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

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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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JP
Japan
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capacitance
measurement
volume ratio
capacitance electrode
electrodes
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Application number
JP8395497A
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English (en)
Inventor
Manabu Fueki
学 笛木
Daisuke Yamazaki
大輔 山崎
Shuichi Haruyama
周一 春山
Hitoaki Tanaka
仁章 田中
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.)
Teikoku Oil Co Ltd
Japan Petroleum Exploration Co Ltd
JFE Engineering Corp
Yokogawa Electric Corp
SEKIYU SHIGEN KAIHATSU KK
Original Assignee
Teikoku Oil Co Ltd
Japan Petroleum Exploration Co Ltd
Yokogawa Electric Corp
SEKIYU SHIGEN KAIHATSU KK
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Teikoku Oil Co Ltd, Japan Petroleum Exploration Co Ltd, Yokogawa Electric Corp, SEKIYU SHIGEN KAIHATSU KK, NKK Corp, Nippon Kokan Ltd filed Critical Teikoku Oil Co Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【符号の説明】
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)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
JP8395497A 1997-04-02 1997-04-02 混合物体積割合測定センサ Pending JPH10282032A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
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