JPH0353129A - Correlational flow meter - Google Patents
Correlational flow meterInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」
本発明は、流れの情報を流路の複数箇所で検出して、そ
の相互相関値から流量を測定する相関式流量計に関する
ものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION "Field of Industrial Application" The present invention relates to a correlation type flowmeter that detects flow information at multiple locations in a flow path and measures the flow rate from the cross-correlation values.
「従来の技術」
従来より知られている相関式流量計は、例えば、本山廓
人の先願にかかる特願昭62−10446号に見られる
ように、゜流れの方向にrAI/;4をおいた>a 数
m 所にセンサを設け、このセンサによって流れに関す
る情報、例えば超音波の伝搬特性、あるいは、流体の静
電容■などを測定し、これら各センサの測定データの相
関関係から、流体に生じた「流れの乱れ」が各センサに
検出される時間差を演算し、この時間差から得られる流
速データにより流量を算出する方式とされている。``Prior Art'' Conventionally known correlation type flowmeters are known to have rAI/; A sensor is installed at a location of several meters, and this sensor measures information related to the flow, such as the propagation characteristics of ultrasonic waves or the electrostatic capacity of the fluid. From the correlation of the measurement data of each sensor, the fluid The system calculates the time difference between when each sensor detects the "flow turbulence" that occurs, and calculates the flow rate using flow velocity data obtained from this time difference.
そして、例えば上流側、下流側に二つのセンサを設けた
場合、これらのセンサから得られる流れの情報をf(t
)、g(t)なる時間の関数で表現すると、これらの関
数は、波形がほぼ同一でτなる位相差を持った波形とな
り、これらの関数の間には、前記τを変数とする相互相
関関係が成立する。For example, if two sensors are installed on the upstream and downstream sides, the flow information obtained from these sensors is expressed as f(t
), g(t), these functions have almost identical waveforms with a phase difference of τ, and there is a cross-correlation between these functions with τ as a variable. A relationship is established.
したがって、関数f (t )とg(t一τ)との積を
一定の区間[0,T]で積分した式
R=I;Bt)・g(t一τ)d t ・・・・・・
(1)が最大となる場合のτを求めることにより、この
τから流速および流量を知ることができる。Therefore, the formula R=I;Bt)・g(t−τ)d t , which integrates the product of the function f (t) and g(t−τ) over a certain interval [0, T]・
By determining τ when (1) is the maximum, the flow velocity and flow rate can be determined from this τ.
「発明が解決しようとする課題」
ところで、上記(1)式は前記関数f(t)およびg(
t)の絶対値が大きい場合に最大値をとることになるか
ら、例えば、前記両関数がそれぞれ第2図(イ)(ロ)
に示されるような特性を持っていると仮定すると、鎖線
A,A’で示すような絶対値の大きな部分(山の部分)
で最大となるから、鎖線B,B′で示すような絶対値の
小さな部分(谷の部分)に生じた真の相関値を検出する
ことができないという問題があった。"Problem to be Solved by the Invention" By the way, the above equation (1) is the function f(t) and g(
If the absolute value of t) is large, it will take the maximum value, so for example, the above two functions will be shown in Figure 2 (a) and (b), respectively.
Assuming that it has the characteristics shown in , the parts with large absolute values (mountain parts) as shown by chain lines A and A'
Therefore, there is a problem in that it is impossible to detect true correlation values occurring in portions (valley portions) of small absolute values as shown by chain lines B and B'.
本発明は従来の相関式流量計における真の相関値が検出
できない欠点を解消し、より適切なデータに基づく正確
な相関演算を行うことを目的とするものである。An object of the present invention is to eliminate the drawback of conventional correlation type flowmeters in that true correlation values cannot be detected, and to perform accurate correlation calculations based on more appropriate data.
「課題を解決するための手段」
上記目的を達成するため、本発明は、
流体の流れ方向に相互に間隔をおいた複数箇所に、流れ
の変化に対応する検出信号を出力するセンサが配設され
、これら各センサの検出信号を相関醪で相互相関演算す
ることにより前記流体の流fltを測定するようにした
相関式流量計において、前記相関器は、各センサの検出
信号とこれらの検出信号の反転信号とを相互相関演算す
るよう構成してなるものである。"Means for Solving the Problems" In order to achieve the above object, the present invention provides a method in which sensors that output detection signals corresponding to changes in flow are arranged at multiple locations spaced apart from each other in the fluid flow direction. In the correlation type flowmeter, the flow flt of the fluid is measured by cross-correlating the detection signals of each sensor with a correlation power, and the correlator calculates the detection signals of each sensor and these detection signals. It is configured to perform a cross-correlation calculation with the inverted signal of .
「作用」
上記構成であると、各センサから供給される検出信号の
絶対値の大小にかかわらず、検出信号に坐した正負いず
れかの乱れによる変化に基づく相関演算をすることがで
きる。"Operation" With the above configuration, correlation calculation can be performed based on changes due to either positive or negative disturbances in the detection signal, regardless of the magnitude of the absolute value of the detection signal supplied from each sensor.
「実施例」 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。"Example" Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図は本発明を超音波流量計に適用したものであり、
図中符号10は、流量の測定が行われる配管である。Figure 1 shows the application of the present invention to an ultrasonic flowmeter.
Reference numeral 10 in the figure is a pipe through which the flow rate is measured.
この配管10の外周の上流側(図中左側)には上流側セ
ンサ1lが設けられていると共に、その下流側(図中右
側)には、前記上流側センサ1lから管軸方向に間隔を
おいて下流側センサl2が設けられている。これら上流
側センサ11及び下流側センサl2は互いに同一の構成
とされており、配管10に配設されて超音波を発信する
発信器11a−l2aと、該発信U11a・12aに対
して配管10を挟んで対向する位置に設けられて超音波
信号を受信する受信藩1 l b・12bとから構戊さ
れている。An upstream sensor 1l is provided on the upstream side (left side in the figure) of the outer periphery of the pipe 10, and an upstream sensor 1l is provided on the downstream side (right side in the figure) at an interval from the upstream sensor 1l in the pipe axis direction. A downstream sensor l2 is provided. The upstream sensor 11 and the downstream sensor l2 have the same configuration, and include transmitters 11a-l2a installed in the pipe 10 and transmitting ultrasonic waves, and It is comprised of receiving sections 1, 1, and 12b that are placed at opposite positions to receive ultrasonic signals.
前記各センサ11・l2の発信W l 1 a・12a
には、超音波源l3が接続されており、この超音波源1
3から出力される駆動信号によって各発信器11a・1
2aから超音波が発信され、この超音波が管路を横断し
て各受信器1lb・12bに受信され、電気信号に変換
されるようになっている。Transmission from each of the sensors 11 and l2 W l 1 a and 12a
An ultrasonic source 13 is connected to the ultrasonic source 1.
Each transmitter 11a, 1
Ultrasonic waves are emitted from 2a, and the ultrasonic waves cross the pipe, are received by the receivers 1lb and 12b, and are converted into electrical signals.
また前記各受信i11lb−12bには復調器14a−
14bが接続されて、これら復調器14a・14bに各
受信器1lb・12bからの電気信号が入力されるよう
になっている。そして、配管10内の流体の流れに乱れ
が生じてこの入力信号が変調をきたすと、この乱れに対
応.する信号が復調器14a−14bから出力されるよ
うになっている。Further, each of the receiving i11lb-12b has a demodulator 14a-
14b is connected so that electrical signals from the respective receivers 1lb and 12b are input to these demodulators 14a and 14b. When turbulence occurs in the flow of fluid in the pipe 10 and this input signal is modulated, the turbulence is dealt with. The signals are outputted from the demodulators 14a-14b.
さらに、前記各fEJX’l2:+14a−14bから
出力された乱れ信号は、信号記録藩1 5 a・15b
に入力され、これらの信号記録2315a・15bは、
fEl’lml4a・14bからの人力信号をA/D変
換するとともに、内蔵されたメモリ内に一時記憶し、一
時記憶された信号を乱れ信号データD1,D,として、
平均?:4 1 6 a−1 6 bおよび相関滞I7
にそれぞれ供給するようになっている。Furthermore, the disturbance signals outputted from each fEJX'l2:+14a-14b are signal recording domains 15a and 15b.
These signal records 2315a and 15b are input to
The human input signals from fEl'lml4a and 14b are A/D converted, and are temporarily stored in a built-in memory, and the temporarily stored signals are used as disturbance signal data D1, D,
average? :4 1 6 a-1 6 b and correlation delay I7
It is designed to supply each.
以上のように構成された相関式流量計において、前記相
関器l7は、信号記D器15a・15bから供給された
流れの乱れ信号データD,,D,に対して、前述の(1
)式に基づく相互相関演算を行なうとともに、その結果
を相関結果Cとして演算膠18へ出力する。In the correlation type flowmeter configured as described above, the correlator 17 performs the above-mentioned (1
) and outputs the result to the calculation glue 18 as a correlation result C.
前記相関器17においては、前述の(1)式に相当する
相関演算を、
R j =”X [X sX Y l+J
コtWO
(ただしX+,y+は一般に時刻iにおいて上流側およ
び下流側のセンサ1l・12にそれぞれサンプリングし
た信号を示し、jは相関値最大となる場合の位相差を示
す。また、前記x.yiはいずれもnピット構成のD/
A変換器から得られたO〜2″の範囲の数である。)
なる近似式によって行うとともに、
(2 ’− X 1)および(2 ”− Y t+J)
なる演算により前記両センサ11・l2からの信号を反
転させてなる数値を用いて、
s j=4(2”− x .)x(2゜ Y I+J)
なる式に基づいて同様の相関演算を行ない、これらRj
およびSjの和を求めることによって信号の絶対値の影
響を排除するようになっている。すなわち、上記Rj+
Sjの相関演算により、両センサ1工・I2から得られ
たデータの山、谷のいずれの側に生じた乱れについても
、これを他のデータから正確に区別することができる。In the correlator 17, the correlation calculation corresponding to the above-mentioned equation (1) is performed as R j =”X [X sX Y l+J
(However, X+, y+ generally indicate the signals sampled at the upstream and downstream sensors 1l and 12 at time i, and j indicates the phase difference when the correlation value is maximum. Also, x.yi are all D/ with n-pit configuration.
This is the number in the range O~2'' obtained from A converter.
Using the numerical value obtained by inverting the signals from both sensors 11 and l2 by the calculation, s j = 4 (2" - x .) x (2゜ Y I + J)
A similar correlation calculation is performed based on the formula, and these Rj
By calculating the sum of and Sj, the influence of the absolute value of the signal is eliminated. That is, the above Rj+
By the correlation calculation of Sj, it is possible to accurately distinguish disturbances occurring on either side of the peaks or valleys of the data obtained from both sensors 1 and 12 from other data.
なる式が得られ、この式における
2 n ”X x .は、Xの平均値の2’(m+1)
倍(ただしこの数値はjの値によって変化する)に相当
する。The formula is obtained, and in this formula, 2 n "X x . is 2'(m+1) of the average value of
(however, this value varies depending on the value of j).
したがって、上記実施例の相関式流量計においては、上
記展開式に基づき、演算畳18において、相関値Rjと
、平均23 t e a・16bから得られたデータの
平均値と、A/D変換器の構成ピット数nとを演算処理
することにより、検出信号そのものと、その反転信号と
による[Rj+Sj]に相当する相関演算が行なわれて
、センサ11 12から得られた測定データの絶対値の
影響が排除されている。なお、このような演算式を用い
ることなく、[Rj+Sj]そのものを演算してもよい
のはもちろんである。Therefore, in the correlation type flowmeter of the above embodiment, based on the above expansion formula, the correlation value Rj, the average value of the data obtained from the average 23 t e a · 16b, and the A/D conversion are calculated in the calculation mat 18. By processing the number n of pits constituting the device, a correlation calculation corresponding to [Rj+Sj] is performed using the detection signal itself and its inverted signal, and the absolute value of the measurement data obtained from the sensors 11 and 12 is calculated. influence has been eliminated. Note that it is of course possible to calculate [Rj+Sj] itself without using such an arithmetic expression.
さらに、上記実施例では[RJ+Sj]の最大値より相
関値を求めるようにしたが、時刻tにおいてセンサから
得られた信号とその反転信号とを比較し、いずれか変化
の大きい方の信号による相関値RjまたはSjを相関値
として採用するようにしてもよい。Furthermore, in the above embodiment, the correlation value is calculated from the maximum value of [RJ+Sj], but the signal obtained from the sensor at time t and its inverted signal are compared, and the correlation value is determined by the signal with the larger change. The value Rj or Sj may be employed as the correlation value.
なお、上記実施例では流れの乱れを測定するセンサを二
カ所に設けるようにしたが、さらに多くの箇所に設ける
ようにしてもよい。また、センサについても、実施例め
超音波センサのみならず、静電容量式などの他の方式の
センサを用いるようにしてもよいのはもちろんである。In the above embodiment, the sensors for measuring flow turbulence are provided at two locations, but the sensors may be provided at more locations. Further, as for the sensor, it is of course possible to use not only the ultrasonic sensor of the embodiment but also a sensor of other types such as a capacitance type.
「発明の効果」
以上の説明で明らかなように、本発明は、流れの上流側
および下流側に設けられたセンサから得られた情報に基
づく相互相関演算により流量を測定する流m計において
、前記センサから得られた信号そのものによる相関演算
と、この信号の反転信号によってそれぞれ相関演算を行
うものであるから、センサからの信号の絶対値の大小に
かかわらず流れの乱れを適確に把握し、正確な相関値を
算出して流量測定誤差の発生を防止することができると
いう効果を奏する。"Effects of the Invention" As is clear from the above description, the present invention provides a current meter that measures flow rate by cross-correlation calculation based on information obtained from sensors provided on the upstream and downstream sides of the flow. Since the correlation calculation is performed using the signal itself obtained from the sensor and the inverted signal of this signal, flow disturbances can be accurately grasped regardless of the magnitude of the absolute value of the signal from the sensor. , it is possible to calculate an accurate correlation value and prevent flow measurement errors from occurring.
第1図は相関式流m計のプロ・ソク図、第2図はそれぞ
れ上流、下流のセンサの検出信号の波形の例を示す図表
である。
10..・・・・配管、11・・・・・・上流側センサ
、12・・・...下流側センサ、16a・16b・・
・・・・平均2asl7・・・・・・相関藩、I8・・
・・・・演算器。FIG. 1 is a graph showing a correlation type current meter, and FIG. 2 is a graph showing examples of waveforms of detection signals from upstream and downstream sensors, respectively. 10. .. ... Piping, 11 ... Upstream sensor, 12 ... .. .. Downstream sensor, 16a, 16b...
...Average 2asl7... Correlation domain, I8...
...Arithmetic unit.
Claims (1)
の変化に対応する検出信号を出力するセンサが配設され
、これら各センサの検出信号を相関器で相互相関演算す
ることにより前記流体の流量を測定するようにした相関
式流量計において、前記相関器は、各センサの検出信号
と、これらの反転信号とによってそれぞれ相互相関演算
を行うことを特徴とする相関式流量計。Sensors that output detection signals corresponding to changes in the flow are arranged at multiple locations spaced apart from each other in the fluid flow direction, and a correlator calculates the cross-correlation of the detection signals of these sensors. 1. A correlation type flowmeter configured to measure a flow rate of the flow rate of the flow rate, wherein the correlator performs a cross-correlation calculation using the detection signals of each sensor and their inverted signals.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1188339A JP2644043B2 (en) | 1989-07-20 | 1989-07-20 | Correlation type flow meter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1188339A JP2644043B2 (en) | 1989-07-20 | 1989-07-20 | Correlation type flow meter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0353129A true JPH0353129A (en) | 1991-03-07 |
JP2644043B2 JP2644043B2 (en) | 1997-08-25 |
Family
ID=16221887
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1188339A Expired - Fee Related JP2644043B2 (en) | 1989-07-20 | 1989-07-20 | Correlation type flow meter |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2644043B2 (en) |
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1989
- 1989-07-20 JP JP1188339A patent/JP2644043B2/en not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
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JP2644043B2 (en) | 1997-08-25 |
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