JPS6011461Y2 - Flow velocity flow measuring device - Google Patents

Flow velocity flow measuring device

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JPS6011461Y2
JPS6011461Y2 JP10442780U JP10442780U JPS6011461Y2 JP S6011461 Y2 JPS6011461 Y2 JP S6011461Y2 JP 10442780 U JP10442780 U JP 10442780U JP 10442780 U JP10442780 U JP 10442780U JP S6011461 Y2 JPS6011461 Y2 JP S6011461Y2
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JP
Japan
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stress
force
measuring device
receiving body
processing circuit
Prior art date
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Application number
JP10442780U
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Japanese (ja)
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JPS5728370U (en
Inventor
久 田村
一造 伊藤
Original Assignee
横河電機株式会社
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Publication date
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案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。
[Detailed Description of the Invention] The present invention relates to a flow rate measuring device that utilizes Karman vortices.

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、渦信号を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。
More specifically, the present invention relates to a flow rate measuring device that detects an alternating force generated in a vortex generating body by a Karman vortex and generates a vortex signal to measure the extraction flow velocity or flow rate.

本考案の目的は、簡単な構成により、外乱力によるノイ
ズをきわめて小さくできて、S/N比を改善でき、耐震
性の秀れ、堅牢な流速流量測定装置を提供するにある。
An object of the present invention is to provide a flow rate measuring device that has a simple configuration, can minimize noise caused by disturbance force, can improve the S/N ratio, has excellent earthquake resistance, and is robust.

第1図は、本考案の一実施例の構成説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of the configuration of an embodiment of the present invention.

図において、1は円筒状の管体、11は管体1に直角に
設けられた円筒状のノズルである。
In the figure, 1 is a cylindrical tube, and 11 is a cylindrical nozzle provided at right angles to the tube 1.

2はノズル11を通して、管体1に直角に挿入された柱
状の受力体で、一端は、ねじ3により管体1に支持され
、他端はフランジ部21において、ノズル11にねじ又
は溶接により固定されている。
Reference numeral 2 denotes a columnar force-receiving body inserted into the tube body 1 at right angles through the nozzle 11. One end is supported by the tube body 1 with a screw 3, and the other end is attached to the nozzle 11 by screws or welding at the flange portion 21. Fixed.

22は受力体1のフランジ部21側に設けられた凹部で
ある。
22 is a recess provided on the flange portion 21 side of the force receiving body 1.

4a*4bは凹部22に設けられた円板状の応力検出部
で、その中心軸は受力体2の中心軸と一致する。
4a*4b is a disk-shaped stress detection section provided in the recess 22, and its center axis coincides with the center axis of the force-receiving body 2.

(以下、応力検出部4a、4bを総称するときは応力検
出部4と称する。
(Hereinafter, the stress detection units 4a and 4b will be collectively referred to as the stress detection unit 4.

)応力検出部4は、この場合は、第2図に示す如く、円
板状の素子本体41と電極42,43.44よりなる。
) In this case, the stress detection section 4 consists of a disk-shaped element body 41 and electrodes 42, 43, and 44, as shown in FIG.

電極42は薄円板状をなし、素子本体41の一面側に設
けられている。
The electrode 42 has a thin disk shape and is provided on one side of the element body 41.

一方、電極43,44は、はぼ弓形をなし、素子本体4
1の他面側に素子本体41の中心を挾んで、流路方向と
直角方向に、対称形に設けられている。
On the other hand, the electrodes 43 and 44 have an arcuate shape, and the element body 4
They are provided symmetrically on the other surface of the device body 41 in a direction perpendicular to the flow path direction with the center of the element body 41 in between.

素子本体41は、この場合は、圧電素子が使用されてい
る。
In this case, a piezoelectric element is used as the element body 41.

而して、応力検出部4a、4bは、後に詳述する如く、
外乱力Pによって、受力体2に生ずる応力が零となる位
置Aの両側に配置されている。
Therefore, the stress detection units 4a and 4b, as will be described in detail later,
They are arranged on both sides of a position A where the stress generated in the force receiving body 2 by the disturbance force P becomes zero.

5は絶縁材よりなり、応力検出部4を凹部22内に受力
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。
Reference numeral 5 denotes a sealing body made of an insulating material and sealing the stress detection part 4 in the recess 22 while insulating it from the force receiving body 2. In this case, a glass material is used.

第3図は第1図の電気回路6(図示せず)のブロック図
である。
FIG. 3 is a block diagram of the electrical circuit 6 (not shown) of FIG. 1.

図において、6Fは応力検出部4aの出力を増幅処理す
る第1人力処理回路、62は応力検出部4bの出力を増
幅処理する第2人力処理回路で、ゲインが可変できる構
成となっている。
In the figure, 6F is a first manual processing circuit that amplifies the output of the stress detection section 4a, and 62 is a second manual processing circuit that amplifies the output of the stress detection section 4b.The gain can be varied.

63は第1と第2人力処理回路61.62の出力を加算
、あるいは減算する加減算器で、この場合は、加算する
ように構成されている。
63 is an adder/subtractor that adds or subtracts the outputs of the first and second human processing circuits 61 and 62; in this case, it is configured to add.

以上の構成において、管体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図に示す矢印のような
交番力りが作用する。
In the above configuration, when the measuring fluid flows into the tube body 1, an alternating force as shown by the arrows shown in FIG. 1 acts on the force receiving body 2 due to the Karman vortex.

この交番力りは封着体5を介して応力検出部4に伝達さ
れる。
This alternating force is transmitted to the stress detection section 4 via the sealed body 5.

この場合、受力体2には、第1図に示す如く、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。
In this case, as shown in FIG.
A stress change occurs in the opposite direction across the central axis of .

而して、応力検出部4の電極42−電極43、電極42
−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。
Therefore, the electrode 42-electrode 43 of the stress detection section 4, the electrode 42
An electric signal (for example, a change in charge) corresponding to this stress change is generated between the - electrodes 44.

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。
By detecting the number of times this change occurs, the vortex generation frequency can be detected.

而して、電極42−電極43、電極42−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。
Thus, by differentially processing the electrical output between the electrodes 42 and 43 and between the electrodes 42 and 44, twice the electrical output can be obtained.

而して、この応力検出部4a、4bの出力をそれぞれ第
1、第2人力処理回路で増幅した後、加減算器63で加
算する。
The outputs of the stress detectors 4a and 4b are amplified by the first and second manual processing circuits, respectively, and then added by the adder/subtractor 63.

一方、管路を伝播してくる振動ノイズ、たとえば、ポン
プ、コンプレッサー、ダンパーの開閉等による振動ノイ
ズの影響により、管路全体が振れる。
On the other hand, the entire pipe line vibrates due to the influence of vibration noise propagating through the pipe line, for example, vibration noise caused by opening and closing of pumps, compressors, dampers, etc.

この振動によって、受力体2には前述交番力りが作用す
る方向に受力体2の質量分布等に基づく交番の曲げモー
メントMαが作用する。
Due to this vibration, an alternating bending moment Mα based on the mass distribution of the force receiving body 2 acts on the force receiving body 2 in the direction in which the above-mentioned alternating force acts.

この交番の曲げモーメントMαにより受力体2に生ずる
応力は応力検出部4においてノズルとして検出される。
The stress generated in the force receiving body 2 due to this alternating bending moment Mα is detected as a nozzle in the stress detection section 4.

第4図は、この曲げモーメントMαを示したもので、M
■は渦発生によって生じた交番の曲げモーメントである
Figure 4 shows this bending moment Mα.
■ is the alternating bending moment caused by vortex generation.

曲げモーメントMαによるノイズを検出しないよう、に
したものとしては、従来例として、曲げモーメントMα
が零となる位置Aの位置に応力検出部が一個配置された
ものがある。
As a conventional example, there is a method that prevents the detection of noise caused by the bending moment Mα.
There is one in which one stress detection section is placed at position A where the value is zero.

しかし、このようなものにおいては、応力検出部は厚み
を有しているので、可能なかぎり薄くしても、厚みを零
にすることはできず、また、応力検出部の中心を位置A
に完全に合致させることは実際上は非常に困難で外部振
動ノイズをどうしても検出してしまう。
However, in such a device, the stress detection section has a thickness, so even if it is made as thin as possible, the thickness cannot be reduced to zero, and the center of the stress detection section cannot be set at position A.
In practice, it is very difficult to completely match the , and external vibration noise will inevitably be detected.

また、外部振動ノイズによる応力が零となる個所Aにお
いては、測定信号の応力は小さく、応力検出部の位置が
ずれらると、測定信号のS/N比が悪くなる。
Further, at the point A where the stress due to external vibration noise is zero, the stress of the measurement signal is small, and if the position of the stress detection section is shifted, the S/N ratio of the measurement signal will deteriorate.

S/N比が悪いと、小さな信号を検出するのは困難とな
るので、測定可能領域(特に、低流量領域)が限定され
ることになる。
If the S/N ratio is poor, it will be difficult to detect small signals, so the measurable region (particularly the low flow rate region) will be limited.

そこで、本考案においては、曲げモーメントMαが零と
なる位置Aの両側にそれぞれ応力検出部4a、4bを配
置して、たとえば、ある瞬時において、外部振動ノイズ
によるプラスの応力を応力検出部4aで検出して、マイ
ナスの応力を応力検出部4bで検出して、加減算器63
で加算して、積極的に打ち消すようにした。
Therefore, in the present invention, the stress detectors 4a and 4b are respectively arranged on both sides of the position A where the bending moment Mα becomes zero, and for example, at a certain instant, the stress detector 4a detects a positive stress due to external vibration noise. The stress detection unit 4b detects the negative stress, and the adder/subtractor 63 detects the negative stress.
I added it with , and tried to cancel it out actively.

而も、第2人力処理回路62のゲインを可変できるよう
に構成したもので、第1人力処理回路のノイズ分の大き
さに、第2人力処理回路のノイズ分の大きさを調節して
容易に合わせることができる。
Moreover, the gain of the second human power processing circuit 62 is configured to be variable, and the magnitude of the noise of the second human power processing circuit can be easily adjusted to the magnitude of the noise of the first human power processing circuit. It can be adjusted to

したがって、加減算器63で、ノイズ分を完全にキャン
セルすることができる。
Therefore, the adder/subtractor 63 can completely cancel the noise.

この結果、応力検出部4aと4bを曲げモーメントMα
のプラス量とマイナス量とが相互に等しくなるそれぞれ
の位置に、厳密に配置する必要がなく、応力検出部4の
凹部22への配置が容易となり、装置の製作が安価にで
きる。
As a result, the stress detection parts 4a and 4b are subjected to a bending moment Mα
It is not necessary to strictly arrange the stress detecting section 4 at each position where the positive amount and the negative amount are equal to each other, and the stress detecting section 4 can be easily placed in the recess 22, and the device can be manufactured at low cost.

なお、応力検出部4a、4bは、第5図に略示する如く
、外部振動ノイズによる応力が零となる個所Aと渦発生
による応力が零となる個所Bを挾んだC,Dの位置に配
置されてもよい。
As schematically shown in FIG. 5, the stress detection units 4a and 4b are located at positions C and D between a location A where the stress due to external vibration noise is zero and a location B where the stress due to vortex generation is zero. may be placed in

また、第6図に略示する如く、応力検出部4av4bは
渦発生による応力が零となる個所Bを挾んだE、Fの位
置に配置されてもよ・い。
Further, as schematically illustrated in FIG. 6, the stress detection sections 4av4b may be arranged at positions E and F sandwiching the point B where stress due to vortex generation is zero.

但し、この場合は、第1、第2人力処理回路61.62
の出力は加減算器63で減算されるように構成されねば
ならない。
However, in this case, the first and second manual processing circuits 61 and 62
The outputs of must be arranged to be subtracted by the adder/subtractor 63.

即ち、応力検出部4a、4bで検出される外部振動ノイ
ズによる応力が同符号の場合は加減算器63で減算し、
異符号となる場合は加算するようにする。
That is, if the stress due to external vibration noise detected by the stress detection units 4a and 4b has the same sign, the adder/subtractor 63 subtracts the stress.
If they have different signs, add them.

要するに、外部振動ノイズがキャンセルされるように構
成されればよい。
In short, it is sufficient if the configuration is such that external vibration noise is canceled.

なお、第1入力処理回路61も、ゲインが可変できるも
のであってもよいことは勿論である。
It goes without saying that the first input processing circuit 61 may also have a variable gain.

なお、上述の実施例においては、受力体2′は管路1に
一端が固定され、他端が支持されたものについて説明し
たが、他端が固定されたものであってもよいことは勿論
である。
In the above-described embodiment, one end of the force-receiving body 2' is fixed to the conduit 1 and the other end is supported, but the other end may be fixed. Of course.

以上説明したように、本考案によれば、簡単な構成によ
り、外乱力によるノイズをきわめて小さくできて、S/
N比を改善でき、耐震性の秀れ、堅牢な流速流量測定装
置を実現することができる。
As explained above, according to the present invention, noise caused by disturbance force can be extremely reduced with a simple configuration, and S/
The N ratio can be improved, and a robust flow rate measuring device with excellent earthquake resistance can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本考案の一実施例の構成説明図、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図の動作説明図、第5図、第6図は本
考案の他の実施例の要部説明図である。 1・・・・・・管体、2・・・・・・受力体、22・・
・・・・凹部、4.4b・・・・・・応力検出部、41
・・・・・・素子本体、42、43.44・・・・・・
電極、5・・・・・・封着体、6・・・・・・電気回路
、61・・・・・・第1処理回路、62・・・・・・第
2人力処理回路、63・・・・・・加減算器、L・・・
・・・交番力、P・・・・・・外乱力。
Fig. 1 is an explanatory diagram of the configuration of one embodiment of the present invention, and Fig. 2 is an explanatory diagram of the configuration of an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram of the electric circuit of FIG. 1, FIG. 4 is an explanatory diagram of the operation of FIG. 1, and FIGS. 5 and 6 are main parts of other embodiments of the present invention. It is an explanatory diagram. 1... tube body, 2... force receiving body, 22...
...Concavity, 4.4b...Stress detection part, 41
...Element body, 42, 43.44...
Electrode, 5... Sealed body, 6... Electric circuit, 61... First processing circuit, 62... Second manual processing circuit, 63. ...Adder/subtractor, L...
...Alternating force, P...Disturbance force.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] カルマン渦により受力体に作用する交番力を検出して流
速又は流量を検出する流速流量測定装置において、前記
受力体に設けられ前記交番力と外乱力とにもとづき前記
受力体に生ずる応力が零となるそれぞれの位置の少なく
とも一方の位置をはさんで設けられた2個の応力検出部
と、該応力検出部の一方の出力を処理する第1人力処理
回路と、前記応力検出部の他方の出力を処理しかつゲイ
ンが可変できる第2人力処理回路と、該第2人力処理回
路と前記第1人力処理回路との出力を加算あるいは減算
する加減算器とを具備したことを特徴とする流速流量測
定装置。
In a flow rate measuring device that detects flow velocity or flow rate by detecting an alternating force acting on a force receiving body due to a Karman vortex, a stress generated in the force receiving body based on the alternating force and disturbance force provided in the force receiving body. two stress detecting sections sandwiching at least one of the respective positions where It is characterized by comprising a second manual processing circuit that processes the output of the other and whose gain can be varied, and an adder/subtractor that adds or subtracts the outputs of the second manual processing circuit and the first manual processing circuit. Flow velocity flow measuring device.
JP10442780U 1980-07-23 1980-07-23 Flow velocity flow measuring device Expired JPS6011461Y2 (en)

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Publication Number Publication Date
JPS5728370U JPS5728370U (en) 1982-02-15
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