JP2867609B2 - Mass flow meter - Google Patents

Mass flow meter

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JP2867609B2
JP2867609B2 JP12801890A JP12801890A JP2867609B2 JP 2867609 B2 JP2867609 B2 JP 2867609B2 JP 12801890 A JP12801890 A JP 12801890A JP 12801890 A JP12801890 A JP 12801890A JP 2867609 B2 JP2867609 B2 JP 2867609B2
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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、ガスあるいは液体などの流体の流れに対応
したカルマン渦により、渦発生体に生じる交番力を検出
して、これを用いて質量流量信号として取り出す質量流
量計に係り、特に低周波ノイズが渦信号に重畳したとき
にこれを有効に除去することの出来るように改良された
質量流量計に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention detects an alternating force generated in a vortex generator by a Karman vortex corresponding to a flow of a fluid such as a gas or a liquid, and uses this to detect a mass. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mass flowmeter that extracts a flow signal, and more particularly to an improved mass flowmeter that can effectively remove low-frequency noise when superimposed on a vortex signal.

<従来の技術> 第8図は特公平1−25405号に開示されている質量流
量計の第1の例を示すブロック図であるり、以下にこの
重量流量計の概要について説明する。
<Prior Art> FIG. 8 is a block diagram showing a first example of a mass flow meter disclosed in Japanese Patent Publication No. 1-25405, and an outline of the weight flow meter will be described below.

渦検出センサ1によって流速をこれに比例する渦周波
数の交番信号etに変換し、この交番信号etをパルス化回
路2によってパルス出力信号EPに変換し、このパルス出
力信号EPをアナログ電圧EVに変換するF/V変換回路4に
よって流速に比例するアナログ電圧EVに変換する。
It converted by the eddy detection sensor 1 to an alternating signal e t of the vortex frequency proportional to flow rate to, and converted into a pulse output signal E P the alternating signal e t by pulsing circuit 2, an analog of the pulse output signal E P into an analog voltage E V which is proportional to the flow rate by the F / V converter circuit 4 for converting the voltage E V.

また、渦検出センサ1の交番信号etは検波回路3で検
波されてその出力端に流速の2乗に対応して振幅の変化
するアナログ信号EDを得る。
Further, the alternating signal e t of the vortex detection sensor 1 to obtain an analog signal E D that varies in amplitude in response to the square of the flow velocity at its output is detected by the detection circuit 3.

演算回路5は流速に比例するアナログ電圧EVと流速の
2乗に比例するアナログ信号EDとが入力され、これ等の
比率を演算することによって質量流量EMを算出する。
Arithmetic circuit 5 is input and the analog signal E D proportional to the square of the analog voltage E V and a flow rate proportional to the flow velocity, to calculate the mass flow rate E M by calculating it like proportions of.

渦検出センサ1を用いた他の従来の質量流量計として
第9図にブロック図で示すものがある。
FIG. 9 is a block diagram showing another conventional mass flow meter using the vortex detection sensor 1. As shown in FIG.

渦検出センサ1の出力である交番信号etは信号変換回
路6に入力され、ここでこの交番信号etは渦周波数の交
流信号eAに変換される。この交番信号etの渦周波数fは
管路を流れる流体の流速をVとすれば、K1を定数として f=K1V …(1) となる。
Alternating signal e t is the output of the eddy detection sensor 1 is input to the signal conversion circuit 6, wherein the alternating signal e t is converted into an AC signal e A of the vortex frequency. If vortex frequency f of the alternating signal e t is the flow rate of the fluid flowing through the conduit is V, the f = K 1 V ... (1 ) a K 1 is a constant.

また、交流信号eAは、K2を定数、ρを流体密度、ω=
2πf、tを時間として、 eA=K2ρV2sinωt …(2) と表すことができる。従って、(1)、(2)式から次
の(3)式を得る。
In the AC signal e A , K 2 is a constant, ρ is a fluid density, and ω =
Assuming 2πf and t as time, e A = K 2 ρV 2 sinωt (2) Therefore, the following equation (3) is obtained from the equations (1) and (2).

eA=(K2/4π2K1 2)ρω2xsinωt …(3) この交流信号eAを次段の積分回路7に出力することに
より、その出力端には次式で示す積分出力eBを得る。
e A = (K 2 / 4π 2 K 1 2 ) ρω 2 xsinωt (3) By outputting this AC signal e A to the integration circuit 7 in the next stage, the output terminal thereof has an integration output e represented by the following equation. Get B.

eB=eAdt =(K2/4π2K1 2)ρωx(cosωt−K3) …(4) ただし、K3は積分定数である。 e B = e A dt = ( K 2 / 4π 2 K 1 2) ρωx (cosωt-K 3) ... (4) However, K 3 is a constant of integration.

この積分出力eBを検波回路8で検波整流すると、検波
出力eCは、 eC=(K2K4/4π2K1 2)ρω …(5) となって、この検波出力eCは質量流量に比例した信号と
なる。
When detection rectifier this integration output e B by the detection circuit 8, the detection output e C is, e C = become (K 2 K 4 / 4π 2 K 1 2) ρω ... (5), the detection output e C is It becomes a signal proportional to the mass flow rate.

<発明が解決しようとする課題> しかしながら、第8図に示す従来の質量流量計は演算
により質量流量を得るものであるが、回路構成が複雑で
あり、また検波回路3は流速の2乗に対応して振幅が変
化するアナログ信号EDを得る構成であるので、回路のダ
イナミックレンジが狭くなるという欠点がある。
<Problem to be Solved by the Invention> However, the conventional mass flow meter shown in FIG. 8 obtains the mass flow rate by calculation, but the circuit configuration is complicated, and the detection circuit 3 has the square of the flow velocity. since correspondingly in the configuration to obtain an analog signal E D of amplitude changes, there is a disadvantage that the dynamic range of the circuit is narrowed.

また、第9図に示す従来の質量流量計はρV2を積分回
路で積分して質量流量を得る構成であるが、第10図
(a)に示すように渦検出センサ1の出力端に得られる
交番信号etに低周波ノイズeNが重畳されると、積分回路
7の出力端には第10図(b)に示すように、積分出力eB
のうちの交番信号et -に重畳される低周波ノイズeN -(通
常、その周波数は渦周波数の1/7〜1/10程度)が相対的
に強調される結果となり、検波回路8の検波出力eCは交
番信号et -ではなく低周波ノイズeN -の振幅に比例したも
のとなり、質量流量に対応したものとはならないという
問題がある。
Further, the conventional mass flow meter shown in FIG. 9 has a configuration in which ρV 2 is integrated by an integrating circuit to obtain a mass flow rate, and the mass flow rate is obtained at the output end of the vortex detection sensor 1 as shown in FIG. When the low frequency noise e N to an alternating signal e t for is superimposed, the output terminal of the integrating circuit 7 as shown in Figure No. 10 (b), the integration output e B
Alternating signal e t of the - low frequency noise e N is superimposed on the - (Usually the frequency is about 1 / 7-1 / 10 of the vortex frequency) results in is relatively emphasized, the detection circuit 8 detection output e C is an alternating signal e t - rather low frequency noise e N - becomes as proportional to the amplitude, there is a problem that not from that corresponding to the mass flow rate.

<課題を解決するための手段> 本発明は、以上の課題を解決するために、主として、
測定流体の流速によって発生する渦を渦信号に変換する
渦信号変換手段と、この渦信号が入力されハイカット周
波数は測定すべき渦信号の渦周波数より十分に小さく選
定されローカット周波数はローカット周波数変更信号に
よって制御されて渦信号に対応する質量流量信号を出力
するバンドパスフイルタと、渦信号が入力されこの渦信
号の周波数を検出してその大小によりローカット周波数
変更信号を出力する周波数検出回路とを具備するように
したものである。
<Means for Solving the Problems> The present invention mainly aims at solving the above problems.
A vortex signal converting means for converting a vortex generated by the flow velocity of the measurement fluid into a vortex signal, and the vortex signal is inputted and the high cut frequency is selected sufficiently smaller than the vortex frequency of the vortex signal to be measured, and the low cut frequency is a low cut frequency change signal. A band-pass filter that outputs a mass flow rate signal corresponding to the vortex signal, and a frequency detection circuit that receives the vortex signal, detects the frequency of the vortex signal, and outputs a low-cut frequency change signal according to its magnitude. It is something to do.

<作 用> 渦信号変換手段により測定流体の流速によって発生す
る渦を渦信号に変換する。
<Operation> The vortex signal conversion means converts the vortex generated by the flow velocity of the measurement fluid into a vortex signal.

バンドパスフイルタにはこの渦信号が入力されて信号
処理がなされるが、この渦信号はバンドパスフイルタの
ハイカット周波数が測定すべき渦信号の渦周波数より十
分に小さく選定されているので質量流量に対応した出力
とされ、さらにバンドパスフイルタのローカット周波数
をローカット周波数変更信号により渦信号の持つ渦周波
数に対応して変更して、渦信号に重畳して入力された低
周波ノイズを低減する。
The vortex signal is input to the bandpass filter and signal processing is performed.This vortex signal has a high cut-off frequency of the bandpass filter that is sufficiently smaller than the vortex frequency of the vortex signal to be measured. The low-cut frequency of the band-pass filter is changed according to the vortex frequency of the vortex signal by the low-cut frequency change signal to reduce the low-frequency noise input to the vortex signal.

<実施例> 以下、本発明の実施例について図を用いて説明する。
第1図は本発明の1実施例の構成を示すブロック図であ
る。
<Example> Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of one embodiment of the present invention.

17、18は圧電素子であり、これ等の圧電素子17、18は
渦発生体の中に設けられているが、測定流体が流れてこ
の渦発生体により発生した渦に起因して生じた電荷Q1
Q2を検出してチャージコンバータCCVに出力する。
Reference numerals 17 and 18 denote piezoelectric elements.These piezoelectric elements 17 and 18 are provided in the vortex generator, and charge generated due to the vortex generated by the vortex generator when the measurement fluid flows. Q 1 ,
It detects the Q 2 output to the charge converter CCV.

チャージコンバータCCVは電荷Q1、Q2を渦の数に対応
した交流の電圧信号e1に変換して温度補正回路TCCに出
力する。
The charge converter CCV converts the charges Q 1 and Q 2 into an AC voltage signal e 1 corresponding to the number of vortices and outputs the voltage signal e 1 to the temperature correction circuit TCC.

この温度補正回路TCCには、さらに渦発生体の内部に
設置された測温体TMSからの温度信号Tも入力され、こ
の温度補正回路TCCは電圧信号e1に対して圧電素子17、1
8の温度に対する検出感度、つまり圧電定数の温度変化
を補正して渦信号e2としてバンドパスフイルタBPFに出
力する。
The temperature correction circuit TCC also receives a temperature signal T from a temperature measuring element TMS installed inside the vortex generator, and the temperature correction circuit TCC responds to the voltage signal e1 with the piezoelectric elements 17, 1
Detection sensitivity with respect to temperature of 8, and outputs the band-pass filter BPF that is, as the vortex signal e 2 by correcting the temperature change of the piezoelectric constant.

バンドパスフイルタBPFはそのハイカット周波数fA
測定すべき渦周波数fより充分に小さく設定され、これ
により渦信号e2を質量流量信号e3に変換する。また、ロ
ーカット周波数fB、fCはローカット周波数変更信号S1
S2で渦周波数fの大小により切換えられ、渦信号e2の中
に含まれる低周波ノイズeNを低減する。
Bandpass filter BPF is set sufficiently smaller than the vortex frequency f to be measured its high-cut frequency f A, thereby converting the vortex signal e 2 to the mass flow rate signal e 3. Also, the low cut frequencies f B and f C are the low cut frequency change signals S 1 ,
Switched by the magnitude of the vortex frequency f in S 2, to reduce low frequency noise e N contained in the vortex signal e 2.

この質量流量信号e3は、増幅器AM1を介して検波/整
流回路DRCに出力されて直流の質量流量信号E4に変換さ
れる。
The mass flow rate signal e 3 is converted to mass flow rate signal E 4 DC is outputted via the amplifier AM1 in the detector / rectifier circuit DRC.

この質量流量信号E4は、スイッチSW1を介して電圧/
周波数変換器VFCで周波数信号に変換され、さらに周波
数/周波数変換器FFCでデュテイが50%のパルス列信号F
50に変換される。このパルス列信号F50の周波数は質量
流量に比例している。
This mass flow signal E 4 is supplied to the voltage /
The frequency converter VFC converts it into a frequency signal, and the frequency / frequency converter FFC has a 50% duty pulse train signal F
Converted to 50. The frequency of the pulse train signal F50 is proportional to the mass flow rate.

また、温度補正回路TTCの出力である渦信号e2はアク
テイブバンドパスフイルタABFに出力されここで不要な
ノイズが除去されて、その出力がシュミットトリガSMT
に出力される。
The temperature compensation circuit vortex signal e 2 which is the output of the TTC is outputted to Akuteibu bandpass filter ABF is here unnecessary noise removal, the output of Schmitt trigger SMT
Is output to

シュミットトリガSMTは渦信号e2の渦周波数fを検出
して周波数/電圧変換器EVCに出力する。周波数/電圧
変換器FVCは検出された渦周波数fをこれに対応する電
圧信号に変換して渦電圧E5として出力する。
Schmitt trigger SMT and outputs the detected vortex frequency f of the vortex signal e 2 to the frequency / voltage converter EVC. Frequency / voltage converter FVC outputs as the eddy voltage E 5 is converted into a voltage signal corresponding to the detected vortex frequency f.

CO1、CO2は、いずれもコンパレータであり、渦電圧E5
が入力されて所定の基準ローカット周波数と比較され、
渦電圧E5の周波数に応じてバンドパスフイルタBPFのロ
ーカット周波数fB、fCを切換えるためのローカット周波
数変更信号S1、S2を出力する。この実施例では2段切り
替えの場合を示している。
CO1 and CO2 are both comparators, and the eddy voltage E 5
Is input and compared with a predetermined reference low cut frequency,
The low cut frequency change signals S 1 and S 2 for switching the low cut frequencies f B and f C of the bandpass filter BPF according to the frequency of the eddy voltage E 5 are output. This embodiment shows a case of two-stage switching.

また、渦電圧E5はコンパレータCO3にも入力され、こ
こで渦周波数によるものとは認められないほど小さな値
のときにその出力端に制御信号S3を出力して、スイッチ
SW1をオフとしてゼロカットをする。具体的には、この
コンパレータCO3のスレッシュホールド電圧は測定すべ
き渦周波数の最小周波数に比例して変化する値に設定さ
れる。
Further, the vortex voltage E 5 is also input to the comparator CO3, where it outputs a control signal S 3 at its output when the smaller the value is not observed to be due to vortex frequency, switch
Turn off SW1 to perform zero cut. Specifically, the threshold voltage of the comparator CO3 is set to a value that changes in proportion to the minimum frequency of the eddy frequency to be measured.

さらに、コンパレータCO4は検波/整流回路DRCの出力
の渦電圧E5が小さくて渦信号とは認められないときには
制御信号S4をスイッチSW1に送出してこれをオフとす
る。具体的には、このコンパレータCO4のスレッシュホ
ールド電圧は測定すべき質量流量の最小質量流量に比例
して変化する値に設定される。これにより、チャージコ
ンバータCCVから検波/整流回路DRCに至る過程で発生し
たオフセットの影響を除去して安定なゼロ点を得る。
Further, the comparator CO4 render it off by sending a control signal S 4 to the switch SW1 when the small vortex voltage E 5 of the output of the detector / rectifier circuit DRC not admitted to the vortex signal. Specifically, the threshold voltage of the comparator CO4 is set to a value that changes in proportion to the minimum mass flow rate of the mass flow rate to be measured. As a result, a stable zero point is obtained by removing the influence of the offset generated in the process from the charge converter CCV to the detection / rectifier circuit DRC.

次に、第1図に示す圧電素子、チャーコンバータを含
む検出部の詳細について第2図〜第4図を用いて説明す
る。
Next, details of the detection unit including the piezoelectric element and the char converter shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS.

第2図において、10は流体が流れる管路、11は管路10
に直角に設けられた円筒状のノズルである。12はノズル
11とは間隔をもって管路10に直角に挿入された台形断面
を持つ柱状の渦発生体であり、その一端はネジ13により
管路10に支持され、他端はフランジ部14でノズル11にネ
ジ或いは溶接により固定されている。15は渦発生体12の
フランジ部14側に設けられた凹部である。この凹部15の
中にはその底部から順に金属製の台座16、圧電素子17、
電極板18、絶縁板19、電極板20、圧電素子21がサンドイ
ッチ状に配列され金属製の押圧棒22でこれ等が押圧固定
されている。
In FIG. 2, reference numeral 10 denotes a pipe through which a fluid flows, and 11 denotes a pipe 10
Is a cylindrical nozzle provided at a right angle to. 12 is a nozzle
Numeral 11 denotes a columnar vortex generator having a trapezoidal cross-section inserted at right angles to the conduit 10 with an interval, one end of which is supported by the conduit 10 by a screw 13 and the other end of which is screwed to the nozzle 11 by a flange portion 14. Alternatively, it is fixed by welding. Reference numeral 15 denotes a concave portion provided on the flange portion 14 side of the vortex generator 12. Inside the concave portion 15, a metal pedestal 16, a piezoelectric element 17,
The electrode plate 18, the insulating plate 19, the electrode plate 20, and the piezoelectric element 21 are arranged in a sandwich shape, and these are pressed and fixed by a metal pressing rod 22.

さらに、電極板18からはリード線23、電極板20からは
リード線24がそれぞれ端子A、Bに引き出されている。
Further, lead wires 23 are drawn out from the electrode plate 18 and lead wires 24 are drawn out from the electrode plate 20 to the terminals A and B, respectively.

圧電素子17、21は各圧電素子17、21の紙面に向かって
左側と右側とがそれぞれ逆方向に分極されており同じ方
向の応力に対して互いに上下の電極に逆極性の電荷を発
生する。
The piezoelectric elements 17, 21 are polarized in opposite directions on the left and right sides, respectively, of the piezoelectric elements 17, 21 with respect to the plane of the paper, and generate electric charges of opposite polarities on the upper and lower electrodes with respect to the stress in the same direction.

圧電素子17に発生した電荷は電極板18と接続された端
子Aと台座16を介して接続された管路10との間に得ら
れ、圧電素子21に発生した電荷は電極板20と接続された
端子Bと押圧棒20と接続された管路10との間に得られ
る。
The electric charge generated in the piezoelectric element 17 is obtained between the terminal A connected to the electrode plate 18 and the pipe 10 connected through the pedestal 16, and the electric charge generated in the piezoelectric element 21 is connected to the electrode plate 20. Between the terminal B and the conduit 10 connected to the pressing rod 20.

この2個の電極板18、20に発生した電荷は第3図に示
すように電荷増幅器25、26に入力される。電荷増幅器25
の出力と電荷増幅器26の出力をボリウム27を介して出力
とを加算回路28で加算して渦信号として交流の電圧信号
e1を得る。これ等の電荷増幅器25、26、および加算回路
28によりチャージコンバータCCVを構成している。
The charges generated on the two electrode plates 18 and 20 are input to charge amplifiers 25 and 26 as shown in FIG. Charge amplifier 25
The output of the charge amplifier 26 and the output of the charge amplifier 26 are added via a volume 27 by an adding circuit 28, and an AC voltage signal is obtained as a vortex signal.
get e 1 . These charge amplifiers 25, 26 and summing circuits
28 constitutes a charge converter CCV.

次に、以上のように構成された渦検出部でノイズを除
去した渦信号が得られる作用について第4図を用いて説
明する。
Next, an operation of obtaining a vortex signal from which noise has been removed by the vortex detector configured as described above will be described with reference to FIG.

流体が管路10の中に流れると渦発生体12に矢印Fで示
した方向にカルマン渦による振動が発生する。この振動
により渦発生体12には第4図(a)に示すような応力分
布とこの逆の応力分布の繰返しが生じ、各圧電素子17、
21には第4図(a)に示す渦周波数を持つ信号応力に対
応した電荷+Q、−Qの繰返しが生じる。なお、第4図
においては説明の適宜のため電極板18或いは21を紙面に
対して左右に2つに分割し、かつ上下の一方の電極は台
座16あるいは押圧棒22に相当するものとしてある。
When the fluid flows through the pipe 10, vibrations due to Karman vortices are generated in the vortex generator 12 in the direction indicated by the arrow F. Due to this vibration, a repetition of the stress distribution as shown in FIG.
In FIG. 21, repetition of charges + Q and -Q corresponding to the signal stress having the vortex frequency shown in FIG. In FIG. 4, the electrode plate 18 or 21 is divided into two parts on the left and right sides with respect to the plane of the drawing, and one of the upper and lower electrodes corresponds to the pedestal 16 or the pressing rod 22 for appropriate explanation.

一方、管路10にはノイズとなる管路振動も生じる。こ
の管路振動は流体の流れと同じ方向の抗力方向、流
体の流れとは直角方向の揚力方向、渦発生体の長手方
向の3方向成分に分けられる。このうち、抗力方向の振
動に対する応力分布は第4図(b)に示すようになり1
個の電極内で正負の電荷は打ち消されてノイズ電荷は発
生しない。また、長手方向の振動に対しては第4図
(c)に示すように電極内で打ち消されて抗力方向と同
様にノイズ電荷は発生しない。
On the other hand, the pipeline 10 also generates pipeline vibration that becomes noise. The pipeline vibration is divided into a drag direction in the same direction as the fluid flow, a lift direction perpendicular to the fluid flow, and a longitudinal component of the vortex generator. Among them, the stress distribution with respect to the vibration in the drag direction is as shown in FIG.
The positive and negative charges are canceled in each of the electrodes, and no noise charges are generated. Also, as shown in FIG. 4 (c), the vibration in the longitudinal direction is canceled in the electrode and no noise charge is generated as in the case of the drag direction.

しかし、揚力方向の振動は信号応力と同一の応力分布
となりノイズ電荷が生じる。そこで、このノイズ電荷を
消去するために以下の演算を実行する。圧電素子17、21
の各電荷をQ1、Q2、信号成分をS1、S2、揚力方向のノイ
ズ成分をN1、N2とし、圧電素子17、21で分極で逆とする
とQ1、Q2は次式で示される。
However, the vibration in the lift direction has the same stress distribution as the signal stress, and generates noise charges. Therefore, the following calculation is performed to eliminate this noise charge. Piezoelectric elements 17, 21
Each of charge Q 1, Q 2, S 1 , S 2 a signal component, the lift direction of the noise component and N 1, N 2, when the reversed polarization in the piezoelectric elements 17 and 21 Q 1, Q 2 the following It is shown by the formula.

Q1=S1+N1 −Q2=−S2−N2 ただし、S1とS2、N1とN2のベクトル方向は同じであ
る。ここで、圧電素子17、21の信号成分とノイズ成分の
関係は第4図(d)(e)(この図は揚力方向のノイズ
と信号に対する渦発生体の曲げモーメントの関係を示
す)に示すようになっているので、第3図に示すように
圧電素子17側の電荷増幅器25の出力を加算回路28で加算
する際にボリウム27と共にN1/N2倍して圧電素子21側の
電荷増幅器26の出力と加算すると、 Q1−Q2(N1/N2)=S1−S2(N1/N2) となり管路ノイズが除去されて測定流量に比例した交流
の電圧信号e1を得ることができる。
Q 1 = S 1 + N 1 −Q 2 = −S 2 −N 2 However, the vector directions of S 1 and S 2 and N 1 and N 2 are the same. Here, the relationship between the signal component and the noise component of the piezoelectric elements 17 and 21 is shown in FIGS. 4D and 4E (this diagram shows the relationship between the noise in the lift direction and the bending moment of the vortex generator with respect to the signal). As shown in FIG. 3, when the output of the charge amplifier 25 on the piezoelectric element 17 side is added by the adding circuit 28, the charge on the piezoelectric element 21 side is multiplied by N 1 / N 2 together with the volume 27 as shown in FIG. When added to the output of the amplifier 26, Q 1 −Q 2 (N 1 / N 2 ) = S 1 −S 2 (N 1 / N 2 ), and the line noise is removed, and an AC voltage signal proportional to the measured flow rate is obtained. e 1 can be obtained.

次に、第1図に示すバンドパスフイルタBPFの詳細に
ついて第5図、第6図とを用いて説明する。
Next, the bandpass filter BPF shown in FIG. 1 will be described in detail with reference to FIGS. 5 and 6.

渦信号e2は抵抗R1とコンデンサC1とで構成された1次
のローパスフイルタLP1に入力され、この出力はバッフ
ア増幅器OA1でインピーダンス変換されてコンデンサC2
の一端に印加される。コンデンサC2の他端はコンデンサ
C3を介して演算増幅器OA2の反転入力端(−)に接続さ
れている。非反転入力端(+)が共通電位点COMに接続
されたこの演算増幅器OA2の出力端はコンデンサC2とC3
の接続点YにコンデンサC4を介して接続されている。さ
らに、演算増幅器OA2の出力端は抵抗R2、抵抗R3とスイ
ッチSW2との直列回路、抵抗R4とスイッチSW3との直列回
路が並列にその反転入力端(−)に接続されている。こ
れ等のスイッチSW2、SW3はそれぞれコンパレータCO1、C
O2からのローカット周波数変更信号S1、S2により開閉さ
れる。
Vortex signal e 2 is inputted to the resistor R 1 and capacitor C 1 1-order low-pass filter constituted by a LP1, capacitor C 2 and the output is impedance converted by Baffua amplifier OA1
At one end. The other end of capacitor C 2 is a capacitor
Inverting input of the operational amplifier OA2 via the C 3 (-) to which is connected. Non-inverting input terminal (+) output terminal of the connected the operational amplifier OA2 to the common potential point COM is the capacitor C 2 and C 3
Of which is connected via a capacitor C 4 to the connection point Y. Further, the output end the resistance R 2 of the operational amplifier OA2, a series circuit of a resistor R 3 and the switch SW 2, the inverting input series circuit in parallel with the resistor R 4 and the switch SW 3 (-) to be connected I have. These switches SW 2 and SW 3 are connected to comparators CO 1 and C
It is opened and closed by the low cut frequency change signals S 1 and S 2 from O2.

また、接続点Yと共通電位点COMとの間には、抵抗
R5、スイッチSW4とコンデンサC5と抵抗R6の直列回路、
スイッチSW5とコンデンサC6と抵抗R7の直列回路がそれ
ぞれ並列に接続されている。そして、これ等のスイッチ
SW4、SW5はそれぞれローカット周波数変更信号S1、S2
より開閉される。
Further, a resistor is provided between the connection point Y and the common potential point COM.
A series circuit of R 5, switches SW 4 and the capacitor C 5 and the resistor R 6,
A series circuit of the switch SW 5 and the capacitor C 6 and the resistance R 7 are connected in parallel. And these switches
SW 4 and SW 5 are opened and closed by low cut frequency change signals S 1 and S 2 , respectively.

次に、以上のように構成さたバンドパスフイルタBPF
の動作について第6図に示す特性図を用いて説明する。
Next, the bandpass filter BPF configured as above
Will be described with reference to a characteristic diagram shown in FIG.

横軸は渦周波数、縦軸はバンドパスフイルタBPFのゲ
インを示す。また、CA、CB、CCはそれぞれローカット周
波数fA,fB,fC(いずれも図示せず)を持つゲイン曲線を
示している。そして、渦周波数fVA,fV2,fV3に対応して
バンドパスフィルタCA,CB,CCがそれぞれ選択される。
The horizontal axis indicates the vortex frequency, and the vertical axis indicates the gain of the bandpass filter BPF. Also, C A, C B, C C is low cut frequencies f A, respectively, f B, shows a gain curve with f C (both not shown). Then, the band-pass filters C A , C B , and C C are respectively selected corresponding to the vortex frequencies f VA , f V2 , and f V3 .

なお、上記ローカット周波数fB,fCは、ローカット周
波数変更信号S1,S2で開閉されるスイッチSW4,SW5で切換
えられて構成される2次のハイパスフィルタでそれぞれ
決定される。
The low-cut frequencies f B and f C are determined by secondary high-pass filters that are switched by switches SW 4 and SW 5 opened and closed by low-cut frequency change signals S 1 and S 2 , respectively.

また、第6図から明らかなように、渦周波数fVA,fV2,
fV3とバンドパスフィルタCA,CB,CCの各ハイカット周波
数(図示せず)とは、次の関係にある。
As is apparent from FIG. 6, the vortex frequencies f VA , f V2 ,
f V3 and the respective high cut frequencies (not shown) of the band pass filters C A , C B , C C have the following relationship.

fVA>バンドパスフイルタCAのハイカット周波数 fV2>バンドパスフイルタCBのハイカット周波数 fV3>バンドパスフイルタCCのハイカット周波数 このようなバンドパスフィルタBPFに渦信号e2を通す
と次のようになる。渦検出センサの交番信号(渦信号)
は、流速の2乗に比例し、流速は渦周波数fに比例する
から、 交番信号=K×密度×f2 ただし、Kは比例定数 である。この渦信号の周波数は第6図に示すようにバン
ドパスフィルタBPFのハイカット周波数より高く(この
周波数帯域ではバンドパスフィルタのゲインは1/f(f
は周波数)である)、したがってこの渦信号がバンドパ
スフィルタを通過すると渦信号の振幅は1/fされ、その
出力信号は、 出力信号=K×密度×f=K×密度×流速 となる。この信号は質量流量に対応した信号である。
f VA > High cut frequency of band pass filter C A f V2 > High cut frequency of band pass filter C B f V3 > High cut frequency of band pass filter C C When the vortex signal e 2 passes through such a band pass filter BPF, Become like Alternating signal of vortex detection sensor (vortex signal)
Is proportional to the square of the flow velocity, and the flow velocity is proportional to the vortex frequency f. Thus, alternating signal = K × density × f 2 where K is a proportional constant. The frequency of this eddy signal is higher than the high cut frequency of the bandpass filter BPF as shown in FIG. 6 (in this frequency band, the gain of the bandpass filter is 1 / f (f
Is the frequency). Therefore, when the vortex signal passes through the band-pass filter, the amplitude of the vortex signal is reduced by 1 / f, and the output signal is as follows: output signal = K × density × f = K × density × flow velocity This signal is a signal corresponding to the mass flow rate.

このように、バンドパスフィルタBPFを通すことによ
り渦信号e2は質量流量信号e3に変換される。
Thus, the vortex signal e2 is converted into the mass flow signal e3 by passing through the band-pass filter BPF.

そしてこの場合、測定すべき渦周波数が更に高くなっ
たときは、バンドパスフィルタBPFの特性を変えないで
いると低周波側のゲインが高いままであり低周波成分の
ノイズの影響を受けやすくなる。そこで渦信号の周波数
に対応してバンドパスフイルタBPFのローカット周波数
を切り替えて低周波側のゲインを下げ、低周波ノイズの
影響を低減させている。
In this case, when the eddy frequency to be measured is further increased, the gain on the low frequency side remains high unless the characteristics of the bandpass filter BPF are changed, and the susceptibility to low frequency component noise is increased. . Therefore, the low-cut frequency of the band-pass filter BPF is switched according to the frequency of the vortex signal to lower the low-frequency gain, thereby reducing the effect of low-frequency noise.

このようにして、第7図に示すような低周波ノイズの
低減された質量流量信号e3を得ることができる。
In this way, it is possible to obtain the mass flow rate signal e 3 that reduced low frequency noise as shown in Figure 7.

<発明の効果> 以上、実施例と共に具体的に説明したように第1請求
項に係る発明によれば、ハイカット周波数が測定すべき
渦信号の渦周波数より十分に小さく選定されローカット
周波数はローカット周波数変更信号によって制御される
バンドパスフイルタに渦流量信号を入力するようにした
ので、低周波ノイズの影響が除去された質量流量信号を
簡単な構成で得ることができる。
<Effect of the Invention> As described above in detail with the embodiment, according to the first aspect of the present invention, the high cut frequency is selected to be sufficiently smaller than the eddy frequency of the eddy signal to be measured, and the low cut frequency is set to the low cut frequency. Since the eddy flow signal is input to the bandpass filter controlled by the change signal, a mass flow signal from which the influence of low-frequency noise has been removed can be obtained with a simple configuration.

また、第2請求項に係る発明によれば、予想される渦
信号に対してあらかじめ最小の振幅と最小の渦周波数と
を選定するようにしたので、ゼロ点の安定性を向上させ
ることができる。
According to the second aspect of the present invention, the minimum amplitude and the minimum vortex frequency are selected in advance for the expected vortex signal, so that the stability of the zero point can be improved. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の1実施例の構成を示すブロック図、第
2図は第1図における質量流量計の渦検出部の断面の概
要を示す断面図、第3図は第1図に示すチャージコンバ
ータの構成を示すブロック図、第4図は渦検出部でノイ
ズを除去する動作を説明する説明図、第5図は第1図に
示すバンドパスフイルタの具体的な構成を示す回路図、
第6図は第5図に示すバンドパスフイルタの特性を示す
特性図、第7図は第1図に示すバンドパスフイルタによ
り低周波ノイズが低減される様子を示す波形図、第8図
は従来の質量流量計の構成の1例を示すブロック図、第
9図は従来の質量流量計の構成の他の1例を示すブロッ
ク図、第10図は第9図に示す質量流量計の問題点を説明
する波形図である。 1……渦検出センサ、2……パルス化回路、3……検波
回路、4……F/V変換回路、5……演算回路、6……信
号変換回路、7……積分回路、8……検波回路、10……
管路、12……渦発生体、17、21……圧電素子、CCV……
チャージコンバータ、TCC……温度補償回路、BPF……パ
ンドパスフイルタ、DRC……検波/整流回路、VFC……電
圧/周波数変換器、FFC……周波数/周波数変換器、CO1
〜CO4……コンパレータ、ABF……アクテイブバンドパス
フイルタ、SMT……シュミットトリガ。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing an outline of a cross section of a vortex detecting section of the mass flow meter in FIG. 1, and FIG. 3 is shown in FIG. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the charge converter, FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the operation of removing noise in the vortex detector, FIG. 5 is a circuit diagram showing the specific configuration of the bandpass filter shown in FIG.
FIG. 6 is a characteristic diagram showing the characteristics of the bandpass filter shown in FIG. 5, FIG. 7 is a waveform diagram showing how the low-frequency noise is reduced by the bandpass filter shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 9 is a block diagram showing an example of the configuration of the mass flow meter of FIG. 9, FIG. 9 is a block diagram showing another example of the configuration of the conventional mass flow meter, and FIG. 10 is a problem of the mass flow meter shown in FIG. FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Eddy detection sensor, 2 ... Pulsing circuit, 3 ... Detection circuit, 4 ... F / V conversion circuit, 5 ... Operation circuit, 6 ... Signal conversion circuit, 7 ... Integration circuit, 8 ... … Detector circuit, 10 ……
Pipe line, 12: Vortex generator, 17, 21: Piezoelectric element, CCV ...
Charge converter, TCC ... Temperature compensation circuit, BPF ... Pand pass filter, DRC ... Detection / rectifier circuit, VFC ... Voltage / frequency converter, FFC ... Frequency / frequency converter, CO1
~ CO4 ... Comparator, ABF ... Active bandpass filter, SMT ... Schmitt trigger.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−267418(JP,A) 特開 昭63−256823(JP,A) 特公 平1−25405(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01F 1/86────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A 1-267418 (JP, A) JP-A 63-256823 (JP, A) JP 1-25405 (JP, B2) (58) Field (Int.Cl. 6 , DB name) G01F 1/86

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】測定流体の流速によって発生する渦を渦信
号に変換する渦信号変換手段と、この渦信号が入力され
ハイカット周波数は測定すべき前記渦信号の渦周波数よ
り十分に小さく選定されローカット周波数はローカット
周波数変更信号によって制御されて前記渦信号に対応す
る質量流量信号を出力するバンドパスフイルタと、前記
渦信号が入力されこの渦信号の周波数を検出してその大
小により前記ローカット周波数変更信号を出力する周波
数検出回路とを具備することを特徴とする質量流量計。
1. A vortex signal converting means for converting a vortex generated by the flow velocity of a measurement fluid into a vortex signal, and a high cut frequency to which the vortex signal is inputted is selected to be sufficiently smaller than a vortex frequency of the vortex signal to be measured. A band-pass filter whose frequency is controlled by a low-cut frequency change signal to output a mass flow rate signal corresponding to the vortex signal, and the vortex signal is input, the frequency of the vortex signal is detected, and the low-cut frequency change signal is determined by the magnitude thereof. And a frequency detection circuit for outputting a signal.
【請求項2】前記バンドパスフイルタの出力側に設けら
れ前記質量流量信号を開閉して出力するスイッチ手段
と、前記渦信号の周波数が測定すべき渦周波数の下限よ
り小さいか否かを検出して下限以下のときに前記スイッ
チ手段をオフとする制御信号を送出する周波数下限検出
手段と、前記質量流量信号が測定すべき質量流量信号の
下限より小さいか否かを検出して下限以下のときに前記
スイッチ手段をオフとする制御信号を送出する振幅検出
手段とを具備することを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の質量流量計。
2. A switch provided on the output side of the bandpass filter for opening and closing the mass flow signal, and detecting whether a frequency of the vortex signal is smaller than a lower limit of a vortex frequency to be measured. Frequency lower limit detecting means for transmitting a control signal to turn off the switch means when the mass flow rate signal is below the lower limit. And an amplitude detecting means for transmitting a control signal for turning off said switch means.
Mass flow meter according to the item.
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