JPS59182316A - 流速測定装置 - Google Patents

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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、流れ方向に相前後して配置さ、れた２つのキ
ャパシタンス式センサを用いて、管路内の多相流体例え
ば固液混合流体の流速を相関法により測定する装置に関
する。

〔従来技術とその問題点〕

この種の一つの公知の装置ではキャパシタンス式センサ
は、測定流体が流れる管の外壁に接する円筒殻の形態の
電極を有する二つのコンデンサから成っている。両日筒
殻の間の電界が不均等であるから、多相流体の形態の測
定流体により形成される誘電体の誘電率の変化が管横断
面中の場所に応じてそれ自体は同一の変化において異な
った測定信号を生ずる。従って、公知の装置では、管内
の平均流速を良好に代表しない場所（縁領域）では大き
な信号を生じ、平均流速を良好に代表する場所ではそれ
よりも小さく重みづけされた信号を生じてしまうことに
なる。

〔発明の目的〕

従って１本発明の目的は、相関法による流速測定のため
のキャパシタンス式センサにおける上記の欠点を回避す
ることである。

〔発明の要点〕

この目的は、本発明によれば、冒頭に記載した種類の装
置において、 ａ）３つの平行な板を有し、その外側の板が導電的に互
いに接続されている第１の平らな板コンデンサと、 ｂ）第１の平らな板コンデンサと同様な構成の第２の平
らな板コンデンサと、 Ｃ）固定の長手方向間隔で配置された板コンデンサの中
央板と外側板の一方との間に延びる非導電性材料から成
る管路部分と。

ｄ）板コンデンサで得られた不規則的測定信号の相関を
求めるための評価回路と、 を含んでいることを特徴とする流速測定装置により達成
される。

均等な電界を有する平らな板コンデンサの使用により円
筒状または他の形状の管路部分においても管横断面の種
々の場所を代表する測定信号の均等な重みづけが達成さ
れる。

本発明の有利な実施例では各板コンデンサの中央板の横
寸法を管直径よりも小さくすることにより、種摩擦のよ
うな擾乱による影響を取り除いて横断面領域から平均流
速に良好に相当する測定信号が得られる。

両板コンデンサの互いに対応する板を互いに垂直な平面
内に配置すれば、中央板の寸法に応じてクロスビーム（
Ｋｒｅｕｚｓｔｒａｈｌ　）法の原理を利用して特定の
部分横断面内の局部流速測定を行なうことができる。

本発明の他の特徴および利点は、特許請求の範囲にあげ
られている実施態様および図面に示された実施例の説明
のとおりである。

〔発明の実施例〕

第１図には１本発明の一実施例が横断面図で示されてい
る。キャパシタンス式センサは、平行に配置された三つ
の平らな板１，２および３を有する一つの板コンデンサ
Ｃ１から成っている。両性側板１および３は互いに導電
的に接続されており、従って同一の電位、好ましくは零
電位にある。中央板２は外側板１と外側板３との間の中
央よりも外側板１に近い位置に配置されている。中央板
２と外側板３との間に、多相流体すなわち測定流体が流
れる非導電性材料たとえばセラミックス製の管路部分４
が延びている。ここで中央板２の横寸法は管路部分４の
外径ｄと等しいかまたはそれよりも若干大きいので、管
路部分４は交流を供給される板２と板３との間の均等な
電界中を通っている。

擾乱が電界に影響するのを回避するため、中央板２はそ
れ自体は公知の仕方で、外側板１と共に一つの保護環コ
ンデンサを形成する一つの保＠環電極５により包囲され
ている。

外側板１および３の横寸法は、電界のもはや均等でない
縁領域が管路部分４の外側に延びるように選定されてい
る。

第２図は、外側板１を取外して測定装置を上から見た図
である。前図と同一の部分には同一の参照符号が付され
ている。管路部分４は、流れ方向に間隔をおいて配置さ
れた板コンデンサＣ１とＣ２との間を延びている。両コ
ンデンサＣ１およびＣ２は互いに同様に構成されており
、ここには図示されていない上側の外側板３および下側
の外側板３と、二つの中央板２と、それを包囲する二つ
の保＠環電極５とから成っている。保護環電極５は、そ
れにより形成される保護環コンデンサがそれぞれのコン
デンサＣ１およびＣ２とほぼ同一のキャパシタンスを有
するように構成されていることが好ましい。

管路部分４は非導電性材料から成っているので、その表
面に静電荷が生じ、それによって電界分布が乱され、才
だ静電荷の蓄積が甚だしい場合には　−コンデンサ板に
向かって弧絡が生ずる可能性がある。この理由から、管
路部分４は板２と板３との間に対称に通されておらず、
外側板３までの間隔ａは中央板２才での間隔すよりも小
さい（第１図）。

それにより、弧終が生じたとしても、弧絡は管路部分４
と接地された外側板３との間で生ずる。

平らな板コンデンサとしてのキャパシタンス式セン廿の
この実施例では、可撓性の内縁７．たとえば半径方向に
向けてブラシ状に配置され管路部分４の表面と接触する
弾性ワイヤから成る内縁。

を有し管路部分４の上を長手方向にずらされ得る接地さ
れた環６が設けられる。管路部分４の表面上の静電荷を
導き出すため、この環が所定の時間間隔でコンデンサＣ
１およびＣ２により区切られた二つの測定区間を通して
ずらされ、その後に再び元の位置に戻される。

二つのセンサにより得られる信号の類似性は測定位置の
間隔の増大と共に減少し、従って測定時間を長くしなけ
れば相関を求めることができないという不利を生ずるの
で、この不利を回避するため第４図および第５図に示さ
れているような装置が提案される。管路部分４の横断面
は前図のように円形であってよく、また第４図に図示さ
れているように卵形であってよい。板コンデンサＣ１お
よびＣ２の板１，２および３の配置は、横断面で見れば
、第１図中のそれと同じである。

平均流速を良好に代表しない縁領域を測定対象領域から
除外するため、中央板２の横寸法を管路部分４の直径よ
りも小さくすることができる。

第５図に示された実施例では、両コンデンサＣ１および
Ｃ２の中央板２は、それらの隣り合う縁の間の線間隔Ｃ
がそれらの縦寸法よりも小さいように配置されている。

この装置では、二つの測定位置の間隔が小さいので、良
好な相関を有する信号が得られ、このため特にここには
図示されていない測定および評価回路を、第２の測定位
置すなわちコンデンサＣ２で得られた信号群を第１の測
定位置とは逆極性で処理するように形成して、良好な相
互相関または自己相関が得られるようにすると有利であ
る。また、このコンパクトな構造は、コンデンサＣ１お
よびＣ２の両中央板を一つの共通の保護環電極５′によ
り包囲すること、また下側の外側板３′を両コンデンサ
に対して共通にすることを可能にする（上側の外側板１
は、第２図♂同じく、図面を見やすくするため、ここに
は図示されていない）。

〔発明の効果〕

以上説明のように、本発明においては、冒頭記載の形式
の多相流体の流速測定装置の第１および第２の板コンデ
ンサをそれぞれ互いに接続された２個の外側板と１個の
中央板とにより構成し、管路部分を両板コンデンサの中
央板と外側板の一方との間に延びるように配設したので
、管路部分の中央領域から縁領域に亘って重みづけの差
のない均等な測定信号が得られ、前述のような従来装置
のもつ欠点が解消される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の横断面図、第２図は上
側の外側板を取外して第１図の測定装置を上から見た図
、第３図は第２図中の可撓性内縁を有する環の正面図、
第４図は本発明の第２の実施例の横断面図、第５図は上
側の外側板を取外して第４図の測定装置を上から見た図
である。 １．３・・・外側板、２・・・中央板、４・・・管路部
分、５・・・保護環電極、６・・・環、７・・・可撓性
内縁、Ｃ１゜Ｃ２・・・板コンデンサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）流れ方向に相前後して配置された二つのキャパシタ
   ンス式センサを用いて、管路内の多相流体の流速を相関
   法により測定する装置において、三つの平行な板を有し
   、その外側の板が導電的に互いに接続されている第１の
   平らな板コンデンサと、第１の平らな板コンデンサと同
   様な構成の第２の平らな板コンデンサと、長手方向間隔
   に固定配置された画板コンデンサの中央板さ外側板の一
   方きの間に延びる非導電性材料から成る管路部分と、画
   板コンデンサで得られた不規則的測定信号の相関を求め
   るための評価回路とを含んでいることを特徴とする流速
   測定装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の流速測定装置において
   、板コンデンサの外側板の横寸法が管路部分の外径より
   も大きいことを特徴とする流速測定装置。 ３）特許請求の範囲第１項記載の流速測定装置において
   、各板コンデンサの中央板の横寸法が管路部分の管直径
   よりも小さいことを特徴とする流速測定装置。 ４）特許請求の範囲第１項記載の流速測定装置において
   、各板コンデンサの中央板の横寸法が管路部分の外径よ
   りも大きいことを特徴とする流速測定装置。 ５）特許請求の範囲第１項記載の流速測定装置において
   、両板コンデンサの互いに対応する板が、それぞれ一つ
   の平面内に位置していることを特徴とする流速測定装置
   。 ６）特許請求の範囲第１項記載の流速測定装置において
   、板コンデンサの互いに対応する板が互いに垂直な平面
   内に位置していることを特徴とする流速測定装置。 ７）特許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれかに記
   載の流速測定装置において、板コンデンサの中央板が各
   一つの保護環電極により包囲されていることを特徴とす
   る流速測定装置。 ８）特許請求の範囲第１項ないし第７項のＧνずれかに
   記載の流速測定装置において、第１および第２の板コン
   デンサの中央板の間の線間隔が各板コンデンサの縦寸法
   にくらべて小さく、両中央板が一つの共通の保護環電極
   により包囲されていることを特徴とする流速測定装置。 ９）特許請求の範囲第１項記載の流速測定装置において
   、管路部分が中央板と外側板との間に、外側板との間隔
   が中央板との間隔よりも小さくなるように、配置されて
   いることを特徴とする流速測定装置。 １０）特許請求の範囲第１項ないし第９歩のいずれかに
   記載の流速測定装置において、可撓性の内縁を有し管路
   部分の上を長手方向にずらされ得る接地された環が設け
   られているこさを特徴とする流速測定装置。 １１）特許請求の範囲第１項または第８項記載の流速測
   定装置において、評価回路がコンデンサのキャパシタン
   スとそれに対して直列に接続された抵抗とを有する測定
   ブリッジを含んでおり、管路を通じて運ばれる一つの粒
   子が二つの互いに逆極性のパルスを生ずるように前記測
   定ブリッジが調整されていることを特徴とする流速迎１
   定装置。