JPH04343017A - Vortex flowmeter - Google Patents
Vortex flowmeterInfo
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】この発明は、カルマン渦列の渦の
発生周期に基づいて流体の流量を測定する渦流量計に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vortex flow meter that measures the flow rate of a fluid based on the cycle of vortex generation in a Karman vortex street.
【0002】0002
【従来の技術】従来より、流量を測定する流量計として
、渦流量計がある。この渦流量計は、管路内に設けられ
た渦発生体の下流側にいわゆるカルマン渦列を発生させ
、その渦の発生周期に基づいて管路内を流れる流体の流
量を測定するものである。この種の渦流量計には、渦発
生体の下流側に、流体中へ超音波を発信させる超音波発
信素子、及び、この超音波発信素子から発信されて流体
中を伝搬した超音波を受信する超音波受信素子を設けて
、超音波受信素子にて受信された超音波と超音波発信素
子から発信される超音波とのそれぞれの位相を比較し、
その比較したデータからカルマン渦列の渦の発生周期を
求めて流体の流量を演算するものが知られている。BACKGROUND OF THE INVENTION Conventionally, a vortex flowmeter has been used as a flowmeter for measuring flow rate. This vortex flow meter generates a so-called Karman vortex street on the downstream side of a vortex generator installed in a pipe, and measures the flow rate of fluid flowing in the pipe based on the cycle of generation of the vortex. . This type of vortex flowmeter includes an ultrasonic transmitter that transmits ultrasonic waves into the fluid downstream of the vortex generator, and a receiver that receives the ultrasonic waves that are transmitted from the ultrasonic transmitter and propagated through the fluid. An ultrasonic receiving element is provided, and the phases of the ultrasonic waves received by the ultrasonic receiving element and the ultrasonic waves emitted from the ultrasonic transmitting element are compared,
It is known to calculate the flow rate of fluid by determining the vortex generation period of the Karman vortex street from the compared data.
【0003】0003
【発明が解決しようとする課題】ところで、渦流量計で
は、上流から下流へ向かって流体が正常に流れている場
合には、渦発生体の両側部にて剥離が交互に起こり、渦
発生体の下流側にいわゆるカルマン渦列が発生し、渦発
生体下流側のカルマン渦検出部にて検出される。しかし
、下流側から上流側へ向かって流体が逆方向にながれて
いる場合には、渦発生体の下流側にはカルマン渦列が発
生せず、カルマン渦検出部にて検出することができない
。このため、流体が正常方向に流れている場合には、流
体中にカルマン渦列が発生していることより、流体の流
れの方向が正常であると判別することが可能であるが、
流体が逆方向に流れている場合には、カルマン渦列が発
生することがないため、流体の流れの方向を判別するこ
とができなかった。[Problems to be Solved by the Invention] In a vortex flowmeter, when fluid flows normally from upstream to downstream, separation occurs alternately on both sides of the vortex generator, causing the vortex generator to A so-called Karman vortex street is generated on the downstream side of the vortex generator, and is detected by the Karman vortex detection section downstream of the vortex generator. However, if the fluid flows in the opposite direction from the downstream side to the upstream side, no Karman vortex street is generated downstream of the vortex generating body and cannot be detected by the Karman vortex detection section. Therefore, when the fluid is flowing in the normal direction, it is possible to determine that the direction of the fluid flow is normal based on the occurrence of a Karman vortex street in the fluid.
When the fluid is flowing in the opposite direction, the direction of the fluid flow cannot be determined because no Karman vortex street is generated.
【0004】この発明は、上記事情に鑑みてなされたも
ので、管路内の流体が逆流したことを判別することが可
能な渦流量計を提供することを目的としている。The present invention was made in view of the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to provide a vortex flowmeter capable of determining whether the fluid in the pipe has flowed backward.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】この発明の渦流量計は、
管路内に設けられた渦発生体の下流側にて前記管路内を
流れる流体の流れの変動を検出してその検出データを出
力する検出手段を設け、該検出データより前記渦発生体
によって流体中に発生されたカルマン渦列の発生周期を
求めて流体の流量を演算する流量演算手段を設けてなる
渦流量計において、前記検出データの規則性を判定して
流体の流れの方向を判別する正逆判別手段を具備してな
ることを特徴としている。[Means for Solving the Problems] The vortex flowmeter of the present invention has the following features:
A detection means is provided downstream of a vortex generator provided in the duct for detecting fluctuations in the flow of fluid flowing in the duct and outputting the detected data, and based on the detected data, the vortex generator In a vortex flow meter that is provided with a flow rate calculation means that calculates the flow rate of the fluid by determining the generation period of the Karman vortex street generated in the fluid, the direction of the fluid flow is determined by determining the regularity of the detected data. It is characterized in that it is equipped with a forward/reverse discrimination means.
【0006】[0006]
【作用】この発明の渦流量計によれば、検出手段が流体
の流れの変動を検出してその検出データを出力すると、
正逆判別手段が検出データの規則性を判定して流体の流
れの方向を判別する。そして、流体が正常方向に流れて
いると判別された場合には、流量演算手段によって、カ
ルマン渦列の発生周期が求められて流体の流量が演算さ
れる。[Operation] According to the vortex flow meter of the present invention, when the detection means detects fluctuations in fluid flow and outputs the detected data,
The forward/reverse determining means determines the regularity of the detected data to determine the direction of fluid flow. If it is determined that the fluid is flowing in the normal direction, the flow rate calculation means calculates the generation period of the Karman vortex street and calculates the flow rate of the fluid.
【0007】[0007]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1によって説明
する。図において、符号1は流体が流れる管路である。
この管路1には、その途中に断面三角形に形成された渦
発生体2が略直行するように設けられている。そして、
流体が管路1内を図中矢印イ方向へ流れることにより、
渦発生体2の下流側にて、カルマン渦列3,3…が発生
するようになっている。また、渦発生体2の下流側には
、管路1の側部に管路1内を流れる流体へ超音波4を発
信させる超音波発信素子5が設けられており、この超音
波発信素子5には、超音波源6が接続されている。[Embodiment] An embodiment of the present invention will be explained below with reference to FIG. In the figure, reference numeral 1 indicates a conduit through which fluid flows. A vortex generating body 2 having a triangular cross section is provided in the pipe line 1 so as to run substantially perpendicular thereto. and,
As the fluid flows in the pipe line 1 in the direction of arrow A in the figure,
Karman vortex rows 3, 3, . . . are generated on the downstream side of the vortex generator 2. Furthermore, on the downstream side of the vortex generator 2, an ultrasonic transmitting element 5 is provided on the side of the conduit 1 to transmit ultrasonic waves 4 to the fluid flowing in the conduit 1. An ultrasonic source 6 is connected to.
【0008】また、前記管路1には、超音波発信素子5
に対向する位置に前記超音波発信素子5から発信されて
流体中を伝搬した超音波4を受信してその受信信号7を
出力する超音波受信素子8が設けらえている。そして、
この超音波受信素子8には、受信信号7の位相と超音波
源6から直接入力された超音波発信信号9の位相とを比
較して、受信された超音波4の位相の変化を検出し、そ
の検出データ10を出力する位相比較回路(検出手段)
11が接続されている。また、この位相比較回路11に
は、流量演算器(流量演算手段)12及び正逆判別器(
正逆判別手段)13が接続されており、位相比較回路1
1から出力された検出データ10がそれぞれ入力される
ようになっている。そして、正逆判別器13からは、流
量演算器12へ正逆判別信号14が出力されるようにな
っており、流体演算器12は、前記位相比較器11から
出力された検出データ10と正逆判別器13から出力さ
れた正逆判別信号14とに基づいて、流体の流量を演算
し、その演算結果を端子16へ出力するようになってい
る。[0008] Also, in the conduit 1, an ultrasonic transmitting element 5 is provided.
An ultrasonic receiving element 8 is provided at a position opposite to the ultrasonic wave transmitting element 5 for receiving the ultrasonic wave 4 transmitted from the ultrasonic transmitting element 5 and propagating in the fluid, and outputting a received signal 7 thereof. and,
This ultrasonic receiving element 8 compares the phase of the received signal 7 with the phase of the ultrasonic transmission signal 9 directly inputted from the ultrasonic source 6 to detect a change in the phase of the received ultrasonic wave 4. , a phase comparison circuit (detection means) that outputs the detection data 10
11 are connected. The phase comparison circuit 11 also includes a flow rate calculator (flow rate calculation means) 12 and a forward/reverse discriminator (
Forward/reverse discrimination means) 13 is connected, and the phase comparison circuit 1
Detection data 10 outputted from 1 is inputted respectively. The forward/reverse discriminator 13 outputs a forward/reverse discrimination signal 14 to the flow rate calculation unit 12, and the fluid calculation unit 12 is in a state where the detection data 10 outputted from the phase comparator 11 and the detection data 10 are the same. Based on the forward/reverse discrimination signal 14 outputted from the inverse discriminator 13, the flow rate of the fluid is calculated, and the result of the calculation is output to the terminal 16.
【0009】ここで、管路1内の流体が図中矢印イ方向
に正常に流れている場合、流体中にはカルマン渦列3,
3…が発生する。このため超音波4がこのカルマン渦列
3,3…によってその位相が変調される。そして、この
カルマン渦列3,3…によって位相変調された超音波を
フーリエ変換すると、この超音波の周波数のパワースペ
クトルは、図2に示すように、カルマン渦列3,3…の
発生する周波数の帯域にピークを有した状態となる。一
方、管路1内の流体が逆方向(図中矢印ロ方向)に流れ
ている場合、流体中にはカルマン渦列3,3…は発生し
ないが、乱流子といわれる小さな渦が無数に発生する。
このため超音波4がこの乱流子の渦によっても位相変調
される。そして、この乱流子の渦によって位相変調され
た超音波をフーリエ変換すると、この超音波の周波数の
パワースペクトルには、図3に示すように、反比例した
状態のいわゆる1/f特性の成分が表れる。即ち、正逆
判別器13は、検出データ10からピーク判定及び1/
f特性の規則性の判定を行うことにより、上記超音波の
周波数の変調特性を読み取り、流体の流れる方向を判別
し、その結果として正逆判別信号14を出力するように
なっている。そして、正逆判別器13は、検出データ1
0から流体が正常方向に流れていると判別した場合には
、正逆判別信号14として正常方向信号14aを出力し
、逆方向に流れていると判別した場合には、正逆判別信
号14として逆方向信号14bを出力するようになって
いる。Here, when the fluid in the pipe 1 is flowing normally in the direction of arrow A in the figure, there are Karman vortex streets 3,
3... occurs. Therefore, the phase of the ultrasonic wave 4 is modulated by the Karman vortex rows 3, 3, . . . . Then, when the ultrasonic wave whose phase is modulated by the Karman vortex streets 3, 3... is Fourier-transformed, the power spectrum of the frequency of this ultrasonic wave becomes the frequency at which the Karman vortex streets 3, 3... are generated, as shown in Fig. 2. It will be in a state where it has a peak in the band. On the other hand, when the fluid in the pipe 1 is flowing in the opposite direction (the direction of arrow B in the figure), no Karman vortex street 3, 3, etc. are generated in the fluid, but countless small vortices called turbulents are generated. Occur. Therefore, the phase of the ultrasonic wave 4 is also modulated by the vortex of this turbulent. When the ultrasonic wave whose phase is modulated by the turbulent eddy is Fourier-transformed, the power spectrum of the ultrasonic frequency contains a so-called 1/f characteristic component that is inversely proportional to the frequency, as shown in Figure 3. appear. That is, the forward/reverse discriminator 13 performs peak judgment and 1/1 from the detection data 10.
By determining the regularity of the f characteristic, the modulation characteristic of the frequency of the ultrasonic wave is read, the direction in which the fluid flows is determined, and a forward/reverse discrimination signal 14 is output as a result. Then, the forward/reverse discriminator 13 uses the detected data 1
If it is determined that the fluid is flowing in the normal direction from 0, the normal direction signal 14a is output as the forward/reverse determination signal 14, and if it is determined that the fluid is flowing in the reverse direction, the normal direction signal 14a is output as the forward/reverse determination signal 14. A reverse direction signal 14b is output.
【0010】次に、上記構成の渦流量計による流量測定
の動作を図4に示すフローチャートによって説明する。
ステップSP1
超音波発信素子5から発信されて流体中を伝搬した超音
波4が超音波受信素子8にて受信され、この超音波受信
素子8から受信信号7が出力される。
ステップSP2
位相比較器11にて、受信信号7と超音波源6から直接
入力される超音波発信信号9との位相が比較される。
ステップSP3
位相比較器11によって流体中を伝搬した超音波4の位
相変調が検出されて、検出データ10が出力される。
ステップSP4
正逆判別器13が検出データ10からピーク判定及び1
/f特性の判定を行うことにより、超音波の周波数の変
調特性を読み取り、流体の流れる方向を判別する。ここ
で、正逆判別器13が検出データ10から流体の流れの
方向が正常方向(図1中矢印イ方向)と判別した場合に
は、ステップSP5へ移行し、流体の流れの方向が逆方
向(図1中矢印ロ方向)と判別した場合には、ステップ
SP8へ移行する。Next, the flow rate measurement operation using the vortex flowmeter having the above configuration will be explained with reference to the flowchart shown in FIG. Step SP1 The ultrasonic wave 4 transmitted from the ultrasonic transmitting element 5 and propagated in the fluid is received by the ultrasonic receiving element 8, and the received signal 7 is output from the ultrasonic receiving element 8. Step SP2 The phase comparator 11 compares the phases of the received signal 7 and the ultrasonic transmission signal 9 directly input from the ultrasonic source 6. Step SP3: Phase modulation of the ultrasonic wave 4 propagated in the fluid is detected by the phase comparator 11, and detection data 10 is output. Step SP4 The forward/reverse discriminator 13 performs peak judgment and 1
By determining the /f characteristic, the modulation characteristic of the frequency of the ultrasonic wave is read and the direction in which the fluid flows is determined. Here, if the forward/reverse discriminator 13 determines from the detection data 10 that the direction of the fluid flow is the normal direction (arrow A direction in FIG. 1), the process moves to step SP5, and the flow direction of the fluid is the reverse direction. (in the direction of arrow B in FIG. 1), the process moves to step SP8.
【0011】ステップSP5
正逆判別器13から流量演算器12へ正常方向信号14
aが出力される。
ステップSP6
流量演算器12が、正常方向信号14aを入力すること
により前記検出データ10に基づいて、流体中に発生し
ているカルマン渦列3,3…の発生周期を求め、流体の
流量を演算する。
ステップSP7
流量演算器12より演算結果15が出力され、端子16
に接続される表示器(図示略)に流量が表示され、ステ
ップSP1へ移行する。
ステップSP8
正逆判別器13から流量演算器12へ逆方向信号14b
が出力される。そして、流量演算器12が逆方向信号1
4bを入力することにより、この流量演算器12から表
示信号等が出力され、端子16に接続される表示器等に
流体が逆方向に流れていることが表示され、ステップS
P1へ移行する。Step SP5 Normal direction signal 14 is sent from the forward/reverse discriminator 13 to the flow rate calculator 12.
a is output. Step SP6: The flow rate calculator 12 inputs the normal direction signal 14a, calculates the generation period of the Karman vortex streets 3, 3, etc. occurring in the fluid based on the detection data 10, and calculates the flow rate of the fluid. do. Step SP7 The calculation result 15 is output from the flow rate calculator 12, and the terminal 16
The flow rate is displayed on a display (not shown) connected to the flow rate, and the process moves to step SP1. Step SP8 Reverse direction signal 14b from forward/reverse discriminator 13 to flow rate calculator 12
is output. Then, the flow rate calculator 12 outputs the reverse direction signal 1.
4b, the flow rate calculator 12 outputs a display signal, etc., and a display connected to the terminal 16 displays that the fluid is flowing in the opposite direction, and step S
Move to P1.
【0012】このように、上記実施例の渦流量計によれ
ば、流体の流量を演算するべく、流体中へ伝搬させた超
音波4の位相変調を簡単な信号処理を行って流体の流れ
の方向を判別する正逆判別器13を設けることにより、
流体の流れの方向を判別する正逆判別センサ等を別個に
設けることなく、正逆判別機能付き渦流量計とすること
ができる。したがって、新たな正逆判別センサを別個に
設けることによるコストアップをなくすことができる。
なお、上記実施例の渦流量計の構成は実施例に限定され
ない。As described above, according to the vortex flow meter of the above embodiment, in order to calculate the flow rate of the fluid, simple signal processing is performed on the phase modulation of the ultrasonic wave 4 propagated into the fluid, and the flow rate of the fluid is calculated. By providing a forward/reverse discriminator 13 that discriminates the direction,
A vortex flow meter with a forward/reverse discrimination function can be obtained without separately providing a forward/reverse discrimination sensor or the like for determining the direction of fluid flow. Therefore, it is possible to eliminate the cost increase caused by separately providing a new forward/reverse discrimination sensor. Note that the configuration of the vortex flowmeter of the above embodiment is not limited to the embodiment.
【0013】[0013]
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の渦流量
計によれば、下記の効果を得ることができる。流体の流
れの方向を判別する正逆判別を新たなセンサ等を別個に
設けることなく簡単な信号処理により行うことができる
正逆判別手段を設けことにより、コストアップを招くこ
となく、極めて容易に正逆判別機能付き渦流量計とする
ことができる。[Effects of the Invention] As explained above, according to the vortex flowmeter of the present invention, the following effects can be obtained. By providing a forward/reverse discrimination means that can perform forward/reverse discrimination to determine the direction of fluid flow through simple signal processing without separately installing a new sensor, it is extremely easy to do so without increasing costs. It can be a vortex flowmeter with a forward/reverse discrimination function.
【図1】本発明の渦流量計の構成を説明する渦流量計の
概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vortex flowmeter for explaining the configuration of the vortex flowmeter of the present invention.
【図2】流体が正常方向に流れている際の超音波の周波
数のパワースペクトルを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the frequency power spectrum of ultrasonic waves when fluid is flowing in a normal direction.
【図3】流体が逆方向に流れている際の超音波の周波数
のパワースペクトルを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the frequency power spectrum of ultrasonic waves when fluid is flowing in the opposite direction.
【図4】本発明の渦流量計による流量測定の動作を説明
するフローチャート図である。FIG. 4 is a flowchart illustrating the flow rate measurement operation using the vortex flowmeter of the present invention.
1 管路 2 渦発生体 3 カルマン渦列 10 検出データ 11 位相比較器(検出手段) 12 流量演算器(流量演算手段) 13 正逆判別器(正逆判別手段) 1 Pipeline 2 Vortex generator 3 Karman vortex street 10 Detection data 11 Phase comparator (detection means) 12 Flow rate calculator (flow rate calculation means) 13 Forward/reverse discriminator (forward/reverse discriminator)
Claims (1)
にて前記管路内を流れる流体の流れの変動を検出してそ
の検出データを出力する検出手段を設け、該検出データ
より前記渦発生体によって流体中に発生されたカルマン
渦列の発生周期を求めて流体の流量を演算する流量演算
手段を設けてなる渦流量計において、前記検出データの
規則性を判定して流体の流れの方向を判別する正逆判別
手段を具備してなることを特徴とする渦流量計。1. A detection means for detecting fluctuations in the flow of fluid flowing in the pipe on the downstream side of a vortex generator provided in the pipe and outputting the detected data, In the vortex flowmeter, the vortex flowmeter is provided with a flow rate calculation means for calculating the flow rate of the fluid by determining the generation period of the Karman vortex street generated in the fluid by the vortex generator, and determining the regularity of the detected data to calculate the flow rate of the fluid. A vortex flow meter characterized by comprising a forward/reverse determining means for determining the direction of flow.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14389091A JPH04343017A (en) | 1991-05-20 | 1991-05-20 | Vortex flowmeter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14389091A JPH04343017A (en) | 1991-05-20 | 1991-05-20 | Vortex flowmeter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04343017A true JPH04343017A (en) | 1992-11-30 |
Family
ID=15349421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14389091A Pending JPH04343017A (en) | 1991-05-20 | 1991-05-20 | Vortex flowmeter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04343017A (en) |
-
1991
- 1991-05-20 JP JP14389091A patent/JPH04343017A/en active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000418 |