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JPS6259247B2 - - Google Patents
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JPS6259247B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6259247B2
JPS6259247B2 JP59085215A JP8521584A JPS6259247B2 JP S6259247 B2 JPS6259247 B2 JP S6259247B2 JP 59085215 A JP59085215 A JP 59085215A JP 8521584 A JP8521584 A JP 8521584A JP S6259247 B2 JPS6259247 B2 JP S6259247B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
output
optical fibers
optical fiber
optical
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.)
Expired
Application number
JP59085215A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6057213A (en
Inventor
Kyoharu Inao
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.)
YOKOKAWA DENKI KK
Original Assignee
YOKOKAWA DENKI KK
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Filing date
Publication date
Application filed by YOKOKAWA DENKI KK filed Critical YOKOKAWA DENKI KK
Priority to JP59085215A priority Critical patent/JPS6057213A/en
Publication of JPS6057213A publication Critical patent/JPS6057213A/en
Publication of JPS6259247B2 publication Critical patent/JPS6259247B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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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
    • G01F1/66Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
    • G01F1/661Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters using light

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光フアイバをセンサとして用いた流
量計に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a flow meter using an optical fiber as a sensor.

従来より、管路に渦発生体を置き該渦発生体に
より生じた渦の数を計数する方式の渦流量計が知
られている。このような渦流量計の場合、生じる
渦の周波数は流量に対応したものとなるので、前
記周波数を計測することにより流量を知ることが
できる。第1図は、渦流量計の従来例を示す図で
ある。同図において、1は流管である。2は、流
管の管路に置かれた渦発生体である。同図に示す
管路を流体が矢印のように流れていると、図に示
す向きに渦が発生する。
BACKGROUND ART Conventionally, a vortex flowmeter is known in which a vortex generator is placed in a pipe and the number of vortices generated by the vortex generator is counted. In the case of such a vortex flowmeter, the frequency of the generated vortex corresponds to the flow rate, so the flow rate can be determined by measuring the frequency. FIG. 1 is a diagram showing a conventional example of a vortex flowmeter. In the figure, 1 is a flow tube. 2 is a vortex generator placed in the channel of the flow tube. When fluid flows through the pipeline shown in the figure in the direction of the arrow, a vortex is generated in the direction shown in the figure.

本発明は、光フアイバの光路長変化による干渉
縞を利用した流量計を実現したものである。以
下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
The present invention realizes a flow meter that utilizes interference fringes caused by changes in the optical path length of an optical fiber. Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings.

第2図は、本発明の一実施例を示す光フアイバ
流量計の一実施例を示す構成図である。同図にお
いて、3は光源である。光源の種類はレーザ、発
光ダイオート等何であつてもよい。4,5は、前
記光源3の光出力を受ける光フアイバである。6
は、第3図に示すような流体管であり、その中を
流体が流れている。第3図において、第2図と同
一のものは同一符号を付ける。再び第2図にもど
り、7は、前記流管6の内部に設置されたセンサ
部である。該センサ部7の中を前記光フアイバ
4,5が通じている。8は、流管を通過した光フ
アイバの出力を受ける光電変換回路である。光電
変換素子としては例えばフオトダイオートが用い
られる。
FIG. 2 is a configuration diagram showing an embodiment of an optical fiber flowmeter showing an embodiment of the present invention. In the figure, 3 is a light source. The light source may be of any type, such as a laser or a light emitting diode. 4 and 5 are optical fibers that receive the light output from the light source 3. 6
is a fluid pipe as shown in FIG. 3, through which fluid flows. In FIG. 3, the same parts as in FIG. 2 are given the same reference numerals. Returning to FIG. 2 again, 7 is a sensor section installed inside the flow tube 6. The optical fibers 4 and 5 run through the sensor section 7. 8 is a photoelectric conversion circuit that receives the output of the optical fiber that has passed through the flow tube. For example, a photodiode is used as the photoelectric conversion element.

9は、光電変換回路8の出力を受けてこれを適
当な大きさのレベルまで増幅する増幅器である。
10は、該増幅器の出力を整流する整流回路であ
る。C1,C2はそれぞれ光電変換回路8と増幅器
9及び増幅器9と整流回路10間に接続されたキ
ヤパシタである。11は、整流回路10の出力と
或る一定電圧とを比較する比較回路である。12
は、比較回路11からとり出されるパルス周波数
を安定化するための周波数安定化回路である。安
定化回路としては例えばPLL回路等が用いられ
る。このように構成された装置の動作を以下に説
明する。
Reference numeral 9 denotes an amplifier that receives the output of the photoelectric conversion circuit 8 and amplifies it to an appropriate level.
10 is a rectifier circuit that rectifies the output of the amplifier. C 1 and C 2 are capacitors connected between the photoelectric conversion circuit 8 and the amplifier 9, and between the amplifier 9 and the rectifier circuit 10, respectively. 11 is a comparison circuit that compares the output of the rectifier circuit 10 with a certain constant voltage. 12
is a frequency stabilization circuit for stabilizing the pulse frequency taken out from the comparator circuit 11. For example, a PLL circuit or the like is used as the stabilizing circuit. The operation of the device configured in this way will be explained below.

光源3から発せられた光は、光フアイバ4,5
に分かれてセンサ部7に入る。センサ部7は流体
中に置かれているので、センサ部内の2本の光フ
アイバはその内部に発生する応力により光路長が
変化する。光電変換回路8の入力部で干渉を起こ
させるようにしておくと、光路長が流体の振動で
変調されるため干渉縞が移動する。即ち、この干
渉縞の一点に着目するとその点は光の強度変調が
起きていることになる。前記した干渉縞の移動は
周波数の変化としてとり出すことができるので、
第2図に示す装置を流量計として利用することが
できる。光電変換回路8は、干渉縞の移動を電気
信号に変換する。この電気信号は、続く増幅器9
により増幅される。
The light emitted from the light source 3 is transmitted through optical fibers 4 and 5.
It is divided into two parts and enters the sensor section 7. Since the sensor section 7 is placed in the fluid, the optical path length of the two optical fibers inside the sensor section changes due to the stress generated inside them. If interference is caused at the input part of the photoelectric conversion circuit 8, the optical path length will be modulated by the vibration of the fluid, and the interference fringes will move. That is, if we focus on one point on this interference fringe, it will be seen that the intensity modulation of light has occurred at that point. The movement of the interference fringes mentioned above can be extracted as a change in frequency, so
The device shown in FIG. 2 can be used as a flowmeter. The photoelectric conversion circuit 8 converts the movement of the interference fringes into an electrical signal. This electrical signal is transmitted to the subsequent amplifier 9
is amplified by

増幅された信号は、整流回路10で整流されて
直流に変換される。この整流回路10の出力は、
あるオフセツトを持つた脈流となつている。比較
回路11は、この整流回路10の出力を、或る定
電圧と比較してオフセツトのないパルス出力に変
換する。比較回路11の出力は、続く周波数安定
化回路12に入力する。該周波数安定化回路は、
入力信号に急激な擾乱が起きたときにも周波数を
一定に保つように動作する。このような目的のた
めに通常はPLL回路等が用いられる。周波数安定
化回路12の出力VOUTが第2図に示す光フアイ
バ流量計の出力となる。出力VOUTは、流体の振
動周波数に対応しており、この振動周波数を計測
すれば流体の流量を知ることができる。光源を渦
周波数より高い周波数で変調することで、電気信
号として扱い易い周波数帯を利用できる。同期検
波等を利用することもできる。
The amplified signal is rectified by a rectifier circuit 10 and converted into direct current. The output of this rectifier circuit 10 is
It is a pulsating flow with a certain offset. Comparison circuit 11 compares the output of rectifier circuit 10 with a certain constant voltage and converts it into a pulse output without offset. The output of the comparison circuit 11 is input to the frequency stabilization circuit 12 that follows. The frequency stabilization circuit is
It operates to keep the frequency constant even when sudden disturbances occur in the input signal. A PLL circuit or the like is usually used for this purpose. The output V OUT of the frequency stabilization circuit 12 becomes the output of the fiber optic flow meter shown in FIG. The output V OUT corresponds to the vibration frequency of the fluid, and by measuring this vibration frequency, the flow rate of the fluid can be determined. By modulating the light source at a frequency higher than the vortex frequency, a frequency band that can be easily handled as an electrical signal can be used. It is also possible to use synchronous detection or the like.

センサ部7の感度を上げるためには、該センサ
部に埋込まれている光フアイバの実効長を増やせ
ばよい。あるいは、許容曲げ半径程度に曲げても
感度が向上する。実効長が増えると損失が増える
ので感度を上げることができる。また感度は、曲
げ半径が小さい程、高くなる。第4図は、センサ
部7に埋込まれる光フアイバの種々の形状を示す
図である。いずれも光フアイバに加工して感度を
上げている。
In order to increase the sensitivity of the sensor section 7, it is sufficient to increase the effective length of the optical fiber embedded in the sensor section. Alternatively, the sensitivity can be improved even if it is bent to a permissible bending radius. As the effective length increases, the loss increases, so sensitivity can be increased. Moreover, the smaller the bending radius, the higher the sensitivity becomes. FIG. 4 is a diagram showing various shapes of optical fibers embedded in the sensor section 7. FIG. Both are processed into optical fibers to increase sensitivity.

本発明によれば、次のような効果が得られる。 According to the present invention, the following effects can be obtained.

本発明にかかる光フアイバ流量計は、流体を
透過した光をもとに流量を測定する透過形の流
量計である。このため、流体中で光を反射さ
せ、反射光をもとに流量を求める反射形の流量
計に比べて光学系が閉じているため、光の漏れ
が少なく、高い測定精度が得られる。
The optical fiber flowmeter according to the present invention is a transmission type flowmeter that measures the flow rate based on light transmitted through the fluid. For this reason, compared to a reflective flow meter that reflects light in the fluid and measures the flow rate based on the reflected light, the optical system is closed, so there is less light leakage and high measurement accuracy can be achieved.

センサ部に2本の光フアイバを挿入している
ため、これらの光フアイバに同時に生じた撹乱
に対しては、互いに打消し合つてキヤンセルで
きる。
Since two optical fibers are inserted into the sensor section, disturbances occurring simultaneously in these optical fibers can be canceled by canceling each other out.

以上、詳細に説明したように、本発明によれば
光フアイバのもつ特長を利用した流量計を実現で
きる。
As described above in detail, according to the present invention, a flowmeter that utilizes the features of optical fibers can be realized.

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

第1図は、従来の渦流量計の構成を示す図であ
る。第2図は、本発明の一実施例を示す構成図、
第3図は第2図の要部構成図である。第4図は、
光フアイバの形状を示す図である。 3…光源、4,5…光フアイバ、6…流管、7
…センサ部、8…光電変換回路、9…増幅器、1
0…整流回路、11…比較回路、12…周波数安
定化回路。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a conventional vortex flowmeter. FIG. 2 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention;
FIG. 3 is a diagram showing the main part of FIG. 2. Figure 4 shows
It is a figure showing the shape of an optical fiber. 3... Light source, 4, 5... Optical fiber, 6... Flow tube, 7
...Sensor part, 8...Photoelectric conversion circuit, 9...Amplifier, 1
0... Rectifier circuit, 11... Comparison circuit, 12... Frequency stabilization circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 光源と、 該光源の光出力を受ける2本の光フアイバと、 これらの光フアイバを流体部に浸し、流体によ
る振動で2本の光フアイバの内部に応力を発生さ
せ、光フアイバの光路長を変化させるセンサ部
と、 前記2本の光フアイバにより伝送された光に干
渉を起こさせ、光フアイバに発生した応力による
干渉縞の移動に応じた信号を出力する光電変換回
路と、 該変換回路の出力を受ける増幅器と、 該増幅器の出力をパルス化する比較回路、 とにより構成されてなる光フアイバ流量計。
[Scope of Claims] 1. A light source, two optical fibers that receive light output from the light source, these optical fibers are immersed in a fluid part, and stress is generated inside the two optical fibers by vibrations caused by the fluid. , a sensor unit that changes the optical path length of the optical fiber, and a photoelectric conversion unit that causes interference in the light transmitted by the two optical fibers and outputs a signal in accordance with the movement of interference fringes due to stress generated in the optical fiber. An optical fiber flowmeter comprising: a circuit; an amplifier that receives the output of the conversion circuit; and a comparison circuit that pulses the output of the amplifier.
JP59085215A 1984-04-27 1984-04-27 Optical fiber flow meter Granted JPS6057213A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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GB2035547B (en) * 1978-11-23 1983-03-02 Standard Telephones Cables Ltd Measuring fluid flow photoelectrically

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JPS6057213A (en) 1985-04-03

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