JPH0633373Y2 - 渦流量計 - Google Patents
渦流量計Info
- Publication number
- JPH0633373Y2 JPH0633373Y2 JP5770888U JP5770888U JPH0633373Y2 JP H0633373 Y2 JPH0633373 Y2 JP H0633373Y2 JP 5770888 U JP5770888 U JP 5770888U JP 5770888 U JP5770888 U JP 5770888U JP H0633373 Y2 JPH0633373 Y2 JP H0633373Y2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- vortex
- signal
- pass filter
- low
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Description
【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、測定流量を電気信号に変換してこの測定流量
に対応した渦信号を出力する渦流量計に係り、特にこの
渦信号に重畳するノイズを有効に除去して安定な出力を
出す渦流量計に関する。
に対応した渦信号を出力する渦流量計に係り、特にこの
渦信号に重畳するノイズを有効に除去して安定な出力を
出す渦流量計に関する。
〈従来の技術〉 工業用の渦流量計は測定流量に対応して発生する渦の数
を電気信号に変換して出力するが、この渦流量計の検出
する検出信号には測定流量に対応した渦周波数成分のほ
かに流体の状態に起因する低周波ノイズ、或いは配管状
態に起因する高周波のノイズ等が重畳する。特に、渦に
よって渦発生体に発生する応力を検出する応力検出方
式、カンチレバーによる力／歪み検出方式、或いはダイ
アフラムの変位による容量変化を検出する容量検出方式
等は渦発生体の共振、センサ部の共振などにより重畳さ
れるノイズが大きい。
を電気信号に変換して出力するが、この渦流量計の検出
する検出信号には測定流量に対応した渦周波数成分のほ
かに流体の状態に起因する低周波ノイズ、或いは配管状
態に起因する高周波のノイズ等が重畳する。特に、渦に
よって渦発生体に発生する応力を検出する応力検出方
式、カンチレバーによる力／歪み検出方式、或いはダイ
アフラムの変位による容量変化を検出する容量検出方式
等は渦発生体の共振、センサ部の共振などにより重畳さ
れるノイズが大きい。
そこで、これ等の方式では、ノイズを低減するために各
種のローパスフイルタが使用されている。
種のローパスフイルタが使用されている。
これ等のローパスフイルタの代表的な方式として、
（イ）第１にコーナ周波数を固定する固定ローパスフイ
ルタ方式がある。これは、測定流速範囲と口径によって
決定される信号周波数の範囲を決め、これ以外の周波数
の信号は減衰させる方式である。（ロ）第２にコーナ周
波数を信号周波数で変化させるトラッキングフイルタ方
式がある。これは、信号周波数（渦周波数）に比例する
信号によりローパスフイルタを構成する抵抗又はコンデ
ンサの値を変化させることにより信号周波数以外の周波
数成分を減衰させる方式である。（ハ）第３に渦信号の
レベルによりフイルタ機能を解除する方式がある。これ
は検出すべき最小の渦周波数の付近にローパスフイルタ
のコーナ周波数を設けて渦信号にレベルが大きい範囲で
はローパスフイルタの機能を解除する方式である。
（イ）第１にコーナ周波数を固定する固定ローパスフイ
ルタ方式がある。これは、測定流速範囲と口径によって
決定される信号周波数の範囲を決め、これ以外の周波数
の信号は減衰させる方式である。（ロ）第２にコーナ周
波数を信号周波数で変化させるトラッキングフイルタ方
式がある。これは、信号周波数（渦周波数）に比例する
信号によりローパスフイルタを構成する抵抗又はコンデ
ンサの値を変化させることにより信号周波数以外の周波
数成分を減衰させる方式である。（ハ）第３に渦信号の
レベルによりフイルタ機能を解除する方式がある。これ
は検出すべき最小の渦周波数の付近にローパスフイルタ
のコーナ周波数を設けて渦信号にレベルが大きい範囲で
はローパスフイルタの機能を解除する方式である。
（イ）の方式の周波数特性を第３図に示す。横軸に渦周
波数Ｖ、縦軸に振幅Amがとってある。ローパスフイル
タのコーナ周波数Ｃが固定されているノイズ低域の周
知の基本的な方式であるので説明を省略する。
波数Ｖ、縦軸に振幅Amがとってある。ローパスフイル
タのコーナ周波数Ｃが固定されているノイズ低域の周
知の基本的な方式であるので説明を省略する。
（ロ）の方式については図を用いて簡単に説明する。第
４図は従来のトラッキングフイルタ方式を説明するブロ
ック図である。
４図は従来のトラッキングフイルタ方式を説明するブロ
ック図である。
端子T1には測定流量Ｑに対応した電圧に変換する信号変
換手段で変換された渦信号SVが印加されている。この渦
信号SVは電界効果トランジスタFETとコンデンサC1で構
成される可変ローパスフイルタ10に印加される。
換手段で変換された渦信号SVが印加されている。この渦
信号SVは電界効果トランジスタFETとコンデンサC1で構
成される可変ローパスフイルタ10に印加される。
この可変ローパスフイルタ10の出力は増幅器11で増幅さ
れてシュミットトリガ回路12に印加され端子T2に渦の周
波数信号Ｖとして出力されると共にこの周波数信号
Ｖは周波数／電圧変換器13を介して可変ローパスフイル
タ10を構成するFETのゲートに印加される。
れてシュミットトリガ回路12に印加され端子T2に渦の周
波数信号Ｖとして出力されると共にこの周波数信号
Ｖは周波数／電圧変換器13を介して可変ローパスフイル
タ10を構成するFETのゲートに印加される。
次に、以上のように構成されたトラッキングフイルタの
動作について第５図、第６図を参照して説明する。
動作について第５図、第６図を参照して説明する。
第５図に可変ローパスフイルタ10の周波数特性を示す。
横軸は渦周波数Ｖ、縦軸は振幅Amを示している。C1
は第１のコーナ周波数、C2は第２のコーナ周波数を示
しており、この間をコーナ周波数は変化する。曲線α１
は渦周波数が小さいとき、曲線β１は渦周波数が大きい
ときのカーブをそれぞれ示している。
横軸は渦周波数Ｖ、縦軸は振幅Amを示している。C1
は第１のコーナ周波数、C2は第２のコーナ周波数を示
しており、この間をコーナ周波数は変化する。曲線α１
は渦周波数が小さいとき、曲線β１は渦周波数が大きい
ときのカーブをそれぞれ示している。
渦信号SV（第６図（Ａ））は可変ローパスフイルタ10を
介して増幅器11に入力され、その出力は周波数変換手段
として機能するシュミットトリガ回路12で周波数信号FV
（第６図（Ｂ））に変換される。
介して増幅器11に入力され、その出力は周波数変換手段
として機能するシュミットトリガ回路12で周波数信号FV
（第６図（Ｂ））に変換される。
このアナログの渦信号SVはシュミットトリガ回路12のヒ
ステリシス幅ΔＨ（第６図（Ｂ））をスレッシュホール
ド値として周波数信号FVに変換される。変換された周波
数信号FVは測定流量Ｑに対応した周波数となっており、
これは周波数／電圧変換器13でアナログ信号に変換され
て電界効果トランジスタFETのゲート電圧を変更する。
電界効果トランジスタFETはそのドレインとソース間の
抵抗R1がこのゲート電圧で変更されてコンデンサC1と共
に可変ローパスフイルタを構成する。
ステリシス幅ΔＨ（第６図（Ｂ））をスレッシュホール
ド値として周波数信号FVに変換される。変換された周波
数信号FVは測定流量Ｑに対応した周波数となっており、
これは周波数／電圧変換器13でアナログ信号に変換され
て電界効果トランジスタFETのゲート電圧を変更する。
電界効果トランジスタFETはそのドレインとソース間の
抵抗R1がこのゲート電圧で変更されてコンデンサC1と共
に可変ローパスフイルタを構成する。
この場合、このR1C1の時定数で決定される可変ローパス
フイルタ10のコーナ周波数C1〜C2などは渦周波数
Ｖが大きいときは大きく、渦周波数Ｖが小さいときは
小さく自動的に変更される。
フイルタ10のコーナ周波数C1〜C2などは渦周波数
Ｖが大きいときは大きく、渦周波数Ｖが小さいときは
小さく自動的に変更される。
この他に、（ハ）の渦信号のレベルによりフイルタ機能
を解除する方式の周波数特性を第７図に示す。
を解除する方式の周波数特性を第７図に示す。
検出すべき信号のレベルの小さい最小の渦信号の付近に
ローパスフイルタのコーナ周波数C3を設けたときの周
波数特性を曲線α２とし、これより渦信号のレベルが大
きくなった渦周波数の検出範囲ではローパスフイルタの
機能を解除して振幅一定の曲線β２とするものである。
ローパスフイルタのコーナ周波数C3を設けたときの周
波数特性を曲線α２とし、これより渦信号のレベルが大
きくなった渦周波数の検出範囲ではローパスフイルタの
機能を解除して振幅一定の曲線β２とするものである。
〈考案が解決しようとする課題〉 しかしながら、（イ）の周知の固定フイルタ方式は渦流
量計に特有なノイズを低減するための考慮はなされてい
ない。
量計に特有なノイズを低減するための考慮はなされてい
ない。
また、（ロ）のトラッキングフイルタを用いる方式は渦
周波数として最終的に弁別するのはシュミットトリガ回
路のヒステリシス幅ΔＨであるので、渦信号に含まれる
高周波のノイズ等によりその振幅が変動すると誤差にな
る。この点について、第８図に示す波形図を用いて説明
する。
周波数として最終的に弁別するのはシュミットトリガ回
路のヒステリシス幅ΔＨであるので、渦信号に含まれる
高周波のノイズ等によりその振幅が変動すると誤差にな
る。この点について、第８図に示す波形図を用いて説明
する。
第８図（Ａ）に示すように、渦信号SVの振幅は、ρ（密
度）とV2（流速）２との積に比例して増大するが、一般
に渦信号SVに重畳するノイズNzもρＶ２に比例して増大
する傾向にあるので、第８図（Ｂ）に示すようにシュミ
ットトリガ回路の出力の周波数信号FV0は渦信号SVに対
応する周波数信号Ｖよりノイズによる周波数FNの分だ
け増大し、誤差になる。
度）とV2（流速）２との積に比例して増大するが、一般
に渦信号SVに重畳するノイズNzもρＶ２に比例して増大
する傾向にあるので、第８図（Ｂ）に示すようにシュミ
ットトリガ回路の出力の周波数信号FV0は渦信号SVに対
応する周波数信号Ｖよりノイズによる周波数FNの分だ
け増大し、誤差になる。
さらに、（ハ）の所定のコーナ周波数以上でフイルタ機
能を解除する方式は、検出すべき最小渦周波数の付近に
コーナ周波数をおくことができるので低流速では効果が
あるが、高流速（渦周波数大、渦信号のレベル大）では
フイルタ機能が解除されるので高周波ノイズの除去機能
は劣化する。特に、高密度・高流速の測定流体の流量を
検出するときに励起される渦発生体の共振ノイズの影響
に対しては具合が悪い。
能を解除する方式は、検出すべき最小渦周波数の付近に
コーナ周波数をおくことができるので低流速では効果が
あるが、高流速（渦周波数大、渦信号のレベル大）では
フイルタ機能が解除されるので高周波ノイズの除去機能
は劣化する。特に、高密度・高流速の測定流体の流量を
検出するときに励起される渦発生体の共振ノイズの影響
に対しては具合が悪い。
〈課題を解決するための手段〉 本考案は、以上の課題を解決するために、測定流量を渦
信号に変換する信号変換手段と、この渦信号を低域波
するローパスフイルタと、このローパスフイルタの出力
を前記測定流量に対応した周波数信号に変換する周波数
変換手段と、信号変換手段の出力に含まれる高周波ノイ
ズを検出するハイパスフイルタと、このハイパスフイル
タの出力を検波整流する整流手段とを具備しこの整流手
段の出力によりローパスフイルタのコーナ周波数を変更
するようにしたものである。
信号に変換する信号変換手段と、この渦信号を低域波
するローパスフイルタと、このローパスフイルタの出力
を前記測定流量に対応した周波数信号に変換する周波数
変換手段と、信号変換手段の出力に含まれる高周波ノイ
ズを検出するハイパスフイルタと、このハイパスフイル
タの出力を検波整流する整流手段とを具備しこの整流手
段の出力によりローパスフイルタのコーナ周波数を変更
するようにしたものである。
〈作用〉 信号変換手段により測定流量を渦信号に変換し、この渦
信号をローパスフイルタで低域波してその出力を周波
数変換手段により渦信号に対応した周波数信号に変換す
る。
信号をローパスフイルタで低域波してその出力を周波
数変換手段により渦信号に対応した周波数信号に変換す
る。
一方、渦信号の中に含まれている高周波のノイズ成分を
ハイパスフイルタで検出し、この高周波のノイズ成分が
大きくなるとローパスフイルタのコーナ周波数を下げる
ようにする。
ハイパスフイルタで検出し、この高周波のノイズ成分が
大きくなるとローパスフイルタのコーナ周波数を下げる
ようにする。
〈実施例〉 以下、本考案の実施例について図面に基づいて説明す
る。第１図は本考案の１実施例の構成を示すブロック図
である。なお、従来と同じ機能を持つ構成部分には同一
の符号を付して適宜にその説明を省略する。
る。第１図は本考案の１実施例の構成を示すブロック図
である。なお、従来と同じ機能を持つ構成部分には同一
の符号を付して適宜にその説明を省略する。
14は渦センサであり、渦センサ14は測定流量Ｑに対応し
た渦周波数の応力変化を例えば圧電素子などで電荷の変
化として検出し、渦電荷ｑとして出力する。
た渦周波数の応力変化を例えば圧電素子などで電荷の変
化として検出し、渦電荷ｑとして出力する。
この渦電荷ｑは信号変換手段として機能するチャージコ
ンバータ15で交流の渦信号SVに変換されて増幅器16に入
力される。ここで増幅された渦信号SVはローパスフイル
タ17に渦信号SV -として出力される。
ンバータ15で交流の渦信号SVに変換されて増幅器16に入
力される。ここで増幅された渦信号SVはローパスフイル
タ17に渦信号SV -として出力される。
ローパスフイルタ17は渦信号SV -のうち所定のコーナ周
波数以上の周波数成分をカットして交流の波出力VQを
出す。この波出力VQは増幅器18で所定の値に増幅され
て周波数変換手段として機能するシュミットトリガ回路
19に出力される。
波数以上の周波数成分をカットして交流の波出力VQを
出す。この波出力VQは増幅器18で所定の値に増幅され
て周波数変換手段として機能するシュミットトリガ回路
19に出力される。
シュミットトリガ回路19はそのヒステリシス幅ΔＨをス
レッシュホールド値として増幅器18の交流出力を周波数
信号FV0に変換して端子T2に出力する。
レッシュホールド値として増幅器18の交流出力を周波数
信号FV0に変換して端子T2に出力する。
また、増幅器16の出力端に現れる渦信号SV -はローパス
フイルタ17と共にハイパスフイルタ20にも出力される。
そして、この渦信号SV -に含まれる高周波のノイズNhが
ハイパスフイルタ20で検出されて次段の整流回路21に出
力され、ここで整流されて高周波ノイズNhに対応するア
ナログのノイズ電圧Vhを整流回路21の出力端に出力す
る。
フイルタ17と共にハイパスフイルタ20にも出力される。
そして、この渦信号SV -に含まれる高周波のノイズNhが
ハイパスフイルタ20で検出されて次段の整流回路21に出
力され、ここで整流されて高周波ノイズNhに対応するア
ナログのノイズ電圧Vhを整流回路21の出力端に出力す
る。
整流回路21はこのノイズ電圧Vhをローパスフイルタ17に
出力してそのコーナ周波数Ｃを変更する。
出力してそのコーナ周波数Ｃを変更する。
次に、この様に構成された第１図に示す実施例の動作に
ついて第２図を用いて説明する。
ついて第２図を用いて説明する。
第２図は横軸に渦周波数Ｖ、縦軸に振幅Amをとったと
きのローパスフイルタの周波数特性を示している。曲線
α３はコーナ周波数C4を、曲線β３はコーナ周波数
C5を持つ周波数特性をそれぞれ示している。
きのローパスフイルタの周波数特性を示している。曲線
α３はコーナ周波数C4を、曲線β３はコーナ周波数
C5を持つ周波数特性をそれぞれ示している。
渦信号SV -に含まれている高周波ノイズNhのレベルが大
きくなると対応するノイズ電圧Vhも大きくなり、ローパ
スフイルタ17のコーナ周波数が例えばC4側からC5側
に移行して下がり、高周波ノイズNhに対する減衰を大き
くする。逆に、高周波ノイズNhのレベルが小さくなると
対応するノイズ電圧Vhも小さくなり、ローパスフイルタ
17のコーナ周波数が例えばC5側からC4側に下がり、
高周波ノイズNhに対する減衰を小さくする。
きくなると対応するノイズ電圧Vhも大きくなり、ローパ
スフイルタ17のコーナ周波数が例えばC4側からC5側
に移行して下がり、高周波ノイズNhに対する減衰を大き
くする。逆に、高周波ノイズNhのレベルが小さくなると
対応するノイズ電圧Vhも小さくなり、ローパスフイルタ
17のコーナ周波数が例えばC5側からC4側に下がり、
高周波ノイズNhに対する減衰を小さくする。
この場合に、例えばローパスフイルタ17のコーナ周波数
がC5の周波数特性の曲線β３が選択されている場合
に、渦信号SV -がコーナ周波数C5に接近していたり
C5を越えていると渦信号SV -の減衰が起きるが、一般に
渦信号SV -の周波数は高周波ノイズNhの発生源である渦
発生体の共振周波数ｎよりは低いので、渦周波数Ｖ
の減衰は小さい。また、高周波ノイズNhのレベルが大き
い場合、すなわちρＶ２が大きい場合は渦信号SVのレベ
ルも大きいので、実害はない。
がC5の周波数特性の曲線β３が選択されている場合
に、渦信号SV -がコーナ周波数C5に接近していたり
C5を越えていると渦信号SV -の減衰が起きるが、一般に
渦信号SV -の周波数は高周波ノイズNhの発生源である渦
発生体の共振周波数ｎよりは低いので、渦周波数Ｖ
の減衰は小さい。また、高周波ノイズNhのレベルが大き
い場合、すなわちρＶ２が大きい場合は渦信号SVのレベ
ルも大きいので、実害はない。
〈考案の効果〉 以上、実施例と共に具体的に説明したように本考案によ
れば、渦信号に重畳されている高周波ノイズを検出して
これが大きくなればこれに対応するようにローパスフイ
ルタのコーナ周波数を下げて高周波ノイズを減衰させて
いるので、高周波ノイズが大きくなっても渦流量計の出
力の安定性が確保できる。従って、流量範囲として従来
より高速の範囲までカバーでき、さらにρＶ２の大きい
高圧のガス体あるいは高温のスチームも安定に計測する
ことができる。
れば、渦信号に重畳されている高周波ノイズを検出して
これが大きくなればこれに対応するようにローパスフイ
ルタのコーナ周波数を下げて高周波ノイズを減衰させて
いるので、高周波ノイズが大きくなっても渦流量計の出
力の安定性が確保できる。従って、流量範囲として従来
より高速の範囲までカバーでき、さらにρＶ２の大きい
高圧のガス体あるいは高温のスチームも安定に計測する
ことができる。
第１図は本考案の１実施例を示すブロック図、第２図は
第１図に示すローパスフイルタの特性を示す周波数特性
図、第３図は従来の第１のフイルタ特性を示す周波数特
性図、第４図は従来の渦信号処理回路の構成を示すブロ
ック図、第５図は第４図に示す渦信号処理回路の周波数
特性を示す周波数特性図、第６図は第４図に示す渦信号
処理回路の動作を示す波形図、第７図は従来の第２のフ
イルタ特性を示す周波数特性図、第８図は第４図に示す
渦信号処理回路の問題点を説明する波形図である。 10……可変ローパスフイルタ、12……シュミットトリガ
回路、13……周波数／電圧変換器、14……渦センサ、15
……チャージコンバータ、17……ローパスフイルタ、19
……シュミットトリガ回路、20……ハイパスフイルタ、
SV……渦信号、Vn……ノイズ電圧、VQ……波出力。
第１図に示すローパスフイルタの特性を示す周波数特性
図、第３図は従来の第１のフイルタ特性を示す周波数特
性図、第４図は従来の渦信号処理回路の構成を示すブロ
ック図、第５図は第４図に示す渦信号処理回路の周波数
特性を示す周波数特性図、第６図は第４図に示す渦信号
処理回路の動作を示す波形図、第７図は従来の第２のフ
イルタ特性を示す周波数特性図、第８図は第４図に示す
渦信号処理回路の問題点を説明する波形図である。 10……可変ローパスフイルタ、12……シュミットトリガ
回路、13……周波数／電圧変換器、14……渦センサ、15
……チャージコンバータ、17……ローパスフイルタ、19
……シュミットトリガ回路、20……ハイパスフイルタ、
SV……渦信号、Vn……ノイズ電圧、VQ……波出力。
Claims (1)
- 【請求項１】測定流量を渦信号に変換する信号変換手段
と、この渦信号を低域波するローパスフイルタと、こ
のローパスフイルタの出力を前記測定流量に対応した周
波数信号に変換する周波数変換手段と、前記信号変換手
段の出力に含まれる高周波ノイズを検出するハイパスフ
イルタと、このハイパスフイルタの出力を検波整流する
整流手段とを具備しこの整流手段の出力により前記ロー
パスフイルタのコーナ周波数を変更するようにしたこと
を特徴とする渦流量計。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5770888U JPH0633373Y2 (ja) | 1988-04-28 | 1988-04-28 | 渦流量計 |
| US07/304,985 US4934194A (en) | 1988-03-24 | 1989-01-31 | Vortex flowmeter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5770888U JPH0633373Y2 (ja) | 1988-04-28 | 1988-04-28 | 渦流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01162626U JPH01162626U (ja) | 1989-11-13 |
| JPH0633373Y2 true JPH0633373Y2 (ja) | 1994-08-31 |
Family
ID=31283552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5770888U Expired - Lifetime JPH0633373Y2 (ja) | 1988-03-24 | 1988-04-28 | 渦流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0633373Y2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09504609A (ja) * | 1993-10-18 | 1997-05-06 | ローズマウント インコーポレイテッド | 渦流量計用電子装置 |
-
1988
- 1988-04-28 JP JP5770888U patent/JPH0633373Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09504609A (ja) * | 1993-10-18 | 1997-05-06 | ローズマウント インコーポレイテッド | 渦流量計用電子装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01162626U (ja) | 1989-11-13 |
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