JPH055639A - Mass flowmeter - Google Patents

Mass flowmeter

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JPH055639A
JPH055639A JP1551991A JP1551991A JPH055639A JP H055639 A JPH055639 A JP H055639A JP 1551991 A JP1551991 A JP 1551991A JP 1551991 A JP1551991 A JP 1551991A JP H055639 A JPH055639 A JP H055639A
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signal
circuit
vortex
frequency
output
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Masanori Hondo
雅則 本道
Toshiyuki Miyata
敏幸 宮田
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Yokogawa Electric Corp
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Yokogawa Electric Corp
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Abstract

PURPOSE:To reduce the error of a mass flowmeter to a binarization error only so as to improve the accuracy of the flowmeter by generating the control signal of the switch of a variable gain amplifier by binarizing the pulse of a vortex frequency. CONSTITUTION:A vortex signal converted from a measured flow rate is changed by means of a digital control signal which is outputted from an adder circuit and used by a variable gain means to change a circuit gain in inverse proportion to the frequency of the vortex signal and the mass flow rate signal corresponding to a measured flow rate is outputted by detecting and rectifying the vortex signal. A pulse signal P1 through a Schmitt trigger 45 is inputted to a PLL circuit 50 and fed back after its frequency is divided by means of a 1/N counter 51, resulting in N-times enlargement of the frequency. A binary counter 52 binarizes the signal P1 and latch circuit 54 latches the binarized signal. The output e3 of the adder circuit is connected to the circuit 54 through resistances R1-Rn and outputted to a detection/rectifier circuit through a variable gain amplifier 56. The amplification degree of the amplifier 56 is inversely proportional to the vortex frequency and changed by means of the output of the circuit 54. Since the control signal of the switch of the amplifier 56 is generated by binarizing the pulse of the vortex frequency, the error of the variable gain means can be eliminated except a binarization error.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ガスあるいは液体など
の流体の流れに対応したカルマン渦により、渦発生体に
生じる交番力を検出して、これを質量流量信号として取
り出す質量流量計に係り、特に渦信号の信号/ノイズ
(S/N)比を低減するように改良した質量流量計に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mass flow meter which detects an alternating force generated in a vortex generator by a Karman vortex corresponding to the flow of a fluid such as gas or liquid and takes out this as a mass flow signal. , And in particular to a mass flow meter modified to reduce the signal / noise (S / N) ratio of the vortex signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】カルマン渦による信号を用いて質量流量
を測定する従来の技術として、例えば特願平1−251
095号「発明の名称:質量流量計」に開示された質量
流量計がある。そこでここに開示された質量流量計の基
本的な内容を以下に説明する。
2. Description of the Related Art As a conventional technique for measuring a mass flow rate using a signal due to a Karman vortex, for example, Japanese Patent Application No. 1-251.
There is a mass flowmeter disclosed in No. 095 "Title of Invention: Mass Flowmeter". Therefore, the basic contents of the mass flowmeter disclosed herein will be described below.

【0003】図3はこの従来の質量流量計の構成を示す
ブロック図である。測定流体により圧電素子17、21
に発生した渦電荷Q1 、Q2 は端子A、Bを介してそれ
ぞれ電荷増幅器25、26により交流電圧e1、e2
変換される。交流電圧e2 はボリウム27を介して交流
電圧e1 と加算回路28で加算されてその出力端に渦信
号e3 として出力される。
FIG. 3 is a block diagram showing the structure of this conventional mass flowmeter. Piezoelectric elements 17, 21 depending on the measuring fluid
The eddy charges Q 1 and Q 2 generated in the above are converted into AC voltages e 1 and e 2 by the charge amplifiers 25 and 26 via terminals A and B, respectively. The AC voltage e 2 is added to the AC voltage e 1 via the volume 27 by the adder circuit 28 and output as the vortex signal e 3 to the output terminal.

【0004】この後、渦信号e3 はコ−ナ周波数fcが
測定範囲における渦信号の最低の渦周波数fmin 以下に
設定されているロ−パスフイルタ39に出力され、ここ
で交流の質量流量信号e8 に変換されて出力される。質
量流量信号e8 は増幅器40で増幅された後、検波整流
回路41で検波整流されてその出力端に直流の質量流量
信号E02として出力される。
After that, the vortex signal e 3 is output to the low-pass filter 39 whose corner frequency fc is set to be equal to or lower than the lowest vortex frequency f min of the vortex signal in the measuring range, where the AC mass flow rate signal is output. It is converted to e 8 and output. The mass flow rate signal e 8 is amplified by the amplifier 40, detected and rectified by the detection rectification circuit 41, and output as a DC mass flow rate signal E 02 to the output terminal.

【0005】この質量流量信号E02は電圧/周波数変換
回路42により質量流量に比例したパルス信号Pm とし
て出力される。このパルス信号Pm を積算すれば容易に
質量流量の積算値が得られる。
This mass flow rate signal E 02 is output as a pulse signal P m proportional to the mass flow rate by the voltage / frequency conversion circuit 42. The integrated value of the mass flow rate can be easily obtained by integrating the pulse signals P m .

【0006】次に、以上のように構成された質量流量計
の動作について図4および図5を用いて説明する。図4
は横軸に渦周波数fを縦軸に渦信号e3 をとったときの
ロ−パスフイルタの特性を示し、図5は横軸に質量信号
ρVを縦軸に質量流量信号e8 をとったときのロ−パス
フイルタの出力特性をそれぞれ示している。但し、ρは
密度、Vはは速度である。
Next, the operation of the mass flowmeter configured as described above will be described with reference to FIGS. 4 and 5. Figure 4
Shows the characteristics of the low pass filter when the vortex frequency f is taken on the horizontal axis and the vortex signal e 3 is taken on the vertical axis. FIG. 5 shows the mass signal ρV on the horizontal axis and the mass flow rate signal e 8 on the vertical axis. The output characteristics of the low-pass filter of FIG. However, ρ is density and V is velocity.

【0007】加算回路28の出力端には配管ノイズ等が
除去された渦信号e3 が出力される。この渦信号は、 e3 =K3 ρV2 (1) で示されているように流速Vの2乗に比例した交流信号
である。
At the output end of the adder circuit 28, the vortex signal e 3 from which piping noise and the like are removed is output. This eddy signal is an AC signal proportional to the square of the flow velocity V as shown by e 3 = K 3 ρV 2 (1).

【0008】ここで、1次のロ−パスフイルタ39のコ
−ナ周波数fcを図4に示すように渦信号の最低の渦周
波数fmin に対して極めて小さく選定すると、交流の質
量流量信号e8 は、K4 を定数として e8 =K4 ρV2 /f (2) となる。
Here, if the corner frequency fc of the primary low-pass filter 39 is selected to be extremely small with respect to the lowest vortex frequency f min of the vortex signal as shown in FIG. 4, the AC mass flow rate signal e 8 Becomes e 8 = K 4 ρV 2 / f (2) with K 4 as a constant.

【0009】ここで、Vはfと比例関係にあるので
(2)式の関係は、次の(3)式の関係となる。この関
係は図5に示されている。ただし、K4´は定数であ
る。 e8 =K4´ρV (3) 従って、ロ−パスフイルタ39の出力端には交流の質量
流量信号e8 が得られる。
Since V has a proportional relationship with f, the relationship of the expression (2) becomes the relationship of the following expression (3). This relationship is shown in FIG. However, K4 'is a constant. e 8 = K 4 ′ ρV (3) Therefore, an AC mass flow rate signal e 8 is obtained at the output end of the low-pass filter 39.

【0010】ここで、例えばfcをfc=fmin /10
に選定したとするとfmin におけるノンリニア誤差q
は、ほぼ−0.5%程度となる。これは、仮にスパン流
量のときの渦周波数fを10fmin とすれば、−0.0
5%/F.Sに相当する小さい値である。例えば、口径
50Aでガスを測定する場合、測定流速を4〜40m/
sとすれば、渦周波数は70−700Hzとなり、fc
はfc=7Hzと設定すればよい。
In this case, for example, fc is fc = f min / 10
, The nonlinear error q at f min
Is about −0.5%. If the vortex frequency f at the span flow rate is 10f min , this is -0.0
5% / F. It is a small value corresponding to S. For example, when measuring gas with a diameter of 50 A, the measurement flow rate is 4 to 40 m /
If s, the vortex frequency is 70-700 Hz, and fc
Should be set to fc = 7 Hz.

【0011】以上の説明で分るようにこの質量流量計
は、渦信号を所定のコ−ナ周波数に選定されたロ−パス
フイルタを介して取り出すようにしたので、大幅に回路
構成を簡単にしながら質量流量を測定することができ、
またロ−パスフイルタの出力は流速に比例する出力であ
るので後段の検波整流回路などの飽和に起因する流量レ
ンジの狭少化を避けることができる。さらに、この質量
流量計によれば渦周波数に相当する入力信号を分母とす
る割算回路を用いないので、或る程度の誤差を許容すれ
ば渦が発生する下限流量まで測定することが可能とな
る。
As can be seen from the above description, in this mass flow meter, the vortex signal is taken out through the low pass filter selected for the predetermined corner frequency, so that the circuit structure is greatly simplified. Mass flow rate can be measured,
Further, since the output of the low-pass filter is an output proportional to the flow velocity, it is possible to avoid the narrowing of the flow rate range due to the saturation of the detection rectification circuit in the subsequent stage. Further, according to this mass flowmeter, since a division circuit having a denominator corresponding to the input signal corresponding to the vortex frequency is not used, it is possible to measure up to the lower limit flow rate at which a vortex is generated if a certain error is allowed. Become.

【0012】このような従来の質量流量計では、簡単な
構成で質量流量を測定することができ、さらに回路の飽
和による流量レンジの狭少化をさけることができ、その
上に測定できる下限流量を下げることができるなどの利
点がある。
In such a conventional mass flow meter, the mass flow rate can be measured with a simple structure, the flow rate range can be narrowed due to the saturation of the circuit, and the lower limit flow rate that can be measured Can be lowered.

【0013】しかし、加算回路28の出力e3 はコ−ナ
周波数がfcのロ−パスフイルタ39を介することによ
り(3)式で示す質量流量信号e8 を得ることになる
が、この場合にこのロ−パスフイルタ39を介すること
により、図4に示すように渦周波数fが大きくなるとこ
の回路のゲインが渦周波数fに比例して低下するので、
渦周波数fが大きくなったとき、つまり流量が大きくな
ったときに低い周波数のノイズが加わるとS/N比が低
下して信号処理に悪影響を与えることがある。
However, the output e 3 of the adder circuit 28 is obtained by passing through the low-pass filter 39 having a corner frequency fc to obtain the mass flow rate signal e 8 shown in the equation (3). Through the low-pass filter 39, when the vortex frequency f increases as shown in FIG. 4, the gain of this circuit decreases in proportion to the vortex frequency f.
When the vortex frequency f becomes large, that is, when the flow rate becomes large, if noise of a low frequency is added, the S / N ratio may be lowered and the signal processing may be adversely affected.

【0014】そこで、本出願人は、以上の点を解決する
ために、平成2年5月11日に特願平2−121490
「発明の名称:質量流量計」を提案している。以下、こ
の出願の内容について説明する。図6はこの出願に係る
質量流量計の構成を示すブロック図である。
Therefore, in order to solve the above points, the present applicant has filed Japanese Patent Application No. Hei 2-121490 on May 11, 1990.
It proposes "Title of Invention: Mass Flowmeter". The contents of this application will be described below. FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the mass flowmeter according to this application.

【0015】加算回路28の出力e3 は制御電圧Vcに
よりゲインが制御された可変ゲイン回路43で質量信号
9 に変換されて検波整流回路41に出力される。ま
た、出力e3 は帯域フイルタ44で不要なノイズが除去
されてシュミットトリガ45に出力される。
The output e 3 of the adder circuit 28 is converted into a mass signal e 9 by the variable gain circuit 43 whose gain is controlled by the control voltage Vc and output to the detection rectification circuit 41. Further, the output e 3 is output to the Schmitt trigger 45 after unnecessary noise is removed by the band filter 44.

【0016】このシュミットトリガ45で帯域フイルタ
44の出力をパルス化してパルス信号P1 として周波数
/電圧変換器46に出力し、ここで可変ゲイン回路43
のゲインを制御する制御電圧Vcに変換される。この制
御電圧Vcは渦信号の周波数に比例している。
The Schmitt trigger 45 pulsates the output of the band filter 44 and outputs it as a pulse signal P 1 to the frequency / voltage converter 46, where the variable gain circuit 43 is provided.
Is converted into a control voltage Vc for controlling the gain of the. This control voltage Vc is proportional to the frequency of the vortex signal.

【0017】次に、以上のように構成された質量流量計
の動作について説明する。加算回路28の出力e3 の振
幅はρV2 に比例している。また、制御信号Vcはシュ
ミットトリガ45で測定流体の渦周波数fに比例した信
号に変換されている。そして、この渦周波数fは流速V
に比例しているので、結局、制御信号Vcは流速Vに比
例し、K5 を定数として Vc=K5 V (4) となる。
Next, the operation of the mass flow meter constructed as above will be described. The amplitude of the output e 3 of the adder circuit 28 is proportional to ρV 2 . Further, the control signal Vc is converted by the Schmitt trigger 45 into a signal proportional to the vortex frequency f of the measurement fluid. The vortex frequency f is the flow velocity V
In the end, the control signal Vc is proportional to the flow velocity V, and Vc = K 5 V (4) with K 5 as a constant.

【0018】可変ゲイン回路43は渦周波数f、つまり
流速Vに反比例するように制御信号Vcによりそのゲイ
ンを制御するので、その出力端には次式に示すような質
量信号e9 を得る。 e9 =e3 /Vc=(K3 /K5 )ρV …(5) 従って、この場合の質量信号e9 は全周数帯域に亘って
一様な形でゲイン調節がなされて質量信号として出力さ
れる。このため、低周波ノイズが渦信号に対して相対的
に強調されることがなく、S/N比の改善に寄与するこ
ととなる。
Since the variable gain circuit 43 controls its gain by the control signal Vc so as to be inversely proportional to the vortex frequency f, that is, the flow velocity V, the mass signal e 9 shown in the following equation is obtained at its output end. e 9 = e 3 / Vc = (K 3 / K 5 ) ρV (5) Therefore, the mass signal e 9 in this case is gain-adjusted in a uniform form over the entire frequency band, and is obtained as a mass signal. Is output. Therefore, the low frequency noise is not emphasized relative to the vortex signal, which contributes to the improvement of the S / N ratio.

【0019】次に、この可変ゲイン回路43について図
7〜図9を用いてさらに詳しく説明する。図7は可変ゲ
イン回路を中心とする回路構成を示すブロック図、図8
は図7におけるアナログ/デジタル変換器の動作状態を
示す動作図、図9は図7に示す可変ゲイン回路の制御信
号Vcとゲインとの関係を示す特性図である。
Next, the variable gain circuit 43 will be described in more detail with reference to FIGS. FIG. 7 is a block diagram showing a circuit configuration centering on a variable gain circuit, and FIG.
7 is an operation diagram showing an operation state of the analog / digital converter in FIG. 7, and FIG. 9 is a characteristic diagram showing a relationship between the control signal Vc and the gain of the variable gain circuit shown in FIG.

【0020】加算回路28の出力e3 はバッフア増幅器
47A、47B、……47N、抵抗RA 、RB 、……R
N 、およびスイッチSWA 、SWB 、……SWN がそれ
ぞれ対応する添字ごとに接続された直列回路を介して加
算器48の(−)入力端に並列に接続されている。加算
器48はその(−)入力端と出力端が抵抗R0 で接続さ
れ、(+)入力端は共通電位点COMに接続されてい
る。
The output e 3 of the adder circuit 28 is a buffer amplifier 47A, 47B, ... 47N, and resistors R A , R B ,.
N and the switches SW A , SW B , ... SW N are connected in parallel to the (−) input terminal of the adder 48 via a series circuit connected for each corresponding subscript. The (−) input end and the output end of the adder 48 are connected by a resistor R 0 , and the (+) input end is connected to the common potential point COM.

【0021】そして、抵抗RA 、RB 、……RN などと
抵抗R0 との比率によりゲインが決定される。この場合
に、抵抗RA 、RB 、……RN は、各々1、2、4、
8、……、512の比率になるような値に選定され、抵
抗R0 =RN であり、全スイッチSWA 、SWB 、……
SWN がオンの場合には、 e9 /e3 =(512+256+…+1) となる。つまり、スイッチSWA 、SWB 、……SWN
を適当に選択することによりゲインは1〜1000倍ま
で変更することができる。
The gain is determined by the ratio of the resistances R A , R B , ... RN and the resistance R 0 . In this case, the resistance R A, R B, ...... R N are each 1,2,4,
The values are selected so that the ratio becomes 8, ..., 512, the resistance R 0 = R N , and all the switches SW A , SW B ,.
When SW N is on, e 9 / e 3 = (512 + 256 + ... + 1). That is, the switches SW A , SW B , ... SW N
The gain can be changed from 1 to 1000 times by properly selecting.

【0022】この場合に、スイッチSWA 、SWB 、…
…SWN を制御する各制御信号SA 、SB 、……SN
アナログ/デジタ変換器49の出力端QA 、QB 、……
N から得る。このアナログ/デジタ変換器49の出力
端QA 、QB 、……QN は、例えば10点あるものとす
ると、シュミットトリガ46の入力端のパルス信号P1
の渦周波数f1 、f2 、……f1000に対する制御信号S
A 、SB 、……SN に対応する制御信号S1 、S2 、…
…S10の状態は、Hをハイレベル、Lをロ−レベルとす
ると図8に示すようになる。
In this case, the switches SW A , SW B , ...
... SW control signals N for controlling the S A, S B, ...... S N are output Q A of the analog / digital converter 49, Q B, ......
Get from Q N. Assuming that there are 10 output terminals Q A , Q B , ... Q N of the analog / digital converter 49, a pulse signal P 1 at the input terminal of the Schmitt trigger 46 is assumed.
Vortex frequency f 1 of, f 2, the control signal S for ...... f 1000
A, S B, corresponding to ...... S N control signals S 1, S 2, ...
... state of S 10 is high level H, the L b - as shown in Figure 8 when the level to.

【0023】この様にしてスイッチSWA 、SWB 、…
…SWN をオン・オフ制御することにより、図9に示す
形で制御信号Vcに対して可変ゲイン回路43のゲイン
を直線的に変更することができる。
In this way, the switches SW A , SW B , ...
By controlling ON / OFF of SW N , the gain of the variable gain circuit 43 can be linearly changed with respect to the control signal Vc as shown in FIG.

【0024】[0024]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な質量流量計はシュミットトリガ45で帯域フイルタ4
4の出力をパルス化してパルス信号P1 として周波数/
電圧変換器46で直流の制御電圧Vcに変換し、さらに
アナログ/デジタル変換器49でデジタル信号に変換し
ているので、周波数/電圧変換器46とアナログ/デジ
タル変換器49で誤差を生じるという問題がある。
However, in such a mass flowmeter, the Schmitt trigger 45 is used for the band filter 4.
The output of 4 is pulsed to produce a pulse signal P 1 of frequency /
Since the voltage converter 46 converts the DC control voltage Vc and the analog / digital converter 49 converts the digital signal, the frequency / voltage converter 46 and the analog / digital converter 49 cause an error. There is.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するために、測定流量を渦信号に変換して出力する
信号変換手段と、この信号変換手段の出力が入力され回
路ゲインが先の渦信号の周波数に反比例して変化するデ
ジタル制御信号により可変される可変ゲイン手段と、先
の渦信号の渦周波数が入力されこの渦周波数を2進化信
号に変換する2進化変換手段と、可変ゲイン手段の出力
を検波整流して測定流量に対応した質量流量信号を出力
する検波整流手段とを具備し、先の2進化信号を先のデ
ジタル制御信号として出力するようにしたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, the present invention provides a signal converting means for converting a measured flow rate into a vortex signal and outputting the vortex signal, and an output of the signal converting means for inputting a circuit gain. Variable gain means that is varied by a digital control signal that varies inversely with the frequency of the previous vortex signal, and binarization conversion means that receives the vortex frequency of the previous vortex signal and converts the vortex frequency into a binary signal. The output of the variable gain means is detected and rectified, and the detection and rectification means for outputting a mass flow rate signal corresponding to the measured flow rate is provided, and the above binary signal is output as the above digital control signal.

【0026】[0026]

【作用】信号変換手段により測定流量を渦信号に変換し
て出力し、この信号変換手段の出力を可変ゲイン手段に
より回路ゲインを先の渦信号の周波数に反比例して変化
するデジタル制御信号により変化させる。一方、2進化
変換手段により渦周波数を2進化信号に変換して先のデ
ジタル制御信号とし、これにより可変ゲイン手段を制御
する。また、検波整流手段により可変ゲイン手段の出力
を検波整流して測定流量に対応した質量流量信号を出力
する。以上により、質量流量計の主要な構成要素である
可変ゲイン手段における誤差要因としては、2進化変換
手段による誤差だけとなり、誤差要因を低減させること
ができ、全体の精度が向上する。
The signal conversion means converts the measured flow rate into the vortex signal and outputs the vortex signal. The output of the signal conversion means is changed by the variable gain means by the digital control signal which changes the circuit gain in inverse proportion to the frequency of the vortex signal. Let On the other hand, the binary conversion means converts the vortex frequency into a binary signal to obtain the digital control signal, which controls the variable gain means. Further, the output of the variable gain means is detected and rectified by the detection rectification means, and a mass flow rate signal corresponding to the measured flow rate is output. As described above, the error factor in the variable gain means, which is a main component of the mass flowmeter, is only the error due to the binarization conversion means, and the error factor can be reduced and the overall accuracy is improved.

【0027】[0027]

【実施例】以下、本発明の実施例について図を用いて説
明する。図1は本発明の要部実施例の構成を示すブロッ
ク図である。図6に示すシュミットトリガ45のパルス
信号P1 と加算回路28からの出力e3 とがそれぞれ入
力される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the main part of the present invention. The pulse signal P 1 of the Schmitt trigger 45 shown in FIG. 6 and the output e 3 from the adder circuit 28 are respectively input.

【0028】パルス信号P1 は周波数fs を有し、この
パルス信号P1 はPLL(フエイズ・ロックド・ル−
プ)回路50に入力される。このPLL回路50の出力
は1/Nカウンタ51で分周されて入力に帰還され、こ
れにより周波数fs がN倍に拡大される。これ等の回路
は後述するように最大流量における渦周波数が低いとき
に精度を向上させるために用いられる。
The pulse signal P 1 has a frequency f s , and this pulse signal P 1 is a PLL (phase locked loop).
Input to the circuit 50. The output of the PLL circuit 50 is divided by the 1 / N counter 51 and fed back to the input, whereby the frequency f s is expanded N times. These circuits are used to improve accuracy when the vortex frequency at the maximum flow rate is low, as will be described later.

【0029】バイナリカウンタ52には、PLL回路5
0の出力N・fs とパルス発生回路53から出力される
リセット信号Rsが入力され、このリセット信号Rsの
一定のパルス周期Tsに対応して出力N・fs を2進数
化して、出力Q1、Q2、……、Qnとして出力する。
The binary counter 52 includes a PLL circuit 5
Reset signal Rs which is output from the output N · f s and the pulse generating circuit 53 0 is input, the output N · f s corresponds to the constant pulse period Ts of the reset signal Rs and binarized, the output Q1 , Q2, ..., Qn are output.

【0030】ラッチ回路54には、バイナリカウンタ5
2の出力Q1、Q2、……、Qnとクロック発生回路5
5からのクロック信号CLKが入力され、このクロック
信号CLKにより2進数化されたバイナリカウンタ52
の出力Q1、Q2、……、Qnをラッチしたり、出力端
に出力D1、D2、……Dnとして出力したりする。
The latch circuit 54 includes a binary counter 5
2 outputs Q1, Q2, ..., Qn and clock generation circuit 5
The clock signal CLK from 5 is input, and the binary counter 52 converted into a binary number by this clock signal CLK.
, Qn are output as the outputs D1, D2, ... Dn to the output terminals.

【0031】非反転入力端(+)が共通電位点COMに
接続された可変ゲイン増幅器56の反転入力端(−)と
出力端との間には、抵抗Rが接続され、さらにこの反
転入力端(−)には加算回路28からの出力e3 が抵抗
1 、R2 、……、Rn の直列回路を介して接続されて
いる。
A resistor R f is connected between the inverting input terminal (−) and the output terminal of the variable gain amplifier 56 whose non-inverting input terminal (+) is connected to the common potential point COM. The output e 3 from the adder circuit 28 is connected to the end (−) via a series circuit of resistors R 1 , R 2 , ..., R n .

【0032】これ等の抵抗R1 、R2 、……、Rn
は、それぞれスイッチSW1 、SW2 、……、SWn
並列に接続され、これ等のスイッチSW1 、SW2 、…
…、SWn はラッチ回路54の出力D1、D2、……D
nがそれぞれインバ−タG1 、G2 、……、Gn で反転
されて印加され、その開閉が制御される。
Switches SW 1 , SW 2 , ..., SW n are connected in parallel to these resistors R 1 , R 2 , ..., R n , respectively, and these switches SW 1 , SW 2 , …
..., SW n are outputs D1, D2, ... D of the latch circuit 54
n are inverted and applied by the inverters G 1 , G 2 , ..., G n , respectively, and the opening and closing thereof are controlled.

【0033】この様にして、可変ゲイン増幅器56の反
転入力端(−)に接続される抵抗R 1 、R2 、……、R
n と抵抗Rで決定される増幅度で可変ゲイン増幅器5
6はその入力端に印加される加算回路28からの出力e
10を検波整流回路41に出力する。この増幅度は渦周波
数に反比例してデジタルの出力D1、D2、……Dnに
より可変される。
In this way, the inverse of the variable gain amplifier 56 is
Resistance R connected to the input terminal (-) 1, R2, ……, R
nAnd resistance RfThe variable gain amplifier 5 with the amplification degree determined by
6 is the output e from the adder circuit 28 applied to its input end
TenIs output to the detection rectification circuit 41. This amplification is the vortex frequency
In inverse proportion to the number, the digital outputs D1, D2, ... Dn
More variable.

【0034】なお、図1においてPLL回路50と1/
Nカウンタ51により渦周波数fs をN倍にする点につ
いて以下に説明をする。例えば、バイナリカウンタ52
が10ビットの出力を持つとすると、0〜2047まで
2進数で表現することができる。最大流量のときの渦周
波数が低く、一定のパルス周期Tsにシュミットトリガ
45から出力されるパルスの数が2047より遥かに低
く、例えば500程度だった場合に、このパルスをその
ままバイナリカウンタ52に出力すると、上位2ビット
は使用されないことになる。つまり、増幅器56のスイ
ッチSW9 、SW 10は作動しないこととなるので、分解
能が悪くなる。
In FIG. 1, the PLL circuit 50 and 1 /
Vortex frequency f by N counter 51sTo increase N times
Will be described below. For example, the binary counter 52
Has 10-bit output, 0 to 2047
It can be expressed in binary. Vortex circumference at maximum flow rate
Schmitt trigger with low pulse frequency and constant pulse period Ts
The number of pulses output from 45 is much lower than 2047.
If it is about 500, for example,
If output to the binary counter 52 as it is, the upper 2 bits
Will not be used. In other words, the switch of amplifier 56
Switch SW9, SW TenWill not work, so disassemble
Noh will be worse.

【0035】そこで、一定のパルス周期Tsにバイナリ
カウンタ52に入力されるパルスの数を増やして全ての
ビットを使用して分解能を向上させている。なお、パル
スの数を増やすにはリセット信号Rsのパルス周期Ts
を大きくすることも考えられるが、この様にするとデ−
タの保持時間が長くなり、このためゲインを変更する周
期も長くなり、直線性が悪くなる。
Therefore, the number of pulses input to the binary counter 52 is increased at a constant pulse period Ts to use all bits to improve the resolution. In addition, in order to increase the number of pulses, the pulse period Ts of the reset signal Rs is
It may be possible to increase the
Data holding time becomes longer, and thus the gain changing cycle also becomes longer, resulting in poor linearity.

【0036】次に、以上のように構成された実施例の動
作について図2に示す波形図を用いて説明する。シュミ
ットトリガ45の周波数fs を有するパルス信号P1
PLL回路50に入力されてN倍され、これがバイナリ
カウンタ52に入力される。バイナリカウンタ52はリ
セット信号Rsがハイレベルでリセットされるが、時刻
0 でロ−レベル(図2(a))になると、PLL回路
50の出力Nfs がデ−タ1としてバイナリカウンタ5
2に入力される(図2(b))。バイナリカウンタ52
はこのデ−タ1を2進数化してその出力端に出力Q1、
Q2、……、Qnとしてデジタル出力する。
Next, the operation of the embodiment configured as described above will be described with reference to the waveform chart shown in FIG. The pulse signal P 1 having the frequency f s of the Schmitt trigger 45 is input to the PLL circuit 50 and multiplied by N, and this is input to the binary counter 52. The binary counter 52 is reset when the reset signal Rs is at a high level, but when it goes to a low level (FIG. 2A) at time t 0 , the output Nf s of the PLL circuit 50 becomes the data 1 and the binary counter 5
2 is input (FIG. 2 (b)). Binary counter 52
Converts this data 1 into a binary number and outputs it to its output end Q1,
Digitally output as Q2, ..., Qn.

【0037】ラッチ回路54はクロック信号CLKがハ
イレベルの状態でこのデジタル出力Q1、Q2、……、
Qnをラッチし、ロ−レベルで出力する。時刻t1 でロ
−レベルとなりその出力端に出力D1、D2、……Dn
として出力するが、時刻t2 でハイレベルとなりこれ等
をデ−タ1として保持する(図2(c))。
The latch circuit 54 outputs the digital outputs Q1, Q2, ..., While the clock signal CLK is at a high level.
Latch Qn and output at low level. At time t 1, it becomes a low level and outputs D1, D2, ... Dn to its output terminals.
However, it becomes a high level at time t 2 and these are held as data 1 (FIG. 2 (c)).

【0038】時刻t3 では、リセット信号Rsがロ−レ
ベルになる(図2(a))ので、バイナリカウンタ52
は同様にしてデ−タ2をカウントしてラッチ回路54に
出力しているが、時刻t4 で、クロック信号CLKがロ
−レベルになり、ラッチ回路54は対応する出力D1、
D2、……Dnをその出力端にデ−タ2(図2(b))
として出力する。時刻t5 でクロックCLKがハイレベ
ルになりこのデ−タ2は保持される(図2(c))。以
下、同様にしてこれ等の動作が繰り返される。
At time t 3 , the reset signal Rs becomes low level (FIG. 2 (a)), so the binary counter 52
Similarly counts the data 2 and outputs it to the latch circuit 54, but at time t 4 , the clock signal CLK becomes low level, and the latch circuit 54 outputs the corresponding output D1,
D2, ... Dn at the output end of data 2 (Fig. 2 (b))
Output as. At time t 5 , the clock CLK becomes high level and this data 2 is held (FIG. 2 (c)). Thereafter, these operations are similarly repeated.

【0039】このラッチ回路54の出力D1、D2、…
…Dnである2進化信号は、制御信号としてスイッチS
1 、SW2 、……、SWn を可変ゲイン増幅器56の
増幅度が渦周波数に反比例するように開閉させる。
Outputs D1, D2, ... Of this latch circuit 54
The binary signal Dn is a switch S as a control signal.
W 1 , SW 2 , ..., SW n are opened and closed so that the amplification degree of the variable gain amplifier 56 is inversely proportional to the vortex frequency.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上、実施例と共に具体的に説明したよ
うに本発明によれば、渦周波数のパルスを2進数化して
これを可変ゲイン増幅器のスイッチの制御信号としてい
るので、誤差を生じる可能性は2進数化するときの変換
誤差だけであり、この種の質量流量計の重要な構成要素
である可変ゲイン手段での誤差が小さくなり、全体とし
て精度向上に寄与する。
As described above in detail with the embodiments, according to the present invention, since the pulse of the vortex frequency is converted into a binary number and used as the control signal of the switch of the variable gain amplifier, an error may occur. The property is only a conversion error when it is converted into a binary number, and the error in the variable gain means which is an important constituent element of this type of mass flowmeter becomes small, which contributes to the improvement of accuracy as a whole.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の1実施例の要部構成を示すブロック図
である。
FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of one embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す実施例の動作を説明する波形図であ
る。
FIG. 2 is a waveform diagram illustrating the operation of the embodiment shown in FIG.

【図3】従来の第1の質量流量計の構成を示すブロック
図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a first conventional mass flowmeter.

【図4】図3に示すロ−パスフイルタの特性を示す第1
の特性図である。
FIG. 4 is a first graph showing characteristics of the low-pass filter shown in FIG.
FIG.

【図5】図3に示すロ−パスフイルタの特性を示す第2
の特性図である。
FIG. 5 is a second graph showing the characteristics of the low-pass filter shown in FIG.
FIG.

【図6】従来の第2の質量流量計の構成を示すブロック
図である。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a second conventional mass flowmeter.

【図7】図6に示す可変ゲイン回路の詳細を示すブロッ
ク図である。
7 is a block diagram showing details of the variable gain circuit shown in FIG.

【図8】図7におけるアナログ/デジタル変換器の動作
状態を示す動作図である。
FIG. 8 is an operation diagram showing an operation state of the analog / digital converter in FIG.

【図9】図7に示す可変ゲイン回路の制御信号とゲイン
との関係を示す特性である。
9 is a characteristic showing a relationship between a control signal and a gain of the variable gain circuit shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

17、21 圧電素子 12 渦発生体 25、26 電荷増幅器 28 加算回路 39 ロ−パスフイルタ 41 検波整流回路 43…可変ゲイン回路 44 帯域フイルタ 45 シュミットトリガ 46 周波数/電圧変換器 47A、47B、〜、47N バッフア増幅器 48 加算器 49 アナログ/デジタル変換器 50 PLL回路 51 1/Nカウンタ 52 バイナリカウンタ 54 ラッチ回路 56 増幅器 17, 21 Piezoelectric element 12 Vortex generator 25, 26 Charge amplifier 28 Summing circuit 39 Low-pass filter 41 Detection rectification circuit 43 ... Variable gain circuit 44 Band filter 45 Schmitt trigger 46 Frequency / voltage converter 47A, 47B, ..., 47N buffer Amplifier 48 Adder 49 Analog / Digital converter 50 PLL circuit 51 1 / N counter 52 Binary counter 54 Latch circuit 56 Amplifier

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】測定流量を渦信号に変換して出力する信号
変換手段と、この信号変換手段の出力が入力され回路ゲ
インが前記渦信号の周波数に反比例して変化するデジタ
ル制御信号により可変される可変ゲイン手段と、前記渦
信号の渦周波数が入力されこの渦周波数を2進化信号に
変換する2進化変換手段と、前記可変ゲイン手段の出力
を検波整流して前記測定流量に対応した質量流量信号を
出力する検波整流手段とを具備し、前記2進化信号を前
記デジタル制御信号として出力することを特徴とする質
量流量計。
Claim: What is claimed is: 1. A signal converting means for converting a measured flow rate into an eddy signal and outputting the eddy signal, and an output of the signal converting means is inputted to change a circuit gain in inverse proportion to the frequency of the eddy signal. Variable gain means that is varied by a digital control signal, binarization conversion means that receives the vortex frequency of the vortex signal and converts the vortex frequency into a binary signal, and the output of the variable gain means is detected and rectified to perform the measurement. A mass flowmeter, comprising: a detection rectification unit that outputs a mass flow rate signal corresponding to a flow rate, and that outputs the binary signal as the digital control signal.
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