JP2012194123A - Vortex flowmeter and installation state inspection method - Google Patents
Vortex flowmeter and installation state inspection method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012194123A JP2012194123A JP2011059752A JP2011059752A JP2012194123A JP 2012194123 A JP2012194123 A JP 2012194123A JP 2011059752 A JP2011059752 A JP 2011059752A JP 2011059752 A JP2011059752 A JP 2011059752A JP 2012194123 A JP2012194123 A JP 2012194123A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flow
- average value
- fluid
- predetermined
- unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
Description
本発明に係るいくつかの態様は、渦流量計および設置状態検査方法に関する。 Some embodiments according to the present invention relate to a vortex flowmeter and an installation state inspection method.
従来、この種の渦流量計として、ガスなどの流体が流通する流路に配置された渦発生体により渦列(カルマン渦)を発生させて流体振動を生成し、この流体振動の周波数に基づいて流体の流量を測定(算出)する渦流量計が提案され、実用化されている。また、現在においては、渦発生体の下流側に、流体の流通方向と直交するバイパス流路を形成し、このバイパス流路内に熱式フローセンサを配置し、この熱式フローセンサにより流体振動の周波数を検出して流体の体積流量を算出する渦流量計が提案され、実用化されている。さらに、この体積流量を質量流量に変換する渦流量計が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as this kind of vortex flowmeter, a vortex train (Kalman vortex) is generated by a vortex generator arranged in a flow path through which a fluid such as gas flows to generate a fluid vibration, and based on the frequency of the fluid vibration. Vortex flowmeters that measure (calculate) the flow rate of fluid have been proposed and put into practical use. At present, a bypass flow path perpendicular to the fluid flow direction is formed on the downstream side of the vortex generator, and a thermal flow sensor is disposed in the bypass flow path. A vortex flowmeter that detects the frequency of the fluid and calculates the volume flow rate of the fluid has been proposed and put into practical use. Furthermore, a vortex flowmeter that converts this volume flow rate into a mass flow rate is known (for example, see Patent Document 1).
このような渦流量計では、流路の中心から壁面にかけての速度分布が均一な流れの流体である場合、渦発生体により均一な渦列(カルマン渦)が発生してバイパス流路の内部に交番の流れが生成される。そして、この交番の流れを熱式フローセンサが検出して検出信号を出力し、渦流量計はこの検出信号に基づいて流体の流量を測定(算出)している。 In such a vortex flowmeter, when the velocity distribution from the center of the flow path to the wall surface is a uniform fluid, a uniform vortex train (Kalman vortex) is generated by the vortex generator, and the vortex flowmeter is generated inside the bypass flow path. An alternating flow is generated. The alternating flow is detected by a thermal flow sensor and a detection signal is output, and the vortex flowmeter measures (calculates) the flow rate of the fluid based on the detection signal.
しかしながら、流路の中心から壁面にかけての速度分布が均一な流れではない、すなわち、流体の流れに乱れがある(流体が不均一な流れである)場合、バイパス流路の内部に生成される交番の流れが急激に(大きく)変化(変動)することがあった。この場合、渦流量計は、交番の流れを検出した検出信号に基づいて流体の流量を測定(算出)しているので、交番の流れにおける急激な変化が特異な値の流量として測定(算出)されてしまい、測定(算出)した流体の流量が安定しない(大きくふらつく)という問題があった。 However, if the velocity distribution from the center of the channel to the wall surface is not a uniform flow, that is, if the fluid flow is turbulent (the fluid is a non-uniform flow), the alternating generated inside the bypass channel There was a case where the flow of water changed (fluctuated) suddenly (largely). In this case, since the vortex flowmeter measures (calculates) the flow rate of the fluid based on the detection signal that detects the alternating flow, a sudden change in the alternating flow is measured (calculated) as a unique flow rate. As a result, there is a problem that the flow rate of the measured (calculated) fluid is not stable (fluctuates greatly).
本発明のいくつかの態様は前述の問題に鑑みてなされたものであり、測定(算出)する流体の流量を安定させることのできる渦流量計を提供することを目的の1つとする。 Some aspects of the present invention have been made in view of the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide a vortex flowmeter that can stabilize the flow rate of a fluid to be measured (calculated).
本発明に係る渦流量計は、流路を流通する流体に渦を発生させる渦発生体と、前述の渦により内部に交番の流れが生成されるバイパス流路と、バイパス流路内に設けられ、交番の流れを検出して該交番の流れに基づく検出信号を出力するフローセンサと、フローセンサから出力された検出信号に基づいて、所定の演算値を算出する演算値算出部と、前述の所定の演算値の平均値を算出する平均値算出部と、平均値算出部により算出された平均値を記憶する記憶部と、フローセンサから出力された検出信号に基づいて、交番の流れの変化が所定範囲のレベルであるか否かを判定する判定部と、記憶部に記憶された前述の平均値に基づいて、所定期間において演算値算出部により算出された複数の前述の所定の演算値の中から、少なくとも1つを選択する選択部と、を備え、平均値算出部は、判定部により交番の流れの変化が前述の所定範囲のレベルであると判定されたときに、選択部により選択された少なくとも1つの前述の所定の演算値に対して、平均値を算出する。 A vortex flowmeter according to the present invention is provided in a vortex generator for generating a vortex in a fluid flowing in a flow path, a bypass flow path in which an alternating flow is generated by the vortex, and a bypass flow path. A flow sensor that detects an alternating flow and outputs a detection signal based on the alternating flow; a calculation value calculation unit that calculates a predetermined calculation value based on the detection signal output from the flow sensor; An average value calculation unit that calculates an average value of predetermined calculation values, a storage unit that stores the average value calculated by the average value calculation unit, and a change in alternating flow based on a detection signal output from the flow sensor A plurality of predetermined calculation values calculated by the calculation value calculation unit in a predetermined period based on the above-described average value stored in the storage unit, and a determination unit that determines whether or not is a level within a predetermined range At least one of the And an average value calculation unit, when the determination unit determines that the change in the alternating flow is at the level of the predetermined range, the at least one selected by the selection unit An average value is calculated for a predetermined calculation value.
かかる構成によれば、記憶部に記憶された前述の所定の演算値の平均値に基づいて、前述の所定期間において演算値算出部により算出された複数の前述の所定の演算値の中から、少なくとも1つが選択される。これにより、過去に算出され、記憶された前述の所定の演算値の平均値を基準として、前述の所定期間における複数の前述の所定の演算値の中から、特異な値の前述の所定の演算値を除外することが可能になる。また、判定部により交番の流れの変化が前述の所定範囲のレベルであると判定されたときに、選択部により選択された少なくとも1つの前述の所定の演算値に対して、平均値が算出される。これにより、流路を流通する流体の流れに乱れがある(流体が不均一な流れである)ときに、特異な値が除外された前述の所定の演算値に対して平均値が算出されるので、この平均値に基づいて流体の流量を算出(測定)することにより、実際の流量よりも変化を小さく(ゆるやかに、なだらかに)することが可能となる。 According to such a configuration, based on the average value of the predetermined calculation values stored in the storage unit, among the plurality of the predetermined calculation values calculated by the calculation value calculation unit in the predetermined period, At least one is selected. As a result, the above-mentioned predetermined calculation of a specific value from the plurality of the above-mentioned predetermined calculation values in the above-mentioned predetermined period with reference to the average value of the above-mentioned predetermined calculation values calculated and stored in the past. It is possible to exclude values. In addition, when the determination unit determines that the change in the alternating flow is within the predetermined range, an average value is calculated for at least one predetermined calculation value selected by the selection unit. The As a result, when the flow of the fluid flowing through the flow path is disturbed (the fluid is a non-uniform flow), the average value is calculated with respect to the above-described predetermined calculation value excluding the specific value. Therefore, by calculating (measuring) the flow rate of the fluid based on this average value, the change can be made smaller (slowly and gently) than the actual flow rate.
一方、例えば、配管との接続部分に段差がある場合や、例えば、渦流量計の前後(上流および下流)の少なくとも一方の直菅の長さが不足している場合など、配管への設置状態が不適切である場合、流体の流れが不均一な流れ(乱流)になり、交番の流れの周期は変化する。この場合、配管への設置状態は時間経過により変化するものではないので、交番の流れの周期は、所定の間隔で継続的に変化が発生する。よって、交番の流れの周期が所定期間において変化した回数を計数(カウント)することにより、一時的に(過渡的に)交番の流れの周期が変化した場合と継続的に交番の流れの周期が変化した場合とを識別(判別)することができるので、フローセンサにより検出された交番の流れの周期が所定期間において変化した回数に基づいて、配管への設置状態に異常がある場合と配管への設置状態に異常がない(正常である)場合とを識別(判別)することが可能となる。 On the other hand, for example, when there is a step in the connection with the pipe, or when the length of at least one of the front and rear (upstream and downstream) of the vortex flowmeter is insufficient, etc. Is inadequate, the fluid flow becomes non-uniform (turbulent) and the alternating flow period changes. In this case, since the installation state on the pipe does not change with time, the alternating flow cycle continuously changes at a predetermined interval. Therefore, by counting the number of times the alternating flow cycle has changed in a predetermined period, the alternating flow cycle is continuously (transiently) changed from the alternating flow cycle. It is possible to identify (discriminate) the case where it has changed, and therefore, based on the number of times the alternating flow period detected by the flow sensor has changed in a given period, if there is an abnormality in the installation state of the pipe and the pipe It is possible to discriminate (determine) the case where there is no abnormality (normal) in the installation state.
好ましくは、前述の所定の演算値は、交番の流れの周波数、流体の速度、および流体の流量のうちのいずれかである。 Preferably, the predetermined calculation value is one of an alternating flow frequency, a fluid velocity, and a fluid flow rate.
かかる構成によれば、前述の所定の演算値が、交番の流れの周波数、流速(流体の速度)、および流体の流量のうちのいずれかである。これにより、前述の所定の演算値を、フローセンサのセンサ信号に基づいて容易に算出することができるとともに、前述の所定の演算値の平均値から容易に流体の流量を算出することができる。 According to this configuration, the predetermined calculation value is any one of an alternating flow frequency, a flow velocity (fluid velocity), and a fluid flow amount. Thereby, the above-mentioned predetermined calculation value can be easily calculated based on the sensor signal of the flow sensor, and the fluid flow rate can be easily calculated from the average value of the above-mentioned predetermined calculation value.
好ましくは、記憶部に記憶された前述の平均値に基づいて、前述の所定期間における前述の複数の所定の演算値をデジタル信号列に変換する変換部をさらに備え、選択部は、デジタル信号列に対して所定のパターン認識処理を施し、該所定のパターン認識処理の結果に基づいて、前述の所定期間における前述の複数の所定の演算値の中から、少なくとも1つの前述の所定の演算値を選択する。 Preferably, the apparatus further includes a conversion unit that converts the plurality of predetermined calculation values in the predetermined period into a digital signal sequence based on the average value stored in the storage unit, and the selection unit includes the digital signal sequence. Is subjected to predetermined pattern recognition processing, and at least one predetermined calculation value is selected from the plurality of predetermined calculation values in the predetermined period based on a result of the predetermined pattern recognition processing. select.
かかる構成によれば、記憶部に記憶された前述の平均値に基づいて前述の所定範囲における前述の複数の所定の演算値がデジタル信号列に変換され、当該デジタル信号列に対してパターン認識処理が施される。ここで、流体の流量(速度)が変化している場合、前述の所定の演算値の時系列の変化は、過去の前述の所定の演算値の平均値を基準にすると、いくつかの特定のパターンに分類することができる。また、流路を流通する流体の流れに突発的な乱れがある場合も、同様に、前述の所定の演算値の時系列の変化は、過去の前述の所定の演算値の平均値を基準にすると、別のいくつかの特定のパターンに分類することができる。一方、前述の所定の演算値の時系列の変化をデジタル信号列に変換することにより、これらの特定のパターンに合致(一致)するか否かの判定が容易になる。よって、記憶部に記憶された前述の平均値に基づいて前述の所定期間における前述の複数の所定の演算値をデジタル信号列に変換し、当該デジタル信号列に対してパターン認識処理を施すことにより、流体の流量(速度)が変化している場合の前述の所定の演算値をさらに正確に選択することが可能となるとともに、特異な値の前述の所定の演算値をさらに正確に除外することが可能となる。これにより、算出(測定)した流体の流量の精度を高めることができるとともに、流体の流量が特異な値の前述の所定の演算値にひきずられる(影響される)おそれをさらに低減することができ、算出(測定)した流体の流量を安定させることができる。 According to this configuration, the plurality of predetermined calculation values in the predetermined range are converted into a digital signal sequence based on the average value stored in the storage unit, and pattern recognition processing is performed on the digital signal sequence. Is given. Here, when the flow rate (velocity) of the fluid is changing, the time-series change of the above-mentioned predetermined calculation value is based on the average value of the above-mentioned predetermined calculation values in the past. Can be classified into patterns. Similarly, when there is a sudden turbulence in the flow of fluid flowing through the flow path, similarly, the time-series change of the predetermined calculation value is based on the average value of the predetermined calculation values in the past. Then, it can be classified into some other specific pattern. On the other hand, by converting the time-series change of the predetermined calculation value described above into a digital signal sequence, it is easy to determine whether or not these specific patterns match (match). Therefore, by converting the plurality of predetermined calculation values in the predetermined period into a digital signal sequence based on the average value stored in the storage unit, and performing pattern recognition processing on the digital signal sequence It is possible to more accurately select the above-mentioned predetermined calculation value when the flow rate (velocity) of the fluid is changing, and more accurately exclude the above-mentioned predetermined calculation value of a unique value Is possible. As a result, the accuracy of the calculated (measured) fluid flow rate can be improved, and the possibility that the fluid flow rate may be dragged (affected) by the above-described predetermined calculation value having a unique value can be further reduced. The flow rate of the calculated (measured) fluid can be stabilized.
好ましくは、記憶部に記憶された所定数の前述の平均値に対して移動平均値を算出する移動平均値算出部をさらに備える。 Preferably, the apparatus further includes a moving average value calculation unit that calculates a moving average value for a predetermined number of the average values stored in the storage unit.
かかる構成によれば、記憶部に記憶された所定数の前述の平均値に対して移動平均値が算出される。これにより、過去のある時点から現在までに算出され、記憶された前述の平均値に対して移動平均値が算出されるので、この移動平均値に基づいて流体の流量を算出(測定)することにより、実際の流量よりも変化をさらに小さく(ゆるやかに、なだらかに)することが可能となる。これにより、流体の流量が特異な値の前述の所定の演算値にひきずられる(影響される)おそれをさらに低減することができ、算出(測定)した流体の流量をさらに安定させることができる。 According to such a configuration, the moving average value is calculated with respect to the predetermined number of average values stored in the storage unit. As a result, the moving average value is calculated with respect to the above-mentioned average value calculated and stored from a certain point in the past to the present, and the fluid flow rate is calculated (measured) based on the moving average value. This makes it possible to make the change even smaller (slowly and gently) than the actual flow rate. Thereby, the possibility that the flow rate of the fluid is dragged (affected) by the above-described predetermined calculation value having a unique value can be further reduced, and the calculated (measured) flow rate of the fluid can be further stabilized.
好ましくは、前述の所定数は、判定部により交番の流れの変化が前述の所定範囲のレベルであると判定されたときに、交番の流れの変化が前述の所定範囲のレベル未満であるときより、大きい。 Preferably, the predetermined number is greater than when the alternating flow change is less than the predetermined range level when the determination unit determines that the alternating flow change is at the predetermined range level. ,large.
かかる構成によれば、判定部により交番の流れの変化が前述の所定範囲のレベルであると判定されたときに、交番の流れの変化が前述の所定範囲のレベル未満であるときより、前述した所定数が大きい。これにより、流路を流通する流体の流れに乱れがある(流体が不均一な流れである)ときに、流路を流通する流体の流れに乱れがない(流体が均一な流れである)ときより、移動平均値のサンプル数(標本数)が多くなるので、前述の所定の演算値の移動平均値がさらに平滑化される。これにより、この移動平均値に基づいて流体の流量を算出(測定)することにより、実際の流量よりも変化をさらに小さく(ゆるやかに、なだらかに)することが可能となり、算出(測定)した流体の流量をさらに安定させることができる。 According to such a configuration, when the change in the alternating flow is determined to be the level within the predetermined range by the determination unit, the change in the alternating flow is less than the level within the predetermined range as described above. The predetermined number is large. As a result, when the flow of the fluid flowing through the flow path is turbulent (the fluid is a non-uniform flow), the flow of the fluid flowing through the flow path is not turbulent (the fluid is a uniform flow) Accordingly, since the number of moving average values (number of samples) increases, the moving average value of the predetermined calculation value is further smoothed. As a result, by calculating (measuring) the flow rate of the fluid based on this moving average value, it becomes possible to make the change even smaller (slowly and gently) than the actual flow rate, and the calculated (measured) fluid Can be further stabilized.
好ましくは、移動平均値算出部により算出される移動平均値は、加重移動平均値であり、移動平均値算出部は、判定部により交番の流れの変化が前述の所定範囲のレベルであると判定されたときに、交番の流れの変化が前述の所定範囲のレベル未満であるときと、重みづけを変える。 Preferably, the moving average value calculated by the moving average value calculating unit is a weighted moving average value, and the moving average value calculating unit determines by the determining unit that the change in the alternating flow is at the level of the predetermined range. When the change is made, the weighting is changed when the change in the alternating flow is less than the predetermined range level.
かかる構成によれば、移動平均値算出部により算出される移動平均値は、加重移動平均値であり、移動平均値算出部は、判定部により交番の流れの変化が前述の所定範囲のレベルであると判定されたときに、交番の流れの変化が前述の所定範囲のレベル未満であるときと、重みづけが変わる。これにより、流路を流通する流体の流れに乱れがある(流体が不均一な流れである)ときに、流路を流通する流体の流れに乱れがない(流体が均一な流れである)ときより、直近(直前)の平均値の重みを小さくして前述の所定の演算値の移動平均値をさらに平滑化することが可能となる。これにより、この移動平均値に基づいて流体の流量を算出(測定)することにより、実際の流量よりも変化をさらに小さく(ゆるやかに、なだらかに)することが可能となり、算出(測定)した流体の流量をさらに安定させることができる。 According to such a configuration, the moving average value calculated by the moving average value calculation unit is a weighted moving average value, and the moving average value calculation unit determines that the change in the alternating flow is at a level within the predetermined range by the determination unit. When it is determined that there is a change, the weighting changes when the change in the alternating flow is less than the predetermined range level. As a result, when the flow of the fluid flowing through the flow path is turbulent (the fluid is a non-uniform flow), the flow of the fluid flowing through the flow path is not turbulent (the fluid is a uniform flow) As a result, it is possible to further smooth the moving average value of the predetermined calculation value by reducing the weight of the latest (immediately preceding) average value. As a result, by calculating (measuring) the flow rate of the fluid based on this moving average value, it becomes possible to make the change even smaller (slowly and gently) than the actual flow rate, and the calculated (measured) fluid Can be further stabilized.
好ましくは、記憶部は、移動平均値算出部により算出された移動平均値をさらに記憶し、変換部は、記憶部に記憶された前述の移動平均値に基づいて、前述の所定期間における前述の複数の所定の演算値をデジタル信号列に変換する。 Preferably, the storage unit further stores the moving average value calculated by the moving average value calculation unit, and the conversion unit performs the above-described predetermined period of time based on the above-described moving average value stored in the storage unit. A plurality of predetermined calculation values are converted into a digital signal sequence.
かかる構成によれば、移動平均値算出部により算出された移動平均値がさらに記憶し、記憶部に記憶された前述の移動平均値に基づいて、前述の所定期間における前述の複数の所定の演算値がデジタル信号列に変換される。ここで、流体の流量(速度)が変化している場合、前述の所定の演算値の時系列の変化は、過去の前述の所定の演算値の移動平均値を基準にすると、前述の平均値の場合と同様に、いくつかの特定のパターンに分類することができる。また、流路を流通する流体の流れに突発的な乱れがある場合も、同様に、前述の所定の演算値の時系列の変化は、過去の前述の所定の演算値の移動平均値を基準にすると、前述の平均値の場合と同様に、別のいくつかの特定のパターンに分類することができる。一方、前述の所定の演算値の時系列の変化をデジタル信号列に変換することにより、これらの特定のパターンに合致(一致)するか否かの判定が容易になる。よって、記憶部に記憶された前述の移動平均値に基づいて前述の所定期間における前述の複数の所定の演算値をデジタル信号列に変換し、当該デジタル信号列に対してパターン認識処理を施すことにより、流体の流量(速度)が変化している場合の前述の所定の演算値をさらに正確に選択することが可能となるとともに、特異な値の前述の所定の演算値をさらに正確に除外することが可能となる。これにより、算出(測定)した流体の流量の精度を高めることができるとともに、流体の流量が特異な値の前述の所定の演算値にひきずられる(影響される)おそれをさらに低減することができ、算出(測定)した流体の流量を安定させることができる。 According to such a configuration, the moving average value calculated by the moving average value calculation unit is further stored, and the plurality of predetermined calculations in the predetermined period based on the moving average value stored in the storage unit. The value is converted into a digital signal sequence. Here, when the flow rate (velocity) of the fluid is changing, the time-series change of the predetermined calculation value is based on the moving average value of the predetermined calculation value in the past. As in, it can be classified into several specific patterns. Similarly, when there is a sudden disturbance in the flow of fluid flowing through the flow path, similarly, the time-series change of the predetermined calculation value is based on the moving average value of the predetermined calculation value in the past. Then, as in the case of the above average value, it can be classified into some other specific patterns. On the other hand, by converting the time-series change of the predetermined calculation value described above into a digital signal sequence, it is easy to determine whether or not these specific patterns match (match). Therefore, the plurality of predetermined calculation values in the predetermined period are converted into a digital signal sequence based on the moving average value stored in the storage unit, and pattern recognition processing is performed on the digital signal sequence. This makes it possible to more accurately select the predetermined calculation value when the flow rate (velocity) of the fluid is changing, and more accurately exclude the predetermined calculation value of a unique value. It becomes possible. As a result, the accuracy of the calculated (measured) fluid flow rate can be improved, and the possibility that the fluid flow rate may be dragged (affected) by the above-described predetermined calculation value having a unique value can be further reduced. The flow rate of the calculated (measured) fluid can be stabilized.
本発明に係る渦流量計によれば、流路を流通する流体の流れに乱れがある(流体が不均一な流れである)ときに、特異な値が除外された前述の所定の演算値に対して平均値が算出されるので、この平均値に基づいて流体の流量を算出(測定)することにより、実際の流量よりも変化を小さく(ゆるやかに、なだらかに)することが可能となる。これにより、流体の流量が特異な値の前述の所定の演算値にひきずられる(影響される)おそれを低減することができ、算出(測定)した流体の流量を安定させることができるとともに、例えば、算出(測定)された流体の流量に基づいて制御を行う制御系に悪影響を及ぼすおそれを低減することができ、算出(測定)した流体の流量の信頼性を高めることができる。 According to the vortex flowmeter according to the present invention, when the flow of the fluid flowing through the flow path is turbulent (the fluid is a non-uniform flow), the above-mentioned predetermined calculation value from which a unique value is excluded is obtained. On the other hand, since the average value is calculated, by calculating (measuring) the flow rate of the fluid based on the average value, the change can be made smaller (slowly and gently) than the actual flow rate. As a result, it is possible to reduce the possibility that the flow rate of the fluid is dragged (affected) by the above-described predetermined calculation value having a unique value, and to stabilize the calculated (measured) fluid flow rate. The risk of adversely affecting the control system that performs control based on the calculated (measured) fluid flow rate can be reduced, and the reliability of the calculated (measured) fluid flow rate can be increased.
以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法などは以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。なお、以下の説明において、図面の上側を「上」、下側を「下」、左側を「左」、右側を「右」という。 Embodiments of the present invention will be described below. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, the drawings are schematic. Therefore, specific dimensions and the like should be determined in light of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings. In the following description, the upper side of the drawing is referred to as “upper”, the lower side as “lower”, the left side as “left”, and the right side as “right”.
[第1実施形態]
図1ないし図18は、本発明の第1実施形態を示すためのものである。図1は、本発明の第1実施形態における渦流量計を説明する正面図であり、図2は図1に示したII線矢視方向側面図である。図1および図2に示すように、渦流量計1は、例えばガスなどの被測定流体(以下、単に流体という)が流通する流路2aを形成する流体管2と、流路2a内に配置された渦発生体3と、渦発生体3の内部に形成されたバイパス流路4と、を備えている。
[First Embodiment]
1 to 18 are for illustrating a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a front view for explaining a vortex flowmeter according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a side view in the direction of the arrow II shown in FIG. As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the
流体管2は、短い円筒状の部材である。流体管2の両端には、図1に破線で示すように、流体を流通させる配管100が接続される。これにより、渦流量計1は、図1に矢印Aで示す方向に流体が流れる配管100に設置される。
The
図3は図1に示した渦流量計の部分断面図であり、図4は図2に示した渦流量計の部分断面図であり、図5は図3に示した渦発生体の内部構造を説明する断面図であり、図6は図3に示したVI−VI線矢視方向側面図である。図2ないし図6に示すように、渦発生体3は、流体管2の直径よりも長い柱状部材であり、流体管2の壁部に形成された貫通孔2bから流体管2内にその径方向に横断するように挿入されている。渦発生体3の外周部と流体管2の貫通孔2bとの間には、流体管2の密閉性を保持するO(オー)リング21が配設されている。また、渦発生体3は、固定プレート22によって流体管2に固定されている。このように構成された渦発生体3は、流路2aを流通する流体に渦を発生させる。
3 is a partial sectional view of the vortex flowmeter shown in FIG. 1, FIG. 4 is a partial sectional view of the vortex flowmeter shown in FIG. 2, and FIG. 5 is an internal structure of the vortex generator shown in FIG. FIG. 6 is a side view in the direction of arrows VI-VI shown in FIG. 3. As shown in FIGS. 2 to 6, the
バイパス流路4は、図1および図6に矢印Aで示す流体の流通方向に対して、図6に矢印Bで示すように直交する方向に延在するように形成されている。バイパス流路4の両端部は、開口4aとなっている。バイパス流路4の内部には、渦発生体3で発生する渦列(カルマン渦)により交番の流れが生成される。
The
図3および図5に示すように、渦発生体3の内部には、バイパス流路4の途中から渦発生体3の上方に向けて、流体の流通方向(図6において矢印A方向)およびバイパス流路4の延在方向(図6において矢印B方向)に直交する方向に延在するように、小径孔3aが形成されている。小径孔3aの内部には、小径孔3aの内径よりも小さい外径を有するパイプ23が着脱自在に挿入されている。パイプ23の先端部23aには、図6に示す熱式フローセンサ10が実装されるセンサアセンブリ24が固定されている。図3に示すように、パイプ23の先端部23aが小径孔3aの最深部まで挿入されることにより、熱式フローセンサ10はバイパス流路4に臨む位置に配設されることとなる。
As shown in FIGS. 3 and 5, the
小径孔3aの上方には、小径孔3aより大きい内径を有する大径孔3bが形成されている。渦発生体3の小径孔3aに挿入されたパイプ23は、大径孔3bに挿入された固定部材25によって、固定されている。
A large-
図3に示すように、固定部材25の外周面には、熱式フローセンサ10の信号増幅用プリント配線基板(図示省略)が設けられており、熱式フローセンサ10の接続線18は、パイプ23の内部空間を通って、このプリント配線基板に接続されている。このプリント配線基板や圧力センサ39を囲む空間は、渦発生体3の外側にO(オー)リング26を介して取り付けられた円筒状のケース27により保護されている。
As shown in FIG. 3, the signal amplification printed wiring board (not shown) of the
図1ないし図4に示すように、ケース27の上方には、ハウジング28が取り付けられている。図4に示すように、ハウジング28の内部には、ターミナル29が内蔵されている。ターミナル29には、後述するメモリ7および中央制御部8などが設けられたプリント配線基板30が配設されている。ハウジング28の開口部28aには、カバー31が螺合されており、開口部28aの反対側には、測定した流体の流量などの各種情報を表示する表示部9が設けられている。
As shown in FIGS. 1 to 4, a
図7は図6に示した熱式フローセンサの斜視図であり、図8は図7に示したVIII−VIII線矢視方向断面図である。熱式フローセンサ10は、図2ないし図6に示したバイパス流路4内を流れる流体に接触するように配置され、半導体ダイアフラムを有するフローセンサである。図7および図8に示すように、熱式フローセンサ10は、キャビティ12が設けられた基板11、基板11上にキャビティ12を覆うように配置された絶縁膜13、絶縁膜13に設けられたヒータ14、ヒータ14の両側に配置された第1の測温抵抗素子15および第2の測温抵抗素子16、周囲温度センサ17などを有している。
7 is a perspective view of the thermal type flow sensor shown in FIG. 6, and FIG. 8 is a sectional view taken along the line VIII-VIII shown in FIG. The
絶縁膜13のキャビティ12を覆う部分は、断熱性のダイアフラムを構成している。周囲温度センサ17は、バイパス流路4内を流通する流体の温度を検出し、検出した温度を後述する中央制御部8に出力する。ヒータ14は、例えば抵抗素子であり、キャビティ12を覆う絶縁膜13の中心に配置され、バイパス流路4内を流れる流体を加熱する。
A portion of the insulating
第1の測温抵抗素子15は、ヒータ14の一方側(図7および図8において左側)の温度を検出するために用いられ、第2の測温抵抗素子16は、ヒータ14の他方側(図7および図8において右側)の温度を検出するために用いられ、いずれも温度センサとして機能する。第1の測温抵抗素子15および第2の測温抵抗素子16は、ヒータ14の加熱によって生ずる温度差に対応するセンサ信号を検出する。このセンサ信号は、後述する中央制御部8に出力され、信号増幅、矩形波変換、エッジ検出などの信号処理が施される。これにより、中央制御部8は、バイパス流路4内に生成される交番の流れにおける振幅、周波数、および周期に関する情報を得ることが可能となる。なお、本実施形態のセンサ信号は、本発明における「検出信号」の一例に相当する。
The first
なお、基板11の材料としては、シリコン(Si)などが使用可能である。絶縁膜13の材料としては、酸化ケイ素(SiO2)などが使用可能である。キャビティ12は、異方性エッチングなどにより形成される。ヒータ14、第1の測温抵抗素子15、第2の測温抵抗素子16、および周囲温度センサ17の各材料には、白金(Pt)などが使用可能であり、リソグラフィ法などにより形成可能である。
As a material of the
図9は図1に示した渦流量計の機能的構成を示すブロック図であり、図10は図9に示した駆動回路を示す回路図である。図9に示すように、渦流量計1は、駆動回路5と、メモリ7と、中央制御部8と、アナログ出力部50と、デジタル通信部60と、をさらに備える。
FIG. 9 is a block diagram showing a functional configuration of the vortex flowmeter shown in FIG. 1, and FIG. 10 is a circuit diagram showing the drive circuit shown in FIG. As shown in FIG. 9, the
駆動回路5は、前述の熱式フローセンサ10の信号増幅用プリント配線基板(図示省略)に設けられている。図10に示すように、駆動回路5は、1つのオペアンプOP1と3つの固定抵抗R1,R2,R3とを含んでおり、ヒータ14(図10においてRhと表記)と周囲温度センサ17(図10においてRrと表記)とを用いてブリッジ回路を構成している。この駆動回路5では、ヒータ14と周囲温度センサ17との抵抗比が所定の値(一定値)となるように、オペアンプOP1に印加する電圧を制御(フィードバック制御)している。このように、駆動回路5は、周囲温度センサ17により検出された流体の温度よりもヒータ14の温度が所定の温度高くなるように、ヒータ14に電力(電流)を供給する。
The
メモリ7は、例えば、不揮発性の記憶手段であり、流量の測定前にあらかじめ登録された情報や、流量の測定中に得られた情報などを記憶するためのものである。メモリ7に記憶される情報は、中央制御部8によって書き込まれ、または読み出される。
The
中央制御部8は、例えば、CPUなどによって構成され、各種の演算を行い、渦式流量計1の動作を制御する。
The
アナログ出力部50は、中央制御部8から入力される制御信号、データを電圧信号または電流信号に変換して渦流量計1の外部に出力するためのものである。アナログ出力部50は、出力端子を含み、当該出力端子に接続された外部機器、例えば、コントローラにアナログ信号を出力する。
The
デジタル通信部60は、中央制御部8から入力される制御信号、データを渦流量計1の外部に送信し、渦流量計1の外部から制御信号、データを受信するためのものである。デジタル通信部160は、出力端子を含み、当該出力端子に接続された外部機器、例えば、中央監視装置とデジタル信号を通信する。なお、デジタル通信部60は、単にオン/オフを出力する接点(ピン)を含む出力端子であってもよい。
The
図11は図9に示した中央制御部8の機能的構成を示すブロック図である。図11に示すように、中央制御部8は、交番周波数算出部81と、流速算出部82と、出力制御部83と、交番流れ判定部84と、デジタル信号変換部85と、演算値選択部86と、平均値算出部87と、報知制御部88と、流量算出部89と、を備える。
FIG. 11 is a block diagram showing a functional configuration of the
交番周波数算出部81は、熱式フローセンサ10から入力されたセンサ信号に基づいて、交番の流れにおける周波数(交番周波数)を算出(検出)する。
The alternating
流速算出部82は、交番周波数算出部81により算出(検出)された交番周波数に基づいて、流速(流体の速度)FVを算出する。なお、なお、本実施形態の流速算出部82は本発明における「演算値算出部」の一例に相当し、本実施形態の流速(流体の速度)FVは本発明における「所定の演算値」の一例に相当する。
The flow
本実施形態では、所定の演算値が流速(流体の速度)FVである例を示したが、これに限定されない。所定の演算値は、交番周波数(交番の流れの周波数)または流体の流量であってもよい。このように、所定の演算値が、交番の流れの周波数、流速(流体の速度)FV、および流体の流量のうちのいずれかであることにより、所定の演算値を、熱式フローセンサ10のセンサ信号に基づいて容易に算出することができるとともに、所定の演算値の平均値から容易に流体の流量を算出することができる。 In the present embodiment, an example in which the predetermined calculation value is the flow velocity (fluid velocity) FV is shown, but the present invention is not limited to this. The predetermined calculation value may be an alternating frequency (an alternating flow frequency) or a fluid flow rate. As described above, the predetermined calculation value is one of the frequency of the alternating flow, the flow velocity (fluid velocity) FV, and the flow rate of the fluid. While being able to calculate easily based on a sensor signal, the flow volume of the fluid can be easily calculated from the average value of predetermined calculation values.
出力制御部83は、更新周期UTごとに、後述する流量算出部89により算出された流体の流量を、表示部9に出力して表示部9に表示させる(S115)。
The
交番流れ判定部84は、熱式フローセンサ10から入力されたセンサ信号に基づいて、交番の流れが変化したか否かを判定する。また、交番流れ判定部84は、交番の流れの変化が所定範囲のレベルであるか否かを判定する。
The alternating
デジタル信号変換部85は、後述する平均値算出部87により算出され、メモリ7に記憶された流速FVの平均値AVに基づいて、複数の流速FVをデジタル信号列に変換する。
The
演算値選択部86は、メモリ7に記憶された流速FVの平均値AVに基づいて、更新周期UTにおいて流速算出部82により算出された複数の流速FVの中から、少なくとも1つを選択する。これにより、過去に算出され、記憶された流速FVの平均値AVを基準として、更新周期UTにおける複数の流速FVの中から、特異な値の流速FVを除外することが可能になる。
The calculated
平均値算出部87は、流速FVの平均値AVを算出し、算出した平均値AVをメモリ7に書き込む。
The average
報知制御部88は、流路2aを流通する流体の流れに乱れがある(流体が不均一な流れである)ときに、その旨を表示部9に表示(報知)させる。
When the flow of the fluid flowing through the
流量算出部89は、平均値算出部87により算出された流速FVの平均値AVに基づいて、流体の流量Qを算出する。
The flow
図12ないし図16は、図7および図8に示した熱式フローセンサ10におけるセンサ信号の例を説明するグラフである。なお、図11ないし図15において、横軸は時間t、縦軸は電圧Vである。バイパス流路4内に生成される交番の流れは、熱式フローセンサ10の温度センサ(第1の測温抵抗素子および第2の測温抵抗素子)15,16によって、電圧が経時的に変化するセンサ信号として検出される。流路2aを流通する流体が、流路2aの中心から壁面にかけての速度分布が均一または略均一な流れ(以下、単に均一な流れという)である場合、バイパス流路4内に生成される交番の流れは、例えば、図12に示すような波形のセンサ信号として検出され、理想的には正弦波のような周期的な信号となる。このセンサ信号では、振幅aの中心値c(上限値から下限値を減算した値)に対して上下対称であり、正の半波(上に凸の波)の周期と負の半波の周期とが等しくなっている。流路2aを流通する流体の速度(流速)、すなわち、流体の流量が所定の値(一定値)から変化すると、所定時間経過後に、センサ信号は変化した流体の流量に応じた振幅a1および周期T1の信号に変化する。
12 to 16 are graphs for explaining examples of sensor signals in the
一方、流路2aを流通する流体が均一な流れではない、すなわち、流れに乱れがある(流体が不均一な流れである)場合、熱式フローセンサ10のセンサ信号は、例えば、図13に示すように、正の半波(上に凸の波)の周期T2/2と負の半波の周期T2’/2とが非対称な波形になり(T2/2≠T2’/2)、短い時間で突然に、周期が急激に(大きく)変化する信号になることがある。また、例えば、図14に示すように、熱式フローセンサ10のセンサ信号は、1番目の正の半波(上に凸の波)の周期T3/2に対して2番目の正の半波の周期T3’/2が2倍の波形になり(T3=T3’/2)、短い時間で突然に、周期が急激に(大きく)変化し、半周期欠けたような信号になることがある。また、例えば、図15に示すように、熱式フローセンサ10のセンサ信号は、1番目の周期的信号の振幅a4から3番の周期的信号の振幅a4’に(a4>a4’)、短い時間で突然に、振幅が急激に(大きく)変化する信号になることがある。さらに、例えば、図16に示すように、熱式フローセンサ10のセンサ信号は、1番目の周期的信号の中心値c5から3番の周期的信号の中心値c5’に(c5≠c5’)、短い時間で突然に、中心値が急激に(大きく)変化する信号になることがある。
On the other hand, when the fluid flowing through the
図13ないし図16に示したようなセンサ信号の波形は、流路2aを流通する流体の流量(速度)が変化する場合に、一時的に現れることがある。また、渦流量計1が図1に示した配管100に不適切な状態で設置された場合、例えば、図1に示した流体管2と配管100との接続部分に段差がある場合や、渦流量計1の流体管2に接続する配管100が所定の設置要件(設置条件)を満たしていない場合、例えば、渦流量計1の前後(上流および下流)の少なくとも一方の直菅の長さが不足している場合にも現れることがある。
The waveform of the sensor signal as shown in FIGS. 13 to 16 may appear temporarily when the flow rate (velocity) of the fluid flowing through the
次に、図1に示した渦流量計1が流体の流量を測定(算出)する動作について説明する。
Next, the operation in which the
図17は、図1に示した渦流量計1が流体の流量を測定(算出)する動作を説明するフローチャートである。渦流量計1は、流路2aを流通する流体の流量を測定するときに、流量測定処理S100を実行する。すなわち、最初に、中央制御部8は、初期処理を行う(S101)。
FIG. 17 is a flowchart for explaining the operation in which the
初期処理S101では、中央制御部8は、メモリ7にあらかじめ記憶されたデータを読み出して、後述するステップで使用する、更新周期UTや所定範囲(幅)Δなどの各種の値を設定する。また、中央制御部8は、後述するステップで使用する、検出周期dtごとにインクリメントされる添字m(mは正の整数)、更新周期UTごとにインクリメントされる添字n(nは正の整数)などに、初期値を設定する。さらに、中央制御部8は、例えば、内蔵された水晶振動子などのクロック信号に基づいて、時間の計測を開始する。
In the initial process S101, the
次に、周囲温度センサ17は、バイパス流路4内を流れる流体の温度を検出する(S102)。駆動回路5は、周囲温度センサ17により検出された温度よりもヒータ14の温度が所定の温度高くなるように、ヒータ14に電力(電流)を供給する(S103)。
Next, the
一方、温度センサ(第1の測温抵抗素子および第2の測温抵抗素子)15,16によって、バイパス流路4内に生成される交番の流れが検出され、交番周波数算出部81は、温度センサ(第1の測温抵抗素子および第2の測温抵抗素子)15,16から入力されたセンサ信号に基づいて、交番の流れの周波数(交番周波数)を算出(検出)する(S104)。
On the other hand, the alternating flow generated in the
流速算出部82は、S103において交番周波数算出部81により算出(検出)された交番周波数と、渦発生体3の幅、ストローハル数に基づいて決定される係数などの所定の係数とを用いて、流体の速度(流速)FVを算出するとともに(S105)、算出した流速FVをメモリ7に書き込む。メモリ7は、S105のステップが行われるごとに流速FVを追加記憶し、中央制御部8は、添字mを用いて、過去に書き込んだ任意の流速FVm(FV1,FV2,…,FVm-1,FVm)をメモリ7から読み出すことができる。
The flow
次に、出力制御部83は、計測を開始してから経過した時間が、更新周期UT未満であるか否かを判定する(S106)。
Next, the
S106の判定の結果、経過した時間が更新周期UT未満である場合、渦流量計1は、再度、S102以降のステップを行う。なお、S102からS104の各ステップは検出周期dtで行われ、検出周期dtは更新周期UTよりも短い時間である(dt<UT)。これにより、更新周期UTの間に流速FVが複数回算出され、記憶される。
As a result of the determination in S106, when the elapsed time is less than the update cycle UT, the
一方、S106の判定の結果、経過した時間が更新周期UT未満でない、すなわち、経過した時間が更新周期UT以上である場合に、交番流れ判定部84は、温度センサ(第1の測温抵抗素子および第2の測温抵抗素子)15,16から入力されたセンサ信号に基づいて、交番の流れが変化したか否かを判定する(S107)。
On the other hand, if the elapsed time is not less than the update cycle UT as a result of the determination in S106, that is, if the elapsed time is equal to or longer than the update cycle UT, the alternating
具体的には、例えば、S106の判定の前に、中央制御部8は、検出時間tの間に、温度センサ(第1の測温抵抗素子および第2の測温抵抗素子)15,16から入力されたセンサ信号に基づいて、交番の流れの周期を検出してメモリ7に書き込んでおく。そして、S106の判定の後でS107の判定の前に、中央制御部8は、更新周期UTにおいて検出した複数の交番の流れの周期に基づいて、今回の更新周期UTnにおける交番の流れの周期(またはその平均値)を算出しておく。その上で、S107において、交番流れ判定部84は、前回の更新周期UTn-1における交番の流れの周期(またはその平均値)と、今回の更新周期UTnにおける交番の流れの周期(またはその平均値)とを比較して、差がある場合、あるいは、差が所定値以上である場合に、交番の流れが変化したと判定する。一方、前回の更新周期UTn-1における交番の流れの周期(またはその平均値)と、今回の更新周期UTnにおける交番の流れの周期(またはその平均値)とを比較して、差がない場合、あるいは、差が所定値未満である場合に、交番流れ判定部84は、交番の流れが変化していないと判定する。
Specifically, for example, before the determination in S106, the
なお、S107の判定における判定基準の対象は、交番の流れの周期に限定されず、例えば、更新周期UTにおいて、図14に示すセンサ信号の周期欠けが発生している比率であってもよいし、図15に示すセンサ信号の振幅の変動幅であってもよい。 Note that the target of the determination criterion in the determination in S107 is not limited to the alternating flow cycle, and may be, for example, the ratio at which the missing period of the sensor signal shown in FIG. 14 occurs in the update cycle UT. The variation width of the amplitude of the sensor signal shown in FIG.
S107の判定の結果、交番の流れが変化した場合、交番流れ判定部84は、温度センサ(第1の測温抵抗素子および第2の測温抵抗素子)15,16から入力されたセンサ信号に基づいて、交番の流れの変化が所定範囲のレベルであるか否かを判定する(S108)。前述した例の場合、交番流れ判定部84は、前回の更新周期UTn-1における交番の流れの周期(またはその平均値)と、今回の更新周期UTnにおける交番の流れの周期(またはその平均値)との差が、所定範囲以内である場合に変化が所定範囲のレベルであると判定し、所定範囲外である(所定範囲を超える)場合に変化が所定範囲のレベルでないと判定する。
If the alternating flow has changed as a result of the determination in S107, the alternating
S108の判定の結果、交番の流れの変化が所定範囲のレベルである場合、流路2aを流通する流体の流れに乱れがある(不均一な流れである)が、この交番の流れに基づいて流体の流量を算出しても要求される測定精度の許容範囲を保つこと(維持すること)ができるものと考えられる。そこで、デジタル信号変換部85は、メモリ7から流速FVと後述する平均値AVとを読み出し、平均値AVに基づいて、今回の更新周期UTnに含まれる複数の流速FVをデジタル信号列に変換する(S109)。
As a result of the determination in S108, when the change in the alternating flow is within a predetermined range, the flow of the fluid flowing through the
図18は、図11に示したデジタル変換部85が変換するデジタル信号列を説明するためのグラフである。図18に示すように、流速FVは検出周期dtで算出され、更新周期UTの間に、複数の、例えば、図18において18個の流速FVが含まれる。後述するS111のステップまたはS113のステップにおいて、前回の更新周期UTn-1における流速FVの平均値AVn-1が算出され、メモリ7に記憶されている。また、平均値AVには、初期処理S101において所定範囲(幅)Δ、例えば±5[%]、が設定されている。よって、例えば、平均値AVn-1が100[m/s]である場合に、平均値AVn-1の所定範囲(幅)Δは、95[m/s]以上105[m/s]未満となる。この状態で、デジタル信号変換部85は、前回の平均値AVn-1の所定範囲(幅)Δと今回の更新周期UTnに含まれる各流速FVとを比較し、流速FVが前回の平均値AVn-1の所定範囲(幅)Δ以内であれば「0」に、流速FVが前回の平均値AVn-1の所定範囲(幅)Δ外であれば「1」に、それぞれ変換する。例えば、図18に示す例の場合には、図18において網掛けになっている、5番目、6番目、および12番目の流速FVが前回の平均値AVn-1の所定範囲(幅)Δの範囲外である。この場合、今回の更新周期UTnに含まれる複数の流速FVは、「000011000001000000」のデジタル信号列に変換される。
FIG. 18 is a graph for explaining a digital signal sequence converted by the
S109のステップの後、演算値選択部86は、S109のステップで変換されたデジタル信号列に対して、パターン認識処理を行う(S110)。パターン認識処理S110では、演算値選択部86は、デジタル信号列が所定のパターンに該当するか否かを判定し、判定結果に基づいてデジタル信号列の中から少なくとも1つの流速FVを選択する。
After step S109, the calculation
ここで、流体の流量(速度)が変化している場合、流速FVの時系列の変化は、過去の流速FVの平均値AVを基準にすると、いくつかの特定のパターンに分類することができる。また、流路2aを流通する流体の流れに突発的な乱れがある場合も、同様に、流速FVの時系列の変化は、過去の流速FVの平均値AVを基準にすると、別のいくつかの特定のパターンに分類することができる。一方、流速FVの時系列の変化をデジタル信号列に変換することにより、これらの特定のパターンに合致(一致)するか否かの判定が容易になる。よって、メモリ7に記憶された平均値AVに基づいて更新周期UTにおける複数の流速FVをデジタル信号列に変換し、当該デジタル信号列に対してパターン認識処理S110を行うことにより、流体の流量(速度)が変化している場合の流速FVをさらに正確に選択することが可能となるとともに、特異な値の流速FVをさらに正確に除外することが可能となる。
Here, when the flow rate (velocity) of the fluid is changing, the time-series change of the flow velocity FV can be classified into some specific patterns based on the average value AV of the past flow velocity FV. . Similarly, when there is a sudden turbulence in the flow of the fluid flowing through the
具体的には、例えば、デジタル信号列において、「…000111…」のように、「1」が所定数、例えば3つ以上連続する場合、今回の更新周期UTnにおいて、実際の流速が平均値AVの所定範囲(幅)Δを超えて変化しているものと考えられる。また、「1」が連続していな場合でも、例えば「…1011011…」のように、間に「01」を挟んで「1」が所定数、例えば3つ以上連続する場合、今回の更新周期UTnにおいて、実際の流速が平均値AVの所定範囲(幅)Δの付近で変化しているものと考えられる。さらに、デジタル信号列において、「1」が所定割合、例えば50[%]以上含まれる場合も、実際の流速が平均値AVの所定範囲(幅)Δを超えて変化しているものと考えられる。よって、デジタル信号列がこれらのパターンである場合、実際の流体の流量(速度)が変化したことにより、流速FVが平均値AVの所定範囲(幅)Δを超えたものであるから、演算値選択部86は、デジタル信号列に対応する全ての流速FVを選択する。
Specifically, for example, in the digital signal sequence, when “1” continues for a predetermined number, for example, three or more like “........ 11”, the actual flow velocity is an average value in the current update cycle UT n . It is considered that the value has changed beyond a predetermined range (width) Δ of AV. Even if “1” is not continuous, if “1” continues for a predetermined number, for example, three or more, with “01” in between, for example “... In UT n , it is considered that the actual flow velocity changes in the vicinity of a predetermined range (width) Δ of the average value AV. Furthermore, even when “1” is included in the digital signal sequence at a predetermined ratio, for example, 50 [%] or more, it is considered that the actual flow velocity changes beyond the predetermined range (width) Δ of the average value AV. . Therefore, when the digital signal sequence has these patterns, the flow rate FV exceeds the predetermined range (width) Δ of the average value AV because the actual fluid flow rate (velocity) has changed. The
一方、例えば、デジタル信号列において、「…01000110…」のように、「1」が所定数、例えば3つ以上連続していない、すなわち、2つまでしか連続していない場合や、「1」が所定割合、例えば20[%]以下しか含まれない場合には、今回の更新周期UTnにおいて、流路2aを流通する流体の流れに突発的な乱れがある(流体が突発的に不均一な流れになる)ものと考えられる。よって、デジタル信号列がこれらのパターンである場合、演算値選択部86は、デジタル信号列において、「0」に対応する流速FVを選択し、「1」に対応する流速FVを除外する。図18に示す例の場合、デジタル信号列が「000011000001000000」であって、流路2aを流通する流体の流れに突発的な乱れがある(流体が突発的に不均一な流れになる)ものと考えられるから、演算値選択部86は、5番目、6番目、および12番目の流速FVを除外して、その他の流速FVを選択する。
On the other hand, for example, in a digital signal sequence, “1” is not continuous by a predetermined number, for example, 3 or more, such as “... 01000110. Is included in a predetermined ratio, for example, 20 [%] or less, in the current update cycle UT n , there is a sudden disturbance in the flow of the fluid flowing through the
S110のステップの後、平均値算出部87は、選択された流速FVに対して平均値を算出するとともに(S111)、算出した平均値AVをメモリ7に書き込む。メモリ7は、S111のステップまたは後述するS113のステップが行われるごとに、平均値AVを時系列で追加記憶し、中央制御部8は、添字nを用いて、過去に書き込んだ任意の平均値AVn(AV1,AV2,…,AVn-1,AVn)をメモリ7から読み出すことができる。このように、交番流れ判定部84により交番の流れの変化が所定範囲のレベルであると判定されたときに、演算値選択部86により選択された少なくとも1つの流速FVに対して、平均値AVが算出される。これにより、流路2aを流通する流体の流れに乱れがある(流体が不均一な流れである)ときに、特異な値が除外された流速FVに対して平均値AVが算出されるので、この平均値AVに基づいて流体の流量を算出(測定)することにより、実際の流量よりも変化を小さく(ゆるやかに、なだらかに)することが可能となる。
After the step of S110, the average
一方、S108の判定の結果、交番の流れの変化が所定範囲のレベルでない、すなわち、変化が所定範囲のレベルを越えている場合、流路2aを流通する流体の流れに継続的に、または、大きな乱れがあり、この交番の流れに基づいて流体の流量を算出不能である、または、算出しても要求される測定精度の許容範囲を満たすことができないものと考えられる。そして、この場合、前述したように、渦流量計1が図1に示した配管100に不適切な状態で設置された場合や、渦流量計1の流体管2に接続する配管100が所定の設置要件(設置条件)を満たしていない場合など、が想定される。よって、報知制御部88は、流体の流れに乱れがある旨を表示部9に表示(報知)させる(S112)。これにより、流体の流れの乱れを自ら発見することが困難な利用者(ユーザ)に、容易に知らせることができる。
On the other hand, as a result of the determination in S108, if the change in the alternating flow is not at a predetermined range level, that is, if the change exceeds the predetermined range level, continuously to the flow of the fluid flowing through the
なお、S112において、中央制御部8は、さらに当該流体の流れの乱れに関する情報、例えば、発生日時などをメモリ7に書き込んで記憶させることが好ましい。これにより、流体の流れに乱れがあるときの履歴を残すことが可能となる。
In S <b> 112, the
また、本実施形態では、S112において、報知制御部88が流体の流れに乱れがある旨を表示部9が表示(報知)させる例を示したが、これに限定されない。例えば、渦流量計1が、表示部9に代えて、または、表示部9とともに、スピーカなどの音声出力手段や警報ランプなどの発光手段を備え、音声出力手段および発光手段のうちの少なくとも一方によって、配管100への設置状態に異常がある旨を報知するようにしてもよいし、あるいは、表示部9、発光手段、および音声出力手段のうちの少なくとも二つを組み合わせて、流体の流れに乱れがある旨を報知するようにしてもよい。
In the present embodiment, the example in which the
また、報知制御部88は、アナログ出力部50およびデジタル通信部60のうちの少なくとも一方に、流体の流れに乱れがある旨の情報を出力するようにしてもよい。これにより、渦流量計1に接続する外部機器に流体の流れの乱れを報知することが可能となる。さらに、この場合、報知制御部88は、流体の流量として表示部9に特定の値、例えば「0」(ゼロ)や「999」などを表示させてもよい。
Further, the
一方、S107の判定の結果、直前の交番の流れから変化した場合、平均値算出部87は、今回の更新周期UTnに含まれる全ての流速FVに対して、平均値AVを算出するとともに(S113)、算出した平均値AVをメモリ7に書き込む。
On the other hand, if the result of determination in S107 is that there is a change from the previous alternating flow, the average
S111のステップの後、または、S113のステップの後、流量算出部89は、S109またはS111において平均値算出部87により算出された今回の更新周期UTnにおける平均値AVnと、流路断面積に基づいて決定される係数などの所定の係数とを用いて、流体の体積流量Qを算出するとともに(S114)、算出した体積流量Qをメモリ7に書き込む。メモリ7は、S114のステップが行われるごとに時系列で体積流量Qを追加記憶し、中央制御部8は、添字nを用いて、過去に書き込んだ任意の流速Qn(Q1,Q2,…,Qn-1,Qn)をメモリ7から読み出すことができる。
After S111 step, or after the S113 step, the flow
なお、流量算出部89は、さらに、流体の流量の測定(算出)を開始してから現時点までにメモリ7に記憶された体積流量Qnを全て読み出し、当該体積流量Qnを積算して積算流量Tを算出するようにしてもよい。
The flow
本実施形態では、流量算出部89が流体の体積流量Qを算出する例を示したが、これに限定されない。例えば、渦流量計1が流体の圧力を検出する圧力センサを備え、流量算出部89は、算出した流体の体積流量Qと、圧力センサにより検出された流体の圧力と、周囲温度センサ17により検出された流体の温度とに基づいて、
流体の質量流量を算出するようにしてもよい。
In the present embodiment, an example is shown in which the flow
The mass flow rate of the fluid may be calculated.
S114のステップの後、出力制御部83は、S114のステップにおいて流量算出部89により算出された流体の体積流量Qを、表示部9に出力して表示部9に表示させる(S115)。なお、流量算出部89が流体の積算流量Tも算出する場合、流体の体積流量Qおよび流体の積算流量Tのうちの少なくとも一方を表示するようにしてもよい。
After step S114, the
本実施形態では、S115のステップにおいて、出力制御部83が流体の体積流量Qを表示部9に出力する例を示したが、これに限定されない。出力制御部83は、表示部9に代えて、または、表示部9とともに、アナログ出力部50およびデジタル通信部60のうちの少なくとも一方に、流体の体積流量Qおよび流体の積算流量Tのうちの少なくとも一方を出力するようにしてもよい。これにより、渦流量計1に接続する外部機器に流体の体積流量Qおよび流体の積算流量Tのうちの少なくとも一方を出力することが可能となる。
In the present embodiment, the example in which the
S112のステップの後、または、S115のステップの後、中央制御部8は、リセット処理S116を行う。
After the step of S112 or after the step of S115, the
リセット処理S116では、中央制御部8は、初期処理S101で計測を開始した時間をリセットして、再度、時間の計測を開始する。
In the reset process S116, the
リセット処理S115の後、渦流量計1は、例えば、電源スイッチが切断されて停止するか、あるいはリセット信号が入力されるまで、再度、S102以降のステップを行う。これにより、更新周期UTで流体の流量が算出され、表示(出力)される。
After the reset process S115, the
このように、本実施形態における渦流量計1によれば、メモリ7に記憶された流速FVの平均値AVに基づいて、更新周期UTにおいて流速算出部82により算出された複数の流速FVの中から、少なくとも1つが選択される。これにより、過去に算出され、記憶された流速FVの平均値AVを基準として、更新周期UTにおける複数の流速FVの中から、特異な値の流速FVを除外することが可能になる。また、交番流れ判定部84により交番の流れの変化が所定範囲のレベルであると判定されたときに、演算値選択部86により選択された少なくとも1つの流速FVに対して、平均値AVが算出される。これにより、流路2aを流通する流体の流れに乱れがある(流体が不均一な流れである)ときに、特異な値が除外された流速FVに対して平均値AVが算出されるので、この平均値AVに基づいて流体の流量を算出(測定)することにより、実際の流量よりも変化を小さく(ゆるやかに、なだらかに)することが可能となる。これにより、流体の流量が特異な値の流速FVにひきずられる(影響される)おそれを低減することができ、算出(測定)した流体の流量を安定させることができるとともに、例えば、算出(測定)された流体の流量に基づいて制御を行う制御系に悪影響を及ぼすおそれを低減することができ、算出(測定)した流体の流量の信頼性を高めることができる。
As described above, according to the
また、本実施形態における渦流量計1によれば、所定の演算値が、交番の流れの周波数、流速(流体の速度)V、および流体の流量のうちのいずれかである。これにより、所定の演算値を、熱式フローセンサ10のセンサ信号に基づいて容易に算出することができるとともに、所定の演算値の平均値から容易に流体の流量を算出することができる。
Further, according to the
また、本実施形態における渦流量計1によれば、メモリ7に記憶された平均値AVに基づいて更新周期UTにおける複数の流速FVがデジタル信号列に変換され、当該デジタル信号列に対してパターン認識処理S110が行われる。ここで、流体の流量(速度)が変化している場合、流速FVの時系列の変化は、過去の流速FVの平均値AVを基準にすると、いくつかの特定のパターンに分類することができる。また、流路2aを流通する流体の流れに突発的な乱れがある場合も、同様に、流速FVの時系列の変化は、過去の流速FVの平均値AVを基準にすると、別のいくつかの特定のパターンに分類することができる。一方、流速FVの時系列の変化をデジタル信号列に変換することにより、これらの特定のパターンに合致(一致)するか否かの判定が容易になる。よって、メモリ7に記憶された平均値AVに基づいて更新周期UTにおける複数の流速FVをデジタル信号列に変換し、当該デジタル信号列に対してパターン認識処理S110を行うことにより、流体の流量(速度)が変化している場合の流速FVをさらに正確に選択することが可能となるとともに、特異な値の流速FVをさらに正確に除外することが可能となる。これにより、算出(測定)した流体の流量の精度を高めることができるとともに、流体の流量が特異な値の流速FVにひきずられる(影響される)おそれをさらに低減することができ、算出(測定)した流体の流量を安定させることができる。
Further, according to the
[第2実施形態]
図19ないし図23は、本発明の第2実施形態を示すためのものである。なお、特に記載がない限り、前述した実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表し、その説明を省略する。また、図示しない構成部分は、前述した実施形態と同様とする。
[Second Embodiment]
19 to 23 are for illustrating a second embodiment of the present invention. Unless otherwise specified, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Further, components not shown in the figure are the same as those in the above-described embodiment.
図19は本発明の第2実施形態における渦流量計1Aの部分断面図であり、図20は図19に示した渦流量計1Aの機能的構成を示すブロック図である。図19に示すように、本実施形態の渦流量計1Aは、円筒状のケース27の内部に配設されている圧力センサ39を備える。圧力センサ39は流体の圧力を検出するためのものであり、図20に示すように、圧力センサ39で検出された流体の圧力は、中央制御部8Aに入力される。
FIG. 19 is a partial cross-sectional view of the
図21は図20に示した中央制御部8Aの機能的構成を示すブロック図である。図21に示すように、中央制御部8Aは、交番周波数算出部81と、流速算出部82と、出力制御部83と、交番流れ判定部84と、デジタル信号変換部85Aと、演算値選択部86と、平均値算出部87と、移動平均値算出部90と、報知制御部88と、流量算出部89と、を備える。
FIG. 21 is a block diagram showing a functional configuration of the
デジタル信号変換部85Aは、後述する移動平均値算出部90により算出され、メモリ7に記憶された流速FVの移動平均値MAVに基づいて、複数の流速FVをデジタル信号列に変換する。
The
演算値選択部86Aは、メモリ7に記憶された流速FVの移動平均値MAVに基づいて、更新周期UTにおいて流速算出部82により算出された複数の流速FVの中から、少なくとも1つを選択する。
The calculation
移動平均値算出部90は、メモリ7に記憶された所定数の流速FVの平均値AVに対して移動平均値MAVを算出し、算出した平均値MAVをメモリ7に書き込む。
The moving average
流量算出部89Aは、移動平均値算出部90により算出された流速FVの移動平均値MAVに基づいて、流体の流量を算出する。
The flow
次に、図19に示した流量計1Aが流体の流量を測定(算出)する動作について説明する。
Next, the operation in which the
図22は、図19に示した渦流量計1Aが流体の流量を測定(算出)する動作を説明するフローチャートである。渦流量計1Aは、流路2aを流通する流体の流量を測定するときに、流量測定処理S200を実行する。すなわち、最初に、中央制御部8は、図17に示す第1実施形態の流量測定処理S100と同様に、初期処理S101を行う。
FIG. 22 is a flowchart for explaining an operation in which the
初期処理S101の後、圧力センサ39は、流体の圧力を検出し(S201)、渦流量計1Aは、図17に示す第1実施形態の流量測定処理S100と同様に、S102〜S108の各ステップを行う。
After the initial process S101, the
S108の判定の結果、交番の流れの変化が所定範囲のレベルである場合、デジタル信号変換部85Aは、メモリ7から流速FVと後述する移動平均値MAVとを読み出し、移動平均値MAVに基づいて、今回の更新周期UTnに含まれる複数の流速FVをデジタル信号列に変換する(S202)。
As a result of the determination in S108, when the change in the alternating flow is within a predetermined range, the
図23は、図21に示したデジタル変換部85Aが変換するデジタル信号列を説明するためのグラフである。図23に示すように、図18に示す第1実施形態の例と同様に、流速FVは検出周期dtで算出され、更新周期UTの間に、複数の、例えば、図23において18個の流速FVが含まれる。後述するS204のステップまたはS205のステップにおいて、前回の更新周期UTn-1における流速FVの移動平均値MAVn-1が算出され、メモリ7に記憶されている。また、移動平均値MAVには、初期処理S101において所定範囲(幅)Δ、例えば±5[%]、が設定されている。よって、例えば、移動平均値MAVn-1が100[m/s]である場合に、移動平均値MAVn-1の所定範囲(幅)Δは、95[m/s]以上105[m/s]以下となる。この状態で、デジタル信号変換部85Aは、移動平均値MAVn-1の所定範囲(幅)Δと今回の更新周期UTnに含まれる各流速FVとを比較し、流速FVが移動平均値MAVn-1の所定範囲(幅)Δ以内であれば「0」に、流速FVが移動平均値MAVn-1の所定範囲(幅)Δ外であれば「1」に、それぞれ変換する。例えば、図23に示す例の場合には、図23において網掛けになっている、5番目、6番目、および12番目の流速FVが移動平均値MAVn-1の所定範囲(幅)Δの範囲外である。この場合、今回の更新周期UTnに含まれる複数の流速FVは、「000011000001000000」のデジタル信号列に変換される。
FIG. 23 is a graph for explaining a digital signal sequence converted by the
S202のステップの後、演算値選択部86Aは、S202のステップで変換されたデジタル信号列に対して、パターン認識処理を行う(S203)。パターン認識処理S203では、演算値選択部86Aは、デジタル信号列が所定のパターンに該当するか否かを判定し、判定結果に基づいてデジタル信号列の中から少なくとも1つの流速FVを選択する。
After step S202, the calculation
ここで、流体の流量(速度)が変化している場合、流速FVの時系列の変化は、過去の流速FVの移動平均値MAVを基準にすると、平均値AVの場合と同様に、いくつかの特定のパターンに分類することができる。また、流路2aを流通する流体の流れに突発的な乱れがある場合も、同様に、流速FVの時系列の変化は、過去の流速FVの移動平均値MAVを基準にすると、平均値AVの場合と同様に、別のいくつかの特定のパターンに分類することができる。一方、流速FVの時系列の変化をデジタル信号列に変換することにより、これらの特定のパターンに合致(一致)するか否かの判定が容易になる。よって、メモリ7に記憶された移動平均値MAVに基づいて更新周期UTにおける複数の流速FVをデジタル信号列に変換し、当該デジタル信号列に対してパターン認識処理S203を行うことにより、流体の流量(速度)が変化している場合の流速FVをさらに正確に選択することが可能となるとともに、特異な値の流速FVをさらに正確に除外することが可能となる。
Here, when the flow rate (velocity) of the fluid is changing, the time-series changes of the flow velocity FV are based on the moving average value MAV of the past flow velocity FV, as in the case of the average value AV. Can be classified into specific patterns. Similarly, when there is a sudden turbulence in the flow of the fluid flowing through the
具体的には、例えば、デジタル信号列において、「…000111…」のように、「1」が所定数、例えば3つ以上連続する場合、今回の更新周期UTnにおいて、実際の流速が移動平均値MAVの所定範囲(幅)Δを超えて変化しているものと考えられる。また、「1」が連続していな場合でも、例えば「…1011011…」のように、間に「01」を挟んで「1」が所定数、例えば3つ以上連続する場合、今回の更新周期UTnにおいて、実際の流速が移動平均値MAVの所定範囲(幅)Δの付近で変化しているものと考えられる。さらに、デジタル信号列において、「1」が所定割合、例えば50[%]以上含まれる場合も、実際の流速が移動平均値MAVの所定範囲(幅)Δを超えて変化しているものと考えられる。よって、デジタル信号列がこれらのパターンである場合、実際の流体の流量(速度)が変化したことにより、流速が移動平均値MAVの所定範囲(幅)Δを超えたものであるから、演算値選択部86Aは、デジタル信号列に対応する全ての流速FVを選択する。
Specifically, for example, in the digital signal sequence, when “1” continues for a predetermined number, for example, three or more like “......... 11”, the actual flow velocity is the moving average in the current update cycle UT n . It is considered that the value MAV changes beyond a predetermined range (width) Δ. Even if “1” is not continuous, if “1” continues for a predetermined number, for example, three or more, with “01” in between, for example “... in UT n, it is believed that the actual flow rate is varied near the predetermined range (width) delta of the moving average value MAV. Further, even when “1” is included in the digital signal sequence at a predetermined ratio, for example, 50 [%] or more, it is considered that the actual flow velocity changes beyond the predetermined range (width) Δ of the moving average value MAV. It is done. Therefore, when the digital signal sequence has these patterns, the flow rate exceeds the predetermined range (width) Δ of the moving average value MAV because the actual flow rate (velocity) of the fluid has changed. The
一方、例えば、デジタル信号列において、「…01000110…」のように、「1」が所定数、例えば3つ以上連続していない、すなわち、2つまでしか連続していない場合や、「1」が所定割合、例えば20[%]以下しか含まれない場合には、今回の更新周期UTnにおいて、流路2aを流通する流体の流れに突発的な乱れがある(流体が突発的な不均一な流れになる)ものと考えられる。よって、デジタル信号列がこれらのパターンである場合、演算値選択部86は、デジタル信号列において、「0」に対応する流速FVを選択し、「1」に対応する流速FVを除外する。図23に示す例の場合、デジタル信号列が「000011000001000000」であって、流路2aを流通する流体の流れに突発的な乱れがある(流体が突発的に不均一な流れになる)ものと考えられるから、演算値選択部86Aは、5番目、6番目、および12番目の流速FVを除外して、その他の流速FVを選択する。
On the other hand, for example, in a digital signal sequence, “1” is not continuous by a predetermined number, for example, 3 or more, such as “... 01000110. Is included in a predetermined ratio, for example, 20 [%] or less, in the current update cycle UT n , there is a sudden disturbance in the flow of the fluid flowing through the
S203のステップの後、渦流量計1Aは、図17に示す第1実施形態の流量測定処理S100と同様に、S111のステップを行う。
After the step of S203, the
S111のステップの後、移動平均値算出部90は、メモリ7から平均値AVを読み出して、直近のi回(iは正の整数)の平均値AVに対して移動平均値MAVを算出するとともに(S204)、算出した移動平均値MAVをメモリ7に書き込む。メモリ7は、S204のステップまたは後述するS205のステップが行われるごとに、移動平均値MAVを時系列で追加記憶し、中央制御部8Aは、添字nを用いて、過去に書き込んだ任意の平均値MAVn(MAV1,MAV2,…,MAVn-1,MAVn)をメモリ7から読み出すことができる。これにより、過去のある時点から現在までに算出され、記憶された流速FVの平均値AVに対して移動平均値MAVが算出されるので、この移動平均値MAVに基づいて流体の流量を算出(測定)することにより、実際の流量よりも変化をさらに小さく(ゆるやかに、なだらかに)することが可能となる。
After the step of S111, the moving average
一方、S108の判定の結果、交番の流れの変化が所定範囲のレベルでない、すなわち、変化が所定範囲のレベルを越えている場合、渦流量計1Aは、図17に示す第1実施形態の流量測定処理S100と同様に、S112のステップを行う。
On the other hand, as a result of the determination in S108, when the change in the alternating flow is not within the predetermined range, that is, when the change exceeds the predetermined range, the
一方、S107の判定の結果、直前の交番の流れから変化した場合、渦流量計1Aは、図17に示す第1実施形態の流量測定処理S100と同様に、S113のステップを行う。
On the other hand, as a result of the determination in S107, when the flow changes from the previous alternating flow, the
S113のステップの後、移動平均値算出部90は、メモリ7から平均値AVを読み出して、直近のj回(jは正の整数)の平均値AVに対して移動平均値MAVを算出するとともに(S205)、算出した移動平均値MAVをメモリ7に書き込む。
After step S113, the moving average
なお、S204のステップにおける直近の平均値AVの数であるi回は、S205のステップにおける直近の平均値AVの数であるj回より、大きいことが好ましい(i>j)。これにより、流路2aを流通する流体の流れに乱れがある(流体が不均一な流れである)ときに、流路2aを流通する流体の流れに乱れがない(流体が均一な流れである)ときより、移動平均値MAVのサンプル数(標本数)が多くなるので、流速FVの移動平均値MAVが平滑化される。
It is preferable that i times that is the number of the latest average value AV in step S204 is larger than j times that is the number of the latest average value AV in step S205 (i> j). Thereby, when the flow of the fluid flowing through the
なお、移動平均値算出部90により算出される移動平均値MAVは、単純移動平均値である場合に限定されず、例えば、加重移動平均値であってもよい。この場合、
S204のステップにおける加重移動平均値の算出は、S205のステップにおける加重移動平均値の算出と、重み付けを変えることが好ましい。これにより、流路2aを流通する流体の流れに乱れがある(流体が不均一な流れである)ときに、流路2aを流通する流体の流れに乱れがない(流体が均一な流れである)ときより、直近(直前)の平均値AVの重みを小さくして流速FVの移動平均値MAVをさらに平滑化することが可能となる。
The moving average value MAV calculated by the moving average
The calculation of the weighted moving average value in the step of S204 is preferably different from the calculation of the weighted moving average value in the step of S205. Thereby, when the flow of the fluid flowing through the
S204のステップの後、または、S205のステップの後、流量算出部89Aは、S203のステップまたはS204のステップにおいて移動平均値算出部90により算出された今回の更新周期UTnにおける移動平均値MAVnと、流路断面積に基づいて決定される係数などの所定の係数とを用いて、流体の体積流量Qを算出するとともに(S206)、算出した体積流量Qをメモリ7に書き込む。メモリ7は、S206のステップが行われるごとに時系列で体積流量Qを追加記憶し、中央制御部8は、添字nを用いて、過去に書き込んだ任意の流速Qn(Q1,Q2,…,Qn-1,Qn)をメモリ7から読み出すことができる。
After the step of S204 or after the step of S205, the flow
なお、流量算出部89Aは、さらに、算出した流体の体積流量Qと、S201において圧力センサ39により検出された流体の圧力と、S101において周囲温度センサ17により検出された流体の温度と、に基づいて、流体の質量流量を算出するようにしてもよい。また、流量算出部89Aは、さらに、流体の流量の測定(算出)を開始してから現時点までにメモリ7に記憶された体積流量Qnを全て読み出し、当該体積流量Qnを積算して積算流量Tを算出するようにしてもよい。
The flow
S206のステップの後、渦流量計1Aは、図17に示す第1実施形態の流量測定処理S100と同様に、S115およびS116の各ステップを行う。
After the step of S206, the
このように、本実施形態における渦流量計1Aによれば、メモリ7に記憶された所定数の平均値AVに対して移動平均値MVAが算出される。これにより、過去のある時点から現在までに算出され、記憶された流速FVの平均値AVに対して移動平均値MAVが算出されるので、この移動平均値MAVに基づいて流体の流量を算出(測定)することにより、実際の流量よりも変化をさらに小さく(ゆるやかに、なだらかに)することが可能となる。これにより、流体の流量が特異な値の流速FVにひきずられる(影響される)おそれをさらに低減することができ、算出(測定)した流体の流量をさらに安定させることができる。
Thus, according to the
また、本実施形態における渦流量計1Aによれば、交番流れ判定部84により交番の流れの変化が所定範囲のレベルであると判定されたときに、交番の流れの変化が所定範囲のレベル未満であるときより、前述した所定数が大きい。これにより、流路2aを流通する流体の流れに乱れがある(流体が不均一な流れである)ときに、流路2aを流通する流体の流れに乱れがない(流体が均一な流れである)ときより、移動平均値MAVのサンプル数(標本数)が多くなるので、流速FVの移動平均値MAVがさらに平滑化される。これにより、この移動平均値MAVに基づいて流体の流量を算出(測定)することにより、実際の流量よりも変化をさらに小さく(ゆるやかに、なだらかに)することが可能となり、算出(測定)した流体の流量をさらに安定させることができる。
Further, according to the
また、本実施形態における渦流量計1Aによれば、移動平均値算出部90により算出される移動平均MAVが加重移動平均であり、交番流れ判定部84により交番の流れの変化が所定範囲のレベルであると判定されたときに、交番の流れの変化が所定範囲のレベル未満であるときと、重みづけが変わる。これにより、流路2aを流通する流体の流れに乱れがある(流体が不均一な流れである)ときに、流路2aを流通する流体の流れに乱れがない(流体が均一な流れである)ときより、直近(直前)の平均値AVの重みを小さくして流速FVの移動平均値MAVをさらに平滑化することが可能となる。これにより、この移動平均値MAVに基づいて流体の流量を算出(測定)することにより、実際の流量よりも変化をさらに小さく(ゆるやかに、なだらかに)することが可能となり、算出(測定)した流体の流量をさらに安定させることができる。
Further, according to the
また、本実施形態における渦流量計1Aによれば、移動平均値算出部90により算出された移動平均値MAVがさらに記憶され、メモリ7に記憶された移動平均値MAVに基づいて、更新周期UTにおける複数の流速FVがデジタル信号列に変換される。ここで、流体の流量(速度)が変化している場合、流速FVの時系列の変化は、過去の流速FVの移動平均値MAVを基準にすると、平均値AVの場合と同様に、いくつかの特定のパターンに分類することができる。また、流路2aを流通する流体の流れに突発的な乱れがある場合も、同様に、流速FVの時系列の変化は、過去の流速FVの移動平均値MAVを基準にすると、平均値AVの場合と同様に、別のいくつかの特定のパターンに分類することができる。一方、流速FVの時系列の変化をデジタル信号列に変換することにより、これらの特定のパターンに合致(一致)するか否かの判定が容易になる。よって、メモリ7に記憶された移動平均値MAVに基づいて更新周期UTにおける複数の流速FVをデジタル信号列に変換し、当該デジタル信号列に対してパターン認識処理S203を行うことにより、流体の流量(速度)が変化している場合の流速FVをさらに正確に選択することが可能となるとともに、特異な値の流速FVをさらに正確に除外することが可能となる。これにより、算出(測定)した流体の流量の精度を高めることができるとともに、流体の流量が特異な値の流速FVにひきずられる(影響される)おそれをさらに低減することができ、算出(測定)した流体の流量を安定させることができる。
Further, according to the
なお、前述の各実施形態の構成は、組み合わせたりあるいは一部の構成部分を入れ替えたりしたりしてもよい。また、本発明の構成は前述の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよい。 Note that the configurations of the above-described embodiments may be combined or a part of the components may be replaced. The configuration of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications may be made without departing from the scope of the present invention.
1,1a…渦流量計
2a…流路
3…渦発生体
4…バイパス流路
7…メモリ
8,8A…中央制御部
81…交番周波数算出部
82…流速算出部
83…出力制御部
84…交番流れ判定部
85,85A…デジタル信号変換部
86,86A…演算値選択部
87…平均値算出部
90…移動平均値算出部
9…表示部
10…熱式フローセンサ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記渦により内部に交番の流れが生成されるバイパス流路と、
前記バイパス流路内に設けられ、前記交番の流れを検出して該交番の流れに基づく検出信号を出力するフローセンサと、
前記フローセンサから出力された検出信号に基づいて、所定の演算値を算出する演算値算出部と、
前記所定の演算値の平均値を算出する平均値算出部と、
前記平均値算出部により算出された前記平均値を記憶する記憶部と、
前記フローセンサから出力された検出信号に基づいて、前記交番の流れの変化が所定範囲のレベルであるか否かを判定する判定部と、
前記記憶部に記憶された前記平均値に基づいて、所定期間において前記演算値算出部により算出された複数の前記所定の演算値の中から、少なくとも1つを選択する選択部と、を備え、
前記平均値算出部は、前記判定部により前記交番の流れの変化が前記所定範囲のレベルであると判定されたときに、前記選択部により選択された少なくとも1つの前記所定の演算値に対して、平均値を算出する
ことを特徴とする渦流量計。 A vortex generator that generates vortices in the fluid flowing through the flow path;
A bypass flow path in which an alternating flow is generated by the vortex;
A flow sensor which is provided in the bypass flow path and detects the alternating flow and outputs a detection signal based on the alternating flow;
A calculated value calculation unit that calculates a predetermined calculated value based on the detection signal output from the flow sensor;
An average value calculating unit for calculating an average value of the predetermined calculation values;
A storage unit for storing the average value calculated by the average value calculation unit;
A determination unit that determines whether the change in the alternating flow is within a predetermined range based on a detection signal output from the flow sensor;
A selection unit that selects at least one of the plurality of predetermined calculation values calculated by the calculation value calculation unit in a predetermined period based on the average value stored in the storage unit;
The average value calculation unit is configured to calculate at least one predetermined calculation value selected by the selection unit when the determination unit determines that the change in the alternating flow is within the predetermined range. A vortex flowmeter characterized by calculating an average value.
ことを特徴とする請求項1に記載の渦流量計。 The vortex flowmeter according to claim 1, wherein the predetermined calculation value is any one of a frequency of the alternating flow, a velocity of the fluid, and a flow rate of the fluid.
前記選択部は、前記デジタル信号列に対して所定のパターン認識処理を施し、該所定のパターン認識処理の結果に基づいて、前記所定期間における前記複数の所定の演算値の中から、少なくとも1つの前記所定の演算値を選択する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の渦流量計。 Based on the average value stored in the storage unit, further comprising a conversion unit that converts the plurality of predetermined calculation values in the predetermined period into a digital signal sequence,
The selection unit performs a predetermined pattern recognition process on the digital signal sequence, and based on a result of the predetermined pattern recognition process, at least one of the plurality of predetermined calculation values in the predetermined period. The vortex flowmeter according to claim 1, wherein the predetermined calculation value is selected.
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の渦流量計。 The vortex flowmeter according to claim 1, further comprising a moving average value calculation unit that calculates a moving average value for a predetermined number of the average values stored in the storage unit.
ことを特徴とする請求項4に記載の渦流量計。 The predetermined number is larger when the change of the alternating flow is less than the level of the predetermined range when the determination unit determines that the change of the alternating flow is the level of the predetermined range. The vortex flowmeter according to claim 4.
前記移動平均値算出部は、前記判定部により前記交番の流れの変化が前記所定範囲のレベルであると判定されたときに、前記交番の流れの変化が前記所定範囲のレベル未満であるときと、重みづけを変える
ことを特徴とする請求項4または5に記載の渦流量計。 The moving average value calculated by the moving average value calculation unit is a weighted moving average value,
The moving average value calculating unit is configured such that when the determination unit determines that the change in the alternating flow is at a level within the predetermined range, the change in the alternating flow is less than the level within the predetermined range. The vortex flowmeter according to claim 4, wherein the weight is changed.
前記変換部は、前記記憶部に記憶された前記移動平均値に基づいて、前記所定期間における前記複数の所定の演算値をデジタル信号列に変換する
ことを特徴とする請求項4ないし6のいずれかに記載の渦流量計。 The storage unit further stores the moving average value calculated by the moving average value calculation unit,
7. The conversion unit according to claim 4, wherein the conversion unit converts the plurality of predetermined operation values in the predetermined period into a digital signal sequence based on the moving average value stored in the storage unit. The vortex flowmeter according to crab.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011059752A JP2012194123A (en) | 2011-03-17 | 2011-03-17 | Vortex flowmeter and installation state inspection method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011059752A JP2012194123A (en) | 2011-03-17 | 2011-03-17 | Vortex flowmeter and installation state inspection method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012194123A true JP2012194123A (en) | 2012-10-11 |
Family
ID=47086148
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011059752A Withdrawn JP2012194123A (en) | 2011-03-17 | 2011-03-17 | Vortex flowmeter and installation state inspection method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2012194123A (en) |
-
2011
- 2011-03-17 JP JP2011059752A patent/JP2012194123A/en not_active Withdrawn
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2154489A1 (en) | Heat flowmeter | |
RU2601223C1 (en) | Ultrasonic flow meter system with pressure transducer arranged upstream | |
JP4158980B2 (en) | Multi vortex flowmeter | |
WO2007145037A1 (en) | Multi-vortex flowmeter integrating pressure gauge | |
JP2011203075A (en) | Vortex flowmeter and automatic gas type identification method | |
JP2012141268A (en) | Vortex flowmeter and flow rate measuring method | |
JP2012194123A (en) | Vortex flowmeter and installation state inspection method | |
RU2351900C2 (en) | Rate-of-flow indicator of liquid mediums in pipelines | |
JP2012194122A (en) | Vortex flowmeter and inspection method | |
JP2018534580A (en) | Tapered tube area flowmeter using magnetostrictive distance measurement | |
JP2010237201A (en) | Vortex flow meter | |
JP2011232201A (en) | Abnormality determination method of vortex flowmeter | |
US9488509B2 (en) | Method or determining an absolute flow rate of a volume or mass flow | |
JP5638268B2 (en) | Vortex flowmeter and comparator threshold setting method | |
JP2012149941A (en) | Vortex flowmeter and method for detecting installation state | |
JP5231842B2 (en) | Flowmeter | |
JP5473719B2 (en) | Vortex flow meter | |
Melani et al. | Hot wire anemometric MEMS sensor for water flow monitoring | |
JP2007333461A (en) | Multi vortex flowmeter using volume flow as switching point | |
JP5638415B2 (en) | Flowmeter | |
JP3856353B2 (en) | Gas meter | |
WO2022070239A1 (en) | Flow rate measurement device | |
JP2009243958A (en) | Thermal-type flow meter | |
JP5284845B2 (en) | Vortex flow meter | |
JP2007333459A (en) | Multi vortex flowmeter using mass flow as switching point |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20140603 |