JPH0454892B2 - - Google Patents
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- JPH0454892B2 JPH0454892B2 JP4793483A JP4793483A JPH0454892B2 JP H0454892 B2 JPH0454892 B2 JP H0454892B2 JP 4793483 A JP4793483 A JP 4793483A JP 4793483 A JP4793483 A JP 4793483A JP H0454892 B2 JPH0454892 B2 JP H0454892B2
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- 238000005314 correlation function Methods 0.000 claims description 12
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 230000005514 two-phase flow Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
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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
- G01F1/704—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow using marked regions or existing inhomogeneities within the fluid stream, e.g. statistically occurring variations in a fluid parameter
- G01F1/708—Measuring the time taken to traverse a fixed distance
- G01F1/712—Measuring the time taken to traverse a fixed distance using auto-correlation or cross-correlation detection means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
気体や液体、さらにはこれらの流体中に微粉炭
などの固体粒子類を混入した２相流の如き、主に
管路輪送中の流体の流速を、相互相関法により測
定する場合において、その測定精度を流速の如何
に拘らず有利に改善する開発成果につき以下のべ
るところは、流体の計量に関する技術の分野を占
める。
などの固体粒子類を混入した２相流の如き、主に
管路輪送中の流体の流速を、相互相関法により測
定する場合において、その測定精度を流速の如何
に拘らず有利に改善する開発成果につき以下のべ
るところは、流体の計量に関する技術の分野を占
める。
（従来技術とその問題点）
管路を流れる流体中のある物理量たとえば静電
容量のゆらぎに注目し、第１図ａに示すように距
離Ｌを該管路に沿つてへだてる２点間における上
記のゆらぎの伝達遅れτpを相互相関法により求め
て、その間の流速ｖ＝Ｌ／τpを得ることは相関型
流速計において良く知られた方法である。
容量のゆらぎに注目し、第１図ａに示すように距
離Ｌを該管路に沿つてへだてる２点間における上
記のゆらぎの伝達遅れτpを相互相関法により求め
て、その間の流速ｖ＝Ｌ／τpを得ることは相関型
流速計において良く知られた方法である。
第１図ａにおいて１は流体の流れる管路、２は
流体、３，４は管路に沿い距離Ｌだけ離れてそれ
ぞれ設置したセンサであり、５は、２つのセンサ
の信号u1，u2の相互相関を計算する演算器、また
６は得られた遅れ時間τpを流速ｖに換算する演算
器である。
流体、３，４は管路に沿い距離Ｌだけ離れてそれ
ぞれ設置したセンサであり、５は、２つのセンサ
の信号u1，u2の相互相関を計算する演算器、また
６は得られた遅れ時間τpを流速ｖに換算する演算
器である。
センサ３，４としては、流体の物理量のうち何
のゆらぎに注目するかによつても異なるが、上記
静電容量のほか温度や放射線さらには超音波など
の検知器などが良く知られた例である。
のゆらぎに注目するかによつても異なるが、上記
静電容量のほか温度や放射線さらには超音波など
の検知器などが良く知られた例である。
第１図ｂにはセンサ３，４における信号の状態
を示し、例えば静電容量の微小な変化（ゆらぎ）
がセンサ３側で先行し、少し遅れてセンサ４側に
もあらわれている。これは微粉炭の固気２相流の
静電容量を実際に測定した例である。
を示し、例えば静電容量の微小な変化（ゆらぎ）
がセンサ３側で先行し、少し遅れてセンサ４側に
もあらわれている。これは微粉炭の固気２相流の
静電容量を実際に測定した例である。
第１図ｃはそれらの相互相関関数を示し、それ
がピーク値をとる遅れ時間τpが距離Ｌをへだてる
２点間でのゆらぎの伝達遅れであり、相互相関関
数は次式(1)で計算される。
がピーク値をとる遅れ時間τpが距離Ｌをへだてる
２点間でのゆらぎの伝達遅れであり、相互相関関
数は次式(1)で計算される。
φ12（τ）＝１／Ｔ∫T pu1（ｔ）u2（ｔ＋τ）dt…(1
) ピーク値τpはφ12（τ）をτで微分し、それが零
となるものを求めれば良く、ｄ／dτφ12（τ）は、次 式 ｄ／dτφ12（τ）＝１／Ｔ∫T pu1（ｔ−τ）ｄ／dtu
2（ｔ）dt …(2) のように変形されるため具体的にはu2の微分信号
とu1の先信号の相互相関を求めることが多い。
) ピーク値τpはφ12（τ）をτで微分し、それが零
となるものを求めれば良く、ｄ／dτφ12（τ）は、次 式 ｄ／dτφ12（τ）＝１／Ｔ∫T pu1（ｔ−τ）ｄ／dtu
2（ｔ）dt …(2) のように変形されるため具体的にはu2の微分信号
とu1の先信号の相互相関を求めることが多い。
さて第１図において両信号u1，u2は、距離Ｌが
大きい程、また流速ｖが小さい程、すなわち空間
的時間的に差が大きい程、その同一性が保存され
にくい。
大きい程、また流速ｖが小さい程、すなわち空間
的時間的に差が大きい程、その同一性が保存され
にくい。
例えば第２図ａ，ｂは、流速ｖが約1/2のとき
の第１図ｂ，ｃに対応する関係を示し、相互相関
関数φ12（τ）の波形は崩れて、そのピーク値を求
めるのは非常に難しくなつている。
の第１図ｂ，ｃに対応する関係を示し、相互相関
関数φ12（τ）の波形は崩れて、そのピーク値を求
めるのは非常に難しくなつている。
また流速ｖが非常に大きい場合に距離Ｌが小さ
すぎると信号の類似性は非常に良いが遅れ時間τp
が短かすぎてその分解能が悪くなり、流速測定の
精度が極めて悪くなる。
すぎると信号の類似性は非常に良いが遅れ時間τp
が短かすぎてその分解能が悪くなり、流速測定の
精度が極めて悪くなる。
以上のことから相関法による測定方法では距離
Ｌの選択が極めて重要であり、流れの状態により
適切に選択しなければならないことがわかる。
Ｌの選択が極めて重要であり、流れの状態により
適切に選択しなければならないことがわかる。
（発明の目的）
上述の従来の相関型流速計における問題点につ
いてこの発明は、以下のべるようにしてとくに有
利な解決を図ることを目的とする。
いてこの発明は、以下のべるようにしてとくに有
利な解決を図ることを目的とする。
（発明の構成）
すなわち、この発明は、管路中における流体の
流れの向きに沿う少なくとも３箇所にわたり、互
いに異なる間隔をへだてて設置された流体の物理
量を測定するセンサと、 該センサによつて測定された物理量から、各セ
ンサ間それぞれの相互相関関数を求め、得られた
各関数から各センサ間の遅れ時間を算出する相互
関数演算器と、 該演算器で算出された各センサ間の遅れ時間の
中から予め定めておいた所定範囲内にある遅れ時
間のみを選択し、その値から平均流速を求める論
理回路とからなる相関型流速計である。
流れの向きに沿う少なくとも３箇所にわたり、互
いに異なる間隔をへだてて設置された流体の物理
量を測定するセンサと、 該センサによつて測定された物理量から、各セ
ンサ間それぞれの相互相関関数を求め、得られた
各関数から各センサ間の遅れ時間を算出する相互
関数演算器と、 該演算器で算出された各センサ間の遅れ時間の
中から予め定めておいた所定範囲内にある遅れ時
間のみを選択し、その値から平均流速を求める論
理回路とからなる相関型流速計である。
いま第３図に、第１図で示したセンサ３，４間
の距離Ｌが５cmと10cmである場合の上掲微粉炭流
れの相互相関関数の比較を示す。流速の大きい
（14〜15m／ｓ）場合、同図ａのように距離Ｌの
長い方が、これに反して流速の小さい（７〜
8m／ｓ）場合、同図ｃのように距離Ｌの短い方
が、それぞれ安定した相互相関関数を得ることが
でき、遅れ時間τpの測定が精度良くできる。
の距離Ｌが５cmと10cmである場合の上掲微粉炭流
れの相互相関関数の比較を示す。流速の大きい
（14〜15m／ｓ）場合、同図ａのように距離Ｌの
長い方が、これに反して流速の小さい（７〜
8m／ｓ）場合、同図ｃのように距離Ｌの短い方
が、それぞれ安定した相互相関関数を得ることが
でき、遅れ時間τpの測定が精度良くできる。
なお同図ｂは流速ｖが10〜11m／ｓのとき、距
離Ｌが５cmと10cmの双方で安定した相互相関関数
を得ることを示している。
離Ｌが５cmと10cmの双方で安定した相互相関関数
を得ることを示している。
したがつて測定対象の流速ｖの変動が大きい場
合は、流速に応じて適切な距離Ｌを選択すれば、
大きなレンジで高精度の流速測定を行なうことが
できるわけである。
合は、流速に応じて適切な距離Ｌを選択すれば、
大きなレンジで高精度の流速測定を行なうことが
できるわけである。
第４図は上記実験の結果に従う、新しい測定系
に構成につきこの発明の具体化例を示す。
に構成につきこの発明の具体化例を示す。
すなわち従来の構成のセンサ３，４に加えて下
流側にさらにセンサ７を加える。そのときセンサ
３，４間の距離L1に対し、センサ４，７間の距
離L2を2L1程度に従つてセンサ３，７間の距離L3
は3L1程度にするのが良い。
流側にさらにセンサ７を加える。そのときセンサ
３，４間の距離L1に対し、センサ４，７間の距
離L2を2L1程度に従つてセンサ３，７間の距離L3
は3L1程度にするのが良い。
ここに相互関数演算器５ａ，５ｂおよび５ｃは
それぞれu1とu2，u2とu3、そしてu1とu3の相互相
関関数φ12，φ23，φ13を計算する。
それぞれu1とu2，u2とu3、そしてu1とu3の相互相
関関数φ12，φ23，φ13を計算する。
図中８は、それぞれ演算器５ａ，５ｂおよび５
ｃから、信号φ12，τp a，φ23，τp bおよびφ13，τp c
を
受けて流速ｖを決定する論理回路である。
ｃから、信号φ12，τp a，φ23，τp bおよびφ13，τp c
を
受けて流速ｖを決定する論理回路である。
流速ｖの決定論理には種々の方法をとることが
できるが最も単純な方法を第５図に示すように、
相互関数演算器５ａ，５ｂおよび５ｃの出力τp a，
τp b，τp cがそれぞれ、次式(3) τl iτp iτh i …(3) ∵ｉ＝ａ，ｂ，ｃ のときのみ（すなわちそれぞれの上下限内のとき
のみ）採用し、次式(4) V1＝L1／τp a，v2＝L2／τp b，v3 ＝L3／τp c …(4) によつてVi（ｉ＝１，２，３）を求める。そして
この有効なVi（ｉ＝１，２，３）からのみ平均値
を求めて、次式(5) Ｖ＝1/n3 〓i=1 vi …(5) （ただしvi０のもののみ加算して、vi０の
数ｎで平均をとる。） によつて正規のｖを求める。
できるが最も単純な方法を第５図に示すように、
相互関数演算器５ａ，５ｂおよび５ｃの出力τp a，
τp b，τp cがそれぞれ、次式(3) τl iτp iτh i …(3) ∵ｉ＝ａ，ｂ，ｃ のときのみ（すなわちそれぞれの上下限内のとき
のみ）採用し、次式(4) V1＝L1／τp a，v2＝L2／τp b，v3 ＝L3／τp c …(4) によつてVi（ｉ＝１，２，３）を求める。そして
この有効なVi（ｉ＝１，２，３）からのみ平均値
を求めて、次式(5) Ｖ＝1/n3 〓i=1 vi …(5) （ただしvi０のもののみ加算して、vi０の
数ｎで平均をとる。） によつて正規のｖを求める。
なおこの方法以外に以下のような論理回路の採
用ももちろん可能である。
用ももちろん可能である。
相関関数φ12，φ23，φ13の形状の正しいもの
のみ選択する方法 τp a，τp b，τp cの多数決論理を採る方法 φ12（τp a），φ23（τp b），φ13（τp c）が下限
以上の
もののみ採用する方法 また第４図では３つのセンサ３，４および７を
用いる例を示しているが、４つ以上でも良く、前
述のものと全く同じ論理で真の流速ｖをより高い
精度にて求めることができる。
のみ選択する方法 τp a，τp b，τp cの多数決論理を採る方法 φ12（τp a），φ23（τp b），φ13（τp c）が下限
以上の
もののみ採用する方法 また第４図では３つのセンサ３，４および７を
用いる例を示しているが、４つ以上でも良く、前
述のものと全く同じ論理で真の流速ｖをより高い
精度にて求めることができる。
この発明は、以上のべたように、センサ間距離
を互いに異ならせて、３箇所以上にセンサを設置
し、流速の大小に応じて最適なセンサ間距離の組
み合せを選択して流速を求めるから、流速が大き
く変化しても常に正確な流速を測定することがで
きる。
を互いに異ならせて、３箇所以上にセンサを設置
し、流速の大小に応じて最適なセンサ間距離の組
み合せを選択して流速を求めるから、流速が大き
く変化しても常に正確な流速を測定することがで
きる。
第１図ａ，ｂ，ｃは、相関法による流速測定要
領を示す、センサ配置図と各センサによる信号の
波形図および相互相関関数のグラフであり、第２
図ａ，ｂは不適切なセンサ間距離Ｌの場合におけ
る各センサによる信号の波形図および相互相関関
数のグラフそして、第３図ａ，ｂ，ｃは、距離Ｌ
と流速ｖによる相互相関関数の波形変化のありさ
まを示した比較グラフであり、第４図はこの発明
の実施例の説明図、第５図は流速ｖの決定論理を
示すフローチヤートである。 ３，４，７…センサ、L1，L2，L3…センサ間
距離。
領を示す、センサ配置図と各センサによる信号の
波形図および相互相関関数のグラフであり、第２
図ａ，ｂは不適切なセンサ間距離Ｌの場合におけ
る各センサによる信号の波形図および相互相関関
数のグラフそして、第３図ａ，ｂ，ｃは、距離Ｌ
と流速ｖによる相互相関関数の波形変化のありさ
まを示した比較グラフであり、第４図はこの発明
の実施例の説明図、第５図は流速ｖの決定論理を
示すフローチヤートである。 ３，４，７…センサ、L1，L2，L3…センサ間
距離。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 管路中における流体の流れの向きに沿う少な
くとも３箇所にわたり、互いに異なる間隔をへだ
てて設置された流体の物理量を測定するセンサ
と、 該センサによつて測定された物理量から、各セ
ンサ間それぞれの相互相関関数を求め、得られた
各関数から各センサ間の遅れ時間を算出する相互
関数演算器と、 該演算器で算出された各センサ間の遅れ時間の
中から予め定めておいた所定範囲内にある遅れ時
間のみを選択し、その値から平均流速を求める論
理回路とからなることを特徴とする相関型流速
計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4793483A JPS59173715A (ja) | 1983-03-24 | 1983-03-24 | 相関型流速計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4793483A JPS59173715A (ja) | 1983-03-24 | 1983-03-24 | 相関型流速計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59173715A JPS59173715A (ja) | 1984-10-01 |
| JPH0454892B2 true JPH0454892B2 (ja) | 1992-09-01 |
Family
ID=12789199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4793483A Granted JPS59173715A (ja) | 1983-03-24 | 1983-03-24 | 相関型流速計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59173715A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017049084A (ja) * | 2015-09-01 | 2017-03-09 | セイコーエプソン株式会社 | 媒体速度検出装置及び印刷装置 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0532734Y2 (ja) * | 1986-05-16 | 1993-08-20 | ||
| FR2889874B1 (fr) * | 2005-08-16 | 2007-09-21 | Commissariat Energie Atomique | Procede de mesure de la vitesse de deplacement |
| JP2009168688A (ja) * | 2008-01-17 | 2009-07-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 流体計測装置 |
| US11134917B2 (en) * | 2015-12-14 | 2021-10-05 | Koninklijke Philips N.V. | Imaging system and method of determining a translation speed of a catheter |
-
1983
- 1983-03-24 JP JP4793483A patent/JPS59173715A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017049084A (ja) * | 2015-09-01 | 2017-03-09 | セイコーエプソン株式会社 | 媒体速度検出装置及び印刷装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59173715A (ja) | 1984-10-01 |
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