JP2005257359A - Flow measuring device for fluid - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は超音波を利用してガス、水などの流体の流れを計測する流体の流れ計測装置に関するものである。 The present invention relates to a fluid flow measuring device that measures the flow of a fluid such as gas or water using ultrasonic waves.
従来のこの種の流体の流れ計測装置は、図10に示すようなものが一般的であった(例えば、特許文献1参照)。この装置は流体の流れる流路31に設置した第1超音波振動子32および第2超音波振動子33と、第1超音波振動子32、第2超音波振動子33の送受信を切り換える切換手段34と、第1超音波振動子32及び第2超音波振動子33を駆動する送信手段35と、受信側の超音波振動子で受信し切換手段34を通過した信号を所定の振幅まで増幅する増幅手段36と、増幅手段36で増幅された受信信号の電圧と基準電圧とを比較する基準比較手段37と、図11に示すように基準比較手段37で基準電圧と比較し大小関係が反転した後の増幅信号の最初のゼロクロス点aで繰り返し手段39へ出力信号Dを出力する判定手段38と、この判定手段38からの信号をカウントし予め設定された回数だけカウントすると共に判定手段38からの信号を制御手段42へ出力する繰り返し手段39と、繰り返し手段39で予め設定された回数をカウントした時間を計時する計時手段40と、計時手段40の計時した時間に応じて流量を算出する流量算出手段41と、流量算出手段41から算出された流量出力、繰り返し手段39からの信号を受け送信手段35の動作を制御する制御手段42と、判定手段38、繰り返し手段39、計時手段40、流量算出手段41、制御手段42から構成されている。
A conventional fluid flow measuring apparatus of this type is generally as shown in FIG. 10 (see, for example, Patent Document 1). This apparatus includes a first
この装置は制御手段42により送信手段35を動作させ超音波振動子32で発信された超音波信号が、流れの中を伝搬し第2超音波振動子33で受信され、増幅手段36で増幅後、基準比較手段37と判定手段38で信号処理され、繰り返し手段39を通り制御手段42に入力される。この動作を予め設定されたn回数繰り返し行い、この間の時間を計時手段40により測定する。そして、第1超音波振動子32と第2超音波振動子33とを切換手段34により切り替えて、同様な動作を行い、被測定流体の上流から下流(この方向を正流とする)と下流から上流(この方向を逆流とする)のそれぞれの伝搬時間を測定し、被測定流体の流速を求め、式1より流量Qを求めていた。
In this apparatus, the transmission means 35 is operated by the control means 42 and the ultrasonic signal transmitted from the
ここで、超音波振動子間の流れ方向の有効距離をL、上流から下流へのn回分の測定時間をt1、下流から上流へのn回分の測定時間をt2、被測定流体の流速をv、流路の断面積をS、センサ角度をφ、流量をQとする。 Here, the effective distance in the flow direction between the ultrasonic transducers is L, the measurement time for n times from upstream to downstream is t1, the measurement time for n times from downstream to upstream is t2, and the flow velocity of the fluid to be measured is v , S is the cross-sectional area of the flow path, φ is the sensor angle, and Q is the flow rate.
Q=S・v=S・L/2・cosφ((n/t1)−(n/t2))・・・(式1)
実際には、式1に流量に応じた係数をさらに乗じて流量を算出する。
Q = S · v = S · L / 2 · cos φ ((n / t1) − (n / t2)) (Expression 1)
Actually, the flow rate is calculated by further multiplying
また、増幅手段36のゲインは、受信側の超音波振動子で受信した信号を一定振幅となるようゲインを調整しており、受信信号のピーク電圧値が所定の電圧範囲に入るように調整される。これは繰り返し手段39に設定された回数の計測を繰り返し中に、図12の点線で示す受信信号bに示すように受信信号のピーク電圧値が所定の電圧範囲の下限より下回った回数と、同じく図12の点線で示す受信信号cに示すように所定の電圧範囲の上限より上回った回数をカウントしておきその大小関係で次回の流量計測時のゲインを調整する。例えば下限より下回った回数が多ければゲインをアップして、図12の実線で示す受信信号aのように電圧範囲の上限、下限の内に入るようにする。 The gain of the amplifying unit 36 is adjusted so that the signal received by the ultrasonic transducer on the receiving side has a constant amplitude, and is adjusted so that the peak voltage value of the received signal falls within a predetermined voltage range. The This is the same as the number of times that the peak voltage value of the received signal falls below the lower limit of the predetermined voltage range as indicated by the received signal b shown by the dotted line in FIG. As indicated by the received signal c indicated by the dotted line in FIG. 12, the number of times that exceeds the upper limit of the predetermined voltage range is counted, and the gain at the next flow rate measurement is adjusted according to the magnitude. For example, if the number of times below the lower limit is large, the gain is increased so that it falls within the upper and lower limits of the voltage range as in the received signal a shown by the solid line in FIG.
また、増幅手段36により増幅された受信信号の電圧と比較する基準比較手段37の基準電圧は判定手段38により検知するゼロクロス点の位置を決めるもので図11を例にすると受信信号の3波目のゼロクロス点aを判定手段38により検知するよう、受信信号の2波と3波のピーク電圧の中点の電圧に設定される。そうすることにより何らかの原因で受信信号の2波のピーク電圧が上昇、または3波のピーク電圧が減少しても双方に対してマージンをとれ、安定に判定手段38により3波目のゼロクロス点aが検知できるものである。
しかしながら上記従来の流体の流れ計測装置は、基準比較手段37において所定の振幅レベルに増幅された受信信号と比較する基準電圧の電圧設定方法として、固定抵抗器と半固定抵抗器を用い抵抗分圧で設定することが多く用いられてきた。この方法では所定の電圧を発生するように基準電圧を監視しながら半固定抵抗器を手動で調節を行うので基準電圧設定に時間が掛かり、また、調整ミスの発生の可能性も有していた。 However, the above conventional fluid flow measuring device uses a fixed resistor and a semi-fixed resistor as a voltage setting method of the reference voltage to be compared with the received signal amplified to a predetermined amplitude level in the reference comparing means 37, and resistance dividing voltage. It has been used a lot in setting. In this method, since the semi-fixed resistor is manually adjusted while monitoring the reference voltage so as to generate a predetermined voltage, it takes time to set the reference voltage, and there is a possibility of occurrence of an adjustment error. .
さらに調整後の経年変化、また、機械振動、熱衝撃等を受けることによって調整位置が変化することもあった。そして温度変化や流量の変化、または超音波振動子の経年変化等でその感度が変化すると再度、基準電圧を設定し直す必要があるという課題を有していた。また、このような流体の流れ計測装置は電池を電源とするので低消費電力であることが求められている。 Further, the adjustment position may change due to secular change after adjustment, mechanical vibration, thermal shock, or the like. When the sensitivity changes due to temperature change, flow rate change, aging change of the ultrasonic vibrator, etc., there is a problem that the reference voltage needs to be set again. Such a fluid flow measuring device is required to have low power consumption because it uses a battery as a power source.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、基準電圧の設定を迅速かつ、精度良く行い、常に最適な基準電圧に保ち、かつ低消費電力である流体の流れ計測装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and provides a fluid flow measuring device that quickly and accurately sets a reference voltage, always maintains an optimum reference voltage, and has low power consumption. Objective.
前記従来の課題を解決するために、本発明の流体の流れ計測装置は基準設定手段の基準電圧を最小から最大に変化させたときの時間差計時手段の計時する時間差により受信波の各波のピーク電圧位置を認識してこのピーク電圧比を基に受信波の特定の波の間に基準電圧を設定するようにしたものである。 In order to solve the above-mentioned conventional problems, the fluid flow measuring device according to the present invention provides a peak of each wave of the received wave due to the time difference measured by the time difference measuring means when the reference voltage of the reference setting means is changed from the minimum to the maximum. The voltage position is recognized, and the reference voltage is set between specific waves of the received wave based on the peak voltage ratio.
これによって基準設定手段が設定する基準電圧は超音波信号の受信波に基づき、受信波の特定の波のピーク電圧間に設定され、時間差計時手段が計時する時間差が最適となる基準電圧に人手を介することなく、設定動作が迅速かつ、精度良く行われ、かつ継続的に最適な基準電圧に保つ流体の流れ計測装置とすることができる。 As a result, the reference voltage set by the reference setting means is set between the peak voltages of specific waves of the received wave based on the received wave of the ultrasonic signal, and the reference voltage that optimizes the time difference measured by the time difference measuring means is manually adjusted. Therefore, the fluid flow measuring device can be configured so that the setting operation can be performed quickly and accurately, and continuously maintained at the optimum reference voltage.
本発明の流体の流れ計測装置は、基準電圧を最小から最大に変化させ、そのときの時間差計時手段の計時する時間差が大きく変化する複数の変曲点の内、基準電圧を最小から最大に変化させ、そのときの時間差計時手段の計時する時間差が大きく変化する複数の変曲点から受信波の各波のピーク電圧を認識し、ピーク電圧の比より特定の2波、3波のピーク電圧間の中点の電圧、または任意の点に基準電圧を自動的に設定する基準設定手段としたことにより、超音波の受信波の中で受信信号の電圧変動に対して、一番安定して超音波信号の到達時期を検知出来る電圧に設定出来、また、流量計測時の時間差計時手段の計時する時間差が基準電圧を設定した際の時間差を基に決定される所定の時間差の幅から逸脱した場合に基準電圧の再設定が行われる。 The fluid flow measuring device of the present invention changes the reference voltage from the minimum to the maximum, and changes the reference voltage from the minimum to the maximum among a plurality of inflection points where the time difference measured by the time difference measuring means changes greatly. The peak voltage of each wave of the received wave is recognized from a plurality of inflection points where the time difference measured by the time difference measuring means at that time changes greatly, and between the peak voltage of specific two waves or three waves from the ratio of the peak voltage By using the reference setting means that automatically sets the reference voltage at the midpoint voltage or an arbitrary point, it is the most stable against the voltage fluctuation of the received signal among the received waves of ultrasonic waves. Can be set to a voltage that can detect the arrival time of the sound wave signal, and the time difference measured by the time difference measuring means during flow measurement deviates from the predetermined time difference determined based on the time difference when the reference voltage is set The reference voltage is reset Divide.
これにより基準電圧の設定が人手を介することなく迅速に行われかつ、設定後、流量計測時に基準電圧が最適な電圧に保つことの出来る流体の流れ計測装置とすることが出来る効果がある。 Accordingly, there is an effect that the reference voltage can be quickly set without human intervention, and the fluid flow measuring device can be configured so that the reference voltage can be maintained at an optimum voltage during flow rate measurement after the setting.
第1の発明は、流体管路に設けられ超音波信号を送受信する第1振動子及び第2振動子と、前記振動子を駆動する送信手段と、前記振動子の送受信を切り換える切換手段と、前記振動子の受信信号を増幅する増幅手段と、前記超音波信号の送受信の累積時間を計時する計時手段と、前記計時手段の計時した時間に基づいて流速及びまたは流量を算出する流量算出手段と、前記第1振動子及び前記第2振動子のうち受信側の振動子の受信信号の電圧と基準電圧とを比較する基準比較手段と、前記基準比較手段と前記増幅手段の出力とから超音波信号の到達時期を判定する判定手段と、前記基準比較手段と前記判定手段の出力の時間差を計時する時間差計時手段と、前記基準比較手段の基準電圧を設定する基準設定手段を備えた流体の流れ計測装置において、基準電圧を最小から最大に変化させたときの前記時間差計時手段の計時する時間差により受信波の各波のピーク電圧位置を認識してこのピーク電圧比を基に受信波の特定の波の間に基準電圧を設定する基準設定手段とした流体の流れ計測装置とすることにより、基準電圧の設定を迅速かつ、精度良く行い、超音波の受信信号の変動に対し一番安定な基準電圧に設定出来る流体の流れ計測装置とすることが出来る。 The first invention includes a first vibrator and a second vibrator that are provided in the fluid pipe line and transmit and receive an ultrasonic signal, a transmission unit that drives the vibrator, a switching unit that switches transmission and reception of the vibrator, Amplifying means for amplifying the received signal of the vibrator, time measuring means for measuring the accumulated time of transmission / reception of the ultrasonic signal, and flow rate calculating means for calculating a flow velocity and / or a flow rate based on the time measured by the time measuring means, Ultrasonic wave from the reference comparison means for comparing the voltage of the reception signal of the reception-side vibrator of the first vibrator and the second vibrator with the reference voltage, and the outputs of the reference comparison means and the amplification means Fluid flow comprising determination means for determining the arrival time of a signal, time difference timing means for measuring a time difference between outputs of the reference comparison means and the determination means, and reference setting means for setting a reference voltage of the reference comparison means Measuring instrument , The peak voltage position of each wave of the received wave is recognized by the time difference counted by the time difference measuring means when the reference voltage is changed from the minimum to the maximum, and the specific wave of the received wave is determined based on this peak voltage ratio. By using a fluid flow measuring device as a reference setting means for setting a reference voltage between them, the reference voltage can be set quickly and accurately and the most stable reference voltage against fluctuations in the received ultrasonic signal It can be set as the fluid flow measuring device which can be set up.
第2の発明は、時間差計時手段の計時する時間差を流体の流れ計測装置本体の調整時に記憶する時間差記憶手段を設け、前記時間差記憶手段に記憶されている時間差を流量計測後に基準設定手段が基準電圧を設定する際に用いる時間差の目標値とする1項記載の流体の流れ計測装置とすることにより、自動的に基準電圧の補正を行い、常に最適な基準電圧に保つことの出来る流体の流れ計測装置とすることが出来る。
According to a second aspect of the present invention, there is provided time difference storage means for storing the time difference measured by the time difference measurement means when adjusting the fluid flow measuring device main body, and the reference setting means uses the time difference stored in the time difference storage means as a reference after measuring the flow rate. By using the fluid flow measuring device according to
第3の発明は、基準設定手段は流体の流れ計測装置本体の調整時に基準電圧を受信波の特定の波間に設定した際の特定の波のピーク電圧間に基準電圧の設定範囲を限定する請求項2記載の流体の流れ計測装置とすることにより、流量計測中の超音波の受信信号の変動により基準電圧との大小関係が崩れたことを検知して基準電圧を再設定することで、最適な基準電圧に保つことの出来る流体の流れ計測装置とすることが出来る。
According to a third aspect of the invention, the reference setting means limits the setting range of the reference voltage between the peak voltages of the specific waves when the reference voltage is set between the specific waves of the received wave when adjusting the fluid flow measuring device body. By adopting the fluid flow measuring device according to
第4の発明は基準設定手段は流体の流れ計測装置本体の調整時に基準電圧を受信波の特定の波間に設定した際の特定の波のピーク電圧間の所定の割合の区間に基準電圧の設定範囲を限定する請求項2記載の流体の流れ計測装置とすることにより、より迅速に常に最適な基準電圧に保つことの出来る流体の流れ計測装置とすることが出来る。
According to a fourth aspect of the present invention, the reference setting means sets the reference voltage in an interval of a predetermined ratio between the peak voltages of specific waves when the reference voltage is set between specific waves of the received wave when adjusting the fluid flow measuring device body. By using the fluid flow measuring device according to
第5の発明は基準設定手段は流量算出手段が算出した流量が所定流量以上になるまで基準電圧調整動作を行わない請求項1〜4記載の流体の流れ計測装置とすることにより、設定が迅速で常に最適な基準電圧に保つことの出来る流体の流れ計測装置とすることが出来る。 According to a fifth aspect of the present invention, the reference setting means does not perform the reference voltage adjustment operation until the flow rate calculated by the flow rate calculation means exceeds a predetermined flow rate. Therefore, it is possible to provide a fluid flow measuring device that can always maintain an optimum reference voltage.
第6の発明は基準設定手段は流量算出手段が算出した流量が所定流量以上の状態から流量ゼロに戻った際に、前回の流量ゼロ時の基準電圧位置と比較して所定以上異なれば受信波の特定の波の間に設定する基準電圧の初期化をやり直す請求項1〜5記載の流体の流れ計測装置とすることにより、流路を流れる流体の流量の影響により超音波信号の送受信の方向別に超音波の受信信号と基準電圧との大小関係が崩れたことを検知して超音波信号の送受信の方向別に増幅手段の増幅度を変更することで基準電圧を再設定することで、基準比較手段の基準電圧を最適に保つことの出来る流体の流れ計測装置とすることが出来る。 According to a sixth aspect of the present invention, when the flow rate calculated by the flow rate calculation unit returns from the state where the flow rate calculation unit is equal to or higher than the flow rate to zero, the reference setting unit receives the received wave if the flow rate is different from the reference voltage position at the previous flow rate zero. 6. The direction of ultrasonic signal transmission / reception by the influence of the flow rate of the fluid flowing through the flow path by reinitializing the reference voltage set during the specific wave Separately, the reference voltage is reset by detecting that the magnitude relationship between the received ultrasonic signal and the reference voltage has collapsed and changing the amplification level of the amplification means according to the transmission / reception direction of the ultrasonic signal. The fluid flow measuring device can keep the reference voltage of the means optimal.
第7の発明は基準設定手段は流量算出手段が算出した流量が所定流量以上の状態から流量ゼロに戻った際に、前回の流量ゼロ時の基準電圧位置と比較して所定値以内であれば再度所定流量以上になるまで基準電圧調整動作を行わない請求項7記載の流体の流れ計測装置とすることにより、流路を流れる流体の流量の影響により超音波信号の送受信の方向で超音波の受信信号と基準電圧との大小関係が崩れた場合に超音波信号の送受信の方向毎に基準比較手段の基準電圧を設定することで、基準比較手段の基準電圧を最適に保つことの出来る流体の流れ計測装置とすることが出来る。
In the seventh invention, when the flow rate calculated by the flow rate calculation unit returns from the state where the flow rate calculation unit is equal to or higher than the predetermined flow rate to zero, the reference setting unit is within a predetermined value compared with the reference voltage position at the previous flow rate zero. 8. The fluid flow measuring device according to
第8の発明は基準設定手段は流量算出手段が算出した流量が、予め設定された複数の流量域の中で流量域を移ったときに基準電圧の調整動作を行う請求項1〜7記載の流体の流れ計測装置とすることにより、時間差計時手段の計時した時間差の変曲点の判定を確実に行うことが出来、その変曲点の中点または任意の点の電圧を基準電圧とすることで基準比較手段の基準電圧を最適に保つことの出来る流体の流れ計測装置とすることが出来る。 According to an eighth aspect of the present invention, in the reference setting means, the reference voltage adjustment operation is performed when the flow rate calculated by the flow rate calculation means moves in a flow rate range among a plurality of preset flow rate ranges. By using a fluid flow measurement device, it is possible to reliably determine the inflection point of the time difference measured by the time difference measuring means, and use the voltage at the midpoint of the inflection point or any point as the reference voltage. Thus, a fluid flow measuring device capable of maintaining the reference voltage of the reference comparison means optimally can be obtained.
第9の発明は基準設定手段は増幅手段の増幅度を調整後に基準電圧の変更を行う第1〜8の発明の流体の流れ計測装置とすることにより、時間差計時手段の計時した時間差の変曲点の判定を確実に行うことが出来、その変曲点の中点または任意の点の電圧を基準電圧とすることで基準比較手段の基準電圧を最適に保つことの出来る流体の流れ計測装置とすることが出来る。 According to a ninth aspect of the present invention, the reference setting means is the fluid flow measuring device according to the first to eighth aspects of the invention, wherein the reference voltage is changed after adjusting the amplification degree of the amplifying means, whereby the time difference inflection measured by the time difference measuring means. A fluid flow measuring device that can reliably determine the point and can maintain the reference voltage of the reference comparison means optimally by using the voltage at the middle point of the inflection point or an arbitrary point as the reference voltage; I can do it.
第10の発明は第1〜9のいずれかの発明の流体の流れ計測装置の手段の全てもしくは一部としてコンピュータを機能させるためのプログラムである。そして、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側装置の一部あるいは全てを容易に実現することができ超音波振動子の変更または経年変化等の特性の変化や動作を実現するための設定条件や定数の変更が柔軟に対応に出来る。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。 A tenth invention is a program for causing a computer to function as all or part of the means of the fluid flow measuring device according to any one of the first to ninth inventions. Since it is a program, a part or all of the flowmeter side device of the present invention can be easily realized by using a microcomputer or the like, and changes in characteristics or operations such as changes in ultrasonic transducers or changes over time can be realized. The setting conditions and constants can be changed flexibly. Further, the program can be easily distributed by recording it on a recording medium or distributing the program using a communication line.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における流体の流れ計測装置のブロック図を示すものである。図2及び図5は同第1の実施例の流体の流れ計測装置の動作説明図であり、図3、及び図4は同フローチャートである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a block diagram of a fluid flow measuring apparatus according to
図1において、流路1の途中に超音波を送信する第1超音波振動子2(第1振動子)と受信する第2超音波振動子3(第2振動子)が流れ方向に対し、角度φで配置されている。5は第1超音波振動子2への送信手段であり、4は第1超音波振動子2、第2超音波振動子3の送受信を切り換える切換手段、6は受信側の超音波振動子で受信した信号を制御手段12からの指示によるゲインで増幅する増幅手段、7は前記増幅手段6で増幅された信号と基準電圧とを比較し信号を出力する基準比較手段である。
In FIG. 1, a first ultrasonic transducer 2 (first transducer) that transmits ultrasonic waves in the middle of a
8は基準比較手段7の出力と前記増幅手段6で増幅された信号とから超音波の到達時期を判定する判定手段、9は判定手段8の信号をカウントし予め設定された回数だけ制御手段12へ繰り返し信号を出力する繰り返し手段である。10は繰り返し手段9で予め設定された回数をカウントした時間を計時する計時手段であり、11は計時手段10の計時した時間に応じて流体の流速を検出し、さらに管路の大きさや流れの状態を考慮して流量を算出する流量算出手段(算出手段)である。
8 is a judging means for judging the arrival time of the ultrasonic wave from the output of the
また、12は流量算出手段11、繰り返し手段9からの信号を受け送信手段5、増幅手段6の動作を制御する制御手段である。13は基準比較手段7の出力と判定手段8の出力との時間差を計時する時間差計時手段、14は基準比較手段7の基準電圧を設定し、かつ2波と3波のピーク電圧値を記憶する基準設定手段、15は基準設定手段14が基準電圧を設定後の時間差計時手段13の計時する時間差を記憶する時間差記憶手段である。
A
以上のように構成された流体の流れ計測装置について、以下その動作、作用を説明する。 The operation and action of the fluid flow measuring apparatus configured as described above will be described below.
まず制御手段12は図示していないモード切替のための入力により製造工程時に製造工程専用のモードで以下の様に動作を開始する。電源投入後、制御手段12は、ゲイン調整のために暫定の基準電圧を設定する(図3のステップ1)。ゲイン調整は図2に示すように例えば受信波の最大振幅である5波のピーク電圧値を所定の電圧値になるようにゲインを調整し設定するものであり、このときの基準電圧は1波のピーク電圧より高く、5波のピーク電圧より低ければどのような値の電圧でもよい。また、ゲイン調整中は基準電圧は固定である。これは基準電圧を変更することで基準電圧が5波のピーク電圧以上になったり、1波のピーク電圧以下になり基準比較手段7、判定手段8が正しく動作しなくなることを防ぐためである。
First, the control means 12 starts operation in the following manner in a mode dedicated to the manufacturing process during the manufacturing process by an input for mode switching (not shown). After the power is turned on, the control means 12 sets a temporary reference voltage for gain adjustment (
流体の流れ計測装置のゲイン調整自体は従来例と同等であるので本実施の形態ではその説明は省略する。 Since the gain adjustment of the fluid flow measuring device is the same as that of the conventional example, the description thereof is omitted in the present embodiment.
最初に、受信側の第2超音波振動子3で受信した信号を一定振幅となるようゲインを調整した後(ステップ2)、基準設定手段14は基準電圧を設定範囲の最低の電圧に設定する(ステップ3)。
First, after adjusting the gain so that the signal received by the second
最低の基準電圧に設定後、制御手段12は繰り返し手段9の繰り返し回数を1回に設定して、送信手段5を動作させ第1超音波振動子2より超音波信号を送信する(ステップ4)。 After setting the lowest reference voltage, the control means 12 sets the number of repetitions of the repetition means 9 to 1 and operates the transmission means 5 to transmit an ultrasonic signal from the first ultrasonic transducer 2 (step 4). .
第1超音波振動子2より送信された超音波信号は流路1の流れの中を伝搬し、第2超音波振動子3で受信され、増幅手段6で増幅されて、基準比較手段7、判定手段8へ出力される。ここで図2に増幅後の受信信号の様子を示す。つまり図2に示すように基準比較手段7は増幅手段6の出力(受信信号A)と基準電圧とを比較し(図3のステップ5)、その大小関係が反転した時点(タイミングc)で時間差計時手段13と判定手段8に出力信号Cを出力する。
The ultrasonic signal transmitted from the first
時間差計時手段13は基準比較手段7からの出力信号Cを入力すると計時を開始し(ステップ6)、判定手段8ではタイミングc以降の増幅手段6出力の符号が正から負に変わる最初の負のゼロクロス点aを超音波の到達ポイントと判定し(ステップ7)、出力信号Dを繰り返し手段9、時間差計時手段13に出力する。時間差計時手段13は、この判定手段8の出力信号Dを受けると計時を終了し(ステップ8)、計時した時間差Tdを基準設定手段14へ出力する。基準設定手段14は、基準電圧を基準電圧の可変範囲の1制御単位分(例えば2mV)だけ増加させる(ステップ9)。制御手段12は繰り返し手段9に設定された繰り返し回数が1回であるので、繰り返し動作が終了した旨の信号を繰り返し手段9より入力して、再度送信手段5を動作させ、第1超音波振動子2より超音波信号を送信する。基準設定手段14が基準電圧の設定範囲の最大電圧に基準電圧を設定するまで、ここまでの動作を繰り返す。
The time difference timing means 13 starts timing when the output signal C from the reference comparison means 7 is input (step 6). In the determination means 8, the sign of the output of the amplifying means 6 after the timing c is changed from positive to negative. The zero cross point a is determined as an ultrasonic arrival point (step 7), and the output signal D is output to the repetition means 9 and the time difference timing means 13. When receiving the output signal D from the determination means 8, the time difference timing means 13 ends the time measurement (step 8) and outputs the time difference Td measured to the reference setting means 14. The reference setting means 14 increases the reference voltage by one control unit (for example, 2 mV) in the reference voltage variable range (step 9). Since the number of repetitions set in the
基準設定手段14が基準電圧の最大電圧まで設定が終わると、基準設定手段14は基準電圧を最小から最大に変化させたときの時間差計時手段13の計時する時間差が大きく変化する(例えば前回の時間差と比較して1.3倍以上変化するか)変曲点は複数存在している。
When the
この変曲点について図5、図6を用いて説明する。図5は基準設定手段14が基準電圧を最小から最大に変化させたときの時間差計時手段13の計時した時間差を示した図である。時間差計時手段13の計時した時間差は図2に示すように基準比較手段13と判定手段8の出力の時間差であるので受信信号の各波(1波、2波、3波...)のピーク電圧付近(図6において、それぞれp1、p2、p3...とする。)に基準電圧がある場合に時間差が最小(p1、p2、p3...に対応してそれぞれTp1、Tp2、Tp3...とする。)になり、その値は超音波の周期の約1/4(駆動周波数が500KHzの場合、500ns)になる。
This inflection point will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a diagram showing the time difference measured by the time difference measuring means 13 when the reference setting means 14 changes the reference voltage from the minimum to the maximum. As shown in FIG. 2, the time difference measured by the time difference measuring means 13 is the time difference between the outputs of the
そこから基準電圧を増加させ、各波のピーク電圧を超えると時間差計時手段13の計時した時間差は急に大きくなり、図5に示すように時間差の変曲点(時間差の最小であるTp1、Tp2、Tp3...)として現れる。例えば、基準電圧が2波のピークp2付近(但しp2を越えない)にあった場合から2波のピーク電圧p2を超えた場合、変曲点はTp2となる。これは時間差の変曲点になる基準電圧が受信信号の各波のピーク電圧付近の電圧となることを意味している。 When the reference voltage is increased from that point and exceeds the peak voltage of each wave, the time difference measured by the time difference measuring means 13 suddenly increases, and as shown in FIG. 5, the inflection points of the time difference (Tp1, Tp2 having the minimum time difference). , Tp3 ...). For example, when the reference voltage is near the peak p2 of two waves (but does not exceed p2) and exceeds the peak voltage p2 of two waves, the inflection point is Tp2. This means that the reference voltage that becomes the inflection point of the time difference becomes a voltage near the peak voltage of each wave of the received signal.
これらのピーク電圧の比は流路、センサによりほぼ一定の値となることが実験で確認されている。例えば図6に示すように1波のピーク電圧p1と2波のピーク電圧p2の比p2/p1≒2.5、2波のピーク電圧p2と3波のピーク電圧p3の比p3/p2≒1.8、更に3波のピーク電圧p3と4波のピーク電圧p4の比p4/p3≒1.3といった具合である。 It has been experimentally confirmed that the ratio of these peak voltages is almost constant depending on the flow path and the sensor. For example, as shown in FIG. 6, the ratio of the peak voltage p1 of one wave to the peak voltage p2 of two waves p2 / p1≈2.5, the ratio of the peak voltage p2 of two waves to the peak voltage p3 of three waves p3 / p2≈1. .8, and the ratio of the peak voltage p3 of 3 waves to the peak voltage p4 of 4 waves, p4 / p3≈1.3.
このように各波のピーク電圧の比が一定の値を示すことから、受信波の各波を認識することが可能である。つまり、あるピーク電圧と一つ前(基準電圧が低い方に一つ前)のピーク電圧との比が2.5倍程度となるピーク電圧は2波のピーク電圧であり、1.8倍程度となるのは3波のピーク電圧である。基準設定手段14では以上のようにピーク電圧の比を確認し、そのピーク電圧比によって受信波の特定の波(2波と3波)のピーク電圧を認識し、その特定の波(2波、3波)のピーク電圧の中点のVrefに基準電圧を設定する(図3のステップ11)。
Thus, since the ratio of the peak voltage of each wave shows a constant value, it is possible to recognize each wave of the received wave. In other words, the peak voltage at which the ratio of a certain peak voltage to the previous peak voltage (one before the lower reference voltage) is about 2.5 times is a peak voltage of two waves, about 1.8 times. Is the peak voltage of three waves. The
そしてこの特定の波(2波、3波)のピーク電圧の中点のVrefに基準電圧を設定した後の時間差計時手段13が計時する時間差を時間差記憶手段15が記憶し、また2波のピーク電圧と3波のピーク電圧(基準電圧の設定範囲)を基準設定手段が記憶して(ステップ12)、製造工程専用のモードを終了する。 Then, the time difference storage means 15 stores the time difference measured by the time difference timing means 13 after setting the reference voltage to the midpoint Vref of the peak voltage of this specific wave (2 waves, 3 waves), and the peak of the two waves The reference setting means stores the voltage and the peak voltage of three waves (reference voltage setting range) (step 12), and the mode dedicated to the manufacturing process is terminated.
2波のピーク電圧と3波のピーク電圧を記憶することで、製造工程時における超音波信号の到達時期を検知するためのポイント(例えば図2における3波の負のゼロクロス点a)を検知できる基準電圧の設定可能範囲が記憶される。 By storing the peak voltage of two waves and the peak voltage of three waves, it is possible to detect a point for detecting the arrival time of the ultrasonic signal during the manufacturing process (for example, the three-wave negative zero-cross point a in FIG. 2). The settable range of the reference voltage is stored.
基準電圧を2波、3波間に設定する意図はピーク電圧の幅が一番広い基準電圧範囲(図6において2波、3波のピーク電圧範囲)に基準電圧を設定すれば、受信信号の各波のピーク電圧差の一番大きい部分に設定することになり、例えば図5において2波、3波のピーク電圧の中点のVrefに基準電圧を設定すれば2波、3波のピーク電圧と基準電圧との間にマージンを大きく取ることが出来、受信信号の電圧変動に対して最も安定に判定手段8が超音波の受信信号の到達時期を検知出来るからである。 The intent of setting the reference voltage between 2 and 3 waves is to set each reference signal within the reference voltage range (the peak voltage range of 2 waves and 3 waves in FIG. 6) with the widest peak voltage. For example, in FIG. 5, if the reference voltage is set to Vref at the midpoint of the peak voltage of 2 waves and 3 waves in FIG. 5, the peak voltage of 2 waves and 3 waves is set. This is because a large margin can be taken between the reference voltage and the determination means 8 can detect the arrival time of the ultrasonic reception signal most stably with respect to the voltage fluctuation of the reception signal.
製造工程での基準電圧の設定後、流体の流れ計測装置の設置現場で、図示していないモード切替のための入力により制御手段12が通常モードに切り替後、電源を投入すると以下の様に動作を開始する。最初に受信側の超音波振動子で受信した信号を一定振幅となるようゲインを調整した後(図4のステップ21)、制御手段12は繰り返し手段9に繰り返し回数1回を設定して基準電圧の確認動作を開始する。動作を開始した後の基準設定手段14の動作を図4を用いて説明する。動作を開始すると制御手段12は送信手段5を動作させ第1超音波振動子2より超音波信号を送信し(ステップ22)、増幅手段6で増幅された第2超音波振動子3で受信された超音波信号は基準比較手段7、判定手段8へ出力され、基準比較手段7で受信信号と基準電圧とを比較し(ステップ23)、その大小関係が反転した時点から時間差計時手段13で計時を開始し(ステップ24)、判定手段8により増幅手段6出力の符号が正から負に変わる最初の負のゼロクロス点を検知するまで、時間差の計時を行う(ステップ25、26)。
After setting the reference voltage in the manufacturing process, when the power is turned on after the control means 12 is switched to the normal mode by an input for mode switching (not shown) at the installation site of the fluid flow measuring device, the following operation is performed. To start. After adjusting the gain so that the signal first received by the ultrasonic transducer on the receiving side has a constant amplitude (
時間差計時手段13で計時された時間差と時間差記憶手段15に記憶されている時間差とを比較して(ステップ27)、所定値以上であれば基準電圧設定をやり直す(ステップ28)。所定値以内(例えば±20%)であれば基準電圧の変更は行わず、流速計測,流量演算の処理へ移行する。つまり、製造時に時間差記憶手段15に記憶した時と被計測流体や構成部品の特性等の条件の変化が無ければ、ゲイン調整された受信波と基準電圧の関係には変化が無く、時間差記憶手段15に記憶された時間差とステップ26で時間差計時手段13が計時した時間差は同じになるが、何らかの要因で2つの時間差が所定値以上異なる場合は、基準電圧の設定をやり直す。図7に流量計測処理について示す。
The time difference measured by the time difference timing means 13 is compared with the time difference stored in the time difference storage means 15 (step 27), and if it is equal to or greater than a predetermined value, the reference voltage is set again (step 28). If it is within a predetermined value (for example, ± 20%), the reference voltage is not changed, and the flow proceeds to flow velocity measurement and flow rate calculation processing. That is, if there is no change in conditions such as the characteristics of the fluid to be measured and the component parts when stored in the time difference storage means 15 at the time of manufacture, there is no change in the relationship between the gain-adjusted received wave and the reference voltage, and the time difference storage means The time difference stored in 15 is the same as the time difference measured by the time difference measuring means 13 in
制御手段12は繰り返し手段9に正規の繰り返し回数(例えば256回)を設定して流量計測を開始する。流量計測を開始すると制御手段12は送信手段5を動作させ第1超音波振動子2より超音波信号を送信し(図7のステップ32)、増幅手段6で増幅された第2超音波振動子3で受信された超音波信号は基準比較手段7、判定手段8へ出力され、基準比較手段7で受信信号と基準電圧とを比較し(ステップ33)、その大小関係が反転した時点から時間差計時手段13で計時を開始し(ステップ34)、判定手段8により増幅手段6出力の符号が正から負に変わる最初の負のゼロクロス点を検知するまで、時間差の計時を行う(ステップ35、36)。判定手段8によりゼロクロス点(超音波の到達ポイント)の検知後、制御手段12は送信手段5を再度動作させ超音波振動子2より超音波信号を送信する。この一連の動作を予め設定された256回数繰り返し行い(ステップ31)、所定の繰り返し回数終了後、基準設定手段14は繰り返し回数分の時間差計時手段13が計時した時間差の平均値を算出し(ステップ37)、これに基づいて流量算出手段11にて流速を算出して流量を算出する。
The
流量算出手段11において算出された流量が所定の流量(例えば400L/h)以上か否かを判定し、所定流量以上であれば(ステップ38)、基準設定手段14の算出した時間差の平均値が予め設定された所定値(例えば製造時に設定された基準電圧が受信波の2波と3波の中点にある場合の時間差計時手段13が計時した時間差の120%)と比較する(ステップ39)。所定値以上であれば、現在の基準電圧が製造時に記憶した基準電圧の設定範囲の上限(製造工程時の3波のピーク電圧)を越えたか否かを判定し(ステップ43)、上限を越えていた場合は流量計測を終了する。設定範囲の上限を越えていなかった場合は基準電圧を1制御単位(2mV)分、基準電圧を増加させる(ステップ44)。
It is determined whether or not the flow rate calculated by the flow rate calculation unit 11 is equal to or higher than a predetermined flow rate (for example, 400 L / h). If the flow rate is equal to or higher than the predetermined flow rate (step 38), the average value of the time differences calculated by the
また、基準設定手段14の算出した時間差の平均値と予め設定されステップ24とは異なる別の所定値(例えば製造時に設定された基準電圧が受信波の2波と3波の中点にある場合の時間差の80%)と比較して(ステップ40)、所定値未満でなければ流量計測を終了する。所定値未満であった場合、現在の基準電圧が製造時に記憶した基準電圧の設定範囲の下限(製造工程時の2波のピーク電圧)を下回ったか否かを判定し(ステップ41)、下限を下回っていなかった場合は基準電圧を1制御単位(2mV)分、基準電圧を減少させる(ステップ42)。 Further, the average value of the time difference calculated by the reference setting means 14 and another predetermined value which is preset and different from step 24 (for example, when the reference voltage set at the time of manufacture is at the midpoint between the two waves of the received wave and the three waves) (Step 40), the flow rate measurement is terminated if it is not less than the predetermined value. When it is less than the predetermined value, it is determined whether or not the current reference voltage falls below the lower limit of the reference voltage setting range stored at the time of manufacture (two-wave peak voltage during the manufacturing process) (step 41). If not, the reference voltage is decreased by one control unit (2 mV) (step 42).
また、設定範囲の下限を下回った場合は流量計測を終了する。つまり所定流量(400L/h)以上で、基準設定手段14の算出した時間差の平均値が、製造時の基準電圧設定時の時間差の80〜120%内である場合は、基準電圧はそのままで、時間差の平均値が120%以上である場合に、基準電圧が製造工程時の3波のピーク電圧を越えない範囲で基準電圧を流量計測毎に増加させる。また、製造時の基準電圧設定時の時間差の平均値が80%未満である場合に、基準電圧が製造工程時の2波のピーク電圧を下回らない範囲で基準電圧を流量計測毎に減少させることになる。 If the lower limit of the set range is not reached, the flow rate measurement is terminated. That is, when the average value of the time difference calculated by the reference setting means 14 is within 80 to 120% of the time difference at the time of setting the reference voltage at the time of manufacture at a predetermined flow rate (400 L / h) or more, the reference voltage remains as it is. When the average value of the time difference is 120% or more, the reference voltage is increased for each flow measurement within a range where the reference voltage does not exceed the peak voltage of the three waves during the manufacturing process. In addition, when the average value of the time difference when setting the reference voltage at the time of manufacture is less than 80%, the reference voltage should be decreased for each flow measurement within the range where the reference voltage does not fall below the peak voltage of the two waves during the manufacturing process. become.
以上のように所定の繰り返し回数終了後、状況に応じて基準電圧を変更していく。また、計時手段10により流量計測開始から所定の繰り返し回数終了までの時間を測定して、第1超音波振動子2と第2超音波振動子3とを切換手段4により切り替えて、同様な動作を行い、被測定流体の上流から下流と下流から上流のそれぞれの伝搬時間を測定し、これらの時間差より流量算出手段11で流路の大きさや流れの状態を考慮して流量値を求める。
As described above, after the predetermined number of repetitions, the reference voltage is changed according to the situation. Further, the time from the start of the flow measurement to the end of the predetermined number of repetitions is measured by the time measuring means 10, and the first
なお、図7のステップ43において基準設定手段14の算出した時間差の平均値が予め設定された所定値(例えば、製造時に設定された基準電圧が受信波の2波と3波の中点にある場合の時間差計時手段13が計時した時間差の120%)以上である場合に、現在の基準電圧が製造時に記憶した基準電圧の設定範囲の上限(製造工程時の3波のピーク電圧)を越えたか否かを判定したが、設定範囲の上限の90%を越えたか否かを判定するように、また、ステップ41で現在の基準電圧が製造時に記憶した基準電圧の設定範囲の下限(製造工程時の2波のピーク電圧)を下回ったか否かを判定したが、下限の10%増しの値を下回ったか否かを判定するようにしてもよく、この場合には基準設定手段14の設定する基準電圧が製造工程時の2波のピーク電圧と3波のピーク電圧間の10%〜90%間に安定して設定されることになる。
It should be noted that the average value of the time difference calculated by the reference setting means 14 in
また、流量算出手段11は、流体の流速を検出し、さらに管路の大きさや流れの状態を考慮して流量を算出するものとしたが、流量を算出しない場合でも、求められた流体の流速により、流速の変化を判定できることとなり、流体の漏洩を検出することを可能とする。 Further, the flow rate calculation means 11 detects the flow velocity of the fluid, and further calculates the flow rate in consideration of the size of the pipe line and the flow state. However, even when the flow rate is not calculated, the obtained flow velocity of the fluid is calculated. Therefore, it is possible to determine the change in the flow velocity, and it is possible to detect the leakage of the fluid.
(実施の形態2)
また、図8を用いて基準設定手段14の他の動作を説明する。
(Embodiment 2)
Further, another operation of the
図8は基準設定手段14の他の動作を説明するフローチャートである。 FIG. 8 is a flowchart for explaining another operation of the reference setting means 14.
図8に於いて所定の繰り返し回数の動作を終え、時間差の平均値を算出するまでのステップ31〜37迄の動作は図7の動作と同じなので、時間差の平均値を算出後のステップ51から説明を行う。基準設定手段14が繰り返し回数分の時間差計時手段13が計時した時間差の平均値を算出すると、流量算出手段11により算出された流量が0L/hであったか否かを判定し(ステップ51)、0L/hであった場合は現在の基準電圧と製造時に設定した基準電圧との差を判定し(ステップ52)、予め設定された設定値以上異なれば、初期設定動作で行った基準電圧の設定動作を再度実行する(ステップ53)。所定値以内であれば基準電圧は変更せずそのまま処理を終了する。また、ステップ51での流量判定で0L/hでなかった場合、前述のステップ39以降の手順で基準電圧の設定を行う。
In FIG. 8, the operation from
(実施の形態3)
さらに図9を用いて基準設定手段14の他の動作を説明する。
(Embodiment 3)
Furthermore, another operation | movement of the reference | standard setting means 14 is demonstrated using FIG.
図9は基準設定手段14の他の動作を説明するフローチャートである。 FIG. 9 is a flowchart for explaining another operation of the reference setting means 14.
図9に於いて所定の繰り返し回数の動作を終え、時間差の平均値を算出するまでのステップ31〜37迄の動作は図7の動作と同じなので、時間差の平均値を算出後のステップ61から説明を行う。基準設定手段14が繰り返し回数分の時間差計時手段13が計時した時間差の平均値を算出すると、流量算出手段11により算出された流量により複数の流量ゾーン分けを行う(図9のステップ61)。
In FIG. 9, the operation from
例えば流量が0〜400L/h未満、400以上〜1000L/h未満、1000L/h以上の3つのゾーンに分け、所定の繰り返し回数の動作を終え、流量算出手段11により算出した流量が前回計測した流量の流量ゾーンと比較し、同じであれば(ステップ62)、基準電圧は変更せずそのまま処理を終了する。 For example, the flow rate is divided into three zones of 0 to less than 400 L / h, 400 to less than 1000 L / h, and 1000 L / h or more, the operation is repeated a predetermined number of times, and the flow rate calculated by the flow rate calculation unit 11 is measured last time. If it is the same as that in the flow rate flow zone (step 62), the reference voltage is not changed and the processing is terminated.
今回計測した流量が前回計測した流量ゾーンと異なれば、ステップ39以降の処理を行う。ステップ39以降は図7と同じであり、説明を省略する。
If the flow rate measured this time is different from the flow rate zone measured last time, the processing after
つまり、前回計測時 100L/hで、今回計測時が300L/hであれば同じ流量ゾーンであるので基準電圧はそのままで、前回計測時 100L/hで、今回計測時が500L/hであれば違う流量ゾーンになるのでステップ39以降の基準電圧の変更処理を行う。
That is, if the current measurement time is 100 L / h and the current measurement time is 300 L / h, the same flow rate zone is maintained, so the reference voltage remains unchanged, and the previous measurement is 100 L / h and the current measurement time is 500 L / h. Since the flow rate zone is different, the reference voltage changing process after
また、本実施の形態では、時間差計時手段13の計時する時間差が大きく変化する複数の変曲点の内、特定の波(2波と3波ピーク電圧)の変曲点間の中点に基準電圧を設定するとしたが、受信信号の電圧変動の方向(増加もしくは減少)に特徴があり、例えば受信信号の電圧変動が増加することは無く、減少することのみであれば基準電圧を時間差の変曲点間の中点ではなく、それよりも低い電圧に設定する方が受信信号の電圧変動(減少)に対して基準電圧とのマージンを大きく取れる。このような場合は、例えば時間差の最大間隔の変曲点間の1/3の点というように設定する基準電圧は受信信号の電圧変動に応じて任意の点に設定すればよい。 In the present embodiment, the reference point is the midpoint between the inflection points of specific waves (2 wave and 3 wave peak voltages) among a plurality of inflection points where the time difference measured by the time difference measuring means 13 changes greatly. Although the voltage is set, there is a characteristic in the direction (increase or decrease) of the voltage fluctuation of the received signal. For example, if the voltage fluctuation of the received signal does not increase but only decreases, the reference voltage is changed by the time difference. Setting a voltage lower than the midpoint between the inflection points can provide a larger margin with respect to the reference voltage against voltage fluctuation (decrease) in the received signal. In such a case, for example, the reference voltage that is set to be 1/3 between the inflection points of the maximum interval of time difference may be set to an arbitrary point according to the voltage fluctuation of the received signal.
製造時に於いて被計測流体(LPG等)を本流体の流れ計測装置に注入し基準電圧を受信波形の各波のピーク電圧比により自動的に特定の波間(2波−3波間)の中点に設定することで、設置現場に於いては被計測流体が流体の流れ計測装置に充填されてなくとも正しい基準電圧が設定され、動作開始後の基準電圧の自動調整により基準電圧が変更されても、製造時の特定の波間(2波−3波間)にその変更範囲を限定することで誤った電圧に設定されることを防ぐことが出来る。 At the time of manufacture, the fluid to be measured (LPG etc.) is injected into the fluid flow measurement device, and the reference voltage is automatically set to the midpoint of the specific wave (between 2 waves and 3 waves) according to the peak voltage ratio of each wave of the received waveform By setting to, the correct reference voltage is set even if the fluid to be measured is not filled in the fluid flow measuring device at the installation site, and the reference voltage is changed by automatic adjustment of the reference voltage after the operation starts. However, it is possible to prevent an incorrect voltage from being set by limiting the change range to a specific wave interval (between 2 waves and 3 waves) at the time of manufacture.
以上のように本実施の形態においては製造工程等のおける初期設定時に基準電圧を最小から最大に変化させ、そのときの時間差計時手段13の計時する時間差が大きく変化する複数の変曲点から受信波形の各波のピーク電圧を認識し、ピーク電圧の比より受信波形の波、例えば特定の2波、3波のピーク電圧間の中点の電圧、または任意の点に基準電圧を自動的に設定する基準設定手段14としたことにより、超音波の受信波形の中で受信信号の電圧変動に対して、一番安定して超音波信号の到達時期を検知出来る2波、3波のピーク電圧間に基準電圧を確実かつ自動で設定でき、また、製造時の基準電圧の設定後、設置現場で流量計測を行う迄に何らかの要因で部品の特性に変化が起き、時間差記憶手段15に記憶されている製造時の時間差と時間差計時手段13が計時した時間差とを比較して大きく異なれば基準電圧を再設定する。2つの時間差が同じであれば、基準電圧を再設定なしに流量計測を開始する。さらに流量計測時の時間差計時手段13の計時する時間差が基準電圧を設定した際の時間差を基に決定される所定の時間差の幅から逸脱した場合に基準電圧の再設定が行われる。
As described above, in the present embodiment, the reference voltage is changed from the minimum to the maximum at the initial setting in the manufacturing process or the like, and reception is performed from a plurality of inflection points at which the time difference measured by the time difference measuring means 13 changes greatly. Recognizes the peak voltage of each wave of the waveform, and automatically receives the reference voltage at the midpoint voltage of the received waveform wave, for example, the peak voltage of two or three waves, or any point from the ratio of peak voltage By using the reference setting means 14 for setting, it is possible to detect the arrival time of the ultrasonic signal most stably against the voltage fluctuation of the received signal in the received waveform of the ultrasonic wave. The reference voltage can be set surely and automatically in the meantime, and after setting the reference voltage at the time of manufacture, the characteristic of the part changes for some reason until the flow rate is measured at the installation site, and is stored in the time difference storage means 15. Manufacturing time When the time
これにより基準電圧の設定が人手を介することなく迅速に行われかつ、設定後も、流量計測時に基準電圧が最適な電圧に保つことの出来る流体の流れ計測装置とすることが出来る。さらに所定流量未満、または同一流量ゾーン等の必要以上に基準電圧の再設定を行わないので低消費電力で流量計測を行うことが出来る。 As a result, the reference voltage can be set quickly without human intervention, and the fluid flow measuring device can maintain the reference voltage at an optimum voltage during flow rate measurement even after the setting. Furthermore, since the reference voltage is not reset more than necessary, such as less than a predetermined flow rate or the same flow rate zone, the flow rate can be measured with low power consumption.
また、本実施の形態の流体の流れ計測装置の動作を実行させるプログラムを格納した記録媒体とすることにより、制御手段12や基準設定手段14の所定比率や繰り返し手段9の繰り返し回数等の設定値の変更や超音波振動子の変更または経年変化等にも柔軟に対応できるものである。 Further, by using a recording medium storing a program for executing the operation of the fluid flow measuring device of the present embodiment, set values such as a predetermined ratio of the control means 12 and the reference setting means 14 and the number of repetitions of the repetition means 9 It is possible to flexibly cope with changes in the ultrasonic wave, changes in the ultrasonic vibrator, or changes over time.
以上のように、本発明に係る流体の流れ計測装置は、基準電圧の設定を迅速かつ精度良く行うことが可能となるので、ガス,水などの流体の流速,流量などの計測に適用できる。 As described above, the fluid flow measuring device according to the present invention can quickly and accurately set the reference voltage, and thus can be applied to the measurement of the flow velocity and flow rate of fluid such as gas and water.
1 流路
2 第1超音波振動子(第1振動子)
3 第2超音波振動子(第2振動子)
4 切換手段
5 送信手段
6 増幅手段
7 基準比較手段
8 判定手段
9 繰り返し手段
10 計時手段
11 流量算出手段(算出手段)
12 制御手段
13 時間差計時手段
14 基準設定手段
15 時間差記憶手段
1
3 Second ultrasonic transducer (second transducer)
4 switching means 5 transmitting means 6 amplifying means 7
12 Control means 13 Time difference counting means 14 Reference setting means 15 Time difference storage means
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