JPS5919813A - 渦流量計用振動補償装置 - Google Patents

渦流量計用振動補償装置

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JPS5919813A
JPS5919813A JP57128983A JP12898382A JPS5919813A JP S5919813 A JPS5919813 A JP S5919813A JP 57128983 A JP57128983 A JP 57128983A JP 12898382 A JP12898382 A JP 12898382A JP S5919813 A JPS5919813 A JP S5919813A
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JP
Japan
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vortex
vibration
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detecting element
signal
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JP57128983A
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JPS6332128B2 (ja
Inventor
Naomoto Matsubara
松原 直基
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Oval Kiki Kogyo KK
Oval Engineering Co Ltd
Original Assignee
Oval Kiki Kogyo KK
Oval Engineering Co Ltd
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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
    • G01F1/3287Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl circuits therefor

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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】 不発n)Iは渦流量R1用の振動補1バ装置に関する。
被Mlll定流体が流れる管路内に渦発生体を設け、そ
の下流にカルマン渦列が住じる際に引き起される上記渦
発生体の振動数から流量を測定する渦流置引は公知であ
る。
然しなから、上記渦発生体の振動を検出するセンサは、
カルマン洞による振動のみならず、管路を伝ってくる各
種の振動ノイズ、例えばポンプの振動、ダンパの開閉振
動等を拾ってしまうため、正確な流量測定が困難であっ
た。かかる問題に対処するために、例えば実開昭57−
19465号公報や実開昭57−28370号公報にお
いては、2個のlAml1検出センサを設け、一方の出
力でシュミツl−トリガ回路のトリガリングレベルを自
動IM taしたり、成いは両方の出力を合成処理する
ことにより」二記ノイズを除去するようにした装置が提
案されている。
然しなから、例えば前者に壊いては、2個の振動センサ
の取り付は位置が異なっておりそのため両センザで採取
されるノイズ信号が必ずしも同一波形ではなく、従って
上記シュミットトリガ回路の1IiI整が厳密になされ
ない詐りでなく、カルマン渦列による振動よりも大きな
外部振動が加わった場合には全く機能を停止するという
問題がある。
本発明は叙」二の観点に立ってなされたものであり、そ
の目的とするところは、簡ilj且つ製造容易なイ!が
造をもって」1記ノイズを略完全に除去しくυる渦流量
旧用振動補7■装置を提供することにあり、その要旨と
するところは、管路内に配置される渦発生体の固定端側
に形成された内腔の内壁に渦発生体と一件となって振動
する振動センサから成る円筒状の第1の渦検出素子を固
着・uしめると共に、−に記第1の渦検出素子の中心孔
に中心孔内壁と所定の間隙を保って取り付けられ外部振
動のみによって振動する振張」セン勺から成る円筒状の
第2の振動検出素子を設け、上記第2の振動検出素子の
出力信号により」二記第1の渦検出素子の出力信号中の
ノーイズ成分を消去して、上記渦発生体の振動数のみに
対応した同波数の信号を得るようにしたことにある。
Iu下、図面により本発明の構成のd′f相を説明する
第1図は本発明に係る振動補償装置を備えた渦流9旧の
一実施例を示す断面図、第2図(′J第1図に示した振
動↑111償装置の振動むンザ部の構成を拡大して示す
分111?斜視図、第3図及び第4図は本発明に係る振
動補償装置の回11A構成のそれビれWなった実施例を
示すブシトノク図である。
而して、第1121中、1はその内部を被測定流体が流
れる管tll’+、2は一ヒ記管11δ1内に設置され
た棒状の渦発生体、3は上記渦発生体2の固定端側に形
成した内腔2a内に収容された中空円筒状の振動センサ
から成る第1の渦検出素子、4は内腔2aの内壁に−に
記第1の渦検出素子3を固着・uしめるガラス或いは樹
脂等による封着体、5は上記第1の渦検出素子3の中心
孔の内壁と所望の間隙を保って中心孔内部に収納される
センサ収容管、6は上記センづ収容管5内に収容された
円筒状の振動センサから成る第2の振動検出素子、7は
センサ収容管5内に」−記第2の振動検出素子6を固着
せしめるガラス或いは樹脂等による封着体である。渦発
生体2の固定1>h、l側にはフランジ2bが形成され
ており、このフランジ2hがネジ8.8により上記管1
1A Iの側壁に固定されている。また、第2の振動検
出素子6を収容するセンサ収容管5の固定端側に(、J
フラン・ソ5aが形成されており、このフランジ+] 
+1がネジ9,9によりJ1記渦発生体2の固定1>l
iJフランジ2hに固定され′Cいる。
第1の渦検出素子3及び第2の振動検出素子601+&
成を、第2図をも併・Uて参照しつつ説明すれば、第1
の渦検出素子3の内壁部材は円筒状の金V、管3aで作
製されており、そのり1壁を7111繞して圧電素子3
L+が固着され、圧電素子3hの外周には蒸着又番:1
金ペースト焼成成いけ導電材塗布等の手段により互いに
対向する2枚の金属電極3c、、3dが被着されていて
、金属管3aと圧電素子3hと電極3Cとによ、って1
つの圧電センサ3pが形成され、また金属管3aと圧T
L素了31+と電極3dとによってもう1つの圧電セン
サ3qが形成されるようになっている。一方、第1の渦
検出素子3の内径より小径の第2の振動検出素子6も略
同梯の構成であり、円筒状の金属管6aの外壁を囲繞し
て圧電素子6bが固着され、圧電素子6bの外周には互
いに対向する2枚の金属電極6c、6dが被着されてい
て、金属管6aと圧電素子6bと電極60とにより1つ
の圧電t?ンナ6pか形成され、また金属’lil’6
aとY玉電素了611と電極6dとによりもう1つの圧
電センサ6qが形成されるようになっCいる。第1の渦
検出K【了3とf/+ 2の1辰勤倹出素子6を渦発生
体2の内腔2a内に取り付けるときには、電極3cと3
dの対向方向及び電極6cと6dの対向方向がいずれも
、管11各1内の流体の流れの方向と直角になるj;う
に、)11ち第1図に示す如く流れの−1−流側若しく
は下がt側から見たときに電1’h3cと3dが左右に
、また電極6Cと6dも左右に対向゛J”るように配置
する。
第1の渦検出素子3を渦発生体2の内腔2aに固着させ
るためにガラス或いは樹脂等による封狩体4を用い、第
2の振動検出素子64センリ′収容管5の内部に固着さ
・υるためにガラス成いは樹脂等ににるI=I着体7を
用いた理由は、振動センサを周囲から完全に絶縁する目
的のほか、第1の渦検出素子3をAI%発4二体2と完
全に一体化して振動さ・(主、また、第2の振動検出素
子6をセン・す11り容管5と完全に−・体化して振動
さ・υるためである。
第3図は」上記の如り)?構成された第1の渦検出素子
と第2の11.(動検出素子からの出カイ11号を処理
する回路のゾ「レノク図であり、図中、3(よ0:I記
の圧電I!ンサ3p及び31から成る第1の渦検出素子
、6番、!前記の圧電レンJ6r+及び6+1から成る
第2の振動検出素子、10 +;t、 =トヤージアン
ゾ、11はローパスフィルタ、12はシjミツトトリ〃
回路である。
而して、以上の如く構成された本発明にかかる振動↑I
I+ (呵装置ζ711・記の如く作動する。
即ら、被測定流体の流れによって、管1131内に設瞭
された渦発生体2の下流には左イi交互にカルマン渦列
が発生し、そのとき渦発生体2が流れと略直角の方向即
ちバ41図中左右方向に振動する。
このil+J動け、渦発生体2の内腔2aに固着された
上記第1の渦検出素子3のjJ、電セン−IJ3P及び
3qによって検出され、渦発生体2の振動数に応じた出
力信号が円られる。このとき、圧電センサ3ρと3qけ
第3図において斤いに極性が逆になるように叩ら差動的
に接続されており、そのため、各圧電センサの2倍の出
力が得られるものである。然しなから、この第1の渦検
出素子3からの出力信号には、上記カルマン渦列による
振動のほかに、管路Iを伝播してくるり1部振動にJ+
%づくノイズが混入している。第1の渦検出素子の電極
3cと36は前記の如く流れの方向と直角方向に対向し
ているため、流れの方向に沿った振動は検知しにくく、
仮に検知したとしても両電極が差動的に接続されている
ため互いに打ら消し合って、ノイズとなる虞れけないが
、流れと渦発生体とに直角な方向の管路の振動は渦発生
体2の固定ot:hフランジ2bを伝って渦発生体に伝
播しカルマン渦列による振動と共に検知されてしまうの
である。
一方、第2の振動検出素子6は管路1を伝播してくるり
(部振動のろを検知するようになっている。
即ち、センサ収容管5はそのフランジ5aにおいて渦発
生体2のフランジ2bを介して管路1に固定してあり、
しかも第1の渦検出素子3の内壁とは接触していないの
で、管1781の振動のみが伝達され、従ってセンサ収
容管5内に固着された第2の振動検出素子6は外部振動
のみを検知するものである。
なお、り1部振動のうち流れと渦発生体とに直角な方向
の振動のみを検知する点では、第1の渦検出素子3と同
様である。
そこで、!T!3図に示す如く、第1の渦検出素子3と
第2の振動検出素子6を互いに極性を逆にし′ζ接続す
れば、第1の渦検出素子3の出方信号中6.1含まれる
ノ・イズ信号が、第2の振動検出素子6からの出力信号
−によって相殺され、カルマン渦列振動に61、る信υ
のみが取り出されるものである。
振動センサ3及び6は凸インピーダンス素了であるため
、この出力をグー干−ジアンプ10により電圧変動に変
換し、ローパスフィルタINごより渦発生体2の振動と
は無関係の高周波成分をカッ1し、然るのちシ1ミノト
ドリカ回路12により矩形波パルスに変換して、カルマ
ン渦列による振動数のみを反映したパルス信号を得るも
のである。この出力パルスをカラン1することにより被
測定流体の原理が知られ乙。
面し”C1本発明において、第1の渦検出素子3と第2
の振動検出素子6を円筒状に形成したことによる効果は
、主に次の2点である。即ち先ず第1に、再振動センサ
を円筒形にしたために第2の振動検出素子6を第1の渦
検出素子3の内部に収納することが可能となり、そのた
め両者を管路1上の全く同じ位置に固定することが可能
となり、従って、管路1からのノイズ信号は再振動セン
サにおいて振動の方向等に無関係に常に全く同一の波形
で採取され、これにより再振動センサの出力を合成した
ときにノイズ部分が完全に相殺されることである。また
第2には、振動センサの製造が容易になることである。
即ち、圧電素子等を用いた振動センサは前記の如く周囲
との絶縁を完全にするためその電極部分をガラス等で封
着する必要がある。本発明の如く円筒形の振動ヒンサを
使用すれば、渦発生体の内腔2aの内壁と第1の渦検出
素子3の外壁との間にガラス管若しくはプリソメームガ
ラスを挿入して溶融固化さM、或いはセンサ収容管5の
内壁と第2の振動検出素子6の外壁との間にガラス管若
しくはプリフメームガラスを挿入して溶融固化させるこ
とが可能であり、その場合ガラス管は溶融同化によって
体積がそれ以上減少することはないので、1回の作業で
ガラス封着が完了する詐りでなく、ブリフメームガラス
の形状も複雑にする必要がないので、作業性が容易とな
り、安価に構成できる。
而して、第4図は第1の渦検出素子3と第2の振動検出
素子6からの出力を処理するためのm3図とは異なった
回路構成を示している。第4図中、3は第1の渦検出素
子、6は第2の振動検出素子、In −4及び10−2
はチャージアンプ、14は可変利得アンプ、13は加算
又は減算回路、11はローパスフィルタ、12はシュミ
ットトリガ回路である。この回路は、第1の渦検出素子
3の出力レベルと第2の振動検出素子6の出力レベルが
異なる場合に対応するための構成である。即ち、第1の
渦検出素子3の出力中に含まれるノイズの波形と第2の
振動検出素子6の出力波形とは前記の如く同一波形であ
るが、再振動センサの外1等が異なるため、両者の出力
レベルが相違する場合がある。そこで、第4図に示す回
路においては、第2の楯!r!J+検出累子6の出力を
利11可変アンプ14でa節し“(、チャージアンプ1
0−1を通じて得られる第1の渦検出素子3の出力レベ
ルと同レベルにし、然るのち両者を加)r又は減算回路
13で合成してノイズ信号を除去するようにしたもので
ある。ローパスフィルタ11及びシュミットトリガ回路
12の機能は第3図において説明したものと同様である
本発明は叙」二の如く構成されるから、本発明によると
きは、簡単且つ製造容易な構造でありなからS/N比の
大きい優れた渦流置針用振動補償装置が提(J(される
ものである。
なお、本発明の構成目叙」二の実施例に限定されるもの
でなく、例えば、渦発住体2の外部形状やその固定方法
、センサ収容管5の固定方法、円筒状、の第1及び第2
の振動センサにおける圧電素子3b、 6bや金属電極
3c 、 3d 、 6c 、 6dの形成状態、再振
動センサの出力を合成処理する回路構成、等々は必要に
応じて本発明の目的の範囲内で適宜設計変更することが
可能であり、本発明はそれらのすべてを包摂するもので
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る振動補償装置を備えた渦流量耐の
一実施例を示す断面図、第2図は第1図に示した振動f
il償装置の振動センナ部の構成を拡大して示す分解斜
視図、第3図及び第4図は本発明に係る振動補償装置の
回路構成のそれぞれ異なった実施例を示すブロック図で
ある。 i −−−−−−−−−−−−一管路 2−−−−−−−−−−−−−−一渦発生体2a−−−
−−−−−−−−−一内腔 3−−−、−−−−−−一第1の渦検出素−rJa” 
” ” ’−−’−’ ”’ −” ’−命属管3b−
−−・−−−−一−−−−圧電素子3c、3d −−−
−−−−−−−電極4−−−−−−−− −−−−−−
−ガラス封着体5 ”’ −’ ”’ −” ”’ ”
’ −” ’−センサ収容管6−−〜−−−−−一−−
−−−−−第2の振動検出素子6a−−−−−−−−−
−−一金属管 (ib−−−−−−−−−−一圧電素子6c 、 6d
・−一一一−−−−−−−−−−・=−電極? −−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−・ガラス封着
体10−−m−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
・チャージアンプ11−−−−−−−−−−・−−−−
−−−・−一一一ローバスフィルタ12−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−・−・−シュミットトリガ回
路13−・−・−・−−一−−・−・・−加算又は減算
回路14−・−−−−一−−−−−−−・−・−−−一
−−−可変利得アンプ特許出願人  オーバル機器工業
株式会社代理人(7524)最上正太部

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)管11&内に[!fa!される渦発生体の管路への
    固定+>lil側に形成された内腔の壁面にIi!i1
    着して取り付けられる中空円筒状の第1の渦検出素子と
    、上記第1の渦検出素子9中心孔内壁と所定の間隙を保
    って中心孔内に挿入され上記渦発生体の管路への取付は
    部に取り付けられる円筒状のg112の振動検出素子と
    から構成される渦流置針用振動補償装置。 2)上記第2の振動検出素子の出力信号により」二記第
    1の渦検出素子の出力信号中のノイズ成分を消去し、上
    記渦発生体による渦信号のみに対応した周波数の信号を
    出力する信号処理回路を具備した特許請求の範囲第1項
    記載の渦流量g[用振動補償装置。
JP57128983A 1982-07-26 1982-07-26 渦流量計用振動補償装置 Granted JPS5919813A (ja)

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JPS6332128B2 JPS6332128B2 (ja) 1988-06-28

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5869772A (en) * 1996-11-27 1999-02-09 Storer; William James A. Vortex flowmeter including cantilevered vortex and vibration sensing beams
US11739948B2 (en) 2017-09-12 2023-08-29 Whirlpool Corporation Automatic oven with humidity sensor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5869772A (en) * 1996-11-27 1999-02-09 Storer; William James A. Vortex flowmeter including cantilevered vortex and vibration sensing beams
US11739948B2 (en) 2017-09-12 2023-08-29 Whirlpool Corporation Automatic oven with humidity sensor

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