JP2003232662A

JP2003232662A - 流量計測装置及びこの装置を機能させるためのプログラム

Info

Publication number: JP2003232662A
Application number: JP2002032070A
Authority: JP
Inventors: Hideji Abe; 秀二安倍; Osamu Eguchi; 修江口
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-02-08
Filing date: 2002-02-08
Publication date: 2003-08-22
Anticipated expiration: 2022-02-08
Also published as: JP3596528B2

Abstract

(57)【要約】【課題】消費電力を小さくした流量計測装置を提供す
る。【解決手段】流体管路１０に設けられ超音波信号を送
受信する少なくとも１対の振動子１１と、この振動子１
１を駆動する送信手段１３と、振動子１１から受信する
受信手段１５と、振動子１１の送受信を切換える切換手
段１２と、受信手段１５に入力された信号を増幅するア
ンプ１６と、送信〜受信を繰り返し行う繰り返し手段２
３と、アンプ１６のゲインを設定するゲイン設定手段１
７と、このゲイン設定手段１７への通電を制御する通電
制御手段１８を備えることにより、消費電力を押さえる
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波を利用して
流量を計測する流量計測装置及びこの装置を機能させる
ためのプログラムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の流量計測装置としては、
図９に示されるように、１ａ及び１ｂは振動子でともに
流体管路３に含まれる。送信部４が振動子１ａを駆動
し、超音波が流体管路３を伝播する。超音波信号は振動
子１ｂを介して受信部５で受信される。受信部５では、
受信した超音波信号を所定のレベルまで増幅する。計測
手段６では、送信部４が超音波を送信してから、受信部
５が信号を出力するまでの時間すなわち伝搬時間を計測
し、流量を演算する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の構成では、受信信号を所定のレベルまで増幅すると
きに、増幅のゲインを決めるための信号のピーク値と比
較する基準電圧の電源を継続してオンしているため、受
信信号がきていない時のような不必要な時でも電力を消
費していた。本発明は、前記従来の課題を解決するもの
で、消費電力を小さくし、より少ない電池容量で長時間
動作（例えば１０年）を可能とした流量計測装置を提供
することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記従来の課題を解決す
るために、本発明の流量計測装置は、流体管路に設けら
れ超音波信号を送受信する少なくとも１対の振動子と、
前記振動子を駆動する送信手段と、前記振動子から受信
する受信手段と、前記振動子の送受信を切換える切換手
段と、前記受信手段に入力された信号を増幅するアンプ
と、このアンプのゲインを設定するゲイン設定手段と、
このゲイン設定手段への通電を制御する通電制御手段を
備えたものである。これによって、不要な時はゲイン設
定手段の通電をオフし、消費電力を押さえることができ
る。

【０００５】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、流体管
路に設けられ超音波信号を送受信する少なくとも１対の
振動子と、前記振動子の駆動を行う送信手段と、前記振
動子から受信を行う受信手段と、前記振動子の送受信の
切換を行う切換手段と、前記受信手段に入力された信号
の増幅を行うアンプと、送信〜受信を繰り返し行う繰り
返し手段と、前記アンプのゲインを設定するゲイン設定
手段と、このゲイン設定手段への通電を制御する通電制
御手段を備えたものであり、この構成によれば、ゲイン
設定手段への通電を制御し、必要な時のみに、ゲイン制
御手段への通電をオンするので省エネ効果が得られる。

【０００６】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
した通電電制御手段は、前記送信手段が前記振動子を駆
動してから所定の時間を計時する第１の計時手段と、こ
の第１の計時手段の計時終了時に、所定の時間の計時を
開始する第２の計時手段からなり、前記通電制御手段は
第２の計時手段の計時中に前記ゲイン設定手段の通電を
オンとし、それ以外はオフとするようにしたものであ
る。

【０００７】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
した通電制御手段は、前記アンプの出力が第１の基準電
圧以上となった時点で所定の時間の計時を開始する第３
の計時手段を有し、前記通電制御手段は第３の計時手段
の計時中に前記ゲイン設定手段の通電をオンとし、それ
以外はオフとするようにしたものである。

【０００８】請求項４に記載の発明は、請求項１に記載
した通電制御手段は、前記繰り返し手段の繰り返し回数
が所定値以下では、前記ゲイン設定手段の通電をオンと
し、繰り返し回数が所定値以上ではオフとするようにし
たものである。

【０００９】請求項５に記載の発明は、請求項１及び２
に記載の通電制御手段は、前記第２の計時手段の計時中
に前記第１の基準電圧の電源をオンとし、それ以外はオ
フとするようにしたものである。

【００１０】請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の
いずれか１項に記載の流量計測装置の少なくとも一つの
手段をコンピュータに実行させるためのプログラムであ
る。この構成によれば、必要な時のみにゲイン設定手段
の通電をオンでることができ、消費電力を押さえること
ができる。

【００１１】さらにまた、プログラムであるのでマイコ
ンなどを用いて本発明の流量計測装置の一部あるいは全
てを容易に実現することができる。また記録媒体に記録
したり通信回線を用いてプログラムを配信したりするこ
とでプログラムの配布が簡単にできる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。

【００１３】（実施例１）図１は本発明の実施例１にお
ける流量計測装置のブロック図を示すものである。図１
において、流体管路１０の途中に超音波を送受信する振
動子１１ａ及び振動子１１ｂが流体の流れ方向に配置さ
れている。１３は送信手段で、振動子１１ａあるいは振
動子１１ｂへ超音波を出力する。１５は受信手段で、振
動子１１ａあるいは振動子１２ｂとともに超音波信号を
受信する。１６はアンプで、受信手段１５の信号を所定
のレベルに増幅する。１７はゲイン設定手段で、アンプ
１６の増幅率を設定する。２１はＥＮＶ比較手段で、ア
ンプ１６からの信号を、内蔵する第１の基準電圧３１と
比較する。２２はゼロクロス検知手段で、ＥＮＶ比較手
段２１においてアンプ１６の出力が第１の基準電圧３１
以上と判断した時点から、アンプ１６の信号の次のゼロ
クロス時点を検出する。２３は繰り返し手段で、ゼロク
ロス検知手段２２がアンプ１６のゼロクロス点を検出す
ると繰り返し信号をトリガ手段１４に送る。

【００１４】また２４は遅延手段で、トリガ手段１４か
ら信号があると、所定の遅延時間を設定する。送信手段
１３は、トリガ手段１４から信号があり、遅延手段２４
の遅延時間計時の終了信号を受けてから、切換手段１２
を介して振動子１１ａあるいは振動子１１ｂを駆動す
る。１９は第１の計時手段で、送信手段１３が振動子１
１ａあるいは振動子１１ｂを駆動してから一定の時間を
計時する。２０は第２の計時手段で、第１の計時手段１
９が計時終了から、所定の時間を計時すると同時に、通
電制御手段１８に信号を出力する。通電制御手段１８は
第２の計時手段２０の計時中はゲイン設定手段１７の電
源をオフする。２６は計数手段で、スタート手段２５か
ら測定開始信号が出力されると基準クロック２７の出力
を計時する。２８は流量演算手段で、計数手段２６の計
数値と遅延手段２４の遅延時間により流量演算を行う。

【００１５】次に以上のように構成された流量計測装置
について、以下その動作、作用について説明する。図２
は本発明の実施例１における流量計測装置の動作を示す
フローチャート、図３は初期時のゲイン設定の流れを示
すフローチャート、図４は受信波形のピーク値と第２の
基準電圧２９、第３の基準電圧３０の関係を示す図、図
５は第１の計時手段１９及び第２の計時手段２０の動作
タイミングを示すものである。

【００１６】まず、流量計測の前にゲイン設定手段１７
のゲイン設定値の初期値を設定する。振動子１１ａある
いは振動子１１ｂは、被測定気体の種類や温度によって
も感度は異なる。このため、常に同じレベルの受信信号
になるように、ゲイン設定手段１７により、アンプ１６
のゲインを調整する必要がある。図３において、まず、
振動子１１ａを送信側に、振動子１１ｂを受信側に切換
手段１２により設定する（図３ステップ１）。最初にゲ
イン設定手段１７のゲイン設定値はアンプ１６のゲイン
が最大になるように設定される（ステップ２）。

【００１７】この状態で、送信手段１３は振動子１１ａ
を駆動する。振動子１１ａより発射された超音波信号
は、所定の伝搬時間後に振動子１１ｂに到達し、受信手
段１５により受信される。アンプ１６では、ゲイン設定
手段１７により設定されたゲインにより、受信手段１５
の信号出力を増幅する（ステップ３〜４）。

【００１８】ゲイン設定手段１７は、第２の基準電圧２
９及び第３の基準電圧３０を内蔵している。ゲイン設定
手段１７では、第２の基準電圧２９と第３の基準電圧３
０とアンプ１６の出力を比較する。図４に第２の基準電
圧２９及び第３の基準電圧３０とアンプ１６の出力の関
係を示す。最初は、ゲイン設定手段１７の設定値は最大
値になっているので、図４の（ｃ）に示すように、アン
プ１６の出力のピーク値は第２の基準電圧２９を越えて
いる。アンプ１６のピーク値と第２の基準電圧２９を比
較し、アンプ１６のピーク値の方が大きい場合はゲイン
設定手段１７のゲイン設定値を１つ小さくする（ステッ
プ５〜６）。

【００１９】また、アンプ１６のピーク値の方が第３の
基準電圧３０より小さい場合はゲイン設定手段１７のゲ
イン設定値を１つ大きくする（ステップ７〜８）。

【００２０】これらを繰り返して、図４の（ａ）に示す
ように、アンプ１６の出力のピーク値が第２の基準電圧
２９と第３の基準電圧３０の間になった場合が、ゲイン
設定手段１７のゲイン設定が適正に行われている。これ
は、初期状態でのゲイン設定であり、この後は、流量計
測しながら、振動子１１ａ及び振動子１１ｂの感度変化
に対応するために、ゲイン設定を行う。

【００２１】まず、スタート手段２５が計測を開始させ
ると、繰り返し手段２３は切換手段１２を動作させて、
振動子１１ａを送信に、振動子１１ｂを受信にする。す
なわち、振動子１１ａを送信手段１３に接続し、振動子
１１ｂを受信手段１５に接続することになり、流体の流
れの方向に対して、上流側から下流側に超音波が伝搬さ
れることになる（図２のステップ１１）。

【００２２】次に、計数手段２６及び繰り返し手段２３
を初期化する。そして、計数手段２６は基準クロック２
７の出力パルスの計数を始める（ステップ１２）。

【００２３】また、繰り返し手段２３はトリガ手段１４
を動作させる。遅延手段２４はトリガ手段１４のトリガ
信号によって、遅延時間の計数を開始する。送信手段１
３は、トリガ手段１４からの信号があり、遅延手段２４
の計時終了時に所定の周波数で振動子１１ａを駆動し、
流体管路１０内に超音波を発射させる。同時に、第１の
計時手段１９の計時を開始する（ステップ１３−１
５）。

【００２４】この第１の計時手段１９の計時時間は、流
体管路１０における超音波信号の伝搬時間より短い値と
する。例えば、流体管路１０中の気体が空気とし、その
温度が２５℃とすると、空気の音速は約３４６m/sとな
る。振動子１１ａから振動子１１ｂまでの直線距離を例
えば６０mmとすると、伝搬時間は距離を音速で割った値
すなわち約１７３μsとなる。第１の計時手段１９の計
時時間は１７３μsより短い値とする（例えば１６５μ
s）。

【００２５】要は、受信手段１５が信号を受信する前に
計時が終了する値とする。第１の計時手段１９が計時終
了になると、第２の計時手段２０の計時を開始する。通
電制御手段１８は、第２の計時手段２０が計時中はゲイ
ン設定手段１７の通電をオンし、同時に第１の基準電圧
３１の電源をオンする。ゲイン設定手段１７は、少なく
とも受信手段１５からアンプ１６に出力がされていると
き、すなわち第２の計時手段２０の計時中は通電され、
アンプ１６のピーク値と第２の基準電圧２９及び第３の
基準電圧３０を比較できればよく、それ以外は通電をオ
フし、電力消費を押さえる（ステップ１６〜１９）。

【００２６】これらのタイミングを図５（ａ）に示す。
アンプ１６にて所定に値に増幅された信号は、ＥＮＶ比
較手段２１に出力される。ＥＮＶ比較手段２１では内蔵
する第１の基準電圧３１とアンプ１６の出力を比較し、
アンプ１６の出力がＥＮＶ比較手段２１に内蔵する第１
の基準電圧３１以上となった時点から、次のゼロクロス
点をゼロクロス検知手段２２が検出する。この点を振動
子１１ａが発射した超音波の受信点とする。そして、ゼ
ロクロス検知手段２２は繰り返し手段２３に信号を出力
する（ステップ１９）。

【００２７】繰り返し手段２３は再びトリガ手段１４を
動作させ、同時に遅延手段２４を動作させる。第２の計
時手段２０は、遅延手段２４動作中に計時を終了するの
で、その時点で、通電制御手段１８はゲイン設定手段１
７と第１の基準電圧３１の電源をオフする。トリガ手段
１４から信号を受けた遅延手段２４は、所定の遅延時間
を計時し、遅延時間計時終了でトリガ手段１４は送信手
段１３を動作させ、所定の周波数で振動子１１ａを駆動
し、流体管路１０内に再び超音波信号を発射させる。以
降、繰り返し手段２３の繰り返し回数が設定値に達する
まで、送信〜受信〜遅延を繰り返す（ステップ２０〜２
２）。

【００２８】繰り返し手段２３の計数が終了すると、計
数手段２６の計時を停止する。流量演算手段２８は計数
手段２６の値を読み込む。計数手段２６の計数値をＴ、
遅延手段２４の設定値をＴｄとすると、上流側から下流
側すなわち、振動子１１ａから振動子１１ｂに伝搬する
のに要する時間Ｔ１は、繰り返し手段２３の繰り返し回
数をＮとすると、Ｔ１＝（Ｔ−Ｔｄ×Ｎ）／Ｎとなる。
この値を流量演算手段２８に記憶する（ステップ２
３）。

【００２９】次に、再び、スタート手段２５が計測を開
始させると、繰り返し手段２３及び計数手段２６の値を
初期値にする。次に計数手段２６は基準クロック２７の
出力パルスの計数を始める。同時に、繰り返し手段２３
は切換手段１２を動作させて、振動子１１ａを受信側
に、振動子１１ｂを送信側に設定する。すなわち、振動
子１１ａを受信手段１５に接続し、振動子１１ｂを送信
手段１３に接続し、流体の流れの方向に対して、下流側
から上流側に超音波が伝搬されることになる（ステップ
２５）。

【００３０】以降は、上流から下流に超音波を伝搬させ
る場合と同様であるので、説明を割愛する。繰り返しが
終了し、下流側から上流側すなわち、第２の振動子１２
から第１の振動子１１に伝搬するのに要する時間はＴ２
となる。両方向の計測が終了すれば（ステップ２４）流
量演算を行うが、このとき、流体管路１０に矢印の方向
に流れがあれば下流から上流への超音波の伝搬時間は遅
れるのでＴ１＜Ｔ２となる。Ｔ１とＴ２の逆数差を流量
演算手段２８で求め、さらに流体管路１０の断面積や流
れの状態などを考慮して流量値を演算する（ステップ２
６）。

【００３１】（実施例２）図６は本発明の実施例２にお
ける流量計測装置のブロック図を示すものである。ま
た、同一の手段には同一の番号を付与するものとし、本
発明の実施例１と重複するものはその説明を省略する。
図において、３２は第３の計時手段で、ＥＮＶ比較手段
２１が内蔵する第１の基準電圧３１とアンプ１６の出力
を比較し、アンプ１６の出力が大きいことを検出した時
点で計時を開始する。また、通電制御手段１８は第３の
計時手段３２が計時中はゲイン設定手段１７の通電をオ
ンし、それ以外はオフする。

【００３２】以上のように構成された流量計測装置につ
いて、以下その動作、作用について説明する。初期にゲ
イン設定手段１７のゲインを決定する動作は実施例１と
同様であるのでここでは割愛する。まず、スタート手段
２５が計測を開始させると、繰り返し手段２３は切換手
段１２を動作させて、振動子１１ａを送信側に、振動子
１１ｂを受信側にする。すなわち、振動子１１ａを送信
手段１３に接続し、振動子１１ｂを受信手段１５に接続
することになり、流体の流れの方向に対して、上流側か
ら下流側に超音波が伝搬されることになる。

【００３３】次に、計数手段２６及び繰り返し手段２３
を初期化する。そして、計数手段２６は基準クロック２
７の出力パルスの計数を始める。また、繰り返し手段２
３はトリガ手段１４を動作させる。遅延手段２４はトリ
ガ手段１４のトリガ信号によって、遅延時間の計数を開
始する。送信手段１３は、トリガ手段１４からの信号が
あり、遅延手段２４の計時終了時に所定の周波数で振動
子１１ａを駆動し、流体管路１０内に超音波を発射させ
る。

【００３４】また所定の伝搬時間後（例えば、流体管路
１０の気体が空気とし、気体の温度が２５℃とすると、
空気の音速は約３４６m/sとなる。振動子１１ａから振
動子１１ｂまでの距離を例えば６０mmとすると、伝搬時
間は距離を音速で割った値すなわち約１７３μsとな
る。）に振動子１１ｂに超音波信号が到達し、切換手段
１２を介して、受信手段１５で受信する、そして、アン
プ１６では、ゲイン設定手段１７で設定されたゲインで
増幅される。信号は、ＥＮＶ比較手段２１に出力され
る。ＥＮＶ比較手段２１では内蔵する第１の基準電圧３
１と比較し、アンプ１６の出力が第１の基準電圧３１以
上となった時点から、次のゼロクロス点をゼロクロス検
知手段２２が検出する。この点を振動子１１ａが発射し
た超音波の受信点とする。そして、ゼロクロス検知手段
２２は繰り返し手段２３に信号を出力する。同時に、第
３の計時手段３２の計時を開始するとともに、通電制御
手段１８はゲイン設定手段１７の通電をオンする。図５
の（ｂ）に第３の計時手段３２の計時と通電制御手段１
８の動作タイミングを示す。

【００３５】繰り返し手段２３は再びトリガ手段１４を
動作させ、同時に遅延手段２４を動作させる。第３の計
時手段３２は、遅延手段２４動作中に計時を終了するの
で、その時点で、通電制御手段１８はゲイン設定手段１
７の電源をオフする。トリガ手段１４から信号を受けた
遅延手段２４は、所定の遅延時間を計時し、遅延時間計
時終了でトリガ手段１４は送信手段１３を動作させ、所
定の周波数で振動子１１ａを駆動し、流体管路１０内に
再び超音波信号を発射させる。以降、繰り返し手段２３
の繰り返し回数が設定値に達するまで、送信〜受信〜遅
延を繰り返す。

【００３６】繰り返し手段２３の計数が終了すると、計
数手段２６の計時を停止する。流量演算手段２８は計数
手段２６の値を読み込むが、以下、下流側から上流側へ
の超音波発射の動作及び流量演算の動作も実施例と同様
であるので、説明を割愛する。

【００３７】（実施例３）図７は本発明の実施例３にお
ける流量計測装置のブロック図を示すものである。ま
た、同一の手段には同一の番号を付与するものとし、本
発明の実施例１と重複するものはその説明を省略する。
図において、３４はハイカウンタで、アンプ１６の出力
のピーク値とゲイン設定手段１７に内蔵する第２の基準
電圧２９とを比較し、アンプ１６の出力のピーク値が第
２の基準電圧２９以上となった場合に＋１する。３５は
ローカウンタで、アンプ１６の出力のピーク値とゲイン
設定手段１７に内蔵する第３の基準電圧３０とを比較
し、アンプ１６の出力のピーク値が第３の基準電圧３０
以下となった場合に＋１する。１８は通電制御手段で、
繰り返し手段２３の繰り返し回数が所定値以下（例えば
１５回）ではゲイン設定手段１７の電源をオンし、所定
値より大きければ通電をオフする。

【００３８】以上のように構成された流量計測装置につ
いて、以下その動作、作用について説明する。図８は本
発明の実施例３における流量計測装置の動作を示すフロ
ーチャートを示す。まず、スタート手段２５が計測を開
始させると、繰り返し手段２３は切換手段１２を動作さ
せて、振動子１１ａを送信側に、振動子１１ｂを受信側
にする。すなわち、振動子１１ａを送信手段１３に接続
し、振動子１１ｂを受信手段１５に接続することにな
り、流れの方向に対して、上流側から下流側に超音波が
伝搬されることになる（図８のステップ３１）。

【００３９】次に、計数手段２６及び繰り返し手段２３
を初期化する。そして、計数手段２６は基準クロック２
７の出力パルスの計数を始める。また、ローカウンタ３
３及びハイカウンタ３４を初期化する（ステップ３２〜
３３）。

【００４０】また、繰り返し手段２３はトリガ手段１４
を動作させる。遅延手段２４はトリガ手段１４のトリガ
信号によって、遅延時間の計数を開始する。送信手段１
３は、トリガ手段１４からの信号があり、遅延手段２４
の計時終了時に所定の周波数で振動子１１ａを駆動し、
流体管路１０内に超音波を発射させる（ステップ３４−
３６）。

【００４１】所定の伝搬時間後（例えば、流体管路１０
の気体が空気とし、気体の温度が２５℃とすると、空気
の音速は約３４６m/sとなる。振動子１１ａから振動子
１１ｂまでの距離を例えば６０mmとすると、伝搬時間は
距離を音速で割った値すなわち約１７３μsとなる）に
振動子１１ｂに送信信号が到達し、切換手段１２を介し
て、受信手段１５で受信する、そして、アンプ１６で
は、ゲイン設定手段１７で設定されたゲインで増幅され
る。所定のレベルに増幅された信号は、ＥＮＶ比較手段
２１に出力される。

【００４２】ＥＮＶ比較手段２１では内蔵する第１の基
準電圧３１と比較し、アンプ１６の出力が第１の基準電
圧３１以上となった時点で繰り返し手段２３の繰り返し
回数が所定値以下（例えば１５以下）であれば、通電制
御手段１８はゲイン設定手段１７の通電をオンする。ま
た、繰り返し手段２３の繰り返し回数が所定値より大き
ければ、通電制御手段１８はゲイン設定手段１７の通電
のオフを継続する。繰り返し手段２３の繰り返し回数が
所定回数（例えば１５回）では、アンプ１６のピーク値
の検出は十分にできており、ローカウンタ３３及びハイ
カウンタ３４の計数値がゼロであるということは、ゲイ
ン設定手段１７のゲイン設定値は適正で、アンプ１６の
出力は適正（図４の（ａ）の状態）となっている。

【００４３】ローカウンタ３３あるいはハイカウンタ３
４の計数値がゼロでないということは、後述するが、ア
ンプ１６の出力が適正なレベルに増幅されていないこと
であり、図４の（ｂ）か（ｃ）の状態になっている（ス
テップ３７−４１）。

【００４４】そして、次のゼロクロス点をゼロクロス検
知手段２２が検出する。この点を振動子１１ａが発射し
た超音波の受信点とする。アンプ１６の出力のピーク値
とゲイン設定手段１７に内蔵する第２の基準電圧２９と
を比較し、アンプ１６の出力のピーク値が第２の基準電
圧２９以上となった場合にハイカウンタ３４を＋１す
る。この場合は、図４の（ｃ）の場合である。また、ア
ンプ１６の出力のピーク値とゲイン設定手段１７に内蔵
する第３の基準電圧３０とを比較し、アンプ１６の出力
のピーク値が第３の基準電圧３０以下となった場合には
ローカウンタ３３を＋１する。これは、図４の（ｂ）の
場合である。これらは、例えば、流体管路１０中の気体
の温度が変化して、振動子１１ａあるいは振動子１１ｂ
の感度が変化した場合などである。ただし、通電制御手
段１８がゲイン設定手段１７の電源をオフしている間、
すなわち、繰り返し手段２３の繰り返し回数が所定値よ
り大きい場合は、ローカウンタ３３及びハイカウンタ３
４の動作は停止している。そして、ゼロクロス検知手段
２２は繰り返し手段２３に信号を出力する（ステップ４
２−４６）。

【００４５】繰り返し手段２３は繰り返し回数を＋１
し、再びトリガ手段１４を動作させ、同時に遅延手段２
４を動作させる。前述したように、第２の計時手段２０
は、遅延手段２４動作中に計時を終了するので、その時
点で、通電制御手段１８はゲイン設定手段１７と第１の
基準電圧３１の電源をオフする。トリガ手段１４から信
号を受けた遅延手段２４は、所定の遅延時間を計時し、
遅延時間計時終了でトリガ手段１４は送信手段１３を動
作させ、所定の周波数で振動子１１ａを駆動し、流体管
路１０内に再び超音波信号を発射させる。以降、繰り返
し手段２３の繰り返し回数が設定値に達するまで、送信
〜受信〜遅延を繰り返す（ステップ４７、４８）。繰り
返し手段２３の計数が終了すると、計数手段２６の計時
を停止する。流量演算手段２８は計数手段２６の値を読
み込む。計数手段２６の計数値をＴ、遅延手段２４の設
定値をＴｄとすると、上流側から下流側すなわち、振動
子１１ａから振動子１１ｂに伝搬するのに要する時間Ｔ
１は、繰り返し手段２３の繰り返し回数をＮとすると、
Ｔ１＝（Ｔ−Ｔｄ×Ｎ）／Ｎとなる。この値を流量演算
手段２８に記憶する（ステップ４９）。

【００４６】次に、再び、スタート手段２５が計測を開
始させると、繰り返し手段２３及び計数手段２６の値を
初期値にする。次に計数手段２６は基準クロック２７の
出力パルスの計数を始める。同時に、繰り返し手段２３
は切換手段１２を動作させて、振動子１１ａを受信側
に、振動子１１ｂを送信側に設定する。すなわち、振動
子１１ａを受信手段１５に接続し、振動子１１ｂを送信
手段１３に接続し、流れの方向に対して、下流側から上
流側に超音波が伝搬されることになる。以降は、上流か
ら下流に超音波を伝搬させる場合と同様であるので、説
明を割愛する。

【００４７】繰り返しが終了し、下流側から上流側すな
わち、第２の振動子１２から第１の振動子１１に伝搬す
るのに要する時間はＴ２となる。両方向の計測が終了す
れば（ステップ５２）流量演算を行うが、このとき、流
体管路１０に流れがあれば下流から上流への超音波の伝
搬時間は遅れるのでＴ１＞Ｔ２となる。Ｔ１とＴ２の逆
数差を流量演算手段２８で求め、さらに流体管路１０の
断面積や流れの状態などを考慮して流量値を演算する。
計数されたローカウンタ３３及びハイカウンタ３４は次
の流量測定時に使用し、例えば、ローカウンタ３３が計
数されていると、アンプ１６の出力は図４の（ｂ）の状
態になっており、アンプ１６の出力を大きくするために
ゲイン設定手段１７のゲイン設定値を＋１し、ハイカウ
ンタ３４が計数されておれば、アンプ１６の出力は図４
の（ｃ）の状態になっており、アンプ１６の出力を小さ
くするためにゲイン設定手段１７のゲイン設定値を−１
する。

【００４８】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の発明に
よれば、ゲイン設定手段への通電を制御し、必要な時に
のみに、ゲイン制御手段への通電をオンするもので、消
費電力を小さくし、より少ない電池容量で長時間動作
（例えば１０年）を可能とした流量計測装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における流量計測装置の構成
を示すブロック図

【図２】同装置の動作を示すフローチャート

【図３】同装置のゲイン設定の動作を示すフローチャー
ト

【図４】（ａ）同装置の受信波形を示す図（ｂ）同装置の他の受信波形を示す図（ｃ）同装置のさらに他の受信波形を示す図

【図５】（ａ）本発明の実施例１及び２における流量計
測装置のゲイン設定手段の動作タイミングチャート（ｂ）同設定手段の他の動作タイミングチャート

【図６】本発明の実施例２における流量計測装置の構成
を示すブロック図

【図７】本発明の実施例３における流量計測装置の構成
を示すブロック図

【図８】同装置の動作を示すフローチャート

【図９】従来の流量計測装置の構成を示すブロック図

【符号の説明】

１０流体管路１１ａ振動子１１ｂ振動子１３送信手段１５受信手段１６アンプ１７ゲイン設定手段１８通電制御手段１９第１の計時手段２０第２の計時手段２３繰り返し手段２８流量演算手段３１第１の基準電圧３２第３の計時手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流体管路に設けられ超音波信号を送受信
する少なくとも１対の振動子と、前記振動子を駆動する
送信手段と、前記振動子から受信する受信手段と、前記
振動子の送受信を切換える切換手段と、前記受信手段に
入力された信号を増幅するアンプと、送信〜受信を繰り
返し行う繰り返し手段と、前記アンプのゲインを設定す
るゲイン設定手段と、このゲイン設定手段への通電を制
御する通電制御手段とを備えてなる流量計測装置。
【請求項２】通電制御手段は、送信手段が振動子を駆
動してから所定の時間を計時する第１の計時手段と、こ
の第１の計時手段の計時終了時に、所定の時間の計時を
開始する第２の計時手段とからなり、前記通電制御手段
は前記第２の計時手段の計時中にゲイン設定手段の通電
をオンとし、それ以外はオフとする請求項１記載の流量
計測装置。
【請求項３】通電制御手段は、アンプの出力が第１の
基準電圧以上となった時点で所定の時間の計時を開始す
る第３の計時手段を有し、前記通電制御手段は前記第３
の計時手段の計時中にゲイン設定手段の通電をオンと
し、それ以外はオフとする請求項１記載の流量計測装
置。
【請求項４】通電制御手段は、繰り返し手段の繰り返
し回数が所定値以下では、ゲイン設定手段の通電をオン
とし、繰り返し回数が所定値以上ではオフとする請求項
１記載の流量計測装置。
【請求項５】通電制御手段は、第２の計時手段の計時
中に第１の基準電圧の電源をオンとし、それ以外はオフ
とする請求項１又は２記載の流量計測装置。
【請求項６】請求項１〜５のいずれか１項に記載の流
量計測装置の少なくとも一つの手段をコンピュータに実
行させるためのプログラム。