JPH0139531B2 - - Google Patents
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- JPH0139531B2 JPH0139531B2 JP4008381A JP4008381A JPH0139531B2 JP H0139531 B2 JPH0139531 B2 JP H0139531B2 JP 4008381 A JP4008381 A JP 4008381A JP 4008381 A JP4008381 A JP 4008381A JP H0139531 B2 JPH0139531 B2 JP H0139531B2
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- Japan
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- signal
- detection signal
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- liquid
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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
- G01F1/74—Devices for measuring flow of a fluid or flow of a fluent solid material in suspension in another fluid
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、気泡を含む液体の流れ、すなわち、
気液二相流の流路中に検出器を挿入し、該検出器
に接触する気液の状態を電気信号に変換して、電
圧に変化として検出し、信号処理器を介して検出
信号を矩形波に整形し、該矩形波から前記検出器
による気泡の貫通時間及び貫通頻度を測定する方
法であつて、従来方法における測定の誤差を僅少
ならしめる為の新規な信号処理方法に関するもの
である。
気液二相流の流路中に検出器を挿入し、該検出器
に接触する気液の状態を電気信号に変換して、電
圧に変化として検出し、信号処理器を介して検出
信号を矩形波に整形し、該矩形波から前記検出器
による気泡の貫通時間及び貫通頻度を測定する方
法であつて、従来方法における測定の誤差を僅少
ならしめる為の新規な信号処理方法に関するもの
である。
一般に、この種の測定には、鋭く尖つた金属線
の先端に、点状の微細な電極を設けると共に、前
記金属線を例えば同軸で包む金属細管を対電極と
する一対の電極を構成して電圧を加え、点電極が
気泡を貫通することによる電流変化を検出する点
電極式検出器や、あるいは光学的に、例えば光フ
アイバーに光線を入射し、検出器の先端が液相に
接している場合には反射光が少く、気泡中にある
場合には反射光の多いことを利用して、接触する
気液の状態を電気信号に変換して検出する光学的
検出器、更に又熱伝達量の変化を利用し、接触す
る気液の状態を電気信号に変換して検出するフイ
ルム抵抗体を使つた検出器等が用いられている。
而してそれらいづれの検出器を使用した場合にお
いても、原理的には検出器から得られる信号は、
第１図イに示すが如き気液各相の境界が明瞭な矩
形波となるべき筈であるが、現実には各検出器の
形状や材質、及びそれらと関連した乾燥速度や応
答特性等の影響により、第１図ロに示すが如く、
気液各相への移行を示す信号は指数函数的な波形
となり、立上りと立下りに遅れを伴うのが普通で
ある。こうした波形においては、気液の境界が該
波形のどの部分に対応するのか不明確である為、
信号の立上りから立下りまでと、立下りから立上
りまでを、それぞれ気液各相の存在時間としてと
らえようとする場合には、前記検出器の出力波形
の処理を行つて、気液各相の真の存在時間に対応
する矩形波に整形する必要があり、この過程にお
ける信号処理の方法如何によつては大きな測定誤
差を生ずる恐れがあつた。
の先端に、点状の微細な電極を設けると共に、前
記金属線を例えば同軸で包む金属細管を対電極と
する一対の電極を構成して電圧を加え、点電極が
気泡を貫通することによる電流変化を検出する点
電極式検出器や、あるいは光学的に、例えば光フ
アイバーに光線を入射し、検出器の先端が液相に
接している場合には反射光が少く、気泡中にある
場合には反射光の多いことを利用して、接触する
気液の状態を電気信号に変換して検出する光学的
検出器、更に又熱伝達量の変化を利用し、接触す
る気液の状態を電気信号に変換して検出するフイ
ルム抵抗体を使つた検出器等が用いられている。
而してそれらいづれの検出器を使用した場合にお
いても、原理的には検出器から得られる信号は、
第１図イに示すが如き気液各相の境界が明瞭な矩
形波となるべき筈であるが、現実には各検出器の
形状や材質、及びそれらと関連した乾燥速度や応
答特性等の影響により、第１図ロに示すが如く、
気液各相への移行を示す信号は指数函数的な波形
となり、立上りと立下りに遅れを伴うのが普通で
ある。こうした波形においては、気液の境界が該
波形のどの部分に対応するのか不明確である為、
信号の立上りから立下りまでと、立下りから立上
りまでを、それぞれ気液各相の存在時間としてと
らえようとする場合には、前記検出器の出力波形
の処理を行つて、気液各相の真の存在時間に対応
する矩形波に整形する必要があり、この過程にお
ける信号処理の方法如何によつては大きな測定誤
差を生ずる恐れがあつた。
本発明は、特にこの点の改良を主とした新規な
信号処理方法であつて、測定精度の向上を計ろう
とするものである。
信号処理方法であつて、測定精度の向上を計ろう
とするものである。
一般に、検出器から得られる検出信号を矩形波
に変換する場合の信号処理方法として、従来から
広く用いられているスライス方式の他、微分方式
のあることは既に公知である。
に変換する場合の信号処理方法として、従来から
広く用いられているスライス方式の他、微分方式
のあることは既に公知である。
スライス方式は検出器の応答特性に基いて得ら
れた計算値により、検出信号のしきい値を固定的
に設定し、出力波形の一定のレベルで矩形波に変
換することにより、気液各相の存在時間並びに出
現頻度を決定していた。
れた計算値により、検出信号のしきい値を固定的
に設定し、出力波形の一定のレベルで矩形波に変
換することにより、気液各相の存在時間並びに出
現頻度を決定していた。
然しながら、前記した如く実際の信号は検出器
自体の応答特性や、被測定流体の物性等の影響に
より、検出信号の振幅状態に複雑な変動状態を呈
する為、固定したしきい値による処理方法では、
複雑な信号状態に対応した精度の高い測定値を得
ることができなかつた。例えば気相レベルから液
相レベルに向う検出信号が充分に液相レベルに到
達せず、しきい値以上の所で折返したような場
合、測定原理上、スライス方式においてはしきい
値以上で折返した液相信号はすべて気相信号とみ
なす為、ボイド率の誤差を大きくしてしまうとい
つた欠点があつた。
自体の応答特性や、被測定流体の物性等の影響に
より、検出信号の振幅状態に複雑な変動状態を呈
する為、固定したしきい値による処理方法では、
複雑な信号状態に対応した精度の高い測定値を得
ることができなかつた。例えば気相レベルから液
相レベルに向う検出信号が充分に液相レベルに到
達せず、しきい値以上の所で折返したような場
合、測定原理上、スライス方式においてはしきい
値以上で折返した液相信号はすべて気相信号とみ
なす為、ボイド率の誤差を大きくしてしまうとい
つた欠点があつた。
斯かるスライス方式の欠点を除去するものとし
て提案されたのが、微分方式と呼ばれる方法であ
る。
て提案されたのが、微分方式と呼ばれる方法であ
る。
微分方式では検出信号を微分回路に入れ、勾配
の時間的変化を演算させ、ある一定以上の勾配を
以て矩形波に整形する方法である。
の時間的変化を演算させ、ある一定以上の勾配を
以て矩形波に整形する方法である。
而してこの方式においては、検出信号を立上り
と立下りの近傍で矩形波に変換する為、信号の立
上りから立下りまでの時間を比較的正確に計測す
ることが可能であり、前記スライス方式に比較す
ると、原理的には検出信号に対して、より忠実な
信号処理を期待し得るものであるが、微分回路の
基本的な動作特性として、液相から気相、又は気
相から液相への移行を示す場合のような検出信号
の大きな変化のみならず、該検出信号に重畳した
雑多な雑音をも検出し、然かも雑音の検出信号の
方が、気液の相変化の検出信号よりも勾配の時間
的変化が急峻である為、微分処理後には雑音に起
因するパルスの方が、相変化時の検出信号による
パルスよりも大きくなるという場合もあり、微分
方式による計測精度の維持は、検出信号に重畳す
る雑音が少い場合、若しくは雑音除去の前処理が
適切に行われている場合に限定されるという難点
があつた。
と立下りの近傍で矩形波に変換する為、信号の立
上りから立下りまでの時間を比較的正確に計測す
ることが可能であり、前記スライス方式に比較す
ると、原理的には検出信号に対して、より忠実な
信号処理を期待し得るものであるが、微分回路の
基本的な動作特性として、液相から気相、又は気
相から液相への移行を示す場合のような検出信号
の大きな変化のみならず、該検出信号に重畳した
雑多な雑音をも検出し、然かも雑音の検出信号の
方が、気液の相変化の検出信号よりも勾配の時間
的変化が急峻である為、微分処理後には雑音に起
因するパルスの方が、相変化時の検出信号による
パルスよりも大きくなるという場合もあり、微分
方式による計測精度の維持は、検出信号に重畳す
る雑音が少い場合、若しくは雑音除去の前処理が
適切に行われている場合に限定されるという難点
があつた。
本発明方式は、前記の如き従来方法の欠点にか
んがみ提案されたものであつて、複雑な検出信号
の振幅変化に対応して、しきい値を気液各相への
移行毎に自動的に追従変化させ、常に検出信号の
立上りと立下りの近傍数％程度の位置で、矩形波
に整形することにより測定精度の向上を計ろうと
するものである。
んがみ提案されたものであつて、複雑な検出信号
の振幅変化に対応して、しきい値を気液各相への
移行毎に自動的に追従変化させ、常に検出信号の
立上りと立下りの近傍数％程度の位置で、矩形波
に整形することにより測定精度の向上を計ろうと
するものである。
次に本発明方式による実施例の回路構成、並び
に動作原理を図に従つて説明する。
に動作原理を図に従つて説明する。
第２図において、正のピークホールド回路（信
号変化の正の傾斜に対する最大値をホールドする
回路）２は、検出器１からの検出信号ａの振幅変
化に対して、各気相レベル毎の最大電圧値をホー
ルドする回路であり、高位のしきい値設定回路３
は、前記ホールド回路２からの出力に応動して、
各気相レベルにおける最大電圧値から、予め設定
した所定率（例えば数％〜10数％程度）下つた所
に、そのしきい値を設定する回路である。一方、
負のピークホールド回路（信号変化の負の傾斜に
対する最小値をホールドする回路）５は、検出信
号ａの振幅変化に対して、各液相レベル毎の最小
電圧値をホールドする回路であり、低位のしきい
値設定回路６は、前記負のホールド回路５からの
出力に応動して各液相復帰レベルにおける最小電
圧値から、予め設定した所定率（例えば数％〜10
数％程度）上つた所に、そのしきい値を設定する
回路である。比較回路４は、検出器１からの検出
信号ａと、前記高位のしきい値設定回路３からの
出力とを比較し、両信号の電圧が一致した時点、
すなわち第３図において、検出信号の波形ａと、
しきい値設定回路３の出力波形ｂとが交る点、例
えば時間t2，t4，t6において、それぞれパルスを
発生し、帰還回路ｅを介して前記ホールド回路５
に対し、該回路５のホールド状態をリセツトする
為の信号を出力すると共に、同時にフリツプフロ
ツプ回路８を動作せしめて矩形波の信号を出力せ
しめる。而して負のホールド回路５のホールド状
態は、前記パルス信号によつてリセツトされ、同
時に新に次の液相レベルのしきい値が検出信号ａ
に対して、先に設定した所定率だけ高い値に自動
的に追従し設定される。一方、比較回路７は検出
信号ａと前記低位のしきい値設定回路６からの出
力ｃとを比較し、両信号の電圧が一致した時点、
すなわち第３図において、検出信号の波形ａとし
きい値設定回路６からの出力波形ｃとが交る点、
例えば時間t1，t3，t5において、それぞれパルス
を発生し、帰還回路ｆを介して前記正のホールド
回路２に対し、該回路２のホールド状態をリセツ
トする為の信号を出力すると共に、同時にフリツ
プフロツプ回路８を動作せしめて矩形波の信号を
出力せしめる。
号変化の正の傾斜に対する最大値をホールドする
回路）２は、検出器１からの検出信号ａの振幅変
化に対して、各気相レベル毎の最大電圧値をホー
ルドする回路であり、高位のしきい値設定回路３
は、前記ホールド回路２からの出力に応動して、
各気相レベルにおける最大電圧値から、予め設定
した所定率（例えば数％〜10数％程度）下つた所
に、そのしきい値を設定する回路である。一方、
負のピークホールド回路（信号変化の負の傾斜に
対する最小値をホールドする回路）５は、検出信
号ａの振幅変化に対して、各液相レベル毎の最小
電圧値をホールドする回路であり、低位のしきい
値設定回路６は、前記負のホールド回路５からの
出力に応動して各液相復帰レベルにおける最小電
圧値から、予め設定した所定率（例えば数％〜10
数％程度）上つた所に、そのしきい値を設定する
回路である。比較回路４は、検出器１からの検出
信号ａと、前記高位のしきい値設定回路３からの
出力とを比較し、両信号の電圧が一致した時点、
すなわち第３図において、検出信号の波形ａと、
しきい値設定回路３の出力波形ｂとが交る点、例
えば時間t2，t4，t6において、それぞれパルスを
発生し、帰還回路ｅを介して前記ホールド回路５
に対し、該回路５のホールド状態をリセツトする
為の信号を出力すると共に、同時にフリツプフロ
ツプ回路８を動作せしめて矩形波の信号を出力せ
しめる。而して負のホールド回路５のホールド状
態は、前記パルス信号によつてリセツトされ、同
時に新に次の液相レベルのしきい値が検出信号ａ
に対して、先に設定した所定率だけ高い値に自動
的に追従し設定される。一方、比較回路７は検出
信号ａと前記低位のしきい値設定回路６からの出
力ｃとを比較し、両信号の電圧が一致した時点、
すなわち第３図において、検出信号の波形ａとし
きい値設定回路６からの出力波形ｃとが交る点、
例えば時間t1，t3，t5において、それぞれパルス
を発生し、帰還回路ｆを介して前記正のホールド
回路２に対し、該回路２のホールド状態をリセツ
トする為の信号を出力すると共に、同時にフリツ
プフロツプ回路８を動作せしめて矩形波の信号を
出力せしめる。
而して正のホールド回路２のホールド状態は、
前記パルス信号によつてリセツトされ、同時に新
に次の気相レベルのしきい値が、検出信号ａに対
して所定率だけ低い値に自動的に追従し設定され
る。第３図においてａ，ｂ，ｃ，ｄで表わした波
形は、前記第２図におけるａ，ｂ，ｃ，ｄ各点の
信号の波形であつて気相レベルにおける検出信号
ａに追従して変化する一点鎖線ｂが、ホールド状
態の正のピーク電圧より前記所定率（例えば数％
〜10数％程度）低く設定された高位のしきい値信
号であつて、気相レベルにおいては検出信号ａに
追従して増加し、信号ａが減少し始めたあとはそ
の最大値がホールドされる。
前記パルス信号によつてリセツトされ、同時に新
に次の気相レベルのしきい値が、検出信号ａに対
して所定率だけ低い値に自動的に追従し設定され
る。第３図においてａ，ｂ，ｃ，ｄで表わした波
形は、前記第２図におけるａ，ｂ，ｃ，ｄ各点の
信号の波形であつて気相レベルにおける検出信号
ａに追従して変化する一点鎖線ｂが、ホールド状
態の正のピーク電圧より前記所定率（例えば数％
〜10数％程度）低く設定された高位のしきい値信
号であつて、気相レベルにおいては検出信号ａに
追従して増加し、信号ａが減少し始めたあとはそ
の最大値がホールドされる。
而して前記高位のしきい値信号ｂと検出信号ａ
との交点、すなわち両電圧の一致時点例えば時間
t2，t4，t6のそれぞれを以つて、気相から液相へ
の移行点と定める。液相レベルにおける検出信号
ａに追従して変化する破線ｃは、ホールド状態に
ある負のピーク電圧値より前記所定率（例えば数
％〜10数％程度）高く設定された低位のしきい値
信号であつて、液相レベルにおいては検出信号ａ
の追従して減少し、信号ａが増加し始めたあと
は、その最小値がホールドされる。
との交点、すなわち両電圧の一致時点例えば時間
t2，t4，t6のそれぞれを以つて、気相から液相へ
の移行点と定める。液相レベルにおける検出信号
ａに追従して変化する破線ｃは、ホールド状態に
ある負のピーク電圧値より前記所定率（例えば数
％〜10数％程度）高く設定された低位のしきい値
信号であつて、液相レベルにおいては検出信号ａ
の追従して減少し、信号ａが増加し始めたあと
は、その最小値がホールドされる。
而して前記低位のしきい値信号ｃと検出信号ａ
との交点、すなわち両電圧の一致時点例えば時間
t1，t3，t5のそれぞれを以て気相から液相への移
行点と定める。
との交点、すなわち両電圧の一致時点例えば時間
t1，t3，t5のそれぞれを以て気相から液相への移
行点と定める。
以上に詳述した如く、本発明方式では、測定に
際し、検出信号の正及び負のピークホールド値と
高位及び低位のしきい値との比率を、測定条件に
最も適した値に設定するという処理を行うだけ
で、複雑な検出信号の振幅変化に対応して自動的
に追従し、第３図からも明らかなように、検出信
号ａの変化に対し、その得られる出力信号ｄは極
めて速い応答性を有し、且確実な信号として出力
され高精度の測定結果が得られるばかりでなく、
更に必要に応じて、前記比率を調整することによ
つて、検出信号に重畳するノイズの除去効果をよ
り高めることができる等極めて実用効果の高い発
明であるということができる。
際し、検出信号の正及び負のピークホールド値と
高位及び低位のしきい値との比率を、測定条件に
最も適した値に設定するという処理を行うだけ
で、複雑な検出信号の振幅変化に対応して自動的
に追従し、第３図からも明らかなように、検出信
号ａの変化に対し、その得られる出力信号ｄは極
めて速い応答性を有し、且確実な信号として出力
され高精度の測定結果が得られるばかりでなく、
更に必要に応じて、前記比率を調整することによ
つて、検出信号に重畳するノイズの除去効果をよ
り高めることができる等極めて実用効果の高い発
明であるということができる。
第１図イは理想波形、ロは実際の検出波形。第
２図は本発明実施例の構成図であつて、１は検出
器、２は正のピークホールド回路、３は高位のし
きい値設定回路、４及び７は比較回路、５は負の
ピークホールド回路、６は低位のしきい値設定回
路、８はフリツプフロツプ回路。第３図は第２図
に示したａ，ｂ，ｃ，ｄ各点における波形を表し
たもので、ａは検出信号、ｂ及びｃはそれぞれ高
位及び低位のしきい値信号、ｄは出力波形。
２図は本発明実施例の構成図であつて、１は検出
器、２は正のピークホールド回路、３は高位のし
きい値設定回路、４及び７は比較回路、５は負の
ピークホールド回路、６は低位のしきい値設定回
路、８はフリツプフロツプ回路。第３図は第２図
に示したａ，ｂ，ｃ，ｄ各点における波形を表し
たもので、ａは検出信号、ｂ及びｃはそれぞれ高
位及び低位のしきい値信号、ｄは出力波形。
Claims (1)
- １ 気泡を含む液体の流路中に検出器を挿入し、
該検出器に接触する気液の状態を電気信号に変換
し、信号処理器を介して気泡通過時間に対応する
矩形波に整形し、該矩形波により被測定流体にお
けるボイド率及び気泡通過頻度を検出測定する装
置において、前記検出器によつて得られる検出信
号の気相レベルにおける最大電圧値と、液相レベ
ルにおける最小電圧値とを、それぞれホールドす
る正・負のピークホールド回路と、該回路からの
出力に応動して、気相レベルのホールド電圧値に
対しては、所定率低いしきい値を設定し、液相レ
ベルのホールド電圧値に対しては、所定率高いし
きい値を設定する二つのしきい値設定回路と、該
回路からの出力電圧と検出信号の電圧とを、比較
回路を通じてそれぞれ比較し、両電圧が一致した
時点でパルス信号を発生させ、該パルス信号によ
り、前記正・負のピークホールド回路にホールド
されている両電圧値をそれぞれ交互にリセツトす
ると共に、フリツプフロツプ回路により検出信号
の立上りと立下りの近傍で、検出信号を矩形波に
整形することを特徴とする気液二相流のボイド率
測定装置における信号処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4008381A JPS57153219A (en) | 1981-03-18 | 1981-03-18 | Signal treatment in void rate measuring device of two phase flow of gas and liquid |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4008381A JPS57153219A (en) | 1981-03-18 | 1981-03-18 | Signal treatment in void rate measuring device of two phase flow of gas and liquid |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57153219A JPS57153219A (en) | 1982-09-21 |
| JPH0139531B2 true JPH0139531B2 (ja) | 1989-08-22 |
Family
ID=12571000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4008381A Granted JPS57153219A (en) | 1981-03-18 | 1981-03-18 | Signal treatment in void rate measuring device of two phase flow of gas and liquid |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57153219A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2025253696A1 (ja) * | 2024-06-06 | 2025-12-11 | 三菱重工業株式会社 | ボイド率取得方法、ボイド率取得装置、及びプログラム |
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|---|---|---|---|---|
| JP5987866B2 (ja) * | 2014-07-04 | 2016-09-07 | 三浦工業株式会社 | エコノマイザ制御装置、エコノマイザ及びボイラ |
-
1981
- 1981-03-18 JP JP4008381A patent/JPS57153219A/ja active Granted
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| WO2025253696A1 (ja) * | 2024-06-06 | 2025-12-11 | 三菱重工業株式会社 | ボイド率取得方法、ボイド率取得装置、及びプログラム |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57153219A (en) | 1982-09-21 |
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