JP2002365110A - 超音波流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 消費電流を減らす。受信波検知部に使う比較
器の数を減らす。コストを下げる。受信波のうちの狙っ
た波を確実に捉える。 【解決手段】 最初の送信を受信側で検知するときは、
２００mVの基準電圧を越える波のゼロクロスポイントを
受信検知点とし、到達時間ｔａを得る。最初の受信と同
時に２回目の送信をし、２回目の受信は５００mVを越え
る波のゼロクロスポイントを受信検知点とし、到達時間
ｔｂを得る。ｔａとｔｂの差が一定以下なら、以降時間
ｔｂから一定の時間αを減じた時間がその回の送信から
経った時以後の最初のゼロクロスポイントを検知点とし
て、送受信を繰り返し、複数回の送受信の到達時間から
流速を演算する。前記の差が一定以上のときは、受信波
増幅器のゲインを変えて測定をやり直す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は流体中の超音波の伝
播時間を、上流から下流（順方向）と下流から上流（逆
方向）の両方について測定して流速を算出し、さらに流
量を求める超音波流量計に関する。

【０００２】

【従来の技術】測定原理の一例として、図１６に示すよ
うに、流体中に距離Ｌを離して流管３の上流と下流に配
置した１組の超音波送受波器の一方の送受波器１から他
方の送受波器２への順方向伝播時間ｔ₁ は、静止流体中
の超音波の音速をＣ、流体の流れの速さをＶとすると、 ｔ₁ ＝Ｌ／（Ｃ＋Ｖ） となる。

【０００３】また、送受波器２から送受波器１への逆方
向伝播時間ｔ₂ は、 ｔ₂ ＝Ｌ／（Ｃ−Ｖ） となる。伝播時間ｔ₁ とｔ₂ とから流速Ｖを、 Ｖ＝（Ｌ／２）｛（１／ｔ₁ ）−（１／ｔ₂ ）｝ として求めていた。

【０００４】上述の測定原理において、超音波が受信側
の送受波器に到達する時期、つまり到達時点を特定する
受信検知の方法として、特定波のゼロクロスポイントを
検知するようにしたものがある。図１７は発信のタイミ
ングを示す発信駆動信号と受信波を示している。実際の
受信波は非常に小さく、先ず増幅される。同図の受信波
は増幅後の波形を示している。

【０００５】ａが到達時点で、徐々に振幅が大きくな
る。その後最大振幅となり徐々に小さくなる。ところが
到達時点ａはノイズに隠れて検知できない。そこで、次
のような方法が行われている。

【０００６】ノイズより十分大きな基準電圧レベルとし
てのしきい値Ｖ_THを決め、このレベルに最初に達した
波、例えば同図の第３波がｂ点でしきい値に達した後ゼ
ロレベルを通るゼロクロスポイントｃを検知して受信検
知とする方法である。

【０００７】しきい値Ｖ_THは常に何番目かのある特定の
波（例えば第３波）のゼロクロスポイントを検知するよ
うに定めてあり、実際の伝播時間ｔは、ａ点からｃ点ま
での時間τを予め求めて記憶しておき、測定した到達時
間ｔ＋τから時間τを減算することにより求めている。

【０００８】送信から受信までの順方向伝播時間や逆方
向伝播時間を求めるのに、単純に測定した到達時間ｔ＋
τから時間τを減ずるのではなく、伝播時間計測の精度
を向上するために、受信すると同時に次の送信を同じ方
向に行うことを複数回（ｎ−１回）繰り返すことによ
り、一方向、例えば順方向の送受信をｎ回連続して繰り
返して、最初（第１回目）の順方向送信から最後（第ｎ
回目）の受信までの時間ｎ（ｔ₁ ＋τ）を測定し、次に
他方向、例えば逆方向への送受信を同様にしてｎ回連続
して繰り返して、最初の逆方向送信から最後の受信まで
の時間ｎ（ｔ₂ ＋τ）を測定し、これらの各方向の複数
回の送受信で得た測定値からｎτを減じ、各方向の伝播
時間ｔ₁ とｔ₂ とを計算して流速更に流量を求める超音
波流量計も公知である。

【０００９】ところが、受信波の大きさは測定する気体
の圧力や、或いは超音波送受波器を構成する振動子の個
々の特性によって異なる。その結果、個々のしきい値Ｖ
_THの調整はもちろん、場合によっては流量計の設置場所
毎に現地でしきい値Ｖ_THや、受信側の送受波器で得た信
号を増幅する増幅器の増幅率の調整が必要となる。

【００１０】そこで、自動的に最適なしきい値Ｖ_THにで
きるいくつかの方法が模索されている。その１つは、ピ
ーク値ホールド回路やオートマチックゲインコントロー
ル回路（ＡＧＣ）を用いて受信波のピーク値が常に一定
の大きさになるよう増幅器のゲイン（前記増幅率）を調
整して、狙った波をしきい値Ｖ_THで捉えるようにするこ
とで、受信波の方をしきい値Ｖ_THに合わせる方法であ
る。もう１つは、直前の受信波のピーク値をホールド
し、そのピーク値の電圧に一定値を掛けた値をしきい値
Ｖ_THとして使う方法である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】これらの方法は、消費
電流の大きいアナログ回路部が大掛かりになってコスト
高になる。また、ある特定電圧を一定時間ホールドして
いる必要があるとか、或いはしきい値Ｖ_THを決めるため
に、測定とは別の超音波の送受信を行う必要があるた
め、低消費電流にすることが難しいなどの問題点があっ
た。

【００１２】特にピーク値等のホールド回路は低消費電
力化の妨げとなる。１対の送受波器間の距離が２００ｍ
ｍ程度の気体流量計では伝播時間ｔが０．５ｍｓ程度で
あるが、繰り返し送受信を行う複数回（ｎ回）が１００
回程度になるとｎｔが５０ｍｓにもなり、この長い時間
の間、一定の電圧をホールドするのに大きな電力を消費
するからである。

【００１３】そこで、本願の発明者は、アナログ回路に
よる消費電流の問題点に対応しようとして、ピーク値ホ
ールド等の回路を無くした超音波流量計を特願平９−１
３８１３６号（特開平１０−３３２４５２号）で提案し
た。この超音波流量計は受信波検知回路に指数関数的な
複数の基準電圧を備え、決められた複数段の基準電圧を
一気に越える波を狙った波と見なすものであるが、多数
の比較回路を必要とするため、コスト高になるという問
題点があった。

【００１４】上記に鑑み、本発明は受信波検知部に必要
とする比較器の数を最少にすることでコスト高を抑え、
かつ低消費電流で確実に狙った波を捉えることができる
超音波流量計を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、送信側としても受信側としても
働く超音波送受波器を少なくとも１対設け、流体の流れ
の中を上流から下流の順方向及び下流から上流の逆方向
に超音波の送受信を行い、その各方向の到達時間より流
速さらに流量を求める超音波流量計で、かつ、各方向毎
に先ず一方の送受波器を送信側として送信し、他方の受
信側送受波器の信号を入力とする受信波検知部が受信波
を検知すると再び送信側送受波器を駆動して送信し、こ
れを複数回繰り返すように構成し、各方向毎に第１回目
の送信から複数回目の受信までの時間、つまり到達時間
の複数倍をまとめて測定し、その結果から到達時間を求
める超音波流量計において、前記受信波検知部は、電圧
が異なる２つの基準電圧が用意されていて、各方向毎に
繰り返す超音波の送受信において、最初の受信は、上記
２つの基準電圧のうち一方の基準電圧に対し最初にその
電圧を越えた波のゼロクロスポイントを受信波検知ポイ
ントとし、次の２回目の受信は、上記２つの基準電圧の
うち他方の基準電圧に対し最初にその電圧を越えた波の
ゼロクロスポイントを受信波検知ポイントとし、最初の
送信から受信までの時間と、次の２回目の送信から受信
までの時間の差が一定以下の時にねらった波を捉えたと
し、その後は、前回の送信から受信検知までの時間から
一定時間を減じた時間がその回の送信から経った時以降
の最初のゼロクロスポイントを受信波検知ポイントと
し、最初の送信、最初の受信時に行う２回目の送信、或
いは２回目の受信時に行う３回目の送信を第１の送信と
みなすようにしたもので、前記受信波検知部は、入力し
た受信側送受波器の信号を最初に増幅するよう構成さ
れ、かつ複数の増幅度が用意されていて、前記最初の送
信から受信までの時間と、２回目の送信から受信までの
時間の差が一定以上の時はねらった波を捉えられなかっ
たとして送受信を中断し、一定時間後増幅度を変え最初
から送受信をやり直すようにした超音波流量計である。

【００１６】〔作用〕１つの発信による増幅後の一群の
受信波は、その先頭から第１波、第２波、第３波、第４
波、第５波、第６波、第７波と次第にそのピークが大き
くなる。このピークの電圧の大きくなる度合いは最初ほ
ど大きくだんだん小さくなる傾向がある。つまり、ピー
クの大きさを比較すると、第１波側なら、第３波／第１
波が最大で第５波／第３波、第７波／第５波と段々小さ
くなる。第２波側なら第４波／第２波が最大で第６波／
第４波、第８波／第６波と小さくなる。

【００１７】なお、第３波／第１波と表現した比率は厳
密には第３波のピーク値と第１波のピーク値との比率で
ある（第３波のピーク／第１波のピーク）を簡略化して
表現したもので、他の比率についても同様に簡略化した
表現で示している。

【００１８】上記各比率は流体の圧力等で全体の振幅が
変化してもほとんど変化しないことが実験等で確認され
ている。特に第３波／第１波および第４波／第２波は他
の比率に比べ十分大きいため区別が容易である。

【００１９】また、受信波を検知すると直ちに次の送信
を行うことを繰り返し、複数回の超音波到達時間をまと
めて測定する方法では、隣合う受信波同士、例えばｍ回
目の受信波とｍ＋１回目の受信波同士では、気体（流
体）の速さがほとんど変化していなくてほぼ同じである
ため、振幅の比率だけでなく絶対的な大きさもほとんど
同じである。

【００２０】また、同様の理由で隣合う送受信の到達時
間は、同じ波を捉えている限りほとんど同じになるはず
である。逆に言えば、隣合う到達時間がほとんど等しい
ときは、同じ波を捉えていると見なすことができる。図
６で説明する。

【００２１】仮に、第３波／第１波が３以上あり、その
他の比率は２以下の場合で２つの基準電圧を２００mVと
５００mVとし、この基準電圧を１つの比較器に切り替え
て入力できるようにし、最初の受信波が２００mVを初め
て越えたとき、そのゼロクロス点を受信点（受信ポイン
ト）として検出し、再び第２回目の受信において今度は
基準電圧を切り替えて５００mVを初めて越えた波のゼロ
クロス点を受信点としたとき、これら２つの到達時間が
ほとんど等しいときは、どちらも同じ波であり、しかも
その波は、初めて２００mVを越え、かつ５００mVも越え
ることから直前の波の２．５倍以上の大きさがあると見
なすことができる。この条件を満たすのは第３波だけで
あるため、その時点でそれが第３波と検知できる。

【００２２】また、２つの到達時間が異なるときは別の
波を捉えたことになり、超音波の送受信の繰り返しを中
断し、増幅器の増幅度を変化させ最初からやり直すこと
により、間違うことなく第３波検知が可能となる。

【００２３】受信波の大きさが変化する要因は気体の圧
力、ガス種、流量等の変化であり、それらが変化しない
限り基本的には大きさの変化はほとんどないといってよ
い。したがって、一旦第３波を捉えることのできる増幅
度が求まれば、その増幅度を使い続けることが可能でや
り直しは少ない。２回の送受信で成功か不成功か判断で
き、やり直しによる電力消費の無駄を最小限に抑えるこ
とができる。

【００２４】前述のように、１回の送受信の到達時間ｔ
１，ｔ２は極めて短い時間である。したがって、連続し
た送受信の到達時間の差はほとんどないと考えてよい。
よって、一旦第３波を捉えたら、その送信から第３波を
捉えた受信までの時間がｔ１であった場合、次の受信波
が到達するのは送信後、およそｔ１たったところであ
る。したがって、その点に最も近いゼロクロスポイント
を受信波検知点として良い。

【００２５】つまり、連続する送受信に対し、前回の送
受の到達時間を用いて次回の受信点を予想すればよい。
以下同じである。一旦ねらった波を捉えた後は、前回の
送受信から受信波検知までの時間から一定時間（超音波
の半周期程度がよい）を減じた時間がその回の送信から
経った時以降の最初のゼロクロスポイントを受信波検知
ポイントとすることにより、第３波を捉えた受信波はゼ
ロレベルとの比較のみで基準レベルとの比較は行うこと
なく第３波を捉え続けることができる。

【００２６】具体的には図１のように、ある送受の到達
時間がｔ１ｍであったとすると、次回の受信は送信（前
回の受信と同時に行われている）からｔ１ｍ−α経過以
降の最初のゼロクロスポイントを受信波検知ポイントと
する。ここでαは超音波の半周期程度の時間である。

【００２７】上記の作用説明では第１波側を正とし、正
側に基準電圧レベルを設置して第３波を捉えるようにし
たが、負側に基準電圧レベルを設置して第４波を捉える
ようにすることもできるし、受信波の極性を逆にして正
側で第４波或いは負側で第３波を捉えるようにしてもよ
い。

【００２８】請求項２の発明は、送信側としても受信側
としても働く超音波送受波器を少なくとも１対設け、流
体の流れの中を上流から下流の順方向及び下流から上流
の逆方向に超音波の送受信を行い、その各方向の到達時
間より流速さらに流量を求める超音波流量計で、かつ、
各方向毎に先ず一方の送受波器を送信側として送信し、
他方の受信側送受波器の信号を入力とする受信波検知部
が受信波を検知すると再び送信側送受波器を駆動して送
信し、これを複数回繰り返すように構成し、各方向毎に
第１回目の送信から複数回目の受信までの時間、つまり
到達時間の複数倍をまとめて測定し、その結果から到達
時間を求める超音波流量計において、前記受信波検知部
は、電圧が異なる２つの基準電圧が用意されていて、各
方向毎に繰り返す超音波の送受信において、最初の受信
は、上記２つの基準電圧のうち一方の基準電圧に対し最
初にその電圧を越えた波のゼロクロスポイントを受信波
検知ポイントとし、次の２回目の受信は、上記２つの基
準電圧のうち他方の基準電圧に対し最初にその電圧を越
えた波のゼロクロスポイントを受信波検知ポイントと
し、最初の送信から受信までの時間と、次の２回目の送
信から受信までの時間の差が一定以下の時にねらった波
を捉えたとし、その後は、前回の送信から受信検知まで
の時間から一定時間を減じた時間がその回の送信から経
った時以降の最初のゼロクロスポイントを受信波検知ポ
イントとし、最初の送信、最初の受信時に行う２回目の
送信、或いは２回目の受信時に行う３回目の送信を第１
の送信とみなすようにしたもので、前記受信波検知部
は、入力した受信側送受波器の信号を最初に増幅するよ
う構成され、かつ複数の増幅度が用意されていて、前記
最初の送信から受信までの時間と、次の送信から受信ま
での時間の差が一定以上の時はねらった波を捉えられな
かったとして増幅度を変え、前記３回目の送信を最初の
送信としてやり直すようにした超音波流量計である。

【００２９】この発明は、請求項１の発明と比較して第
３波を検知するまで測定を中断することがないため、超
音波の到達時間を測定するのに要する測定時間が短くな
り、消費電流を少なくできる。

【００３０】請求項３の発明は、送信側としても受信側
としても働く超音波送受波器を少なくとも１対設け、流
体の流れの中を上流から下流の順方向及び下流から上流
の逆方向に超音波の送受信を行い、その各方向の到達時
間より流速さらに流量を求める超音波流量計で、かつ、
各方向毎に先ず一方の送受波器を送信側として送信し、
他方の受信側送受波器の信号を入力とする受信波検知部
が受信波を検知すると再び送信側送受波器を駆動して送
信し、これを複数回繰り返すように構成し、各方向毎に
第１回目の送信から複数回目の受信までの時間、つまり
到達時間の複数倍をまとめて測定し、その結果から到達
時間を求める超音波流量計において、前記受信波検知部
は、電圧が異なる３つの基準電圧として電圧の低い方よ
り第１〜第３基準電圧が用意されていて、各方向毎に繰
り返す超音波の送受信において、最初の受信は、第１基
準電圧に対し最初にその電圧を越えた波のゼロクロスポ
イントを受信波検知ポイントとし、次の２回目の受信
は、第２基準電圧或いは第３基準電圧に対し最初にその
電圧を越えた波のゼロクロスポイントを受信波検知ポイ
ントとし、その次の３回目の受信は、第２の受信が、第
２基準電圧の時は第３基準電圧、第３基準電圧の時は第
２基準電圧に対し最初にその電圧を越えた波のゼロクロ
スポイントを受信波検知ポイントとし、最初の送信から
受信までの時間と、２回目の送信から受信までの時間の
差が一定以上で、２回目の送信から受信までの時間と３
回目の送信から受信までの時間の差が一定以下の時、前
記３回目の受信はねらった波を捉えたとし、その後は、
前回の送信から受信検知までの時間から一定時間を減じ
た時間がその回の送信から経った時以降の最初のゼロク
ロスポイントを受信波検知ポイントとし、最初の受信時
に行う２回目の送信、２回目の受信時に行う３回目の送
信或いは３回目の受信時に行う４回目の送信を第１の送
信とみなすようにしたもので、前記受信波検知部は、入
力した受信側送受波器の信号を最初に増幅するよう構成
され、かつ複数の増幅度が用意されていて、前記最初の
送信から受信までの時間と、２回目の送信から受信まで
の時間の差が一定以下か、２回目の送信から受信までの
時間と３回目の送信から受信までの時間の差が一定以上
の時は、ねらった波を捉えられなかったとして送受信を
中断し、一定時間後増幅度を変え最初からの送受信をや
り直すようにした超音波流量計である。

【００３１】この発明は、請求項１の発明に、第１波或
いは第２波の存在を確認するための段階を直前に付加し
たもので、更に確実に第３波或いは第４波の検知が可能
となる。

【００３２】３つの基準電圧を１００mV、２００mV、５
００mVとすると、最初の１００mVの受信の到達時間と２
回目の２００mVによる受信の到達時間が異なり、その２
回目の到達時間と５００mVによる３回目の到達時間が等
しいときは、２回目と３回目で受信した波は第３波で、
最初に受信した波は第３波ではない、つまり第１波であ
ると確認できる。

【００３３】請求項１，２の発明のように、受信波を２
つの基準電圧だけと比較する流量計では、圧力が高い場
合等、何らかの理由で第１波が大きくなったとき誤って
第１波を第３波としてしまう可能性があったが、この方
法でその虞れはない。

【００３４】請求項４の発明は、送信側としても受信側
としても働く超音波送受波器を少なくとも１対設け、流
体の流れの中を上流から下流の順方向及び下流から上流
の逆方向に超音波の送受信を行い、その各方向の到達時
間より流速さらに流量を求める超音波流量計で、かつ、
各方向毎に先ず一方の送受波器を送信側として送信し、
他方の受信側送受波器の信号を入力とする受信波検知部
が受信波を検知すると再び送信側送受波器を駆動して送
信し、これを複数回繰り返すように構成し、各方向毎に
第１回目の送信から複数回目の受信までの時間、つまり
到達時間の複数倍をまとめて測定し、その結果から到達
時間を求める超音波流量計において、前記受信波検知部
は、電圧が異なる３つの基準電圧として電圧の低い方よ
り第１〜第３基準電圧が用意されていて、各方向毎に繰
り返す超音波の送受信において、最初の受信は、第１基
準電圧に対し最初にその電圧を越えた波のゼロクロスポ
イントを受信波検知ポイントとし、次の２回目の受信
は、第２基準電圧或いは第３基準電圧に対し最初にその
電圧を越えた波のゼロクロスポイントを受信波検知ポイ
ントとし、その次の３回目の受信は、第２の受信が、第
２基準電圧の時は第３基準電圧、第３基準電圧の時は第
２基準電圧に対し最初にその電圧を越えた波のゼロクロ
スポイントを受信波検知ポイントとし、最初の送信から
受信までの時間と、２回目の送信から受信までの時間の
差が一定以上で、２回目の送信から受信までの時間と３
回目の送信から受信までの時間の差が一定以下の時、前
記３回目の受信はねらった波を捉えたとし、その後は、
前回の送信から受信検知までの時間から一定時間を減じ
た時間がその回の送信から経った時以降の最初のゼロク
ロスポイントを受信波検知ポイントとし、最初の受信時
に行う２回目の送信、２回目の受信時に行う３回目の送
信或いは３回目の受信時に行う４回目の送信を第１の送
信とみなすようにしたもので、前記受信波検知部は、入
力した受信側送受波器の信号を最初に増幅するよう構成
され、かつ複数の増幅度が用意されていて、前記最初の
送信から受信までの時間と、２回目の送信から受信まで
の時間の差が一定以上か、２回目の送信から受信までの
時間と３回目の送信から受信までの時間の差が一定以上
の時は、ねらった波を捉えられなかったとして増幅度を
変え、ねらった波を捉えられなかったとした受信時に行
う送信を最初の送信としてやり直すようにした超音波流
量計である。

【００３５】この発明では、請求項３の発明に比較し
て、第３波を検知するまで測定を中断することがないた
め、超音波の到達時間を測定するのに要する測定時間が
短くなり、消費電流を少なくできる。

【００３６】請求項５の発明は、送信側としても受信側
としても働く超音波送受波器を少なくとも１対設け、流
体の流れの中を上流から下流の順方向及び下流から上流
の逆方向に超音波の送受信を行い、その各方向の到達時
間より流速さらに流量を求める超音波流量計で、かつ、
各方向毎に先ず一方の送受波器を送信側として送信し、
他方の受信側送受波器の信号を入力とする受信波検知部
が受信波を検知すると再び送信側送受波器を駆動して送
信し、これを複数回繰り返すように構成し、各方向毎に
第１回目の送信から複数回目の受信までの時間、つまり
到達時間の複数倍をまとめて測定し、その結果から到達
時間を求める超音波流量計において、前記受信波検知部
は、電圧が異なる３つの基準電圧が用意されていて、各
方向毎に繰り返す超音波の送受信において、最初の受信
は、上記３つの基準電圧のうち最も低い電圧或いは最も
高い電圧の基準電圧に対し最初にその電圧を越えた波の
ゼロクロスポイントを受信波検知ポイントとし、次の受
信は、上記３つの基準電圧のうち最初の受信が最も高い
電圧の基準電圧だった時は最も低い電圧の基準電圧、最
初の受信が最も低い電圧の基準電圧だった時は最も高い
電圧の基準電圧に対し最初にその電圧を越えた波のゼロ
クロスポイントを受信波検知ポイントとし、最初の送信
から受信までの時間と、次の２回目の送信から受信まで
の時間の差が一定以下の時はねらった波を捉えたとし、
その後は、中間の電圧の基準電圧を最初に越える波のゼ
ロクロスポイントを受信波検知ポイントとし、最初の送
信、最初の受信時に行う２回目の送信、或いは２回目の
受信時に行う３回目の送信を第１の送信とみなすように
したもので、前記受信波検知部は、入力した受信側送受
波器の信号を最初に増幅するように構成され、かつ、複
数の増幅度が用意されていて、前記最初の送信から受信
までの時間と、２回目の送信から受信までの時間の差が
一定以上の時は、ねらった波を捉えられなかったとして
送受信を中断し、一定時間後増幅度を変えて最初から送
受信をやり直すように超音波流量計である。

【００３７】請求項６の発明は、送信側としても受信側
としても働く超音波送受波器を少なくとも１対設け、流
体の流れの中を上流から下流の順方向及び下流から上流
の逆方向に超音波の送受信を行い、その各方向の到達時
間より流速さらに流量を求める超音波流量計で、かつ、
各方向毎に先ず一方の送受波器を送信側として送信し、
他方の受信側送受波器の信号を入力とする受信波検知部
が受信波を検知すると再び送信側送受波器を駆動して送
信し、これを複数回繰り返すように構成し、各方向毎に
第１回目の送信から複数回目の受信までの時間、つまり
到達時間の複数倍をまとめて測定し、その結果から到達
時間を求める超音波流量計において、前記受信波検知部
は、電圧が異なる３つの基準電圧が用意されていて、各
方向毎に繰り返す超音波の送受信において、最初の受信
は、上記３つの基準電圧のうち最も低い電圧或いは最も
高い電圧の基準電圧に対し最初にその電圧を越えた波の
ゼロクロスポイントを受信波検知ポイントとし、次の受
信は、上記３つの基準電圧のうち最初の受信が最も高い
電圧の基準電圧だった時は最も低い電圧の基準電圧、最
初の受信が最も低い電圧の基準電圧だった時は最も高い
電圧の基準電圧に対し最初にその電圧を越えた波のゼロ
クロスポイントを受信波検知ポイントとし、最初の送信
から受信までの時間と、次の２回目の送信から受信まで
の時間の差が一定以下の時はねらった波を捉えたとし、
その後は、中間の電圧の基準電圧を最初に越える波のゼ
ロクロスポイントを受信波検知ポイントとし、最初の送
信、最初の受信時に行う２回目の送信、或いは２回目の
受信時に行う３回目の送信を第１の送信とみなすように
したもので、前記受信波検知部は、入力した受信側送受
波器の信号を最初に増幅するように構成され、かつ、複
数の増幅度が用意されていて、前記最初の送信から受信
までの時間と、次の送信から受信までの時間の差が一定
以上の時は、ねらった波を捉えられなかったとして増幅
度を変え、前記３回目の送信を最初の送信としてやり直
すようにした超音波流量計である。

【００３８】請求項７の発明は、送信側としても受信側
としても働く超音波送受波器を少なくとも１対設け、流
体の流れの中を上流から下流の順方向及び下流から上流
の逆方向に超音波の送受信を行い、その各方向の到達時
間より流速さらに流量を求める超音波流量計で、かつ、
各方向毎に先ず一方の送受波器を送信側として送信し、
他方の受信側送受波器の信号を入力とする受信波検知部
が受信波を検知すると再び送信側送受波器を駆動して送
信し、これを複数回繰り返すように構成し、各方向毎に
第１回目の送信から複数回目の受信までの時間、つまり
到達時間の複数倍をまとめて測定し、その結果から到達
時間を求める超音波流量計において、前記受信波検知部
は、電圧が異なる４つの基準電圧として電圧の低い方よ
り第１〜第４基準電圧が用意されていて、各方向毎に繰
り返す超音波の送受信において、最初の受信は、第１基
準電圧に対し最初にその電圧を越えた波のゼロクロスポ
イントを受信波検知ポイントとし、次の２回目の受信
は、第２基準電圧或いは第４基準電圧に対し最初にその
電圧を越えた波のゼロクロスポイントを受信波検知ポイ
ントとし、その次の３回目の受信は、２回目の受信が、
第２基準電圧の時は第４基準電圧、第４基準電圧の時は
第２基準電圧に対し最初にその電圧を越えた波のゼロク
ロスポイントを受信波検知ポイントとし、最初の送信か
ら受信までの時間と、２回目の送信から受信までの時間
の差が一定以上で、２回目の送信から受信までの時間と
３回目の送信から受信までの時間の差が一定以下の時
は、前記２回目、３回目の受信はねらった波を捉えたと
し、その後は、第３基準電圧を最初に越える波のゼロク
ロスポイントを受信波検知ポイントとし、２回目の送
信、２回目の受信時に行う３回目の送信、或いは３回目
の受信時に行う４回目の送信を第１の送信とみなすよう
にしたもので、前記受信波検知部は、入力した受信側送
受波器の信号を最初に増幅するように構成され、かつ、
複数の増幅度が用意されていて、前記最初の送信から受
信までの時間と、２回目の送信から受信までの時間の差
が一定以下か、２回目の送信から受信までの時間と３回
目の送信から受信までの時間の差が一定以上の時は、ね
らった波を捉えられなかったとして送受を中断し、一定
時間後増幅度を変え最初から送受信をやり直すようにし
た超音波流量計である。

【００３９】請求項８の発明は、送信側としても受信側
としても働く超音波送受波器を少なくとも１対設け、流
体の流れの中を上流から下流の順方向及び下流から上流
の逆方向に超音波の送受信を行い、その各方向の到達時
間より流速さらに流量を求める超音波流量計で、かつ、
各方向毎に先ず一方の送受波器を送信側として送信し、
他方の受信側送受波器の信号を入力とする受信波検知部
が受信波を検知すると再び送信側送受波器を駆動して送
信し、これを複数回繰り返すように構成し、各方向毎に
第１回目の送信から複数回目の受信までの時間、つまり
到達時間の複数倍をまとめて測定し、その結果から到達
時間を求める超音波流量計において、前記受信波検知部
は、電圧が異なる４つの基準電圧として電圧の低い方よ
り第１〜第４基準電圧が用意されていて、各方向毎に繰
り返す超音波の送受信において、最初の受信は、第１基
準電圧に対し最初にその電圧を越えた波のゼロクロスポ
イントを受信波検知ポイントとし、次の２回目の受信
は、第２基準電圧或いは第４基準電圧に対し最初にその
電圧を越えた波のゼロクロスポイントを受信波検知ポイ
ントとし、その次の３回目の受信は、２回目の受信が、
第２基準電圧の時は第４基準電圧、第４基準電圧の時は
第２基準電圧に対し最初にその電圧を越えた波のゼロク
ロスポイントを受信波検知ポイントとし、最初の送信か
ら受信までの時間と、２回目の送信から受信までの時間
の差が一定以上で、２回目の送信から受信までの時間と
３回目の送信から受信までの時間の差が一定以下の時
は、前記２回目、３回目の受信はねらった波を捉えたと
し、その後は、第３基準電圧を最初に越える波のゼロク
ロスポイントを受信波検知ポイントとし、２回目の送
信、２回目の受信時に行う３回目の送信、或いは３回目
の受信時に行う４回目の送信を第１の送信とみなすよう
にしたもので、前記受信波検知部は、入力した受信側送
受波器の信号を最初に増幅するように構成され、かつ、
複数の増幅度が用意されていて、前記最初の送信から受
信までの時間と、２回目の送信から受信までの時間の差
が一定以下か、２回目の送信から受信までの時間と３回
目の送信から受信までの時間の差が一定以上の時は、ね
らった波を捉えられなかったとして増幅度を変え、ねら
った波を捉えられなかったとした受信時に行う送信を最
初の送信としてやり直すようにした超音波流量計であ
る。

【００４０】〔請求項５〜８の発明の作用〕第３波を捉
えたとするまでは、それぞれ請求項１，２，３，４の発
明と同じである。前述の基準電圧を例に上げると、第３
波を捉えた時、第１波は２００mVより小さく、第３波は
５００mVより大きいとできる。よって、それ以降、２０
０mVと５００mVの中間である３５０mVを初めて越える波
のゼロクロスポイントを受信波検知点とすることで第３
波を捉え続けることが可能である。３５０mVは第１波、
第３波の大きさがノイズ等で多少変動しても確実に第３
波を捉えられるように２００mVと５００mVの中間（中
央）に決めた値である。これら請求項５〜８の発明で
は、デジタル回路で構成される比較器とか減算器が必要
なくなり、受信波検知部のデジタル回路の規模を小さく
できる。

【００４１】

【発明の実施の形態】次に本発明の好ましい実施の形態
を図面の実施例に基づいて説明する。図２のブロック図
に示す実施例は、請求項２の発明に対応する。なお、受
信波検知部は別の図面で詳しく説明する。

【００４２】図２で、送受波器１，２は超音波振動子
で、送信にも受信にも使用できる。量送受波器は流体中
を上流から下流又は下流から上流への超音波の送受信を
行う。受信波検知部４は受信側の送受波器、例えば２が
接続され、受信波を検知すると受信波検知信号を出力す
る。送受波器駆動部５はコントロール部６からの測定ON
・OFF信号が“High”から“Low”になると送信側の送受
波器、例えば１を先ず駆動し、その後は受信波検知部か
ら受信波検知信号を受ける都度、送信側の送受波器を駆
動する。但し、第１のカウンタ７より第ｎ受信波検知信
号を受けると、それ以後は新たに測定ON・OFF信号が“H
igh”から“Low”になるまでは駆動を停止する。本実施
例では無意味なｎ＋１回目の駆動を行ってしまうように
なっているが、受信側で無視するので問題はない。

【００４３】コントロール部６からの測定ON・OFF信号
は受信波検知部４にも入力される。測定ON・OFF信号を
“High”にすることで測定を中断することができる。再
測定は、再び“Low”にすることで行う。

【００４４】第１のカウンタ７はコントロール部６より
の再スタート信号でリセットされるようになっていて、
その後のｎ＋１回目の受信波検知信号を検知して第ｎ受
信波検知信号を出力する。第２のカウンタ８は再スター
ト信号入力後の受信波検知信号から第ｎ受信波検知信号
までの時間を測定して、カウント値をコントロール部６
へ出力するようになっている。

【００４５】コントロール部６は一定間隔で送受切替信
号を反転させることにより２つの送受波器の役割の切り
替えを行う。各切り替え後、毎回、切り替えによるノイ
ズ等がおさまる時間をおいて、測定ON・OFF信号を“Hig
h”から“Low”にする。このとき少し遅れて再スタート
信号も出力する。そして、第ｎ受信波検知信号を入力す
ると、第２のカウンタ８の測定値（カウント値）を読み
取り、直前に行った反対向きでの測定値とを用いて、そ
の間の流速流量を演算する。

【００４６】図３は、前記受信波検知部４の電気回路の
一部を構成する増幅度可変の増幅部１１で、図２の受信
側の送受波器、例えば２から入力される信号Ｖｉｎは増
幅部１１で増幅される。オペアンプ１２に接続されたフ
ィードバック抵抗Ｒ２０〜Ｒ２７をアナログスイッチ１
３で選択的に接続することで増幅度を変える。アナログ
スイッチ１３はラインＳ１０，Ｓ１１，Ｓ１２に印加さ
れるコントロール部６からの増幅度選択信号で８個のう
ちの１つのスイッチが選択的に閉じる。図示の場合、フ
ィードバック抵抗Ｒ２４と直列のスイッチが閉じている
ため、増幅部１１の増幅度はＲ２４／Ｒ１である。な
お、フィードバック抵抗Ｒ２０〜Ｒ２７の抵抗値は、Ｒ
２０＜Ｒ２１＜Ｒ２２＜…Ｒ２７と順に大きく定めてあ
る。前記信号Ｖｉｎは増幅部１１で増幅されてＶoutと
なる。このＶoutが増幅後の受信波である。

【００４７】図４は前記受信波検知部４の電気回路の主
要部で、前記図３の増幅部１１の後段に接続される。比
較器１４の＋入力には受信波Ｖoutが入力され、−入力
には２つの基準電圧のうちの１つが選択入力される。こ
の選択はバイナリカウンタ１５の出力（Ｑ１とＱ２が出
力で、Ｑ１＝２^０、Ｑ２＝２^１を示している）で決ま
り、最初は再スタート信号でリセットされるため２００
mVが選択される。バイナリカウンタ１５はカウント
“２”で停止し、それ以上カウントアップしない構成に
なっている。

【００４８】比較器１４が２００mVを越える波を捉え
て、その出力が“High”となるRSFF１６の出力Ｑは一旦
“Low”になり、RSFF１６のＳ入力であるゼロクロス検
知用比較器１７の出力が受信波のゼロクロスを検知し、
“High”となるとともに再び“High”になる。その立上
がりエッジを立上りエッジ検知器１８で検知した信号が
受信波検知信号となっている。

【００４９】この信号はカウンタ１５のＣＫ入力となっ
ていてカウンタ１５はこれをカウントするようになって
いる。

【００５０】なお、切り替えスイッチＳＷ１は、バイナ
リカウンタ１５のカウント値が“０”の時に基準電圧２
００mVを、“１”のとき５００mVを選択する。また切り
替えスイッチＳＷ２はバイナリカウンタ１５のカウント
値が“２”でＡ＝Ｂ側に切り替わる。

【００５１】これにより、最初の受信は、最初に２００
mVを越えた波のゼロクロスポイントを受信波検知ポイン
ト、次は、最初に５００mVを越えた波のゼロクロスポイ
ントを受信波検知ポイント、以降はＡ＝Ｂ出力が“Hig
h”になった以降のゼロクロスポイントを受信波検知ポ
イントとするように動く。

【００５２】また前記受信波検知信号は記憶器２０のラ
ッチ入力となっていて、この瞬間のカウンタ２２のカウ
ント値ｔ１１を記憶する。更に、受信波検知信号はＯＲ
ゲート２１を介してカウンタ２２をリセットするように
構成されていて（ラッチ後リセットする）、到達時間を
記憶器２０が記憶するとリセットされ、次の到達時間の
測定に移るようになっている。

【００５３】減算器２３は記憶器２０で記憶された値
（カウント記憶値）がＣ入力として入力されていて、も
う一方にαが入力されている。そして、Ｃ−α（ｔ１１
−α）がデジタル比較器１９のＢ入力に出力されてい
る。

【００５４】またカウンタ２２の出力がＡ入力としてデ
ジタル比較器１９に入力されていて、そのＡＢの入力が
等しくなると、Ａ＝Ｂ出力が“High”となる。

【００５５】カウンタ２２のカウントが進み、ｔ１１−
αと等しくなると、Ａ＝Ｂ出力が“High”となりRSFF１
６の出力Ｑは“Low”となり次のゼロクロスを待つ状態
になる。そして実際にゼロクロスするときに、ゼロクロ
ス検知用比較器の出力によりRSFF１６の出力Ｑが“Hig
h”となり再び受信波検知信号が出力される。ここで、
再びｔ１２が記憶される。以下は同じである。αは超音
波の約半周期分の時間とした。

【００５６】発信器２４はこの半周期分を検知できる周
波数でよく、また精度もそれほど要求されない。また、
第２のカウンタ８用の基準クロック或いはその分周した
ものも使用可能である。

【００５７】記憶器２０の出力がコントロール部６に入
力されていて、バイナリカウンタ１５のＲ入力には測定
ON・OFF信号と再スタート信号のＯＲ信号が入力されて
いる。また、このＯＲ信号は比較器のカウンタのリセッ
ト信号となっている。

【００５８】本実施例ではコントロール部６としてマイ
クロコンピュータを使用している。マイクロコンピュー
タは、先ず送信の向きをセットすると、その切り替え時
のノイズが十分小さくなる時間後、測定ON・OFF信号を
“High”から“Low”にする。このとき少し遅れて再ス
タート信号も出力する。

【００５９】受信波検知信号は割り込みとしてコントロ
ール部６へ入力される。コントロール部６の動作を図５
にフローチャートで示す。

【００６０】βは超音波の半周期程度に相当するカウン
ト値である。１回目の割り込みではｔａを読み取り前回
値として記憶する（図６参照）。

【００６１】次の割込みはｔｂを読み取る。ここでｔａ
と前回値ｔｂの差がβより大きければ、増幅度が合致し
ていなくて狙った波を捉えられなかったとして増幅度を
変更して再スタート信号が出力される。その場合はバイ
ナリカウンタ１５はリセットされ、選択される基準電圧
は最初の状態、つまり低電圧の基準に戻される。よって
次の受信が最初の受信と見なされることになる。β以下
の場合は狙った波が捉えられたと判定され、本割り込
み、すなわち受信波検知信号割込はマスクされ、不許可
となり、以後許可されるまでは受信波検知信号が入力さ
れてもこの動きはしない。

【００６２】前述のように、３回目と見なされた以降の
受信は、送信より前回の到達時間−α経過後の最初のゼ
ロクロスポイントとなる。

【００６３】実際の測定はｔａを読み取った受信時（最
初の受信時）にスタートしたことになる。第１のカウン
タ７は実質測定スタート時点の受信波検知信号を１と数
えるため、ｎ＋１回目がｎ番目に相当する。なお、図６
はｔａとｔｂの差がβ以下だった時の波形図で、請求項
１と２に対応する。

【００６４】図６では、２回目の受信波検知信号が、２
回目の受信波検知割込となる。ここで読み取ったカウン
ト記憶値は、前回値（１回目の受信時にかかる１回目の
割込時、読み取り“前回値”として記憶したもの）と比
較、差がβ以下なら以後の受信波検知割込をマスクす
る。

【００６５】前述のように、送到達時間をカウントする
カウンタ８は、再スタート信号後の受信波検知信号から
カウントを始める。よって、測定のスタートは最初の受
信時（２回目の発信時）である。図７は、増幅部１１の
増幅度が最初大きすぎた場合を示し、請求項２で増幅度
を１回調整した場合に対応する。

【００６６】図６同様、先ずは２回目の受信波検知信号
が２回目の受信波検知割込となる。ここで読み取ったカ
ウント記憶部ｔｂ′は、前回値ｔａ′（１回目の受信時
にかかる１回目の割込時、読み取り“前回値”として記
憶したもの）と比較、最初、差がβより大きいため、増
幅度が不適当で、狙った波が捉えられていないとし、増
幅度を変更（小さく）して、再スタート信号を出力す
る。次に、基準レベルは２００mVに戻され、割込数はリ
セットされるため、次の割込が１回目の割込と見なされ
る。こうして、結局４回目の受信波検知信号が、２回目
の受信波検知割込と見なされる。

【００６７】ここで読み取ったカウント記憶値は、前回
値（１回目の受信時にかかる１回目の割込時、読み取り
“前回値”として記憶したもの）と比較、差がβ以下な
ら、以後の受信波検知割込をマスクする。前述のよう
に、送到達時間をカウントするカウンタ８は、再スター
ト信号後の受信波検知信号からカウントを始める。よっ
て、この場合には、測定のスタートは３回目の受信時
（４回目の発信時）である。

【００６８】図８の実施例は請求項４に対応し、図４と
比較して３つの基準電圧が用意されている点などが異な
るが、同じ構成要素には同じ符号を付してその説明を省
略する。カウンタ１５Ａはカウント値が“３”で停止
し、それ以上カウントアップしない構成である。切替ス
イッチＳＷ１はカウンタ１５Ａのカウント値が０で１０
０mV、１で２００mV、２で５００mVの基準電圧を選択す
る。切替スイッチはカウンタ１５Ａのカウント値が３で
Ａ＝Ｂ側に切り替わる。図９はこの実施例のコントロー
ル部の動作のフローチャートである。図１０は成功時の
波形図で、請求項３と４に対応する。

【００６９】図１１の実施例は請求項６に対応する。こ
の図の受信波検知部の主要部の電気回路図である。カウ
ンタ１５Ｂが受信波検知信号をカウントし、その結果に
より切替スイッチＳＷ１が切り替えられる。最初の受信
時はカウント値はゼロのため比較器に接続される基準電
圧は２００mV、最初の受信後はカウント値が１となるた
め５００mVに接続され、次の受信時にはカウント値が２
となって３５０mVに接続され、その状態が維持される。
各送受信の到達時間はカウンタがカウント受信毎にその
値は記録器にラッチされる。この値はカウント記憶値と
してコントロール部が読み取って使用する。

【００７０】図１２は図１１の実施例の最初のトライで
成功した時の波形図であるが、請求項５の発明の成功時
にも対応している。この波形図は成功時を示す。同じ波
が２００mVも５００mVも越え、しかもその前には２００
mVに達する波が無い。その波は直前の波の２．５倍以上
ある。また、コントロール部の動作のフローは図５と同
じである。

【００７１】図１３の実施例は請求項８に対応し、受信
波検知部の主要部の電気回路図である。切替スイッチＳ
Ｗ１は、カウンタ１５Ａのカウント値が０で１００mV、
１で２００mV、２で５００mV、３で３５０mVに切り替わ
る。図１４は図１３の実施例の波形で、成功時を示す
が、請求項７の発明の成功時にも対応している。また、
コントロール部の動作のフローは図９と同じである。

【００７２】上述のように、各実施例では、基準電圧と
の比較を１つの比較器で実現でき、コストが下がる。な
お、上記実施例では、基準電圧との比較に１つの比較器
を使用し、そのほかにゼロレベルとの比較にもう１つの
計２個の比較器で構成しているが、基準レベルとゼロレ
ベルの比較は同時ではないため、それらの比較を１つの
比較器で行うことも可能である。図１５に、そのとき
の、波形を示す。（実施例に取り上げての説明は省く）
請求項１，２に対応する。受信波と比較する電圧入力
を、１つの基準レベルを越えた時点で基準レベルをゼロ
レベルに変更し、ゼロレベルとの比較を行い、ゼロクロ
スを検知すると、もう１つの基準レベルに変更し、基準
レベルとの比較を行い、その後はゼロレベルに戻し、ゼ
ロクロス検知用比較器として動作する。そうすると、実
施例より、コスト的に更に有効である。

【００７３】

【発明の効果】本発明の超音波流量計は上述のように構
成されているので、受信波検知部にピーク値ホールド等
の消費電流の大きいアナログ回路を用いてなく、しかも
比較器の数を最小限にできるため、低消費電流化に寄与
し、電池駆動の流量計の実現に役立つ。コスト低減にも
役立つ。

【００７４】また、調整なしで流体の圧力変動等による
受信波の大きさの変動に追従して対応ができる。

【００７５】アナログ回路が増幅回路と比較器のみで構
成でき、しかも受信時のみ機能させれば良い。従来の、
ピーク値をホールドして、その値からしきい値Ｖ_THを発
生させるものでは、前回の受信のピーク値を今回の受信
時までホールドする必要があり、その分長時間アナログ
回路を作動させるため、消費電流が大きい。

【００７６】更にまた本発明では、ノイズ等で受信波が
一時的に歪んでも、間違った波を捉えてしまう虞れがな
く、確実な測定ができる。

【００７７】そしてまた、信号に対してある程度のノイ
ズを許容できる。低電圧駆動が可能で電池駆動の実現が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の作用を説明する受信波形図。

【図２】本発明の実施例の全体を示すブロック図。

【図３】本発明の実施例の受信波検知部に用いる増幅部
の電気回路図。

【図４】本発明の実施例の要部の電気回路図。

【図５】本発明の実施例のフローチャート。

【図６】本発明の実施例の信号波形図。

【図７】本発明の実施例の信号波形図。

【図８】本発明の実施例の要部の電気回路図。

【図９】本発明の実施例のフローチャート。

【図１０】本発明の実施例の信号波形図。

【図１１】本発明の実施例の要部の電気回路図。

【図１２】本発明の実施例の信号波形図。

【図１３】本発明の実施例の要部の電気回路図。

【図１４】本発明の実施例の信号波形図。

【図１５】本発明の信号波形図。

【図１６】超音波流量計の原理を説明する略図。

【図１７】従来の超音波流量計の動作を説明する信号波
形図。

【符号の説明】

１，２ 送受波器 ４ 受信波検知部 ５ 送波器駆動部 ６ コントロール部 １１ 増幅部

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信側としても受信側としても働く超音
   波送受波器を少なくとも１対設け、流体の流れの中を上
   流から下流の順方向及び下流から上流の逆方向に超音波
   の送受信を行い、その各方向の到達時間より流速さらに
   流量を求める超音波流量計で、かつ、各方向毎に先ず一
   方の送受波器を送信側として送信し、他方の受信側送受
   波器の信号を入力とする受信波検知部が受信波を検知す
   ると再び送信側送受波器を駆動して送信し、これを複数
   回繰り返すように構成し、各方向毎に第１回目の送信か
   ら複数回目の受信までの時間、つまり到達時間の複数倍
   をまとめて測定し、その結果から到達時間を求める超音
   波流量計において、 前記受信波検知部は、電圧が異なる２つの基準電圧が用
   意されていて、 各方向毎に繰り返す超音波の送受信において、 最初の受信は、上記２つの基準電圧のうち一方の基準電
   圧に対し最初にその電圧を越えた波のゼロクロスポイン
   トを受信波検知ポイントとし、 次の２回目の受信は、上記２つの基準電圧のうち他方の
   基準電圧に対し最初にその電圧を越えた波のゼロクロス
   ポイントを受信波検知ポイントとし、 最初の送信から受信までの時間と、次の２回目の送信か
   ら受信までの時間の差が一定以下の時にねらった波を捉
   えたとし、 その後は、前回の送信から受信検知までの時間から一定
   時間を減じた時間がその回の送信から経った時以降の最
   初のゼロクロスポイントを受信波検知ポイントとし、 最初の送信、最初の受信時に行う２回目の送信、或いは
   ２回目の受信時に行う３回目の送信を第１の送信とみな
   すようにしたもので、 前記受信波検知部は、入力した受信側送受波器の信号を
   最初に増幅するよう構成され、かつ複数の増幅度が用意
   されていて、 前記最初の送信から受信までの時間と、２回目の送信か
   ら受信までの時間の差が一定以上の時はねらった波を捉
   えられなかったとして送受信を中断し、一定時間後増幅
   度を変え最初から送受信をやり直すようにした超音波流
   量計。
2. 【請求項２】 送信側としても受信側としても働く超音
   波送受波器を少なくとも１対設け、流体の流れの中を上
   流から下流の順方向及び下流から上流の逆方向に超音波
   の送受信を行い、その各方向の到達時間より流速さらに
   流量を求める超音波流量計で、かつ、各方向毎に先ず一
   方の送受波器を送信側として送信し、他方の受信側送受
   波器の信号を入力とする受信波検知部が受信波を検知す
   ると再び送信側送受波器を駆動して送信し、これを複数
   回繰り返すように構成し、各方向毎に第１回目の送信か
   ら複数回目の受信までの時間、つまり到達時間の複数倍
   をまとめて測定し、その結果から到達時間を求める超音
   波流量計において、 前記受信波検知部は、電圧が異なる２つの基準電圧が用
   意されていて、 各方向毎に繰り返す超音波の送受信において、 最初の受信は、上記２つの基準電圧のうち一方の基準電
   圧に対し最初にその電圧を越えた波のゼロクロスポイン
   トを受信波検知ポイントとし、 次の２回目の受信は、上記２つの基準電圧のうち他方の
   基準電圧に対し最初にその電圧を越えた波のゼロクロス
   ポイントを受信波検知ポイントとし、 最初の送信から受信までの時間と、次の２回目の送信か
   ら受信までの時間の差が一定以下の時にねらった波を捉
   えたとし、 その後は、前回の送信から受信検知までの時間から一定
   時間を減じた時間がその回の送信から経った時以降の最
   初のゼロクロスポイントを受信波検知ポイントとし、 最初の送信、最初の受信時に行う２回目の送信、或いは
   ２回目の受信時に行う３回目の送信を第１の送信とみな
   すようにしたもので、 前記受信波検知部は、入力した受信側送受波器の信号を
   最初に増幅するよう構成され、かつ複数の増幅度が用意
   されていて、 前記最初の送信から受信までの時間と、次の送信から受
   信までの時間の差が一定以上の時はねらった波を捉えら
   れなかったとして増幅度を変え、前記３回目の送信を最
   初の送信としてやり直すようにした超音波流量計。
3. 【請求項３】 送信側としても受信側としても働く超音
   波送受波器を少なくとも１対設け、流体の流れの中を上
   流から下流の順方向及び下流から上流の逆方向に超音波
   の送受信を行い、その各方向の到達時間より流速さらに
   流量を求める超音波流量計で、かつ、各方向毎に先ず一
   方の送受波器を送信側として送信し、他方の受信側送受
   波器の信号を入力とする受信波検知部が受信波を検知す
   ると再び送信側送受波器を駆動して送信し、これを複数
   回繰り返すように構成し、各方向毎に第１回目の送信か
   ら複数回目の受信までの時間、つまり到達時間の複数倍
   をまとめて測定し、その結果から到達時間を求める超音
   波流量計において、 前記受信波検知部は、電圧が異なる３つの基準電圧とし
   て電圧の低い方より第１〜第３基準電圧が用意されてい
   て、 各方向毎に繰り返す超音波の送受信において、 最初の受信は、第１基準電圧に対し最初にその電圧を越
   えた波のゼロクロスポイントを受信波検知ポイントと
   し、 次の２回目の受信は、第２基準電圧或いは第３基準電圧
   に対し最初にその電圧を越えた波のゼロクロスポイント
   を受信波検知ポイントとし、 その次の３回目の受信は、第２の受信が、第２基準電圧
   の時は第３基準電圧、第３基準電圧の時は第２基準電圧
   に対し最初にその電圧を越えた波のゼロクロスポイント
   を受信波検知ポイントとし、 最初の送信から受信までの時間と、２回目の送信から受
   信までの時間の差が一定以上で、２回目の送信から受信
   までの時間と３回目の送信から受信までの時間の差が一
   定以下の時、前記３回目の受信はねらった波を捉えたと
   し、 その後は、前回の送信から受信検知までの時間から一定
   時間を減じた時間がその回の送信から経った時以降の最
   初のゼロクロスポイントを受信波検知ポイントとし、 最初の受信時に行う２回目の送信、２回目の受信時に行
   う３回目の送信或いは３回目の受信時に行う４回目の送
   信を第１の送信とみなすようにしたもので、 前記受信波検知部は、入力した受信側送受波器の信号を
   最初に増幅するよう構成され、かつ複数の増幅度が用意
   されていて、 前記最初の送信から受信までの時間と、２回目の送信か
   ら受信までの時間の差が一定以下か、２回目の送信から
   受信までの時間と３回目の送信から受信までの時間の差
   が一定以上の時は、ねらった波を捉えられなかったとし
   て送受信を中断し、一定時間後増幅度を変え最初からの
   送受信をやり直すようにした超音波流量計。
4. 【請求項４】 送信側としても受信側としても働く超音
   波送受波器を少なくとも１対設け、流体の流れの中を上
   流から下流の順方向及び下流から上流の逆方向に超音波
   の送受信を行い、その各方向の到達時間より流速さらに
   流量を求める超音波流量計で、かつ、各方向毎に先ず一
   方の送受波器を送信側として送信し、他方の受信側送受
   波器の信号を入力とする受信波検知部が受信波を検知す
   ると再び送信側送受波器を駆動して送信し、これを複数
   回繰り返すように構成し、各方向毎に第１回目の送信か
   ら複数回目の受信までの時間、つまり到達時間の複数倍
   をまとめて測定し、その結果から到達時間を求める超音
   波流量計において、 前記受信波検知部は、電圧が異なる３つの基準電圧とし
   て電圧の低い方より第１〜第３基準電圧が用意されてい
   て、 各方向毎に繰り返す超音波の送受信において、 最初の受信は、第１基準電圧に対し最初にその電圧を越
   えた波のゼロクロスポイントを受信波検知ポイントと
   し、 次の２回目の受信は、第２基準電圧或いは第３基準電圧
   に対し最初にその電圧を越えた波のゼロクロスポイント
   を受信波検知ポイントとし、 その次の３回目の受信は、第２の受信が、第２基準電圧
   の時は第３基準電圧、第３基準電圧の時は第２基準電圧
   に対し最初にその電圧を越えた波のゼロクロスポイント
   を受信波検知ポイントとし、 最初の送信から受信までの時間と、２回目の送信から受
   信までの時間の差が一定以上で、２回目の送信から受信
   までの時間と３回目の送信から受信までの時間の差が一
   定以下の時、前記３回目の受信はねらった波を捉えたと
   し、 その後は、前回の送信から受信検知までの時間から一定
   時間を減じた時間がその回の送信から経った時以降の最
   初のゼロクロスポイントを受信波検知ポイントとし、 最初の受信時に行う２回目の送信、２回目の受信時に行
   う３回目の送信或いは３回目の受信時に行う４回目の送
   信を第１の送信とみなすようにしたもので、 前記受信波検知部は、入力した受信側送受波器の信号を
   最初に増幅するよう構成され、かつ複数の増幅度が用意
   されていて、 前記最初の送信から受信までの時間と、２回目の送信か
   ら受信までの時間の差が一定以上か、２回目の送信から
   受信までの時間と３回目の送信から受信までの時間の差
   が一定以上の時は、ねらった波を捉えられなかったとし
   て増幅度を変え、ねらった波を捉えられなかったとした
   受信時に行う送信を最初の送信としてやり直すようにし
   た超音波流量計。
5. 【請求項５】 送信側としても受信側としても働く超音
   波送受波器を少なくとも１対設け、流体の流れの中を上
   流から下流の順方向及び下流から上流の逆方向に超音波
   の送受信を行い、その各方向の到達時間より流速さらに
   流量を求める超音波流量計で、かつ、各方向毎に先ず一
   方の送受波器を送信側として送信し、他方の受信側送受
   波器の信号を入力とする受信波検知部が受信波を検知す
   ると再び送信側送受波器を駆動して送信し、これを複数
   回繰り返すように構成し、各方向毎に第１回目の送信か
   ら複数回目の受信までの時間、つまり到達時間の複数倍
   をまとめて測定し、その結果から到達時間を求める超音
   波流量計において、 前記受信波検知部は、電圧が異なる３つの基準電圧が用
   意されていて、 各方向毎に繰り返す超音波の送受信において、 最初の受信は、上記３つの基準電圧のうち最も低い電圧
   或いは最も高い電圧の基準電圧に対し最初にその電圧を
   越えた波のゼロクロスポイントを受信波検知ポイントと
   し、 次の受信は、上記３つの基準電圧のうち最初の受信が最
   も高い電圧の基準電圧だった時は最も低い電圧の基準電
   圧、最初の受信が最も低い電圧の基準電圧だった時は最
   も高い電圧の基準電圧に対し最初にその電圧を越えた波
   のゼロクロスポイントを受信波検知ポイントとし、 最初の送信から受信までの時間と、次の２回目の送信か
   ら受信までの時間の差が一定以下の時はねらった波を捉
   えたとし、 その後は、中間の電圧の基準電圧を最初に越える波のゼ
   ロクロスポイントを受信波検知ポイントとし、 最初の送信、最初の受信時に行う２回目の送信、或いは
   ２回目の受信時に行う３回目の送信を第１の送信とみな
   すようにしたもので、 前記受信波検知部は、入力した受信側送受波器の信号を
   最初に増幅するように構成され、かつ、複数の増幅度が
   用意されていて、 前記最初の送信から受信までの時間と、２回目の送信か
   ら受信までの時間の差が一定以上の時は、ねらった波を
   捉えられなかったとして送受信を中断し、一定時間後増
   幅度を変えて最初から送受信をやり直すように超音波流
   量計。
6. 【請求項６】 送信側としても受信側としても働く超音
   波送受波器を少なくとも１対設け、流体の流れの中を上
   流から下流の順方向及び下流から上流の逆方向に超音波
   の送受信を行い、その各方向の到達時間より流速さらに
   流量を求める超音波流量計で、かつ、各方向毎に先ず一
   方の送受波器を送信側として送信し、他方の受信側送受
   波器の信号を入力とする受信波検知部が受信波を検知す
   ると再び送信側送受波器を駆動して送信し、これを複数
   回繰り返すように構成し、各方向毎に第１回目の送信か
   ら複数回目の受信までの時間、つまり到達時間の複数倍
   をまとめて測定し、その結果から到達時間を求める超音
   波流量計において、 前記受信波検知部は、電圧が異なる３つの基準電圧が用
   意されていて、 各方向毎に繰り返す超音波の送受信において、 最初の受信は、上記３つの基準電圧のうち最も低い電圧
   或いは最も高い電圧の基準電圧に対し最初にその電圧を
   越えた波のゼロクロスポイントを受信波検知ポイントと
   し、 次の受信は、上記３つの基準電圧のうち最初の受信が最
   も高い電圧の基準電圧だった時は最も低い電圧の基準電
   圧、最初の受信が最も低い電圧の基準電圧だった時は最
   も高い電圧の基準電圧に対し最初にその電圧を越えた波
   のゼロクロスポイントを受信波検知ポイントとし、 最初の送信から受信までの時間と、次の２回目の送信か
   ら受信までの時間の差が一定以下の時はねらった波を捉
   えたとし、 その後は、中間の電圧の基準電圧を最初に越える波のゼ
   ロクロスポイントを受信波検知ポイントとし、 最初の送信、最初の受信時に行う２回目の送信、或いは
   ２回目の受信時に行う３回目の送信を第１の送信とみな
   すようにしたもので、 前記受信波検知部は、入力した受信側送受波器の信号を
   最初に増幅するように構成され、かつ、複数の増幅度が
   用意されていて、 前記最初の送信から受信までの時間と、次の送信から受
   信までの時間の差が一定以上の時は、ねらった波を捉え
   られなかったとして増幅度を変え、前記３回目の送信を
   最初の送信としてやり直すようにした超音波流量計。
7. 【請求項７】 送信側としても受信側としても働く超音
   波送受波器を少なくとも１対設け、流体の流れの中を上
   流から下流の順方向及び下流から上流の逆方向に超音波
   の送受信を行い、その各方向の到達時間より流速さらに
   流量を求める超音波流量計で、かつ、各方向毎に先ず一
   方の送受波器を送信側として送信し、他方の受信側送受
   波器の信号を入力とする受信波検知部が受信波を検知す
   ると再び送信側送受波器を駆動して送信し、これを複数
   回繰り返すように構成し、各方向毎に第１回目の送信か
   ら複数回目の受信までの時間、つまり到達時間の複数倍
   をまとめて測定し、その結果から到達時間を求める超音
   波流量計において、 前記受信波検知部は、電圧が異なる４つの基準電圧とし
   て電圧の低い方より第１〜第４基準電圧が用意されてい
   て、 各方向毎に繰り返す超音波の送受信において、 最初の受信は、第１基準電圧に対し最初にその電圧を越
   えた波のゼロクロスポイントを受信波検知ポイントと
   し、 次の２回目の受信は、第２基準電圧或いは第４基準電圧
   に対し最初にその電圧を越えた波のゼロクロスポイント
   を受信波検知ポイントとし、 その次の３回目の受信は、２回目の受信が、第２基準電
   圧の時は第４基準電圧、第４基準電圧の時は第２基準電
   圧に対し最初にその電圧を越えた波のゼロクロスポイン
   トを受信波検知ポイントとし、 最初の送信から受信までの時間と、２回目の送信から受
   信までの時間の差が一定以上で、２回目の送信から受信
   までの時間と３回目の送信から受信までの時間の差が一
   定以下の時は、前記２回目、３回目の受信はねらった波
   を捉えたとし、 その後は、第３基準電圧を最初に越える波のゼロクロス
   ポイントを受信波検知ポイントとし、 ２回目の送信、２回目の受信時に行う３回目の送信、或
   いは３回目の受信時に行う４回目の送信を第１の送信と
   みなすようにしたもので、 前記受信波検知部は、入力した受信側送受波器の信号を
   最初に増幅するように構成され、かつ、複数の増幅度が
   用意されていて、 前記最初の送信から受信までの時間と、２回目の送信か
   ら受信までの時間の差が一定以下か、２回目の送信から
   受信までの時間と３回目の送信から受信までの時間の差
   が一定以上の時は、ねらった波を捉えられなかったとし
   て送受を中断し、一定時間後増幅度を変え最初から送受
   信をやり直すようにした超音波流量計。
8. 【請求項８】 送信側としても受信側としても働く超音
   波送受波器を少なくとも１対設け、流体の流れの中を上
   流から下流の順方向及び下流から上流の逆方向に超音波
   の送受信を行い、その各方向の到達時間より流速さらに
   流量を求める超音波流量計で、かつ、各方向毎に先ず一
   方の送受波器を送信側として送信し、他方の受信側送受
   波器の信号を入力とする受信波検知部が受信波を検知す
   ると再び送信側送受波器を駆動して送信し、これを複数
   回繰り返すように構成し、各方向毎に第１回目の送信か
   ら複数回目の受信までの時間、つまり到達時間の複数倍
   をまとめて測定し、その結果から到達時間を求める超音
   波流量計において、 前記受信波検知部は、電圧が異なる４つの基準電圧とし
   て電圧の低い方より第１〜第４基準電圧が用意されてい
   て、 各方向毎に繰り返す超音波の送受信において、 最初の受信は、第１基準電圧に対し最初にその電圧を越
   えた波のゼロクロスポイントを受信波検知ポイントと
   し、 次の２回目の受信は、第２基準電圧或いは第４基準電圧
   に対し最初にその電圧を越えた波のゼロクロスポイント
   を受信波検知ポイントとし、 その次の３回目の受信は、２回目の受信が、第２基準電
   圧の時は第４基準電圧、第４基準電圧の時は第２基準電
   圧に対し最初にその電圧を越えた波のゼロクロスポイン
   トを受信波検知ポイントとし、 最初の送信から受信までの時間と、２回目の送信から受
   信までの時間の差が一定以上で、２回目の送信から受信
   までの時間と３回目の送信から受信までの時間の差が一
   定以下の時は、前記２回目、３回目の受信はねらった波
   を捉えたとし、 その後は、第３基準電圧を最初に越える波のゼロクロス
   ポイントを受信波検知ポイントとし、 ２回目の送信、２回目の受信時に行う３回目の送信、或
   いは３回目の受信時に行う４回目の送信を第１の送信と
   みなすようにしたもので、 前記受信波検知部は、入力した受信側送受波器の信号を
   最初に増幅するように構成され、かつ、複数の増幅度が
   用意されていて、 前記最初の送信から受信までの時間と、２回目の送信か
   ら受信までの時間の差が一定以下か、２回目の送信から
   受信までの時間と３回目の送信から受信までの時間の差
   が一定以上の時は、ねらった波を捉えられなかったとし
   て増幅度を変え、ねらった波を捉えられなかったとした
   受信時に行う送信を最初の送信としてやり直すようにし
   た超音波流量計。