JPH0718732B2 - 液体の流速測定装置 - Google Patents
液体の流速測定装置Info
- Publication number
- JPH0718732B2 JPH0718732B2 JP60505447A JP50544785A JPH0718732B2 JP H0718732 B2 JPH0718732 B2 JP H0718732B2 JP 60505447 A JP60505447 A JP 60505447A JP 50544785 A JP50544785 A JP 50544785A JP H0718732 B2 JPH0718732 B2 JP H0718732B2
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- JP
- Japan
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- time
- upstream
- sensor
- electrodes
- downstream
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/704—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow using marked regions or existing inhomogeneities within the fluid stream, e.g. statistically occurring variations in a fluid parameter
- G01F1/708—Measuring the time taken to traverse a fixed distance
- G01F1/7088—Measuring the time taken to traverse a fixed distance using electrically charged particles as tracers
-
- G—PHYSICS
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- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
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- G01F1/708—Measuring the time taken to traverse a fixed distance
- G01F1/712—Measuring the time taken to traverse a fixed distance using auto-correlation or cross-correlation detection means
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の背景〕 本発明は流体の質量（mass）流れ測定に関し、特にジエ
ツト航空機の燃料、ロケツト燃料と酸化剤、一般的に冷
凍剤の測定に関係して利点を有する。本発明は我々発明
者の発見を具体化するものであつて、この発明は、この
ような流体および、また流体の運ぶ固体粒子媒体（ここ
に粒子は本質的に非導電性である）の本来備わつている
電荷発生の輸送現象が流体の速度を測定する手段とし
て、およびこのような有効な利用を行うための方法の段
階および装置に関する我々の別の発明と発見として有効
に使用することのできるものである。
ツト航空機の燃料、ロケツト燃料と酸化剤、一般的に冷
凍剤の測定に関係して利点を有する。本発明は我々発明
者の発見を具体化するものであつて、この発明は、この
ような流体および、また流体の運ぶ固体粒子媒体（ここ
に粒子は本質的に非導電性である）の本来備わつている
電荷発生の輸送現象が流体の速度を測定する手段とし
て、およびこのような有効な利用を行うための方法の段
階および装置に関する我々の別の発明と発見として有効
に使用することのできるものである。
摩擦電気効果は、２種の材料が相互にすり合わされた場
合に静電荷を発生する機械作用である。貯蔵された電荷
は、粒子と流体内において流れている流れにおける流れ
のみにより発生し得るもので、荷電された流れは読出し
可能な電流または電圧信号を流れに沿つて付与し得るも
のである。
合に静電荷を発生する機械作用である。貯蔵された電荷
は、粒子と流体内において流れている流れにおける流れ
のみにより発生し得るもので、荷電された流れは読出し
可能な電流または電圧信号を流れに沿つて付与し得るも
のである。
本発明の主要な目的とする所は、上に説明したように流
体の速度と質量流れを測定する手段を提供することにあ
る。
体の速度と質量流れを測定する手段を提供することにあ
る。
本発明の別の目的は、摩擦電気効果を利用してこのよう
な流体の信頼性のある、正確なおよび校正可能な測定の
実現を含むものである。
な流体の信頼性のある、正確なおよび校正可能な測定の
実現を含むものである。
低温液化ガスが管を流れる場合に、流体は摩擦電気効果
によつて管壁から電荷を無作為に捉える。このような電
荷は流体内の原子や分子に接着されて適切な時間の周期
の間相対運動なしに流体とともに移動する。したがつて
流体は無作為に移動する帯電した誘電媒体となり、この
媒体はセンサ内に流体を測定することの可能な独特の電
圧対時間信号を発生する。
によつて管壁から電荷を無作為に捉える。このような電
荷は流体内の原子や分子に接着されて適切な時間の周期
の間相対運動なしに流体とともに移動する。したがつて
流体は無作為に移動する帯電した誘電媒体となり、この
媒体はセンサ内に流体を測定することの可能な独特の電
圧対時間信号を発生する。
同様の電荷利用効果は気体を含んだ粒子流に適用され
る。管壁に配置された一対のセンサ電極（一方が他方の
上流にある）は、流体の荷電部分が電極を越えて移動す
る時に誘起した電圧を測定する。荷電は流体とともに移
動するから、下流センサにおける電圧波形は上流センサ
における同様の無作為電圧波形の時間遅れしたものであ
る。この同一性は、流体とそれに印加される電荷の若干
の特性にその長さが依存する狭い範囲の距離の内部にお
いてのみ真実である。二つの信号の間の時間遅れを決定
するために、センサからの電圧A/Dコンバータにより標
本化され、マイクロプロセツサのメモリ内に貯蔵され
る。二つの信号間の時間遅れは、メモリ内の２組のデー
タに関するデイジタル相互相関を実施することにより決
定される。時間遅れが与えられれば、センサ間距離は既
知であるから、速度は容易に計算される。
る。管壁に配置された一対のセンサ電極（一方が他方の
上流にある）は、流体の荷電部分が電極を越えて移動す
る時に誘起した電圧を測定する。荷電は流体とともに移
動するから、下流センサにおける電圧波形は上流センサ
における同様の無作為電圧波形の時間遅れしたものであ
る。この同一性は、流体とそれに印加される電荷の若干
の特性にその長さが依存する狭い範囲の距離の内部にお
いてのみ真実である。二つの信号の間の時間遅れを決定
するために、センサからの電圧A/Dコンバータにより標
本化され、マイクロプロセツサのメモリ内に貯蔵され
る。二つの信号間の時間遅れは、メモリ内の２組のデー
タに関するデイジタル相互相関を実施することにより決
定される。時間遅れが与えられれば、センサ間距離は既
知であるから、速度は容易に計算される。
相互相関は相互に関して時間変位している２個の信号間
の時間遅れを見出すのに使用される。相関の計算は２個
の信号の標本をとり、他方に関し一方を偏移させること
により標本を処理し、相互にそれらを乗算し、結果の平
均をとる手法から成るものである。入力信号がランダム
（無作為）（即ち周期的でない）であれば、相互相関の
値は、生じた相関の遅れが最初の時間分離を消滅するま
で小さい値に維持される。これが生じると、相互相関は
最大値に達するが、それは二つの信号がその時に等しく
なり、相関のプロセスが信号をそれ自身に有効に乗算
し、したがつて最初の信号の平均自乗値を計算する。こ
の尖頭値は相関とその位置（相互に関連して２個のセン
サにおいて生じた波形の時間推移の目盛上の）最大値の
可能な結果であり、したがつて速度計算用の時間遅れ
（即ち上流センサから下流センサまでの流れの運動）を
同一に扱うものである。安い高速デイジタル乗算器とア
ナログ・デイジタル変換器の利用可能性はデイジタル相
互相関それ自体を簡単にして率直なプロセスにするもの
である。
の時間遅れを見出すのに使用される。相関の計算は２個
の信号の標本をとり、他方に関し一方を偏移させること
により標本を処理し、相互にそれらを乗算し、結果の平
均をとる手法から成るものである。入力信号がランダム
（無作為）（即ち周期的でない）であれば、相互相関の
値は、生じた相関の遅れが最初の時間分離を消滅するま
で小さい値に維持される。これが生じると、相互相関は
最大値に達するが、それは二つの信号がその時に等しく
なり、相関のプロセスが信号をそれ自身に有効に乗算
し、したがつて最初の信号の平均自乗値を計算する。こ
の尖頭値は相関とその位置（相互に関連して２個のセン
サにおいて生じた波形の時間推移の目盛上の）最大値の
可能な結果であり、したがつて速度計算用の時間遅れ
（即ち上流センサから下流センサまでの流れの運動）を
同一に扱うものである。安い高速デイジタル乗算器とア
ナログ・デイジタル変換器の利用可能性はデイジタル相
互相関それ自体を簡単にして率直なプロセスにするもの
である。
他の目的、特徴および利点は添附図面に関連する好適な
実施例についての以下の詳細な説明から明らかであろ
う。
実施例についての以下の詳細な説明から明らかであろ
う。
第１図は本発明の好適な実施例に従つて製作された装置
を表わすもので、パイプ内の２個のセンサを示すブロツ
ク図と関係する制御装置のブロツク図である； 第２図は第１図装置の２個の距つたセンサ要素に関して
とられた電流対時間のトレースである；そして 第３図は２個のセンサに関連した波形の時間水溶液の流
れ図である。
を表わすもので、パイプ内の２個のセンサを示すブロツ
ク図と関係する制御装置のブロツク図である； 第２図は第１図装置の２個の距つたセンサ要素に関して
とられた電流対時間のトレースである；そして 第３図は２個のセンサに関連した波形の時間水溶液の流
れ図である。
さて第１図を参照すれば、距離Ｄだけ距つた距離を距て
た電極12と14を有するパイプ形状の流量径路10（流体の
流用Ｆに対して）を具備する本発明を実施するための装
置の好適な実施例が示されている。読出し回路16が両電
極に対し設けられている。各電極はパイプの包囲構造体
から電気的に絶縁されて、誘電体を含む流体に対して制
御用コンデンサを形成する。回路16を通つて得ることの
可能な平滑なアナログ信号は、アナログ／デイジタル変
換器と、デイジタル乗算器、メモリ、高速I/Uと比較器
セグメントを含む中央信号処理装置などに送られる。
た電極12と14を有するパイプ形状の流量径路10（流体の
流用Ｆに対して）を具備する本発明を実施するための装
置の好適な実施例が示されている。読出し回路16が両電
極に対し設けられている。各電極はパイプの包囲構造体
から電気的に絶縁されて、誘電体を含む流体に対して制
御用コンデンサを形成する。回路16を通つて得ることの
可能な平滑なアナログ信号は、アナログ／デイジタル変
換器と、デイジタル乗算器、メモリ、高速I/Uと比較器
セグメントを含む中央信号処理装置などに送られる。
第３図は第１図装置の回路「パイプライン」において確
立された電圧または電流（負荷抵抗を介して）を使用し
た相互相関処理方法の流れ図である。２個の電極の集約
された振幅の時間範囲にわたつての波形は標本化され乗
積されて、それから予め設定された数の推移が一定範囲
の経過時間のすべてをおおうようにされるまで反覆繰返
されるプロセスにおいて推移され乗算される。例えば上
流におけるデータ値は、1,2,3,4,5,6,7,8,9,10ミリ秒後
にとられた第２の電極におけるデータ値により乗算さ
れ、メモリに貯蔵され得る。メモリの積の貯蔵は、経過
時間により決定されるような尖頭値をもつ三角形の形状
をもつことになる。例えば ケース（ａ）の場合、経過時間は５ミリ秒で、ケース
（ｂ）の場合は３ミリ秒であり、両方とも乗積用のピー
クを表わす三角形により示されている。
立された電圧または電流（負荷抵抗を介して）を使用し
た相互相関処理方法の流れ図である。２個の電極の集約
された振幅の時間範囲にわたつての波形は標本化され乗
積されて、それから予め設定された数の推移が一定範囲
の経過時間のすべてをおおうようにされるまで反覆繰返
されるプロセスにおいて推移され乗算される。例えば上
流におけるデータ値は、1,2,3,4,5,6,7,8,9,10ミリ秒後
にとられた第２の電極におけるデータ値により乗算さ
れ、メモリに貯蔵され得る。メモリの積の貯蔵は、経過
時間により決定されるような尖頭値をもつ三角形の形状
をもつことになる。例えば ケース（ａ）の場合、経過時間は５ミリ秒で、ケース
（ｂ）の場合は３ミリ秒であり、両方とも乗積用のピー
クを表わす三角形により示されている。
この方法は波形間の最大値の一致が最大値の乗積を生ず
るという事実を利用している。
るという事実を利用している。
第２図は下流側電極に生じた電気的読出しの電圧（即ち
適切な負荷抵抗器を通つた電流）を備えた第一の波形WF
−１の波形を示す。このような波形はそれぞれ尖頭値
（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）を有し、これら尖頭値は短い経
過時間の期間、即ち含まれる流れ条件に依存して数ミリ
秒から数秒までの期間にわたつて、二つの波形の対応す
るこのような尖頭値の間に強力な相関を有している。こ
のような短い期間にわたつての速度変化は無視し得るも
ので、したがつて２つの波形の相互相関の尖頭値
（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の間のデルタΔＴは、見掛け上
定数もしくは直線的に（または新たに直線的に）変化す
る量として現われるもので、この変化量は平均化し得る
もので、それによつて廉価な電子的読出し装置、簡単な
プログラム用命令を用いて、また適度のデータ緩衝（bu
ffering）と記憶の要求を備えた信頼度の高い読出し装
置を与えるものである。
適切な負荷抵抗器を通つた電流）を備えた第一の波形WF
−１の波形を示す。このような波形はそれぞれ尖頭値
（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）を有し、これら尖頭値は短い経
過時間の期間、即ち含まれる流れ条件に依存して数ミリ
秒から数秒までの期間にわたつて、二つの波形の対応す
るこのような尖頭値の間に強力な相関を有している。こ
のような短い期間にわたつての速度変化は無視し得るも
ので、したがつて２つの波形の相互相関の尖頭値
（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の間のデルタΔＴは、見掛け上
定数もしくは直線的に（または新たに直線的に）変化す
る量として現われるもので、この変化量は平均化し得る
もので、それによつて廉価な電子的読出し装置、簡単な
プログラム用命令を用いて、また適度のデータ緩衝（bu
ffering）と記憶の要求を備えた信頼度の高い読出し装
置を与えるものである。
さて当該技術者に明らかとなることは、他の実施例、改
良、詳細および使用が先の開示と精神とに矛盾すること
なく、この特許の範囲内で行われることであり、これは
同一内容の原則を含み、特許法に従つて解釈される次の
特許請求の範囲によつてのみ制限されるものである。
良、詳細および使用が先の開示と精神とに矛盾すること
なく、この特許の範囲内で行われることであり、これは
同一内容の原則を含み、特許法に従つて解釈される次の
特許請求の範囲によつてのみ制限されるものである。
フロントページの続き (72)発明者 スミス，トーマス・ビー アメリカ合衆国マサチユ−セツツ州01923, ダンバ−ス，ワン・サウスサイド・ドライ ブ （番地なし）オーバーン・インターナ シヨナル・インコーポレーテツド内 (72)発明者 トーガス，ゲーリー・エツチ アメリカ合衆国マサチユ−セツツ州01923, ダンバ−ス，ワン・サウスサイド・ドライ ブ （番地なし）オーバーン・インターナ シヨナル・インコーポレーテツド内
Claims (2)
- 【請求項１】（ａ） 所定の距離だけ一方は他方の上流
に流路に沿って離間された一対のセンサ電極および液流
パイプを限定する手段と、 （ｂ） 下流および上流の前記電極のために、時間変動
波形を限定する１組のデータ・サンプルとして各電極に
おける摩擦電気によって生成された電流の電気的読み出
しを与える手段と、 （ｃ） 継続した繰り返しで他の組みのデータ・サンプ
ルと関係する１組のデータ・サンプルを推移する時間変
位だけ前記上流および下流の電極の２つのデータの組み
を相関する手段と、 （ｄ） 相対的に推移された波形の最も近い一致を決定
しそして分数の分母として該一致により生じた時間推移
を使用し分子として前記所定の距離を使用して流体の速
度を表す手段と、 を含む非導電性の液体の流速測定装置。 - 【請求項２】前記相関する手段は互いに関係する電圧−
時間トレースを時間推移する手段を含み、該手段は所定
の時間間隔で継続した一連の乗算の乗算積を比較する各
推移によって確立される整列されたトレースを反復して
乗算して所定の時間推移に相関する積の最大値を決定
し、該推移はそのときに有力な流速で前記上流のセンサ
から前記下流のセンサまでの時間間隔の流れとして信頼
度をもって確立される、請求の範囲１項に記載の装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/658,584 US4774453A (en) | 1984-10-09 | 1984-10-09 | Measuring flow of insulating fluids |
| US658584 | 1984-10-09 | ||
| PCT/US1985/001947 WO1986002455A1 (en) | 1984-10-09 | 1985-10-07 | Measuring flow of insulating fluids |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62500470A JPS62500470A (ja) | 1987-02-26 |
| JPH0718732B2 true JPH0718732B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=24641842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60505447A Expired - Lifetime JPH0718732B2 (ja) | 1984-10-09 | 1985-10-07 | 液体の流速測定装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4774453A (ja) |
| EP (1) | EP0204812A4 (ja) |
| JP (1) | JPH0718732B2 (ja) |
| AU (1) | AU573408B2 (ja) |
| CA (1) | CA1256300A (ja) |
| WO (1) | WO1986002455A1 (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2607250A1 (fr) * | 1986-11-25 | 1988-05-27 | Schlumberger Cie Dowell | Debitmetre pour fluides dielectriques, a intercorrelation sur bruit triboelectrique et applications notamment aux fluides du secteur petrolier |
| US5022274A (en) * | 1990-01-22 | 1991-06-11 | University Of Pittsburgh | High temperature particle velocity meter and associated method |
| US5541518A (en) * | 1994-07-13 | 1996-07-30 | Babbitt; Stewart L. | Apparatus for sensing and measuring flow of dry particulate material |
| US5747992A (en) * | 1995-06-07 | 1998-05-05 | Abb Power T&D Company Inc. | Materials characterization cell for polarization spectrum and streaming electrification measurements |
| GB2312511A (en) * | 1996-04-24 | 1997-10-29 | Philip Head | Triboelectric flowmeter |
| WO1999045344A1 (en) * | 1998-03-02 | 1999-09-10 | Tolmer Trading Co. Pty. Ltd. | Measurement apparatus for measuring fluid flow |
| SE0301261D0 (sv) * | 2003-04-30 | 2003-04-30 | Tetra Laval Holdings & Finance | Metod för att kontrollera uppehållstiden i en begränsad rörledning |
| DE102004019387A1 (de) * | 2004-04-19 | 2005-11-03 | Massen Machine Vision Systems Gmbh | Erkennung und Aussortierung von Kontaminationen in geförderten Materialströmen |
| WO2007128352A1 (en) * | 2006-05-10 | 2007-11-15 | Katoen Natie | Device for measuring a mass flow |
| DE102008040225A1 (de) * | 2008-07-07 | 2010-01-14 | Robert Bosch Gmbh | Kapazitive Vorrichtung und Verfahren zum elektrostatischen Transport dielektrischer und ferroelektrischer Fluide |
| EP2815226B1 (en) * | 2012-02-18 | 2019-10-02 | Pegasor OY | Apparatus and process for producing air flow and the use of such apparatus in measuring particle concentration in air flow |
| FR3069637B1 (fr) * | 2017-07-26 | 2020-12-18 | Arianegroup Sas | Dispositif et procede de mesure de debit |
| CN111044753B (zh) * | 2019-12-13 | 2021-11-23 | 东南大学 | 含尘烟气流速测量装置与方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE210078C (ja) * |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1341841A (en) * | 1970-01-09 | 1973-12-25 | Fielden Electronics Ltd | Particle size analysis |
| AU4117672A (en) * | 1971-04-15 | 1973-10-18 | Fielden Electronics Limited | Improvements in or relating to flow detection |
| US3813939A (en) * | 1973-05-07 | 1974-06-04 | Fischer & Porter Co | Tag-sensing flowmeters |
| GB1477833A (en) * | 1973-08-24 | 1977-06-29 | Nat Res Dev | Apparatus for comparing two binary signals |
| SU655989A1 (ru) * | 1976-06-09 | 1979-04-05 | Предприятие П/Я В-2156 | Способ определени объемного зар да и посто нной времени релаксации в диэлектрической жидкости и устройство дл его реализации |
-
1984
- 1984-10-09 US US06/658,584 patent/US4774453A/en not_active Expired - Lifetime
-
1985
- 1985-10-04 CA CA000492302A patent/CA1256300A/en not_active Expired
- 1985-10-07 EP EP19860900354 patent/EP0204812A4/en not_active Ceased
- 1985-10-07 WO PCT/US1985/001947 patent/WO1986002455A1/en not_active Application Discontinuation
- 1985-10-07 JP JP60505447A patent/JPH0718732B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1985-10-07 AU AU50991/85A patent/AU573408B2/en not_active Ceased
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE210078C (ja) * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0204812A4 (en) | 1987-12-01 |
| JPS62500470A (ja) | 1987-02-26 |
| CA1256300A (en) | 1989-06-27 |
| AU5099185A (en) | 1986-05-02 |
| WO1986002455A1 (en) | 1986-04-24 |
| AU573408B2 (en) | 1988-06-09 |
| EP0204812A1 (en) | 1986-12-17 |
| US4774453A (en) | 1988-09-27 |
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