JPS60177222A - 流量信号発生器 - Google Patents

流量信号発生器

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JPS60177222A
JPS60177222A JP59031394A JP3139484A JPS60177222A JP S60177222 A JPS60177222 A JP S60177222A JP 59031394 A JP59031394 A JP 59031394A JP 3139484 A JP3139484 A JP 3139484A JP S60177222 A JPS60177222 A JP S60177222A
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JP
Japan
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flow rate
flow
light
signal generator
reflector
Prior art date
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Pending
Application number
JP59031394A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobuo Kawada
川田 伸夫
Yasuhiro Hiyama
桧山 泰宏
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Bosch Corp
Original Assignee
Diesel Kiki Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to JP59031394A priority Critical patent/JPS60177222A/ja
Publication of JPS60177222A publication Critical patent/JPS60177222A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F15/00Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
    • G01F15/06Indicating or recording devices

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Details Of Flowmeters (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は流−信号発生器に関し、更に詳細に述べると、
非円形式歯車流量計を用いた流量信号発生器に関する。
従来、簡単な構成で精度よく流体の流量を測定すること
ができる装置として、非円形式歯車流量計がよく用いら
れている。この非円形式歯車流量−計は、流体の流れに
よって回−動し、且つ回動に応じた分の流体のみを送出
する1組の非円形歯車を備えておシ、非円形歯車の回転
数から流量を測定することができるように構成された流
量計である。
ところで、この種の流量計を用いて流量を示す信号を発
生させる装置としては、特開昭57−146115号公
報に、光ファイバによって光を導びき、この光を回転子
の側面に配設した反射体に投射してこれを反射させ、こ
の反射光をパルス量として発信計測できるようにした流
計発振器が開示されている。ところで、この開示された
装置では、光ファイバによ9回転子の回転を光学的に検
出し、回転子1回転当りの発信パルス数を複数としてい
るが、反射体を非円形回転子の回転角速度の関数と比例
した間隔で配列しており、且つ流量と回転子の角速度と
が比例関係にないため、流量に比例して周波数が変化す
るパルス信号を得ることができない。更に、反射体とし
てガラス球を使用しているため回転子1回転当りのパル
ス発生数を大きくとることができないという不具合も有
している。従って、流量の検出精度が低い上に分解能を
所定値以上に上げることができず、特に、微少流量を精
度よく測定することができないという欠点を有している
本発明の目的は、従って、流量に比例してパルス密度の
変化する流量信号を出力することができ、且つ分解能を
著しく改善することができる、微少流量の測定に好適な
流量信号発生器を提供することにある。
本発明の構成は、非円形式歯車流量計の回転体上に形成
された反射体と、上記回転体の回転に伴なって上記反射
体がその検出端面に順次接近離反する投光/受光用光フ
アイバ体とを備え、核光ファイバ体からの光による上記
反射体からの反射光を上記光フアイバ体により検出し該
反射光による光パルス信号を流量信号として取出すよう
に構成された流量信号発生器において、上記反射体がフ
tトエッチングにより上記回転体上に形成され、且つ上
記光パルス信号の周波数が流量に比例するよう上記反射
体が配置されている点に特徴を有する。
この反射体は、例えば、白と黒の扇状セグメントを周方
向に交互に配置した形態の光学ノ4ターンとすることが
できる。このような光学パターンをフォトエツチング技
術を用いて形成すると、パターンを形成するセグメント
の数を100乃至200程度とした微細パターンとする
ことが可能であり、これにより分解能を著しく向上させ
ることができ、微小流量の測定を精度よく行なうことが
可能となる。
以下、図示の実施例により本発明の詳細な説明する。
第1図及び第2図には、本発明による流量信号発生器の
一実施例が示されている。流量信号発生器1は、非円形
式歯車流量計2を備え、非円形式歯車流量計2は、下部
ケーシング3と、下部ケーシング3にねじ止めされる上
部ケーシング4とを有している。下部ケーシング3に形
成された凹部5には、一対の非円形歯車6.7が設けら
れておル、各非円形歯車6,7に固着されているシャフ
ト8,9が凹部5の底面に形成された軸受は穴io、i
1内に収納され、これらの非円形歯車6゜7は、相互に
噛合状態を保持しつつ、四部5の内周壁5aに摺接する
ようにして回転する構成となっている。
上部ケーシング4は、下部ケーシング3の環状溝12内
に設けられたO IJソング3を介して下部ケーシング
3にねじ止めされており、この結果、四部5は上部ケー
シング4により液密に密閉されている。
下部ケーシング3には、入力、Je−114及び出力z
−)15が設けられており、下部ケーシング3内には、
入力ボート14と凹部5とを連通ずる通路16と、出力
、Je−)15と四部5とを連通せしめる通路17とが
形成されている。従って、入力ポート14から供給され
る流体は、通路16を通って凹部5内に流入し、一対の
非円形歯車6゜7のうちの一方の非円形歯車(図示の状
態では非円形歯車7)と凹部5の内周壁5aとの間に形
成される空間SK溜っているのと同量の流体、即1マス
分の流体が、非円形歯車が1/4回転することによυ出
力ボート15から送り出される。
第3図には、非円形歯車6の回転位置θが第2図に示す
位置(θ=0)からθ=90°となるまで変化した場合
の累積送出流量Qを示す曲線が示されており、第3図か
ら判るように、非円形歯車6が1/4回転することによ
り送出される1マス分の流量けQMとなっている。上記
説明から判るように、非円形歯車6が更に1800の位
置にまで回転した場合の累積送出流量Qの特性は、第3
図に示したθ−〇0からθ−90°までの場合と同一の
パターンとなり、以後90°回転する毎に同一の流量パ
ターンに従って流体が送出される。
非円形歯車6の回転量に従って流量信号を出力するため
、非円形歯車6の上面6aには、光学パターン18が7
オトエソチング技術により形成され、この光学パターン
18には、投光/受光用光7アイバ体19の検出端面1
9aが光学パターン18と微小距離をおいて対向せしめ
られている。
図示の実施例では、投光/受光用光フアイバ体19は、
その端部に嵌められた筒状ホルダ20によって、上部ケ
ーシング4の収納孔21内に収納、保持されており、筒
状ホルダ20のフランジ22を上部ケーシング4にねじ
止めすることにより、その検出端面19aが非円形歯車
6の上面6aに形成された光学パターン18に所定の間
隔を保って対向するようになっている(第4図参照)。
尚、筒状ホルダ20の外局に形成された環状溝23内に
はOリング24が設けられており、これKより、筒状ホ
ルダ20と収納孔21との間の液密状態が保たれるよう
罠なっている。
投光/受光用光フアイバ体19は、第5図から判るよう
に、ハウジング25の中心に配置された受光用ファイバ
26の囲りに投光用ファイバ27が複数本配設されてお
り、ハウジング25と各ファイ−4626,27との間
のすき間に充填された樹脂28によシ各ファイバ26.
27がハウジング25に固定されている。各投光用ファ
イバ27は、適宜の光源29に接続されており、光源2
9からの光が各投光用ファイバ27に導びかれ、非円形
歯車6上の光学パターン18に投光される。この状態に
おいて、非円形歯車6が流量に[6じた回転速度で回転
すると、受光用ファイバ26に入力される反射光の強度
は、光学パターン28及び回転速度に応じて変化する。
受光用ファイバ26によシ検出された反射光は、光電変
換器30に導びかれ、ここで反射光の強弱に応じてレベ
ルが変化する電気信号Stに変換される。
第6図には、電気信号S1を、流量に比例して周波数が
変化する・やルス信号として取出すための光学)4ター
ンの一例が示されている。この光学/臂ターンは、非円
形歯車6の上面6aに、フォトエツチング技術によシ、
黒く塗りつぶされている低反射率セグメント(図面では
黒点をつけて示しである。)と白く表示しである比較的
細い一定幅の高反射基セグメントとが、図示の如く環状
に配置されて成っている。この光学パターンは、1マス
分の流量に対応する90°の区間に与えられた所要の基
本パターンBPが4つ繰返えされるよう配置されて成っ
ている。
基本パターンBPにおいては、低反射率セグメンF L
l + H2、・・・H6の幅Ar t A2 *・・
A6は、第7図に示す非円形歯車6の回転位置θがσか
ら90°壕で変化したときの累積流量Qを示す特性曲線
から次のようにして定められる。まず、流量QMを縦軸
に沿りて6等分し、その等分割点Ql乃至Qsに対する
回転位置θ亀乃至θ5をめ、これらの回転位置θ1乃至
θ5が低反射率セグメントの分境位置を示すことになる
。実際には、θ=0゜及びこれらの回転位置θ蒐乃至θ
、に高反射率セグメントH,乃至H6が配置され、これ
により形成された不等中スイース内に低反射基セグメン
トL、乃至L6が配置される。このよりなノンターンに
よれば、176マス分の流体が流れる毎に高反射基セグ
メン)Ht乃至H6から高輝度の光/4’ルスが1幀次
、出力されることになる。この基本パターンBPは、4
つ繰返して、環状に形成されており、非円形歯車6が回
転すると、1/6マス分の流体が通過する毎に/マルス
信号が出力されることになる。
このように、流量信号、として取出される/4’ルス信
号の1周期当りの流量が必ず予め定められた流量となっ
ているので、パルス信号の単位時間当りのパルス発生数
を計数することにより、即ち、パルス信号の周波数を計
測することにより、その時々の単位時間当りの流量及び
累積流量を正確に測定することができる。
尚、上記実施例では、説明を簡単にするため、光学ノ’
?ターンにおける高反射率セグメントの数を24個とし
た場合について述べたが、実際には、フォトエツチング
技術により、セグメントの数は100乃至200程度と
することが可能であり、流量計測の分解能を著しく向上
させることが可能である。また、このようにセグメント
数を増やした場合においても、・ぐルス信号の周波数と
その時の単位時間当りの流量との間の直線関係は維持さ
れるので、測定の精度を低下させることなく、高分解能
の流量測定が可能である。
更に、上記実施例では、90°分の基本・ぐターンBP
の繰返しによって1つの環状ノイターンを構成した場合
について述べたが、このような基本ノ9ターンの設定は
必ずしも必要ではなく、例えば第8図に示すように、4
マス分の累積流量特性に基づいて360°を等流量・臂
ターンとなるよう10分割してもよい。尚、この場合に
おいても、・やターンの分割数は10に限定されるもの
ではなく、フォトエツチング技術によりパターンの分割
数を数百とし、分解能を所望の値とすることが可能であ
る。
第9図には、筒状ホルダ20をフランジ止めとする第1
図の流量信号発生器の変形例が示されている。第9因に
示す流量信号発生器41では、筒状ホルダ20の上端部
にねじ溝42を形成すると共に、収納孔21の内周面上
部に、ねじ溝42に対応するねじ溝43を形成し、これ
らのねじ溝42.43により筒状ホルダ20を収納孔2
1内に螺入せしめ、且つ、調節ナツト44を筒状ホルダ
20.のねじ溝42に螺着し、これにより筒状ホルダ2
0′5r上部ケーシング4に固着するようにした点で第
1図に示す実施例と異なる。筒状ホルダ20を上述の如
くねじ止めにすると、投光/受光用光フアイバ体19の
検出端面19aと光・学ノ4ターフ18との間の間隔長
の調節を自由に行なうことができる。尚、第9図におい
て、第1図の各部と対応する部分に同一の符号を付して
説明を省略する。
第10図及び第11図には、第1図に示した光源29及
び光電変換器30を上部ケーシング内に収納するように
した流量信号発生器の実施例が示されている。この流量
信号発生器51は、下部ケーシング52の凹部53内に
一対の非円形歯車54.55が収納され、下部ケーシン
グ52の上に中間ケーシング56がねじ止めされて成る
非円形式歯車流量針を備えておυ、この流量計の機械的
構成自体は第1図に示した非円形式歯車流量計と同一で
ある。非円形歯車54の上面に形成されている光学パタ
ーン(図示せず)にその検出端面57aが対向するよう
に設けられている投が受光用光フアイバ体57は、その
端部に固着されているホルダ58によって中間ケーシン
グ56に固定されている。
中間ケーシング56の上には、更に、上部ケーシング5
9が取付けられており、上部ケーシング59に形成され
た空間60内に、発光素子61と受光素子62とがフレ
ーム63に固着されて設けられている。投光/受光用光
ファイバ体570投光用ファイバ64は、ファイバ押え
65によりでフレーム62に固定され、発光素子61に
対向せしめられており、一方その受光用ファイ・シロ6
は、ファイバ押え67によってフレーム63に固定され
、受光素子62に対向せしめられている。そして、発光
素子61はワイヤ68.69により直流電源に接続され
ており、受光素子62において変換された電気信号がワ
イヤ70.71を介して取出されるようになっている。
このような構成によれば、流量信号発生器51の外に光
ケーブルを取出す必要がなくなるので、取扱いに1史利
である。
本発明によれば、上述の如く、光学パターンをフォトエ
ツチング技術によシ形成するので微細なノ9ターンを形
成することができ、測定の分解能を著しく向上させるこ
とができる。また、光学・母ターンは、流量信号の周波
数がその時々の流量に比ψ11して正確に変化するよう
に形成されているので、瞬時流量を極めて正確に把握す
ることができ、従って、微小流量を極めて精度よく測定
す乞ことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による流量信号発生器の一実施例の断面
図、第2図は第1図のA−A線断面図、第3図は非円形
歯車の回転位置と流量との間の関係を示す特性線図、第
4図は第1図に示す流量信号発生器の平面図、第5図は
投光/受光用光ファイバの検出端面を示す端面図、第6
図は光学・ぐターンの一例を示す拡大平面図、第7図は
第6図に示した光学・9ターンの決定方法を説明するた
めの特性線図、第8図は光学/ダターンの他の例を示す
拡大平面図、第9図は第1図に示した流量信号発土器の
髪形例を示す断面図、第10図は第1図に示した流量・
信号発生器の更に他の変形例を示す断面図、第11図は
第10図の上部ケーシングを取り外した状態における流
量信号発生器の平面図である。 1・・・流量信号発生器、2・・・非円形式歯車流量計
、6.7・・非円形歯車、18・・・光学・ぐターン、
19゜57・・・投光/受光用光フアイバ体、19a・
・・検出端面、26.64 ・・受光用ファイバ、27
.66・・・投光用ファイバ、29・・・光源、30・
・・光電変換器、61・・発光素子、62・・・受光素
子。 特許出願人 ヂーゼル機器株式会社 代理人 弁理士 高 野 昌 俊 第1図 第2図 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、非円形式歯車流量計の回転体上に形成された複数の
    反射体と、前記回転体の回転に伴なって前記反射体がそ
    の検出端面に順次接近離反する投光/受光用光フアイバ
    体とを備え、核投光/受光用光ファイバ体からの投光に
    よって生じる前記反射体からの反射光を前記投光/受光
    用光フアイバ体によって検出し前記反射光による光パル
    ス信号を流量信号として取出すように構成された流量信
    号発生器において、前記反射体がフォトエツチングによ
    り前記回転体上に形成され、且つ前記光・ぐルヌ信号の
    周波数が流量に比例するように前記反射体が配置されて
    いることを特徴とする流量信号発生器。
JP59031394A 1984-02-23 1984-02-23 流量信号発生器 Pending JPS60177222A (ja)

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JP59031394A JPS60177222A (ja) 1984-02-23 1984-02-23 流量信号発生器

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Cited By (3)

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