JPS6032569Y2 - 流速・流量検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は被測流体の流速・流量を感知して、流速乃至流
量に比例した繰返し周波数の電気出力信号を得る流速・
流量検出装置に係る。

この種の公知の流速・流量検出装置としては、被測流体
の流速に比例した周波数で発生するカルマン渦を、カル
マン渦の発生に伴なう被測流体の伝熱係数の変化換言す
れば感温素子を含む感知域での放熱係数の変化としてサ
ーミスター等の感温素子で検出するもの等がある。

しかし乍ら、被測流体の流速乃至流量にゆらぎ等が生じ
た場合、感温素子の放熱係数が変化し、渦信号が検出さ
れ得す、装置の電気出力信号にパルスの欠落が生じ、流
速・流量が正確に検出され得ない恐れがある。

この検出誤差は、感知部での誤差であるために、信号の
欠落を判別する手段なしには補償され得ない。

本考案は前記諸点に鑑みなされてものであり、その目的
とするところは、被測流体中の流れのゆらぎ等にかかわ
らず、被測流体の平均的流速乃至流量を正確に検出し得
る流速・流量検出装置を提供することにある。

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。

図中、１は、サーミスタ等の感知素子からなる流速・流
量感知手段である。

この感知手段１は、被測流体の流速乃至流量Ｓに比例し
て渦発生体（図示しない）から生ずるカルマン渦の生起
を感知して被測流体の流速乃至流量Ｓに比例した繰り返
し周波数の電気的パルス出力信号Ａを発する。

感知手段１の出力信号Ａは、出力パルスに欠落がない場
合、第２図ａの二点鎖線ＡＯで示す如きものとなるが、
出力パルスに欠落がある場合、実線Ａ１で示す如きもの
となる。

ここに出力信号Ａの周期Ｔは被測流体の流速Ｓに逆比例
しており、Ｔｏｃ１／Ｓである。

２は、感知手段１の出力信号Ａが与えられる周波数・電
圧変換回路であり、変換回路２では、信号Ａの周波数（
１／Ｔ）に比例した大きさの出力電圧Ｐが出される。

すなわち、変換回路２の出力電圧Ｐは被測流体の（平均
的）流速Ｓに比例しており、ＰｏｃＳである。

３は抵抗、４はオペレーショナルアンプ、５はコンデン
サであり、抵抗３、オペレーショナルアンプ４、コンデ
ンサ５によって積分回路６が形成されている。

抵抗３には、変換回路２の出力電圧Ｐに比例した電流が
流れ、この電流の大きさに比例する速さでコンデンサ５
が充電される。

すなわちコンデンサ５が一定量充電されるに要する時間
は出力電圧Ｐに逆比例している。

変換回路２の出力電圧Ｐは信号Ａの周期Ｔに逆比例して
いるから、信号Ａの出力パルスに欠落がない場合、流速
Ｓにか）わらず、信号Ａの周期Ｔの間にコンデンサ５に
充電される電気量は一定である。

換言すれば、信号Ａの出力パルスに欠落がない場合、流
速Ｓにかかわらず、信号Ａの周期Ｔの間における積分回
路６の出カフでの電位の増加は一定である。

尚このオペレーショナルアンプ４は特に入力抵抗の高い
ものが好ましい。

８は比較回路であり、比較回路８では、ポテンショメー
タ９で設定された参照電圧ＶＲと積分回路６の出力電圧
Ｖとが比較され、積分回路６の出力電圧■と参照型ＥＥ
ＶＲとが一致すると比較回路８から出力パルス信号が出
される。

尚、積分回路６の出力電圧■が参照型ＩＥＶＲ以上の場
合、比較回路８の出力Ｃが高レベルに保たれ、出力電圧
■が参照電圧ＶＲよりも小さい場合、比較回路８の出力
Ｃは低レベルに保たれるように比較回路８を形成しても
よい。

参照電圧ＥＶＲは任意に設定され得るが、この参照電圧
ＶＲは、周期Ｔの間の出力電圧Ｖの増加分■Ｏと同一か
、該増加分ＶＯよりも若干大きい値に設定される。

この例ではＶＲはＶＯよりも若干大きい。

１０は、感知手段１の出力Ａ及び比較回路８の出力Ｃが
入力されているオアゲートであり、１１はオアゲート１
０の出力りが入力される単安定マルチバイブレータであ
る。

単安定マルチバイブレータ１１は、信号りが抵レベルか
ら高レベルに変化することに一つのパルス出力Ｅを発ス
る。

単安定マルチバイブレータ１１の出力は、流速・流量検
出端子１２に接続されていると共にリセット用トランジ
スタ１３のベースに接続されている。

このトランジスタ１３のコレクタ及びエミッタは夫々コ
ンデンサ５の両端に接続されており、単安定マルチバイ
ブレータ１１からパルス出力Ｅが出されるごとに、トラ
ンジスタ１３のコレクタエミッタ間が閉状態となり、コ
ンデンサ５に畜えられた電荷が放電され、積分回路６が
リセットされる。

オアゲート１０、単安定マルチバイブレータ１１及びト
ランジスタ１３によって出力回路１４が形成されている
。

以上の如く構成された本考案の流速・流量検出装置１５
の動作について以下に説明する。

時刻ｔ１において、被測流体が流速Ｓで流れており、時
刻ｔＯ〜時刻ｔ１において感知手段１が流速Ｓに比例し
た繰り返し周波数１／Ｔで出力信号Ａを出しているとし
、時刻ｔ１において比較回路８の出力は低レベルにある
とする。

時刻ｔ１において、出力Ａが低レベルから高レベルに変
化すると、オアゲート１０の出力りは低レベルから高レ
ベルに変化し、単安定マルチバイブレータ１１は時刻ｔ
１〜時刻ｔｌ＋ｔｅの間高レベルの出力を発する。

従って時刻ｔ１〜時刻ｔｌ＋ｔｅの間、出力端子１２に
高レベル信号が出力されると共にトランジスタ１３が導
通し、時刻ｔｌ＋ｔｅにおいて積分回路６の出力は零に
設定される。

尚、鵬ま極めて小さいので以下ではｔｅ＝Ｑとして説明
する。

感知手段１の出力Ａが、時刻ｔｌ＋ｔａにおいて高レベ
ルから低レベルに変わり、時亥ｔＪｔ１＋ｔａ〜時刻ｔ
２ （ｔ２＝ｔｌ＋Ｔ）において低レベルに維持されて
いるために、時刻ｔｌ＋ｔａ〜時刻ｔ２においてオアゲ
ート１０の一方の入力は低レベルに保たれる。

一方、時刻ｔ１からＴの間において、感知手段１から出
力されるパパルスＡの繰り返し周波数ｌ／Ｔに比例した
二定の出力電圧Ｐが変換回路２から出力されるために、
積分回路６の出力電圧Ｖは、時刻ｔ１以降一定の傾きで
増大する。

しかし乍ら、時刻ｔ１〜時刻ｔ２において、積分回路６
の出力電圧■は参照電圧ＶＲよりも小さいために、比較
回路８の出力Ｃは低レベルに維持されたま）である。

従って、時刻ｔ１〜時刻ｔ２において、オアゲート１０
の出力りは感知手段１の出力Ａと一致しており、時’１
！Ｉｎ １ ＋ｔａ〜時刻ｔ２においてオアゲート１０
の出力りは低レベルに保たれる。

時刻ｔ２において、感知手段１の出力Ａが再び低レベル
から高レベルに変わると、オアゲート１０の出力りは低
レベルから高レベルに変わり、単安定マルチバイブレー
タ１１が一つのパルスＥを発し、出力端子１２に一つの
パルスＥが出され且つトランジスタ１３が導通し、積分
回路６が零にリセットされる。

前記の場合と同様に、時刻ｔ２＋ｔａ〜時刻ｔ３（ｔ３
＝ｔ２＋Ｔ）においてオアゲート１０の出力りは低レベ
ルに保たれる。

次に、時刻ｔ３において、感知手段１の出力Ａが低レベ
ルから高レベルに変わると、オアゲート１０の出力りは
低レベルから高レベルに変わり単安定マルチバイブレー
タ１１が一つのパルスＥを発し、出力裸子１２に一つの
パルスＥが出され、トランジスタ１３が導通し積分回路
６がリセットされる。

時刻ｔ３＋ｔａにおいて、出力Ａが高レベルから低レベ
ルに変わると共にオアゲート１０の出力りも高レベルか
ら低レベルに変わる。

以上は、出力Ａにパルスの欠落がない場合の装置１５の
動作であり、被測流体の流速Ｓに比例した数のパルスが
単位時間毎に出力端子１２から出される。

時刻ｔ４ （ｔ４＝ｔ３＋Ｔ）において出力Ａにパルス
の欠落がある場合、時刻ｑにおいても出力Ａは低レベル
に保たれたま）である。

しかし乍ら、出力Ａの繰り返し周波数１／Ｔに比例した
一定の出力電圧Ｐが変換回路２から出力されているため
に、積分回路６の出力電圧Ｖは時刻ｔ３以降一定の傾き
で増大し、時刻ｔ３＋ｔｂ （ｔｂ＞Ｔ）において、出
力電圧■は参照電圧ＶＲに一致する。

従って時刻ｔ３〜時刻ｔ３＋ｔｂにおいて低レベルに保
たれていた比較回路８は、時刻ｔａ＋ｔｂにおいて一つ
のパルスＣを発する。

その結果、オアゲート１０も一つのパルスＤを発し、単
安定マルチバイブレータ１１は時刻ｔ、ｔ＋ｔｂにおい
て一つのパルスＥを発し、出力端子１２において欠落パ
ルスを補償する一つのパルスＥが得られると共に積分回
路６がリセットされる。

時刻喝十山〜時刻ｔ５ （ｔ５Σｔ３＋ｔＴ）において
、出力Ａは低レベルに保たれており、積分回路６の出力
電圧■が参照電圧ＶＲ以下であるため、比較回路８の出
力電圧Ｃは低レベルに保たれている。

従って、時刻ｔ３＋ ｂ〜時刻ｔ５においてオアゲート
１０の出力は低レベルに保たれる。

次に、時刻ｔ５において出力Ａが低レベルから高レベル
に変わると、オアゲート１０、単安定マルチバイブレー
タ１１によって、一つのパルスが出力端子１２から出さ
れると共に、積分回路６がリセットされ、装置１５は完
全にパルス欠落前の状態に復帰する。

尚、出力Ａと同一の波形を有していると共に欠落パルス
の補償された信号を得るためには出力りを用いればよく
、比較回路８の出力パルスＣのパルス幅が小さすぎる場
合、比較回路８の出力を一担別の単安定マルチバイブレ
ータに入力した後、このバイブレータの出力をオアゲー
ト１０に入力すればよい。

以上の如く、本考案流速・流量検出装置は、被測流体中
の流れのゆらぎ等によって感知手段の出力パルスに欠落
が生じても、周波数電圧変換回路と積分回路と出力回路
とによって欠落パルスを補償し得るように構成されてい
るために、比較的少ない部品点数で被測流体中の流れの
ゆらぎ等にかかわらず被測流体の平均流速乃至流量を正
確に検出し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による好ましい具体例の流速・流量検出
装置の説明図、第２図ａｔ ｂｔ ｃｔ ｄｔｅは、
第１図の装置の各部での信号のタイムチャートである。 １・・・・・・感知手段、２・・・・・・変換回路、６
・・・・・・積分回路、８・・・・・・比較回路、１４
・・・・・・出力回路、Ａ。 Ｖ、 Ｃ，Ｄ、 Ｅ・・・・・・出力信号。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 被測流体の流速乃至流量を感知して、流速乃至流量に比
   例した繰り返し周波数の電気的パルス出力信号を発する
   感知手段と、 感知手段から出される出力信号の周波数に比例した電圧
   信号に出力する変換回路と、この変換回路からの出力電
   圧を積分して積分値を出力する積分回路と、 この積分回路の出力値が所与の値に一致した場合に出力
   信号を発する比較回路と、比較回路及び感知手段のうち
   の少はくとも一方から出力信号が発せられるごとに積分
   回路をリセットすると共に一つの出力信号を発する出力
   回路とからなる流速・流量検出装置。