JPH0660828B2 - 渦流量計 - Google Patents

渦流量計

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JPH0660828B2
JPH0660828B2 JP62075132A JP7513287A JPH0660828B2 JP H0660828 B2 JPH0660828 B2 JP H0660828B2 JP 62075132 A JP62075132 A JP 62075132A JP 7513287 A JP7513287 A JP 7513287A JP H0660828 B2 JPH0660828 B2 JP H0660828B2
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実 阿部
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    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/20Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
    • G01F1/32Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters
    • G01F1/325Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl
    • G01F1/3282Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl for detecting variations in infrasonic, sonic or ultrasonic waves, due to modulation by passing through the swirling fluid

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、機関に用いる渦流量計に関し、特に、渦周
波数に重畳するノイズ成分を除去して極めて速い渦周波
数の増加に際しても十分応答が可能となるようにしたも
のである。
〔従来の技術〕
従来、機関に用いる渦流量計に関しては、流体中に配設
された渦発生体の下流側に発生するカルマン渦列の流れ
を横切って超音波を伝播させると、この超音波はカルマ
ン渦列の数に応じて位相変調される。この位相変調され
た超音波を受波して電気信号に変換後波形整形して、位
相比較器の一方の入力端に加え、この位相比較器の他方
の入力端には、超音波発信子を励振する超音波発振回路
の出力の位相を電圧位相偏移回路で位相偏移した信号を
入力して、位相比較を行い、位相同期をとってループフ
ィルタから位相復調出力を得るようにしており、このル
ープフィルタの出力電圧に応じて電圧制御位相偏移回路
は超音波発振回路の出力信号の位相偏移角を制御して位
相比較器に出力するようにしている。これにより、電圧
制御位相偏移回路の出力を超音波受信信号に同期させる
ようにしており、その結果、ループフィルタの出力はそ
のまま位相復調出力となるものである。
しかし、この場合には、超音波受信子が受ける信号以外
のノイズや流体の流れに起因する低周波のうねりによっ
て渦周波数が乱される。
これを解決するために、本願の発明と同一出願人より出
願された以下に述べる「渦流量計」が提案されている。
この渦流量計は上記ループフィルタから得られる復調出
力、すなわち、渦周波数信号を第1の周波数可変フィル
タでハイパスした後、第2の周波数可変フィルタでロー
パスし、しかる後に波形整形および増幅回路で波形整形
および増幅してノイズを除去した所望の渦周波数信号を
出力するようにしている。
さらに、この渦周波数信号は周波数−電圧(以下、f−
Vという)変換回路に入力して、そこで周波数に応じた
電圧に変換し、この電圧により第1,第2の周波数可変
フィルタの通過帯域を制御するようにしている。
これにより、第1,第2の周波数可変フィルタの通過帯
域がその都度渦周波数に応じて設定することにより、応
答性を高めかつ正確に渦周波数を選択でき、しかも不要
ノイズを除去できる利点がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、この場合、周波数可変フィルタを制御す
る系の応答時間よりも速い渦周波数の増加があると、正
しい渦周波数を検出できない。
機関において、流量計の応答が遅れると、出力周波数の
増加が遅れるため、機関出力の増加が遅れたり、ノッキ
ングが発生する。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、極めて速い渦周波数の増加に際しても、十分応答
が可能となる渦流量計を得ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る渦流量計は、被測定流体の流量に応動し
て生ずる渦信号を受けてハイパスする第1の周波数可変
フイルタと、この第1の周波数可変フィルタと直列に配
列され、第1の周波数可変フィルタの出力をローパスす
る第2の周波数可変フィルタと、この第2の周波数可変
フィルタの出力を波形整形および増幅する波形整形増幅
回路と、この波形整形増幅回路から出力される渦周波数
出力を電圧に変換して第1,第2の周波数可変フィルタ
の通過帯域を制御する周波数−電圧変換回路と、この周
波数−電圧変換回路の出力電圧が所定以下に達すると第
2の周波数可変フィルタの通過帯域の低域帯をフラット
にさせるクリップ回路とを設けたものである。
〔作 用〕 この発明においては、被測定流量の流量に応動して生ず
る渦信号を第1の周波数可変フィルタに導入して周波数
の高い成分のみをハイパスして第2の周波数可変フィル
タで周波数の低い成分のみを通過してノイズ成分を除去
した渦信号成分のみを抽出し、この渦信号成分を波形整
形および増幅して所望の渦信号を出力し、この渦信号の
周波数に対応する電圧を周波数−電圧変換回路で変換
し、この電圧で第1,第2の周波数可変フィルタの通過
帯域を制御するとともに、この電圧が所定電圧以下に達
するとクリップ回路により第2の周波数可変フィルタの
通過帯域の低帯域を固定して低周波域をフラット領域と
する。
〔実施例〕
以下、この発明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ブロッ
ク図である。
第1図において、流量計1には渦発生体2が設けられて
おり、この渦発生体2の下流側にカルマン渦列3が発生
するようになっており、流量計1を介してカルマン渦列
3の発生する個所に対応して超音波発信子4、超音波受
信子5が配設されている。
超音波発信子4は超音波発振回路6の出力信号で励振さ
れるようになっており、この出力信号で超音波発信子4
が励磁されることにより、超音波が流量計1を経て超音
波受信子5で受波されるようになっている。この際、超
音波カルマン渦列3により位相変調される。
この位相変調された超音波は上述のように、超音波受信
子5で受波され、そこで電気信号に変換された後、波形
整形回路8に入力されて、波形整形され、さらに位相比
較器に送られる。
一方、超音波発振回路6の出力は電圧制御位相偏移回路
7に送られる。この電圧制御位相偏移回路7はループフ
ィルタ10の出力電圧により、超音波発振回路6の出力
の位相偏移を行って位相比較器9に出力するようになっ
ている。
位相比較器9と、ループフィルタ10と、超音波発信子
4と、超音波発振回路6とにより位相同期ループを構成
しており、このループフィルタ10の出力により電圧制
御位相偏移回路7の出力が波形整形回路8の出力、すな
わち、超音波受信信号と同期され、ループフィルタ10
から位相復調出力が得られ、かくして、被測定流体の流
量に応動して生ずる渦信号の検出手段を構成することに
なる。
位相比較器9の出力はループフィルタ10に入力される
とともに、ローパスフィルタ11を介して第1の周波数
可変フィルタ12にも入力されるようになっている。
この第1の周波数可変フィルタ12はハイパスフィルタ
であり、周波数の高い成分を通過するものである。第1
の周波数可変フィルタ12の出力は第2の周波数可変フ
ィルタ13に入力されるようになっている。
すなわち、第1の周波数可変フィルタ12と第2の周波
数可変フィルタ13は直列に接続されている。第2の周
波数可変フィルタ13はローパスフィルタとなってお
り、周波数の低い成分を通過するものである。
この第2の周波数可変フィルタ13の出力は波形整形増
幅回路14を経て渦周波数信号が出力されるようになっ
ている。この渦周波数信号は周波数−電圧(以下、f−
Vという)変換回路15にも入力されるようになってい
る。
このf−V変換回路15は周波数に対応する電圧を得る
ものであり、その出力電圧を第1の周波数可変フィルタ
12、第2の周波数可変フィルタ13に印加し、これら
の第1,第2の周波数可変フィルタ12,12の通過帯
域を制御するようになっている。
以上までの構成は上記〔発明が解決しようとする問題
点〕の欄で述べた本願の発明と同一出願人により出願さ
れた「渦流量計」の構成と同じであり、以下に述べる部
分がこの発明の特徴をなす部分である。
すなわち、f−V変換回路15の出力電圧はクリップ回
路16の入力端に加えるようになっている。このクリッ
プ回路16は、f−V変換回路16の出力電圧が所定電
圧以下になると、第2の周波数可変フィルタ13の通過
帯域の低周波域にフラット領域を設けるものである。
次に、この発明の動作について説明するが、その説明に
際し、この発明の特徴となる部分を主体に述べる。
流量計1に流れる被測定流体の流量に応じて生ずる渦信
号、すなわち、位相復調信号はローパスフィルタ11を
介して、第1の周波数可変フィルタ12に入力される。
この第1の周波数可変フィルタ12はハイパスフィルタ
であり、ローパスフィルタ11の出力信号のうち周波数
の高い成分を通過して第2の周波数可変フィルタ13に
送出する。第2の周波数可変フィルタ13はローパスフ
ィルタであり、周波数の低い成分を低下して波形整形増
幅回路14に出力する。
第2図は第1,第2の周波数可変フィルタ12,13の
出力周波数対通過周波数の関係を示す図である。この第
2図において、fは第1の周波数可変フィルタ12の
通過周波数の下限を示し、fは第2の周波数可変フィ
ルタ13の通過周波数の上限を示すものである。この下
限の通過周波数fと上限の通過周波数fとの間が第
1,第2の周波数可変フィルタ12,13の通過帯域と
なる。
したがって、ハイパスフィルタとなる第1の周波数可変
フィルタ12によりその下限の通過周波数f以下の周
波数の第1のノイズN1成分は除去され、また、ローパ
スフィルタとなる第2の周波数可変フィルタ13により
その上限の通過周波数f以上の周波数の第2のノイズ
N2、第3のノイズN3は除去されることになる。
この第1のノイズN1〜第3のノイズN3は、いずれも
機関のノイズであり、第1のノイズN1は空気の流れの
脈動によって生ずる比較的周波数の低いノイズである。
第2のノイズN2は空気が空気弁を通過するときに発生
するいわゆる風切音にて生ずる出力周波数の低い、すな
わち、流量の少ないときの比較的高周波のノイズであ
る。
さらに、第3のノイズN3はターボチャージなどの作動
時に発生する出力周波数の高い、すなわち、流量の多い
ときの比較的高周波のノイズである。機関によっては、
これらの第1ないし第3のノイズN1〜N3は発生領域
が変動する。
一方、空気流量も、機関の瞬時の挙動によって変動して
いるため、渦周波数の帯域幅は相当広くとる必要があ
る。このために、図示の実施例のごとく、第1,第2の
周波数可変フィルタ12,13を組み合わせているもの
である。
このような第1,第2の周波数可変フィルタ12,13
を通過した渦周波数信号は波形整形増幅回路14で波形
整形および増幅されて、渦周波数信号が出力される。こ
れと同時に、この渦周波数信号はf−V変換回路15で
その周波数に対応した電圧に変換され、この電圧により
第1の周波数可変フィルタ12は直接に、また、第2の
周波数可変フィルタ13はクリップ回路16を介してそ
れぞれ通過帯域が制御される。
これにより、第1,第2の周波数可変フィルタの通過帯
域が変わり、第2図の斜線を施して示す通過帯域の巾が
変化することになる。これはとりもなおさず、流量計1
以外のセンサや制御系を用いる必要なく、渦周波数に重
畳されるノイズ成分を渦信号の検出手段の正しい出力を
基に除去することになる。
さらに、ローパスフィルタの第2の周波数可変フィルタ
13はその出力周波数の低域まで十分にカットすると、
第2図の上限の通過周波数fの低帯域において、破線
のようになり、f−V変換回路15の応答遅れによって
低流量から急激に高流量へ空気流量が増加すると、渦信
号までカットされる。
しかし、この発明では、f−V変換回路15の出力電圧
が所定値以下になると、クリップ回路16により第2の
周波数可変フィルタ13の通過帯域の低帯域部分を第2
図において上限の通過周波数fにフラットにすること
により、その通過帯域が所定値以下に下がらなくなる。
その結果、極めて速い渦周波数の増加に際しても十分な
応答が可能となる。
〔発明の効果〕
この発明は以上説明したとおり、渦信号の検出出力をハ
イパスする第1の周波数可変フィルタとローパスする第
2の周波数可変フィルタを通過させ、その出力周波数に
対応する電圧で第1,第2の周波数可変フィルタの通過
帯域を制御するとともに、この電圧が所定以下の電圧に
なるとクリップ回路で第2の周波数可変フィルタの通過
帯域の低周波帯域をフラットとなるようにしたので、流
量計以外のセンサや制御系を用いることなく、渦周波数
に重畳する複数のノイズの発生領域に相関がなくても十
分ノイズ成分を除去できかつ極めて速い渦周波数の増加
に際しても、十分な応答性が得られ、正確にしかも安価
に所望の渦周波数を選択できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の渦流量計の一実施例のブロック図、
第2図は同上実施例における第1および第2の周波数可
変フィルタの出力周波数対通過周波数の関係を示す図で
ある。 1……流量計、2……渦発生体、3……カルマン渦列、
4……超音波発信子、5……超音波受信子、6……超音
波発振回路、7……電圧制御位相偏移回路、8……波形
整形回路、9……位相比較器、10……ループフィル
タ、11……ローパスフィルタ、12……第1の周波数
可変フィルタ、13……第2の周波数可変フィルタ、1
4……波形整形増幅回路、15……f−V変換回路、1
6……クリップ回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被測定流体の流量に応動して生ずる渦信号
    を検出する渦信号検出手段、この渦信号検出手段の出力
    信号の周波数の高い成分を通過させる第1の周波数可変
    フィルタ、この第1の周波数可変フィルタの出力周波数
    の低い成分を通過させる第2の周波数可変フィルタ、こ
    の第2の周波数可変フィルタの出力を波形整形および増
    幅して渦周波数信号を出力する波形整形および増幅回
    路、上記渦周波数信号の周波数に対応して電圧を出力し
    てこの電圧により上記第1および第2の周波数可変フィ
    ルタの通過帯域を制御する周波数−電圧変換回路、この
    周波数−電圧変換回路の出力電圧が所定以下になると上
    記第2の周波数可変フィルタ回路の通過帯域の低周波帯
    域を固定にするクリップ回路を備えてなる渦流量計。
JP62075132A 1987-03-27 1987-03-27 渦流量計 Expired - Fee Related JPH0660828B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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

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