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JPS6128095B2 - - Google Patents
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JPS6128095B2 - - Google Patents

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JPS6128095B2
JPS6128095B2 JP666678A JP666678A JPS6128095B2 JP S6128095 B2 JPS6128095 B2 JP S6128095B2 JP 666678 A JP666678 A JP 666678A JP 666678 A JP666678 A JP 666678A JP S6128095 B2 JPS6128095 B2 JP S6128095B2
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JP
Japan
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electrodes
electrode
flow
sensor
energized
Prior art date
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JP666678A
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Japanese (ja)
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JPS53108497A (en
Inventor
Eru Dechen Ronarudo
Jii Gurimarudei Furanku
Ii Nyuuton Robaato
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Auburn International Inc
Original Assignee
Auburn International Inc
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Publication date
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Publication of JPS53108497A publication Critical patent/JPS53108497A/en
Publication of JPS6128095B2 publication Critical patent/JPS6128095B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、燃料や油の圧送又は固体粒子の空気
搬送において生じる如き液体(非導電性)および
蒸気又は固体(非導電性)および気体の相対的画
分測定に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to the relative fraction measurement of liquids (non-conductive) and vapors or solids (non-conductive) and gases, such as those occurring in the pumping of fuels or oils or the pneumatic conveyance of solid particles.

先行技術においては最も実際的な用途において
導管の断面における蒸気と液体又は固体と気体の
非均質特性の有効な取扱いができないと云う問題
に対する多くの機械的および電気的な方法による
試みが含まれている。
The prior art includes many attempts by mechanical and electrical methods to address the problem of inability to effectively deal with the non-homogeneous properties of vapor and liquid or solid and gas in the cross section of a conduit in most practical applications. There is.

本発明の目的は、このような混合物の非均質断
面を有効に取扱う混合流における非導電性の気体
と固体の画分の測定又は蒸気と液体の画分の測定
提供にある。
It is an object of the invention to provide a measurement of non-conducting gas and solid fractions or of vapor and liquid fractions in a mixed stream which deals effectively with the non-homogeneous cross-section of such mixtures.

本発明の別の目的は、環状流れの渦巻効果によ
り悪影響を受けずに導管の比較的短い距離におけ
る測定を行う事にある。
Another object of the invention is to perform measurements over relatively short distances of the conduit without being adversely affected by the swirl effects of the annular flow.

前記目的の1つ以上に一致する有効な方法を与
える長期に信頼のおける寿命操作において、熱的
膨張及び収縮及び圧力の如き環境条件下で取扱う
長寿命の装置を提供することにある。
It is an object of the present invention to provide a long-life device that handles environmental conditions such as thermal expansion and contraction and pressure in long-term reliable lifetime operation that provides an effective method to meet one or more of the above objectives.

本発明の他の目的は、前述の各目的の1つ以上
に一致して測定する装置に対して最少限度の撹乱
状態を生じる簡単な構造の提供にある。
Another object of the present invention is to provide a simple structure that produces minimal disturbances to a measuring device consistent with one or more of the aforementioned objectives.

本発明の他の目的は、前述の各目的の1つ以上
に一致する不適正な読みの根源(ソース)を排除
する事にある。
Another object of the invention is to eliminate sources of incorrect readings that meet one or more of the aforementioned objects.

本発明の更に他の目的は、前記の各目的の1つ
以上に一致する経済的な装置の提供にある。
Yet another object of the invention is to provide an economical device that meets one or more of the above objectives.

本発明によれば、キヤパシタンス測定が分散さ
れ望ましくは重複しない順序で測定されるべき流
れの断面について順次実施される。そして、各シ
ーケンス・ステツプは、加算されるべき測定の目
的のために固体又は液体が実質的に静止するよう
に、センサーを通る流速に関して大きい速度でキ
ヤパシタンス測定励起高周波を論理的にカウント
する事により制御される。このキヤパシタンス測
定に用いられる励起の周波数は10乃至100KHz、
望ましくは30KHz(一般的な電力の周波数よりも
高いが無線周波数よりは低い)である。多くの電
極の組からなるセンサー素子は流体の流れに電圧
の場を与え、そのキヤパシタンスに応答する。セ
ンサーからの加算されて変更するキヤパシタンス
の応答電流は増巾され固体又は液体の百分率でメ
ータに表示される電圧信号に変換される。キヤパ
シタンス測定のための電極は、望ましくは導管を
破る事なくあるいは流体の流れに侵入したり流れ
を乱したり触れたりする事なく、モニターされる
導管の流動物質の周囲に指向された周囲のプレー
ト列である事が望ましい。
According to the invention, capacitance measurements are carried out sequentially on the flow sections to be measured in a distributed and preferably non-overlapping order. Each sequence step then logically counts the capacitance measurement excitation frequency at a large velocity with respect to the flow rate through the sensor so that the solid or liquid is substantially stationary for the purpose of the measurement to be summed. controlled. The excitation frequency used for this capacitance measurement is 10 to 100KHz,
Preferably it is 30KHz (higher than typical power frequencies but lower than radio frequencies). A sensor element consisting of a number of sets of electrodes applies a voltage field to the fluid flow and responds to its capacitance. The summed and changing capacitance response current from the sensor is amplified and converted to a voltage signal displayed on the meter in percent solid or liquid. The electrodes for capacitance measurements are placed on a peripheral plate oriented around the flowing material of the conduit to be monitored, preferably without breaking the conduit or penetrating, disturbing or touching the fluid flow. Preferably in a row.

流動管の電気的に透過性(非導電性)の部分を
用いる事により、センサーは流動管の外側から目
的とするモニター作用を行う事ができる。センサ
ーのハウジングは、流動管の外周部の周囲を把持
する1対の半円形のチユーブからなる事が望まし
い。各半円形部は、内表面上のセンサー・プレー
トと介在する絶縁層と外側の接地用平面を有する
積層組立体からなる。この接地平面は各センサ
ー・プレートに対する電気的接続がこれを介して
行われる同軸型のコネクタを有する。
By using an electrically transparent (non-conductive) portion of the flow tube, the sensor can perform its intended monitoring from outside the flow tube. Preferably, the sensor housing comprises a pair of semicircular tubes that grip around the outer periphery of the flow tube. Each semicircle consists of a laminate assembly having a sensor plate on an inner surface, an intervening insulating layer, and an outer ground plane. This ground plane has a coaxial type connector through which electrical connections to each sensor plate are made.

このようにセンサーは、本装置におけるいくつ
かの個所をモニターするため、又現場配管に対し
て完全に外側になるように容易に移動可能であ
る。現地の操作を阻害する事なく携帯機能が確保
され修理が可能になる。更に、流動装置の外側か
ら流動物質をモニターするこの能力は、センサー
の材料および作用に関して非常に経済的かつ信頼
のおけるセンサーを提供するものである。
The sensor is thus easily movable to monitor several locations in the device and to be completely external to the field piping. Mobile functionality is secured and repairs can be made without interfering with on-site operations. Furthermore, this ability to monitor the flow material from outside the flow device provides a sensor that is very economical and reliable in terms of sensor materials and operation.

この発明は混合相の非導電性流体又は非導電性
粒子と気体の混合流れの相画分を測定するための
方法及び装置を特徴ずける。相画分は、測定され
る混合相流体の気相対液相の相対量、又は非導電
性粒子の混合流れの気体対固体の相対量を示す。
The invention features a method and apparatus for measuring the phase fraction of a mixed phase non-conductive fluid or mixed stream of non-conductive particles and gas. Phase fraction indicates the relative amount of gas versus liquid phase of a mixed phase fluid being measured, or the relative amount of gas versus solids of a mixed flow of non-conductive particles.

以下に述べるように、測定は10〜100KHzの範
囲の交流電圧で回転電界を与えることにより、流
路の断面の中で重なるいくつかの分配された方向
で行なわれるキヤパシタンス測定である。回転電
界によつて生じるキヤパシタンス測定は、液体又
は固体相画方に比例し、そして単一体からの減算
により、気相画分に比例する。回転電界は測定さ
れるべき断面の周辺、流れ断面を制限するプレー
ト構造及び絶縁のまわりに等しく離隔された6つ
のプレートの電気的位置を順次回転するこことに
より生成される。
As described below, the measurements are capacitance measurements performed in several overlapping distributed directions within the cross-section of the channel by applying a rotating electric field with an alternating voltage in the range of 10-100 KHz. The capacitance measurement produced by the rotating electric field is proportional to the liquid or solid phase fraction and, by subtraction from the unity, to the gas phase fraction. A rotating electric field is generated by sequentially rotating the electrical positions of six equally spaced plates around the cross section to be measured, the plate structure limiting the flow cross section, and the insulation.

添付図面は市販のオーバーン・インターナショ
ナル(Auburn International)社のモデル1000装
置を示す。
The accompanying drawings show a commercially available Auburn International Model 1000 device.

第1図を参照すると、本発明の好適な一実施例
は、電圧分割回路VD、コンパレータCOMP及び
スイツチング・ロジツクXを含むスパン制御部を
経て接続され、その内部に多重電極板P1〜P6
を有するセンサ組立体Sと、加算ジヤクションΣ
及びメータ要素を含む。Wienブリツジ発振器で
ある事が望ましい発振器Oは安定した30KHzの正
弦波の出力が生じる。30KHzがスパン制御部とコ
ンパレータCOMPに与えられる。コンパレータ
COMP(演算増巾器)は、30KHzの各軸の交差部
における渡りを有する0〜5ボルトからの短形波
出力を生じる。コンパレータの出力は16で除さ
れ、次にロジツクXにおいて乃至6の10進法のシ
ーケンスに変換され、前記LOGICXは更にロジツ
クYを介してセンサーの極板のスイツチング・シ
ーケンスを制御する。
Referring to FIG. 1, a preferred embodiment of the present invention includes a voltage divider circuit VD, a comparator COMP, and a switching logic X connected through a span control section, in which multiple electrode plates P1 to P6 are connected.
and a sensor assembly S having a sum of Σ
and meter elements. Oscillator O, preferably a Wien bridge oscillator, produces a stable 30KHz sine wave output. 30KHz is given to the span control section and comparator COMP. comparator
The COMP (computational amplifier) produces a rectangular wave output from 0 to 5 volts with a crossover at the intersection of each axis at 30KHz. The output of the comparator is divided by 16 and then converted to a decimal sequence of 6 to 6 in logic X, which in turn controls the switching sequence of the sensor plates via logic Y.

スパン制御部の出力は、スイツチング.ロジツ
クを介して適当なセンサー極板に接続され、又低
インピーダンス駆動を有する零制御部に与えられ
る。零制御部の出力は反転され、レベルが小さく
され、加算ジヤンクシヨン(Σ)に対する零化電
流としてコンデンサCAPに与えられる。零制御
部は、零とスパン調整間の相互作用を最少限度に
するためにスパン制御の後に接続される。適当な
センサー極板も加算ジヤンクシヨンに接続されて
いる。加算ジヤンクシヨンにおける電流の代数和
がI/Eコンバータによりある電圧に交換され
る。
The output of the span control section is switching. It is connected via logic to the appropriate sensor plate and is also provided to a null control with low impedance drive. The output of the zero control section is inverted, the level is reduced, and it is applied to the capacitor CAP as a zeroing current for the addition junction (Σ). The zero control is connected after the span control to minimize interaction between the zero and span adjustments. A suitable sensor plate is also connected to the summing junction. The algebraic sum of currents in the summing junction is exchanged into a voltage by an I/E converter.

電界効果トランジスタ(FET)を用いてシー
ケンスの渡りの間信号を遮断してこの渡りの間に
生じるパルスが後続の増巾器を飽和しないように
する。AC増巾器(ACA)は信号の増巾を行い、
インバータ(I)は信号を反転して、その結果要
素SYN.RECT.を介する同期整流を用いてDC信
号を生じる事ができる。コンパレータCOMPの出
力は、同期整流のためのスイツチング入力とクロ
ツキング入力を与える。DC増巾器DCAは、管路
内の固体又は液体に比例し前面のパネルメータM
を駆動する0〜10Vの出力を与える。この出力
は、測定される流体の流路の断面内で重なり合う
いくつかの分配された方向において行なわれるキ
ヤパシタンス測定の結果として得られ、流体の気
相対液相の相対量を限定し、位相画分信号と称さ
れる。操作上の便宜のため、1秒又は2秒と半秒
の時定数減衰作用がメータに与えられる。DC零
制御を用いて信号に存在するDC成分を相殺す
る。
Field effect transistors (FETs) are used to block the signal during the transition of the sequence so that the pulses produced during this transition do not saturate subsequent amplifiers. AC amplifier (ACA) amplifies the signal,
The inverter (I) can invert the signal so as to produce a DC signal using synchronous rectification via element SYN.RECT. The output of comparator COMP provides switching and clocking inputs for synchronous rectification. The DC amplifier DCA is proportional to the solid or liquid in the pipe and is connected to the front panel meter M.
Provides 0-10V output to drive. This output is obtained as a result of capacitance measurements made in several overlapping distributed directions within the cross-section of the flow path of the fluid being measured, defining the relative amounts of the gas and liquid phases of the fluid and determining the phase fraction. It is called a signal. For operational convenience, the meter is provided with a time constant decay of 1 second or 2 and a half seconds. DC zero control is used to cancel the DC component present in the signal.

第2A図乃至第2F図においては、6つの図は
電圧界の回転シーケンスのステツプ1乃至6を示
す。各ステツプにおいて、30KHzの電圧が極板
「T」に与えられ、3つの対向極板は一緒に接続
されて共通の受信の極板「R」を構成し、このR
からセンサー内部の平均誘電定数に比例する容量
電流はアースに流れる事ができ、反転極板は接地
されて送信(T)および受信(R)極板を分離す
る。センサーの外側のジヤケツトも又接地されて
センサーの周囲のシールド(ガード)として作用
する。1つの位置はセンサーの全断面の誘電定数
を平均化するために十分な電界を与えないため、
スイツチング・ロジツクは連続する6つのステツ
プのシーケンスで各極板の電気的位置を前進さ
せ、こうして良好な平均化作用を得るため電界を
回転する。「R」極板における電界の周部の拡り
は180゜に近ずき、いかなる場合でも大きな修正
の努力を必要とする周縁エラーを避けるために必
要な約90゜以上である。
In Figures 2A-2F, the six figures show steps 1-6 of the voltage field rotation sequence. At each step, a voltage of 30KHz is applied to plate "T" and the three opposing plates are connected together to form a common receiving plate "R", which R
A capacitive current proportional to the average dielectric constant inside the sensor is allowed to flow to ground, and the inverting plate is grounded to separate the transmit (T) and receive (R) plates. The jacket on the outside of the sensor is also grounded to act as a shield (guard) around the sensor. Because one position does not provide enough electric field to average the dielectric constant across the entire cross section of the sensor,
The switching logic advances the electrical position of each plate in a sequence of six consecutive steps, thus rotating the electric field for better averaging. The circumferential spread of the electric field in the "R" plate approaches 180 degrees, which is in any case more than about 90 degrees, which is necessary to avoid edge errors that require large correction efforts.

第3図乃至第4図において、第4図は、センサ
ーの極板を発振電圧源O、加算ジヤンクシヨンΣ
又は接地バスに対して選択的に接続するため第3
図の回路においてその内の6つが使用される極板
スイツチ回路である。「極板シーケンス・ロジツ
ク」は1乃至6シーケンスから各極板スイツチ回
路に対するXmit,GndおよびFec.ロジツク・レ
ベルを生成する。
3 to 4, in FIG. 4, the electrode plate of the sensor is connected to the oscillating voltage source O, the addition junction Σ
or a third for selective connection to the ground bus.
Six of the circuits are plate switch circuits, six of which are used in the circuit shown. ``Plate Sequence Logic'' generates Xmit, Gnd and Fec. logic levels for each plate switch circuit from 1 to 6 sequences.

第4図は「極板スイツチ回路」のダイヤグラム
である。この回路は5つのFETスイツチからな
り、その内の2つは接続されない時極板を絶縁す
るため30KHz(T)およびΣ(R)の相方に対し
て接地する中間ロード・レジスタと直列に接続さ
れている。残りのFETスイツチを用いて極板を
接地する。
FIG. 4 is a diagram of the "plate switch circuit". The circuit consists of five FET switches, two of which are connected in series with an intermediate load resistor that is grounded to the 30KHz (T) and Σ (R) partners to isolate the plates when unconnected. ing. Ground the plate using the remaining FET switch.

本発明に使用する発振作用は単相であり一般に
高い周波数である事が望ましい。有効極板面積
は、含まれるマイクロフアラツド以下のキヤパシ
タンス値において有効に信号強度の取扱のため第
2A図乃至第2F図に示す如く最大化される。第
2A図乃至第2F図に示す如く生じる空間重なり
パターンは「第1のキヤパシタンス極板」に円弧
の少くとも90゜望ましくは180゜の拡りとならね
ばならず、反対側の「第2のキヤパシタンス極
板」は第1の極板に対向する90゜以下に制限さ
れ、中心部の強い電界およびVチヤンネル電界の
強い現状の集中を避ける。電界の回転の明確なシ
ーケンスの転流ステツプ(介在する絶縁を用い
る)は流れの断面の走査を確保し、流れの内の
個々の断面部は流れが管路の軸方向に流下する間
数回にわたり完全に走査される。この回転走査
は、流れのチヤンネルの中心部の有効範囲(前者
の)および環状流れの有効に逆う逆効果における
燃料管路等の空隙画分を測定するための公知のキ
ヤパシタンス渦状センサ・メータ・キヤパシタン
ス計器と対照をなす。
It is desirable that the oscillation action used in the present invention be single-phase and generally have a high frequency. The effective plate area is maximized, as shown in FIGS. 2A-2F, for effective signal strength handling at capacitance values below the microfarad involved. The resulting spatial overlap pattern, as shown in Figures 2A to 2F, must have an arc extending at least 90°, preferably 180°, to the "first capacitance plate" and the "second capacitance plate" on the opposite side. The capacitance plate is limited to less than 90° facing the first plate to avoid the strong electric field in the center and the strong current concentration of the V-channel electric field. A well-defined sequence of commutation steps (with intervening insulation) of rotation of the electric field ensures scanning of the cross-section of the flow, and individual cross-sections of the flow are separated several times during the flow down the axis of the conduit. completely scanned. This rotational scan is similar to the known capacitance vortex sensor meter for measuring the void fraction in the central effective area of the flow channel (the former) and in the fuel line etc. in the effective counter-effect of the annular flow. Contrast with capacitance instruments.

第1図の装置はドライバ・ボード、スイツチン
グ・ボードおよびレシーバ・ボード回路からな
る。第9A図は、ドライバ組立体の演算増巾器Z
1Aおよびその関連する回路形態の自動利得制御
部を有する安定化Wienブリツジ(周波数兼振巾
安定キヤパシタンス抵抗ブリツジ)発振器を示
す。発振器の出力はコンパレータZ2A(第1図
にCOMPとして表示)に与えられ、該コンパレー
タは、発振器により生成される正弦波の座標軸と
交差する点における変換から0乃至5Vの短形波
出力を生じる。又、発振器の出力はSPAN制御部
(第1図)に接続される。SPANの出力は演算増
巾器Z4A(第9A図)の非反転入力側に接続さ
れ、前記増巾器は非反転フオロワーとして接続さ
れてSPAN制御部のために絶縁を与え、そしてス
イツチング組立体(第9c図下方)を介して零制
御部(第1図)及びセンサー駆動部へ低インピー
ダンス駆動を与える。零制御部の出力は反転さ
れ、演算増巾器Z3Aによりレベルが低下させら
れ、零化入力としてレシーバ組立体に供給され
る。零制御部はスパン制御部の後に接続されて零
とスパン調整間の相互作用を最少限度に抑制す
る。
The device of FIG. 1 consists of driver board, switching board and receiver board circuitry. Figure 9A shows the operational amplifier Z of the driver assembly.
1 shows a stabilized Wien bridge (frequency and amplitude stabilized capacitance resistor bridge) oscillator with automatic gain control of 1A and its associated circuit configuration; The output of the oscillator is applied to a comparator Z2A (labeled COMP in FIG. 1), which produces a 0 to 5 V rectangular wave output from the transformation at the point intersecting the coordinate axes of the sine wave produced by the oscillator. The output of the oscillator is also connected to the SPAN control section (FIG. 1). The output of SPAN is connected to the non-inverting input of operational amplifier Z4A (Figure 9A), said amplifier being connected as a non-inverting follower to provide isolation for the SPAN control and switching assembly ( A low-impedance drive is provided to the zero control section (FIG. 1) and the sensor drive section via the zero control section (FIG. 9c, bottom). The output of the null control is inverted, reduced in level by operational amplifier Z3A, and provided to the receiver assembly as the null input. The zero control is connected after the span control to minimize interaction between the zero and span adjustments.

コンパレータの出力は、同期整流のためのスイ
ツチング入力としてレシーバ組立体に供給され
る。又、この出力は2つの4段シフトレジスタ・
カウンタ(Z6AおよびZ9A)に対してクロツ
ク入力として接続される。ターミナルSYNC.ア
ウトにおけるZ6Aの出力は16又は1.875KHzで
分割される30KHzとなり、これも又Z9Aの入力
側に供給される。Z9Aの4段の並列BDC出力
は2進10進化コンバータZ10Aに接続され、こ
のコンバータはHex、インバータZ11Aにより
反転された後電極セレクト・アウト接続部を介し
てスイツチング組立体に与えられる。Z10Aの
7番目のカウントは再びZ9Aの「リセツト」入
力側に接続され、こうして10進カウントを再び位
置1に戻す。
The output of the comparator is provided to the receiver assembly as a switching input for synchronous rectification. This output is also sent to two 4-stage shift registers.
Connected as clock input to counters (Z6A and Z9A). The output of Z6A at terminal SYNC. out will be 30KHz divided by 16 or 1.875KHz, which is also fed to the input of Z9A. The four stages of parallel BDC outputs of Z9A are connected to a binary decimal converter Z10A which is inverted by a Hex, inverter Z11A and then provided to the switching assembly via an electrode select out connection. The seventh count of Z10A is again connected to the "reset" input of Z9A, thus returning the decimal count to position 1 again.

Z6Aの並列出力はZ7Aにより0〜16の10進
カウントに復号される。QUADNANDゲートZ8
AのNANDゲートはラツチとして接続される。Z
7Aからのカウント「15」に達する時このラツチ
はセツトされ、カウント「2」に達するとラツチ
は「リセツト」される。ラツチの出力はシユミツ
ト・トリガーに接続されてレシーバ組立体(第9
C図および以下の記述参照)に対して整流ブラン
キング・ゲート信号として与えられるゲート・ア
ウトを生じる。
The parallel output of Z6A is decoded by Z7A into decimal counts from 0 to 16. QUADNAND gate Z8
A's NAND gate is connected as a latch. Z
When the count ``15'' from 7A is reached, the latch is set, and when the count ``2'' is reached, the latch is ``reset''. The output of the latch is connected to the Schmitt trigger and the receiver assembly (9th
(see Figure C and description below) produces a gate out which is provided as a rectified blanking gate signal.

Z1A乃至Z5A増巾器は、ナシヨナル311
コンパレータであるZ4Aを除いてハリスHA2
−2625−5型演算増巾器である事が望ましい。他
の2つの要素は標準的ロジツク・チツプである。
Z1A to Z5A amplifiers are National 311
Harris HA2 except Z4A which is a comparator
-2625-5 type operational amplifier is preferable. The other two elements are standard logic chips.

第9B図はスイツチング組立体の略図である。
スイツチング組立体の機能は、センサーの各電極
板を30KHZ(XMITイン)、レシーバ組立体
(REC.アウト)又はアース(GND)に接続する
事である。スイツチング作用はQUAD FETスイ
ツチZ1B〜Z7B,Z15BおよびZ16Bに
より行われる。2つのスイツチは、十分な絶縁作
用のための各送出又は受取り機能のためカスケー
ド接続されている。選択ロジツクは、3連型の3
入力NORゲートZ11B〜Z14BおよびHex
インバータZ8B〜Z10Bからなる。このロジ
ツクは、1つの電極選択回線がハイの状態の時関
連する電極板が送出のための3KHzに接続され、
前後の極板は接地されている。残りの極板は、ア
ース側の送出として電極板選択回線からの付勢な
しにこの電極が自動的に受取り回線に接続される
ため、受取り回線に接続されている。センサーの
接続部からの偶発的な過大電圧が生じないように
するためのダイオードが設けられてている。第9
B図における抵抗は47K、ダイオードはIN914、
FETはハリスHI−1−201−5である事が望まし
い。
FIG. 9B is a schematic diagram of the switching assembly.
The function of the switching assembly is to connect each electrode plate of the sensor to 30KHZ (XMIT IN), receiver assembly (REC. OUT) or ground (GND). The switching action is performed by QUAD FET switches Z1B-Z7B, Z15B and Z16B. Two switches are cascaded for each send or receive function for sufficient isolation. The selection logic is a triple series of 3
Input NOR gates Z11B to Z14B and Hex
It consists of inverters Z8B to Z10B. The logic is that when one electrode selection line is in the high state, the associated electrode plate is connected to 3KHz for delivery;
The front and rear plates are grounded. The remaining plate is connected to the receiving line since this electrode is automatically connected to the receiving line without any energization from the plate selection line as a ground side send-out. A diode is provided to prevent accidental overvoltage from the sensor connections. 9th
The resistor in figure B is 47K, the diode is IN914,
It is desirable that the FET is Harris HI-1-201-5.

第9C図はレシーバ組立体の略図である。ドラ
イバ組立体(第9A図)からの零化電圧(零イ
ン)は、スイツチング組立体(REC、イン)を
介してセンサーから加算接合部に流れる容量電流
を用いて180゜位相のずれた演算増幅器の加算接
合部に容量電流を生じる100ピコ・フアラツドの
コンデンサに与えられる。Z1Cのフイード・バ
ツク・ループにおけるコンデンサは、加算された
電流を電圧に変換し、発振器およびドライバ組立
体からのSYNC.インを用いてこの電圧を位相に
シフトする。FET(E105)は、ドライバ組
立体からの負のゲートによる電極シーケンス整流
の間遮断される。これは、整流スパイクにより以
降の演算増巾器Z2Cの飽和を防止するために行
われる。
FIG. 9C is a schematic diagram of the receiver assembly. The nulling voltage (Zero In) from the driver assembly (Figure 9A) is connected to an operational amplifier 180° out of phase using capacitive current flowing from the sensor to the summing junction via the switching assembly (REC, In). is applied to a 100 picofarad capacitor that produces a capacitive current in the summing junction of . A capacitor in the Z1C feed back loop converts the summed current to a voltage and phase shifts this voltage using the SYNC.in from the oscillator and driver assembly. FET (E105) is shut off during electrode sequence commutation with the negative gate from the driver assembly. This is done to prevent subsequent saturation of operational amplifier Z2C due to rectification spikes.

Z2Cは電圧増巾を行い、演算増巾器Z3Cは
1の利得インバータとして作用する。反転信号お
よび非反転信号はQUADスイツチZ5Cの2つ
のFETスイツチを経て接続されている。この2
つのスイツチはSYNC信号により交互にONにさ
れて信号の同期整流を行う。Z5Cの第3の部分
は、「反転信号」スイツチに対する反転SYNC信
号を与えるように接続されている。
Z2C performs voltage amplification, and operational amplifier Z3C acts as a unity gain inverter. The inverted and non-inverted signals are connected through two FET switches of QUAD switch Z5C. This 2
The two switches are turned on alternately by the SYNC signal to perform synchronous rectification of the signals. The third portion of Z5C is connected to provide an inverted SYNC signal to an "inverted signal" switch.

演算増巾器Z4Cは整流信号に対するDC利得
および低インピーダンス出力を与えて、メータを
駆動しかつ測定される固体又は液体により占有さ
れるセンサの容積に比例する0〜10ボルトの出力
を生じる。ボード上の零制御を用いて回路に生じ
たいかなるDCオフセツト成分をも除去し、メー
タCALはメータの全目盛りを丁度10ボルトに調
整させる。
The operational amplifier Z4C provides DC gain and a low impedance output to the rectified signal to drive the meter and produce a 0-10 volt output proportional to the volume of the sensor occupied by the solid or liquid being measured. The on-board zero control is used to eliminate any DC offset components introduced in the circuit, and the meter CAL adjusts all meter readings to exactly 10 volts.

メータの減衰作用は、零秒、1秒および2.5秒
の時定数の各位置でスイツチ(第1図)により与
えられる。
The damping action of the meter is provided by a switch (FIG. 1) at each position with time constants of 0 seconds, 1 second and 2.5 seconds.

次に第5図乃至第8図において、センサー組立
体の機械的構成は、2つの半円形状の管積層部1
からなり、この積層部は導電性の接地面2と、導
電性のセンサー極板4が固定されかつこれに対し
て絶縁層を通過し前記接地面に固定された放射状
のコネクタ6の絶縁された導通材に接続してその
一部となる導体5により電気的接続が行われる絶
縁面3からなつている。
Next, in FIGS. 5 to 8, the mechanical configuration of the sensor assembly consists of two semicircular tube stacks 1
This laminated part consists of a conductive ground plane 2, a conductive sensor plate 4 fixed thereto, and an insulated radial connector 6 passed through an insulating layer and fixed to the ground plane. It consists of an insulating surface 3 to which an electrical connection is made by a conductor 5 that connects to and becomes a part of a conductive material.

2つの半円形状の管積層部は、監視される物質
がその内側を流れる流通官7の電気的に透過性
(非導電性)の部分の外周部を囲繞するセンサー
からなつている。
Two semicircular tube stacks consist of sensors that surround the outer periphery of the electrically transparent (non-conductive) part of the flow channel 7, inside which the substance to be monitored flows.

これ等の半円形状の部分はクランプ9を用いて
流通管上に固定され、前記積層部の寸法は流通管
の外表面に直接の接触を許容し、各部の隣接縁部
でできる限り小さな間隙10を与える。センサー
の極板の取付け位置は流通管の直径に対して対称
的であり、その軸方向長さは両端部が外部の電気
的分布を除去するため保護された絶縁積層部内で
十分な距離、即ち約25.4mm(1インチ)プラスと
なるようになつている。
These semi-circular sections are fixed onto the flow tube using clamps 9, the dimensions of said laminated sections being such that they allow direct contact with the outer surface of the flow tube, with as small a gap as possible between the adjacent edges of each section. Give 10. The mounting position of the sensor plate is symmetrical with respect to the diameter of the flow tube, and its axial length is such that both ends are at a sufficient distance within the protected insulating laminate to eliminate external electrical distribution, i.e. It is designed to be approximately 25.4 mm (1 inch) plus.

これ等の特徴のため、前述の測定を行ない更に
取付けおよび携帯が容易であるために必要とされ
る正確に配置されたセンサー極板が得られる。
These features provide precisely positioned sensor plates needed to perform the aforementioned measurements and to be easy to install and carry.

当業者にとつては、前記の開示によれば本発明
の概念から逸脱する事なく本文の特定の実施態様
以外に他の用途に用い、その変更を行う事が可能
である事は明らかである。従つて、本発明は、本
文に開示される頭書の特許請求の範囲にのみ限定
される装置および方法に存在しかつこれにより処
理される全ての特徴を包含しかつこの特徴の組合
せとして解釈されるべきものである。
It will be clear to those skilled in the art that the foregoing disclosure allows other uses and modifications to be made in addition to the specific embodiments herein without departing from the inventive concept. . Accordingly, the invention is to be construed as including all features residing in and processed by the apparatus and method disclosed herein and as a combination of such features as limited only by the appended claims. It is something that should be done.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の望ましい一実施態様による測
定装置のブロツク図、第2A図乃至第2F図はセ
ンサー内部の電界の順次の転回状態を示す一連の
ダイヤフラム、第3図は第1図乃至第2図の「ス
イツチング・ロジツク」を更に詳細に示すブロツ
ク図(各センサー・プレートは30KHZのアース
即ち加算ジヤンクシヨン(Σ)に「ブレート・ス
イツチ回路」を介して接続される)、第4図は第
3図に含まれるプレート・スイツチ回路要素の拡
大図、第5図乃至第6図はそれぞれ第1図乃至第
4図の装置に使用できるセンサー計測部の縦断面
の前面図および側面図、第7図乃至第8図は第5
図乃至第6図の装置に使用される流動管路の縦断
面前面図および側面図、および第9A図乃至第9
C図は第1図の装置に内蔵される主要回路組立体
の略図である。 1……半円形状管積層部、2……接地面、3…
…絶縁層、4……センサー極板、5……導体、6
……コネクタ、7……流通管、9……クランプ、
10……間隙、D1〜D2……電極板、VD……
分圧器、A,B……スイツチング・ロジツク素
子、COMP……コンパレータ、Σ……加算接合
部、ACA……AC増巾器、I……インバータ、Z
1A,Z3A,Z4A……演算増巾器、Z2A…
…コンパレータ、Z6A,Z9A……カウンタ、
Z8A……QUAD,NANDゲート、Z10A……
コンバータ、Z11A……Hex、インバータ、Z
1B〜Z7B,Z15B〜Z16B……スイツ
チ、Z8B〜Z10B……Hex、インバータ、Z
11B〜Z14B……入力NORゲート。
1 is a block diagram of a measuring device according to a preferred embodiment of the present invention; FIGS. 2A-2F are a series of diaphragms showing the sequential rotation of the electric field within the sensor; and FIG. A block diagram illustrating the "switching logic" in Figure 2 in more detail (each sensor plate is connected to 30KHZ ground or summing junction (Σ) via a "brate switch circuit"); FIG. 3 is an enlarged view of the plate switch circuit elements included in the plate switch circuit elements, FIGS. Figures 5 to 8 are
A vertical cross-sectional front view and a side view of the flow conduit used in the apparatus shown in FIGS.
Figure C is a schematic diagram of the main circuit assembly contained in the apparatus of Figure 1; 1... Semicircular pipe laminated part, 2... Ground plane, 3...
...Insulating layer, 4...Sensor electrode plate, 5...Conductor, 6
...Connector, 7...Flow pipe, 9...Clamp,
10... Gap, D1-D2... Electrode plate, VD...
Voltage divider, A, B...Switching logic element, COMP...Comparator, Σ...Summing junction, ACA...AC amplifier, I...Inverter, Z
1A, Z3A, Z4A... Arithmetic amplifier, Z2A...
...Comparator, Z6A, Z9A...Counter,
Z8A...QUAD, NAND gate, Z10A...
Converter, Z11A...Hex, inverter, Z
1B~Z7B, Z15B~Z16B...Switch, Z8B~Z10B...Hex, inverter, Z
11B~Z14B...Input NOR gate.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 誘導物質の混合状態の流動媒体中の相画分の
測定方法であつて以下の段階を含む。 流れを横切り相対的に変位される周期的な一連
の電界を、分配され、空間的に重なり合い、時間
的順序だてた方法で与える段階であつて、前記一
連の電界は夫々比較的挟い人力電極とこれに対向
する比較的広い受取り電極との間に先細状態に確
立される段階、 前記電界により前記流れを横切つて生成され、
かつ前記流れの媒体の誘電定数により影響を受け
る容量電流を加算し、方向従属変数を平均化して
前記流れの相画分と相互に関係する信号を生成す
る段階。 2 前記容量測定が1つの比較的大きな電極にお
ける少くとも90゜の電界の周部の拡がりにより与
えられる特許請求の範囲第1項記載の方法。 3 流れの経路の周囲の周方向に列状をなすコン
デンサ電極を形成する装置と、単相の高周波発振
電圧源と、電圧を順次電極に与えて前記流れを横
切り相対的に変位される周期的な一連の電界を形
成する装置と、各電極内に生じた電流を測定する
装置と、測定された電流を加算して相画分信号を
生じる装置とを備えてなる非導電性の気体、固体
又は液体成分の測定装置。 4 前記の電極に対し順次電圧を与える装置は、
各電極が順次入力電極として付勢される時少くと
も1つの隣接電極が接地され、多くの隣接しない
電極が送出側電極に対する受取り側電極として付
勢される特許請求の範囲3項記載の装置。 5 電極をもつて6つの均等に離間され円形状に
配置された同一の周部の列は略180゜の円弧を画
成する3つの電極が設けられ、前記電極はいかな
る時も受取り側電極として付勢され、同時に付勢
される送出側電極と対向する特許請求の範囲4項
記載の装置。 6 測定および加算するための装置は、センサー
に与えられる高周波振動からAC/DC測定信号を
生じるため加算された電流の同期整流のための装
置を有する特許請求の範囲3項記載の装置。 7 電圧を順次電極に与える装置が順次の転流の
間電極の給電を遮断するための装置を有する特許
請求の範囲3項記載の装置。 8 電圧を順次電極に与える装置が電極を分離す
るためカスケード制御される電界効果トランジス
タからなる特許請求の範囲3項記載の装置。 9 各電極は、測定すべき流体のための導管路の
電気的に非伝導性の管状部分に据付け可能な管状
穀部に取付けられる特許請求の範囲3項記載の装
置。
[Claims] 1. A method for measuring a phase fraction in a fluid medium containing a mixture of inducers, comprising the following steps. applying a series of periodic electric fields that are relatively displaced across the flow in a distributed, spatially overlapping, and temporally ordered manner, each of the series of electric fields requiring relatively little manual effort. establishing a convergence between an electrode and an opposing relatively wide receiving electrode, created across the flow by the electric field;
and summing capacitive currents affected by the dielectric constant of the flow medium and averaging direction dependent variables to produce a signal correlated with the flow phase fraction. 2. The method of claim 1, wherein said capacitance measurement is provided by a circumferential spread of the electric field of at least 90° in one relatively large electrode. 3. A device for forming capacitor electrodes in a circumferential row around a flow path, a single-phase high-frequency oscillating voltage source, and a periodic device that sequentially applies a voltage to the electrodes to be relatively displaced across the flow path. a non-conductive gas or solid comprising a device for forming a series of electric fields, a device for measuring the current generated in each electrode, and a device for summing the measured currents to produce a phase fraction signal. Or a device for measuring liquid components. 4. The device for sequentially applying voltage to the electrodes is:
4. The apparatus of claim 3, wherein when each electrode is sequentially energized as an input electrode, at least one adjacent electrode is grounded and a number of non-adjacent electrodes are energized as receiving electrodes relative to the sending electrode. 5. Six equally spaced circularly arranged identical circumferential rows with electrodes are provided with three electrodes defining an arc of approximately 180°, said electrodes at any time serving as receiving electrodes. 5. The device according to claim 4, which is energized and faces a delivery side electrode which is energized at the same time. 6. Device according to claim 3, wherein the device for measuring and summing comprises a device for synchronous rectification of the summed currents to produce an AC/DC measurement signal from the high frequency vibrations applied to the sensor. 7. The device of claim 3, wherein the device for sequentially applying voltage to the electrodes includes a device for disconnecting the electrode supply during successive commutations. 8. The device of claim 3, wherein the device for sequentially applying voltage to the electrodes comprises field effect transistors controlled in cascade to separate the electrodes. 9. Apparatus according to claim 3, in which each electrode is attached to a tubular section that can be installed in an electrically non-conductive tubular section of a conduit for the fluid to be measured.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011141275A (en) * 2010-01-05 2011-07-21 General Electric Co <Ge> Electrical network representation of distributed system
JP2011164103A (en) * 2010-02-08 2011-08-25 General Electric Co <Ge> Multiphase flow metering with patch antenna
JP2012042463A (en) * 2010-08-12 2012-03-01 General Electric Co <Ge> System and method for performing electrical impedance tomography
US9863893B2 (en) 2012-05-30 2018-01-09 General Electric Company Sensor apparatus for measurement of material properties
US9909911B2 (en) 2010-02-08 2018-03-06 General Electric Company Multiphase flow measurement using electromagnetic sensors

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4441362A (en) * 1982-04-19 1984-04-10 Dresser Industries, Inc. Method for determining volumetric fractions and flow rates of individual phases within a multi-phase flow regime
DE3225554A1 (en) * 1982-07-08 1984-01-12 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Measuring device for fluid jets
JPS59153161A (en) * 1983-02-21 1984-09-01 Hitachi Ltd Fluid dryness detection device
US4599888A (en) * 1983-12-07 1986-07-15 Teledyne Industries, Inc. Air bubble detector device
GB2214640B (en) * 1988-01-20 1992-05-20 Univ Manchester Tomographic flow imaging system
JPH01165457U (en) * 1988-05-12 1989-11-20
GB9109957D0 (en) * 1991-05-08 1991-07-03 Schlumberger Ltd Capacitance flow meter
DE4442711A1 (en) * 1994-12-01 1996-06-05 Claas Ohg Capacitive measuring device
GB2386691B (en) * 1999-06-22 2003-12-24 Axon Instr Ltd Ratio tool

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011141275A (en) * 2010-01-05 2011-07-21 General Electric Co <Ge> Electrical network representation of distributed system
JP2011164103A (en) * 2010-02-08 2011-08-25 General Electric Co <Ge> Multiphase flow metering with patch antenna
US9909911B2 (en) 2010-02-08 2018-03-06 General Electric Company Multiphase flow measurement using electromagnetic sensors
JP2012042463A (en) * 2010-08-12 2012-03-01 General Electric Co <Ge> System and method for performing electrical impedance tomography
US9863893B2 (en) 2012-05-30 2018-01-09 General Electric Company Sensor apparatus for measurement of material properties

Also Published As

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GB1570039A (en) 1980-06-25
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CA1101070A (en) 1981-05-12
DE2806153A1 (en) 1978-08-24
FR2381307A1 (en) 1978-09-15

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