JP2003294505A - 誤出力防止装置及び該装置を備えた渦流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノイズによる誤計数を防止可能な、簡易な部
品構成且つ低消費電流の、渦流量計における誤出力防止
装置を提供する。 【解決手段】 流管１１内の渦発生体１２での発生渦
を、検出素子の位相変化として検出する圧電素子等の渦
信号検出センサ１３で検出する。トリガ回路１６でトリ
ガレベルを越えたセンサ１３からの出力信号をパルス化
し出力する。このパルスを積分回路２１で積分し、コン
パレータ２５，２６でこの信号の電圧と上限，下限電圧
とを比較しパルス化して出力する。論理ＩＣ３０では両
方の出力パルスを入力し論理演算を行いカウンタ回路３
１における計数値のリセットパルスを出力する。カウン
タ回路３１ではトリガ回路１６の出力パルスを計数す
る。パルス出力手段３２，３３，３４にて、計数値が所
定値になった時だけトリガ回路１６の出力パルスを出力
する。渦流量計はこの出力パルスを用いて被測定流体の
流量を計測する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、渦流量計における
誤出力防止装置及び該装置を備えた渦流量計に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、渦流量計は検出センサからの
カルマン渦信号をトリガ回路でトリガして流量信号パル
スを得ている。しかしながら、圧縮性流体の流量計測機
構においては、流量計の下流側又は上流側に設けた締切
弁を閉じて流れを停止する場合にも、気体の如き圧縮性
流体によって閉じられた管路内で流体が圧縮・膨張して
流体に移動が生じてしまい、流量検出部が流体の移動を
検知して、その流量検出部に接続した信号発信部が信号
を発信し、あたかも流量を計測した状態になるという不
都合がある。この流体揺動（脈動）によるノイズ信号以
外には、流体の圧縮性に拘らず、流量停止時等におい
て、配管の振動，電気的ノイズ等のノイズ信号が大き
く、そのノイズ信号がトリガレベルも越えた場合でも流
量信号としてパルス化され、正常な計測が阻害される場
合がある。このとき、渦流量計用の警報装置を設置して
いた場合には、警報が鳴ってしまうこととなる。

【０００３】これらの不都合は、渦流量計の如く流量範
囲が広く、流体の流速によって流量を積算検出する流量
計に顕著に見受けられる。従来の流量計測装置において
は、管路内の流量検出部とパルス信号を発生する信号部
（トリガ）との間に（シグナルコンディショナ）Ｓ／Ｎ
比を高めるため、通常フィルタを配設してあるが、フィ
ルタは流量範囲をカバーするように選定されているので
上述の不都合は解消されない。このような現象は、締切
弁を開いて連続的に圧縮性流体を流し、その流量を計測
しているときには問題ないが、実際に、締切弁は一日の
大半が閉じられていることが多いので、圧縮性流体が管
路内の脈動を流量として計数してしまう。トリガレベル
を拡大することにより、これらのノイズのトリガをある
程度抑制することは可能であるが、トリガレベルの拡大
により計測できる流量範囲も抑制されてしまう弊害があ
る。

【０００４】本出願人は、脈動による計数の状況を観察
した結果、極短時間に計数範囲にはいるような信号を発
生し、例えば１０秒位の期間を平均するとフィルタの下
限周波以下となるという点に着目して、流体の揺動によ
る誤計数を防止する誤計数防止装置を実公昭５３−１４
１９９号公報にて提案した。この考案に係る流量計にお
ける誤計数防止装置は、管路内の流量検出部に接続して
パルス信号を発信する信号発信部と該信号を計数して流
量を計数する計数機構との間に蓄積カウンタとタイマを
配設することにより、タイマの設定時間内に蓄積カウン
タが設定値に達しない場合は、上記より明らかな如く揺
動によるパルス信号の発生であるためこの誤パルス信号
は遮断されて、計数機構へ送られず、流体の揺動によっ
ては計数機構は積算を開始しないようにして誤計測を防
止したことを特徴としている。換言すると、同公報に
は、ノイズ等による誤出力パルスの周期が一般に不規則
であることに注目したデジタルフィルタが記載されてい
る。外部出力の前に、パルスをメモリ機能に入力し、あ
る設定されたパルスをメモリし、その入力されるパルス
の周期がある設定された周期以上であればメモリ内のパ
ルスをリセットさせ、ノイズによる不規則なパルスの出
力を防止する機能を備える。

【０００５】上述の誤計数防止装置のごとき、渦流量計
において使用されているデジタルフィルタ回路は、機械
的，電気的外乱によるセンサのミストリガをカットし防
止する回路であるが、このデジタルフィルタ回路は、一
定の周期以上の流量パルスが、連続して一定の数以上検
出されなければ後段の回路にパルスを伝達しないという
ものである。すなわち、このデジタルフィルタ回路は、
一定周期以上で連続して入ってこない信号を、ノイズ信
号とみなして出力しないので、外乱の影響を受け易い渦
流量計には不可欠なものである。

【０００６】図５は、従来技術による誤出力防止装置及
び該装置を用いた渦流量計の構成を示すブロック図であ
る。ここで説明する従来技術による渦流量計は、被測定
流体が流通する渦流量計の流管（測定管）１１と、流管
１１内に流れに対向して配設されカルマン渦を発生させ
る渦発生体１２と、渦発生体１２で発生したカルマン渦
の信号を検出する渦信号検出部と、渦信号検出部で検出
した信号を変換してパルスを出力する変換器とを備え、
このパルスを計測することにより被測定流体の流量又は
流速を測定するものとする。振動，流体脈動，電気的ノ
イズ等のノイズ信号による誤出力を防止するために、こ
の変換器内に誤出力防止装置（誤計数防止装置ともいえ
る）４０を備えるようにしている。渦信号検出部には渦
信号検出センサ１３が、渦発生体１２の下流側であっ
て、渦発生体１２の側面或いは流管１１の内壁に配設さ
れている。渦信号検出センサ１３は、渦発生体１２によ
り発生したカルマン渦列の渦を検出する。渦信号検出セ
ンサ１３からのカルマン渦信号を後段で処理することに
より流量又は流速が測定されることとなる。

【０００７】なお、誤出力防止装置４０は、その構成と
して、渦信号検出センサ１３として流れによる（勿論ノ
イズによるものも必然的に含むこととなる）圧力変化を
検出素子の応力変化として検出する圧電素子，ストレン
ゲージ等のセンサを用いるものに対応した装置となって
いる。その他渦信号検出センサ１３としてはシャトルピ
ストンや容量センサ等を検出素子とするものが挙げられ
るが、いずれの検出素子も圧力変化を検出し、それらの
出力（通常、アンプ１４等にて増幅）が検出素子の物理
的な変化に相当するような構成となっており、したがっ
て測定の休止や流れの停止などの後に測定を行うと休止
又は停止時の位置から測定が開始されることとなる。

【０００８】渦信号検出センサ１３からのカルマン渦信
号は、変換器へ出力される。変換器は、渦信号検出セン
サ１３によって得られた渦信号を増幅し、整形し、パル
ス信号に変換し、出力信号として出力する装置である。
図５で例示する変換器では、渦信号検出センサ１３に接
続したブリッジ（図示せず）により、一対の渦の発生毎
に１サイクルの交番電圧を発生して増幅器（アンプ）１
４によって増幅発信させるようにしてある。なお、この
ブリッジはサーミスタの場合に必要となるが、圧電素子
の場合には必要ない。アンプ１４で増幅された交番電圧
信号をフィルタ回路１５にて濾波・整形してＳ／Ｎ比を
高め、誤出力防止装置４０に入力させる。フィルタ回路
１５とトリガ回路１６と誤出力防止装置４０によってシ
グナルコンディショナを形成しているとも云える。ま
た、後述するように誤出力防止装置４０によりパルス信
号を発生させ、その出力を得、流量演算回路１７により
流量（又は流速）が演算されることから、誤出力防止装
置４０はデジタルフィルタとして機能すると云える。

【０００９】トリガ回路１６では、渦信号検出センサ１
３からの出力レベルが所定のトリガレベルを越えた時に
その信号（図示のようにアンプ１４，フィルタ回路１５
を介した信号でもよい）をパルス化し、入力された正弦
波を方形波にして出力する。

【００１０】図６は、図５の誤出力防止装置の各段にお
ける、Ｌｏｗレベルからスタートする信号例を示す図
で、図６（Ａ）は誤出力防止装置への入力信号ｂを、図
６（Ｂ）は論理ＩＣへの入力信号ｖを、図６（Ｃ）は論
理ＩＣの出力信号ｗを、図６（Ｄ）は積分回路への入力
信号ｘを、図６（Ｅ）は積分回路の出力信号ｙ，カウン
タ回路への入力信号ｚを、それぞれ示す図である。図６
に基づき、上述した検出素子においてその位相がＬｏｗ
レベルの状態で測定が開始された場合を説明する。

【００１１】図６（Ａ）の例では、トリガ回路１６から
出力され誤出力防止装置４０へ入力されるパルス信号ｂ
は、時間の経過と共に徐々に周波数が高くなっている場
合を示しており、このような状態は流量の停止後（Ｌｏ
ｗの状態で停止）、測定を再開するときの過渡的な現象
としてしばしば現れる。なお、この例では誤出力防止装
置４０の基準電圧を３Ｖ、トリガ回路１６から出力され
たトリガ信号（ＴＲＧ信号としばしば呼ぶ）ｂの電圧レ
ベルを０.２（Ｌｏｗ）〜２.４（Ｈｉｇｈ）Ｖ、微分波
形のバイアス電圧を１.３Ｖとし、後述するコンパレー
タ４５でのコンパレート電圧は、コンパレータ４５から
の出力レベルに依存するようにし、Ｌｏｗレベルからの
測定とＨｉｇｈレベルからの測定に応じて変更されるも
のとする。このパルス信号ｂの一部は、微分回路４１に
入力されてそこで微分され、微分波形をもつ信号ｖとな
る。なお、信号ｖは実際にはダイオードを用いたりして
バイアス電圧を与え、嵩上げされたものである。信号ｖ
は、ＮＡＮＤの論理ＩＣ４２へ入力され、基準電圧（３
Ｖ）との否定論理積がパルス信号ｗとして求められる。
信号ｗはＴＲＧ信号ｂの立ち上がり部分に対応する部分
にて０Ｖとなり、微分回路４１の時定数により決定され
る一定時間経過後、３Ｖとなる方形波である。信号ｗ
は、積分回路４４を容易にするよう幅の細いワンショッ
トマルチとなる。この方形波の信号ｗを微分回路４３に
て微分し、微分波形をもつパルス信号ｘを得る。ここで
微分回路４３の時定数により微分波形が決まるので信号
ｘにおけるレベル差ｘ₁とレベル差ｘ₂とは信号ｘのその
付近の周波数で決まり、周波数が低い（周期が長い）方
が低レベルまで落ちる時間があるのでｘ₁＜ｘ₂となる。
パルス信号ｘを積分回路４４にて積分し、積分信号ｙを
得て、コンパレータ４５に入力し、コンパレート電圧と
入力されたパルス信号ｙのレベルがコンパレータ４５に
て比較され、積分信号ｙのうちコンパレート電圧を上回
った部分を０Ｖとし、下回った部分を３Ｖとした方形波
をもつ信号ｚを得る。コンパレータ４５では、結果とし
てＴＲＧ信号ｂのうち一定周期以上をもつ波形が存在す
る部分のみでコンパレート電圧を下回り、クリア信号
（ＣＬＲ）を出力することとなる。このＣＬＲ信号は、
カウンタ回路３１に入力され、カウンタ回路３１でのカ
ウントをリセットする信号として使用されることとな
る。ＣＬＲ信号以外の信号の場合は、カウンタ回路３１
はアクティブなままとする。

【００１２】カウンタ回路３１では、トリガ回路１６か
ら出力されたパルス信号ｂをクロック入力（ＣＫ）にて
カウントし、その計数値を蓄積する。この計数値は、コ
ンパレータ４５からの出力信号ｚによりＣＬＲされる値
であり一定周期以上のＴＲＧ信号ｂはＣＬＲ信号により
排除されることとなる。一方、この計数値はトリガ回路
１６から入力されるパルス信号ｂが、排除される前に所
定値だけ蓄積されるか否かを判断するための値である。
カウンタ回路３１は、その計数値が所定値になっていな
い時にはＬｏｗ値を出力し、計数値が所定値であるとき
にはＨｉｇｈ値を出力するようになっている。

【００１３】パルス出力手段は、流量演算回路１７等の
計数機構へのノイズ信号を遮断することを可能とする手
段であり、結果として、パルス出力手段で出力されたパ
ルスのみを被測定流体の流量又は流速の演算に用いるこ
とで計数機構の誤計数を防止することが可能となる。パ
ルス出力手段としては、計数値がＦｕｌｌの場合にの
み、カウンタ回路３１からの出力信号でトリガ回路１６
からのＴＲＧ信号ｂに対するゲートを開け、ＴＲＧ信号
ｂを流量演算回路１７へ出力する手段が挙げられる。以
下に、その一例を図５を引き続き参照して説明する。

【００１４】ＮＡＮＤゲート３３は、カウンタ回路３１
の出力により計数値がＦｕｌｌのときもそうでないとき
もカウンタ回路３１から入力された信号を反転させて出
力するよう構成されている。ＮＡＮＤゲート３２は、Ｎ
ＡＮＤゲート３３及びトリガ回路１６と結線され、ＮＡ
ＮＤゲート３３からの出力により計数値がＦｕｌｌのと
きに、トリガ回路１６からの出力に対するゲートを閉じ
るよう構成されている。結果として、計数値がｆｕｌｌ
の場合は、カウンタ回路３１のクロック入力（ＣＫ）が
停止するため、ＣＬＲ信号が入力されない限り、すなわ
ち、ＴＲＧ信号ｂが一定周期以下とならない限りカウン
タ回路３１は、計数値ｆｕｌｌの状態を保持する。ＮＡ
ＮＤゲート３４は、カウンタ回路３１及びトリガ回路１
６と結線され、計数値がＦｕｌｌでないときにはトリガ
回路１６からの出力に対するゲートを閉じ、計数値がＦ
ｕｌｌのときにはトリガ回路１６からの出力に対するゲ
ートを開くよう構成されている。以上の構成により、カ
ウンタ回路３１における計数値が所定値に満たない場合
に、トリガ回路１６からの出力パルスを出力しない（遮
断する）。この例ではＮＡＮＤゲート３４の出力は計数
値がＦｕｌｌでない場合に常にＨｉｇｈとなり、後段の
流量演算回路１７でのカウントを不能にする。一方、カ
ウンタ回路３１における計数値がその所定値になった場
合には、トリガ回路１６からの出力パルスを（反転させ
て）出力することが可能となる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上述のごとき誤出力防
止装置は、微分回路を用い、その出力を論理ＩＣへ入力
するという構成上、消費電流が大きく、これに伴いこの
ような装置を用いた変換器や渦流量計の消費電流は大き
くなる。実際、従来の渦流量計における変換器は消費電
流が大きく、そのかなりの部分をデジタルフィルタ回路
が占めていることがわかった。

【００１６】また、上述した従来技術の渦流量計におい
て、微分回路４１，論理ＩＣ４２，微分回路４３，積分
回路４４をＦ／Ｖ回路とし、周波数に比例した電圧を出
力し、コンパレータ４５にてこの出力の電圧値をコンパ
レート電圧と比較し、カウンタ回路３１のカウンタをリ
セットするようにしてもよいが、上述の渦流量計に比べ
てさらに消費電流が大きくなってしまう。

【００１７】いずれにせよ、従来のデジタルフィルタ回
路は、微分回路とロジックＩＣの組合せ、ワンショット
ＩＣと積分回路によるＶ／Ｆ回路などの組み合わせで構
成されているが、いずれも消費電流が大きいことが欠点
であり、特に電池式の変換器を設計する上で大きな障害
となっていた。すなわち、電池寿命の仕様を短くせざる
を得なかった。

【００１８】本発明は、上述のごとき実状に鑑みてなさ
れたものであり、簡易な部品構成且つ低消費電流で、ノ
イズによる誤計数（誤出力）を防止することが可能な、
渦流量計における誤出力防止装置、及び該装置を備えた
渦流量計を提供することをその目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】第１の技術手段は、被測
定流体が流通する流管内に流れに対向して設けられた渦
発生体で発生する渦を、圧力変化を検出素子の変化とし
て検出する渦信号検出センサで検出し、該渦信号検出セ
ンサで検出された信号を計測することにより被測定流体
の流量又は流速を測定する渦流量計における誤出力防止
装置であって、前記渦信号検出センサから出力された信
号が所定のトリガレベルを越えたときにパルスを出力す
るトリガ回路と、該トリガ回路から出力されたパルスを
積分する積分回路と、該積分回路で積分された信号を入
力信号とし、該入力信号の電圧と予め定められた上限及
び下限電圧とを比較しパルス化して出力する２つのコン
パレータと、前記トリガ回路から出力されたパルスを計
数するカウンタ回路と、前記２つのコンパレータからの
両出力パルスを入力し論理演算を行い、前記カウンタ回
路における計数値のリセットに係わる信号を出力する論
理ＩＣと、前記カウンタ回路における計数値が所定の値
に満たない場合に、前記トリガ回路からの出力パルスを
出力せず、前記カウンタ回路における計数値が前記所定
の値になった場合に、前記トリガ回路からの出力パルス
を出力するパルス出力手段とを有し、前記渦流量計は前
記パルス出力手段で出力されたパルスを用いて被測定流
体の流量又は流速の演算を行うことを特徴としたもので
ある。

【００２０】第２の技術手段は、第１の技術手段に記載
の誤出力防止装置を備えたことを特徴としたものであ
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態に係
る誤出力防止装置及び該装置を用いた渦流量計の構成を
示すブロック図である。本実施形態に係る渦流量計は、
被測定流体が流通する渦流量計の流管（測定管）１１
と、流管１１内に流れに対向して配設されカルマン渦を
発生させる渦発生体１２と、渦発生体１２で発生したカ
ルマン渦の信号を検出する渦信号検出部と、渦信号検出
部で検出した信号を変換してパルスを出力する変換器と
を備え、このパルスを計測することにより被測定流体の
流量又は流速を測定するものとする。振動，流体脈動，
電気的ノイズ等のノイズ信号による誤出力を防止するた
めに、この変換器内に誤出力防止装置（誤計数防止装置
ともいえる）２０を備えるようにしている。渦信号検出
部には渦信号検出センサ１３が、渦発生体１２の下流側
であって、渦発生体１２の側面或いは流管１１の内壁に
配設されている。渦信号検出センサ１３は、渦発生体１
２により発生したカルマン渦列の渦を検出する。渦信号
検出センサ１３からのカルマン渦信号を後段で処理する
ことにより流量又は流速が測定されることとなる。ま
た、渦流量計は、測定流体すべてが流量計の測定管を通
過するような流量計としてもよいし、大口径の流管にお
ける流量を測定する場合に好適なように流管内に小口径
の渦流量計を挿入し、その部分流速から全流量を求める
挿入形渦流量計としてもよい。さらに渦発生体の形状
も、三角柱状やそうでなくとも渦発生体の両側で流れが
剥離しカルマン渦が交番発生するような形状であればよ
い。

【００２２】なお、本実施形態に係る誤出力防止装置２
０は、その構成として、渦信号検出センサ１３として流
れによる（勿論ノイズによるものも必然的に含むことと
なる）の圧力変化を検出素子の応力変化として検出する
圧電素子，ストレンゲージ等のセンサを用いるものに対
応した装置となっている。圧電素子は渦発生体１２に伴
う交番差圧を電荷変化として検出するもので、圧電素子
を渦発生体１２内の片持ち梁状の振動管に内蔵し、セン
サとして使用する。この場合、渦発生体１２の両端には
センサに交番差圧を導くための導圧孔が設けてある。な
お、導圧孔を設けない形態もある。カルマン渦の発生に
伴って渦発生体１２の圧力が交互に変化し、この交番差
圧はセンサに交番揚力を与え、その応力が圧電素子の電
荷変化となって検出されるといった仕組みになってい
る。このセンサは渦発生体１２と別体に設けても、圧電
素子を一端にのみ支持された渦発生体１２に直接内蔵し
た構造でもよい。ストレンゲージを用いたセンサは、渦
発生体１２に伴う交番差圧を歪みゲージの抵抗変化とし
て検出するもので、一対のストレンゲージを一端のみを
支持された渦発生体１２の中に内蔵し、センサとして使
用する。カルマン渦の発生に伴う渦発生体１２の交番揚
力により歪み応力を受けるストレンゲージは、ブリッジ
の２辺として構成されており、ストレンゲージの抵抗変
化を電圧変化として検出することが可能となる。その他
渦信号検出センサ１３としてはシャトルピストンや容量
センサ等を検出素子とするものが挙げられるが、いずれ
の検出素子も圧力変化を検出し、それらの出力（通常、
アンプ１４等にて増幅）が検出素子の物理的な変化に相
当するような構成となっており、したがって測定の休止
や流れの停止などの後に測定を行うと休止又は停止時の
変化（Ｈｉｇｈ「Ｈ」かＬｏｗ「Ｌ」）から測定が開始
されることとなる。

【００２３】渦信号検出センサ１３からのカルマン渦信
号は、変換器へ出力される。変換器は、渦信号検出セン
サ１３によって得られた渦信号を増幅し、整形し、パル
ス信号に変換し、出力信号として出力する装置である。
図１で例示する変換器では、渦信号検出センサ１３に接
続したブリッジ（図示せず）により、一対の渦の発生毎
に１サイクルの交番電圧を発生して増幅器（アンプ）１
４によって増幅発信させるようにしてある。なお、この
ブリッジはサーミスタの場合に必要となるが、圧電素子
の場合には必要ない。アンプ１４で増幅された交番電圧
信号をフィルタ回路１５にて濾波・整形してＳ／Ｎ比を
高め、誤出力防止装置２０に入力させる。フィルタ回路
１５とトリガ回路１６と誤出力防止装置２０によってシ
グナルコンディショナを形成しているとも云える。ま
た、後述するように誤出力防止装置２０によりパルス信
号を発生させ、その出力を得、流量演算回路１７により
流量（又は流速）が演算されることから、誤出力防止装
置２０はデジタルフィルタとして機能すると云える。

【００２４】トリガ回路１６では、渦信号検出センサ１
３からの出力レベルが所定のトリガレベルを越えた時に
その信号（図示のようにアンプ１４，フィルタ回路１５
を介した信号でもよい）をパルス化し、入力された正弦
波を方形波にして出力する。トリガ回路１６におけるト
リガレベルは、計測する最小流量の時のカルマン渦信号
が十分トリガできる大きさに設定しておく必要があり、
この設定は固定して変更不可としておいてもよいが、渦
流量計の用途に応じてこの大きさを設定可能にしておく
ことが好ましい。なお、カルマン渦による出力レベル
は、カルマン渦の特性と検出センサ１３の特性等からあ
る程度予測できる。なお、図１においては、トリガ回路
１６は従来技術（図５）との対比のため、誤出力防止装
置２０に含まれないものとして図示しているが、当然本
発明に係る誤出力防止装置２０或いは該装置２０を備え
た変換器，渦流量計に含まれるべき構成要素である。

【００２５】図２は、図１の誤出力防止装置の各段にお
ける、Ｌｏｗレベルからスタートする信号例を示す図
で、図２（Ａ）は誤出力防止装置への入力信号ｂを、図
２（Ｂ）は比較回路への入力信号ｃ及び一方のコンパレ
ータからの出力信号ｄを、図２（Ｃ）はカウンタ回路へ
の入力信号ｆを、それぞれ示す図である。また、図３
は、図１の誤出力防止装置の各段における、Ｈｉｇｈレ
ベルからスタートする信号例を示す図で、図３（Ａ）は
誤出力防止装置への入力信号ｂ′を、図３（Ｂ）は比較
回路への入力信号ｃ′及び一方のコンパレータからの出
力信号ｄ′を、図３（Ｃ）はカウンタ回路への入力信号
ｆ′を、それぞれ示す図である。図３は、上述した検出
素子においてその位相がＨｉｇｈレベルの状態で測定が
開始された場合の図であり、入力信号ｂ′の波形は図２
の信号ｂを反転したものになっている例を挙げている。
ここでは図２に基づき、上述した検出素子においてその
変化がＬｏｗレベルの状態で測定が開始された場合を説
明するが、Ｈｉｇｈレベルの場合も考え方は同じであ
る。

【００２６】図２（Ａ）の例では、トリガ回路１６から
出力され誤出力防止装置２０へ入力されるパルス信号ｂ
は、時間の経過と共に徐々に周波数が大きくなっている
場合を示しており、このような状態は流量の停止後（Ｌ
ｏｗの状態で停止）、測定を再開するときの過渡的な現
象としてしばしば現れる。なお、この例では誤出力防止
装置２０の基準電圧を３Ｖ、トリガ回路１６から出力さ
れたトリガ信号（ＴＲＧ信号としばしば呼ぶ）の電圧レ
ベルを０.２（Ｌｏｗ）／２.４（Ｈｉｇｈ）Ｖとし、後
述するコンパレータ２５でのコンパレート電圧Ｖ₁，コ
ンパレータ２６でのコンパレート電圧Ｖ₂はそれぞれ２.
０Ｖ，０.３Ｖとしている。

【００２７】このパルス信号ｂの一部は、積分回路２１
に入力されてそこで積分され、信号ｃとなる。積分回路
２１はトリガ回路１６から出力されたパルスを積分する
回路である。なお、ここでは積分回路２１として抵抗値
Ｒ₁の抵抗２２、容量Ｃ₁のコンデンサ２３から構成され
る例を示している。信号ｃは、コンパレータ２５及びコ
ンパレータ２６からなる比較回路２４に入力されるもの
とする。この例では、比較回路２４への入力は、ＴＲＧ
信号ｂを積分した信号なので、約１.４Ｖを中心に発振
し、且つ、周波数が高くなるのに従い振幅が小さくなる
（１.４Ｖに近づいていく）。２つのコンパレータ２
５，２６は、積分回路２１で積分された信号を入力信号
とし、その入力信号の信号レベル（電圧）と予め定めら
れた上限及び下限電圧とを比較しパルス化して出力する
回路である。

【００２８】コンパレータ２５では信号ｃが抵抗２７で
決まるコンパレート電圧（上限電圧）Ｖ₁と比較され、
Ｖ₁より高い部分が入力信号ｃと同期したパルス（方形
波）として出力される。結果として、コンパレータ２５
の出力は信号ｄのようになる。一方、コンパレータ２６
では信号ｃが抵抗２８で決まるコンパレート電圧（下限
電圧）Ｖ₂と比較され、Ｖ₂より低い部分以外が入力信号
ｃと同期したパルスとして出力される。なお、図２の例
では、Ｖ₂を下回ることはなく、コンパレータ２６の出
力信号ｅは全ての位置で基準電圧（３Ｖ）となっている
（図示せず）。コンパレータ２５及びコンパレータ２６
からの出力信号ｄ，ｅを論理ＩＣ３０に入力することに
より、カウンタ回路３１への入力信号ｆが得られる。ロ
ジックＩＣ３０からの出力信号ｆは、結果として、周波
数が高くなり入力波形の最小値が＋０.３Ｖを超えると
コンパレータ２６の出力は常時「Ｈ」となり、さらに周
波数が大きくなり入力波形の最大値が＋２.０を下回る
ようになるとコンパレータ２５の出力は常時「Ｈ」とな
る。コンパレータ２５及びコンパレータ２６の出力が共
に「Ｈ」となった場合にのみ、カウンタ回路３１のＣＬ
Ｒが解除され、ＣＫパルスを取り込む。また、図２の例
ではコンパレータ２６の方が先に「Ｈ」となるため、カ
ット周波数はコンパレータ２５により決定される。ＣＬ
Ｒ信号は、カウンタ回路３１に入力され、カウンタ回路
３１でのカウントをリセットする信号として使用される
こととなる。ＣＬＲ信号が入らない場合は、カウンタ回
路３１はアクティブなままとする。すなわち、一定の値
より大きい周波数ではカウンタ回路３１のカウンタが有
効になる（ＣＬＲがかからない）。尚、ＴＲＧ信号ｂの
発信が停止している状態は０.２Ｖ（Ｌｏｗ）、２.４Ｖ
（Ｈｉｇｈ）のいずれかになるが、０.２Ｖで停止した
場合は、コンパレータ２６が、２.４Ｖで停止した場合
はコンパレータ２５が出力「Ｌ」となる。結果的にＴＲ
Ｇ信号ｂが停止している状態においては、ロジックＩＣ
３０の出力信号ｆは必ずカウンタ回路３１にＣＬＲ信号
を与える。

【００２９】図２及び図３を参照した説明に関し、ＴＲ
Ｇ信号が「Ｈ」，「Ｌ」のいずれで停止した場合にも停
止時にはコンパレータ２５又はコンパレータ２６のいず
れかが必ず「Ｌ」になるため、カウンタ回路３１には常
にＣＬＲがかかることとなる。また、ＴＲＧ信号が
「Ｈ」，「Ｌ」のいずれで再開した場合にも、一定周期
以上の信号であれば、コンパレータ２５又はコンパレー
タ２６のいずれかが必ず「Ｌ」になるため、カウンタ回
路３１には常にＣＬＲがかかることとなり、一定周期以
上の信号を除外することができる。このように、周波数
が遅く、入力波形が０.３Ｖ以下，２.０Ｖ以上の振幅で
発振している場合には、コンパレータ２５又はコンパレ
ータ２６の出力は、入力に同期したパルス状になり、一
定の値より低い周波数ではカウンタ回路３１にＣＬＲが
かかることとなる。

【００３０】コンパレータ２５及びコンパレータ２６か
らの出力は、ＮＡＮＤの論理ＩＣ３０へ入力され、それ
ぞれの入力間で否定論理積がとられ、パルス信号として
出力される。図２の例を参照しても理解できるように、
論理ＩＣ３０は、Ｌｏｗレベルでの測定開始であれ、Ｈ
ｉｇｈレベルでの測定開始であれ、トリガ回路１６から
の信号ｃが一定周期以上であればＣＬＲ信号を出力する
こととなる。ここでコンパレータ２５，２６の構成によ
っては論理ＩＣ３０はＡＮＤゲートとして機能するＩＣ
でもよい。いずれにせよ、論理ＩＣ３０は、２つのコン
パレータ２５，２６からの両出力パルスを入力し論理演
算を行い、カウンタ回路３１における計数値のリセット
に係わる信号を出力できればよい。論理ＩＣ３０からの
出力（ＣＬＲ信号）により、カウンタ回路３１がリセッ
トされることとなる。

【００３１】カウンタ回路３１では、トリガ回路１６か
ら出力されたパルス信号ｂ（又はｂ′；以下同様）をロ
ジックＩＣ３２を介してカウントし、その計数値を蓄積
する。この計数値は、論理ＩＣ３０からの出力信号ｆに
よりＣＬＲされる値であり一定周期以上のＴＲＧ信号ｂ
はＣＬＲ信号により排除されることとなる。一方、この
計数値はトリガ回路１６から入力されるパルス信号ｂ
が、排除される前に所定値だけ蓄積されるか否かを判断
するための値である。カウンタ回路３１は、その計数値
が所定値になっていない時にはＬｏｗ値を出力し、計数
値が所定値であるときにはＨｉｇｈ値を出力するように
なっている。

【００３２】パルス出力手段は、流量演算回路１７等の
計数機構へのノイズ信号を遮断することを可能とする手
段であり、渦流量計において結果として、パルス出力手
段で出力されたパルスのみを被測定流体の流量又は流速
の演算に用いることで計数機構の誤計数を防止すること
が可能となる。パルス出力手段としては、カウンタ回路
３１における計数値が所定の値（Ｆｕｌｌ値）に満たな
い場合にトリガ回路１６からの出力パルスを出力せず
（遮断し）、計数値がＦｕｌｌの場合にのみ、カウンタ
回路３１からの出力信号でトリガ回路１６からのＴＲＧ
信号ｂに対するゲートを開け、ＴＲＧ信号ｂを流量演算
回路１７へ出力する手段や、カウンタ回路３１で分周を
行わないものとするとカウンタ回路３１の出力をそのま
ま流量演算回路１７へ出力する手段が挙げられる。以下
に、前者の場合の一例を図１を引き続き参照して説明す
る。

【００３３】ＮＡＮＤゲート３３は、カウンタ回路３１
の出力により計数値がＦｕｌｌのときもそうでないとき
もカウンタ回路３１から入力された信号を反転させて出
力するよう構成されている。ＮＡＮＤゲート３２は、Ｎ
ＡＮＤゲート３３及びトリガ回路１６と結線され、ＮＡ
ＮＤゲート３３からの出力により計数値がＦｕｌｌのと
きに、トリガ回路１６からの出力に対するゲートを閉じ
るよう構成されている。ＮＡＮＤゲート３４は、カウン
タ回路３１及びトリガ回路１６と結線され、計数値がＦ
ｕｌｌでないときにはトリガ回路１６からの出力に対す
るゲートを閉じ、計数値がＦｕｌｌのときにはトリガ回
路１６からの出力に対するゲートを開くよう構成されて
いる。以上の構成により、カウンタ回路３１における計
数値が所定値に満たない場合に、トリガ回路１６からの
出力パルスを出力しない（遮断する）。この例ではＮＡ
ＮＤゲート３４の出力は計数値がＦｕｌｌでない場合に
常にＨｉｇｈとなり、後段の流量演算回路１７でのカウ
ントを不能にする。一方、カウンタ回路３１における計
数値がその所定値になった場合には、トリガ回路１６か
らの出力パルスを（反転させて）出力することが可能と
なる。

【００３４】なお、上述したカウンタ回路３１及びパル
ス出力手段は、一種のメモリとして機能する。換言する
と、トリガ回路１６によりトリガレベルでトリガされた
パルスは、流量又は流速の演算を行う流量演算回路１７
へ出力する前に、全てメモリに入力される。このメモリ
は、あるメモリパルス数（上述の所定値）が設定され、
設定されたパルス数がメモリされるまでパルスは外部に
出力せず、メモリが飽和した段階から外部に出力する。
すなわち、メモリが飽和した状態では入力パルスはその
まま通し出力される。

【００３５】図４は、図１及び図２で説明した誤出力防
止装置におけるカット周波数を示す図である。本実施例
におけるカット周波数は下式（１）に基づいて計算され
る。 Ｖｃ＝Ｖ（１−ｅ＾（−ｔ／（Ｒ₁・Ｃ₁））） …（１） ここでＴＲＧ波形の最小値は０.２Ｖのため、０.２Ｖを
基準電圧とする。コンパレータ２５入力が、コンパレー
ト電圧（２.０−０.２＝１.８Ｖ）に達するまでの時間
ｔは、上式（１）において、Ｖｃ＝１.８、Ｖ＝２.２と
して、ｔ＝−Ｒ₁・Ｃ₁・Ｌｏｇ_e０.１８≒１.７１・Ｒ₁
・Ｃ₁（ｓｅｃ）となる。したがって、カット周波数ｆ
ｃは下式（２）となる。 ｆｃ＝１／（２ｔ）＝１／（３.４２・Ｒ₁・Ｃ₁） …（２） 図４は、上式（２）をグラフ化した図である。ただし、
Ｃ₁＝０.１μＦ時とする。

【００３６】次に、実際に回路を組んで、図１及び図２
で説明した誤出力防止装置における消費電流（電池寿
命）を測定した結果、常温測定で、従来のデジタルフィ
ルタに対し、本発明に係るデジタルフィルタでは大幅な
低減が確認できた。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、消費電力を抑え、電池
寿命を大幅に伸ばすことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に係る誤出力防止装置及
び該装置を用いた渦流量計の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】 図１の誤出力防止装置の各段における、Ｌｏ
ｗレベルからスタートする信号例を示す図である。

【図３】 図１の誤出力防止装置の各段における、Ｈｉ
ｇｈレベルからスタートする信号例を示す図である。

【図４】 図１及び図２で説明した誤出力防止装置にお
けるカット周波数を示す図である。

【図５】 従来技術による誤出力防止装置及び該装置を
用いた渦流量計の構成を示すブロック図である。

【図６】 図５の誤出力防止装置の各段における、Ｌｏ
ｗレベルからスタートする信号例を示す図である。

【符号の説明】 １１…流管、１２…渦発生体、１３…渦信号検出セン
サ、１４…アンプ、１５…フィルタ回路、１６…トリガ
回路、１７…流量演算回路、２０…誤出力防止回路、２
１…積分回路、２２，２７，２８…抵抗、２３…コンデ
ンサ、２４…比較装置、２５，２６…コンパレータ、３
０…論理ＩＣ、３１…カウンタ回路、３２，３３，３４
…ＮＡＮＤゲート。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定流体が流通する流管内に流れに対
   向して設けられた渦発生体で発生する渦を、圧力変化を
   検出素子の変化として検出する渦信号検出センサで検出
   し、該渦信号検出センサで検出された信号を計測するこ
   とにより被測定流体の流量又は流速を測定する渦流量計
   における誤出力防止装置であって、前記渦信号検出セン
   サから出力された信号が所定のトリガレベルを越えたと
   きにパルスを出力するトリガ回路と、該トリガ回路から
   出力されたパルスを積分する積分回路と、該積分回路で
   積分された信号を入力信号とし、該入力信号の電圧と予
   め定められた上限及び下限電圧とを比較しパルス化して
   出力する２つのコンパレータと、前記トリガ回路から出
   力されたパルスを計数するカウンタ回路と、前記２つの
   コンパレータからの両出力パルスを入力し論理演算を行
   い、前記カウンタ回路における計数値のリセットに係わ
   る信号を出力する論理ＩＣと、前記カウンタ回路におけ
   る計数値が所定の値に満たない場合に、前記トリガ回路
   からの出力パルスを出力せず、前記カウンタ回路におけ
   る計数値が前記所定の値になった場合に、前記トリガ回
   路からの出力パルスを出力するパルス出力手段とを有
   し、前記渦流量計は前記パルス出力手段で出力されたパ
   ルスを用いて被測定流体の流量又は流速の演算を行うこ
   とを特徴とする渦流量計における誤出力防止装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の誤出力防止装置を備えた
   ことを特徴とする渦流量計。