JPS58123428A - 流速流量測定装置 - Google Patents
流速流量測定装置Info
- Publication number
- JPS58123428A JPS58123428A JP57006529A JP652982A JPS58123428A JP S58123428 A JPS58123428 A JP S58123428A JP 57006529 A JP57006529 A JP 57006529A JP 652982 A JP652982 A JP 652982A JP S58123428 A JPS58123428 A JP S58123428A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vortex
- shaft
- generating body
- stress
- vortex generator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
- G01F1/20—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
- G01F1/32—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters
- G01F1/325—Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl
- G01F1/3259—Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl for detecting fluid pressure oscillations
- G01F1/3266—Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl for detecting fluid pressure oscillations by sensing mechanical vibrations
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、カルマン渦を利用した流速流量測定ｆ！置に
関するものである。
関するものである。
更に詳述すれに１カルマン渦によシ渦発生体に作用する
交番力を検出して、渦信号として取シ出し流速流量を測
定する流速流量一定装置に関するものである。
交番力を検出して、渦信号として取シ出し流速流量を測
定する流速流量一定装置に関するものである。
第１図は、従来よシ一般に使用されている従来例の構成
説明図である。
説明図である。
図において、１は測定流体Ｏ流れる管路、１１は管路１
に直角に設けられた円筒状のノズルである◎２はノズル
１１′を通して、管路に直角に挿入された柱状の渦発生
体で、一端線管路１に支持１２され、他端はフランジ部
２１において、ノズル１１にねじ又は溶接によシ固定さ
れている。２２は渦発生体２のフランジ部に設けられた
凹部である。３は凹部２２−に後述する如く、ノイズを
打消すように配置された円板状の応力検出部で、その中
心軸は受力体２の中心軸と一致する。応力検出部５は、
この場合は籐２図に示す如く、円板状の素子本体３１と
電極３２、３３．３４よシなる。電極３２は薄円板状を
なし、素子本体５１Ｏ−面側に設けられている。一方、
電極ａ３．ａ４Ｕ、はば弓形をなし、素子本体３１の他
面側に素子本体３１の中心を挾んで、管路１方向と直角
方向に対称形に設けられている。素子本体３１は、この
場合は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３’）よシなる
圧電素子が使用されている。ａｆｄ絶縁材よ１０、応力
検出部５を凹部２２内に受力体２よシ絶縁して封着する
封着体で、この場合は、ガラス材が用いられている。
に直角に設けられた円筒状のノズルである◎２はノズル
１１′を通して、管路に直角に挿入された柱状の渦発生
体で、一端線管路１に支持１２され、他端はフランジ部
２１において、ノズル１１にねじ又は溶接によシ固定さ
れている。２２は渦発生体２のフランジ部に設けられた
凹部である。３は凹部２２−に後述する如く、ノイズを
打消すように配置された円板状の応力検出部で、その中
心軸は受力体２の中心軸と一致する。応力検出部５は、
この場合は籐２図に示す如く、円板状の素子本体３１と
電極３２、３３．３４よシなる。電極３２は薄円板状を
なし、素子本体５１Ｏ−面側に設けられている。一方、
電極ａ３．ａ４Ｕ、はば弓形をなし、素子本体３１の他
面側に素子本体３１の中心を挾んで、管路１方向と直角
方向に対称形に設けられている。素子本体３１は、この
場合は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３’）よシなる
圧電素子が使用されている。ａｆｄ絶縁材よ１０、応力
検出部５を凹部２２内に受力体２よシ絶縁して封着する
封着体で、この場合は、ガラス材が用いられている。
以上の構成において、管路１内に測定流体が流れると渦
発生体２にはカルマン渦にょシ第１図に示す矢印のよう
な交番力Ｆが作用する。この交番力Ｆは封着体４を介し
て応力検出部５に伝達される。この場合、受力体２には
、第１図に示す如く、受力体２の中心軸をはさん５逆方
向の応力変化が発生する。而して、応力検出部５の電極
３２−％極３３、電極３２−電極３４間にはこの応力変
化に対応した電気信号（たとえば電荷の変化）が生ずる
。この変化の回数を検出することにより渦発生周波数が
検出できる。而して、電極３２−電極３３．−極３２−
電極３４間の電気出力を差動的に処理すれば、２倍の電
気出力を得ることができる。
発生体２にはカルマン渦にょシ第１図に示す矢印のよう
な交番力Ｆが作用する。この交番力Ｆは封着体４を介し
て応力検出部５に伝達される。この場合、受力体２には
、第１図に示す如く、受力体２の中心軸をはさん５逆方
向の応力変化が発生する。而して、応力検出部５の電極
３２−％極３３、電極３２−電極３４間にはこの応力変
化に対応した電気信号（たとえば電荷の変化）が生ずる
。この変化の回数を検出することにより渦発生周波数が
検出できる。而して、電極３２−電極３３．−極３２−
電極３４間の電気出力を差動的に処理すれば、２倍の電
気出力を得ることができる。
第３図に、この場合の曲はモーメント線図を示す。Ｍは
応力検出部５の位置におけるモーメントである。
応力検出部５の位置におけるモーメントである。
一方１．管路を伝楊してくる振動ノイズ、たとえば、ボ
ンダ、コンプレッサー、ダ／パーの開閉等による振動の
影響により管路全体が振れる。この振動に基づいて、渦
発生体２には、渦発生体自体の自重によるモーメントＭ
ｎ工と、管路Ｏ変形にもとづくモーメントＭｎ２とが働
く、この岡モーメン”ｎｌ”ｎ２の（−メント線図を第
４図に示す。この画モーメント”ｎｌ”ｎ２は信号に対
してノイズとなる。そこで、従来においては、この両モ
ーメントＭｎｌ”ｎ２が丁度打ち消し合う位置ムに応力
検出部５が配置されていた。
ンダ、コンプレッサー、ダ／パーの開閉等による振動の
影響により管路全体が振れる。この振動に基づいて、渦
発生体２には、渦発生体自体の自重によるモーメントＭ
ｎ工と、管路Ｏ変形にもとづくモーメントＭｎ２とが働
く、この岡モーメン”ｎｌ”ｎ２の（−メント線図を第
４図に示す。この画モーメント”ｎｌ”ｎ２は信号に対
してノイズとなる。そこで、従来においては、この両モ
ーメントＭｎｌ”ｎ２が丁度打ち消し合う位置ムに応力
検出部５が配置されていた。
しかしながら、このようたものにおいて社、位置Ａによ
って応力検出部３の配置位置は決定されるので、第５図
に示す如く、信号モーメントとしては大きな位置があっ
ても、そＯ位置に応力検出部５を配置することができな
い。このため、Ｓ／Ｎ比特性は良好でなく、振動の多い
所では、測定可能範囲の下限が相当−約される問題があ
った。
って応力検出部３の配置位置は決定されるので、第５図
に示す如く、信号モーメントとしては大きな位置があっ
ても、そＯ位置に応力検出部５を配置することができな
い。このため、Ｓ／Ｎ比特性は良好でなく、振動の多い
所では、測定可能範囲の下限が相当−約される問題があ
った。
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、耐振性の優れ、襲牢な流速流量測定装
置を提供するにある。
置を提供するにある。
第５図は、本発明の一実施例の構成説明図で、■は正面
図、伽）は要部平面図である。
図、伽）は要部平面図である。
図において、第１図と同一記号は同一機能を示す。以下
、第１図と相違部分のみ説明する。
、第１図と相違部分のみ説明する。
２ａは管路に直角に挿入された柱状の渦発生体である。
３ａは渦発生体２ａの内部に絶縁されて設けられたリン
グ状の応力検出部である。応力検出部３ａは、第５図（
９）に示す如く、第２図の応力検出部３の中央が打抜か
れた形状をなしている。而して、応力検出部３ａは後述
する如く、信号モーメントの最大値附近に設けられてい
る。５は渦発生体２ａの凹部２２に隙間５１をもって挿
入畜れた軸で、一端は渦発生体２ａに支持５２され、他
端は管路１に固定されている。６は軸５の内部に絶縁さ
れて設けられた応力検出部で、嬉２図と同じ構成をなし
ている。
グ状の応力検出部である。応力検出部３ａは、第５図（
９）に示す如く、第２図の応力検出部３の中央が打抜か
れた形状をなしている。而して、応力検出部３ａは後述
する如く、信号モーメントの最大値附近に設けられてい
る。５は渦発生体２ａの凹部２２に隙間５１をもって挿
入畜れた軸で、一端は渦発生体２ａに支持５２され、他
端は管路１に固定されている。６は軸５の内部に絶縁さ
れて設けられた応力検出部で、嬉２図と同じ構成をなし
ている。
而して、応力検出部６は、応力検出部３ａの近くに配置
されている。７は篇６図に示す如く、応力検出部３ａ、
６のそれぞれの出力ｅ１． ｅ２を差動演算する演算回
路で、７１はプリアンプ、７２は差動増幅器である。ｅ
は差動出力である０ここで、Ｍ工９Ｍ２゜２工、ｚ２は
それぞれ渦発生体２ｍ、軸５の応力検出部３ｍ、 ６
の位置での曲げモーメントと断面係数とすると、ｅ１ｃ
ｙｅ町／Ｚ１． ｅ２ｏｃ Ｍ２／Ｚ２となる０以上
の構成において、管路１内に測定流体が流れ、カルマン
渦が発生すると、第７図０）に示す如く、渦揚力により
渦発生体２ａＫ曲げモーメントＭｓ□が作用する。軸５
には、渦揚力は作用しないので曲げモーメン） ＭＳ□
は、第７図（ロ）に示す如く、零である。したがって、 渦信号ｅｓ”ｅｓｌ−ｅｓ２−λ１−Ｍ５ｌｌｚ１−λ
２’５２１ｚ２−４１Ｍ８１１ｚ１（１）（Ｍ８２１ｚ
２ＩＩＩＯ） となる。
されている。７は篇６図に示す如く、応力検出部３ａ、
６のそれぞれの出力ｅ１． ｅ２を差動演算する演算回
路で、７１はプリアンプ、７２は差動増幅器である。ｅ
は差動出力である０ここで、Ｍ工９Ｍ２゜２工、ｚ２は
それぞれ渦発生体２ｍ、軸５の応力検出部３ｍ、 ６
の位置での曲げモーメントと断面係数とすると、ｅ１ｃ
ｙｅ町／Ｚ１． ｅ２ｏｃ Ｍ２／Ｚ２となる０以上
の構成において、管路１内に測定流体が流れ、カルマン
渦が発生すると、第７図０）に示す如く、渦揚力により
渦発生体２ａＫ曲げモーメントＭｓ□が作用する。軸５
には、渦揚力は作用しないので曲げモーメン） ＭＳ□
は、第７図（ロ）に示す如く、零である。したがって、 渦信号ｅｓ”ｅｓｌ−ｅｓ２−λ１−Ｍ５ｌｌｚ１−λ
２’５２１ｚ２−４１Ｍ８１１ｚ１（１）（Ｍ８２１ｚ
２ＩＩＩＯ） となる。
次に、管路蚤動に対しては、ｊＩＢ図（支）に示す如く
渦発生体自体の自重に基づくものによって、応力検出部
３ａにモーメントＭ が作用し、軸５にはｉｌ 第８図←）に示す如く、モーメントＭｎ１□が作用する
口したがって、自重に基づく振動ノイズｅｎ工はｅｎｌ
”ｅｎｌｌ−ｅｎ２１’μｌ’ｎ１ｌｌｚ１−”２Ｍｎ
１２１ｚ”となる。
渦発生体自体の自重に基づくものによって、応力検出部
３ａにモーメントＭ が作用し、軸５にはｉｌ 第８図←）に示す如く、モーメントＭｎ１□が作用する
口したがって、自重に基づく振動ノイズｅｎ工はｅｎｌ
”ｅｎｌｌ−ｅｎ２１’μｌ’ｎ１ｌｌｚ１−”２Ｍｎ
１２１ｚ”となる。
管路変形に基づく振動ノイズ分ｅ は同様にし２
て、１１４９図（イ）←）に示す如くなシ、ｅｎ２ ”
り１ｎｎ２１１ｚ１−ダ２Ｍｎ２２１ｚ２（３）ば、演
算回路７のゲイン比を選べば、ノイズｅｎ□＝Ｏ１ｅｎ
２−０ にすることができる。
り１ｎｎ２１１ｚ１−ダ２Ｍｎ２２１ｚ２（３）ば、演
算回路７のゲイン比を選べば、ノイズｅｎ□＝Ｏ１ｅｎ
２−０ にすることができる。
この結果、■渦信号をとシ出す応力検出部３ｍを応力の
大きい位置に任意に置くことができるので、大きな検出
信号を得ることができる。■振動ノイズは発生要因ごと
に打消すことがで亀るので、ノイズ除去の効果が確実で
ある。０以上の結果、Ｓ／Ｎ比が大幅に改善されるので
、耐振性に優れた堅牢な構造の装置が得られる。
大きい位置に任意に置くことができるので、大きな検出
信号を得ることができる。■振動ノイズは発生要因ごと
に打消すことがで亀るので、ノイズ除去の効果が確実で
ある。０以上の結果、Ｓ／Ｎ比が大幅に改善されるので
、耐振性に優れた堅牢な構造の装置が得られる。
鯖１０図は、本発明の他の実施例の構成説明図である。
本実施例は、渦発生体２ｂと軸５ａとを先端自由構造と
したものである。 １ 渦屍生に基づくモーメントは＃１１１図の如くなるが、
管路振動に基づくノイズ分は、第１２図に示す如く、渦
発生体２ｂと軸５ａＣ）自重に基づくもののみを考えれ
ばよく、管路変形に基づく振動ノイズ分Ｌ１考慮しなく
てよいものが得られる。
したものである。 １ 渦屍生に基づくモーメントは＃１１１図の如くなるが、
管路振動に基づくノイズ分は、第１２図に示す如く、渦
発生体２ｂと軸５ａＣ）自重に基づくもののみを考えれ
ばよく、管路変形に基づく振動ノイズ分Ｌ１考慮しなく
てよいものが得られる。
第１３図は本１発明の他の実施例の構成説明図で、（４
）は正面図、（２）は要部平面図である０本実施例にお
いては、渦発生体２Ｃの上流側に設けられ丸孔に軸５ａ
が挿入基れ九ものである。
）は正面図、（２）は要部平面図である０本実施例にお
いては、渦発生体２Ｃの上流側に設けられ丸孔に軸５ａ
が挿入基れ九ものである。
第１４図は本発明の別の実施例の構成説明図で、■は正
面図、（６）は要部平面図である９本実施例において祉
渦発生体２ｄＯ内面側と軸５ｂの外周面にストレインゲ
ージ３ｃ、６ｍが設けられ九ものである。
面図、（６）は要部平面図である９本実施例において祉
渦発生体２ｄＯ内面側と軸５ｂの外周面にストレインゲ
ージ３ｃ、６ｍが設けられ九ものである。
以上説明したように、本発明によれば、耐震性の優れ、
堅牢な流速流量測定装置を実現することができる。
堅牢な流速流量測定装置を実現することができる。
第１図は従来よシ一般に使用されている従来例の構成説
明図、第２−は第１図の部品説明図、第Ｓ因、嬉４図は
１８１図の動作説明図、第Ｓ図は本発明の一実施例の構
成説明図で、■は正面図、（６）は要部平面図、第６図
は第５図の電気回路図、第７η〜Ｍ９図は第２図の動作
説明図、ｗ＆１０図は本発明の他の実施例の構成説明図
、第１１図、９１２図は第１０図の動作統明図、第１３
囚は本発明の別の実施例の要部構成説明図で、（ト）は
正面図、（Ｂ）は平面図、第１４図は本発明の他の実施
例の要部構成説明図で、（４）は正面図、（Ｂ）は平面
図である。 １・・・管路、１１・・・ノズル、２ａ〜２ｄ・・・渦
発生体、２１・・・７う７９部、２２・・・凹部、３ａ
〜３Ｃ・・・応力検出部、３１・・・素子本体、３２．
３３．３４ ・・・電極、５．５ａ、 ５ｂ”・軸、６
．６ａ・・・力検出部。 第１図 不２図 篇３図 尾４図 篇７図 （イ） （ロ）
明図、第２−は第１図の部品説明図、第Ｓ因、嬉４図は
１８１図の動作説明図、第Ｓ図は本発明の一実施例の構
成説明図で、■は正面図、（６）は要部平面図、第６図
は第５図の電気回路図、第７η〜Ｍ９図は第２図の動作
説明図、ｗ＆１０図は本発明の他の実施例の構成説明図
、第１１図、９１２図は第１０図の動作統明図、第１３
囚は本発明の別の実施例の要部構成説明図で、（ト）は
正面図、（Ｂ）は平面図、第１４図は本発明の他の実施
例の要部構成説明図で、（４）は正面図、（Ｂ）は平面
図である。 １・・・管路、１１・・・ノズル、２ａ〜２ｄ・・・渦
発生体、２１・・・７う７９部、２２・・・凹部、３ａ
〜３Ｃ・・・応力検出部、３１・・・素子本体、３２．
３３．３４ ・・・電極、５．５ａ、 ５ｂ”・軸、６
．６ａ・・・力検出部。 第１図 不２図 篇３図 尾４図 篇７図 （イ） （ロ）
Claims (1)
- 測定流体の流れる管路と、眩管路に一端が固定され丸柱
状の渦発生体と、該渦発生体の軸方向に設けられた凹部
と、該凹部に隙間を４りて挿入され一端が前記渦発生体
に固定され他端が自由又は渦発生体に支持された軸と、
湯軸の内部と前記渦発生体の内部とにそれぞれ一体的に
固着され渦揚力による渦周波数を検知すると共に相互に
振動ノイズを打消すように配置された力検出部とを具備
してなる流速流量測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57006529A JPS58123428A (ja) | 1982-01-19 | 1982-01-19 | 流速流量測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57006529A JPS58123428A (ja) | 1982-01-19 | 1982-01-19 | 流速流量測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58123428A true JPS58123428A (ja) | 1983-07-22 |
Family
ID=11640880
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57006529A Pending JPS58123428A (ja) | 1982-01-19 | 1982-01-19 | 流速流量測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58123428A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61186818A (ja) * | 1985-02-14 | 1986-08-20 | Tokyo Keiki Co Ltd | 渦流量計 |
| US4627295A (en) * | 1982-11-25 | 1986-12-09 | Oval Engineering Co., Ltd. | Vortex flow meter |
| US4854177A (en) * | 1987-06-03 | 1989-08-08 | Phipps Jackie M | Piezoelectric vortex flow meter |
| KR100868046B1 (ko) | 2006-11-28 | 2008-11-11 | 주식회사 세 바 | 와류식 유량계 |
-
1982
- 1982-01-19 JP JP57006529A patent/JPS58123428A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4627295A (en) * | 1982-11-25 | 1986-12-09 | Oval Engineering Co., Ltd. | Vortex flow meter |
| JPS61186818A (ja) * | 1985-02-14 | 1986-08-20 | Tokyo Keiki Co Ltd | 渦流量計 |
| US4854177A (en) * | 1987-06-03 | 1989-08-08 | Phipps Jackie M | Piezoelectric vortex flow meter |
| KR100868046B1 (ko) | 2006-11-28 | 2008-11-11 | 주식회사 세 바 | 와류식 유량계 |
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