JP2000329596A - 流量計測装置 - Google Patents
流量計測装置Info
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Abstract
と。 【解決手段】 流体中に超音波を送受信する送受信器5
と、超音波の受信後に再度送信する繰り返し手段14
と、流れの上流側から下流側への送信もしくは下流側か
ら上流側への送信の繰り返し中の積算時間を計測する計
時手段18と、超音波伝搬時間に基づいて流量を算出す
る流量演算手段9と、受信器の信号レベルに応じて繰り
返し手段14の回数を変更する回数設定手段16とを備
えている。これによって、受信電圧に応じて繰り返し回
数を変えるので流量精度を維持することができる。
Description
流量を計測する流量計測装置に関するものである。
10−318811号公報で開示されている。すなわち
図6に示すように、流速検出手段1で接続した受信手段
2より流量計測時の伝搬時間差検出手段3によって信号
伝搬時間を計測し、伝搬時間記憶手段4の記憶値と比較
判定し、記憶値より受信手段での計測が長い場合には異
媒体が混入したことを検知し警告表示をするものであっ
た。
来の流量計測装置では、異媒体が混入したことは検出で
きるものの混入した状態で正確に流量を計測することが
できず、ガスの成分が変化する状態で流量精度を保つこ
とが課題となっていた。
するために、流体中に超音波を送受信する送受信器と、
超音波の受信後に再度送信する繰り返し手段と、流れの
上流から下流への送信もしくは下流から上流への送信の
繰り返し中の積算時間を計測する計時手段と、超音波伝
搬時間に基づいて流量を算出する流量演算手段と、受信
器の信号レベルに応じて繰り返し手段の回数を変更する
回数設定手段とを備え、超音波の受信感度に応じて繰り
返し回数を変化させ流量を高精度で計測するものであ
る。
する送受信器と、超音波の受信後に再度送信する繰り返
し手段と、流れの上流から下流への送信もしくは下流か
ら上流への送信の繰り返し中の積算時間を計測する計時
手段と、超音波伝搬時間に基づいて流量を算出する流量
演算手段と、受信器の信号レベルに応じて繰り返し手段
の回数を変更する回数設定手段とを備えたものである。
幅度を可変する自動利得手段と、自動利得手段の値によ
って繰り返し回数を変更するものである。
器と、超音波の受信後に遅延手段を介して再度送信する
繰り返し手段と、繰り返し手段の回数を変更する回数設
定手段と、流れの上流から下流への送信もしくは下流か
ら上流への送信の繰り返し中の積算時間を計測する計時
手段と、超音波伝搬時間に基づいて流量を算出する流量
演算手段と、伝搬時間により回数設定手段を変更するも
のである。
器と、超音波の受信後に遅延手段を介して再度送信する
繰り返し手段と、流れの上流から下流への送信もしくは
下流から上流への送信の繰り返し中の積算時間を計測す
る計時手段と、超音波伝搬時間に基づいて流量を算出す
る流量演算手段とを備え、伝搬時間により遅延時間を変
更するものである。
明する。
波を送受信する送受信器5と6が流路7の上流と下流に
それぞれ設けられ、流れの上流から下流への送信もしく
は下流から上流への送信の伝搬時間を計測する計測回路
8があり、この計測回路8の結果として超音波伝搬時間
が得られ、流量演算手段9によって流量が算出される。
計測回路8内には送受信器5と6の送信と受信を切り換
える切換手段10と、受信信号を増幅する増幅手段11
と、この増幅手段11の信号を基準電圧と比較する比較
手段12と、この比較手段12の信号により再度送信手
段13から送信させる繰り返し手段14がある。受信信
号の大きさは受信検知手段15でも検出され、その大き
さによって繰り返し手段14の繰り返し回数を設定する
回数設定手段16を変更することができる。スタート手
段17によってスタートしてから、所定の繰り返し回数
が終了したときまでの時間は計時手段18で計測され、
流量演算手段9で流量が算出される。
7の信号により計時手段18のタイマをリセットすると
共に、計測回路8の送信手段13から超音波駆動信号が
送出され切換手段10を介して超音波が送受信器5から
6へ、すなわち流れに沿って送信され、流路7内を伝搬
した超音波は流れの速度分だけ速くなって送受信器6に
到達する。送受信器6での信号は増幅手段11で増幅さ
れ、さらに比較手段12へ送られ超音波の受信を検出す
る。超音波が受信されたことが検知されると繰り返し手
段14で再度送信手段に信号が送出され、再度送受信器
5から6へ超音波が送信される。
繰り返し回数の送信が行われると、送信を停止すると共
に計時手段18でその時の時間を計測する。超音波の伝
搬時間は非常に小さく、さらに流れによる超音波伝搬時
間の差もさらに小さくなって1回あたりナノ秒程度の時
間差を正確に計測する必要がある。繰り返し回数を多く
すれば積分されるので時間精度が向上するばかりでな
く、ノイズを含んだ信号であっても何度も計測されるた
めバラツキが平均化されるのでS/Nが向上する。受信
信号が第2図ケースAに示すように比較的大きいときに
はS/Nは大きくとれるので、繰り返し回数は比較的少
なくても精度は十分得られるので、回数設定手段16で
繰り返し回数を小さく設定し計測時間を小さくして消費
電力を低減させる。また図2のケースBのように受信信
号が小さくS/Nが悪い場合には、繰り返し回数を大き
く設定して平均化による精度向上によってS/Nの低下
を補うようにする。
音波の送信時間の繰り返しの時間を計時手段17で計測
し、順方向伝搬時間として保存する。次に切換手段14
を切り換えて送受信器6から5へ流れに逆らって超音波
を送信し、前述と同様に送受信器6から5までの送信時
間を逆方向伝搬時間として保存し、この逆方向伝搬時間
と順方向伝搬時間の時間差と、流路7の断面積と流れの
状態によってあらかじめ算出されている流量係数から流
量演算手段9で流量を算出する。
なるように伝搬時間の逆数差を基に流量を算出してお
り、この演算はマイクロコンピュータが使用される。受
信信号のレベルは、送受信器5と6の製造バラツキや経
年変化、あるいは流体の性質によって変化するが、いず
れの場合にも受信信号のレベルを検出することによって
対応することができる。
ので増幅手段11の大きさを比較手段12で比較し受信
信号のレベルに応じて自動利得手段19で増幅手段11
増幅度を変化させ増幅後の信号レベルを所定の大きさに
コントロールしようとするものである。すなわち増幅後
の信号が小さい場合には比較手段12で検出して自動利
得手段19で増幅度を大きくするように設定し、逆に増
幅後の信号が小さい場合には増幅度を小さく設定する。
レベルの大きさを知ることができる。信号のS/N比は
受信信号レベルで決定されることが多いので、この増幅
度によって繰り返しの回数設定手段16の設定値を変化
させることにより流量精度を一定に保つことができる。
増幅度が小さいときには受信信号レベルは大きいので繰
り返し回数を小さくしても精度を多盛ることができ、増
幅度が大きいときにはS/N比が小さいので繰り返し回
数を大きくして平均化により精度を高く保つ。なお自動
利得手段19はマイクロコンピュータでソフト的に構成
するか、あるいは増幅手段と一体にしてIC化すること
ができる。
ので、計時手段18の値によって回数設定手段16を変
更するものである。計時手段の18値は超音波の伝搬時
間を示しており、その値は流体の音速すなわち流体の種
類や温度によって変化する。音波が流体中に長く滞在す
るほど流体の流速による伝搬時間の変化の影響を大きく
受けるので流速を検出する精度が高くなる。
検出精度が高くなるので繰り返し回数を小さく設定して
も良い。逆に音速が大きくて1回当たりの伝搬時間が小
さい場合には検出精度が低下するので繰り返し回数を大
きくする必要がある。結局繰り返しを行った総計測時間
を一定に保てば精度も一定に保つことができる。
ので繰り返しの途中に遅延手段20を設け、受信を検出
してから一定時間遅延した後に次の送信を行うもので、
前回送信した超音波信号が送受信器5と6の間で反射
し、次回に送信する信号と重なることを防止するもので
ある。この遅延時間の設定は1回反射ばかりでなく5回
反射の信号まで考慮して設定する必要があるので、遅延
時間を伝搬時間によって変化させることにより反射の影
響を小さくすることができる。
定し、そのときの最適な遅延時間を算出して遅延手段2
0で設定する。計時手段18の値は超音波の伝搬時間に
遅延時間を含んだ値になるので、実際の伝搬時間を算出
するためには計時手段18の値から遅延時間を差し引い
て算出する。なお遅延手段20としては発振器とカウン
タで構成されるタイマやマイクロコンピュータを使用す
ることができる。
流量計測装置によれば次の効果が得られる。
器と、超音波の受信後に再度送信する繰り返し手段と、
流れの上流から下流への送信もしくは下流から上流への
送信の繰り返し中の積算時間を計測する計時手段と、超
音波伝搬時間に基づいて流量を算出する流量演算手段
と、受信器の信号レベルに応じて繰り返し手段の回数を
変更する回数設定手段とを備えたので、受信信号に応じ
て適切な繰り返し回数を設定できるので、送受信器の感
度変化が発生しても高い流量精度を維持しつつ、不要な
計測を防止して消費電力を低減でき、電池で長時間動作
できる。
幅度を可変する自動利得手段と、自動利得手段の値によ
って繰り返し回数を変更するので、簡単な構成で適切な
繰り返し回数を設定できる。
器と、超音波の受信後に遅延手段を介して再度送信する
繰り返し手段と、繰り返し手段の回数を変更する回数設
定手段と、流れの上流から下流への送信もしくは下流か
ら上流への送信の繰り返し中の積算時間を計測する計時
手段と、超音波伝搬時間に基づいて流量を算出する流量
演算手段と、伝搬時間により回数設定手段を変更するの
で、ガス質が変わった場合にも、検出精度に見合った繰
り返し回数を設定でき高い流量精度を保つことができ
る。
器と、超音波の受信後に遅延手段を介して再度送信する
繰り返し手段と、流れの上流から下流への送信もしくは
下流から上流への送信の繰り返し中の積算時間を計測す
る計時手段と、超音波伝搬時間に基づいて流量を算出す
る流量演算手段とを備え、伝搬時間により遅延時間を変
更するので、流体の性質が変化しても常に最適な遅延時
間を設定でき超音波信号の反射による検出精度の低下を
防止できる。
Claims (4)
- 【請求項1】流体中に超音波を送受信する送受信器と、
超音波の受信後に再度送信する繰り返し手段と、流れの
上流側から下流側への送信もしくは下流側から上流側へ
の送信の繰り返し中の積算時間を計測する計時手段と、
超音波伝搬時間に基づいて流量を算出する流量演算手段
と、前記受信器の信号レベルに応じて繰り返し手段の回
数を変更する回数設定手段とを備えた流量計測装置。 - 【請求項2】受信器の受信レベルに応じて信号増幅度を
可変する自動利得手段と、前記自動利得手段の値によっ
て繰り返し手段の繰り返し回数を変更する請求項1記載
の流量計測装置。 - 【請求項3】流体中に超音波を送受信する送受信器と、
超音波の受信後に遅延手段を介し再度送信する繰り返し
手段と、前記繰り返し手段の繰り返し回数を変更する回
数設定手段と、流れの上流側から下流側への送信もしく
は下流側から上流側への送信の繰り返し中の積算時間を
計測する計時手段と、超音波伝搬時間に基づいて流量を
算出する流量演算手段とを備え、前記超音波伝搬時間に
より前記回数設定手段を変更する流量計測装置。 - 【請求項4】流体中に超音波を送受信する送受信器と、
超音波の受信後に遅延手段を介し再度送信する繰り返し
手段と、流れの上流側から下流側への送信もしくは下流
側から上流側への送信の繰り返し中の積算時間を計測す
る計時手段と、超音波伝搬時間に基づいて流量を算出す
る流量演算手段とを備え、前記超音波伝搬時間により遅
延時間を変更する流量計測装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13971299A JP4362890B2 (ja) | 1999-05-20 | 1999-05-20 | 流量計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP13971299A JP4362890B2 (ja) | 1999-05-20 | 1999-05-20 | 流量計測装置 |
Publications (2)
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JP4362890B2 JP4362890B2 (ja) | 2009-11-11 |
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ID=15251673
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP13971299A Expired - Fee Related JP4362890B2 (ja) | 1999-05-20 | 1999-05-20 | 流量計測装置 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1325880C (zh) * | 2002-08-05 | 2007-07-11 | 松下电器产业株式会社 | 流量计量装置 |
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CN110617860A (zh) * | 2018-06-19 | 2019-12-27 | 台湾优化水务股份有限公司 | 自动调节流量计采样频率的控制方法 |
-
1999
- 1999-05-20 JP JP13971299A patent/JP4362890B2/ja not_active Expired - Fee Related
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