JPS6331725B2 - - Google Patents
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- JPS6331725B2 JPS6331725B2 JP57173248A JP17324882A JPS6331725B2 JP S6331725 B2 JPS6331725 B2 JP S6331725B2 JP 57173248 A JP57173248 A JP 57173248A JP 17324882 A JP17324882 A JP 17324882A JP S6331725 B2 JPS6331725 B2 JP S6331725B2
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- Japan
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- vortex
- low
- shaping circuit
- waveform shaping
- frequency waveform
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- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 31
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- G01F1/32—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
- G01F1/325—Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl
- 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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- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、超音波式渦流量計に関する。
カルマン渦の周波数が流速に比例することを利
用した渦流量計は広く利用されている。
用した渦流量計は広く利用されている。
渦流量計は流路を形成する管内に渦発生体が設
置され、上記渦発生体の上流側から流入した流体
は上記渦発生体の下流側に流出するが、流体の流
れに応じて上記渦発生体の左右にはカルマン渦が
発生することになる。
置され、上記渦発生体の上流側から流入した流体
は上記渦発生体の下流側に流出するが、流体の流
れに応じて上記渦発生体の左右にはカルマン渦が
発生することになる。
而して、従来公知の渦流量計はこの渦発生体に
圧電センサ等の歪検出素子またはサーミスタ等を
内蔵させておき、これにより、渦の発生を電圧変
化として検出するものである。
圧電センサ等の歪検出素子またはサーミスタ等を
内蔵させておき、これにより、渦の発生を電圧変
化として検出するものである。
然る後、上記検出された電圧変化を増幅、整形
して流速に比例したパルスとして取り出すことに
よつて、流量または流速を知ることができるので
ある。
して流速に比例したパルスとして取り出すことに
よつて、流量または流速を知ることができるので
ある。
然しながら、渦流量計の過検出信号中には、流
速変動の他、流れに含まれている乱流渦等の低周
波および高周波の雑音成分が重畳されているた
め、これらの雑音成分を除去するために性能の良
い自動追従フイルタ回路を使用しなければならな
かつた。
速変動の他、流れに含まれている乱流渦等の低周
波および高周波の雑音成分が重畳されているた
め、これらの雑音成分を除去するために性能の良
い自動追従フイルタ回路を使用しなければならな
かつた。
だが、いくら高性能の自動追従フイルタ回路を
使用したとしても上記雑音分成分を完全に除去す
ることは困難であり、従つて、渦信号の中に雑音
分が誤差信号として含まれるので正しい流量計測
ができないと云う問題点があつた。
使用したとしても上記雑音分成分を完全に除去す
ることは困難であり、従つて、渦信号の中に雑音
分が誤差信号として含まれるので正しい流量計測
ができないと云う問題点があつた。
この問題点を解決するために、上記渦発生体の
左右に発生したカルマン渦を横切るように超音波
を発射させ、上記カルマン渦列を横切つた超音波
を受信すると共に、上記受信器出力を位相検波
し、然る後、上記検波出力と計数する渦流量計が
開発された。
左右に発生したカルマン渦を横切るように超音波
を発射させ、上記カルマン渦列を横切つた超音波
を受信すると共に、上記受信器出力を位相検波
し、然る後、上記検波出力と計数する渦流量計が
開発された。
この渦流量計はフイルタ回路を使用した渦流量
計に比べると、誤差が少なく正確な流量計測がで
きるものであつたが、上記カルマン渦列を横切つ
た超音波を受信後、位相検波によつて検出してい
たため計測流体内の音速および送受信器間の距離
等により検波出力が変動してしまうと云う問題点
があつた。また、上記位相検波による方式は利得
は高いものの、検波範囲が狭く、しかもその構成
が複雑であると云う問題点も有していた。
計に比べると、誤差が少なく正確な流量計測がで
きるものであつたが、上記カルマン渦列を横切つ
た超音波を受信後、位相検波によつて検出してい
たため計測流体内の音速および送受信器間の距離
等により検波出力が変動してしまうと云う問題点
があつた。また、上記位相検波による方式は利得
は高いものの、検波範囲が狭く、しかもその構成
が複雑であると云う問題点も有していた。
本発明は叙上の観点にたつてなされたものであ
つて、その目的とするところは、構成が簡単であ
り、しかも計測流体の音速および送受信間の距離
等の制限を受けず、誤差が少なく、常に正確な流
量計測を行うことが可能な超音波式渦流量計を提
供しようとするものである。
つて、その目的とするところは、構成が簡単であ
り、しかも計測流体の音速および送受信間の距離
等の制限を受けず、誤差が少なく、常に正確な流
量計測を行うことが可能な超音波式渦流量計を提
供しようとするものである。
而して、その要旨とするところは、流路を形成
する管路と、上記管路内に設けられた渦発生体
と、発生する渦列を横切るよう超音波を発射し得
る超音波発信器と、上記渦列を横切つた超音波を
受信する受信器と、上記受信器の後段に接続さ
れ、その受信波を望ましくは一定のパルス幅及び
波高値を有するパルス列に変換する高周波波形整
形回路と、上記高周波波形整形回路の後段に接続
され、その出力するパルス列のパルスレートの変
動を示す低周波成分のみを通過させるローパスフ
イルタと、上記ローパスフイルタの後段に接続さ
れる低周波波形整形回路と、上記低周波波形整形
回路の出力を計数するカウンタ又は上記低周波波
形整形回路の出力信号周波数を電流変化に変換す
るＦ／Ａ変換器とにより構成することである。
する管路と、上記管路内に設けられた渦発生体
と、発生する渦列を横切るよう超音波を発射し得
る超音波発信器と、上記渦列を横切つた超音波を
受信する受信器と、上記受信器の後段に接続さ
れ、その受信波を望ましくは一定のパルス幅及び
波高値を有するパルス列に変換する高周波波形整
形回路と、上記高周波波形整形回路の後段に接続
され、その出力するパルス列のパルスレートの変
動を示す低周波成分のみを通過させるローパスフ
イルタと、上記ローパスフイルタの後段に接続さ
れる低周波波形整形回路と、上記低周波波形整形
回路の出力を計数するカウンタ又は上記低周波波
形整形回路の出力信号周波数を電流変化に変換す
るＦ／Ａ変換器とにより構成することである。
以下、図面により本発明の詳細を具体的に説明
する。
する。
第１図は、本発明にかかる超音波式渦流量計の
一実施例を示す説明図、第２図は、その各部の出
力波形を示す説明図である。
一実施例を示す説明図、第２図は、その各部の出
力波形を示す説明図である。
而して、第１図中、１はその内部に軸直角断面
が円形の流路を有するパイプ、２は上記パイプ１
内に設置された渦発生体、３は上記渦発生体２に
より発生したカルマン渦、４は発振回路、５は上
記カルマン渦３を横切るように超音波を発射し得
る超音波発信器、６は上記カルマン渦３を横切つ
た超音波を受信する受信器、７は上記受信器６の
出力信号を増幅する増幅器、８は上記増幅器７の
出力信号をパルス列に変換する高周波波形整形回
路、９はローパスフイルタ、１０は低周波波形整
形回路、１１は上記低周波波形整形回路１０の出
力を計測するカウンタであり、第２図中、は超
音波発信器５の出力波形、は受信器６の出力波
形、は高周波波形整形回路８の出力波形、は
ローパスフイルタ９の出力波形である。
が円形の流路を有するパイプ、２は上記パイプ１
内に設置された渦発生体、３は上記渦発生体２に
より発生したカルマン渦、４は発振回路、５は上
記カルマン渦３を横切るように超音波を発射し得
る超音波発信器、６は上記カルマン渦３を横切つ
た超音波を受信する受信器、７は上記受信器６の
出力信号を増幅する増幅器、８は上記増幅器７の
出力信号をパルス列に変換する高周波波形整形回
路、９はローパスフイルタ、１０は低周波波形整
形回路、１１は上記低周波波形整形回路１０の出
力を計測するカウンタであり、第２図中、は超
音波発信器５の出力波形、は受信器６の出力波
形、は高周波波形整形回路８の出力波形、は
ローパスフイルタ９の出力波形である。
而して、流体の流れによつて、パイプ１内に設
置された渦発生体２の左右にはカルマン渦３が発
生し、これにより、上記渦発生体２の上流側から
流入した流体は渦発生体２の下流側に流出する
が、カルマン渦３の発生、分離により渦発生体２
の下流側の管軸及び渦発生体に直角な方向の速度
成分はその向きを交互に変化することになる。
置された渦発生体２の左右にはカルマン渦３が発
生し、これにより、上記渦発生体２の上流側から
流入した流体は渦発生体２の下流側に流出する
が、カルマン渦３の発生、分離により渦発生体２
の下流側の管軸及び渦発生体に直角な方向の速度
成分はその向きを交互に変化することになる。
パイプ１内には発生した上記カルマン渦列３を
横切るように超音波発信器５から周波数および振
幅の一定な超音波が発射されており、上記超音
波はカルマン渦３の流超音波の伝播方向の速度
成分によつてその周波数が変化させられることに
なる。
横切るように超音波発信器５から周波数および振
幅の一定な超音波が発射されており、上記超音
波はカルマン渦３の流超音波の伝播方向の速度
成分によつてその周波数が変化させられることに
なる。
即ち、カルマン渦３が発生していないときは超
音波は一定速度で伝播しそのため周波数変化は生
じないが、カルマン渦が発生するとカルマン渦の
超音波伝播方向速度成分の影響を受け伝播速度が
変化する結果超音波の周波数が変動することに
なる。この周波数が変動する超音波波形は、搬
送波の周波数を変調波によりFM変調してて得ら
れる被変調波の波形と略同様な形の波形となる。
音波は一定速度で伝播しそのため周波数変化は生
じないが、カルマン渦が発生するとカルマン渦の
超音波伝播方向速度成分の影響を受け伝播速度が
変化する結果超音波の周波数が変動することに
なる。この周波数が変動する超音波波形は、搬
送波の周波数を変調波によりFM変調してて得ら
れる被変調波の波形と略同様な形の波形となる。
このように変化させられた超音波は受信器６
により受信され、増幅回路７で所定の値まで増幅
され、然る後、高周波波形整形回路８に入力せし
められる。
により受信され、増幅回路７で所定の値まで増幅
され、然る後、高周波波形整形回路８に入力せし
められる。
而して、高周波波形整形回路８は入力信号の周
波数の高低に比例してパルスレートが変動するパ
ルスを出力し、この変動するパルスレートを有
するこのパルス信号は、上記高周波波形整形回
路８の後段に接続されているローパスフイルタ９
に入力される。
波数の高低に比例してパルスレートが変動するパ
ルスを出力し、この変動するパルスレートを有
するこのパルス信号は、上記高周波波形整形回
路８の後段に接続されているローパスフイルタ９
に入力される。
而して、この高周波波形整形回路８としては、
各種の比較回路、増幅回路、リミツタ、シユミツ
トトリガ回路、モノステーブルエレメント及びバ
イステーブルエレメントその他の波形整形回路を
用い得るが、一定のパルス幅と波高値を有しノイ
ズの少ないパルス列が得られることからモノステ
ーブルエレメントを採用することが推奨される。
各種の比較回路、増幅回路、リミツタ、シユミツ
トトリガ回路、モノステーブルエレメント及びバ
イステーブルエレメントその他の波形整形回路を
用い得るが、一定のパルス幅と波高値を有しノイ
ズの少ないパルス列が得られることからモノステ
ーブルエレメントを採用することが推奨される。
このパルス列は各矩形波を形成する高周波成
分とは別にパルスレートの変化を示す低周波成
分、即ち、パルスの疎密を示す波形成分を有す
る。
分とは別にパルスレートの変化を示す低周波成
分、即ち、パルスの疎密を示す波形成分を有す
る。
ローパスフイルタ９はパルス列の上記低周波
成分のみを通過させ、パルス列を略正弦波に近
似した波形に変換する。この波形の各サイク
ルは一の渦に対応するものであり、低周波波形整
形回路１０に入力されて矩形波に整形され、然る
後、カウンタ１１に入力されるのである。
成分のみを通過させ、パルス列を略正弦波に近
似した波形に変換する。この波形の各サイク
ルは一の渦に対応するものであり、低周波波形整
形回路１０に入力されて矩形波に整形され、然る
後、カウンタ１１に入力されるのである。
カウンタ１１は、低周波波形整形回路１０の出
力を計数し、パイプ１内を通過した流体の流量を
算出する。
力を計数し、パイプ１内を通過した流体の流量を
算出する。
なお、カウンタ１１に替え、低周波波形整形回
路の出力信号周波数を電流、電圧、空気圧、油圧
その他のアナログ量に変換するＦ／Ａ変換器を使
用しても上記の如く、パイプ１内を通過した流体
の流量を算出することが可能である。
路の出力信号周波数を電流、電圧、空気圧、油圧
その他のアナログ量に変換するＦ／Ａ変換器を使
用しても上記の如く、パイプ１内を通過した流体
の流量を算出することが可能である。
本発明は叙上の如く構成されるので、本発明に
よるときは、構成が簡単で、しかも計測流体内の
音速および送受信間の距離等による制限を受け
ず、誤差が少なく、常に正確な流量計測を行うこ
とができ、安価な超音波流量計を提供することを
得るものである。
よるときは、構成が簡単で、しかも計測流体内の
音速および送受信間の距離等による制限を受け
ず、誤差が少なく、常に正確な流量計測を行うこ
とができ、安価な超音波流量計を提供することを
得るものである。
なお、本発明は叙上の実施例に限定されるもの
ではない。例えば、本実施例においては、パイプ
内に発生したカルマン渦列を横切るように超音波
発信器から超音波を発射させ、上記カルマン渦の
超音波伝播方向速度成分に応じてその周波数があ
たかもFM変調波の如く変化させられた超音波を
そのまま増幅したが、前段に振幅制限器等を設
け、上記波形の振幅を一定にした後に増幅するよ
うにすれば誤差をより一層少なくし得るものであ
り、更に又、受信器の構成、取付け位置、波形整
形回路その他のの回路構成は本発明の目的の範囲
内で自由に設計変更できるものであつて、本発明
はそれらの総てを包摂するものである。
ではない。例えば、本実施例においては、パイプ
内に発生したカルマン渦列を横切るように超音波
発信器から超音波を発射させ、上記カルマン渦の
超音波伝播方向速度成分に応じてその周波数があ
たかもFM変調波の如く変化させられた超音波を
そのまま増幅したが、前段に振幅制限器等を設
け、上記波形の振幅を一定にした後に増幅するよ
うにすれば誤差をより一層少なくし得るものであ
り、更に又、受信器の構成、取付け位置、波形整
形回路その他のの回路構成は本発明の目的の範囲
内で自由に設計変更できるものであつて、本発明
はそれらの総てを包摂するものである。
第１図は、本発明にかかる超音波式渦流量計の
一実施例を示す説明図、第２図は、その各部の出
力波形を示す説明図である。 １……パイプ、２……渦発生体、３……カルマ
ン渦、４……発信回路、５……超音波発信器、６
……超音波受信器、７……増幅器、８……高周波
波形整形回路、９……ローパスフイルタ、１０…
…低周波波形整形回路、１１……カウンタ、１２
……Ｆ／Ａ変換器、……超音波発信器の出力波
形、……受信器の出力波形、……高周波波形
整形回路の出力、……ローパスフイルタの出力
波形。
一実施例を示す説明図、第２図は、その各部の出
力波形を示す説明図である。 １……パイプ、２……渦発生体、３……カルマ
ン渦、４……発信回路、５……超音波発信器、６
……超音波受信器、７……増幅器、８……高周波
波形整形回路、９……ローパスフイルタ、１０…
…低周波波形整形回路、１１……カウンタ、１２
……Ｆ／Ａ変換器、……超音波発信器の出力波
形、……受信器の出力波形、……高周波波形
整形回路の出力、……ローパスフイルタの出力
波形。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 下記(a)項乃至(h)項記載の構成要素から成るこ
とを特徴とする超音波式渦流量計。 (a) 流路を形成する管路。 (b) 管路内に設けられた渦発生体。 (c) 発生する渦列を横切るよう超音波を発射し得
る超音波発信器。 (d) 上記渦列を横切つた超音波を受信する受信
器。 (e) 上記受信器の後段に接続され、その受信波を
パルス列に変換する高周波波形整形回路。 (f) 上記高周波波形整形回路の後段に接続され、
その出力するパルス列のパルスレートの変動を
示す低周波成分のみを通過させるローパスフイ
ルタ。 (g) 上記ローパスフイルタの後段に接続される低
周波波形整形回路。 (h) 上記低周波波形整形回路の出力を計数するカ
ウンタ。 ２ 高周波波形変換回路が、入力波を一定のパル
ス幅及び波高値を有するパルス列に変換するモノ
ステーブルエレメントである特許請求の範囲第１
項記載の超音波式渦流量計。 ３ 下記(a)項乃至(h)項記載の構成要素から成るこ
とを特徴とする超音波式渦流量計。 (a) 流路を形成する管路。 (b) 管路内に設けられた渦発生体。 (c) 発生する渦列を横切るよう超音波を発射し得
る超音波発信器。 (d) 上記渦列を横切つた超音波を受信する受信
器。 (e) 上記受信器の後段に接続され、その受信波を
パルス列に変換する高周波波形整形回路。 (f) 上記高周波波形整形回路の後段に接続され、
その出力するパルス列のパルスレートの変動を
示す低周波成分のみを通過させるローパスフイ
ルタ。 (g) 上記ローパスフイルタの後段に接続される低
周波波形整形回路。 (h) 上記低周波波形整形回路の出力信号周波数を
アナログ量に変換するＦ／Ａ変換器。 ４ 高周波波形変換回路が、入力波を一定のパル
ス幅及び波高値を有するパルス列に変換するモノ
ステーブルエレメントである特許請求の範囲第３
項記載の超音波式渦流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57173248A JPS5963520A (ja) | 1982-10-04 | 1982-10-04 | 超音波式渦流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57173248A JPS5963520A (ja) | 1982-10-04 | 1982-10-04 | 超音波式渦流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5963520A JPS5963520A (ja) | 1984-04-11 |
| JPS6331725B2 true JPS6331725B2 (ja) | 1988-06-27 |
Family
ID=15956907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57173248A Granted JPS5963520A (ja) | 1982-10-04 | 1982-10-04 | 超音波式渦流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5963520A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007125725A1 (ja) * | 2006-04-27 | 2007-11-08 | Oval Corporation | 変換器用パルス幅整形回路及び渦流量計 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103471669A (zh) * | 2013-09-22 | 2013-12-25 | 杭州蛇杖科技有限公司 | 一种超声旋涡流量计 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4817010U (ja) * | 1971-07-07 | 1973-02-26 | ||
| JPS5434863A (en) * | 1977-08-24 | 1979-03-14 | Hokushin Electric Works | Excitation method of electromagnetic flowmeter |
-
1982
- 1982-10-04 JP JP57173248A patent/JPS5963520A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007125725A1 (ja) * | 2006-04-27 | 2007-11-08 | Oval Corporation | 変換器用パルス幅整形回路及び渦流量計 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5963520A (ja) | 1984-04-11 |
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