CN101903751B - 流量计测装置 - Google Patents
流量计测装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101903751B CN101903751B CN2008801220285A CN200880122028A CN101903751B CN 101903751 B CN101903751 B CN 101903751B CN 2008801220285 A CN2008801220285 A CN 2008801220285A CN 200880122028 A CN200880122028 A CN 200880122028A CN 101903751 B CN101903751 B CN 101903751B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- unit
- time
- acceptance point
- output
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
- G01F1/667—Arrangements of transducers for ultrasonic flowmeters; Circuits for operating ultrasonic flowmeters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
- G01F1/662—Constructional details
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
在求出超声波的传播时间时,在接收振幅较大的部分,防止在上游侧和下游侧接收的波形产生偏差而作为传播时间的误差被检测出。接收信号被接收单元35放大并且接收点存储单元38在多个存储部中依次存储最新的接收点数据直至该信号电平为预先确定的值(Vref)为止。可以将为Vref前后的两点零交叉点的平均值作为接收点,计测上下偏移等误差较少的传播时间,能够通过缩短计测时间来实现省电力动作。
Description
技术领域
本发明涉及一种使用振动子等、利用超声波对气体、液体等的流量进行计测的流量计测装置。
背景技术
参照图20说明以往的流量计测装置,在流体流动的流路101的上游侧和下游侧配置一对超声波振动子102、103,超声波倾斜横向穿过流体。
并且,根据在所述一对超声波振动子102、103之间传播的超声波的传播时间计测流体的流速,基于此计算出流量。例如,可以根据时间差求出流速,考虑管路的大小、流动的状态来计算流量值。
图中的实线箭头104表示流体的流动方向,虚线箭头105表示超声波的传播方向。流体的流动方向和超声波的传播方向成θ角交叉(例如参照专利文献1)。
专利文献1:日本特开2002-13958号公报
发明内容
在所述以往的计测装置中,交替计测从上游侧的超声波振动子102向下游侧的超声波振动子103传播超声波的超声波传播时间Tud、从下游侧的超声波振动子103向上游侧的超声波振动子102传播超声波的超声波的传播时间Tdu,使用计测到的超声波的传播时间Tud、Tdu等求出时间差而计算出流量。
此时,在获得规定的振幅的接收波形的部分设定参照电平而作为触发电平,计测出传播时间。因此,不能使用触发电平前的零交叉点计测超声波的传播时间。
因此存在如下问题:超声波的到达时间中包含不正确的时间,存在成为误差的情况,不能实现高精度的流动计测。
即,超声波的接收波形一般以由驱动电路驱动的频率上升,依次变化为超声波变化器固有的振动频率。
或者,由于受到从流路的侧壁等的反射波的影响等,超声波的接收波形靠近接收点上升的部分频率稳定,但在设定触发电平这样的接收振幅比较大的部分,在上游侧和下游侧接收的波形产生偏差,作为传播时间的误差被检测出。
另外,在流路101的侧壁等反射的超声波比接收波稍后延迟到达,作为接收波被接收,因此接收波形减去偏移量的情况下,通过零点的零交叉点可能不正确。
进而比原来到达时间更长时间地计测的话,计测装置相应地多余动作,因此存在消耗电流增大的问题。
本发明是为了解决所述以往的课题而做出的,其目的在于,至少连续计测两个接收到的超声波的零交叉点的到达时间,可以使用它们的平均值来计测超声波的到达时间,减小超声波的传播时间中包含的误差,实现高精度的计测,实现省电力动作。
另外,本发明的目的在于,至少使用两个以上触发电平前接收到的超声波的零交叉点的到达时间,可求得它们的平均值来计测超声波的到达时间,减小超声波的传播时间中包含的误差,实现高精度的计测,实现省电力动作。
为了解决以往的问题,本发明的流量计测装置具备:一对振动子,配置于被测定流体流动的流路并发送接收超声波;发送单元,驱动一侧的振动子;接收单元,将另一接收侧振动子的输出信号变换为电信号;接收波判定单元,在接收单元的信号为预先确定的值时输出信号;接收点检测单元,在接收单元的信号在预先确定的范围内时输出信号;两个接收点存储单元,存储所述接收点检测单元的输出;计时单元,利用所述接收点存储单元的信号对在振动子间传播的超声波信号的传播时间进行计时;流量计算单元,基于所述计时单元的计时差计算出流量;及控制单元,对所述发送单元、接收单元、接收波判定单元、接收点检测单元、接收点存储单元、计时单元及流量计算单元中的至少一个进行控制,在所述两个接收点存储单元中依次存储接收到的超声波的零交叉点的到达时间。
根据该构成,能够从触发电平前后两个零交叉点平均而计测在上游侧的超声波振动子和下游侧的超声波振动子之间传播的超声波的传播时间即超声波的到达时间。因此,可以减小计测到的超声波的传播时间或到达时间中所包含的误差,能够实现高精度的流动计测,能够实现省电力动作。
另外,本发明的流量计测装置具备:一对振动子,配置于被测定流体流动的流路并发送接收超声波;发送单元,驱动一侧的振动子;接收单元,将另一接收侧振动子的输出信号变换为电信号;接收波判定单元,在接收单元的信号为预先确定的值时输出信号;接收点检测单元,在接收单元的信号在预先确定的范围内时输出信号;至少两个以上的接收点存储单元,存储所述接收点检测单元的输出;计时单元,利用所述接收点存储单元的信号对在振动子间传播的超声波信号的传播时间进行计时;流量计算单元,基于所述计时单元的计时差计算出流量;及控制单元,对所述发送单元、接收单元、接收波判定单元、接收点检测单元、接收点存储单元、计时单元及流量计算单元中的至少一个进行控制,所述接收点存储单元进行覆盖更新直至存在所述接收波判定单元的输出信号,在所述多个接收点存储单元中依次存储接收到的超声波的零交叉点的到达时间。
根据该构成,能够至少连续使用两个触发电平前的接收到的超声波的零交叉点的到达时间并求出它们的平均值来计测在上游侧的超声波振动子和下游侧的超声波振动子之间传播的超声波的传播时间即超声波的到达时间,减小超声波的传播时间中包含的误差,能够实现高精度的计测,能够实现省电力动作。
本发明的流量计测装置可以使用触发电平前后的零交叉点的平均值进行计测。因此,即使偏移等重叠,也可由上升的零点和下降的零点相抵消。另外通过使用两点的平均值,能够减小计测到的超声波的传播时间或到达时间中包含的误差,能够实现高精度的流动计测,能够实现省电力动作。
另外,本发明的流量计测装置至少连续使用两个以上触发电平前接收到的超声波的零交叉点的到达时间,求得它们的平均值来计测超声波的到达时间。因此即使偏移等重叠,也能够由上升的零点和下降的零点相抵消。另外,通过使用多个零交叉点的平均值,能够减小计测到的超声波的传播时间或到达时间中包含的误差,能够实现高精度的流动计测,能够实现省电力动作。
附图说明
图1是本发明实施方式1的流量计测装置的整体框图。
图2(a)是表示该计测装置的计测控制单元的动作的时序图,(b)是表示该计测装置的发送波的动作的时序图,(c)是表示该计测装置的接收波及反射波的动作的时序图。
图3是表示该计测装置的接收波的时序图。
图4是表示该计测装置的接收波的测定的时序图。
图5是表示该计测装置的接收波的时序图。
图6是表示本实施方式的流量计测装置的其他动作结构的整体框图。
图7(a)是表示该计测装置的计测控制单元的动作的时序图,(b)是表示该计测装置的发送波的动作的时序图,(c)是表示该计测装置的接收波及反射波的动作的时序图。
图8是表示本实施方式的流量计测装置的其他动作结构的整体框图。
图9是表示本实施方式的流量计测装置的其他动作结构的整体框图。
图10是本发明实施方式3的流量计测装置的整体框图。
图11(a)是表示该计测装置的计测控制单元的动作的时序图,(b)是表示该计测装置的发送波的动作的时序图,(c)是表示该计测装置的接收波及反射波的动作的时序图。
图12是表示该计测装置的接收波的时序图。
图13是表示该计测装置的接收波的测定的时序图。
图14是表示该计测装置的接收波的时序图。
图15是表示该计测装置的接收点存储单元的动作的时序图。
图16是表示本实施方式的流量计测装置的其他动作结构的整体框图。
图17(a)是表示该计测装置的计测控制单元的动作的时序图,(b)是表示该计测装置的发送波的动作的时序图,(c)是表示该计测装置的接收波及反射波的动作的时序图。
图18是表示本实施方式的流量计测装置的其他动作结构的整体框图。
图19是表示本实施方式的流量计测装置的其他动作结构的整体框图。
图20是以往的流量计测装置的剖面图。
标号说明
31、231流路
32、232第一振动子
33、233第二振动子
34、234发送单元
35、235接收单元
36、236接收波判定单元
37、237接收点检测单元
38、238接收点存储单元
39、239计时单元
40、240流量计算单元
41、241切换单元
42、242控制单元
43、243电源供给单元
44、244触发单元
45、245时间检测单元
46、246存储介质
具体实施方式
第一发明具备:一对振动子,配置于被测定流体流动的流路并发送接收超声波;发送单元,驱动一侧的振动子;接收单元,将另一接收侧振动子的输出信号变换为电信号;接收波判定单元,在接收单元的信号为预先确定的值时输出信号;接收点检测单元,在接收单元的信号在预先确定的范围内时输出信号;两个接收点存储单元,存储所述接收点检测单元的输出;计时单元,利用所述接收点存储单元的信号对在振动子间传播的超声波信号的传播时间进行计时;流量计算单元,基于所述计时单元的计时差计算出流量;及控制单元,对所述发送单元、接收单元、接收波判定单元、接收点检测单元、接收点存储单元、计时单元及流量计算单元中的至少一个进行控制,在两个接收点存储单元中依次存储接收到的超声波的零交叉点的到达时间。
根据该结构,能够从触发电平前后两个零交叉点平均而计测在上游侧的超声波振动子和下游侧的超声波振动子之间传播的超声波的传播时间即超声波的到达时间。因此,能够减小计测到的超声波的传播时间或到达时间中包含的误差,能够实现高精度的流动计测,并且能够实现省电力动作。
第二发明具备:一对振动子,配置于被测定流体流动的流路并发送接收超声波;发送单元,驱动一侧的振动子;接收单元,将另一接收侧振动子的输出信号变换为电信号;接收波判定单元,在接收单元的信号为预先确定的值时输出信号;接收点检测单元,在接收单元的信号在预先确定的范围内时输出信号;至少两个以上的接收点存储单元,存储所述接收点检测单元的输出;计时单元,利用所述接收点存储单元的信号对在振动子间传播的超声波信号的传播时间进行计时;流量计算单元,基于所述计时单元的计时差计算出流量;及控制单元,对所述发送单元、接收单元、接收波判定单元、接收点检测单元、接收点存储单元、计时单元、及流量计算单元中的至少一个进行控制,在两个以上的接收点存储单元中依次存储接收到的超声波的零交叉点的到达时间。
根据该结构,能够从任意的连续两个零交叉点平均而计测在上游侧的超声波振动子和下游侧的超声波振动子之间传播的超声波的传播时间即超声波的到达时间。因此,能够减小计测到的超声波的传播时间或到达时间中包含的误差,能够实现高精度的流动计测,能够实现省电力动作。
第三发明具备:一对振动子,配置于被测定流体流动的流路并发送接收超声波;发送单元,驱动一侧的振动子;接收单元,将另一接收侧振动子的输出信号变换为电信号;接收波判定单元,在接收单元的信号为预先确定的值时输出信号;接收点检测单元,在接收单元的信号在预先确定的范围内时输出信号;至少两个以上的接收点存储单元,存储所述接收点检测单元的输出;计时单元,利用所述接收点存储单元的信号对在振动子间传播的超声波信号的传播时间进行计时;流量计算单元,基于所述计时单元的计时差计算出流量;及控制单元,对所述发送单元、接收单元、接收波判定单元、接收点检测单元、接收点存储单元、计时单元、及流量计算单元中的至少一个进行控制,所述接收点存储单元进行覆盖更新直至存在所述接收波判定单元的输出信号。
根据该结构,至少连续使用两个以上在触发电平前接收到的超声波的零交叉点的到达时间并求出它们的平均值来计测在上游侧的超声波振动子和下游侧的超声波振动子之间传播的超声波的传播时间即超声波的到达时间。因此,即使偏移等重叠也可以由上升的零点和下降的零点相抵消。另外,通过使用多个零交叉点的平均值能够减小计测到的超声波的传播时间或到达时间中所包含的误差,能够实现高精度的流动计测,并且能够实现省电力动作。
第四发明特别是在第一发明至第三发明中的任意一项中,控制单元具有使向存储所述接收点检测单元的输出的接收点存储单元的通电仅在第一次为长时间的电源供给单元。由此,在最初计测时,通过在本来接收波到达之前进行存储接收波检测单元的输出的准备,从而能够可靠地取得接收波。
第五发明特别是在第一发明至第三发明中的任意一项中,控制单元具有控制通电时间的电源供给单元,所述控制单元调节所述电源供给单元的时序,以使向存储所述接收点检测单元的输出的接收点存储单元的通电在第二次以后、以前一次的值为基础短时间进行通电。由此,通过从接收波即将到达之前进行存储接收波检测单元的输出的准备,从而能够可靠地取得接收波并且能够进行省电力动作。
第六发明特别是在第一发明至第三发明中的任意一项中,控制单元具有控制通电时间的电源供给单元和在所述接收点检测单元的输出比预先确定的次数多时输出信号的触发单元,所述电源供给单元根据所述触发单元的输出开始向存储所述接收点检测单元的输出的接收点存储单元的通电。由此,通过在可靠地确认接收波已到达后进行存储接收波检测单元的输出的准备,从而可靠性提高并且进而基于短时间动作的省电力动作成为可能。
第七发明特别是在第一发明至第三发明中的任意一项中,控制单元具有在所述接收波判定单元的输出后的所述接收点检测单元的输出后经过预先确定的时间后,停止向所述接收点存储单元的电源供给的电源供给单元。由此,能够停止计测、存储多余的零交叉点的动作,能够实现省电力动作。
第八发明特别是在第一发明或第二发明中,控制单元具有以在所述接收点存储单元中从最旧的数据依次覆盖的方式进行调节的蓄积控制单元。由此,即使是零交叉点变多的状态,也能够可靠地取得接收波判定单元附近的多个零交叉点并减少接收点存储单元的数量而依次覆盖,从而省电力动作成为可能。
第九发明特别是在第一发明或第二发明中,控制单元具有根据所述接收波判定单元的输出选择返回预先确定的数量的接收点存储单元的值用于传播时间计算的接收点选择单元。由此可使用接收波判定单元输出的信号前的任意的零交叉点作为接收点,能够进一步减小计测到的超声波的传播时间或到达时间中所包含的误差,能够实现高精度的流动计测,能够实现省电力动作。
第十发明特别是在第一发明或第二发明中,控制单元具有根据所述接收波判定单元的输出计算返回预先确定的数量的接收点存储单元的值和接收波判定单元的输出之间的差的时间检测单元,若所述时间检测单元的值在预先确定的值以内则计测有效。由此,能够防止由噪声等造成的零交叉点的误检测,通过选择正确的零交叉点能够提高可靠性。
第十一发明特别是在第三发明中,控制单元具有计算所述接收波判定单元的输出后的接收点检测单元的输出和所述接收点存储单元的值之间的差的时间检测单元,若所述时间检测单元的值在预先确定的值以内就为有效的计测。由此,能够防止由噪声造成的零交叉点的误检测,通过选定正确的零交叉点可提高可靠性。
第十二发明特别是在第一发明至第十一发明中的任意一项中,构成为具有使计算机作为流量计测装置的控制单元发挥功能的程序。由此,可以容易地进行测定方法的动作设定、变更,另外由于可以灵活应对历年变化等,因此可以更灵活地提高计测精度和进行省电力动作。
以下参照附图说明本发明的实施方式。本发明不限于实施方式。
(实施方式1)
在图1中,构成流量计测装置的本实施方式的超声波流量计具有:被测定流体流动的流路31;第一振动子32,配置于所述流路31并发送接收超声波;及第二振动子33。另外,具有:发送单元34,驱动所述第一振动子32和所述第二振动子33;接收单元35,接收所述第一振动子32和所述第二振动子33的接收信号并对信号进行放大;接收波判定单元36,在接收单元35的信号为预先确定的值时输出信号;接收点检测单元37,在接收单元35的信号在预先确定的范围内时输出信号。另外,具有:两个接收点存储单元38,存储所述接收点检测单元37的输出;计时单元39,利用所述接收点存储单元38的信号对在振动子间传播的超声波信号的传播时间进行计时;流量计算单元40,基于所述计时单元39的计时差计算出流量。进而,在发送单元34和第一振动子32、以及第二振动子33和接收单元35之间设置切换单元41,第一振动子32和第二振动子33切换超声波的发送接收而进行动作。
控制单元42对所述发送单元34、所述接收单元35、所述接收波判定单元36、接收点检测单元37、接收点存储单元38、所述计时单元39、所述流量计算单元40、及所述切换单元41中的至少一个单元进行控制。
对通常的流速或流量计测的动作进行说明。从控制单元42接收到开始信号的发送单元34对第一振动子32进行一定时间脉冲驱动的同时,计时单元39开始时间计测。
从被脉冲驱动的第一振动子32发送超声波。从第一振动子32发送的超声波在被测定流体中传播,并由第二振动子33接收。
第二振动子33的接收输出被接收单元35放大信号后,以预先确定的接收时序的信号电平确定超声波的接收。在所述确定超声波的接收的时点停止计时单元39的动作,并且根据该时间信息t利用(式1)求出流速。
设从计时单元39得到的测定时间为t、设超声波振动子间的流动方向的有效距离为L、设角度为设音速为c、设被测定流体的流速为v。
接收单元35大多利用通常比较仪对基准电压和接收信号进行比较。
另外,能够切换第一超声波振动子32和第二超声波振动子33之间的发送、接收方向,分别测定从被测定流体的上游至下游、从下游至上游的传播时间,利用(式2,3,4)求出速度v。
设从上游至下游的测定时间为t1,从下游至上游的测定时间为t2。
…(式3)
…(式4)
根据该方法,能够不受音速变化的影响来测定流度,因此广泛地用于流速/流量/距离等的测定中。
求出流速v后,通过在其上乘以流路31的截面积,从而能够导出流量。
利用图2的时序图、图3及图4的接收波形说明动作。从控制单元42的时刻t0的开始信号起开始计测,并经由发送单元34驱动第一超声波振动子32。
由此产生的超声波信号在流路内传播并且从第一超声波振动子32输出的超声波在时刻t1到达第二超声波振动子33。该接收信号被接收单元35放大并且接收波判定单元36在该信号电平为预先确定的值(Vref)时判断为接收波已到达而输出信号。
接收点检测单元37基于该信号开始动作,将Vref后的最初的零交叉点作为接收点输出信号,由计时单元39求得到该点为止的时间。利用切换单元41切换发送接收而进行同样的动作,流量计算单元40基于由计时单元39求出的时间和刚才求出的时间的差来计算出流量。
在此,图3的ta点在Vref后。这是因为作为接收波判定使用Vref的值,将其后的零交叉点ta作为接收点。设零交叉点的基准即零基准为p。
如果向正向侧发生偏移,则零基准如q所示,零交叉点比原来更早到达。相反地若向负向侧发生偏移,则零基准如r所示,零交叉点比原来更迟产生。
同样地,在产生噪声且接收波形向正向侧偏离时零交叉点比原来的ta点更迟到达,相反地因噪声等接收波形向负向侧偏离时,零交叉点比原来的ta点更早到达。
认为这样仅一点的接收点判定中,接收时间的精度会因偏移、噪声等干扰而变差。
因此,对即使存在这样的干扰也高精度地检测零交叉点并求得接收点的方法进行说明。在此,说明开始检测Vref前的零交叉点的方法。
单纯地以零交叉点为接收波的到达点,例如可以求出图3的a点即可,但该情况不能设定Vref。另外,若以接近a点的下一个点b点为接收波到达点,则Vref必须是虚线的Vref-sub。
由于该情况接近零信号,因此可能会因流量流动的情况下的波形的变化、微小的噪声等反应而误检测。
为了避免这样的现象而比通常的ta更高精度地进行接收波的到达点的判定,能够通过求出两个连续的零交叉点并使用它们的平均值来抵消偏移的偏差量。
例如,如图4所示,存在由于产生偏移而以往的零交叉点从ta点偏离至tb、tc点的情况。该情况下作为接收波到达点,Ta时间非常不稳定。
若使用两个零交叉点而取得平均,则相对于ta为tx、相对于tb为ty,相对于tc为tz,它们的平均Ta′为一定值且稳定。
即防止因波形变化、噪声等引起的误检测,为了以比通常的ta短的时间进行接收波的到达点的判定,至少检测一个Vref前的零交叉点,并与Vref的到达点后的零交叉点成对而取得平均值即可。
为了实现该动作,从控制单元42的时刻t0的开始信号起开始计测并经由发送单元34驱动第一超声波振动子32。
由此产生的超声波信号在流路内传播并且从第一超声波振动子32输出的超声波在时刻t1到达第二超声波振动子33。
该接收信号被接收单元35放大并且接收波判定单元36在该信号电平为预先确定的值(Vref)时判断为接收波已到达而输出信号。
因此,作为零交叉点进入预先确定的范围例如+1mV、-1mV以内时,输出信号的接收点检测单元37开始动作。
并且,为图5的点a时,接收点检测单元37输出信号,接收点存储单元38-1存储该输出。
存储的值为从发送时点起经过的时间或具有能够计测经过时间的特定一定时间宽度的脉冲数等时,后面的计算变得容易。
接着为图5的点b时,同样地接收点检测单元37输出信号,写入接收点存储单元38-1。
该情况下,接收点数据比存储单元38的个数多时,控制单元42也能够以从最旧的接收点依次覆盖的方式控制写入的顺序。
并且接收信号超过Vref时,接收波判定单元36第一次输出信号。控制单元42在从该接收波判定单元36输出信号后,将接下来的零交叉点存储在存储单元28-2中后,在这以后的零交叉点使接收点检测单元37不输出信号或禁止向接收点存储单元38的写入。
通过进行该动作存储tx和ta的零交叉点,因此使用两者的平均而由计时单元39求出传播时间。
由切换单元41切换发送接收而进行同样的动作,流量计算单元40基于由计时单元39求得的时间和刚才求得时间的差计算出流量。
其结果,可以在tx、ta这两点确定接收到达点。到目前为止使用图5的ta确定传播时间,但是不能避免偏移等的影响。
在本实施方式的方法中,能够减小计测到的超声波的传播时间或到达时间中包含的误差,能够实现高精度的流动计测。
另外,若构成为在图5的a点起每次零交叉点到达时由接收点存储单元38-1和38-2交替写入接收点数据,在接收信号超过Vref时停止该动作,则能够使用d和tx进行平均处理来确定接收到达点。
通过这样的处理,能够将到现在为止至图5的ta所花费的传播时间在其之前的点确定,因此能够缩短传播时间的计测动作时间,能够实现省电力动作。具体而言,能够缩短图5的Tf量的计测时间。
在上述说明中以使用两个接收点存储单元38的结构进行了说明,但是也可以是具备两个以上所述接收点存储单元而依次存储的结构,利用其中连续两个零交叉点来确定传播时间。
该情况下即使因噪声等引起一个零交叉点的数据不正确,也可以通过由剩余的接收数据利用连续一对的零交叉点来继续进行计测。
并且,能够从任意连续两个零交叉点平均而计测超声波的到达时间。
因此,能够减小计测到的超声波的传播时间或到达时间中包含的误差,能够实现高精度的流动计测,并能够实现省电力动作。
作为接收点选择的零交叉点,如果像a点和b点这一对那样,远离Vref、作为到达点选择较为正确的值的话,则波形失真较小,能够减小超声波的传播时间或到达时间中包含的误差,能够实现高精度的流动计测,能够实现省电力动作。
但是,该情况下虽然能够进一步减小传播时间误差,但是相反也容易受到噪声的影响。
另外,选择接近Vref的tx时虽然存在产生接收波形失真的可能性,但是由于不受噪声等的影响而能够得到再现性较高的值。
考虑高精度和高再现性,根据计测的目的、噪声状态等的信号状态的不同情况的状态来改变接收点,这样成为更方便使用的系统。
这样能够通过存储多个零交叉点来利用从Vref返回预先确定数量的接收点求出传播时间并实现流动计测。
即,能够在触发电平即Vref前对在上游侧的超声波振动子和下游侧的超声波振动子之间传播的超声波的传播时间即超声波的到达时间进行计测。
因此,能够减小计测到的超声波的传播时间或到达时间中所包含的误差,能够实现高精度的流动计测,并能够实现省电力动作。
另外,即使是零交叉点较多的状态也能够可靠地取得接收波判定单元附近的多个零交叉点,并且适度减少接收点存储单元的数量而依次覆盖,从而能够实现省电力动作。
另外,存储接收点检测单元37的输出的接收点存储单元38进行存储动作而消耗电力,但是从哪一时点开始通电较好事先多不知道。
如果太早通电则电力浪费,通过接收点后即使通电也没有意义。
因此,如图6所示的构成,在控制单元42内设置电源供给单元43来进行电力控制。时间在图7中进行说明。最先开始计测的情况下Ta不明。
根据超声波振动子32、33的物理距离可推定大致的时间,但并不正确。因此控制单元42使用电源供给单元43来调节向接收点存储单元38的通电时序。
首先,从时刻t0的开始信号起开始计测,并且经由发送单元34驱动第一超声波振动子32。因此产生的超声波信号在流路内传播并且从第一超声波振动子32发出的超声波在时刻t1到达第二超声波振动子33。
在之前的时刻t2使用电源供给单元43开始向接收点存储单元38的通电。t2比t1充分短。
这样,控制单元42具有使向存储接收点检测单元37的输出的接收点存储单元38的通电仅在第一次时为长时间的电源供给单元43,从而在最初计测时能够通过在原来接收波到达之前进行存储接收波检测单元的输出的准备来可靠地取得接收波。
另外,通过初次确定接收点并求出传播时间。该情况下容易调整第二次以后的通电时间。例如在图7中,最初在t2开始向接收点存储单元38的通电,但是实际超声波传播并接收到超声波的是在t1。
在接下来的计测中,由于传播时间没有大幅变化,因此控制单元42中的电源供给单元43能够等待直至接近t1且接收信号还没到达的t2才进行通电。
第三次使用第二次的传播时间或使用第一次和第二次的移动平均来预测传播时间,可以尽可能地缩短通电时间。
这样,由控制单元42调节电源供给单元43的时间,以使向存储接收点检测单元37的输出的接收点存储单元38的通电在第二次以后以前一次的值为基础短时间进行通电,由此从接收波即将到达之前进行存储接收波检测单元的输出的准备,从而能够可靠地取得接收波并且实现省电力动作。
在该说明中,仅调节接收点存储单元38的通电时间,但是如果放大接收信号的接收单元35下游的动作在电源投入时没有长时间处于不稳定状态的话,只要利用电源供给单元43调整它们一套或特别需要电力的部位的通电就可进一步节省电力。
图8表示这样可进一步节省电力的结构。在此图5的零交叉点a至d的状态与扩大图7的t3至t1的附近的情况相等。
该情况下,接收单元35从接收信号到达之前开始动作,接收点检测单元37也动作并在a、b、c、d每一处送出信号。
在图8中,控制单元42对该接收点检测单元37的输出信号进行计数并在为预先确定的次数例如两次时,接收点到达b点后触发单元44经由电源供给单元43开始向接收点存储单元38的通电。能够更进一步缩短到接收确定的tx为止的通电时间。
这样控制单元42具有:在接收点检测单元37的输出比预先确定的次数多时输出信号的触发单元44;控制通电的电源供给单元43,电源供给单元43根据所述触发单元的输出开始向存储接收点检测单元37的输出的接收点存储单元38的通电,从而对从该处开始的零交叉点存储到多个Vref为止的数量或预先准备的多个接收点存储单元38的个数。
并且,使用其中连续两个的零交叉点数据来求出传播时间。这样可靠地确认接收波已到达后进行存储接收波检测单元37的输出的准备,从而提高可靠性,并且进而使基于短时间动作的省电力动作成为可能。
另外,图5的零交叉点在如果接收波上没有重叠噪声的情况下大致在发送频率的一半的周期产生。
但是,实际上在流路中流动有流体的情况下,因该流体在下游侧存在某种动作。存在因该动作、其他的外来噪声等引起在接收波上重叠脉冲状的信号的情况。
如果该情况下将噪声零交叉的点作为接收点,则传播时间的计算偏差较大。
作为防止这种情况的结构,如图9所示,在控制单元42中设置时间检测单元45。以下说明动作。
首先与图5同样地,开始接收零交叉点时接收点检测单元37输出信号,接收点存储单元38-1存储该输出。存储的值若设为从发送时点经过的时间或具有可计测经过时间的特定一定时间宽度的脉冲数等,后面的计算变得容易。
接着为点b时,同样地接收点检测单元37输出信号,接收点存储单元38-2存储接收点数据。对点c、d重复上述情况并存储tx点后,接收信号超过Vref。
此时接收波判定单元36第一次输出信号。控制单元42在从该接收波判定单元36输出信号后,在这以后的零交叉点使接收点检测单元37不输出信号或者禁止向接收点存储单元38的写入。
并且,不经由接收点存储单元38将下一个零交叉点ta的时间直接输送至控制单元的时间检测单元45。
时间检测单元45依次求出接收点存储单元38中的接收点数据的值和ta的值之间的差。
该差值如果在预先确定的范围内则判断为a、b、c、tx点的数据不是噪声所导致的,判断为可用作流量计算。并且,利用其中连续两个零交叉点来计算流量。
例如,发送频率为100kHz时周期的1/2周期为5μs。因此,如果tx-ta在预先确定的5μs附近以内,则判断为tx为有效的接收点。
同样地,如果a-ta在5μs的整数倍的附近以内,则判断为有效的接收点。以下对b、c、d点也同样地进行判断。
这样,控制单元42具有对接收波判定单元36的输出后的接收点检测单元37的输出和接收点存储单元38的值之间的差进行计算的时间检测单元45,如果所述时间检测单元45的值在预先确定的值以内则为有效的计测,从而可以防止因噪声等引起的零交叉点的误检测,可通过选定正确的零交叉点来提高可靠性。
另外,接收信号在图5的零交叉点tx前超过Vref后,接收单元35后段的电路除计时单元39、流量计算单元40以外无需动作。
因此,利用接收波判定单元36检测出接收波超过Vref后,控制单元42停止向接收点存储单元38的通电而进行省电力动作并可停止不需要的接收电路的通电动作。
进行停止的时点也可以是刚刚超过Vref后,另外由于因通电停止时的信号产生噪声而对计时单元39等的动作给予恶劣影响,因此也可以检测下一个零交叉点ta后停止通电。
这样控制单元42在接收波判定单元36的输出后的接收点检测单元37的输出后经过预先确定的时间后,停止经由电源供给单元43向接收点存储单元38的电源供给,从而能够停止计测并存储剩余的零交叉点的动作而可实现省电力动作。
图4中说明了能够确定tx、ta2点的平均值Ta′为接收到达点的情况,与以往的到达点Ta看起来可能不同,因此进行说明。
本来的接收到达点为图3的a点。仅检测该点如前所述是非常困难的。
因此,求出到ta为止的时间Ta,减去预先确定的常数,从而求出到a点为止的时间。
因此,使用tx和ta时只要以接收波四分之一周期(ta-tx)/2的值来调整预先确定的常数则就可计算到接收到达点a为止的时间。由于Ta′比Ta的误差小,因此到a为止的时间稳定地求出。
(实施方式2)
对实施方式2的流量计测装置进行说明。与实施方式1不同的地方是,为了可靠地进行控制单元42的动作,使用具有使计算机发挥功能的程序的存储介质46,所述控制单元42对如下单元中的至少一个进行控制:振动子32、33;发送单元34;接收单元35;在接收单元35的信号为预先确定的值时输出信号的接收波判定单元36;在接收单元35的信号在预先确定的范围内时输出信号的接收点检测单元37;存储所述接收点检测单元37的输出的接收点存储单元38;利用所述接收点存储单元38的信号对在振动子间进行传播的超声波信号的传播时间进行计时的计时单元39;基于所述计时单元39的计时差计算出流量的流量计算单元40;及切换发送接收的切换单元41。
在图1中,为了进行实施方式1所示的控制单元42的动作,求得用于预先通过试验等求出tx的接收点存储单元的动作、通电方法,或者与历年变化、温度变化、系统的稳定度相关地求得动作时间等的相关量,将软件作为程序存储在存储介质46中。
若为通常微机的存储器、闪存等可电写入的存储器,则利用方便。
由切换单元41的动作,发送接收的方向变化,因此条件设定等的个数增加,如果利用计算机的动作对其进行调整,则可容易地实现。
这样,如果可以利用程序进行控制单元42的动作,则可以容易地进行流量计算的校正系数的条件设定、变更、计测间隔的调整等,另外由于可以灵活地应对历年变化等,因此能够灵活地提高流速或流量计测的精度。
(实施方式3)
在图10中,构成流量计测装置的本实施方式的超声波流量计具有被测定流体流动的流路231、及配置于所述流路231并发送接收超声波的第一振动子232、第二振动子233。另外,具有:驱动所述第一振动子232和所述第二振动子233的发送单元23;接收所述第一振动子232和所述第二振动子233的接收信号并对信号进行放大的接收单元235;在接收单元235的信号为预先确定的值时输出信号的接收波判定单元236;及在接收单元235的信号在预先确定的范围内时输出信号的接收点检测单元237。另外,具有:存储所述接收点检测单元237的输出的两个接收点存储单元238;利用所述接收点存储单元238的信号对在振动子间传播的超声波信号的传播时间进行计时的计时单元239;及基于所述计时单元239的计时差计算出流量的流量计算单元240。
进而,在发送单元234和第一振动子232、及第二振动子233和接收单元235之间设置切换单元241,第一振动子232和第二振动子233切换超声波的发送接收而动作。接收点存储单元238至少具有两个以上的存储部,存储开始后直至存在所述接收波判定单元236的输出信号为止进行覆盖更新。
控制单元242对如下单元中的至少一个进行控制:所述发送单元234;所述接收单元235;所述接收波判定单元236;接收点检测单元237;接收点存储单元238;所述计时单元239;所述流量计算单元240;及所述切换单元241。
对于通常的流速或流量计测的动作,如实施方式1所说明的,可利用(式1)~(式4)求得流速、流量,在此省略说明。
利用图11的时序图和图12及图13的接收波形对动作进行说明。从控制单元242的时刻t0的开始信号起开始计测并经由发送单元234驱动第一超声波振动子232。
由此产生的超声波信号在流路内传播并且从第一超声波振动子232输出的超声波在时刻t1到达第二超声波振动子233。
该接收信号被接收单元235放大并且接收波判定单元236在该信号电平为预先确定的值(Vref)时判断为接收波已到达而输出信号。接收点检测单元237基于该信号开始动作,将Vref后的最初的零交叉点作为接收点输出信号,利用计时单元239求得到该点为止的时间。由切换单元241切换发送接收而进行同样的动作,流量计算单元240基于由计时单元239求出的时间和刚才求得的时间的差来计算出流量。
在此,图12的ta点在Vref后。这是因为作为接收波判定使用Vref的值,将其后的零交叉点ta作为接收点。
例如,若设信号波为100kHz、设传播时间为100μs前后,如ta这样的零交叉点在每5μs发生。
接收波即使在图12中也可知在Vref之前到达。这是越是可以利用Vref前的信号就使超声波的到达时间中越难包含不确定的时间。进而如果可以利用5μs前的信号,则在计测100μs的传播时间的情况下可缩短5%的计测时间,能够实现消耗电流的削減。设零交叉点的基准即零基准为p。
如果向正向侧产生偏移,则零基准如q所示,零交叉点比原来更早到达。相反地如果向负向侧产生偏移,则零基准如r所示,零交叉点比原来更迟产生。
同样地,若产生噪声而接收波形向正向侧偏离,则零交叉点比原来的ta点更迟到达,相反地若因噪声等接收波形向负向侧偏离时,零交叉点比原来的ta点更早到达。
这样认为仅判定一点的接收点判定中因偏移、噪声等的干扰接收时间的精度变差。
因此,说明了检测Vref前的零交叉点,即使产生偏移等的干扰也高精度地求得接收点的方法。在此,说明开始检测Vref前的零交叉点的方法。
单纯地以零交叉点为接收波的到达点,例如可以求出图12的a点的话即可,但该情况下不可以设定Vref。
将与之接近的下一个点b点作为接收波到达点时,Vref必须是虚线的Vref-sub。该情况下由于与零信号接近,因此存在因流量流动的情况的波形的变化、微小的噪声等反应而误检测的可能性。
为了避免这样的现象而比通常的ta更高精度地判定接收波的到达点,求出连续两个以上偶数个零交叉点,如果使用它们的平均值则能够抵消偏移的偏差量。
例如,如图13所示,由于产生偏移,以往的零交叉点存在从ta点偏离至tb、tc点的情况。
该情况下作为接收波到达点,Ta时间非常不稳定。若使用两个零交叉点而取得平均,则相对于ta为tx、相对于tb为ty,相对于tc为tz,它们的平均Ta′为一定值且稳定。在此,使用Vref后的tb,但该操作使用Vref前的接收波且使用两个零交叉点也具有同样的效果。
使用偶数个零交叉点时,可通过平均操作使由于零基准的偏离造成的接收点的变动比使用两个的情况时进一步缩小。
即,防止波形变化、噪声等引起的误检测,为了在比通常的ta短时间内判定接收波的到达点,至少检测两个以上偶数个Vref前的零交叉点,取得它们的平均值即可。
为了实现该动作,从控制单元242的时刻t0的开始信号起开始计测,并且经由发送单元234驱动第一超声波振动子232。
由此产生的超声波信号在流路内传播并且从第一超声波振动子232输出的超声波在时刻t1到达第二超声波振动子233。该接收信号被接收单元235放大而该信号电平为预先确定的值(Vref)时,接收波判定单元236判断为接收波已到达而输出信号。
因此,作为零交叉点进入预先确定的范围例如+1mV、-1mV以内时,输出信号的接收点检测单元237开始动作。
并且,为图14的点a时,接收点检测单元237输出信号,接收点存储单元238-1存储该输出。存储的值为从发送时点起经过的时间或具有能够计测经过时间的特定一定时间宽度的脉冲数等时,后面的计算变得容易。
接着为图14的点b时,同样地接收点检测单元237输出信号,在接收点存储单元238-2中存储。同样地依次将下一个点c的接收点数据存储在接收点存储单元238-3中。
该情况下,接收点数据比接收点存储单元238个数多时,控制单元242也可以以从最旧的接收点依次覆盖的方式控制写入的顺序。
例如,如图15所示,构成为到接收点存储单元238-4为止进行存储后,接着返回接收点存储单元238-1进行覆盖。
并且在接收信号超过Vref后接收波判定单元236第一次输出信号。控制单元242从该接收波判定单元236输出信号后,在这以后的零交叉点使接收点检测单元237不输出信号或禁止向接收点存储单元238的写入。
通过进行该动作,至少存储一个以上到tx为止的零交叉点,因此利用其中两个以上的偶数个,使用它们的平均值而由计时单元239求出传播时间。
根据该构成,能够使用连续两个以上触发电平前接收到的超声波的零交叉点的到达时间并求得它们的平均值来对在上游侧的超声波振动子和下游侧的超声波振动子之间传播的超声波的传播时间,即超声波的到达时间进行计测。
因此即使偏移等重叠,也可以由上升的零点和下降的零点抵消。由切换单元241切换发送接收而进行同样的动作,流量计算单元240基于由计时单元239求得的时间和刚才求得的时间的差来计算出流量。其结果,能够使到目前为止到图14的ta所花费的传播时间在tx或这之前的零交叉点确定。
具体而言,Ta-Tf的时间能够以发送频率的半周期Tf的整数量缩短传播时间的计测动作时间。
到目前为止以图14的ta确定传播时间,但是不能避免偏移等的影响。本实施方式的方法中使用多个零交叉点的平均值,从而能够减小计测到的超声波的传播时间或到达时间中所包含的误差,能够实现高精度的流动计测。
另外,即使是零交叉点变多的状态也能够可靠地取得接收波判定单元附近的多个零交叉点,并且可适度减少接收点存储单元的数量而通过依次覆盖使省电力动作成为可能。
另外,存储接收点检测单元237的输出的接收点存储单元238进行存储动作消耗电力,但是从哪一时点通电较好事先多不知道。
如果太早通电则电力浪费,通过接收点后即使通电也没有意义。
因此,如图16所示的结构,在控制单元242内设置电源供给单元243来进行电力控制。时间如图17说明。最先开始计测的情况下Ta不明。根据超声波振动子232、233的物理距离可推定大致的时间,但并不正确。
因此,控制单元242使用电源供给单元243来调节向接收点存储单元238的通电时间。
首先,从时刻t0的开始信号起开始计测,并且经由发送单元234驱动第一超声波振动子232。
因此产生的超声波信号在流路内传播并且从第一超声波振动子232输出的超声波在时刻t1到达第二超声波振动子233。在这之前的时刻t2使用电源供给单元243开始向接收点存储单元238的通电。t2是比t1充分短的时间。
这样,控制单元242具有使向存储接收点检测单元237的输出的接收点存储单元238的通电仅在第一次为长时间的电源供给单元243,从而在最初计测时能够通过在原来接收波到达前进行存储接收波检测单元的输出的准备来可靠地取得接收波。
另外,通过初次确定接收点并求得传播时间。该情况下容易调整第二次以后的通电时间。
例如,在图17中,最初在t2开始向接收点存储单元238的通电,但实际上超声波传播并接收到超声波的是在t1。
在接下来的计测中,由于传播时间没有大幅变化,因此控制单元242中的电源供给单元243能够等待直至接近t1且接收信号还没到达的t2才进行通电。
第三次使用第二次的传播时间或使用第一次和第二次的移动平均来预测传播时间,可以尽可能地缩短通电时间。
这样,由控制单元242调节电源供给单元243的时间,以使向存储接收点检测单元237的输出的接收点存储单元238的通电在第二次以后以前一次的值为基础短时间进行通电,由此从接收波即将到达之前进行存储接收波检测单元的输出的准备,从而能够可靠地取得接收波并且实现省电力动作。
在该说明中,仅调节接收点存储单元238的通电时间,但是如果放大接收信号的接收单元235下游的动作在电源投入时没有长期处于不稳定状态的话,只要利用电源供给单元243调整它们一套或特别需要电力的部位的通电就可进一步节省电力。
这样可进一步省电力化的结构如图18所示。在此,图14的零交叉点a至d的状态与扩大图17的t3至t1的附近的情况相等。该情况下,接收单元235从接收信号到达之前动作,接收点检测单元237也动作并在a、b、c、d每一处送出。
在图18中,控制单元242对该接收点检测单元237的输出信号进行计数并在为预先确定的次数例如两次时,接收点到达b点,此时触发单元244经由电源供给单元243开始向接收点存储单元238通电。能够更进一步缩短到接收确定的tx为止的通电时间。
这样控制单元242具有:在接收点检测单元237的输出比预先确定的次数多时输出信号的触发单元244;控制通电的电源供给单元243,电源供给单元243根据所述触发单元的输出开始向存储接收点检测单元237的输出的接收点存储单元238的通电,从而对从该处开始的零交叉点存储到多个Vref为止的数量或预先准备的多个接收点存储单元238的个数。并且,使用其中连续两个零交叉点数据来求出传播时间。
这样可靠地确认接收波已到达后进行存储接收波检测单元237的输出的准备,从而提高可靠性,并且进而使基于短时间动作的省电力动作成为可能。
另外,如果接收波上没有重叠噪声,则图14中的零交叉点大致在发送频率的一半的周期产生。
但是,实际上在流路中流动有流体的情况下,会利用该流体在下游侧进行某种动作。也可能因该动作、其他外来噪声等在接收波上重叠脉冲状的信号。该情况下,如果将噪声零交叉的点作为接收点,则传播时间的计算偏离较大。
作为防止这种情况的结构,如图19所示,在控制单元242中设置时间检测单元245。以下说明动作。
首先,与图14同样地开始接收零交叉点时,接收点检测单元237输出信号,接收点存储单元238-1存储该输出。
存储的值若为从发送时点起经过的时间或具有可计测经过时间的特定一定时间宽度的脉冲数等,后面的计算变得容易。
接下来为点b时,同样地接收点检测单元237输出信号,接收点存储单元238-2存储接收点数据。
对点c、d重复上述情况并存储tx点后,接收信号超过Vref。
此时接收波判定单元236第一次输出信号。控制单元242在从该接收波判定单元236输出信号输出后,在这以后的零交叉点使接收点检测单元237不输出信号或禁止向接收点存储单元238的写入。
并且,不经由接收点存储单元238将下一个零交叉点ta的时间直接输送至控制单元的时间检测单元245。
时间检测单元245依次求出接收点存储单元238中的接收点数据的值和ta的值之间的差。
该差如果在预先确定的范围内则判断为a、b、c、tx点的数据不基于噪声,判断为可作为流量计算使用。并且利用其中连续两个以上的偶数个的零交叉点来计算流量。
例如,发送频率为100kHz时,周期的1/2周期为5μs。因此,如果tx-ta在预先确定的5μs附近以内的话,则判断为tx为有效的接收点。
同样地,如果a-ta为5μs的整数倍的附近以内的话,则判断为有效的接收点。以下对b、c、d点也同样地进行判断。
这样控制单元242具有对接收波判定单元236的输出后的接收点检测单元237的输出和接收点存储单元238的值之间的差进行计算的时间检测单元245,如果所述时间检测单元245的值在预先确定的值以内的话,则为有效的计测,从而可以防止因噪声等引起的零交叉点的误检测,可通过选定正确的零交叉点来提高可靠性。
另外,接收信号在图14的零交叉点tx前超过Vref后,接收单元235后段的电路除计时单元239、流量计算单元240以外无需动作。
因此,利用接收波判定单元236检测出接收波超过Vref后,控制单元242停止向接收点存储单元238的通电而进行省电力动作并可停止不需要的接收电路的通电动作。
进行停止的时点也可以在刚刚超过Vref后,另外由于因通电停止时的信号产生噪声而对计时单元239等的动作给予恶劣影响,因此也可以在检测下一个零交叉点ta后停止通电。
这样控制单元242在接收波判定单元236的输出后的接收点检测单元237的输出后经过预先确定的时间后,停止经由电源供给单元243向接收点存储单元238的电源供给,从而能够停止计测并存储剩余的零交叉点的动作而可实现省电力动作。
在图13中说明了能够确定tx、ta2点的平均值Ta′为接收点的情况,与以往的到达点Ta看起来可能不同,因此进行了说明。
本来的接收到达点为图12的a点。仅检测该点如前所述是非常困难的。
因此,求出到ta为止的时间Ta,减去预先确定的常数,从而求出到a点为止的时间。
因此,使用tx和ta时只要仅接收波四分之一周期(ta-tx)/2的值调整预先确定的常数,则就可计算到接收到达点a为止的时间。由于Ta′比Ta的误差小,因此到a为止的时间稳定地求出。该说明是使用两点的零交叉点,但使用偶数个的零交叉点的情况也同样稳定。
(实施方式4)
对于实施方式4的流量计测装置进行说明。与实施方式3不同的地方是,为了可靠地进行控制单元242的动作,使用具有使计算机发挥功能的程序的存储介质246,所述控制单元242对如下单元中的至少一个进行控制:振动子232,233;发送单元234;接收单元235;在接收单元235的信号为预先确定的值时输出信号的接收波判定单元236;在接收单元235的信号在预先确定的范围内时输出信号的接收点检测单元237;存储所述接收点检测单元237的输出的接收点存储单元238;利用所述接收点存储单元238的信号对在振动子间进行传播的超声波信号的传播时间进行计时的计时单元239;基于所述计时单元239的计时差计算出流量的流量计算单元240;及切换发送接收的切换单元241。
图10中,为了进行实施方式3所示的控制单元242的动作,求出用于预先通过试验等求出tx的接收点存储单元的动作、通电方法,或与历年变化、温度变化、系统的稳定度相关地求出动作时间等的相关量,将软件作为程序存储在存储介质246中。若为通常微机的存储器、闪存等可电写入的存储器,则利用方便。
由于切换单元241的动作,发送接收的方向变化,因此条件设定等的个数增加,如果利用计算机的动作对其进行调整,则可容易地实现。
这样,如果可利用程序进行控制单元242的动作,则可容易地进行流量计算的校正系数的条件设定、变更、计测间隔的调整等,另外由于可以灵活地应对历年变化等,因此能够灵活地提高流速或流量计测的精度。
在本实施方式中,控制单元42、242以外的动作也可由微机等、利用程序进行。
由此构成为作为控制单元具有用于使计算机发挥功能的程序,可以容易地进行测定方法的动作设定、变更,另外由于可以灵活地应对历年变化等,因此能够更灵活地提高计测的精度。
本发明不限于上述实施方式所述,本领域技术人员可根据说明书的记载及公知的技术进行变更、应用,包含在要求保护的范围中。
本申请基于2007年12月19日提出的日本专利申请(专利申请2007-326890)、2007年12月19日提出的日本专利申请(专利申请2007-326891),将其内容作为参照引用到本发明中。
本发明的流速或流量计测装置覆盖两个零交叉点而连续存储,在表示接收波已可靠到达的接收波判定单元中存在输出信号时,停止该动作。由此,在接收波形的振幅比较大的部分设定基于接收波判定单元的触发点,稳定地进行触发动作,并且可以将之前的零交叉点中最佳的两点或最佳的两点以上偶数个的平均值用于传播时间计测中,因此可以计测误差较少的传播时间,并且能够通过缩短计测时间实现省电力动作。
Claims (10)
1.一种流量计测装置,具备:
一对振动子,配置于被测定流体流动的流路并发送接收超声波;
发送单元,驱动一侧的振动子;
接收单元,将另一接收侧振动子的输出信号变换为电信号;
接收波判定单元,在接收单元的信号为预先确定的值时输出信号;
接收点检测单元,在接收单元的信号在预先确定的范围内时输出信号;
至少两个接收点存储单元,存储所述接收点检测单元的输出;
计时单元,利用所述接收点存储单元的信号对在振动子间传播的超声波信号的传播时间进行计时;
流量计算单元,基于所述计时单元的计时差计算出流量;及
控制单元,对所述发送单元、接收单元、接收波判定单元、接收点检测单元、接收点存储单元、计时单元及流量计算单元中的至少一个进行控制。
2.如权利要求1所述的流量计测装置,
所述接收点存储单元进行覆盖更新直至存在所述接收波判定单元的输出信号。
3.如权利要求1或2所述的流量计测装置,
所述控制单元具有使向存储所述接收点检测单元的输出的接收点存储单元的通电仅在第一次为长时间的电源控制单元。
4.如权利要求1或2所述的流量计测装置,
所述控制单元具有控制通电时间的电源供给单元,并调节所述电源供给单元的时序以使向存储所述接收点检测单元的输出的接收点存储单元的通电在第二次以后以前一次的值为基础短时间进行通电。
5.如权利要求1或2所述的流量计测装置,
所述控制单元具备:控制通电时间的电源供给单元;及在所述接收点检测单元的输出比预先确定的次数多时输出信号的触发单元,所述电源供给单元根据所述触发单元的输出开始向存储所述接收点检测单元的输出的接收点存储单元的通电。
6.如权利要求1或2所述的流量计测装置,
所述控制单元具有在所述接收波判定单元的输出后的所述接收点检测单元的输出后经过预先确定的时间后,停止向所述接收点存储单元的电源供给的电源供给单元。
7.如权利要求1所述的流量计测装置,
所述控制单元具有以在所述接收点存储单元中从最旧的数据开始依次覆盖的方式进行调节的蓄积控制单元。
8.如权利要求1所述的流量计测装置,
所述控制单元具有根据所述接收波判定单元的输出选择返回预先确定的数量的接收点存储单元的值用于传播时间计算的接收点选择单元。
9.如权利要求1所述的流量计测装置,
所述控制单元具有根据所述接收波判定单元的输出计算返回预先确定的数量的接收点存储单元的值和接收波判定单元的输出之间的差的时间检测单元,若所述时间检测单元的值在预先确定的值以内则计测有效。
10.如权利要求2所述的流量计测装置,
所述控制单元具有对所述接收波判定单元的输出后的接收点检测单元的输出和所述接收点存储单元的值之间的差进行计算的时间检测单元,若所述时间检测单元的值在预先确定的值以内则计测有效。
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007326890A JP5292797B2 (ja) | 2007-12-19 | 2007-12-19 | 流量計測装置 |
JP2007326891A JP5292798B2 (ja) | 2007-12-19 | 2007-12-19 | 流量計測装置 |
JP2007-326890 | 2007-12-19 | ||
JP2007-326891 | 2007-12-19 | ||
PCT/JP2008/003750 WO2009078161A1 (ja) | 2007-12-19 | 2008-12-12 | 流量計測装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101903751A CN101903751A (zh) | 2010-12-01 |
CN101903751B true CN101903751B (zh) | 2012-06-27 |
Family
ID=40795283
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2008801220285A Active CN101903751B (zh) | 2007-12-19 | 2008-12-12 | 流量计测装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8903663B2 (zh) |
EP (1) | EP2224219B1 (zh) |
CN (1) | CN101903751B (zh) |
WO (1) | WO2009078161A1 (zh) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102261937A (zh) * | 2011-04-25 | 2011-11-30 | 西安交通大学 | 一种高精度时差式超声波流量计及其流量测量方法 |
JP5884014B2 (ja) * | 2012-06-26 | 2016-03-15 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 流れ計測装置 |
JP2014092467A (ja) * | 2012-11-05 | 2014-05-19 | Panasonic Corp | 流量計測装置 |
CN103344288B (zh) * | 2013-06-25 | 2015-10-07 | 国家电网公司 | 一种基于零点分析的时差式超声波流量计测量方法 |
US9869572B2 (en) * | 2015-09-08 | 2018-01-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor acoustic measurement device that determines the presence or absence of the second ultrasonic measurement |
EP3367072B1 (de) * | 2017-02-24 | 2019-01-02 | SICK Engineering GmbH | Strömungsmessung mit ultraschall |
JP7298186B2 (ja) * | 2019-02-26 | 2023-06-27 | セイコーエプソン株式会社 | 超音波計測装置、及び超音波計測方法 |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3905956A1 (de) * | 1989-02-25 | 1990-09-13 | Fraunhofer Ges Forschung | Vorrichtung zur messung von ultraschallaufzeiten |
AUPN606095A0 (en) * | 1995-10-19 | 1995-11-09 | AGL Consultancy Pty. Limited | Digital speed determination in ultrasonic flow measurements |
US5777238A (en) * | 1996-06-12 | 1998-07-07 | Welch Allyn, Inc. | Driver-receiver apparatus for use with ultrasonic flowmeters |
JP2002013958A (ja) | 2000-06-29 | 2002-01-18 | Fuji Electric Co Ltd | 超音波流量計 |
JP3616324B2 (ja) * | 2000-11-27 | 2005-02-02 | 東京計装株式会社 | 伝播時間差方式による超音波流量計 |
JP3443659B2 (ja) * | 2001-12-05 | 2003-09-08 | 松下電器産業株式会社 | 流量計測装置 |
JP3596528B2 (ja) * | 2002-02-08 | 2004-12-02 | 松下電器産業株式会社 | 流量計測装置 |
DK174756B1 (da) * | 2002-06-30 | 2003-10-20 | Siemens Flow Instr As | Fremgangsmåde til måling af flow ved hjælp af en ultralydsflowmåler |
CN1325880C (zh) * | 2002-08-05 | 2007-07-11 | 松下电器产业株式会社 | 流量计量装置 |
CA2520563C (en) * | 2003-04-21 | 2013-03-12 | Teijin Pharma Limited | Ultrasonic apparatus and method for measuring the concentration and flow rate of gas |
JP4588508B2 (ja) * | 2005-03-28 | 2010-12-01 | 帝人ファーマ株式会社 | 超音波伝播時間測定方法を用いた気体流量及び気体濃度の測定装置 |
JP4835068B2 (ja) * | 2005-08-16 | 2011-12-14 | パナソニック株式会社 | 流体の流れ計測装置 |
US20070241874A1 (en) * | 2006-04-17 | 2007-10-18 | Okpysh Stephen L | Braking intensity light |
JP2007322194A (ja) * | 2006-05-31 | 2007-12-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 流体の流れ計測装置 |
-
2008
- 2008-12-12 CN CN2008801220285A patent/CN101903751B/zh active Active
- 2008-12-12 WO PCT/JP2008/003750 patent/WO2009078161A1/ja active Application Filing
- 2008-12-12 EP EP08861745.1A patent/EP2224219B1/en active Active
- 2008-12-12 US US12/809,311 patent/US8903663B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20110238332A1 (en) | 2011-09-29 |
EP2224219A1 (en) | 2010-09-01 |
EP2224219A4 (en) | 2017-12-20 |
EP2224219B1 (en) | 2020-05-06 |
US8903663B2 (en) | 2014-12-02 |
CN101903751A (zh) | 2010-12-01 |
WO2009078161A1 (ja) | 2009-06-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101903751B (zh) | 流量计测装置 | |
CN100353148C (zh) | 流率测量方法和超声流量计 | |
US10175077B2 (en) | Single transceiver ultrasonic flow meter having an array of transducer elements | |
US8170812B2 (en) | Method and system for detecting deposit buildup within an ultrasonic flow meter | |
CN100354609C (zh) | 超声波流量计及利用超声波的流量计测方法 | |
CN103630174B (zh) | 一种超声波流量计的流量测量方法 | |
CN106405500A (zh) | 智能机器人跟随方法、跟随系统及用于跟随的发射装置 | |
US5493916A (en) | Mode suppression in fluid flow measurement | |
CN104614028B (zh) | 用于超声波流量表的高精度时间校准方法 | |
CN103261848B (zh) | 流量测量装置 | |
CN101334308A (zh) | 用于检测流量计的仿真电路 | |
CN102549394A (zh) | 流量测量装置 | |
CN103162752A (zh) | 用于超声波流量计的相位编码同步时差检测装置及方法 | |
CN100545588C (zh) | 流量计 | |
CN109540266B (zh) | 一种磁致伸缩液位计及液位测量方法 | |
CN102203601A (zh) | 确定周期性振荡信号响应的起始时刻的方法 | |
JP4973035B2 (ja) | 超音波流量計 | |
CN112903043A (zh) | 一种多声道超声波流量计系统 | |
CN202383152U (zh) | 上游和下游传感器相向同步发射接收超声波测量装置 | |
JP2007322194A (ja) | 流体の流れ計測装置 | |
JP5228462B2 (ja) | 流体の流れ計測装置 | |
JP5286326B2 (ja) | 超音波流量計 | |
JPH1090029A (ja) | 超音波流量計 | |
JP5292797B2 (ja) | 流量計測装置 | |
JPH0117090B2 (zh) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |