JP3357499B2 - Whirlpool velocimeter and whirlpool flowmeter - Google Patents
Whirlpool velocimeter and whirlpool flowmeterInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、流体の速度および流量
を、渦笛の原理を利用して測定する渦笛式流速計および
渦笛式流量計に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vortex flowmeter and a vortex flowmeter for measuring the velocity and flow rate of a fluid by utilizing the principle of a vortex.
【0002】[0002]
【従来の技術】最近、管路を流れるガス等の気体の流速
および流量を、渦笛によって測定する渦笛式流速計およ
び渦笛式流量計が開発されている。一般に、渦笛は瞬時
流量または流速に比例した周波数の流体振動を発生する
ため、逆に、発生する周波数を測定することにより、瞬
時流量または流速を求めることができる。印加する流体
がガス等の気体である場合には、流体振動は音波となる
ため、マイクロホンを用いて音響信号を採取して、周波
数を求め、流速および流量を計算することができる。ま
た、同様の構造に水中マイクロホンを用いることによ
り、液体の流速および流量を計算することができる。2. Description of the Related Art In recent years, a vortex flowmeter and a vortex flowmeter which measure the flow velocity and flow rate of a gas such as a gas flowing through a pipeline by a whirlpool have been developed. In general, a vortex flute generates a fluid vibration having a frequency proportional to the instantaneous flow rate or flow velocity. Conversely, the instantaneous flow rate or flow velocity can be obtained by measuring the generated frequency. When the fluid to be applied is a gas such as a gas, the fluid vibration becomes a sound wave. Therefore, an acoustic signal is collected using a microphone, a frequency is obtained, and a flow velocity and a flow rate can be calculated. Further, by using the underwater microphone in the same structure, the flow velocity and the flow rate of the liquid can be calculated.
【0003】図13は、従来の渦笛式流速計201の概
略構成図である。この渦笛式流速計201の渦笛202
は、吹き込み口203、チャンバ205、および吹き出
し口207からなる。吹き込み口203は、ガス管等に
接続されており、渦笛式流速計201の上流側にあた
る。吹き出し口207の下流側は、大気に解放されてお
り、吹き出し口207に対面させてマイクロホン209
を設ける。マイクロホン209には、信号処理部211
が接続され、さらに表示部213が接続されている。FIG. 13 is a schematic configuration diagram of a conventional vortex-type current meter 201. Whirlpool 202 of the whirlpool current meter 201
Is composed of a blowing port 203, a chamber 205, and a blowing port 207. The blowing port 203 is connected to a gas pipe or the like, and corresponds to the upstream side of the vortex-type current meter 201. The downstream side of the outlet 207 is open to the atmosphere.
Is provided. The microphone 209 includes a signal processing unit 211
Are connected, and the display unit 213 is further connected.
【0004】吹き込み口203に、ガス管等との接続部
から流体が印加すると、流体はチャンバ205内で回転
して吹き出し口207へと流れ出て、吹き出し口207
から流入してくる外部流体とぶつかる。吹き出し口20
7内部で発生する単振動による音の粗密波の固有周波数
がガス管を流れる瞬時体積流量に比例している。マイク
ロホン209で、発生音を検知し、信号処理部211で
周波数を求めて流量および流速を計算し、得られた結果
を表示部213で表示する。When a fluid is applied to the outlet 203 from a connection portion with a gas pipe or the like, the fluid rotates in the chamber 205 and flows out to the outlet 207, and the outlet 207
Collides with the external fluid flowing from Outlet 20
The natural frequency of the compression wave of the sound due to the simple vibration generated inside 7 is proportional to the instantaneous volume flow rate flowing through the gas pipe. The generated sound is detected by the microphone 209, the frequency is calculated by the signal processing unit 211 to calculate the flow rate and the flow velocity, and the obtained result is displayed on the display unit 213.
【0005】図14は、従来のフードつき渦笛式流速計
301の概略構成図である。これは、図13の渦笛式流
速計201と同様の吹き出し口307をフード315で
覆ったもので、フード315の先端部分を、ガス管等の
下流側に接続したものである。マイクロホン309は、
フード315の内部に設けてある。FIG. 14 is a schematic diagram of a conventional whirlpool-type current meter 301 with a hood. This is the one in which the outlet 307 similar to that of the vortex flowmeter 201 in FIG. 13 is covered with a hood 315, and the tip of the hood 315 is connected to the downstream side of a gas pipe or the like. The microphone 309 is
It is provided inside the hood 315.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、マイク
ロホン209、309は、可聴帯域に感度が高く、渦笛
202、302の発する音も同じ可聴帯域に含まれてお
り、渦笛の設置場所の環境騒音の帯域と渦笛の発する音
響信号の帯域とが重複する場合には、フィルタ等の信号
処理で騒音の影響を除去することが困難であり、流速お
よび流量の測定が正確に行なえないという問題があっ
た。また、マイクロホン209、309の振動板は非常
に敏感なので、外部の震動が伝播した場合にも、同様の
理由で、流速および流量の測定が正確に行なえないとい
う問題があった。However, the microphones 209 and 309 have high sensitivity in the audible band, and the sounds emitted by the whistles 202 and 302 are also included in the same audible band. When the band of the sound signal generated by the whistle overlaps with the band of the sound, it is difficult to remove the influence of noise by signal processing such as a filter, and the flow velocity and the flow rate cannot be measured accurately. there were. Further, since the diaphragms of the microphones 209 and 309 are very sensitive, there is a problem that even when an external vibration propagates, the flow velocity and the flow rate cannot be accurately measured for the same reason.
【0007】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、信号/雑音比が高
く精度の良い、渦笛式流速計および渦笛式流量計を提供
することである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a vortex flow meter and a vortex flow meter having a high signal / noise ratio and high accuracy. That is.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、第1の発明は、印加される流体の流速に応じた
周波数の音響信号を発する渦笛と、前記渦笛の吹き出し
口近傍に互いに対向するように設けられる1対のマイク
ロホンと、前記1対のマイクロホンの出力信号を減算処
理する減算器と、前記減算器の出力信号から前記流体の
流速を算出する信号処理手段とを具備し、前記1対のマ
イクロホンは、前記渦笛から発せられる音響信号のうち
位相のほぼ180度異なる信号を集音することを特徴と
する渦笛式流速計である。In order to achieve the above-mentioned object, a first aspect of the present invention is to provide a whistle that emits an acoustic signal having a frequency corresponding to the flow velocity of a fluid to be applied, and a vicinity of an outlet of the whistle. A pair of microphones provided to face each other, a subtractor for subtracting output signals of the pair of microphones, and signal processing means for calculating a flow rate of the fluid from the output signals of the subtractor. And the pair of
The ichrophone is one of the acoustic signals emitted from the whistle
This is a vortex-type current meter that collects signals that are substantially 180 degrees out of phase .
【0009】また、第2の発明は、印加される流体の流
速に応じた周波数の音響信号を発する渦笛と、前記渦笛
の吹き出し口近傍に互いに対向するように設けられる1
対のマイクロホンと、前記1対のマイクロホンの出力信
号を減算処理する減算器と、前記減算器の出力信号から
前記流体の流量を算出する信号処理手段とを具備し、前
記1対のマイクロホンは、前記渦笛から発せられる音響
信号のうち位相のほぼ180度異なる信号を集音するこ
とを特徴とする渦笛式流量計である。According to a second aspect of the present invention, there is provided a whistle which emits an acoustic signal having a frequency corresponding to the flow velocity of a fluid to be applied, and a whistle provided near the outlet of the whistle so as to face each other.
Comprising a pair of microphones, a subtractor for subtracting an output signal of the pair of microphones, and a signal processing means for calculating the flow rate of the fluid from the output signal of the subtractor, before
The pair of microphones is the sound emitted from the whistle
A Uzufue flow meter characterized by the this <br/> for collecting approximately 180 degrees different from the phase of the signal out of the signal.
【0010】[0010]
【作用】渦笛の吹き出し口近傍に互いに対向するように
設けた1対のマイクロホンの出力信号を、減算器により
減算処理した出力信号から前記流体の流量または流速を
算出し、渦笛式流速計および渦笛式流量計の信号/雑音
比を高め、測定精度を良くする。The flow rate or flow velocity of the fluid is calculated from the output signal obtained by subtracting the output signal of a pair of microphones provided in the vicinity of the outlet of the whistle so as to be opposed to each other by a subtractor. In addition, the signal / noise ratio of the vortex whistle flow meter is increased to improve the measurement accuracy.
【0011】[0011]
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細
に説明する。図1は本発明の第1の実施例に係る渦笛式
流速計1の概略構成図である。この渦笛式流速計1の渦
笛2は、吹き込み口3、チャンバ5、および吹き出し口
7からなる。吹き込み口3はガス管等に接続されてお
り、渦笛2の上流側にあたる。吹き出し口7の下流側は
大気に解放されており、吹き出し口7近傍に互いに対向
するように1対のマイクロホン9a、9bを設ける。マ
イクロホン9a、9bには、減算器11が接続され、さ
らに信号処理手段13が接続される。信号処理手段13
は、ローパス・フィルタ15、コンパレータ17、カウ
ンタ・タイマ19、乗算器21からなり、乗算器21は
表示装置23に接続している。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vortex-type current meter 1 according to a first embodiment of the present invention. The whirlpool 2 of the whirlpool-type current meter 1 comprises an inlet 3, a chamber 5, and an outlet 7. The blowing port 3 is connected to a gas pipe or the like, and corresponds to the upstream side of the whistle 2. The downstream side of the outlet 7 is open to the atmosphere, and a pair of microphones 9a and 9b are provided near the outlet 7 so as to face each other. To the microphones 9a and 9b, a subtractor 11 is connected, and further, a signal processing means 13 is connected. Signal processing means 13
Comprises a low-pass filter 15, a comparator 17, a counter / timer 19, and a multiplier 21. The multiplier 21 is connected to a display device 23.
【0012】図13に示した従来の渦笛式流速計201
と同様に、渦笛2の発振する音波の固有周波数がガス管
を流れる瞬時流量に比例している。A conventional whirlpool-type current meter 201 shown in FIG.
Similarly, the natural frequency of the sound wave oscillated by the whirlpool 2 is proportional to the instantaneous flow rate flowing through the gas pipe.
【0013】マイクロホン9a、9bは発生音を検知
し、減算器11は両方のマイクロホン9a、9bの出力
信号を減算処理して、外部騒音の影響を低減する。渦笛
2からの音響信号のみの場合には正弦波が得られるが、
ノイズを加えられると波形が乱れる。この外部騒音と
は、ガスメータの場合は管内騒音ということになる。信
号処理手段13内のローパス・フィルタ15は、所定の
カットオフ周波数より高周波帯域の雑音を除去する。コ
ンパレータ17は振幅の大小を所定の閾値と比較して波
形を単純な形のものに整形しパルス化する。カウンタ・
タイマ19はパルスが所定時間内に何回観測されるかを
測定する。乗算器21はカウンタ・タイマ19の測定結
果から、周波数を求めて流体の流量および流速を計算
し、表示装置23は得られた結果を表示する。The microphones 9a and 9b detect the generated sound, and the subtracter 11 subtracts the output signals of both microphones 9a and 9b to reduce the influence of external noise. In the case of only the sound signal from the whirlpool 2, a sine wave is obtained,
The waveform is distorted when noise is added. This external noise is, in the case of a gas meter, the internal noise. The low-pass filter 15 in the signal processing means 13 removes noise in a higher frequency band than a predetermined cutoff frequency. The comparator 17 compares the magnitude of the amplitude with a predetermined threshold, shapes the waveform into a simple waveform, and forms a pulse. counter·
The timer 19 measures how many times the pulse is observed within a predetermined time. The multiplier 21 obtains the frequency from the measurement result of the counter / timer 19 to calculate the flow rate and the flow velocity of the fluid, and the display device 23 displays the obtained result.
【0014】図2は第2の実施例を示す図であり、図1
においては吹き出し口57の側部に設けたマイクロホン
9a、9bを、吹き出し口57中央部の流体中に設け
る。FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment, and FIG.
The microphones 9a and 9b provided on the side of the outlet 57 are provided in the fluid at the center of the outlet 57.
【0015】また、図3は本発明の第3の実施例に係る
パワースペクトラムを解析する際の渦笛式流速計51の
概略構成図であり、渦笛式流速計51の渦笛52は、吹
き込み口53、チャンバ55、および吹き出し口57か
らなる。図1の渦笛式流速計1との差異は、減算器11
以下の信号処理過程部分である。減算器61に信号処理
手段63が接続され、バンド・パス・フィルタ65、ピ
ーク検出器67、流速・流量演算装置69を経て、表示
装置71に接続している。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a vortex-type current meter 51 for analyzing a power spectrum according to a third embodiment of the present invention. It comprises a blowing port 53, a chamber 55, and a blowing port 57. The difference from the vortex whistle current meter 1 of FIG.
The following is the signal processing part. The signal processing means 63 is connected to the subtracter 61, and is connected to the display device 71 via the band pass filter 65, the peak detector 67, and the flow rate / flow rate calculator 69.
【0016】渦笛式流速計51では、図1の渦笛式流速
計1と同様に減算器61で両方のマイクロホン59a、
59bの出力信号を減算処理する。次に信号処理手段6
3内のバンド・パス・フィルタ65で、所定の帯域の音
響信号のみを抽出して処理し、ピーク検出器67により
ピークの発振周波数を特定する。次に、流速・流量演算
装置69により、ピークの周波数から流体の流速および
流量を計算により求め、得られた結果を表示装置71に
表示する。In the vortex flowmeter 51, as in the vortex flowmeter 1 of FIG.
The output signal of 59b is subtracted. Next, the signal processing means 6
The band pass filter 65 within 3 extracts and processes only the acoustic signal of a predetermined band, and the peak detector 67 specifies the oscillation frequency of the peak. Next, the flow velocity / flow rate calculation device 69 calculates the flow velocity and the flow rate of the fluid from the peak frequency by calculation, and displays the obtained result on the display device 71.
【0017】波形を周波数分析したパワースペクトラム
から周波数を測定するには、スペクトラムの山が一番高
いところの周波数を渦笛発振音の周波数として読み取る
ため、信号処理手法は複雑になるが、測定精度が高い。In order to measure the frequency from the power spectrum obtained by frequency-analyzing the waveform, the frequency at the highest point of the spectrum is read as the frequency of the whistle oscillating sound, so that the signal processing method becomes complicated. Is high.
【0018】図4は、第4の実施例を示す図であり、図
3においては吹き出し口57の側部に設けたマイクロホ
ン59a、59bを、吹き出し口57中央部の流体中に
設ける。FIG. 4 is a view showing a fourth embodiment. In FIG. 3, microphones 59a and 59b provided on the side of the outlet 57 are provided in the fluid at the center of the outlet 57.
【0019】以上に示したように、1対のマイクロホン
を設置する場所は、図1、図3のように吹き出し口7、
57の側部に設けても良いし、図2、図4のように吹き
出し口7、57の中央部の流体中に設けてもよいが、使
用するマイクロホンユニットに対し、渦笛2、52が小
さいときは吹き出し口7、57の側部に、渦笛2、52
が大きいときは吹き出し口7、57の中央部の流体中に
設けるようにすると、設計しやすい。騒音の影響を低減
するためには、吹き出し口7、57の中央部にマイクロ
ホン9a、9b、59a、59bを配置する方がよい
が、吹き出し口7、57からの風圧によるマイクロホン
9a、9b、59a、59bの疲労や破壊の恐れがある
場合には、吹き出し口7、57の側部に配置する方がよ
い。As described above, the place where the pair of microphones is installed is, as shown in FIGS.
2 and 4, or may be provided in the fluid at the center of the outlets 7 and 57, as shown in FIGS. 2 and 4. When it is small, the whistle 2, 52 on the side of the outlet 7, 57
When is large, it is easy to design if it is provided in the fluid at the center of the outlets 7, 57. In order to reduce the influence of noise, it is better to arrange the microphones 9a, 9b, 59a, 59b at the center of the outlets 7, 57, but the microphones 9a, 9b, 59a due to wind pressure from the outlets 7, 57. , 59b may be disposed on the side of the outlets 7, 57 when there is a risk of fatigue or breakage.
【0020】また、渦笛を用いた実際の計測の場合に
は、1つのマイクロホンのみで集音すると、波形やパワ
ースペクトラムの異常がガス流量の変化によって起こっ
たものか、外部のノイズの影響によるものであるかの判
定は困難であるが、2つのマイクロホンで集音して減算
処理を行なうことにより、ノイズ部分の判定が可能とな
る。In the case of actual measurement using a vortex flute, if sound is collected by only one microphone, the waveform or power spectrum abnormality is caused by a change in gas flow rate, or is caused by external noise. Although it is difficult to determine whether the noise is a noise, the noise portion can be determined by collecting the sound with two microphones and performing the subtraction process.
【0021】図5は渦笛式流速計101の渦笛102か
ら発生する音響信号に対する外部騒音の影響を低減する
ための実験の1例を説明する配置図であり、実験装置は
全て外部の騒音を遮断する遮音室内に設ける。なお、ガ
スはA方向から渦笛102の吹き込み口103に流入す
る。FIG. 5 is a layout diagram for explaining an example of an experiment for reducing the influence of external noise on an acoustic signal generated from the whirlpool 102 of the vortex current meter 101. Installed in a sound-insulated room that shuts The gas flows from the direction A into the blow port 103 of the whirlpool 102.
【0022】渦笛102の吹き出し口107近傍に互い
に対向するようにマイクロホン109a、109bを設
け、吹き出し口107の中央部付近の流体中にステレオ
マイクロホン11を設ける。また、ステレオマイクロホ
ン121は吹き出し口7からの排気を妨げないように支
持具133で保持されている。Microphones 109a and 109b are provided near the outlet 107 of the whirlpool 102 so as to face each other, and a stereo microphone 11 is provided in the fluid near the center of the outlet 107. The stereo microphone 121 is held by a support 133 so as not to hinder exhaust from the outlet 7.
【0023】マイクロホン109a、109bは、図1
のマイクロホン9a、9b、あるいは図3のマイクロホ
ン59a、59bに相当するもので、ステレオマイクロ
ホン131は、図2のマイクロホン9a、9b、あるい
は図4のマイクロホン59a、59bに相当するもので
ある。The microphones 109a and 109b are shown in FIG.
3 or the microphones 59a and 59b in FIG. 3, and the stereo microphone 131 corresponds to the microphones 9a and 9b in FIG. 2 or the microphones 59a and 59b in FIG.
【0024】信号処理装置および表示装置は図示してい
ないが、各マイクロホンからの信号を、図1および図2
に示した波形処理装置と、図3および図4に示したパワ
ースペクトラム処理装置とに、切り替えて接続するもの
とする。Although the signal processing device and the display device are not shown, the signals from the microphones are shown in FIGS.
And the power spectrum processing apparatus shown in FIGS. 3 and 4 are switched and connected.
【0025】渦笛102から約2m離してスピーカ13
5を設け、渦笛102の後方に精密騒音計137を設け
る。スピーカ135から周波数、レベル、指向性を制御
した人工的な騒音を発生させ、騒音を吹き出し口107
近傍に設置した精密騒音計137で測定する。一般に騒
音分析の1手法であるオクターブ分析においては分析で
用いるオクターブの刻みの音波の中心周波数と切断周波
数が規格で定められているが、この実験では、渦笛10
2の発信音の周波数帯域に近い、125Hzを中心とし
両側の切断周波数を各々90Hzおよび180Hzとす
る1オクターブ分だけのホワイトノイズを加えて解析し
ている。なお、このノイズの音響レベルは精密騒音計1
37の測定値で120dBとするが、これは一般的な環
境騒音の上限に近いものである。Approximately 2 m away from the whistle 102
5, and a precision sound level meter 137 is provided behind the whistle 102. An artificial noise whose frequency, level, and directivity are controlled is generated from the speaker 135, and the noise is emitted from the outlet 107.
It is measured by a precision sound level meter 137 installed in the vicinity. Generally, in octave analysis, which is one method of noise analysis, the center frequency and cutoff frequency of sound waves in octave steps used in the analysis are specified by standards.
The analysis is performed by adding white noise of only one octave having a center frequency of 125 Hz and cutting frequencies of 90 Hz and 180 Hz on both sides, which are close to the frequency band of the transmission sound of No. 2. The sound level of this noise was measured using a precision sound level meter 1
The measured value of 37 is 120 dB, which is close to the upper limit of general environmental noise.
【0026】図6は渦笛102およびマイクロホン10
9a、109b、ステレオマイクロホン131の配置図
である。図3では、ガスの吹き込み方向Bは、奥から手
前に向いていることになる。吹き込み口103の直上に
マイクロホン109aを設け、吹き出し口107中央に
ついてマイクロホン109aと180度対向する位置に
マイクロホン109bを設ける。ステレオマイクロホン
131は、先端部分を吹き出し口107の先端側中央に
差し入れ、吹き込み口103直上に右側のマイクロホン
が位置するように設ける。なお、このステレオマイクロ
ホン131は単一指向性であり、支持具133により吹
き出し口107の中央に下向きに保持されている。FIG. 6 shows a whistle 102 and a microphone 10
9A and 109B are arrangement diagrams of a stereo microphone 131. In FIG. 3, the gas blowing direction B is from the back to the front. A microphone 109a is provided immediately above the air outlet 103, and a microphone 109b is provided at a position 180 degrees opposite to the microphone 109a at the center of the air outlet 107. The stereo microphone 131 is provided such that the front end portion is inserted into the center of the front end side of the outlet 107, and the right microphone is located immediately above the outlet 103. The stereo microphone 131 is unidirectional, and is held downward by the support 133 at the center of the outlet 107.
【0027】次に、第1から第4の各実施例についての
実験結果について、図7から図12の波形図あるいはパ
ワースペクトラム図を用いて簡単に説明する。図7は渦
笛102から発する音響信号を取得したマイクロホン1
09a、109bから出力される波形を示す図であり、
図1に示す第1の実施例に相当し、吹き込み口103か
ら多量のガスが入るようにした場合である。図7(b)
マイクロホン109bの波形のCの部分では、振幅が所
定の大きさ以下になり、パルスとして認められなくなっ
ている。図7(a)のマイクロホン109aの波形で
も、図7(b)のCに相当する時間帯では振幅がやや小
さくなっている。図7(c)は、マイクロホン109a
の波形と、マイクロホン109bの波形を反転させたも
のとを加えた波形であり、ノイズの影響が除去されて、
ほぼ振幅の揃った正弦波となっており、正確なパルス化
および周波数測定が可能となる。Next, the experimental results of each of the first to fourth embodiments will be briefly described with reference to waveform diagrams or power spectrum diagrams of FIGS. FIG. 7 shows a microphone 1 that has acquired an acoustic signal emitted from a whistle 102.
9A and 9B are diagrams showing waveforms output from 09a and 109b.
This corresponds to the first embodiment shown in FIG. 1 and is a case where a large amount of gas is introduced from the blowing port 103. FIG. 7 (b)
In the portion C of the waveform of the microphone 109b, the amplitude is equal to or smaller than a predetermined value, and is not recognized as a pulse. Also in the waveform of the microphone 109a in FIG. 7A, the amplitude is slightly smaller in the time zone corresponding to C in FIG. 7B. FIG. 7C shows the microphone 109a.
And a waveform obtained by inverting the waveform of the microphone 109b, and the influence of noise is removed.
Since the sine wave has almost the same amplitude, accurate pulsing and frequency measurement can be performed.
【0028】図8は図7に示す波形を周波数分析したパ
ワースペクトラム図で、図3に示す第3の実施例に相当
する。しかし、図8(a)、(b)では、マイクロホン
109a、109bのスペクトラムの山の頂点は両方と
も正しい周波数でない部分にあり、正しい周波数はノイ
ズに埋もれてしまっている。図8(c)のように、マイ
クロホン109aのスペクトラムと、マイクロホン10
9bのスペクトラムを反転したものとを加算した場合に
は、ノイズ部分が低減され、渦笛102の音響信号成分
は加算されるため、正しい周波数の位置にスペクトラム
の山の頂点が復活して、周波数の読み取りが可能になっ
ている。FIG. 8 is a power spectrum diagram obtained by frequency-analyzing the waveform shown in FIG. 7, and corresponds to the third embodiment shown in FIG. However, in FIGS. 8A and 8B, the peaks of the peaks of the spectra of the microphones 109a and 109b are both located at portions where the frequency is not correct, and the correct frequency is buried in noise. As shown in FIG. 8C, the spectrum of the microphone 109a and the microphone 10a
In the case of adding the inverted version of the spectrum of 9b, the noise portion is reduced and the acoustic signal component of the whistle 102 is added, so that the peak of the peak of the spectrum is restored to the correct frequency position, Can be read.
【0029】図9は吹き込み口103から少量のガスが
入るようにした場合の波形図、図10は図9に示す波形
を周波数分析したパワースペクトラム図である。FIG. 9 is a waveform diagram in the case where a small amount of gas enters through the blowing port 103, and FIG. 10 is a power spectrum diagram obtained by frequency-analyzing the waveform shown in FIG.
【0030】これらの波形を比較してみると、図9
(a)マイクロホン109aで採取した音響信号と、図
9(b)マイクロホン109bで採取した音響信号との
位相が揃わない。これは、渦笛102内の回転気流が、
吹き込み口103の位置の影響で傾いたり偏ったりして
いるためと考えられる。位相が揃わないため、マイクロ
ホン109aで採取した音響信号とマイクロホン109
bで採取した音響信号とを重ねても、重ねた波形は個々
の波形の2倍にはならない。また、図9(b)のD部分
には波形の乱れがあり正しい周波数が得られないが、図
10(b)では、(a)、(c)と同じ部分にスペクト
ラムの山の頂点があり、ガスの液料が少ない場合でも正
しい周波数を読めることがわかる。FIG. 9 shows a comparison of these waveforms.
(A) The phase of the acoustic signal collected by the microphone 109a and the phase of the acoustic signal collected by the microphone 109b in FIG. 9B are not aligned. This is because the rotating airflow inside the whistle 102
It is considered that the air inlet 103 is tilted or biased due to the influence of the position. Since the phases are not aligned, the acoustic signal collected by the microphone 109a and the microphone 109
Even if the acoustic signal collected in b is superimposed, the superimposed waveform does not become twice as large as the individual waveform. 9 (b), the waveform is disturbed and a correct frequency cannot be obtained. However, in FIG. 10 (b), the peaks of the spectrum peaks are in the same portions as (a) and (c). It can be seen that the correct frequency can be read even when the gas liquid amount is small.
【0031】図11の波形図は図2に示す第2の実施例
に相当するもので、図12のパワースペクトラム図は図
4に示す第4の実施例に相当するものであり、吹き込み
口103から少量のガスが入るようにしてある。The waveform diagram of FIG. 11 corresponds to the second embodiment shown in FIG. 2, and the power spectrum diagram of FIG. 12 corresponds to the fourth embodiment shown in FIG. To allow a small amount of gas to enter.
【0032】図11では、ステレオマイクロホン131
が吹き出し口107の中央部に設けられ、左側マイクロ
ホンと右側マイクロホンとが近接しているため、両側の
マイクロホンで採取した音響信号を加算した波形は、個
々の波形のほぼ2倍になっている。また、吹き出し口1
07の中央部では、外周部に比べるとマイクロホンの流
量感度が3倍近くあり、ノイズの影響が少なくなってい
る。120dBの騒音と比較すると、少なくとも中央部
のマイクロホンでは、吹き出し口107からの排気の非
圧縮性の振動を検出しているものと考えられる。In FIG. 11, a stereo microphone 131 is shown.
Is provided at the center of the outlet 107, and the left microphone and the right microphone are close to each other. Therefore, the waveform obtained by adding the acoustic signals collected by the microphones on both sides is almost twice the individual waveform. In addition, outlet 1
In the central part of 07, the flow rate sensitivity of the microphone is nearly three times as large as that in the outer peripheral part, and the influence of noise is reduced. Compared to the noise of 120 dB, it is considered that at least the central microphone detects the incompressible vibration of the exhaust gas from the outlet 107.
【0033】以上、詳細に説明したように、前述した各
実施例においては、吹き出し口7、57からノイズの加
わった流体振動に基づく信号が発せられるが、マイクロ
ホン9a、59aとマイクロホン9b、59bで集音さ
れる流体振動に基づく信号は、位相がほぼ180度異な
っており対称な波形を出力するため、減算器11、61
で減算処理を行なうと、もとの信号のほぼ2倍の信号が
得られる。ところが、マイクロホン9a、59aとマイ
クロホン9b、59bで集音されるノイズは位相がほぼ
同じであるので、減算器11、61で減算処理を行なう
と、ノイズ成分が除去される。As described in detail above, in each of the above-described embodiments, a signal based on fluid vibration with noise is issued from the outlets 7 and 57. However, the microphones 9a and 59a and the microphones 9b and 59b generate signals. The signals based on the collected fluid vibrations output a symmetrical waveform having a phase difference of almost 180 degrees, so that the subtracters 11, 61
When the subtraction processing is performed in step (2), a signal almost twice as large as the original signal is obtained. However, since noises collected by the microphones 9a and 59a and the microphones 9b and 59b have almost the same phase, when the subtracters 11 and 61 perform a subtraction process, noise components are removed.
【0034】このように、減算器11、61から出力さ
れる信号は、ノイズ成分が除去され、しかも信号レベル
が、もとの信号に比べて、ほぼ2倍となる。このため、
減算器11、61の出力信号を信号処理手段13、63
で信号処理して流速を求める場合、信号/雑音比を高く
し、精度を高めることができる。As described above, the signals output from the subtracters 11 and 61 have noise components removed, and the signal level is almost twice as high as the original signal. For this reason,
The output signals of the subtracters 11 and 61 are converted into signal processing means 13 and 63.
In the case where the flow rate is obtained by performing the signal processing in the above, the signal / noise ratio can be increased and the accuracy can be increased.
【0035】なお、図12に示した従来のフードつき渦
笛式流速計301と同様に、渦笛2、52に吹き出し口
7、57と同心のフードを取り付けてもよい。この場
合、下流側からの音波が平面波に近付くため、騒音低減
効果を高めることができる。A hood concentric with the outlets 7 and 57 may be attached to the whirlpools 2 and 52, similarly to the conventional whisker-type current meter 301 with hood shown in FIG. In this case, the sound wave from the downstream side approaches the plane wave, so that the noise reduction effect can be enhanced.
【0036】また、本実施例では、単一指向性のステレ
オマイクロホン131を用いたが、無指向性マイクを背
中合わせに組み合わせたものを用いてもよい。Further, in this embodiment, the unidirectional stereo microphone 131 is used, but a combination of omnidirectional microphones back to back may be used.
【0037】本実施例は、すべて気体を計る場合につい
て述べているが、水中マイクロホンを用いた場合は、液
体の計測を行うことができる。Although the present embodiment has been described with respect to the case where gas is all measured, liquid can be measured when an underwater microphone is used.
【0038】[0038]
【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明によ
れば、外来の騒音や振動による雑音成分の影響を低減
し、信号/雑音比が高く精度の良い渦笛式流速計および
渦笛式流量計を提供することができる。As described above in detail, according to the present invention, the influence of noise components due to extraneous noise and vibration is reduced, and a high signal / noise ratio and high precision vortex whistle flowmeter and vortex whistle are provided. A flow meter can be provided.
【図1】 渦笛式流速計1の概略構成図FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vortex-type current meter 1.
【図2】 図1のマイクロホン9a、9bの位置変更の
説明図FIG. 2 is an explanatory diagram of a position change of microphones 9a and 9b in FIG.
【図3】 渦笛式流速計51の概略構成図FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a vortex-type current meter 51;
【図4】 図3のマイクロホン59a、59bの位置変
更の説明図FIG. 4 is an explanatory diagram of a position change of the microphones 59a and 59b in FIG.
【図5】 渦笛102の実験配置図FIG. 5 is an experimental layout of the whirlpool 102
【図6】 図5の渦笛102およびマイクロホン109
の配置図6 is a whirlpool 102 and a microphone 109 shown in FIG.
Layout diagram
【図7】 波形図FIG. 7 is a waveform diagram
【図8】 パワースペクトラム図FIG. 8 is a power spectrum diagram.
【図9】 図7の状態に比べて流量を絞った場合の波形
図FIG. 9 is a waveform diagram when the flow rate is reduced as compared with the state of FIG. 7;
【図10】 図7の状態に比べて流量を絞った場合のパ
ワースペクトラム図FIG. 10 is a power spectrum diagram when the flow rate is reduced as compared with the state of FIG. 7;
【図11】 ステレオマイクロホン131を用いた場合
の波形図FIG. 11 is a waveform diagram when a stereo microphone 131 is used.
【図12】 ステレオマイクロホン131を用いた場合
のパワースペクトラム図FIG. 12 is a power spectrum diagram when a stereo microphone 131 is used.
【図13】 従来の渦笛式流速計201の概略構成図FIG. 13 is a schematic configuration diagram of a conventional vortex-type current meter 201;
【図14】 従来のフードつき渦笛式流速計301の概
略構成図FIG. 14 is a schematic configuration diagram of a conventional whirlpool-type current meter 301 with a hood.
1………渦笛式流速計 2………渦笛 3………吹き込み口 5………チャンバ 7………吹き出し口 9a、9b………マイクロホン 11………減算器 13………信号処理手段 15………ローパスフィルタ 17………コンパレータ 19………カウンタ・タイマ 21………乗算器 23………表示装置 51………渦笛式流速計 63………信号処理手段 65………バンド・パス・フィルタ 67………ピーク検出器 69………流速・流量演算装置 1 whirlpool-type current meter 2 whirlpool 3 blow-in port 5 chamber 7 blow-out ports 9a, 9b microphone 11 subtractor 13 signal Processing means 15 Low-pass filter 17 Comparator 19 Counter / timer 21 Multiplier 23 Display device 51 Whirlpool velocimeter 63 Signal processing means 65 …… Band pass filter 67 …… Peak detector 69 ……… Flow velocity / flow rate calculation device
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01F 1/00 - 9/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01F 1/00-9/02
Claims (6)
音響信号を発する渦笛と、 前記渦笛の吹き出し口近傍に互いに対向するように設け
られる1対のマイクロホンと、 前記1対のマイクロホンの出力信号を減算処理する減算
器と、 前記減算器の出力信号から前記流体の流速を算出する信
号処理手段と、 を具備し、前記1対のマイクロホンは、前記渦笛から発せられる音
響信号のうち位相のほぼ180度異なる信号を集音する
ことを特徴とする渦笛式流速計。1. A whistle that emits an acoustic signal having a frequency corresponding to the flow velocity of a fluid to be applied, a pair of microphones provided near the outlet of the whistle so as to face each other, and the pair of microphones And a signal processing means for calculating the flow velocity of the fluid from the output signal of the subtractor. The pair of microphones includes a sound emitted from the whistle.
A vortex-type current meter characterized by collecting signals having phases substantially different from each other by 180 degrees among reverberation signals .
吹き出し口の側部に設けられることを特徴とする請求項
1記載の渦笛式流速計。2. The vortex-type current meter according to claim 1, wherein the pair of microphones is provided on a side of an outlet of the whistle.
吹き出し口から吹き出される流体中に設けられることを
特徴とする請求項1記載の渦笛式流速計。3. The vortex-type anemometer according to claim 1, wherein the pair of microphones are provided in a fluid blown out from the outlet of the whistle.
音響信号を発する渦笛と、 前記渦笛の吹き出し口近傍に互いに対向するように設け
られる1対のマイクロホンと、 前記1対のマイクロホンの出力信号を減算処理する減算
器と、 前記減算器の出力信号から前記流体の流量を算出する信
号処理手段と、 を具備し、前記1対のマイクロホンは、前記渦笛から発せられる音
響信号のうち位相のほぼ180度異なる信号を集音する
ことを特徴とする渦笛式流量計。4. A whistle that emits an acoustic signal having a frequency corresponding to the flow velocity of a fluid to be applied, a pair of microphones provided so as to face each other near an outlet of the whistle, and the pair of microphones. And a signal processing means for calculating the flow rate of the fluid from the output signal of the subtractor, wherein the pair of microphones emit a sound emitted from the whistle.
A vortex-type flowmeter, which collects a signal having a phase difference of almost 180 degrees among reverberation signals .
吹き出し口の側部に設けられることを特徴とする請求項
4記載の渦笛式流量計。5. The whistle flow meter according to claim 4, wherein the pair of microphones is provided on a side portion of the outlet of the whistle.
吹き出し口から吹き出される流体中に設けられることを
特徴とする請求項4記載の渦笛式流量計。6. The vortex-type flowmeter according to claim 4, wherein the pair of microphones are provided in a fluid blown out from an outlet of the whirlpool.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP06497995A JP3357499B2 (en) | 1995-02-28 | 1995-02-28 | Whirlpool velocimeter and whirlpool flowmeter |
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JPH08233621A JPH08233621A (en) | 1996-09-13 |
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