JPS6032567Y2 - 流速・流量検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は流速・流量を検出する装置に関する。

検出器として感温素子であるサーミスタを用い、流速中
に渦発生体を配置し、渦発生体により発生されたカルマ
ン渦をサーミスタにより検出するようにした流速・流量
検出装置は知られている。

このような装置において、検出器からの電気信号は一般
に零交差検出器によりパルス化され、その後計数回路等
に供給されて利用される。

しかるに、高流速・流量になり、検出器からの電気信号
の周波数が高くなると、それに応じて低周波成分が検出
器からの電気信号に重畳し、この結果、零交差検出器で
は検出電気信号を正確にパルス化し得なくなる。

また、感温素子の熱時定数等があるために、高流速にな
って渦の周波数が高くなると、信号電圧が減少してくる
傾向がみられる。

この対策として、検出器からの電気信号を一旦微分し、
この微分された電気信号を零交差検出器に供給してパル
ス化する技術も提案されているが、この技術によれば、
低流速、流量域で得られる信号の対雑音比が劣化し、そ
の程好ましいものではない。

本考案は前記諸点に鑑みなされたものであり、その目的
とするところは、低流速、流量域から高流速、流量域ま
で正確な流速信号を得ることができ、重畳する低周波成
分を効果的に除去し得、流速、流量計測を正確に行い得
る流速、流量検出装置を提供することにある。

次に本考案による好ましい一具体例を図面に基づ゛いて
説明する。

図において、例えばサーミスタ等の感温素子からなる検
出器１は被計測流体が流される配管等に取り付けられて
おり、発生されるカルマン渦を検出して流速に比例した
周波数を有する流速信号としての電気信号２を出力する
。

信号２が供給される微分回路３は、コンデンサ４、演算
増幅器５、抵抗６、コンデンサ７及び電界効果トランジ
スタ８からなり、微分回路３において、トランジスタ８
のドレン−ソース間は可変抵抗として用いられてわり、
コンデンサ７は高域特性安定化用である。

トランジスタ８のドレン−ソース間の抵抗が最も高い値
に設定される際、微分回路３の周波数ｆ−利利得性特性
曲線９の如くなり、一方トランジスタ８のドレン−ソー
ス間の抵抗が最も低い値に設定される際、微分回路３の
ｆ−Ｇ特性は曲線１０の如くなる。

曲線９，１０において、微分特性を示す領域は傾斜部分
である。

演算増幅器５の出力は、演算増幅器１１、棚杭１２，１
３からなるシュミットトリガ回路１４に供給されており
、トリガ回路１４は、信号２が微分された信号１５をパ
ルス化してパルス信号１６を出力する。

シュミットトリガ回路１４からの信号１６が供給される
周波数−電圧変換器１７は、信号１６の周波数を電圧に
変換し、信号１６の周波数が高い場合には高電圧を、一
方低い場合には低電圧を出力する。

変換器１７からの電圧は、抵抗１８．１９及び演算増幅
器２０からなる反転増幅器２１により増幅反転されてト
ランジスタ８のゲートに供給されている。

トランジスタ８は、ゲートに加えられる電圧が高い際に
はドレン−ソース間の抵抗を低くする一方、電圧が低い
際には、ドレン−ソース間の抵抗を高くするように動作
する。

このように構成された流速、流量検出装置の動作を説明
する。

まず、高流速、流量を検出している際には、検出器１は
低周波成分が重畳された比較的高い周波数ｆ１を有する
信号２を微分回路３に供給し、信号２は微分回路３で微
分され、低周波成分が除去された信号１５として出力さ
れシュミットトリガ回路１４に供給される。

シュミットトリガ回路１４は信号１５を基準レベルで比
較してパルス化し、信号１６を出力する。

変換器１７は信号１６の周波数ｆ１を検出し、この周波
数に比例した電圧を出力する。

この場合、高流速、流量に基づく周波数ｆ１を信号１６
は有しているため、変換器１７からは比較的高い電圧が
出力され、この電圧は増幅器２１で反転増幅されてトラ
ンジスタ８のゲートに供給される。

ゲートに比較的大なる負の電圧が印加されると、トラン
ジスタ８のトレーソース間抵抗は実質的に大となり、信
号２に基づく電流はほとんどコンデンサ４を介して流れ
、信号２は微分回路３でほぼ完全に微分されて出力され
る。

従って、信号２に重畳している低周波成分は微分回路３
で略除去され、信号１５として微分回路３から出力され
、その後信号１５はシュミットトリガ回路１４で欠落な
くパルス化され出力される。

シュミットトリガ回路１４から出力される信号１６を流
速、流量表示器等に供給することにより流速、流量を正
確に得ることができる。

一方、低流速、流量を検出している際には、検出器１は
比較的低い周波数ｆ２を有する信号２を微分回路３に供
給し、信号２は微分回路３を介してシュミットトリガ回
路１４に供給されパルス化される。

パルス化された信号は変換器１７に入力され、この周波
数ｆ２が変換器１７で検出される。

低流速、流量に基づく周波数ｆ２を有する信号が供給さ
れると変換器１７は比較的低い電圧を出力し、この出力
電圧は、増幅器２１で反転増幅されてトランジスタ８の
ゲートに供給される。

ゲートに比較的小なる負の電圧が印加されると、トラン
ジスタ８のドレン−ソース間抵抗は小となり、信号２に
基づく電流はコンデンサ４に加えてトランジスタ８のド
レン−ソース間抵抗を介して流れ、この結果、信号２は
それ程微分されることなく、逆にトランジスタ８のドレ
ン−ソース間抵抗と抵抗６とに基づく増幅度で増幅され
て微分回路３から出力される。

従って、周波数が低い場合の信号２は実質的に増幅され
てシュミットトリガ回路１４に供給され、シュミットト
リガ回路１４でパルス化されて出力され、このパルス化
された信号１６は流速、流量を表示、計測する表示計測
器に供給される。

すなわち、検出器１からの信号の周波数が低い場合には
、微分回路３の微分特性は実質的に低減される。

尚、前記具体例では、周波数−電圧変換器を用いて供給
される信号の周波数を連続的に電圧に変換したが、これ
に代えて、基準信号発振器と、この発振器からの信号の
基準周波数と、微分回路からの信号の周波数とを比較す
る周波数比較器とを設け、この比較器からの比較結果信
号によりトランジスタ８のトレーソース間の抵抗抗を制
御し、低周波領域での微分回路３の微分特性を低減させ
るようにしてもよい。

前記の如く、本考案によれば、微分回路の特性を入力信
号の周波数に対応して変化させるため、例えば低周波成
分が重畳された高い周波数の入力信号から確実に低周波
成分を除去し得る上に、低い周波数の入力信号を微分す
ることなく増幅して出力し得、この結果、低周波領域で
のＳ／Ｎを向上し得ると共に信号の欠落を防止し得、正
確な流速、流量を検出し得、加えて計測領域を七分に拡
大し得る。

【図面の簡単な説明】 第１図は本考案による好ましい一具体例のブロック図、
第２図は第１図に示す具体例における各部の波形図、第
３図は第１図に示す微分回路の特性曲線図である。 １・・・・・・検出器、３・・・・・・微分回路、１７
・・・・・・周波数−電圧変換器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 流速を検出して流速に基づく周波数を有する流速信号を
   出力する検出器と、検出器からの流速信号を微分する微
   分回路と、流速信号の周波数を検出する周波数検出回路
   とからなり、周波数検出回路からの検出信号により微分
   回路の低周波領域の微分特性を低減するようにした流速
   ・流量検出装置。