JPH08211086A

JPH08211086A - 流速測定方法及びその測定装置

Info

Publication number: JPH08211086A
Application number: JP30697895A
Authority: JP
Inventors: Kaneyuki Oota; 金幸太田; Hiroharu Katou; 宏晴加藤; Akio Nagamune; 章生長棟
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1994-11-28
Filing date: 1995-11-27
Publication date: 1996-08-20

Abstract

(57)【要約】【目的】測定対象物体の表面からの深さによる流速の
分布を測定することを可能にした流速測定装置及びその
測定装置を提供する。【構成】移動する導電性の測定対象物体に対し、垂直
方向に磁場を励磁し、対象面と垂直な少なくとも２点の
磁場成分を、測定対象物体の移動方向において平行でか
つ励磁磁場の対称な位置で検出し、その検出点の磁場の
差分信号に基づいて、測定対象物体の流速を測定する流
速測定方法及び装置において、複数の周波数を交ぜ合わ
せた交流磁場を与え、又は異なった周波数の交流磁場を
時系列に与えて、検出点の磁場の差分信号からそれぞれ
の周波数に対応した信号成分を検出し、その周波数によ
る信号とそれとは別に測定した測定対象物体との距離と
を用いて、測定対象物体の表面からの深さによる流速分
布を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は流体の流速測定に関し、
特に連続鋳造プロセスにおいて溶鋼を鋳込む鋳型内溶鋼
の流速を測定する流速測定方法及びその測定装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造ラインにおいては、図１１に示
されるように溶鋼３はタンディッシュ１よりノズル２を
通して銅製の鋳型４中に注ぎ込まれ鋳造される。鋳型中
に注ぎ込まれた溶鋼は、鋳型壁面に当たり上昇流７と下
降流８とに分かれる。上昇流は表面で流れ９ａ，９ｂを
作るが、ここで表面の溶鋼流動の左右のバランスが崩れ
ると、渦が発生し溶鋼表面上に撒いたパウダー５を巻き
込んだ流れ１１を生成する。また、表面の溶鋼流動が過
大になると、溶鋼表面のパウダー５の一部１０を削り込
む。何れにおいても鋳片中に介在物が捕捉され、製品欠
陥の原因となる。この理由から、鋳型内溶鋼流動を安定
化させることは極めて重要な課題であり、特に溶鋼表面
近傍の流速を連続的に計測することが強く求められてい
る。

【０００３】従来、溶鋼の流速測定装置は、例えば特開
平５−６０７７４号公報において提案されているような
接触型の計測が主であった。この流速測定装置は、図１
２に示されるようにファインセラミックス製の棒１２を
溶鋼１４に浸漬して、その棒１２が溶鋼流動により受け
る圧力を、受圧センサ１３により検出して、流速を測定
するものである。この測定装置では高温の溶鋼１４にセ
ラミックス製の棒１２を浸漬させるため、長時間の連続
測定が不可能であった。

【０００４】これに対して、磁気を用いて非接触で速度
を計測できることが知られている。図１３に示されるよ
うに均等な磁場中で導体１５が動くと、その導体中にＥ
＝ｖ×Ｂなる速度起電力が生じる。この速度起電力によ
り、導体中に渦電流Jvが誘起され、導体上に誘導磁場Bv
が発生して、元の磁場は導体の速度方向に引きずられる
ようにＢからＢ’へと歪む。このように磁場が導体の運
動により歪む効果を以下磁場の速度効果と呼ぶ。この速
度効果による歪みの程度は導体の速度に対応して変化す
るので、歪み量を測ることで対象導体の速度を知ること
ができる。

【０００５】このような磁気を用いて非接触で速度を計
測する装置としては例えば特開平２−３１１７６６号公
報があった。この流速測定装置は図１４（ａ）に示され
るように、溶鋼の流れ１８と平行に１次コイル１９を配
置し、その水平方向両側に２つの２次コイル２０ａ，２
０ｂを配置したものである。１次コイル１９に交流電流
を供給して溶鋼面と平行な交流磁場１７を溶鋼表面に印
加し、２次コイル２０ａ，２０ｂにより対象面と平行な
磁場を検出する。導体が静止しているときには磁場は１
次コイル１９を挟んで対称となり、２つの２次コイルの
起電力に差はなく出力は０である。導体が動いている場
合には、図１４（ｂ）のように速度効果により磁場は導
体の速度方向に歪み、励磁コイル１９を挟んで対称でな
くなるため、２つの２次コイルに生じる起電力に差が生
じ、磁場の歪み量、即ち速度に対応した信号が２つの２
次コイル２０ａ，２０ｂの差分信号として得られる。

【０００６】また、磁気による方法では、装置と測定対
象物との距離により速度感度が変化するが、特開平２−
３１１７６６号公報において提案されている流速測定装
置においては、装置と測定対象物との距離を、対象面と
平行な磁場を検出する２次コイルの片方の出力電圧によ
り測定して、それにより補正を行っていた。

【０００７】また、磁気を用いて速度を計測する別の流
速測定装置として特開昭６１−２２３５６４号公報にお
いて提案されているものがある。これは、図１５（ａ）
に示されるように、測定対象に対しＥ型コアと巻線とか
ら成るＥ型の励磁装置２１を、各磁極の開放端が導体側
を向き、更に３つの磁極２１ａ，２１ｂ，２１ｃが対象
面と平行となるように配置し、リング状の磁心を持った
磁気センサ２２をＥ型の励磁装置の中心の磁極２１ｃを
囲むように配置したものである。そして、Ｅ型の励磁装
置２１にそれぞれ隣り合う磁極に反対向きの磁場を生じ
るよう直流電流を流す。導体２４が運動すると速度効果
により導体中に渦電流が流れるが、この渦電流により導
体中に、中心の磁極２１ｃと左右の磁極２１ａ，２１ｂ
との間にそれぞれ正負逆の磁極Ｎ２，Ｓ２を生じる。こ
の磁極Ｎ２，Ｓ２から生じる磁場の対象面に対し水平な
成分を、先のリング状の磁気センサ２２を用いて検出
し、それにより流速を検出するものである。

【０００８】また、磁気を用いて速度を計測する別の流
速測定装置として特開平５−２９７０１２号公報に提案
されているものがある。これは、図１６に示されるよう
に、１次コイル１５１を測定対象１５２に対して垂直に
配置し、１次コイル１５１に交流電流を供給し、磁界１
５３を生じさせ、１次コイル１５１を挟んで両側に測定
対象１５２に対して垂直に２次コイル１５４ａ，１５４
ｂを配置し、１次コイル１５１、２次コイル１５４ａ，
１５４ｂを巻いた鉄心１５５，１５６ａ，１５６ｂを備
えたものである。そして流速は２次コイル１５４ａ，１
５４ｂに生じた起電力の位相から検出する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来は、上述のよう
に、測定対象物体の表面流速の測定方法は種々提案され
ているが、表面からの深さによる流速の分布を測定する
方法については提案されておらず、そのような測定方法
の開発が待たれていた。

【００１０】本発明は、測定対象物体の表面からの深さ
による流速の分布を測定することを可能にした流速測定
装置及びその測定装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の一つの態様によ
る流速測定方法は、移動する導電性の測定対象物体に対
し、垂直方向に磁場を励磁し、対象面と垂直な少なくと
も２点の磁場成分を、測定対象物体の移動方向において
平行でかつ励磁磁場の対称な位置で検出し、その検出点
の磁場の差分信号に基づいて、測定対象物体の流速を測
定する流速測定方法において、複数の周波数を交ぜ合わ
せた交流磁場を与え、又は異なった周波数の交流磁場を
時系列に与えて、検出点の磁場の差分信号からそれぞれ
の周波数に対応した信号成分を検出し、その周波数によ
る信号とそれとは別に測定した測定対象物体との距離と
を用いて、測定対象物体の表面からの深さによる流速分
布を求める。本発明の他の態様による流速測定装置は、
移動する導電性の測定対象物体に対して垂直方向に磁場
を励磁する励磁手段及び測定対象物体と垂直な少なくと
も２点の磁場成分を、測定対象物体の移動方向において
平行でかつ励磁磁場の対称な位置で検出する検出手段を
備えたセンサヘッドを有し、その検出点の磁場の差分信
号に基づいて測定対象物体の流速を測定する流速測定装
置において、センサヘッドと測定対象物体との距離を測
定する手段と、励磁手段を介して複数の周波数を交ぜ合
わせた交流磁場を与え、又は異なった周波数の交流磁場
を時系列に与える手段と、検出点の磁場の差分信号か
ら、それぞれの周波数に対応した信号成分を検出し、そ
の周波数による信号と、測定された測定対象物体までの
距離信号とを用いて、測定対象物体の表面からの深さに
よる流速分布を求める測定手段とを有する。

【００１２】次に、本発明の動作原理を次の（１）及び
（２）に基いて説明する。（１）励磁・検出方法本発明においては、センサヘッド２００は、図１に示さ
れるように、中心の脚を中心として左右対称形のＥ型の
形状をした磁心２０２に対し、その中心の脚２０４ｂに
励磁巻線２０３ｂが巻かれ、そして、両端の脚２０４
ａ，ｃに検出巻線２０３ａ，ｃがそれぞれが同じ向きの
磁束を検出するように巻かれている。これを移動する導
電性の測定対象物体２０１の上に、脚の開いた面が対象
面に向き、かつ脚が対象面の移動方向に対し平行に並ぶ
ように配置する。このようにＥ型の磁心２０２を脚の開
いた面を対象面に向け、中心の脚に励磁巻線２０３ｂを
施して励磁することにより、導体面に垂直に磁場を生成
することができる。先に述べたように、速度効果はｖ×
Ｂで表されるので、対象の速度と磁場とが垂直となっい
るときに最大となる。ここで測定する流速は対象面と平
行であり、磁場を対象面と垂直に生成すれば、水平に励
磁する場合よりも速度効果が大きくなり、速度検出感度
も大きくなる。

【００１３】次に、磁場の速度効果による磁場歪みの検
出方法について説明する。図２（ａ）に示されるように
導体２０１が停止していれば、磁場は中心の脚を中心と
して左右対象であり、左右の検出巻線２０３ａ，ｃの出
力は等しく、その差分は０となる。導体２０１が動く
と、図２（ｂ）に示されるように、その流速に対応して
導体中に発生する渦電流により磁場が歪み、両端の検出
巻線の位置の磁束に差が出てきて、その差分信号が変化
する。この変化量は対象の流速に対応しており、従っ
て、この変化量から対象の流速を測定することができ
る。

【００１４】また、この時、歪みの方向はそれぞれ２つ
の検出巻線の位置では逆方向であり、外乱ノイズや励磁
装置からの直接磁場は２つの磁気センサ位置で同方向の
ため、２つの検出巻線の出力の差分をとれば、余分な信
号のみを除外することができ、流速に対応した歪み量の
みを更にＳ／Ｎ良く検出することが可能となる。また、
励磁電流を交流とし、各検出巻線の差分信号を同期検波
器により検出することにより、周囲の鉄などの磁性体の
影響や、種々の外乱磁場の影響を低減し、精度良く流速
の測定が可能となる。

【００１５】（２）深さ方向の流速分布の計測磁気を用いた前記のような流速測定装置においては、励
磁磁場の周波数をｆとすると、対象中の磁場は次の
（１）式で表せる浸透深さδの範囲に集中していると考
えることができる。

【００１６】

【数１】

【００１７】ここで、σ：対象の導電率、μ：対象の透
磁率流速測定装置の流速検出の元となる磁場の速度効果は、
対象中の磁場と流速との積で決まることから、対象面か
らの深さ方向の流速の測定範囲は、この浸透深さまでの
流速の平均値となる。そこで、励磁周波数を高い方から
低い方へと何点か振れば、測定範囲はその周波数によっ
て、対象面から浅いところからより深いところへと変化
する。その様子は図７に示されており、図７（ａ）は周
波数による測定範囲δの変化、図７（ｂ）は周波数によ
る流速信号検出例を示している。但し、ここで述べるセ
ンサヘッドの例では、磁場歪みの検出にコイルを用いて
いるため、磁場の歪みの大きさが同じでも、周波数ｆに
比例して起電力は大きくなる。また、磁場歪み信号は流
速が一定ならば、測定対象中の磁場の大きさに比例する
が、対象中の磁場の大きさは、周波数が高くなると対象
中に生じる渦電流により減衰してしまう。そこで、図７
では出力電圧Ｅを適当な基準周波数ｆ₀の時の値に基準
化した値Ｓを用いている。Ｓ＝Ｅ×ｆ₀／ｆ×Ｂ₀／ＢここでＢ₀は基準周波数ｆ₀の時の対象中の磁場の大き
さ、Ｂは周波数ｆの時の対象中の磁場の大きさであり、
それぞれ予め測定して求めておく。なお対象中の磁場の
大きさは、本発明の流速測定装置と対象との距離が変化
すれば変わるが、この距離による変化の様子は周波数に
よらず一定である。従って、本発明の流速測定装置と対
象との距離が変化しても比Ｂ₀／Ｂは一定であり、適当
な距離におけるＢ₀、Ｂを測定しておけばよい。

【００１８】ここで、隣り合う２つの周波数ｆ_iとｆ
_i+1について考える。ｆ_iの出力信号Ｓ_iは表面から深
さδ_iまでの流速の平均であり、ｆ_i+1の出力信号Ｓ
_i+1は表面から深さδ_i+1までの流速の平均である。従
って、その差ΔＳ_i＝Ｓ_i+1−Ｓ_iは、深さδ_iからδ
_i+1の区間_iの流速の平均となる。これを各周波数につ
いて計算すれば、図７（ｃ）のように測定対象の各区間
ごとの深さ方向の流速分布の基となる値を求めることが
できる。

【００１９】なお、単に引き算をしただけでは、測定対
象との距離により測定感度が変化するので、正しい流速
値ではない。そこで、この引き算をした上記の信号に距
離による感度変化の補正をしなければならない。そのた
めに、センサヘッドと別に設置した距離計により対象面
とセンサヘッドとの距離を求め、それに測定した深さと
して、対象面と測定区間の中心までの距離、（δ_i＋δ
_i+1）／２を加えたものを、センサヘッドから測定区間
までの距離Ｌ_iとし、この距離から検出値ΔＳ_iを補正
する。

【００２０】本発明の流速測定装置の距離による測定感
度の変化を図８に示す。このように対象面との距離Ｌと
速度感度Ｇとは次式のような関係にある。Ｇ＝Ａ・ｅｘｐ（−Ｂ・Ｌ) …（２）従って、先に述べたように求めた測定区間までの距離を
Ｌ_iと、測定区間の検出値ΔＳ_iとから、そのときの測
定区間の真の流速ｖ_iは次式で計算できる（図７
（ｅ））。ｖ_i＝ ΔＳ_i／｛Ａ・ｅｘｐ（−Ｂ・Ｌ_i）｝＝Ａ’・ΔＳ_i・ｅｘｐ（Ｂ・Ｌ_i） …（３）（ここでＡ，Ｂは定数，Ａ’＝１／Ａ）ここで、定数Ａ，Ｂは、図８のような対象面との距離−
速度感度曲線を予め計測して求めておけばよい。

【００２１】なお、図８では励磁周波数１４Ｈｚの時の
出力電圧を示した。これ以外の周波数の場合でも、距離
による感度変化の係数Ｂは同様であり、周波数の違い分
だけ全体の係数Ａが変わるだけである。また、先に述べ
たようにＳは基準周波数ｆ₀により基準化したので、補
正に用いる距離−速度感度曲線の係数Ａ，Ｂとしては、
基準周波数の時の値を用いればよい。また、実際の流速
の計測に当たっては、複数の周波数を足しあわせた信号
を用いて励磁し、検出する際には各周波数ごとに別々に
同期検波する。これは異なる周波数成分ごとに測定する
磁気特性は、磁気重ね合わせの原理が働くから、相互に
独立に計測できるためである。なお、周波数ステップ即
ちｆ_iとｆ_i+1の間隔は、測定区間であるδ_iとδ_i+1
との間隔が、一定値となるように先の式（１）から適当
に決定すればよい。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の測定原理が明らかになっ
たところで、次に本発明の一実施形態を図１、図３〜図
６及び図９を用いて説明する。本実施形態の流速測定装
置は、図１、図９のようないくつかの装置と、図３〜図
６のような測定回路とから構成されている。そして、装
置としては、流速測定の基本となるセンサヘッド２０
０、測定対象面との距離測定用の渦流距離計５６等から
構成される。

【００２３】センサヘッド２００は、図１に示されるよ
うに、磁性材からなる中心の脚を中心として左右対称形
のＥ型の磁心２０２と、励磁巻線２０３ｂ、検出巻線２
０３ａ，ｃからなるものを用いた。ここでは磁心とし
て、３％珪素鋼板を積層したものを用いた。なお、検出
装置としては、Ｅ型のコアに巻き線を施したものでな
く、別に２つの高感度の磁気センサを配置してもかまわ
ない。また、センサヘッド２００としては、磁心を用い
ずにＥ型のセラミクス製のボビンに単に巻き線を巻いた
だけのものでもかまわない。また、このセンサヘッド２
００は、両端の検出巻線２０３ａ，ｃと励磁巻線２０３
ｂが対象の移動方向と平行となるように配置される。更
に、距離測定用として、図９のように渦流距離計５６を
センサヘッド２００中心の脚２０４ｂの前面に配置す
る。ここでは、渦流距離計５６としては特開昭６２−３
０５６２号公報のような差動帰還型渦流距離計を用い
た。

【００２４】測定回路は、図３に示されるように、励磁
回路３００、検出回路３０１及び流速分布演算回路３０
２から構成される。まず、励磁回路３００は励磁巻線２
０３ｂに電流を供給し、測定対象に磁場を励磁する。こ
の励磁回路３００は、ｎ個の発振器３０３，３０４，３
０５、加算器３０６及び定電流アンプ３０７から構成さ
れる。各発振器３０３，３０４，３０５はそれぞれ１〜
１００ｋＨｚで別々の周波数ｆ₁，ｆ₂，…ｆ_nの正弦
波を発生する。これらの正弦波を加算器３６によって足
し合わせて、定電流アンプ３０７を介して励磁巻線２０
３ｂに励磁電流を供給する。ここで各励磁周波数は、そ
の周波数に対応する浸透深さの間隔が一定値となるよう
に決める。

【００２５】検出巻線２０３ａ，ｃからの出力信号は検
出回路３０１に入る。ここでは２つの検出巻線２０３
ａ，ｃからの信号を差分した後、各励磁周波数に対応し
た中心周波数を持つｎ個のバンドパスフィルター３１
７，３１８，３１９を通って、不要なノイズ信号が除去
される。その後、各励磁周波数に対応したｎ個の同期検
波器３０８，３０９，３１０（または位相検波器）によ
って、各周波数成分ごとに、励磁電流に対して以下に述
べる位相に基づいて検波される。ここで検出すべき速度
効果による磁場歪み信号の位相は、対象中の磁場と同じ
となる。対象物体中の磁場は、周波数が低い場合には励
磁電流と同位相となるため、低周波の場合には励磁電流
と同位相の磁場、ここではコイルによって検出している
ため、励磁電流と−９０°ずれた位相で検出すればよ
い。しかし、周波数が高い場合には、対象中に生じる渦
電流のために、対象中の磁場の位相が変化し、そのた
め、検出すべき位相は周波数によって適当に変える必要
がある（具体的には各同期検波器の中で、基準となる発
振器からの信号ｒｅｆの位相をずらして同期検波すれば
よい）。ここでこの位相ずれは、各周波数に対して実際
に流速を計測して、流速に対する感度が最大となる位相
を求めればよい。

【００２６】この後、検波後の各周波数ごとの信号は、
対象面との距離信号と共に、流速分布演算回路３０２に
送られる。流速分布演算回路３０２は、Ａ／Ｄ変換器３
１１とコンピュータ３１２とから構成される。ここで
は、これらの信号をＡ／Ｄ変換器３１１によってコンピ
ュータ３１２に取り込み、コンピュータ３１２において
流速分布を計算する。そのためのアルゴリズムを以下に
説明する。

【００２７】まず、各同期検波器からの出力信号である
各周波数ｆ_iの起電力Ｅ_iを基準周波数ｆ₀における起
電力に修正する。Ｓ_i＝Ｅ_i×ｆ₀／ｆ_i×Ｂ₀／Ｂ_i ここでＢ_iは周波数ｆ_iの時の対象中の磁場の大きさで
ある。その後、隣り合う周波数ｆ_i、ｆ_i+1の検出信号
Ｓ_iとＳ_i+1の差ΔＳ_iを計算する。 ΔＳ_i＝Ｓ_i+1−Ｓ_i …（４）これが、今着目している周波数ｆ_iとｆ_i+1に対応する
浸透深さδ_iからδ_i+1までの測定区間_iの、流速の元
となる磁場歪み信号となる。更に、それぞれの周波数に
おける浸透深さδ_iとδ_i+1を計算し、これと測定した
対象面との距離信号Ｌ₀とから、測定区間までの平均距
離Ｌ_iを計算する。Ｌ_i＝Ｌ₀＋（δ_i＋δ_i+1）／２この距離により先に計算した信号差ΔＳに対し距離感度
補正を行えば最終的な測定区間_iの平均流速ｖ_iが求ま
る。ｖ_i＝ΔＳ_i／｛Ａ・ｅｘｐ（−Ｂ・Ｌ_i）｝＝Ａ’・ΔＳ_i・ｅｘｐ（Ｂ・Ｌ_i）｝ …（５）（ここでＡ，Ｂは定数，Ａ’＝１／Ａ）この計算を全ての測定区間について行えば、対象面から
の深さに方向の流速分布を求めることが出来る。なお、
係数Ａ，Ｂは基準周波数ｆ₀について求めておけばよ
い。

【００２８】次にこの実施形態の測定結果例を図１０に
基いて説明する。図１０に本実施形態の速度測定装置に
より低融点合金金属を樋に流した際の流速を測定した出
力例を示す。測定に用いたのはウッドメタルで、抵抗率
は５１μΩｃｍであり、比透磁率は１の非磁性体であ
る。また、流れの厚みは約２０ｍｍとした。測定に用い
た励磁周波数は、深さ方向の測定区間が５ｍｍとなるよ
うに、５１９０，１３００，５７６，３２４Ｈｚの４つ
とした。また、基準周波数は３２４Ｈｚとした。

【００２９】図１０（ａ）が測定対象の流速をその流れ
た重量と流れの断面積とから算出した値である。このた
め、図１０（ａ）は流れ断面に対しての平均流速であ
る。また、図１０（ｂ）〜（ｅ）が本実施形態の速度測
定装置により検出した各深さにおける流速の変化の様子
であり、（ｂ）が０（表面）〜５ｍｍまでの流速、
（ｃ）が５〜１０ｍｍまでの流速、（ｄ）が１０〜１５
ｍｍまでの流速、（ｅ））が１５〜２０（底）ｍｍまで
の流速である。本実施形態においては、流速測定装置の
出力を深さ方向に平均すれば、流れ重量から計算した流
速とほぼ一致し、流速の測定は正しいことが分かる。ま
た、図１０（ｂ）〜（ｅ）より、より深いところの流速
が遅くなっているが、これは低融点金属を樋に沿って流
しているため、流れの粘性から樋と接している深いとこ
ろの流速が低下しているためと考えられ、このことから
も本実施形態による深さ方向の流速分布測定が正しいこ
とが分かる。

【００３０】なお、この実施形態では、対象面との距離
をセンサヘッド２００とは別に設けた渦流距離計５６に
よって計測していたが、これによらずに、本センサヘッ
ドを渦流距離計としても併用することで、検出すること
もできる。すなわち、流速分布の検出に用いている各励
磁周波数に比べ、十分に高い周波数の電流を励磁巻線に
供給する。その励磁電流によって対象表面に渦電流が流
れ、その渦電流による誘導磁場を検出巻線によって検出
する。この検出巻線により検出した高い周波数の磁場信
号の大きさから、一般の渦流距離計と全く同様の原理
で、対象面との距離を検出すればよい。

【００３１】なお、上述の実施形態においては測定回路
として複数の同期検波器を用いた例を示したが、図４に
示されるように、１つの同期検波器のみとして参照信号
をマルチプレクサ３１４により、コンピュータ３１２か
ら指令を出して切り替え、時分割で順に各周波数に対応
する検出信号を検波してよい。この時、バンドパスフィ
ルター３２０は１つのため、コンピュータ３１２の指示
により中心周波数を変化させることのできるものを用い
る。また、同期検波器も１つのため、各周波数における
励磁磁場と励磁電流との位相ずれをコンピュータにより
同期検波器に指示しなければならない。

【００３２】また、図５に示される実施形態のように、
発振器も複数のものを用いずに、発振周波数を変えられ
る発振器３１６を１つのみ用い、コンピュータ３１２か
ら制御信号を出して、発振周波数を順に変化させ、各周
波数による信号の変化を測定してもよい。

【００３３】更に、図６に示される実施形態のように、
コンピュータ３１２にＤ／Ａ変換器３１５を取り付け、
複数の周波数からなる信号をコンピュータ３１５により
発生させてもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、複数の周
波数からなる交流磁場を同時に又は時系列に測定対象物
体に与えて、検出した２点の磁場の差分信号からそれぞ
れの周波数に対応した信号成分を検出し、その周波数に
よる信号と、それとは別に測定した対象面との距離とを
用いて流速分布を計測するようにしたので、対象面から
の深さによる流速の分布を計測することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のセンサヘッドの構成を示す図である。

【図２】本発明の流速を測定するための動作原理を示す
図である。

【図３】本発明の測定回路の一例を示すブロック図であ
る。

【図４】本発明の測定回路の他の例を示すブロック図で
ある。

【図５】本発明の測定回路の他の例を示すブロック図で
ある。

【図６】本発明の測定回路の他の例を示すブロック図で
ある。

【図７】本発明における速度分布の特性図である。

【図８】対象面との距離と速度感度との関係を示した特
性図である。

【図９】渦流距離計の配置を示した図である。

【図１０】本発明の一実施形態による測定結果を示す特
性図である。

【図１１】連続鋳造の説明図である。

【図１２】接触式による従来の高温液体金属の流速測定
装置の説明図である。

【図１３】磁場の速度効果の説明図である。

【図１４】従来の磁気による非接触式高温液体金属の流
速測定装置（その１）の説明図である。

【図１５】従来の磁気による非接触式高温液体金属の流
速測定装置（その２）の説明図である。

【図１６】従来の磁気による非接触式高温液体金属の流
速測定装置（その３）の説明図である。

【符号の説明】

２００：センサヘッド，２０２：Ｅ型磁心，２０３ａ，
ｃ：検出巻線２０３ｂ：励磁巻線５６：渦流距離計２０１：導電性測定対象物，３００：励磁回路，３０
３，３０４，３０５：発振器，３０６：加算器３０７：定電流アンプ３１６：周波数可変発振器，３１４：マルチプレクサ３０１：検出回路，３１７，３１８，３１９：バンドパ
スフィルター３２０：周波数可変バンドパスフィルター３０８，３０９，３１０：同期検波器又は位相検波器３０２：流速分布演算回路，３１３：渦流距離計駆動・
検出回路３１１：Ａ／Ｄ変換器，３１２：コンピュータ，３１
５：Ｄ／Ａ変換器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】移動する導電性の測定対象物体に対し、
垂直方向に磁場を励磁し、対象面と垂直な少なくとも２
点の磁場成分を、測定対象物体の移動方向において平行
でかつ励磁磁場の対称な位置で検出し、その検出点の磁
場の差分信号に基づいて、測定対象物体の流速を測定す
る流速測定方法において、複数の周波数を交ぜ合わせた交流磁場を与え、又は異な
った周波数の交流磁場を時系列に与えて、検出点の磁場
の差分信号からそれぞれの周波数に対応した信号成分を
検出し、その周波数による信号とそれとは別に測定した
測定対象物体との距離とを用いて、測定対象物体の表面
からの深さによる流速分布を求めることを特徴とする流
速測定方法。
【請求項２】移動する導電性の測定対象物体に対して
垂直方向に磁場を励磁する励磁手段及び測定対象物体と
垂直な少なくとも２点の磁場成分を、測定対象物体の移
動方向において平行でかつ励磁磁場の対称な位置で検出
する検出手段を備えたセンサヘッドを有し、その検出点
の磁場の差分信号に基づいて測定対象物体の流速を測定
する流速測定装置において、前記センサヘッドと測定対象物体との距離を測定する手
段と、前記励磁手段を介して複数の周波数を交ぜ合わせ
た交流磁場を与え、又は異なった周波数の交流磁場を時
系列に与える手段と、検出点の磁場の差分信号から、そ
れぞれの周波数に対応した信号成分を検出し、その周波
数による信号と、測定された測定対象物体までの距離信
号とを用いて、測定対象物体の表面からの深さによる流
速分布を求める測定手段とを有することを特徴とする流
速測定装置。