JPH0933554A - 非接触流速検出器 - Google Patents
非接触流速検出器Info
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- JPH0933554A JPH0933554A JP18246095A JP18246095A JPH0933554A JP H0933554 A JPH0933554 A JP H0933554A JP 18246095 A JP18246095 A JP 18246095A JP 18246095 A JP18246095 A JP 18246095A JP H0933554 A JPH0933554 A JP H0933554A
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Landscapes
- Continuous Casting (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 外乱信号を容易・確実に除いて溶鋼流速を正
確に検出する。 【解決手段】 発振器１２の交流電圧を励磁コイル５に
印加することにより、磁束が生じ、この磁束はコア４を
介して流動する溶鋼２に入射される。これにより、検出
コイル６には、流速を示す流速電圧ｅv と、外乱である
静止成分電圧ｅs及びアンバランス電圧ｅo が生じる。
コア４及びコイル５，６は、モータ１０の駆動により正
・逆方向位置に交互に位置する。位相整流回路１４によ
り位相整流することにより静止成分電圧ｅs を分離で
き、演算回路１５により、正方向位置のときの電圧ｅo
＋ｅv と逆方向位置のときの電圧ｅo −ｅv を、減算・
除算して流速電圧ｅv を取り出せる。
確に検出する。 【解決手段】 発振器１２の交流電圧を励磁コイル５に
印加することにより、磁束が生じ、この磁束はコア４を
介して流動する溶鋼２に入射される。これにより、検出
コイル６には、流速を示す流速電圧ｅv と、外乱である
静止成分電圧ｅs及びアンバランス電圧ｅo が生じる。
コア４及びコイル５，６は、モータ１０の駆動により正
・逆方向位置に交互に位置する。位相整流回路１４によ
り位相整流することにより静止成分電圧ｅs を分離で
き、演算回路１５により、正方向位置のときの電圧ｅo
＋ｅv と逆方向位置のときの電圧ｅo −ｅv を、減算・
除算して流速電圧ｅv を取り出せる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は非接触流速検出器に
関し、連続鋳造設備のモールド内の溶鋼流速を検出する
ことなどに適用して有効なものである。
関し、連続鋳造設備のモールド内の溶鋼流速を検出する
ことなどに適用して有効なものである。
【０００２】
【従来の技術】連続鋳造設備におけるモールド内の溶鋼
の流速を測定するために、非接触流速検出器（渦電流式
流速計）が用いられている。ここで従来の非接触流速検
出器の代表的な例を、図１１を基に説明する。
の流速を測定するために、非接触流速検出器（渦電流式
流速計）が用いられている。ここで従来の非接触流速検
出器の代表的な例を、図１１を基に説明する。
【０００３】図１１に示すように、励磁コイル０１は交
流電源０２により励磁されて磁束Φ o を発生する。一対
の検出コイル０３，０４は、その軸方向Ａが磁束Φo と
直方する状態で、励磁コイル０１に配置されている。検
出コイル０３，０４は差動接続されており、検出コイル
０３，０４に生じた差電圧が増幅器０５で増幅されて出
力される。この流速検出器は、磁束Φo が溶鋼０６の表
面に直交して入射する状態で取り付けられる。なお溶鋼
０６は矢印Ｂ方向に流れている。
流電源０２により励磁されて磁束Φ o を発生する。一対
の検出コイル０３，０４は、その軸方向Ａが磁束Φo と
直方する状態で、励磁コイル０１に配置されている。検
出コイル０３，０４は差動接続されており、検出コイル
０３，０４に生じた差電圧が増幅器０５で増幅されて出
力される。この流速検出器は、磁束Φo が溶鋼０６の表
面に直交して入射する状態で取り付けられる。なお溶鋼
０６は矢印Ｂ方向に流れている。
【０００４】上記構成となっている従来の非接触流速検
出器の作用を、構成図である図１１，溶鋼０６を表面側
から見た図１２及び波形図である図１３を参照して説明
する。
出器の作用を、構成図である図１１，溶鋼０６を表面側
から見た図１２及び波形図である図１３を参照して説明
する。
【０００５】励磁コイル０１で生じた磁束Φo が、溶鋼
０６と鎖交することにより、溶鋼０６に渦電流ｉs が流
れる。また磁束Φo が入射している溶鋼０６が移動する
ため、磁束Φo と溶鋼０６が相対移動して、溶鋼０６に
電流−ｉv ，ｉv が流れる。この電流−ｉv ，ｉv によ
り磁束Φiv，−Φivが生じ、この磁束Φiv，−Φivが差
動型の検出コイル０３，０４に鎖交して検出コイル０
３，０４に電圧（詳細後述）が生じる。この電圧が増幅
器０５で増幅され速度信号として出力される。
０６と鎖交することにより、溶鋼０６に渦電流ｉs が流
れる。また磁束Φo が入射している溶鋼０６が移動する
ため、磁束Φo と溶鋼０６が相対移動して、溶鋼０６に
電流−ｉv ，ｉv が流れる。この電流−ｉv ，ｉv によ
り磁束Φiv，−Φivが生じ、この磁束Φiv，−Φivが差
動型の検出コイル０３，０４に鎖交して検出コイル０
３，０４に電圧（詳細後述）が生じる。この電圧が増幅
器０５で増幅され速度信号として出力される。
【０００６】なおレンツの法則に従い、渦電流ｉs によ
り磁束Φo を妨げる磁束Φs が生じる。図１３（ａ）は
磁束Φs に対する渦電流ｉs の分布を側面から見た状態
を示し、図１３（ｂ）は磁束Φiv，−Φivに対する電流
−ｉv ，ｉv の分布を側面から見た状態を示す。
り磁束Φo を妨げる磁束Φs が生じる。図１３（ａ）は
磁束Φs に対する渦電流ｉs の分布を側面から見た状態
を示し、図１３（ｂ）は磁束Φiv，−Φivに対する電流
−ｉv ，ｉv の分布を側面から見た状態を示す。
【０００７】ここで図１４を参照して、従来の非接触流
速検出器に生じる、電圧，電流，磁束の関係をまとめて
示す。 （ａ）励磁コイル０１には、交流の電圧Ｖが印加される
（図１４（ａ））。 （ｂ）励磁コイル０１には、電圧Ｖに対して９０°遅れ
た電流ｉが流れる（図１４（ｂ））。 （ｃ）励磁コイル０１から、電流ｉと同相の磁束Φo が
生じる（図１４（ｃ））。 （ｄ）検出コイル０３，０４には、磁束Φo が鎖交する
ことにより、磁束Φo に対して９０°遅れた電圧ｅ0 が
生じる（図１４（ｄ））。 （ｅ）溶鋼０６には、磁束Φo が入射することにより、
渦電流ｉs が流れる（図１４（ｅ））。 （ｆ）溶鋼０６には、溶鋼０６が磁束Φo に対して相対
移動することにより、電流ｉv （−ｉv ，ｉv ）が流れ
る（図１４（ｆ））。なおｌは導体の長さ、即ち、コイ
ルの大きさである。 （ｇ）渦電流ｉs により、磁束Φo を妨げる磁束Φs が
生じる（図１４（ｇ））。 （ｈ）電流ｉv （−ｉv ，ｉv ）により磁束Φ
iv（Φiv，−Φiv）が生じる（図１４（ｈ））。 （ｉ）検出コイル０３，０４には、磁束Φs が鎖交する
ことにより電圧ｅs が生じる（図１４（ｉ））。 （ｊ）検出コイル０３，０４には、磁束Φivが鎖交する
ことにより電圧ｅv が生じる（図１４（ｊ））。
速検出器に生じる、電圧，電流，磁束の関係をまとめて
示す。 （ａ）励磁コイル０１には、交流の電圧Ｖが印加される
（図１４（ａ））。 （ｂ）励磁コイル０１には、電圧Ｖに対して９０°遅れ
た電流ｉが流れる（図１４（ｂ））。 （ｃ）励磁コイル０１から、電流ｉと同相の磁束Φo が
生じる（図１４（ｃ））。 （ｄ）検出コイル０３，０４には、磁束Φo が鎖交する
ことにより、磁束Φo に対して９０°遅れた電圧ｅ0 が
生じる（図１４（ｄ））。 （ｅ）溶鋼０６には、磁束Φo が入射することにより、
渦電流ｉs が流れる（図１４（ｅ））。 （ｆ）溶鋼０６には、溶鋼０６が磁束Φo に対して相対
移動することにより、電流ｉv （−ｉv ，ｉv ）が流れ
る（図１４（ｆ））。なおｌは導体の長さ、即ち、コイ
ルの大きさである。 （ｇ）渦電流ｉs により、磁束Φo を妨げる磁束Φs が
生じる（図１４（ｇ））。 （ｈ）電流ｉv （−ｉv ，ｉv ）により磁束Φ
iv（Φiv，−Φiv）が生じる（図１４（ｈ））。 （ｉ）検出コイル０３，０４には、磁束Φs が鎖交する
ことにより電圧ｅs が生じる（図１４（ｉ））。 （ｊ）検出コイル０３，０４には、磁束Φivが鎖交する
ことにより電圧ｅv が生じる（図１４（ｊ））。
【０００８】結局、上記（ｄ）（ｉ）（ｊ）からわかる
ように、差動接続された検出コイル０３，０４間には、
次式（１）で示す検出電圧ｅが生じる。
ように、差動接続された検出コイル０３，０４間には、
次式（１）で示す検出電圧ｅが生じる。
【０００９】
【数１】
【００１０】上記式（１）において電圧ｅo ，ｅs は、
溶鋼０６の流速を示すものではなく、外乱信号である。
そこで外乱信号である電圧ｅo ，ｅs を除くため、次の
ような手段を施こしている。
溶鋼０６の流速を示すものではなく、外乱信号である。
そこで外乱信号である電圧ｅo ，ｅs を除くため、次の
ような手段を施こしている。
【００１１】即ち、アンバランス電圧ｅo （＝−ｎｄΦ
o ／ｄｔ）は、検出コイル０３，０４のアンバランスに
より生じるものであるため、このアンバランスをなくし
磁束Φo により検出コイル０３，０４に生じる電圧をほ
ぼ等しくして、アンバランス電圧ｅo が最小となるよう
に検出コイル０３，０４を設置し、更に残電圧は電気的
にキャンセルしている。
o ／ｄｔ）は、検出コイル０３，０４のアンバランスに
より生じるものであるため、このアンバランスをなくし
磁束Φo により検出コイル０３，０４に生じる電圧をほ
ぼ等しくして、アンバランス電圧ｅo が最小となるよう
に検出コイル０３，０４を設置し、更に残電圧は電気的
にキャンセルしている。
【００１２】静止成分電圧ｅs は溶鋼が流れていなくて
も生じる電圧であり、流速電圧ｅvに対して位相が９０
°違っている。このように位相が９０°違っていること
を利用して、位相整流回路により、電圧ｅs 成分を分離
（除去）し、溶鋼０６の流速を示す流速電圧ｅv 成分の
みを取り出すようにしていた。
も生じる電圧であり、流速電圧ｅvに対して位相が９０
°違っている。このように位相が９０°違っていること
を利用して、位相整流回路により、電圧ｅs 成分を分離
（除去）し、溶鋼０６の流速を示す流速電圧ｅv 成分の
みを取り出すようにしていた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】ところで上記従来技術
では次のような問題があった。 （１）熱的な変形により励磁コイル０１と検出コイル０
３，０４との位置関係がズレると、大きなアンバランス
電圧ｅo が生じる。このアンバランス電圧ｅo は流速電
圧ｅv と逆相（１８０°の位相ズレ）になっているた
め、位相整流回路を用いても、アンバランス電圧ｅo を
流速電圧ｅv から除くことはできない。よってこのアン
バランス電圧ｅo によりドリフトが生じることがあっ
た。 （２）非接触溶鋼流速検出器と溶鋼０６との間隔である
ギャップＧが変化すると、溶鋼０６の流速が一定であっ
ても、流速電圧ｅv の値が変化してしまい、流速の検出
精度がわるかった。 （３）温度ドリフト等によりアンバランス電圧ｅo が大
きくなると、この電圧ｅ o の値が信号処理系のレンジを
オーバーし、測定不可となるおそれがあった。
では次のような問題があった。 （１）熱的な変形により励磁コイル０１と検出コイル０
３，０４との位置関係がズレると、大きなアンバランス
電圧ｅo が生じる。このアンバランス電圧ｅo は流速電
圧ｅv と逆相（１８０°の位相ズレ）になっているた
め、位相整流回路を用いても、アンバランス電圧ｅo を
流速電圧ｅv から除くことはできない。よってこのアン
バランス電圧ｅo によりドリフトが生じることがあっ
た。 （２）非接触溶鋼流速検出器と溶鋼０６との間隔である
ギャップＧが変化すると、溶鋼０６の流速が一定であっ
ても、流速電圧ｅv の値が変化してしまい、流速の検出
精度がわるかった。 （３）温度ドリフト等によりアンバランス電圧ｅo が大
きくなると、この電圧ｅ o の値が信号処理系のレンジを
オーバーし、測定不可となるおそれがあった。
【００１４】本発明は、上記従来技術に鑑み、アンバラ
ンス電圧を確実に分離除去し、ギャップ変化があっても
精度よく流速検出でき、更に温度ドリフト等が生じても
測定のできる非接触溶鋼流速検出器を提供することを目
的とする。
ンス電圧を確実に分離除去し、ギャップ変化があっても
精度よく流速検出でき、更に温度ドリフト等が生じても
測定のできる非接触溶鋼流速検出器を提供することを目
的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の構成は、発振器による交流電圧が印加されることに
より励磁されて磁束を発生する励磁コイルと、励磁コイ
ルで発生した磁束を導いて、被検査物である流動する導
電性流体に入射させるコアと、導電性流体に入射する磁
束を妨げる方向に生じた磁束が鎖交することにより発生
する静止成分電圧と、コアから入射された磁束に対して
導電性流体が相対移動することにより生じた磁束が鎖交
することにより発生する流速電圧と、励磁コイルで生じ
た磁束が鎖交することにより発生するアンバランス電圧
を検出する検出コイルと、励磁コイル，コア及び検出コ
イルを、それらの一端が導電性流体の上流側に向き他端
が導電性流体の下流側に向く正方向位置と、他端が導電
性流体の上流側に向き一端が導電性流体の下流側に向く
逆方向位置とに、交互に位置するよう回転させる回転機
構と、検出コイルで検出した検出電圧に対して位相整流
をすることにより静止成分電圧を分離・除去してアンバ
ランス電圧と流速電圧を出力する位相整流回路と、位相
整流回路からアンバランス電圧と流速電圧が送られてお
り、正方向位置のときに得られたアンバランス電圧と流
速電圧から、逆方向位置のときに得られたアンバランス
電圧と流速電圧を減算し、この減算値を２で割ることに
より流速電圧を取り出す演算回路と、でなることを特徴
とする。
明の構成は、発振器による交流電圧が印加されることに
より励磁されて磁束を発生する励磁コイルと、励磁コイ
ルで発生した磁束を導いて、被検査物である流動する導
電性流体に入射させるコアと、導電性流体に入射する磁
束を妨げる方向に生じた磁束が鎖交することにより発生
する静止成分電圧と、コアから入射された磁束に対して
導電性流体が相対移動することにより生じた磁束が鎖交
することにより発生する流速電圧と、励磁コイルで生じ
た磁束が鎖交することにより発生するアンバランス電圧
を検出する検出コイルと、励磁コイル，コア及び検出コ
イルを、それらの一端が導電性流体の上流側に向き他端
が導電性流体の下流側に向く正方向位置と、他端が導電
性流体の上流側に向き一端が導電性流体の下流側に向く
逆方向位置とに、交互に位置するよう回転させる回転機
構と、検出コイルで検出した検出電圧に対して位相整流
をすることにより静止成分電圧を分離・除去してアンバ
ランス電圧と流速電圧を出力する位相整流回路と、位相
整流回路からアンバランス電圧と流速電圧が送られてお
り、正方向位置のときに得られたアンバランス電圧と流
速電圧から、逆方向位置のときに得られたアンバランス
電圧と流速電圧を減算し、この減算値を２で割ることに
より流速電圧を取り出す演算回路と、でなることを特徴
とする。
【００１６】また本発明の構成は、低周波発振器による
低周波交流電圧及び高周波発振器による高周波電圧が印
加されることにより励磁されて低周波磁束及び高周波磁
束を発生する励磁コイルと、励磁コイルで発生した低周
波磁束及び高周波磁束を導いて、被検査物である流動す
る導電性流体に入射させるコアと、導電性流体に入射す
る低周波磁束を妨げる方向に生じた磁束が鎖交すること
により発生する静止成分電圧と、コアから入射された低
周波磁束に対して導電性流体が相対移動することにより
生じた磁束が鎖交することにより発生する流速電圧と、
励磁コイルで生じた低周波磁束が鎖交することにより発
生するアンバランス電圧と、高周波磁束を原因として生
起した磁束が鎖交することにより発生するギャップ信号
電圧とを検出する検出コイルと、励磁コイル，コア及び
検出コイルを、それらの一端が導電性流体の上流側に向
き他端が導電性流体の下流側に向く正方向位置と、他端
が導電性流体の上流側に向き一端が導電性流体の下流側
に向く逆方向位置とに、交互に位置するよう回転させる
回転機構と、検出コイルで検出され低周波フィルタを通
して得られた静止成分電圧，流速電圧及びアンバランス
電圧に対して位相整流をすることにより静止成分電圧を
分離・除去してアンバランス電圧と流速電圧を出力する
位相整流回路と、位相整流回路からアンバランス電圧と
流速電圧が送られており、正方向位置のときに得られた
アンバランス電圧と流速電圧から、逆方向位置のときに
得られたアンバランス電圧と流速電圧を減算し、この減
算値を２で割ることにより流速電圧を取り出す演算回路
と、検出コイルで検出され高周波フィルタを通して得ら
れたギャップ信号電圧の値を基にコアと導電性流体の間
のギャップ変化を検出し、ギャップ変化に併う流速電圧
の変化を補正するように演算回路で取り出した流速電圧
を補正して流速信号を求めるギャップ変化補正回路と、
でなることを特徴とする。
低周波交流電圧及び高周波発振器による高周波電圧が印
加されることにより励磁されて低周波磁束及び高周波磁
束を発生する励磁コイルと、励磁コイルで発生した低周
波磁束及び高周波磁束を導いて、被検査物である流動す
る導電性流体に入射させるコアと、導電性流体に入射す
る低周波磁束を妨げる方向に生じた磁束が鎖交すること
により発生する静止成分電圧と、コアから入射された低
周波磁束に対して導電性流体が相対移動することにより
生じた磁束が鎖交することにより発生する流速電圧と、
励磁コイルで生じた低周波磁束が鎖交することにより発
生するアンバランス電圧と、高周波磁束を原因として生
起した磁束が鎖交することにより発生するギャップ信号
電圧とを検出する検出コイルと、励磁コイル，コア及び
検出コイルを、それらの一端が導電性流体の上流側に向
き他端が導電性流体の下流側に向く正方向位置と、他端
が導電性流体の上流側に向き一端が導電性流体の下流側
に向く逆方向位置とに、交互に位置するよう回転させる
回転機構と、検出コイルで検出され低周波フィルタを通
して得られた静止成分電圧，流速電圧及びアンバランス
電圧に対して位相整流をすることにより静止成分電圧を
分離・除去してアンバランス電圧と流速電圧を出力する
位相整流回路と、位相整流回路からアンバランス電圧と
流速電圧が送られており、正方向位置のときに得られた
アンバランス電圧と流速電圧から、逆方向位置のときに
得られたアンバランス電圧と流速電圧を減算し、この減
算値を２で割ることにより流速電圧を取り出す演算回路
と、検出コイルで検出され高周波フィルタを通して得ら
れたギャップ信号電圧の値を基にコアと導電性流体の間
のギャップ変化を検出し、ギャップ変化に併う流速電圧
の変化を補正するように演算回路で取り出した流速電圧
を補正して流速信号を求めるギャップ変化補正回路と、
でなることを特徴とする。
【００１７】更に本発明の構成は、低周波発振器による
低周波交流電圧及び高周波発振器による高周波電圧が印
加されることにより励磁されて低周波磁束及び高周波磁
束を発生する励磁コイルと、励磁コイルで発生した低周
波磁束及び高周波磁束を導いて、被検査物である流動す
る導電性流体に入射させるコアと、導電性流体に入射す
る低周波磁束を妨げる方向に生じた磁束が鎖交すること
により発生する静止成分電圧と、コアから入射された低
周波磁束に対して導電性流体が相対移動することにより
生じた磁束が鎖交することにより発生する流速電圧と、
励磁コイルで生じた低周波磁束が鎖交することにより発
生するアンバランス電圧と、高周波磁束を原因として生
起した磁束が鎖交することにより発生するギャップ信号
電圧とを検出する検出コイルと、励磁コイル，コア及び
検出コイルを、それらの一端が導電性流体の上流側に向
き他端が導電性流体の下流側に向く正方向位置と、他端
が導電性流体の上流側に向き一端が導電性流体の下流側
に向く逆方向位置とに、交互に位置するよう回転させる
回転機構と、検出コイルで検出され低周波フィルタを通
して得られた電圧の値を抑制して出力する検出電圧抑制
回路と、検出電圧抑制回路から出力される電圧に対して
位相整流をすることにより静止成分電圧を分離・除去し
た電圧を出力する位相整流回路と、位相整流回路から電
圧が送られており、正方向位置のときに得られた電圧か
ら、逆方向位置のときに得られた電圧を減算し、この減
算値を２で割ることにより流速電圧を取り出す演算回路
と、検出コイルで検出され高周波フィルタを通して得ら
れたギャップ信号電圧の値を基にコアと導電性流体の間
のギャップ変化を検出し、ギャップ変化に併う流速電圧
の変化を補正するように演算回路で取り出した流速電圧
を補正して流速信号を求めるギャップ変化補正回路と、
でなることを特徴とする。
低周波交流電圧及び高周波発振器による高周波電圧が印
加されることにより励磁されて低周波磁束及び高周波磁
束を発生する励磁コイルと、励磁コイルで発生した低周
波磁束及び高周波磁束を導いて、被検査物である流動す
る導電性流体に入射させるコアと、導電性流体に入射す
る低周波磁束を妨げる方向に生じた磁束が鎖交すること
により発生する静止成分電圧と、コアから入射された低
周波磁束に対して導電性流体が相対移動することにより
生じた磁束が鎖交することにより発生する流速電圧と、
励磁コイルで生じた低周波磁束が鎖交することにより発
生するアンバランス電圧と、高周波磁束を原因として生
起した磁束が鎖交することにより発生するギャップ信号
電圧とを検出する検出コイルと、励磁コイル，コア及び
検出コイルを、それらの一端が導電性流体の上流側に向
き他端が導電性流体の下流側に向く正方向位置と、他端
が導電性流体の上流側に向き一端が導電性流体の下流側
に向く逆方向位置とに、交互に位置するよう回転させる
回転機構と、検出コイルで検出され低周波フィルタを通
して得られた電圧の値を抑制して出力する検出電圧抑制
回路と、検出電圧抑制回路から出力される電圧に対して
位相整流をすることにより静止成分電圧を分離・除去し
た電圧を出力する位相整流回路と、位相整流回路から電
圧が送られており、正方向位置のときに得られた電圧か
ら、逆方向位置のときに得られた電圧を減算し、この減
算値を２で割ることにより流速電圧を取り出す演算回路
と、検出コイルで検出され高周波フィルタを通して得ら
れたギャップ信号電圧の値を基にコアと導電性流体の間
のギャップ変化を検出し、ギャップ変化に併う流速電圧
の変化を補正するように演算回路で取り出した流速電圧
を補正して流速信号を求めるギャップ変化補正回路と、
でなることを特徴とする。
【００１８】第１の発明では、コア及びコイルを、正方
向位置と逆方向位置に交互に位置させているため、検出
電圧を位相整流した後に、正方向位置のときの値と逆方
向位置のときの値を演算することにより、流速電圧が取
り出せる。
向位置と逆方向位置に交互に位置させているため、検出
電圧を位相整流した後に、正方向位置のときの値と逆方
向位置のときの値を演算することにより、流速電圧が取
り出せる。
【００１９】第２の発明では、更に、ギャップ変化によ
り流速電圧が変化しても、正確な流速検出ができる。
り流速電圧が変化しても、正確な流速検出ができる。
【００２０】第３の発明では、更に、アンバランス電圧
の値を制御することにより、大きな温度ドリフトが生じ
ても流速検出ができる。
の値を制御することにより、大きな温度ドリフトが生じ
ても流速検出ができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図面に基
づき詳細に説明する。
づき詳細に説明する。
【００２２】＜第１実施例＞図１は本発明の第１実施例
に係る非接触流速検出器を示し、この例では溶鋼流速の
検出のために用いる。同図に示すように、収納ケース１
の下面、つまり溶鋼２に対向する面は、非導電性の断熱
板３で塞がれている。収納ケース１と断熱板３で囲まれ
た空間にはＣ型コア４が設置され、このＣ型コア４には
励磁コイル５が備えられている。またＣ型コア４を囲む
状態で検出コイル６が備えられている。なお溶鋼２はＢ
方向に流れている。またＧはギャップである。
に係る非接触流速検出器を示し、この例では溶鋼流速の
検出のために用いる。同図に示すように、収納ケース１
の下面、つまり溶鋼２に対向する面は、非導電性の断熱
板３で塞がれている。収納ケース１と断熱板３で囲まれ
た空間にはＣ型コア４が設置され、このＣ型コア４には
励磁コイル５が備えられている。またＣ型コア４を囲む
状態で検出コイル６が備えられている。なお溶鋼２はＢ
方向に流れている。またＧはギャップである。
【００２３】収納ケース１の上端部には、回転シール７
を介して管体８が回転自在に接続されており、冷却媒体
（空気など）が管体８を介して収納ケース１内に送られ
て冷却をするようになっている。
を介して管体８が回転自在に接続されており、冷却媒体
（空気など）が管体８を介して収納ケース１内に送られ
て冷却をするようになっている。
【００２４】更に収納ケース１の上部にはギア９が固定
されており、モータ１０による回転力がギア１１を介し
てギア９に伝わる。したがってモータ１０を正逆回転す
ることにより、収納ケース１ひいてはコア４及びコイル
５，６が正逆回転する。この結果、図１のII−II断面で
ある図２（ａ）（ｂ）に示すように、モータ１０を正逆
回転させることにより、溶鋼２の流れ方向Ｂに対して、
Ｃ型コイル４の上流サイドＵを溶鋼上流側に位置させ且
つ下流サイドＤを溶鋼下流側に位置させる正方向位置
（図２（ａ））とすることも、Ｃ型コイル４の下流サイ
ドＤを溶鋼上流側に位置させ且つ上流サイドＵを溶鋼下
流側に位置させる逆方向位置（図２（ｂ））とすること
もできる。
されており、モータ１０による回転力がギア１１を介し
てギア９に伝わる。したがってモータ１０を正逆回転す
ることにより、収納ケース１ひいてはコア４及びコイル
５，６が正逆回転する。この結果、図１のII−II断面で
ある図２（ａ）（ｂ）に示すように、モータ１０を正逆
回転させることにより、溶鋼２の流れ方向Ｂに対して、
Ｃ型コイル４の上流サイドＵを溶鋼上流側に位置させ且
つ下流サイドＤを溶鋼下流側に位置させる正方向位置
（図２（ａ））とすることも、Ｃ型コイル４の下流サイ
ドＤを溶鋼上流側に位置させ且つ上流サイドＵを溶鋼下
流側に位置させる逆方向位置（図２（ｂ））とすること
もできる。
【００２５】一方、励磁コイル５には、発振器１２で発
振し増幅器１３で増幅された交流の電圧Ｖが印加され
る。また検出コイル６で検出した電圧は、位相整流回路
１４に送られる。この位相整流回路１４は、発振器１２
及び演算器１５に接続されている。
振し増幅器１３で増幅された交流の電圧Ｖが印加され
る。また検出コイル６で検出した電圧は、位相整流回路
１４に送られる。この位相整流回路１４は、発振器１２
及び演算器１５に接続されている。
【００２６】本実施例では、モータ１０を正逆回転して
この検出器のコア４及びコイル５，６の位置を、正方向
位置（図２（ａ））及び逆方向位置（図２（ｂ））に交
換に切り換えつつ流速検出をする。このとき検出器に生
じる電圧，電流，磁束は図３に示すようになる。図３に
おいて、（正）の欄の波形は正方向位置にしたときの波
形を示し、（逆）の欄の波形は逆方向位置にしたときの
波形を示す。
この検出器のコア４及びコイル５，６の位置を、正方向
位置（図２（ａ））及び逆方向位置（図２（ｂ））に交
換に切り換えつつ流速検出をする。このとき検出器に生
じる電圧，電流，磁束は図３に示すようになる。図３に
おいて、（正）の欄の波形は正方向位置にしたときの波
形を示し、（逆）の欄の波形は逆方向位置にしたときの
波形を示す。
【００２７】図３の波形について更に説明すると、励磁
コイル５に交流の電圧Ｖを印加すると（ａ）、励磁コイ
ル５には電圧Ｖに対して９０°遅れた電圧ｉが流れ
（ｂ）、電流ｉと同相な磁束Φo がＣ型コア４から発生
する（ｃ）。検出コイル６には、磁束Φo が鎖交するこ
とにより、磁束Φo に対し９０°遅れたアンバランス電
圧ｅo が発生する（ｄ）。
コイル５に交流の電圧Ｖを印加すると（ａ）、励磁コイ
ル５には電圧Ｖに対して９０°遅れた電圧ｉが流れ
（ｂ）、電流ｉと同相な磁束Φo がＣ型コア４から発生
する（ｃ）。検出コイル６には、磁束Φo が鎖交するこ
とにより、磁束Φo に対し９０°遅れたアンバランス電
圧ｅo が発生する（ｄ）。
【００２８】溶鋼２には、磁束Φo が入射することによ
り渦電流ｉs が生じる（ｅ）と共に、溶鋼２が移動して
磁束Φo と相対移動することにより電流ｉv が流れる
（ｆ）。渦電流ｉs により磁束Φo を妨げる磁束Φs が
生じ（ｇ）、電流ｉv により磁束Φivが生じる（ｈ）。
り渦電流ｉs が生じる（ｅ）と共に、溶鋼２が移動して
磁束Φo と相対移動することにより電流ｉv が流れる
（ｆ）。渦電流ｉs により磁束Φo を妨げる磁束Φs が
生じ（ｇ）、電流ｉv により磁束Φivが生じる（ｈ）。
【００２９】更に検出コイル６には、磁束Φs が鎖交す
ることにより静止成分電圧ｅs が発生し（ｉ）、磁束Φ
ivが鎖交することにより流速電圧ｅv が発生する。
ることにより静止成分電圧ｅs が発生し（ｉ）、磁束Φ
ivが鎖交することにより流速電圧ｅv が発生する。
【００３０】図３の（ｄ）（ｉ）（ｊ）からわかるよう
に検出コイル６には次式（２）で示す検出電圧ｅが生じ
る。
に検出コイル６には次式（２）で示す検出電圧ｅが生じ
る。
【００３１】 ｅ＝ｅo ＋ｅs ±ｅv … （２） 但し ｅo ：Ｃ型コア４と検出コイル６のズレ（変形を
含むズレ）で生じるアンバランス電圧 ｅs ：溶鋼２との電磁的誘導で生じる静止成分電圧（溶
鋼が流れていなくても生じる電圧） ｅv ：溶鋼２の流速に応じて生じる流速電圧（正方向位
置のときは＋ｅv 、逆方向位置のときは−ｅv となる）
含むズレ）で生じるアンバランス電圧 ｅs ：溶鋼２との電磁的誘導で生じる静止成分電圧（溶
鋼が流れていなくても生じる電圧） ｅv ：溶鋼２の流速に応じて生じる流速電圧（正方向位
置のときは＋ｅv 、逆方向位置のときは−ｅv となる）
【００３２】位相整流回路１４は、検出電圧ｅが入力さ
れると、発振器１２から発振電圧を受けて位相整流をす
ることにより、検出電圧ｅから静止成分電圧ｅs を分離
・除去する。つまり静止成分電圧ｅs は、流速電圧ｅv
に対して９０°の位相差があるので（図３（ｉ）
（ｊ））、位相整流をすることにより、静止成分電圧ｅ
s を流速電圧ｅv から分離・除去できるのである。
れると、発振器１２から発振電圧を受けて位相整流をす
ることにより、検出電圧ｅから静止成分電圧ｅs を分離
・除去する。つまり静止成分電圧ｅs は、流速電圧ｅv
に対して９０°の位相差があるので（図３（ｉ）
（ｊ））、位相整流をすることにより、静止成分電圧ｅ
s を流速電圧ｅv から分離・除去できるのである。
【００３３】位相整流回路１４から出力される電圧波形
は図４に示すようになる。即ち、 （１）検出器が正方向位置（図２（ａ）の位置状態）に
なっているときの位相整流電圧ｖ1 は、 ｖ1 ＝ｅo ＋ｅv … （３） となる。 （２）検出器が逆方向位置（図２（ｂ）の位置状態）に
なっているときの位相整流電圧ｖ2 は、 ｖ2 ＝ｅo −ｅv … （４） となる。
は図４に示すようになる。即ち、 （１）検出器が正方向位置（図２（ａ）の位置状態）に
なっているときの位相整流電圧ｖ1 は、 ｖ1 ＝ｅo ＋ｅv … （３） となる。 （２）検出器が逆方向位置（図２（ｂ）の位置状態）に
なっているときの位相整流電圧ｖ2 は、 ｖ2 ＝ｅo −ｅv … （４） となる。
【００３４】つまり検出器を正逆方向に変化させること
により、流速信号ｅv は＋方向，−方向に変化するが
（図３（ｊ）参照）、アンバランス電圧ｅo は変化しな
いので、上式（３）（４）の関係が生じるのである。な
おアンバランス電圧ｅo は、熱変形により漸増・漸減す
るが、ほぼ同一時点で検出器を正逆方向に変化させても
同一であることを、ここでは「ｅo は変化しない」と表
現している。
により、流速信号ｅv は＋方向，−方向に変化するが
（図３（ｊ）参照）、アンバランス電圧ｅo は変化しな
いので、上式（３）（４）の関係が生じるのである。な
おアンバランス電圧ｅo は、熱変形により漸増・漸減す
るが、ほぼ同一時点で検出器を正逆方向に変化させても
同一であることを、ここでは「ｅo は変化しない」と表
現している。
【００３５】演算器１５は次式（５）の演算をすること
により流速電圧ｅv を求める。 ｅv ＝（ｖ1 −ｖ2 ）÷２ ＝｛（ｅo ＋ｅv ）−（ｅo −ｅv ）｝÷２ ＝２ｅv ÷２ … （５）
により流速電圧ｅv を求める。 ｅv ＝（ｖ1 −ｖ2 ）÷２ ＝｛（ｅo ＋ｅv ）−（ｅo −ｅv ）｝÷２ ＝２ｅv ÷２ … （５）
【００３６】つまり演算器１５は、位相整流回路１４か
ら出力される電圧の最大値（つまりｖ1 ）から最小値
（つまりｖ2 ）を減算した値を、２で割ることにより、
アンバランス電圧ｅo を除去して流速電圧ｅv のみを取
り出すことができるのである。しかもアンバランス電圧
ｅo が熱変形等により漸増・漸減しても、正方向から逆
方向に変化する１サイクル期間では電圧ｅo の値はほぼ
同じであるため、上式（５）の演算をすることにより、
アンバランス電圧ｅo をほぼ完全に除去できる。
ら出力される電圧の最大値（つまりｖ1 ）から最小値
（つまりｖ2 ）を減算した値を、２で割ることにより、
アンバランス電圧ｅo を除去して流速電圧ｅv のみを取
り出すことができるのである。しかもアンバランス電圧
ｅo が熱変形等により漸増・漸減しても、正方向から逆
方向に変化する１サイクル期間では電圧ｅo の値はほぼ
同じであるため、上式（５）の演算をすることにより、
アンバランス電圧ｅo をほぼ完全に除去できる。
【００３７】このように第１実施例によれば、熱変形等
により検出コイル６の位置関係がアンバランスになって
も、アンバランス電圧ｅo を確実に除去して流速電圧ｅ
v が求められる。そしてこの流速電圧ｅv が、溶鋼２の
流速を示す流速信号として出力される。
により検出コイル６の位置関係がアンバランスになって
も、アンバランス電圧ｅo を確実に除去して流速電圧ｅ
v が求められる。そしてこの流速電圧ｅv が、溶鋼２の
流速を示す流速信号として出力される。
【００３８】図５は第１実施例の変形例を示したもので
ある。この変形例では検出コイル６ａをＣ型コア４の内
部中央に配置している。他の部分の構成・作用は第１実
施例と同じである。
ある。この変形例では検出コイル６ａをＣ型コア４の内
部中央に配置している。他の部分の構成・作用は第１実
施例と同じである。
【００３９】＜第２実施例＞次に本発明の第２実施例に
係る非接触流速検出器を、図６を参照して説明する。な
お第１実施例（図１，図２）と同一機能を果たす部分に
は同一符号を付し、同一機能部の説明は省略し、第２実
施例に特有なものを中心に説明する。この第２実施例は
ギャップ変化に対する補正機能を付加したものである。
係る非接触流速検出器を、図６を参照して説明する。な
お第１実施例（図１，図２）と同一機能を果たす部分に
は同一符号を付し、同一機能部の説明は省略し、第２実
施例に特有なものを中心に説明する。この第２実施例は
ギャップ変化に対する補正機能を付加したものである。
【００４０】第２実施例では、低周波発振器２０Ｌで発
生した低周波（１００〜１０００Hz）の交流電圧と、高
周波発振器２０Ｈで発生した高周波（１０〜１００kHz
）の交流電圧を、加算増幅器２１により加算・増幅し
てから励磁コイル５に印加している。このため励磁コイ
ル５には低周波電流及び高周波電流が流れて励磁コイル
５が励磁され、Ｃ型コア４から低周波磁束及び高周波磁
束が発生する。
生した低周波（１００〜１０００Hz）の交流電圧と、高
周波発振器２０Ｈで発生した高周波（１０〜１００kHz
）の交流電圧を、加算増幅器２１により加算・増幅し
てから励磁コイル５に印加している。このため励磁コイ
ル５には低周波電流及び高周波電流が流れて励磁コイル
５が励磁され、Ｃ型コア４から低周波磁束及び高周波磁
束が発生する。
【００４１】Ｃ型コア４から発生した低周波磁束及び高
周波磁束は、溶鋼２に作用して溶鋼２に渦電流が生じ
る。更に溶鋼２に生じた渦電流による磁束と、Ｃ型コア
４による磁束が、検出コイル６に作用し、この検出コイ
ル６には低周波磁束による検出電圧ｅ（＝ｅo ＋ｅs ±
ｅv ）と高周波磁束によるギャップ信号電圧ｅg が生じ
る。なお、第２実施例の検出器でも、コア４及びコイル
５，６が、第１実施例と同様に、正方向位置と逆方向位
置が交互に切り換えられつつ、流速検出をする。
周波磁束は、溶鋼２に作用して溶鋼２に渦電流が生じ
る。更に溶鋼２に生じた渦電流による磁束と、Ｃ型コア
４による磁束が、検出コイル６に作用し、この検出コイ
ル６には低周波磁束による検出電圧ｅ（＝ｅo ＋ｅs ±
ｅv ）と高周波磁束によるギャップ信号電圧ｅg が生じ
る。なお、第２実施例の検出器でも、コア４及びコイル
５，６が、第１実施例と同様に、正方向位置と逆方向位
置が交互に切り換えられつつ、流速検出をする。
【００４２】バンドパスフィルタ２２Ｌは、低周波域
（１００〜１０００Hz）の電圧信号を通過させる。した
がって検出電圧ｅ（＝ｅo ＋ｅs ±ｅv ）はバンドパス
フィルタ２２を通過する。
（１００〜１０００Hz）の電圧信号を通過させる。した
がって検出電圧ｅ（＝ｅo ＋ｅs ±ｅv ）はバンドパス
フィルタ２２を通過する。
【００４３】位相整流回路１４と演算回路１５は、第１
実施例と同じ機能をはたす。即ち、位相整流回路１４は
位相整流をすることにより静止成分電圧ｅs を分離・除
去し、演算回路１５は、位相整流電圧ｖ1 （＝ｅo ＋ｅ
v ）と位相整流電圧ｖ2 （＝ｅo −ｅv ）との差の値
を、２で割ることにより、アンバランス電圧ｅo を除去
した流速信号ｅv を求める。
実施例と同じ機能をはたす。即ち、位相整流回路１４は
位相整流をすることにより静止成分電圧ｅs を分離・除
去し、演算回路１５は、位相整流電圧ｖ1 （＝ｅo ＋ｅ
v ）と位相整流電圧ｖ2 （＝ｅo −ｅv ）との差の値
を、２で割ることにより、アンバランス電圧ｅo を除去
した流速信号ｅv を求める。
【００４４】バンドパスフィルタ２２Ｈは、高周波域
（１０〜１００kHz ）の電圧信号を通過させる。したが
ってギャップ信号電圧ｅg はバンドパスフィルタ２２Ｈ
を通り、更に整流回路２３により直流のギャップ信号電
圧Ｅg となる。
（１０〜１００kHz ）の電圧信号を通過させる。したが
ってギャップ信号電圧ｅg はバンドパスフィルタ２２Ｈ
を通り、更に整流回路２３により直流のギャップ信号電
圧Ｅg となる。
【００４５】図７に示すように、ギャップ信号電圧Ｅg
（ｅg ）はギャップＧが大きくなるにつれて、その値が
大きくなる。一方、流速電圧ｅv は、溶鋼２の流速が同
一であっても、ギャップＧが大きくなるにつれてその値
が小さくなる。ここで流速電圧ｅv 及びギャップ信号電
圧Ｅg （ｅg ）と、ギャップＧとの関係について説明す
る。流速電圧ｅv は、溶鋼２に鎖交する磁束と流速に対
応するため、ギャップＧが大きくなると溶鋼２に鎖交す
る磁束が減少し、その値（ｅv）は小さくなる。一方、
ギャップ信号電圧ｅg は、Ｃ型コア４を通る高周波磁束
に対応する。この高周波磁束の磁路の経路は、Ｃ型コア
→空気と溶鋼２との並列磁路→Ｃ型コア、となってい
る。このときギャップＧが大きくなると溶鋼中を通る磁
束が減少し上記並列磁路（空気と溶鋼）の磁気抵抗が減
少し、結局、Ｃ型コア４の中を通る高周波磁束が増加
し、ギャップ信号電圧ｅg の値が大きくなる。
（ｅg ）はギャップＧが大きくなるにつれて、その値が
大きくなる。一方、流速電圧ｅv は、溶鋼２の流速が同
一であっても、ギャップＧが大きくなるにつれてその値
が小さくなる。ここで流速電圧ｅv 及びギャップ信号電
圧Ｅg （ｅg ）と、ギャップＧとの関係について説明す
る。流速電圧ｅv は、溶鋼２に鎖交する磁束と流速に対
応するため、ギャップＧが大きくなると溶鋼２に鎖交す
る磁束が減少し、その値（ｅv）は小さくなる。一方、
ギャップ信号電圧ｅg は、Ｃ型コア４を通る高周波磁束
に対応する。この高周波磁束の磁路の経路は、Ｃ型コア
→空気と溶鋼２との並列磁路→Ｃ型コア、となってい
る。このときギャップＧが大きくなると溶鋼中を通る磁
束が減少し上記並列磁路（空気と溶鋼）の磁気抵抗が減
少し、結局、Ｃ型コア４の中を通る高周波磁束が増加
し、ギャップ信号電圧ｅg の値が大きくなる。
【００４６】電圧Ｅg （ｅg ），ｅv とギャップＧが上
述した関係にあるので、ギャップ変化補正回路２４は、
ギャップ信号電圧Ｅg の値からギャップＧの長さを求
め、ギャップＧの長さ変化に応じて流速信号ｅv を補正
して、流速信号Ｖを求める。つまり、流速が同一であっ
ても、例えばギャップＧが大きくなると流速信号ｅv の
値が減少するので、ギャップ増大に応じて減少した分だ
け流速信号ｅv を増加させる補正をして、流速信号Ｖを
求める。
述した関係にあるので、ギャップ変化補正回路２４は、
ギャップ信号電圧Ｅg の値からギャップＧの長さを求
め、ギャップＧの長さ変化に応じて流速信号ｅv を補正
して、流速信号Ｖを求める。つまり、流速が同一であっ
ても、例えばギャップＧが大きくなると流速信号ｅv の
値が減少するので、ギャップ増大に応じて減少した分だ
け流速信号ｅv を増加させる補正をして、流速信号Ｖを
求める。
【００４７】このように第２実施例では、ギャップＧの
長さが変化しても、溶鋼２の流速を正確に検出すること
ができる。
長さが変化しても、溶鋼２の流速を正確に検出すること
ができる。
【００４８】＜第３実施例＞次に本発明の第３実施例に
係る非接触流速検出器を、図８を参照して説明する。な
お第２実施例（図６）と同一機能を果たす部分には同一
符号を付し、同一機能部の説明は省略し、第３実施例に
特有なものを中心に説明する。この第３実施例は、温度
ドリフト等により検出電圧ｅがシフトして信号処理系の
レンジを越えることによる誤動作を防止するため、検出
電圧ｅが常に最小になるように制御（抑制）することに
よって信号処理系のレンジを越えることなく常に正確な
流速測定ができるようにしたものである。
係る非接触流速検出器を、図８を参照して説明する。な
お第２実施例（図６）と同一機能を果たす部分には同一
符号を付し、同一機能部の説明は省略し、第３実施例に
特有なものを中心に説明する。この第３実施例は、温度
ドリフト等により検出電圧ｅがシフトして信号処理系の
レンジを越えることによる誤動作を防止するため、検出
電圧ｅが常に最小になるように制御（抑制）することに
よって信号処理系のレンジを越えることなく常に正確な
流速測定ができるようにしたものである。
【００４９】図８において、３０は乗算器３０ａ及び減
算器３０ｂでなる０°成分キャンセル回路、３１は乗算
器３１ａ及び減算器３１ｂでなる９０°成分キャンセル
回路、３２は加算回路、３３は０°成分用の位相整流回
路、３４は９０°成分用の位相整流回路、３５は０°成
分用の制御回路、３６は０°成分用の制御回路である。
このうち回路３０，３１，３２，３５，３６により検出
電圧抑制回路が構成されている。他の部分の構成は第２
実施例と同じである。
算器３０ｂでなる０°成分キャンセル回路、３１は乗算
器３１ａ及び減算器３１ｂでなる９０°成分キャンセル
回路、３２は加算回路、３３は０°成分用の位相整流回
路、３４は９０°成分用の位相整流回路、３５は０°成
分用の制御回路、３６は０°成分用の制御回路である。
このうち回路３０，３１，３２，３５，３６により検出
電圧抑制回路が構成されている。他の部分の構成は第２
実施例と同じである。
【００５０】次に第３実施例の動作を説明する。第３実
施例では、検出コイル６に生じた低周波成分である検出
電圧ｅ（＝ｅo ＋ｅs ＋ｅv ）がバンドパスフィルタ２
２Ｌを通して出力される。この検出電圧ｅは、ベクトル
表示すると、図９に示すように０°成分電圧ｅ（０）と
９０°成分電圧ｅ（９０）となる。本実施例では、検出
電圧ｅを最小に抑えるために、−ｅに相当する電圧を加
えるように、次のような動作をする。
施例では、検出コイル６に生じた低周波成分である検出
電圧ｅ（＝ｅo ＋ｅs ＋ｅv ）がバンドパスフィルタ２
２Ｌを通して出力される。この検出電圧ｅは、ベクトル
表示すると、図９に示すように０°成分電圧ｅ（０）と
９０°成分電圧ｅ（９０）となる。本実施例では、検出
電圧ｅを最小に抑えるために、−ｅに相当する電圧を加
えるように、次のような動作をする。
【００５１】０°成分キャンセル回路３０は、検出電圧
ｅのうち０°成分電圧ｅo （０）の値を抑制し、９０°
成分キャンセル回路３１は、検出電圧ｅのうち９０°成
分電圧ｅ（９０）の値を抑制する。加算回路３２は、キ
ャンセル回路３０，３１から出力された電圧を加える。
ｅのうち０°成分電圧ｅo （０）の値を抑制し、９０°
成分キャンセル回路３１は、検出電圧ｅのうち９０°成
分電圧ｅ（９０）の値を抑制する。加算回路３２は、キ
ャンセル回路３０，３１から出力された電圧を加える。
【００５２】位相整流回路３３は、加算回路３２から出
力される電圧信号を位相整流することにより０°成分電
圧ｅ（０）を分解し演算回路１５に送る。図３の（ａ）
（ｊ）からわかるように、流速電圧ｅv は励磁電圧Ｖに
対して同相または逆相となるので、０°成分電圧ｅ
（０）中の流速電圧が流速を示すことになる。また位相
整流回路３４は、加算回路３２から出力される電圧信号
を位相整流することにより９０°成分電圧ｅ（９０）を
分離する。
力される電圧信号を位相整流することにより０°成分電
圧ｅ（０）を分解し演算回路１５に送る。図３の（ａ）
（ｊ）からわかるように、流速電圧ｅv は励磁電圧Ｖに
対して同相または逆相となるので、０°成分電圧ｅ
（０）中の流速電圧が流速を示すことになる。また位相
整流回路３４は、加算回路３２から出力される電圧信号
を位相整流することにより９０°成分電圧ｅ（９０）を
分離する。
【００５３】制御回路３５は、位相整流回路３３の出力
値を検出し、この出力値が設定値（零）となるように、
０°成分キャンセル回路３０における抑制量を制御す
る。制御回路３６は、位相整流回路３４の出力値を検出
し、この出力値が設定値（零）となるように、９０°成
分キャンセル回路３１における抑制量を制御する。つま
り、位相整流回路３３から出力される０°成分電圧ｅ
（０）に制御回路３５にて所定倍（Ｋ1 倍）した値を求
め、Ｋ1 倍した０°成分電圧Ｋ1 ｅ（０）に乗算器３０
ａにて０°の基準信号を乗算することにより−ｅ（０）
が求まり、これを加算器３０ｂにて検出電圧ｅに加える
ことにより０°成分電圧の抑制ができる。同様に、位相
整流回路３４から出力される９０°成分電圧ｅ（９０）
に制御回路３６にて所定倍（Ｋ2 倍）した値を求め、Ｋ
2 倍した９０°成分電圧Ｋ2 ｅ（９０）に乗算器３１ａ
にて９０°の基準信号を乗算することにより−ｅ（９
０）が求まり、これを加算器３１ｂにて検出電圧ｅに加
えることにより９０°成分電圧の抑制ができる。
値を検出し、この出力値が設定値（零）となるように、
０°成分キャンセル回路３０における抑制量を制御す
る。制御回路３６は、位相整流回路３４の出力値を検出
し、この出力値が設定値（零）となるように、９０°成
分キャンセル回路３１における抑制量を制御する。つま
り、位相整流回路３３から出力される０°成分電圧ｅ
（０）に制御回路３５にて所定倍（Ｋ1 倍）した値を求
め、Ｋ1 倍した０°成分電圧Ｋ1 ｅ（０）に乗算器３０
ａにて０°の基準信号を乗算することにより−ｅ（０）
が求まり、これを加算器３０ｂにて検出電圧ｅに加える
ことにより０°成分電圧の抑制ができる。同様に、位相
整流回路３４から出力される９０°成分電圧ｅ（９０）
に制御回路３６にて所定倍（Ｋ2 倍）した値を求め、Ｋ
2 倍した９０°成分電圧Ｋ2 ｅ（９０）に乗算器３１ａ
にて９０°の基準信号を乗算することにより−ｅ（９
０）が求まり、これを加算器３１ｂにて検出電圧ｅに加
えることにより９０°成分電圧の抑制ができる。
【００５４】演算回路１５は、抑制された位相整流電圧
（０°成分電圧ｅ（０））ｖ1 （＝ｅo ＋ｅv ）と位相
整流電圧ｖ2 （＝ｅo −ｅv ）との差の値を、２で割る
ことにより、アンバランス電圧ｅo を除去した流速信号
ｅv を求める。
（０°成分電圧ｅ（０））ｖ1 （＝ｅo ＋ｅv ）と位相
整流電圧ｖ2 （＝ｅo −ｅv ）との差の値を、２で割る
ことにより、アンバランス電圧ｅo を除去した流速信号
ｅv を求める。
【００５５】ギャップ補正回路２４は、ギャップ信号電
圧Ｅg の値に応じて流速電圧ｅv を補正して、ギャップ
Ｇの変動による値ズレを補正した流速信号Ｖを出力す
る。
圧Ｅg の値に応じて流速電圧ｅv を補正して、ギャップ
Ｇの変動による値ズレを補正した流速信号Ｖを出力す
る。
【００５６】本実施例では、抑制された位相整流電圧ｖ
1 ，ｖ2 （つまり０°成分電圧ｅ（０））が演算回路１
５に入るため、位相整流電圧ｖ1 ，ｖ2 の値が、演算回
路１５のレンジを越えることはない。つまり検出電圧の
抑制をしないと、図１０に点線で示すように位相整流電
圧ｅo ±ｅv がドリフトして飽和してしまうが、本実施
例のように検出電圧の抑制をすると、図１０に実線で示
すように位相整流電圧ｅo ±ｅv が飽和することなく、
常に正確な流速測定ができる。なお、検出電圧ｅの抑制
は、検出コイル６の回転にともなう信号変化よりも十分
長い時定数を持たせることにより、測定精度を低下させ
ないようにしている。つまり図１０に示すように、抑制
をすると、信号は常に零となる方向へ抑えられるが、時
定数を長くすることにより精度低下を防いでいる。
1 ，ｖ2 （つまり０°成分電圧ｅ（０））が演算回路１
５に入るため、位相整流電圧ｖ1 ，ｖ2 の値が、演算回
路１５のレンジを越えることはない。つまり検出電圧の
抑制をしないと、図１０に点線で示すように位相整流電
圧ｅo ±ｅv がドリフトして飽和してしまうが、本実施
例のように検出電圧の抑制をすると、図１０に実線で示
すように位相整流電圧ｅo ±ｅv が飽和することなく、
常に正確な流速測定ができる。なお、検出電圧ｅの抑制
は、検出コイル６の回転にともなう信号変化よりも十分
長い時定数を持たせることにより、測定精度を低下させ
ないようにしている。つまり図１０に示すように、抑制
をすると、信号は常に零となる方向へ抑えられるが、時
定数を長くすることにより精度低下を防いでいる。
【００５７】
【発明の効果】以上実施例と共に具体的に説明したよう
に本発明によれば、検出コイルに生じた電圧のうち外乱
である静止成分電圧は、位相整流をすることにより分離
できる。またコア及びコイルを、正方向位置と逆方向位
置に交互に位置させているため、減算と除算演算をする
ことにより外乱であるアンバランス電圧をキャンセルし
て流速電圧のみを取り出すことができる。しかも減算・
除算演算をしているため、アンバランス電圧の値が漸増
・漸減しても、アンバランス電圧を確実にキャンセルす
ることができ、熱的変形が生じても正確な流速検出がで
きる。
に本発明によれば、検出コイルに生じた電圧のうち外乱
である静止成分電圧は、位相整流をすることにより分離
できる。またコア及びコイルを、正方向位置と逆方向位
置に交互に位置させているため、減算と除算演算をする
ことにより外乱であるアンバランス電圧をキャンセルし
て流速電圧のみを取り出すことができる。しかも減算・
除算演算をしているため、アンバランス電圧の値が漸増
・漸減しても、アンバランス電圧を確実にキャンセルす
ることができ、熱的変形が生じても正確な流速検出がで
きる。
【００５８】また高周波磁束を利用してギャップ変動を
求め、ギャップ変動に応じて流速電圧を補正して流速信
号としているので、ギャップ変動が生じても正確な流速
検出ができる。
求め、ギャップ変動に応じて流速電圧を補正して流速信
号としているので、ギャップ変動が生じても正確な流速
検出ができる。
【００５９】更に、検出電圧を抑制することにより、大
きな温度ドリフトが生じても、正確な流速検出ができ
る。
きな温度ドリフトが生じても、正確な流速検出ができ
る。
【図１】本発明の第１実施例を示す構成図。
【図２】図１のII−II矢印方向から見た構成図。
【図３】第１実施例における電圧，電流，磁束の状態を
示す波形図。
示す波形図。
【図４】第１実施例の位相整流回路の出力を示す波形
図。
図。
【図５】第１実施例の変形例を示す構成図。
【図６】本発明の第２実施例を示す構成図。
【図７】第２実施例におけるギャップと信号との関係を
示す特性図。
示す特性図。
【図８】本発明の第３実施例を示す構成図。
【図９】アンバランス電圧を示すベクトル図。
【図１０】ドリフト抑制した場合とドリフト抑制をしな
い場合の位相整流電圧を示す波形図。
い場合の位相整流電圧を示す波形図。
【図１１】従来技術を示す構成図。
【図１２】従来技術における磁束と電流の関係を示す説
明図。
明図。
【図１３】従来技術における磁束と電流との関係を示す
特性図。
特性図。
【図１４】従来技術における電圧，電流，磁束の関係を
示す波形図。
示す波形図。
【符号の説明】 １ 収納ケース ２ 溶鋼 ３ 断熱板 ４ Ｃ型コア ５ 励磁コイル ６，６ａ 検出コイル ７ 回転シール ８ 管体 ９，１１ ギア １０ モータ １２ 発振器 １３ 増幅器 １４ 位相整流回路 １５ 演算回路 ２０Ｌ 低周波発振器 ２０Ｈ 高周波発振器 ２１ 加算増幅器 ２２Ｌ，２２Ｈ バンドパスフィルタ ２３ 整流回路 ２４ ギャップ変化補正回路 ３０ ０°成分キャンセル回路 ３１ ９０°成分キャンセル回路 ３２ 加算回路 ３３，３４ 位相整流回路 ３５，３６ 制御回路 ｅ 検出電圧 ｅv 流速電圧 ｅo アンバランス電圧 ｅs 静止成分電圧 ｖ1 ，ｖ2 位相整流電圧 Ｕ 上流サイド Ｄ 下流サイド ｅg ，Ｅg ギャップ信号電圧 Ｖ 流速信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青井 辰史 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 中島 義夫 広島県呉市昭和町11番１号 日新製鋼株式 会社技術研究所内 (72)発明者 沖村 利昭 広島県呉市昭和町11番１号 日新製鋼株式 会社技術研究所内 (72)発明者 秋山 浩二 広島県呉市昭和町11番１号 日新製鋼株式 会社技術研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】 発振器による交流電圧が印加されること
により励磁されて磁束を発生する励磁コイルと、 励磁コイルで発生した磁束を導いて、被検査物である流
動する導電性流体に入射させるコアと、 導電性流体に入射する磁束を妨げる方向に生じた磁束が
鎖交することにより発生する静止成分電圧と、コアから
入射された磁束に対して導電性流体が相対移動すること
により生じた磁束が鎖交することにより発生する流速電
圧と、励磁コイルで生じた磁束が鎖交することにより発
生するアンバランス電圧を検出する検出コイルと、 励磁コイル，コア及び検出コイルを、それらの一端が導
電性流体の上流側に向き他端が導電性流体の下流側に向
く正方向位置と、他端が導電性流体の上流側に向き一端
が導電性流体の下流側に向く逆方向位置とに、交互に位
置するよう回転させる回転機構と、 検出コイルで検出した検出電圧に対して位相整流をする
ことにより静止成分電圧を分離・除去してアンバランス
電圧と流速電圧を出力する位相整流回路と、 位相整流回路からアンバランス電圧と流速電圧が送られ
ており、正方向位置のときに得られたアンバランス電圧
と流速電圧から、逆方向位置のときに得られたアンバラ
ンス電圧と流速電圧を減算し、この減算値を２で割るこ
とにより流速電圧を取り出す演算回路と、 でなることを特徴とする非接触流速検出器。 - 【請求項２】 低周波発振器による低周波交流電圧及び
高周波発振器による高周波電圧が印加されることにより
励磁されて低周波磁束及び高周波磁束を発生する励磁コ
イルと、 励磁コイルで発生した低周波磁束及び高周波磁束を導い
て、被検査物である流動する導電性流体に入射させるコ
アと、 導電性流体に入射する低周波磁束を妨げる方向に生じた
磁束が鎖交することにより発生する静止成分電圧と、コ
アから入射された低周波磁束に対して導電性流体が相対
移動することにより生じた磁束が鎖交することにより発
生する流速電圧と、励磁コイルで生じた低周波磁束が鎖
交することにより発生するアンバランス電圧と、高周波
磁束を原因として生起した磁束が鎖交することにより発
生するギャップ信号電圧とを検出する検出コイルと、 励磁コイル，コア及び検出コイルを、それらの一端が導
電性流体の上流側に向き他端が導電性流体の下流側に向
く正方向位置と、他端が導電性流体の上流側に向き一端
が導電性流体の下流側に向く逆方向位置とに、交互に位
置するよう回転させる回転機構と、 検出コイルで検出され低周波フィルタを通して得られた
静止成分電圧，流速電圧及びアンバランス電圧に対して
位相整流をすることにより静止成分電圧を分離・除去し
てアンバランス電圧と流速電圧を出力する位相整流回路
と、 位相整流回路からアンバランス電圧と流速電圧が送られ
ており、正方向位置のときに得られたアンバランス電圧
と流速電圧から、逆方向位置のときに得られたアンバラ
ンス電圧と流速電圧を減算し、この減算値を２で割るこ
とにより流速電圧を取り出す演算回路と、 検出コイルで検出され高周波フィルタを通して得られた
ギャップ信号電圧の値を基にコアと導電性流体の間のギ
ャップ変化を検出し、ギャップ変化に併う流速電圧の変
化を補正するように演算回路で取り出した流速電圧を補
正して流速信号を求めるギャップ変化補正回路と、 でなることを特徴とする非接触流速検出器。 - 【請求項３】 低周波発振器による低周波交流電圧及び
高周波発振器による高周波電圧が印加されることにより
励磁されて低周波磁束及び高周波磁束を発生する励磁コ
イルと、 励磁コイルで発生した低周波磁束及び高周波磁束を導い
て、被検査物である流動する導電性流体に入射させるコ
アと、 導電性流体に入射する低周波磁束を妨げる方向に生じた
磁束が鎖交することにより発生する静止成分電圧と、コ
アから入射された低周波磁束に対して導電性流体が相対
移動することにより生じた磁束が鎖交することにより発
生する流速電圧と、励磁コイルで生じた低周波磁束が鎖
交することにより発生するアンバランス電圧と、高周波
磁束を原因として生起した磁束が鎖交することにより発
生するギャップ信号電圧とを検出する検出コイルと、 励磁コイル，コア及び検出コイルを、それらの一端が導
電性流体の上流側に向き他端が導電性流体の下流側に向
く正方向位置と、他端が導電性流体の上流側に向き一端
が導電性流体の下流側に向く逆方向位置とに、交互に位
置するよう回転させる回転機構と、 検出コイルで検出され低周波フィルタを通して得られた
電圧の値を抑制して出力する検出電圧抑制回路と、 検出電圧抑制回路から出力される電圧に対して位相整流
をすることにより静止成分電圧を分離・除去した電圧を
出力する位相整流回路と、 位相整流回路から電圧が送られており、正方向位置のと
きに得られた電圧から、逆方向位置のときに得られた電
圧を減算し、この減算値を２で割ることにより流速電圧
を取り出す演算回路と、 検出コイルで検出され高周波フィルタを通して得られた
ギャップ信号電圧の値を基にコアと導電性流体の間のギ
ャップ変化を検出し、ギャップ変化に併う流速電圧の変
化を補正するように演算回路で取り出した流速電圧を補
正して流速信号を求めるギャップ変化補正回路と、 でなることを特徴とする非接触流速検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18246095A JP3188146B2 (ja) | 1995-07-19 | 1995-07-19 | 非接触流速検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18246095A JP3188146B2 (ja) | 1995-07-19 | 1995-07-19 | 非接触流速検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0933554A true JPH0933554A (ja) | 1997-02-07 |
| JP3188146B2 JP3188146B2 (ja) | 2001-07-16 |
Family
ID=16118663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18246095A Expired - Fee Related JP3188146B2 (ja) | 1995-07-19 | 1995-07-19 | 非接触流速検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3188146B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010060792A (ko) * | 1999-12-28 | 2001-07-07 | 이구택 | 전도물질의 비접촉식 속도 측정장치 |
| KR20030052573A (ko) * | 2001-12-21 | 2003-06-27 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 비접촉식 용융금속의 유속 측정방법 |
| KR100839826B1 (ko) * | 2007-03-13 | 2008-06-19 | 한국과학기술연구원 | 용탕의 회전 속도 측정 장치 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6525123B1 (en) | 2000-05-19 | 2003-02-25 | Chevron Phillips Chemical Company Lp | Compatible blend systems from ethylene vinyl alcohol and oxygen scavenging polymers |
-
1995
- 1995-07-19 JP JP18246095A patent/JP3188146B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010060792A (ko) * | 1999-12-28 | 2001-07-07 | 이구택 | 전도물질의 비접촉식 속도 측정장치 |
| KR20030052573A (ko) * | 2001-12-21 | 2003-06-27 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 비접촉식 용융금속의 유속 측정방법 |
| KR100839826B1 (ko) * | 2007-03-13 | 2008-06-19 | 한국과학기술연구원 | 용탕의 회전 속도 측정 장치 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3188146B2 (ja) | 2001-07-16 |
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