JPS6011461Y2 - 流速流量測定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はカルマン渦を利用した流速流量測定装置に関す
るものである。

更に詳述すれば、カルマン渦により渦発生体に生ずる交
番力を検出して、渦信号をして取り出し流速又は流量を
測定する流速流量測定装置に関するものである。

本考案の目的は、簡単な構成により、外乱力によるノイ
ズをきわめて小さくできて、Ｓ／Ｎ比を改善でき、耐震
性の秀れ、堅牢な流速流量測定装置を提供するにある。

第１図は、本考案の一実施例の構成説明図である。

図において、１は円筒状の管体、１１は管体１に直角に
設けられた円筒状のノズルである。

２はノズル１１を通して、管体１に直角に挿入された柱
状の受力体で、一端は、ねじ３により管体１に支持され
、他端はフランジ部２１において、ノズル１１にねじ又
は溶接により固定されている。

２２は受力体１のフランジ部２１側に設けられた凹部で
ある。

４ａ＊４ｂは凹部２２に設けられた円板状の応力検出部
で、その中心軸は受力体２の中心軸と一致する。

（以下、応力検出部４ａ、４ｂを総称するときは応力検
出部４と称する。

）応力検出部４は、この場合は、第２図に示す如く、円
板状の素子本体４１と電極４２，４３．４４よりなる。

電極４２は薄円板状をなし、素子本体４１の一面側に設
けられている。

一方、電極４３，４４は、はぼ弓形をなし、素子本体４
１の他面側に素子本体４１の中心を挾んで、流路方向と
直角方向に、対称形に設けられている。

素子本体４１は、この場合は、圧電素子が使用されてい
る。

而して、応力検出部４ａ、４ｂは、後に詳述する如く、
外乱力Ｐによって、受力体２に生ずる応力が零となる位
置Ａの両側に配置されている。

５は絶縁材よりなり、応力検出部４を凹部２２内に受力
体２より絶縁して封着する封着体で、この場合は、ガラ
ス材が用いられている。

第３図は第１図の電気回路６（図示せず）のブロック図
である。

図において、６Ｆは応力検出部４ａの出力を増幅処理す
る第１人力処理回路、６２は応力検出部４ｂの出力を増
幅処理する第２人力処理回路で、ゲインが可変できる構
成となっている。

６３は第１と第２人力処理回路６１．６２の出力を加算
、あるいは減算する加減算器で、この場合は、加算する
ように構成されている。

以上の構成において、管体１内に測定流体が流れると受
力体２にはカルマン渦により第１図に示す矢印のような
交番力りが作用する。

この交番力りは封着体５を介して応力検出部４に伝達さ
れる。

この場合、受力体２には、第１図に示す如く、受力体２
の中心軸をはさんで逆方向の応力変化が発生する。

而して、応力検出部４の電極４２−電極４３、電極４２
−電極４４間にはこの応力変化に対応した電気信号（た
とえば電荷の変化）が生ずる。

この変化の回数を検出することにより渦発生周波数が検
出できる。

而して、電極４２−電極４３、電極４２−電極４４間の
電気出力を差動的に処理すれば、２倍の電気出力を得る
ことができる。

而して、この応力検出部４ａ、４ｂの出力をそれぞれ第
１、第２人力処理回路で増幅した後、加減算器６３で加
算する。

一方、管路を伝播してくる振動ノイズ、たとえば、ポン
プ、コンプレッサー、ダンパーの開閉等による振動ノイ
ズの影響により、管路全体が振れる。

この振動によって、受力体２には前述交番力りが作用す
る方向に受力体２の質量分布等に基づく交番の曲げモー
メントＭαが作用する。

この交番の曲げモーメントＭαにより受力体２に生ずる
応力は応力検出部４においてノズルとして検出される。

第４図は、この曲げモーメントＭαを示したもので、Ｍ
■は渦発生によって生じた交番の曲げモーメントである
。

曲げモーメントＭαによるノイズを検出しないよう、に
したものとしては、従来例として、曲げモーメントＭα
が零となる位置Ａの位置に応力検出部が一個配置された
ものがある。

しかし、このようなものにおいては、応力検出部は厚み
を有しているので、可能なかぎり薄くしても、厚みを零
にすることはできず、また、応力検出部の中心を位置Ａ
に完全に合致させることは実際上は非常に困難で外部振
動ノイズをどうしても検出してしまう。

また、外部振動ノイズによる応力が零となる個所Ａにお
いては、測定信号の応力は小さく、応力検出部の位置が
ずれらると、測定信号のＳ／Ｎ比が悪くなる。

Ｓ／Ｎ比が悪いと、小さな信号を検出するのは困難とな
るので、測定可能領域（特に、低流量領域）が限定され
ることになる。

そこで、本考案においては、曲げモーメントＭαが零と
なる位置Ａの両側にそれぞれ応力検出部４ａ、４ｂを配
置して、たとえば、ある瞬時において、外部振動ノイズ
によるプラスの応力を応力検出部４ａで検出して、マイ
ナスの応力を応力検出部４ｂで検出して、加減算器６３
で加算して、積極的に打ち消すようにした。

而も、第２人力処理回路６２のゲインを可変できるよう
に構成したもので、第１人力処理回路のノイズ分の大き
さに、第２人力処理回路のノイズ分の大きさを調節して
容易に合わせることができる。

したがって、加減算器６３で、ノイズ分を完全にキャン
セルすることができる。

この結果、応力検出部４ａと４ｂを曲げモーメントＭα
のプラス量とマイナス量とが相互に等しくなるそれぞれ
の位置に、厳密に配置する必要がなく、応力検出部４の
凹部２２への配置が容易となり、装置の製作が安価にで
きる。

なお、応力検出部４ａ、４ｂは、第５図に略示する如く
、外部振動ノイズによる応力が零となる個所Ａと渦発生
による応力が零となる個所Ｂを挾んだＣ，Ｄの位置に配
置されてもよい。

また、第６図に略示する如く、応力検出部４ａｖ４ｂは
渦発生による応力が零となる個所Ｂを挾んだＥ、Ｆの位
置に配置されてもよ・い。

但し、この場合は、第１、第２人力処理回路６１．６２
の出力は加減算器６３で減算されるように構成されねば
ならない。

即ち、応力検出部４ａ、４ｂで検出される外部振動ノイ
ズによる応力が同符号の場合は加減算器６３で減算し、
異符号となる場合は加算するようにする。

要するに、外部振動ノイズがキャンセルされるように構
成されればよい。

なお、第１入力処理回路６１も、ゲインが可変できるも
のであってもよいことは勿論である。

なお、上述の実施例においては、受力体２′は管路１に
一端が固定され、他端が支持されたものについて説明し
たが、他端が固定されたものであってもよいことは勿論
である。

以上説明したように、本考案によれば、簡単な構成によ
り、外乱力によるノイズをきわめて小さくできて、Ｓ／
Ｎ比を改善でき、耐震性の秀れ、堅牢な流速流量測定装
置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の構成説明図、第２図は第１
図の部分説明図、第３図は第１図の電気回路のブロック
図、第４図は第１図の動作説明図、第５図、第６図は本
考案の他の実施例の要部説明図である。 １・・・・・・管体、２・・・・・・受力体、２２・・
・・・・凹部、４．４ｂ・・・・・・応力検出部、４１
・・・・・・素子本体、４２、４３．４４・・・・・・
電極、５・・・・・・封着体、６・・・・・・電気回路
、６１・・・・・・第１処理回路、６２・・・・・・第
２人力処理回路、６３・・・・・・加減算器、Ｌ・・・
・・・交番力、Ｐ・・・・・・外乱力。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. カルマン渦により受力体に作用する交番力を検出して流
   速又は流量を検出する流速流量測定装置において、前記
   受力体に設けられ前記交番力と外乱力とにもとづき前記
   受力体に生ずる応力が零となるそれぞれの位置の少なく
   とも一方の位置をはさんで設けられた２個の応力検出部
   と、該応力検出部の一方の出力を処理する第１人力処理
   回路と、前記応力検出部の他方の出力を処理しかつゲイ
   ンが可変できる第２人力処理回路と、該第２人力処理回
   路と前記第１人力処理回路との出力を加算あるいは減算
   する加減算器とを具備したことを特徴とする流速流量測
   定装置。