JPS6325514A - 流量測定装置 - Google Patents
流量測定装置Info
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- JPS6325514A JPS6325514A JP61168414A JP16841486A JPS6325514A JP S6325514 A JPS6325514 A JP S6325514A JP 61168414 A JP61168414 A JP 61168414A JP 16841486 A JP16841486 A JP 16841486A JP S6325514 A JPS6325514 A JP S6325514A
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- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 5
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims 1
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- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/18—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
- F02D41/185—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow using a vortex flow sensor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
- G01F1/20—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
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- G01F1/3209—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters using Karman vortices
-
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- G01F1/3282—Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl for detecting variations in infrasonic, sonic or ultrasonic waves, due to modulation by passing through the swirling fluid
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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。
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、導管内を流れる被測定流体中に渦発生体を
設け、その下流に発生したカルマン渦列の発生渦周波数
を超音波で検出して流量を測定する流量測定装置に関す
るものである。
設け、その下流に発生したカルマン渦列の発生渦周波数
を超音波で検出して流量を測定する流量測定装置に関す
るものである。
導管内に渦発生体を設け、その下流に発生したカルマン
渦の発生周波数を超音波で検出して導管内を流れる流体
の流量を測定する方法は、たとえば、実開昭54−41
665号公報にて基本的方式が提案され、実開昭55−
78917号公報および特開昭56−154668号公
報などによりその具体的手段が提案されている。
渦の発生周波数を超音波で検出して導管内を流れる流体
の流量を測定する方法は、たとえば、実開昭54−41
665号公報にて基本的方式が提案され、実開昭55−
78917号公報および特開昭56−154668号公
報などによりその具体的手段が提案されている。
その内容は、流路を介して送受波される超音波信号波が
流体中に発生するカルマン渦により位相変調されること
を利用したものであジ、送受波間の位相差の増減を検出
することにより、カルマン渦発生周波数を検出するよう
にし友ものである。
流体中に発生するカルマン渦により位相変調されること
を利用したものであジ、送受波間の位相差の増減を検出
することにより、カルマン渦発生周波数を検出するよう
にし友ものである。
この位相差の増減を検出する方法としては、受信波の位
相の平均値と、送信波の位相とが所定の関係になるよう
位相偏位回路により送信波の位相全偏位させた後、送受
波の位相の比較を行なうようにしている。
相の平均値と、送信波の位相とが所定の関係になるよう
位相偏位回路により送信波の位相全偏位させた後、送受
波の位相の比較を行なうようにしている。
ところで、近年のディジタル回路技術の発展に伴ない、
それに関連したデバイス、たとえばマイクロプロセッサ
、ゲートアレイ、メモリなどはその価格が従来に比べ大
幅に低減され、かつ機能は向上している。
それに関連したデバイス、たとえばマイクロプロセッサ
、ゲートアレイ、メモリなどはその価格が従来に比べ大
幅に低減され、かつ機能は向上している。
このような状況に鑑み、カルマン渦流址計に関しても、
その信号処理回路部全ディジタル化することにより、価
格の低減、機能の向上および小形軽量化を計ることが望
まれる。
その信号処理回路部全ディジタル化することにより、価
格の低減、機能の向上および小形軽量化を計ることが望
まれる。
しかし、上記従来例にて提案されている方式、手段はい
ず几もディジタル化するには甚だ不向きなものである。
ず几もディジタル化するには甚だ不向きなものである。
たとえば、従来例における位相偏位回路は、処理回路の
主要部をなすものであるが、これをディジタル回路にて
構成しようとすると、非常に多数のビットからなるレジ
スタを必要とするという問題を生じる。
主要部をなすものであるが、これをディジタル回路にて
構成しようとすると、非常に多数のビットからなるレジ
スタを必要とするという問題を生じる。
この発明は、かかる問題点全解決するためになされたも
ので、ディジタル化に適した信号処理方式による流量測
定装置を得ることを目的としている。
ので、ディジタル化に適した信号処理方式による流量測
定装置を得ることを目的としている。
この発明に係る流量測定装置は、高周波パルスを分周す
るカウンタと、このカウンタの出力パルスにより励振さ
れる超音波送波素子と、カルマン渦により位相変調され
た受信波を波形歪形する波形整形回路と、この波形整形
回路で得られたパルスのタイミングによりカウンタの内
容全敗ρ込んで位相復調する手段と、この手段で復調さ
れた位相をパルス化する2値化手段とを設けたものであ
る。
るカウンタと、このカウンタの出力パルスにより励振さ
れる超音波送波素子と、カルマン渦により位相変調され
た受信波を波形歪形する波形整形回路と、この波形整形
回路で得られたパルスのタイミングによりカウンタの内
容全敗ρ込んで位相復調する手段と、この手段で復調さ
れた位相をパルス化する2値化手段とを設けたものであ
る。
この発明においては、高周波クロックパルス全カウンタ
でカウントして分周し、このカウンタの出力で超音波送
波索子全励振して流路に送波し、流路に生じるカルマン
渦により位相変調された超音波全受波して波形整形回路
で波形整形してパルスを発生させ、このパルスのタイミ
ングによりカウンタの内容をラッチして位相復調し、こ
の位相復調した信号を2値化手段でパルス化する。
でカウントして分周し、このカウンタの出力で超音波送
波索子全励振して流路に送波し、流路に生じるカルマン
渦により位相変調された超音波全受波して波形整形回路
で波形整形してパルスを発生させ、このパルスのタイミ
ングによりカウンタの内容をラッチして位相復調し、こ
の位相復調した信号を2値化手段でパルス化する。
以下、この発明の流量測定装置の実施例を図について説
明する。第1119はその一実施例を示すブロック図で
ある。この第1図において、1は被測定流体の流路であ
る。この流路1に渦発生体2が配置されており、この渦
発生体2の下流側において、流路1には超音波送波用振
動子3と超音波受波用振動子4が相対向して配設されて
いる。
明する。第1119はその一実施例を示すブロック図で
ある。この第1図において、1は被測定流体の流路であ
る。この流路1に渦発生体2が配置されており、この渦
発生体2の下流側において、流路1には超音波送波用振
動子3と超音波受波用振動子4が相対向して配設されて
いる。
この超音波受波用振動子3はカウンタ7の出力を駆動回
路8全通して励振されるようになっており、この超音波
受波用振動子3がその共振点にて励振されているか否か
を共振点検出回路5で検出するようにしている。
路8全通して励振されるようになっており、この超音波
受波用振動子3がその共振点にて励振されているか否か
を共振点検出回路5で検出するようにしている。
この共振点検出回路5の出力によフ、電圧制御発振器6
全制御するようにしており、この電圧制御発振器6の出
力はカウンタ7でカウントして分周するよりになってい
る。
全制御するようにしており、この電圧制御発振器6の出
力はカウンタ7でカウントして分周するよりになってい
る。
このカウンタ7で分周されたパルスにより、駆動回路8
を駆動するようになっている。
を駆動するようになっている。
一方、超音波受波用振動子4の出力は波形整形回路9に
送出し、そこで波形整形してパルスを発生するようにな
っている。このパルスの立チ上が夛のタイミングでラッ
チ回路10はカウンタ7のカウント内容を取り込んでラ
ッチするようになっている。
送出し、そこで波形整形してパルスを発生するようにな
っている。このパルスの立チ上が夛のタイミングでラッ
チ回路10はカウンタ7のカウント内容を取り込んでラ
ッチするようになっている。
このラッチ回路10の出力は第1の低域通過ディジタル
フィルタ11に送出するようにしている。
フィルタ11に送出するようにしている。
第1の低域通過ディジタルフィルタ11はラッチ回路1
0の出力のうち、高周波変動分を除去するもので、その
出力は第2の低域通過ディジタルフィルタ12に送出す
るようにしている。第2の低域通過ディジタルフィルタ
12は第1の低域通過ディジタルフィルタ11の出力を
平均化するものである。
0の出力のうち、高周波変動分を除去するもので、その
出力は第2の低域通過ディジタルフィルタ12に送出す
るようにしている。第2の低域通過ディジタルフィルタ
12は第1の低域通過ディジタルフィルタ11の出力を
平均化するものである。
第1.第2の低域通過ディジタルフィルタ11゜12の
出力の大小はマグニチュードコンパレータ13で比較す
るようになっておジ、このマグニチュードコンパレータ
13の出力はバッファ14に送出するようになっている
。
出力の大小はマグニチュードコンパレータ13で比較す
るようになっておジ、このマグニチュードコンパレータ
13の出力はバッファ14に送出するようになっている
。
次に動作について説明する。第2図および第3図は、前
記第1図の各部信号の様子を示したタイミングチャート
であって、第2図はカウンタ7によるパルス計数および
ラッチ回路10による位相復調の様子を示しておフ、第
3図はマグニチュードコンパレータ13による復調され
た位相eの2値化の様子を示している。
記第1図の各部信号の様子を示したタイミングチャート
であって、第2図はカウンタ7によるパルス計数および
ラッチ回路10による位相復調の様子を示しておフ、第
3図はマグニチュードコンパレータ13による復調され
た位相eの2値化の様子を示している。
なお、第2図と第3図との関係は、第3図における位相
復調信号eを微視的に見たものが、第2図における復調
信号eとなっている。
復調信号eを微視的に見たものが、第2図における復調
信号eとなっている。
第1図において、電圧制御発振器6はたとえば約20
MHzにて発振しており、その周波数は共振点検出回路
5により、超音波送波用振動子3がその共振点にて励振
されるよう制御されている。
MHzにて発振しており、その周波数は共振点検出回路
5により、超音波送波用振動子3がその共振点にて励振
されるよう制御されている。
この電圧制御発振器6の出力パルス(第2図のa)は、
たとえば9ピツトからなるバイナリアップカウンタによ
るカウンタ7により第2図のbiC示すごとく循環的に
計数される。
たとえば9ピツトからなるバイナリアップカウンタによ
るカウンタ7により第2図のbiC示すごとく循環的に
計数される。
いま、このカウンタ7の最上位ビットに着目すると、そ
れは電圧制御発振器6の出力パルスaを512分の11
2分周したパルスすなわち約40KHzのパルス(第2
図のC)となっている。
れは電圧制御発振器6の出力パルスaを512分の11
2分周したパルスすなわち約40KHzのパルス(第2
図のC)となっている。
超音波送波用振動子3は駆動回路8全介して、このパル
スCにて励振される。この超音波送波用振動子3よシ発
せられた超音波は流路1内にてカルマン渦によυ位相変
調された後、超音波受波用振動子4に伝わる。この超音
波受波用振動子4の出力を波形整形回路9によ!ll整
形すると、位相変調されたパルス(第2図のd)が得ら
れる。
スCにて励振される。この超音波送波用振動子3よシ発
せられた超音波は流路1内にてカルマン渦によυ位相変
調された後、超音波受波用振動子4に伝わる。この超音
波受波用振動子4の出力を波形整形回路9によ!ll整
形すると、位相変調されたパルス(第2図のd)が得ら
れる。
このパルスdの之とえば立ち上がジタイミングにてカウ
ンタ7の内容をラッチ回路10にて取り込むと、その出
力(第2図のe)は位相復調信号となっている。
ンタ7の内容をラッチ回路10にて取り込むと、その出
力(第2図のe)は位相復調信号となっている。
すなわち、カウンタ7は分周器として作用するとともに
、送信波Cの1周期の位相360度全512分割して計
数する位相カウンタとしても作用しているので、受信波
dのタイミングにてそのカウンタ内容を取り込めば、そ
の出力は自ずと位相復調信号となっている。
、送信波Cの1周期の位相360度全512分割して計
数する位相カウンタとしても作用しているので、受信波
dのタイミングにてそのカウンタ内容を取り込めば、そ
の出力は自ずと位相復調信号となっている。
次に、この位相復調信号eは第1の低域通過ディジタル
11によりその雑音成分が除される(第2図のf)。
11によりその雑音成分が除される(第2図のf)。
つまり、超音波の位相全変調するものとしては、前述し
たカルマン渦のみではなく、たとえば流路外の音源など
があり、これは復調信号の雑音となって現われるので、
これをフィルタにより除去する必要がある。
たカルマン渦のみではなく、たとえば流路外の音源など
があり、これは復調信号の雑音となって現われるので、
これをフィルタにより除去する必要がある。
このようにして雑音が除去された復調信号fは次に第2
の低域通過ディジタルフィルタにより平均化される(第
3図のg)。
の低域通過ディジタルフィルタにより平均化される(第
3図のg)。
以上のようにして得られた二つの信号f1gをマグニチ
ュードコンパレータ13により大小比較すると、2値化
されたパルス信号りが得られる。
ュードコンパレータ13により大小比較すると、2値化
されたパルス信号りが得られる。
このパルスhの周波数はカルマン渦周波数に対応してい
る。
る。
なお、以上説明した処理回路の内、第1図中破線で示し
た枠内の部分は、すべてディジタル信号レベルにて処理
されており、したがって、この部分はたとえばゲートア
レイなどの手法によジ容易かつ安価にディジタルIC化
し得るものでちる。
た枠内の部分は、すべてディジタル信号レベルにて処理
されており、したがって、この部分はたとえばゲートア
レイなどの手法によジ容易かつ安価にディジタルIC化
し得るものでちる。
ところで、以上述べたこの発明の実施例においては、前
記従来例においてなされていた位相偏位回路による送受
間の位相差の平均値の固定ということが行なわれていな
いので、送受波の位相がたとえば第4図のような関係に
なることもあり得る。
記従来例においてなされていた位相偏位回路による送受
間の位相差の平均値の固定ということが行なわれていな
いので、送受波の位相がたとえば第4図のような関係に
なることもあり得る。
すなわち、第4図ではカウンタ値6がその最大計数値の
511から最小計数値の0へ変化する前後にて受信波パ
ルスdの立ち上がクタイミングが変動するような位相変
調がなされている。
511から最小計数値の0へ変化する前後にて受信波パ
ルスdの立ち上がクタイミングが変動するような位相変
調がなされている。
このとき1位相復調信号eは第5図に示すようにカウン
タの最大値511から最小値Oへの飛びを生じるのであ
るが、マグニチュードコンパレータ13にて大小比較を
行なう際に、カウンタの計数は循環的であり、最大値5
11と最小値Oとは連続しているとして判定すれば、第
5図のf、g。
タの最大値511から最小値Oへの飛びを生じるのであ
るが、マグニチュードコンパレータ13にて大小比較を
行なう際に、カウンタの計数は循環的であり、最大値5
11と最小値Oとは連続しているとして判定すれば、第
5図のf、g。
hにて示すように第3図の場合と同様に2値化が行なえ
る。
る。
また、このような判定はディジタル処理としては容易な
ことでちる。すなわち、この発明においては、従来例の
処理回路の主要部である位相偏位回路を必要としない。
ことでちる。すなわち、この発明においては、従来例の
処理回路の主要部である位相偏位回路を必要としない。
この発明は以上説明したとおジ、カルマン渦によシ位相
変調され念受言波を波形整形して得たパルスのタイミン
グでカウンタの内容をラッチして位相復調し、その位相
を2値化するようにしたので、信号処理部の大半全ディ
ジタル信号レベルにて処理でき、ディジタルIC化が容
易に行なえ、安価にして小形軽量な流量測定装置が得ら
れるという効果がちる。
変調され念受言波を波形整形して得たパルスのタイミン
グでカウンタの内容をラッチして位相復調し、その位相
を2値化するようにしたので、信号処理部の大半全ディ
ジタル信号レベルにて処理でき、ディジタルIC化が容
易に行なえ、安価にして小形軽量な流量測定装置が得ら
れるという効果がちる。
第1図はこの発明の流量測定装置の一実施例を示すブロ
ック図、第2図ないし第5図は第1図の流量測定装置の
各部の信号を示すタイミングチャートである。 1・・・流路、2・・・渦発生体、3・・・超音波送波
用振動子、4・・・超音波受波用振動子、5・・・共振
点検出回路、6・・・電圧制御発蛋器、7・・・カウン
タ、8・・・駆動回路、9・・・波形整形回路、10・
−・ラッチ回路、11・・・第1の低域通過デイジメル
フィルタ、12・・・第2の低域通過ディジタルフィル
タ、13・・・マグニチュードコンパレータ、14・・
・バッファ回路。
ック図、第2図ないし第5図は第1図の流量測定装置の
各部の信号を示すタイミングチャートである。 1・・・流路、2・・・渦発生体、3・・・超音波送波
用振動子、4・・・超音波受波用振動子、5・・・共振
点検出回路、6・・・電圧制御発蛋器、7・・・カウン
タ、8・・・駆動回路、9・・・波形整形回路、10・
−・ラッチ回路、11・・・第1の低域通過デイジメル
フィルタ、12・・・第2の低域通過ディジタルフィル
タ、13・・・マグニチュードコンパレータ、14・・
・バッファ回路。
Claims (1)
- 被測定流体中に挿入された渦発生体の後流側に流路を介
して対設した超音波送波用振動子および超音波受波用振
動子と、この超音波送波用振動子の共振点にて励振され
ているか否かを検出する共振点検出回路と、この共振点
検出回路により制御される電圧制御発振器と、この電圧
制御発振器の出力パルスを計数することによりこのパル
スを分周するカウンタと、このカウンタで分周されたパ
ルスにて上記超音波送波用振動子を励振する駆動回路と
、上記超音波受波用振動子の出力を波形整形して得られ
るパルスのタイミングにて上記カウンタの内容を取り込
むラッチ回路と、このラッチ回路の出力の増減を判定す
る2値化手段とからなることを特徴とする流量測定装置
。
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61168414A JPS6325514A (ja) | 1986-07-17 | 1986-07-17 | 流量測定装置 |
EP87904729A EP0277240B1 (en) | 1986-07-17 | 1987-07-15 | Apparatus for measuring the amount of the air intaken by the engine |
EP92201146A EP0500192B1 (en) | 1986-07-17 | 1987-07-15 | Suction air amount measuring device for an engine |
US07/188,392 US4838078A (en) | 1986-07-17 | 1987-07-15 | Suction air amount measuring device for an engine |
DE3751386T DE3751386T2 (de) | 1986-07-17 | 1987-07-15 | Messvorrichtung für Motoransaugluftmenge. |
PCT/JP1987/000516 WO1988000686A1 (en) | 1986-07-17 | 1987-07-15 | Apparatus for measuring the amount of the air intaken by the engine |
DE3789768T DE3789768T2 (de) | 1986-07-17 | 1987-07-15 | Vorrichtung zum messen der von einem motor eingenommenen luft. |
KR878770106A KR910002790B1 (en) | 1986-07-17 | 1987-11-17 | Apparatus for maasuring the amount of the air intaken by the engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61168414A JPS6325514A (ja) | 1986-07-17 | 1986-07-17 | 流量測定装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6325514A true JPS6325514A (ja) | 1988-02-03 |
Family
ID=15867685
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61168414A Pending JPS6325514A (ja) | 1986-07-17 | 1986-07-17 | 流量測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6325514A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102401673A (zh) * | 2011-08-25 | 2012-04-04 | 宁波甬港仪表有限公司 | 双频多功能超声波换能器 |
-
1986
- 1986-07-17 JP JP61168414A patent/JPS6325514A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102401673A (zh) * | 2011-08-25 | 2012-04-04 | 宁波甬港仪表有限公司 | 双频多功能超声波换能器 |
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