JP3234894B2 - 非定常流速の測定方法および装置 - Google Patents
非定常流速の測定方法および装置Info
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、非定常流における流体
の速度を測定する方法及び装置に関する。
の速度を測定する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】速度測定は各種の産業プロセスを最適化
するのに重要である。このような連続的な定常流の流速
を測定するため方法は既に数多く提案されている。例え
ばフロート、時間をおいた写真、レーザー速度計、或い
はスピンナーなどを用いる直接法、流体内の動圧の測定
値や流動中の流体の密度の測定値などを用いる間接法、
または熱線或いはフィルムを使用する方法などを挙げる
ことができる。
するのに重要である。このような連続的な定常流の流速
を測定するため方法は既に数多く提案されている。例え
ばフロート、時間をおいた写真、レーザー速度計、或い
はスピンナーなどを用いる直接法、流体内の動圧の測定
値や流動中の流体の密度の測定値などを用いる間接法、
または熱線或いはフィルムを使用する方法などを挙げる
ことができる。
【０００３】連続的な定常流として流れる非粘性の非圧
縮性流体に対する動圧測定に基づく速度測定方法では、
ベルヌイの式を積分して次の形で利用している。
縮性流体に対する動圧測定に基づく速度測定方法では、
ベルヌイの式を積分して次の形で利用している。
【０００４】 Ｐ＋ρｇｚ＋ρＵ２／２＝一定 (1) （但し、Ｐは流体内の局所静圧、ρは流体の局所密度、
ｇは重力加速度、ｚは高さ、Ｕは速度係数）
ｇは重力加速度、ｚは高さ、Ｕは速度係数）
【０００５】気体に対しては、ρｇｚの変動は零と考え
られる。入口圧力即ち全圧力Ｐi は次の形で表現され
る。
られる。入口圧力即ち全圧力Ｐi は次の形で表現され
る。
【０００６】 Ｐi ＝Ｐ＋ρＵ2/２ (2)
【０００７】従って速度係数は、入口圧力Ｐｉと静圧Ｐ
との差をとることによって次のように得られる。
との差をとることによって次のように得られる。
【０００８】 Ｕ＝｛2(Ｐi −Ｐ)/ρ｝1/2 (3)
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、非定常
流では速度測定の操作が特に困難である。定常的で且つ
連続的に流れる流体に利用されていた種々の速度測定方
法は、非定常流の流体には適用不可能である。
流では速度測定の操作が特に困難である。定常的で且つ
連続的に流れる流体に利用されていた種々の速度測定方
法は、非定常流の流体には適用不可能である。
【００１０】特に、上に概説した動圧の測定を基礎とす
る速度測定は非定常流には使用できない。前記ベルヌイ
の式(1) は、後述するように非定常流の流体力学方程式
においては特に速度の時間微分が含まれるため、応用で
きないのである。
る速度測定は非定常流には使用できない。前記ベルヌイ
の式(1) は、後述するように非定常流の流体力学方程式
においては特に速度の時間微分が含まれるため、応用で
きないのである。
【００１１】このため、非定常流にある流体速度を測定
するのに従来から通常利用されている方法は、事実上、
熱線風速計またはドップラ効果レーザー速度計を応用し
たものであった。しかしながら、高価で、困難で、複雑
であるこれらの技術を使用することは容易ではなく、特
にこれらは産業現場で使用するには適していない。
するのに従来から通常利用されている方法は、事実上、
熱線風速計またはドップラ効果レーザー速度計を応用し
たものであった。しかしながら、高価で、困難で、複雑
であるこれらの技術を使用することは容易ではなく、特
にこれらは産業現場で使用するには適していない。
【００１２】従って本発明の目的は、従来技術のこれら
の欠陥を除去することである。
の欠陥を除去することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、この目
的は、以下の工程、すなわち ｉ）流体の加速度が零となる複数の瞬間を検出する第１
工程、 ｉｉ）加速度零の各瞬間における流速の測定値を確定す
る第２工程、及び ｉｉｉ）加速度零の各瞬間で測定される圧力値に基づき
前記第２工程で得られた流速値を加速度零の各瞬間相互
間で補正する第３工程 を備えた非定常流速の測定方法において、第２工程では
流体の流れ方向に離れた二位置における静圧を同時に測
定し、第３工程ではこれら静圧間の圧力差を時間積分す
ることにより加速度零の各瞬間相互間における流速の変
化分を特定し、この時間積分で得られた流速の変化分を
加速度零の各瞬間において第２工程で得られる流速値に
加算することにより解決される。
的は、以下の工程、すなわち ｉ）流体の加速度が零となる複数の瞬間を検出する第１
工程、 ｉｉ）加速度零の各瞬間における流速の測定値を確定す
る第２工程、及び ｉｉｉ）加速度零の各瞬間で測定される圧力値に基づき
前記第２工程で得られた流速値を加速度零の各瞬間相互
間で補正する第３工程 を備えた非定常流速の測定方法において、第２工程では
流体の流れ方向に離れた二位置における静圧を同時に測
定し、第３工程ではこれら静圧間の圧力差を時間積分す
ることにより加速度零の各瞬間相互間における流速の変
化分を特定し、この時間積分で得られた流速の変化分を
加速度零の各瞬間において第２工程で得られる流速値に
加算することにより解決される。
【００１４】本発明はまた、上述の方法を実施するため
の装置も提供する。すなわち、本発明による非定常流速
の測定装置は、流体の加速度が零となる複数の瞬間を検
出する手段と、加速度零の各瞬間における流速の測定値
を確定する手段と、加速度零の各瞬間で測定される圧力
値に基づいて前記流速の値を加速度零の各瞬間相互間で
補正する補正手段と、該流速値を出力する手段とを備
え、特に補正手段は、流体の流れ方向に離れた二位置に
おける静圧を同時に測定する手段と、これら静圧間の圧
力差を時間積分することにより加速度零の各瞬間相互間
における流速の変化分を特定する手段と、この時間積分
で得られた流速の変化分を加速度零の各瞬間において得
られる流速値に加算する手段とを備えている。
の装置も提供する。すなわち、本発明による非定常流速
の測定装置は、流体の加速度が零となる複数の瞬間を検
出する手段と、加速度零の各瞬間における流速の測定値
を確定する手段と、加速度零の各瞬間で測定される圧力
値に基づいて前記流速の値を加速度零の各瞬間相互間で
補正する補正手段と、該流速値を出力する手段とを備
え、特に補正手段は、流体の流れ方向に離れた二位置に
おける静圧を同時に測定する手段と、これら静圧間の圧
力差を時間積分することにより加速度零の各瞬間相互間
における流速の変化分を特定する手段と、この時間積分
で得られた流速の変化分を加速度零の各瞬間において得
られる流速値に加算する手段とを備えている。
【００１５】
【作用】以下に、本発明を実施する特別な態様の説明に
先立って、本発明の速度測定の重要な特徴を説明する。
先立って、本発明の速度測定の重要な特徴を説明する。
【００１６】非定常流の流体力学の方程式は、圧力勾配
と速度の時間および空間微分とを使用して以下のように
表わされる。
と速度の時間および空間微分とを使用して以下のように
表わされる。
【００１７】
【数１】
【００１８】この数１の方程式（４）を空間的に積分す
ることによって、圧力を速度の容積積分および時間に関
するその微分の容積積分として記述できることがわか
る。
ることによって、圧力を速度の容積積分および時間に関
するその微分の容積積分として記述できることがわか
る。
【００１９】本発明者らは、このようにして速度の時間
積分および空間積分の性質を利用することにより、圧力
測定に基づいて非定常流の瞬時局所流速を測定すること
が可能であることを見出した。
積分および空間積分の性質を利用することにより、圧力
測定に基づいて非定常流の瞬時局所流速を測定すること
が可能であることを見出した。
【００２０】この積分特性は流体力学の一般定理、すな
わち流速モーメントの定理、運動エネルギー定理、ポテ
ンシャル流に対するベルヌイの第２定理、などの内の一
つによって得ることができる。
わち流速モーメントの定理、運動エネルギー定理、ポテ
ンシャル流に対するベルヌイの第２定理、などの内の一
つによって得ることができる。
【００２１】定常流とは対照的に、方程式(4) 中に速度
の時間微分が存在することは、速度と圧力との間の瞬時
的および局所的な関係を得ることが不可能であることを
示しており、従って更に時間積分が必要であることを示
している。
の時間微分が存在することは、速度と圧力との間の瞬時
的および局所的な関係を得ることが不可能であることを
示しており、従って更に時間積分が必要であることを示
している。
【００２２】これに基づいて本発明者らは、前述のよう
に以下の工程、すなわち ｉ）流体の加速度∂Ｖ／∂ｔが零となる瞬間を検出する
工程と、 ｉｉ）加速度が零の瞬間における流体速度の測定値を確
定する工程と、 ｉｉｉ）二つの静圧間の差をデジタル積分して加速度零
の瞬間同士の間の速度変化を測定する工程、とを備えた
本発明の測定法を提案するものである。
に以下の工程、すなわち ｉ）流体の加速度∂Ｖ／∂ｔが零となる瞬間を検出する
工程と、 ｉｉ）加速度が零の瞬間における流体速度の測定値を確
定する工程と、 ｉｉｉ）二つの静圧間の差をデジタル積分して加速度零
の瞬間同士の間の速度変化を測定する工程、とを備えた
本発明の測定法を提案するものである。
【００２３】本発明のその他の特徴、目的、および利点
は、限定を意図しない例示のための添付図面を参照した
以下の詳細な説明によって一層明瞭となろう。
は、限定を意図しない例示のための添付図面を参照した
以下の詳細な説明によって一層明瞭となろう。
【００２４】
【実施例】第１実施例の全般的な説明 圧力センサによって非定常流速を測定する装置の第１実
施例として、本発明者らは添付の図１に示すような障害
物10を用いたものを提案するものであり、この障害物は
流れの中に置かれ（この障害物は例えばピトー管に類似
している）、障害物上に位置する複数の圧力タップ14、1
6 および18を有している。
施例として、本発明者らは添付の図１に示すような障害
物10を用いたものを提案するものであり、この障害物は
流れの中に置かれ（この障害物は例えばピトー管に類似
している）、障害物上に位置する複数の圧力タップ14、1
6 および18を有している。
【００２５】障害物が設置されている領域の流れ速度を
ＶＯ(t)とすると、障害物上の或る点での圧力Ｐは次式
の形の法則を満足する。
ＶＯ(t)とすると、障害物上の或る点での圧力Ｐは次式
の形の法則を満足する。
【００２６】 ∂φ／∂ｔ＋Ｖ2/２＋Ｐ／ρ＝一定 (5)
【００２７】ここで、φは速度ポテンシャルを、またＶ
は前記点における速度を示し、これら２つの大きさは障
害物の外側の速度Ｖ0(ｔ) に比例し、対応する比例定数
は障害物上の前記点の位置のみに依存する。式(5) を同
一の瞬間に二点Ｍ1 とＭ2 とに適用すると、次の形の方
程式が得られる。
は前記点における速度を示し、これら２つの大きさは障
害物の外側の速度Ｖ0(ｔ) に比例し、対応する比例定数
は障害物上の前記点の位置のみに依存する。式(5) を同
一の瞬間に二点Ｍ1 とＭ2 とに適用すると、次の形の方
程式が得られる。
【００２８】 ａ(dＶ0/dt) ＋b(Ｖ0 2/2) ＋ (Ｐ1 −Ｐ2)／ρ＝０ (6)
【００２９】ここで、ａとｂとは流体力学の通常の方法
を用いて定常流で測定または計算できる二つの定数であ
る。従って、理論上、微分方程式(6) をデジタル積分す
ることによりＰ1 −Ｐ2 の測定値からＶ0(t)を得ること
が可能である。圧力差測定値Ｐ1 −Ｐ2 がマイクロコン
ピュータシステムによって入手できる場合、このシステ
ムのマイクロプロセッサは、これらデータを得るように
デジタル積分を実行するべくプログラム可能である。
を用いて定常流で測定または計算できる二つの定数であ
る。従って、理論上、微分方程式(6) をデジタル積分す
ることによりＰ1 −Ｐ2 の測定値からＶ0(t)を得ること
が可能である。圧力差測定値Ｐ1 −Ｐ2 がマイクロコン
ピュータシステムによって入手できる場合、このシステ
ムのマイクロプロセッサは、これらデータを得るように
デジタル積分を実行するべくプログラム可能である。
【００３０】しかしながら、微分方程式(6) のデジタル
積分は、Ｖとして得られた値を定期的にリセットしない
と誤差値を導く恐れのあるデジタル誤差を発生する。こ
の目的のために、本発明者らは、方程式(6) では加速度
の値Ｖ0 '(t) が零の瞬間に速度値 Ｖ0(t)を与えている
という事実を利用することを提案するものである。更に
詳しく、この対応する瞬間はＰ1 −Ｐ2 の測定値から直
接観察でき、それによってＶ0(t)をデジタル積分するプ
ロセスと無関係に前記の瞬間における速度Ｖ0を計算す
ることが可能となる。
積分は、Ｖとして得られた値を定期的にリセットしない
と誤差値を導く恐れのあるデジタル誤差を発生する。こ
の目的のために、本発明者らは、方程式(6) では加速度
の値Ｖ0 '(t) が零の瞬間に速度値 Ｖ0(t)を与えている
という事実を利用することを提案するものである。更に
詳しく、この対応する瞬間はＰ1 −Ｐ2 の測定値から直
接観察でき、それによってＶ0(t)をデジタル積分するプ
ロセスと無関係に前記の瞬間における速度Ｖ0を計算す
ることが可能となる。
【００３１】図１に示すように、これは、非定常流の流
体速度Ｖ0(t)の方向と平行に延びる障害物10の中に円筒
領域12を設け、これに静圧タップ14と16とを距離Ｌの間
隔をあけてタップ間の圧力差がρＬ(dＶ0/dt) となるよ
うにすることによって達成することができる。これらの
圧力タップの間では方程式(6) を次式(7) のように表す
ことができる。
体速度Ｖ0(t)の方向と平行に延びる障害物10の中に円筒
領域12を設け、これに静圧タップ14と16とを距離Ｌの間
隔をあけてタップ間の圧力差がρＬ(dＶ0/dt) となるよ
うにすることによって達成することができる。これらの
圧力タップの間では方程式(6) を次式(7) のように表す
ことができる。
【００３２】 (dＶ0/dt) ＋ (Ｐ1 −Ｐ2)／ρＬ＝０ (7)
【００３３】通常の場合は、静圧タップ14と16とを障害
物10の円筒部分に貫通する小孔によって形成して夫々圧
力計に接続してもよい。
物10の円筒部分に貫通する小孔によって形成して夫々圧
力計に接続してもよい。
【００３４】図１に示すシステムは、好ましくは入口点
での動圧に感度をもつ圧力タップ18を有している。この
入口圧力タップ18は、障害物の先端（好ましくは半球状
キャップで構成）の入口点において貫通すると共に圧力
計に接続された小孔によって形成することができる。
での動圧に感度をもつ圧力タップ18を有している。この
入口圧力タップ18は、障害物の先端（好ましくは半球状
キャップで構成）の入口点において貫通すると共に圧力
計に接続された小孔によって形成することができる。
【００３５】このような状況の下で、本発明の方法は、
本質的に以下の工程、すなわち ｉ）タップ14と16とで測定された二つの静圧Ｐ1 とＰ2
とが等しいことを検出することにより流体の加速度が零
となる瞬間を検出する第１工程と、 ｉｉ）タップ18によって測定された入口圧力とタップ14
によって測定された静圧Ｐ1 とに基づいて、次式 Ｖ＝｛2(ＰIMPACT−Ｐ1)／ρ｝1/2 (8) を用いて加速度が零の瞬間における流体速度の測定値を
確定する第２工程と、 ｉｉｉ）前記式(6) をデジタル積分して加速度が零の瞬
間同士の間の速度変化を測定する第３工程、とからなる
ものである。
本質的に以下の工程、すなわち ｉ）タップ14と16とで測定された二つの静圧Ｐ1 とＰ2
とが等しいことを検出することにより流体の加速度が零
となる瞬間を検出する第１工程と、 ｉｉ）タップ18によって測定された入口圧力とタップ14
によって測定された静圧Ｐ1 とに基づいて、次式 Ｖ＝｛2(ＰIMPACT−Ｐ1)／ρ｝1/2 (8) を用いて加速度が零の瞬間における流体速度の測定値を
確定する第２工程と、 ｉｉｉ）前記式(6) をデジタル積分して加速度が零の瞬
間同士の間の速度変化を測定する第３工程、とからなる
ものである。
【００３６】第３工程ｉｉｉ）において、方程式(7) を
直接に積分することもでき、通常はこのほうが方程式
(6) を積分するよりも当然ながら処理が速く、と言うの
は各瞬間においてＶ0 2を演算する必要がないからであ
る。
直接に積分することもでき、通常はこのほうが方程式
(6) を積分するよりも当然ながら処理が速く、と言うの
は各瞬間においてＶ0 2を演算する必要がないからであ
る。
【００３７】第２実施例の全般的な説明 図１に示すように入口点に動圧に対する感度をもつ圧力
タップを設けることは有利である。しかしながら、例え
ば内部流れに対しては他のやり方で実施することもで
き、図２のＡ、Ｂ、およびＣ図に示すように、流路断面
積を狭くすることにより速度変化を生じさせてもよい。
タップを設けることは有利である。しかしながら、例え
ば内部流れに対しては他のやり方で実施することもで
き、図２のＡ、Ｂ、およびＣ図に示すように、流路断面
積を狭くすることにより速度変化を生じさせてもよい。
【００３８】図２のＡ図は、先端に集束する第１部分22
をもつ整形されたダクト20を示しており、この第１部分
は円筒状の第２部分24で終端している。円筒状部分24に
は二つの静圧タップ25と26とが圧力Ｐ1 とＰ2 とを測定
するために配置されており、第１部分22には別の圧力タ
ップが圧力Ｐ3 を測定するために配置されている。
をもつ整形されたダクト20を示しており、この第１部分
は円筒状の第２部分24で終端している。円筒状部分24に
は二つの静圧タップ25と26とが圧力Ｐ1 とＰ2 とを測定
するために配置されており、第１部分22には別の圧力タ
ップが圧力Ｐ3 を測定するために配置されている。
【００３９】図２のＢ図は、狭隘部３２を有する別のダ
クト30を示している。一定断面積の円筒部分34に配置さ
れた二つの静圧タップ35と36は圧力Ｐ1 とＰ2 を測定す
るものであり、狭隘部32に設置された第３の静圧タップ
37は圧力Ｐ3 を測定するものである。
クト30を示している。一定断面積の円筒部分34に配置さ
れた二つの静圧タップ35と36は圧力Ｐ1 とＰ2 を測定す
るものであり、狭隘部32に設置された第３の静圧タップ
37は圧力Ｐ3 を測定するものである。
【００４０】図２のＣ図は、狭隘部42を有する別のダク
ト40を示している。狭隘部42に配置された二つの静圧タ
ップ45と46は圧力Ｐ1 とＰ2 を測定し、ダクト40の太い
部分に配置された第３の静圧タップ47は、圧力Ｐ3 を測
定する。
ト40を示している。狭隘部42に配置された二つの静圧タ
ップ45と46は圧力Ｐ1 とＰ2 を測定し、ダクト40の太い
部分に配置された第３の静圧タップ47は、圧力Ｐ3 を測
定する。
【００４１】図２のＡ、Ｂ、又はＣ図に示すシステムの
一つを用いて、以下の工程、即ち ｉ）前記タップ25と26、35と36、または45と46によって
測定された静圧Ｐ1 とＰ2 とが等しくなる時点を検出
し、流体の加速度が零となる瞬間を検出する工程と、 ｉｉ）例えば35と37、または45と47のような対応するタ
ップ同士で測定された圧力差Ｐ1 −Ｐ3 に基づいて、次
式 Ｖ＝｛2(Ｐ1 −Ｐ3)／ρ｝1/2 (9) を用いて加速度が零の瞬間における流体速度の測定値を
確定する工程と、 ｉｉｉ）圧力差Ｐ1 −Ｐ2 を積分することにより加速度
が零の瞬間同士の間の速度変化を測定する工程、とによ
って問題の流体速度を測定することが可能である。
一つを用いて、以下の工程、即ち ｉ）前記タップ25と26、35と36、または45と46によって
測定された静圧Ｐ1 とＰ2 とが等しくなる時点を検出
し、流体の加速度が零となる瞬間を検出する工程と、 ｉｉ）例えば35と37、または45と47のような対応するタ
ップ同士で測定された圧力差Ｐ1 −Ｐ3 に基づいて、次
式 Ｖ＝｛2(Ｐ1 −Ｐ3)／ρ｝1/2 (9) を用いて加速度が零の瞬間における流体速度の測定値を
確定する工程と、 ｉｉｉ）圧力差Ｐ1 −Ｐ2 を積分することにより加速度
が零の瞬間同士の間の速度変化を測定する工程、とによ
って問題の流体速度を測定することが可能である。
【００４２】従って、定常流において静圧または全圧力
を測定するための装置に使用されるあらゆる形状寸法
は、本発明の方法において、加速度が零のときに瞬時的
に定常ベルヌイ定理が成り立つことから、実時間での１
方向パルス流の非定常流速を得るのに使用することがで
きる。これは、この使用装置が乱流剥離を起こさないと
言うことを前提としており、従って形状が流線形化され
ていない形状（例えば内部流れのためのダイアフラム）
は除外される。
を測定するための装置に使用されるあらゆる形状寸法
は、本発明の方法において、加速度が零のときに瞬時的
に定常ベルヌイ定理が成り立つことから、実時間での１
方向パルス流の非定常流速を得るのに使用することがで
きる。これは、この使用装置が乱流剥離を起こさないと
言うことを前提としており、従って形状が流線形化され
ていない形状（例えば内部流れのためのダイアフラム）
は除外される。
【００４３】上述の実施例においては、流体の加速度が
零となる瞬間を二つの静圧タップでの測定値が等しいこ
とを検知して検出している。これは、流速を演算するこ
とにより加速度が零となる瞬間を検出するようにしても
よい。
零となる瞬間を二つの静圧タップでの測定値が等しいこ
とを検知して検出している。これは、流速を演算するこ
とにより加速度が零となる瞬間を検出するようにしても
よい。
【００４４】第１の特別な実施例 本発明者らは、添付の図３に示すような三つの圧力タッ
プが取り付けられたピトー管形式の障害物を有する第１
測定システムを製作した。この測定システムの幾何学的
特性はピトー管のための ISO標準3966-1977(F)を満足す
るものである。この標準は実施例として選ばれたもので
ある。
プが取り付けられたピトー管形式の障害物を有する第１
測定システムを製作した。この測定システムの幾何学的
特性はピトー管のための ISO標準3966-1977(F)を満足す
るものである。この標準は実施例として選ばれたもので
ある。
【００４５】更に詳細に説明すると、図３は図１の例と
類似した障害物50を示しており、この障害物50は、非定
常流と平行に延びる一定断面積の円筒状の第１部分を有
し、非定常流と交差して延びる第２部分54によってその
後端部53に至っている。円筒状の第１部分52の先端は先
細となっていて軸心対称の凸型外囲をなしている。円筒
状部分52と54とは好ましくは同一の直径ｄを有する。
類似した障害物50を示しており、この障害物50は、非定
常流と平行に延びる一定断面積の円筒状の第１部分を有
し、非定常流と交差して延びる第２部分54によってその
後端部53に至っている。円筒状の第１部分52の先端は先
細となっていて軸心対称の凸型外囲をなしている。円筒
状部分52と54とは好ましくは同一の直径ｄを有する。
【００４６】両部分52と54とを継ぐ遷移部分55は平均半
径３ｄの円の１／４の形状をしている。第１静圧タップ
Ｐ1 は円筒状部分52の先端56から或る距離を置いて設け
られている。静圧Ｐ1 のための第１圧力タップ51は、通
常は先端56から距離８ｄの所に設けられる。
径３ｄの円の１／４の形状をしている。第１静圧タップ
Ｐ1 は円筒状部分52の先端56から或る距離を置いて設け
られている。静圧Ｐ1 のための第１圧力タップ51は、通
常は先端56から距離８ｄの所に設けられる。
【００４７】静圧Ｐ2 のための第２静圧タップ57は円筒
状部分52の第１タップから下流の位置に設けられてい
る。第２静圧タップ57は、典型的には第１タップ51から
１００mmの位置に配置される。第２タップ57は好ましく
は第２部分54の軸から距離８ｄの個所に配置される。
状部分52の第１タップから下流の位置に設けられてい
る。第２静圧タップ57は、典型的には第１タップ51から
１００mmの位置に配置される。第２タップ57は好ましく
は第２部分54の軸から距離８ｄの個所に配置される。
【００４８】第３圧力タップ58は、入口圧力に感度を有
するように軸上で先端56の前端部に形成されている。第
１差圧センサｃ１は圧力タップ51と58との間に設けられ
ている。これは圧力差ＰIMPACT−Ｐ1 を示す信号を生じ
る。第２差圧センサｃ２は圧力タップ51と57との間に設
けられている。これは圧力Ｐ1 −Ｐ2 に相当する信号を
生じる。別の方式として、これらの差圧は前記各圧力タ
ップに感度を有する三つの絶対圧力センサを使用して得
ることもできる。
するように軸上で先端56の前端部に形成されている。第
１差圧センサｃ１は圧力タップ51と58との間に設けられ
ている。これは圧力差ＰIMPACT−Ｐ1 を示す信号を生じ
る。第２差圧センサｃ２は圧力タップ51と57との間に設
けられている。これは圧力Ｐ1 −Ｐ2 に相当する信号を
生じる。別の方式として、これらの差圧は前記各圧力タ
ップに感度を有する三つの絶対圧力センサを使用して得
ることもできる。
【００４９】センサｃ１とセンサｃ２の両者に接続され
た圧力Ｐ1 のための圧力タップ51は二重にされており、
それによってｃ１への流体接続長がｃ２による測定に影
響を与えず、またその逆も同様となるようになってい
る。圧力センサｃ１とｃ２は前置増幅器を介して以下の
機能を行うマイクロコンピュータ即ち小型電子インター
フェースに接続されている。
た圧力Ｐ1 のための圧力タップ51は二重にされており、
それによってｃ１への流体接続長がｃ２による測定に影
響を与えず、またその逆も同様となるようになってい
る。圧力センサｃ１とｃ２は前置増幅器を介して以下の
機能を行うマイクロコンピュータ即ち小型電子インター
フェースに接続されている。
【００５０】このマイクロコンピュータの機能は、圧力
(ＰIMPACT−Ｐ1)と (Ｐ1-Ｐ2)を得ること；流速の計
算；および速度に比例するアナログ信号の出力；であ
る。
(ＰIMPACT−Ｐ1)と (Ｐ1-Ｐ2)を得ること；流速の計
算；および速度に比例するアナログ信号の出力；であ
る。
【００５１】前述の図３に示した測定システムは、 (Ｐ
1 −Ｐ2)＝０の各瞬間（即ち速度の各極限値のとき）に
おけるベルヌイの定理（定常流の定理）、すなわち(10)
式のＰ1 ＋ρｖ2/２＝ＰIMPACT、従って(8) 式のｖ＝
｛2(ＰIMPACT−Ｐ1)／ρ｝1/2を利用している。これに
より、速度計算プロセスへの取り込みと、速度の各極限
値で速度をリセットすることとの両方を可能にしてい
る。
1 −Ｐ2)＝０の各瞬間（即ち速度の各極限値のとき）に
おけるベルヌイの定理（定常流の定理）、すなわち(10)
式のＰ1 ＋ρｖ2/２＝ＰIMPACT、従って(8) 式のｖ＝
｛2(ＰIMPACT−Ｐ1)／ρ｝1/2を利用している。これに
より、速度計算プロセスへの取り込みと、速度の各極限
値で速度をリセットすることとの両方を可能にしてい
る。
【００５２】個々の期間に変換するに当たって、この演
算は、 ｖn+1 ＝ｖn ＋Δｔ (Ｐ1 −Ｐ2)／ρＬ (11) となり、ここで (Ｐ1-Ｐ2)＝０の場合は、(8) 式から ｖ＝｛2(ＰIMPACT−Ｐ1)／ρ｝1/2 となる。
算は、 ｖn+1 ＝ｖn ＋Δｔ (Ｐ1 −Ｐ2)／ρＬ (11) となり、ここで (Ｐ1-Ｐ2)＝０の場合は、(8) 式から ｖ＝｛2(ＰIMPACT−Ｐ1)／ρ｝1/2 となる。
【００５３】この特別な演算スケジュールは実施例とし
て選んだものである。演算の精度を上げるためには別の
数値積分法を選ぶことも可能である。
て選んだものである。演算の精度を上げるためには別の
数値積分法を選ぶことも可能である。
【００５４】この演算プロセスのフローチャートを図４
に示す。図４において、初期化ステップ60の後に、マイ
クロコンピュータ即ち電子インターフェースはステップ
61で圧力差Ｐ1-Ｐ2 とＰIMPACT−Ｐ1 の取込みを進め
る。
に示す。図４において、初期化ステップ60の後に、マイ
クロコンピュータ即ち電子インターフェースはステップ
61で圧力差Ｐ1-Ｐ2 とＰIMPACT−Ｐ1 の取込みを進め
る。
【００５５】ステップ61には前述の第１工程ｉ）に対応
する試験ステップ62が続いており、このステップ62内で
マイクロコンピュータ即ち電子インターフェースが圧力
Ｐ1とＰ2 とが等しいか否かを検出する。
する試験ステップ62が続いており、このステップ62内で
マイクロコンピュータ即ち電子インターフェースが圧力
Ｐ1とＰ2 とが等しいか否かを検出する。
【００５６】圧力Ｐ1 とＰ2 とが等しい場合、試験ステ
ップ62は速度演算を開始するステップ（工程ｉｉ）に引
き継がれ、そこではまた速度が方程式(8) に基づいてそ
の夫々の極限値にリセットされる。ステップ63がこのス
テップに対応する。
ップ62は速度演算を開始するステップ（工程ｉｉ）に引
き継がれ、そこではまた速度が方程式(8) に基づいてそ
の夫々の極限値にリセットされる。ステップ63がこのス
テップに対応する。
【００５７】試験ステップ62で否定的な結果が出ると、
その次には方程式(11)に基づく積分ステップ64が控えて
いる。ステップ64は前述の工程ｉｉｉ）に相当する。速
度はステップ65内で表示される。
その次には方程式(11)に基づく積分ステップ64が控えて
いる。ステップ64は前述の工程ｉｉｉ）に相当する。速
度はステップ65内で表示される。
【００５８】最近の電子計算機（ＰＣ型マイクロコンピ
ュータ）の演算速度はこの種の演算をリアルタイムで実
行可能である。微小時間Δｔ（1/5000秒）の間にシステ
ムは圧力測定値を入手して対応する流体速度を演算し、
流速に比例したアナログ信号を出力する。
ュータ）の演算速度はこの種の演算をリアルタイムで実
行可能である。微小時間Δｔ（1/5000秒）の間にシステ
ムは圧力測定値を入手して対応する流体速度を演算し、
流速に比例したアナログ信号を出力する。
【００５９】図３に示す測定システムは、自動車エンジ
ンの吸気中にパルス流を形成する非定常流の速度の測定
を可能とするものである。結果として得られた測定値は
熱線式風速計で得られたものと比較して完全に満足すべ
きものであり、80Hzまでのパルス周波数について試験さ
れた。流れの非常に速い変動割合は限界としては現れな
い。
ンの吸気中にパルス流を形成する非定常流の速度の測定
を可能とするものである。結果として得られた測定値は
熱線式風速計で得られたものと比較して完全に満足すべ
きものであり、80Hzまでのパルス周波数について試験さ
れた。流れの非常に速い変動割合は限界としては現れな
い。
【００６０】得られた結果は図５に示す通りであり、こ
こでＵＰＴ（非定常ピトー管）と表示された実線が本発
明のシステムを使用して得られた測定曲線、ＨＷＡと表
示された破線が従来の熱線式風速計による方法を使用し
て得られた測定曲線を示している。図示の曲線の平均速
度誤差は１．７５％、流量の平均過少見積りは０．５％
である。
こでＵＰＴ（非定常ピトー管）と表示された実線が本発
明のシステムを使用して得られた測定曲線、ＨＷＡと表
示された破線が従来の熱線式風速計による方法を使用し
て得られた測定曲線を示している。図示の曲線の平均速
度誤差は１．７５％、流量の平均過少見積りは０．５％
である。
【００６１】第２の特別な実施例 本発明者らは、単一の流速方向と平行に延びる平板壁上
に配置された二つの静圧タップのみを有する第２測定シ
ステムを製作した。
に配置された二つの静圧タップのみを有する第２測定シ
ステムを製作した。
【００６２】一般的に言うと、流れが平行となる円筒状
の部分が得られなかったり、或いはまた十分な精度で測
定できるような圧力差Ｐ1-Ｐ2 を得るには係る部分が短
すぎたりするというような場合が生じることがある。こ
のような場合には、加速度零は二つの静圧の比較ではな
く速度の演算によって検出される。
の部分が得られなかったり、或いはまた十分な精度で測
定できるような圧力差Ｐ1-Ｐ2 を得るには係る部分が短
すぎたりするというような場合が生じることがある。こ
のような場合には、加速度零は二つの静圧の比較ではな
く速度の演算によって検出される。
【００６３】この第２の特別な実施例において、本発明
者らは運動エネルギー定理、即ち次の数２で示される方
程式(12)を使用することも提案する。
者らは運動エネルギー定理、即ち次の数２で示される方
程式(12)を使用することも提案する。
【００６４】
【数２】
【００６５】方程式(12)で、ＰｖσとＰｖD は、夫々Σ
に亘る速度によって生じた力、およびＤにおいて摩擦に
よって消耗される力であり、この後者は零と見做すこと
ができる（図６参照）。
に亘る速度によって生じた力、およびＤにおいて摩擦に
よって消耗される力であり、この後者は零と見做すこと
ができる（図６参照）。
【００６６】成型ダクト70と領域Ｄに入ってくる流れ
は、図６に示すようにダクトの外側境界部Σ0 が静止流
体中にあって大気圧と等しい圧力Ｐ0 にある場合である
と考えることができる。
は、図６に示すようにダクトの外側境界部Σ0 が静止流
体中にあって大気圧と等しい圧力Ｐ0 にある場合である
と考えることができる。
【００６７】流れと平行に延在するダクト70の壁71上の
静圧タップ73の一つで測定された静圧をＰで表し、また
ダクトの入口72がそこでの圧力損失が小さくなるように
十分に流線形化されているものとする。このような場合
では、次式 αρＬ（∂ｖ／∂ｔ）＝（Ｐ−Ｐ0)＋ρｖ2/２ (13) が得られる。ここでαは次の数３で示される式(14)によ
って表される。
静圧タップ73の一つで測定された静圧をＰで表し、また
ダクトの入口72がそこでの圧力損失が小さくなるように
十分に流線形化されているものとする。このような場合
では、次式 αρＬ（∂ｖ／∂ｔ）＝（Ｐ−Ｐ0)＋ρｖ2/２ (13) が得られる。ここでαは次の数３で示される式(14)によ
って表される。
【００６８】
【数３】
【００６９】数３で示される式(14)のαは、以下に説明
する要領で一度だけ計算された速度分布の特性係数であ
る。ｖ+ はデイメンションなしの速度である。
する要領で一度だけ計算された速度分布の特性係数であ
る。ｖ+ はデイメンションなしの速度である。
【００７０】方程式(13)は方程式(7) と同様に供給速度
に対する初期値を必要とし、その数値積分は各種の誤差
（概算誤差、測定誤差、等々）のために時間と共にドリ
フトする可能性がある。前述したように、これらの問題
は、全圧力タップ74を流れの中に置き、加速度が零のと
きにベルヌイの定理を応用することによって解決され
る。
に対する初期値を必要とし、その数値積分は各種の誤差
（概算誤差、測定誤差、等々）のために時間と共にドリ
フトする可能性がある。前述したように、これらの問題
は、全圧力タップ74を流れの中に置き、加速度が零のと
きにベルヌイの定理を応用することによって解決され
る。
【００７１】方程式(13)を解くにはダクト入口の寸法形
状に関係する係数αの知識も必要とするが、これは一度
だけ測定すればよい。これは各種の要領で行うことがで
き、例えば、比較キャリブレーションによる方法、或い
は周期Ｔを有する周期的な流速を直接評価して行う方法
などがある。
状に関係する係数αの知識も必要とするが、これは一度
だけ測定すればよい。これは各種の要領で行うことがで
き、例えば、比較キャリブレーションによる方法、或い
は周期Ｔを有する周期的な流速を直接評価して行う方法
などがある。
【００７２】速度差ｖ(n+kT)−ｖ(n) が零であれば、α
の見積り値は良好である。そうでないときには、αを適
当な値になるように増加または減少する（これは１に非
常に近い）。
の見積り値は良好である。そうでないときには、αを適
当な値になるように増加または減少する（これは１に非
常に近い）。
【００７３】更に詳細に説明すれば、図７は入口72が拡
がっている流線形ダクト70を示している。その壁71上に
ダクトの入口から距離Ｌを置いて配置され且つセンサｃ
１に接続された静圧タップ73が静圧Ｐを測定する。
がっている流線形ダクト70を示している。その壁71上に
ダクトの入口から距離Ｌを置いて配置され且つセンサｃ
１に接続された静圧タップ73が静圧Ｐを測定する。
【００７４】センサｃ２に接続された第２の圧力タップ
74はダクトの中央に設置され、入口圧力即ち全圧力Ｐ
IMPACTを測定する。
74はダクトの中央に設置され、入口圧力即ち全圧力Ｐ
IMPACTを測定する。
【００７５】この測定方法のアルゴリズムの構成は前述
した第１実施例と同様である。
した第１実施例と同様である。
【００７６】従って、この速度測定法は本質的に次の工
程、即ち ａ）次の方程式(15) ｖｎ＋１＝ｖｎ−（Δt／αρＬ）（Ｐ−Ｐ０＋ρ（ｖｎ）２／２） (15)を積分することによって零加速の瞬間における速度の変
化を確定する工程と、 ｂ）上述の演算結果を観察することにより、即ち ｖｎ＋１＝ｖｎ (16) の瞬間をモニタすることにより流体加速度が零である瞬
間を検出する工程と、 ｃ）ｖｎ＋１＝ｖｎのときに次の式(17)、即ち ｖ＝｛２（ＰＩＭＰＡＣＴ−Ｐ１）／ρ｝１／２ (17) を利用して速度の値をリセットする工程、とを有してい
る。
程、即ち ａ）次の方程式(15) ｖｎ＋１＝ｖｎ−（Δt／αρＬ）（Ｐ−Ｐ０＋ρ（ｖｎ）２／２） (15)を積分することによって零加速の瞬間における速度の変
化を確定する工程と、 ｂ）上述の演算結果を観察することにより、即ち ｖｎ＋１＝ｖｎ (16) の瞬間をモニタすることにより流体加速度が零である瞬
間を検出する工程と、 ｃ）ｖｎ＋１＝ｖｎのときに次の式(17)、即ち ｖ＝｛２（ＰＩＭＰＡＣＴ−Ｐ１）／ρ｝１／２ (17) を利用して速度の値をリセットする工程、とを有してい
る。
【００７７】流線形化された入口72を有する図７に示し
た円管70で行った実地試験では、直径５６mm、長さＬ＝
７０mm（外側大気と圧力センサ73との間の距離）の前記
円管を自動車エンジンの吸入システムの上流端に設置し
たが、この試験では正確な管内速度の測定が可能である
ことが確認された。
た円管70で行った実地試験では、直径５６mm、長さＬ＝
７０mm（外側大気と圧力センサ73との間の距離）の前記
円管を自動車エンジンの吸入システムの上流端に設置し
たが、この試験では正確な管内速度の測定が可能である
ことが確認された。
【００７８】モーメント流の定理を使用した変形実施例 モーメント流れの定理を利用した別の実施例を以下に説
明する。
明する。
【００７９】添付の図８に略示したように、直径ｄ（断
面積Ｓ）の円筒状ダクト内に流れを発生させ、この円筒
には距離Ｌを隔てて二つの静圧タップＰ1 とＰ2 を取り
つける。領域Ｄは閉鎖面Σを有する容積で、このΣは圧
力タップＰ1 とＰ2 が位置する二つの断面積Ｓ部分で長
さが限定されている。
面積Ｓ）の円筒状ダクト内に流れを発生させ、この円筒
には距離Ｌを隔てて二つの静圧タップＰ1 とＰ2 を取り
つける。領域Ｄは閉鎖面Σを有する容積で、このΣは圧
力タップＰ1 とＰ2 が位置する二つの断面積Ｓ部分で長
さが限定されている。
【００８０】ダクト内の流れに対して従来通りの近似を
行い、またこの場合についてモーメント流れの定理を応
用すると（軸上に投影して）、次の式が得られる。
行い、またこの場合についてモーメント流れの定理を応
用すると（軸上に投影して）、次の式が得られる。
【００８１】
【数４】
【００８２】ここでｑm は質量流速で、外部の力Ｆext
の和として表される粘性力はしばしば省略可能である。
の和として表される粘性力はしばしば省略可能である。
【００８３】定常状態にあってはこの方程式は次のよう
になる。
になる。
【００８４】
【数５】
【００８５】ここで、β1 とβ2 とは速度分布を特徴付
ける係数で、Ｕq はダクトの軸に沿った速度である。
ける係数で、Ｕq はダクトの軸に沿った速度である。
【００８６】初めに面積Ｓに亘って、次に長さＬに亘っ
て第１項を積分すると次の式が得られる。
て第１項を積分すると次の式が得られる。
【００８７】ρＬＳ(dＵq/dt）＋ρ（Ｕq 2/2)(β1-β2)
Ｓ＝ (Ｐ1-Ｐ2)Ｓ
Ｓ＝ (Ｐ1-Ｐ2)Ｓ
【００８８】ここで流量 dＵq/dtの変動は速度分布に無
関係である。速度分布が確立されているとするとβ1 は
β2 に等しい。従って流量は圧力差 (Ｐ1-Ｐ2)の関数と
して求めることができる。
関係である。速度分布が確立されているとするとβ1 は
β2 に等しい。従って流量は圧力差 (Ｐ1-Ｐ2)の関数と
して求めることができる。
【００８９】従って、この測定方法は次のように実施す
ることができる。 ｉ）流体の加速度が零の瞬間、即ちセンサＰ1 とＰ2 と
で検出された圧力が等しい瞬間を検出し、 ｉｉ）加速度が零の瞬間に流体速度を前述のようにベル
ヌイの定理を基礎として測定し、 ｉｉｉ）加速度零の瞬間同士の間の速度変化を、以下の
式 ρＬＳ(dＵq/dt) ＝ (Ｐ1-Ｐ2)Ｓ を数値積分して測定する。
ることができる。 ｉ）流体の加速度が零の瞬間、即ちセンサＰ1 とＰ2 と
で検出された圧力が等しい瞬間を検出し、 ｉｉ）加速度が零の瞬間に流体速度を前述のようにベル
ヌイの定理を基礎として測定し、 ｉｉｉ）加速度零の瞬間同士の間の速度変化を、以下の
式 ρＬＳ(dＵq/dt) ＝ (Ｐ1-Ｐ2)Ｓ を数値積分して測定する。
【００９０】本発明は前述した実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の精神の中に入るすべての変形に及ぶ
ものである。
ではなく、本発明の精神の中に入るすべての変形に及ぶ
ものである。
【００９１】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明の測定方法
は、工業設備において、設備の低価格性、単純性と信頼
性との組み合わせで高いパルス化流量レートで非定常流
の流速を監視することを可能とするものである。
は、工業設備において、設備の低価格性、単純性と信頼
性との組み合わせで高いパルス化流量レートで非定常流
の流速を監視することを可能とするものである。
【図１】本発明の第１実施例による三つの圧力タップを
取り付けたピトー管型障害物の略図である。
取り付けたピトー管型障害物の略図である。
【図２】Ａ、ＢおよびＣ図は別の実施例の夫々の障害物
形状を示す略図である。
形状を示す略図である。
【図３】第１実施例による三つの圧力タップを有するピ
トー管型障害物の更に詳細な説明図である。
トー管型障害物の更に詳細な説明図である。
【図４】第１実施例で実行される測定方法のフローチャ
ート図である。
ート図である。
【図５】第１実施例を実施して得られた測定結果を示す
線図である。
線図である。
【図６】本発明の別の実施例に係る障害物を示す略図で
ある。
ある。
【図７】本発明の更に別の実施例に係る障害物を示す略
図である。
図である。
【図８】変形実施例のダクトを示す略図である。
１０，５０：障害物、 １４，１６，２５，２６，３５，３６，５１，５７，７
３：静圧タップ、 １８，２２，５８，７４；入口圧力タップ、 ３０，４０，７０：ダクト、 ３２，４２：狭隘部、 ３７，４７：第３静圧タップ、 ７２： ダクト入口、 ｃ１，ｃ２：圧力センサ。
３：静圧タップ、 １８，２２，５８，７４；入口圧力タップ、 ３０，４０，７０：ダクト、 ３２，４２：狭隘部、 ３７，４７：第３静圧タップ、 ７２： ダクト入口、 ｃ１，ｃ２：圧力センサ。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−139020（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01P 5/14 - 5/175
Claims (20)
- 【請求項１】 流体の加速度が零となる複数の瞬間を検
出する第１工程、加速度零の各瞬間における流速の測定
値を確定する第２工程、及び加速度零の各瞬間で測定さ
れる圧力値に基づき前記第２工程で得られた流速値を加
速度零の各瞬間相互間で補正する第３工程を備えた非定
常流速の測定方法において、 第２工程では流体の流れ方向に離れた二位置における静
圧を同時に測定し、第３工程ではこれら静圧間の圧力差
を時間積分することにより加速度零の各瞬間相互間にお
ける流速の変化分を特定し、この時間積分で得られた流
速の変化分を加速度零の各瞬間において第２工程で得ら
れる流速値に加算することを特徴とする非定常流速の測
定方法。 - 【請求項２】 流体の加速度が零となる複数の瞬間を検
出する前記第１工程を、現在の流速の演算によって実行
することを特徴とする請求項１に記載の測定方法。 - 【請求項３】 流体の加速度が零となる複数の瞬間を検
出する第１工程を二つの静圧タップから得られる情報の
等しさを検出することにより実行することを特徴とする
請求項１に記載の測定方法。 - 【請求項４】 前記第２工程において、次式 Ｖ＝｛２(ＰＩＭＰＡＣＴ−Ｐ１)／ρ｝１／２ (8) （但し、Ｖは速度係数、Ｐ１は静圧、ρは流体の局所密
度、ＰＩＭＰＡＣＴは流体の入口全圧力） に基づいて加速度零の複数の瞬間の流速を確定すること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の測定
方法。 - 【請求項５】 前記第３工程において、次式 ａ(dＶＯ／dt)＋ｂ(ＶＯ ２／２)＋(Ｐ１−Ｐ２)／ρ＝０ (6) （但し、ａとｂは使用システムの定数、ＶＯは速度係
数、Ｐ１とＰ２はシステムの二位置で同一の瞬間に測定
した圧力、ρは流体の局所密度） を積分することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１
項に記載の測定方法。 - 【請求項６】 前記第３工程において、次式 (dＶＯ／dt)＋(Ｐ１−Ｐ２)／ρＬ＝０ (7) （但し、ＶＯは速度係数、Ｐ１とＰ２はシステムの二位
置で同一の瞬間に測定した圧力、Ｌは二つの測定位置間
の距離、ρは流体の局所密度） を積分することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１
項に記載の測定方法。 - 【請求項７】 前記第３工程において、次式 αρＬ・∂ｖ／∂ｔ＝(Ｐ−ＰＯ)＋ρｖ２／２ (13) （但し、αは運動エネルギー係数、ｖは流速、ρは流体
の局所密度、Ｌはダクトの開口と圧力Ｐを測定する静圧
タップとの間の距離、ＰＯは大気圧） を積分することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１
項に記載の測定方法。 - 【請求項８】 請求項１〜７のいずれか１項による方法
を実行することにより流体の非定常流速を測定するため
の装置であって、流体の加速度が零となる複数の瞬間を
検出する手段と、加速度零の各瞬間における流速の測定
値を確定する手段と、加速度零の各瞬間で測定される圧
力値に基づいて前記流速の値を加速度零の各瞬間相互間
で補正する補正手段と、該流速値を出力する手段とを備
えたものにおいて、 前記補正手段は、流体の流れ方向に離れた二位置におけ
る静圧を同時に測定する手段と、これら静圧間の圧力差
を時間積分することにより加速度零の各瞬間相互間にお
ける流速の変化分を特定する手段と、この時間積分で得
られた流速の変化分を加速度零の各瞬間において得られ
る流速値に加算する手段とを備えていることを特徴とす
る非定常流速の測定装置。 - 【請求項９】 流体の加速度が零となる複数の瞬間を検
出する手段が、流体の流れ方向に異なる位置に配置され
た二つの静圧タップ(14, 16)と、これら静圧タップで測
定された二位置における圧力が互いに等しくなる時をモ
ニタする手段とを備えたことを特徴とする請求項８に記
載の測定装置。 - 【請求項１０】 流体の加速度が零となる複数の瞬間を
検出する手段が、前記演算された流速をモニタする手段
を備えたことを特徴とする請求項８に記載の測定装置。 - 【請求項１１】 流体の加速度が零となる複数の瞬間を
検出する手段が、流体の流れ方向に異なる位置に配置さ
れた三つの圧力タップを有するピトー管型の障害物を含
むことを特徴とする請求項８または９に記載の測定装
置。 - 【請求項１２】 前記障害物における流れと平行な延在
部分(51)に間隔をあけて配置された二つの静圧タップ(5
1, 57)と、前記障害物先端の入口圧力タップ(58)と、二
つの差圧センサ(c1, c2)または三つの絶対圧センサとを
備えたことを特徴とする請求項１１に記載の測定装置。 - 【請求項１３】 加速度が零となる複数の瞬間に測定さ
れた流速を確定する手段が、次式 Ｖ＝｛２（ＰＩＭＰＡＣＴ−Ｐ１）／ρ｝１／２ (8) を利用し、また流速の変化分を特定する手段が、次式 (dＶＯ／dt)＋(Ｐ１−Ｐ２)／ρＬ＝０ (7) （但し、ＶＯ及びＶは速度係数、ＰＩＭＰＡＣＴは流体
の入口全圧力、Ｐ１及びＰ２はシステムの二位置で同一
の瞬間に測定した圧力、ρは流体の局所密度、Ｌは二つ
の測定位置間の距離） を利用するものであることを特徴とする請求項１２に記
載の測定装置。 - 【請求項１４】 狭隘部と三つの圧力タップとを有する
ダクトを備えたことを特徴とする請求項８または９に記
載の測定装置。 - 【請求項１５】 加速度零の複数の瞬間を検出する手段
はダクトの一定断面積部分で距離を隔てて測定された前
記二つの静圧が互いに等しくなる時を検出する手段を備
え、加速度零の複数の瞬間における流速の測定値を確定
する手段は前記二つの静圧の一方とダクトの断面積変化
領域で測定された第３の圧力との圧力差を利用するもの
であり、流速の変化分を特定する手段は前記二つの静圧
間の圧力差を積分するものであることを特徴とする請求
項１４に記載の測定装置。 - 【請求項１６】 前記二つの静圧をダクトの一定断面積
部分で距離を隔てた二位置からとり、これに対して前記
第３の圧力をダクトの拡開した開口からとっていること
を特徴とする請求項１５に記載の測定装置。 - 【請求項１７】 前記二つの静圧をダクトの一定断面積
部分で距離を隔てた二位置からとり、これに対して前記
第３の圧力を前記ダクトの狭隘部からとっていることを
特徴とする請求項１５に記載の測定装置。 - 【請求項１８】 前記二つの静圧をダクトの一定断面積
部分の狭隘部で距離を隔てた二位置からとり、これに対
して前記第３の圧力を前記狭隘部から距離を置いた位置
で測定していることを特徴とする請求項１６に記載の測
定装置。 - 【請求項１９】 流線形ダクト(70)と、該ダクトの壁上
の静圧センサ(73)及び全圧力センサ(74)とを含むことを
特徴とする請求項８または１８に記載の測定装置。 - 【請求項２０】 加速度零の複数の瞬間を検出する手段
が前記演算された流速をモニタし、加速度零の複数の瞬
間における流速を確定する手段が、次式 Ｖ＝｛２（ＰＩＭＰＡＣＴ−Ｐ１）／ρ｝１／２ (17) を利用し、さらに加速度零の複数の瞬間同士の間の流速
の変化分を特定する手段が、次式 ｖｎ＋１＝ｖｎ−(Δｔ／αρＬ){Ｐ−ＰＯ＋ρ(ｖｎ)２／２} (15) （但し、αは運動エネルギー係数、ρは流体の局所密
度、Ｌは静圧タップ(73)とダクト入口との間の距離、Ｐ
は静圧、ＰＯは大気圧、ＰＩＭＰＡＣＴは全圧力、ｖは
流速で、ｖｎは或る瞬間ｎにおける流速、ｖｎ＋１は瞬
間ｎ＋１における流速に対応し、Ｐ１は静圧である。） を利用するものであることを特徴とする請求項１９に記
載の測定装置。
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