JP2589524B2 - Area flowmeter and flow measurement method using the flowmeter - Google Patents
Area flowmeter and flow measurement method using the flowmeterInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、大気汚染測定器等において、試料ガスの流
量を一定に制御するためにこの流量を測定する面積式流
量計及びこの流量計による流量測定方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial application field) The present invention relates to an area type flowmeter for measuring the flow rate of a sample gas in an air pollution measuring instrument or the like in order to control the flow rate of the sample gas to be constant, and the flowmeter. It relates to a flow measurement method.
(従来の技術) 従来この種の面積式流量計としては、第7図に示すも
のが知られている。同図において、10は中空円錐状のガ
ラス等からなるテーパ管であり、その内部を下方から上
方に向けて、流量を測定するべき試料ガスが通過するよ
うになっている。(Prior Art) FIG. 7 shows a known area flow meter of this type. In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a tapered tube made of glass or the like having a hollow conical shape, through which the sample gas whose flow rate is to be measured passes from below to above.
また、20はテーパ管10の内部に収容された遮光性のフ
ロート、30はテーパ管10を包囲する円筒状の外囲体、40
は外囲体30内面の軸方向中央位置に取付けられた発光ダ
イオード等の発光素子、50a,50bは発光素子40からの光
が均等に当るように外囲体30の内面に並設されたシリコ
ンホトセルの如き受光素子、60は反転増幅器、70は差動
増幅器をそれぞれ示している。20 is a light-shielding float housed inside the tapered tube 10, 30 is a cylindrical outer envelope surrounding the tapered tube 10, 40
Are light-emitting elements such as light-emitting diodes mounted at the axial center position of the inner surface of the outer enclosure 30; 50a, 50b are silicon juxtaposed on the inner surface of the outer enclosure 30 so that light from the light-emitting element 40 is evenly applied. A light receiving element such as a photocell, 60 is an inverting amplifier, and 70 is a differential amplifier.
この流量計では、図示するようにフロート20が発光素
子40の正面にある場合、フロート20によって遮られた光
の一部が各受光素子50a,50bの同一面積の受光面に入射
し、各受光素子50a,50bの受光量が等しくなるため、こ
れらの出力電圧は互いに等しくなる。また、例えばフロ
ート20が上段の受光素子50aの正面近傍にある場合に
は、下段の受光素子50bの受光量が上段の受光素子50aに
比べて多く、逆にフロート20が下段の受光素子50bの正
面近傍にある場合には、上段の受光素子50aの受光量が
下段の受光素子50bに比べて多くなる。In this flow meter, when the float 20 is in front of the light emitting element 40 as shown in the figure, a part of the light blocked by the float 20 enters the light receiving surface of the same area of each of the light receiving elements 50a and 50b, Since the light receiving amounts of the elements 50a and 50b are equal, their output voltages are equal to each other. Also, for example, when the float 20 is in front of the upper light receiving element 50a, the amount of light received by the lower light receiving element 50b is larger than that of the upper light receiving element 50a, and conversely, the float 20 is provided by the lower light receiving element 50b. When it is near the front, the amount of light received by the upper light receiving element 50a is larger than that of the lower light receiving element 50b.
従って、差動増幅器70によって受光素子50a,50bの出
力電圧のバランスを見ることにより、フロート20が中央
位置から上下何れの方向に偏位しているかを検出するこ
とができる。換言すれば、外囲体30を上下させてその軸
方向中央位置に付した指標をテーパ管10に付された所望
の流量目盛に合わせた場合、その時のフロート20の偏位
から上述の如く検出した流量の多少に応じて、試料ガス
の流量制御弁(図示せず)を開閉制御することにより、
試料ガスの流量を一定値に保つことができるものであ
る。Therefore, by checking the balance between the output voltages of the light receiving elements 50a and 50b with the differential amplifier 70, it is possible to detect in which direction the float 20 is deviated from the center position in the vertical direction. In other words, when the envelope 30 is moved up and down and the index provided at the axial center thereof is adjusted to the desired flow rate scale attached to the tapered pipe 10, the detection is performed as described above from the deviation of the float 20 at that time. By controlling the opening and closing of a sample gas flow control valve (not shown) according to the flow rate of the sample gas,
The flow rate of the sample gas can be maintained at a constant value.
(発明が解決しようとする課題) しかるに、この面積式流量計及び該流量計による流量
測定方法にあっては、2個の受光素子50a,50bを発光素
子40に対し対称的かつ互いに近接して配置する必要があ
り、しかも、これらの受光素子50a,50bは上記測定原理
上、全く同一の特性を有していることが要求されるた
め、受光素子50a,50bとしては特注品を用いなくてはな
らず、コスト高になるという欠点があった。(Problems to be Solved by the Invention) However, in this area type flow meter and the flow rate measuring method using the flow meter, the two light receiving elements 50a and 50b are symmetrically arranged with respect to the light emitting element 40 and close to each other. It is necessary to arrange them, and furthermore, these light receiving elements 50a, 50b are required to have exactly the same characteristics on the above-mentioned measurement principle, so that no special order products are used as the light receiving elements 50a, 50b. However, there is a disadvantage that the cost is high.
また、2個の受光素子50a,50bをできるかぎり近接さ
せて配置しても、設計上の制約から各々の受光面を隙間
なく並設することができない。従って、比較的小さなフ
ロート20が発光素子40の正面にある場合には、その位置
を正確に検出不可能な不感帯が生じる恐れがあり、正確
の流量測定が行えないという問題があった。Further, even if the two light receiving elements 50a and 50b are arranged as close as possible, the respective light receiving surfaces cannot be arranged side by side due to design restrictions. Therefore, when the relatively small float 20 is in front of the light emitting element 40, there is a possibility that a dead zone where the position of the float 20 cannot be detected accurately may occur, and there has been a problem that accurate flow rate measurement cannot be performed.
更に、従来では受光素子50a,50bの受光面積によって
フロート20の検出可能範囲が決定されてしまい、また、
フロート20の位置としては、発光素子40の正面を中心と
して上方であるか、または下方であるかを検出できるに
過ぎなかった。加えて、フロート20が発光素子40の正面
にある場合と、検出範囲を外れて上方または下方にある
場合の何れにも受光素子50a,50bの受光量はそれぞれ均
等であるから、差動増幅器70の出力電圧は同一となり、
フロート20の位置を特定できないという不都合があっ
た。Furthermore, conventionally, the detectable range of the float 20 is determined by the light receiving area of the light receiving elements 50a and 50b,
It was only possible to detect whether the position of the float 20 was above or below the front of the light emitting element 40 as a center. In addition, the amount of light received by the light receiving elements 50a and 50b is equal both when the float 20 is in front of the light emitting element 40 and when the float 20 is above or below the detection range. Output voltage is the same,
There was a problem that the position of the float 20 could not be specified.
また、受光素子50a,50bの出力電圧のバランス調整
は、受光素子50a,50bに均等に光が当る状態にしてトリ
マ抵抗を操作することにより行っていたが、この作業が
面倒であり、特に発光素子40や各受光素子50a,50bの特
性の経年変化がバランス調整作業を一層煩雑なものにし
ていた。In addition, the output voltage balance of the light receiving elements 50a and 50b was adjusted by operating the trimmer resistor in a state where light is uniformly applied to the light receiving elements 50a and 50b. The aging of the characteristics of the element 40 and the light receiving elements 50a, 50b has made the balance adjustment work more complicated.
本発明は上記問題点を解消するために提案されたもの
で、その目的とするところは、標準品の受光素子を使用
可能としてコストの低減を図り、不感帯の発生や検出範
囲の狭小化及びバランス調整の煩雑さを解消すると共
に、フロート位置の正確な検出を可能にして高精度の流
量測定を行えるようにした面積式流量計及び該流量計に
よる流量測定方法を提供することにある。The present invention has been proposed in order to solve the above-mentioned problems. The purpose of the present invention is to reduce the cost by making it possible to use a standard light-receiving element, to generate a dead zone, to narrow the detection range, and to achieve a balance. It is an object of the present invention to provide an area type flowmeter capable of accurately detecting a float position and performing high-precision flow measurement while eliminating the complexity of adjustment, and a flow measurement method using the flowmeter.
(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するため、まず本発明にかかる面積式
流量計は、フロートを内蔵したテーパ管の外部に発光素
子及び受光素子を対向配置した面積式流量計において、
各々個別に点灯される複数の発光素子をテーパ管の軸方
向に沿って配置すると共に、これらの発光素子に対向す
るように単一の受光素子を配置する。そして、各発光素
子について、流量測定時の受光素子出力信号とフロート
を検出範囲から除外した際の受光素子出力信号との比を
それぞれ検出し、これらの複数の比に基づきフロートの
位置を検出して試料の流量を測定するものである。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, an area type flow meter according to the present invention is firstly applied to an area type flow meter in which a light emitting element and a light receiving element are arranged opposite to each other outside a tapered tube having a built-in float. ,
A plurality of light-emitting elements that are individually turned on are arranged along the axial direction of the tapered tube, and a single light-receiving element is arranged to face these light-emitting elements. Then, for each light emitting element, the ratio between the light receiving element output signal at the time of flow rate measurement and the light receiving element output signal when the float is excluded from the detection range is detected, and the position of the float is detected based on the plurality of ratios. To measure the flow rate of the sample.
ここで、前記受光素子を、等間隔に配置された複数の
発光素子の中央位置に対向するように配置すれば、この
中央位置を基準位置とした場合にフロートが基準位置か
らどの程度偏位しているかを容易に認識することができ
る。Here, if the light receiving elements are arranged so as to oppose the center position of a plurality of light emitting elements arranged at equal intervals, how much the float deviates from the reference position when this center position is used as the reference position. Can be easily recognized.
更に本発明にかかる流量測定方法は、上記面積式流量
計を用い、複数の発光素子をこれらのほぼ中央位置にお
いて二分し、かつ前記中央位置に対向する位置に受光素
子を配置し、これらの二分された発光素子群に属する個
々の発光素子を個別に点灯すると共に、各発光素子につ
いて、流量測定時の受光素子出力信号とフロートを検出
範囲から除去した際の受光素子出力信号との比をそれぞ
れ検出し、この比に起因する受光変数の総和を前記発光
素子群のそれぞれについて求め、前記受光変数の総和の
大小を比較して前記中央位置に対するフロートの位置の
偏位を検出することにより、試料の流量を測定すること
を特徴とする。Further, the flow rate measuring method according to the present invention uses the area type flow meter, divides a plurality of light emitting elements into two substantially at their central positions, and arranges a light receiving element at a position facing the central position, and divides the light receiving elements into two. The individual light-emitting elements belonging to the set of light-emitting elements are individually turned on, and for each light-emitting element, the ratio of the output signal of the light-receiving element at the time of measuring the flow rate to the output signal of the light-receiving element when the float is removed from the detection range, respectively. Detect the sum of the light-receiving variables resulting from this ratio for each of the light-emitting element groups, compare the magnitude of the sum of the light-receiving variables, and detect the deviation of the float position with respect to the center position to detect the sample. It is characterized by measuring the flow rate of water.
なお、前記受光変数は、例えば流量測定時における受
光素子出力電圧とフロートを検出範囲から除去した状態
における受光素子出力電圧との比を1から減じた値が考
えられる。The light receiving variable may be, for example, a value obtained by subtracting from 1 the ratio of the output voltage of the light receiving element when the flow rate is measured and the output voltage of the light receiving element when the float is removed from the detection range.
(作用) 本発明にかかる面積式流量計によれば、複数の発光素
子が順次個別に点灯され、その出力光は単一の受光素子
によって逐次受光される。その際、受光素子に対してあ
る発光素子からの光の全部または一部がフロートによっ
て遮られていると、この発光素子については、流量測定
時の受光素子出力信号とフロートを除去した際の受光素
子出力信号との比が他の発光素子に比べて異なったもの
となり、上述した比の相違はフロートの位置に対して一
定の因果関係を持つことになる。従って、これらの複数
の比に着目すれば、各発光素子の位置でのフロートによ
る遮光の度合いを知ることができ、フロートの位置の検
出が可能になる。(Operation) According to the area type flow meter of the present invention, the plurality of light emitting elements are sequentially turned on individually, and the output light thereof is sequentially received by the single light receiving element. At this time, if all or part of the light from a certain light emitting element is blocked by the float with respect to the light receiving element, the light emitting element output signal at the time of the flow rate measurement and the light receiving when the float is removed are detected. The ratio with the element output signal is different from that of the other light emitting elements, and the above difference in the ratio has a certain causal relationship with the position of the float. Therefore, if attention is paid to these plurality of ratios, the degree of light blocking by the float at the position of each light emitting element can be known, and the position of the float can be detected.
また、本発明にかかる流量測定方法によれば、二分さ
れた発光素子群のそれぞれについて求めた受光変数の総
和が比較される。ここで、総和が互いに等しい場合には
フロートが中央位置の正面にあり、中央位置に対応する
流量目盛が所望の設定流量であるとすれば、現在の流量
はこの設定流量に等しいこととなる。更に、受光変数の
総和の大小関係により、フロートが中央位置からどの程
度偏位しているかが検出され、換言すれば設定流量との
ずれが検出される。Further, according to the flow rate measuring method of the present invention, the sum of the light receiving variables obtained for each of the bisected light emitting element groups is compared. Here, if the sums are equal to each other, the float is in front of the center position, and if the flow rate scale corresponding to the center position is a desired set flow rate, the current flow rate is equal to this set flow rate. Further, the degree of deviation of the float from the center position is detected based on the magnitude relation of the sum of the light receiving variables, that is, the deviation from the set flow rate is detected.
(実施例) 以下、図に沿って本発明の実施例を説明する。まず、
第1図は本発明にかかる面積式流量計の一実施例の要部
構成を示すもので、同図において、1は図示されていな
い吸引ポンプの作用により試料ガスが下方から上方への
通過する中空円錐状のガラス等からなるテーパ管、2は
その内部に収容された遮光性のフロート、3はテーパ管
1を包囲する円筒状の外囲体であり、この外囲体3は上
下方向に移動可能である。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings. First,
FIG. 1 shows a main part of one embodiment of an area type flow meter according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a sample gas passing from below to above by a suction pump (not shown). A tapered tube made of hollow conical glass or the like, 2 is a light-shielding float housed therein, 3 is a cylindrical outer envelope surrounding the tapered tube 1, and this outer envelope 3 is vertically oriented. Can be moved.
外囲体3の内面には、上下方向に沿って複数(例えば
7個)の発光ダイオードの如き発光素子I1,I2,……,In
が等間隔で列設されており、また、これらの発光素子I1
〜Inの対向面には、発光素子I1〜Inの中央位置にある発
光素子I4に向かいあうようにシリコンホトダイオードの
如き単一の受光素子Rが取付けられている。そして、受
光素子Rの出力側にはアンプAが接続されている。な
お、アンプAの出力側には図示されていないマイクロコ
ンピュータシステムが接続されている。The inner surface of the outer enclosure 3, such as light-emitting element I 1 of the light emitting diode of the plurality along the vertical direction (e.g., seven), I 2, ......, I n
Are arranged at equal intervals, and these light emitting elements I 1
The opposing surfaces of ~I n, the light-emitting element I 1 ~I n single light receiving element R such as silicon photodiode to face the light-emitting element I 4 at the center position of the is attached. The amplifier A is connected to the output side of the light receiving element R. A microcomputer system (not shown) is connected to the output side of the amplifier A.
ここで、発光素子I1〜Inには一定の時間間隔において
上から順にパルス状の電流が周期的に加えられるように
なっており、その光出力波形と、フロート2が検出範囲
に存在しない状態における各発光素子I1〜Inからの光出
力による受光素子Rの出力電圧V1〜Vnとの関係は第2図
に示すようになっている。なお、同図において、受光素
子Rの出力電圧V1〜Vnが一定でないのは、発光素子I1〜
Inの特性のバラツキや受光素子Rに対する距離の相違に
よる。Here, the light-emitting element I 1 is the ~I n being adapted pulsed current is applied periodically from the top at a constant time interval, and the light output waveform, the float 2 is not present in the detection range relationship between the output voltage V 1 ~V n light-receiving elements R according to the light output from each light-emitting element I 1 ~I n in the state is as shown in Figure 2. In the figure, the output voltage V 1 ~V n of the light-receiving element R is not constant, the light-emitting element I 1 ~
Due to the difference in distance to the variations and the light-receiving element R of the characteristics of I n.
次に、この動作を第3図ないし第5図を参照しながら
説明する。Next, this operation will be described with reference to FIGS.
まず、試料ガスの吸引ポンプが停止していてフロート
2がテーパ管1の下方すなわち検出範囲外にある状態で
発光素子I1〜Inを順に点灯すると共に、第2図に示した
受光素子Rの出力電圧V1〜Vnをそれぞれ測定し、これら
を基準値Vr1〜Vrnとしてマイクロコンピュータシステム
のメモリに記憶しておく。First, the light-receiving element R suction pump of the sample gas together with the float 2 has stopped to turn on the light-emitting element I 1 ~I n in the order in a state that is outside the lower i.e. the detection range of the tapered tube 1, shown in Figure 2 the output voltage V 1 ~V n were measured and stored in the memory of the microcomputer system them as reference values Vr 1 through Vr n.
次いで吸引ポンプを運転し、試料ガスをテーパ管1内
に導入すると、フロート2がテーパ管1内を外囲体3の
高さまで上昇してくる。このとき、前記同様にして発光
素子I1〜Inを順に点灯し、対応する受光素子Rの出力電
圧V1〜Vnをそれぞれ測定してこれらの値を測定値Vm1〜V
mnとおき、メモリに記憶する。Next, when the suction pump is operated to introduce the sample gas into the tapered tube 1, the float 2 rises in the tapered tube 1 to the height of the outer enclosure 3. In this case, the same way to turn on the light-emitting element I 1 ~I n sequentially, the corresponding light-receiving element R of the output voltage V 1 ~V n measurements of these values were measured Vm 1 ~V
mn and store it in memory.
そして、各発光素子I1〜Inに対応する基準値Vr1〜Vrn
及び測定値Vm1〜Vmnについて、両者の比Vmn/Vrnを考
え、かつ受光素子Rの受光量に起因する受光変数とし
て、 X(n)=1−Vmn/Vrn …… (この実施例では、n=1〜7) を定義し、この受光変数X(n)を計算すると、第3図
ないし第5図に示すようにフロート2の位置、つまり試
料ガスの流量によってX(n)の値が変化することにな
る。従って、この受光変数X(n)に着目すれば、各発
光素子I1〜Inの位置におけるフロート2による遮光の度
合いを知ることができ、言い換えれば、フロート2がど
の高さに存在しているかが判明するため、試料ガスの流
量を求めることができる。Then, the reference value Vr 1 through Vr n corresponding to each light-emitting element I 1 ~I n
And the measurement value Vm 1 ~Vm n, consider the ratio Vm n / Vr n of both and a light receiving variable due to the amount of light received by the light receiving elements R, X (n) = 1 -Vm n / Vr n ...... ( In this embodiment, when n = 1 to 7) is defined, and this light receiving variable X (n) is calculated, X (n) is determined according to the position of the float 2, that is, the flow rate of the sample gas, as shown in FIG. 3 to FIG. The value of n) will change. Thus, focusing on the light receiving variable X (n), it is possible to know the degree of light shielding by the float 2 at the position of each light-emitting element I 1 ~I n, in other words, present at any height float 2 Therefore, the flow rate of the sample gas can be obtained.
なお、本発明の測定原理上、発光素子I1〜Inの配置間
隔はフロート2の外径より若干長くても良いため、外囲
体3の長さを同一とした場合に発光素子の数を少なくし
てコストを低減することが可能である。また、フロート
2が2個の発光素子の間の高さ(位置)に存在する時で
も、発光素子I1〜Inによる光軸を遮る位置に存在する限
りは受光変数に変化が表れるので、フロート2の位置検
出が可能である。Incidentally, the measurement principle of the present invention, since the arrangement interval of the light-emitting element I 1 ~I n MAY slightly longer than the outer diameter of the float 2, the number of light emitting elements when the length of the outer surrounding body 3 the same And cost can be reduced. The height between the float 2 is two light emitting elements even when present in (position), because as long as there in a position blocking the optical axis by the light emitting element I 1 ~I n appears a change in the light receiving variable, The position of the float 2 can be detected.
更に、複数の発光素子I1〜Inのうち中央位置にある発
光素子(この実施例ではI4)を中心としてその上下2組
の発光素子群を考え、各発光素子群についての受光変数
X(n)の総和として、 XH=X(1)+X(2)+X(3) …… XL=X(5)+X(6)+X(7) …… をそれぞれ計算する。Furthermore, (in this example I 4) light-emitting element in the center position among the plurality of light emitting elements I 1 ~I n consider the upper and lower two sets of light emitting element groups around the light receiving variable X for each light emitting element group XH = X (1) + X (2) + X (3)... XL = X (5) + X (6) + X (7)...
いま、第4図に示すようにフロート2が中央位置の正
面にある場合には、XH=XLとなり、第3図に示すよう
にフロート2がこの位置よりも上方にある場合にはXH
>XLとなり、第5図に示すようにフロート2が下方に
ある場合にはXH<XLとなる。Now, when the float 2 is in front of the center position as shown in FIG. 4, XH = XL, and when the float 2 is above this position as shown in FIG. 3, XH = XL.
> XL, and XH <XL when the float 2 is below as shown in FIG.
すなわち、マイクロコンピュータシステムによりXH
及びXLを算出してその大小関係を判断することによ
り、フロート2が発光素子I1〜Inの中央位置の正面に対
して上下何れにあるかを検出することができる。That is, the microcomputer system uses XH
And by determining the magnitude relationship to calculate the XL, it can float 2 detects whether the one up and down relative to the front of the center position of the light-emitting element I 1 ~I n.
従って、例えばテーパ管1の外周面に流量目盛を付し
ておき、外囲体3の中央部に付した指標を前記流量目盛
に合わせながら上記演算処理を行うことにより、現在の
流量の測定や流量を所望の値に一致させるべく制御する
ことが可能になるものである。Therefore, for example, by attaching a flow rate scale to the outer peripheral surface of the tapered pipe 1 and performing the above-described arithmetic processing while adjusting the index attached to the center of the outer enclosure 3 to the flow rate scale, it is possible to measure the current flow rate, This makes it possible to control the flow rate to match a desired value.
なお、この種の面積式流量計においては試料ガスの吸
引ポンプが一定周期でその運転を停止し、フロート2が
自動的に検出範囲から除去される状態となるため、この
ときに一定のプログラムに従って受光素子出力電圧の基
準値Vrnを測定し直して更新することにより、発光素子I
1〜Inの輝度や受光素子Rの感度が経年変化した場合に
も測定精度を常に高く維持することができる。In this type of area type flowmeter, the operation of the sample gas suction pump is stopped at regular intervals, and the float 2 is automatically removed from the detection range. by updating and re-measuring the reference value Vr n of the light-receiving element output voltage, the light-emitting element I
The sensitivity of the brightness and the light-receiving element R of 1 ~I n can also always maintain a high measurement accuracy when ages.
また、上記実施例において、発光素子I1〜Inの点灯順
序は全くランダムであってもよい。更に、二分された発
光素子群について受光変数X(n)の総和をそれぞれ算
出してフロート2の位置を検出するのではなく、単に各
発光素子I1〜Inについての受光変数X(n)のパターン
(第3図ないし第5図)から、フロート2の位置が基準
となる位置(例えば中央位置)からどの程度上方または
下方にあるかを推定することも可能であり、この場合に
は、受光素子Rの位置は発光素子I1〜Inの中央位置の正
面に限定されるものではない。In the above embodiment, lighting order of the light-emitting element I 1 ~I n at all may be random. Further, instead of detecting the position of the float 2 to calculate each the sum of light receiving variable X (n) light emitting element group which is bisected, simply receiving the variable X for each light-emitting element I 1 ~I n (n) From the patterns (FIGS. 3 to 5), it is also possible to estimate how much the position of the float 2 is above or below the reference position (for example, the center position). In this case, position of the light receiving element R is not limited to the front of the center of the light-emitting element I 1 ~I n.
次に、第6図は本発明にかかる面積式流量計の他の実
施例を示している。この実施例では、R1,R2,R3のように
受光素子が複数設けられ、これらに応じた多数の発光素
子I1〜Inが対向配置されている。なお、受光素子R1,R2,
R3は流量測定範囲を拡大するために複数設けてあり、各
受光素子が分担する測定範囲においては、先の実施例と
同様に複数の発光素子に対する単一の受光素子という関
係が成立している。Next, FIG. 6 shows another embodiment of the area type flow meter according to the present invention. In this embodiment, the light receiving element is provided with a plurality of like R 1, R 2, R 3 , a large number of light-emitting elements I 1 ~I n corresponding thereto are opposed to each other. The light receiving elements R 1 , R 2 ,
R 3 is is provided with a plurality in order to expand the flow measurement range, in the measurement range by each light receiving element is shared, the relationship of a single light-receiving element as in the previous embodiment for the plurality of light emitting elements is established I have.
この実施例では、発光素子I1〜Inを順次点灯した際の
受光素子R1またはR2またはR3の出力電圧が上記式にお
けるVmn及びVrnに相当し、先の実施例と同一の原理によ
ってフロート2の位置を正確に検出することが可能であ
る。特に、受光素子を複数設けることにより、フロート
2の検出可能範囲ひいては流量測定範囲を大幅に拡大す
ることができる。また、受光素子の個数が増加しても、
シリコンホトダイオード等の標準品が使用できるため、
経済性の面で大きな障害となることもない。In this embodiment, the output voltage of the light-receiving element R 1 or R 2 or R 3 at the time of sequentially lighting the light-emitting element I 1 ~I n corresponds to Vm n and Vr n in the above formula, identical to the previous embodiment According to the principle, the position of the float 2 can be accurately detected. In particular, by providing a plurality of light receiving elements, the detectable range of the float 2 and thus the flow rate measurement range can be greatly expanded. Also, even if the number of light receiving elements increases,
Since standard products such as silicon photodiodes can be used,
There is no major obstacle to economics.
なお、以上の各実施例では複数の発光素子I1〜Inを等
間隔に配置した場合について説明してあるが、この配置
は必ずしも等間隔である必要はなく、例えは中央位置に
近い部分の間隔に密にし、この部分から遠ざかるに従っ
て間隔を疎とするような、中央位置を中心とした対称的
な配置であってもよい。つまり、流量測定時とフロート
2を検出範囲から除去した時とで、各発光素子について
フロート2の位置に応じた受光素子出力電圧の相違が明
確に認識されるかぎり、発光素子I1〜Inを種々の態様で
配置することが許容されるものである。In each of the above embodiments are described for the case in which a plurality of light emitting elements I 1 ~I n at regular intervals, but this arrangement is not necessarily equally spaced, closer to the example center portion Symmetrical arrangement with the center position as the center, such that the distance is made smaller and the distance becomes smaller as the distance from the part increases. That is, as when the flow rate measurement when the float 2 is removed from the detection range, as long as the difference of the light-receiving element output voltage corresponding to the position of the float 2 is clearly recognized for each light-emitting element, the light-emitting element I 1 ~I n Can be arranged in various modes.
また、本発明において、発光素子及び受光素子の種類
や発光素子の数は、上記実施例に何ら限定されるもので
はない。更に、流量を測定するべき試料としては、気体
ばかりでなく液体であってもよい。加えて、前述した受
光変数としては、受光素子出力電圧の比であるVmn/Vrn
を用いることも可能である。Further, in the present invention, the types of the light emitting element and the light receiving element and the number of the light emitting elements are not limited to the above-described embodiment. Further, the sample whose flow rate is to be measured may be a liquid as well as a gas. In addition, the light receiving variables described above include the ratio of the output voltage of the light receiving element, Vm n / Vr n
Can also be used.
(発明の効果) 以上のように本発明によれば、最小限単一の受光素子
によって流量測定が可能であり、標準品の受光素子を使
用できることによってコストを大幅に低減することがで
きる。一方、発光素子は従来よりも数多く必要になる
が、かかる発光素子はホトダイオード等の比較的安価な
製品が多数提供されているため、全体として経済的な効
果は極めて大なるものがある。(Effect of the Invention) As described above, according to the present invention, the flow rate can be measured with at least a single light receiving element, and the cost can be greatly reduced by using a standard light receiving element. On the other hand, a larger number of light emitting elements are required than in the past. However, since many relatively inexpensive products such as photodiodes are provided for such light emitting elements, the economic effect as a whole is extremely large.
更に、発光素子に特性上のバラツキがあっても、実際
の測定時とフロートを除去した時とにおける受光素子出
力信号の比に基づく測定方法であるから、上記特性のバ
ラツキや発光素子の経年変化があっても常に正確な測定
を行うことができるものである。Furthermore, even if the light emitting device has a variation in characteristics, the measurement method is based on the ratio of the output signal of the light receiving device between the actual measurement and when the float is removed. Even if there is, accurate measurement can always be performed.
また、最小限1個の受光素子に対して複数の発光素子
を対向配置する構成であるから、フロートの位置を検出
不可能な不感帯が生じる恐れも皆無である。Further, since a plurality of light emitting elements are arranged to face at least one light receiving element, there is no possibility that a dead zone in which the position of the float cannot be detected is generated.
更には、受光素子の受光面積に拘らず、光が届く範囲
に複数の発光素子を設け、あるいは必要に応じて受光素
子を増設することで検出範囲を飛躍的に拡大することが
できると共に、各発光素子についての受光変数値のパタ
ーン等を参照することにより、フロートの位置を多段階
にわたって正確に特定できるという利点がある。Furthermore, regardless of the light receiving area of the light receiving element, a plurality of light emitting elements can be provided in a range where light can reach, or the number of light receiving elements can be increased as necessary to greatly expand the detection range. There is an advantage that the position of the float can be accurately specified in multiple stages by referring to the pattern of the light receiving variable value of the light emitting element.
加えて、従来存したような人為的なバランス調整が不
要になり、各種経年変化に対してもマイクロコンピュー
タのプログラムにより自動的に対処可能であるため、労
力の軽減を図ることができる等の効果を有する。In addition, there is no need for artificial balance adjustment as in the past, and it is possible to automatically cope with various secular changes by a microcomputer program, thereby reducing labor. Having.
【図面の簡単な説明】 第1図ないし第5図は本発明にかかる面積式流量計の一
実施例を示すもので、第1図は要部の構成図、第2図は
発光素子及び受光素子の出力波形図、第3図ないし第5
図は動作説明図、第6図は本発明にかかる面積式流量計
の他の実施例を示す要部構成図、第7図は従来の面積式
流量計の要部構成図である。 1……テーパ管、2……フロート 3……外囲体、I1〜In……発光素子 R,R1〜R3……受光素子、A……アンプBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIGS. 1 to 5 show an embodiment of an area flow meter according to the present invention. FIG. 1 is a structural view of a main part, and FIG. 2 is a light emitting element and a light receiving element. Output Waveforms of Elements, FIGS. 3 to 5
FIG. 6 is an explanatory view of the operation, FIG. 6 is a main part configuration diagram showing another embodiment of the area flow meter according to the present invention, and FIG. 7 is a main part configuration diagram of a conventional area flow meter. 1 ...... tapered tube, 2 ...... float 3 ...... enclosure, I 1 ~I n ...... emitting element R, R 1 to R 3 ...... light receiving element, A ...... amplifier
Claims (3)
る光透過性のテーパ管と、このテーパ管の内部に収容さ
れた遮光性のフロートと、前記テーパ管の外部にこのテ
ーパ管を介して互いに対向するように配置された発光素
子及び受光素子とを備え、前記試料の流量に応じて移動
する前記フロートの位置を前記受光素子の受光量により
検出して前記試料の流量を測定する面積式流量計におい
て、 各々個別に点灯される複数の発光素子を前記テーパ管の
軸方向に沿って配置すると共にこれらの発光素子に対向
させて単一の受光素子を配置し、各発光素子について、
流量測定時の受光素子出力信号と前記フロートを検出範
囲から除外した際の受光素子出力信号との比をそれぞれ
検出し、これらの複数の比に基づいて前記フロートの位
置を検出することを特徴とする面積式流量計。1. A light-transmitting tapered tube through which a sample whose flow rate is to be measured passes in an axial direction, a light-shielding float housed inside the tapered tube, and the tapered tube outside the tapered tube. A light-emitting element and a light-receiving element disposed so as to be opposed to each other via the light-receiving element. The position of the float that moves in accordance with the flow rate of the sample is detected by the amount of light received by the light-receiving element to measure the flow rate of the sample. In the area type flow meter, a plurality of light emitting elements individually turned on are arranged along the axial direction of the tapered tube, and a single light receiving element is arranged opposite to these light emitting elements. ,
Detecting a ratio between the light-receiving element output signal during flow measurement and the light-receiving element output signal when the float is excluded from the detection range, and detecting the position of the float based on the plurality of ratios. Area flow meter.
て、 受光素子を、ほぼ等間隔に配置された複数の発光素子の
ほぼ中央位置に対向するように配置したことを特徴とす
る面積式流量計。2. The area type flow meter according to claim 1, wherein the light receiving elements are arranged so as to face a substantially central position of a plurality of light emitting elements arranged at substantially equal intervals. Flow meter.
過性のテーパ管内に試料を通過させ、前記テーパ管の外
部にこのテーパ管を介して発光素子と対向するように配
置された受光素子の受光量により、前記試料の流量に応
じて移動する前記フロートの位置を検出して前記試料の
流量を測定する、面積式流量計による流量測定方法にお
いて、 前記テーパ管の軸方向に沿って配置された複数の発光素
子をこれらのほぼ中央位置において二分し、かつ前記中
央位置に対向する位置に前記受光素子を配置し、前記二
分された各発光素子群に属する個々の発光素子を個別に
点灯すると共に、各発光素子について、流量測定時の受
光素子出力信号と前記フロートを検出範囲から除外した
際の受光素子出力信号との比をそれぞれ検出し、この比
に起因する受光変数の総和を前記発光素子群のそれぞれ
について求め、前記受光変数の総和の大小を比較して前
記中央位置に対する前記フロートの位置の偏位を検出す
ることを特徴とする、面積式流量計による流量測定方
法。3. A light-receiving element in which a sample is passed through a light-transmitting tapered tube in which a light-shielding float is housed, and which is disposed outside the tapered tube so as to face a light-emitting element via the tapered tube. The amount of light received by the element detects the position of the float that moves according to the flow rate of the sample to measure the flow rate of the sample. In the flow rate measurement method using an area type flow meter, along the axial direction of the tapered tube, The plurality of arranged light emitting elements are bisected at substantially the central position thereof, and the light receiving elements are arranged at positions opposing the central position, and the individual light emitting elements belonging to each of the bisected light emitting element groups are individually separated. Along with lighting, for each light emitting element, the ratio between the light receiving element output signal at the time of flow rate measurement and the light receiving element output signal when the float is excluded from the detection range is detected, and the ratio is caused by this ratio. The sum of the light receiving variables is obtained for each of the light emitting element groups, and the magnitude of the sum of the light receiving variables is compared to detect the deviation of the position of the float with respect to the center position. Flow measurement method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63005067A JP2589524B2 (en) | 1988-01-12 | 1988-01-12 | Area flowmeter and flow measurement method using the flowmeter |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01180419A JPH01180419A (en) | 1989-07-18 |
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JPS6269119U (en) * | 1985-10-21 | 1987-04-30 |
-
1988
- 1988-01-12 JP JP63005067A patent/JP2589524B2/en not_active Expired - Lifetime
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JPH01180419A (en) | 1989-07-18 |
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