JP2644043B2 - 相関式流量計 - Google Patents
相関式流量計Info
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- JP2644043B2 JP2644043B2 JP1188339A JP18833989A JP2644043B2 JP 2644043 B2 JP2644043 B2 JP 2644043B2 JP 1188339 A JP1188339 A JP 1188339A JP 18833989 A JP18833989 A JP 18833989A JP 2644043 B2 JP2644043 B2 JP 2644043B2
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- flow
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Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、流れの情報を流路の複数箇所で検出して、
その相互相関値から流量を測定する相関式流量計に関す
るものである。
その相互相関値から流量を測定する相関式流量計に関す
るものである。
「従来の技術」 従来より知られている相関式流量計は、例えば、本出
願人の先願にかかる特願昭62−10446号に見られれるよ
うに、流れの方向に間隔をおいた複数箇所にセンサを設
け、このセンサによって流れに関する情報、例えば超音
波の伝搬特性、あるいは、流体の静電容量などを測定
し、これら各センサの測定データの相関関係から、流体
に生じた「流れの乱れ」が各センサに検出される時間差
を演算し、この時間差から得られる流速データにより流
量を算出する方式とされている。
願人の先願にかかる特願昭62−10446号に見られれるよ
うに、流れの方向に間隔をおいた複数箇所にセンサを設
け、このセンサによって流れに関する情報、例えば超音
波の伝搬特性、あるいは、流体の静電容量などを測定
し、これら各センサの測定データの相関関係から、流体
に生じた「流れの乱れ」が各センサに検出される時間差
を演算し、この時間差から得られる流速データにより流
量を算出する方式とされている。
そして、例えば上流側、下流側に二つのセンサを設け
た場合、これらのセンサから選られる流れの情報をｆ
（ｔ）、ｇ（ｔ）なる時間の関数で表現すると、これら
の関数は、波形がほぼ同一でτなる位相差を持った波形
となり、これらの関数の間には、前記τを変数とする相
互相関関係が成立する。
た場合、これらのセンサから選られる流れの情報をｆ
（ｔ）、ｇ（ｔ）なる時間の関数で表現すると、これら
の関数は、波形がほぼ同一でτなる位相差を持った波形
となり、これらの関数の間には、前記τを変数とする相
互相関関係が成立する。
したがって、関数ｆ（ｔ）とｇ（ｔ−τ）との積を一
定の区間［0,T］で積分した式 が最大となる場合のτを求めることにより、このτから
流速および流量を知ることができる。
定の区間［0,T］で積分した式 が最大となる場合のτを求めることにより、このτから
流速および流量を知ることができる。
「発明が解決しようとする課題」 ところで、上記（１）式は前記関数ｆ（ｔ）およびｇ
（ｔ）の絶対値が大きい場合に最大値をとることになる
から、例えば、前記両関数がそれぞれ第２図（イ）
（ロ）に示されるような特性を持っていると仮定する
と、鎖線A,A′で示すような絶対値の大きな部分（山の
部分）で最大となるから、鎖線B,B′で示すような絶対
値の小さな部分（谷の部分）に生じた真の相関値を検出
することができないという問題があった。
（ｔ）の絶対値が大きい場合に最大値をとることになる
から、例えば、前記両関数がそれぞれ第２図（イ）
（ロ）に示されるような特性を持っていると仮定する
と、鎖線A,A′で示すような絶対値の大きな部分（山の
部分）で最大となるから、鎖線B,B′で示すような絶対
値の小さな部分（谷の部分）に生じた真の相関値を検出
することができないという問題があった。
本発明は従来の相関式流量計における真の相関値が検
出できない欠点を解消し、より適切なデータに基づく正
確な相関演算を行うことを目的とするものである。
出できない欠点を解消し、より適切なデータに基づく正
確な相関演算を行うことを目的とするものである。
「課題を解決するための手段」 上記目的を達成するため、本発明は、 流体の流れ方向に相互に間隔をおいた複数箇所に、流
れの変化に対応する検出信号を出力するセンサが配設さ
れ、これら各センサの検出信号を相関器で相互相関演算
することにより前記流体の流量を測定するようにした相
関式流量計において、前記相関器は、各センサの検出信
号とこれらの検出信号の反転信号とを相互相関演算する
よう構成してなるものである。
れの変化に対応する検出信号を出力するセンサが配設さ
れ、これら各センサの検出信号を相関器で相互相関演算
することにより前記流体の流量を測定するようにした相
関式流量計において、前記相関器は、各センサの検出信
号とこれらの検出信号の反転信号とを相互相関演算する
よう構成してなるものである。
「作用」 上記構成であると、各センサから供給される検出信号
の絶対値の大小にかかわらず、検出信号に生じた正負い
ずれかの乱れによる変化に基づく相関演算をすることが
できる。
の絶対値の大小にかかわらず、検出信号に生じた正負い
ずれかの乱れによる変化に基づく相関演算をすることが
できる。
「実施例」 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。
第１図は本発明を超音波流量計に適用したものであ
り、図中符号10は、流量の測定が行われる配管である。
り、図中符号10は、流量の測定が行われる配管である。
この配管10の外周の上流側（図中左側）には上流側セ
ンサ11が設けられていると共に、その下流側（図中右
側）には、前記上流側センサ11から管軸方向に間隔をお
いて下流側センサ12が設けられている。これら上流側セ
ンサ11及び下流側センサ12は互いに同一の構成とされて
おり、配管10に配設されて超音波を発信する発信器11a
・12aと、該発信器11a・12aに対して配管10を挟んで対
向する位置に設けられて超音波信号を受信する受信器11
b・12bとから構成されている。
ンサ11が設けられていると共に、その下流側（図中右
側）には、前記上流側センサ11から管軸方向に間隔をお
いて下流側センサ12が設けられている。これら上流側セ
ンサ11及び下流側センサ12は互いに同一の構成とされて
おり、配管10に配設されて超音波を発信する発信器11a
・12aと、該発信器11a・12aに対して配管10を挟んで対
向する位置に設けられて超音波信号を受信する受信器11
b・12bとから構成されている。
前記各センサ11・12の発信器11a・12aには、超音波源
13が接続されており、この超音波源13から出力される駆
動信号によって各発信器11a・12aから超音波が発信さ
れ、この超音波が管路を横断して各受信器11b・12bに受
信され、電気信号に変換されるようになっている。
13が接続されており、この超音波源13から出力される駆
動信号によって各発信器11a・12aから超音波が発信さ
れ、この超音波が管路を横断して各受信器11b・12bに受
信され、電気信号に変換されるようになっている。
また前記各受信器11b・12bには復調器14a・14bが接続
されて、これら復調器14a・14bに各受信器11b・12bから
の電気信号が入力されるようになっている。そして、配
管10内の流体の流れに乱れが生じてこの入力信号が変調
をきたすと、この乱れに対応する信号が復調器14a・14b
から出力されるようになっている。
されて、これら復調器14a・14bに各受信器11b・12bから
の電気信号が入力されるようになっている。そして、配
管10内の流体の流れに乱れが生じてこの入力信号が変調
をきたすと、この乱れに対応する信号が復調器14a・14b
から出力されるようになっている。
さらに、前記各復調器14a・14bから出力された乱れ信
号は、信号記録器15a・15bに入力され、これらの信号記
録器15a・15bは、復調器14a・14bからの入力信号をA/D
変換するとともに、内蔵されたメモリ内に一時記憶し、
一時記憶された信号を乱れ信号データD1,D2として、平
均器16a・16bおよび相関器17にそれぞれ供給するように
なっている。
号は、信号記録器15a・15bに入力され、これらの信号記
録器15a・15bは、復調器14a・14bからの入力信号をA/D
変換するとともに、内蔵されたメモリ内に一時記憶し、
一時記憶された信号を乱れ信号データD1,D2として、平
均器16a・16bおよび相関器17にそれぞれ供給するように
なっている。
以上のように構成された相関式流量計において、前記
相関器17は、信号記録器15a・15bから供給された流れの
乱れ信号データD1,D2に対して、前述の（１）式に基づ
く相互相関演算を行なうとともに、その結果を相関結果
Ｃとして演算器18へ出力する。
相関器17は、信号記録器15a・15bから供給された流れの
乱れ信号データD1,D2に対して、前述の（１）式に基づ
く相互相関演算を行なうとともに、その結果を相関結果
Ｃとして演算器18へ出力する。
前記相関器17においては、前述の（１）式に相当する
相関演算を、 （ただしxi,yiは一般に時刻ｉにおいて上流側および下
流側のセンサ11・12にそれぞれサンプリングした信号を
示し、ｊは相関値最大となる場合の位相差を示す。ま
た、前記xi,yiはいずれもｎビット構成のD/A変換器から
得られた０〜2nの範囲の数である。） なる近似式によって行うとともに、（2n−xi）および
（2n−yi+j）なる演算により前記両センサ11・12からの
信号を反転させてなる数値を用いて、 なる式に基づいて同様の相関演算を行ない、これらRjお
よびSjの和を求めることによって信号の絶対値の影響を
排除するようになっている。すなわち、上記Rj＋Sjの相
関演算により、両センサ11・12から得られたデータの
山、谷のいずれかの側に生じた乱れについても、これを
他のデータから正確に区別することができる。
相関演算を、 （ただしxi,yiは一般に時刻ｉにおいて上流側および下
流側のセンサ11・12にそれぞれサンプリングした信号を
示し、ｊは相関値最大となる場合の位相差を示す。ま
た、前記xi,yiはいずれもｎビット構成のD/A変換器から
得られた０〜2nの範囲の数である。） なる近似式によって行うとともに、（2n−xi）および
（2n−yi+j）なる演算により前記両センサ11・12からの
信号を反転させてなる数値を用いて、 なる式に基づいて同様の相関演算を行ない、これらRjお
よびSjの和を求めることによって信号の絶対値の影響を
排除するようになっている。すなわち、上記Rj＋Sjの相
関演算により、両センサ11・12から得られたデータの
山、谷のいずれかの側に生じた乱れについても、これを
他のデータから正確に区別することができる。
また上記Rj＋Sjを展開すると、 なる式が得られ、この式における ｘの平均値の2n（ｍ＋１）倍に相当し、また、 ｙの平均値の2n（ｍ＋１）倍 （ただしこの数値はｊの値によって変化する） に相当する。
したがって、上記実施例の相関式流量計においては、
上記展開式に基づき、演算器18において、相関値Rjと、
平均器16a・16bから得られたデータの平均値と、A/D変
換器の構成ビット数ｎとを演算処理することにより、検
出信号そのものと、その反転信号とによる［Rj＋Sj］に
相当する相関演算が行なわれて、センサ11・12から得ら
れた測定データの絶対値の影響が排除されている。な
お、このような演算式を用いることなく、［Rj＋Sj］そ
のものを演算してもよいのはもちろんである。
上記展開式に基づき、演算器18において、相関値Rjと、
平均器16a・16bから得られたデータの平均値と、A/D変
換器の構成ビット数ｎとを演算処理することにより、検
出信号そのものと、その反転信号とによる［Rj＋Sj］に
相当する相関演算が行なわれて、センサ11・12から得ら
れた測定データの絶対値の影響が排除されている。な
お、このような演算式を用いることなく、［Rj＋Sj］そ
のものを演算してもよいのはもちろんである。
さらに、上記実施例では［Rj＋Sj］の最大値より相関
値を求めるようにしたが、時刻ｔにおいてセンサから得
られた信号とその反転信号とを比較し、いずれか変化の
大きい方の信号による相関値RjまたはSjを相関値として
採用するようにしてもよい。
値を求めるようにしたが、時刻ｔにおいてセンサから得
られた信号とその反転信号とを比較し、いずれか変化の
大きい方の信号による相関値RjまたはSjを相関値として
採用するようにしてもよい。
なお、上記実施例では流れの乱れを測定するセンサを
二カ所に設けるようにしたが、さらに多くの箇所に設け
るようにしてもよい。また、センサについても、実施例
の超音波センサのみならず、静電容量式などの他の方式
のセンサを用いるようにしてもよいのはもちろんであ
る。
二カ所に設けるようにしたが、さらに多くの箇所に設け
るようにしてもよい。また、センサについても、実施例
の超音波センサのみならず、静電容量式などの他の方式
のセンサを用いるようにしてもよいのはもちろんであ
る。
「発明の効果」 以上の説明で明らかなように、本発明は、流れの上流
側および下流側に設けられたセンサから得られた情報に
基づく相互相関演算により流量を測定する流量計におい
て、前記センサから得られた信号そのもおによる相関演
算と、この信号の反転信号によってそれぞれ相関演算を
行うものであるから、センサからの信号の絶対値の大小
にかかわらず流れの乱れを適確に把握し、正確な相関値
を算出して流量測定誤差の発生を防止することができる
という効果を奏する。
側および下流側に設けられたセンサから得られた情報に
基づく相互相関演算により流量を測定する流量計におい
て、前記センサから得られた信号そのもおによる相関演
算と、この信号の反転信号によってそれぞれ相関演算を
行うものであるから、センサからの信号の絶対値の大小
にかかわらず流れの乱れを適確に把握し、正確な相関値
を算出して流量測定誤差の発生を防止することができる
という効果を奏する。
第１図は相関式流量計のブロック図、第２図はそれぞれ
上流、下流のセンサの検出信号の波形の例を示す図表で
ある。 10……配管、11……上流側センサ、12……下流側セン
サ、16a・16b……平均器、17……相関器、18……演算
器。
上流、下流のセンサの検出信号の波形の例を示す図表で
ある。 10……配管、11……上流側センサ、12……下流側セン
サ、16a・16b……平均器、17……相関器、18……演算
器。
Claims (1)
- 【請求項１】流体の流れ方向に相互に間隔をおいた複数
箇所に、流れの変化に対応する検出信号を出力するセン
サが配設され、これら各センサの検出信号を相関器で相
互相関演算することにより前記流体の流量を測定するよ
うにした相関式流量計において、前記相関器は、各セン
サの検出信号と、これらの反転信号とによってそれぞれ
相互相関演算を行うことを特徴とする相関式流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1188339A JP2644043B2 (ja) | 1989-07-20 | 1989-07-20 | 相関式流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1188339A JP2644043B2 (ja) | 1989-07-20 | 1989-07-20 | 相関式流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0353129A JPH0353129A (ja) | 1991-03-07 |
| JP2644043B2 true JP2644043B2 (ja) | 1997-08-25 |
Family
ID=16221887
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1188339A Expired - Fee Related JP2644043B2 (ja) | 1989-07-20 | 1989-07-20 | 相関式流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2644043B2 (ja) |
-
1989
- 1989-07-20 JP JP1188339A patent/JP2644043B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0353129A (ja) | 1991-03-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |