JPH0769342B2 - Current meter - Google Patents

Current meter

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JPH0769342B2
JPH0769342B2 JP63168297A JP16829788A JPH0769342B2 JP H0769342 B2 JPH0769342 B2 JP H0769342B2 JP 63168297 A JP63168297 A JP 63168297A JP 16829788 A JP16829788 A JP 16829788A JP H0769342 B2 JPH0769342 B2 JP H0769342B2
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turbulent
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和文 高橋
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横河ナビテック株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、互いに対をなす電極が配置されて、この電極
による形成される磁気空隙内を通過する測定流体(以下
「流体」という)によってこの対の電極間に生ずる誘起
電圧をベクトル的に合成して、その流体の流れ方向及び
流速の2成分を検知する球形電磁センサを具備するいわ
ゆる電磁誘導を利用した流向流速計に係るものであり、
球形電磁センサのリニアリティの改善を図った流向流速
計に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to a measurement fluid (hereinafter referred to as “fluid”) which is arranged in a pair of electrodes and passes through a magnetic gap formed by the electrodes. The present invention relates to a flow velocity meter using so-called electromagnetic induction, which is provided with a spherical electromagnetic sensor that detects the two components of the flow direction and the flow velocity of the fluid by synthesizing the induced voltage generated between the pair of electrodes in vector. ,
The present invention relates to a flow direction anemometer with improved linearity of a spherical electromagnetic sensor.

[従来の技術] 従来、この種の技術としては、第6図の電磁誘導を利用
したドアノブ形の流向流速計の構成図が知られている
(例えば、特公昭45−31827号公報参照)。尚、第6図
(A)は正面内部断面図、同図(B)は下面図である。
[Prior Art] Conventionally, as this kind of technology, a configuration diagram of a doorknob-type flow velocity meter using electromagnetic induction in Fig. 6 is known (for example, see Japanese Patent Publication No. 45-31827). Incidentally, FIG. 6 (A) is a front internal sectional view, and FIG. 6 (B) is a bottom view.

第6図(A),(B)において、1は電磁石で、環状磁
極1a,励磁コイル1b,中心磁極1c等からなる。2は電磁的
絶縁材料製筐体、3は流体(流れをFで表わす)であ
る。4は電磁石1の異極間の磁気空隙内に夫々対をなす
測定電極(以下、電極という)4a−4a′,4b−4b′が配
置された電極である。5は絶縁用材料、6は励磁コイル
1bのリード線、7は電極4a,−4a′のリード線、8は支
持杆、9は電極4b−4b′のリード線である。この様な構
成において、この電極4による形成される磁気空隙内を
流体3が通過する時、この対の電極間に生ずる誘起電圧
がベクトル的に合成されることで、流体3の流れ方向
(流向)F及び流速が検知される。ところがこのドアノ
ブ形の流向流速計においては、流体3の流れがセンサに
対して図示するような斜流れの場合、その流れ込み角度
によっては例えば電極面が陰になり流れが乱れたりして
誤差が生ずるという問題がある。
In FIGS. 6A and 6B, 1 is an electromagnet, which is composed of an annular magnetic pole 1a, an exciting coil 1b, a central magnetic pole 1c and the like. Reference numeral 2 is a housing made of an electromagnetic insulating material, and 3 is a fluid (flow is represented by F). Reference numeral 4 is an electrode in which a pair of measuring electrodes (hereinafter referred to as electrodes) 4a-4a 'and 4b-4b' are arranged in a magnetic gap between different poles of the electromagnet 1. 5 is an insulating material, 6 is an exciting coil
1b is a lead wire, 7 is a lead wire for the electrodes 4a and -4a ', 8 is a support rod, and 9 is a lead wire for the electrodes 4b-4b'. In such a configuration, when the fluid 3 passes through the magnetic gap formed by the electrode 4, the induced voltage generated between the pair of electrodes is combined in a vector manner, so that the flow direction (flow direction) of the fluid 3 is increased. ) F and flow velocity are detected. However, in this doorknob-type flow velocity meter, when the flow of the fluid 3 is an oblique flow as illustrated with respect to the sensor, an error occurs due to, for example, the electrode surface being shaded and the flow being disturbed depending on the inflow angle. There is a problem.

そこでこれを改良した電磁センサとして球形形状の第7
図のような球形電極センサの構造が用いられるようにな
った。第7図は従来の流向流速計における球形電磁セン
サの概要外観図である。
Therefore, as an improved electromagnetic sensor, a spherical shaped seventh
The structure of the spherical electrode sensor as shown in the figure has been used. FIG. 7 is a schematic external view of a spherical electromagnetic sensor in a conventional flow direction current meter.

第7図において、同図(A)は上部に流体管路(図省
略)に組付けるフランジ部分Aを有し、支持杆8を介し
て設けられる筐体20の内部に励磁コイル10bを有し、筐
体20に組付けられた非突出電極40a−40a′,40b−40b′
(但し夫々の反対側は省略)を具備する球形電極センサ
を表わしている。同図(B)は(A)図の縦断面で、図
中の破線は磁力線を表している。
In FIG. 7, (A) has a flange portion A attached to a fluid conduit (not shown) at the upper portion, and has an exciting coil 10b inside a casing 20 provided via a support rod 8. , Non-protruding electrodes 40a-40a ', 40b-40b' mounted on the housing 20
(However, the opposite side of each is omitted). FIG. 2B is a vertical cross section of FIG. 1A, and the broken lines in the drawing represent the lines of magnetic force.

[発明が解決しようとする課題] ところでこの従来の流向流速計における非突出電極を有
する球形電極センサにあっては、センサ表面が滑かなた
めに、球の周囲の流れは低流速域では層流にある層が、
ある流速(VAとする)を越えると乱流となる流れの状態
が遷移する点があり、又高流速域では乱流にある層が、
ある流速(VBとする)以下となると層流となる流れの状
態が遷移する点があり、このときVA≠VBであり、測定結
果としては不連続状態となる。このため測定範囲が大き
くとれないという問題点がある。このことを第8図
(A),(B)及び第9図の従来の技術の問題点の説明
に供する図で説明する。尚、以下においては流体3がセ
ンサに対して流れ方向45°(ここで0°方向を第8図
(A)に示す上部方向とし、90°方向を同右横方向とす
る)で流れてくるものとする。以下全てこの場合で表わ
すが実際にはこれに限定されるものではないことはいう
までもない。
[Problems to be Solved by the Invention] By the way, in the spherical electrode sensor having the non-projecting electrode in the conventional flow direction anemometer, the flow around the sphere is a laminar flow in the low flow velocity region because the sensor surface is smooth. The layers in
There is a point where the state of the flow becomes turbulent when it exceeds a certain flow velocity (assumed to be V A ), and in the high flow velocity region, the layer in the turbulent flow is
There is a point where the state of the laminar flow transitions when the flow velocity becomes lower than a certain flow velocity (denoted as V B ), at which time V A ≠ V B , and the measurement result is a discontinuous state. Therefore, there is a problem that the measurement range cannot be set large. This will be described with reference to FIGS. 8A, 8B and 9 for explaining the problems of the conventional technique. In the following, the fluid 3 will flow to the sensor in a flow direction of 45 ° (here, 0 ° is the upper direction shown in FIG. 8A, and 90 ° is the right lateral direction). And All of the following are shown in this case, but it goes without saying that the present invention is not limited to this.

第8図の図(A)は流体3が低流速Faの場合で、流体3
が層流となっている場合、同図(B)は流体3の高流速
Fbの場合で、流体が乱流となっている場合を表わす。
In view of FIG. 8 (A) is when the fluid 3 has a low flow rate F a, the fluid 3
Is a laminar flow, the figure (B) shows the high flow velocity of the fluid 3.
In the case of F b , it represents the case where the fluid is turbulent.

第9図は、横軸に速度(m/s)を取り、縦軸に起電力
(μV)をとった時の、流体3とセンサの電極との角度
(流れ方向)0°,30°,45°,60°における起電力と速
度の関係の関係特性である。ここで流れも層が変化する
所をαで表わした時に、αAを流体3が低流速Faの場合
の層流域、αBを流体3の高流速Fbの場合の乱流域とす
ると、この第9図から、各角度において流速1.0〜1.8m/
s付近にある前記VA≠VBが生ずる遷移する点を有するβ
領域(不連続領域)で流れの不連続な特性(直線性を有
しない特性,リニアリティーが悪い)ことがわかる。即
ち、この間は正確な測定をすることができないので結局
測定範囲が限定されてしまう。第9図の場合の製品仕様
は、電極及び流れの方向性を配慮しても測定範囲流速1.
0〜1.8m/sとなってしまう。
FIG. 9 shows the angle (flow direction) between the fluid 3 and the electrode of the sensor when the velocity (m / s) is plotted on the horizontal axis and the electromotive force (μV) is plotted on the vertical axis. It is the relationship characteristic of the relationship between electromotive force and speed at 45 ° and 60 °. Here, when the place where the layer also changes is represented by α, when α A is the laminar flow region when the fluid 3 has a low flow velocity F a , and α B is the turbulent flow region when the fluid 3 has a high flow velocity F b , From this Fig. 9, the flow velocity at each angle is 1.0 to 1.8 m /
β with a transition point where V A ≠ V B near s occurs
It can be seen that the characteristics of the flow discontinuity (characteristics without linearity, poor linearity) in the region (discontinuous region). That is, during this period, accurate measurement cannot be performed, so that the measurement range is limited. The product specifications in the case of Fig. 9 are the measurement range flow rate 1.
It will be 0 to 1.8 m / s.

本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に鑑み
てなされたものであり、その目的とするところは、測定
の不連続領域をなくして、もってリニアリティーの改善
を図り、測定範囲を広げるようにした流向流速計を提供
する事にある。
The present invention has been made in view of the above problems of the conventional technique, and an object thereof is to eliminate a discontinuous region of measurement, thereby improving linearity and widening a measurement range. The purpose of this is to provide such a flow velocity meter.

[課題を解決するための手段] このような目的を達成するために、本発明は、 流体内に配置された球体状をした筐体の外周に流体の流
れに交差するように磁力線を発生すると共に、前記流体
が前記磁力線内を通過した時に生じる誘起電圧を前記筐
体の外周の対向する位置に埋め込まれた複数の対をなす
測定電極によって測定し、前記流体の流速と流向を計測
する流向流速計において、 前記測定電極が設けられている部分を除いた前記筐体の
外周に設けられた凹凸部 を具備し、前記凹凸部によって前記筐体周囲の流体を乱
流状態にすることを特徴としている。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve such an object, the present invention generates magnetic lines of force on the outer periphery of a spherical casing disposed in a fluid so as to intersect the flow of the fluid. At the same time, the induced voltage generated when the fluid passes through the magnetic lines of force is measured by a plurality of pairs of measurement electrodes embedded in the outer periphery of the casing at opposite positions, and the flow velocity and the flow direction of the fluid are measured. The anemometer has an uneven portion provided on the outer periphery of the housing excluding the portion where the measurement electrode is provided, and the uneven portion causes the fluid around the housing to be in a turbulent state. I am trying.

[作用] 層流と乱流の境界を無くすために、低流速時から流体の
流れを乱流状態になるように、球形電極センサの表面を
全面にわたって凹凸表面として、測定の不連続領域をな
くすようにする。
[Operation] In order to eliminate the boundary between laminar flow and turbulent flow, the surface of the spherical electrode sensor is made uneven so that the flow of the fluid becomes turbulent even at low flow velocity, and the discontinuity of measurement is eliminated. To do so.

[実施例] 実施例について図面を参照して説明する。尚、以下の図
面において、第6図乃至第9図と重複する部分は同一番
号を付してその説明は省略する。
[Examples] Examples will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same parts as those in FIGS. 6 to 9 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

第1図は本発明の具体的実施例を示す流向流速計の構成
図、第2図は第1図のA−A面から見た上面図、第3図
及び第4図は本発明の説明に供する図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a flow velocity meter showing a concrete embodiment of the present invention, FIG. 2 is a top view seen from the AA plane of FIG. 1, and FIGS. 3 and 4 are explanations of the present invention. FIG.

第1図,第2図において、Tは低流速時から流体3の流
れFを乱流状態になるように、球形電極センサの筐体20
の表面に設けた幅dで帯状から成り、互いに隣接する突
起間隔が一定の角度θで表面全体に配置されて成る突起
部である。このように突起部Tが配置されることで全体
の表面形状が凹凸表面となっている。例えば具体的に
は、球状電極センサの表面20の直径をφ80mmとした場合
に、幅dを3mmとし、間隔θを30°で等間隔配置し、こ
の時に表面が凹凸状態となるように、突起部で形成する
直径を82mmとすることで、第2図のような上面図の形が
形成できる。この時電極40a,40a′,40b,40b′は凹面上
に位置することになる。
In FIG. 1 and FIG. 2, T is a housing 20 of the spherical electrode sensor so that the flow F of the fluid 3 is in a turbulent state even when the flow velocity is low.
The protrusions are formed on the entire surface of the surface in the form of strips having a width d and are arranged on the entire surface at a constant angle θ. By disposing the protrusions T in this manner, the entire surface shape is an uneven surface. For example, specifically, when the diameter of the surface 20 of the spherical electrode sensor is φ80 mm, the width d is 3 mm, and the intervals θ are arranged at equal intervals of 30 °. By setting the diameter formed by the portion to 82 mm, the shape of the top view as shown in FIG. 2 can be formed. At this time, the electrodes 40a, 40a ', 40b, 40b' are located on the concave surface.

このように球形電極センサの表面を全面にわたって凹凸
表面として構成することで、第3図(A)に示す低流速
時の流体波形から、第3図(B)に示す高流速時の流体
波形のように終始流体波形が同じ形(流れの様体が同
じ)の乱流状態になるので、第8図(A)及び(B)で
示すような乱流の境界が無くなる。この結果、第4図に
示すように測定の不連続領域がなくなる。尚この第4図
は第9図に対応するものであり、各測定結果において不
感帯領域がなくなっていることがわかる。
By forming the surface of the spherical electrode sensor as an uneven surface over the entire surface in this manner, the fluid waveform at low flow velocity shown in FIG. 3 (A) changes to the fluid waveform at high flow velocity shown in FIG. 3 (B). As described above, since the fluid waveforms are in the same turbulent state from beginning to end (the flow features are the same), the turbulent flow boundaries shown in FIGS. 8A and 8B are eliminated. As a result, the measurement discontinuity region disappears as shown in FIG. Incidentally, this FIG. 4 corresponds to FIG. 9, and it can be seen that the dead zone region is eliminated in each measurement result.

ところで本発明は第1図に限定されるものではない。低
流速時から高流速時迄終始流体波形が同じ形の乱流状態
になるのであればよいから、例えば、帯状の突起部Tを
設けるのではなくて、逆に溝を形成するようにしてもよ
いし、第5図のその他の実施例を示す図の、図(A)に
示すように表面を網目状としたり、図(B)に示すよう
に表面をゴルフボールタイプの凹凸面(突起を付けても
よいし表面の各部を抉るようにしてもよい)とすること
でもよい。要はその都度の設計手段によって容易にその
バリエーションは広がるものである。
By the way, the present invention is not limited to FIG. Since it is sufficient that the fluid waveform has the same turbulent state from the low flow velocity to the high flow velocity, the groove may be formed instead of providing the strip-shaped protrusion T, for example. Of course, as shown in FIG. 5A and FIG. 5B, the surface may have a mesh shape as shown in FIG. 5A, or a golf ball type uneven surface (protrusions may be formed as shown in FIG. 5B). It may be attached or each part of the surface may be gouged). The point is that the variation can be easily expanded by the designing method for each case.

[発明の効果] 本発明は、以上説明したように、層流と乱流の境界を無
くすために、低流速時から流体の流れを乱流状態になる
ように、球形電極センサの表面を凹凸表面として、測定
の不連続領域をなくした構成にされているので、低流速
域から球の周囲は乱流状態となり、流体の流速測定範
囲、例えば第4図を例にとれば0〜2.5m/sでは流速の不
連続は見られず(発生していない)、リニアリティーの
改善が図れ、故に、本発明により、実用測定範囲に限定
されない、正確な測定をすることができるという効果を
奏する。
[Effects of the Invention] As described above, in order to eliminate the boundary between the laminar flow and the turbulent flow, the present invention makes the surface of the spherical electrode sensor uneven so that the fluid flow becomes a turbulent state even when the flow velocity is low. As the surface is configured to eliminate the discontinuity of measurement, the turbulent flow condition occurs from the low flow velocity area around the sphere, and the flow velocity measurement range of the fluid, for example, 0 to 2.5 m in the case of FIG. At / s, discontinuity of the flow velocity is not observed (does not occur), and linearity can be improved. Therefore, the present invention has an effect that accurate measurement can be performed without being limited to a practical measurement range.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の具体的実施例を示す流向流速計の構成
図、第2図は第1図のA−A面から見た上面図、第3図
及び第4図は本発明の説明に供する図、第5図はその他
の実施例を示す図、第6図の電磁誘導を利用したドアノ
ブ形の流向流速計の構成図、第7図は従来の流向流速計
における球形電磁センサの概要外観図、第8図(A),
(B)及び第9図は従来の技術の問題点の説明に供する
図である。 1…電磁石、2…電磁的絶縁材料製筐体、3…流体、4
…電極、5…絶縁用材料、6,7,9…リード線、8…支持
杆、T…突起部。
FIG. 1 is a configuration diagram of a flow velocity meter showing a concrete embodiment of the present invention, FIG. 2 is a top view seen from the AA plane of FIG. 1, and FIGS. 3 and 4 are explanations of the present invention. FIG. 5 is a view showing another embodiment, FIG. 5 is a diagram showing another embodiment, a configuration diagram of a doorknob type flow direction and current meter using electromagnetic induction in FIG. 6, and FIG. 7 is an outline of a spherical electromagnetic sensor in a conventional flow direction and current meter. External view, FIG. 8 (A),
(B) and FIG. 9 are diagrams for explaining the problems of the conventional technique. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electromagnet, 2 ... Electromagnetic insulating material housing, 3 ... Fluid, 4
... Electrodes, 5 ... Insulating material, 6,7,9 ... Lead wires, 8 ... Support rods, T ... Protrusions.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】流体内に配置された球体状をした筐体の外
周に流体の流れに交差するように磁力線を発生すると共
に、前記流体が前記磁力線内を通過した時に生じる誘起
電圧を前記筐体の外周の対向する位置に埋め込まれた複
数の対をなす測定電極によって測定し、前記流体の流速
と流向を計測する流向流速計において、 前記測定電極が設けられている部分を除いた前記筐体の
外周に設けられた凹凸部 を具備し、前記凹凸部によって前記筐体周囲の流体を乱
流状態にすることを特徴とした流向流速計。
1. A magnetic force line is generated on the outer periphery of a spherical casing disposed in a fluid so as to intersect the flow of the fluid, and an induced voltage generated when the fluid passes through the magnetic force line is generated in the casing. In a flow direction anemometer for measuring a flow velocity and a flow direction of the fluid, which is measured by a plurality of pairs of measurement electrodes embedded at opposite positions on the outer circumference of the body, the casing excluding a portion where the measurement electrode is provided. A flow velocity meter, comprising: a concavo-convex portion provided on the outer periphery of the body, wherein the concavo-convex portion causes the fluid around the housing to be in a turbulent state.
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