JPS6032567Y2 - Flow rate/flow rate detection device - Google Patents

Flow rate/flow rate detection device

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JPS6032567Y2
JPS6032567Y2 JP14950680U JP14950680U JPS6032567Y2 JP S6032567 Y2 JPS6032567 Y2 JP S6032567Y2 JP 14950680 U JP14950680 U JP 14950680U JP 14950680 U JP14950680 U JP 14950680U JP S6032567 Y2 JPS6032567 Y2 JP S6032567Y2
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JP
Japan
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signal
flow rate
frequency
flow velocity
circuit
Prior art date
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JP14950680U
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Japanese (ja)
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JPS5772119U (en
Inventor
小弥太 杉本
Original Assignee
トキコ株式会社
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Publication date
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は流速・流量を検出する装置に関する。[Detailed explanation of the idea] The present invention relates to a device for detecting flow velocity and flow rate.

検出器として感温素子であるサーミスタを用い、流速中
に渦発生体を配置し、渦発生体により発生されたカルマ
ン渦をサーミスタにより検出するようにした流速・流量
検出装置は知られている。
2. Description of the Related Art A flow velocity/flow rate detection device is known in which a thermistor, which is a temperature-sensitive element, is used as a detector, a vortex generator is disposed in the flow velocity, and the Karman vortex generated by the vortex generator is detected by the thermistor.

このような装置において、検出器からの電気信号は一般
に零交差検出器によりパルス化され、その後計数回路等
に供給されて利用される。
In such devices, the electrical signal from the detector is typically pulsed by a zero-crossing detector and then supplied to a counting circuit or the like for use.

しかるに、高流速・流量になり、検出器からの電気信号
の周波数が高くなると、それに応じて低周波成分が検出
器からの電気信号に重畳し、この結果、零交差検出器で
は検出電気信号を正確にパルス化し得なくなる。
However, when the flow rate becomes high and the frequency of the electrical signal from the detector increases, low-frequency components are superimposed on the electrical signal from the detector, and as a result, the zero-crossing detector detects the detected electrical signal. It becomes impossible to pulse accurately.

また、感温素子の熱時定数等があるために、高流速にな
って渦の周波数が高くなると、信号電圧が減少してくる
傾向がみられる。
Furthermore, due to the thermal time constant of the temperature sensing element, etc., when the flow velocity becomes high and the frequency of the vortex increases, the signal voltage tends to decrease.

この対策として、検出器からの電気信号を一旦微分し、
この微分された電気信号を零交差検出器に供給してパル
ス化する技術も提案されているが、この技術によれば、
低流速、流量域で得られる信号の対雑音比が劣化し、そ
の程好ましいものではない。
As a countermeasure to this, the electrical signal from the detector is differentiated,
A technique has also been proposed in which this differentiated electrical signal is supplied to a zero-crossing detector and made into a pulse, but according to this technique,
The signal-to-noise ratio obtained in the low flow velocity and flow rate range deteriorates, which is not so desirable.

本考案は前記諸点に鑑みなされたものであり、その目的
とするところは、低流速、流量域から高流速、流量域ま
で正確な流速信号を得ることができ、重畳する低周波成
分を効果的に除去し得、流速、流量計測を正確に行い得
る流速、流量検出装置を提供することにある。
The present invention was developed in view of the above points, and its purpose is to be able to obtain accurate flow velocity signals from low flow velocities and flow areas to high flow velocities and flow areas, and to effectively eliminate superimposed low frequency components. The object of the present invention is to provide a flow velocity/flow rate detection device that can accurately measure flow velocity and flow rate.

次に本考案による好ましい一具体例を図面に基づ゛いて
説明する。
Next, a preferred embodiment of the present invention will be explained based on the drawings.

図において、例えばサーミスタ等の感温素子からなる検
出器1は被計測流体が流される配管等に取り付けられて
おり、発生されるカルマン渦を検出して流速に比例した
周波数を有する流速信号としての電気信号2を出力する
In the figure, a detector 1 consisting of a temperature-sensitive element such as a thermistor is attached to a pipe through which a fluid to be measured flows, and detects the Karman vortex generated and outputs a flow velocity signal having a frequency proportional to the flow velocity. Outputs electrical signal 2.

信号2が供給される微分回路3は、コンデンサ4、演算
増幅器5、抵抗6、コンデンサ7及び電界効果トランジ
スタ8からなり、微分回路3において、トランジスタ8
のドレン−ソース間は可変抵抗として用いられてわり、
コンデンサ7は高域特性安定化用である。
The differentiating circuit 3 to which the signal 2 is supplied includes a capacitor 4, an operational amplifier 5, a resistor 6, a capacitor 7, and a field effect transistor 8.
The drain-source connection is used as a variable resistance.
Capacitor 7 is for stabilizing high frequency characteristics.

トランジスタ8のドレン−ソース間の抵抗が最も高い値
に設定される際、微分回路3の周波数f−利利得性特性
曲線9の如くなり、一方トランジスタ8のドレン−ソー
ス間の抵抗が最も低い値に設定される際、微分回路3の
f−G特性は曲線10の如くなる。
When the resistance between the drain and the source of the transistor 8 is set to the highest value, the frequency f-gain characteristic curve 9 of the differentiator circuit 3 is set, while the resistance between the drain and the source of the transistor 8 is set to the lowest value. When set to , the f-G characteristic of the differentiating circuit 3 becomes as shown by the curve 10.

曲線9,10において、微分特性を示す領域は傾斜部分
である。
In curves 9 and 10, the region exhibiting differential characteristics is the slope portion.

演算増幅器5の出力は、演算増幅器11、棚杭12,1
3からなるシュミットトリガ回路14に供給されており
、トリガ回路14は、信号2が微分された信号15をパ
ルス化してパルス信号16を出力する。
The output of the operational amplifier 5 is connected to the operational amplifier 11, the shelf piles 12, 1
The trigger circuit 14 pulses a signal 15 obtained by differentiating the signal 2 and outputs a pulse signal 16.

シュミットトリガ回路14からの信号16が供給される
周波数−電圧変換器17は、信号16の周波数を電圧に
変換し、信号16の周波数が高い場合には高電圧を、一
方低い場合には低電圧を出力する。
A frequency-to-voltage converter 17, to which the signal 16 from the Schmitt trigger circuit 14 is supplied, converts the frequency of the signal 16 into a voltage, producing a high voltage when the frequency of the signal 16 is high, and a low voltage when the frequency of the signal 16 is low. Output.

変換器17からの電圧は、抵抗18.19及び演算増幅
器20からなる反転増幅器21により増幅反転されてト
ランジスタ8のゲートに供給されている。
The voltage from the converter 17 is amplified and inverted by an inverting amplifier 21 consisting of resistors 18 and 19 and an operational amplifier 20, and is supplied to the gate of the transistor 8.

トランジスタ8は、ゲートに加えられる電圧が高い際に
はドレン−ソース間の抵抗を低くする一方、電圧が低い
際には、ドレン−ソース間の抵抗を高くするように動作
する。
The transistor 8 operates to lower the resistance between the drain and source when the voltage applied to the gate is high, and to increase the resistance between the drain and source when the voltage is low.

このように構成された流速、流量検出装置の動作を説明
する。
The operation of the flow rate and flow rate detection device configured as described above will be explained.

まず、高流速、流量を検出している際には、検出器1は
低周波成分が重畳された比較的高い周波数f1を有する
信号2を微分回路3に供給し、信号2は微分回路3で微
分され、低周波成分が除去された信号15として出力さ
れシュミットトリガ回路14に供給される。
First, when detecting a high flow rate and flow rate, the detector 1 supplies a signal 2 having a relatively high frequency f1 on which a low frequency component is superimposed to the differentiating circuit 3; The differential signal is output as a signal 15 with low frequency components removed, and is supplied to the Schmitt trigger circuit 14.

シュミットトリガ回路14は信号15を基準レベルで比
較してパルス化し、信号16を出力する。
The Schmitt trigger circuit 14 compares the signal 15 with a reference level, pulses it, and outputs the signal 16.

変換器17は信号16の周波数f1を検出し、この周波
数に比例した電圧を出力する。
Converter 17 detects frequency f1 of signal 16 and outputs a voltage proportional to this frequency.

この場合、高流速、流量に基づく周波数f1を信号16
は有しているため、変換器17からは比較的高い電圧が
出力され、この電圧は増幅器21で反転増幅されてトラ
ンジスタ8のゲートに供給される。
In this case, the frequency f1 based on the high flow rate and the flow rate is set to the signal 16.
Therefore, a relatively high voltage is output from the converter 17, and this voltage is inverted and amplified by the amplifier 21 and supplied to the gate of the transistor 8.

ゲートに比較的大なる負の電圧が印加されると、トラン
ジスタ8のトレーソース間抵抗は実質的に大となり、信
号2に基づく電流はほとんどコンデンサ4を介して流れ
、信号2は微分回路3でほぼ完全に微分されて出力され
る。
When a relatively large negative voltage is applied to the gate, the trace-to-source resistance of transistor 8 becomes substantially large, and the current based on signal 2 flows mostly through capacitor 4, and signal 2 is transferred to differentiating circuit 3. Almost completely differentiated and output.

従って、信号2に重畳している低周波成分は微分回路3
で略除去され、信号15として微分回路3から出力され
、その後信号15はシュミットトリガ回路14で欠落な
くパルス化され出力される。
Therefore, the low frequency component superimposed on signal 2 is
The signal 15 is substantially removed by the differential circuit 3 as a signal 15, and then the signal 15 is pulsed without missing by the Schmitt trigger circuit 14 and output.

シュミットトリガ回路14から出力される信号16を流
速、流量表示器等に供給することにより流速、流量を正
確に得ることができる。
By supplying the signal 16 output from the Schmitt trigger circuit 14 to a flow rate, flow rate indicator, etc., the flow rate and flow rate can be accurately obtained.

一方、低流速、流量を検出している際には、検出器1は
比較的低い周波数f2を有する信号2を微分回路3に供
給し、信号2は微分回路3を介してシュミットトリガ回
路14に供給されパルス化される。
On the other hand, when detecting a low flow rate or flow rate, the detector 1 supplies a signal 2 having a relatively low frequency f2 to the differentiating circuit 3, and the signal 2 is sent to the Schmitt trigger circuit 14 via the differentiating circuit 3. Supplied and pulsed.

パルス化された信号は変換器17に入力され、この周波
数f2が変換器17で検出される。
The pulsed signal is input to the converter 17, and this frequency f2 is detected by the converter 17.

低流速、流量に基づく周波数f2を有する信号が供給さ
れると変換器17は比較的低い電圧を出力し、この出力
電圧は、増幅器21で反転増幅されてトランジスタ8の
ゲートに供給される。
When supplied with a low flow rate signal having a frequency f2 based on the flow rate, the converter 17 outputs a relatively low voltage, which is inverted and amplified by the amplifier 21 and supplied to the gate of the transistor 8.

ゲートに比較的小なる負の電圧が印加されると、トラン
ジスタ8のドレン−ソース間抵抗は小となり、信号2に
基づく電流はコンデンサ4に加えてトランジスタ8のド
レン−ソース間抵抗を介して流れ、この結果、信号2は
それ程微分されることなく、逆にトランジスタ8のドレ
ン−ソース間抵抗と抵抗6とに基づく増幅度で増幅され
て微分回路3から出力される。
When a relatively small negative voltage is applied to the gate, the drain-source resistance of the transistor 8 becomes small, and the current based on the signal 2 flows through the drain-source resistance of the transistor 8 in addition to the capacitor 4. As a result, the signal 2 is not differentiated so much, but is instead amplified with an amplification degree based on the drain-source resistance of the transistor 8 and the resistor 6, and is output from the differentiating circuit 3.

従って、周波数が低い場合の信号2は実質的に増幅され
てシュミットトリガ回路14に供給され、シュミットト
リガ回路14でパルス化されて出力され、このパルス化
された信号16は流速、流量を表示、計測する表示計測
器に供給される。
Therefore, the signal 2 at low frequency is substantially amplified and supplied to the Schmitt trigger circuit 14, which pulses it and outputs it, and this pulsed signal 16 indicates the flow rate, flow rate, It is supplied to the display instrument for measurement.

すなわち、検出器1からの信号の周波数が低い場合には
、微分回路3の微分特性は実質的に低減される。
That is, when the frequency of the signal from the detector 1 is low, the differential characteristic of the differentiating circuit 3 is substantially reduced.

尚、前記具体例では、周波数−電圧変換器を用いて供給
される信号の周波数を連続的に電圧に変換したが、これ
に代えて、基準信号発振器と、この発振器からの信号の
基準周波数と、微分回路からの信号の周波数とを比較す
る周波数比較器とを設け、この比較器からの比較結果信
号によりトランジスタ8のトレーソース間の抵抗抗を制
御し、低周波領域での微分回路3の微分特性を低減させ
るようにしてもよい。
In the above specific example, the frequency of the signal supplied was continuously converted into voltage using a frequency-voltage converter, but instead of this, a reference signal oscillator and a reference frequency of the signal from this oscillator were used. , and a frequency comparator that compares the frequency of the signal from the differentiating circuit, and the resistance between the tray source of the transistor 8 is controlled by the comparison result signal from this comparator, and the resistance of the differentiating circuit 3 in the low frequency region is controlled. The differential characteristics may be reduced.

前記の如く、本考案によれば、微分回路の特性を入力信
号の周波数に対応して変化させるため、例えば低周波成
分が重畳された高い周波数の入力信号から確実に低周波
成分を除去し得る上に、低い周波数の入力信号を微分す
ることなく増幅して出力し得、この結果、低周波領域で
のS/Nを向上し得ると共に信号の欠落を防止し得、正
確な流速、流量を検出し得、加えて計測領域を七分に拡
大し得る。
As described above, according to the present invention, since the characteristics of the differentiating circuit are changed in accordance with the frequency of the input signal, it is possible to reliably remove low frequency components from a high frequency input signal on which low frequency components are superimposed, for example. Moreover, it is possible to amplify and output a low frequency input signal without differentiating it, and as a result, it is possible to improve the S/N in the low frequency region and prevent signal loss, and it is possible to accurately determine the flow rate and flow rate. In addition, the measurement area can be expanded by seven times.

【図面の簡単な説明】 第1図は本考案による好ましい一具体例のブロック図、
第2図は第1図に示す具体例における各部の波形図、第
3図は第1図に示す微分回路の特性曲線図である。 1・・・・・・検出器、3・・・・・・微分回路、17
・・・・・・周波数−電圧変換器。
[BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS] FIG. 1 is a block diagram of a preferred embodiment of the present invention;
2 is a waveform diagram of each part in the specific example shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a characteristic curve diagram of the differential circuit shown in FIG. 1. 1...Detector, 3...Differential circuit, 17
...Frequency-voltage converter.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 流速を検出して流速に基づく周波数を有する流速信号を
出力する検出器と、検出器からの流速信号を微分する微
分回路と、流速信号の周波数を検出する周波数検出回路
とからなり、周波数検出回路からの検出信号により微分
回路の低周波領域の微分特性を低減するようにした流速
・流量検出装置。
The frequency detection circuit consists of a detector that detects the flow velocity and outputs a flow velocity signal having a frequency based on the flow velocity, a differentiation circuit that differentiates the flow velocity signal from the detector, and a frequency detection circuit that detects the frequency of the flow velocity signal. A flow rate/flow rate detection device that uses a detection signal from the differential circuit to reduce the differential characteristics in the low frequency range.
JP14950680U 1980-10-20 1980-10-20 Flow rate/flow rate detection device Expired JPS6032567Y2 (en)

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JPS5772119U JPS5772119U (en) 1982-05-01
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