JPH0219408B2 - - Google Patents
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- JPH0219408B2 JPH0219408B2 JP60209045A JP20904585A JPH0219408B2 JP H0219408 B2 JPH0219408 B2 JP H0219408B2 JP 60209045 A JP60209045 A JP 60209045A JP 20904585 A JP20904585 A JP 20904585A JP H0219408 B2 JPH0219408 B2 JP H0219408B2
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 19
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
- G01F1/86—Indirect mass flowmeters, e.g. measuring volume flow and density, temperature or pressure
- G01F1/88—Indirect mass flowmeters, e.g. measuring volume flow and density, temperature or pressure with differential-pressure measurement to determine the volume flow
-
- G—PHYSICS
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- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
- G01F1/20—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
- G01F1/32—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters
- G01F1/325—Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl
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- Fluid Mechanics (AREA)
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- Measuring Volume Flow (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、渦離脱式流量計に関し、特に渦離脱
式流量計のための光フアイバー型検出器に関す
る。
式流量計のための光フアイバー型検出器に関す
る。
発明の背景
渦離脱式流量計は、当該技術において周知であ
り、導管内の流体の容積流量を該流量に比例する
速度で発生する流体力学的振動を利用して測定す
るものである。流体力学的振動は、流体導管内に
寸切体（頭部を横断方向に切られたような、先端
の尖つていない障害物）を配設し、その寸切体表
面から渦を流体内へ離脱ないし発散させることに
よつて発生される。
り、導管内の流体の容積流量を該流量に比例する
速度で発生する流体力学的振動を利用して測定す
るものである。流体力学的振動は、流体導管内に
寸切体（頭部を横断方向に切られたような、先端
の尖つていない障害物）を配設し、その寸切体表
面から渦を流体内へ離脱ないし発散させることに
よつて発生される。
この渦を検出するための手段として、上記寸切
体に作用する浮揚力または渦の発生によつて惹起
される流体の流動を検出する超音波式検出器、シ
リコン歪ゲージ、圧電デバイス、自己加熱性熱電
対など幾つかの手段が知られている。しかしなが
ら、これらの周知の技法は、流れに対する感度が
低いこと、振動および流れにより誘起される騒音
に敏感であること、許容温度範囲が狭いこと、危
険性のある環境下で電気信号を使用することに随
伴する難点が存在するなどの幾つかの欠点を有し
ている。
体に作用する浮揚力または渦の発生によつて惹起
される流体の流動を検出する超音波式検出器、シ
リコン歪ゲージ、圧電デバイス、自己加熱性熱電
対など幾つかの手段が知られている。しかしなが
ら、これらの周知の技法は、流れに対する感度が
低いこと、振動および流れにより誘起される騒音
に敏感であること、許容温度範囲が狭いこと、危
険性のある環境下で電気信号を使用することに随
伴する難点が存在するなどの幾つかの欠点を有し
ている。
発明の概要
本発明は、寸切体のねじれ変位を測定すること
により渦の発生を検出する光フアイバー式検出装
置を提供する。本発明の渦流離脱式流量計のため
の光フアイバ式検出装置の重要な特徴は、後に実
施例を参照して詳述するように、外歯付部材と、
内歯付部材と、それらの間に捕捉された光フアイ
バとから成る検出機構を流体導管の外部に配置す
る構成としたことであり、それによつて光源及び
検出器を遠隔部署に配置することを可能にしたこ
とである。本発明の構成によれば、光フアイバが
流量を測定すべき流体内に直接浸漬されることが
ないので、高温流体の流量測定にも、コーンによ
つて影響されることなく使用することができる。
光フアイバを含む検出機構、従つてその光源及び
検出器を流体導管の外部に配置することによるそ
の他の利点は、明らかである。第１に、連続使用
に起因する光フアイバの損傷を容易に点検するこ
とができる。又、光フアイバの検出機構（外歯付
部材及び内歯付部材）に対する心合状態を外部か
ら容易にみることができるので、容易に校正をす
ることができる。更に、光フアイバを含む検出機
構の保守サービスが容易である。
により渦の発生を検出する光フアイバー式検出装
置を提供する。本発明の渦流離脱式流量計のため
の光フアイバ式検出装置の重要な特徴は、後に実
施例を参照して詳述するように、外歯付部材と、
内歯付部材と、それらの間に捕捉された光フアイ
バとから成る検出機構を流体導管の外部に配置す
る構成としたことであり、それによつて光源及び
検出器を遠隔部署に配置することを可能にしたこ
とである。本発明の構成によれば、光フアイバが
流量を測定すべき流体内に直接浸漬されることが
ないので、高温流体の流量測定にも、コーンによ
つて影響されることなく使用することができる。
光フアイバを含む検出機構、従つてその光源及び
検出器を流体導管の外部に配置することによるそ
の他の利点は、明らかである。第１に、連続使用
に起因する光フアイバの損傷を容易に点検するこ
とができる。又、光フアイバの検出機構（外歯付
部材及び内歯付部材）に対する心合状態を外部か
ら容易にみることができるので、容易に校正をす
ることができる。更に、光フアイバを含む検出機
構の保守サービスが容易である。
実施例の説明
第１図を参照すると、流体導管１０内に配設さ
れた寸切体１２が示され、寸切体の周面からの渦
の離脱により寸切体の前面に作用する抗力分布が
交互に変化するとともに、やはり渦離脱度数に応
じて寸切体の側面に作用する浮揚力分布が交互に
変化し、そのような抗力および浮揚力の変化によ
り寸切体１２の慣性中心１４を中心とする交互の
ねじれ変位が生じることが示されている。
れた寸切体１２が示され、寸切体の周面からの渦
の離脱により寸切体の前面に作用する抗力分布が
交互に変化するとともに、やはり渦離脱度数に応
じて寸切体の側面に作用する浮揚力分布が交互に
変化し、そのような抗力および浮揚力の変化によ
り寸切体１２の慣性中心１４を中心とする交互の
ねじれ変位が生じることが示されている。
第２図および３図を参照して説明すると、寸切
体１２は、慣性中心と合致した回転軸線１６の周
りに回動し（即ちねじれ）、寸切体に作用するね
じれ力は、寸切体１２から導管１０の側壁を貫通
して外部に軸線１６即ち慣性中心１４と一致する
ように延長され、適当なシール（図示せず）によ
つて密封された軸１８を介して導管１０の外部へ
伝達される。
体１２は、慣性中心と合致した回転軸線１６の周
りに回動し（即ちねじれ）、寸切体に作用するね
じれ力は、寸切体１２から導管１０の側壁を貫通
して外部に軸線１６即ち慣性中心１４と一致する
ように延長され、適当なシール（図示せず）によ
つて密封された軸１８を介して導管１０の外部へ
伝達される。
導管１０の外部側面には、例えば輪歯車の形と
した環状の内歯付基準部材２０を取付ける。基準
部材２０は、例えば導管１０の外部側面に固設し
たボス２２を介して導管１０に取付けることがで
きる。この内歯付基準部材２０の内側に同心的
に、例えばピニオン歯車の形とした外歯付検出部
材２４を配設し、軸１２に固定する。従つて、検
出部材２４は、寸切体１２と共に回動する。第４
Ａ，４Ｂ図に明示されるように、基準部材２０の
歯２６と検出部材２４の歯２８とは、完全にでは
なく部分的に噛合させ、両部材の歯の間を通して
光フアイバー３０を巻装する。
した環状の内歯付基準部材２０を取付ける。基準
部材２０は、例えば導管１０の外部側面に固設し
たボス２２を介して導管１０に取付けることがで
きる。この内歯付基準部材２０の内側に同心的
に、例えばピニオン歯車の形とした外歯付検出部
材２４を配設し、軸１２に固定する。従つて、検
出部材２４は、寸切体１２と共に回動する。第４
Ａ，４Ｂ図に明示されるように、基準部材２０の
歯２６と検出部材２４の歯２８とは、完全にでは
なく部分的に噛合させ、両部材の歯の間を通して
光フアイバー３０を巻装する。
第２図に示されるように、光フアイバー３０の
一端を光源３２に接続し、他端を検出器３４に接
続する。本発明は、光フアイバー３０がある大き
さの曲率で湾曲せしめられると、該光フアイバー
によつて伝送される光のうちの一定量が光フアイ
バーのコアからクラツドへ吸収されて失われ、そ
の失われる光強度の損失量は光フアイバーの湾曲
の曲率半径に反比例するという事実に基いてい
る。検出器３４は、この光強度の変化を、光フア
イバーのクラツドに吸収され失われた光の量とし
て、あるいは、光フアイバーを通して伝送される
光の全量の変化として測定することができる。
一端を光源３２に接続し、他端を検出器３４に接
続する。本発明は、光フアイバー３０がある大き
さの曲率で湾曲せしめられると、該光フアイバー
によつて伝送される光のうちの一定量が光フアイ
バーのコアからクラツドへ吸収されて失われ、そ
の失われる光強度の損失量は光フアイバーの湾曲
の曲率半径に反比例するという事実に基いてい
る。検出器３４は、この光強度の変化を、光フア
イバーのクラツドに吸収され失われた光の量とし
て、あるいは、光フアイバーを通して伝送される
光の全量の変化として測定することができる。
本発明によれば、流体が導管１０内を流れる
と、寸切体１２が振動（即ち、回転軸線１６を中
心として回動）し、固定の基準部材２０と、軸１
８と共に回動する検出部材２４との間に相対運動
を起させる。第４Ａ，４Ｂ図に示されるように、
部材２０と２４との間の相対運動により光フアイ
バー３０の、基準部材２０の各歯２６とそれと隣
接する検出部材２４の歯２８との間に受容されて
いる各湾曲部分における曲率半径が変化せしめら
れる。
と、寸切体１２が振動（即ち、回転軸線１６を中
心として回動）し、固定の基準部材２０と、軸１
８と共に回動する検出部材２４との間に相対運動
を起させる。第４Ａ，４Ｂ図に示されるように、
部材２０と２４との間の相対運動により光フアイ
バー３０の、基準部材２０の各歯２６とそれと隣
接する検出部材２４の歯２８との間に受容されて
いる各湾曲部分における曲率半径が変化せしめら
れる。
第４Ａ図は、寸切体１２がゼロ位置即ち中立位
置にある場合に対応する。基準部材２０の歯２６
と検出部材２４の歯２８との位置関係およびそれ
らの歯の間に挾まれた光フアイバー３０の湾曲態
様を表わす。第４Ｂ図は寸切体が変位した場合を
表わす。第４Ａ図と４Ｂ図を比較対照すれば分る
ように、光フアイバー３０の曲率半径はゼロ位置
の場合のR0から変位位置におけるＲへ変化し、
短くなつている。作動において、導管１０内の流
体の流量が変化すると、それに比例して寸切体の
ねじれ振動の周波数（度数）が変化し、それに応
じて光フアイバーの曲率半径の変化率が変化す
る。先に述べたように、曲率半径が変化する結果
として、光フアイバー３０によつて伝送される光
強度が変化し、それが検出器３４によつて測定さ
れる。次いで、測定された光強度の変化率を周知
の態様で流体の流量値に変換し、デイスプレーに
表示することができる。
置にある場合に対応する。基準部材２０の歯２６
と検出部材２４の歯２８との位置関係およびそれ
らの歯の間に挾まれた光フアイバー３０の湾曲態
様を表わす。第４Ｂ図は寸切体が変位した場合を
表わす。第４Ａ図と４Ｂ図を比較対照すれば分る
ように、光フアイバー３０の曲率半径はゼロ位置
の場合のR0から変位位置におけるＲへ変化し、
短くなつている。作動において、導管１０内の流
体の流量が変化すると、それに比例して寸切体の
ねじれ振動の周波数（度数）が変化し、それに応
じて光フアイバーの曲率半径の変化率が変化す
る。先に述べたように、曲率半径が変化する結果
として、光フアイバー３０によつて伝送される光
強度が変化し、それが検出器３４によつて測定さ
れる。次いで、測定された光強度の変化率を周知
の態様で流体の流量値に変換し、デイスプレーに
表示することができる。
図示の実施例では、基準部材と検出部材の間に
単一の光フアイバーが巻かれているが、光フアイ
バー巻き数を増大させることによつて検出装置の
感度を高めることができる。
単一の光フアイバーが巻かれているが、光フアイ
バー巻き数を増大させることによつて検出装置の
感度を高めることができる。
第１図は流体導管内に配設された寸切体の概略
側面図、第２図は本発明による検出装置の一部切
除された概略側面図、第３図は第１図の線３―３
に沿つてみた断面図、第４Ａおよび４Ｂ図は本発
明の検出装置の基準部材と検出部材の部分拡大立
面図である。 １０：流体導管、１２：寸切体、１４：慣性中
心、１８：軸、２０：内歯付基準部材、２４：外
歯付検出部材、２６，２８：歯、３０：光フアイ
バー、３２：光源、３４：検出器。
側面図、第２図は本発明による検出装置の一部切
除された概略側面図、第３図は第１図の線３―３
に沿つてみた断面図、第４Ａおよび４Ｂ図は本発
明の検出装置の基準部材と検出部材の部分拡大立
面図である。 １０：流体導管、１２：寸切体、１４：慣性中
心、１８：軸、２０：内歯付基準部材、２４：外
歯付検出部材、２６，２８：歯、３０：光フアイ
バー、３２：光源、３４：検出器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 渦離脱式流量計のための検出装置において、 流体導管１０内に配設されており、流体の流れ
内において渦離脱を生じるようになされた寸切体
１２と、該寸切体をその慣性中心１４の周りに回
動しうるように取付けるために該寸切体にその慣
性中心と一致するようにして設けられ、前記流体
導管の側壁を貫通して外部へ延長した軸１８と、
該寸切体の該軸にそれと共に回転するように固定
された外歯付部材２４と、該外歯付部材の歯２８
と部分的に噛合させた歯２６を有し、外歯付部材
に対し静止位置に前記流体導管に取付けられた内
歯付部材２０と、該外歯付部材の歯と内歯付部材
の歯との間に捕捉された光フアイバ３０とから成
る検出装置。 ２ 前記光フアイバは、前記外歯付部材のほぼ全
周に亙つて巻きつけられていることを特徴とする
特許請求の範囲第１項に記載の検出装置。 ３ 前記光フアイバの一端へ光を差向けるための
光源３２と、該光フアイバを通して伝送される光
の強度の変化を検出するために光フアイバの他端
に接続された検出器３４とを備えている特許請求
の範囲第１項又は２項に記載の検出装置。 ４ 前記外歯付部材はピニオン歯車であり、前記
内歯付部材は輪歯車である特許請求の範囲第１項
又は２項に記載の検出器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/663,113 US4552026A (en) | 1984-10-22 | 1984-10-22 | Sensor for a vortex shedding flowmeter |
| US663113 | 1984-10-22 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61100614A JPS61100614A (ja) | 1986-05-19 |
| JPH0219408B2 true JPH0219408B2 (ja) | 1990-05-01 |
Family
ID=24660529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60209045A Granted JPS61100614A (ja) | 1984-10-22 | 1985-09-24 | 渦離脱式流量計のための検出装置 |
Country Status (13)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4552026A (ja) |
| EP (1) | EP0183340B1 (ja) |
| JP (1) | JPS61100614A (ja) |
| KR (1) | KR890004714B1 (ja) |
| AU (1) | AU576387B2 (ja) |
| BR (1) | BR8504176A (ja) |
| CA (1) | CA1228753A (ja) |
| DE (1) | DE3567101D1 (ja) |
| ES (1) | ES8703629A1 (ja) |
| HK (1) | HK43789A (ja) |
| IN (1) | IN164915B (ja) |
| MX (1) | MX158387A (ja) |
| SG (1) | SG14089G (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4628197A (en) * | 1984-05-21 | 1986-12-09 | The Babcock & Wilcox Company | Electronics for fiber optic vortex shedding flow meter |
| US4761832A (en) * | 1985-06-28 | 1988-08-02 | Amp Incorporated | Fiber optic switching network |
| US4717230A (en) * | 1985-06-28 | 1988-01-05 | Amp Incorporated | Optical eraser and node switch for an optical network |
| IN165010B (ja) * | 1986-02-03 | 1989-07-29 | Babcock & Wilcox Co | |
| US4871908A (en) * | 1986-02-03 | 1989-10-03 | The Babcock & Wilcox Company | Overload protection for fiber optic microbend sensor |
| US4679445A (en) * | 1986-02-03 | 1987-07-14 | The Babcock & Wilcox Company | On-line replacement sensor assembly for a vortex shedding flowmeter |
| GB2204679A (en) * | 1987-04-30 | 1988-11-16 | Univ Manchester | Fibre optic sensor |
| FR2637080B1 (fr) * | 1988-09-27 | 1990-11-09 | Labo Electronique Physique | Capteur de pression a fibre optique |
| US4958070A (en) * | 1988-11-07 | 1990-09-18 | The Babcock & Wilcox Company | Digital electronics for controlling a fiber optic shedding flowmeter |
| US5271675A (en) * | 1992-10-22 | 1993-12-21 | Gas Research Institute | System for characterizing pressure, movement, temperature and flow pattern of fluids |
| US5272333A (en) * | 1992-10-23 | 1993-12-21 | Gas Research Institute | System for characterizing pressure, movement, and temperature of fluids |
| US6718078B2 (en) * | 2002-08-27 | 2004-04-06 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | High sensitivity fiber optic rotation sensor |
| CN101881633B (zh) * | 2010-04-06 | 2012-11-28 | 西安金和光学科技有限公司 | 基于光纤弯曲损耗的弹簧型高精度光纤传感器 |
| US9599493B2 (en) * | 2014-10-31 | 2017-03-21 | Invensys Systems, Inc. | Split flow vortex flowmeter |
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| JPS5774615A (en) * | 1980-10-28 | 1982-05-10 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Optical fiber flowmeter |
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| JPS5677724U (ja) * | 1979-11-20 | 1981-06-24 | ||
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| US4472628A (en) * | 1981-06-29 | 1984-09-18 | General Electric Company | Fiber optics transducers for sensing parameter magnitude |
| US4501157A (en) * | 1982-11-15 | 1985-02-26 | United Technologies Corporation | Vortex shedding flow measuring transducer |
| GB2131171A (en) * | 1982-11-25 | 1984-06-13 | Normalair Garrett | Vorten flowmeter using optical differential pressure sensor |
-
1984
- 1984-10-22 US US06/663,113 patent/US4552026A/en not_active Expired - Fee Related
-
1985
- 1985-06-28 CA CA000485888A patent/CA1228753A/en not_active Expired
- 1985-07-03 KR KR1019850004761A patent/KR890004714B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1985-08-19 DE DE8585305888T patent/DE3567101D1/de not_active Expired
- 1985-08-19 EP EP85305888A patent/EP0183340B1/en not_active Expired
- 1985-08-21 IN IN606/CAL/85A patent/IN164915B/en unknown
- 1985-08-29 BR BR8504176A patent/BR8504176A/pt not_active IP Right Cessation
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