JPH08262051A - 流速測定方法及び流速測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外部から強い磁場がかかっても安定して流速
の測定を行うことができ、任意の深さの流速を測定する
ことができる流速測定装置を提供することを目的とす
る。 【構成】 非磁性体で支持され、移動する導電性の測定
対象物体に対して垂直な交流の磁場を発生させる磁場発
生手段と、測定対象物の磁場のかかっている領域中に配
置された２つの検出用電極と、検出用電極間の電圧を検
出する検出手段と、検出手段により検出された電圧の励
磁磁場と同じ周波数かつ同相の成分に基づいて、励磁磁
場及び検出用電極間隔と直交する方向の流速を演算する
流速演算手段とを備えるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は導電体の流速測定装置に
関し、特に連続鋳造プロセスにおいて溶鋼を鋳込む鋳型
内溶鋼流の表面の流速を測定するものである。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造ラインにおいては、図１０に示
すように溶鋼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、図１０の１１に示すように渦が発生し溶鋼表面上に
撒いたパウダーを巻き込んでしまう。また、表面の溶鋼
流動が過大になると、図１０の１０に示すように溶鋼表
面のパウダーを削り込んでしまう。

【０００３】何れにおいても、鋳片中に介在物が捕捉さ
れることになり、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
となっており、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た。

【０００４】従来の溶鋼表面近傍の流速の計測は、例え
ば特開平５−６０７７４号公報に記載されているような
接触型の計測が主であった。これは、図１１に示すよう
にファインセラミック製の棒１２を溶鋼１４に浸漬し
て、その棒が溶鋼流動により受ける圧力Ｆ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。し
かし、この方法では、高温の溶鋼にセラミクス製棒を浸
漬させるため、長時間の連続測定が不可能なものであっ
た。

【０００５】これに対し、磁気を用いて速度を計測でき
ることも知られている。これは、図１２に示すように均
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、この速度起電力を計測するこ
とによって、対象の流速を測定するものである。この方
法は管内を流れる流体の平均流量測定においては、電磁
流量計として古くから知られているものである。

【０００６】上記のような磁気を用いて、流体中任意の
点の流速を計測するものとして、図１３に示すものがあ
った。これは図１３に示すように、永久磁石２２と２つ
の電極２１ａ，２１ｂが一体となっており、全体が流体
２０の中に浸漬されている。そして、永久磁石２２によ
り流体２０中に磁場が生じさせ、上述したように速度起
電力を生じさせ、これを電極２１ａ，２１ｂによって測
定して流速を測定するようになっている。

【０００７】このように流速を測定することにより、こ
のセンサの流速の測定範囲は、センサを浸漬させた周囲
であり、センサの位置を変えれば、表面より深いところ
の流速の計測もできるものである。しかし、これは、対
象に対し、全体を浸漬するので、高温の流体の時にはキ
ュリー点を越えて、磁石が磁場を発生できなくなり、計
測できないものであった。

【０００８】また、上記のような磁気を用いて、流速を
計測するものとして、実公平６−２０１０１号公報に記
載されたものがあった。これは、図１４に示すように、
浸漬ケース５２に収めたコの字型の鉄心５０ａと巻き線
５０ｂからなる電磁石５０と、２本の電極５１ａ，５１
ｂとから構成されている。図１４では対象の流れは紙面
垂直方向を向いている。この浸漬ケース５２を測定対象
の表面に浸漬させ、電磁石５０に電流を流して、対象表
面に平行で流速に垂直に磁場を発生させる。その磁場と
流れによる速度起電力を、対象に浸漬させ、かつ励磁磁
場と流れに垂直な方向に間隔のあいた２本の電極５１
ａ，５１ｂの間の電圧として流速を検出するものであ
る。

【０００９】また、その類似のものとして、実開平５−
３２２９１２号公報に記載されたものがあった。これ
は、図１５に示すように、実公平６−２０１０１号公報
に記載されている構成のうちの２本の電極５１ａ，５１
ｂからのみで構成されているものであり、連続鋳造機に
おける流速測定に特化させており、連続鋳造機に付属し
ている電磁撹拌装置６０の磁場を、実公平６−２０１０
１号公報に記載されている励磁磁場の代わりとしたもの
である。

【００１０】また、磁気を用いて非接触で流速を計測す
ることもできる。これは、上述したように、図１２に示
した導体２０の運動により生じた速度起電力により、導
体中に渦電流Ｊv が誘起され、これにより導体上に誘導
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。そして、この歪み
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非接触で知ることができ
る。

【００１１】このように、磁気を用いて非接触で流速を
計測するものとして、特開平５−２９７０１２号公報に
記載されたものがあった。これは、第１６図に示すよう
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を挟んで両側に測定対象１５
２に対して垂直に２次コイル１５４ａ，１５４ｂを配置
すし、それぞれのコイルは、それぞれ鉄心１５５，１５
６ａ，１５６ｂに巻かれている。

【００１２】ここで１次コイル１５１に交流電流を印加
して磁界１５３を生じさせ、速度による磁場の歪み量を
両端の２次コイル１５４ａ，１５４ｂの出力によって検
出して、対象の流速を計測するものである。なお、ここ
では、２次コイル１５４ａ，１５４ｂに生じた起電力の
位相に基づいて流速を計測している。

【００１３】このような非接触での流速の測定は、磁場
の歪みＢ’を計測するものであるが、このＢ’は速度効
果により励起されたＪv により生じているので、Ｊv が
センサより遠いほど、言い換えれば、対称表面より深い
ところのＪv ほど、それによるＢ’は小さくなる。この
ことから非接触式のセンサでは、対象面の表面付近の流
速を測定するものとなっている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
磁気を用いた流速測定方法には以下のような問題点があ
った。 （１）永久磁石を用い装置全体を浸漬する方法では、高
温の流体に対しては、磁石が機能しなくなり、測定でき
ない。 （２）永久磁石などの、直流励磁による流速測定方法で
は、高温の流体に対しては、熱起電力が生じ、正確な計
測ができない。 （３）交流励磁を用いる一般の電磁流量計的な構成を用
いると、電極と対象導体とが作る回路と、励磁磁場が鎖
交し、それにより電極間に誘導ノイズが発生し、正確な
計測が出来ない。 （４）非接触式の流速計では、流体の表面付近の流速測
定のみで、表面より深いところの流速が測定できない。 （５）通常の電磁式流速測定においては磁心が用いられ
るが、電磁攪拌による強い磁場がかかったとき、磁芯が
飽和したり、しなかったりして、励磁磁場の出力が一定
とならず、安定した流速の測定が不能になる。 （６）対象面の上から、対象面と平行方向の磁場を励磁
する方法では、励磁磁石からの距離が離れると磁場の大
きさが急激に減衰してしまい、例えばコの字型の電磁石
を使う場合には、コの字型の磁極間隔が広く大きな磁石
を使わなければ、磁石を対象面から離すことができな
い。 （７）浸漬ケースに励磁装置等を収納し、対象面に浸漬
する方法では、対象面に広くセンサを接触せねばなら
ず、対象の流れに影響を与えてしまう。また対象が高温
の場合、浸漬ケースが高温のため劣化するので、補修が
必要となる。 （８）励磁磁場として電磁撹拌による磁場を用いると、
鋳造機を変えるたび、また測定位置を変えるたびに、励
磁磁場の大きさは変わるため、校正し直さなければなら
ない。

【００１５】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、外部から強い磁場がかかって
も安定して流速の測定を行うことができ、任意の深さの
流速を測定することができる流速測定装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係る流速測
定方法は、非磁性体で支持された磁場発生手段から移動
する導電性の測定対象物体に対して交流の磁場を発生さ
せ、測定対象物の磁場のかかっている領域中に配置され
た２つの検出用電極間の電圧を検出し、その電極間の電
圧の励磁磁場と同じ周波数かつ同相の成分に基づいて、
励磁磁場及び電極間隔と直交する方向の流速を演算する
ものである。

【００１７】第２の発明に係る流速測定方法は、非磁性
体で支持された磁場発生手段から移動する導電性の測定
対象物体に対して交流の磁場を発生させ、先端以外が非
導電性の耐火物で覆われ、測定対象物の磁場のかかって
いる領域中に配置された２つの検出用電極間の電圧及び
電極の先端の位置を検出し、その電極間の電圧の励磁磁
場と同じ周波数かつ同相の成分及び電極の位置に基づい
て、励磁磁場及び電極間隔と直交する方向の流速を演算
するものである。

【００１８】第３の発明に係る流速測定装置は、非磁性
体で支持され、移動する導電性の測定対象物体に対して
交流の磁場を発生させる磁場発生手段と、測定対象物の
磁場のかかっている領域中に配置された２つの検出用電
極と、検出用電極間の電圧を検出する検出手段と、検出
手段により検出された電圧の励磁磁場と同じ周波数かつ
同相の成分に基づいて、励磁磁場及び検出用電極間隔と
直交する方向の流速を演算する流速演算手段とを備える
ものである。

【００１９】第４の発明に係る流速測定装置は、非磁性
体で支持され、移動する導電性の測定対象物体に対して
交流の磁場を発生させる磁場発生手段と、測定対象物の
磁場のかかっている領域中に配置され、先端以外が非導
電性の耐火物で覆われた２つの検出用電極と、検出用電
極の先端の位置を検出する電極位置検出手段と、検出用
電極間の電圧を検出する検出手段と、検出手段により検
出された電圧の励磁磁場と同じ周波数かつ同相の成分及
び電極位置検出手段により検出された電極の先端の位置
に基づいて、励磁磁場及び検出用電極間隔と直交する方
向の流速を演算する流速演算手段とを備えるものであ
る。

【００２０】

【作用】第１の発明においては、非磁性体で支持された
磁場発生手段から移動する導電性の測定対象物体に対し
て交流の磁場が発生され、測定対象物の磁場のかかって
いる領域中に配置された２つの検出用電極間の電圧が検
出され、その電極間の電圧の励磁磁場と同じ周波数かつ
同相の成分に基づいて、励磁磁場及び電極間隔と直交す
る方向の流速が演算される。

【００２１】第２の発明においては、非磁性体で支持さ
れた磁場発生手段から移動する導電性の測定対象物体に
対して交流の磁場が発生され、先端以外が非導電性の耐
火物で覆われ、測定対象物の磁場のかかっている領域中
に配置された２つの検出用電極間の電圧及び電極の先端
の位置が検出され、その電極間の電圧の励磁磁場と同じ
周波数かつ同相の成分及び電極の位置に基づいて、励磁
磁場及び電極間隔と直交する方向の流速が演算される。

【００２２】第３の発明においては、磁場発生手段によ
り、非磁性体で支持され、移動する導電性の測定対象物
体に対して垂直な交流の磁場が発生され、２つの検出用
電極が測定対象物の磁場のかかっている領域中に配置さ
れ、検出手段により、検出用電極間の電圧が検出され、
流速演算手段により、検出手段により検出された電圧の
励磁磁場と同じ周波数かつ同相の成分に基づいて、励磁
磁場及び検出用電極間隔と直交する方向の流速が演算さ
れる。

【００２３】第４の発明においては、磁場発生手段によ
り、非磁性体で支持され、移動する導電性の測定対象物
体に対して垂直な交流の磁場が発生され、先端以外が非
導電性の耐火物で覆われた２つの検出用電極が測定対象
物の磁場のかかっている領域中に配置され、検出手段に
より、検出用電極間の電圧が検出され、電極位置検出手
段により、検出用電極の先端の位置が検出され、流速演
算手段により、検出手段により検出された電圧の励磁磁
場と同じ周波数かつ同相の成分及び電極位置検出手段に
より検出された電極の先端の位置に基づいて、励磁磁場
及び検出用電極間隔と直交する方向の流速が演算され
る。

【００２４】

【実施例】

実施例１．本発明は、空心のソレノイドコイルにより、
移動する導電性の測定対象流体に対して垂直に磁場を励
磁し、ソレノイドコイルの内側に、対象の流れの方向と
垂直に耐熱性の２つの電極を並べて流体中に浸漬させ、
その電極の検出信号に基づいて、測定対象流体の流速を
測定するものであるが、本発明の実施例を説明するのに
先立って、本発明の動作を図１〜図６を用いて説明す
る。

【００２５】本発明は、図１に示すように、移動する導
電性の測定対象流体２０の上に、中心軸が対象面と垂直
となるように、空心のソレノイドコイル２７を配置し、
そのコイルの内側に、対象の流れの方向と垂直に耐熱性
の２つの電極２５ａ，２５ｂを並べて、これを流体中に
浸漬させている。

【００２６】そして、２つの電極２５ａ，２５ｂをこの
ように配置し、中心の励磁巻線に交流電流を流すことに
より、導体面に垂直に交流の磁場を励磁することができ
る。上述したように、速度起電力Ｅ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ているときに最
大となる。よって、ここでは、測定する流速は対象面と
平行であるので、磁場を対象面と垂直に励磁している。

【００２７】また、空心のソレノイドコイルを用いるこ
とで、電磁攪拌による強い磁場がかかっても、磁心を用
いた場合に比べてセンサが飽和しないので、安定した励
磁ができ、さらに、励磁装置を流体上に表面から離して
置いているので、適正な冷却を行えば、高温の流体に対
しても、励磁装置の温度は低く保て、安定した励磁が可
能となっている。

【００２８】さらに、対象に接しているのは径の小さい
電極のみなので、従来技術で示した永久磁石を浸漬させ
るものや、実公平６−２０１０１号公報に記載されたよ
うな浸漬ケースを流体上に表面に接するものに比べ、対
象の流れに与える影響が少なく、また、高温の流体の場
合に補修が必要となるのは電極のみで比較的安価です
む。

【００２９】また、ソレノイドコイルを、中心軸を対象
面に向けて配置すれば、従来技術で示した実公平６−２
０１０１号公報に記載されたような、コの字型の電磁石
を用いるよりも、コイルからの距離による励磁場の減衰
を少なくすることができ、測定対象面からより励磁装置
を離すことができる。これは、ソレノイドコイルの磁場
が、図２の（ａ）に示すように、コイル軸に沿って対象
面へと向かっているのに対し、コの字型電磁石では図２
の（ｂ）に示すように、ほとんどの磁場は鉄心の脚間に
集中しているためである。そして、励磁磁場と対象の流
速との相互作用から生じる速度起電力を、２つの電極２
５ａ，２５ｂを用いて検出することで、対象の流速を検
出する。ここで、励磁磁場が交流で下式で求められる場
合、

【００３０】 Ｂ（ｔ）＝｜Ｂ｜ｃｏｓ（ωｔ） （１） 但し、 Ｂ：電極先端での励磁磁場，｜Ｂ｜：励磁磁場の大きさ ω：励磁磁場の角周波数

【００３１】電極間に生じる速度起電力Ｅは、下式で求
められる。 Ｅ（ｔ）＝Ｌ・ｖ×Ｂ（ｔ）＝Ｌ・ｖ・｜Ｂ｜ｃｏｓ（ωｔ） （２） 但し、 Ｌ：電極間隔，ｖ：流速

【００３２】次に、励磁磁場が電極と対象導体とで作る
回路に誘導するノイズについて考えることにする。２つ
の電極２５ａ，２５ｂはソレノイドコイル２７の中心軸
に平行に、かつ中心軸を中心に対称に配置している。そ
のため本来ならば、図３に示すような電極と対象導体と
で作る回路が囲む面積Ｓには、励磁磁場は面Ｓに平行な
ので鎖交はしない。しかし、装置の製作精度上、わずか
に２つの電極の中心がコイルの中心軸からずれたり、平
行でなくなったりしていると、この回路に励磁磁場が鎖
交し、電極間には誘導起電力が生じノイズとなる。この
ノイズ起電力Ｎは次式で求められる。

【００３３】Ｎ（ｔ）＝−ｄ｛Ｂ（ｔ）・Ｓ｝／ｄｔ ＝Ｓ・ω・｜Ｂ｜ｓｉｎ（ωｔ） （３） 但し、 Ｓ：電極と対象導体とが作る回路と励磁磁場とが鎖交し
ている面積

【００３４】式２及び式３に示すように、流速と関係し
た速度起電力Ｅとノイズ起電力Ｎとは、その位相が９０
゜ずれており、Ｅは励磁磁場と同位相、即ち励磁電流と
同位相であることがわかる。このことから、電極間の起
電力のうち、励磁電流と同位相の成分のみを検出すれ
ば、流速と対応した速度起電力Ｅのみを検出でき、ノイ
ズＮを除くことができることがわかる。このような特定
位相成分を検出するにはロックインアンプなどを用いれ
ばよい。

【００３５】また、高温の流体に適応する際には、励磁
コイルへの励磁電流を直流とすると、電極と高温の流体
との接点で、熱起電力が発生する。この様子を図４に示
す。図４に示すように、熱起電力によるノイズは直流で
ある。したがって、励磁電流として交流を用い、励磁電
流と同じ周波数の起電力を検出すれば、この熱起電力に
よるノイズの影響をなくすことができる。

【００３６】なお、周波数が高いと、表皮効果により流
体の深いところまで磁場が浸透せず、深いところまで流
速の計測ができないので、励磁周波数としては低い周波
数を用いる。この際、周波数は、測定したい深さより
も、周波数と対象の導電率で決まる表皮深さが、大きく
なるように決める。

【００３７】また、図１に示すように、検出用電極の流
体に浸漬している側の先端以外を、非導電性の耐火物２
６ａ，２６ｂで覆い、先端位置の深さの速度起電力のみ
を拾うことで、その位置の流速のみを計測できる。なぜ
ならば、速度起電力はその点のｖ×Ｂであり、よってそ
の位置のｖに対応するからである。これから、電極を差
し込む深さを変えることで、対象表面から所望の深さの
流速を計測することができることが分かる。

【００３８】ここで電極間の起電力をＥとすると、これ
から流速ｖを換算するには、下式により換算する。 ｖ＝Ｅ／（Ｂ・Ｌ） （４）

【００３９】式４で、Ｂは電極先端での励磁磁場の大き
さであるが、ソレノイドコイルによる磁場Ｂは、コイル
２７から図５に示すＺ方向に離れると、図６に示すよう
に低下する。よって、電極を差し込む深さを可変とし
て、流速の測定を行う際には、電極先端とコイル中心と
の距離ｚにより流速感度が変化するので、これを補正す
る必要が生じる。ソレノイドコイルの場合、コイル中心
からの距離と、励磁磁場の大きさとの関係は下式のよう
になっている。

【００４０】

【数１】

【００４１】但し、 ａ：コイルの外径，ｂ：コイルの内径，Ｌ：コイルの長
さ Ｎ：コイルの巻き数，Ｉ：励磁電流 このように式５により、励磁磁場の大きさＢを計算すれ
ばよい。なお、この式は、周波数の比較的低い場合にの
み適応できるものであるが、流速を測定する際には、励
磁磁場の周波数は低周波でよいので、この式で問題はな
い。

【００４２】本発明の測定原理が明らかになったところ
で、次に本発明の実施例を説明する。図１は本発明の一
実施例に係る流速測定装置の構成を示す構成図である。
ここで、流速測定装置としては、図１に示すような流速
測定の基本となる励磁用ソレノイドコイル２７及び検出
用電極２５ａ，２５ｂと励磁回路３１，検出回路３０、
流速演算回路３２からなる測定回路と構成され、励磁用
ソレノイドコイル２７は、移動する導電性の測定対象流
体２０の上に、中心軸が対象面と垂直となるように配置
され、検出用電極２５ａ，２５ｂは、耐熱性のものであ
り、励磁用ソレノイドコイル２７の内側に、測定対象流
体２０の流れの方向と垂直に浸漬されている。

【００４３】また、検出用電極２５ａ，２５ｂは、測定
対象流体２０に浸漬している側の先端以外を、非導電性
の耐火物２６ａ，２６ｂで覆っている。ここでは電極と
しては、ＺｒＢ₂ を、耐火物としてはセラミクスを用い
ている。また、励磁用ソレノイドコイル２７は、多量の
電流を流すため、銅チューブを巻き回したもので製作
し、銅チューブ中には水を流し水冷している。

【００４４】次に、測定回路について説明する。まず、
励磁回路３１は、ソレノイドコイル２７に電流を流し、
測定対象に磁場を励磁する。これは発振器３５と、定電
流アンプ３６からなり、発振器３５により１〜１００Ｈ
ｚの正弦波を発生させ、定電流アンプ３６を介して、励
磁用ソレノイドコイル２７に励磁電流を供給する。

【００４５】また、励磁周波数としては、測定したい深
さよりも、周波数と対象の導電率で決まる表皮深さが大
きくなるように決める。なお、電磁攪拌等による外乱磁
場が交流の場合には、励磁電流の周波数をこれらの外乱
磁場の周波数から十分に離す必要がある。ここでは、な
るべく深い位置まで磁場が浸透するように、周波数を１
４Ｈｚとし、また、励磁電流は４０Ａとした。

【００４６】そして、２つの検出用電極２５ａ，２５ｂ
により検出された起電力信号は、検出回路３０に入力さ
れる。ここでは、まず、励磁電流の周波数を中心周波数
とするバンドパスフィルタ３８により、大きな外乱磁場
をあらかじめ取り除いた後に、ロックインアンプ３７に
よって、励磁電流と同相の成分を検波する。

【００４７】そして、検波後の信号は続いて流速演算回
路３２に渡され、上述した式（５）により距離による励
磁磁場の減衰を考慮に入れて、流速を計算する。なお、
図１の回路例では、この補正をアンプ３９で行っている
が、これは、式（４）の係数を各電極長さごとに、あら
かじめ計算して、その値にアンプの倍率を設定するので
ある。この方法では、電極長さを変えるごとにアンプの
倍率を設定し直す必要があるが、１回の測定で多数の深
さの流速を計測することは滅多になく、この方法でも十
分流速の測定を行うことができる。

【００４８】実施例２．図７は本発明の他の実施例に係
る流速測定装置の構成を示す構成図である。図におい
て、４０は、検出用電極２５ａ，２５ｂと連動させたポ
テンショメータ、４１はポテンショメータ４０に電源を
供給する電源、４２はポテンショメータ４０からの信号
が入力される折れ線近似回路であり、この折れ線近似回
路４２は図８に示すような入出力特性を持っている。４
３は乗算器であり、折れ線近似回路４２と乗算器４３で
流速演算回路３２を構成している。

【００４９】この実施例は、実施例１において、検出用
電極２５ａ，２５ｂの長さをポテンショメータ４０によ
り読みとり、その値によって自動的に測定結果を補正
し、流速を検出するようにしたものであり、次にこの動
作について説明する。

【００５０】まず、ポテンショメータ４０は、検出用電
極２５ａ，２５ｂと連動しており、そのその電極とソレ
ノイドコイル２７の中心までの距離ｚに対応した距離信
号ｚを出力している。そして、図８に示すような入出力
特性を持つ折れ線近似回路４２により、１／Ｂに変換し
て、その変換された信号を乗算器４３によりロックイン
アンプ３７の出力信号に乗算して、流速の測定結果とし
て出力する。

【００５１】なお、折れ線近似回路３２は、予め、入力
ｚと出力１／Ｂの関係が、図８に示すようになるよう
に、調整されているものである。また、このようにアナ
ログ回路によって流速演算をしなくても、起電力Ｅと電
極の位置信号とを、Ａ／Ｄ変換して、コンピュータに取
り込み、ソフトウェアによって計算してもよい。

【００５２】次に、この実施例の測定結果を説明する。
図９は高温の溶鋼の流速を、本流速測定装置により流速
を計測した例であり、図９の（ａ）は測定対象の流速を
その流れた重量と流れの断面積とから算出したものであ
り、図９の（ｂ）は本流速測定装置により検出した流速
であり、実施例１の測定結果も同様の結果となる。ここ
では、本測定装置の下に耐火性の樋をつくり、その中に
溶鋼を流すようにしており、測定開始から３０秒後に溶
鋼を流し、その後、６０秒間溶鋼を流して測定を行っ
た。

【００５３】また、ここでは電極先端の長さは、コイル
から１００ｍｍで、溶鋼流れの中心に位置するようにな
っている。図９に示すように、本発明の装置により高温
の流体に対しても、流速を安定して測定することが可能
となり、また、この流速の測定は検出用電極２５ａ，２
５ｂの先端の位置の流速を測定しており、表面から任意
の深さの位置の流速を安定して計測することが可能とな
る。

【００５４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、非磁性
体で支持された磁場発生手段により、移動する導電性の
測定対象物の上より対象面と垂直な方向に交流磁場を発
生し、測定対象物の磁場のかかっている領域中に２つの
検出用電極を配置し、検出手段により、検出用電極間の
電圧が検出され、流速演算手段により、検出手段により
検出された電圧の前記励磁磁場と同じ周波数かつ同相の
成分に基づいて、励磁磁場及び検出用電極間隔と直交す
る方向の流速を演算するようにしたので、外部から強い
磁場がかかっても従来の鉄心を用いた電磁式流速計のよ
うに磁芯が飽和することなく、安定して測定することが
でき、また、対象が高温の場合でも、熱起電力や高温に
よる磁性の劣化の影響なく、安定して流速の計測を行う
ことができるという効果を有する。

【００５５】また、測定対象物の磁場のかかっている領
域中に先端以外が非導電性の耐火物で覆われた２つの検
出用電極を配置し、電極位置検出手段により、検出用電
極の先端の位置を検出し、流速演算手段により、検出手
段により検出された電圧の励磁磁場と同じ周波数かつ同
相の成分及び電極位置検出手段により検出された電極の
先端の位置に基づいて、励磁磁場及び検出用電極間隔と
直交する方向の流速を演算するようにしたので、所望の
深さの流速を計測することができるという効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る流速測定装置の構成を
示す構成図である。

【図２】励磁磁場の分布を説明するための説明図であ
る。

【図３】励磁磁場の誘導ノイズを説明するための説明図
である。

【図４】熱起電力を説明するための説明図である。

【図５】電極の長さを説明するための説明図である。

【図６】電極の長さと磁場の関係を示す図である。

【図７】本発明の他の実施例に係る流速測定装置の構成
を示す構成図である。

【図８】折れ線近似回路の入出力特性を示した図であ
る。

【図９】実施例２の計測結果を示した図である。

【図１０】連続鋳造を説明するための説明図である。

【図１１】従来の接触式による高温液体金属の流速測定
を説明するための説明図である。

【図１２】磁場の速度効果を説明するための説明図であ
る。

【図１３】従来の磁気による接触式液体金属の流速測定
を説明するための説明図である。

【図１４】従来の磁気による接触式液体金属の流速測定
を説明するための説明図である。

【図１５】従来の磁気による接触式液体金属の流速測定
を説明するための説明図である。

【図１６】従来の磁気による非接触式液体金属の流速測
定を説明するための説明図である。

【符号の説明】

２０ 導電性測定対象物 ２５ａ，２５ｂ 耐熱性検出用電極 ２６ａ，２６ｂ 非導電性の耐火物 ２７ ソレノイドコイル（磁場発生手段） ３０ 検出回路（検出手段） ３１ 励磁回路 ３２ 流速演算回路（流速演算手段） ３５ 発振器 ３６ 定電流アンプ ３７ ロックインアンプ ３８ バンドパスフィルタ ３９ アンプ ４０ ポテンショメータ（電極位置検出手段） ４１ 電源 ４２ 折れ線近似回路 ４３ 乗算器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非磁性体で支持された磁場発生手段から
   移動する導電性の測定対象物体に対して垂直な交流の磁
   場を発生させ、前記測定対象物の磁場のかかっている領
   域中に配置された２つの検出用電極間の電圧を検出し、
   その電極間の電圧の前記励磁磁場と同じ周波数かつ同相
   の成分に基づいて、前記励磁磁場及び電極間隔と直交す
   る方向の流速を演算することを特徴とする流速測定方
   法。
2. 【請求項２】 非磁性体で支持された磁場発生手段から
   移動する導電性の測定対象物体に対して垂直な交流の磁
   場を発生させ、先端以外が非導電性の耐火物で覆われ、
   前記測定対象物の磁場のかかっている領域中に配置され
   た２つの検出用電極間の電圧及び電極の先端の位置を検
   出し、その電極間の電圧の前記励磁磁場と同じ周波数か
   つ同相の成分及び前記電極の位置に基づいて、前記励磁
   磁場及び電極間隔と直交する方向の流速を演算すること
   を特徴とする流速測定方法。
3. 【請求項３】 非磁性体で支持され、移動する導電性の
   測定対象物体に対して垂直な交流の磁場を発生させる磁
   場発生手段と、 前記測定対象物の磁場のかかっている領域中に配置され
   た２つの検出用電極と、 該検出用電極間の電圧を検出する検出手段と、 該検出手段により検出された電圧の前記励磁磁場と同じ
   周波数かつ同相の成分に基づいて、前記励磁磁場及び前
   記検出用電極間隔と直交する方向の流速を演算する流速
   演算手段とを備えることを特徴とする流速測定装置。
4. 【請求項４】 非磁性体で支持され、移動する導電性の
   測定対象物体に対して垂直な交流の磁場を発生させる磁
   場発生手段と、 前記測定対象物の磁場のかかっている領域中に配置さ
   れ、先端以外が非導電性の耐火物で覆われた２つの検出
   用電極と、 該検出用電極の先端の位置を検出する電極位置検出手段
   と、 前記検出用電極間の電圧を検出する検出手段と、 該検出手段により検出された電圧の前記励磁磁場と同じ
   周波数かつ同相の成分及び前記電極位置検出手段により
   検出された前記電極の先端の位置に基づいて、前記励磁
   磁場及び前記検出用電極間隔と直交する方向の流速を演
   算する流速演算手段とを備えることを特徴とする流速測
   定装置。