(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カルマン渦により発生する交番の応力を渦発生体あるいは受力体の軸方向に隣りあって配置された第１，第２の応力検出素子により検出するカルマン渦流量計において、
前記第１と第２の応力検出素子の出力をそれぞれ個別にモニタする第１と第２のモニタ器と、
この第１と第２のモニタ器の出力を割算しその出力比を算出する演算器と、
前記算出された出力比の値から所定値の区分に基づき流量信号とノイズと詰まり信号の何れかであることを判別する判別器と
を具備した事を特徴とするカルマン渦流量計。
【請求項２】
前記応力検出素子として、圧電素子が使用されたこと
を特徴とする請求項１記載のカルマン渦流量計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、検出された応力がカルマン渦により発生した応力（信号）なのか、配管振動等により発生した応力（ノイズ）なのか判別する事で、カルマン渦流量計の誤動作を防ぐ事を目的とする．また、詰まりの有無の判別による誤動作防止も実現するカルマン渦流量計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、従来より一般に使用されているカルマン渦流量計の要部構成説明図で、例えば、特開平３−０２０６１８号（特願平１−０３３２５６号）に示されている。
【０００３】
図において、管路１０は測定流体Ｆｌが流れる管路である。
ノズル１１は管路１０に直角に設けられ円筒状をなす。
渦発生体１２は、ノズル１１とは隙間を保って、管路１０に直角に挿入され、台形断面を有し、柱状をなす。
【０００４】
渦発生体１２の一端は、ネジ１３により管路１０に支待され、他端はフランジ部１４でノズルｌｌにネジ或いは溶接により固定されている。
凹部１５は、渦発生体１２のフランジ部１４側に設けられている。
【０００５】
この凹部１５の中には、その底部から順に、全属製の第１コモン電極１６、圧電素子１７、電極板１８、絶縁板１９、電極板２０、圧電素子２１が、サンドイッチ状に配列され、全属製の押圧棒２２により、これ等は押圧固定されている。
さらに、電極板１８からはリード線２３、電極板２０からはリード線２４が、それぞれ端子Ａ、Ｂに引き出されている。
【０００６】
圧電素子１７、２１は、各圧電素子１７、２１の紙面に向かって左側と右側とがそれぞれ逆方向に分極されており、同じ方向の応力に対して互いに上下の電極に逆極性の電荷を発生する。
【０００７】
圧電素子１７に発生した電荷は、電極板１８と接続された端子Ａと、第１コモン電極１６を介して接続された管路１０との間に得られる。
圧電素子２１に発生した電荷は、電極板２０と接続された端子Ｂと、押圧棒２０と接続された管路１０との間に得られる。
【０００８】
この２個の電極板１８、２０に発生した電荷は、図４に示すように電荷増幅器２５、２６に入力される。
電荷増幅器２５の出力と、電荷増幅器２６の出力をポリウム２７を介した出力とを、加算器２８で加算して流量信号を得る。
【０００９】
この流量信号は、例えば、電流出力に変換されて、２線を介して負荷に伝送される（図示せす）。
次に、以上のように構成された渦流量計の動作について、図５から図８を用いて説明する。
【００１０】
測定流体Ｆｌが管路１０の中に流れると、渦発生体１２に矢印Ｆで示した方向にカルマン渦による振動が発生する。
この振動により渦発生体１２には、図５に示すような応力分布と、この逆の応力分布の繰返しが生じる。
【００１１】
各圧電素子１７、２１には、図５に示す渦周渡数を持つ信号応力に対応した電荷十Ｑ、一Ｑの繰返しが生じる。
なお、図５から図８においては、説明の便宣のため、電極板１８或いは２１を紙面に対して左右に２つに分割し、かつ、上下の一方の電極は、第１コモン電極１６あるいは押圧棒２２に相当するものとしてある。
【００１２】
一方、管路１０には、ノイズとなる管路振動も生じる。
この管路振動は、▲１▼流体の流れと同じ方向の抗力方向、▲２▼流体の流れとは直角方向の揚力方向、▲３▼禍発生体の長手方向の３方向成分に分けられる。
【００１３】
このうち、抗力方向の振動に対する応力分布は、図６に示すようになり、ｌ個の電極内で正負の電荷は打ち消されて、ノイズ電荷は発生しない。
また、長手方向の振動に対しては、図７に示すように、電極内で打ち消されて、抗力方向と同様にノイズ電荷は発生しない。
【００１４】
しかし、揚力方向の振動は、信号応力と同一の応力分布となり、ノイズ電荷が生じる。
そこで、このノイズ電荷を消去するために、以下の演算を実行する。
【００１５】
圧電素子１７、２１の各電荷をＱ1、Ｑ2、信号成分をＳ1、Ｓ2、揚力方向のノィズ成分をＮ1、Ｎ2とし、圧電素子１７、２１で分極を逆とすると、Ｑ1、Ｑ2は次式で示される。
【００１６】
0003968947.tif 000002
ただし、Ｓ1とＳ2、Ｎ1とＮ2のベクトル方向は同じである。
【００１７】
ここで、圧電素子１７，２１の信号成分とノイズ成分の開係は、図８（この図は揚力方向のノイズと、信号に対する渦発生体の曲げモーメントの開係を示す）に示すようになっている。
【００１８】
従って、図４に示すように、圧電素子１７側の電荷増幅器２５の出力を、加算器２８で加算する際に、ポリウム２７と共に、Ｎ1／Ｎ2倍して、圧電素子２１側の電荷増幅器２６の出力と加算すると、
【００１９】
0003968947.tif 000003
となり管路ノイズは除去される。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、応力検出方式の図３従来例においては、応力検出という原理上、配管振動等のノイズにより誤動作する場合がある。
また、渦発生体１２と管路１０との間に異物が詰まった時にも誤動作の恐れがある。
【００２１】
本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、検出された応力が渦により発生した応力（信号）なのか、配管振動等により発生した応力（ノイズ）なのか、異物の詰まりによるものかを判別する事で、カルマン渦流量計の誤動作を防ぐ事を目的とする．
【００２２】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明では、請求項１においては、
カルマン渦により発生する交番の応力を渦発生体あるいは受力体の軸方向に隣りあって配置された第１，第２の応力検出素子により検出するカルマン渦流量計において、前記第１と第２の応力検出素子の出力をそれぞれ個別にモニタする第１と第２のモニタ器と、この第１と第２のモニタ器の出力を割算しその出力比を算出する演算器と、前記算出された出力比の値から所定値の区分に基づき流量信号とノイズと詰まり信号の何れかであることを判別する判別器とを具備した事を特徴とする。
【００２３】
本発明の請求項２においては、請求項1記載のカルマン渦流量計において、
前記応力検出素子として、圧電素子が使用されたことを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。
図１は本発明の一実施例の要部構成説明図である。
図において、図３と同一記号の構成は同一機能を表す。
以下、図３と相違部分のみ説明する。
【００２６】
図１において、第1と第２のモニタ器３１，３２は、第1と第2の応力検出素子１７，２１の出力をそれぞれ個別にモニタする。
この場合は、第1と第２の電荷増幅器３３，３４により、それぞれ、第1と第2の応力検出素子１７，２１の出力は増幅されている
【００２７】
演算器３５は、この第1と第２のモニタ器３１，３２の出力比を演算する。
判別器３６は、この第1と第２のモニタ器３１，３２の出力比に基づき、流量信号とノイズと詰まり信号の何れかであることを判別する。
【００２８】
以上の構成において、第1と第２のモニタ器３１，３２により、第1と第2の応力検出素子１７，２１の出力をそれぞれ個別にモニタする。
演算器３５により、この第1と第２のモニタ器３１，３２の出力比を演算する。
判別器３６により、この第1と第２のモニタ器３１，３２の出力比に基づき、流量信号とノイズと詰まり信号の何れかであることを判別する。
【００２９】
ここで、渦発生体１２に生ずる流量信号SとノイズNと詰まり信号Qは、例えば、図2に示す如くなる。
即ち、渦発生体１２が何らかの外力を受けた場合、第1応力検出素子１７と第2応力検出素子２１に生じる電荷の比「λ」は、その外力の種類や渦発生体１２の状態で一定の値をとる。
【００３０】
図２に示す如く、以下にその一例を示す。
▲１▼測定流体による変動揚力を正常に受けた場合：５＜「λ」。
▲２▼ 渦発生体１２と管路１０との隙間に異物が堆積して詰まりが生じた状態で   流体による変動揚力を受けた場合：２＜「λ」＜５。
▲３▼ 配管振動のように流量計全体が一様な外力を受けた場合：「λ」＜２。
【００３１】
要するに、第１応力検出素子１７と第２応力検出素子２１に生じる電荷の比「λ」は、信号成分では一定の値以上となり、ノイズ成分では一定の値以下となり、詰まりが生じた状態では、詰まりの進行につれて、信号成分の値から徐々に低下し、遂にはノイズ成分の値にまで低下する。
【００３２】
つまり、信号とノイズと詰まりとでは「λ」の取り得る値が違う。よって、この「λ」をモニタする事で、渦信号なのか、ノイズ(配管振動等）なのか、詰まりなのか、判別する事が可能となる。
【００３３】
なお、この場合は、圧電素子１７，２１として、ニオブ酸リチウムよりなる圧電素子が使用されている。
【００３４】
この結果、
（１）配管振動等のノイズによるカルマン渦流量計の誤動作防止と詰まり等の異常検出ができるので、安定性・信頼性が向上されたカルマン渦流量計が得られる。
【００３５】
（２）応力検出素子１７，２１として、圧電素子が使用されたので、圧電素子は市場性が有り、容易に入手し易く安価である。
従って、安価なカルマン渦流量計が得られる。
【００３６】
（３）圧電素子１７，２１，３１，３２としてニオブ酸リチウムが使用された。ニオブ酸リチウムは、高温特性が良好なので、高温特性が良好なカルマン渦流量計が得られる。
【００３７】
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１によれば、次のような効果がある。
配管振動等のノイズによるカルマン渦流量計の誤動作防止と詰まり等の異常検出ができるので、安定性・信頼性が向上されたカルマン渦流量計が得られる。
【００３９】
本発明の請求項２によれば、次のような効果がある。
応力検出素子として圧電素子が使用されたことを特徴とする請求項1記載のカルマン渦流量計が構成されたので、圧電素子は市場性が有り、容易に入手し易く安価である。
従って、安価なカルマン渦流量計が得られる。
【００４１】
従って、本発明によれば、ノイズあるいは詰まりによる誤動作を防止出来るカルマン渦流量計を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の要部構成説明図である。
【図２】図１の動作説明図である。
【図３】従来より一般に使用されているカルマン渦流量計の構成説明図である。
【図４】図３の電気回路図である。
【図５】図３の動作説明図である。
【図６】図３の動作説明図である。
【図７】図３の動作説明図である。
【図８】図３の動作説明図である。
【符号の説明】
１０    管路
１１    ノズル
１２    渦発生体
１３    ネジ
１４    フランジ部
１５    凹部
１６    第１コモン電極
１７    圧電素子
１８    電極板
１９    絶縁板
２０    電極板
２１    圧電素子
２２    押圧棒
２３    リード線
２４    リード線
２５    電荷増幅器
２６    電荷増幅器
２７    ポリウム
２８    加算器
３１    第1のモニタ器
３２    第２のモニタ器
３３    第1と第２の電荷増幅器
３４    第1と第２の電荷増幅器
３５    演算器
３６    演算器
Ｆｌ    測定流体
【図１】
0003968947.tif 000004
【図２】
0003968947.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003968947.tif 000009
【図７】
0003968947.tif 000010
【図８】
0003968947.tif 000011