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JPS6158765B2 - - Google Patents
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JPS6158765B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6158765B2
JPS6158765B2 JP57218776A JP21877682A JPS6158765B2 JP S6158765 B2 JPS6158765 B2 JP S6158765B2 JP 57218776 A JP57218776 A JP 57218776A JP 21877682 A JP21877682 A JP 21877682A JP S6158765 B2 JPS6158765 B2 JP S6158765B2
Authority
JP
Japan
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optical fiber
karman vortex
vortex generator
light
tail
Prior art date
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Application number
JP57218776A
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Japanese (ja)
Other versions
JPS58113717A (en
Inventor
Akira Wachi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ohkura Electric Co Ltd
Original Assignee
Ohkura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Ohkura Electric Co Ltd filed Critical Ohkura Electric Co Ltd
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Publication of JPS6158765B2 publication Critical patent/JPS6158765B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05Measuring 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
    • G01F1/20Measuring 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
    • G01F1/32Measuring 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
    • G01F1/325Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl
    • G01F1/3259Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl for detecting fluid pressure oscillations
    • G01F1/3266Means 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)

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 発明の属する技術分野の説明 本発明は、流量計又は流速計に関し、特に、
光フアイバ素子を通過する光の機械的な変調装
置を利用したカルマン渦流量計又は流速計に関
する。
[Detailed description of the invention] (a) Description of the technical field to which the invention pertains The present invention relates to a flow meter or a current meter, and in particular,
The present invention relates to a Karman vortex flowmeter or current meter that utilizes a mechanical modulation device for light passing through a fiber optic element.

更に詳しくは、光の変調方法として、従来、
単結晶に電場をかけて偏光面の回転を利用した
電気光学光変調方式あるいは圧電現象を利用し
て媒体の屈折率を変化させる音響光学光変調方
式が光通信関係で実用化されているが、本発明
は、力又は変位等の機械的な入力で光フアイバ
の通過光量を変調する純機械的な変調方式を使
用した流速計又流量計に関するものである。
More specifically, as a light modulation method, conventionally,
Electro-optic light modulation, which utilizes the rotation of the plane of polarization by applying an electric field to a single crystal, and acousto-optic light modulation, which uses piezoelectric phenomena to change the refractive index of the medium, have been put into practical use in optical communications. The present invention relates to a current meter or flowmeter that uses a purely mechanical modulation method that modulates the amount of light passing through an optical fiber using a mechanical input such as force or displacement.

(b) 発明の背景の説明 第1図a,b,cは従来における光フアイバの
機械的な通過光量変調方法を示している。図にお
いて、1は入力光フアイバ、2は出力光フアイ
バ、3はシヤツタを夫々示す。
(b) Description of the Background of the Invention Figures 1a, b, and c show a conventional method for mechanically modulating the amount of light passing through an optical fiber. In the figure, 1 is an input optical fiber, 2 is an output optical fiber, and 3 is a shutter.

第1図aはシヤツタ3の偏位Lを機械的に加減
し、出力光フアイバ2の通過光量を変調する方式
である。
FIG. 1a shows a system in which the deflection L of the shutter 3 is mechanically adjusted to modulate the amount of light passing through the output optical fiber 2.

第1図bは芯ずれ型の変調方法であり、芯ずれ
量Lを加減して光を変調する。
FIG. 1b shows a misalignment type modulation method, in which light is modulated by adjusting the misalignment amount L.

第1図cは角度ずれ型であり、角度θを加減し
て光を変調する。
FIG. 1c shows an angle shift type, in which the light is modulated by adjusting the angle θ.

その他の方法として、同軸上に端面を向き合わ
せた光フアイバの端面間距離を加減して光を変調
する方式、又は光フアイバの曲げによる損失の増
加を利用する方法等もあるが、これらの方法は一
般に感度が悪く、それ程利用されてはいない。
Other methods include modulating the light by adjusting the distance between the end faces of optical fibers whose end faces face each other on the same axis, or using the increase in loss due to bending of the optical fiber, but these methods generally has poor sensitivity and is not widely used.

第1図の入力、出力用光フアイバ1,2の代表
的寸法として、コア径100μm、コアよりも屈折
率の低いクラツドの径は150μm程度のものが多
い。コア、クラツドとして、石英を利用した無機
系のものと、アクリル樹脂等を利用した有機系の
もの、あるいは、コアに石英を利用し、クラツド
にシリコン樹脂を使用した無機、有機の組合せ型
が使用されている。また、コア内の屈折率が一定
なマルチモードステツプインデツクス型フアイバ
と、コアの中心ほど屈折率の大きくなつたマルチ
モードグレーテイツトインデツクス型フアイバと
がある。これらの外に、コア径が数μmというよ
うに極端に細くなつたシングルモード型フアイバ
も存在する。
Typical dimensions of the input and output optical fibers 1 and 2 shown in FIG. 1 are that the core diameter is 100 μm, and the diameter of the cladding, which has a lower refractive index than the core, is often about 150 μm. For the core and cladding, there are inorganic types using quartz, organic types using acrylic resin, etc., or a combination of inorganic and organic types using quartz for the core and silicone resin for the cladding. has been done. There are also multimode step index fibers in which the refractive index within the core is constant, and multimode gradient index fibers in which the refractive index increases toward the center of the core. In addition to these, there are also single-mode fibers with extremely thin core diameters of several μm.

本発明に使用される機械的光変調装置において
は上記のどの型のフアイバでも使用できるが、最
後のシングルモード型フアイバは光コネクタの芯
合せが困難なために、実用上難点がある。
Although any of the above-mentioned types of fiber can be used in the mechanical light modulator used in the present invention, the last type of single-mode fiber has practical difficulties because it is difficult to align the optical connector.

クラツドを含めた光フアイバの外径は150μm
程度であるので、第1図のような変調方式を構成
する場合の光フアイバの芯合せが難しい。うまく
合つたにしても、その状態を保持するのが同様に
難しい。光フアイバの端面へのごみの付着に対し
ても弱い。端面への結露等でも障害が起きる。
又、水、その他の液体中で使用しようとすると、
水あかの発生、気泡の端面への付着等により短時
間で障害を受けてしまうのが実状である。
The outer diameter of the optical fiber including the cladding is 150μm.
Therefore, it is difficult to align the optical fibers when configuring the modulation method as shown in FIG. Even if it fits well, it is equally difficult to maintain it. It is also vulnerable to dust adhering to the end face of the optical fiber. Trouble can also occur due to condensation on the end face.
Also, if you try to use it in water or other liquids,
The reality is that problems occur in a short period of time due to water scale formation, air bubbles adhering to the end surface, etc.

結局のところ、第1図a,b,cに示すような
従来の方式は研究室等の好環境下で短時間だけ使
用できるに過ぎない。
After all, conventional methods such as those shown in FIGS. 1a, b, and c can only be used for short periods of time in favorable environments such as laboratories.

本発明者は先行技術に内在する上記欠点を解消
せんとして鋭意研究、検討した結果、弾性体の細
孔内に第1及び第2の光フアイバを挿入し、該第
1及び第2の光フアイバの両端面間を一定距離だ
け離隔して光フアイバが存しない光変調空間を構
成し、該光変調空間の弾性的曲げにより通過光量
を変調することを特徴とした機械的光変調装置を
発明し、しかして、芯合せ等の厄介な操作を必要
とすることがなく、しかも悪環境下でも経年的に
劣化することのない、信頼性の高い新規な機械的
光変調装置を開発した。この光変調装置は本出願
と共願の特願昭55−154814号明細書に記載された
発明である。
As a result of intensive research and consideration in an attempt to eliminate the above-mentioned drawbacks inherent in the prior art, the present inventor inserted first and second optical fibers into the pores of an elastic body, and A mechanical light modulation device is invented, which is characterized in that a light modulation space in which no optical fiber exists is formed by separating both end faces of the light modulation space by a certain distance, and that the amount of light passing through the light modulation space is modulated by elastic bending of the light modulation space. Therefore, we have developed a new highly reliable mechanical light modulation device that does not require troublesome operations such as alignment, and does not deteriorate over time even under adverse environments. This light modulation device is an invention described in Japanese Patent Application No. 154814/1983, co-filed with the present application.

次に本発明の基礎となる上記機械的光変調装置
について図面を参照しながら具体的に説明する。
Next, the above-mentioned mechanical light modulation device, which is the basis of the present invention, will be specifically explained with reference to the drawings.

第2図は上記機械的光変調装置の原理構成図で
ある。第2図において、11は入力光フアイバ
11のコア、11は入力光フアイバ11のクラ
ツド、12は出力光フアイバ12のコア、12
は出力光フアイバ12のクラツドを夫々示して
いる。入力光フアイバ11と出力光フアイバ12
は連続した同一のものであり、その同一の光フア
イバ素子のうちの長さLだけクラツド部分を剥離
し、その剥離した部分にクラツド材よりも屈折率
の大きい材料によつて形成された全反射防止材1
8が例えばコーテイングにより被覆されている。
FIG. 2 is a diagram showing the basic structure of the mechanical light modulation device. In FIG. 2, 111 is the core of the input optical fiber 11, 112 is the cladding of the input optical fiber 11, 121 is the core of the output optical fiber 12, 12
2 designates the cladding of the output optical fiber 12, respectively. Input optical fiber 11 and output optical fiber 12
are continuous and identical, and the cladding part of the same optical fiber element is peeled off by length L, and total reflection is generated in the peeled part by a material with a higher refractive index than the cladding material. Prevention material 1
8 is covered with a coating, for example.

ここで、入力光フアイバ11からの光のうち
で、フアイバ軸に平行またはそれに極めて近い光
19だけが出力光フアイバ12のコア12に達
する。この光量は入力光フアイバ光量の約1/100
またはそれ以下の光量である。大部分の光はフア
イバ軸に平行でないので、距離Lの部分を通過す
るうちに全反射防止材18の内壁に当接する。全
反射防止材18の屈折率はクラツド11又は1
よりも大きくコアのそれに近く採られている
ので、全反射防止材内壁に当つた光は全反射せず
に、参照番号20にて示すようにフアイバコア外
に逃げてしまう。
Here, of the light from the input optical fiber 11, only the light 19 parallel to or very close to the fiber axis reaches the core 121 of the output optical fiber 12. This light amount is approximately 1/100 of the input optical fiber light amount.
or less light intensity. Since most of the light is not parallel to the fiber axis, it comes into contact with the inner wall of the total reflection prevention material 18 while passing through the distance L. The refractive index of the total reflection prevention material 18 is 2 or 1.
2 is larger than 2 and close to that of the core, so the light that hits the inner wall of the total reflection prevention material escapes to the outside of the fiber core as shown by reference numeral 20 without being totally reflected.

今、入力光フアイバ11を固定し、出力光フア
イバ12の角度θをθ=θmsinωtで振動させ
た場合の通過光量は第3図bのようになる。第3
図bの波形Aは全反射防止材18の屈折率が大き
く、コーテイング幅Lが長い場合であり、鋭いパ
ルス性の光量になるが、通過光量の絶対値が小さ
いので、信号処理のためには大きな増幅度が必要
である。波形Bはコーテイング部分が適度の屈折
率、黒化度、幅Lを持つた場合であり、最も好ま
しい。波形Cは光フアイバのクラツドを剥離しな
い場合であり、曲げによる光のロスは殆んどな
い。
Now, when the input optical fiber 11 is fixed and the angle θ of the output optical fiber 12 is oscillated at θ=θmsinωt, the amount of transmitted light is as shown in FIG. 3b. Third
Waveform A in Figure b is when the refractive index of the total reflection prevention material 18 is large and the coating width L is long, resulting in a sharp pulsed light quantity, but since the absolute value of the passing light quantity is small, it is not suitable for signal processing. A large degree of amplification is required. Waveform B is the most preferable since the coated portion has an appropriate refractive index, degree of blackening, and width L. Waveform C is the case where the cladding of the optical fiber is not peeled off, and there is almost no loss of light due to bending.

全反射防止材18は、必ずしも塗布する必要は
なく、モールド等で固着させてもよい。また、そ
の外径もクラツドと同一である必要はない。更に
また、第2図のように、長さLだけの区間のクラ
ツドを全面的に剥離する必要はなく、局部的に、
多数個所を剥離して全反射防止材をコーテイング
しても同様な効果を得ることは明らかである。
The anti-total reflection material 18 does not necessarily need to be coated, and may be fixed using a mold or the like. Further, its outer diameter does not need to be the same as that of the cladding. Furthermore, as shown in Figure 2, it is not necessary to completely peel off the cladding in a section of length L, but only locally.
It is clear that the same effect can be obtained even if multiple parts are peeled off and coated with a total anti-reflection material.

上記光変調装置は、入出力光フアイバのコアが
連続しているので、芯合せの操作が必要ではな
く、経年的に劣化することがない等の長所を有す
る。また、本光変調装置では、前記特願昭55−
154814号明細書に記載された発明のように、毛細
管を必ずしも必要としないので、全般的に製作が
容易である。金属性の毛細管で保護する必要のな
い用途も多い。そのような場合には、前記明細書
に記載された発明より本光変調装置の方がより適
している。全反射防止材を固着した部分のコアを
細く引伸せば、わずかな曲りで光が変調されるの
は前記明細書に記載された発明と同様である。第
2図におけるLの右端でコアを軸に直角に切断し
て、この面に鏡を装着すればコア11からの光
の一部は鏡で反射され、再びコア11にもど
る。このもどり光は曲げ角度で変調されることは
明らかである。
Since the core of the input/output optical fiber is continuous, the above-mentioned optical modulation device has advantages such as no alignment operation required and no deterioration over time. In addition, in this optical modulation device, the above-mentioned patent application
Like the invention described in the specification of No. 154814, since a capillary tube is not necessarily required, the manufacturing process is generally easy. There are many applications that do not require protection with metallic capillaries. In such a case, the present optical modulation device is more suitable than the invention described in the above specification. Similar to the invention described in the above specification, if the core of the portion to which the anti-total reflection material is fixed is stretched thinly, light is modulated by slight bending. If the core is cut at right angles to the axis at the right end of L in FIG. 2 and a mirror is attached to this surface, a portion of the light from the core 111 will be reflected by the mirror and return to the core 111 again. It is clear that this returning light is modulated by the bending angle.

さて、カルマン渦を利用した従来のこの種の装
置として、カルマン渦を熱的に検出するもの、差
圧として検出するもの、超音波で検出するもの、
渦による尾翼振動を磁気的に検出するもの、カル
マン渦発生の反作用として渦発生体に作用する交
番力を圧電素子又ストレンゲージで測定するもの
等がある。これらの方式はそれぞれ一長一短があ
るが、共通的な欠点として次の(1)〜(4)があげられ
る。
Now, conventional devices of this type that utilize Karman vortices include those that detect Karman vortices thermally, those that detect them as differential pressure, and those that detect them using ultrasonic waves.
There are methods that magnetically detect vibrations of the tail blade caused by vortices, and methods that use piezoelectric elements or strain gauges to measure the alternating force that acts on the vortex generator as a reaction to the generation of the Karman vortex. Each of these methods has its advantages and disadvantages, but the following (1) to (4) are common disadvantages.

(1) 概して複雑であると共に、高価である。 (1) Generally complex and expensive.

(2) 電気的方式を使つているために、爆発に対
する安全性に問題がある。
(2) Because it uses an electrical method, there is a problem with explosion safety.

(3) 上記(2)と同じ理由で、電磁気的な誘導に弱
い。
(3) For the same reason as (2) above, it is vulnerable to electromagnetic induction.

(4) 小口径の流量測定が苦手であり、内径約50
mm程度が最小である。
(4) It is difficult to measure the flow rate of small diameters, and the inner diameter is approximately 50 mm.
The minimum value is about mm.

(c) 発明の目的の説明 本発明は先行技術の上記実情に着目し、この種
の技術に内在する上記諸欠点を解消する為になさ
れたものであり、従つて本発明の目的は、モール
ドにより一体成形を可能とし、極めて廉価に構成
することができると共に、爆発に対して本質的に
安全であり、しかも電磁気的誘導を除去された新
規な流量計又は流速計を提供することにある。
(c) Description of the purpose of the invention The present invention has been made in order to solve the above-mentioned drawbacks inherent in this type of technology by paying attention to the above-mentioned circumstances of the prior art. The object of the present invention is to provide a new flow meter or current meter which can be integrally molded, can be constructed at an extremely low cost, is essentially safe against explosions, and is free from electromagnetic induction.

(d) 発明の構成 上記目的を達成する為に、本発明に係るカルマ
ン渦流量計は、流体の流れに直角に配置されたカ
ルマン渦発生体と、該カルマン渦発生体の下流側
に取付けられた振動尾翼とを具備し、前記渦発生
体と振動尾翼の接続部または前記尾翼内に、光フ
アイバの軸方向に沿つて一定の長さだけ全面的に
または部分的にクラツドが存しないようにし該ク
ラツドの存しない部分に全反射防止材を付着させ
て形成した光変調装置を設けて構成され、前記尾
翼の振動により前記反射防止材付着部分を弾性的
に変形させて前記光フアイバの通過光量を変調す
ることを特徴としている。
(d) Structure of the Invention In order to achieve the above object, the Karman vortex flowmeter according to the present invention comprises a Karman vortex generator disposed perpendicularly to the flow of fluid, and a Karman vortex generator installed downstream of the Karman vortex generator. and a vibrating tail fin such that there is no cladding entirely or partially along the axial direction of the optical fiber at a connection portion between the vortex generator and the oscillating tail fin or in the tail fin. A light modulation device formed by attaching a total anti-reflection material to a portion where the cladding does not exist is provided, and the portion to which the anti-reflection material is attached is elastically deformed by the vibration of the tail wing to adjust the amount of light passing through the optical fiber. It is characterized by modulating.

(e) 発明の実施例の説明 次に本発明をその好ましい一実施例について図
面を参照しながら具体的に説明する。
(e) Description of Embodiments of the Invention Next, a preferred embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

第4図は第2図に示した機械的光変調装置をカ
ルマン渦流量計に適用した本発明の一実施例を示
す断面図である。第5図は第4図の右側パイプを
外した場合の側面図、第6図は第4図の6−6線
に沿つて切断し矢印の方向に見た断面図、第7図
は光変調部分の拡大断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing an embodiment of the present invention in which the mechanical light modulation device shown in FIG. 2 is applied to a Karman vortex flowmeter. Figure 5 is a side view when the right pipe in Figure 4 is removed, Figure 6 is a sectional view taken along line 6-6 in Figure 4 and seen in the direction of the arrow, and Figure 7 is light modulation. It is an enlarged sectional view of a part.

第4図〜第7図において、参照番号30はパイ
プを示し、このパイプ30内を流体が矢印31の
方向に流れる。パイプ30の端部に形成されたフ
ランジ32によりリング状ガスケツト33をはさ
み、ボルト34で固定している。リング状ガスケ
ツト33の内径はパイプ30の内径に等しくなつ
ている。流体の流れに対して直角に且つ直径方向
にカルマン渦発生体35が挿着されている。渦発
生体35の両端は接続体36により前記リング状
ガスケツト33に固着されている。カルマン渦発
生体35は、第6図に示されるように、断面が台
形状に形成され、あるレイノルズ数の範囲内で規
則的なカルマン渦列37を発生する。
4 to 7, reference numeral 30 indicates a pipe through which fluid flows in the direction of arrow 31. In FIGS. A ring-shaped gasket 33 is sandwiched between a flange 32 formed at the end of the pipe 30 and fixed with bolts 34. The inner diameter of the ring-shaped gasket 33 is equal to the inner diameter of the pipe 30. A Karman vortex generator 35 is inserted perpendicularly to the fluid flow and diametrically. Both ends of the vortex generator 35 are fixed to the ring-shaped gasket 33 by connecting bodies 36. As shown in FIG. 6, the Karman vortex generator 35 has a trapezoidal cross section and generates a regular Karman vortex street 37 within a certain Reynolds number range.

ここで、渦列37の発生周波数を、パイプ3
0内の流体の平均流速をv、渦発生体35の幅を
Dとすると、周波数は、 =St・v/D …(1) で表わされる。但し、Stはストローハル数と呼ば
れる無次元量であつて、約0.18の値を持つ定数で
ある。周波数と平均流速vは正比例関係にある
ので、周波数を測定することにより、平均流速
v、すなわち、流体の流量を知ることができる。
Here, the generation frequency of the vortex row 37 is determined from the pipe 3
When the average flow velocity of the fluid within 0 is v and the width of the vortex generator 35 is D, the frequency is expressed as follows: =St·v/D (1). However, St is a dimensionless quantity called the Strouhal number, and is a constant having a value of approximately 0.18. Since the frequency and the average flow velocity v are in a directly proportional relationship, by measuring the frequency, the average flow velocity v, that is, the flow rate of the fluid can be determined.

また、逆に、流体の流量又は流れの速度を変化
させることにより、周波数、すなわち、変調周
波数が変化するから、本発明になるカルマン流量
計はそのまま光変調装置として使用し得ることは
明白である。
Conversely, since the frequency, that is, the modulation frequency, changes by changing the flow rate or velocity of the fluid, it is clear that the Karman flowmeter of the present invention can be used as it is as an optical modulation device. .

カルマン渦発生体35の下流側には、尾翼38
が取付けられている。尾翼38と渦発生体35の
接続部にはくびれ部39が形成されている。カル
マン渦の発生周波数に応じた周波数で尾翼38は
矢印40のように振動する。窓41があるため
に、尾翼38の振動は更に容易になる。
On the downstream side of the Karman vortex generator 35, a tail 38 is provided.
is installed. A constriction 39 is formed at the connection between the tail 38 and the vortex generator 35. The tail 38 vibrates as indicated by an arrow 40 at a frequency corresponding to the frequency at which the Karman vortex is generated. The presence of the window 41 further facilitates the vibration of the tail fin 38.

入力光フアイバ11が光コネクタ(図示せず)
を経由して渦発生体35内を破線にて示すように
通されている。入力光フアイバ11から入力され
た入力光はくびれ部39で変調を受けて出力光フ
アイバ12から外部へ取出される。
The input optical fiber 11 is an optical connector (not shown)
It passes through the inside of the vortex generator 35 as shown by the broken line. The input light inputted from the input optical fiber 11 is modulated at the constricted portion 39 and is extracted from the output optical fiber 12 to the outside.

第7図はくびれ部39の拡大断面図である。渦
発生体35と尾翼38間には、それらの間のくび
れ部39内に全反射防止材18の被覆部分が位置
するように、第2図に示す機械的光変調装置が図
示の如く配設されている。しかして、尾翼38の
振動による全反射防止材18の付着部分の曲り
(弾性変形)のために、通過光量が変調される。
FIG. 7 is an enlarged sectional view of the constricted portion 39. The mechanical light modulator shown in FIG. 2 is disposed between the vortex generator 35 and the tail 38, as shown, so that the covered portion of the anti-total reflection material 18 is located in the constriction 39 between them. has been done. As a result, the amount of passing light is modulated due to the bending (elastic deformation) of the attached part of the total reflection prevention material 18 due to the vibration of the tail 38.

渦発生体35、尾翼38等の材質は被測定流体
で決まることになるが、金属よりもプラスチツク
の方が望ましい。第4図〜第6図から明らかなよ
うに、渦発生体35及び尾翼38はパイプ30の
中心軸に対して軸対称になつているので、プラス
チツク材料で一体成形するのが容易である。プラ
スチツク材料として、ポリアセタール樹脂、ポリ
プロピレン樹脂又は弗素樹脂等が適度の弾性係
数、耐蝕性の点で有利である。ゴム等のエラスト
マも適している。ただし、渦発生体が振動するの
は好ましくないので、その場合には振動防止用リ
ブを挿入する必要がある。
The materials of the vortex generator 35, tail fin 38, etc. will be determined by the fluid to be measured, but plastic is more preferable than metal. As is clear from FIGS. 4 to 6, the vortex generator 35 and the tail fin 38 are axially symmetrical with respect to the central axis of the pipe 30, so that it is easy to integrally mold them from a plastic material. As the plastic material, polyacetal resin, polypropylene resin, fluororesin, etc. are advantageous in terms of appropriate elastic modulus and corrosion resistance. Elastomers such as rubber are also suitable. However, it is undesirable for the vortex generator to vibrate, so in that case it is necessary to insert vibration-preventing ribs.

第4図〜第6図はパイプ内の流速測定例を示し
ているが、変形として、渦発生体を棒状に長く形
成し、その先端に尾翼を取付ければ、大気中の風
速の測定もできる。また、長い渦発生体に複数個
の尾翼を取付ければ、流速分布の測定も可能であ
り、水路等の流速分布の測定に便利である。
Figures 4 to 6 show examples of measuring the flow velocity in a pipe, but as a modification, the wind velocity in the atmosphere can also be measured by forming a long vortex generator into a rod shape and attaching a tail to its tip. . Furthermore, by attaching a plurality of tail blades to a long vortex generating body, it is possible to measure the flow velocity distribution, which is convenient for measuring the flow velocity distribution in waterways and the like.

カルマン渦発生体35の断面形状は、本実施例
においては、第6図に見られるように、台形型に
形成されているが、台形型に限らず、円形、三角
形等種々の形状を採り得るものであり、要は広い
レイノルズ数範囲でカルマン渦を安定に発生する
ものであれば良い。
In this embodiment, the cross-sectional shape of the Karman vortex generator 35 is formed into a trapezoidal shape as shown in FIG. In short, any material that stably generates Karman vortices over a wide range of Reynolds numbers is sufficient.

また、第4図〜第7図のくびれ部39、窓41
は不可欠のものではなく、これらは設けなくても
よい。測定範囲を広げようとすると、必然的に尾
翼38、くびれ部39が弱くなる。生産工程中又
は過大入力時の破損を防止するために、尾翼38
の振動振幅を制限するストツパを必要に応じて設
置することは実用上有用である。前記説明ではこ
のストツパは省略されている。
In addition, the constriction 39 and the window 41 in FIGS. 4 to 7
are not essential and may not be provided. When trying to widen the measurement range, the tail fin 38 and constriction 39 inevitably become weaker. To prevent damage during the production process or during excessive input, the tail 38
It is practically useful to install a stopper to limit the vibration amplitude as necessary. This stopper has been omitted in the above description.

前記した本実施例では、くびれ部39により光
を変調したが、代りに、尾翼全体を柔らかく形成
して曲りやすくすれば、光変調部を尾翼内で構成
しても良いことは明らかである。
In the present embodiment described above, the light is modulated by the constricted portion 39, but it is clear that the light modulation portion may be formed within the tail fin instead by forming the entire tail fin to be soft and bendable.

また、光フアイバは断面形状を円形としたが、
必ずしも円形である必要はなく、だ円形、正方形
等でも作用、効果に大差はない。円形の方が入手
が容易であるだけの差にすぎない。
In addition, although the optical fiber has a circular cross-sectional shape,
It does not necessarily have to be circular; oval, square, etc. will have the same effect and effect. The only difference is that the circular shape is easier to obtain.

(f) 発明の効果の説明 本発明によるカルマン渦流量計は、以上説明し
た様に構成され、前記した従来の欠点を全て解決
している。即ち、モールドにより一体成形が可能
であるために、極めて廉価に構成することができ
る。更に、光方式を使つているために、爆発に対
しては本質的に安全であり、電磁気的な誘導がな
い。また、パイプ内径10mm位までは十分に実用化
でき、パイプ内径の下限を制限する因子が少い等
の特長を有し、実用上の効果が大きい。
(f) Description of Effects of the Invention The Karman vortex flowmeter according to the present invention is constructed as described above, and solves all of the above-described drawbacks of the conventional flowmeter. That is, since it can be integrally formed by molding, it can be constructed at an extremely low cost. Furthermore, because it uses optical methods, it is inherently safe against explosions and has no electromagnetic induction. In addition, it can be fully put into practical use for pipes with inner diameters up to about 10 mm, and has the advantage that there are few factors that limit the lower limit of pipe inner diameters, so it has great practical effects.

以上本発明をその良好な実施例について説明し
たが、それは単なる例示的なものであり、制限的
意味を有するものでないことは勿論である。従つ
て、本発明の精神から逸脱することなく、本発明
は前記した以外にも種々の変更を加えて実施し得
るが、それらの変形、変更はすべて本願発明の範
囲内に包含されるものである。
Although the present invention has been described above with reference to its preferred embodiments, it goes without saying that these are merely illustrative and do not have a limiting meaning. Therefore, without departing from the spirit of the present invention, the present invention may be implemented with various modifications other than those described above, but all such modifications and changes are included within the scope of the present invention. be.

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

第1図a,b,cは従来における機械的な光の
変調方法の原理説明図、第2図は本発明に使用さ
れる機械的光変調装置の原理説明図、第3図a,
bは第2図に示した光変調装置の動作を説明する
為の図、第4図は本発明に係るカルマン渦流量計
の一実施例を示す断面図、第5図は第4図の右側
パイプを除去して示す側面図、第6図は第4図の
6−6線に沿つて切断し矢印の方向に見た断面
図、第7図は光変調部分の拡大断面図である。 1,11……入力光フアイバ、11,12
……コア、11,12……クラツド、2,1
2……出力光フアイバ、3……シヤツタ、18…
…全反射防止材、30……パイプ、32……フラ
ンジ、33……リング状ガスケツト、34……ボ
ルト、35……カルマン渦発生体、36……接続
体、37……カルマン渦、38……尾翼、39…
…くびれ部、41……窓。
Figures 1a, b, and c are diagrams explaining the principle of a conventional mechanical light modulation method; Figure 2 is a diagram explaining the principle of a mechanical light modulation device used in the present invention; Figures 3a,
b is a diagram for explaining the operation of the optical modulation device shown in FIG. 2, FIG. 4 is a sectional view showing an embodiment of the Karman vortex flowmeter according to the present invention, and FIG. 5 is a diagram on the right side of FIG. 4. 6 is a sectional view taken along the line 6--6 of FIG. 4 and viewed in the direction of the arrow, and FIG. 7 is an enlarged sectional view of the light modulation portion. 1, 11...Input optical fiber, 11 1 , 12 1
...Core, 11 2 , 12 2 ...Clad, 2,1
2... Output optical fiber, 3... Shutter, 18...
... Total reflection prevention material, 30 ... Pipe, 32 ... Flange, 33 ... Ring-shaped gasket, 34 ... Bolt, 35 ... Karman vortex generator, 36 ... Connecting body, 37 ... Karman vortex, 38 ... ...Tail, 39...
...neck part, 41...window.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 流体の流れに直角に配置されたカルマン渦発
生体と、該カルマン渦発生体の下流側に取付けら
れた振動尾翼とを具備し、前記渦発生体と振動尾
翼の接続部または前記尾翼内に、光フアイバの軸
方向に沿つて一定の長さだけ全面的にまたは部分
的にクラツドが存しないようにし該クラツドの存
しない部分に全反射防止材を付着させて形成した
光変調装置を設け、前記尾翼の振動により前記反
射防止材付着部分を弾性的に変形させて前記光フ
アイバの通過光量を変調することを特徴としたカ
ルマン渦流量計。 2 前記全反射防止材を付着させる変調部分のコ
アを細く引伸したことを更に特徴とする特許請求
の範囲第1項記載のカルマン渦流量計。 3 前記全反射防止材を付着させる変調部分の一
端を軸に直角に切断し、反射鏡を装着したことを
更に特徴とする特許請求の範囲第1項記載のカル
マン渦流量計。 4 前記カルマン渦発生体を長く形成し、該渦発
生体に複数個の振動尾翼を設置したことを更に特
徴とする特許請求の範囲第1項〜第3項記載のカ
ルマン渦流量計。
[Claims] 1. A system comprising a Karman vortex generator disposed perpendicular to a fluid flow and a vibrating tail mounted on the downstream side of the Karman vortex generator, and a connection between the vortex generator and the vibrating tail. The optical fiber is formed by completely or partially not having a cladding for a certain length along the axial direction of the optical fiber, and by adhering a total anti-reflection material to the part where the cladding does not exist. A Karman vortex flowmeter characterized in that a light modulation device is provided, and the amount of light passing through the optical fiber is modulated by elastically deforming the anti-reflection material attached portion by vibration of the tail. 2. The Karman vortex flowmeter according to claim 1, further characterized in that the core of the modulation portion to which the total reflection prevention material is attached is thinly stretched. 3. The Karman vortex flowmeter according to claim 1, further characterized in that one end of the modulating portion to which the total reflection prevention material is attached is cut at right angles to the axis and a reflecting mirror is attached thereto. 4. The Karman vortex flowmeter according to claims 1 to 3, further characterized in that the Karman vortex generator is formed long and a plurality of vibrating tail blades are installed on the vortex generator.
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