JPH0626810Y2 - 渦流量計 - Google Patents

渦流量計

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JPH0626810Y2
JPH0626810Y2 JP3478188U JP3478188U JPH0626810Y2 JP H0626810 Y2 JPH0626810 Y2 JP H0626810Y2 JP 3478188 U JP3478188 U JP 3478188U JP 3478188 U JP3478188 U JP 3478188U JP H0626810 Y2 JPH0626810 Y2 JP H0626810Y2
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JP
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pressure
vortex
diaphragm
output
amplifier circuit
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靖夫 多田
彰則 赤沢
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Mitsubishi Electric Corp
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Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、二つのダイヤフラムが信号出力には和動、
ノイズには差動として作動し、かつノイズ出力の差を零
にするようにした渦流量計に関するものである。
〔従来の技術〕
渦圧力検出には各種の方式があるが、渦圧力を左右の室
に導びき、左右室の隔壁にダイヤフラムを設けて、渦圧
力を差圧で検出する流量計は、例えば特公昭50−36
776号公報や実公昭54−3725号公報に示されて
いる。
〔考案が解決しようとする課題〕
このような従来の流量計において、微流量域での渦圧を
検出しようとするとダイヤフラムは極めて高感度化せね
ばならないが、このようにすれば渦圧力外のダイヤフラ
ムに印加する力、例えば振動に応動してしまう問題点が
あった。
この考案は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、微少な渦圧を生成する微流量の計測が可能
でかつ耐振性の高い流量計を得ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この考案に係る渦流量計は、第1と第2の圧力室の隔壁
部に設けた第1のダイヤフラムと、第3と第4の圧力室
の隔壁部に設けた第2のダイヤフラムと、この第1,第
2のダイヤフラムの出力を受けて作動する第1,第2の
ブリッジ回路と、この第1,第2のブリッジ回路の出力
を増幅する第1,第2の可変増幅回路と、互いに正負で
ほぼ同等の第1,第2の可変増幅回路の出力を入力する
差動増幅回路とを設けたものである。
〔作用〕
この発明における第1と第2、第3と第4の圧力室にカ
ルマン渦の渦圧の圧力の変化を導びき、第1,第2のダ
イヤフラムでそれぞれ第1と第2、第3と第4の圧力室
の渦圧の差圧を検出し、この第1,第2のダイヤフラム
の出力に応じて、第1,第2のブリッジ回路が出力し、
この第1,第2のブリッジ回路の出力を第1,第2の可
変増幅回路で増幅し、第1,第2の可変増幅回路の増幅
率が第1,第2のダイヤフラムの振動等の外力に応動し
て出力する出力値を互いに相等しくなるように調整し、
この第1,第2の可変増幅回路の出力を差動増幅回路で
差動増幅する。
〔実施例〕
以下、この考案の渦流量計の実施例について図面に基づ
き説明する。第1図はその一実施例の構成を示す断面
図、第2図は第1図における渦発生部の拡大断面図であ
る。
この第1図,第2図の両図において、1は被測定流体、
2は被測定流体1の流れる導管、3は導管2の中の被測
定流体1の流れに対し直角に設置れた渦発生体、4は渦
発生体3の後方に発生したカルマン渦、5,6はカルマ
ン渦4の渦圧を検出するために渦発生体3の下流側の導
管2の側壁に設けられた圧力取得口である。
8は圧力取得口5,6に通ずるように設けられた渦圧力
検出器である。第3図,第4図はこの渦圧力検出器8の
構造を示す断面図である。第3図は第4図の正面方向の
断面図であり、この第3図,第4図の両図において、8
5,86は第1図,第2図の圧力取得口5,6に通じた
導圧管部、81,82,83,84はそれぞれ第1〜第
4の圧力室で、第1,第4の圧力室81,84は導圧管
部85に連通し、第2,第3の圧力室82,83は導圧
管部86に連通している。
第3図,第4図に示すように、第1,第2の圧力室81
と82間、第3,第4の圧力室83と84間には基板8
8がパッケージ部材89,90で保持されている。この
基板88に半導体チップ87が設けられており、半導体
チップ87にそれぞれ第1,第2のダイヤフラム87
a,87bが設けられている。
第1のダイヤフラム87aは第1,第2の圧力室81,
82間の隔壁をなしており、第2のダイヤフラム87b
は第3,第4の圧力室の隔壁をなしている。
また、上記パッケージ部材89,90は上記基板88の
保持機能の外に、導圧管部85,86および第1〜第4
の圧力室81〜84を形成している。
91は第1,第2のダイヤフラム部87a,87bの表
面に設けられた第3図,第4図では図示しないそれぞれ
の半導体ブリッジ回路の4端子を導出するリードターミ
ナル、92はこのリードターミナル91と図示しない半
導体回路4端子を接続するワイヤである。
第5図はこの考案の渦流量計の制御部の電気回路図であ
る。この第5図において、101,102は第4図の第
1,第2のダイヤフラム87a,87bにそれぞれ設け
られた四つのピエゾ抵抗素子からなる第1,第2のブリ
ッジ回路、103,104は第1のブリッジ回路101
と第2のブリッジ回路102の出力を受けて作動する第
1,第2の差動増幅回路、105は第1の差動増幅回路
103の出力を調整する第1の可変増幅回路、106は
第2の差動増幅回路104の出力を調整する第2の可変
増幅回路、105a,105bはそれぞれ第1,第2の
可変増幅回路105,106のゲイン調整抵抗である。
107は第1の可変増幅回路105と第2の可変増幅回
路106の出力を受けて作動する第3の差動増幅回路、
108は第3の差動増幅回路107の出力を受けて作動
する波形整形回路、109は第1のブリッジ回路101
と第2のブリッジ回路102の電源回路である。
次に動作について説明する。いま、導管2に被測定流体
1が流れると、渦発生体3の後流には第2図に図示する
ごとく、右巻および左巻の渦が交互に発生する。これを
一般にカルマン渦列と呼ぶ。
このカルマン渦4の発生は圧力の変化を伴うことは周知
のことである。したがって、カルマン渦4の通路に沿っ
た導管2の壁面においても圧力変化が生じるため、カル
マン渦4の通路に面した導管2に設けられた圧力取得口
5,6には、左右渦の発生によって、交互に圧力変化が
生ずる。なお、渦圧力は一般に負圧である。
いま、右巻き渦が発生しているときは、圧力取得口5の
部分に負圧が生じ、この負圧は導圧管部85を介して第
1の圧力室81および第4の圧力室84に導びかれる。
したがって、第1のダイヤフラム87aおよび第2のダ
イヤフラム87bはそれぞれ第1の圧力室81側および
第4の圧力室84側に歪む。
次に左巻き渦が発生すると、今度は圧力取得口6の部分
に負圧が生じるため、導圧管86を介して第2の圧力室
82および第3の圧力室83が負圧になる。
したがって、第1のダイヤフラム87aおよび第2のダ
イヤフラム87bはそれぞれ第2の圧力室82側および
第3の圧力室83側に歪む。
ここで、第1のダイヤフラム87aおよび第2のダイヤ
フラム87bがそれぞれ第1の圧力室81側および第3
の圧力室83側に歪んだとき、第5図の制御回路図にお
いて、ブリッジ回路101,102の出力が矢印v
方向であるとすると、右巻き渦の発生時はブリッジ回路
101の出力は+vB101、ブリッジ回路102の出
力は−vB102であり、左巻き渦の発生時はブリッジ
回路101の出力は−vB101、ブリッジ回路102
の出力は+vB102となる。
第1,第2の差動増幅回路103,104の増幅率をα
103,α104とし、第1,第2の可変増幅回路10
5,106の増幅率をβ105,β106とすると、第
3の差動増幅回路107の(+),(-)入力端子に入力され
る値は次式となる。
(+)入力端子側 VB105=α103×β105×vB101
(1) (-)入力端子側 VB106=α104×β106×vB102
(2) この(1)式,(2)式に示す(+)入力端子側の入力電圧V
B105、(-)入力端子側の入力電圧VB106は上述
したように互いに逆極性であるため、第3の差動増幅回
路107の出力は となり、渦圧力に対しては第1,第2の二つのダイヤフ
ラム87a,87bの出力が和動に働き、より微少な渦
圧を検出することができる。ここで、|VB105|と
|VB106|は等しくある必要はない。
次に、渦圧以外の外圧が第1,第2のダイヤフラム87
a,87bに印加した場合の作動について述べる。まず
導管2内には被測定流体1の流れの変化に伴った圧力変
動、例えば脈動がある。
脈動は渦発生体3の上,下流より比較的長い距離を伝搬
してくるため、導管2内にあっては完全な平面進行波と
なっている。
したがって、二つの圧力取得口5,6は同時に同一量の
圧力変化が発生し、これが導圧管85,86を介して第
1の圧力室81と第4の圧力室84、そして第2の圧力
室82と第3の圧力室83に伝達される。
一つのダイヤフラム、例えば、第1のダイヤフラム87
aを見ると、第1の圧力室81と第2の圧力室82が同
時に同一量圧力が変化する場合は第1のダイヤフラム8
7aはどちらの方向にも歪むことはない。したがって、
第1のブリッジ回路101は出力しない。故に渦流量計
の制御回路は出力しない。
次に渦圧力検出器8が加振された場合について述べる。
渦圧力検出器8が第1,第2のダイヤフラム87a,8
7bの非可動方向に加振される場合は、当然第1,第2
のダイヤフラム87a,87bは作動することはないた
め、渦流量計の制御回路の出力はない。
しかし、渦圧力検出器8が第1,第2のダイヤフラム8
7a,87bの可動方向に加振されると、第1ダイヤフ
ラム87aと第2のダイヤフラム87bは同一方向に歪
む。
したがって、第1のブリッジ回路101に出力v
B101が生じ、第2のブリッジ回路102にv
B102が生じる。第1,第2の差動増幅回路103,
104および第1,第2の可変増幅回路105,106
の増幅率は前述の通りであるので、第3の差動増幅回路
107の出力は VB107=(±VB105)−(±VB106) …
…(4) となり、若しVB105=VB106であれば、出力は
零、すなわち振動による出力は全く発生せず、振動によ
るノイズ発生はない。
しかしながら、生産時には全く同等の寸法・形状やピエ
ゾ抵抗定数の二つの第1,第2のダイヤフラム87a,
87bを得ることはできない。
したがって、 vB101≠vB102 ただし、vB101≒vB102は成立する。
である。
また、第1,第2の差動増幅回路103,104の増幅
率も同等にすることは不可能である。しかし、ここでV
B105=VB106を成立させるには、第1,第2の
可変増幅回路105,106の増幅率β105,β
106を調整することによって可能となる。すなわち、 が成立するよう、第1,第2の可変増幅回路105,1
06の増幅率を設定すればよい。
このためには、渦圧力検出器8を所定の加振力で加振さ
せ、そのときの第3の差動増幅回路107の(+),(-)入
力端子の入力値が同等になるよう、第1,第2の可変増
幅回路105,106中のゲイン調整抵抗105a,1
06aをトリミングすることができる。
〔考案の効果〕
以上のように、この考案によれば、第1と第2の圧力室
間の隔壁および第3と第4の圧力室間の隔壁にそれぞれ
第1,第2のダイヤフラムを設け、この第1,第2のダ
イヤフラムがカルマン渦圧力の検出には和動に作用し、
振動等の外力には差動に作用するようにし、かつ第1,
第2の二つのダイヤフラムの外力による出力を等しくす
るように第1,第2の可変増幅回路の増幅率を調整する
ように構成したので、微流量域での渦圧力の検出力を向
上させながら、二つのダイヤフラムや制御回路のバラツ
キを吸収して外力に対して極めて強いという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの考案の一実施例による渦流量計の断面図、
第2図は同上実施例における渦発生部を示す断面図、第
3図および第4図はそれぞれ同上実施例における渦圧力
検出器の断面図、第5図は同上実施例における制御回路
のブロック図である。 3……渦発生体、5,6……圧力取得口、8……渦圧力
検出器、81……第1の圧力室、82……第2の圧力
室、83……第3の圧力室、84……第4の圧力室、8
5,86……導圧管部、87a……第1のダイヤフラ
ム、87b……第2のダイヤフラム、101……第1の
ブリッジ回路、102……第2のブリッジ回路、103
……第1の差動増幅回路、104……第2の差動増幅回
路、105……第1の可変増幅回路、106……第2の
可変増幅回路、107……第3の差動増幅回路。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】被測流体の流れる導管内に配設された渦発
    生体と、上記導管内において上記渦発生体の下流側の上
    記被測流体に生ずるカルマン渦の渦圧を検出する第1,
    第2の圧力取得口と、上記第1の圧力取得口に生ずる圧
    力変化を第1および第4の圧力室に導びく第1の導圧管
    と、第2の圧力取得口に生ずる圧力変化を第2および第
    3の圧力室に導びく第2の導圧管と、上記第1と第2の
    圧力室の隔壁部に設けられ上記渦圧の差圧を検出する第
    1のダイヤフラムと、上記第3と第4の圧力室の隔壁部
    に設けられ、渦圧の差圧を検出する第2のダイヤフラム
    と、上記第1および第2のダイヤフラムに応動して出力
    する第1および第2のブリッジ回路と、上記第1のブリ
    ッジ回路の出力を受けて作動する第1の可変増幅回路
    と、上記第2のブリッジ回路の出力を受けて作動する第
    2の可変増幅回路と、互いに正負でほぼ同等の上記第1
    と第2の可変増幅回路の出力を差動増幅して脈動周期を
    流量計出力とする差動増幅回路と、上記第1,第2の可
    変増幅回路の増幅率をそれぞれ上記第1,第2のダイヤ
    フラムの振動等の外力に応動して出力する出力値が互い
    に相等しくなるように調整するためにそれぞれ上記第
    1,第2の可変増幅回路に設けられたゲイン調整抵抗と
    を備えた渦流量計。
JP3478188U 1988-03-15 1988-03-15 渦流量計 Expired - Lifetime JPH0626810Y2 (ja)

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