JPS6011460Y2 - 流速流量測定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 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。

更に詳述すれば、カルマン渦により渦発生体に作用する
交番力を検出して、渦発生周波数を信号として取り出、
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。

第１図は、従来より一般に使用されている従来例の説明
図である。

図において、１は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柱状の受力体である。

２１は受力体２の一端側に設けられた凹部、３は円板状
の力検出センサで、凹部２１に配置されている。

力検出センサ３は、この場合は、第２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、はぼ半円形をなし、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、受力体の軸心をはさんで、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てい
る。

４は力検出センサ３を凹部２１内に凹部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。

第３図は第１図の電気回路５の一例で、５１はチャージ
コンバータ回路、５２はローパスアクティブフィルタ回
路、５３はシュミットトリガ回路を示す。

以上の構成において、管路１内に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図に示す如く、管
路に直角方向に交番力Ｆｖが作用する。

而して、力検出センサ３の電極３２−３３、電極３２−
３４間の電気出力を測定すれば渦発生周波数を知ること
ができる。

この場合、電極３２−３３、電極３２−３４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。

而して、圧電素子よりなる力検出センサ３に誘起された
交番電荷はチャージコンバータ回路５１により電圧に変
換される。

ローパス・アクティブフィルタ回路５２において、所要
のレベルまで増幅され、シュミットトリガ回路５３でパ
ルス列信号となる。

トリガ回路の出力はトリガレベル電圧以上の交流電圧を
有する入力周波数に１＝１に対応したパルス列信号とな
る。

ところで、力検出センサ３に誘起される交番電荷はカル
マン渦による揚力方向の交番Ｆｖのほかに配管振動等に
よるノイズが含まれる。

配管振動のうちでは、揚力方向の振動が特に大きい。

一方シュミットトリガ回路では、トリガレベル以上の入
力に対して出力がＯＮ −ＯＦ Ｆ信号となるので、ト
リガレベルはノイズレベルより常に高く設定される必要
がある。

このため、あらかじめ設定されたトリガレベル以下の測
定信号レベルは、パルス信号出力にはならない。

したがって、設定トリガレベル以下の、測定信号レベル
の小さい、低流量の測定は、計測不可能となりカットさ
れてしまう。

それ故に、トリガレベルの設定の調整は、測定可能レン
ジの下限を決定してしまうので、慎重に決定する必要が
ある。

所で、実際のフィールドにおける配管ラインの振動によ
る影響は、設置してみないと明らかにならないのが普通
である。

したがって、安全を見て、トリガレベルを高く設定する
ため、測定可能レンジの下限が狭くなる。

第４図は、許容振動レベル範囲を示したもので、渦発生
周波数の低い、即ち、低流量レベルでは許容振動レベル
が低いことを表わしている。

本考案は、以上の点に着目したものである。

本考案の目的は、配管ラインの振動レベルに対応して適
切な測定レンジの下限を自動的に決定し、最適な計測レ
ンジを確保し得る流速流量測定装置を提供するにある。

第５図は、本考案の一実施例の構成説明図で、第６図は
第５図の電気回路のブロック図の説明図である。

図において、第１〜３図と同一記号は同一機能を示す。

以下第１〜３図と相違する部分のみ説明する。

６は管路１に設けられた、交番力Ｆｖ力方向配管振動を
検出する振動ピックアップで、この場合は、圧電素子が
使用されている。

７は振動ピックアップ回路である。

７１は初段入力処理回路で・、この場合は、チャージコ
ンバータ回路５１と同様のものが使用されている。

７２はローパスアクティブフィルタ回路で、この場合は
、フィルタ回路５２と同じ特性を有する。

７３はフィルタ回路７２の出力を整流しアナログ電圧に
変換する整流回路である。

整流回路７３の出カフ３１は、第７図に示す如く、シュ
ミットトリガ回路５３のトリガレベルの調整回路のＯＰ
アンプ５３１のコントールに使用される。

なお、振動ピックアップ回路７のゲインは、力検出セン
サ３の管路振動ノイズの検出レベルと、振動ピックアッ
プの検出レベルとの関係で相対的に決定される。

このようなものにおいては、シュミットトリガ回路５３
のトリガレベルは、実際の設置場所での配管振動レベル
を振動ピックアップ６で検出、し、振動ピックアップ回
路７を介して、自動的に調整されるので、最適な（レン
ジ幅の広がった）計測レンジを確保することができる。

第８図は、本考案の他の実施例の要部構成説明図である
。

本実施例においては、トリガ回路５３において、ＯＰア
ンプ５３１の入力側に直列的に抵抗Ｒ及び並列的に電界
効果トランジスタＦＥＴを接続したもので、電界効果ト
ランジスタＦＥＴのゲート電圧として前述の整流回路７
３の出カフ３１を加えるようにしたものである。

本実施例においては電界効果トランジスタＦＥＴのソー
スとドレイン間の抵抗がゲート電圧によって変化するこ
とを利用したものである。

本実施例においては、トリガ回路５３の入力レベルを振
動ピックアップ回路７３の出カフ３１で調整するように
したもので、トリガレベルの調整を、入力レベルを調整
して等価的に行うものである。

なお、前述の実施例においては、振動ピックアップ６は
管路１に取付けられていると説明したが、これに限るこ
とはなく、たとえば受力体２の管路１との接合部近くに
設けられてもよく、要するに、揚力Ｆｖ力方向管路振動
を検出できれば、設置個所は何処でもよい。

また、前述の実施例のごとく、力検出センサ３を用いて
交番力Ｆｖを直接測定する方式のものに限らず、歪み検
出方式や容量検出方式のもめに本考案を用いてもよいこ
とは勿論である。

以上説明したように、本考案によれば、配管ラインの振
動、レベルに対応して適切な測定レンジの下限を自動的
に決定し、最適な計測レンジを確保し得る流速流量測定
装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来より一般に使用されている従来例の説明図
、第２図は第１図の部分説明図、第３図は第１図の電気
回路のブロック図、第４図は第１図実施例の許容管路振
動レベルの説明図、第５図は本考案の一実施例の構成説
明図、第６図は第５図の電気回路のブロック図、第７図
は第６図の要部説明図、第８図は本考案の他の実施例の
要部構成説明図である。 １・・・・・・管路、２・・・・・・受力体、２１・・
・・・・凹部、３・・・・・・力検出センサ、３１・・
・・・・素子本体、３２，３３．３４・・・・・・電極
、４・・・・・・封着体、５・・・・・・電気回路、５
１・・・・・・チャージコンバータ回路、５２，７２・
・・・・・ローパスアクティブフィルタ回路、５３・・
・・・・シュミットトリガ回路、５３１・・・・・・Ｏ
Ｐアンプ、６・・・・・・振動ピックアップ、７・曲・
振動ピックアップ回路、７１・・・・・・初段入力処理
回路、７３・・・・・・整流回路、７３１・・・・・・
出力、Ｒ・・・・・・抵抗、ＦＥＴ・・・・・・電界効
果トランジスタ、Ｆｖ・・・・・・交番力。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. カルマン渦により物体に作用する交番力をシュミットト
   リガ回路を介して検出し流速又は流量を測定する流速流
   量測定装置において、前記交番力の方向と同方向の配管
   振動を検出する、振動ピックアップセンサと、該振動ピ
   ックアップセンサの出力に応じて、前記シュミットトリ
   ガ回路のトリガレベルまたは入力レベルを変化させるレ
   ベル調整回路とを具備したことを特徴とする流速流量測
   定装置。