KR102010184B1 - Vortex flowmeter - Google Patents
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Abstract
적절한 대역 통과 필터를 신속하게 선택할 수 있는 와류 유량계를 제공한다. 와류 발생체에 발생하는 카르만 와류를 검출하는 센서와, 센서로부터 출력된 신호에 기초하여 피측정 유체의 유량을 출력하는 변환기를 구비한 와류 유량계이다. 변환기는, 센서로부터 출력된 신호에 포함되는 불필요한 주파수 대역의 신호를 제거하는 대역 통과 필터(30)와, 센서로부터 출력된 신호를 펄스화한 펄스 신호의 간격에 기초하여 와류 주파수를 구하는 동시에, 와류 주파수 중 가장 높은 빈도로 검출된 와류 주파수를 구하는 신호 처리부(34)와, 가장 높은 빈도로 검출된 와류 주파수에 기초하여 대역 통과 필터를 선택하는 필터 선택부(31)를 갖는다. 센서로부터 출력된 신호가 선택된 대역 통과 필터에 통과시켜서 불필요한 주파수 대역의 신호를 제거한다. Vortex flowmeters are provided to quickly select the appropriate bandpass filter. It is a vortex flowmeter provided with the sensor which detects the Karman vortex which generate | occur | produces in a vortex generator, and the converter which outputs the flow volume of the fluid under measurement based on the signal output from the sensor. The transducer calculates the vortex frequency based on the band pass filter 30 for removing the unnecessary frequency band signal included in the signal output from the sensor, and the interval of the pulse signal pulsing the signal output from the sensor, and vortex And a signal processing section 34 for obtaining a vortex frequency detected at the highest frequency among the frequencies, and a filter selecting section 31 for selecting a band pass filter based on the vortex frequency detected at the highest frequency. The signal output from the sensor is passed through the selected band pass filter to remove the signal of unnecessary frequency band.
Description
본 발명은, 와류 유량계에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 와류 발생체에 발생하는 카르만 와류(Karman vortex)를 검출하는 센서와, 센서로부터 출력된 신호에 기초하여 피측정 유체의 유량을 출력하는 변환기를 구비한 와류 유량계에 관한 것이다. The present invention relates to a vortex flowmeter, and more particularly, a sensor for detecting a Karman vortex generated in the vortex generator, and a transducer for outputting a flow rate of the fluid under measurement based on a signal output from the sensor. It relates to a vortex flow meter having a.
와류 유량계는, 카르만 와류를 발생시키는 와류 발생체[블러프 바디(bluff body)라고도 한다], 카르만 와류를 검출하는 센서, 및 센서에서 검출한 신호를 처리하는 변환기로 구성된다. 와류 발생체는, 예를 들어 삼각 기둥 형상으로 형성되고, 측정관 내에서 유체의 흐름에 직각으로 놓여진다. 센서에서는, 와류 발생체에 발생하는 변동 압력[예를 들어, 카르만 와류에 의해서 발생한 차압(差壓)]을 검출할 수 있다. The vortex flowmeter is composed of a vortex generator (also referred to as a bluff body) for generating a Karman vortex, a sensor for detecting the Karman vortex, and a transducer for processing the signal detected by the sensor. The vortex generator is formed, for example, in the shape of a triangular column and placed at right angles to the flow of the fluid in the measuring tube. In the sensor, the fluctuation pressure (for example, the differential pressure generated by the Karman vortex) generated in the vortex generator can be detected.
카르만 와류에서 발생하는 주파수(와류 주파수라고도 한다)는 유속에 비례한다. 변환기에서는 검출한 와류 주파수로부터 측정관 내의 유속을 구하고, 이 유속에 측정관의 단면적을 곱하여 유량(용적 유량)을 구하고 있다. The frequency (also called the vortex frequency) occurring in the Karman vortex is proportional to the flow rate. In the transducer, the flow velocity in the measuring tube is determined from the detected vortex frequency, and the flow rate (volume flow rate) is obtained by multiplying the flow rate by the cross-sectional area of the measuring tube.
또한, 변환기에서는, 와류 주파수를 검출할 때, 센서로부터 출력된 신호를 대역 통과 필터(band-pass filter)에 통과시켜서 노이즈를 제거한다. 예를 들어, 특허문헌 1에는, 통과시키는 대역 통과 필터를 선택하는 기술이 개시되어 있다. In the converter, when detecting the vortex frequency, the signal output from the sensor is passed through a band-pass filter to remove noise. For example,
그런데, 변환기에서는, 센서로부터 출력된 신호를 펄스화한 후, 예를 들어 소정 시간 내에 계측된 펄스 신호의 간격과 그 개수로부터 와류 주파수의 평균치를 구하고, 통과시키는 대역 통과 필터를 선택하는 수법이 알려져 있다. By the way, in a converter, after the pulsed signal output from a sensor is pulsed, the method of calculating the average value of vortex frequency from the interval and the number of pulse signals measured within predetermined time, for example, and selecting the bandpass filter which let it pass is known. have.
그러나 이 와류 주파수의 평균치에 해당하는 대역 통과 필터가 선택되면, 예를 들어 트리거 레벨에 도달하지 않은 신호 등, 벗어난 값의 영향을 받아, 적절한 대역 통과 필터를 선택할 수 없다고 하는 문제가 있다. 또한, 와류 주파수의 평균치를 구하기 위해서는, 신호의 샘플수가 많이 필요하게 되고, 대역 통과 필터를 신속하게 선택할 수 없다고 하는 문제도 있다. However, if a band pass filter corresponding to the average value of the vortex frequency is selected, there is a problem that an appropriate band pass filter cannot be selected under the influence of an outlier value such as a signal that has not reached the trigger level. In addition, in order to obtain the average value of the vortex frequency, a large number of samples of the signal are required, and there is also a problem that a band pass filter cannot be selected quickly.
본 발명은, 상술과 같은 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 적절한 대역 통과 필터를 신속하게 선택할 수 있는 와류 유량계를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a vortex flowmeter capable of quickly selecting an appropriate bandpass filter.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제1 기술 수단은, 와류 발생체에 발생하는 카르만 와류를 검출하는 센서와, 상기 센서로부터 출력된 신호에 기초하여 피측정 유체의 유량을 출력하는 변환기를 구비한 와류 유량계로서, 상기 변환기는, 상기 센서로부터 출력된 신호에 포함되는 불필요한 주파수 대역의 신호를 제거하는 대역 통과 필터와, 상기 센서로부터 출력된 신호를 펄스화한 펄스 신호의 간격에 기초하여 와류 주파수를 구하는 동시에, 상기 와류 주파수 중 가장 높은 빈도로 검출된 와류 주파수를 구하는 신호 처리부와, 상기 가장 높은 빈도로 검출된 와류 주파수에 기초하여 상기 대역 통과 필터를 선택하는 필터 선택부를 가지며, 상기 센서로부터 출력된 신호를 상기 선택된 대역 통과 필터에 통과시켜서 불필요한 주파수 대역의 신호를 제거하는 것을 특징으로 한 것이다. MEANS TO SOLVE THE PROBLEM In order to solve the said subject, the 1st technical means of this invention is equipped with the sensor which detects the Karman vortex which generate | occur | produces in a vortex generator, and the transducer which outputs the flow volume of the fluid under measurement based on the signal output from the said sensor. As a vortex flow meter, the transducer includes a band pass filter for removing an unnecessary frequency band signal included in a signal output from the sensor, and a vortex frequency based on an interval of a pulse signal pulsed by the signal output from the sensor. And a signal processing unit for obtaining a vortex frequency detected at the highest frequency among the vortex frequencies, and a filter selector for selecting the band pass filter based on the vortex frequency detected at the highest frequency, and outputting from the sensor. Passes the selected signal through the selected band pass filter to remove an unnecessary frequency band signal. Is one wherein dwell.
제2 기술 수단은 상기 대역 통과 필터가 디지털 필터인 것을 특징으로 한 것이다. The second technical means is that the band pass filter is a digital filter.
본 발명에 의하면, 대역 통과 필터는, 와류 주파수의 평균치가 아니라, 최고 빈도의 와류 주파수에 기초하여 선택되고 있고, 와류 주파수의 평균치에 기초하여 선택한 경우와 같이 벗어난 값의 영향을 받지 않기 때문에, 적절한 대역 통과 필터를 선택할 수 있다. 또한, 최고 빈도의 와류 주파수로부터 대역 통과 필터를 선택하면, 와류 주파수의 평균치에 기초하여 선택한 경우에 비해 신호의 샘플수가 적어도 되기 때문에, 대역 통과 필터를 신속하게 선택할 수 있다. According to the present invention, the band pass filter is selected based on the vortex frequency of the highest frequency, not the average value of the vortex frequency, and is not affected by the deviated value as it is selected based on the average value of the vortex frequency. Band pass filter can be selected. Further, when the band pass filter is selected from the vortex frequency of the highest frequency, the band pass filter can be selected quickly because the number of samples of the signal is smaller than in the case of the selection based on the average value of the vortex frequency.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관한 와류 유량계를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 관한 와류 검출 센서를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 와류 유량계의 구성도이다.
도 4는 도 3의 가변 BPF의 구성도이다.
도 5는 와류 주파수의 계측을 설명하는 도면이다.
도 6은 와류 주파수의 해석을 설명하는 도면이다.
도 7은 비교예 등의 파형 데이터를 설명하는 도면이다.
도 8은 본 실시예의 파형 데이터를 설명하는 도면이다.
도 9는 다른 실시형태에 의한 가변 BPF의 구성도이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the vortex flowmeter which concerns on one Embodiment of this invention.
It is a figure which shows the eddy current detection sensor which concerns on one Embodiment of this invention.
3 is a configuration diagram of the vortex flow meter of FIG. 1.
4 is a configuration diagram of the variable BPF of FIG. 3.
It is a figure explaining the measurement of a vortex frequency.
It is a figure explaining the analysis of a vortex frequency.
7 is a diagram illustrating waveform data such as a comparative example.
8 is a diagram for explaining waveform data of the present embodiment.
9 is a configuration diagram of a variable BPF according to another embodiment.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 와류 유량계의 적합한 실시형태에 대해서 설명한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, preferred embodiment of the vortex flowmeter of this invention is described, referring an accompanying drawing.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관한 와류 유량계를 나타내는 도면이며, 예를 들어 플랜지형의 검출기(1)를 나타내고 있다. 도 2는 본 발명의 일 실시형태에 관한 와류 검출 센서를 나타내는 도면이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the vortex flowmeter which concerns on one Embodiment of this invention, and has shown the flange-
검출기(1)는, 예를 들어 삼각 기둥 형상으로 형성된 와류 발생체(3)를 가지며, 와류 발생체(3)의 측면이 피측정 유체의 흐름(도 2의 화살표 방향)에 직각이 되도록, 원통 형상의 측정관(2) 내에 설치되어 있다. 측정관(2)의 상면에는 장착통(5)이 설치되고, 예를 들어 볼트 등의 체결 부재로 측정관(2)에 고정된다. 장착통(5)의 상방에는, 변환기(10)가 설치되어 있다. 또한, 변환기 일체형의 예로 설명하지만, 변환기를 검출기로부터 분리한 변환기 분리형이라도 좋다. The
측정관(2) 내에 있어서, 와류 발생체(3)의 후방에는 와류 검출 센서(7)가 설치되어 있다. 또한, 와류 검출 센서(7)가 본 발명의 센서에 상당한다. In the
유체가 측정관(2) 내를 흐르면, 와류 발생체(3)의 하류에는 유속에 비례한 카르만 와류가 발생하고, 와류 발생체(3)의 양측에는, 카르만 와류에 의한 교호(交互)의 압력 변동이 발생한다. 이에 의해, 와류 검출 센서(7)에서는, 와류 발생체(3)에 발생하는 변동 압력에 대응한 신호(와류 신호라고도 한다)가 검출되고, 변환기(10)에 출력된다. 변환기(10)는 유량 지시계(16)를 가지며, 유량 지시계(16)에는, 변환기(10)에서 구한 피측정 유체의 유량 등이 디지털로 표시된다. When the fluid flows in the
도 3은 와류 유량계의 구성도이다. 3 is a block diagram of a vortex flowmeter.
변환기(10)는, 상기의 유량 지시계(16) 외에, 제어부(15), 통신 I/F(17), 앰프부(18), 필터부(19) 등을 가지며, 이들은 버스로 접속된다. The
제어부(15)는, 통신 I/F(17)를 통하여 검출기(1)나 외부 기기와 통신 가능하다. 또한, 제어부(15)는, 예를 들어 1개 또는 복수개의 CPU(Central Processing Unit) 등으로 이루어지고, 예를 들어 ROM에 격납되어 있는 각종 프로그램이나 데이터를 RAM에 로딩하고, 이 로딩한 RAM 내의 프로그램을 실행한다. 이에 의해, 와류 유량계의 동작을 제어할 수 있다. The
앰프부(18)는, 예를 들어 정전류 회로(20), 증폭기(21), 출력 회로(22) 등을 갖는다. 정전류 회로(20)는 검출기(1)의 와류 검출 센서(7)에 전류를 공급하고 있다. 증폭기(21)는 와류 검출 센서(7)로부터 출력된 와류 신호를 증폭한다. 이 증폭된 와류 신호는 필터부(19)에 출력된다. The
필터부(19)는 가변 BPF(26), 콤퍼레이터(27)를 갖고 있다. 가변 BPF(26)는, 증폭기(21)에서 증폭된 와류 신호를 통과시키고, 이 와류 신호에 포함되는 불필요한 주파수 대역의 신호를 제거한다. 콤퍼레이터(27)는 가변 BPF(26)를 통과한 필터 후 파형을 펄스화한다. 펄스화된 트리거 파형은 앰프부(18)의 출력 회로(22)에 출력된다. The
유량에 비례한 펄스 출력이 얻어지면, 카르만 와류에서 발생하는 주파수(와류 주파수라고도 한다)를 검출할 수 있다. 와류 주파수는 유속에 비례하고, 그 관계식은 이하와 같이 된다. When a pulse output proportional to the flow rate is obtained, the frequency (also called the vortex frequency) occurring in the Karman vortex can be detected. The vortex frequency is proportional to the flow velocity, and the relationship is as follows.
f=St·V/df = StV / d
f는 와류 주파수, V는 유체의 평균 유속, d는 와류 발생체의 폭, St는 스트로우홀 수(Strouhal number)(상수)이다. 이 스트로우홀 수는, 레이놀즈 수(흐름 상태를 결정하는 수치)에 의해 변화되지만, 광범위의 레이놀즈 수에 있어서 거의 일정해진다. f is the vortex frequency, V is the average flow velocity of the fluid, d is the width of the vortex generator, and St is the Strouhal number (constant). The number of throwholes varies with the Reynolds number (the value that determines the state of flow), but becomes nearly constant over a wide range of Reynolds numbers.
따라서 스트로우홀 수가 일정한 범위에서는, 와류 주파수(f)는 평균 유속(V)에 비례한다는 것을 알 수 있다. 또한, 와류 발생체의 폭(d)은 이미 알려져 있기 때문에, 와류 주파수(f)를 검출하면 측정관 내의 평균 유속(V)을 구할 수 있다. 여기서, 출력 회로(22)에서는, 이 평균 유속(V)에 측정관의 단면적을 곱하여 유량(용적 유량)을 구하고 있고, 유량 지시계(16) 등에 출력한다. Therefore, it can be seen that the vortex frequency f is proportional to the average flow rate V in a range where the number of straw holes is constant. In addition, since the width d of the vortex generator is known, the average flow velocity V in the measurement tube can be obtained by detecting the vortex frequency f. Here, the
여기서, 상기와 같이 변환기(10)에서는, 와류 주파수를 검출할 때, 와류 검출 센서(7)로부터 출력된 와류 신호를 증폭기(21)에서 증폭한 후, 가변 BPF(26)에 통과시켜서 불필요한 주파수 대역의 신호를 제거하고 있다. Here, in the
도 4는 도 3의 가변 BPF의 구성도이며, 가변 BPF(26)는 제1 BPF(30), 선택 처리부(31), 제2 BPF(32), 콤퍼레이터(33), 신호 처리부(34)로 구성되어 있다. 또한, 제1 BPF(30)는 본 발명의 대역 통과 필터에 상당하고, 선택 처리부(31)는 본 발명의 필터 선택부에 상당한다. FIG. 4 is a configuration diagram of the variable BPF of FIG. 3. The
제2 BPF(32)는 제1 BPF(30)보다 통과 대역폭이 넓게 되어 있고, 도 3에서 설명한 증폭기(21)에서 증폭된 와류 신호를 통과시킨다. 콤퍼레이터(33)는 제2 BPF(32)를 통과한 와류 신호를 펄스화한다. 이 펄스 신호는 신호 처리부(34)에 출력된다. The
신호 처리부(34)는, 예를 들어 주파수 계측부(34a) 및 주파수 해석부(34b)를 갖고, 주파수 계측부(34a)는 소정 시간 내에 콤퍼레이터(33)에서 얻어진 펄스 신호로부터 와류 주파수를 계측하고 있다. 또한, 소정 시간의 계측 대신에 펄스 신호의 개수를 카운트해도 좋다. The
도 5는, 와류 주파수의 계측을 설명하는 도면이다. 도 4의 콤퍼레이터(33)에서는, 제2 BPF(32)를 통과한 와류 신호(S)와 소정의 진폭치(트리거 레벨)(T)를 비교하여 펄스화하고, 이 트리거 레벨(T)을 초과한 와류 신호(S)가 펄스로서 카운트된다. 5 is a diagram for explaining measurement of the eddy current frequency. In the
도 5에 나타내는 바와 같이, 와류 신호(S)가 연속하여 트리거 레벨(T)을 초과한 경우에는, 도 4의 콤퍼레이터(33)에 의해, 피크를 빠뜨리지 않는(누락시키지 않는) 연속된 펄스가 얻어지므로, 주파수 계측부(34a)에서는, 인접하는 피크의 간격(주기)에 대응한 와류 진동수 f1, f2 등이 계측된다. 또한, 와류 신호(S)가 피크를 1개 누락시킨 상태로 트리거 레벨(T)을 초과한 경우에는 약간 긴 펄스가 얻어지기 때문에, 와류 진동수 f3 등과 같이 계측된다. 또한, 와류 신호(S)가 피크를 2개 누락시킨 상태로 트리거 레벨(T)을 초과한 경우에는 보다 긴 펄스가 얻어지고, 와류 진동수 f4와 같이 계측된다. As shown in FIG. 5, when the eddy current S continuously exceeds the trigger level T, the
다음에, 이 계측 결과는 도 4의 주파수 해석부(34b)에 출력된다. 주파수 해석부(34b)는 주파수 계측부(34a)에서 계측한 와류 주파수 중 최고 빈도의 와류 주파수를 구하고 있다. Next, this measurement result is output to the
도 6은 와류 주파수의 해석을 설명하는 도면이다. 도 4의 주파수 계측부(34a)가, 와류 주파수와 그 개수를, 예를 들어 50 Hz가 10개, 90 Hz가 4개, 100 Hz가 20개, 110 Hz가 5개, 120 Hz가 1개, 200 Hz가 1개라고 계측한 경우, 주파수 해석부(34b)는, 예를 들어 히스토그램을 작성하고, 소정 시간 내에서, 와류 주파수 중 가장 높은 빈도로 검출된 최고 빈도의 와류 주파수를 구한다. 즉, 도 6의 경우, 20개가 가장 많기 때문에, 주파수 해석부(34b)는 100 Hz를 최고 빈도의 와류 주파수로 판단한다. It is a figure explaining the analysis of a vortex frequency. The
또한, 피측정 유체의 유량이 적은 경우에는, 트리거 레벨에 도달하지 않은 와류 신호(펄스 누락이라고도 한다)가 많아진다. 이 영향에 의해, 종래와 같은 카르만 와류 주파수의 평균치는 작아진다. 구체적으로는, 상술한 바와 같이 와류 주파수와 그 개수를, 50 Hz가 10개, 90 Hz가 4개, 100 Hz가 20개, 110 Hz가 5개, 120 Hz가 1개, 200 Hz가 1개로 계측한 경우, 와류 주파수의 평균치는 90.98 Hz이다. In addition, when the flow rate of the fluid under measurement is small, eddy current signals (also referred to as missing pulses) that do not reach the trigger level increase. By this effect, the average value of the Kalman vortex frequency similar to the conventional one becomes small. Specifically, as described above, the vortex frequency and the number thereof are 10 at 50 Hz, 4 at 90 Hz, 20 at 100 Hz, 5 at 110 Hz, 1 at 120 Hz, and 1 at 200 Hz. In the case of measurement, the average value of the vortex frequency is 90.98 Hz.
계속하여, 도 4에 나타내는 바와 같이, 주파수 해석부(34b)의 연산 결과는 선택 처리부(31)에 출력된다. 선택 처리부(31)는, 제1 BPF(30)에 세트된 복수의 대역 통과 필터 중, 상기 최고 빈도의 와류 주파수에 해당하는 필터를 통과한 신호를 선택한다. 이에 의해, 와류 검출 센서로부터 출력되어서 증폭기에서 증폭된 와류 신호는, 선택 처리부(31)에 선택된 필터에만 통과되어서 노이즈가 제거된 후, 도 3에서 설명한 콤퍼레이터(27)를 향해서 출력된다. Subsequently, as shown in FIG. 4, the calculation result of the
도 7은 비교예의 파형 데이터(유량 신호, 예를 들어 400 Hz)를 설명하는 도면이며, 도 7(A)는 도 3의 가변 BPF를 통과한 필터 후 파형, 도 7(B)는 도 3의 콤퍼레이터의 트리거 파형이다. FIG. 7 is a view for explaining waveform data (flow signal, for example 400 Hz) of the comparative example, FIG. 7 (A) is a waveform after filter passing through the variable BPF of FIG. 3, and FIG. 7 (B) is shown in FIG. The trigger waveform of the comparator.
예를 들어, 와류 검출 센서의 주위 온도 또는 피측정 유체의 온도가 낮은 경우, 와류 검출 센서의 감도가 저하되어 와류 신호의 진폭이 작아진다. 이 경우, 종래와 같은 카르만 와류 주파수의 평균치로부터 선택된 필터는, 도 6의 유량예로 말하자면 50 Hz나 200 Hz와 같은 벗어난 값의 영향을 받고 있으므로, 필터 후 파형은, 도 7(A)에 나타내는 피크 간격이나 진폭이 고르지 않게 되고, 이 파형을 펄스화하면, 노이즈를 신호로서 펄스화하거나 반대로 신호를 노이즈로서 펄스화하지 않기 때문에, 트리거 파형은, 도 7(B)에 나타내는 바와 같이 간격이나 진폭이 고르지 않게 된다. For example, when the ambient temperature of the vortex detection sensor or the temperature of the fluid under measurement is low, the sensitivity of the vortex detection sensor is lowered and the amplitude of the vortex signal is reduced. In this case, since the filter selected from the average value of the conventional Karman vortex frequency is influenced by the deviation value such as 50 Hz or 200 Hz in the flow rate example of FIG. 6, the waveform after the filter is shown in FIG. If the peak interval or amplitude becomes uneven and the waveform is pulsed, the pulse is not pulsed as the signal or the signal is not pulsed as the noise. Therefore, as shown in FIG. This is uneven.
또한, 이 경우, 와류 검출 센서의 감도를 높이기 위해, 작업자는 와류 유량계의 설치 현장에 나가서 와류 검출 센서의 구동 전압을 수동으로 크게 하고 있다. 다만, 전기 신호의 노이즈가 커지고, 트리거 레벨에 도달한 와류 신호가 많아지므로, 카르만 와류 주파수의 평균치는 커지는 경향이 있다. In this case, in order to increase the sensitivity of the vortex detection sensor, the worker goes out to the installation site of the vortex flowmeter and manually increases the drive voltage of the vortex detection sensor. However, since the noise of the electric signal increases and the vortex signal which reaches the trigger level increases, the average value of the Karman vortex frequency tends to increase.
이에 대해, 와류 검출 센서의 주위 온도 등이 낮은 경우라도, 최고 빈도의 와류 주파수를 이용하면 적절한 대역 통과 필터를 선택할 수 있다. On the other hand, even when the ambient temperature of the vortex detection sensor or the like is low, an appropriate band pass filter can be selected by using the vortex frequency of the highest frequency.
상세하게는, 도 8은 본 실시예의 파형 데이터(유량 신호 예를 들어 400 Hz)를 설명하는 도면이며, 상기와 같이 와류 주파수와 그 개수로부터 최고 빈도의 와류 주파수(400 Hz)에 해당하는 필터를 선택하면, 와류 주파수의 평균치에 기초하여 선택한 경우와 같이 벗어난 값의 영향을 받지 않기 때문에, 필터 후 파형은 도 8(A)에 나타내는 바와 같이, 피크 간격이나 진폭이 고르게 된다. 이 파형을 펄스화하면, 신호를 펄스화하고, 반대로 노이즈를 펄스화하기 어려워지기 때문에, 트리거 파형은, 도 8(B)에 나타내는 바와 같이 간격이나 진폭이 고르게 된다. 그 결과, 상기 최고 빈도의 와류 주파수에 해당하는 필터를 선택한 도 8(C)에 나타내는 바와 같이, 출력 펄스의 각 주파수가 약 400 Hz 근처에 모여서, 펄스 누락의 영향이 보이지 않는 것을 알 수 있다. In detail, FIG. 8 is a diagram illustrating waveform data (flow signal, for example 400 Hz) of the present embodiment, and the filter corresponding to the vortex frequency (400 Hz) of the highest frequency from the vortex frequency and the number as described above is shown. When the selection is made, it is not affected by the deviation value as in the case of the selection based on the average value of the vortex frequency, so that the post-filter waveform has an even peak interval and amplitude as shown in Fig. 8A. When the waveform is pulsed, it becomes difficult to pulse the signal and, conversely, to pulse the noise, so that the trigger waveform has an even interval and amplitude as shown in Fig. 8B. As a result, as shown in Fig. 8C in which a filter corresponding to the vortex frequency of the highest frequency is selected, it can be seen that each frequency of the output pulses gathers around about 400 Hz, so that the effect of missing pulses is not seen.
이와 같이, 최고 빈도의 와류 주파수를 이용하면, 적절한 대역 통과 필터를 선택할 수 있고, 출력 펄스에 노이즈가 섞이지 않게 된다. In this way, by using the most frequent vortex frequency, an appropriate band pass filter can be selected, and noise is not mixed in the output pulse.
또한, 최고 빈도의 와류 주파수로부터 필터를 선택하면, 와류 주파수의 평균치로부터 선택한 경우에 비해 신호의 샘플수가 적어도 되기 때문에, 필터를 신속하게 선택 가능하게 된다. 상세하게는, 종래와 같이 평균치로부터 선택한 경우에는, 필터의 선택에 300 ms 정도를 필요로 하고 있던 것에 비해, 본 실시예의 경우에는 50 ms에서 선택 가능하게 되므로, 필터 선택의 응답 속도가 향상된다. When the filter is selected from the vortex frequency of the highest frequency, the number of samples of the signal is at least as compared with the case of selecting from the average value of the vortex frequency, so that the filter can be selected quickly. In detail, in the case of selecting from the average value as in the related art, since the selection of the filter requires about 300 ms, in the present embodiment, the selection can be made in 50 ms, so that the response speed of the filter selection is improved.
도 9는 다른 실시형태에 의한 가변 BPF의 구성도이다. 상기 실시형태에서는, 해당하는 필터를 기계적으로 전환하는 예를 들어서 설명했다. 그러나 도 9에 나타내는 바와 같이, 제1 BPF(40)는 소프트웨어 등에 의한 디지털 필터라도 좋다. 이 경우, 선택 처리부(41)가 최고 빈도의 와류 주파수에 해당하는 필터를 선택하면, 제1 BPF(40)가 주파수 특성을 변경시키기 위한 파라미터를 설정하고, 최고 빈도의 와류 주파수에 해당하는 필터가 선택된다. 이에 의해, 불필요한 주파수 대역의 신호를 보다 확실히 제거 가능하게 된다. 9 is a configuration diagram of a variable BPF according to another embodiment. In the said embodiment, it demonstrated and gave the example which mechanically switches the said filter. However, as shown in Fig. 9, the
1: 검출기
2: 측정관
3: 와류 발생체
5: 장착통
7: 와류 검출 센서
10: 변환기
15: 제어부
16: 유량 지시계
17: 통신 I/F
18: 앰프부
19: 필터부
20: 정전류 회로
21: 증폭기
22: 출력 회로
26: 가변 BPF
27, 33: 콤퍼레이터
30, 40: 제1 BPF
31, 41: 선택 처리부
32: 제2 BPF
34: 신호 처리부
34a: 주파수 계측부
34b: 주파수 해석부1: detector
2: measuring tube
3: vortex generator
5: mounting bin
7: vortex detection sensor
10: converter
15: control unit
16: flow indicator
17: Communication I / F
18: amplifier section
19: filter part
20: constant current circuit
21: amplifier
22: output circuit
26: variable BPF
27, 33: comparator
30, 40: first BPF
31, 41: selection processing unit
32: second BPF
34: signal processor
34a: frequency measurement unit
34b: frequency analyzer
Claims (2)
상기 변환기는, 상기 센서로부터 출력된 신호에 포함되는 불필요한 주파수 대역의 신호를 제거하는 대역 통과 필터와, 상기 센서로부터 출력된 신호를 펄스화한 펄스 신호의 간격에 기초하여 와류 주파수를 구하는 동시에, 상기 와류 주파수 중 가장 높은 빈도로 검출된 와류 주파수를 구하는 신호 처리부와, 상기 가장 높은 빈도로 검출된 와류 주파수에 기초하여 상기 대역 통과 필터를 선택하는 필터 선택부를 갖고, 상기 센서로부터 출력된 신호를 상기 선택된 대역 통과 필터에 통과시켜서 불필요한 주파수 대역의 신호를 제거하는 것을 특징으로 하는 와류 유량계. A vortex flowmeter having a sensor for detecting Karman vortex generated in the vortex generator and a transducer for outputting a flow rate of the fluid under measurement based on a signal output from the sensor,
The transducer calculates a vortex frequency based on a band pass filter for removing an unnecessary frequency band signal included in a signal output from the sensor, and an interval of a pulse signal that pulses the signal output from the sensor. A signal processing unit for obtaining a vortex frequency detected at the highest frequency among the vortex frequencies, and a filter selection unit for selecting the band pass filter based on the vortex frequency detected at the highest frequency, and selecting the signal output from the sensor. A vortex flow meter which passes through a band pass filter to remove an unnecessary frequency signal.
상기 대역 통과 필터가 디지털 필터인 것을 특징으로 하는 와류 유량계. The method of claim 1,
Vortex flowmeter, characterized in that the band pass filter is a digital filter.
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