JP2000028406A - 渦流センサ - Google Patents
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- G01F1/05—Measuring 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
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- G01F1/66—Measuring 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
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- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
- G01N21/45—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length using interferometric methods; using Schlieren methods
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- Electromagnetism (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 流体に触れることなくその所要スペースもこ
れまでの光学的センサシステムよりも小さくて済み、４
００℃よりも高い高温にも適した光学的センサシステム
を提供すること。 【解決手段】 壁部を備えた測定管を有し、測定管の第
２の直径に沿って配設され該測定管内に固定される滞留
体を有し、差動式レーザー干渉計を有し、前記干渉計
は、送信部と、受信部を有し、前記送信部は、前記測定
管外で前記第１のウインドウの前に配置され該第１のウ
インドウおよび/または測定管に固定され、さらに前記
第１のウインドウに順次連続する方向で光学的構成要素
を含み、前記受信部は、前記測定管外で前記第２のウイ
ンドウの前に配置され該第２のウインドウおよび/また
は測定管に固定され、さらに前記第２のウインドウから
離れる方向で順次連続する光学的構成要素を含むように
構成する。
れまでの光学的センサシステムよりも小さくて済み、４
００℃よりも高い高温にも適した光学的センサシステム
を提供すること。 【解決手段】 壁部を備えた測定管を有し、測定管の第
２の直径に沿って配設され該測定管内に固定される滞留
体を有し、差動式レーザー干渉計を有し、前記干渉計
は、送信部と、受信部を有し、前記送信部は、前記測定
管外で前記第１のウインドウの前に配置され該第１のウ
インドウおよび/または測定管に固定され、さらに前記
第１のウインドウに順次連続する方向で光学的構成要素
を含み、前記受信部は、前記測定管外で前記第２のウイ
ンドウの前に配置され該第２のウインドウおよび/また
は測定管に固定され、さらに前記第２のウインドウから
離れる方向で順次連続する光学的構成要素を含むように
構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、流体の体積流量お
よび/または流速を測定するための渦流センサに関す
る。
よび/または流速を測定するための渦流センサに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】現在使用されている通常の渦流センサ
は、測定管の直径に沿って配置されその壁部に固定され
る滞留体を有している。
は、測定管の直径に沿って配置されその壁部に固定され
る滞留体を有している。
【０００３】この種の渦流センサの作動中は、滞留体の
下流側で周知のようにカルマン渦が生じ、その圧力変動
が渦流センサによって電気信号に変換され、その周波数
は流速に比例しており、そこから体積流量が算出可能で
ある。
下流側で周知のようにカルマン渦が生じ、その圧力変動
が渦流センサによって電気信号に変換され、その周波数
は流速に比例しており、そこから体積流量が算出可能で
ある。
【０００４】渦流センサとしては、これまでに一方では
次のようなセンサ、すなわち流体中におかれ圧力変動に
直接作用するセンサが利用されている。そのようなセン
サは例えば容量センサ、圧力センサ等であり、これらは
滞留体内部に配設されるか又は滞留体の下流側で測定管
の壁部を貫通して挿入される。
次のようなセンサ、すなわち流体中におかれ圧力変動に
直接作用するセンサが利用されている。そのようなセン
サは例えば容量センサ、圧力センサ等であり、これらは
滞留体内部に配設されるか又は滞留体の下流側で測定管
の壁部を貫通して挿入される。
【０００５】別の側では圧力変動が既に超音波装置を用
いて測定されている。その送信部と受信部はそれぞれ測
定管外におかれ直径方向で相互に対向的に配設されてい
る。送信部は超音波信号を測定管壁部と流体と対向壁部
を通して発し、これは圧力変動によって変調され受信部
によって受け取られる。
いて測定されている。その送信部と受信部はそれぞれ測
定管外におかれ直径方向で相互に対向的に配設されてい
る。送信部は超音波信号を測定管壁部と流体と対向壁部
を通して発し、これは圧力変動によって変調され受信部
によって受け取られる。
【０００６】これらの２つの種類のセンサのそれぞれは
次のような内属的欠点を有している。すなわちそのよう
なセンサが備えている渦流センサはあらゆる流体のもと
でも適用可能であることを妨げている。超音波センサ
は、約２５０℃の流体温度までしか用いることができ
ず、また容量的圧力センサは約４００℃の流体温度まで
しか用いることができない。
次のような内属的欠点を有している。すなわちそのよう
なセンサが備えている渦流センサはあらゆる流体のもと
でも適用可能であることを妨げている。超音波センサ
は、約２５０℃の流体温度までしか用いることができ
ず、また容量的圧力センサは約４００℃の流体温度まで
しか用いることができない。
【０００７】さらに、流体を通して光ビームまたはレー
ザービームを照射し、渦によるその輝度変調をその周波
数の算出のために用いる渦流センサも例えば米国特許 U
S-A45 19 259 明細書または英国特許出願 GB-A 20 84 7
20 明細書から公知である。これらの光学的渦流センサ
は、４００℃よりも高い温度でも維持できる。
ザービームを照射し、渦によるその輝度変調をその周波
数の算出のために用いる渦流センサも例えば米国特許 U
S-A45 19 259 明細書または英国特許出願 GB-A 20 84 7
20 明細書から公知である。これらの光学的渦流センサ
は、４００℃よりも高い温度でも維持できる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、流体
に触れることなくその所要スペースもこれまでの光学的
センサシステムよりも小さくて済み、４００℃よりも高
い高温にも適した光学的センサシステムを提供すること
である。
に触れることなくその所要スペースもこれまでの光学的
センサシステムよりも小さくて済み、４００℃よりも高
い高温にも適した光学的センサシステムを提供すること
である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記課題は本発明によ
り、壁部を備えた測定管を有しており、前記測定管を通
って流体が１つの流れ方向で通流しており、前記壁部に
は光学的なシュリーレンフリーの耐熱ガラスからなる第
１および第２のウインドウが前記測定管の第１の直径に
沿って相互に対向する箇所に流体および圧力に対する耐
性を備えて設けられており、測定管の第２の直径に沿っ
て配設され該測定管内に固定される滞留体を有してお
り、前記滞留体は、流体中にカルマン渦を発生させるた
めに用いられており、その周波数は流速に比例してお
り、前記測定管の第２の直径は通流方向で第１の直径の
上流側に位置しそれに対して実質的に垂直方向に延在し
ており、差動式レーザー干渉計を有しており、前記干渉
計は、送信部と、受信部を有しており、前記送信部は、
前記測定管外で前記第１のウインドウの前に配置され該
第１のウインドウおよび/または測定管に固定されてお
り、さらに前記第１のウインドウに順次連続する方向
で、レーザー、レンズ系、第１の偏光フィルタ、ウォラ
ストンプリズム、第１のレンズからなる光学的構成要素
を含んでおり、前記受信部は、前記測定管外で前記第２
のウインドウの前に配置され該第２のウインドウおよび
/または測定管に固定されており、さらに前記第２のウ
インドウから離れる方向で順次連続する、第２のレン
ズ、第２のウォラストンプリズム、第２の偏光フィル
タ、ＰＩＮダイオードからなる光学的構成要素を含んで
いるように構成されて解決される。
り、壁部を備えた測定管を有しており、前記測定管を通
って流体が１つの流れ方向で通流しており、前記壁部に
は光学的なシュリーレンフリーの耐熱ガラスからなる第
１および第２のウインドウが前記測定管の第１の直径に
沿って相互に対向する箇所に流体および圧力に対する耐
性を備えて設けられており、測定管の第２の直径に沿っ
て配設され該測定管内に固定される滞留体を有してお
り、前記滞留体は、流体中にカルマン渦を発生させるた
めに用いられており、その周波数は流速に比例してお
り、前記測定管の第２の直径は通流方向で第１の直径の
上流側に位置しそれに対して実質的に垂直方向に延在し
ており、差動式レーザー干渉計を有しており、前記干渉
計は、送信部と、受信部を有しており、前記送信部は、
前記測定管外で前記第１のウインドウの前に配置され該
第１のウインドウおよび/または測定管に固定されてお
り、さらに前記第１のウインドウに順次連続する方向
で、レーザー、レンズ系、第１の偏光フィルタ、ウォラ
ストンプリズム、第１のレンズからなる光学的構成要素
を含んでおり、前記受信部は、前記測定管外で前記第２
のウインドウの前に配置され該第２のウインドウおよび
/または測定管に固定されており、さらに前記第２のウ
インドウから離れる方向で順次連続する、第２のレン
ズ、第２のウォラストンプリズム、第２の偏光フィル
タ、ＰＩＮダイオードからなる光学的構成要素を含んで
いるように構成されて解決される。
【００１０】また上記課題は本発明により、流体の体積
流量および/または流速を測定するための渦流センサに
おいて、壁部を備えた測定管を有しており、前記測定管
を通って流体が１つの流れ方向で通流しており、前記壁
部には光学的なシュリーレンフリーの耐熱ガラスからな
る第１および第２のウインドウが前記測定管の第１の直
径に沿って相互に対向する箇所に流体および圧力に対す
る耐性を備えて設けられており、測定管の第２の直径に
沿って配設され該測定管内に固定される滞留体を有して
おり、前記滞留体は、流体中にカルマン渦を発生させる
ために用いられており、その周波数は流速に比例してお
り、前記測定管の第２の直径は通流方向で第１の直径の
上流側に位置しそれに対して実質的に垂直方向に延在し
ており、差動式レーザー干渉計を有しており、前記干渉
計は、送信部と、受信部を有しており、前記送信部は、
前記測定管外で前記第１のウインドウの前に配置され該
第１のウインドウおよび/または測定管に固定されてお
り、さらに前記第１のウインドウに順次連続する方向
で、偏光された光を発するレーザー、レンズ系、第１の
ウォラストンプリズム、第１のレンズからなる光学的構
成要素を含んでおり、前記受信部は、前記測定管外で前
記第２のウインドウの前に配置され該第２のウインドウ
および/または測定管に固定されており、さらに前記第
２のウインドウから離れる方向で順次連続する、第２の
レンズ、第２のウォラストンプリズム、偏光フィルタ、
ＰＩＮダイオードからなる光学的構成要素を含んでいる
ように構成されて解決される。
流量および/または流速を測定するための渦流センサに
おいて、壁部を備えた測定管を有しており、前記測定管
を通って流体が１つの流れ方向で通流しており、前記壁
部には光学的なシュリーレンフリーの耐熱ガラスからな
る第１および第２のウインドウが前記測定管の第１の直
径に沿って相互に対向する箇所に流体および圧力に対す
る耐性を備えて設けられており、測定管の第２の直径に
沿って配設され該測定管内に固定される滞留体を有して
おり、前記滞留体は、流体中にカルマン渦を発生させる
ために用いられており、その周波数は流速に比例してお
り、前記測定管の第２の直径は通流方向で第１の直径の
上流側に位置しそれに対して実質的に垂直方向に延在し
ており、差動式レーザー干渉計を有しており、前記干渉
計は、送信部と、受信部を有しており、前記送信部は、
前記測定管外で前記第１のウインドウの前に配置され該
第１のウインドウおよび/または測定管に固定されてお
り、さらに前記第１のウインドウに順次連続する方向
で、偏光された光を発するレーザー、レンズ系、第１の
ウォラストンプリズム、第１のレンズからなる光学的構
成要素を含んでおり、前記受信部は、前記測定管外で前
記第２のウインドウの前に配置され該第２のウインドウ
および/または測定管に固定されており、さらに前記第
２のウインドウから離れる方向で順次連続する、第２の
レンズ、第２のウォラストンプリズム、偏光フィルタ、
ＰＩＮダイオードからなる光学的構成要素を含んでいる
ように構成されて解決される。
【００１１】本発明の別の有利な実施例によれば、前記
第１及び第２のレンズは、第１ないし第２のアクロマー
トである。
第１及び第２のレンズは、第１ないし第２のアクロマー
トである。
【００１２】本発明によれば、例えば６００℃の高温流
体でも、渦流方式の測定が可能となる。
体でも、渦流方式の測定が可能となる。
【００１３】さらに別の利点としては、光学的構成要素
がマイクロマシニング技法で製造でき、それによって光
学的センサ系のための所要スペースが従来のセンサシス
テムに比べて遙かに小さく済む。
がマイクロマシニング技法で製造でき、それによって光
学的センサ系のための所要スペースが従来のセンサシス
テムに比べて遙かに小さく済む。
【００１４】
【発明の実施の形態】次に本発明を図面に基づき以下の
明細書で詳細に説明する。
明細書で詳細に説明する。
【００１５】図１には測定管１の長手方向の断面図が示
されている。この測定管を通って流体は矢印で示されて
いる通流方向に流れており、その体積流量および/また
は流速が測定されている。この流体は、液体、ガス、ま
たは蒸気であってもよい。
されている。この測定管を通って流体は矢印で示されて
いる通流方向に流れており、その体積流量および/また
は流速が測定されている。この流体は、液体、ガス、ま
たは蒸気であってもよい。
【００１６】測定管１は、壁部１１を有している。この
壁部１１には第１および第２のウインドウ２,３が流体
および圧力に対する耐性を備えて設けられている。これ
らの２つのウインドウ２,３は、効果雨滴なシュリーレ
ンフリーの耐熱ガラスからなっており、測定管１の第１
の直径に沿って壁部１１の相互に相対向した箇所に次の
ように挿入されている。すなわちその内面が測定管の面
とできるだけ面一になるように挿入されている。
壁部１１には第１および第２のウインドウ２,３が流体
および圧力に対する耐性を備えて設けられている。これ
らの２つのウインドウ２,３は、効果雨滴なシュリーレ
ンフリーの耐熱ガラスからなっており、測定管１の第１
の直径に沿って壁部１１の相互に相対向した箇所に次の
ように挿入されている。すなわちその内面が測定管の面
とできるだけ面一になるように挿入されている。
【００１７】測定管１内で第２の直径に沿って、滞留体
４が固定されている。この第２の直径は、第１の直径の
上流側におかれ、それに対して実質的に垂直方向に延在
する。滞留体４はカルマン渦５を流体中に発生させるた
めに用いられており、これは流れ方向で見て左右の分流
エッジ４１,４２から交互に発生する。その発生周波数
ｆは、周知のように流速ｕと測定管１の内腔の断面積Ａ
に比例している。これらの量から体積流量Ｑが算出され
る。
４が固定されている。この第２の直径は、第１の直径の
上流側におかれ、それに対して実質的に垂直方向に延在
する。滞留体４はカルマン渦５を流体中に発生させるた
めに用いられており、これは流れ方向で見て左右の分流
エッジ４１,４２から交互に発生する。その発生周波数
ｆは、周知のように流速ｕと測定管１の内腔の断面積Ａ
に比例している。これらの量から体積流量Ｑが算出され
る。
【００１８】Ｑ＝ｕＡ； ｕ＝ｋｆ； Ｑ＝ｋＡｆ 前記ｋは渦流量測定器の頻繁に行われる較正によって求
められる定数である。
められる定数である。
【００１９】差動式レーザー干渉計６（図２）ないし
６′（図３）は、測定管１外に配設される送信部６１な
いし６１′と受信部６２ないし６２′を有しており、送
信部はウインドウ２の前に設けられており、受信部はウ
インドウ３の前に設けられている。これらの送信部と受
信部は、ウインドウ２ないし３におよび/または測定管
１に固定されている。それにより、測定管と送受信部の
間で信号の障害につながる相対的な移動が避けられる。
６′（図３）は、測定管１外に配設される送信部６１な
いし６１′と受信部６２ないし６２′を有しており、送
信部はウインドウ２の前に設けられており、受信部はウ
インドウ３の前に設けられている。これらの送信部と受
信部は、ウインドウ２ないし３におよび/または測定管
１に固定されている。それにより、測定管と送受信部の
間で信号の障害につながる相対的な移動が避けられる。
【００２０】図２は本発明の第１実施例に相応した、所
属のビーム経路を備えた差動式レーザー干渉計６の個々
の構成要素の概略図である。ウインドウ２に向かう方向
に順次連続するように、送信部６１の光学的構成要素、
すなわちレーザー２１，第１のレンズ系２２，第１の偏
光フィルタ２３、第１のウォラストンプリズム２４、第
１のレンズ２５（有利にはアクロマート）が設けられて
いる。
属のビーム経路を備えた差動式レーザー干渉計６の個々
の構成要素の概略図である。ウインドウ２に向かう方向
に順次連続するように、送信部６１の光学的構成要素、
すなわちレーザー２１，第１のレンズ系２２，第１の偏
光フィルタ２３、第１のウォラストンプリズム２４、第
１のレンズ２５（有利にはアクロマート）が設けられて
いる。
【００２１】第１のレンズ系２２は、レーザーから照射
されたビーム７の形状の光をまず偏光フィルタ２３に対
して集束し、同一振動面のビーム成分のみが偏光された
ビーム７′の形状で透過する。このビームはウォラスト
ンプリズム２５に入射し、そこで２つの相互に垂直に偏
光された分割ビーム７１,７２に分けられ、これらは相
互に角度αを形成する。レンズ２５を用いることにより
流体を通る並列したビーム経路が達成される。この場合
これらの２つの分割ビームは間隔ｅを有する。
されたビーム７の形状の光をまず偏光フィルタ２３に対
して集束し、同一振動面のビーム成分のみが偏光された
ビーム７′の形状で透過する。このビームはウォラスト
ンプリズム２５に入射し、そこで２つの相互に垂直に偏
光された分割ビーム７１,７２に分けられ、これらは相
互に角度αを形成する。レンズ２５を用いることにより
流体を通る並列したビーム経路が達成される。この場合
これらの２つの分割ビームは間隔ｅを有する。
【００２２】流体を横断した後この２つの分割ビーム７
１,７２は受信部６２に達する。ウインドウ３から離れ
る方向で順次連続するように、受信部６２の光学的構成
要素、すなわち第２のレンズ２６（有利にはアクロマー
ト）、第２のウォラストンプリズム２７、第２の偏光フ
ィルタ２８、ＰＩＮダイオード２９が設けられている。
１,７２は受信部６２に達する。ウインドウ３から離れ
る方向で順次連続するように、受信部６２の光学的構成
要素、すなわち第２のレンズ２６（有利にはアクロマー
ト）、第２のウォラストンプリズム２７、第２の偏光フ
ィルタ２８、ＰＩＮダイオード２９が設けられている。
【００２３】流体を通過した後で２つの分割ビーム７
１，７２は、レンズ２６とウォラストンプリズム２７に
よって再び１つのビーム７″に絞られ、偏光フィルタ２
８によって干渉される。これにより周知のように位相差
が生じる。この位相差はＰＩＮダイオード２９によって
電気信号に変換される。その周波数は渦流のものに等し
く相応の周波数評価素子によって簡単に求められる。こ
のような電子素子は公知であり市販されているものなの
でここでの詳細な説明は省く。
１，７２は、レンズ２６とウォラストンプリズム２７に
よって再び１つのビーム７″に絞られ、偏光フィルタ２
８によって干渉される。これにより周知のように位相差
が生じる。この位相差はＰＩＮダイオード２９によって
電気信号に変換される。その周波数は渦流のものに等し
く相応の周波数評価素子によって簡単に求められる。こ
のような電子素子は公知であり市販されているものなの
でここでの詳細な説明は省く。
【００２４】図３は本発明の第２実施例に相応した、所
属のビーム経路を備えた差動式レーザー干渉計６′の個
々の構成要素の概略図である。ウインドウ２に向かう方
向に順次連続するように、送信部６１′の光学的構成要
素、すなわち偏光された光を発するレーザー３１，レン
ズ系３２、第１のウォラストンプリズム３４、第１のレ
ンズ３５（有利にはアクロマート）が設けられている。
図２に比べて偏光フィルタ２３に相応する偏光フィルタ
は、既に偏光された光がレーザー３１から発せられるた
めここではその必要がなく省かれている。レンズ系３２
はレーザー３１から発せられた光を既に偏光されたビー
ム１７の形状で直接ウォラストンプリズム３２に集束す
る。このビームは相互に垂直に偏光された２つの分割ビ
ーム１７１,１７２に分けられ、これらも相互に角度α
をなし、レンズ３５の後方で間隔ｅを有している。
属のビーム経路を備えた差動式レーザー干渉計６′の個
々の構成要素の概略図である。ウインドウ２に向かう方
向に順次連続するように、送信部６１′の光学的構成要
素、すなわち偏光された光を発するレーザー３１，レン
ズ系３２、第１のウォラストンプリズム３４、第１のレ
ンズ３５（有利にはアクロマート）が設けられている。
図２に比べて偏光フィルタ２３に相応する偏光フィルタ
は、既に偏光された光がレーザー３１から発せられるた
めここではその必要がなく省かれている。レンズ系３２
はレーザー３１から発せられた光を既に偏光されたビー
ム１７の形状で直接ウォラストンプリズム３２に集束す
る。このビームは相互に垂直に偏光された２つの分割ビ
ーム１７１,１７２に分けられ、これらも相互に角度α
をなし、レンズ３５の後方で間隔ｅを有している。
【００２５】流体を横断した後この２つの分割ビーム１
７１,１７２は受信部６２′に達する。ウインドウ３か
ら離れる方向で順次連続するように、受信部６２′の光
学的構成要素、すなわち第２のレンズ３６（有利にはア
クロマート）、第２のウォラストンプリズム３７、偏光
フィルタ３８、ＰＩＮダイオード３９が設けられてい
る。
７１,１７２は受信部６２′に達する。ウインドウ３か
ら離れる方向で順次連続するように、受信部６２′の光
学的構成要素、すなわち第２のレンズ３６（有利にはア
クロマート）、第２のウォラストンプリズム３７、偏光
フィルタ３８、ＰＩＮダイオード３９が設けられてい
る。
【００２６】流体を通過した後で２つの分割ビーム１７
１，１７２は、レンズ３６とウォラストンプリズム３７
によって再び１つのビーム１７″に絞られ、偏光フィル
タ３８によって干渉される。それによって生じた位相差
は、ＰＩＮダイオード３９によって電気信号に変換され
る。その周波数は渦流のものに等しく相応の周波数評価
素子によって簡単に求められる。
１，１７２は、レンズ３６とウォラストンプリズム３７
によって再び１つのビーム１７″に絞られ、偏光フィル
タ３８によって干渉される。それによって生じた位相差
は、ＰＩＮダイオード３９によって電気信号に変換され
る。その周波数は渦流のものに等しく相応の周波数評価
素子によって簡単に求められる。
【００２７】本発明のもとでは、レーザー光の経路に沿
って生じた流体密度ｄの周期的な変化が評価される。こ
れは滞留体４によって発生された渦５によって生じる。
本発明のもとで得られる測定限界は、差動式レーザー干
渉系の分解能ｇによって与えられる。
って生じた流体密度ｄの周期的な変化が評価される。こ
れは滞留体４によって発生された渦５によって生じる。
本発明のもとで得られる測定限界は、差動式レーザー干
渉系の分解能ｇによって与えられる。
【００２８】ｇ＝δｄ／ｅ この場合前記δｄは、２つの分割ビーム７１，７２ない
し１７１，１７２のレーザー光の光学的経路に沿った目
下の密度グラジエントを表している。
し１７１，１７２のレーザー光の光学的経路に沿った目
下の密度グラジエントを表している。
【００２９】密度ｄに対してはローレンツ関係式に基づ
いて以下の式が成り立つ。
いて以下の式が成り立つ。
【００３０】ｄ＝（ｎ2−１）/Ｒ（ｎ2＋２） この場合前記ｎは屈折率、前記Ｒは光波長１に依存する
流体固有の屈折指数である。例えば空気で波長値１＝６
３２ｎｍの場合、Ｒ＝０.００００１５２ｍ3/ｋｇであ
る。屈折指数Ｒは幅広い圧力及び温度範囲に亘って、約
３％だけの変動しかしないので、一定の前提条件が得ら
れる。
流体固有の屈折指数である。例えば空気で波長値１＝６
３２ｎｍの場合、Ｒ＝０.００００１５２ｍ3/ｋｇであ
る。屈折指数Ｒは幅広い圧力及び温度範囲に亘って、約
３％だけの変動しかしないので、一定の前提条件が得ら
れる。
【００３１】さらに前記式は簡単化することも可能であ
る。なぜなら前述した密度グラジエントδｄのみが現れ
るだけでそれによって生じる屈折率の変動δｎも小さい
からである。
る。なぜなら前述した密度グラジエントδｄのみが現れ
るだけでそれによって生じる屈折率の変動δｎも小さい
からである。
【００３２】δｄ/δｎ＝６ｎ/Ｒ（ｎ2＋２）2 さらにδｎに対しては以下の式が成り立つ。
【００３３】δｎ＝１/Ｄ この場合前記Ｄは、測定管１の直径である。
【００３４】例えばｌ＝６３２ｎｍ、ｅ＝２ｍｍ、Ｄ＝
５３ｍｍであるならば、分解能ｇ＝０.００２６２ｋｇ/
（ｍ3ｍｍ)となる。この分解能は既に２ｍ／ｓ以上の流
体としてのガスの流速に対しても十分である。
５３ｍｍであるならば、分解能ｇ＝０.００２６２ｋｇ/
（ｍ3ｍｍ)となる。この分解能は既に２ｍ／ｓ以上の流
体としてのガスの流速に対しても十分である。
【図１】渦流センサを備えた測定管の断面図である。
【図２】本発明の第１実施例による、所属のビーム経路
を有する差動形レーザー干渉計の個々の構成要素を示し
た図である。
を有する差動形レーザー干渉計の個々の構成要素を示し
た図である。
【図３】本発明の第２実施例による、所属のビーム経路
を有する差動形レーザー干渉計の個々の構成要素を示し
た図である。
を有する差動形レーザー干渉計の個々の構成要素を示し
た図である。
１ 測定管 ２ 第１のウインドウ ３ 第２のウインドウ ４ 滞留体 ５ カルマン渦 ６ レーザー干渉計 １１ 壁部 ２１ レーザー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フランク オーレ ドイツ連邦共和国 シュタイネン アム ヴァイアー （番地なし)
Claims (3)
- 【請求項１】 流体の体積流量および/または流速を測
定するための渦流センサにおいて、 壁部（１１）を備えた測定管（１）を有しており、 前記測定管（１）を通って流体が１つの流れ方向で通流
しており、前記壁部（１１）には光学的なシュリーレン
フリーの耐熱ガラスからなる第１および第２のウインド
ウ（２,３）が前記測定管の第１の直径に沿って相互に
対向する箇所に流体および圧力に対する耐性を備えて設
けられており、 測定管の第２の直径に沿って配設され該測定管内に固定
される滞留体（４）を有しており、 前記滞留体（４）は、流体中にカルマン渦流（５）を発
生させるために用いられており、その周波数は流速に比
例しており、前記測定管の第２の直径は通流方向で第１
の直径の上流側に位置しそれに対して実質的に垂直方向
に延在しており、 差動式レーザー干渉計（６）を有しており、 前記干渉計（６）は、送信部（６１）と、受信部（６
２）を有しており、 前記送信部（６１）は、前記測定管外で前記第１のウイ
ンドウ（２）の前に配置され該第１のウインドウおよび
/または測定管に固定されており、さらに前記第１のウ
インドウに順次連続する方向で、レーザー（２１）、レ
ンズ系（２２）、第１の偏光フィルタ（２３）、ウォラ
ストンプリズム（２４）、第１のレンズ（２５）からな
る光学的構成要素を含んでおり、 前記受信部（６２）は、前記測定管外で前記第２のウイ
ンドウ（３）の前に配置され該第２のウインドウおよび
/または測定管に固定されており、さらに前記第２のウ
インドウから離れる方向で順次連続する、第２のレンズ
（２６）、第２のウォラストンプリズム（２７）、第２
の偏光フィルタ（２８）、ＰＩＮダイオード（２９）か
らなる光学的構成要素を含んでいることを特徴とする、
渦流センサ。 - 【請求項２】 流体の体積流量および/または流速を測
定するための渦流センサにおいて、 壁部（１１）を備えた測定管（１）を有しており、 前記測定管（１）を通って流体が１つの流れ方向で通流
しており、前記壁部（１１）には光学的なシュリーレン
フリーの耐熱ガラスからなる第１および第２のウインド
ウ（２,３）が前記測定管の第１の直径に沿って相互に
対向する箇所に流体および圧力に対する耐性を備えて設
けられており、 測定管の第２の直径に沿って配設され該測定管内に固定
される滞留体（４）を有しており、 前記滞留体（４）は、流体中にカルマン渦（５）を発生
させるために用いられており、その周波数は流速に比例
しており、前記測定管の第２の直径は通流方向で第１の
直径の上流側に位置しそれに対して実質的に垂直方向に
延在しており、 差動式レーザー干渉計（６）を有しており、 前記干渉計（６）は、送信部（６１′）と、受信部（６
２′）を有しており、 前記送信部（６１′）は、前記測定管外で前記第１のウ
インドウ（２）の前に配置され該第１のウインドウおよ
び/または測定管に固定されており、さらに前記第１の
ウインドウに順次連続する方向で、偏光された光を発す
るレーザー（３１）、レンズ系（３２）、第１のウォラ
ストンプリズム（３４）、第１のレンズ（３５）からな
る光学的構成要素を含んでおり、 前記受信部（６２′）は、前記測定管外で前記第２のウ
インドウ（３）の前に配置され該第２のウインドウおよ
び/または測定管に固定されており、さらに前記第２の
ウインドウから離れる方向で順次連続する、第２のレン
ズ（３６）、第２のウォラストンプリズム（３７）、偏
光フィルタ（３８）、ＰＩＮダイオード（３９）からな
る光学的構成要素を含んでいることを特徴とする、渦流
センサ。 - 【請求項３】 前記第１及び第２のレンズ（２５，２
６；３５，３６）は、第１ないし第２のアクロマートで
ある、請求項１又は２記載の渦流センサ。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP98111663 | 1998-06-25 | ||
| US10072598P | 1998-09-17 | 1998-09-17 | |
| US60/100725 | 1998-09-17 | ||
| US98111663.5 | 1998-09-17 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000028406A true JP2000028406A (ja) | 2000-01-28 |
| JP3150958B2 JP3150958B2 (ja) | 2001-03-26 |
Family
ID=26149374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17893999A Expired - Fee Related JP3150958B2 (ja) | 1998-06-25 | 1999-06-24 | 渦流センサ |
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|---|---|
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| JP (1) | JP3150958B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US20090061752A1 (en) | 2007-08-28 | 2009-03-05 | Current Energy Controls, Lp | Autonomous Ventilation System |
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-
1999
- 1999-06-22 US US09/337,996 patent/US6351999B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-06-24 JP JP17893999A patent/JP3150958B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| JP3150958B2 (ja) | 2001-03-26 |
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