JP2005345362A - Ultrasonic flow rate measuring device - Google Patents

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順次郎 山崎
Shinya Nishijima
西島 真也
Heinz-Friedrich Skripale Juergen
ユルゲン・ハインツ−フリードリッヒ・スクリッパレ
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the measurement accuracy of an ultrasonic flow rate measuring device. <P>SOLUTION: The ultrasonic flow rate measuring device is equipped with a correlation calculating section 31 which executes a correlation calculation between a first time reception waveform f<SB>1</SB>which is transmitted from an ultrasonic probe 21A on the upstream side and received by an ultrasonic probe 21B on the downstream side, and a second time receiving waveform f<SB>2</SB>used as a comparison waveform, and further executes correlation calculation between the first time receiving waveform f<SB>1</SB>which is transmitted from the ultrasonic probe 21B on the downstream side and received by the ultrasonic probe 21A on the upstream side, and the second time receiving waveform f<SB>2</SB>used as the comparison waveform. A decision section 32 derives the arrival the timings Δt<SP>+</SP>, Δt<SP>-</SP>required for calculating arrival the times t<SP>+</SP>, t<SP>-</SP>, based on the result of calculations executed by the correlation calculating section 31. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、河川、運河、用水路等の開水路の流量を測定するための超音波式流量測定装置に関するものである。   The present invention relates to an ultrasonic flow rate measuring device for measuring the flow rate of open channels such as rivers, canals, and irrigation channels.

河川、運河、用水路等(開水路)の流量測定装置として、超音波の発信及び受信が可能な超音波プローブを利用するもの(超音波式流量測定装置)が知られている。例えば、非特許文献1及び2には、水中の音速が流速の影響を受け、流速の超音波伝播方向の成分が正の場合には音速が速くなり、負の場合には音速が遅くなる性質を利用する超音波式流量測定装置が記載されている。   2. Description of the Related Art As a flow measurement device for rivers, canals, irrigation canals, and the like (open water channels), a device using an ultrasonic probe capable of transmitting and receiving ultrasonic waves (ultrasonic flow measurement device) is known. For example, in Non-Patent Documents 1 and 2, the sound velocity in water is affected by the flow velocity, and the sound velocity increases when the component of the ultrasonic wave propagation direction of the flow velocity is positive, and the sound velocity decreases when the component is negative. An ultrasonic flow measuring device using the above is described.

図11を参照して従来の超音波式流量測定装置の一例を説明する。河川の両岸に同一水深位置で互いに対向するように、一対の超音波プローブ1A,1Bが配置されている。超音波プローブ1A,1Bは流れ方向Fに対して直角でない角度θをなすように対向している。一方の超音波プローブ1Aが所定周波数の数波長の超音波を発信し、この発信と同時にタイマ5の計時が開始される。超音波は媒体である水を伝播して、対岸に配置された他方の超音波プローブ1Bで受信される。超音波プローブ1Bで受信された超音波は処理装置10の増幅器3で増幅された後、比較器4に入力される。比較器4は増幅された受信信号を閾値と比較し、受信信号が閾値を越えるとタイマ5の計時を停止させる。その結果、流れ方向Fでの超音波プローブ1A,1B間の超音波の到達時間tが測定される。流れ方向Fと逆方向での超音波の到達時間tは、超音波プローブ1Bを発信側、超音波プローブ1Aを受信側とすることで、同様にして測定されている。これら到達時間t,tに基づいて流速計算部6が測線における平均流速Vmを算出し、平均流速Vmに基づいて流量計測部7が流量Qを算出する。 An example of a conventional ultrasonic flow measuring device will be described with reference to FIG. A pair of ultrasonic probes 1A and 1B are arranged on both banks of the river so as to face each other at the same water depth. The ultrasonic probes 1A and 1B are opposed to each other at an angle θ that is not perpendicular to the flow direction F. One ultrasonic probe 1 </ b> A transmits ultrasonic waves having a predetermined frequency and several wavelengths, and the timer 5 starts counting simultaneously with the transmission. The ultrasonic wave propagates through water, which is a medium, and is received by the other ultrasonic probe 1B arranged on the opposite bank. The ultrasonic wave received by the ultrasonic probe 1 </ b> B is amplified by the amplifier 3 of the processing apparatus 10 and then input to the comparator 4. The comparator 4 compares the amplified received signal with a threshold, and stops the timer 5 when the received signal exceeds the threshold. As a result, the arrival time t + of the ultrasonic wave between the ultrasonic probes 1A and 1B in the flow direction F is measured. The ultrasonic arrival time t in the direction opposite to the flow direction F is measured in the same manner by using the ultrasonic probe 1B as the transmission side and the ultrasonic probe 1A as the reception side. Based on these arrival times t + and t , the flow velocity calculation unit 6 calculates the average flow velocity Vm in the measurement line, and the flow rate measurement unit 7 calculates the flow rate Q based on the average flow velocity Vm.

蜂屋弘之 外2名,「洪水時の河川における超音波伝搬特性」,超音波TECHNO,日本工業出版株式会社,2003年5月20日,第15巻,第3号,p.40−43Hiroyuki Hachiya and two others, “Ultrasonic propagation characteristics in rivers during floods”, Ultrasonic TECHNO, Nihon Kogyo Publishing Co., Ltd., May 20, 2003, Vol. 15, No. 3, p. 40-43 アントニウス・ラエネン(Antonius Laenen),ウインチェル・スミス(Winchell Smith),「河川流量計測のための音波システム(Acoustic Systems for the Measurement of Streamflow)」,合衆国地質調査所水源論文2213,「(U.S. GEOLOGICAL SURVEY WATER-SUPPLY PAPER 2213)」,合衆国政府印刷局(UNITED STATES GOVERMENT PREINTING OFFICE),1983年Antonius Laenen, Winchell Smith, “Acoustic Systems for the Measurement of Streamflow”, US Geological Survey Water Source Paper 2213, “(US GEOLOGICAL SURVEY WATER -SUPPLY PAPER 2213) ", UNITED STATES GOVERMENT PREINTING OFFICE, 1983

しかし、水を伝播して超音波プローブ1A,1Bで受信されたときの超音波の波形は、種々の要因で不安定となる。そのため、図11の装置のような受信信号と閾値との単純な比較では、到達時間t,tが判定不能となる現象(欠測)が発生する。 However, the waveform of the ultrasonic wave when it propagates through water and is received by the ultrasonic probes 1A and 1B becomes unstable due to various factors. Therefore, in a simple comparison between the received signal and the threshold value as in the apparatus of FIG. 11, a phenomenon (missing measurement) that the arrival times t + and t cannot be determined occurs.

水中での超音波の音速Cは一般に以下の式(1)で表現される。   The sound speed C of ultrasonic waves in water is generally expressed by the following equation (1).

Figure 2005345362
Figure 2005345362

式(1)から明らかなように塩分濃度Sにより音速Cが変化するので、河川の断面や横断経路における塩分濃度の分布により受信波形が不安定となる。特に、図12に示すように感潮河川では真水11に塩水12が混合した状態が想定される。超音波の伝搬経路13により塩水の領域12を通過する回数や、その領域12への入射又は出射の角度が異なると受信波形に乱れが生じる。   As apparent from the equation (1), the sound velocity C varies depending on the salinity concentration S, so that the received waveform becomes unstable due to the distribution of the salinity concentration in the cross section of the river or in the crossing path. In particular, as shown in FIG. 12, in a tidal river, a state in which salt water 12 is mixed with fresh water 11 is assumed. If the number of times of passing through the salt water region 12 by the ultrasonic propagation path 13 and the angle of incidence or exit to the region 12 are different, the received waveform is disturbed.

同様に、式(1)から明らかなように、断面や横断経路における水温分布も受信波形が不安定となる要因となる。特に、感潮河川では水温分布が生じやすい。   Similarly, as is clear from Equation (1), the water temperature distribution in the cross section and the crossing path is also a factor that makes the received waveform unstable. In particular, water temperature distribution tends to occur in tidal rivers.

さらに、堰の開閉等によって発生する乱流も受信波形が不安定となる要因となる。   Furthermore, the turbulent flow generated by the opening and closing of the weir also causes the reception waveform to become unstable.

さらにまた、超音波プローブ1A,1B自体が指向性を有しており、図13に概略的に示すように発信される超音波の強度14に分布がある。この超音波プローブ1A,1B自体の指向性も、前記塩分濃度分布や水温分布と相俟って受信波形が不安定となる要因となる。   Furthermore, the ultrasonic probes 1A and 1B themselves have directivity, and there is a distribution in the intensity 14 of the transmitted ultrasonic waves as schematically shown in FIG. The directivity of the ultrasonic probes 1A and 1B themselves also becomes a factor that makes the received waveform unstable in combination with the salinity concentration distribution and the water temperature distribution.

そこで、本発明は欠測の発生を防止し、測定精度と信頼性に優れた超音波式流量測定装置を提供することを課題としている。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an ultrasonic flow measuring device that prevents occurrence of missing measurement and is excellent in measurement accuracy and reliability.

本発明者は、欠測に至った超音波の受信波形の形状について検討したところ、以下の知見を得た。   The inventor examined the shape of the received waveform of ultrasonic waves that resulted in missing measurements, and obtained the following knowledge.

図14を参照すると、受信波形15は、超音波プローブ間を直進した主波形ないしは直進波形16に、概ね2種類の波形が重畳された波形である。重畳される波形の一つは、塩水塊や水面付近の高温層を通過することで高音速となり、直進波形16を追い越して受信側の超音波プローブに到達した波形17である。他の一つは、開水路の底部(川底)や水面(川面)で反射されることで直進波形16よりも受信側の超音波プローブへの到達が遅れた波形18である。これら直進波形16及びこれに重畳される2種類の波形17,18の周波数に着目したところ、直進波形16は発信側の超音波プローブの基本周波数が維持されることが見出された。例えば、発信された超音波の周波数が100kHzであれば、受信される直進波形16の周波数もほぼ100kHzである。また、発信された超音波の周波数が30kHzであれば、受信される直進波形16の周波数もほぼ30kHzである。これに対して、残りの2種類の波形では、周波数シフトや合成が生じるため、発信側の超音波プローブの基本波形が維持されない。例えば、塩水塊や温度塊を通過した超音波にはレンズ効果が発生し、波形17には周波数シフトと合成により直進波形16に対して波形の変形が生じている。また、表面に反射した波の影響で周波数のシフトが発生する。従って、発信側の超音波プローブの基本周波数が維持されるという直線波形16の特性を利用すれば、発信側の超音波プローブから受信側の超音波プローブへの超音波の到達時間を高精度かつ高い信頼性を持って測定できる。   Referring to FIG. 14, the received waveform 15 is a waveform in which two types of waveforms are superimposed on a main waveform or a straight waveform 16 that travels straight between ultrasonic probes. One of the waveforms to be superimposed is a waveform 17 that reaches a reception-side ultrasonic probe by passing through a straight waveform 16 and having a high sound velocity by passing through a salt water mass or a high-temperature layer near the water surface. The other is a waveform 18 that arrives at the ultrasonic probe on the receiving side later than the straight waveform 16 due to reflection at the bottom (river bottom) or water surface (river surface) of the open channel. Focusing on the frequency of the straight waveform 16 and the two types of waveforms 17 and 18 superimposed thereon, it has been found that the fundamental waveform 16 maintains the fundamental frequency of the ultrasonic probe on the transmitting side. For example, if the frequency of the transmitted ultrasonic wave is 100 kHz, the frequency of the received straight waveform 16 is also approximately 100 kHz. In addition, if the frequency of the transmitted ultrasonic wave is 30 kHz, the frequency of the received straight waveform 16 is also approximately 30 kHz. On the other hand, in the remaining two types of waveforms, frequency shift and synthesis occur, so the basic waveform of the ultrasonic probe on the transmission side is not maintained. For example, a lens effect is generated in ultrasonic waves that have passed through a salt water mass and a temperature mass, and the waveform 17 is deformed with respect to the straight waveform 16 due to frequency shift and synthesis. In addition, a frequency shift occurs due to the influence of waves reflected on the surface. Therefore, if the characteristic of the linear waveform 16 that the fundamental frequency of the transmission-side ultrasonic probe is maintained is used, the arrival time of the ultrasonic wave from the transmission-side ultrasonic probe to the reception-side ultrasonic probe can be accurately determined. It can be measured with high reliability.

以上の知見に基づいて、本発明は主波形ないしは直進波形の到達を検出するために、相関演算を利用する。   Based on the above knowledge, the present invention uses correlation calculation to detect the arrival of the main waveform or the straight waveform.

従って、本発明は、対向方向が流れ方向に対して傾斜するように開水路(20)の両岸に配置された第1及び第2の超音波プローブ(21A,21B)を備え、前記第1の超音波プローブから発信された超音波が前記第2の超音波プローブに到達するのに要する時間である第1の到達時間(t)と、前記第2の超音波プローブから発信された超音波が前記第1の超音波プローブに到達するのに要する時間である第2の到達時間(t)とに基づいて、開水路の流量(Q)を測定する超音波式流量測定装置であって、前記第1の超音波プローブから発信されて前記第2の超音波プローブで受信される第1の受信波形(f,S,S’)と第1の比較用波形(f,S,S’)との相関演算を実行し、かつ前記第2の超音波プローブから発信されて前記第1の超音波プローブで受信された第2の受信波形(f,S,S’)と第2の比較用波形(f,S,S’)との相関演算を実行する相関演算部(31)と、前記相関演算部の演算結果に基づいて、前記第1及び第2の到達時間の算出に必要な時間又は前記第1及び第2の到達時間自体を判定する判定部(32)とを備える、超音波式流量測定装置を提供する。 Accordingly, the present invention includes the first and second ultrasonic probes (21A, 21B) disposed on both banks of the open channel (20) so that the opposing direction is inclined with respect to the flow direction, and the first The first arrival time (t + ), which is the time required for the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic probe to reach the second ultrasonic probe, and the ultrasonic wave transmitted from the second ultrasonic probe. An ultrasonic flow measuring device that measures a flow rate (Q) of an open channel based on a second arrival time (t ) that is a time required for a sound wave to reach the first ultrasonic probe. The first received waveform (f 1 , S 2 , S ′ 2 ) transmitted from the first ultrasonic probe and received by the second ultrasonic probe and the first comparison waveform (f 2) performs a correlation operation between the S 1, S '1), and the second ultrasonic flop Said originating from over blanking the first second received waveform received by the ultrasonic probe (f 1, S 2, S '2) and the second comparative waveform (f 2, S 1, S ' 1 ) And a time required for calculation of the first and second arrival times or the first and second times based on the calculation result of the correlation calculation unit. Provided is an ultrasonic flow measuring device including a determination unit (32) for determining an arrival time itself.

本発明の流量測定装置では、相関演算部が第1及び第2の超音波プローブの受信波形と比較用波形との相関演算を実行し、それに基づいて判定部が第1の超音波プローブから第2の超音波プローブへの超音波の到達時間(第1の到達時間)と、第2の超音波プローブから第1の超音波プローブへの超音波の到達時間(第2の到達時間)との算出に必要な時間又は前記第1及び第2の到達時間自体を判定する。受信波形のうち第1及び第2の超音波プローブ間を直進する超音波(直進部分)に重畳された外乱ノイズ、すなわち塩分濃度分布や温度分布の存在により直進部分よりも高音速の部分及び水面や底面への反射による直進部分より低音速の部分は波形の乱れがあるため、相関演算により相殺されるので、高精度かつ高い信頼性を持って第1及び第2超音波プローブ間の超音波の到達時間を測定し、開水路の流速を高精度で測定することができる。   In the flow rate measuring apparatus according to the present invention, the correlation calculation unit performs a correlation calculation between the reception waveforms of the first and second ultrasonic probes and the comparison waveform, and based on the calculation, the determination unit starts from the first ultrasonic probe. The arrival time (first arrival time) of the ultrasonic wave to the second ultrasonic probe and the arrival time (second arrival time) of the ultrasonic wave from the second ultrasonic probe to the first ultrasonic probe The time required for calculation or the first and second arrival times are determined. Out of the received waveform, disturbance noise superimposed on the ultrasonic wave (straight line part) that goes straight between the first and second ultrasonic probes, that is, the part of the sound velocity higher than the straight part and the water surface due to the presence of salt concentration distribution and temperature distribution Since the portion of the sound velocity lower than the straight portion due to reflection on the bottom surface is disturbed by the waveform, it is canceled by the correlation calculation. Therefore, the ultrasonic wave between the first and second ultrasonic probes has high accuracy and high reliability. Can be measured, and the flow velocity of the open channel can be measured with high accuracy.

例えば、時間間隔をあけて受信された超音波の波形に対して相関演算を行うことで、超音波の到達時間を測定する。   For example, the arrival time of the ultrasonic wave is measured by performing a correlation calculation on the ultrasonic wave waveform received with a time interval.

具体的には、前記第1及び第2の受信波形(f)と、前記第1の受信波形の受信後時間間隔をあけて前記第1の超音波プローブから発信されて前記第2の超音波プローブで受信される第3の受信波形(f)と、前記第2の受信波形の受信後時間間隔をあけて前記第2の超音波プローブから発信されて前記第1の超音波プローブで受信される第4の受信波形(f)とを、サンプリングするサンプリング部(29)と、前記サンプリング部によりサンプリングされた前記第1から第4の受信波形(f,f)を記憶する記憶部(30)と、前記第1の超音波プローブによる超音波の発信から前記サンプリング部による前記第1及び第3の受信波形(f,f)のサンプリング開始までの時間である第1のサンプリング開始時間(t)と、前記第2の超音波プローブによる超音波の発信から前記サンプリング部による前記第2及び第4の受信波形(f,f)のサンプリング開始までの時間である第2のサンプリング開始時間(t)とを計時するタイマ(26)とをさらに備え、前記相関演算部は、前記記憶部に記憶された第3の受信波形(f)を前記第1の比較用波形として前記記憶部に記憶された第1の受信波形(f)との相関演算を実行し、かつ前記記憶部に記憶された第4の受信波形(f)を前記第2の比較用波形として前記憶部に記憶された記第2の受信波形(f)との相関演算を実行し、前記判定部は、前記相関演算部の演算結果に基づいて、前記第1及び第3の受信波形についての前記サンプリング部によるサンプリング開始から直進波形の到達までの時間である第1の到達タイミング(Δt)と、前記第2及び第4の受信波形についての前記サンプリング部によるサンプリング開始から直線波形の到達までの時間である第2の到達タイミング(Δt)とを判定し、前記第1のサンプリング開始時間に前記第1の到達タイミングを加算して前記第1の到達時間を算出し、かつ前記第2のサンプリング開始時間に前記第2の到達タイミングを加算して前記第2の到達時間を算出する加算器をさらに備える。 Specifically, the first and second received waveforms (f 1 ) and the first received waveform are transmitted from the first ultrasonic probe with a time interval after receiving the second received waveform. A third reception waveform (f 2 ) received by the acoustic probe and a time interval after reception of the second reception waveform are transmitted from the second ultrasound probe and received by the first ultrasound probe. A sampling unit (29) for sampling the received fourth received waveform (f 2 ), and the first to fourth received waveforms (f 1 , f 2 ) sampled by the sampling unit are stored. A time period from the transmission of ultrasonic waves by the storage unit (30) and the first ultrasonic probe to the start of sampling of the first and third received waveforms (f 1 , f 2 ) by the sampling unit At the start of sampling (T 1) and, second is the time until the start of sampling said second of said second and fourth of the received waveform by said sampling unit from the ultrasonic outgoing by the ultrasonic probe (f 1, f 2) A timer (26) for measuring the sampling start time (t 2 ), and the correlation calculation unit converts the third received waveform (f 2 ) stored in the storage unit to the first comparison waveform. As the first received waveform (f 1 ) stored in the storage unit and the fourth received waveform (f 2 ) stored in the storage unit is used as the second comparison waveform. As the second received waveform (f 1 ) stored in the previous storage unit, and the determination unit performs the first and third receptions based on the calculation result of the correlation calculation unit. Sampling of the waveform by the sampling unit First arrival timing is the time until the arrival of the linear waveform from (Delta] t +) and the second is the time from the start of sampling until the arrival of the linear waveform by the sampling unit for the second and fourth received waveform the arrival timing (Delta] t -) is determined and, the first by adding the first arrival timing in the sampling start time to calculate the first arrival time, and the said second sampling start time An adder for calculating the second arrival time by adding the second arrival timing is further provided.

さらに具体的には、前記相関演算部は、下記の式(2)に基づいて前記相関演算を実行する。   More specifically, the correlation calculation unit executes the correlation calculation based on the following equation (2).

Figure 2005345362
Figure 2005345362

受信波形と発信波形に対して相関演算を行うことで、超音波の到達時間を測定することができる。   By performing a correlation operation on the received waveform and the transmitted waveform, the arrival time of the ultrasonic wave can be measured.

具体的には、前記第1及び第2の受信波形(S)と、前記第1の受信波形と対応する前記第1の超音波プローブからの第1の発信波形(S)と、前記第2の受信波形に対応する前記第2の超音波プローブからの第2の発信波形(S)とをサンプリングするサンプリング部(29A,29B)と、前記サンプリング部によりサンプリングされた第1及び第2の受信波形(S)と、前記サンプリング部によりサンプリングされた第1及び第2の発信波形(S)とを記憶する記憶部(30A,30B)とをさらに備え、前記相関演算部(31)は、前記記憶部(30A)に記憶された第1の発信波形(S)を前記第1の比較用波形として前記第1の受信波形(S)との相関演算を実行し、かつ前記記憶部(30B)に記憶された第2の発信波形(S)を前記第2の比較用波形として前記第2の受信波形(S)との相関演算を実行する。 Specifically, the first and second reception waveforms (S 2 ), the first transmission waveform (S 1 ) from the first ultrasonic probe corresponding to the first reception waveform, and the Sampling units (29A, 29B) for sampling the second transmission waveform (S 1 ) from the second ultrasonic probe corresponding to the second received waveform, and the first and second samples sampled by the sampling unit. 2 further includes a storage unit (30A, 30B) for storing the received waveform (S 2 ) of 2 and the first and second transmission waveforms (S 1 ) sampled by the sampling unit, the correlation calculation unit ( 31) performs a correlation operation with the first received waveform (S 2 ) using the first transmission waveform (S 1 ) stored in the storage unit (30A) as the first comparison waveform, And memorize | stored in the said memory | storage part (30B) The second outgoing wave (S 1) performing a correlation operation between said second received waveform (S 2) as the second comparative waveforms.

さらに具体的には、前記相関演算部は、下記の式(3)に基づいて前記相関演算を実行する。   More specifically, the correlation calculation unit executes the correlation calculation based on the following equation (3).

Figure 2005345362
Figure 2005345362

受信波形と予め記憶された比較用波形に対して相関演算を行うことで、超音波の到達時間を測定することができる。   By performing a correlation operation on the received waveform and the comparison waveform stored in advance, the arrival time of the ultrasonic wave can be measured.

具体的には、前記第1の受信波形(S’)と、前記第2の受信波形(S’)とをサンプリングするサンプリング部(29)と、前記サンプリング部によりサンプリングされた前記第1及び第2の受信波形(S’)を記憶する記憶部(30)と、前記第1の超音波プローブの発信波形を表す前記第1の比較用波形(S’)と、前記第2の超音波プローブの発信波形を表す前記第2の比較用波形(S’)とを予め記憶した比較用波形波形記憶部(41)とをさらに備える。 Specifically, a sampling unit (29) that samples the first received waveform (S ′ 2 ) and the second received waveform (S ′ 2 ), and the first sampled by the sampling unit. And a storage unit (30) for storing the second received waveform (S ′ 2 ), the first comparative waveform (S ′ 1 ) representing the transmission waveform of the first ultrasonic probe, and the second A comparison waveform waveform storage unit (41) that stores in advance the second comparison waveform (S ′ 1 ) representing the transmission waveform of the ultrasonic probe.

さらに具体的には、前記相関演算部は、下記の式に基づいて前記相関演算を実行する。   More specifically, the correlation calculation unit executes the correlation calculation based on the following equation.

Figure 2005345362
Figure 2005345362

本発明の流量測定装置では、相関演算部が第1及び第2の超音波プローブの受信波形と比較用波形との相関演算を実行し、それに基づいて判定部が第1の超音波プローブから第2の超音波プローブへの超音波の到達時間(第1の到達時間)と、第2の超音波プローブから第1の超音波プローブへの超音波の到達時間(第2の到達時間)との算出に必要な時間又は前記第1及び第2の到達時間自体を判定する。相関演算により外乱ノイズが相殺されるので、高精度かつ高い信頼性を持って第1及び第2の超音波プローブ間の超音波の到達時間を測定することができる。従って、塩分濃度分布が著しい感潮河川や、温度分布が著しい河川合流点においても、超音波の到達時間、ひいては流量を高精度かつ高い信頼性を持って測定することができる。   In the flow rate measuring apparatus according to the present invention, the correlation calculation unit performs a correlation calculation between the reception waveforms of the first and second ultrasonic probes and the comparison waveform, and based on the calculation, the determination unit starts from the first ultrasonic probe. The arrival time (first arrival time) of the ultrasonic wave to the second ultrasonic probe and the arrival time (second arrival time) of the ultrasonic wave from the second ultrasonic probe to the first ultrasonic probe The time required for calculation or the first and second arrival times are determined. Since disturbance noise is canceled by the correlation calculation, it is possible to measure the arrival time of the ultrasonic wave between the first and second ultrasonic probes with high accuracy and high reliability. Therefore, even in a tidal river where the salinity concentration distribution is remarkable and in a river confluence where the temperature distribution is remarkable, it is possible to measure the arrival time of ultrasonic waves, and hence the flow rate with high accuracy and high reliability.

次に、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

(第1実施形態)
図1及び図2は、本発明の第1実施形態に係る超音波式流量測定装置を示す。この超音波式流量測定装置は、同一方向での超音波の発信及び受信を2回実行し、得られた2つの受信波形について相関演算を実行することにより超音波の到達時間を測定する方式を採用している。
(First embodiment)
1 and 2 show an ultrasonic flow measuring device according to a first embodiment of the present invention. This ultrasonic flow measuring device is a method of measuring the arrival time of ultrasonic waves by executing transmission and reception of ultrasonic waves in the same direction twice, and performing correlation calculation on the two received waveforms obtained. Adopted.

超音波式流量測定装置は、開水路である河川20の両岸に配置された一対の超音波プローブ21A,21Bと、これらの超音波プローブ21A,21Bによる超音波の発信及び受信の制御と、各種の演算を含む流量測定のための処理を実行する処理装置23とを備えている。   The ultrasonic flow measuring device includes a pair of ultrasonic probes 21A and 21B arranged on both banks of the river 20 which is an open channel, and control of transmission and reception of ultrasonic waves by the ultrasonic probes 21A and 21B. And a processing device 23 that executes processing for flow rate measurement including various calculations.

超音波プローブ21A,21Bは、超音波の発信及び受信を行うためのピエゾ素子を備えている。超音波プローブ21A,21Bは流れ方向Fに対して直角でない角度θをなすように対向して配置されている。超音波プローブ21Aが上流側に位置し、超音波プローブ21Bが下流側に位置している。また、超音波プローブ21A,21Bは、川底から同一の高さに配置されている。   The ultrasonic probes 21A and 21B include piezoelectric elements for transmitting and receiving ultrasonic waves. The ultrasonic probes 21A and 21B are arranged so as to face each other at an angle θ that is not perpendicular to the flow direction F. The ultrasonic probe 21A is located on the upstream side, and the ultrasonic probe 21B is located on the downstream side. The ultrasonic probes 21A and 21B are arranged at the same height from the riverbed.

処理装置23は、周知のオシロスコープ、パーソナルコンピュータ、各種電気・電子回路により構成され、パルス発生部25、タイマ26、増幅器27、A/D変換器28、サンプリング回路29、メモリ30、相関演算部31、判定部32、加算器33、流速計算部34、流量計算部35、及び制御部36を備えている。   The processing device 23 includes a well-known oscilloscope, personal computer, and various electric / electronic circuits, and includes a pulse generator 25, a timer 26, an amplifier 27, an A / D converter 28, a sampling circuit 29, a memory 30, and a correlation calculation unit 31. , A determination unit 32, an adder 33, a flow velocity calculation unit 34, a flow rate calculation unit 35, and a control unit 36.

パルス発生部25は、ピエゾ素子を駆動するためのパルス電圧を発信側の超音波プローブ21A,21Bに出力する。タイマ26はサンプリング開始時間t,tを計時する。このサンプリング開始時間t,tは、超音波プローブ21A,21Bの一方による超音波の発信から、他方により受信された超音波のサンプリング開始までの時間である。増幅器27は受信側の超音波プローブ21A,21Bの出力するアナログ信号(受信信号)を増幅し、A/D変換器28は増幅された受信信号をA/D変換する。サンプリング回路29はデジタル化された受信信号のサンプリングを行い、メモリ30はサンプリング回路29でサンプリングされた受信信号を記憶する。相関演算部31は、メモリ30に記憶された受信信号に対して相関演算を行う。判定部32は相関演算部31の演算結果に基づいて、到達タイミングΔt,Δtを判定する。この到達タイミングΔt,Δtはサンプリング回路29によるサンプリング開始から直進波形の到達までの時間である。加算器33は、サンプリング開始時間t,tに到達タイミングΔt,Δtを加算して到達時間t,tを算出する。到達時間t,tは超音波プローブ21A,21Bの一方から他方に超音波が到達するのに要する時間である。流速計算部34は到達時間t,t等から平均流速Vを算出する。流量計算部35は平均流速Vから流速Qを算出する。制御部36は、相関演算部31及び判定部32を含む処理装置23が備える要素の動作や、これらの間での信号の授受を制御する。 The pulse generator 25 outputs a pulse voltage for driving the piezoelectric element to the ultrasonic probes 21A and 21B on the transmission side. The timer 26 measures the sampling start times t 1 and t 2 . The sampling start times t 1 and t 2 are times from the transmission of ultrasonic waves by one of the ultrasonic probes 21A and 21B to the start of sampling of ultrasonic waves received by the other. The amplifier 27 amplifies analog signals (reception signals) output from the reception-side ultrasonic probes 21A and 21B, and the A / D converter 28 A / D converts the amplified reception signals. The sampling circuit 29 performs sampling of the digitized reception signal, and the memory 30 stores the reception signal sampled by the sampling circuit 29. The correlation calculation unit 31 performs a correlation calculation on the received signal stored in the memory 30. The determination unit 32 determines arrival timings Δt + and Δt based on the calculation result of the correlation calculation unit 31. The arrival timings Δt + and Δt are times from the start of sampling by the sampling circuit 29 to the arrival of the straight waveform. The adder 33 calculates the arrival times t + and t by adding the arrival timings Δt + and Δt to the sampling start times t 1 and t 2 . The arrival times t + and t are times required for the ultrasonic waves to reach one of the ultrasonic probes 21A and 21B from the other. The flow velocity calculation unit 34 calculates the average flow velocity V m from the arrival times t + , t − and the like. Flow rate calculation unit 35 calculates the flow rate Q from the average flow velocity V m. The control unit 36 controls the operation of the elements included in the processing device 23 including the correlation calculation unit 31 and the determination unit 32 and the transmission and reception of signals between them.

到達時間t,t及び到達タイミングΔt,Δtについて、添字「+」は上流側の超音波プローブ21Aから下流側の超音波プローブ21Bへ向かう超音波に関する時間であることを示し、添字「−」は下流側から上流側へ向かう超音波に関する時間であることを示す。例えば、到達時間tは上流側の超音波プローブ21Aで発信された超音波が下流側の超音波プローブ21Bに到達するのに要する時間である。逆に、到達時間tは下流側の超音波プローブ21Bで発信された超音波が上流側の超音波プローブ21Aに到達するのに要する時間である。 For the arrival times t + , t and the arrival timings Δt + , Δt , the subscript “+” indicates that the time is related to the ultrasonic wave from the upstream ultrasonic probe 21A to the downstream ultrasonic probe 21B. “-” Indicates time related to the ultrasonic wave from the downstream side to the upstream side. For example, the arrival time t + is the time required for the ultrasonic wave transmitted from the upstream ultrasonic probe 21A to reach the downstream ultrasonic probe 21B. Conversely, the arrival time t - is the time required for the ultrasonic wave transmitted by the downstream side of the ultrasonic probe 21B reaches the upstream side of the ultrasound probe 21A.

次に、図3を参照して本実施形態の超音波式流量測定装置による流量測定について説明する。   Next, flow measurement by the ultrasonic flow measurement device of the present embodiment will be described with reference to FIG.

ステップS3−1〜S3−5は到達時間tを得るための処理である。まず、ステップS3−1において、上流側の超音波プローブ21Aから発信されて下流側の超音波プローブ21Bで受信される超音波の第1回目のサンプリングを行う。パルス発生部25から供給されるパルス信号により励起された上流側の超音波プローブ21Aのピエゾ素子が、設計周波数(例えば30kHz又は100kHz等)の超音波を複数周期分発信する。また、超音波プローブ21Aが最初のパルスを発生した時点でタイマ26が計時を開始する。超音波プローブ21Aが発信した超音波は媒体である水を伝播して下流側の超音波プローブ21Bのピエゾ素子で感知され、アナログの電気信号(受信信号)として出力される。図14を参照して説明したように、受信側の超音波プローブ21Bで検出される超音波の波形は、超音波プローブ21Aから直進した主波形ないしは直進波形(符号16参照)に、塩分濃度分布、水温分布、川底や川面での反射等の要因で遅延や進みが生じた種々の波形(符号17,18参照)が重畳されている。 Steps S3-1 to S3-5 are processes for obtaining the arrival time t + . First, in step S3-1, the first sampling of ultrasonic waves transmitted from the upstream ultrasonic probe 21A and received by the downstream ultrasonic probe 21B is performed. The piezo element of the upstream ultrasonic probe 21 </ b> A excited by the pulse signal supplied from the pulse generator 25 transmits ultrasonic waves having a design frequency (for example, 30 kHz or 100 kHz) for a plurality of periods. Further, the timer 26 starts measuring time when the ultrasonic probe 21A generates the first pulse. The ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic probe 21A propagates through water as a medium, is detected by the piezoelectric element of the ultrasonic probe 21B on the downstream side, and is output as an analog electric signal (received signal). As described with reference to FIG. 14, the waveform of the ultrasonic wave detected by the ultrasonic probe 21B on the receiving side is a main waveform or a straight wave waveform (see reference numeral 16) straight from the ultrasonic probe 21A. In addition, various waveforms (see reference numerals 17 and 18) in which delay or advance has occurred due to factors such as water temperature distribution, reflection at the riverbed or river surface, etc. are superimposed.

超音波プローブ21Bから出力された受信信号は、増幅器27で増幅された後、A/D変換器28でデジタル化され、サンプリング回路29によって所定のサンプリングレート(例えば1μsec)でサンプリングされる。サンプリング開始時間tがタイマ26によって計時される。サンプリング回路29によってサンプリングされた受信信号は、メモリ30の第1領域30aに記憶される。サンプリングの終了時刻は、例えば超音波プローブ21A,21B間の距離L、流速の可変範囲、水温等に基づいて予測される超音波プローブ21A,21B間の超音波の到達時間と、メモリ30の容量とに基づいて決定される。 The reception signal output from the ultrasonic probe 21B is amplified by the amplifier 27, digitized by the A / D converter 28, and sampled by the sampling circuit 29 at a predetermined sampling rate (for example, 1 μsec). The sampling start time t 1 is counted by the timer 26. The received signal sampled by the sampling circuit 29 is stored in the first area 30 a of the memory 30. The sampling end time includes, for example, the distance L between the ultrasonic probes 21A and 21B, the variable speed range, the arrival time of the ultrasonic wave between the ultrasonic probes 21A and 21B predicted based on the water temperature, and the capacity of the memory 30. It is determined based on.

次に、ステップS3−2において、上流側の超音波プローブ21Aから発信されて下流側の超音波プローブ21Bで受信される超音波の第2回目のサンプリングを行う。この第2回目のサンプリングは、前記ステップS3−1の第1回目のサンプリングと同様の処理によって実行される。ただし、サンプリング回路29によるサンプリングの開始は、第1回目のサンプリングと同一のサンプリング開始時間tに開始される。また、サンプリングされた受信信号はメモリ30の第2領域30bに記憶される。ステップS3−2の処理が終了した時点で、メモリ30の第1領域30aにはステップS3−1の第1回目のサンプリングによって得られたサンプリング開始時間tからサンプリング終了までの受信波形(第1の受信波形)fが記憶され、第2領域30bにはステップS3−2の第2回目のサンプリングによって得られたサンプリング開始時間tからサンプリング終了までの受信波形(第3の受信波形)fが記憶されている。 Next, in step S3-2, the second sampling of the ultrasonic wave transmitted from the upstream ultrasonic probe 21A and received by the downstream ultrasonic probe 21B is performed. This second sampling is executed by the same processing as the first sampling in step S3-1. However, the sampling circuit 29 starts sampling at the same sampling start time t1 as the first sampling. The sampled received signal is stored in the second area 30 b of the memory 30. When the processing in step S3-2 is completed, the reception waveform of the first region 30a of the memory 30 from the sampling start time t 1 obtained by the first sampling step S3-1 until the sampling end (first Received waveform) f 1 is stored, and in the second area 30b, the received waveform (third received waveform) f from the sampling start time t 1 obtained by the second sampling of step S3-2 to the end of sampling is stored. 2 is stored.

次に、ステップS3−3において、メモリ30の第1領域30aに記憶された受信波形fと、第2領域30bに記憶された受信波形fとが相関演算部31に入力され、これらの受信波形f,fに対して相関演算部31により相関演算が実行される。具体的には、相関演算部31は下記の式(5)に示す相関演算を実行する。この相関演算の結果は、判定部32に出力される。 Next, at step S3-3, a reception waveform f 1 stored in the first area 30a of the memory 30, and received waveform f 2 stored in the second region 30b are input to the correlation calculation unit 31, these The correlation calculation unit 31 performs correlation calculation on the received waveforms f 1 and f 2 . Specifically, the correlation calculation unit 31 executes the correlation calculation shown in the following equation (5). The result of the correlation calculation is output to the determination unit 32.

Figure 2005345362
Figure 2005345362

次に、ステップS3−4において、判定部32が到達タイミングΔtを判定する。式(5)の相関演算を行うと、各受信波形f,fに含まれる波形のうち、基本周波数を保持している直進波形は強い相関を示し、直進波形に重畳されている他の波形(遅延や進みを生じ、波形に乱れがあるノイズ波形)は弱い相関となる。従って、直進波形は相関演算の演算結果におけるピークとなって表れる。判定部32はこのピークを判定する。到達タイミングΔtは、サンプリング開始時間tからピークまでの時間として得られる。 Next, in step S3-4, the determination unit 32 determines the arrival timing Δt + . When the correlation calculation of Expression (5) is performed, among the waveforms included in each of the received waveforms f 1 and f 2 , the straight waveform holding the fundamental frequency shows a strong correlation, and other waveforms superimposed on the straight waveform Waveforms (noise waveforms that cause delays and advancement and whose waveforms are distorted) have a weak correlation. Accordingly, the straight waveform appears as a peak in the calculation result of the correlation calculation. The determination unit 32 determines this peak. Arrival timing Delta] t + is obtained as the time from the sampling start time t 1 to a peak.

図4(A),(B)は直進波形(図14の符号17参照)のみが受信側の超音波プローブ21Aに到達し、ノイズ波形(図14の符号16,18参照)が存在しない理想状態における下流側の超音波プローブ21Bの受信波形を示す。図4(A)が第1回目のサンプリングによる受信波形fを示し、図4(B)が第2回目のサンプリングによる受信波形fを示す。受信波形f1,f2とも、サンプリング開始から0.5msec後に下流側の超音波プローブ21Bに到達している。これらの受信波形f,fについて相関演算部31が式(5)の相関演算を実行した結果を、図4(C)に示す。この図4(C)から明らかなように、相関演算の演算結果(相関関数)には0.5secに非常に明瞭なピーク40が表れている。従って、判定部32は到達タイミングΔtは0.5msecであると判定する。図4(A),(B)に示す受信波形f,fは理想状態における仮想の波形であるが、相関演算の演算結果から到達タイミングΔtが正確に判定できることが示されている。 4A and 4B are ideal states in which only the straight waveform (see reference numeral 17 in FIG. 14) reaches the ultrasonic probe 21A on the receiving side and no noise waveform (see reference numerals 16 and 18 in FIG. 14) exists. The reception waveform of the ultrasonic probe 21B on the downstream side in FIG. FIG. 4A shows a received waveform f 1 by the first sampling, and FIG. 4B shows a received waveform f 2 by the second sampling. Both the received waveforms f1 and f2 reach the ultrasonic probe 21B on the downstream side after 0.5 msec from the start of sampling. FIG. 4C shows the result of the correlation calculation unit 31 executing the correlation calculation of Expression (5) for these received waveforms f 1 and f 2 . As is apparent from FIG. 4C, a very clear peak 40 appears in 0.5 sec in the calculation result (correlation function) of the correlation calculation. Therefore, the determination unit 32 determines that the arrival timing Δt + is 0.5 msec. The reception waveforms f 1 and f 2 shown in FIGS. 4A and 4B are virtual waveforms in the ideal state, but it is shown that the arrival timing Δt + can be accurately determined from the calculation result of the correlation calculation.

続いて、ステップS3−5において、判定部32から加算器33に到達タイミングΔtが入力される。下記の式(6)に示すように、加算器33によってサンプリング開始時間tに到達タイミングΔtが加算され、到達時間tが算出される。 Subsequently, in step S3-5, the arrival timing Δt + is input from the determination unit 32 to the adder 33. As shown in equation (6) below, is added to the arrival timing Delta] t + a sampling start time t 1 by the adder 33, the arrival time t + are calculated.

Figure 2005345362
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ステップS3−6〜S3−10は到達時間tを得るための処理である。これらの処理は、下流側の超音波プローブ21Bが発信側、上流側の超音波プローブ21Aが受信側となる点を除いて、前記ステップS3−1〜S3−10の到達時間tを得るための処理と同様である。まず、ステップS3−6において、下流側の超音波プローブ21Bから発信されて上流側の超音波プローブ21Aで受信される超音波の第1回目のサンプリングが実行される。次に、ステップS3−7において、下流側の超音波プローブ21Bから発信されて上流側の超音波プローブ21Aで受信される超音波の第2回目のサンプリングが実行される。また、ステップS3−6で得られた受信波形(第2の受信波形)fとステップS3−7で得られた受信波形(第4の受信波形)fの相関演算が相関演算部31により実行される(式(5)参照)。さらに、ステップS3−10において、判定部32が相関演算の結果に基づいて、到達タイミングΔtを判定する。最後に、ステップS3−10において、加算器33が下記の式(7)の演算を実行することで、到達時間tが算出される。式(7)において、tは下流側の超音波プローブ21Bが超音波を発信してから上流側の超音波プローブ21Aにより受信される超音波のサンプリングが開始されるまでの時間(サンプリング開始時間)である(通常はt=tである。)。 Step S3-6~S3-10 the arrival time t - is a process for obtaining. These processes are for obtaining the arrival time t + of steps S3-1 to S3-10 except that the downstream ultrasonic probe 21B is the transmitting side and the upstream ultrasonic probe 21A is the receiving side. This is the same as the process. First, in step S3-6, the first sampling of the ultrasonic wave transmitted from the downstream ultrasonic probe 21B and received by the upstream ultrasonic probe 21A is executed. Next, in step S3-7, the second sampling of the ultrasonic wave transmitted from the downstream ultrasonic probe 21B and received by the upstream ultrasonic probe 21A is executed. Furthermore, the correlation calculation is a correlation calculation unit 31 of the received waveform (second received waveform) f 1 and received waveform obtained in step S3-7 (fourth receiving waveform) f 2 obtained in the step S3-6 Is executed (see equation (5)). In step S3-10, the determination unit 32 determines the arrival timing Δt based on the result of the correlation calculation. Finally, in step S3-10, the adder 33 performs the calculation of the following equation (7), whereby the arrival time t is calculated. In the formula (7), t 2 is the time until the ultrasonic sampling the ultrasonic probe 21B of the downstream side is received by the ultrasonic probe 21A on the upstream side from the transmitting ultrasonic waves is started (sampling start time (Normally t 1 = t 2 ).

Figure 2005345362
Figure 2005345362

ステップS3−1〜S3−5の到達時間tを得るための処理と、ステップS3−6〜S3−10の到達時間tを得るための処理は、いずれを先に実行してもよい。 A process for obtaining the arrival time t + step S3-1~S3-5, arrival time t of the step S3-6~S3-10 - process for obtaining may be executed first.

ステップS3−11において、流速計算部34が超音波プローブ21A,21Bを結ぶ仮想線(測線)での河川20の流れ方向Fの平均流速Vを算出する。流速計算部34には加算器33から到達時間t,tが入力され、下記の式(8)に基づいて平均流速Vが算出される。式(8)において記号Lは超音波プローブ21A,21B間の距離である。 In step S3-11, the flow velocity calculation unit 34 calculates an average flow velocity V m in the flow direction F of the river 20 along a virtual line (measurement line) connecting the ultrasonic probes 21A and 21B. The arrival times t + and t are input from the adder 33 to the flow velocity calculation unit 34, and the average flow velocity V m is calculated based on the following equation (8). In the equation (8), the symbol L is the distance between the ultrasonic probes 21A and 21B.

Figure 2005345362
Figure 2005345362

次に、ステップS3−12において、流量計算部35が河川20の流量Qを算出する。流量計算部35には流速計算部34から平均流速Vが入力され、下記の式(9)に基づいて流量Qが算出される。 Next, in step S3-12, the flow rate calculation unit 35 calculates the flow rate Q of the river 20. The flow rate calculation unit 35 receives the average flow rate V m from the flow rate calculation unit 34 and calculates the flow rate Q based on the following equation (9).

Figure 2005345362
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式(9)において、Kは補正係数、Aは流れ方向Fと直交する方向での河川20の平均断面積である。   In Expression (9), K is a correction coefficient, and A is an average cross-sectional area of the river 20 in a direction orthogonal to the flow direction F.

図5(A)は上流側の超音波プローブ21Aから発信されて下流側の超音波プローブ21で受信された超音波の受信波形f,fの実例を示している。受信波形f,fのいずれについても直進波形(図14の符号16参照)にノイズ波形(図14の符号17,18)が重畳されているため、波形中のどの部分が直進波形であるか明らかでない。これらの受信波形f,fについて相関演算部31が式(5)の相関演算を実行した結果を、図5(B)に示す。図5(B)における時間軸の原点はサンプリング開始時間tである。相関演算の演算結果には0.5msecの時点に明瞭なピークが表れており、判定部32は到達タイミングΔtは0.5msecであると判定する。 FIG. 5A shows an example of received waveforms f 1 and f 2 of ultrasonic waves transmitted from the upstream ultrasonic probe 21 A and received by the downstream ultrasonic probe 21. Since both the received waveforms f 1 and f 2 are superimposed on the straight waveform (see reference numeral 16 in FIG. 14) and the noise waveform (reference numerals 17 and 18 in FIG. 14), which part of the waveform is the straight waveform. Is not clear. FIG. 5B shows the result of the correlation calculation unit 31 executing the correlation calculation of Expression (5) for these received waveforms f 1 and f 2 . The origin of the time axis in FIG. 5 (B) is a sampling start time t 1. A clear peak appears at the time of 0.5 msec in the calculation result of the correlation calculation, and the determination unit 32 determines that the arrival timing Δt + is 0.5 msec.

以上のように、本実施形態では、相関演算部31が超音波プローブ21A,21B間の2回の受信波形f,fについて式(5)で示す相関演算を実行し、それに基づいて判定部32が到達タイミングΔt,Δtを判定するので、外乱ノイズが相殺され、高精度かつ高い信頼性を持って超音波プローブ21A,21B間の超音波の到達時間t,tを測定することができる。従って、塩分濃度分布が著しい感潮河川や、温度分布が著しい河川合流点においても、超音波の到達時間、ひいては流量を高精度かつ高い信頼性を持って測定することができる。 As described above, in the present embodiment, the correlation calculation unit 31 performs the correlation calculation represented by the equation (5) for the two received waveforms f 1 and f 2 between the ultrasonic probes 21A and 21B, and makes a determination based on the correlation calculation. Since the unit 32 determines the arrival timings Δt + and Δt , disturbance noise is canceled out, and the ultrasonic arrival times t + and t between the ultrasonic probes 21A and 21B are measured with high accuracy and high reliability. can do. Therefore, even in a tidal river where the salinity concentration distribution is remarkable and in a river confluence where the temperature distribution is remarkable, it is possible to measure the arrival time of ultrasonic waves, and hence the flow rate with high accuracy and high reliability.

(第2実施形態)
図6は本発明の第2実施形態に係る超音波式流量測定装置を示している。この超音波式流量測定装置は、超音波の発信波形と受信波形について相関演算を行うことにより、到達時間を測定する方式を採用している。
(Second Embodiment)
FIG. 6 shows an ultrasonic flow measuring device according to the second embodiment of the present invention. This ultrasonic flow measuring device employs a method of measuring the arrival time by performing a correlation operation on the transmission waveform and reception waveform of the ultrasonic wave.

超音波式流量測定装置は、発信波形のサンプリングのための増幅器27A、A/D変換器28A、サンプリング回路29A、及びメモリ30Aと、受信波形のサンプリングのための増幅器27B、A/D変換器28B、サンプリング回路29B、及びメモリ30Bとを備えている。   The ultrasonic flow measuring device includes an amplifier 27A for sampling a transmission waveform, an A / D converter 28A, a sampling circuit 29A, and a memory 30A, an amplifier 27B for sampling a received waveform, and an A / D converter 28B. A sampling circuit 29B and a memory 30B.

次に、図7を参照して本実施形態の超音波式流量測定装置を使用した流量測定について説明する。   Next, flow measurement using the ultrasonic flow measurement device of the present embodiment will be described with reference to FIG.

ステップS7−1〜S7−3は到達時間tを得るための処理である。まず、ステップS7−1において、上流側の超音波プローブ21Aから発信された超音波の発信波形と、この超音波の下流側の超音波プローブ21Bにおける受信波形のサンプリングを行う。パルス発生部25から供給されるパルス信号により励起された上流側の超音波プローブ21Aが超音波を複数周期発信し、発信波形(第1の発信波形)Sが増幅器27A、A/D変換器28A、を経てサンプリング回路29Aでサンプリングされ、メモリ30Aに記憶される。タイマ26の計時は、上流側の超音波プローブ21Aによる超音波の発信と同時に開始される。また、上流側の超音波プローブ21Aによる超音波の発信と同時に、増幅器27B、A/D変換器28B、及びサンプリング回路29Bによる下流側の超音波プローブ21の受信波形(第1の受信波形)Sのサンプリングが開始され、メモリ30Bに記憶される。発信波形S及び受信波形Sのサンプリングの終了時刻は、例えば超音波プローブ21A,21B間の距離L、流速の可変範囲、水温等に基づいて予測される超音波プローブ21A,21B間の超音波の到達時間と、メモリ30の容量に基づいて決定される。 Steps S7-1 to S7-3 are processes for obtaining the arrival time t + . First, in step S7-1, the transmission waveform of the ultrasonic wave transmitted from the upstream ultrasonic probe 21A and the reception waveform of the ultrasonic wave on the downstream ultrasonic probe 21B are sampled. Ultrasound probe 21A of the excited upstream by a pulse signal supplied from the pulse generator 25 is an ultrasonic plurality of cycles originating outgoing waveform (first outgoing waveform) S 1 is an amplifier 27A, A / D converter 28A, the signal is sampled by the sampling circuit 29A and stored in the memory 30A. The timer 26 starts timing simultaneously with the transmission of ultrasonic waves by the upstream ultrasonic probe 21A. Simultaneously with the transmission of ultrasonic waves by the upstream ultrasonic probe 21A, the reception waveform (first reception waveform) S of the downstream ultrasonic probe 21 by the amplifier 27B, the A / D converter 28B, and the sampling circuit 29B. 2 sampling is started and stored in the memory 30B. Outgoing waveform S 1 and the end time of sampling the received waveform S 2, for example ultrasound probe 21A, the distance between 21B L, the variable range of the flow rate, an ultrasonic probe 21A which is predicted based on the water temperature, among 21B Ultra It is determined based on the arrival time of the sound wave and the capacity of the memory 30.

次に、ステップS7−2において、メモリ30Aに記憶された発信波形Sと、メモリ30Bに記憶された受信波形Sとが相関演算部31に入力され、これらの波形S,Sに対して下記の式(10)に示す相関演算が実行される。この相関演算の結果は、判定部32に出力される。 Next, at step S7-2, the outgoing waveform S 1 stored in the memory 30A, and received waveform S 2 stored in the memory 30B is input to the correlation calculation unit 31, these waveforms S 1, to S 2 On the other hand, the correlation calculation shown in the following equation (10) is executed. The result of the correlation calculation is output to the determination unit 32.

Figure 2005345362
Figure 2005345362

次に、ステップS7−3において、判定部32が到達時間tを判定する。発信波形Sと受信波形Sに含まれる波形のうち、直進波形は強い相関を示すが、ノイズ波形は弱い相関となるので、直進波形は相関演算の演算結果におけるピークとなって表れる。判定部32はこのピークを判定する。第1実施形態では超音波が発信された後、サンプリング開始時間t,tに受信波形のサンプリングが開始されているので、相関演算の演算結果のピークは到達タイミングΔt,Δtであり、これらにサンプリング開始時間t,tを加算することで到達時間t,tが得られる。これに対して本実施形態では、超音波の発信と同時に発信波形S1及び受信波形S2のサンプリングを開始しているので、相関演算の演算結果のピークは到達時間t,tそのものである。 Next, in step S7-3, the determination unit 32 determines the arrival time t + . Of the waveforms included in the transmission waveform S 1 and the reception waveform S 2 , the straight waveform has a strong correlation, but the noise waveform has a weak correlation, so the straight waveform appears as a peak in the calculation result of the correlation calculation. The determination unit 32 determines this peak. In the first embodiment, since the received waveform sampling is started at the sampling start times t 1 and t 2 after the ultrasonic wave is transmitted, the peak of the calculation result of the correlation calculation is the arrival timings Δt + and Δt . The arrival times t + and t can be obtained by adding the sampling start times t 1 and t 2 to these. On the other hand, in the present embodiment, since the sampling of the transmission waveform S1 and the reception waveform S2 is started simultaneously with the transmission of the ultrasonic wave, the peak of the calculation result of the correlation calculation is the arrival times t + and t itself.

ステップS7−4〜S7−6は到達時間tを得るための処理である。これらの処理は下流側の超音波プローブ21Bが発信側、上流側の超音波プローブ21Aが受信側となる点を除いて、前記ステップS7−1〜S7−3の到達時間tを得るための処理と同様である。まず、ステップS7−4において、下流側の超音波プローブ21Bから発信された超音波の発信波形と、この超音波の上流側の超音波プローブ21Aにおける受信波形のサンプリングが実行される。次に、ステップS7−5において、発信波形(第2の発信波形)Sと受信波形(第2の受信波形)Sの相関演算が相関演算部31により実行される(式(10)参照)。さらに、ステップS7−6において、判定部32が相関演算の結果に基づいて、到達時間tを判定する。 Step S7-4~S7-6 the arrival time t - is a process for obtaining. These processes are for obtaining the arrival time t + of steps S7-1 to S7-3 except that the downstream ultrasonic probe 21B is the transmitting side and the upstream ultrasonic probe 21A is the receiving side. It is the same as the processing. First, in step S7-4, sampling of the transmission waveform of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic probe 21B on the downstream side and the reception waveform at the ultrasonic probe 21A on the upstream side of this ultrasonic wave is executed. Next, at step S7-5, outgoing waveform (second outgoing waveform) S 1 and the received waveform (second received waveform) correlation calculation S 2 is executed by the correlation calculation unit 31 (formula (10) see ). Further, in step S7-6, the determination unit 32 based on the result of the correlation calculation, the arrival time t - determines.

到達時間t,tが得られた後、ステップS7−7において流速計算部34が前述の式(8)により平均流速Vmを算出し、ステップS7−8において流量計算部35が前述の式(9)により流量Qを算出する。 After the arrival times t + and t are obtained, in step S7-7, the flow velocity calculation unit 34 calculates the average flow velocity Vm by the above equation (8), and in step S7-8, the flow rate calculation unit 35 calculates the above equation. The flow rate Q is calculated by (9).

図8(A)は上流側の超音波プローブ21Aから発信された超音波の発信波形Sと、この超音波の下流側の超音波プローブ21Bによる受信波形Sの実例を示している。受信波形Sは振幅が均一な明瞭な波形を有するが、受信波形Sはノイズ波形(図14の符号17,18参照)の重畳により、直進波形(図14の符号16参照)が明確でない。これらの波形S,Sについて相関演算部31が式(10)の相関演算を実行した結果を図8(B)に示す。図8(B)における時間軸の原点は超音波プローブ21Aが超音波を発信した時点(発信波形S及び受信波形Sのサンプリングを開始した時点)である。相関演算の演算結果には0.3msecの時点に明瞭なピーク40が表れており、判定部32は到達時間tは0.3mseであると判定する。 FIG. 8 (A) shows been and outgoing waveform S 1 of the ultrasonic wave emitting from an upstream side of the ultrasound probe 21A, the illustration of the received waveform S 2 by the ultrasonic downstream of the ultrasonic probe 21B. The reception waveform S 1 has a clear waveform with uniform amplitude, but the reception waveform S 2 has a non-clear straight waveform (see reference numeral 16 in FIG. 14) due to superposition of noise waveforms (see reference numerals 17 and 18 in FIG. 14). . FIG. 8B shows the result of the correlation calculation unit 31 executing the correlation calculation of Expression (10) for these waveforms S 1 and S 2 . The origin of the time axis in FIG. 8 (B) is a time when the ultrasonic probe 21A has transmitted the ultrasonic wave (the time of starting the sampling of the outgoing waveform S 1 and the received waveform S 2). In the calculation result of the correlation calculation, a clear peak 40 appears at the time of 0.3 msec, and the determination unit 32 determines that the arrival time t + is 0.3 mse.

第2実施形態のその他構成及び作用は第1実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。   Since the other configuration and operation of the second embodiment are the same as those of the first embodiment, the same elements are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

(第3実施形態)
図9は本発明の第3実施形態に係る超音波式流量測定装置を示している。この超音波式流量測定装置は、超音波の発信波形S'と比較用波形S'について相関演算を行うことにより、超音波の到達時間を測定する方式を採用している。超音波式流量測定装置は、それぞれ上流側の超音波プローブ21Aの出力波形と下流側の超音波プローブ21Bの出力波形に対応する2種類の比較用波形S'を予め記憶した比較用波形記憶部41を備えている。
(Third embodiment)
FIG. 9 shows an ultrasonic flow measuring device according to a third embodiment of the present invention. This ultrasonic flow rate measuring apparatus employs a method of measuring the arrival time of ultrasonic waves by performing a correlation operation on the ultrasonic transmission waveform S ′ 2 and the comparative waveform S ′ 1 . The ultrasonic flow measuring device stores a comparison waveform memory in which two types of comparison waveforms S ′ 1 corresponding to the output waveform of the upstream ultrasonic probe 21A and the output waveform of the downstream ultrasonic probe 21B are stored in advance. A portion 41 is provided.

図10を参照すると、ステップS10−1〜S10−3は到達時間tを得るための処理である。ステップS10−1において、上流側の超音波プローブ21Aから発信されて下流側の超音波プローブ21Bで受信される超音波の受信波形(第1の受信波形)S'2がサンプリングされ、メモリ30に記憶される。次に、ステップS10−2におい、相関演算部31が受信波形S'2と比較用波形S'1に対して下記の式(11)に示す相関演算を実行する。この相関演算の結果は、判定部32に出力される。 Referring to FIG. 10, steps S10-1 to S10-3 are processes for obtaining arrival time t + . In step S <b> 10-1, an ultrasonic reception waveform (first reception waveform) S ′ 2 transmitted from the upstream ultrasonic probe 21 </ b> A and received by the downstream ultrasonic probe 21 </ b> B is sampled and stored in the memory 30. Remembered. Then, step S10-2 smell, performing a correlation calculation shown in the following equation (11) with respect to 1 the correlation calculating unit 31 'compares waveform S 2' received waveform S. The result of the correlation calculation is output to the determination unit 32.

Figure 2005345362
Figure 2005345362

次に、ステップS10−3において、判定部32が受信波形S'2と比較用波形S'1に含まれる波形のうち、直進波形は強い相関を示すが、ノイズ波形は弱い相関となるので、直進波形は相関演算の演算結果におけるピークとなって表れる。判定部32はこのピークを到達時間tとして判定する。 Next, in step S10-3, the determination unit 32 shows that the straight waveform has a strong correlation among the waveforms included in the reception waveform S ′ 2 and the comparison waveform S ′ 1 , but the noise waveform has a weak correlation. The straight waveform appears as a peak in the calculation result of the correlation calculation. The determination unit 32 determines this peak as the arrival time t + .

ステップS10−4〜S10−6は到達時間tを得るための処理である。これらの処理は下流側の超音波プローブ21Bが発信側、上流側の超音波プローブ21Aが受信側となる点を除いて、前記ステップS10−1〜S10−3の到達時間tを得るための処理と同様である。 Step S10-4~S10-6 the arrival time t - is a process for obtaining. These processes are for obtaining the arrival time t + of steps S10-1 to S10-3 except that the downstream ultrasonic probe 21B is the transmitting side and the upstream ultrasonic probe 21A is the receiving side. It is the same as the processing.

到達時間t+,t−が得られた後、ステップS10−7において流速計算部34が前述の式(8)により平均流速Vmを算出し、ステップS10−8において流量計算部35が前述の式(9)により流量Qを算出する。   After the arrival times t + and t− are obtained, in step S10-7, the flow velocity calculation unit 34 calculates the average flow velocity Vm according to the above equation (8), and in step S10-8, the flow rate calculation unit 35 calculates the above equation ( The flow rate Q is calculated according to 9).

第3実施形態のその他構成及び作用は第1実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。   Since the other configurations and operations of the third embodiment are the same as those of the first embodiment, the same elements are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

本発明の第1実施形態に係る超音波式流量測定装置を示す概略的な平面図である。1 is a schematic plan view showing an ultrasonic flow measuring device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係る超音波式流量測定装置を示す流れ方向と直交する方向での概略的な断面図である。It is a schematic sectional view in the direction orthogonal to the flow direction showing the ultrasonic flow measuring device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係る超音波式流量測定装置の動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating operation | movement of the ultrasonic flow measuring device which concerns on 1st Embodiment of this invention. (A)は第1の受信波形の一例を示す波形図、(B)は第2の受信波形の一例を示す波形図、(C)は(A)及び(B)の受信波形の相関を示す波形図である。(A) is a waveform diagram showing an example of the first received waveform, (B) is a waveform diagram showing an example of the second received waveform, and (C) shows the correlation between the received waveforms of (A) and (B). It is a waveform diagram. (A)は第1及び第2の受信波形の一例を示す波形図、(B)は(A)の受信波形の相関を示す波形図である。(A) is a wave form diagram which shows an example of the 1st and 2nd received waveform, (B) is a wave form diagram which shows the correlation of the received waveform of (A). 本発明の第2実施形態に係る超音波式流量測定装置を示す概略的な平面図である。It is a schematic top view which shows the ultrasonic type flow measuring apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る超音波式流量測定装置の動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating operation | movement of the ultrasonic flow measuring device which concerns on 2nd Embodiment of this invention. (A)は発信波形と受信波形の一例を示す波形図、(B)は(A)の発信波形と受信波形の相関を示す波形図である。(A) is a waveform diagram showing an example of a transmission waveform and a reception waveform, and (B) is a waveform diagram showing a correlation between the transmission waveform and the reception waveform of (A). 本発明の第3実施形態に係る超音波式流量測定装置を示す概略的な平面図である。It is a schematic top view which shows the ultrasonic type flow measuring apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る超音波式流量測定装置の動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating operation | movement of the ultrasonic flow measuring apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 従来の超音波式流量測定装置を示す概略的な平面図である。It is a schematic plan view showing a conventional ultrasonic flow rate measuring device. 塩水濃度の分布を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating distribution of salt water concentration. 超音波プローブの出力の指向性を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the directivity of the output of an ultrasonic probe. 直進波形とそれに重畳される波形の関係を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the relationship between a rectilinear waveform and the waveform superimposed on it.

符号の説明Explanation of symbols

20 河川
21A,21B 超音波プローブ
23 処理装置
25 パルス発生部
26 タイマ
27,27A,27B 増幅器
28,28A,28B A/D変換器
29,29A,29B サンプリング回路
30,30A,30B メモリ
30a 第1領域
30b 第2領域
31 相関演算部
32 判定部
33 加算器
34 流速計算部
35 流量計算部
36 制御部
40 ピーク
41 比較用波形記憶部
F 流れ方向
L 距離
θ 流れ方向に対する角度
20 River 21A, 21B Ultrasonic probe 23 Processing device 25 Pulse generator 26 Timer 27, 27A, 27B Amplifier 28, 28A, 28B A / D converter 29, 29A, 29B Sampling circuit 30, 30A, 30B Memory 30a First region 30b 2nd area 31 Correlation calculation part 32 Judgment part 33 Adder 34 Flow velocity calculation part 35 Flow rate calculation part 36 Control part 40 Peak 41 Comparison waveform memory | storage part F Flow direction L Distance (theta) The angle with respect to a flow direction

Claims (7)

対向方向が流れ方向に対して傾斜するように開水路の両岸に配置された第1及び第2の超音波プローブを備え、前記第1の超音波プローブから発信された超音波が前記第2の超音波プローブに到達するのに要する時間である第1の到達時間と、前記第2の超音波プローブから発信された超音波が前記第1の超音波プローブに到達するのに要する時間である第2の到達時間とに基づいて、開水路の流量を測定する超音波式流量測定装置であって、
前記第1の超音波プローブから発信されて前記第2の超音波プローブで受信される第1の受信波形と第1の比較用波形との相関演算を実行し、かつ前記第2の超音波プローブから発信されて前記第1の超音波プローブで受信された第2の受信波形と第2の比較用波形との相関演算を実行する相関演算部と、
前記相関演算部の演算結果に基づいて、前記第1及び第2の到達時間の算出に必要な時間又は前記第1及び第2の到達時間自体を判定する判定部と
を備える、超音波式流量測定装置。
1st and 2nd ultrasonic probe arrange | positioned so that the opposing direction may incline with respect to a flow direction may be provided, and the ultrasonic wave transmitted from the said 1st ultrasonic probe may be said 2nd. A first arrival time, which is a time required to reach the ultrasonic probe, and a time required for the ultrasonic wave transmitted from the second ultrasonic probe to reach the first ultrasonic probe. An ultrasonic flow measuring device for measuring a flow rate in an open channel based on a second arrival time,
Performing a correlation operation between a first received waveform transmitted from the first ultrasonic probe and received by the second ultrasonic probe and a first comparative waveform; and the second ultrasonic probe. A correlation calculation unit that performs a correlation calculation between the second received waveform transmitted from and received by the first ultrasonic probe and the second comparative waveform;
An ultrasonic flow rate comprising: a determination unit that determines the time required for calculating the first and second arrival times or the first and second arrival times based on the calculation result of the correlation calculation unit; measuring device.
前記第1及び第2の受信波形と、前記第1の受信波形の受信後時間間隔をあけて前記第1の超音波プローブから発信されて前記第2の超音波プローブで受信される第3の受信波形と、前記第2の受信波形の受信後時間間隔をあけて前記第2の超音波プローブから発信されて前記第1の超音波プローブで受信される第4の受信波形とを、サンプリングするサンプリング部と、
前記サンプリング部によりサンプリングされた前記第1から第4の受信波形を記憶する記憶部と、
前記第1の超音波プローブによる超音波の発信から前記サンプリング部による前記第1及び第3の受信波形のサンプリング開始までの時間である第1のサンプリング開始時間と、前記第2の超音波プローブによる超音波の発信から前記サンプリング部による前記第2及び第4の受信波形のサンプリング開始までの時間である第2のサンプリング開始時間とを計時するタイマと
をさらに備え、
前記相関演算部は、前記記憶部に記憶された第3の受信波形を前記第1の比較用波形として前記記憶部に記憶された第1の受信波形との相関演算を実行し、かつ前記記憶部に記憶された第4の受信波形を前記第2の比較用波形として前記憶部に記憶された記第2の受信波形との相関演算を実行し、
前記判定部は、前記相関演算部の演算結果に基づいて、前記第1及び第3の受信波形についての前記サンプリング部によるサンプリング開始から直進波形の到達までの時間である第1の到達タイミングと、前記第2及び第4の受信波形についての前記サンプリング部によるサンプリング開始から直線波形の到達までの時間である第2の到達タイミングとを判定し、
前記第1のサンプリング開始時間に前記第1の到達タイミングを加算して前記第1の到達時間を算出し、かつ前記第2のサンプリング開始時間に前記第2の到達タイミングを加算して前記第2の到達時間を算出する加算器をさらに備える、
請求項1に記載の超音波式流量流量測定装置。
The first and second received waveforms and a third received from the first ultrasonic probe with a time interval after reception of the first received waveform and received by the second ultrasonic probe The received waveform and the fourth received waveform that is transmitted from the second ultrasonic probe and received by the first ultrasonic probe with a time interval after reception of the second received waveform are sampled. A sampling unit;
A storage unit for storing the first to fourth received waveforms sampled by the sampling unit;
A first sampling start time which is a time from the transmission of ultrasonic waves by the first ultrasonic probe to the start of sampling of the first and third received waveforms by the sampling unit; and the second ultrasonic probe. A timer for measuring a second sampling start time which is a time from the transmission of an ultrasonic wave to the sampling start of the second and fourth received waveforms by the sampling unit;
The correlation calculation unit performs a correlation calculation with the first reception waveform stored in the storage unit using the third reception waveform stored in the storage unit as the first comparison waveform, and the storage Performing a correlation operation with the second received waveform stored in the previous storage unit as the second comparative waveform stored in the fourth received waveform,
The determination unit, based on the calculation result of the correlation calculation unit, a first arrival timing that is a time from the start of sampling by the sampling unit for the first and third received waveforms until the arrival of the straight waveform, Determining the second arrival timing which is the time from the start of sampling by the sampling unit for the second and fourth received waveforms to the arrival of the linear waveform;
The first arrival timing is added to the first sampling start time to calculate the first arrival time, and the second arrival timing is added to the second sampling start time to obtain the second An adder for calculating the arrival time of
The ultrasonic flow rate measuring apparatus according to claim 1.
前記相関演算部は、下記の式に基づいて前記相関演算を実行する、請求項2に記載の超音波式流量測定装置。
Figure 2005345362
The ultrasonic flow measurement device according to claim 2, wherein the correlation calculation unit performs the correlation calculation based on the following equation.
Figure 2005345362
前記第1及び第2の受信波形と、前記第1の受信波形と対応する前記第1の超音波プローブからの第1の発信波形と、前記第2の受信波形に対応する前記第2の超音波プローブからの第2の発信波形とをサンプリングするサンプリング部と、
前記サンプリング部によりサンプリングされた第1及び第2の受信波形と、前記サンプリング部によりサンプリングされた第1及び第2の発信波形とを記憶する記憶部とをさらに備え、
前記相関演算部は、前記記憶部に記憶された第1の発信波形を前記第1の比較用波形として前記第1の受信波形との相関演算を実行し、かつ前記記憶部に記憶された第2の発信波形を前記第2の比較用波形として前記第2の受信波形との相関演算を実行する、請求項1に記載の超音波式流量測定装置。
The first and second reception waveforms, the first transmission waveform from the first ultrasonic probe corresponding to the first reception waveform, and the second super waveform corresponding to the second reception waveform A sampling unit for sampling a second transmission waveform from the acoustic probe;
A storage unit for storing the first and second received waveforms sampled by the sampling unit and the first and second transmission waveforms sampled by the sampling unit;
The correlation calculation unit performs a correlation calculation with the first reception waveform using the first transmission waveform stored in the storage unit as the first comparison waveform, and stores the first transmission waveform stored in the storage unit. The ultrasonic flow rate measuring apparatus according to claim 1, wherein a correlation calculation with the second received waveform is executed using the two transmitted waveforms as the second comparative waveform.
前記相関演算部は、下記の式に基づいて前記相関演算を実行する、請求項4に記載の超音波式流量測定装置。
Figure 2005345362
The ultrasonic flow measurement device according to claim 4, wherein the correlation calculation unit performs the correlation calculation based on the following equation.
Figure 2005345362
前記第1の受信波形と、前記第2の受信波形とをサンプリングするサンプリング部と、
前記サンプリング部によりサンプリングされた前記第1及び第2の受信波形を記憶する記憶部と、
前記第1の超音波プローブの発信波形を表す前記第1の比較用波形と、前記第2の超音波プローブの発信波形を表す前記第2の比較用波形とを予め記憶した比較用波形波形記憶部と、
を備える、請求項1に記載の超音波式流量測定装置。
A sampling unit for sampling the first received waveform and the second received waveform;
A storage unit for storing the first and second received waveforms sampled by the sampling unit;
Comparison waveform waveform storage that stores in advance the first comparison waveform representing the transmission waveform of the first ultrasound probe and the second comparison waveform representing the transmission waveform of the second ultrasound probe. And
The ultrasonic flow rate measuring device according to claim 1, comprising:
前記相関演算部は、下記の式に基づいて前記相関演算を実行する、請求項6に記載の超超音波式流量測定装置。
Figure 2005345362
The ultrasonic flow measurement device according to claim 6, wherein the correlation calculation unit performs the correlation calculation based on the following equation.
Figure 2005345362
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