JPS6046368B2 - 渦流量計 - Google Patents
渦流量計Info
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- JPS6046368B2 JPS6046368B2 JP56155948A JP15594881A JPS6046368B2 JP S6046368 B2 JPS6046368 B2 JP S6046368B2 JP 56155948 A JP56155948 A JP 56155948A JP 15594881 A JP15594881 A JP 15594881A JP S6046368 B2 JPS6046368 B2 JP S6046368B2
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- JP
- Japan
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- vortex
- sensor
- conversion amplifier
- vortex generator
- vibration
- Prior art date
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- Expired
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
- G01F1/20—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
- G01F1/32—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters
- G01F1/325—Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl
- G01F1/3287—Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl circuits therefor
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- 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て流体の流速または流
量を測定する渦流量計に関する。
量を測定する渦流量計に関する。
流体中に物体を置くと、物体の両後側面から交互にか
つ規則的に渦が発生し、下流に渦列となつて流れること
が古くから知られている。
つ規則的に渦が発生し、下流に渦列となつて流れること
が古くから知られている。
この渦列はカルマン渦列といわれ、単位時間当りの渦の
生成数（渦周波数）が流体の流速に比例している。そこ
で、測定流体を導く管路内に渦発生体を配置し、渦の生
成による揚力変化を渦発生体（または受力体）に設けた
圧電素子、ストレンゲージ、容量やインダクタンス等の
センサで検出した後信号変換して流体の流速や流量を測
定する渦流量計が実用化されている。ところでこの種の
渦流量計においては、ポンプなどにより励起される配管
振動等の外乱振動による影響を受け、特に低流速時のＳ
／Ｎ比が悪化するという欠点があつた。 すなわち外乱
振動が加わると、渦発生体（または受力体）が振動する
とともに、管路に取付けた変換器等の搭載物も振動する
。
生成数（渦周波数）が流体の流速に比例している。そこ
で、測定流体を導く管路内に渦発生体を配置し、渦の生
成による揚力変化を渦発生体（または受力体）に設けた
圧電素子、ストレンゲージ、容量やインダクタンス等の
センサで検出した後信号変換して流体の流速や流量を測
定する渦流量計が実用化されている。ところでこの種の
渦流量計においては、ポンプなどにより励起される配管
振動等の外乱振動による影響を受け、特に低流速時のＳ
／Ｎ比が悪化するという欠点があつた。 すなわち外乱
振動が加わると、渦発生体（または受力体）が振動する
とともに、管路に取付けた変換器等の搭載物も振動する
。
渦発生体（または受力体）が振動するとその質量分布等
に基づく曲げモーメントが渦発生体（または受力体）に
作用し、また搭載物が振動すると管路歪みが生じ、この
歪みによつても渦発生体（または受力体）に曲げモーメ
ントが作用する。その結果センサには、渦の揚力に基づ
く曲げモーメントによる信号成分に、渦発生体（または
受力体）の振動に基づく曲げモーメントによるノイズ成
分と、管路歪みに基づく曲げモーメントによるノイズ成
分とが重畳されて検出される。このため従来は渦発生体
（または受力体）の振動によるノイズ成分と管路歪みに
よるノイズ成分の和が小さい点を実験的に求めて、その
点にセンサを取付ける等の対策がなされているが、両ノ
イズ成分の大きさおよび位相差が外乱振動の加速度と周
波数によつてそれぞれ独立に変化し、両ノイズ成分の和
の小さい点も外乱振動の加速度の大きさと周波数の値に
よつて変化するため、充分な効果を上げていない。本発
明は、外乱振動に基づく渦発生体（または受力体）の振
動によるノイズが零となる２点が存在し、かつ任意の２
点において管路歪みによるノイズ成分の比が外乱振動の
加速度および周波数に関係なく一定であることに着目し
、２個のセンサを渦発生体（または受力体）の振動によ
るノイズがほぼ零になる２点に配置し、両センサからの
検出信号を各々信号変換しｊこ後演算することによつて
、外乱振動による影響を有効に除去し、Ｓ／Ｎ比の良好
な渦流量計を実現したものである。
に基づく曲げモーメントが渦発生体（または受力体）に
作用し、また搭載物が振動すると管路歪みが生じ、この
歪みによつても渦発生体（または受力体）に曲げモーメ
ントが作用する。その結果センサには、渦の揚力に基づ
く曲げモーメントによる信号成分に、渦発生体（または
受力体）の振動に基づく曲げモーメントによるノイズ成
分と、管路歪みに基づく曲げモーメントによるノイズ成
分とが重畳されて検出される。このため従来は渦発生体
（または受力体）の振動によるノイズ成分と管路歪みに
よるノイズ成分の和が小さい点を実験的に求めて、その
点にセンサを取付ける等の対策がなされているが、両ノ
イズ成分の大きさおよび位相差が外乱振動の加速度と周
波数によつてそれぞれ独立に変化し、両ノイズ成分の和
の小さい点も外乱振動の加速度の大きさと周波数の値に
よつて変化するため、充分な効果を上げていない。本発
明は、外乱振動に基づく渦発生体（または受力体）の振
動によるノイズが零となる２点が存在し、かつ任意の２
点において管路歪みによるノイズ成分の比が外乱振動の
加速度および周波数に関係なく一定であることに着目し
、２個のセンサを渦発生体（または受力体）の振動によ
るノイズがほぼ零になる２点に配置し、両センサからの
検出信号を各々信号変換しｊこ後演算することによつて
、外乱振動による影響を有効に除去し、Ｓ／Ｎ比の良好
な渦流量計を実現したものである。
第１図は本発明の一実施例を示す構成説明図、第２図は
本発明の一実施例を示す電気的接続図である。図におい
て、１０は渦流量計検出器、２は渦流量計変換器である
。渦流量計検出器１０において、１１は測定流体が流れ
る管路、１２は管路１１に直角に設けられた円筒状のノ
イズ、１３はノイズ１２を通して管路１１に直角に挿入
された柱状の渦発生体で、ステンレス等からなりその上
端３ａはノイズ１２にネジまたは溶接により固定され、
下端１３３ｂは支技体により管路１１に支持されている
。
本発明の一実施例を示す電気的接続図である。図におい
て、１０は渦流量計検出器、２は渦流量計変換器である
。渦流量計検出器１０において、１１は測定流体が流れ
る管路、１２は管路１１に直角に設けられた円筒状のノ
イズ、１３はノイズ１２を通して管路１１に直角に挿入
された柱状の渦発生体で、ステンレス等からなりその上
端３ａはノイズ１２にネジまたは溶接により固定され、
下端１３３ｂは支技体により管路１１に支持されている
。
渦発生体１３の測定流体と接する部分１３ｃは測定流体
にカルマン渦列を生ぜしめ、かつ揚力変化を安定強化す
るように例えば台形等の断面形状を有し、また上端１３
ａ側には凹部１１３ｄを有している。１４はセンサ部で
、渦発生体１３の凹部１３ｄ内に第１の圧電センサ１４
ａと第２の圧電センサ１４ｂとが一定間隔おいて押圧固
定されている。
にカルマン渦列を生ぜしめ、かつ揚力変化を安定強化す
るように例えば台形等の断面形状を有し、また上端１３
ａ側には凹部１１３ｄを有している。１４はセンサ部で
、渦発生体１３の凹部１３ｄ内に第１の圧電センサ１４
ａと第２の圧電センサ１４ｂとが一定間隔おいて押圧固
定されている。
センサ部１４において、ステンレス等の下敷１４ｃは第
２の圧電センサ１４ｂと凹部１３ｄの底面とのバッファ
の役目をし、凹部１３ｄの底面の加工上あらさ管理の困
難さを補うものである。ステンレス等の第１のスペーサ
１４ｄとセラミック等の絶縁板１４ｅおよびステンレス
等の第２のスペーサ１４ｆは第１の圧電センサ１４ａと
第２の圧電センサ１４ｂとの間隔を決めるとともに、両
者の絶縁を行うためのものである。ステンレス等の押し
棒１４ｇはセンサ１４ａ，１４ｂを押圧した状態で渦発
生体１３の上端１３ａに溶接され、センサ１４ａ，１４
ｂを押圧固定するものである。なおセンサ部１４は渦発
生体１３に下敷１４ｃと押し棒１４ｇの上部のみで接触
するようになつている。圧電センサ１４ａ，１４ｂは円
板状の圧電素子ＰＺからなり、その中心が渦発生体１１
３の中立軸と一致するように配置されている。さらに圧
電素子ＰＺには第３図イの斜視図に示すようにその表と
裏にそれぞれ測定流体の流れ方向（図の矢印方向）に対
して左右に分割して対称的に電極Ｄｌ，ｄ２，ｄ３，ｄ
４が設けられ、かつ第３図口に示す如く矢印方向（渦の
揚力方向）の力によるモーメントによつて中立軸を挾ん
で互いに逆方向に発生する応力（圧縮応力と引張応力）
に対応して電極Ｄｌ，ｄ２間に生ずる電荷と、電極Ｄ３
，ｄ４間に生ずる電荷とが同極性になるように反転分極
されている。このため第３図ハに示すように同方向に発
生する応力に対しては両電極間に互いに逆極性の電荷が
発生する。また測定流体の流れ方向のストレスによつて
発生する電荷量は電極間でキャンセルされて出てこず、
また流れ方向の配管振動によつて発生する電荷量も電極
間で互いにキャンセルされて出てこない。第１の圧電セ
ンサ１４ａは電極Ｄｌ，ｄ２間および電極Ｄ３，ｄ４間
にそれぞれ生ずる両極性の電荷の和を出力電荷ｑ１とし
逆極性の電荷をキャンセルするために、電極ｄ１とＤ３
とが押し棒１４ｇを介して共通に渦発生体１３すなわち
基準点に接続され、電極弔と山とがスペーサ１４ｆを介
して共通にリード線′１に接続されている。第２の圧電
センサ１４ｂは電極Ｄｌ，ｄ２間および電極Ｄ３，ｄ４
間にそれぞれ生ずる同極性の電荷の和を出力電荷Ｑ２と
し逆極性の電荷をキャンセルして、かつｑ１とは極性を
反転させるために、電極ｄ１とＤ３がスペーサ１４ｄを
介して共通にリード線′２に接続され、電極４と山とが
下敷１４ｃを介して共通に渦発生体１１３すなわち基準
点に接続されている。リード線Ｆｌ，′２はセンサ部１
４の各部品に設けられた貫通孔およびハーメチックシー
ル１４ｈを介して外部に取り出され、渦流量計変換器２
０に接続される。なお渦発生体１３の凹部１３ｄとセン
サ部１４で囲まれた部分には結露防止のために、露点の
低いガスが封入されており、押し棒１４ｇには封入ガス
用の連通孔１４１が設けられている。またセンサ部１４
の各部品の厚さおよび材質は、温度変化により初期押し
つけ応力に変化が生じないように決定されている。渦流
量計変換器２０は、２個の変換増幅器２１，２２と、，
これら変換増幅器２１，２２の出力の加算または減算を
行う演算器２３とを有している。
２の圧電センサ１４ｂと凹部１３ｄの底面とのバッファ
の役目をし、凹部１３ｄの底面の加工上あらさ管理の困
難さを補うものである。ステンレス等の第１のスペーサ
１４ｄとセラミック等の絶縁板１４ｅおよびステンレス
等の第２のスペーサ１４ｆは第１の圧電センサ１４ａと
第２の圧電センサ１４ｂとの間隔を決めるとともに、両
者の絶縁を行うためのものである。ステンレス等の押し
棒１４ｇはセンサ１４ａ，１４ｂを押圧した状態で渦発
生体１３の上端１３ａに溶接され、センサ１４ａ，１４
ｂを押圧固定するものである。なおセンサ部１４は渦発
生体１３に下敷１４ｃと押し棒１４ｇの上部のみで接触
するようになつている。圧電センサ１４ａ，１４ｂは円
板状の圧電素子ＰＺからなり、その中心が渦発生体１１
３の中立軸と一致するように配置されている。さらに圧
電素子ＰＺには第３図イの斜視図に示すようにその表と
裏にそれぞれ測定流体の流れ方向（図の矢印方向）に対
して左右に分割して対称的に電極Ｄｌ，ｄ２，ｄ３，ｄ
４が設けられ、かつ第３図口に示す如く矢印方向（渦の
揚力方向）の力によるモーメントによつて中立軸を挾ん
で互いに逆方向に発生する応力（圧縮応力と引張応力）
に対応して電極Ｄｌ，ｄ２間に生ずる電荷と、電極Ｄ３
，ｄ４間に生ずる電荷とが同極性になるように反転分極
されている。このため第３図ハに示すように同方向に発
生する応力に対しては両電極間に互いに逆極性の電荷が
発生する。また測定流体の流れ方向のストレスによつて
発生する電荷量は電極間でキャンセルされて出てこず、
また流れ方向の配管振動によつて発生する電荷量も電極
間で互いにキャンセルされて出てこない。第１の圧電セ
ンサ１４ａは電極Ｄｌ，ｄ２間および電極Ｄ３，ｄ４間
にそれぞれ生ずる両極性の電荷の和を出力電荷ｑ１とし
逆極性の電荷をキャンセルするために、電極ｄ１とＤ３
とが押し棒１４ｇを介して共通に渦発生体１３すなわち
基準点に接続され、電極弔と山とがスペーサ１４ｆを介
して共通にリード線′１に接続されている。第２の圧電
センサ１４ｂは電極Ｄｌ，ｄ２間および電極Ｄ３，ｄ４
間にそれぞれ生ずる同極性の電荷の和を出力電荷Ｑ２と
し逆極性の電荷をキャンセルして、かつｑ１とは極性を
反転させるために、電極ｄ１とＤ３がスペーサ１４ｄを
介して共通にリード線′２に接続され、電極４と山とが
下敷１４ｃを介して共通に渦発生体１１３すなわち基準
点に接続されている。リード線Ｆｌ，′２はセンサ部１
４の各部品に設けられた貫通孔およびハーメチックシー
ル１４ｈを介して外部に取り出され、渦流量計変換器２
０に接続される。なお渦発生体１３の凹部１３ｄとセン
サ部１４で囲まれた部分には結露防止のために、露点の
低いガスが封入されており、押し棒１４ｇには封入ガス
用の連通孔１４１が設けられている。またセンサ部１４
の各部品の厚さおよび材質は、温度変化により初期押し
つけ応力に変化が生じないように決定されている。渦流
量計変換器２０は、２個の変換増幅器２１，２２と、，
これら変換増幅器２１，２２の出力の加算または減算を
行う演算器２３とを有している。
変換増幅器２１（２２）としては、演算増幅器０Ｐ１（
０Ｐ２）と、０Ｐ１（０Ｐ２）の帰還回路に接続された
コンデンサＣ１（Ｃ２）と抵抗Ｒ１（Ｒ２）の並列回路
からなるチャージアンプが示されており、変換増幅器０
Ｐ１の反転入力端子（−）にリード線′１が接続され、
演算増幅器０Ｐ２の反転入力端子（−）にリード線Ｅ２
が接続されている。演算器２３は、抵抗Ｒ３により帰還
が施された演算増幅器０Ｐ３からなり、０Ｐ３の反転入
力端子（−）に演算抵抗Ｒ４を介して加えられる変換器
２１の出力電圧ｅ１と、抵抗Ｒ５と可変抵抗Ｒ６の直列
回路を介して加えられる変換増幅器２２の出力Ｅ２との
加算を行うものが示されている。このように構成した本
発明渦流量計の動作を第４図を参照して以下に説明する
。
０Ｐ２）と、０Ｐ１（０Ｐ２）の帰還回路に接続された
コンデンサＣ１（Ｃ２）と抵抗Ｒ１（Ｒ２）の並列回路
からなるチャージアンプが示されており、変換増幅器０
Ｐ１の反転入力端子（−）にリード線′１が接続され、
演算増幅器０Ｐ２の反転入力端子（−）にリード線Ｅ２
が接続されている。演算器２３は、抵抗Ｒ３により帰還
が施された演算増幅器０Ｐ３からなり、０Ｐ３の反転入
力端子（−）に演算抵抗Ｒ４を介して加えられる変換器
２１の出力電圧ｅ１と、抵抗Ｒ５と可変抵抗Ｒ６の直列
回路を介して加えられる変換増幅器２２の出力Ｅ２との
加算を行うものが示されている。このように構成した本
発明渦流量計の動作を第４図を参照して以下に説明する
。
渦発生体１３は、管路１１内に測定流体が流れると、カ
ルマン渦を発生させるとともに、渦の生成に基づく揚力
変化を受ける。渦発生体１３が揚力を受けると、センサ
部１４に揚力による曲げモーメントＭＶが作用し、その
内部には第４図にイで示す如きほぼ直線の応力分布が生
ずる。なお第４図における応力値は圧電センサで検出し
た場合の電荷量の値で示してある。また渦発生体１３は
ポンプ等により励起される外乱振動によつても渦の揚力
と同方向の力を受ける。この外乱振動による力には、渦
発生体１３の振動によるモードと、搭載物の振動に基づ
く管路歪みによるモードがあり、センサ部１４にはそれ
ぞれのモードによつて曲げモーメントＭα１，Ｍα２が
作用する。センサ部１４の内部には、渦発生体１３の振
動によるモーメントＭα１の作用によつて第４図に口で
示す如き曲線の応力分布が生じ、管路歪みによるモーメ
ントＭα２の作用によつて第４図にハで示す如きほぼ直
線の応力分布が生ずる。その結果センサ部１４の圧電セ
ンサ１４ａ，１４ｂに検出される電荷Ｑｌ，ｑ２には、
それぞれ渦の揚力による信号電荷に、渦発生体の振動に
よるノイズ電荷と管路歪みによるノイズ電荷とが重畳さ
れている。そして渦発生体１３の振動によるノイズ電荷
は、渦発生体１３およびセンサ部１４の形状、材質、寸
法等を選べば第４図の分布曲線口に示すように零となる
２点Ａ，Ｂが存在する。しかも零となる２点Ａ，Ｂの位
置は、外乱振動の加速度および周波数によつて変わらな
い。したがつて圧電センサ１４ａ，１４ｂをセンサ部１
４において、渦発生体１３の振動によるノイズ電荷が零
とある２点Ａ，Ｂに配置すると、ノイズ成分は管路歪み
によるノイズ電荷のみとなり、渦の揚力による信号電荷
の振幅をＳ１（ω），Ｓ２（ω）とし、管路歪みによる
ノイズ電荷の振幅をＮ１（ω″），Ｎ２（ω″）とする
と、圧電センサ１４ａ，１４ｂの出力電荷Ｑｌ，ｑ２は
次式でそれぞれ？えられる。Ｙ＼ν′ノＵ＝′ ただし、 ω：信号電荷の角周波数 ω ：ノイズ電荷の角周波数 φ（ω″）：ノイズの位相差 （１）式および（２）式において、信号電荷の振動Ｓ１
（ω），Ｓ２（ω）は渦の揚力すなわち渦周波数によつ
てそれぞれ変化する。
ルマン渦を発生させるとともに、渦の生成に基づく揚力
変化を受ける。渦発生体１３が揚力を受けると、センサ
部１４に揚力による曲げモーメントＭＶが作用し、その
内部には第４図にイで示す如きほぼ直線の応力分布が生
ずる。なお第４図における応力値は圧電センサで検出し
た場合の電荷量の値で示してある。また渦発生体１３は
ポンプ等により励起される外乱振動によつても渦の揚力
と同方向の力を受ける。この外乱振動による力には、渦
発生体１３の振動によるモードと、搭載物の振動に基づ
く管路歪みによるモードがあり、センサ部１４にはそれ
ぞれのモードによつて曲げモーメントＭα１，Ｍα２が
作用する。センサ部１４の内部には、渦発生体１３の振
動によるモーメントＭα１の作用によつて第４図に口で
示す如き曲線の応力分布が生じ、管路歪みによるモーメ
ントＭα２の作用によつて第４図にハで示す如きほぼ直
線の応力分布が生ずる。その結果センサ部１４の圧電セ
ンサ１４ａ，１４ｂに検出される電荷Ｑｌ，ｑ２には、
それぞれ渦の揚力による信号電荷に、渦発生体の振動に
よるノイズ電荷と管路歪みによるノイズ電荷とが重畳さ
れている。そして渦発生体１３の振動によるノイズ電荷
は、渦発生体１３およびセンサ部１４の形状、材質、寸
法等を選べば第４図の分布曲線口に示すように零となる
２点Ａ，Ｂが存在する。しかも零となる２点Ａ，Ｂの位
置は、外乱振動の加速度および周波数によつて変わらな
い。したがつて圧電センサ１４ａ，１４ｂをセンサ部１
４において、渦発生体１３の振動によるノイズ電荷が零
とある２点Ａ，Ｂに配置すると、ノイズ成分は管路歪み
によるノイズ電荷のみとなり、渦の揚力による信号電荷
の振幅をＳ１（ω），Ｓ２（ω）とし、管路歪みによる
ノイズ電荷の振幅をＮ１（ω″），Ｎ２（ω″）とする
と、圧電センサ１４ａ，１４ｂの出力電荷Ｑｌ，ｑ２は
次式でそれぞれ？えられる。Ｙ＼ν′ノＵ＝′ ただし、 ω：信号電荷の角周波数 ω ：ノイズ電荷の角周波数 φ（ω″）：ノイズの位相差 （１）式および（２）式において、信号電荷の振動Ｓ１
（ω），Ｓ２（ω）は渦の揚力すなわち渦周波数によつ
てそれぞれ変化する。
またノイズ電荷の振動Ｎ１（ω″），Ｎ２（ω″）およ
び位相差φ（ω″）も外乱振動の加速度および周波数に
よつてそれぞれ変化するが、振幅のＪｔＮ２（ω″）／
Ｎ１（ω″）は外乱振度の加速度および周波数の影響を
受けず一・定である。しかもＡ点とＢ点における振幅の
比は、管路歪みによる応力分布線が搭載物の重さ等によ
つて第５図に示すようにハ、ハ″、ハ″と変化しても一
定で、搭載物の重さ等が変つてもその影響を受けない。
圧電センサ１４ａの出力電荷ｑ１は変換増幅器２１に加
えられ、圧電センサ１４ｂの出力電荷Ｑ２は反転されて
変換増幅器２２に加えられ、それぞれ交流電圧Ｅｌ，ｅ
２に変換された後演算器２３に加えられる。
び位相差φ（ω″）も外乱振動の加速度および周波数に
よつてそれぞれ変化するが、振幅のＪｔＮ２（ω″）／
Ｎ１（ω″）は外乱振度の加速度および周波数の影響を
受けず一・定である。しかもＡ点とＢ点における振幅の
比は、管路歪みによる応力分布線が搭載物の重さ等によ
つて第５図に示すようにハ、ハ″、ハ″と変化しても一
定で、搭載物の重さ等が変つてもその影響を受けない。
圧電センサ１４ａの出力電荷ｑ１は変換増幅器２１に加
えられ、圧電センサ１４ｂの出力電荷Ｑ２は反転されて
変換増幅器２２に加えられ、それぞれ交流電圧Ｅｌ，ｅ
２に変換された後演算器２３に加えられる。
演算器２３は、Ｅｌ，ｅ２を加算し、その出力Ｅ３は次
式で与えられる。変換増幅器２１，２２のゲインをＫｌ
，Ｋ２とすると、（１）式および（２）式からＥ３は次
式の如くなる。
式で与えられる。変換増幅器２１，２２のゲインをＫｌ
，Ｋ２とすると、（１）式および（２）式からＥ３は次
式の如くなる。
ただしＫ＝？Ｋ１（４）式において、Ｎ２（ω″）／Ｎ
１（ω″）は一定であるので、可変抵抗Ｒ６を調整して
、を満足させれは、演算器２２の出力Ｅ３は、となり、
外乱振動によるノイズの影響を有効に除去できる。
１（ω″）は一定であるので、可変抵抗Ｒ６を調整して
、を満足させれは、演算器２２の出力Ｅ３は、となり、
外乱振動によるノイズの影響を有効に除去できる。
その結果本発明によればＳ／Ｎ比を、圧電センサを１個
用いた従来の渦流量計に比して１＠以上改善できる。な
お上述では、変換増幅器２１の出力ｅ１と変換増幅器２
２の出力Ｅ２を演算器て加算する場合を例示したが、圧
電センサ１４ａ，１４ｂの出力電荷Ｑｌ，ｑ２のノイズ
成分が同相の場合には演算器２３で減算すればよい。
用いた従来の渦流量計に比して１＠以上改善できる。な
お上述では、変換増幅器２１の出力ｅ１と変換増幅器２
２の出力Ｅ２を演算器て加算する場合を例示したが、圧
電センサ１４ａ，１４ｂの出力電荷Ｑｌ，ｑ２のノイズ
成分が同相の場合には演算器２３で減算すればよい。
また上述では圧電センサ１４ａ，１４ｂの出力電荷を利
用する場合を例示したが、出力電圧を利用してもよい。
この場合変換増幅器２１，２２としてはチャージアンプ
の代りに電圧増幅器が用いられる。また上述では圧電セ
ンサ１４ａ，１４ｂとして反転分極した圧電素子を用い
る場合を例示したが、反転分極しない圧電素子を用いて
もよい。この場合圧電素子を左右に分割し、一方を裏返
しにして取付けて実質的に反転分極形にしてもよいし、
また第１の圧電センサ１４ａと押し棒１４ｇの間および
第２の圧電センサ１４ｃの間にそれぞれ絶縁板を設け、
かつ圧電素子ＰＺの電極ｄ１とＤ３および電極↓とＤ４
を各々結線し、かつ電極ｄ１とＤ３とにそれぞれリード
線を接続すればよい。また第１、第２の圧電センサを押
し棒によつて渦発生体の凹部内に押圧固定する場合”を
例示したが、ガラス等で封着固定してもよい。また上述
では渦発生体の凹部を上端側に設ける場合を例示したが
、下端側にも設け、上端側の凹部に第１の圧電センサを
、下端側の凹部に第２の圧電センサを配置するようにし
てもよい。また渦流量計検出器１０として本実施例では
、渦発生体１３の凹部１３ｄ内にセンサ部１４を設ける
場合を示したが、渦発生体１３の下流側に渦の生成によ
る揚力を受ける受力体を設け、受力体の凹部内にセンサ
部を設けてもよい。
用する場合を例示したが、出力電圧を利用してもよい。
この場合変換増幅器２１，２２としてはチャージアンプ
の代りに電圧増幅器が用いられる。また上述では圧電セ
ンサ１４ａ，１４ｂとして反転分極した圧電素子を用い
る場合を例示したが、反転分極しない圧電素子を用いて
もよい。この場合圧電素子を左右に分割し、一方を裏返
しにして取付けて実質的に反転分極形にしてもよいし、
また第１の圧電センサ１４ａと押し棒１４ｇの間および
第２の圧電センサ１４ｃの間にそれぞれ絶縁板を設け、
かつ圧電素子ＰＺの電極ｄ１とＤ３および電極↓とＤ４
を各々結線し、かつ電極ｄ１とＤ３とにそれぞれリード
線を接続すればよい。また第１、第２の圧電センサを押
し棒によつて渦発生体の凹部内に押圧固定する場合”を
例示したが、ガラス等で封着固定してもよい。また上述
では渦発生体の凹部を上端側に設ける場合を例示したが
、下端側にも設け、上端側の凹部に第１の圧電センサを
、下端側の凹部に第２の圧電センサを配置するようにし
てもよい。また渦流量計検出器１０として本実施例では
、渦発生体１３の凹部１３ｄ内にセンサ部１４を設ける
場合を示したが、渦発生体１３の下流側に渦の生成によ
る揚力を受ける受力体を設け、受力体の凹部内にセンサ
部を設けてもよい。
なお、セン”サ部のセンサとしては、圧電センサに限ら
ず、ストレンゲージ、容量やインダクタンス等必要に応
じて種々のセンサを用いることができる。ただし圧電セ
ンサを用いる場合にはセンサ部に曲げモーメントによつ
て生ずる応力変化を直接検出できる利点がある。以上説
明したように本発明においては、渦発生体（または受力
体）の振動によるノイズがほぼ零となる２点に、２個の
センサを配置してその出力を各々信号変換した後演算す
ることによつて、外・乱振動による影響を有効に除去し
ているので、Ｓ／Ｎ比の良好な渦流量計が得られる。
ず、ストレンゲージ、容量やインダクタンス等必要に応
じて種々のセンサを用いることができる。ただし圧電セ
ンサを用いる場合にはセンサ部に曲げモーメントによつ
て生ずる応力変化を直接検出できる利点がある。以上説
明したように本発明においては、渦発生体（または受力
体）の振動によるノイズがほぼ零となる２点に、２個の
センサを配置してその出力を各々信号変換した後演算す
ることによつて、外・乱振動による影響を有効に除去し
ているので、Ｓ／Ｎ比の良好な渦流量計が得られる。
第１図は本発明渦流量計の一実施例の構成説明図、第２
図は本発明渦流量計の一実施例を示す電気的接続図、第
３図は本発明に用いる圧電センサの一例を示す構成説明
図、第４図および第５図は本発明渦流量計の動作を説明
するための特性曲線である。 １０・・・渦流量計検出器、１１・・・管路、１３・・
・渦″発生体、１３ｄ・・・渦発生体の凹部、１４・・
・センサ部、１４ａ・・・第１の圧電センサ、１４ｂ・
・・第２の圧電センサ、２０・・・渦流量計変換器、２
１，２２・・・変換増幅器、２３・・・演算器。
図は本発明渦流量計の一実施例を示す電気的接続図、第
３図は本発明に用いる圧電センサの一例を示す構成説明
図、第４図および第５図は本発明渦流量計の動作を説明
するための特性曲線である。 １０・・・渦流量計検出器、１１・・・管路、１３・・
・渦″発生体、１３ｄ・・・渦発生体の凹部、１４・・
・センサ部、１４ａ・・・第１の圧電センサ、１４ｂ・
・・第２の圧電センサ、２０・・・渦流量計変換器、２
１，２２・・・変換増幅器、２３・・・演算器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 測定流体が流れる管路と、この管路に取付けられ測
定流体にその流速に応じたカルマン渦を生成させる渦発
生体と、この渦発生体に設けた凹部内に固定された第１
、第２のセンサと、第１センサよりの信号が加えられる
第１の変換増幅器と、第２のセンサよりの信号が加えら
れる第２の変換増幅器と、第１の変換増幅器の出力と第
２の変換増幅器の出力とを加算または減算する演算器と
を有し、前記第１のセンサと第２のセンサは外乱振動に
基づく渦発生体の振動によるノイズがほぼ零となる２点
に配置したことを特徴とする渦流量計。 ２ 測定流体が流れる管路と、この管路に取付けられ測
定流体にその流速に応じたカルマン渦を生成させる渦発
生体と、この渦発生体により生成されたカルマン渦が作
用する受力体と、この受力体に設けた凹部内に固定され
た第１、第２のセンサと、第１のセンサよりの信号が加
えられる第１の変換増幅器と、第２のセンサよりの信号
が加えられる第２の変換増幅器と、第１の変換増幅器の
出力と第２の変換増幅器の出力とを加算または減算する
演算器とを有し、前記第１のセンサと第２のセンサは外
乱振動に基づく受力体の振動によるノイズがほぼ零とな
る２点に配置したことを特徴とする渦流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56155948A JPS6046368B2 (ja) | 1981-09-30 | 1981-09-30 | 渦流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56155948A JPS6046368B2 (ja) | 1981-09-30 | 1981-09-30 | 渦流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5855817A JPS5855817A (ja) | 1983-04-02 |
| JPS6046368B2 true JPS6046368B2 (ja) | 1985-10-15 |
Family
ID=15617021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56155948A Expired JPS6046368B2 (ja) | 1981-09-30 | 1981-09-30 | 渦流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6046368B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS608776U (ja) * | 1983-06-28 | 1985-01-22 | 玉利 四郎 | Ｕ字フリユ−ム用暗渠 |
| JPS61106340U (ja) * | 1984-12-19 | 1986-07-05 |
-
1981
- 1981-09-30 JP JP56155948A patent/JPS6046368B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5855817A (ja) | 1983-04-02 |
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