JP2005345148A - Ultrasound flow meter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超音波を利用して流体の流量を計測する超音波流量計に関し、特にその電源オン時のノイズを低減させる技術に関する。 The present invention relates to an ultrasonic flowmeter that measures the flow rate of a fluid using ultrasonic waves, and more particularly to a technique for reducing noise when the power is turned on.
従来、流路に2つの超音波振動子を配置し、超音波振動子間を伝播する超音波の伝播時間を計測することにより、流路を流れるガスの流量を計測する超音波流量計が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, there has been known an ultrasonic flowmeter that measures the flow rate of gas flowing through a flow path by arranging two ultrasonic vibrators in the flow path and measuring the propagation time of the ultrasonic wave propagating between the ultrasonic vibrators. (For example, refer to Patent Document 1).
図13は従来のこの種の超音波流量計の構成を示すブロック図である。この超音波流量計は、測定対象となるガスが流れる流体管路1に配置された第1超音波振動子2および第2超音波振動子3と、これら第1超音波振動子2および第2超音波振動子3を制御するための切替部4、駆動部5、増幅部6、ゼロクロス検出部7、計時部8、演算部9、制御部10、クロック発振部11および電源部12から構成されている。
FIG. 13 is a block diagram showing the configuration of a conventional ultrasonic flowmeter of this type. The ultrasonic flowmeter includes a first
第1超音波振動子2は、切替部4からの信号に応じて超音波を発生し、第2超音波振動子3に向けて送信するとともに、第2超音波振動子3からの超音波を検出し、得られた信号を切替部4に送る。
The first
第2超音波振動子3は、切替部4からの信号に応じた超音波を発生し、第1超音波振動子2に向けて送信するとともに、第1超音波振動子2からの超音波を検出し、得られた信号を切替部4に送る。
The second
ここで、超音波が第1超音波振動子2から第2超音波振動子3に向けて伝播する方向を順方向という。逆に、超音波が第2超音波振動子3から第1超音波振動子2に向けて伝播する方向を逆方向という。
Here, the direction in which ultrasonic waves propagate from the first
切替部4は、制御部10からの制御信号に応じて、超音波を順方向に伝播させるか逆方向に伝播させるかを切り替える。
The
駆動部5は、制御部10から送られてくる送信信号を、切替部4を介して送信側となる超音波振動子に送ることにより該超音波振動子を駆動する。制御部10は、クロック発振部11で発生された基準クロック信号に同期して送信信号を送出する。
The drive unit 5 drives the ultrasonic transducer by sending a transmission signal sent from the
増幅部6は、電源部12から供給される電源によって動作するアンプから構成されている。増幅部6は、電源部12から電源が供給されている状態で、受信側となった超音波振動子から切替部4を介して送られてくる信号を増幅する。増幅部6で増幅された信号は、受信信号としてゼロクロス検出部7に送られる。
The amplifying
ゼロクロス検出部7は、増幅部6から送られてくる受信信号の特定のゼロクロス点を受信波の受信ポイントとして検出する。ゼロクロス検出部7の出力は、受信ポイント検出信号として計時部8および制御部10に送られる。
The zero cross detection unit 7 detects a specific zero cross point of the reception signal sent from the
計時部8は、クロック発振部11からの基準クロック信号に同期して、超音波が送信されてから受信されるまでの時間、即ち、第1超音波振動子2と第2超音波振動子3との間を超音波が伝播する時間を計測する。具体的には、計時部8は、制御部10から送られてくるスタート信号に応答して計時を開始し、ゼロクロス検出部7から送られてくる信号に応答して計時を一時停止する。そして、制御部10から送られてくるストップ信号に応答して一方向の超音波の伝搬時間の計時を停止する。計時部8で計測された超音波の伝播時間は、演算部9に送られる。
The time measuring unit 8 is synchronized with the reference clock signal from the
演算部9は、計時部8から送られてくる順方向の超音波の伝播時間及び逆方向の超音波の伝播時間に基づき、流体管路1を流れるガスの流速を算出し、さらに、流速に基づいて流量を算出する。演算部9で算出された流量が、例えば図示しない表示器に表示され、また課金に使用される。 The calculation unit 9 calculates the flow velocity of the gas flowing through the fluid conduit 1 based on the forward ultrasonic wave propagation time and the reverse ultrasonic wave propagation time sent from the time measuring unit 8, and further calculates the flow velocity. Based on this, the flow rate is calculated. The flow rate calculated by the calculation unit 9 is displayed on a display (not shown), for example, and used for billing.
制御部10は、例えばマイクロコンピュータから構成されており、この超音波流量計の全体を制御する。制御部10による制御動作は後に詳細に説明する。
The
クロック発振部11は、所定周期で発振する基準クロック信号を発生する。クロック発振部11で発生された基準クロック信号は、制御部10および計時部8に送られる。制御部10は、基準クロック信号に同期して送信信号を送出する。また、計時部8は、基準クロック信号に同期して超音波の伝播時間を計時する。
The
電源部12は、例えば電池から構成されており、受信側となった超音波振動子から切替部4を経由して信号が得られるタイミングで一定期間だけ増幅部6に電源を供給する。増幅部6に電源を供給するタイミングは、制御部10からの制御信号に基づいて生成される。このように、電源部12から増幅部6に電源を間欠的に供給することにより、電池の長寿命化が実現されている。
The
次に、上述した従来の超音波流量計の動作を、図14に示すタイミングチャートを参照しながら説明する。 Next, the operation of the above-described conventional ultrasonic flowmeter will be described with reference to the timing chart shown in FIG.
制御部10は、まず、切替部4に制御信号を送ることにより、第1超音波振動子2が送信側になり第2超音波振動子3が受信側になるように、つまり超音波が順方向に伝播されるように設定する。その後、制御部10は、図14(a)に示すように、送信信号を駆動部5に送る。同時に、制御部10は、計時部8にスタート信号を送る。これにより、計時部8は伝播時間の測定を開始する。
First, the
駆動部5は、切替部4を経由して第1超音波振動子2を駆動する。これにより、第1超音波振動子2は超音波を発生する。この超音波を受信した第2超音波振動子3において発生された信号は、電源部12から電源が供給されている増幅部6で増幅され、図2(b)に示すように、受信信号としてゼロクロス検出部7に送られる。ゼロクロス検出部7は、図2(c)に示すように、受信信号のゼロクロス点を検出して受信ポイント検出信号を生成し、計時部8および制御部10に送る。
The drive unit 5 drives the first
制御部10は、受信ポイント検出信号を受信すると、再び送信信号を駆動部5に送る。以上の動作が特定回数(図2に示す例では5回)だけ繰り返される。制御部10は、最後に、計時部8へストップ信号を送る。これにより、計時部8における順方向の伝播時間の測定が終了し、計時部8で計時された伝播時間は演算部9に送られる。
When receiving the reception point detection signal, the
次に、制御部10は、切替部4に制御信号を送ることにより、第2超音波振動子3が送信側になり第1超音波振動子2が受信側になるように、つまり超音波が逆方向に伝播されるように設定する。その後、上述した順方向の場合と同様の動作が行われる。
Next, the
計時部8における逆方向の伝播時間の測定が終了し、計時部8で計時された伝播時間が演算部9に送られると、演算部9は、順方向の超音波の伝播時間と逆方向の超音波の伝播時間との差に基づき、流体管路1の中を流れるガスの流速を算出し、さらに、この流速に基づいて流量を算出する。
ところで、上述した従来の超音波流量計では、図2(d)に示すように、制御部10は、電源部12に制御信号を送ることにより、超音波が受信側の超音波振動子に到達する少し前のタイミングで電源部12から増幅部6へ電源が供給されるように制御し、ゼロクロス検出部7から受信ポイント検出信号を受け取った後に電源部12から増幅部6への電源供給が停止されるように制御する。このような制御により、増幅部6には電源が間欠的に供給されることになるので、増幅部6における消費電力が低減され、電池の長寿命化が実現されている。
By the way, in the above-described conventional ultrasonic flowmeter, as shown in FIG. 2D, the
しかしながら、上述した従来の超音波流量計では、図2(e)に示すように、増幅部6の電源がオンされると、増幅部6の動作が安定するまでの間、増幅部6の入力端に電圧変動が発生し、この電圧によって受信側の超音波振動子が振動し、これがノイズとなって現れる。その結果、低消費電力のために増幅部6の電源を間欠的にオンさせる構成では、高精度な計測値を得ることができないという問題がある。
However, in the above-described conventional ultrasonic flowmeter, as shown in FIG. 2 (e), when the power of the amplifying
本発明は、上述した問題を解消するためになされたものであり、電源が間欠的にオンされてもノイズの発生を抑止して、低消費電力で高精度な計測値を得ることができる超音波流量計を提供することを課題とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and can suppress the generation of noise even when the power is intermittently turned on, and can obtain a highly accurate measurement value with low power consumption. An object is to provide a sonic flow meter.
上記課題を解決するために、第1の発明に係る超音波流量計は、流体の流路に一定の距離をおいて配置された一対の超音波振動子の間で超音波を送受し、送信側の超音波振動子から送信された超音波を受信側の超音波振動子で受信することにより得られた受信信号に基づき流量を求める超音波流量計であって、受信側の超音波振動子からの信号を増幅するアンプと、アンプの入力端のインピーダンスを可変する入力短絡抵抗と、アンプに電源を供給する電源部と、電源部を制御してアンプに電源を供給させる際に、入力短絡抵抗のインピーダンスを、アンプの入力端が短絡される低インピーダンスからアンプの入力端に受信側の超音波振動子からの信号が供給される高インピーダンスに徐々に変化させる制御部とを備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, an ultrasonic flowmeter according to a first aspect of the present invention transmits and receives ultrasonic waves between a pair of ultrasonic transducers arranged at a certain distance in a fluid flow path and transmits them. An ultrasonic flowmeter for obtaining a flow rate based on a reception signal obtained by receiving an ultrasonic wave transmitted from an ultrasonic transducer on the receiving side by an ultrasonic transducer on the receiving side, wherein the ultrasonic transducer on the receiving side An amplifier that amplifies the signal from the input, an input short circuit resistor that varies the impedance of the input terminal of the amplifier, a power supply section that supplies power to the amplifier, and an input short circuit when controlling the power supply section to supply power to the amplifier A control unit that gradually changes the impedance of the resistor from a low impedance at which the input end of the amplifier is short-circuited to a high impedance at which the signal from the ultrasonic transducer on the receiving side is supplied to the input end of the amplifier. Features.
第2の発明に係る超音波流量計は、流体の流路に一定の距離をおいて配置された一対の超音波振動子の間で超音波を送受し、送信側の超音波振動子から送信された超音波を受信側の超音波振動子で受信することにより得られた受信信号に基づき流量を求める超音波流量計であって、受信側の超音波振動子からの信号を増幅する増幅部と増幅部の電源端子との間のインピーダンスを可変する電源接続抵抗を有する電源部と、電源部から増幅部への電源供給を開始させる際に、電源接続抵抗のインピーダンスを、増幅部に流れる電流が制限される高インピーダンスから増幅部に流れる電流が制限されない低インピーダンスに徐々に変化させる制御部とを備えたことを特徴とする。 The ultrasonic flowmeter according to the second invention transmits and receives ultrasonic waves between a pair of ultrasonic transducers arranged at a certain distance in the fluid flow path, and transmits them from the ultrasonic transducer on the transmission side. An ultrasonic flowmeter for obtaining a flow rate based on a received signal obtained by receiving a received ultrasonic wave with a receiving-side ultrasonic transducer, and amplifying the signal from the receiving-side ultrasonic transducer And a power supply unit having a power connection resistor that varies the impedance between the power supply terminal of the amplifier unit and the current flowing through the amplifier unit when the power supply from the power unit to the amplifier unit is started. And a controller that gradually changes the current flowing through the amplifier from a high impedance that is limited to a low impedance that is not limited.
第3の発明に係る超音波流量計は、流体の流路に一定の距離をおいて配置された一対の超音波振動子の間で超音波を送受し、送信側の超音波振動子から送信された超音波を受信側の超音波振動子で受信することにより得られた受信信号に基づき流量を求める超音波流量計であって、インピーダンスを可変する入力接続抵抗と、受信側の超音波振動子から入力接続抵抗を経由して送られてきた信号を増幅するアンプと、アンプに電源を供給する電源部と、電源部を制御してアンプに電源を供給させる際に、入力接続抵抗のインピーダンスを、アンプの入力端が開放される高インピーダンスからアンプの入力端に受信側の超音波振動子からの信号が供給される低インピーダンスに徐々に変化させる制御部とを備えたことを特徴とする。 An ultrasonic flowmeter according to a third aspect of the invention transmits and receives ultrasonic waves between a pair of ultrasonic transducers arranged at a certain distance in a fluid flow path, and transmits them from a transmission-side ultrasonic transducer. An ultrasonic flowmeter for obtaining a flow rate based on a received signal obtained by receiving a received ultrasonic wave with an ultrasonic transducer on the receiving side, an input connection resistance for varying impedance, and an ultrasonic vibration on the receiving side The amplifier that amplifies the signal sent from the child via the input connection resistance, the power supply section that supplies power to the amplifier, and the impedance of the input connection resistance when the power supply section is controlled to supply power to the amplifier And a control unit that gradually changes the impedance from a high impedance at which the input end of the amplifier is opened to a low impedance at which the signal from the receiving-side ultrasonic transducer is supplied to the input end of the amplifier. .
第4の発明に係る超音波流量計は、流体の流路に一定の距離をおいて配置された一対の超音波振動子の間で超音波を送受し、送信側の超音波振動子から送信された超音波を受信側の超音波振動子で受信することにより得られた受信信号に基づき流量を求める超音波流量計であって、所定のインピーダンスを有する抵抗と、受信側の超音波振動子から抵抗を経由して送られてきた信号を増幅するアンプと、抵抗に並列に設けられた開閉スイッチと、アンプに電源を供給する電源部と、電源部を制御して増幅部に電源を供給させる際に、開閉スイッチを開放して受信側の超音波振動子からの信号を、抵抗を介してアンプの入力端に送り、アンプに電源が供給されてから所定時間後に開閉スイッチを閉成して受信側の超音波振動子からの信号を直接にアンプの入力端に送る制御部とを備えたことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, an ultrasonic flowmeter transmits and receives ultrasonic waves between a pair of ultrasonic transducers arranged at a certain distance in a fluid flow path, and transmits them from a transmitting ultrasonic transducer. An ultrasonic flowmeter for obtaining a flow rate based on a reception signal obtained by receiving a received ultrasonic wave with a reception-side ultrasonic transducer, a resistor having a predetermined impedance, and a reception-side ultrasonic transducer An amplifier that amplifies the signal sent from the resistor via the resistor, an open / close switch provided in parallel with the resistor, a power supply unit that supplies power to the amplifier, and controls the power supply unit to supply power to the amplifier unit When opening and closing, the open / close switch is opened and the signal from the ultrasonic transducer on the receiving side is sent to the input terminal of the amplifier via a resistor, and the open / close switch is closed after a predetermined time since the power is supplied to the amplifier. Directly from the ultrasonic transducer on the receiving side. Characterized by comprising a control unit for sending the input end of the amplifier.
第5の発明に係る超音波流量計は、流体の流路に一定の距離をおいて配置された一対の超音波振動子の間で超音波を送受し、送信側の超音波振動子から送信された超音波を受信側の超音波振動子で受信することにより得られた受信信号に基づき流量を求める超音波流量計であって、受信側の超音波振動子からの信号を差動増幅する増幅部と、増幅部の差動入力チャネル間に設けられたダンピング抵抗と、増幅部の電源端子との間の接続をオン/オフするスイッチを有する電源部と、スイッチをオンして電源部から増幅部への電源供給を開始させる制御部とを備えたことを特徴とする。 An ultrasonic flowmeter according to a fifth aspect of the invention transmits and receives ultrasonic waves between a pair of ultrasonic transducers arranged at a certain distance in the fluid flow path, and transmits them from the ultrasonic transducer on the transmission side. An ultrasonic flowmeter for obtaining a flow rate based on a reception signal obtained by receiving a received ultrasonic wave with an ultrasonic transducer on the reception side, and differentially amplifies the signal from the ultrasonic transducer on the reception side An amplifying unit, a damping resistor provided between the differential input channels of the amplifying unit, a power source unit having a switch for turning on / off the connection between the power source terminals of the amplifying unit, And a control unit for starting power supply to the amplification unit.
第6の発明に係る超音波流量計は、流体の流路に一定の距離をおいて配置された一対の超音波振動子の間で超音波を送受し、送信側の超音波振動子から送信された超音波を受信側の超音波振動子で受信することにより得られた受信信号に基づき流量を求める超音波流量計であって、受信側の超音波振動子からの信号をフィルタリングするフィルタ回路と、フィルタ回路から出力される信号を増幅する増幅部と、増幅部の電源端子との間の接続をオン/オフするスイッチを有する電源部と、スイッチをオンして電源部から増幅部への電源供給を開始させる制御部とを備えたことを特徴とする。 An ultrasonic flowmeter according to a sixth aspect of the invention transmits and receives ultrasonic waves between a pair of ultrasonic transducers arranged at a certain distance in the fluid flow path, and transmits them from the ultrasonic transducer on the transmission side. An ultrasonic flowmeter for obtaining a flow rate based on a reception signal obtained by receiving a received ultrasonic wave with a reception-side ultrasonic transducer, and a filter circuit for filtering a signal from the reception-side ultrasonic transducer An amplifier that amplifies the signal output from the filter circuit, a power supply that has a switch that turns on / off the connection between the power supply terminals of the amplifier, and a switch that is turned on from the power supply to the amplifier And a controller for starting power supply.
第1の発明に係る超音波流量計によれば、電源部を制御してアンプに電源を供給させる際に、入力短絡抵抗のインピーダンスを、アンプの入力端が短絡される低インピーダンスからアンプの入力端に受信側の超音波振動子からの信号が供給される高インピーダンスに徐々に変化させるように構成したので、アンプの電源オン時に、アンプの動作が安定するまでの期間ではアンプの入力端で電圧変動が発生しない。その結果、受信側の超音波振動子に不要な振動を起こさせないので、S/Nの高い受信信号を得ることができ、低消費電力で高精度な計測値を得ることができる。 According to the ultrasonic flowmeter of the first invention, when the power supply unit is controlled to supply power to the amplifier, the impedance of the input short-circuit resistance is changed from the low impedance at which the input terminal of the amplifier is short-circuited to the input of the amplifier. Since it is configured to gradually change to a high impedance to which the signal from the ultrasonic transducer on the receiving side is supplied to the end, at the input end of the amplifier until the amplifier operation becomes stable when the amplifier is turned on Voltage fluctuation does not occur. As a result, since unnecessary vibration is not caused in the ultrasonic transducer on the receiving side, a reception signal with a high S / N can be obtained, and a highly accurate measurement value can be obtained with low power consumption.
また、第2の発明に係る超音波流量計によれば、電源部から増幅部への電源供給を開始させる際に、電源接続抵抗のインピーダンスを、増幅部に流れる電流が制限される高インピーダンスから増幅部に流れる電流が制限されない低インピーダンスに徐々に変化させるように構成したので、増幅部の電源オン時に電源電流の立ち上がりが緩やかになり、増幅部の入力端の電圧変動が小さくなる。その結果、受信側の超音波振動子に不要な振動を起こさせないので、S/Nの高い受信信号を得ることができ、低消費電力で高精度な計測値を得ることができる。 Further, according to the ultrasonic flowmeter according to the second aspect of the invention, when starting the power supply from the power supply unit to the amplification unit, the impedance of the power connection resistor is changed from the high impedance in which the current flowing through the amplification unit is limited. Since the current flowing through the amplifier is gradually changed to an unrestricted low impedance, the power supply current rises slowly when the amplifier is powered on, and the voltage fluctuation at the input terminal of the amplifier is reduced. As a result, since unnecessary vibration is not caused in the ultrasonic transducer on the receiving side, a reception signal with a high S / N can be obtained, and a highly accurate measurement value can be obtained with low power consumption.
また、第3の発明に係る超音波流量計によれば、電源部を制御してアンプに電源を供給させる際に、入力接続抵抗のインピーダンスを、アンプの入力端が開放される高インピーダンスからアンプの入力端に受信側の超音波振動子からの信号が供給される低インピーダンスに徐々に変化させるように構成したので、アンプの電源オン時に、アンプの動作が安定するまでの期間ではアンプの入力端で発生した電圧変動が入力接続抵抗により阻止されて受信側の超音波振動子に伝達されない。その結果、受信側の超音波振動子に不要な振動を起こさせないので、S/Nの高い受信信号を得ることができ、低消費電力で高精度な計測値を得ることができる。 Further, according to the ultrasonic flowmeter of the third invention, when the power supply unit is controlled to supply power to the amplifier, the impedance of the input connection resistance is changed from the high impedance at which the input terminal of the amplifier is opened to the amplifier. The input of the amplifier is configured to gradually change to a low impedance where the signal from the receiving-side ultrasonic transducer is supplied. The voltage fluctuation generated at the end is blocked by the input connection resistance and is not transmitted to the ultrasonic transducer on the receiving side. As a result, since unnecessary vibration is not caused in the ultrasonic transducer on the receiving side, a reception signal with a high S / N can be obtained, and a highly accurate measurement value can be obtained with low power consumption.
また、第4の発明に係る超音波流量計によれば、電源部を制御して増幅部に電源を供給させる際に、開閉スイッチを開放して受信側の超音波振動子からの信号を、抵抗を介してアンプの入力端に送り、アンプに電源が供給されてから所定時間後に開閉スイッチを閉成して受信側の超音波振動子からの信号を直接にアンプの入力端に送るように構成したので、アンプの電源オン時に、アンプの動作が安定するまでの期間ではアンプの入力端で発生した電圧変動が抵抗により小さく抑えられて受信側の超音波振動子に伝達されない。その結果、受信側の超音波振動子に不要な振動を起こさせないので、S/Nの高い受信信号を得ることができ、低消費電力で高精度な計測値を得ることができる。 Further, according to the ultrasonic flowmeter of the fourth invention, when the power supply unit is controlled to supply power to the amplification unit, the open / close switch is opened and the signal from the ultrasonic transducer on the reception side is Sending the signal from the ultrasonic transducer on the receiving side directly to the input terminal of the amplifier by closing the open / close switch a predetermined time after the power is supplied to the amplifier and sending to the input terminal of the amplifier via the resistor Since it is configured, voltage fluctuation generated at the input terminal of the amplifier is suppressed to a small value by the resistance and is not transmitted to the ultrasonic transducer on the reception side until the amplifier operation is stabilized when the amplifier is turned on. As a result, since unnecessary vibration is not caused in the ultrasonic transducer on the receiving side, a reception signal with a high S / N can be obtained, and a highly accurate measurement value can be obtained with low power consumption.
また、第5の発明に係る超音波流量計によれば、差動増幅する増幅器で増幅部を構成するとともに差動入力チャネル間にダンピング抵抗を設けたので、増幅部の電源オン時の差動入力チャネル間の電圧変動は発生しない。その結果、差動入力チャネルの各々に発生した電圧変動は差動動作によりキャンセルされるので、電源オンによる増幅部の入力端の電圧変動の影響を受けない。従って、S/Nの高い受信信号を得ることができ、低消費電力で高精度な計測値を得ることができる。 Further, according to the ultrasonic flowmeter of the fifth invention, the amplifier is configured by the differential amplifier, and the damping resistance is provided between the differential input channels. There is no voltage variation between the input channels. As a result, the voltage fluctuation generated in each of the differential input channels is canceled by the differential operation, so that it is not affected by the voltage fluctuation at the input end of the amplifying unit due to power-on. Therefore, a received signal with a high S / N can be obtained, and a highly accurate measurement value can be obtained with low power consumption.
さらに、第6の発明に係る超音波流量計によれば、受信側の超音波振動子からの信号を、フィルタ回路を通して増幅部に供給するように構成したので、増幅部の電源オン時に、増幅部の動作が安定するまでの期間において増幅部の入力端で発生した電圧変動はフィルタ回路でフィルタリングされることにより小さい値に抑えられる。その結果、受信側の超音波振動子で発生する不要な振動も非常に小さくなるので、S/Nの高い受信信号を得ることができ、低消費電力で高精度な計測値を得ることができる。 Furthermore, according to the ultrasonic flowmeter of the sixth invention, since the signal from the ultrasonic transducer on the reception side is supplied to the amplification unit through the filter circuit, the amplification is performed when the amplification unit is turned on. The voltage fluctuation generated at the input terminal of the amplifying unit during the period until the operation of the unit is stabilized is suppressed to a smaller value by being filtered by the filter circuit. As a result, unnecessary vibrations generated by the ultrasonic transducer on the receiving side are very small, so that a received signal with a high S / N can be obtained, and a highly accurate measurement value can be obtained with low power consumption. .
以下、本発明の実施例に係る超音波流量計を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明の実施例に係る超音波流量計の全体的な構成は、図13および図14を参照して説明した従来の超音波流量計と同一であるので、説明を省略し、以下では、相違する部分を中心に説明する。 Hereinafter, an ultrasonic flowmeter according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The overall configuration of the ultrasonic flowmeter according to the embodiment of the present invention is the same as that of the conventional ultrasonic flowmeter described with reference to FIG. 13 and FIG. The description will focus on the differences.
図1は本発明の実施例1に係る超音波流量計における増幅部6の構成を示す回路図である。増幅部6は、アンプ13と入力短絡抵抗14とから構成されている。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an
アンプ13は、受信側の超音波振動子から切替部4を経由して送られてくる増幅部入力信号S3を増幅し、受信信号として出力する。アンプ13の電源端子には、電源部12から電源S1が間欠的に供給される。
The
入力短絡抵抗14は、制御部10から送られてくる制御信号S2に応じてそのインピーダンスを変化させる。入力短絡抵抗14の一方の端子はアンプ13の入力端に接続され、他方の端子は接地されている。入力短絡抵抗14は、例えばトランジスタやFETといった半導体素子から構成することができる。この場合、半導体素子のベースまたはゲートに制御信号S2を印加することによりインピーダンスを変化させる。
The input short-circuit resistor 14 changes its impedance according to the control signal S2 sent from the
次に、上記のように構成される増幅部6を有する本発明の実施例1に係る超音波流量計の動作を、増幅部6の電源がオンされるタイミングを中心に、図2に示すタイミングチャートを参照しながら説明する。
Next, the operation of the ultrasonic flowmeter according to the first embodiment of the present invention having the
制御部10は、制御信号を電源部12に送ることにより、図2(a)に示すように、送信側の超音波振動子から送出された超音波が、受信側の超音波振動子に到達する少し前のタイミングで、電源部12から増幅部6へ供給する電源S1をオンする。同時に、制御部10は、制御信号S2を増幅部6に供給することにより、図2(b)に示すように、入力短絡抵抗14のインピーダンスが低インピーダンス(ゼロ)から徐々に高インピーダンスに変化するように制御する。
The
その結果、増幅部6の電源S1がオンされた直後は、アンプ13の入力端は短絡、つまり接地された状態になるので、電源S1がオンされた直後に増幅部6の入力端に発生する電圧変動は抑止される。従って、受信側の超音波振動子は、電圧変動の影響を受けることはない。その後、入力短絡抵抗14のインピーダンスは徐々に高くなるが、電源S1がオンされてから時間が経過するに連れて、増幅部6の入力端に発生する電圧変動は徐々に収束するので、図2(c)に示すように、電源S1がオンされた近傍のタイミング(破線で示す部分)で、増幅部入力信号S3にノイズは発生しない。
As a result, immediately after the power source S1 of the amplifying
その後、制御部10は、ゼロクロス検出部7から受信ポイント検出信号を受け取ると、制御信号を電源部12に送ることにより、電源部12から増幅部6へ供給される電源S1をオフする。これにより、増幅部6には間欠的に電源S1が供給されるので、消費電力が低減され、電池の長寿命化が実現されている。
Thereafter, when receiving the reception point detection signal from the zero cross detection unit 7, the
以上説明したように、本発明の実施例1に係る超音波流量計によれば、増幅部6の電源オン時にアンプ13の入力端を低インピーダンスにして短絡するので、増幅部入力信号S3にノイズが発生しない。その結果、受信側の超音波振動子に不要な振動を起こさせないので、S/Nの高い受信信号が得られ、低消費電力で高精度な計測値を得ることができる。
As described above, according to the ultrasonic flowmeter according to the first embodiment of the present invention, when the
図3は本発明の実施例2に係る超音波流量計における増幅部6と電源部12の構成を示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing configurations of the amplifying
増幅部6は、NPN型のトランジスタT、抵抗R1、抵抗R2および抵抗R3から構成されている。トランジスタTのベースには、受信側の超音波振動子から切替部4を経由して送られてくる増幅部入力信号S3が入力される。トランジスタTのコレクタは抵抗R1を介して電源部12の第1電源接続抵抗12aに接続され、エミッタは抵抗R2を介して電源部12の第2電源接続抵抗12bに接続されている。さらに、トランジスタTのベースは抵抗R3を介して接地されている。
The
電源部12は、第1電源接続抵抗12aおよび第2電源接続抵抗12bを含んで構成されている。第1電源接続抵抗12aおよび第2電源接続抵抗12bは、制御部10から送られてくる制御信号S4に応じてそのインピーダンスを変化させる。第1電源接続抵抗12aの一方の端子は増幅部6の抵抗R1に接続され、他方の端子はプラス電源に接続されている。第2電源接続抵抗12bの一方の端子は増幅部6の抵抗R2に接続され、他方の端子はマイナス電源に接続されている。これら第1電源接続抵抗12aおよび第2電源接続抵抗12bは、実施例1の入力短絡抵抗14と同じもので構成することができる。
The
次に、上記のように構成される増幅部6および電源部12を有する本発明の実施例2に係る超音波流量計の動作を、増幅部6の電源がオンされるタイミングを中心に、図4に示すタイミングチャートを参照しながら説明する。
Next, the operation of the ultrasonic flowmeter according to the second embodiment of the present invention having the
制御部10は、図4(a)に示すように、送信側の超音波振動子から送出された超音波が受信側の超音波振動子に到達する少し前のタイミングで、小さい値を有する制御信号S4を第1電源接続抵抗12aおよび第2電源接続抵抗12bに送り、その後、制御信号S4の値が徐々に増大するように制御する。これにより、第1電源接続抵抗12aおよび第2電源接続抵抗12bのインピーダンスは、高インピーダンス(無限大)から徐々に低インピーダンスに変化する。
As shown in FIG. 4A, the
その結果、制御信号S4の出力が開始された直後は、トランジスタTに電流は流れないので、増幅部6の入力端に電圧変動は発生しない。従って、受信側の超音波振動子は、電圧変動の影響を受けることはない。その後、図4(a)に示すように、制御信号S4が大きくなるに従って第1電源接続抵抗12aおよび第2電源接続抵抗12bのインピーダンスは徐々に低くなり、トランジスタTに流れる電流が徐々に増加する。そして、所定時間が経過することにより、増幅部6は電源オン状態になるが、電源がオフ状態からオン状態に移行する期間では増幅部6の電源電圧が小さいので増幅部6の入力端に発生する電圧変動も小さい。従って、図4(b)に示すように、増幅部6の電源がオンにされる近傍のタイミング(破線で示す部分)で増幅部入力信号S3にノイズは発生しない。
As a result, immediately after the output of the control signal S4 is started, no current flows through the transistor T, so that no voltage fluctuation occurs at the input terminal of the
その後、制御部10は、ゼロクロス検出部7から受信ポイント検出信号を受け取ると、小さい値を有する制御信号S4を第1電源接続抵抗12aおよび第2電源接続抵抗12bに送ることにより、増幅部6を電源オフ状態にする。これにより、増幅部6には間欠的に電源が供給されるので消費電力が低減され、電池の長寿命化が実現されている。
After that, when receiving the reception point detection signal from the zero cross detection unit 7, the
以上説明したように、本発明の実施例2に係る超音波流量計によれば、増幅部6への電源供給を開始する際は、第1電源接続抵抗12aおよび第2電源接続抵抗12bを高インピーダンスにして増幅部6へ供給する電流を最小にするので、増幅部入力信号S3にノイズが発生しない。その結果、受信側の超音波振動子に不要な振動を起こさせないのでS/Nの高い受信信号が得られ、低消費電力で高精度な計測値を得ることができる。
As described above, according to the ultrasonic flowmeter according to the second embodiment of the present invention, when the power supply to the
図5は本発明の実施例3に係る超音波流量計における増幅部6の構成を示す回路図である。増幅部6は、アンプ13、入力接続抵抗15および抵抗R4から構成されている。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of the amplifying
アンプ13は、受信側の超音波振動子から切替部4を経由して送られてくる増幅部入力信号S3が、入力接続抵抗15を経由して送られてくるアンプ入力信号S6を増幅し、受信信号として出力する。アンプ13の電源端子には、電源部12から電源S1が間欠的に供給される。
The
入力接続抵抗15は、制御部10から送られてくる制御信号S5に応じてそのインピーダンスを変化させる。入力接続抵抗15の一方の端子はアンプ13の入力端に接続され、他方の端子は切替部4に接続されている。入力接続抵抗15は、実施例1の入力短絡抵抗14と同じもので構成することができる。抵抗R4の一方の端子は入力接続抵抗15の他方の端子に接続され、他方の端子は接地されている。
The input connection resistor 15 changes its impedance according to the control signal S5 sent from the
次に、上記のように構成される増幅部6を有する本発明の実施例3に係る超音波流量計の動作を、増幅部6の電源がオンされるタイミングを中心に、図6に示すタイミングチャートを参照しながら説明する。
Next, the operation of the ultrasonic flowmeter according to the third embodiment of the present invention having the
制御部10は、制御信号を電源部12に送ることにより、図6(a)に示すように、送信側の超音波振動子から送出された超音波が受信側の超音波振動子に到達する少し前のタイミングで電源部12から増幅部6へ供給する電源S1をオンする。同時に、制御部10は、制御信号S5を増幅部6に供給することにより、図6(b)に示すように、入力接続抵抗15のインピーダンスが高インピーダンス(無限大)から徐々に低インピーダンスに変化するように制御する。
The
その結果、増幅部6の電源S1がオンされた直後は、アンプ13の入力端に電圧変動が発生してアンプ入力信号S6には、図6(c)に示すようなノイズが発生するが、入力接続抵抗15のインピーダンスは高インピーダンスであり開放されていると見なすことができるので、アンプ入力信号S6に発生したノイズは切替部4に伝達されない。従って、受信側の超音波振動子は、電圧変動の影響を受けることはない。その後、入力接続抵抗15のインピーダンスは徐々に低くなるが、電源S1がオンにされてから時間が経過するに連れて増幅部6の入力端に発生する電圧変動は徐々に小さくなるので、図6(d)に示すように、電源S1がオンにされた近傍のタイミング(破線で示す部分)で増幅部入力信号S3にノイズは発生しない。
As a result, immediately after the power supply S1 of the amplifying
その後、制御部10は、ゼロクロス検出部7から受信ポイント検出信号を受け取ると、制御信号を電源部12に送ることにより、電源部12から増幅部6へ供給される電源S1をオフにする。これにより、増幅部6には間欠的に電源が供給されるので消費電力が低減され、電池の長寿命化が実現されている。
Thereafter, when receiving the reception point detection signal from the zero cross detection unit 7, the
以上説明したように、本発明の実施例3に係る超音波流量計によれば、増幅部6の電源オン時に、入力接続抵抗15を高インピーダンスにしてアンプ13の入力端と切替部4とを電気的に切り離すので、増幅部入力信号S3に発生されたノイズは受信側の超音波振動子に伝達されない。その結果、受信側の超音波振動子に不要な振動を起こさせないのでS/Nの高い受信信号が得られ、低消費電力で高精度な計測値を得ることができる。
As described above, according to the ultrasonic flowmeter according to the third embodiment of the present invention, when the
次に、この実施例3の変形例を説明する。図7(a)は、本発明の実施例3の変形例に係る超音波流量計における増幅部6の構成を示す回路図である。この増幅部6は、アンプ13、抵抗R5および開閉スイッチSWから構成されている。
Next, a modification of the third embodiment will be described. FIG. 7A is a circuit diagram showing a configuration of the amplifying
アンプ13は、受信側の超音波振動子から切替部4を経由して送られてくる増幅部入力信号S3が、抵抗R5または開閉スイッチSWを経由して送られてくるアンプ入力信号S6を増幅し、受信信号として出力する。アンプ13の電源端子には、電源部12から電源S1が間欠的に供給される。
The
抵抗R5は、受信側の超音波振動子に存在する容量CsとでCR時定数回路を形成する。抵抗R5の一方の端子はアンプ13の入力端に接続され、他方の端子は切替部4に接続されている。開閉スイッチSWは、制御部10からの制御信号S5’に応答して開閉される。開閉スイッチSWは、抵抗R5に並列に接続されている。
The resistor R5 forms a CR time constant circuit with the capacitor Cs present in the receiving-side ultrasonic transducer. One terminal of the resistor R5 is connected to the input terminal of the
次に、上記のように構成される増幅部6を有する本発明の実施例3の変形例に係る超音波流量計の動作を、増幅部6の電源がオンされるタイミングを中心に、図8に示すタイミングチャートを参照しながら説明する。
Next, the operation of the ultrasonic flowmeter according to the modification of the third embodiment of the present invention having the
制御部10は、制御信号を電源部12に送ることにより、図8(a)に示すように、送信側の超音波振動子から送出された超音波が受信側の超音波振動子に到達する少し前のタイミングで電源部12から増幅部6へ供給する電源S1をオンする。同時に、制御部10は、制御信号S5’を増幅部6に供給することにより、図8(b)に示すように、開閉スイッチSWをオフさせる。
The
その結果、増幅部6の電源S1がオンされた直後は、アンプ13の入力端に電圧変動が発生してアンプ入力信号S6にはノイズが発生するが、容量Csと抵抗R5で構成される時定数回路により増幅部入力信号S3は低レベルから立ち上がり始めた状態にあるので、アンプ入力信号S6に発生したノイズは切替部4に伝達されない。従って、受信側の超音波振動子は、電圧変動の影響を受けることはない。その後、増幅部入力信号S3のレベルは徐々に上昇するが、電源S1がオンされてから時間が経過するに連れて増幅部6の入力端に発生する電圧変動は徐々に小さくなるので、図6(c)に示すように、電源S1がオンされた近傍のタイミング(破線で示す部分)で増幅部入力信号S3にノイズは発生しない。そして、増幅部入力信号S3が所定のレベルになった時点(所定時間が経過した時点)で、制御部10は、制御信号S5’を増幅部6に供給することにより、図8(b)に示すように、開閉スイッチSWをオンさせる。これにより、受信側の超音波振動子から切替部4を経由してきた信号が直接にアンプ13に供給される状態になる。
As a result, immediately after the power supply S1 of the amplifying
その後、制御部10は、ゼロクロス検出部7から受信ポイント検出信号を受け取ると、制御信号を電源部12に送ることにより、電源部12から増幅部6へ供給される電源S1をオフにする。これにより、増幅部6には間欠的に電源が供給されるので消費電力が低減され、電池の長寿命化が実現されている。
Thereafter, when receiving the reception point detection signal from the zero cross detection unit 7, the
なお、図7(a)に示す構成に代えて、図7(b)に示すように、切替部4と開閉スイッチSWと抵抗R5とを一体化することもできる。即ち、図7(b)に示すように、受信側の超音波振動子2,3毎に、抵抗R5と切替信号により開閉する開閉スイッチSWとを直列に接続し、直列に接続された抵抗R5と開閉スイッチSWとの両端に、制御信号S5’により開閉する開閉スイッチSWを接続して一体化した切替部4´をアンプ13に接続するようにしても良い。
Instead of the configuration shown in FIG. 7A, the
以上説明したように、本発明の実施例3の変形例に係る超音波流量計によれば、増幅部6の電源オン時に、開閉スイッチSWを開放して受信側の超音波振動子からの信号を、抵抗R5を介してアンプ13の入力端に送り、アンプ13の電源オンから所定時間後に開閉スイッチを閉成して受信側の超音波振動子からの信号を直接にアンプ13の入力端に送るように構成したので、アンプ13の電源オン時に、アンプの動作が安定するまでの期間ではアンプ13の入力端で発生した電圧変動が抵抗R5により小さく抑えられて受信側の超音波振動子に伝達されない。その結果、受信側の超音波振動子に不要な振動を起こさせないので、S/Nの高い受信信号を得ることができ、低消費電力で高精度な計測値を得ることができる。
As described above, according to the ultrasonic flowmeter according to the modification of the third embodiment of the present invention, when the amplifying
図9は本発明の実施例4に係る超音波流量計における増幅部6と電源部12の構成を示す回路図である。
FIG. 9 is a circuit diagram showing configurations of the amplifying
増幅部6は、NPN型の第1トランジスタT1、第2トランジスタT2および抵抗R6〜R10から構成された差動アンプと、ダンピング抵抗R11およびR12とから構成されている。
The amplifying
第1トランジスタT1のベースには、受信側の超音波振動子から切替部4を経由して送られてくる増幅部入力信号+側S8が入力される。第1トランジスタT1のコレクタは抵抗R6を介して電源部12の第1スイッチ12cに接続され、エミッタは抵抗R7および抵抗R10を介して電源部12の第2スイッチ12dに接続されている。また、第2トランジスタT2のベースには、受信側の超音波振動子から切替部4を経由して送られてくる増幅部入力信号−側S8が入力される。第2トランジスタT2のコレクタは抵抗R8を介して電源部12の第1スイッチ12cに接続され、エミッタは抵抗R9および抵抗R10を介して電源部12の第2スイッチ12dに接続されている。
The amplification unit input signal + side S8 sent from the reception-side ultrasonic transducer via the
ダンピング抵抗R11は、差動入力チャネル間(増幅部入力信号+側S8と増幅部入力信号−側S8との間)に設けられている。ダンピング抵抗R12は、差動出力チャネル間(第1トランジスタT1のコレクタと第2トランジスタT2のコレクタとの間)に設けられている。 The damping resistor R11 is provided between the differential input channels (between the amplification unit input signal + side S8 and the amplification unit input signal-side S8). The damping resistor R12 is provided between the differential output channels (between the collector of the first transistor T1 and the collector of the second transistor T2).
電源部12は、第1スイッチ12cおよび第2スイッチ12dを含んで構成されている。第1スイッチ12cおよび第2スイッチ12dは、制御部10から送られてくる制御信号S7に応じてオン/オフする。第1スイッチ12cの一方の端子は増幅部6の抵抗R6と抵抗R8の接続点に接続され、他方の端子はプラス電源に接続されている。第2スイッチ12dの一方の端子は増幅部6の抵抗R10に接続され、他方の端子はマイナス電源に接続されている。
The
次に、上記のように構成される増幅部6および電源部12を有する本発明の実施例4に係る超音波流量計の動作を、増幅部6の電源がオンされるタイミングを中心に、図10に示すタイミングチャートを参照しながら説明する。
Next, the operation of the ultrasonic flowmeter according to the fourth embodiment of the present invention having the
制御部10は、送信側の超音波振動子から送出された超音波が受信側の超音波振動子に到達する少し前のタイミングで、制御信号S7を第1スイッチ12cおよび第2スイッチ12dに送ることにより、図10(a)に示すように、電源部12から増幅部6への電源供給を開始する。
The
その結果、増幅部6の電源がオンされた直後は、第1トランジスタT1と第2トランジスタT2の入力端(ベース)に電圧変動が発生するので、各差動入力チャネル、つまり増幅部入力信号+側S8および増幅部入力信号−側S8には、図10(b)および図10(c)に示すようなノイズが発生する。これら増幅部入力信号+側S8および増幅部入力信号−側S8はダンピング抵抗R11によって接続されているので、これら両ノイズのレベルはほぼ等しくなる。従って、受信側の超音波振動子が電圧変動の影響を受けて受信側の超音波振動子からノイズを含む信号が送られてきても、差動動作により両ノイズはキャンセルされるので、図10(d)に示すように、増幅部6の電源がオンにされる近傍のタイミング(破線で示す部分)で増幅部入力信号S3にノイズは発生しないと見なすことができる。
As a result, immediately after the power supply of the amplifying
その後、制御部10は、ゼロクロス検出部7から受信ポイント検出信号を受け取ると、制御信号S7を第1スイッチ12cおよび第2スイッチ12dに送ることにより、増幅部6を電源オフ状態にする。これにより、増幅部6には間欠的に電源が供給されるので消費電力が低減され、電池の長寿命化が実現されている。
Thereafter, when receiving the reception point detection signal from the zero-cross detection unit 7, the
以上説明したように、本発明の実施例4に係る超音波流量計によれば、増幅部6を、差動アンプで構成するとともに差動入力チャネル間にダンピング抵抗R11を設けたので、増幅部6の電源オン時に差動入力チャネルの各々には電圧変動が発生するが差動入力チャネル間の電圧変動は発生しない。その結果、差動入力チャネルの各々に発生した電圧変動は差動動作によりキャンセルされるので、電源オンによる増幅部6の入力端の電圧変動の影響を受けない。従って、S/Nの高い受信信号を得ることができ、低消費電力で高精度な計測値を得ることができる。
As described above, according to the ultrasonic flowmeter according to the fourth embodiment of the present invention, the amplifying
図11は本発明の実施例5に係る超音波流量計における増幅部6と電源部12の構成を示す回路図である。
FIG. 11 is a circuit diagram showing configurations of the amplifying
増幅部6は、NPN型のトランジスタT3、抵抗R13〜R15およびコンデンサCから構成されている。抵抗R15とコンデンサCは、高周波信号をカットするローパスフィルタ回路を構成している。
The amplifying
第1トランジスタT1のベースは、ローパスフィルタ回路を構成する抵抗R15を介して切替部4に接続されている。トランジスタT3のコレクタは抵抗R13を介して電源部12の第1スイッチ12cに接続され、エミッタは抵抗R14を介して電源部12の第2スイッチ12dに接続されている。また、コンデンサCの一方の端子は、抵抗R15と切替部4との接続点に接続され、他方の端子は接地されている。
The base of the first transistor T1 is connected to the
電源部12は、第1スイッチ12cおよび第2スイッチ12dを含んで構成されている。第1スイッチ12cおよび第2スイッチ12dは、制御部10から送られてくる制御信号S7に応じてオン/オフする。第1スイッチ12cの一方の端子は増幅部6の抵抗R13に接続され、他方の端子はプラス電源に接続されている。第2スイッチ12dの一方の端子は増幅部6の抵抗R14に接続され、他方の端子はマイナス電源に接続されている。
The
次に、上記のように構成される増幅部6および電源部12を有する本発明の実施例5に係る超音波流量計の動作を、増幅部6の電源がオンされるタイミングを中心に、図12に示すタイミングチャートを参照しながら説明する。
Next, the operation of the ultrasonic flowmeter according to the fifth embodiment of the present invention having the
制御部10は、送信側の超音波振動子から送出された超音波が受信側の超音波振動子に到達する少し前のタイミングで、制御信号S7を第1スイッチ12cおよび第2スイッチ12dに送ることにより、図12(a)に示すように、電源部12から増幅部6への電源供給を開始する。
The
その結果、増幅部6の電源がオンされた直後は、トランジスタT3の入力端(ベース)に電圧変動が発生するので、アンプ入力信号S6には、図12(b)に示すようなノイズが発生する。このノイズが含まれるアンプ入力信号S6は、ローパスフィルタ回路を経由することによりノイズレベルが低減されて、図12(c)に示すように、増幅部入力信号S3として出力される。従って、増幅部6の電源がオンにされる近傍のタイミング(破線で示す部分)で増幅部入力信号S3に発生するノイズは非常に小さくなる。
As a result, voltage fluctuation occurs at the input terminal (base) of the transistor T3 immediately after the power supply of the amplifying
その後、制御部10は、ゼロクロス検出部7から受信ポイント検出信号を受け取ると、制御信号S7を第1スイッチ12cおよび第2スイッチ12dに送ることにより、増幅部6を電源オフ状態にする。これにより、増幅部6には間欠的に電源が供給されるので消費電力が低減され、電池の長寿命化が実現されている。
Thereafter, when receiving the reception point detection signal from the zero-cross detection unit 7, the
以上説明したように、本発明の実施例5に係る超音波流量計によれば、受信側の超音波振動子からの増幅部入力信号S3を、フィルタ回路を通してトランジスタT3に供給するように構成したので、増幅部の電源オン時に、トランジスタT3の動作が安定するまでの期間においてトランジスタT3の入力端(ベース)に発生した電圧変動はローパスフィルタ回路でフィルタリングされることにより小さい値に抑えられる。その結果、受信側の超音波振動子で発生する不要な振動も非常に小さくなるので、S/Nの高い受信信号を得ることができ、低消費電力で高精度な計測値を得ることができる。 As described above, the ultrasonic flowmeter according to the fifth embodiment of the present invention is configured to supply the amplification unit input signal S3 from the ultrasonic transducer on the reception side to the transistor T3 through the filter circuit. Therefore, when the power of the amplifying unit is turned on, the voltage fluctuation generated at the input terminal (base) of the transistor T3 during the period until the operation of the transistor T3 is stabilized can be suppressed to a smaller value by being filtered by the low-pass filter circuit. As a result, unnecessary vibrations generated by the ultrasonic transducer on the receiving side are very small, so that a received signal with a high S / N can be obtained, and a highly accurate measurement value can be obtained with low power consumption. .
本発明は、流路を流れるガスの流量を計測する超音波ガスメータ等の超音波流量計に適用可能である。 The present invention is applicable to an ultrasonic flow meter such as an ultrasonic gas meter that measures the flow rate of a gas flowing through a flow path.
1 流体管路
2 第1超音波振動子
3 第2超音波振動子
4 切替部
5 駆動部
6 増幅部
7 ゼロクロス検出部
8 計時部
10 制御部
11 クロック発振部
12 電源部
12a 第1電源接続抵抗
12b 第2電源接続抵抗
12c 第1スイッチ
12d 第2スイッチ
13 アンプ
14 入力短絡抵抗
15 入力接続抵抗
R1〜R15 抵抗
C コンデンサ
T、T1、T2、T3 トランジスタ
SW 開閉スイッチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
前記受信側の超音波振動子からの信号を増幅するアンプと、
前記アンプの入力端のインピーダンスを可変する入力短絡抵抗と、
前記アンプに電源を供給する電源部と、
前記電源部を制御して前記アンプに電源を供給させる際に、前記入力短絡抵抗のインピーダンスを、前記アンプの入力端が短絡される低インピーダンスから前記アンプの入力端に前記受信側の超音波振動子からの信号が供給される高インピーダンスに徐々に変化させる制御部と、
を備えたことを特徴とする超音波流量計。 Ultrasound is transmitted / received between a pair of ultrasonic transducers arranged at a certain distance in the fluid flow path, and ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic transducer on the transmission side are received by the ultrasonic transducer on the reception side An ultrasonic flowmeter for obtaining a flow rate based on a received signal obtained by receiving at
An amplifier for amplifying a signal from the ultrasonic transducer on the receiving side;
An input short-circuit resistor that varies the impedance of the input end of the amplifier;
A power supply for supplying power to the amplifier;
When the power supply unit is controlled to supply power to the amplifier, the impedance of the input short-circuit resistance is reduced from the low impedance at which the input terminal of the amplifier is short-circuited to the input terminal of the amplifier. A control unit that gradually changes to a high impedance to which a signal from a child is supplied;
An ultrasonic flowmeter comprising:
前記受信側の超音波振動子からの信号を増幅する増幅部と
前記増幅部の電源端子との間のインピーダンスを可変する電源接続抵抗を有する電源部と、
前記電源部から前記増幅部への電源供給を開始させる際に、前記電源接続抵抗のインピーダンスを、前記増幅部に流れる電流が制限される高インピーダンスから前記増幅部に流れる電流が制限されない低インピーダンスに徐々に変化させる制御部
とを備えたことを特徴とする超音波流量計。 Ultrasound is transmitted / received between a pair of ultrasonic transducers arranged at a certain distance in the fluid flow path, and ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic transducer on the transmission side are received on the ultrasonic transducer on the reception side An ultrasonic flowmeter for obtaining a flow rate based on a received signal obtained by receiving at
An amplifying unit for amplifying a signal from the ultrasonic transducer on the receiving side and a power supply unit having a power connection resistor for varying impedance between the power supply terminals of the amplifying unit;
When starting the power supply from the power supply unit to the amplification unit, the impedance of the power connection resistor is changed from a high impedance in which the current flowing in the amplification unit is limited to a low impedance in which the current flowing in the amplification unit is not limited. An ultrasonic flowmeter comprising a control unit that gradually changes.
インピーダンスを可変する入力接続抵抗と、
前記受信側の超音波振動子から前記入力接続抵抗を経由して送られてきた信号を増幅するアンプと、
前記アンプに電源を供給する電源部と、
前記電源部を制御して前記アンプに電源を供給させる際に、前記入力接続抵抗のインピーダンスを、前記アンプの入力端が開放される高インピーダンスから前記アンプの入力端に前記受信側の超音波振動子からの信号が供給される低インピーダンスに徐々に変化させる制御部
とを備えたことを特徴とする超音波流量計。 Ultrasound is transmitted / received between a pair of ultrasonic transducers arranged at a certain distance in the fluid flow path, and ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic transducer on the transmission side are received on the ultrasonic transducer on the reception side An ultrasonic flowmeter for obtaining a flow rate based on a received signal obtained by receiving at
An input connection resistance that varies the impedance;
An amplifier that amplifies a signal sent from the ultrasonic transducer on the receiving side via the input connection resistance;
A power supply for supplying power to the amplifier;
When controlling the power supply unit to supply power to the amplifier, the impedance of the input connection resistance is changed from the high impedance at which the input terminal of the amplifier is opened to the ultrasonic vibration on the receiving side from the input terminal of the amplifier. An ultrasonic flowmeter comprising: a control unit that gradually changes to a low impedance to which a signal from a child is supplied.
所定のインピーダンスを有する抵抗と、
前記受信側の超音波振動子から前記抵抗を経由して送られてきた信号を増幅するアンプと、
前記抵抗に並列に設けられた開閉スイッチと、
前記アンプに電源を供給する電源部と、
前記電源部を制御して前記増幅部に電源を供給させる際に、前記開閉スイッチを開放して前記受信側の超音波振動子からの信号を、前記抵抗を介して前記アンプの入力端に送り、前記アンプに電源が供給されてから所定時間後に前記開閉スイッチを閉成して前記受信側の超音波振動子からの信号を直接に前記アンプの入力端に送る制御部
とを備えたことを特徴とする超音波流量計。 Ultrasound is transmitted / received between a pair of ultrasonic transducers arranged at a certain distance in the fluid flow path, and ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic transducer on the transmission side are received on the ultrasonic transducer on the reception side An ultrasonic flowmeter for obtaining a flow rate based on a received signal obtained by receiving at
A resistor having a predetermined impedance;
An amplifier that amplifies a signal sent from the ultrasonic transducer on the receiving side via the resistor;
An open / close switch provided in parallel with the resistor;
A power supply for supplying power to the amplifier;
When the power supply unit is controlled to supply power to the amplification unit, the open / close switch is opened and a signal from the reception-side ultrasonic transducer is sent to the input terminal of the amplifier via the resistor. A control unit that closes the open / close switch after a predetermined time since power is supplied to the amplifier and sends a signal from the receiving-side ultrasonic transducer directly to the input end of the amplifier. The characteristic ultrasonic flowmeter.
前記受信側の超音波振動子からの信号を差動増幅する増幅部と、
前記増幅部の差動入力チャネル間に設けられたダンピング抵抗と、
前記増幅部の電源端子との間の接続をオン/オフするスイッチを有する電源部と、
前記スイッチをオンして前記電源部から前記増幅部への電源供給を開始させる制御部
とを備えたことを特徴とする超音波流量計。 Ultrasound is transmitted / received between a pair of ultrasonic transducers arranged at a certain distance in the fluid flow path, and ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic transducer on the transmission side are received on the ultrasonic transducer on the reception side An ultrasonic flowmeter for obtaining a flow rate based on a received signal obtained by receiving at
An amplifier for differentially amplifying a signal from the ultrasonic transducer on the receiving side;
A damping resistor provided between the differential input channels of the amplifying unit;
A power supply unit having a switch for turning on / off the connection with the power supply terminal of the amplification unit;
An ultrasonic flowmeter comprising: a control unit that turns on the switch to start power supply from the power supply unit to the amplification unit.
前記受信側の超音波振動子からの信号をフィルタリングするフィルタ回路と、
前記フィルタ回路から出力される信号を増幅する増幅部と、
前記増幅部の電源端子との間の接続をオン/オフするスイッチを有する電源部と、
前記スイッチをオンして前記電源部から前記増幅部への電源供給を開始させる制御部
とを備えたことを特徴とする超音波流量計。
Ultrasound is transmitted / received between a pair of ultrasonic transducers arranged at a certain distance in the fluid flow path, and ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic transducer on the transmission side are received by the ultrasonic transducer on the reception side An ultrasonic flowmeter for obtaining a flow rate based on a received signal obtained by receiving at
A filter circuit for filtering a signal from the ultrasonic transducer on the receiving side;
An amplifying unit for amplifying a signal output from the filter circuit;
A power supply unit having a switch for turning on / off the connection with the power supply terminal of the amplification unit;
An ultrasonic flowmeter comprising: a control unit that turns on the switch to start power supply from the power supply unit to the amplification unit.
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