JPH10227670A - ガス流量計 - Google Patents
ガス流量計Info
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- JPH10227670A JPH10227670A JP9032412A JP3241297A JPH10227670A JP H10227670 A JPH10227670 A JP H10227670A JP 9032412 A JP9032412 A JP 9032412A JP 3241297 A JP3241297 A JP 3241297A JP H10227670 A JPH10227670 A JP H10227670A
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- Japan
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- vortex
- gas
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- pressure sensors
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Abstract
(57)【要約】
【課題】広い流量測定範囲において、高感度の渦流量計
を提供する。 【解決手段】ガス流路内に置かれ、両側にガス流量に応
じたガス渦を発生させる渦発生体と、発生する両側のガ
ス渦の間に配置され、一方のガス渦の発生に伴って第一
の検出信号を発生し、ガス渦の発生に伴って逆相の第二
の検出信号を発生する渦検出手段と、第一及び第二の検
出信号のいずれか一方を反転して両信号を合成する検出
信号処理部とを有することを特徴とするガス流量計が提
供される。例えば、渦検出手段は、渦発生体内部の膜の
両側に配置された圧力センサである。
を提供する。 【解決手段】ガス流路内に置かれ、両側にガス流量に応
じたガス渦を発生させる渦発生体と、発生する両側のガ
ス渦の間に配置され、一方のガス渦の発生に伴って第一
の検出信号を発生し、ガス渦の発生に伴って逆相の第二
の検出信号を発生する渦検出手段と、第一及び第二の検
出信号のいずれか一方を反転して両信号を合成する検出
信号処理部とを有することを特徴とするガス流量計が提
供される。例えば、渦検出手段は、渦発生体内部の膜の
両側に配置された圧力センサである。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス供給源からガ
ス需要者にガスを供給するガス導管内に設置されるガス
流量計に関し、特に、ガス導管内を流れるガス流の渦に
基づいてガス流量を検出するガス流量計に関する。
ス需要者にガスを供給するガス導管内に設置されるガス
流量計に関し、特に、ガス導管内を流れるガス流の渦に
基づいてガス流量を検出するガス流量計に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、ガス導管内を流れるガスの流
量を測定するためのガス流量計として、以下に説明する
ような渦式ガス流量計(以下渦流量計という)が用いら
れている。この渦流量計の原理を図5を用いて簡単に説
明する。渦発生体1に流速v(m/s)のガスが流れる
と、その後方に図示するようなカルマン渦列が左右交互
に発生する。このとき、ガス流量に比例する流速vは、
単位時間当たりに発生するカルマン渦の数f(Hz)に
比例することが知られている。即ち、カルマン渦の発生
数fが多いほど流速は早く、流量も大きい。そして、こ
の発生数fは、以下に説明するように、渦発生体1の両
側の差圧を測定することによって求めることが可能であ
る。
量を測定するためのガス流量計として、以下に説明する
ような渦式ガス流量計(以下渦流量計という)が用いら
れている。この渦流量計の原理を図5を用いて簡単に説
明する。渦発生体1に流速v(m/s)のガスが流れる
と、その後方に図示するようなカルマン渦列が左右交互
に発生する。このとき、ガス流量に比例する流速vは、
単位時間当たりに発生するカルマン渦の数f(Hz)に
比例することが知られている。即ち、カルマン渦の発生
数fが多いほど流速は早く、流量も大きい。そして、こ
の発生数fは、以下に説明するように、渦発生体1の両
側の差圧を測定することによって求めることが可能であ
る。
【0003】図6は、導管内に配置された渦流量計10
の上断面図である。図6によれば、渦流量計10の渦発
生体1は、第一の渦発生部1a及び第二の渦発生部1b
から構成され、第二の渦発生部1b内には、その左右の
それぞれA側及びB側の圧力差によって歪む膜3が張ら
れており、さらに、その膜3上に渦検出器としての圧力
センサ2が配置されている。圧力センサ2は、例えば、
歪みを電圧値として出力する圧電素子を備え、膜3の歪
みに応じた電圧値を出力する。また、渦発生体1が、図
に示すような形状の2つの渦発生部1a及び1bにより
構成されているのは、最もカルマン渦を安定的に発生さ
せる形状として確認されているためである。
の上断面図である。図6によれば、渦流量計10の渦発
生体1は、第一の渦発生部1a及び第二の渦発生部1b
から構成され、第二の渦発生部1b内には、その左右の
それぞれA側及びB側の圧力差によって歪む膜3が張ら
れており、さらに、その膜3上に渦検出器としての圧力
センサ2が配置されている。圧力センサ2は、例えば、
歪みを電圧値として出力する圧電素子を備え、膜3の歪
みに応じた電圧値を出力する。また、渦発生体1が、図
に示すような形状の2つの渦発生部1a及び1bにより
構成されているのは、最もカルマン渦を安定的に発生さ
せる形状として確認されているためである。
【0004】ここで、渦発生体1のA側でカルマン渦が
発生したとき、その渦流れは、第二の渦発生部1aに設
けられた孔部11A内に流れ込む。そして、それによっ
て、ガスの流れと鉛直方向の流れ(矢印X)が生じ、こ
れによって、膜3を矢印X方向に加圧する。また、渦発
生体1のB側でカルマン渦が発生したときは、上記と反
対に、孔部11bから流れ込んだ渦流れによる矢印Y方
向の流れが膜3を該方向に加圧する。加圧された膜3が
歪むと、圧力センサ2の圧電素子は伸縮し、その伸縮に
応じた電気信号を出力する。この出力を測定することに
よって、カルマン渦の発生による第二の渦発生部1bの
両側の圧力差を検出する。
発生したとき、その渦流れは、第二の渦発生部1aに設
けられた孔部11A内に流れ込む。そして、それによっ
て、ガスの流れと鉛直方向の流れ(矢印X)が生じ、こ
れによって、膜3を矢印X方向に加圧する。また、渦発
生体1のB側でカルマン渦が発生したときは、上記と反
対に、孔部11bから流れ込んだ渦流れによる矢印Y方
向の流れが膜3を該方向に加圧する。加圧された膜3が
歪むと、圧力センサ2の圧電素子は伸縮し、その伸縮に
応じた電気信号を出力する。この出力を測定することに
よって、カルマン渦の発生による第二の渦発生部1bの
両側の圧力差を検出する。
【0005】圧力センサ2によって検出された差圧信号
の例を図7に示す。図6におけるA側からの渦による圧
力をプラス(+)とし、B側からの渦による圧力をマイ
ナス(−)とすると、図7に示すような波形の渦信号出
力が得られる。ノイズの除去などのため、所定の閾値V
thを設定し、それ以上の信号出力を選択し、図7の下部
に示すパルス波形とした後、そのパルス波の周波数から
既知の関係式を用いてガス流量を求める。
の例を図7に示す。図6におけるA側からの渦による圧
力をプラス(+)とし、B側からの渦による圧力をマイ
ナス(−)とすると、図7に示すような波形の渦信号出
力が得られる。ノイズの除去などのため、所定の閾値V
thを設定し、それ以上の信号出力を選択し、図7の下部
に示すパルス波形とした後、そのパルス波の周波数から
既知の関係式を用いてガス流量を求める。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図7の
P部のように、渦信号が所定間隔の周期の波形を出力し
ているにもかかわらず、感度のばらつきなどによって、
出力値が上記閾値Vth以下であるような場合、パルス波
においてその周期が欠けてしまう。このような場合は、
正確な渦発生数fが得られないため、正確な流量を測定
することができない。
P部のように、渦信号が所定間隔の周期の波形を出力し
ているにもかかわらず、感度のばらつきなどによって、
出力値が上記閾値Vth以下であるような場合、パルス波
においてその周期が欠けてしまう。このような場合は、
正確な渦発生数fが得られないため、正確な流量を測定
することができない。
【0007】また、特に、低流速域(例えば1m/s以
下)においては、上記閾値Vth以上の十分な出力が得ら
れないため、流量測定が行えない。そのため、例えば、
その領域では細い導管を用い、ガスが流れる断面積を小
さくすることにより、測定可能な一定以上の流速を発生
させる必要があるが、これは、配管を複雑にするという
問題点がある。
下)においては、上記閾値Vth以上の十分な出力が得ら
れないため、流量測定が行えない。そのため、例えば、
その領域では細い導管を用い、ガスが流れる断面積を小
さくすることにより、測定可能な一定以上の流速を発生
させる必要があるが、これは、配管を複雑にするという
問題点がある。
【0008】このように、広い流量測定範囲において、
安定的に閾値Vth以上の出力が得られるような高感度の
渦流量計が望まれる。本発明の目的は、これを満足する
渦流量計を提供することである。
安定的に閾値Vth以上の出力が得られるような高感度の
渦流量計が望まれる。本発明の目的は、これを満足する
渦流量計を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
れば、ガス流路内に置かれ、両側にガス流量に応じたガ
ス渦を発生させる渦発生体と、該発生する両側のガス渦
の間に配置され、一方のガス渦の発生に伴って第一の検
出信号を発生し、他方のガス渦の発生に伴って逆相の第
二の検出信号を発生する渦検出手段と、該第一及び第二
の検出信号のいずれか一方を反転して両信号を合成する
検出信号処理部とを有することを特徴とするガス流量計
を提供することにより達成される。
れば、ガス流路内に置かれ、両側にガス流量に応じたガ
ス渦を発生させる渦発生体と、該発生する両側のガス渦
の間に配置され、一方のガス渦の発生に伴って第一の検
出信号を発生し、他方のガス渦の発生に伴って逆相の第
二の検出信号を発生する渦検出手段と、該第一及び第二
の検出信号のいずれか一方を反転して両信号を合成する
検出信号処理部とを有することを特徴とするガス流量計
を提供することにより達成される。
【0010】また、上記本発明のガス流量計における前
記渦検出手段は、前記一方のガス渦の発生により一方向
の圧力差と、前記他方のガス渦の発生により反対方向の
圧力差とを検出する圧力センサを備えていてもよい。
記渦検出手段は、前記一方のガス渦の発生により一方向
の圧力差と、前記他方のガス渦の発生により反対方向の
圧力差とを検出する圧力センサを備えていてもよい。
【0011】さらに、上記本発明のガス流量計における
前記渦検出手段は、前記一方のガス渦の発生により生成
される一方向の流れと、前記他方のガス渦の発生により
生成される反対方向の流れとを検出するフローセンサを
備えていてもよい。
前記渦検出手段は、前記一方のガス渦の発生により生成
される一方向の流れと、前記他方のガス渦の発生により
生成される反対方向の流れとを検出するフローセンサを
備えていてもよい。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に従って説明する。しかしながら、本発明の技術
的範囲がこの実施の形態に限定されるものではない。な
お、図6と同一、又は類似のものには同一の参照数字ま
たは参照記号を付し、その説明は省略する。
て図面に従って説明する。しかしながら、本発明の技術
的範囲がこの実施の形態に限定されるものではない。な
お、図6と同一、又は類似のものには同一の参照数字ま
たは参照記号を付し、その説明は省略する。
【0013】図1は、本発明の実施の形態を示す図であ
る。本発明は、渦発生体1内の膜3の両側に2つの渦検
出器(例えば、圧力センサなど)を設けることにより、
1つのカルマン渦の発生を2つの渦検出器で同時に検出
するものである。さらに詳しく説明すると、渦発生部1
b内部には、従来と同様に、その左右のそれぞれA側及
びB側の圧力差によって歪む膜3が張られている。さら
に、その膜3の歪みを電圧値として出力する圧電素子を
備えた圧力センサ2a及び2bが、膜3のそれぞれA側
及びB側に張り合わせられるように膜3の両面に配置さ
れている。
る。本発明は、渦発生体1内の膜3の両側に2つの渦検
出器(例えば、圧力センサなど)を設けることにより、
1つのカルマン渦の発生を2つの渦検出器で同時に検出
するものである。さらに詳しく説明すると、渦発生部1
b内部には、従来と同様に、その左右のそれぞれA側及
びB側の圧力差によって歪む膜3が張られている。さら
に、その膜3の歪みを電圧値として出力する圧電素子を
備えた圧力センサ2a及び2bが、膜3のそれぞれA側
及びB側に張り合わせられるように膜3の両面に配置さ
れている。
【0014】図2(a)及び(b)は、図1における点
線円部の拡大模式図である。このような構成において、
カルマン渦がA側に発生すると、膜3は図2(a)に示
すようにB側に歪む。このとき、圧力センサ2a上にあ
る圧電素子20aは、図示するように伸び、このとき、
圧力センサ2aは、例えばプラスの電圧を出力する。一
方、B側に配置された圧力センサ2bの表面上の圧電素
子20bは、図示するように縮み、このとき圧力センサ
2bは、マイナスの電圧を出力する。逆に、カルマン渦
がB側に発生すると、膜3は図2(b)に示すようにA
側に歪む。膜3がA側に歪んだとき、反対に、膜3がB
側に歪んだときは、上記と逆の状態となるので、圧力セ
ンサ2aはマイナスの電圧を出力し、圧力センサ2bは
プラスの電圧を出力する。
線円部の拡大模式図である。このような構成において、
カルマン渦がA側に発生すると、膜3は図2(a)に示
すようにB側に歪む。このとき、圧力センサ2a上にあ
る圧電素子20aは、図示するように伸び、このとき、
圧力センサ2aは、例えばプラスの電圧を出力する。一
方、B側に配置された圧力センサ2bの表面上の圧電素
子20bは、図示するように縮み、このとき圧力センサ
2bは、マイナスの電圧を出力する。逆に、カルマン渦
がB側に発生すると、膜3は図2(b)に示すようにA
側に歪む。膜3がA側に歪んだとき、反対に、膜3がB
側に歪んだときは、上記と逆の状態となるので、圧力セ
ンサ2aはマイナスの電圧を出力し、圧力センサ2bは
プラスの電圧を出力する。
【0015】従って、1つのカルマン渦が発生したと
き、その渦の発生に基づくA側とB側の圧力差を圧力セ
ンサ2a及び2bが同時に検出することになる。この両
圧力センサ2a及び2bからの出力の絶対値はほぼ同じ
であり、両出力の絶対値を合成すると、従来と比較して
ほぼ2倍の出力を得ることが可能となる。但し、両出力
は、上述したとおり極性が反対であるので、いずれか一
方の出力を反転させる必要がある。
き、その渦の発生に基づくA側とB側の圧力差を圧力セ
ンサ2a及び2bが同時に検出することになる。この両
圧力センサ2a及び2bからの出力の絶対値はほぼ同じ
であり、両出力の絶対値を合成すると、従来と比較して
ほぼ2倍の出力を得ることが可能となる。但し、両出力
は、上述したとおり極性が反対であるので、いずれか一
方の出力を反転させる必要がある。
【0016】図3は、上記2つの圧力センサ2a及び2
bからの出力を合成して出力する回路ブロック図の例を
示す。図3によれば、圧力センサ2a及び2bからのそ
れぞれの出力信号4a及び4bの極性は反対である。こ
のとき、両出力信号4a及び4bのいずれか一方(図3
では圧力センサ2bからの出力信号4b)の極性をイン
バータ5によって反転させる。そして、出力信号4a及
び反転された出力信号4b’は加算器6に入力される。
加算器6においては、2つの入力信号4a及び4b’が
合成され、その合成信号4cが出力される。そして、こ
の信号4cの電圧値が電圧計7によって測定される。
bからの出力を合成して出力する回路ブロック図の例を
示す。図3によれば、圧力センサ2a及び2bからのそ
れぞれの出力信号4a及び4bの極性は反対である。こ
のとき、両出力信号4a及び4bのいずれか一方(図3
では圧力センサ2bからの出力信号4b)の極性をイン
バータ5によって反転させる。そして、出力信号4a及
び反転された出力信号4b’は加算器6に入力される。
加算器6においては、2つの入力信号4a及び4b’が
合成され、その合成信号4cが出力される。そして、こ
の信号4cの電圧値が電圧計7によって測定される。
【0017】図4(a)及び(b)は、それぞれ、圧力
センサ2a及び2bからの出力信号4a及び4bを示す
波形模式図である。図に示すとおり、これら圧力センサ
2a及び2bの出力値は、極性のみが反対のほぼ同じ値
である。そして、圧力センサ2bの出力4bは、インバ
ータ5で反転されて出力4b’(図の点線波形)とな
る。両出力4a及び4b’を合成した合成信号4cの波
形模式図を図4(c)に示す。図4(c)によれば、そ
の信号4cは、圧力センサ2a及び2bそれぞれの出力
のほぼ2倍となり、大幅な出力の向上が得られる。
センサ2a及び2bからの出力信号4a及び4bを示す
波形模式図である。図に示すとおり、これら圧力センサ
2a及び2bの出力値は、極性のみが反対のほぼ同じ値
である。そして、圧力センサ2bの出力4bは、インバ
ータ5で反転されて出力4b’(図の点線波形)とな
る。両出力4a及び4b’を合成した合成信号4cの波
形模式図を図4(c)に示す。図4(c)によれば、そ
の信号4cは、圧力センサ2a及び2bそれぞれの出力
のほぼ2倍となり、大幅な出力の向上が得られる。
【0018】このように、渦発生体1の両側で交互に発
生する渦を渦発生体1内に配置された2つの圧力センサ
で検出するとき、一方の側で発生した渦を両側の圧力セ
ンサで検出することにより、出力が大幅に向上し、より
正確な流量を測定することが可能となる。
生する渦を渦発生体1内に配置された2つの圧力センサ
で検出するとき、一方の側で発生した渦を両側の圧力セ
ンサで検出することにより、出力が大幅に向上し、より
正確な流量を測定することが可能となる。
【0019】また、渦検出器は、上記のような圧電素子
により両側の差圧を検出する圧力センサに限られず、例
えば、一方のガス渦の発生により生成される一方向の流
れと、他方のガス渦の発生により生成される反対方向の
流れとを検出するフローセンサなどであってもよい。
により両側の差圧を検出する圧力センサに限られず、例
えば、一方のガス渦の発生により生成される一方向の流
れと、他方のガス渦の発生により生成される反対方向の
流れとを検出するフローセンサなどであってもよい。
【0020】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
ガスの流れに応じて発生するカルマン渦の数を検出する
ことにより、ガス流量を測定する渦流量計において、発
生した1つのカルマン渦を二つの回路によって検出する
ため、圧力センサなどの渦検出器からの出力が大幅に増
加する。従って、従来のように、測定感度がばらついた
場合において、出力が閾値Vth以下となる可能性がほと
んどなくなり、測定精度が向上する。
ガスの流れに応じて発生するカルマン渦の数を検出する
ことにより、ガス流量を測定する渦流量計において、発
生した1つのカルマン渦を二つの回路によって検出する
ため、圧力センサなどの渦検出器からの出力が大幅に増
加する。従って、従来のように、測定感度がばらついた
場合において、出力が閾値Vth以下となる可能性がほと
んどなくなり、測定精度が向上する。
【0021】また、ガス流量が少ない低流速の場合であ
っても、十分な出力を得ることができるので、流量測定
レンジが拡がり、例えば1m/s以下のような低流速で
流れるガスの流量をも測定可能となる。これにより、流
量に応じて、細管又は太管を区別する必要がなくなり、
配管構造を簡素にすることができる。
っても、十分な出力を得ることができるので、流量測定
レンジが拡がり、例えば1m/s以下のような低流速で
流れるガスの流量をも測定可能となる。これにより、流
量に応じて、細管又は太管を区別する必要がなくなり、
配管構造を簡素にすることができる。
【0022】また、圧力センサのどちらか一方が、故障
などの何らかの原因により作動しない場合であっても、
他方の圧力センサによって渦の検出が行われるので、流
量測定が可能である。
などの何らかの原因により作動しない場合であっても、
他方の圧力センサによって渦の検出が行われるので、流
量測定が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す図である。
【図2】図1における点線円部の拡大図である
【図3】圧力センサ2a及び2bからの出力を合成する
回路ブロック図の例を示す。
回路ブロック図の例を示す。
【図4】圧力センサ2a及び2bからの出力信号及び合
成信号の波形図である。
成信号の波形図である。
【図5】渦流量計の原理を説明するための図である。
【図6】導管内に配置された渦流量計の上断面図であ
る。
る。
【図7】圧力センサ2によって検出されたこの差圧信号
の例を示す。
の例を示す。
1 渦発生体 2a 圧力センサ 2b 圧力センサ 3 膜 5 インバータ 6 加算器 10 渦流量計
Claims (3)
- 【請求項1】ガス流路内に置かれ、両側にガス流量に応
じたガス渦を発生させる渦発生体と、 該発生する両側のガス渦の間に配置され、一方のガス渦
の発生に伴って第一の検出信号を発生し、他方のガス渦
の発生に伴って逆相の第二の検出信号を発生する渦検出
手段と、 該第一及び第二の検出信号のいずれか一方を反転して両
信号を合成する検出信号処理部とを有することを特徴と
するガス流量計。 - 【請求項2】請求項1において、 前記渦検出手段は、前記一方のガス渦の発生により一方
向の圧力差と、前記他方のガス渦の発生により反対方向
の圧力差とを検出する圧力センサを備えることを特徴と
するガス流量計。 - 【請求項3】請求項1において、 前記渦検出手段が、前記一方のガス渦の発生により生成
される一方向の流れと、前記他方のガス渦の発生により
生成される反対方向の流れとを検出するフローセンサを
備えることを特徴とするガス流量計。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9032412A JPH10227670A (ja) | 1997-02-17 | 1997-02-17 | ガス流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9032412A JPH10227670A (ja) | 1997-02-17 | 1997-02-17 | ガス流量計 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10227670A true JPH10227670A (ja) | 1998-08-25 |
Family
ID=12358246
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9032412A Pending JPH10227670A (ja) | 1997-02-17 | 1997-02-17 | ガス流量計 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10227670A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012173102A (ja) * | 2011-02-21 | 2012-09-10 | Osaka Gas Co Ltd | 自己励起式流速センサ |
US8336544B2 (en) | 2002-11-20 | 2012-12-25 | Air Products And Chemicals, Inc. | Volume flow controller |
-
1997
- 1997-02-17 JP JP9032412A patent/JPH10227670A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8336544B2 (en) | 2002-11-20 | 2012-12-25 | Air Products And Chemicals, Inc. | Volume flow controller |
JP2012173102A (ja) * | 2011-02-21 | 2012-09-10 | Osaka Gas Co Ltd | 自己励起式流速センサ |
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