JPH10282033A - 混合物体積割合測定センサ - Google Patents

混合物体積割合測定センサ

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JPH10282033A
JPH10282033A JP8395597A JP8395597A JPH10282033A JP H10282033 A JPH10282033 A JP H10282033A JP 8395597 A JP8395597 A JP 8395597A JP 8395597 A JP8395597 A JP 8395597A JP H10282033 A JPH10282033 A JP H10282033A
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JP
Japan
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mixture
capacitance
measurement
volume ratio
measuring
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Application number
JP8395597A
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English (en)
Inventor
Manabu Fueki
学 笛木
Daisuke Yamazaki
大輔 山崎
Shuichi Haruyama
周一 春山
Hitoaki Tanaka
仁章 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Teikoku Oil Co Ltd
Japan Petroleum Exploration Co Ltd
JFE Engineering Corp
Yokogawa Electric Corp
SEKIYU SHIGEN KAIHATSU KK
Original Assignee
Teikoku Oil Co Ltd
Japan Petroleum Exploration Co Ltd
Yokogawa Electric Corp
SEKIYU SHIGEN KAIHATSU KK
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
Application filed by Teikoku Oil Co Ltd, Japan Petroleum Exploration Co Ltd, Yokogawa Electric Corp, SEKIYU SHIGEN KAIHATSU KK, NKK Corp, Nippon Kokan Ltd filed Critical Teikoku Oil Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 混合物体の不均一分布に基づく測定誤差を防
止し得る混合物体積割合測定センサを提供するにある。 【解決手段】 測定流体が流れる測定管路と、測定管路
の管壁周面に周方向に相互に絶縁されて配置された複数
の容量電極群から順次選択使用して測定管路の半径方向
に一回転するように測定流体の静電容量を順次測定し互
いに対向して配置される第１容量電極と第２容量電極
と、第１容量電極と第２容量電極間の静電容量を選択毎
に測定する静電容量測定回路と、静電容量測定回路の測
定値から混合物の誘電率εを計算し混合物の成分１の誘
電率εpと混合物の成分２の誘電率εaと選択毎の静電容
量の変動値から求められた係数Ｙとを用いて((ε−εp)
/(εa−εp))(εa/ε)Y＝１−Φなる計算式から混合物
の成分１の体積割合Φを計算して測定流体の混合物の体
積割合を演算する演算回路とを具備したことを特徴とす
る混合物体積割合測定センサである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、混合物体の不均一
分布に基づく測定誤差を防止し得る混合物体積割合測定
センサに関するものである。具体的には、例えば、水と
油の混合物の混合物体積割合測定センサに関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】図１４は、従来より一般に使用されてい
る従来例の要部構成説明図で、例えば、ＵＳＰ４８９９
１０１号に示されている。
【０００３】図において、１は、混合物の測定流体２が
流れる測定管路である。３は、は測定管路１に設けられ
た第１容量電極である。４は、測定管路１に第１容量電
極３に対向して設けられた第２容量電極である。而し
て、第１、第２容量電極３、４により静電容量電極が構
成される。
【０００４】５は、第１、第２容量電極３、４間の静電
容量を測定する静電容量測定回路（図示せず）である。
６は、静電容量測定回路５の測定値から、測定流体２の
混合物の体積割合を演算する演算回路（図示せず）であ
る。
【０００５】以上の構成において、第１容量電極３と第
２容量電極４に交流電圧を加えて、静電容量測定を行
う。静電容量測定回路５の出力から、演算回路６によ
り、測定流体２の成分の体積割合を求めることができ
る。
【０００６】水の比誘電率は約８０で、油の比誘電率は
約２〜３、気体の比誘電率は１であり、温度に対する依
存性は少ないため、混合物中に含まれる成分があらかじ
め分かっていれば、静電容量値がそれら成分の体積割合
かける比誘電率かける係数で求めることができるとして
混合物中の成分の割合を測定する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】この様な装置において
は、多相流や粉体に含まれる水分の体積割合を測定する
ために、静電容量を用いた手法が提案されている。これ
は物質の比誘電率の違いから体積割合を求めるものであ
るが、水分の分布が一様でないとき、その分布に大きく
影響されて正確な測定ができない。
【０００８】測定対象が、他の物質であっても同様であ
る。これは電極間に存在する複数の物質が、電気回路に
おける並列コンデンサーを形成するか、直列コンデンサ
ーを形成するか、それらが組み合わされたコンデンサー
が形成されるかという問題となるからである。
【０００９】電極形状を工夫している特許もみうけられ
るが、不均一分布の影響を除去できるものとはなってい
ない。
【００１０】これに対して、複数の電極を配管壁上に配
置して、その中からいくつかの電極の組を選択して内部
の静電容量の測定を行い、そのデータから内部混合物の
分布を再構成するトモグラフィー技術を使ったものや、
その各電極からの出力を平均することにより、内部混合
物の分布の影響を受けずに平均的な静電容量を測定する
方法が提案されている。
【００１１】特に後者の技術においては後処理が楽にな
ることから、内部の平均的な静電容量値のみを知りたい
ときには非常に有効である。
【００１２】しかし、静電容量から体積分率を計算する
部分において、やはり、管内全体に対して、混合物が直
列的につながっているのか、並列的につながっているの
かの情報がないと誤差を生じてしまう。そのため測定可
能な体積割合の範囲が限定されてしまう欠点があった。
【００１３】本発明は、この問題点を解決するものであ
る。この発明では、複数の電極による静電容量測定と、
静電容量信号の変動や圧力変動、移動速度情報など考慮
することにより、１つのパラメータを能動的に変化させ
て、静電容量から内部の混合物の体積割合を正確に計算
する様にしたものである。
【００１４】本発明の目的は、混合物体の不均一分布に
基づく測定誤差を防止し得る混合物体積割合測定センサ
を提供するにある。
【００１５】
【課題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、 （１）測定流体の混合物の体積割合を第１容量電極と第
２容量電極とを使用して静電容量測定により検出する混
合物体積割合測定センサにおいて、前記測定流体が流れ
る測定管路と、該測定管路の管壁周面に周方向に相互に
絶縁されて配置された複数の容量電極群から順次選択使
用して前記測定管路の中心軸中心に一回転するように測
定流体の静電容量を順次測定する第１容量電極と第２容
量電極と、該第１容量電極と第２容量電極間の静電容量
を前記選択毎に測定する静電容量測定回路と、該静電容
量測定回路の測定値から混合物の誘電率εを計算し該混
合物の成分１の誘電率εpと該混合物の成分２の誘電率
εaと前記選択毎の静電容量の変動値から求められた係
数Ｙとを用いて((ε−εp)/(εa−εp))(εa/ε)Y＝１
−Φなる計算式から前記混合物の成分１の体積割合Φを
計算して前記測定流体の混合物の体積割合を演算する演
算回路とを具備したことを特徴とする混合物体積割合測
定センサ。 （２）測定流体の混合物の体積割合を第１容量電極と第
２容量電極とを使用して静電容量測定により検出する混
合物体積割合測定センサにおいて、前記測定流体が流れ
る測定管路と、前記測定流体の流速を測定する流速セン
サと、前記測定管路の管壁周面に周方向に相互に絶縁さ
れて配置された複数の容量電極群から順次選択使用して
前記測定管路の中心軸中心に一回転するように測定流体
の静電容量を順次測定する第１容量電極と第２容量電極
と、該第１容量電極と第２容量電極間の静電容量を前記
選択毎に測定する静電容量測定回路と、該静電容量測定
回路の測定値から混合物の誘電率εを計算し該混合物の
成分１の誘電率εpと該混合物の成分２の誘電率εaと前
記流速センサが測定した測定流体の流速から求められた
係数Ｙとを用いて((ε−εp)/(εa−εp))(εa/ε)Y＝
１−Φなる計算式から前記混合物の成分１の体積割合Φ
を計算して前記測定流体の混合物の体積割合を演算する
演算回路とを具備したことを特徴とする混合物体積割合
測定センサ。 （３）測定流体の混合物の体積割合を第１容量電極と第
２容量電極とを使用して静電容量測定により検出する混
合物体積割合測定センサにおいて、前記測定流体が流れ
る測定管路と、前記測定流体の圧力を測定する圧力セン
サと、前記測定管路の管壁周面に周方向に相互に絶縁さ
れて配置された複数の容量電極群から順次選択使用して
前記測定管路の中心軸中心に一回転するように測定流体
の静電容量を順次測定する第１容量電極と第２容量電極
と、該第１容量電極と第２容量電極間の静電容量を前記
選択毎に測定する静電容量測定回路と、該静電容量測定
回路の測定値から混合物の誘電率εを計算し該混合物の
成分１の誘電率εpと該混合物の成分２の誘電率εaと前
記圧力センサが測定した測定流体の圧力変動から求めら
れた係数Ｙとを用いて((ε−εp)/(εa−εp))(εa/ε)
Y＝１−Φなる計算式から前記混合物の成分１の体積割
合Φを計算して前記測定流体の混合物の体積割合を演算
する演算回路とを具備したことを特徴とする混合物体積
割合測定センサ。 （４）測定流体の混合物の体積割合を第１容量電極と第
２容量電極とを使用して静電容量測定により検出する混
合物体積割合測定センサにおいて、前記測定流体が流れ
る測定管路と、該測定管路の管壁周面に周方向に相互に
絶縁されて配置された複数の容量電極群から順次選択使
用して前記測定管路の中心軸中心に一回転するように測
定流体の静電容量を順次測定する第１容量電極と第２容
量電極と、該第１容量電極と第２容量電極間の静電容量
を前記選択毎に測定する静電容量測定回路と、該静電容
量測定回路の測定値から混合物の誘電率εを計算し該混
合物の成分１の誘電率εpと該混合物の成分２の誘電率
εaと前記選択毎の静電容量の変動値あるいは流速セン
サから得られる前記測定流体の流速値あるいは圧力セン
サによって得られる前記測定流体の圧力の変動値をニュ
ーラルネットワークで処理して得られる値から求められ
た係数Ｙとを用いて((ε−εp)/(εa−εp))(εa/ε)Y
＝１−Φなる計算式から前記混合物の成分１の体積割合
Φを計算して前記測定流体の混合物の体積割合を演算す
る演算回路とを具備したことを特徴とする混合物体積割
合測定センサ。 （５）３成分以上の混合物の各成分の体積割合が求めら
れるように前記測定流体の密度測定値を提供する密度セ
ンサを具備したことを特徴とする請求項１の混合物体積
割合測定センサ。 （６）３成分以上の混合物の各成分の体積割合が求めら
れるように前記測定流体の密度測定値を提供する密度セ
ンサを具備したことを特徴とする請求項２記載の混合物
体積割合測定センサ。 （７）３成分以上の混合物の各成分の体積割合が求めら
れるように前記測定流体の密度測定値を提供する密度セ
ンサを具備したことを特徴とする請求項３記載の混合物
体積割合測定センサ。 （８）３成分以上の混合物の各成分の体積割合が求めら
れるように前記測定流体の密度測定値を提供する密度セ
ンサを具備したことを特徴とする請求項４記載の混合物
体積割合測定センサ。 を構成したものである。
【００１６】
【作用】以上の構成において、第１容量電極と第２容量
電極に交流電圧を加えて静電容量測定を行う。
【００１７】そして第１容量電極と第２容量電極の出力
から、演算回路により、成分の体積割合を求めてそれら
を処理して、全体の体積割合を求めることができる。以
下、実施例に基づき詳細に説明する。
【００１８】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施例の要部
構成説明図で、図２は図１の要部詳細説明図、図３は図
２の側断面図である。図において、１１は、測定流体１
２が流れる測定管路である。
【００１９】１３は、測定管路１１の管壁周面に周方向
に、相互に絶縁されて配置された複数の容量電極群であ
る。この場合は、１６個の容量電極１３ａ〜１３ｐが使
用されている。
【００２０】１４、１５は、容量電極群１３から選択し
て、測定流体１２の静電容量を順次測定して、測定管路
１１を周方向に一回転するように、互いに対向して配置
使用される第１容量電極と第２容量電極である。容量電
極群１３から第１容量電極１４と第２容量電極１５を選
択する方法については後述する。１６は、第１容量電極
１４と第２容量電極１５間の静電容量を、選択毎に測定
する静電容量測定回路である。この場合は、容量電極１
３ａ〜１３ｐの内の、第１容量電極１４と第２容量電極
１５に選択された容量電極を、スイッチにより切り替え
て選択して測定する静電容量測定回路が使用されてい
る。
【００２１】１７は、静電容量測定回路１６の測定値か
ら、混合物の誘電率εを計算し、混合物の成分１の誘電
率εpと、混合物の成分２の誘電率εaと、選択毎の静電
容量の変動値から求められた係数Ｙとを用いて、((ε−
εp)/(εa−εp))(εa/ε)Y＝１−Φなる計算式から、
混合物の成分１の体積割合Φを計算し、測定流体１２の
混合物の体積割合を演算する演算回路である。
【００２２】以上の構成において、第１容量電極１４と
第２容量電極１５に交流電圧を加えて静電容量測定を行
う。
【００２３】そして第１容量電極１４と第２容量電極１
５の出力から、演算回路１７により、成分の体積割合を
求めてそれらを処理して、全体の体積割合を求めること
ができる。測定対象を分割して測定することになるの
で、全体としての精度は向上する。
【００２４】すなわち、第１容量電極１４と第２容量電
極１５に交流電圧を加えて静電容量測定を行う。この場
合は、一回目の測定は、容量電極３a〜３dと３i〜３lの
間で静電容量測定を行う。
【００２５】ここで、４個ずつ容量電極を選んだのは、
電極面積が大きい方が出力値を大きくとれるために感度
が良くなるが、円管上に配置した電極であるため、多く
とりすぎると、電気力線がゆがんで、測定管路１１内中
心部分での感度低下が生じるので、一回の測定に用いる
電極の占める中心角を９０度とした。
【００２６】２回目の測定は電極３b〜３eと３j〜３mの
間で静電容量測定を行う。このようにして、順々に測定
に用いる電極の組を変えて行き、全周に渡る測定を行
う。これで一連の測定が終了することになる。
【００２７】そして、この一連の静電容量の測定値全体
から、静電容量の変動値を求めて混合係数Ｙを決定す
る。次に、混合係数Ｙを用いて、各回に測定された静電
容量から、各回の体積割合を計算する。最後に、その各
回の体積割合の平均値をとることにより、一連の測定で
の体積割合が求められる。
【００２８】更に、詳述すれば、静電容量から体積割合
を計算する演算式は、以下の式である。 ((ε−εp)/(εa−εp))(εa/ε)Y＝１−Φ （１） ここで、ε：混合物の誘電率 添え字は p：水、a：溶
媒、φ：水体積分率である。
【００２９】混合物の誘電率は、例えば、満水時の電極
３a〜３dと３i〜３lの間の静電容量値から、誘電率に換
算する係数をあらかじめ求めておき、それを用いて、各
回測定時の測定電極間の静電容量から換算する。
【００３０】Ｙは混合の度合いを示す係数であり、これ
は流れの状況によって０から１まで変化する。この混合
係数Ｙは、各回の測定によって得られた静電容量の変動
値から推測することができる。
【００３１】いま、水平測定管における、水Ｐと油Ａの
混合物の例を使って説明する。流速が小さい時、水Ｐと
油Ａは図４に示す如く、層状に分かれて流れる。する
と、各回の静電容量Ｃは図５のようになり、各回の測定
値の変化が大きくなる。横軸が測定番号Ｎｏ．である。
この時の混合係数Ｙがいくつの時に式（１）を使って、
最も正確に水分率を測定できるかをあらかじめ求めてお
く。
【００３２】また、流速が大きくなると水Ｐと油Ａは、
図６に示す如く混合され、各回の静電容量は、図７に示
す如く変化が少なくなる。この時の混合係数Ｙもあらか
じめ求めておく。
【００３３】すると、各回の静電容量の変動割合をパラ
メータとして、混合係数Ｙが求まることになる。この関
係式を用いて混合係数Ｙを求め、式（１）から水分率を
求めることが可能となる。
【００３４】この結果、測定流体１２の混合物の分布状
態に依存せず、広い範囲の体積割合の正確な測定が可能
となる。
【００３５】図８は本発明の他の実施例の要部構成説明
図である。本実施例において、２１は、前記係数Ｙの値
を、測定流体１２の流速から得られるように、測定流体
１２の流速測定値を提供する流速センサである。而し
て、流速センサ２１の測定信号は、演算回路１７に送信
される。
【００３６】上述したように、混合係数Ｙは流速とも相
関を持っている。つまり、流速が小さい時、図４に示す
如き流動様式となるため、その時、水分率を計算するこ
とのできる混合係数Ｙを用い、流速が大きくなると、図
６に示す如き流動様式となるため、その時の水分率を計
算することのできる混合係数Ｙを用いる。
【００３７】つまり混合係数Ｙは流速の関数として表す
こともできるので、その関係式を下記に示す、式（２）
のようにあらかじめ求めておいて、図８に示す如く、他
の流速を測定するセンサ２１を、容量電極群１３の上流
あるいは下流に設置して、それからの情報を用いて混合
係数Ｙを求め、容量電極群１３からの出力から混合物の
誘電率を求めて、式（１）を用いて、同様の手順で体積
割合を求めることも出来る。 λ = f(u) （２）
【００３８】図９は本発明の他の実施例の要部構成説明
図である。本実施例において、３１は、前記係数Ｙの値
を、測定流体１２の圧力の変動値から得られるように、
測定流体１２の圧力の変動の測定値を提供する圧力セン
サである。而して、圧力センサ３１の測定信号は、演算
回路１７に送信される。
【００３９】圧力変動などの情報を用いることもでき
る。圧力センサ３１を、図９に示す如く、容量電極群１
３の上流あるいは下流に設置する。また、ポンプなどの
脈動が大きい場合は、図１０に示す如く、差圧センサ４
１を、測定管路１１内部の脈動をキャンセルするように
設置して、その出力を用いても良い。ここで、図１１は
図１０の側面図である。
【００４０】流動様式が図４のような時は、図１２のよ
うに圧力変動はほとんどなく、流動様式が図６のような
時は、図１３のように細かな変動が生じる。よって、流
動様式、つまり、混合係数Ｙと、圧力変動のフーリエ変
換を取った周波数、あるいは自己相関を取った時の相関
ピーク値が対応することになる。この関係をあらかじめ
求めておき、圧力変動と容量電極群１３からの出力を用
いることにより、同様の手順で体積割合を求めることが
できる。
【００４１】更に、混合係数Ｙを静電容量の変動などか
ら求める際に、ニューラルネットワークを用いて、学習
させて関係式を作り出すこともできる。つまり静電容量
の変動のパターン認識をニューラルネットワークを介し
て行う。
【００４２】図１４は本発明の他の実施例の要部構成説
明図である。本実施例において、５１は、３成分以上の
混合物の各成分の体積割合が求められるように、測定流
体１２の密度測定値を提供する密度センサである。而し
て、密度センサ５１の測定信号は、演算回路１７に送信
される。
【００４３】密度センサなどと組み合わせることによ
り、３成分以上の混合物の各成分の体積割合を求めるこ
ともできる。密度センサ５１は、ガンマ線密度センサ
や、振動式密度センサなど、混合物の平均密度を測定で
きるものであればよい。
【００４４】式（１）を用いたときは、水と溶媒の誘電
率があらかじめ分かっており、電極群の出力の平均値か
ら、混合物の誘電率を求めて水の体積割合を計算したよ
うに、容量電極群１３の出力の平均値は１つであるた
め、基本的に２種類の混合物の体積割合を求めることし
かできない。
【００４５】つまり、容量電極群１３の出力の平均値か
ら、一つの成分の体積割合が求められて、もう一つの成
分は、初めに求めた一つの成分の体積割合を、１から減
算することにより求められる。そこでもう一つ測定パラ
メータを増やすことにより、３成分の体積割合を測定す
ることができるようになる。
【００４６】密度センサ５１からの出力は、ある成分の
体積割合掛ける密度の和となるので、水、油、ガスの混
合物の場合、以下のようになる。 ρ＝HW×ρW＋HB×ρB＋HG×ρG （３） ここで、ρ：密度、H：体積割合、添え字はW：水、B：
油、G：ガスである。
【００４７】体積割合には HW＋HB＋HG＝１ （４） の関係がある。
【００４８】３成分の場合には式（１）は以下のように
２つの式に置くことができる。 ((ε−εW)/(εT−εW))(εW/ε)Y＝１−ＨW （５） ((εT−εB)/(εG−εB))(εG/εT)Y1＝１−(ＨB)/(１−ＨW) （６） ここで、混合係数Ｙと混合係数Ｙ１は静電容量の変動な
どからあらかじめ求めておく。添え字Ｔは水を除いた成
分のことである。
【００４９】式が（３）、（４）、（５）、（６）の４つ
あり、未知数が HW、HB、HG、εTの４つあるため演算に
より解くことができる。よって、密度センサ５１を容量
電極群１３の上流あるいは下流に設置して、それらの出
力を演算回路１７により、３つの成分の混合物の体積割
合を求めることができる。
【００５０】密度センサ５１としてエネルギーレベルの
違うガンマ線を数種用いたガンマ線式密度センサを使用
することにより、測定パラメータをさらに増やすことが
でき、３成分以上の混合物の体積割合を求めることがで
きる。
【００５１】この結果、複数の電極による静電容量測定
と、静電容量信号の変動や圧力変動、移動速度情報など
考慮することにより、１つのパラメータを能動的に変化
させて、静電容量から内部の混合物の体積割合を正確に
計算する様にして、測定流体１２の混合物中の混合物の
不均一分布に影響されることなく、各成分の体積割合を
求めることができる。
【００５２】なお、容量電極群１３が測定流体１２に腐
食されないように、容量電極群１３に設けられた耐腐食
性のコーティング体が設けられても良い事は勿論であ
る。
【００５３】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の請
求項１によれば、複数の電極による静電容量測定と、静
電容量信号の変動値から、１つのパラメータを能動的に
変化させて、静電容量から内部の混合物の体積割合を正
確に計算出来る様にしたので、測定流体の混合物中の混
合物の不均一分布に影響されることなく、各成分の体積
割合を求めることができる混合物体積割合測定センサが
得られる。
【００５４】本発明の請求項２によれば、複数の電極に
よる静電容量測定と、流速値から、１つのパラメータを
能動的に変化させて、静電容量から内部の混合物の体積
割合を正確に計算出来る様にしたので、測定流体の混合
物中の混合物の不均一分布に影響されることなく、各成
分の体積割合を求めることができる混合物体積割合測定
センサが得られる。
【００５５】本発明の請求項３によれば、複数の電極に
よる静電容量測定と、圧力の変動値から、１つのパラメ
ータを能動的に変化させて、静電容量から内部の混合物
の体積割合を正確に計算出来る様にしたので、測定流体
の混合物中の混合物の不均一分布に影響されることな
く、各成分の体積割合を求めることができる混合物体積
割合測定センサが得られる。
【００５６】本発明の請求項４によれば、複数の電極に
よる静電容量測定と、静電容量信号の変動値、流速値、
圧力の変動値をニューラルネットワークで処理して得ら
れる値から、１つのパラメータを能動的に変化させて、
静電容量から内部の混合物の体積割合を正確に計算出来
る様にしたので、測定流体の混合物中の混合物の不均一
分布に影響されることなく、各成分の体積割合を求める
ことができる混合物体積割合測定センサが得られる。
【００５７】本発明の請求項５によれば、密度センサか
ら得られる測定流体の密度を求めて測定パラメータを増
加し、３成分以上の混合物からなる測定流体の体積割合
を正確に計算出来る様にしたので、測定流体の混合物中
の混合物の不均一分布に影響されることなく、３成分以
上の各成分の体積割合を求めることができる混合物体積
割合測定センサが得られる。
【００５８】従って、本発明によれば、混合物体の不均
一分布に基づく測定誤差を防止し得る混合物体積割合測
定センサを実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の構成説明図である。
【図２】図１の要部詳細図である。
【図３】図２の側断面図である。
【図４】図１の動作説明図である。
【図５】図１の動作説明図である。
【図６】図１の動作説明図である。
【図７】図１の動作説明図である。
【図８】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図９】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図１０】本発明の他の実施例の要部構成説明図であ
る。
【図１１】図１０の側面図である。
【図１２】図１０の動作説明図である。
【図１３】図１０の動作説明図である。
【図１４】本発明の他の実施例の要部構成説明図であ
る。
【図１５】従来より一般に使用されている従来例の構成
説明図である。
【符号の説明】
１１ 測定管路 １２ 測定流体 １３ 容量電極群 １３ａ〜１３ｐ 容量電極 １４ 第１容量電極 １５ 第２容量電極 １６ 静電容量測定回路 １７ 演算回路 ２１ 流速センサ ３１ 圧力センサ ４１ 差圧センサ ５１ 密度センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000006507 横河電機株式会社 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 (72)発明者 笛木 学 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 山崎 大輔 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 春山 周一 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 田中 仁章 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】測定流体の混合物の体積割合を第１容量電
    極と第２容量電極とを使用して静電容量測定により検出
    する混合物体積割合測定センサにおいて、 前記測定流体が流れる測定管路と、 該測定管路の管壁周面に周方向に相互に絶縁されて配置
    された複数の容量電極群から順次選択使用して前記測定
    管路の中心軸中心に一回転するように測定流体の静電容
    量を順次測定する第１容量電極と第２容量電極と、 該第１容量電極と第２容量電極間の静電容量を前記選択
    毎に測定する静電容量測定回路と、 該静電容量測定回路の測定値から混合物の誘電率εを計
    算し該混合物の成分１の誘電率εpと該混合物の成分２
    の誘電率εaと前記選択毎の静電容量の変動値から求め
    られた係数Ｙとを用いて((ε−εp)/(εa−εp))(εa/
    ε)Y＝１−Φなる計算式から前記混合物の成分１の体積
    割合Φを計算して前記測定流体の混合物の体積割合を演
    算する演算回路とを具備したことを特徴とする混合物体
    積割合測定センサ。
  2. 【請求項２】測定流体の混合物の体積割合を第１容量電
    極と第２容量電極とを使用して静電容量測定により検出
    する混合物体積割合測定センサにおいて、 前記測定流体が流れる測定管路と、 前記測定流体の流速を測定する流速センサと、 前記測定管路の管壁周面に周方向に相互に絶縁されて配
    置された複数の容量電極群から順次選択使用して前記測
    定管路の中心軸中心に一回転するように測定流体の静電
    容量を順次測定する第１容量電極と第２容量電極と、 該第１容量電極と第２容量電極間の静電容量を前記選択
    毎に測定する静電容量測定回路と、 該静電容量測定回路の測定値から混合物の誘電率εを計
    算し該混合物の成分１の誘電率εpと該混合物の成分２
    の誘電率εaと前記流速センサが測定した測定流体の流
    速から求められた係数Ｙとを用いて((ε−εp)/(εa−
    εp))(εa/ε)Y＝１−Φなる計算式から前記混合物の成
    分１の体積割合Φを計算して前記測定流体の混合物の体
    積割合を演算する演算回路とを具備したことを特徴とす
    る混合物体積割合測定センサ。
  3. 【請求項３】測定流体の混合物の体積割合を第１容量電
    極と第２容量電極とを使用して静電容量測定により検出
    する混合物体積割合測定センサにおいて、 前記測定流体が流れる測定管路と、 前記測定流体の圧力を測定する圧力センサと、 前記測定管路の管壁周面に周方向に相互に絶縁されて配
    置された複数の容量電極群から順次選択使用して前記測
    定管路の中心軸中心に一回転するように測定流体の静電
    容量を順次測定する第１容量電極と第２容量電極と、 該第１容量電極と第２容量電極間の静電容量を前記選択
    毎に測定する静電容量測定回路と、 該静電容量測定回路の測定値から混合物の誘電率εを計
    算し該混合物の成分１の誘電率εpと該混合物の成分２
    の誘電率εaと前記圧力センサが測定した測定流体の圧
    力変動から求められた係数Ｙとを用いて((ε−εp)/(ε
    a−εp))(εa/ε) Y＝１−Φなる計算式から前記混合物
    の成分１の体積割合Φを計算して前記測定流体の混合物
    の体積割合を演算する演算回路とを具備したことを特徴
    とする混合物体積割合測定センサ。
  4. 【請求項４】測定流体の混合物の体積割合を第１容量電
    極と第２容量電極とを使用して静電容量測定により検出
    する混合物体積割合測定センサにおいて、 前記測定流体が流れる測定管路と、 該測定管路の管壁周面に周方向に相互に絶縁されて配置
    された複数の容量電極群から順次選択使用して前記測定
    管路の中心軸中心に一回転するように測定流体の静電容
    量を順次測定する第１容量電極と第２容量電極と、 該第１容量電極と第２容量電極間の静電容量を前記選択
    毎に測定する静電容量測定回路と、 該静電容量測定回路の測定値から混合物の誘電率εを計
    算し該混合物の成分１の誘電率εpと該混合物の成分２
    の誘電率εaと前記選択毎の静電容量の変動値あるいは
    流速センサから得られる前記測定流体の流速値あるいは
    圧力センサによって得られる前記測定流体の圧力の変動
    値をニューラルネットワークで処理して得られる値から
    求められた係数Ｙとを用いて((ε−εp)/(εa−εp))
    (εa/ε)Y＝１−Φなる計算式から前記混合物の成分１
    の体積割合Φを計算して前記測定流体の混合物の体積割
    合を演算する演算回路とを具備したことを特徴とする混
    合物体積割合測定センサ。
  5. 【請求項５】３成分以上の混合物の各成分の体積割合が
    求められるように前記測定流体の密度測定値を提供する
    密度センサを具備したことを特徴とする請求項１の混合
    物体積割合測定センサ。
  6. 【請求項６】３成分以上の混合物の各成分の体積割合が
    求められるように前記測定流体の密度測定値を提供する
    密度センサを具備したことを特徴とする請求項２記載の
    混合物体積割合測定センサ。
  7. 【請求項７】３成分以上の混合物の各成分の体積割合が
    求められるように前記測定流体の密度測定値を提供する
    密度センサを具備したことを特徴とする請求項３記載の
    混合物体積割合測定センサ。
  8. 【請求項８】３成分以上の混合物の各成分の体積割合が
    求められるように前記測定流体の密度測定値を提供する
    密度センサを具備したことを特徴とする請求項４記載の
    混合物体積割合測定センサ。
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