JPH07151570A - Vortex flow meter - Google Patents
Vortex flow meterInfo
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- JPH07151570A JPH07151570A JP5299404A JP29940493A JPH07151570A JP H07151570 A JPH07151570 A JP H07151570A JP 5299404 A JP5299404 A JP 5299404A JP 29940493 A JP29940493 A JP 29940493A JP H07151570 A JPH07151570 A JP H07151570A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、耐震特性が良好で、小
型、低コストで、低流速まで精度良く正確な流速流量測
定が可能な渦流量計に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vortex flowmeter having excellent seismic resistance, small size, low cost, and accurate and accurate flow velocity flow measurement even at low flow velocity.
【0002】[0002]
【従来の技術】図8は、従来より一般に使用されている
従来例の構成説明図で、例えば、特開昭61−2925
21号(特願昭60−134895号)に示されてい
る。図9は管路11の長手方向より見た断面説明図であ
る。11は測定流体が流れる管路、12は管路11に直
角に挿入された柱状の渦発生体である。13,14は、
管路11に設けられた内部空所である。15,16は、
内部空所13,14にそれぞれ設けられ、内部空所1
3,14を測定室131,132,141,142に分
けるダイアフラムである。17,18は、管路11と渦
発生体12とにわたって設けられ、一端は渦発生体12
において管路11内に連通し、他端は管路11において
測定室131,141にそれぞれ連通する導圧孔であ
る。21,22は、それぞれ測定室132,142に面
して管路11に設けられた絶縁体である。23,24
は、絶縁体21,22の表面に設けられ、それぞれダイ
アフラム15,16と静電容量電極25,26を構成す
る電極である。27は、管路11に設けられ、一端が測
定室132に連通し、他端が測定室142に連通する連
通孔である。28は、測定室132,142と連通孔2
7とに封入された封入液である。この場合は、シリコン
オイルが使用されている。以上の構成において、測定流
体が管路11の中を流れると、渦発生体12によりカル
マン渦列が発生する。このカルマン渦列による圧力変動
は、導圧孔17,18を介して測定室141,142に
伝達され、ダイアフラム15,16が変動する。この変
動周波数を圧力センサである静電容量電極25,26に
より検出することにより測定流体の流速流量が測定でき
る。而して、連通孔27により、測定室132と測定室
142とが連通されているため、外乱振動ノイズが打ち
消される。2. Description of the Related Art FIG. 8 is a structural explanatory view of a conventional example which has been generally used, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 61-2925.
No. 21 (Japanese Patent Application No. 60-134895). FIG. 9 is a cross-sectional explanatory view as seen from the longitudinal direction of the conduit 11. Reference numeral 11 is a pipe through which the measurement fluid flows, and 12 is a columnar vortex generator inserted in the pipe 11 at a right angle. 13, 14 are
It is an internal void provided in the pipeline 11. 15 and 16 are
Internal voids 1 and 2 are provided in the internal voids 13 and 14, respectively.
It is a diaphragm which divides 3 and 14 into measurement chambers 131, 132, 141 and 142. 17, 18 are provided across the pipe line 11 and the vortex generator 12, and one end thereof has the vortex generator 12
Is a pressure guiding hole that communicates with the inside of the conduit 11 and the other end communicates with the measurement chambers 131 and 141 in the conduit 11. Reference numerals 21 and 22 are insulators provided in the conduit 11 facing the measurement chambers 132 and 142, respectively. 23, 24
Are electrodes that are provided on the surfaces of the insulators 21 and 22 and configure the diaphragms 15 and 16 and the capacitance electrodes 25 and 26, respectively. Reference numeral 27 is a communication hole that is provided in the conduit 11 and has one end communicating with the measurement chamber 132 and the other end communicating with the measurement chamber 142. 28 is a communication hole 2 with the measurement chambers 132 and 142.
It is the enclosed liquid enclosed in 7 and 7. In this case, silicone oil is used. In the above configuration, when the measurement fluid flows in the pipe line 11, the Karman vortex streets are generated by the vortex generator 12. The pressure fluctuation due to the Karman vortex train is transmitted to the measurement chambers 141 and 142 via the pressure guiding holes 17 and 18, and the diaphragms 15 and 16 fluctuate. The flow velocity and flow rate of the measurement fluid can be measured by detecting the fluctuation frequency by the capacitance electrodes 25 and 26 which are pressure sensors. Since the measurement chamber 132 and the measurement chamber 142 are communicated with each other through the communication hole 27, the disturbance vibration noise is canceled.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】一般に、圧力センサ単
体では外部からの機械振動が加えられた場合に、その振
動成分が圧力センサ出力信号に重畳して、S/N比を低
下させ、低流速域まで測定することができない。これを
改良するために、この従来例では、圧力センサである静
電容量電極を2個使用して(静電容量電極25,2
6)、外乱振動ノイズ成分のみを相殺する構造を採用し
ている。しかしながら、この様な装置においては、構造
が複雑となり、小型化、低コスト化に限界がある。即
ち、従来の圧力センサでは、検出感度が低いため、ダイ
アフラムの直径を大きくしなければならず、ダイアフラ
ムの質量が大きくなり、外乱振動ノイズに対して感度が
大となり、この外乱振動を打ち消す構成が必要不可欠と
なる。従って、構造が複雑となり、小型化、低コスト化
が困難になる。本発明は、この問題点を解決するもので
ある。本発明の目的は、耐震特性が良好で、小型、低コ
ストで、低流速まで精度良く正確な流速流量測定が可能
な渦流量計を提供するにある。Generally, when a mechanical vibration from the outside is applied to the pressure sensor alone, its vibration component is superimposed on the output signal of the pressure sensor to reduce the S / N ratio, resulting in a low flow velocity. It is impossible to measure up to the range. In order to improve this, in this conventional example, two capacitance electrodes which are pressure sensors are used (capacitance electrodes 25, 2
6) The structure that cancels only the disturbance vibration noise component is adopted. However, in such a device, the structure becomes complicated, and there is a limit to downsizing and cost reduction. That is, in the conventional pressure sensor, since the detection sensitivity is low, the diameter of the diaphragm must be increased, the mass of the diaphragm is increased, the sensitivity to the disturbance vibration noise is high, and the structure for canceling the disturbance vibration is required. It becomes indispensable. Therefore, the structure becomes complicated, and it becomes difficult to reduce the size and cost. The present invention solves this problem. An object of the present invention is to provide a vortex flowmeter which has good seismic resistance, is small in size, low in cost, and capable of accurately measuring flow velocity and flow rate even at low flow velocity.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、渦発生体により周期的に発生するカルマ
ン渦列の渦周波数を検出して流速流量を測定する渦流量
計において、測定流路に垂直に設けられた柱状の渦発生
体と、該渦発生体或いは該渦発生体の下流に前記カルマ
ン渦列の渦周波数が検出されるように平面が前記測定流
路の流れ方向に平行に設けられたダイアフラムと、該ダ
イアフラムに設けられた剪断型半導体歪ゲージとを具備
したことを特徴とする渦流量計を構成したものである。In order to achieve this object, the present invention provides a vortex flowmeter for detecting a vortex frequency of a Karman vortex train periodically generated by a vortex generator to measure a flow velocity flow rate, A column-shaped vortex generator provided perpendicularly to the measurement flow channel, and a plane in which the vortex generator or a vortex frequency of the Karman vortex train downstream of the vortex generator has a plane in the flow direction of the measurement flow channel. And a shearing type semiconductor strain gauge provided on the diaphragm, and a vortex flowmeter.
【0005】[0005]
【作用】以上の構成において、測定流体が管路の中を流
れると、渦発生体によりカルマン渦列が発生する。この
カルマン渦列による圧力変動はダイアフラムに伝達さ
れ、ダイアフラムに設けられた剪断型半導体歪ゲージに
より、渦発生周波数が検出され、測定流体の流速流量が
測定できる。以下、実施例に基づき詳細に説明する。In the above structure, when the measurement fluid flows in the pipe, the Karman vortex streets are generated by the vortex generator. The pressure fluctuation due to the Karman vortex street is transmitted to the diaphragm, and the vortex generation frequency is detected by the shear type semiconductor strain gauge provided on the diaphragm, and the flow velocity flow rate of the measurement fluid can be measured. Hereinafter, detailed description will be given based on examples.
【0006】[0006]
【実施例】図1は本発明の一実施例の要部構成説明図、
図2は図1のA−A断面図である。図において、41は
測定流体が流れる管路、42は管路41に直角に挿入さ
れた柱状の渦発生体である。43,44は、渦発生体4
1内にそれぞれ設けられた内部空所である。45は、渦
発生体41に設けられ、内部空所43と管路41内の測
定流体とを連通する2個の圧力導入口である。46は、
渦発生体41に設けられ、内部空所43,44を、空所
431,432,441,442に分けるプリント基板
である。47は、プリント基板に設けられた圧力孔であ
る。48は、プリント基板の圧力孔47の周囲に設けら
れ、内部空所43を測定室481,482に分けるダイ
アフラムである。49は、ダイアフラム48に設けられ
た剪断型半導体歪ゲージである。51は、プリント基板
46に設けられた増幅器である。52は、増幅器51よ
り引き出されたリードである。図3にプリント基板46
上の回路を示す。外部からの電源±VCCで動作し、等価
的にブリッジ回路で表されている剪断型半導体歪ゲージ
49の出力は、差動増幅器51によって増幅され,リー
ド52より外部に出力される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is an explanatory view of the essential structure of an embodiment of the present invention,
2 is a sectional view taken along line AA of FIG. In the figure, 41 is a pipe through which the measurement fluid flows, and 42 is a column-shaped vortex generator inserted at a right angle to the pipe 41. 43 and 44 are vortex generators 4
It is an internal void provided in each of the inside 1. Reference numeral 45 denotes two pressure introduction ports provided in the vortex generator 41 and communicating the internal space 43 with the measurement fluid in the pipe 41. 46 is
The printed circuit board is provided on the vortex generator 41 and divides the internal cavities 43, 44 into cavities 431, 432, 441, 442. Reference numeral 47 is a pressure hole provided on the printed circuit board. Reference numeral 48 is a diaphragm that is provided around the pressure hole 47 of the printed circuit board and divides the internal space 43 into measurement chambers 481 and 482. Reference numeral 49 is a shear type semiconductor strain gauge provided on the diaphragm 48. Reference numeral 51 is an amplifier provided on the printed circuit board 46. 52 is a lead extracted from the amplifier 51. The printed circuit board 46 shown in FIG.
The circuit above is shown. The output of the shear type semiconductor strain gauge 49 which is operated by an external power source ± V CC and is equivalently represented by a bridge circuit is amplified by the differential amplifier 51 and output from the lead 52 to the outside.
【0007】以上の構成において、測定流体が管路41
の中を流れると、渦発生体42によりカルマン渦列が発
生する。このカルマン渦列による圧力変動はダイアフラ
ム48に伝達され、ダイアフラム48に設けられた剪断
型半導体歪ゲージ49により、渦発生周波数が検出さ
れ、測定流体の流速流量が測定できる。しかして、剪断
型半導体歪ゲージ49を使用したので、検出感度が大き
いため、ダイアフラムの直径を小さくすることができ
る。従って、ダイアフラムの質量を小さくでき、外乱振
動ノイズに対して感度が低いものが得られる。この結
果,外乱振動を打ち消す構成が不要となり、構造が簡単
になり、小型化、低コスト化が容易になる。ここで、
「剪断型半導体歪ゲージ」は米国特許3213681号
「剪断形ゲージ圧力測定素子」或いは、特許出願公表昭
57−500491号「シリコン圧力センサ」等に示さ
れている。In the above structure, the fluid to be measured is the conduit 41.
When it flows through the inside, a Karman vortex street is generated by the vortex generator 42. The pressure fluctuation due to the Karman vortex street is transmitted to the diaphragm 48, and the vortex generation frequency is detected by the shear type semiconductor strain gauge 49 provided on the diaphragm 48, and the flow velocity and flow rate of the measurement fluid can be measured. Since the shear type semiconductor strain gauge 49 is used, the detection sensitivity is high and the diameter of the diaphragm can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the mass of the diaphragm, and to obtain a diaphragm with low sensitivity to disturbance vibration noise. As a result, a structure for canceling the disturbance vibration is unnecessary, the structure is simplified, and the size and cost can be easily reduced. here,
The "shear type semiconductor strain gauge" is shown in U.S. Pat. No. 3,213,681 "Shear type gauge pressure measuring element" or Japanese Patent Application Publication No. 57-500491 "Silicon pressure sensor".
【0008】本発明の効果を証明する実験結果を示す。
図4は、剪断型半導体歪ゲージの圧力感度と、外乱機械
振動に対する加速度感度を示したものである。低流速域
では、圧力感度が低下するものの、加速度感度に比べて
大きく、十分なS/N比が確保されている。したがっ
て、圧力センサに剪断型半導体歪ゲージ49を採用した
ことにより、2個でなく単体の圧力センサでも、十分な
外乱機械振動に対する耐震特性が得られるので、構成が
簡潔にでき、小型化、低コスト化が図れる渦流量計が得
られる。図5は、風速1〜25[m/s]の範囲のレイ
ノルズ数Reとストローハル数Stの関係の測定結果で
ある。ストローハル数Stの値が、レイノルズ数Reに
よって変化する割合が小さいので、精度の高い渦流量計
が得られる。図6は、本発明の他の実施例の要部構成説
明図である。本実施例においては、渦発生体61の下流
に、プリント基板62に設けられたダイアフラム63に
剪断型半導体歪ゲージ64が設けられたものである。剪
断型半導体歪ゲージ64等の保護が必要でない測定流体
に対して、構成が簡単な渦流量計が得られる。図7は、
本発明の他の実施例の要部構成説明図である。本実施例
においては、2体型の渦発生体71を使用したもので、
より安定した渦信号が確保出来る渦流量計が得られる。Experimental results for demonstrating the effect of the present invention will be shown.
FIG. 4 shows pressure sensitivity of the shear type semiconductor strain gauge and acceleration sensitivity to disturbance mechanical vibration. In the low flow velocity region, although the pressure sensitivity is reduced, it is larger than the acceleration sensitivity and a sufficient S / N ratio is secured. Therefore, by adopting the shear type semiconductor strain gauge 49 for the pressure sensor, sufficient seismic resistance against disturbance mechanical vibration can be obtained with not only two pressure sensors but also a single pressure sensor, so that the configuration can be simplified, downsized, and reduced in size. A vortex flowmeter that can be cost-effective is obtained. FIG. 5 is a measurement result of the relationship between the Reynolds number Re and the Strouhal number St in the range of wind speeds 1 to 25 [m / s]. Since the rate of the Strouhal number St changing with the Reynolds number Re is small, a highly accurate vortex flowmeter can be obtained. FIG. 6 is an explanatory diagram of a main part configuration of another embodiment of the present invention. In this embodiment, a shear type semiconductor strain gauge 64 is provided on a diaphragm 63 provided on a printed circuit board 62 downstream of the vortex generator 61. A vortex flowmeter having a simple structure can be obtained for a measurement fluid such as the shear type semiconductor strain gauge 64 which does not require protection. Figure 7
It is a principal part composition explanatory view of other examples of the present invention. In this embodiment, a two-body type vortex generator 71 is used,
A vortex flowmeter that can secure a more stable vortex signal can be obtained.
【0009】[0009]
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、渦発生
体により周期的に発生するカルマン渦列の渦周波数を検
出して流速流量を測定する渦流量計において、測定流路
に垂直に設けられた柱状の渦発生体と、該渦発生体或い
は該渦発生体の下流に前記カルマン渦列の渦周波数が検
出されるように平面が前記測定流路の流れ方向に平行に
設けられたダイアフラムと、該ダイアフラムに設けられ
た剪断型半導体歪ゲージとを具備したことを特徴とする
渦流量計を構成した。As described above, according to the present invention, in the vortex flowmeter for measuring the flow velocity flow rate by detecting the vortex frequency of the Karman vortex train which is periodically generated by the vortex generator, the vortex flow meter is arranged perpendicular to the measurement flow path. A columnar vortex generator provided, and a plane provided parallel to the flow direction of the measurement flow passage so that the vortex frequency of the Karman vortex train is detected downstream of the vortex generator or the vortex generator. A vortex flowmeter comprising a diaphragm and a shear type semiconductor strain gauge provided on the diaphragm was constructed.
【0010】この結果、剪断型半導体歪ゲージを使用し
たので、検出感度が大きいため、ダイアフラムの直径を
小さくすることができる。従って、ダイアフラムの質量
を小さくでき、外乱振動ノイズに対して感度が低いもの
が得られる。即ち、外乱振動を打ち消す構成が不要とな
り、構造が簡単になり、小型化、低コスト化が容易にな
る。As a result, since the shear type semiconductor strain gauge is used, the detection sensitivity is high, so that the diameter of the diaphragm can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the mass of the diaphragm, and to obtain a diaphragm with low sensitivity to disturbance vibration noise. That is, the structure for canceling the disturbance vibration is not required, the structure is simplified, and the downsizing and the cost reduction are facilitated.
【0011】従って、本発明によれば、耐震特性が良好
で、小型、低コストで、低流速まで精度良く正確な流速
流量測定が可能な渦流量計を実現することが出来る。Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a vortex flowmeter which has excellent seismic resistance, is small in size and low in cost, and can accurately measure flow velocity and flow rate even at low flow velocity.
【図1】本発明の一実施例の要部構成説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a main part configuration of an embodiment of the present invention.
【図2】図1のA−A断面説明図である。2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
【図3】図1の回路図の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of the circuit diagram of FIG. 1.
【図4】図1の動作説明図である。FIG. 4 is an operation explanatory diagram of FIG. 1.
【図5】図1の動作説明図である。5 is an operation explanatory diagram of FIG. 1. FIG.
【図6】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a main part configuration of another embodiment of the present invention.
【図7】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a main part configuration of another embodiment of the present invention.
【図8】従来より一般に使用されている従来例の構成説
明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of a configuration of a conventional example that is generally used in the past.
【図9】図8の管路11の長手方向より見た断面説明図
である。9 is a cross-sectional explanatory view seen from the longitudinal direction of the conduit 11 in FIG.
41…管路 42…渦発生体 43…内部空所 431…空所 432…空所 44…内部空所 441…空所 442…空所 45…圧力導入口 46…プリント基板 47…圧力孔 48…ダイアフラム 481…測定室 482…測定室 49…剪断型半導体歪ゲージ 51…増幅器 52…リード 61…渦発生体 62…プリント基板 63…ダイアフラム 64…剪断型半導体歪ゲージ 71…2体型の渦発生体 41 ... Pipeline 42 ... Vortex Generator 43 ... Internal Vacancy 431 ... Vacancy 432 ... Vacancy 44 ... Internal Vacancy 441 ... Vacancy 442 ... Vacancy 45 ... Pressure Inlet 46 ... Printed Circuit Board 47 ... Pressure Hole 48 ... Diaphragm 481 ... Measuring chamber 482 ... Measuring chamber 49 ... Shear type semiconductor strain gauge 51 ... Amplifier 52 ... Lead 61 ... Vortex generator 62 ... Printed circuit board 63 ... Diaphragm 64 ... Shear type semiconductor strain gauge 71 ... Two-body type vortex generator
Claims (1)
渦列の渦周波数を検出して流速流量を測定する渦流量計
において、 測定流路に垂直に設けられた柱状の渦発生体と、 該渦発生体或いは該渦発生体の下流に前記カルマン渦列
の渦周波数が検出されるように平面が前記測定流路の流
れ方向に平行に設けられたダイアフラムと、 該ダイアフラムに設けられた剪断型半導体歪ゲージとを
具備したことを特徴とする渦流量計。1. A vortex flowmeter for detecting a vortex frequency of a Karman vortex street generated periodically by a vortex generator to measure a flow velocity and flow rate, and a columnar vortex generator provided perpendicular to a measurement flow path, A diaphragm provided with a plane parallel to the flow direction of the measurement flow path so that the vortex frequency of the Karman vortex street is detected downstream of the vortex generator or the vortex generator, and a shear provided on the diaphragm. Vortex flowmeter, comprising: a semiconductor strain gauge.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29940493A JP3209303B2 (en) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | Vortex flow meter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29940493A JP3209303B2 (en) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | Vortex flow meter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07151570A true JPH07151570A (en) | 1995-06-16 |
JP3209303B2 JP3209303B2 (en) | 2001-09-17 |
Family
ID=17872126
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29940493A Expired - Fee Related JP3209303B2 (en) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | Vortex flow meter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3209303B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1434034A1 (en) * | 2002-12-24 | 2004-06-30 | Grundfos a/s | Flow sensor |
-
1993
- 1993-11-30 JP JP29940493A patent/JP3209303B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1434034A1 (en) * | 2002-12-24 | 2004-06-30 | Grundfos a/s | Flow sensor |
JP2004205519A (en) * | 2002-12-24 | 2004-07-22 | Grundfos As | Flow sensor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3209303B2 (en) | 2001-09-17 |
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