JPS62192619A

JPS62192619A - 相関流量計

Info

Publication number: JPS62192619A
Application number: JP61035527A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Inada; 豊稲田
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 1986-02-20
Filing date: 1986-02-20
Publication date: 1987-08-24

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は流れの情報を流路の上流側と下′流側とで検出
してその相互相関値より流量を測定する相関式流量計に
関するものである。

「従来の技術１従来、相関式流量計として、例えば、特公昭６０−１４
１５３号公報、実開昭６０−２１９２５号記載されたも
のがある。これらの流量計は、流れの方向に間隔をおい
た複数箇所に、流れに関する情報、例えば、超音波の伝
達特性、あるいは静電容量等を測定するセンサを設けて
おき、各センサの測定データの相関関係から、流体に生
じた「流れの乱れ」が各センサに検出される時間差を演
算して流量を知ることができるようになっている。

「発明が解決しようとする問題点」ところで、前記孔れは、管内の流れが乱流となって初め
て生ずるものであるから、流速が小さく（ただし管径お
よび流体の粘性は一定とする）レイノルズ数が一定値以
下の層流状態となった場合には、検出すべき流れの乱れ
が存在しないことになり、また、乱流状態であっても、
乱れの振幅が小さい場合には測定誤差が生じ易いという
問題があった。

そこで、実開昭６０−２５９２０号公報に見られるよう
に、相関流量計の上流側に障害物を設けて流体に強制的
に乱れを生じさせる方法が提案されているが、この方法
には下記の問題かある。

（１）前記障害物を管の内側に取り付けるために配管を
分解する必要があり、既設配管への設置に手間がかかる
。

（１１）配管中に大きな圧力損失が生じる。

（ｉｉｉ）　　障害物の付近で流体が澱むため、腐食を
避ける必要のある食品配管、パルプ配管に適用できない
。

（１ｖ）障害物は、単に乱れを生じさせるのみならず、
流速、あるいは、管軸方向と異なる方向への速度成分を
流体に生じさせるため、新たな測定誤差の原因となる。

本考案は上記事情に鑑みて提案されたもので、配管の外
側に設置することができ、かつ流体に接触することなく
配管に振動を与えることによって上記諸問題を有効に解
決した相関式流量計を提供することを目的とするもので
ある。

「発明が解決しようとする問題点」上記目的を達成するため、本発明は、流れの方向に沿う
）隻数箇所に、流体の乱れを検出するセンサを設け、こ
れらのセンサのさらに上流側の配管外周に加振機を設け
るようにしたものである。

「作用」上記加振機は、前記配管に機械的に衝撃を与えることに
より、管内流体に強制的に乱れを生じさせ、この乱れは
、前記各センサにそれぞれ検出されて、相関演算のデー
タとして利用される。

「実施例」以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

第１図および第２図は本発明を超音波式相関流量計に適
用したもので、図中符号ｌは、流量の測定が行なわれる
配管である。

この配管Ｉには、上流側超音波センサ２Ａと下流側超音
波センサ２Ｂとが前記配管Ｉの管軸方向に相互間隔をお
いて設けられ、さらに、前記上流側超音波センサ２Ａの
上流側の配管ｌの外周には、該配管ｌの管壁を介して管
内流体に振動を与える加振器３が設けられている。

前記超音波センサ２Ａ・２Ｂは互いに同一の構成とされ
ており、それぞれ、超音波発信器４ａ・４ｂおよび超音
波受信器５ａ・５ｂから構成されている。そして、前記
超音波発信器４ａ・４ｂは、超音波源６にそれぞれ接続
され、一方、超音波受信器５ａ・５ｂの検出信号は、そ
れぞれ信号変換器７Ａ・７Ｂに入力されて所定の電気信
号に変換された後、演算器８に人力されて相互相関演算
処理を受けるようになっている。

また、前記加振器３は、取り付は台３ａの上に超音波振
動子３ｂを搭載してなるらので、配管Ｉの外周に密着状
態に設けられて、超音波源９から出力された超音波を配
管ｌの管壁を介して管内流体に伝達し、強制的に乱れを
発生させている。

以上のように構成された相関流量計は、加振器３を作動
させて管内流体に強制的に乱れを与えるとともに、上流
、下流側の超音波センサ２Ａ・２Ｂにおいて流量に測定
を行う。すなわち、管内流体に乱れが生じると、各超音
波発信器４“ａ・４ｂから発信された超音波に変調が生
じ、この変調された波形が各超音波受信器５ａ・５ｂに
より検出される。この検出信号は、変換器７Ａ・７Ｂに
より検波された後、演算器８に入力されて相関演算処理
が施され、この演算により管内流速が求められる。

そして、求められた流速と、配管１の断面積（既知のデ
ータ）との積より流量が算出されるようになっている。

次いで、上記演算器８において行なわれる相関演算を説
明する。

すなわち、各超音波受信器５ａ・５ｂは、流体の流れ方
向に間隔をおいて配置されているから、これらが乱れを
検出するタイミングには、流速に比例する時間遅れ（τ
）が生じる。

また、各受信器５ａ・５ｂにより測定される信号は、時
間りを変数とする関数ｒ（ｔ）およびｇ（ｔ）で表わさ
れる波形となり、これらの関数ｒ（ｔ）、およびｇ（ｔ
）は、前記τの時間差に相当する位相差をもったほぼ同
一の波形の関数（厳密には、振幅が微少に減衰した波形
の関数）となる。

そして、ｆ（ｔ）と、ｇ（ｔ−τ）との積を一定の区間
（０〜Ｔ）に亙って時間で積分した式Ｒ＝　ｓ　：ｒ（ｏ・ｇ（を−τ）ｄｔ・・・・・（１
）式が最大となる場合（両開数の位相差がなくなる場合
）のτを求めることにより、流体の乱れが受信器５ａに
検出されてから受信器５ｂに検出されるのに要する時間
が測定される。

そして、上流側超音波センサ２Ａと下流側超音波センサ
２Ｂとの１ｍの距離をし、検出された時間差をτとすれ
ば、前記区間りにおける流速Ｖは、Ｖ＝Ｌ／τ　　・・
・・・・（２）式により与えられ、この流速Ｖと配管のｌＦｒ面積とから
流量が得られる。

このように強制的に乱れを生じさせると、乱れの検出レ
ベルを十分に大きくして、定常的なノイズから、流れの
乱れの信号を際立たせることができる。また、上記相関
演算により、超音波検出器５ａ・５ｂに検出される乱れ
以外のノイズの影響を排除することができ、したがって
、これら相乗作用により、流れの乱れの検出信号とノイ
ズとの間のＳＮ比がわるい場合であっても、ノイズの影
響を排除して確実に流速（流量）を測定することができ
る。

「発明の変形実施例」（ａ）上記一実施例では、超音波を利用して管内流体に
強制的に乱れを生じさせろようにしたが、機械的な振動
を与えるために他の手段を適用した場合にら同様の効果
を期待することができる。

（ｂ）上記一実施例においては流路の上流側、下流側の
２箇所で測定を行うようにしたが、さらに多数箇所に同
様のセンサを設けてこれらの相関値を求めるよう１こし
ても良い。

（ｃ）流れの状態を検出するセンサは、上記一実施例の
超音波式のみならず、静電容量式、あるいは電磁式のセ
ンサを利用したものであっても良い。

「発明の効果」以上の説明で明らかなように、本発明は、流れの方向に
沿う複数箇所に、流体の乱れを検出するセンサを設け、
これらのセンサのさらに上流側の配管外周に加振機を設
けるようにしたものであるから、前記加振機から管壁を
介して管内流体に強制的に乱れを生じさせることができ
、したがって、前記各センサに、十分に大きなレベルで
乱れを検知させて、より正確な相関演算を行わせること
ができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は側面図
、第２図は第１図の［［−ＩＩ線に沿う矢視図、である
。ｌ・・・・・・配管、２Ａ・２Ｂ・・・・・・超音波セ
ンサ、３・・・・加振器、４ａ・４ｂ・・・・・超音波
発信器、５ａ・５ｂ・・・・・・超音波受信器、７Ａ・
７Ｂ・・・・・・信号変換器、８・・・・・・演算器。

Claims

【特許請求の範囲】

流体の流路の流れ方向に相互に間隔をおいた複数箇所に
、流れの変化に対応する検出信号を出力するセンサを設
け、各センサの検出信号の相互相関値から前記流体の流
量を測定する相関流量計において、前記各センサより上
流側に位置する配管の外周に、該配管の管壁を介して管
内流体に機械的に衝撃を与える加振機を設けたことを特
徴とする相関流量計。