JP2000321104A - 超音波流量計 - Google Patents
超音波流量計Info
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- JP2000321104A JP2000321104A JP11129596A JP12959699A JP2000321104A JP 2000321104 A JP2000321104 A JP 2000321104A JP 11129596 A JP11129596 A JP 11129596A JP 12959699 A JP12959699 A JP 12959699A JP 2000321104 A JP2000321104 A JP 2000321104A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 超音波振動子の残響による共振現象をなく
し、正確な流量測定をすること。 【解決手段】 流体管路２０の上流と下流に設けられ超
音波信号を受発信する第１超音波振動子２１及び第２超
音波振動子２２を駆動する駆動手段２３と、この駆動手
段２３の駆動位相を決定する位相決定手段２５と、両超
音波振動子間相互の超音波伝達の回数を数えるカウント
手段２４を有し、位相決定手段２５はカウント手段２４
の計数値に従って、駆動位相を可変するようにしてい
る。これによって両超音波振動子の隣接する発振駆動の
駆動位相を変化させ、両超音波振動子の残響による共振
現象をなくし、正確な流量を測定することができる。
し、正確な流量測定をすること。 【解決手段】 流体管路２０の上流と下流に設けられ超
音波信号を受発信する第１超音波振動子２１及び第２超
音波振動子２２を駆動する駆動手段２３と、この駆動手
段２３の駆動位相を決定する位相決定手段２５と、両超
音波振動子間相互の超音波伝達の回数を数えるカウント
手段２４を有し、位相決定手段２５はカウント手段２４
の計数値に従って、駆動位相を可変するようにしてい
る。これによって両超音波振動子の隣接する発振駆動の
駆動位相を変化させ、両超音波振動子の残響による共振
現象をなくし、正確な流量を測定することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波を利用して
ガスなどの流量を測定する超音波流量計に関するもので
ある。
ガスなどの流量を測定する超音波流量計に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の超音波流量計（特開平８
−３１３３１７号公報）は、図６に示すように、流体管
路１の一部に超音波振動子２と超音波振動子３を流れの
方向に相対して設け、トリガ回路４、発振回路５を介し
超音波振動子２から流れ方向に超音波を発生させ、超音
波振動子３及び受信回路６により超音波を受信する。繰
り返し手段７でこの繰り返しを行ってその伝搬時間を計
時手段８で計測し、逆に切り替え手段１０で超音波振動
子３から流れに逆らって超音波を発生し、同様の繰り返
しの伝搬時間を計測し、この時間の差から流量演算手段
９で流体の流量を演算していた。
−３１３３１７号公報）は、図６に示すように、流体管
路１の一部に超音波振動子２と超音波振動子３を流れの
方向に相対して設け、トリガ回路４、発振回路５を介し
超音波振動子２から流れ方向に超音波を発生させ、超音
波振動子３及び受信回路６により超音波を受信する。繰
り返し手段７でこの繰り返しを行ってその伝搬時間を計
時手段８で計測し、逆に切り替え手段１０で超音波振動
子３から流れに逆らって超音波を発生し、同様の繰り返
しの伝搬時間を計測し、この時間の差から流量演算手段
９で流体の流量を演算していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の超音波流量計は、繰り返し手段７により、発振回
路５を介して繰り返し超音波振動子２あるいは超音波振
動子３が発振を行うが、超音波振動子２あるいは超音波
振動子３は発振回路５により発振を開始し、停止させて
もその機械的な振動はすぐには停止せず、いわゆる残響
が残る。そして、新たな発振と、残響が重なり合うこと
により共振状態となり、受信信号が増幅されてしまう。
この共振現象は超音波振動子２及び超音波振動子３の構
成、保持の仕方、気温などにより、その程度が異なる。
すなわち、種々の条件により受信信号が強められたい弱
められたりすることにより伝搬時間が変化する。そのた
め、正確な流量が測定できないものであった。
従来の超音波流量計は、繰り返し手段７により、発振回
路５を介して繰り返し超音波振動子２あるいは超音波振
動子３が発振を行うが、超音波振動子２あるいは超音波
振動子３は発振回路５により発振を開始し、停止させて
もその機械的な振動はすぐには停止せず、いわゆる残響
が残る。そして、新たな発振と、残響が重なり合うこと
により共振状態となり、受信信号が増幅されてしまう。
この共振現象は超音波振動子２及び超音波振動子３の構
成、保持の仕方、気温などにより、その程度が異なる。
すなわち、種々の条件により受信信号が強められたい弱
められたりすることにより伝搬時間が変化する。そのた
め、正確な流量が測定できないものであった。
【０００４】本発明は、超音波振動子の残響による共振
現象をなくし、正確な流量測定をすることを目的とす
る。
現象をなくし、正確な流量測定をすることを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、流体管路の上流と下流に設けられ超音波信
号を受発信する第１超音波振動子及び第２超音波振動子
と、前記第１超音波振動子及び第２超音波振動子を駆動
する駆動手段と、この駆動手段の駆動位相を決定する位
相決定手段と、前記第１超音波振動子と前記第２超音波
振動子間相互の超音波伝達の回数を数えるカウント手段
を有し、前記位相決定手段は前記カウント手段の計数値
に従って、駆動位相を可変するようにしたもので、この
構成によれば、第１超音波振動子及び第２超音波振動子
の隣接する発振駆動の駆動位相を変化させ、第１超音波
振動子及び第２超音波振動子の残響による共振現象をな
くし、正確な流量を測定することができる。
に本発明は、流体管路の上流と下流に設けられ超音波信
号を受発信する第１超音波振動子及び第２超音波振動子
と、前記第１超音波振動子及び第２超音波振動子を駆動
する駆動手段と、この駆動手段の駆動位相を決定する位
相決定手段と、前記第１超音波振動子と前記第２超音波
振動子間相互の超音波伝達の回数を数えるカウント手段
を有し、前記位相決定手段は前記カウント手段の計数値
に従って、駆動位相を可変するようにしたもので、この
構成によれば、第１超音波振動子及び第２超音波振動子
の隣接する発振駆動の駆動位相を変化させ、第１超音波
振動子及び第２超音波振動子の残響による共振現象をな
くし、正確な流量を測定することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】請求項１記載の発明は、流体管路
の上流と下流に設けられ超音波信号を受発信する第１超
音波振動子及び第２超音波振動子と、前記第１超音波振
動子及び第２超音波振動子を駆動する駆動手段と、この
駆動手段の駆動位相を決定する位相決定手段と、前記第
１超音波振動子と前記第２超音波振動子間相互の超音波
伝達の回数を数えるカウント手段を有し、前記位相決定
手段は前記カウント手段の計数値に従って、駆動位相を
可変するようにしたもので、この構成によれば、第１超
音波振動子及び第２超音波振動子の隣接する発振駆動の
駆動位相を変化させ、第１超音波振動子及び第２超音波
振動子の残響による共振現象をなくすようにしたもので
ある。
の上流と下流に設けられ超音波信号を受発信する第１超
音波振動子及び第２超音波振動子と、前記第１超音波振
動子及び第２超音波振動子を駆動する駆動手段と、この
駆動手段の駆動位相を決定する位相決定手段と、前記第
１超音波振動子と前記第２超音波振動子間相互の超音波
伝達の回数を数えるカウント手段を有し、前記位相決定
手段は前記カウント手段の計数値に従って、駆動位相を
可変するようにしたもので、この構成によれば、第１超
音波振動子及び第２超音波振動子の隣接する発振駆動の
駆動位相を変化させ、第１超音波振動子及び第２超音波
振動子の残響による共振現象をなくすようにしたもので
ある。
【０００７】請求項２記載の発明は、流体管路の上流と
下流に設けられ超音波信号を受発信する第１超音波振動
子及び第２超音波振動子と、前記第１超音波振動子及び
第２超音波振動子を駆動する駆動手段と、この駆動手段
の駆動位相を決定する位相決定手段と、複数の比較電圧
を発生する比較電圧発生手段と、前記第１超音波振動子
あるいは前記第２超音波振動子の出力信号と前記比較電
圧発生手段の出力と比較することにより超音波信号の受
信を行う受信手段と、前記第１超音波振動子と前記第２
超音波振動子間相互の超音波伝達の回数を数えるカウン
ト手段を有し、前記比較電圧発生手段は前記カウント手
段の計数値に従って、異なった比較電圧を出力するよう
にしたもので、この構成によれば、受信を行うための比
較電圧を発振の駆動位相にあわせて変えることにより、
安定した受信を行えるようにしたものである。
下流に設けられ超音波信号を受発信する第１超音波振動
子及び第２超音波振動子と、前記第１超音波振動子及び
第２超音波振動子を駆動する駆動手段と、この駆動手段
の駆動位相を決定する位相決定手段と、複数の比較電圧
を発生する比較電圧発生手段と、前記第１超音波振動子
あるいは前記第２超音波振動子の出力信号と前記比較電
圧発生手段の出力と比較することにより超音波信号の受
信を行う受信手段と、前記第１超音波振動子と前記第２
超音波振動子間相互の超音波伝達の回数を数えるカウン
ト手段を有し、前記比較電圧発生手段は前記カウント手
段の計数値に従って、異なった比較電圧を出力するよう
にしたもので、この構成によれば、受信を行うための比
較電圧を発振の駆動位相にあわせて変えることにより、
安定した受信を行えるようにしたものである。
【０００８】請求項３記載の発明は、流体管路の上流と
下流に設けられ超音波信号を受発信する第１超音波振動
子及び第２超音波振動子と、前記第１超音波振動子及び
第２超音波振動子を駆動する駆動手段と、この駆動手段
の駆動位相を決定する位相決定手段と、前記第１超音波
振動子あるいは前記第２超音波振動子の出力信号を設定
された増幅率で増幅を行う可変利得アンプと、前記第１
超音波振動子と前記第２超音波振動子間相互の超音波伝
達の回数を数えるカウント手段を有し、前記可変利得ア
ンプの増幅率は前記カウント手段の計数値に従って設定
されるようにしたもので、この構成によれば、可変利得
アンプの増幅率を変えることにより、いかなる駆動位相
でも、受信信号のレベルを同じになるようにしたもので
ある。
下流に設けられ超音波信号を受発信する第１超音波振動
子及び第２超音波振動子と、前記第１超音波振動子及び
第２超音波振動子を駆動する駆動手段と、この駆動手段
の駆動位相を決定する位相決定手段と、前記第１超音波
振動子あるいは前記第２超音波振動子の出力信号を設定
された増幅率で増幅を行う可変利得アンプと、前記第１
超音波振動子と前記第２超音波振動子間相互の超音波伝
達の回数を数えるカウント手段を有し、前記可変利得ア
ンプの増幅率は前記カウント手段の計数値に従って設定
されるようにしたもので、この構成によれば、可変利得
アンプの増幅率を変えることにより、いかなる駆動位相
でも、受信信号のレベルを同じになるようにしたもので
ある。
【０００９】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００１０】（実施例１）本発明の実施例１を図１、図
２及び図３をもとに説明する。図１において、２０は流
体管路で、被測定物である流体が流れる。２１は第１超
音波振動子で、超音波を発信あるいは受信を行う。２２
は第２超音波振動子で、超音波の発信あるいは受信を行
う。２６は切り替え手段で、第１超音波振動子２１及び
第２超音波振動子２２を発信あるいは受信に切り替え
る。２３は駆動手段で、切り替え手段２６を介して、第
１超音波振動子２１あるいは第２超音波振動子２２を駆
動する。２５は位相決定手段で、カウント手段２４の計
数値に従って、第１超音波振動子２１あるいは第２超音
波振動子２２の駆動位相を決定する。２７はトリガ手段
で、カウント手段２４の信号に従って駆動手段２３を動
作させる。２８ａは増幅手段で、第１超音波振動子２１
あるいは第２超音波振動子２２からの受信信号を所定の
レベルまで増幅する。２８ｂは比較手段で、増幅手段２
８ａの出力と比較電圧発生手段２９に内蔵された比較電
圧を比較して、増幅手段２８ａの出力が比較電圧発生手
段２９に内蔵された比較電圧以上になると、カウント手
段２４に信号を出力する。
２及び図３をもとに説明する。図１において、２０は流
体管路で、被測定物である流体が流れる。２１は第１超
音波振動子で、超音波を発信あるいは受信を行う。２２
は第２超音波振動子で、超音波の発信あるいは受信を行
う。２６は切り替え手段で、第１超音波振動子２１及び
第２超音波振動子２２を発信あるいは受信に切り替え
る。２３は駆動手段で、切り替え手段２６を介して、第
１超音波振動子２１あるいは第２超音波振動子２２を駆
動する。２５は位相決定手段で、カウント手段２４の計
数値に従って、第１超音波振動子２１あるいは第２超音
波振動子２２の駆動位相を決定する。２７はトリガ手段
で、カウント手段２４の信号に従って駆動手段２３を動
作させる。２８ａは増幅手段で、第１超音波振動子２１
あるいは第２超音波振動子２２からの受信信号を所定の
レベルまで増幅する。２８ｂは比較手段で、増幅手段２
８ａの出力と比較電圧発生手段２９に内蔵された比較電
圧を比較して、増幅手段２８ａの出力が比較電圧発生手
段２９に内蔵された比較電圧以上になると、カウント手
段２４に信号を出力する。
【００１１】また、比較電圧発生手段２９は複数の比較
電圧を内蔵しており、カウント手段２４の計数値に応じ
た比較電圧を出力するようになっている。カウント手段
２４は比較手段２８ｂから信号を受けると再びトリガ手
段２７を動作させ、位相決定手段２５にて決定された駆
動位相にて駆動手段２３、第１超音波振動子２１あるい
は第２超音波振動子２２を駆動して超音波を発信させ
る。これら一連の動作は所定の回数繰り返させる。３０
は計数手段で、計数を開始してから、カウント手段２４
が所定の回数、超音波の発信、受信の一連の動作を繰り
返す間は計時を継続しており、カウント手段２４が所定
の回数の計測を終えると、流量演算手段３１に計数値を
出力する。
電圧を内蔵しており、カウント手段２４の計数値に応じ
た比較電圧を出力するようになっている。カウント手段
２４は比較手段２８ｂから信号を受けると再びトリガ手
段２７を動作させ、位相決定手段２５にて決定された駆
動位相にて駆動手段２３、第１超音波振動子２１あるい
は第２超音波振動子２２を駆動して超音波を発信させ
る。これら一連の動作は所定の回数繰り返させる。３０
は計数手段で、計数を開始してから、カウント手段２４
が所定の回数、超音波の発信、受信の一連の動作を繰り
返す間は計時を継続しており、カウント手段２４が所定
の回数の計測を終えると、流量演算手段３１に計数値を
出力する。
【００１２】次に、上記超音波流量計の動作について説
明する。流体管路２０中に流れる流体の計測を開始する
時、カウント手段２４は切り替え手段２６を動作させ、
流体の流れ方向に超音波を発射させるように第１超音波
振動子２１を送信側に第２超音波振動子２２を受信側に
設定する。同時に、計数手段３０を初期化し、トリガ手
段２７を動作させ、位相決定手段２５で位相を決定す
る。計数手段３０は計数を開始する。位相決定手段２５
では、図２に示すように、カウント手段２４の計数値に
より、超音波の発振の駆動位相を決定する。例えば、計
数値が１であれば、図２の（ａ）の駆動位相になり、計
数値が２であれば、同図の（ｂ）の位相、すなわち１／
４位相がずれた駆動位相になる。
明する。流体管路２０中に流れる流体の計測を開始する
時、カウント手段２４は切り替え手段２６を動作させ、
流体の流れ方向に超音波を発射させるように第１超音波
振動子２１を送信側に第２超音波振動子２２を受信側に
設定する。同時に、計数手段３０を初期化し、トリガ手
段２７を動作させ、位相決定手段２５で位相を決定す
る。計数手段３０は計数を開始する。位相決定手段２５
では、図２に示すように、カウント手段２４の計数値に
より、超音波の発振の駆動位相を決定する。例えば、計
数値が１であれば、図２の（ａ）の駆動位相になり、計
数値が２であれば、同図の（ｂ）の位相、すなわち１／
４位相がずれた駆動位相になる。
【００１３】この例では、計数値が４毎に同じ駆動位相
を繰り返すようになっている。トリガ手段２７からのト
リガ信号により、駆動手段２３は位相決定手段２５で決
定された駆動位相を入力し、切り替え手段１０を介し
て、第１超音波振動子２１を発振させる。第１超音波振
動子２１から発射された超音波は流体管路２０内を伝搬
して、第２超音波振動子２２にて受信される。受信され
た信号は、切り替え手段２６を介して、受信手段２８に
含まれる増幅手段２８ａにより受信信号を所定のレベル
に増幅され、比較電圧発生手段２９に内蔵される比較電
圧と、増幅手段２８ａから出力された受信信号を比較手
段２８ｂと比較する。比較手段２８ｂは、受信信号が比
較電圧より大きくなるとカウント手段２４に信号を出力
する。
を繰り返すようになっている。トリガ手段２７からのト
リガ信号により、駆動手段２３は位相決定手段２５で決
定された駆動位相を入力し、切り替え手段１０を介し
て、第１超音波振動子２１を発振させる。第１超音波振
動子２１から発射された超音波は流体管路２０内を伝搬
して、第２超音波振動子２２にて受信される。受信され
た信号は、切り替え手段２６を介して、受信手段２８に
含まれる増幅手段２８ａにより受信信号を所定のレベル
に増幅され、比較電圧発生手段２９に内蔵される比較電
圧と、増幅手段２８ａから出力された受信信号を比較手
段２８ｂと比較する。比較手段２８ｂは、受信信号が比
較電圧より大きくなるとカウント手段２４に信号を出力
する。
【００１４】このとき、第２超音波振動子２２の出力信
号のレベルは、駆動位相、すなわち、カウント手段２４
の計数値によって異なる。比較電圧発生手段２９は複数
の比較電圧を有しており、カウント手段２４の計数値に
応じた比較電圧を出力する。図３は、増幅手段２８ａの
出力を示している。図３（ａ）は図２（ａ）に、図３
（ｂ）は図２（ｂ）に、図３（ｃ）は図２（ｃ）に、図
３（ｄ）は図２（ｄ）にそれぞれ対応する。図３（ａ）
は駆動位相が０度の場合の増幅手段２８ａの出力を示
し、比較電圧はＶａになる。図３（ｂ）の実線は駆動位
相が９０度の場合の増幅手段２８ａの出力を示し、破線
で示した駆動位相が０度の場合に比べて、波形のレベル
が異なり、比較電圧はＶａよりも低いＶｂになる。図３
（ｃ）の実線は駆動位相が１８０度の場合の増幅手段２
８ａの出力を示し、破線で示した駆動位相が０度の場合
に比べて、波形のレベルが異なり、比較電圧はＶａより
も低いＶｃになる。図３（ｄ）の実線は駆動位相が２７
０度の場合の増幅手段２８ａの出力を示し、破線でしめ
した駆動位相が０度の場合に比べて、波形のレベルが異
なり、比較電圧はＶａよりも低いＶｄになる。
号のレベルは、駆動位相、すなわち、カウント手段２４
の計数値によって異なる。比較電圧発生手段２９は複数
の比較電圧を有しており、カウント手段２４の計数値に
応じた比較電圧を出力する。図３は、増幅手段２８ａの
出力を示している。図３（ａ）は図２（ａ）に、図３
（ｂ）は図２（ｂ）に、図３（ｃ）は図２（ｃ）に、図
３（ｄ）は図２（ｄ）にそれぞれ対応する。図３（ａ）
は駆動位相が０度の場合の増幅手段２８ａの出力を示
し、比較電圧はＶａになる。図３（ｂ）の実線は駆動位
相が９０度の場合の増幅手段２８ａの出力を示し、破線
で示した駆動位相が０度の場合に比べて、波形のレベル
が異なり、比較電圧はＶａよりも低いＶｂになる。図３
（ｃ）の実線は駆動位相が１８０度の場合の増幅手段２
８ａの出力を示し、破線で示した駆動位相が０度の場合
に比べて、波形のレベルが異なり、比較電圧はＶａより
も低いＶｃになる。図３（ｄ）の実線は駆動位相が２７
０度の場合の増幅手段２８ａの出力を示し、破線でしめ
した駆動位相が０度の場合に比べて、波形のレベルが異
なり、比較電圧はＶａよりも低いＶｄになる。
【００１５】カウント手段２４では、比較手段２８ｂか
らの出力があると、計数値を１つ増やし、再びトリガ手
段２７及び位相決定手段２５を動作させ、以上述べてき
たことを繰り返す。計数値に応じて毎回駆動位相を変え
ることにより、共振現象を起こすこともなく、安定に伝
搬時間を測定できる。カウント手段２４が所定の回数繰
り返すと、計数手段３０の計数を停止し、流量演算手段
３１はその値（Ｔ１）を記憶する。
らの出力があると、計数値を１つ増やし、再びトリガ手
段２７及び位相決定手段２５を動作させ、以上述べてき
たことを繰り返す。計数値に応じて毎回駆動位相を変え
ることにより、共振現象を起こすこともなく、安定に伝
搬時間を測定できる。カウント手段２４が所定の回数繰
り返すと、計数手段３０の計数を停止し、流量演算手段
３１はその値（Ｔ１）を記憶する。
【００１６】次に、流体の流れに逆らう方向に超音波を
発射させるように、切り替え手段１０は、第１超音波振
動子２１を受信側に第２超音波振動子２２を送信側に設
定する。同時に、計数手段３０を初期化し、トリガ手段
２７を動作させ、位相決定手段２５で位相を決定する。
計数手段３０は計数を開始する。以降は先に述べた、流
体の流れ方向へ超音波を発射する場合と同じであるの
で、説明を割愛する。そして、カウント手段２４が所定
の回数繰り返すと、計数手段３０の計数を停止し、流量
演算手段３１はその値（Ｔ２）を記憶する。流量演算手
段３１では、記憶してあるＴ１とＴ２とから ΔＴ＝Ｔ
１−Ｔ２ が演算され、この値に流体管路２０の大きさ
や管内の流速分布の流速分布に応じた補正係数が乗じら
れて流速値が求められる。
発射させるように、切り替え手段１０は、第１超音波振
動子２１を受信側に第２超音波振動子２２を送信側に設
定する。同時に、計数手段３０を初期化し、トリガ手段
２７を動作させ、位相決定手段２５で位相を決定する。
計数手段３０は計数を開始する。以降は先に述べた、流
体の流れ方向へ超音波を発射する場合と同じであるの
で、説明を割愛する。そして、カウント手段２４が所定
の回数繰り返すと、計数手段３０の計数を停止し、流量
演算手段３１はその値（Ｔ２）を記憶する。流量演算手
段３１では、記憶してあるＴ１とＴ２とから ΔＴ＝Ｔ
１−Ｔ２ が演算され、この値に流体管路２０の大きさ
や管内の流速分布の流速分布に応じた補正係数が乗じら
れて流速値が求められる。
【００１７】（実施例２）次に、本発明の実施例２を図
２、図４及び図５をもとに説明する。図４において、２
０は流体管路で、被測定物である流体が流れる。２１は
第１超音波振動子で、超音波を発信あるいは受信を行
う。２２は第２超音波振動子で、超音波を発信あるいは
受信を行う。２６は切り替え手段で、第１超音波振動子
２１及び第２超音波振動子２２を発信あるいは受信に切
り替える。２３は駆動手段で、切り替え手段２６を介し
て、第１超音波振動子２１あるいは第２超音波振動子２
２を駆動する。２５は位相決定手段で、カウント手段２
４の計数値に従って、第１超音波振動子２１あるいは第
２超音波振動子２２の駆動位相を決定する。２７はトリ
ガ手段で、カウント手段２４の信号に従って駆動手段２
３を動作させる。
２、図４及び図５をもとに説明する。図４において、２
０は流体管路で、被測定物である流体が流れる。２１は
第１超音波振動子で、超音波を発信あるいは受信を行
う。２２は第２超音波振動子で、超音波を発信あるいは
受信を行う。２６は切り替え手段で、第１超音波振動子
２１及び第２超音波振動子２２を発信あるいは受信に切
り替える。２３は駆動手段で、切り替え手段２６を介し
て、第１超音波振動子２１あるいは第２超音波振動子２
２を駆動する。２５は位相決定手段で、カウント手段２
４の計数値に従って、第１超音波振動子２１あるいは第
２超音波振動子２２の駆動位相を決定する。２７はトリ
ガ手段で、カウント手段２４の信号に従って駆動手段２
３を動作させる。
【００１８】また、２８ｃは可変利得アンプで、カウン
ト手段２４の計数値に従って増幅率を変化させながら、
第１超音波振動子２１あるいは第２超音波振動子２２か
らの受信信号を所定のレベルまで増幅する。２８ｂは比
較手段で、可変利得アンプ２８ｃの出力と比較電圧発生
手段２９の比較電圧を比較して、可変利得アンプ２８ｃ
の出力が比較電圧発生手段２９の比較電圧以上になる
と、カウント手段２４に信号を出力する。繰り返し手段
２４は比較手段２８ｂから信号を受けると再びトリガ手
段２７を動作させ、位相決定手段２５にて決定された駆
動位相にて駆動手段２３、第１超音波振動子２１あるい
は第２超音波振動子２２を介して超音波を発信させる。
これら一連の動作は所定の回数繰り返させる。３０は計
数手段で、計測開始時に計数を開始し、カウント手段２
４が所定の回数、超音波の発信、受信の一連の動作を繰
り返す間は計時を継続しており、カウント手段２４が所
定の回数の計測を終えると、流量演算手段３１に計数値
を出力する。
ト手段２４の計数値に従って増幅率を変化させながら、
第１超音波振動子２１あるいは第２超音波振動子２２か
らの受信信号を所定のレベルまで増幅する。２８ｂは比
較手段で、可変利得アンプ２８ｃの出力と比較電圧発生
手段２９の比較電圧を比較して、可変利得アンプ２８ｃ
の出力が比較電圧発生手段２９の比較電圧以上になる
と、カウント手段２４に信号を出力する。繰り返し手段
２４は比較手段２８ｂから信号を受けると再びトリガ手
段２７を動作させ、位相決定手段２５にて決定された駆
動位相にて駆動手段２３、第１超音波振動子２１あるい
は第２超音波振動子２２を介して超音波を発信させる。
これら一連の動作は所定の回数繰り返させる。３０は計
数手段で、計測開始時に計数を開始し、カウント手段２
４が所定の回数、超音波の発信、受信の一連の動作を繰
り返す間は計時を継続しており、カウント手段２４が所
定の回数の計測を終えると、流量演算手段３１に計数値
を出力する。
【００１９】次に、上記超音波流量計の動作について説
明する。流体管路２０中に流れる流体の計測を開始する
時、カウント手段２４は切り替え手段２６を動作させ、
流体の流れ方向に超音波を発射させるように第１超音波
振動子２１を送信側に第２超音波振動子２２を受信側に
設定する。同時に、計数手段３０を初期化し、トリガ手
段２７を動作させ、位相決定手段２５で位相を決定す
る。計数手段３０は計数を開始する。位相決定手段２５
では、図２に示すように、カウント手段２４の計数値に
より、超音波の発振の駆動位相を決定する。例えば、計
数値が１であれば、図２の（ａ）の駆動位相になり、計
数値が２であれば、同図の（ｂ）の位相、すなわち１／
４位相がずれた駆動位相になる。この例では、計数値が
４毎に同じ駆動位相を繰り返すようになっている。トリ
ガ手段２７からのトリガ信号により、駆動手段２３は位
相決定手段２５で決定された駆動位相を入力し、切り替
え手段１０を介して、第１超音波振動子２１を発振させ
る。第１超音波振動子２１から発射された超音波は流体
管路２０内を伝搬して、第２超音波振動子２２にて受信
される。受信された信号は、切り替え手段２６を介し
て、受信手段２８に含まれる可変利得アンプ２８ｃによ
り受信信号を所定のレベルに増幅されるが、可変利得ア
ンプ２８ｃの増幅率はカウント手段２４の計数値によっ
て、可変され、前述した異なる駆動位相による受信信号
もすべて同じレベルに増幅される。
明する。流体管路２０中に流れる流体の計測を開始する
時、カウント手段２４は切り替え手段２６を動作させ、
流体の流れ方向に超音波を発射させるように第１超音波
振動子２１を送信側に第２超音波振動子２２を受信側に
設定する。同時に、計数手段３０を初期化し、トリガ手
段２７を動作させ、位相決定手段２５で位相を決定す
る。計数手段３０は計数を開始する。位相決定手段２５
では、図２に示すように、カウント手段２４の計数値に
より、超音波の発振の駆動位相を決定する。例えば、計
数値が１であれば、図２の（ａ）の駆動位相になり、計
数値が２であれば、同図の（ｂ）の位相、すなわち１／
４位相がずれた駆動位相になる。この例では、計数値が
４毎に同じ駆動位相を繰り返すようになっている。トリ
ガ手段２７からのトリガ信号により、駆動手段２３は位
相決定手段２５で決定された駆動位相を入力し、切り替
え手段１０を介して、第１超音波振動子２１を発振させ
る。第１超音波振動子２１から発射された超音波は流体
管路２０内を伝搬して、第２超音波振動子２２にて受信
される。受信された信号は、切り替え手段２６を介し
て、受信手段２８に含まれる可変利得アンプ２８ｃによ
り受信信号を所定のレベルに増幅されるが、可変利得ア
ンプ２８ｃの増幅率はカウント手段２４の計数値によっ
て、可変され、前述した異なる駆動位相による受信信号
もすべて同じレベルに増幅される。
【００２０】比較手段２８ｂは、比較電圧発生手段２９
に内蔵される比較電圧と、可変利得アンプ２８ｃから出
力される増幅された受信信号を比較手段２８ｂと比較す
る。、受信信号が比較電圧より大きくなるとカウント手
段２４に信号を出力する。図５に、駆動位相の異なる第
２超音波振動子２２の受信信号とそれに対応した可変利
得アンプ２８ｃの出力を示す。図５（ａ）は図２（ａ）
に、図５（ｂ）は図２（ｂ）に、図５（ｃ）は図２
（ｃ）に、図５（ｄ）は図２（ｄ）に各々対応する。図
５（ａ）の実線は駆動位相が０度の場合の第２超音波振
動子２２の信号出力を示し、図５（ａ）の破線が可変利
得アンプ２８ｃの増幅出力になる。Ｖ０は比較電圧であ
る。図５（ｂ）の実線は駆動位相が９０度の場合、同図
（ｃ）の実線は駆動位相が１８０度の場合、同図（ｄ）
の実線は駆動位相が２７０度の場合の第２超音波振動子
２２の信号出力を示し、それぞれ可変利得アンプ２８ｃ
の増幅率を変えて、可変利得アンプ２８ｃの増幅出力が
同じようになるようにする。
に内蔵される比較電圧と、可変利得アンプ２８ｃから出
力される増幅された受信信号を比較手段２８ｂと比較す
る。、受信信号が比較電圧より大きくなるとカウント手
段２４に信号を出力する。図５に、駆動位相の異なる第
２超音波振動子２２の受信信号とそれに対応した可変利
得アンプ２８ｃの出力を示す。図５（ａ）は図２（ａ）
に、図５（ｂ）は図２（ｂ）に、図５（ｃ）は図２
（ｃ）に、図５（ｄ）は図２（ｄ）に各々対応する。図
５（ａ）の実線は駆動位相が０度の場合の第２超音波振
動子２２の信号出力を示し、図５（ａ）の破線が可変利
得アンプ２８ｃの増幅出力になる。Ｖ０は比較電圧であ
る。図５（ｂ）の実線は駆動位相が９０度の場合、同図
（ｃ）の実線は駆動位相が１８０度の場合、同図（ｄ）
の実線は駆動位相が２７０度の場合の第２超音波振動子
２２の信号出力を示し、それぞれ可変利得アンプ２８ｃ
の増幅率を変えて、可変利得アンプ２８ｃの増幅出力が
同じようになるようにする。
【００２１】これにより、駆動位相を変えることによっ
て、第２超音波振動子２２の出力が変動しても、安定に
する受信信号を認識できる。カウント手段２４では、比
較手段２８ｂからの出力があると、計数値を１つ増や
し、再びトリガ手段２７及び位相決定手段２５を動作さ
せ、以上述べてきたことを繰り返す。計数値に応じて毎
回駆動位相を変えることにより、共振現象を起こすこと
もなく、安定に伝搬時間を測定できる。カウント手段２
４が所定の回数繰り返すと、計数手段３０の計数を停止
し、流量演算手段３１はその値（Ｔ１）を記憶する。次
に、流体の流れに逆らう方向に超音波を発射させるよう
に、切り替え手段１０は、第１超音波振動子２１を受信
側に第２超音波振動子２２を送信側に設定する。
て、第２超音波振動子２２の出力が変動しても、安定に
する受信信号を認識できる。カウント手段２４では、比
較手段２８ｂからの出力があると、計数値を１つ増や
し、再びトリガ手段２７及び位相決定手段２５を動作さ
せ、以上述べてきたことを繰り返す。計数値に応じて毎
回駆動位相を変えることにより、共振現象を起こすこと
もなく、安定に伝搬時間を測定できる。カウント手段２
４が所定の回数繰り返すと、計数手段３０の計数を停止
し、流量演算手段３１はその値（Ｔ１）を記憶する。次
に、流体の流れに逆らう方向に超音波を発射させるよう
に、切り替え手段１０は、第１超音波振動子２１を受信
側に第２超音波振動子２２を送信側に設定する。
【００２２】同時に、計数手段３０を初期化し、トリガ
手段２７を動作させ、位相決定手段２５で位相を決定す
る。計数手段３０は計数を開始する。以降は先に述べ
た、流体の流れ方向へ超音波を発射する場合と同じであ
るので、説明を割愛する。そして、カウント手段２４が
所定の回数繰り返すと、計数手段３０の計数を停止し、
流量演算手段３１はその値（Ｔ２）を記憶する。流量演
算手段３１では、記憶してあるＴ１とＴ２とからΔＴ＝
Ｔ１−Ｔ２ が演算され、この値に流体管路２０の大き
さや管内の流速分布の流速分布に応じた補正係数が乗じ
られて流速値が求められる。
手段２７を動作させ、位相決定手段２５で位相を決定す
る。計数手段３０は計数を開始する。以降は先に述べ
た、流体の流れ方向へ超音波を発射する場合と同じであ
るので、説明を割愛する。そして、カウント手段２４が
所定の回数繰り返すと、計数手段３０の計数を停止し、
流量演算手段３１はその値（Ｔ２）を記憶する。流量演
算手段３１では、記憶してあるＴ１とＴ２とからΔＴ＝
Ｔ１−Ｔ２ が演算され、この値に流体管路２０の大き
さや管内の流速分布の流速分布に応じた補正係数が乗じ
られて流速値が求められる。
【００２３】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
超音波流量計によれば、次の効果を奏する。
超音波流量計によれば、次の効果を奏する。
【００２４】請求項１記載の発明によれば、流体管路の
上流と下流に設けられ超音波信号を受発信する第１超音
波振動子及び第２超音波振動子と、前記第１超音波振動
子及び第２超音波振動子を駆動する駆動手段と、この駆
動手段の駆動位相を決定する位相決定手段と、前記第１
超音波振動子と前記第２超音波振動子間相互の超音波伝
達を複数回行うカウント手段を有し、前記位相決定手段
は前記カウント手段の計数値に従って、駆動位相を可変
するようにしたもので、この構成によれば、第１超音波
振動子あるいは第２超音波振動子の隣接する発振の駆動
位相を変化させ、第１超音波振動子及び第２超音波振動
子の残響による共振の影響をなくすことにより簡単な構
成で精度よく流量を測定することができる。
上流と下流に設けられ超音波信号を受発信する第１超音
波振動子及び第２超音波振動子と、前記第１超音波振動
子及び第２超音波振動子を駆動する駆動手段と、この駆
動手段の駆動位相を決定する位相決定手段と、前記第１
超音波振動子と前記第２超音波振動子間相互の超音波伝
達を複数回行うカウント手段を有し、前記位相決定手段
は前記カウント手段の計数値に従って、駆動位相を可変
するようにしたもので、この構成によれば、第１超音波
振動子あるいは第２超音波振動子の隣接する発振の駆動
位相を変化させ、第１超音波振動子及び第２超音波振動
子の残響による共振の影響をなくすことにより簡単な構
成で精度よく流量を測定することができる。
【００２５】また、請求項２記載の発明によれば、流体
管路の上流と下流に設けられ超音波信号を受発信する第
１超音波振動子及び第２超音波振動子と、前記第１超音
波振動子及び第２超音波振動子を駆動する駆動手段と、
この駆動手段の駆動位相を決定する位相決定手段と、複
数の比較電圧を発生する比較電圧発生手段と、前記第１
超音波振動子あるいは前記第２超音波振動子の出力信号
と前記比較電圧発生手段の出力と比較することにより超
音波信号の受信を行う受信手段と、前記第１超音波振動
子と前記第２超音波振動子間相互の超音波伝達を複数回
行うカウント手段を有し、前記受信手段は前記カウント
手段の計数値に従って、異なった比較電圧と前記第１超
音波振動子あるいは前記第２超音波振動子の出力信号を
比較するようにしたもので、この構成によれば、受信を
行うための比較電圧を第１超音波振動子あるいは第２超
音波振動子の隣接する発振の駆動位相にあわせて変える
ことにより、安定した受信を行えしかも残響による共振
もなく、精度よく流量を測定することができる。
管路の上流と下流に設けられ超音波信号を受発信する第
１超音波振動子及び第２超音波振動子と、前記第１超音
波振動子及び第２超音波振動子を駆動する駆動手段と、
この駆動手段の駆動位相を決定する位相決定手段と、複
数の比較電圧を発生する比較電圧発生手段と、前記第１
超音波振動子あるいは前記第２超音波振動子の出力信号
と前記比較電圧発生手段の出力と比較することにより超
音波信号の受信を行う受信手段と、前記第１超音波振動
子と前記第２超音波振動子間相互の超音波伝達を複数回
行うカウント手段を有し、前記受信手段は前記カウント
手段の計数値に従って、異なった比較電圧と前記第１超
音波振動子あるいは前記第２超音波振動子の出力信号を
比較するようにしたもので、この構成によれば、受信を
行うための比較電圧を第１超音波振動子あるいは第２超
音波振動子の隣接する発振の駆動位相にあわせて変える
ことにより、安定した受信を行えしかも残響による共振
もなく、精度よく流量を測定することができる。
【００２６】また、請求項３記載の発明によれば、流体
管路の上流と下流に設けられ超音波信号を受発信する第
１超音波振動子及び第２超音波振動子と、前記第１超音
波振動子及び第２超音波振動子を駆動する駆動手段と、
この駆動手段の駆動位相を決定する位相決定手段と、前
記第１超音波振動子あるいは前記第２超音波振動子の出
力信号を設定された増幅率で増幅を行う可変利得アンプ
と、前記第１超音波振動子と前記第２超音波振動子間相
互の超音波伝達を複数回行うカウント手段を有し、前記
可変利得アンプの増幅率は前記カウント手段の計数値に
従って設定されるようにしたもので、この構成によれ
ば、可変利得アンプの増幅率を第１超音波振動子あるい
は第２超音波振動子の隣接する発振の駆動位相にあわせ
て変えることにより、いかなる駆動位相でも、受信信号
のレベルを同じになり、安定した受信を行えしかも残響
による共振もなく、精度よく流量を測定することができ
る。
管路の上流と下流に設けられ超音波信号を受発信する第
１超音波振動子及び第２超音波振動子と、前記第１超音
波振動子及び第２超音波振動子を駆動する駆動手段と、
この駆動手段の駆動位相を決定する位相決定手段と、前
記第１超音波振動子あるいは前記第２超音波振動子の出
力信号を設定された増幅率で増幅を行う可変利得アンプ
と、前記第１超音波振動子と前記第２超音波振動子間相
互の超音波伝達を複数回行うカウント手段を有し、前記
可変利得アンプの増幅率は前記カウント手段の計数値に
従って設定されるようにしたもので、この構成によれ
ば、可変利得アンプの増幅率を第１超音波振動子あるい
は第２超音波振動子の隣接する発振の駆動位相にあわせ
て変えることにより、いかなる駆動位相でも、受信信号
のレベルを同じになり、安定した受信を行えしかも残響
による共振もなく、精度よく流量を測定することができ
る。
【図１】本発明の実施例１における超音波流量計の全体
を示すブロック図
を示すブロック図
【図２】（ａ）同流量計における位相遅れのない駆動波
形図 （ｂ）同流量計における位相が１／４位相遅れた駆動波
形図 （ｃ）同流量計における位相が１／２位相遅れた駆動波
形図 （ｄ）同流量計における位相が３／４位相遅れた駆動波
形図
形図 （ｂ）同流量計における位相が１／４位相遅れた駆動波
形図 （ｃ）同流量計における位相が１／２位相遅れた駆動波
形図 （ｄ）同流量計における位相が３／４位相遅れた駆動波
形図
【図３】（ａ）同流量計における位相遅れのない駆動に
よる受信信号波形図 （ｂ）同流量計における位相が１／４位相遅れた駆動に
よる受信信号波形図 （ｃ）同流量計における位相が１／２位相遅れた駆動に
よる受信信号波形図 （ｄ）同流量計における位相が３／４位相遅れた駆動に
よる受信信号波形図
よる受信信号波形図 （ｂ）同流量計における位相が１／４位相遅れた駆動に
よる受信信号波形図 （ｃ）同流量計における位相が１／２位相遅れた駆動に
よる受信信号波形図 （ｄ）同流量計における位相が３／４位相遅れた駆動に
よる受信信号波形図
【図４】本発明の実施例２における超音波流量計の全体
を示すブロック図
を示すブロック図
【図５】（ａ）同流量計における位相遅れのない駆動に
よる受信信号波形図 （ｂ）同流量計における位相が１／４位相遅れた駆動に
よる受信信号波形図 （ｃ）同流量計における位相が１／２位相遅れた駆動に
よる受信信号波形図 （ｄ）同流量計における位相が３／４位相遅れた駆動に
よる受信信号波形図
よる受信信号波形図 （ｂ）同流量計における位相が１／４位相遅れた駆動に
よる受信信号波形図 （ｃ）同流量計における位相が１／２位相遅れた駆動に
よる受信信号波形図 （ｄ）同流量計における位相が３／４位相遅れた駆動に
よる受信信号波形図
【図６】従来の超音波流量計を示すブロック図
２０ 流体管路 ２１ 第１超音波振動子 ２２ 第２超音波振動子 ２３ 駆動手段 ２４ カウント手段 ２５ 位相決定手段
フロントページの続き (72)発明者 中林 祐治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 足立 明久 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2F035 DA19 DA24
Claims (3)
- 【請求項１】流体管路の上流と下流に設けられ超音波信
号を受発信する第１超音波振動子及び第２超音波振動子
と、前記第１超音波振動子及び第２超音波振動子を駆動
する駆動手段と、この駆動手段の駆動位相を決定する位
相決定手段と、前記第１超音波振動子と前記第２超音波
振動子間相互の超音波伝達の回数を数えるカウント手段
を有し、前記位相決定手段は前記カウント手段の計数値
に従って、駆動位相を可変するようにした超音波流量
計。 - 【請求項２】流体管路の上流と下流に設けられ超音波信
号を受発信する第１超音波振動子及び第２超音波振動子
と、前記第１超音波振動子及び第２超音波振動子を駆動
する駆動手段と、この駆動手段の駆動位相を決定する位
相決定手段と、複数の比較電圧を発生する比較電圧発生
手段と、前記第１超音波振動子あるいは前記第２超音波
振動子の出力信号と前記比較電圧発生手段の出力と比較
することにより超音波信号の受信を行う受信手段と、前
記第１超音波振動子と前記第２超音波振動子間相互の超
音波伝達の回数を数えるカウント手段を有し、前記比較
電圧発生手段は前記カウント手段の計数値に従って、異
なった比較電圧を出力するようにした超音波流量計。 - 【請求項３】流体管路の上流と下流に設けられ超音波信
号を受発信する第１超音波振動子及び第２超音波振動子
と、前記第１超音波振動子及び第２超音波振動子を駆動
する駆動手段と、この駆動手段の駆動位相を決定する位
相決定手段と、前記第１超音波振動子あるいは前記第２
超音波振動子の出力信号を設定された増幅率で増幅を行
う可変利得アンプと、前記第１超音波振動子と前記第２
超音波振動子間相互の超音波伝達の回数を数えるカウン
ト手段を有し、前記可変利得アンプの増幅率は前記カウ
ント手段の計数値に従って設定されるようにした超音波
流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12959699A JP4366753B2 (ja) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | 超音波流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12959699A JP4366753B2 (ja) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | 超音波流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000321104A true JP2000321104A (ja) | 2000-11-24 |
| JP4366753B2 JP4366753B2 (ja) | 2009-11-18 |
Family
ID=15013370
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12959699A Expired - Fee Related JP4366753B2 (ja) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | 超音波流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4366753B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003102512A1 (de) * | 2002-05-31 | 2003-12-11 | Systec Controls Mess Und Regeltechnik Gmbh | Ultraschall-laufzeit-mengenmessung zum ermitteln der konzentration von partikeln in einem strömenden fluid |
-
1999
- 1999-05-11 JP JP12959699A patent/JP4366753B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003102512A1 (de) * | 2002-05-31 | 2003-12-11 | Systec Controls Mess Und Regeltechnik Gmbh | Ultraschall-laufzeit-mengenmessung zum ermitteln der konzentration von partikeln in einem strömenden fluid |
| US7270001B2 (en) | 2002-05-31 | 2007-09-18 | Systec Controls Mess Und Regeltechnik Gmbh | Ultrasonic measurement of the running time and quantity for detecting the concentration of particles in a flowing fluid |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4366753B2 (ja) | 2009-11-18 |
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