JP3186568B2 - 渦流量計 - Google Patents
渦流量計Info
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Description
生じるカルマン渦に超音波を放射して得られる超音波の
伝播速度の変化から流量を測定する渦流量計に係り、特
に、低消費電力化と管路ノイズの低減を図るように改良
した渦流量計に関する。
超音波を用いて位相検波を行う場合には、放射超音波と
して連続波を用いる方式があるが、連続波を用いると管
路を迂回する超音波ノイズ、或いは管内での反射波、散
乱波などのノイズの要因をなす残響の影響が大きくな
る。そこで、バースト波を用いて定常状態を切り出し、
残響波を小さくする方式が提案されている。
構成を示す構成図である。この構成は、特開昭59−1
47219号に開示されている渦流量計であるが、以
下、これについて、その概要を説明する。
1の内部に設置された渦発生体、3はこの渦発生体2に
より発生したカルマン渦、4は励振電源回路、5は励振
電源回路4からの入力によりカルマン渦3に超音波を放
射する超音波発信器である。
受信する超音波受信器、7は超音波受信器6の出力信号
を増幅する増幅回路、8は増幅回路7の出力信号を位相
検波する位相検波回路である。
相差を有する出力を発生する電圧制御移相器、10は位
相検波回路8の出力信号の所定の点を検出して演算する
演算回路、11は演算回路10の出力を計数するカウン
タである。
フイルタ12の後段に接続され位相検波回路8の出力を
常にゼロまたは動作点の中心になるように電圧制御移相
器9の制御量を制御するサーボ制御器である。
動作について図4に示す波形図を用いて説明する。図4
(A)は励振電源回路4の出力信号VP、図4(B)は
超音波発振器5の出力信号VT、図4(C)は超音波受
信器6の出力信号VRをそれぞれ示している。
れた渦発生体2の左右にはカルマン渦が発生し、これに
より、渦発生体2の上流側から流入した流体は渦発生体
2の下流側に流出するが、カルマン渦の発生により渦発
生体2の下流側の管軸及び渦発生体2に直角な方向の速
度成分はその向きを交互に変化する。
所定の周波数でかつ一定の休止期間をもって断続する図
4(A)に示すようなバースト波状の出力信号VPが供
給されている。
くとも数回以上断続させて送出され、一回に連続して発
射された超音波が受信された後は反射波などが消失する
に足る休止期間を経て後続のバースト波が送出される。
超音波発信器5は、パイプ1内に発生したカルマン渦3
を横切るように、周波数及び振幅が略一定でかつ一定の
休止期間をもって断続させながら過渡期間Tと定常期間
Sとを有する出力信号VT(図4(B))をカルマン渦
3に向かって送出させる。
の伝播方向の速度成分によってその位相が変化させられ
る。位相が変化させられた超音波は超音波受信器6によ
り受信され、出力信号VRとして増幅回路7に出力され
る。
増幅されて位相検波回路8に出力されるが、この出力信
号VRは出力信号VT(図4(B))に対応して図4
(C)に示すように過渡期間Tとこれに引き続く定常期
間Sとを有している。
超音波受信器6の出力信号VRの平均位相をΦ´、カル
マン渦3によって生じた変動位相分布を±ΔΦとする
と、Φ=Φ´±ΔΦで示される。
平均出力がゼロ(または動作点の中心)となるように制
御する信号がサーボ制御器13から入力されており、位
相ΔΦが位相検波される。
は、カルマン渦2個当たり1サイクルの正弦波と略近似
な波形となるので、演算回路10によりパルス化して、
カウンタ11によりカルマン渦の数を計数し、流量を知
ることができる。
ように、使用する超音波を渦発生の一周期中に少なくと
も数回以上断続するバースト波として発振させ、一回に
連続して発射された超音波が受信された後は反射波など
が十分に減衰した後、後続の超音波を発信し、受信器で
は発信器から直接受信器に到達する音波のみを受信する
ようにして反射波等の影響を除くようにしたものである
が、実際には、断続の際の過渡期間Tから定常期間Sに
なるまでの間に漏洩超音波などが増大してノイズ要因に
なるという問題がある。
解決するための構成として、導管内の流れに直角に配置
された渦発生体と、この渦発生体の後流に発生するカル
マン渦に対して流れに直角な方向に基準波をベースとし
てバースト波状に超音波を放射する送波器と、先のカル
マン渦により伝播速度が変化された先の超音波を受信す
る受波器と、この受波器で受信された超音波信号を先の
基準波と位相比較して検波信号を出力する位相比較手段
と、先の超音波が送出されて定常状態に達する以前の過
渡状態における所定期間幅で先の検波信号をサンプルホ
ールドするサンプルホールド手段とを具備するようにし
たものである。
て図を用いて説明する。図1は本発明の実施の1形態を
示すブロック図である。20は例えばステンレス鋼など
で出来た導管であり、この導管20の中に渦発生体21
が流れに直角に配置されて固定されている。
の流れと渦発生体21とに直角な方向の導管20上に超
音波を送出する送波器22とこれを受波する受波器23
とがそれぞれ固定されている。
ルマン渦24に対して、送波器22からこのカルマン渦
24の周波数に対して高い周波数の超音波が送出される
が、この超音波は送波器22と受波器23で結ばれる線
上のカルマン渦24の速度成分で変調され、受波器23
で受信波VRとして受信される。
所定の大きさに増幅して波形整形回路26で矩形波状に
パルス化して位相比較回路27に出力する。基準波出力
回路28は送波器22を駆動する駆動回路29へ送出す
る基準信号VS1、ゲート信号VGを出力するゲート回路
30へ送出する基準信号VS2、及び位相比較回路27へ
送出する基準信号VS3を送出する。これらの基準信号V
S1〜VS3は何れも矩形波状のパルス信号である。
として波形整形回路26の出力信号を位相比較して得た
検波信号VDをサンプルホールド回路31に出力する。
この検波信号VDは、そのエンベロープが渦信号波形を
なし、位相変調されたバースト波で断続された波形をな
している。
をゲート回路30から出力されるゲート信号VGに基づ
いてサンプル/ホールドして演算回路32に出力する。
このゲート信号VGは検波信号VDのバースト波が断状態
のときに動作が不定になるのを避けるためにバースト波
が存在しているときだけ信号をサンプルするためのもの
である。演算回路32はこのサンプルホールド回路31
の出力信号をもちいて流量演算を実行して出力端33に
出力する。
動作について、図2に示す波形図を用いて説明する。測
定流体が矢印Fの方向から流入すると渦発生体21によ
りその後方にカルマン渦24が発生する。
8から出力される基準信号VS1により極端にバースト波
の波数が少ない1群のバースト波が一定の休止期間をも
って渦周波数より早い周期で繰り返し断続される駆動信
号VDを送波器22に印加する。
22は、振幅が定常状態に達する前の過渡状態で終了す
る包絡線が山形の波形を持つバースト波状の超音波をカ
ルマン渦24を介して受波器23に向かって送出する。
そして、この超音波は、送波器22と受波器23で結ば
れる線上のカルマン渦24の速度成分により変調されて
受波器23で受波される。
(A)に示すようなバースト波状の波形(1個のバース
ト波のみ図示)の受信波VRとして受信回路25に送出
される。そして、受信波VRは波形整形回路26でパル
ス化されて位相比較回路27で位相検波され、サンプル
ホールド回路31に出力される。
回路28から出力される基準信号V S1と同期して送出さ
れるゲート信号VG(図2(B))により、受信波VRの
一定位置から所定時間が経過した後で一定時間のあいだ
位相検波信号をサンプル/ホールドする。演算回路32
はこのサンプルホールド回路31でサンプル/ホールド
された信号信号を用いて流量演算を実行して出力端33
に出力する。
説明したように本発明によれば、第1に、バースト波の
過渡状態を使用するので定常状態を作る必要がなく、こ
のため、バースト波数を極端に小さくすることができ
る。この結果として、残響が小さくなり、ノイズも小
さくなり、消費電力も小さくなる。
用できるので、導管の管壁を回ってきた漏洩超音波と測
定流体中を伝播してきた超音波とを時間的に切り離すこ
とができ、ノイズを小さくすることができる。
である。
ある。
Claims (1)
- 【請求項1】導管内の流れに直角に配置された渦発生体
と、この渦発生体の後流に発生するカルマン渦に対して
流れに直角な方向に基準波をベースとしてバースト波状
に超音波を放射する送波器と、前記カルマン渦により伝
播速度が変化された前記超音波を受信する受波器と、こ
の受波器で受信された超音波信号を前記基準波と位相比
較して検波信号を出力する位相比較手段と、前記超音波
が送出されて定常状態に達する以前の過渡状態における
所定期間幅で前記検波信号をサンプルホールドするサン
プルホールド手段とを具備することを特徴とする渦流量
計。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03790096A JP3186568B2 (ja) | 1996-02-26 | 1996-02-26 | 渦流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03790096A JP3186568B2 (ja) | 1996-02-26 | 1996-02-26 | 渦流量計 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09229730A JPH09229730A (ja) | 1997-09-05 |
JP3186568B2 true JP3186568B2 (ja) | 2001-07-11 |
Family
ID=12510423
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03790096A Expired - Lifetime JP3186568B2 (ja) | 1996-02-26 | 1996-02-26 | 渦流量計 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3186568B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101942283B1 (ko) * | 2017-02-15 | 2019-01-25 | 장한승 | 지붕 무타공 태양광 패널의 지지 구조체 |
-
1996
- 1996-02-26 JP JP03790096A patent/JP3186568B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101942283B1 (ko) * | 2017-02-15 | 2019-01-25 | 장한승 | 지붕 무타공 태양광 패널의 지지 구조체 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH09229730A (ja) | 1997-09-05 |
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