JP2000241211A - Flow rate measuring apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、流路を流れる導電
性の液体や気体（以下、「流体」という）の流量を測定
する流量測定装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flow rate measuring device for measuring a flow rate of a conductive liquid or gas (hereinafter referred to as "fluid") flowing through a flow path.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、流路を流れる流体の流量を測定す
る流量測定装置としては、例えば特開昭６０−４０９１
４号公報に記載されているように、流体中にカルマン渦
を発生させ、これを検知して流量を算出するカルマン渦
流量測定装置と呼ばれるものが広く知られている。この
カルマン渦流量測定装置では、発生するカルマン渦を検
知する手段として超音波、振動等が利用されている。2. Description of the Related Art Conventionally, as a flow rate measuring device for measuring a flow rate of a fluid flowing through a flow path, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 60-4091
As described in Japanese Patent Application Publication No. 4 (KOKAI) No. 4, a so-called Karman vortex flow rate measuring device that generates a Karman vortex in a fluid and detects the Karman vortex to calculate a flow rate is widely known. In this Karman vortex flow rate measuring device, ultrasonic waves, vibrations and the like are used as means for detecting the generated Karman vortices.
【０００３】しかしながら、超音波や振動の変化（例え
ば周波数変化や振動数変化）を検知するために用いられ
る検知装置は、複雑で且つ高コストまたは大型なものと
なるという問題点を有していた。However, a detecting device used for detecting a change in ultrasonic waves or vibration (for example, a change in frequency or a change in frequency) has a problem that it is complicated, expensive, and large. .
【０００４】そこで、この問題点を解決するために、発
生するカルマン渦を検知する方法として、例えば特開平
５−１７２５９８号公報に記載されているように、磁界
を用いて誘導起電力を検知する方法が提案された。In order to solve this problem, as a method for detecting the generated Karman vortex, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-172598, an induced electromotive force is detected by using a magnetic field. A method was proposed.
【０００５】また、本発明者らも本出願に先立って、磁
界による誘導起電力を用いた検知方式の流量測定装置を
提案している。そこで、この方式の流量測定装置につい
て以下説明する。Prior to the present application, the present inventors have also proposed a flow rate measuring apparatus of a detection system using induced electromotive force by a magnetic field. Therefore, a flow measuring device of this type will be described below.
【０００６】図８は従来の流量測定装置を示す断面図で
あり、図９は図８のＢ−Ｂ線断面図である。図８、図９
において、１は管、２は渦発生体、３は磁界発生部、３
ａはカルマン渦、４は電極、５は増幅部、６Ａは演算部
である。FIG. 8 is a sectional view showing a conventional flow rate measuring device, and FIG. 9 is a sectional view taken along line BB of FIG. 8 and 9
, 1 is a tube, 2 is a vortex generator, 3 is a magnetic field generator, 3
a is a Karman vortex, 4 is an electrode, 5 is an amplifying unit, and 6A is an arithmetic unit.
【０００７】図８、図９において、流体が通過する管１
内には、カルマン渦３ａを発生させる渦発生体２が設け
られている。また、渦発生体２よりも下流側の管１内に
は、電極４が一対設けられている。そして、管１の外周
の所定位置には、管１を挟むように対向してＳ極とＮ極
の磁石が配置された磁界発生部３が設けられている。こ
の磁界発生部３は磁界方向が電極４に対して垂直（図９
において紙面垂直）に形成されるように設けられてい
る。尚、電極４には流体の流量を算出する演算部６Ａが
電気的に接続されている。[0008] In FIGS. 8 and 9, a pipe 1 through which a fluid passes is shown.
Inside, a vortex generator 2 for generating a Karman vortex 3a is provided. Further, a pair of electrodes 4 is provided in the tube 1 downstream of the vortex generator 2. At a predetermined position on the outer periphery of the tube 1, a magnetic field generating unit 3 in which S-pole and N-pole magnets are arranged so as to sandwich the tube 1 is provided. The direction of the magnetic field of this magnetic field generating unit 3 is perpendicular to the electrode 4 (FIG. 9).
At right angles to the plane of the drawing). The electrode 4 is electrically connected to a computing unit 6A for calculating the flow rate of the fluid.
【０００８】このような流量測定装置によると、カルマ
ン渦３ａの発生に伴う電極４間を横切る流体の渦運動で
流速変化が発生し、磁界下ではこの流速変化に基づいて
誘導起電力に変化が生じるので、この誘導起電力の変化
による周波数の測定を演算部６Ａにより行えば、流量の
算出ができることになる。According to such a flow rate measuring device, the flow velocity changes due to the eddy motion of the fluid crossing between the electrodes 4 accompanying the generation of the Karman vortex 3a, and the induced electromotive force changes under the magnetic field based on the flow velocity change. Therefore, the flow rate can be calculated by calculating the frequency based on the change in the induced electromotive force by the calculation unit 6A.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の流量測定装置では、電極４にスケールが付
着したり、毛髪などにより電極４間が短絡することで誘
導起電力が低下し、Ｓ／Ｎ比が悪くなってしまうという
問題点を有していた。特に、低流量では測定精度が悪く
なる、もしくは測定不能になるという問題点を有してい
た。However, in the conventional flow rate measuring device as described above, the scale of the electrode 4 is attached to the electrode 4 or the electrode 4 is short-circuited due to hair or the like, so that the induced electromotive force is reduced, and However, there is a problem that the / N ratio is deteriorated. In particular, at a low flow rate, there is a problem that the measurement accuracy is deteriorated or the measurement becomes impossible.
【００１０】この流量測定装置では、故障や異物の付着
による性能低下を検出して高い測定精度を維持すること
が要求されている。In this flow rate measuring device, it is required to maintain a high measuring accuracy by detecting a performance drop due to a failure or the attachment of foreign matter.
【００１１】本発明は、故障や異物の付着による性能低
下を検出することにより、高い測定精度を維持すると共
に適切なメンテナンス時期を判定することができる流量
測定装置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a flow rate measuring device capable of maintaining a high measuring accuracy and judging an appropriate maintenance time by detecting a performance drop due to a failure or the attachment of foreign matter.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の流量測定装置は、管内の流路内に設置され、
流れの下流側に向けてカルマン渦を発生させる渦発生体
と、渦発生体の下流側に設けられ流路を横切って磁界を
形成する磁界発生部と、流路内に突出するように管壁に
配設され、流れが磁界内を通過するときの磁界変化で発
生する誘導起電力を検出する電極と、電極に発生する誘
導起電力を増幅する増幅部と、増幅部から出力される増
幅誘導起電力が有する信号要素に基づいて複数種類の流
量を算出する演算部と、演算部で算出した複数種類の流
量の変動幅から故障か否かを判定する故障検出部とを有
する構成を備えている。Means for Solving the Problems To solve this problem, a flow measuring device of the present invention is installed in a flow path in a pipe,
A vortex generator that generates Karman vortices toward the downstream side of the flow, a magnetic field generator that is provided downstream of the vortex generator and forms a magnetic field across the flow path, and a pipe wall that projects into the flow path An electrode for detecting an induced electromotive force generated by a magnetic field change when a flow passes through a magnetic field; an amplification unit for amplifying the induced electromotive force generated on the electrode; and an amplification induction output from the amplification unit. An arithmetic unit that calculates a plurality of types of flow rates based on a signal element included in the electromotive force, and a failure detection unit that determines whether a failure has occurred based on the fluctuation ranges of the plurality of types of flow rates calculated by the arithmetic unit. I have.
【００１３】これにより、故障や異物の付着による性能
低下を検出することにより、高い測定精度を維持すると
共に適切なメンテナンス時期を判定することができる流
量測定装置が得られる。[0013] Thus, a flow rate measuring apparatus capable of maintaining a high measurement accuracy and judging an appropriate maintenance time by detecting a performance drop due to a failure or the attachment of a foreign substance is obtained.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の流量測
定装置は、管内の流路内に設置され、流れの下流側に向
けてカルマン渦を発生させる渦発生体と、渦発生体の下
流側に設けられ流路を横切って磁界を形成する磁界発生
部と、流路内に突出するように管壁に配設され、流れが
磁界内を通過するときの磁界変化で発生する誘導起電力
を検出する電極と、電極に発生する誘導起電力を増幅す
る増幅部と、増幅部から出力される増幅誘導起電力が有
する信号要素に基づいて複数種類の流量を算出する演算
部と、演算部で算出した複数種類の流量の変動幅から故
障か否かを判定する故障検出部とを有することとしたも
のであり、算出した複数種類の流量の変動幅から故障か
否かが判定され、故障や異物の付着による性能低下が検
出され、高い測定精度が維持されると共に適切なメンテ
ナンス時期が判定されるという作用を有する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A flow measuring device according to a first aspect of the present invention is provided in a flow path in a pipe, and generates a Karman vortex toward a downstream side of a flow, and a vortex generator. A magnetic field generating section provided on the downstream side of the flow path to form a magnetic field across the flow path, and an induction disposed on the pipe wall so as to protrude into the flow path and generated by a magnetic field change when the flow passes through the magnetic field An electrode for detecting the electromotive force, an amplifying unit for amplifying the induced electromotive force generated in the electrode, and a calculation unit for calculating a plurality of types of flow rates based on a signal element of the amplified induced electromotive force output from the amplifying unit, A failure detection unit that determines whether a failure has occurred based on the variation widths of the plurality of types of flow rates calculated by the calculation unit. , High performance measurement due to performance degradation due to failure or foreign matter adhesion Suitable maintenance timing with degrees is maintained has the effect that is determined.
【００１５】請求項２に記載の流量測定装置は、請求項
１に記載の流量測定装置において、増幅部は、入力イン
ピーダンスが高インピーダンスであり、電極に流れる電
流を抑えて電圧を増幅することとしたものであり、電極
が高インピーダンスであることにより電極に流れる電流
が抑えられ、スケール付着が防止されるという作用を有
する。According to a second aspect of the present invention, there is provided the flow rate measuring device according to the first aspect, wherein the amplifying unit has a high input impedance and suppresses a current flowing through the electrode to amplify the voltage. Since the electrode has a high impedance, the current flowing through the electrode is suppressed, and the effect of preventing the scale from adhering is obtained.
【００１６】請求項３に記載の流量測定装置は、請求項
１または２に記載の流量測定装置において、流量に比例
して変化する増幅誘導起電力の信号要素としての直流成
分の振幅またはカルマン渦によって発生する増幅誘導起
電力の信号要素としての交流成分の振幅を検出する振幅
検出部を備え、演算部は、カルマン渦によって発生する
増幅誘導起電力の交流成分が有する信号要素としての周
波数を算出する周波数算出手段と、周波数から第１の流
量を算出し、振幅から第２の流量を算出する流量算出手
段とを有し、故障検出部は、流量算出手段が算出した第
１の流量と第２の流量とを比較し、比較結果としての変
動幅が設定基準流量を越えた時に故障と判定することと
したものであり、複数の方法によって得られた流量の変
動幅から故障か否かが判定されることにより、より信頼
性の高い故障判定がなされるという作用を有する。According to a third aspect of the present invention, there is provided the flow rate measuring device according to the first or second aspect, wherein the amplitude of the DC component or the Karman vortex as a signal element of the amplified induced electromotive force which changes in proportion to the flow rate. An amplitude detection unit that detects the amplitude of an AC component as a signal element of the amplified induced electromotive force generated by the calculation unit, and the calculation unit calculates a frequency as a signal element of the AC component of the amplified induced electromotive force generated by the Karman vortex And a flow rate calculating means for calculating a first flow rate from the frequency and calculating a second flow rate from the amplitude, wherein the failure detection unit determines the first flow rate and the second flow rate calculated by the flow rate calculating means. 2 is compared with the flow rate, and if the fluctuation width as a comparison result exceeds the set reference flow rate, it is determined that a failure has occurred. There by being determined, an effect that a higher failure determination reliability is made.
【００１７】請求項４に記載の流量測定装置は、請求項
１または２に記載の流量測定装置において、演算部は、
カルマン渦によって発生する増幅誘導起電力の交流成分
が有する信号要素としての周波数を複数個算出する周波
数算出手段と、複数の周波数から流量を算出する流量算
出手段とを有し、故障検出部は、周波数算出手段で算出
した複数の周波数の変動幅が設定基準値を越えた時に故
障と判定することとしたものであり、算出した周波数の
変動幅から故障か否かが判定されることにより、新たに
故障検出のための回路を付加することなく信頼性の高い
故障判定がなされるという作用を有する。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the flow rate measuring device according to the first or second aspect, wherein the arithmetic unit comprises:
Frequency calculating means for calculating a plurality of frequencies as signal elements of the AC component of the amplified induced electromotive force generated by Karman vortex, and a flow rate calculating means for calculating the flow rate from the plurality of frequencies, the failure detection unit, When the variation width of the plurality of frequencies calculated by the frequency calculation means exceeds the set reference value, it is determined that a failure has occurred. This has the effect that a highly reliable failure determination can be made without adding a circuit for failure detection to the system.
【００１８】請求項５に記載の流量測定装置は、請求項
３に記載の流量測定装置において、設定基準流量は、所
定流量に対応して設定された流量もしくは前回通水時の
流量であることとしたものであり、装置毎のばらつき範
囲外に設定もしくは装置毎に設定するので、装置毎に生
じる誘導起電力のバラツキが吸収され、確実に故障判定
がなされるという作用を有する。According to a fifth aspect of the present invention, in the flow rate measuring apparatus according to the third aspect, the set reference flow rate is a flow rate set corresponding to a predetermined flow rate or a flow rate at the time of previous water flow. Since it is set out of the range of variation for each device or is set for each device, the variation of the induced electromotive force generated for each device is absorbed, and the failure is reliably determined.
【００１９】請求項６に記載の流量測定装置は、請求項
４に記載の流量測定装置において、設定基準値は、所定
流量に対応して設定された周波数変動幅もしくは前回通
水時の平均周波数に対する最大変動幅であることとした
ものであり、装置毎のばらつき範囲外に設定もしくは装
置毎に設定するので、装置毎に生じる誘導起電力のバラ
ツキが吸収され、確実に故障判定がなされるという作用
を有する。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the flow rate measuring device according to the fourth aspect, wherein the set reference value is a frequency fluctuation range set corresponding to the predetermined flow rate or an average frequency at the time of previous water flow. It is set to be the maximum fluctuation range with respect to the device, and is set outside the range of variation for each device or set for each device, so that the variation of the induced electromotive force generated for each device is absorbed, and the failure determination is reliably performed. Has an action.
【００２０】請求項７に記載の流量測定装置は、請求項
３または５に記載の流量測定装置において、故障検出部
は、所定通水回数において連続して比較結果としての変
動幅が設定基準流量を越えた場合に故障と判定すること
としたものであり、誤検知が防止され確実に故障判定が
なされるという作用を有する。According to a seventh aspect of the present invention, in the flow rate measuring device according to the third or fifth aspect, the failure detection unit is configured such that a fluctuation range as a comparison result continuously at a predetermined number of times of water passage is a set reference flow rate. Is determined to be a failure when the number exceeds the threshold value, which has an effect that erroneous detection is prevented and a failure determination is reliably performed.
【００２１】請求項８に記載の流量測定装置は、請求項
４または６に記載の流量測定装置において、故障検出部
は、所定通水回数において連続して複数の周波数の変動
幅が設定基準値を越えた場合に故障と判定することとし
たものであり、誤検知が防止され確実に故障判定がなさ
れるという作用を有する。According to an eighth aspect of the present invention, in the flow rate measuring apparatus according to the fourth or sixth aspect, the failure detecting unit may be configured such that a fluctuation range of a plurality of frequencies is continuously set at a predetermined number of times of water supply to a set reference value. Is determined to be a failure when the number exceeds the threshold value, which has an effect that erroneous detection is prevented and a failure determination is reliably performed.
【００２２】請求項９に記載の流量測定装置は、請求項
１乃至８のいずれか１項に記載の流量測定装置におい
て、電極に電圧を印加して流れる電流を測定する電流測
定部と、電極からの信号を増幅部と電流測定部に切り換
える切換部とを備え、演算部は、切換部の切換え制御を
行うこととしたものであり、毛髪等の異物付着による電
極短絡の検出が可能になり、簡易な構成で電極短絡の故
障検知が可能になるという作用を有する。According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the flow rate measuring device according to any one of the first to eighth aspects, wherein a current measuring part for measuring a current flowing by applying a voltage to the electrode; And a switching unit for switching the signal from the amplifier to the current measuring unit.The arithmetic unit controls the switching of the switching unit, and it is possible to detect an electrode short circuit due to the attachment of foreign matter such as hair. This has the effect that the failure detection of the electrode short circuit becomes possible with a simple configuration.
【００２３】請求項１０に記載の流量測定装置は、請求
項９に記載の流量測定装置において、演算部は止水中に
切換部を電流測定部に切り換え、故障検出部は電流測定
部で測定した電流値が設定基準電流値を越えた場合に故
障と判定することとしたものであり、毛髪等の異物付着
による電極短絡が検出され、簡易な構成で電極短絡の故
障検知がなされるという作用を有する。According to a tenth aspect of the present invention, there is provided the flow rate measuring device according to the ninth aspect, wherein the arithmetic unit switches the switching unit to the current measuring unit while the water is stopped, and the failure detecting unit measures the current measuring unit. When the current value exceeds the set reference current value, it is determined that a failure has occurred, and an electrode short circuit due to the attachment of foreign matter such as hair is detected, and the failure of the electrode short circuit is detected with a simple configuration. Have.
【００２４】以下、本発明の実施の形態について図１か
ら図８を用いて説明する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
【００２５】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１による流量測定装置を示す断面図であり、図２は図
１のＡ−Ａ線断面図、図３は流量と誘導起電力の関係を
示すグラフ図、図４はカルマン渦発生に伴いパルス状に
変化する誘導起電力を示すグラフ図である。(Embodiment 1) FIG. 1 is a sectional view showing a flow rate measuring apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the electric powers, and FIG. 4 is a graph showing the induced electromotive force which changes in a pulse shape with the occurrence of Karman vortex.
【００２６】図１、図２において、管１、渦発生体２、
磁界発生部３、カルマン渦３ａ、電極４、増幅部５は図
８、図９と同様のものなので、同一符号を付し、説明は
省略する。６は増幅部５から出力される増幅誘導起電力
から流量を算出する演算部、７は故障か否かを判定する
故障検出部である。1 and 2, a tube 1, a vortex generator 2,
Since the magnetic field generator 3, Karman vortex 3a, electrode 4, and amplifier 5 are the same as those in FIGS. 8 and 9, the same reference numerals are given and the description is omitted. Reference numeral 6 denotes a calculation unit for calculating a flow rate from the amplified induced electromotive force output from the amplification unit 5, and reference numeral 7 denotes a failure detection unit for determining whether or not a failure has occurred.
【００２７】このように構成された流量測定装置につい
て、その機能等を説明する。The function and the like of the flow rate measuring device thus configured will be described.
【００２８】図１および図２に示すように、たとえば直
径１０ｍｍの内径を有し、流体が流れる管１の内部に
は、流体中に位置して管１内の流体にカルマン渦列を発
生させる渦発生体２が設置されている。管１が本実施の
形態１における流路である。この渦発生体２は、たとえ
ば断面が幅２．２ｍｍ、高さ３ｍｍの二等辺三角柱であ
る。しかし、カルマン渦列を発生させることができるも
のであれば、二等辺三角形の三角柱のほかどのような形
状のものであってもよい。As shown in FIGS. 1 and 2, inside the pipe 1 having an inner diameter of, for example, 10 mm and through which a fluid flows, is located in the fluid and generates a Karman vortex street in the fluid in the pipe 1. A vortex generator 2 is provided. The pipe 1 is a flow path according to the first embodiment. The vortex generator 2 is, for example, an isosceles triangular prism having a cross section of 2.2 mm in width and 3 mm in height. However, as long as a Karman vortex street can be generated, any shape other than an isosceles triangular prism may be used.
【００２９】渦発生体２の下流側において、管１の外周
には、管１を挟むようにしてＳ極とＮ極の永久磁石が対
向配置された磁界発生部３が設けられている。磁界発生
部３は電磁石であってもよい。そして、電極４が磁界発
生部３で発生した磁界に対して垂直に交差する位置に対
向して設けられている。ただ、磁界が流れと傾斜してい
ても、磁界と流れが交差することにより互いに直交する
直交成分が存在すれば測定は可能である。そして、渦発
生体２によって生じさせられたカルマン渦３ａが主流に
のって磁界を横切るとき、磁界の変化が生じ、電極４に
誘導起電力が発生する。なお、渦発生体２は磁界発生部
３の磁界方向に対して垂直に設置されている。On the downstream side of the vortex generator 2, a magnetic field generator 3 is provided on the outer periphery of the tube 1, with the S-pole and N-pole permanent magnets facing each other with the tube 1 interposed therebetween. The magnetic field generator 3 may be an electromagnet. The electrode 4 is provided to face a position perpendicular to the magnetic field generated by the magnetic field generator 3. However, even if the magnetic field is inclined with respect to the flow, the measurement can be performed if orthogonal components exist which are orthogonal to each other due to the intersection of the magnetic field and the flow. Then, when the Karman vortex 3a generated by the vortex generator 2 crosses the magnetic field along the main stream, a change in the magnetic field occurs, and an induced electromotive force is generated in the electrode 4. The vortex generator 2 is installed perpendicular to the magnetic field direction of the magnetic field generator 3.
【００３０】電極４の両極には誘導起電力が現れるが、
この誘導起電力を入力信号ａ、ｂとして入力し増幅する
増幅部５と、増幅部５の出力信号（増幅誘導起電力）か
ら管１内を流れる流量を算出する演算部６と、演算部６
で算出された流量の変動幅から故障を検出する故障検出
部７とが電気的に接続されている。An induced electromotive force appears at both electrodes of the electrode 4,
An amplifying unit 5 that inputs and amplifies the induced electromotive force as input signals a and b, an arithmetic unit 6 that calculates a flow rate flowing through the pipe 1 from an output signal (amplified induced electromotive force) of the amplifier unit 5, and an arithmetic unit 6
Is electrically connected to the failure detection unit 7 that detects a failure from the fluctuation range of the flow rate calculated in step (1).
【００３１】次に、このような構成を有する流量測定装
置の動作について説明する。Next, the operation of the flow measuring device having such a configuration will be described.
【００３２】管１内を流れる流体は、磁界発生部３で発
生している磁界内を通過する。このとき、図３に示すよ
うに、ファラデーの法則に従い、電極４間には流速にし
たがって流量に比例した誘導起電力が発生する。ところ
で、管１には、渦発生体２が設けられているから、管１
中の流れには周期的にカルマン渦列が発生する。このカ
ルマン渦列の渦度（渦の回転速度）は主流（管１中の流
れ）の流れの速度に重畳されるため、カルマン渦列が磁
界発生部３を通過すると、図４に示すように、速度の変
化が誘導起電力の変化としてパルス状に現われる。流体
の流量は周波数に比例するので、このパルス状に変化す
る周波数を測定すれば、管１内を流れる流体の流量が算
出できることになる。この周波数を測定して算出した流
量を第１の流量とする。The fluid flowing through the pipe 1 passes through the magnetic field generated by the magnetic field generator 3. At this time, as shown in FIG. 3, an induced electromotive force proportional to the flow rate is generated between the electrodes 4 in accordance with Faraday's law between the electrodes 4. By the way, since the tube 1 is provided with the vortex generator 2, the tube 1
Karman vortex streets are periodically generated in the inside flow. Since the vorticity (rotational speed of the vortex) of this Karman vortex street is superimposed on the flow velocity of the main flow (flow in the pipe 1), when the Karman vortex street passes through the magnetic field generating unit 3, as shown in FIG. The change in speed appears in a pulse form as a change in induced electromotive force. Since the flow rate of the fluid is proportional to the frequency, the flow rate of the fluid flowing in the pipe 1 can be calculated by measuring the frequency that changes in a pulsed manner. The flow rate calculated by measuring this frequency is defined as a first flow rate.
【００３３】しかしながら、電極４に発生した誘導起電
力を増幅部５で増幅すると、その増幅誘導起電力のレベ
ルは電極４の抵抗値により変化する。即ち、増幅部５に
流れる漏れ電流の影響により、電極４の抵抗分の電圧降
下が生じて増幅部５の入力電圧は変化する。このため、
電極４にスケール等の異物が付着して抵抗値が増加する
と、電圧降下により増幅部５の入力電圧は低下するの
で、増幅部５から出力される信号において、流量に比例
した直流成分やカルマン渦３ａによって発生する交流成
分の振幅が低下する。この流量に比例した直流成分やカ
ルマン渦３ａによって発生する交流成分の振幅から算出
した流量を第２の流量とする。したがって、第１の流量
に対する第２の流量の変動幅から、スケール等の異物付
着による故障を検出することができる。すなわち、第１
の流量は毛髪、スケール等の異物付着による影響を受け
ないが、第２の流量はそれらによる影響を受ける。However, when the induced electromotive force generated in the electrode 4 is amplified by the amplifier 5, the level of the amplified induced electromotive force changes according to the resistance value of the electrode 4. That is, a voltage drop corresponding to the resistance of the electrode 4 occurs due to the effect of the leakage current flowing through the amplifier 5, and the input voltage of the amplifier 5 changes. For this reason,
When foreign matter such as scale adheres to the electrode 4 and the resistance value increases, the input voltage of the amplification unit 5 decreases due to a voltage drop. Therefore, in the signal output from the amplification unit 5, a DC component or Karman vortex proportional to the flow rate is included. The amplitude of the AC component generated by 3a decreases. The flow rate calculated from the amplitude of the DC component proportional to this flow rate or the AC component generated by the Karman vortex 3a is defined as a second flow rate. Therefore, it is possible to detect a failure due to the attachment of foreign matter such as a scale from the fluctuation range of the second flow rate with respect to the first flow rate. That is, the first
Is not affected by the adhesion of foreign substances such as hair and scale, but the second flow rate is affected by them.
【００３４】尚、本実施の形態による流量測定装置の場
合、流量検知範囲を１Ｌ／ｍｉｎ（リットル／分）〜７
Ｌ／ｍｉｎに設定するためには配管中心の磁束密度を高
める必要があり、配管中心の磁束密度を高めるために磁
界発生部３には希土類の永久磁石を用い、管径の１／２
の幅をもつ磁石（５ｍｍ×５ｍｍ×３ｍｍ、磁束密度１
（Ｔ））を用いて、電極４間には１００ｍＶ程度の誘導
起電力を得る設定としている。In the case of the flow rate measuring apparatus according to the present embodiment, the flow rate detection range is from 1 L / min (liter / minute) to 7 L / min.
To set L / min, it is necessary to increase the magnetic flux density at the center of the pipe. In order to increase the magnetic flux density at the center of the pipe, a rare-earth permanent magnet is used for the magnetic field generating unit 3 and の of the pipe diameter is used.
(5mm × 5mm × 3mm, magnetic flux density 1)
(T)) is used to obtain an induced electromotive force of about 100 mV between the electrodes 4.
【００３５】しかしながら、得られる誘導起電力の大き
さは設置状態によるノイズの大きさや回路構成に応じて
設定する必要があり、それに伴い磁界発生部３に使用す
る磁石の磁束密度を適宜設定するのがよい。However, it is necessary to set the magnitude of the induced electromotive force to be obtained in accordance with the magnitude of the noise and the circuit configuration depending on the installation state, and accordingly, the magnetic flux density of the magnet used in the magnetic field generator 3 must be set appropriately. Is good.
【００３６】次に、このようにして得られた誘導起電力
の信号処理について図５を用いて説明する。図５は本発
明の実施の形態１による流量測定装置の信号処理回路を
示すブロック図である。Next, the signal processing of the induced electromotive force thus obtained will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a block diagram showing a signal processing circuit of the flow rate measuring device according to the first embodiment of the present invention.
【００３７】図５において、管１、電極４、増幅部５、
演算部６、故障検出部７は図１、図２と同様のものなの
で、同一符号を付し、説明は省略する。８は増幅部５に
より増幅された信号（増幅誘導起電力）の交流成分をデ
ジタル信号に変換するデジタル変換部、９は増幅部５に
より増幅された信号の直流成分または交流成分の振幅の
ピークを抽出するピークホールド回路、１０はピークホ
ールド回路９の信号を数値化するＡ／Ｄ変換部、１１は
演算部６で算出された流量または故障検出部７で比較す
るデータを記憶する記憶部である。増幅部５は、図示し
ない差動増幅回路等の高入力インピーダンス回路で構成
されており、入力インピーダンスは１ＭΩ以上が望まし
い。また、演算部６は図示しないマイクロプロセッサと
その周辺回路からなり、所定時間内の周波数を測定する
周波数算出手段１２と、周波数算出手段１２で測定した
周波数またはＡ／Ｄ変換部１０で数値化されたデータか
ら管１内を流れる流体の流量を算出する流量算出手段１
３を有している。In FIG. 5, a tube 1, an electrode 4, an amplifier 5,
The operation unit 6 and the failure detection unit 7 are the same as those in FIGS. 1 and 2, and therefore, are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted. Reference numeral 8 denotes a digital converter for converting an AC component of the signal (amplified induced electromotive force) amplified by the amplifier 5 into a digital signal, and 9 denotes a peak of the amplitude of the DC component or the AC component of the signal amplified by the amplifier 5. The peak hold circuit to be extracted, 10 is an A / D converter for digitizing the signal of the peak hold circuit 9, and 11 is a storage for storing the flow rate calculated by the calculator 6 or data to be compared by the failure detector 7. . The amplifying unit 5 is configured by a high input impedance circuit such as a differential amplifier circuit (not shown), and the input impedance is desirably 1 MΩ or more. The arithmetic unit 6 includes a microprocessor (not shown) and its peripheral circuits. The arithmetic unit 6 measures the frequency within a predetermined period of time, and the frequency measured by the frequency calculating unit 12 or the numerical value converted by the A / D converter 10. Flow calculating means 1 for calculating the flow rate of the fluid flowing through the pipe 1 from the collected data
Three.
【００３８】電極４から得られる誘導起電力（入力信号
ａ、ｂ）は増幅部５で増幅され、まずデジタル変換部８
を経て、誘導起電力データとして演算部６に取り込まれ
る。演算部６に入力される誘導起電力データにより、周
波数算出手段１２は、カルマン渦の発生周波数ｆを算出
する（図４参照）。同時に、増幅部５で増幅された信号
は、ピークホールド回路９で直流成分または交流成分の
振幅ａｍのピークを抽出され、Ａ／Ｄ変換部１０で数値
化される。流量算出手段１３は、得られた周波数ｆ及び
振幅ａｍを記憶部１１に記憶し、検知精度を高めるため
に任意に設定される測定回数としてｎ回おこない、平均
化処理を行なって平均周波数Ｆ及び平均振幅Ａを算出す
る。この平均周波数Ｆから第１の流量Ｑ１を算出し、平
均振幅Ａから第２の流量Ｑ２を算出する。The induced electromotive force (input signals a and b) obtained from the electrode 4 is amplified by the amplifier 5 and firstly the digital converter 8
, And is taken into the arithmetic unit 6 as induced electromotive force data. Based on the induced electromotive force data input to the arithmetic unit 6, the frequency calculation means 12 calculates the frequency of occurrence of Karman vortices f (see FIG. 4). At the same time, the peak of the amplitude am of the DC component or the AC component is extracted by the peak hold circuit 9 from the signal amplified by the amplification unit 5, and is digitized by the A / D conversion unit 10. The flow rate calculating means 13 stores the obtained frequency f and the amplitude am in the storage unit 11, performs n times as an arbitrary number of measurements to improve the detection accuracy, performs an averaging process, and performs the averaging process to obtain the average frequency F and The average amplitude A is calculated. The first flow rate Q1 is calculated from the average frequency F, and the second flow rate Q2 is calculated from the average amplitude A.
【００３９】続いて、流量算出手段１３で行われる流量
算出について説明する。平均周波数Ｆから算出される第
１の流量Ｑ１は以下の式によって求められる。Next, the flow rate calculation performed by the flow rate calculating means 13 will be described. The first flow rate Q1 calculated from the average frequency F is obtained by the following equation.
【００４０】カルマン渦発生の周波数と流速の関係は、
一般に周波数ｆ（Ｈｚ）と流速ｖ（ｍ／ｓ）と、渦発生
体の径ｄ（ｍ）、比例定数をＳｔ（ストローハル数）と
おくと、周波数ｆは次式（１）で求められる。The relationship between the frequency of Karman vortex generation and the flow velocity is as follows:
In general, if the frequency f (Hz), the flow velocity v (m / s), the diameter d (m) of the vortex generator, and the proportional constant St (Strouhal number), the frequency f can be obtained by the following equation (1). .
【００４１】ｆ＝Ｓｔ×ｖ／ｄ・・・・・・（１） ここで、ストローハル数Ｓｔにあてはめるためのレイノ
ルズ数Ｒｅは、水の動粘性係数ν、速度ｖ、渦発生体の
径ｄから、次式（２）で求められる。F = St × v / d (1) Here, the Reynolds number Re for fitting to the Strouhal number St is the kinematic viscosity coefficient ν of water, the velocity v, and the diameter of the vortex generator. From d, it is obtained by the following equation (2).
【００４２】Ｒｅ＝ｖ×ｄ／ν・・・・・・（２） 本実施の形態は水の流量を測定するものであり、水の動
粘性係数ν＝１．００４×１０-6ｍ2／ｓ（２０℃、１
ａｔｍ）、渦発生体の径ｄ＝２．２ｍｍ、流量Ｑ＝１〜
７（Ｌ／ｍｉｎ）である。Re = v × d / ν (2) In this embodiment, the flow rate of water is measured, and the kinematic viscosity coefficient of water is = 1.004 × 10 −6 m 2. / S (20 ° C, 1
atm), diameter d of the vortex generator d = 2.2 mm, flow rate Q = 1 to 1
7 (L / min).
【００４３】また、流量Ｑ（Ｌ／ｍｉｎ）＝速度ｖ（ｍ
／ｓ）×管断面積Ｓ（ｍ2）の関係からレイノルズ数Ｒ
ｅを求めると、管１の直径＝１０ｍｍと（２）式とから Ｒｅ＝ｖ×ｄ／ν＝（Ｑ／Ｓ）×ｄ／ν＝２．３×１０
2〜３．４×１０3となり、この範囲では、上記ストロー
ハル数はＳｔ＝０．２として与えることができる。とい
うのは、Ｒｅ＝１０2〜１０5の範囲でＳｔはほぼ一定の
Ｓｔ＝０．２をとるからである。したがって、流量Ｑを
求める式に変換すると、次式（３）式が得られる。The flow rate Q (L / min) = velocity v (m
/ S) × tube cross-sectional area S (m 2 ), the Reynolds number R
When e is obtained, from the diameter of the tube 1 = 10 mm and the equation (2), Re = v × d / ν = (Q / S) × d / ν = 2.3 × 10
2 to 3.4 × 10 3 , and in this range, the Strouhal number can be given as St = 0.2. This is because St takes a substantially constant St = 0.2 in the range of Re = 10 2 to 10 5 . Therefore, the following equation (3) is obtained by converting to an equation for calculating the flow rate Q.
【００４４】 Ｑ＝Ｓ×ｖ＝ｆ×Ｓ×ｄ／Ｓｔ・・・・・・・（３） （３）式に本実施の形態での条件を代入すると、求めら
れる流量Ｑ１は、次式（４）となる。Q = S × v = f × S × d / St (3) By substituting the condition in the present embodiment into the equation (3), the obtained flow rate Q1 is given by the following equation: (4).
【００４５】 Ｑ１＝０．０５×Ｆ（Ｆはｎ回の平均周波数）・・・・・・・・・（４） 尚、本実施の形態では、Ｑ＝１〜７（Ｌ／ｍｉｎ）、ν
＝１．００４×１０-6ｍ2／ｓの水を用いたが、Ｒｅ＝
１０2〜１０5の範囲でストローハル数Ｓｔ＝０．２であ
るから、上記の共通の式を使用でき、水であればおおむ
ねＱ＝１００（Ｌ／ｍｉｎ）程度までの測定が可能であ
る。さらに、流量Ｑ、動粘性係数νに応じて、上記レイ
ノルズ数範囲外においても、ストローハル数Ｓｔを選定
すれば、さらに広範囲の測定を可能とすることができ
る。Q1 = 0.05 × F (F is an average frequency of n times) (4) In this embodiment, Q = 1 to 7 (L / min), ν
= 1.004 × 10 −6 m 2 / s water was used.
Since the Strouhal number St = 0.2 in the range of 10 2 to 10 5 , the above-mentioned common equation can be used, and measurement of water up to about Q = 100 (L / min) is possible. . Furthermore, even if the Strouhal number St is selected outside the Reynolds number range according to the flow rate Q and the kinematic viscosity coefficient ν, a wider range of measurement can be performed.
【００４６】次に、平均振幅Ａから算出される第２の流
量Ｑ２は以下の式によって求められる。Next, the second flow rate Q2 calculated from the average amplitude A is obtained by the following equation.
【００４７】誘導起電力の直流成分または交流成分の振
幅Ｅ（ｍＶ）と流量Ｑ（Ｌ／ｍｉｎ）との関係は、ファ
ラデーの法則により配管内の磁束密度Ｂ、速度ｖ、管径
をＤとおくと、次式（５）で求められる。The relationship between the amplitude E (mV) of the DC component or the AC component of the induced electromotive force and the flow rate Q (L / min) is represented by Faraday's law, where the magnetic flux density B in the pipe, the speed v, and the pipe diameter are D and In other words, it is obtained by the following equation (5).
【００４８】Ｅ＝Ｂ×ｖ×Ｄ・・・・・・・・（５） （５）式を流量Ｑを求める式に変換すると、次式（６）
が得られる。E = B × v × D (5) When the equation (5) is converted into an equation for obtaining the flow rate Q, the following equation (6) is obtained.
Is obtained.
【００４９】 Ｑ＝Ｓ×ｖ＝Ｅ×（（Ｄ／２）２×π）／（Ｂ×Ｄ）・・・・・（６） 本実施の形態での条件である管径Ｄ＝１０（ｍｍ）、磁
束密度Ｂ＝１（Ｔ）を（６）式に代入すると、求める流
量Ｑ２は、次式（７）となる。Q = S × v = E × ((D / 2) 2 × π) / (B × D) (6) Tube diameter D = 10 (the condition in the present embodiment) mm) and the magnetic flux density B = 1 (T) are substituted into the equation (6), the flow rate Q2 to be obtained is the following equation (7).
【００５０】Ｑ２＝４７０×Ｅ・・・・・・・・（７） また、本実施の形態における増幅部５の増幅率を１００
倍とすると、Ｅ＝Ａ／１００であるので、式（７）は次
式（８）に変換される。Q2 = 470 × E (7) Further, the amplification factor of the amplification unit 5 in this embodiment is set to 100
If E = A / 100, equation (7) is converted to the following equation (8).
【００５１】 Ｑ２＝４７０×（Ａ／１００）＝４．７×Ａ・・・・・・（８） このようにして算出した第１の流量Ｑ１及び第２の流量
Ｑ２は、基本的には同じ値を取るはずである（Ｑ１＝Ｑ
２）。しかし、上述のようにスケール等の異物付着によ
り振幅Ａが低下するので、Ｑ１＞Ｑ２となり、異物付着
の度合いが大きくなれば、その差も大きくなる。したが
って、流量算出が終了した演算部６は、記憶部１１にＱ
１及びＱ２を記憶して、故障検出部７に比較制御信号ｃ
を送出する。比較制御信号ｃを受けた故障検出部７は、
Ｑ１及びＱ２を記憶部１１から読み出し、その差（Ｑ１
−Ｑ２＝ΔＱ１）と判定の基準となる設定値（Ｋ１、設
定基準流量）とを比較する。その結果、ΔＱ１＞Ｋ１と
なり設定基準流量Ｋ１を越えたら記憶部１１に記憶して
おく。上記動作を通水毎に行い、所定通水回数において
連続してΔＱ１＞Ｋ１であれば、故障であると判定して
演算部６に故障検出信号ｄを送出する。Q2 = 470 × (A / 100) = 4.7 × A (8) The first flow rate Q1 and the second flow rate Q2 calculated as described above are basically Should take the same value (Q1 = Q
2). However, as described above, since the amplitude A decreases due to the adhesion of foreign matter such as a scale, Q1> Q2, and the difference increases as the degree of adhesion of the foreign matter increases. Therefore, the calculation unit 6 having completed the flow rate calculation stores the Q in the storage unit 11.
1 and Q2 are stored and the comparison control signal c
Is sent. Upon receiving the comparison control signal c, the failure detection unit 7
Q1 and Q2 are read from the storage unit 11, and the difference (Q1
−Q2 = ΔQ1) is compared with a set value (K1, set reference flow rate) serving as a reference for determination. As a result, when ΔQ1> K1 and exceeds the set reference flow rate K1, it is stored in the storage unit 11. The above operation is performed for each water flow, and if ΔQ1> K1 continuously for a predetermined number of water flows, it is determined that a failure has occurred, and a failure detection signal d is sent to the arithmetic unit 6.
【００５２】尚、故障検出部７ではΔＱ１と判定の基準
となる設定基準流量Ｋ１を比較したが、前回通水時のＱ
１とＱ２の差（ΔＱ０）を記憶部１１に記憶しておき、
ΔＱ１とΔＱ０を比較して、ΔＱ１＞ΔＱ０であれば故
障であると判定する方法でもよい。また、Ｑ１とＱ２の
差ではなく、比を比較しても良い。The failure detector 7 compares ΔQ1 with the set reference flow rate K1 as a criterion for determination.
The difference (ΔQ0) between 1 and Q2 is stored in the storage unit 11,
A method may be used in which ΔQ1 and ΔQ0 are compared, and if ΔQ1> ΔQ0, it is determined that a failure has occurred. Further, instead of the difference between Q1 and Q2, the ratio may be compared.
【００５３】このように本実施の形態では、算出した流
量の変動幅から故障か否かを判定することができるの
で、誤検知を防止して確実に故障や異物の付着による性
能低下を検出することができるので、高い測定精度を維
持すると共に適切なメンテナンス時期を判断することが
可能になる。また、電極を高インピーダンスにすること
で電極に流れる電流を抑え、スケール付着を防止するこ
とができる。As described above, according to the present embodiment, it is possible to determine whether or not a failure has occurred from the calculated fluctuation range of the flow rate, so that erroneous detection is prevented and the performance degradation due to the failure or the attachment of foreign matter is reliably detected. Therefore, it is possible to maintain high measurement accuracy and determine an appropriate maintenance time. In addition, by setting the electrodes to have a high impedance, the current flowing through the electrodes can be suppressed, and scale adhesion can be prevented.
【００５４】（実施の形態２）図６は本発明の実施の形
態２による流量測定装置の信号処理回路を示すブロック
図である。図６において、管１、電極４、増幅部５、演
算部６、故障検出部７、デジタル変換部８、記憶部１
１、周波数算出手段１２、流量算出手段１３は図５と同
様のものなので、同一符号を付し、説明は省略する。す
なわち、図５からピークホールド回路９とＡ／Ｄ変換部
１０を除いたものが図６の信号処理回路であり、本実施
の形態と実施の形態１とは演算部６の動作が異なる。(Embodiment 2) FIG. 6 is a block diagram showing a signal processing circuit of a flow rate measuring apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. 6, a tube 1, an electrode 4, an amplifier 5, a calculator 6, a failure detector 7, a digital converter 8, and a storage unit 1.
1, the frequency calculating means 12 and the flow rate calculating means 13 are the same as those in FIG. That is, the signal processing circuit shown in FIG. 6 is obtained by removing the peak hold circuit 9 and the A / D conversion unit 10 from FIG. 5, and the operation of the arithmetic unit 6 is different between the present embodiment and the first embodiment.
【００５５】図６において、周波数算出手段１２におい
てカルマン渦の発生周波数ｆを測定するまでの動作は実
施の形態１と同様である。演算部６は、故障検出のため
に周波数算出手段１２による周波数算出をｎ回（任意に
設定される測定回数）繰り返し、記憶部１１に記憶す
る。また、流量測定手段１３は平均周波数Ｆを算出して
流量Ｑ１を式（４）により算出する。故障検出部７は、
演算部６の流量算出完了に伴う比較制御信号ｃを受け
て、記憶部１１に記憶されたｎ回の測定で得られた周波
数ｆ（１）〜ｆ（ｎ）に関して、次式（９）に示す変動
値（流量関連値）αを計算する。In FIG. 6, the operation until the frequency calculating means 12 measures the generation frequency f of the Karman vortex is the same as in the first embodiment. The calculation unit 6 repeats frequency calculation by the frequency calculation unit 12 for n times (arbitrarily set number of measurements) for failure detection, and stores it in the storage unit 11. Further, the flow rate measuring means 13 calculates the average frequency F, and calculates the flow rate Q1 by the equation (4). The failure detection unit 7
In response to the comparison control signal c accompanying the completion of the calculation of the flow rate by the calculation unit 6, the frequencies f (1) to f (n) obtained by n measurements stored in the storage unit 11 are expressed by the following equation (9). The indicated fluctuation value (flow-related value) α is calculated.
【００５６】 ｜Ｆ−ｆ（ｎ）｜／Ｆ＝α（ｎ）・・・・・（９） 尚、本実施の形態では平均周波数Ｆに対する変動値αを
計算したが、前後して測定する周波数ｆの近親性に着目
して次式（１０）で示す（ｎ−１）個のバラツキ差分を
計算しても良い。| F−f (n) | / F = α (n) (9) In the present embodiment, the fluctuation value α with respect to the average frequency F is calculated, but is measured before and after. Paying attention to the closeness of the frequency f, (n-1) variation differences represented by the following equation (10) may be calculated.
【００５７】 ｜ｆ（ｎ−１）−ｆ（ｎ）｜／ｆ（ｎ−１）＝α（ｎ−１）・・・・（１０） 上記変動値α（ｎ）の中で最大値となるα（ｉ）を流量
Ｑ１における変動幅として判定の基準となる設定基準値
Ｋ２と比較する。その結果、α（ｉ）＞Ｋ２となり設定
値を越えたら記憶部１１に記憶しておく。上記動作を通
水毎に行い、所定通水回数において連続してα（ｉ）＞
Ｋ２であれば、故障検出部７は故障であると判定して演
算部６に故障検出信号ｄを送出する。| F (n−1) −f (n) | / f (n−1) = α (n−1) (10) The maximum value among the fluctuation values α (n) Α (i) is compared with a set reference value K2 serving as a reference for determination as a fluctuation width in the flow rate Q1. As a result, when α (i)> K2, and exceeds the set value, it is stored in the storage unit 11. The above operation is performed every time water is passed, and α (i)>
If it is K2, the failure detection unit 7 determines that there is a failure and sends a failure detection signal d to the calculation unit 6.
【００５８】尚、故障検出部７ではα（ｉ）と判定の基
準となる設定基準値Ｋ２とを比較したが、前回通水時の
変動幅α（ｊ）を記憶部１１に記憶しておき、α（ｉ）
とα（ｊ）を比較して、α（ｉ）＞α（ｊ）であれば故
障であると判定する方法でもよい。Although the failure detector 7 compares α (i) with the set reference value K2 as a criterion for determination, the fluctuation width α (j) at the time of the previous water flow is stored in the storage unit 11. , Α (i)
And α (j) may be compared, and if α (i)> α (j), it may be determined that a failure has occurred.
【００５９】このように本実施の形態では、算出した流
量と周波数の変動幅から故障か否かを判定するので、新
たに故障検出のための回路を付加することなく、信頼性
の高い故障判定ができる。As described above, in the present embodiment, whether or not a failure has occurred is determined from the calculated flow rate and the fluctuation range of the frequency. Therefore, a highly reliable failure determination can be performed without adding a new circuit for detecting a failure. Can be.
【００６０】（実施の形態３）図７は本発明の実施の形
態３による流量測定回路の信号処理回路を示すブロック
図である。(Embodiment 3) FIG. 7 is a block diagram showing a signal processing circuit of a flow rate measuring circuit according to Embodiment 3 of the present invention.
【００６１】図７において、管１、電極４、増幅部５、
演算部６、故障検出部７、デジタル変換部８、ピークホ
ールド回路９、Ａ／Ｄ変換部１０、記憶部１１、周波数
算出手段１２、流量算出手段１３は図５と同様のものな
ので、同一符号を付し、説明は省略する。１４は電極４
に一定な直流電圧を印加する定電圧源、１５は定電圧源
１４から電極４に電圧を印加した時に流れる電流を測定
する電流測定部、１６は電極４から定電圧源１４及び電
流測定部１５への電気的な接続と電極４から増幅部５へ
の電気的な接続とを切り換える切換部である。In FIG. 7, a tube 1, an electrode 4, an amplifier 5,
The operation unit 6, the failure detection unit 7, the digital conversion unit 8, the peak hold circuit 9, the A / D conversion unit 10, the storage unit 11, the frequency calculation unit 12, and the flow rate calculation unit 13 are the same as those in FIG. And the description is omitted. 14 is the electrode 4
A constant voltage source 15 for applying a constant DC voltage to the electrode 4, a current measuring unit 15 for measuring a current flowing when a voltage is applied from the constant voltage source 14 to the electrode 4, and 16 a constant voltage source 14 and a current measuring unit 15 from the electrode 4. The switching unit switches between an electrical connection to the amplifier 4 and an electrical connection from the electrode 4 to the amplifying unit 5.
【００６２】図７において、電極４からの誘導起電力が
ない状態を止水状態として、この止水状態において演算
部６は、切換部１６に制御信号ｅを送り、電極４からの
電気的な接続を定電圧源１４及び電流測定部１５へと切
り換える。切換えが完了したら、定電圧源１４から電圧
を印加して電極４に流れる電流を電流測定部１５で測定
する。正常な状態であれば、電極４間には導電性の流体
が滞留している。したがって、電極４間のインピーダン
スＺは数１０Ω以上あり、電極４に流れる電流値はオー
ムの法則に従いＺに依存する値になっている。しかし、
毛髪等が付着して電極４が短絡状態にある時は、電極４
間のインピーダンスは数Ω以下となり、大きな電流が流
れることになる。In FIG. 7, a state where there is no induced electromotive force from the electrode 4 is defined as a water stop state. In this water stop state, the arithmetic unit 6 sends a control signal e to the switching unit 16 and The connection is switched to the constant voltage source 14 and the current measuring unit 15. When the switching is completed, a voltage is applied from the constant voltage source 14 and the current flowing through the electrode 4 is measured by the current measuring unit 15. In a normal state, a conductive fluid remains between the electrodes 4. Therefore, the impedance Z between the electrodes 4 is several tens of ohms or more, and the value of the current flowing through the electrodes 4 depends on Z according to Ohm's law. But,
When the electrode 4 is short-circuited due to the attachment of hair or the like, the electrode 4
The impedance between them becomes several Ω or less, and a large current flows.
【００６３】故障検出部７は、電流測定部１５で測定し
た電流値Ｉと判定の基準となる設定基準電流値Ｋ３とを
比較する。その結果、Ｉ＞Ｋ３となり設定基準電流値Ｋ
３を越えたら記憶部１１に記憶しておく。上記動作を検
知精度を高めるために任意に設定される測定回数として
ｎ回おこない、連続してＩ＞Ｋ３であれば、故障検出部
７は、故障であると判定して演算部６に故障検出信号ｄ
を送出する。The failure detecting section 7 compares the current value I measured by the current measuring section 15 with a set reference current value K3 serving as a criterion for determination. As a result, I> K3, and the set reference current value K
When the number exceeds 3, it is stored in the storage unit 11. The above operation is performed n times as an arbitrarily set number of measurements in order to increase the detection accuracy. If I> K3 continuously, the failure detection unit 7 determines that a failure has occurred and the operation unit 6 detects the failure. Signal d
Is sent.
【００６４】このように本実施の形態では、定電圧源１
４により電極４に電圧を印加して流れる電流を電流測定
部１５で測定するようにしたので、毛髪等の異物付着に
よる電極短絡を検出することができ、簡易な構成で電極
短絡の故障検知ができる。As described above, in the present embodiment, the constant voltage source 1
4, the current flowing by applying a voltage to the electrode 4 is measured by the current measuring unit 15, so that it is possible to detect an electrode short-circuit due to the attachment of foreign matter such as hair, and to detect a failure of the electrode short-circuit with a simple configuration. it can.
【００６５】[0065]
【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１に
記載の流量測定装置によれば、管内の流路内に設置さ
れ、流れの下流側に向けてカルマン渦を発生させる渦発
生体と、渦発生体の下流側に設けられ流路を横切って磁
界を形成する磁界発生部と、流路内に突出するように管
壁に配設され、流れが磁界内を通過するときの磁界変化
で発生する誘導起電力を検出する電極と、電極に発生す
る誘導起電力を増幅する増幅部と、増幅部から出力され
る増幅誘導起電力が有する信号要素に基づいて複数種類
の流量を算出する演算部と、演算部で算出した複数種類
の流量の変動幅から故障か否かを判定する故障検出部と
を有することにより、算出した複数種類の流量の変動幅
から故障か否かを判定することができるので、故障や異
物の付着による性能低下を検出することができ、高い測
定精度を維持することができると共に適切なメンテナン
ス時期を判定することができるという有利な効果が得ら
れる。As described above, according to the flow rate measuring device according to the first aspect of the present invention, the vortex generator is provided in the flow path in the pipe and generates the Karman vortex toward the downstream side of the flow. And a magnetic field generator provided downstream of the vortex generator and forming a magnetic field across the flow path; and a magnetic field when the flow passes through the magnetic field, and is disposed on the pipe wall so as to protrude into the flow path. An electrode for detecting the induced electromotive force generated by the change, an amplifying unit for amplifying the induced electromotive force generated on the electrode, and calculating a plurality of types of flow rates based on the signal elements of the amplified induced electromotive force output from the amplifier unit And a failure detection unit that determines whether or not a failure has occurred based on the variation widths of the plurality of types of flow rates calculated by the arithmetic unit. Performance due to failure or foreign matter adhesion Can be detected under the advantageous effect is obtained of being able to determine the appropriate maintenance timing it is possible to maintain a high measurement accuracy.
【００６６】請求項２に記載の流量測定装置によれば、
請求項１に記載の流量測定装置において、増幅部は、入
力インピーダンスが高インピーダンスであり、電極に流
れる電流を抑えて電圧を増幅することにより、電極が高
インピーダンスであることにより電極に流れる電流を抑
制することができるので、スケール付着を防止すること
ができるという有利な効果が得られる。According to the flow rate measuring device of the second aspect,
2. The flow measuring device according to claim 1, wherein the amplifier has a high input impedance, suppresses the current flowing through the electrode, amplifies the voltage, and thereby increases the current flowing through the electrode due to the high impedance of the electrode. Since this can be suppressed, the advantageous effect that scale adhesion can be prevented can be obtained.
【００６７】請求項３に記載の流量測定装置によれば、
請求項１または２に記載の流量測定装置において、流量
に比例して変化する増幅誘導起電力の信号要素としての
直流成分の振幅またはカルマン渦によって発生する増幅
誘導起電力の信号要素としての交流成分の振幅を検出す
る振幅検出部を備え、演算部は、カルマン渦によって発
生する増幅誘導起電力の交流成分が有する信号要素とし
ての周波数を算出する周波数算出手段と、周波数から第
１の流量を算出し、振幅から第２の流量を算出する流量
算出手段とを有し、故障検出部は、流量算出手段が算出
した第１の流量と第２の流量とを比較し、比較結果とし
ての変動幅が設定基準流量を越えた時に故障と判定する
ことにより、複数の方法によって得られた流量の変動幅
から故障か否かを判定することができるので、より信頼
性の高い故障判定を行うことができるという有利な効果
が得られる。According to the flow rate measuring device of the third aspect,
3. The flow measurement device according to claim 1, wherein the amplitude of a DC component as a signal component of the amplified induced electromotive force that changes in proportion to the flow rate or an AC component as a signal component of the amplified induced electromotive force generated by the Karman vortex. Frequency calculating means for calculating a frequency as a signal element of an AC component of the amplified induced electromotive force generated by the Karman vortex, and calculating the first flow rate from the frequency. And a flow rate calculating means for calculating a second flow rate from the amplitude, wherein the failure detecting section compares the first flow rate and the second flow rate calculated by the flow rate calculating means, and obtains a variation width as a comparison result. Is determined as a failure when exceeds the set reference flow rate, it is possible to determine whether or not a failure has occurred from the fluctuation range of the flow rate obtained by a plurality of methods. Advantageous effect can be performed is obtained.
【００６８】請求項４に記載の流量測定装置によれば、
請求項１または２に記載の流量測定装置において、演算
部は、カルマン渦によって発生する増幅誘導起電力の交
流成分が有する信号要素としての周波数を複数個算出す
る周波数算出手段と、複数の周波数から流量を算出する
流量算出手段とを有し、故障検出部は、周波数算出手段
で算出した複数の周波数の変動幅が設定基準値を越えた
時に故障と判定することにより、算出した周波数の変動
幅から故障か否かを判定することができるので、新たに
故障検出のための回路を付加することなく信頼性の高い
故障判定を行うことができる。According to the flow measuring device of the fourth aspect,
3. The flow rate measuring device according to claim 1, wherein the calculation unit calculates a plurality of frequencies as signal elements included in an AC component of the amplified induced electromotive force generated by the Karman vortex; A flow rate calculating means for calculating the flow rate, and the failure detecting section determines that the failure occurs when the variation widths of the plurality of frequencies calculated by the frequency calculating means exceed a set reference value, thereby obtaining the calculated variation width of the frequency. Since it is possible to determine whether or not a failure has occurred, a highly reliable failure determination can be made without adding a new circuit for failure detection.
【００６９】請求項５に記載の流量測定装置によれば、
請求項３に記載の流量測定装置において、設定基準流量
は、所定流量に対応して設定された流量もしくは前回通
水時の流量であることにより、装置毎のばらつき範囲外
に設定もしくは装置毎に設定するので、装置毎に生じる
誘導起電力のバラツキを吸収して、確実に故障判定を行
うことができるという有利な効果が得られる。According to the flow measuring device of the fifth aspect,
In the flow measuring device according to claim 3, the set reference flow rate is a flow rate set in correspondence with the predetermined flow rate or a flow rate at the time of previous water flow, so that the set reference flow rate is set outside the range of variation for each device or is set for each device. Since the setting is made, the advantageous effect that the variation of the induced electromotive force generated for each device can be absorbed and the failure determination can be reliably performed can be obtained.
【００７０】請求項６に記載の流量測定装置によれば、
請求項４に記載の流量測定装置において、設定基準値
は、所定流量に対応して設定された周波数変動幅もしく
は前回通水時の平均周波数に対する最大変動幅であるこ
とにより、装置毎のばらつき範囲外に設定もしくは装置
毎に設定するので、装置毎に生じる誘導起電力のバラツ
キを吸収して、確実に故障判定を行うことができるとい
う有利な効果が得られる。According to the flow rate measuring device of the sixth aspect,
In the flow rate measuring device according to claim 4, the setting reference value is a frequency fluctuation range set corresponding to the predetermined flow rate or a maximum fluctuation width with respect to the average frequency at the time of previous water flow, so that a variation range for each device is provided. Since the setting is made outside or for each device, there is obtained an advantageous effect that the variation of the induced electromotive force generated for each device can be absorbed and the failure can be reliably determined.
【００７１】請求項７に記載の流量測定装置によれば、
請求項３または５に記載の流量測定装置において、故障
検出部は、所定通水回数において連続して比較結果とし
ての変動幅が設定基準流量を越えた場合に故障と判定す
ることにより、誤検知を防止して確実に故障判定を行う
ことができるという有利な効果が得られる。According to the flow rate measuring device of the seventh aspect,
6. The flow rate measuring device according to claim 3, wherein the failure detection unit determines that a failure has occurred when the fluctuation width as a comparison result continuously exceeds a set reference flow rate at a predetermined number of times of water passage, thereby performing erroneous detection. This has an advantageous effect that the failure can be prevented and the failure determination can be performed reliably.
【００７２】請求項８に記載の流量測定装置によれば、
請求項４または６に記載の流量測定装置において、故障
検出部は、所定通水回数において連続して複数の周波数
の変動幅が設定基準値を越えた場合に故障と判定するこ
とにより、誤検知を防止して確実に故障判定を行うこと
ができるという有利な効果が得られる。According to the flow rate measuring device of the eighth aspect,
7. The flow rate measuring device according to claim 4, wherein the failure detecting unit determines that a failure has occurred when the fluctuation width of a plurality of frequencies continuously exceeds a set reference value at a predetermined number of times of water supply, thereby performing erroneous detection. This has an advantageous effect that the failure can be prevented and the failure determination can be performed reliably.
【００７３】請求項９に記載の流量測定装置によれば、
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の流量測定装置に
おいて、電極に電圧を印加して流れる電流を測定する電
流測定部と、電極からの信号を増幅部と電流測定部に切
り換える切換部とを備え、演算部は、切換部の切換え制
御を行うことにより、毛髪等の異物付着による電極短絡
の検出が可能になり、簡易な構成で電極短絡の故障検知
が可能になるという有利な効果が得られる。According to the flow rate measuring device of the ninth aspect,
9. The flow measuring device according to claim 1, wherein a current measuring unit for measuring a current flowing by applying a voltage to the electrode, and a switching unit for switching a signal from the electrode to an amplifying unit and a current measuring unit. The arithmetic unit performs switching control of the switching unit, thereby enabling detection of electrode short-circuit due to foreign matter attachment such as hair, and has an advantageous effect that failure detection of electrode short-circuit can be detected with a simple configuration. Is obtained.
【００７４】請求項１０に記載の流量測定装置によれ
ば、請求項９に記載の流量測定装置において、演算部は
止水中に切換部を電流測定部に切り換え、故障検出部は
電流測定部で測定した電流値が設定基準電流値を越えた
場合に故障と判定することにより、毛髪等の異物付着に
よる電極短絡の検出が可能になり、簡易な構成で電極短
絡の故障検知を行うことができるという有利な効果が得
られる。According to the flow measuring device of the tenth aspect, in the flow measuring device of the ninth aspect, the arithmetic unit switches the switching unit to the current measuring unit while the water is stopped, and the failure detecting unit is the current measuring unit. If the measured current value exceeds the set reference current value, it is determined that there is a failure, so that it is possible to detect an electrode short circuit due to the attachment of foreign matter such as hair, and it is possible to detect failure of the electrode short circuit with a simple configuration. The advantageous effect described above can be obtained.
【図１】本発明の実施の形態１による流量測定装置を示
す断面図FIG. 1 is a sectional view showing a flow measuring device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG. 1;
【図３】流量と誘導起電力の関係を示すグラフFIG. 3 is a graph showing a relationship between a flow rate and an induced electromotive force.
【図４】カルマン渦発生に伴いパルス状に変化する誘導
起電力を示すグラフFIG. 4 is a graph showing an induced electromotive force that changes in a pulse shape with the occurrence of Karman vortices.
【図５】本発明の実施の形態１による流量測定装置の信
号処理回路を示すブロック図FIG. 5 is a block diagram showing a signal processing circuit of the flow measurement device according to the first embodiment of the present invention.
【図６】本発明の実施の形態２による流量測定装置の信
号処理回路を示すブロック図FIG. 6 is a block diagram showing a signal processing circuit of the flow measuring device according to the second embodiment of the present invention.
【図７】本発明の実施の形態３による流量測定装置の信
号処理回路を示すブロック図FIG. 7 is a block diagram showing a signal processing circuit of a flow rate measuring device according to a third embodiment of the present invention.
【図８】従来の流量測定装置を示す断面図FIG. 8 is a sectional view showing a conventional flow measuring device.
【図９】図８のＢ−Ｂ線断面図FIG. 9 is a sectional view taken along line BB of FIG. 8;
１ 管 ２ 渦発生体 ３ 磁界発生部 ４ 電極 ５ 増幅部 ６ 演算部 ７ 故障検出部 ８ デジタル変換部 ９ ピークホールド回路 １０ Ａ／Ｄ変換部 １１ 記憶部 １２ 周波数算出手段 １３ 流量算出手段 １４ 定電圧源 １５ 電流測定部 １６ 切換部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tube 2 Vortex generator 3 Magnetic field generation part 4 Electrode 5 Amplification part 6 Operation part 7 Failure detection part 8 Digital conversion part 9 Peak hold circuit 10 A / D conversion part 11 Storage part 12 Frequency calculation means 13 Flow rate calculation means 14 Constant voltage Source 15 Current measurement unit 16 Switching unit
Claims (10)
向けてカルマン渦を発生させる渦発生体と、前記渦発生
体の下流側に設けられ前記流路を横切って磁界を形成す
る磁界発生部と、前記流路内に突出するように前記管壁
に配設され、前記流れが前記磁界内を通過するときの磁
界変化で発生する誘導起電力を検出する電極と、前記電
極に発生する前記誘導起電力を増幅する増幅部と、前記
増幅部から出力される増幅誘導起電力が有する信号要素
に基づいて複数種類の流量を算出する演算部と、前記演
算部で算出した複数種類の流量の変動幅から故障か否か
を判定する故障検出部とを有することを特徴とする流量
測定装置。A vortex generator is provided in a flow path in a pipe and generates Karman vortices toward a downstream side of a flow, and a vortex generator is provided downstream of the vortex generator and forms a magnetic field across the flow path. A magnetic field generating section, an electrode disposed on the pipe wall so as to protrude into the flow path, and detecting an induced electromotive force generated by a magnetic field change when the flow passes through the magnetic field; and An amplifying unit for amplifying the induced electromotive force generated in the amplifying unit, a calculating unit for calculating a plurality of types of flow rates based on signal elements of the amplified induced electromotive force output from the amplifying unit, and a plurality of calculated by the calculating unit A flow rate measuring device comprising: a failure detection unit that determines whether or not a failure has occurred based on a variation range of the flow rates of the types.
ンピーダンスであり、前記電極に流れる電流を抑えて電
圧を増幅することを特徴とする請求項１に記載の流量測
定装置。2. The flow rate measuring apparatus according to claim 1, wherein the amplification section has a high input impedance and amplifies a voltage by suppressing a current flowing through the electrode.
力の前記信号要素としての直流成分の振幅またはカルマ
ン渦によって発生する前記増幅誘導起電力の前記信号要
素としての交流成分の振幅を検出する振幅検出部を備
え、前記演算部は、カルマン渦によって発生する前記増
幅誘導起電力の交流成分が有する前記信号要素としての
周波数を算出する周波数算出手段と、前記周波数から第
１の流量を算出し、前記振幅から第２の流量を算出する
流量算出手段とを有し、前記故障検出部は、前記流量算
出手段が算出した前記第１の流量と前記第２の流量とを
比較し、比較結果としての変動幅が設定基準流量を越え
た時に故障と判定することを特徴とする請求項１または
２に記載の流量測定装置。3. An amplitude of a DC component as said signal element of said amplified induced electromotive force which changes in proportion to a flow rate or an amplitude of an AC component as said signal element of said amplified induced electromotive force generated by Karman vortex is detected. Frequency calculating means for calculating a frequency as the signal element of the AC component of the amplified induced electromotive force generated by the Karman vortex, and calculating a first flow rate from the frequency. And a flow rate calculating means for calculating a second flow rate from the amplitude, wherein the failure detecting section compares the first flow rate and the second flow rate calculated by the flow rate calculating means, The flow rate measuring device according to claim 1, wherein a failure is determined when the resulting fluctuation range exceeds a set reference flow rate.
る前記増幅誘導起電力の交流成分が有する前記信号要素
としての周波数を複数個算出する周波数算出手段と、前
記複数の周波数から流量を算出する流量算出手段とを有
し、前記故障検出部は、前記周波数算出手段で算出した
複数の周波数の変動幅が設定基準値を越えた時に故障と
判定することを特徴とする請求項１または２に記載の流
量測定装置。4. An arithmetic unit for calculating a plurality of frequencies as signal components of an AC component of the amplified induced electromotive force generated by the Karman vortex, and calculating a flow rate from the plurality of frequencies. 3. The apparatus according to claim 1, further comprising: a flow rate calculating unit, wherein the failure detecting unit determines that a failure has occurred when a variation width of the plurality of frequencies calculated by the frequency calculating unit exceeds a set reference value. 4. The flow measurement device as described.
設定された流量もしくは前回通水時の流量であることを
特徴とする請求項３に記載の流量測定装置。5. The flow rate measuring device according to claim 3, wherein the set reference flow rate is a flow rate set corresponding to a predetermined flow rate or a flow rate at the time of previous water flow.
定された周波数変動幅もしくは前回通水時の平均周波数
に対する最大変動幅であることを特徴とする請求項４に
記載の流量測定装置。6. The flow rate measurement according to claim 4, wherein the set reference value is a frequency variation width set corresponding to a predetermined flow rate or a maximum variation width with respect to an average frequency at the time of previous water flow. apparatus.
連続して前記比較結果としての変動幅が前記設定基準流
量を越えた場合に故障と判定することを特徴とする請求
項３または５に記載の流量測定装置。7. The failure detection unit according to claim 3, wherein the failure detection unit determines that a failure has occurred when the fluctuation range as the comparison result continuously exceeds the set reference flow rate at a predetermined number of times of water passage. 6. The flow measuring device according to 5.
連続して前記複数の周波数の変動幅が前記設定基準値を
越えた場合に故障と判定することを特徴とする請求項４
または６に記載の流量測定装置。8. The system according to claim 4, wherein the failure detecting unit determines that a failure has occurred when the fluctuation range of the plurality of frequencies continuously exceeds the set reference value at a predetermined number of times of water passage.
Or a flow measuring device according to 6.
る電流測定部と、電極からの信号を前記増幅部と前記電
流測定部に切り換える切換部とを備え、前記演算部は、
前記切換部の切換え制御を行うことを特徴とする請求項
１乃至８のいずれか１に記載の流量測定装置。9. A current measuring unit for measuring a current flowing by applying a voltage to an electrode, and a switching unit for switching a signal from the electrode to the amplifying unit and the current measuring unit, wherein the arithmetic unit comprises:
9. The flow measuring device according to claim 1, wherein switching control of the switching unit is performed.
電流測定部に切り換え、前記故障検出部は前記電流測定
部で測定した電流値が設定基準電流値を越えた場合に故
障と判定することを特徴とする請求項９に記載の流量測
定装置。10. The operation unit switches the switching unit to the current measurement unit while the water is stopped, and the failure detection unit determines that a failure has occurred when the current value measured by the current measurement unit exceeds a set reference current value. The flow measurement device according to claim 9, wherein:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11041220A JP2000241211A (en) | 1999-02-19 | 1999-02-19 | Flow rate measuring apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11041220A JP2000241211A (en) | 1999-02-19 | 1999-02-19 | Flow rate measuring apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000241211A true JP2000241211A (en) | 2000-09-08 |
Family
ID=12602324
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11041220A Pending JP2000241211A (en) | 1999-02-19 | 1999-02-19 | Flow rate measuring apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000241211A (en) |
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-
1999
- 1999-02-19 JP JP11041220A patent/JP2000241211A/en active Pending
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| WO2020171487A1 (en) * | 2019-02-20 | 2020-08-27 | 신동아전자주식회사 | Fluid oscillation-type flowmeter |
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