JPS6014290B2 - Flow velocity flow measuring device - Google Patents

Flow velocity flow measuring device

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JPS6014290B2
JPS6014290B2 JP55138181A JP13818180A JPS6014290B2 JP S6014290 B2 JPS6014290 B2 JP S6014290B2 JP 55138181 A JP55138181 A JP 55138181A JP 13818180 A JP13818180 A JP 13818180A JP S6014290 B2 JPS6014290 B2 JP S6014290B2
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JP
Japan
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stress
force
receiving body
detection section
force receiving
Prior art date
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JP55138181A
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一造 伊藤
仁 平山
哲男 安藤
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Hokushin Electric Corp
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Publication of JPS6014290B2 publication Critical patent/JPS6014290B2/en
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/01Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by using swirlflowmeter

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
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  • 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。
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、カルマン渦により物体に作用す交番力
を検出して、渦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。
More specifically, the present invention relates to a flow rate measuring device that detects the alternating force acting on an object due to Karman vortices, extracts it as a vortex signal, and measures the flow rate or flow rate.

第1図は従来より一般に使用されている流速流量測定装
置の従来例である。
FIG. 1 shows a conventional example of a flow rate measuring device that has been commonly used.

図において、1は円筒状の管路、11は管路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 conduit, and 11 is a cylindrical nozzle provided at right angles to the conduit 1.

2はノズル11を通して、管路1に直角に挿入された柱
状の受力体で、一端は、ねじ3により管路1に支持され
、池端はフランジ部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 perpendicularly into the conduit 1 through the nozzle 11. One end is supported by the conduit 1 with a screw 3, and the end is fixed to the nozzle 11 at the flange portion 21 by screws or welding. has been done.

22は受力体2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 2.

4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0軸と一致する。
Reference numeral 4 denotes a disk-shaped stress detection section provided in the recess 22, and its central axis coincides with the center axis of the force receiving body 2.

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。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。一方、電極43,44は、ほぼ弓形をなし、
素子本体41の他面側に素子本体41の中心を挟んで、
管路1方向と直角方向に対称形に設けられている。素子
本体41は、この場合、ニオブ酸リチウム(LiNb0
3)よりなる圧電素子が使用されている。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。
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. The electrode 42 has a thin disk shape and is provided on one side of the element body 41. On the other hand, the electrodes 43 and 44 have a substantially arcuate shape,
sandwiching the center of the element body 41 on the other side of the element body 41,
It is provided symmetrically in the direction perpendicular to the direction of the pipe line. In this case, the element body 41 is made of lithium niobate (LiNb0
3) A piezoelectric element consisting of the following is used. 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.

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図に示す矢印のような
交番力Fが作用する。
In the above configuration, when the measurement fluid flows in the pipe line 1, an alternating force F as shown by the arrow in FIG. 1 acts on the force receiving body 2 due to a Karman vortex.

この交番力Fは封着体5を介して応力検出部4に伝達さ
れる。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
。而して、応力検出部4の電極42−電極43,電極4
2−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。このような、ガラスによって、受力体2の応力検出
部4を封着するように構成したものは種々の利点を有す
る。
This alternating force F is transmitted to the stress detection section 4 via the sealing body 5. In this case, stress changes occur in the force-receiving body 2 in opposite directions across the central axis of the force-receiving body 2, as shown in FIG. Therefore, the electrode 42-electrode 43 of the stress detection section 4, the electrode 4
An electric signal (
For example, a change in charge) occurs. By detecting the number of times this change occurs, the vortex generation frequency can be detected. 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. Such a configuration in which the stress detection section 4 of the force receiving body 2 is sealed with glass has various advantages.

しかしながら、【1ー ガラスの軟化点が400q0前
後にあり、実際に使用できるのは300q0程度である
However, [1-] The softening point of glass is around 400q0, and the softening point that can actually be used is about 300q0.

軟化点の高いガラスを使用すると封着温度が高くなり、
庄電素子のキュリ‐一点を越える。あるいは、膨張係数
が小さく、受力体2に圧電素子を封着するのに適さない
。{21 凹部22の閉口側のガラスの厚さ1は力検出
部4の感度を充分あげるためには、ある程度の厚さを必
要とするが、急激なヒートショック、あるいは高温度で
は起膨張の差によりガラスにひび割れを生ずるので、ひ
び割れの生じない程度の厚さ数収穫度に制限され、高感
度が得られない{3} ガラス封着では、受力体2にお
ける半径方向の熱風彰張係数は等しい必要があるので、
ニオブ酸リチウム(LiNb03)よりなる圧電素子を
使用する場合にはZ板はY板に比すると感度が1′3に
なる特性を有する。
If glass with a high softening point is used, the sealing temperature will be high.
Shoden Element's Curie - surpasses one point. Alternatively, it has a small expansion coefficient and is not suitable for sealing a piezoelectric element to the force receiving body 2. {21 The thickness 1 of the glass on the closing side of the recess 22 needs to be a certain thickness in order to sufficiently increase the sensitivity of the force detection part 4, but the difference in the expansion and expansion will occur in the case of sudden heat shock or high temperature. This causes cracks in the glass, so the thickness is limited to a degree that does not cause cracks, and high sensitivity cannot be obtained. It needs to be equal, so
When using a piezoelectric element made of lithium niobate (LiNb03), the Z plate has a characteristic that the sensitivity is 1'3 compared to the Y plate.

等の欠点を有する。It has the following disadvantages.

本発明は、これ等の問題点を解決するものである。The present invention solves these problems.

本発明の目的は、高温領域まで測定でき、感度が高く、
耐震性がすぐれ、堅牢な流速流量測定装置を提供するに
ある。
The purpose of the present invention is to be able to measure up to high temperature range, to have high sensitivity,
An object of the present invention is to provide a flow rate measuring device that has excellent earthquake resistance and is robust.

第3図は、本発明の一実施例の構成説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of the configuration of an embodiment of the present invention.

図において、第1図と同一記号は同一機能を表わす。In the figure, the same symbols as in FIG. 1 represent the same functions.

以下、第1図と相違部分のみ説明する。Hereinafter, only the differences from FIG. 1 will be explained.

2は受力体で、後述する如く、カルマン渦に基づく交番
の曲げモーメントMvが零となる位置Bに於て、外乱力
に基づく曲げモーメントMQが、付加物による曲げモー
メントMQの増加分△MQと、同符号の曲げモーメンに
なるように構成されている。
2 is a force receiving body, and as will be described later, at position B where the alternating bending moment Mv based on the Karman vortex becomes zero, the bending moment MQ based on the disturbance force is increased by the increase in the bending moment MQ due to the appendage ΔMQ The structure is such that the bending moments have the same sign.

4bは、第4図に示す如く、曲げモーメントMvがほぼ
零となる位置Bに配置された応力検出部、4aは応力検
出部4bの近くに配置され、曲げモーメントMvが前記
増加分△MQと同符号になる条件の位置に配置されてい
る(以下、応力検出部4a,4bを総称する場合には「
応力検出部4」と称する。
As shown in FIG. 4, 4b is a stress detection section placed at a position B where the bending moment Mv is approximately zero, and 4a is placed near the stress detection section 4b, so that the bending moment Mv is equal to the increase ΔMQ. (Hereinafter, when stress detection parts 4a and 4b are collectively referred to as "
It is called "stress detection section 4".

)6a,6b,6c(以下総称する場合は「6」とする
。)は、応力検出部4の両面に配置された円板状の絶縁
体で、この場合は、セラミックが使用されている。7は
応力検出部4及び絶縁体6を凹部22に押圧固定する固
定体で、この場合は、ステンレス材が用いられている。
) 6a, 6b, and 6c (hereinafter collectively referred to as "6") are disc-shaped insulators arranged on both sides of the stress detection section 4, and in this case, ceramic is used. A fixing body 7 presses and fixes the stress detection part 4 and the insulator 6 into the recess 22, and in this case, stainless steel material is used.

固定体7の一端側は受力体2に固定され、この場合は、
溶接されている。而して、凹部22の深さLは、次式を
満足するように選ばれている。
One end side of the fixed body 7 is fixed to the force receiving body 2, and in this case,
Welded. Therefore, the depth L of the recess 22 is selected so as to satisfy the following equation.

(QK−qp)(L−ts−tL) =Qp(tS十tL)−Q8tS一QLtL‘1’ここ
で1、QP;受力体2の膨張係数 QK;固定体7 〃 〃 Qs;絶縁体6 ″ 〃 QL;応力検出部4 〃 〃 ts;絶縁体6a,6b,6cの厚さの和tL;応力検
出部4の厚さ 即ち、受力体2と力検出部4および絶縁体との間に生ず
る熱膨張の差を、受力体2と固定体7との熱膨張の差に
よって、丁度打消すことができるように、凹部22の深
さLが設定されている。
(QK-qp) (L-ts-tL) = Qp (tS + tL) - Q8tS - QLtL'1' where 1, QP; expansion coefficient of force receiving body 2 QK; fixed body 7 〃 〃 Qs; insulator 6 ″ 〃 QL; Stress detection unit 4 〃 〃 ts; Sum of the thicknesses of insulators 6a, 6b, and 6c tL; Thickness of stress detection unit 4, that is, the thickness of force receiving body 2, force detection unit 4, and insulator The depth L of the recess 22 is set so that the difference in thermal expansion between the force receiving body 2 and the fixed body 7 can be exactly canceled out.

第5図は第3図の電気回路8(第3図に図示せず)のブ
ロック図である。図において、81は応力検出部4aの
出力を増幅処理する第1入力処理回路である。
FIG. 5 is a block diagram of the electrical circuit 8 of FIG. 3 (not shown in FIG. 3). In the figure, 81 is a first input processing circuit that amplifies the output of the stress detection section 4a.

82は応力検出部4bの出力を増幅処理する第2入力処
理回略で、ゲインが可変できる構成になっている。
A second input processing circuit 82 amplifies the output of the stress detection section 4b, and is configured to have a variable gain.

83は第1と第2入力処理回路81,82の出力を差動
処理する差動増幅器である。
83 is a differential amplifier that differentially processes the outputs of the first and second input processing circuits 81 and 82.

このようなものにおいては、周囲温度の変化によって、
力検出部4に加わる圧縮力が変化することがなく、固定
体7によって、最初に加えられた初期圧縮状態のままが
維持される。
In such things, changes in ambient temperature can cause
The compressive force applied to the force detection unit 4 does not change, and the fixed body 7 maintains the initial compressed state that was initially applied.

したがって、測定流体に対して高温領域まで測定を行う
ことができる。また、本装置においては、固定体7によ
って、力検出部4の初期圧縮力をある程度加えておくと
、力検出部4の感度は増大する。
Therefore, it is possible to measure the fluid to be measured up to a high temperature range. Further, in this device, if the fixed body 7 applies an initial compressive force to the force detecting section 4 to some extent, the sensitivity of the force detecting section 4 increases.

なお、実用上は、厳密に、式‘11の両辺を等しくする
ことはできないので、わずかに左辺>右辺となるように
設定する。
Note that, in practice, it is not possible to strictly make both sides of equation '11 equal, so the left side is set so that the right side is slightly larger than the right side.

このようにすれば、圧縮力が常に加わり、高温で感度が
減少することを防止することができる。但し、初期圧縮
力を含めて、圧縮力は力検出部4の許容応力を越えるこ
とがないように設定する必要がある。
In this way, compressive force is always applied and sensitivity can be prevented from decreasing at high temperatures. However, it is necessary to set the compressive force including the initial compressive force so that it does not exceed the allowable stress of the force detection section 4.

なお、本願発明者等の実験によれば、初期圧縮力を0.
28k9/側2としたもので、従来のガラス封着のもの
に比して3倍の出力感度のものが得られた。
According to experiments conducted by the present inventors, the initial compression force was set to 0.
28k9/side 2, and an output sensitivity three times that of the conventional glass-sealed one was obtained.

また、素子本体41に、ニオブ酸リチウム(LiNb0
3)を使用する場合に、Y板も使用できるので、Z板を
使用した場合に比して感度を3倍にすることができる。
In addition, lithium niobate (LiNb0
3), since a Y plate can also be used, the sensitivity can be tripled compared to the case where a Z plate is used.

このように、本発明装置を使用すれば、 ○’ 300qo以上の測定流体にも使用できる。In this way, if the device of the present invention is used, ○' Can also be used for measuring fluids of 300qo or more.

(実験によれば、500qoの測定流体も測定可能であ
る。)【2} 感度を上げることができる。
(According to experiments, it is possible to measure a measuring fluid of 500 qo.) [2] Sensitivity can be increased.

【3} ガラスのひび割れや封着不良等の製造工程中で
の不良が発生せず、歩留りが向上され、コストダウンが
はかれる。
[3] Defects such as glass cracks and poor sealing do not occur during the manufacturing process, improving yields and reducing costs.

‘4ー ガラスの封着作業に必要な大型の炉等の装置が
不要となり量産化が容易となる。
'4- Large furnaces and other equipment required for glass sealing work are not required, making mass production easier.

更に加えるに・ {5ー ガラス封着時の受力体2の熱容量を小さくする
ために、受力体2における管路1側の柱状部を別体に製
作し、ガラス封着後に本体部分に固定する製作上のわず
らわしさもなくなる。
In addition, {5- In order to reduce the heat capacity of the force-receiving body 2 during glass sealing, the columnar part on the conduit 1 side of the force-receiving body 2 is manufactured separately, and then attached to the main body after glass sealing. The troublesome manufacturing process of fixing is also eliminated.

次に、管路を伝播してくる振動ノイズ、たとえば、ポン
プ、コンブレッサー、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。
Next, 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F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MQが作用する。この交番の曲げモーメントMQ
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
イズとして検出される。第4図は、この曲げモーメント
MQを示したもので、MQは渦発生によって生じた交番
の曲げモーメント(測定対象)である。
Due to this vibration, an alternating bending moment MQ based on the mass distribution of the force receiving body 2 acts on the force receiving body 2 in the direction in which the aforementioned alternating force F acts. Bending moment MQ of this alternation
The stress generated in the force receiving body 2 is detected as noise by the stress detection section 4. FIG. 4 shows this bending moment MQ, where MQ is an alternating bending moment (object to be measured) caused by vortex generation.

実際に本発明装置を用いる場合には、第6図に示す如く
、測定信号を電気信号等に変換する変換部を収納するケ
ースC,ケースCを支えるブラケットD,装置と変換部
を連絡するりード線接続管E,信号を伝送する伝送ケー
ブルF等が搭載される。
When actually using the device of the present invention, as shown in FIG. A cable connection pipe E, a transmission cable F for transmitting signals, etc. are installed.

これらは、受力体2の管路1への固定箇所の外側に存在
し、主として管路1に固定されているので、管路全体が
振れたとしても受力体2への影響はないと一般的に考え
られる。しかしながら、管賂1は、理想的剛体ではない
ので、管路自体が振動すると共に、搭載物により振動が
増幅されることが本発明者等の実験によって確認された
These are located outside the point where the force receiving body 2 is fixed to the conduit 1 and are mainly fixed to the conduit 1, so even if the entire conduit sways, there is no effect on the force receiving body 2. Generally considered. However, since the pipe 1 is not an ideal rigid body, it has been confirmed through experiments by the inventors that the pipe itself vibrates and the vibrations are amplified by the mounted objects.

この結果、曲げモーメントMQは、第7図に示す如く、
受力体2単独に基づく曲げモーメントMQ,.と、ケー
スC,ブラケットD,接続管8,伝送ケーブルFに基づ
く曲げモーメントMQ,2,との重ね合せの曲げモーメ
ントMQIとなる。
As a result, the bending moment MQ is as shown in FIG.
Bending moment MQ based on force receiving body 2 alone, . , and the bending moment MQ,2 based on the case C, bracket D, connection pipe 8, and transmission cable F are combined to form a bending moment MQI.

したがって、曲げモーメントMQ,が零となる位置はA
,となり、曲げモーメントMQが零となる位置Aは、移
動することになる。場合によっては、位置Aが曲げモー
メントMvが零の位置Bと一致する場合が生ずる。ある
いは、ケースC等の搭載物の重量が重く、曲げモーメン
トMQ2が第8図に示す如き特性を示し、位置Aが全く
存在しない場合が生ずる。応力検出部4が1個用いられ
る従来例の場合においては、ノイズを検出しないように
、曲げモーメントMQが零の位置、即ち、位置Aに配置
すればよいが、上述の如く位置Aが移動する、位置Aと
Bが一致して測定信号を検出し得ない、あるいは、位置
Aが存在しない等の条件が生じて、実際にはノイズを検
出することになる。
Therefore, the position where the bending moment MQ, becomes zero is A
, and the position A where the bending moment MQ becomes zero will move. In some cases, the position A may coincide with the position B where the bending moment Mv is zero. Alternatively, there may be a case where the weight of the loaded object such as the case C is heavy, the bending moment MQ2 exhibits a characteristic as shown in FIG. 8, and the position A does not exist at all. In the case of the conventional example in which one stress detection section 4 is used, it is sufficient to arrange it at a position where the bending moment MQ is zero, that is, at position A, so as not to detect noise, but as described above, position A is moved. , conditions such as positions A and B match and no measurement signal can be detected, or position A does not exist, will actually result in the detection of noise.

また、曲げモーメントMQが零の位置に応力検出部4を
正確に配置することは実用上はむずかしい。このため、
従釆は、搭載物等による曲げモーメントMQ2の増加を
できるだけ少くするために、ケースC等の重量を軽くし
たり、ベロー等を設けて振動を吸収し、受力体2に生ず
る曲げモーメントMQの大きさを小さくする工夫がなさ
れていた。
Further, it is practically difficult to accurately arrange the stress detection section 4 at a position where the bending moment MQ is zero. For this reason,
In order to minimize the increase in the bending moment MQ2 caused by the loaded objects, etc., the subordinate structure reduces the bending moment MQ generated in the force-receiving body 2 by reducing the weight of the case C, etc., and by providing bellows or the like to absorb vibrations. Efforts were made to reduce the size.

このため、構造が複雑になり堅牢にできない等の欠点が
生ずる。而して、ケースC,ブラケットD,接続管E等
は、本装置の製作時に工湯において組立てられるが、伝
送ケーブルF等は計装現場で付加される。
This results in drawbacks such as a complicated structure and impossibility to make it robust. Thus, the case C, bracket D, connecting pipe E, etc. are assembled in the factory during the manufacture of this device, but the transmission cable F, etc. are added at the instrumentation site.

而も、その質量は、計装現場の計菱条件によって左右さ
れる。他方、曲げモーメントMvは搭載物によっては影
響を受けない。
However, its mass depends on the measurement conditions at the instrumentation site. On the other hand, the bending moment Mv is not affected by the load.

本発明においては、応力検出部4aにおいて、曲げモー
メントMv,MQに基づく応力を検出し、応力検出部4
bにおいて曲げモーメントMQに基づく応力を検出する
ようにした。
In the present invention, the stress detection section 4a detects the stress based on the bending moments Mv and MQ, and
b, the stress based on the bending moment MQ is detected.

而して、応力検出部4bにおける検出値を、第2入力処
理回路82において、応力検出部4bでの曲げモーメン
トMQに基づく検出値と同じになるようにゲインを調整
し、差敷増幅器83においてキャンセルするようにした
。この結果、管路振動に基づくノイズ成分は検出されず
測定対象信号のみが検出される。
Then, the second input processing circuit 82 adjusts the gain of the detected value in the stress detecting section 4b so that it becomes the same as the detected value based on the bending moment MQ in the stress detecting section 4b, and the gain is adjusted in the difference amplifier 83. I decided to cancel it. As a result, only the signal to be measured is detected without detecting noise components based on pipe vibration.

而も、第2入力処理回路83における調整によって、測
定対象信号のレベルが変動することのないものが得られ
る。また、管路振動ノイズの影響を軽減するための機構
が不要となり、装置が安価にできると共に堅牢にするこ
とができる。更に、たとえば、ケースC等の搭載物の重
量を予想される伝送ケーブルF等の附加重量より充分大
きくすることができ、附加重量による影響は無視できる
と共に、搭載物の重量の制限がなく、設計の自由度が大
なるものが得られる。
Moreover, by adjusting the second input processing circuit 83, it is possible to obtain a signal whose level does not fluctuate. Further, a mechanism for reducing the influence of pipe vibration noise is not required, and the device can be made inexpensive and robust. Furthermore, for example, the weight of the loaded items such as the case C can be made sufficiently larger than the expected weight of the transmission cable F, etc., and the influence of the loaded weight can be ignored, and there is no limit to the weight of the loaded items, making it easier to design. A large degree of freedom can be obtained.

第9図は、本発明の他の実施例の要部構成説明図である
FIG. 9 is an explanatory diagram of the main part configuration of another embodiment of the present invention.

本実施例においては、応力検出部4a,4bの間に絶縁
体60,6Qを介してスベーサ‐9aを配置したもので
ある。
In this embodiment, a spacer 9a is placed between the stress detection parts 4a and 4b with insulators 60 and 6Q interposed therebetween.

スベーサーgaは、この場合は、固定体7と同じ材料が
用いられている。このようなものにおいては、応力検出
部4a,4bの間隔を自由に選ぶことができるものが得
られる。特に、計算の結果、絶縁体6bの厚さが薄くな
り、応力検出部4aが位置Aに接近し、曲げモーメント
Mvに基づく測定信号値が大きく取れなくなる場合に効
果が大である。第10図は、本発明の別の実施例の要部
構成説明図である。
The spacer ga is made of the same material as the fixed body 7 in this case. In such a device, it is possible to freely select the interval between the stress detecting portions 4a and 4b. This is particularly effective when, as a result of calculation, the thickness of the insulator 6b becomes thinner, the stress detection section 4a approaches the position A, and the measurement signal value based on the bending moment Mv cannot be obtained large. FIG. 10 is an explanatory diagram of the main part configuration of another embodiment of the present invention.

本実施例においては、応力検出部4a,4bのそれぞれ
の一面側を凹部22の底面及び固定体7の底面に接する
ようにして、応力検出部4a,4bの一面側の電極を省
略するようにしたもので、構成を単純化できる。
In this embodiment, one surface side of each of the stress detection sections 4a, 4b is brought into contact with the bottom surface of the recess 22 and the bottom surface of the fixed body 7, and the electrodes on one surface side of the stress detection sections 4a, 4b are omitted. This simplifies the configuration.

第11図は、本発明の他の実施例の要部構成説明図であ
る。
FIG. 11 is an explanatory diagram of the main part configuration of another embodiment of the present invention.

本実施例においては、凹部22の底面にスベーサ9bを
配置すると共に、固定体7の周面に鍔部TIを設け、こ
の銭部71にリング状に設けられた溝からなる可榛部7
11を設けたものである。
In this embodiment, a smoother 9b is disposed on the bottom surface of the recess 22, a flange TI is provided on the circumferential surface of the fixed body 7, and a flexible portion 7 consisting of a ring-shaped groove is provided in the coin portion 71.
11.

応力検出部4を受力体2に押圧固定する場合に、凹部2
2の底面に要求される平面度を、前もって、平面度を精
度よく作られたスべ−サ9bを配置することにより容易
に得られるようにしたもので、凹部22はそれ程精度よ
く仕上げる必要はなく、スベーサ9bの平面度を精度よ
く仕上げることは容易であるので、製作が容易となり、
安価に作ることができる。また、可操部711を設けた
ので、各構成部品の寸法のばらつき等により、過大な熱
舵、力が発生するのを防止することができるものが得ら
れる。第12図は、本発明の別の実施例の要部構成説明
図である。
When pressing and fixing the stress detection part 4 to the force receiving body 2, the recess 2
The flatness required for the bottom surface of the recess 22 can be easily obtained by placing a spacer 9b whose flatness is precisely made in advance, and the recess 22 does not need to be finished with such precision. Therefore, it is easy to finish the flatness of the flatness plate 9b with high accuracy, so manufacturing is easy.
It can be made cheaply. Further, since the movable portion 711 is provided, it is possible to prevent excessive thermal steering and force from being generated due to variations in dimensions of each component. FIG. 12 is an explanatory diagram of the main part configuration of another embodiment of the present invention.

本実施例においては、応力検出部4,絶縁体6及び固定
体7をそれぞれ円筒状、円盤状に構成すると共に、絶縁
体6側に電極61を構成し、電極よりのりード線62を
中心鞍部に構成された穴より引き出すようにしたもので
、リード線取り出しの容易なものが得られる。
In this embodiment, the stress detection section 4, the insulator 6, and the fixed body 7 are configured in a cylindrical shape and a disk shape, respectively, and an electrode 61 is configured on the insulator 6 side, and the lead wire 62 is centered from the electrode. It is designed to be pulled out from a hole formed in the saddle, making it easy to take out the lead wire.

なお、前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、他端が支持された場合について説明し
たが、両端共に管路1に固定されたものであってもよい
In addition, in the above-mentioned embodiment, the case where one end of the force-receiving body 2 is fixed to the conduit 1 and the other end is supported is explained, but even if both ends are fixed to the conduit 1, good.

また、素子本体41は、ニオブ酸リチウム(LiNb0
3)よりなる圧電素子が用い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、ジルコン・チタン酸
鉛(PZT)等のセラミック系圧鰭素子でもよく、要す
るに、庄電素子であればよい。
In addition, the element body 41 is made of lithium niobate (LiNb0
3) It was explained that a piezoelectric element consisting of
The present invention is not limited to this, and for example, a ceramic pressure fin element such as zircon lead titanate (PZT) may be used, and in short, any Shoelectric element may be used.

また、絶縁体6は、セラミックよりなると説明したが、
これに限ることはなく、絶縁材料より構成されればよい
Furthermore, although it has been explained that the insulator 6 is made of ceramic,
The material is not limited to this, and may be made of an insulating material.

また、応力検出部4a,4bで検出された同相のノイズ
成分は差敷増幅器83により差動的に処理されノイズ成
分はキャンセルされると説明したが、応力検出部4bの
圧電素子本体41の分極の藤方向を逆転させる、あるい
は、応力検出部4bより取出したりードを第2入力処理
回路82に逆接続して、応力検出部4bの出力を、応力
検出部4bの出力に対して逆位相になるようにし、両出
力を加算してノイズ成分をキャンセルするようにしても
よい。
Furthermore, although it has been explained that the in-phase noise components detected by the stress detection sections 4a and 4b are differentially processed by the difference amplifier 83 and the noise components are canceled, the polarization of the piezoelectric element body 41 of the stress detection section 4b or by reversely connecting the wire taken out from the stress detection section 4b to the second input processing circuit 82, the output of the stress detection section 4b is set in opposite phase to the output of the stress detection section 4b. It is also possible to cancel the noise component by adding both outputs.

このようにすれば、応力検出部4a,4bの出力を一方
の位相を電気的に逆転させる処理が不要となるので安価
にできる。また、第2入力処理回路82のゲインを調整
すると説明したが、曲げモーメントMQに基づく検出値
が、差動増幅器83においてキャンセルできるようであ
れば第2入力処理回路82におけるゲイン調整回路はな
くてもよい。
In this way, it is not necessary to electrically reverse the phase of one of the outputs of the stress detection sections 4a and 4b, so that the cost can be reduced. Furthermore, although it has been explained that the gain of the second input processing circuit 82 is adjusted, if the detected value based on the bending moment MQ can be canceled in the differential amplifier 83, the gain adjustment circuit in the second input processing circuit 82 can be eliminated. Good too.

また、応力検出部4は円板状の素子本体41と電極42
,43,44よりなると説明したが、電極42,43,
44が別体となってもよいことは勿論である。
In addition, the stress detection section 4 includes a disk-shaped element body 41 and an electrode 42.
, 43, 44, but the electrodes 42, 43,
Of course, 44 may be a separate body.

また、前述の実施例においては、応力検出部4bは曲げ
モーメントMvがほぼ零となる受力体の位置Bに配置さ
れると説明したが、ほぼ零の位置近くが、ゲイン調整を
行った際に比較的信号量が変わらない利点は得られるが
、ほぼ零の位鷹に限られれることはなく、応力検出部4
bは外乱力による応力が附加物によって増加する増加応
力と同符号となる第1位置に設けられればよいことは勿
論である。
In addition, in the above-mentioned embodiment, it was explained that the stress detection unit 4b is arranged at the position B of the force receiving body where the bending moment Mv is almost zero, but the position near the almost zero position is the position where the bending moment Mv is almost zero when the gain is adjusted. However, the signal amount is not limited to almost zero, and the stress detection unit 4
Of course, b may be provided at the first position where the stress caused by the disturbance force has the same sign as the increased stress increased by the appendix.

また、前述の実施例においては、外乱振動による影響が
、附加重量の増加によって増加される場合について説明
したが、外乱振動周波数の変化によって、装置が共振特
性を有するので、実質的に重量が附加されると同機な作
用をなす場合についても同様であることは勿論である。
Furthermore, in the above embodiment, a case was explained in which the influence of disturbance vibration is increased by increasing the amount of added weight, but since the device has resonance characteristics due to a change in disturbance vibration frequency, the weight is substantially increased Of course, the same applies to cases where the same effect is achieved.

以上説明したように、本発明によれば、高温領域まで測
定でき、感渡が高く、耐震性がすぐれ、堅牢な流速流量
測定装置を実現することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to realize a flow rate measuring device that can measure up to a high temperature range, has high sensitivity, has excellent earthquake resistance, and is robust.

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

第1図は従来より一般に使用されている流速流量測定装
置、第2図は第1図の部品説明図、第3図は本発明の一
実施例の構成説明図、第4図は第3図の曲げモーメント
線図、第5図は第3図の電気回路のブロック図、第6図
は第3図の実際使用例の全体構成説明図、第7図、第8
図は第3図の動作説明図、第9図〜第12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、22・・
・・・・凹部、4a……第2応力検出部、4b……第1
応力検出部、41…・・・素子本体、42,43,44
・・・・・・電極、6…・・・絶縁体、7・・・・・・
固定体、8・・・・・・電気回路、81・・・・・・第
1入力処理回路、82・・・・・・第2入力処理回路、
83・・・・・・差動増幅器、F・・・…交番力、P・
・・・・・外乱力、Mv・・・・・・カルマン渦に基づ
く曲げモーメント、MQ・・・・・・外乱力に基づく曲
げモーメント、L・…・・凹部22の深さ。 第11図 紫12図 第1図 第2図 第3図 鷺ム図 第5図 繁6図 紫7図 第8図 第9図 第10図
Fig. 1 is a conventionally commonly used flow rate measuring device, Fig. 2 is an explanatory diagram of the parts of Fig. 1, Fig. 3 is an explanatory diagram of the configuration of an embodiment of the present invention, and Fig. 4 is Fig. 3. Fig. 5 is a block diagram of the electric circuit shown in Fig. 3, Fig. 6 is an explanatory diagram of the overall configuration of the actual usage example of Fig. 3, Fig. 7, Fig. 8
This figure is an explanatory view of the operation of FIG. 3, and FIGS. 9 to 12 are explanatory views of the configuration of other embodiments of the present invention. 1... Conduit, 2... Force receiving body, 22...
...Concavity, 4a...Second stress detection section, 4b...First
Stress detection section, 41...Element body, 42, 43, 44
...Electrode, 6...Insulator, 7...
Fixed body, 8... Electric circuit, 81... First input processing circuit, 82... Second input processing circuit,
83... Differential amplifier, F... Alternating force, P.
...Disturbance force, Mv...Bending moment based on Karman vortex, MQ...Bending moment based on disturbance force, L...Depth of recess 22. Figure 11 Purple 12 Figure 1 Figure 2 Figure 3 Sagimu Figure 5 Traditional 6 Figure Purple 7 Figure 8 Figure 9 Figure 10

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 カルマン渦により受力体に作用する交番力を検出し
て流速又は流量を測定する流速流量測定装置において、
管路に直角に挿入され第1位置において外乱力による応
力が附加物によつて増加する増加応力と同符号になるよ
うに構成された柱状の受力体と、該受力体の軸方向に設
けられた凹部と、該凹部に配置されかつ前記第1位置に
設けられた第1応力検出部と、前記凹部に配置されかつ
前記外乱力による応力が前記増加応力と同符号となる位
置に設けられた第2応力検出部と、該第2応力検出部と
前記第1応力検出部の出力を加算あるいは減算する加減
算器と、前記受力体に固着され前記応力検出部を前記凹
部に押圧固定する固定体と、前記応力検出部を絶縁する
絶縁体とを具備し、前記凹部の軸方向の深さが、温度の
変化に伴い前記受力体と前記応力検出部および前記絶縁
体との間に生ずる熱膨脹の差を、前記受力体と前記固定
体との熱膨脹の差により打消されるような深さに設定さ
れたことを特徴とする流速流量測定装置。
1 In a flow rate measuring device that measures the flow velocity or flow rate by detecting the alternating force acting on the force receiving body due to the Karman vortex,
a columnar force receiving body inserted perpendicularly into the pipe and configured such that the stress due to the disturbance force has the same sign as the increased stress increased by the appendix at the first position; a first stress detection section disposed in the recess and provided at the first position; and a first stress detection section disposed in the recess and provided at a position where the stress due to the disturbance force has the same sign as the increased stress. an adder/subtractor that adds or subtracts the outputs of the second stress detector and the first stress detector, and a second stress detector that is fixed to the force receiving body and presses and fixes the stress detector in the recess. and an insulator that insulates the stress detection section, and the depth of the recess in the axial direction increases between the force receiving body, the stress detection section, and the insulator as the temperature changes. 1. A flow rate measuring device, characterized in that the depth is set such that a difference in thermal expansion occurring between the force receiving body and the fixed body is canceled out by a difference in thermal expansion between the force receiving body and the fixed body.
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