JPH028245B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH028245B2 JPH028245B2 JP58007279A JP727983A JPH028245B2 JP H028245 B2 JPH028245 B2 JP H028245B2 JP 58007279 A JP58007279 A JP 58007279A JP 727983 A JP727983 A JP 727983A JP H028245 B2 JPH028245 B2 JP H028245B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vortex
- ultrasonic
- phase
- output
- phase detector
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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-
- 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
- G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
- G01F1/20—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
- G01F1/32—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters
- G01F1/325—Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl
- G01F1/3282—Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl for detecting variations in infrasonic, sonic or ultrasonic waves, due to modulation by passing through the swirling fluid
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、超音波式渦流量計に関するものであ
る。
る。
カルマン渦の周波数が流速に比例することを利
用した渦流量計は広く利用されている。
用した渦流量計は広く利用されている。
渦流量計は流路を形成する管内に渦発生体が設
置され、上記渦発生体の上流側から流入した流体
は上記渦発生体の下流側に流出するが、流体の流
れに応じて上記渦発生体の左右にはカルマン渦が
発生することになる。
置され、上記渦発生体の上流側から流入した流体
は上記渦発生体の下流側に流出するが、流体の流
れに応じて上記渦発生体の左右にはカルマン渦が
発生することになる。
而して、上記発生したカルマン渦を測定するこ
とによつて、流体の流量または流速を測定するこ
とができる。
とによつて、流体の流量または流速を測定するこ
とができる。
例えば、従来公知の渦流量計としては、実公昭
57−25141号によつて開示されたものがある。
57−25141号によつて開示されたものがある。
これは超音波発振器が管路を横切るように超音
波を発射し、これを受信した超音波受信器からの
受信器の位相と出力波の位相を適宜フエイズシフ
ターによ移相したものを位相比較器により比較す
るように構成したものであり、上記位相比較器の
出力の直流成分によりフエイズシフターのシフト
量を適切に制御すると共に、その交流成分をカル
マン渦信号として取り出すもである。
波を発射し、これを受信した超音波受信器からの
受信器の位相と出力波の位相を適宜フエイズシフ
ターによ移相したものを位相比較器により比較す
るように構成したものであり、上記位相比較器の
出力の直流成分によりフエイズシフターのシフト
量を適切に制御すると共に、その交流成分をカル
マン渦信号として取り出すもである。
この渦流量計は利得は高いものの、検波範囲が
狭く、特に、大流量時に於て渦流量が増加し位相
変調が深くなると、位相変化が検波回路の動作範
囲を越えてしまい流量計測が困難になり、しかも
その構成が複雑である等の問題点を有していた。
狭く、特に、大流量時に於て渦流量が増加し位相
変調が深くなると、位相変化が検波回路の動作範
囲を越えてしまい流量計測が困難になり、しかも
その構成が複雑である等の問題点を有していた。
本発明は叙上の観点にたつてなされたものであ
つて、その目的とするところは、従来の位相検波
出力を計数する渦流量計の欠点を改善し、大流量
時に於て渦流量が増加した場合にも流量計測を行
うことができ、しかも構成が簡単であると共に、
誤差が少なく、常に正確な流量計測を行うことが
可能な超音波式渦流量計を提供しようとするもの
である。
つて、その目的とするところは、従来の位相検波
出力を計数する渦流量計の欠点を改善し、大流量
時に於て渦流量が増加した場合にも流量計測を行
うことができ、しかも構成が簡単であると共に、
誤差が少なく、常に正確な流量計測を行うことが
可能な超音波式渦流量計を提供しようとするもの
である。
而して、その要旨とするところは、流路を形成
する管路と、上記管路内に設けられた渦発生体
と、発生する渦列を横切るよう超音波を発射し得
る超音波発信器と、上記渦列を横切つた超音波を
受信する超音波受信器と、上記超音波受信器の後
段に接続され、その受信波を位相検波する位相検
波回路と、上記位相検波回路の後段に接続され、
その出力信号を平滑化するローパスフイルタと、
上記超音波発振器の出力を入力とし、その入力に
対し所望の位相差を有する出力波を発生する電圧
制御移相器と、上記ローパスフイルタの後段に接
続され、上記位相検波回路の出力を常に零または
動作点の中心になるように上記電圧制御移相器の
制御量を制御するサーボ制御器とにより構成する
ことにある。
する管路と、上記管路内に設けられた渦発生体
と、発生する渦列を横切るよう超音波を発射し得
る超音波発信器と、上記渦列を横切つた超音波を
受信する超音波受信器と、上記超音波受信器の後
段に接続され、その受信波を位相検波する位相検
波回路と、上記位相検波回路の後段に接続され、
その出力信号を平滑化するローパスフイルタと、
上記超音波発振器の出力を入力とし、その入力に
対し所望の位相差を有する出力波を発生する電圧
制御移相器と、上記ローパスフイルタの後段に接
続され、上記位相検波回路の出力を常に零または
動作点の中心になるように上記電圧制御移相器の
制御量を制御するサーボ制御器とにより構成する
ことにある。
以下、図面により本発明の詳細を具体的に説明
する。
する。
図面は、本発明にかかる超音波式渦流量計の一
実施例を示す説明図である。
実施例を示す説明図である。
而して、第１図中、１はその内部に軸直角断面
が円形の流路を有するパイプ、２は上記パイプ１
内に設置された渦発生体、３は上記渦発生体２に
より発生したカルマン渦、４は発振回路、５は上
記カルマン渦３を横切るように超音波を発射し得
る超音波発信器、６は上記カルマン渦３を横切つ
た超音波を受信する超音波受信器、７は上記超音
波受信器６の出力信号を増幅する増幅器、８は上
記増幅器７の出力信号を位相検波する位相検波回
路、９はローパスフイルタ、１０は上記発振回路
４の入力に対し所望の位相差を有する出力を発生
する電圧制御移相器、１１は上記ローパスフイル
タ９の後段に接続され、上記位相検波回路８の出
力を常に零または動作点の中心になるように上記
電圧制御移相器１０の制御量を制御するサーボ制
御器である。
が円形の流路を有するパイプ、２は上記パイプ１
内に設置された渦発生体、３は上記渦発生体２に
より発生したカルマン渦、４は発振回路、５は上
記カルマン渦３を横切るように超音波を発射し得
る超音波発信器、６は上記カルマン渦３を横切つ
た超音波を受信する超音波受信器、７は上記超音
波受信器６の出力信号を増幅する増幅器、８は上
記増幅器７の出力信号を位相検波する位相検波回
路、９はローパスフイルタ、１０は上記発振回路
４の入力に対し所望の位相差を有する出力を発生
する電圧制御移相器、１１は上記ローパスフイル
タ９の後段に接続され、上記位相検波回路８の出
力を常に零または動作点の中心になるように上記
電圧制御移相器１０の制御量を制御するサーボ制
御器である。
而して、流体の流れによつて、パイプ１内に設
置された渦発生体２の左右にはカルマン渦３が発
生し、これにより、上記渦発生体２の上流側から
流入した流体は渦発生体２の下流側に流出する
が、カルマン渦３の発生、分離により渦発生体２
の下流側の管軸及び渦発生体に直角な方向の速度
成分はその向きを交互に変化することになる。
置された渦発生体２の左右にはカルマン渦３が発
生し、これにより、上記渦発生体２の上流側から
流入した流体は渦発生体２の下流側に流出する
が、カルマン渦３の発生、分離により渦発生体２
の下流側の管軸及び渦発生体に直角な方向の速度
成分はその向きを交互に変化することになる。
パイプ１内には発生した上記カルマン渦列３を
横切るように超音波発信器５から周波数および振
幅の一定な超音波が発射されており、上記超音波
は上記カルマン渦３の超音波の伝播方向の速度成
分によつてその位相が変化させられることにな
る。
横切るように超音波発信器５から周波数および振
幅の一定な超音波が発射されており、上記超音波
は上記カルマン渦３の超音波の伝播方向の速度成
分によつてその位相が変化させられることにな
る。
即ち、カルマン渦３が発生していないときは、
超音波発振器５から発射された超音波は一定速度
で伝播するため位相の変化は生じないが、カルマ
ン渦列３が発生すると上記カルマン渦３の超音波
伝播方向速度成分の影響を受けて伝播速度が変化
し、この結果上記超音波の位相が変動することに
なる。
超音波発振器５から発射された超音波は一定速度
で伝播するため位相の変化は生じないが、カルマ
ン渦列３が発生すると上記カルマン渦３の超音波
伝播方向速度成分の影響を受けて伝播速度が変化
し、この結果上記超音波の位相が変動することに
なる。
このようにしてその位相が変化させられた超音
波は超音波受信器６により受信され、増幅回路７
で所定の値まで増幅され、然る後、位相検波回路
８に入力せしめられる。
波は超音波受信器６により受信され、増幅回路７
で所定の値まで増幅され、然る後、位相検波回路
８に入力せしめられる。
この入力される信号は、超音波受信器６の出力
信号の位相をφ2、上記超音波受信器６の出力信
号の平均位相をφ2′、カルマン渦によつて生じた
変動位相分布を±Δφとすると、φ2＝φ2′±Δφと
なる。
信号の位相をφ2、上記超音波受信器６の出力信
号の平均位相をφ2′、カルマン渦によつて生じた
変動位相分布を±Δφとすると、φ2＝φ2′±Δφと
なる。
位相検波回路８には電圧制御移相器１０から上
記位相検波回路８の出力が常に零（または動作点
の中心）となるように位相検波回路８を制御する
信号が入力されていて、増幅回路７からの入力信
号φ2の入力に伴い、上記信号φ2が位相検波され
ることになる。
記位相検波回路８の出力が常に零（または動作点
の中心）となるように位相検波回路８を制御する
信号が入力されていて、増幅回路７からの入力信
号φ2の入力に伴い、上記信号φ2が位相検波され
ることになる。
然しながら、上記位相検波回路８は上記電圧制
御移相器１０によつて上述のような制御が行われ
ているので、その位相検波出力はほとんど零に近
いものであるが、上記入力信号φ2は激しく変動
するので制御の遅れ等により多少の偏差信号が発
生する。
御移相器１０によつて上述のような制御が行われ
ているので、その位相検波出力はほとんど零に近
いものであるが、上記入力信号φ2は激しく変動
するので制御の遅れ等により多少の偏差信号が発
生する。
この偏差信号は、ローパスフイルタ９を介して
サーボ制御器１１に入力され、サーボ制御器１１
はその偏差を打ち消し上記位相検波回路８の出力
が常に零または動作点の中心となるように制御す
るのである。
サーボ制御器１１に入力され、サーボ制御器１１
はその偏差を打ち消し上記位相検波回路８の出力
が常に零または動作点の中心となるように制御す
るのである。
而して、位相検波回路８はサーボ制御器１１に
よつて制御された電圧制御移相器１０により、常
に、出力が零または動作点の中心で動作するよう
に制御されるので、その制御信号を出力として利
用するとカルマン渦３の検出を常に正確に測定す
ることができるのである。また、大流量時に於て
渦流量が増加し上記位相検波回路８の位相変調が
深くなつたとしても、上記サーボ制御器１１が上
記電圧制御移相器１０を介して迅速に上記位相検
波回路８を零または動作点の中心で動作するよう
に制御するので位相検波回路８の動作範囲の広さ
に拘わらず、確実に渦検出をすることができるの
である。
よつて制御された電圧制御移相器１０により、常
に、出力が零または動作点の中心で動作するよう
に制御されるので、その制御信号を出力として利
用するとカルマン渦３の検出を常に正確に測定す
ることができるのである。また、大流量時に於て
渦流量が増加し上記位相検波回路８の位相変調が
深くなつたとしても、上記サーボ制御器１１が上
記電圧制御移相器１０を介して迅速に上記位相検
波回路８を零または動作点の中心で動作するよう
に制御するので位相検波回路８の動作範囲の広さ
に拘わらず、確実に渦検出をすることができるの
である。
なお、流体の流量または流速は、サーボ制御器
１１の出力信号が図示されていないバンドパスフ
イルタに入力され、これによりカルマン渦３によ
る変動位相分に基づくカルマン渦信号を得ること
ができる。従つて、上記カルマン渦３による変動
位相分に基づくカルマン渦信号によつて上記流体
の流量または流速を測定することができるのであ
る。
１１の出力信号が図示されていないバンドパスフ
イルタに入力され、これによりカルマン渦３によ
る変動位相分に基づくカルマン渦信号を得ること
ができる。従つて、上記カルマン渦３による変動
位相分に基づくカルマン渦信号によつて上記流体
の流量または流速を測定することができるのであ
る。
本発明は叙上の如く構成されるので、本発明に
かかる超音波式渦流量計による時には、流体中の
カルマン渦による位相変化分のみを検出すると共
に、位相検波回路の出力が常に零（または常に動
作点の中心で動作）となるように自動補正がなさ
れるので、正確な測定値を得ることができ、周波
数変調等を利用して測定する方法と比較してもは
るかに高い出力が得られ、しかもSN比も大であ
り、且つ、高精度の測定を行うことができるので
ある。
かかる超音波式渦流量計による時には、流体中の
カルマン渦による位相変化分のみを検出すると共
に、位相検波回路の出力が常に零（または常に動
作点の中心で動作）となるように自動補正がなさ
れるので、正確な測定値を得ることができ、周波
数変調等を利用して測定する方法と比較してもは
るかに高い出力が得られ、しかもSN比も大であ
り、且つ、高精度の測定を行うことができるので
ある。
なお、本発明は叙上の実施例に限定されるもの
ではない。即ち、例えば、本実施例に於ては、ロ
ーパスフイルタの出力を直接サーボ制御器に入力
したが、ローパスフイルタの出力を増幅回路で増
幅した後サーボ制御器に入力するように構成して
もよく、また、上記サーボ制御器をサーボ増幅器
とすることも推奨される。その他、超音波発振器
および超音波受信器の構成、その取り付け位置、
位相検波回路および電圧制御移相器の構成等は本
発明の目的の範囲内で自由に設計変更できるもの
であて、本発明はそれらの総てを包摂するもので
ある。
ではない。即ち、例えば、本実施例に於ては、ロ
ーパスフイルタの出力を直接サーボ制御器に入力
したが、ローパスフイルタの出力を増幅回路で増
幅した後サーボ制御器に入力するように構成して
もよく、また、上記サーボ制御器をサーボ増幅器
とすることも推奨される。その他、超音波発振器
および超音波受信器の構成、その取り付け位置、
位相検波回路および電圧制御移相器の構成等は本
発明の目的の範囲内で自由に設計変更できるもの
であて、本発明はそれらの総てを包摂するもので
ある。
図面は、本発明にかかる超音波式渦流量計の一
実施例を示す説明図である。 １……パイプ、２……渦発生体、３……カルマ
ン渦、４……発信回路、５……超音波発信器、６
……超音波受信器、７……増幅器、８……位相検
波回路、９……ローパスフイルタ、１０……電圧
制御移相器、１１……サーボ制御器。
実施例を示す説明図である。 １……パイプ、２……渦発生体、３……カルマ
ン渦、４……発信回路、５……超音波発信器、６
……超音波受信器、７……増幅器、８……位相検
波回路、９……ローパスフイルタ、１０……電圧
制御移相器、１１……サーボ制御器。
Claims (1)
- １ 被測定流体中に挿入された渦発生体の後流側
に流路を介して一対の超音波送受信器を対設し、
渦による超音波信号の位相変化から流速に比例し
た渦信号を求める渦流量計において、発振器によ
り駆動される前記超音波送信器から発信される超
音波信号を受信する前記超音波受信器の出力信号
を検波する位相検波器と、該位相検波器の後段に
接続されるローパスフイルタと、該ローパスフイ
ルタの出力を前記位相検波回路の出力が常に零ま
たは動作点の中心となるように制御するサーボ制
御器と、サーボ制御器の出力信号により前記発信
器駆動信号とは所定の位相差を有する出力信号を
発生してこれを前記位相検波器に入力し前記位相
検波器を最適動作点で動作せしめる電圧制御移送
器とを具備する超音波式渦流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58007279A JPS59133430A (ja) | 1983-01-21 | 1983-01-21 | 超音波式渦流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58007279A JPS59133430A (ja) | 1983-01-21 | 1983-01-21 | 超音波式渦流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59133430A JPS59133430A (ja) | 1984-07-31 |
| JPH028245B2 true JPH028245B2 (ja) | 1990-02-23 |
Family
ID=11661584
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58007279A Granted JPS59133430A (ja) | 1983-01-21 | 1983-01-21 | 超音波式渦流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59133430A (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5725141Y2 (ja) * | 1977-08-29 | 1982-05-31 | ||
| JPS56154668A (en) * | 1980-04-30 | 1981-11-30 | Mitsubishi Electric Corp | Velocity of flow measuring device |
-
1983
- 1983-01-21 JP JP58007279A patent/JPS59133430A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59133430A (ja) | 1984-07-31 |
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