JP3031387B2 - 渦流量計 - Google Patents

渦流量計

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JP3031387B2
JP3031387B2 JP3158733A JP15873391A JP3031387B2 JP 3031387 B2 JP3031387 B2 JP 3031387B2 JP 3158733 A JP3158733 A JP 3158733A JP 15873391 A JP15873391 A JP 15873391A JP 3031387 B2 JP3031387 B2 JP 3031387B2
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capacitor
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誠一郎 高橋
憲弘 宿谷
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Yokogawa Electric Corp
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Yokogawa Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、カルマン渦により発生
する交番信号を検出してフイルタを介して得た渦流量信
号をマイクロプロセッサを用いて信号処理し測定流量に
対応する信号を出力する渦流量計に係り、特にこのフイ
ルタの帯域幅を渦流量計が設置される現場の状況或いは
サイズの変更などに容易に対応できるように改良した渦
流量計に関する。
【0002】
【従来の技術】渦流量計は流体中に配設された渦発生体
の後方に発生するカルマン渦の発生周波数が測定流体の
流速に比例することを利用したものであり、構造が簡単
で、測定可能範囲が広く、測定精度が高いことから各種
の流体の流量測定に広く用いられている。
【0003】図5は従来のこの様な渦流量計の一例を示
す構成図である。図において、センサ1、2は流体中に
発生するカルマン渦を微弱な交流電荷として検出する。
このセンサ1、2から出力される微弱な交流電荷信号
は、それぞれ電荷電圧変換回路3、4に入力されて交流
信号に変換される。
【0004】これら電荷電圧変換回路3、4の出力信号
は加算増幅器5に入力されて加算増幅される。加算増幅
器5の出力信号は、アナログフイルタ回路6に入力され
てノイズが除去される。
【0005】このアナログフイルタ回路6の出力信号は
シュミットトリガ回路7に出力されてパルス信号に変換
される。このパルス信号はトランス8を介して周波数を
電圧に変換するF/V変換器9に出力されて再び電圧信
号に変換される。
【0006】そして、このF/V変換器9の出力信号は
電圧電流変換器10に出力されて、例えば4mA〜20
mAの電流信号に変換され、2本の伝送線を介して負荷
に伝送される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような従来の渦流量計は渦流量計の口径、測定流体が液
体か或いは気体かなどによって発生する周波数が大きく
異なるので、1つのフイルタですべての場合に対応する
ことができない。このためこれ等の状況に応じて変換回
路を別々に用意しなければならない面倒がある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するための構成として、カルマン渦により発生する
交番信号を検出してフイルタを介して得た渦流量信号を
マイクロプロセッサを用いて信号処理し測定流量に対応
する信号を出力する渦流量計において、先のフイルタは
先のマイクロプロセッサから出力されるクロック信号に
よりコ−ナ周波数が変更されて任意に帯域幅を変更する
ことができるバンドパスフイルタとして形成されるよう
にしたものである。
【0009】
【作 用】カルマン渦により発生する交番信号はマイク
ロプロセッサから出力されるクロック信号によりコ−ナ
周波数が変更されて任意に帯域幅を変更することができ
るバンドパスフイルタに出力され、ここでクロック信号
に対応したコ−ナ周波数を有するフイルタリングが施さ
れて測定流量に対応した周波数帯域とされる。
【0010】このフイルタリングが施された渦流量信号
はシュミットトリガ回路に出力されてパルス信号とされ
さらにマイクロプロセッサに出力され、ここで流量信号
が演算される。また、マイクロプロセッサは設定された
口径などに対応するコ−ナ周波を設定する設定周波数に
対応するクロック信号をバンドパスフイルタに出力す
る。そして、マイクロプロセッサで流量信号が演算され
た結果は、電流信号に変換されて出力される。
【0011】
【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。図1は本発明の全体構成を示す構成図である。
なお、図5に示す従来の渦流量計と同一の機能を有する
部分には同一の符号を付して適宜にその説明を省略す
る。
【0012】センサ1、2で検出された渦電荷信号は電
荷電圧変換回路3、4及び加算増幅器5を介して交番信
号VQ1として出力される。この交番信号VQ1はコ−ナ周
波数可変バンドパスフイルタ11に出力される。このコ
−ナ周波数可変バンドパスフイルタ11は、クロック信
号fC によりコ−ナ周波数が変更されてこのクロック信
号fC に対応したコ−ナ周波数に設定されてバンドパス
フイルタが形成される。
【0013】そして、交番信号VQ1は、設定された帯域
幅でフイルタリングがなされさらにノイズも除去されて
その出力端に渦流量信号VQ2として出力される。なお、
このコ−ナ周波数可変バンドパスフイルタ11について
は、図2〜4を用いて詳しく後述する。この渦流量信号
Q2は、シュミットトリガ回路7に出力されてここでパ
ルス化され、マイクロプロセッサ12に出力される。
【0014】マイクロプロセッサ12は周波数/デジタ
ル変換器、メモリなどを内蔵しており、シュミットトリ
ガ回路7の周波数信号出力は周波数/デジタル変換器に
よりデジタル信号に変換され、このデジタル信号を用い
てメモリに格納された流量演算に必要な定数及び演算プ
ログラムによりプロセッサが流量演算を実行する。この
流量演算の結果は、周波数信号としてトランス8に出力
される。以後の信号処理は図5に示す場合と同様であ
る。
【0015】また、マイクロプロセッサ12は、コ−ナ
周波数可変バンドパスフイルタ11のコ−ナ周波数を変
更するためのクロック信号fC を送出する。このクロッ
ク信号fC は、例えば設定器13で設定された渦流量計
の口径、測定流体の種類などに対応する周波数となって
いる。
【0016】メモリにはこれ等の情報に対応して送出す
るクロック信号fCの周波数がテ−ブルとして記憶され
ており、プロセッサは設定器13で設定した情報に対応
して所定のクロック信号fC の周波数をテ−ブルから選
定し、コ−ナ周波数可変バンドパスフイルタ11に出力
する。次に、本実施例の主要部であるコ−ナ周波数可変
バンドパスフイルタ11について図2〜図4を用いて詳
細に説明する。
【0017】加算増幅器5の出力端に生じる交番信号V
Q1はスイッチSW1の切換端の1端に入力される。その
他端は演算増幅器Q1の反転入力端(−)に接続され、
共通切換端はコンデンサC0 を介して共通電位点COM
に接続されている。このスイッチSW1はマイクロプロ
セッサ12から出力されるクロック信号fC のうち第1
の周波数を有するクロック信号fC1で共通切換端に対し
て切換端の一方から他方に繰返し切り換えられる。
【0018】そして、クロック信号fC1で切り換えられ
るスイッチSW1とコンデンサC0 とでスイッチドキャ
パシタSCP1が構成されている。このスイッチドキャ
パシタSCP1の部分を抜き出すと図3(A)に示され
る構成であるが、これを等価回路で示すと図4(B)に
示すような等価抵抗R1で置き換えることができる。こ
の等価抵抗R1はスイッチSW1の切換周波数であるク
ロック信号fC1とコンデンサの容量C0 との積の逆数に
等しい抵抗値R1=1/C0 ・fC1を持つ。
【0019】演算増幅器Q1はその反転入力端(−)と
出力端との間にコンデンサC1 が接続されており、非反
転入力端(+)は共通電位点COMに接続されている。
更にこのコンデンサC1 の両端にはスイッチドキャパシ
タSCP1と同様な構成を持つコンデンサの容量C0
クロック信号fC1で切り換えられるスイッチSW1´と
で構成されたスイッチドキャパシタSCP1´が接続さ
れている。したがって、このスイッチドキャパシタSC
P1と演算増幅器Q1の帰還回路に挿入されたコンデン
サC0 とスイッチドキャパシタSCP1´とでロ−パス
フイルタLPF1が構成される。
【0020】そして、このロ−パスフイルタLPF1の
コ−ナ周波数fL1は、 fL1=1/(2πC1 ・R1) =(C0 ・fC1)/(2πC1 ) (1) となる。
【0021】ロ−パスフイルタLPF1の出力端はこの
ロ−パスフイルタLPF1と同様な構成を持つロ−パス
フイルタLPF2の入力端に接続されている。このロ−
パスフイルタLPF2は、クロック信号fC2で開閉され
るスイッチSW2とコンデンサC0 でスイッチドキャパ
シタSCP2が形成され、これと演算増幅器Q2とコン
デンサC2 と、さらにコンデンサの容量C0 とクロック
信号fC2で切り換えられるスイッチSW2´で構成され
たスイッチドキャパシタSCP2´とで構成されてい
る。そして、そのコ−ナ周波数fL2は、 fL2=(C0 ・fC2)/(2πC2
(2) となる。
【0022】次に、このロ−パスフイルタLPF2の出
力端はコンデンサC3 を介して非反転入力端(+)が共
通電位点に接続された演算増幅器Q3の反転入力端
(−)に接続されている。この反転入力端(−)と出力
端との間にはコンデンサC4 が接続されると共にスイッ
チドキャパシタSCP1と同様にクロック信号fC3で切
り換えられるスイッチSW3とコンデンサC0 とで構成
されるスイッチドキャパシタSCP4が接続されてい
る。
【0023】これ等のコンデンサC4 、C3 、演算増幅
器Q3、スイッチドキャパシタSCP4などによりコ−
ナ周波数fH1を持つハイパスフイルタHPF1が構成さ
れる。この場合のコ−ナ周波数fH1は、 fH1=(C0 ・fC3)/(2πC3 ) (3) となる。
【0024】ハイパスフイルタHPF1の出力端はこの
ロ−パスフイルタHPF1と同様な構成を持つハイパス
フイルタHPF2の入力端に接続されている。このハイ
パスフイルタHPF2は、クロック信号fC4で開閉され
るスイッチSW4とコンデンサC0 でスイッチドキャパ
シタSCP4が形成され、これと演算増幅器Q4とコン
デンサC5 、C6 とで構成されている。
【0025】そのコ−ナ周波数fH2は、 fH2=(C0 ・fC4)/(2πC5 ) (4) となる。以上のように構成されたコ−ナ周波数可変バン
ドパスフイルタ11は、図4に示すような各コ−ナ周波
数fL1、fL2、fH1、fH2で折れるバンドパスフイルタ
特性を示す。横軸は周波数、縦軸は利得をそれぞれ示し
ている。
【0026】したがって、コ−ナ周波数fL1、fL2、f
H1、fH2はマイクロプロセッサ12からのクロック信号
C1、fC2、fC3、fC4よってのみ決定されるので、口
径、流体の違いなどによってそれぞれクロック周波数を
決定しておけば、口径、流体の違いにかかわりなく、1
つのフイルタで対応するのが可能である。
【0027】
【発明の効果】以上、実施例と共に具体的に説明したよ
うに本発明によれば、マイクロプロセッサから出力され
るクロック周波数を変更するだけでバンドパスフイルタ
のコ−ナ周波数を変更することができるので、1つのフ
イルタで各種の条件に適合させることができ、汎用性が
拡大し、ひいてはコストの低減に役立つ。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例の全体構成を示す構成図であ
る。
【図2】図1に示すコ−ナ周波数可変バンドパスフイル
タの詳細な回路を示す回路図である。
【図3】図2に示すスイッチドキャパシタの動作を説明
する説明図である。
【図4】図2に示すコ−ナ周波数可変バンドパスフイル
タの周波数特性を示す特性図である。
【図5】従来の渦流量計の構成を示す構成図である。
【符号の説明】
1、2 センサ 3、4 電荷電圧変換回路 5 加算増幅器 6 アナログフイルタ 7 シュミットトリガ回路 11 コ−ナ周波数可変バンドパスフイルタ 12 マイクロプロセッサ 13 設定器 SCP1〜SCP4 スイッチドキャパシタ LPF1〜LPF4 ロ−パスフイルタ fL1、fL2、fH1、fH2 コ−ナ周波数 fC1、fC2、fC3、fC4 クロック信号
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−238516(JP,A) 特開 昭63−277930(JP,A) 特開 平4−198718(JP,A) 特許2734679(JP,B2) 特公 平7−111362(JP,B2) 特公 平6−103197(JP,B2) 特公 平6−60828(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01F 1/32

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】カルマン渦により発生する交番信号を検出
    してフイルタを介して得た渦流量信号をマイクロプロセ
    ッサを用いて信号処理し測定流量に対応する信号を出力
    する渦流量計において、前記フイルタは前記マイクロプ
    ロセッサから出力されるクロック信号によりコ−ナ周波
    数が変更されて任意に帯域幅を変更することができるバ
    ンドパスフイルタとして形成されたことを特徴とする渦
    流量計。
JP3158733A 1991-06-28 1991-06-28 渦流量計 Expired - Lifetime JP3031387B2 (ja)

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JP3158733A JP3031387B2 (ja) 1991-06-28 1991-06-28 渦流量計

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JPH055638A JPH055638A (ja) 1993-01-14
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ID=15678146

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09504609A (ja) * 1993-10-18 1997-05-06 ローズマウント インコーポレイテッド 渦流量計用電子装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09504609A (ja) * 1993-10-18 1997-05-06 ローズマウント インコーポレイテッド 渦流量計用電子装置

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JPH055638A (ja) 1993-01-14

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