JP3031389B2 - Vortex flow meter - Google Patents

Vortex flow meter

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JP3031389B2
JP3031389B2 JP3243833A JP24383391A JP3031389B2 JP 3031389 B2 JP3031389 B2 JP 3031389B2 JP 3243833 A JP3243833 A JP 3243833A JP 24383391 A JP24383391 A JP 24383391A JP 3031389 B2 JP3031389 B2 JP 3031389B2
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健一 黒森
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Yokogawa Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、測定流体が管路に流れ
て渦発生体により発生する渦の数をカウントすることに
より測定流体の流量を測定する渦流量計に係り、特に渦
流量計の信号変換部の構成を改良してS/Nの向上を図
った渦流量計に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vortex flowmeter for measuring the flow rate of a measurement fluid by counting the number of vortices generated by a vortex generator when the measurement fluid flows through a pipe, and more particularly to a vortex flowmeter. The present invention relates to a vortex flowmeter which improves the S / N by improving the configuration of a signal conversion unit.

【0002】[0002]

【従来の技術】以下、従来の渦流量計の構成について図
5〜図8図を用いて説明する。図5は従来の渦センサの
断面を示す縦断面図である。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とは間隔を持って管路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に固定され、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。
2. Description of the Related Art The structure of a conventional vortex flowmeter will be described below with reference to FIGS. FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a section of a conventional vortex sensor. 10 is a conduit through which fluid flows,
Reference numeral 11 denotes a cylindrical nozzle provided at a right angle to the pipeline 10. Numeral 12 denotes a column-shaped vortex generator having a trapezoidal cross-section inserted into the conduit 10 at right angles to the nozzle 11 at an interval from the nozzle 11, one end of which is fixed to the conduit 10 by a screw 13, and the other end of which is a flange 14. And is fixed to the nozzle 11 by screws or welding.

【0003】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り、この凹部15の中には上下に所
定の間隔をもって一対の圧電素子16、17が配置さ
れ、これ等の圧電素子16および17はガラスなどの封
着体18で絶縁して封着されている。圧電素子16、1
7には2分割された半円環状の電極が上下にそれぞれ配
置されている。各圧電素子16、17はそれらの左側の
上下の電極で挟まれた圧電体と右側の上下の電極で挟ま
れた圧電体とは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。
[0005] Reference numeral 15 denotes a concave portion provided on the flange portion 14 side of the vortex generator 12, and a pair of piezoelectric elements 16 and 17 are arranged in the concave portion 15 at predetermined intervals above and below. The elements 16 and 17 are insulated and sealed by a sealing body 18 such as glass. Piezoelectric elements 16, 1
In 7, two semi-annular electrodes are vertically arranged. In each of the piezoelectric elements 16 and 17, the piezoelectric body sandwiched between the upper and lower electrodes on the left side and the piezoelectric body sandwiched between the upper and lower electrodes on the right side are polarized in opposite directions. Reverse polarity charges are generated in the upper and lower electrodes.

【0004】以上のように構成された渦センサからの渦
信号は図6に示す変換回路に入力される。この渦センサ
の圧電素子16、17に発生した渦信号の渦周波数に対
応する周波数を持つ電荷Qv1、Qv2は図6に示すように
チャ−ジコンバ−タ19、20に入力され交流の電圧信
号に変換される。そして、チャ−ジコンバ−タ19の電
圧信号とチャ−ジコンバ−タ20の電圧信号をボリウム
21を介した電圧信号とは加算器22で加算され、この
加算出力はロ−パスフイルタ23で低域濾波された後、
増幅器24で所定の大きさに増幅される。このロ−パス
フイルタ23は圧電素子16、17自体にバラツキがあ
ったり或いはボリウム21のノイズバランスの調整がう
まく行かなかったりすることによって発生するノイズを
除去するために使用する。
A vortex signal from the vortex sensor configured as described above is input to a conversion circuit shown in FIG. Charges Q v1 and Q v2 having a frequency corresponding to the vortex frequency of the vortex signal generated in the piezoelectric elements 16 and 17 of the vortex sensor are input to charge converters 19 and 20 as shown in FIG. Converted to a signal. The voltage signal of the charge converter 19 and the voltage signal of the charge converter 20 are added by the adder 22 to the voltage signal via the volume 21, and the added output is low-pass filtered by the low pass filter 23. After that,
The signal is amplified to a predetermined size by the amplifier 24. The low-pass filter 23 is used to remove noise generated due to variations in the piezoelectric elements 16 and 17 or improper adjustment of the noise balance of the volume 21.

【0005】増幅器24の出力は所定のヒステリシス幅
を有するシュミットトリガ25に入力されて、このヒス
テリシス幅以上の振幅を持つ渦信号を渦周波数に1:1
に対応したパルス信号に変換される。このパルス信号は
トランス26で直流的に絶縁されて周波数/電圧変換器
27に入力され、ここでボリウム28によりスパンに対
応したアナログの電圧信号に変換される。
The output of the amplifier 24 is input to a Schmitt trigger 25 having a predetermined hysteresis width, and a vortex signal having an amplitude larger than the hysteresis width is converted into a vortex frequency of 1: 1.
Is converted into a pulse signal corresponding to. This pulse signal is DC-insulated by a transformer 26 and input to a frequency / voltage converter 27, where it is converted by a volume 28 into an analog voltage signal corresponding to the span.

【0006】この電圧信号は、ボリウム29によりゼロ
点が設定された直流増幅器30によりトランジスタ31
のベ−ス電流を制御して電流出力IL に変換され、その
コレクタ端とエミッタ端から出力端子T1 、T2 を介し
て外部電源Es を持つ受信計器の受信抵抗RL に伝送さ
れる。この場合、トランジスタ31と出力端子T2 との
間には帰還抵抗Rf が挿入されており帰還抵抗Rf の両
端に発生する帰還電圧Ef は直流増幅器30の入力端に
帰還され、この入力端の電圧信号に対応する4〜20m
Aの統一された電流出力IL に制御される。
This voltage signal is supplied to a transistor 31 by a DC amplifier 30 whose zero point is set by a volume 29.
Of base - controls the scan current is converted to a current output I L and is transmitted to the receiving resistance R L of the receiving instrument having an external power source E s via its collector terminal and the output terminal T 1 from the emitter end, T 2 You. In this case, the feedback voltage E f generated across the feedback resistor R f feedback resistor R f is inserted between the transistor 31 and the output terminal T 2 are fed back to the input end of the DC amplifier 30, the input 4-20m corresponding to the voltage signal at the end
It is controlled in a unified current output I L of A.

【0007】また、電流出力IL のうちベ−ス部分のほ
ぼ4mAは変換回路の内部電源を作るために用いられ
る。すなわち、この電流の一部は定電流回路32を介し
て定電圧回路33に供給されここに発生された基準電圧
を用いてボリウム29の両端にゼロ電圧を発生させる。
更に、4mAの電流の他の一部はトランジスタ34に供
給されて交流/直流変換回路35に入力され、ここで交
流電圧に変換されてこの変換された交流電圧はトランス
36を介して内部電源回路37に供給される。内部電源
回路37は変換回路の動作に必要な内部電圧+V、−V
を作る。
[0007] Among base current output I L - approximately 4mA of the scan portion is used to make the internal power supply of the converter circuit. That is, a part of this current is supplied to the constant voltage circuit 33 via the constant current circuit 32, and a zero voltage is generated at both ends of the volume 29 by using the generated reference voltage.
Further, another part of the 4 mA current is supplied to a transistor 34 and input to an AC / DC conversion circuit 35, where it is converted to an AC voltage, and the converted AC voltage is supplied via a transformer 36 to an internal power supply circuit. 37. The internal power supply circuit 37 includes internal voltages + V and -V necessary for the operation of the conversion circuit.
make.

【0008】次に、以上のように構成された渦流量計の
動作について図7と図8を用いて説明する。流体が流れ
ると図5に示す渦発生体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には図7(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16、17には図
7(a)に示す渦周波数と同一の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。
Next, the operation of the vortex flowmeter configured as described above will be described with reference to FIGS. When the fluid flows, vibrations due to Karman vortices are generated in the vortex generator 12 shown in FIG. This vibration causes the vortex generator 12 to repeat a stress distribution as shown in FIG. 7A and a reverse stress distribution, and the piezoelectric elements 16 and 17 have the same vortex frequency as shown in FIG. 7A. Of the charges + Q and -Q corresponding to the signal stress having the frequency of

【0009】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(a)流体の流れと同じ方向
の抗力方向、(b)流体の流れとは直角方向の揚力方向
F、(c)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図
7(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
の振動に対しては図7(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。し
かし、揚力方向F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16、1
7の各電荷をQv1、Qv2、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16、1
7で分極を逆とするとQv1、Qv2は次式で示される。
On the other hand, the pipe line 10 also generates pipe line vibrations that cause noise. This pipeline vibration is divided into three components: (a) a drag direction in the same direction as the fluid flow, (b) a lift direction F perpendicular to the fluid flow, and (c) a longitudinal direction of the vortex generator. . Among them, the stress distribution with respect to the vibration in the drag direction is as shown in FIG. 7B, and the positive and negative charges are canceled in one electrode, and no noise charge is generated. Also, as shown in FIG. 7C, 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. However, the vibration in the lift direction F 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 16, 1
7 are Q v1 and Q v2 , the signal components are S 1 and S 2 , and the noise components in the lift direction are N 1 and N 2.
If the polarization is reversed at 7, Q v1 and Q v2 are expressed by the following equations.

【0010】Qv1=S1 +N1 −Qv2=−S2 −N2 [0010] Q v1 = S 1 + N 1 -Q v2 = -S 2 -N 2

【0011】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16、17の信
号成分とノイズ成分の関係は、揚力方向のノイズと信号
に対する渦発生体の曲げモ−メントの関係を示す図8に
示すようになっているので、図5に示すように圧電素子
17側のチャ−ジコンバ−タ20の出力を加算器22で
加算する際にボリウム21と共にN1 /N2 倍して圧電
素子16側のチャ−ジコンバ−タ19出力と加算する
と、 Qv1−Qv2(N1 /N2 ) =S1 −S2 (N1 /N2 ) となり管路ノイズは除去される。
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 16 and 17 is as shown in FIG. 8 showing the relationship between the noise and the signal in the lift direction and the bending moment of the vortex generator, and FIG. the piezoelectric element 17 side of the tea, as shown in - Jikonba - with volume 21 when adding the output of the motor 20 in the adder 22 of the N 1 / N 2 times to the piezoelectric element 16 side Cha - Jikonba - motor 19 output and By adding, Q v1 −Q v2 (N 1 / N 2 ) = S 1 −S 2 (N 1 / N 2 ), and the line noise is removed.

【0012】以上のようにして渦発生体に重畳されるノ
イズのうち、渦発生体の抗力方向と長手方向のノイズは
圧電素子16、17の極性を考慮し、揚力方向のノイズ
は圧電素子を16と17のバランスを考慮した2素子方
式として除去される。
Of the noise superimposed on the vortex generator as described above, the noise in the drag direction and the longitudinal direction of the vortex generator consider the polarity of the piezoelectric elements 16 and 17, and the noise in the lift direction is generated by the piezoelectric element. It is removed as a two-element system considering the balance between 16 and 17.

【0013】[0013]

【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、ロ−パスフイルタ23のフイ
ルタ定数、シュミットトリガ25のトリガレベルは渦流
量計の口径、流体の種類(ガス、液体)、比重量などが
変わるとその都度これ等の値を変更しなければならな
い。そして、フイルタ定数の変更の際は形態の大きいμ
Fオ−ダの容量を付加する必要があり、プリンシ板に搭
載する回路部分に大きな面積を必要とし、アンプケ−ス
を小形化する上での制約となり、ひいては耐振性向上の
制約となる。
However, in the conventional vortex flowmeter as described above, the filter constant of the low-pass filter 23, the trigger level of the Schmitt trigger 25 are determined by the diameter of the vortex flowmeter, and the type of fluid (gas, liquid). ), Specific weight, etc., must be changed each time. Then, when changing the filter constant, μ
It is necessary to add an F-order capacitance, which requires a large area for the circuit portion mounted on the principal board, which is a constraint on miniaturizing the amplifier case, and consequently, a constraint on improving the vibration resistance.

【0014】[0014]

【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、測定流体の流量に対応して
発生する渦周波数を検出してこの渦周波数に対応する流
量信号に変換する渦流量計において、経時的に低周波で
変化する先の渦周波数を高周波のサンプリング周期でサ
ンプリングしてデジタル信号に変換するアナログ/デジ
タル変換器と、このデジタル信号が所定の記憶領域に格
納されるデ−タメモリ手段と、先のデジタル信号を周波
数信号に高速フ−リエ変換して周波数に対する振幅のス
ペクトラム分布を作るフ−リエ変換演算手段と、外部か
ら所定のパラメ−タが設定されこのパラメ−タに対応す
る先のスペクトラム分布の所定範囲に複数の周波数のピ
−クが入ったとき或いは全く入らないときには異常とし
唯1つの周波数のピ−クが入ったときは正常な渦信号と
判定する判定演算手段とを具備し、これ等の演算はマイ
クロプロセッサで実行するようにしたものである。
According to the present invention, a vortex frequency generated corresponding to a flow rate of a measurement fluid is detected and converted into a flow rate signal corresponding to the vortex frequency. In a vortex flowmeter, an analog / digital converter which samples a vortex frequency which changes at a low frequency over time at a high frequency sampling period and converts it into a digital signal is stored in a predetermined storage area. Data memory means, high-speed Fourier transform of the digital signal to a frequency signal to generate a spectrum distribution of the amplitude with respect to the frequency, and predetermined parameters which are set from the outside. -When a peak of a plurality of frequencies falls within a predetermined range of the spectrum distribution corresponding to the above-mentioned spectrum, or when it does not fall at all, it is determined to be abnormal and only one frequency has a peak. - When the click entered will and a determination calculation means for determining a normal vortex signals, which operations such as is obtained by to run a microprocessor.

【0015】[0015]

【作 用】アナログ/デジタル変換器は測定流体の流量
に対応して発生する経時的に低周波で変化する渦周波数
を高周波のサンプリング周期でサンプリングしてデジタ
ル信号に変換し、デ−タメモリ手段はこのデジタル信号
を所定の記憶領域に格納する。フ−リエ変換演算手段F
先のデジタル信号を周波数信号に高速フ−リエ変換して
周波数に対する振幅のスペクトラム分布を作る。
[Operation] The analog / digital converter samples the eddy frequency generated at a low frequency over time corresponding to the flow rate of the measurement fluid at a high frequency sampling period and converts it into a digital signal. This digital signal is stored in a predetermined storage area. Fourier transform operation means F
The above digital signal is subjected to a high-speed Fourier transform into a frequency signal to create a spectrum distribution of amplitude with respect to frequency.

【0016】判定演算手段は外部から所定のパラメ−タ
が設定されこのパラメ−タに対応する先のスペクトラム
分布の所定範囲に複数の周波数のピ−クが入ったとき或
いは全く入らないときには異常とし唯1つの周波数のピ
−クが入ったときは正常な渦信号と判定する。そして、
これ等の演算はマイクロプロセッサで実行し、正常な渦
信号を流量信号として出力する。
The judgment operation means is abnormal when a predetermined parameter is set from the outside and a peak of a plurality of frequencies falls within a predetermined range of the spectrum distribution corresponding to this parameter or does not enter at all. When a peak of only one frequency enters, it is determined that the signal is a normal vortex signal. And
These calculations are executed by a microprocessor, and a normal vortex signal is output as a flow signal.

【0017】[0017]

【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1実施例の構成を示す構成図で
ある。なお、図5〜図8に示す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。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing the configuration of one embodiment of the present invention. Parts having the same functions as those of the conventional vortex flowmeter shown in FIGS. 5 to 8 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.

【0018】渦発生体の中に固定された圧電素子16、
17に発生した渦信号の渦周波数に対応する周波数を持
つ電荷Qv1、Qv2はチャ−ジコンバ−タ19、20に入
力され交流の電圧信号に変換される。チャ−ジコンバ−
タ19の電圧信号とチャ−ジコンバ−タ20の電圧信号
をボリウム21を介して得た電圧信号とは加算器22で
加算され自動利得増幅器40で所定の大きさに増幅され
てアナログ/デジタル変換器41に出力される。
A piezoelectric element 16 fixed in the vortex generator,
Charges Q v1 and Q v2 having a frequency corresponding to the vortex frequency of the vortex signal generated at 17 are input to the charge converters 19 and 20 and converted into AC voltage signals. Charge converter
The voltage signal of the converter 19 and the voltage signal obtained by charging the voltage signal of the charge converter 20 via the volume 21 are added by an adder 22, amplified to a predetermined size by an automatic gain amplifier 40, and converted into an analog / digital signal. Output to the unit 41.

【0019】アナログ/デジタル変換器41は自動利得
増幅器40の出力に得られる低周波の交流電圧をマイク
ロプロセッサCPUの制御の下に高周波のサンプリング
周期でサンプリングしてデジタル信号とし、バス42を
介してランダムアクセスメモリRAMの所定領域TMに
格納される。従って、ランダムアクセスメモリRAMの
所定領域TMには、時系列的に離散信号として渦信号の
振幅が格納されることとなる。
The analog / digital converter 41 samples a low-frequency AC voltage obtained at the output of the automatic gain amplifier 40 at a high-frequency sampling period under the control of the microprocessor CPU to produce a digital signal. It is stored in a predetermined area TM of the random access memory RAM. Therefore, the amplitude of the vortex signal is stored as a discrete signal in a time series in the predetermined area TM of the random access memory RAM.

【0020】一方、リ−ドオンリ−メモリROMの中に
は、離散的な時系列デ−タを周波数スペクトラムに変換
する高速フ−リエ変換(FFT)演算プログラムが予め
格納されている。マイクロプロセッサCPUは、ランダ
ムアクセスメモリRAMの所定領域TMに格納された時
間領域の渦信号デ−タをリ−ドオンリ−メモリROMの
中に格納された高速フ−リエ変換(FFT)演算プログ
ラムを用いて周波数空間領域の周波数デ−タに変換し、
この演算結果はランダムアクセスメモリRAMの所定領
域FMに格納する。
On the other hand, in a read-only memory ROM, a high-speed Fourier transform (FFT) calculation program for converting discrete time-series data into a frequency spectrum is stored in advance. The microprocessor CPU uses a high-speed Fourier transform (FFT) calculation program stored in the read-only memory ROM for the eddy signal data in the time domain stored in the predetermined area TM of the random access memory RAM. To convert to frequency space frequency data,
This calculation result is stored in a predetermined area FM of the random access memory RAM.

【0021】また、このランダムアクセスメモリRAM
の所定領域SMには、渦流量計の口径、流体の種類、比
重量などが入出力インタ−フエイスI/Oを介して設定
器43から入力される。なお、これ等のデ−タは出力端
45に接続されたデジタル信号をモデムを介してマイク
ロプロセッサが取り入れてこれを用いて設定をしても良
い。マイクロプロセッサCPUは、このランダムアクセ
スメモリRAMの所定領域SMに設定された設定値を用
いて周波数デ−タが渦信号か否かの判定をするための判
定領域DAをランダムアクセスメモリRAMの所定領域
を設定しておく。
The random access memory RAM
In the predetermined area SM, the diameter of the vortex flowmeter, the type of fluid, the specific weight, and the like are input from the setting device 43 via the input / output interface I / O. These data may be set by using a digital signal connected to the output terminal 45 by a microprocessor via a modem and using the digital signal. The microprocessor CPU sets a determination area DA for determining whether or not the frequency data is a vortex signal using the set value set in the predetermined area SM of the random access memory RAM in a predetermined area of the random access memory RAM. Is set.

【0022】そして、マイクロプロセッサCPUはラン
ダムアクセスメモリRAMの所定領域FMに格納された
周波数デ−タがこの判定領域DAの中に含まれるか否か
の演算をランダムアクセスメモリRAMの所定領域DM
に格納された判定演算プログラムを用いて実行する。
The microprocessor CPU calculates whether or not the frequency data stored in the predetermined area FM of the random access memory RAM is included in the determination area DA in the predetermined area DM of the random access memory RAM.
Is executed by using the judgment calculation program stored in the.

【0023】この判定領域DAの中に1個の周波数デ−
タしか含まれないときはこの周波数デ−タは正しい渦信
号と判断しこの渦信号を用いてリ−ドオンリ−メモリR
OMの中に格納されている流量演算プログラムを用いて
流量演算を実行してバス42、及びデジタル/アナログ
変換器44を介して出力端45に流量信号として出力す
る。
One frequency data is stored in the determination area DA.
When only frequency data is included, the frequency data is determined to be a correct vortex signal, and the read only memory R is used by using this vortex signal.
The flow rate calculation is executed by using a flow rate calculation program stored in the OM, and is output to the output terminal 45 via the bus 42 and the digital / analog converter 44 as a flow rate signal.

【0024】一方、この判定領域DAの中に複数の周波
数デ−タが含まれるとき或いは全く含まれないときは正
常測定が不可としてマイクロプロセッサCPUは異常信
号を出力する。図2は自動利得増幅器40の出力端に得
られる経時的デ−タである渦信号の波形を示すが、この
渦信号はアナログ/デジタル変換器41を介してランダ
ムアクセスメモリRAMの所定領域TMに格納された
後、高速フ−リエ変換(FFT)演算プログラムを用い
て周波数空間領域の周波数デ−タに変換されランダムア
クセスメモリRAMの所定領域FMに格納た状態では図
3に示す周波数デ−タとなっている。
On the other hand, when a plurality of frequency data are included in the determination area DA or when the frequency data is not included at all, the normal measurement is disabled and the microprocessor CPU outputs an abnormal signal. FIG. 2 shows a waveform of a vortex signal which is time-lapse data obtained at the output terminal of the automatic gain amplifier 40. The vortex signal is transferred to a predetermined area TM of the random access memory RAM via an analog / digital converter 41. After being stored, it is converted into frequency data in the frequency space domain using a fast Fourier transform (FFT) calculation program and stored in a predetermined area FM of the random access memory RAM when the frequency data shown in FIG. It has become.

【0025】横軸は周波数で縦軸は振幅である。通常は
渦周波数であるfv の振幅が最も大きい値をとっている
が、この外に渦発生体の共振周波数fNとかその他のノ
イズによるピ−クが発生している。この周波数空間に判
定領域DAが設定されており、この中にピ−クが1つだ
け存在すればこのピ−クが渦信号であり、正常な流量信
号を出力する。これに対して、複数のピ−クがこの判定
領域DAに含まれるか或いはピ−クが存在しないとき、
正常測定が不可として異常表示をする。
The horizontal axis is frequency and the vertical axis is amplitude. Normally, the amplitude of the vortex frequency fv has the largest value, but peaks due to the resonance frequency fN of the vortex generator and other noises also occur. A determination area DA is set in this frequency space. If only one peak exists in this determination area, this peak is a vortex signal and a normal flow signal is output. On the other hand, when a plurality of peaks are included in the determination area DA or no peaks exist,
Displays an error indicating that normal measurement is impossible.

【0026】図4は本発明の第2の実施例の構成を示す
構成図である。この場合は、圧電素子16、17から出
力された渦信号はそれぞれ自動利得増幅器40、46で
所定倍に増幅された後にアナログ/デジタル変換器4
1、48でデジタル信号に変換され、マイクロプロセッ
サCPUの制御の下にランダムアクセスメモリRAMの
所定領域に格納される。
FIG. 4 is a configuration diagram showing the configuration of the second embodiment of the present invention. In this case, the eddy signals output from the piezoelectric elements 16 and 17 are amplified by a predetermined number in automatic gain amplifiers 40 and 46, respectively, and then the analog / digital converter 4
The digital signals are converted into digital signals at 1 and 48 and stored in a predetermined area of the random access memory RAM under the control of the microprocessor CPU.

【0027】格納されたこれ等のデジタル信号はマイク
ロプロセッサCPUによりボリウム21と同様な機能を
有するノイズバランス演算がなされた後、加算演算がな
されて図1に示す実施例と同様な信号処理がなされるよ
うにしたものである。
These stored digital signals are subjected to a noise balance operation having the same function as that of the volume 21 by the microprocessor CPU, and then to an addition operation to perform signal processing similar to that of the embodiment shown in FIG. That's what I did.

【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、渦信号をデジタル化してこれを
高速フ−リエ変換して周波数領域に変換しこの周波数領
域に設定された判定手段でノイズの有無を判定するよう
にしたので、S/Nを精度良く判定することができ、ま
た従来のようにノイズ除去のために形態の大きいμFオ
−ダの容量を付加する必要もなくアンプケ−スを小形化
し易くなり、ひいては耐振性向上に寄与する。
As described above in detail with the embodiment, according to the present invention, the eddy signal is digitized, and it is converted into a frequency domain by performing a high-speed Fourier transform on the digitized eddy signal. Since the presence / absence of noise is determined by the determining means, the S / N can be determined with high accuracy, and it is necessary to add a large-sized μF-order capacitor for noise removal as in the prior art. This makes it easier to reduce the size of the amplifier case, thereby contributing to improved vibration resistance.

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

【図1】本発明の1実施例の構成を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す実施例において自動利得増幅器の出
力端に得られる渦信号の波形を示す波形図である。
FIG. 2 is a waveform diagram showing a waveform of an eddy signal obtained at an output terminal of the automatic gain amplifier in the embodiment shown in FIG.

【図3】高速フ−リエ変換後の周波数領域でのスペクト
ラムを示すスペクトラム図である。
FIG. 3 is a spectrum diagram showing a spectrum in a frequency domain after fast Fourier transform.

【図4】本発明の第2の実施例の構成を示す構成図であ
る。
FIG. 4 is a configuration diagram showing a configuration of a second example of the present invention.

【図5】従来の渦センサの断面を示す縦断面図である。FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a section of a conventional vortex sensor.

【図6】図5に示す渦センサの出力端に接続される変換
回路を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing a conversion circuit connected to an output terminal of the vortex sensor shown in FIG.

【図7】図5に示す渦センサの動作を説明する説明図で
ある。
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating the operation of the vortex sensor shown in FIG.

【図8】図5に示す渦センサでノイズの除去動作を説明
する説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating a noise removing operation of the vortex sensor shown in FIG. 5;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 管路 12 渦発生体 16、17 圧電素子 19、20 チャ−ジコンバ−タ 22 加算器 23 ロ−パスフイルタ 25 シュミットトリガ 41、48 アナログ/デジタル変換器 RAM ランダムアクセスメモリ ROM リ−ドオンリ−メモリ CPU マイクロプロセッサ I/O 入出力インタ−フエイス DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Pipeline 12 Vortex generator 16, 17 Piezoelectric element 19, 20 Charge converter 22 Adder 23 Low pass filter 25 Schmitt trigger 41, 48 Analog / digital converter RAM Random access memory ROM Read only memory CPU Micro Processor I / O I / O interface

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01F 1/32 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01F 1/32

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】測定流体の流量に対応して発生する渦周波
数を検出してこの渦周波数に対応する流量信号に変換す
る渦流量計において、経時的に低周波で変化する前記渦
周波数を高周波のサンプリング周期でサンプリングして
デジタル信号に変換するアナログ/デジタル変換器と、
このデジタル信号が所定の記憶領域に格納されるデ−タ
メモリ手段と、前記デジタル信号を周波数信号に高速フ
−リエ変換して周波数に対する振幅のスペクトラム分布
を作るフ−リエ変換演算手段と、外部から所定のパラメ
−タが設定されこのパラメ−タに対応する前記スペクト
ラム分布の所定範囲に複数の周波数のピ−クが入ったと
き或いは全く入らないときには異常とし唯1つの周波数
のピ−クが入ったときは正常な渦信号と判定する判定演
算手段とを具備し、これ等の演算はマイクロプロセッサ
で実行することを特徴とする渦流量計。
1. A vortex flowmeter for detecting a vortex frequency generated in accordance with a flow rate of a measurement fluid and converting the vortex frequency into a flow signal corresponding to the vortex frequency. An analog / digital converter that samples at a sampling period of and converts it into a digital signal;
Data memory means for storing the digital signal in a predetermined storage area; fast Fourier transform of the digital signal into a frequency signal to generate a spectrum distribution of amplitude with respect to frequency; When a predetermined parameter is set and a peak of a plurality of frequencies falls within a predetermined range of the spectrum distribution corresponding to this parameter or when it does not enter at all, it is regarded as abnormal, and a peak of only one frequency enters. A vortex flowmeter, comprising: a determination operation means for determining a normal vortex signal when the vortex signal is detected.
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