JP2014163837A - Mixed flow state measuring device, and sensor - Google Patents
Mixed flow state measuring device, and sensor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014163837A JP2014163837A JP2013036226A JP2013036226A JP2014163837A JP 2014163837 A JP2014163837 A JP 2014163837A JP 2013036226 A JP2013036226 A JP 2013036226A JP 2013036226 A JP2013036226 A JP 2013036226A JP 2014163837 A JP2014163837 A JP 2014163837A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- insulating member
- electrode
- sensing electrode
- sensor
- multiphase flow
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Description
本発明は、混相流の静電容量や電位差等を計測し、混相流の誘電率等の分布状態を求め、混相流の混相状態分布の画像を再構成する技術に関する。 The present invention relates to a technique for measuring a capacitance, a potential difference, and the like of a multiphase flow, obtaining a distribution state such as a dielectric constant of the multiphase flow, and reconstructing an image of the multiphase state distribution of the multiphase flow.
固体、気体、液体等の混相流を扱うパイプラインや機器において、管路等の閉塞防止や輸送の効率化、混合の効率化、抵抗低減等を目的として、管路等を移動する混相流の粒子等の分布状態を観察している。近年では、管路等の混相流の誘電率等の分布から混相状態分布をＣＴ（コンピュータトモグラフィー）を用いて画像を再構成して表示することで混相状態分布を計測する装置が開発されている。 In pipelines and equipment that handle multi-phase flows such as solids, gases, and liquids, multi-phase flows that move through pipes, etc. to prevent blockage of pipes, improve transport efficiency, improve mixing efficiency, reduce resistance, etc. The distribution state of particles and the like is observed. In recent years, an apparatus for measuring a multiphase state distribution by reconstructing and displaying an image of the multiphase state distribution using CT (Computer Tomography) from the distribution of the dielectric constant of a multiphase flow such as a pipe has been developed. .
特許文献１には、既知のｎ×１行列の静電容量行列Ｃ、既知のｎ×ｍ行列のセンシティビティマップＳｅ、未知のｍ×１行列の静電率分布行列Ｅとが、Ｃ＝ＳｅＥの関係にあり、この式の反復計算により誘電率分布行列Ｅを求めることが記載されている。この際に、γｉ＝ＣＴＳｅｉとおき、反復回数をｋとしたときに評価関数をｆ（Ｅ（ｋ））＝γ・Ｅ（ｋ）とし、この評価関数が１に近づく誘電率分布行列Ｅを求めることが記載されている。 In Patent Document 1, a known n × 1 matrix capacitance matrix C, a known n × m matrix sensitivity map Se, and an unknown m × 1 matrix electrostatic capacitance distribution matrix E include C = SeE. It is described that the dielectric constant distribution matrix E is obtained by iterative calculation of this equation. In this case, γi = C T Sei is set, and when the number of iterations is k, the evaluation function is f (E (k) ) = γ · E (k), and this evaluation function approaches a dielectric constant distribution matrix close to 1. It is described that E is obtained.
図８に、特許文献１に記載された装置の構成を示す。混相流を輸送する管路１の周囲にセンサ２が設けられる。センサ２は、絶縁材と複数個の電極からなり、複数個の電極は、そのうちの任意の２個の組み合わせで複数のコンデンサを形成する。センサ２にはリード線２２１〜２２１２を介して静電容量計測手段３が接続される。静電容量計測手段３は、リード線２２１〜２２１２を介して複数個のコンデンサの静電容量を計測する。画像再構成手段４は、コンピュータからなり、複数のコンデンサの静電容量に基づいて、管路１の計測空間の誘電率分布を演算し、計測空間の誘電率分布ＣＴの再構成画像信号を発生する。表示装置５は、誘電率分布ＣＴの再構成画像を表示する。
FIG. 8 shows the configuration of the apparatus described in Patent Document 1. A
しかしながら、上記従来技術では、管路の外部にセンサを配置しているため、計測面内のボイド率を決定する場合等において、存在する気泡が配管径と比較して大幅に小さい場合、再構成画像の空間解像度が十分でない問題があった。 However, in the above prior art, since the sensor is arranged outside the pipe line, when the void ratio in the measurement plane is determined, etc., if the existing bubble is significantly smaller than the pipe diameter, the reconstruction is performed. There was a problem that the spatial resolution of the image was not sufficient.
他方、センサを単に管路内に配置する構成では、外部からのノイズに対するロバスト性や浮遊容量耐性の確保ができない問題がある。すなわち、外部からのノイズ削減や外部との浮遊容量の削減のためには、センサのセンシング電極周囲にスクリーン電極を配置し、センシング電極とスクリーン電極との間に抵抗器、例えば１ＭΩ程度の抵抗器を接続することが有効であるが、センサを管路内に配置する場合には、これらセンシング電極、スクリーン電極及び抵抗器をどのように配置するかが問題となる。 On the other hand, the configuration in which the sensor is simply arranged in the pipe has a problem that robustness against external noise and resistance to stray capacitance cannot be ensured. That is, in order to reduce external noise and external stray capacitance, a screen electrode is arranged around the sensing electrode of the sensor, and a resistor, for example, a resistor of about 1 MΩ, is provided between the sensing electrode and the screen electrode. However, in the case where the sensor is arranged in the pipe line, it becomes a problem how to arrange the sensing electrode, the screen electrode and the resistor.
さらに、センサを単に管路内に配置する構成では、管路内の流れ場を必要以上に乱すことも想定され得る。 Further, in the configuration in which the sensor is simply arranged in the pipe line, it may be assumed that the flow field in the pipe line is disturbed more than necessary.
本発明の目的は、管路内の流れ場を必要以上に乱すことなくセンサを管路内に配置することが可能で、再構成画像の空間解像度を向上することができる装置及びセンサを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an apparatus and a sensor that can arrange a sensor in a pipeline without unnecessarily disturbing a flow field in the pipeline and can improve the spatial resolution of a reconstructed image. There is.
本発明は、センサにより混相流の静電容量又は電位差を計測し、得られた静電容量又は電位差に基づいて混相流の誘電率分布を演算し、混相流状態分布のＣＴ画像を再構成する混相流状態計測装置であって、前記センサは、少なくとも３個以上のセンシング電極と、前記センシング電極を囲むように配置されたスクリーン電極と、前記センシング電極と前記スクリーン電極との間に接続された抵抗器とを備え、前記センシング電極及び前記スクリーン電極は、同一又は互いに異なる支持絶縁部材に設けられ、前記支持絶縁部材は、前記混相流の流れ方向に対して流線型をなし、前記センサは、計測対象の混相流内に配置されることを特徴とする。 The present invention measures the capacitance or potential difference of a multiphase flow with a sensor, calculates a dielectric constant distribution of the multiphase flow based on the obtained capacitance or potential difference, and reconstructs a CT image of the multiphase flow state distribution. In the multiphase flow state measuring device, the sensor is connected to at least three sensing electrodes, a screen electrode disposed so as to surround the sensing electrode, and the sensing electrode and the screen electrode. The sensing electrode and the screen electrode are provided on the same or different supporting insulating member, the supporting insulating member has a streamlined shape with respect to the flow direction of the multiphase flow, and the sensor measures It is arranged in the target multiphase flow.
また、本発明は、混相流の静電容量又は電位差を計測し、得られた静電容量又は電位差に基づいて混相流の誘電率分布を演算し、混相流状態分布のＣＴ画像を再構成する混相流状態計測装置に用いられるセンサであって、前記センサは、計測対象の混相流内に配置されるものであり、少なくとも３個以上のセンシング電極と、前記センシング電極を囲むように配置されたスクリーン電極と、前記センシング電極と前記スクリーン電極との間に接続された抵抗器とを備え、前記センシング電極及び前記スクリーン電極は、同一又は互いに異なる支持絶縁部材に設けられ、前記支持絶縁部材は、前記混相流の流れ方向に対して流線型をなすことを特徴とする。 The present invention also measures the capacitance or potential difference of the multiphase flow, calculates the dielectric constant distribution of the multiphase flow based on the obtained capacitance or potential difference, and reconstructs the CT image of the multiphase flow state distribution. A sensor used in a multiphase flow state measuring device, wherein the sensor is disposed in a multiphase flow to be measured, and is disposed so as to surround at least three sensing electrodes and the sensing electrode. A screen electrode, and a resistor connected between the sensing electrode and the screen electrode, the sensing electrode and the screen electrode are provided on the same or different support insulating member, the support insulating member, It is streamlined with respect to the flow direction of the multiphase flow.
本発明において、センシング電極及びスクリーン電極は、同一又は互いに異なる支持絶縁部材に設けられる。すなわち、センシング電極とスクリーン電極は、ともに共通の支持絶縁部材に設けられるか、あるいは、センシング電極はセンシング電極用の支持絶縁部材に設けられ、スクリーン電極はスクリーン電極用の支持絶縁部材に設けられる。これらの支持絶縁部材のサイズ及び相対的な位置関係を調整することで、センシング電極及びスクリーン電極並びに抵抗器を混相流の内部に配置することができる。そして、これらの支持絶縁部材の形状を、混相流の流れ方向に対して流線型とすることで、混相流の内部に配置した場合においても、混相流の流れ場を必要以上に乱すことがない。 In the present invention, the sensing electrode and the screen electrode are provided on the same or different supporting insulating members. That is, the sensing electrode and the screen electrode are both provided on a common supporting insulating member, or the sensing electrode is provided on the supporting insulating member for the sensing electrode, and the screen electrode is provided on the supporting insulating member for the screen electrode. By adjusting the size and relative positional relationship of these supporting insulating members, the sensing electrode, the screen electrode, and the resistor can be arranged inside the multiphase flow. Further, the shape of these supporting insulating members is streamlined with respect to the flow direction of the multiphase flow, so that the flow field of the multiphase flow is not disturbed more than necessary even when arranged inside the multiphase flow.
本発明の１つの実施形態では、前記センシング電極は、センシング電極支持絶縁部材に設けられ、前記スクリーン電極は、スクリーン電極支持絶縁部材に設けられ、前記抵抗器は、前記センシング電極あるいは前記スクリーン電極支持絶縁部材内に埋設されることを特徴とする。 In one embodiment of the present invention, the sensing electrode is provided on a sensing electrode supporting insulating member, the screen electrode is provided on a screen electrode supporting insulating member, and the resistor is the sensing electrode or the screen electrode supporting member. It is embedded in an insulating member.
本発明の他の実施形態では、前記センシング電極支持絶縁部材及び前記スクリーン電極支持絶縁部材は、略リング状をなし、前記スクリーン電極支持絶縁部材は、前記センシング電極支持絶縁部材を囲むように前記センシング電極支持絶縁部材と同軸上に配置され、前記センシング電極は、前記センシング電極支持絶縁部材の内面側に設けられ、前記スクリーン電極は、前記スクリーン電極支持絶縁部材の表面に設けられることを特徴とする。 In another embodiment of the present invention, the sensing electrode support insulating member and the screen electrode support insulating member have a substantially ring shape, and the screen electrode support insulating member surrounds the sensing electrode support insulating member. The sensing electrode is provided on an inner surface side of the sensing electrode supporting insulating member, and the screen electrode is provided on a surface of the screen electrode supporting insulating member. .
本発明のさらに他の実施形態では、前記センシング電極及び前記スクリーン電極は、同一の支持絶縁部材に設けられ、前記抵抗器は、前記支持絶縁部材内に埋設されることを特徴とする。 In still another embodiment of the present invention, the sensing electrode and the screen electrode are provided in the same supporting insulating member, and the resistor is embedded in the supporting insulating member.
本発明のさらに他の実施形態では、前記支持絶縁部材は、略リング状をなし、前記センシング電極は、前記支持絶縁部材の内面側に設けられ、前記スクリーン電極は、前記支持絶縁部材の外面側に設けられることを特徴とする。 In still another embodiment of the present invention, the support insulating member has a substantially ring shape, the sensing electrode is provided on the inner surface side of the support insulating member, and the screen electrode is on the outer surface side of the support insulating member. It is provided in.
本発明のセンサは、混相流内に配置されるが、単一のセンサのみを配置する他に、複数のセンサを混相流内に配置してもよく、複数のセンサを混相流の流れ方向に沿って複数配置してもよい。 Although the sensor of the present invention is arranged in a multiphase flow, in addition to arranging only a single sensor, a plurality of sensors may be arranged in the multiphase flow, and the plurality of sensors are arranged in the flow direction of the multiphase flow. A plurality may be arranged along.
本発明によれば、センシング電極とスクリーン電極とが同一又は互いに異なる支持絶縁部材に設けられてセンサを構成し、計測対象の混相流内に配置されることで、混相流外にセンサを配置する場合に比べて再構成画像の解像度が向上する。センシング電極のみならず、スクリーン電極及び抵抗器も混相流内に配置することで、浮遊容量の影響が低減され、ノイズへのロバスト性も確保される。 According to the present invention, the sensing electrode and the screen electrode are provided on the same or different supporting insulating members to constitute a sensor, and the sensor is arranged outside the multiphase flow by being arranged in the multiphase flow to be measured. Compared to the case, the resolution of the reconstructed image is improved. By arranging not only the sensing electrode but also the screen electrode and the resistor in the multiphase flow, the influence of the stray capacitance is reduced and the robustness to noise is also ensured.
また、支持絶縁部材は、混相流の流れ方向に対して流線型であるため、センサを混相流内に配置した場合でも流れ場を必要以上に乱すことがない。 Further, since the supporting insulating member is streamlined with respect to the flow direction of the multiphase flow, the flow field is not disturbed more than necessary even when the sensor is arranged in the multiphase flow.
また、センシング電極とスクリーン電極とを同一の支持絶縁部材に設ける場合には、さらにセンサのサイズを縮小することができ、混相流内への配置を容易化できる。 Further, when the sensing electrode and the screen electrode are provided on the same supporting insulating member, the size of the sensor can be further reduced, and the arrangement in the multiphase flow can be facilitated.
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
＜第１実施形態＞
本実施形態における混相流計測装置の全体構成は、図８に示す従来の構成とほぼ同一である。すなわち、センサに静電容量計測手段２が接続され、さらに画像再構成手段４、画像表示手段５が接続される。画像再構成手段４はコンピュータからなり、センサ内の複数のコンデンサの静電容量に基づいて、管路の計測空間の誘電率分布を演算し、計測空間の誘電率分布ＣＴの再構成画像信号を発生して表示装置５に誘電率分布ＣＴの再構成画像を表示する。
<First Embodiment>
The overall configuration of the multiphase flow measuring apparatus in the present embodiment is substantially the same as the conventional configuration shown in FIG. That is, the capacitance measuring
但し、従来においてセンサは管路の外部に配置されているが、本実施形態ではセンサは管路の内部に配置される。 However, conventionally, the sensor is arranged outside the pipeline, but in the present embodiment, the sensor is arranged inside the pipeline.
図１に、本実施形態におけるセンサ１２の配置を示す。混相流を輸送する管路１０内にセンサ１２が配置される。センサ１２には、センシング電極１４、スクリーン電極１６及び１ＭΩ程度の抵抗器１８が設けられる。スクリーン電極１６はセンシング電極１４を取り囲むようにその周囲に配置され、センシング電極１４とスクリーン電極１６との間には抵抗器１８が接続される。センシング電極１４、スクリーン電極１６及び抵抗器１８は全てセンサ１２の構成部材として管路１０内に配置される。
FIG. 1 shows the arrangement of the
図２に、センサ１２の外観斜視図を示す。センサ１２のセンシング電極１４は、略リング状をなすセンシング電極支持絶縁部材１３に、所定の間隔だけ互いに離間して複数個設けられる。センシング電極１４は、その一部がセンシング電極支持絶縁部材１３の内面から外部に露出するように設けられる。図においては、略リング状をなすセンシング電極支持絶縁部材１３に所定間隔だけ互いに離間して合計８個のセンシング電極１４が設けられているが、これに限定されるわけではない。
FIG. 2 shows an external perspective view of the
また、センサ１２のスクリーン電極１６は、略リング状をなすセンシング電極支持絶縁部材１３の周囲に、センシング電極１４を内包するように略リング状のスクリーン電極支持絶縁部材１５が設けられ、スクリーン電極１６はこのスクリーン電極支持絶縁部材１５の表面全周に設けられる。略リング状のスクリーン電極支持絶縁部材１５のリング径は、当然ながら略リング状のセンシング電極支持絶縁部材１３のリング径よりも大きく、両者はいずれも管路１０の径よりも小さい。センシング電極支持絶縁部材１３及びスクリーン電極支持絶縁部材１５は、ともに絶縁性樹脂で構成され、図示しない絶縁性支持部材で管路１０内の所定位置に支持固定される。
The
さらに、センシング電極支持絶縁部材１３に支持されたセンシング電極１４のそれぞれと、スクリーン電極支持絶縁部材１５に支持されたスクリーン電極１６とは、１ＭΩ程度の抵抗器１８で電気的に接続される。従って、車輪に例えると、あたかもスクリーン電極支持絶縁部材１５は車輪のハブに対応し、抵抗器１８は車輪のスポークに対応する。
Further, each of the
センシング電極支持絶縁部材１３及びスクリーン電極支持絶縁部材１５は、その中心軸が互いに一致するように同心円状に配置され、かつ、その中心軸は管路１０内の混相流の流れ方向に沿って配置される。図において、矢印は混相流の流れ方向を示す。
The sensing electrode supporting insulating
なお、センサ１２のセンシング電極１４で取得した電気信号は、スクリーン電極支持絶縁部材１５を管路１０内に支持固定するための支持部材に埋設されたリード線を介して静電容量計測手段３に供給される。
The electrical signal acquired by the
図３に、図２に示すセンサ１２の一部断面を模式的に示す。混相流の流れ方向に対して平行な平面でセンサ１２を切断し、混相流の流れ方向（混相流の主流方向）に対して垂直な方向から見た場合のセンシング電極支持絶縁部材１３、スクリーン電極支持絶縁部材１５並びに抵抗器１８の模式的な断面図である。センシング電極支持絶縁部材１３は、その縦断面の断面形状が混相流の流れ方向（図中矢印で示す）に対して流線型をなし、センシング電極１４はセンシング電極支持絶縁部材１３の内面側（図では下部側）から露出するように設けられる。
FIG. 3 schematically shows a partial cross section of the
スクリーン電極支持絶縁部材１５も、同様にその縦断面積の断面形状が混相流の流れ方向に対して流線型をなし、スクリーン電極１６はスクリーン電極支持絶縁部材１５の表面に全周的に設けられる。
Similarly, the screen electrode supporting insulating
抵抗器１８は、センシング電極１４とスクリーン電極１６との間に接続される。より詳しくは、センシング電極１４の一端と、全周的に設けられるスクリーン電極１６の閉じた一端との間を接続するように設けられる。
The
このように、センシング電極１４及びスクリーン電極１６をそれぞれセンシング電極支持絶縁部材１３及びスクリーン電極支持絶縁部材１５に設け、両者の間を抵抗器１８で接続し、かつ、両部材１３，１５の径を管路１０の径よりも小さく設定してコンパクトな構成とすることで、センサ１２を管路１０内に配置することが可能となり、これにより再構成画像の解像度を向上することができる。また、センシング電極１４のみならず、スクリーン電極１６及び抵抗器１８も管路１０内に配置することができるので、浮遊容量の影響を低減でき、外部ノイズへのロバスト性も確保される。さらに、センシング電極支持絶縁部材１３及びスクリーン電極支持絶縁部材１５の外観形状をともに流線型とすることで、センサ１２を管路１０内に挿入しても混相流を必要以上に乱すこともない。
As described above, the
なお、本実施形態では、センサ１２を管路１０内に挿入できるため、想定される最小気相径を同定可能なようにセンサ１２のサイズを設計することができる。例えば、想定される最小気相径の１０倍程度となるようにセンサ１２のサイズを設計する等である。これにより、計測領域での媒体あるいは相の比率を正確に計測することができる。
In the present embodiment, since the
＜第２実施形態＞
図４に、本実施形態におけるセンサ１２の外観斜視図を示す。
Second Embodiment
FIG. 4 shows an external perspective view of the
センサ１２のセンシング電極１４は、第１実施形態と同様であり、略リング状をなすセンシング電極支持絶縁部材１３に、所定の間隔だけ互いに離間して複数個設けられる。センシング電極１４は、その一部がセンシング電極支持絶縁部材１３の内面から外部に露出するように設けられる。
The
一方、センサ１２のスクリーン電極１６は、略リング状をなすセンシング電極支持絶縁部材１３の周囲に、センシング電極１４を内包するように略リング状のスクリーン電極支持絶縁部材１５が設けられ、スクリーン電極１６はこのスクリーン電極支持絶縁部材１５の表面に設けられる。第１実施形態では、スクリーン電極１６はスクリーン電極支持絶縁部材１５の表面に全周的に設けられるが、本実施形態ではスクリーン電極支持絶縁部材１５の表面を覆うもののその一部が開放されるように設けられる。略リング状のスクリーン電極支持絶縁部材１５のリング径は、略リング状のセンシング電極支持絶縁部材１３のリング径よりも大きく、両者はいずれも管路１０の径よりも小さい。センシング電極支持絶縁部材１３及びスクリーン電極支持絶縁部材１５は、ともに絶縁性樹脂で構成され、図示しない絶縁性支持部材で管路１０内の所定位置に支持固定される。
On the other hand, the
さらに、センシング電極支持絶縁部材１３に支持されたセンシング電極１４のそれぞれと、スクリーン電極支持絶縁部材１５に支持されたスクリーン電極１６とは、１ＭΩ程度の抵抗器１８で電気的に接続されるが、抵抗器１８はスクリーン電極支持絶縁部材１５の内部に埋め込まれる。センシング電極支持絶縁部材１３に支持されたセンシング電極１４のそれぞれと、スクリーン電極支持絶縁部材１５に支持されたスクリーン電極１６とは、導電部材１９、具体的には抵抗器１８のリード線で互いに接続される。
Furthermore, each of the
センシング電極支持絶縁部材１３及びスクリーン電極支持絶縁部材１５は、その中心軸が互いに一致するように同心円状に配置され、かつ、その中心軸は管路１０内の混相流の流れ方向に沿って配置される。図において、矢印は混相流の流れ方向を示す。
The sensing electrode supporting insulating
なお、センサ１２のセンシング電極１４で取得した電気信号は、第１実施形態と同様にスクリーン電極支持絶縁部材１５を管路１０内に支持固定するための支持部材に埋設されたリード線を介して静電容量計測手段３に供給される。
Note that the electrical signal acquired by the
図５に、図４に示すセンサ１２の模式的な断面を示す。センシング電極支持絶縁部材１３は、その縦断面の断面形状が混相流の流れ方向（図中矢印で示す）に対して流線型をなし、センシング電極１４はセンシング電極支持絶縁部材１３の内面側（図では下部側）から露出するように設けられる。
FIG. 5 shows a schematic cross section of the
スクリーン電極支持絶縁部材１５も、同様にその縦断面積の断面形状が混相流の流れ方向に対して流線型をなし、スクリーン電極１６はスクリーン電極支持絶縁部材１５の表面に設けられる。図３に示す第１実施形態と異なり、本実施形態では、スクリーン電極１６はスクリーン電極支持絶縁部材１５の全周に設けられておらず、その一端が開放されている点に留意されたい。
Similarly, the screen electrode supporting insulating
抵抗器１８は、スクリーン電極支持絶縁部材１５の内部に埋め込まれ、センシング電極１４の一端とスクリーン電極１６とを接続する。詳細には、センシング電極１４の一端は導電部材１９、すなわち抵抗器１８のリード線に接続され、リード線の他端はスクリーン電極支持絶縁部材１５内の抵抗器１８に接続され、抵抗器１８の他端はスクリーン電極１６に接続される。
The
本実施形態においても、第１実施形態と同様に、センサ１２を管路１０内に配置することが可能となり、これにより再構成画像の解像度を向上することができる。また、センシング電極１４のみならず、スクリーン電極１６及び抵抗器１８も管路１０内に配置することができるので、浮遊容量の影響を低減でき、外部ノイズへのロバスト性も確保される。また、センシング電極支持絶縁部材１３及びスクリーン電極支持絶縁部材１５の外観形状をともに流線型とすることで、センサ１２を管路１０内に挿入しても混相流を必要以上に乱すこともない。また、想定される最小気相径の１０倍程度となるようにセンサ１２のサイズを設計する等により、計測領域での媒体あるいは相の比率を正確に計測することができる。
Also in the present embodiment, as in the first embodiment, the
さらに、本実施形態では、抵抗器１８をスクリーン電極支持絶縁部材１５の内部に埋め込むことで、スポーク状の導電部材１９に抵抗成分を付与する必要がなく、導電部材１９の制約が少なくなって、導電部材１９の径を小さくする等して混相流の流れに対する影響をより低減することが可能である。具体的には、導電部材１９を抵抗器１８のリード線とすることでその径を小さくして混相流の流れに対する影響を低減できる。
Furthermore, in this embodiment, by embedding the
＜第３実施形態＞
図６に、本実施形態におけるセンサ１２の外観斜視図を示す。
<Third Embodiment>
FIG. 6 shows an external perspective view of the
第１実施形態及び第２実施形態では、センシング電極支持絶縁部材１３とスクリーン電極支持絶縁部材１５は互いに別個の部材として配置されているが、本実施形態ではともに同一部材として構成される。
In the first embodiment and the second embodiment, the sensing electrode
すなわち、略リング状をなす支持絶縁部材２２の内側表面に、その一部が露出するようにセンシング電極１４が複数個所定の間隔だけ離間して設けられる。また、略リング状をなす支持絶縁部材２２の外側表面に、スクリーン電極１６がセンシング電極１４を囲むように設けられる。
That is, a plurality of
さらに、支持絶縁部材２２に支持されたセンシング電極１４のそれぞれとスクリーン電極１６とは、１ＭΩ程度の抵抗器１８で電気的に接続されるが、抵抗器１８は支持絶縁部材２２の内部に埋め込まれる。
Further, each of the
支持絶縁部材２２の中心軸は管路１０内の混相流の流れ方向に沿って配置される。図において、矢印は混相流の流れ方向を示す。
The central axis of the
センサ１２のセンシング電極１４で取得した電気信号は、支持絶縁部材２２を管路１０内に支持固定するための支持部材に埋設されたリード線を介して静電容量計測手段３に供給される。
The electrical signal acquired by the
図７に、図６に示すセンサ１２の模式的断面を示す。支持絶縁部材２２は、その縦断面の断面形状が混相流の流れ方向（図中矢印で示す）に対して流線型をなす。センシング電極１４は、支持絶縁部材２２の内面側（図では下部側）に設けられる。また、スクリーン電極１６は、支持絶縁部材２２の外側面（図では上側）に、センシング電極１４を囲むように設けられる。センシング電極１４の一端と、スクリーン電極１６の一端は、支持絶縁部材２２内で抵抗器１８により接続される。
FIG. 7 shows a schematic cross section of the
本実施形態においても、第１実施形態あるいは第２実施形態と同様に、センサ１２を管路１０内に配置することが可能となり、これにより再構成画像の解像度を向上することができる。また、センシング電極１４のみならず、スクリーン電極１６及び抵抗器１８も管路１０内に配置することができるので、浮遊容量の影響を低減でき、外部ノイズへのロバスト性も確保される。また、支持絶縁部材２２の外観形状をともに流線型とすることで、センサ１２を管路１０内に挿入しても混相流を必要以上に乱すこともない。また、想定される最小気相径の１０倍程度となるようにセンサ１２のサイズを設計する等により、計測領域での媒体あるいは相の比率を正確に計測することができる。
Also in this embodiment, similarly to the first embodiment or the second embodiment, the
さらに、本実施形態では、センシング電極支持絶縁部材１３とスクリーン電極支持絶縁部材１５を共通化して単一の支持絶縁部材２２とし、この支持絶縁部材２２にセンシング電極１４、スクリーン電極１６、抵抗器１８を設ける構成としたので、センサ１２のサイズを一層縮小することが可能となり、より多様な管路１０に適用し得る。
Further, in this embodiment, the sensing electrode
以上説明したように、本実施形態では、センサ１２を管路１０内に挿入して管路１０内の混相流の誘電率等の分布から混相状態分布ＣＴ（コンピュータトモグラフィー）の画像を再構成して表示することができる。
As described above, in the present embodiment, the
本実施形態において、管路１０内の混相流は、固体、液体、気体等であるが、少なくとも２つの媒体が流れるものでよく、あるいは単一の媒体であっても異なる２つ以上の相が流動するものであればよい。
In the present embodiment, the multiphase flow in the
また、本実施形態では、同心円状に配置された８個のセンシング電極１４を例示したが、少なくとも３個のセンシング電極１４であればよい。
Further, in the present embodiment, the eight
また、本実施形態では、センシング電極支持絶縁部材１３、スクリーン電極支持絶縁部材１５、支持絶縁部材２２の外観形状を略リング状として説明したが、外観形状は矩形、菱形、楕円等任意でよく、管路１０の断面形状に合致する形状としてもよい。
In the present embodiment, the outer shape of the sensing electrode supporting insulating
また、本実施形態では、センシング電極１４間の静電容量を計測しているが、静電容量に代えて電位差を計測し、電位差に基づいて誘電率分布を演算してもよい。
In this embodiment, the capacitance between the
さらに、本実施形態において、センサ１２を混相流の流れに沿って複数配置し、それぞれのセンサ１２から得られる媒体あるいは相分布の離散的な時系列分布から、計測領域での３次元速度を演算することも可能である。
Further, in the present embodiment, a plurality of
１０ 管路、１２ センサ、１３ センシング電極支持絶縁部材、１４ センシング電極、１５ スクリーン電極支持絶縁部材、１６ スクリーン電極、１８ 抵抗器。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記センサは、
少なくとも３個以上のセンシング電極と、
前記センシング電極を囲むように配置されたスクリーン電極と、
前記センシング電極と前記スクリーン電極との間に接続された抵抗器と、
を備え、
前記センシング電極及び前記スクリーン電極は、同一又は互いに異なる支持絶縁部材に設けられ、
前記支持絶縁部材は、前記混相流の流れ方向に対して流線型をなし、
前記センサは、計測対象の混相流内に配置される
ことを特徴とする混相流状態計測装置。 Measure the capacitance or potential difference of the multiphase flow with the sensor, calculate the dielectric constant distribution of the multiphase flow based on the obtained capacitance or potential difference, and reconstruct the CT image of the multiphase flow state distribution A device,
The sensor is
At least three sensing electrodes;
A screen electrode arranged to surround the sensing electrode;
A resistor connected between the sensing electrode and the screen electrode;
With
The sensing electrode and the screen electrode are provided on the same or different supporting insulating members,
The support insulating member is streamlined with respect to the flow direction of the multiphase flow,
The said sensor is arrange | positioned in the multiphase flow of measurement object. The multiphase flow state measuring apparatus characterized by the above-mentioned.
前記センシング電極は、センシング電極支持絶縁部材に設けられ、
前記スクリーン電極は、スクリーン電極支持絶縁部材に設けられ、
前記抵抗器は、前記センシング電極あるいは前記スクリーン電極支持絶縁部材内に埋設される
ことを特徴とする混相流状態計測装置。 The apparatus of claim 1.
The sensing electrode is provided on a sensing electrode supporting insulating member,
The screen electrode is provided on a screen electrode supporting insulating member,
The said resistor is embed | buried in the said sensing electrode or the said screen electrode support insulation member. The multiphase flow state measuring apparatus characterized by the above-mentioned.
前記センシング電極支持絶縁部材及び前記スクリーン電極支持絶縁部材は、略リング状をなし、
前記スクリーン電極支持絶縁部材は、前記センシング電極支持絶縁部材を囲むように前記センシング電極支持絶縁部材と同軸上に配置され、
前記センシング電極は、前記センシング電極支持絶縁部材の内面側に設けられ、
前記スクリーン電極は、前記スクリーン電極支持絶縁部材の表面に設けられる
ことを特徴とする混相流状態計測装置。 The apparatus of claim 2.
The sensing electrode support insulating member and the screen electrode support insulating member are substantially ring-shaped,
The screen electrode supporting insulating member is disposed coaxially with the sensing electrode supporting insulating member so as to surround the sensing electrode supporting insulating member,
The sensing electrode is provided on the inner surface side of the sensing electrode support insulating member,
The said screen electrode is provided in the surface of the said screen electrode support insulation member. The multiphase flow state measuring apparatus characterized by the above-mentioned.
前記センシング電極及び前記スクリーン電極は、同一の支持絶縁部材に設けられ、
前記抵抗器は、前記支持絶縁部材内に埋設される
ことを特徴とする混相流状態計測装置。 The apparatus of claim 1.
The sensing electrode and the screen electrode are provided on the same supporting insulating member,
The resistor is embedded in the supporting insulating member. A multiphase flow state measuring apparatus.
前記支持絶縁部材は、略リング状をなし、
前記センシング電極は、前記支持絶縁部材の内面側に設けられ、
前記スクリーン電極は、前記支持絶縁部材の外面側に設けられる
ことを特徴とする混相流状態計測装置。 The apparatus of claim 4.
The supporting insulating member has a substantially ring shape,
The sensing electrode is provided on the inner surface side of the support insulating member,
The said screen electrode is provided in the outer surface side of the said support insulation member. The multiphase flow state measuring apparatus characterized by the above-mentioned.
前記センサは、計測対象の混相流内に、混相流の流れに沿って複数配置される
ことを特徴とする混相流状態計測装置。 In the apparatus in any one of Claims 1-5,
A plurality of sensors are arranged along the flow of the multiphase flow in the multiphase flow to be measured.
前記センサは、計測対象の混相流内に配置されるものであり、
少なくとも３個以上のセンシング電極と、
前記センシング電極を囲むように配置されたスクリーン電極と、
前記センシング電極と前記スクリーン電極との間に接続された抵抗器と、
を備え、
前記センシング電極及び前記スクリーン電極は、同一又は互いに異なる支持絶縁部材に設けられ、
前記支持絶縁部材は、前記混相流の流れ方向に対して流線型をなす
ことを特徴とするセンサ。 A multiphase flow state measurement apparatus that measures the capacitance or potential difference of a multiphase flow, calculates the dielectric constant distribution of the multiphase flow based on the obtained capacitance or potential difference, and reconstructs a CT image of the multiphase flow state distribution. A sensor used,
The sensor is arranged in a multiphase flow to be measured,
At least three sensing electrodes;
A screen electrode arranged to surround the sensing electrode;
A resistor connected between the sensing electrode and the screen electrode;
With
The sensing electrode and the screen electrode are provided on the same or different supporting insulating members,
The sensor is characterized in that the supporting insulating member is streamlined with respect to the flow direction of the multiphase flow.
前記センシング電極は、センシング電極支持絶縁部材に設けられ、
前記スクリーン電極は、スクリーン電極支持絶縁部材に設けられ、
前記抵抗器は、前記スクリーン電極支持絶縁部材内に埋設される
ことを特徴とするセンサ。 The sensor according to claim 7, wherein
The sensing electrode is provided on a sensing electrode supporting insulating member,
The screen electrode is provided on a screen electrode supporting insulating member,
The sensor is embedded in the screen electrode supporting insulating member.
前記センシング電極支持絶縁部材及び前記スクリーン電極支持絶縁部材は、略リング状をなし、
前記スクリーン電極支持絶縁部材は、前記センシング電極支持絶縁部材を囲むように前記センシング電極支持絶縁部材と同軸上に配置され、
前記センシング電極は、前記センシング電極支持絶縁部材の内面側に設けられ、
前記スクリーン電極は、前記スクリーン電極支持絶縁部材の表面に設けられる
ことを特徴とするセンサ。 The sensor according to claim 8, wherein
The sensing electrode support insulating member and the screen electrode support insulating member are substantially ring-shaped,
The screen electrode supporting insulating member is disposed coaxially with the sensing electrode supporting insulating member so as to surround the sensing electrode supporting insulating member,
The sensing electrode is provided on the inner surface side of the sensing electrode support insulating member,
The screen electrode is provided on a surface of the screen electrode supporting insulating member.
前記センシング電極及び前記スクリーン電極は、同一の支持絶縁部材に設けられ、
前記抵抗器は、前記支持絶縁部材内に埋設される
ことを特徴とするセンサ。 The sensor according to claim 7, wherein
The sensing electrode and the screen electrode are provided on the same supporting insulating member,
The sensor is embedded in the supporting insulating member.
前記支持絶縁部材は、略リング状をなし、
前記センシング電極は、前記支持絶縁部材の内面側に設けられ、
前記スクリーン電極は、前記支持絶縁部材の外面側に設けられる
ことを特徴とするセンサ。 The sensor according to claim 10.
The supporting insulating member has a substantially ring shape,
The sensing electrode is provided on the inner surface side of the support insulating member,
The screen electrode is provided on an outer surface side of the supporting insulating member.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013036226A JP6044386B2 (en) | 2013-02-26 | 2013-02-26 | Multiphase flow state measuring device and sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013036226A JP6044386B2 (en) | 2013-02-26 | 2013-02-26 | Multiphase flow state measuring device and sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2014163837A true JP2014163837A (en) | 2014-09-08 |
| JP6044386B2 JP6044386B2 (en) | 2016-12-14 |
Family
ID=51614567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013036226A Expired - Fee Related JP6044386B2 (en) | 2013-02-26 | 2013-02-26 | Multiphase flow state measuring device and sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6044386B2 (en) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5796245A (en) * | 1980-10-15 | 1982-06-15 | Westinghouse Electric Corp | Electrically conductive cell |
| US4392110A (en) * | 1979-06-12 | 1983-07-05 | National Research Development Corporation | Methods and apparatus for monitoring the condition of dielectric liquid in electric discharge machining |
| JPH02213760A (en) * | 1988-12-22 | 1990-08-24 | Fev Motorentechnik Gmbh & Co Kg | Apparatus for measuring content and/or heating value of alcohol of fuel |
| JPH0479253U (en) * | 1990-11-22 | 1992-07-10 | ||
| JP2001242027A (en) * | 2000-01-06 | 2001-09-07 | Rosemount Inc | Capacity type pressure sensor having movable dielectric |
| JP2002214183A (en) * | 2001-01-19 | 2002-07-31 | Univ Nihon | Multiphase state distribution measuring device and multiphase state distribution measuring method |
| US20070133746A1 (en) * | 2003-08-22 | 2007-06-14 | Ortiz Aleman Jose C | Method for imaging multiphase flow using electrical capacitance tomography |
| US20100097374A1 (en) * | 2005-03-22 | 2010-04-22 | The Ohio State University | 3d and real time electrical capacitance volume-tomography sensor design and image reconstruction |
| JP2012145438A (en) * | 2011-01-12 | 2012-08-02 | Sekiguchi:Kk | Method for measuring moisture ratio of w/o emulsion and moisture ratio measuring device |
-
2013
- 2013-02-26 JP JP2013036226A patent/JP6044386B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4392110A (en) * | 1979-06-12 | 1983-07-05 | National Research Development Corporation | Methods and apparatus for monitoring the condition of dielectric liquid in electric discharge machining |
| JPS5796245A (en) * | 1980-10-15 | 1982-06-15 | Westinghouse Electric Corp | Electrically conductive cell |
| JPH02213760A (en) * | 1988-12-22 | 1990-08-24 | Fev Motorentechnik Gmbh & Co Kg | Apparatus for measuring content and/or heating value of alcohol of fuel |
| JPH0479253U (en) * | 1990-11-22 | 1992-07-10 | ||
| JP2001242027A (en) * | 2000-01-06 | 2001-09-07 | Rosemount Inc | Capacity type pressure sensor having movable dielectric |
| JP2002214183A (en) * | 2001-01-19 | 2002-07-31 | Univ Nihon | Multiphase state distribution measuring device and multiphase state distribution measuring method |
| US20070133746A1 (en) * | 2003-08-22 | 2007-06-14 | Ortiz Aleman Jose C | Method for imaging multiphase flow using electrical capacitance tomography |
| US20100097374A1 (en) * | 2005-03-22 | 2010-04-22 | The Ohio State University | 3d and real time electrical capacitance volume-tomography sensor design and image reconstruction |
| JP2012145438A (en) * | 2011-01-12 | 2012-08-02 | Sekiguchi:Kk | Method for measuring moisture ratio of w/o emulsion and moisture ratio measuring device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6044386B2 (en) | 2016-12-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Fossa | Design and performance of a conductance probe for measuring the liquid fraction in two-phase gas-liquid flows | |
| CN105308445B (en) | Method and apparatus for the dielectric constant in survey target domain | |
| Dos Reis et al. | Experimental study on different configurations of capacitive sensors for measuring the volumetric concentration in two-phase flows | |
| CN103439375B (en) | A kind of integrated capacitive-ultrasound tomography sensor | |
| RU2515427C2 (en) | Multi-phase flow meter | |
| CN105466465B (en) | A kind of capacitance tomography sensor of helical structure electrode | |
| CN103439374B (en) | A kind of combined printed circuit board capacitance tomography sensor | |
| US7481118B2 (en) | Flow measurement apparatus | |
| US20130036817A1 (en) | Means and method for monitoring the flow of fluid | |
| Ko et al. | An improved electrical-conductance sensor for void-fraction measurement in a horizontal pipe | |
| Wang et al. | A new visualisation and measurement technology for water continuous multiphase flows | |
| CN101793852B (en) | Multiple ring electrode array imaging sensor | |
| GB2527324A (en) | Segmented electromagnetic sensor | |
| Li et al. | Optimizing the geometry of three-dimensional electrical capacitance tomography sensors | |
| Cao et al. | Coil shape optimization of the electromagnetic flowmeter for different flow profiles | |
| CN107218975A (en) | Gas-solid two-phase flow detection device and method based on spiral capacitor-annular electrostatic sensor | |
| CN103454318B (en) | Electrical capacitance tomography sensor with double-layer rotating electrode | |
| JP6044386B2 (en) | Multiphase flow state measuring device and sensor | |
| Muhamedsalih et al. | A two-phase flow meter for determining water and solids volumetric flow rates in stratified, inclined solids-in-water flows | |
| Wang et al. | A new dual-modality ECT/ERT technique based on C 4 D principle | |
| CN107110805B (en) | Computer tomography device and method | |
| CN107290394A (en) | Method and apparatus for measuring the two phase flow in petroleum transportation pipeline | |
| CN108398465A (en) | A kind of high-voltage capacitance sensor array | |
| RU2568962C1 (en) | Device to measure flow parameters | |
| CN111771104B (en) | Electromagnetic flowmeter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20151211 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20161012 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20161018 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20161031 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6044386 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |