JPS5880523A - カルマン渦流量計 - Google Patents

カルマン渦流量計

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JPS5880523A
JPS5880523A JP56179070A JP17907081A JPS5880523A JP S5880523 A JPS5880523 A JP S5880523A JP 56179070 A JP56179070 A JP 56179070A JP 17907081 A JP17907081 A JP 17907081A JP S5880523 A JPS5880523 A JP S5880523A
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JP
Japan
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vortex
optical system
karman vortex
voltage
signals
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Pending
Application number
JP56179070A
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Inventor
Michihiko Tsuruoka
鶴岡 亨彦
Mutsumi Nanun
睦 南雲
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Fuji Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Priority to GB08502843A priority patent/GB2159946B/en
Publication of JPS5880523A publication Critical patent/JPS5880523A/ja
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Priority to GB08502848A priority patent/GB2160317B/en
Priority to GB08502846A priority patent/GB2160315B/en
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/18Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
    • F02D41/185Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow using a vortex flow sensor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M69/00Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
    • F02M69/46Details, component parts or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus covered by groups F02M69/02 - F02M69/44
    • F02M69/48Arrangement of air sensors
    • GPHYSICS
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、流体の流れの中に垂直に挿入される柱状の
渦発生体の両@面近傍に生じる圧力変動によシ変位せし
められる板状部材の変位娠動数またハ変位周波数を光学
的に検出するようにしたカルマン渦*tti、%に渦検
出信号の処理回路を改良したカルマン渦流量針に関する
この撞のカルマン渦流量計としては、本出願人が提案(
特願昭56−90813号)した次のようなものがある
累1図はかかるカルマン渦流量針を示す構成図(正面図
)、第2図は渦検出装置を示す構成図、第3図は渦検出
波形を示す波形内でめる@第1図において、lは管路、
2はカルマン渦を発生させるための渦発生体、3.3’
は開口、4/Ii渦検出部、srt光ファイバ、6は渦
検出信号の処理(ロ)路であ多、4〜6によって渦検出
装置が形成される。第2図に示される如く、渦検出部4
には断面かは譬2等辺3角形状の嶽動室43が形成され
ておシ、該蚤動室43には渦発生体2の近傍に発生した
渦によって振動する振動板44が設けられている。なお
、41.42tiカルマン渦の導圧口である。また、信
号処理回路6は発光素子61゜受光素子62および波形
整形(ロ)路63より構成される。
こ\で、第1図および第2図を参照してその動作を説明
する。
管路10所定個所に取〕付けられた渦発生体20両側面
近傍にカルマン渦が発生すると、該渦にもとづく圧力が
開口3、導圧口41または42を介して振動板44に伝
えられ、これによって振動板44が変位する。この渦は
渦発生体20両側面近傍に交互に発生するので、この渦
によって振動板44が振動する。該振動板44には、信
号処理回路60発光素子61からの光が光ファイバ5a
を介して導入され、該導入光は振動板44の表面で反射
し、光ファイバ5bt−経て受光素子62へ与えられる
。なか、この場合、光ファイバ5 a r5b#′i、
その端面が振動板44の振a面にはソ垂直に対向させら
れているので、振動板44の変位に応じて受光素子62
への入射光量が変化する。
このようにして、受光素子62には振動板44の一往復
に対応した信号が得られ、これによって渦伽動Mまたは
周波数を検出することができる。
受光素子62によって検出される信号は、例えば#43
図(4)に示されるように、振動板の静止時の平衡位置
で得られる一定の光量に対応する直流成分EOに、撮動
板の!M動に伴なって生じる光量変化に対応する交流成
分aが重畳された形となる〇従来、この種信号を波形整
形する方法としては、単に交流的に増幅する方法が提案
されているが、この場合上記の如き渦の周波数がl0M
5−IKHzと広範囲に及ぶものであるため、一般には
回路構成が複雑になるという欠点がある。また、渦検出
出力信号を一定の設定値と比較することによって波形整
形する方法も考えられるが、この方法は光学系の汚損な
どによって光量が変化すると、前記出力信号の直流成分
も変化するこ去になるので、一定の設定11ではこの変
化に追随できず、したがって渦周波数を検出できなくな
るという欠点がある。
この発明は上記に鑑みなされたもので、構成が簡単で、
しかも発、受光素子のばらつきゃ光学系の汚損などによ
る光量変化の影醤を受けずに確実に渦信号を検出するこ
とができる信号処理回路を得ることを目的とする。
上記の目的は、この発明によれば、カルマン渦発生体の
両側面近傍に交互に生じる圧力変動によって振動する板
状部材のl[1jjRIIJ周波数を光学的に検出する
検出手段を備え、該検出周波数にもとづいて流体の流速
または流量を測定するようにしたカルマン渦流量針に前
記検出信号を積分する積分器と、骸積分出力と渦検出信
号とを比較する比較回路とを設け、該比較回路によル渦
検出周波数に応じた矩形波出力を得るようにして達成さ
れる。
以下、この発明の冥瑚例を図面を参照して説明する。
第4図はこの発明の実施例を示す画路図である。
なお、渦検出部は第1図または第2図の如く構成され、
ここには渦検出信号の処理回路部分のみが示されている
第4図において、61.62は第1図または第2図と同
様の発、受光素子、631,633はバッファ増巾器、
632は積分tgIW6.634/fi比較−路、R1
−R6は連抗、CIFiコンデンテ、DIはダイオード
である。
受光素子62の出力信号は一万では直接比較回路634
へ与えられ、他方ではバッファ増巾器631を介して槓
分崗路632に与えられ、該積分(ロ)路632で積分
された後、バッファ増巾器633を介して比較囲路63
4に与えられる。比較回路634ではこれらの信号を比
較し、一致したとき出力信号を発生する。すなわち、受
光素子62の出力は、例えば第3図中)においてaで示
されるように、振動板の静止時の平衡位置で得られる一
足の光量に対応した直流電圧Eo K対しほぼ対称な正
弦波形となる。−万、積分回路632を経た信号#′i
第3図(B)の点−すで示されるように、直流電圧Eo
K等しく、シたがって比較回路634でこれらの電圧を
比較、整形することにより渦周波数に応じた矩形波出力
を得ることがてきる。ところで一般に、発光、受光素子
や光ファイバ等の特性にはバラツキがあるので、#i動
板の静止時の平衡位置く対応する直流電圧EOは個々の
渦検出センサ毎に異なシ、その出力信号は第3図(8)
のa′のように直流電圧EO′を中心としたものに変化
する。しかし上述のように1この出力信号a′と、この
出力信号a′を積分回路632で整流し九@流電圧b′
とを比較して整形するので、直流電圧EOが変化しても
正確に渦周波数を検出することができる゛ものである0
このことは、振動板の反射面や光ファイバ郷の光学系の
汚損による光量低下に伴ない振動板の平衡位置での直流
電圧EOが低下した場合で亀、同様にして渦周波数に応
じた矩形出力を得ることができることを示している。な
お、積分回路6320時定数はできるだけ大きいことが
望ましい。すなわち、時定数が小さいと、渦周波数が低
い場合にリップルが大きく、そのため受光素子61の出
力信号aと、この積分回路632を介した信号すとの差
が少くなり、し九がってノイズの影響を受けやすくなる
ため、この時定数は渦の蛾低周波数よシも大きくするこ
とが重要である。
また、ノイズの影響を防ぐために、第4図に示すごとく
、例えば抵抗R5、R6によって比較器634にヒステ
リシス特性を持たせることが望ましい・第5図は第4図
の実施例の変形例を示す回路図である。
同図において、635は増巾(ロ)路で、差動増巾器6
352と増巾器6355とを有している。63511は
、例えばCd8フオトカプラのごとく、印加電圧が大き
くなると抵抗値が減少する可変抵抗素子で増巾器635
5の利得を調整するためのものである。
この可変抵抗素子63511には、バッファ増巾器63
51を介してバッファ増巾器633の出力Aが導入され
る0この実!M例が第4図の実施例と異なる点は、受光
素子の出力信gaと、この信号を積分回路632を介し
た直流電圧すとの差電圧を増巾すると同時に、増巾器6
355の利得を前記直流信号すの電圧E o (A)の
大きさによって自動調整するように構成した点にある。
ここで、光学系の汚損によって受光素子62への光量が
低下すると、第3図(B)に示すように、受光素子62
の出力信号#iaから1′へと変化する。
すなわち、振動板の静止時の平衡位置で得られる光量に
対応した直流電圧は、EOからEO′へと低下し、また
、振動板の振動による光量変化に対応し友交流電圧もa
からa′へと減少する。しかし、差動増巾器6352は
、受光素子の出力信gaまた#ia’と、この信号を積
分回路632を介して整流した直流信号すまたti b
/とのそれぞれの差を増巾するので、直流電圧KOが変
化しても渦周波数を確実に検出することができる。さら
にまた、Vi直流電圧低下すると、可変抵抗素子635
榛はその抵抗値が増加し、これによって増巾器6355
の利得が増加するので、渦周波数に対応した交流電圧の
減少を補正することができる。したがって、抵抗R11
eR12および可変抵抗素子635.0値を適宜選択す
ることにより増巾器6355の利得を調整することがで
きるので、たとえ光量が低下しても、その影響を受ける
ことなく安定に渦周波数を検出することができる0 なお、この実施例では、いずれも受光素子62の出力信
号をバッファ631を介して積分回路632へ入力して
いるが、抵抗R11およびコンデンサC1からなるイン
ピーダンスを受光素子の負荷抵抗R2よりも十分大きく
することによって、省略することができる。また、振動
子の変位検出の手段として反射光量の変化で検知するよ
うにしたが、透過光を利用するよう構成してもよく、そ
の他光学系の構成や蚕動子のW成も実施例に@るもので
Fiをい。
以上のように、この発明によれば、渦の圧力で振動部材
を振動させ、この変位を光学的手段によって検出して侍
ら扛た出力信号を波形整形する際、該出力信号と、この
出力信号を積分回路を介して整流した直流電圧とを比較
器によって比較整形するように構成したので、発、受光
素子等の光学系の構成1にのバラツキや、光学系の汚れ
等による光ti化によって、検出器の出力信号の直流成
分が変動した場合にも、渦周波数に応じた矩形出力が得
られ、したがって、個々の検出センサ毎の調整が容易で
・、かつ汚損による影響を防止できるなどの実用上の効
果がある・また、光学的変位検出手段から得られた出力
信号を波形整形する際、この出力信号と、この出力信号
を積分回路を介して整流し九厘流信号との偏差を増巾す
るとともに、増巾利得を前記直流信号の大きさに応じて
増巾利得を自動詞贅するよう構成することによシ、光学
系の汚損による光量の低下を回路的に補正することがで
きるので、−そう信頼性が向上するという利点がある。
なお、第1図および第2図の例では、渦発生体lと渦検
出部4とを別々に構成する構造について述べたが、本発
明による信号処理回路は、たとえば、渦発生体の内部に
小部屋を形成し、しかも渦発生体に、渦発生体の両側面
近傍に交互に生じる圧力変動をその小部屋に取入れるた
めの圧力取入口を設け、その小部屋の中心に振動子を設
置するような構成のものにも適用可能である。その場合
には、渦発生体内をその振動子のtMまで光ファイバが
案内される。
【図面の簡単な説明】
lll1rj!All1カルマン渦流量計の従来例を示
す構成図、第2融は渦検出装置を示す構成図、第3図は
渦検出波形を示す波形図、第4図はこの発明の実施例を
示す回路図、第5因はこの発明の他の実施例を示す回路
図である。 符号説明 l・・・管路、2・・・渦発生体、3.3’・・・開口
、4・・・渦検出部、5(sa、sb)・・・光7アイ
パ、6・・・信号処理回路、41.42・・・導圧口、
43・・・撮動室、44・・・振動板、61・・・発光
素子、62・・・受光素子、63・・・波形整形回路、
631,633゜6351・・・バッファ増巾器、63
2・・・積分回路、634・・・比較回路、6352・
・・差動増巾器、635)・・・増巾器、635.・・
・可変抵抗素子、R1−R15・・・抵抗、C1・・・
コンデンサ、D・・・ダイオード代理人 弁i士 並 
木 昭 夫 代理人 弁理士 松 崎   清 第2図 第3図 (A)         CB) 第4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 l)カルマン渦発生体の両側面近傍に交互に生じる圧力
    変動による渦周波数を光電変換して検出する検出手段を
    備えてなるカルマン渦流量計において、前記検出信号を
    積分する積分器を設け、該積分出力と前記検出信号とを
    比較することによって有効な周波数成分のみを抽出する
    ようにしたことを特徴とするカルマン渦流量計。 2、特許請求の範囲第1項に記載のカルマン渦流量計に
    訃いて、前記積分出力と検出信号との偏差を増巾する差
    動増巾器と、該偏差出力をさらに増巾する増巾器と、該
    増巾器の利得を前記積分…力にもとづいて調整する利得
    itIm手段とを設け、該調整手段により検出信号の低
    下を補償するようにしたことを特徴とするカルマン渦流
    量計。
JP56179070A 1981-11-10 1981-11-10 カルマン渦流量計 Pending JPS5880523A (ja)

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JP56179070A JPS5880523A (ja) 1981-11-10 1981-11-10 カルマン渦流量計
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GB08232154A GB2112938B (en) 1981-11-10 1982-11-10 Karman vortex flowmeters
GB08502843A GB2159946B (en) 1981-11-10 1982-11-10 Karmen vortex flowmeters
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5924363A (ja) * 1982-07-31 1984-02-08 Nec Home Electronics Ltd 複数マイクロコンピユ−タのバス共通接続方式

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5924363A (ja) * 1982-07-31 1984-02-08 Nec Home Electronics Ltd 複数マイクロコンピユ−タのバス共通接続方式

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