JPS6275321A - 流速流量測定装置 - Google Patents

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、被測定流体の流速、流量の少なくとも一方を
測定する流速流量測定装置に関し、更に詳しくは、被測
定流体が流れる管路中にオリフィスを設置し、このオリ
フィスの固有撮動数から流体の流速流備を知るようにし
た流速流量測定装置に関する。

（従来の技術） 管路内を流れる流体の流速、流量を測定する装置として
、従来よりオリフィス流は計がある。この装置は管路内
にオリフィスを設置し、オリフィスの上流側と下流側の
差圧ΔＰを差圧検出器によって検出し、次式の関係から
流体の流速■或いは流分（質ａ流りＱを知るようにして
いる。

Ｖ＝Ｃｔ（ΔＰ／ρ）＋（１） Ｑ＝Ｃｚ（ρ・ΔＰ）令　　　　　　　　（２）但し、
Ｃ１，Ｃｚ　：定数　　ρ：流体密度（発明が解決しよ
うとする問題点） しかしながら、このような従来のオリフィス流は計にお
いては、（１）、（２）式から明らかなように、流体の
密度ρが変化すると流速、流量に誤差が生ずるという問
題点がある。又、高価な差圧検出器が必要なうえに、こ
の差圧検出器による差圧測定誤差が介入するという問題
点がある。

本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたもので、そ
の目的は、差圧検出器を用いずに、簡単な構成で、しか
ら流体密度に影響されないで流速。

流量の測定が行える装置を実現することにある。

（問題点を解決−４るための手段） 前記した問題点を解決する本発明は、被測定流体が流れ
ている管路中に設置したオリフィスと、このオリフィス
を励振させる励振手段と、前記オリフィスの振動数を検
出する振動検出手段と、前記励振手段、オリフィス、振
動検出手段を含みオリフィスを圧力感度及び密度感度の
異なる２つのモードで自励振動させる自励振回路と、こ
の自励振回路から得られる前記オリフィスの２つのモー
ドの固有振動数をそれぞれ入力し差圧と流体密度とを演
算し、これらから流速、流量の少なくとも一方を演算す
る演算回路とを備えたことを特徴とするものである。

（実施例） 以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例の構成図で、（ａ　＞は側
方断面図、＜ｂ＞は正面図、第２図は電気的な構成ブロ
ック図である。第１図において、１は被測定流体が流れ
ている管路であり、２はこの管路１中に設置したオリフ
ィスである。オリフィス２には、このオリフィスを固有
振動数で励振するための励振手段３１．３２と、その固
有振動数の変化を検出するための振動検出手段４１．４
２が設けである。この例では、励振手段３１．３２゜振
動検出手段４１．４２は、何れも圧電素子を用いたもの
で、オリフィス２に放射状に９０″′角度を隔てて設置
したものを示す。

第２図において、５１は振動検出手段４１からの信号Ｓ
１と、振動検出手段４２からの信号Ｓ２とを引算する減
算回路、５２は振動検出手段４１及び４２からの各信号
Ｓ１及び＄２を加算する加算回路、６１は減算回路５１
からの信号を入力し、例えば２次の振動モードによる固
有振動数ｆ２の信号を抽出し、増幅する第１のフィルタ
・アンプ、６２は加算回路５２からの信号を入力し、例
えば２次の振動モードによる固有振動数ｆ１の信号を抽
出し、増幅する第２のフィルタ・アンプである。

７１は第１．第２のフィルタ・アンプ６１．６２からの
信号を加算し、励振手段３１に与える加算回路、７２は
第１．第２のフィルタ・アンプ６１゜６２からの信号を
引算し、励振手段３２に与える減算回路である。８は第
１．第２の各フィルタ・アンプ６１．６２から得られる
２つの固有振動数ｆ２．ｆ、を示す信号入力し、所定の
演算を行って流体の流速、流量を求める演算回路で、例
えばカウンタとマイクロコンピュータによって構成され
る。

このように構成した装置の動作を説明すれば、以下の通
りである。各＠動検出手段４１．４２、第１．第２の各
フィルタ・アンプ６１．６２、各励振手段３１．３２は
、何れもオリフィス２を含んで自励発振のループを構成
している。従って、オリフィス２は、第１．第２のフィ
ルタ・アンプの抽出周波数で決まる２つの振動モード（
２重モード）で自励振動する。

第３図は、この２屯振動モードの説明図で、（ａ　）は
２次の振動モードを、（ｂ　）は１次の振動モードを示
している。これらの図において、破線は何れも振動の節
を示す。

ここで、オリフィス２が０次モードの固有振動数ｆｎで
振動する場合、この固有振動数（共振周波数）は、（３
）式で表わされる。

ｆ　ｎ　＝ｆ　ｎｏ（（１＋ａｎ△Ｐ）／（１＋βｎ・
ρ）！　　　　（３） 但し、ｆｎｏ：差圧△Ｐ＝０．流体密度ρ−０における
オリフィス２の０次モードでの 固有ｆｆ１ｉＥＩｌ数 αｎ：ｎ次モードの圧力感度 βｎｕｎ次モードの密度感度 （３）式において、αｎ、βｎについてＫＡ度の異なる
２つの振動モード、例えば１次振動七−ドど、２送振＠
モードにおける固有振動数をそれぞれ「１、ｆ２とする
と、これらは（４）式及び（５）式の通りとなる。

ｆ　、−ｆや　（（１＋αｌΔＰ）／ （１＋β１　・ρ））＋　　　　　（４）ｆ　　２　＝
ｆ　　？ｏ　（（１４−α２　　Δｐ）／く　１−ト　
β　２　　・　ρ　）！　　　　　　　（５）但し、α
１．β１は１次振動モードの圧力感度と密度感度 α２．β２は２次振動モードの圧力感度と密度感度 （４）式及び（５）式から、差圧△Ｐ及び流体密度ρは
、（６）式及び（７）式の通りとなる。

△Ｐ−１β２　　（ｆｌｙ２／ｆ１２−１）−β１　＜
ｆ２ｏ２／ｒｚ２１）） ／　（（ｆ　＋ｏ／ｆ　ｔ　＞　２β２α１−（ｒ？Ｑ
／ｒ２）？βｒ　（２２）　　　（６＞ρ−（α２（ｆ
１２／ｆ穫２−１） −α＋　　（ｒ２２／ｆ２ｏ２−１））／　（（ｆ　＋
　／　ｆ　ｔｏ　＞　２α２β１−＜ｆ　２／ｆｉ）２
αｔ　Ｂｚ　）　　　＜７）差圧△Ｐ及び流体密度ρが
求まると、（１〉式及び（２）式の演算を行うことによ
って、被測定流体の′ａ速■及び流ｍ（質昂流量）Ｑを
知ることができる。

第２図に示す演ぐ回路８は、１次１府動モードにおける
固有振動数ｆ１と、２次賑υｌ　Ｅ−ドにおける固有振
ａ数ｆ２を入力し、（６）式及び（７）式を演算して△
Ｐとρを求めると共に、〈１）式及び（２）式の演算を
行って、流速Ｖ、流聞Ｑを求めている。

第４図は、本発明の他の実施例の要部構成図Ｃ必る。こ
の実施例においては、オリフィス２に隅性体２１を取付
けると共に、これに近接して駆動コイル３０と検出コイ
ル４０とをＪ９置したもので、オリフィス２を電磁方式
によって自励振動させている。

尚、上記の実施例ではオリフィス２を１次と２次の振動
モードで自励振する場合を説明したが、２つの振動モー
ドで圧力感度及び密度感度が異なれば、このモードに限
定されない。又、オリフィスを自励振するための回路も
第２図に示した回路に限るものではない。又、ここでは
被測定流体の流速、流量の双方を出力するものであるが
、何れか一方でもよく、又、（ア）式の病魔結果を出力
すれば、被測定流体の密度ρをも知ることができる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、差圧検出器を用
いるものではないので、簡単なソ１１成であり、高い精
度で流速や流量の測定が行える装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は電気
的な構成ブロック図、第３図はオリフィスの２重振動モ
ードの説明図、第４図は本発明の他の実施例の要部惜成
図である。 １・・・管路　　　　　　　２・・・オリフィス８・・
・演算回路 ３１．３２・・・励振手段 ４１．４２・・・振動検出手段 ６１．６２・・・フィルタ・アンプ 第３図 （ａ）　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）２次　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１Ｓ欠第４
図 ４０；検出コイル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被測定流体が流れている管路中に設置したオリフィスと
   、このオリフィスを励振させる励振手段と、前記オリフ
   ィスの振動数を検出する振動検出手段と、前記励振手段
   、オリフィス、振動検出手段を含みオリフィスを圧力感
   度及び密度感度の異なる２つのモードで自励振動させる
   自励振回路と、この自励振回路から得られる前記オリフ
   ィスの２つのモードの固有振動数をそれぞれ入力し差圧
   と流体密度とを演算し、これらから流速、流量の少なく
   とも一方を演算する演算回路とを備えた流速流量測定装
   置。