JPS592324B2 - 流速流量測定装置 - Google Patents
流速流量測定装置Info
- Publication number
- JPS592324B2 JPS592324B2 JP53160675A JP16067578A JPS592324B2 JP S592324 B2 JPS592324 B2 JP S592324B2 JP 53160675 A JP53160675 A JP 53160675A JP 16067578 A JP16067578 A JP 16067578A JP S592324 B2 JPS592324 B2 JP S592324B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- force
- detection sensor
- force detection
- measuring device
- receiving body
- 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
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
- 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速流量測定装置に関す
るものである。
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ずる交
番力を検出して、渦信号として取わ出し流速又は流量を
測定する流速流量測定装置に関するものである。
番力を検出して、渦信号として取わ出し流速又は流量を
測定する流速流量測定装置に関するものである。
本発明の目的は渦信号を高感度で測定し得る流速流量測
定装置を提供するにある。
定装置を提供するにある。
第１図は本発明の一実施例の構成説明図で、Ａは縦断面
図、Ｂは要部構成説明図である。
図、Ｂは要部構成説明図である。
図において、１は被測定流体の流れる円筒状の管路、２
は管路１に直角に挿入された受力体で、容器２１と渦発
生体２２よりなる。
は管路１に直角に挿入された受力体で、容器２１と渦発
生体２２よりなる。
容器２１は鍔部２１１と底面２１２を有し円筒状をなし
、鍔部２１１が管路１に固定されている。渦発生体２２
は柱状をなし、一端が底面２１２に溶接され、他端が管
路１に固定されている。３は円板状の力検出センサで、
容器２１内に流路に直角に、かつ垂直方向に対してθの
角度をなして配置されている。
、鍔部２１１が管路１に固定されている。渦発生体２２
は柱状をなし、一端が底面２１２に溶接され、他端が管
路１に固定されている。３は円板状の力検出センサで、
容器２１内に流路に直角に、かつ垂直方向に対してθの
角度をなして配置されている。
力検出センサ３は、この場合は、Ｂ図に示す如く、円板
状の素子本体３１と電極３２、３３、３４よりなる。電
極３２は薄円板状をなし、素子本体３１の一面側に設け
られている。一方、電極３３、３４はほぼ弓形をなし、
素子本体３１の他面側に素子本体３１の中心を挾んで対
称形に設けられ、渦発生体２２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３１は、この場合は圧電素子が使用され、感度方向
は、ほぼ板面に直角方向をなしている。４は力検出セン
サ３を容器２１内に容器２１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３１と電極３２、３３、３４よりなる。電
極３２は薄円板状をなし、素子本体３１の一面側に設け
られている。一方、電極３３、３４はほぼ弓形をなし、
素子本体３１の他面側に素子本体３１の中心を挾んで対
称形に設けられ、渦発生体２２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３１は、この場合は圧電素子が使用され、感度方向
は、ほぼ板面に直角方向をなしている。４は力検出セン
サ３を容器２１内に容器２１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。
以上の構成において、管路１内に被測定流体が流れると
、受力体２にはカルマン渦により第１図Ａに示す矢印Ｘ
のような交番力が作用する。
、受力体２にはカルマン渦により第１図Ａ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４を介して力検出センサ３に伝達さ
れる。面して、受力体２には第１図Ａに示す如く、受力
体２の中心軸をはさんで逆方向の応力変化が発生する。
面して、力検出センサ３の電極３２−電極３３、電極３
２−電極３４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。この場合、交番力×が
作用すると、受力体２の内部には第２図に示す如く、軸
応力σとせん断応力τとが発生する。
れる。面して、受力体２には第１図Ａに示す如く、受力
体２の中心軸をはさんで逆方向の応力変化が発生する。
面して、力検出センサ３の電極３２−電極３３、電極３
２−電極３４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。この場合、交番力×が
作用すると、受力体２の内部には第２図に示す如く、軸
応力σとせん断応力τとが発生する。
今、受力体２の微小部分について、その部分を拡大して
みると、交番力×による応力は第３図のような応力状態
を示す。
みると、交番力×による応力は第３図のような応力状態
を示す。
今、図の斜線で示した角度θの任意平面の軸応力σθは
次式で表わせる。σθ＝ｌσ二百σＣＯｓ２θ＋τＳｉ
ｎ２θ（１）一般には、θ＝９０Ｏにするのが普通であ
る。この場合はσθ＝９００＝σ となり、このσを検
出することになる。而るに、σθ１）式に｝いて、 を満たすθで最大となり、次の値を取る。
次式で表わせる。σθ＝ｌσ二百σＣＯｓ２θ＋τＳｉ
ｎ２θ（１）一般には、θ＝９０Ｏにするのが普通であ
る。この場合はσθ＝９００＝σ となり、このσを検
出することになる。而るに、σθ１）式に｝いて、 を満たすθで最大となり、次の値を取る。
この値はσθ＝９００におけるσより大きな値となる。
本実施例ではこの（σθ）Ｍａｘを感度よく検出するよ
うにしたものである。
うにしたものである。
即ち、力検出セン９″４の受力体２における角度θを（
２）式を満たすように選ぶことにより、力検出センサ４
の出力信号を大きくすることができる。
２）式を満たすように選ぶことにより、力検出センサ４
の出力信号を大きくすることができる。
θの値は軸応力σ，せん断応力τの値で異なり、これら
は、渦発生体の形状，検出部の形状等で変わり、それぞ
れに応じた適切なθを選択しなければならない。なお、
前述の実施例においては、力検出センサ３を容器２１内
に流路に直角な垂直方向に対してθ角度傾けて配置した
が第４図に示す如く力検出センナ３が配置される容器２
１の凹部２１３の底面２１２をθ角度傾けて構成すれば
、力検出センサ３の配置の容易なものが得られる。
は、渦発生体の形状，検出部の形状等で変わり、それぞ
れに応じた適切なθを選択しなければならない。なお、
前述の実施例においては、力検出センサ３を容器２１内
に流路に直角な垂直方向に対してθ角度傾けて配置した
が第４図に示す如く力検出センナ３が配置される容器２
１の凹部２１３の底面２１２をθ角度傾けて構成すれば
、力検出センサ３の配置の容易なものが得られる。
また、第５図に示す如く、素子本体３１ａを凹部２１３
と同じ形状に作り、凹部２１３に、ガラス封着すること
なく圧入等により直接固着してもよい。また、第６図に
示す如く、圧電素子よりなる素子本体３１ｂ（分りやす
くするために実際より厚く示されている。）を底面２１
２に蒸着或はスパツタリング等により直接構成すれば力
検出センサ３が均質で、生産性のよいものが得られる。
加えるに、力検出センサ３を柱状の固定体５で凹部２１
３に押圧するようにすれば、更に、感度よく力を検出す
ることができる。また、第７図に示すごとく、固定体５
の先端部５１に力検出センサ３を固定或は直接形成して
後、力検出セン＋）″３の取付けられた固定体５を凹部
２１３に挿入固定するようにすれば、力検出センサ３の
固定体５への固定或は形成作業が容易なものが得られる
と共に、その完成状態を直接目視検査することができる
。また、第８図に示す如く、円柱状をなし、頂部６１を
所要のθ角度に切断されたスペーサ６を凹部２１３にあ
らかじめ挿入配置するようにすれば、力検出センサ３の
凹部２１３への設置が容易なものが得られる。な訃、ノ
イズ等の影響が大きい場合には、交番力による主応力方
向と共に、ノイズの主応力方向を考慮して、Ｓ／Ｎ比の
よい方向に力検出センサ３を傾けてもよいことは勿論で
ある。
と同じ形状に作り、凹部２１３に、ガラス封着すること
なく圧入等により直接固着してもよい。また、第６図に
示す如く、圧電素子よりなる素子本体３１ｂ（分りやす
くするために実際より厚く示されている。）を底面２１
２に蒸着或はスパツタリング等により直接構成すれば力
検出センサ３が均質で、生産性のよいものが得られる。
加えるに、力検出センサ３を柱状の固定体５で凹部２１
３に押圧するようにすれば、更に、感度よく力を検出す
ることができる。また、第７図に示すごとく、固定体５
の先端部５１に力検出センサ３を固定或は直接形成して
後、力検出セン＋）″３の取付けられた固定体５を凹部
２１３に挿入固定するようにすれば、力検出センサ３の
固定体５への固定或は形成作業が容易なものが得られる
と共に、その完成状態を直接目視検査することができる
。また、第８図に示す如く、円柱状をなし、頂部６１を
所要のθ角度に切断されたスペーサ６を凹部２１３にあ
らかじめ挿入配置するようにすれば、力検出センサ３の
凹部２１３への設置が容易なものが得られる。な訃、ノ
イズ等の影響が大きい場合には、交番力による主応力方
向と共に、ノイズの主応力方向を考慮して、Ｓ／Ｎ比の
よい方向に力検出センサ３を傾けてもよいことは勿論で
ある。
なお、前述の実施例においては、受力体２は容器２１と
渦発生体２２よりなると説明したが、容器２１と渦発生
体２２とが一体構成のものであつてもよい。
渦発生体２２よりなると説明したが、容器２１と渦発生
体２２とが一体構成のものであつてもよい。
また、渦発生体と受力体が別体であつて、管路１の上流
側に渦発生体が配置され、下流側に受力体が配置される
構成のものでもよいことは勿論である。また、力検出セ
ンサ３は第９図に示すごとく、渦発生体２２の軸をはさ
んで所要の傾斜をなした同一平面に独立に２個（３ａ，
３ｂ）配置されてもよいことは勿論である。また、第１
０図に示すごとく、２個の力検出センサ３ａ，３ｂが、
渦発生体２２の軸をはさんで軸に対して所要の傾斜をな
して対称に配置されてもよい。な訃、片側に１個（３ａ
或は３ｂ）のみであつてもよいことは勿論である。また
、素子本体３１は圧電素子よりなると説明したが、ジル
コン●チタン酸鉛（ＰＺＴ）やチタン酸鉛等のセラミツ
ク系圧電磁器、或は、ニオブ酸リチウムや水晶等の圧電
性結晶、或は、感圧素子でもよく、要するに圧力を電気
信号に変換するものであればよい。また、封着体４はガ
ラスでなく、エポキシ系やセメント系やセラミツク系、
或は、マイカ等の封着材でもよく、要するに、受力体２
に作用する力を力検出センサ３に確実に感度よく伝達し
、電気的に絶縁し、化学的に安定なものであればよい。
側に渦発生体が配置され、下流側に受力体が配置される
構成のものでもよいことは勿論である。また、力検出セ
ンサ３は第９図に示すごとく、渦発生体２２の軸をはさ
んで所要の傾斜をなした同一平面に独立に２個（３ａ，
３ｂ）配置されてもよいことは勿論である。また、第１
０図に示すごとく、２個の力検出センサ３ａ，３ｂが、
渦発生体２２の軸をはさんで軸に対して所要の傾斜をな
して対称に配置されてもよい。な訃、片側に１個（３ａ
或は３ｂ）のみであつてもよいことは勿論である。また
、素子本体３１は圧電素子よりなると説明したが、ジル
コン●チタン酸鉛（ＰＺＴ）やチタン酸鉛等のセラミツ
ク系圧電磁器、或は、ニオブ酸リチウムや水晶等の圧電
性結晶、或は、感圧素子でもよく、要するに圧力を電気
信号に変換するものであればよい。また、封着体４はガ
ラスでなく、エポキシ系やセメント系やセラミツク系、
或は、マイカ等の封着材でもよく、要するに、受力体２
に作用する力を力検出センサ３に確実に感度よく伝達し
、電気的に絶縁し、化学的に安定なものであればよい。
以上説明したように、本発明においては、力検出センサ
を受力体に所要の角度をもつて一体的に固定するように
して、力検出センサの感度方向を、渦発生による交番力
によつて受力体に生ずる最大主応力の作用方向とほぼ一
致させるようにした。この結果、渦信号を高感度で測定
し得る流速流量測定装置を実現することができる。
を受力体に所要の角度をもつて一体的に固定するように
して、力検出センサの感度方向を、渦発生による交番力
によつて受力体に生ずる最大主応力の作用方向とほぼ一
致させるようにした。この結果、渦信号を高感度で測定
し得る流速流量測定装置を実現することができる。
第１図は本発明の一実施例の構成説明図で、Ａは縦断面
図、Ｂは要部構成説明図、第２，３図は本発明の原理説
明図、第４〜１０図は本発明の他の実施例の構成説明図
である。 １・・・・・・管路、２・・・・・・受力体、３・・・
・・・力検出センサ、４・・・・・・封着体、５・・・
・・・固定体、２１３・・・・・・凹部。
図、Ｂは要部構成説明図、第２，３図は本発明の原理説
明図、第４〜１０図は本発明の他の実施例の構成説明図
である。 １・・・・・・管路、２・・・・・・受力体、３・・・
・・・力検出センサ、４・・・・・・封着体、５・・・
・・・固定体、２１３・・・・・・凹部。
Claims (1)
- １ カルマン渦により物体に作用する交番力を検出して
流速流量を測定する流速流量測定装置において、凹部が
設けられ前記交番力を加えられる柱状の受力体と、前記
凹部に設けられその感度方向が前記交番力によつて受力
体に生ずる最大主応力が作用すると同じような方向に配
置された力検出センサと、該力検出センサを受力体に一
体的に固定する固定体とを具備したことを特徴とする流
速流量測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53160675A JPS592324B2 (ja) | 1978-12-20 | 1978-12-20 | 流速流量測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53160675A JPS592324B2 (ja) | 1978-12-20 | 1978-12-20 | 流速流量測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5583815A JPS5583815A (en) | 1980-06-24 |
| JPS592324B2 true JPS592324B2 (ja) | 1984-01-18 |
Family
ID=15720034
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53160675A Expired JPS592324B2 (ja) | 1978-12-20 | 1978-12-20 | 流速流量測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS592324B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6337947Y2 (ja) * | 1982-11-25 | 1988-10-06 |
-
1978
- 1978-12-20 JP JP53160675A patent/JPS592324B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6337947Y2 (ja) * | 1982-11-25 | 1988-10-06 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5583815A (en) | 1980-06-24 |
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