Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JPH0569171B2 - - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JPH0569171B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0569171B2
JPH0569171B2 JP61005682A JP568286A JPH0569171B2 JP H0569171 B2 JPH0569171 B2 JP H0569171B2 JP 61005682 A JP61005682 A JP 61005682A JP 568286 A JP568286 A JP 568286A JP H0569171 B2 JPH0569171 B2 JP H0569171B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
vortex
circuit
changes
flow rate
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 - Lifetime
Application number
JP61005682A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS62163928A (en
Inventor
Ichizo Ito
Shinichi Ooki
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.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
Priority to JP61005682A priority Critical patent/JPS62163928A/en
Publication of JPS62163928A publication Critical patent/JPS62163928A/en
Publication of JPH0569171B2 publication Critical patent/JPH0569171B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/728Onshore wind turbines

Landscapes

  • Measuring Volume Flow (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、カルマン渦を利用して測定流体の質
量流量を測定する質量流量計に関するものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a mass flow meter that measures the mass flow rate of a measurement fluid using Karman vortices.

(従来の技術) 流体中に物体を置くと、物体の両後側面から交
互にかつ規則的に渦が発生し、下流に渦列となつ
て流れることが古くから知られている。この渦列
はカルマン渦列といわれ、単位時間当りの渦の生
成数(生成周波数)が流体の流速に比例してい
る。そこで、測定流体を導く管路内に渦発生体を
配置し、渦発生体によつて流速に比例した渦を発
生させ、渦の生成による揚力変化を圧電素子、ス
トレンゲージ、容量やインダクタンス等のセンサ
で検出し、検出信号の周波数のみを取り出して流
体の流速や流量を測定する渦流量計が実用化され
ている。ところで、一般に知りたい流量は化学変
化を行わせるプロセスではもちろんのこと、取引
においても質量流量であることが多い。また測定
流体が気体やスチームの場合には温度や圧力でそ
の密度が大きく変わり、液体の場合でも温度によ
りその密度がかなり変化してしまう。このため渦
流量計と並設して温度や圧力を測定するか、密度
計にて密度を測定し、質量流量を測定している。
しかし密度計と渦流量計とを用いると繁雑高価で
あり、温度や圧力計と渦流量計との組合せでは、
繁雑高価であるばかりでなく、流体の温度の測定
が難しいことから精度や応答性も悪い。
(Prior Art) It has been known for a long time that when an object is placed in a fluid, vortices are generated alternately and regularly from both rear sides of the object and flow downstream as a vortex train. This vortex street is called a Karman vortex street, and the number of vortices generated per unit time (generation frequency) is proportional to the flow rate of the fluid. Therefore, a vortex generator is placed in the pipe that guides the fluid to be measured, and the vortex generator generates a vortex proportional to the flow velocity. Vortex flowmeters have been put into practical use that measure the flow velocity and flow rate of fluid by detecting it with a sensor and extracting only the frequency of the detection signal. Incidentally, the flow rate that one generally wants to know is often the mass flow rate, not only in processes that involve chemical changes, but also in transactions. Furthermore, when the fluid to be measured is gas or steam, its density changes greatly depending on temperature and pressure, and even when it is a liquid, its density changes considerably depending on temperature. For this reason, the mass flow rate is measured either by installing it in parallel with a vortex flowmeter to measure temperature and pressure, or by measuring the density with a density meter.
However, using a density meter and a vortex flowmeter is complicated and expensive, and a combination of a temperature or pressure gauge and a vortex flowmeter is difficult.
Not only is it complicated and expensive, but it also has poor accuracy and responsiveness because it is difficult to measure the temperature of the fluid.

ところで、第5図に示す如く、管路1に渦発生
体2が配置され、測定流体が管路1に流された場
合に、渦発生体2に作用する平均抗力F、変動揚
力Fや圧力損失ΔPは一般に次式で示される関係
にある。
By the way, as shown in FIG. 5, when the vortex generator 2 is arranged in the pipe line 1 and the measurement fluid is flowed through the pipe line 1, the average drag force F, the fluctuating lift force F, and the pressure acting on the vortex generator 2 are The loss ΔP generally has a relationship expressed by the following equation.

FD∝CD1/2ρV2 ……(1) FL∝±CL1/2ρV2 ……(2) ΔP∝CP1/2ρV2 ……(3) 但し CD;抗力係数 CL;変動揚力係数 CP;圧力損失係数 ρ ;密度 V ;流速 平均抗力FD、変動揚力FL、圧力損失ΔPは、抗
力係数CD、変動揚力係数CL、圧力損失係数CP
定数であれば、ρV2に比例するので、渦周波数
=StV/d=KV(但し、St:ストロハル数、d:渦 発生体2の直径、K=St/dで定数)で(1),(2),(3) 式を割算すれば、ρVが得られる。
F D ∝C D 1/2ρV 2 …(1) F L ∝±C L 1/2ρV 2 …(2) ΔP∝C P 1/2ρV 2 …(3) However, C D ; Drag coefficient C L ; Fluctuation lift coefficient C P ; Pressure loss coefficient ρ ; Density V ; Flow velocity Average drag F D , fluctuating lift F L , and pressure loss ΔP are calculated as follows: drag coefficient C D , fluctuating lift coefficient CL , and pressure loss coefficient CP are constants. If there is, it is proportional to ρV 2 , so vortex frequency = StV/d = KV (where, St: Strouhal number, d: diameter of vortex generator 2, K = constant at St/d), (1), (2 ), ρV can be obtained by dividing equation (3).

このようなものとして、特開昭57−61916号
「カルマン渦を利用した測定装置」に変動揚力を
検出し、渦周波数で割算する例が示されている。
As such, an example of detecting the fluctuating lift force and dividing it by the vortex frequency is shown in JP-A-57-61916 ``Measuring device using Karman vortex''.

以下、特開昭57−61916号について説明する。 JP-A No. 57-61916 will be explained below.

第6図はこの特開昭57−61916号の構成説明図
である。図において、1aは測定流体が流れる管
路、2aは管路1aに垂直に挿入された柱状の渦
発生体で、その両端は管路1aに固定されてい
る。渦発生体2aの本体21aはステンレス等か
らなり、測定流体にカルマン渦列を生ぜしめかつ
揚力変化を安定強化するような例えば台形等の断
面形状を有している。渦発生体2aの頂部22a
はステンレス等からなり、凹部23aを有し本体
21aとは溶接等により一体に形成されている。
231aは凹部23aによつて、渦発生体2aに
形成された外筒部である。41aは圧電素子から
なる素子本体で、渦発生体2aの凹部23aにガ
ラス等の絶縁材3aによつて封着され、渦発生体
と一体に形成されている。また素子本体41aは
円板状をなし、その中心が渦発生体2aの中立軸
と一致するように配置されている。さらに素子本
体41aには、第7図に示すようにその表と裏に
それぞれ左右に分割して対称的に電極42a,4
3a,44a,45aが設けられ、電極42aと
43aで挾まれた部分で第1の圧電センサ46a
を形成し、電極44aと45aで挾まれた部分で
第2の圧電センサ47aを形成する。そして第
1、第2の圧電センサ46a,47aに生ずる電
荷が差動的になるように、電極42aと45aお
よび電極43aと44aが各々結線され、かつ電
極42aと44aからそれぞれリード線48a,
49aが絶縁材3aを貫通して外部に取り出され
ている。8aは検出信号処理回路で、圧電センサ
46a,47aで検出した交流電荷qを交流電圧
eに変換する。9aは比較器で、交流電圧eを一
定レベルのパルス信号Pに変換するためのもので
ある。10aはF/Vコンバータで、比較器出力
のパルス信号Pをその周波数に比例した直流電圧
E1に変換する。11aは整流平滑回路で、交流
電圧eを整流平滑し、その振幅に比例した直流電
圧E2に変換する。12aは演算回路で、F/V
コンバータ10aと整流平滑回路11aの出力
E1,E2に所望の演算を施し、その出力に流体の
密度または質量流量に関連した信号を取出すため
のものである。
FIG. 6 is an explanatory diagram of the structure of this Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-61916. In the figure, 1a is a pipe through which the measurement fluid flows, and 2a is a columnar vortex generator inserted perpendicularly into the pipe 1a, both ends of which are fixed to the pipe 1a. The main body 21a of the vortex generator 2a is made of stainless steel or the like, and has a cross-sectional shape, such as a trapezoid, which produces a Karman vortex street in the measured fluid and stably enhances lift changes. Top part 22a of vortex generator 2a
is made of stainless steel or the like, has a recess 23a, and is integrally formed with the main body 21a by welding or the like.
231a is an outer cylindrical portion formed in the vortex generator 2a by the recess 23a. Reference numeral 41a denotes an element body made of a piezoelectric element, which is sealed to the recess 23a of the vortex generator 2a with an insulating material 3a such as glass, and is formed integrally with the vortex generator. The element main body 41a has a disk shape and is arranged so that its center coincides with the neutral axis of the vortex generator 2a. Furthermore, as shown in FIG. 7, the element body 41a is divided into left and right electrodes 42a and 4 symmetrically on the front and back sides of the element body 41a, respectively.
3a, 44a, 45a are provided, and a first piezoelectric sensor 46a is provided at a portion sandwiched between electrodes 42a and 43a.
A second piezoelectric sensor 47a is formed at a portion sandwiched between electrodes 44a and 45a. Then, the electrodes 42a and 45a and the electrodes 43a and 44a are connected, respectively, so that the charges generated in the first and second piezoelectric sensors 46a and 47a are differential, and lead wires 48a and 48a are connected from the electrodes 42a and 44a, respectively.
49a penetrates the insulating material 3a and is taken out to the outside. 8a is a detection signal processing circuit that converts AC charge q detected by piezoelectric sensors 46a and 47a into AC voltage e. 9a is a comparator for converting the AC voltage e into a pulse signal P of a constant level. 10a is an F/V converter that converts the pulse signal P of the comparator output into a DC voltage proportional to its frequency.
Convert to E 1 . 11a is a rectifying and smoothing circuit that rectifies and smoothes the AC voltage e and converts it into a DC voltage E2 proportional to its amplitude. 12a is an arithmetic circuit, F/V
Output of converter 10a and rectifier smoothing circuit 11a
This is to perform a desired calculation on E 1 and E 2 and extract a signal related to the density or mass flow rate of the fluid from the output.

このように構成した第6図従来例において、管
路1a内に測定流体が流れると、渦発生体2aは
カルマン渦を発生させるとともに、渦の生成に基
づく揚力変化を受ける。渦発生体2aは揚力変化
を受けるとその内部に図示の如く中立軸を挾んで
逆方向の応力変化が発生する。この渦発生体2a
に生ずる応力変化は絶縁材3aで渦発生体2aに
一体に取付られた素子本体41aに伝達される。
したがつて第1、第2の圧電センサ46a,47
aにはそれぞれ揚力変化に対応して互いに逆位相
の電荷量の変化が生ずる。そして圧電センサ46
a,47aに生ずる電荷量は差動的に取り出さ
れ、リード線48a,49a間には交番電荷qが
生ずる。交番電荷qは検出信号処理回路8aで交
流電圧eに変換される。交流電圧eの周波数を比
較器9aおよびF/Vコンバータ10aを介して
取り出せば、(4)式の如く一般の渦流量計と同様渦
周波数fすなわち流速Vに比例した電圧E1が得
られる。
In the conventional example shown in FIG. 6 configured as described above, when the measuring fluid flows into the pipe line 1a, the vortex generator 2a generates a Karman vortex and receives a lift change based on the generation of the vortex. When the vortex generating body 2a receives a change in lift, a stress change in the opposite direction is generated inside the vortex generating body 2a across the neutral axis as shown in the figure. This vortex generator 2a
The stress change that occurs is transmitted to the element body 41a, which is integrally attached to the vortex generator 2a, through the insulating material 3a.
Therefore, the first and second piezoelectric sensors 46a, 47
In each case, a change in the amount of charge occurs in opposite phase to each other in response to a change in lift force. and piezoelectric sensor 46
The amount of charge generated on leads a and 47a is taken out differentially, and an alternating charge q is generated between lead wires 48a and 49a. The alternating charge q is converted into an alternating voltage e by the detection signal processing circuit 8a. If the frequency of the AC voltage e is taken out via the comparator 9a and the F/V converter 10a, a voltage E1 proportional to the vortex frequency f, that is, the flow velocity V, can be obtained as shown in equation (4), similar to a general vortex flowmeter.

E1=K1V ……(4) ただし、K1は比例定数 一方交流電圧eの振幅を整流平滑回路11aを
介して取り出せば、整流平滑回路11aの出力
E2は流体の密度をρとすると次式で与えられる。
E 1 = K 1 V ... (4) However, K 1 is a proportional constant. On the other hand, if the amplitude of the AC voltage e is taken out through the rectifying and smoothing circuit 11a, the output of the rectifying and smoothing circuit 11a
E 2 is given by the following equation, where ρ is the density of the fluid.

E2=K2ρV2 ……(5) ただし、K2は比例定数 よつて、演算回路12aでE2/E1なる演算を
行えば、その出力E0は、 E0=E2/E1=K2/K1ρV=K3ρV ……(6) となる。管路1aの断面積をSとすれば、質量流
量Qmは、 Qm=ρVS ……(7) で与えられるので、E0は、 E0=K3/SQm ……(8) となり、質量流量に比例した信号となる。
E 2 = K 2 ρV 2 ...(5) However, K 2 is a proportionality constant. Therefore, if the calculation circuit 12a performs the calculation E 2 /E 1 , the output E 0 will be E 0 = E 2 /E 1 = K 2 /K 1 ρV = K 3 ρV ...(6). If the cross-sectional area of the pipe 1a is S, then the mass flow rate Qm is given by Qm=ρVS ...(7), so E 0 is E 0 =K 3 /SQm ...(8), and the mass flow rate is The signal is proportional to .

また演算回路12aで、E1を2乗した後E2
割るようにすれば、出力E0は、 E0=E2/E1 2=K2/K1 2ρ=K3/K1ρ ……(9) となり、流体の密度に比例した信号を得ることが
できる。
Furthermore, if the arithmetic circuit 12a squares E 1 and then divides E 2 , the output E 0 will be E 0 = E 2 /E 1 2 =K 2 /K 1 2 ρ = K 3 /K 1 ρ...(9), and a signal proportional to the density of the fluid can be obtained.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、今、カルマン渦による変動揚力
FL、抗力FD及び渦周波数出力(体積流量)FVは FL=±1/2CLρV2dD ……(10) FD=1/2CDρV2dD ……(11) FV=K1V ……(12) 但し FL;変動揚力 FD;抗力 FV;渦周波数出力(体積流量) CL;変動揚力係数 CD;抗力係数 ρ ;密度 V ;流速 d ;渦発生体の流れに対向する直径 D ;管内直径 K1;定数 したがつて、 FL/FV=(1/2・CLd・D/K1)ρV ……(13) (6)式におけるK3は K3=1/2 CLdD/K1 ……(14) となる。
(Problem to be solved by the invention) However, now the fluctuating lift due to the Karman vortex
F L , drag force F D and vortex frequency output (volume flow rate) F V are F L = ±1/2C L ρV 2 dD ……(10) F D = 1/2C D ρV 2 dD ……(11) F V =K 1 V...(12) However, F L ; Variable lift force F D ; Drag force F V ; Vortex frequency output (volume flow rate) C L ; Variable lift coefficient C D ; Drag coefficient ρ ; Density V ; Flow velocity d ; Vortex generation Diameter facing the flow of the body D; Internal diameter K 1 ; Constant Therefore, F L /F V = (1/2・CL d・D/K 1 ) ρV ……(13) In equation (6) K 3 is K 3 = 1/2 C L dD/K 1 (14).

ここにおいて、変動揚力FLを検出する第1、
第2の圧電センサ46a,47aは、絶縁材3a
で渦発生体2aに一体に取付けられている。
Here, the first, which detects the fluctuating lift F L ,
The second piezoelectric sensors 46a, 47a are made of an insulating material 3a.
and is integrally attached to the vortex generator 2a.

変動揚力を検出するセンサとしては、歪み、変
位、応力等がある。たとえば、第8図に示す如
く、一端固定、他端自由端の渦発生体の場合、渦
の変動揚力FLによる曲げモーメントをM、断面
係数Z、ヤング率をEとすると、 M=wx2/2 ……(15) σ=M/Z=wx2/2Z ……(16) ε=σ/E=wx2/2ZE ……(17) 但しW=FL/D=±CL1/2ρV2/D x;固定端からの距離 D;固定端から自由端までの長さ。
Sensors that detect variable lift include strain, displacement, stress, and the like. For example, as shown in Fig. 8, in the case of a vortex generator with one end fixed and the other end free, if the bending moment due to the fluctuating lift force F L of the vortex is M, the section modulus is Z, and Young's modulus is E, then M=wx 2 /2 ...(15) σ=M/Z=wx 2 /2Z ...(16) ε=σ/E=wx 2 /2ZE ...(17) However, W=F L /D=±C L 1/ 2ρV 2 /D x; Distance from fixed end D; Length from fixed end to free end.

(16)(17)式より、応力σはヤング率Eの影
響を受けないが歪εの場合は、ヤング率の影響を
受ける。
From equations (16) and (17), stress σ is not affected by Young's modulus E, but strain ε is affected by Young's modulus.

ストレインゲージを使用して、変動揚力FL
歪として検出する場合、渦発生体のヤング率Eが
温度変化により変化すると、その分だけ誤差とな
る。
When a strain gauge is used to detect the fluctuating lift force F L as strain, if the Young's modulus E of the vortex generator changes due to a temperature change, an error occurs correspondingly.

更に、ストレインゲージのゲージフアクタの温
度変化も無視できない。
Furthermore, temperature changes in the gauge factor of the strain gauge cannot be ignored.

一方、応力σにより検出する場合も、圧電素子
の圧電定数dが変化すれば、発生電荷量Qは Q=σ・d・S1 (18) S1;圧電素子の電極面積 により変化する。
On the other hand, in the case of detecting stress σ, if the piezoelectric constant d of the piezoelectric element changes, the amount of generated charge Q changes according to the electrode area of the piezoelectric element.

また、第6図のように圧電素子がガラス等の
絶縁材で封着されている場合、ガラスのヤング率
の温度変化が、ステンレスのヤング率の温度変化
と大幅に異なるため、温度により圧電素子に加わ
る応力σは大幅に変化する。
Furthermore, when the piezoelectric element is sealed with an insulating material such as glass as shown in Figure 6, the temperature change in the Young's modulus of glass is significantly different from the temperature change in the Young's modulus of stainless steel. The stress σ applied to varies significantly.

即ち、素子本体41aで検出される渦信号応力
σは、近似的に、 σ∝E3I3/E3I3+E23I23・FL と表わされる。但し、ここに、 E23;外筒部23aのヤング率 I23; 〃 〃 の断面二次モーメント E3;絶縁材3aのヤング率 I3; 〃 〃の断面二次モーメント FL;揚力 また、圧電素子の温度によるd定数の変化に
よる誤差が生ずる。渦流量計においては、出力周
波数を対象とするので、圧電センサ46a,47
aの温度に対する感度変化は問題とされないが、
質量流量計の場合は、揚力の絶対値が必要となる
ので、圧電センサ46a,47aの温度変化によ
る感度変化は測定値に大きな影響を及ぼし大きな
測定誤差が生ずることになる。
That is, the eddy signal stress σ detected in the element main body 41a is approximately expressed as σ∝E 3 I 3 /E 3 I 3 +E 23 I 23 ·F L. However, here, E 23 ; Young's modulus of outer cylinder portion 23a I 23 ; Moment of inertia of 〃 〃 E 3 ; Young's modulus of inertia 3a I 3 ; Moment of inertia of 〃 F L ; Lifting force Errors occur due to changes in the d constant due to the temperature of the piezoelectric element. In the vortex flowmeter, since the target is the output frequency, the piezoelectric sensors 46a and 47
Although the change in sensitivity of a to temperature is not a problem,
In the case of a mass flowmeter, since the absolute value of the lift force is required, sensitivity changes due to temperature changes in the piezoelectric sensors 46a and 47a have a large effect on measured values, resulting in large measurement errors.

本発明は、この問題点を解決するものである。 The present invention solves this problem.

本発明の目的は、温度補償を行うことにより、
温度特性の良好な精度の高い質量流量計を提供す
るにある。
The purpose of the present invention is to perform temperature compensation to
The object of the present invention is to provide a highly accurate mass flowmeter with good temperature characteristics.

(問題点を解決するための手段) この目的を達成するために、本発明は、受力体
に交番力として作用するカルマン渦信号を利用し
て変動揚力と渦周波数とを検出して質量流量を測
定する質量流量計において、検出部のヤング率の
温度変化と検出センサの温度変化による検出感度
の変化を補償するように検出センサと同一温度に
なる位置に配置された温度センサを具備したこと
を特徴とする質量流量計を構成したものである。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve this object, the present invention detects the fluctuating lift force and vortex frequency using Karman vortex signals that act as an alternating force on the force receiving body, and detects the mass flow rate. In a mass flowmeter that measures This is a mass flowmeter that is characterized by:

(作用) 以上の構成において、測定流体が管路に流れる
と、渦発生体により測定流体の流速に比例した渦
が発生する。この渦により、受力体には交番力が
作用する。この交番力は、検出センサにより渦周
波数と、変動揚力信号の絶対値とが検出され質量
流量が検出される。
(Function) In the above configuration, when the measurement fluid flows into the pipe, the vortex generator generates a vortex proportional to the flow velocity of the measurement fluid. This vortex causes an alternating force to act on the force receiving body. As for this alternating force, the vortex frequency and the absolute value of the fluctuating lift signal are detected by the detection sensor, and the mass flow rate is detected.

この場合、高温の測定流体等により、受力体に
温度変化が生ずる。この温度変化は温度センサに
より検出される。
In this case, a temperature change occurs in the force receiving body due to the high temperature measurement fluid or the like. This temperature change is detected by a temperature sensor.

以下、実施例について説明する。 Examples will be described below.

(実施例) 第1図は、本発明の一実施例の構成説明図であ
る。
(Embodiment) FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of an embodiment of the present invention.

図において、1は測定流体が流れる管路、2は
管路1に垂直に挿入された柱状の渦発生体で、一
端は管路1に固定されている。21は渦発生体2
の一端側に設けられた凹部である。3は凹部21
に設けられたストレインゲージである。4はスト
レインゲージ3の近くの凹部21に設けられた温
度センサで、この場合は測温体が用いられてい
る。5は検出信号処理回路で、ストレインゲージ
3で検出した信号を質量流量に対応した電気信号
に変換する。51は、歪み測定回路、52は増幅
回路で、歪み測定回路からの信号を増幅する。5
3は検波/整流回路で、増幅回路52からの信号
を検波/整流する。54はフイルタ回路で、歪み
測定回路51からの信号に含まれる低周波あるい
は高周波のノイズを除去する。55は増幅回路
で、フイルタ回路54からの信号を増幅する。5
6はシユミツトトリガー回路で、増幅回路55か
らの信号を一定レベルのパルス信号に変換する。
57はF/Vコンバータで、シユミツトトリガー
回路56からのパルス信号を、その周波数に比例
した直流電圧に変換する。58は割算回路で、
F/Vコンバータ57と検波/整流回路53の出
力に所望の演算を施し、その出力に測定流体の質
量流量に関連した信号に取り出す。59は温度変
換回路で、測温体4による温度測定信号を電気信
号に変換する温度変換回路である。61は割算回
路58からの出力信号に温度変換回路59からの
信号により温度補正を行う温度補正回路61であ
る。
In the figure, reference numeral 1 denotes a pipe through which a fluid to be measured flows, and reference numeral 2 denotes a columnar vortex generator inserted perpendicularly into the pipe 1, with one end fixed to the pipe 1. 21 is the vortex generator 2
This is a recess provided on one end side. 3 is the recess 21
This is a strain gauge installed in the 4 is a temperature sensor provided in the recess 21 near the strain gauge 3, and in this case a temperature measuring body is used. A detection signal processing circuit 5 converts the signal detected by the strain gauge 3 into an electric signal corresponding to the mass flow rate. 51 is a distortion measurement circuit, and 52 is an amplifier circuit, which amplifies the signal from the distortion measurement circuit. 5
3 is a detection/rectification circuit that detects/rectifies the signal from the amplifier circuit 52; A filter circuit 54 removes low-frequency or high-frequency noise contained in the signal from the distortion measurement circuit 51. 55 is an amplifier circuit that amplifies the signal from the filter circuit 54. 5
6 is a Schmitt trigger circuit that converts the signal from the amplifier circuit 55 into a pulse signal of a constant level.
57 is an F/V converter that converts the pulse signal from the Schmitt trigger circuit 56 into a DC voltage proportional to its frequency. 58 is a division circuit,
A desired calculation is performed on the outputs of the F/V converter 57 and the detection/rectification circuit 53, and the output is extracted as a signal related to the mass flow rate of the measured fluid. 59 is a temperature conversion circuit that converts the temperature measurement signal from the temperature measuring element 4 into an electric signal. Reference numeral 61 denotes a temperature correction circuit 61 that performs temperature correction on the output signal from the division circuit 58 using a signal from the temperature conversion circuit 59.

以上の構成において、歪み測定回路51に於
て、 ΔR/R=KG・x2/2ZE・D・(±CL)・1/2ρ・V2 ……(19) R ;ストレインゲージ3の抵抗 KG;ゲージフアクター なる値を測定し、交流電圧e1に変換する。これ
を、増幅・検波・整流し、直流電圧E1を得る。
In the above configuration, in the strain measurement circuit 51, ΔR/R=K G・x 2 /2ZE・D・(±C L )・1/2ρ・V 2 ...(19) R; Resistance K G ;Measure the value called gauge factor and convert it to AC voltage e 1 . This is amplified, detected, and rectified to obtain a DC voltage E1 .

E1=∝CLx2/4ZD KG/E ρV2=K1KG/EρV2……(20
) K1;定数 一方、交流電圧e1の信号をフイルタ、増幅し、
シユミツト回路にて渦周波数fvを得る。
E 1 =∝C L x 2 /4ZD K G /E ρV 2 =K 1 K G /EρV 2 ……(20
) K 1 ; Constant On the other hand, the signal of AC voltage e 1 is filtered and amplified,
Obtain the vortex frequency f v using the Schmitt circuit.

Fv=StV/d St;ストロハル数 d ;渦発生体2の直径 この渦周波数vをF/Vコンバータ57により
E2なる直流電圧に変換する。
F v = StV/d St; Strouhal number d; diameter of the vortex generator 2 This vortex frequency v is converted by the F/V converter 57.
Convert to a DC voltage of E2 .

E2=K3V ……(21) K3;定数 (20)式を(21)式で割算して、 E3=E1/E2=K1/K3 KG/EρV ……(22) (22)式において、KG及びEは温度係数を有
し、温度により変化するので、E1/E2では温度
誤差が発生する。ストレインゲージ3とほぼ同じ
位置に測温体4を設置し、測定流体温度を検出
し、温度変換回路59により温度補正すべき値
E4を出力する。
E 2 = K 3 V ……(21) K 3 ; constant Divide equation (20) by equation (21), E 3 = E 1 /E 2 = K 1 /K 3 K G /EρV… (22) In equation (22), K G and E have temperature coefficients and change depending on temperature, so a temperature error occurs in E 1 /E 2 . A temperature measuring element 4 is installed at approximately the same position as the strain gauge 3, and the temperature of the measured fluid is detected, and the value to be corrected by the temperature conversion circuit 59.
Output E 4 .

E4=K41+βt/1+αt≒K4[1+(β−α)t]……
(23) α;ゲージフアクターKGの温度係数 β;ヤング率Eの温度係数 割算回路58の出力E3は E3=E301+αt/1+βt≒E30[1+(α−β)t] ……(24) E30;基準状態における値 温度補正回路61において、E3にE4を乗じる。
E 4 =K 4 1+βt/1+αt≒K 4 [1+(β-α)t]...
(23) α: Temperature coefficient of gauge factor K G β: Temperature coefficient of Young's modulus E The output E 3 of the divider circuit 58 is E 3 = E 30 1+αt/1+βt≒E 30 [1+(α−β)t] ...(24) E 30 ; Value in standard state In the temperature correction circuit 61, E 3 is multiplied by E 4 .

E5=E3×E4=K1/K3×K4×ρQ ……(25) 以上の結果、質量流量ρQが得られる。 E 5 =E 3 ×E 4 =K 1 /K 3 ×K 4 ×ρQ ...(25) As a result of the above, the mass flow rate ρQ is obtained.

なお、ストレインゲージ3の感度は、供給電流
に比例するので、温度変換回路59の出力E4
用いて、温度補正回路61での乗算のかわりに、
この供給電流を制御してもよい。
Note that the sensitivity of the strain gauge 3 is proportional to the supplied current, so using the output E4 of the temperature conversion circuit 59, instead of multiplication in the temperature correction circuit 61,
This supply current may be controlled.

第2図は本発明の他の実施例の構成説明図であ
る。
FIG. 2 is a configuration explanatory diagram of another embodiment of the present invention.

本実施例においては、渦発生体2の鍔部22に
設けた可撓部221に生ずる歪みを、ストレイン
ゲージ31,32で差動出力として取り出すよう
にしたものである。而して、第3図に示す如く温
度検出用のストレインゲージ33を、歪みの発生
がない鍔部22の中央部分あるいは外周縁部分に
設けたものである。原理回路図を第4図に示す。
図において、ストレインゲージ31,32と固定
抵抗34,35でブリツジを構成し、このブリツ
ジの供給電圧(供給電流)Eをストレインゲージ
33の補正出力で制御するようにしたものであ
る。
In this embodiment, the strain generated in the flexible portion 221 provided on the flange portion 22 of the vortex generator 2 is extracted as a differential output by strain gauges 31 and 32. As shown in FIG. 3, a strain gauge 33 for detecting temperature is provided at the center or outer peripheral portion of the flange 22 where no distortion occurs. The principle circuit diagram is shown in Figure 4.
In the figure, strain gauges 31 and 32 and fixed resistors 34 and 35 constitute a bridge, and the supply voltage (supply current) E of this bridge is controlled by the correction output of strain gauge 33.

なお、前述の実施例においては、ストレインゲ
ージを検出センサとして使用したものについて説
明したが、これに限ることはなく、たとえば圧電
素子を用いた応力検出方式のものであつてもよ
い。
In the above-described embodiment, a strain gauge was used as a detection sensor, but the present invention is not limited to this, and a stress detection method using a piezoelectric element, for example, may be used.

また、渦発生体2については、一端自由、他端
固定のものについて説明したが、これに限ること
はなく、渦発生体2が管路1に、支持又は固定さ
れてもよいことは勿論である。
Further, although the vortex generator 2 has been described as having one end free and the other end fixed, the vortex generator 2 is not limited to this, and it goes without saying that the vortex generator 2 may be supported or fixed to the conduit 1. be.

また、前述の実施例においては、渦発生体と受
力体を兼用したものについて説明したが、渦発生
体を別に設け受力体で渦発生による交番力を受け
るものであつてもよいことは勿論である。
Furthermore, in the above embodiment, an explanation has been given of a structure that serves both as a vortex generating body and a force receiving body, but it is also possible to provide a vortex generating body separately and receive an alternating force due to vortex generation with a force receiving body. Of course.

(発明の効果) 以上説明したように、本発明は、受力体に交番
力として作用するカルマン渦信号を利用して変動
揚力と渦周波数とを検出して質量流量を測定する
質量流量計において、検出部のヤング率の温度変
化と検出センサの温度変化による検出感度の変化
を補償するように検出センサと同一温度になる位
置に配置された温度センサを具備したことを特徴
とする質量流量計を構成したので、温度センサに
より、検出部のヤング率の温度変化と検出センサ
の温度変化による検出感度の変化に基づく誤差を
補正することができる。
(Effects of the Invention) As explained above, the present invention provides a mass flowmeter that measures mass flow rate by detecting fluctuating lift and vortex frequency using Karman vortex signals that act as alternating force on a force receiving body. , a mass flowmeter comprising a temperature sensor disposed at a position where the temperature is the same as that of the detection sensor so as to compensate for changes in detection sensitivity caused by temperature changes in Young's modulus of the detection part and temperature changes of the detection sensor. With this configuration, the temperature sensor can correct errors due to temperature changes in the Young's modulus of the detection section and changes in detection sensitivity due to temperature changes of the detection sensor.

この結果、温度特性の良好な、精度の高い質量
流量計を実現することができる。
As a result, a highly accurate mass flowmeter with good temperature characteristics can be realized.

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

第1図は本発明の一実施例の構成説明図、第2
図は本発明の他の実施例の要部構成説明図、第3
図、第4図は第2図の要部構成説明図、第5図は
管路に渦発生体が配置された場合の揚力等の説明
図、第6図は従来より一般に使用されている従来
例の構成説明図、第7図は第6図の部品説明図第
8図は第6図の動作説明図である。 1……管路、2……渦発生体,21……凹部、
3,31,32,33……ストレインゲージ、3
4,35……固定抵抗、4……温度センサ、5…
…検出信号処理回路、51……歪み測定回路、5
2……増幅回路、53……検波/整流回路、54
……フイルタ回路、55……増幅回路、56……
シユミツトトリガー回路、57……F/Vコンバ
ータ、58……割算回路、59……温度変換回
路、61……温度補正回路。
FIG. 1 is an explanatory diagram of the configuration of one embodiment of the present invention, and FIG.
The figure is an explanatory diagram of the main part configuration of another embodiment of the present invention.
Figure 4 is an explanatory diagram of the main part configuration of Figure 2, Figure 5 is an explanatory diagram of the lifting force etc. when a vortex generating body is arranged in the pipe, and Figure 6 is a diagram of the conventional system generally used. FIG. 7 is an explanatory diagram of the components of FIG. 6, and FIG. 8 is an explanatory diagram of the operation of FIG. 6. 1... Pipeline, 2... Vortex generator, 21... Recessed part,
3, 31, 32, 33...Strain gauge, 3
4, 35...Fixed resistance, 4...Temperature sensor, 5...
...Detection signal processing circuit, 51...Distortion measurement circuit, 5
2...Amplification circuit, 53...Detection/rectification circuit, 54
...Filter circuit, 55...Amplification circuit, 56...
Schmitt trigger circuit, 57...F/V converter, 58...divider circuit, 59...temperature conversion circuit, 61...temperature correction circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 受力体に交番力として作用するカルマン渦信
号を利用して変動揚力と渦周波数とを検出して質
量流量を測定する質量流量計において、検出部の
ヤング率の温度変化と検出センサの温度変化によ
る検出感度の変化を補償するように検出センサと
同一温度になる位置に配置された温度センサを具
備したことを特徴とする質量流量計。
1 In a mass flowmeter that measures mass flow rate by detecting fluctuating lift and vortex frequency using Karman vortex signals that act as alternating force on a force receiving body, temperature changes in Young's modulus of the detection part and temperature of the detection sensor A mass flow meter characterized by comprising a temperature sensor placed at a position where the temperature is the same as that of the detection sensor so as to compensate for changes in detection sensitivity due to changes.
JP61005682A 1986-01-14 1986-01-14 Mass flow meter Granted JPS62163928A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61005682A JPS62163928A (en) 1986-01-14 1986-01-14 Mass flow meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61005682A JPS62163928A (en) 1986-01-14 1986-01-14 Mass flow meter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62163928A JPS62163928A (en) 1987-07-20
JPH0569171B2 true JPH0569171B2 (en) 1993-09-30

Family

ID=11617866

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61005682A Granted JPS62163928A (en) 1986-01-14 1986-01-14 Mass flow meter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS62163928A (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPS62163928A (en) 1987-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0619473A1 (en) Double wing vortex flowmeter with strouhal number corrector
JP2001519910A (en) Vortex flow meter with signal processor
JPS6161607B2 (en)
US9976890B2 (en) Vibrating flowmeter and related methods
JPH0569171B2 (en)
JPH0569369B2 (en)
JPH0612281B2 (en) Mass flow meter
JPH11258016A (en) Vortex flow meter
JPS62163929A (en) Mass flow meter
JPS6029046B2 (en) Flow velocity flow measuring device
JPH0569170B2 (en)
JPS63282613A (en) Mass flowmeter
JPS6047531B2 (en) vortex flow meter
JPS62280620A (en) Mass flow meter
JPH0634417A (en) Vortex flowmeter
JPH0511768B2 (en)
JPS6047975B2 (en) Measuring device using Karman vortices
JPS5928342Y2 (en) force detector
JPS5921483B2 (en) fluid measuring device
JP2893847B2 (en) Mass flow meter
JPS6033372Y2 (en) mass flow meter
JPS6046368B2 (en) vortex flow meter
JPH06129885A (en) Vortex flow meter
JPH0829220A (en) Mass flow meter
JPH07225141A (en) Vortex flowmeter