JPS63277931A - 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】 この発明は、機関に用いる渦流量計に関し、特に、渦周
波数の低周波発生後の高周波発生時に渦出力が大幅に減
衰することなく、ノイズのみを正確かつ安定に除去でき
るようＫ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、たとえは、特公
昭５８−１５０４５号公報、特公昭５９−２４３６３号
公報、特公昭５８−５６４１５号公報などが知られてい
る。第１図は後述するこの発明の渦流量計を示すブロッ
ク図であるが、〔従来の技術〕の説Ｑ［際し、この第１
因を援用して述べる。この第１図は従来の技術の部分も
含まれている。

まず、第１図において、上記特公昭５８−５６４１５号
公報に示され九部分を低連する。この第１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シ、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で受信される。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、超音波受信子４を励振する超音波発振回路６の出
力は電圧１１１ＩＩ（２）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
扁い周波数安定性をそのｌま維持して、位相偏移角のみ
を制御するものである。この電圧側（３）１位相偏ｓＩ
１ｇｌ路７て超音波発振回路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ｌＯによ夕、位相同期ループ
を構成している。なお、１１はルーツぞスフィルタであ
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（ロ）路７の出力との位相比較を行って、その比較結
果をルーツフィルタｌＯ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＆Ｉ
ｌ　ａｌ１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。

これによシ、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シ、その結果、ループ
フィルタ１０の出力はそのまま位相後胴出力となる。

しかし、この公報の場合には、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
ねシによって渦周波数が乱される。

これを解決するために、本発明の出願人と同一出願人に
よシ「渦流量計」が提案いれている。この先願の渦流量
計についてさらに第１図を援用して述べる。この先願の
発明は符号１〜１１で示す構成に加えて、さらに以下に
述べる部分が新た忙付加されたものである。

すなわち、位相比較器９の出刃はループフィルタ１０に
入力されるとともに、ローパスフィルタＩＩを介して周
波数可変フィルタ１２にも入力されるようになっている
。この周波数可変フィルタ１２の出力は波形整形増幅回
路１３に入力されるようになっている。

この波形整形増＠回路１３から流量計１の流量に応じた
カルマン渦周波数信号が出力されるよう−になっている
。

また、このカルマン渦周波数信号は周波数−電圧（以下
ｆ−Ｖという）変換回路１４に入力されるようになって
いる。このｆ−Ｖ変換回路１４の出刃により、周波数可
変フィルタ１２の周波数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
ＩＫ流れて被測定流体の流−・に応じて生ずる渦信号、
すなわち、位相復調信号はルーツセスフィルタ１１を介
して周波数可変フィルタ１２に入力される。

周波数可変フィルタ１２はバンドパスフィルタであシ、
下限周波数と上限周波数間の通常帯域以外のノイズをカ
ットするようになっている。

この＆胸のノイズ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ーｅ突気が望見弁を通過するとき
に発生するいわゆる風切音によって生する出力周波数の
低い、すなわち、流量の少ないときの比較的高周波のノ
イズあるいはターゲチャーソなどの作動時に発生する出
力周波数の高いノイズである。

これらのノイズは発生領域が変動し、また、空気泥倉も
機関の瞬時の挙動によって変動しているため、渦周波数
の帯域幅は相当広く、したがって、周波数可変フィルタ
１２は上述したように通過帯域特性を有するようにして
いる。

周波数可変フィルタ１２ｔ−通過した渦周波数信号は波
形整形増＠回路１３で波形整形および地鳴されて、渦周
波数信号が出力される。

これと同時に渦周波数信号はｆ−Ｖ変換回路１４で、そ
の周波数に対応した電圧Ｋｆｆｉ換され、この電圧によ
〕周波数可変フィルタ１２０通過帯域が制御される。

これにより、周波数可変フィルタ１２の通過帯域が変わ
り、ノイズの除云制鉤が行われることになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように、ｆ−Ｖ変換（ロ）路１４の出力で周波数可
変フィルタ１２０通過帯域を制御するものであるが、ｆ
−Ｖ変換回路１４の出力が渦信号によく応動しているた
め、第３図（Ａ）Ｋ示す波形図のごとき信号を受けると
、その出力は第３図の）に示すような波形となシ、その
結果、波形整形増幅回路１３の出力端には第３図Ｃ）に
示すような波形が得られる。

この第３図Ｃ）において、矢印Ａで示すよう罠、第３図
（４）の波形図に比べて減衰している。これは第３自回
の波形図において、波形整形増幅回路１３の出力周波数
が低いとき、イ部で示すｆ−Ｖ変換回路１４の出力は小
さく、周波数可変フィルタ１２の通過帯域は低い周波数
にセットされているため、次に来る波形整形増幅回路１
３の出力周波数の高い口部の初期波形が大きく減衰され
てしまう仁とになる。このため、波形整形増幅後の出力
波形に抜けが生じる。

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、渦周波数の低周波後の高周波発生時に渦出方が大
幅に減衰することなく、ノイズのみを確実にかつ安定に
除去することができる渦流１１“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る周波数可変フィルタと、この周
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
渦周波数出方を電圧に変換して周波数可変フィルタの通
過帯域を制御するとともに、コンデンサの充電系路を充
電時定数決定用の第１の抵抗およびイマジナリショート
回路を形成する演算増幅および逆流阻止ダイオードによ
′シ形成し、かつコンデンサの放電系路を放　−電時定
数決定用の第２の抵抗およびトランジスタで形成した周
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
る渦信号を周波数可変フィル・りに導入し、不要ノイズ
成分を除去して波形整形および増幅した後、電圧−周波
数変換口路で出刃周波数に合わせて電圧に変換し、その
出力電圧で可変周波数フィルタの通過帯域を制御して渦
周波数に重畳したノイズの通過を阻止するとともに、充
電時にコンデンサを第１の抵抗との時定数で演算増幅器
の出力からダイオードを介して充電を行い、コンデンサ
の放電時には第２の抵抗との時定数によ）トランジスタ
を通して放電し、渦周波数の低周波部にはゆるやかに応
答し、高周波部によく応答し、周波数可変フィルタから
出力される渦周波数信号の高周波部の減衰を小さくする
。

〔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〔従来の技術〕の欄で説明した部分
は重複を避けるためにその説明を省略する。

この発明では、第１図においてブロック図としての構成
は第１図のとおルであル、何ら変わるところはないが、
ｆ−Ｖ変換回路１４が第２図に示すように構成されてい
る。

すなわち、第１図の波形整形増幅回路１３の出力は抵抗
Ｒ３とコンデンサＣ２を経てトランジスタＱのベースに
入力されるようになっている。

トランジスタＱのエミッタはアースされ、コレクタは抵
抗Ｒ２を介して電源に接続されているとともに、抵抗Ｒ
１を介して周波数可変フィルタ１２に接続され、コレク
タは演算増幅器１４ａの（ト）入力端に接続されている
。

演算増幅器１４ａ（以下、オペアンプという）はイマジ
ナリショート回路を形成するもので、その出力端は逆流
阻止用のダイオードＤを介して周波数可変フィルタ１２
に接続されているとともに、コンデンサＣ１を介してア
ースされている。このコンデンサＣＩの一端りはオペア
ンプ１４ａの←）入力端に接続されている。

コンデンサＣＩの充電系路は抵抗Ｒ２、オペアンプ１４
ａ、ダイオ−ＦＤによシ構成され、放電系路は抵抗Ｒ１
とトランジスタＱとによシ構成されており、放電系路の
放電時定数は抵抗Ｒ１とコンデンサＣＩとにより決定さ
れ、充電系路の充電時定数は抵抗Ｒ２とコンデンサＣＩ
とによって決定される。

このようにｆ−Ｖ変換胞路１４ａ″Ｉ！：Ｃ１成するこ
とにより、波形整形増幅回路１３の出力信号は抵抗Ｒ３
とコンデンサＣ２を通してトランジスタＱのペースに加
えられ、そのレベルが所定以下であれば、トランジスタ
゛Ｑがオフとなる。

トランジスタＱがオフとなれは、抵抗Ｒ２とオペアンプ
１４＆とダイオードＤを経てコンデンサＣ１は抵抗Ｒ２
との充電時定数でオペアンプ１４ａの出力で充電畜れる
。

また、逆に、波形整形増幅回路１３の出力のレベルが所
定以上であれば、トランジスタＱがオンとなシ、コンデ
ンサＣＩで充電されていた電荷は抵抗Ｒ１，）ランジス
タＱを経てアースに放電される。

とのｆ−Ｖ変換回路１４の充電時定数を変更するには、
抵抗Ｒ２の値を変え、放電時定数を変更するには、抵抗
Ｒ１の値を変えれば、任意に充電、放電時定数を設定す
ることができ、渦周波数の高周波発生時に急速充電し、
低周波発生時にゆるやかに放電することができる。

そこで、とのｆ−Ｖ変換回路１４は波形整形増幅回路１
３の出力信号の高周波部口（第３図（４））に工く応答
し、低周波部イ（同じく第３自回）にゆるやかに応答す
るようにすると、ｆ−Ｖ変換回路１４の出力信号の波形
は第３図０に示すようになる。この出力信号は周波数可
変フィルタ１２に加えられると、燭波数可変フィルタ１
２の出方信号は第３図［Ｆ］に示すようＫなる。

この第３図［Ｆ］の信号を第３図Ｃ）の信号と比較して
も明らかなように、第３図Ｃ）の信号の高周波部におけ
る減衰が第３図■の信号ではその減衰が小さくなってい
る。したがって、波形整形増幅回路１３の出力波が抜け
ることがなく、渦周波数を正確に検出することができる
。

また、オペアンプ１４ａが挿入されてお多、Ｘ点とＬ点
がイマジナリショートであるが故に、ダイオードＤは等
価回路上打ち消すためのものであシ、このようにオペア
ンプ１４ａとダイオードＤとの直列回路によシ、ダイオ
ード°Ｄによって生ずる電圧降下の温度による変化を全
く無視できるため、充放電時定数が変化することがなく
なる。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおシ、ｆ−Ｖ変換回路の充放
電時定数を輌周波数の高周波発生時に急速光電し、低周
波発生時にゆるやかに放電するように充電系路を第１の
抵抗とイマジナリショート回路を形成する演算増幅器と
ダイオードで形成し、放電系路を第２の抵抗とコンデン
サで形成したので、低周波後の高周波発生時に渦周波数
出力が大幅に減衰することがなく、ノイズのみを正確か
つ安定に除去でき、渦周波数を正確に検出できるもので
ある。

【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１０ツク図、
第２図は同上実施例におけるｆ−Ｖ変換回路の詳細な構
成を示す回路図、第３図は従来およびこの発明の渦流量
計の動作を説明するための信号波形図である。 １・・・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・・・超音波発掘回路、７・・・電圧制偽位相偏移
回路、８・・・波形整形胞路、９・・・位相比較器、】
０・・・ループフィルタ、１１・・・ローパスフィルタ
、１２・・・周波数可変フィルタ、１３・・・波形整形
増幅回路、１４・・・ｆ−Ｖ変換回路、１４ａ・・・演
算増幅器、Ｒ１−Ｒ３・・・抵抗、Ｃ１・・・コンデン
サ、Ｄ・・・ダイオード、Ｑ・・・トランジスタ。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関が吸入する空気量に応動して生ずる渦信号を検出す
   る検出手段、この検出手段の出力をバンドパスする周波
   数可変フィルタ、この周波数可変フィルタの出力信号を
   波形整形および増幅して機関の吸入空気量に応動した渦
   周波数を出力する波形整形増幅回路、上記渦周波数出力
   を受けてその周波数に対応した電圧に変換して上記周波
   数可変フィルタの通過帯域を制御するとともにコンデン
   サの充電系路は充電時定数を決定する第１の抵抗とイマ
   ジナリシヨート回路を形成する演算増幅器により形成し
   かつコンデンサの放電系路は放電時定数を決定する第２
   の抵抗とトランジスタとにより形成した周波数−電圧変
   換回路を備えてなる渦流量計。