JPH10221132A - 渦流量計 - Google Patents
渦流量計Info
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- JPH10221132A JPH10221132A JP2779997A JP2779997A JPH10221132A JP H10221132 A JPH10221132 A JP H10221132A JP 2779997 A JP2779997 A JP 2779997A JP 2779997 A JP2779997 A JP 2779997A JP H10221132 A JPH10221132 A JP H10221132A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 様々なノイズを効果的に除去し、安定した流
量検出を確保できる渦流量計を実現する。 【解決手段】 （１）渦流量信号に帯域分割フィルタを
通過させる。帯域分割フィルタは周波数成分を抽出す
る。（２）再構成回路は、等しいサンプリング周波数で
抽出した信号どうしを加算し、加算を行う毎にサンプリ
ング周期を２倍ずつしていき、分割して抽出した信号を
もとの信号に再現する。
量検出を確保できる渦流量計を実現する。 【解決手段】 （１）渦流量信号に帯域分割フィルタを
通過させる。帯域分割フィルタは周波数成分を抽出す
る。（２）再構成回路は、等しいサンプリング周波数で
抽出した信号どうしを加算し、加算を行う毎にサンプリ
ング周期を２倍ずつしていき、分割して抽出した信号を
もとの信号に再現する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カルマン渦により
発生する交番信号を検出し、この交番信号にフィルタを
通過させアナログ／デジタル変換器でアナログ／デジタ
ル変換して得た渦流量信号をマイクロプロセッサを用い
て信号処理し、測定流体の流量を測定する渦流量計に関
するものである。更に詳しくは、安定した流量検出を確
保するための改良を施した渦流量計に関するものであ
る。
発生する交番信号を検出し、この交番信号にフィルタを
通過させアナログ／デジタル変換器でアナログ／デジタ
ル変換して得た渦流量信号をマイクロプロセッサを用い
て信号処理し、測定流体の流量を測定する渦流量計に関
するものである。更に詳しくは、安定した流量検出を確
保するための改良を施した渦流量計に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】渦流量計は、測定流体中に配設された渦
発生体の後方に発生するカルマン渦の発生周波数が流速
に比例することを利用したものであり、構造が簡単で、
測定可能範囲が広く、測定精度が高いことから各種流体
の流量測定に広く用いられている。
発生体の後方に発生するカルマン渦の発生周波数が流速
に比例することを利用したものであり、構造が簡単で、
測定可能範囲が広く、測定精度が高いことから各種流体
の流量測定に広く用いられている。
【０００３】図４は従来における渦流量計の構成例を示
した図である。図４において、１，２は測定流体中に発
生するカルマン渦を微弱な交流電荷として検出するセン
サ、３，４はセンサ１，２から出力された微弱な交流電
荷信号を交流電圧信号に変換する電荷電圧変換回路、５
はノイズバランス回路、６はノイズバランス回路５を経
た電荷電圧変換回路３の出力と電荷電圧変換回路４の出
力を加算増幅する加算回路である。カルマン渦により２
つのセンサ１，２にかかる応力は異なる。このため、２
つのセンサ１，２の出力に含まれるノイズ信号のレベル
は異なる。電荷電圧変換回路３と４の出力をそのまま加
算したのでは加算信号にノイズ成分が残ってしまう。ノ
イズバランス回路５は、２つのセンサ１，２の出力に含
まれるノイズ信号のレベル比に相当する係数を電荷電圧
変換回路３の出力に掛けてから電荷電圧変換回路４の出
力と加算し、これによってノイズ成分を除去する。７は
加算回路６の出力のノイズを除去するアクティブフィル
タ、８はアクティブフィルタ７の出力を渦周波数に応じ
たパルス信号に変換するシュミットトリガ回路である。
した図である。図４において、１，２は測定流体中に発
生するカルマン渦を微弱な交流電荷として検出するセン
サ、３，４はセンサ１，２から出力された微弱な交流電
荷信号を交流電圧信号に変換する電荷電圧変換回路、５
はノイズバランス回路、６はノイズバランス回路５を経
た電荷電圧変換回路３の出力と電荷電圧変換回路４の出
力を加算増幅する加算回路である。カルマン渦により２
つのセンサ１，２にかかる応力は異なる。このため、２
つのセンサ１，２の出力に含まれるノイズ信号のレベル
は異なる。電荷電圧変換回路３と４の出力をそのまま加
算したのでは加算信号にノイズ成分が残ってしまう。ノ
イズバランス回路５は、２つのセンサ１，２の出力に含
まれるノイズ信号のレベル比に相当する係数を電荷電圧
変換回路３の出力に掛けてから電荷電圧変換回路４の出
力と加算し、これによってノイズ成分を除去する。７は
加算回路６の出力のノイズを除去するアクティブフィル
タ、８はアクティブフィルタ７の出力を渦周波数に応じ
たパルス信号に変換するシュミットトリガ回路である。
【０００４】９はマイクロプロセッサで、周波数／デジ
タル変換器、メモリ等を有していて、シュミットトリガ
回路８のパルス出力を周波数／デジタル変換器によりデ
ジタル信号に変換し、このデジタル信号を用いてメモリ
に格納された流量演算に必要な定数及び演算プログラム
により流量を算出する。算出値はパルス信号として出力
される。１０はマイクロプロセッサ９が出力したパルス
信号を絶縁伝送するトランス、１１は絶縁伝送したパル
ス信号を電圧信号に変換するＦ／Ｖ変換器、１２は変換
した電圧信号を例えば４〜２０ｍＡの電流信号に変換す
るＶ／Ｉ変換器である。Ｖ／Ｉ変換器１１で変換された
電流信号は２本の伝送線を介して負荷に伝送される。
タル変換器、メモリ等を有していて、シュミットトリガ
回路８のパルス出力を周波数／デジタル変換器によりデ
ジタル信号に変換し、このデジタル信号を用いてメモリ
に格納された流量演算に必要な定数及び演算プログラム
により流量を算出する。算出値はパルス信号として出力
される。１０はマイクロプロセッサ９が出力したパルス
信号を絶縁伝送するトランス、１１は絶縁伝送したパル
ス信号を電圧信号に変換するＦ／Ｖ変換器、１２は変換
した電圧信号を例えば４〜２０ｍＡの電流信号に変換す
るＶ／Ｉ変換器である。Ｖ／Ｉ変換器１１で変換された
電流信号は２本の伝送線を介して負荷に伝送される。
【０００５】１３はマイクロプロセッサ９の制御信号に
基づいてアクティブフィルタ７のコーナー周波数を変え
る高周波減衰回路、１４は加算回路６の出力に含まれた
ノイズ成分を判別するノイズ判別回路、１５はノイズ判
別回路１４の判別結果を示す電圧信号を周波数信号に変
換してマイクロプロセッサ９に入力するＶ／Ｆ変換回路
である。
基づいてアクティブフィルタ７のコーナー周波数を変え
る高周波減衰回路、１４は加算回路６の出力に含まれた
ノイズ成分を判別するノイズ判別回路、１５はノイズ判
別回路１４の判別結果を示す電圧信号を周波数信号に変
換してマイクロプロセッサ９に入力するＶ／Ｆ変換回路
である。
【０００６】図４の渦流量計では、渦の信号成分に重畳
するノイズ成分として次のものがある。 配管の振動によるノイズ ビート状ノイズのような低周波ノイズ 渦発生体の共振等による高周波ノイズ スパイク状ノイズ これらのノイズはアクティブフィルタ７によってかなり
低減することができるが、なお低減されずに残っている
ノイズ成分が信号成分に対して悪影響を及ぼす。このた
め、シュミットトリガ回路８でノイズ成分を信号成分と
してパルス化してしまったり、信号成分をパルス化する
のを見落としたりすることがある。
するノイズ成分として次のものがある。 配管の振動によるノイズ ビート状ノイズのような低周波ノイズ 渦発生体の共振等による高周波ノイズ スパイク状ノイズ これらのノイズはアクティブフィルタ７によってかなり
低減することができるが、なお低減されずに残っている
ノイズ成分が信号成分に対して悪影響を及ぼす。このた
め、シュミットトリガ回路８でノイズ成分を信号成分と
してパルス化してしまったり、信号成分をパルス化する
のを見落としたりすることがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した問題
点を解決するためになされたものであり、ノイズが重畳
した渦信号に帯域を分割したフィルタを通過させること
によって、様々なノイズを効果的に除去し、安定した流
量検出を確保できる渦流量計を実現することを目的とす
る。
点を解決するためになされたものであり、ノイズが重畳
した渦信号に帯域を分割したフィルタを通過させること
によって、様々なノイズを効果的に除去し、安定した流
量検出を確保できる渦流量計を実現することを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は次のとおりの構
成になった渦流量計である。 （１）カルマン渦により発生する交番信号を検出し、こ
の交番信号にフィルタを通過させアナログ／デジタル変
換器でアナログ／デジタル変換して得た渦流量信号をマ
イクロプロセッサを用いて信号処理し、測定流体の流量
を測定する渦流量計において、コーナー周波数がｆ
m（ｆmは渦流量信号の最大周波数）の前段ローパスフィ
ルタと、０〜ｆmの帯域を１／２ずつに区切り、上半分
の帯域の周波数成分をハイパスフィルタ、下半分の帯域
の周波数成分をローパスフィルタでそれぞれ抽出し、さ
らに０〜ｆm／２の帯域を１／２ずつに区切り、上半分
の帯域の周波数成分をハイパスフィルタ、下半分の帯域
の周波数成分をローパスフィルタでそれぞれ抽出し、以
下同様に帯域を１／２ずつ細分化していき周波数成分を
抽出するとともに、０〜ｆmの帯域を１／２ずつに区切
って抽出した周波数成分はサンプリング周波数ｆs／２
（ｆsは前記アナログ／デジタル変換器の変換周波数）
でサンプリングし、０〜ｆm／２の帯域を１／２ずつに
区切って抽出した周波数成分はサンプリング周波数ｆs
／４でサンプリングし、以下同様に帯域を１／２ずつ細
分化する毎にサンプリング周波数を１／２倍にしていく
帯域分解回路を有する帯域分割フィルタと、前記帯域分
解回路で抽出した信号の中で信号強度が最大の成分を信
号成分とし、この信号成分をもとに流量を算出する演算
手段と、を具備したことを特徴とする渦流量計。 （２）前記帯域分割フィルタは、等しいサンプリング周
波数で抽出した信号どうしを加算し、加算を行う毎にサ
ンプリング周期を２倍ずつしていき、前記帯域分解回路
で分割して抽出した信号をもとの信号に再現する再構成
回路を有することを特徴とする（１）記載の渦流量計。
成になった渦流量計である。 （１）カルマン渦により発生する交番信号を検出し、こ
の交番信号にフィルタを通過させアナログ／デジタル変
換器でアナログ／デジタル変換して得た渦流量信号をマ
イクロプロセッサを用いて信号処理し、測定流体の流量
を測定する渦流量計において、コーナー周波数がｆ
m（ｆmは渦流量信号の最大周波数）の前段ローパスフィ
ルタと、０〜ｆmの帯域を１／２ずつに区切り、上半分
の帯域の周波数成分をハイパスフィルタ、下半分の帯域
の周波数成分をローパスフィルタでそれぞれ抽出し、さ
らに０〜ｆm／２の帯域を１／２ずつに区切り、上半分
の帯域の周波数成分をハイパスフィルタ、下半分の帯域
の周波数成分をローパスフィルタでそれぞれ抽出し、以
下同様に帯域を１／２ずつ細分化していき周波数成分を
抽出するとともに、０〜ｆmの帯域を１／２ずつに区切
って抽出した周波数成分はサンプリング周波数ｆs／２
（ｆsは前記アナログ／デジタル変換器の変換周波数）
でサンプリングし、０〜ｆm／２の帯域を１／２ずつに
区切って抽出した周波数成分はサンプリング周波数ｆs
／４でサンプリングし、以下同様に帯域を１／２ずつ細
分化する毎にサンプリング周波数を１／２倍にしていく
帯域分解回路を有する帯域分割フィルタと、前記帯域分
解回路で抽出した信号の中で信号強度が最大の成分を信
号成分とし、この信号成分をもとに流量を算出する演算
手段と、を具備したことを特徴とする渦流量計。 （２）前記帯域分割フィルタは、等しいサンプリング周
波数で抽出した信号どうしを加算し、加算を行う毎にサ
ンプリング周期を２倍ずつしていき、前記帯域分解回路
で分割して抽出した信号をもとの信号に再現する再構成
回路を有することを特徴とする（１）記載の渦流量計。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明を説明
する。図１は本発明の一実施例を示した構成図である。
図１で図４と同一のものは同一符号を付ける。図１では
センサが１個である場合を例示しているが、センサを２
個用いる渦流量計にも図１の実施例は適用可能である。
図１で、２０は電荷電圧変換回路３の出力が通過するア
ンチエイリアシングフィルタ、２１はフィルタ２０を通
過後の信号をアナログ／デジタル変換するアナログ／デ
ジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）、２２はアナログ／デジ
タル変換器２１の出力（渦流量信号）の高周波成分を除
去するローパスフィルタ（ローパスフィルタをＬＰＦと
する）である。請求範囲でいう前段フィルタはＬＰＦ２
２である。ＬＰＦ２２のコーナー周波数は渦流量信号の
最大周波数ｆmに設定されている。
する。図１は本発明の一実施例を示した構成図である。
図１で図４と同一のものは同一符号を付ける。図１では
センサが１個である場合を例示しているが、センサを２
個用いる渦流量計にも図１の実施例は適用可能である。
図１で、２０は電荷電圧変換回路３の出力が通過するア
ンチエイリアシングフィルタ、２１はフィルタ２０を通
過後の信号をアナログ／デジタル変換するアナログ／デ
ジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）、２２はアナログ／デジ
タル変換器２１の出力（渦流量信号）の高周波成分を除
去するローパスフィルタ（ローパスフィルタをＬＰＦと
する）である。請求範囲でいう前段フィルタはＬＰＦ２
２である。ＬＰＦ２２のコーナー周波数は渦流量信号の
最大周波数ｆmに設定されている。
【００１０】２３はデジタルフィルタで構成された帯域
分割フィルタで、通過帯域が異なるフィルタを組み合わ
せて構築され、各フイルタで帯域を分割して周波数成分
を抽出する。２４はマイクロプロセッサ、２４１はマイ
クロプロセッサ２４に設けられた演算手段で、帯域分割
フィルタ２３を通過後のデジタル信号を用いてＲＯＭ２
５やＲＡＭ２６に格納された流量演算に必要な定数及び
演算プログラムにより流量を算出する。算出値はデジタ
ル信号として出力される。２７はマイクロプロセッサ２
４が出力したデジタル信号をアナログ信号に変換するデ
ジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ変換器）、２８はＤ／
Ａ変換器２７の変換信号を所定の形式の信号、例えば４
〜２０ｍＡの電流信号に変換して出力する出力段回路で
ある。変換された信号は負荷に伝送される。
分割フィルタで、通過帯域が異なるフィルタを組み合わ
せて構築され、各フイルタで帯域を分割して周波数成分
を抽出する。２４はマイクロプロセッサ、２４１はマイ
クロプロセッサ２４に設けられた演算手段で、帯域分割
フィルタ２３を通過後のデジタル信号を用いてＲＯＭ２
５やＲＡＭ２６に格納された流量演算に必要な定数及び
演算プログラムにより流量を算出する。算出値はデジタ
ル信号として出力される。２７はマイクロプロセッサ２
４が出力したデジタル信号をアナログ信号に変換するデ
ジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ変換器）、２８はＤ／
Ａ変換器２７の変換信号を所定の形式の信号、例えば４
〜２０ｍＡの電流信号に変換して出力する出力段回路で
ある。変換された信号は負荷に伝送される。
【００１１】図２は帯域分割フィルタ２３の具体的構成
例を示した図である。図２に示すように帯域分割フィル
タ２３は帯域分割回路２３１と再構成回路２３２とから
なる。帯域分割回路２３１で、Ａ１及びＢ１はＬＰＦ２
２の出力段に接続されたＬＰＦ及びハイパスフィルタ
（ハイパスフィルタをＨＰＦとする）、Ｓ１及びＳ２は
ＬＰＦＡ１及びＨＰＦＢ１の出力段にそれぞれ接続され
たサンプリング回路である。ＬＰＦＡ１のコーナー周波
数はｆm／２である。ＨＰＦＢ１の通過帯域はｆm／２〜
ｆmである。サンプリング回路Ｓ１とＳ２のサンプリン
グ周波数はｆs／２（ｆsはＡ／Ｄ変換器２１の変換周波
数）である。ＬＰＦＡ１、ＨＰＦＢ１及びサンプリング
回路Ｓ１，Ｓ２で分割段を構成している。図１では分割
段が４段設けられている。Ａ／Ｄ変換器２１は変換周波
数ｆsで変換を行うため、ＬＰＦ２２からは周波数ｆsで
変換データが出力され、この出力がＬＰＦＡ１とＨＰＦ
Ｂ１に与えられる。サンプリング回路Ｓ１とＳ２は、Ｌ
ＰＦＡ１とＨＰＦＢ１の出力をサンプリング周波数ｆs
／２でサンプリングを行う。これにより、サンプリング
回路Ｓ１とＳ２ではサンプリングするデータが１／２に
間引かれている。これをダウンサンプリングとする。周
波数を１／２に落とすダウンサンプリングは、サンプリ
ング回路Ｓ１とＳ２から出力されるデータの中で、奇数
番目のデータまたは偶数番目のデータをサンプリングす
ることによって実現できる。図１ではダウンサンプリン
グを下向きの矢印で表す。
例を示した図である。図２に示すように帯域分割フィル
タ２３は帯域分割回路２３１と再構成回路２３２とから
なる。帯域分割回路２３１で、Ａ１及びＢ１はＬＰＦ２
２の出力段に接続されたＬＰＦ及びハイパスフィルタ
（ハイパスフィルタをＨＰＦとする）、Ｓ１及びＳ２は
ＬＰＦＡ１及びＨＰＦＢ１の出力段にそれぞれ接続され
たサンプリング回路である。ＬＰＦＡ１のコーナー周波
数はｆm／２である。ＨＰＦＢ１の通過帯域はｆm／２〜
ｆmである。サンプリング回路Ｓ１とＳ２のサンプリン
グ周波数はｆs／２（ｆsはＡ／Ｄ変換器２１の変換周波
数）である。ＬＰＦＡ１、ＨＰＦＢ１及びサンプリング
回路Ｓ１，Ｓ２で分割段を構成している。図１では分割
段が４段設けられている。Ａ／Ｄ変換器２１は変換周波
数ｆsで変換を行うため、ＬＰＦ２２からは周波数ｆsで
変換データが出力され、この出力がＬＰＦＡ１とＨＰＦ
Ｂ１に与えられる。サンプリング回路Ｓ１とＳ２は、Ｌ
ＰＦＡ１とＨＰＦＢ１の出力をサンプリング周波数ｆs
／２でサンプリングを行う。これにより、サンプリング
回路Ｓ１とＳ２ではサンプリングするデータが１／２に
間引かれている。これをダウンサンプリングとする。周
波数を１／２に落とすダウンサンプリングは、サンプリ
ング回路Ｓ１とＳ２から出力されるデータの中で、奇数
番目のデータまたは偶数番目のデータをサンプリングす
ることによって実現できる。図１ではダウンサンプリン
グを下向きの矢印で表す。
【００１２】Ａ２及びＢ２はサンプリング回路Ｓ１に接
続されたＬＰＦ及びＨＰＦ、Ｓ３及びＳ４はＬＰＦＡ２
及びＨＰＦＢ２にそれぞれ接続されたサンプリング回路
である。ＬＰＦＡ２のコーナー周波数はｆm／４であ
る。ＨＰＦＢ２の通過帯域はｆm／４〜ｆm／２である。
サンプリング回路Ｓ３とＳ４のサンプリング周波数はｆ
s／４である。
続されたＬＰＦ及びＨＰＦ、Ｓ３及びＳ４はＬＰＦＡ２
及びＨＰＦＢ２にそれぞれ接続されたサンプリング回路
である。ＬＰＦＡ２のコーナー周波数はｆm／４であ
る。ＨＰＦＢ２の通過帯域はｆm／４〜ｆm／２である。
サンプリング回路Ｓ３とＳ４のサンプリング周波数はｆ
s／４である。
【００１３】以下、分割段が後段へいくに従ってＬＰＦ
とＨＰＦで周波数成分を抽出する帯域を低周期側に１／
２ずつ細分化していくとともに、サンプリング周波数を
１／２倍ずつしていく。ＬＰＦＡ３のコーナー周波数は
ｆm／８、ＨＰＦＢ３の通過帯域はｆm／８〜ｆ m／４で
ある。サンプリング回路Ｓ３とＳ４のサンプリング周波
数はｆs／８である。ＬＰＦＡ４のコーナー周波数はｆm
／１６、ＨＰＦＢ３の通過帯域はｆm／１６〜ｆm／８で
ある。サンプリング回路Ｓ３とＳ４のサンプリング周波
数はｆs／１６である。
とＨＰＦで周波数成分を抽出する帯域を低周期側に１／
２ずつ細分化していくとともに、サンプリング周波数を
１／２倍ずつしていく。ＬＰＦＡ３のコーナー周波数は
ｆm／８、ＨＰＦＢ３の通過帯域はｆm／８〜ｆ m／４で
ある。サンプリング回路Ｓ３とＳ４のサンプリング周波
数はｆs／８である。ＬＰＦＡ４のコーナー周波数はｆm
／１６、ＨＰＦＢ３の通過帯域はｆm／１６〜ｆm／８で
ある。サンプリング回路Ｓ３とＳ４のサンプリング周波
数はｆs／１６である。
【００１４】Ｎ段目の分割段では、ＬＰＦのコーナー周
波数はｆm／２N、ＨＰＦの通過帯域はｆm／２N〜ｆm／
２N-1である。サンプリング回路Ｓ３とＳ４のサンプリ
ング周波数はｆs／２Nである。
波数はｆm／２N、ＨＰＦの通過帯域はｆm／２N〜ｆm／
２N-1である。サンプリング回路Ｓ３とＳ４のサンプリ
ング周波数はｆs／２Nである。
【００１５】再構成回路２３２で、Ｅ７及びＥ８はサン
プリング回路Ｓ７及びＳ８に接続されたサンプリング回
路である。サンプリング回路Ｅ７及びＥ８は、サンプリ
ング周波数ｆs／８でサンプリングを行う。サンプリン
グ回路Ｓ７及びＳ８からサンプリング回路Ｅ７及びＥ８
に至るときにサンプリング周波数ｆs／１６からｆs／８
へと高められる。これをアップサンプリングとする。図
１ではアップサンプリングを上向きの矢印で表す。ＬＰ
ＦＣ４はＬＰＦＡ４と同一の周波数特性で、ＨＰＦＤ４
はＨＰＦＢ４と同一の周波数特性になっている。Ｆ４は
ＨＰＦＤ４とＨＰＦＢ４の出力を加算する加算回路であ
る。ＬＰＦＣ３、ＨＰＦＤ４、サンプリング回路Ｅ７，
Ｅ８及び加算回路Ｆ４で再構成段を構成している。図１
では再構成段が４段設けられている。ＬＰＦＣ１、ＬＰ
ＦＣ２、ＬＰＦＣ３はＬＰＦＡ１、ＬＰＦＡ２、ＬＰＦ
Ａ３とそれぞれ同一の周波数特性になっている。ＨＰＦ
Ｄ１、ＨＰＦＤ２、ＨＰＦＤ３はＨＰＦＢ１、ＨＰＦＢ
２、ＨＰＦＢ３とそれぞれ同一の周波数特性になってい
る。サンプリング回路Ｅ５，Ｅ６のサンプリング周波数
はｆs／４、サンプリング回路Ｅ３，Ｅ４のサンプリン
グ周波数はｆs／２、サンプリング回路Ｅ１，Ｅ２のサ
ンプリング周波数はｆsである。
プリング回路Ｓ７及びＳ８に接続されたサンプリング回
路である。サンプリング回路Ｅ７及びＥ８は、サンプリ
ング周波数ｆs／８でサンプリングを行う。サンプリン
グ回路Ｓ７及びＳ８からサンプリング回路Ｅ７及びＥ８
に至るときにサンプリング周波数ｆs／１６からｆs／８
へと高められる。これをアップサンプリングとする。図
１ではアップサンプリングを上向きの矢印で表す。ＬＰ
ＦＣ４はＬＰＦＡ４と同一の周波数特性で、ＨＰＦＤ４
はＨＰＦＢ４と同一の周波数特性になっている。Ｆ４は
ＨＰＦＤ４とＨＰＦＢ４の出力を加算する加算回路であ
る。ＬＰＦＣ３、ＨＰＦＤ４、サンプリング回路Ｅ７，
Ｅ８及び加算回路Ｆ４で再構成段を構成している。図１
では再構成段が４段設けられている。ＬＰＦＣ１、ＬＰ
ＦＣ２、ＬＰＦＣ３はＬＰＦＡ１、ＬＰＦＡ２、ＬＰＦ
Ａ３とそれぞれ同一の周波数特性になっている。ＨＰＦ
Ｄ１、ＨＰＦＤ２、ＨＰＦＤ３はＨＰＦＢ１、ＨＰＦＢ
２、ＨＰＦＢ３とそれぞれ同一の周波数特性になってい
る。サンプリング回路Ｅ５，Ｅ６のサンプリング周波数
はｆs／４、サンプリング回路Ｅ３，Ｅ４のサンプリン
グ周波数はｆs／２、サンプリング回路Ｅ１，Ｅ２のサ
ンプリング周波数はｆsである。
【００１６】再構成回路２３２は、各再構成段で２倍ず
つアップサンプリングし、サンプル数の等しいＬＰＦと
ＨＰＦの出力を加算することにより、帯域分解回路２３
１で分割して抽出した信号を再現する。
つアップサンプリングし、サンプル数の等しいＬＰＦと
ＨＰＦの出力を加算することにより、帯域分解回路２３
１で分割して抽出した信号を再現する。
【００１７】図１の渦流量計が信号成分を検出する動作
を説明する。図３は各フィルタの周波数特性を示した図
である。図３（ａ）はＬＰＦ２２の周波数特性を示した
図である。ＬＰＦ２２のコーナー周波数ｆmは、配管の
口径、流体密度、最大流量等によって決められる最大渦
周波数に設定される。これによって、最大渦周波数以上
の周波数成分のノイズが除去される。Ａ／Ｄ変換器２１
が変換周波数ｆsで変換する変換データがＬＰＦ２２に
与えられる。ＬＰＦ２２の出力にＨＰＦＢ１とＬＰＦＡ
１を通過させると、周波数帯域は図３（ｂ）のＷ１とＷ
２に制限される。帯域Ｗ１はｆm／２〜ｆmで、帯域Ｗ２
は０〜ｆm／２である。ＬＰＦＡ１とＨＰＦＢ１の通過
信号をサンプリング周波数ｆs／２でサンプリングす
る。
を説明する。図３は各フィルタの周波数特性を示した図
である。図３（ａ）はＬＰＦ２２の周波数特性を示した
図である。ＬＰＦ２２のコーナー周波数ｆmは、配管の
口径、流体密度、最大流量等によって決められる最大渦
周波数に設定される。これによって、最大渦周波数以上
の周波数成分のノイズが除去される。Ａ／Ｄ変換器２１
が変換周波数ｆsで変換する変換データがＬＰＦ２２に
与えられる。ＬＰＦ２２の出力にＨＰＦＢ１とＬＰＦＡ
１を通過させると、周波数帯域は図３（ｂ）のＷ１とＷ
２に制限される。帯域Ｗ１はｆm／２〜ｆmで、帯域Ｗ２
は０〜ｆm／２である。ＬＰＦＡ１とＨＰＦＢ１の通過
信号をサンプリング周波数ｆs／２でサンプリングす
る。
【００１８】以下、同様にして帯域を１／２ずつ細分化
していき、サンプリング周波数を１／２倍ずつして周波
数成分を抽出する。図３のＷ３，Ｗ４，Ｗ５，Ｗ６，Ｗ
７，Ｗ８は、それぞれＨＰＦ２，ＬＰＦ２，ＨＰＦ３，
ＬＰＦ３，ＨＰＦ４，ＬＰＦ４の周波数特性を示してい
る。これによって、Ｗ０，Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５，Ｗ７の５
つの帯域に分割して周波数成分を抽出する。
していき、サンプリング周波数を１／２倍ずつして周波
数成分を抽出する。図３のＷ３，Ｗ４，Ｗ５，Ｗ６，Ｗ
７，Ｗ８は、それぞれＨＰＦ２，ＬＰＦ２，ＨＰＦ３，
ＬＰＦ３，ＨＰＦ４，ＬＰＦ４の周波数特性を示してい
る。これによって、Ｗ０，Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５，Ｗ７の５
つの帯域に分割して周波数成分を抽出する。
【００１９】マイクロプロセッサ２４は、帯域を分割し
て抽出した周波数成分の中で信号強度が最大の周波数成
分を渦周波数成分とし、これを演算手段２４１で演算
し、流量を算出する。
て抽出した周波数成分の中で信号強度が最大の周波数成
分を渦周波数成分とし、これを演算手段２４１で演算
し、流量を算出する。
【００２０】スパイク状のノイズに対しては、移動平均
をとり、演算周期毎の各帯域の信号強度を測定すること
によって、定常的な信号でないことを判別できる。
をとり、演算周期毎の各帯域の信号強度を測定すること
によって、定常的な信号でないことを判別できる。
【００２１】図１の例では分割段が４段設けられている
が、分割段数はこれ以外でもよい。一般に、分割段がＮ
段のときは、Ｎ＋１個の帯域に分割して周波数成分を抽
出する。
が、分割段数はこれ以外でもよい。一般に、分割段がＮ
段のときは、Ｎ＋１個の帯域に分割して周波数成分を抽
出する。
【００２２】流量を算出するだけであれば、上述した帯
域を分割して周波数成分を抽出する処理だけでよい。信
号波形を確認したいときは、帯域を分割して周波数成分
を抽出する処理と逆の処理が必要である。このために、
再構成回路２３２でサンプル数の等しいＬＰＦとＨＰＦ
の信号どうしを加算し、２倍にアップサンプリングし、
この処理をＬＰＦＣ１とＨＰＦＤ１の出力を加算するま
で繰り返すことにより信号を再現する。
域を分割して周波数成分を抽出する処理だけでよい。信
号波形を確認したいときは、帯域を分割して周波数成分
を抽出する処理と逆の処理が必要である。このために、
再構成回路２３２でサンプル数の等しいＬＰＦとＨＰＦ
の信号どうしを加算し、２倍にアップサンプリングし、
この処理をＬＰＦＣ１とＨＰＦＤ１の出力を加算するま
で繰り返すことにより信号を再現する。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、ノイズが重畳した渦信
号を帯域分割フィルタで帯域を分割して周波数成分を抽
出している。これによって、様々なノイズを効果的に除
去し、安定した流量検出を確保することができる。
号を帯域分割フィルタで帯域を分割して周波数成分を抽
出している。これによって、様々なノイズを効果的に除
去し、安定した流量検出を確保することができる。
【図１】本発明の一実施例を示した構成図である。
【図２】帯域分割フィルタの具体的構成例を示した図で
ある。
ある。
【図３】分割帯域フィルタを構成する各フィルタの周波
数特性を示した図である。
数特性を示した図である。
【図４】従来における渦流量計の構成例を示した図であ
る。
る。
１ センサ ３ 電荷電圧変換回路 ２２ ＬＰＦ ２３ 帯域分割フィルタ ２３１ 帯域分割回路 ２３２ 再構成回路 ２４ マイクロプロセッサ ２４１ 演算手段
Claims (2)
- 【請求項１】 カルマン渦により発生する交番信号を検
出し、この交番信号にフィルタを通過させアナログ／デ
ジタル変換器でアナログ／デジタル変換して得た渦流量
信号をマイクロプロセッサを用いて信号処理し、測定流
体の流量を測定する渦流量計において、 コーナー周波数がｆm（ｆmは渦流量信号の最大周波数）
の前段ローパスフィルタと、 ０〜ｆmの帯域を１／２ずつに区切り、上半分の帯域の
周波数成分をハイパスフィルタ、下半分の帯域の周波数
成分をローパスフィルタでそれぞれ抽出し、さらに０〜
ｆm／２の帯域を１／２ずつに区切り、上半分の帯域の
周波数成分をハイパスフィルタ、下半分の帯域の周波数
成分をローパスフィルタでそれぞれ抽出し、以下同様に
帯域を１／２ずつ細分化していき周波数成分を抽出する
とともに、０〜ｆmの帯域を１／２ずつに区切って抽出
した周波数成分はサンプリング周波数ｆs／２（ｆsは前
記アナログ／デジタル変換器の変換周波数）でサンプリ
ングし、０〜ｆm／２の帯域を１／２ずつに区切って抽
出した周波数成分はサンプリング周波数ｆs／４でサン
プリングし、以下同様に帯域を１／２ずつ細分化する毎
にサンプリング周波数を１／２倍にしていく帯域分解回
路を有する帯域分割フィルタと、 前記帯域分解回路で抽出した信号の中で信号強度が最大
の成分を信号成分とし、この信号成分をもとに流量を測
定する演算手段と、を具備したことを特徴とする渦流量
計。 - 【請求項２】 前記帯域分割フィルタは、等しいサンプ
リング周波数で抽出した信号どうしを加算し、加算を行
う毎にサンプリング周期を２倍ずつしていき、前記帯域
分解回路で分割して抽出した信号をもとの信号に再現す
る再構成回路を有することを特徴とする請求項１記載の
渦流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02779997A JP3933235B2 (ja) | 1997-02-12 | 1997-02-12 | 渦流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02779997A JP3933235B2 (ja) | 1997-02-12 | 1997-02-12 | 渦流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10221132A true JPH10221132A (ja) | 1998-08-21 |
| JP3933235B2 JP3933235B2 (ja) | 2007-06-20 |
Family
ID=12231034
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02779997A Expired - Lifetime JP3933235B2 (ja) | 1997-02-12 | 1997-02-12 | 渦流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3933235B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3222976A1 (en) | 2016-03-22 | 2017-09-27 | Yokogawa Electric Corporation | Field device and detector |
-
1997
- 1997-02-12 JP JP02779997A patent/JP3933235B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3222976A1 (en) | 2016-03-22 | 2017-09-27 | Yokogawa Electric Corporation | Field device and detector |
| US9882572B2 (en) | 2016-03-22 | 2018-01-30 | Yokogawa Electric Corporation | Field device and detector |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3933235B2 (ja) | 2007-06-20 |
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