JPH0515229B2 - - Google Patents
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- JPH0515229B2 JPH0515229B2 JP7392086A JP7392086A JPH0515229B2 JP H0515229 B2 JPH0515229 B2 JP H0515229B2 JP 7392086 A JP7392086 A JP 7392086A JP 7392086 A JP7392086 A JP 7392086A JP H0515229 B2 JPH0515229 B2 JP H0515229B2
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- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 23
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 2
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- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
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Landscapes
- Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
- Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(イ) 発明の目的
［産業上の利用分野］
この発明は、管路を流れる液体の流速分布測定
装置に関するものである。液体流速分布測定装置
は、例えば、化学プラント、LNG輸送管路、伝
熱機器等において使用する管路内を流れる液体の
流動状態を測定する場合等に利用可能である。
装置に関するものである。液体流速分布測定装置
は、例えば、化学プラント、LNG輸送管路、伝
熱機器等において使用する管路内を流れる液体の
流動状態を測定する場合等に利用可能である。
［従来の技術］
管内液体の流動状態を知るためには、その流速
の分布を測定する必要がある。
の分布を測定する必要がある。
従来、管内液体の流速分布を計測するために、
レーザプローブ法や電気探針法等のプローブ法、
超音波計、電磁流量計等が開発されている。
レーザプローブ法や電気探針法等のプローブ法、
超音波計、電磁流量計等が開発されている。
［発明が解決しようとする問題点］
レーザプローブ法は管路内を液体とともにプロ
ーブに向つて流れていく気泡により反射された光
をドツプラシフトを利用して流速を検出し流速分
布を計測するものであり、また電気探針法は二つ
のプローブを管路の流れの中に配置し、そのプロ
ーブ間を流れる気泡の時間差から流速を求めるも
のであるがそれぞれ多数のプローブを管路内に配
置する必要があり、装置が相当大掛かりになり、
しかもこれらのプローブ法はリアルタイムで分布
を測定することができない。また、超音波を利用
するもの及び電磁流量計を利用するものは管路内
の平均的流量を計ることはできるが流速分布は計
測することができない。
ーブに向つて流れていく気泡により反射された光
をドツプラシフトを利用して流速を検出し流速分
布を計測するものであり、また電気探針法は二つ
のプローブを管路の流れの中に配置し、そのプロ
ーブ間を流れる気泡の時間差から流速を求めるも
のであるがそれぞれ多数のプローブを管路内に配
置する必要があり、装置が相当大掛かりになり、
しかもこれらのプローブ法はリアルタイムで分布
を測定することができない。また、超音波を利用
するもの及び電磁流量計を利用するものは管路内
の平均的流量を計ることはできるが流速分布は計
測することができない。
この発明は上記の如き事情に鑑みてなされたも
のであつて、簡単に、かつ、リアルタイムで流速
分布の測定をすることができ、また、小規模な設
備で高速の測定を可能にする液体流速分布測定装
置を提供することを目的とするものである。
のであつて、簡単に、かつ、リアルタイムで流速
分布の測定をすることができ、また、小規模な設
備で高速の測定を可能にする液体流速分布測定装
置を提供することを目的とするものである。
(ロ) 発明の構成
［問題を解決するための手段］
この目的に対応して、この発明の液体流速分布
測定装置は、間隙を置いて対向して位置する一対
の電極素子からなる電極の複数をマトリツクス状
に備えているセンサを管路の軸に平行に被測定液
体の流れの内に配設し、かつ前記センサの上流側
に前記センサと同一面内に気泡を発生するノズル
を配設して備え、それぞれの電極の一方の電極素
子を励振する励振装置と、及び前記それぞれの電
極の他方の電極素子からの出力を処理する処理装
置とを備え、前記それぞれの電極の電極素子間の
被測定体の誘電率を検出するように構成したこと
を特徴としている。
測定装置は、間隙を置いて対向して位置する一対
の電極素子からなる電極の複数をマトリツクス状
に備えているセンサを管路の軸に平行に被測定液
体の流れの内に配設し、かつ前記センサの上流側
に前記センサと同一面内に気泡を発生するノズル
を配設して備え、それぞれの電極の一方の電極素
子を励振する励振装置と、及び前記それぞれの電
極の他方の電極素子からの出力を処理する処理装
置とを備え、前記それぞれの電極の電極素子間の
被測定体の誘電率を検出するように構成したこと
を特徴としている。
以下、この発明の詳細を一実施例を示す図面に
ついて説明する。
ついて説明する。
第１図において、１は液体流速分布測定装置で
あり、液体流速分布測定装置１は管路２内にノズ
ル３とセンサである電極格子４を備えている。
あり、液体流速分布測定装置１は管路２内にノズ
ル３とセンサである電極格子４を備えている。
ノズル３は長尺の管状体をなし、その長手方向
に複数の空気吹出し孔５を備えている。ノズル３
は管路２の直径方向に位置しており、これによつ
て複数の空気吹出し孔５が管路２の軸に垂直な面
内に開口している。それぞれの空気吹出し孔５か
らは気泡６を管路２内を流れる被測定体である液
体７中に吹出すことが出来る。このノズル３の作
動は後述する処理装置２７によつて制御される。
に複数の空気吹出し孔５を備えている。ノズル３
は管路２の直径方向に位置しており、これによつ
て複数の空気吹出し孔５が管路２の軸に垂直な面
内に開口している。それぞれの空気吹出し孔５か
らは気泡６を管路２内を流れる被測定体である液
体７中に吹出すことが出来る。このノズル３の作
動は後述する処理装置２７によつて制御される。
電極格子４はノズル３の下流に配置され、第２
図、第３図及び第４図に示すように、仮想の第１
の平面内において横方向に平行して配列している
複数の横のシールド線１３ａと、第２の平面内に
おいて縦方向に平行して配列している複数の縦の
シールド線１３ｂとからなつている。複数の横の
シールド線１３ａと複数の縦のシールド線１３ｂ
はそれぞれ樹脂によつて平板状にモールドされて
電極板を構成する。こうして樹脂によつて平板状
にモールドすることによつて、電極格子４を管路
２内に配設したときに、液体７の流れを乱すこと
を減少させることができる。第１の平面と第２の
平面は間隔Ｓを保つて平行に位置している。横の
シールド線１３ａと縦のシールド線１３ｂは、第
３図に符号Ａで示すように、配設のピツチ毎に対
向方向視で複数の交差点を有していて、１個の交
差点の部分で１個の電極１８を構成している。
図、第３図及び第４図に示すように、仮想の第１
の平面内において横方向に平行して配列している
複数の横のシールド線１３ａと、第２の平面内に
おいて縦方向に平行して配列している複数の縦の
シールド線１３ｂとからなつている。複数の横の
シールド線１３ａと複数の縦のシールド線１３ｂ
はそれぞれ樹脂によつて平板状にモールドされて
電極板を構成する。こうして樹脂によつて平板状
にモールドすることによつて、電極格子４を管路
２内に配設したときに、液体７の流れを乱すこと
を減少させることができる。第１の平面と第２の
平面は間隔Ｓを保つて平行に位置している。横の
シールド線１３ａと縦のシールド線１３ｂは、第
３図に符号Ａで示すように、配設のピツチ毎に対
向方向視で複数の交差点を有していて、１個の交
差点の部分で１個の電極１８を構成している。
横のシールド線１３ａ及び縦のシールド線１３
ｂは共に、導線１５を中心として、その外側に絶
縁層１６、シールド層１７を設けた同軸型のシー
ルド線で構成されているが、交差点においては、
両シールド線１３ａ，１３ｂの対向する側におい
て絶縁層１６、シールド層１７を剥離、除去して
導線１５を露出させている。露出して対向する導
線１５は電極素子として対向して電極１８を構成
する。また、電極板２０は第５図に示すように、
２枚の絶縁板１０の上に電極層１５ａ、絶縁層１
６ａ及びシールド層１７ａを重ね印刷して形成し
てもよい。
ｂは共に、導線１５を中心として、その外側に絶
縁層１６、シールド層１７を設けた同軸型のシー
ルド線で構成されているが、交差点においては、
両シールド線１３ａ，１３ｂの対向する側におい
て絶縁層１６、シールド層１７を剥離、除去して
導線１５を露出させている。露出して対向する導
線１５は電極素子として対向して電極１８を構成
する。また、電極板２０は第５図に示すように、
２枚の絶縁板１０の上に電極層１５ａ、絶縁層１
６ａ及びシールド層１７ａを重ね印刷して形成し
てもよい。
このように構成された電極格子４は例えば管路
２内の液体の流れ内に管路２の軸平行に配置され
る。電極格子４の縦のシールド線１３ｂはマルチ
プレクサ２２に接続し、マルチプレクサ２２はオ
シレータ２３に接続する。
２内の液体の流れ内に管路２の軸平行に配置され
る。電極格子４の縦のシールド線１３ｂはマルチ
プレクサ２２に接続し、マルチプレクサ２２はオ
シレータ２３に接続する。
一方、電極格子４の横のシールド線１３ａは、
それぞれ、検波器アレー２４を構成する検波器２
５に接続する。検波器２５の出力は多チヤンネル
高速ADコンバータ２６を介して処理装置２７に
入力される。処理装置２７は外部記憶装置２８及
びCRTデイスプレー３１が付属している。
それぞれ、検波器アレー２４を構成する検波器２
５に接続する。検波器２５の出力は多チヤンネル
高速ADコンバータ２６を介して処理装置２７に
入力される。処理装置２７は外部記憶装置２８及
びCRTデイスプレー３１が付属している。
［作用］
このように構成された液体流速分布測定装置に
おいて、被測定体の流速分布を検出する場合の動
作は次の通りである。
おいて、被測定体の流速分布を検出する場合の動
作は次の通りである。
処理装置２７からのトリガー信号によつてノズ
ル３の空気吹出し孔５から気泡６を液体７内に放
出する。放出された多数の気泡６は管路２内の半
径方向の放出位置の違いにより、液体の流速分布
に応じて遅速を生じた状態で下流側の電極１８に
達する。このとき、オシレータ２３が例えば10M
Hz以上の周波数で励振する。これをマルチプレク
サ２２で複数の縦のシールド線１３ｂのうちの一
本を選択して励振する。マルチプレクサ２２の切
替は処理装置２７からの切替信号によつて制御さ
れる。選択された縦のシールド線１３ｂが励振さ
れると縦のシールド線１３ｂの交差した電極１８
の部分で露出している導線１５の近傍に交流電界
が形成され、対応する横のシールド線１３ａの露
出している導線１５が受信する。この受信の電圧
は電極１８の電極素子の間に介在する被測定体に
応じて変化する電極１８の静電容量の情報を含ん
でいる。
ル３の空気吹出し孔５から気泡６を液体７内に放
出する。放出された多数の気泡６は管路２内の半
径方向の放出位置の違いにより、液体の流速分布
に応じて遅速を生じた状態で下流側の電極１８に
達する。このとき、オシレータ２３が例えば10M
Hz以上の周波数で励振する。これをマルチプレク
サ２２で複数の縦のシールド線１３ｂのうちの一
本を選択して励振する。マルチプレクサ２２の切
替は処理装置２７からの切替信号によつて制御さ
れる。選択された縦のシールド線１３ｂが励振さ
れると縦のシールド線１３ｂの交差した電極１８
の部分で露出している導線１５の近傍に交流電界
が形成され、対応する横のシールド線１３ａの露
出している導線１５が受信する。この受信の電圧
は電極１８の電極素子の間に介在する被測定体に
応じて変化する電極１８の静電容量の情報を含ん
でいる。
複数の横のシールド線１３ａが受信した信号
は、同時に検波器２５で検波され、かつ多チヤン
ネル高速ADコンバータ２６に送られてAD変換
され、処理装置２７に入力される。検波器２５と
してはヘテロダイン検波器を使用し、ヘテロダイ
ン方式により中間周波数で濾波し、増幅検波を行
う。各検波器で検波信号を10〜数十サイクル積分
し、出力する。ただし検波器２５としては位相検
波器を使用することもできる。
は、同時に検波器２５で検波され、かつ多チヤン
ネル高速ADコンバータ２６に送られてAD変換
され、処理装置２７に入力される。検波器２５と
してはヘテロダイン検波器を使用し、ヘテロダイ
ン方式により中間周波数で濾波し、増幅検波を行
う。各検波器で検波信号を10〜数十サイクル積分
し、出力する。ただし検波器２５としては位相検
波器を使用することもできる。
同様にして、マルチプレクサ２２の切替によつ
て、順次、すべての縦のシールド線１３ｂが励振
され、電極１８における静電容量が測定される
と、それらの信号が処理装置２７に入力され、演
算によつて、各電極１８における静電容量から、
各電極１８における被測定体の誘電率が算出さ
れ、その誘電率から、各電極１８の電極素子間に
介在する気泡６が特定され、その分布から流速分
布が特定される。この流速分布はCRTデイスプ
レー３１上に描画される。
て、順次、すべての縦のシールド線１３ｂが励振
され、電極１８における静電容量が測定される
と、それらの信号が処理装置２７に入力され、演
算によつて、各電極１８における静電容量から、
各電極１８における被測定体の誘電率が算出さ
れ、その誘電率から、各電極１８の電極素子間に
介在する気泡６が特定され、その分布から流速分
布が特定される。この流速分布はCRTデイスプ
レー３１上に描画される。
(ハ) 発明の効果
この発明の液体流速分布測定装置によれば、直
交する格子状電極の間を気液混相流が通過すると
き、相によつて異なる電極の静電容量の変化を精
度よく高速で検出することができるので、これに
もとずいて、相によつて異なる誘電率の分布か
ら、気泡の流速分布ひいては液体の流速分布を検
出することができる。微小空間の誘電率分布の変
化を精度良く高速で検出することは、極めて大き
なインピーダンスのため従来は困難であるとされ
て来たが、この発明では電極部分をなす格子点以
外はすべてシールドされているシールド線を使用
して電極格子を構成することにより、外部からの
静電誘導ノイズを抑え、局所的な誘電率の変化を
静電容量の変化として検出することが可能になつ
た。しかも取扱いは簡単でありプローブ法と同等
の手軽さでリアルタイムに流動分布を測定するこ
とができ、かつ、超音波を利用するもの或いは電
磁流量計を利用するものとくらべて、はるかに小
規模に計測システムを構築することがきる。
交する格子状電極の間を気液混相流が通過すると
き、相によつて異なる電極の静電容量の変化を精
度よく高速で検出することができるので、これに
もとずいて、相によつて異なる誘電率の分布か
ら、気泡の流速分布ひいては液体の流速分布を検
出することができる。微小空間の誘電率分布の変
化を精度良く高速で検出することは、極めて大き
なインピーダンスのため従来は困難であるとされ
て来たが、この発明では電極部分をなす格子点以
外はすべてシールドされているシールド線を使用
して電極格子を構成することにより、外部からの
静電誘導ノイズを抑え、局所的な誘電率の変化を
静電容量の変化として検出することが可能になつ
た。しかも取扱いは簡単でありプローブ法と同等
の手軽さでリアルタイムに流動分布を測定するこ
とができ、かつ、超音波を利用するもの或いは電
磁流量計を利用するものとくらべて、はるかに小
規模に計測システムを構築することがきる。
第１図は液体流速分布測定装置の斜視説明図、
第２図は液体流速分布測定装置の回路図、第３図
は電極を示す斜視説明図、第４図は第３図におけ
るＡ部分拡大側面図、及び第５図は電極板の他の
例を示す断面説明図である。 １……液体流速分布測定装置、２……管路、３
……ノズル、４……電極格子、１３ａ……横シー
ルド線、１３ｂ……縦シールド線、１５……導
線、１６……絶縁層、１７……シールド層、１８
……電極、２０……電極板、２２……マルチプレ
クサ、２３……オシレータ、２４……検波器アレ
ー、２５……検波器、２６……多チヤンネル高速
ADコンバータ、２７……処理装置、２８……外
部記憶装置、３１……CRTデイスプレー。
第２図は液体流速分布測定装置の回路図、第３図
は電極を示す斜視説明図、第４図は第３図におけ
るＡ部分拡大側面図、及び第５図は電極板の他の
例を示す断面説明図である。 １……液体流速分布測定装置、２……管路、３
……ノズル、４……電極格子、１３ａ……横シー
ルド線、１３ｂ……縦シールド線、１５……導
線、１６……絶縁層、１７……シールド層、１８
……電極、２０……電極板、２２……マルチプレ
クサ、２３……オシレータ、２４……検波器アレ
ー、２５……検波器、２６……多チヤンネル高速
ADコンバータ、２７……処理装置、２８……外
部記憶装置、３１……CRTデイスプレー。
Claims (1)
- １ 間〓を置いて対向して位置する一対の電極素
子からなる電極の複数をマトリツクス状に備えて
いる面内センサを管路の軸に平行に被測定液体の
流れの内に配設し、かつ前記面内センサの上流側
に前記管路の軸に交差する面内に気泡を発生する
ノズルを配設して備え、それぞれの電極の一方の
電極素子を励振する励振装置と、及び前記それぞ
れの電極の他方の電極素子からの出力を処理する
処理装置とを備え、前記それぞれの電極の電極素
子間の被測定体の誘電率を検出するように構成し
たことを特徴とする液体流速分布測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7392086A JPS62231175A (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | 液体流速分布測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7392086A JPS62231175A (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | 液体流速分布測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62231175A JPS62231175A (ja) | 1987-10-09 |
| JPH0515229B2 true JPH0515229B2 (ja) | 1993-03-01 |
Family
ID=13532074
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7392086A Granted JPS62231175A (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | 液体流速分布測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62231175A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015083749A1 (ja) * | 2013-12-03 | 2015-06-11 | シャープ株式会社 | センサチップ及びバイオセンサシステム |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005019739B3 (de) * | 2005-04-28 | 2006-10-26 | Forschungszentrum Rossendorf E.V. | Gittersensor |
| JP2010107487A (ja) * | 2008-11-01 | 2010-05-13 | Tokyo Institute Of Technology | 混相流測定装置および混相流測定方法 |
| JP5550511B2 (ja) | 2010-09-29 | 2014-07-16 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法 |
| JPWO2024106473A1 (ja) * | 2022-11-16 | 2024-05-23 |
-
1986
- 1986-03-31 JP JP7392086A patent/JPS62231175A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015083749A1 (ja) * | 2013-12-03 | 2015-06-11 | シャープ株式会社 | センサチップ及びバイオセンサシステム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62231175A (ja) | 1987-10-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |