JP2002365107A - 超音波流量計 - Google Patents
超音波流量計Info
- Publication number
- JP2002365107A JP2002365107A JP2001172945A JP2001172945A JP2002365107A JP 2002365107 A JP2002365107 A JP 2002365107A JP 2001172945 A JP2001172945 A JP 2001172945A JP 2001172945 A JP2001172945 A JP 2001172945A JP 2002365107 A JP2002365107 A JP 2002365107A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic
- received signal
- unit
- upstream
- propagation
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 超音波流量計における受信信号のS/Nの悪
化によるふらつきを抑制し、妨害物質の通過による悪影
響を抑制する。 【解決手段】 超音波送受信器1Aまたは1Bからの受
信信号を、比較部22において一定の基準電位と比較し
2値化してパルス列を得、各パルス信号の立ち上がり,
立ち下がりから各伝搬測定時間を時間計測部24A,2
4B,24Cで求めることにより、測定値の安定化,耐
外乱の強化等を図る。
化によるふらつきを抑制し、妨害物質の通過による悪影
響を抑制する。 【解決手段】 超音波送受信器1Aまたは1Bからの受
信信号を、比較部22において一定の基準電位と比較し
2値化してパルス列を得、各パルス信号の立ち上がり,
立ち下がりから各伝搬測定時間を時間計測部24A,2
4B,24Cで求めることにより、測定値の安定化,耐
外乱の強化等を図る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、超音波を用いて
流体の流速・流量を測定する超音波流量計、特に測定結
果が安定で気泡混入等の外乱に対して強くした超音波流
量計に関する。
流体の流速・流量を測定する超音波流量計、特に測定結
果が安定で気泡混入等の外乱に対して強くした超音波流
量計に関する。
【0002】
【従来の技術】図8にこの種の従来例を示す。同図にお
いて、1A,1Bは超音波送受信器、2は送受信部2
1,比較部22,時間計測部24および演算部25等か
らなる変換器、3は流体、4は配管である。なお、23
は比較のための基準電位を示す。この例では、流体3が
流れる配管4の外側に、一対の超音波送受信器1A,1
Bのうちの、送受信器1Aが上流側となるように取り付
けられている。一方の超音波送受信器1A(1B)から
送信された超音波は、流体3に対して所定の入射角
(θ)で入射し、配管の反対側で反射して、他方の超音
波送受信器1B(1A)で受信される。これら超音波送
受信器1A,1Bには、超音波の送受信を行ない受信信
号から流体の流速・流量を求める変換器2が接続されて
いる。
いて、1A,1Bは超音波送受信器、2は送受信部2
1,比較部22,時間計測部24および演算部25等か
らなる変換器、3は流体、4は配管である。なお、23
は比較のための基準電位を示す。この例では、流体3が
流れる配管4の外側に、一対の超音波送受信器1A,1
Bのうちの、送受信器1Aが上流側となるように取り付
けられている。一方の超音波送受信器1A(1B)から
送信された超音波は、流体3に対して所定の入射角
(θ)で入射し、配管の反対側で反射して、他方の超音
波送受信器1B(1A)で受信される。これら超音波送
受信器1A,1Bには、超音波の送受信を行ない受信信
号から流体の流速・流量を求める変換器2が接続されて
いる。
【0003】このような構成において、超音波流量計で
は一対の超音波送受信器1A,1Bによる超音波の送受
信を切り換えることにより、流体3の流れの上流側から
下流側への超音波の伝搬時間tu(1Aで送信し、1B
で受信した場合)と、下流側から上流側への超音波の伝
搬時間td(1Bで送信し、1Aで受信した場合)を測
定する。流体に流れがある場合は、これらの伝搬時間t
u,td間に時間差が生じるので、この時間差より流体
の流速・流量を求めると言うのがその原理である。以下
に、その関係式を示す。
は一対の超音波送受信器1A,1Bによる超音波の送受
信を切り換えることにより、流体3の流れの上流側から
下流側への超音波の伝搬時間tu(1Aで送信し、1B
で受信した場合)と、下流側から上流側への超音波の伝
搬時間td(1Bで送信し、1Aで受信した場合)を測
定する。流体に流れがある場合は、これらの伝搬時間t
u,td間に時間差が生じるので、この時間差より流体
の流速・流量を求めると言うのがその原理である。以下
に、その関係式を示す。
【0004】 tu=2D/cosθ/(C+Vsinθ) …(1) td=2D/cosθ/(C−Vsinθ) …(2) (1),(2)式よりC≫Vの近似を用いると、 td−tu=4D×tanθ×V/C2 …(3) となり、これを変形すると、 V=(td−tu)×C2 /(4D×tanθ) …(4) となる。したがって、流量Qは、次式となる。 Q=(π/4)×D2 ×V×K …(5) なお、上記各記号の意味は次の通りである。 D:配管4の内径 C:流体3の音速 V:測定流速
Q:流量 K:流速分布係数
Q:流量 K:流速分布係数
【0005】図9に図8の変換器の動作を示す。受信さ
れた超音波信号は図8の送受信部21において増幅さ
れ、受信信号6として比較部22に送られる。比較部2
2では受信信号6を基準電位23とコンパレートして2
値化し、比較部出力7として示すようなパルス列を生成
する。この出力7は時間計測部24に送られ、伝搬測定
時間8として示されるような最初のパルスの立ち上がり
までの時間が計測され、超音波の伝搬時間として利用す
る。演算部25はこの伝搬測定時間8から上記(4),
(5)式のような演算を行ない、流速または流量を求め
る。
れた超音波信号は図8の送受信部21において増幅さ
れ、受信信号6として比較部22に送られる。比較部2
2では受信信号6を基準電位23とコンパレートして2
値化し、比較部出力7として示すようなパルス列を生成
する。この出力7は時間計測部24に送られ、伝搬測定
時間8として示されるような最初のパルスの立ち上がり
までの時間が計測され、超音波の伝搬時間として利用す
る。演算部25はこの伝搬測定時間8から上記(4),
(5)式のような演算を行ない、流速または流量を求め
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような超音波流量計では、配管4や流体3が超音波を通
しにくい材質・物質であったり、配管4内部に錆があっ
たりすると、図9に示す受信信号6の感度が低下し、信
号のS/Nが悪化することがある。また、外来ノイズに
より信号のS/Nが悪化することもある。このような場
合、通常は送受信部21の増幅率を上げることにより、
伝搬測定時間8を求めることはできるが、信号のS/N
が悪化しているので伝搬測定時間8のふらつきが大きく
なり、演算結果の流速,流量のふらつきも大きくなると
いう問題が生じる。
ような超音波流量計では、配管4や流体3が超音波を通
しにくい材質・物質であったり、配管4内部に錆があっ
たりすると、図9に示す受信信号6の感度が低下し、信
号のS/Nが悪化することがある。また、外来ノイズに
より信号のS/Nが悪化することもある。このような場
合、通常は送受信部21の増幅率を上げることにより、
伝搬測定時間8を求めることはできるが、信号のS/N
が悪化しているので伝搬測定時間8のふらつきが大きく
なり、演算結果の流速,流量のふらつきも大きくなると
いう問題が生じる。
【0007】上記の問題を解決するため、従来は超音波
の送信電圧を上げて受信信号6の感度を増大させたり、
送信回数を増やして平均化する等の対策を講じている。
しかし、送信電圧を上げるには高耐圧の電子部品を用い
なければならず、回路が複雑化し、消費電力も増大する
ことから現実的とは言えない。一方、送信回数を増やす
方法も消費電力が増大し、電源回路が複雑化する。ま
た、配管口径が大きい場合には超音波の伝搬時間が長く
なり、1回の送受信に時間が掛かるので送受信回数が制
限を受け増やせない等の問題が生じている。
の送信電圧を上げて受信信号6の感度を増大させたり、
送信回数を増やして平均化する等の対策を講じている。
しかし、送信電圧を上げるには高耐圧の電子部品を用い
なければならず、回路が複雑化し、消費電力も増大する
ことから現実的とは言えない。一方、送信回数を増やす
方法も消費電力が増大し、電源回路が複雑化する。ま
た、配管口径が大きい場合には超音波の伝搬時間が長く
なり、1回の送受信に時間が掛かるので送受信回数が制
限を受け増やせない等の問題が生じている。
【0008】ところで、流量計には気泡や固形物のよう
な、超音波の伝搬を妨害する物質が混じることがある。
このような場合、妨害物質が通過するとき一時的に受信
信号6の感度が低下するという現象が起きる。図10に
かかる場合の従来の動作例を示す。同図に点線で示す信
号が通常の受信信号6、実線で示す振幅の小さな信号が
妨害物質を通過した場合の受信信号6である。このよう
に受信信号の振幅が小さくなると、信号波形の一部が基
準電位を下回り、伝搬測定時間8にΔtの誤差を生じる
ことがある。このΔtの誤差は、一般に演算結果の流速
や流量に無視できない大きな誤差を発生させる。
な、超音波の伝搬を妨害する物質が混じることがある。
このような場合、妨害物質が通過するとき一時的に受信
信号6の感度が低下するという現象が起きる。図10に
かかる場合の従来の動作例を示す。同図に点線で示す信
号が通常の受信信号6、実線で示す振幅の小さな信号が
妨害物質を通過した場合の受信信号6である。このよう
に受信信号の振幅が小さくなると、信号波形の一部が基
準電位を下回り、伝搬測定時間8にΔtの誤差を生じる
ことがある。このΔtの誤差は、一般に演算結果の流速
や流量に無視できない大きな誤差を発生させる。
【0009】上記の誤差を抑えるため、従来は例えば、
演算部25で異常なΔtの誤差の発生を検知したら、そ
の場合の伝搬測定時間8を使用しないようにすることで
悪影響を排除している。しかし、この方法ではΔtの誤
差が発生したときの送受信は全く無効になってしまい、
測定の連続性が損なわれるという問題が生じる。その結
果、応答が悪化したり、演算結果の流速や流量の誤差が
増加したりすることになる。したがって、この発明の課
題は、受信信号のS/Nが悪い場合のふらつきを抑制す
ること、妨害物質を通過したときの悪影響を抑制するこ
とにある。
演算部25で異常なΔtの誤差の発生を検知したら、そ
の場合の伝搬測定時間8を使用しないようにすることで
悪影響を排除している。しかし、この方法ではΔtの誤
差が発生したときの送受信は全く無効になってしまい、
測定の連続性が損なわれるという問題が生じる。その結
果、応答が悪化したり、演算結果の流速や流量の誤差が
増加したりすることになる。したがって、この発明の課
題は、受信信号のS/Nが悪い場合のふらつきを抑制す
ること、妨害物質を通過したときの悪影響を抑制するこ
とにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、請求項1の発明では、流体の流れに対し上流側
と下流側にそれぞれ配置される一対の超音波送受信器
と、この各超音波送受信器を励起して上流側から下流側
および下流側から上流側に交互に切り換えて超音波を送
信し、流体中を伝搬して来る超音波を受信する送受信部
と、その受信信号を所定の基準電位と比較して2値化す
る比較部と、この比較部からの出力にもとづき超音波の
上流側から下流側および下流側から上流側への各伝搬時
間を計測する時間計測部と、これらの伝搬時間から流体
の流速または流量を演算する演算部とからなる変換器と
を備えた超音波流量計において、前記比較部において受
信信号を一定の基準電位と比較して2値化することによ
り得られるパルス列の複数のエッジを利用して、前記各
伝搬時間を検出ことを特徴とする。上記請求項1の発明
においては、前記受信信号が外乱により一時的に変化し
前記パルス列の複数のエッジの一部が欠けたときは、前
記演算部でこのことを検出して伝搬時間を補正すること
ができる(請求項2の発明)。また、上記請求項1また
は2の発明においては、前記受信信号を零電位と比較し
て2値化する他の比較部を設け、この他の比較部と前記
比較部の各出力を論理処理し、他の比較部において受信
信号を零電位と比較して2値化することにより得られる
パルス列の複数のエッジを利用して、前記各伝搬時間を
検出することができる(請求項3の発明)。
るため、請求項1の発明では、流体の流れに対し上流側
と下流側にそれぞれ配置される一対の超音波送受信器
と、この各超音波送受信器を励起して上流側から下流側
および下流側から上流側に交互に切り換えて超音波を送
信し、流体中を伝搬して来る超音波を受信する送受信部
と、その受信信号を所定の基準電位と比較して2値化す
る比較部と、この比較部からの出力にもとづき超音波の
上流側から下流側および下流側から上流側への各伝搬時
間を計測する時間計測部と、これらの伝搬時間から流体
の流速または流量を演算する演算部とからなる変換器と
を備えた超音波流量計において、前記比較部において受
信信号を一定の基準電位と比較して2値化することによ
り得られるパルス列の複数のエッジを利用して、前記各
伝搬時間を検出ことを特徴とする。上記請求項1の発明
においては、前記受信信号が外乱により一時的に変化し
前記パルス列の複数のエッジの一部が欠けたときは、前
記演算部でこのことを検出して伝搬時間を補正すること
ができる(請求項2の発明)。また、上記請求項1また
は2の発明においては、前記受信信号を零電位と比較し
て2値化する他の比較部を設け、この他の比較部と前記
比較部の各出力を論理処理し、他の比較部において受信
信号を零電位と比較して2値化することにより得られる
パルス列の複数のエッジを利用して、前記各伝搬時間を
検出することができる(請求項3の発明)。
【0011】
【発明の実施の形態】図1はこの発明の実施の形態を示
すブロック図である。すなわち、図8との相違点は、大
きくは時間計測部を24A,24Bおよび24Cの3つ
とした点である。ここでは3つとしたが、一般的には複
数とすれば良く、こうすることで従来のものよりも優れ
た効果を発揮することが可能となる。なお、D型フリッ
プフロップ26A,26B,26C,26Dおよびアン
ドゲート27が時間計測部24A,24B,24Cの入
力信号を作るために追加されている。
すブロック図である。すなわち、図8との相違点は、大
きくは時間計測部を24A,24Bおよび24Cの3つ
とした点である。ここでは3つとしたが、一般的には複
数とすれば良く、こうすることで従来のものよりも優れ
た効果を発揮することが可能となる。なお、D型フリッ
プフロップ26A,26B,26C,26Dおよびアン
ドゲート27が時間計測部24A,24B,24Cの入
力信号を作るために追加されている。
【0012】図2に、図1における通常動作を示す。図
2では、比較部出力7を得るまでは従来例と同じで、時
間計測部24Aにて計測される伝搬測定時間8も従来例
と同じく、比較部出力7のパルス列の最初の立ち上がり
までである。D型フリップフロップ26A,26B,2
6C,26Dには、演算部25から予めそのCLR端子
に信号が送られてクリアされており、各出力Qはローレ
ベル(L)になっている。26AはD入力端子がハイレ
ベル(H)に固定されており、反転(−)CL端子に入
力されるパルス列の最初の立ち下がりで出力Qはローレ
ベルからハイレベルに変化する。26Bの出力Qは、2
6Aの出力Qがハイになったあと、CL端子に入力され
るパルス列の最初の立ち上りでローからハイに変化す
る。これにより、比較部出力7のパルス列の2番目のパ
ルスの立ち上りまでが時間計測部24Bで伝搬測定時間
8として計測される。
2では、比較部出力7を得るまでは従来例と同じで、時
間計測部24Aにて計測される伝搬測定時間8も従来例
と同じく、比較部出力7のパルス列の最初の立ち上がり
までである。D型フリップフロップ26A,26B,2
6C,26Dには、演算部25から予めそのCLR端子
に信号が送られてクリアされており、各出力Qはローレ
ベル(L)になっている。26AはD入力端子がハイレ
ベル(H)に固定されており、反転(−)CL端子に入
力されるパルス列の最初の立ち下がりで出力Qはローレ
ベルからハイレベルに変化する。26Bの出力Qは、2
6Aの出力Qがハイになったあと、CL端子に入力され
るパルス列の最初の立ち上りでローからハイに変化す
る。これにより、比較部出力7のパルス列の2番目のパ
ルスの立ち上りまでが時間計測部24Bで伝搬測定時間
8として計測される。
【0013】さらに、アンドゲート27の出力は、比較
部出力7の2番目のパルス以降となるので、26C,2
6Dは26A,26Bと同様に動作し、比較部出力7の
パルス列の3番目のパルスの立ち上りまでが時間計測部
24Cで伝搬測定時間8として計測される。演算部25
にはこれら3つの伝搬測定時間8が送られるので、これ
らにより演算される流量や流速を平均化して用いれば、
1つの伝搬測定時間8しか得られない従来例に比べて、
安定した流量,流速を得ることができる。
部出力7の2番目のパルス以降となるので、26C,2
6Dは26A,26Bと同様に動作し、比較部出力7の
パルス列の3番目のパルスの立ち上りまでが時間計測部
24Cで伝搬測定時間8として計測される。演算部25
にはこれら3つの伝搬測定時間8が送られるので、これ
らにより演算される流量や流速を平均化して用いれば、
1つの伝搬測定時間8しか得られない従来例に比べて、
安定した流量,流速を得ることができる。
【0014】図3は図1の通常時および外乱時の動作説
明図で、同(a)は上述した図2の通常動作をまとめた
ものであり、同(b)は図1の外乱発生時の動作を示
す。ここでは、通常の受信信号6を点線で示し、気泡や
異物等の超音波の伝搬を妨害する物質が通過して振幅が
小さくなった場合の受信信号6を実線で示すが、受信信
号6の振幅が小さなくなった結果、比較部出力7の最初
のパルスを作る波形の部分が基準電位を下回わり、パル
ス列の最初のパルスが欠けてしまっている様子を示す。
このため、通常は時間計測部24Bで計られる伝搬測定
時間8が24Aで、通常は24Cで計られる伝搬測定時
間8が24Bでそれぞれ測定されており、24Cはここ
ではパルスが入らずタイムアウトとなっている。
明図で、同(a)は上述した図2の通常動作をまとめた
ものであり、同(b)は図1の外乱発生時の動作を示
す。ここでは、通常の受信信号6を点線で示し、気泡や
異物等の超音波の伝搬を妨害する物質が通過して振幅が
小さくなった場合の受信信号6を実線で示すが、受信信
号6の振幅が小さなくなった結果、比較部出力7の最初
のパルスを作る波形の部分が基準電位を下回わり、パル
ス列の最初のパルスが欠けてしまっている様子を示す。
このため、通常は時間計測部24Bで計られる伝搬測定
時間8が24Aで、通常は24Cで計られる伝搬測定時
間8が24Bでそれぞれ測定されており、24Cはここ
ではパルスが入らずタイムアウトとなっている。
【0015】このような場合、従来は図10でも説明し
たように、伝搬測定時間8にΔtの大きな誤差を生じる
か、または、演算部25により異常発生と判断してこの
回の測定値を捨てるか等している。この発明では、この
ような場合には、演算部25により図4のフローに示す
ような処理を行なうようにしている。この処理は、端的
には時間計測部24A,24Bで計られた伝搬測定時間
8は、本来は時間計測部24B,24Cで計られる値で
あると判断できるようにして、上記のような外乱時にも
測定値を捨てることなく、測定を継続できるようにする
ものである。
たように、伝搬測定時間8にΔtの大きな誤差を生じる
か、または、演算部25により異常発生と判断してこの
回の測定値を捨てるか等している。この発明では、この
ような場合には、演算部25により図4のフローに示す
ような処理を行なうようにしている。この処理は、端的
には時間計測部24A,24Bで計られた伝搬測定時間
8は、本来は時間計測部24B,24Cで計られる値で
あると判断できるようにして、上記のような外乱時にも
測定値を捨てることなく、測定を継続できるようにする
ものである。
【0016】以下、図4について説明する。同図におい
て、T1,T2,T3はそれぞれ時間計測部24A,2
4B,24Cで計られた伝搬測定時間8を示し、T1
b,T2b,T3bはそれぞれ時間計測部24A,24
B,24Cで計られた伝搬測定時間8の前回値を示す。
また、Feは外乱によるパルスのずれの発生を示すフラ
グで、F1,F2,F3はそれぞれT1,T2,T3が
ずれにより間違った値であることを示すフラグである。
このフローでは、上述のような外乱が入った場合、T
1,T2がずれてT2bやT3bとほぼ同じ値をとるこ
とを利用して判定する。すなわち、或る判定範囲Teを
定めて、例えばT2がずれてT3bとほぼ同じ値をとっ
たことを、 |T2−T3b|≦Te …(6) なる関係式から判定する(図4参照)。この場合、T
2の値は本来T3であるべきものなので、T3にT2の
値を上書きし、エラーフラグF2を立ててT2が間違っ
ていることを示す。また、エラーフラグFeを立ててエ
ラー(ずれ)の発生を示す(図4参照)。なお、この
ような関係はT1がずれてT3bとほぼ同じ値をとった
とき、または、T1がずれてT2bとほぼ同じ値をとっ
たときも同様である(図4’,’および”,”
参照)。
て、T1,T2,T3はそれぞれ時間計測部24A,2
4B,24Cで計られた伝搬測定時間8を示し、T1
b,T2b,T3bはそれぞれ時間計測部24A,24
B,24Cで計られた伝搬測定時間8の前回値を示す。
また、Feは外乱によるパルスのずれの発生を示すフラ
グで、F1,F2,F3はそれぞれT1,T2,T3が
ずれにより間違った値であることを示すフラグである。
このフローでは、上述のような外乱が入った場合、T
1,T2がずれてT2bやT3bとほぼ同じ値をとるこ
とを利用して判定する。すなわち、或る判定範囲Teを
定めて、例えばT2がずれてT3bとほぼ同じ値をとっ
たことを、 |T2−T3b|≦Te …(6) なる関係式から判定する(図4参照)。この場合、T
2の値は本来T3であるべきものなので、T3にT2の
値を上書きし、エラーフラグF2を立ててT2が間違っ
ていることを示す。また、エラーフラグFeを立ててエ
ラー(ずれ)の発生を示す(図4参照)。なお、この
ような関係はT1がずれてT3bとほぼ同じ値をとった
とき、または、T1がずれてT2bとほぼ同じ値をとっ
たときも同様である(図4’,’および”,”
参照)。
【0017】また、図4におけるNは、何回連続してエ
ラーが発生したかを示す。まれに、流体の音速の変化に
より超音波の伝搬時間が変化し、その結果、(6)式を
満たしてしまうことがある。外乱の場合(6)式が成立
するのは一時的だが、流体の音速の変化の場合は連続的
に(6)式を満たす場合がある。これを防ぐため、エラ
ーの連続発生回数のリミット値NLを定めて、 N≧NL …(7) を満たす場合は流体の音速の変化によるものと判定し、
通常時と同じ処理を行なう(図4,’,”参
照)。フローの最後では、エラーが発生した場合にはN
を1増やし(図4参照)、発生しなかった場合はT1
b,T2b,T3bをT1,T2,T3に更新し、Nを
零に戻す(図4参照)。以上のような処理を行なうこ
とにより、図3(b)で説明したような外乱発生時で
も、測定値を捨てることなくリカバリー(補正)するこ
とができ、従来に比べて外乱に強い流量計を実現するこ
とができる。
ラーが発生したかを示す。まれに、流体の音速の変化に
より超音波の伝搬時間が変化し、その結果、(6)式を
満たしてしまうことがある。外乱の場合(6)式が成立
するのは一時的だが、流体の音速の変化の場合は連続的
に(6)式を満たす場合がある。これを防ぐため、エラ
ーの連続発生回数のリミット値NLを定めて、 N≧NL …(7) を満たす場合は流体の音速の変化によるものと判定し、
通常時と同じ処理を行なう(図4,’,”参
照)。フローの最後では、エラーが発生した場合にはN
を1増やし(図4参照)、発生しなかった場合はT1
b,T2b,T3bをT1,T2,T3に更新し、Nを
零に戻す(図4参照)。以上のような処理を行なうこ
とにより、図3(b)で説明したような外乱発生時で
も、測定値を捨てることなくリカバリー(補正)するこ
とができ、従来に比べて外乱に強い流量計を実現するこ
とができる。
【0018】図5にこの発明の第2の実施の形態を示
す。これは図1に示すものに対し、受信波形を零電位と
比較する比較部22Bを付加した点が特徴である。この
比較部22Bの出力は、比較部22Aの出力をワンショ
ット回路28を介したものとともにアンドゲート29で
論理積(AND)がとられ、図1と同じ時間計測部に与
えられる。図6に図5における通常時の動作を示す。比
較部22Aの出力は、上述の比較部22の出力と同じで
ある。ワンショット回路28はリトリガブルで、比較部
22Aの出力パルスの立ち上がりでトリガされ、幅tw
のパルスを出力する。比較部22Bは受信信号6を零電
位と比較して2値化し、パルス列を出力する。なお、こ
の例では比較部22Bは反転出力となっている。また、
受信信号6のない時間帯ではその出力は不定となる。ア
ンドゲート29でワンショット回路28の出力と比較部
22Bの出力とのアンドをとることにより、比較部22
Bの不定の部分が消えて、受信信号6の基準電位を越え
た最初の波形の立ち下がりのゼロクロス点を先頭とする
パルス列が、時間計測部24A,24B,24Cに送ら
れる。その後の動作は図1の場合と同様であり、同様の
効果が得られることになる。
す。これは図1に示すものに対し、受信波形を零電位と
比較する比較部22Bを付加した点が特徴である。この
比較部22Bの出力は、比較部22Aの出力をワンショ
ット回路28を介したものとともにアンドゲート29で
論理積(AND)がとられ、図1と同じ時間計測部に与
えられる。図6に図5における通常時の動作を示す。比
較部22Aの出力は、上述の比較部22の出力と同じで
ある。ワンショット回路28はリトリガブルで、比較部
22Aの出力パルスの立ち上がりでトリガされ、幅tw
のパルスを出力する。比較部22Bは受信信号6を零電
位と比較して2値化し、パルス列を出力する。なお、こ
の例では比較部22Bは反転出力となっている。また、
受信信号6のない時間帯ではその出力は不定となる。ア
ンドゲート29でワンショット回路28の出力と比較部
22Bの出力とのアンドをとることにより、比較部22
Bの不定の部分が消えて、受信信号6の基準電位を越え
た最初の波形の立ち下がりのゼロクロス点を先頭とする
パルス列が、時間計測部24A,24B,24Cに送ら
れる。その後の動作は図1の場合と同様であり、同様の
効果が得られることになる。
【0019】図7に、外乱時の動作の図1と図5の違い
を示す。受信信号6の実線が通常時、点線が気泡や異物
等の外乱時の波形を示す。図1の回路では図7(a)の
ように、外乱により受信信号6の振幅が変化した場合、
伝搬測定時間8が点線と実線で示すような変動を起こ
す。これにより、測定結果の安定性が悪化する。これに
対し、図5ではゼロクロス点で2値化するため、振幅が
変化しても図7(b)のように伝搬測定時間8には変動
を生じない。このため、外乱時での測定安定性をさらに
高めることができる。また、上述の図4のフローにおい
ても、外乱時のT1,T2,T3の値が安定しているた
め、Teの値を小さくして判定精度を高めることが可能
となる。
を示す。受信信号6の実線が通常時、点線が気泡や異物
等の外乱時の波形を示す。図1の回路では図7(a)の
ように、外乱により受信信号6の振幅が変化した場合、
伝搬測定時間8が点線と実線で示すような変動を起こ
す。これにより、測定結果の安定性が悪化する。これに
対し、図5ではゼロクロス点で2値化するため、振幅が
変化しても図7(b)のように伝搬測定時間8には変動
を生じない。このため、外乱時での測定安定性をさらに
高めることができる。また、上述の図4のフローにおい
ても、外乱時のT1,T2,T3の値が安定しているた
め、Teの値を小さくして判定精度を高めることが可能
となる。
【0020】
【発明の効果】この発明によれば、超音波の受信信号か
ら得られるパルス列の複数のエッジを使用して流速・流
量を演算し平均化することにより、測定の安定化を図る
ことができる。また、流体に気泡や異物が混入するとい
った外乱により複数のエッジの一部が欠けてもリカバリ
ーでき、外乱に強い流量計を得ることができる。さら
に、受信信号を零電位でコンパレートしてパルス列を得
ることにより、外乱時の伝搬測定時間の変動が抑制さ
れ、より安定な計測が可能となる。また、外乱により複
数のエッジの一部が欠けた場合のリカバリーもより正確
にでき、より外乱に強くすることができる。
ら得られるパルス列の複数のエッジを使用して流速・流
量を演算し平均化することにより、測定の安定化を図る
ことができる。また、流体に気泡や異物が混入するとい
った外乱により複数のエッジの一部が欠けてもリカバリ
ーでき、外乱に強い流量計を得ることができる。さら
に、受信信号を零電位でコンパレートしてパルス列を得
ることにより、外乱時の伝搬測定時間の変動が抑制さ
れ、より安定な計測が可能となる。また、外乱により複
数のエッジの一部が欠けた場合のリカバリーもより正確
にでき、より外乱に強くすることができる。
【図1】この発明の第1の実施の形態を示すブロック図
である。
である。
【図2】図1の通常時の動作説明図である。
【図3】図1における通常時および外乱混入時の動作説
明図である。
明図である。
【図4】図1における演算部の動作フロー図である。
【図5】この発明の第2の実施の形態を示すブロック図
である。
である。
【図6】図5における通常時の動作説明図である。
【図7】図5における外乱混入時の動作説明図である。
【図8】従来例を示すブロック図である。
【図9】図8における通常時の動作説明図である。
【図10】図8における外乱混入時の動作説明図であ
る。
る。
1A,1B…超音波送受信器、2…変換器、21…送受
信部、22,22A,22B…比較部、23…基準電
位、24,24A,24B,24C…時間計測部、25
…演算部、26A 26B 26C 26D…D−フリ
ップフロップ、27,29…アンドゲート、28…ワン
ショット回路。
信部、22,22A,22B…比較部、23…基準電
位、24,24A,24B,24C…時間計測部、25
…演算部、26A 26B 26C 26D…D−フリ
ップフロップ、27,29…アンドゲート、28…ワン
ショット回路。
Claims (3)
- 【請求項1】 流体の流れに対し上流側と下流側にそれ
ぞれ配置される一対の超音波送受信器と、 この各超音波送受信器を励起して上流側から下流側およ
び下流側から上流側に交互に切り換えて超音波を送信
し、流体中を伝搬して来る超音波を受信する送受信部
と、その受信信号を所定の基準電位と比較して2値化す
る比較部と、この比較部からの出力にもとづき超音波の
上流側から下流側および下流側から上流側への各伝搬時
間を計測する時間計測部と、これらの伝搬時間から流体
の流速または流量を演算する演算部とからなる変換器と
を備えた超音波流量計において、 前記比較部において受信信号を一定の基準電位と比較し
て2値化することにより得られるパルス列の複数のエッ
ジを利用して、前記各伝搬時間を検出することを特徴と
する超音波流量計。 - 【請求項2】 前記受信信号が外乱により一時的に変化
し前記パルス列の複数のエッジの一部が欠けたときは、
前記演算部でこのことを検出して伝搬時間を補正するこ
とを特徴とする請求項1に記載の超音波流量計。 - 【請求項3】 前記受信信号を零電位と比較して2値化
する他の比較部を設け、この他の比較部と前記比較部の
各出力を論理処理し、他の比較部において受信信号を零
電位と比較して2値化することにより得られるパルス列
の複数のエッジを利用して、前記各伝搬時間を検出する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の超音波流量
計。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001172945A JP2002365107A (ja) | 2001-06-07 | 2001-06-07 | 超音波流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001172945A JP2002365107A (ja) | 2001-06-07 | 2001-06-07 | 超音波流量計 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002365107A true JP2002365107A (ja) | 2002-12-18 |
Family
ID=19014490
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001172945A Pending JP2002365107A (ja) | 2001-06-07 | 2001-06-07 | 超音波流量計 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002365107A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005241581A (ja) * | 2004-02-27 | 2005-09-08 | Tokimec Inc | 超音波流速計 |
JP2006194634A (ja) * | 2005-01-11 | 2006-07-27 | Fuji Electric Systems Co Ltd | ドップラ式超音波流量計、及びドップラ式超音波流量計における超音波振動子への送信電圧調整方法と配管内の流体の状態監視方法 |
JP2012208057A (ja) * | 2011-03-30 | 2012-10-25 | Azbil Corp | 診断方法および超音波測定装置 |
-
2001
- 2001-06-07 JP JP2001172945A patent/JP2002365107A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005241581A (ja) * | 2004-02-27 | 2005-09-08 | Tokimec Inc | 超音波流速計 |
JP4516329B2 (ja) * | 2004-02-27 | 2010-08-04 | 東京計器株式会社 | 超音波流速計 |
JP2006194634A (ja) * | 2005-01-11 | 2006-07-27 | Fuji Electric Systems Co Ltd | ドップラ式超音波流量計、及びドップラ式超音波流量計における超音波振動子への送信電圧調整方法と配管内の流体の状態監視方法 |
JP2012208057A (ja) * | 2011-03-30 | 2012-10-25 | Azbil Corp | 診断方法および超音波測定装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8151653B2 (en) | Coriolis flowmeter | |
JP2008134267A (ja) | 超音波流量測定方法 | |
JP2007187506A (ja) | 超音波流量計 | |
JP2006078362A (ja) | 同一軸型ドップラー超音波流速計 | |
US4603589A (en) | Ultrasonic flowmeter | |
EP4053512A1 (en) | Propagation time measurement device | |
JP2002365107A (ja) | 超音波流量計 | |
JP5141613B2 (ja) | 超音波流量計 | |
JP2017116458A (ja) | 超音波流量計 | |
JP2011038870A (ja) | 超音波流量計およびこれを用いた流速測定方法 | |
JP2005091332A (ja) | 超音波流量計 | |
JP3646875B2 (ja) | 超音波流量計 | |
JPH07260532A (ja) | 超音波流量計 | |
JP6767628B2 (ja) | 流量計測装置 | |
JP4405167B2 (ja) | 超音波式渦流量計 | |
JP3672997B2 (ja) | 相関式流量計および渦流量計 | |
CN100593761C (zh) | 超声计量系统以及用于检测波形中的峰值选择误差的方法 | |
RU2791667C1 (ru) | Способ ультразвукового измерения параметров газовоздушных гомогенных потоков | |
JP2004085421A (ja) | 超音波流量計 | |
JPH0447249B2 (ja) | ||
JP4059733B2 (ja) | 超音波式メータ装置 | |
JP2018128264A (ja) | 超音波流量計および流量計測方法 | |
JP2910815B2 (ja) | 超音波流速計を用いた管内流速の測定方法 | |
KR100559139B1 (ko) | 상호상관을 이용한 초음파 유량계 | |
JPS6242015A (ja) | 超音波流量計の温度補正方法 |