JPH0812098B2 - 相関流量計 - Google Patents
相関流量計Info
- Publication number
- JPH0812098B2 JPH0812098B2 JP62103607A JP10360787A JPH0812098B2 JP H0812098 B2 JPH0812098 B2 JP H0812098B2 JP 62103607 A JP62103607 A JP 62103607A JP 10360787 A JP10360787 A JP 10360787A JP H0812098 B2 JPH0812098 B2 JP H0812098B2
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- powder
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- correlation
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、粉体を含む混相流を透過した単色平行光線
の雑音成分から流量信号と密度信号とを求めて粉体の質
量流量を算出する相関流量計に関する。
の雑音成分から流量信号と密度信号とを求めて粉体の質
量流量を算出する相関流量計に関する。
従来技術 流管内を流通する固気２相流は粉体の移送において、
高速多量の移送手段として多様されている。粉体は粒
径，比重，粒形等形状が複雑であり、気相も空気を主と
して、圧力，湿度の変化を伴なう等のため固気２相粒の
移送には多くの問題がある。このような固気２相流は移
送中に計量されることが望ましく、多くの提案がなされ
ている。例えば、微粉炭の流量を直管部と拡大管とを直
列に接続し、直管部と拡大管部とにおいて圧力損失を測
定し、この測定値に基づいて微粉体の流量を求めてい
る。即ち、直管部においては、固気２相流における圧力
損失が計測され、拡大管では空気流量が計測される。固
気２相流を直管部に流通したときの圧力損失は、予め粉
体の重量流量と、空気の重量流量との比率を与えて測定
されている。従って、直管部と拡大管部との圧力損失か
ら粉体流量が求められる。また、固気２相流の測定方法
として相関流量計等が利用されている。例えば、流管を
アルミナ磁性管等の誘導体で構成し、該流管の上下流の
一定距離を隔てた２点間の上・下方向管壁に電極を貼設
してコンデンサを形成し、該流管内に粉体を流通したと
きに生ずる静電容量の変化を利用するもので、静電容量
の粉流体を流通したときの静電容量の増加分は粉体濃度
に比例することから粉体濃度を求め、他方、上記２点間
の電極に発生する雑音性信号の相互相関のピーク値にお
ける時間おくれにより上記一定距離を除算して粉流体の
流速を求め、該流速と上記粉体濃度とから粉体流量を求
めるものである。
高速多量の移送手段として多様されている。粉体は粒
径，比重，粒形等形状が複雑であり、気相も空気を主と
して、圧力，湿度の変化を伴なう等のため固気２相粒の
移送には多くの問題がある。このような固気２相流は移
送中に計量されることが望ましく、多くの提案がなされ
ている。例えば、微粉炭の流量を直管部と拡大管とを直
列に接続し、直管部と拡大管部とにおいて圧力損失を測
定し、この測定値に基づいて微粉体の流量を求めてい
る。即ち、直管部においては、固気２相流における圧力
損失が計測され、拡大管では空気流量が計測される。固
気２相流を直管部に流通したときの圧力損失は、予め粉
体の重量流量と、空気の重量流量との比率を与えて測定
されている。従って、直管部と拡大管部との圧力損失か
ら粉体流量が求められる。また、固気２相流の測定方法
として相関流量計等が利用されている。例えば、流管を
アルミナ磁性管等の誘導体で構成し、該流管の上下流の
一定距離を隔てた２点間の上・下方向管壁に電極を貼設
してコンデンサを形成し、該流管内に粉体を流通したと
きに生ずる静電容量の変化を利用するもので、静電容量
の粉流体を流通したときの静電容量の増加分は粉体濃度
に比例することから粉体濃度を求め、他方、上記２点間
の電極に発生する雑音性信号の相互相関のピーク値にお
ける時間おくれにより上記一定距離を除算して粉流体の
流速を求め、該流速と上記粉体濃度とから粉体流量を求
めるものである。
従来技術における問題点 上述した従来技術において、流管の直管部および拡大
部の各々の差圧を求める方式では、粉流体が比較的口径
の小さい圧力導入管部に堆積して閉塞して圧力測定が不
可能になることが多く、特に、微粉炭のような水分が一
定しない粉体では、測定不能となることが多く、また、
測定精度も低いという問題点がある。また、静電容量を
利用した相関流量計では流管が高絶縁性のアルミナセラ
ミックスであり、流通する粉体も高絶縁性の場合は静電
気が発生し、時には高電圧となり火花放電を伴ない、危
険であるとともに測定系を乱し、測定が不能になること
がある。測定が不能にならない場合でも、精度の高い計
測は困難である等の問題点があった。
部の各々の差圧を求める方式では、粉流体が比較的口径
の小さい圧力導入管部に堆積して閉塞して圧力測定が不
可能になることが多く、特に、微粉炭のような水分が一
定しない粉体では、測定不能となることが多く、また、
測定精度も低いという問題点がある。また、静電容量を
利用した相関流量計では流管が高絶縁性のアルミナセラ
ミックスであり、流通する粉体も高絶縁性の場合は静電
気が発生し、時には高電圧となり火花放電を伴ない、危
険であるとともに測定系を乱し、測定が不能になること
がある。測定が不能にならない場合でも、精度の高い計
測は困難である等の問題点があった。
問題点解決のための手段 本発明においては、上述した問題点を解決するために
固気２相流体の流通する導管の上下流の２点における雑
音性信号を光学的に検出して各々の信号の相互相関関数
を求め該相互相関関数の極大値における遅れ時間により
上記２点間距離を除することにより流速を求める光学手
段による相関流速計を用いるもので、光学手段は粉流体
の粉体を２次元的に検出するため流路断面を帯状に横断
する単色平行光線を交叉して照射することにより各々の
透過光を検出するものとし、各々の雑音性信号は乗算さ
れ、該乗算された上下流の雑音性信号から、一方で相関
流速計として粉体流速を求め、他方では粉体濃度を求め
て、粉体濃度と粉体流速とを乗算して粉体の質量流量を
算出する。光学的手段により粉体流を検出するために静
電気により測定系を乱すこともなく、安定した計測が可
能となる。
固気２相流体の流通する導管の上下流の２点における雑
音性信号を光学的に検出して各々の信号の相互相関関数
を求め該相互相関関数の極大値における遅れ時間により
上記２点間距離を除することにより流速を求める光学手
段による相関流速計を用いるもので、光学手段は粉流体
の粉体を２次元的に検出するため流路断面を帯状に横断
する単色平行光線を交叉して照射することにより各々の
透過光を検出するものとし、各々の雑音性信号は乗算さ
れ、該乗算された上下流の雑音性信号から、一方で相関
流速計として粉体流速を求め、他方では粉体濃度を求め
て、粉体濃度と粉体流速とを乗算して粉体の質量流量を
算出する。光学的手段により粉体流を検出するために静
電気により測定系を乱すこともなく、安定した計測が可
能となる。
実 施 例 第１図は、本発明の一実施例を説明するための図であ
る。図において、６は流管で、矢標Ｑの方向に空気等の
気体で圧送される粉体とからなる固気２相流が流れてい
る。該流管６の軸方向に距離ｌを距て、固気２相流の乱
れ信号を検出する光センサが配設されている。該光セン
サは投光部と受光部とからなり、各々は流管の直交する
直径であるX,Y軸上に配設されている。即ち、上流側に
おける投光部と受光部は、上流Ｙ軸投光部41と上流Ｙ軸
受光部51とがＹ軸上の対をなす光センサで、上流Ｘ軸投
光部43（図示されず）と上流Ｘ軸受光部53とがＸ軸上の
対をなす光センサである。同様に下流側においても、下
流Ｙ軸投光部42と下流Ｙ軸受光部52とが対をなし、これ
と直交する下流Ｘ軸投光部44（図示されず）と下流Ｘ軸
受光部とが対をなしている。
る。図において、６は流管で、矢標Ｑの方向に空気等の
気体で圧送される粉体とからなる固気２相流が流れてい
る。該流管６の軸方向に距離ｌを距て、固気２相流の乱
れ信号を検出する光センサが配設されている。該光セン
サは投光部と受光部とからなり、各々は流管の直交する
直径であるX,Y軸上に配設されている。即ち、上流側に
おける投光部と受光部は、上流Ｙ軸投光部41と上流Ｙ軸
受光部51とがＹ軸上の対をなす光センサで、上流Ｘ軸投
光部43（図示されず）と上流Ｘ軸受光部53とがＸ軸上の
対をなす光センサである。同様に下流側においても、下
流Ｙ軸投光部42と下流Ｙ軸受光部52とが対をなし、これ
と直交する下流Ｘ軸投光部44（図示されず）と下流Ｘ軸
受光部とが対をなしている。
第２図は、上記光センサの構成の詳細を示す図で、第
２図（Ｂ）は第１図の光センサ部の側面を示し、前記の
ごとく、固気２相流の乱れ信号を検出する対をなす上流
および下流の投光部と受光部とは距離ｌを隔てて配設さ
れている。第２図（Ａ）は第２図（Ｂ）におけるMM矢視
断面を視す。Ｘ軸側,Y軸側相方の投光部および受光部は
同一の構成をもつものであり、ここではＸ軸側について
説明する。投光部はレーザダイオードのような単色光を
発光する発光素子１が流管６に向けて照射される。この
受光素子１を焦点においてレンズ３によりレーザ光は平
行光線として流管６を横断し、受光部53で受光される受
光部にも図示しないレンズにより集光された乱れ信号を
フォトダイオード又はフォトレジスタ等の受光素子２に
よりアナログ信号として光電変換される。流管６のレー
ザ光の通路にはスリット61を穿設してあり、該スリット
61には必要に応じて透明体のカバー等を付し流管内と光
センサとの間に被測定流体が流通することを遮断する。
第２図（Ｃ）はスリット61を透過する平行光Ｌを斜視図
により示したものである。スリット61は流通する粉体の
粒径よりも広い光幅をもっているため、流れ方向におけ
る粒子径dzの幅が遮閉され受光される。
２図（Ｂ）は第１図の光センサ部の側面を示し、前記の
ごとく、固気２相流の乱れ信号を検出する対をなす上流
および下流の投光部と受光部とは距離ｌを隔てて配設さ
れている。第２図（Ａ）は第２図（Ｂ）におけるMM矢視
断面を視す。Ｘ軸側,Y軸側相方の投光部および受光部は
同一の構成をもつものであり、ここではＸ軸側について
説明する。投光部はレーザダイオードのような単色光を
発光する発光素子１が流管６に向けて照射される。この
受光素子１を焦点においてレンズ３によりレーザ光は平
行光線として流管６を横断し、受光部53で受光される受
光部にも図示しないレンズにより集光された乱れ信号を
フォトダイオード又はフォトレジスタ等の受光素子２に
よりアナログ信号として光電変換される。流管６のレー
ザ光の通路にはスリット61を穿設してあり、該スリット
61には必要に応じて透明体のカバー等を付し流管内と光
センサとの間に被測定流体が流通することを遮断する。
第２図（Ｃ）はスリット61を透過する平行光Ｌを斜視図
により示したものである。スリット61は流通する粉体の
粒径よりも広い光幅をもっているため、流れ方向におけ
る粒子径dzの幅が遮閉され受光される。
第３図はＸ軸方向において遮光される様子を示すもの
で、Ｘ軸方向の受光素子には２次元的な粒子の大きさに
比例するアナログ信号が受光される。しかし、Ｘ軸上に
は複数の粒子Ｐが同一線に重なっているため受光部53に
は１個分のアナログ信号のみが得られる。本発明におい
ては、この問題点を取除くため、Ｙ軸上に一対の光セン
サとして発光部41と受光部51とを配設し複数の粒子Ｐを
複数に相当するアナログ信号として受光するようにした
ものである。以上の結果、受光部51と53との信号の乗算
を行なうことにより粒子の堆積dz・dy・dzを求めること
ができる。
で、Ｘ軸方向の受光素子には２次元的な粒子の大きさに
比例するアナログ信号が受光される。しかし、Ｘ軸上に
は複数の粒子Ｐが同一線に重なっているため受光部53に
は１個分のアナログ信号のみが得られる。本発明におい
ては、この問題点を取除くため、Ｙ軸上に一対の光セン
サとして発光部41と受光部51とを配設し複数の粒子Ｐを
複数に相当するアナログ信号として受光するようにした
ものである。以上の結果、受光部51と53との信号の乗算
を行なうことにより粒子の堆積dz・dy・dzを求めること
ができる。
第１図において、乗算器11,12は粉体の乱れ信号を２
次的なものから３次元的なものとして求めるものであ
る。この乗算結果は所定範囲では粉体濃度に比例するの
で、上流側と下流側とにおける乗算器11,12との平均を
平均演算器30により求めてより正確な濃度ρを得てい
る。演算器20は前記乗算結果に基づいて相互相関を求
め、該相互相関が最大になる時間遅れtDを上流側乗算結
果に与えて，これを満足する時間遅れtDで上下流の光セ
ンサ間の距離ｌを除算することにより粉流体の流速Ｖを
求め、濃度ρと流速Ｖと流管断面積Ａとを演算回路40で
乗算することにより質量流量ρVAが求められ出力端子50
より出力される。
次的なものから３次元的なものとして求めるものであ
る。この乗算結果は所定範囲では粉体濃度に比例するの
で、上流側と下流側とにおける乗算器11,12との平均を
平均演算器30により求めてより正確な濃度ρを得てい
る。演算器20は前記乗算結果に基づいて相互相関を求
め、該相互相関が最大になる時間遅れtDを上流側乗算結
果に与えて，これを満足する時間遅れtDで上下流の光セ
ンサ間の距離ｌを除算することにより粉流体の流速Ｖを
求め、濃度ρと流速Ｖと流管断面積Ａとを演算回路40で
乗算することにより質量流量ρVAが求められ出力端子50
より出力される。
第６図は、本発明の他の実施例を示すもので、第１図
において流管を横断するレーザ光の平行光線を得るため
に大きいレンズを必要とするが、第５図は、複数の発光
素子を小部分のみ照射し、これを平均して乱れ信号を得
ることを目的としたもので、上流側においてはＸ軸方向
にのみ発光部101,受光部102を配設して上流側の乱れ信
号Xtを求め、下流側においては複数の対をなす発光部，
受光部をＸ軸,Y軸に配設したもので、図においては、Ｘ
軸は発光部201,203,205と各々対をなす受光部202,204,2
06を、Ｙ軸は発光部301,303,305と各々対をなす受光部3
02,304,306を組合わせて粉子の２次元情報を得ており、
Ｘ軸,Y軸の受光信号の各々を平均演算器13および14によ
り求めてこれを３次元粒子情報としての濃度を乗算器15
によって求めるものである。ここにおける流速は上流側
においてＸ軸上においてXtを求めたが下流側の乱れ信号
は上流側との対応するものしてＸ軸上の直径の受光部信
号XtDを選び、該XtDと上流側との乱れ信号とによる相関
関数を求め、該相関関数を最大とする上流側乱れ信号の
遅延時間tDを求めて第１図の場合と同様に流速を求める
ものである。
において流管を横断するレーザ光の平行光線を得るため
に大きいレンズを必要とするが、第５図は、複数の発光
素子を小部分のみ照射し、これを平均して乱れ信号を得
ることを目的としたもので、上流側においてはＸ軸方向
にのみ発光部101,受光部102を配設して上流側の乱れ信
号Xtを求め、下流側においては複数の対をなす発光部，
受光部をＸ軸,Y軸に配設したもので、図においては、Ｘ
軸は発光部201,203,205と各々対をなす受光部202,204,2
06を、Ｙ軸は発光部301,303,305と各々対をなす受光部3
02,304,306を組合わせて粉子の２次元情報を得ており、
Ｘ軸,Y軸の受光信号の各々を平均演算器13および14によ
り求めてこれを３次元粒子情報としての濃度を乗算器15
によって求めるものである。ここにおける流速は上流側
においてＸ軸上においてXtを求めたが下流側の乱れ信号
は上流側との対応するものしてＸ軸上の直径の受光部信
号XtDを選び、該XtDと上流側との乱れ信号とによる相関
関数を求め、該相関関数を最大とする上流側乱れ信号の
遅延時間tDを求めて第１図の場合と同様に流速を求める
ものである。
効果 上述のように、本発明によると、流体中の粒子を３次
元の乱れ信号として算出し、この結果に基づいた粉体の
質量流量を求めているため従来技術にない高精度と信頼
性の高い結果が得られる。また、乱れ信号を光学的に求
めているため流体に対する物理的影響はなく、安全性の
高い計測ができる。
元の乱れ信号として算出し、この結果に基づいた粉体の
質量流量を求めているため従来技術にない高精度と信頼
性の高い結果が得られる。また、乱れ信号を光学的に求
めているため流体に対する物理的影響はなく、安全性の
高い計測ができる。
第１図は、本発明の概要を説明するブロック図、第２図
は、本発明における光センサ部の詳細説明図、第３図、
第４図は、固気２相流中の粉体の乱れ情報を説明する
図、第５図は、本発明の他の実施例を示す図である。 １……発光素子,2……受光素子,3……レンズ,6……流
管,11,12……乗算器,20……演算器,30……平均演算器,4
0……質量演算回路,41,42,43,44……投光部,50……質量
流量信号,51,52,53,54……受光部。
は、本発明における光センサ部の詳細説明図、第３図、
第４図は、固気２相流中の粉体の乱れ情報を説明する
図、第５図は、本発明の他の実施例を示す図である。 １……発光素子,2……受光素子,3……レンズ,6……流
管,11,12……乗算器,20……演算器,30……平均演算器,4
0……質量演算回路,41,42,43,44……投光部,50……質量
流量信号,51,52,53,54……受光部。
Claims (3)
- 【請求項１】粉体を含む流体を流通する流管の上下流の
一定距離隔てた位置で、前記流管断面に向けて帯状の平
行光線を照射する投光器とからなる投光手段と、流管を
透過した雑音性信号を受光して電気信号に変換する受光
器とからなる受光手段とを各々平行光線が流管断面で交
差するごとく配設し、上下流における各々の交差する雑
音性信号を乗算し、該乗算結果の相互相関関数から流量
を求め、該流量と、前記乗算結果の平均値から粉体濃度
の関数として予め定められた粉体密度とを乗算して粉体
質量流量を求めることを特徴とする相関流量計。 - 【請求項２】前記平行光線をレーザ光線としたことを特
徴とする特許請求の範囲（１）項に記載の相関流量計。 - 【請求項３】前記帯状の平行光線を複数の平行光線に分
離したことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項又は
第（２）項に記載の相関流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62103607A JPH0812098B2 (ja) | 1987-04-27 | 1987-04-27 | 相関流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62103607A JPH0812098B2 (ja) | 1987-04-27 | 1987-04-27 | 相関流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6463817A JPS6463817A (en) | 1989-03-09 |
| JPH0812098B2 true JPH0812098B2 (ja) | 1996-02-07 |
Family
ID=14358459
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62103607A Expired - Lifetime JPH0812098B2 (ja) | 1987-04-27 | 1987-04-27 | 相関流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0812098B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5676038A (en) * | 1993-10-12 | 1997-10-14 | Smc Kabushiki Kaisha | Actuator with slide table |
| KR20030008899A (ko) * | 2001-07-20 | 2003-01-29 | 윤태진 | 다점 평균을 이용한 굴뚝 유량 유속 측정 system |
| CA2468014C (en) * | 2003-06-04 | 2016-03-22 | Inverness Medical Switzerland Gmbh | Flow sensing for determination of assay results |
| US8610097B2 (en) * | 2006-09-25 | 2013-12-17 | Basf Se | Method for the continuous production of water-absorbent polymer particles |
| JP2018009923A (ja) * | 2016-07-15 | 2018-01-18 | 日本電信電話株式会社 | 流体測定装置 |
-
1987
- 1987-04-27 JP JP62103607A patent/JPH0812098B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6463817A (en) | 1989-03-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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|
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|
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|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
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