JP3144146B2 - Vortex flow meter - Google Patents

Vortex flow meter

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JP3144146B2
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眞一 大木
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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
て渦流量信号として取り出す渦流量計に係り、特に測定
流体に流体脈動が存在するときに生じる振動ノイズに基
づく影響を受けないように改良し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 detecting an alternating force generated in a vortex generator by a Karman vortex corresponding to a flow of a measurement fluid and extracting the signal as a vortex flow signal. The present invention relates to a vortex flowmeter improved so as not to be affected by vibration noise generated when it is present.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3は従来の渦流量計の検出部の断面を
示す構成図である。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とは間隔を保って管路10に挿入された
台形断面を持つ柱状の渦発生体である。
2. Description of the Related Art FIG. 3 is a structural view showing a cross section of a detecting section of a conventional vortex flowmeter. Reference numeral 10 denotes a pipe through which a fluid flows, and reference numeral 11 denotes a cylindrical nozzle provided at right angles to the pipe 10. 12
Is a column-shaped vortex generator having a trapezoidal cross-section inserted into the conduit 10 at a distance from the nozzle 11.

【0003】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。
[0003] One end is supported by a pipe 13 by a screw 13 and the other end is fixed to the nozzle 11 by a screw or welding by a flange portion 14. Reference numeral 15 denotes a concave portion provided on the flange portion 14 side of the vortex generator 12.

【0004】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1
9、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でこれ等は押圧固定されてい
る。
In the recess 15, a metal pedestal 16, a piezoelectric element 17, an electrode plate 18, and an insulating plate 1 are sequentially arranged from the bottom thereof.
9, an electrode plate 20, and a piezoelectric element 21 are arranged in a sandwich shape, and these are pressed and fixed by a metal pressing rod 22.

【0005】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。圧電素子17、21は各圧電素子1
7、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に上下
の電極に逆極性の電荷を発生させる。
Further, lead wires 23 from the electrode plate 18,
Lead wires 24 are led out from the electrode plate 20 to terminals A and B, respectively. Each of the piezoelectric elements 17 and 21 is
The left and right sides of the papers 7 and 21 are polarized in opposite directions, respectively, and generate opposite-polarized charges on the upper and lower electrodes with respect to the stress in the same direction.

【0006】圧電素子17に発生した電荷は、電極板1
8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 applied to the electrode plate 1
The charge generated between the terminal A connected to the electrode plate 8 and the conduit 10 connected through the base 16 and generated in the piezoelectric element 21 is connected to the terminal B connected to the electrode plate 20 and the pressing rod 20. Between the pipes 10 and 10.

【0007】この電極板18、20に発生した電荷は、
図4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を介して得た出力とを加算器28で加算して渦流
量信号を得る。
The charges generated on the electrode plates 18 and 20 are as follows:
As shown in FIG. 4, it is input to the charge amplifiers 25 and 26.
The output of the charge amplifier 25 and the output of the charge amplifier 26 via the volume 27 are added by an adder 28 to obtain an eddy flow signal.

【0008】これ等の電荷増幅器25、26および加算
器28によりチャージコンバータ29を構成している。
加算器28の出力に現れる渦流量信号は低域濾波器30
でフイルターがかけられて高周波ノイズが除去されてシ
ュミット回路31に出力される。
A charge converter 29 is constituted by the charge amplifiers 25 and 26 and the adder 28.
The vortex flow signal appearing at the output of the adder 28 is
Are filtered to remove high-frequency noise and output to the Schmitt circuit 31.

【0009】ここで、シュミット回路31はこの渦流量
信号を流量に比例した周波数信号f 1に変換して周波数
/電圧変換回路32を介して出力端33に直流の渦流量
信号V1として出力する。
Here, the Schmidt circuit 31 uses this vortex flow rate.
Frequency signal f proportional to the flow rate 1Convert to frequency
/ DC eddy flow to output terminal 33 via voltage conversion circuit 32
Signal V1Output as

【0010】次に、以上のように構成された渦流量計の
動作について説明する。測定流体が管路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。
Next, the operation of the vortex flowmeter configured as described above will be described. When the measurement fluid flows through the pipe 10, vibrations due to the Karman vortex are generated in the vortex generator 12 in the direction indicated by the arrow F.

【0011】この振動により渦発生体12には応力が交
番的に発生する。この結果として、各圧電素子17、2
1の紙面に向かって左側と右側に交番的に電荷が発生
し、これが端子AとBに現れる。
Due to this vibration, stress is alternately generated in the vortex generator 12. As a result, each piezoelectric element 17, 2
1, the charges are generated alternately on the left and right sides of the paper surface, and appear at terminals A and B.

【0012】実際には、このカルマン渦に基づく渦流量
信号の他にノイズとなる管路振動も生じる。このノイズ
に対しては、圧電素子17と21の固定位置を渦発生体
12の長手方向に異ならせて、この管路振動の影響を受
ける割合を渦流量信号に対して変え、ボリウム27でノ
イズ分をキャンセルして渦流量信号の成分のみを出力さ
せている。
Actually, in addition to the vortex flow signal based on the Karman vortex, a pipe vibration which becomes noise also occurs. With respect to this noise, the fixed position of the piezoelectric elements 17 and 21 is made different in the longitudinal direction of the vortex generator 12 to change the ratio affected by the pipeline vibration with respect to the vortex flow signal. The minute is canceled and only the component of the vortex flow signal is output.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような渦流量計は、配管振動などによるノイズに対して
は考慮が払われているが、測定流体の流れに流体脈動が
伴ってくると端子A、Bに現れる渦流量信号がこの流体
脈動に同期してロッキングされて流体全体が振動を起こ
し渦流量信号が消されることがある。
However, in the vortex flowmeter described above, consideration is given to noise due to piping vibrations and the like. The vortex flow signals appearing in A and B may be locked in synchronization with the fluid pulsation, causing the entire fluid to vibrate and the vortex flow signals to disappear.

【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
渦発生体から発生するカルマン渦による交番信号を検出
して渦流量信号として出力する渦検出手段と、先の渦発
生体に先の測定流体により発生する抗力を検出して抗力
信号として出力する抗力検出手段と、先の渦流量信号の
周波数と先の抗力信号の周波数が同値になったどうかを
判定する比較手段と、この比較手段の出力により前記渦
流量信号の出力を停止するスイッチ手段とを具備するよ
うにしたものである。
According to the present invention, an eddy flow signal is detected by detecting an alternating signal caused by a Karman vortex generated from a vortex generator in accordance with a flow rate of a measurement fluid. Vortex detection means for detecting the drag generated by the previous measurement fluid on the previous vortex generator, and outputting it as a drag signal, the frequency of the previous vortex flow rate signal and the frequency of the previous drag signal And a switch for stopping the output of the vortex flow signal based on the output of the comparator.

【0015】[0015]

【作 用】渦検出手段は測定流体の流量に対応して渦発
生体から発生するカルマン渦による交番信号を検出して
渦流量信号として出力する。抗力検出手段は先の渦発生
体に先の測定流体により発生する抗力を検出して抗力信
号として出力する。
[Operation] The vortex detecting means detects an alternating signal due to Karman vortex generated from the vortex generator in accordance with the flow rate of the measurement fluid and outputs the signal as a vortex flow rate signal. The drag detecting means detects the drag generated by the measurement fluid in the previous vortex generator and outputs it as a drag signal.

【0016】そして、流体振動が発生すると、渦流量信
号も流体振動に同期するので、比較手段が先の渦流量信
号の周波数と先の抗力信号の周波数が同値になったかど
うかを判定し、同値になったときにスイッチ手段により
先の渦流量信号の出力を停止することにより、流体振動
に基づいて出力されるノイズの影響を避けることができ
る。
When the fluid vibration is generated, the vortex flow signal is also synchronized with the fluid vibration. Therefore, the comparing means determines whether or not the frequency of the previous vortex flow signal and the frequency of the previous drag signal have the same value. When the output of the vortex flow rate signal is stopped by the switch means at the time of, the influence of noise output based on fluid vibration can be avoided.

【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実施例を示す全体構成であ
り、図2は図1に示す検出部の具体的な構成を示す縦断
面図である。なお、図3、図4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 an overall configuration showing one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a specific configuration of the detection unit shown in FIG. Parts having the same functions as those of the conventional vortex flowmeter shown in FIGS. 3 and 4 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.

【0018】圧電素子17、21には従来と同様にして
測定流体の流量に対応する渦流量信号が発生し、チャー
ジコンバータ29、低域濾波器30、シュミット回路3
1、周波数/電圧変換回路32を介して出力端33に直
流の渦流量信号V1として出力する。
A vortex flow rate signal corresponding to the flow rate of the measurement fluid is generated in the piezoelectric elements 17 and 21 in the same manner as in the prior art, and the charge converter 29, the low-pass filter 30, and the Schmitt circuit 3 are generated.
1, and outputs it as the vortex flow signal V 1 of the direct current to the output terminal 33 via a frequency / voltage converter circuit 32.

【0019】一方、図2に示すように、渦発生体34の
管路10の中央部に相当する位置であって測定流体の流
れと対向する位置には、測定流体によって渦発生体34
に発生する抗力を測定するゲージなどで構成された抗力
検出素子35が固定されている。
On the other hand, as shown in FIG. 2, at a position corresponding to the center of the pipe 10 of the vortex generator 34 and facing the flow of the measurement fluid, the vortex generator 34 is
A drag detection element 35 composed of a gauge or the like for measuring a drag generated in the sensor is fixed.

【0020】この抗力検出素子35からは抗力信号V2
が増幅器36に出力されて増幅される。この後、低域濾
波器37で高周波ノイズが除去されて、シュミット回路
38に出力される。
The drag detection element 35 outputs a drag signal V 2
Is output to the amplifier 36 and amplified. After that, the high-frequency noise is removed by the low-pass filter 37 and output to the Schmitt circuit 38.

【0021】シュミット回路38は、低域濾波器37か
ら出力された交番信号を周波数信号f2に変換して周波
数/電圧変換回路39に出力する。ここで、周波数信号
2は直流の抗力信号V2に変換されて比較回路40に出
力される。
The Schmitt circuit 38 converts the alternating signal output from the low-pass filter 37 into a frequency signal f 2 and outputs it to a frequency / voltage conversion circuit 39. Here, the frequency signal f 2 is converted into a DC drag signal V 2 and output to the comparison circuit 40.

【0022】比較回路40は、渦流量信号V1と抗力信
号V2とを比較し、これ等の値が等しくなったときに、
スイッチ41をオンとして渦流量信号V1が出力端33
に出力されないようにする。
The comparison circuit 40 compares the eddy flow signal V 1 with the drag signal V 2, and when these values become equal,
When the switch 41 is turned on, the vortex flow signal V 1 is output from the output terminal 33.
Output to

【0023】以上の構成において、流体振動のない通常
状態では、抗力検出素子35には測定流体によって小さ
な値の変動のない抗力が発生している。したがって、抗
力信号V2は小さい値となっている。
In the above configuration, in the normal state where there is no fluid vibration, a drag with a small value does not fluctuate in the drag detecting element 35 due to the measurement fluid. Accordingly, the drag signal V 2 has a small value.

【0024】一方、圧電素子17と21には渦発生体3
4によって発生するカルマン渦に起因する交番的に変動
する電荷が発生しており、これにより出力端33には渦
流量信号V1が必要な大きさで発生している。したがっ
て、比較回路40はスイッチ41をオフ状態に保持し
て、出力端33に渦流量信号V1が発生するのを容認し
ている。
On the other hand, the vortex generator 3 is
4, an alternatingly varying electric charge is generated due to the Karman vortex, which generates an eddy flow signal V 1 at the output end 33 with a required magnitude. Therefore, the comparison circuit 40 holds the switch 41 in the off state, and permits the generation of the eddy flow signal V 1 at the output end 33.

【0025】しかし、配管10の内部に流れる測定流体
に何らかの原因で流体振動が発生すると、これに同期し
て配管10の内部の測定流体全体が振動を開始する。こ
のため、圧電素子17と21及び抗力検出素子35には
同一周波数の交番振動により同一周波数の信号がそれぞ
れ発生する。
However, if fluid vibration occurs in the measurement fluid flowing inside the pipe 10 for some reason, the entire measurement fluid inside the pipe 10 starts to vibrate in synchronization with the vibration. Therefore, signals of the same frequency are generated in the piezoelectric elements 17 and 21 and the drag detecting element 35 by the alternating vibration of the same frequency.

【0026】したがって、渦流量信号V1と抗力信号V2
とが同一の大きさになるので、比較回路40はこれを検
出して、スイッチ41をオンとして渦流量信号V1の出
力をストップする。このため、出力端には流体振動に基
づく信号は現れず誤信号を出力することがない。
Therefore, the vortex flow signal V 1 and the drag signal V 2
Since bets are the same size, the comparison circuit 40 detects this and stops the output of the vortex flow signal V 1 the switch 41 as an on. For this reason, a signal based on the fluid vibration does not appear at the output end and no erroneous signal is output.

【0027】[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、抗力を検出する抗力検出手段を設
けて、渦流量信号と比較してこれ等が同値になったとき
に渦流量信号の出力をカットする構成としたので、流体
振動に起因する交番信号を識別することができ、誤信号
を出力することがない。
According to the present invention, as described above in detail with the embodiment, a drag detecting means for detecting a drag is provided, and when these signals are compared with the eddy flow signal, when these signals have the same value. Since the output of the vortex flow rate signal is cut off, an alternating signal caused by fluid vibration can be identified, and no erroneous signal is output.

【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 one embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す検出部の構成を示す縦断面図であ
る。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a detection unit shown in FIG.

【図3】従来の渦流量計の検出部の構成を示す縦断面図
である。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a detection unit of a conventional vortex flowmeter.

【図4】図4に示す渦流量計の構成を示す構成図であ
る。
FIG. 4 is a configuration diagram showing a configuration of a vortex flowmeter shown in FIG. 4;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 管路 12、34 渦発生体 17、21 圧電素子 18、20 電極板 29 チャージコンバータ 30、37 低域濾波器 31、38 シュミット回路 32、39 周波数/電圧変換回路 35 抗力検出素子 40 比較回路 41 スイッチ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Pipeline 12, 34 Vortex generator 17, 21 Piezoelectric element 18, 20 Electrode plate 29 Charge converter 30, 37 Low-pass filter 31, 38 Schmitt circuit 32, 39 Frequency / voltage conversion circuit 35 Drag detection element 40 Comparison circuit 41 switch

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渦発生体から発
生するカルマン渦による交番信号を検出して渦流量信号
として出力する渦検出手段と、前記渦発生体に前記測定
流体により発生する抗力を検出して抗力信号として出力
する抗力検出手段と、前記渦流量信号の周波数と前記抗
力信号の周波数が同値になったどうかを判定する比較手
段と、この比較手段の出力により前記渦流量信号の出力
を停止するスイッチ手段とを具備することを特徴とする
渦流量計。
1. A vortex detecting means for detecting an alternating signal due to Karman vortices generated from a vortex generator in accordance with a flow rate of a measurement fluid and outputting the signal as a vortex flow rate signal, the vortex generator being generated by the measurement fluid. Drag detecting means for detecting a drag and outputting it as a drag signal; comparing means for judging whether the frequency of the eddy flow signal and the frequency of the drag signal have the same value; and outputting the vortex flow signal by the output of the comparing means. And a switch means for stopping the output of the vortex flowmeter.
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