JPH0979877A - Mass flow meter - Google Patents

Mass flow meter

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Publication number
JPH0979877A
JPH0979877A JP7238202A JP23820295A JPH0979877A JP H0979877 A JPH0979877 A JP H0979877A JP 7238202 A JP7238202 A JP 7238202A JP 23820295 A JP23820295 A JP 23820295A JP H0979877 A JPH0979877 A JP H0979877A
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JP
Japan
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signal
temperature
vortex
mass flow
inputted
Prior art date
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Pending
Application number
JP7238202A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Seiichiro Takahashi
誠一郎 高橋
Ichizo Ito
一造 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To remove the mass flow error at a high temperature by compensating the temperature error of a pipe with the temperature coefficient set in advance and measured temperature by a temperature sensor. SOLUTION: The alternating charges of piezoelectric elements 17, 21 are converted 25, 26 into AC voltage e1t , e2t , and the volute signal e3t added 28 with them is inputted to a variable-gain circuit 30. The volute signal e3t is also inputted to a band-pass filter 31, low (high) frequency noises in the signal e3t are removed, and the volute signal e4t is outputted to a Schmidt trigger 32. The pulse signal converted from the signal e4t by the trigger 32 is inputted to an F/V converter and converted into the DC voltage E1t corresponding to the volute frequency. The circuit 30 controls the gain with the voltage V1t in inverse proportion to a passage V1 , the mass flow signal e5t is obtained, and it is V/F-converted 43 and inputted to a micro-computer 44. The temperature signal (t) of a pipe detected by a temperature sensor 40 is also inputted, the temperature affecting the signal e5t is compensated via the signal (t) and the linear expansion coefficient set in advance, and the mass flow signal e6t is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、カルマン渦を利用
して測定流体の質量流量を測定する質量流量計に係り、
特に、質量流量の温度誤差を改良した質量流量計に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mass flow meter for measuring a mass flow rate of a measurement fluid by using Karman vortex,
In particular, the present invention relates to a mass flow meter having an improved mass flow rate temperature error.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3は従来の質量流量計の渦検出部の断
面を示す断面図である。10は流体が流れる管路、11
は管路10に直角に設けられた円筒状のノズルである。
12はノズル11とは間隔をもって管路10に直角に挿
入された台形断面を持つ柱状の渦発生体であり、その一
端はネジ13により管路10に支持され、他端はフラン
ジ部14でノズル11にネジ或いは溶接により固定され
ている。
2. Description of the Related Art FIG. 3 is a sectional view showing a section of a vortex detector of a conventional mass flow meter. 10 is a pipeline through which a fluid flows, 11
Is a cylindrical nozzle provided at a right angle to the conduit 10.
Reference numeral 12 denotes a column-shaped vortex generator having a trapezoidal cross section which is inserted at a right angle into the pipe line 10 with a distance from the nozzle 11, one end of which is supported by the pipe line 10 by a screw 13 and the other end of which is formed by a flange portion 14 at the nozzle. It is fixed to 11 by screws or welding.

【0003】15は渦発生体12のフランジ部14側に
設けられた凹部である。この凹部15の中にはその底部
から順に金属製の台座16、圧電素子17、電極板1
8、絶縁板19、電極盤20、圧電素子21がサンドイ
ッチ状に配列され金属性の押圧棒22でこれ等が押圧固
定されている。さらに、電極板18からはリード線2
3、電極板20からはリード線24がそれぞれ端子A、
Bに引き出されている。
Reference numeral 15 is a concave portion provided on the flange portion 14 side of the vortex generator 12. Inside the recess 15, a metal base 16, a piezoelectric element 17, and an electrode plate 1 are arranged in this order from the bottom.
8, an insulating plate 19, an electrode plate 20, and a piezoelectric element 21 are arranged in a sandwich shape, and these are pressed and fixed by a metal pressing rod 22. Further, from the electrode plate 18, the lead wire 2
3, the lead wire 24 from the electrode plate 20 is the terminal A,
B has been pulled out.

【0004】圧電素子17、21は各圧電素子17、2
1の紙面に向かって左側と右側とがそれぞれ逆方向に分
極されており同じ方向の応力に対して互いに上下の電極
に逆極性の電荷を発生する。
The piezoelectric elements 17 and 21 are the piezoelectric elements 17 and 2, respectively.
The left side and the right side of FIG. 1 are polarized in opposite directions, and charges of opposite polarities are generated in the upper and lower electrodes with respect to stress in the same direction.

【0005】圧電素子17に発生した電荷は、電極板1
8と接続された端子Aと台座16を介して接続された管
路10との間に得られ、圧電素子21に発生した電荷
は、電極板20と接続された端子Bと押圧棒22と接続
された管路10との間に得られる。応力検出センサSD
1は以上のように構成されている。
The electric charge generated in the piezoelectric element 17 is applied to the electrode plate 1.
The electric charge generated between the terminal A connected to 8 and the conduit 10 connected via the pedestal 16 and generated in the piezoelectric element 21 is connected to the terminal B connected to the electrode plate 20 and the pressing rod 22. Between the pipe line 10 and the pipe line 10 Stress detection sensor SD
1 is configured as described above.

【0006】次に、この2個の電極板18、20に発生
した電荷は図4に示すように電荷増幅器25、26に入
力される。電荷増幅器25の出力と電荷増幅器26の出
力をボリウム27を介した出力とを加算回路28で加算
で加算して渦信号を得る。これ等の電荷増幅器25、2
6、および加算回路28によりチャージコンバータ29
を構成している。
Next, the charges generated on the two electrode plates 18 and 20 are input to charge amplifiers 25 and 26 as shown in FIG. The output of the charge amplifier 25 and the output of the charge amplifier 26 are added by the adder circuit 28 to obtain an eddy signal. These charge amplifiers 25, 2
6, and the charge converter 29 by the adder circuit 28.
Is composed.

【0007】次に、以上のように応力検出センサSD1
と共に構成された渦検出部VD1でノイズを除去した渦
信号が得られる作用について図5を用いて説明する。流
体が管路10の中に流れると渦発生体12に矢印Fで示
した方向にカルマン渦による振動が発生する。
Next, as described above, the stress detection sensor SD1
The operation of obtaining a vortex signal from which noise has been removed by the vortex detector VD1 configured together with will be described with reference to FIG. When the fluid flows into the conduit 10, vibrations due to Karman vortices are generated in the vortex generator 12 in the direction indicated by the arrow F.

【0008】この振動により渦発生体12には図5
(a)に示すような応力分布とこの逆の応力分布の繰り
返しが生じ、各圧電素子17、21には図5(a)に示
す渦周波数を持つ信号応力に対応した電荷+Q、−Qの
繰り返しが生じる。
Due to this vibration, the vortex generator 12 is shown in FIG.
A stress distribution as shown in FIG. 5A and a stress distribution opposite thereto are repeated, so that the charges + Q and −Q corresponding to the signal stress having the vortex frequency shown in FIG. Repeats occur.

【0009】なお、図5においては、説明の便宜のため
電極板18或いは21を紙面に対して左右に2つに分割
し、かつ上下の一方の電極は台座16或いは押圧棒22
に相当するものとしてある。
In FIG. 5, for convenience of explanation, the electrode plate 18 or 21 is divided into two parts to the left and right with respect to the paper surface, and one of the upper and lower electrodes is the pedestal 16 or the pressing rod 22.
Is equivalent to.

【0010】一方、管路10にはノイズとなる管路振動
も生じる。この管路振動は流体の流れと同じ方向の抗
力方向、流体の流れとは直角方向の揚力方向、渦発
生体の長手方向の3方向成分に分けられる。
On the other hand, in the pipeline 10, pipeline vibration that causes noise is also generated. This pipeline vibration is divided into a drag force direction that is the same as the fluid flow direction, a lift force direction that is perpendicular to the fluid flow direction, and a longitudinal component of the vortex generator.

【0011】このうち、抗力方向の振動に対する応力分
布は図5(b)に示すようになり1個の電極内で正負の
電荷は打ち消されてノイズ電荷は発生しない。また、長
手方向の振動に対しては図5(c)に示すように電極内
で打ち消されて抗力方向と同様にノイズ電荷は発生しな
い。
Of these, the stress distribution with respect to vibration in the drag direction is as shown in FIG. 5 (b), and positive and negative charges are canceled out within one electrode, and noise charges are not generated. Further, as to the vibration in the longitudinal direction, as shown in FIG. 5C, it is canceled in the electrode, and noise charge is not generated as in the drag direction.

【0012】しかし、揚力方向の振動は信号応力と同一
の応力分布となりノイズ電荷が生じる。そこで、このノ
イズ電荷を消去するために以下の演算を実行する。圧電
素子17、21の各電荷をQ1、Q2、信号成分をS1
2、揚力方向のノイズ成分をN1、N2とし、圧電素子
17、21で分極を逆とするとQ1、Q2は次式で示され
る。ただし、S1とS2、N1とN2のベクトル方向は同じ
である。 Q1=S1+N1 −Q2=−S2−N2
However, the vibration in the lift direction has the same stress distribution as the signal stress, and noise charge is generated. Therefore, the following calculation is performed to eliminate this noise charge. The charges of the piezoelectric elements 17 and 21 are Q 1 and Q 2 , the signal components are S 1 ,
S 2 , the noise components in the lift direction are N 1 and N 2, and when the polarization is reversed by the piezoelectric elements 17 and 21, Q 1 and Q 2 are expressed by the following equations. However, the vector directions of S 1 and S 2 , and N 1 and N 2 are the same. Q 1 = S 1 + N 1 -Q 2 = -S 2 -N 2

【0013】ここで、圧電素子17、21の信号成分と
ノイズ成分の関係は図5(d)、(e)(この図は揚力
方向のノイズと信号に対する渦発生体の曲げモーメント
の関係を示す)に示すようになっているので、図4に示
すように圧電素子17側の電荷増幅器25の出力を加算
回路28で加算する際にボリウム27と共にN1/N2
して圧電素子21側の電荷増幅器26の出力と加算する
と、 Q1−Q2(N1/N2)=S1−S2(N1/N2) となり管路ノイズが除去されて測定流量に比例した渦信
号を得ることができる。
Here, the relationship between the signal component and the noise component of the piezoelectric elements 17 and 21 is shown in FIGS. 5D and 5E (this figure shows the relationship between the noise in the lift direction and the bending moment of the vortex generator with respect to the signal). ), The output of the charge amplifier 25 on the piezoelectric element 17 side is multiplied by N 1 / N 2 together with the volume 27 when the output of the charge amplifier 25 on the piezoelectric element 17 side is added by the adder circuit 28. When added to the output of the charge amplifier 26, Q 1 -Q 2 (N 1 / N 2 ) = S 1 -S 2 (N 1 / N 2 ), the line noise is removed, and the vortex signal proportional to the measured flow rate is obtained. Can be obtained.

【0014】次に、以上のようにして管路ノイズが除去
された渦信号を用いて流体の質量流量に演算する変換回
路について図6を用いて説明する。圧電素子17、21
に発生した交番電荷は電荷増幅器25、26で交流電圧
1、e2に変換される。
Next, a conversion circuit for calculating the mass flow rate of the fluid by using the vortex signal from which the pipe line noise is removed as described above will be described with reference to FIG. Piezoelectric elements 17, 21
The alternating electric charge generated at is converted into AC voltages e 1 and e 2 by the charge amplifiers 25 and 26.

【0015】交流電圧e2はボリウム27を介して交流
電圧e1と加算回路28で加算されてその出力端に渦信
号e3として出力され、可変ゲイン回路30に出力され
る。この渦信号e3は流体の密度をρ、流体の流速を
V、比例定数をK1とすれば次式で示される。
The AC voltage e 2 is added to the AC voltage e 1 via the volume 27 by the adder circuit 28, output as the vortex signal e 3 at the output end thereof, and output to the variable gain circuit 30. This vortex signal e 3 is given by the following equation, where ρ is the fluid density, V is the fluid flow velocity, and K 1 is the proportional constant.

【0016】 e3=K1ρV2 (1) 一方、渦信号e3は帯域フイルタ31にも出力され、こ
こで渦信号e3の中に含まれる低周波或いは高周波のノ
イズが除去されて次段のシュミット回路32に渦信号e
4として出力される。
E 3 = K 1 ρV 2 (1) On the other hand, the vortex signal e 3 is also output to the band filter 31, where low-frequency or high-frequency noise included in the vortex signal e 3 is removed to Eddy signal e in the Schmitt circuit 32 of the stage
It is output as 4 .

【0017】このシュミット回路32では、この渦信号
4を所定のスレッショルドレベルでパルス信号に変換
してパルス信号P1として出力する。このパルス信号P1
は周波数/電圧(F/V)コンバータ33に出力されて
渦周波数に対応する直流電圧E1に変換される。
The Schmitt circuit 32 converts the vortex signal e 4 into a pulse signal at a predetermined threshold level and outputs it as a pulse signal P 1 . This pulse signal P 1
Is output to a frequency / voltage (F / V) converter 33 and converted into a DC voltage E 1 corresponding to the vortex frequency.

【0018】この直流電圧E1は渦信号の渦周波数fV
比例し、次式で示される。 E1=K2V (2) ただし、K2は比例定数である。
This DC voltage E 1 is proportional to the vortex frequency f V of the vortex signal and is represented by the following equation. E 1 = K 2 f V (2) where K 2 is a proportional constant.

【0019】さらに、流速Vと渦周波数fVとの間に
は、KSTをストロハル数、dを渦発生体12の直径とす
ると fV=KST(V/d) の関係があるので、(2)式は E1=K2ST(V/d) (2)´ となる。
Further, there is a relationship between the flow velocity V and the vortex frequency f V , where K ST is the Strouhal number and d is the diameter of the vortex generator 12, and there is a relationship of f V = K ST (V / d). The equation (2) becomes E 1 = K 2 K ST (V / d) (2) ′.

【0020】可変ゲイン回路30は渦周波数fV、つま
り流速Vに反比例するように直流電圧E1によりそのゲ
インを制御するので、その出力端には(2)´式で
(1)式を割算した形として次式に示すように質量流量
信号e5を得る。 e5=e3/E1 =(K1/K2)ρV =(K1/K2ST)dρV (3)
Since the variable gain circuit 30 controls its gain by the DC voltage E 1 so that it is inversely proportional to the vortex frequency f V , that is, the flow velocity V, the equation (1) is divided by the equation (2) ′ at its output end. As a form of calculation, a mass flow rate signal e 5 is obtained as shown in the following equation. e 5 = e 3 / E 1 = (K 1 / K 2 ) ρV = (K 1 / K 2 K ST ) dρV (3)

【0021】従って、この場合の質量流量信号e5は、
全周波数帯域に亘って一様な形でゲイン調節がなされた
質量流量信号として出力される。このため、低周波ノイ
ズが渦信号に対して相対的に強調されることのないS/
Nの良い信号が得られる。
Therefore, the mass flow rate signal e 5 in this case is
It is output as a mass flow rate signal whose gain is adjusted uniformly over the entire frequency band. Therefore, low frequency noise is not emphasized relative to the vortex signal S /
A good N signal is obtained.

【0022】この質量流量信号e5は、検波整流回路3
4に出力され、ここで直流電圧E2に変換された後、電
圧/周波数変換回路35で周波数信号f1に変換されて
出力端36に出力される。
This mass flow rate signal e 5 is detected by the detection rectifier circuit 3
4 and is converted into a DC voltage E 2 here, and then converted into a frequency signal f 1 by the voltage / frequency conversion circuit 35 and output to the output end 36.

【0023】[0023]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような質量流量計は、測定温度が変化した場合には、熱
膨張によって管路10の面積、及び渦発生体12の径が
変化するするので、一定の質量流量が流れているときで
も見かけ上、質量流量が変化して、結果として温度誤差
を発生させる。
However, in the mass flowmeter as described above, when the measurement temperature changes, the area of the conduit 10 and the diameter of the vortex generator 12 change due to thermal expansion. Even when a constant mass flow rate is flowing, the mass flow rate apparently changes, resulting in a temperature error.

【0024】この問題点について図7に示す説明図を用
いて更に説明する。図7(a)は管路10の内壁と渦発
生体12が基準温度t0のときの断面状態を示したもの
であり、図7(b)は測定流体の温度が上昇して温度t
になったときの管路10と渦発生遺体12の膨張の断面
状態を示したものである。点線が基準温度t0のときの
状態を、実線が温度tの状態をそれぞれ示している。
This problem will be further described with reference to the explanatory view shown in FIG. FIG. 7A shows a cross-sectional state when the inner wall of the conduit 10 and the vortex generator 12 are at the reference temperature t 0 , and FIG.
It shows the cross-sectional state of the expansion of the duct 10 and the vortex shedding body 12 when it becomes. The dotted line shows the state at the reference temperature t 0 , and the solid line shows the state at the temperature t.

【0025】いま、基準温度t0のときの管路10の断
面積をS0、渦発生体12の直径をd 0、流速をV0、密
度をρ0とすると、温度tのときの管路10の断面積は
t、渦発生体12の直径はdt、流速はVt、密度はρt
となる。
Now, the reference temperature t0Disconnection of pipeline 10 when
Area is S0, The diameter of the vortex generator 12 is d 0, Flow velocity V0, Dense
Degree ρ0Then, the cross-sectional area of the pipeline 10 at the temperature t is
St, The diameter of the vortex generator 12 is dt, The flow velocity is Vt, Density is ρt
Becomes

【0026】したがって、連続の式から ρ000=ρttt の関係を得るが、基準温度t0のときの質量流量をm0
温度tのときの質量流量をmtとすれば、 m00=mtt となる。
Therefore, the relationship of ρ 0 V 0 S 0 = ρ t V t S t is obtained from the continuity equation, but the mass flow rate at the reference temperature t 0 is m 0 ,
If the mass flow rate at the temperature t is m t , then m 0 S 0 = m t S t .

【0027】そこで、熱膨張係数をαとし、ΔT=t−
0とすれば、面積Stは、 St=S0(1+2αΔT) (4) の関係で得られるから、この(4)式を用いて mt=(m00/St) =m0/(1+2αΔT) ≒m0(1−2αΔT) (5) となる。
Therefore, assuming that the coefficient of thermal expansion is α, ΔT = t−
If t 0 , the area S t is obtained by the relationship of S t = S 0 (1 + 2αΔT) (4). Therefore, using this equation (4), m t = (m 0 S 0 / S t ) = m 0 / (1 + 2αΔT) ≈m 0 (1-2αΔT) (5)

【0028】そこで、温度の影響を考慮すると、温度t
の場合の(1)式は、 e3t=K1ρtt 2 =K1tt (6) となる。
Therefore, considering the influence of temperature, the temperature t
In the case of, the formula (1) becomes e 3t = K 1 ρ t V t 2 = K 1 m t V t (6).

【0029】一方、温度の影響を考慮すると、温度tの
場合の(2)´式は、 E1t=K2t =K2STt/dt (7) となる。但し、d0を基準温度における渦発生体の直径
として、温度tのときの直径をdtとして、dt=d
0(1+αΔT)としてある。
On the other hand, in consideration of the influence of temperature, the equation (2) 'at the temperature t becomes E 1t = K 2 V t = K 2 K ST V t / d t (7) Where d 0 is the diameter of the vortex generator at the reference temperature and d t is the diameter at the temperature t, and d t = d
0 (1 + αΔT).

【0030】そこで、温度tの場合の質量流量信号e5t
は(3)式から、(5)式を用いて e5t=e3t/E1t =[K1tt/K2ST(Vt/dt)] =[(K1/K2ST)mtt] =(K1/K2ST)m00(1−2αΔT)(1+αΔT) ≒(K1/K2ST)m00(1−αΔT) (8) となる。
Therefore, the mass flow rate signal e 5t when the temperature is t
From (3), (5) using the formula e 5t = e 3t / E 1t = [K 1 m t V t / K 2 K ST (V t / d t)] = [(K 1 / K 2 K ST) m t d t ] = (K 1 / K 2 K ST) m 0 d 0 (1-2αΔT) (1 + αΔT) ≒ (K 1 / K 2 K ST) m 0 d 0 (1-αΔT) (8)

【0031】ここで、K1、K2、KSTは温度による影響
を受けない定数であるので、質量流量信号e5tは、温度
変化に基づく管路10、渦発生体12の膨張に対して
(8)式の関係から、−αΔTの割合で質量流量が変化
することとなる。
Here, since K 1 , K 2 and K ST are constants that are not influenced by temperature, the mass flow rate signal e 5t is against the expansion of the conduit 10 and the vortex generator 12 due to the temperature change. From the relationship of the equation (8), the mass flow rate changes at the rate of -αΔT.

【0032】[0032]

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するための構成として、管路に流れる測定流量を渦
信号に変換して出力する信号変換手段と、先の渦信号の
振幅が入力され制御信号に対応して回路ゲインを変化さ
せ割算信号を出力する可変ゲイン手段と、先の渦信号の
渦周波数が入力されこの渦周波数に追従して変化する先
の制御信号を出力する渦周波数検出手段と、先の管路の
温度を検出して温度信号として出力する温度検出手段
と、先の管路の材質の温度係数が予め格納されておりこ
の温度係数と先の割算信号と先の温度信号とが入力され
これらを用いて温度補償演算を実行して質量流量信号を
出力する信号処理手段とを具備するようにしたものであ
る。
The present invention has, as a structure for solving the above problems, a signal converting means for converting a measured flow rate flowing in a pipe into a vortex signal and outputting the vortex signal, and an amplitude of the vortex signal. Variable gain means that changes the circuit gain in response to the control signal and outputs a division signal, and outputs the previous control signal that is input with the vortex frequency of the previous vortex signal and changes following the vortex frequency. The eddy frequency detecting means, the temperature detecting means for detecting the temperature of the previous pipeline and outputting it as a temperature signal, and the temperature coefficient of the material of the previous pipeline are stored in advance. A signal processing means for inputting a signal and the above-mentioned temperature signal and executing a temperature compensation operation using these signals and outputting a mass flow rate signal is provided.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を用いて説明する。図1は本発明の1実施形態を示
すブロック図、図2は図1に示す応力検出センサの具体
的な構成を示す断面図である。なお、図3〜図6に示す
従来の質量流量計と同一の機能を有する部分には同一の
符号を付して適宜にその説明を省略する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view showing a specific configuration of the stress detection sensor shown in FIG. The parts having the same functions as those of the conventional mass flowmeter shown in FIGS. 3 to 6 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be appropriately omitted.

【0034】応力検出センサSD2は、応力検出センサ
SD1に対して圧電素子21の上部に温度センサ40が
押圧棒46により固定されている点が異なっており、そ
の他の部分の構成は実質的に応力検出センサSD1の構
成と同様である。
The stress detecting sensor SD2 is different from the stress detecting sensor SD1 in that the temperature sensor 40 is fixed to the upper portion of the piezoelectric element 21 by a pressing rod 46, and the other parts are substantially stress-free. The configuration is the same as that of the detection sensor SD1.

【0035】圧電素子17、21に発生した交番電荷
は、温度の影響を考慮して、電荷増幅器25、26で交
流電圧e1t、e2tに変換される。交流電圧e2tはボリウ
ム27を介して交流電圧e1tと加算回路28で加算され
てその出力端に渦信号e3tとして出力される。
The alternating charges generated in the piezoelectric elements 17 and 21 are converted into AC voltages e 1t and e 2t by the charge amplifiers 25 and 26 in consideration of the influence of temperature. The alternating-current voltage e 2t is added to the alternating-current voltage e 1t via the volume 27 by the adder circuit 28 and output as an eddy signal e 3t at the output end thereof.

【0036】渦信号e3tは、(6)式に示す形で得ら
れ、増幅回路42(簡単のため増幅度は1とする)を介
して可変ゲイン回路30に出力される。さらに、渦信号
3tは、帯域フイルタ31にも出力され、ここで渦信号
3tの中に含まれる低周波或いは高周波のノイズが除去
されて次段のシュミット回路32に渦信号e4tとして出
力される。
The vortex signal e 3t is obtained in the form shown in the equation (6) and is output to the variable gain circuit 30 via the amplifier circuit 42 (the amplification degree is 1 for simplicity). Further, the vortex signal e 3t is also output to the band filter 31, where low-frequency or high-frequency noise included in the vortex signal e 3t is removed and output as the vortex signal e 4t to the Schmitt circuit 32 in the next stage. To be done.

【0037】このシュミット回路32では、この渦信号
4tを所定のスレッショルドレベルでパルス信号に変換
してパルス信号P1tとして出力する。このパルス信号P
1tは周波数/電圧(F/V)コンバータ33に出力され
て渦周波数に対応する(7)式で示す直流電圧E1tに変
換される。
In the Schmitt circuit 32, the vortex signal e 4t is converted into a pulse signal at a predetermined threshold level and output as a pulse signal P 1t . This pulse signal P
1t is output to the frequency / voltage (F / V) converter 33 and converted into the DC voltage E 1t represented by the equation (7) corresponding to the vortex frequency.

【0038】可変ゲイン回路30は渦周波数fVt、つま
り流速Vtに反比例するように直流電圧E1tによりその
ゲインを制御するので、その出力端には(8)式で示す
質量流量信号e5tを得る。
Since the variable gain circuit 30 controls the gain by the DC voltage E 1t so as to be inversely proportional to the vortex frequency f Vt , that is, the flow velocity V t , the mass flow rate signal e 5t represented by the equation (8) is output at its output end. To get

【0039】この質量流量信号e5tは、V/F変換回路
43を介して、マイクロコンピュータ44の図示しない
ランダムアクセスメモリに格納される。また、このマイ
クロコンピュータ44には、管路10などの温度を測定
する温度センサ40を介して検出された温度信号tが温
度変換回路41でデジタル信号に変換されて入力されて
いる。
The mass flow rate signal e 5t is stored in a random access memory (not shown) of the microcomputer 44 via the V / F conversion circuit 43. Further, the temperature signal t detected by the temperature sensor 40 for measuring the temperature of the conduit 10 and the like is input to the microcomputer 44 after being converted into a digital signal by the temperature conversion circuit 41.

【0040】この他、マイクロコンピュータ44の図示
しない書き込み可能な不揮発性メモリには、管路10と
渦発生体12の材質に起因する線膨張係数αが予め設定
されている。
In addition, in the writable non-volatile memory (not shown) of the microcomputer 44, the coefficient of linear expansion α due to the material of the conduit 10 and the vortex generator 12 is preset.

【0041】そして、可変ゲイン回路30の演算により
得られた(8)式で示す下記の演算式で e5t ≒(K1/K2ST)m00(1−αΔT) として得られた質量流量信号e5tは、−αΔTなる温度
の影響を受ける。
Then, e 5t ≉ (K 1 / K 2 K ST ) m 0 d 0 (1-αΔT) is obtained by the following equation shown by the equation (8) obtained by the operation of the variable gain circuit 30. The mass flow rate signal e 5t is affected by the temperature of −αΔT.

【0042】そこで、マイクロコンピュータ44は、こ
の温度の影響を補償する演算を、設定された線膨張係数
αと、測定された温度信号tとを用い、Ktを定数とし
て、(8)式に対して e6t=(K1/K2ST)m00(1−αΔT)×Kt(1+αΔT) =Kt(K1/K2)m0(1−α2ΔT2) ≒Kt(K1/K2)m0 (9) の演算をして、温度の影響を補償した質量流量信号e6t
を得る。ただし、ΔT=t−t0としてある。
Therefore, the microcomputer 44 uses the set linear expansion coefficient α and the measured temperature signal t in the calculation for compensating the influence of this temperature, and sets K t as a constant in the formula (8). e 6t = for (K 1 / K 2 K ST ) m 0 d 0 (1-αΔT) × K t (1 + αΔT) = K t (K 1 / K 2) m 0 (1-α 2 ΔT 2) ≒ K t (K 1 / K 2 ) m 0 (9) is calculated and the mass flow rate signal e 6t is compensated for the influence of temperature.
Get. However, ΔT = t−t 0 .

【0043】[0043]

【発明の効果】以上、発明の実施の形態と共に具体的に
説明したように本発明によれば、温度に起因する管路な
どの膨張により生じる温度誤差を予め設定した管路など
の温度係数と温度センサで測定した管路の温度を用いて
補償するようにしたので、高温のときの質量流量誤差を
除去することができ、精度の向上が期待できる。
As described above in detail with the embodiments of the present invention, according to the present invention, the temperature error caused by the expansion of the pipeline or the like caused by the temperature is set to the temperature coefficient of the preset pipeline or the like. Since the temperature of the pipeline measured by the temperature sensor is used for compensation, it is possible to eliminate the mass flow rate error at high temperature, and it is expected that the accuracy is improved.

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

【図1】本発明の1実施の形態を示すブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す応力検出センサの構成を示す断面図
である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the stress detection sensor shown in FIG.

【図3】従来の質量流量計の渦検出部の断面の概要を示
す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing an outline of a section of a vortex detector of a conventional mass flow meter.

【図4】図3に示す渦検出部の出力信号を電圧信号に変
換するチャージコンバータの構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a charge converter that converts an output signal of the vortex detector shown in FIG. 3 into a voltage signal.

【図5】渦検出部でノイズを除去する動作を説明する説
明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating an operation of removing noise in the vortex detector.

【図6】図3に示す渦検出部と結合して質量流量を演算
する変換回路のブロック図である。
6 is a block diagram of a conversion circuit that is combined with the vortex detector shown in FIG. 3 to calculate a mass flow rate.

【図7】図6に示す質量流量計の問題点を説明する説明
図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a problem of the mass flow meter shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 管路 12 渦発生体 17、21 圧電素子 30 可変ゲイン回路 31 帯域フイルタ 40 温度センサ 41 温度変換回路 44 マイクロコンピュータ SD1、SD2 応力検出センサ 10 Pipe Line 12 Vortex Generator 17, 21 Piezoelectric Element 30 Variable Gain Circuit 31 Bandwidth Filter 40 Temperature Sensor 41 Temperature Conversion Circuit 44 Microcomputer SD1, SD2 Stress Detection Sensor

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】管路に流れる測定流量を渦信号に変換して
出力する信号変換手段と、前記渦信号の振幅が入力され
制御信号に対応して回路ゲインを変化させ割算信号を出
力する可変ゲイン手段と、前記渦信号の渦周波数が入力
されこの渦周波数に追従して変化する前記制御信号を出
力する渦周波数検出手段と、前記管路の温度を検出して
温度信号として出力する温度検出手段と、前記管路の材
質の温度係数が予め格納されておりこの温度係数と前記
割算信号と前記温度信号とが入力されこれらを用いて温
度補償演算を実行して質量流量信号を出力する信号処理
手段とを具備することを特徴とする質量流量計。
1. A signal converting means for converting a measured flow rate flowing through a pipe into an eddy signal and outputting the eddy signal, and a circuit gain corresponding to a control signal to which the amplitude of the vortex signal is input and changing the circuit gain to output a division signal. Variable gain means, vortex frequency detection means for inputting the vortex frequency of the vortex signal and outputting the control signal that changes following the vortex frequency, and temperature for detecting the temperature of the conduit and outputting it as a temperature signal. A temperature coefficient of the material of the pipeline is stored in advance, and the temperature coefficient, the division signal, and the temperature signal are input, and temperature compensation calculation is executed using these to output a mass flow rate signal. And a signal processing means for controlling the mass flowmeter.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4865041B2 (en) * 2006-12-18 2012-02-01 ローズマウント インコーポレイテッド Vortex flowmeter with temperature compensation

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