JPS63238518A - 渦流量計 - 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〕 この発明は、機関に用いる渦流量計に関し、特に、渦周
波数に重畳するノイズ成分を除去して正確かつ応答性よ
く渦周波数を選択できるようにしたものである。

〔従来の技術〕

従来、機関に用いる渦流量計に関しては、たとえば、特
公昭５８−５６４１５号公報（以下、第１公報という）
が知られている。第３図はこの第１公報に示す従来の渦
流量計を示すブロック図であり、この第３図において、
渦発生体２を有する流量計１を介して超音波発信子４と
超音波受信子５が対向して配置されており、渦発生体２
の下流側に発生するカルマン渦列３の流れを横切って超
音波が伝播するように、超音波発振回路６で超音波発信
子４を励振させる。

カルマン渦列３の流れを横切る超音波はカルマン渦列３
により位相変調され、超音波受信子５で受波される。こ
の受信信号は波形整形回路８で波形整形した後、位相比
較器９に出力する。

一方、超音波発信子４を励振する超音波発振回路６の出
力は電圧制御位相偏移回路７に加える。

この電圧制御位相偏移回路７は超音波発振周波数信号の
高い周波数安定性をそのまま維持して、位相偏移角のみ
を制御するものである。この電圧制御位相偏移回路７で
超音波発振回路６の出力を位相偏移して位相比較器９に
加える。

位相比較器９、超音波発振回路６、電圧制御位相偏移回
路７、およびループフィルタ１０により位相同期ループ
を構成している。１１はローパスフィルタである。

位相比較器９で波形整形回路８の出力と電圧制御位相偏
移回路７の出力との位相比較を行ってその比較結果をル
ープフィルタ１０に加え、この比較結果の不要周波数成
分をループフィルタ１０で除去する。

このループフィルタ１０の出力電圧に応じて電圧制御位
相偏移回路７は超音波発振回路６の出力信号の位相偏移
角を制御して位相比較器９に出力するようにしている。

これにより、電圧制御位相偏移回路７の出力を超音波受
信信号に同期させるようにしており、その結果、ループ
フィルタ１Ｇの出力はそのまま位相復調出力となるもの
である。

しかし、この第１公報の場合には、超音波受信子５が受
ける信号以外のノイズや流体の流れ方に起因する低周波
のうねりによって渦周波数が乱される。

このため、特公昭５８−１５０４５号公報（以下、第２
公報という）で示す自動車用カルマン渦流量計が提案さ
れている。この自動車用カルマン渦流量計は、被測定流
体の流速または流量に応して生じる渦信号をアンプで増
幅して周波数可変フィルタに導入するとともに、機関の
運転情況を示す情報に対応して可変周波数フィルタ回路
の通過帯域を制御するようにして、真の渦周波数のみを
検出するものである。

また、実公昭５９−１８３３２号公報（以下、第３公報
という）では、測定流体の流速に応じて生ずる渦信号を
圧電センサで検出し、これを交流信号電圧に変換後、ロ
ーパスフィルタを介して取り出し、ローパスフィルタと
して、演算増幅器とインヒータンス素子よりなるアクテ
ィブフィルタを用い、演算増幅器の出力が所定レベル以
上になると、フィルタ特性を解除することが示されてい
る。

さらに、特公昭５９−２４３６３号公報（以下第４公報
という）では、カルマン渦発生体に第１゜第２のセンサ
を設け、第１．第２のセンサの出力信号をそれぞれ第１
．第２の変換増幅器に加え、第１．第２の変換増幅器の
出力を演算器で加算または減算して、この演算器の出力
をローパス特性のフィルタ回路を介して取り出した後パ
ルス幅信号に変換し、演算器の出力信号が所定レベル以
上になると、フィルタ回路の特性を解除することが示さ
れている。

すなわち、この第３．第４公報の場合には、フィルタを
断続させることにより、Ｓ／Ｎを確保する範嗜に属する
ものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、これらの第２ないし第４公報のうち、ま
ず、第２公報の場合には、周波数可変フィルタ回路の周
波数制御を、流量計が検知すべき空気を必要とするエン
ジンの制御系によって行なおうとしているため、制御系
が複雑になるとともに、流量計単体では独立して機能し
ないなどの欠点を有していた。

また、第３．第４公報の場合には、フィルタを構成する
演算増幅器の出力が所定レベル以上になると、フィルタ
特性を解除するために切り換えている。したがって、十
分なＳ／Ｎが得られないものである。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、渦流量計以外のセンサや制御系を用いることなく
、正確でかつ応答性がよ（、シかも安価に渦周波数に重
畳するノイズ成分を除去して所望の渦周波数を選択でき
る渦流量計を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る渦流量計は、被測定流体の流量に応動し
て生ずる渦信号を受けて、バイパスする第１の周波数可
変フィルタと、この第１の可変周波数フィルタと直列に
配列され、第１の可変周波数フィルタの出力をローパス
する第２の可変周波数フィルタと、この第２の周波数可
変フィルタの出力を波形整形および増幅する波形整形増
幅回路と、この波形整形増幅回路から出力される渦周波
数出力を電圧に変換して第１．第２の周波数可変フィル
タの通過帯域を制御する周波数−電圧変換回路とを設け
たものである。

〔作　用〕

この発明においては、被測定流体の流量に応動して生ず
る渦信号を第１の周波数可変フィルタに導入して周波数
の高い成分のみをバイパスして第２の周波数可変フィル
タで周波数の低い成分のみを通過してノイズ成分を除去
した渦信号成分のみを抽出し、この渦信号成分を波形整
形および増幅して所望の渦信号を出力し、この渦信号の
周波数に対応する電圧を周波数−電圧変換回路で変換し
この電圧で第１．第２の周波数可変フィルタの通過帯域
を制御する。

〔実施例〕

以下、この発明の渦流量計の実施例について図面に基づ
き説明する。第１図はその一実施例の構成を示すブロッ
ク図である。この第１図において、第３図と同一部分に
は同一符号を付して概述するにとどめ、第３図とは異な
る部分について詳述する。

第１図において、流量計１には渦発生体２が設けられて
おり、この渦発生体２の下流側にカルマン渦列３が発生
するようになっており、２ｉｔｆｆｉ計１を介してカル
マン渦列３の発生する個所に対応して超音波発信子４、
超音波受信子５が配設されている。

超音波発信子４は超音波発振回路６の出力信号で励振さ
れるようになっており、この出力信号で超音波発信子４
が励磁されることにより、超音波が流量計１を経て超音
波受信子５で受波されるようになっている。この際、超
音波はカルマン渦列３により位相変調される。

この位相変調された超音波は上述のように、超音波受信
子５で受波され、そこで電気信号に変換された後、波形
整形回路８に入力されて、波形整形され、さらに位相比
較器に送られる。

一方、超音波発振回路６の出力は電圧制御位相偏移回路
７に送られる。この電圧制御位相偏移回路７はループフ
ィルタ１０の出力電圧により、超音波発振回路６の出力
の位相偏移を行って位相比較器９に出力するようになっ
ている。

位相比較器９と、ループフィルタＩＯと、超音波発信子
４と、超音波発振回路６とにより位相同期ループを構成
しており、このループフィルタ１０の出力により電圧制
御位相偏移回路７の出力が波形整形回ｉｉ８８の出力、
すなわち、超音波受信信号と同期され、ループフィルタ
１０から位相復調出力が得られ、かくして、被測定流体
の流量に応動して生ずる渦信号の検出手段を構成するこ
とになる。

以上までの構成ならびに作用は第３図と同様であり、以
下に述べる部分が第３図とは異なり、この発明の特徴を
なす部分である。

すなわち、位相比較器９の出力はループフィルタ１０に
入力されるとともに、ローパスフィルタ１１を介して第
１の周波数可変フィルタ１２にも入力されるようになっ
ている。

この第１の周波数可変フィルタ１２はバイパスフィルタ
であり、周波数の高い成分を通過するものである。第１
の周波数可変フィルタ１２の出力は第２の周波数可変フ
ィルタ１３に入力されるようになっている。

すなわち、第１の周波数可変フィルタ１２と第２の周波
数可変フィルタ１３は直列に接続されている。第２の周
波数可変フィルタ１３はローパスフィルタとなっており
一周波数の低い成分を通過するものである。

この第２の周波数可変フィルタ１３の出方は波形整形増
幅回路１４を経て渦周波数信号が出力されるようになっ
ている。この渦周波数信号は周波数−電圧（以下、ｒ−
ｖという）変換回路１５にも入力されるようになってい
る。

このｆ−Ｖ変換回路１５は周波数に対応する電圧を得る
ものであり、その出力電圧を第１の周波数可変フィルタ
１２、第２の周波数可変フィルタ１３に印加し、これら
の第１．第２の周波数可変フィルタ１２．１３の１ｆｆ
ｉ過帯域を制御するようになっている。

このように構成することにより、上述のごとく、流量計
１に流れる被測定流体の流量に応じて生ずる渦信号、す
なわち、位相復調信号はローパスフィルタ１１を介して
、第１の周波数可変フィルタ１２に入力される。

この第１の周波数可変フィルタ１２はバイパスフィルタ
であり、ローパスフィルタ１１の出力信号のうち周波数
の高い成分を通過して第２の周波数可変フィルタ１３に
送出する。第２の周波数可変フィルタ１３はローパスフ
ィルタであり、周波数の低い成分を通過して波形整形増
幅回路１４に出力する。

第２図は第１．第２の周波数可変フィルタ１２゜１３の
出力周波数対通過周波数の関係を示す図である。この第
２図において、ｆＬは第１の周波数可変フィルタ１２の
通過周波数の下限を示し、ｆ、は第２の周波数可変フィ
ルタ１３のｉｊ１過周波数の上限を示すものである。こ
の下限の通過周波数ｆＬと上限の通過周波数ｆｕとの間
が第１．第２の周波数可変フィルタ１２．１３の通過帯
域となる。

したがって、バイパスフィルタとなる第１の周波数可変
フィルタ１２によりその下限の通過周波数ｆＬ以下の周
波数の第１ノイズＮｌ成分は除去され、また、ローパス
フィルタとなる第２の周波数可変フィルタ１３によりそ
の上限の通過周波数ｆＵ以上の周波数の第２のノイズＮ
２、第３のノイズＮ３は除去されることになる。

この第１のノイズＮ１〜第３のノイズＮ３はいずれも機
関のノイズであり、第１のノイズＮ１は空気の流れの脈
動によって生ずる比較的周波数の低いノイズである。

第２のノイズＮ２は空気が空気弁を通過するときに発生
するいわ゛ゆる風切音にて生ずる出力周波数の低い、す
なわち、流量の少ないときの比較的高周波のノイズであ
る。

さらに、第３のノイズＮ３はターボチャージなどの作動
時に発生する出力周波数の高い、すなわち、流量の多い
ときの比較的高周波のノイズである。機関によっては、
これらの第１ないし第３のノイズＮ１〜Ｎ３は発生領域
が変動する。

一方、空気流量も、機関の瞬時の挙動によって変動して
いるため、渦周波数の帯域幅は相当法（とる必要がある
。このために、図示の実施例のごと（、第１．第２の周
波数可変フィルタ１２．１３を組み合わせているもので
ある。

このような第１．第２の周波数可変フィルタ１２゜１３
を通過した渦周波数信号は波形整形増幅回路１４で波形
整形および増幅されて渦周波数信号が出力される。これ
と同時に、この渦周波数信号はｆ−Ｖ変換回路１５でそ
の周波数に対応した電圧に変換され、この電圧により第
１．第２の周波数可変フィルタ１２．１３の通過帯域が
制御される。

これにより、第１．第２の周波数可変フィルタの通過帯
域が変わり、第２図の斜線を施して示す通過帯域の巾が
変化することになる。これはとりもなおさず、流量計１
以外のセンサや制御系を用いる必要なく、渦周波数に重
畳されるノイズ成分を渦信号の検出手段の正しい出力を
基に除去することになる。

なお、第１．第２の周波数可変フィルタ１２゜１３の可
変通過帯域はそれぞれ異なるようにしてもよい。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、渦信号の検出出力をバ
イパスする第１の周波数可変フィルタとローパスする第
２の周波数可変フィルタを通過させ、その出力周波数に
対応する電圧で第１．第２の周波数可変フィルタの通過
帯域を制御するようにしたので、流量計以外のセンサや
制御系を用いることなく、渦周波数に重畳するノイズ成
分を除去でき、正確かつ応答性よく、しかも安価に所望
の渦周波数を選択できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の渦流量計の一実施例のブロツク図、
第２図は同上実施例における第１および第２の周波数可
変フィルタの出力周波数対通過周波数の関係を示す図、
第３図は従来の渦流量計のブロック図である。 ■・・・流量計、２・・・渦発生体、３・・・カルマン
渦列、４・・・超音波発信子、５・・・超音波受信子、
６・・・超音波発振回路、７・・・電圧制御位相偏移回
路、８・・・波形整形回路、９・・・位相比較器、１０
・・・ループフィルタ、１１・・・ローパスフィルタ、
１２・・・第１の周波数可変フィルタ、１３・・・第２
の周波数可変フィルタ、１４・・・波形整形増幅回路、
１５・・・ｒ−ｖ変換回路。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人　　　　大　　岩　　増　　雄 第２図 第３図 、！

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被測定流体の流量に応動して生ずる渦信号を検出
   する渦信号検出手段、この渦信号検出手段の出力信号の
   周波数の高い成分を通過させる第１の周波数可変フィル
   タ、この第１の周波数可変フィルタの出力の周波数の低
   い成分を通過させる第２の周波数可変フィルタ、この第
   ２の周波数可変フィルタの出力を波形整形および増幅し
   て渦周波数信号を出力する波形整形および増幅回路、上
   記渦周波数信号の周波数に対応して電圧を出力してこの
   電圧により上記第１および第２の周波数可変フィルタの
   通過帯域を制御する周波数−電圧変換回路を備えてなる
   渦流量計。
2. （２）第１および第２の周波数可変フィルタはそれぞれ
   制御される通過帯域の可変量が異なることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の渦流量計。