JPH0569171B2 - - Google Patents
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- JPH0569171B2 JPH0569171B2 JP61005682A JP568286A JPH0569171B2 JP H0569171 B2 JPH0569171 B2 JP H0569171B2 JP 61005682 A JP61005682 A JP 61005682A JP 568286 A JP568286 A JP 568286A JP H0569171 B2 JPH0569171 B2 JP H0569171B2
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- vortex
- circuit
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/728—Onshore wind turbines
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- Measuring Volume Flow (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、カルマン渦を利用して測定流体の質
量流量を測定する質量流量計に関するものであ
る。
量流量を測定する質量流量計に関するものであ
る。
（従来の技術）
流体中に物体を置くと、物体の両後側面から交
互にかつ規則的に渦が発生し、下流に渦列となつ
て流れることが古くから知られている。この渦列
はカルマン渦列といわれ、単位時間当りの渦の生
成数（生成周波数）が流体の流速に比例してい
る。そこで、測定流体を導く管路内に渦発生体を
配置し、渦発生体によつて流速に比例した渦を発
生させ、渦の生成による揚力変化を圧電素子、ス
トレンゲージ、容量やインダクタンス等のセンサ
で検出し、検出信号の周波数のみを取り出して流
体の流速や流量を測定する渦流量計が実用化され
ている。ところで、一般に知りたい流量は化学変
化を行わせるプロセスではもちろんのこと、取引
においても質量流量であることが多い。また測定
流体が気体やスチームの場合には温度や圧力でそ
の密度が大きく変わり、液体の場合でも温度によ
りその密度がかなり変化してしまう。このため渦
流量計と並設して温度や圧力を測定するか、密度
計にて密度を測定し、質量流量を測定している。
しかし密度計と渦流量計とを用いると繁雑高価で
あり、温度や圧力計と渦流量計との組合せでは、
繁雑高価であるばかりでなく、流体の温度の測定
が難しいことから精度や応答性も悪い。
互にかつ規則的に渦が発生し、下流に渦列となつ
て流れることが古くから知られている。この渦列
はカルマン渦列といわれ、単位時間当りの渦の生
成数（生成周波数）が流体の流速に比例してい
る。そこで、測定流体を導く管路内に渦発生体を
配置し、渦発生体によつて流速に比例した渦を発
生させ、渦の生成による揚力変化を圧電素子、ス
トレンゲージ、容量やインダクタンス等のセンサ
で検出し、検出信号の周波数のみを取り出して流
体の流速や流量を測定する渦流量計が実用化され
ている。ところで、一般に知りたい流量は化学変
化を行わせるプロセスではもちろんのこと、取引
においても質量流量であることが多い。また測定
流体が気体やスチームの場合には温度や圧力でそ
の密度が大きく変わり、液体の場合でも温度によ
りその密度がかなり変化してしまう。このため渦
流量計と並設して温度や圧力を測定するか、密度
計にて密度を測定し、質量流量を測定している。
しかし密度計と渦流量計とを用いると繁雑高価で
あり、温度や圧力計と渦流量計との組合せでは、
繁雑高価であるばかりでなく、流体の温度の測定
が難しいことから精度や応答性も悪い。
ところで、第５図に示す如く、管路１に渦発生
体２が配置され、測定流体が管路１に流された場
合に、渦発生体２に作用する平均抗力Ｆ、変動揚
力Ｆや圧力損失ΔPは一般に次式で示される関係
にある。
体２が配置され、測定流体が管路１に流された場
合に、渦発生体２に作用する平均抗力Ｆ、変動揚
力Ｆや圧力損失ΔPは一般に次式で示される関係
にある。
FD∝CD１／２ρV2 ……(1)
FL∝±CL１／２ρV2 ……(2)
ΔP∝CP１／２ρV2 ……(3)
但し
CD；抗力係数
CL；変動揚力係数
CP；圧力損失係数
ρ ；密度
Ｖ ；流速
平均抗力FD、変動揚力FL、圧力損失ΔPは、抗
力係数CD、変動揚力係数CL、圧力損失係数CPが
定数であれば、ρV2に比例するので、渦周波数
＝StＶ／ｄ＝KV（但し、St：ストロハル数、ｄ：渦 発生体２の直径、Ｋ＝St／ｄで定数）で(1)，(2)，(3) 式を割算すれば、ρVが得られる。
力係数CD、変動揚力係数CL、圧力損失係数CPが
定数であれば、ρV2に比例するので、渦周波数
＝StＶ／ｄ＝KV（但し、St：ストロハル数、ｄ：渦 発生体２の直径、Ｋ＝St／ｄで定数）で(1)，(2)，(3) 式を割算すれば、ρVが得られる。
このようなものとして、特開昭57−61916号
「カルマン渦を利用した測定装置」に変動揚力を
検出し、渦周波数で割算する例が示されている。
「カルマン渦を利用した測定装置」に変動揚力を
検出し、渦周波数で割算する例が示されている。
以下、特開昭57−61916号について説明する。
第６図はこの特開昭57−61916号の構成説明図
である。図において、１ａは測定流体が流れる管
路、２ａは管路１ａに垂直に挿入された柱状の渦
発生体で、その両端は管路１ａに固定されてい
る。渦発生体２ａの本体２１ａはステンレス等か
らなり、測定流体にカルマン渦列を生ぜしめかつ
揚力変化を安定強化するような例えば台形等の断
面形状を有している。渦発生体２ａの頂部２２ａ
はステンレス等からなり、凹部２３ａを有し本体
２１ａとは溶接等により一体に形成されている。
２３１ａは凹部２３ａによつて、渦発生体２ａに
形成された外筒部である。４１ａは圧電素子から
なる素子本体で、渦発生体２ａの凹部２３ａにガ
ラス等の絶縁材３ａによつて封着され、渦発生体
と一体に形成されている。また素子本体４１ａは
円板状をなし、その中心が渦発生体２ａの中立軸
と一致するように配置されている。さらに素子本
体４１ａには、第７図に示すようにその表と裏に
それぞれ左右に分割して対称的に電極４２ａ，４
３ａ，４４ａ，４５ａが設けられ、電極４２ａと
４３ａで挾まれた部分で第１の圧電センサ４６ａ
を形成し、電極４４ａと４５ａで挾まれた部分で
第２の圧電センサ４７ａを形成する。そして第
１、第２の圧電センサ４６ａ，４７ａに生ずる電
荷が差動的になるように、電極４２ａと４５ａお
よび電極４３ａと４４ａが各々結線され、かつ電
極４２ａと４４ａからそれぞれリード線４８ａ，
４９ａが絶縁材３ａを貫通して外部に取り出され
ている。８ａは検出信号処理回路で、圧電センサ
４６ａ，４７ａで検出した交流電荷ｑを交流電圧
ｅに変換する。９ａは比較器で、交流電圧ｅを一
定レベルのパルス信号Ｐに変換するためのもので
ある。１０ａはＦ／Ｖコンバータで、比較器出力
のパルス信号Ｐをその周波数に比例した直流電圧
E1に変換する。１１ａは整流平滑回路で、交流
電圧ｅを整流平滑し、その振幅に比例した直流電
圧E2に変換する。１２ａは演算回路で、Ｆ／Ｖ
コンバータ１０ａと整流平滑回路１１ａの出力
E1，E2に所望の演算を施し、その出力に流体の
密度または質量流量に関連した信号を取出すため
のものである。
である。図において、１ａは測定流体が流れる管
路、２ａは管路１ａに垂直に挿入された柱状の渦
発生体で、その両端は管路１ａに固定されてい
る。渦発生体２ａの本体２１ａはステンレス等か
らなり、測定流体にカルマン渦列を生ぜしめかつ
揚力変化を安定強化するような例えば台形等の断
面形状を有している。渦発生体２ａの頂部２２ａ
はステンレス等からなり、凹部２３ａを有し本体
２１ａとは溶接等により一体に形成されている。
２３１ａは凹部２３ａによつて、渦発生体２ａに
形成された外筒部である。４１ａは圧電素子から
なる素子本体で、渦発生体２ａの凹部２３ａにガ
ラス等の絶縁材３ａによつて封着され、渦発生体
と一体に形成されている。また素子本体４１ａは
円板状をなし、その中心が渦発生体２ａの中立軸
と一致するように配置されている。さらに素子本
体４１ａには、第７図に示すようにその表と裏に
それぞれ左右に分割して対称的に電極４２ａ，４
３ａ，４４ａ，４５ａが設けられ、電極４２ａと
４３ａで挾まれた部分で第１の圧電センサ４６ａ
を形成し、電極４４ａと４５ａで挾まれた部分で
第２の圧電センサ４７ａを形成する。そして第
１、第２の圧電センサ４６ａ，４７ａに生ずる電
荷が差動的になるように、電極４２ａと４５ａお
よび電極４３ａと４４ａが各々結線され、かつ電
極４２ａと４４ａからそれぞれリード線４８ａ，
４９ａが絶縁材３ａを貫通して外部に取り出され
ている。８ａは検出信号処理回路で、圧電センサ
４６ａ，４７ａで検出した交流電荷ｑを交流電圧
ｅに変換する。９ａは比較器で、交流電圧ｅを一
定レベルのパルス信号Ｐに変換するためのもので
ある。１０ａはＦ／Ｖコンバータで、比較器出力
のパルス信号Ｐをその周波数に比例した直流電圧
E1に変換する。１１ａは整流平滑回路で、交流
電圧ｅを整流平滑し、その振幅に比例した直流電
圧E2に変換する。１２ａは演算回路で、Ｆ／Ｖ
コンバータ１０ａと整流平滑回路１１ａの出力
E1，E2に所望の演算を施し、その出力に流体の
密度または質量流量に関連した信号を取出すため
のものである。
このように構成した第６図従来例において、管
路１ａ内に測定流体が流れると、渦発生体２ａは
カルマン渦を発生させるとともに、渦の生成に基
づく揚力変化を受ける。渦発生体２ａは揚力変化
を受けるとその内部に図示の如く中立軸を挾んで
逆方向の応力変化が発生する。この渦発生体２ａ
に生ずる応力変化は絶縁材３ａで渦発生体２ａに
一体に取付られた素子本体４１ａに伝達される。
したがつて第１、第２の圧電センサ４６ａ，４７
ａにはそれぞれ揚力変化に対応して互いに逆位相
の電荷量の変化が生ずる。そして圧電センサ４６
ａ，４７ａに生ずる電荷量は差動的に取り出さ
れ、リード線４８ａ，４９ａ間には交番電荷ｑが
生ずる。交番電荷ｑは検出信号処理回路８ａで交
流電圧ｅに変換される。交流電圧ｅの周波数を比
較器９ａおよびＦ／Ｖコンバータ１０ａを介して
取り出せば、(4)式の如く一般の渦流量計と同様渦
周波数ｆすなわち流速Ｖに比例した電圧E1が得
られる。
路１ａ内に測定流体が流れると、渦発生体２ａは
カルマン渦を発生させるとともに、渦の生成に基
づく揚力変化を受ける。渦発生体２ａは揚力変化
を受けるとその内部に図示の如く中立軸を挾んで
逆方向の応力変化が発生する。この渦発生体２ａ
に生ずる応力変化は絶縁材３ａで渦発生体２ａに
一体に取付られた素子本体４１ａに伝達される。
したがつて第１、第２の圧電センサ４６ａ，４７
ａにはそれぞれ揚力変化に対応して互いに逆位相
の電荷量の変化が生ずる。そして圧電センサ４６
ａ，４７ａに生ずる電荷量は差動的に取り出さ
れ、リード線４８ａ，４９ａ間には交番電荷ｑが
生ずる。交番電荷ｑは検出信号処理回路８ａで交
流電圧ｅに変換される。交流電圧ｅの周波数を比
較器９ａおよびＦ／Ｖコンバータ１０ａを介して
取り出せば、(4)式の如く一般の渦流量計と同様渦
周波数ｆすなわち流速Ｖに比例した電圧E1が得
られる。
E1＝K1Ｖ ……(4)
ただし、K1は比例定数
一方交流電圧ｅの振幅を整流平滑回路１１ａを
介して取り出せば、整流平滑回路１１ａの出力
E2は流体の密度をρとすると次式で与えられる。
介して取り出せば、整流平滑回路１１ａの出力
E2は流体の密度をρとすると次式で与えられる。
E2＝K2ρV2 ……(5)
ただし、K2は比例定数
よつて、演算回路１２ａでE2／E1なる演算を
行えば、その出力E0は、 E0＝E2／E1＝K2／K1ρV＝K3ρV ……(6) となる。管路１ａの断面積をＳとすれば、質量流
量Qmは、 Qm＝ρVS ……(7) で与えられるので、E0は、 E0＝K3／ＳQm ……(8) となり、質量流量に比例した信号となる。
行えば、その出力E0は、 E0＝E2／E1＝K2／K1ρV＝K3ρV ……(6) となる。管路１ａの断面積をＳとすれば、質量流
量Qmは、 Qm＝ρVS ……(7) で与えられるので、E0は、 E0＝K3／ＳQm ……(8) となり、質量流量に比例した信号となる。
また演算回路１２ａで、E1を２乗した後E2を
割るようにすれば、出力E0は、 E0＝E2／E1 2＝K2／K1 2ρ＝K3／K1ρ ……(9) となり、流体の密度に比例した信号を得ることが
できる。
割るようにすれば、出力E0は、 E0＝E2／E1 2＝K2／K1 2ρ＝K3／K1ρ ……(9) となり、流体の密度に比例した信号を得ることが
できる。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、今、カルマン渦による変動揚力
FL、抗力FD及び渦周波数出力（体積流量）FVは FL＝±１／２CLρV2dD ……(10) FD＝１／２CDρV2dD ……(11) FV＝K1Ｖ ……(12) 但し FL；変動揚力 FD；抗力 FV；渦周波数出力（体積流量） CL；変動揚力係数 CD；抗力係数 ρ ；密度 Ｖ ；流速 ｄ ；渦発生体の流れに対向する直径 Ｄ ；管内直径 K1；定数 したがつて、 FL／FV＝（１／２・CLｄ・Ｄ／K1）ρV ……(13) (6)式におけるK3は K3＝１／２ CLdD／K1 ……(14) となる。
FL、抗力FD及び渦周波数出力（体積流量）FVは FL＝±１／２CLρV2dD ……(10) FD＝１／２CDρV2dD ……(11) FV＝K1Ｖ ……(12) 但し FL；変動揚力 FD；抗力 FV；渦周波数出力（体積流量） CL；変動揚力係数 CD；抗力係数 ρ ；密度 Ｖ ；流速 ｄ ；渦発生体の流れに対向する直径 Ｄ ；管内直径 K1；定数 したがつて、 FL／FV＝（１／２・CLｄ・Ｄ／K1）ρV ……(13) (6)式におけるK3は K3＝１／２ CLdD／K1 ……(14) となる。
ここにおいて、変動揚力FLを検出する第１、
第２の圧電センサ４６ａ，４７ａは、絶縁材３ａ
で渦発生体２ａに一体に取付けられている。
第２の圧電センサ４６ａ，４７ａは、絶縁材３ａ
で渦発生体２ａに一体に取付けられている。
変動揚力を検出するセンサとしては、歪み、変
位、応力等がある。たとえば、第８図に示す如
く、一端固定、他端自由端の渦発生体の場合、渦
の変動揚力FLによる曲げモーメントをＭ、断面
係数Ｚ、ヤング率をＥとすると、 Ｍ＝wx2／２ ……(15) σ＝Ｍ／Ｚ＝wx2／2Z ……(16) ε＝σ／Ｅ＝wx2／2ZE ……(17) 但しＷ＝FL／Ｄ＝±CL１／２ρV2／Ｄ ｘ；固定端からの距離 Ｄ；固定端から自由端までの長さ。
位、応力等がある。たとえば、第８図に示す如
く、一端固定、他端自由端の渦発生体の場合、渦
の変動揚力FLによる曲げモーメントをＭ、断面
係数Ｚ、ヤング率をＥとすると、 Ｍ＝wx2／２ ……(15) σ＝Ｍ／Ｚ＝wx2／2Z ……(16) ε＝σ／Ｅ＝wx2／2ZE ……(17) 但しＷ＝FL／Ｄ＝±CL１／２ρV2／Ｄ ｘ；固定端からの距離 Ｄ；固定端から自由端までの長さ。
（16）（17）式より、応力σはヤング率Ｅの影
響を受けないが歪εの場合は、ヤング率の影響を
受ける。
響を受けないが歪εの場合は、ヤング率の影響を
受ける。
ストレインゲージを使用して、変動揚力FLを
歪として検出する場合、渦発生体のヤング率Ｅが
温度変化により変化すると、その分だけ誤差とな
る。
歪として検出する場合、渦発生体のヤング率Ｅが
温度変化により変化すると、その分だけ誤差とな
る。
更に、ストレインゲージのゲージフアクタの温
度変化も無視できない。
度変化も無視できない。
一方、応力σにより検出する場合も、圧電素子
の圧電定数ｄが変化すれば、発生電荷量Ｑは Ｑ＝σ・ｄ・S1 (18) S1；圧電素子の電極面積 により変化する。
の圧電定数ｄが変化すれば、発生電荷量Ｑは Ｑ＝σ・ｄ・S1 (18) S1；圧電素子の電極面積 により変化する。
また、第６図のように圧電素子がガラス等の
絶縁材で封着されている場合、ガラスのヤング率
の温度変化が、ステンレスのヤング率の温度変化
と大幅に異なるため、温度により圧電素子に加わ
る応力σは大幅に変化する。
絶縁材で封着されている場合、ガラスのヤング率
の温度変化が、ステンレスのヤング率の温度変化
と大幅に異なるため、温度により圧電素子に加わ
る応力σは大幅に変化する。
即ち、素子本体４１ａで検出される渦信号応力
σは、近似的に、 σ∝E3I3／E3I3＋E23I23・FL と表わされる。但し、ここに、 E23；外筒部２３ａのヤング率 I23； 〃 〃 の断面二次モーメント E3；絶縁材３ａのヤング率 I3； 〃 〃の断面二次モーメント FL；揚力 また、圧電素子の温度によるｄ定数の変化に
よる誤差が生ずる。渦流量計においては、出力周
波数を対象とするので、圧電センサ４６ａ，４７
ａの温度に対する感度変化は問題とされないが、
質量流量計の場合は、揚力の絶対値が必要となる
ので、圧電センサ４６ａ，４７ａの温度変化によ
る感度変化は測定値に大きな影響を及ぼし大きな
測定誤差が生ずることになる。
σは、近似的に、 σ∝E3I3／E3I3＋E23I23・FL と表わされる。但し、ここに、 E23；外筒部２３ａのヤング率 I23； 〃 〃 の断面二次モーメント E3；絶縁材３ａのヤング率 I3； 〃 〃の断面二次モーメント FL；揚力 また、圧電素子の温度によるｄ定数の変化に
よる誤差が生ずる。渦流量計においては、出力周
波数を対象とするので、圧電センサ４６ａ，４７
ａの温度に対する感度変化は問題とされないが、
質量流量計の場合は、揚力の絶対値が必要となる
ので、圧電センサ４６ａ，４７ａの温度変化によ
る感度変化は測定値に大きな影響を及ぼし大きな
測定誤差が生ずることになる。
本発明は、この問題点を解決するものである。
本発明の目的は、温度補償を行うことにより、
温度特性の良好な精度の高い質量流量計を提供す
るにある。
温度特性の良好な精度の高い質量流量計を提供す
るにある。
（問題点を解決するための手段）
この目的を達成するために、本発明は、受力体
に交番力として作用するカルマン渦信号を利用し
て変動揚力と渦周波数とを検出して質量流量を測
定する質量流量計において、検出部のヤング率の
温度変化と検出センサの温度変化による検出感度
の変化を補償するように検出センサと同一温度に
なる位置に配置された温度センサを具備したこと
を特徴とする質量流量計を構成したものである。
に交番力として作用するカルマン渦信号を利用し
て変動揚力と渦周波数とを検出して質量流量を測
定する質量流量計において、検出部のヤング率の
温度変化と検出センサの温度変化による検出感度
の変化を補償するように検出センサと同一温度に
なる位置に配置された温度センサを具備したこと
を特徴とする質量流量計を構成したものである。
（作用）
以上の構成において、測定流体が管路に流れる
と、渦発生体により測定流体の流速に比例した渦
が発生する。この渦により、受力体には交番力が
作用する。この交番力は、検出センサにより渦周
波数と、変動揚力信号の絶対値とが検出され質量
流量が検出される。
と、渦発生体により測定流体の流速に比例した渦
が発生する。この渦により、受力体には交番力が
作用する。この交番力は、検出センサにより渦周
波数と、変動揚力信号の絶対値とが検出され質量
流量が検出される。
この場合、高温の測定流体等により、受力体に
温度変化が生ずる。この温度変化は温度センサに
より検出される。
温度変化が生ずる。この温度変化は温度センサに
より検出される。
以下、実施例について説明する。
（実施例）
第１図は、本発明の一実施例の構成説明図であ
る。
る。
図において、１は測定流体が流れる管路、２は
管路１に垂直に挿入された柱状の渦発生体で、一
端は管路１に固定されている。２１は渦発生体２
の一端側に設けられた凹部である。３は凹部２１
に設けられたストレインゲージである。４はスト
レインゲージ３の近くの凹部２１に設けられた温
度センサで、この場合は測温体が用いられてい
る。５は検出信号処理回路で、ストレインゲージ
３で検出した信号を質量流量に対応した電気信号
に変換する。５１は、歪み測定回路、５２は増幅
回路で、歪み測定回路からの信号を増幅する。５
３は検波／整流回路で、増幅回路５２からの信号
を検波／整流する。５４はフイルタ回路で、歪み
測定回路５１からの信号に含まれる低周波あるい
は高周波のノイズを除去する。５５は増幅回路
で、フイルタ回路５４からの信号を増幅する。５
６はシユミツトトリガー回路で、増幅回路５５か
らの信号を一定レベルのパルス信号に変換する。
５７はＦ／Ｖコンバータで、シユミツトトリガー
回路５６からのパルス信号を、その周波数に比例
した直流電圧に変換する。５８は割算回路で、
Ｆ／Ｖコンバータ５７と検波／整流回路５３の出
力に所望の演算を施し、その出力に測定流体の質
量流量に関連した信号に取り出す。５９は温度変
換回路で、測温体４による温度測定信号を電気信
号に変換する温度変換回路である。６１は割算回
路５８からの出力信号に温度変換回路５９からの
信号により温度補正を行う温度補正回路６１であ
る。
管路１に垂直に挿入された柱状の渦発生体で、一
端は管路１に固定されている。２１は渦発生体２
の一端側に設けられた凹部である。３は凹部２１
に設けられたストレインゲージである。４はスト
レインゲージ３の近くの凹部２１に設けられた温
度センサで、この場合は測温体が用いられてい
る。５は検出信号処理回路で、ストレインゲージ
３で検出した信号を質量流量に対応した電気信号
に変換する。５１は、歪み測定回路、５２は増幅
回路で、歪み測定回路からの信号を増幅する。５
３は検波／整流回路で、増幅回路５２からの信号
を検波／整流する。５４はフイルタ回路で、歪み
測定回路５１からの信号に含まれる低周波あるい
は高周波のノイズを除去する。５５は増幅回路
で、フイルタ回路５４からの信号を増幅する。５
６はシユミツトトリガー回路で、増幅回路５５か
らの信号を一定レベルのパルス信号に変換する。
５７はＦ／Ｖコンバータで、シユミツトトリガー
回路５６からのパルス信号を、その周波数に比例
した直流電圧に変換する。５８は割算回路で、
Ｆ／Ｖコンバータ５７と検波／整流回路５３の出
力に所望の演算を施し、その出力に測定流体の質
量流量に関連した信号に取り出す。５９は温度変
換回路で、測温体４による温度測定信号を電気信
号に変換する温度変換回路である。６１は割算回
路５８からの出力信号に温度変換回路５９からの
信号により温度補正を行う温度補正回路６１であ
る。
以上の構成において、歪み測定回路５１に於
て、 ΔR／Ｒ＝KG・x2／2ZE・Ｄ・（±CL）・１／２ρ・V2 ……（19） Ｒ ；ストレインゲージ３の抵抗 KG；ゲージフアクター なる値を測定し、交流電圧e1に変換する。これ
を、増幅・検波・整流し、直流電圧E1を得る。
て、 ΔR／Ｒ＝KG・x2／2ZE・Ｄ・（±CL）・１／２ρ・V2 ……（19） Ｒ ；ストレインゲージ３の抵抗 KG；ゲージフアクター なる値を測定し、交流電圧e1に変換する。これ
を、増幅・検波・整流し、直流電圧E1を得る。
E1＝∝CLx2／4ZD KG／Ｅ ρV2＝K1KG／ＥρV2……(20
) K1；定数 一方、交流電圧e1の信号をフイルタ、増幅し、
シユミツト回路にて渦周波数fvを得る。
) K1；定数 一方、交流電圧e1の信号をフイルタ、増幅し、
シユミツト回路にて渦周波数fvを得る。
Fv＝StＶ／ｄ
St；ストロハル数
ｄ ；渦発生体２の直径
この渦周波数vをＦ／Ｖコンバータ５７により
E2なる直流電圧に変換する。
E2なる直流電圧に変換する。
E2＝K3Ｖ ……(21)
K3；定数
（20）式を（21）式で割算して、
E3＝E1／E2＝K1／K3 KG／ＥρV ……(22)
（22）式において、KG及びＥは温度係数を有
し、温度により変化するので、E1／E2では温度
誤差が発生する。ストレインゲージ３とほぼ同じ
位置に測温体４を設置し、測定流体温度を検出
し、温度変換回路５９により温度補正すべき値
E4を出力する。
し、温度により変化するので、E1／E2では温度
誤差が発生する。ストレインゲージ３とほぼ同じ
位置に測温体４を設置し、測定流体温度を検出
し、温度変換回路５９により温度補正すべき値
E4を出力する。
E4＝K4１＋βt／１＋αt≒K4［１＋（β−α）ｔ］……
(23) α；ゲージフアクターKGの温度係数 β；ヤング率Ｅの温度係数 割算回路５８の出力E3は E3＝E30１＋αt／１＋βt≒E30［１＋（α−β）ｔ］ ……(24) E30；基準状態における値 温度補正回路６１において、E3にE4を乗じる。
(23) α；ゲージフアクターKGの温度係数 β；ヤング率Ｅの温度係数 割算回路５８の出力E3は E3＝E30１＋αt／１＋βt≒E30［１＋（α−β）ｔ］ ……(24) E30；基準状態における値 温度補正回路６１において、E3にE4を乗じる。
E5＝E3×E4＝K1／K3×K4×ρQ ……(25)
以上の結果、質量流量ρQが得られる。
なお、ストレインゲージ３の感度は、供給電流
に比例するので、温度変換回路５９の出力E4を
用いて、温度補正回路６１での乗算のかわりに、
この供給電流を制御してもよい。
に比例するので、温度変換回路５９の出力E4を
用いて、温度補正回路６１での乗算のかわりに、
この供給電流を制御してもよい。
第２図は本発明の他の実施例の構成説明図であ
る。
る。
本実施例においては、渦発生体２の鍔部２２に
設けた可撓部２２１に生ずる歪みを、ストレイン
ゲージ３１，３２で差動出力として取り出すよう
にしたものである。而して、第３図に示す如く温
度検出用のストレインゲージ３３を、歪みの発生
がない鍔部２２の中央部分あるいは外周縁部分に
設けたものである。原理回路図を第４図に示す。
図において、ストレインゲージ３１，３２と固定
抵抗３４，３５でブリツジを構成し、このブリツ
ジの供給電圧（供給電流）Ｅをストレインゲージ
３３の補正出力で制御するようにしたものであ
る。
設けた可撓部２２１に生ずる歪みを、ストレイン
ゲージ３１，３２で差動出力として取り出すよう
にしたものである。而して、第３図に示す如く温
度検出用のストレインゲージ３３を、歪みの発生
がない鍔部２２の中央部分あるいは外周縁部分に
設けたものである。原理回路図を第４図に示す。
図において、ストレインゲージ３１，３２と固定
抵抗３４，３５でブリツジを構成し、このブリツ
ジの供給電圧（供給電流）Ｅをストレインゲージ
３３の補正出力で制御するようにしたものであ
る。
なお、前述の実施例においては、ストレインゲ
ージを検出センサとして使用したものについて説
明したが、これに限ることはなく、たとえば圧電
素子を用いた応力検出方式のものであつてもよ
い。
ージを検出センサとして使用したものについて説
明したが、これに限ることはなく、たとえば圧電
素子を用いた応力検出方式のものであつてもよ
い。
また、渦発生体２については、一端自由、他端
固定のものについて説明したが、これに限ること
はなく、渦発生体２が管路１に、支持又は固定さ
れてもよいことは勿論である。
固定のものについて説明したが、これに限ること
はなく、渦発生体２が管路１に、支持又は固定さ
れてもよいことは勿論である。
また、前述の実施例においては、渦発生体と受
力体を兼用したものについて説明したが、渦発生
体を別に設け受力体で渦発生による交番力を受け
るものであつてもよいことは勿論である。
力体を兼用したものについて説明したが、渦発生
体を別に設け受力体で渦発生による交番力を受け
るものであつてもよいことは勿論である。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明は、受力体に交番
力として作用するカルマン渦信号を利用して変動
揚力と渦周波数とを検出して質量流量を測定する
質量流量計において、検出部のヤング率の温度変
化と検出センサの温度変化による検出感度の変化
を補償するように検出センサと同一温度になる位
置に配置された温度センサを具備したことを特徴
とする質量流量計を構成したので、温度センサに
より、検出部のヤング率の温度変化と検出センサ
の温度変化による検出感度の変化に基づく誤差を
補正することができる。
力として作用するカルマン渦信号を利用して変動
揚力と渦周波数とを検出して質量流量を測定する
質量流量計において、検出部のヤング率の温度変
化と検出センサの温度変化による検出感度の変化
を補償するように検出センサと同一温度になる位
置に配置された温度センサを具備したことを特徴
とする質量流量計を構成したので、温度センサに
より、検出部のヤング率の温度変化と検出センサ
の温度変化による検出感度の変化に基づく誤差を
補正することができる。
この結果、温度特性の良好な、精度の高い質量
流量計を実現することができる。
流量計を実現することができる。
第１図は本発明の一実施例の構成説明図、第２
図は本発明の他の実施例の要部構成説明図、第３
図、第４図は第２図の要部構成説明図、第５図は
管路に渦発生体が配置された場合の揚力等の説明
図、第６図は従来より一般に使用されている従来
例の構成説明図、第７図は第６図の部品説明図第
８図は第６図の動作説明図である。 １……管路、２……渦発生体，２１……凹部、
３，３１，３２，３３……ストレインゲージ、３
４，３５……固定抵抗、４……温度センサ、５…
…検出信号処理回路、５１……歪み測定回路、５
２……増幅回路、５３……検波／整流回路、５４
……フイルタ回路、５５……増幅回路、５６……
シユミツトトリガー回路、５７……Ｆ／Ｖコンバ
ータ、５８……割算回路、５９……温度変換回
路、６１……温度補正回路。
図は本発明の他の実施例の要部構成説明図、第３
図、第４図は第２図の要部構成説明図、第５図は
管路に渦発生体が配置された場合の揚力等の説明
図、第６図は従来より一般に使用されている従来
例の構成説明図、第７図は第６図の部品説明図第
８図は第６図の動作説明図である。 １……管路、２……渦発生体，２１……凹部、
３，３１，３２，３３……ストレインゲージ、３
４，３５……固定抵抗、４……温度センサ、５…
…検出信号処理回路、５１……歪み測定回路、５
２……増幅回路、５３……検波／整流回路、５４
……フイルタ回路、５５……増幅回路、５６……
シユミツトトリガー回路、５７……Ｆ／Ｖコンバ
ータ、５８……割算回路、５９……温度変換回
路、６１……温度補正回路。
Claims (1)
- １ 受力体に交番力として作用するカルマン渦信
号を利用して変動揚力と渦周波数とを検出して質
量流量を測定する質量流量計において、検出部の
ヤング率の温度変化と検出センサの温度変化によ
る検出感度の変化を補償するように検出センサと
同一温度になる位置に配置された温度センサを具
備したことを特徴とする質量流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61005682A JPS62163928A (ja) | 1986-01-14 | 1986-01-14 | 質量流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61005682A JPS62163928A (ja) | 1986-01-14 | 1986-01-14 | 質量流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62163928A JPS62163928A (ja) | 1987-07-20 |
| JPH0569171B2 true JPH0569171B2 (ja) | 1993-09-30 |
Family
ID=11617866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61005682A Granted JPS62163928A (ja) | 1986-01-14 | 1986-01-14 | 質量流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62163928A (ja) |
-
1986
- 1986-01-14 JP JP61005682A patent/JPS62163928A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62163928A (ja) | 1987-07-20 |
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