JPH0278923A - 動水圧の測定方法及び動水圧計 - Google Patents
動水圧の測定方法及び動水圧計Info
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- JPH0278923A JPH0278923A JP23135688A JP23135688A JPH0278923A JP H0278923 A JPH0278923 A JP H0278923A JP 23135688 A JP23135688 A JP 23135688A JP 23135688 A JP23135688 A JP 23135688A JP H0278923 A JPH0278923 A JP H0278923A
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- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims abstract description 31
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 9
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- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は水中の動圧を測定する方法とその方法に基づく
動水圧計に関するものである。
動水圧計に関するものである。
（従来の技術）
例えばダムの耐震性を検討するような場合には、貯水の
動水圧の影響を評価することが重要な要素となる。しか
し動水圧記録を実測した例は非常に少なく、そのための
機器を設置したという事実も報告されていない。なお現
行設計法ではウェスターガード（Ｗｅｓｔｅｒｇａａｒ
ｄ ）の理論等による評価が行なわれている程度であり
、貯水に生じた動圧を数値把握して耐震性を評価する方
法、機器は存在しない。
動水圧の影響を評価することが重要な要素となる。しか
し動水圧記録を実測した例は非常に少なく、そのための
機器を設置したという事実も報告されていない。なお現
行設計法ではウェスターガード（Ｗｅｓｔｅｒｇａａｒ
ｄ ）の理論等による評価が行なわれている程度であり
、貯水に生じた動圧を数値把握して耐震性を評価する方
法、機器は存在しない。
（技術的課題）
そこで本発明者は動水圧を直接測定する計測器を開発す
るため研究と設計試作を行ないその結果本発明を完成し
た。
るため研究と設計試作を行ないその結果本発明を完成し
た。
従って本発明の目的は水中の動圧を直接測定する方法及
びイの実施に直接使用する動水圧３１を捏供することに
ある。
びイの実施に直接使用する動水圧３１を捏供することに
ある。
（技術的手段）
前記目的は、水中の所定位置に於る動水圧を圧力検出部
に導ぎ、イれと同位置に於る動水圧から運動エネルギー
を除去して１１られた静水圧を圧力検出部に導き、前記
動水圧と静水圧の差を直接又は間接的に検出し、該圧力
差に基づい′Ｃ前記位置に於るｆＪ＋水圧を測定するこ
とにより達成される。
に導ぎ、イれと同位置に於る動水圧から運動エネルギー
を除去して１１られた静水圧を圧力検出部に導き、前記
動水圧と静水圧の差を直接又は間接的に検出し、該圧力
差に基づい′Ｃ前記位置に於るｆＪ＋水圧を測定するこ
とにより達成される。
またこの方法の実施には、水中の所定位置にのぞむ動圧
用と静圧用の圧力導入部を備えており、一方の導入部に
通じた動圧用水路を差圧セン１すの一面に導き、他方の
導入部に通じた静圧用水路にフィルターを設け、フィル
ター下流の静圧用水路を差圧センサの他面に導くととも
に、静圧に対抗する内圧を有する気体槽に接続したこと
を特徴とするＶ」水圧計を用いるのが望ましい。
用と静圧用の圧力導入部を備えており、一方の導入部に
通じた動圧用水路を差圧セン１すの一面に導き、他方の
導入部に通じた静圧用水路にフィルターを設け、フィル
ター下流の静圧用水路を差圧センサの他面に導くととも
に、静圧に対抗する内圧を有する気体槽に接続したこと
を特徴とするＶ」水圧計を用いるのが望ましい。
差圧センサは動水圧と静水圧を直接検出する差圧計の圧
力検出手段で１、例えば半動体式や水晶式或いは差動ト
ランス式などの歪センサ、その他の電気、電子計器（熱
伝導性やイオン化などを検出するもの）等があり、いず
れを利用してち良い。
力検出手段で１、例えば半動体式や水晶式或いは差動ト
ランス式などの歪センサ、その他の電気、電子計器（熱
伝導性やイオン化などを検出するもの）等があり、いず
れを利用してち良い。
それらの内では半導体歪センサが良く、これは小型で、
精度が高く、使用法も容易でありしかも作動が安定して
いる。
精度が高く、使用法も容易でありしかも作動が安定して
いる。
差圧センサで検出された出力信号の増幅器は、差圧セン
ナと一体的か或いはその近傍に設置するのが良い。これ
は温邸等の影響を差圧レンリと同一条件とすることがで
きるからである。
ナと一体的か或いはその近傍に設置するのが良い。これ
は温邸等の影響を差圧レンリと同一条件とすることがで
きるからである。
（理論的背景）
第６図は本発明による動水圧計の概念図を示しており、
動圧用と静圧用の圧力尋人部、２は外部圧力Ｆの等水位
に開口し、静圧用圧力導入部２から圧力センサ３に作用
する水はフィルター４及び静圧用水路１２により十分静
圧化され、かつ気体槽５内の気体（空気）圧力Ｐと水圧
Ｚ０で平衡している。このときω」圧の変化により水位
がＺ′だけ上下づるらのとすれば、気体槽内の気体容積
をＶ （Ｚ） 、Ｚ’ は極めて小さいことを考慮して
次式の如くあられせる。
動圧用と静圧用の圧力尋人部、２は外部圧力Ｆの等水位
に開口し、静圧用圧力導入部２から圧力センサ３に作用
する水はフィルター４及び静圧用水路１２により十分静
圧化され、かつ気体槽５内の気体（空気）圧力Ｐと水圧
Ｚ０で平衡している。このときω」圧の変化により水位
がＺ′だけ上下づるらのとすれば、気体槽内の気体容積
をＶ （Ｚ） 、Ｚ’ は極めて小さいことを考慮して
次式の如くあられせる。
ここで、ｈ；気体槽の高さ、ｈ’ ＝ ｈ−２０Ｆ＝
Ｐｏ （１＋ｌｌ Ｓｔｎωｔ）、ω＝２πｆ（周波数
） ・（２）ＰｏＷ Ｓｉｎωｔ；動圧 このときぶを、圧力導入部より気体槽までの静圧用水路
１２の宋効長（フィルターなどのため実長より長くなる
）とすると水路１２の流速（υ）の運動方程式は（にυ
；摩擦などの抵抗力）、（層流の場合） ただし、水の密度を１とする。
Ｐｏ （１＋ｌｌ Ｓｔｎωｔ）、ω＝２πｆ（周波数
） ・（２）ＰｏＷ Ｓｉｎωｔ；動圧 このときぶを、圧力導入部より気体槽までの静圧用水路
１２の宋効長（フィルターなどのため実長より長くなる
）とすると水路１２の流速（υ）の運動方程式は（にυ
；摩擦などの抵抗力）、（層流の場合） ただし、水の密度を１とする。
また、Ｓ及びＳａをそれぞれ静圧用水路１２及び気体槽
５の断面積とし、流量が等しい、すなわち・・・（３） （ωｏ ２−ω２） ｓｉｎ ωｔ−ｔｃωｃｏｓωｔ
） ・（５）よって差圧（Ｆ−Ｐ）は、 誓 （ω２（（ｉＪ” −ωｏ ２＋Ａ： ２） Ｓｉｎ
ωｔ＋にω０２ω ＣＯＳω【〕 ・
・・（６）また、差圧比（Ｒ）は、 （７）式に於て、ω０２（またはり及びにが分れば、任
意の周波数の動圧は差圧測定によって計惇することがで
きることがわかる。
５の断面積とし、流量が等しい、すなわち・・・（３） （ωｏ ２−ω２） ｓｉｎ ωｔ−ｔｃωｃｏｓωｔ
） ・（５）よって差圧（Ｆ−Ｐ）は、 誓 （ω２（（ｉＪ” −ωｏ ２＋Ａ： ２） Ｓｉｎ
ωｔ＋にω０２ω ＣＯＳω【〕 ・
・・（６）また、差圧比（Ｒ）は、 （７）式に於て、ω０２（またはり及びにが分れば、任
意の周波数の動圧は差圧測定によって計惇することがで
きることがわかる。
（実施例）
次に図面を参照して説明すると、１は本体１０の前面に
大きく開口した動圧用圧力尋人部、２は静圧用圧力導入
部で、動圧用圧力尋人部１を中心として等価圧力が導入
できるように上下の対称位置に間口している。
大きく開口した動圧用圧力尋人部、２は静圧用圧力導入
部で、動圧用圧力尋人部１を中心として等価圧力が導入
できるように上下の対称位置に間口している。
動圧用の圧力導入部１は大口径動圧用水路１１を軽てそ
の奥に設置されたセンナ部分の一面に通じており、セン
サ部分は中心の半導体歪センサ３と、その両面に接する
シリコンオイル充ｆ［６ａ、６ｂ及びその外側に設けら
れたダイレフラム７ａ、７ｂとを陥えており、センサ３
は本体１０の背部に一体に内蔵された増幅回路８へ電気
的に通じている。故に歪センサ３の一方のダイヤフラム
７ａ側が動水圧の圧力検出部、他方のダイヤフラム７ｂ
側が静水圧の圧力検出部となる。９は前面カバーで、動
圧用圧力導入部１を保護し、異物を滞留させずに水の流
通を確保する複数の通孔９ａ・・・を有Ｊる。
の奥に設置されたセンナ部分の一面に通じており、セン
サ部分は中心の半導体歪センサ３と、その両面に接する
シリコンオイル充ｆ［６ａ、６ｂ及びその外側に設けら
れたダイレフラム７ａ、７ｂとを陥えており、センサ３
は本体１０の背部に一体に内蔵された増幅回路８へ電気
的に通じている。故に歪センサ３の一方のダイヤフラム
７ａ側が動水圧の圧力検出部、他方のダイヤフラム７ｂ
側が静水圧の圧力検出部となる。９は前面カバーで、動
圧用圧力導入部１を保護し、異物を滞留させずに水の流
通を確保する複数の通孔９ａ・・・を有Ｊる。
静圧用の圧力導入部２は小口径の静圧用水路１２を通じ
て前記センサ３の他面に導かれており、静圧用水路１２
には３段階にフィルター４ａ、４ｂ。
て前記センサ３の他面に導かれており、静圧用水路１２
には３段階にフィルター４ａ、４ｂ。
４Ｃが設置されている。第１フイルター４８と第３フイ
ルター４０はステンレス焼結合金その他類似の多孔構造
体等より成り、第２フイルター４ｂにはねじ式らせん溝
構造のフィルターが採用され、静圧化と層流の保持が図
られている。１３はらせん溝を周面に有する部材、１４
はその内側に設けられたコア部材で、上向きの空気溜１
５を有し、該空気溜１５は気体槽５とともに動圧を最終
的に減衰させ、水中の気泡を除去するために設６ノられ
る。
ルター４０はステンレス焼結合金その他類似の多孔構造
体等より成り、第２フイルター４ｂにはねじ式らせん溝
構造のフィルターが採用され、静圧化と層流の保持が図
られている。１３はらせん溝を周面に有する部材、１４
はその内側に設けられたコア部材で、上向きの空気溜１
５を有し、該空気溜１５は気体槽５とともに動圧を最終
的に減衰させ、水中の気泡を除去するために設６ノられ
る。
気体槽５は内部に静圧と対抗する気体（実施例は空気）
を封入したタンクであり、槽内の静圧水は第２フイルタ
ー４ｂを過ぎたところで連絡路１６により連通している
。気体槽５の容積は大きいほど良いが、本発明では水深
１００ｍまでの投首を予定する場合５００〜１０００ｃ
ｃとして好結果を得た。なお、要所にＯ−リング等のシ
ール部材１１を設置して十分な耐水性をもたせ、本体１
０及び基盤１８も十分な耐衝撃性のある構造、材料によ
り形成されるものである。１９はタンク固定バンド、２
０はコード、２１はシール材、２２はケーブル引出口を
示す。
を封入したタンクであり、槽内の静圧水は第２フイルタ
ー４ｂを過ぎたところで連絡路１６により連通している
。気体槽５の容積は大きいほど良いが、本発明では水深
１００ｍまでの投首を予定する場合５００〜１０００ｃ
ｃとして好結果を得た。なお、要所にＯ−リング等のシ
ール部材１１を設置して十分な耐水性をもたせ、本体１
０及び基盤１８も十分な耐衝撃性のある構造、材料によ
り形成されるものである。１９はタンク固定バンド、２
０はコード、２１はシール材、２２はケーブル引出口を
示す。
（作用）
このように構成される動水圧計は、水中に設置すると、
水の動圧が圧力導入部１より差圧センサ３の一面に作用
し、静圧用圧力導入部２からの水は水路１２及び３段の
フィルター４ａ、４ｂ、４ｃ及び気体槽５並びに空気溜
１５で充分静圧化されて差圧センサ３の他面に作用する
。この設置直後の動水圧計の出力値は第７図のようにな
る。
水の動圧が圧力導入部１より差圧センサ３の一面に作用
し、静圧用圧力導入部２からの水は水路１２及び３段の
フィルター４ａ、４ｂ、４ｃ及び気体槽５並びに空気溜
１５で充分静圧化されて差圧センサ３の他面に作用する
。この設置直後の動水圧計の出力値は第７図のようにな
る。
同図の出力曲線は動圧側が直ちに感知されるのに対して
静圧側は平衝するまでに１１５闇を要するため一旦降下
し、フィルター４及び実効水路良によって定まる時間の
経過復動圧側と平衝した状態となり、動圧が生じなけれ
ばその状態を保つことを示す。今動圧が発生したと覆る
と、その圧力変動は動圧用圧力導入部１１１１１に作用
し、静圧側は変化しないので差圧センサ３に圧力差の出
力としてあられれ、その信号は増幅されて記録計に表示
される。この状態を示すグラフが第８図（ａ）、（ｂ）
、（Ｃ）である。横軸は時間（秒）を示す。
静圧側は平衝するまでに１１５闇を要するため一旦降下
し、フィルター４及び実効水路良によって定まる時間の
経過復動圧側と平衝した状態となり、動圧が生じなけれ
ばその状態を保つことを示す。今動圧が発生したと覆る
と、その圧力変動は動圧用圧力導入部１１１１１に作用
し、静圧側は変化しないので差圧センサ３に圧力差の出
力としてあられれ、その信号は増幅されて記録計に表示
される。この状態を示すグラフが第８図（ａ）、（ｂ）
、（Ｃ）である。横軸は時間（秒）を示す。
実験結果は８．０Ｋｇ加圧までつまり水深ａｏｍまでの
ものである。水圧が変化してもそこまでの出力は予想さ
れた通りであるので目標の１０に９ （水深１００ｍ）
に於ても同様に動圧を測定できることは明らかである。
ものである。水圧が変化してもそこまでの出力は予想さ
れた通りであるので目標の１０に９ （水深１００ｍ）
に於ても同様に動圧を測定できることは明らかである。
なお周波数特性は０．１〜２０１１ｚの範囲で一様であ
るように設定されており、この範囲は静水圧の変動から
推定最大規模の動圧の変動に対応できるものである。
るように設定されており、この範囲は静水圧の変動から
推定最大規模の動圧の変動に対応できるものである。
（応用例）
第４図に本発明による動水圧計へをダムの堤体３０に設
置して動水圧を検出する場合が例示されて ４いる。動
水辻計Ａは水深の異なる場所に複数個設置され、ケーブ
ル３１で管理事務所等へ）ｊＩｈ（れそこで各場所に於
て堤体３０に及−ｉされる動水圧を１！測することがで
きる。この例の場合は、地震や山腹の崩壊等により水圧
を媒介としてダム堤体３０に加えられる外力の影響を評
１面するのに有効である。
置して動水圧を検出する場合が例示されて ４いる。動
水辻計Ａは水深の異なる場所に複数個設置され、ケーブ
ル３１で管理事務所等へ）ｊＩｈ（れそこで各場所に於
て堤体３０に及−ｉされる動水圧を１！測することがで
きる。この例の場合は、地震や山腹の崩壊等により水圧
を媒介としてダム堤体３０に加えられる外力の影響を評
１面するのに有効である。
（効果）
本発明は以上の如く構成されており、かつ作用するもの
であるから、従来行なわれていなかった水中の動圧のみ
を直接測定するとができる新規な効果が得られ、差圧セ
ンサを用いて動圧と静圧を直接対抗させることにより、
差圧を検出し動水圧を測定する構成によって構造的に簡
潔化され、ｆム精度の測定が実施できる特徴が発揮され
る。
であるから、従来行なわれていなかった水中の動圧のみ
を直接測定するとができる新規な効果が得られ、差圧セ
ンサを用いて動圧と静圧を直接対抗させることにより、
差圧を検出し動水圧を測定する構成によって構造的に簡
潔化され、ｆム精度の測定が実施できる特徴が発揮され
る。
図面は本発明による動水圧計の実施例を示すもので、第
１因は正面図、第２図は側面図、第３図は縦断面図、第
４図（ｂ）、（ｂ）はダムへの応用例を示す平面図及び
正面図、第５図はヂレート図、第６図は本発明の概念図
、第７図、第８図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）は出力図であ
る。
１因は正面図、第２図は側面図、第３図は縦断面図、第
４図（ｂ）、（ｂ）はダムへの応用例を示す平面図及び
正面図、第５図はヂレート図、第６図は本発明の概念図
、第７図、第８図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）は出力図であ
る。
Claims (5)
- （１）水中の所定位置に於る動水圧を圧力検出部に導き
、それと同位置に於る動水圧から運動エネルギーを除去
して得られた静水圧を圧力検出部に導き、前記動水圧と
静水圧の差を直接又は間接的に検出し、該圧力差に基づ
いて前記位置に於る動水圧を測定することを特徴とする
動水圧の測定方法。 - （２）動水圧と静水圧を差圧計の圧力検出部に導き、そ
れらの圧力差を直接検出することを特徴とする請求項第
１項記載の動水圧の測定方法。 - （３）水中の所定位置にのぞむ動圧用と静圧用の圧力導
入部を備えており、一方の導入部に通じた動圧用水路を
差圧センサの一面に導き、他方の導入部に通じた静圧用
水路にフィルターを設け、フィルター下流の静圧用水路
を差圧センサの他面に導くとともに、静圧に対抗する内
圧を有する気体槽に接続したことを特徴とする動水圧計
。 - （４）差圧センサとして半導体歪センサを用いた請求項
第３項記載の動水圧計。 - （５）差圧センサの出力信号を増幅する増幅器を一体的
に備えた請求項第３項記載の動水圧計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63231356A JPH0658275B2 (ja) | 1988-09-14 | 1988-09-14 | 動水圧の測定方法及び動水圧計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63231356A JPH0658275B2 (ja) | 1988-09-14 | 1988-09-14 | 動水圧の測定方法及び動水圧計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0278923A true JPH0278923A (ja) | 1990-03-19 |
| JPH0658275B2 JPH0658275B2 (ja) | 1994-08-03 |
Family
ID=16922339
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63231356A Expired - Fee Related JPH0658275B2 (ja) | 1988-09-14 | 1988-09-14 | 動水圧の測定方法及び動水圧計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0658275B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US7107853B2 (en) * | 2004-04-23 | 2006-09-19 | Kulite Semiconductor Products, Inc. | Pressure transducer for measuring low dynamic pressures in the presence of high static pressures |
| JP2008232633A (ja) * | 2007-03-16 | 2008-10-02 | Anritsu Corp | Ｆｂｇ水圧変動測定センサ |
| CN107957314A (zh) * | 2017-12-11 | 2018-04-24 | 长安大学 | 荷载及动水耦合作用下路面板的动水压力值测试装置 |
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-
1988
- 1988-09-14 JP JP63231356A patent/JPH0658275B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN111834024B (zh) * | 2020-07-23 | 2022-02-22 | 中国核动力研究设计院 | 一种用于安全壳内压力的在线精确测量方法及*** |
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| Publication number | Publication date |
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| JPH0658275B2 (ja) | 1994-08-03 |
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