JPS5921483B2 - 流体測定装置 - Google Patents
流体測定装置Info
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- JPS5921483B2 JPS5921483B2 JP54008579A JP857979A JPS5921483B2 JP S5921483 B2 JPS5921483 B2 JP S5921483B2 JP 54008579 A JP54008579 A JP 54008579A JP 857979 A JP857979 A JP 857979A JP S5921483 B2 JPS5921483 B2 JP S5921483B2
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- circuit
- signal
- flow direction
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- Expired
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-
- 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
- G01F1/3259—Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl for detecting fluid pressure oscillations
- G01F1/3266—Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl for detecting fluid pressure oscillations by sensing mechanical vibrations
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はカルマン渦を利用した流れ方向検知及び流速又
は流量を測定する流体測定装置に関するものである。
は流量を測定する流体測定装置に関するものである。
更に詳述すれば、カルマン渦により渦発生体に生する交
番力を検出して、渦信号として取サ出し流れ方向の検知
及び流速又は流量を測定する流体測定装置に関するもの
である。
番力を検出して、渦信号として取サ出し流れ方向の検知
及び流速又は流量を測定する流体測定装置に関するもの
である。
カルマン渦を利用した流体測定装置において、被測定流
体の流れ方向を検知する方法としては、カルマン渦周波
数を検出する柱状の物体に、被測定流体によつて作用す
る抗力を利用して、この抗力の変化をとらえて流れ方向
を検出することが考えられる。
体の流れ方向を検知する方法としては、カルマン渦周波
数を検出する柱状の物体に、被測定流体によつて作用す
る抗力を利用して、この抗力の変化をとらえて流れ方向
を検出することが考えられる。
しかし、このようなものにおいては、回路構成が複雑に
なり、また、ゆつくりした流れ方向の逆転に対しては測
定が困難である。本発明は、これらの問題点を解決した
ものである。
なり、また、ゆつくりした流れ方向の逆転に対しては測
定が困難である。本発明は、これらの問題点を解決した
ものである。
本発明の目的は、ゆつくクした流れ方向の逆転に対して
も正確に測定が可能であり、かつ、回路構成が簡単な流
れ方向検知及び流速又は流量を測定する流体測定装置に
関するものである。
も正確に測定が可能であり、かつ、回路構成が簡単な流
れ方向検知及び流速又は流量を測定する流体測定装置に
関するものである。
第１図Ａ−Ｄは本発明の一実施例の構成説明図で、Ａは
縦断面図、Ｂは側断面図、Ｃ，Ｄは要部構成説明図であ
る。
縦断面図、Ｂは側断面図、Ｃ，Ｄは要部構成説明図であ
る。
図において、１は被測定流体が流れる管路、２は管路１
に垂直に挿入された柱状の渦発生体で、その両端は管路
１に固定されている。
に垂直に挿入された柱状の渦発生体で、その両端は管路
１に固定されている。
渦発生体２の本体部２１は、この場合は、図に示す如く
断面台形状をなし、頂部２２は断面円形状をなしている
。３は頂部２２に設けられた凹部である。
断面台形状をなし、頂部２２は断面円形状をなしている
。３は頂部２２に設けられた凹部である。
４は凹部３内に配置された力検出センサである。
力検出センサ４はこの場合は第１図Ｃに示す如く、円板
状の素子本体４１と素子本体４１の両面に設けられた半
円板状の電極４２〜４５よりなる。電極４２〜４５は素
子本体４１の中心を挟んで対称形に設けられ、渦発生体
２の軸心をはさんで流路方向と直角方向に対称になるよ
うに配置されている。素子本体４１は圧電素子が使用さ
れている。５は力検出センサ４を凹部３内に渦発生体２
より絶縁して封着する封着体で、この場合は、ガラス材
が用いられている。
状の素子本体４１と素子本体４１の両面に設けられた半
円板状の電極４２〜４５よりなる。電極４２〜４５は素
子本体４１の中心を挟んで対称形に設けられ、渦発生体
２の軸心をはさんで流路方向と直角方向に対称になるよ
うに配置されている。素子本体４１は圧電素子が使用さ
れている。５は力検出センサ４を凹部３内に渦発生体２
より絶縁して封着する封着体で、この場合は、ガラス材
が用いられている。
６は力検出センサ４に接続された検出回路である（詳細
は後述する）。
は後述する）。
以上の構成において、管路１内に、たとえば、Ａ図に示
す矢印Ｒのごとく被測定流体が流れると、渦発生体２に
はカルマン渦によジ第１図Ｂに示す矢印Ｘのような交番
力が作用する。
す矢印Ｒのごとく被測定流体が流れると、渦発生体２に
はカルマン渦によジ第１図Ｂに示す矢印Ｘのような交番
力が作用する。
この交番力は封着体５を介して力検出センサ４に伝達さ
れる。この場合、渦発生体２には第１図Ｂに示す如く、
渦発生体２の中心軸をはさんで逆方向の応力変化が発生
する。而して、力検出センサ４の電極４２，電極４３，
電極４５一電極４４間にはこの応力変化に対応した電気
信号（たとえば、電荷の変化）が生ずる。この変化の回
数を検出することにより渦発生周波数が検出できる。而
して、電極４２電極４３，電極４５一電極４４間の電気
出力を差動的に処理すれば、２倍の電気出力を得ること
ができる。次に、第１図Ａに示す矢印Ｌのことく、即ち
矢印Ｒ方向と逆方向に被測定流体が流れると、前記と同
様に渦発生周波数が検出できる。
れる。この場合、渦発生体２には第１図Ｂに示す如く、
渦発生体２の中心軸をはさんで逆方向の応力変化が発生
する。而して、力検出センサ４の電極４２，電極４３，
電極４５一電極４４間にはこの応力変化に対応した電気
信号（たとえば、電荷の変化）が生ずる。この変化の回
数を検出することにより渦発生周波数が検出できる。而
して、電極４２電極４３，電極４５一電極４４間の電気
出力を差動的に処理すれば、２倍の電気出力を得ること
ができる。次に、第１図Ａに示す矢印Ｌのことく、即ち
矢印Ｒ方向と逆方向に被測定流体が流れると、前記と同
様に渦発生周波数が検出できる。
しかしながら、渦発生体２の本伸部２１は第１図Ｂに示
す如く断面台形状をなしているので、流れに面する寸法
が被測定流体の流れ方向によつて異なリ、ストロハル数
が異なる。
す如く断面台形状をなしているので、流れに面する寸法
が被測定流体の流れ方向によつて異なリ、ストロハル数
が異なる。
すなわち、流れが正逆では同一流速であつても、カルマ
ン渦発生周波数は異なる。今、第１図Ｄに示すように、
Ｒ方向の流れに面する寸法をＤｌ，Ｌ方向の流れに面す
る寸法をＤ２とし、（Ｄ，〉Ｄ２）ｆ１をＲ方向の流れ
に対するカルマン渦周波数、Ｆ２をＬ方向の流れに対す
るカルマン渦周波数とすると、第２図に示すごとく正逆
同一流速ではｆ１くＦ２である。また、第３図に示す如
くｆ１ ＝Ｆ２なる周波数では、ｆ１に対する交番電荷
量△Ｑ，とＦ２に対する交番電荷量△Ｑ２との間には△
Ｑ１〉△Ｑ２なる関係がある。なる関係を有する。
ン渦発生周波数は異なる。今、第１図Ｄに示すように、
Ｒ方向の流れに面する寸法をＤｌ，Ｌ方向の流れに面す
る寸法をＤ２とし、（Ｄ，〉Ｄ２）ｆ１をＲ方向の流れ
に対するカルマン渦周波数、Ｆ２をＬ方向の流れに対す
るカルマン渦周波数とすると、第２図に示すごとく正逆
同一流速ではｆ１くＦ２である。また、第３図に示す如
くｆ１ ＝Ｆ２なる周波数では、ｆ１に対する交番電荷
量△Ｑ，とＦ２に対する交番電荷量△Ｑ２との間には△
Ｑ１〉△Ｑ２なる関係がある。なる関係を有する。
第２図，第３図は上述の関係を示したものである。
第４図は第１図の検出回路の一実施例のプロツク説明図
である。
である。
図に訃いて、１１は力検出センサ４の圧電素子、１２は
入力処理回路でチヤージアンプ，フイルタ回路等を含み
、圧電素子の発生電荷量を電圧に変換増幅するものであ
る。
入力処理回路でチヤージアンプ，フイルタ回路等を含み
、圧電素子の発生電荷量を電圧に変換増幅するものであ
る。
１３は波形整形回路で、一定電圧値のパルス信号に変換
するものである。
するものである。
一般には、シユミツＲｉリガ回路が使用される。１４は
Ｆ／Ｖコンバータで、入力周波数に比例した直流電圧を
出力する。
Ｆ／Ｖコンバータで、入力周波数に比例した直流電圧を
出力する。
１５は入力処理回路からの信号を整流する整流回路、１
６は整流された信号を開平演算する開平演算回路である
。
６は整流された信号を開平演算する開平演算回路である
。
而して、Ｆ／Ｖコンバータ１４の出力特性１は、第５図
に示すように、Ｒ方向の流れに対する開平演算回路１６
の出力特性２と、Ｌ方向の流れに対する開平演算回路１
６の出力特性３の間にあるように設定されている。１７
は出力処理回路で、この場合は、流れ方向識別回路１７
１と表示機構１７２よりなる。
に示すように、Ｒ方向の流れに対する開平演算回路１６
の出力特性２と、Ｌ方向の流れに対する開平演算回路１
６の出力特性３の間にあるように設定されている。１７
は出力処理回路で、この場合は、流れ方向識別回路１７
１と表示機構１７２よりなる。
流れ方向識別回路１７１はＦ／Ｖコンバータ１４からの
入力信号Ｖ１に対して、開平演算回路１６からの入力信
号Ｖ２を比較するコンバレータとして機能をなすもので
、入力信号Ｖ，ＶＣ対し入力信号Ｖ２が人の場合は、た
とえば、オン信号を、小の場合はオフ信号を出力するよ
うにすれば、流れ方向が向一であれば流速変化があつて
も流れ方向識別回路１７１の出力信号は変化しない。し
たがつて、流れ方向識別回路１７１の信号を受ける表示
機構１７２は流れ方向を表示することができる〜 この場合、Ｆ／Ｖコンバータ１４の出力に対して、開平
演算回路１６の出力を比較するように構成した。
入力信号Ｖ１に対して、開平演算回路１６からの入力信
号Ｖ２を比較するコンバレータとして機能をなすもので
、入力信号Ｖ，ＶＣ対し入力信号Ｖ２が人の場合は、た
とえば、オン信号を、小の場合はオフ信号を出力するよ
うにすれば、流れ方向が向一であれば流速変化があつて
も流れ方向識別回路１７１の出力信号は変化しない。し
たがつて、流れ方向識別回路１７１の信号を受ける表示
機構１７２は流れ方向を表示することができる〜 この場合、Ｆ／Ｖコンバータ１４の出力に対して、開平
演算回路１６の出力を比較するように構成した。
この結果、抗力変化を利用したものに比較して、流速変
化時、あるいは、ゆつくりとした正逆の流れ方向の転換
時でも明確に安定かつ正確な計測ができるものが得られ
る。
化時、あるいは、ゆつくりとした正逆の流れ方向の転換
時でも明確に安定かつ正確な計測ができるものが得られ
る。
第６図は本発明の他の実施例の構成説明図である。
本実施例に卦いては、流量補正係数回路１７３とその出
力信号を受けて流量を表示する表示機構１７４を附加し
たものである。
力信号を受けて流量を表示する表示機構１７４を附加し
たものである。
流量補正係数回路１７３は、流れ方向識別回路１７１か
らの流れ方向指示信号により、補正係数を選択してＦ／
Ｖコンバータ１４の出力信号に補正を加えて表示機構１
７４に信号を送り、正逆の流れの同一流量に対して同一
指示を表示できるようにしたものである。即ち、本実施
例に｝いては、流れ方向と共にその流量をも測定するこ
とができる。なふ・、流れ方向表示機構１７２を用いず
、流量指示のみを行うようにしてもよいことは勿論であ
る。
らの流れ方向指示信号により、補正係数を選択してＦ／
Ｖコンバータ１４の出力信号に補正を加えて表示機構１
７４に信号を送り、正逆の流れの同一流量に対して同一
指示を表示できるようにしたものである。即ち、本実施
例に｝いては、流れ方向と共にその流量をも測定するこ
とができる。なふ・、流れ方向表示機構１７２を用いず
、流量指示のみを行うようにしてもよいことは勿論であ
る。
また、表示機構１７２，１７４を用いず、たとえば、調
節計，記録計等に、流れ方向識汎賠号或は流量値信号を
直接送るようにしてもよいことは勿論である。なふ一、
前述の実施例に｝いては、力検出センサつフ ４として圧電素子を渦発生体に一体的に固定したものに
ついて説明したが、これに限ることはなく、たとえば、
第７図に示すごとく、渦発生体２をカルマン渦により積
極的に振動させるように構成し、振動部分２３にストレ
インゲージ７を取付けたようなものでもよく、要するに
、渦発生周波数を検出できるようなものであればよい。
節計，記録計等に、流れ方向識汎賠号或は流量値信号を
直接送るようにしてもよいことは勿論である。なふ一、
前述の実施例に｝いては、力検出センサつフ ４として圧電素子を渦発生体に一体的に固定したものに
ついて説明したが、これに限ることはなく、たとえば、
第７図に示すごとく、渦発生体２をカルマン渦により積
極的に振動させるように構成し、振動部分２３にストレ
インゲージ７を取付けたようなものでもよく、要するに
、渦発生周波数を検出できるようなものであればよい。
また、渦発生体の下流に、柱状の渦検出器を設けて、渦
発生周波数を検出するように構成してもよいことは勿論
である。また、検出部分の断面形状は、第８図に示すご
とく、ほぼＴ字形をなしてもよく、要するに、正逆流れ
方向によつて作用する交番力の周波数特性が異なるよう
に構成されたものであればよい〜 以上説明したように、本発明によれば、ゆつくりした流
れ方向の逆転に対しても安定かつ正確に測定が可能であ
り、かつ、回路構成が単純な流れ方向検知及び流速又は
流量を測定する流体測定装置を実現することができる。
発生周波数を検出するように構成してもよいことは勿論
である。また、検出部分の断面形状は、第８図に示すご
とく、ほぼＴ字形をなしてもよく、要するに、正逆流れ
方向によつて作用する交番力の周波数特性が異なるよう
に構成されたものであればよい〜 以上説明したように、本発明によれば、ゆつくりした流
れ方向の逆転に対しても安定かつ正確に測定が可能であ
り、かつ、回路構成が単純な流れ方向検知及び流速又は
流量を測定する流体測定装置を実現することができる。
第１図Ａ−Ｄは本発明の一実施例の構成説明図で、Ａは
縦断面図、Ｂは側断面図、Ｃ，Ｄは要部構成説明図、第
２，３図は第１図の動作説明図、第４図は第１図の検出
回路の一実施例のプロツク説明図、第５図は第４図の動
作説明図、第６〜８図は本発明の他の実施例の要部構成
説明図である。 １・・・・・・管路、２・・・・・・渦発生体、３・・
・・・・渦発生体の凹部、４・・・・・・力検出センサ
、５・・・・・・封着体、６・・・・・・検出回路。
縦断面図、Ｂは側断面図、Ｃ，Ｄは要部構成説明図、第
２，３図は第１図の動作説明図、第４図は第１図の検出
回路の一実施例のプロツク説明図、第５図は第４図の動
作説明図、第６〜８図は本発明の他の実施例の要部構成
説明図である。 １・・・・・・管路、２・・・・・・渦発生体、３・・
・・・・渦発生体の凹部、４・・・・・・力検出センサ
、５・・・・・・封着体、６・・・・・・検出回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ カルマン渦によつて、物体に作用する交番力を利用
して渦発生周波数を検出する流体測定装置において、被
測定流体の正逆流れ方向によつて前記交番力の周波数特
性が異なるように構成された物体と、該物体に設けられ
前記交番力を検出する検出センサと、該検出センサから
の信号を開平する開平演算回路と、前記正と逆とのそれ
ぞれの流れ方向における開平演算回路の周波数出力特性
の間に前記検出センサよりの信号に対応する出力が存在
するような特性を有するＦ／Ｖコンバータと、該Ｆ／Ｖ
コンバータの出力と前記開平演算回路の出力とを比較し
て流れ方向識別信号と流量値信号の少くとも一方を発生
する出力処理回路とを具備したことを特徴とする流体測
定装置。 ２ 出力処理回路として、Ｆ／Ｖコンバータの出力と開
平演算回路の出力とを比較して流れ方向を識別し流れ方
向識別信号を発生する識別回路を具備したことを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の流体測定装置。 ３ 出力処理回路として、Ｆ／Ｖコンバータの出力と開
平演算回路の出力とを比較して流れ方向を識別する識別
回路と、該識別信号に基ずいてＦ／Ｖコンバータの出力
を補正して流量信号を発生する流量係数補正回路とを具
備したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の流
体測定装置。 ４ 出力処理回路として、Ｆ／Ｖコンバータの出力と開
平演算回路の出力とを比較して流れ方向を識別し流れ方
向識別信号を発生する識別回路と、前記識別回路からの
指示信号に基ずいてＦ／Ｖコンバータの出力を補正し流
量信号を発生する流量係数補正回路とを具備したことを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の流体測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54008579A JPS5921483B2 (ja) | 1979-01-26 | 1979-01-26 | 流体測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54008579A JPS5921483B2 (ja) | 1979-01-26 | 1979-01-26 | 流体測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55101013A JPS55101013A (en) | 1980-08-01 |
| JPS5921483B2 true JPS5921483B2 (ja) | 1984-05-21 |
Family
ID=11696920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54008579A Expired JPS5921483B2 (ja) | 1979-01-26 | 1979-01-26 | 流体測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5921483B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0238080U (ja) * | 1988-09-01 | 1990-03-13 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100732116B1 (ko) | 2005-10-26 | 2007-06-25 | 요업기술원 | 와류식 유량계 |
| KR100782963B1 (ko) | 2006-06-26 | 2007-12-07 | 주식회사 메타켐 | 유체 흐름 감지 장치 |
-
1979
- 1979-01-26 JP JP54008579A patent/JPS5921483B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0238080U (ja) * | 1988-09-01 | 1990-03-13 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55101013A (en) | 1980-08-01 |
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