JPS6159214A - カルマン渦流量計 - Google Patents
カルマン渦流量計Info
- Publication number
- JPS6159214A JPS6159214A JP59182277A JP18227784A JPS6159214A JP S6159214 A JPS6159214 A JP S6159214A JP 59182277 A JP59182277 A JP 59182277A JP 18227784 A JP18227784 A JP 18227784A JP S6159214 A JPS6159214 A JP S6159214A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vortex
- karman
- signal
- fluid flow
- signals
- 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
- G01F1/3287—Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl circuits therefor
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、例えば自動車用エンジンの吸入空気流量を測
定するカルマン渦流量計に関するものである。
定するカルマン渦流量計に関するものである。
近年、自動車用エンジンにおいては吸入空気流量に対応
して燃料量を電磁式燃料噴射弁の開弁時間を制御し増減
する電子制御式のエンジンが採用されており、この場合
、吸入空気流量の正確な測定が求められ、種々の吸入空
気流量測定装置が開発されている。そして、その吸入空
気流量測定装置の一つとしてカルマン渦流量計がある。
して燃料量を電磁式燃料噴射弁の開弁時間を制御し増減
する電子制御式のエンジンが採用されており、この場合
、吸入空気流量の正確な測定が求められ、種々の吸入空
気流量測定装置が開発されている。そして、その吸入空
気流量測定装置の一つとしてカルマン渦流量計がある。
ここで従来のカルマン渦流量計について図面を用いて述
べる。
べる。
第２図はカルマン渦の発生状況を示す図であり、流体が
流通する流路管１の略中夫に流体流に対向して渦発生体
２が設けられており、この渦発生体２の下流側には流体
流量に比例した周波数のカルマン渦３が発生する。そし
て、このカルマン渦３の発生周波数を計測することによ
り、流体流量が測定される。
流通する流路管１の略中夫に流体流に対向して渦発生体
２が設けられており、この渦発生体２の下流側には流体
流量に比例した周波数のカルマン渦３が発生する。そし
て、このカルマン渦３の発生周波数を計測することによ
り、流体流量が測定される。
カルマン渦３の発生周波数を計測する方式は種々あるが
、その一つとして渦発生体２の下流域に熱線１１を設け
る方式がある。これは、電流で定温度に加熱された熱線
１１が渦発生体２の下流側で発生するカルマン渦３によ
り冷却されて、その電流値がカルマン渦３の発生周波数
に同期して変化しており、この電流値変化の周波数を計
測することで、流体流量が測定できる。詳しくは、熱線
１１の電流値変化を電圧信号に変換し、この電圧信号を
比較回路にである比較電圧と比較することで、カルマン
渦３の発注に同期したパルス信号を得る。そしてこのパ
ルス信号の周波数を計数して、流体流量が測定される。
、その一つとして渦発生体２の下流域に熱線１１を設け
る方式がある。これは、電流で定温度に加熱された熱線
１１が渦発生体２の下流側で発生するカルマン渦３によ
り冷却されて、その電流値がカルマン渦３の発生周波数
に同期して変化しており、この電流値変化の周波数を計
測することで、流体流量が測定できる。詳しくは、熱線
１１の電流値変化を電圧信号に変換し、この電圧信号を
比較回路にである比較電圧と比較することで、カルマン
渦３の発注に同期したパルス信号を得る。そしてこのパ
ルス信号の周波数を計数して、流体流量が測定される。
上述した従来のカルマン渦流歪計のカルマン渦３の発生
周波数を計測する方式では、上記比較電圧として固定し
た比較電圧を用いており、計測する流体流が比較的安定
した状態にある時は、カルマン渦３も安定しており、熱
線１１から得られる電圧信号も安定しているが、流体流
が不安定な状態である時は、カルマン渦３の生成も不安
定となり、熱線１１から得られる電圧信号は第３図に示
すごとく低周波のゆらぎ成分を含んだ電圧信号Ａとなり
、このような電圧信号Ａを比較回路にて固定比較電圧Ｖ
Ｒと比較して出力されるパルス信号Ｂは、電圧ｆｇ号Ａ
に含まれたカルマン渦３の発生を示す信号成分の一部が
間引きされた信号となっ −て示され、誤った流量信号
となるという問題点がある。
周波数を計測する方式では、上記比較電圧として固定し
た比較電圧を用いており、計測する流体流が比較的安定
した状態にある時は、カルマン渦３も安定しており、熱
線１１から得られる電圧信号も安定しているが、流体流
が不安定な状態である時は、カルマン渦３の生成も不安
定となり、熱線１１から得られる電圧信号は第３図に示
すごとく低周波のゆらぎ成分を含んだ電圧信号Ａとなり
、このような電圧信号Ａを比較回路にて固定比較電圧Ｖ
Ｒと比較して出力されるパルス信号Ｂは、電圧ｆｇ号Ａ
に含まれたカルマン渦３の発生を示す信号成分の一部が
間引きされた信号となっ −て示され、誤った流量信号
となるという問題点がある。
このような問題点に対して特開昭５５−１１３９１１号
公報に一解決手法が示されている。
公報に一解決手法が示されている。
本発明の目的とするところは、測定する流体流が不安定
な状態であっても、カルマン渦の発生周波数に同期した
安定したパルス信号が得られ、正確な流量測定のできる
カルマン渦流量計を提供することにある。
な状態であっても、カルマン渦の発生周波数に同期した
安定したパルス信号が得られ、正確な流量測定のできる
カルマン渦流量計を提供することにある。
上記の問題点を解決するために、本発明においては、流
体流路中に流体流に対向して設けられる渦発生体の近傍
に流体流量に応じて発生するカルマン渦を検出して電気
信号を出力する渦検出器と、この渦検出器より出力され
る電気信号を位相の異なる２個の信号とする位相変換回
路と、この位相変換回路より出力される２個の信号を入
力し、この２個の信号を比較してカルマン渦発生に同期
したパルス信号を出力する比較回路とを備えたカル 。
体流路中に流体流に対向して設けられる渦発生体の近傍
に流体流量に応じて発生するカルマン渦を検出して電気
信号を出力する渦検出器と、この渦検出器より出力され
る電気信号を位相の異なる２個の信号とする位相変換回
路と、この位相変換回路より出力される２個の信号を入
力し、この２個の信号を比較してカルマン渦発生に同期
したパルス信号を出力する比較回路とを備えたカル 。
マン渦流量計としている。
以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。
第２図に示すごとく、流路管１中には渦発生体２が流路
管１の略中央に図中矢印で示す流体流に対向して設けら
れており、この渦発生体２の下流側には流体流量に比例
した周波数でカルマン渦３が規則的に発生する。また渦
発生体２の下流側にはカルマン渦３の発生を検出する渦
検出器をなす白金等の径が５〜３０μｍ程度の細線の熱
線１１が設けられており、カルマン渦３による流速の変
化が熱線１１を冷却し熱線１１の電流値を増す。
管１の略中央に図中矢印で示す流体流に対向して設けら
れており、この渦発生体２の下流側には流体流量に比例
した周波数でカルマン渦３が規則的に発生する。また渦
発生体２の下流側にはカルマン渦３の発生を検出する渦
検出器をなす白金等の径が５〜３０μｍ程度の細線の熱
線１１が設けられており、カルマン渦３による流速の変
化が熱線１１を冷却し熱線１１の電流値を増す。
この熱線１１は第１図図示の信号処理回路中のプリフジ
回路１０を他の固定抵抗とともに構成し、制御回路２０
の差動増幅！５２１に熱線１１の電流値変化によるブリ
ッジ回路１０の不平衡電圧が人力される。また差動増幅
器２１の出力信号はトランジスタ２２に入力されて、ト
ランジスタ２２は熱線１１の温度を一定温になるよう電
流供給を行う。そしてこのトランジスタ２２より出力さ
れる信号は熱線１１の冷熱に応じたものであり、カルマ
ン渦３の発生周波数と同期した渦信号２０ａである。
回路１０を他の固定抵抗とともに構成し、制御回路２０
の差動増幅！５２１に熱線１１の電流値変化によるブリ
ッジ回路１０の不平衡電圧が人力される。また差動増幅
器２１の出力信号はトランジスタ２２に入力されて、ト
ランジスタ２２は熱線１１の温度を一定温になるよう電
流供給を行う。そしてこのトランジスタ２２より出力さ
れる信号は熱線１１の冷熱に応じたものであり、カルマ
ン渦３の発生周波数と同期した渦信号２０ａである。
この制御回路２０の渦信号２０ａは増幅回路３０の交流
増幅器３１に入力されており、交流増幅器３１は所定の
振幅を有する信号３０ａを出力する。この信号３０ａは
位相変換回路４０及び５０に入力されて互いに異なる位
相を有する信号４０ａ及び５０ａとし゛て出力される。
増幅器３１に入力されており、交流増幅器３１は所定の
振幅を有する信号３０ａを出力する。この信号３０ａは
位相変換回路４０及び５０に入力されて互いに異なる位
相を有する信号４０ａ及び５０ａとし゛て出力される。
この位相変換回路４０及び５０は各々抵抗Ｒ４、コンデ
ンサＣ４及び抵抗Ｒ５、コンデンサＣ５により構成され
る積分回路を用いており、その位相特性は第４図のＣ及
びＤに示される特性を有している。なお両値相変換回路
４０．５０の位相差θは５°〜ｌＯ。
ンサＣ４及び抵抗Ｒ５、コンデンサＣ５により構成され
る積分回路を用いており、その位相特性は第４図のＣ及
びＤに示される特性を有している。なお両値相変換回路
４０．５０の位相差θは５°〜ｌＯ。
にすることが望ましい。
位相変換回路４０及び５０にて出力された信号４０ａ及
び５０ａは比較回路６０のコンパレータ６１に入力され
両信号を比較し、パルス信号６０ａに変換し出力する。
び５０ａは比較回路６０のコンパレータ６１に入力され
両信号を比較し、パルス信号６０ａに変換し出力する。
上記の構成において、流路管１中の流体流の状態が不安
定なものであると、前述したようにカルマン渦３のでき
方も不安定で、カルマン渦３の発生に伴なう流体の変位
も不規則となって、熱線１１にて検出され、制御回路２
０の渦信号２０ａは低周波のゆらぎ成分を含んだ信号と
なって、増幅回路３０の交流増幅器３１からの出力信号
３０ａは第５図のＡに示すような波形となる。
定なものであると、前述したようにカルマン渦３のでき
方も不安定で、カルマン渦３の発生に伴なう流体の変位
も不規則となって、熱線１１にて検出され、制御回路２
０の渦信号２０ａは低周波のゆらぎ成分を含んだ信号と
なって、増幅回路３０の交流増幅器３１からの出力信号
３０ａは第５図のＡに示すような波形となる。
第５図のＡに示される信号３０ａが位相変換回路４０及
び５０に入力され信号４０ａ及び５０ａとなり、信号４
０ａと信号５０ａとの間には所定の位相差θが与えられ
ており、第５図に示すごとく、同一の波形が位相差θ分
だけずれている。そしてこの信号４０ａ及び５０ａが比
較回路６０のコンパレータ６１に入力されると、第５図
に示されるように、信号５（ｌａが信号４０ａを上回っ
ている時を矩形波に変換しパルス信号６０ａを出力する
。
び５０に入力され信号４０ａ及び５０ａとなり、信号４
０ａと信号５０ａとの間には所定の位相差θが与えられ
ており、第５図に示すごとく、同一の波形が位相差θ分
だけずれている。そしてこの信号４０ａ及び５０ａが比
較回路６０のコンパレータ６１に入力されると、第５図
に示されるように、信号５（ｌａが信号４０ａを上回っ
ている時を矩形波に変換しパルス信号６０ａを出力する
。
従って、この場合信号４０ａが信号５０ａに対する比較
電圧の働きをしていることになり、信号５０ａと信号５
０ａの比較電圧の働きをする信号４０ａとがともに信号
３０ａ、つまりカルマン渦３の発生周波数に応じた信号
から作られているので、信号４０ａは信号５０ａを必ず
追従し、流体流の不安定状態による渦信号２０ａの低周
波のゆらぎ成分が無視できるようになり、カルマン渦３
の発生周波数に対応したパルス信号６０ａが出力される
ようになる。
電圧の働きをしていることになり、信号５０ａと信号５
０ａの比較電圧の働きをする信号４０ａとがともに信号
３０ａ、つまりカルマン渦３の発生周波数に応じた信号
から作られているので、信号４０ａは信号５０ａを必ず
追従し、流体流の不安定状態による渦信号２０ａの低周
波のゆらぎ成分が無視できるようになり、カルマン渦３
の発生周波数に対応したパルス信号６０ａが出力される
ようになる。
なお、上述の実施例においては渦検出器として熱線１１
を用いていたが、カルマン渦３の発生を電気信号に変換
する検出器、例えば渦発生体２の下流側の圧力変動を電
気信号に変換する検出器等を用いてもかまわない。
を用いていたが、カルマン渦３の発生を電気信号に変換
する検出器、例えば渦発生体２の下流側の圧力変動を電
気信号に変換する検出器等を用いてもかまわない。
また、本実施例では積分回路を位相変換回路４９ａ、５
０ａに採用していたが微分回路を採用してもかまわない
、また積分・微分回路一段の位相変化９０°に対し周波
数の変化はほぼ１００倍であるから、広い範囲の周波数
域をカバーするためには必要に応じて回路を複数個設け
ればよい。
０ａに採用していたが微分回路を採用してもかまわない
、また積分・微分回路一段の位相変化９０°に対し周波
数の変化はほぼ１００倍であるから、広い範囲の周波数
域をカバーするためには必要に応じて回路を複数個設け
ればよい。
また、本実施例では熱線１１の配置する位置を渦発生体
２の下流側としていたが、カルマン渦３の発生状態が検
出される位置ならばどこであってもかまわない。
２の下流側としていたが、カルマン渦３の発生状態が検
出される位置ならばどこであってもかまわない。
以上述べてきたように本発明においては、流体流路中に
流体流に対向して設けられる渦発生体の近傍に流体流量
に応じて発生ずるカルマン渦を検出して電気信号を出力
する渦検出器と、この渦検出器より出力される電気信号
を位相の異なる２個の信号とする位相変換回路と、この
位相変換回路より出力される２個の信号を入力し、この
２個の信号を比較してカルマン渦発生に同期したパルス
信号を出力する比較回路とを備えたカルマン渦流量計と
したことから、渦検出器からの電気信号が位相変換回路
に入力されると、位相変換回路にて出力される２個の信
号の間の位相差によるずれがカルマン渦発生に同期して
生じるので、このずれを比較回路が検出してカルマン渦
発生に応じたパルス信号を確実に出力するようになり、
また渦検出器より出力される電気信号に乱れがあっても
、位相変換回路より出力される２個の信号の位相差によ
るずれを比較回路にて検出するので、渦検出器より出力
される電気信号の乱れは無視され、従って流体流が不安
定な状態であっても比較回路からはカルマン渦発生に同
期した安定したパルス信号が得られるようになることよ
り、正確な流体流量測定が確実に得られるようになると
いう優れた効果がある。
流体流に対向して設けられる渦発生体の近傍に流体流量
に応じて発生ずるカルマン渦を検出して電気信号を出力
する渦検出器と、この渦検出器より出力される電気信号
を位相の異なる２個の信号とする位相変換回路と、この
位相変換回路より出力される２個の信号を入力し、この
２個の信号を比較してカルマン渦発生に同期したパルス
信号を出力する比較回路とを備えたカルマン渦流量計と
したことから、渦検出器からの電気信号が位相変換回路
に入力されると、位相変換回路にて出力される２個の信
号の間の位相差によるずれがカルマン渦発生に同期して
生じるので、このずれを比較回路が検出してカルマン渦
発生に応じたパルス信号を確実に出力するようになり、
また渦検出器より出力される電気信号に乱れがあっても
、位相変換回路より出力される２個の信号の位相差によ
るずれを比較回路にて検出するので、渦検出器より出力
される電気信号の乱れは無視され、従って流体流が不安
定な状態であっても比較回路からはカルマン渦発生に同
期した安定したパルス信号が得られるようになることよ
り、正確な流体流量測定が確実に得られるようになると
いう優れた効果がある。
第１図は、本発明の一実施例の要部を示す回路図、第２
図は、流体流路内のカルマン渦発生状況を示す図、第３
図は、従来の検出方式を示す説明図、第４図は、第１図
中の位相変換回路の位相特性を示す特性図、第５図は、
第１図番部の出力波形を示す波形図である。 ｌ・・・流路管、２・・・渦発生体、３・・・カルマン
渦、１１・・・熱線、２０ａ・・・渦信号、４０．５０
・・・位相変換回路、４０ａ、５０ａ・・・位相変換さ
れた信号、６０・・・比較回路、６０ａ・・・パルス信
号。
図は、流体流路内のカルマン渦発生状況を示す図、第３
図は、従来の検出方式を示す説明図、第４図は、第１図
中の位相変換回路の位相特性を示す特性図、第５図は、
第１図番部の出力波形を示す波形図である。 ｌ・・・流路管、２・・・渦発生体、３・・・カルマン
渦、１１・・・熱線、２０ａ・・・渦信号、４０．５０
・・・位相変換回路、４０ａ、５０ａ・・・位相変換さ
れた信号、６０・・・比較回路、６０ａ・・・パルス信
号。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 流体流路中に流体流に対向して設けられる渦発生体の
近傍に流体流量に応じて発生するカルマン渦を検出して
電気信号を出力する渦検出器と、前記渦検出器より出力
される電気信号を位相の異なる２個の信号とする位相変
換回路と、 前記位相変換回路より出力される２個の信号を入力し、
この２個の信号を比較してカルマン渦発生に同期したパ
ルス信号を出力する比較回路とを具備したことを特徴と
するカルマン渦流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59182277A JPS6159214A (ja) | 1984-08-30 | 1984-08-30 | カルマン渦流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59182277A JPS6159214A (ja) | 1984-08-30 | 1984-08-30 | カルマン渦流量計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6159214A true JPS6159214A (ja) | 1986-03-26 |
Family
ID=16115451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59182277A Pending JPS6159214A (ja) | 1984-08-30 | 1984-08-30 | カルマン渦流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6159214A (ja) |
-
1984
- 1984-08-30 JP JP59182277A patent/JPS6159214A/ja active Pending
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