JPH08285649A - 電波流速計 - Google Patents
電波流速計Info
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- JPH08285649A JPH08285649A JP10908195A JP10908195A JPH08285649A JP H08285649 A JPH08285649 A JP H08285649A JP 10908195 A JP10908195 A JP 10908195A JP 10908195 A JP10908195 A JP 10908195A JP H08285649 A JPH08285649 A JP H08285649A
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- Japan
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- radio wave
- phase difference
- microwave
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 粉体や粒体あるいは非均質液体の様に気体や
気泡を含む移動物質の移動速度を安定して計測できる電
波流速計を提供する。 【構成】 マイクロ波発振器２、２’から発振されたマ
イクロ波は、分波器３、３’により２つに分波される。
その一方は送信アンテナ４、４’から移送管１内へ放射
さたのち受信アンテナ５、５’で受信され位相差測定回
路６、６’へ入力され、他方はケ−ブル８、８’を介し
て位相差測定回路６、６’へ入力される。位相差測定回
路６、６’から出力された位相差ｆ（ｔ）、ｇ（ｔ）を
相関器７に入力することにより相関が最大となる時間Ｔ
を算出し、さらに演算器９に入力することにより物質の
移動速度Ｖが求められる。
気泡を含む移動物質の移動速度を安定して計測できる電
波流速計を提供する。 【構成】 マイクロ波発振器２、２’から発振されたマ
イクロ波は、分波器３、３’により２つに分波される。
その一方は送信アンテナ４、４’から移送管１内へ放射
さたのち受信アンテナ５、５’で受信され位相差測定回
路６、６’へ入力され、他方はケ−ブル８、８’を介し
て位相差測定回路６、６’へ入力される。位相差測定回
路６、６’から出力された位相差ｆ（ｔ）、ｇ（ｔ）を
相関器７に入力することにより相関が最大となる時間Ｔ
を算出し、さらに演算器９に入力することにより物質の
移動速度Ｖが求められる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、物質を通過する際のマ
イクロ波電波の位相遅れの時間変化を２点で測定するこ
とにより、その物質の移動速度を測定する電波流速計に
関する。本発明は、粉体や粒体あるいは非均質液体のよ
うに濃度が一定でない物質が移動している場合、その物
質に含まれる気体や気泡に影響されず、かつその流れを
乱さずに移動速度を測定する電波流速計に関する。
イクロ波電波の位相遅れの時間変化を２点で測定するこ
とにより、その物質の移動速度を測定する電波流速計に
関する。本発明は、粉体や粒体あるいは非均質液体のよ
うに濃度が一定でない物質が移動している場合、その物
質に含まれる気体や気泡に影響されず、かつその流れを
乱さずに移動速度を測定する電波流速計に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、流れる物質の流速を流れを乱さず
に測定する方式としては、相関法を使用した混相流測定
装置がある。図２はこの混相流測定装置の構成の概要を
示すものである。工業的に用いられる管路１には空間
的、時間的に成分、密度、速度などのゆらぎが存在す
る。そのため、配管外部に管路に対向して超音波の送波
器１０４、１０４’と受波器１０５、１０５’を取り付
けたとき、混相流体が流れていると受波器１０５、１０
５’には周波数、振幅の両方が不規則な変調を受ける。
に測定する方式としては、相関法を使用した混相流測定
装置がある。図２はこの混相流測定装置の構成の概要を
示すものである。工業的に用いられる管路１には空間
的、時間的に成分、密度、速度などのゆらぎが存在す
る。そのため、配管外部に管路に対向して超音波の送波
器１０４、１０４’と受波器１０５、１０５’を取り付
けたとき、混相流体が流れていると受波器１０５、１０
５’には周波数、振幅の両方が不規則な変調を受ける。
【０００３】したがって、２つの信号を相関計１０７で
適当に処理をして相互相関関数を求め、最大値に対応す
る遅延時間を求めれば、流量の測定ができる。この際測
定された遅延時間と送波器１０４と１０４’との距離Ｌ
から求めた流速と平均流速とは、管内の流速分布の影響
で一致しないので適当な補正が必要となる。
適当に処理をして相互相関関数を求め、最大値に対応す
る遅延時間を求めれば、流量の測定ができる。この際測
定された遅延時間と送波器１０４と１０４’との距離Ｌ
から求めた流速と平均流速とは、管内の流速分布の影響
で一致しないので適当な補正が必要となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図２に示した従来の混
相流測定装置には、移動する物質内の不規則な小渦やゆ
らぎによって、ここを通過する超音波の周波数および振
幅が変調をうけることを利用しているが、小渦やゆらぎ
は測定距離間隔をかなり短くしても２点間では変化して
しまう。従って２つの相関は明確ではなくなり、遅延時
間の測定に誤差を生じる。
相流測定装置には、移動する物質内の不規則な小渦やゆ
らぎによって、ここを通過する超音波の周波数および振
幅が変調をうけることを利用しているが、小渦やゆらぎ
は測定距離間隔をかなり短くしても２点間では変化して
しまう。従って２つの相関は明確ではなくなり、遅延時
間の測定に誤差を生じる。
【０００５】また、超音波を用いているので、物質中の
気体、気泡の影響を受け、測定できないことがあった。
気体、気泡の影響を受け、測定できないことがあった。
【０００６】本発明は、移動物質中の気体、気泡の影響
を受けないマイクロ波電波を用い、不安定な周波数変
調、振幅変調の相関をとるのではなく、比較的安定に移
動する濃度変化を検出する電波位相遅れの相関をとるこ
とにより、上記欠点をなくした信頼性の高い流速計流速
計を提供することを目的とする。
を受けないマイクロ波電波を用い、不安定な周波数変
調、振幅変調の相関をとるのではなく、比較的安定に移
動する濃度変化を検出する電波位相遅れの相関をとるこ
とにより、上記欠点をなくした信頼性の高い流速計流速
計を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決する手段】本発明は、物質が移動する流れ
に沿った２つの位置に流れを挟んで２組のマイクロ波送
受信器を配置し、それぞれの位置での電波位相遅れ量の
時間変化を測定し、両者の相関を取ることにより物質の
移動速度を計測する。
に沿った２つの位置に流れを挟んで２組のマイクロ波送
受信器を配置し、それぞれの位置での電波位相遅れ量の
時間変化を測定し、両者の相関を取ることにより物質の
移動速度を計測する。
【０００８】
【作用】マイクロ波電波が物質を通過する際はその電波
位相が遅れる。この位相遅れ量は物質の濃度に比例し、
粉体や粒体あるいは非均質液体の様に濃度が均一でない
物質が移動している場合、その流れを挟んだある位置に
対向配置した１組目のマイクロ波送受信器によって電波
の位相遅れ量を観測すると、物質が移動するのにともな
い濃度が変化し、時間と共に位相遅れ量が変化する。
位相が遅れる。この位相遅れ量は物質の濃度に比例し、
粉体や粒体あるいは非均質液体の様に濃度が均一でない
物質が移動している場合、その流れを挟んだある位置に
対向配置した１組目のマイクロ波送受信器によって電波
の位相遅れ量を観測すると、物質が移動するのにともな
い濃度が変化し、時間と共に位相遅れ量が変化する。
【０００９】一方、２組目のマイクロ波送受信器は１組
目の位置から近い距離Ｌ離れた例えば流れの下流側の位
置に配置され、同様に電波の位相遅れ量を観測すると、
同じ物質が移動して行くのであるから１組目とほぼ同様
に時間と共に位相遅れ量が変化する。
目の位置から近い距離Ｌ離れた例えば流れの下流側の位
置に配置され、同様に電波の位相遅れ量を観測すると、
同じ物質が移動して行くのであるから１組目とほぼ同様
に時間と共に位相遅れ量が変化する。
【００１０】ここで１組目と２組目の位相遅れ量変化を
比較してみると、両者の観測位置が近く同じ物質が移動
して行くのであるから、その変化カーブはほぼ同じであ
るが、物質が両者の位置を移動して行く時間だけ２組目
の出力が遅れている。そこで、１組目と２組目の出力の
相関を取り、遅れ時間Ｔをもとめ、両者の距離Ｌを割れ
ば観測点での物質の移動速度が計測できるわけである。
超音波と違って、マイクロ波電波は気体中を伝搬する時
にも減衰が大きくなることが無く、気泡等の影響を受け
ずに安定した流速計が実現できる。
比較してみると、両者の観測位置が近く同じ物質が移動
して行くのであるから、その変化カーブはほぼ同じであ
るが、物質が両者の位置を移動して行く時間だけ２組目
の出力が遅れている。そこで、１組目と２組目の出力の
相関を取り、遅れ時間Ｔをもとめ、両者の距離Ｌを割れ
ば観測点での物質の移動速度が計測できるわけである。
超音波と違って、マイクロ波電波は気体中を伝搬する時
にも減衰が大きくなることが無く、気泡等の影響を受け
ずに安定した流速計が実現できる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例に付いて図面を参照し
て説明する。図１はその一実施例の電波流速計の構成図
を示すものである。１は粉体、粒体あるいは非均質液体
等の物質を矢印方向に移送するパイプ状の移送管であ
る。その移送管の互いに距離Ｌ離れた位置にマイクロ波
電波の送信アンテナ４、４’を取り付け、移動する物質
を挟んだ対向位置に受信アンテナ５、５’を取り付け
る。これらのアンテナが移送管に取り付けられる部分
は、マイクロ波電波を通過させるよう例えばテフロンや
ファイバレジンプラスチックによって構成されている。
マイクロ波電波発振器２、２’には各々分波器３、３’
が接続され、この分波器の出力は各々送信アンテナ４、
４’及びケーブル８、８’を介して位相差測定回路６、
６’に接続される。
て説明する。図１はその一実施例の電波流速計の構成図
を示すものである。１は粉体、粒体あるいは非均質液体
等の物質を矢印方向に移送するパイプ状の移送管であ
る。その移送管の互いに距離Ｌ離れた位置にマイクロ波
電波の送信アンテナ４、４’を取り付け、移動する物質
を挟んだ対向位置に受信アンテナ５、５’を取り付け
る。これらのアンテナが移送管に取り付けられる部分
は、マイクロ波電波を通過させるよう例えばテフロンや
ファイバレジンプラスチックによって構成されている。
マイクロ波電波発振器２、２’には各々分波器３、３’
が接続され、この分波器の出力は各々送信アンテナ４、
４’及びケーブル８、８’を介して位相差測定回路６、
６’に接続される。
【００１２】一方、この位相差測定回路６、６’には受
信アンテナ５、５’が接続され、両位相差測定回路の出
力は相関回路７に接続され、さらにその出力は演算回路
９に接続される。以上において、マイクロ波電波発振器
２で発振されたマイクロ波は分波器３で２つに分波さ
れ、その一方は送信アンテナ４から移送管内に放射さ
れ、移動している物質を通過して受信アンテナ５に受信
され、位相差測定回路の一方の入力となる。分波された
他方のマイクロ波は一定の長さのケーブル８を介して直
接位相差測定回路の他方の入力となる。ここで位相差測
定回路の２つの入力の位相について見ると、後者はケー
ブル長が一定であるからマイクロ波の位相遅れは一定で
ある。
信アンテナ５、５’が接続され、両位相差測定回路の出
力は相関回路７に接続され、さらにその出力は演算回路
９に接続される。以上において、マイクロ波電波発振器
２で発振されたマイクロ波は分波器３で２つに分波さ
れ、その一方は送信アンテナ４から移送管内に放射さ
れ、移動している物質を通過して受信アンテナ５に受信
され、位相差測定回路の一方の入力となる。分波された
他方のマイクロ波は一定の長さのケーブル８を介して直
接位相差測定回路の他方の入力となる。ここで位相差測
定回路の２つの入力の位相について見ると、後者はケー
ブル長が一定であるからマイクロ波の位相遅れは一定で
ある。
【００１３】一方移動している物質を通過してきたマイ
クロ波は物質の濃度によって異なる位相遅れを生じ、粉
体や粒体あるいは非均質液体のように濃度が一定でない
物質を通過するときは、その物質の移動によって位相遅
れ量が変化する。 従って位相差測定回路６の位相差出
力：ｆ（ｔ）は図３のように時間と共に変化する。
クロ波は物質の濃度によって異なる位相遅れを生じ、粉
体や粒体あるいは非均質液体のように濃度が一定でない
物質を通過するときは、その物質の移動によって位相遅
れ量が変化する。 従って位相差測定回路６の位相差出
力：ｆ（ｔ）は図３のように時間と共に変化する。
【００１４】まったく同様にしてマイクロ波発振器２’
からのマイクロ波は分波器３’で２つに分かれ、送信ア
ンテナ４から距離Ｌ離れた送信アンテナ４’から移動物
質を通過して受信アンテナ５’に受信されたマイクロ波
と、一定の長さのケーブル８’を介したマイクロ波が位
相差測定回路６’に入力される。
からのマイクロ波は分波器３’で２つに分かれ、送信ア
ンテナ４から距離Ｌ離れた送信アンテナ４’から移動物
質を通過して受信アンテナ５’に受信されたマイクロ波
と、一定の長さのケーブル８’を介したマイクロ波が位
相差測定回路６’に入力される。
【００１５】この位相差測定回路６’の位相差出力：ｇ
（ｔ）は上記と同様に移動する物質の濃度変化に従って
時間と共に変化する。ここで距離Ｌを短く設定すると、
同じ物質が移動して行くのであるからｇ（ｔ）の時間変
化の様子は図４に示すようにｆ（ｔ）とほぼ同じである
が、両者の同じ基準時間ｔ。に対してｇ（ｔ）はｆ
（ｔ）より物質が距離Ｌ移動する時間Ｔだけ遅れてい
る。
（ｔ）は上記と同様に移動する物質の濃度変化に従って
時間と共に変化する。ここで距離Ｌを短く設定すると、
同じ物質が移動して行くのであるからｇ（ｔ）の時間変
化の様子は図４に示すようにｆ（ｔ）とほぼ同じである
が、両者の同じ基準時間ｔ。に対してｇ（ｔ）はｆ
（ｔ）より物質が距離Ｌ移動する時間Ｔだけ遅れてい
る。
【００１６】そこで、このｆ（ｔ）とｇ（ｔ）を相関器
７に入力し両関数の相関が最大になる時間Ｔを求める。
このＴで設定距離Ｌを演算器９で割り算演算すれば物質
の移動速度Ｖ（＝Ｌ／Ｔ）が求められるわけである。以
上のようにして、マイクロ波電波を用いて物質の移動速
度を計測する電波流速計が実現できる。上記の説明では
マイクロ波発振器２と２’を用いたがこれを１つにして
システムを簡略にした例を図５に示す。すなわち、マイ
クロ波発振器２の出力を分波器１０により２つに分波し
て図３の３、３’に入力する。
７に入力し両関数の相関が最大になる時間Ｔを求める。
このＴで設定距離Ｌを演算器９で割り算演算すれば物質
の移動速度Ｖ（＝Ｌ／Ｔ）が求められるわけである。以
上のようにして、マイクロ波電波を用いて物質の移動速
度を計測する電波流速計が実現できる。上記の説明では
マイクロ波発振器２と２’を用いたがこれを１つにして
システムを簡略にした例を図５に示す。すなわち、マイ
クロ波発振器２の出力を分波器１０により２つに分波し
て図３の３、３’に入力する。
【００１７】また、図１においてマイクロ波発振器２と
２’からのマイクロ波が移送管内で干渉する場合は２と
２’で異なった周波数を発振させても良い。また、移動
している物質の濃度が低く位相差変化が少なく測定し難
い場合は、物質の移動方向に直交してマイクロ波を通過
させるのではなく図６に示すように移動方向に沿ってマ
イクロ波を通過させ、通過経路を長くして位相差変化を
大きくして計測し易くすることも出来る。
２’からのマイクロ波が移送管内で干渉する場合は２と
２’で異なった周波数を発振させても良い。また、移動
している物質の濃度が低く位相差変化が少なく測定し難
い場合は、物質の移動方向に直交してマイクロ波を通過
させるのではなく図６に示すように移動方向に沿ってマ
イクロ波を通過させ、通過経路を長くして位相差変化を
大きくして計測し易くすることも出来る。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば粉
体や粒体あるいは非均質液体の様に気体や気泡を含む移
動物質の移動速度を安定して計測できる電波流速計を提
供できる。
体や粒体あるいは非均質液体の様に気体や気泡を含む移
動物質の移動速度を安定して計測できる電波流速計を提
供できる。
【図１】本発明の第１実施例を示す構成図
【図２】従来の混相流測定装置を示す構成図
【図３】電波流速計における一方の位相差ｆ（ｔ）出力
例
例
【図４】電波流速計における他方の位相差ｇ（ｔ）出力
例
例
【図５】本発明の第２実施例
【図６】本発明の第３実施例
１：移送管 ２、２’：マイクロ波発振器 ３、３’：分波器 ４、４’：送信アンテナ ５、５’：受信アンテナ ６、６’：位相差測定回路 ７：相関器 ８、８’：ケーブル ９：演算回路 １０：分波器
Claims (3)
- 【請求項１】 被測定物質が移動する移動経路の異なっ
た位置に移動経路を介して対向配置された２組の送受信
アンテナにより物質中にマイクロ波を通過させ、２位置
での位相遅れの時間変化の相関をとり２位置間の移動所
要時間を求め、これと２位置間の距離より物質の移動速
度を演算することを特徴とする電波流速計。 - 【請求項２】 請求項１において、２組の送受信アンテ
ナ間で異なった周波数のマイクロ波を送受することを特
徴とする電波流速計。 - 【請求項３】 請求項１において、同一のマイクロ波発
振器から２つの送信アンテナにマイクロ波を給電するこ
とを特徴とする電波流速計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10908195A JPH08285649A (ja) | 1995-04-10 | 1995-04-10 | 電波流速計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10908195A JPH08285649A (ja) | 1995-04-10 | 1995-04-10 | 電波流速計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08285649A true JPH08285649A (ja) | 1996-11-01 |
Family
ID=14501124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10908195A Pending JPH08285649A (ja) | 1995-04-10 | 1995-04-10 | 電波流速計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08285649A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016033472A (ja) * | 2014-07-31 | 2016-03-10 | 株式会社ワイヤーデバイス | 管内を流れる粉体の流速測定方法 |
| RU2597663C1 (ru) * | 2015-07-17 | 2016-09-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Радиоволновое устройство для измерения скорости потока жидких сред |
| RU2597666C1 (ru) * | 2015-07-31 | 2016-09-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Способ измерения массового расхода жидких сред |
| RU2611336C1 (ru) * | 2015-12-07 | 2017-02-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Способ измерения массового расхода жидких и сыпучих сред |
| RU2611255C1 (ru) * | 2015-12-07 | 2017-02-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Радиоволновый расходомер |
| RU2620779C1 (ru) * | 2016-05-10 | 2017-05-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Устройство для измерения массового расхода жидких сред |
| RU2620774C1 (ru) * | 2016-05-10 | 2017-05-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Способ измерения массового расхода жидких сред |
-
1995
- 1995-04-10 JP JP10908195A patent/JPH08285649A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016033472A (ja) * | 2014-07-31 | 2016-03-10 | 株式会社ワイヤーデバイス | 管内を流れる粉体の流速測定方法 |
| RU2597663C1 (ru) * | 2015-07-17 | 2016-09-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Радиоволновое устройство для измерения скорости потока жидких сред |
| RU2597666C1 (ru) * | 2015-07-31 | 2016-09-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Способ измерения массового расхода жидких сред |
| RU2611336C1 (ru) * | 2015-12-07 | 2017-02-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Способ измерения массового расхода жидких и сыпучих сред |
| RU2611255C1 (ru) * | 2015-12-07 | 2017-02-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Радиоволновый расходомер |
| RU2620779C1 (ru) * | 2016-05-10 | 2017-05-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Устройство для измерения массового расхода жидких сред |
| RU2620774C1 (ru) * | 2016-05-10 | 2017-05-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Способ измерения массового расхода жидких сред |
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