JPH10267709A - 羽根車式流量計 - Google Patents
羽根車式流量計Info
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- JPH10267709A JPH10267709A JP7767997A JP7767997A JPH10267709A JP H10267709 A JPH10267709 A JP H10267709A JP 7767997 A JP7767997 A JP 7767997A JP 7767997 A JP7767997 A JP 7767997A JP H10267709 A JPH10267709 A JP H10267709A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 １本または１対の光ファイバーを用いて羽根
車の回転速度と回転方向とを検出することのできる羽根
車流速計を提供することを目的とする。 【解決手段】 １本の反射型の光ファイバー３Ｒを用
い、羽根車２の羽根部１の側面１ｓで反射された光を検
出するように上記光ファイバー３Ｒを羽根車２の中心位
置より流体の上流または下流側にずらして配設したこと
を特徴とする。
車の回転速度と回転方向とを検出することのできる羽根
車流速計を提供することを目的とする。 【解決手段】 １本の反射型の光ファイバー３Ｒを用
い、羽根車２の羽根部１の側面１ｓで反射された光を検
出するように上記光ファイバー３Ｒを羽根車２の中心位
置より流体の上流または下流側にずらして配設したこと
を特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被計測流体の流路
中に配置された羽根車の回転速度を算出することにより
上記流体の流量を検出する羽根車式流量計に関するもの
で、特に１本または１対の光ファイバーで羽根車の回転
方向と回転速度とを同時に検出する羽根車式流量計に関
するものである。
中に配置された羽根車の回転速度を算出することにより
上記流体の流量を検出する羽根車式流量計に関するもの
で、特に１本または１対の光ファイバーで羽根車の回転
方向と回転速度とを同時に検出する羽根車式流量計に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、流体の速度または流量を測定する
装置として、図１１に示すような、被測定流体の流路中
に設置された複数の羽根部１を有する羽根車２と、上記
羽根車２を挟むように発光部３ａ，４ａと受光部３ｂ，
４ｂがそれぞれ羽根部１の表面１ｐを挟んで対峙して配
設された２対の透過型光ファイバ３ｆ，４ｆとを備え、
上記羽根車２の回転速度と回転方向とを検出し、上記回
転速度から流体の速度または流量を算出する羽根車流速
計が知られている。上記回転検出用の光は、駆動検出回
路５内のＬＥＤ等の発光素子３ｃ，３ｄを備えた送波手
段６により各光ファイバー３ｆ，４ｆに送り出され、羽
根車２を通過した光は、駆動検出回路５内のホトトラン
ジスタ等の受光素子３ｄ，４ｄを備えた受波手段７で検
知される。上記検知された光ファイバー３ｆ，４ｆから
信号はアンプ８ａ，８ｂによりそれぞれパルス波形に変
換され、検出信号処理手段９のｃｈ．１とｃｈ．２に送
られる。なお、同図において、１０は発光素子駆動回
路、１１は駆動アンプである。
装置として、図１１に示すような、被測定流体の流路中
に設置された複数の羽根部１を有する羽根車２と、上記
羽根車２を挟むように発光部３ａ，４ａと受光部３ｂ，
４ｂがそれぞれ羽根部１の表面１ｐを挟んで対峙して配
設された２対の透過型光ファイバ３ｆ，４ｆとを備え、
上記羽根車２の回転速度と回転方向とを検出し、上記回
転速度から流体の速度または流量を算出する羽根車流速
計が知られている。上記回転検出用の光は、駆動検出回
路５内のＬＥＤ等の発光素子３ｃ，３ｄを備えた送波手
段６により各光ファイバー３ｆ，４ｆに送り出され、羽
根車２を通過した光は、駆動検出回路５内のホトトラン
ジスタ等の受光素子３ｄ，４ｄを備えた受波手段７で検
知される。上記検知された光ファイバー３ｆ，４ｆから
信号はアンプ８ａ，８ｂによりそれぞれパルス波形に変
換され、検出信号処理手段９のｃｈ．１とｃｈ．２に送
られる。なお、同図において、１０は発光素子駆動回
路、１１は駆動アンプである。
【０００３】検出信号処理手段９に送られた検出信号
は、例えば、図１２に示すように、羽根車２が時計回り
の場合は、流れの下流側に配設された光ファイバー３ｆ
からの検出信号（同図のｃｈ．１）の位相が、流れの上
流側に配設された光ファイバー４ｆからの検出信号（同
図のｃｈ．２）の位相よりも進んでいる（ｔ
1k〈ｔ2k）。したがって、検出信号処理手段９は、上記
ｃｈ．１とｃｈ．２のパルスの位相差を求めることによ
り羽根車２の回転方向を検出し、被測定流体の速度の方
向（定常流，逆流）を指定することができる。なお、上
記従来例の構成において、透過型光ファイバーが１対し
かない場合には、パルスの周期の変化しか検出できない
ため、羽根車２の回転速度の変化は検出できるが、回転
方向を検出することはできない。羽根車２の回転速度ｖ
（ｖ＝ｒ・ω；ωは回転角速度，ｒは羽根車２の半径）
は近似的に上記ｃｈ．１またはｃｈ．２のパルスの周期
Ｔの逆数１／Ｔに比例するので、図１２に示すような、
上記パルスの各立上がり時間ｔ11，ｔ12，ｔ13，‥‥
（または、ｔ21，ｔ22，ｔ33，‥‥）から算出すること
ができる。また、被測定流体の流速Ｖは上記羽根車２の
回転速度ｖにほぼ等しく、単位時間あたりの流量ｄＱ／
ｄｔは上記流速Ｖに比例するので、検出信号処理手段９
は上記算出された羽根車２の回転速度ｖから、被測定流
体の流速Ｖと流量Ｑを演算して出力することができる。
また、上記２対の透過型光ファイバーに代えて、２本の
反射型光ファイバーを用いても、上記例と同様の信号処
理により、被測定流体の流速と流量とを求めることがで
きる。
は、例えば、図１２に示すように、羽根車２が時計回り
の場合は、流れの下流側に配設された光ファイバー３ｆ
からの検出信号（同図のｃｈ．１）の位相が、流れの上
流側に配設された光ファイバー４ｆからの検出信号（同
図のｃｈ．２）の位相よりも進んでいる（ｔ
1k〈ｔ2k）。したがって、検出信号処理手段９は、上記
ｃｈ．１とｃｈ．２のパルスの位相差を求めることによ
り羽根車２の回転方向を検出し、被測定流体の速度の方
向（定常流，逆流）を指定することができる。なお、上
記従来例の構成において、透過型光ファイバーが１対し
かない場合には、パルスの周期の変化しか検出できない
ため、羽根車２の回転速度の変化は検出できるが、回転
方向を検出することはできない。羽根車２の回転速度ｖ
（ｖ＝ｒ・ω；ωは回転角速度，ｒは羽根車２の半径）
は近似的に上記ｃｈ．１またはｃｈ．２のパルスの周期
Ｔの逆数１／Ｔに比例するので、図１２に示すような、
上記パルスの各立上がり時間ｔ11，ｔ12，ｔ13，‥‥
（または、ｔ21，ｔ22，ｔ33，‥‥）から算出すること
ができる。また、被測定流体の流速Ｖは上記羽根車２の
回転速度ｖにほぼ等しく、単位時間あたりの流量ｄＱ／
ｄｔは上記流速Ｖに比例するので、検出信号処理手段９
は上記算出された羽根車２の回転速度ｖから、被測定流
体の流速Ｖと流量Ｑを演算して出力することができる。
また、上記２対の透過型光ファイバーに代えて、２本の
反射型光ファイバーを用いても、上記例と同様の信号処
理により、被測定流体の流速と流量とを求めることがで
きる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、羽根車
の回転速度と回転方向とを検出するためには、上述した
ように、２対の透過型光ファイバーまたは２本の反射型
の光ファイバーが必要であるため、光ファイバーの位置
の確保や軸合わせ等の設定が難しいという問題点があっ
た。特に、羽根車式流量計を燃料噴射装置の噴射管等の
狭い空間に設置する場合には、使用する光ファイバーの
数を少なくすることが望ましいが、１本または１対の光
ファイバーを用いた従来の羽根車流速計では、羽根車の
回転速度と回転方向とを同時に検出することができなか
った。
の回転速度と回転方向とを検出するためには、上述した
ように、２対の透過型光ファイバーまたは２本の反射型
の光ファイバーが必要であるため、光ファイバーの位置
の確保や軸合わせ等の設定が難しいという問題点があっ
た。特に、羽根車式流量計を燃料噴射装置の噴射管等の
狭い空間に設置する場合には、使用する光ファイバーの
数を少なくすることが望ましいが、１本または１対の光
ファイバーを用いた従来の羽根車流速計では、羽根車の
回転速度と回転方向とを同時に検出することができなか
った。
【０００５】本発明は、従来の問題点に鑑みてなされた
もので、１本または１対の光ファイバーを用いて羽根車
の回転速度と回転方向とを検出することのできる羽根車
流速計を提供することを目的とする。
もので、１本または１対の光ファイバーを用いて羽根車
の回転速度と回転方向とを検出することのできる羽根車
流速計を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の羽根車式流量計は、１本の反射型光ファイバーを上記
羽根車の中心位置より流体の上流または下流側にずらし
た位置に配設して上記羽根部の側面に照射された光の反
射光を検出するようにしたことを特徴とする。
の羽根車式流量計は、１本の反射型光ファイバーを上記
羽根車の中心位置より流体の上流または下流側にずらし
た位置に配設して上記羽根部の側面に照射された光の反
射光を検出するようにしたことを特徴とする。
【０００７】本発明の請求項２に記載の羽根車式流量計
は、検出された反射光のアナログ波形に対してレベルの
異なる２つの閾値を設定し上記２つの閾値に基づいた矩
形波を発生させるとともに、上記２つの矩形波の位相差
を比較して上記羽根車の回転方向を検出する検出信号処
理手段を備えたことを特徴とする。
は、検出された反射光のアナログ波形に対してレベルの
異なる２つの閾値を設定し上記２つの閾値に基づいた矩
形波を発生させるとともに、上記２つの矩形波の位相差
を比較して上記羽根車の回転方向を検出する検出信号処
理手段を備えたことを特徴とする。
【０００８】また、本発明の請求項３に記載の羽根車式
流量計は、羽根車の隣合う羽根部の羽根幅を異なるよう
にしたことを特徴とする。
流量計は、羽根車の隣合う羽根部の羽根幅を異なるよう
にしたことを特徴とする。
【０００９】本発明の請求項４に記載の羽根車式流量計
は、１本の反射型光ファイバーまたは１対の透過型光フ
ァイバーと、羽根部の羽根幅に対応した各透過光または
各反射光の隣合うパルス幅の差を算出するとともに上記
パルス幅の差の配列に基づいて上記羽根車の回転方向を
検出する検出信号処理回路とを備えたことを特徴とす
る。
は、１本の反射型光ファイバーまたは１対の透過型光フ
ァイバーと、羽根部の羽根幅に対応した各透過光または
各反射光の隣合うパルス幅の差を算出するとともに上記
パルス幅の差の配列に基づいて上記羽根車の回転方向を
検出する検出信号処理回路とを備えたことを特徴とす
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づき説明する。なお、以下の説明中、従来
例と共通する部分については同一符号を用いて説明す
る。
て、図面に基づき説明する。なお、以下の説明中、従来
例と共通する部分については同一符号を用いて説明す
る。
【００１１】実施の形態１．図１は、本発明の実施の形
態１に係わる羽根車式流量計の構成を示す図で、羽根車
２は燃料噴射装置の噴射管１２内にホルダー１３に搭載
され、上部が上記噴射管１２内に露出するように設置さ
れる。同図において、燃料である混合気体は、左側（上
流側）から右（下流側）に流れているので、羽根車２の
回転軸は紙面に垂直で、羽根車２は通常時計回りに回転
する。反射型光ファイバー３Ｒは、上記羽根車の中心軸
Ｚの位置Ｚ0より下流側の位置Ｚ1に設置され、上記光フ
ァイバー３Ｒの端面（発光・受光面）３ｓは、羽根車２
の羽根部１の側面１ｓと対峙するようにホルダー１３に
固定されている。また、光ファイバー３Ｒの他端は、光
ファイバー３Ｒに光を送るとともに、上記羽根部１の側
面１ｓ反射された光を検出する反射型用駆動検出回路５
Ｒに接続される。上記反射型用駆動検出回路５Ｒで検出
された反射光の強度は、図１に示すようなアナログ波形
の信号（以下、検出信号Ｖsという）のまま検出信号処
理回路９Ｒに送られる。
態１に係わる羽根車式流量計の構成を示す図で、羽根車
２は燃料噴射装置の噴射管１２内にホルダー１３に搭載
され、上部が上記噴射管１２内に露出するように設置さ
れる。同図において、燃料である混合気体は、左側（上
流側）から右（下流側）に流れているので、羽根車２の
回転軸は紙面に垂直で、羽根車２は通常時計回りに回転
する。反射型光ファイバー３Ｒは、上記羽根車の中心軸
Ｚの位置Ｚ0より下流側の位置Ｚ1に設置され、上記光フ
ァイバー３Ｒの端面（発光・受光面）３ｓは、羽根車２
の羽根部１の側面１ｓと対峙するようにホルダー１３に
固定されている。また、光ファイバー３Ｒの他端は、光
ファイバー３Ｒに光を送るとともに、上記羽根部１の側
面１ｓ反射された光を検出する反射型用駆動検出回路５
Ｒに接続される。上記反射型用駆動検出回路５Ｒで検出
された反射光の強度は、図１に示すようなアナログ波形
の信号（以下、検出信号Ｖsという）のまま検出信号処
理回路９Ｒに送られる。
【００１２】ところで、光ファイバー３Ｒから照射され
羽根車２から戻ってくる光は、噴射管１２内の空気や混
合気体により吸収や散乱を受けるので、上記検出される
反射光の強度は、羽根車２の羽根部１の側面１ｓと光フ
ァイバー３Ｒの端面３ｓとの距離が大きいほど減衰量が
増加する。羽根車２が時計まわりに回転している場合に
は、図２（ａ）に示すように、羽根部１の側面１ｓと光
ファイバー３Ｒの端面３ｓの距離は、羽根幅の影響が小
さいとして、羽根車２の羽根部１の回転角をθ，羽根車
の中心軸Ｚと端面３ｓとの距離をＺ1とすると、Ｚ1・ｔ
ａｎθに比例する量だけ減少するので、反射光の強度Ｉ
は近似的に、Ｉ＝Ｉ0・ｅｘｐ（ｐ・Ｚ1・ｔａｎθ）と
表わせる。なお、上記回転角θは、図１に示した羽根車
２の中心軸Ｚと直交する他の中心軸Ｙからの回転角で、
Ｉ0はθ＝０のときの反射光の強度である。次に、光の
反射箇所が羽根部１の側面１ｓから次の羽根部１の側面
１ｔに移ると、光の強度は急激に減少する。したがっ
て、検出信号Ｖsの波形は、図２（ｂ）に示すように、
非対称な波形になる。したがって、検出信号処理回路９
Ｒにより上記検出信号Ｖsの形を判別し、羽根車２の回
転方向を検出することができる。なお、実際の反射波の
強度Ｉは、羽根部１の厚みや羽根部１の端部１ｋでの反
射の影響もあるので、上述した近似式で表わす波形より
も複雑な波形となる。
羽根車２から戻ってくる光は、噴射管１２内の空気や混
合気体により吸収や散乱を受けるので、上記検出される
反射光の強度は、羽根車２の羽根部１の側面１ｓと光フ
ァイバー３Ｒの端面３ｓとの距離が大きいほど減衰量が
増加する。羽根車２が時計まわりに回転している場合に
は、図２（ａ）に示すように、羽根部１の側面１ｓと光
ファイバー３Ｒの端面３ｓの距離は、羽根幅の影響が小
さいとして、羽根車２の羽根部１の回転角をθ，羽根車
の中心軸Ｚと端面３ｓとの距離をＺ1とすると、Ｚ1・ｔ
ａｎθに比例する量だけ減少するので、反射光の強度Ｉ
は近似的に、Ｉ＝Ｉ0・ｅｘｐ（ｐ・Ｚ1・ｔａｎθ）と
表わせる。なお、上記回転角θは、図１に示した羽根車
２の中心軸Ｚと直交する他の中心軸Ｙからの回転角で、
Ｉ0はθ＝０のときの反射光の強度である。次に、光の
反射箇所が羽根部１の側面１ｓから次の羽根部１の側面
１ｔに移ると、光の強度は急激に減少する。したがっ
て、検出信号Ｖsの波形は、図２（ｂ）に示すように、
非対称な波形になる。したがって、検出信号処理回路９
Ｒにより上記検出信号Ｖsの形を判別し、羽根車２の回
転方向を検出することができる。なお、実際の反射波の
強度Ｉは、羽根部１の厚みや羽根部１の端部１ｋでの反
射の影響もあるので、上述した近似式で表わす波形より
も複雑な波形となる。
【００１３】図３は、羽根車２の回転速度から上記混合
気体の流速及び流量を求めるとともに、上記検出信号Ｖ
sの形を判別することにより羽根車２の回転方向を検出
するための検出信号処理回路９Ｒの構成を示す図であ
る。検出信号処理回路９Ｒに入力された検出信号Ｖ
sは、基準電圧設定部１３ａ，１３ｂで設定された２つ
の異なる基準電圧ＶL，ＶH（ＶL〈ＶH）と、コンパレー
タ１４ａ，１４ｂでそれぞれ比較される。コンパレータ
１４ａの出力端子ｃｈ．１からは、レベルの低い閾値Ｖ
Lとの比較結果が出力され、コンパレータ１４ｂの出力
端子ｃｈ．２からは、レベルの高い閾値ＶHとの比較結
果が出力される。図４（ａ）は、羽根車２の回転方向が
時計周りのときの上記ｃｈ．１及びｃｈ．２の出力信号
で、図４（ｂ）は、羽根車２の回転方向が反時計周りの
ときのｃｈ．１及びｃｈ．２の出力信号である。同図か
ら明らかなように、ｃｈ．１とｃｈ．２の出力信号の位
相差は羽根車２の回転方向により異っている。すなわ
ち、羽根車２の回転方向が時計周りのときは、羽根車２
の回転速度に関わらず、ｃｈ．１とｃｈ．２のパルス立
上がりの位相差Δaは、立上がりの位相差Δbよりも大き
くなり、羽根車２の回転方向が反時計周りのときは上記
位相差Δaは位相差Δbよりも小さくなるので、羽根車２
の回転方向を判別することができる。
気体の流速及び流量を求めるとともに、上記検出信号Ｖ
sの形を判別することにより羽根車２の回転方向を検出
するための検出信号処理回路９Ｒの構成を示す図であ
る。検出信号処理回路９Ｒに入力された検出信号Ｖ
sは、基準電圧設定部１３ａ，１３ｂで設定された２つ
の異なる基準電圧ＶL，ＶH（ＶL〈ＶH）と、コンパレー
タ１４ａ，１４ｂでそれぞれ比較される。コンパレータ
１４ａの出力端子ｃｈ．１からは、レベルの低い閾値Ｖ
Lとの比較結果が出力され、コンパレータ１４ｂの出力
端子ｃｈ．２からは、レベルの高い閾値ＶHとの比較結
果が出力される。図４（ａ）は、羽根車２の回転方向が
時計周りのときの上記ｃｈ．１及びｃｈ．２の出力信号
で、図４（ｂ）は、羽根車２の回転方向が反時計周りの
ときのｃｈ．１及びｃｈ．２の出力信号である。同図か
ら明らかなように、ｃｈ．１とｃｈ．２の出力信号の位
相差は羽根車２の回転方向により異っている。すなわ
ち、羽根車２の回転方向が時計周りのときは、羽根車２
の回転速度に関わらず、ｃｈ．１とｃｈ．２のパルス立
上がりの位相差Δaは、立上がりの位相差Δbよりも大き
くなり、羽根車２の回転方向が反時計周りのときは上記
位相差Δaは位相差Δbよりも小さくなるので、羽根車２
の回転方向を判別することができる。
【００１４】したがって、上記ｃｈ．１とｃｈ．２の出
力信号の位相差を図３の位相差比較回路１５で検出し、
回転方向信号発生回路１６に送ると、回転方向信号発生
回路１６は、羽根車２の回転方向を表わす信号を出力す
るとともに、上記回転方向信号を回転速度算出回路１７
にも転送する。回転速度算出回路１７は、上記回転方向
信号とｃｈ．１の出力信号から、上記従来例と同様に、
上記出力信号の周期に基づいて羽根車２の回転速度を検
出し、流量演算回路１８は、上記回転速度算出回路１７
の出力に基づいて噴射流の流速Ｖと流量Ｑとを演算し出
力する。
力信号の位相差を図３の位相差比較回路１５で検出し、
回転方向信号発生回路１６に送ると、回転方向信号発生
回路１６は、羽根車２の回転方向を表わす信号を出力す
るとともに、上記回転方向信号を回転速度算出回路１７
にも転送する。回転速度算出回路１７は、上記回転方向
信号とｃｈ．１の出力信号から、上記従来例と同様に、
上記出力信号の周期に基づいて羽根車２の回転速度を検
出し、流量演算回路１８は、上記回転速度算出回路１７
の出力に基づいて噴射流の流速Ｖと流量Ｑとを演算し出
力する。
【００１５】このように、本実施の形態１によれば、反
射型光ファイバー３Ｒを羽根車２の中心位置より下流側
にずらして配設して羽根部１の側面１ｓで反射された光
を検出するようにしたので、検出信号として非対称な検
出波形を得ることができる。また、上記検出波形を識別
することにより羽根車２の回転方向を容易に判別するこ
とができるので、１本の反射型光ファイバー３Ｒで、羽
根車２の回転速度と回転方向とを同時に求めることがで
きる。
射型光ファイバー３Ｒを羽根車２の中心位置より下流側
にずらして配設して羽根部１の側面１ｓで反射された光
を検出するようにしたので、検出信号として非対称な検
出波形を得ることができる。また、上記検出波形を識別
することにより羽根車２の回転方向を容易に判別するこ
とができるので、１本の反射型光ファイバー３Ｒで、羽
根車２の回転速度と回転方向とを同時に求めることがで
きる。
【００１６】なお、本実施の形態１においては、反射型
光ファイバー３Ｒを根車２の中心位置より下流側にずら
して配設したが、上流側にずらして配設してもよい。ま
た、反射型光ファイバー３Ｒの端面１ｓの設置角度は、
図２に示すように、羽根車２の側面１ｓと羽根車２の回
転角がθ＝０のときに平行になるようにしたが、例え
ば、羽根車２が反射型光ファイバー３Ｒの端面３ｓに近
づくほど上記側面１ｓと端面３ｓが平行になるようにす
るなど、中心軸Ｙと端面３ｓに角度を持たせるように反
射型光ファイバー３Ｒを設置してもよい。
光ファイバー３Ｒを根車２の中心位置より下流側にずら
して配設したが、上流側にずらして配設してもよい。ま
た、反射型光ファイバー３Ｒの端面１ｓの設置角度は、
図２に示すように、羽根車２の側面１ｓと羽根車２の回
転角がθ＝０のときに平行になるようにしたが、例え
ば、羽根車２が反射型光ファイバー３Ｒの端面３ｓに近
づくほど上記側面１ｓと端面３ｓが平行になるようにす
るなど、中心軸Ｙと端面３ｓに角度を持たせるように反
射型光ファイバー３Ｒを設置してもよい。
【００１７】実施の形態２．図５は、本発明の実施の形
態２に係わる羽根車式流量計の羽根車２を示す図で、羽
根車２は、４種類の幅の異なる羽根幅ＷA，ＷB，ＷC，
ＷD（ＷA〈ＷB〈ＷC〈ＷD）を有する羽根部１Ａ，羽根
部１Ｂ，羽根部１Ｃ，羽根部１Ｄを、半回転毎に、時計
周りに羽根幅の小さい順に配置したの８個の羽根部１を
備えている。また、図５，図６に示すように、反射型光
ファイバー３Ｒの端面３ｓは、従来例と同様に、羽根車
の表面１ｐに対峙するように設置されている。上記光フ
ァイバー３Ｒの他端は、光ファイバー３Ｒに光を送ると
ともに、反射された光を検出する反射型用駆動検出回路
５Ｒに接続される。上記反射型用駆動検出回路５Ｒで検
出された反射光は、図６に示すように、出力パルス信号
として検出信号処理回路９Ｒに送られる。上記出力パル
ス信号は、図７に示すように、羽根車２の羽根部１Ａ〜
羽根部１Ｄの羽根幅ＷA〜ＷDに対応したパルス幅Δ1，
Δ2，Δ3，Δ4を持つパルスＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄが、羽根車
２の回転が時計回りの場合には、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ａ→
‥‥の順で出力される。なお、上記パルスＡ，Ｂ，Ｃ，
Ｄの中心位置の時間間隔Ｔpは、羽根車２の回転速度の
変化の大きい過渡的状態を除いては、パルスＡ（または
パルスＢ，Ｃ，Ｄ）の周期Ｔmの１／４にほぼ等しい。
態２に係わる羽根車式流量計の羽根車２を示す図で、羽
根車２は、４種類の幅の異なる羽根幅ＷA，ＷB，ＷC，
ＷD（ＷA〈ＷB〈ＷC〈ＷD）を有する羽根部１Ａ，羽根
部１Ｂ，羽根部１Ｃ，羽根部１Ｄを、半回転毎に、時計
周りに羽根幅の小さい順に配置したの８個の羽根部１を
備えている。また、図５，図６に示すように、反射型光
ファイバー３Ｒの端面３ｓは、従来例と同様に、羽根車
の表面１ｐに対峙するように設置されている。上記光フ
ァイバー３Ｒの他端は、光ファイバー３Ｒに光を送ると
ともに、反射された光を検出する反射型用駆動検出回路
５Ｒに接続される。上記反射型用駆動検出回路５Ｒで検
出された反射光は、図６に示すように、出力パルス信号
として検出信号処理回路９Ｒに送られる。上記出力パル
ス信号は、図７に示すように、羽根車２の羽根部１Ａ〜
羽根部１Ｄの羽根幅ＷA〜ＷDに対応したパルス幅Δ1，
Δ2，Δ3，Δ4を持つパルスＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄが、羽根車
２の回転が時計回りの場合には、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ａ→
‥‥の順で出力される。なお、上記パルスＡ，Ｂ，Ｃ，
Ｄの中心位置の時間間隔Ｔpは、羽根車２の回転速度の
変化の大きい過渡的状態を除いては、パルスＡ（または
パルスＢ，Ｃ，Ｄ）の周期Ｔmの１／４にほぼ等しい。
【００１８】次に、上記出力パルス信号を信号処理して
羽根車２の回転方向を判別する方法について、図８に示
す検出信号処理回路９Ｒの構成図及び図９のフローチャ
ートを用いて説明する。パルス信号が検出信号処理回路
９Ｒのｔu（パルス立上がり点）算出回路１９に入力す
る（ステップＳ１）と、ｔu算出回路１９はタイマ２０
のクロック信号に基づき入力パルスの立上がり点ｔuを
算出する（ステップＳ２）。Ｔu（パルス間隔）算出回
路２１は、上記ｔuと直前に送られて来たｔu-1との時間
差Ｔuを算出する（ステップＳ３）。また、平均周期算
出回路２２は、上記ｔuと４個前に送られて来たｔu-4と
の時間差から周期Ｔmを算出する（ステップＳ４）。上
記時間差Ｔuと周期Ｔmは差分判定回路２３に送られ、パ
ルス幅差Ｓuが演算され、上記Ｓuの符号がパルス列発生
回路２４に送られ、パルス列発生回路２４は、上記Ｓu
の符号が正のときのみパルス発生させる（ステップＳ
５）。なお、上記パルス幅差Ｓは、Ｓu＝２・（Ｔm／４
−Ｔu）＝Δu−Δu-1により求められる。
羽根車２の回転方向を判別する方法について、図８に示
す検出信号処理回路９Ｒの構成図及び図９のフローチャ
ートを用いて説明する。パルス信号が検出信号処理回路
９Ｒのｔu（パルス立上がり点）算出回路１９に入力す
る（ステップＳ１）と、ｔu算出回路１９はタイマ２０
のクロック信号に基づき入力パルスの立上がり点ｔuを
算出する（ステップＳ２）。Ｔu（パルス間隔）算出回
路２１は、上記ｔuと直前に送られて来たｔu-1との時間
差Ｔuを算出する（ステップＳ３）。また、平均周期算
出回路２２は、上記ｔuと４個前に送られて来たｔu-4と
の時間差から周期Ｔmを算出する（ステップＳ４）。上
記時間差Ｔuと周期Ｔmは差分判定回路２３に送られ、パ
ルス幅差Ｓuが演算され、上記Ｓuの符号がパルス列発生
回路２４に送られ、パルス列発生回路２４は、上記Ｓu
の符号が正のときのみパルス発生させる（ステップＳ
５）。なお、上記パルス幅差Ｓは、Ｓu＝２・（Ｔm／４
−Ｔu）＝Δu−Δu-1により求められる。
【００１９】羽根車２の回転方向が時計回りの場合に
は、羽根車２の回転が時計回りの場合には、検出パルス
がＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ａ→‥の順で出力されるので、パル
ス列発生回路２４からは、図９に示すように、Ｐ＝‥，
１，０，１，１，１，０，‥なるパルス列がパルス列判
定回路２５に送られる。一方、羽根車２の回転が反時計
回りの場合には、検出パルスはＤ→Ｃ→Ｂ→Ａ→Ｄ→‥
の順で出力されるので、パルス列発生回路２４からは、
Ｑ＝‥，０，１，０，０，０，１，‥がパルス列判定回
路２５に送られ、羽根車２の回転方向が判定される（ス
テップＳ６）。例えば、上記パルス列判定回路２５を、
５入力の多数決回路で構成すれば、上記パルス列Ｐはど
この５パルスをとっても１は２つ以下であり、パルス列
Ｑはどこの５パルスをとっても１は３つ以上であるの
で、上記多数決回路によりパルス列を容易に判定でき
る。上記判定結果は回転方向信号発生回路１６に送ら
れ、回転方向信号発生回路１６の出力は回転速度算出回
路１７に出力される（ステップＳ７またはステップＳ
８）。また、上記平均周期算出回路２２の出力（周期Ｔ
m）は、回転速度算出回路１７に送られ、回転速度算出
回路１７は、上記従来例と同様に、上記出力信号の周期
に基づいて羽根車２の回転速度を検出し、流量演算回路
１８は、上記回転速度算出回路１７の出力に基づいて噴
射流の流速Ｖと流量Ｑとを求めて出力する。
は、羽根車２の回転が時計回りの場合には、検出パルス
がＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ａ→‥の順で出力されるので、パル
ス列発生回路２４からは、図９に示すように、Ｐ＝‥，
１，０，１，１，１，０，‥なるパルス列がパルス列判
定回路２５に送られる。一方、羽根車２の回転が反時計
回りの場合には、検出パルスはＤ→Ｃ→Ｂ→Ａ→Ｄ→‥
の順で出力されるので、パルス列発生回路２４からは、
Ｑ＝‥，０，１，０，０，０，１，‥がパルス列判定回
路２５に送られ、羽根車２の回転方向が判定される（ス
テップＳ６）。例えば、上記パルス列判定回路２５を、
５入力の多数決回路で構成すれば、上記パルス列Ｐはど
この５パルスをとっても１は２つ以下であり、パルス列
Ｑはどこの５パルスをとっても１は３つ以上であるの
で、上記多数決回路によりパルス列を容易に判定でき
る。上記判定結果は回転方向信号発生回路１６に送ら
れ、回転方向信号発生回路１６の出力は回転速度算出回
路１７に出力される（ステップＳ７またはステップＳ
８）。また、上記平均周期算出回路２２の出力（周期Ｔ
m）は、回転速度算出回路１７に送られ、回転速度算出
回路１７は、上記従来例と同様に、上記出力信号の周期
に基づいて羽根車２の回転速度を検出し、流量演算回路
１８は、上記回転速度算出回路１７の出力に基づいて噴
射流の流速Ｖと流量Ｑとを求めて出力する。
【００２０】このように、本実施の形態２によれば、半
回転毎に羽根車２の羽根幅を順次増加させるようにした
ので、羽根車２の回転方向により検出パルスのパルス幅
の配列順序が異った検出信号が得られる。この上記検出
信号のパルス幅の配列の違いを識別することにより羽根
車２の回転方向を容易に判別することができる。したが
って、１本の反射型光ファイバー３Ｒで、羽根車２の回
転速度と回転方向とを同時に求めることができる。
回転毎に羽根車２の羽根幅を順次増加させるようにした
ので、羽根車２の回転方向により検出パルスのパルス幅
の配列順序が異った検出信号が得られる。この上記検出
信号のパルス幅の配列の違いを識別することにより羽根
車２の回転方向を容易に判別することができる。したが
って、１本の反射型光ファイバー３Ｒで、羽根車２の回
転速度と回転方向とを同時に求めることができる。
【００２１】なお、本実施の形態２おいては、各パルス
の立上がり点ｔuを求め、各ｔuの値に基づいて、パルス
幅差Ｓu＝Δu−Δu-1を求めたが、図１０に示すよう
に、各パルス毎に立上がり点ｔuiと立下がり点ｔdiを求
めて各パルス幅Δuiを算出し、パルス幅差Ｓu＝Δu−Δ
u-1を求めてもよい。この場合には、上記Ｔp＝Ｔm／４
に相当するパルス間隔Ｔkは、Ｔk＝｛（ｔuk＋ｔdk）−
（ｔuk-1＋ｔdu-1）｝／２で与えられるので、上記例の
ように４個前のパルスの立上がり時間を記憶しておく必
要がない。また、上記例では、簡単のため、羽根車２を
半回転毎に時計周りに羽根幅の小さい羽根部１を順に配
置した構成としたが、羽根車２の羽根数や羽幅の構成
は、これに限るものではない。但し、羽根部１の羽根幅
を大きい順または小さい順でなく配列した場合には、検
出信号処理回路９Ｒの構成もそれに応じて設計変更する
必要があることは言うまでもない。また、本実施の形態
２おいては、１本の反射型光ファイバー３Ｒを用いて羽
根車２からの反射光の強度を検出したが、１対の透過型
の光ファイバーを用いても同様の効果が得られる。
の立上がり点ｔuを求め、各ｔuの値に基づいて、パルス
幅差Ｓu＝Δu−Δu-1を求めたが、図１０に示すよう
に、各パルス毎に立上がり点ｔuiと立下がり点ｔdiを求
めて各パルス幅Δuiを算出し、パルス幅差Ｓu＝Δu−Δ
u-1を求めてもよい。この場合には、上記Ｔp＝Ｔm／４
に相当するパルス間隔Ｔkは、Ｔk＝｛（ｔuk＋ｔdk）−
（ｔuk-1＋ｔdu-1）｝／２で与えられるので、上記例の
ように４個前のパルスの立上がり時間を記憶しておく必
要がない。また、上記例では、簡単のため、羽根車２を
半回転毎に時計周りに羽根幅の小さい羽根部１を順に配
置した構成としたが、羽根車２の羽根数や羽幅の構成
は、これに限るものではない。但し、羽根部１の羽根幅
を大きい順または小さい順でなく配列した場合には、検
出信号処理回路９Ｒの構成もそれに応じて設計変更する
必要があることは言うまでもない。また、本実施の形態
２おいては、１本の反射型光ファイバー３Ｒを用いて羽
根車２からの反射光の強度を検出したが、１対の透過型
の光ファイバーを用いても同様の効果が得られる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
羽根車式流量計は、１本の反射型光ファイバーを上記羽
根車の中心位置より流体の上流または下流側にずらした
位置に配設して上記羽根部の側面に照射された光の反射
光を検出するようにしたので、検出信号として非対称な
検出波形を得ることができる。したがって、上記検出波
形を識別することにより羽根車の回転方向を容易に判別
することができる。
羽根車式流量計は、１本の反射型光ファイバーを上記羽
根車の中心位置より流体の上流または下流側にずらした
位置に配設して上記羽根部の側面に照射された光の反射
光を検出するようにしたので、検出信号として非対称な
検出波形を得ることができる。したがって、上記検出波
形を識別することにより羽根車の回転方向を容易に判別
することができる。
【００２３】また、請求項２に記載の羽根車式流量計
は、検出された反射光のアナログ波形に対してレベルの
異なる２つの閾値を設定し上記２つの閾値に基づいた矩
形波を発生させるとともに、上記２つの矩形波の位相差
を比較して上記羽根車の回転方向を検出する検出信号処
理手段を備えたので、上記非対称な検出波形を容易に識
別でき、したがって、１本の反射型光ファイバーで羽根
車２の回転速度と回転方向とを同時に求めることができ
る。
は、検出された反射光のアナログ波形に対してレベルの
異なる２つの閾値を設定し上記２つの閾値に基づいた矩
形波を発生させるとともに、上記２つの矩形波の位相差
を比較して上記羽根車の回転方向を検出する検出信号処
理手段を備えたので、上記非対称な検出波形を容易に識
別でき、したがって、１本の反射型光ファイバーで羽根
車２の回転速度と回転方向とを同時に求めることができ
る。
【００２４】請求項３に記載の羽根車式流量計は、羽根
車の隣合う羽根部の羽根幅を異なるようにしたので、パ
ルス幅の配列順序が異った検出信号を得ることができ
る。したがって、上記検出信号のパルス幅の配列の違い
を識別することにより羽根車の回転方向を容易に判別す
ることができる。
車の隣合う羽根部の羽根幅を異なるようにしたので、パ
ルス幅の配列順序が異った検出信号を得ることができ
る。したがって、上記検出信号のパルス幅の配列の違い
を識別することにより羽根車の回転方向を容易に判別す
ることができる。
【００２５】また、請求項４に記載の羽根車式流量計
は、１本の反射型光ファイバーまたは１対の透過型光フ
ァイバーと、羽根部の羽根幅に対応した各透過光または
各反射光の隣合うパルス幅の差を算出するとともに上記
パルス幅の差の配列に基づいて上記羽根車の回転方向を
検出する検出信号処理回路とを備えたので、上記パルス
幅の差の配列順序を容易に識別でき、したがって、１本
の反射型光ファイバーまたは１対の透過型光ファイバー
により、羽根車の回転速度と回転方向とを同時に求める
ことができる。
は、１本の反射型光ファイバーまたは１対の透過型光フ
ァイバーと、羽根部の羽根幅に対応した各透過光または
各反射光の隣合うパルス幅の差を算出するとともに上記
パルス幅の差の配列に基づいて上記羽根車の回転方向を
検出する検出信号処理回路とを備えたので、上記パルス
幅の差の配列順序を容易に識別でき、したがって、１本
の反射型光ファイバーまたは１対の透過型光ファイバー
により、羽根車の回転速度と回転方向とを同時に求める
ことができる。
【図１】本発明の実施形態１に係わる羽根車式流量計の
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態１に係わる反射光の強度を説
明するための図である。
明するための図である。
【図３】本発明の実施形態１に係わる検出信号処理回路
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施形態１に係わるコンパレータ出力
波形である。
波形である。
【図５】本発明の実施形態２に係わる羽根車の構造を示
す図である。
す図である。
【図６】本発明の実施形態２に係わる羽根車式流量計の
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図７】本発明の実施形態２に係わる検出信号パルスを
示す図である。
示す図である。
【図８】本発明の実施形態２に係わる検出信号処理回路
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
【図９】本発明の実施形態２に係わる検出信号処理回路
の回転方向検出の動作を説明するためのフローチャート
である。
の回転方向検出の動作を説明するためのフローチャート
である。
【図１０】本発明の実施形態２に係わる検出信号パルス
の他の信号処理方法を説明するための図である。
の他の信号処理方法を説明するための図である。
【図１１】従来の羽根車式流量計の構成を示す図であ
る。
る。
【図１２】従来の羽根車式流量計の検出信号パルスを示
す図である。
す図である。
１ （羽根車の）羽根部 ２ 羽根車 ３Ｒ 反射型光ファイバー ５Ｒ 反射型用駆動検出回路 ９Ｒ 検出信号処理回路 １３ａ，１３ｂ 基準電圧設定部 １４ａ，１４ｂ コンパレータ １５ 位相差比較回路 １６ 回転方向信号発生回路 １７ 回転速度算出回路 １８ 流量演算回路 １９ ｔu算出回路 ２０ タイマ ２１ Ｔu算出回路 ２２ 平均周期算出回路 ２３ 差分判定回路 ２４ パルス列発生回路 ２５ パルス列判定回路
フロントページの続き (72)発明者 長谷川 敏行 埼玉県東松山市箭弓町３丁目13番26号 株 式会社ゼクセル東松山工場内 (72)発明者 鈴木 英治 埼玉県東松山市箭弓町３丁目13番26号 株 式会社ゼクセル東松山工場内
Claims (4)
- 【請求項１】 被計測流体の流路中に配置された羽根車
の羽根部に光を照射し、上記照射された光の透過光また
は反射光を検出して上記羽根車の回転速度を算出するこ
とにより上記流体の流量を検出する羽根車式流量計にお
いて、上記光の照射及び検出手段として、１本の反射型
光ファイバーを上記羽根車の中心位置より流体の上流ま
たは下流側にずらした位置に配設して上記羽根部の側面
に照射された光の反射光を検出するようにしたことを特
徴とする羽根車式流量計。 - 【請求項２】 検出された反射光のアナログ波形に対し
てレベルの異なる２つの閾値を設定し上記２つの閾値に
基づいた矩形波を発生させるとともに、上記２つの矩形
波の位相差を比較して上記羽根車の回転方向を検出する
検出信号処理手段を備えたことを特徴とする請求項１記
載の羽根車式流量計。 - 【請求項３】 被計測流体の流路中に配置された羽根車
の羽根部に光を照射し、上記照射された光の透過光また
は反射光を検出し上記羽根車の回転速度を算出すること
により上記流体の流量を検出する羽根車式流量計におい
て、羽根車の隣合う羽根部の羽根幅を異なるようにした
ことを特徴とする羽根車式流量計。 - 【請求項４】 １本の反射型光ファイバーまたは１対の
透過型光ファイバーと、羽根部の羽根幅に対応した各透
過光または各反射光の隣合うパルス幅の差を算出すると
ともに上記パルス幅の差の配列に基づいて上記羽根車の
回転方向を検出する検出信号処理回路とを備えたことを
特徴とする請求項３記載の羽根車式流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7767997A JPH10267709A (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 羽根車式流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7767997A JPH10267709A (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 羽根車式流量計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10267709A true JPH10267709A (ja) | 1998-10-09 |
Family
ID=13640586
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7767997A Pending JPH10267709A (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 羽根車式流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10267709A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105841755A (zh) * | 2016-04-28 | 2016-08-10 | 东北大学 | 一种改进型光纤涡轮流量计 |
| CN107525942A (zh) * | 2016-06-21 | 2017-12-29 | 中国石油天然气股份有限公司 | 流速测量装置 |
| CN110893323A (zh) * | 2018-09-12 | 2020-03-20 | 台山市旺春达环保科技有限公司 | 一种滤芯组件检测设备 |
| CN118465306A (zh) * | 2024-07-10 | 2024-08-09 | 北京卓镭激光技术有限公司 | 一种基于光电感应的流速计及激光冷却系统 |
-
1997
- 1997-03-28 JP JP7767997A patent/JPH10267709A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105841755A (zh) * | 2016-04-28 | 2016-08-10 | 东北大学 | 一种改进型光纤涡轮流量计 |
| CN107525942A (zh) * | 2016-06-21 | 2017-12-29 | 中国石油天然气股份有限公司 | 流速测量装置 |
| CN110893323A (zh) * | 2018-09-12 | 2020-03-20 | 台山市旺春达环保科技有限公司 | 一种滤芯组件检测设备 |
| CN118465306A (zh) * | 2024-07-10 | 2024-08-09 | 北京卓镭激光技术有限公司 | 一种基于光电感应的流速计及激光冷却系统 |
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