JPH01267418A - 渦流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、特に渦周波数に重畳するノイズ成分および
うねり成分を除去して正確かつ応答性よく渦周波数を選
択できるようにした機関に用いる渦流量計に関するもの
である。

〔従来の技術〕

従来、機関に用いる渦流量計に関しては、たとえば、特
公昭５Ｂ−５６４１号公報（以下、第１公報という）が
知られている。第５図はこの第１公報に示す従来の渦流
量計を示すブロック図であり、この第５図において渦発
生体２を存する流量計１を介して超音波発信子４と超音
波受信子５が対向して配置されており、渦発生体２の下
流側に発生するカルマン渦列３の流れを横切ワて超音波
が伝播するように超音波発振回路６で超音波発信子４を
励振させる。

カルマン渦列３の流れを横切る超音波はカルマン渦列に
より位相変調され超音波受信子５で受波される。この受
信信号は波形整形回路８で波形整形した後、位相比較器
９に出力する。

一方、超音波発信子４を励振する超音波発振回路６の出
力は電圧制御位相偏移回路７に加える。

この電圧制御位相偏移回路７は超音波発振周波数信号の
高い周波数安定性をそのまま維持して、位相偏移角のみ
を制御するものである。この電圧制御位相偏移回路で超
音波発振回路４の出力を位相偏移己て位相比較器９に加
える。

位相比較器９、超音波発振回路６二電圧制御位相偏移回
路７、およびループフィルタ１０により位相同期ループ
を構成している。１１はローパスフィルタである。

位相比較器９で波形整形回路８の出力と電圧制御位相偏
移回路７の出力との位相比較を行って、その比較結果を
ループフィルタ１０に加え、この比較結果の不要周波数
成分をループフィルタＩＯで除去する。

このループフィルタ１０の出力電圧に応じて電圧制御位
相偏移回路７は超音波発振回路６の出力信号の位相偏移
角を制御して位相比較器９に出力するようにしている。

これにより、電圧制御位相偏移回路７の出力を超音波受
信信号に同期させるようにしており、その結果、ループ
フィルタＩＯの出力はそのまま位相復調出力となるもの
である。

しかし、この第１公報の場合には、超音波受信子５が受
ける信号以外のノイズや流体の流れ方に起因する低周波
のうねりによって渦周波数が乱される。

このため、特公昭５Ｂ−１５０４号公報（以下、第２公
報という）で示す自動車用カルマン渦流量針が提案され
ている。この自動車用カルマン渦流量計は被測定流体の
流速または流量に応じて生じる渦信号をアンプで増幅し
て周波数可変フィルタに導入するとともに、機関の運転
状況を示す情報に対応して可変周波数フィルタ回路の通
過帯域を制御するようにして、真の渦周波数のみを検出
するものである。

また、実公昭５９−１８３３２号公報（以下、第３公報
という）では、測定流体の流速に応じて生ずる渦信号を
圧電センサで検出し、これを交流信号電圧に変換後、ロ
ーパスフィルタを介して取り出し、ローパスフィルタと
して、演算増幅器とインピーダンス素子よりなるアクテ
ィブフィルタを用い、演算増幅器の出力が所定レベル以
上になると、フィルタ特性を解除することが示されてい
る。

さらに、特公昭５９−２４３６３号公報（以下、第４公
報という）では、カルマン渦発生体に第１、第２のセン
サを設け、第１、第２のセンサの出力信号をそれぞれ第
１、第２の変換増幅器に加え、第１、第２の変換増幅器
の出力を演算器で加算または減算して、この演算器の出
力をローパス特性のフィルタ回路を介して取り出した後
、パルス幅信号に変換し、演算器の出力信号が所定レベ
ル以上になると、フィルタ回路の特性を解除することが
示されている。

すなわち、この第３、第４公報の場合には、フィルタを
断続させることにより、Ｓ／Ｎを確保する範時に属する
ものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、これらの第２ないし第４公報のうち、ま
ず、第２公報の場合には、周波数可変フィルタ回路の周
波数制御を、流量計が検知すべき空気を必要とするエン
ジンの制御系によって行なおうとしているため、制御系
が複雑になるとともに、ｆＬ量計単体では、独立して機
能しないなどの欠点を有していた。

また、第３、第４公報の場合には、フィルタを構成する
演算増幅器の出力が所定レベル以上になると、フィルタ
特性を解除するために切り換えている。したがって、十
分なＳ／Ｎが得られないものである。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、渦流量計以外のセンサや制御系を用いるこ
となく、正確でかつ応答性がよく、しかも安価に渦周波
数に重畳するノイズ成分を除去して所望の渦周波数が選
択できる渦流量計を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る渦流量計は、被測定流体の流量に応動し
て生ずる渦信号を受けるフィルタ群と、このフィルタ群
の出力を波形整形する波形整形回路と、この波形整形回
路から出力される渦周波数出力を周波数計測してフィル
タ切換を判定するフィルタ切換判定回路と、このフィル
タ切換判定回路の判定結果をうけてフィルタを切り換え
る切換回路とを設けたものである。

〔作　用〕

この発明においては、被測定流体の流量に応動して生ず
る渦信号をフィルタ群に導入し、不要ノイズ成分をフィ
ルタ群で除去して波形整形回路で波形整形した後、フィ
ルタ切換判定回路にてフィルタ切換を判定し、この判定
結果を受けて切換回路によりフィルタを切り換えてノイ
ズ周波数の通過を阻止する。

〔実施例〕

以下、この発明の渦流量計の実施例について図面に基づ
き説明する。第１図はその一実施例の構成を示すブロッ
ク図である。この第１図において、第５図と同一部分に
は同一符号を付して機運するにとどめ、“第５図とは異
なる部分について詳述することにする。

第１図において、流量計１には渦発生体２が設けられて
おり、この渦発生体２の下流側にカルマン渦列３が発生
するようになっており、流量計１を介してカルマン渦列
３の発生する個所に対応して超音波発信子４、超音波受
信子５が配設されている。

超音波発信子４は超音波発振回路６の出力信号で励磁さ
れるようになっており、この出力信号で超音波発信子４
が励磁されることにより、超音波が流量計１を経て超音
波受信子５で受波されるようになっている。この際、超
音波はカルマン渦列３により位相変調される。

この位相変調された超音波は上述のように超音波受信子
５で受波され、そこで電気信号に変換された後、波形整
形回路８に入力されて波形整形され、さらに位相比較器
９に送られる。

一方、超音波発振回路６の出力は電圧制御位相偏移回路
７に送られる。この電圧制御位相偏移回路７はループフ
ィルタ１０の出力電圧により、超音波発振回路６の出力
の位相偏移を行って位相比較器９に出力するようにして
いる。

位相比較器９と、ループフィルタ１０と、超音波発信子
４と、超音波発振回路６とにより位相同期ループを構成
しており、このループフィルタ１０の出力により電圧制
御位相偏移回路７の出力が波形整形回路８の出力、すな
わち超音波受信信号と同期され、ループフィルタ１０か
ら位相復調出力が得られる。かくして、符号１−１１で
示す部分で被測定流体の流量に応動して生ずる渦信号の
渦信号検出手段１００を構成することになる。

以上までの構成ならびに作用は第５図と同様であり、以
下に述べる部分が第５図とは異なり、この発明の特徴を
なす部分である。

すなわち、位相比較器９の出力はループフィルタ１０に
人力されるとともに、ローパスフィルタ１１を介してフ
ィルタ群１２にも入力されるようになっている。このフ
ィルタ群１２の出力は波形整形回路１３に入力されるよ
うになっている。

波形整形回路１３から流量計１の流量に応じたカルマン
渦周波数信号が出力されるようになっており、また、こ
のカルマン渦周波数信号はフィルタ切換判定回路１４に
入力され、その判定結果は切換回路１５に人力される。

切換回路１５はフィルタ群１２のそれぞれのフィルタの
出力を導く固定端子１５　ａ　＝　１５　ｎをフィルタ
切換判定回路１４の出力で切り換わり、いずれかのフィ
ルタの出力を波形整形回路１３に導く可動端子１５０と
を有している。この切換回路１５によってフィルタ群１
２の切換をするようになっている。

このように構成することにより、上述のごとく流量計１
に流れる被測定流体の流量に応じて生ずる渦信号、すな
わち、位相復調信号はローパスフィルタ１１を介してフ
ィルタ群１２に入力される。

第２図（＾）はフィルタ群１２の入力波形を示し、第２
図（Ｂ）はその出力波形を示す、このフィルタ群１２の
周波数特性設定は第３図に示すようになっており、フィ
ルタ群の切換は第４図に示すようになっている。

ところで、機関においては、たとえばアイドルなどの低
流量域では超音波ノイズもうねりもなく、安定した渦周
波数が計測できる。したがって、この正しい値を元にし
て渦周波数が検出できる。

通常、機関のアイドル時は空気弁角度は極めて小さいた
め、流量計通過後の空気は一旦弁部（図示せず）で絞ら
れた後、機関へ送られるため、その絞り効果により機関
にて生ずる空気弁下流の脈動流や超音波ノイズは上流側
に伝播上ない、したがって、流量計では安定した出力が
得られる。

この得られた周波数出力によってフィルタ群１２の通過
帯域を決定すれば、機関の回転数が増加し、出力の周波
数が増大すると、それにつれてフィルタ群１２が切り換
わっていくため、常に信号出力周波数外のノイズはフィ
ルタ群１２を通過することができない。

そこで、第１図の実施例では、第２図（Ｂ）に示すよう
なフィルタ群の出力を波形整形回路１３で波形整形して
渦周波数出力を得るとともに、この渦周波数出力をフィ
ルタ切換判定回路１４に加えてフィルタ切換判定する。

このフィルタ切換判定結果は切換回路１５に入力される
。

この切換回路１５により、フィルタ群１２を切り換えて
通過帯域を制御することにより、上述のごとく、常に信
号出力周波数以外のノイズはこのフィルタ群１２を通過
しなくなる。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、渦信号の検出出力をフ
ィルタ群を通した後、波形整形してフィルタ切換判定回
路でフィルタの切換判定をしてその結果により、フィル
タ群を切り換えてノイズ成分の通過を阻止するように構
成したので、流量計以外のセンサや制御系を用いること
なく、正確にかつ応答性よく、しかも安価に所望の渦周
波数を選択することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による渦流量計のブロック
図、第２図（Ａ）は同上実施例におけるフィルタ群の人
力信号の波形図、第２図（Ｂ）は同上フィルタ群の出力
信号の波形図、第３図は同上フィルタ群の出力周波数対
設定フィルタの特性を示す説明図、第４図は同上フィル
タ群のフィルタ特性を示す特性図、第５図は従来の渦流
量計のブロック図である。 ｌ・・・流量計、２・・・渦発生体、３・・・カルマン
渦列、４・・・超音波発信子、５・・・超音波受信子、
６・・・超音波発振回路、７・・・電圧制御位相偏移回
路、８・・・波形整形回路、９・・・位相比較器、１０
・・・ループフィルタ、１１・・・ローパスフィルタ、
１２・・・フィルタ群、１３・・・波形整形回路、１４
・・・フィルタ切換判定回路、１５・・・切換回路。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被測定流体の流量に応動して生ずる渦信号を検出する渦
   信号検出手段と、この渦信号検出手段の出力を受けてノ
   イズを除去するフィルタ群と、このフィルタ群の出力を
   被測定流体の流量に応動した渦周波数出力を出力する波
   形整形回路と、上記渦周波数出力を受けてその周波数を
   計測してフィルタ切換を判定するフィルタ切換判定回路
   と、このフィルタ切換判定回路による判定結果を受けて
   フィルタを切り換える切換回路とを備えた渦流量計。