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発明の名称 測定システム
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−24791(P2007−24791A)
公開日 平成19年2月1日(2007.2.1)
出願番号 特願2005−210544(P2005−210544)
出願日 平成17年7月20日(2005.7.20)
代理人 【識別番号】100101764
【弁理士】
【氏名又は名称】川和 高穂
発明者 出雲 正樹 / 和田 哲郎 / 松田 和彦
要約 課題
開渠内を流れる流水の流量を測定する。開渠内に設けた流速計の流速から流水の水位を求める。流水の水位の異常変動をとらえて、警報を発する。流水の気泡、ゴミなどの漂流物の影響を受けない流速測定を可能とする測定システムを提供する。

解決手段
流速から流水の水位を算出する手段と、算出水位と実測水位の差からゴミの堆積等を検出し警報を発する手段と、流速と算出水位を基に流水の流量を算出する手段と備えた計測システムの提供。
特許請求の範囲
【請求項1】
開渠に設置された流速センサと、配管環境及び前記流速センサの設置環境に応じた複数の流速−水位相関曲線を記憶する手段と、前記配管環境及び流速センサの設置環境に応じて選択された一の流速―水位相関曲線を認識する手段と、前記流速センサからの流速測定値と前記選択された流速―水位相関曲線とから算出水位を求める手段を備えることを特徴とする測定システム。
【請求項2】
前記流速―水位相関曲線が、あらかじめ前記開渠の形状、寸法、勾配、管の粗さ、前記流速センサの設置位置からシミュレーション計算により求められた流速―水位相関曲線であることを特徴とする請求項1に記載の測定システム。
【請求項3】
さらに水位センサと、前記水位センサで測定された実測水位と前記算出水位との差を算出する手段と、当該差の絶対値と予め設定された閾値とを比較する手段と、当該差の絶対値が前記閾値より大きいときに警報信号を発信する手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の測定システム。
【請求項4】
さらに配管寸法を記憶する手段と、前記配管寸法と前記算出水位から流量を算出する手段を備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の測定システム。
【請求項5】
前記流速センサは、流水の速度圧による抗力を測定する力センサであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の測定システム。
【請求項6】
前記力センサが、前記開渠での流水の流れ方向において相背面対向する第1及び第2の受圧部と、当該第1及び第2受圧部の応力の差分をFBG(ファイバブラッググレーティング)に伝達する負荷機構と、当該負荷機構から伝達された前記応力の差分を検知する前記FBGと、前記負荷機構と当該FBGを収容する気密室を備える流水の抗力測定装置であって前記差分(流水の速度圧による抗力値)を光信号として送出するセンサであることを特徴とする請求項5に記載の測定システム。
【請求項7】
前記流速―水位相関曲線が、前記力センサで測定された測定抗力からの換算補正値を含んでいることを特徴とする請求項5又は6に記載の測定システム。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、開渠(例えば下水管)内を流れる流体の流速、水位、流量の測定に関する。
【背景技術】
【0002】
開渠内を流れる流量を測定する流量計、流水の平均流速を測定する方法が、いくつか提案されている。以下に、従来技術について説明する。
【0003】
特許文献1(特許第2119012号)には、下水管等の底部に設置した水位計と流速計からなる流速測定装置で、流水の平均流速値を算出し、測定水位から算出して求める流水断面積にこの平均流速値を乗じて、下水管内を流れる流量を計測する流量測定方法が提案されている。
図10は、その実施態様を示す図である。下水管111内を右手から左手に流れる流水の水面が112に示されている。流速センサ101はセンサホルダ115によって管底からSの高さに設置されている。
図11に、流速センサ101の内部構造を示す。本センサは先端部が流れを乱さないように角錐台状となっている。流速センサ101内に、電磁誘導を利用した流量計102と水位計103が設けられている。水位計は流水の水位に相当する圧力でたわむダイアフラム103aとダイアフラムのたわみを検出するストレインゲージ103bから構成されている。104は信号を増幅するプリアンプである。
【0004】
図12(a)(b)は、下水管111の断面図である。本図からも分かるように、管の形状・寸法(例えば直径D)と、流水の水位(H)から流水の断面積を求めることが出来る。
また図中113は、管内流水の流速分布の例を示している。流速分布は、『管の勾配』、『管の粗さ』等により様々な分布を示す。ここで、『管の粗さ』とは、管の内壁の滑らかさ、管の曲がり、くぼみなどの様々な要因により流速が変化する下水管それぞれが固有に有する特性である。
また、管内の流速及び流速分布は水面112の高さにより、図12(a)又は図12(b)に示すようにそれぞれ異なっている。
【0005】
図13及び図14は、それぞれの管の特性に対応した、流速(横軸)と水位(縦軸)との関係を示した図(特許文献2)である。図13において、例えば管内の水位が10インチのときの各水位における流速が10の記号がつけられた曲線によって示されている。7、5、3、2の曲線は、それぞれ水位が7インチから2インチのときの、各水位での流速を表す線である。このデータは「低こう配/高い粗さ」の管における水位と流速の関係を示している。すなわち管の勾配が低い、あるいは『管の粗さ』が高い場所での水位と流速の関係である。
縦軸にSで示されている水位は、流速計の設置位置の管底から距離である。すなわち、本例では管底から1インチの場所に流速計が設けられている。流速計が実際に測定する流速は、それぞれ各曲線上で□のマークで示された流速であることを示している。
【0006】
図14は、図13とは異なる管特性「高こう配/低い粗さ」における、水位と流速の関係を示した図である。すなわち管の勾配が図13の管より高い、あるいは『管の粗さ』が低い場所での水位と流速の関係である。
例えば、10の記号がつけられた線で図13と図14の両者を比較すると、図13では、水面近くでの流速はおおむね3フィート/秒であったものが、図14では、6フィート/秒となっている。すなわち、管の勾配が高くなり、あるいは管の粗さが低くなれば、同じ水位であっても、その表面を流れる流速は大きく異なることを示している。
縦軸にSで示されている水位は、図13に同じく流速計の設置位置の管底から距離(1インチ)である。
図14でも、下水管に設置された流水センサ101から入力される流速値は、各曲線上で□のマークで示された流速となる。
【0007】
一方上述したように、管内を流れる流水の流量を算出するためには、流水の断面積に平均流速を乗じて求める。図13、14の矢印Sで示される測定流速から平均流速を求めるために、特許文献1では、所定の数式により、割り増し係数αを算出して求める技術が記載されている。
【0008】
一方、特許文献2(特許第3202992号)では、水位計からの実測水位と、流速計からの実測流速を平均流速に変換することにより流水の流量を測定する自己較正型流量計を提案している。
具体的には、特定の管の寸法、勾配、管の粗さ等によって変わる特定現場における局所流速(流速計による実測値)と、水位計からの実測水位と、の関係を分析し、測定流速を平均流速に変換するための流量係数を求める方法である。
求めた流量係数を記憶手段に記憶しておき、流速計の設置場所、実測流速値、実測水位値から所定の流量係数を選択して平均流速を算出して、流量を測定するものである。
【特許文献1】特許第2119012号公報
【特許文献2】特許第3202992号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
特許文献1及び2に開示された先行技術においては、いずれも流速と水位を測定し、この測定した流速と水位から平均流速を求めている。
しかし、管勾配、管壁の状態など配管環境が一定の開渠内においては、平均流速と水位は1対1の相関関係にある。すなわち、水位が一定のまま平均流速が増加することはなく、平均流速が増加すれば、水位もそれに対応して上昇する。
また、通常の場合、測定できるのは流速計を設置した所定の位置における流速であり、この実測流速から平均流速を求める必要がある。実際、管内を流れる流体は所定の流速分布をもっているため、実測流速と平均流速の相関は、流速計が管内のどの位置の流速を測定しているかによって影響される。換言すれば、流速分布が既知の場合、流速計の位置がわかれば、実測流速から平均流速を算出することが可能となる。
【0010】
従来においては、無限に存在する配管環境、流速計の設置環境に応じた流速と水位の相関関係、測定流速と平均流速の相関関係等を記憶させるのは困難であった。
しかし、近年においては記憶手段の発達、解析技術の発達により、正確な流速分布を予測可能であり、数多くの相関曲線を測定機器に記憶させることも可能となっている。
従って、予め、配管環境、センサの設置環境を機器に記憶させ、配管及びセンサ設置後に相関曲線を選択すれば複雑な測定手段、演算手段を用いることなしに正確な流体状況の測定が可能である。
本発明の目的は、シンプルな測定手段、演算手段により正確な測定を実現する測定システムを提供することである。さらに、複数の相関曲線は同じ方法で設定される必要がなく、それぞれの条件に適した方法で設定することも可能だし、特定の相関曲線の一部を修正した場合でも、他の相関曲線に修正が悪影響を与えることを防止することができる。
【課題を解決するための手段】
【0011】
この発明の第1の態様は、開渠に設置された流速センサと、配管環境及び流速センサの設置環境に応じた複数の流速−水位相関曲線を記憶する手段と、配管環境及び流速センサの設置環境に応じて選択された一の流速―水位相関曲線を認識する手段と、流速センサからの流速測定値と選択された流速―水位相関曲線とから算出水位を求める手段を備えることを特徴とする測定システムである。
【0012】
この発明の第2の態様は、前記の流速―水位相関曲線が、あらかじめ開渠の形状、寸法、勾配、管の粗さ、流速センサの設置位置からシミュレーション計算により求められた流速―水位相関曲線であることを特徴とする測定システムである。
【0013】
この発明の第3の態様は、さらに水位センサと、水位センサで測定された実測水位と算出水位との差を算出する手段と、差の絶対値と予め設定された閾値とを比較する手段と、差の絶対値が閾値より大きいときに警報信号を発信する手段を備えることを特徴とする測定システムである。
【0014】
この発明の第4の態様は、さらに配管寸法を記憶する手段と、配管寸法と算出水位から流量を算出する手段を備えることを特徴とする測定システムである。
【0015】
この発明の第5の態様は、前記流速センサが、流水の速度圧による抗力を測定する力センサであることを特徴とする測定システムである。
【0016】
この発明の第6の態様は、力センサが、開渠での流水の流れ方向において相背面対向する第1及び第2の受圧部と、第1及び第2受圧部の応力の差分をFBG(ファイバブラッググレーティング)に伝達する負荷機構と、負荷機構から伝達された応力の差分を検知するFBGと、負荷機構とFBGを収容する気密室を備える流水の抗力測定装置であって差分(流水の速度圧による抗力値)を光信号として送出するセンサであることを特徴とする測定システムである。
【0017】
この発明の第7の態様は、流速―水位相関曲線が、力センサで測定された測定抗力からの換算補正値を含んでいることを特徴とする測定システムである。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、予め記憶された複数の流速−水位相関曲線から適切な一の流速−水位相関曲線を選択できるので初期設定が簡便である。また、流速測定値と流速−水位相関曲線を照合することのみで水位を算出できるので、算出工程が簡素であり、算出速度の向上に資する。さらに、他の特断の測定手段も必要としないので、コストの抑制に資する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
(第1の実施の形態)
図1に、本発明の第1の実施の形態に係る流速センサの流速測定値から流体の水位を求める測定システムの実施例を示す。
図1は下水管41の中を、流水が図面左から右方向に流れる状況を表している。管底に設置された流速センサ1からケーブル31を介して流速値が本発明に係わる図示しない測定システムに送り出される。後述するように、流速センサからの実測流速値により水面42までの水位が算出される。
30は、流速センサの近傍に設置された水位計である。水位計をさらに設置することにより、水位異常の警報信号等を発信することが可能となる。
【0020】
図2は、開渠内を流れる流水の流速と水位との関係を示す図である。横軸に流速(m/s)、縦軸に水位(m)をとっている。流速センサ設置環境E1〜E3のそれぞれにおける、配管環境S1〜S3での流速と水位との関係を曲線1〜9が示している。
【0021】
ここで流速センサ設置環境とは、上述した管内での流速センサの設置位置を意味する。即ち、管内の流体は流速分布を持っているため、流速センサの設置位置によって、測定している流速が平均流速と一致する場合、所定分だけ遅くなる場合、速くなる場合がある。
従って、測定流速から水位を求める場合には、流速センサの設置位置との相関を予め定める必要がある。これは、複数の相関曲線からセンサ設置環境に応じた相関曲線を選択することで実現される。
【0022】
また水位は、配管環境によっても変化する。配管環境は、例えば、管の形状、管の粗さ(流水抵抗)、勾配を意味する。例えば、流速センサの設置環境が同じE1であっても、
配管環境が異なる場合には、S1からS3の相関が想定できる。測定流速と水位の相関を求めることは、実際の配管設置環境に応じたS1からS3の何れかの相関曲線を選択することで実現される。この結果、例えば相関曲線4が選択されたとすれば、流速測定値V1から水位H1が算出できる。同様に相関曲線7が選択された場合には流速測定値V1から水位H2が算出できる。
【0023】
流速センサ設置環境と流速―水位相関曲線の設定方法について説明する。
一般に、開渠内を流れる流水の流速と水位との関係は、管の形状、寸法、管の粗さ、及び管の勾配によって異なる特性を持つ。しかし、特定の管の環境に限定すれば、その環境における流速と水位の間には一定の相関関係がある。
【0024】
本発明においては、例えば、流速センサ設置環境を複数水準設定し、それぞれにおける流速―水位相関曲線を他の計算機によるシミュレーション計算によってあらかじめ求められる。
他の計算機によるシミュレーション計算には、いくつかの手法が考えられる。例えば、有限体積法により流路断面の流速分布を導出し、水位及び平均流速を求めることができる。ここで、有限体積法とは、流体を微小領域に分割し、それぞれの微小流域における物体の出入りや力を計算して全体の流れの運動を解く手法である。
次に、複数の相関曲線から一の相関曲線を選択する方法について説明する。
相関曲線を選択するに際しては、実際の流速センサ設置現場において、一時的に複数位置での流速、水位を測定し、管の勾配、管内壁の摩擦などを基に算出してもよい。また、管の形状、管の粗さ、管の勾配を直接測定してもよい。
【0025】
(第2の実施の形態)
一方、図1において流速センサ1の近傍に水位計30を更に設置することにより、水位計30から実測水位を得ることが出来る。この実測水位と上記算出水位(H1)とを比較し、その差が所定の閾値以上であったときには、『水位異常』の警報を発することが出来る。
一般に、流速センサに漂流物が付着すると、その付着物が障害となり次々に漂流物が堆積する。漂流物の堆積により、流水の流れが変化し、測定する流速値に誤差を生じ、流速値を基に算出する流量にも誤差が生じることとなる。
従来、下水管等で漂流するゴミの堆積の有無については定期的に目視点検するしかなかった。しかし、本発明に係わる測定システムでは、ゴミの堆積により生じた異常な水位変動を検出でき、『水位異常』の警報を発信することができる。この警報を受けて、堆積したゴミの撤去作業をすることが可能となり、自己診断機能を有する測定システムが実現できる。
【0026】
(第3の実施の形態)
本発明は、流速センサとして、光式、電磁式、回転式など種々のものを適用できる。
特に流水の速度圧による抗力を測定する力センサを用いることにより、更に流水の汚濁や漂流物の影響を受けにくい測定システムを実現することができる。
以下、流速センサとして力センサを採用したときの本発明の実施態様について説明する。
図3は、第3の実施の形態における力センサ1の側面図である。下水管等の流水の中に本力センサが設置される。流水は図面左から右方向に向かって流れる。この流水の速度圧による圧力Pを第1受圧部2で受ける。すなわち、力センサとは矢印Fで示される抗力を測定するセンサである。
力センサには第1受圧部2と相背面対向する第2受圧部3が設けられている。第1受圧部と第2受圧部は図3に示すごとく、同一面積、同一傾斜角で設けられている。
【0027】
力センサ1には、応力を検知するFBG(ファイバブラッググレーティング)7とFBGに応力を伝達する負荷機構6−1及び6−2が気密室4内に設けられている。
ここで、FBG(Fiber Bragg Grating)とは、光ファイバのコア部の屈折率を周期的に変化させた回折格子の構造(FBG)を備えている光ファイバのことをいう。光ファイバの入射光がFBG部を透過すると、ブラッグ波長と呼ばれる波長成分がFBGで反射され、残りの部分は透過される。このブラッグ波長のシフト量分が歪や温度に依存して変化することが知られており、その性質を利用してこの光ファイバに伝達された応力を検知する。
【0028】
一方、気密室4外に設けられた第2受圧部3は水圧により、図3において右から左方向への図示しない力を受ける。第1受圧部2も同じ水圧を受けるが、第1受圧部が受ける力は、水圧と流水による抗力が付加された力であり、また水圧に伴う力は図3において左から右方向の力となる。
第1受圧部2と第2受圧部3は、同一面積、同一傾斜角で設けられているために、水圧による水平方向の力は同一でお互いに反対方向となる。
【0029】
次に、FBGに応力を伝達する負荷機構6について説明する。
気密室4の両側には、例えば金属製のダイヤフラム5、5´が設けられている。受圧部2、3が受けた圧力は、ダイヤフラム5、5´を介してそれぞれの伝達シャフト6−1、6−2に伝達される。伝達シャフト6−1には、図3において、左から右方向に力がかかり、伝達シャフト6−2には、右から左方向に力がかかる。これらの力は上述したように、流水の抗力+水圧が伝達シャフト6−1に、水圧が伝達シャフト6−2にかかる。しかも両者は力のかかる方向が反対であるために、水圧分の力が相殺される。
【0030】
従って、流水の抗力分の力だけがFBG取付部9に伝達されることになる。図3から分かるように、光ファイバはその一端(左側)が固定され、他端がFBG取付部9に固定されている。従って、FBG取付部9に矢印Bで示す力が加えられると上述したFBG(ファイバブラッググレーティング)の効果により光ファイバ内の光信号に抗力に応じたブラッグ波長のシフトが発生する。この波長のシフトは極めて少ないもので、例えば、水位45cm相当の水圧(4500Pa)により発生する波長のシフトは1nm(ナノ・メートル)である。
【0031】
伝達シャフト6−1、6−2のそれぞれの一部には、バランスウエイト11が取り付けられている。
バランスウエイト11は、固定軸14の周りに回転自在に取り付けられている。バランスウエイト11は重力により常に鉛直下方に向かう力が働く。流水の水量が増えて、抗力Fが増加すると伝達シャフト6−1は図3において右側に移動する。その後、流水の水量が減ると抗力Fも減少する。バランスウエイト11の重力により、伝達シャフト6−1を左側に移動させる力が発生する。即ち、バランスウエイト11は伝達シャフトの復帰機能を備えている。
【0032】
一方、FBGには温度によってブラッグ波長のシフト量が変わるという温度特性があり、正確な抗力を測定するためには温度による補正をする必要がある。
そのため気密室4内には、更に、温度を検知するための別のFBG(ファイバブラッググレーティング)8が設けられている。このFBG8は、伝達シャフト6−1とは連動しないで、独立して設置されたFBG取付部10に取り付けられている。従って、このFBG8には、受圧部2および受圧部3に負荷される応力は全く影響しないで、気密室内の温度を検知する独立の働きをする。
【0033】
負荷される応力を検知するFBGと温度を検知する別のFBGとの間で異なる波長、例えば、1540nm、1537nmを使用することによって、温度による波長変化分を特定することができ、負荷される応力から温度による成分を除去することができ、温度補正を行うことができる。
【0034】
本実施形態において力センサと演算部の間は光ケーブルによって接続されるので、電気的に接続される一般の流速計を用いた測定システムに比べて、以下の特長を有する。
(1)流速センサへの電力の供給が不要である。
(2)光ファイバによる接続のため、水中での漏電対策が不要である。
(3)可動部分が少なく、故障の発生率が少ない。
(4)流速センサと流速システム間の距離的制限が電気的接続に比べて少ない。
例えば、本方式によれば、線路長15km内に5台までの力センサを設置することができる。
【0035】
図4にて、本発明に係わる測定システムのハード構成例を説明する。
情報のやり取りを行うバスに、CPU(演算装置)、記憶装置、入力装置、出力装置が接続されている。記憶装置には、各手段を実現するプログラム、各センサ設置位置に対応した開渠の形状・寸法データ(すなわち配管寸法)と、各種相関曲線のデータ等が格納されている。入力装置には、流速センサ、水位計等が接続される。出力装置には、流量表示計、警報装置等が接続される。
【0036】
また、図5に示すとおり、記憶装置に例えば、複数の配管環境、センサ設置環境に対応した「流速―水位相関曲線」、「流速―平均流速相関曲線」、「流速―流量相関曲線」を記憶させてもよい。水位が既知であるということは、配管形状が既知であれば平均流速、流量を算出可能だが、予め相関曲線を記憶している場合には、演算を省略できるため、迅速な算出が可能になる。
【0037】
また、流速センサとして力センサを適用する場合には、「抗力−水位相関曲線」、「抗力−平均流速相関曲線」、「抗力−流量相関曲線」等を記憶させておくのが好適である。上述した「流速―水位相関曲線」に抗力から流速への換算補正値を含んだ「抗力−平均流速相関曲線」をあらかじめ記憶することにより、抗力から流量へ換算する演算を省略でき、迅速な算出が可能になるからである。
また、換算に関する補正などを適宜相関曲線に予め反映させておくことも可能である。
【0038】
各相関曲線の情報としては、例えば、図6に示すように、配管環境S1、配管環境S2、配管環境S3にそれぞれ対応して、数式n、パラメータnが格納されている。これらの情報は、上述したとおりあらかじめ他の計算機によるシミュレーション計算によって求められた数式等である。本例では、数式とパラメータによって相関曲線を表しているが、各データに対応した数値から構成される表形式のデータによって相関曲線を表してもよい。
【0039】
図7は、本発明に係わる測定システムの一部を構成する流量測定機能のブロック図である。1点鎖線で囲まれた部分が流量測定機能である。流速センサから送られてくる当該センサを特定するセンサ番号、流速値が上述したハード構成図における入力装置を介して入力される。
本測定システムは、流速値取込み手段により、流速計から送られてくる実測流速値を取込み、記憶装置の所定の場所に格納する。また入力されたセンサ番号より、管の形状・寸法データすなわち配管寸法を記憶装置から取出し、また記憶装置から該当するセンサ設置環境例えばE2、配管環境S2の流速―水位相関曲線の数式2、パラメータ2を選択する。
流速値を上記数式2とパラメータ2に代入することにより算出水位を求めることができる。同じく流速―平均流速相関曲線の数式とパラメータに流速値を代入することにより平均流速を求めることができる。
記憶装置から取り出される配管寸法と上記により求められた算出水位より、流水の断面積が求められる。この断面積に平均流速を乗ずることにより、流量が算出され、この流量値が出力装置を介して流量表示器に送られる。
【0040】
図8は、本発明に係わる測定システムの水位警報機能のブロック図である。1点鎖線で囲まれた部分が、測定システムの一部の水位警報機能である。
流速センサと流速センサの近辺に設置された水位計から、実測流速及び実測水位が入力装置を介して本システムに入力される。流速センサから送られるセンサ番号により、流速―水位相関曲線が選択される。実測流速値を、流速―水位相関曲線に係わる数式及びパラメータに代入することにより算出水位を求めることができる。
算出水位と実測水位の差分を算出し、この値の絶対値とあらかじめ記憶装置に格納されているしきい値を比較する。その結果、算出水位と実測水位の差が所定のしきい値より大きいときには、異常水位であるとして、出力装置を介して警報装置に警報表示信号を送出する。しきい値以内であるときに正常表示信号を送出してもよい。
【0041】
図9は、流速センサとして力センサを採用した場合の流量測定機能のブロック図である。1点鎖線で囲まれた部分が、測定システムの一部の流量測定機能である。
力センサから送られてくる当該センサを特定するセンサ番号及び抗力値が上述した入力装置を介して入力される。力センサから送られてくる光信号を抗力値に変換する変換装置を本システム外に設けてもよい。
本測定システム内に光信号から流水の速度圧による抗力値に変換する手段を設けてもよい。その場合には、ブラッグ波長の温度特性分を加味して波長のシフト分を抗力値に変換する必要がある。ブラッグ波長から抗力への変換方式は公知であるためここでは説明を省略する。
【0042】
入力されたセンサ番号より配管寸法を取出し、また該当する抗力―水位相関曲線の数式とパラメータを選択する。
抗力値を上記数式とパラメータに代入することにより算出水位を求めることができるのは流速値を元に算出する場合と同様である。同じく抗力―平均流速相関曲線の数式とパラメータに抗力値を代入することにより平均流速を求めることができる。
【0043】
管の配管寸法と上記により求められた算出水位より、流水の断面積が求められる。この断面積に平均流速を乗ずることにより、流量が算出され、この流量値が出力装置を介して流量表示器に送られる。
【図面の簡単な説明】
【0044】
【図1】図1は、この発明の測定システムにおける流速センサ等の設置態様を説明する図である。
【図2】図2は、この発明の流速と水位の相関曲線を示す模式図である。
【図3】図3は、この発明の実施の一態様の力センサの側面図である。
【図4】図4は、この発明のハードウエア構成例を示す図である。
【図5】図5は、記憶装置内の各種相関曲線のデータ構成例である。
【図6】図6は、相関曲線データの構成例である。
【図7】図7は、この発明の流量測定機能のブロック図である。
【図8】図8は、この発明の異常水位検出、警報機能のブロック図である。
【図9】図9は、この発明の力センサによる流量測定機能のブロック図である。
【図10】図10は、下水道に設置された流速計の外観図である。
【図11】図11は、従来技術に係わる流速・水位計の概要図である。
【図12】図12(a)、図12(b)は、下水管の各水位での流水の流速分布を示す図である。
【図13】図13は、低こう配、高い粗さの管での流速と水位の関係を示す図である。
【図14】図14は、高こう配、低い粗さの管での流速と水位の関係を示す図である。
【符号の説明】
【0045】
1 流速センサ(力センサ)
2 第1受圧部
3 第2受圧部
4 気密室
5 ダイヤフラム
5´ ダイヤフラム
6 負荷機構
6−1 伝達シャフト
6−2 伝達シャフト
7 FBG
8 別のFBG
9 FBG取付部
10 別のFBG取付部
11 バランスウエイト
12 ゴムカバー
13 軸回転防止機能付きリニアブッシュ
14 固定軸
15 長さ調整器
17 整流板
18 ファイバ収納ケース
19 バランスウエイト固定部材
20 外部カバー
21 伝達ロッド
22 接触板
30 水位計
31 ケーブル
41 下水管
42 水面

101 流速センサ
102 流速計
103 水位計
103a ダイヤフラム
103b ストレインゲージ
104 プリアンプ
111 下水管
112 水面
113 流速分布
114 ターンバックル
115 センサホルダ




 

 


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