JPS6047531B2 - 渦流量計 - Google Patents
渦流量計Info
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- JPS6047531B2 JPS6047531B2 JP56155947A JP15594781A JPS6047531B2 JP S6047531 B2 JPS6047531 B2 JP S6047531B2 JP 56155947 A JP56155947 A JP 56155947A JP 15594781 A JP15594781 A JP 15594781A JP S6047531 B2 JPS6047531 B2 JP S6047531B2
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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
つ規制的に渦が発生し、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。
つ規制的に渦が発生し、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過列といわれ、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
ントが作動する。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象がなされているが、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、渦発生体（または受力体）に設けるセンサ部の任意
の２点において、渦発生体（または受力体）の振動によ
るノイズ成分の比と、管路歪みによるノイズ成分の比が
それぞれ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個のセンサを両ノイズ成分の比
が実質的に等しい２点に配置して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、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
ントが作動する。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象がなされているが、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、渦発生体（または受力体）に設けるセンサ部の任意
の２点において、渦発生体（または受力体）の振動によ
るノイズ成分の比と、管路歪みによるノイズ成分の比が
それぞれ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個のセンサを両ノイズ成分の比
が実質的に等しい２点に配置して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、Ｓ／Ｎ比の良好な渦流量計を実現したものである。
第１図は本発明渦流量計の一実施例の外観図で、イは正
面図、口は側面図てあり、第２図はその検出部を断面て
示す構成説明図、第３図は本発明渦流量計の一実施例を
示す電気的接続図である。
面図、口は側面図てあり、第２図はその検出部を断面て
示す構成説明図、第３図は本発明渦流量計の一実施例を
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、２０は；過流量計
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
た円筒状のノズル、１３はノズル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ｑテンレス等
からなりその上端１３ａはノズル１２にネジまたは溶接
により固定され、下端１３ｂは管路１１に支持されてい
る。
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
た円筒状のノズル、１３はノズル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ｑテンレス等
からなりその上端１３ａはノズル１２にネジまたは溶接
により固定され、下端１３ｂは管路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１３ｄ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１４ａ
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１３ｄ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１４ａ
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の底面の加工上のあらさ管フ理
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１４
ａ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７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
，１４ｂの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のノ上部の
みで接触するようになつている。圧電センサ１４ａ，１
４ｂは円板状の圧電素子ＰＺからなり、その中心が渦発
生体１３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４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，４，ｄ３
，ｄ４が設けられ、かつ第４図明こ示す如く矢印方向（
渦の揚力方向）の力による曲げ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，ｄ．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４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，山間および電極Ｄ３，
ｄ４間にそれぞれ生ずる同極性の電荷の和を出力電荷ｑ
１とし逆極性の電荷をキャンセルするために、電極ｄ１
と山とが押し棒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↓と山とがスペーサ１４ｆ
を介して共通にリード線１１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間にそれぞれ生する同極性の電荷の和を出力電荷Ｑ
２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１４
ｄを介して共通にリード線１２に接続され、電極Ｄ２と
Ｄ４とが下敷１４ｃを介して共通に渦発生体１３すなわ
ち基準点に接続されている。リード線１１，１２はセン
サ部１４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１４ｂを介して外部に取り出され、渦流量計変
換器２０に接続される。なお渦発生体１３の凹部１３ｄ
とセンサ部１４て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、変換器２０を管路１１に固定す
るためのブラケット２４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の底面の加工上のあらさ管フ理
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１４
ａ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７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
，１４ｂの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のノ上部の
みで接触するようになつている。圧電センサ１４ａ，１
４ｂは円板状の圧電素子ＰＺからなり、その中心が渦発
生体１３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４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，４，ｄ３
，ｄ４が設けられ、かつ第４図明こ示す如く矢印方向（
渦の揚力方向）の力による曲げ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，ｄ．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４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，山間および電極Ｄ３，
ｄ４間にそれぞれ生ずる同極性の電荷の和を出力電荷ｑ
１とし逆極性の電荷をキャンセルするために、電極ｄ１
と山とが押し棒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↓と山とがスペーサ１４ｆ
を介して共通にリード線１１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間にそれぞれ生する同極性の電荷の和を出力電荷Ｑ
２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１４
ｄを介して共通にリード線１２に接続され、電極Ｄ２と
Ｄ４とが下敷１４ｃを介して共通に渦発生体１３すなわ
ち基準点に接続されている。リード線１１，１２はセン
サ部１４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１４ｂを介して外部に取り出され、渦流量計変
換器２０に接続される。なお渦発生体１３の凹部１３ｄ
とセンサ部１４て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、変換器２０を管路１１に固定す
るためのブラケット２４とを有している。
変換増幅器２１，２２としては、演算増幅器０Ｐ１，０
Ｐ２と、０Ｐ１，０Ｐ２の帰還回路に接続されたコンデ
ンサＣｌ，Ｃ２と抵抗Ｒｌ，Ｒ２の並列回路からなるチ
ャージアンプが示されており、演算増幅器０Ｐ１の反転
入力端子（−）にリード線１１が接続され、演算増幅器
０Ｐ２の反転入力端子（一）にリード線１２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（一
）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５図を参照して以下に説明する。
Ｐ２と、０Ｐ１，０Ｐ２の帰還回路に接続されたコンデ
ンサＣｌ，Ｃ２と抵抗Ｒｌ，Ｒ２の並列回路からなるチ
ャージアンプが示されており、演算増幅器０Ｐ１の反転
入力端子（−）にリード線１１が接続され、演算増幅器
０Ｐ２の反転入力端子（一）にリード線１２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（一
）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５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５図にＳで示す如きほぼ直線の応力分布が生
ずる。なお第５図における応力値は圧電センサて検出し
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ほ、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５図にａ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５図にｂ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
れており、渦の揚力による信号電荷の振幅をＳ１（ω）
、Ｓ２（ω）、渦発生体１３の振動によるノイズ電荷の
振幅をＡ１（ω″）、Ａ２（ω″）、管路歪みによるノ
イズ電荷の振幅をＢ１（ω″）、Ｂ２（ω″）とすると
次式でそれぞれ与えられる。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″）：ノイズ電荷間の位相差 （１）式および（２）式において、信号電荷の振幅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５図にＳで示す如きほぼ直線の応力分布が生
ずる。なお第５図における応力値は圧電センサて検出し
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ほ、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５図にａ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５図にｂ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
れており、渦の揚力による信号電荷の振幅をＳ１（ω）
、Ｓ２（ω）、渦発生体１３の振動によるノイズ電荷の
振幅をＡ１（ω″）、Ａ２（ω″）、管路歪みによるノ
イズ電荷の振幅をＢ１（ω″）、Ｂ２（ω″）とすると
次式でそれぞれ与えられる。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″）：ノイズ電荷間の位相差 （１）式および（２）式において、信号電荷の振幅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幅Ａ１（ω″）、Ａ２（ω″）、Ｂ
１（ω″）、Ｂ２（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、振幅の比Ａ２（ω″）／Ａ１（ω″）およびＢ２
（ω″）／Ｂ１（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り、しかも第５図に示すよう
に渦発生体１３の振動によるノイズ電荷の分布曲線ａと
、管）路歪によるノイズ電荷の分布線ｂとが交叉する２
点が存在し、圧電センサ１４ａ，１４ｂの取付け位置Ｍ
点とＮ点においては次式の関係を満足する。そして（３
）式を満足する２点の組合せは種々あり、例えば第６図
に示すように、管路歪みによるノイズ電荷の分布線ｂと
傾きの異る分布線ｂ゛，ｂ゛と渦発生体１３の振動によ
る分布曲線ａとが交叉するＭ゛点とＮ゛点およびＭ“点
とＮ“点であつてもよい。
１（ω″）、Ｂ２（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、振幅の比Ａ２（ω″）／Ａ１（ω″）およびＢ２
（ω″）／Ｂ１（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り、しかも第５図に示すよう
に渦発生体１３の振動によるノイズ電荷の分布曲線ａと
、管）路歪によるノイズ電荷の分布線ｂとが交叉する２
点が存在し、圧電センサ１４ａ，１４ｂの取付け位置Ｍ
点とＮ点においては次式の関係を満足する。そして（３
）式を満足する２点の組合せは種々あり、例えば第６図
に示すように、管路歪みによるノイズ電荷の分布線ｂと
傾きの異る分布線ｂ゛，ｂ゛と渦発生体１３の振動によ
る分布曲線ａとが交叉するＭ゛点とＮ゛点およびＭ“点
とＮ“点であつてもよい。
なお渦発生体の振動による応力分布曲線は、渦発生体１
３およびセンサ部１４の材質、形状、寸法によつて第７
図のＡ，，ａ，，ａ３に示すように変化するが、（３）
式の関係を満足する２点は必ず存在する。第７図におい
ては、応力分布曲線Ａｌ，ａ，，ａ３を生ずるセンサ部
１４の寸法ＬはそれぞれＬｌ，Ｌ，，Ｌ３と異つている
（Ｌ１〈島〈Ｌ）が、説明を簡便にするため基準寸法Ｌ
．に換算して示してある。また管路歪みによる応力分布
線は搭載物の“重さ等によつても第８図のＢ，，ｂ２，
ｂ３に示すように変化するがＭ点とＮ点における振幅の
比均，（０）゛）／Ｂｌｉ（０）゛）、Ｂャ（０゛）／
Ｂｌ。（０゛）、Ｂ２，（０゛）／Ｂｌ３（０゛）は等
しいので、搭載物の重さ等が変つても（３）式は成立す
る。圧電センサ１４ａの出力電荷Ｑ，は変換増幅器２１
に加えられ、電圧センサ１４ｂの出力電荷Ｑ，は反転さ
れて交換増幅器２２に加えられ、それぞれ交流電圧Ｅｌ
，ｅ２に変換された後演算器２３に加えられる。
３およびセンサ部１４の材質、形状、寸法によつて第７
図のＡ，，ａ，，ａ３に示すように変化するが、（３）
式の関係を満足する２点は必ず存在する。第７図におい
ては、応力分布曲線Ａｌ，ａ，，ａ３を生ずるセンサ部
１４の寸法ＬはそれぞれＬｌ，Ｌ，，Ｌ３と異つている
（Ｌ１〈島〈Ｌ）が、説明を簡便にするため基準寸法Ｌ
．に換算して示してある。また管路歪みによる応力分布
線は搭載物の“重さ等によつても第８図のＢ，，ｂ２，
ｂ３に示すように変化するがＭ点とＮ点における振幅の
比均，（０）゛）／Ｂｌｉ（０）゛）、Ｂャ（０゛）／
Ｂｌ。（０゛）、Ｂ２，（０゛）／Ｂｌ３（０゛）は等
しいので、搭載物の重さ等が変つても（３）式は成立す
る。圧電センサ１４ａの出力電荷Ｑ，は変換増幅器２１
に加えられ、電圧センサ１４ｂの出力電荷Ｑ，は反転さ
れて交換増幅器２２に加えられ、それぞれ交流電圧Ｅｌ
，ｅ２に変換された後演算器２３に加えられる。
演算器２３は、Ｅ，，ｅ，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Ｋ，
，Ｋ，とすると、（１）式および（２）式からＥ，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Ｋ，
，Ｋ，とすると、（１）式および（２）式からＥ，は次
式の如くなる。
（５１式において、Ａォ（０゛）／Ａ，（０゛）および
Ｂ２（０゜）／Ｂｌ （０゛）は（３）式の関係を満足
するように選ばれているので、可変抵抗Ｒ６を調整して
、を満足させれば、演算器２３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てきる。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川倍以上改善できた。なお上
述では、変換増幅器２１の出力ｅｌと変換増幅器２２の
出力Ｅ２を演算器２３で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，ｑ，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。
Ｂ２（０゜）／Ｂｌ （０゛）は（３）式の関係を満足
するように選ばれているので、可変抵抗Ｒ６を調整して
、を満足させれば、演算器２３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てきる。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川倍以上改善できた。なお上
述では、変換増幅器２１の出力ｅｌと変換増幅器２２の
出力Ｅ２を演算器２３で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，ｑ，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ｄｌとＤ３および電極Ｄ，と
山を各々結線し、かつ電極Ｄ，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の圧電センナを
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
る場合を例示したが、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の比と、
管路歪みによるノイズの比とが実質的に等しい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
。
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ｄｌとＤ３および電極Ｄ，と
山を各々結線し、かつ電極Ｄ，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の圧電センナを
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
る場合を例示したが、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の比と、
管路歪みによるノイズの比とが実質的に等しい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
図はその検出器部分の断面図、第３図は本発明渦流量計
の一実施例を示す電気的接続図、第４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５図〜第８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、２１，２２・・
・・・・変換増幅器、２３・・・・・演算器。
図はその検出器部分の断面図、第３図は本発明渦流量計
の一実施例を示す電気的接続図、第４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５図〜第８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、２１，２２・・
・・・・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の比と外乱振動に基
づく管路歪によるノイズの比とが実質的に等しくなる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の比と外乱振
動に基づく管路歪によるノイズの比とが実質的に等しく
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 |
|---|---|---|---|
| JP56155947A JPS6047531B2 (ja) | 1981-09-30 | 1981-09-30 | 渦流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56155947A JPS6047531B2 (ja) | 1981-09-30 | 1981-09-30 | 渦流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5855816A JPS5855816A (ja) | 1983-04-02 |
| JPS6047531B2 true JPS6047531B2 (ja) | 1985-10-22 |
Family
ID=15616997
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56155947A Expired JPS6047531B2 (ja) | 1981-09-30 | 1981-09-30 | 渦流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6047531B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6212353U (ja) * | 1985-07-08 | 1987-01-26 | ||
| JPS62102770A (ja) * | 1985-10-30 | 1987-05-13 | 株式会社 福山不動 | イヤホンジヤツクを利用する低周波治療具 |
| JPH0412995Y2 (ja) * | 1988-07-12 | 1992-03-27 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07120550B2 (ja) * | 1989-03-17 | 1995-12-20 | シャープ株式会社 | 敷物状電気暖房機 |
-
1981
- 1981-09-30 JP JP56155947A patent/JPS6047531B2/ja not_active Expired
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6212353U (ja) * | 1985-07-08 | 1987-01-26 | ||
| JPS62102770A (ja) * | 1985-10-30 | 1987-05-13 | 株式会社 福山不動 | イヤホンジヤツクを利用する低周波治療具 |
| JPH0412995Y2 (ja) * | 1988-07-12 | 1992-03-27 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5855816A (ja) | 1983-04-02 |
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