JPH0792396B2 - Vortex flowmeter - Google Patents
Vortex flowmeterInfo
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- JPH0792396B2 JPH0792396B2 JP62235631A JP23563187A JPH0792396B2 JP H0792396 B2 JPH0792396 B2 JP H0792396B2 JP 62235631 A JP62235631 A JP 62235631A JP 23563187 A JP23563187 A JP 23563187A JP H0792396 B2 JPH0792396 B2 JP H0792396B2
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は渦流量計に係り、特に渦発生体によって流体中
に発生するカルマン渦が流体中を伝播する超音波に与え
る位相変調を検出し、カルマン渦の生成を検知すること
により、流体の流量又は流速を測定する渦流量計に関す
る。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a vortex flowmeter, and in particular, detects the phase modulation applied to an ultrasonic wave propagating in a fluid by a Karman vortex generated in the fluid by a vortex generator to detect the generation of the Karman vortex. The present invention relates to a vortex flowmeter for measuring the flow rate or flow velocity of a fluid.
従来の技術 例えば実公昭57-25141号或いは特公昭58-32333号等にお
いて提案されたように、流体中に渦発生体を設け、その
下流に発生したカルマン渦の生成数を超音波を利用して
検知することにより流体の流量を測定する装置が知られ
ている。2. Description of the Related Art As proposed in, for example, JP-B-57-25141 or JP-B-58-32333, a vortex generator is provided in a fluid, and the number of Karman vortices generated downstream of the vortex generator is determined by using ultrasonic waves. There is known a device that measures the flow rate of a fluid by detecting the flow rate of the fluid.
第6図は従来より知られている渦流量計の一例の構成図
である。同図において超音波発振器1により発生され超
音波送信器2aより流体中に送信される超音波は、流体の
進行方向に垂直、かつ同図の紙面と平行な経路に沿って
伝播し、超音波受信器2bにより検出される。この超音波
受信器2bの出力信号は位相制御器3を介して位相比較器
4に供給される(この信号をαとする)。一方、流体中
を通過する超音波とは別に超音波発振器1の出力より分
岐した発振信号は位相制御器5を介して位相比較器4の
他方の入力端子に供給される(この信号をβとする)。FIG. 6 is a block diagram of an example of a conventionally known vortex flowmeter. In the figure, the ultrasonic wave generated by the ultrasonic oscillator 1 and transmitted from the ultrasonic transmitter 2a into the fluid propagates along a path perpendicular to the traveling direction of the fluid and parallel to the paper surface of the figure. It is detected by the receiver 2b. The output signal of the ultrasonic receiver 2b is supplied to the phase comparator 4 via the phase controller 3 (this signal is designated as α). On the other hand, the oscillation signal branched from the output of the ultrasonic oscillator 1 apart from the ultrasonic wave passing through the fluid is supplied to the other input terminal of the phase comparator 4 via the phase controller 5 (this signal is referred to as β To).
位相比較器4において上記二つの信号α,βの位相が比
較される。この場合において、カルマン渦が発生してい
ない状態の流体中を通過した超音波信号αは、元の発振
信号βに対して一定の位相差を有することとなる。The phase comparator 4 compares the phases of the two signals α and β. In this case, the ultrasonic signal α that has passed through the fluid in the state where the Karman vortex is not generated has a constant phase difference with respect to the original oscillation signal β.
第6図において流量又は流速を測定すべき流体が管路6
の内部を同図上方から下方へ向って流れると、上記流体
中には管路6の内部に挿入配設された周知の渦発生体7
の下流側においてその左右に交互に規則的な、所謂カル
マン渦が発生する。この場合に流体内を通過する超音波
が流体内を伝播する途上において、上記渦発生体7によ
り生成されたカルマン渦と遭遇すると、カルマン渦の横
方向(第6図の紙面と平行、かつ超音波が伝播する方
向)の流速成分に位相変調を受けることとなる。したが
って位相比較器4に供給される二つの信号α,βの位相
差は、流体中を通過する超音波がカルマン渦と遭遇しな
い場合の上記一定の位相差とは異なった位相差を示す。
この位相差の変化を検出し、フィルタ8を介して出力端
子8aより取り出すことにより、流速又は流量に比例する
カルマン渦の生成数を検知し、ひいては被測定流体の流
量又は流速を測定することが可能となる。In FIG. 6, the fluid whose flow rate or flow velocity is to be measured is pipe 6
When the fluid flows in the inside of the pipe from the upper side to the lower side in the figure, a well-known vortex generator 7 inserted and arranged in the inside of the pipe line 6 in the fluid.
A regular so-called Karman vortex is generated alternately on the left and right sides on the downstream side. In this case, when the ultrasonic wave passing through the fluid propagates through the fluid and encounters the Karman vortex generated by the vortex generator 7, the Karman vortex has a lateral direction (parallel to the paper surface of FIG. The flow velocity component in the direction in which the sound wave propagates) undergoes phase modulation. Therefore, the phase difference between the two signals α and β supplied to the phase comparator 4 shows a phase difference different from the above-mentioned constant phase difference when the ultrasonic wave passing through the fluid does not encounter the Karman vortex.
By detecting this change in the phase difference and taking it out from the output terminal 8a via the filter 8, the number of Karman vortices generated, which is proportional to the flow velocity or flow rate, can be detected, and thus the flow rate or flow velocity of the fluid to be measured can be measured. It will be possible.
しかしながら、流体内を伝播する超音波の位相は、カル
マン渦以外にも流体の温度変化等の外的要因によっても
変化を被るものである。この温度変化等の外的要因によ
る位相変化によって位相比較器4に供給される二つの信
号の位相差が、位相比較器4の直線動作範囲内から逸脱
してしまうことがある。However, the phase of the ultrasonic wave propagating in the fluid undergoes changes due to external factors such as the temperature change of the fluid other than the Karman vortex. The phase difference between the two signals supplied to the phase comparator 4 may deviate from the linear operation range of the phase comparator 4 due to the phase change due to an external factor such as the temperature change.
これを防ぐために、外的要因によって生じる位相変化分
をフィルタ8により抽出し、この出力を位相制御器3及
び5に供給して位相比較器4に供給される二つの超音波
の位相差を上記位相比較器4の直線動作範囲内に収まる
よう制御させることにより、温度変化等の外的要因によ
り超音波の位相差が大きく変化した場合にも対応し得る
こととしている。In order to prevent this, a phase change amount caused by an external factor is extracted by the filter 8, the output is supplied to the phase controllers 3 and 5, and the phase difference between the two ultrasonic waves supplied to the phase comparator 4 is calculated as described above. By controlling the phase comparator 4 so that it falls within the linear operation range, it is possible to deal with the case where the phase difference of the ultrasonic waves greatly changes due to external factors such as temperature changes.
発明が解決しようとする問題点 上記の渦流量計において温度変化等の外的要因によって
流体中を通過した超音波信号の位相が位相比較器4の直
線動作範囲から逸脱することを防ごうとすると位相制御
器3及び5等の回路が非常に複雑なものになると同時
に、低レイノルズ数の流れにおいてはカルマン渦の発生
を検知するための超音波信号のSN比が低くなることか
ら、超音波の周波数、及び信号を増幅するための増幅器
のゲインを上げる必要があり、このため電力の消費量も
多くなるという問題点があった。Problems to be Solved by the Invention In the above vortex flowmeter, an attempt is made to prevent the phase of an ultrasonic signal passing through a fluid from deviating from the linear operation range of the phase comparator 4 due to an external factor such as a temperature change. The circuits such as the phase controllers 3 and 5 become very complicated, and at the same time, in the flow of low Reynolds number, the SN ratio of the ultrasonic signal for detecting the generation of the Karman vortex becomes low, so that the ultrasonic wave There is a problem in that it is necessary to increase the frequency and the gain of the amplifier for amplifying the signal, which increases the power consumption.
また、位相制御器3及び5に安価なものを使用すると位
相量が有限であることによって、外的要因による位相の
変化量がある一定の限度を超えた場合には上記渦流量計
では対応できないという問題点があった。Further, if inexpensive phase controllers 3 and 5 are used, the amount of phase is finite. Therefore, if the amount of change in the phase due to an external factor exceeds a certain limit, the vortex flowmeter cannot deal with it. There was a problem.
又、従来の渦流量計としては、例えば特開昭50-136066
号公報にみられるような構成のものがある。この公報の
渦流量計では、円柱状の渦発生体の下流側の流路内壁
に、超音波を送信する第1の超音波送信器と第1の超音
波送信器から送信された超音波を受信する第1の超音波
受信器とを設けるとともに、さらにその下流側へ距離l/
2はなれた位置に超音波を送信する第2の超音波送信器
と第2の超音波送信器から送信された超音波を受信する
第2の超音波受信器とを設け、上流側の第1の超音波受
信器の出力と下流側の第2の超音波受信器の出力とを合
成するよう構成されている。Further, as a conventional vortex flowmeter, for example, JP-A-50-136066
There is a structure as seen in the publication. In the vortex flowmeter of this publication, a first ultrasonic transmitter for transmitting ultrasonic waves and ultrasonic waves transmitted from the first ultrasonic transmitter are provided on the inner wall of the flow passage on the downstream side of the cylindrical vortex generator. A first ultrasonic receiver for receiving is provided, and the distance l /
2 is provided with a second ultrasonic transmitter that transmits ultrasonic waves to a distant position and a second ultrasonic receiver that receives ultrasonic waves transmitted from the second ultrasonic transmitter, Is configured to combine the output of the ultrasonic receiver and the output of the second ultrasonic receiver on the downstream side.
しかるに、上記公報の渦流量計では、第1の超音波伝播
経路と第2の超音波伝播経路とが距離l/2(但し、lは
同じ回転方向の渦発生間隔)はなれているので、同一の
渦を同時に検出することができず、渦発生体により発生
したカルマン渦が下流に行くほど徐々に小さくなるた
め、第1の超音波受信器の出力レベルより第2の超音波
受信器の出力レベルが小さくなる。However, in the vortex flowmeter of the above publication, the first ultrasonic wave propagation path and the second ultrasonic wave propagation path are separated by a distance l / 2 (where l is the vortex generation interval in the same rotation direction), and therefore the same. , The Karman vortex generated by the vortex generator gradually becomes smaller toward the downstream side. Therefore, the output of the second ultrasonic receiver is lower than the output level of the first ultrasonic receiver. The level gets smaller.
さらには、温度変化等の外的要因が引き起こす超音波の
位相の変化が二つの超音波の位相に対して同じように影
響を及ぼすことになるが、第1の超音波伝播経路の進行
方向と第2の超音波伝播経路の進行方向とが同方向で第
1の超音波受信器の出力と下流側の第2の超音波受信器
の出力とを合成するため、外的要因が引き起こす超音波
の位相の変化による影響を受けてしまい、計測精度が低
下する。Furthermore, although changes in the phase of the ultrasonic waves caused by external factors such as temperature changes affect the phases of the two ultrasonic waves in the same manner, the change in the traveling direction of the first ultrasonic propagation path Since the output direction of the first ultrasonic receiver and the output of the second ultrasonic receiver on the downstream side are combined in the same direction as the traveling direction of the second ultrasonic wave propagation path, ultrasonic waves caused by external factors are generated. Is affected by the change in the phase of, and the measurement accuracy decreases.
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであって、構成
が簡単であり、かつ高い感度をもってカルマン渦を検出
し得る渦流量計を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a vortex flowmeter that has a simple configuration and can detect a Karman vortex with high sensitivity.
問題点を解決するための手段 本発明は、流体が通過する管路内に設けられ、該流体の
流れ方向と直交する方向に延在し、下流側に流量に比例
した周期で渦を発生させる渦発生体と、 該渦発生体の下流側に設けられ、前記流体の流れ方向と
直交する方向に超音波信号を送信する第1の超音波送信
器と、 該第1の超音波送信器に対向するように設けられ、前記
第1の超音波送信器から送信された超音波信号を受信
し、前記第1の超音波送信器との間に第1の超音波伝播
経路を形成する第1の超音波受信器と、 前記渦発生体からの距離が前記渦発生体から前記第1の
超音波送信器までの距離と同一となる位置に設けられ、
前記第1の超音波伝播経路を通過する渦に、当該渦の巻
き方向に対して前記第1の超音波伝播経路と逆向きとな
る方向から超音波信号を送信する第2の超音波送信器
と、 前記第2の超音波送信器に対向するように設けられ、前
記渦発生体からの距離が前記第1の超音波伝播経路と同
じ距離となるように第2の超音波伝播経路を形成する第
2の超音波受信器と、 前記第1及び第2の超音波受信器から出力された各出力
信号を比較し、両信号の位相差により前記渦発生体によ
り生成された渦を検出する位相比較器とよりなることを
特徴とする。Means for Solving the Problems The present invention is provided in a conduit through which a fluid passes, extends in a direction orthogonal to the flow direction of the fluid, and generates a vortex on the downstream side at a cycle proportional to the flow rate. A vortex generator, a first ultrasonic transmitter which is provided on the downstream side of the vortex generator and transmits an ultrasonic signal in a direction orthogonal to the flow direction of the fluid, and the first ultrasonic transmitter A first ultrasonic wave transmitting device which receives the ultrasonic wave signal transmitted from the first ultrasonic wave transmitter and forms a first ultrasonic wave propagation path between the ultrasonic wave signal and the first ultrasonic wave transmitter, The ultrasonic receiver of, and the distance from the vortex generator is provided at the same position as the distance from the vortex generator to the first ultrasonic transmitter,
A second ultrasonic transmitter that transmits an ultrasonic signal to a vortex passing through the first ultrasonic propagation path from a direction opposite to the first ultrasonic propagation path with respect to the winding direction of the vortex. And a second ultrasonic wave propagation path that is provided so as to face the second ultrasonic wave transmitter and has a distance from the vortex generator that is the same as the first ultrasonic wave propagation path. The second ultrasonic receiver that does this is compared with each output signal output from the first and second ultrasonic receivers, and the vortex generated by the vortex generator is detected by the phase difference between the two signals. And a phase comparator.
作用 一対の超音波伝播経路が同一のカルマン渦を同時に検出
できるよう渦発生体から同じ距離離れた位置となるよう
に一対の超音波伝播経路を形成してなるため、第1及び
第2の超音波受信器から出力される出力レベルが同レベ
ルとなり、渦検出精度が高い。Action Since the pair of ultrasonic wave propagation paths are formed so as to be located at the same distance from the vortex generator so that the same Karman vortex can be detected at the same time, the first and second ultrasonic wave paths are formed. The output level output from the sound wave receiver becomes the same level, and the vortex detection accuracy is high.
一方カルマン渦の横方向の成分は、二つの伝播経路が互
いに平行、逆向きであり、かつカルマン渦が上記二つの
伝播経路を同時に横切る超音波の位相に対しては反対の
影響を及ぼす。即ち、一方の超音波の位相が上記カルマ
ン渦によって進んだとすると、他方は必ずその位相が遅
れることとなる。On the other hand, the lateral component of the Karman vortex has opposite effects on the phase of an ultrasonic wave in which the two propagation paths are parallel and opposite to each other, and the Karman vortex crosses the two propagation paths at the same time. That is, if the phase of one ultrasonic wave is advanced by the Karman vortex, the phase of the other ultrasonic wave is always delayed.
したがって、上記二つの超音波信号の位相を位相比較器
で比較することにより、温度変化等の外的要因による影
響が相殺されると共にカルマン渦によって起こる二つの
超音波の位相変化が強調されることとなる。Therefore, by comparing the phases of the two ultrasonic signals with a phase comparator, the influence of external factors such as temperature change is canceled and the phase change of the two ultrasonic waves caused by the Karman vortex is emphasized. Becomes
実施例 第1図は本発明の一実施例の渦流量計の管路6の内部を
示す側断面図である。同図において管路6内部の流体が
左方から右方へ流れると、渦発生体7により下流側にカ
ルマン渦が発生する。Embodiment FIG. 1 is a side sectional view showing the inside of a pipe line 6 of an vortex flowmeter according to an embodiment of the present invention. In this figure, when the fluid inside the conduit 6 flows from the left side to the right side, the Karman vortex is generated on the downstream side by the vortex generator 7.
第2図は第1図をA−B間で切り取った横断面図及び超
音波源である発振器1、超音波送信器9a,10a、及び夫々
の超音波を受信するための超音波受信器9b,10b、位相比
較器11を合わせて示したものである。同図においては、
流体は紙面に垂直に紙面の表側から裏側に向かって流れ
ることとなる。上記、超音波送信器9a,10a及び超音波受
信器9b,10bは、夫々渦発生体7から下流側へ同一距離と
なる位置に設けられており、一対の超音波受信器9b,10b
が同一のカルマン渦を同時に検出することができる。FIG. 2 is a cross-sectional view of FIG. 1 cut along the line AB, an oscillator 1 which is an ultrasonic source, ultrasonic transmitters 9a and 10a, and an ultrasonic receiver 9b for receiving respective ultrasonic waves. , 10b and the phase comparator 11 are also shown. In the figure,
The fluid will flow from the front side to the back side of the paper perpendicular to the paper. The ultrasonic transmitters 9a and 10a and the ultrasonic receivers 9b and 10b are provided at positions at the same distance from the vortex generator 7 to the downstream side, respectively, and a pair of ultrasonic receivers 9b and 10b are provided.
The same Karman vortex can be detected at the same time.
第3図は渦発生体7によって流体中に生成されるカルマ
ン渦と超音波送信器9a,10a及び超音波受信器9b,10bとの
位置関係を示す模式図である。同図において破線で示し
た矢印は超音波の伝播方向を示しており、同図よりわか
るように二つの超音波の進行方向が逆向きとなってい
る。また同図はカルマン渦13aが超音波送信器9a,10aか
ら送信される二つの超音波の伝播経路を既に通過し、次
のカルマン渦13bが上記二つの超音波の伝播経路にさし
かかった時点での様子を示している。FIG. 3 is a schematic diagram showing the positional relationship between the Karman vortices generated in the fluid by the vortex generator 7 and the ultrasonic transmitters 9a, 10a and the ultrasonic receivers 9b, 10b. In the figure, the arrow shown by the broken line indicates the propagation direction of the ultrasonic waves, and as can be seen from the figure, the traveling directions of the two ultrasonic waves are opposite. Further, in the figure, when the Karman vortex 13a has already passed through the propagation paths of the two ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic transmitters 9a and 10a, and the next Karman vortex 13b approaches the propagation paths of the two ultrasonic waves, Is shown.
第4図(A)(B)は、カルマン渦が第3図に示すよう
に二つの超音波の伝播経路を通過する際の二つの超音波
信号a及びbをパルス化した波形並びに互いに位相の関
係を示している。第3図において超音波送信器9aから送
信される超音波aはカルマン渦13bがちょうど超音波a
の進行方向と同じ方向の成分を持つことからその位相は
進むこととなり、一方、超音波送信器10aより送信され
る超音波bはその進行方向がカルマン渦13bの横方向成
分と逆向きであることにより、その位相が遅れることと
なる。4 (A) and (B) show the waveforms of the two ultrasonic signals a and b pulsed as the Karman vortex passes through the propagation paths of the two ultrasonic waves as shown in FIG. It shows the relationship. In FIG. 3, the ultrasonic wave a transmitted from the ultrasonic transmitter 9a has the Karman vortex 13b just as the ultrasonic wave a.
Of the ultrasonic wave b transmitted from the ultrasonic transmitter 10a has a direction opposite to the lateral direction component of the Karman vortex 13b. As a result, the phase is delayed.
第3図に示す状態からカルマン渦13bが下流に移動する
にしたがって、超音波aの位相の進み及び超音波bの位
相の遅れは共に減少し、カルマン渦の中心付近が二つの
超音波の伝播経路を通過する時点で超音波aの位相の進
み及び超音波bの位相の遅れは共に無くなる。以後カル
マン渦の後半部分が上記二つの超音波の伝播経路を通過
する際には逆に超音波aの位相は遅れ、超音波bの位相
は進む。このように1つのカルマン渦が上記超音波の伝
播経路を通過すると、超音波a,bの位相差は半周期分の
サイン波的に変化する。この超音波a,bの位相差の変化
を検出することによってカルマン渦の発生を検知するこ
とができ、更に単位時間当りのカルマン渦をカウントす
ることにより、流体の流速及び流量を計測することが可
能となる。As the Karman vortex 13b moves downstream from the state shown in FIG. 3, both the phase advance of the ultrasonic wave a and the phase delay of the ultrasonic wave b decrease, and two ultrasonic waves propagate near the center of the Karman vortex. At the time of passing through the path, neither the phase advance of the ultrasonic wave a nor the phase delay of the ultrasonic wave b disappears. Thereafter, when the latter half of the Karman vortex passes through the propagation paths of the two ultrasonic waves, the phase of the ultrasonic wave a is delayed and the phase of the ultrasonic wave b is advanced. In this way, when one Karman vortex passes through the propagation path of the ultrasonic wave, the phase difference between the ultrasonic waves a and b changes like a sine wave for a half period. The generation of Karman vortices can be detected by detecting the change in the phase difference between the ultrasonic waves a and b, and the flow velocity and flow rate of the fluid can be measured by counting the Karman vortices per unit time. It will be possible.
又、超音波送信器9a,10a及び超音波受信器9b,10bが同一
のカルマン渦を検出できるように渦発生体7から下流側
へ同一距離となる位置に設けられているため、カルマン
渦は超音波送信器9a,10aと超音波受信器9b,10bとの間に
形成された一対の超音波伝播経路を同時に通過すること
になり、超音波受信器9b,10bの出力レベルが同程度とな
るので位相比較器11による渦検出精度が高められる。Further, since the ultrasonic transmitters 9a and 10a and the ultrasonic receivers 9b and 10b are provided at the same distance downstream from the vortex generator 7 so that the same Karman vortex can be detected, the Karman vortex is The ultrasonic transmitters 9a, 10a and the ultrasonic receivers 9b, 10b will simultaneously pass through a pair of ultrasonic propagation paths formed between them, and the output levels of the ultrasonic receivers 9b, 10b will be similar. Therefore, the accuracy of vortex detection by the phase comparator 11 is improved.
このとき2つの超音波信号a,bの位相差がθとなったと
すると位相比較器11はその位相差θに対応する電圧Vθ
を出力端子12より出力する。At this time, if the phase difference between the two ultrasonic signals a and b becomes θ, the phase comparator 11 determines the voltage Vθ corresponding to the phase difference θ.
Is output from the output terminal 12.
第5図は二つの超音波信号a,bの位相差と位相比較器11
の出力電圧との関係を示したグラフであり、同図に示す
ように二つの超音波a,bの位相差が0度から180度までの
範囲では位相比較器11の出力電圧は直線的に変化する。FIG. 5 shows the phase difference between the two ultrasonic signals a and b and the phase comparator 11
Is a graph showing the relationship with the output voltage of the phase comparator 11, as shown in the figure, the output voltage of the phase comparator 11 is linear in the range of the phase difference between the two ultrasonic waves a and b from 0 degree to 180 degrees. Change.
被測定流体の温度が変化すると、それに従って超音波が
被測定流体中を伝播する際の位相も変化する。しかも温
度変化等の外的要因は上記二つの超音波の伝播の仕方に
対して同様の影響を及ぼすこととなる。すなわち一方の
超音波に対して位相を遅らせるような変化が起こったと
すれば、同様に逆方向に伝播する超音波も位相が遅れる
こととなる。When the temperature of the fluid to be measured changes, the phase of ultrasonic waves propagating in the fluid to be measured also changes accordingly. Moreover, external factors such as temperature changes have the same effect on the above-mentioned two ultrasonic wave propagation methods. That is, if a change occurs that delays the phase of one ultrasonic wave, the phase of the ultrasonic wave propagating in the opposite direction is also delayed.
第4図(A)(B)に夫々破線で示す波形はそれぞれ実
線で示す超音波の位相が温度変化等の外的要因によって
遅れた様子を示している。この場合において同図(A)
に示す波形aの位相がφだけ遅れたとすれば、同様に同
図(B)に示す波形bもφだけ遅れることとなり、両波
形a,bの相対的な位相差θは温度変化等の外的要因が加
わっても実質的に変化を受けないこととなる。したがっ
て位相比較器11において二つの信号a,bの位相を比較す
ることによって純粋にカルマン渦による位相の変化のみ
を検出することが可能となると共に、この場合には二つ
の超音波が受ける位相変化が相加的に(互いに強調し合
うように)検出されることにより超音波送受信器を1組
しか用いない従来装置に比べてより高い感度でカルマン
渦を検出し得る。Waveforms shown by broken lines in FIGS. 4A and 4B respectively indicate that the phases of the ultrasonic waves shown by solid lines are delayed due to external factors such as temperature change. In this case, the same figure (A)
If the phase of the waveform a shown in Fig. 2 is delayed by φ, similarly, the waveform b shown in Fig. 7B is also delayed by φ, and the relative phase difference θ between the two waveforms a and b is outside the temperature change. It will not be substantially changed even when the dynamic factors are added. Therefore, by comparing the phases of the two signals a and b in the phase comparator 11, it becomes possible to purely detect only the phase change due to the Karman vortex, and in this case, the phase changes received by the two ultrasonic waves are detected. Can be detected additively (intensifying each other), so that the Karman vortex can be detected with higher sensitivity as compared with the conventional device using only one ultrasonic transceiver.
なお、上記の実施例では、被測定流体中における二つの
超音波の伝播経路が互いに平行であり、かつカルマン渦
が二つの超音波伝播経路を同時に横切る例を説明した
が、本発明はこれに限るものではなく、例えば上記二つ
の超音波の伝播経路が互いに交差するような構成として
も良いし、あるいは上記一対の超音波伝播経路が平行と
ならず、例えば第1の超音波伝播経路に対して第2の超
音波伝播経路がある角度傾斜するように超音波送信器9
a,10aの間隔と超音波受信器9b,10bの間隔とを異なる寸
法に設定しても良い。In the above embodiment, the propagation paths of the two ultrasonic waves in the fluid to be measured are parallel to each other, and the Karman vortex crosses the two ultrasonic propagation paths at the same time, but the present invention is not limited to this. For example, the two ultrasonic wave propagation paths may intersect with each other, or the pair of ultrasonic wave propagation paths may not be parallel to each other, and for example, the first ultrasonic wave propagation path may be different from the first ultrasonic wave propagation path. The ultrasonic wave transmitter 9 so that the second ultrasonic wave propagation path is inclined at an angle.
The distance between a and 10a and the distance between the ultrasonic receivers 9b and 10b may be set to different dimensions.
発明の効果 上述の如く、本発明によれば、渦発生体から第1の超音
波伝播経路までの距離と渦発生体から第2の超音波伝播
経路までの距離とが同一となるように第1,2の超音波伝
播経路が形成されているので、一対の超音波伝播経路が
同一のカルマン渦を同時に検出することができ、よって
第1の超音波伝播経路と第2の超音波伝播経路との渦検
出時の出力レベルが同レベルとなり、渦検出精度を高め
ることができる。EFFECTS OF THE INVENTION As described above, according to the present invention, the distance from the vortex generator to the first ultrasonic wave propagation path and the distance from the vortex generator to the second ultrasonic wave propagation path are the same. Since the first and second ultrasonic wave propagation paths are formed, the pair of ultrasonic wave propagation paths can simultaneously detect the same Karman vortex, and thus the first ultrasonic wave propagation path and the second ultrasonic wave propagation path can be detected. The output level at the time of vortex detection with and becomes the same level, and the vortex detection accuracy can be improved.
さらに、第1の超音波伝播経路に対し第2の超音波伝播
経路の超音波進行方向が逆向きとなるように第1,2の超
音波送信器,第1,2の超音波送信器が配設されるため、
例えば第1の超音波伝播経路の超音波の位相が進むと、
第2の超音波伝播経路の超音波の位相が遅れることにな
り、さらに一対の超音波送信器からの出力の位相差によ
りカルマン渦を検出するため、温度変化等の外的要因の
関係なくカルマン渦を検出することができる。よって、
外的要因による影響をキャンセルすることができ、渦検
出精度がより一層高められる。Further, the first and second ultrasonic transmitters and the first and second ultrasonic transmitters are arranged such that the ultrasonic wave traveling direction of the second ultrasonic wave propagation path is opposite to the first ultrasonic wave propagation path. Because it is arranged,
For example, if the phase of the ultrasonic wave in the first ultrasonic wave propagation path advances,
Since the phase of the ultrasonic wave in the second ultrasonic wave propagation path is delayed, and the Karman vortex is detected by the phase difference between the outputs from the pair of ultrasonic wave transmitters, the Karman vortex is detected regardless of external factors such as temperature change. Vortex can be detected. Therefore,
The influence of external factors can be canceled, and the vortex detection accuracy is further enhanced.
従って、位相制御器等の複雑な回路を用いることを必要
とせず、簡単な構成によって温度変化、管路やポンプの
振動等の外的要因による超音波の位相変化をキャンセル
することができ、しかも従来の渦流量計に比べて非常に
高い感度でカルマン渦を検出することが可能となる。こ
のことにより超音波の周波数及び出力増幅器のゲインを
下げることが可能となり、回路構成をより一層簡単にし
得ると共に、消費電力が低減され運用コストの削減を図
ることができる等の特長を有する。Therefore, it is not necessary to use a complicated circuit such as a phase controller, and it is possible to cancel the phase change of the ultrasonic wave due to an external factor such as temperature change and vibration of the pipeline or pump with a simple configuration. It becomes possible to detect the Karman vortex with much higher sensitivity than the conventional vortex flowmeter. This makes it possible to reduce the frequency of the ultrasonic waves and the gain of the output amplifier, further simplifying the circuit configuration, and reducing power consumption and operating costs.
第1図は本発明の一実施例の縦断面図、第2図は第1図
の横断面図に主要な回路を付加したブロック構成図、第
3図は渦発生体とカルマン渦及び超音波送受信器との関
係を示した斜視図、第4図は二つの超音波の位相の関係
を説明するための波形図、第5図は二つの超音波の位相
差を電圧に変換する際の位相差−電圧特性図、第6図は
従来の渦流量計の一例のブロック構成図である。 1……発振器、9a,10a……超音波送信器、9b,10b……超
音波受信器、3,5……位相制御器、11……位相比較器、
6……管路、7……渦発生体。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block configuration diagram in which a main circuit is added to the transverse sectional view of FIG. 1, and FIG. 3 is a vortex generator, a Karman vortex and an ultrasonic wave. FIG. 4 is a perspective view showing the relationship with the transceiver, FIG. 4 is a waveform diagram for explaining the relationship between the phases of two ultrasonic waves, and FIG. 5 is the position when the phase difference between the two ultrasonic waves is converted into a voltage. FIG. 6 is a block diagram showing an example of a conventional vortex flowmeter. 1 ... Oscillator, 9a, 10a ... Ultrasonic transmitter, 9b, 10b ... Ultrasonic receiver, 3, 5 ... Phase controller, 11 ... Phase comparator,
6 ... Pipe line, 7 ... Vortex generator.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 新三 東京都練馬区大泉学園町4―28―6 (56)参考文献 特開 昭54−121780(JP,A) 特開 昭50−136066(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shinzo Suzuki 4-28-6 Oizumi Gakuencho, Nerima-ku, Tokyo (56) References JP-A-54-121780 (JP, A) JP-A-50-136066 ( JP, A)
Claims (1)
の流れ方向と直交する方向に延在し、下流側に流量に比
例した周期で渦を発生させる渦発生体と、 該渦発生体の下流側に設けられ、前記流体の流れ方向と
直交する方向に超音波信号を送信する第1の超音波送信
器と、 該第1の超音波送信器に対向するように設けられ、前記
第1の超音波送信器から送信された超音波信号を受信
し、前記第1の超音波送信器との間に第1の超音波伝播
経路を形成する第1の超音波受信器と、 前記渦発生体からの距離が前記渦発生体から前記第1の
超音波送信器までの距離と同一となる位置に設けられ、
前記第1の超音波伝播経路を通過する渦に、当該渦の巻
き方向に対して前記第1の超音波伝播経路と逆向きとな
る方向から超音波信号を送信する第2の超音波送信器
と、 前記第2の超音波送信器に対向するように設けられ、前
記渦発生体からの距離が前記第1の超音波伝播経路と同
じ距離となるように第2の超音波伝播経路を形成する第
2の超音波受信器と、 前記第1及び第2の超音波受信器から出力された各出力
信号を比較し、両信号の位相差により前記渦発生体によ
り生成された渦を検出する位相比較器と、 よりなることを特徴とする渦流量計。1. A vortex generator, which is provided in a conduit through which a fluid passes, extends in a direction orthogonal to the flow direction of the fluid, and generates a vortex on the downstream side at a period proportional to the flow rate, and the vortex. A first ultrasonic transmitter provided on the downstream side of the generator and transmitting an ultrasonic signal in a direction orthogonal to the flow direction of the fluid; and a first ultrasonic transmitter provided so as to face the first ultrasonic transmitter, A first ultrasonic receiver that receives the ultrasonic signal transmitted from the first ultrasonic transmitter and forms a first ultrasonic propagation path with the first ultrasonic transmitter; The distance from the vortex generator is provided at the same position as the distance from the vortex generator to the first ultrasonic transmitter,
A second ultrasonic transmitter that transmits an ultrasonic signal to a vortex passing through the first ultrasonic propagation path from a direction opposite to the first ultrasonic propagation path with respect to the winding direction of the vortex. And a second ultrasonic wave propagation path that is provided so as to face the second ultrasonic wave transmitter and has a distance from the vortex generator that is the same as the first ultrasonic wave propagation path. The second ultrasonic receiver that does this is compared with each output signal output from the first and second ultrasonic receivers, and the vortex generated by the vortex generator is detected by the phase difference between the two signals. A vortex flowmeter comprising a phase comparator and the vortex flowmeter.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62235631A JPH0792396B2 (en) | 1987-09-19 | 1987-09-19 | Vortex flowmeter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62235631A JPH0792396B2 (en) | 1987-09-19 | 1987-09-19 | Vortex flowmeter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6478114A JPS6478114A (en) | 1989-03-23 |
| JPH0792396B2 true JPH0792396B2 (en) | 1995-10-09 |
Family
ID=16988878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62235631A Expired - Lifetime JPH0792396B2 (en) | 1987-09-19 | 1987-09-19 | Vortex flowmeter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0792396B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0660832B2 (en) * | 1988-05-20 | 1994-08-10 | トキコ株式会社 | Vortex flowmeter |
| US5728947A (en) * | 1996-06-12 | 1998-03-17 | Asahi/America, Inc. | Ultrasonic vortex flowmeter having clamp-on housing |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54121780A (en) * | 1978-03-14 | 1979-09-21 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Measuring apparatus of velocity of flow |
-
1987
- 1987-09-19 JP JP62235631A patent/JPH0792396B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6478114A (en) | 1989-03-23 |
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Legal Events
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