JP3499487B2 - センサ付面積式流量計 - Google Patents
センサ付面積式流量計Info
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- JP3499487B2 JP3499487B2 JP2000033985A JP2000033985A JP3499487B2 JP 3499487 B2 JP3499487 B2 JP 3499487B2 JP 2000033985 A JP2000033985 A JP 2000033985A JP 2000033985 A JP2000033985 A JP 2000033985A JP 3499487 B2 JP3499487 B2 JP 3499487B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フロートの動きを
画像センサユニットにより検出するセンサ付面積式流量
計に関するものである。
画像センサユニットにより検出するセンサ付面積式流量
計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図２は従来の面積式流量計１の断面図を
示し、略垂直に支持された透光性材料から成るテーパ管
２内に下方の流入口３から上方の流出口４に向けて被測
定流体を流し、このテーパ管２内に流量に依存して上下
方向に変位するフロート５を設け、その上下動位置を肉
眼で読み取ることによって流量を求めている。この面積
式流量計１は、構造が簡素で使い易く電源が不要であ
り、応答性が良く微小な流量の測定に適し、更には低コ
ストである等の長所があり、広く実用に供せられてい
る。
示し、略垂直に支持された透光性材料から成るテーパ管
２内に下方の流入口３から上方の流出口４に向けて被測
定流体を流し、このテーパ管２内に流量に依存して上下
方向に変位するフロート５を設け、その上下動位置を肉
眼で読み取ることによって流量を求めている。この面積
式流量計１は、構造が簡素で使い易く電源が不要であ
り、応答性が良く微小な流量の測定に適し、更には低コ
ストである等の長所があり、広く実用に供せられてい
る。
【０００３】しかしながら上述の従来例においては、流
量を示す電気信号が必要となる用途には特別な電気信号
出力を要し、この電気信号を得るためにはフロート５の
位置を検出して電気信号に変換する必要がある。
量を示す電気信号が必要となる用途には特別な電気信号
出力を要し、この電気信号を得るためにはフロート５の
位置を検出して電気信号に変換する必要がある。
【０００４】現在、面積式流量計で使用されるフロート
位置の電気的検出方法には、次のようなものが知られて
いる。
位置の電気的検出方法には、次のようなものが知られて
いる。
【０００５】（１）フロート５にマグネットを付設し、
テーパ管２の外部に磁気センサを設けてフロート５の位
置を求める。
テーパ管２の外部に磁気センサを設けてフロート５の位
置を求める。
【０００６】（２）図３に示すように、レンズ１１とＣ
ＣＤ式ラインセンサ１２によってフロート５の一次元方
向の像をラインセンサ１２上に投影し、その像の位置か
らフロート５の位置を求める。
ＣＤ式ラインセンサ１２によってフロート５の一次元方
向の像をラインセンサ１２上に投影し、その像の位置か
らフロート５の位置を求める。
【０００７】（３）図４に示すように、テーパ管２の一
方の側面に縦方向に発光素子アレイ２１を配置し、他方
の側面に同様に縦方向に受光素子アレイ２２を配置し、
発光素子アレイ２１の光がフロート５によって遮ぎられ
て形成される影の位置を、受光素子アレイ２２によって
検出しフロート５の位置を求める。
方の側面に縦方向に発光素子アレイ２１を配置し、他方
の側面に同様に縦方向に受光素子アレイ２２を配置し、
発光素子アレイ２１の光がフロート５によって遮ぎられ
て形成される影の位置を、受光素子アレイ２２によって
検出しフロート５の位置を求める。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方法にはそれぞれ次に述べるような問題点がある。先
ず従来例（１）の方法では、フロート５にマグネットを
付設するとフロート５自体の寸法が大きくなり、重量が
大きくなるため、微小な流量の測定に適するという面積
式流量計の大きな長所の１つが失われる。また、被測定
液がフロート５に付設したマグネットを腐食する場合に
は、マグネット全体を耐食材料で被覆する必要が生じ、
フロート５の構造が複雑になる。
の方法にはそれぞれ次に述べるような問題点がある。先
ず従来例（１）の方法では、フロート５にマグネットを
付設するとフロート５自体の寸法が大きくなり、重量が
大きくなるため、微小な流量の測定に適するという面積
式流量計の大きな長所の１つが失われる。また、被測定
液がフロート５に付設したマグネットを腐食する場合に
は、マグネット全体を耐食材料で被覆する必要が生じ、
フロート５の構造が複雑になる。
【０００９】また（２）の方法では、１個のＣＣＤ式ラ
インセンサ１２の撮像範囲内にフロート５の全ての可動
範囲を投影する必要があるため、通常のレンズを用いた
場合にはテーパ管２とラインセンサ１２の間隔が相当に
大きくなり、装置が大型化する。また、画角が大きな特
殊なレンズを用いることにより、寸法を或る程度は縮小
することができるが、視野の端部においては画像が歪ん
だり、ぼけたりすることがあって、フロート５の位置検
出精度が低下する。また、特殊なレンズ製作を必要と
し、コストが高くなる等の問題も生ずる。
インセンサ１２の撮像範囲内にフロート５の全ての可動
範囲を投影する必要があるため、通常のレンズを用いた
場合にはテーパ管２とラインセンサ１２の間隔が相当に
大きくなり、装置が大型化する。また、画角が大きな特
殊なレンズを用いることにより、寸法を或る程度は縮小
することができるが、視野の端部においては画像が歪ん
だり、ぼけたりすることがあって、フロート５の位置検
出精度が低下する。また、特殊なレンズ製作を必要と
し、コストが高くなる等の問題も生ずる。
【００１０】（３）の方法は流量計の寸法を小型化で
き、コストも低くすることができるが、フロート５の位
置検出の分解能は素子の大きさで決定されるため、素子
の数が限定されると高精度化の実現は困難である。ま
た、被測定流体によってはテーパ管２を透過する光の屈
折状態が変化し、測定不能になる場合も生ずる。
き、コストも低くすることができるが、フロート５の位
置検出の分解能は素子の大きさで決定されるため、素子
の数が限定されると高精度化の実現は困難である。ま
た、被測定流体によってはテーパ管２を透過する光の屈
折状態が変化し、測定不能になる場合も生ずる。
【００１１】本発明の目的は、上述の問題点を解消し、
複数組の画像センサユニットを用いて、安価にかつ高精
度に検出信号を得ることができるセンサ付面積式流量計
を提供することにある。
複数組の画像センサユニットを用いて、安価にかつ高精
度に検出信号を得ることができるセンサ付面積式流量計
を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係るセンサ付面積式流量計は、略垂直に支持
した透光性材料から成るテーパ管内に流体を流し、該テ
ーパ管内に流量に依存して上下方向に変位するフロート
を配置し、該フロートの位置を検知することにより流量
を求めるセンサ付面積式流量計において、光学レンズと
光電センサから成る複数組の画像センサユニットを前記
テーパ管に沿って配列し、前記画像センサユニットの撮
像範囲を組み合わせて前記テーパ管の有効範囲を認識す
るようにし、前記画像センサユニットの電気信号出力を
基に前記フロートの位置を求めることを特徴とする。
の本発明に係るセンサ付面積式流量計は、略垂直に支持
した透光性材料から成るテーパ管内に流体を流し、該テ
ーパ管内に流量に依存して上下方向に変位するフロート
を配置し、該フロートの位置を検知することにより流量
を求めるセンサ付面積式流量計において、光学レンズと
光電センサから成る複数組の画像センサユニットを前記
テーパ管に沿って配列し、前記画像センサユニットの撮
像範囲を組み合わせて前記テーパ管の有効範囲を認識す
るようにし、前記画像センサユニットの電気信号出力を
基に前記フロートの位置を求めることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明を図１に図示の実施例に基
づいて詳細に説明する。図１は本実施例におけるセンサ
付面積式流量計３１の断面図を示しており、透光性を有
するテーパ管３２内には流量により上下動するフロート
３３が設けられており、被測定流体は下部の流入口３４
から流入し、上部の流入口３５に向かうようになってい
る。テーパ管３２の片側の上下方向に沿って、光学レン
ズ３６とイメージセンサ３７により構成された複数組の
画像センサユニット３８が配列されている。
づいて詳細に説明する。図１は本実施例におけるセンサ
付面積式流量計３１の断面図を示しており、透光性を有
するテーパ管３２内には流量により上下動するフロート
３３が設けられており、被測定流体は下部の流入口３４
から流入し、上部の流入口３５に向かうようになってい
る。テーパ管３２の片側の上下方向に沿って、光学レン
ズ３６とイメージセンサ３７により構成された複数組の
画像センサユニット３８が配列されている。
【００１４】各画像センサユニット３８においては、光
学レンズ３６に関してテーパ管３２の中心つまりフロー
ト３３の通過位置とイメージセンサ３７が光学的に共役
に配置されている。二次元のイメージセンサ３７には、
ＣＣＤ式、ＣＭＯＳ式、ＰＯＣ式等が使用できるが、目
的に合ったものを選択して使用すればよい。また、必要
に応じて、上下に隣り合う２つの画像センサユニット３
８の撮像範囲の一部が互いに重なり合うようにされ、フ
ロート３３の像は少なくとも何れかの画像センサユニッ
ト３８に結像するようになっている。
学レンズ３６に関してテーパ管３２の中心つまりフロー
ト３３の通過位置とイメージセンサ３７が光学的に共役
に配置されている。二次元のイメージセンサ３７には、
ＣＣＤ式、ＣＭＯＳ式、ＰＯＣ式等が使用できるが、目
的に合ったものを選択して使用すればよい。また、必要
に応じて、上下に隣り合う２つの画像センサユニット３
８の撮像範囲の一部が互いに重なり合うようにされ、フ
ロート３３の像は少なくとも何れかの画像センサユニッ
ト３８に結像するようになっている。
【００１５】ここで、全てのイメージセンサ３７の出力
である画像信号を、図示しないインタフェース回路等を
用いてマイクロプロセッサに送ることにより、少なくと
も１つのイメージセンサ３７で得られるフロート３３の
像の位置を基に、テーパ管３２に対するフロート３３の
位置を求めることができる。
である画像信号を、図示しないインタフェース回路等を
用いてマイクロプロセッサに送ることにより、少なくと
も１つのイメージセンサ３７で得られるフロート３３の
像の位置を基に、テーパ管３２に対するフロート３３の
位置を求めることができる。
【００１６】なお、隣り合う２つの画像センサユニット
３８の撮像範囲が重複する領域にフロート３３がある場
合には、これらの２つのイメージセンサ３７の両方から
フロート３３の画像信号が出力されるが、例えば像の面
積の大きい方を採択する等の一定の規則に従って、一方
のイメージセンサ３７からの出力を択一的に選択するよ
うにしてもよい。
３８の撮像範囲が重複する領域にフロート３３がある場
合には、これらの２つのイメージセンサ３７の両方から
フロート３３の画像信号が出力されるが、例えば像の面
積の大きい方を採択する等の一定の規則に従って、一方
のイメージセンサ３７からの出力を択一的に選択するよ
うにしてもよい。
【００１７】そして、マイクロプロセッサは予め入力さ
れているフロート３３の位置と流量との特性関係から、
フロート３３の位置を基に被測定流体の流量を求めて電
気信号として出力する。
れているフロート３３の位置と流量との特性関係から、
フロート３３の位置を基に被測定流体の流量を求めて電
気信号として出力する。
【００１８】このように、複数組の画像センサユニット
３８を用いることによって、イメージセンサ３７をテー
パ管３２に近接させることができるので、図３に示す従
来例のラインセンサ１２を用いた場合と比較して小型化
を達成できる。また、画像の歪みも少ないので正確な位
置検知も可能となる。また、イメージセンサ３７の分解
能は、図４に示した受光素子２２と比べて遥かに高精細
であって、十分な精度が得られる。
３８を用いることによって、イメージセンサ３７をテー
パ管３２に近接させることができるので、図３に示す従
来例のラインセンサ１２を用いた場合と比較して小型化
を達成できる。また、画像の歪みも少ないので正確な位
置検知も可能となる。また、イメージセンサ３７の分解
能は、図４に示した受光素子２２と比べて遥かに高精細
であって、十分な精度が得られる。
【００１９】なお、現在ではコンピュータによる画像処
理用には、様々な超小型の画像センサ用光学部品が大量
生産されており、本実施例に用いる画像センサユニット
３８にもこれらの部品を使用することにより、小型でか
つ低コストのものが容易に実現できる。
理用には、様々な超小型の画像センサ用光学部品が大量
生産されており、本実施例に用いる画像センサユニット
３８にもこれらの部品を使用することにより、小型でか
つ低コストのものが容易に実現できる。
【００２０】なお、イメージセンサ３７は上下の一次元
方向に感度領域を持っているものであってもよいが、フ
ロート３３が左右にぶれた場合には像を検出できなくな
る虞れもあり、この点で二次元センサとすれば対処が可
能である。
方向に感度領域を持っているものであってもよいが、フ
ロート３３が左右にぶれた場合には像を検出できなくな
る虞れもあり、この点で二次元センサとすれば対処が可
能である。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係るセンサ
付面積式流量計は、複数組の画像センサユニットを用い
て、小型で精度良く安価に電気信号を出力することがで
きる。
付面積式流量計は、複数組の画像センサユニットを用い
て、小型で精度良く安価に電気信号を出力することがで
きる。
【図１】本実施例の断面図である。
【図２】従来例の断面図である。
【図３】従来例の断面図である。
【図４】従来例の断面図である。
３１ センサ付面積式流量計
３２ テーパ管
３３ フロート
３４ 流入口
３５ 流出口
３６ 光学レンズ
３７ イメージセンサ
３８ 画像センサユニット
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平10−332447（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−136029（ＪＰ，Ａ)
実開 昭47−31671（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭62−12819（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01F 1/22 - 1/26
Claims (3)
- 【請求項１】 略垂直に支持した透光性材料から成るテ
ーパ管内に流体を流し、該テーパ管内に流量に依存して
上下方向に変位するフロートを配置し、該フロートの位
置を検知することにより流量を求めるセンサ付面積式流
量計において、光学レンズと光電センサから成る複数組
の画像センサユニットを前記テーパ管に沿って配列し、
前記画像センサユニットの撮像範囲を組み合わせて前記
テーパ管の有効範囲を認識するようにし、前記画像セン
サユニットの電気信号出力を基に前記フロートの位置を
求めることを特徴とするセンサ付面積式流量計。 - 【請求項２】 前記画像センサユニットの隣り合う撮像
範囲の一部が互いに重なり合うようにした請求項１に記
載のセンサ付面積式流量計。 - 【請求項３】 前記光電センサは二次元センサとした請
求項１に記載のセンサ付面積式流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000033985A JP3499487B2 (ja) | 2000-02-10 | 2000-02-10 | センサ付面積式流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000033985A JP3499487B2 (ja) | 2000-02-10 | 2000-02-10 | センサ付面積式流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001221666A JP2001221666A (ja) | 2001-08-17 |
| JP3499487B2 true JP3499487B2 (ja) | 2004-02-23 |
Family
ID=18558393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000033985A Expired - Fee Related JP3499487B2 (ja) | 2000-02-10 | 2000-02-10 | センサ付面積式流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3499487B2 (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006153632A (ja) | 2004-11-29 | 2006-06-15 | Tokyo Keiso Co Ltd | 流量計 |
| CN1306253C (zh) * | 2005-02-02 | 2007-03-21 | 天津大学 | 带列状多孔整流器的水平式金属管浮子流量计 |
| US7360454B2 (en) | 2005-05-11 | 2008-04-22 | Ebara Corporation | Flowmeter having a float and a displacement sensor |
| EP2013793A4 (en) * | 2006-02-27 | 2010-01-06 | Fluidnet Corp | VOLUME MEASUREMENT USING GAS LAWS |
| US10010686B2 (en) | 2006-02-27 | 2018-07-03 | Ivenix, Inc. | Fluid control system and disposable assembly |
| JP5078060B2 (ja) * | 2006-04-03 | 2012-11-21 | 東京計装株式会社 | 流量計 |
| JP2012145437A (ja) * | 2011-01-12 | 2012-08-02 | Tokyo Keiso Co Ltd | 面積式流量計 |
| CN103017869B (zh) * | 2012-11-28 | 2015-07-29 | 华南农业大学 | 一种基于数字图像处理的水位测定系统及方法 |
| US10823592B2 (en) * | 2013-09-26 | 2020-11-03 | Rosemount Inc. | Process device with process variable measurement using image capture device |
| US11076113B2 (en) | 2013-09-26 | 2021-07-27 | Rosemount Inc. | Industrial process diagnostics using infrared thermal sensing |
| US10638093B2 (en) | 2013-09-26 | 2020-04-28 | Rosemount Inc. | Wireless industrial process field device with imaging |
| US9857228B2 (en) | 2014-03-25 | 2018-01-02 | Rosemount Inc. | Process conduit anomaly detection using thermal imaging |
| US10914635B2 (en) | 2014-09-29 | 2021-02-09 | Rosemount Inc. | Wireless industrial process monitor |
-
2000
- 2000-02-10 JP JP2000033985A patent/JP3499487B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001221666A (ja) | 2001-08-17 |
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