JP2632040B2 - 流速計 - Google Patents
流速計Info
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- JP2632040B2 JP2632040B2 JP17117589A JP17117589A JP2632040B2 JP 2632040 B2 JP2632040 B2 JP 2632040B2 JP 17117589 A JP17117589 A JP 17117589A JP 17117589 A JP17117589 A JP 17117589A JP 2632040 B2 JP2632040 B2 JP 2632040B2
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- Japan
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- fluid
- bubbles
- ultrasonic
- signal
- obstacle
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- Expired - Lifetime
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は例えば管路内を流れる流体の流速を測定す
る流速計、特に流体内に発生した超音波を検出すること
によって流速を測定するものに関する。
る流速計、特に流体内に発生した超音波を検出すること
によって流速を測定するものに関する。
［従来の技術］ 管路内流体の流速測定については、「流量計測ハンド
ブック」（昭和54年７月）日刊工業新聞社264頁「その
他の流量測定法」に開示されている。これによると、管
路内を流れる液体は渦や乱れにより液体に剪断作用が働
き流体内に広い周波数帯域の超音波が発生し、この超音
波を管路の外周面に装着された検出器を用いて検出する
と、その信号から流速測定が行えることが記述されてい
る。
ブック」（昭和54年７月）日刊工業新聞社264頁「その
他の流量測定法」に開示されている。これによると、管
路内を流れる液体は渦や乱れにより液体に剪断作用が働
き流体内に広い周波数帯域の超音波が発生し、この超音
波を管路の外周面に装着された検出器を用いて検出する
と、その信号から流速測定が行えることが記述されてい
る。
［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の流速計では、管路内液体の剪断作
用によって発生する超音波のレベルが相対的に低いの
で、検出器による受信信号レベルが小さく十分な信号対
雑音比が得られない。また、これらの信号に基づく流速
測定は管路内流体の流れの有無の識別には利用できる
が、流速計として所定の直線性、安定性及び再現性がな
いので、流速測定には実際に利用できないという問題点
があった。
用によって発生する超音波のレベルが相対的に低いの
で、検出器による受信信号レベルが小さく十分な信号対
雑音比が得られない。また、これらの信号に基づく流速
測定は管路内流体の流れの有無の識別には利用できる
が、流速計として所定の直線性、安定性及び再現性がな
いので、流速測定には実際に利用できないという問題点
があった。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされた
ものであり、流体内に気泡を混入させてその気泡のつぶ
れにより発生する超音波を検出することにより、信号対
雑音比の大きな信号にて直線性、安定性及び再現性の優
れた流速測定ができる流速計を得ることを目的とする。
ものであり、流体内に気泡を混入させてその気泡のつぶ
れにより発生する超音波を検出することにより、信号対
雑音比の大きな信号にて直線性、安定性及び再現性の優
れた流速測定ができる流速計を得ることを目的とする。
「課題を解決するための手段」 この発明に係る流速計は、管路内流体へ給気して流体
内へ気泡を発生させる気泡発生器と、気泡が混入された
流体内に配設され、流体の流れに対して不連続面を有す
る障害物と、障害物の下流側の外周面に装着され、主と
して流体内気泡のつぶれにより発生された超音波に感応
する超音波検出器と、超音波検出器からの受信信号の振
幅に応答した信号を出力する計測回路とを設けたもので
ある。
内へ気泡を発生させる気泡発生器と、気泡が混入された
流体内に配設され、流体の流れに対して不連続面を有す
る障害物と、障害物の下流側の外周面に装着され、主と
して流体内気泡のつぶれにより発生された超音波に感応
する超音波検出器と、超音波検出器からの受信信号の振
幅に応答した信号を出力する計測回路とを設けたもので
ある。
［作 用］ この発明においては、気泡が混入された流体内へ障害
物を配設したので、多数の気泡が障害物と衝突してつぶ
れあるいは再結合することなどによって、流体内に高い
レベルの超音波が発生する。管路外周面に設けられた超
音波検出器は流体内超音波レベルに比例した電気信号を
出力し、可聴帯域より高い周波数帯域の信号の振幅によ
り流体の流速測定が行われる。
物を配設したので、多数の気泡が障害物と衝突してつぶ
れあるいは再結合することなどによって、流体内に高い
レベルの超音波が発生する。管路外周面に設けられた超
音波検出器は流体内超音波レベルに比例した電気信号を
出力し、可聴帯域より高い周波数帯域の信号の振幅によ
り流体の流速測定が行われる。
流体内に人工的に気泡を混入し、且つ周囲環境による
妨害の影響を回避しているので、信号対雑音比の大きい
受信信号が得られ、直線性、安定性、再現性の優れた測
定ができ、測定精度が向上できる。
妨害の影響を回避しているので、信号対雑音比の大きい
受信信号が得られ、直線性、安定性、再現性の優れた測
定ができ、測定精度が向上できる。
［実施例］ この発明の一実施例を添付図面を参照して詳細に説明
する。
する。
第１図はこの発明の一実施例に係る流量計の構成図で
あり、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図である。図におい
て、１は流体が流れる管路であり、２は気泡を発生させ
流体内へ気泡を混入させる気泡発生器である。３はエア
コンプレッサなどを用いて空気圧力を発生する圧力源、
４は空気圧力のレベルを調整する圧力調整弁、５は開閉
弁、６は管路１内壁面に設けられた泡立し器であり、こ
れらは気泡発生器２を構成している。７は気泡発生器２
の下流側の流体内に設けられた障害物、８は障害物７を
管路１内所定位置へ配置させる保持棒、である。９は流
体内に発生した超音波を検出する超音波検出器であり、
障害物７より下流側の管路１の外周面に装着されてい
る。
あり、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図である。図におい
て、１は流体が流れる管路であり、２は気泡を発生させ
流体内へ気泡を混入させる気泡発生器である。３はエア
コンプレッサなどを用いて空気圧力を発生する圧力源、
４は空気圧力のレベルを調整する圧力調整弁、５は開閉
弁、６は管路１内壁面に設けられた泡立し器であり、こ
れらは気泡発生器２を構成している。７は気泡発生器２
の下流側の流体内に設けられた障害物、８は障害物７を
管路１内所定位置へ配置させる保持棒、である。９は流
体内に発生した超音波を検出する超音波検出器であり、
障害物７より下流側の管路１の外周面に装着されてい
る。
12は超音波検出器９の検出信号に基づいて流速を測定
する計測回路である。13は増幅器、14は超音波検出器９
からの受信信号の周波数帯域を制限するフィルタ、15は
検波回路、16は積分回路、17はサンプルホールド回路、
18は制御回路、19は指示器であり、これらは計測回路12
を構成している。
する計測回路である。13は増幅器、14は超音波検出器９
からの受信信号の周波数帯域を制限するフィルタ、15は
検波回路、16は積分回路、17はサンプルホールド回路、
18は制御回路、19は指示器であり、これらは計測回路12
を構成している。
上記のように構成された流速計においては、矢示の方
向に流れる管路１内流体には気泡発生器２出力が係合さ
れる。気泡発生器２は、エアコンプレッサなどが用いら
れた圧力源３からの加圧された空気を、圧力調整弁４や
開閉弁５を経由して、管路１内壁面に設けられ、表面に
多数の貫通孔を有する泡立し器６へ供給し、発生した多
数の気泡を流体内へ混入する。
向に流れる管路１内流体には気泡発生器２出力が係合さ
れる。気泡発生器２は、エアコンプレッサなどが用いら
れた圧力源３からの加圧された空気を、圧力調整弁４や
開閉弁５を経由して、管路１内壁面に設けられ、表面に
多数の貫通孔を有する泡立し器６へ供給し、発生した多
数の気泡を流体内へ混入する。
流体に混入された気泡は、管路１内のほぼ中央位置へ
保持棒８にて固定され、流れに対して不連続面を有する
障害物７に衝突して、主として気泡がつぶれる際に流体
内に広い周波数帯域の超音波が発生する。第３図はその
障害物７の例を示す外形図であり、（ａ）は円錐形、
（ｂ）は円柱形の障害物の例をそれぞれ示している。
保持棒８にて固定され、流れに対して不連続面を有する
障害物７に衝突して、主として気泡がつぶれる際に流体
内に広い周波数帯域の超音波が発生する。第３図はその
障害物７の例を示す外形図であり、（ａ）は円錐形、
（ｂ）は円柱形の障害物の例をそれぞれ示している。
気泡が障害物７に衝突すると流体内の音源となり、こ
の結果発生した超音波のレベルは流体の流速に比例す
る。流体内に発生した超音波が流体及び管路１を伝搬
し、障害物７が内設さた管路１の下流側の外周面に装着
された超音波検出器９により受波される。そして、超音
波検出器９からは超音波レベルに応じた電気信号が出力
される。
の結果発生した超音波のレベルは流体の流速に比例す
る。流体内に発生した超音波が流体及び管路１を伝搬
し、障害物７が内設さた管路１の下流側の外周面に装着
された超音波検出器９により受波される。そして、超音
波検出器９からは超音波レベルに応じた電気信号が出力
される。
この場合、超音波検出器９に例えば２個の圧電振動子
を重合させ、その粗加出力を得るバイモルフ構造を用い
ると、広い周波数帯域に互り感度の高い検出が行える。
更に、管路１への超音波検出器９の取付面を平坦にし、
且つ音響遮断材などよりなる容器内に収納して、外部雑
音を抑制すれば、管路１内の低レベルの超音波が受信で
きる。
を重合させ、その粗加出力を得るバイモルフ構造を用い
ると、広い周波数帯域に互り感度の高い検出が行える。
更に、管路１への超音波検出器９の取付面を平坦にし、
且つ音響遮断材などよりなる容器内に収納して、外部雑
音を抑制すれば、管路１内の低レベルの超音波が受信で
きる。
第４図は超音波検出器受信波形の一例を示したタイム
チャートであり、気泡のつぶれにより発生する超音波は
パルス状をなしており、流体内へ気泡を混入しない時と
くらべて気泡の量が増加するので、気泡のつぶれによる
超音波が加わるためそのレベルが高くなる。
チャートであり、気泡のつぶれにより発生する超音波は
パルス状をなしており、流体内へ気泡を混入しない時と
くらべて気泡の量が増加するので、気泡のつぶれによる
超音波が加わるためそのレベルが高くなる。
超音波検出器９の出力は計測回路12へ加えられて、周
波数帯域の広い受信信号は高利得の増幅器13にて増幅さ
れた後、フィルタ14により電気雑音や低周波振動など可
聴周波数帯域の妨害を避けた高い周波数帯域の受信信号
に制限される。例えば通過帯域が10〜50Hzの帯域制限の
フィルタ14を経て検波回路15へ加えられる。
波数帯域の広い受信信号は高利得の増幅器13にて増幅さ
れた後、フィルタ14により電気雑音や低周波振動など可
聴周波数帯域の妨害を避けた高い周波数帯域の受信信号
に制限される。例えば通過帯域が10〜50Hzの帯域制限の
フィルタ14を経て検波回路15へ加えられる。
信号対雑音比の大きな受信信号は検波回路15にて受信
信号の包絡線検波が行われそのレベル情報を保持して、
積分回路16にて受信信号の直流信号への変換と同時にそ
の平均化が行われる。
信号の包絡線検波が行われそのレベル情報を保持して、
積分回路16にて受信信号の直流信号への変換と同時にそ
の平均化が行われる。
積分回路16からの流体の平均流速に対応した直流信号
の測定に際しては、サンプルホールド回路17にてそのデ
ータ保持が行われ、平均流速が指示器19へ指示される。
積分回路16の動作及びサンプルホールド回路17における
サンプリング動作は、制御回路18の基準パルスにより行
われる。
の測定に際しては、サンプルホールド回路17にてそのデ
ータ保持が行われ、平均流速が指示器19へ指示される。
積分回路16の動作及びサンプルホールド回路17における
サンプリング動作は、制御回路18の基準パルスにより行
われる。
第５図は流速と測定出力との相関の一例を示す特性図
であり、流体の流速と計測回路12の測定出力とは比例関
係をなしに、十分な相関が得られている。流体内へ気泡
を混入し障害物７との衝突による十分なレベルの超音波
が発生するので、流速に対する受信信号の振幅は直線状
に変化する比例関係を有し、更に、安定性や再現性が向
上され十分な精度で流速測定ができる。
であり、流体の流速と計測回路12の測定出力とは比例関
係をなしに、十分な相関が得られている。流体内へ気泡
を混入し障害物７との衝突による十分なレベルの超音波
が発生するので、流速に対する受信信号の振幅は直線状
に変化する比例関係を有し、更に、安定性や再現性が向
上され十分な精度で流速測定ができる。
上記のとおり、管路１内を流れる流体内の気泡のつぶ
れなどが音源となり流体内に超音波が発生するが、これ
ら超音波レベルは流体の流速に応じて変化し、流体内の
超音波は管路１外周面に装着された超音波検出器９を用
いて検出されるので、機器構成が簡易化されている。ま
た、超音波検出器９は管路１外周面に装着されるので保
守点検が容易に行え、流体内混入物の付着などがなく検
出感度劣化が回避され長期間安定した性能が得られる。
れなどが音源となり流体内に超音波が発生するが、これ
ら超音波レベルは流体の流速に応じて変化し、流体内の
超音波は管路１外周面に装着された超音波検出器９を用
いて検出されるので、機器構成が簡易化されている。ま
た、超音波検出器９は管路１外周面に装着されるので保
守点検が容易に行え、流体内混入物の付着などがなく検
出感度劣化が回避され長期間安定した性能が得られる。
［発明の効果］ この発明は以上説明したとおり、流体内に多量の気泡
を混入させ、更に気泡を障害物に衝突させて流体内に高
いレベルの超音波を発生させ、その超音波のレベルを測
定することで流速を計測するようにしたので、受信信号
の信号対雑音比が改善され、計測における直線性、安定
性及び再現性が向上できる。また、超音波検出器からの
受信信号は、電気雑音や低周波振動などの可聴周波数帯
域の妨害から回避でき、高い周波数帯域にて安定した計
測が行える。
を混入させ、更に気泡を障害物に衝突させて流体内に高
いレベルの超音波を発生させ、その超音波のレベルを測
定することで流速を計測するようにしたので、受信信号
の信号対雑音比が改善され、計測における直線性、安定
性及び再現性が向上できる。また、超音波検出器からの
受信信号は、電気雑音や低周波振動などの可聴周波数帯
域の妨害から回避でき、高い周波数帯域にて安定した計
測が行える。
更に、管路内超音波を受波するのみであるため電気測
定系が簡易化でき、また、超音波検出器は流体内混入物
の付着による影響を受けないので、検出器感度の劣化が
なく長期間安定した性能が得られ、保守点検が容易に行
えるという効果がある。
定系が簡易化でき、また、超音波検出器は流体内混入物
の付着による影響を受けないので、検出器感度の劣化が
なく長期間安定した性能が得られ、保守点検が容易に行
えるという効果がある。
第１図はこの発明の一実施例に係る流速計の構成図、第
２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図（ａ）（ｂ）は障
害物の例を示す外形図、第４図は超音波検出器受信波形
の一例を示すタイムチャート、第５図は流速と測定出力
との相関の一例を示す特性図である。 図において、１は管路、２は気泡発生器、３は圧力源、
４は圧力調整弁、５は開閉弁、６は泡出し器、７は障害
物、８は保持棒、９は超音波検出器、12は計測回路、13
は増幅器、14はフィルタ、15は検波回路、16は積分回
路、17はサンプルホールド回路、18は制御回路、19は指
示器である。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図（ａ）（ｂ）は障
害物の例を示す外形図、第４図は超音波検出器受信波形
の一例を示すタイムチャート、第５図は流速と測定出力
との相関の一例を示す特性図である。 図において、１は管路、２は気泡発生器、３は圧力源、
４は圧力調整弁、５は開閉弁、６は泡出し器、７は障害
物、８は保持棒、９は超音波検出器、12は計測回路、13
は増幅器、14はフィルタ、15は検波回路、16は積分回
路、17はサンプルホールド回路、18は制御回路、19は指
示器である。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 翼 東京都大田区南蒲田２丁目16番46号 株 式会社東京計器内 (72)発明者 金子 龍司 東京都大田区南蒲田２丁目16番46号 株 式会社東京計器内 (56)参考文献 特開 昭62−231175（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−138417（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】管路内を流れる流体へ給気して流体内に気
泡を発生させる気泡発生器と、 気泡が混入された流体内に配設され、流体の流れに対し
て不連続面を有する障害物と、 前記障害物の下流側の管路外周面に装着され、主として
流体内気泡のつぶれにより発生する超音波に感応する超
音波検出器と、 前記超音波検出器からの受信信号の振幅に応答した信号
を出力する計測回路と を有することを特徴とする流速計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17117589A JP2632040B2 (ja) | 1989-07-04 | 1989-07-04 | 流速計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17117589A JP2632040B2 (ja) | 1989-07-04 | 1989-07-04 | 流速計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0337522A JPH0337522A (ja) | 1991-02-18 |
| JP2632040B2 true JP2632040B2 (ja) | 1997-07-16 |
Family
ID=15918392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17117589A Expired - Lifetime JP2632040B2 (ja) | 1989-07-04 | 1989-07-04 | 流速計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2632040B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008203206A (ja) * | 2007-02-22 | 2008-09-04 | Ricoh Elemex Corp | 液体検知装置 |
| JP2008203205A (ja) * | 2007-02-22 | 2008-09-04 | Ricoh Elemex Corp | 液体検知装置 |
| JP2008203208A (ja) * | 2007-02-22 | 2008-09-04 | Ricoh Elemex Corp | 液体検知機能付き容器 |
| JP2008203207A (ja) * | 2007-02-22 | 2008-09-04 | Ricoh Elemex Corp | 液体検知装置 |
-
1989
- 1989-07-04 JP JP17117589A patent/JP2632040B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0337522A (ja) | 1991-02-18 |
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