JPS59180435A - カルマン渦流量計 - Google Patents
カルマン渦流量計Info
- Publication number
- JPS59180435A JPS59180435A JP58055723A JP5572383A JPS59180435A JP S59180435 A JPS59180435 A JP S59180435A JP 58055723 A JP58055723 A JP 58055723A JP 5572383 A JP5572383 A JP 5572383A JP S59180435 A JPS59180435 A JP S59180435A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- detector
- fluid
- columnar body
- karman vortex
- mass
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/05—Measuring 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
- G01F1/20—Measuring 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
- G01F1/32—Measuring 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
- G01F1/325—Means 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。
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，流体の流れの中に挿入された柱状体によっ
て発生するカルマン渦の周波数を、このカルマン渦にも
とづく流体中の圧力変動から検出して流体の流量を測定
するカルマン渦流量計に関する。
て発生するカルマン渦の周波数を、このカルマン渦にも
とづく流体中の圧力変動から検出して流体の流量を測定
するカルマン渦流量計に関する。
流れている流体中に柱状体を挿入すると，その柱状体の
流れに向って左右の側面附近に左右交互でかつ規則的な
いわゆるカルマン渦が発生する。
流れに向って左右の側面附近に左右交互でかつ規則的な
いわゆるカルマン渦が発生する。
このカルマン渦の発生周波数Ｆは柱状体の横断面におけ
る基準寸法，たとえば柱状体が丸棒である場合はその直
径をＤ，流体の流速をＶとすると、比例定数をＫとして
（１）式で表される。
る基準寸法，たとえば柱状体が丸棒である場合はその直
径をＤ，流体の流速をＶとすると、比例定数をＫとして
（１）式で表される。
Ｆ ： Ｋ Ｖ／Ｄ ・・・・・・（
１）したがってこのＦを測定するこきによって■すなわ
ち流体の流速または流量を測定することができる。
１）したがってこのＦを測定するこきによって■すなわ
ち流体の流速または流量を測定することができる。
カルマン渦流量計は上記のＦを測定して流体の流量を測
定するものであるが，流体中にカルマン渦が発生すると
その部分の圧力が下がるので，この圧力変動を検出する
ことによって上記の手を測定することができる。このた
め従来、柱状体の側面に直接ダイアフラムを設けて前記
の圧力変動を検出したり、あるいは外方によって電気信
号を発生する圧電材料製の検出器を柱状体中に埋めこん
で前記の圧力変動にもとづく柱状体中の応力変動をこの
検出器で検出して、これによって圧力変動を検出したり
するカルマン渦流量計がよく知られている。
定するものであるが，流体中にカルマン渦が発生すると
その部分の圧力が下がるので，この圧力変動を検出する
ことによって上記の手を測定することができる。このた
め従来、柱状体の側面に直接ダイアフラムを設けて前記
の圧力変動を検出したり、あるいは外方によって電気信
号を発生する圧電材料製の検出器を柱状体中に埋めこん
で前記の圧力変動にもとづく柱状体中の応力変動をこの
検出器で検出して、これによって圧力変動を検出したり
するカルマン渦流量計がよく知られている。
このようなカルマン渦流量計は柱状体を流路を形成する
管壁に固定して使用するのが通例であるから、このよう
な場合振動が管壁を介して柱状体に伝播するとこの振動
が前記のダイアフラムや圧電材料製検出器に及び、この
結果これらの圧力変動検出信号には前記の振動が雑ｆ々
して含まれることになる。したがって管壁を介して波及
する外来振動が太きいと従来のカルマン渦流量計ではＳ
／Ｎ 比が悪くなり測定誤差が大きくなるという欠点
がある。
管壁に固定して使用するのが通例であるから、このよう
な場合振動が管壁を介して柱状体に伝播するとこの振動
が前記のダイアフラムや圧電材料製検出器に及び、この
結果これらの圧力変動検出信号には前記の振動が雑ｆ々
して含まれることになる。したがって管壁を介して波及
する外来振動が太きいと従来のカルマン渦流量計ではＳ
／Ｎ 比が悪くなり測定誤差が大きくなるという欠点
がある。
〔発明の目的〕
この発明は流体の流れる管路を介して柱状体に波及する
外来振動にもとづく測定誤差の少ないカルマン渦流量計
を提供することを目的とするものである。
外来振動にもとづく測定誤差の少ないカルマン渦流量計
を提供することを目的とするものである。
この発明はカルマン渦流量計を、柱状体の中に室を設け
、この室を弾性を有する板状部材で流体密に部分し、こ
の部分された画室が別々に連通孔によって、柱状体の流
れに向って左右の側面におけるカルマン渦が発生する附
近ｌこ開口するように柱状体を構成して流体を前記画室
ｌと導き、＆状部材を貫通して検出器を流体密にその板
状部材に固設してその検出器によって前記画室に導かれ
た流体の圧力の差を検出するように構成し、さらに板状
部材と検出器とからなる振動系の共振周波数を、その系
のばね定数と質量とを選定することｌこよって、流体の
流れている管路がら柱状体を介して検出器に波及する外
来振動の周波数よりも低くなるように設定して、この外
来振動を前記の振動系で減衰させるように構成して、外
米振動にもとづく測定誤差の少ない流量側を得るように
したものである。
、この室を弾性を有する板状部材で流体密に部分し、こ
の部分された画室が別々に連通孔によって、柱状体の流
れに向って左右の側面におけるカルマン渦が発生する附
近ｌこ開口するように柱状体を構成して流体を前記画室
ｌと導き、＆状部材を貫通して検出器を流体密にその板
状部材に固設してその検出器によって前記画室に導かれ
た流体の圧力の差を検出するように構成し、さらに板状
部材と検出器とからなる振動系の共振周波数を、その系
のばね定数と質量とを選定することｌこよって、流体の
流れている管路がら柱状体を介して検出器に波及する外
来振動の周波数よりも低くなるように設定して、この外
来振動を前記の振動系で減衰させるように構成して、外
米振動にもとづく測定誤差の少ない流量側を得るように
したものである。
第１図は本発明によるカルマン渦流量計の正面図、第２
図は第１図における検出器５の直径方向の断面図である
。第１図においては以下の説明の便宜上流体の流れる管
路２に流量計を設置した状態が示してあり１才だ流量計
は柱状体３の一部を縦断して示しである。
図は第１図における検出器５の直径方向の断面図である
。第１図においては以下の説明の便宜上流体の流れる管
路２に流量計を設置した状態が示してあり１才だ流量計
は柱状体３の一部を縦断して示しである。
各図において、１は流れている流体、２はその流体】の
流路を形成している管路、３は流体１中に挿入され図示
していない手段によって先端ならｙ塙ア附近。側ヨヵ５
１路。、Ｃいケイ２．オ８ゎ結社状体で、柱状体３の他
端は管路２から外部に突出していて端子箱４が設けられ
ている。６は柱状体３の中に設けたその軸方向に対して
垂直な軸方向を有する円柱状の室、７は弾性を有する円
形の板状部材で、この部材７は室６の底面ζこ平行σこ
して該冨６を部分するようにして周縁が室６の壁面に図
示していない手段によって流体密に固定されている。８
，９は室６が板状部材７によって部分されて形成された
室、 １０．１１は室８，９をそれぞれ柱状体３の側
面に開口させる連通孔、１０ａ、１１ａはその開口部で
ある。５は板状部材７を貫通して側面が部材７に爆接等
によって流体密に固定された円柱形をした検出器で、検
出器５は室６に対して同軸に配設されている。１２．１
３は円筒状の枠１４の両開り端をふさぐように流体密に
固定したダイアフラム、１５は枠１４内に封入したシリ
コンオイル等の封入液、１６は一端が枠１４の内壁に固
定されて片持梁を形成させられた圧電材料製の短冊状を
した検出素子で、検出素子１６の自由端は結合部材１７
によってダイアフラム１２のほぼ中心部ｌこ結合されて
いる。検出素子１６の自由端はダイアフラム１２が変位
するとその変位量だけ結合部材１７を介して変位するの
で、このため素子１６はこの変位量に相当する電気信号
を出力する。
流路を形成している管路、３は流体１中に挿入され図示
していない手段によって先端ならｙ塙ア附近。側ヨヵ５
１路。、Ｃいケイ２．オ８ゎ結社状体で、柱状体３の他
端は管路２から外部に突出していて端子箱４が設けられ
ている。６は柱状体３の中に設けたその軸方向に対して
垂直な軸方向を有する円柱状の室、７は弾性を有する円
形の板状部材で、この部材７は室６の底面ζこ平行σこ
して該冨６を部分するようにして周縁が室６の壁面に図
示していない手段によって流体密に固定されている。８
，９は室６が板状部材７によって部分されて形成された
室、 １０．１１は室８，９をそれぞれ柱状体３の側
面に開口させる連通孔、１０ａ、１１ａはその開口部で
ある。５は板状部材７を貫通して側面が部材７に爆接等
によって流体密に固定された円柱形をした検出器で、検
出器５は室６に対して同軸に配設されている。１２．１
３は円筒状の枠１４の両開り端をふさぐように流体密に
固定したダイアフラム、１５は枠１４内に封入したシリ
コンオイル等の封入液、１６は一端が枠１４の内壁に固
定されて片持梁を形成させられた圧電材料製の短冊状を
した検出素子で、検出素子１６の自由端は結合部材１７
によってダイアフラム１２のほぼ中心部ｌこ結合されて
いる。検出素子１６の自由端はダイアフラム１２が変位
するとその変位量だけ結合部材１７を介して変位するの
で、このため素子１６はこの変位量に相当する電気信号
を出力する。
この電気信号は図示していないリード線にまって端子箱
４に収納された端子に導力きれ、さらにこの端子から図
示していない信号処理部に導かれて増幅・演算等の信号
処理が行なわれる。本例のカルマン渦流量計は以上に説
明した流体１および管路２を除く各部材で構成されてい
る。
４に収納された端子に導力きれ、さらにこの端子から図
示していない信号処理部に導かれて増幅・演算等の信号
処理が行なわれる。本例のカルマン渦流量計は以上に説
明した流体１および管路２を除く各部材で構成されてい
る。
本実施例の流量計は上述のように構成されているので室
８，９および連通孔ｉｏ、ｉｌは流体１で満たされてお
り、流体１が流れると柱状体３の流れに向って左右の側
面附近に左右交互にカルマン渦が発生する。開口部ＩＱ
ａ、ｌｌａはこの渦が発生する附近に配設されていて、
流体１は渦が発生するとその部分の圧力が下がるのでこ
の圧力低下現象は連通孔１０，１１ 、室８，９を介し
てダイアフラム１２゜１３に交互に伝達される。たとえ
は開口部１０ａ附近で渦が発生するとその場合室８内の
圧力は室９内の圧力よりも低くなり１次に開口部１１ａ
附近で渦が発生すると今度は室９内の圧力が室８内の圧
力より低くなる。ダイアフラム１２は封入液１１の作用
で室８内の圧力と室９内の圧力との差に応じて変位する
ので渦の発生の都度左右に変位し。
８，９および連通孔ｉｏ、ｉｌは流体１で満たされてお
り、流体１が流れると柱状体３の流れに向って左右の側
面附近に左右交互にカルマン渦が発生する。開口部ＩＱ
ａ、ｌｌａはこの渦が発生する附近に配設されていて、
流体１は渦が発生するとその部分の圧力が下がるのでこ
の圧力低下現象は連通孔１０，１１ 、室８，９を介し
てダイアフラム１２゜１３に交互に伝達される。たとえ
は開口部１０ａ附近で渦が発生するとその場合室８内の
圧力は室９内の圧力よりも低くなり１次に開口部１１ａ
附近で渦が発生すると今度は室９内の圧力が室８内の圧
力より低くなる。ダイアフラム１２は封入液１１の作用
で室８内の圧力と室９内の圧力との差に応じて変位する
ので渦の発生の都度左右に変位し。
この結果検出素子１６から渦の発生の都度正または負の
電気信号が出力される。すなわち検出器５は室８，９に
おける圧力の差を検出する機能を有している。前記の正
または負の電気信号は前述の信号処理部（図示されてい
ない）で周波数が検出された上流体１の流量に相当する
信号に変換されて出力される。
電気信号が出力される。すなわち検出器５は室８，９に
おける圧力の差を検出する機能を有している。前記の正
または負の電気信号は前述の信号処理部（図示されてい
ない）で周波数が検出された上流体１の流量に相当する
信号に変換されて出力される。
本実施例の流量゛計（ま上述のようにして流量を測定す
るが、この場合板状部材７と（シ出器５とて部材７の弾
性、検出器５の質量等によって一つの振動系が構成され
ている。背路２全体が振動したりあるいは管路２の遠方
力）ら振動が弾性波としてこの管路２を伝播してくると
、これらの外来振りｉｂは柱状体３１部材７を介して検
出器５に伝達されてダイアフラム１２が変位Ｔる。その
結果検出素子１６から出力されるカルマン渦にかかわる
測定信号にはこのような外来振動にもとづくｎｆが重畳
され、この雑音が大きくなると測定信号と雑音との判別
が困難になるので前述の信号処理部から出力される流量
信号の測定誤差が増大炉る。しかしながら本実施例にお
いては１部材７の弾性および検出器５の質量を選定して
、前述の振動系におけるばね定数におよび質量Ｍによっ
て決定されるこの振動系の共振周波数Ｆ ｏ ”ＪＫ／
Ｍを通常発生する外来振動の周波数よりも低く設定して
いる。このため本実施例では外来振動は部材７と検出器
５とからなる振動系で減衰され、この結果外来振動によ
る測定誤差が増大することはない。すなわち本実施例の
流量計は外来振動の影響を受けることの少ない流量計で
あるきいうことになる。
るが、この場合板状部材７と（シ出器５とて部材７の弾
性、検出器５の質量等によって一つの振動系が構成され
ている。背路２全体が振動したりあるいは管路２の遠方
力）ら振動が弾性波としてこの管路２を伝播してくると
、これらの外来振りｉｂは柱状体３１部材７を介して検
出器５に伝達されてダイアフラム１２が変位Ｔる。その
結果検出素子１６から出力されるカルマン渦にかかわる
測定信号にはこのような外来振動にもとづくｎｆが重畳
され、この雑音が大きくなると測定信号と雑音との判別
が困難になるので前述の信号処理部から出力される流量
信号の測定誤差が増大炉る。しかしながら本実施例にお
いては１部材７の弾性および検出器５の質量を選定して
、前述の振動系におけるばね定数におよび質量Ｍによっ
て決定されるこの振動系の共振周波数Ｆ ｏ ”ＪＫ／
Ｍを通常発生する外来振動の周波数よりも低く設定して
いる。このため本実施例では外来振動は部材７と検出器
５とからなる振動系で減衰され、この結果外来振動によ
る測定誤差が増大することはない。すなわち本実施例の
流量計は外来振動の影響を受けることの少ない流量計で
あるきいうことになる。
以上に説明したように本発明によればカルマン渦流量計
を、柱状体の中に室を設け、この室を弾性を有する板状
部材で流体密に部分し、この部分 ４された画室が連通
孔によって別々に柱状体の側面に開口するように柱状体
を構成して流体をこの画室に導き、検出器を板状部材を
貫通して流体密にその板状部材に固設してその検出器に
よって前記画室に導かれた流体の圧力の差を検出するよ
うにし、さらに板状部材と検出器とからなる振動系の共
振周波数を、その系のばね定数と質量とを選定して流体
の流れている管路から柱状体を介して検出器に伝播する
外来振動の周波数よりも低く設定して構成したので、こ
のような流量計では検出器によってカルマン渦の周波数
ひいては流体の流量を測定することができ、外来振動が
柱状体を介して検出器に波及してもこの振動は板状部材
と検出器とからなる振動系で減衰されるので、このよう
な流量計には外来振動による測定誤差が少なくなるとい
う効果がある。なお以上においては流量を測定する場合
について説明したが１本発明による流量計が流速計とし
ても使用できるものであることはその動作原理から明ら
かである。
を、柱状体の中に室を設け、この室を弾性を有する板状
部材で流体密に部分し、この部分 ４された画室が連通
孔によって別々に柱状体の側面に開口するように柱状体
を構成して流体をこの画室に導き、検出器を板状部材を
貫通して流体密にその板状部材に固設してその検出器に
よって前記画室に導かれた流体の圧力の差を検出するよ
うにし、さらに板状部材と検出器とからなる振動系の共
振周波数を、その系のばね定数と質量とを選定して流体
の流れている管路から柱状体を介して検出器に伝播する
外来振動の周波数よりも低く設定して構成したので、こ
のような流量計では検出器によってカルマン渦の周波数
ひいては流体の流量を測定することができ、外来振動が
柱状体を介して検出器に波及してもこの振動は板状部材
と検出器とからなる振動系で減衰されるので、このよう
な流量計には外来振動による測定誤差が少なくなるとい
う効果がある。なお以上においては流量を測定する場合
について説明したが１本発明による流量計が流速計とし
ても使用できるものであることはその動作原理から明ら
かである。
第１図は本発明によるカルマン渦流量計の正面図、第２
図は第１図における検出器５の直径方向の断面図である
。 各図において１；流体、３；柱状体、５；検出器、 ６
，８，９ ；室、７；板状部材、 １０，１１ ；連
通孔。 １０ａ、ｌｌａ ；開口部。
図は第１図における検出器５の直径方向の断面図である
。 各図において１；流体、３；柱状体、５；検出器、 ６
，８，９ ；室、７；板状部材、 １０，１１ ；連
通孔。 １０ａ、ｌｌａ ；開口部。
Claims (1)
- 流体の流れの中に挿入した柱状体によって生ずるカルマ
ン渦にもとづく前記流体内の圧力変動を、前記柱状体に
設けた検出器で検出して、この検出信号の周波数によっ
て前記流体の流量を測定するカルマン渦流量計において
、前記柱状体の中に室を設け、前記室を流体密に部分す
るように弾性を有する板状部材を固設し、この部分され
た画室の各々を前記柱状体に連通孔を設けて前記カルマ
ン渦が発生する附近の前記柱状体の両側面に開口させ、
前記画室における圧力の差を検出する前記検出器を前記
板状部材を貫通して該板状部材に流体密に固設し、前記
板状部材と前記検出器とからなる振動系の共振周波数が
所定の値以下になるように前記振動系のばね定数と質量
とを設定したことを特徴とするカルマン渦流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58055723A JPS59180435A (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | カルマン渦流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58055723A JPS59180435A (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | カルマン渦流量計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59180435A true JPS59180435A (ja) | 1984-10-13 |
Family
ID=13006777
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58055723A Pending JPS59180435A (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | カルマン渦流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59180435A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02118225U (ja) * | 1989-03-07 | 1990-09-21 | ||
| US6350142B1 (en) | 1999-06-15 | 2002-02-26 | The Whitaker Corporation | ZIF type socket |
-
1983
- 1983-03-31 JP JP58055723A patent/JPS59180435A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02118225U (ja) * | 1989-03-07 | 1990-09-21 | ||
| US6350142B1 (en) | 1999-06-15 | 2002-02-26 | The Whitaker Corporation | ZIF type socket |
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