JPH073296Y2 - 渦検出素子及び渦検出器 - Google Patents
渦検出素子及び渦検出器Info
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- JPH073296Y2 JPH073296Y2 JP1989025732U JP2573289U JPH073296Y2 JP H073296 Y2 JPH073296 Y2 JP H073296Y2 JP 1989025732 U JP1989025732 U JP 1989025732U JP 2573289 U JP2573289 U JP 2573289U JP H073296 Y2 JPH073296 Y2 JP H073296Y2
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- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 技術分野 本考案は、光弾性効果を応用した渦検出素子及び該渦検
出素子を利用した渦検出器に関するものである。
出素子を利用した渦検出器に関するものである。
従来技術 流体流内に渦発生体を配設するカルマン渦が発生し、該
カルマン渦の単位時間当りの発生数は流速に比例するこ
とを利用した渦流量計は知られている。該渦流量計にお
いて発生した渦を検出する検出手段には、従来、多くの
方式が提案され実用されている。その一つに、渦放出に
伴って生ずる変動圧力を検出する方法がある。この変動
圧力は受圧要素の変動圧力により変化するひずみ量の変
化として電気信号に変換しているが、受圧要素には圧電
素子、静電容量がある。これらの受圧要素からなる検出
器は出力インピーダンスが高く電磁的なノイズを受け易
いという問題がある。これに対して光検出器は電磁ノイ
ズを受けることがないので最近では光検出方式が注目さ
れている。光検出方式のなかには例えば光反射方式があ
る。これは渦発生体に穿設した凹部底面に光反射板を渦
発生体軸に直交して埋設し該光反射板に向けて軸芯から
光を照射する。一方、渦発生体には渦発生に伴って繰返
し曲げ応力が作用するので、渦発生体は静止軸まわりに
振動し、該振動は凹部底面の前記光反射板を対称軸まわ
りに回転変動し、これに従って投射光は軸まわりに振動
する。この振動は渦変動周波数に等しいので、前記光反
射板からの反射光を光強度に変換することにより渦検出
するものである。また、光検出方式の他の方式として光
弾性を利用したものがある。渦発生体軸に平行して光フ
ァイバを埋設し、渦発生体の曲げ変動に伴って該光ファ
イバに作用する応力変動による光強度の変化として渦を
検出するものである。
カルマン渦の単位時間当りの発生数は流速に比例するこ
とを利用した渦流量計は知られている。該渦流量計にお
いて発生した渦を検出する検出手段には、従来、多くの
方式が提案され実用されている。その一つに、渦放出に
伴って生ずる変動圧力を検出する方法がある。この変動
圧力は受圧要素の変動圧力により変化するひずみ量の変
化として電気信号に変換しているが、受圧要素には圧電
素子、静電容量がある。これらの受圧要素からなる検出
器は出力インピーダンスが高く電磁的なノイズを受け易
いという問題がある。これに対して光検出器は電磁ノイ
ズを受けることがないので最近では光検出方式が注目さ
れている。光検出方式のなかには例えば光反射方式があ
る。これは渦発生体に穿設した凹部底面に光反射板を渦
発生体軸に直交して埋設し該光反射板に向けて軸芯から
光を照射する。一方、渦発生体には渦発生に伴って繰返
し曲げ応力が作用するので、渦発生体は静止軸まわりに
振動し、該振動は凹部底面の前記光反射板を対称軸まわ
りに回転変動し、これに従って投射光は軸まわりに振動
する。この振動は渦変動周波数に等しいので、前記光反
射板からの反射光を光強度に変換することにより渦検出
するものである。また、光検出方式の他の方式として光
弾性を利用したものがある。渦発生体軸に平行して光フ
ァイバを埋設し、渦発生体の曲げ変動に伴って該光ファ
イバに作用する応力変動による光強度の変化として渦を
検出するものである。
従来技術の問題点 上述した従来の渦流量計の光検出方式においては、光反
射方式のものは光感度を増すためには必要な光路長を選
ばなければならないが、光路長を増大することは外部振
動の影響を受け易く、雑音が発生しやすくなる。更に温
度変化、特に露点以下に温度が低下すると結露して反射
能を著しく損い検出不能となるという問題点があり、ま
た、光弾性方式のものは光ファイバの光量が小さく、ま
た感度も小さい。感度向上のためには光路長を長くする
必要があり、小形の渦流量計に適用することは困難であ
るという問題点がある。
射方式のものは光感度を増すためには必要な光路長を選
ばなければならないが、光路長を増大することは外部振
動の影響を受け易く、雑音が発生しやすくなる。更に温
度変化、特に露点以下に温度が低下すると結露して反射
能を著しく損い検出不能となるという問題点があり、ま
た、光弾性方式のものは光ファイバの光量が小さく、ま
た感度も小さい。感度向上のためには光路長を長くする
必要があり、小形の渦流量計に適用することは困難であ
るという問題点がある。
問題点解決のための手段 本考案は、結露等の問題点のある光反射方式によらず光
弾性方式において高感度でS/Nの優れた渦検出素子を提
供することを目的とするもので、渦検出素子を、渦変動
圧力に応動し、変動圧力を該変動圧力に比例した光学量
の変化として検知し、該光学量の変化から渦を検知する
検出素子を具備した渦流量計において、検出素子を光導
体薄板と、該光導体薄板の面に平行した直線上の両側端
に僅かに隔てて対向固着した光導通可能な光導体ファイ
バと、前記光導体薄板と光導体ファイバとを外部光を遮
断し、一体的に囲繞する光不良導で可撓性の遮光膜とか
ら構成した渦検出素子とするものである。
弾性方式において高感度でS/Nの優れた渦検出素子を提
供することを目的とするもので、渦検出素子を、渦変動
圧力に応動し、変動圧力を該変動圧力に比例した光学量
の変化として検知し、該光学量の変化から渦を検知する
検出素子を具備した渦流量計において、検出素子を光導
体薄板と、該光導体薄板の面に平行した直線上の両側端
に僅かに隔てて対向固着した光導通可能な光導体ファイ
バと、前記光導体薄板と光導体ファイバとを外部光を遮
断し、一体的に囲繞する光不良導で可撓性の遮光膜とか
ら構成した渦検出素子とするものである。
実施例 第１図は、本考案の渦検出素子の概要説明図であり、
（ａ）図は要部光弾性の光導通路の構成を示す斜視図、
（ｂ）図は（ｃ）図のX-X線断面図、（ｃ）図は平面図
を示す。図において、１は渦変動圧力を受圧し、光量の
変化として光検出する光導体の極めて薄い、例えば0.2m
m程度のガラス板またはアクリル板である。図示のもの
は矩形であるが、この形に限られたものではなく円形で
もよく光弾性を受ける光導体薄板であればよい。図示の
矩形板では光導入、導出の部を各々の矩形の端面11、12
としている。21、22は光導体ファイバで、これらは複数
本のガラス光ファイバ又は樹脂光ファイバ21a〜21n、2
2a〜22nからなり、21の一端は図示しない端部Ａは光源
に、また、22の図示しない端部Ｂは光電変換器に接続さ
れ、それぞれの他端側は複数の光導体ファイバ21a,
21b，…，21nおよび22a,22b，…，22nが光導体薄板１に
対して各々が平行に平面状に配置される。31は保持板で
前記各々の光導体ファイバを平行のまま固着する光導体
ファイバの一種の固定板である。保持板31と光導体薄板
１とを例えば接合光導体にて光導体を持たせた状態で接
合すると、光結合損失を防ぎ、空間内における状態変化
例えば結露等光伝達上の不安定性を防ぐことができる。
しかし、上述の目的が組立の方法等において達せられれ
ばこの接合光導体は必ずしも必要とするものではなく、
図には、接合光導体を具備しない例が示されている。６
は光不良導体で可撓性のある樹脂からなり、（ａ）図に
示した光検出要部を遮光するように囲繞する可撓性の遮
光膜である。７は保護チューブで光導体ファイバ21、22
を挿通して保護し遮光膜６に接合するものである。51、5
2は光導体薄板１を遮光膜６で囲繞する際、光導体薄膜
１を保護する光導性膜で、光導体薄板１よりも屈折率の
小さい材質が選ばれる。叙上の如く構成された渦検出素
子は、（ａ）図に示す如く、渦変動圧力ΔＰを端面11、1
2が固定されて配設された光導体薄板１に受けると、渦
変動圧力ΔＰの作用方向である矢視方向に弾性変形を受
け、光弾性効果により光源Ａ側から検出Ｂ側へ向けての
光量が減少する。この光量変化は渦変動によるものであ
るから、光量変化により渦信号として電気信号に変換で
きる。
（ａ）図は要部光弾性の光導通路の構成を示す斜視図、
（ｂ）図は（ｃ）図のX-X線断面図、（ｃ）図は平面図
を示す。図において、１は渦変動圧力を受圧し、光量の
変化として光検出する光導体の極めて薄い、例えば0.2m
m程度のガラス板またはアクリル板である。図示のもの
は矩形であるが、この形に限られたものではなく円形で
もよく光弾性を受ける光導体薄板であればよい。図示の
矩形板では光導入、導出の部を各々の矩形の端面11、12
としている。21、22は光導体ファイバで、これらは複数
本のガラス光ファイバ又は樹脂光ファイバ21a〜21n、2
2a〜22nからなり、21の一端は図示しない端部Ａは光源
に、また、22の図示しない端部Ｂは光電変換器に接続さ
れ、それぞれの他端側は複数の光導体ファイバ21a,
21b，…，21nおよび22a,22b，…，22nが光導体薄板１に
対して各々が平行に平面状に配置される。31は保持板で
前記各々の光導体ファイバを平行のまま固着する光導体
ファイバの一種の固定板である。保持板31と光導体薄板
１とを例えば接合光導体にて光導体を持たせた状態で接
合すると、光結合損失を防ぎ、空間内における状態変化
例えば結露等光伝達上の不安定性を防ぐことができる。
しかし、上述の目的が組立の方法等において達せられれ
ばこの接合光導体は必ずしも必要とするものではなく、
図には、接合光導体を具備しない例が示されている。６
は光不良導体で可撓性のある樹脂からなり、（ａ）図に
示した光検出要部を遮光するように囲繞する可撓性の遮
光膜である。７は保護チューブで光導体ファイバ21、22
を挿通して保護し遮光膜６に接合するものである。51、5
2は光導体薄板１を遮光膜６で囲繞する際、光導体薄膜
１を保護する光導性膜で、光導体薄板１よりも屈折率の
小さい材質が選ばれる。叙上の如く構成された渦検出素
子は、（ａ）図に示す如く、渦変動圧力ΔＰを端面11、1
2が固定されて配設された光導体薄板１に受けると、渦
変動圧力ΔＰの作用方向である矢視方向に弾性変形を受
け、光弾性効果により光源Ａ側から検出Ｂ側へ向けての
光量が減少する。この光量変化は渦変動によるものであ
るから、光量変化により渦信号として電気信号に変換で
きる。
第２図は、他の実施例を示すもので、８は偏光子で、保
持板31と光導体薄板１との間に平行して配置され、光源
Ａ側からの光を直線偏光する。９は1/4波長板、10は検
光子で各々順次に光導体薄板１と保持板32との間に平行
して配置され、第１図の実施例と同様、遮光薄膜６で遮
光して光導通路を一体形成するが、図においては省略し
ている。偏光子８により直線偏光した光が光導体薄板１
に入光し、1/4波長板９により円偏光後、検光子10によ
り光検出されるが、光導体薄板１が渦変動圧力ΔＰを受
けることにより光回転を生じ1/4波長板９において楕円
偏光となり検光子10の通過光は圧力に応じた光量変化を
受け、第１図に述べた如く渦信号を検出できる。
持板31と光導体薄板１との間に平行して配置され、光源
Ａ側からの光を直線偏光する。９は1/4波長板、10は検
光子で各々順次に光導体薄板１と保持板32との間に平行
して配置され、第１図の実施例と同様、遮光薄膜６で遮
光して光導通路を一体形成するが、図においては省略し
ている。偏光子８により直線偏光した光が光導体薄板１
に入光し、1/4波長板９により円偏光後、検光子10によ
り光検出されるが、光導体薄板１が渦変動圧力ΔＰを受
けることにより光回転を生じ1/4波長板９において楕円
偏光となり検光子10の通過光は圧力に応じた光量変化を
受け、第１図に述べた如く渦信号を検出できる。
第３図は、上述の渦検出器を装着した渦流量計の実施例
で、（ａ）図は（ｂ）図のY-Y矢視平断面図、（ｂ）図
は（ａ）図の流れ方向ＱからみたX-X線断面図である。
図において、11は渦流量計の本体で、上流側が拡大し下
流側が平行な流路をなす断面矩形をしている。12は整流
格子で流れを整流する格子状体で、13は渦発生体で代表
として断面三角形状で示している。100は本考案の渦検
出素子で、本体11の下流側で渦発生体13近傍の側面に該
側面と同一な面に配設され、流れを乱すことのないよう
にしている。14は渦検出素子100の後面に空室15を形成
する外筐であり、16は本体11内と等しい静圧を空室15に
与えるための導通路であり、渦発生体13を挟んで本体13
の両側面に配設されている。叙上の渦流量計においては
渦検出素子100は本体11と平行に且つ内壁面から突起し
ないように配設されるので流体を乱すことがなくS/Nの
優れた検出ができる。両側面の渦検出素子100は紙面に
同一方向の渦変動圧力を受けるので、各々の渦信号は同
期して倍加される。
で、（ａ）図は（ｂ）図のY-Y矢視平断面図、（ｂ）図
は（ａ）図の流れ方向ＱからみたX-X線断面図である。
図において、11は渦流量計の本体で、上流側が拡大し下
流側が平行な流路をなす断面矩形をしている。12は整流
格子で流れを整流する格子状体で、13は渦発生体で代表
として断面三角形状で示している。100は本考案の渦検
出素子で、本体11の下流側で渦発生体13近傍の側面に該
側面と同一な面に配設され、流れを乱すことのないよう
にしている。14は渦検出素子100の後面に空室15を形成
する外筐であり、16は本体11内と等しい静圧を空室15に
与えるための導通路であり、渦発生体13を挟んで本体13
の両側面に配設されている。叙上の渦流量計においては
渦検出素子100は本体11と平行に且つ内壁面から突起し
ないように配設されるので流体を乱すことがなくS/Nの
優れた検出ができる。両側面の渦検出素子100は紙面に
同一方向の渦変動圧力を受けるので、各々の渦信号は同
期して倍加される。
第４図は流管が円形の場合の実施例で、20は円管、21は
渦発生体、24は渦発生体21中央部に渦検出素子100を収
納する空室で22、23は該空室24と渦発生体21側面とを連
通する圧力導入孔で渦検出素子100に渦変動圧力ΔＰを
作用させるもので、渦検出素子100は１個でよく、空室2
4を設けることによる積分効果によって微小な変動圧を
除きS/Nを向上させることができる。
渦発生体、24は渦発生体21中央部に渦検出素子100を収
納する空室で22、23は該空室24と渦発生体21側面とを連
通する圧力導入孔で渦検出素子100に渦変動圧力ΔＰを
作用させるもので、渦検出素子100は１個でよく、空室2
4を設けることによる積分効果によって微小な変動圧を
除きS/Nを向上させることができる。
効果 叙上の如く、本考案の渦検出素子によれば、光検出によ
る渦信号変換であるため渦流量計近傍で受ける電磁ノイ
ズもなく、また、光検出方式においても光反射を応用し
た光てこではなく直接受圧するので外部振動の影響も受
けずS/Nの優れた渦信号を得ることができる。しかも従
来技術の如く微細な光ファイバを利用した光弾性ではな
く線上に配置された光導体ファイバからの光となり、面
として受圧するため光量も多くなるので、渦信号は格段
に大きくなり、安定した光渦信号が安価に得られる。
る渦信号変換であるため渦流量計近傍で受ける電磁ノイ
ズもなく、また、光検出方式においても光反射を応用し
た光てこではなく直接受圧するので外部振動の影響も受
けずS/Nの優れた渦信号を得ることができる。しかも従
来技術の如く微細な光ファイバを利用した光弾性ではな
く線上に配置された光導体ファイバからの光となり、面
として受圧するため光量も多くなるので、渦信号は格段
に大きくなり、安定した光渦信号が安価に得られる。
第１図は、本考案の渦検出素子で、（ａ）図は要部斜視
図、（ｂ）図は（ｃ）図のX-X矢視断面図、（ｃ）図は
平面図、第２図は、他の実施例、第３図、第４図は、各
々本考案の渦検出素子を装着した渦流量計を示す図であ
る。 １……光導体薄板、21,22……光導体ファイバ、31,32…
…保持板、６……遮光膜、８……偏光子、９……1/4波
長板、10……検光子。
図、（ｂ）図は（ｃ）図のX-X矢視断面図、（ｃ）図は
平面図、第２図は、他の実施例、第３図、第４図は、各
々本考案の渦検出素子を装着した渦流量計を示す図であ
る。 １……光導体薄板、21,22……光導体ファイバ、31,32…
…保持板、６……遮光膜、８……偏光子、９……1/4波
長板、10……検光子。
Claims (4)
- 【請求項１】渦による変動圧力を、該変動圧力に比例し
た光学量の変化として検知し、該光学量の変化から渦を
検出する渦流量計の検出素子において、面と直角方向に
前記変動圧力を受圧する光導体薄板と、該光導体薄板の
面に平行した両側端面に対向して配設された光導体ファ
イバと、非透光性の可撓材で前記光導体薄板と光導体フ
ァイバとを一体に囲繞する遮光膜とからなることを特徴
とする渦検出素子。 - 【請求項２】前記光導体ファイバと光導体薄板との間
に、入光側には偏光板と、出光側には1/4波長板を各々
配設したことを特徴とする請求項１に記載の渦検出素
子。 - 【請求項３】渦発生体と、該渦発生体を軸対称に配設し
た矩形断面の流管とからなる渦流量計本体において、面
と直角方向に前記変動圧力を受圧する光導体薄板と、該
光導体薄板の面に平行した両側端面に対向して配設され
た光導体ファイバと、非透光性の可撓材で前記光導体薄
板と光導体ファイバとを一体に囲繞する遮光膜とからな
る渦検出素子を有し、前記渦発生体近傍の前記流管の管
壁に、渦検出素子を前記管壁と同一面に配設し、該渦検
出素子の他の面に前記流管に連通する空室を配設したこ
とを特徴とする渦検出器。 - 【請求項４】面と直角方向に前記変動圧力を受圧する光
導体薄板と、該光導体薄板の面に平行した両側端面に対
向して配設された光導体ファイバと、非透光性の可撓材
で前記光導体薄板と光導体ファイバとを一体に囲繞する
遮光膜とからなる渦検出素子を有し、流れと直角な方向
に渦発生体を貫通した貫通孔内に、該貫通孔を閉止する
前記渦検出素子を該渦検出素子の面と流れ方向と平行に
配設したことを特徴とする渦検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1989025732U JPH073296Y2 (ja) | 1989-03-07 | 1989-03-07 | 渦検出素子及び渦検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1989025732U JPH073296Y2 (ja) | 1989-03-07 | 1989-03-07 | 渦検出素子及び渦検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02118225U JPH02118225U (ja) | 1990-09-21 |
| JPH073296Y2 true JPH073296Y2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=31246725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1989025732U Expired - Lifetime JPH073296Y2 (ja) | 1989-03-07 | 1989-03-07 | 渦検出素子及び渦検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH073296Y2 (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5414565U (ja) * | 1977-07-01 | 1979-01-30 | ||
| JPS601564B2 (ja) * | 1979-08-30 | 1985-01-16 | 横河電機株式会社 | トランスデユーサ |
| JPS6219937Y2 (ja) * | 1981-01-20 | 1987-05-21 | ||
| JPS59180435A (ja) * | 1983-03-31 | 1984-10-13 | Fuji Electric Co Ltd | カルマン渦流量計 |
-
1989
- 1989-03-07 JP JP1989025732U patent/JPH073296Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02118225U (ja) | 1990-09-21 |
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