JPH06129885A - Vortex flow meter - Google Patents
Vortex flow meterInfo
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- JPH06129885A JPH06129885A JP4302992A JP30299292A JPH06129885A JP H06129885 A JPH06129885 A JP H06129885A JP 4302992 A JP4302992 A JP 4302992A JP 30299292 A JP30299292 A JP 30299292A JP H06129885 A JPH06129885 A JP H06129885A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【技術分野】本発明は、渦流量計に関し、より詳細に
は、熱式センサと、流量の２乗に比例して出力する２乗
センサとを有し、流量に応じて切換え出力する渦流量計
に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a vortex flowmeter, and more particularly to a vortex flowmeter which has a thermal sensor and a square sensor for outputting in proportion to the square of the flowrate, and which switches and outputs according to the flowrate. Regarding the total.
【０００２】[0002]
【従来技術】周知のように、渦流量計は、流れの中に配
設された渦発生体から単位時間当りに発生するカルマン
渦の数が、所定のレイノルズ数範囲内で流量に比例する
ことを利用した流量計である。比例定数は、ストローハ
ル数と呼ばれ、ストローハル数は流体の密度や粘度に影
響されない値であり、渦流量計は、多様な流体を計測可
能にする推測形の流量計である。従って、渦流量計は構
造が簡単で、渦を検出する渦センサは渦流量計の主な構
成要素となるもので、渦センサに関しては、従来多くの
方式のものが提案されている。2. Description of the Related Art As is well known, in a vortex flowmeter, the number of Karman vortices generated per unit time from a vortex generator disposed in a flow is proportional to the flow rate within a predetermined Reynolds number range. It is a flow meter using. The constant of proportionality is called the Strouhal number, the Strouhal number is a value that is not affected by the density and viscosity of the fluid, and the vortex flowmeter is a speculative flowmeter that can measure various fluids. Therefore, the vortex flowmeter has a simple structure, and a vortex sensor for detecting a vortex is a main constituent element of the vortex flowmeter, and many types of vortex sensors have been conventionally proposed.
【０００３】而して、渦流量計は多様な流体を計測する
ので、渦センサは、この多様な流体に対して化学的、物
理的に安定なものでなければならず、従来、渦センサと
しては渦発生体又は渦発生体外に配設され測定流体に接
することのない力センサ又は圧力センサが使用されてき
た。力センサは、渦の発生に従って渦発生体に作用する
揚力を圧電素子又はひずみゲージ等で検出するもので、
圧力センサは、渦発生体の流れに直角な面に作用する圧
力を直接又は圧力に応じて変動する交番力として検出す
る渦センサである。これらのセンサは、流体と直接に接
することがなく所定のシールが施され渦発生体の内部又
は外部に配設されている。Since the vortex flowmeter measures various fluids, the vortex sensor must be chemically and physically stable with respect to the various fluids. Have been used with force sensors or pressure sensors which are arranged outside the vortex generator or outside the vortex generator and which do not come into contact with the measuring fluid. The force sensor detects the lift force acting on the vortex generator according to the generation of the vortex with a piezoelectric element or strain gauge,
The pressure sensor is a vortex sensor that detects the pressure acting on a surface perpendicular to the flow of the vortex generator, either directly or as an alternating force that fluctuates according to the pressure. These sensors are provided inside or outside the vortex generator with a predetermined seal provided without directly contacting the fluid.
【０００４】しかし、力センサ、圧力センサは、流速の
２乗及び流体の密度に比例して変化する出力を有する２
乗センサであり、小流量域では出力は小さく小感度で、
大流量域では流量の２乗に比例して大出力で高感度とな
り、高出力渦信号が得られる。このため、力センサや圧
力センサでは１／２乗のゲイン特性をもった変換器を必
要としている。However, the force sensor and the pressure sensor have an output that changes in proportion to the square of the flow velocity and the density of the fluid.
It is a multi-sensor and has a small output and small sensitivity in the small flow rate range.
In the large flow rate region, the output is high and the sensitivity is high in proportion to the square of the flow rate, and the high output vortex signal is obtained. Therefore, the force sensor and the pressure sensor require a converter having a gain characteristic of 1/2 power.
【０００５】以上の力センサや圧力センサでは、低流量
域で高いゲインを有する変換器であることが条件である
から、微小な外部振動、例えば、渦流量計が介装された
配管の振動等をも検出し、パルスとした出力されて誤計
数され、渦流量計の精度を低下させる。このため、力セ
ンサや圧力センサ等の渦センサを有する渦流量計では、
渦流量計の振部に応動する同一形式の振動検出センサを
渦センサと共に渦発生体内に配設し、前記渦センサの出
力に対して、振動検出センサの出力を反転して加算する
ことにより渦センサ出力に含まれる振動成分を振動検出
センサにより打消すことが試みられている。しかし、渦
センサは、測定流体の密度に応じて変化する出力が得ら
れるのに対し振動検出センサは、測定流体には関係のな
い外部振動にも応動するので、完全な外部振動影響を除
去することはできなかった。In the above force sensor and pressure sensor, it is a condition that the transducer has a high gain in a low flow rate region, so a minute external vibration, for example, vibration of a pipe in which a vortex flowmeter is interposed, etc. Is also detected, output as a pulse, and is erroneously counted, which reduces the accuracy of the vortex flowmeter. Therefore, in a vortex flowmeter having a vortex sensor such as a force sensor or a pressure sensor,
A vibration detection sensor of the same type that responds to the vibration part of the vortex flowmeter is arranged in the vortex generator together with the vortex sensor, and the output of the vibration detection sensor is inverted and added to the output of the vortex sensor It has been attempted to cancel the vibration component contained in the sensor output by the vibration detection sensor. However, the vortex sensor obtains an output that changes according to the density of the measurement fluid, whereas the vibration detection sensor responds to external vibrations that are not related to the measurement fluid, thus eliminating the effect of complete external vibrations. I couldn't do that.
【０００６】[0006]
【目的】本発明は、上述の実情に鑑みてなされたもの
で、力センサや圧力センサ等の流速の２乗に比例する２
乗センサを使用した従来の渦流量計においては、小流感
度をあげるために２乗センサからの信号を増幅すること
により外部振動の信号も増幅するので外部振動雑音を受
け易くなる。この雑音影響を小さくするため、小流量側
の流量計測範囲をあげることにより流量レンジの狭い渦
流量計となっていたのを、本発明では小流量域で感度の
高い熱センサを小流量範囲の渦センサとして使用し、渦
信号周波数が所定以上になったとき、前記２乗センサに
切換えて出力することにより、外部振動影響が小さく流
量範囲の広い渦流量計を提供することを目的とするもの
である。[Purpose] The present invention has been made in view of the above circumstances, and is proportional to the square of the flow velocity of a force sensor, a pressure sensor, or the like.
In a conventional vortex flowmeter using a multi-sensor, an external vibration signal is amplified by amplifying a signal from the square sensor in order to improve small flow sensitivity, so that it is likely to receive external vibration noise. In order to reduce this noise effect, the vortex flowmeter having a narrow flow rate range has been provided by increasing the flow rate measurement range on the small flow rate side. An object of the present invention is to provide a vortex flowmeter which is used as a vortex sensor and is switched to the square sensor when the vortex signal frequency exceeds a predetermined value to output the vortex signal, which has a small influence of external vibration and a wide flow range. Is.
【０００７】[0007]
【構成】本発明は、上記目的を達成するために、（１）
流管と、該流管内に流れに対向して配設された渦発生体
と、該渦発生体から発生するカルマン渦を該カルマン渦
に基づく放熱による抵抗変化から検知する熱センサと、
カルマン渦を該カルマン渦による流量の２乗に比例した
信号として検知する２乗センサと、前記熱センサおよび
２乗センサから出力する渦信号を低周波域では前記熱セ
ンサから出力し、所定周波数以上の高周波域では前記２
乗センサから出力するように切換える信号出力切換手段
を有すること、更には、（２）前記（１）において、２
乗センサをカルマン渦により渦発生体に作用する揚力の
変化として検知すること、更には、（３）前記（１）に
おいて、２乗センサをカルマン渦により発生する圧力の
変化として検知することを特徴とするものである。以
下、本発明の実施例に基いて説明する。In order to achieve the above object, the present invention provides (1)
A flow tube, a vortex generator disposed to face the flow in the flow tube, and a thermal sensor for detecting a Karman vortex generated from the vortex generator from a resistance change due to heat dissipation based on the Karman vortex,
A squaring sensor that detects a Karman vortex as a signal proportional to the square of the flow rate of the Karman vortex, and a vortex signal output from the thermal sensor and the squaring sensor are output from the thermal sensor in a low frequency range and have a predetermined frequency or more. 2 in the high frequency range
A signal output switching means for switching to output from the multi-sensor, and (2) in (1) above, 2
The square sensor detects the change in the lift force acting on the vortex generator by the Karman vortex, and (3) in (1) above, the square sensor detects the change in the pressure generated by the Karman vortex. It is what Hereinafter, it demonstrates based on the Example of this invention.
【０００８】図１は、本発明における渦流量計を説明す
るための一実施例を示す図で、図中、１は流管、２は渦
発生体、３は熱センサ変換器、４は流速２乗センサ変換
器、５は周波数切換変換器、６は熱センサ出力渦信号、
７は２乗センサ出力渦信号、８，９は配管である。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment for explaining a vortex flowmeter according to the present invention. In the figure, 1 is a flow tube, 2 is a vortex generator, 3 is a thermal sensor converter, and 4 is a flow velocity. Square sensor converter, 5 is a frequency switching converter, 6 is a thermal sensor output eddy signal,
Reference numeral 7 is a square sensor output vortex signal, and 8 and 9 are pipes.
【０００９】流管１には、流れＱの流れ方向に対して直
角な渦発生体２が配設されており、等しい内径の配管８
と９に介装されている。該渦発生体２には、熱センサ
（図示せず）が配設されており、該熱センサから出力す
る信号を熱センサ変換器３により渦発生体２から流出す
る単位時間当りの数に比例した渦信号が出力される。熱
センサは、サーミスタや熱線からなり、これらの熱セン
サを渦発生体２から発生する渦をカルマン渦により生ず
る変動流れの中に配設し、例えば、定電流で加熱する
と、交番の熱放散が行われ、抵抗変化があると電圧変化
として渦を検知できる。熱センサは、熱容量及び放熱抵
抗を持っているので流体の流れ変動に対して一次遅れ系
となり、小流量では出力が大きく、渦信号の周波数が高
くなる大流量では出力が小さくなる。小流感度が高くな
ると、小流で流れの中に含まれている渦も検知するので
トラッキングフィルタ等により流量に応じて所定幅のバ
ンドパスを行うことにより正確な渦信号が得られ、熱セ
ンサ変換器３から熱センサ出力渦信号６が出力される。A vortex generator 2 perpendicular to the flow direction of the flow Q is arranged in the flow pipe 1, and a pipe 8 having an equal inner diameter is provided.
And 9 are installed. The vortex generator 2 is provided with a heat sensor (not shown), and the signal output from the heat sensor is proportional to the number of the signals output from the vortex generator 2 by the heat sensor converter 3 per unit time. The eddy signal is output. The thermal sensor is composed of a thermistor and a heat wire, and these thermal sensors are arranged in a fluctuating flow generated by the Karman vortex generated from the vortex generator 2 and, for example, when heated with a constant current, an alternating heat dissipation is caused. When the resistance is changed, the vortex can be detected as a voltage change. Since the thermal sensor has a heat capacity and a heat radiation resistance, it becomes a first-order lag system with respect to the fluid flow fluctuation, and the output is large at a small flow rate and small at a large flow rate where the frequency of the vortex signal is high. When the small flow sensitivity becomes high, the vortex contained in the flow is also detected by the small flow, so an accurate eddy signal can be obtained by performing band pass of a predetermined width according to the flow rate with a tracking filter, etc. A thermal sensor output vortex signal 6 is output from the converter 3.
【００１０】また、渦発生体２には、流れＱにより生ず
るカルマン渦に基づく揚力が発生し、また、渦信号体２
の両側面には差圧が発生する。これらの渦信号は、流量
の２乗と測定流体の密度に比例する量であり、渦発生体
２内に埋設されたひずみゲージ等の力センサ（図示せ
ず）や渦発生体２の側面に埋設された圧力センサ（図示
せず）により電圧信号に変換され、流速２乗センサ変換
器４により流量に比例した周波数で流量の２乗に比例し
た振幅の２乗センサ出力渦信号７が出力される。Further, a lift force based on the Karman vortex generated by the flow Q is generated in the vortex generator 2, and the vortex signal body 2 is also generated.
A differential pressure is generated on both sides of the. These vortex signals are quantities proportional to the square of the flow rate and the density of the fluid to be measured, and the force sensor (not shown) such as a strain gauge embedded in the vortex generator 2 or the side surface of the vortex generator 2 can be used. It is converted into a voltage signal by an embedded pressure sensor (not shown), and the flow velocity square sensor converter 4 outputs a square sensor output vortex signal 7 having a frequency proportional to the flow rate and an amplitude proportional to the square of the flow rate. It
【００１１】周波数切換変換器５は、前記熱センサ出力
渦信号６と２乗センサ出力渦信号７を入力整形し、熱セ
ンサ出力渦信号６に対応した流量パルスと２乗センサ出
力渦信号７に対応した流量パルスを連続して出力する。
このとき、熱センサ出力渦信号６と２乗センサ出力渦信
号７との切換は、例えば、流量が増大方向の場合は、熱
センサ渦信号６をアナログ電圧に変換し所定流量、すな
わち所定周波数の流量パルスに相当する基準電圧と比較
し、この比較値に基づいて、熱センサ出力渦信号６を２
乗センサ出力渦信号７に切換える。一方、流量が減少方
向の場合は、２乗センサ出力渦信号７をアナログ電圧に
変換し所定流量、すなわち所定周波数の流量パルスに相
当する基準電圧と比較し、この比較値に基づいて２乗セ
ンサ信号を熱センサ信号に切換える。この切換えは流量
パルスの単位時間当りの変化割合から何れかの基準電圧
を出力し、同時に他の変換器の基準電圧を禁止すればよ
い。The frequency switching converter 5 inputs and shapes the thermal sensor output vortex signal 6 and the square sensor output vortex signal 7 into a flow rate pulse and a square sensor output vortex signal 7 corresponding to the thermal sensor output vortex signal 6. Corresponding flow rate pulse is output continuously.
At this time, the switching between the thermal sensor output vortex signal 6 and the square sensor output vortex signal 7 is performed by converting the thermal sensor vortex signal 6 into an analog voltage when the flow rate increases, for example. The thermal sensor output vortex signal 6 is compared with the reference voltage corresponding to the flow rate pulse, and based on this comparison value
Switch to the output sensor output vortex signal 7. On the other hand, when the flow rate is in the decreasing direction, the square sensor output vortex signal 7 is converted into an analog voltage and compared with a reference voltage corresponding to a predetermined flow rate, that is, a flow rate pulse of a predetermined frequency, and based on this comparison value, the square sensor Switch signal to thermal sensor signal. This switching may be performed by outputting one of the reference voltages based on the rate of change of the flow rate pulse per unit time and at the same time prohibiting the reference voltage of another converter.
【００１２】上述の本発明の渦流量計によると、密度ρ
＝１１ｋｇ／ｍ3の測定流体では、以下、表１に示すよ
うな試験結果が得られた。According to the vortex flowmeter of the present invention described above, the density ρ
With the measured fluid of 11 kg / m 3, the test results shown in Table 1 below were obtained.
【００１３】[0013]
【表１】 [Table 1]
【００１４】以上の結果、最大流量に対する最小流量の
比率ｎは小形渦流量計では５倍以上、大形渦流量計では
２倍以上と流量範囲は格段に改善する。As a result of the above, the ratio n of the minimum flow rate to the maximum flow rate is 5 times or more in the small vortex flowmeter and 2 times or more in the large vortex flowmeter, and the flow range is remarkably improved.
【００１５】[0015]
【効果】以上の説明から明らかなように、本発明による
と以下のような効果がある。 （１）流量範囲が広くなる。特に小口径の場合は単独の
渦センサの場合に比べ５倍以上となる。特に流体密度が
小さい場合に効果が大きい。 （２）２乗センサの信号の小さい小流量域では出力が遮
断されるので耐振性が改善されミスパルスがなく信調性
の高い渦流量計とすることができる。As is apparent from the above description, the present invention has the following effects. (1) The flow rate range is widened. Especially in the case of a small diameter, it is 5 times or more as compared with the case of a single vortex sensor. The effect is particularly great when the fluid density is small. (2) Since the output is cut off in the small flow rate region where the signal of the square sensor is small, the vibration resistance is improved, and there is no miss pulse, so that the vortex flowmeter can be made highly reliable.
【図１】 本発明における渦流量計を説明するための一
実施例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment for explaining a vortex flowmeter according to the present invention.
１…流管、２…渦発生体、３…熱センサ変換器、４…流
速２乗センサ変換器、５…周波数切換変換器、６…熱セ
ンサ出力渦信号、７…２乗センサ出力渦信号、８，９…
配管。1 ... Flow tube, 2 ... Vortex generator, 3 ... Thermal sensor converter, 4 ... Flow velocity square sensor converter, 5 ... Frequency switching converter, 6 ... Thermal sensor output vortex signal, 7 ... Square sensor output vortex signal , 8, 9 ...
Piping.
Claims (3)
された渦発生体と、該渦発生体から発生するカルマン渦
に基づく放熱による抵抗変化から検知する熱センサと、
カルマン渦による流量の２乗に比例した信号として検知
する２乗センサと、前記熱センサおよび２乗センサから
出力する渦信号を低周波域では前記熱センサから出力
し、所定周波数以上の高周波域では前記２乗センサから
出力するように切換える信号出力切換手段を有すること
を特徴とする渦流量計。1. A flow tube, a vortex generator disposed in the flow tube so as to face the flow, and a thermal sensor for detecting from a resistance change due to heat radiation based on a Karman vortex generated from the vortex generator.
A squaring sensor that detects a signal proportional to the square of the flow rate of the Karman vortex, and a vortex signal output from the thermal sensor and the squaring sensor are output from the thermal sensor in a low frequency range, and in a high frequency range of a predetermined frequency or higher. A vortex flowmeter, comprising signal output switching means for switching to output from the square sensor.
に作用する揚力の変化として検知することを特徴とする
請求項１記載の渦流量計。2. The vortex flowmeter according to claim 1, wherein the square sensor detects as a change in lift acting on the vortex generator by Karman vortex.
圧力の変化として検知することを特徴とする請求項１記
載の渦流量計。3. The vortex flowmeter according to claim 1, wherein the square sensor detects as a change in pressure generated by a Karman vortex.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4302992A JPH06129885A (en) | 1992-10-15 | 1992-10-15 | Vortex flow meter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4302992A JPH06129885A (en) | 1992-10-15 | 1992-10-15 | Vortex flow meter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06129885A true JPH06129885A (en) | 1994-05-13 |
Family
ID=17915633
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4302992A Pending JPH06129885A (en) | 1992-10-15 | 1992-10-15 | Vortex flow meter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06129885A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103267545A (en) * | 2013-05-17 | 2013-08-28 | 杭州冠一流体技术有限公司 | Procession vortex flow meter |
-
1992
- 1992-10-15 JP JP4302992A patent/JPH06129885A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103267545A (en) * | 2013-05-17 | 2013-08-28 | 杭州冠一流体技术有限公司 | Procession vortex flow meter |
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