JPS605883B2 - 渦流量計 - Google Patents
渦流量計Info
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- JPS605883B2 JPS605883B2 JP55024601A JP2460180A JPS605883B2 JP S605883 B2 JPS605883 B2 JP S605883B2 JP 55024601 A JP55024601 A JP 55024601A JP 2460180 A JP2460180 A JP 2460180A JP S605883 B2 JPS605883 B2 JP S605883B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vortex
- cylindrical resonator
- fluid
- measured
- frequency
- Prior art date
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Classifications
-
- 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)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、被測定流体中に自励発振している薄肉円筒状
の検出手段を配置させ、被測定流体中に生成したカルマ
ン渦の数を検出し流速・流量を知るようにした渦流量計
に関するものである。
の検出手段を配置させ、被測定流体中に生成したカルマ
ン渦の数を検出し流速・流量を知るようにした渦流量計
に関するものである。
従来より、渦流量計におけるカルマン渦の検出手段とし
て、熱線や白金線を用いたもの、渦発生体内にストレン
ゲージや圧電素子を取付けたもの、超音波信号を利用し
たもの等、種々実用化されている。しかしながら、熱線
や白金線を用いるものはこれらの断線が心配であって信
頼性のうえから問題があり「 また、ストレンゲージや
圧電素子を用いたものは、これらの素子が被測定流体に
直接接触しない構造とできる利′点がある反面、管路を
伝わる機械的振動ノイズによる影響を受けやすい欠点が
ある。また超音波信号を利用したものも、機械的振動の
影響を受けやすく、また、回路構成が複雑になる欠点が
あり、いずれも工業用計測器として必ずしも満足できる
ものではない。本発明は、渦の検出にこれまでにない新
しい原利を用いたもので、各種振動ノイズの影響を受け
ず、構成の簡単な渦流量計を実現しようとするものであ
る。第１図は本発明の−実施例を示す構成断面図である
。
て、熱線や白金線を用いたもの、渦発生体内にストレン
ゲージや圧電素子を取付けたもの、超音波信号を利用し
たもの等、種々実用化されている。しかしながら、熱線
や白金線を用いるものはこれらの断線が心配であって信
頼性のうえから問題があり「 また、ストレンゲージや
圧電素子を用いたものは、これらの素子が被測定流体に
直接接触しない構造とできる利′点がある反面、管路を
伝わる機械的振動ノイズによる影響を受けやすい欠点が
ある。また超音波信号を利用したものも、機械的振動の
影響を受けやすく、また、回路構成が複雑になる欠点が
あり、いずれも工業用計測器として必ずしも満足できる
ものではない。本発明は、渦の検出にこれまでにない新
しい原利を用いたもので、各種振動ノイズの影響を受け
ず、構成の簡単な渦流量計を実現しようとするものであ
る。第１図は本発明の−実施例を示す構成断面図である
。
図において、１は被測定流体が流れている管路、２はこ
の管路１内に配置された検出手段としての薄肉円筒共振
子で、ここではこの円筒共振子がカルマン渦を生成する
ための渦発生体の役目をも兼用している。この円筒共振
子２はフランジ部２０を有しており、このフランジ部２
川こ「円筒共振子２を機械振動させるための励振素子２
１と、円筒共振子の機械振動を検出するための振動検出
素子２２とが配置されている。そして、このフランジ部
２０が管路１に取付けられている。フランジ部２０の管
路への取付けは、溶接、ネジなど公知技術によってなさ
れる。２３はシール機能をもった○リングである。
の管路１内に配置された検出手段としての薄肉円筒共振
子で、ここではこの円筒共振子がカルマン渦を生成する
ための渦発生体の役目をも兼用している。この円筒共振
子２はフランジ部２０を有しており、このフランジ部２
川こ「円筒共振子２を機械振動させるための励振素子２
１と、円筒共振子の機械振動を検出するための振動検出
素子２２とが配置されている。そして、このフランジ部
２０が管路１に取付けられている。フランジ部２０の管
路への取付けは、溶接、ネジなど公知技術によってなさ
れる。２３はシール機能をもった○リングである。
３１，３２は励振素子２１と振動検出素子２２とのりー
ド線、３３，３４は各素子２１，２２をシールするため
のポールである。
ド線、３３，３４は各素子２１，２２をシールするため
のポールである。
励振素子２１，振動検出素子２２としては、例えばＰＺ
Ｔが用いられ、これらをフランジ部２０内にガラス等に
よって封着するような場合、ボール３３，３４は必ずし
も必要としない。第２図は、電気回路の一例を示すブロ
ック図である。振動検出素子２２の出力信号毛２は、低
域フィルタＬＰＦと、自動利得制御回路をもった増幅器
ＡＧＣを介して励振素子２１に印加されるようになって
おり、円筒共振子２を含んでこれらは「 自励発振回路
ＯＳＣを形成している。この自励発振回路ＯＳＣの出力
信号Ｅｆは、復調回路ＤＭに印加され、スケーラＳＣを
介して流量出力Ｅｏを得るようにしている。また、この
実施例では、ＯＳＣの出力信号Ｅｆを、高城フィル夕日
ＰＦを介して演算回路ＣＰに印加し、ここから質量流量
信号Ｅ，と密度信号Ｅ２とを得るようにしている。この
ように構成した装置の動作を次に説明する。
Ｔが用いられ、これらをフランジ部２０内にガラス等に
よって封着するような場合、ボール３３，３４は必ずし
も必要としない。第２図は、電気回路の一例を示すブロ
ック図である。振動検出素子２２の出力信号毛２は、低
域フィルタＬＰＦと、自動利得制御回路をもった増幅器
ＡＧＣを介して励振素子２１に印加されるようになって
おり、円筒共振子２を含んでこれらは「 自励発振回路
ＯＳＣを形成している。この自励発振回路ＯＳＣの出力
信号Ｅｆは、復調回路ＤＭに印加され、スケーラＳＣを
介して流量出力Ｅｏを得るようにしている。また、この
実施例では、ＯＳＣの出力信号Ｅｆを、高城フィル夕日
ＰＦを介して演算回路ＣＰに印加し、ここから質量流量
信号Ｅ，と密度信号Ｅ２とを得るようにしている。この
ように構成した装置の動作を次に説明する。
はじめに、被測定流体中に流れ（流速）が存在しない状
態では、円筒共振子２は【１｝式で示すような共振周波
数の。で目励発振している。・ー ｔ．Ｅ・△
（１） 山Ｄ＝；（１−レア‐（ｐｔ＋Ｍ） ただし「 ７：円筒共振子２の半径 ｔ； 〃 の肉厚 Ｅ； 〃 の弾性定数 し：〃 のポアソン比 ｐ： 〃 の密度 Ｍ：被測定流体密度による仮想質量 △：円筒共振子の振動モード及び境 界条件によって決まる定数。
態では、円筒共振子２は【１｝式で示すような共振周波
数の。で目励発振している。・ー ｔ．Ｅ・△
（１） 山Ｄ＝；（１−レア‐（ｐｔ＋Ｍ） ただし「 ７：円筒共振子２の半径 ｔ； 〃 の肉厚 Ｅ； 〃 の弾性定数 し：〃 のポアソン比 ｐ： 〃 の密度 Ｍ：被測定流体密度による仮想質量 △：円筒共振子の振動モード及び境 界条件によって決まる定数。
このような状態から被測定流体中に流れ（流速）が存在
いまじめると、円筒共振子２の流れ方向に対する両側面
に、この流れの流速に対応した周波数帆でカルマン渦が
生成する。
いまじめると、円筒共振子２の流れ方向に対する両側面
に、この流れの流速に対応した周波数帆でカルマン渦が
生成する。
このカルマン渦は円筒共振子２の両側面に交互に差圧を
発生させ、この差圧が円筒共振子２の共振周波数のｏを
変調する。変調される原因は、主として円筒共振子２自
身の差圧による変形、局部的な流体密度の変化によるも
のと考えられる。ここで、流れの流速によって発生する
カルマン渦の周波数のＦは「｛２｝式で示すことができ
る。
発生させ、この差圧が円筒共振子２の共振周波数のｏを
変調する。変調される原因は、主として円筒共振子２自
身の差圧による変形、局部的な流体密度の変化によるも
のと考えられる。ここで、流れの流速によって発生する
カルマン渦の周波数のＦは「｛２｝式で示すことができ
る。
山Ｆ＝Ｋ‐亨 （２）ただし、ｖ：被測定流体
の流速 Ｋ：定数 円筒共振子２の共振周波数のｏは、｛２’式で示される
渦周波数のＦによって変調されるから、自励発振回路Ｐ
ＳＣの発振出力信号Ｅｆは制式で表わすことができる。
の流速 Ｋ：定数 円筒共振子２の共振周波数のｏは、｛２’式で示される
渦周波数のＦによって変調されるから、自励発振回路Ｐ
ＳＣの発振出力信号Ｅｆは制式で表わすことができる。
ＥｆニＡＳｉｎ〔のＤ＋ＣＳｉｎのＦ，ｔ〕，ｔ
｛３｝ただし、Ａ，Ｃ：振幅値ここで、渦周波数のＦと
共振周波数の。
｛３｝ただし、Ａ，Ｃ：振幅値ここで、渦周波数のＦと
共振周波数の。
との関係を■Ｆ《■。となるように円筒共振子２の形状
を設計しておくものとすれば、位相復調回路ＤＭを経る
ことによって渦周波数のＦを得ることができる。スケー
ラＳＣは、渦周波数のＦをスケーリングし、標準の信号
形態として出力する。また、自励発振回路ＰＳＣの発振
出力信号Ｅｆを高城フィル夕日ＰＦに印加することによ
って、共振周波数の。を得ることができる。そして、こ
の共振周波数■Ｄはｍ式から明らかなように、被測定流
体の密度による仮想質量Ｍの関数になっており、【１｝
式を演算することによって、被測定流体の密度Ｍを知る
ことができる。第２図ブロック図において、演算回路Ｃ
Ｐは共振周波数のｏを入力し、これから密度を求める演
算を行ない、出力端子Ｔ。に密度信号Ｅ２を出力するよ
うにしている。また、この演算回路ＣＰは、スケーラＳ
Ｃから渦周波数のＦを入力しており、【４）式のような
演算を行なうことによって質量流量Ｑを求め、出力端子
ＴＯに質量流量信号Ｅ，を出力するようにしている。Ｑ
＝Ｋｏ・Ｍ・■Ｆ （４’ただし
Ｋｏ：定数第３図は本発明装置の他の実施例の構成図で
、イは縦断面図、口はイ図における×−×断面図である
。
を設計しておくものとすれば、位相復調回路ＤＭを経る
ことによって渦周波数のＦを得ることができる。スケー
ラＳＣは、渦周波数のＦをスケーリングし、標準の信号
形態として出力する。また、自励発振回路ＰＳＣの発振
出力信号Ｅｆを高城フィル夕日ＰＦに印加することによ
って、共振周波数の。を得ることができる。そして、こ
の共振周波数■Ｄはｍ式から明らかなように、被測定流
体の密度による仮想質量Ｍの関数になっており、【１｝
式を演算することによって、被測定流体の密度Ｍを知る
ことができる。第２図ブロック図において、演算回路Ｃ
Ｐは共振周波数のｏを入力し、これから密度を求める演
算を行ない、出力端子Ｔ。に密度信号Ｅ２を出力するよ
うにしている。また、この演算回路ＣＰは、スケーラＳ
Ｃから渦周波数のＦを入力しており、【４）式のような
演算を行なうことによって質量流量Ｑを求め、出力端子
ＴＯに質量流量信号Ｅ，を出力するようにしている。Ｑ
＝Ｋｏ・Ｍ・■Ｆ （４’ただし
Ｋｏ：定数第３図は本発明装置の他の実施例の構成図で
、イは縦断面図、口はイ図における×−×断面図である
。
この実施例では円筒共振子２を断面外形がほぼ三角形状
であって、内部が中空状の渦発生体４内に中空部側壁と
僅かな間隙を隔てて配置させたものである。この渦発生
体４の両側面付近には中空部４川こ通ずる導圧孔４１，
４２が設けられており、カルマン渦の生成による圧力変
動は、これらの導圧孔４１，４２を通って円筒共振子２
の周囲に導びかれる。このように構成したものは、発生
するカルマン渦の周波数のＦは、渦発生体４の断面外形
形状で決まり、この渦発生体が円筒共振子２に対して保
護管としての役目をなす。
であって、内部が中空状の渦発生体４内に中空部側壁と
僅かな間隙を隔てて配置させたものである。この渦発生
体４の両側面付近には中空部４川こ通ずる導圧孔４１，
４２が設けられており、カルマン渦の生成による圧力変
動は、これらの導圧孔４１，４２を通って円筒共振子２
の周囲に導びかれる。このように構成したものは、発生
するカルマン渦の周波数のＦは、渦発生体４の断面外形
形状で決まり、この渦発生体が円筒共振子２に対して保
護管としての役目をなす。
したがって円筒共振子２は流れの中に存在するみだれや
固形物等に影響されず、渦の圧力変動によってのみ共振
周波数のＤが変調されることとなる。なお、この実施例
において、渦発生体４の断面外形状は、三角形状の他に
、円形，矩形などの各種の形状が採用できる。また、円
筒共振子２の励振素子２１、振動検出素子２２は、フラ
ンジ部内に設ける場合の他、渦発生体４内に設けるよう
にしてもよい。以上説明したように、本発明に係る装置
は、円筒共振子２をその固有振動数（共振周波数）で自
励振させ、この状態で円筒共振子２にカルマン渦に対応
した圧力あるいは差圧を作用させて共振周波数を変調し
、この変調周波数から流速・流量を知るようにしている
。
固形物等に影響されず、渦の圧力変動によってのみ共振
周波数のＤが変調されることとなる。なお、この実施例
において、渦発生体４の断面外形状は、三角形状の他に
、円形，矩形などの各種の形状が採用できる。また、円
筒共振子２の励振素子２１、振動検出素子２２は、フラ
ンジ部内に設ける場合の他、渦発生体４内に設けるよう
にしてもよい。以上説明したように、本発明に係る装置
は、円筒共振子２をその固有振動数（共振周波数）で自
励振させ、この状態で円筒共振子２にカルマン渦に対応
した圧力あるいは差圧を作用させて共振周波数を変調し
、この変調周波数から流速・流量を知るようにしている
。
したがって、本発明装置によれば、円筒共振子のＱを高
くすることによって管路から伝わってくる各種振動ノイ
ズ等の影響を受けず、高い精度で低流速領域に亘るまで
流速の測定を行なうことができる。また、ひとつの検出
主段で被測定流体の密度に関連した信号をも同時に得る
ことができ、演算回路を設けることによって被測定流体
の密度と、質量流量とを容易に測定することもできる。
くすることによって管路から伝わってくる各種振動ノイ
ズ等の影響を受けず、高い精度で低流速領域に亘るまで
流速の測定を行なうことができる。また、ひとつの検出
主段で被測定流体の密度に関連した信号をも同時に得る
ことができ、演算回路を設けることによって被測定流体
の密度と、質量流量とを容易に測定することもできる。
第１図は本発明の一実施例を示す構成断面図、第２図は
第１図装遣の電気回路の一例を示すブロック図、第３図
は本発明装置の他の実施例の構成図で、イは縦断面図、
口はイ図におけるＸ−Ｘ断面図である。 １…・・・管路、２…・・・円筒共振子、２０・・・・
・・フランジ部、２１……励振素子、２２・・…・振動
検出素子、ＯＳＣ・・・・・・目励発振回路、ＤＭ・…
。 ・復調回路、ＣＰ・…・・・・・演算回路、４・・・・
・・渦発生体。寛’図第２図 第３図
第１図装遣の電気回路の一例を示すブロック図、第３図
は本発明装置の他の実施例の構成図で、イは縦断面図、
口はイ図におけるＸ−Ｘ断面図である。 １…・・・管路、２…・・・円筒共振子、２０・・・・
・・フランジ部、２１……励振素子、２２・・…・振動
検出素子、ＯＳＣ・・・・・・目励発振回路、ＤＭ・…
。 ・復調回路、ＣＰ・…・・・・・演算回路、４・・・・
・・渦発生体。寛’図第２図 第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 被測定流体中に配置され、その共振周波数で自励振
する円筒共振子を有し、この円筒共振子には被測定流体
中に生成したカルマン渦又はカルマン渦による圧力ある
いは差圧が作用して前記共振周波数が変調され、前記共
振周波数の変調周波数から前記被測定流体の流速・流量
を知るようにした渦流量計。 ２ 中空部に通ずる導圧孔を側面に有する渦発生体を被
測定流体中に配置し、前記渦発生体の中空部に円筒共振
子を収容するようにした特許請求の範囲第１項記載の渦
流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55024601A JPS605883B2 (ja) | 1980-02-28 | 1980-02-28 | 渦流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55024601A JPS605883B2 (ja) | 1980-02-28 | 1980-02-28 | 渦流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56120917A JPS56120917A (en) | 1981-09-22 |
| JPS605883B2 true JPS605883B2 (ja) | 1985-02-14 |
Family
ID=12142662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55024601A Expired JPS605883B2 (ja) | 1980-02-28 | 1980-02-28 | 渦流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS605883B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11279435B2 (en) | 2018-07-05 | 2022-03-22 | Honda Motor Co., Ltd. | Operation unit structure of straddle-type vehicle, and straddle-type vehicle |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4809558A (en) * | 1987-02-27 | 1989-03-07 | Itt Corporation | Method and apparatus for use with vortex flowmeters |
| JPH03238321A (ja) * | 1990-02-15 | 1991-10-24 | Fuji Electric Co Ltd | カルマン渦流量計 |
-
1980
- 1980-02-28 JP JP55024601A patent/JPS605883B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11279435B2 (en) | 2018-07-05 | 2022-03-22 | Honda Motor Co., Ltd. | Operation unit structure of straddle-type vehicle, and straddle-type vehicle |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56120917A (en) | 1981-09-22 |
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