JPH06229794A - 渦検出回路 - Google Patents

渦検出回路

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JPH06229794A
JPH06229794A JP5019908A JP1990893A JPH06229794A JP H06229794 A JPH06229794 A JP H06229794A JP 5019908 A JP5019908 A JP 5019908A JP 1990893 A JP1990893 A JP 1990893A JP H06229794 A JPH06229794 A JP H06229794A
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Katsuo Misumi
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 温度特性の改善と,加熱電流を減少させ,周
波数応答の良い良好な渦信号を得る。 【構成】 渦発生体による渦を,感温抵抗素子の抵抗変
化で検出し,当該抵抗変化を周波数に変換して流量を計
測する渦流量計において,渦を検出する感温抵抗素子
(1),(2),流体温度を検出する感温抵抗素子(2
1),(22),感温抵抗素子(1),(2)の加熱温
度を設定する可変抵抗(7),(8)及び2つの抵抗
(9)と(10),(11)と(12)とで構成された
ブリッジ回路と,当該ブリッジ回路に電流を流すトラン
ジスタ(13),(14)と,上記可変抵抗(7),
(8)と感温抵抗素子(21),(22)との直列回路
の両端電圧に対する感温抵抗素子(1),(2)の電圧
変化成分を増幅する増幅器(15),(16)とを対で
備えると共に,当該対の各増幅器(15),(16)の
出力信号を差動増幅する差動増幅器(5)とを備え構成
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,渦検出回路,特に感温
抵抗素子を加熱しておき,カルマン渦に基づく感温抵抗
素子の放熱係数の変化からその周波数を検出して流量を
計測する方式の流量計に用いられる渦検出回路に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】感温抵抗素子を用いて流量を計測する流
量計の渦検出回路として,従来,図5,図6の構成のも
のが知られている。
【0003】図5において,流体の流れの中に直角に配
設された渦発生体の所定位置に対をなす2個の感温抵抗
素子1,2が設けられている。当該感温抵抗素子1,2
は対応して設けられている定電流回路3,4からの一定
電流でそれぞれ加熱されており,渦の発生に応じて変化
する微弱な圧力変化を感温抵抗素子1,2でその抵抗変
化として把え,その抵抗変化分だけを差動増幅器5で周
波数として取出している。そして増幅器6で適宜増幅
し,その周波数をカウントすることにより流量を計測す
るようにしている。
【0004】図6は,加熱温度を設定する可変抵抗7,
8と感温抵抗素子1,2及び2個づつの抵抗9,10と
11,12とでそれぞれブリッジ回路を構成し,対応の
トランジスタ13,14を介して各ブリッジ回路に電流
が供給される構成となっている。従って感温抵抗素子
1,2は対応の可変抵抗7,8の抵抗値まで加熱され
る。
【0005】この様な状態の下で,渦の発生に応じて感
温抵抗素子1,2にその抵抗変化が生じると,対応して
設けられている増幅器15,16で各ブリッジ回路のバ
ランスの変化分がそれぞれ増幅され,以下図5の場合と
同様に差動増幅器5及び増幅器6を介することにより,
流量に比例した周波数の信号が出力される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら,図5に
示された回路では感温抵抗素子1,2の温度変化により
渦を検出するため感温抵抗素子の熱応答に制限され,周
波数応答が悪く,検出感度が低く,シグナルクオリティ
が悪い欠点があった。
【0007】また,図6に示された回路では,感温抵抗
素子1,2の温度は可変抵抗7,8で設定されるように
なっており,感温抵抗素子の温度は変化しないため上記
周波数応答,検出感度,シグナルクオリティが改善され
る。
【0008】しかしながら,感温抵抗素子1,2は検出
する流体温度範囲の最高値より加熱温度だけ高い温度設
定がなされていなければならない。すなわち例えば計測
流体温度の上限を100℃,渦を検出するために必要な
温度変化分を30°とすれば,感温抵抗素子1,2を1
30℃に加熱しておかなければ正しい計測がなされな
い。
【0009】この場合,計測流体温度が逆に0℃に下る
と,感温抵抗素子1,2の加熱温度は130℃を保持す
る様に制御されるため感温抵抗素子1,2を加熱する電
流は非常に大きな電流となってしまう欠点があった。
【0010】図3の(B)はその特性図を示しており,
流体温度に対してセンサ温度上昇が示されており,当該
センサ温度上昇分電流が流れる様に制御されることを示
している。同図の(B)から明らかな様に,感温抵抗素
子1,2のセンサ温度上昇分が計測流体温度によってそ
れぞれ異なるので,増幅器6から出力される信号の波形
は図7に示されている如く流体温度によって変化し,そ
の周波数をカウントしずらくなる欠点があった。
【0011】本発明は,上記の欠点を解決することを目
的としており,簡単な回路構成で加熱電流が少なく,か
つ信号波形が流体温度によって変化することなく,その
周波数がカウントしやすいような渦信号を出力する渦検
出回路を提供することを目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに,本発明の渦検出回路は流れの中に配設された渦発
生体により発生する渦を,感温抵抗素子の抵抗変化で検
出し,当該抵抗変化を周波数に変換して流量を計測する
渦流量計において,渦を検出する第1の感温抵抗素子,
流体温度を検出する第2の感温抵抗素子,第1の感温抵
抗素子の加熱温度を設定する可変抵抗及び2つの抵抗と
で構成されたブリッジ回路と,当該ブリッジ回路に電流
を流す電流源と,上記可変抵抗と第2の感温抵抗素子と
の直列回路の両端電圧に対する第1の感温抵抗素子の電
圧変化成分を増幅する増幅器とをそれぞれ対で2組備え
ると共に,当該2組の各増幅器の出力信号を差動増幅す
る差動増幅器とを備えている。
【0013】上記ブリッジ回路の可変抵抗と第2の感温
抵抗素子との直列回路に,当該第2の感温抵抗素子のイ
ンピーダンスを下げるインピーダンス変換回路を並列に
接続し,当該インピーダンス回路の両端電圧に対する第
1の感温抵抗素子の電圧変化成分を上記増幅器で取り出
す構成としてもよい。
【0014】
【作用】第2の感温抵抗素子によって流体温度の変化が
検出され,可変抵抗で設定された抵抗分だけ常に高い温
度で第1の感温抵抗素子が加熱される。
【0015】従って周波数応答,検出感度が高く,シグ
ナルクオリティが良い状態を保持しながら第1の感温抵
抗素子を加熱する電流を少なくすることができ出力も安
定する。
【0016】
【実施例】図1は本発明に係る渦検出回路の一実施例構
成を示している。図1は,図6の回路で各ブリッジ回路
内の可変抵抗7,8とアースとの間に流体温度を検出す
る感温抵抗素子21,22がそれぞれ挿入された構成と
なっている。
【0017】これらの感温抵抗素子21,22は流体の
流れの中に配設された渦発生体に取り付けられ,流体温
度を検出する。この場合の可変抵抗7,8は渦を検出す
るために必要な感温抵抗素子1,2の温度上昇分Δtだ
け加熱させる加熱温度調整抵抗となる。つまり渦検出素
子としての感温抵抗素子1,2と流体温度検出素子とし
ての感温抵抗素子21,22とは流体温度の変化に応じ
て同時にその抵抗値が変わるから,渦検出に必要な温度
上昇分Δtだけ渦検出素子の感温抵抗素子1,2に電流
を流し加熱しておけばよいことになる。
【0018】しかしながら本発明の場合,流体温度検出
素子としての感温抵抗素子21,22は,その流体温度
を検出するに当って自己加熱による温度上昇が無視され
得る範囲の電流を流す場合に限られる。つまり感温抵抗
素子21,22は渦検出素子の感温抵抗素子1,2より
十分高い抵抗値のものを用いなければならない。
【0019】例えば渦検出素子の感温抵抗素子1,2に
0℃でPt100Ωのものを使用すると,流体温度検出
素子の感温抵抗素子21,22は0℃でPt1000Ω
が必要となる。この様に高い抵抗値のものを作ることは
困難である。
【0020】この点を改善した回路構成のものが図2で
ある。同図において,各ブリッジ回路の可変抵抗7,8
と感温抵抗素子21,22との各直列回路に並列にイン
ピーダンス変換回路としての増幅器23,24がそれぞ
れ接続され,可変抵抗7,8と感温抵抗素子21,22
との各直列回路の見掛け上のインピーダンスを上げるよ
うに構成している。
【0021】例えば感温抵抗素子1,2の抵抗値をPt
100Ω,抵抗9,11の抵抗値を100Ω,抵抗1
0,12の抵抗値を1000Ω,可変抵抗7,8の抵抗
値を0Ω(加熱温度上昇零),抵抗25と26,27と
28を適宜に選び増幅器23,24の増幅度を11倍に
しておけば,感温抵抗素子21,22が100Ωのと
き,各ブリッジ回路はバランスがとれる。すなわちイン
ピーダンス変換回路としての増幅器23,24を可変抵
抗7,8と増幅器15,16の各非反転入力端子との間
にそれぞれ挿入することにより,渦検出素子及び流体温
度検出素子として同一の抵抗値の感温抵抗素子を使用す
ることができる。
【0022】しかも抵抗10,12の抵抗値を大きく選
ぶことができるので,感温抵抗素子21,22に流す電
流を小さくでき,従って自己加熱による温度上昇が小さ
いので正確な流体温度の検出ができる。また流体の温度
変化に対し安定な出力が得られる。
【0023】表1は図2に示された回路構成の流体温度
変化に対するセンサ温度上昇シミュレーションの一実施
例結果であり,その条件は次の如くである。 R10=R12=4620Ω,R25=R27=1K
Ω,R26=R28=10KΩ,VR7=VR8=13
0Ω(10Ω+120Ω)。
【0024】表内のRtは感温抵抗素子21,22,R
sは感温抵抗素子1,2,センサ温度は感温抵抗素子2
1,22の温度,センサ温度上昇は感温抵抗素子1,2
の温度上昇を表し, K=〔(VR7+Rt)/{(VR7+Rt)+R1
0}〕・(1+R26/R25) R10=(VR7+Rto)(1−K)/K Rs=R9・K/(1−K) を表している。
【0025】
【表1】
【0026】この表1を図示したものが図3の(A)で
示されており,流体温度の変化に対してセンサ温度上昇
の安定化がなされている。従って増幅器6から出力され
る出力波形は図4に示されている様に流体温度の変化に
対して安定し,その周波数のカウントがしやすい渦信号
が得られる。尚,図1,図2は可変抵抗7,8を流体温
度検出用感温抵抗素子側に接続しているが,抵抗10,
12側に接続しても同様の効果が得られることは,当然
である。
【0027】
【発明の効果】以上説明した如く,本発明によれば,請
求項1の場合には周波数応答,検出感度,シグナルクオ
リティの良さを保持しながら,加熱電流を減少させるこ
とができる。
【0028】請求項2の場合には,さらに渦検出素子と
流体温度検出素子とを同一の感温抵抗素子を使用するこ
とができ,かつ自己加熱を小さくすることができるので
正確な流体温度の検出が可能となる。
【0029】また流体温度の変化に対し安定な出力が得
られて計測に適した渦信号を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る渦検出回路の一実施例構成であ
る。
【図2】本発明に係る渦検出回路の他の実施例構成であ
る。
【図3】本発明と従来との温度特性比較図である。
【図4】本発明の温度変化に対する出力波形説明図であ
る。
【図5】従来の渦検出回路の構成図である。
【図6】従来の渦検出回路の他の構成図である。
【図7】従来の温度変化に対する出力波形説明図であ
る。
【符号の説明】
1,2 感温抵抗素子 5 差動増幅器 7,8 可変抵抗 13,14 トランジスタ 15,16 増幅器 21,22 感温抵抗素子 23,24 増幅器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流れの中に配設された渦発生体により発
    生する渦を,感温抵抗素子の抵抗変化で検出し,当該抵
    抗変化を周波数に変換して流量を計測する渦流量計にお
    いて,渦を検出する第1の感温抵抗素子,流体温度を検
    出する第2の感温抵抗素子,第1の感温抵抗素子の加熱
    温度を設定する可変抵抗及び2つの抵抗とで構成された
    ブリッジ回路と,当該ブリッジ回路に電流を流す電流源
    と,上記可変抵抗と第2の感温抵抗素子との直列回路の
    両端電圧に対する第1の感温抵抗素子の電圧変化成分を
    増幅し前記ブリッジ回路の電流を制御する増幅器とをそ
    れぞれ対で2組備えると共に,当該2組の各増幅器の出
    力信号を差動増幅する差動増幅器とを備えていることを
    特徴とする渦検出回路。
  2. 【請求項2】 流れの中に配設された渦発生体により発
    生する渦を,感温抵抗素子の抵抗変化で検出し,当該抵
    抗変化を周波数に変換して流量を計測する渦流量計にお
    いて,渦を検出する第1の感温抵抗素子,流体温度を検
    出する第2の感温抵抗素子,第1の感温抵抗素子の加熱
    温度を設定する可変抵抗及び2つの抵抗とで構成された
    ブリッジ回路と,当該ブリッジ回路に電流を流す電流源
    と,可変抵抗と第2の感温抵抗素子との直列回路に並列
    に接続され,当該可変抵抗と第2の感温抵抗素子との直
    列回路の見掛け上のインピーダンス変換を行うインピー
    ダンス変換回路と,当該インピーダンス変換回路の両端
    電圧に対する第1の感温抵抗素子の電圧変化成分を増幅
    し前記ブリッジ回路の電流を制御する増幅器とをそれぞ
    れ対で2組備えると共に,当該2組の各増幅器の出力信
    号を差動増幅する差動増幅器とを備えていることを特徴
    とする渦検出回路。
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