JP3140563B2 - 渦流量計変換器 - Google Patents

渦流量計変換器

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JP3140563B2 JP04165292A JP16529292A JP3140563B2 JP 3140563 B2 JP3140563 B2 JP 3140563B2 JP 04165292 A JP04165292 A JP 04165292A JP 16529292 A JP16529292 A JP 16529292A JP 3140563 B2 JP3140563 B2 JP 3140563B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は、渦流量計の変換器に関し、より
詳細には、渦流量計の感度流量を越える渦信号と感度流
量以下の渦信号とを連続して出力する渦流量計変換器に
関する。
【0002】
【従来技術】渦流量計は、周知のように渦発生体から分
離されるカルマン渦がストローハル数(St数)を比例
定数として広いレイノルズ数範囲で比例することを利用
するデジタル流量計の一種である。渦信号の検出方法と
しては、渦の発生を直接的に計数する方式と、渦発生体
に作用する交番揚力の周波数から間接的に計数する方式
とがあるが前者の渦信号の振幅は流量に比例した値であ
るのに反して後者は流量の2乗に比例した値である。何
れの場合も小流量程信号レベルは小さいのでSN比も変
化し誤計数する確率が大きくなるため、誤計数すること
のない大きさの信号レベルに達する流量を感度流量とし
て定めて、この感度流量を仕様下限流量と定めている。
【0003】図3は、従来のアナログ電流出力の場合の
流量対出力信号の関係を示す図である。図3は横軸に流
量、縦軸に出力電流(4〜20mA)をとっている。こ
こで流量を出力電流との関係は最大流量を20mAとし
流量0を4mAとする直線で示されるが、感度流量以下
では流量に関係なく出力電流は一定レベル4mAに遮断
されている。すなわち感度流量以下は不感帯となってお
り、この不感帯は次の2つのゾーンに分けられる。 はカルマン渦が全く発生しないゾーン。 はカルマン渦は発生しているが渦検出のSN比の関係
で渦信号の大きさがある一定値(トリガレベル)より大
きくなるまで信号として取り扱わないゾーン。 である。上記,に示した不感帯があると、感度流量
近傍では渦流量計を用いて安定な流量制御ができない。
流量制御が可能となるためには制御系の制御可能な検出
流量よりも感度流量が小さくなければならない。
【0004】
【目的】本発明は、上述の問題点に鑑みなされたもの
で、渦流量計を流量制御系に組入れた場合、感度流量以
下の流量でも流量制御可能とする渦流量計変換器を提供
することを目的としてなされたものである。
【0005】
【構成】本発明は、上記目的を達成するために、(1)
所定の流量範囲における下限の感度流量以下と感度流量
以上の信号を連続して出力する渦流量計の変換器におい
て、渦信号の周波数に応じた信号を出力する渦信号変換
回路と、渦信号の振幅に応じた直流電圧を出力する整流
回路と、該整流回路の直流電圧を感度流量に相当する基
準電圧と比較するコンパレータと、該コンパレータの出
力により切換えられる切換スイッチにより、感度以下の
渦信号と、前記渦信号変換回路から出力される感度以上
の渦信号とを前記切換スイッチで切換えて出力するこ
と、更には、(2)前記(1)において、渦信号の周波
数を電圧に変換する周波数/電圧変換回路と、前記渦信
号の振幅を直流電圧に変換する整流回路と、該整流回路
の直流電圧と感度流量に相当する基準電圧とを比較する
コンパレータと、該コンパレータの出力に基いて、前記
周波数/電圧変換回路と整流回路の何れかを切換えるス
イッチ回路と、該スイッチ回路の出力電圧を電流に変換
する電圧/電流変換回路とで構成したこと、更には、
(3)前記(1)において、渦信号を該渦信号に応じた
パルス信号に変換するシュミットトリガ回路と、前記渦
信号を直流電圧に変換する整流回路と、該整流回路の直
流電圧と感度流量に相当する基準電圧とを比較するコン
パレータと、前記直流電圧をパルス周波数に変換する周
波数/電圧変換回路と、前記コンパレータの出力に基い
て前記シュミット回路又は周波数/電圧変換回路の何れ
かの出力を切換えるスイッチ回路とで構成したこと、更
には、(4)前記(1)乃至(3)の何れかにおいて、
感度流量における渦信号の周波数を記憶する記憶手段
と、コンパレータが切換えられたときの渦信号周波数を
検知する周波数計と、該周波数計の渦信号周波数と前記
記憶手段に記憶された周波数とを比較する比較回路と、
該比較回路の出力に基いてコンパレータの基準電圧を記
憶された周波数に相当する電圧に補正する基準電圧補正
回路とを有することを特徴とするものである。以下、本
発明の実施例に基いて説明する。
【0006】図1は、本発明における渦流量計変換器の
一実施例を説明するための図で、図中、1は渦流量計変
換器、2は圧電素子、3はチャージアンプ、4はアンプ
(フィルタ回路付)、5はシュミットトリガ回路、6は
周波数/電圧(周波数/電圧)変換回路、7は整流回
路、8はアンプ、9はコンパレータ、11は切換スイッ
チ(スイッチ回路)、12は電圧/電流(電圧/電流)
変換回路、13は出力回路、14は入力端子、15,1
6は出力端子である。
【0007】図1の渦流量計変換器1は、渦信号を4〜
20mAのアナログ電流を出力するアナログ出力変換回
路で、渦発生体(図示せず)に装着された圧電素子2を
渦検出器とするもので、流量の2乗に比例した振幅の渦
信号が出力される。圧電素子2の出力インピーダンスは
高いのでチャージアンプ3によりインピーダンス変換さ
れる。インピーダンス変換された渦信号は2つの信号変
換回路に分岐される。その一つは、バンドパスフィルタ
ー等の帯域フィルタを内蔵したアンプ4により雑音周波
数を除去して増幅され、シュミットトリガ回路5により
渦信号に応じた周波数の高パルス列に変換される渦信号
変換回路のパルス列を周波数/電圧変換回路6により渦
周波数に比例したアナログ電圧が得られ切換スイッチ1
1のb接点に接続される。
【0008】一方、チャージアンプ3からの他方の渦信
号は整流回路7により整流後、アンプ8で直流増幅さ
れ、増幅出力は、一つはスイッチ11のa接点に接続さ
れ、一つはコンパレータ9に入力する。コンパレータ9
は渦流量計の感度流量に相当する直流電圧を基準電圧1
0として設定する。尚、渦流量計が揚力検出方式である
ときは渦信号の振幅は流量の2乗に比例するので、アン
プ8は1/2乗特性をもった増幅特性のものが選ばれ
る。スイッチ11の出力端子cは電圧/電流変換回路1
2に接続され、変換された電流出力は出力回路13の出
力端子15,16より4〜20mAの電流が出力され
る。
【0009】以上の如く構成された渦流量計変換器1
は、流量が感度流量に達する不感帯域にあるときスイッ
チ11は接点aに接続されており、信号出力のない図3
の不感帯を除いて流量に比例したアナログ電流が出力
される。不感帯の範囲は極めて小さいので流量制御す
る場合でも制御不能になるという問題はない。流量が感
度流量に達するとコンパレータ9はスイッチ11を接点
bに切換えられ連続した直線特性の流量・出力電流の特
性が得られる。
【0010】図2は、本発明における渦流量計変換器の
他の実施例を説明するための図で、図中、20はパルス
出力の渦流量計変換器で、図1と同じ作用する部分は図
1と同一の参照番号を付している。
【0011】図2の渦流量計変換器20は、渦信号と等
しい周期のパルス信号を出力する回路であり、圧電素子
2からの渦信号をチャージアンプ3でインピーダンス変
換した出力は図1の場合と同様に2つに分岐される。一
つはアンプ4で増幅数シュミットトリガ回路5とからな
る渦信号変換回路により渦信号と等しい周波数のパルス
出力が得られ切換スイッチ11のb点に接続される。一
方整流回路7とアンプ8とにより渦周波数に比例した直
流電圧に変換され、変換された渦信号は周波数/電圧変
換回路6によりパルス信号に変換されてスイッチ11の
a接点に接続される。一方、アンプ8からの直流電圧は
コンパレータ9に入力され感度流量に相当する基準直流
電圧と比較される。比較値が小さいときはa接点に、大
きいときはb接点に接続される。スイッチ11のコモン
端子Cは出力回路13に入力して端子15,16より流
量パルスを出力する。
【0012】この場合もアンプ8の出力する直流電圧が
感度流量に達したときスイッチ11はb接点に切換り図
3の不感帯から最大流量の範囲で流量に比例する周波
数の流量パルスが出力される。
【0013】上述の図1,図2の渦流量計変換器におい
ては、アンプ8から出力される不感帯域での渦信号周波
数に比例した直流電圧は常に一定であると定めている
が、感度流量での直流電圧が基準電圧10と等しくなけ
れば流量特性は不連続となる。この不具合をなくすため
に基準電圧10の電圧又はアンプ8のゲインを常に感度
流量になるように補正すればよい。渦信号の周波数は、
流量に対応して定められるので、この周波数を例えば1
秒間で計測されるパルス数として記憶し、コンパレータ
9の入力信号と基準電圧10とが一致した時点から例え
ば1秒間切換スイッチ11の切換時間を遅延させ、この
間にシュミットトリガ回路5のパルス数を計数して、前
記記憶値との差を求める。この差は感度流量と基準電圧
との偏差となる量であるから偏差値に基いて基準電圧1
0を修正することにより常に不感帯流量と感度流量とが
不連続となることなく直線的な特性となる。
【0014】
【効果】以上の説明から明らかなように、本発明による
と、渦流量の感度流量と不感帯における流量とが連続し
た渦信号となるので渦流量計を流計制御の検出端として
使用することができるので、渦流量計の応用範囲が拡大
される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明における渦流量計変換器の一実施例を
説明するための図である。
【図2】 本発明における渦流量計変換器の他の実施例
を説明するための図である。
【図3】 従来のアナログ電流出力の場合の流量対出力
信号の関係を示す図である。
【符号の説明】
1…渦流量計変換器、2…圧電素子、3…チャージアン
プ、4…アンプ(フィルタ回路付)、5…シュミットト
リガ回路、6…周波数/電圧(周波数電圧)変換回路、
7…整流回路、8…アンプ、9…コンパレータ、11…
切換スイッチ、12…電圧/電流(電圧・電流)変換回
路、13…出力回路、14…入力端子、15,16…出
力端子。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の流量範囲における下限の感度流量
    以下と感度流量以上の信号を連続して出力する渦流量計
    の変換器において、渦信号の周波数に応じた信号を出力
    する渦信号変換回路と、渦信号の振幅に応じた直流電圧
    を出力する整流回路と、該整流回路の直流電圧を感度流
    量に相当する基準電圧と比較するコンパレータと、該コ
    ンパレータの出力により切換えられる切換スイッチによ
    り、感度以下の渦信号と、前記渦信号変換回路から出力
    される感度以上の渦信号とを前記切換スイッチで切換え
    て出力することを特徴とする渦流量計変換器。
  2. 【請求項2】 渦信号の周波数を電圧に変換する周波数
    /電圧変換回路と、前記渦信号の振幅を直流電圧に変換
    する整流回路と、該整流回路の直流電圧と感度流量に相
    当する基準電圧とを比較するコンパレータと、該コンパ
    レータの出力に基いて、前記周波数/電圧変換回路と整
    流回路の何れかを切換えるスイッチ回路と、該スイッチ
    回路の出力電圧を電流に変換する電圧/電流変換回路と
    で構成したことを特徴とする請求項1記載の渦流量計変
    換器。
  3. 【請求項3】 渦信号を該渦信号に応じたパルス信号に
    変換するシュミットトリガ回路と、前記渦信号を直流電
    圧に変換する整流回路と、該整流回路の直流電圧と感度
    流量に相当する基準電圧とを比較するコンパレータと、
    前記直流電圧をパルス周波数に変換する周波数/電圧変
    換回路と、前記コンパレータの出力に基いて前記シュミ
    ット回路又は周波数/電圧変換回路の何れかの出力を切
    換えるスイッチ回路とで構成したことを特徴とする請求
    項1記載の渦流量計変換器。
  4. 【請求項4】 感度流量における渦信号の周波数を記憶
    する記憶手段と、コンパレータが切換えられたときの渦
    信号周波数を検知する周波数計と、該周波数計の渦信号
    周波数と前記記憶手段に記憶された周波数とを比較する
    比較回路と、該比較回路の出力に基いてコンパレータの
    基準電圧を記憶された周波数に相当する電圧に補正する
    基準電圧補正回路とを有することを特徴とする請求項1
    乃至3何れか記載の渦流量計変換器。
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