JPH0727781A - 流体の流速及び流れ方向検出器 - Google Patents
流体の流速及び流れ方向検出器Info
- Publication number
- JPH0727781A JPH0727781A JP19702393A JP19702393A JPH0727781A JP H0727781 A JPH0727781 A JP H0727781A JP 19702393 A JP19702393 A JP 19702393A JP 19702393 A JP19702393 A JP 19702393A JP H0727781 A JPH0727781 A JP H0727781A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 液体、気体を問わず流体の流速と流れ方向の
両方を正確に検出でき、且つ流速と流れ方向が急激に変
化してもその変化を検出できる流体の流速及び流れ方向
検出器を提供する。 【構成】 一端が固定され、他端に流れ受け体３を有す
る棒状部材２の固定端部の周面の断面中心角で互いに９
０度離間したところにひずみゲージ４ａ・４ｂ、４ｅ・
４ｆ、４ｃ・４ｄ、４ｇ・４ｈを配置してなる。
両方を正確に検出でき、且つ流速と流れ方向が急激に変
化してもその変化を検出できる流体の流速及び流れ方向
検出器を提供する。 【構成】 一端が固定され、他端に流れ受け体３を有す
る棒状部材２の固定端部の周面の断面中心角で互いに９
０度離間したところにひずみゲージ４ａ・４ｂ、４ｅ・
４ｆ、４ｃ・４ｄ、４ｇ・４ｈを配置してなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、流体の流速及び流れ方
向検出器、特に気体や液体、即ち流体の流速と流れ方向
を両方同時に正確に検出することのできる流体の流速及
び流れ方向検出器に関する。
向検出器、特に気体や液体、即ち流体の流速と流れ方向
を両方同時に正確に検出することのできる流体の流速及
び流れ方向検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、風向き、風速は風を受けて回転す
るプロペラを用いたプロペラ式の検出器で検出されてい
た。プロペラ式の検出器はプロペラの向きを変え最もプ
ロペラの回転数の多くなるときの向きをもって流れ方向
と判定し、またそのときのプロペラの回転数から風速を
判定するものである。
るプロペラを用いたプロペラ式の検出器で検出されてい
た。プロペラ式の検出器はプロペラの向きを変え最もプ
ロペラの回転数の多くなるときの向きをもって流れ方向
と判定し、またそのときのプロペラの回転数から風速を
判定するものである。
【０００３】また、水等の液体の流速は水車方式によっ
て、即ち液体中に少なくとも一部が入るように水車を設
け、その回転数から流速を判定するという方法によって
検出され、そして、液体の流れ方向は、流れにより向き
の変るものを液体中に置き、それの向きをもって流れ方
向とするという方法で検出された。即ち、従来、液体の
場合は流速と流れ方向を別々の検出器により検出してい
た。
て、即ち液体中に少なくとも一部が入るように水車を設
け、その回転数から流速を判定するという方法によって
検出され、そして、液体の流れ方向は、流れにより向き
の変るものを液体中に置き、それの向きをもって流れ方
向とするという方法で検出された。即ち、従来、液体の
場合は流速と流れ方向を別々の検出器により検出してい
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、プロペラ式
の気体の流速及び流れ方向検出器は、流速及び流れ方向
の急変に応答できず、流速及び流れ方向の激しい変化を
検出できないという問題を有している。また、液体の場
合、流速検出用の検出器と流れ方向検出用の検出器の両
方を設けなければ、流速と流れ方向を検出することがで
きず、測定に要する設備が大掛りにならざるを得なかっ
た。
の気体の流速及び流れ方向検出器は、流速及び流れ方向
の急変に応答できず、流速及び流れ方向の激しい変化を
検出できないという問題を有している。また、液体の場
合、流速検出用の検出器と流れ方向検出用の検出器の両
方を設けなければ、流速と流れ方向を検出することがで
きず、測定に要する設備が大掛りにならざるを得なかっ
た。
【０００５】本発明はこのような問題点を解決すべく為
されたものであり、液体、気体を問わず流体の流速と流
れ方向の両方を正確に検出でき、且つ流速と流れ方向が
急激に変化してもその変化を検出できる新規な流体の流
速及び流れ方向検出器を提供することを目的とする。
されたものであり、液体、気体を問わず流体の流速と流
れ方向の両方を正確に検出でき、且つ流速と流れ方向が
急激に変化してもその変化を検出できる新規な流体の流
速及び流れ方向検出器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明流体の流速及び流
れ方向検出器は、棒状部材と、その周面に設けられた複
数のひずみゲージを有することを特徴とする。
れ方向検出器は、棒状部材と、その周面に設けられた複
数のひずみゲージを有することを特徴とする。
【０００７】
【作用】本発明流体の流速及び流れ方向検出器によれ
ば、棒状部材が流体の流れる力によって撓むと、各ひず
みゲージがその撓みによってひずみ、そのひずみに応じ
た出力を発生させることができる。従って、各ひずみゲ
ージの出力から流れの方向、強さを測定できる。例え
ば、断面中心角で９０度離間してひずみゲージを設けた
場合、互いに反対側に位置して対を成すひずみゲージの
二つある出力差は互いに直角の２つの方向の撓み量に比
例し、延いてはその二つの方向における流速を示す。従
って、その２つの出力差をベクトルとして合成しその合
成ベクトルの絶対値から流速を、その向きから流れ方向
を求めることができるのである。そして、流体の流れに
応じて棒状部材が撓み、その撓みをひずみゲージによっ
て正確、確実、迅速に検出することができるので、流れ
に急激な変化が生じてもその急激な変化を確実に検出す
ることができる。
ば、棒状部材が流体の流れる力によって撓むと、各ひず
みゲージがその撓みによってひずみ、そのひずみに応じ
た出力を発生させることができる。従って、各ひずみゲ
ージの出力から流れの方向、強さを測定できる。例え
ば、断面中心角で９０度離間してひずみゲージを設けた
場合、互いに反対側に位置して対を成すひずみゲージの
二つある出力差は互いに直角の２つの方向の撓み量に比
例し、延いてはその二つの方向における流速を示す。従
って、その２つの出力差をベクトルとして合成しその合
成ベクトルの絶対値から流速を、その向きから流れ方向
を求めることができるのである。そして、流体の流れに
応じて棒状部材が撓み、その撓みをひずみゲージによっ
て正確、確実、迅速に検出することができるので、流れ
に急激な変化が生じてもその急激な変化を確実に検出す
ることができる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明流体の流速及び流れ方向検出器
を図示実施例に従って詳細に説明する。図１（Ａ）乃至
（Ｃ）は本発明流体の流速及び流れ方向検出器の一つの
実施例を示すもので、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）はひずみ
ゲージ取付部を示す横断面図、（Ｃ）はひずみゲージの
概略図であり、図２は各ひずみゲージで検出されたひず
み検出出力を増幅し、演算処理する検出回路である。図
面において、１は支台、２は該支台１に一端を固定され
た棒状部材で、弾性を有する材料からなる。３は該棒状
部材２の他端である自由端２ａに固定された流れ受け体
で、球状に形成されている。４、４、４、４はひずみゲ
ージで、棒状部材２の支台１に固定された側の端部に添
着されている。
を図示実施例に従って詳細に説明する。図１（Ａ）乃至
（Ｃ）は本発明流体の流速及び流れ方向検出器の一つの
実施例を示すもので、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）はひずみ
ゲージ取付部を示す横断面図、（Ｃ）はひずみゲージの
概略図であり、図２は各ひずみゲージで検出されたひず
み検出出力を増幅し、演算処理する検出回路である。図
面において、１は支台、２は該支台１に一端を固定され
た棒状部材で、弾性を有する材料からなる。３は該棒状
部材２の他端である自由端２ａに固定された流れ受け体
で、球状に形成されている。４、４、４、４はひずみゲ
ージで、棒状部材２の支台１に固定された側の端部に添
着されている。
【０００９】ひずみゲージ４、４、４、４は、具体的に
は、図１（Ｂ）に示すように棒状部材２の横断面中心ｏ
を中心とする角度（断面中心角）で９０度離間した位置
に添着されている。各ひずみゲージ４は例えば図１
（Ｂ）に示すように一対の抵抗体４ａ・４ｂからなる。
この各ひずみゲージ４、４、４、４を構成する２つの抵
抗体４ａ・４ｂ、４ｃ・４ｄ、４ｅ・４ｆ、４ｇ・４ｈ
は、流れ受け体３が流体の流れを受けて棒状部材２が撓
むときそれに伴って伸縮して抵抗値を変える。具体的に
は、延びたとき抵抗値が大きくなり、縮んだとき抵抗値
が小さくなる。従って、棒状部材２が図２（Ｂ）におけ
る下側に撓むと抵抗体４ａ、４ｂの抵抗値が大きくな
り、抵抗体４ｃ、４ｄの抵抗値が小さくなり、また、上
側に撓むと全く逆に抵抗値が変化する。
は、図１（Ｂ）に示すように棒状部材２の横断面中心ｏ
を中心とする角度（断面中心角）で９０度離間した位置
に添着されている。各ひずみゲージ４は例えば図１
（Ｂ）に示すように一対の抵抗体４ａ・４ｂからなる。
この各ひずみゲージ４、４、４、４を構成する２つの抵
抗体４ａ・４ｂ、４ｃ・４ｄ、４ｅ・４ｆ、４ｇ・４ｈ
は、流れ受け体３が流体の流れを受けて棒状部材２が撓
むときそれに伴って伸縮して抵抗値を変える。具体的に
は、延びたとき抵抗値が大きくなり、縮んだとき抵抗値
が小さくなる。従って、棒状部材２が図２（Ｂ）におけ
る下側に撓むと抵抗体４ａ、４ｂの抵抗値が大きくな
り、抵抗体４ｃ、４ｄの抵抗値が小さくなり、また、上
側に撓むと全く逆に抵抗値が変化する。
【００１０】また、棒状部材２が図２（Ｂ）における右
方向に撓むと抵抗体４ｇ、４ｈの抵抗値が大きくなり、
４ｅ、４ｆの抵抗値が小さくなる。逆に左方向に撓むと
各抵抗も全く逆に変化する。このように、流れ受け体３
が受けた流圧によって棒状部材２が撓むと互いに反対側
に設けられたひずみゲージ４ａ、４ｂ・４ｃ、４ｄ間及
び４ｇ、４ｈ・４ｅ、４ｆ間には抵抗値のアンバランス
が生じる。従って、これを検知することにより流体の流
速及び流れ方向を検出することができるのであり、図２
は検出回路である。尚、棒状部材２の断面中心角で９０
度離間した各位置に設けるひずみゲージ４の抵抗体を２
個ずつ（４ａと４ｂ、４ｃと４ｄ、４ｅと４ｆ、４ｇと
４ｈ）設けるのは抵抗の温度依存性等による誤差成分が
互いに相殺されるようにするためである。
方向に撓むと抵抗体４ｇ、４ｈの抵抗値が大きくなり、
４ｅ、４ｆの抵抗値が小さくなる。逆に左方向に撓むと
各抵抗も全く逆に変化する。このように、流れ受け体３
が受けた流圧によって棒状部材２が撓むと互いに反対側
に設けられたひずみゲージ４ａ、４ｂ・４ｃ、４ｄ間及
び４ｇ、４ｈ・４ｅ、４ｆ間には抵抗値のアンバランス
が生じる。従って、これを検知することにより流体の流
速及び流れ方向を検出することができるのであり、図２
は検出回路である。尚、棒状部材２の断面中心角で９０
度離間した各位置に設けるひずみゲージ４の抵抗体を２
個ずつ（４ａと４ｂ、４ｃと４ｄ、４ｅと４ｆ、４ｇと
４ｈ）設けるのは抵抗の温度依存性等による誤差成分が
互いに相殺されるようにするためである。
【００１１】図２において、５、５は電源、６ｘはＸ方
向［図１（Ｂ）における左右方向］の流れを検知するブ
リッジ、６ｙはＹ方向［図１（Ｂ）における上下方向］
の流れを検知するブリッジ、７ｘはブリッジ６ｘの出力
Ｖｘを増幅する差動アンプ、７ｙはブリッジ６ｙの出力
Ｖｙを増幅する差動アンプ、８は２つのブリッジ６ｘ、
６ｙの出力Ｖｘ、Ｖｙを演算して流速Ｍ、流れ方向θ、
棒状部材２に流体の流れにより加わる力Ｆを算出する演
算器である。
向［図１（Ｂ）における左右方向］の流れを検知するブ
リッジ、６ｙはＹ方向［図１（Ｂ）における上下方向］
の流れを検知するブリッジ、７ｘはブリッジ６ｘの出力
Ｖｘを増幅する差動アンプ、７ｙはブリッジ６ｙの出力
Ｖｙを増幅する差動アンプ、８は２つのブリッジ６ｘ、
６ｙの出力Ｖｘ、Ｖｙを演算して流速Ｍ、流れ方向θ、
棒状部材２に流体の流れにより加わる力Ｆを算出する演
算器である。
【００１２】図３（Ａ）、（Ｂ）は流速及び流れ方向の
検出原理説明図である。この図から明らかなように、Ｖ
ｘはＸ方向の流速成分に比例した値になり、ＶｙはＹ方
向の流速成分に比例した値になるので、流れ方向θは次
式（１）で表わされる。 θ＝ｔａｎ-1（Ｖｙ／Ｖｘ）・・・（１）
検出原理説明図である。この図から明らかなように、Ｖ
ｘはＸ方向の流速成分に比例した値になり、ＶｙはＹ方
向の流速成分に比例した値になるので、流れ方向θは次
式（１）で表わされる。 θ＝ｔａｎ-1（Ｖｙ／Ｖｘ）・・・（１）
【００１３】また、流速ＭはＶｘとＶｙをベクトル合成
したもので、絶対値に定数を乗算したものとなる。具体
的には次式（２）で表わされる。 Ｍ＝Ｋａ・Ｆ＝Ｋｂ・√（Ｖｘ2 ＋Ｖｙ2 ）・・・
（２） 但し、Ｋａ、Ｋｂは定数で較正値である。しかして、演
算器８に上記式（１）、（２）の演算を行わせることに
より流体の流速及び流れ方向を検出することができるの
である。
したもので、絶対値に定数を乗算したものとなる。具体
的には次式（２）で表わされる。 Ｍ＝Ｋａ・Ｆ＝Ｋｂ・√（Ｖｘ2 ＋Ｖｙ2 ）・・・
（２） 但し、Ｋａ、Ｋｂは定数で較正値である。しかして、演
算器８に上記式（１）、（２）の演算を行わせることに
より流体の流速及び流れ方向を検出することができるの
である。
【００１４】このような流体の流速及び流れ方向検出器
によれば、流体の流れに応じて棒状部材２が撓み、その
撓みをひずみゲージ４、４、４、４によって正確、確
実、迅速に検出することができるので、流れに急激な変
化が生じてもその急激な変化を確実に検出することがで
きる。従って、例えば爆風等の衝撃波も測定できる。本
流体の流速及び流れ方向検出器によって、流速及び流速
を検出できるのは、気流等気体の流れのほか、潮流、川
の流れ等の液体も含まれる。特に、車両、船舶に取り付
けて自動運転の外力に対する補正値の算出にも利用でき
る。
によれば、流体の流れに応じて棒状部材２が撓み、その
撓みをひずみゲージ４、４、４、４によって正確、確
実、迅速に検出することができるので、流れに急激な変
化が生じてもその急激な変化を確実に検出することがで
きる。従って、例えば爆風等の衝撃波も測定できる。本
流体の流速及び流れ方向検出器によって、流速及び流速
を検出できるのは、気流等気体の流れのほか、潮流、川
の流れ等の液体も含まれる。特に、車両、船舶に取り付
けて自動運転の外力に対する補正値の算出にも利用でき
る。
【００１５】図４は本発明流体の流速及び流れ方向検出
器の変形例を示すもので、本変形例は流れ受け体３が設
けられていない。このように、流体の流れに応じて棒状
部材２が撓むことができれば流れ受け体３は必ずしも不
可欠ではない。
器の変形例を示すもので、本変形例は流れ受け体３が設
けられていない。このように、流体の流れに応じて棒状
部材２が撓むことができれば流れ受け体３は必ずしも不
可欠ではない。
【００１６】
【発明の効果】本発明流体の流速及び流れ方向検出器
は、棒状部材と、その周面に離間して配置された複数の
ひずみゲージを有することを特徴とするものである。従
って、本発明流体の流速及び流れ方向検出器によれば、
棒状部材が流体の流れる力によって撓むと、各ひずみゲ
ージがその撓みによってひずみ、そのひずみに応じた出
力を発生するので、その出力から流速及び流れ方向を求
めることができる。そして、流体の流れに応じて棒状部
材が撓み、その撓みをひずみゲージによって正確、確
実、迅速に検出することができるので、流れに急激な変
化が生じてもその急激な変化を確実に検出することがで
きる。
は、棒状部材と、その周面に離間して配置された複数の
ひずみゲージを有することを特徴とするものである。従
って、本発明流体の流速及び流れ方向検出器によれば、
棒状部材が流体の流れる力によって撓むと、各ひずみゲ
ージがその撓みによってひずみ、そのひずみに応じた出
力を発生するので、その出力から流速及び流れ方向を求
めることができる。そして、流体の流れに応じて棒状部
材が撓み、その撓みをひずみゲージによって正確、確
実、迅速に検出することができるので、流れに急激な変
化が生じてもその急激な変化を確実に検出することがで
きる。
【図１】（Ａ）乃至（Ｃ）は本発明流体の流速及び流れ
方向検出器の一つの実施例を示すもので、（Ａ）は斜視
図、（Ｂ）はひずみゲージ取付部を示す横断面図、
（Ｃ）はひずみゲージの概略図である。
方向検出器の一つの実施例を示すもので、（Ａ）は斜視
図、（Ｂ）はひずみゲージ取付部を示す横断面図、
（Ｃ）はひずみゲージの概略図である。
【図２】各ひずみゲージで検出されたひずみ検出出力を
増幅し、演算処理する検出回路である。
増幅し、演算処理する検出回路である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）は流速及び流れ方向の原理説明
図で、（Ａ）はひずみゲージ取付部の断面図、（Ｂ）は
流速、流れ方向を説明するベクトル図である。
図で、（Ａ）はひずみゲージ取付部の断面図、（Ｂ）は
流速、流れ方向を説明するベクトル図である。
【図４】本発明流体の流速及び流れ方向検出器の変形例
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
２ 棒状部材 ２ａ 棒状部材の自由端 ４ ひずみゲージ
Claims (2)
- 【請求項１】 一端を保持され流体の流れる力によって
撓む棒状部材と、 上記棒状部材の自由端から離間した部分において周面に
配置された該棒状部材の曲りを検出する複数のひずみゲ
ージと、 を少なくとも有することを特徴とする流体の流速及び流
れ方向検出器 - 【請求項２】 棒状部材の自由端に流体の流れを受ける
流れ受け体が設けられてなることを特徴とする請求項１
記載の流体の流速及び流れ方向検出器
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19702393A JPH0727781A (ja) | 1993-07-14 | 1993-07-14 | 流体の流速及び流れ方向検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19702393A JPH0727781A (ja) | 1993-07-14 | 1993-07-14 | 流体の流速及び流れ方向検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0727781A true JPH0727781A (ja) | 1995-01-31 |
Family
ID=16367476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19702393A Pending JPH0727781A (ja) | 1993-07-14 | 1993-07-14 | 流体の流速及び流れ方向検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0727781A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012091120A1 (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-05 | Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 | 燃料電池システム |
| JP2012185129A (ja) * | 2011-03-08 | 2012-09-27 | Seiko Instruments Inc | センサ |
| JP5162046B1 (ja) * | 2012-08-29 | 2013-03-13 | アンデックス株式会社 | 風速計、及びこれを備えた塗装ブース |
| CN102967724A (zh) * | 2012-12-12 | 2013-03-13 | 中南大学 | 一种测量风速风向的方法 |
| CN103018477A (zh) * | 2012-12-12 | 2013-04-03 | 中南大学 | 一种测量风速风向的装置 |
| KR102121051B1 (ko) * | 2019-03-08 | 2020-06-09 | 충북대학교 산학협력단 | 로드셀 유속계 |
-
1993
- 1993-07-14 JP JP19702393A patent/JPH0727781A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012091120A1 (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-05 | Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 | 燃料電池システム |
| JPWO2012091120A1 (ja) * | 2010-12-28 | 2014-06-05 | Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 | 燃料電池システム |
| JP2012185129A (ja) * | 2011-03-08 | 2012-09-27 | Seiko Instruments Inc | センサ |
| JP5162046B1 (ja) * | 2012-08-29 | 2013-03-13 | アンデックス株式会社 | 風速計、及びこれを備えた塗装ブース |
| CN102967724A (zh) * | 2012-12-12 | 2013-03-13 | 中南大学 | 一种测量风速风向的方法 |
| CN103018477A (zh) * | 2012-12-12 | 2013-04-03 | 中南大学 | 一种测量风速风向的装置 |
| KR102121051B1 (ko) * | 2019-03-08 | 2020-06-09 | 충북대학교 산학협력단 | 로드셀 유속계 |
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