JPH10282032A - 混合物体積割合測定センサ - Google Patents
混合物体積割合測定センサInfo
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- JPH10282032A JPH10282032A JP8395497A JP8395497A JPH10282032A JP H10282032 A JPH10282032 A JP H10282032A JP 8395497 A JP8395497 A JP 8395497A JP 8395497 A JP8395497 A JP 8395497A JP H10282032 A JPH10282032 A JP H10282032A
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- Japan
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- capacitance
- measurement
- volume ratio
- capacitance electrode
- electrodes
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 混合物体の不均一分布に基づく測定誤差を防
止し得る混合物体積割合測定センサを提供するにある。 【解決手段】 測定流体の混合物の体積割合を第１容量
電極と第２容量電極とを使用して静電容量測定により検
出する混合物体積割合測定センサにおいて、測定流体が
流れる測定管路の中心軸上に設けられ上流側先端が円錐
状の先端部を有する円柱状の第２容量電極と、前記測定
管路の管壁周面に周方向に相互に絶縁されて配置された
複数の第１容量電極と、該第１容量電極の個々と前記第
２容量電極間の静電容量を別々に測定する静電容量測定
回路と、該静電容量測定回路の測定値から前記測定流体
の混合物の体積割合を演算する演算回路とを具備したこ
とを特徴とする混合物体積割合測定センサである。
止し得る混合物体積割合測定センサを提供するにある。 【解決手段】 測定流体の混合物の体積割合を第１容量
電極と第２容量電極とを使用して静電容量測定により検
出する混合物体積割合測定センサにおいて、測定流体が
流れる測定管路の中心軸上に設けられ上流側先端が円錐
状の先端部を有する円柱状の第２容量電極と、前記測定
管路の管壁周面に周方向に相互に絶縁されて配置された
複数の第１容量電極と、該第１容量電極の個々と前記第
２容量電極間の静電容量を別々に測定する静電容量測定
回路と、該静電容量測定回路の測定値から前記測定流体
の混合物の体積割合を演算する演算回路とを具備したこ
とを特徴とする混合物体積割合測定センサである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、混合物体の不均一
分布に基づく測定誤差を防止し得る混合物体積割合測定
センサに関するものである。
分布に基づく測定誤差を防止し得る混合物体積割合測定
センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３は、従来より一般に使用されている
従来例の要部構成説明図で、例えば、ＵＳＰ４８９９１
０１号に示されている。
従来例の要部構成説明図で、例えば、ＵＳＰ４８９９１
０１号に示されている。
【０００３】図において、１は、混合物の測定流体２が
流れる測定管路である。３は、は測定管路１に設けられ
た第１容量電極である。４は、測定管路１に第１容量電
極３に対向して設けられた第２容量電極である。而し
て、第１、第２容量電極３、４により静電容量電極が構
成される。
流れる測定管路である。３は、は測定管路１に設けられ
た第１容量電極である。４は、測定管路１に第１容量電
極３に対向して設けられた第２容量電極である。而し
て、第１、第２容量電極３、４により静電容量電極が構
成される。
【０００４】５は、第１、第２容量電極３、４間の静電
容量を測定する静電容量測定回路（図示せず）である。
６は、静電容量測定回路５の測定値から、測定流体１２
の混合物の体積割合を演算する演算回路（図示せず）で
ある。
容量を測定する静電容量測定回路（図示せず）である。
６は、静電容量測定回路５の測定値から、測定流体１２
の混合物の体積割合を演算する演算回路（図示せず）で
ある。
【０００５】以上の構成において、第１容量電極３と第
２容量電極４に交流電圧を加えて静電容量測定を行う。
静電容量測定回路５の出力から、演算回路６により、測
定流体２の成分の体積割合を求めることができる。
２容量電極４に交流電圧を加えて静電容量測定を行う。
静電容量測定回路５の出力から、演算回路６により、測
定流体２の成分の体積割合を求めることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な装置においては、多相流や粉体に含まれる水分の体積
割合を測定するために、静電容量を用いた手法が提案さ
れている。これは物質の比誘電率の違いから体積割合を
求めるものであるが、水分の分布が一様でないとき、そ
の分布に大きく影響されて正確な測定ができない。
な装置においては、多相流や粉体に含まれる水分の体積
割合を測定するために、静電容量を用いた手法が提案さ
れている。これは物質の比誘電率の違いから体積割合を
求めるものであるが、水分の分布が一様でないとき、そ
の分布に大きく影響されて正確な測定ができない。
【０００７】測定対象が他の物質であっても同様であ
る。これは電極間に存在する複数の物質が、電気回路に
おける並列コンデンサーを形成するか、直列コンデンサ
ーを形成するか、それらが組み合わされたコンデンサー
が形成されるかという問題となるからである。
る。これは電極間に存在する複数の物質が、電気回路に
おける並列コンデンサーを形成するか、直列コンデンサ
ーを形成するか、それらが組み合わされたコンデンサー
が形成されるかという問題となるからである。
【０００８】電極形状を工夫している特許もみうけられ
るが、不均一分布の影響を除去できるものとはなってい
ない。本発明は、この問題点を解決するものである。
るが、不均一分布の影響を除去できるものとはなってい
ない。本発明は、この問題点を解決するものである。
【０００９】本発明の目的は、混合物体の不均一分布に
基づく測定誤差を防止し得る混合物体積割合測定センサ
を提供するにある。
基づく測定誤差を防止し得る混合物体積割合測定センサ
を提供するにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、 （１）測定流体の混合物の体積割合を第１容量電極と第
２容量電極とを使用して静電容量測定により検出する混
合物体積割合測定センサにおいて、測定流体が流れる測
定管路の中心軸上に設けられ上流側先端が円錐状の先端
部を有する円柱状の第２容量電極と、前記測定管路の管
壁周面に周方向に相互に絶縁されて配置された複数の第
１容量電極からなる第１容量電極群と、該第１容量電極
群の個々と前記第２容量電極間の静電容量を別々に測定
する静電容量測定回路と、該静電容量測定回路の測定値
から前記測定流体の混合物の体積割合を演算する演算回
路とを具備したことを特徴とする混合物体積割合測定セ
ンサ。 （２）装置が配置された部分の測定流体の絶対圧力を測
定する絶対圧力計と、装置が配置された部分の測定流体
の温度を測定する温度計とを具備したことを特徴とする
請求項１又は請求項２記載の多相流流量計。 （３）前記測定流体に腐食されないように前記第２容量
電極と前記第１容量電極に設けられた耐腐食用コーティ
ング体を具備したことを特徴とする請求項１記載の混合
物体積割合測定センサ。 を構成したものである。
に、本発明は、 （１）測定流体の混合物の体積割合を第１容量電極と第
２容量電極とを使用して静電容量測定により検出する混
合物体積割合測定センサにおいて、測定流体が流れる測
定管路の中心軸上に設けられ上流側先端が円錐状の先端
部を有する円柱状の第２容量電極と、前記測定管路の管
壁周面に周方向に相互に絶縁されて配置された複数の第
１容量電極からなる第１容量電極群と、該第１容量電極
群の個々と前記第２容量電極間の静電容量を別々に測定
する静電容量測定回路と、該静電容量測定回路の測定値
から前記測定流体の混合物の体積割合を演算する演算回
路とを具備したことを特徴とする混合物体積割合測定セ
ンサ。 （２）装置が配置された部分の測定流体の絶対圧力を測
定する絶対圧力計と、装置が配置された部分の測定流体
の温度を測定する温度計とを具備したことを特徴とする
請求項１又は請求項２記載の多相流流量計。 （３）前記測定流体に腐食されないように前記第２容量
電極と前記第１容量電極に設けられた耐腐食用コーティ
ング体を具備したことを特徴とする請求項１記載の混合
物体積割合測定センサ。 を構成したものである。
【００１１】
【作用】以上の構成において、第２容量電極と第１容量
電極に交流電圧を加えて静電容量測定を行う。測定は第
１容量電極ごとに、一つ一つ順番に行う。つまり、他の
第１容量電極はガード電極として働くこととなる。
電極に交流電圧を加えて静電容量測定を行う。測定は第
１容量電極ごとに、一つ一つ順番に行う。つまり、他の
第１容量電極はガード電極として働くこととなる。
【００１２】そして各第１容量電極の出力から、演算回
路により、成分の体積割合を求めてそれらを処理して、
全体の体積割合を求めることができる。以下、実施例に
基づき詳細に説明する。
路により、成分の体積割合を求めてそれらを処理して、
全体の体積割合を求めることができる。以下、実施例に
基づき詳細に説明する。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施例の要部
構成説明図で、図２は図１の側断面図である。図におい
て、１１は、測定流体１２が流れる測定管路１３の中心
軸上に設けられ、上流側先端が円錐状の先端部１４を有
する円柱状の第２容量電極である。
構成説明図で、図２は図１の側断面図である。図におい
て、１１は、測定流体１２が流れる測定管路１３の中心
軸上に設けられ、上流側先端が円錐状の先端部１４を有
する円柱状の第２容量電極である。
【００１４】１５は、測定管路１３の管壁周面に周方向
に、相互に絶縁されて配置された複数の第１容量電極か
らなる第１容量電極群である。この場合は、１６個の第
１容量電極１５ａ〜１５ｐが使用されている。
に、相互に絶縁されて配置された複数の第１容量電極か
らなる第１容量電極群である。この場合は、１６個の第
１容量電極１５ａ〜１５ｐが使用されている。
【００１５】１６は、第１容量電極群１５の個々と、第
２容量電極１１間の静電容量を別々に測定する静電容量
測定回路（図示せず）である。この場合は、第１容量電
極１５ａ〜１５ｐの内の１個を、スイッチにより切り替
えて選択して測定する静電容量測定回路が使用されてい
る。
２容量電極１１間の静電容量を別々に測定する静電容量
測定回路（図示せず）である。この場合は、第１容量電
極１５ａ〜１５ｐの内の１個を、スイッチにより切り替
えて選択して測定する静電容量測定回路が使用されてい
る。
【００１６】１７は、静電容量測定回路１６の測定値か
ら、測定流体１２の混合物の体積割合を演算する演算回
路である。１８は、円柱状の第２容量電極１１を、測定
管路１３の中央に固定する２個の支柱であり、この支柱
１８の中を通っている導線により、第２容量電極１１は
静電容量測定回路に接続されている。
ら、測定流体１２の混合物の体積割合を演算する演算回
路である。１８は、円柱状の第２容量電極１１を、測定
管路１３の中央に固定する２個の支柱であり、この支柱
１８の中を通っている導線により、第２容量電極１１は
静電容量測定回路に接続されている。
【００１７】以上の構成において、第２容量電極１１と
第１容量電極群１５に交流電圧を加えて静電容量測定を
行うが、この時、測定は第１容量電極１５ａ〜１５ｐま
で、一つ一つ順番に行う。つまり、他の電極はガード電
極として働くこととなる。
第１容量電極群１５に交流電圧を加えて静電容量測定を
行うが、この時、測定は第１容量電極１５ａ〜１５ｐま
で、一つ一つ順番に行う。つまり、他の電極はガード電
極として働くこととなる。
【００１８】そして各第１容量電極１５ａ〜１５ｐの出
力から、演算回路１７により、成分の体積割合を求めて
それらを処理して、全体の体積割合を求めることができ
る。測定対象を分割して測定することになるので、全体
としての精度は向上する。
力から、演算回路１７により、成分の体積割合を求めて
それらを処理して、全体の体積割合を求めることができ
る。測定対象を分割して測定することになるので、全体
としての精度は向上する。
【００１９】この時用いる体積割合の演算式としては、
例えば、水分率を求めるのであれば、以下の式から求め
られる。 （（ε−εp）／（εa−εp））(εa／ε)Y＝１−φ ここで、ε：混合物の誘電率、添え字は p：水、a：溶
媒、φ：水の体積分率である。
例えば、水分率を求めるのであれば、以下の式から求め
られる。 （（ε−εp）／（εa−εp））(εa／ε)Y＝１−φ ここで、ε：混合物の誘電率、添え字は p：水、a：溶
媒、φ：水の体積分率である。
【００２０】混合物の誘電率εは、満水時の各第１容量
電極１５ａ〜１５ｐと第２容量電極１１の間の静電容量
値から、誘電率に換算する係数をあらかじめ求めてお
き、それを用いて測定時の各第１容量電極１５ａ〜１５
ｐと第２容量電極１１の間の静電容量値から換算する。
電極１５ａ〜１５ｐと第２容量電極１１の間の静電容量
値から、誘電率に換算する係数をあらかじめ求めてお
き、それを用いて測定時の各第１容量電極１５ａ〜１５
ｐと第２容量電極１１の間の静電容量値から換算する。
【００２１】Ｙは混合の度合いを示す係数であり、これ
は流れの状況によって変化させることにより測定精度を
向上することができる。
は流れの状況によって変化させることにより測定精度を
向上することができる。
【００２２】この結果、測定管路１３の管路中心軸に円
柱状第２容量電極１１を置き、測定管路壁に複数の第１
容量電極１５ａ〜１５ｐを形成して、測定管路１３内を
移動する2種類の物質が混合した対象の静電容量を測定
することにより、測定流体１２の混合物中の混合物の不
均一分布に影響されることなく、各成分の体積割合を求
めることができる。
柱状第２容量電極１１を置き、測定管路壁に複数の第１
容量電極１５ａ〜１５ｐを形成して、測定管路１３内を
移動する2種類の物質が混合した対象の静電容量を測定
することにより、測定流体１２の混合物中の混合物の不
均一分布に影響されることなく、各成分の体積割合を求
めることができる。
【００２３】また、上記の計算中においては、各測定成
分の誘電率及び密度は、予め分かっている値を用いる
が、これらの値は、温度や圧力によって変化する。そこ
で、絶対圧センサと温度センサを用いて、測定部分の状
態を計測し、その温度、圧力時の各測定成分の誘電率及
び密度を、計算式あるいは表を用いて求めて、その値を
使用することにより、測定流体の環境条件等の状況が変
化した時でも精度良く測定することが出来る多相流流量
計が得られる。
分の誘電率及び密度は、予め分かっている値を用いる
が、これらの値は、温度や圧力によって変化する。そこ
で、絶対圧センサと温度センサを用いて、測定部分の状
態を計測し、その温度、圧力時の各測定成分の誘電率及
び密度を、計算式あるいは表を用いて求めて、その値を
使用することにより、測定流体の環境条件等の状況が変
化した時でも精度良く測定することが出来る多相流流量
計が得られる。
【００２４】また、絶対圧センサ、温度センサからの出
力を用いて、測定点で標準状態でなくても、物性値表を
用いることにより、混合物の各成分の密度や静電容量な
どの物性値を補正して、標準状態での流量に換算するこ
とができる。
力を用いて、測定点で標準状態でなくても、物性値表を
用いることにより、混合物の各成分の密度や静電容量な
どの物性値を補正して、標準状態での流量に換算するこ
とができる。
【００２５】なお、第２容量電極１１と第１容量電極１
５ａ〜１５ｐとが、測定流体１２に腐食されないよう
に、少なくとも第２容量電極１１に耐腐食性コーティン
グ体２１（図示せず）が設けられても良い事は勿論であ
る。
５ａ〜１５ｐとが、測定流体１２に腐食されないよう
に、少なくとも第２容量電極１１に耐腐食性コーティン
グ体２１（図示せず）が設けられても良い事は勿論であ
る。
【００２６】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の請
求項１によれば、測定管路の管路中心軸に円柱状の第２
容量電極を置き、測定管路壁に複数の第１容量電極を形
成して、測定管路内を移動する2種類の物質が混合した
対象の静電容量を測定することにより、測定流体の混合
物中の混合物の不均一分布に影響されることなく、各成
分の体積割合を求めることができる混合物体積割合測定
センサが得られる。
求項１によれば、測定管路の管路中心軸に円柱状の第２
容量電極を置き、測定管路壁に複数の第１容量電極を形
成して、測定管路内を移動する2種類の物質が混合した
対象の静電容量を測定することにより、測定流体の混合
物中の混合物の不均一分布に影響されることなく、各成
分の体積割合を求めることができる混合物体積割合測定
センサが得られる。
【００２７】本発明の請求項２によれば、測定流体の環
境条件等の状況が変化した時でも精度良く測定すること
が出来る多相流流量計が得られる。また、混合物の各成
分の密度や静電容量などの物性値を補正して、標準状態
での流量に換算することができ、標準状態での流量を容
易に求めることができる多相流流量計が得られる。
境条件等の状況が変化した時でも精度良く測定すること
が出来る多相流流量計が得られる。また、混合物の各成
分の密度や静電容量などの物性値を補正して、標準状態
での流量に換算することができ、標準状態での流量を容
易に求めることができる多相流流量計が得られる。
【００２８】本発明の請求項３によれば、耐食性が良好
な混合物体積割合測定センサが得られる。
な混合物体積割合測定センサが得られる。
【００２９】従って、本発明によれば、混合物体の不均
一分布に基づく測定誤差を防止し得る混合物体積割合測
定センサを実現することが出来る。
一分布に基づく測定誤差を防止し得る混合物体積割合測
定センサを実現することが出来る。
【図１】本発明の一実施例の構成説明図である。
【図２】図１の側断面図である。
【図３】従来より一般に使用されている従来例の構成説
明図である。
明図である。
１１ 第２容量電極 １２ 測定流体 １３ 測定管路 １４ 先端部 １５ 第１容量電極群 １５ａ〜１５ｐ 第１容量電極 １６ 静電容量測定回路 １７ 演算回路 １８ 支柱 ２１ 耐腐食性コーティング体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000006507 横河電機株式会社 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 (72)発明者 笛木 学 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 山崎 大輔 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 春山 周一 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 田中 仁章 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】測定流体の混合物の体積割合を第１容量電
極と第２容量電極とを使用して静電容量測定により検出
する混合物体積割合測定センサにおいて、 測定流体が流れる測定管路の中心軸上に設けられ上流側
先端が円錐状の先端部を有する円柱状の第２容量電極
と、 該第２容量電極に対向して前記測定管路の管壁周面に周
方向に相互に絶縁されて配置された複数の第１容量電極
からなる第１容量電極群と、 該第１容量電極の個々と前記第２容量電極間の静電容量
を別々に測定する静電容量測定回路と、 該静電容量測定回路の測定値から前記測定流体の混合物
の体積割合を演算する演算回路とを具備したことを特徴
とする混合物体積割合測定センサ。 - 【請求項２】装置が配置された部分の測定流体の絶対圧
力を測定する絶対圧力計と、 装置が配置された部分の測定流体の温度を測定する温度
計とを具備したことを特徴とする請求項１記載の多相流
流量計。 - 【請求項３】前記第２容量電極と前記第１容量電極とが
前記測定流体に腐食されないように少なくとも前記第２
容量電極に設けられた耐腐食性のコーティング体を具備
したことを特徴とする請求項１記載の混合物体積割合測
定センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8395497A JPH10282032A (ja) | 1997-04-02 | 1997-04-02 | 混合物体積割合測定センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8395497A JPH10282032A (ja) | 1997-04-02 | 1997-04-02 | 混合物体積割合測定センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10282032A true JPH10282032A (ja) | 1998-10-23 |
Family
ID=13816983
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8395497A Pending JPH10282032A (ja) | 1997-04-02 | 1997-04-02 | 混合物体積割合測定センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10282032A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140052007A (ko) * | 2011-08-02 | 2014-05-02 | 에스엔이씨엠에이 | 2-상 플로우 내의 가스 내용물을 결정하기 위한 다중-전극 센서 |
| CN110455877A (zh) * | 2018-05-08 | 2019-11-15 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种内置电极式电容层析成像传感器 |
-
1997
- 1997-04-02 JP JP8395497A patent/JPH10282032A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140052007A (ko) * | 2011-08-02 | 2014-05-02 | 에스엔이씨엠에이 | 2-상 플로우 내의 가스 내용물을 결정하기 위한 다중-전극 센서 |
| JP2014524566A (ja) * | 2011-08-02 | 2014-09-22 | スネクマ | ２相流におけるガス含有量を測定するための多電極センサ |
| US9632051B2 (en) | 2011-08-02 | 2017-04-25 | Snecma | Multi-electrode sensor for determining the gas content in a two-phase flow |
| CN110455877A (zh) * | 2018-05-08 | 2019-11-15 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种内置电极式电容层析成像传感器 |
| US11162915B2 (en) | 2018-05-08 | 2021-11-02 | Dalian Institute Of Chemical Physics, Chinese Academy Of Sciences | Built-in electrode electrical capacitance tomography sensor |
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