JPS5826346Y2 - カルマン渦流量計又は流速計 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は熱線を用いてカルマン渦を検出する流量計又は
流速計に関し、特に低流量域に釦ける出力特性を改良し
た装置に関する。

カルマン渦流量計は、流体中におかれた柱状物体によっ
て発生するカルマン渦の発生周波数が、流体の流量（流
速）に比例することを利用したものであり、例えば渦発
生個所に設けた熱線（電熱線）の抵抗変化をブリッジ回
路で検出することによって渦の周波数を検出するように
構成されている。

しかし、上記のように熱線に一定電流を流し、渦による
抵抗変化を検出する方式（以下、定電流方式と記す）に
ふ・いては、高流速、大流量の範囲では周波数応答性が
低下して感度が著しく低下し、かつ低周波のゆらぎが相
対的に大きくなる等の欠点があシ、高精度で高範囲の測
定をすることが困難であった。

上記の欠点を解決するため定温度方式が提案されている
。

この定温度方式は、例えば第１図に示すごとく、熱線Ｒ
ｊを含んだブリッジ回路１の出力を増幅器２で増幅した
後、帰還抵抗Ｒｆを介してブリッジ回路１に負帰還し、
熱線Ｒｔが常に一定温度になるように制御するものであ
る。

上記のごとき定温度方式においては、低周波のゆらぎが
遮断され、高流速、大流量の範囲筐で正確に測定するこ
とが出来る。

しかし、従来の定温度方式においては、ブリッジ回路１
の出力を増幅してその１１負帰還させているので、低流
速でカルマン渦の発生周波数が低く、熱線自身の応答性
で十分追従出来る範囲では、負帰還のためにかえって出
力電圧の振幅が著しく減衰するという欠点がある。

な督第１図において、３はカウンタ、４は電源である。

第２図は定温度方式の特性の一例図であり、渦周波数の
低い範囲（低流速範囲）で出力電圧が低下していること
が判る（ここで出力電圧は増幅器２の出力電圧の最大と
最小の差の値を示す。

）また第３図イは前記の定電流方式の出力波形図、口は
上記の定温度方式の出力波形図である。

第３図から判るように、定電流方式では大流量の範囲で
出力が低下し、また定温度方式では小流量の範囲で振幅
が減少する。

本考案は上記のごとき従来方式の欠点をなくし小流量か
ら大流量１で正確に測定することの出来るカルマン渦流
量計（又は流速計）を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため本考案においては、ブリッジ
回路の出力を直流成分と交流成分とに分け、熱線自身の
応答性のみで十分追従可能な低周波域（小流量域）では
上記直流成分及び交流成分のうち交流成分の負帰還を遮
断することにより１小流量域の出力特性を改善したもの
である。

以下図面に基づいて本考案を詳細に説明する。

第４図は本考案の一実施例図である。

第４図において、熱線Ｒ５及び抵抗Ｒ１〜Ｒ３はブリッ
ジ回路５を構成し、演算増幅器ＯＰ１及び抵抗Ｒ４〜Ｒ
７は差動増幅回路６を構成し、コンデンサＣ１及ヒ抵抗
Ｒ８，Ｒ９はローパスフィルタ１を構成し、コンデンサ
Ｃ２及び抵抗Ｒ１ｏ、Ｒ１１はバイパスフィルタ８を構
成し、またトランジスタＱ１及び抵抗Ｒ１２ｐＲ１３は
電流制御回路９を構成している。

また１０は信号の出力端子である。

ブリッジ回路５の出力は差動増幅回路６で増幅されたの
ち、ローパスフィルタ７とバイパスフィルタ８とに送ら
れる。

バイパスフィルタ８のカットオフ周波数は、熱線自身の
応答性で十分追従出来る周波数範囲の上限の値に定めら
れており、上記の周波数範囲の交流分を遮断又は減衰さ
せる。

またローパスフィルタＩのカットオフ周波数は、バイパ
スフィルタ８のカットオフ周波数よう十分低い値に設定
されており、はとんど直流成分のみを出力する。

例エバローパスフィルタ７の出力は第５図イ。

バイパスフィルタ８の出力は第５図口に示すごとき特性
となる（ここで出力電圧は差動増幅器６の出力電圧の最
大と最小の差の値を示す。

）。次にローパスフィルタＴの出力とバイパスフィルタ
８の出力とは共に電流制御回路９に与えられ電流制御回
路９は入力信号に対応した電流をブリッジ回路５へ送る
。

上記のごとく第４図の回路においては、ブリッジ回路５
の出力を増幅した信号の交流成分の所定周波数以上の成
分と直流成分との和の信号に比例した電流がブリッジ回
路５に帰還される。

そのため直流成分によって平均温度が一定になるように
帰還され、また交流成分は低周波域での帰還量が低下す
る。

したがって出力端子１０から出力される信号の特性は、
第６図の実線りで示すごとく、低周波域（小流量域）ｌ
で減衰のない優れた特性となる。

な督第６図において、破線Ｅは従来の定温度方式の特性
、一点鎖線Ｆは第４図で直流成分だけを帰還させた場合
（バイパスフィルタ８を削除した場合、この場合はほぼ
定電流方式に等しい）の特性を示す（ここでり、Ｅ、Ｆ
はブリッジの出力端に発生する最大と最小の電圧の差と
渦周波数との関係を示したもの）。

なお出力端子１０の信号は、流速又は流量に比例した周
波数の信号であるから、カウンタ等を用いてその周波数
を計測すれば、流速又は流量を検出することが出来る。

以上説明したごとく本考案によれば、ブリッジ回路の出
力の直流成分及び交流成分のうち交流成分の低周波域を
遮断して帰還させることにより、従来の低温度方式の欠
点であった小流量、低流速域での信号の減衰をなくシ、
小流量から大流量１での広い範囲で安定な出力を得るこ
とが出来るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の一例図、第２図は従来装置の出力特
性図、第３図は従来装置の出力波形図、第４図は本考案
の一実施例図、第５図はローパスフィルタ及びバイパス
フィルタの出力特性図、第６図は出力特性図である。 符号の説明、１・・・・・・ブリッジ回路、２・・・・
・・増幅器、３・・・・・・カウンタ、４・・・・・・
電源、５・・・・・・ブリッジ回路、６・・・・・・差
動増幅回路、Ｉ・・・・・・ローパスフィルタ、８・・
・・・・バイパスフィルタ、９・・・・・・電流制御回
路、１０・・・・・・出力端子。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）柱状物体に設けた貫通孔内の加熱体の冷却を利用
   した流体変位感応素子でカルマン渦の生成数を検出し、
   かつ該検出出力を加熱体の温度が一定となるように帰還
   するカルマン渦流量計又は流速計において、カルマン渦
   の発生周波数が低下したとき上記帰還量の交流成分を低
   下させる手段を備えたことを特徴とするカルマン渦流量
   計又は流速計。
2. （２）流体感応素子で検出された検出出力を増幅する第
   １の手段と、該第１の手段の出力の直流成分を出力する
   第２の手段と、上記第１の手段の出力の交流成分のうち
   低周波成分を減衰させた出力を送出する第３の手段と、
   上記第２の手段の出力と第３の手段の出力との和に対応
   して帰還量を制御する第４の手段とを備え、直流成分は
   加熱体の平均温度が一定になるように常時帰還させ、交
   流成分の帰還量は低周波域で減衰させることを特徴とす
   る実用新案登録請求の範囲第１項記載のカルマン渦流量
   計又は流速計。