專利名稱：流量測定裝置及流速測定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對流體的流量進行計測的流量測定裝置及對流體的流速進行計測的流速測定裝置。
背景技術(shù)：
作為在流路內(nèi)流動的氣體的流量測定方法，提出了各種方法。例如，在專利文獻I中記載了一種在管內(nèi)配置節(jié)流孔板，根據(jù)節(jié)流孔板前后的管內(nèi)差壓來計測在管內(nèi)流動的流體流量的差壓流量計。另外，在專利文獻2中記載了一種流量計測裝置，在流體的流動方向上具有某角度而將超聲波的發(fā)送元件與接收元件相對設(shè)置，根據(jù)該超聲波傳播時間來計測流體的流量，該流量計測裝置具備激振出具有由不同的第一頻率和第二頻率構(gòu)成的頻率成分的正 弦波信號的超聲波的單元；求出在流體中傳播的超聲波的第一、第二頻率成分的相位差的單元；根據(jù)求出的相位差來運算超聲波的傳播時間的單元，根據(jù)超聲波的傳播時間來算出流體的流速從而求出流量。在先技術(shù)文獻專利文獻專利文獻I日本特開平06-174510號公報專利文獻2日本特開2009-222534號公報

發(fā)明內(nèi)容
在專利文獻I記載的通過差壓來計測流量的裝置中，需要在配管的內(nèi)部設(shè)置節(jié)流孔，因此需要在前后確保一定的直管部分等，使用對象受到制約。而且，在專利文獻2記載的使用超聲波的流量計測裝置中，將超聲波的激振源和檢測器直接安裝于配管。因此，例如在流過配管的氣體為高溫的情況下，無法使用。而且需要利用在高溫下也能夠使用的機構(gòu)。而且專利文獻I及專利文獻2的任一方式在計測中都需要一定的時間，具有在響應(yīng)性的提高方面存在極限的問題。而且，雖然也可以基于配管的直徑與流量之間的關(guān)系來計測流速，但存在同樣的問題。本發(fā)明鑒于上述情況而作出，課題在于提供一種能夠以高響應(yīng)性進行計測且即使在嚴格的環(huán)境下也能夠計測流體的流動的流量測定裝置及流速測定裝置。為了解決上述課題，實現(xiàn)目的，本發(fā)明的特征在于，具有計測元件，由主管、入射管、出射管及第一凈化流體供給管構(gòu)成，所述主管的兩端開放且分別能夠與流過流體的流路連結(jié)，所述入射管與所述主管連結(jié)且在與所述主管連結(jié)的一側(cè)的相反側(cè)的端部形成有能夠使光通過的窗部，所述出射管與所述主管連結(jié)且在與所述主管連結(jié)的一側(cè)的相反側(cè)的端部形成有能夠使光通過的窗部，所述第一凈化流體供給管與所述入射管連結(jié)；凈化流體供給部，向所述計測元件的所述第一凈化流體供給管供給凈化流體；發(fā)光部，使激光向所述入射管入射；受光部，接受從所述入射管入射且通過所述計測元件而從所述出射管射出的所述激光，并將接受到的光量作為受光信號輸出；計算部，基于從所述受光部輸出的受光信號，算出流過所述計測元件的流體的流量；流動方向檢測部，檢測流過所述計測元件的流體的流動方向；及控制部，控制各部的動作。由此，能夠以高響應(yīng)性進行計測，且即使在嚴格的環(huán)境下也能夠進行流量及其流動方向的計測。另外，優(yōu)選的是，所述流動方向檢測部具有對來自與流動方向平行的兩方向的壓力差進行檢測的差壓檢測部，基于由所述差壓檢測部檢測到的壓力差而檢測流動方向。由此，能夠更適當?shù)貦z測流體的流動方向。另外，優(yōu)選的是，所述流動方向檢測部具有向所述流路露出且因流體的流動而變形的變形部，基于所述變形部的變形方向而檢測流動方向。由此，能夠更適當?shù)貦z測流體的流動方向。
另外，優(yōu)選的是，至少具有兩個由所述發(fā)光部、所述受光部、所述計算部構(gòu)成的測定單元，所述流動方向檢測部基于由所述測定單元算出的流量的計算值而檢測流動方向。由此，能夠更適當?shù)貦z測流體的流動方向。另外，優(yōu)選的是，所述流動方向檢測部具有向所述流路輸出超聲波的超聲波輸出部；及接收從所述超聲波輸出部輸出的超聲波的超聲波接收部，基于由所述超聲波接收部接收到的超聲波的頻率而檢測流動方向。由此，能夠更適當?shù)貦z測流體的流動方向。另外，優(yōu)選的是，所述計算部以I個頻率對由所述受光部接受到的受光信號進行解調(diào)，基于解調(diào)后的信號的變動的大小而算出所述流體的流量。通過使用以I個的頻率解調(diào)后的信號的變動，能夠以簡單的結(jié)構(gòu)來計測流量。另外，優(yōu)選的是，所述計算部以不同的兩個頻率分別對由所述受光部接受到的受光信號進行解調(diào)，基于解調(diào)后的兩個頻率的信號的變動的大小而算出所述流體的流量。由此，能夠以更高的精度來計測流量。另外，優(yōu)選的是，所述計算部以多個不同的頻率分別對由所述受光部接受到的受光信號進行解調(diào)，基于解調(diào)后的多個頻率的信號的變動的大小而算出所述流體的流量。由此，能夠以更高的精度來計測流量。另外，優(yōu)選的是，所述計算部預先存儲算出的變動與流量之間的關(guān)系，基于所述關(guān)系和所述變動的大小而算出所述流體的流量。由此，能夠更簡單地計測流量。另外，優(yōu)選的是，所述計算部按照流過所述入射管的凈化流體的流量，存儲所述變動與所述流體的流量之間的關(guān)系，基于流過所述入射管的凈化流體的流量和所述變動而算出所述流體的流量。由此，能夠以更高的精度來計測流量。另外，優(yōu)選的是，所述控制部算出在包括由所述計算部算出的所述流體的流量在內(nèi)的區(qū)域上變動的變化量增大的所述凈化流體的流量，基于計算結(jié)果而調(diào)整從所述凈化流體供給部向所述第一凈化流體供給管供給的凈化流體的流量。由此，能夠以更高的精度來計測流量。另外，優(yōu)選的是，所述計算部還基于從所述發(fā)光部輸出的激光的強度和由所述受光部接受到的激光的強度，算出流過所述計測元件的排放流體的測定對象的物質(zhì)的濃度。由此，對于流動的流體，能夠取得更多的信息。另外，優(yōu)選的是，所述受光部具有相鄰配置的多個受光元件，將由各受光元件接受到的光量作為受光信號輸出，所述計算部基于從各受光元件發(fā)送的受光信號的強度的比較而算出所述流體的流量。在該方法中，也能夠以高精度來計測流量。另外，優(yōu)選的是，所述計算部基于從各受光元件發(fā)送的受光信號的強度的比較而算出所述激光的到達位置，基于所述到達位置與基準位置之間的偏差而算出所述流體的流量。由此，能夠檢測激光的位移，從而能夠計測流量。另外，優(yōu)選的是，所述計算部還基于從各受光元件發(fā)送的受光信號的強度的總量和由所述受光部接受到的激光的強度，算出流過所述計測元件的排放流體的測定對象的物質(zhì)的濃度。由此，對于流動的流體，能夠取得更多的信息。另外，優(yōu)選的是，所述計測元件在所述主管的、所述流體的流動方向上的所述入射管的上游側(cè)且所述入射管的附近具有使所述入射管的附近的空氣的流動成為紊流的紊流產(chǎn)生部。由此，能夠進一步增大與流量的變化相對的受光信號的變化，能夠以更高的精度來計測流量。
優(yōu)選的是，還具有與所述出射管連結(jié)的第二凈化流體供給管，所述凈化流體供給部也向所述第二凈化流體供給管供給凈化流體。由此，能夠減少位于出射管的窗部發(fā)生污染的可能性。優(yōu)選的是，所述計算部還基于從所述受光部輸出的受光信號，計測流過所述計測元件的所述主管的流體的流速。由此，能夠取得更多的流過計測元件的流體的信息。另外，優(yōu)選的是，所述流體為氣體。為了解決上述課題，實現(xiàn)目的，本發(fā)明的特征在于，具有計測元件，由入射管、出射管及第一凈化流體供給管構(gòu)成，所述入射管中，一方的端部是面向測定區(qū)域的開口，并在相反側(cè)的端部形成有能夠使光通過的窗部，所述出射管中，一方的端部是與所述入射管相對且面向所述測定區(qū)域的開口，并在相反側(cè)的端部形成有能夠使光通過的窗部，所述第一凈化流體供給管與所述入射管連結(jié)；凈化流體供給部，向所述計測元件的所述第一凈化流體供給管供給凈化流體；發(fā)光部，使激光向所述入射管入射；受光部，接受從所述入射管入射且通過所述測定區(qū)域而從所述出射管射出的所述激光，并將接受到的光量作為受光信號輸出；計算部，基于從所述受光部輸出的受光信號，算出流過所述測定區(qū)域的流體的流速；流動方向檢測部，檢測流過所述測定區(qū)域的流體的流動方向；及控制部，控制各部的動作。由此，能夠以高響應(yīng)性進行計測，且即使在嚴格的環(huán)境下也能夠進行流速及其流動方向的計測。另外，優(yōu)選的是，所述流動方向檢測部具有對來自與流動方向平行的兩方向的壓力差進行檢測的差壓檢測部，基于由所述差壓檢測部檢測到的壓力差而檢測流動方向。由此，能夠更適當?shù)貦z測流體的流動方向。另外，優(yōu)選的是，所述流動方向檢測部具有向所述測定區(qū)域露出且因流體的流動而變形的變形部，基于所述變形部的變形方向而檢測流動方向。由此，能夠更適當?shù)貦z測流體的流動方向。另外，優(yōu)選的是，所述計測元件具有主管，所述主管分別與所述入射管的一方的端部及所述出射管的一方的端部連結(jié)，且供測定對象的流體流過，所述測定區(qū)域是所述主管的一部分。由此，能夠約束測定對象的流動，能夠以更高的精度進行計測。另外，優(yōu)選的是，所述流體為氣體。
發(fā)明效果本發(fā)明的流量測定裝置及流速測定裝置起到能夠以高響應(yīng)性進行計測且即使在嚴格的環(huán)境下也能夠進行流體的流動的計測這樣的效果。


圖I是表示本發(fā)明的流量測定裝置的一實施方式的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2是將圖I所示的流量測定裝置的計測元件的一部分放大表示的放大示意圖。圖3是表示圖I所示的流動方向檢測單元的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。圖4是用于說明激光的路徑的說明圖。圖5是表不頻率與卩栄聲之間的關(guān)系的坐標圖。 圖6是表示廢氣流量與噪聲之間的關(guān)系的坐標圖。圖7是表不廢氣流量與噪聲之間的關(guān)系的坐標圖。圖8是表不頻率與卩栄聲之間的關(guān)系的坐標圖。圖9A是表示流動方向檢測單元的另一例的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。圖9B是從圖9A的Z方向觀察流動方向檢測單元而得到的示意圖。圖10是表示流動方向檢測單元的另一例的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。圖11是表示流動方向檢測單元的另一例的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。圖12是表示流動方向檢測單元的另一例的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。圖13是表示流動方向檢測單元的另一例的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。圖14A是表示流量測定裝置的另一實施方式的一部分的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。圖14B是圖14A的局部放大圖。圖15A是表示流量測定裝置的另一實施方式的受光部的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。圖15B是用于說明圖15A所示的流量測定裝置的動作的說明圖。圖15C是用于說明圖15A所示的流量測定裝置的動作的說明圖。圖16是表示受光部的另一例的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。圖17是表示本發(fā)明的流速測定裝置的一實施方式的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。圖18A是將圖17所示的流速測定裝置的計測元件的一部分放大表示的放大示意圖。圖18B是從與廢氣的流動方向平行的方向觀察圖17所示的流速測定裝置的計測元件而得到的示意圖。
具體實施例方式以下，基于附圖，詳細說明本發(fā)明的流量測定裝置及流速測定裝置的一實施方式。需要說明的是，并未通過本實施方式來限定本發(fā)明。需要說明的是，流量測定裝置能夠計測流過流路的各種氣體(gas)、液體等流體的流量、流速。例如，可以將廢氣凈化裝置安裝于柴油發(fā)動機，計測從柴油發(fā)動機排出的廢氣的流量。需要說明的是，排出廢氣的發(fā)動機即排出(供給)測定對象的氣體的裝置并未限定于此，可以使用于汽油發(fā)動機、燃氣輪機等各種內(nèi)燃機。而且，作為具有內(nèi)燃機的裝置，例示了車輛、船舶、發(fā)電機等各種裝置。而且，也能夠計測從廢物焚燒爐、鍋爐等燃燒設(shè)備及高溫且具有流量、流速變動的流量、流速計測對象排出的廢氣的流量、流速。需要說明的是，在以下的實施方式中，說明計測流過配管的廢氣的流量的情況。而且，雖然在后面進行說明，但通過在以下的實施方式中說明的流量測定裝置的裝置結(jié)構(gòu)，也能夠計測流過配管的流速。圖I是表示本發(fā)明的流量測定裝置的一實施方式的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。而且，圖2是將圖I所示的流量測定裝置的計測元件的一部分放大表示的放大示意圖。如圖I所示，流量測定裝置10具有計測元件12、計測單元14、凈化氣體供給單元16、流動方向檢測單元18。在此，流量測定裝置10設(shè)置在廢氣A流動的配管6與配管8之間。而且，廢氣A從配管6的上游側(cè)供給，通過配管6、流量測定裝置10、配管8，向比配管8靠下游側(cè)排出。需要說明的是，在配管6的上游側(cè)配置有廢氣的產(chǎn)生裝置(供給裝置)。計測兀件12基本上具有主管20、入射管22、出射管24。而且，在入射管22設(shè)有窗26和凈化氣體供給管30，在出射管24設(shè)有窗28和凈化氣體供給管32。主管20是筒狀的管狀構(gòu)件，一方的端部與配管6連結(jié)，另一方的端部與配管8連結(jié)。即，主管20配置在成為廢氣A流動的流路的一部分的位置。由此，廢氣A按照配管6、主管20、配管8的順序流動。 而且，流過配管6的廢氣A基本上全部流過主管20。入射管22是管狀構(gòu)件，一方的端部與主管20連結(jié)。而且，主管20與入射管22的連結(jié)部成為與入射管22的開口(端部的開口)大致同一形狀的開口。即，入射管22與主管20以空氣能夠流通的狀態(tài)連結(jié)。而且，在入射管22的另一方的端部設(shè)有窗26，通過窗26進行密封。需要說明的是，窗26由使光透過的構(gòu)件、例如透明的玻璃、樹脂等構(gòu)成。由此，入射管22的設(shè)置有窗26的端部成為空氣未流通的狀態(tài)且能夠使光透過的狀態(tài)。如圖I及圖2所示，入射管22是窗26側(cè)的端部的開口(即，由窗26閉塞的開口)的面積與主管20側(cè)的端部(即，與主管20連結(jié)的部分的開口)的面積實質(zhì)上相同的圓筒形狀。需要說明的是，入射管22的形狀并未限定為圓筒形狀，只要是使空氣及光通過的筒型的形狀即可，可以形成為各種形狀。例如，入射管22可以設(shè)為截面為方形、多邊形、橢圓、非對稱曲面的形狀。而且，入射管22可以是筒形狀的截面的形狀、直徑因位置而變化的形狀。需要說明的是，入射管22優(yōu)選為后述的凈化氣體穩(wěn)定流動的形狀。另外，在入射管22還連結(jié)有凈化氣體供給管30。如圖2所示，凈化氣體供給管30配置在窗26被密封的端部和與主管20連結(jié)的端部之間。凈化氣體供給管30將從凈化氣體供給單元16供給的凈化氣體向入射管22引導。而且，凈化氣體供給管30的成為凈化氣體的噴出口的部分朝向窗26側(cè)傾斜。出射管24是與入射管22大致相同形狀的管狀構(gòu)件，一方的端部與主管20連結(jié)，在出射管24的另一方的端部設(shè)有窗28。出射管24也與主管20成為空氣能夠流通的狀態(tài)，設(shè)置有窗28的端部成為空氣未流通的狀態(tài)且成為能夠使光透過的狀態(tài)。而且，出射管24配置在中心軸與入射管22的中心軸大致相同的位置。即，入射管22和出射管24配置在主管20的相對的位置。另外，出射管24也是窗28側(cè)的端部的開口(B卩，由窗28閉塞的開口)的面積與主管20側(cè)的端部(B卩，與主管20連結(jié)的部分的開口)的面積實質(zhì)上相同的圓筒形狀。需要說明的是，出射管24的形狀也不局限于圓筒形狀，只要是使空氣及光通過的筒型的形狀即可，可以形成為各種形狀。例如，出射管24可以設(shè)為截面成為方形、多邊形、橢圓、非對稱曲面的形狀。而且，出射管24也可以是筒形狀的截面的形狀、直徑根據(jù)位置而變化的形狀。需要說明的是，出射管24也優(yōu)選為后述的凈化氣體穩(wěn)定地流動的形狀。另外，在出射管24的窗28被密封的端部和與主管20連結(jié)的端部之間連結(jié)有凈化氣體供給管32。凈化氣體供給管32將從凈化氣體供給單元16供給的凈化氣體向出射管24引導。而且，凈化氣體供給管32也是吹出口朝向窗28側(cè)的形狀。需要說明的是，在出射管24配置有后述的流動方向檢測單元18的一部分。接下來，計測單元14具有發(fā)光部40、光纖42、受光部44、光源驅(qū)動器46、計算部48、控制部50。發(fā)光部40是使規(guī)定波長的激光發(fā)光的發(fā)光元件。光纖42對從發(fā)光部40輸出的激光進行引導，使其從窗26入射到計測元件12內(nèi)。受光部44是接受通過計測元件12的主管20的內(nèi)部且從出射管24的窗28輸出的激光的受光部。需要說明的是，受光部44例如具備光電二極管(PD，Photodiode)等光檢測器，通過光檢測器接受激光，并檢測該光的強度。受光部44將接受到的激光的強度(光量) 作為受光信號，向計算部48發(fā)送。光源驅(qū)動器46具有對發(fā)光部40的驅(qū)動進行控制的功能，通過調(diào)整向發(fā)光部40供給的電流、電壓，來調(diào)整從發(fā)光部40輸出的激光的波長、強度。而且，光源驅(qū)動器46由控制部50控制。計算部48基于由受光部44接受到的激光的強度的信號(受光信號)，算出流過計測元件12的廢氣的流量。需要說明的是，關(guān)于計算方法，在后面說明。控制部50具有對各部的動作進行控制的控制功能，根據(jù)需要，對各部的動作進行控制。需要說明的是，控制部50不僅進行計測單元14的控制，而且控制流量測定裝置10的整體的動作。即，控制部50是對流量測定裝置10的動作進行控制的控制部。凈化氣體供給單元16具有配管51、泵52、干燥器54、流量計56，向計測元件12的凈化氣體供給管30、32供給規(guī)定流量的空氣。需要說明的是，在本實施方式中，雖然供給空氣，但也可以是使用儲氣瓶等供給氮等作為凈化氣體的結(jié)構(gòu)。配管51與凈化氣體供給管30、32連結(jié)。而且，在配管51上，從距凈化氣體供給管30,32最遠一側(cè)(空氣流動的上游)起依次配置有泵52、干燥器54、流量計56。泵52通過向配管51供給空氣，而向凈化氣體供給管30、32供給空氣。而且，泵52通過控制部50來控制動作。干燥器54是使流過配管51的空氣干燥的干燥機構(gòu)。干燥器54只要能夠使空氣中含有的水分減少即可，可以使用各種吸濕機構(gòu)、吸濕材料。而且，干燥器54通過控制部50來控制動作。流量計56對流過配管51的空氣的量、即流量進行計測。流量計56將計測到的流量的信息向控制部50發(fā)送。需要說明的是，配管51中基本上通過從泵52發(fā)送的空氣，因此流量穩(wěn)定。因此，能夠使用通常使用的各種流量計。關(guān)于凈化氣體供給單元16，控制部50基于流量計56的計測結(jié)果而控制凈化氣體的流量，從而控制流過配管51的空氣的量。由此，凈化氣體供給單元16能夠?qū)膬艋瘹怏w供給管30向入射管22供給的空氣的量、流速、及從凈化氣體供給管32向出射管24供給的空氣的量、流速形成為規(guī)定的量、速度。而且，通過利用干燥器54使空氣干燥，而能夠減少水分附著于流量計56的可能性。流量測定裝置10為以上那樣的結(jié)構(gòu)。
接下來,使用圖3,對流動方向檢測單元18進行說明。在此，圖3是表示圖I所示的流動方向檢測單元的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。流動方向檢測單元18是對主管20的廢氣A的流動方向進行檢測的檢測單元，如圖3所示，具有檢測元件62、檢測元件64、差壓檢測器(差壓轉(zhuǎn)換器)66。檢測元件62是對與主管20的軸向平行的方向(與廢氣A的流動方向平行的方向)中的一方的方向(在本實施方式中，從配管8的出口朝向廢氣的產(chǎn)生裝置的方向，在基本的流動方向上從下游朝向上游的方向)的廢氣A的壓力進行檢測的皮托管。檢測元件62為U字形狀，一方的端部向主管20的內(nèi)部露出，朝向配管8的出口形成開口。另外，檢測元件64是對與主管20的軸向平行的方向中的另一方的方向(在本實施方式中，從廢氣的產(chǎn)生裝置朝向配管8的出口的方向，在基本的流動方向上從上游朝向下游的方向)的廢氣A的壓力進行檢測的皮托管。檢測元件64為U字形狀，一方的端部向主管20的內(nèi)部露出，朝向廢氣的產(chǎn)生裝置形成開口。另外，檢測元件62和檢測元件64分別配置在主管20與出射管24的連接部。而且，在廢氣A的基本的流動方向上，檢測元件62配置在比檢測元件64靠下游側(cè)，即，配置在配管8的出口側(cè)。這樣，檢測元件62和檢測元件64以與廢氣A的流動方向正交的面為對 象面，而對稱配置。需要說明的是，在本實施方式中，作為檢測元件62、64，使用了皮托管，但只要能夠檢測廢氣的規(guī)定方向的壓力即可，并未限定為皮托管。差壓檢測器66是接收由檢測元件62檢測到的檢測值和由檢測元件64檢測到的檢測值，將檢測值轉(zhuǎn)換成壓力值，并算出壓力差的檢測器。差壓檢測器66還基于檢測到的壓力值，來檢測廢氣A的流動方向。具體而言,流動方向檢測單元18通過檢測元件62來檢測從配管8的出口朝向廢氣的產(chǎn)生裝置的廢氣A的壓力，并通過檢測元件64來檢測從廢氣的產(chǎn)生裝置朝向配管8的出口的廢氣A的壓力。然后，差壓檢測器66根據(jù)檢測值(檢測到的壓力)算出壓力差，算出由檢測元件62檢測的壓力和由檢測元件64檢測的壓力中的哪一個更大。差壓檢測器66基于檢測結(jié)果，將檢測到更大的壓力的檢測元件檢測的廢氣的流動方向作為廢氣A的流動方向進行檢測。即，流動方向檢測單元18在由檢測元件62檢測到的壓力大時，檢測出廢氣從下游向上游，從配管8的出口朝向廢氣的產(chǎn)生裝置流動，在由檢測元件64檢測到的壓力大時，檢測出廢氣A從上游向下游，從廢氣A的產(chǎn)生裝置朝向配管8的出口流動。差壓檢測器66將檢測到的廢氣A的流動方向的信息向控制部50發(fā)送。需要說明的是，由差壓檢測器66進行的計算的一部分也可以由控制部50進行。接下來，使用圖2及圖4，說明基于流量測定裝置10的流量的計測方法。首先，流量測定裝置10的計測單元14中，從發(fā)光部40射出激光L時，射出的激光L依次通過光纖42、窗26、入射管22、主管20、出射管24、窗28，向受光部44入射。此時，流量測定裝置10通過凈化氣體供給單元16，從凈化氣體供給管30向入射管22供給凈化氣體G，從凈化氣體供給管32也向出射管24供給凈化氣體G。由此，抑制廢氣A進入入射管22和出射管24內(nèi)的情況，能夠抑制廢氣A中包含的微粒子等附著于窗26、28的情況。在此，由凈化氣體供給單元16供給的凈化氣體G與流過主管20的廢氣A為不同的性質(zhì)的空氣，具體而言，氣體的溫度不同。因此，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，如圖2所示，在從凈化氣體供給單元16供給通過射管22而到達主管20的凈化氣體G與流過主管20的廢氣A混合的區(qū)域形成有溫度邊界層80。而且，以溫度邊界層80為邊界而凈化氣體G與廢氣A的溫度不同，從而使折射率成為不同的值。
因此，如圖4所示，激光L由于通過溫度邊界層80而發(fā)生折射。在此，圖4是用于說明激光的路徑的說明圖。例如，如圖4所示，可假定為溫度邊界層80相對于激光L的行進方向傾斜Θ I的情況下，由于通過溫度邊界層80，而與溫度邊界層80所成的角成為Θ2的激光L。由此，光的行進方向變化了 Θ1與Θ 2的差量，到達位置發(fā)生變化。在此，該溫度邊界層80不穩(wěn)定。因此，能夠看作溫度邊界層80的層的角度根據(jù)時間而變化，激光L的到達位置也根據(jù)時間而變化。如此當?shù)竭_位置變化時，受光部44接受激光L的位置發(fā)生變化。即，計測的條件發(fā)生變化。該激光L的到達位置的變化作為噪聲(信號的變動)而出現(xiàn)在對受光部44的受光信號進行解調(diào)的結(jié)果中。需要說明的是，該信號的變動在對其他的物理參數(shù)進行計測的情況下成為噪聲，但在本發(fā)明中，該信號的變動成為用于求出流量的測定對象的值。需要說明的是，在本實施方式的說明中，為了簡便起見，將信號的變動稱為噪聲。在此，本發(fā)明人仔細地討論了該噪聲的結(jié)果是，發(fā)現(xiàn)了噪聲與流過主管20的流量之間存在相關(guān)關(guān)系。流量測定裝置10基于該關(guān)系而算出流量。
以下，使用圖5及圖6，詳細說明基于流量測定裝置10的流量的測定方法。首先，使廢氣的流量變化為各種值，在各種廢氣的流量的情況下，以各種頻率對受光信號進行解調(diào)，計測了解調(diào)后的頻率與解調(diào)后的結(jié)果的噪聲之間的關(guān)系。而且，在本計測中，在將廢氣的流量形成為O (即不使廢氣流動)時，計測了 61m3/h的情況下、116m3/h的情況下、160m3/h的情況下、199m3/h的情況下、258m3/h的情況下解調(diào)后的頻率與噪聲之間的關(guān)系。需要說明的是，所述計測除了使廢氣的流量變化這一點以外，以同一條件進行了計測。計測到的結(jié)果如圖5所示。圖5是表示頻率與噪聲之間的關(guān)系的坐標圖。圖5中，縱軸為噪聲(dB)，橫軸為頻率(kHz)。需要說明的是，頻率是指對通過受光部44檢測到的受光信號進行解調(diào)后的頻率。如圖5所示可知，產(chǎn)生的噪聲的大小根據(jù)廢氣的流量而變化。而且可知，基本上，若廢氣的流量增大，則噪聲也增大。接下來，基于該計測結(jié)果，算出了解調(diào)頻率200kHz的情況下的噪聲與廢氣流量(廢氣的流量)之間的關(guān)系。計算結(jié)果如圖6所示。在此，圖6是表示廢氣流量與噪聲之間的關(guān)系的坐標圖。而且，圖6中，縱軸為噪聲(σ (A)/I (X10_6/m))，橫軸為廢氣流量(Nm3/h)。如圖6所示，在解調(diào)頻率200kHz下，對應(yīng)于廢氣的流量，而噪聲的大小發(fā)生變化。流量測定裝置10使用上述關(guān)系，根據(jù)噪聲的大小來算出流量。具體而言，預先通過實驗、計測，算出圖6所示的噪聲的大小與廢氣的流量之間的關(guān)系，存儲在計算部48中。計算部48以頻率200kHz對從受光部44送來的受光信號進行解調(diào)，并檢測解調(diào)后的結(jié)果(信號)的噪聲的大小。然后基于檢測到的噪聲的大小、存儲的噪聲的大小與廢氣的流量之間的關(guān)系，算出廢氣的流量。這樣，流量測定裝置10根據(jù)在接受到從發(fā)光部40發(fā)出的激光L的受光部44的受光信號的解調(diào)時產(chǎn)生的噪聲，能夠算出配管的流量。而且，由于在測定中使用激光，因此能夠在短時間內(nèi)進行測定。具體而言，通過使用光，與聲波等相比，能夠縮短從發(fā)光到受光的時間。而且，也能夠縮短為了算出噪聲所需的測定時間、計算時間。由此，能夠提高響應(yīng)性。而且，也能夠連續(xù)地算出流量。而且，光可以由光纖等進行引導，因此無需將發(fā)光部、受光部直接設(shè)置于配管。因此，無需預先將電子部件(電路等)形成為嚴格的條件，能夠在各種環(huán)境下使用。例如也能夠計測流過成為高溫的配管的廢氣的流量。需要說明的是，在上述實施方式中，作為一例，以200kHz對受光信號進行了解調(diào)，但本發(fā)明并未限定于此，解調(diào)的頻率可以使用任意的頻率。而且，計算部可以使用各種結(jié)構(gòu)作為對受光信號進行解調(diào)的方法。例如，可以使用僅使特定的頻率成分通過的帶通濾波器，將作為對象的頻率成分抽出，由此以規(guī)定的頻率成分對受光信號進行解調(diào)。需要說明的是，在使用帶通濾波器時，能夠使裝置結(jié)構(gòu)簡單，從而能夠使裝置廉價。而且能夠減少為了流量計算而進行的運算。而且，通過使用FFT (Fast Fourier Transform,快速傅立葉變換)運算裝置、頻譜分析儀(Spectrum analyzer),也能夠進行解碼。需要說明的是,在使用了 FFT運算裝置、頻譜分析儀時，能夠在一定頻率區(qū)域?qū)κ芄庑盘栠M行解調(diào)。在此，在上述實施方式中，基于以I個頻率(200kHz )解調(diào)的受光信號(即，受光信號的解調(diào)的結(jié)果的I個頻率成分)的噪聲，算出了流量，但本發(fā)明并未限定于此。流量測定裝置也可以基于以不同的兩個頻率進行解調(diào)后的受光信號(即，受光信號的解調(diào)的結(jié)果的 兩個頻率成分)的噪聲算出流量。以下，使用圖7，說明基于以不同的兩個頻率進行解調(diào)后的受光信號的噪聲來算出流量的情況。需要說明的是，在圖7所示的例子中，使用以200kHz對受光信號進行了解調(diào)時的噪聲與廢氣的流量之間的關(guān)系、及以20kHz對受光信號進行了解調(diào)時的噪聲與廢氣的流量之間的關(guān)系。在此，圖7是表示廢氣流量(廢氣的流量)與噪聲之間的關(guān)系的坐標圖。而且，圖7中，縱軸為以200kHz進行解碼時的噪聲(σ (A)/I ( X I(TfVm))、以20kHz進行解碼時的噪聲(IOkHzo (A)/I (X10_6/m))，橫軸為廢氣流量(Nm3/h)。需要說明的是，圖7所示的噪聲與廢氣的流量之間的關(guān)系也可以基于圖5所示的計測結(jié)果來算出。流量測定裝置10預先通過實驗、計測，算出圖7所示的噪聲的大小與廢氣的流量之間的關(guān)系，預先存儲在計算部48中。計算部48將從受光部44送來的受光信號以頻率200kHz和頻率20kHz進行解調(diào)，基于各種頻率，檢測解調(diào)的結(jié)果(信號)的噪聲的大小。然后基于檢測到的兩個噪聲的大小、存儲的噪聲的大小與廢氣的流量之間的關(guān)系，算出廢氣的流量。這樣，也可以使用兩個頻率成分，對廢氣的流量進行計測。另外，如圖7所示，噪聲的大小較大變化的流量根據(jù)解調(diào)的頻率而不同。具體而言，在以頻率200kHz進行解調(diào)時，在廢氣的流量為流量40Nm3/h以下時，噪聲的大小不變化，但在從流量50Nm3/h到90Nm3/h的范圍內(nèi)，噪聲較大地變化。而且，以頻率20kHz進行解調(diào)時，廢氣的流量為流量60Nm3/h以下時，噪聲的大小較大地變化，但在從流量60Nm3/h到IOONmVh的范圍內(nèi)，噪聲的大小幾乎不變。這樣，根據(jù)頻率，容易檢測的流量的范圍不同。由此以多個頻率進行解調(diào)，使用其檢測結(jié)果來算出流量，由此能夠以更高的精度算出流量。需要說明的是，流量測定裝置10也可以根據(jù)廢氣的流量，對算出計算結(jié)果的解調(diào)頻率進行切換。例如，在根據(jù)200kHz的噪聲算出的廢氣的流量和根據(jù)20kHz的噪聲算出的廢氣的流量下，算出的流量不同時，根據(jù)流量的大小，判定優(yōu)先度，將優(yōu)先順序高的計測結(jié)果作為廢氣的流量。具體而言，在計算結(jié)果的流量成為60Nm3/h以下時，使用根據(jù)以20kHz解調(diào)的結(jié)果的噪聲算出的流量，計算結(jié)果的流量比60Nm3/h大時，使用根據(jù)以200kHz解調(diào)的結(jié)果的噪聲算出的流量。需要說明的是，也可以使用兩個計算結(jié)果的相關(guān)關(guān)系進行計算。而且，還可以將平均值作為計算值。
另外，流量測定裝置10可以通過流動方向檢測單元18來檢測廢氣A的流動方向。由此，即使在廢氣A發(fā)生脈動的情況下，也能夠準確地把握廢氣A向哪個方向移動。由此，流量計測裝置10除了廢氣A的流量之外，還能夠算出廢氣A的流動方向，從而能夠更準確地判定主管20內(nèi)的廢氣A的流動。需要說明的是，在本實施方式中，將檢測元件62的一部分和檢測元件64的一部分配置在出射管24的管內(nèi)，但本發(fā)明并未限定于此。檢測元件62和檢測元件64優(yōu)選在周向上配置在與入射管22、出射管24不同的位置。這樣，通過將檢測元件62、64配置在與入射管22、出射管24不同的位置，能夠減少檢測元件62、64對計測單元14的計測造成的影響。需要說明的是，檢測元件62、64在主管20的軸向上優(yōu)選形成為與入射管22、出射管24相同的位置。由此，能夠使流動方向檢測單元18的計測位置與計測單元14的計測位置為相同位置。另外，在以兩個頻率對受光信號進行解調(diào)的情況下，例如只要設(shè)置兩個帶通濾波器即可。 另外，解調(diào)的頻率也不局限于兩個，其個數(shù)并未限定。而且，在使用兩個以上的以頻率解調(diào)的結(jié)果時，只要基于計測結(jié)果的相關(guān)關(guān)系來算出廢氣的流量即可。即，對于預先以各頻率進行了解調(diào)的情況，算出噪聲與流量之間的關(guān)系，將多個計算結(jié)果進行相對比較，由此算出廢氣的流量。如此，通過增多解調(diào)的頻率，能夠以更高的精度來算出廢氣的流量。需要說明的是，在這樣以多個頻率進行解碼時，可以按每個解碼的頻率來設(shè)置帶通濾波器，但也可以通過上述的FFT轉(zhuǎn)換裝置、頻譜分析儀在一定波長域?qū)κ芄獠ㄩL進行解析，由此進行解調(diào)。需要說明的是，在能夠切換(調(diào)整)解調(diào)的頻率的情況下，優(yōu)選的是，在廢氣的流量少(低流量)時，增多凈化流量，在廢氣的流量多(高流量)時，減少凈化流量。由此，能夠提高計測靈敏度。需要說明的是，用于進行判定的流量既可以使用剛剛之前的流量，也可以使用通過估算而算出的流量。在此，流量測定裝置10還優(yōu)選基于流過入射管22的凈化氣體G的流量來算出廢氣A的流量。具體而言，優(yōu)選按凈化氣體G的流量來計測上述的噪聲的大小與廢氣A的流量之間的關(guān)系，并對計測出的關(guān)系進行存儲，計測流過入射管22的凈化氣體G的流量，基于計測結(jié)果，來選擇使用的噪聲的大小與廢氣的流量之間的關(guān)系。以下，使用圖8，說明基于凈化氣體G的流量算出廢氣A的流量的方法。在此，圖8是表示頻率與噪聲之間的關(guān)系的坐標圖。圖8中，縱軸為噪聲(dB)，橫軸為頻率(kHz)。需要說明的是，頻率是對通過受光部44檢測到的受光信號進行解調(diào)的頻率。圖8表示凈化流量為ll/min、51/min、101/min時計測頻率與噪聲之間的關(guān)系的結(jié)果。需要說明的是，測定除了凈化流量以外，在同一條件下進行。如圖8所示，當凈化流量變化時，頻率與噪聲之間的關(guān)系也變化。即，即便以同一頻率進行解調(diào)，當凈化流量變化時，噪聲的大小也變化。相對于此，也基于流過入射管22的凈化氣體G的流量，算出廢氣A的流量，由此能夠以高精度計測廢氣A的流量。即，通過凈化流量的變化，能夠抑制廢氣A的流量的計測結(jié)果產(chǎn)生誤差的情況。需要說明的是，在凈化流量不變化的結(jié)構(gòu)的情況下，根據(jù)凈化氣體G的流量，即使不切換使用的噪聲的大小與廢氣A的流量之間的關(guān)系，也能夠以高精度進行計測。另外，在上述中，根據(jù)凈化流量，來選擇使用的噪聲的大小與廢氣的流量之間的關(guān)系，但本發(fā)明并未限定于此。例如，也可以以檢測的噪聲成為規(guī)定的范圍的方式調(diào)整凈化流量。即，也可以以噪聲成為容易進行計測的范圍的方式積極地調(diào)整凈化流量。例如，在廢氣的流量少(低流量)時，通過增多凈化流量而能夠提高計測靈敏度。而且，在廢氣的流量多(高流量)時，通過減少凈化流量而能夠提高計測靈敏度。在此，在流量測定裝置10中，使用了流動方向檢測單元18，該流動方向檢測單元18檢測廢氣的流動方向的廢氣的壓力，并基于該壓力差來算出廢氣的流動方向，但本發(fā)明并未限定于此。以下，使用圖9A、圖9B、圖10至圖13，說明流動方向檢測單元的另一例。首先，使用圖9A及圖9B，說明流動方向檢測單元的另一例。在此，圖9A是表示流動方向檢測單元的另一例的概略結(jié)構(gòu)的示意圖，圖9B是從圖9A的Z方向觀察流動方向檢測單元而得到的示意圖。圖9A所示的流動方向檢測單元150具有薄膜環(huán)152、4個應(yīng)變儀154、應(yīng)變儀放大器156。薄膜環(huán)152是外徑比主管20的內(nèi)徑大的圓環(huán)、即環(huán)狀的構(gòu)件，一個表面和入射管22及出射管24的內(nèi)表面與主管20連接。薄膜環(huán)152的內(nèi)徑側(cè)的一部分比主管20的內(nèi)徑小，一部分向主管20的內(nèi)徑側(cè)露出。而且，薄膜環(huán)152是薄板狀的構(gòu)件，由于廢氣在主管20內(nèi)流動而變形(撓曲)。 如圖9B所示，應(yīng)變儀154配置在薄膜環(huán)152的表面，與薄膜環(huán)152—起變形，由此檢測薄膜環(huán)152的變形。需要說明的是，應(yīng)變儀154按照電阻的變化來檢測變形。需要說明的是，在本實施方式中，將應(yīng)變儀154設(shè)置在四個部位，但應(yīng)變儀154的個數(shù)、配置位置并未特別限定。應(yīng)變儀154將檢測到的變形作為電信號，向應(yīng)變儀放大器156發(fā)送。應(yīng)變儀放大器156將從應(yīng)變儀154發(fā)送來的電信號放大，作為檢測值進行檢測。而且，應(yīng)變儀放大器156根據(jù)應(yīng)變儀154的檢測值來檢測薄膜環(huán)152的變形方向。即，應(yīng)變儀放大器156檢測薄膜環(huán)152是向從配管8的出口朝向廢氣的產(chǎn)生裝置的方向變形，還是向從廢氣的產(chǎn)生裝置朝向配管8的出口的方向變形。應(yīng)變儀放大器156檢測了應(yīng)變儀154及薄膜環(huán)152的變形方向之后，基于該方向，來檢測廢氣的流動方向。具體而言，應(yīng)變儀放大器156在薄膜環(huán)152向從配管8的出口朝向廢氣的產(chǎn)生裝置的方向變形時，檢測為廢氣沿著從配管8的出口朝向廢氣的產(chǎn)生裝置的方向流動，在薄膜環(huán)152向從廢氣的產(chǎn)生裝置朝向配管8的出口的方向變形時，檢測為廢氣沿著從廢氣的產(chǎn)生裝置朝向配管8的出口的方向流動。這樣，即使將流動方向檢測單元150設(shè)為將向主管20的廢氣流動的區(qū)域變形的構(gòu)件(薄膜環(huán)152)和對該變形的構(gòu)件的變形及變形方向進行檢測的應(yīng)變儀154組合的結(jié)構(gòu)，也能夠檢測廢氣的流動方向。這樣，通過能夠檢測廢氣的流動方向，而能夠更適當?shù)厮愠鲋鞴?0內(nèi)的廢氣的流動、流量。需要說明的是，在上述實施方式中，將薄膜環(huán)152設(shè)置在周向的整周，但本發(fā)明并未限定于此。例如，也可以在與入射管22、出射管24對應(yīng)的區(qū)域進行切口。而且，因廢氣流動而變形的構(gòu)件并未限定為薄膜環(huán)152那樣的環(huán)形狀。例如，可以將因廢氣流動而變形的構(gòu)件形成為僅配置應(yīng)變儀154的測定位置從主管20突出的形狀。如此，通過減少向主管20的內(nèi)部突出的部分,能夠進一步減少流動方向檢測單元150對廢氣的流動造成的影響。接下來，使用圖10，說明流動方向檢測單元的另一例。圖10是表示流動方向檢測單元的另一例的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。需要說明的是，在圖10中，簡略表示計測單元14的局部結(jié)構(gòu)。圖10所示的流動方向檢測單元160具有配置于入射管22a的兩個發(fā)光部162a、162b、配置于出射管24a的兩個受光部164a、164b、兩個流量計166a、166b、相位判別部168。發(fā)光部162a在廢氣的流動方向上，配置在比發(fā)光部162b更接近廢氣的產(chǎn)生裝置的一側(cè)。而且，受光部164a也在廢氣的流動方向上，配置在比受光部164b更接近廢氣的產(chǎn)生裝置的一側(cè)。S卩，發(fā)光部162a、受光部164a配置在比發(fā)光部162b、受光部164b更接近廢氣的產(chǎn)生裝置的一側(cè)，發(fā)光部162b、受光部164b配置在比發(fā)光部162a、受光部164a更靠配管8的出口側(cè)。從發(fā)光部162a射出的光通過主管20向受光部164a入射。從發(fā)光部162b射出的光通過主管20向受光部164b入射。流量計166a基于從發(fā)光部162a射出的光與由受光部164a接受到的光之間的關(guān)系，計測流過主管20的廢氣的流量。流量計166b基于從發(fā)光部162b射出的光與由受光部164b接受到的光之間的關(guān)系，計測流過主管20的廢氣的流量。這樣，發(fā)光部162a、受光部164a、流量計166a成為I個計測單元，發(fā)光部162b、受光部164b、流量計166b也成為I個計測單元。即，流動方向檢測單元160具備兩個計測單元，各個計測單元計測氣體流量。接下來，相位判別部168基于由流量計166a算出的流量的變化和由流量計166b 算出的流量的變化，判定廢氣的流動方向。具體而言，在發(fā)光部162a、受光部164a、流量計166a、發(fā)光部162b、受光部164b、流量計166b中，在廢氣的流動方向上，計測廢氣的流量的位置成為不同的位置。因此，在流量發(fā)生變化的情況下，產(chǎn)生一定的時間延遲。即，計測的流量產(chǎn)生相位差。相位判別部168根據(jù)該流量的相位差來算出廢氣的流動方向。具體而言，相位判別部168在由流量計166a計測的流量相對于由流量計166b計測的流量發(fā)生相位延遲時，判定為廢氣從配管8的出口朝向廢氣的產(chǎn)生裝置流動。而且，相位判別部168在由流量計166b計測的流量相對于由流量計166a計測的流量發(fā)生相位延遲時，判定為廢氣從廢氣的產(chǎn)生裝置朝向配管8的出口流動。這樣，在具備多個計測廢氣的流量的單元且在廢氣的流動方向上配置在不同的位置時，基于該計測值的時間延遲，能夠檢測廢氣的流動方向。而且，根據(jù)廢氣的流量而能夠檢測廢氣的流動方向，因此僅通過設(shè)置運算功能，而不用追加其他的結(jié)構(gòu)，就可以檢測廢氣的流動方向。需要說明的是，廢氣的流量計測單元也可以如上述那樣計測在廢氣中包含的特定的物質(zhì)的濃度。另外，在圖10所示的例子中，在I個入射管22a上設(shè)置兩個發(fā)光部162a、162b，在I個出射管24a上設(shè)置了兩個受光部164a、164b，但也可以設(shè)置于不同的管。以下，使用圖11進行說明。在此，圖11是表示流動方向檢測單元的另一例的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。圖11所示的流動方向檢測單元170具有配置于入射管171a的發(fā)光部172a、配置于入射管171b的發(fā)光部172b、配置于出射管173a的受光部174a、配置于出射管173b的受光部174b、兩個流量計166a、166b、相位判別部168。需要說明的是，兩個流量計166a、166b和相位判別部168與上述的圖10所示的各部為同樣的結(jié)構(gòu)。入射管171a和出射管173a分別為圓筒形狀，且配置在圓筒的軸重合的位置。由此，從配置于入射管171a的發(fā)光部172a射出的光通過主管20，向配置于出射管173a的受光部174a入射。而且，入射管171b和出射管173b也是分別為圓筒形狀，且配置在圓筒的軸重合的位置。由此，從配置于入射管171b的發(fā)光部172b射出的光通過主管20，向配置于出射管173b的受光部174b入射。而且，入射管171a、發(fā)光部172a、出射管173a、受光部174a配置在比入射管171b、發(fā)光部172b、出射管173b、受光部174b更靠廢氣的產(chǎn)生裝置側(cè)。即使如流動方向檢測單元170那樣分別設(shè)有對流量進行計測的計測單元的情況下，通過與流動方向檢測單元160同樣的方法，能夠算出廢氣的流動方向。需要說明的是，在圖11所示的流動方向檢測單元170中，將對流量進行計測的單元(測定光的行進方向)配置在與廢氣的流動方向正交的方向上，但也可以傾斜規(guī)定角度。在圖10或圖11所示的流動方向檢測單元中，將對流量進行計測的單元(測定光的行進方向)平行配置，但本發(fā)明并未限定于此。以下，使用圖12進行說明。在此，圖12是表示流動方向檢測單元的另一例的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。圖12所示的流動方向檢測單元180具有配置于入射管181a的發(fā)光部182a、配置于入射管181b的發(fā)光部182b、配置于出射管183a的受光部184a、配置于出射管183b的受光部184b、兩個流量計186a、186b、方向判定部188。

入射管181a和出射管183a分別為圓筒形狀，且配置在圓筒的軸重合的位置。由此，從配置于入射管181a的發(fā)光部182a射出的光通過主管20，向配置于出射管183a的受光部184a入射。而且，入射管181b和出射管183b分別為圓筒形狀，且配置在圓筒的軸重合的位置。由此，從配置于入射管181b的發(fā)光部182b射出的光通過主管20，向配置于出射管183b的受光部184b入射。在此，在本實施方式中，入射管181a配置在比入射管181b靠廢氣的產(chǎn)生裝置側(cè)，出射管183a配置在比出射管183b靠配管8的出口側(cè)。而且，分別從發(fā)光部182a、182b輸出的光的行進方向相對于與廢氣的流動正交的方向傾斜規(guī)定角度。具體而言，從發(fā)光部182a輸出的光沿著從與廢氣的流動正交的方向向配管8的出口側(cè)傾斜的方向射出。從發(fā)光部182b輸出的光沿著從與廢氣的流動正交的方向向廢氣的產(chǎn)生裝置側(cè)傾斜的方向射出。需要說明的是，從發(fā)光部182a到受光部184a的路徑與從發(fā)光部182b到受光部184b的路徑成為大致相同長度。流量計186a基于從發(fā)光部182a射出的光與由受光部184a接受到的光之間的關(guān)系，計測流過主管20的廢氣的流量。流量計186b基于從發(fā)光部182b射出的光與由受光部184b接受到的光之間的關(guān)系，計測流過主管20的廢氣的流量。方向判定部188基于通過流量計186a和流量計186b分別檢測到的流量，檢測廢氣的流動方向。具體而言，流動方向檢測部180中，根據(jù)廢氣的流動方向，通過流量計186a和流量計186b中的任一方計測的流量增大。這可認為是由于入射管181a、181b與主管20所成的角不同，從而形成的溫度邊界層發(fā)生變化的緣故。方向判定部188判定該檢測值之差、及哪一個檢測值更大，基于該判定結(jié)果來檢測廢氣的流動方向。即使使用流動方向檢測單元180那樣的結(jié)構(gòu)，也能夠更適當?shù)貦z測廢氣的流動方向。而且，也能夠判定計測單元的單元中的哪一個能夠更適當?shù)貦z測廢氣的流量。接下來，使用圖13，說明流動方向檢測單元的另一例。在此，圖13是表示流動方向檢測單元的另一例的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。圖13所示的流動方向檢測單元190是使用超聲波來檢測廢氣的流動方向的單元，具有入射管192、發(fā)送部193、出射管194、接收部195、方向判定部196。入射管192和出射管194分別為圓筒形狀，且配置在圓筒的軸重合的位置。而且，入射管192配置在比出射管194靠配管8的出口側(cè)。即，入射管192和出射管194相對于與廢氣的流動正交的方向傾斜規(guī)定角度。發(fā)送部193是輸出超聲波的發(fā)送設(shè)備，從入射管192朝向主管20輸出超聲波。接收部195配置在出射管194，接收從發(fā)送部193輸出，從入射管192通過主管20而到達了出射管194的超聲波。需要說明的是，超聲波的行進方向相對于與廢氣的流動正交的方向傾斜規(guī)定角度。具體而言，從發(fā)送部193輸出的光沿著從與廢氣的流動正交的方向向廢氣的產(chǎn)生裝置側(cè)傾斜的方向射出。方向判定部196基于由發(fā)送部193發(fā)送的超聲波的頻率(波長)和由接收部195接收的超聲波的頻率(波長)，檢測廢氣的流動方向。具體而言，方向判定部196在判定為超聲波的頻率比基準值大(波長變短)之后，判定為廢氣從廢氣的產(chǎn)生裝置朝向配管8的出口流動。而且，方向判定部196在判定為超聲波的頻率比基準值小(波長變長)之后，判定為廢氣從配管8的出口朝向廢氣的產(chǎn)生裝置流動。如流動方向檢測單元190那樣即使通過使用超聲波也能夠檢測廢氣的流動方向。 在此，檢測廢氣的流動方向的單元并未限定為上述實施方式，可以使用各種方法。在此，流量測定裝置10優(yōu)選在溫度邊界層的周邊設(shè)置產(chǎn)生紊流的紊流產(chǎn)生部。以下，使用圖14A及圖14B進行說明。圖14A是表示流量測定裝置的其他的實施方式的一部分的概略結(jié)構(gòu)的示意圖，圖14B是圖14A的局部放大圖。圖14A所示的計測元件90具有成為紊流產(chǎn)生部的突起部92。突起部92配置在主管20的、廢氣的流動方向上比入射管22靠上游側(cè)且入射管22的附近，即，主管20與入射管22的連接部的附近。突起部92在廢氣的流動的上游側(cè)成為凸形，如圖14B所示，在比突起部92靠下游側(cè)產(chǎn)生紊流。這樣通過設(shè)置成為紊流產(chǎn)生部的突起部92，而能夠在激光的通過路徑上產(chǎn)生紊流(卡門渦旋等)，比溫度邊界層更加紊亂，因此能夠進一步增大噪聲。如此，通過能夠增大噪聲，而能夠容易地計測。由此，能夠進一步提高計測靈敏度。如此，通過能夠容易地計測噪聲，也能夠容易地算出流量。而且，通過增大成為檢測值的噪聲，能夠以更高的靈敏度進行計測。即，通過設(shè)置紊流產(chǎn)生部，能夠進一步增大與廢氣的流量的變化相對的噪聲的大小(受光信號的特性)的變化，由此，能夠以更高精度來計測流量。在此，流量測定裝置10除了廢氣的流量之外，也可以測定在廢氣中包含的特定的物質(zhì)的濃度。需要說明的是，流量測定裝置10可以基本上不設(shè)置新裝置，而基于檢測值利用計算部進行計算，從而計測濃度。首先，在計測濃度時，使發(fā)光部40成為發(fā)出測定對象的物質(zhì)吸收的近紅外波長域的激光的發(fā)光元件。例如，在計測對象為一氧化氮的情況下，發(fā)光部40具有發(fā)出吸收一氧化氮的近紅外波長域的激光的發(fā)光元件。而且，在計測對象為二氧化氮的情況下，發(fā)光部40具有發(fā)出吸收二氧化氮的近紅外波長域的激光的發(fā)光元件。而且，在計測對象為一氧化二氮的情況下，發(fā)光部40具有發(fā)出吸收一氧化二氮的近紅外波長域的激光的發(fā)光元件。需要說明的是，在測定對象為多個物質(zhì)時，發(fā)光部40也可以具備多個輸出吸收各個物質(zhì)的波長域的光的發(fā)光兀件。而且，光源驅(qū)動器46、控制部50將從發(fā)光部40輸出的激光的強度的信息向計算部48輸出。計算部48基于從受光部44發(fā)送的信號(受光信號)和通過控制部50來驅(qū)動光源驅(qū)動器46的條件，算出計測對象的物質(zhì)的濃度。具體而言，計算部48基于通過控制部50驅(qū)動光源驅(qū)動器46的條件，算出從發(fā)光部40輸出的激光的強度，基于從受光部44送出的受光信號，算出接受到的激光的強度。計算部48將該發(fā)光的激光的強度與受光的激光的強度進行比較，算出在廢氣A中包含的測定對象的物質(zhì)的濃度。具體而言，從發(fā)光部40輸出的近紅外波長域的激光L在從光纖42通過了計測元件12的規(guī)定路徑、具體而言是窗26、入射管22、主管20、出射管24、窗28之后，到達受光部44。此時，當計測元件12內(nèi)的廢氣A中包含測定對象的物質(zhì)時，通過計測元件12的激光被吸收。因此,激光L根據(jù)廢氣A中的測定對象的物質(zhì)的濃度，到達受光部44的激光的輸出發(fā)生變化。受光部44將接受到的激光轉(zhuǎn)換成受光信號，向計算部48輸出。而且，控制部50及光源驅(qū)動器46將從發(fā)光部40輸出的激光L的強度向計算部48輸出。計算部48將從發(fā)光部40輸出的光的強度與從受光信號算出的強度進行比較，根據(jù)其減少比例來算出在計測元件12內(nèi)流動的廢氣A的測定對象物的濃度。這樣，計測單元14通過使用所謂TDLAS方式(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy :可變波長二極管激光分光法)，基于輸出的激光的強度和由受光部44檢測的受光信號，能夠算出及/或計測通過主管20內(nèi)的規(guī)定位置、即測定位置的廢氣A中的測定對象物質(zhì)的濃度。而且，計測單元14能夠連續(xù) 地算出及/或計測測定對象物質(zhì)的濃度。需要說明的是，流量測定裝置10在也計測氣體中含有的特定物質(zhì)的濃度時，通過調(diào)整裝置，具體而言，通過調(diào)整輸出的激光的波長，而能夠計測各種物質(zhì)的濃度。作為測定對象，而例示了氮氧化物、硫化氧化物、一氧化碳、二氧化碳、氨氣等作為各種物質(zhì)。這樣，流量測定裝置10基本上不增加裝置結(jié)構(gòu)，而能夠同時地計測廢氣的流量和特定物質(zhì)的廢氣中的濃度。需要說明的是，在上述實施方式中，能夠以更高的精度且僅選擇所希望的物質(zhì)進行計測，因此通過TDLAS方式計測了濃度，但本發(fā)明并未限定于此，也可以使用接受通過了主管內(nèi)的激光而計測濃度的各種方法。接下來，使用圖15A至圖15C，說明流量測定裝置的另一實施方式。在此，圖15A是表示流量測定裝置的另一實施方式的受光部的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。圖15B及圖15C是用于說明圖15A所示的流量測定裝置的動作的說明圖。需要說明的是，具有圖15A所示的受光部的流量測定裝置除了受光部的形狀之外，其他的結(jié)構(gòu)與上述的流量測定裝置10相同。圖15A所示的受光部100具有4個受光元件102、104、106、108。在此，受光元件102、104、106、108分別是光電二極管(PD，Photodiode)等光檢測器，將接受到的激光的強度(光量)作為受光信號向計算部48發(fā)送。而且,4個受光兀件102、104、106、108為同一形狀，且相鄰配置。具體而言，受光元件102的一邊與受光元件104相接，且與該一邊相接的另一邊與受光兀件106相接。而且,受光兀件104的一邊與受光兀件102相接,且和該一邊相接的另一邊與受光元件108相接。而且，受光元件106的一邊與受光元件102相接，且和該一邊相接的另一邊與受光元件108相接。而且，受光元件108的一邊與受光元件106相接，且和該一邊相接的另一邊與受光元件104相接。即，受光部100是如下結(jié)構(gòu)在設(shè)定以中心為原點而各元件的邊界的邊為X軸、y軸的xy平面時，在第一象限配置受光元件102，在第二象限配置受光元件106，在第三象限配置受光元件108，在第四象限配置受光元件104。該受光部100例如若在激光通過溫度邊界層時不使其折射，則如圖15B所示，激光110到達上述的原點部分，從而光均等地到達4個受光元件102、104、106、108。相對于此，若激光Iio通過溫度邊界層時發(fā)生折射，則例如圖15C所示，激光110的到達位置向受光元件104側(cè)移動，成為受光元件106未接受激光的狀態(tài)。這樣，受光部100在激光110的到達位置偏移時，各受光元件接受的光發(fā)生增減，受光信號發(fā)生變動。而且，雖然各受光元件的受光光量發(fā)生變動，但通過將4個受光元件102、104、106、108接受到的光的強度合計，而能夠算出到達的激光110的總量。由此，具有受光部100的流量測定裝置能夠根據(jù)I個受光元件接受到的受光信號的噪聲來算出廢氣的流量。而且，能夠根據(jù)4個受光元件接受到的受光信號的總量來計測測定對象的廢氣濃度。由此，即使在激光的到達位置發(fā)生了變化的情況下，也能夠?qū)⒌竭_的光全部接受，根據(jù)該接受到的強度而計測測定對象的濃度，因此能夠以更高的精度來計測測定對象的濃度。另外，在上述實施方式中，根據(jù)由I個受光元件檢測到的受光信號的噪聲，利用上述的方法算出了流量，當并未限定于此。例如，也可以將各受光元件的受光量進行比較而算出流量。即，作為噪聲，也可以算出4個受光元件102、104、106、108的相對變化。具體而言，也可以根據(jù)受光量的增減，算出激光的起伏、變動、及移動量，根據(jù)其結(jié)果來算出流量。例如，當凈化流量與廢氣的流量之間的相對關(guān)系發(fā)生變化時，溫度邊界層的形狀 也變化。由此，激光的起伏的頻率、變動速度及距原點的最大移動距離發(fā)生變化。計算部48存儲預先通過實驗等算出的它們的關(guān)系，基于受光信號，根據(jù)存儲為算出的結(jié)果(各受光元件的受光量之比、變化的頻率等)的關(guān)系，而算出流量。另外，計算部48也可以根據(jù)4個受光元件102、104、106、108的相對關(guān)系，算出激光110的到達位置，并根據(jù)該到達位置與原點的距離，算出廢氣的流量。即，如上述那樣，激光的最大移動距離(距原點的位移量)可以根據(jù)凈化流量與廢氣的流量之間的相對關(guān)系來算出。由此，即便通過算出激光的移動距離，也能夠算出廢氣的流量。需要說明的是，在上述實施方式中，基于4個受光元件的受光量的平衡而算出了激光的到達位置，但本發(fā)明并未限定于此。使用圖16，說明受光部的另一例。在此，圖16是表示受光部的另一例的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。圖16所示的受光部130將受光元件132配置成矩陣狀。具體而言，64個受光元件132以各縱8個、橫8個的矩陣配置。受光部130的64個受光元件132分別將受光信號向計算部48發(fā)送。這樣，通過將受光元件配置成矩陣狀，也能夠基于接受到的受光元件的位置而算出激光的到達位置。例如,在激光140到達8X8的中心時，中央的4個受光元件檢測光。這種情況下，只要將4個受光元件的中心設(shè)定為到達位置即可。而且，即使在激光移動而激光的到達位置成為位置142時，只要將接受到的4個受光元件的中心設(shè)定為到達位置即可。而且，在激光進一步移動而激光的到達位置成為了位置144時，接受光的受光元件成為I個。這種情況下，只要將這I個受光元件的位置設(shè)定為到達位置即可。這樣，通過將多個受光元件配置成矩陣狀，即使不檢測受光量的平衡，也能夠檢測激光的到達位置。而且，流量測定裝置可以根據(jù)到達位置的信息來算出流量。需要說明的是，受光元件的配置順序并未限定為本實施方式。例如，在中心部附近，將受光元件配置于光，以隨著從中心離開而變稀疏的方式配置。需要說明的是，流量測定裝置并未限定為上述實施方式。流量測定裝置可以使用如下的各種方法，即，利用根據(jù)廢氣的流量與凈化氣體的流量之間的相對關(guān)系而激光的到達位置變動的特性發(fā)生變化的情況，基于受光部的受光信號而算出廢氣的流量。即，本發(fā)明的流量測定裝置基于從受光部送出的受光信號，算出激光的到達位置變動的各種特性(噪聲、變動位置、移動距離)，另外也可以根據(jù)需要加入凈化氣體的流量，由此算出廢氣的流量。需要說明的是，如上所述，通過將凈化氣體供給管30、32的吹出口朝向窗26、28側(cè)配置，而能夠高效率地向窗26、28周邊供給凈化氣體，能夠更可靠地防止窗26、28被污染的情況。因此，優(yōu)選將凈化氣體供給管30、32的吹出口朝向窗26、28側(cè)配置，但本發(fā)明并未限定于此。例如，也可以朝向與入射管、出射管的軸垂直的方向排出凈化氣體。另外，在上述實施方式中，將入射管和出射管設(shè)置在同軸上，但并未限定于此。例如，也可以在計測元件內(nèi)設(shè)置光學反射鏡，使從入射管的窗入射的激光由計測元件內(nèi)的光學反射鏡進行了多重反射之后，使其到達出射管的窗。這樣，通過使激光進行多重反射，而 能夠使其通過計測元件內(nèi)的更多的區(qū)域。由此，能夠減小在計測元件內(nèi)流動的廢氣的濃度的分布(廢氣的流量或密度的變動、廢氣內(nèi)的濃度分布的變動)的影響，從而能夠準確地檢測濃度。另外，在上述實施方式中，均將計測元件的主管與使廢氣流動的配管設(shè)為不同構(gòu)件，但也可以設(shè)為一體。例如，可以將計測元件的主管與排出廢氣的裝置直接連結(jié)。另外，計測元件的主管的管形狀只要能夠使激光通過即可，可以是截面為圓的管，也可以是截面為多邊形的管，還可以是截面為橢圓形的管。而且，管的內(nèi)周的截面與外周的截面可以成為不同的形狀。而且，入射管、出射管也并未限定為上述的形狀。另外，在上述實施方式中，計測了流過配管的氣體的流量，但本發(fā)明并未限定于此，也可以進行流速的計測。例如，通過使用上述的受光信號與流量之間的關(guān)系、及流量與流速之間的關(guān)系，而能夠算出流速。即，由于配管的直徑恒定，因此通過將算出的流量除以配管的直徑而能夠算出流速。而且，可以如受光信號與流量之間的關(guān)系那樣，預先算出關(guān)系，由此根據(jù)受光信號的計測值來算出流速。即，能夠通過變更基于計算部的計算方法、計算式，而使用流量測定裝置作為流速測定裝置。而且，也可以使流量測定裝置具有流速測定功能。這樣，即使在計測流速的情況下，也能夠如上述那樣，高響應(yīng)性地進行計測，且能夠進行嚴格環(huán)境下的計測。而且，這樣，在計測廢氣的流速的情況下，也可以與廢氣的流動方向一起進行檢測，由此能夠更適當?shù)貦z測廢氣的流動。另外，在計測流速時，并未限定為計測在配管(流路)內(nèi)流動的氣體(流體)的流速，可以將入射管與出射管之間(激光的通過路徑)作為測定區(qū)域，而計測流過該測定區(qū)域的流體的流速。即，并未限定為流過閉合的流路的流體，也可以計測流過開放的測定區(qū)域的流體的流速。以下，使用圖17、圖18A及圖18B，說明流速測定裝置的一例。在此，圖17是表示本發(fā)明的流速測定裝置的一實施方式的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。而且，圖18A是將圖17所示的流速測定裝置的計測元件的一部分放大表示的放大示意圖，圖18B是從與廢氣流動方向平行的方向觀察圖17所示的流速測定裝置的計測元件而得到的示意圖。需要說明的是，流速測定裝置200中，僅是與排出廢氣的排出供給裝置及其配管之間的關(guān)系與計算部210的計算方法不同，其他的結(jié)構(gòu)與流量測定裝置10相同。因此，對于流速測定裝置200中的與流量測定裝置10同樣的結(jié)構(gòu)的部分標注同一標號，省略其說明，以下，對流速測定裝置200特有的結(jié)構(gòu)進行說明。
如圖17所示，流速測定裝置200具有計測元件202、計測單元204、凈化氣體供給單元16，計測從配管9排出的廢氣A通過規(guī)定的測定區(qū)域時的流速。需要說明的是，從配管9排出的廢氣中，一部分的廢氣A通過測定區(qū)域，一部分的廢氣A’不通過測定區(qū)域。計測元件202基本上具有入射管22和出射管24。而且，在入射管22設(shè)有窗26和凈化氣體供給管30，出射管24設(shè)有窗28和凈化氣體供給管32。S卩，計測元件202除了不具備主管以外，與計測元件12為同樣的結(jié)構(gòu)。接下來，說明入射管22和出射管24的配置位置。如圖17、圖18A及圖18B所示，入射管22在廢氣A的排出方向上在比配管9的終端靠下游側(cè)且在距配管9離開一定距離的位置上配置。而且，如圖18B所示，入射管22的一方的端部(排出凈化氣體G的端部)配置在比由配管9的開口面的延長線包圍的區(qū)域靠內(nèi)側(cè)。另外，出射管24也在廢氣A的排出方向上在比配管9的終端靠下游側(cè)且在距配管 9離開一定距離的位置上配置。而且，如圖18B所示，出射管24的一方的端部(排出凈化氣體G的端部)配置在比由配管9的開口面的延長線包圍的區(qū)域靠內(nèi)側(cè)。而且，出射管24與入射管22相對配置。具體而言，一方的端部在與入射管22的一方的端部面對的位置且使廢氣A在入射管22與出射管24之間流動的位置配置。需要說明的是，入射管22和出射管24可以通過任意的支承部來將配置位置固定。計測元件202為這種結(jié)構(gòu)，從窗26向入射管22入射的激光L通過入射管22與出射管24之間的空間(測定區(qū)域)。通過了該測定區(qū)域的激光L通過出射管24、窗28，由受光部44接受。接下來，計測單元204具有發(fā)光部40、光纖42、受光部44、光源驅(qū)動器46、計算部210、控制部50。需要說明的是，發(fā)光部40、光纖42、受光部44、光源驅(qū)動器46、控制部50與上述的計測單元14的各部相同，因此省略說明。計算部210如上述那樣預先存儲受光信號與流速之間的關(guān)系，基于從受光部44送出的受光信號，算出流過測定區(qū)域的廢氣A的流速。需要說明的是，關(guān)于計算，在后面說明。流速測定裝置200通過凈化氣體供給單元16而向入射管22及出射管24供給凈化氣體G。而且，從配管9排出的廢氣A在測定區(qū)域(即，入射管22及出射管24之間)流動。由此，如圖18A及圖18B所示，在入射管22的凈化氣體G的出口(一方的端部)形成有因凈化氣體G與廢氣A混雜而產(chǎn)生的溫度邊界層220。如此，通過形成溫度邊界層220，而受光信號產(chǎn)生(噪聲)變動。而且，該變動根據(jù)凈化氣體G的流速與廢氣A的流速之間的關(guān)系而變化。通過實驗等預先算出該流速與受光信號的變動之間的關(guān)系而存儲在計算部210中，在計測時，基于受光信號而算出流速。即，雖然計算結(jié)果從流量變?yōu)榱魉?，但基本上與上述的方法同樣地算出流速。如此，流速測定裝置能夠通過向入射管供給凈化氣體，并使激光通過測定區(qū)域，對其受光信號進行計測，而算出流速。而且，流速測定裝置可以不像本實施方式那樣設(shè)置使測定對象的廢氣流動的主管而進行測定。因此，能夠自由地設(shè)定測定區(qū)域，能夠進一步提高計測的自由度。例如通過使入射管與出射管的距離變化為各種距離，而能夠計測各位置處的流速。而且，也可以將距廢氣的排出開口的距離形成為各種距離。此外，例如，也能夠計測配管內(nèi)的任意的位置的流速等。另外，這樣，在檢測流過配管以外的區(qū)域的流體的流速時，也能夠通過流動方向檢測單元來檢測廢氣的流動(測定區(qū)域的流動)，由此更適當?shù)貦z測測定對象的流體的流動。而且，作為流動方向檢測單元，可以使用上述的各種方法。需要說明的是，在流速測定裝置的情況下，也可以基于其他各種條件，存儲多個受光信號與流速之間的關(guān)系，并基于各種條件，通過切換使用的關(guān)系而更準確地計算。另外，上述實施方式均將氣態(tài)的氣體作為測定對象，但在液體的情況下也能夠同樣地計測流量和流速。即，只要為流體即可，無論是氣體還是液體都能夠計測。需要說明的是，在對液體的流量、流速進行計測時，優(yōu)選使用液體作為凈化流體。工業(yè)實用性
如以上所述，本發(fā)明的流量測定裝置及流速測定裝置在流體的流量或流速的計測中有用。標號說明6、8 配管10流量測定裝置12計測元件14計測單元16凈化氣體供給單元18流動方向檢測單元20 主管22入射管24出射管26、28 窗30、32凈化氣體供給管40發(fā)光部42 光纖44受光部46光源驅(qū)動器48計算部50控制部52 泵54干燥器56流量計62、64檢測元件66差壓檢測器200流速測定裝置
權(quán)利要求
1.一種流量測定裝置，其特征在于，具有 計測元件，由主管、入射管、出射管及第一凈化流體供給管構(gòu)成，所述主管的兩端開放且分別能夠與流過流體的流路連結(jié)，所述入射管與所述主管連結(jié)且在與所述主管連結(jié)的一側(cè)的相反側(cè)的端部形成有能夠使光通過的窗部，所述出射管與所述主管連結(jié)且在與所述主管連結(jié)的一側(cè)的相反側(cè)的端部形成有能夠使光通過的窗部，所述第一凈化流體供給管與所述入射管連結(jié)； 凈化流體供給部，向所述計測元件的所述第一凈化流體供給管供給凈化流體； 發(fā)光部，使激光向所述入射管入射； 受光部，接受從所述入射管入射且通過所述計測元件而從所述出射管射出的所述激光，并將接受到的光量作為受光信號輸出； 計算部，基于從所述受光部輸出的受光信號，算出流過所述計測元件的流體的流量； 流動方向檢測部，檢測流過所述計測元件的流體的流動方向；及 控制部，控制各部的動作。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的流量測定裝置，其特征在于， 所述流動方向檢測部具有對來自與流動方向平行的兩方向的壓力差進行檢測的差壓檢測部，基于由所述差壓檢測部檢測到的壓力差而檢測流動方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的流量測定裝置，其特征在于， 所述流動方向檢測部具有向所述流路露出且因流體的流動而變形的變形部，基于所述變形部的變形方向而檢測流動方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的流量測定裝置，其特征在于， 至少具有兩個由所述發(fā)光部、所述受光部、所述計算部構(gòu)成的測定單元， 所述流動方向檢測部基于由所述測定單元算出的流量的計算值而檢測流動方向。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的流量測定裝置，其特征在于， 所述流動方向檢測部具有向所述流路輸出超聲波的超聲波輸出部；及接收從所述超聲波輸出部輸出的超聲波的超聲波接收部， 基于由所述超聲波接收部接收到的超聲波的頻率而檢測流動方向。
6.根據(jù)權(quán)利要求1飛中任一項所述的流量測定裝置，其特征在于， 所述計算部以I個頻率對由所述受光部接受到的受光信號進行解調(diào)，基于解調(diào)后的信號的變動的大小而算出所述流體的流量。
7.根據(jù)權(quán)利要求廣5中任一項所述的流量測定裝置，其特征在于， 所述計算部以不同的兩個頻率分別對由所述受光部接受到的受光信號進行解調(diào)，基于解調(diào)后的兩個頻率的信號的變動的大小而算出所述流體的流量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1飛中任一項所述的流量測定裝置，其特征在于， 所述計算部以多個不同的頻率分別對由所述受光部接受到的受光信號進行解調(diào)，基于解調(diào)后的多個頻率的信號的變動的大小而算出所述流體的流量。
9.根據(jù)權(quán)利要求61中任一項所述的流量測定裝置，其特征在于， 所述計算部預先存儲算出的變動與流量之間的關(guān)系，基于所述關(guān)系和所述變動的大小而算出所述流體的流量。
10.根據(jù)權(quán)利要求6 8中任一項所述的流量測定裝置，其特征在于，所述計算部按照流過所述入射管的凈化流體的流量，存儲所述變動與所述流體的流量之間的關(guān)系， 基于流過所述入射管的凈化流體的流量和所述變動而算出所述流體的流量。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的流量測定裝置，其特征在于， 所述控制部算出在包括由所述計算部算出的所述流體的流量在內(nèi)的區(qū)域上變動的變化量增大的所述凈化流體的流量，基于計算結(jié)果而調(diào)整從所述凈化流體供給部向所述第一凈化流體供給管供給的凈化流體的流量。
12.根據(jù)權(quán)利要求f11中任一項所述的流量測定裝置，其特征在于， 所述計算部還基于從所述發(fā)光部輸出的激光的強度和由所述受光部接受到的激光的強度，算出流過所述計測元件的排放流體的測定對象的物質(zhì)的濃度。
13.根據(jù)權(quán)利要求f12中任一項所述的流量測定裝置，其特征在于， 所述受光部具有相鄰配置的多個受光元件，將由各受光元件接受到的光量作為受光信號輸出， 所述計算部基于從各受光元件發(fā)送的受光信號的強度的比較而算出所述流體的流量。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的流量測定裝置，其特征在于， 所述計算部基于從各受光元件發(fā)送的受光信號的強度的比較而算出所述激光的到達位置，基于所述到達位置與基準位置之間的偏差而算出所述流體的流量。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的流量測定裝置，其特征在于， 所述計算部還基于從各受光元件發(fā)送的受光信號的強度的總量和由所述受光部接受到的激光的強度，算出流過所述計測元件的排放流體的測定對象的物質(zhì)的濃度。
16.根據(jù)權(quán)利要求f15中任一項所述的流量測定裝置，其特征在于， 所述計測元件在所述主管的、所述流體的流動方向上的所述入射管的上游側(cè)且所述入射管的附近具有使所述入射管的附近的空氣的流動成為紊流的紊流產(chǎn)生部。
17.根據(jù)權(quán)利要求f16中任一項所述的流量測定裝置，其特征在于， 還具有與所述出射管連結(jié)的第二凈化流體供給管， 所述凈化流體供給部也向所述第二凈化流體供給管供給凈化流體。
18.根據(jù)權(quán)利要求f17中任一項所述的流量測定裝置，其特征在于， 所述計算部還基于從所述受光部輸出的受光信號，計測流過所述計測元件的所述主管的流體的流速。
19.根據(jù)權(quán)利要求f18中任一項所述的流量測定裝置，其特征在于， 所述流體為氣體。
20.一種流速測定裝置，其特征在于，具有 計測元件，由入射管、出射管及第一凈化流體供給管構(gòu)成，所述入射管中，一方的端部是面向測定區(qū)域的開口，并在相反側(cè)的端部形成有能夠使光通過的窗部，所述出射管中，一方的端部是與所述入射管相對且面向所述測定區(qū)域的開口，并在相反側(cè)的端部形成有能夠使光通過的窗部，所述第一凈化流體供給管與所述入射管連結(jié)； 凈化流體供給部，向所述計測元件的所述第一凈化流體供給管供給凈化流體； 發(fā)光部，使激光向所述入射管入射； 受光部，接受從所述入射管入射且通過所述測定區(qū)域而從所述出射管射出的所述激光，并將接受到的光量作為受光信號輸出； 計算部，基于從所述受光部輸出的受光信號，算出流過所述測定區(qū)域的流體的流速； 流動方向檢測部，檢測流過所述測定區(qū)域的流體的流動方向；及 控制部，控制各部的動作。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的流 速測定裝置，其特征在于， 所述流動方向檢測部具有對來自與流動方向平行的兩方向的壓力差進行檢測的差壓檢測部，基于由所述差壓檢測部檢測到的壓力差而檢測流動方向。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的流速測定裝置，其特征在于， 所述流動方向檢測部具有向所述測定區(qū)域露出且因流體的流動而變形的變形部，基于所述變形部的變形方向而檢測流動方向。
23.根據(jù)權(quán)利要求2(T22中任一項所述的流速測定裝置，其特征在于， 所述計測元件具有主管，所述主管分別與所述入射管的一方的端部及所述出射管的一方的端部連結(jié)，且供測定對象的流體流過， 所述測定區(qū)域是所述主管的一部分。
24.根據(jù)權(quán)利要求2(T23中任一項所述的流速測定裝置，其特征在于， 所述流體為氣體。
全文摘要
一種流量測定裝置或流速測定裝置，具有計測元件，由主管、與主管連結(jié)的入射管、與主管連結(jié)的出射管及與入射管連結(jié)的第一凈化流體供給管構(gòu)成；凈化流體供給部，向計測元件的第一凈化流體供給管供給凈化流體；發(fā)光部，使激光向計測元件入射；受光部，接受從發(fā)光部入射且通過計測元件的激光，并將接受到的光量作為受光信號輸出；計算部，基于從受光部輸出的受光信號，算出流過計測元件的排放流體的流量或流速；控制部，控制各部的動作；流動方向檢測部，檢測流過計測元件的流體的流動方向。
文檔編號G01N21/35GK102782460SQ20108006497
公開日2012年11月14日 申請日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月13日
發(fā)明者上野大司, 團野實, 森山景晴, 瀧田篤史, 淺海慎一郎, 牟田研二, 田浦昌純, 粟屋伊智郎, 青木直志 申請人:三菱重工業(yè)株式會社