JPS5850419A - 流量および流量変化率検出装置 - Google Patents

流量および流量変化率検出装置

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JPS5850419A
JPS5850419A JP14788581A JP14788581A JPS5850419A JP S5850419 A JPS5850419 A JP S5850419A JP 14788581 A JP14788581 A JP 14788581A JP 14788581 A JP14788581 A JP 14788581A JP S5850419 A JPS5850419 A JP S5850419A
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orifice
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movable
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JP14788581A
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Yoshito Tanaka
義人 田中
Takeshi Ichiyanagi
健 一柳
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/20Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
    • G01F1/22Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow by variable-area meters, e.g. rotameters
    • G01F1/24Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow by variable-area meters, e.g. rotameters with magnetic or electric coupling to the indicating device

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は面積流量計に係シ、特に管内を流れる流体の流
量と流量変化率を検出するのに好適な流量および流を変
化率検出装置に関するものでおる。
従来の面a流量計としては、流体が通過する管の内部に
移動体を設け、この移動体の変位を電気的な手段によっ
て検出するものが一般的に用いられている。
上記のような従来の流量計は単に管内を流動する流体の
流量のみを検知するだめのものである。
このような構造の流量計を油圧サーボ系に適用してフィ
ードバック制御用の検出手段として用いる場合には、流
量フィードバックのみしか行えず、また流量の変化率を
計測する方法がないため、それをフィードバックして制
御性能を向上させることができなかった。もしくは、t
fr、量の変化速度に相当する他の物理量を計測し、フ
ィードバックする方法があるが、検出装置が2個になシ
、装置が複雑になると共に、応答性、安全比、4度等の
面で種々の問題が生じ、計測の信頼性が損なわれる欠点
があった。
本発明は、上述の事柄にもとづいてなされたもので、サ
ーボ系のフィードバック制御等に適用した場合に、−個
の検出装置で流体の流量及び流量変化率を精度よく検出
できる信順性の高い流体の流量および流量変化率検出装
置を提供することを目的とするものである。
本発明は上記の目的を達成するために、流体が流動する
管内に設けられた固定オリフィスと、この固定オリフィ
スとともに絞シを形成し、流体の流量に応じて絞りの前
後に生じる差圧によって前記管の内部を移動するl:i
T励オリフィスとを備えた面積流量針において、前記可
動オリフィス本体を強磁性体の磁石にし、可動オリフィ
ス本体の先端は非磁性体のオリフィスによって形成し、
前記管の外壁上に、前記可動オリフィスの移動域に【口
って巻かれた交流励磁用の1次コイルと前記可動オリフ
ィスの移動変位とその変化率成分とを分別し出力する演
算装置を接続し、この検知用の2次コイルから流体の流
量に比例する信号出力と流体の流量変化率に比例する信
号出力とを取出すようにしたものである。
以下本発明の実施例を図面によシ説明する。
第1図は本発明の装置の一実施例の構成を示す断面図で
必る。この図において、流量および流量変化率を計測す
る流体が通過する非磁性体のステンレス製の管1の内部
には、管軸に対称な形状の固定オリフィス2が左右一対
のロッド3Aおよび38によって支持板4Aおよび4B
に取付けられている。各支持板4A、4Bは各々流孔5
Aおよび5Bを有し、前記管1の内壁に固定されている
一方、強磁性体材料の磁石かしなp、かつ前記固定オリ
フィス2との間に絞シを形成するような形状になされた
可動オリフィス本体6Aとオリフィス6Bとからなる可
動オリフィス6が管1の内壁をガイドとしてばね7の作
用時に−W1の中心軸に沿って図中左右方向に各々移動
可能なように設けられている。また、可動オリフィス本
体6Aの先端には、可動オリフィス本体6Aと一体に動
作する非磁性体材料のオリフィス6Bが設けられておシ
、作動油中に混入する鉄粉等の付着により可動オリフィ
ス6の動作が妨げられるのを防止するようにしている。
管1の外壁面上には可動オリフィス6の移動変位を検出
するのに必要な交流励磁用の1次コイル8が設けられて
いる。この1次コイル8には交流電圧源9が接続されて
いる。一方交流励磁用の1次コイル8の左右両側には、
可動オリスイス6Aの図中右側方向および圧側方向への
移動を各々検知してこの移動量に応じた信号ならび&(
可動オリフィス6の変化率すなわち速度量に応じた信号
を出力するだめの検出用の2次コイルlOおよび11が
各々設けられている。12は検出用の2次コイル10J
?よび11からの出力を取出し、可動オリフィス6の変
位とその変化率すなわち速度成分とを分別する演算装置
である。13は取付用の7ランジである。前述した演算
装置12については後で詳細に述べる。
上述した本発明の装置の実施例においては、たとえば作
動油が管1の支持板4A、4Bの流孔5Aまたは5Bか
ら流入すると、その流量による絞9の前後の差圧に応じ
て可動オリフィス6が図中右方もしくは左方に移動する
。強磁性体の磁石からなる可動オリフィス6の移動によ
る可動オリフィス6の変位と速度とは検出用の2次コイ
ル10および11によって検出され、また演算装置12
によって可動オリフィス6の変位と速度成分とが分別さ
れる。この2つの出力信号はサーボ系の流量フィードバ
ック信号および流量変化速度のフィードバック信号とし
て用いられる他に、単独に流量および流量変化速度の計
測にも用いられる。
次に演算装置12の具体的な動作原理を′i42図、第
3図により説明する。第2図は交流励磁用の1次コイル
8、信号検出用の2次コイル10および11、可動オリ
フィス本体6A、オリフィス6Bからなる等測的な電気
回路を示す。交流電圧源9により、1次コイル8に交流
電圧を印刀口したとき、可動オリフィス6が中立位置か
らxfだけ変化した場合、検出用の2次コイル10およ
び11に生じる訪導起遣圧E11 E2は次のようにな
る。
ここに、 dはコイル径 B、は磁石からなる可動オリフィスが発生する磁束密度
、 tは可動オリフィス6の全長、 aは検知用の2次コイル10.11のコイル間の間隔。
■は1次コイル8に流れる電流、 nは2次コイル10.11の各々のコイル巻線としてい
る。
(1)、(2)式における第1項は可動オリフィス6の
速度量に対応し、第2項は可動オリフィス6の変位成分
に対応することがわかる。
第3図は、検出用の2次コイル10.11に誘起した可
動オリフィス6Aの変位と速度成分とが重畳した電圧を
各々分別すふためのブロック図を示す。この第3図にお
いて、検出用の2次コイル10および11の出力電圧E
、、E、をホロワ14.15を介して同期整流器16.
17で個々に同期値流し、七の同期後の両1d号を減算
器18で減尊し、低域濾波器19に通し、増幅器20で
増幅することによって可動オリフィス6Aの変位の直流
電圧信号を取出すことができる。
次に、検出用の2次コイルto、iiの出力信号E1と
E、とを減算器21で減算したのら、低域濾波器22に
通し、増幅器23で増幅rることによって可動オリフィ
ス6の速度を直流′11信号として取出すことができる
このように管1内の可動オリフィス6の変位および速度
を検出することによって、それぞれ管1内を通過する流
体の流量および流量速度に比例した出力を・痔るために
は固定オリフィス2および可動オリフィス6で形成され
る絞υの開口面積Sが可動オリフィス6の移動量Xに対
して適正な関数形となることが必要である。ここで流量
Q、可動オリフィス6の受圧′面遺A、移動距離X、固
定オリフィス2と可動オリフィス6との絞り部の差圧Δ
P、流量係数C1流体の密度ρとの間には次式で示され
る関係が成p立つ。
AΔP二KX           ・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・(4)(K:バネ定数) 前記の(3)式および(4)式エカ ここで、(5成中において 5(X)=βVY       ・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・(6)とすると、 となり、可動オリフィス6の変(fl−xは流量Qに比
例するものとなる。また、可動オリフィス6の速度dx
/dtは流体の流量速度dQ/dtに比例するものとな
る。ここで、可動オリフィス6の速度の大きさは(1)
式あるいは0)式に示したように磁石の(9) 磁束密度によって定まるので、可動オリスイス6人を強
磁性体の磁石にすれば、微小の速度も検出できる。した
がって、流体の微小の流量速度も検出でき、感度のよい
流量および流量変化率を検出する装置を提供することが
できる。
上述した本発明の実施例にかいてl″i、非磁性体の固
定オリフィス2および強磁性体の磁石である可動オリフ
ィス6Bからなる絞シを用い、計測される流体の流量に
よる絞りの前後の差圧に応じて変位する可動オリフィス
6の移動量から流量Wbよび可動オリフィス6の速度量
から流な変化率を検出する流量および流量変化率検出装
置を構成し、これに検出コイルに誘起する0]′動オリ
フイス6の変位と速度とを分別する演算装置12を設け
て。
1個の検出器でそれらの出力をサーボ系のフィードバッ
ク制御用等の流量値によび流量変化法、fLの値として
取出すようにしたので、従来のフォロアとポテンショメ
ータとの組合せにおけるような検出機構の不円滑な動作
による計測積度の低下を防止することができる。また、
従来の流量計にpい(10) ては、流量を微分することなく流量変化率を計測する手
段がなかつたが、本発明によれば、低流量から大流量に
いたる広範囲の流量および流量変化率を検知できるもの
である。また1個の検出装置で2種の流体量を検知でき
るので検出装置がコンパクトになる。また磁石の可動オ
リフィス6の先端部は非磁性体の絞りが可動オリフィス
6と一体に取9ついているので1作動油中に混入する鉄
粉等の付着により可動オリフィス6の動作が妨げられる
こともない。さらに、絞り開口面積と可動オリフィス移
動量との間が適正な関数形となるように固定オリフィス
2の形状が処理されているので、流量に比例した検出値
および流量変化速度に比例した検出値を得ることができ
る。したがって、本発明による流量および流量変化率検
出装置を用いてこれらの信号をサーボ系のフィードバッ
ク制御に用いる場合はもとより、−aの流体の流量およ
び流量変化速度の計測に広□く適用することができる。
また、流体の流量変化率を検出する方法として、本発明
のコアを磁石にする方法はもとより、(11) コアを磁化されない強磁性体材料にし、交流励磁用の1
次コイルに交流4圧と直流1圧が重畳した電圧を印〃口
する場合にも通用することができる。
上述のように、本発明によれば1個の検出装置で高精度
に流量と流量変化4.全検出することができるものであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の流量および流量変化率検出装置の一実
施例を示す断面図、第2図は本発明に用いられる可動オ
リフィス、1次コイルおよび2次コイル部分の等制約な
電気回路図、第3図は流量および流量変化率の出力信号
を分別するための演算装置を示すブロック図である。 l・・・管、2・・・固定オリフィス、6・・・可動オ
リフィス、6A・・・可動オリフィス本体、6B・・・
非磁性体のオリフィス、7・・・ばね、8・・・1次コ
イル、9・・・交流゛嵯源、io、11・・・検出用の
2次コイル。 12・・・演算装置、1・4,15・・・ホロワ、16
゜17・・・同期整流器、18.21・・・減算器、1
9゜22・・・低域濾波器、20.23・・・壇幅器。 (12)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 流体が流動する管内に設けられた固定オリスイスと、こ
    の固定オリフィスと共に絞りを形成し、流体の流量に応
    じて絞シの前後に生じる差圧によって前記管の内部を移
    動する可動オリスイスとを備えた面積流量計において、
    前記可動オリフィス本体を強磁性体の磁石にし、可動オ
    リスイス本体の先端は非磁性体のオリフィスによって形
    成し、前記管の外壁上に、前記可動オリフィスの移動域
    に沿って巻かれた交流励磁用の1次コイルと前記可動オ
    リフィスの移動変位とその変化率とを検知する2個の検
    知用の2次コイルとを設け、この2次コイルに2次コイ
    ルに生ずる可動オリフィスの変位とその変化率成分とを
    分別し出力する演算装置を接続したことを特徴とする流
    量および流量変化率検出装置。
JP14788581A 1981-09-21 1981-09-21 流量および流量変化率検出装置 Granted JPS5850419A (ja)

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JPH0322563B2 JPH0322563B2 (ja) 1991-03-27

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07228969A (ja) * 1994-02-18 1995-08-29 Agency Of Ind Science & Technol 圧力測定機能を有する複合材料

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JPS57142517A (en) * 1981-01-26 1982-09-03 Deere & Co Two-way flow measuring apparatus

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