JPS63238516A - 渦流量計 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、機関に用いる渦流量計に関し、特に、渦周
波数に重畳するノイズ成分を除去して正確かつ応答性よ
く渦周波数を選択できるようにしたものである。

〔従来の技術〕

従来、機関に用いる渦流量計に関しては流体中に配設さ
れた渦発生体の下流側に発注するカルマン渦列の流れを
横切って超音波を伝播させると、この超音波はカルマン
渦列の数に応じて位相変調される。この位相変調された
超音波を受波して電気信号に変換後波形整形して、位相
比較器の一方の入力端に加え、この位相比較器の他方の
入力端には、超音波発信子を励振する超音波発振回路の
出力の位相を電圧位相偏移回路で位相偏移した信号を入
力して位相比較を行い、位相同期をとってループフィル
タから位相復調出力を得るようにしており、このループ
フィルタの出力電圧に応じて電圧制御位相偏移回路ｉ超
音波発振回路の出力信号の位相偏移角を制御して位相比
較器に出力するようにしている。これにより、電圧制御
位相偏移回路の出力を超音波受信信号に同期させるよう
にしており、その結果、ループフィルタの出力はそのま
ま位相復調出力となるものである。

しかし、この場合には、超音波受信子が受ける信号以外
のノイズや流体の流れ方に起因する低周波のうねりによ
って渦周波数が乱される。

これを解決するために、本願の発明と同一出願人より出
願された以下に述べる「渦流量計」が提案されている。

この渦流量計は上記ループフィルタから得られる復調出
力、すなわち、渦周波数信号を第１の可変周波数フィル
タでバイパスした後、第２の可変周波数フィルタでロー
パスし、しかる後に波形整形および増幅回路で波形整形
および増幅してノイズを除去した所望の渦周波数信号を
出力するようにしている。

さらに、この渦周波数信号は周波数−電圧（以下、ｆ−
■という）変換回路に入力して、そこで周波数に応じた
電圧に変換し、この電圧により、第１．第２の可変周波
数フィルタの通過帯域を制御卸するようにしている。

これにより、第１．第２の可変周波数フィルタの通過帯
域がその都度渦周波数に応して設定することにより応答
性を高めかつ正確に渦周波数を選択でき、しかも不要ノ
イズを除去できる利点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、この場合、ノイズ領域の分布により出力
周波数の帯域が狭くなってしまい、渦周波数を完全に検
出できない場合がある。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、複数のノイズの発生領域に相関がなくても、十分
フィルタリングできる渦流量計を得ることを目的とする
。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る渦流量計は、被測定流体の流量に応動し
て生ずる渦信号を受けて、バイパスする第１の周波数可
変フィルタと、この第１の可変周波数フィルタと直列に
配列され、第１の可変周波数フィルタの出力をローパス
する第２の可変周波数フィルタと、この第２の周波数可
変フィルタの出力を波形整形および増幅する波形整形増
幅回路と、この波形整形増幅回路から出力される渦周波
数出力を電圧に変換して第１．第２の周波数可変フィル
タの通過帯域を制御する周波数−電圧変換回路と、この
周波数−電圧変換回路の出力電圧が所定値に達すると第
２の可変周波数フィルタの通過帯域を固定させるクリッ
プ回路を設けたものである。

（作　用〕 この発明においては、被測定流体の流量に応動して生ず
る渦信号を第１の周波数可変フィルタに導入して周波数
の高い成分のみをバイパスして第２の周波数可変フィル
タで周波数の低い成分のみを通過してノイズ成分を除去
した渦信号成分のみを抽出し、この渦信号成分を波形整
形および増幅して所望の渦信号を出力し、この渦信号の
周波数に対応する電圧を周波数−電圧変換回路で変換し
、この電圧で第１．第２の周波数可変フィルタの通過帯
域を制御するとともに、この電圧が所定電圧に達すると
クリップ回路により第２の周波数可変フィルタの通過帯
域を固定して高周波域をフラット領域とする。

〔実施例〕

以下、この発明の渦流量計の実施例について図面に基づ
き説明する。第１図はその一実施例の構成を示すブロッ
ク図である。

第１図において、流量計１には渦発生体２が設けられて
おり、この渦発生体２の下流側にカルマン渦列３が発生
するようになっており、流量計１を介してカルマン渦列
３の発生する個所に対応して超音波発信子４、超音波受
信子５が配設されている。

超音波発信子４は超音波発振回路６の出力信号で励振さ
れるようになっており、この出力信号で超音波発信子４
が励磁されることにより、超音波が流量計１を経て超音
波受信子５で受波されるようになっている。この際、超
音波はカルマン渦列３により位相変調される。

この位相変調された超音波は上述のように、超音波受信
子５で受波され、そこで電気信号に変換された後波形整
形され、さらに位相比較器に送られる。

一方、超音波発振回路６の出力は電圧制御位相偏移回路
７に送られる。この電圧制御位相偏移回路７はループフ
ィルタ１０の出力電圧により、超音波発振回路６の出力
の位相偏移を行って位相比較器９に出力するようになっ
ている。

位相比較器９と、ループフィルタ１０と、超音波発振回
路６とにより位相同期ループを構成しており、このルー
プフィルタ１０の出力により電圧制御位相偏移回路７の
出力が波形整形回路８の出力、すなわち、超音波受信信
号と同期され、ループフィルタ１０から位相復調出力が
得られ、かくして、被測定流体の流量に応動して生ずる
渦信号の検出手段を構成することになる。

位相比較器９の出力はループフィルタ１０に入力される
とともに、ローパスフィルタ１１を介して第１の周波数
可変フィルタ１２にも人力されるようになっている。

この第１の周波数可変フィルタ１２はバイパスフィルタ
であり、周波数の高い成分を通過するものである。第１
の周波数可変フィルタ１２の出力は第２の周波数可変フ
ィルタ１３に入力されるようになっている。

すなわち、第１の周波数可変フィルタ１２と第２の周波
数可変フィルタ１３は直列に接続されている。第２の周
波数可変フィルタ１３はローパスフィルタとなっており
、周波数の低い成分を通過するものである。

この第２の周波数可変フィルタ１３の出力は波形整形増
幅回路１４を経て渦周波数信号が出力されるようになっ
ている。この渦周波数信号は周波数−電圧（以下、ｆ−
Ｖという）変換回路１５にも入力されるようになってい
る。

このｆ−Ｖ変換回路１５は周波数に対応する電圧を得る
ものであり、その出力電圧を第１の周波数可変フィルタ
１２、第２の周波数可変フィルタ１３に印加し、これら
の第１．第２の周波数可変フィルタ１２．１３の通過帯
域を制御するようになっている。

以上までの構成は上記〔発明が解決しようとする問題点
〕の欄で述べた本願の発明と同一出願人により出願され
た「渦流量計」の構成と同じであり、以下に述べる部分
がこの発明の特徴をなす部分である。

すなわち、ｆ−Ｖ変換回路１５の出力電圧はクリップ回
路１６の入力端に加えるようになっている。このクリッ
プ回路１６は、ｆ−■変換回路１６の出力電圧が所定電
圧に達すると、第２の周波数可変フィルタ１３の通過帯
域を固定してこの通過帯域の高周波域にフラット領域を
設けるものである。

次に、この発明の動作について説明するが、その説明に
際し、この発明の特徴となる部分を主体に述べる。流量
計１に流れる被測定流体の流量に応して生ずる渦信号、
すなわち、位相復調信号はローパスフィルタ１１を介し
て、第１の周波数可変フィルタ１２に入力される。

この第１の周波数可変フィルタ１２はバイパスフィルタ
であり、ローパスフィルタ１１の出力信号のうち、周波
数の高い成分を通過して第２の周波数可変フィルタ１３
に送出する。第２の周波数可変フィルタ１３はローパス
フィルタであり、周波数の低い成分を通過して波形整形
増幅回路１４に出力する。

第２図は第１．第２の周波数可変フィルタ１２゜１３の
出力周波数対通過周波数の関係を示す図である。この第
２図において、ｒＬは第１の周波数可変フィルタ１２の
通過周波数の下限を示し、ｆｕは第２の周波数可変フィ
ルタ１３の通過周波数の上限を示すものである。この下
限の通過周波数ｆＬと上限の通過周波数ｆｕとの間が第
１．第２の周波数可変フィルタ１２．１３の通過帯域と
なる。

したがって、バイパスフィルタとなる第１の周波数可変
フィルタ１２はその下限の通過周波数ｆＬ以下の周波数
の第１ノイズＮｌ成分を除去し、また、ローパスフィル
タとなる第２の周波数可変フィルタ１３により、その上
限の通過周波数ｆｕ以上の周波数の第２のノイズＮ２、
第３のノイズＮ３は除去されることになる。

この第１のノイズＮｌ−第３のノイズＮ３は、いずれも
機関のノイズであり、第１のノイズＮ１は空気の流れの
脈動によって生ずる比較的周波数の低いノイズである。

第２のノイズＮ２は空気が空気弁を通過するときに発生
するいわゆる風切音にて生ずる出力周波数の低い、すな
わち、流量の少ないときの比較的高周波のノイズである
。

さらに、第３のノイズＮ３はターボチャージなどの作動
時に発生する出力周波数の高い、すなわち、流量の多い
ときの比較的高周波のノイズである。機関によっては、
これらの第１ないし第３のノイズＮ１〜Ｎ３は発生領域
が変動する。

一方、空気流量も機関の瞬時の挙動によって変動してい
るため、渦周波数の帯域幅は相当広くとる必要がある。

このために図示の実施例のごとく、第１．第２の周波数
可変フィルタ１２．１３を組み合わせているものである
。

このような第１．第２の周波数可変フィルタ１２゜１３
を通過した渦周波数信号は波形整形増幅回路１４で波形
整形および増幅されて渦周波数信号が出力される。これ
と同時に、この渦周波数信号はｆ−Ｖ変換回路１５でそ
の周波数に対応した電圧に変換され、この電圧により第
１．第２の周波数可変フィルタ１２．１３の通過帯域が
制御される。

これにより、第１．第２の周波数可変フィルタの通過帯
域が変わり、第２図の斜線を施して示す通過帯域の幅が
変化することになる。これはとりもなおさず、流量計１
以外のセンサや制御系を用いる必要なく、渦周波数に重
畳されるノイズ成分を渦信号の検出手段の正しい出力を
基に除去することになる。

さらに、第３のノイズＮ３を十分に除去できる値に第２
の周波数可変フィルタ１３の定数を決定すると（第２図
のｆ　ｕｓの２点鎖線で示す）、すでに〔発明が解決し
ようとする問題点〕の欄で述べたように、第２の周波数
可変フィルタ１３の出力周波数の通過帯域が狭くなって
いる。

一方、第２のノイズＮ２を除去し、かつ第２の周波数可
変フィルタの出力周波数の通過帯域も十分にあるように
、第２の周波数可変フィルタ１３のフィルタ定数を決定
すると、第３のノイズＮ３が除去できなくなる（第３の
ノイズＮ３内の点線）。

しかし、この発明では、クリップ回路１６が設けられて
おり、このクリップ回路１６により、ｆ−Ｖ変換回路１
５の出力電圧が所定レベルになると、第２の周波数可変
フィルタ１３の通過帯域を固定して、この通過帯域の高
周波域にフラット領域を設ける。これにより、第３のノ
イズＮ３も確実に除去できることになる。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、渦信号の検出出力をバ
イパスする第１の周波数可変フィルタとローパスする第
２の周波数可変フィルタを通過させ、その出力周波数に
対応する電圧で第１．第２の周波数可変フィルタの通過
帯域を制御するとともに、この電圧が所定電圧になると
クリップ回路で第２の周波数可変フィルタの通過帯域を
固定するようにしたので、流量計以外のセンサや制御系
を用いることなく、渦周波数に重畳する複数のノイズの
発生領域に相関がなくても十分ノイズ成分を除去でき、
正確かつ応答性よく、しかも安価に所望の渦周波数を選
択できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の渦流量計の一実施例のブロック図、
第２図は同上実施例における第１および第２の周波数可
変フィルタの出力周波数対通過周波数の関係を示す図で
ある。 ■・・・流量計、２・・・渦発生体、３・・・カルマン
渦列、４・・・超音波発信子、５・・・超音波受信子、
６・・・超音波発振回路、７・・・電圧制御位相偏移回
路、８・・・波形整形回路、９・・・位相比較器、１０
・・・ループフィルタ、１１・・・ローパスフィルタ、
１２・・・第１の周波数可変フィルタ、１３・・・第２
の周波数可変フィルタ、１４・・・波形整形増幅回路、
１５・・・ｆ−Ｖ変換回路、１６・・・クリップ回路。 代理人　　　　大　　岩　　増　　雄 第２因 出力屑坂奪父

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被測定流体の流量に応動して生ずる渦信号を検出する渦
   信号検出手段、この渦信号検出手段の出力信号の周波数
   の高い成分を通過させる第１の周波数可変フィルタ、こ
   の第１の周波数可変フィルタの出力周波数の低い成分を
   通過させる第２の周波数可変フィルタ、この第２の周波
   数可変フィルタの出力を波形整形および増幅して渦周波
   数信号を出力する波形整形および増幅回路、上記渦周波
   数信号の周波数に対応して電圧を出力してこの電圧によ
   り上記第１および第２の周波数可変フィルタの通過帯域
   を制御する周波数−電圧変換回路、この周波数−電圧変
   換回路の出力電圧が所定電圧に達すると上記第２の周波
   数可変フィルタ回路の通過帯域を固定するクリップ回路
   を備えてなる渦流量計。