JPS62192620A

JPS62192620A - 電磁式相関流量計

Info

Publication number: JPS62192620A
Application number: JP3553386A
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１を測定する相関式流ｍ計に係
り、特に、前記流れの情報を検出するセンサとしてファ
ラデーの電磁誘導の法則を利用した電磁式相関流量計に
関するものである。

「従来の技術」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８俄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亀ようになっている。

［発明が解決しようとする問題点Ｊところで、一般に、相関流量計の測定原理上、センサの
感応部分の長さく管軸方向への寸法）に対してセンサ相
互間の距離が大きい程測定精度を高めることができ、し
たがって、感応部分の長さの大きなセンサを使用した場
合には、センサ相互間の距離を大きくすることにより、
測定精度を高めることが可能であるが、検出すべき「乱
れ」は、時間の経過とともに変化する性質を持っている
から、センサの相互間距離を広げるには限界がある。し
たがって、測定箇所を点、または線としてとらえて信号
を取り出して分解能を上げ、これにより、測定精度を高
めることが望ましいが、上記超音波、あるいは静電容量
式の相関式流量計は、いずれも、その機構上感応範囲の
長さを短くすることに限界があるため、十分な測定精度
を得ることが困難であった。

本発明は上記事情に鑑みて提案されたもので、相関式流
量計の測定精度を高め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、導電性を有する流
体の流路の流れ方向に相互に間隔をおいた複数箇所にそ
れぞれ設けられるセンサとして、前記流路を挾んで対向
する位置に、流路に磁束を交差させる一対のコイルと、
該コイルの磁束と交差する方向に相互に間隔をおいて設
けられた一対の電極とを設けるようにしたしのである。

「作用」上記一対のコイルによりファラデーの電磁誘導の法則に
従って生じた起電力は、はぼ点と見なし得る一対の電極
相互間の電位差として検出され、この電位差を流れの方
向に互いに離れた複数箇所で測定してこれらを相互に比
較することにより、流量を測定することができる。

「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。

図中符号ｌは、流量の測定を行なうべき配管に軸線を同
じくして取り付けられる測定管である。

この測定管Ｉの外側には、内部を流れる流体に磁束を交
差させる上流側励磁コイル２ａ・２ａ’が測定管ｌの半
径方向に互いに間隔をおいて対向状態に設けられ、さら
に、これら上流側励磁コイル２ａ・２ａ’から管の軸線
方向に離れた位置には、前記上流側励磁コイル２ａ・２
ａ’と同様に構成された下流側励磁コイル２ｂ・２ｂ’
が設けられている。

一方、測定管ｌの内周には、管内の流体と接触させられ
る上流側電極３ａ・３ａ’が、測定管ｌに対して電気的
に絶縁されて、かつ管の半径方向に相互の間隔をおいて
対向状態に設けられており、この上流側電極３ａ・３ａ
’は、前記上流側励磁コイル２ａ・２ａ’と同一平面内
で管の周方向に沿って９０度位置をずらして配置されて
いる。また、前記上流側電極３ａ・３ａ’から管の軸線
方向に離れ、かつ前記下流側励磁コイル２ｂ・２ｂ′と
同一の平面に含まれる位置には、前記上流側電極３ａ・
３ａ’と同様に構成された下流側電極３ｂ・３ｂ’が設
けられている。

さらに、前記各対の電極３ａ・３ａ’、および３ｂ・３
ｂ’は、第３図に示すようにそれぞれ電圧計４ａ・４ｂ
に接続されており、これら電圧計４ａ・４ｂの出力信号
は、相関器５に入力されて流量信号に変換されるように
なっている。

なお、前記測定管ｌは、管軸方向に相互に間隔をおいて
設けられたアース電極６・６・・・・・・を介して接地
されている。

次いで、電磁流量計の測定原理を前記相関器５の作用と
ともに説明する。

電磁流量計は、一定の磁界がかかっている区間を導線性
流体が流れる際に、ファラデーの電磁誘導の法則に従っ
て起電力が発生する現象を利用するもので、磁束密度を
Ｂ、起電力を　Ｓ、管の内径をｄ１測定箇所の間の区間
における平均流速を、比例定数をＣとすると、ｓ　＝ｃｘＢｘａ　ｘ　　−・−＝ＣＩ　）式で与えら
れる起電力　Ｓが発生するから、この起電力　Ｓと平均
流速　との間に一定の比例関係が成立し、したがって、
　Ｓを測定することにより、平均流速　を知ることがで
きる。

そして、導電性を持つ流体が測定管ｌ内を流れると、そ
の流れが定常状態であるかぎり、電圧計４ａ・４ｂに一
定の電圧が検出される。そして、流れに何等かの乱れ（
例えば渦）が発生すると、電極３ａ・３ａ’、および３
ｂ・３ｂ’間の電圧が変化し、この変化が電圧計４ａ・
４ｂにそれぞれ測定される。

そして、この出力信号は、相関器５に人力されて下記の
演算処理を受ける。

すなわち、電圧計４ａ・４ｂがそれぞれゆらぎを検出し
た時刻ｔ１およびｔ２の間の時間差をτとすれば、時間
Ｔに亙って電圧計４ａ・４ｂに電圧が検出され、この信
号は、それぞれ、時間ｔを変数とする関数ｆ（ｔ）およ
びｇ（ｔ）で表わされる波形となる。

そして、ｆ（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関数（厳密には、振
幅が微少に減衰した波形の関数）となるから、「（Ｌ）
とｇ（ｔ−τ）との積を、磁界が立ち上がっている時間
０〜Ｔに亙って積分する式Ｒ＝　Ｓ　：ｆ（ｔ）・ｇ（ｔ−τ）ｄｔ・・・・・（
２）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、流体のゆらぎが電極３ａ
・３ａ’間を通過してから電極３ｂ・３ｂ’間に至るに
要する時間が測定される。

そして、電極３ａ・３ａ’と電極３ｂ・３ｂ’との間の
距離をＬ１検出の時間差をＬとすれば、前記区間りにお
ける流速Ｖは、Ｖ＝Ｌ／τ　　・・・・・・（３）式により与えられる。そして、管の断面積Ｓと前記流速Ｖ
とから、Ｍ＝ＶＸＳ　　　・・・・・・（４）式なる演算を行う
ことにより流量Ｍが算出される。

そして、上記測定においては、第４図に示す如く各電極
３ａ・３ａ’間、３ｂ・３ｂ’間の電位差検出信号　Ｓ
にリップルノイズ、誘導ノイズ等が付加されている場合
であっても、これらの有無に拘わらず、両開数の位相が
一致するときにＲの最大値が求められ、したがって、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、測定管の電解腐食の防止、お
よび、交流ノイズの影響の排除を目的として、一定長さ
の停止区間を持つ交番磁界を作用させるようにしたが、
直流磁界を作用させ、あるいは交流磁界を作用させた場
合であっても、測定精度の面では同様の効果が期待でき
るのはもちろんである。

（ｂ）上記一実施例においては流路の上流側、下流側の
２箇所に一対ずつの励磁コイルと電極とからなるセンサ
を設けるようにしたが、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にしても良い。

（ｃ）上流側の電磁流量計のさらに上流に、配管の外側
から流体に振動を与える超音波発信器、機械的加振機等
を設けて、管内流体のい流れに強制的に乱れを生じさせ
るようにしてもよい。

「発明の効果」以上の説明で明らかなように、本発明は、導電性を有す
る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、前記流路を挾んで対向して流路に磁束を交差させる
一対のコイルと、該コイルの磁束と交差する方向に相互
に間隔をおいて対向する一対の電極とを設けるようにし
たものであるから、下記の効果を有する。

（１）各電極は管内流体と電気的に導通し得る限り、・
小さくすることに限界がないから、センサの検出長さが
短くなり、測定精度が高まる。

（１１）舶λ−雷極の間における言値信号の絶対値を計
測するのではなく、その相関値を利用するので、種々の
要因により検出信号に付加されたノイズの影響を受ける
ことなく測定を行うことができる。

（ｉｉｉ）　　上記（ｉｉｉ）で述べたように、十分な
ノイズ処理が行なわれるから、電極が固着される測定管
が導体で形成されている場合であっても、この測定管で
発生して電極に検出されるノイズの影響がなくなり、し
たがって、従来の電磁流量計においてノイズ除去のため
に必須とされていた測定管内面の合成樹脂ライニング処
理が不要となって、一般的なステンレス鋼管により測定
管を構成することができ、流量計のコストダウンを図る
ことができる。

【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■−■線に沿う矢視図、第３図はセ
ンサのブロック図、第４図は磁束密度、磁気誘導ノイズ
、および検出信号の波形を示す図表である。ｌ・・・・・・測定管、２ａ・２ａ″・・・・・・上流
側励磁コイル、２ｂ・２ｂ’・・・・・・下流側励磁コ
イル、３ａ・３ａ’・・・・・・上流側電極、３ｂ・３
ｂ’・・・・・下流側電極、４ａ・４ｂ・・・・・・電
圧計、５・・・・・・相関器、６・・・・・・アース電
極。手続補正書印発）昭和６１年２月２１日ａ’Ｆ　Ｗ　Ｊ％　Ｎ　？賀！ＱＩＳ殿喪１、事件の表
示昭和６１年２月２０日郵送差出の特許願７２、発明の名
称　　　６乙−０）ｆｆＪ）電磁式相関流量計３、補正をする者

Claims

【特許請求の範囲】

導電性を有する流体の流路の流れ方向に相互に間隔をお
いた複数箇所にそれぞれセンサを設け、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、前記各センサは、前記流路を挾んで対向
する位置に設けられて流路に磁束を交差させる一対のコ
イルと、該コイルの磁束と交差しかつ前記流路と交差す
る方向に相互に間隔をおいて設けられた一対の電極とか
らなることを特徴とする電磁式相関流量計。