JPS63142219A - Flowmeter - Google Patents
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は導電性または誘電性流体用の非貫入型電磁流量
計に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to non-intrusive electromagnetic flowmeters for conductive or dielectric fluids.
高圧(100MPa)下で非貫人的に高精度をもって流
体の流量を11−1定することの出来るセンサはあると
してもごくまれである。石油採掘の分野では流体が極め
て腐食性あるいは研摩性が高いことによりしばしば問題
が生じる。There are very few, if any, sensors that can non-intrusively determine the flow rate of a fluid with high precision under high pressure (100 MPa). Problems often arise in the field of oil extraction because the fluids are highly corrosive or abrasive.
特に、しばしば100MPaを越える圧力のかかった塩
酸を0〜25m/sの範囲の直線流速を与える流量で特
殊な鋼製の直径5〜10c+nのパイプを通じてポンプ
で送るようにする含油岩石層におけるアシドフラッキン
グ(acidf’rack1ng)として知られる操作
がその一つの例である。In particular, acid flushing in oil-bearing rock formations involves pumping hydrochloric acid under pressure, often exceeding 100 MPa, through special steel diameter 5-10 c+n pipes at flow rates giving linear flow velocities in the range 0-25 m/s. The operation known as acidf'rack1ng is one example.
他の破砕操作ではこのポンプで加圧される流体はゲル化
したディーゼル油であり、これは比較的粘性が高く砂を
かなり含んでいる。In other fracturing operations, the fluid pressurized by this pump is gelled diesel oil, which is relatively viscous and contains significant sand.
このような場合、流体の流れをセンサが阻害しないよう
にすることは不可欠である。これまで用いられている種
々の装置の内、電磁流量計がそのような場合での流れの
測定で生じる問題のかなりの部分に対する解答を与える
ほとんど唯一の方式である。しかしながらこのような流
量計は導電性流体についてのみ有効であり、一方、使用
条件のはソ半分は絶縁性流体である。In such cases, it is essential to ensure that the sensor does not obstruct fluid flow. Of the various devices used to date, electromagnetic flowmeters are almost the only system that provides answers to a significant portion of the problems encountered in measuring flow in such cases. However, such flowmeters are effective only with conductive fluids, whereas most of their use is with insulating fluids.
本発明は摩擦電気雑音の相互相関と呼ばれる原理を用い
る装置と電磁流量計の利点とを組合せた流量計を提供す
るものであり、困難な条件下で使用しうるようにこれら
2つのシステムを組合せる方法に立脚する。The present invention provides a flowmeter that combines the advantages of electromagnetic flowmeters with a device that uses a principle called triboelectric noise cross-correlation, and combines these two systems for use under difficult conditions. Based on the method.
流体に接触する電極を備えた電磁流量計を通じて誘電性
流体をポンプにより流すと、これら電極が流体の導電性
によっては散逸されない電磁雑音に感応するアンテナと
して作用するから、一つの信号が通常検出される。その
ような場合において、本発明のシステムの要素センサの
夫々が信号を発生する。重要な信号(この場合には相互
相関装置からの信号)を選別するために本発明は流体の
電導塵を測定する電子装置を含んでいる。信号の選別は
本発明の他の重要な特徴である。When a dielectric fluid is pumped through an electromagnetic flowmeter with electrodes in contact with the fluid, a single signal is usually detected because these electrodes act as antennas sensitive to electromagnetic noise that is not dissipated by the conductivity of the fluid. Ru. In such a case, each of the element sensors of the system of the invention generates a signal. In order to screen out the signals of interest (in this case the signals from the cross-correlation device), the present invention includes an electronic device that measures conductive dust in the fluid. Signal sorting is another important feature of the invention.
第1図において、電磁流量計は2個のコイル1゜2、導
管内の流れ方向に直交する磁界Bを発生する装置および
流体に接触する導管壁を通る電極4゜5からなっている
。この構成は流体と接触する小横断面積の電極(ポイン
ト電極)を備えた電磁流量計に対応している。大横断面
積をもつ電極(容量形)を備えた電磁流量計も同様に表
わすことが出来るのであり、その原理は周知であるので
ここでは述べない。In FIG. 1, the electromagnetic flowmeter consists of two coils 1.2, a device for generating a magnetic field B perpendicular to the direction of flow in the conduit, and an electrode 4.5 through the conduit wall in contact with the fluid. This configuration corresponds to an electromagnetic flowmeter with an electrode of small cross-sectional area (point electrode) in contact with the fluid. An electromagnetic flowmeter equipped with an electrode (capacitive type) having a large cross-sectional area can also be expressed in the same way, and its principle is well known and will not be described here.
図に示した流量計は時間の関数としてコイル1゜2の電
流を制御する電子ユニット6を備え、電極4.5間の電
圧を測定する。The flow meter shown in the figure comprises an electronic unit 6 which controls the current in the coil 1.2 as a function of time and measures the voltage across the electrodes 4.5.
また、同図に示した摩擦電気雑音相互相関装置はそれぞ
れ電子的電流増幅器9,10に接続されると共に流れ方
向において距離aだけ離されている2個の信号検出アン
テナ7.8を備えている。The triboelectric noise cross-correlation device shown in the figure also comprises two signal detection antennas 7.8, each connected to an electronic current amplifier 9, 10 and separated by a distance a in the flow direction. .
これら2つのユニットはアンテナとその周囲との間の信
号損失が0となるように検出アンテナの連続モニタを可
能にしそしてほぼ利得1の増幅度を保証するものである
。These two units allow continuous monitoring of the detection antenna so that the signal loss between the antenna and its surroundings is zero and guarantee an amplification of approximately unity gain.
同様の相互相関装置が本出願人による本出願と同日付の
フランス特許出願に示されており、その内容はここに組
入れである。増幅器9.10の出力はアンテナ間の距離
をカバーすべく流体についてとられた時間に2個の信号
に接続される。A similar cross-correlation device is shown in a French patent application of the same date as this application by the applicant, the contents of which are incorporated herein. The output of amplifier 9.10 is connected to two signals at the time taken in the fluid to cover the distance between the antennas.
一方のアンテナ8と他方のアンテナの信号増幅器10の
出力との間に接続される他の電子装置12は流体の電導
塵に直接関連した量をn1定する。A further electronic device 12 connected between the one antenna 8 and the output of the signal amplifier 10 of the other antenna determines a quantity n1 directly related to the conductive dust of the fluid.
更に他の電子装置13は2個のセンサからの情報、すな
わち電磁流量計からの信号15、摩擦電気雑音相互相関
流量計からの信号17およびアンテナ間のコンダクタン
ス16を受信する。このユニットは次にこのコンダクタ
ンスの値をテストし、その結果により正しい流j115
または17を選択する。Further electronic equipment 13 receives information from the two sensors: the signal 15 from the electromagnetic flowmeter, the signal 17 from the triboelectric noise cross-correlation flowmeter and the conductance 16 between the antennas. The unit then tests the value of this conductance and the result determines the correct flow.
Or select 17.
電磁流量計の電極と相互相関装置のアンテナは写真腐食
のようなフレキシブルな多層印刷回路用の周知の技術を
用いて形成するとよい。The electrodes of the electromagnetic flowmeter and the antenna of the cross-correlation device may be formed using well-known techniques for flexible multilayer printed circuits, such as photoetching.
第2図はアンテナ用コンダクタンスの測定装置12の動
作原理を示す。FIG. 2 shows the operating principle of the antenna conductance measuring device 12. As shown in FIG.
このユニットは既知周波数Fの電流を発生する正弦波発
振器を有しており、この電流が大きい抵抗Rを介して一
方のアンテナ8に加えられる。このユニットは更に他方
のアンテナ7に接続した増幅器10からの同じ周波数F
の出力信号の振幅を測定する装置を含んでいる。This unit has a sinusoidal oscillator that generates a current of known frequency F, which is applied via a large resistor R to one of the antennas 8. This unit also receives the same frequency F from an amplifier 10 connected to the other antenna 7.
and a device for measuring the amplitude of the output signal.
周波数Fはコンダクタンスの測定が装置11内での相互
相関関数の計算と同時に、しかもその計算の結果に著し
く影響することなくなし得るように選ばれる。実際には
Fは5〜20KI(Zであり、最大値は増幅器10の出
力における周波数Fの成分を検出するための実用上の限
界である。The frequency F is chosen such that the measurement of the conductance can be carried out simultaneously with the calculation of the cross-correlation function within the device 11, and without significantly affecting the result of that calculation. In practice, F is between 5 and 20 KI (Z), the maximum value being the practical limit for detecting the component of frequency F in the output of amplifier 10.
第3図は流体と接触する小断面積の電極4,5を有する
電磁流量計と導管3の内面に固定されるアンテナ7.8
を有する摩擦電気雑音相互相関装置の組合せでなるシス
テム用の流体用導管3の断面図である。FIG. 3 shows an electromagnetic flowmeter with electrodes 4, 5 of small cross-section in contact with the fluid and an antenna 7.8 fixed on the inner surface of the conduit 3.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a fluid conduit 3 for a system comprising a combination of triboelectric noise cross-correlation devices.
導管の内側はポリウレタンのような均一の厚さの誘電体
で覆われており、この誘電体がアンテナ7.8を流体か
ら絶縁すると共に電極4,5をその表面と共面にして露
出させる。この構成は流体圧力が非常に高い値となりう
るときに特に使用されるものであり、そのような場合に
は導管を金属とするとよい。しかしながら、これは磁界
Bが流体に作用できるように非磁性であるべきである。The inside of the conduit is lined with a dielectric of uniform thickness, such as polyurethane, which insulates the antenna 7.8 from the fluid and exposes the electrodes 4, 5 coplanar with its surface. This configuration is particularly used when fluid pressures can be very high, in which case the conduit may be metal. However, it should be non-magnetic so that the magnetic field B can act on the fluid.
金属としてはアルミニウムあるいはその合金、あるいは
ステンレススチールでよく、あるいは特に流体圧が10
0MPaを越えることがあればチタニウムとするとよい
。The metal may be aluminum or its alloys, or stainless steel, or especially if the fluid pressure is 10
If the pressure exceeds 0 MPa, titanium may be used.
非常に高圧の場合には電極の通路とアンテナの接続とは
、ここでは図示しないが前記のフランス特許出願に説明
しであるように、この圧力を支持することの出来る特殊
な構成を有する。In the case of very high pressures, the electrode passage and the antenna connection have a special configuration that is able to support this pressure, not shown here but as explained in the above-mentioned French patent application.
場合によってはこの導管をガラスファイバ、カーボンフ
ァイバ、アラミドファイバ、あるいはセラミック材料、
特にアルミナを主体とする複合材料でつくるとよい。In some cases, this conduit is made of glass fiber, carbon fiber, aramid fiber, or ceramic material.
In particular, it is best to make it from a composite material mainly composed of alumina.
第4図は本発明の一つの応用を示すものであり、導管は
誘電体材料でなり、その外側には容量モードで機能する
電磁流量計の大断面桔電極4.5と摩擦電気雑音相互相
関装置のアンテナとが装着されている。Figure 4 shows one application of the invention, in which the conduit is made of dielectric material, and outside it is a large cross-section square electrode 4.5 of an electromagnetic flowmeter functioning in capacitive mode and a triboelectric noise cross-correlation. The antenna of the device is attached.
この組立体の全体が接地した導電性ハウジングにより外
部電磁界の干渉に対し保護されている。The entire assembly is protected against interference from external electromagnetic fields by a grounded conductive housing.
この構成は全体として非貫入型の利点を有する。This configuration has the advantage of being completely non-intrusive.
また、液体が非常な高圧となる場合には導電材料として
アルミナのようなセラミックあるいはガラス、カーボン
またはアラミドファイバの複合材を選べば充分である。Furthermore, if the liquid is under very high pressure, it is sufficient to select a ceramic such as alumina or a composite material of glass, carbon or aramid fiber as the conductive material.
以下に摩擦電気雑音の相互相関を用いる流量計の部分を
説明する。The part of the flowmeter that uses triboelectric noise cross-correlation will be described below.
本発明のこの部分は管を流れる誘電性流体の体積流量の
非貫入型測定に関している。a)J定にしばしば用いら
れる原理は相関技術にもとづいている。This portion of the invention relates to non-intrusive measurements of the volumetric flow rate of dielectric fluid flowing through a tube. a) The principle often used for J determination is based on correlation techniques.
この方法は管に沿って適当な距離だけ離れた2点での渦
流のような乱流構造の固定からなる。これらの点に対向
する同一構造の固定間の時間インターバルはその構造の
平均速度に逆比例し、それ自体が体積流量に関係する。This method consists of fixing a turbulent flow structure, such as a vortex, at two points separated by a suitable distance along the tube. The time interval between fixations of the same structure opposite these points is inversely proportional to the average velocity of that structure, which is itself related to the volumetric flow rate.
適正な固定方法は周知である。それは管上に配置されそ
しである距離だけ軸方向に隔てられている2個の同一の
主センサにより信号(一般に電気信号)の相互相関関数
の最大に対応する一点のX軸上の値を見い出すことから
なる。これらの主センサを構成するためにいくつかの物
理的原理を使用し得る。すべてにおいて、それらの出力
信号は流れの乱れ状態を表わす。超音波、音響波、光学
的、圧力センサ、容量型あるいは抵抗型センサが特に有
利である。Appropriate fixation methods are well known. It finds the value on the X-axis of a point corresponding to the maximum of the cross-correlation function of a signal (generally an electrical signal) by two identical main sensors placed on the tube and axially separated by a certain distance. It consists of things. Several physical principles may be used to construct these primary sensors. In all, their output signals represent flow turbulence conditions. Particular preference is given to ultrasonic, acoustic wave, optical, pressure, capacitive or resistive sensors.
これらのセンサの殆んどは測定値が管の全断面にわたる
流体の流れを完全に表わさないという欠点を有する。例
えば超音波センサは弦にわたる測定を行い、容量性セン
サは特定の対称面を対象とする。それ故しばしば特に石
油産業では正確で信頼性が高く、使用が簡単な剛性の高
い流量計が必要である。Most of these sensors have the disadvantage that the measurements do not completely represent the fluid flow across the entire cross section of the tube. For example, ultrasonic sensors measure across a string, while capacitive sensors target a specific plane of symmetry. There is therefore often a need, especially in the petroleum industry, for rigid flow meters that are accurate, reliable and easy to use.
本発明の流量計は管内を流れる誘電性流体内の摩擦電気
の効果により自然に発生する静電荷の検出にもとづく主
センサの使用及びこれら主センサと信号相互相関の技術
との組合せにある。この組合せは当該産業の特殊な要求
に合致するものである。The flow meter of the present invention consists in the use of primary sensors based on the detection of electrostatic charges naturally generated by triboelectric effects in the dielectric fluid flowing in the tube and in combination of these primary sensors with techniques of signal cross-correlation. This combination meets the specific requirements of the industry in question.
第5図は本発明を示す図である。この流量計はポリウレ
タン、テフロン、プレキシガラス、セラミック等の誘電
材料からなる管1を有する。FIG. 5 is a diagram illustrating the present invention. The flowmeter has a tube 1 made of a dielectric material such as polyurethane, Teflon, plexiglass, ceramic, etc.
主センサ2aと2bは軸方向に距離dだけ離されており
、好適には管1とその全周で機械的に接触するように配
置される。これら主センサは管1の軸に直角の平行な面
内にある。主センサは管と同じく完全に対称であり、流
体の横断面に感応する。The main sensors 2a and 2b are axially separated by a distance d and are preferably arranged in mechanical contact with the tube 1 over its entire circumference. These main sensors lie in parallel planes perpendicular to the axis of the tube 1. The main sensor is completely symmetrical, like the tube, and is sensitive to the cross section of the fluid.
センサ2aと2bは2個の電子装置3a、3bに夫々接
続されており、これら装置の主たる目的は電源インピー
ダンスが低いときに入力信号と同一の電気的出力信号を
発生することである。電子装置3a、3bの出力信号は
測定及び相互相関関数計算装置4に送られる。The sensors 2a and 2b are connected to two electronic devices 3a, 3b, respectively, whose main purpose is to generate an electrical output signal that is identical to the input signal when the source impedance is low. The output signals of the electronic devices 3a, 3b are sent to a measurement and cross-correlation function calculation device 4.
第6図は主センサ2aと2bの一方の断面図である。こ
れは導電材料である2個のアンテナ2と5からなる。内
側のアンテナ、すなわち検出アンテナは静電荷に感応し
、そして検出素子となる。FIG. 6 is a sectional view of one of the main sensors 2a and 2b. It consists of two antennas 2 and 5 of conductive material. The inner antenna, or detection antenna, is sensitive to electrostatic charges and becomes the detection element.
これはそれよりわずかに直径の大きいシールドアンテナ
であるアンテナ5により全周にわたり囲まれている。検
出アンテナは誘電体層6によりシールドアンテナから絶
縁されている。検出アンテナ2は高入力インピーダンス
の演算増幅器14の非反転入力に接続される。シールド
アンテナ5は内側にこの増幅装置がある導電性のケーシ
ング12に接続される。アンテナ2aと2bおよび電子
装置3a、3bは同軸ケーブル7により接続される。It is surrounded all around by antenna 5, which is a shielded antenna with a slightly larger diameter. The detection antenna is insulated from the shield antenna by a dielectric layer 6. The detection antenna 2 is connected to the non-inverting input of a high input impedance operational amplifier 14. The shielded antenna 5 is connected to a conductive casing 12, inside which this amplifier is located. Antennas 2a and 2b and electronic devices 3a and 3b are connected by a coaxial cable 7.
このケーブルの中心は検出アンテナと増幅器14の非反
転入力に接続される。このケーブルの外側導体はシール
ド電極5とケーシングに接続される。The center of this cable is connected to the detection antenna and the non-inverting input of amplifier 14. The outer conductor of this cable is connected to the shield electrode 5 and to the casing.
増幅器14の出力は利得を1とするように反転入力に帰
還する。増幅器14の出力は、ケーブル7の外側導体に
よりシールドアンテナ5に接続したケーシング12にも
接続される。これは活性シールドの原理を用いたもので
あり寄生結合による検出アンテナ2の出力信号損失が、
このアンテナが同電位の導電性表面で完全に囲まれてい
るために、著しく減少する。The output of amplifier 14 is fed back to the inverting input so that the gain is unity. The output of amplifier 14 is also connected by the outer conductor of cable 7 to casing 12 which is connected to shielded antenna 5 . This uses the principle of active shielding, and the output signal loss of the detection antenna 2 due to parasitic coupling is
This is significantly reduced because this antenna is completely surrounded by conductive surfaces at the same potential.
高抵抗13 (500MΩ以上)が基準電源と増幅器1
4の非反転入力との間に接続される。この抵抗は増幅器
14からの偏波電流が逃げ得るようにして増幅器の飽和
をなくしている。High resistance 13 (500MΩ or more) is the reference power supply and amplifier 1
It is connected between the non-inverting input of 4. This resistor allows polarized current from amplifier 14 to escape, thereby eliminating saturation of the amplifier.
第7図は検出アンテナ2aと2bおよびシールドアンテ
ナ5a、5bからなるセンサの構造を示す。FIG. 7 shows the structure of a sensor consisting of detection antennas 2a and 2b and shield antennas 5a and 5b.
第8図は第7図の一部の断面図である。このセンサの構
成方法は印刷回路の分野で周知の写真腐食にもとづく。FIG. 8 is a cross-sectional view of a portion of FIG. 7. The method of construction of this sensor is based on photoetching, which is well known in the field of printed circuits.
フレキシブルな多層印刷囲路技術が特に6効である。誘
電体層6の厚さおよび/または形式は管1に装着するに
必要なフレキシビリティをセンサが有するように選ばれ
るべきである。Flexible multilayer printed circuit technology is particularly advantageous. The thickness and/or type of dielectric layer 6 should be chosen so that the sensor has the necessary flexibility for mounting on tube 1.
このセンサ構成方法によれば検出面が平行であり距#d
が一定となる。According to this sensor configuration method, the detection surfaces are parallel and the distance #d
becomes constant.
第9図は加圧流体の流量測定用に設計された本発明の形
を示している。管8は非磁性材料、特にチタンまたはス
テンレススチールでなる。夫々のアンテナ2はフレキシ
ブルな多層印刷回路からなり、管8の内側に平らに配置
されて接着剤で固定される。この印刷回路はアンテナ出
力接続を構成するタブ7を有し、半田による同軸ケーブ
ルの接続を回避している。このタブは管の接線方向に明
けられた出口孔10にポリアミドのような堅い誘電体で
部分的に充填される。FIG. 9 shows a form of the invention designed for flow measurement of pressurized fluids. The tube 8 is made of non-magnetic material, in particular titanium or stainless steel. Each antenna 2 consists of a flexible multilayer printed circuit and is placed flat inside the tube 8 and fixed with adhesive. This printed circuit has a tab 7 which constitutes the antenna output connection and avoids connecting the coaxial cable by soldering. This tab is partially filled with a hard dielectric material such as polyamide in an exit hole 10 drilled tangentially to the tube.
孔10にはねじが切られている。タブ7が入るように中
空とされた金属プラグ11がこの孔にねじ込まれる。プ
ラグ11は管内に存在しうる高圧(100MPaまでお
よびそれ以上)によりタブの充填機にかかる力を吸収す
るようになっている。Hole 10 is threaded. A metal plug 11 made hollow to accommodate the tab 7 is screwed into this hole. The plug 11 is adapted to absorb the forces exerted on the tub filling machine by the high pressures (up to and above 100 MPa) that may exist in the tube.
均一の厚さの耐摩耗性の誘電材9が管の内側を覆い、ア
ンテナ2を流体から絶縁する。A wear-resistant dielectric material 9 of uniform thickness lines the tube and insulates the antenna 2 from the fluid.
誘電材9は圧力が静水的に伝達されるようにショア硬度
の低いものであるべきである。この実施例ではこの材料
はポリウレタンである。この管の構造も本発明の一部で
ある。The dielectric material 9 should have a low Shore hardness so that pressure is transferred hydrostatically. In this example this material is polyurethane. The structure of this tube is also part of the invention.
第10図はアンテナ2が管8の外側に対して平らに配置
された例を示す。この管は誘電体で形成されている。FIG. 10 shows an example in which the antenna 2 is arranged flat against the outside of the tube 8. This tube is made of dielectric material.
高圧に耐えるように管の材料は彼合材、特にグラス、カ
ーボンまたはアラミドファイバまたはセラミック、特に
アルミナを主体としたものである。In order to withstand high pressures, the tube material is based on composite materials, especially glass, carbon or aramid fibers, or ceramics, especially alumina.
第11図は本発明の流量計の較正曲線の一例である。作
用流体は誘電定数2.30のl5OHVE32油である
。基準流速はタービン流量計によるものである。この曲
線は流速(縦軸)の関数としての相互相関関数最大値(
横軸)に対応する平均時間を示す直線性が極めてすぐれ
ている。測定範囲は流速が15m/sより高い場合には
第11図よりも広くなる。FIG. 11 is an example of a calibration curve for the flowmeter of the present invention. The working fluid is l5OHVE32 oil with a dielectric constant of 2.30. The reference flow rate is from a turbine flow meter. This curve shows the maximum cross-correlation function (
The linearity indicating the average time corresponding to the horizontal axis (horizontal axis) is extremely excellent. The measurement range becomes wider than that shown in FIG. 11 when the flow velocity is higher than 15 m/s.
第1図はセンサの位置と電子ユニットのブロックとを示
す本発明の一般的構成図、第2図は流体のコンダクタン
ス測定用電子ユニットを示す図、第3図および第4図は
導管の断面、第5図は本発明の実施例、第6図は主セン
サの断面、第7図は主センサの詳細、第8図は主センサ
の断面、第9図は加圧流体用の実施例、第10図は第5
図の断面、第11図は本発明の流量計の較正曲線である
。
1.2・・・コイル、4.5・・・電極、6・・・電子
ユニット、7,8・・・アンテナ、9.10・・・電流
増幅器、12.13・・・電子装置、15・・・電磁流
量計、16・・・アンテナ、17・・・相互相関流量計
。
出願人代理人 佐 藤 −雄
Figur・3
Figure 4
rxcmxフ
rzw 5
FIGURE 9
MQIRE 101 is a general block diagram of the present invention showing the position of the sensor and the block of the electronic unit; FIG. 2 is a diagram showing the electronic unit for measuring the conductance of a fluid; FIGS. 3 and 4 are cross-sections of the conduit; Fig. 5 shows an embodiment of the present invention, Fig. 6 shows a cross section of the main sensor, Fig. 7 shows details of the main sensor, Fig. 8 shows a cross section of the main sensor, and Fig. 9 shows an embodiment for pressurized fluid. Figure 10 is the fifth
The cross section of the figure, FIG. 11, is a calibration curve of the flowmeter of the present invention. 1.2... Coil, 4.5... Electrode, 6... Electronic unit, 7, 8... Antenna, 9.10... Current amplifier, 12.13... Electronic device, 15 ... Electromagnetic flowmeter, 16 ... Antenna, 17 ... Cross-correlation flowmeter. Applicant's representative Mr. Sato Figure 3 Figure 4 rxcmx frzw 5 Figure 9 MQIRE 10
Claims (1)
の測定用に設計され、その流体から分離された2個のア
ンテナを含む摩擦電気雑音相互相関測定装置との組合せ
でなり、上記両測定装置は電子流量増幅器に接続される
と共に、上記アンテナ間のコンダクタンスを測定する電
子装置に接続されており、さらに上記コンダクタンス値
に従って上記両測定装置により入力される信号から流体
流量測定値に対応する信号を選別する電子装置を含む、
導管を流れる導電性または絶縁性流体の流量を測定する
ための流量計。 2、前記2個のアンテナ間のコンダクタンスを測定する
電子装置は5KHZと20KHZの間の周波数Fを発生
して高抵抗素子を通じて上記両アンテナの内の一方に周
波数Fの正弦波電流を給電する正弦波発振器と、他方の
アンテナに接続する前記電流増幅器の出力において周波
数Fの電流の振幅を測定するための検知装置と、から成
り、上記電流振幅が両アンテナ間のコンダクタンスを直
接表わすようにした特許請求の範囲第1項記載の流量計
。 3、前記電磁流量測定装置は流体に接触する電極の横断
面が小さい形式のものである特許請求の範囲第1項また
は第2項記載の流量計。 4、前記導管はステンレススチール、チタニウム、アル
ミニウムまたはこれらの合金である非磁性金属シリンダ
であり、前記摩擦電気雑音相互相関装置のアンテナは上
記シリンダの内壁に対して平坦であって上記シリンダの
内壁を覆う前記電磁検知装置の電極表面と同一レベルの
均一の厚さの誘電体層により流体から分離されるごとく
なった特許請求の範囲第1項乃至第3項のいずれかに記
載の流量計。 5、前記電磁流量測定装置は流量から分離された大横断
面の電極を有する容量型である特許請求の範囲第1項ま
たは第2項記載の流量計。 6、前記電磁流量測定装置の容量性電極および前記摩擦
電気雑音相互相関装置のアンテナは誘電体からなる前記
導管の外側に対して平らに組立てられるごとくなった特
許請求の範囲第1項、第2項または第5項に記載の流量
計。 7、前記導管はファイバを含む複合材料から成り、該フ
ァイバはガラス、カーボンまたはアラミドからなる特許
請求の範囲第6項記載の流量計。 8、前記導管はアルミナから成る特許請求の範囲第6項
記載の流量計。 9、前記容量性電極と前記アンテナは1枚のフレキシブ
ルな多層印刷回路上に形成されるごとくなった特許請求
の範囲第5項乃至第8項のいずれかに記載する流量計。 10、誘電体により測定されるべき流体から分離された
導電性材料からなる同一幾何寸法の2個のアンテナ(2
a)(2b)から成り、上記アンテナはその一方の位置
が他方から、両アンテナに近接して生じる平均流体流に
平行な方向に零ではない距離だけ簡単な直線変換により
異っており、両アンテナのそれぞれが、摩擦電気効果に
より流体の渦中に発生され(そしてその流体により運ば
れる)電荷の検出を可能にする電荷増幅電子装置(3a
)(3b)に接続されており、上記両増幅電子装置の出
力信号が両者を相互に相関づけて流量を与える出力信号
を発生する電子装置(4)に接続されるごとくなった誘
電性流体用流量計。 11、前記アンテナの夫々は、誘電体6により互いに絶
縁された2個の導体(2)、(5)からなり、これら導
体の内の第1の導体(2)(検出アンテナ)は流体に対
向して配置され、第2の導体(5)(シールドアンテナ
)が上記第1の導体をそれと流体との間に入らないよう
に囲んでおり、夫々の二重アンテナが同軸コネクタ(7
)により前記増幅電子装置に接続されており、この同軸
コネクタの中心導体は上記検出アンテナに接続し、コネ
クタの外側導体はシールドアンテナ(5)と電子装置の
ケーシングの導電性筐体(12)に接続されるごとくな
った特許請求の範囲第10項記載の流量計。[Claims] 1. An electromagnetic flow measurement device for a conductive fluid and a triboelectric noise cross-correlation measurement device designed for measuring the flow rate of a dielectric fluid and including two antennas separated from the fluid. In combination, both of the measuring devices are connected to an electronic flow amplifier and to an electronic device that measures the conductance between the antennas, and further the fluid is detected from the signals input by the measuring devices according to the conductance value. including an electronic device that selects a signal corresponding to the flow measurement;
A flow meter for measuring the flow rate of a conductive or insulating fluid through a conduit. 2. The electronic device for measuring the conductance between the two antennas generates a frequency F between 5KHZ and 20KHZ and feeds a sinusoidal current of frequency F to one of the antennas through a high resistance element. A patent comprising a wave oscillator and a sensing device for measuring the amplitude of a current of frequency F at the output of said current amplifier connected to the other antenna, such that said current amplitude directly represents the conductance between both antennas. Flowmeter according to claim 1. 3. The flowmeter according to claim 1 or 2, wherein the electromagnetic flow rate measuring device is of a type in which the cross section of the electrode in contact with the fluid is small. 4. The conduit is a non-magnetic metal cylinder made of stainless steel, titanium, aluminum or an alloy thereof, and the antenna of the triboelectric noise cross-correlation device is flat against the inner wall of the cylinder, and the antenna is flat against the inner wall of the cylinder. 4. The flowmeter according to claim 1, wherein the flowmeter is separated from the fluid by a dielectric layer having a uniform thickness and having the same level as the covering electrode surface of the electromagnetic sensing device. 5. The flow meter according to claim 1 or 2, wherein the electromagnetic flow measuring device is a capacitive type having a large cross-sectional electrode separated from the flow rate. 6. The capacitive electrode of the electromagnetic flow measuring device and the antenna of the triboelectric noise cross-correlation device are assembled flat against the outside of the conduit made of a dielectric material, as claimed in claims 1 and 2. Flowmeter according to paragraph 5 or paragraph 5. 7. A flowmeter according to claim 6, wherein the conduit is made of a composite material containing fibers, the fibers being of glass, carbon or aramid. 8. The flowmeter of claim 6, wherein said conduit is made of alumina. 9. The flowmeter according to any one of claims 5 to 8, wherein the capacitive electrode and the antenna are formed on a single flexible multilayer printed circuit. 10. Two antennas of identical geometric dimensions (2
a) and (2b), wherein the position of one of the antennas differs from the other by a non-zero distance in a direction parallel to the average fluid flow occurring in the vicinity of both antennas, and both Each of the antennas is equipped with charge amplification electronics (3a
) (3b), and the output signals of both said amplifying electronics are connected to an electronic device (4) which correlates them with each other and generates an output signal giving the flow rate. Flowmeter. 11. Each of the antennas consists of two conductors (2) and (5) insulated from each other by a dielectric 6, and the first conductor (2) (detection antenna) of these conductors faces the fluid. a second conductor (5) (shielded antenna) surrounds said first conductor so as not to come between it and the fluid, and each double antenna is connected to a coaxial connector (7).
) to the amplifying electronics, the center conductor of this coaxial connector is connected to the detection antenna, and the outer conductor of the connector is connected to the shield antenna (5) and the conductive housing (12) of the casing of the electronics. 11. The flow meter according to claim 10, wherein the flow meter is connected.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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