JPS59136619A - 渦流量計 - Google Patents

渦流量計

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JPS59136619A
JPS59136619A JP58012484A JP1248483A JPS59136619A JP S59136619 A JPS59136619 A JP S59136619A JP 58012484 A JP58012484 A JP 58012484A JP 1248483 A JP1248483 A JP 1248483A JP S59136619 A JPS59136619 A JP S59136619A
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JP
Japan
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vortex
flow rate
hot wire
signal
detecting
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Pending
Application number
JP58012484A
Other languages
English (en)
Inventor
Shunichi Wada
俊一 和田
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP58012484A priority Critical patent/JPS59136619A/ja
Publication of JPS59136619A publication Critical patent/JPS59136619A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/20Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
    • G01F1/32Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters
    • G01F1/325Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)

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】 本発明は渦の生成数を検出して流速又は流量を測定する
渦流量計に関するものである。
一般に、渦信号の検出に当たシ、熱線流速計を構成する
熱線を用い、該熱線の電気信号から渦周波数を検出する
と同時に、被測定流体の流速を測定すれば体積流量と質
量流量を同時に検出可能であることは従来から知られて
いた。
ところで、渦信号の検出に用いる上記熱線には、高い渦
周波数に応答する必要性から高い応答性が要求される。
この為、線径も細くなければならず、細くても切れにく
い引張シ強度の強い材料の熱線が必要となる。一方、流
体の質量流量を測定するのに用いられる熱線には、応答
性はそれ程必要でないことがら線径を太くすることがで
き、それだけ引張シ強度も強く出来る反面、熱線の長時
間使用によって付着物が生成するため、これによって質
量流量の計測誤差が生じないように、この句着物を焼き
切る(パーンオフ)必要があシ、そこで加熱しても特性
劣化の少ない特性の安定したセ料の熱線が要求されてい
る。しかるに、この両方の要求を同時に満たす材料を入
手することは難かしく、実際のところ、同一仕様の熱線
を2本対称に張設して構成された従来の熱線検出式流逍
計では実現困難であった。
本発明は上記の如き従来のものの欠点全除去するために
なされたもので、渦流量計の周波数出力の持つ特徴と、
熱線流速計のアナログ出力の持つ特徴とを兼ね備えた構
成によシ、体積流邦と同時に質量流量をも測定可能な渦
流量計を提供することを目的としている。
以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第1図は本発明の一実施例を示す渦流量計1の全体構成
図であり、第2図はこの渦流量計1全導管2の中に設置
し、この導管2内を矢印方向に流れる流体、例えば空気
の離開又は流速を測定する場合を示す概略説明図である
第1図において、3は渦発生体、4および5はそれぞれ
熱線、6はこの熱線4および5の支持体、7はその詳細
な回路を第3図に示す測定回路である。
なお、第3図に示す測定回路7において、8は電源電圧
Vccの電源端子、9a〜9zは抵抗、10a〜10d
は演算増幅器、11. aおよびllbはコンデンサ、
12aおよび12bはトランジスタ、13は第4図(a
)に示す第1信号Vlが出力するノード、14は第4図
(b)に示す第2信号v2が出力するノード、15は第
4図(c)に示す第3信号V3が出力するノード、16
は第4図(d)に示す第4信号v4が出力する第1出力
端子、17Fi第4図(e)に示すアナログ電圧の第5
信号V5が出力する第2出力端子、18は復調信号Vp
pが出力する第3出力端子である。
なお、前記抵抗9a、9b、9dおよび演算増幅器10
aにより、熱線4の温度と吸入空気との温度差が略一定
になるように制御する第1ブリツノ回路全構成する。同
様に、前記抵抗9q、9r。
9tおよび演算増幅器10bによシ、熱線5の温度と吸
入空気との感度差が略一定になるように制御する第2ブ
リッジ回路を構成する。また、前記抵抗9f、9eおよ
びトランジスタ12aにより。
前記第1ブリッジ回路の出力を電流増幅する第1増幅回
路を構成する。同様に、前記抵抗9u、9vおよびトラ
ンジスタ12bにより一前記第2ブリッジ回路の出力を
電流増幅する第2増幅回路を構成する。また、前記抵抗
9Cは第4図(a)に示す第1信号V1ヲ安定化するも
のである。同様に、抵抗9sは第4図(b)に示す第2
信号V2に安定化するものである。また、熱線4、第1
ブリッジ回路、第1増幅回路および抵抗9Cから構成す
る回路己渦発生体3の後流側に発生する片側のカルマン
渦列の第1伯号Vlk検出するものであるが、それ自身
で熱線流量計の検出回路を構成する。同様に、熱線5.
第2ブリツノ回路、第2増幅回路および抵抗9sから構
成する回路は渦発生体3の後流側に発生する他方の片側
のカルマン渦列の第2信号■を検出するものであるが、
それ自身で熱線流量計の検出回路を構成する。また、前
記抵抗9g、9h。
9m、9n、9p、演算増幅器10c、コンデンサll
a、llbにより、第1信号Vlと第2信号V2との差
信号全増幅して、第3信号Vs ’(c’高出力る第1
差動回路全構成する。前記抵抗9i、9j。
9 k 、 9 、tおよび演錯増幅器10dによシ、
第3信号V3を整形して第4信号V4を出力する波形整
形回路を構成する。また、前記第1ブリッジ回路の平衡
条件は、 同様に、前記第2ブリッジ回路の平衡条件は次に、上記
構成に基づき、本発明の一実施例の動作について説明す
る。
まず、熱線4の抵抗温度係数と抵抗9aの抵抗温度係数
を等しく設定すれば熱線4の温度制御JFi熱線流速計
で言う温度差変化法の温度制御を構成し、片側のカルマ
ン渦列の第1信号Vl(第4図(a)参照)を検出する
と共に、熱線4全流れる箪流工H1は吸入空気の温度、
圧力の変化に係わらず、質量流量に対応した値となり、
演算増幅器10aの電圧V+もしくはV−は質量流1に
対応した値になる。同様に、熱線5の抵抗温度係数と抵
抗9aの抵抗温度係数を等しく設定すれば熱線5の温度
制御は熱線流速計で言う温度差変化法の温度制御全構成
し、−他方の片側のカルマン渦列の第2侶号V2 (第
4図(b)参照)全検出すると共に、熱線4を流れる霜
1流IH2は吸入空気の温度、圧力の変化に係わらず、
質量流量に対応した値となり、演詣増幅器10bの電圧
V+もしくはV−は質量流量に対応した値になる。一方
、渦発生体3の後流には左右に対称で規則的なカルマン
渦列が発生する。このため、熱線4および5は平均流速
によシ冷却されると同時に、かつ交互に高周波の渦周波
数で冷却される。
いま、熱線4を高周波の渦信号には応答出来ない太い線
径の熱線で形成する。一方、渦信号を高速度で検出する
為の熱線5は細い線径のもので形成する。この場合、こ
の熱線4および5を所定の温度に保つための前記第1信
号V1および第2信号V2は、平均速度に対応した成分
V、およびv2、カルマン渦による流速変化に対応した
成分ΔV2とからなる。ところで、熱線流速計の基本原
理によれば、熱線の線形や相料が異なっても1と2の値
を等しく設定する事は可能であるので% VlとV2の
差信号を増巾することにより、第4図(c)に示す如き
第3信号v3が得られる。そして、この第3信号V3は
前記波形整形回路で波形整形されて、周波数信号である
第4信号V4が得られる(第4図(d)参照)。ところ
で、この第4信号V4の周波数と吸入空気の流速との比
率は略一定であることから、吸入9気の単位時間当たシ
の体積流量に等しい周波数信号が得られる。
次に、熱線4の抵抗温度係数と抵抗9aの抵抗温度係数
を等しくすると共に、熱線5の抵抗温度係数と抵抗9q
の抵抗温度係数を等しくすれば、熱線4および熱線5は
それぞれ吸入空気との温度差が吸入空気の温度上昇に応
じて少しずつ大きくなってゆく、いわゆる熱線流速計の
温度差変化法を構成する。このため、吸入空気の温度、
圧力にかかわらず、吸入空気の質量流量を検出すること
ができる。この質量流量の関数は熱線の制御電流であシ
、抵抗9dおよび9tめ端子電圧も質量流量の度数であ
る。
第5信号V5は V+=Vs= (A十BUL/2) 1/2fcだL、
U : (kP/hr)となり、第4図(e)に示す如
く1通常の熱線流速計と同シアナログ出力を得ることが
できる。
そして、このアナログ出力■5から被測定流体である吸
入空気の質量流tUを得ることが出来る。
又、主に平均流速を検出する為の前記熱線4は。
上述の如く、もう一方の熱線5の様に渦信号全高速度で
検出する必要がないので、線径を太くすることができ1
例えは白金や白金合金の様な引張り強度は弱くても化学
的に安定な金属を使用することが出来る。このような安
定な金属線を用いれば、例えVi第3図に示す電気回路
図中の抵抗9dの値を必要に応じて小さい値に切シ換え
て核熱ffM4を高温に設定し、熱線4に付着した汚れ
等をバーンオフさせることによってこの誤差要因を容易
に除去することが出来る。
このように5本発明の一実施例によれば主に渦による流
速変化の成分を検出する為の熱線5と、主に平均流速を
検出する為の熱線4とを備え、その差信号から渦信号と
渦周波数を検出するよう構成したことにより、カルマン
渦の周波数信号V4と熱線流速側のアナログ出力V5と
全同時に、高精度でしかも長時間にわたり安定に検出す
ることができ、又カルマン渦以外の流れの変化5例えば
平均流速やその急激な変化、破測定流体の温度の変化等
は同相成分として打ち消されるので、具体的には、自動
車の吸入空気量を測定して燃料噴射量を制御する場合の
様な、流量範囲が広く流速や@度の変化の大きい流体の
正確な測定に有効であるという犬なる実用的効果を奏す
る。
なお、上記実施例では、熱線4と5を左右対称の位置に
配置しであるのに、上記熱線4の応答性は全くカルマン
渦成分を含まない場合について説明したが、低周波の渦
成分を検出しても本発明の一実施例の動作に不具合が生
じないことは云うまでもない。
また、上記熱線4の位置は、例えば上記渦発生体3の上
流側であっても、両側であっても、平均流速の検出出来
る場所であればどこでも良い。
以上説明したとおり、本発明によれは感熱素子で検出す
る渦流量計において、 fNiJi検出する感熱素子と
、平均流速を検出する感熱素子とを用いた簡単な構成に
より、渦周波数と感熱素子の制御信号との検出からそれ
ぞれ体積流量と質量流量とを同時に測定出来るという大
なる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す渦流量計の測定部構成
図、第2図は第1図に示す渦流量計を流体の流れる導管
の中に設置した場合を示す概略説明図、第3図は第1図
に示す測定回路の詳細な回路格成図、第4図(a)〜(
d)は第3図各要部の動作波形図である。 1・・・渦流量計、2・・・導管、3・・・渦発生体、
4゜5・・・熱線、7・・・測定回路、8・・・電源端
子、10a〜10 d−・・演算増幅器、lla、ll
b、20a。 20b・・・コンデンサ、12a、12b・・・トラン
ジスタ、13〜15・・・ノード、16〜18・・・出
力端子。 なお、図中、同一符号は同−甘たけ相当部分を示す。 代理人   葛  野  信  −

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)被測定流体中に設けられた渦発生体と、上記渦発
    生体により上記被測定流体の流量を流体的な渦の変化と
    して捉え、これを電気的渦信号の周波数の変化として検
    出する為の感熱素子と、上記被測定流体の流速を測定す
    る為の感熱素子と、上記両感熱素子から得られる電気信
    号の差信号を増幅して渦周波数を検出する手段とを備え
    たことf:特徴とする渦流量計。
  2. (2)上記渦信号を検出する為の感熱素子には応答性の
    優れた線径の細い熱線を、上記流速を測定する為の感熱
    素子には太い線径の熱線を用いたことを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の渦流量計。
  3. (3)上記流速を測定する為の感熱素子はその熱線を高
    温に加熱することにより、その付着物をパーンオフさせ
    るようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第2項記
    載の渦流量計。
  4. (4)上記渦信号を主に検出する為の熱線にタングステ
    ンもしくは表面処理されたタングステン線を、上記流速
    を主に検出するための熱線に白金もしくは白金合金線を
    それぞれ用いたことを特徴とする特許請求の範囲第1項
    、第2項、或いは第3項記載の渦流量計。
JP58012484A 1983-01-26 1983-01-26 渦流量計 Pending JPS59136619A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4772112A (en) * 1984-11-30 1988-09-20 Cvi/Beta Ventures, Inc. Eyeglass frame including shape-memory elements
US4895438A (en) * 1983-12-06 1990-01-23 Cvi/Beta Ventures, Inc. Eyeglass frame including shape-memory elements
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5783738A (en) * 1980-11-11 1982-05-25 Nissan Motor Co Ltd Formation of frp coil spring

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