JPS5921484B2 - 光学式カルマン渦流量計 - Google Patents
光学式カルマン渦流量計Info
- Publication number
- JPS5921484B2 JPS5921484B2 JP7750679A JP7750679A JPS5921484B2 JP S5921484 B2 JPS5921484 B2 JP S5921484B2 JP 7750679 A JP7750679 A JP 7750679A JP 7750679 A JP7750679 A JP 7750679A JP S5921484 B2 JPS5921484 B2 JP S5921484B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- karman vortex
- optical fiber
- vortex flowmeter
- directional coupler
- 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.)
- Expired
Links
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光学的流量計に係り、特に光学式カルマン渦流
量計に関する。
量計に関する。
石油化学プラントなど本質安全防爆性が要請されるプラ
ントにおける流量の計測手段として、電気を用いない光
学的センサは最も望ましい。
ントにおける流量の計測手段として、電気を用いない光
学的センサは最も望ましい。
ところで従来流量計測法としてカルマン渦流量計が知ら
れている。これは、一様な流れの中に柱状の物体を直角
に置くとレイノルズ数が数十ないし数百程度のとき物体
の背後に規則的な二列の渦がつくられ、その渦の発生周
波数が流速に比例することを利用する流量計である。こ
の渦の発生周波数を測定する手段として、熱的方法及び
機械的歪み検出方法が電気的な手段として知られている
。すなわち熱的方法とは、カルマン渦の発生時に柱状物
体より少量の熱をラばラ現象を利用し、サーミスタ等の
ブリッジで温度変化を検出する方法である。また機械的
歪み検出法はカルマン渦が発生するとき柱状物体に与え
る機械的歪を電気的な歪計で抵抗変化などとして検出す
るものである。しかるにこれらの電気的な検出法は、本
質安全防爆の要請に答えられるものではなく、かつセン
サの電気的出力は極めて微小のため制御室までの伝送時
に電気的な誘導雑音の障害を受けやすい。本発明は上記
の点に鑑みてなされたもので、本質、安全防爆の要請に
適し、かつ高精度の流量計測を行ない得る光学式のカル
マン渦流量計を提供することを目的とする。以下図面を
参照して本発明を詳細に説明する。
れている。これは、一様な流れの中に柱状の物体を直角
に置くとレイノルズ数が数十ないし数百程度のとき物体
の背後に規則的な二列の渦がつくられ、その渦の発生周
波数が流速に比例することを利用する流量計である。こ
の渦の発生周波数を測定する手段として、熱的方法及び
機械的歪み検出方法が電気的な手段として知られている
。すなわち熱的方法とは、カルマン渦の発生時に柱状物
体より少量の熱をラばラ現象を利用し、サーミスタ等の
ブリッジで温度変化を検出する方法である。また機械的
歪み検出法はカルマン渦が発生するとき柱状物体に与え
る機械的歪を電気的な歪計で抵抗変化などとして検出す
るものである。しかるにこれらの電気的な検出法は、本
質安全防爆の要請に答えられるものではなく、かつセン
サの電気的出力は極めて微小のため制御室までの伝送時
に電気的な誘導雑音の障害を受けやすい。本発明は上記
の点に鑑みてなされたもので、本質、安全防爆の要請に
適し、かつ高精度の流量計測を行ない得る光学式のカル
マン渦流量計を提供することを目的とする。以下図面を
参照して本発明を詳細に説明する。
第１図は本発明の一実施例を示す図で、ａはシステム構
成図、ｂはカルマン渦の発生の状態を示す図、ｃは光フ
ァイバ干渉計出力を示す図である。第１図ａにおいて１
は干渉性光源でレーザが一般的である。この光源１より
の光は光ファイバケーブル２によつて計測点まで導かれ
、３ｄＢ方向性結合器３によつて２分割される。３ｄＢ
方向性結合器３によつて２分割された光は、光ファイバ
干渉計の２つの分枝を構成する光ファイバ４、５に各々
導かれる。
成図、ｂはカルマン渦の発生の状態を示す図、ｃは光フ
ァイバ干渉計出力を示す図である。第１図ａにおいて１
は干渉性光源でレーザが一般的である。この光源１より
の光は光ファイバケーブル２によつて計測点まで導かれ
、３ｄＢ方向性結合器３によつて２分割される。３ｄＢ
方向性結合器３によつて２分割された光は、光ファイバ
干渉計の２つの分枝を構成する光ファイバ４、５に各々
導かれる。
６は３ｄＢ方向性結合器で、２つの光ファイバ４、５を
伝播した光を合成し、出力ファイバＴに干渉出力を送出
する。
伝播した光を合成し、出力ファイバＴに干渉出力を送出
する。
８は光検出器で、干渉出力を電気信号に変換する。
９は光検出器８の出力を受けて計測量を求めるための計
測回路部である。
測回路部である。
本発明においては、第１図ｂに示す如く、光フアイパ干
渉計の２つの分枝を構成するフアイバ４及び５は．カル
マン渦を生ずる柱状物体１０に埋め込まれる。
渉計の２つの分枝を構成するフアイバ４及び５は．カル
マン渦を生ずる柱状物体１０に埋め込まれる。
そしてこの柱状物体１０を流れに垂直に置くと本図に示
す如くカルマン渦は一様な流れＵの中に互いちがいの渦
列を生じ６柱状物体１０は互いちがいに歪みを受ける。
この歪みは光フアイバ干渉計の２つの分枝の光学的長さ
を変化させ．光フアイバ干渉計出力は第１図ｃに示す如
く．カルマン渦の発生毎に波束を生じる。
す如くカルマン渦は一様な流れＵの中に互いちがいの渦
列を生じ６柱状物体１０は互いちがいに歪みを受ける。
この歪みは光フアイバ干渉計の２つの分枝の光学的長さ
を変化させ．光フアイバ干渉計出力は第１図ｃに示す如
く．カルマン渦の発生毎に波束を生じる。
この波束内に含まれる準正弦波的な波の数は．光フアイ
バ干渉計の感度，カルマン渦の生ずる歪の大きさに依存
するが，波束の繰返し周期は．流速に比例するカルマン
渦の発生周期と一致する。従つて計測回路部９によつて
この波束の発生周期を計測することにより、流速ないし
一定断面流の流量を求めることができる。第２図は本発
明の他の実施例を示す図である。
バ干渉計の感度，カルマン渦の生ずる歪の大きさに依存
するが，波束の繰返し周期は．流速に比例するカルマン
渦の発生周期と一致する。従つて計測回路部９によつて
この波束の発生周期を計測することにより、流速ないし
一定断面流の流量を求めることができる。第２図は本発
明の他の実施例を示す図である。
第１図に示した構成によると光フアイバ干渉計を構成す
る３ｄＢ方向性結合器６の一方のみの出力を監視するよ
うにされているが、光源１の波長の温度ドリフト，干渉
計の温度変化等により平均干渉出力が変化し６流速零と
測定系の障害とを分離できない場合が生ずるために．光
源１を含めた全光学系の断線等の監視にはまだ不十分な
点が残さわている。この点を改良したのが第２図に示す
構成である。すなわち１１は光源，１２は光ケーブル．
１３．１６は３ｄＢ方向性結合器．１４，１５は光フア
イバ干渉計の２つの分枝を構成する光フアイバである。
本実施例によると３ｄＢ方向性結合器１６の２つの干渉
出力は２つの光フアイバ１７，１８によつて伝送され．
光検出器１９，２０で電気信号に変換される。ここで３
ｄＢ方向性結合器１６は１つの入力ポートからの光が２
つの出力ポートに分岐されるとき６出力ポート間で９０
力の位相シフトを生じるので６干渉出力は互いに逆相の
変化をする。従つて計測回路部９として．２つの光検出
器１９，２０の差を発生する差回路２１の出力をカルマ
ン渦発生周期計測回路２３にに利用し．一方和を発生す
る和回路２２の出力を計測系の監視回路２４に利用する
。このようにすることによつて光源波長のドリフト．干
渉計の温度変化があつても．和出力が不変であることを
用いて，計測系の監視を行うことができる。以上説明し
たように．本発明によればカルマン渦流量計に尤学的計
測手段を導入することにより．本質安全防爆の要請に合
致し６且つ高精度の計測を可能とすることができる。
る３ｄＢ方向性結合器６の一方のみの出力を監視するよ
うにされているが、光源１の波長の温度ドリフト，干渉
計の温度変化等により平均干渉出力が変化し６流速零と
測定系の障害とを分離できない場合が生ずるために．光
源１を含めた全光学系の断線等の監視にはまだ不十分な
点が残さわている。この点を改良したのが第２図に示す
構成である。すなわち１１は光源，１２は光ケーブル．
１３．１６は３ｄＢ方向性結合器．１４，１５は光フア
イバ干渉計の２つの分枝を構成する光フアイバである。
本実施例によると３ｄＢ方向性結合器１６の２つの干渉
出力は２つの光フアイバ１７，１８によつて伝送され．
光検出器１９，２０で電気信号に変換される。ここで３
ｄＢ方向性結合器１６は１つの入力ポートからの光が２
つの出力ポートに分岐されるとき６出力ポート間で９０
力の位相シフトを生じるので６干渉出力は互いに逆相の
変化をする。従つて計測回路部９として．２つの光検出
器１９，２０の差を発生する差回路２１の出力をカルマ
ン渦発生周期計測回路２３にに利用し．一方和を発生す
る和回路２２の出力を計測系の監視回路２４に利用する
。このようにすることによつて光源波長のドリフト．干
渉計の温度変化があつても．和出力が不変であることを
用いて，計測系の監視を行うことができる。以上説明し
たように．本発明によればカルマン渦流量計に尤学的計
測手段を導入することにより．本質安全防爆の要請に合
致し６且つ高精度の計測を可能とすることができる。
第１図は本発明の一実施例の構成及びその動作を説明す
るための図で．ａは構成図．ｂは本発明によるカルマン
渦流量計の模式図．ｃはその光出力変化を示す図．第２
図は本発明の他の実施例を示す構成図である。 １，１１・・・干渉性光源．２，４．５，７，１２，１
４，１５，１７，１８・・・光フアイバーケーブル，３
，６，１３，１６・・・３ｄＢ方向性結合器．８，１９
，２０・・・光検出器．９・・・計測回路部。
るための図で．ａは構成図．ｂは本発明によるカルマン
渦流量計の模式図．ｃはその光出力変化を示す図．第２
図は本発明の他の実施例を示す構成図である。 １，１１・・・干渉性光源．２，４．５，７，１２，１
４，１５，１７，１８・・・光フアイバーケーブル，３
，６，１３，１６・・・３ｄＢ方向性結合器．８，１９
，２０・・・光検出器．９・・・計測回路部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 流れに対して垂直に置かれる柱状物体に２本の光フ
ァイバを埋め込みその両端に方向性結合器を接続して構
成した光ファイバ干渉計と、前記柱状物体によつて発生
されるカルマン渦により前記光ファイバ干渉計に誘起さ
れる干渉光出力変化の周期から流量もしくは流速を計測
する計測回路部とを具備することを特徴とする光学式カ
ルマン渦流量計。 ２ 前記計測回路部は前記光ファイバ干渉計を構成する
方向性結合器の２つの光出力の差をとることによつてカ
ルマン渦の発生周期を計測する回路と前記２つの光出力
の和をとることによつて光学系の障害監視を行なう回路
とを含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
光学式カルマン渦流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7750679A JPS5921484B2 (ja) | 1979-06-21 | 1979-06-21 | 光学式カルマン渦流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7750679A JPS5921484B2 (ja) | 1979-06-21 | 1979-06-21 | 光学式カルマン渦流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS562505A JPS562505A (en) | 1981-01-12 |
| JPS5921484B2 true JPS5921484B2 (ja) | 1984-05-21 |
Family
ID=13635844
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7750679A Expired JPS5921484B2 (ja) | 1979-06-21 | 1979-06-21 | 光学式カルマン渦流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5921484B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4976157A (en) * | 1989-11-08 | 1990-12-11 | The Babcock & Wilcox Company | Fiber optic flow sensor |
-
1979
- 1979-06-21 JP JP7750679A patent/JPS5921484B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS562505A (en) | 1981-01-12 |
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