JPH06229793A - 流量計 - Google Patents

流量計

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JPH06229793A
JPH06229793A JP1734693A JP1734693A JPH06229793A JP H06229793 A JPH06229793 A JP H06229793A JP 1734693 A JP1734693 A JP 1734693A JP 1734693 A JP1734693 A JP 1734693A JP H06229793 A JPH06229793 A JP H06229793A
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JP
Japan
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strain
detecting
orifice plate
strain gauges
plate body
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Pending
Application number
JP1734693A
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English (en)
Inventor
Hiroaki Yanatori
弘明 梁取
Takashi Sumita
隆 住田
Kiyotaka Kawashima
清隆 川島
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Tokimec Inc
Original Assignee
Tokimec Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 導圧管、差圧計を必要とせず、かつ高感度、
高精度の流量計測ができる流量計とする。 【構成】 流体が搬送される管体11と、その周端が管
体11に固定され開口12aを有する弾性板からなるオ
リフィス板12と、オリフィス板12に取り付けられオ
リフィス板12の歪量を検出する複数の歪ゲージ13
と、該複数の歪ゲージ13よりの信号を差動増幅し流量
に換算する処理部17とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、流体の流量を計測する
流量計に関し、特に歪ゲージを利用した流量計に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の流量計として差圧式流量計が知ら
れている。この差圧式流量計では、図9に示すように、
流体が流れる管体1の中にオリフィス2が設けられると
共に、オリフィス2の上流側と下流側にそれぞれ導圧管
3,4が設けられ、差圧計5へと導かれる。
【0003】このような構成の流量計では、差圧計5に
てオリフィスの前後で生じる圧力降下を検出することに
よって流量を計測する。オリフィスの前後の圧力差をΔ
Pとすると、流量Qは、 Q=CA√(2gΔP/γ) で表される。ここでAはオリフィスの断面積、Cは流量
係数、gは重力加速度、γは比重量である。
【0004】しかしながら、このような従来の流量計で
は、オリフィスの断面積を小さく差圧を大きくして流量
の精度を上げようとすれば、流体回路のエネルギーロス
が大きくなるという問題がある。一方、流体がポンプ等
を使用して内圧が高い状態で圧送された場合には、高レ
ンジの圧力センサを使用しなくてはならないため低差圧
での計測は誤差が大きくなるという問題がある。さらに
は、導圧管を設けなければならないため、手間と費用が
かかるといった問題もある。
【0005】そこで、上記問題を回避するものとしてオ
リフィスに歪ゲージを備えたものが実開昭58−622
6号にて提案されており、これは流路に金属からなる薄
肉有孔板を設け、この板に歪ゲージを固着した流量計を
開示する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金属か
らなる薄肉有孔板では、ある程度の線膨張係数を持つた
め、流体の温度変化によって伸縮を起こし、歪ゲージに
その影響が出るという問題がある。この影響は、計測時
に歪ゲージからの出力に電位的なドリフトとして現れる
ため、高精度の流量測定ができないという問題がある。
また、感度も低いという問題もある。
【0007】本発明は、かかる問題点に鑑み、流量を高
精度、高感度で安定して計測することができる流量計を
提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の流量計は、流体が搬送される管体と、その
周端が管体に固定され開口を有する弾性板体と、該板体
に取り付けられ該板体の歪量を検出する複数の歪ゲージ
と、該複数の歪ゲージよりの信号を差動増幅し流量に換
算する処理手段とを有する。
【0009】また、前記複数の歪ゲージは、前記板体の
周方向の歪量を検出する1つ以上の周方向歪検出用歪ゲ
ージと、前記板体の径方向の歪量を検出する1つ以上の
径方向歪検出用歪ゲージとからなる。さらに、前記開口
は前記板体のほぼ中心部に設けられると共に、前記周方
向歪検出用歪ゲージは、前記弾性板体の外径と前記開口
の径の平均値の径を有する仮想円より内側に取り付けら
れ、前記径方向歪検出用歪ゲージは、前記弾性板体の外
径と前記開口の径の平均値の径を有する仮想円より外側
に取り付けられる。
【0010】また、前記周方向歪検出用歪ゲージと前記
径方向歪検出用歪ゲージをそれぞれ2個ずつ備えること
とすることができる。
【0011】
【作用】管体を搬送される流体が開口を有する弾性板体
を通過することにより、その上流側と下流側に差圧が発
生する。この差圧によって、弾性板体は差圧の大きさに
比例した歪を生じる。この歪を弾性板体に取り付けた複
数の歪ゲージで検出する。複数の歪ゲージを使用してい
るため、これらの歪ゲージからの信号を差動増幅しさら
に流量に換算する演算を行う。
【0012】従って、圧力や温度によるドリフト等のノ
イズを補正し、電気的ノイズを低減することができる。
【0013】
【実施例】以下、図を用いて本発明の実施例を説明す
る。図1は本発明の第1実施例の構造を示す断面図であ
る。図1において、流体が搬送される管体11の中に
は、ほぼ中心部に開口12aを有し弾性体材料から形成
されるオリフィス板12が設けられる。オリフィス板1
2の周端は管体11に固定されている。オリフィス板1
2の表面には、複数の歪ゲージ13が貼着されており、
各歪ゲージ13は、リード線を介して管体11の側面に
設けられた各端子15と接続される。端子15間には、
絶縁板14が介挿されている。各端子15は、管体11
の外側に配置される処理部17へと接続される。処理部
17は、詳細にはブリッジ回路18、増幅回路19、演
算回路20及び表示部21から構成される。尚、16は
流体シール用のOリングである。
【0014】図2には、オリフィス板12に歪ゲージ1
3が貼着された状態の一例を示し、図2(a)では、オ
リフィス板12の中心に対して対向する2つの歪ゲージ
を貼着しており、図2(b)では、オリフィス板12の
同一半径上に2つの歪ゲージを貼着している。一方の歪
ゲージ13aは、その歪量検出方向がオリフィス板12
の円周方向を向くように、また他方の歪ゲージ13b
は、その歪量検出方向がオリフィス板12の半径方向を
向くように配置される。さらに、周方向歪検出用歪ゲー
ジ13aは、なるべく開口12aの近くに、即ち開口1
2aの径とオリフィス板12の外径との平均値の径を持
つ円(仮想線で表す)より内側に貼着され、一方径方向
歪検出用歪ゲージ13bは、なるべくオリフィス板12
の周端の近くに、即ち開口12aの径とオリフィス板1
2の外径との平均値の径を持つ仮想円より外側に貼着さ
れると良い。
【0015】歪ゲージ13は、周知のように一般に樹脂
からなるベース上に薄膜抵抗線が張られており、その歪
によって抵抗線の長さ及びその断面積が変化し、抵抗値
が変化することによって歪を検出するものである。処理
部17のブリッジ回路18及び増幅回路19の回路図を
図3に示す。ブリッジ回路18は、抵抗R1、R2、R
3、R4で構成され、抵抗R1とR4及び抵抗R2とR
3の接点には入力電圧eが供給される。この中の抵抗R
1とR2又はR1とR4は、歪ゲージ13aと13bに
対応する。増幅回路19は、周知の差動増幅回路を構成
しており、抵抗R1とR2によって決まる電圧eの分圧
と、抵抗R3とR4によって決まる分圧との差電圧を増
幅する。
【0016】このように構成された流量計において、管
体11を通過してきた流体がオリフィス板12を通過す
る際に、その上流側と下流側で差圧ΔPを発生し、弾性
体オリフィス板12に作用する。これによってオリフィ
ス板12に発生する微小な歪を、歪ゲージ13a、13
bが検出する。このときオリフィス板12に発生する歪
のうち、円周方向の歪量は引張り方向の歪であり、その
絶対値は開口12aに近づく程増大するのに対し、半径
方向の歪量は圧縮方向の歪であり、その絶対値はオリフ
ィス板12の外周に近づく程増大する。一方、図4
(a)の実線で示したように、周方向歪検出用歪ゲージ
13aと径方向歪検出用歪ゲージ13bの差圧ΔPに対
する特性の極性は逆であり(図4(a))、増幅回路1
9から出力される電圧差Eo は、図4(b)で明らかな
ように増大されたものとなる。即ち、差圧ΔPによる歪
量に対する感度が増大されて出力されることになる。
【0017】一方、図4(a)の破線で示したように温
度などによる歪ゲージのドリフト及び電気的ノイズがオ
フセットとして現れても、周方向歪検出用歪ゲージ13
aと径方向歪検出用歪ゲージ13bとで同極性であるの
で、これらは図4(b)で明らかなように増幅回路19
にてキャンセルされ、又、増幅回路19から出力される
差電圧Eo は差圧ΔPに比例したものとなる。従って、
高精度で歪を検出することができる。
【0018】増幅回路19からの信号は、演算回路20
で流量に換算される。即ち、増幅回路19からの出力を
o とすると、(1)式に代入して流量Qは、 Q=C1 CA√(2geo /γ) (2) で表される。ここでC1 は、ゲージ定数、ヤング率等の
関数である。演算手段20で求められた流量値は、表示
部21にて表示される。
【0019】このように本実施例によれば、歪ゲージか
ら出力される電位的ドリフトや電気的ノイズの影響を受
けない高感度、高精度の流量計とすることができる。図
5にオリフィス板上の歪ゲージの別の構成例を示し、図
6にそのブリッジ回路を示す。本例は、歪ゲージを4つ
使用したもので、図2の周方向歪検出用歪ゲージ13a
と径方向歪検出用歪ゲージ13bに加えて、これら歪ゲ
ージのオリフィス板2の中心点と対称な位置に、それぞ
れ周方向歪検出用歪ゲージ13cと径方向歪検出用歪ゲ
ージ13dを貼着したものである。図6において、ブリ
ッジ回路の中の抵抗R5、R6、R7、R8は、それぞ
れ歪ゲージ13a、13b、13c、13dに対応す
る。
【0020】このように構成することにより、図1及び
図2の実施例のさらに2倍の感度を得ることができる。
次に、図7に図1の他の実施例の断面図、図8はその分
解図を示す。本例では、歪ゲージと端子とをリード線で
接続する代わりに、歪ゲージ13e、13fをオリフィ
ス板12に直接一体に形成し、歪ゲージ13e、13f
とコネクタ25とをオリフィス板12に形成されたプリ
ント配線によって接続したものである。歪ゲージ13e
は周方向検出用歪ゲージ、歪ゲージ13fは径方向歪検
出用歪ゲージである。
【0021】オリフィス板12はその両側をオリフィス
支持部材23によって支持される。オリフィス支持部材
23は、剛性の高い絶縁材料で構成され、オリフィス板
12をサンドイッチ状に挟み込むべく接着剤、又は融
着、溶着によってオリフィス板12を固定する。さら
に、オリフィス支持部材23の両側には、シール部材2
4がサンドイッチ状に挟み込むべく固着される。これら
は組立られた後、管体11、11の間に介挿される。
【0022】管体1の外側には、オリフィス板12上に
形成された端子12bと接触可能なコネクタ25が接続
され、コネクタ25は処理部17へと接続される。以上
のように構成しても、前記実施例と同様に高感度、高精
度の流量測定を行うことができる。又、歪ゲージ、配線
をオリフィス板12と一体化しているので、計測中の断
線等の故障を防止でき、さらに流体に対する歪ゲージ、
リード線等による影響を少なくできるという効果を有す
る。
【0023】尚、以上の実施例ではオリフィス板12の
片面に歪ゲージを取り付けた例について説明したが、オ
リフィス板12の両面に歪ゲージを取り付けることも可
能である。このように、上記各実施例による流量計によ
れば、従来の差圧式流量計に比べ導圧管や差圧計を必要
としないので、小型化を図ることができる。また、歪ゲ
ージを複数設けることは1枚だけ貼着するのに比べて、
圧力や温度によるドリフト等のノイズを補正し、電気的
ノイズを低減することができるため、高精度の計測を行
うことができる。従って、測定ノイズに強く、圧送され
る流体の内圧に関係なく流量を電気的に計測することが
できる。
【0024】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、流体が搬送される管体と、その周端が管体に固定さ
れ開口を有する弾性板体と、該板体に取り付けられ該板
体の歪量を検出する複数の歪ゲージと、該複数の歪ゲー
ジよりの信号を差動増幅し流量に換算する処理手段とを
有することとしたので、高感度で高精度の流量計測を行
うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の構造を示す断面図であ
る。
【図2】図1のオリフィス板に歪ゲージが貼着された状
態を示すオリフィス板の平面図である。
【図3】図1の処理部のブリッジ回路と増幅回路の回路
図である。
【図4】図4(a)は歪ゲージの圧力に対する検出歪量
の関係を示す図であり、図4(b)は増幅回路の圧力に
対する出力電圧を示す図である。
【図5】オリフィス板上の歪ゲージの別の構成例を示す
オリフィス板の平面図である。
【図6】図5のブリッジ回路の回路図である。
【図7】本発明の他の実施例の断面図である。
【図8】図7の分解図である。
【図9】従来の差圧式流量計の断面図である。
【符号の説明】
11 管体 12 オリフィス板 12a 開口 13 歪ゲージ 13a 周方向歪検出用歪ゲージ 13b 径方向歪検出用歪ゲージ 13c 周方向歪検出用歪ゲージ 13d 径方向歪検出用歪ゲージ 13e 周方向歪検出用歪ゲージ 13f 径方向歪検出用歪ゲージ 17 処理部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流体が搬送される管体と、その周端が管
    体に固定され開口を有する弾性板体と、該板体に取り付
    けられ該板体の歪量を検出する複数の歪ゲージと、該複
    数の歪ゲージよりの信号を差動増幅し流量に換算する処
    理手段とを有することを特徴とする流量計。
  2. 【請求項2】 前記複数の歪ゲージは、前記板体の周方
    向の歪量を検出する1つ以上の周方向歪検出用歪ゲージ
    と、前記板体の径方向の歪量を検出する1つ以上の径方
    向歪検出用歪ゲージとからなることを特徴とする請求項
    1記載の流量計。
  3. 【請求項3】 前記開口は前記板体のほぼ中心部に設け
    られると共に、前記周方向歪検出用歪ゲージは、前記弾
    性板体の外径と前記開口の径の平均値の径を有する仮想
    円より内側に取り付けられ、前記径方向歪検出用歪ゲー
    ジは、前記弾性板体の外径と前記開口の径の平均値の径
    を有する仮想円より外側に取り付けられることを特徴と
    する請求項2記載の流量計。
  4. 【請求項4】 前記周方向歪検出用歪ゲージと前記径方
    向歪検出用歪ゲージをそれぞれ2個ずつ備えることを特
    徴とする請求項2又は3記載の流量計。
JP1734693A 1993-02-04 1993-02-04 流量計 Pending JPH06229793A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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