JPH0572220A - Detecting apparatus of velocity of fluid - Google Patents

Detecting apparatus of velocity of fluid

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JPH0572220A
JPH0572220A JP25723791A JP25723791A JPH0572220A JP H0572220 A JPH0572220 A JP H0572220A JP 25723791 A JP25723791 A JP 25723791A JP 25723791 A JP25723791 A JP 25723791A JP H0572220 A JPH0572220 A JP H0572220A
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JP
Japan
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surrounding body
hole
wall surface
fluid
velocity
Prior art date
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Pending
Application number
JP25723791A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshijirou Watanabe
嘉二郎 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Gas Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Gas Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Gas Co Ltd filed Critical Tokyo Gas Co Ltd
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Publication of JPH0572220A publication Critical patent/JPH0572220A/en
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable execution of highly precise detection by a method wherein a pressure of an internal space of a surrounding body provided on the upper side of a flow passage and having a hole bored in the wall surface is made to fluctuate at a prescribed frequency and the velocity of a fluid is calculated on the basis of a change in the pressure generated. CONSTITUTION:A surrounding body 7 covers a hole 2 bored in the wall surface of a pipe 1 from outside in an airtight manner. A sound pressure generating means 10 such as a thin-type speaker is fitted to the wall surface of the surrounding body 7 so that it forms a part of the wall surface. The means 10 is driven in a sine wave manner by a drive circuit 11 of which an output frequency is set to be a Helmholtz resonance frequency determined by the capacity V10 of the surrounding body 7, the dimension of the diameter 2r of the hole 2, etc., and an internal pressure in the surrounding body 7 is made to change at the Helmholtz resonance frequency. A capacitor-microphone 8 is fitted inside the surrounding body 7 and detects the pressure in the surrounding body 7. A coeffi cient circuit 9 amplifies a detection output from the microphone 8 at a prescribed amplification rate, detects the flow velocity of a gas in the pipe 1 and outputs it.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、パイプ等を流れる流
体の速度(流速)を検出する流体速度検出装置に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fluid velocity detecting device for detecting the velocity (flow velocity) of a fluid flowing through a pipe or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の流体速度検出装置として、例えば
エアフローセンサを例にとって説明する。即ちエアフロ
ーセンサは、気体の流れの中に細いヒーター線を気体の
流れ方向に直交するように配置し、そのヒーター線に一
定の電流をパルス状に供給して発熱せしめ、そのヒータ
ー線の放熱による抵抗変化を検出することによつて、流
体の流速を検出するものであつた。
2. Description of the Related Art As a conventional fluid velocity detecting device, an air flow sensor will be described as an example. That is, the air flow sensor arranges a thin heater wire in the flow of gas so as to be orthogonal to the flow direction of the gas, supplies a constant current to the heater wire in a pulsed manner to generate heat, and the heat is radiated by the heater wire. The flow velocity of the fluid was detected by detecting the resistance change.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の流体速度検出装置にあつては、ヒーター線が
直接流体に接触する構成であるので、流体に塵挨、薬剤
の蒸気等が混入されていた場合にはそれがヒーター線に
付着したり、またヒーター線の表面が流体中の前記薬剤
の蒸気等に直接的に長時間接触することによつて変化し
て放熱状態が経年変化し、流体とヒーター線との熱的関
係が変わってしまい誤差が徐々に大きくなる恐れが多分
にあるという恐れがあつた。
However, in such a conventional fluid velocity detecting device, since the heater wire is in direct contact with the fluid, dust, chemical vapor, etc. are mixed into the fluid. If it is attached to the heater wire, or the surface of the heater wire is in direct contact with the chemical vapor in the fluid for a long period of time, the heat dissipation state changes over time, There was a possibility that the thermal relationship between the fluid and the heater wire would change and the error would gradually increase.

【0004】また、ヒーター線の抵抗値変化を大きくと
るために、非常に細いヒーター線を用いるので塵挨が大
きく、かつそれが高速で移動するものであつた場合に
は、ヒーター線に非常に大きな外力が作用し、塑性変形
する恐れがあつたので、風上側にフィルタを設ける必要
があつた。
Further, since a very thin heater wire is used in order to obtain a large change in the resistance value of the heater wire, when the dust is large and it moves at a high speed, the heater wire is very Since a large external force may cause plastic deformation, it is necessary to provide a filter on the windward side.

【0005】さらに、流体の速度に比例した外力がその
細いヒーター線に当り、ヒーター線が流量抵抗として流
体に常時作用する構成であるので、速度の大きな流体を
測定対象とした場合には、ヒーター線が伸びてしまい測
定誤差が大きくなり、またヒーター線の弾性限界を越え
るような外力が作用した場合にはヒーター線は測定初期
の抵抗値のものと違ってしまう恐れがあつた。
Furthermore, since an external force proportional to the velocity of the fluid hits the thin heater wire and the heater wire always acts on the fluid as a flow resistance, when the fluid with high velocity is to be measured, the heater is used. There is a risk that the wire will be stretched and the measurement error will increase, and if an external force that exceeds the elastic limit of the heater wire is applied, the heater wire will have a resistance value different from the initial resistance value.

【0006】この発明は、上記のような技術領域と全く
異なる小生の研究領域、すなわち音響技術の原理を適応
させることによつて上記のような問題点を解消させたも
ので、例えば音響部品として一般によく知られているス
ピーカとマイクロホンとを用いることによつて維持管理
が容易で、従来になく安く、かつ精度のよい流体速度検
出装置を提供することを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned problems by adapting the principle of acoustic technology, that is, a research field of a completely different student from the above-mentioned technical field, for example, as an acoustic component. It is an object of the present invention to provide a fluid velocity detecting device which is easy to maintain and uses, which is cheaper and more accurate than ever before, by using a generally well-known speaker and microphone.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この発明は、流体の流通
路の上側に設けられ、かつその流通路に接する壁面に孔
が穿設された包囲体と、該包囲体の内部空間の圧力を所
定の周波数で変動せしめるための音圧発生手段と、前記
包囲体の内部空間に発生する圧力変化に基づいて前記流
体の速度を算出する流速検出手段とを備え、前記流体の
速度を算出する構成とする。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, there is provided an enclosure provided on an upper side of a fluid passage and having a hole formed in a wall surface in contact with the passage, and a pressure in an inner space of the enclosure. A configuration for calculating the velocity of the fluid, comprising sound pressure generating means for varying the fluid at a predetermined frequency, and flow velocity detecting means for calculating the velocity of the fluid based on the pressure change generated in the internal space of the enclosure. And

【0008】[0008]

【作用】この発明による流体速度装置は、包囲体の実空
間容積、孔の寸法等によって決まるヘルムホルツ共振周
波数で該包囲体の中の気体の圧力を変動させ、かつその
包囲体の孔を介して測定流体と作用させ、そのときの包
囲体内の圧力変動を検出することによつて流体の速度を
簡単に測定する。
In the fluid velocity device according to the present invention, the pressure of the gas in the enclosure is changed at the Helmholtz resonance frequency determined by the actual space volume of the enclosure, the size of the hole, etc., and the fluid is passed through the hole of the enclosure. The velocity of the fluid is simply measured by acting on the measurement fluid and detecting the pressure fluctuation in the enclosure at that time.

【0009】[0009]

【実施例】図1に基づいて、この発明の基本原理の理論
の概要を説明する。図1において、1は肉厚hのパイプ
で、その中を一端Aから他端Bに向けて測定対象である
気体(流体)が流速Vfで流通している。2は前記パイ
プ1の壁面に穿設された直径2rの小径の孔、3は前記
パイプ1の壁面に穿設された孔2に対して所定の間隔で
対向配置されたスピーカ等の音圧発生手段で、所定の周
波数で駆動される。4は前記音圧発生手段3から発生さ
れた音波(ここでは音圧と同義である)が疎密波とな
り、孔2を通過した後に円弧状に拡散形成される音波の
回折波動である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An outline of the theory of the basic principle of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a pipe having a wall thickness h, in which a gas (fluid) to be measured flows from one end A to the other end B at a flow velocity V f . Reference numeral 2 denotes a small-diameter hole 2r having a diameter 2r formed in the wall surface of the pipe 1, and reference numeral 3 denotes sound pressure generation of a speaker or the like which is opposed to the hole 2 formed in the wall surface of the pipe 1 at a predetermined interval. It is driven at a predetermined frequency by means. Reference numeral 4 denotes a diffracted wave of a sound wave generated by the sound pressure generating means 3 (which has the same meaning as the sound pressure here) becomes a compressional wave and is diffused and formed in an arc shape after passing through the hole 2.

【0010】次に、上記基本構成に基づき流速Vfが求
められる原理を図2乃至図4に基づいて説明する。ま
ず、図2に示されるようにパイプ1の壁面に穿設された
孔2の部分には斜線で示されるように直径2r、厚さ
(肉厚)hの空気(密度ρ)の円柱が形成され、それに
よつて音響学上における直径2r、長さhの音響管5が
形成されているものと考えられる。この音響管5に対し
て、下方から音圧発生手段3が対面するように配置され
(図1参照)、前記音圧発生手段3は所定周波数で正弦
波駆動される。
Next, the principle of obtaining the flow velocity V f based on the above basic configuration will be described with reference to FIGS. 2 to 4. First, as shown in FIG. 2, a cylinder of air (density ρ) having a diameter 2r and a thickness (wall thickness) h is formed in a portion of the hole 2 formed in the wall surface of the pipe 1 as shown by the diagonal lines. It is considered that the acoustic tube 5 having a diameter 2r and a length h in terms of acoustics is formed thereby. The sound pressure generating means 3 is arranged so as to face the acoustic tube 5 from below (see FIG. 1), and the sound pressure generating means 3 is driven by a sine wave at a predetermined frequency.

【0011】ここで、前記音圧発生手段3が所定周波数
で正弦波駆動されると前記音響管5の上側開口端では、
図3に示すように半径r、厚さ(πr)/2の空気(密
度ρ)の円柱状空気部(質量:m)6が、前記音圧発生
手段3と音響管5内の空気バネ(図6における空気バネ
1c)とにより速度Vv(t)(変位:X(t))で上下に単
振動させられるものと考えられる。このときの円柱状空
気部6の質量m(以下、付加質量という)は次式により
表わされる。
Here, when the sound pressure generating means 3 is driven by a sine wave at a predetermined frequency, at the upper open end of the acoustic tube 5,
As shown in FIG. 3, a cylindrical air portion (mass: m) 6 of air (density ρ) having a radius r and a thickness (πr) / 2 is generated by the sound pressure generating means 3 and the air spring (in the acoustic tube 5). It is considered that the air spring 1c in FIG. 6 and the single vibration up and down at a velocity V v (t) (displacement: X (t)). At this time, the mass m of the cylindrical air portion 6 (hereinafter referred to as additional mass) is expressed by the following equation.

【0012】[0012]

【数1】 [Equation 1]

【0013】ただし、(π・r)/2は理論的に計算で
きものである。また、この振動系の運動エネルギーは、
(1/2)m・vv 2である。
However, (π · r) / 2 can be theoretically calculated. Also, the kinetic energy of this vibration system is
(1/2) m · v v 2 .

【0014】ここで、図1の如くパイプ1内をA方向か
らB方向に向けて気体が流速Vfで流れ、かつ前記音響
管5の上端面にも前記気体が速度Vfで流れているもの
と仮定すると、図3に斜線で示した付加質量mの部分の
円柱状空気部6はA方向から流れる気体によつて外力を
受け、図4に斜線C及びDで示すように速度Vfに比例
した量(図4においてLで示される)だけ下流(B方
向)に流される。その結果、図4に実線で示す部分の円
柱状空気部6が音響管5の上端面に沿って、破線で示す
円柱状空気部6’まで風下B方向にLだけずれ、円柱状
空気部6の付加質量mの部分に蓄えられたエネルギーも
空気の流れによつて風下、即ちB方向に持ち去られる。
つまり、エネルギーの散逸が発生するのである。そこ
で、時間tの間にずれ量(変位量)Lが発生してその付
加質量mの部分の平面断面積をAとすると
Here, as shown in FIG. 1, the gas flows in the pipe 1 from the direction A to the direction B at the flow velocity V f , and the gas also flows at the upper end surface of the acoustic tube 5 at the velocity V f . Assuming that, the cylindrical air portion 6 in the portion of the additional mass m shown by the diagonal lines in FIG. 3 receives an external force by the gas flowing from the A direction, and the velocity V f is shown by the diagonal lines C and D in FIG. Is flowed downstream (direction B) by an amount proportional to (indicated by L in FIG. 4). As a result, the cylindrical air portion 6 in the portion shown by the solid line in FIG. The energy stored in the portion of the additional mass m of is also carried away by the flow of air in the leeward direction, that is, in the B direction.
In other words, energy dissipation occurs. Therefore, when a displacement amount (displacement amount) L occurs during the time t and the plane sectional area of the portion of the additional mass m is A

【0015】[0015]

【数2】 となる。ただし、Kは定数である。時間tの間に散逸し
たエネルギー量D・tは、
[Equation 2] Becomes However, K is a constant. The amount of energy D · t dissipated during time t is

【0016】[0016]

【数3】 [Equation 3]

【0017】単位時間当りに散逸するエネルギー量D
は、
Energy amount D dissipated per unit time
Is

【0018】[0018]

【数4】 [Equation 4]

【0019】ただし、d=(mKVf)/(πr2)であ
る。数1を数4に代入すると
However, d = (mKV f ) / (πr 2 ). Substituting equation 1 into equation 4

【0020】[0020]

【数5】 [Equation 5]

【0021】このとき、流体の速度VfAt this time, the velocity V f of the fluid is

【0022】[0022]

【数6】 [Equation 6]

【0023】となる。すなわち、音響管5のダンパ係数
dが分かれば、流速Vfが分かる。
[0023] That is, if the damper coefficient d of the acoustic tube 5 is known, the flow velocity V f can be known.

【0024】次に、各具体的構成を示し、それらのダン
パ係数dの求め方及び流速Vfの求め方について図5及
び図6を参照しながら説明する。 まず図5に基づいて
説明する。なお同図において図1と同一構成またはそれ
と均等のものには同一符号を付してその説明は省略す
る。
Next, each specific configuration will be shown, and how to obtain the damper coefficient d and how to obtain the flow velocity V f will be described with reference to FIGS. 5 and 6. First, it demonstrates based on FIG. In the figure, the same components as those in FIG. 1 or their equivalents are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0025】図中、7はパイプ1壁面に穿設された孔2
を外側から気密状に覆う密閉用ハウジング(包囲体)
で、そのハウジング7の壁面には該壁面の一部を形成す
るように薄型スピーカ等の音圧発生手段10が取り付け
られ、その音圧発生手段10は、前記ハウジング7の容
積V0、孔2の直径2rの寸法等によつて決まるヘルム
ホルツ共振周波数に出力周波数が設定された駆動回路1
1によつて正弦波駆動され、前記ハウジング7内の内圧
を前記ヘルムホルツ共振周波数で変化せしめる。
In the figure, 7 is a hole 2 formed in the wall surface of the pipe 1.
Airtight housing that covers the outside from the outside (enclosure)
A sound pressure generating means 10 such as a thin speaker is attached to the wall surface of the housing 7 so as to form a part of the wall surface. The sound pressure generating means 10 has a volume V 0 of the housing 7 and a hole 2 Drive circuit 1 in which the output frequency is set to the Helmholtz resonance frequency determined by the size of the diameter 2r of the
1 drives a sine wave to change the internal pressure in the housing 7 at the Helmholtz resonance frequency.

【0026】なお、図5においてはパイプ1の壁面に孔
2を穿設したが、ハウジング7の壁面の一部分で前記パ
イプ1の壁面の一部を形成せしめ、かつその壁面に孔2
を穿接し、壁面を共用する構成にしても良く、またその
孔2の形状は円形のみならず、長方形、正方形等の方形
であつてもよく、またその寸法形状はその時々の設計仕
様で決められることは言うまでもないことである。8は
コンデンサーマイクロホン(音圧検出手段)で、ハウジ
ング7内に取り付けられ、該ハウジング内の圧力(音
圧)変動を検出する。9は増幅回路等からなる係数回路
で、前記マイクロホン8からの検出出力を所定の増幅率
で増幅して前記パイプ1内の気体の流速V fを検出して
出力する。
In FIG. 5, a hole is formed on the wall surface of the pipe 1.
2 was drilled, but the part of the wall surface of the housing 7
A part of the wall surface of Ip 1 is formed and a hole 2 is formed on the wall surface.
May be pierced and shared with the wall surface.
The shape of the hole 2 is not only circular but also rectangular such as rectangular and square.
The size and shape of the
Needless to say, it can be decided by the situation. 8 is
With a condenser microphone (sound pressure detection means),
Mounted in the housing 7 to provide pressure (sound
Pressure) fluctuation is detected. 9 is a coefficient circuit including an amplifier circuit, etc.
Then, the detection output from the microphone 8 is set to a predetermined amplification factor.
And the flow velocity V of the gas in the pipe 1 fTo detect
Output.

【0027】次に、上記図5に示す構成に基づいて前記
音響管5のダンパ係数dの算出論理を図6を参照しなが
ら説明する。
Next, the calculation logic of the damper coefficient d of the acoustic tube 5 based on the configuration shown in FIG. 5 will be described with reference to FIG.

【0028】まず図5及び図6において、P0は大気
圧、△P(t)は音圧発生手段10の駆動によつて発生す
るハウジング7内の圧力(音圧)変化量、X(t)はパイ
プ1の孔2の部分に発生する付加質量mを形成する円柱
状空気部6の上下方向の変位量、U(t)は音圧発生手段
10の受圧面(例えばスピーカのコーン紙に相当する)
の変位量、rはパイプ1の孔2の半径(付加質量mを形
成する円柱状空気部6の半径でもある)、V0はハウジ
ング7内の実空間容積、Sは音圧発生手段10の受圧面
の面積、γは気体の比熱比(空気の場合は1.4)、Vf
は測定対象の気体の流速、Aは付加質量mを形成する円
柱状空気部6の断面積(孔2の開口面積)、mは円柱状
空気部6の質量(付加質量)、dは音響管5に発生する
ダンパ係数として設定すると図5に示す構成のものは図
6に示す振動系の物理モデルと等価と考えることが出来
る。
First, in FIGS. 5 and 6, P 0 is the atmospheric pressure, ΔP (t) is the change amount of the pressure (sound pressure) in the housing 7 generated by the driving of the sound pressure generating means 10, and X (t ) Is the vertical displacement of the cylindrical air portion 6 forming the additional mass m generated in the hole 2 of the pipe 1, and U (t) is the pressure receiving surface of the sound pressure generating means 10 (for example, the cone paper of the speaker). Equivalent to)
, R is the radius of the hole 2 of the pipe 1 (also the radius of the cylindrical air portion 6 forming the additional mass m), V 0 is the actual space volume in the housing 7, and S is the sound pressure generating means 10. Area of pressure receiving surface, γ is specific heat ratio of gas (1.4 in case of air), V f
Is the flow velocity of the gas to be measured, A is the cross-sectional area of the cylindrical air portion 6 forming the additional mass m (opening area of the hole 2), m is the mass of the cylindrical air portion 6 (additional mass), and d is the acoustic tube. 5 can be considered equivalent to the physical model of the vibration system shown in FIG. 6.

【0029】すなわち、前記物理モデルにおける円柱状
空気部6の部分は、円柱状空気部6自身の付加質量m、
ハウジング7内に発生する空気バネ(またはハウジング
7内に発生し、それが音響管5を介して円柱状空気部6
に伝わるので、音響管5に発生するとも言える)1c、
音響管5に発生するダンパ1bなどの制御要素から構成
されている。そこで図6において、次の数7及び数8が
成立する。
That is, the portion of the cylindrical air portion 6 in the physical model is the additional mass m of the cylindrical air portion 6 itself,
An air spring generated in the housing 7 (or generated in the housing 7 through the acoustic tube 5 and a cylindrical air portion 6).
Therefore, it can be said that it is generated in the acoustic tube 5) 1c,
It is composed of a control element such as a damper 1b generated in the acoustic tube 5. Therefore, in FIG. 6, the following equations 7 and 8 are established.

【0030】[0030]

【数7】 [Equation 7]

【0031】[0031]

【数8】 [Equation 8]

【0032】上記数7及び数8をラプラス変換して整理
する。ここで、パイプ1内の気体の流速Vfとダンパ係
数dとが比例関係にあることが前提条件にあるため、音
圧発生手段10の駆動周波数が上記の如くヘルムホルツ
共振周波数に設定されると、その共振角周波数ωr
The above equations 7 and 8 are Laplace transformed and arranged. Here, since it is a prerequisite that the flow velocity V f of the gas in the pipe 1 and the damper coefficient d are in a proportional relationship, when the drive frequency of the sound pressure generating means 10 is set to the Helmholtz resonance frequency as described above. , Its resonance angular frequency ω r is

【0033】[0033]

【数9】 [Equation 9]

【0034】によりBy

【数10】 [Equation 10]

【0035】と設定できる。すなわちCan be set. Ie

【0036】[0036]

【数11】 [Equation 11]

【0037】が成立する。つぎに、上記数11より△P
(s)からU(s)までの伝達関数は
Is satisfied. Next, from the above equation 11, ΔP
The transfer function from (s) to U (s) is

【0038】[0038]

【数12】 [Equation 12]

【0039】上記数12において、音圧発生手段10の
駆動周波数(または駆動角周波数)をヘルムホルツ共振
周波数(またはヘルムホルツ共振角周波数)とし、かつ
駆動電圧をピーク値が一定な正弦波と設定しているの
で、U(iω)=定数値、△P(iω)=マイクロホン8の
出力電圧値と設定できる。
In Equation 12, the drive frequency (or drive angular frequency) of the sound pressure generating means 10 is set to the Helmholtz resonance frequency (or Helmholtz resonance angular frequency), and the drive voltage is set to a sine wave having a constant peak value. Therefore, U (iω) = constant value and ΔP (iω) = output voltage value of the microphone 8 can be set.

【0040】それゆえに、上記数12からダンパ係数d
を算術計算により求め、その結果を数6に代入すること
により測定対象の流体の流速Vfは求められる。
Therefore, from the above equation 12, the damper coefficient d
Is calculated by arithmetic calculation, and the result is substituted into Equation 6 to calculate the flow velocity V f of the fluid to be measured.

【0041】次に図7に示す装置に基づいて実施例を説
明する。図7において、図5に示したものと同一構成の
もの、またはそれと均等なものには同一符号を付してそ
の説明を省略する。
Next, an embodiment will be described based on the apparatus shown in FIG. In FIG. 7, the same components as those shown in FIG. 5 or equivalent components are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0042】すなわち同図は、パイプ1は左右水平方向
に延設され、そのパイプ1の頂部には孔2が穿設され、
かつその孔2を上方から覆うようにハウジング7が設置
されている状態が示されており、その詳細及び検出回路
は次のようである。13はハウジング7を左右同一容積
に仕切るための仕切り板で、その仕切り板13の中央部
分は、その仕切り板13によつて形成される第1及び第
2ハウジング7a、7bを交互に加圧するための薄型ス
ピーカ等の音圧発生手段10で形成されている。また前
記仕切り板13によつて仕切られた第1ハウジング7a
は、孔2を介して前記パイプ1の内部空間と連通し、ま
た第2ハウジング7bは完全に密閉され、第1及び第2
ハウジング7a及び7bのそれぞれには、同一特性のマ
イクロホン8、14が配設され、マイクロホン8からの
出力信号は加算回路21に、またマイクロホン14から
の出力信号は第1絶対値回路20及び加算回路21にそ
れぞれ接続されている。
That is, in the figure, the pipe 1 is extended horizontally in the left-right direction, and a hole 2 is bored at the top of the pipe 1.
In addition, a state is shown in which the housing 7 is installed so as to cover the hole 2 from above, and the details and the detection circuit are as follows. Reference numeral 13 is a partition plate for partitioning the housing 7 into the same volume on the left and right, and the central portion of the partition plate 13 alternately presses the first and second housings 7a, 7b formed by the partition plate 13. It is formed by the sound pressure generating means 10 such as a thin speaker. Also, the first housing 7a partitioned by the partition plate 13
Communicates with the internal space of the pipe 1 through the hole 2, and the second housing 7b is completely sealed, and the first and second
Microphones 8 and 14 having the same characteristics are provided in the housings 7a and 7b, respectively, and an output signal from the microphone 8 is added to the adding circuit 21, and an output signal from the microphone 14 is output to the first absolute value circuit 20 and the adding circuit. 21 are respectively connected.

【0043】なお、音圧発生手段10は上記で説明した
ヘルムホルツ共振周波数に設定された正弦波を出力する
駆動回路11によつて駆動される。
The sound pressure generating means 10 is driven by the drive circuit 11 which outputs the sine wave set to the Helmholtz resonance frequency described above.

【0044】次に図7に示した構成のものによつてダン
パ係数dが求められ、かつ流速Vfが求められる論理を
説明する。すなわち、△P1(t)は音圧発生手段10の駆
動によつて発生した第1ハウジング7a内の内圧変化
量、△P2(t)は音圧発生手段10の駆動によつて発生し
た第2ハウジング7b内の内圧変化量、X(t)はパイプ
1の孔2の部分に発生する円柱状空気部6の上下方向の
変位量、U(t)は音圧発生手段10の受圧面の左右方向
の変位量、rはパイプ1の孔2の半径、V0は第1及び
第2ハウジング7a及び7bの実空間容積、Sは音圧発
生手段10の受圧面の面積、γは気体の比熱比(空気の
場合は1.4)、Vfはパイプ1内を流通する気体の流速、
Aは円柱状空気部6の断面積、mは前記円柱状空気部6
の質量、dは音響管5に発生するダンパ係数、C0は音
速として設定すると
Next, the logic by which the damper coefficient d and the flow velocity V f are calculated by using the structure shown in FIG. 7 will be described. In other words, ΔP 1 (t) is generated by driving the sound pressure generating means 10 and ΔP 2 (t) is generated by driving the sound pressure generating means 10. The amount of change in internal pressure in the second housing 7b, X (t) is the amount of vertical displacement of the cylindrical air portion 6 generated in the hole 2 of the pipe 1, and U (t) is the pressure receiving surface of the sound pressure generating means 10. In the left-right direction, r is the radius of the hole 2 of the pipe 1, V 0 is the actual space volume of the first and second housings 7a and 7b, S is the area of the pressure receiving surface of the sound pressure generating means 10, and γ is gas Specific heat ratio (1.4 in the case of air), V f is the flow velocity of the gas flowing in the pipe 1,
A is a cross-sectional area of the columnar air portion 6, m is the columnar air portion 6
, D is the damper coefficient generated in the acoustic tube 5, and C 0 is the sound velocity.

【0045】[0045]

【数13】 [Equation 13]

【0046】[0046]

【数14】 [Equation 14]

【0047】ここで、△P2(s)の振幅の絶対値と△P
1(s)+△P2(s)の振幅の絶対値との比をとると
Here, the absolute value of the amplitude of ΔP 2 (s) and ΔP 2
Taking the ratio of the absolute value of the amplitude of 1 (s) + ΔP 2 (s),

【0048】[0048]

【数15】 [Equation 15]

【0049】上記数15中において、|△P2(s)|はマ
イクロホン14の出力の絶対値、すなわち第1絶対値回
路20の出力であり、また|△P1(s)+△P2(s)|はマ
イクロホン8及び14のそれぞれの出力を加算回路21
で加算したものの絶対値、すなわちマイクロホン8及び
14のそれぞれの加算回路22からの加算出力を第2絶
対値回路22で絶対値をとったものであり、かつV0
A、π、γ、K、C0のそれぞれは定数で、前記係数回
路24の係数として設定されるものであるので、Vf
求めることが出来る。
In Expression 15, | ΔP 2 (s) | is the absolute value of the output of the microphone 14, that is, the output of the first absolute value circuit 20, and | ΔP 1 (s) + ΔP 2 (s) | is an adder circuit 21 for adding the respective outputs of the microphones 8 and 14.
In absolute value of the sum, that is, those taking the absolute value of the sum output from each of the adder circuit 22 of the microphone 8 and 14 in the second absolute value circuit 22, and V 0,
Since each of A, π, γ, K and C 0 is a constant and is set as a coefficient of the coefficient circuit 24, V f can be obtained.

【0050】すなわち、双方のマイクロホン8、14出
力を、それぞれの出力側に接続された加算回路21を介
して第2絶対値回路22に供給し、その絶対値出力で、
マイクロホン14の出力が接続された第1絶対値回路2
0の出力を、次段の割算回路23において除算し、その
除算結果に対して、係数回路24で係数を掛けて流速V
fを算出する。なお、前記係数回路24の係数は、数1
5における定数V0、A、π、γ、K、C0の大きさによ
りその状況に合わせて設定される。
That is, the outputs of both microphones 8 and 14 are supplied to the second absolute value circuit 22 via the adder circuit 21 connected to each output side, and the absolute value output is
First absolute value circuit 2 to which the output of the microphone 14 is connected
The output of 0 is divided in the division circuit 23 at the next stage, and the division result is multiplied by a coefficient in the coefficient circuit 24 to obtain the flow velocity V.
Calculate f . The coefficient of the coefficient circuit 24 is expressed by
It is set according to the situation by the magnitudes of the constants V 0 , A, π, γ, K and C 0 in 5.

【0051】また、上記図7で説明した構成のものの要
部詳細については図8に示されているように、第1ハウ
ジング7aの内底面は鞍状に形成され、その頂部に孔2
が穿設されているが、図9に示されているように、内底
面を孔2に向けて傾くテーパ面26で形成せしめ、第1
ハウジング7a内に水滴等が発生した場合などには、そ
の水滴はテーパ面26を落下して孔2方向に集められ、
その孔2を介してパイプ1内に水滴等を排出し易くする
構成にしてもよい。
Further, as shown in FIG. 8 for the details of the main part of the structure described in FIG. 7, the inner bottom surface of the first housing 7a is formed in a saddle shape, and the hole 2 is formed at the top thereof.
, The inner bottom surface is formed with a tapered surface 26 that is inclined toward the hole 2 as shown in FIG.
When water drops or the like are generated in the housing 7a, the water drops fall on the tapered surface 26 and are collected in the direction of the hole 2.
A configuration may be adopted in which water droplets and the like are easily discharged into the pipe 1 through the hole 2.

【0052】次に図10にパイプ1に穿設される孔の位
置及びその形状について示し、その説明をする。図10
において、孔25はハウジング7がパイプ1に取り付け
られる取付部に近接して設けられている。換言すると、
図11に示すようにハウジング7の底壁を形成する部分
の内のパイプ1の一番低い位置に設けることによつて、
ハウジング7内で発生した水滴等はその孔25に向けて
矢印方向に落下することになる。
Next, FIG. 10 shows the positions and shapes of the holes formed in the pipe 1, and the description thereof will be given. Figure 10
In, the hole 25 is provided in the vicinity of the attachment portion where the housing 7 is attached to the pipe 1. In other words,
By providing the pipe 1 at the lowest position within the portion forming the bottom wall of the housing 7, as shown in FIG.
Water droplets and the like generated in the housing 7 will drop in the direction of the arrow toward the hole 25.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上説明したように、この発明は、流体
の流通路の上側に設けられ、かつその流通路に接する壁
面に孔が穿設された包囲体と、該包囲体の内部空間の圧
力を所定の周波数で変動せしめるための音圧発生手段
と、前記包囲体の内部空間に発生する圧力変化に基づい
て前記流体の速度を算出する流速検出手段とを備えてな
ることを特徴とする流体速度検出装置であるので、測定
装置が安価になると共に、水滴がハウジング内に入るこ
とが防止できるので保守管理が簡単になるという極めて
大きな効果が発揮される。
As described above, according to the present invention, there is provided an enclosure provided on the upper side of a fluid passage and having a hole formed in a wall surface in contact with the passage, and an inner space of the enclosure. The sound pressure generating means for changing the pressure at a predetermined frequency, and the flow velocity detecting means for calculating the velocity of the fluid based on the pressure change generated in the internal space of the enclosure are provided. Since it is a fluid velocity detecting device, the measuring device is inexpensive, and water droplets can be prevented from entering the housing, so that maintenance and management can be simplified, which is a very significant effect.

【0054】また小規模な製造設備で作成することが出
来るので、設備投資が少なくて済むという極めて大きな
産業上の効果が発揮される。
Further, since it can be produced by a small-scale manufacturing facility, it has an extremely great industrial effect that the capital investment is small.

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

【図1】本発明の原理を説明するための構成説明図であ
る。
FIG. 1 is a configuration explanatory view for explaining the principle of the present invention.

【図2】図1を説明するための作用説明図である。FIG. 2 is an operation explanatory view for explaining FIG.

【図3】図1を説明するための作用説明図である。FIG. 3 is an operation explanatory view for explaining FIG. 1.

【図4】図1を説明するための作用説明図である。FIG. 4 is an operation explanatory view for explaining FIG. 1.

【図5】本発明の原理を説明するために示した図1の構
成説明図を具体化した構成説明図である。
FIG. 5 is a configuration explanatory diagram embodying the configuration explanatory diagram of FIG. 1 shown for explaining the principle of the present invention.

【図6】図5に示した構成説明図のモデルと等価な振動
系の物理モデルである。
FIG. 6 is a physical model of a vibration system equivalent to the model of the configuration explanatory diagram shown in FIG.

【図7】本発明の実施例を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining an example of the present invention.

【図8】図7に示した実施例の要部拡大図である。8 is an enlarged view of a main part of the embodiment shown in FIG.

【図9】図7に示した部分の他の実施例の説明図であ
る。
FIG. 9 is an explanatory view of another embodiment of the portion shown in FIG.

【図10】本発明の他の実施例を説明するための図であ
る。
FIG. 10 is a diagram for explaining another embodiment of the present invention.

【図11】図10の要部断面説明図である。FIG. 11 is a cross-sectional explanatory view of the main parts of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 パイプ 2、25 孔 3、10 スピーカ(音圧発生手段) 7 ハウジング 8、14 マイクロホン(音圧検出手段) 9、24 係数回路 11 駆動回路 13 仕切り板 20、22 絶対値回路 21 加算回路 23 除算回路 17 ハウジング 26 テーパ面 1 pipe 2, 25 hole 3, 10 speaker (sound pressure generating means) 7 housing 8, 14 microphone (sound pressure detecting means) 9, 24 coefficient circuit 11 drive circuit 13 partition plate 20, 22 absolute value circuit 21 adder circuit 23 division Circuit 17 Housing 26 Tapered surface

【数16】 [Equation 16]

【数17】 [Equation 17]

【数18】 [Equation 18]

【数19】 [Formula 19]

【数20】 [Equation 20]

【数21】 [Equation 21]

【数22】 [Equation 22]

【数23】 [Equation 23]

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 流体の流通路の上側に設けられ、かつそ
の流通路に接する壁面に孔が穿設された包囲体と、該包
囲体の内部空間の圧力を所定の周波数で変動せしめるた
めの音圧発生手段と、前記包囲体の内部空間に発生する
圧力変化に基づいて前記流体の速度を算出する流速検出
手段とを備えてなることを特徴とする流体速度検出装
置。
1. An enclosure provided on an upper side of a fluid passage and having a hole formed in a wall surface in contact with the passage, and a pressure for varying a pressure of an inner space of the enclosure at a predetermined frequency. A fluid velocity detecting device comprising: a sound pressure generating unit; and a flow velocity detecting unit that calculates a velocity of the fluid based on a pressure change generated in the inner space of the enclosure.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5807367A (en) * 1996-11-27 1998-09-15 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Absorbent article having lateral barriers

Cited By (1)

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