JP2002071410A

JP2002071410A - 超音波流速測定方法

Info

Publication number: JP2002071410A
Application number: JP2000263503A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Matsushita; 博松下; Tadayuki Minami; 忠幸南; Shigeru Tagawa; 滋田川; Akio Kono; 明夫河野; Eiji Nakamura; 英司中村; Kazuo Eshita; 和雄江下; Tetsuya Yasuda; 哲也保田
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd; Kansai Gas Meter Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd; Kansai Gas Meter Co Ltd
Priority date: 2000-08-31
Filing date: 2000-08-31
Publication date: 2002-03-08

Abstract

(57)【要約】【課題】超音波の伝搬時間を精度良く求めることがで
きる超音波の流速測定方法の提供を課題とする。【解決手段】超音波振動子２から超音波を送信すると
同時に、一定周期Ｔ₀のクロック波Ｌを別途出力する。
クロック波Ｌのうち、受信タイミング特定用波Ｎが出力
された後であって、かつ前記受信波Ｗ1がゼロクロスす
る時点Ａ2において、再び超音波振動子２から超音波を
送信する。受信波Ｗ2のゼロクロス時点Ａ2から、その直
後のクロック波の出力時点（Ｎ＋１）までのずれ時間τ
₁を求め、該ずれ時間τ₁に基づいて、次の受信波の受信
タイミングを特定するための受信タイミング特定用波
（Ｎ−ΔＮ）を算出する。この超音波の送受信を繰り返
し、式［１］により超音波の伝搬時間ｔを求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、超音波を利用し
てガスその他の流体の流速を測定する超音波流速測定方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスその他の流体の流量を求めるに際
し、まず流体の流速を連続的ないし定期的に測定し、こ
れに基いて流量を演算することが行われている。そし
て、このような流体の流速測定方法の一つとして、超音
波を利用した方法が知られている。

【０００３】かかる超音波流速測定方法の原理を、図８
にて説明すると次のとおりである。図８において、
（１）は内部をガス等の流体が流れる超音波流速測定管
である。この超音波流速測定管（１）内には、流れ方向
の上流側及び下流側に、所定距離を隔てて超音波振動子
（２）（３）が配置されている。この超音波振動子
（２）（３）は、駆動パルス発生回路（４）からの駆動
パルスにより駆動されて振動し、超音波を発生送信する
一方、送信されてきた超音波を受信するもので、その超
音波振動子（３）（２）が振動したときの受信波が受信
増幅回路（５）から出力されるものとなされている。

【０００４】そして、上流側の超音波振動子（２）から
流れに対して順方向に送信された超音波が下流側の超音
波振動子（３）で受波されるまでの伝搬時間と、下流側
の超音波振動子（３）から流れに対して逆方向に送信さ
れた超音波が上流側の超音波振動子（２）で受信される
までの伝搬時間との差は、流速に関係することから、こ
の伝搬時間差を求めることにより流体の流速を測定する
ものとなされている。

【０００５】なお、図８において、（６）は各超音波振
動子（２）（３）と駆動パルス発生回路（４）及び受信
増幅回路（５）の接続を切替える切替回路であり、まず
駆動パルス発生回路（４）と上流側の超音波振動子
（２）、下流側の超音波振動子（３）と受信増幅回路
（５）を接続して、上流側から下流側への伝搬時間を測
定したのち、該切替回路（６）の作動により駆動パルス
発生回路（４）と下流側の超音波振動子（３）、上流側
の超音波振動子（２）と受信増幅回路（５）とが接続さ
れるように切替えて、下流側から上流側への伝搬時間を
測定するものとなされている。

【０００６】ところで、超音波の伝搬時間のばらつきに
よる誤差を軽減するために、超音波の送受信を複数回行
って複数個の伝搬時間を測定し、それら複数個の超音波
の伝搬時間の平均値を求める場合が多い。そして、従
来、この超音波の送受信を複数回行う方法として、シン
グアラウンド法が知られている。

【０００７】このシングアラウンド法は、図９に示すよ
うに、超音波が受信側の超音波振動子（３）（２）に受
信されると同時に（ここでは、受信波（Ｗ）が最初にゼ
ロクロスする時を受信時としている）、パルス発生回路
（４）から駆動パルス（Ｋ）を別個独立に発生し、該駆
動パルス（Ｋ）を送信側の超音波振動子（２）（３）に
印可して超音波を送信することを連続して複数回繰り返
す（ここでは３回とする）。そして、最初に送信側の超
音波振動子（２）（３）から超音波が送信された時刻
（Ａ’）から、最後に受信側の超音波振動（３）（２）
に超音波が受信される時刻（Ｂ３’）までの伝搬時間和
Ｔを求め、その伝搬時間和Ｔを超音波の送信回数で除算
することにより超音波の伝搬時間ｔを求める。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、受信側
の超音波振動子（３）（２）に超音波が受信されると同
時に、送信側の超音波振動子（２）（３）から超音波を
送信するものとすると、そのときの送信側および受信側
の超音波振動子（２）（３）の振動が、その前に超音波
を送受信したときの超音波振動子（２）（３）の残存振
動と重畳し、超音波の受信を検知しにくかったため、超
音波の伝搬時間ｔを精度良く求めることができないとい
う問題があった。

【０００９】この発明は、上述の問題に鑑みてなされた
ものであって、シングアラウンド法に改良を加えたもの
で、超音波の伝搬時間を精度良く求めることができる超
音波の流速測定方法の提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するために、超音波流速測定管を流れる計測流体の
上流側と下流側にそれぞれ超音波振動子が配置され、前
記各超音波振動子から相互に超音波を送信するととも
に、送信された超音波を相互に受信し、それら超音波の
伝搬時間の差に基づいて流速を測定する超音波流速測定
方法において、送信側の超音波振動子から超音波を送信
すると同時に、一定周期Ｔ₀のクロック波を別途出力
し、送信された超音波を受信側の超音波振動子で受信し
たあと、前記クロック波のうち、受信側の超音波振動子
から出力される受信波の受信タイミングを特定するため
の受信タイミング特定用波Ｎが出力された後であって、
かつ前記受信波がゼロクロスする時点において、再び送
信側の超音波振動子から超音波を送信するとともに、前
記受信波がゼロクロスする時点から、その直後にクロッ
ク波が出力される時点までのずれ時間τ_nを求め、該ず
れ時間τ_nに基づいて、次に受信側の超音波振動子から
出力される受信波の受信タイミングを特定するための受
信タイミング特定用波（Ｎ−ΔＮ）を算出し、該受信タ
イミング特定用波（Ｎ−ΔＮ）が出力された後であっ
て、かつ次の前記受信波がゼロクロスする時点におい
て、再び送信側の超音波振動子から超音波を送信し、こ
のような超音波の送受信を連続して所定回数ｎだけ行
い、上式［１］により超音波の伝搬時間ｔを求めること
を特徴とする。

【００１１】これによれば、クロック波の受信タイミン
グ特定用波Ｎを適当に選択することによって、送信され
た超音波が受信側の超音波振動子に受信され始めた時刻
と、再び送信側の超音波振動子から超音波が送信される
時刻との間に一定の遅延時間が生じるので、送信側およ
び受信側の超音波振動子の新たな振動がその前の超音波
振動子の残存振動と重畳することが防止され、受信波の
受信を正確に検知することができる。

【００１２】また、受信波がゼロクロスする時点におい
て、次に受信側の超音波振動子から出力される受信波の
受信タイミングを特定するための受信タイミング特定用
波（Ｎ−ΔＮ）を算出するので、各受信波とも同じゼロ
クロス時点を受信タイミングとすることができる。

【００１３】しかして、超音波の送信回数ｎ、クロック
波の最初の受信タイミング特定用波Ｎ、最後の受信波の
ゼロクロス時点からその直後のクロック波の出力時まで
のずれ時間τｎをそれぞれ上式［１］に代入することに
よって、超音波の伝搬時間を精度良く求めることがで
き、ひいては高精度な流速測定が可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、この発明を実施するため
の超音波流速測定装置を示すものである。図１におい
て、（１）は超音波流速測定管、（２）（３）は流れ方
向の上流側及び下流側に所定距離を隔てて配置された超
音波振動子、（４）は駆動パルスを発生する駆動パルス
発生回路、（５）は超音波振動子（２）（３）で超音波
を受信したときに受信波（Ｗ_n）を出力する受信増幅回
路、（６）は超音波振動子（２）（３）と駆動パルス発
生回路（４）及び受信増幅回路（５）の接続を切り替え
る切替回路であり、これらは図８に示したものと同じ
で、後述のＣＰＵ（７）により統括的に制御されるもの
となされている。

【００１５】また、（８）は、一定周期Ｔ₀のクロック
波（Ｌ）を連続的に出力するクロック回路、（９）は立
上がり緩やかで立ち下がり急峻な三角波（Ｐ）を出力す
る回路であり、これらも後述のＣＰＵ（７）により統括
的に制御されるものとなされている。

【００１６】前記ＣＰＵ（７）は、主に上述の各部を統
括的に制御する制御部（７ａ）と、超音波の流速を求め
るために様々な演算を行う演算部（７ｂ）とを備え、図
示略のプログラムによりその動作がコントロールされて
いる。

【００１７】前記制御部（７ａ）は、切替回路（６）を
制御することによって、駆動パルス発生回路（４）と上
流側の超音波振動子（２）、下流側の超音波振動子
（３）と受信増幅回路（５）をそれぞれ接続して、超音
波を所定回数（この実施形態では３回とする）だけ送信
したあと、再び切替回路（６）を制御することによっ
て、駆動パルス発生回路（４）と下流側の超音波振動子
（３）、上流側の超音波振動子（２）と受信増幅回路
（５）がそれぞれ接続されるように切替える。

【００１８】また、制御部（７ａ）は、駆動パルス発生
回路（４）を制御することによって、図２に示すよう
に、送信時点Ａ1、Ａ2、Ａ3において、駆動パルス発生
回路（４）から駆動パルス（Ｋ₁）（Ｋ₂）（Ｋ₃）を発
生させる。送信時点Ａ1は、１回目の超音波の送信時点
である。また、送信時点Ａ2、Ａ3は、受信波（Ｗ1）
（Ｗ2）の受信タイミングを特定するための後述の受信
タイミング特定用波Ｎ、（Ｎ−ΔＮ）が出力された後で
あって、かつ受信波（Ｗ1）（Ｗ2）がゼロクロスする時
刻である。なお、受信波（Ｗ1）（Ｗ2）（Ｗ3）は、そ
れぞれ駆動パルス（Ｋ1）（Ｋ2）（Ｋ3）に対応する。

【００１９】また、制御部（７ａ）は、クロック回路
（８）を制御することによって、図２に示すように、１
回目の超音波の送信時点Ａ1において、クロック回路
（８）から一定周期Ｔ₀のクロック波（Ｌ）を出力せし
める。このクロック波（Ｌ）は、後述の演算部（７ｂ）
の演算において、超音波の伝搬時間ｔを測定するのに用
いられるほか、その一部が受信波（Ｗ1）（Ｗ2）（Ｗ
3）の受信タイミングを特定するための後述の受信測定
タイミング用波Ｎ、（Ｎ−ΔＮ）として用いられる。

【００２０】さらに、制御部（７ａ）は、三角波発生回
路（９）を制御することによって、図３に示すように、
送信時点Ａ2、Ａ3、Ａ4において、三角波発生回路
（９）から三角波（Ｐ）を出力せしめる。この三角波
（Ｐ）は、図４に示すように、立上がりが緩やかで立ち
下がりが急峻な形状となされ、最高電圧値Ｖ0および周
期Ｔ０の比例直線部を有するものである。

【００２１】一方、演算部（７ｂ）は、前記三角波発生
回路（９）から出力される三角波（Ｐ）を利用して、前
記受信波（Ｗ_n）がゼロクロスする時点（Ａ_n）から、そ
の直後にクロック波（Ｌ）の出力される時点までのずれ
時間τ_nを求める。

【００２２】例えば、１回目の超音波送信におけるずれ
時間τ1について説明すると、図４に示すように、前記
受信波（Ｗ₁）のゼロクロスする時点Ａ2の直後のクロッ
ク波（Ｎ＋１）が出力される時点において、前記三角波
（Ｐ）の電圧値Ｖを測定し、その電圧値Ｖと前記三角波
（Ｐ）の最高電圧値Ｖ₀との比例関係からずれ時間τ1を
求める。具体的には、下式［２］によりずれ時間τ1を
求めることができ、２回目および３回目の超音波送信に
おけるずれ時間τ2、τ3についても同様である。 τ1＝Ｔ₀×Ｖ／Ｖ₀・・・［２］また、演算部（７ａ）は、上述の演算により算出された
ずれ時間τ_nを下式［３］に代入することにより減算波
数ΔＮを求め、クロック回路（８）から出力されるクロ
ック波（Ｌ）のうち、次の受信波（Ｗ_n）の受信タイミ
ングを特定するための受信タイミング特定用波（Ｎ−Δ
Ｎ）を特定する。 ΔＮ＝［τ_n／Ｔ₀］の整数部＋１・・・［３］ｎ：超音波の送信回数 τ_n：ずれ時間Ｔ₀：クロック波の周期このように、クロック波（Ｌ）の２回目以降の受信タイ
ミング特定用波をＮではなく（Ｎ−ΔＮ）とするのは、
受信タイミング特定用波が出力されたあとに受信波（Ｗ
_n）のゼロクロス時点がくることを確実にするためであ
る。なお、受信タイミング特定用波（Ｎ−ΔＮ）は、前
回の受信波（Ｗ_n）のゼロクロス時点（ただし、ゼロク
ロス時点直後のクロック波は除く）から数えたものであ
る。

【００２３】例えば、図５に示すように、超音波の受信
時刻（横軸、Ｔ₀／目盛）と送信回数（縦軸、回／目
盛）との関係を示す図において、超音波の各受信時刻が
横軸の１目盛内に収まっている場合、１回目〜３回目の
いずれも［τ_n／Ｔ₀］＜１なので、上式［３］によりΔ
Ｎ＝１となり、受信波（Ｗ₁）（Ｗ₂）（Ｗ₃）の受信タ
イミングを特定するための受信タイミング特定用波は
（Ｎ−１）となる。

【００２４】さらに、演算部（７ｂ）は、最後の超音波
送信におけるずれ時間τ_nを求めたあと、下式［１］に
より超音波の伝搬時間ｔを求める。ｔ＝｛ｎ×（Ｎ＋１）×_T0−τ_n｝／ｎ・・・［１］ｎ：超音波の送信回数Ｎ：最初の受信タイミング特定用波が出力されるまでの
クロック波の波数 τ_n：最後の超音波送信におけるずれ時間（この実施形
態ではｎ＝３）上式［１］におけるｎ×（Ｎ＋１）は、最初に送信側の
超音波振動子（２）（３）から超音波が送信されてから
出力されたクロック波の波数であるから、この波数にク
ロック波（Ｌ）の周期Ｔ₀を乗算したｎ×（Ｎ＋１）×
Ｔ₀は、最初に送信側の超音波振動子（２）（３）から
超音波が送信されてからｎ×（Ｎ＋１）のクロック波
（Ｌ）が出力されるまで時間をあらわす。そして、この
時間ｎ×（Ｎ＋１）×Ｔ₀は、ｎ回の超音波送信の中で
ずれ時間τｎが含まれているので、そのずれ時間τ_nを
減算した｛ｎ×（Ｎ＋１）×Ｔ₀−τ_n｝は、最初に送信
側の超音波振動子（２）（３）から超音波が送信されて
から最後の超音波が受信されるまでの時間をあらわす。
従って、その時間｛ｎ×（Ｎ＋１）×Ｔ₀−τ_n｝をｎで
除算したものは、送信された各超音波の伝搬時間の平均
値となる。

【００２５】次に、この発明にかかる超音波流速測定方
法を図６に示すフローチャートを用いて説明する。な
お、以下の説明および図面では「ステップ」を「Ｓ」と
略記する。

【００２６】まず、Ｓ１にて、ＣＰＵ（７）により切替
回路（６）を制御することによって、駆動パルス発生回
路（４）と上流側の超音波振動子（２）、下流側の超音
波振動子（３）と受信増幅回路（５）を接続したあと、
同じくＣＰＵ（７）により駆動パルス発生回路（４）を
制御することによって、駆動パルス発生回路（４）から
駆動パルス（Ｋ1）を発生せしめ、超音波振動子（２）
から１回目の超音波を送信し、Ｓ２に進む。また、１回
目の超音波の送信と同時に、ＣＰＵ（７）によりクロッ
ク回路（８）を制御することによって、クロック回路
（８）から一定周期Ｔ₀のクロック波（Ｌ）を連続して
出力する。

【００２７】Ｓ２では、送信された超音波が下流側の超
音波振動子（３）に受信され、受信増幅回路（５）から
受信波（Ｗ1）が出力されるので、続いてＳ３にて、Ｃ
ＰＵ（７）によって、クロック波（Ｌ）の受信タイミン
グ特定用波Ｎが出力された後であって、受信波がゼロク
ロスする時点Ａ２を受信波（Ｗ1）の受信タイミングと
して特定し、Ｓ４に進む。

【００２８】Ｓ４では、超音波の送信回数が所定回数
（３回）であるか否かを判定し、超音波の送信回数が所
定回数（３回）でない場合は（Ｓ４でＮＯ）、Ｓ５に進
む。

【００２９】Ｓ５では、ＣＰＵ（７）により駆動パルス
発生回路（４）を制御することによって、Ｓ３で受信タ
イミングとして特定した受信波（Ｗ1）のゼロクロス時
点Ａ2において、駆動パルス発生回路（４）から駆動パ
ルス(Ｋ2)を発生せしめ、超音波振動子（２）から２回
目の超音波を送信し、Ｓ６に進む。

【００３０】Ｓ６では、ＣＰＵ（７）により三角波発生
回路（９）を制御することによって、Ｓ３で受信タイミ
ングとして特定した受信波（Ｗ1）のゼロクロス時点Ａ2
において、三角波発生回路（９）から三角波（Ｐ）を出
力し、前記受信波（Ｗ1）のゼロクロス時点Ａ1直後のク
ロック波（Ｎ＋１）の出力時点における前記三角波
（Ｐ）の電圧値Ｖを測定し、該電圧値Ｖを上式［２］に
代入することによりずれ時間τ1を算出し、Ｓ７に進
む。

【００３１】Ｓ７では、Ｓ６の処理で算出されたずれ時
間τ1を上式［３］に代入することにより減算波数ΔＮ
を求め、さらに２個目の受信波（Ｗ2）の受信タイミン
グを特定するための受信タイミング特定用波（Ｎ−Δ
Ｎ）を算出し、超音波の送信回数が所定回数（３回）に
なるまでこれらの操作を繰り返す。

【００３２】一方、上述のＳ４の処理において、超音波
の送信回数が所定回数（３回）である場合は（Ｓ４でＹ
ＥＳ）、Ｓ８に進み、ＣＰＵ（７）により三角波発生回
路（９）を制御することによって、Ｓ３で受信タイミン
グとして特定した受信波（Ｗ3）のゼロクロス時点Ａ4に
おいて、三角波発生回路（９）から三角波（Ｐ）を出力
したあと、前記受信波（Ｗ3）のゼロクロス時点Ａ4直後
のクロック波（Ｎ＋１）の出力時点における前記三角波
（Ｐ）の電圧値Ｖを測定し、該電圧値Ｖを上式［２］に
代入することによりずれ時間τ3を算出し、Ｓ９に進
む。

【００３３】Ｓ９では、Ｓ８の処理で算出したずれ時間
τ3を上式［１］に代入することにより、超音波の伝搬
時間ｔ1を求める。

【００３４】こうして順方向の超音波の伝搬時間ｔ1を
求めたあとは、ＣＰＵ（７）により切替回路（６）を制
御することによって、駆動パルス発生回路（４）と上流
側の超音波振動子（２）、下流側の超音波振動子（３）
と受信増幅回路（５）を接続し、上述のＳ１〜Ｓ９の処
理により、逆方向の超音波の伝搬時間ｔ2を求める。こ
れら順方向の超音波の伝搬時間ｔ1と逆方向の超音波の
伝搬時間ｔ2とは、流速に応じて変化する伝搬時間差
（ｔ2−ｔ1）が生じているので、この伝搬時間差（ｔ2
−ｔ1）に基づいて流速を求め、さらに必要に応じて流
速を求める。

【００３５】このように、クロック波（Ｌ）の受信タイ
ミング特定用波Ｎを適当に選択することによって、送信
された超音波が受信側の超音波振動子（３）（２）に受
信され始めた時刻と、再び送信側の超音波振動子（２）
（３）から超音波が送信される時刻との間に一定の遅延
時間が生じるので、送信側および受信側の超音波振動子
（２）（３）の新たな振動がその前の超音波振動子の残
存振動と重畳することが防止され、受信波の受信を正確
に検知することができる。

【００３６】また、受信波（Ｗ_n）がゼロクロスする時
点（Ａ_n）において、次に受信側の超音波振動子から出
力される受信波（Ｗ_n）の受信タイミングを特定するた
めの受信タイミング特定用波（Ｎ−ΔＮ）を算出するの
で、各受信波（Ｗ_n）とも同じゼロクロス時点を受信タ
イミングとすることができる。

【００３７】しかして、超音波の送信回数ｎ、クロック
波の最初の受信タイミング特定用波Ｎ、最後の受信波の
ゼロクロス時点からその直後のクロック波の出力時まで
のずれ時間τｎをそれぞれ上式［１］に代入することに
よって、超音波の伝搬時間を精度良く求めることがで
き、ひいては高精度な流速測定が可能となる。

【００３８】なお、この実施形態では、三角波（Ｐ）を
利用してずれ時間τ_nを測定するものとしたが、その他
の方法によりずれ時間τ_nを測定するものとしてもよ
い。

【００３９】また、上式［３］に示すように、ΔＮ＝
［τ_n／Ｔ０］の整数部＋１としたが、［ΔＮ＝［τ_n／
Ｔ₀］の整数部＋ｍ（ｍ：ｍ＞１の整数）］やその他の
設定式であってもよい。要は、受信タイミング特定用波
（Ｎ−ΔＮ）が出力されたあとに受信波（Ｗ_n）の同じ
ゼロクロス時点がくることを確実にするものであればよ
い。

【００４０】例えば、図７に示すように、超音波の受信
時刻（横軸、Ｔ₀／目盛）と送信回数（縦軸、回／目
盛）との関係を示す図において、超音波の受信時刻が各
回数ごとに１目盛ずつ短くなっている場合を考える。こ
の場合は、 ΔＮ＝［τ_n／Ｔ０］の整数部＋２・・・［３’］として、第１回については、［ｎ×τ_n／Ｔ₀］＜１なの
で、上式［３’］によりΔＮ＝２となり、２回目の受信
タイミング特定用波は（Ｎ−２）となる。さらに、第２
回については、１＜［ｎ×τ_n／Ｔ₀］＜２なので、上式
［３’］によりΔＮ＝３となり、３回目のクロック波の
受信タイミング特定用波は（Ｎ−３）となる。

【００４１】

【発明の効果】この発明によれば、クロック波の受信タ
イミング特定用波Ｎを適当に選択することによって、送
信された超音波が受信側の超音波振動子に受信され始め
た時刻と、再び送信側の超音波振動子から超音波が送信
される時刻との間に一定の遅延時間が生じるので、送信
側および受信側の超音波振動子の新たな振動がその前の
超音波振動子の残存振動と重畳することが防止され、受
信波の受信を正確に検知することができる。

【００４２】また、受信波がゼロクロスする時点におい
て、次に受信側の超音波振動子から出力される受信波の
受信タイミングを特定するための受信タイミング特定用
波（Ｎ−ΔＮ）を算出するので、各受信波とも同じゼロ
クロス時点を受信タイミングとすることができる。

【００４３】しかして、超音波の送信回数ｎ、クロック
波の最初の受信タイミング特定用波Ｎ、最後の受信波の
ゼロクロス時点からその直後のクロック波の出力時まで
のずれ時間τｎをそれぞれ上式［１］に代入することに
よって、超音波の伝搬時間を精度良く求めることがで
き、ひいては高精度な流速測定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を実施するための超音波流速測定装置
の一例を示す図である。

【図２】駆動パルスと受信波の相対関係を示す図であ
る。

【図３】受信波のゼロクロス時点と受信タイミング特定
用波の出力時点との関係を示す図である。

【図４】図３に示す三角波の拡大図である。

【図５】超音波の受信時刻と送信回数の関係を示す図で
ある。

【図６】この発明の一連の流れを示すフローチャート図
である。

【図７】この発明の他の実施形態に係る、超音波の受信
時刻と送信回数の関係を示す図である。

【図８】従来の超音波流速測定装置を示す図である。

【図９】従来の超音波流速測定装置における駆動パル
ス、受信波およびクロック波の相対関係を示す図であ
る。

【符号の説明】

１・・・超音波流速測定管２、３・・・超音波振動子４・・・駆動パルス発生回路５・・・受信増幅回路６・・・切替回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者南忠幸大阪市中央区平野町四丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者田川滋大阪市中央区平野町四丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者河野明夫京都市下京区中堂寺鍵田町10 関西ガスメータ株式会社内 (72)発明者中村英司京都市下京区中堂寺鍵田町10 関西ガスメータ株式会社内 (72)発明者江下和雄京都市下京区中堂寺鍵田町10 関西ガスメータ株式会社内 (72)発明者保田哲也京都市下京区中堂寺鍵田町10 関西ガスメータ株式会社内Ｆターム(参考） 2F035 DA16 DA22 DA23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超音波流速測定管を流れる計測流体の上
流側と下流側にそれぞれ超音波振動子が配置され、前記
各超音波振動子から相互に超音波を送信するとともに、
送信された超音波を相互に受信し、それら超音波の伝搬
時間の差に基づいて流速を測定する超音波流速測定方法
において、送信側の超音波振動子から超音波を送信すると同時に、
一定周期Ｔ₀のクロック波を別途出力し、送信された超
音波を受信側の超音波振動子で受信したあと、前記クロ
ック波のうち、受信側の超音波振動子から出力される受
信波の受信タイミングを特定するための受信タイミング
特定用波Ｎが出力された後であって、かつ前記受信波が
ゼロクロスする時点において、再び送信側の超音波振動
子から超音波を送信するとともに、前記受信波がゼロクロスする時点から、その直後にクロ
ック波が出力される時点までのずれ時間τ_nを求め、該
ずれ時間τ_nに基づいて、次に受信側の超音波振動子か
ら出力される受信波の受信タイミングを特定するための
受信タイミング特定用波（Ｎ−ΔＮ）を算出し、該受信タイミング特定用波（Ｎ−ΔＮ）が出力された後
であって、かつ次の前記受信波がゼロクロスする時点に
おいて、再び送信側の超音波振動子から超音波を送信
し、このような超音波の送受信を連続して所定回数ｎだ
け行い、下式［１］により超音波の伝搬時間ｔを求める
ことを特徴とする超音波流速測定方法。ｔ＝｛ｎ×（Ｎ＋１）×Ｔ₀−τ_n｝／ｎ・・・［１］ｔ：超音波の伝搬時間ｎ：超音波の送信回数Ｎ：最初の受信タイミング特定用波が出力されるまでの
クロック波の波数Ｔ₀：クロック波の周期 τ_n：ｎ個目の受信波のゼロクロス時点からその直後の
クロック波の出力時点までのずれ時間