JPH0552622A - 流量測定装置 - Google Patents
流量測定装置Info
- Publication number
- JPH0552622A JPH0552622A JP3244422A JP24442291A JPH0552622A JP H0552622 A JPH0552622 A JP H0552622A JP 3244422 A JP3244422 A JP 3244422A JP 24442291 A JP24442291 A JP 24442291A JP H0552622 A JPH0552622 A JP H0552622A
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- Japan
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- fluid
- flow velocity
- measuring device
- flow
- flow rate
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Abstract
(57)【要約】
【目的】自由水面を有する水路内流体を非接触にて流量
測定するときの測定レンジの改良を図る。 【構成】水路内流体の自由水面に向け超音波，電波，光
などを送波して間欠的に表面流速を測定する，他方水路
内流体の水位を測定して水路の流水断面積を求める。上
記表面流速に対応した水路表面の粗度係数や水路勾配な
どの水路定数と流水断面積との演算により流体の流量を
測定する。各種流体の流量測定は流体と接触しないで機
器の装着，交換ならびに保守が随時容易に行える。低流
速時において流速測定が不能になってもメモリに格納さ
れた測定データを用いて流量測定が行えて測定レンジが
改良できる。流体内の異物や気泡などの夾雑物の影響が
回避できる。
測定するときの測定レンジの改良を図る。 【構成】水路内流体の自由水面に向け超音波，電波，光
などを送波して間欠的に表面流速を測定する，他方水路
内流体の水位を測定して水路の流水断面積を求める。上
記表面流速に対応した水路表面の粗度係数や水路勾配な
どの水路定数と流水断面積との演算により流体の流量を
測定する。各種流体の流量測定は流体と接触しないで機
器の装着，交換ならびに保守が随時容易に行える。低流
速時において流速測定が不能になってもメモリに格納さ
れた測定データを用いて流量測定が行えて測定レンジが
改良できる。流体内の異物や気泡などの夾雑物の影響が
回避できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は例えば水路を流れる自
由水面を有する流体の流量を流体と非接触にて測定する
流量測定装置，特に測定レンジの改良に関する。
由水面を有する流体の流量を流体と非接触にて測定する
流量測定装置，特に測定レンジの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】自由水面を有する流体が流れる水路の流
量測定に速度・面積法がある。水路の上部空間に電波，
音波，光などの流速センサを配設し，自由水面からの反
射波を用いたドプラ法による流速測定を行い，別途水位
を測定し水位から流水断面積を求め上記流速との積から
流量測定が行われている。
量測定に速度・面積法がある。水路の上部空間に電波，
音波，光などの流速センサを配設し，自由水面からの反
射波を用いたドプラ法による流速測定を行い，別途水位
を測定し水位から流水断面積を求め上記流速との積から
流量測定が行われている。
【０００３】図３は従来の流量測定装置の一例を示すブ
ロック図であり，開水路におけるドプラ式流量測定にお
いて，４は水路，１５は水位センサ，１６は水位センサ
１５からの信号により作動する水位計，２７は超音波プ
ローブ，２８は超音波プローブ２７の付勢ならびに反射
信号を受信する送受信回路，２９は受信信号からドプラ
信号を抽出するドプラ回路，３０はドプラ信号を流速信
号へ変換する流速変換器，３１は流量演算器，３２は水
位から水路４の流水断面積を得る面積変換器である。
ロック図であり，開水路におけるドプラ式流量測定にお
いて，４は水路，１５は水位センサ，１６は水位センサ
１５からの信号により作動する水位計，２７は超音波プ
ローブ，２８は超音波プローブ２７の付勢ならびに反射
信号を受信する送受信回路，２９は受信信号からドプラ
信号を抽出するドプラ回路，３０はドプラ信号を流速信
号へ変換する流速変換器，３１は流量演算器，３２は水
位から水路４の流水断面積を得る面積変換器である。
【０００４】従来の流量測定装置は上記のように構成さ
れ，自由水面を有する流体が流れる水路４の壁面に設け
られた一組の超音波プローブ２７は，一方が送受信回路
２８からの信号により付勢されて流体内へ超音波を放射
し，他方は流体内の異物や気泡などからの反射波を受波
し，ドプラ回路２９において流速に比例したドプラ周波
数の信号が抽出され，流速変換器３０においてドプラ周
波数から流速への信号変換が行われる。また水路４の上
部へ配置され流体へ向け超音波を放射する水位センサ１
５からの信号により水位計１６にて流体の水位が測定さ
れる。面積変換器３２において当該水位に該当する水路
４の流水断面積が得られる。
れ，自由水面を有する流体が流れる水路４の壁面に設け
られた一組の超音波プローブ２７は，一方が送受信回路
２８からの信号により付勢されて流体内へ超音波を放射
し，他方は流体内の異物や気泡などからの反射波を受波
し，ドプラ回路２９において流速に比例したドプラ周波
数の信号が抽出され，流速変換器３０においてドプラ周
波数から流速への信号変換が行われる。また水路４の上
部へ配置され流体へ向け超音波を放射する水位センサ１
５からの信号により水位計１６にて流体の水位が測定さ
れる。面積変換器３２において当該水位に該当する水路
４の流水断面積が得られる。
【０００５】図４は台形水路における流水断面積の一例
で，Ａ：開口寸法，Ｂ：底辺寸法，Ｌ1：水路の高さ，
Ｌ0：水位センサ１５の設定高さ，Ｌ：流体表面までの
水位とすると，流水断面積Ｓは次式にて示される。 Ｓ＝（Ｌ0−Ｌ）｛Ｂ＋（Ｌ0−Ｌ）／２Ｌ1×（Ａ−Ｂ）｝ 流水断面積と上記流速との両信号が加えられる流量演算
器３１から水路４内流体の流量信号が出力される。
で，Ａ：開口寸法，Ｂ：底辺寸法，Ｌ1：水路の高さ，
Ｌ0：水位センサ１５の設定高さ，Ｌ：流体表面までの
水位とすると，流水断面積Ｓは次式にて示される。 Ｓ＝（Ｌ0−Ｌ）｛Ｂ＋（Ｌ0−Ｌ）／２Ｌ1×（Ａ−Ｂ）｝ 流水断面積と上記流速との両信号が加えられる流量演算
器３１から水路４内流体の流量信号が出力される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の流
量測定装置では，自由水面を有する流体が流れる水路４
の流体内に超音波プローブ２７を浸漬して流速測定が行
われ，寸法の大きな異物や密度の高い気泡が流体内に混
入すると，超音波が著るしく減衰して超音波伝搬が正常
に行えず欠測状態になることがある。また自由水面を有
する流体が流れる水路４の上部空間に流速センサを配置
して超音波，電波，光などを用いる流速測定は流体と接
触しないので流体内の気泡や異物などの影響がなく，装
置は装着，交換ならびに点検が容易に行える。
量測定装置では，自由水面を有する流体が流れる水路４
の流体内に超音波プローブ２７を浸漬して流速測定が行
われ，寸法の大きな異物や密度の高い気泡が流体内に混
入すると，超音波が著るしく減衰して超音波伝搬が正常
に行えず欠測状態になることがある。また自由水面を有
する流体が流れる水路４の上部空間に流速センサを配置
して超音波，電波，光などを用いる流速測定は流体と接
触しないので流体内の気泡や異物などの影響がなく，装
置は装着，交換ならびに点検が容易に行える。
【０００７】しかし流速測定において流速が低下すると
水面が平坦になり水面からの反射信号レベルが低下して
測定が不能となり欠測状態となる。従って低レンジの流
速測定が行えない。またイメージセンサなど高価で寿命
制限のあるデバイスを用いた流速センサは連続使用する
と交換頻度が増し保守費が増加するという問題点があっ
た。
水面が平坦になり水面からの反射信号レベルが低下して
測定が不能となり欠測状態となる。従って低レンジの流
速測定が行えない。またイメージセンサなど高価で寿命
制限のあるデバイスを用いた流速センサは連続使用する
と交換頻度が増し保守費が増加するという問題点があっ
た。
【０００８】この発明はかかる問題点を解決するために
なされたもので，流体内の異物や気泡の影響を受けるこ
となく，流体と非接触にて各種流体の流量測定が低流速
から測定でき且つ流速センサの寿命が改善できる流量測
定装置を得ることを目的とする。
なされたもので，流体内の異物や気泡の影響を受けるこ
となく，流体と非接触にて各種流体の流量測定が低流速
から測定でき且つ流速センサの寿命が改善できる流量測
定装置を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】所定周期にて流体の流速
を測定する指令を与えるタイミング回路と，水路の上部
空間に流速センサを備え流体と接触することなく上記指
令を受けて水路内流体の流速を測定する流速測定器と，
流速測定器からの信号をデイジタル信号に変換するＡ−
Ｄ変換器と，Ａ−Ｄ変換された測定データが正常である
ことを判定する識別回路と，識別回路からの出力により
更新された測定データを格納するメモリと，メモリから
読出された測定データより対応する水路の状態を示す水
路定数を出力する信号変換器と，流速センサに近接して
配設された水位センサの水位信号から得られた水位の関
数である流水断面積と水路定数との演算より流量信号を
得る流量演算器を設けたものである。
を測定する指令を与えるタイミング回路と，水路の上部
空間に流速センサを備え流体と接触することなく上記指
令を受けて水路内流体の流速を測定する流速測定器と，
流速測定器からの信号をデイジタル信号に変換するＡ−
Ｄ変換器と，Ａ−Ｄ変換された測定データが正常である
ことを判定する識別回路と，識別回路からの出力により
更新された測定データを格納するメモリと，メモリから
読出された測定データより対応する水路の状態を示す水
路定数を出力する信号変換器と，流速センサに近接して
配設された水位センサの水位信号から得られた水位の関
数である流水断面積と水路定数との演算より流量信号を
得る流量演算器を設けたものである。
【００１０】
【作用】この発明においては，自由水面を有する流体が
流れる水路の上部空間に流れ方向に向け超音波，電波，
光などを放射する流速センサを配置し，流体表面に発生
する波紋や波などからの反射信号やランダムなパターン
に基づいて流速を測定する。また上記流速センサに近接
して水位センサを設ける。流速測定器からの流速信号は
Ａ−Ｄ変換されて一部は識別回路に加わり測定データが
正常であると判定されると，測定データはメモリへ書込
まれて格納データを更新する。メモリへ格納された測定
データに対応して水路の状態を示す水路定数が得られ
る。
流れる水路の上部空間に流れ方向に向け超音波，電波，
光などを放射する流速センサを配置し，流体表面に発生
する波紋や波などからの反射信号やランダムなパターン
に基づいて流速を測定する。また上記流速センサに近接
して水位センサを設ける。流速測定器からの流速信号は
Ａ−Ｄ変換されて一部は識別回路に加わり測定データが
正常であると判定されると，測定データはメモリへ書込
まれて格納データを更新する。メモリへ格納された測定
データに対応して水路の状態を示す水路定数が得られ
る。
【００１１】水位センサならびに水位計から得られた水
路内流体水位から流水断面積が得られ上記水路定数と共
に流量演算器に加わり流量が得られる。流速センサと水
位センサは共に流体と接触することなく装着できるの
で，腐食性流体など各種流体の流量測定に利用して，装
着や交換が迅速且つ容易になり，保守点検が随時行えて
作業効率の改善が図れる。
路内流体水位から流水断面積が得られ上記水路定数と共
に流量演算器に加わり流量が得られる。流速センサと水
位センサは共に流体と接触することなく装着できるの
で，腐食性流体など各種流体の流量測定に利用して，装
着や交換が迅速且つ容易になり，保守点検が随時行えて
作業効率の改善が図れる。
【００１２】センサは流体内に浸漬しないので流体水位
が低下したり低流速において水面が平坦になっても正し
く測定が行えるので流量測定の測定レンジが拡大でき
る。また流体内に異物や気泡などの夾雑物が混入しても
これらの影響を受けないので，欠測状態の発生が回避さ
れ動作が安定化できる。流速測定は間欠的に行われるの
で流速センサの寿命が改善できる。
が低下したり低流速において水面が平坦になっても正し
く測定が行えるので流量測定の測定レンジが拡大でき
る。また流体内に異物や気泡などの夾雑物が混入しても
これらの影響を受けないので，欠測状態の発生が回避さ
れ動作が安定化できる。流速測定は間欠的に行われるの
で流速センサの寿命が改善できる。
【００１３】
【実施例】この発明の一実施例を添付図面を参照して詳
細に説明する。図１はこの発明の一実施例を示すブロッ
ク図で，図において１５，１６は上記従来装置と同一で
ある。１は周期的に流量測定の指令信号を発生するタイ
ミング回路，２は流体の表面流速を測定する流速測定
器，３はビーム成形した信号を流体表面へ送受波する流
速センサ，４は水路，５はＡ−Ｄ変換器，６は流速測定
器２からの流速データが正常であることを判定する識別
回路，７は書込回路，８は表面流速の測定データを格納
するメモリ，９は測定データに代わり手動操作にてデー
タを与えるデータ入力器，１０は測定データに基づき水
路４の勾配や粗度係数などに係わる水路定数の情報を出
力する第１信号変換器，１７は水位から流水断面積への
信号変換を行う関数発生器，１８は流量演算器，１９は
水位データを流速の参照データへ変換する第２信号変換
器，ｖ1は測定データ，ｖ2は参照データ，矢印は流体の
流れの方向を示している。
細に説明する。図１はこの発明の一実施例を示すブロッ
ク図で，図において１５，１６は上記従来装置と同一で
ある。１は周期的に流量測定の指令信号を発生するタイ
ミング回路，２は流体の表面流速を測定する流速測定
器，３はビーム成形した信号を流体表面へ送受波する流
速センサ，４は水路，５はＡ−Ｄ変換器，６は流速測定
器２からの流速データが正常であることを判定する識別
回路，７は書込回路，８は表面流速の測定データを格納
するメモリ，９は測定データに代わり手動操作にてデー
タを与えるデータ入力器，１０は測定データに基づき水
路４の勾配や粗度係数などに係わる水路定数の情報を出
力する第１信号変換器，１７は水位から流水断面積への
信号変換を行う関数発生器，１８は流量演算器，１９は
水位データを流速の参照データへ変換する第２信号変換
器，ｖ1は測定データ，ｖ2は参照データ，矢印は流体の
流れの方向を示している。
【００１４】上記のように構成された流量測定装置にお
いては，自由水面を有する流体が流れる水路４の上部空
間に流体の流れに向けて例えば超音波を放射する流速セ
ンサ３を装着する。タイミング回路１からの周期的に発
生する流速測定指令により流速測定器２が作動して例え
ば送受１組の圧電振動子を含む流速センサ３から水路４
内流体に向け超音波ビームが送波される。
いては，自由水面を有する流体が流れる水路４の上部空
間に流体の流れに向けて例えば超音波を放射する流速セ
ンサ３を装着する。タイミング回路１からの周期的に発
生する流速測定指令により流速測定器２が作動して例え
ば送受１組の圧電振動子を含む流速センサ３から水路４
内流体に向け超音波ビームが送波される。
【００１５】波などが発生し不規則な状態の流体表面か
らの反射波は流速センサ３にて受波され，流速測定器２
において送波信号と受波信号から水路４内流体の流速に
応じた超音波式ドプラ流速計による流速データが得ら
れ，流速データはＡ−Ｄ変換器５にてデイジタル信号に
変換され測定データｖ1となる。他方水位データは第２
信号変換器１９へ加わり当該データと関数関係にあり流
速の概略値を示す参照データｖ2へ変換される。識別回
路６において上記測定データｖ1と参照データＶ2が照合
され相互の偏差から測定が正常に行われたことが判定さ
れると識別回路６は出力を発生する。上記出力により書
込回路７が作動して測定データｖ1がメモリ８に格納さ
れ格納データが更新される。
らの反射波は流速センサ３にて受波され，流速測定器２
において送波信号と受波信号から水路４内流体の流速に
応じた超音波式ドプラ流速計による流速データが得ら
れ，流速データはＡ−Ｄ変換器５にてデイジタル信号に
変換され測定データｖ1となる。他方水位データは第２
信号変換器１９へ加わり当該データと関数関係にあり流
速の概略値を示す参照データｖ2へ変換される。識別回
路６において上記測定データｖ1と参照データＶ2が照合
され相互の偏差から測定が正常に行われたことが判定さ
れると識別回路６は出力を発生する。上記出力により書
込回路７が作動して測定データｖ1がメモリ８に格納さ
れ格納データが更新される。
【００１６】第１信号変換器１０には使用される水路４
の形式，材料などにより水路４表面の粗度係数や水路勾
配などに係わる水路定数が表面流速に対応して設けられ
ており，メモリ８に格納された測定データｖ1が第１信
号変換器１０に加わると流速に対応した水路定数が出力
される。また低流速になり流体表面が平坦になると流速
測定器２から測定データｖ1が得られない，このとき，
識別回路６からは出力がないので，メモリ８内の測定デ
ータｖ1は更新されず従前の測定データｖ1が保持され，
当該測定データｖ1を用いて流量測定が継続して行われ
欠測状態の発生が回避される。
の形式，材料などにより水路４表面の粗度係数や水路勾
配などに係わる水路定数が表面流速に対応して設けられ
ており，メモリ８に格納された測定データｖ1が第１信
号変換器１０に加わると流速に対応した水路定数が出力
される。また低流速になり流体表面が平坦になると流速
測定器２から測定データｖ1が得られない，このとき，
識別回路６からは出力がないので，メモリ８内の測定デ
ータｖ1は更新されず従前の測定データｖ1が保持され，
当該測定データｖ1を用いて流量測定が継続して行われ
欠測状態の発生が回避される。
【００１７】図２は流速測定器の一例を示すブロック
図，超音波を用いた流速測定において，１，２，３，４
は上記実施例と同一であり，２１はタイミング回路１か
らの指令により作動する送信回路，２２は送受切換器，
２３は受信回路，２４は送信信号と受信信号からドプラ
信号を抽出するドプラ回路，２５はドプラ信号から流速
信号へ変換する流速変換器，θは超音波ビームと流体と
のなす角度を示している。
図，超音波を用いた流速測定において，１，２，３，４
は上記実施例と同一であり，２１はタイミング回路１か
らの指令により作動する送信回路，２２は送受切換器，
２３は受信回路，２４は送信信号と受信信号からドプラ
信号を抽出するドプラ回路，２５はドプラ信号から流速
信号へ変換する流速変換器，θは超音波ビームと流体と
のなす角度を示している。
【００１８】水路４内上部空間に流体の自由水面に対し
超音波ビームが角度θをなすよう流速センサ３を配置す
る。タイミング回路１からの指令により送信回路２１か
ら周期的に所定時間正弦波信号を発生すると，送受切換
器２２を経て流速センサ３内に設けられた一方の圧電振
動子が付勢されて，超音波ビームが流体へ向け送波され
る。流体表面からの反射波は流速センサ３内の他方の圧
電振動子にて受波され，送受切換器２２を経て受信回路
２３にて増幅される。
超音波ビームが角度θをなすよう流速センサ３を配置す
る。タイミング回路１からの指令により送信回路２１か
ら周期的に所定時間正弦波信号を発生すると，送受切換
器２２を経て流速センサ３内に設けられた一方の圧電振
動子が付勢されて，超音波ビームが流体へ向け送波され
る。流体表面からの反射波は流速センサ３内の他方の圧
電振動子にて受波され，送受切換器２２を経て受信回路
２３にて増幅される。
【００１９】ドプラ回路２４においては送信信号と受信
信号から流速に比例したドプラ周波数信号ｆdが抽出さ
れる，ｆd＝２ｖ×ｆ／ｃ×ｃｏｓθ，ｖ：流速，ｆ：
送信周波数，ｃ：音速，ドプラ信号は流速変換器２５に
おいて流速データへの信号変換が行われる。また流速デ
ータは電波やレーザ光を用いたドプラ流速計によっても
同様に得られる。
信号から流速に比例したドプラ周波数信号ｆdが抽出さ
れる，ｆd＝２ｖ×ｆ／ｃ×ｃｏｓθ，ｖ：流速，ｆ：
送信周波数，ｃ：音速，ドプラ信号は流速変換器２５に
おいて流速データへの信号変換が行われる。また流速デ
ータは電波やレーザ光を用いたドプラ流速計によっても
同様に得られる。
【００２０】水位センサ１５として例えば超音波を用い
て空間における超音波伝搬時間信号を水位計１６へ供給
して水路４内流体水位を検出し，関数発生器１７におい
て水路４の断面形状から当該水位に対応した流水断面積
を得て，上記水路定数と共に流量演算器１８へ加わり流
量信号が出力される。流体水位は電波やレーザ光を用い
た水位計によっても同様に得られる。
て空間における超音波伝搬時間信号を水位計１６へ供給
して水路４内流体水位を検出し，関数発生器１７におい
て水路４の断面形状から当該水位に対応した流水断面積
を得て，上記水路定数と共に流量演算器１８へ加わり流
量信号が出力される。流体水位は電波やレーザ光を用い
た水位計によっても同様に得られる。
【００２１】流速測定点と平均流速の関係は流体水位に
より変わるので，流体水位に応じた流速分布から，水路
全体の平均流速の測定点における流速との比率即ち変換
係数ｋを求め次式により流量が算出できる。
より変わるので，流体水位に応じた流速分布から，水路
全体の平均流速の測定点における流速との比率即ち変換
係数ｋを求め次式により流量が算出できる。
【００２２】壁面から距離ｙの点の流速ｖ（ｙ）は次式
であたえられる。 ｖ（ｙ）＝ｖf｛（８．４８＋２．５×ｌn（ｙ／ｋ））｝（１） ただしＶf：摩擦速度で， Ｖf＝（ｇ×Ｒ×ｉ）1/2 （２） ｇ：重力加速度， Ｒ：動水半径（Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｒａｄｉｕｓ）を
表し（流水断面積／潤辺長）である，円管の場合は， Ｒ＝｛１−（Ｓｉｎθ／θ）｝（３） θ＝２Ｃｏｓ-1｛１−２（ｈ／Ｄ）｝ （４） Ｄ：管直径，ｉ：水路勾配，ｋ：壁面の粗さを表す定
数，代表点を水路の中心を通る流水表面上に選び，水路
形状による影響を考慮した速度Ｖ（ｈ）を次式のように
表す， Ｖ（ｈ）＝Ｖf×γ×｛８．４８＋２．５×ｌn（ｈ／ｋ）｝（５） ただしγ：水路形状による補正係数で管渠の場合の一例
を示す， γ＝α×（ｈ／Ｄ）＋β （６） ここでα，βは測定により求める。またＭａｎｎｉｎｇ
の平均流速公式は次式で表される， Ｖm＝Ｒ2/3×ｉ1/2／ｎ （７） ただしｎ：水路の粗度係数，さらにｋとｎの間には次の
関係がある（Ｖ．Ｔ．Ｃｈｏｗ“Ｏｐｅｎ−Ｃｈａｎｎ
ｅｌ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ，ＭｃＧＲＡＷＨＩＬＬ”
ｐ．２０６） ｋ＝１２．２×Ｒ×ｅｘｐ（−０．１２８×Ｒ1/6／ｎ） （８） （５），（７），（８）式より表面流速Ｖ（ｈ）から平
均流速Ｖmへの変換係数Ｋは，
であたえられる。 ｖ（ｙ）＝ｖf｛（８．４８＋２．５×ｌn（ｙ／ｋ））｝（１） ただしＶf：摩擦速度で， Ｖf＝（ｇ×Ｒ×ｉ）1/2 （２） ｇ：重力加速度， Ｒ：動水半径（Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｒａｄｉｕｓ）を
表し（流水断面積／潤辺長）である，円管の場合は， Ｒ＝｛１−（Ｓｉｎθ／θ）｝（３） θ＝２Ｃｏｓ-1｛１−２（ｈ／Ｄ）｝ （４） Ｄ：管直径，ｉ：水路勾配，ｋ：壁面の粗さを表す定
数，代表点を水路の中心を通る流水表面上に選び，水路
形状による影響を考慮した速度Ｖ（ｈ）を次式のように
表す， Ｖ（ｈ）＝Ｖf×γ×｛８．４８＋２．５×ｌn（ｈ／ｋ）｝（５） ただしγ：水路形状による補正係数で管渠の場合の一例
を示す， γ＝α×（ｈ／Ｄ）＋β （６） ここでα，βは測定により求める。またＭａｎｎｉｎｇ
の平均流速公式は次式で表される， Ｖm＝Ｒ2/3×ｉ1/2／ｎ （７） ただしｎ：水路の粗度係数，さらにｋとｎの間には次の
関係がある（Ｖ．Ｔ．Ｃｈｏｗ“Ｏｐｅｎ−Ｃｈａｎｎ
ｅｌ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ，ＭｃＧＲＡＷＨＩＬＬ”
ｐ．２０６） ｋ＝１２．２×Ｒ×ｅｘｐ（−０．１２８×Ｒ1/6／ｎ） （８） （５），（７），（８）式より表面流速Ｖ（ｈ）から平
均流速Ｖmへの変換係数Ｋは，
【数１】 ただしＲn＝Ｒ1/6／ｎ 上式によると，変換係数Ｋは管径Ｄ，水位ｈ，管路の粗
度係数ｎのみに関わり水路勾配ｉ，流体の動粘性係数ν
に無関係になっている。粗度係数ｎは水路４の構造によ
り異る，即ち水路４に金属管を用いたとき金属面は流水
によってしだいに錆を生じて粗となる。鋳鉄管を用いた
とき内面に不規則な瘤を生じ粗度はいちじるしく大きく
なる。不良なコンクリート管では表面の摩擦により砂利
が露出して粗度がいちじるしく大きくなる場合あある。
（７）と（９）式より ｉ1/2／ｎ＝Ｋ（ｈ）×Ｖ（ｈ）／Ｒ2/3となり，ｉ1/2
／ｎは水路勾配と水路表面の粗度係数よりなる水路定数
で，水路の材質や構造などから決められ，上式より水路
定数は水路の表面流速Ｖ（ｈ）の測定から得られ，第１
信号変換器１０において表面流速から水路定数への信号
変換が行える。これより流量Ｑは流水断面積Ａ（ｈ）と
平均流速Ｖm（ｈ）の積より得られる。 Ｑ＝Ａ（ｈ）×Ｖm（ｈ）＝Ａ（ｈ）×ｉ1/2／ｎ×Ｒ2/3 となり水位計２１からの水位の信号ならびに表面流速か
ら得られた水路定数信号を受け，精度よく流量を求める
ことができる。すなわち，マニング式におけるｉ1/2／
ｎを流速測定から求め，これと水位測定から流量が得ら
れる。
度係数ｎのみに関わり水路勾配ｉ，流体の動粘性係数ν
に無関係になっている。粗度係数ｎは水路４の構造によ
り異る，即ち水路４に金属管を用いたとき金属面は流水
によってしだいに錆を生じて粗となる。鋳鉄管を用いた
とき内面に不規則な瘤を生じ粗度はいちじるしく大きく
なる。不良なコンクリート管では表面の摩擦により砂利
が露出して粗度がいちじるしく大きくなる場合あある。
（７）と（９）式より ｉ1/2／ｎ＝Ｋ（ｈ）×Ｖ（ｈ）／Ｒ2/3となり，ｉ1/2
／ｎは水路勾配と水路表面の粗度係数よりなる水路定数
で，水路の材質や構造などから決められ，上式より水路
定数は水路の表面流速Ｖ（ｈ）の測定から得られ，第１
信号変換器１０において表面流速から水路定数への信号
変換が行える。これより流量Ｑは流水断面積Ａ（ｈ）と
平均流速Ｖm（ｈ）の積より得られる。 Ｑ＝Ａ（ｈ）×Ｖm（ｈ）＝Ａ（ｈ）×ｉ1/2／ｎ×Ｒ2/3 となり水位計２１からの水位の信号ならびに表面流速か
ら得られた水路定数信号を受け，精度よく流量を求める
ことができる。すなわち，マニング式におけるｉ1/2／
ｎを流速測定から求め，これと水位測定から流量が得ら
れる。
【００２３】水路４の上部空間に設けられた流速センサ
３ならびにこれに近接して設けられた水位センサ１５
は，その装着や交換が容易で保守点検が随時効率良く実
施できる。またセンサは流体内に浸漬しないので流体水
位が低下したり低流速時に水面が平坦になっても正しく
測定できるので流量測定の測定レンジの拡大が図れる。
３ならびにこれに近接して設けられた水位センサ１５
は，その装着や交換が容易で保守点検が随時効率良く実
施できる。またセンサは流体内に浸漬しないので流体水
位が低下したり低流速時に水面が平坦になっても正しく
測定できるので流量測定の測定レンジの拡大が図れる。
【００２４】流量計は流体と接触しないので，流体の種
類や流体内の異物や気泡などの夾雑物の影響から避けら
れる。流速測定は間欠的に行えるので流速センサの寿命
が改善できる。また水路４内の流体表面がランダムに変
動しても測定精度が確保され，上水，下水，農水，河川
などの流量測定に広く利用できる。
類や流体内の異物や気泡などの夾雑物の影響から避けら
れる。流速測定は間欠的に行えるので流速センサの寿命
が改善できる。また水路４内の流体表面がランダムに変
動しても測定精度が確保され，上水，下水，農水，河川
などの流量測定に広く利用できる。
【００２５】
【発明の効果】この発明は以上説明したとおり，流体の
自由水面に超音波，電波，光などを送波して間欠的に流
体の表面流速を測定する流速測定器と，流体水位から得
られた流水断面積ならびに水路定数の両信号が加わる流
量演算器を設ける簡単な構造により，各種流体の流量が
非接触にて測定できる。流速センサや水位センサの装着
や交換が容易で機器の保守点検が随時効率良く行える。
低水位および低流速における測定が正確に行えて測定レ
ンジが拡大できる。上水，下水，農水，河川などの流量
測定に利用でき且つ流体内部の夾雑物の影響が避けられ
安定した測定ができる。流速測定は間欠的に行えるので
流速センサの寿命が改善できる。水路内の流体表面がラ
ンダムに変動しても所定の流量測定精度が確保できると
いう効果がある。
自由水面に超音波，電波，光などを送波して間欠的に流
体の表面流速を測定する流速測定器と，流体水位から得
られた流水断面積ならびに水路定数の両信号が加わる流
量演算器を設ける簡単な構造により，各種流体の流量が
非接触にて測定できる。流速センサや水位センサの装着
や交換が容易で機器の保守点検が随時効率良く行える。
低水位および低流速における測定が正確に行えて測定レ
ンジが拡大できる。上水，下水，農水，河川などの流量
測定に利用でき且つ流体内部の夾雑物の影響が避けられ
安定した測定ができる。流速測定は間欠的に行えるので
流速センサの寿命が改善できる。水路内の流体表面がラ
ンダムに変動しても所定の流量測定精度が確保できると
いう効果がある。
【図１】この発明の一実施例を示すブロック図
【図２】流速測定器の一例を示すブロック図
【図３】従来の流量測定装置の一例を示すブロック図
【図４】台形水路における流水断面積の一例
１ タイミング回路２ 流速測定器 ３ 流速センサ ６ 識別回路 ８ メモリ １０ 第１信号変換器 １５ 水位センサ １７ 関数発生器 １８ 流量演算器 １９ 第２信号変換器
Claims (8)
- 【請求項１】 水路内を流れる自由水面を有する流体の
流量を測定する流量測定装置において，所定周期にて流
体の流速を測定する指令を与えるタイミング回路と，上
記水路の上部空間に流速センサを備え流体と接触するこ
となく上記指令を受けて水路内流体の流速を測定する流
速測定器と，上記流速測定器からの信号をデイジタル信
号に変換するＡ−Ｄ変換器と，Ａ−Ｄ変換された測定デ
ータが正常であることを判定する識別回路と，上記識別
回路からの出力により更新された測定データを格納する
メモリと，上記メモリから読出された測定データより対
応する水路の状態を示す水路定数を出力する信号変換器
と，上記流速センサに近接して配設された水位センサの
水位信号から得られた水位の関数である流水断面積と上
記水路定数との演算より流量信号を得る流量演算器とを
備えたことを特徴とする流量測定装置。 - 【請求項２】 流速測定器は超音波式ドプラ流速計であ
る請求項１記載の流量測定装置。 - 【請求項３】 流速測定器は電波式ドプラ流速計である
請求項１記載の流量測定装置。 - 【請求項４】 流速測定器は光学式ドプラ流速計である
請求項１記載の流量測定装置。 - 【請求項５】 流速測定器は流体表面のパターンから流
速を得る光学式流速計である請求項１記載の流量測定装
置。 - 【請求項６】 水位計は超音波式水位計である請求項１
記載の流量測定装置。 - 【請求項７】 水位計は電波式水位計である請求項１記
載の流量測定装置。 - 【請求項８】 水位計は光学式水位計である請求項１記
載の流量測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3244422A JPH0552622A (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | 流量測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3244422A JPH0552622A (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | 流量測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0552622A true JPH0552622A (ja) | 1993-03-02 |
Family
ID=17118424
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3244422A Pending JPH0552622A (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | 流量測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0552622A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07209045A (ja) * | 1994-01-07 | 1995-08-11 | Yasushi Nakashin | 形状認識による暗渠流量測定システム |
| KR100399245B1 (ko) * | 2001-01-05 | 2003-09-22 | 이상호 | 근접한 세 지점의 하천 수위정보를 이용한 하천유량 간접측정방법 |
| JPWO2003021052A1 (ja) * | 2001-08-30 | 2004-12-16 | 東陶機器株式会社 | 便器洗浄装置 |
| KR101029282B1 (ko) * | 2010-03-30 | 2011-04-18 | 한국건설기술연구원 | 하천 횡단면에서 횡방향 흐름저항 요인의 변화를 고려한 하천유량 측정 방법 |
| CN103575346A (zh) * | 2013-10-12 | 2014-02-12 | 苏州赛斯德工程设备有限公司 | 一种超声波流量计 |
| US10801872B1 (en) | 2019-08-06 | 2020-10-13 | Surface Solutions Inc. | Methane monitoring and conversion apparatus and methods |
-
1991
- 1991-08-29 JP JP3244422A patent/JPH0552622A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07209045A (ja) * | 1994-01-07 | 1995-08-11 | Yasushi Nakashin | 形状認識による暗渠流量測定システム |
| KR100399245B1 (ko) * | 2001-01-05 | 2003-09-22 | 이상호 | 근접한 세 지점의 하천 수위정보를 이용한 하천유량 간접측정방법 |
| JPWO2003021052A1 (ja) * | 2001-08-30 | 2004-12-16 | 東陶機器株式会社 | 便器洗浄装置 |
| JP2006038873A (ja) * | 2001-08-30 | 2006-02-09 | Toto Ltd | 健康管理装置 |
| USRE42840E1 (en) | 2001-08-30 | 2011-10-18 | Toto, Ltd. | Stool flushing device |
| KR101029282B1 (ko) * | 2010-03-30 | 2011-04-18 | 한국건설기술연구원 | 하천 횡단면에서 횡방향 흐름저항 요인의 변화를 고려한 하천유량 측정 방법 |
| CN103575346A (zh) * | 2013-10-12 | 2014-02-12 | 苏州赛斯德工程设备有限公司 | 一种超声波流量计 |
| US10801872B1 (en) | 2019-08-06 | 2020-10-13 | Surface Solutions Inc. | Methane monitoring and conversion apparatus and methods |
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