JP2000009508A - Ultrasonic wave doppler current meter - Google Patents

Ultrasonic wave doppler current meter

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JP2000009508A
JP2000009508A JP10232444A JP23244498A JP2000009508A JP 2000009508 A JP2000009508 A JP 2000009508A JP 10232444 A JP10232444 A JP 10232444A JP 23244498 A JP23244498 A JP 23244498A JP 2000009508 A JP2000009508 A JP 2000009508A
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JP
Japan
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power spectrum
peak
ultrasonic
frequency
flow velocity
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Application number
JP10232444A
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Japanese (ja)
Inventor
Yukihisa Shikita
幸久 敷田
Akihiro Okumura
彰啓 奥村
Yoshiaki Nagata
能章 永田
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Aichi Tokei Denki Co Ltd
Original Assignee
Aichi Tokei Denki Co Ltd
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Publication date
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To know garbage deposits at the ultrasonic wave sensor part provided in a waterway at a distance, and to know garbage depositions on the ultrasonic sensor part of the current velocity installed in a manhole without opening the lid of the manhole. SOLUTION: The ultrasonic-wave Doppler current meter obtains the power spectrum shown by the solid line, by processing a Doppler transition signal through fast Fourier transformation. A mean current velocity is found by using the frequency of a peak A. When the power of the peak A decreases below a specific ratio, it is judged that garbages are deposited. Data on the power spectrum shown in the figure are sent out and confirmed at a distance.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は超音波ドップラー流
速計、特に流速の計測以外の新規な機能を備えた超音波
ドップラー流速計に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic Doppler velocimeter, and more particularly to an ultrasonic Doppler velocimeter having a new function other than the measurement of flow velocity.

【0002】[0002]

【従来の技術】ドップラー変移信号の処理をFFT(高
速フーリエ変換)を使って行い、パワースペクトルを求
め、このパワースペクトルのピーク山の周波数から平均
流速を求めるとともに流量を演算する超音波ドップラー
流量計が特開平9−229734号公報で開示されてい
る。この超音波ドップラー流量計は開水路、特に下水道
の流速や流量を計測するのに好適であるが、開水路、と
りわけ下水道の流量計測には一般に面速式流量計が周知
である。超音波式の面速式流量計はドップラー流速計で
計測した平均流速と、水位計測から求めた流水断面積と
から流量を演算する。
2. Description of the Related Art An ultrasonic Doppler flowmeter for processing a Doppler shift signal by using FFT (Fast Fourier Transform), obtaining a power spectrum, obtaining an average flow velocity from a peak mountain frequency of the power spectrum, and calculating a flow rate. Is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-229934. The ultrasonic Doppler flow meter is suitable for measuring the flow velocity and flow rate of an open channel, particularly a sewer, but a surface velocity flow meter is generally known for measuring the flow rate of an open channel, particularly a sewer. The ultrasonic type surface velocity flow meter calculates the flow rate from the average flow velocity measured by the Doppler velocimeter and the cross-sectional area of the flowing water obtained from the water level measurement.

【0003】ドップラー流量計の基本的な測定量は平均
流速で、上記特開平9−229734号のようにドップ
ラー変移信号の処理をFFTを使って行い、パワースペ
クトルのピーク山の周波数から平均流速を求めるものの
他に、超音波TECHNO1993年2月号71〜73
頁に記載されているゼロクロス法を使うものもある。
The basic measured quantity of the Doppler flowmeter is the average flow velocity. The processing of the Doppler shift signal is performed by using the FFT as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-229934, and the average flow velocity is calculated from the peak frequency of the power spectrum. Ultrasonic TECHNO February 1993 Issue 71-73
Some use the zero-cross method described on the page.

【0004】これらの流速計や流量計では、超音波の受
信信号を増幅する回路に、オートゲインコントロール
(AGC)回路等を利用して受信信号をできる限り一定
の値になるように増幅していた。
In these current meters and flow meters, a circuit for amplifying an ultrasonic reception signal uses an automatic gain control (AGC) circuit or the like to amplify the reception signal to a constant value as much as possible. Was.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】超音波ドップラー流速
計や流量計では、超音波の送信・受信を行う超音波セン
サ部の周囲にごみや土砂が分厚く堆積した場合には、流
体中への超音波の送信及び反射信号の受信が妨害されて
計測不能になる。
In an ultrasonic Doppler velocimeter or flow meter, when dust or dirt accumulates thickly around an ultrasonic sensor unit for transmitting and receiving ultrasonic waves, the ultrasonic waves do not enter the fluid. The transmission of the sound wave and the reception of the reflected signal are disturbed and measurement becomes impossible.

【0006】長期間にわたり継続的に下水の流量を計測
したり、またその計測値をシステムの保守管理に利用す
る場合、定期的に計測値を収集しごみ等の堆積を点検し
て計測精度を維持する必要がある。下水道の管路は直径
3mを越える大きなものもあり、点検のためには、道路
に設置されたマンホールから作業者が入る必要がある
が、管・水路内の有害ガス等に対する安全対策とか、道
路の交通安全対策等も必要で、更に交通の障害にもな
る。そのため、ごみ等の堆積の有無の点検に多大の労力
を要するという問題点があった。
When measuring the flow rate of sewage continuously over a long period of time and using the measured value for system maintenance, the measured value is collected periodically to check the accumulation of garbage and the like to improve the measurement accuracy. Need to be maintained. Some sewer pipes are larger than 3m in diameter, and for inspection, it is necessary for workers to enter through manholes installed on roads. However, safety measures against harmful gases in pipes and waterways, roads Traffic safety measures, etc. are also required, and furthermore, it will be a hindrance to traffic. Therefore, there is a problem that a great deal of labor is required for checking whether or not there is accumulation of dust and the like.

【0007】そこで、本発明はかかる問題点を解消で
き、前記点検のための交通の障害を生じない超音波流速
計を提供することを第1の目的とする。超音波ドップラ
ー変移信号をFFT解析してパワースペクトルを求め、
パワースペクトルを分析して、その局所的なピーク山を
平均流速に対応させる計測方法は開水路に流れる水の平
均流速を求める計測方法として、水面に発生する波の音
波の反射に起因する誤計測を防止するのに大変有効であ
る。
Accordingly, a first object of the present invention is to provide an ultrasonic current meter which can solve such a problem and does not cause a traffic obstacle for the inspection. FFT analysis of ultrasonic Doppler shift signal to obtain power spectrum,
The measurement method that analyzes the power spectrum and makes the local peak peak correspond to the average flow velocity is a measurement method to find the average flow velocity of the water flowing in the open channel, and erroneous measurement due to the reflection of sound waves generated on the water surface It is very effective in preventing

【0008】しかし、下水の開水路では、計測の対象と
なる水路の水深と水に含まれる浮遊物の量が多様なた
め、すべての計測現場で、パワースペクトルのピーク山
の大きさが一定になるように予め設定した計測器で計測
をすることは大変難しい。
However, in the open channel of sewage, since the depth of the channel to be measured and the amount of suspended matter contained in the water are various, the size of the peak peak of the power spectrum is constant at all measurement sites. It is very difficult to measure with a measuring instrument set in advance.

【0009】また、同一の水路でも水位の違いによって
音波を反射する粒子の量が大きく異なり、更に計測中に
ごみがセンサの前面に次第に堆積して受信のレベルは大
きく変化する。
[0009] Further, even in the same channel, the amount of particles that reflect sound waves varies greatly depending on the difference in water level. Further, during measurement, dust gradually accumulates on the front surface of the sensor, and the level of reception greatly changes.

【0010】従来の受信信号の振幅を利用するAGCの
方法では水面に発生する波による反射波が大きな場合や
反射信号が弱い場合の送信信号の受信側への回り込みの
ため、これらのノイズで受信のAGCが動作して、目的
の信号が小さくなってしまい、目的の信号だけを大きく
増幅することが困難な場合があった。
In the conventional AGC method using the amplitude of the received signal, when the reflected wave due to the wave generated on the water surface is large or when the reflected signal is weak, the transmitted signal wraps around to the receiving side. AGC operates to reduce the target signal, and it may be difficult to amplify only the target signal greatly.

【0011】また、受信信号からドップラー変移信号を
取り出す際に生じる倍周波数等のイメージ信号もFFT
解析ではレベルは小さいがノイズとして前項のノイズと
同様に問題となるので、これを除去する必要がある。
Further, an image signal of a double frequency or the like generated when a Doppler shift signal is extracted from a received signal is also subjected to FFT.
In the analysis, although the level is small, it causes a problem similar to the noise described in the previous section, and it is necessary to remove the noise.

【0012】そこで、本発明は、計測環境が変わった場
合でも、ノイズによる誤動作を防止して、計測精度の向
上を可能とする超音波ドップラー流速計を提供すること
を第2の目的とする。
Accordingly, it is a second object of the present invention to provide an ultrasonic Doppler velocimeter capable of preventing malfunction due to noise and improving measurement accuracy even when the measurement environment changes.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】前記第1の目的を達成す
るために、請求項1の第1の発明は、FFTを使いドッ
プラー変移信号の処理を行ってパワースペクトルを求
め、該パワースペクトルのピーク山の周波数を平均流速
に対応させる超音波ドップラー流速計において、平均流
速のピーク山のパワーを基準値と比較し、水路内の超音
波センサ部のごみの堆積の有無を判断することを特徴と
する超音波ドップラー流速計である。
According to a first aspect of the present invention, a power spectrum is obtained by processing a Doppler shift signal using an FFT, and a power spectrum of the power spectrum is obtained. Ultrasonic Doppler velocimeter that makes the peak mountain frequency correspond to the average flow velocity compares the power of the peak mountain with the average flow velocity with the reference value to determine the presence or absence of dust accumulation on the ultrasonic sensor in the waterway. Is an ultrasonic Doppler velocimeter.

【0014】基準値は変更することがない一定の値とし
ても良く、初期値又は測定で最大になった値に恒に更新
したものでも良い。請求項2の発明は、FFTを使いド
ップラー変移信号の処理を行ってパワースペクトルを求
め、該パワースペクトルのピーク山の周波数を平均流速
に対応させる超音波流速計において、外部からの要求に
より、ドップラー変移信号のパワースペクトルのデータ
を伝送し、外部でパワースペクトルを再現するようにし
たことを特徴とする超音波ドップラー流速計である。
The reference value may be a fixed value that does not change, or may be an initial value or a value that is constantly updated to a value that has been maximized by measurement. According to another aspect of the present invention, in an ultrasonic anemometer which obtains a power spectrum by performing processing of a Doppler shift signal using an FFT, and a frequency of a peak peak of the power spectrum corresponds to an average flow velocity, the Doppler An ultrasonic Doppler velocimeter characterized by transmitting data of a power spectrum of a shift signal and reproducing the power spectrum externally.

【0015】計測値のデータ及びパワースペクトルのデ
ータの伝送には電話回線や専用回線、光ファイバーケー
ブルを利用できる。そして請求項3の発明は、請求項2
の超音波ドップラー流速計であって、外部との通信方法
が無線によるデータ伝送あるいは簡易型携帯電話システ
ムであることを特徴とするものである。
For transmission of measured value data and power spectrum data, a telephone line, a dedicated line, or an optical fiber cable can be used. The invention of claim 3 is based on claim 2
Wherein the method of communication with the outside is wireless data transmission or a simplified portable telephone system.

【0016】電話回線を利用すれば、インターネットを
利用した情報通信も利用できる。そして、さらに前記第
2の目的を達成するために、請求項4の発明は、請求項
1又は2又は3の超音波ドップラー流速計において、パ
ワースペクトルのピーク山を求めるにあたり、設定可能
にした一定のしきい値以上のパワースペクトルのデータ
だけを処理し、しきい値未満のパワースペクトルのデー
タを無視してノイズによる誤動作を防止するようにした
ことを特徴とするものである。しきい値は水路の状況に
合わせて初期設置時に容易に設定できる。
If a telephone line is used, information communication using the Internet can be used. In order to further achieve the second object, a fourth aspect of the present invention relates to the ultrasonic Doppler velocimeter according to the first or second or third aspect, wherein the ultrasonic wave Doppler velocimeter is capable of setting a constant peak in obtaining a peak of a power spectrum. Only the data of the power spectrum above the threshold value is processed, and the data of the power spectrum below the threshold value is ignored to prevent a malfunction due to noise. The threshold can be easily set at the time of initial installation according to the condition of the waterway.

【0017】また、請求項5の発明は、請求項4の超音
波ドップラー流速計において、しきい値の設定を流速計
の外部のパソコンによって行い、ドップラー変移信号の
パワースペクトルを表示すると共に、前記設定されたし
きい値又は設定変更するしきい値をパワースペクトル画
面に示すようにしたことを特徴とするものである。しき
い値は水路に合わせて最適値に設定できるようにした。
According to a fifth aspect of the present invention, in the ultrasonic Doppler velocimeter of the fourth aspect, the threshold value is set by a personal computer external to the velocimeter, and the power spectrum of the Doppler shift signal is displayed. The set threshold value or the threshold value to be changed is displayed on the power spectrum screen. The threshold can be set to the optimum value according to the waterway.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】次に本発明の好ましい実施の形態
を図面の実施例に基づいて説明する。 〔実施例1〕図2〜図3において、1は内径が1.8m
で、勾配が1/1000の水路(管路)で、下水2が非
満水状態で図2の矢印で示すように右方から左方に向か
って自然流下している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. [Embodiment 1] In FIGS. 2 and 3, reference numeral 1 denotes an inner diameter of 1.8 m.
In a water channel (pipe) having a gradient of 1/1000, the sewage 2 flows naturally from right to left as shown by the arrow in FIG. 2 in a non-full state.

【0019】超音波センサ部3は水路1の底面中央部に
装着され、その傾斜部には流体2の流れ方向に対して一
定の仰角θ=30°で超音波信号を送信する送信素子4
と、該送信素子4に隣接してほぼ同じ方向に向けて配設
され、流体中の浮遊粒子6からの超音波の反射信号を受
信して電気信号に変換する受信素子5とを有している。
図2で符号8で示すのは送信素子4の音波ビームの中心
軸である。
The ultrasonic sensor unit 3 is mounted at the center of the bottom of the water channel 1, and a transmitting element 4 for transmitting an ultrasonic signal at a constant elevation angle θ = 30 ° with respect to the flow direction of the fluid 2 on the inclined part.
And a receiving element 5 disposed adjacent to the transmitting element 4 in substantially the same direction and receiving a reflected signal of ultrasonic waves from the suspended particles 6 in the fluid and converting the reflected signal into an electric signal. I have.
In FIG. 2, reference numeral 8 denotes the central axis of the sound beam of the transmitting element 4.

【0020】図1は信号処理回路のブロック図で、送信
回路部9は、f0 =1MHzの高周波発振器10と、該
高周波発振器10からの高周波信号を増幅して送信素子
4を連続的に励磁する電力増幅器11とからなる。
FIG. 1 is a block diagram of a signal processing circuit. A transmitting circuit unit 9 continuously amplifies a transmitting element 4 by amplifying a high frequency oscillator 10 of f 0 = 1 MHz and a high frequency signal from the high frequency oscillator 10. And a power amplifier 11.

【0021】受信演算部12は、受信素子5の受信信号
を約1000倍程度に増幅する増幅器13と、該増幅器
13の出力と発信器10の信号を混合して受信信号の周
波数f0 ′と送信信号の周波数f0 =1MHzと基準周
波数発振回路22の基準周波数fstの信号とを混合し
て、差の周波数をとるミキサー(ヘテロダイン検波部)
14と、半波整流回路15と、フィルター部としてのロ
ーパスフィルター16と、該フィルター部16の出力を
デジタル信号に変換するA/D変換部と、該A/D変換
部でデジタル信号に変換された差信号のパワースペクト
ルを得る高速フーリエ変換(FFT)部17と、該FF
T部17で得たパワースペクトルのピーク山の周波数を
求めるピーク山検出部18と、該ピーク山検出部18で
求めたピーク山の周波数に基づいて流速を演算したりご
み堆積の有無を判断する演算部19とからなる。20は
表示部又は水位信号などによる流量演算などの次段を示
す。
The receiving operation unit 12 amplifies the received signal of the receiving element 5 to about 1000 times, and mixes the output of the amplifier 13 and the signal of the transmitter 10 to obtain the frequency f 0 ′ of the received signal. A mixer (heterodyne detection unit) that mixes the frequency f 0 = 1 MHz of the transmission signal and the signal of the reference frequency fst of the reference frequency oscillation circuit 22 to obtain a difference frequency.
14, a half-wave rectifier circuit 15, a low-pass filter 16 as a filter unit, an A / D conversion unit for converting an output of the filter unit 16 into a digital signal, and a digital signal converted by the A / D conversion unit. A fast Fourier transform (FFT) unit 17 for obtaining a power spectrum of the difference signal
A peak detector 18 for calculating the frequency of the peak of the power spectrum obtained by the T unit 17, and a flow velocity is calculated based on the frequency of the peak obtained by the peak detector 18, and the presence or absence of dust accumulation is determined. And an operation unit 19. Reference numeral 20 denotes the next stage such as a flow rate calculation based on a display unit or a water level signal.

【0022】送信素子4へ供給する信号の周波数を1M
Hzの正弦波として流体中に超音波を発射すると、受信
素子5で流体2の流速Vに対応したドップラー変移周波
数Δfを含んだ信号が受信される。
The frequency of the signal supplied to the transmitting element 4 is 1M
When the ultrasonic wave is emitted into the fluid as a sine wave of Hz, the receiving element 5 receives a signal including the Doppler shift frequency Δf corresponding to the flow velocity V of the fluid 2.

【0023】この信号は増幅回路13で増幅され、ミキ
サー14で送信信号の周波数f0 及び基準周波数fstと
混合される。このときの基準周波数fstは送信周波数f
0 より一定の周波数4.5kHz高い値の1.0045
MHzにする。
This signal is amplified by the amplifier circuit 13 and mixed by the mixer 14 with the frequency f 0 of the transmission signal and the reference frequency fst. The reference frequency fst at this time is the transmission frequency f
1.0045 of a value that is a fixed frequency 4.5 kHz higher than 0
MHz.

【0024】フィルタ部16で10kHz以上の周波数
成分が除去され、A/D変換部に送られてデジタル値に
変換される。デジタル値に変換されたデータはFFT部
17でFFTされ、パワースペクトルのデータに変換さ
れる。ピーク山検出部18に送られるパワースペクトル
のデータは上記の計測を数回行った平均値のデータであ
る。
The frequency component of 10 kHz or more is removed by the filter unit 16 and sent to an A / D converter to be converted into a digital value. The data converted into the digital value is subjected to FFT in the FFT unit 17 and converted into power spectrum data. The power spectrum data sent to the peak ridge detection unit 18 is data of an average value obtained by performing the above measurement several times.

【0025】ヘテロダイン検波後フィルター部を通った
信号は、図4のように、流速に対応したドップラー周波
数Δfと、基準周波数発振回路22と送信用信号の差の
周波数約4.5kHzの成分をもった波形で、これをF
FTすると図5の実線のパワースペクトルが得られる。
As shown in FIG. 4, the signal having passed through the filter after the heterodyne detection has a Doppler frequency Δf corresponding to the flow velocity and a component having a frequency of about 4.5 kHz, which is the difference between the reference frequency oscillation circuit 22 and the transmission signal. With the waveform
When the FT is performed, the power spectrum indicated by the solid line in FIG. 5 is obtained.

【0026】なお、図5のパワースペクトルは10回平
均され、移動平均されたもので、平均する前の1回毎の
ドップラー変移信号のパワースペクトルは図6のように
凹凸の大きいパワースペクトルとなり、平均流速に対応
するピーク山の周波数を確定するには不適当である。
The power spectrum shown in FIG. 5 is averaged ten times and is moving averaged. The power spectrum of the Doppler shift signal before each averaging is a power spectrum having large irregularities as shown in FIG. It is not appropriate to determine the frequency of the peak peak corresponding to the average flow velocity.

【0027】FFT部17で得たパワースペクトルから
平均流量を算出する計算手順は、次の〜で、更にそ
れにa〜fのごみ堆積検出の操作を付加している。 .パワースペクトルを数回以上繰り返して計測し平均
する。
The calculation procedure for calculating the average flow rate from the power spectrum obtained by the FFT unit 17 is as follows. . Measure and average the power spectrum several times or more.

【0028】.流速ゼロに対応する周波数付近の決め
られた幅のパワーを比較し、パワーが最大の周波数を流
速ゼロの周波数として記憶する(流速ゼロのピーク検
出)。 a.流速ゼロのパワーVstの値も記憶する。
[0028] The power having a predetermined width around the frequency corresponding to the zero flow velocity is compared, and the frequency having the maximum power is stored as the zero flow velocity frequency (peak detection of the zero flow velocity). a. The value of the power Vst at zero flow velocity is also stored.

【0029】.基準周波数の前後数点のデータを除去
した後、各点の前後数点の移動平均のデータに変換す
る。 .周波数ゼロから記憶した周波数まで各周波数のパワ
ーを逐次比較する。パワーは一定のしきい値以上の値を
対象とし、しきい値未満の値はゼロとする。パワーの大
きな方のパワーと周波数を記憶する(それまでの最大値
が記憶されている)。
[0029] After removing data at several points before and after the reference frequency, the data is converted into moving average data at several points before and after each point. . The power of each frequency is sequentially compared from zero frequency to the stored frequency. The power is set to a value equal to or greater than a certain threshold, and a value less than the threshold is set to zero. The power and frequency of the larger power are stored (the maximum value until then is stored).

【0030】比較を続けているパワーの値が記憶値の一
定割合に低下した時点で停止し、記憶値の値を順方向の
ピーク山とする。 .周波数の最大から記憶した周波数までのパワーを
と同様の逐次比較し、ピーク山の検出を行う。
When the value of the power for which the comparison is continued is reduced to a certain ratio of the stored value, the operation is stopped, and the value of the stored value is regarded as a peak in the forward direction. . The power from the maximum frequency to the stored frequency is successively compared in the same manner as described above, and peak peaks are detected.

【0031】.のピーク山のパワーとのピーク山
のパワーを比較し、大きな方の周波数を平均流速に相当
する周波数として収納する。 b.平均流速に相当するパワーVavを収納する。
[0031] The peak peak power is compared with the peak peak power, and the higher frequency is stored as the frequency corresponding to the average flow velocity. b. The power Vav corresponding to the average flow velocity is stored.

【0032】.の周波数からの周波数を引き算す
ると正流ではプラスの周波数差(Δf)が、また逆流で
マイナスの周波数差が得られる。 .得られた周波数差に仰角、音速の水温変化等の係数
を掛け算して流速に変換する。
[0032] When the frequency is subtracted from the above frequency, a positive frequency difference (Δf) is obtained in the positive flow, and a negative frequency difference is obtained in the reverse flow. . The obtained frequency difference is multiplied by a coefficient such as a change in water temperature of the elevation angle and the speed of sound to convert it into a flow velocity.

【0033】c.測定開始時にVx=平均流速のパワー
Vav/ゼロ点のパワーVstを計算し、基準のパワー比V
0として収納する。
C. At the start of measurement, Vx = power Vav at average flow velocity / power Vst at zero point is calculated, and the reference power ratio V
Store as 0.

【0034】d.測定毎にVxを計算し、V0と比較し
てその値が一定値以下に低下し、更にそれが一定時間継
続した場合に、ごみの堆積と判断し、表示又は計測値と
共に収納する。
D. Vx is calculated for each measurement, and when the value falls below a certain value compared to V0 and continues for a certain period of time, it is determined that dust has accumulated and stored together with the display or measured value.

【0035】e.計測器の外部からの要求により、それ
までに記録した計測データ及びで得られたドップラー
変移信号のパワースペクトルの平均データを外部に送信
する。
E. In response to a request from the outside of the measuring instrument, the measurement data recorded so far and the average data of the power spectrum of the Doppler shift signal obtained from the measurement data are transmitted to the outside.

【0036】f.外部への通信手段は携帯式の無線電話
を使うのが特に利点がある。上記FFTを行うには、A
/D変換した信号を一定数記憶して、積和計算をする。
このため測定にはA/D変換の周期と信号数を決める必
要がある。実施例ではサンプリング周波数を15kHz
とし、サンプル数を4096点とした。このため分解能
は約3.7Hz最大周波数は7.5kHz、流速に換算
すると約3.1mm/sから6.4m/sまでの流速が
測定できることになる。流速は実際の正逆の測定を行う
ので−1.5から4.5m/s程度に割り当てる。流速
の分解能は3.1mm/sである。
F. It is particularly advantageous to use a portable wireless telephone as the communication means to the outside. To perform the FFT, A
A fixed number of the / D-converted signals are stored, and a product-sum calculation is performed.
For this reason, it is necessary to determine the period of A / D conversion and the number of signals for measurement. In the embodiment, the sampling frequency is 15 kHz.
And the number of samples was 4096 points. Therefore, the resolution is about 3.7 Hz, the maximum frequency is 7.5 kHz, and the flow velocity can be measured from about 3.1 mm / s to 6.4 m / s in terms of flow velocity. The flow velocity is assigned to about -1.5 to 4.5 m / s because actual forward / reverse measurement is performed. The resolution of the flow velocity is 3.1 mm / s.

【0037】水路の流速分布は流速が速くなるに従って
均一な流速になっていく。それは流れが乱流領域になっ
ていくためである。ドップラー変移のパワースペクトル
が平均流速以上のところにも信号があるのは、一つには
流速分布のカーブのため最大流速の部分が存在するた
め、もう一つは乱流領域で、30°の方向から測定して
いるので、乱流の測定方向に合致した流れの粒子が反射
する信号のためである。
The flow velocity distribution in the water channel becomes uniform as the flow velocity increases. This is because the flow becomes a turbulent region. There is also a signal where the power spectrum of the Doppler shift is higher than the average flow velocity. One is that there is a part of the maximum flow velocity due to the curve of the flow velocity distribution, and the other is a turbulent flow area, which is 30 ° Since the measurement is performed from the direction, it is due to the signal reflected by the particles of the flow that match the measurement direction of the turbulence.

【0038】さて、ドップラー変移信号のパワースペク
トルは音波の反射がごみや水中の気泡などの分散した多
数の点からの反射波の合成されたものであるから、一回
の測定では、図6に示すように大変凹凸の激しいもので
あるが、これを10回以上平均化すると図5に示すよう
になだらかな波形が得られ、このピーク山Aと基準のピ
ーク山Bの差の周波数が平均流速に相当するもので、こ
れに係数を掛け、音速の水温変化補正をすると平均流速
が得られる。
Now, the power spectrum of the Doppler shift signal is obtained by synthesizing reflected waves from a large number of dispersed points, such as dust and bubbles in water, as shown in FIG. As shown in FIG. 5, when this is averaged 10 times or more, a smooth waveform is obtained as shown in FIG. 5. The frequency of the difference between this peak A and the reference peak B is the average flow velocity. This is multiplied by a coefficient, and when the water temperature change of the sonic velocity is corrected, the average flow velocity can be obtained.

【0039】平均化されたパワースペクトルから演算部
に於いて平均流速を算出する手順をより詳しく以下に示
す。 1).基準周波数fpの検出 基準周波数fst(4.5kHz)前後で一番強いピーク
山を検出し、その周波数fpとピーク山のパワーPpを
記録する。基準周波数の発信器は温度などの変動がある
ため、毎回測定して基準値とする。
The procedure for calculating the average flow velocity in the arithmetic section from the averaged power spectrum will be described in more detail below. 1). Detection of Reference Frequency fp The peak peak that is strongest around the reference frequency fst (4.5 kHz) is detected, and the frequency fp and the power Pp of the peak peak are recorded. Since the transmitter of the reference frequency fluctuates in temperature and the like, it is measured every time and used as a reference value.

【0040】2).正流側の流速検出 fpより低い周波数側にゼロからfpの数10Hz手前
までスペクトル強度を逐次比較してピークを求める。最
大値と該周波数を記憶し、より大きな信号になった場合
に記憶を更新する。
2). Flow velocity detection on the positive flow side Peaks are obtained by successively comparing spectral intensities from zero to several tens Hz before fp on the frequency side lower than fp. The maximum value and the frequency are stored, and when the signal becomes larger, the storage is updated.

【0041】スペクトルの強度比較は一定のスレシホー
ルド以上の信号に対して行う。ピーク山の信号から1/
3から1/2低下したところで比較を停止し、ピーク山
とする。この周波数をff とする。
The comparison of the spectrum intensities is performed for signals having a certain threshold or more. 1 /
The comparison is stopped when the value decreases by か ら from 3 and the peak is determined. This frequency is ff.

【0042】3).逆流の検出 2と同様にfpより高い周波数側に最大値からfpの数
10Hz手前までスペクトル強度を逐次比較してピーク
を求める。最大値と該周波数を記憶し、より大きな信号
になった場合に記憶を更新する。
3). As in the case of backflow detection 2, the peaks are obtained by sequentially comparing the spectrum intensities from the maximum value to several tens Hz before fp on the frequency side higher than fp. The maximum value and the frequency are stored, and when the signal becomes larger, the storage is updated.

【0043】スペクトルの強度比較は一定のスレシホー
ルド以上の信号に対して行う。ピーク山の信号から1/
3から1/2低下したところで比較を停止し、ピーク山
とする。この周波数をfrとする。
The comparison of spectrum intensities is performed for signals having a certain threshold or more. 1 /
The comparison is stopped when the value decreases by か ら from 3 and the peak is determined. This frequency is defined as fr.

【0044】4).正逆流の判定 2,3で得られたピーク山の比較を行い、大きな方を平
均流速flとする。 5).平均流速の算出 fl−fpで平均流速に相当する周波数を算出する。
4). Judgment of forward / backward flow The peaks obtained in steps 2 and 3 are compared, and the larger one is taken as the average flow velocity fl. 5). Calculation of average flow velocity A frequency corresponding to the average flow velocity is calculated by fl-fp.

【0045】更に本発明のごみの堆積検知のため次の信
号処理をする。 6).計測の第一回目に於いてflの周波数のピーク山
パワーをPpで割って記憶する。これをPavとする。
Further, the following signal processing is performed for detecting the accumulation of dust according to the present invention. 6). In the first measurement, the peak peak power at the frequency fl is divided by Pp and stored. This is Pav.

【0046】計測毎にflのピークパワーを比較し、記
憶値より大きくなった場合は入れ替える。 7).ごみ堆積警報 計測毎の平均流速のパワー値をPpで割ったものがPav
の一定値以下(1/20〜1/50に設定する)にな
り、それが一定時間以上(30分程度)連続した場合に
ごみの堆積と判断し、測定値に印を付け表示する。
The peak power of fl is compared for each measurement, and when the peak power becomes larger than the stored value, it is replaced. 7). Garbage accumulation alarm The power value of the average flow velocity for each measurement divided by Pp is Pav
Is set to be less than or equal to a certain value (set to 1/20 to 1/50), and if this continues for more than a certain time (about 30 minutes), it is determined that dust has accumulated, and the measured value is marked and displayed.

【0047】ごみの堆積が停止した時点で同様の時間経
過した場合にごみ堆積警報を止める。ごみが堆積してい
ない初期時のパワースペクトルは図5の実線のようであ
るが、ごみが堆積すると点線のようにピーク山AがA′
のように低く(パワーが小さく)なる。近くからの受信
波又は流速のおそい表面波は符号Cで示すようになる。
When the same time elapses when the accumulation of dust is stopped, the dust accumulation alarm is stopped. The power spectrum at the initial stage when no refuse is deposited is as shown by the solid line in FIG. 5, but when refuse is deposited, the peak A becomes A 'as shown by the dotted line.
(Power is small). A received wave from near or a surface wave with a slow flow velocity is indicated by reference symbol C.

【0048】ごみの堆積や流速方向の検出は以上のよう
にドップラー変移信号をFFTしたパワースペクトルを
分析することによって判断する。ごみの堆積や流路の状
況を詳細に分析する場合は、検査員が直接FFT波形を
観察して状況を判定する方がより詳しい状況を判断でき
る。
The detection of the accumulation of dust and the flow velocity direction is determined by analyzing the power spectrum obtained by FFT of the Doppler shift signal as described above. When analyzing the situation of dust accumulation and the flow path in detail, it is better for the inspector to directly observe the FFT waveform to determine the situation, and to determine the situation in more detail.

【0049】そこで、外部からの要求により、平均化さ
れたドップラー変移信号のパワースペクトルをデータ送
信できるように構成することができる。データの伝送は
制御演算に使用しているマイクロコンピュータのRS2
32Cを利用し、伝送路には、光変換して光ファイバー
によるか、小電力無線又はPHS電話用のPHSアダプ
ターを利用する。無論、電話回線をそのまま利用しても
なんら差し支えはない。
Therefore, it is possible to configure so that the power spectrum of the averaged Doppler shift signal can be transmitted as data in response to an external request. The data transmission is RS2 of the microcomputer used for the control operation.
32C is used, and a PHS adapter for low-power wireless or PHS telephone is used for the transmission path by using optical fiber after optical conversion. Of course, you can use the telephone line without any problems.

【0050】図7は外部のオフィス30と、道路31の
マンホール32に設けた本発明の計器33の計測値デー
タやドップラー変移信号のパワースペクトルのデータ
を、PHS(簡易型携帯電話システム)34とハンディ
パソコン35でパソコン通信したり、電話局36を介し
て通信し、オフィス30で集中管理する有様を示す。計
器33がマンホール32内に仮設置されている時、遠隔
でパワースペクトルのデータの内容を調べることがで
き、ごみ堆積点検のためにマンホールの蓋を開く必要が
ない。
FIG. 7 shows a PHS (simple cellular phone system) 34 which converts the measured value data of the meter 33 of the present invention provided on the manhole 32 of the road 31 and the data of the power spectrum of the Doppler shift signal to the external office 30 and the manhole 32 of the road 31. This example shows that personal computer communication is performed by the handy personal computer 35 or communication is performed via the telephone office 36, and centralized management is performed in the office 30. When the instrument 33 is temporarily installed in the manhole 32, the contents of the power spectrum data can be checked remotely, and there is no need to open the manhole cover for checking the accumulation of dust.

【0051】オフィス30やハンディパソコン35で
は、パソコンのディスプレイ(CRT)37等に前記図
5のパワースペクトルを再現し、管理者がこれを見て例
えば図8(a)の表示ならごみが付着していると判断
し、同図(b)の表示なら逆流が発生している等と判断
することができる。
In the office 30 or the handy personal computer 35, the power spectrum shown in FIG. 5 is reproduced on the display (CRT) 37 of the personal computer, etc., and the administrator sees the power spectrum, and if the display shown in FIG. It can be determined that a backflow has occurred or not in the display of FIG.

【0052】このようにFFTパワースペクトルの変化
から水路の状況を分析し推定できる。そして、管理者
(担当者)が異常発生時に微妙な信号の変化を見て高度
の判断を下すことができる。
As described above, the condition of the waterway can be analyzed and estimated from the change in the FFT power spectrum. Then, the administrator (person in charge) can judge the altitude by seeing a subtle signal change when an abnormality occurs.

【0053】〔実施例2〕図9の実施例はマイクロコン
ピュータ化した超音波ドップラー流速計のブロック図
で、図1と同一の符号を付した要素は、図1の実施例1
の同じ要素と同じ機能を果たすので説明を省略する。
[Embodiment 2] FIG. 9 is a block diagram of an ultrasonic Doppler velocimeter implemented by a microcomputer, and the elements denoted by the same reference numerals as those in FIG.
Since they perform the same functions as the same elements, description thereof will be omitted.

【0054】12Aは受信回路部、16′はA/D変換
部、17はFFT部でDSPで構成されている。19A
は制御部としてのマイクロコンピュータで、ピーク山検
出部41と流速演算部42と水位信号を受けてなす、流
路面積演算及び流量計算部43を兼ね備えていて、ごみ
堆積の有無を判断する。表示部20Aは必要に応じて設
けられる。40は全体でコントローラ部を構成してい
る。
Reference numeral 12A denotes a receiving circuit unit, 16 'denotes an A / D converter, and 17 denotes an FFT unit which is constituted by a DSP. 19A
Is a microcomputer as a control unit, which has both a peak area detection unit 41, a flow velocity calculation unit 42, and a flow path area calculation and flow rate calculation unit 43 which receives a water level signal and determines whether or not there is dust accumulation. The display unit 20A is provided as needed. 40 constitutes a controller unit as a whole.

【0055】図9の、この実施例の動作は前記実施例と
類似であるので特に詳述しない。なお、上記両実施例と
も本発明では、パワースペクトルのスペクトル山から平
均流量を求めており、スペクトル山のピークパワーの分
析からごみの堆積の有無を判断でき、従来技術の一つで
あるゼロクロス法を使う超音波ドップラー流速計では、
平均流速も表面波の影響も分離できないために不可能で
ある。
The operation of this embodiment shown in FIG. 9 is similar to that of the above-described embodiment and will not be described in detail. In both of the above embodiments, in the present invention, the average flow rate is obtained from the peak of the power spectrum, and the presence or absence of dust can be determined from the analysis of the peak power of the peak of the spectrum. The ultrasonic Doppler velocimeter using
This is not possible because neither the average flow velocity nor the effects of surface waves can be separated.

【0056】ところで、上記実施例1や実施例2で、ド
ップラー変移信号のパワースペクトルから平均流速に該
当するピーク山の周波数を検出する計算のフローチャー
トを図10に示す。このフローチャートは図11の片側
の流速検出の場合のパワースペクトルの極大値の計算手
順にも該当する。また、図11は正流のみの計測方式の
場合のパワースペクトルの具体例で、図12は図11の
縦軸を拡大した図である。
FIG. 10 is a flowchart of the calculation for detecting the frequency of the peak peak corresponding to the average flow velocity from the power spectrum of the Doppler shift signal in the first and second embodiments. This flowchart also corresponds to the calculation procedure of the maximum value of the power spectrum in the case of detecting the flow velocity on one side in FIG. FIG. 11 shows a specific example of a power spectrum in the case of a measurement method using only a positive flow, and FIG. 12 is an enlarged view of the vertical axis of FIG.

【0057】また、図13、図14は正流と逆流とを計
測する計測方式の場合のパワースペクトルの異なる例で
ある。前述のように、超音波のドップラー変移信号をF
FT解析してパワースペクトルを求め、そのピーク山の
周波数を平均流速に対応させる平均流速の計測方法を開
水路に適用すると、水表面の波による反射波が流速ゼロ
付近で大きな信号(いわばノイズ)になる(例えば図1
3、図14で符号Bで示すピーク)。
FIGS. 13 and 14 show examples of different power spectra in the case of the measurement method for measuring the forward flow and the reverse flow. As described above, the Doppler shift signal of the ultrasonic wave is
When the power spectrum is obtained by FT analysis and the average flow velocity measuring method that makes the frequency of the peak mountain correspond to the average flow velocity is applied to the open channel, the reflected wave due to the wave on the water surface is a large signal near the flow velocity (so-called noise). (For example, FIG. 1
3, the peak indicated by the symbol B in FIG. 14).

【0058】なお、図13では、符号Bで示すゼロ流速
の信号の他に、符号Dで示すゼロ流速のイメージ信号が
あらわれている。そして、図14ではゼロ点信号Bの他
に、平均流速のピーク山Aと、他のノイズEがあらわれ
ている。
In FIG. 13, in addition to the signal of the zero flow velocity indicated by the reference sign B, an image signal of the zero flow velocity indicated by the reference sign D appears. In FIG. 14, in addition to the zero point signal B, a peak A of the average flow velocity and other noise E appear.

【0059】また、図12では、平均流速に対応するピ
ーク山Aの信号の他に、ピーク山Aの倍周波のイメージ
信号のノイズA′が明らかに見られる。前記表面の波に
よるノイズの悪影響を除去するため、上記実施例ではF
FTパワースペクトルの周波数の最大からパワーを逐次
比較して、パワーの極大値を記録し、パワーが極大値か
ら一定の大きさに減衰したとき、ピーク山として認識し
て平均流速に対応させている。
Further, in FIG. 12, in addition to the signal of the peak A corresponding to the average flow velocity, the noise A 'of the image signal of the double frequency of the peak A is clearly seen. In order to remove the adverse effect of noise due to the surface wave, in the above embodiment, F
The power is sequentially compared from the maximum of the frequency of the FT power spectrum, and the maximum value of the power is recorded. When the power attenuates from the maximum value to a certain value, it is recognized as a peak mountain and corresponds to the average flow velocity. .

【0060】しかし、ドップラー変移周波数を求め、F
FT解析する場合、メインのパワースペクトルの二次の
イメージ信号が発生したり、ゼロ点付近の信号のイメー
ジ信号(例えば図13に符号Dで示すゼロ流速のイメー
ジ信号)、更には受信波そのものの倍周波のイメージ信
号(例えば図12に符号A′で示すピーク山の倍周波の
イメージ信号)が発生することが避けられず、これらが
信号処理の場合に誤動作の要因となっていた。
However, the Doppler shift frequency is obtained, and F
In the case of FT analysis, a secondary image signal of the main power spectrum is generated, an image signal of a signal near the zero point (for example, an image signal of zero flow velocity indicated by a symbol D in FIG. 13), and further, a received wave itself. It is unavoidable that a double-frequency image signal (for example, a double-peak image signal indicated by the symbol A 'in FIG. 12) is generated, which causes a malfunction in signal processing.

【0061】そこで、パワースペクトルのピーク山を求
める場合に、前述のように一定のしきい値(スレシホー
ルド)以上のパワーの値を対象として処理し、しきい値
未満の値はゼロとして除去するようにしていた。
Therefore, when the peak peak of the power spectrum is determined, as described above, processing is performed on a power value that is equal to or greater than a certain threshold (threshold), and a value less than the threshold is removed as zero. I was trying to do it.

【0062】計測開始時の初度調整はパワースペクトル
の平均流速のピーク山を観察し、これが一定以上になる
ように受信部の増幅度を調整していた。しきい値は制御
部のマイコンに一定値としてプログラムされていた。
In the initial adjustment at the start of the measurement, the peak of the average flow velocity in the power spectrum was observed, and the amplification of the receiving section was adjusted so that the peak became a certain value or more. The threshold value was programmed as a constant value in the microcomputer of the control unit.

【0063】ところが、水面に発生する波による反射波
が大きな場合や、本来の反射信号が弱い場合の送信信号
の受信側への回り込みのため、目的の信号より、これら
のノイズで受信のAGCが動作して、目的の信号が必要
以下に小さくなってしまい、目的の信号だけを大きく増
幅することが困難な場合があった。
However, when the reflected wave due to the wave generated on the water surface is large, or when the original reflected signal is weak, the transmitted signal wraps around to the receiving side. In operation, the target signal may become smaller than necessary, making it difficult to amplify only the target signal.

【0064】また、受信信号からドップラー変移信号を
取り出す際に生じる倍周波数のイメージ信号もFFT解
析ではレベルは小さいものの、ノイズとして悪影響を与
えるので、前項のノイズと同様に除去する必要がある。
Further, although the image signal of the double frequency generated when the Doppler shift signal is extracted from the received signal has a small level in the FFT analysis, but has a bad influence as noise, it needs to be removed similarly to the noise described in the preceding section.

【0065】そこで、本発明の請求項4は以下の実施例
で示すように、制御部に設定されているしきい値を変更
調整することにより、イメージ信号(ノイズ)の除去機
能を達成できるようにした。
Therefore, according to a fourth aspect of the present invention, a function of removing an image signal (noise) can be achieved by changing and adjusting a threshold value set in a control unit as shown in the following embodiments. I made it.

【0066】〔実施例3〕図15に示す実施例3では、
超音波センサ部3とケーブル50で接続した本発明の計
器(ドップラー流速計部)33Aに、RS232Cケー
ブル51で接続したミニノートパソコン35Aを設けて
いる。
[Embodiment 3] In Embodiment 3 shown in FIG.
An instrument (Doppler velocimeter section) 33A of the present invention connected to the ultrasonic sensor section 3 by a cable 50 is provided with a mini notebook personal computer 35A connected by an RS232C cable 51.

【0067】ミニノートパソコン35Aの液晶ディスプ
レイ35aには、ドップラー流速計部33AでFFT演
算したパワースペクトルが表示される。前記実施例1や
2では、図10のフローチャートで示された前記しきい
値が一定値としてプログラムに組み込まれていた値を、
図15の実施例3では、ミニノートパソコン35Aのキ
ーを操作することで、流速計部の外部から任意の値に変
更・設定可能に構成されている。
On the liquid crystal display 35a of the mini notebook personal computer 35A, the power spectrum calculated by the FFT by the Doppler velocimeter 33A is displayed. In the first and second embodiments, the threshold value shown in the flowchart of FIG.
In the third embodiment shown in FIG. 15, a key of the mini-notebook personal computer 35A is operated so that the value can be changed and set to an arbitrary value from outside the current meter unit.

【0068】面速式流量計で計測器の現場設定時等の初
度調整で水路の設置状況に合わせて設定する必要のある
値としては、水路形状、寸法、水位のゼロ点設定、時計
合わせ、等であるがその中でしきい値自体も外部設定値
として設計しておくものである。
The values that need to be set in accordance with the installation status of the water channel by the initial adjustment at the time of setting of the measuring instrument with the surface velocity flow meter include the water channel shape, dimensions, water level zero point setting, clock adjustment, Among them, the threshold value itself is designed as an external set value.

【0069】無論スイッチ投入時には適当なディホール
ト値を設定しておくことは言うまでもない。計器33A
の外部の読み取り、書込パソコン35Aでパワースペク
トル表示時にしきい値をグラフ上に表示するように構成
したので初度調整は受信の増幅度やAGC調整が不要と
なり更に容易になった。
Needless to say, an appropriate default value is set when the switch is turned on. Instrument 33A
Since the threshold value is displayed on the graph when the power spectrum is displayed by the external reading / writing personal computer 35A, the initial adjustment becomes even easier because the reception amplification and AGC adjustment are not required.

【0070】超音波ドップラー流速計や流量計の計測現
場設置時の初度調整として必要なことは、第1は水位の
ゼロ点の確認である。これは設定も容易で問題はない。
第2は受信信号の確認である。即ち、ドップラー変移の
パワースペクトルが図16で見るように平均流速のピー
ク山Aはしきい値より大きくなっていて、ノイズA′
はしきい値から十分小さくなっていて正しい計測が行
われていることを確認する必要がある。
The first necessary adjustment at the time of installing the ultrasonic Doppler velocimeter or flow meter at the measurement site is to confirm the zero point of the water level. This is easy to set up and there is no problem.
The second is confirmation of the received signal. That is, as shown in FIG. 16, the power spectrum of the Doppler shift shows that the peak A of the average flow velocity is larger than the threshold, and the noise A '
It is necessary to confirm that the measurement is sufficiently smaller than the threshold value and correct measurement is performed.

【0071】これは正確に設定するには従来はパワース
ペクトルをFFTアナライザー等で観測しながら受信の
増幅度やAGC信号の調整をしていた。本実施例では、
ミニノートパソコン35Aの液晶ディスプレイ35aの
表示画面を見ながら、図16のようにピーク山Aの中腹
付近でかつ倍周波ノイズA′よりはるかに大きなしきい
値を設定するものである。
In order to set this accurately, conventionally, the gain of reception and the AGC signal were adjusted while observing the power spectrum with an FFT analyzer or the like. In this embodiment,
While looking at the display screen of the liquid crystal display 35a of the mini-notebook personal computer 35A, a threshold value near the middle of the peak A and much larger than the double frequency noise A 'is set as shown in FIG.

【0072】なお、このとき、水位が変化幅の中間ぐら
いのときにしきい値を設定すると良い。しきい値をの
ように大きく設定すると、流速(水位)の変動によって
計測値が0になる誤動作を生じることがある。
At this time, it is preferable to set the threshold value when the water level is about the middle of the change width. If the threshold value is set to a large value like this, a malfunction may occur in which the measured value becomes 0 due to fluctuations in the flow velocity (water level).

【0073】また、しきい値をのように小さく設定す
ると、水位が高くなってピーク山Aが高くなると、倍周
波ノイズA′が大きくなって、約倍の流速を誤計測して
しまう虞れが生じる。
When the threshold value is set to a small value like this, when the water level rises and the peak mountain A rises, the double frequency noise A 'increases, and there is a possibility that the flow velocity about twice as high will be erroneously measured. Occurs.

【0074】そこで、適切なしきい値を選択して設定
する。この設定値のレベルは、パソコン35Aの液晶
ディスプレイ35aにパワースペクトルと共に表示する
ものである。 〔実施例4〕図17の実施例4は、ドップラー流速計部
33Aとミニノートパソコン35Aの間をPHSアダプ
タ34Aと34Bによる無線伝送路を介して接続したも
ので、マンホール32の蓋を操作しなくても、流速計部
33Aとミニノートパソコン35Aとの間で通信して、
実施例3と同様のことが実行できる。
Therefore, an appropriate threshold value is selected and set. The level of this set value is displayed together with the power spectrum on the liquid crystal display 35a of the personal computer 35A. [Embodiment 4] In Embodiment 4 of FIG. 17, the Doppler velocimeter unit 33A and the mini notebook personal computer 35A are connected via a wireless transmission line by PHS adapters 34A and 34B, and the lid of the manhole 32 is operated. Even if there is no communication between the current meter 33A and the mini notebook computer 35A,
The same operation as in the third embodiment can be performed.

【0075】この場合、無線通信により、パソコン35
Aにパワースペクトルを表示し、パワースペクトルをパ
ソコン35Aでモニターしながらピーク山Aとノイズ
A′の間の適切なレベルにしきい値を設定するのでマ
ンホールの蓋をあける必要がない。又、電話回線を使用
したPHSアダプタ間の通信でもよい。
In this case, the personal computer 35 is connected by wireless communication.
Since the power spectrum is displayed on A and the threshold is set to an appropriate level between the peak A and the noise A 'while monitoring the power spectrum with the personal computer 35A, there is no need to open the manhole cover. Communication between PHS adapters using a telephone line may be used.

【0076】〔実施例5〕図18の実施例5では、流速
計部33AはPHSアダプタ34Aと電話局36を介し
てオフィスのパソコン35Bと接続されている。52は
パソコン35Bを電話回線に接続するモデムである。
[Embodiment 5] In Embodiment 5 of FIG. 18, the current meter 33A is connected to a personal computer 35B in the office via a PHS adapter 34A and a telephone office 36. A modem 52 connects the personal computer 35B to a telephone line.

【0077】この実施例ではPHS通信により電話回線
を介して流速計測部33Aとパソコン35Bが接続され
て、パソコン35Aのディスプレイ35bにパワースペ
クトルが表示される。操作者は、ディスプレイ35bで
パワースペクトルをモニターしながら、適切なしきい値
をキー操作で設定する。ディスプレイ画面にはパワスペ
クトルに重ねて設定したしきい値のレベルを表示するよ
うにしておく。
In this embodiment, the flow velocity measuring unit 33A and the personal computer 35B are connected via a telephone line by PHS communication, and the power spectrum is displayed on the display 35b of the personal computer 35A. The operator sets an appropriate threshold value by key operation while monitoring the power spectrum on the display 35b. On the display screen, the level of the threshold value set so as to be superimposed on the power spectrum is displayed.

【0078】こうして、パワースペクトルをドップラー
流速計部33Aから離れた位置の事務所内で再現してモ
ニターしながらしきい値を定める。計測状況が変化した
場合にもしきい値の調整によって、安定した計測を継続
できる。
In this way, the threshold is determined while reproducing and monitoring the power spectrum in the office at a position away from the Doppler velocimeter 33A. Even if the measurement situation changes, stable measurement can be continued by adjusting the threshold value.

【0079】実施例3〜5では、制御部に計測の初めに
設定するスレシホールド値を水路形状や幅と同様に外部
から設置できる値とし、受信信号のピーク値を2〜5V
の時のスレシホールドのディホールト値を40とし、修
正値を1刻みに0から200までを書き込めるように構
成した(図16参照)。
In the third to fifth embodiments, the threshold value set at the beginning of measurement in the control unit is set to a value that can be externally set in the same manner as the channel shape and width, and the peak value of the received signal is set to 2 to 5 V
At this time, the threshold de-alt value is set to 40, and the correction value can be written from 0 to 200 in increments of one (see FIG. 16).

【0080】また受信では受信信号のドップラー変移の
パワースペクトルをディスプレイ35a,35bに表示
すると共にしきい値も表示するように構成した。しきい
値は、図16の符号で示すように、ノイズA′と平均
流速のピーク山Aの中間に設定するのが好ましく、実施
例では、設定状態が監視できるので、設定の状態を容易
に確認でき、最良の状態で長期間安定して計測すること
ができる。
In the reception, the power spectrum of the Doppler shift of the received signal is displayed on the displays 35a and 35b and the threshold is also displayed. The threshold value is preferably set in the middle between the noise A 'and the peak peak A of the average flow velocity as shown by the reference numeral in FIG. 16. In the embodiment, the setting state can be monitored, so that the setting state can be easily changed. It can be confirmed and can be measured stably for a long time in the best condition.

【0081】設定操作はパソコン35A,35Bのディ
スプレイ画面の数値を設定し、書き込みの処理をするだ
けなので簡単、正確である。
The setting operation is simple and accurate because only the numerical values on the display screens of the personal computers 35A and 35B are set and the writing process is performed.

【0082】[0082]

【発明の効果】本発明の超音波ドップラー流速計は上述
のように構成されているので、 1.ごみの堆積による計測値の信頼性を表示、記録伝送
できるので、計測の信頼性を増すことができた。
The ultrasonic Doppler velocimeter of the present invention is constructed as described above. Since the reliability of the measured value due to the accumulation of garbage can be displayed, recorded and transmitted, the reliability of the measurement could be increased.

【0083】2.計測器のセンサ部のメンテナンス、ご
み除去の必要性を水中から超音波センサ部を引き上げず
に判断でき、大きな省力化をすることができた。 3.特に無線やPHSを使って計測値を遠隔に計測でき
るようにしたので、通常道路上に設置されているマンホ
ールを開けずにメンテナンスの必要性を判断でき、交通
の妨害にならず、また作業者の作業安全に多大な寄与と
なった。
2. The maintenance of the sensor unit of the measuring instrument and the necessity of removing dust can be judged without raising the ultrasonic sensor unit from the water, and significant labor saving was achieved. 3. In particular, since the measured values can be measured remotely using wireless or PHS, it is possible to judge the necessity of maintenance without opening the manhole usually installed on the road, without obstructing traffic, and This greatly contributed to the work safety.

【0084】4.コンピュータによるごみの判定だけで
なく、ドップラー変移信号のパワースペクトルを外部か
らデータ受信できるので、受信装置とハンディパソコン
により現場において、また計測センターにおいて、ごみ
の堆積状況の判断のみならず水路の状況の微妙なところ
を管理者が推定できるようになった。
4. Since the power spectrum of the Doppler shift signal can be received from outside as well as the judgment of the dust by the computer, the receiving device and the handy PC can not only judge the accumulation status of the dust but also check the status of the waterway at the measurement center at the measurement center. Administrators can now estimate subtleties.

【0085】また、この方法では計測データの収集も極
めて容易である。 5.計測現場毎の条件、水路の勾配などによる設計流
速、壁面の粗度等によって水面に発生する波の反射によ
る流速ゼロ点付近の大きな信号による受信信号の相対的
な低下や、下水中に含まれる浮遊物や気泡などの量の多
少による平均流速のピーク山の大きさ変化に対して、設
定用のパソコン(ハンディータイプ)を使用して、計器
の設置時に工具や計測器を使うことなく現場で容易に計
測状態を点検し、必要な数値を設定できるようになっ
た。即ち受信感度や増幅度を調整することなくしきい値
の設定で初度調整が行えるようになったり、ノイズの悪
影響を軽減できた。
Further, in this method, measurement data can be collected very easily. 5. The relative decrease in the received signal due to a large signal near the zero point of the flow velocity due to the reflection of waves generated on the water surface due to the conditions of each measurement site, the design flow velocity due to the gradient of the water channel, the roughness of the wall surface, etc. Use a personal computer (handy type) for setting against the change in the size of the peak peak of the average flow velocity due to the amount of suspended matter and bubbles, etc., without using tools or measuring instruments when installing the instruments. You can easily check the measurement status and set the required values. That is, the initial adjustment can be performed by setting the threshold value without adjusting the reception sensitivity and the amplification degree, and the adverse effect of noise can be reduced.

【0086】6.PHS電話や光ファイバー通信を利用
して、遠隔で計測値を監視し、受信信号のパワースペク
トルをモニターすることで計測状況を診断し、ごみの堆
積や計測状況の変化に対応して受信信号のスレシホール
ド値を変更し、最適な計測を継続することができるよう
になり、この面からもノイズの悪影響を軽減できた。
6. Using a PHS phone or optical fiber communication, the measured value is monitored remotely, the power spectrum of the received signal is monitored to diagnose the measurement condition, and the received signal is monitored in response to the accumulation of dust and changes in the measurement condition. By changing the hold value, it became possible to continue the optimal measurement, and from this aspect, it was possible to reduce the adverse effects of noise.

【0087】7.PHS電話機を無線通信モードで使用
した場合、マンホール内に設置した計器をマンホールを
開けることなく非接触で流れの状態を、ごみの堆積を判
断しメンテナンス工数を大幅に軽減することが出来るよ
うになった。
7. When the PHS telephone is used in the wireless communication mode, the instrument installed in the manhole can determine the flow state in a non-contact manner without opening the manhole, determine the accumulation of garbage, and greatly reduce the maintenance man-hours. Was.

【0088】これは電話サービスエリア以外の場所や電
話回線に接続するための中継器を設置できない場合など
に有効である。
This is effective when a repeater for connecting to a place other than the telephone service area or a telephone line cannot be installed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例1のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例の水路の縦断正面図である。FIG. 2 is a vertical sectional front view of a water channel according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例の水路の縦断平面図である。FIG. 3 is a vertical sectional view of a water channel according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例のフィルタ部の出力波形を示す
図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an output waveform of a filter unit according to the embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例のFFTされたドップラー変移
信号の平均をとったパワースペクトル図である。
FIG. 5 is a power spectrum diagram obtained by averaging FFT-doppler shift signals according to the embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施例のFFTされたドップラー変移
信号のパワースペクトル図である。
FIG. 6 is a power spectrum diagram of a Doppler shifted signal subjected to FFT according to the embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施例のデータ伝送システムの概略図
である。
FIG. 7 is a schematic diagram of a data transmission system according to an embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施例で、データ伝送したパワースペ
クトルを再現した図である。
FIG. 8 is a diagram in which a power spectrum transmitted by data is reproduced in the example of the present invention.

【図9】本発明の実施例2のブロック図である。FIG. 9 is a block diagram of a second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施例において、片側(正流側)の
流速検出の場合のパワースペクトルの極大値(ピーク
山)の計算手順のフローチャートである。
FIG. 10 is a flowchart of a calculation procedure of a maximum value (peak peak) of a power spectrum in the case of detecting a flow velocity on one side (positive flow side) in the embodiment of the present invention.

【図11】本発明の実施例における正流計測方式のパワ
ースペクトル図である。
FIG. 11 is a power spectrum diagram of a positive flow measurement method according to the embodiment of the present invention.

【図12】図11のパワースペクトル図の縦軸を拡大し
た図である。
FIG. 12 is an enlarged view of the vertical axis of the power spectrum diagram of FIG. 11;

【図13】本発明の実施例における正逆流計測方式のパ
ワースペクトル図の一例である。
FIG. 13 is an example of a power spectrum diagram of the forward / backward flow measurement method in the embodiment of the present invention.

【図14】本発明の実施例における正逆流計測方式のパ
ワースペクトル図の他の例である。
FIG. 14 is another example of a power spectrum diagram of the forward / backward flow measurement method in the embodiment of the present invention.

【図15】本発明の実施例3のデータ伝送システムの概
略図である。
FIG. 15 is a schematic diagram of a data transmission system according to a third embodiment of the present invention.

【図16】本発明の実施例における図12のパワースペ
クトル図上でしきい値の設定を説明する図である。
FIG. 16 is a diagram illustrating setting of a threshold on the power spectrum diagram of FIG. 12 in the embodiment of the present invention.

【図17】本発明の実施例4のデータ伝送システムの概
略図である。
FIG. 17 is a schematic diagram of a data transmission system according to a fourth embodiment of the present invention.

【図18】本発明の実施例5のデータ伝送システムの概
略図である。
FIG. 18 is a schematic diagram of a data transmission system according to a fifth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 水路 2 下水 3 超音波センサ部 4 送信素子 5 受信素子 6 浮遊粒子 17 高速フーリエ変換部(FFT
部) 18 ピーク山検出部 19 演算部 30 オフィス 33,33A 計器(ドップラー流速計部) 34,34A,34B PHSアダプタ 35,35A,35B パソコン 36 電話局 37,35a,35b ディスプレイ A ピーク山
Reference Signs List 1 water channel 2 sewage 3 ultrasonic sensor unit 4 transmitting element 5 receiving element 6 suspended particles 17 fast Fourier transform unit (FFT
18) Peak mountain detector 19 Operation unit 30 Office 33, 33A Instrument (Doppler current meter) 34, 34A, 34B PHS adapter 35, 35A, 35B Personal computer 36 Telephone office 37, 35a, 35b Display A Peak mountain

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永田 能章 愛知県名古屋市熱田区千年一丁目2番70号 愛知時計電機株式会社内 Fターム(参考) 2F035 DA12 5J083 AA02 AB20 AC18 AD12 AE10 AF01 BE05 BE14 BE18 BE19 BE45 BE53 CA01 DA01 EB04 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Noriaki Nagata 2-70, Millennial, Atsuta-ku, Nagoya-shi, Aichi F-term in Aichi Watch Electric Co., Ltd. 2F035 DA12 5J083 AA02 AB20 AC18 AD12 AE10 AF01 BE05 BE14 BE18 BE19 BE45 BE53 CA01 DA01 EB04

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 FFTを使いドップラー変移信号の処理
を行ってパワースペクトルを求め、該パワースペクトル
のピーク山の周波数を平均流速に対応させる超音波ドッ
プラー流速計において、 平均流速のピーク山のパワーを基準値と比較し、水路内
の超音波センサ部のごみの堆積の有無を判断することを
特徴とする超音波ドップラー流速計。
1. An ultrasonic Doppler velocimeter for processing a Doppler shift signal using an FFT to obtain a power spectrum, and making the peak mountain frequency of the power spectrum correspond to the average flow velocity. An ultrasonic Doppler velocimeter characterized by comparing with a reference value and judging the presence or absence of debris in an ultrasonic sensor in a waterway.
【請求項2】 FFTを使いドップラー変移信号の処理
を行ってパワースペクトルを求め、該パワースペクトル
のピーク山の周波数を平均流速に対応させる超音波流速
計において、 外部からの要求により、ドップラー変移信号のパワース
ペクトルのデータを伝送し、外部でパワースペクトルを
再現するようにしたことを特徴とする超音波ドップラー
流速計。
2. An ultrasonic velocimeter for processing a Doppler shift signal by using an FFT to obtain a power spectrum and making a peak mountain frequency of the power spectrum correspond to an average flow velocity. An ultrasonic Doppler velocimeter characterized by transmitting power spectrum data and reproducing the power spectrum externally.
【請求項3】 請求項2記載の超音波ドップラー流速計
であって、外部との通信方法が無線によるデータ伝送あ
るいは簡易型携帯電話システムであることを特徴とする
超音波ドップラー流速計。
3. The ultrasonic Doppler velocimeter according to claim 2, wherein the external communication method is a wireless data transmission or a simple portable telephone system.
【請求項4】 パワースペクトルのピーク山を求めるに
あたり、設定可能にした一定のしきい値以上のパワース
ペクトルのデータだけを処理し、しきい値未満のパワー
スペクトルのデータを無視してノイズによる誤動作を防
止するようにしたことを特徴とする請求項1又は2又は
3記載の超音波ドップラー流速計。
4. When calculating a peak peak of a power spectrum, only data of a power spectrum equal to or higher than a predetermined threshold which can be set is processed, and data of a power spectrum lower than the threshold is ignored, thereby causing malfunction due to noise. 4. The ultrasonic Doppler velocimeter according to claim 1, wherein the ultrasonic wave is prevented from being generated.
【請求項5】 しきい値の設定を流速計の外部のパソコ
ンによって行い、ドップラー変移信号のパワースペクト
ルを表示すると共に、前記設定されたしきい値又は設定
変更するしきい値をパワースペクトル画面に示すように
したことを特徴とする請求項4記載の超音波ドップラー
流速計。
5. A threshold value is set by a personal computer external to the anemometer, a power spectrum of the Doppler shift signal is displayed, and the set threshold value or a threshold value to be changed is displayed on a power spectrum screen. The ultrasonic Doppler velocimeter according to claim 4, characterized in that:
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