[go: up one dir, main page]

TW202212781A - 流量測定裝置 - Google Patents

流量測定裝置 Download PDF

Info

Publication number
TW202212781A
TW202212781A TW110113083A TW110113083A TW202212781A TW 202212781 A TW202212781 A TW 202212781A TW 110113083 A TW110113083 A TW 110113083A TW 110113083 A TW110113083 A TW 110113083A TW 202212781 A TW202212781 A TW 202212781A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
temperature
eddy current
flow rate
fluid
flow
Prior art date
Application number
TW110113083A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI802865B (zh
Inventor
木戸啓二
古川俊太
田中航太
二神智哉
大野周作
𠮷田聖五
Original Assignee
日商科賦樂股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商科賦樂股份有限公司 filed Critical 日商科賦樂股份有限公司
Publication of TW202212781A publication Critical patent/TW202212781A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI802865B publication Critical patent/TWI802865B/zh

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05—Measuring 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
    • G01F1/20—Measuring 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
    • G01F1/32—Measuring 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 using swirl flowmeters
    • G01F1/3209—Measuring 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 using swirl flowmeters using Karman vortices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05—Measuring 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
    • G01F1/20—Measuring 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
    • G01F1/32—Measuring 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 using swirl flowmeters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05—Measuring 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
    • G01F1/20—Measuring 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
    • G01F1/32—Measuring 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 using swirl flowmeters
    • G01F1/325—Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl
    • G01F1/3287—Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl circuits therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
    • G01F15/02—Compensating or correcting for variations in pressure, density or temperature
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
    • G01F15/02—Compensating or correcting for variations in pressure, density or temperature
    • G01F15/022—Compensating or correcting for variations in pressure, density or temperature using electrical means
    • G01F15/024—Compensating or correcting for variations in pressure, density or temperature using electrical means involving digital counting
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F25/00—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume
    • G01F25/10—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of flowmeters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/08—Protective devices, e.g. casings

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Details Of Flowmeters (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)

Abstract

本發明提供一種可確實地修正因被測定流體之溫度所致之測定誤差的流量測定裝置。本發明之流量測定裝置係於測定管30內之流路31插入渦流產生體32，於渦流產生體32之下游側產生卡門渦流，於將渦流之變化作為電信號之變化予以檢測之壓電元件35之後段配置溫度感測器36，基於以溫度感測器36測定出之流體之溫度下之渦流頻率、與基準溫度下之流體之渦流頻率之關係，而修正流體之流量。

Description

流量測定裝置
本發明係關於一種流量測定裝置。
先前，業已知悉若於流體之流動之中置放障礙物，則於其下游產生互不相同之規則性渦列(卡門渦列)，曾提案利用該卡門渦流測定流量之裝置。該卡門渦流式流量測定裝置於壓力損失之降低性、應答速度之快速性及構造之簡潔性上優異。業界已提案利用檢測卡門渦流之機構、壓電元件、應變計、電容感測器、梭動活塞、熱阻器及超音波之檢測方式。
於圖1中顯示一般性渦流式流量計之主要的構成要素之概略構造。如圖1所示，一般性渦流式流量計包含：使配管內之流動1產生卡門渦流2之渦流產生體3、檢測渦流之檢測元件4、及對由檢測元件4檢測到之信號進行處理之轉換器。於相對於流路置放於直角方向之渦流產生體3之下游，產生卡門渦流。業已知悉該卡門渦流之產生頻率與流體之速度(流速)成比例，該關係式如以下之(1)式般。 f=St(v/d)                 (1) 此處，f係渦流頻率(1/秒)，v係流體之平均流速(m/秒)，d係渦流產生體之寬度(m)，St係被稱為史屈霍數之常數。
另一方面，若將流路之剖面積設為S(m 2)，則流量Q(m 3/秒)可以下式(2)求得。 Q=v×S                    (2) 根據(1)式，若將v=(f×d)/St代入(2)式，則獲得下式(3)。 Q=(f×d)×(S/St)       (3)
由於渦流產生體之寬度d(m)與流路之剖面積S(m 2)為一定，故若史屈霍數St為一定，且若將k設為常數，則流量Q(m 3/秒)可由下式(4)表示。 Q=f×k                     (4) 因而，藉由檢測渦流頻率f，而可求得流量Q。
且說，史屈霍數根據雷諾數而變化，雷諾數Re係由下式(5)定義。 Re=(ρv2)/(μv/D) =v×D/ν                  (5) 此處，ρ係流體之密度(kg/m 3)，v係流體之平均流度(m/秒)，μ係流體之黏性係數(kg/m•秒)，D係流路之寬度(m)、ν係運動黏性係數(m 2/秒)。
由於根據上式(5)，雷諾數係運動黏性係數之函數，運動黏性係數根據流體之溫度而變化，故有因流體之實際溫度，於測定流量上產生誤差之情形。為此，於利用卡門渦流來測定流量之方式中，必須修正測定流量。
例如，於專利文獻1中，如圖2所示，曾揭示溫度感測器一體型渦流量計11。曾記載該溫度感測器一體型渦流量計11具備：測定管12、渦流產生體13、及內置有溫度感測器14之渦流檢測感測器15，於渦流產生體13形成一端開口之計測室16，於計測室16形成在相對於被測定流體之流動正交之方向貫通之導壓孔17，渦流檢測感測器15具備振動管18及渦流檢測部19，振動管18具有：插入計測室16之之可動管部20、及與可動管部20之一端連成之受壓板21，於測定管12之流路22中流動被測定流體，若產生卡門渦流，則渦流檢測部19將因振動管18接收到之卡門渦流所致之壓力變動轉換為電信號並向質量轉換器輸出，藉由質量轉換器內之溫度修正機構，修正溫度感測器14之指示溫度，並算出質量流量。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利第3964416號說明書
[發明所欲解決之問題]
於專利文獻1中，曾揭示溫度感測器一體型渦流量計，但僅簡單地具備溫度修正機構，溫度修正機構之具體的構成亦不明，難以修正因被測定流體之溫度所致之流量誤差。
本發明係鑒於如此之先前技術所具有之問題點而完成者，其目的在於提供一種可確實地修正因被測定流體之溫度所致之流量誤差之流量測定裝置。 [解決問題之技術手段]
為了解決上述問題，本發明之流量測定裝置具備：渦流產生體，其插入流體之流動之中；檢測元件，其將該渦流產生體之下游側產生之卡門渦流之變化作為電信號之變化予以檢測；電路，其將上述電信號轉換為渦流頻率；及運算電路，其基於上述渦流頻率，運算流體之流量；該流量測定裝置之特徵在於，在檢測元件之後段配置溫度感測器，於上述運算電路中具備表示預先針對該流體求得之溫度t 0、t 1、t 2、・・・、t n(t 0＜t 1＜t 2＜・・・＜t n)與渦流頻率及流量之關係的修正表，若將由上述溫度感測器測定出之該流體之溫度設為t，將從由上述檢測元件檢測到之電信號轉換而得之渦流頻率設為f， 當上述溫度t與渦流頻率f和上述修正表所具有之溫度與渦流頻率吻合時，將該吻合之渦流頻率下之流量作為修正後之流量而輸出； 當上述溫度t相當於上述修正表所具有之溫度t 0、t 1、t 2、・・・、或t n之任一者，但上述修正表不具有上述渦流頻率f時，推定渦流頻率之變化量與流量之變化量存在線形之關係，將由上述運算電路運算出之渦流頻率f下之流量作為修正後之流量而輸出； 當上述溫度t不符合上述修正表所具有之溫度之任一者，且溫度t包含於溫度t 0、t 1、t 2、・・・、或t n之相鄰之任意2個溫度t α與t β之間之情形下，推定溫度之變化量與渦流頻率之變化量存在線形之關係，藉由上述運算電路運算該溫度t下之渦流頻率，且推定渦流頻率之變化量與流量Q之變化量存在線形之關係，將藉由上述運算電路運算出之渦流頻率f下之流量作為修正後之流量而輸出。
圖3係將本發明之流量測定裝置具體化之一實施形態之概略構造圖。於圖3中，31係測定管30內之流路，流體於箭頭方向流動。於流路31配置渦流產生體32。藉由在測定管30內之流路31流動之流體抵接於渦流產生體32，而於渦流產生體32之下游側產生卡門渦流。
33係設置於渦流產生體32之下游側之卡門渦流檢測器，具有內置壓電元件35(將卡門渦流之變化作為電信號之變化予以檢測之檢測元件)及溫度感測器36之圓柱狀之元件保持部34。37a、37b係導線。
於如以上之構成中，若與藉由在測定管30內流動之流體抵接於渦流產生體32，而在渦流產生體32之下游側產生之卡門渦流反應，元件保持部34振動，則該振動由壓電元件35檢測到，並被轉換為電信號。由於若於渦流產生體32之上游側配置溫度感測器，則於渦流產生體32之前配置障礙物，有可能對渦流之產生造成影響，故溫度感測器36配置於壓電元件35之下游側。為此，可基於因由溫度感測器36測定出之流體之溫度所致之渦流頻率之變化量，修正流體之流量。
然而，於被測定流體中，亦存在作為工業裝置之洗淨液而使用之腐蝕性藥液。若測定對象為腐蝕性藥液，則流量測定裝置之構成材料必須由耐腐蝕性藥液之素材構成。為此，溫度感測器36較佳為由耐化學性素材(耐腐蝕性藥液之素材)保護。進而，構成流體流動之流路31之素材、產生卡門渦流之渦流產生體32及壓電元件35更佳為由耐化學性素材保護。作為該耐化學性素材，較佳為耐酸性、耐鹼性及耐有機溶劑性優異之PFA(全氟烷氧基烷烴)或PTFE(聚四氟乙烯)等之氟樹脂。此外，作為本發明之實施形態之渦流產生體32為PFA製。
為了抑制因溫度變化所致之流路之剖面積變化，較佳為流路之構成素材之線膨脹係數較小。PFA或PTFE之線膨脹係數在20～100℃附近為12.4×10 -5/℃，耐酸性與耐鹼性優異之硼矽酸玻璃於0～350℃下之線膨脹係數為3.2×10 -6/℃，與PFA或PTFE相比小1數量級以上，故更佳作為流路之構成素材；石英之耐酸性與耐鹼性優異，且於0～100℃下之線膨脹係數為0.52×10 -6/℃，與PFA或PTFE相比小2數量級以上，故進而更佳作為流路之構成素材。
除了流路之構成素材以外，亦即若以PFA或PTFE保護溫度感測器36及壓電元件35，亦不會產生基於由溫度上升所致之剖面積變化之測定誤差。為此，若測定對象為腐蝕性藥液，較佳為以PFA或PTFE被覆溫度感測器36及壓電元件35。此外，若將玻璃纖維或碳石墨等之填充物以20～25重量%左右與PFA或PTFE混合，可將線膨脹係數降低20～40%左右，故而更佳。此外，本實施形態之元件保持部34及測定管30為PFA製。 [發明之效果]
本發明之流量測定裝置可於流體之流動之中插入障礙物，於其下游側產生卡門渦流，於將渦流之變化作為電信號之變化予以檢測之檢測元件之後段配置溫度感測器，基於因由上述溫度感測器測定出之流體之溫度所致之渦流頻率之變化量，確實地修正流體之流量。
以下，基於實施形態，詳細地說明本發明。此外，以下說明之實施形態係例示，本發明並非係限定於實施形態者，於不脫離本發明之技術性範圍之範圍內，可進行各種變更或修正。
本發明之特徵在於在將卡門渦流之變化作為電信號之變化予以檢測之壓電元件之後段配置溫度感測器，基於因由上述溫度感測器測定出之流體之溫度所致之渦流頻率之變化量，修正流量，但以下，針對具體的修正步序進行說明。
亦即，於圖3所示之流量測定裝置中，藉由在測定管30內之流路31流動之流體抵接於渦流產生體32，而於渦流產生體32之下游側產生卡門渦流，藉由設置於渦流產生體32之下游側之卡門渦流檢測器33之元件保持部34內之壓電元件35而被轉換為電信號，並經由導線37a，被傳送至圖4中由一點鏈線包圍之電路部之電荷電壓轉換電路、差動電路、濾波器電路、渦流頻率測定電路及CPU。另一方面，由配置於卡門渦流檢測器33之元件保持部34內之壓電元件35之後段之溫度感測器36測定出之溫度資料經由導線37b被傳送至圖4中由一點鏈線包圍之電路部之溫度感測器電路及CPU。而且，基於自壓電元件35之電信號轉換而成之渦流頻率而於CPU所具備之運算電路中運算出之流量值，當基於CPU所具備之針對該流體求得因溫度所致之渦流頻率之變化量之修正表所具有之修正用資料，進行溫度修正後，被輸出(脈衝及電流)。
於以下之表1中，在流體為水之情形下，將該流量測定裝置之最大流量值3公升/分鐘(liter/min)之情形設為100%，且示出在流量值為10～100%之情形下使水之溫度變化為5℃、15℃、25℃、35℃、45℃、55℃時之渦流頻率(1/秒)。
[表1]
流量 流體溫度
(公升/分鐘) (%FS) 5℃ 15℃ 25℃ 35℃ 45℃ 55℃
0.3 10 252.5 230.6 215.1 207.1 199.2 192.3
0.6 20 322.3 299.8 284.4 276.4 268.8 262.3
0.9 30 392.0 369.0 353.7 345.7 338.4 332.2
1.2 40 461.8 438.3 423.0 415.0 408 402.2
1.5 50 531.6 507.5 492.4 484.3 477.6 472.2
1.8 60 601.3 576.7 561.7 553.5 547.3 542.1
2.1 70 671.1 646.0 631.0 622.8 616.9 612.1
2.4 80 740.8 715.2 700.4 692.1 686.5 682.1
2.7 90 810.6 784.4 769.7 761.4 756.1 752.0
3.0 100 880.4 853.7 839 830.7 825.7 822.0
如表1所示，流量為100%、且溫度為25℃時之渦流頻率839.0於5℃下變化為880.4。由於即便流動之實際之流量為一定，但如上述般，渦流頻率因流體之溫度而變化，故在基於渦流頻率而運算出之輸出流量上出現差異。此外，因卡門渦流引起之渦流頻率較大地依存於渦流產生體之形狀及流路形狀。使渦流產生體及流路形狀藉由成型而穩定化，藉此，可使因各流量測定裝置之產品個體所致之渦流頻率之變化率規則。因此，藉由不就各流量測定裝置之每一產品個體採取因流體溫度之變化所致之渦流頻率之資料，而將代表值記憶於流量測定裝置之所有產品，而可實現流量之修正。由於黏性係數因流體之種類而異，故藉由針對水以外之各種流體，預先取得如上述之表1之變化資料，而可基於來自溫度感測器之流體之溫度資訊，修正該流體之流量。
根據藉由複數個流量測定裝置之產品個體之實驗而取得之如表1所示之渦流頻率之溫度變化表之平均值，製作以將流量為100%且25℃之渦流頻率設為1.0000之方式經正規化之表2，使該表2作為基本表，記憶於圖4所示之CPU之記憶裝置。
[表2]
流量 流體溫度
(公升/分鐘) (%FS) 5℃ 15℃ 25℃ 35℃ 45℃ 55℃
0.3 10 0.3010 0.2749 0.2564 0.2468 0.2374 0.2292
0.6 20 0.3841 0.3573 0.3390 0.3294 0.3204 0.3126
0.9 30 0.4672 0.4398 0.4216 0.4120 0.4033 0.3959
1 .2 40 0.5504 0.5224 0.5042 0.4946 0.4863 0.4794
1.5 50 0.6336 0.6049 0.5869 0.5772 0.5692 0.5628
1.8 60 0.7167 0.6874 0.6695 0.6597 0.6523 0.6461
2.1 70 0.7999 0.770 0.7521 0.7423 0.7353 0.7296
2.4 80 0.8830 0.8524 0.8348 0.8249 0.8182 0.8130
2.7 90 0.9662 0.9349 0.9174 0.9075 0.9012 0.8963
3.0 100 1.0493 1.0175 1.0000 0.9901 0.9841 0.9797
於各流量測定裝置之產品個體中，僅測定流量為100%且25℃之渦流頻率，並將該值乘以表2。例如，若假設存在流量為100%且25℃之渦流頻率為850(1/秒)之產品個體，則藉由將該850乘以表2之數值，而製作表3。該表3係該產品個體之修正表，於圖4所示之CPU之運算電路具備修正表。
[表3]
流量 流體溫度
(公升/分鐘) (%FS) 5℃ 15℃ 25℃ 35℃ 45℃ 55℃
0.3 10 255.8 233.6 217.9 209.8 201.8 194.8
0.6 20 326.5 303.7 288.1 280.0 272.8 265.7
0.9 30 397.1 373.8 358.3 350.2 342.8 336.6
1.2 40 467.9 444.0 428.5 420.4 413.3 407.5
1.5 50 538.6 514.2 498.9 490.6 483.9 478.4
1.8 60 609.2 584.3 569.1 560.8 554.5 549.2
2.1 70 679.9 654.5 639.3 631.0 625.0 620.1
2.4 80 750.5 724.6 709.6 701.2 695.5 691.0
2.7 90 821.2 794.7 779.8 771.4 766.0 761.9
3.0 100 891.9 864.9 850.0 841.6 836.5 832.8
基於在該流體之流量測定時由溫度感測器36測定出之流體之溫度、及從由壓電元件35檢測到之電信號轉換而成之渦流頻率，針對修正流體之流量之具體的步序，以下進行說明。
(1)在由溫度感測器36測定出之該流體之溫度為15℃，從由壓電元件35檢測到之電信號轉換而成之渦流頻率為724.6(1/秒)時，於表3中存在與該溫度及渦流頻率吻合之數值。為此，基於表3，於溫度為15℃且渦流頻率為724.6(1/秒)時，自圖4所示之CPU輸出2.4(公升/分鐘)來作為修正後之流量。
(2)在由溫度感測器36測定出之該流體之溫度為25℃，從由壓電元件35檢測到之電信號轉換而成之渦流頻率為440(1/秒)時，於表3中不存在溫度為25℃且渦流頻率440(1/秒)之情形。根據表3，溫度為25℃且渦流頻率428.5(1/秒)之情形之流量為1.2(公升/分鐘)，溫度為25℃且渦流頻率498.9(1/秒)之情形之流量為1.5(公升/分鐘)，觀察表3之具體的數值，可推定出渦流頻率之變化量與流量之變化量存在線形之關係。為此，於溫度為25℃且渦流頻率為440(1/秒)時，修正後之流量可如以下般求得。 1.2(公升/分鐘)+(1.5-1.2)×(440-428.5)/(498.9-428.5)=1.249(公升/分鐘) 由圖4所示之CPU所具備之運算電路對該計算進行運算，於溫度為25℃且渦流頻率為440(1/秒)時，自圖4所示之CPU輸出1.249(公升/分鐘)作為修正後之流量。
(3)於由溫度感測器36測定出之該流體之溫度為12℃，從由壓電元件35檢測出之電信號轉換而成之渦流頻率為600(1/秒)時，於表3中不存在溫度為12℃且渦流頻率600(1/秒)之情形。根據表3，溫度為5℃且流量為0.3(公升/分鐘)時之渦流頻率為255.8(1/秒)，溫度為15℃且流量為0.3(公升/分鐘)時之渦流頻率為233.6(1/秒)，觀察表3之具體的數值，可推定出溫度之變化量與渦流頻率之變化量存在線形之關係。為此，於溫度為12℃且流量為0.3(公升/分鐘)時，渦流頻率(1/秒)可如以下般求得。 233.6+(255.8-233.6)×(15-12)/(15-5)=240.3 同樣地，可求得溫度為12℃且流量為0.6、0.9、1.2、1.5、1.8、2.1、2.4、2.7、3.0(公升/分鐘)時之渦流頻率(1/秒)。 由圖4所示之CPU所具備之運算電路對該計算進行運算，並記憶於CPU內之記憶裝置。
以下之表4顯示記憶於CPU內之記憶裝置之溫度為12℃時之0.3～3.0(公升/分鐘)時之渦流頻率(1/秒)。
[表4]
流量 流體溫度
(公升/分鐘) (%FS) 12℃
0.3 10 240.3
0.6 20 310.6
0.9 30 380.8
1.2 40 451.2
1.5 50 521.5
1.8 60 591.7
2.1 70 662.1
2.4 80 732.4
2.7 90 802.6
3.0 100 873.0
進而，根據表4，溫度為12℃且渦流頻率591.7(1/秒)之情形之流量為1.8(公升/分鐘)，溫度為12℃且渦流頻率662.1(1/秒)之情形之流量為2.1(公升/分鐘)，觀察表3之具體的數值，可推定出渦流頻率之變化量與流量之變化量存在線形之關係。為此，於溫度為12℃且渦流頻率為600(1/秒)時，修正後之流量可如以下般求得。 1.8(公升/分鐘)+(2.1-1.8)×(600-591.7)/(662.1-591.7)=1.835(公升/分鐘) 圖4所示之CPU所具備之運算電路對該計算進行運算，於溫度為12℃且渦流頻率為600(1/秒)時，自圖4所示之CPU輸出1.835(公升/分鐘)來作為修正後之流量。
[表5]
流體溫度 (℃) 基準流量 流量測定裝置輸出
(公升/分鐘) (%FS) 無溫度修正 有溫度修正
流量 (公升/分鐘) 精度 (%/FS) 流量 (公升/分鐘) 精度 (%/FS)
5 0.3 10 0.416 3.88 0.305 0.17
0.6 20 0.725 4.16 0.608 0.25
0.9 30 0.991 3.02 0.903 0.11
1.2 40 1.303 3.43 1.203 0.11
1.5 50 1.627 4.23 1.501 0.04
1.8 60 1.927 4.22 1.796 -0.12
2.1 70 2.222 4.05 2.095 -0.15
2.4 80 2.494 3.13 2.398 -0.06
2.7 90 2.814 3.81 2.698 -0.07
3.0 100 3.121 4.02 3.001 0.03
[表6]
流體溫度 (℃) 基準流量 流量測定裝置輸出
(公升/分鐘) (%FS) 無溫度修正 有溫度修正
流量 (公升/分鐘) 精度 (%/FS) 流量 (公升/分鐘) 精度 (%/FS)
15 0.3 10 0.354 1.81 0.304 0.13
0.6 20 0.651 1.71 0.601 0.02
0.9 30 0.995 1.82 0.913 0.43
1.2 40 1.262 2.08 1.211 0.35
1.5 50 1.569 2.30 1.507 0.24
1.8 60 1.872 2.40 1.802 0.06
2.1 70 2.161 2.04 2.106 0.21
2.4 80 2.466 2.21 2.407 0.22
2.7 90 2.765 2.17 2.705 0.18
3.0 100 3.043 1.44 3.009 0.30
[表7]
流體溫度 (℃) 基準流量 流量測定裝置輸出
(公升/分鐘) (%FS) 無溫度修正 有溫度修正
流量 (公升/分鐘) 精度 (%/FS) 流量 (公升/分鐘) 精度 (%/FS)
25 0.3 10 0.303 0.09 0.308 0.28
0.6 20 0.606 0.20 0.605 0.15
0.9 30 0.903 0.10 0.905 0.17
1.2 40 1.198 -0.06 1.206 0.18
1.5 50 1.505 0.18 1.506 0.20
1.8 60 1.805 0.17 1.808 0.26
2.1 70 2.111 0.38 2.114 0.48
2.4 80 2.409 0.31 2.410 0.33
2.7 90 2.706 0.19 2.706 0.21
3.0 100 3.006 0.20 3.006 0.19
[表8]
流體溫度 (℃) 基準流量 流量測定裝置輸出
(公升/分鐘) (%FS) 無溫度修正 有溫度修正
流量 (公升/分鐘) 精度 (%/FS) 流量 (公升/分鐘) 精度 (%/FS)
35 0.3 10 0.280 -0.65 0.306 0.20
0.6 20 0.577 -0.78 0.612 0.41
0.9 30 0.859 -1.38 0.904 0.14
1.2 40 1.163 -1.24 1.205 0.15
1.5 50 1.480 -0.67 1.508 0.26
1.8 60 1.787 -0.43 1.805 0.18
2.1 70 2.079 -0.72 2.1 10 0.35
2.4 80 2.379 -0.69 2.407 0.23
2.7 90 2.675 -0.82 2.708 0.28
3.0 100 2.977 -0.77 3.006 0.19
[表9]
流體溫度 (℃) 基準流量 流量測定裝置輸出
(公升/分鐘) (%FS) 無溫度修正 有溫度修正
流量 (公升/分鐘) 精度 (%/FS) 流量 (公升/分鐘) 精度 (%/FS)
45 0.3 10 0.262 -1.27 0.307 0.22
0.6 20 0.550 -1.67 0.616 0.55
0.9 30 0.830 -2.33 0.905 0.18
1.2 40 1.135 -2.15 1.207 0.22
1.5 50 1.456 -1.47 1.507 0.25
1.8 60 1.767 -1.09 1.810 0.34
2.1 70 2.062 -1.25 2.104 0.12
2.4 80 2.356 -1.48 2.407 0.22
2.7 90 2.647 -1 .76 2.707 0.24
3.0 100 2.951 -1.63 3.006 0.20
[表10]
流體溫度 (℃) 基準流量 流量測定裝置輸出
(公升/分鐘) (%FS) 無溫度修正 有溫度修正
流量 (公升/分鐘) 精度 (%/FS) 流量 (公升/分鐘) 精度 (%/FS)
55 0.3 10 0.237 -2.10 0.304 0.13
0.6 20 0.524 -2.53 0.606 0.20
0.9 30 0.814 -2.87 0.912 0.40
1.2 40 1.122 -2.60 1.212 0.40
1.5 50 1.455 -1.50 1.512 0.40
1.8 60 1.752 -1.60 1.804 0.13
2.1 70 2.063 -1.23 2.105 0.17
2.4 80 2.354 -1.53 2.408 0.27
2.7 90 2.648 -1.73 2.707 0.23
3.0 100 2.920 -2.66 3.005 0.17
表5至表10係藉由基準器，將流體(水)之溫度與流量固定，將對此時之流量測定裝置之輸出流量的已進行溫度修正之情形與未進行溫度修正之情形之精度進行比較者。如表5至表10所示，與未進行溫度修正之情形相比，表示已進行溫度修正之情形之精度之數值極小。圖5係以虛線(數值為流體溫度)表示未進行溫度修正之情形之精度，以實線表示已進行溫度修正之情形之精度之圖。由圖5可詳知，藉由進行溫度修正而精度提高，藉由本發明之流量測定裝置，可不依存於實際之流體之溫度，正確地測定流體之流量。
於表5至表10中，精度係以下所說明之值。例如，於表10中，在基準流量為0.3(公升/分鐘)時，無溫度修正之輸出流量為0.237(公升/分鐘)，與基準流量之差由於為「-0.063(公升/分鐘)」，故相對於全量程(FS)即3.0(公升/分鐘)之比率(-0.063/3.0)為「-2.10%」。該「-2.10%」係表10所示之精度。又，於表10中，在基準流量為0.3(公升/分鐘)時，有溫度修正之輸出流量為0.304(公升/分鐘)，與基準流量之差由於為「0.004(公升/分鐘)」，而相對於全量程(FS)即3.0(公升/分鐘)之比率(0.004/3.0)為「0.13%」。該「0.13%」係表10所示之精度。
然而，使用者使用之流體之種類存在各種，有使用者使用與作為預先組裝入流量測定裝置之修正表之對象之流體不同之流體之情形。為此，作為另一實施形態，較佳為流量測定裝置具備使用者可修正流量之機構。亦即，較佳為，流量測定裝置具備下述功能，即：於購入流量測定裝置之使用者中，使用者可基於測定出之實際之流體之溫度、及在與基準溫度不同之溫度下測定出之流體之流量Q2相對於在基準溫度下測定出之流體之流量Q1之關係，修正該實際之測定溫度下之流體之流量。 [產業上之可利用性]
以上，如所說明般，本發明之流量測定裝置作為可確實地修正因被測定流體之溫度所致之測定誤差之流量測定裝置，於需要流量測定之各種各種領域中是有用的。
1:流動 2:卡門渦流 3, 13, 32:渦流產生體 4:檢測元件 11:溫度感測器一體型渦流量計 12, 30:測定管 14:溫度感測器 15:渦流檢測感測器 16:計測室 17:導壓孔 18:振動管 19:渦流檢測部 20:可動管部 21:受壓板 22, 31:流路 33:卡門渦流檢測器 34:元件保持部 35:壓電元件 36:溫度感測器 37a, 37b:導線
圖1係一般性渦流式流量計之主要構成要素之概略構造圖。 圖2係先前之渦流式流量計之概略剖視圖。 圖3係將本發明之流量測定裝置具體化之一實施形態之概略構造圖。 圖4係本發明之流量測定裝置所具備之包含具有運算電路之CPU之電路之概略方塊構成圖。 圖5係將對由本發明之流量測定裝置測定出之流量已進行溫度修正之情形之精度、與未進行溫度修正之情形之精度進行比較之圖。
30:測定管
31:流路
32:渦流產生體
33:卡門渦流檢測器
34:元件保持部
35:壓電元件
36:溫度感測器
37a,37b:導線

Claims (3)

  1. 一種流量測定裝置，其具備：渦流產生體，其插入流體之流動之中；檢測元件，其將該渦流產生體之下游側產生之卡門渦流之變化作為電信號之變化予以檢測；電路，其將上述電信號轉換為渦流頻率；及運算電路，其基於上述渦流頻率，運算流體之流量；該流量測定裝置之特徵在於，在檢測元件之後段配置溫度感測器，於上述運算電路中具備表示預先針對該流體求得之溫度t 0、t 1、t 2、・・・、t n(t 0＜t 1＜t 2＜・・・＜t n)與渦流頻率及流量之關係的修正表，若將由上述溫度感測器測定出之該流體之溫度設為t，將從由上述檢測元件檢測到之電信號轉換而得之渦流頻率設為f， 當上述溫度t與渦流頻率f和上述修正表所具有之溫度與渦流頻率吻合時，將該吻合之渦流頻率下之流量作為修正後之流量而輸出； 當上述溫度t相當於上述修正表所具有之溫度t 0、t 1、t 2、・・・、或t n之任一者，但上述修正表不具有上述渦流頻率f時，推定渦流頻率之變化量與流量之變化量存在線形之關係，將由上述運算電路運算出之渦流頻率f下之流量作為修正後之流量而輸出； 當上述溫度t不符合上述修正表所具有之溫度之任一者，且溫度t包含於溫度t 0、t 1、t 2、・・・、或t n之相鄰之任意2個溫度t α與t β之間之情形下，推定溫度之變化量與渦流頻率之變化量存在線形之關係，藉由上述運算電路運算該溫度t下之渦流頻率，且推定渦流頻率之變化量與流量Q之變化量存在線形之關係，將藉由上述運算電路運算出之渦流頻率f下之流量作為修正後之流量而輸出。
  2. 如請求項1之流量測定裝置，其中溫度感測器由耐化學性素材保護。
  3. 一種流量測定裝置，其係在流體之流動之中插入障礙物，於其下游側產生卡門渦流，將渦流之變化作為電信號之變化予以檢測，而測定流體之流量者，該流量測定裝置之特徵在於，基於流體之溫度、及在與基準溫度不同之溫度下測定出之流體之流量Q2相對於在基準溫度下測定出之流體之流量Q1之關係，修正該溫度下測定出之流體之流量。
TW110113083A 2020-09-29 2021-04-12 流量測定裝置 TWI802865B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
WOPCT/JP2020/036832 2020-09-29
PCT/JP2020/036832 WO2022070239A1 (ja) 2020-09-29 2020-09-29 流量測定装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202212781A true TW202212781A (zh) 2022-04-01
TWI802865B TWI802865B (zh) 2023-05-21

Family

ID=80951489

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW110113083A TWI802865B (zh) 2020-09-29 2021-04-12 流量測定裝置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20240011806A1 (zh)
JP (1) JPWO2022070239A1 (zh)
KR (1) KR20230053687A (zh)
CN (1) CN116209881A (zh)
TW (1) TWI802865B (zh)
WO (1) WO2022070239A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118032066B (zh) * 2024-04-12 2024-06-25 珠海吉泰克物理科技有限公司 流量传感器组件、流量传感器及其制造方法
CN119394381B (zh) * 2024-09-23 2025-12-02 江苏伟屹电子有限公司 一种涡街流量计涡街信号校准方法
CN120313680B (zh) * 2025-06-13 2025-08-26 中铁水利信息科技有限公司 基于物联网的大坝安全监测系统及方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5411766A (en) * 1977-06-28 1979-01-29 Kawasaki Steel Co Vortex flowmeter
JPS58208622A (ja) * 1982-05-28 1983-12-05 Mazda Motor Corp エンジンの吸入空気量検出装置
JPS63201528A (ja) * 1987-02-18 1988-08-19 Mitsubishi Motors Corp 体積流量計測装置
JP3073089B2 (ja) * 1992-02-13 2000-08-07 株式会社日立製作所 空気流量計
JPH07209043A (ja) * 1994-01-17 1995-08-11 Yokogawa Electric Corp 振動型流量計
US6170338B1 (en) * 1997-03-27 2001-01-09 Rosemont Inc. Vortex flowmeter with signal processing
JP2000193529A (ja) * 1998-12-28 2000-07-14 Fuyo Sangyo Kk 配管内温度測定用センサ並びに配管手段を具えた配管内温度測定用センサ
JP2001228004A (ja) * 2000-02-16 2001-08-24 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd 熱式流量計
JP3964416B2 (ja) 2004-09-14 2007-08-22 株式会社オーバル 温度センサ一体型渦流量計
JP2009204321A (ja) * 2008-02-26 2009-09-10 Aisin Seiki Co Ltd 流量推定方法および流量推定装置
JP4993311B2 (ja) * 2008-05-30 2012-08-08 株式会社デンソー 空気流量測定装置、空気流量補正方法、および、プログラム
DE102011050716B4 (de) * 2011-05-30 2013-01-24 Technische Universität Dresden Verfahren und Vorrichtung zur Online-Messung der Viskosität eines Fluids
CN106706046B (zh) * 2016-12-09 2020-08-28 西安航空动力控制科技有限公司 航空多介质流量校准方法及其校准系统
JP6703969B2 (ja) * 2017-09-25 2020-06-03 Ckd株式会社 渦流量計
CN111141341A (zh) * 2019-12-31 2020-05-12 华东理工大学 涡轮流量计的补偿方法及其系统、存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2022070239A1 (zh) 2022-04-07
WO2022070239A1 (ja) 2022-04-07
TWI802865B (zh) 2023-05-21
KR20230053687A (ko) 2023-04-21
CN116209881A (zh) 2023-06-02
US20240011806A1 (en) 2024-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI802865B (zh) 流量測定裝置
CN1289408B (zh) 用于科里奥利流量计的仪表电子学电路和用于核实该电路使用的流量刻度因子的方法
JP5096915B2 (ja) 簡略化された流体物性測定法
CN101711351B (zh) 用于在过程管线中流动的介质的测量系统
CN101720420B (zh) 用于在过程管线中流动的介质的测量系统
CN101796386B (zh) 用于在过程管线中流动的介质的测量系统
CN101730834B (zh) 用于在过程管线中流动的介质的测量系统
CN100425955C (zh) 用于物质流检测设备校准的系统和方法
JP2016531299A (ja) 絶対圧差圧圧力トランスデューサー
KR20100137018A (ko) 유량계 파라미터의 편차로부터 진단을 생성하기 위한 방법
US7734431B2 (en) Method and apparatus for fluid leak detection
US20110132064A1 (en) Flowmeters and methods for diagnosis of sensor units
BR112016016581B1 (pt) medidor de fluxo vibratório para verificação de medidor, e, método de verificação de medidor
JP2019035640A (ja) 熱式流量計
JP7313516B2 (ja) 既知の密度を用いて質量流量を補償する方法
WO2004020958A1 (ja) 熱式流量計
EP3164679A1 (en) Fluid momentum detection method and related apparatus
RU2010103045A (ru) Измерительная система для среды, протекающей в технологическом трубопроводе
US9488509B2 (en) Method or determining an absolute flow rate of a volume or mass flow
Herring Operational principles of flowmeters: once a" set it and forget it" technology, flow measurement is an increasingly important part of quality control systems in the heat treating industry
JP6418936B2 (ja) 流量計
KR20110006869U (ko) 열식질량유량계의 비평형 길이 센서 소자
CN110291372B (zh) 量热探针以及用于量热测量的方法
JP3237366B2 (ja) 振動型流量計
KR100508488B1 (ko) 열량형 질량유량 측정센서 및 그의 오차보정 방법