JP2006343292A - Ultrasonic flowmeter - Google Patents

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Hiroshi Yoshikura
博史 吉倉
Koichi Tashiro
耕一 田代
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Tokico System Solutions Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic flowmeter capable of detecting stably reception timing of a reception side ultrasonic wave. <P>SOLUTION: A propagation time of an ultrasonic pulse propagated in a measured fluid is detected stably by changing a threshold value for detecting arrival, to a reception side ultrasonic sensor 3b, of the ultrasonic pulse propagated in the measured fluid, in response to a level of an acoustic noise in a measured flow passage measured by the reception side ultrasonic sensor 3b, at the time other than a time when the ultrasonic pulse transmitted from the reception side ultrasonic sensor 3b into the measured fluid arrives at the reception side ultrasonic sensor 3b. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、超音波を利用して被測流体の流量を計測する超音波流量計に関する。   The present invention relates to an ultrasonic flowmeter that measures the flow rate of a fluid to be measured using ultrasonic waves.

従来の超音波流量計の一例として、ガス等の被測流体が流れる管路(被測流路)にその流れ方向に対して所定の傾斜角度を有して少なくとも一対の超音波センサを配置し、この一対の超音波センサ間で、被測流体の流れに対して順方向(上流側の超音波センサを送信センサ、下流側の超音波センサを受信センサとして用いた場合)、逆方向(下流側の超音波センサを送信センサ、上流側の超音波センサを受信センサとして用いた場合)交互に、被測流体を媒体として超音波パルスの送受信を行い、超音波パルスが被測流体の流れに対して順方向に伝播される場合と逆方向に伝播される場合との伝播時間差を計測し、この伝播時間差に基づいて被測流体の流速(単位時間当たりの流量)を求め、この求めた流速から流量を演算する構成の超音波流量計が知られている。   As an example of a conventional ultrasonic flowmeter, at least a pair of ultrasonic sensors having a predetermined inclination angle with respect to the flow direction is arranged in a pipe (measured flow path) through which a measured fluid such as gas flows. Between the pair of ultrasonic sensors, the forward direction of the flow of the fluid to be measured (when the upstream ultrasonic sensor is used as the transmission sensor and the downstream ultrasonic sensor is used as the reception sensor), the reverse direction (downstream) When the ultrasonic sensor on the side is used as the transmitting sensor and the ultrasonic sensor on the upstream side is used as the receiving sensor), ultrasonic pulses are sent and received alternately using the measured fluid as the medium, and the ultrasonic pulses change into the flow of the measured fluid. On the other hand, the difference in propagation time between the case of propagating in the forward direction and the case of propagating in the reverse direction is measured, and the flow velocity (flow rate per unit time) of the fluid to be measured is obtained based on this difference in propagation time. Ultrasound configured to calculate flow rate from The amount meter is known.

この種の超音波流量計では、各伝播時間を、送信側超音波センサからの超音波パルスの送信タイミングと受信側超音波センサによるその超音波パルスの受信タイミングとの時間差をもとに算出している。   In this type of ultrasonic flowmeter, each propagation time is calculated based on the time difference between the transmission timing of the ultrasonic pulse from the transmission side ultrasonic sensor and the reception timing of the ultrasonic pulse by the reception side ultrasonic sensor. ing.

この場合、被測流体中を伝播してきた超音波パルスの受信タイミングの検出は、高速A/D変換処理とDSP(Digital Signal Processing)演算とにより受信側超音波センサの受信信号波形をそのまま取り込んで相関処理又は電気的なしきい値との比較処理を行うことによって、受信側超音波センサの受信信号をパルス化して行っている。しかし、受信側超音波センサの受信信号波形をそのまま取り込む方式は、非常に回路構成が複雑で高価なものになってしまう。   In this case, the reception timing of the ultrasonic pulse propagating in the fluid to be measured is detected by directly receiving the reception signal waveform of the reception-side ultrasonic sensor by high-speed A / D conversion processing and DSP (Digital Signal Processing) calculation. The reception signal of the reception-side ultrasonic sensor is pulsed by performing correlation processing or comparison processing with an electrical threshold value. However, the method of capturing the reception signal waveform of the reception-side ultrasonic sensor as it is becomes very complicated and expensive.

そこで、この種の超音波流量計では、安価な構造として、受信側超音波センサの受信信号電圧を積分回路で平滑して固定のしきい値と比較することによって、被測流体中を伝播してきた超音波パルスの受信タイミングを簡易的に検出する方式が採用されている。   Therefore, in this type of ultrasonic flowmeter, as an inexpensive structure, the reception signal voltage of the reception-side ultrasonic sensor is propagated through the fluid under measurement by smoothing it with an integration circuit and comparing it with a fixed threshold value. A method for simply detecting the reception timing of the ultrasonic pulse is employed.

この簡易的検出方式では、超音波パルスの受信タイミングを検出するためのしきい値を、固定値すなわち予測される到達時間の中でおおよそ安定して受信信号をパルス化できる値で予めいくつか準備しておき、計測演算制御回路としてのマイクロコンピュータがこれら準備した値の中から検出の際に使用する固定のしきい値を随時選択する方法が採用されている。
特開平7−311062号公報
In this simple detection method, several threshold values for detecting the reception timing of ultrasonic pulses are prepared in advance with fixed values, that is, values that can be used to pulse the received signal in a stable manner within the estimated arrival time. In addition, a method is employed in which a microcomputer as a measurement calculation control circuit selects a fixed threshold value used at the time of detection from these prepared values as needed.
JP 7-311062 A

しかしながら、上述した簡易的検出方式を採用した超音波流量計を、例えば振動等が生じている配管に取り付けるような場合は、通常の超音波流量計の設置条件では問題にならない振動等による音響ノイズを考慮する必要がある。   However, when an ultrasonic flow meter that employs the simple detection method described above is attached to a pipe that is subject to vibration, for example, acoustic noise due to vibration that is not a problem under normal ultrasonic flow meter installation conditions Need to be considered.

具体的には、配管中を流れる流体の流量が大きく変動する配管に超音波流量計を取り付けた場合は、配管中の音響ノイズも随時変化することから、受信信号電圧を平滑化した信号に対して、計測演算制御回路が随時選択する固定のしきい値を使用して受信信号をパルス化することが困難になることがある。   Specifically, when an ultrasonic flowmeter is attached to a pipe where the flow rate of the fluid flowing through the pipe fluctuates greatly, the acoustic noise in the pipe also changes as needed. Thus, it may be difficult to pulse the received signal using a fixed threshold that the measurement arithmetic control circuit selects from time to time.

また、被測流体中を伝播する超音波の伝播効率は管内圧力に比例することから、被測流体自体の圧力によって受信側超音波センサが受信する受信超音波及び音響ノイズの受信レベルが変化し、受信超音波と音響ノイズとのS/N比が変化する。そのため、計測演算制御回路としてのマイクロコンピュータが固定のしきい値を随時選択する簡易的検出方式の場合は、受信側超音波センサの受信信号を安定にパルス化できなくなる可能性もあり、対策としてAGC(Automatic Gain Control)アンプを用いて受信レベルを合わせる等、複雑な回路で対応していた。   In addition, since the propagation efficiency of ultrasonic waves propagating in the measured fluid is proportional to the pressure in the pipe, the reception level of the received ultrasonic waves and acoustic noise received by the receiving ultrasonic sensor changes depending on the pressure of the measured fluid itself. The S / N ratio between the received ultrasonic wave and the acoustic noise changes. Therefore, in the case of a simple detection method in which a microcomputer as a measurement calculation control circuit selects a fixed threshold at any time, there is a possibility that the reception signal of the reception side ultrasonic sensor cannot be stably pulsed. A complicated circuit such as an AGC (Automatic Gain Control) amplifier is used to adjust the reception level.

しかし、そのような構成でも、被測流体中を伝播する超音波の到着を予定的に検出できず、被測流体中を伝播した超音波パルスの受信タイミングを検出できない場合は、流量出力が突変したり不適当な値を出力(誤出力)したりしてしまい、流量計出力を用いた後段の制御系の作動を不安定にする恐れがある。   However, even with such a configuration, if the arrival of ultrasonic waves propagating in the measured fluid cannot be detected on a scheduled basis and the reception timing of the ultrasonic pulses propagating in the measured fluid cannot be detected, the flow rate output will be sudden. It may change or output an inappropriate value (incorrect output), which may make the operation of the control system at the latter stage using the flow meter output unstable.

また、配管内の音響ノイズは配管の屈曲部分や部分等といった凹凸部でも発生し、管路内が共鳴状態となって、配管内の音響ノイズが周期的に大きくなったりすることが発生する。特に、被測流体の流量が高流量(高流速)域になった場合には、超音波センサ取り付けのための凹凸部等で発生する音響ノイズにより、受信超音波と音響ノイズとのS/N比が悪くなり、被測流体中を伝播した超音波を安定して受信検出できなくなってしまう恐れもある。   In addition, acoustic noise in the pipe is also generated in uneven portions such as a bent portion or a portion of the pipe, and the pipe is in a resonance state, and the acoustic noise in the pipe is periodically increased. In particular, when the flow rate of the fluid to be measured is in a high flow rate (high flow velocity) region, the S / N between the received ultrasonic wave and the acoustic noise is caused by the acoustic noise generated in the uneven portion for attaching the ultrasonic sensor. There is a possibility that the ratio becomes worse and the ultrasonic wave propagated through the fluid to be measured cannot be stably received and detected.

このような状況で、固定のしきい値を選択する場合は、予め音響ノイズの大きさを予測して十分に高い電圧値にしきい値を設定しておくことが考えられるが、受信レベルはセンサの特性等により徐々に大きくなっていくために、高い受信レベルを得ている所では伝播する超音波同士の干渉により受信レベルの変化と位相の変化が起こりやすく、低流量時の検出では誤差を生じやすい。そのために、読み値誤差を小さくするためには、音響ノイズの小さい低流量域では、できるだけ低いしきい値で干渉の影響を受けない超音波を検出することが望まれている。   In such a situation, when selecting a fixed threshold value, it may be possible to predict the acoustic noise magnitude in advance and set the threshold value to a sufficiently high voltage value. As the signal level gradually increases due to the characteristics of the signal, changes in the reception level and phase are likely to occur due to interference between propagating ultrasonic waves where high reception levels are obtained. Prone to occur. Therefore, in order to reduce the reading error, it is desired to detect ultrasonic waves that are not affected by interference with a threshold value as low as possible in a low flow rate region where acoustic noise is small.

本発明は上記した問題点を鑑みてなされたものであって、受信側超音波の受信タイミングを安定に検出することができる超音波流量計を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic flowmeter that can stably detect the reception timing of reception-side ultrasonic waves.

本発明は、上記問題点を解決するために、被測流路に流れ方向に対して所定の角度を有して配置された少なくとも一対の超音波センサと、送信側と受信側とを交番的に切り替えて超音波センサ間で被測流体を媒体として送受信される超音波の伝播時間差に基づいて被測流路に流れる被測流体の流速を演算する流量演算手段とを備えた超音波流量計であって、超音波センサ間で被測流体を媒体として送受信される超音波の伝播時間を流量演算手段に取得させるために、受信側の超音波センサの検出出力をしきい値と比較して被測流体中を伝播した超音波が当該受信側の超音波センサによって受信されたことを検出し、流量演算手段に当該検出結果を供給する超音波受信判定手段と、超音波受信判定手段のしきい値を被測流路中の音響ノイズの大きさに合わせて調整する調整手段とを備えていることを特徴とする。   In order to solve the above problems, the present invention alternately connects at least a pair of ultrasonic sensors arranged at a predetermined angle with respect to the flow direction in the measured flow path, and the transmission side and the reception side. An ultrasonic flowmeter comprising: a flow rate calculation means for calculating a flow velocity of a fluid to be measured flowing in a measured flow path based on a difference in propagation time of ultrasonic waves transmitted and received between the ultrasonic sensors using the measured fluid as a medium The detection output of the ultrasonic sensor on the receiving side is compared with a threshold value in order to cause the flow rate calculation means to acquire the propagation time of the ultrasonic wave transmitted and received between the ultrasonic sensors using the measured fluid as a medium. The ultrasonic reception determination means for detecting that the ultrasonic wave propagating through the fluid to be measured has been received by the ultrasonic sensor on the receiving side and supplying the detection result to the flow rate calculation means, and the ultrasonic reception determination means. Threshold value of acoustic noise in the measured channel Characterized in that it comprises an adjusting means for adjusting fit to be.

また、本発明では、その調整手段は、被測流路中の音響ノイズの大きさを、受信側の超音波センサによる超音波受信検出時を外した検出出力に基づいて取得することを特徴する。   Further, in the present invention, the adjusting means acquires the magnitude of acoustic noise in the measured channel based on a detection output that excludes the time of ultrasonic reception detection by the reception-side ultrasonic sensor. .

また、本発明では、その調整手段には、調整したしきい値を予め定められた規定値と比較して監視し、調整したしきい値が規定値以上になる場合には、流量演算手段による被測流体の流速の演算又はその外部出力を停止させる流量演算停止手段が設けられていることを特徴とする。   Further, in the present invention, the adjusting means monitors the adjusted threshold value in comparison with a predetermined specified value, and when the adjusted threshold value exceeds the specified value, the flow rate calculating means Flow rate calculation stop means for stopping the calculation of the flow velocity of the fluid to be measured or its external output is provided.

また、本発明では、その流量演算手段には、調整手段によって調整されたしきい値又は自身が算出した被側流体の流速に基づいて、取得した超音波の伝播時間を補正する補正手段が設けられていることを特徴とする。   In the present invention, the flow rate calculation means is provided with a correction means for correcting the propagation time of the acquired ultrasonic wave based on the threshold value adjusted by the adjustment means or the flow velocity of the fluid under test calculated by itself. It is characterized by being.

本発明によれば、被測流体中を伝播する超音波パルスが受信側の超音波センサに到達したのを検出するためのしきい値を、被測流路中の音響ノイズの大きさに合わせて自動的に調整できることによって、例えば高流速域等で被測流体中を伝播させる超音波パルスと同じ周波数の大きな音響ノイズが生じるような計測環境であっても、被測流体中を伝播する超音波パルスの安定した検出が可能になり、安価な構成で、被測流体の安定した流量測定が行える。   According to the present invention, the threshold for detecting that the ultrasonic pulse propagating in the fluid to be measured has reached the ultrasonic sensor on the receiving side is adjusted to the magnitude of the acoustic noise in the channel to be measured. Therefore, even in a measurement environment where a large acoustic noise with the same frequency as an ultrasonic pulse propagating in the measured fluid occurs in a high flow rate region, etc. Stable detection of a sound wave pulse is possible, and a stable flow rate measurement of a fluid to be measured can be performed with an inexpensive configuration.

さらに、被測流体中を伝播してきた超音波パルスが受信側の超音波センサに到達したのを検知するためのしきい値を、被測流路中の音響ノイズの大きさに合わせて自動的に調整した場合には、超音波パルスが受信側の超音波センサに到達したのを検出するときの検出時間誤差を超音波パルスの伝播時間をその調整値に合わせて補正することによって、被測流路中の音響ノイズが大きい場合であっても被測流路中の超音波パルスの伝播時間を正確に取得することができ、被測流路中の音響ノイズの大小にかかわらず、その算出した流量誤差を小さくすることができる。   Furthermore, the threshold value for detecting the arrival of the ultrasonic pulse propagating in the measured fluid reaches the ultrasonic sensor on the receiving side is automatically set according to the acoustic noise in the measured flow channel. In this case, the detection time error when detecting the arrival of the ultrasonic pulse at the receiving ultrasonic sensor is corrected by adjusting the propagation time of the ultrasonic pulse according to the adjusted value. Even when the acoustic noise in the flow path is large, the propagation time of the ultrasonic pulse in the measured flow path can be obtained accurately, and it is calculated regardless of the acoustic noise level in the measured flow path. The flow rate error can be reduced.

また、本発明によれば、被測流路中の音響ノイズが余りに大きく、被測流体中を伝播してきた超音波パルスが受信側の超音波センサに到達したのを検知するためのしきい値を自動調整しても、被測流体の安定した流量測定ができなくなるような場合は、事前にその兆候を検知して、不安定な流量出力をその後段の制御計に対して行わないようにその出力を保持することによって、後段の制御系の動作に突変を生じさせたり、不安定にさせたりするのを避けることができる。   Further, according to the present invention, the threshold value for detecting that the acoustic noise in the measured flow path is too large and the ultrasonic pulse propagating in the measured fluid has reached the receiving-side ultrasonic sensor. If it is impossible to stably measure the flow rate of the fluid under measurement even if it is automatically adjusted, detect the sign in advance and do not perform unstable flow rate output to the subsequent controller. By holding the output, it is possible to avoid sudden changes in the operation of the control system at the subsequent stage or instability.

本発明の一実施の形態に係る超音波流量計について、図面とともに説明する。
図1は、本発明の一実施の形態に係る超音波流量計の概略横断面図とシステムブロック図である。
An ultrasonic flowmeter according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view and a system block diagram of an ultrasonic flowmeter according to an embodiment of the present invention.

図1において、超音波流量計1は、被測流体としてのガス(気体)や液体が流れる流路2を形成する管路3pが設けられた流量計本体3に、一対の超音波パルスを送受信可能な送・受信兼用の超音波センサ3a,3bが被測流体の流れ方向に対して角度θをなして音響的に対向した位置に配置された構成になっている。図示の実施例では、送受信兼用の超音波センサ3a,3bが、被測流体の流れ方向に沿って予め設定された所定間隔だけ離間させられて管路3pの流路2を挟んだ一側に設けられ、一方の超音波センサ3a(3b)から送信され、被測流体中を伝播して流路2を挟んだ他側の管路壁で反射された超音波パルスの反射波を、他方の超音波センサ3b(3a)で受信可能な構成になっている。   In FIG. 1, an ultrasonic flow meter 1 transmits and receives a pair of ultrasonic pulses to and from a flow meter body 3 provided with a pipe 3p that forms a flow path 2 through which a gas (gas) or liquid as a fluid to be measured flows. The possible ultrasonic sensors 3a and 3b that are used for both transmission and reception are arranged at positions that are acoustically opposed to each other at an angle θ with respect to the flow direction of the fluid to be measured. In the illustrated embodiment, the ultrasonic sensors 3a and 3b that are used for both transmission and reception are separated by a predetermined interval along the flow direction of the fluid to be measured, and on one side of the flow path 2 of the pipe line 3p. A reflected wave of an ultrasonic pulse transmitted from one ultrasonic sensor 3a (3b), propagated in the fluid to be measured and reflected by the other pipe wall sandwiching the flow path 2, The ultrasonic sensor 3b (3a) can be received.

各超音波センサ3a,3bは、圧電素子等によって構成され、切替回路4を介して、センサ駆動回路5及びセンサ受信回路6に接続されている。   Each of the ultrasonic sensors 3 a and 3 b is configured by a piezoelectric element or the like, and is connected to the sensor driving circuit 5 and the sensor receiving circuit 6 via the switching circuit 4.

切替回路4は、後述する計測演算制御回路10から供給される送・受信切替指示に基づいて、一方の超音波センサ3a(3b)をセンサ駆動回路5に切換接続して超音波送信用センサとして機能させるとともに、他方の超音波センサ3b(3a)をセンサ受信回路6に切換接続して超音波受信用センサとして機能させ、超音波センサ3a,3b間における送・受信側を切り替える。   The switching circuit 4 switches and connects one of the ultrasonic sensors 3a (3b) to the sensor driving circuit 5 based on a transmission / reception switching instruction supplied from a measurement calculation control circuit 10 to be described later as an ultrasonic transmission sensor. The other ultrasonic sensor 3b (3a) is switched and connected to the sensor receiving circuit 6 to function as an ultrasonic receiving sensor, and the transmission / reception side between the ultrasonic sensors 3a and 3b is switched.

センサ駆動回路5は、後述する計測演算制御回路10から供給される超音波パルス生成指示に基づいて、超音波センサ3a又は超音波センサ3bを駆動するためのインパルス(すなわち、駆動パルス)を生成する。センサ駆動回路5により生成された駆動パルスは、切替回路4を介して送信側として選択されている超音波センサ3a(3b)に供給され、超音波センサ3a(3b)からは被測流体中に超音波パルスが放出される。この放出された超音波パルスは、被測流体の流速ベクトル成分の影響を受けて変調され、被測流体中を伝播し、受信側として選択されている超音波センサ3b(3a)によって受信される。   The sensor drive circuit 5 generates an impulse (that is, a drive pulse) for driving the ultrasonic sensor 3a or the ultrasonic sensor 3b based on an ultrasonic pulse generation instruction supplied from a measurement calculation control circuit 10 described later. . The drive pulse generated by the sensor drive circuit 5 is supplied to the ultrasonic sensor 3a (3b) selected as the transmission side via the switching circuit 4, and is sent from the ultrasonic sensor 3a (3b) to the fluid to be measured. An ultrasonic pulse is emitted. The emitted ultrasonic pulse is modulated under the influence of the flow velocity vector component of the fluid to be measured, propagates through the fluid to be measured, and is received by the ultrasonic sensor 3b (3a) selected as the receiving side. .

センサ受信回路6は、受信側として選択されている超音波センサ3b(3a)が検出する被測流体中を伝播する音圧(上述した超音波パルスによる音圧を含む)を検出して電気信号(この場合は、電圧信号)に変換し、これを増幅及び波形成形した後、検出信号として検波回路7に出力する。   The sensor receiving circuit 6 detects the sound pressure (including the above-described sound pressure due to the ultrasonic pulse) that propagates through the fluid to be detected, which is detected by the ultrasonic sensor 3b (3a) selected as the receiving side. (In this case, it is converted to a voltage signal), amplified and waveform-shaped, and then output to the detection circuit 7 as a detection signal.

検波回路7は、センサ受信回路6からの検出信号を全波整流して検波し、この検波した検出信号を積分回路8に出力する。   The detection circuit 7 performs full-wave rectification on the detection signal from the sensor reception circuit 6 and detects the detection signal, and outputs the detected detection signal to the integration circuit 8.

積分回路8は、検波回路7からの全波整流検波された検出信号を積分して、その波高値のエンベロープ波形からなる検出信号に変換し、この変換したエンベロープ波形の検出信号を比較回路9の比較入力端、及び後述するフィルタ・加算回路14の一方の加算入力端に、それぞれ出力する。   The integration circuit 8 integrates the detection signal subjected to the full-wave rectification detection from the detection circuit 7 and converts it into a detection signal composed of an envelope waveform of the peak value, and the detection signal of the converted envelope waveform is output from the comparison circuit 9. The data is output to the comparison input terminal and one addition input terminal of the filter / adder circuit 14 described later.

フィルタ・加算回路14は、積分回路8からのエンベロープ波形の検出信号を平滑化し、この平滑化されたエンベロープ波形の検出信号電圧を、予め設定された比較基準としての固定電圧を生成する基準電位回路13の出力電圧と加算し、この加算出力信号をサンプルホールド回路15のサンプル入力端に出力すると同時に、計測演算制御回路10の第2の監視入力端に供給する。   The filter / adder circuit 14 smoothes the detection signal of the envelope waveform from the integration circuit 8, and uses the detection signal voltage of the smoothed envelope waveform to generate a fixed voltage as a preset comparison reference. 13 is added to the output voltage, and this added output signal is output to the sample input terminal of the sample hold circuit 15 and simultaneously supplied to the second monitoring input terminal of the measurement calculation control circuit 10.

基準電位回路13は、管路3pに音響ノイズが生じていない場合に、送信側として選択された超音波センサ3a(3b)から送出されて被測流体中を伝播してきた超音波パルスが受信側として選択された超音波センサ3b(3a)によって受信されたときの受信音圧に基づいて、その際における超音波パルス受信判別のための比較基準電圧(固定電圧)を生成し、これを出力する。   The reference potential circuit 13 receives the ultrasonic pulse transmitted from the ultrasonic sensor 3a (3b) selected as the transmission side and propagated through the measured fluid when no acoustic noise is generated in the pipe line 3p. On the basis of the received sound pressure when received by the ultrasonic sensor 3b (3a) selected as a reference, a comparison reference voltage (fixed voltage) for ultrasonic pulse reception determination at that time is generated and output. .

サンプルホールド回路15は、フィルタ・加算回路14からの加算出力信号がそのサンプル入力端に入力され、計測演算制御回路10からの保持信号がそのホールド入力端に入力され、その出力を比較回路9の他方の比較入力端に超音波パルスの受信タイミング判別のためのしきい値基準電圧信号として供給する。また、サンプルホールド回路15の出力は、同時に、計測演算制御回路10の第1の監視入力端にも供給される。   In the sample hold circuit 15, the addition output signal from the filter / adder circuit 14 is input to the sample input terminal, the hold signal from the measurement arithmetic control circuit 10 is input to the hold input terminal, and the output is supplied to the comparison circuit 9. The other comparison input terminal is supplied as a threshold reference voltage signal for discrimination of ultrasonic pulse reception timing. The output of the sample hold circuit 15 is also supplied to the first monitoring input terminal of the measurement calculation control circuit 10 at the same time.

比較回路9は、その一方の比較入力端に入力される積分回路8からのエンベロープ波形の検出信号と、サンプルホールド回路15からのしきい値基準電圧信号とを比較して、エンベロープ波形の検出信号の大きさ(電圧値)が、サンプルホールド回路15からのしきい値基準電圧信号の大きさ超えた場合に、超音波パルスの受信タイミングパルス信号を計測演算制御回路10に出力する。   The comparison circuit 9 compares the detection signal of the envelope waveform from the integration circuit 8 input to one of the comparison input terminals with the threshold reference voltage signal from the sample and hold circuit 15 to detect the detection signal of the envelope waveform. When the magnitude (voltage value) exceeds the threshold reference voltage signal from the sample and hold circuit 15, the reception timing pulse signal of the ultrasonic pulse is output to the measurement calculation control circuit 10.

計測演算制御回路10は、いわゆるマイクロコンピュータによって構成され、被測流体の流量計測のために、切替回路4,センサ駆動回路5,サンプルホールド回路15といった超音波流量計1の各部の作動を制御する。   The measurement calculation control circuit 10 is constituted by a so-called microcomputer, and controls the operation of each part of the ultrasonic flow meter 1 such as the switching circuit 4, the sensor drive circuit 5, and the sample hold circuit 15 for measuring the flow rate of the fluid to be measured. .

また、計測演算制御回路10は、被測流体の流量演算のために、超音波送信センサとして機能する一方の超音波センサ3a(3b)から被測流体中に送出された超音波パルスが、被測流体中を伝播して超音波受信センサとして機能する他方の超音波センサ3b(3a)に到達するまでの超音波パルス伝播時間tを、例えば、前述したセンサ駆動回路5に対する超音波パルス生成指示の出力タイミングと、比較回路9から供給される受信タイミングパルス信号の入力タイミングとを基に計測し、この計測した超音波パルス伝播時間tに基づいて被測流体の流速(単位時間当たりの流量の大きさ)を演算し、必要に応じてこの演算された流速から被測流体の積算流量等を演算する。この計測演算制御回路10によって計測演算された流速や積算流量等といった流量データは、出力回路11や表示回路12に供給される。   In addition, the measurement calculation control circuit 10 receives an ultrasonic pulse transmitted from one ultrasonic sensor 3a (3b) functioning as an ultrasonic transmission sensor into the measured fluid in order to calculate the flow rate of the measured fluid. The ultrasonic pulse propagation time t required to propagate through the fluid measurement and reach the other ultrasonic sensor 3b (3a) functioning as the ultrasonic reception sensor is, for example, an ultrasonic pulse generation instruction to the sensor drive circuit 5 described above. Of the measured fluid and the input timing of the reception timing pulse signal supplied from the comparison circuit 9, and based on the measured ultrasonic pulse propagation time t, the flow velocity of the fluid to be measured (the flow rate per unit time). Size) and, if necessary, the integrated flow rate of the fluid to be measured is calculated from the calculated flow velocity. Flow rate data such as a flow rate and an integrated flow rate measured and calculated by the measurement calculation control circuit 10 is supplied to the output circuit 11 and the display circuit 12.

さらに、計測演算制御回路10は、第1の監視入力端に供給されるサンプルホールド回路15の出力レベル、及び第2の監視入力端に供給されるフィルタ・加算回路14の出力レベルに基づいて、上述した超音波パルスの被測流体中における伝播時間tの計測制御や、この計測された伝播時間tに基づいた流量データの計測演算の実行自体を制御する。   Furthermore, the measurement calculation control circuit 10 is based on the output level of the sample hold circuit 15 supplied to the first monitoring input terminal and the output level of the filter / addition circuit 14 supplied to the second monitoring input terminal. The measurement control of the propagation time t of the ultrasonic pulse in the fluid to be measured and the execution of the flow rate data measurement calculation based on the measured propagation time t are controlled.

出力回路11は、計測演算制御回路10から供給される被測流体の流速や積算流量等といった流量データを、図示せぬ後段の制御系に対して出力する。また、表示回路12は、計測演算制御回路10から供給される被測流体の流速や積算流量等といった流量データを図示省略して表示器に表示出力する。   The output circuit 11 outputs flow rate data such as a flow rate and an integrated flow rate of the fluid to be measured supplied from the measurement calculation control circuit 10 to a control system (not shown). Further, the display circuit 12 omits the flow rate data such as the flow rate and the integrated flow rate of the fluid to be measured supplied from the measurement calculation control circuit 10 and outputs the flow rate data to the display.

次に、このように構成された本実施の形態の超音波流量計1による被側流体の計測について説明する。   Next, the measurement of the fluid under test by the ultrasonic flowmeter 1 of the present embodiment configured as described above will be described.

図2は、本実施の形態の超音波流量計による流量計測のフローチャートである。
図3は、図2に示した流量計測のフローチャートにおける流量データ演算部分についてのさらに具体的なフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart of flow rate measurement by the ultrasonic flowmeter of the present embodiment.
FIG. 3 is a more specific flowchart of the flow rate data calculation portion in the flow rate measurement flowchart shown in FIG.

計測演算制御回路10は、前回計測時における超音波パルスの送信方向(被測流体の流れ方向に対して順方向か逆方向か)に基づく今回計測時における超音波パルスの送信方向の決定、被測流体中を伝播する超音波パルスの伝播時間を計測するために内部に設けられた受信検知カウンタのリセット、等といった超音波パルスの流量計測開始にあたっての計測開始処理を行う(ステップS101)。   The measurement computation control circuit 10 determines the transmission direction of the ultrasonic pulse at the current measurement based on the transmission direction of the ultrasonic pulse at the previous measurement (whether forward or reverse with respect to the flow direction of the fluid to be measured). In order to measure the propagation time of the ultrasonic pulse propagating through the fluid, a measurement start process is performed at the start of ultrasonic pulse flow measurement, such as resetting a reception detection counter provided therein (step S101).

そして、計測演算制御回路10は、今回計測時における超音波パルスの送信方向に対応させた送・受信切替指示を切替回路4に供給し、超音波センサ3a,3bの中の一方(例えば、超音波センサ3a)を超音波送信用センサとして、また他方(例えば、超音波センサ3b)を超音波受信用センサとして機能させることを設定する(ステップS102)。   Then, the measurement calculation control circuit 10 supplies a transmission / reception switching instruction corresponding to the transmission direction of the ultrasonic pulse at the time of the current measurement to the switching circuit 4 and selects one of the ultrasonic sensors 3a and 3b (for example, an ultrasonic wave). It is set to function the ultrasonic sensor 3a) as an ultrasonic transmission sensor and the other (for example, the ultrasonic sensor 3b) as an ultrasonic reception sensor (step S102).

その後、計測演算制御回路10は、センサ駆動回路5に超音波パルス生成指示を供給して、超音波送信側の超音波センサ3aから被測流体中に向けて超音波パルスの送出を行わせるとともに、この超音波パルスの被測流体中の伝播時間tを計測するための受信検知カウンタ(内部タイマカウンタ)による伝播時間tの時間カウントを開始させる(ステップS103)。   Thereafter, the measurement calculation control circuit 10 supplies an ultrasonic pulse generation instruction to the sensor drive circuit 5 to send out ultrasonic pulses from the ultrasonic sensor 3a on the ultrasonic transmission side toward the fluid to be measured. Then, the time counting of the propagation time t by the reception detection counter (internal timer counter) for measuring the propagation time t of the ultrasonic pulse in the fluid to be measured is started (step S103).

また、計測演算制御回路10は、上述したセンサ駆動回路5への超音波パルス生成指示と同時に又は先立って、超音波パルスの受信タイミング判別のためのしきい値基準電圧信号の大きさ(電圧値)の設定処理(ステップS104)と、その監視・確認処理(ステップS104,S105)と、受信タイミング判別許可処理(ステップS106)とを行う。   In addition, the measurement calculation control circuit 10 receives the magnitude (voltage value) of the threshold reference voltage signal for determining the reception timing of the ultrasonic pulse simultaneously with or prior to the ultrasonic pulse generation instruction to the sensor drive circuit 5 described above. ) Setting processing (step S104), its monitoring / confirmation processing (steps S104 and S105), and reception timing discrimination permission processing (step S106).

ここで、上記各処理(ステップS104,S105,S106)について詳述する前に、被測流体中を伝播してきた超音波パルスの伝播時間tの計測における課題について、図4及び図5により説明する。   Here, before describing each of the above processes (steps S104, S105, and S106) in detail, problems in measuring the propagation time t of the ultrasonic pulse propagating through the fluid to be measured will be described with reference to FIGS. .

図4は、被測流路内における音響ノイズが小さい場合の超音波流量計各部の信号波形の説明図である。
図5は、被測流路内における音響ノイズが大きい場合の超音波流量計各部の信号波形の説明図である。なお、ここで、被測流路内とは、超音波流量計1の管路3p内を指す。
FIG. 4 is an explanatory diagram of signal waveforms of each part of the ultrasonic flow meter when acoustic noise in the measured channel is small.
FIG. 5 is an explanatory diagram of signal waveforms of each part of the ultrasonic flow meter when acoustic noise in the measured channel is large. Here, the inside of the measured flow path refers to the inside of the pipe 3 p of the ultrasonic flowmeter 1.

図4及び図5において、(a)は、計測演算制御回路10からセンサ駆動回路5に供給されるパルス生成指示信号の波形を表したものである。また、(b)は、前述のステップS102による今回切替時において、上記(a)に示したパルス生成指示信号の出力に基づいて送信用超音波センサとして選択された超音波センサ3aから被測流体中に向けて送出される超音波パルスの波形(実線で示す)と、この超音波パルスが被測流体中を伝播して、受信用超音波センサとして選択された超音波センサ3bに到達したときの超音波パルスの仮想波形(破線で示す)とを表したものである。また、(c)は、今回切替時に受信用超音波センサとして選択された超音波センサ3bの受信信号出力に基づいて、積分回路8から出力されるエンベロープ波形の検出信号波形(平滑波形)を表したものである。また、(d)は、比較回路9から出力される受信タイミングパルス信号の波形(受信タイミングパルス信号波形)を表したものである。この受信タイミングパルス信号は、(c)に示した積分回路8の出力としてのエンベロープ波形の検出信号を、サンプルホールド回路15から供給されるしきい値基準電圧信号(図中では、しきい値と表記)に対して、大小比較した比較結果に該当する。   4 and 5, (a) represents the waveform of the pulse generation instruction signal supplied from the measurement calculation control circuit 10 to the sensor drive circuit 5. Further, (b) shows the fluid to be measured from the ultrasonic sensor 3a selected as the transmitting ultrasonic sensor based on the output of the pulse generation instruction signal shown in (a) at the time of the current switching at the above-described step S102. When an ultrasonic pulse waveform (indicated by a solid line) transmitted toward the inside and the ultrasonic pulse propagates through the fluid to be measured and reaches the ultrasonic sensor 3b selected as the receiving ultrasonic sensor 2 represents a virtual waveform (indicated by a broken line) of the ultrasonic pulse. Further, (c) shows a detection signal waveform (smooth waveform) of the envelope waveform output from the integration circuit 8 based on the reception signal output of the ultrasonic sensor 3b selected as the reception ultrasonic sensor at the time of switching this time. It is a thing. Further, (d) represents the waveform of the reception timing pulse signal output from the comparison circuit 9 (reception timing pulse signal waveform). This reception timing pulse signal is obtained by converting a detection signal of an envelope waveform as an output of the integration circuit 8 shown in (c) to a threshold reference voltage signal (in FIG. Corresponds to the comparison result of size comparison.

被測流路内における音響ノイズが小さい場合を示した図4においては、(d)で示した受信タイミングパルス信号は、(c)に示した積分回路8の出力としてのエンベロープ波形の検出信号の大きさと、サンプルホールド回路15から供給されるしきい値基準電圧信号の大きさとの関係に基づいて、(b)において破線で示した超音波センサ3bに到達した超音波パルスの仮想波形とほぼ同じタイミングで、1対1の対応関係を有して生成される。   In FIG. 4 showing the case where the acoustic noise in the measured channel is small, the reception timing pulse signal shown in (d) is the detection signal of the envelope waveform as the output of the integrating circuit 8 shown in (c). Based on the relationship between the magnitude and the magnitude of the threshold reference voltage signal supplied from the sample and hold circuit 15, it is almost the same as the virtual waveform of the ultrasonic pulse that has reached the ultrasonic sensor 3 b indicated by the broken line in FIG. It is generated at a timing with a one-to-one correspondence.

ところが、被測流路内における音響ノイズが大きい場合を示した図5においては、仮に、サンプルホールド回路15から供給されるしきい値基準電圧信号の大きさが同図に示すように音響ノイズが小さい場合と同じ大きさに固定されてしまっている場合は、超音波センサ3bがこの音響ノイズを検出してしまうため、(c)に示したように、積分回路8の出力としてのエンベロープ波形の検出信号の大きさがこの音響ノイズの影響によって変動を受けるようになる。この結果、比較回路9から出力される受信タイミングパルス信号は、(c)に示した積分回路8の出力としてのエンベロープ波形の検出信号の大きさと、サンプルホールド回路15から供給される音響ノイズが小さい場合に合わせて固定されたままのしきい値基準電圧信号の大きさとの関係に基づいて、この音響ノイズによってエンベロープ波形の検出信号の大きさがしきい値基準電圧信号の大きさを超えた場合も、比較回路9は受信タイミングパルス信号を生成してしまう。このため、比較回路9は、(d)に示すように、超音波センサ3aから送出された1つの超音波パルスに対して、複数の受信タイミングパルス信号を生成してしまったり、また(b)において破線で示した超音波センサ3bに到達した超音波パルスの仮想波形とほぼ同じタイミングで、1対1の対応関係を有する受信タイミングパルス信号が生成されない恐れがある。   However, in FIG. 5 showing a case where the acoustic noise in the measured channel is large, the acoustic noise is assumed to be as shown in FIG. When it is fixed to the same size as the small case, the ultrasonic sensor 3b detects this acoustic noise, and therefore, as shown in (c), the envelope waveform as the output of the integration circuit 8 is detected. The magnitude of the detection signal is affected by the influence of the acoustic noise. As a result, the reception timing pulse signal output from the comparison circuit 9 is small in the magnitude of the detection signal of the envelope waveform as the output of the integration circuit 8 shown in (c) and the acoustic noise supplied from the sample hold circuit 15. Based on the relationship with the magnitude of the threshold reference voltage signal that remains fixed according to the case, even if the magnitude of the detection signal of the envelope waveform exceeds the magnitude of the threshold reference voltage signal due to this acoustic noise, The comparison circuit 9 generates a reception timing pulse signal. Therefore, as shown in (d), the comparison circuit 9 generates a plurality of reception timing pulse signals for one ultrasonic pulse sent from the ultrasonic sensor 3a, or (b). There is a possibility that a reception timing pulse signal having a one-to-one correspondence relationship may not be generated at substantially the same timing as the virtual waveform of the ultrasonic pulse reaching the ultrasonic sensor 3b indicated by the broken line in FIG.

これにより、計測演算制御回路10では、この比較回路9から供給される受信タイミングパルス信号に基づいて、被測流体中を伝播する超音波パルスの伝播時間tを正確に計測することができなくなり、後述の図2のステップS110による被測流体についての流量データの演算出力が正確に実行できなくなる。   As a result, the measurement calculation control circuit 10 cannot accurately measure the propagation time t of the ultrasonic pulse propagating through the fluid under measurement based on the reception timing pulse signal supplied from the comparison circuit 9. The calculation output of the flow rate data for the fluid to be measured in step S110 of FIG.

そこで、図2に戻り、本実施の形態の超音波流量計1では、前述したしきい値基準電圧信号の大きさ(電圧値)の設定処理(ステップS104)、その監視・確認処理(ステップS104,S105)、受信タイミング判別許可処理(ステップS106)を実行し、被測流体中を伝播する超音波パルスの伝播時間を正確に計測することができる構成になっている。   Returning to FIG. 2, in the ultrasonic flowmeter 1 of the present embodiment, the above-described threshold reference voltage signal magnitude (voltage value) setting process (step S104) and its monitoring / confirmation process (step S104). , S105), a reception timing discrimination permission process (step S106) is executed, and the propagation time of the ultrasonic pulse propagating through the fluid to be measured can be accurately measured.

すなわち、本実施の形態の超音波流量計1では、計測演算制御回路10は、センサ駆動回路5への超音波パルス生成指示とほぼ同時に又は先立って、サンプルホールド回路15のホールド制御入力端に供給していた保持信号を一時的に消勢して、サンプルホールド回路15の出力、すなわち比較回路9に供給するしきい値基準電圧信号の設定又は設定更新を行う(ステップS104)。なお、計測演算制御回路10によるこの保持信号の一時的消勢期間の終了は、送信側の超音波センサ3aから送出された超音波パルスが被測流体中を伝播し、受信側の超音波センサ3bに到着する前になされるようになっており、その期間長は従前の被測流体の計測流速等に基づいて設定される。   That is, in the ultrasonic flowmeter 1 of the present embodiment, the measurement calculation control circuit 10 supplies the hold control input terminal of the sample hold circuit 15 almost simultaneously with or prior to the ultrasonic pulse generation instruction to the sensor drive circuit 5. The held signal is temporarily deactivated, and the output of the sample and hold circuit 15, that is, the threshold reference voltage signal supplied to the comparison circuit 9 is set or updated (step S104). Note that the end of the temporary deactivation period of the hold signal by the measurement arithmetic control circuit 10 is such that the ultrasonic pulse transmitted from the ultrasonic sensor 3a on the transmission side propagates through the fluid to be measured, and the ultrasonic sensor on the reception side. The period is set before arriving at 3b, and the period length is set based on the measured flow velocity of the previous fluid to be measured.

この計測演算制御回路10から供給される保持信号の一時的消勢によって、サンプルホールド回路15は、今まで保持していたしきい値基準電圧信号に変えて、この消勢時、サンプル入力端に供給されているフィルタ・加算回路14の出力電圧を取り込み、計測演算制御回路10から供給される保持信号の供給復帰に基づいて、この取り込んだ出力電圧を新たなしきい値基準電圧信号として保持することになる。   By temporarily deactivating the hold signal supplied from the measurement calculation control circuit 10, the sample hold circuit 15 changes to the threshold reference voltage signal held so far, and supplies the sample input terminal at the time of deactivation. In this case, the output voltage of the filter / adder circuit 14 is fetched, and the fetched output voltage is held as a new threshold reference voltage signal based on the supply return of the hold signal supplied from the measurement calculation control circuit 10. Become.

その際、フィルタ・加算回路14の出力電圧の大きさは、積分回路8からのエンベロープ波形の検出信号を平滑化して平均化をはかった検出信号電圧の大きさと、予め管路3pに音響ノイズが生じていない場合の超音波パルス受信判別のための比較基準電圧(固定電圧)を生成する基準電位回路13の出力電圧の大きさとの加算した値になる。   At this time, the magnitude of the output voltage of the filter / adder circuit 14 is equal to the magnitude of the detection signal voltage obtained by smoothing and averaging the detection signal of the envelope waveform from the integration circuit 8, and acoustic noise in the pipe 3p in advance. A value obtained by adding the magnitude of the output voltage of the reference potential circuit 13 that generates a comparison reference voltage (fixed voltage) for determining the reception of the ultrasonic pulse when it does not occur.

したがって、この消勢時のタイミングは、超音波センサ3aから送出された超音波パルスが未だ超音波センサ3bによって受信されていない状況に該当するため、フィルタ・加算回路14の出力電圧の大きさは、被測流路内に音響ノイズが生じていない場合の超音波パルス受信判別のための比較基準電圧を、積分回路8から供給されるエンベロープ波形の検出信号の大きさ、すなわち現在の管路3p内の音響ノイズの大きさに応じて、補正した値になる。この結果、計測演算制御回路10は、サンプルホールド回路15に対する保持信号の一時的消勢によって、現在の被測流路内の音響ノイズの大きさに応じた超音波パルスの受信判別のための比較基準電圧を、サンプルホールド回路15に更新されたしきい値基準電圧信号として保持させる。   Therefore, since the timing at the time of deactivation corresponds to a situation where the ultrasonic pulse transmitted from the ultrasonic sensor 3a has not been received by the ultrasonic sensor 3b, the magnitude of the output voltage of the filter / adder circuit 14 is The comparison reference voltage for discrimination of ultrasonic pulse reception when no acoustic noise is generated in the measured channel is used as the magnitude of the detection signal of the envelope waveform supplied from the integration circuit 8, that is, the current pipeline 3p. The value is corrected according to the size of the acoustic noise. As a result, the measurement calculation control circuit 10 makes a comparison for the reception discrimination of the ultrasonic pulse according to the current magnitude of the acoustic noise in the measured channel by temporarily deactivating the hold signal to the sample hold circuit 15. The reference voltage is held in the sample hold circuit 15 as an updated threshold reference voltage signal.

計測演算制御回路10は、この新たに設定保持されたしきい値基準電圧信号の大きさを、その第1の監視入力端から取り込み(ステップS105)、予め設定されている規定値に対して比較する(ステップS106)。   The measurement calculation control circuit 10 takes in the magnitude of the newly set and held threshold reference voltage signal from the first monitoring input terminal (step S105), and compares it with a preset specified value. (Step S106).

この規定値は、一対の超音波センサ3a,3b間で、被測流体の流れに対して順方向、逆方向交互に、被測流体を媒体として超音波パルスの送受信が安定して行えなくなるのを検出するために、予め設定されている値(電圧値)である。この規定値は、例えば、図4の(c)に示すように、被測流路内における音響ノイズが小さい状態で、積分回路8から超音波パルスの受信に対応して出力されるエンベロープ波形の検出信号の大きさを超えない範囲の値に設定され、しきい値基準電圧信号の設定上限値に相当する。   This specified value makes it impossible to stably transmit and receive ultrasonic pulses between the pair of ultrasonic sensors 3a and 3b using the measured fluid as a medium alternately in the forward and reverse directions with respect to the flow of the measured fluid. Is a preset value (voltage value). For example, as shown in FIG. 4C, this specified value is an envelope waveform output in response to reception of an ultrasonic pulse from the integration circuit 8 in a state where acoustic noise in the measured channel is small. It is set to a value in a range that does not exceed the magnitude of the detection signal, and corresponds to the set upper limit value of the threshold reference voltage signal.

この規定値に対する比較の結果、計測演算制御回路10は、新たに設定保持されたしきい値基準電圧信号がこの規定値を超えない場合は、超音波パルスの安定した受信判別が可能であると判定して、比較回路9から供給される受信タイミングパルス信号の取得を許容するように、自身の受信タイミングパルス信号の受信ゲートをオープン(開放)にする(ステップS107)。また、計測演算制御回路10は、新たに設定保持されたしきい値基準電圧信号がこの規定値を超えてしまう場合は、後述のステップS111〜S114に示す計測異常処理を行う。   As a result of the comparison with respect to the specified value, the measurement calculation control circuit 10 is able to determine whether or not the ultrasonic pulse is stably received when the newly set threshold reference voltage signal does not exceed the specified value. The reception gate of its own reception timing pulse signal is opened (opened) so as to allow the acquisition of the reception timing pulse signal supplied from the comparison circuit 9 (step S107). Further, when the threshold reference voltage signal newly set and held exceeds the specified value, the measurement calculation control circuit 10 performs measurement abnormality processing shown in steps S111 to S114 described later.

そして、計測演算制御回路10は、比較回路9から受信タイミングパルス信号がそのオープン状態の受信ゲートに供給されると(ステップS108)、この受信タイミングパルス信号の入力タイミングに基づいて、前述のステップS103で開始した受信検知カウンタによる伝播時間tの時間カウントを停止させる(ステップS109)。   Then, when the reception timing pulse signal is supplied from the comparison circuit 9 to the open reception gate (step S108), the measurement calculation control circuit 10 performs the above-described step S103 based on the input timing of the reception timing pulse signal. The time counting of the propagation time t by the reception detection counter started in step S109 is stopped (step S109).

このステップS108における、比較回路9から計測演算制御回路10への受信タイミングパルス信号の供給の際には、前述したステップS104によるしきい値基準電圧信号の大きさの設定処理によって、サンプルホールド回路15には、センサ駆動回路5への超音波パルス生成指示と同時に又は先立って取得開始され、その指示により送出される超音波パルスの超音波センサ3bへの伝播前に保持された、現在の管路3p内の音響ノイズの大きさに応じた超音波パルスの受信判別のための比較基準電圧が、しきい値基準電圧信号として保持されている。   When the reception timing pulse signal is supplied from the comparison circuit 9 to the measurement arithmetic control circuit 10 in step S108, the sample hold circuit 15 is set by the threshold value reference voltage signal magnitude setting process in step S104 described above. The current pipeline is started before the ultrasonic pulse generation instruction to the sensor drive circuit 5 or at the same time or in advance and is held before the ultrasonic pulse transmitted by the instruction is propagated to the ultrasonic sensor 3b. A comparison reference voltage for reception determination of an ultrasonic pulse corresponding to the magnitude of acoustic noise in 3p is held as a threshold reference voltage signal.

そのため、例え、図5に示したような被測流路内における音響ノイズが大きい場合であっても、比較回路9は、超音波センサ3bに到達した超音波パルスの仮想波形とほぼ同じタイミングで1対1の対応関係を有する受信タイミングパルス信号が生成することができる。   Therefore, even if the acoustic noise in the measured channel as shown in FIG. 5 is large, the comparison circuit 9 has almost the same timing as the virtual waveform of the ultrasonic pulse reaching the ultrasonic sensor 3b. A reception timing pulse signal having a one-to-one correspondence can be generated.

図6は、本実施の形態の超音波流量計において、被測流路内における音響ノイズが大きい場合の超音波流量計各部の信号波形の説明図である。なお、図6における(a)〜(d)の各部の信号波形についての表記は、図4及び図5における(a)〜(d)の各部の信号波形についての表記と同じなので、その表記自体についての説明は省略する。   FIG. 6 is an explanatory diagram of signal waveforms of each part of the ultrasonic flow meter when the acoustic noise in the measured flow path is large in the ultrasonic flow meter of the present embodiment. In addition, since the description about the signal waveform of each part of (a)-(d) in FIG. 6 is the same as the description about the signal waveform of each part of (a)-(d) in FIG. 4 and FIG. The description about is omitted.

図6に示すように、本実施の形態の超音波流量計1では、(a)に示す計測演算制御回路10からセンサ駆動回路5に供給されるパルス生成指示と同時に又は先立って取得された、(c)に示した積分回路8の伝播時間計測開始時又はその直前のエンベロープ波形の検出信号の大きさと、予め設定された被測流路内に音響ノイズが生じていない場合の超音波パルス受信判別のための比較基準電圧(固定電圧)を生成する基準電位回路13の出力電圧の大きさとが加算された値が、サンプルホールド回路15からしきい値基準電圧信号として比較回路9に供給されている。そのため、比較回路9のしきい値基準電圧信号の大きさは、図4に示した被測流路内における音響ノイズが小さい場合に対して、被測流路内における音響ノイズの大きさに応じて、大きな値に自動調整される構成になっている。   As shown in FIG. 6, in the ultrasonic flowmeter 1 of the present embodiment, acquired simultaneously with or in advance of a pulse generation instruction supplied from the measurement calculation control circuit 10 shown in (a) to the sensor drive circuit 5, The magnitude of the detection signal of the envelope waveform immediately before or immediately before the propagation time measurement of the integration circuit 8 shown in (c), and reception of ultrasonic pulses when no acoustic noise is generated in the preset channel to be measured A value obtained by adding the magnitude of the output voltage of the reference potential circuit 13 that generates a comparison reference voltage (fixed voltage) for determination is supplied from the sample hold circuit 15 to the comparison circuit 9 as a threshold reference voltage signal. Yes. Therefore, the magnitude of the threshold reference voltage signal of the comparison circuit 9 depends on the magnitude of the acoustic noise in the measured channel compared to the case where the acoustic noise in the measured channel shown in FIG. 4 is small. Thus, it is configured to automatically adjust to a large value.

これにより、図5の(c),(d)に示すように、積分回路8から出力されるエンベロープ波形の検出信号の大きさが、音響ノイズによって、サンプルホールド回路15からのしきい値基準電圧信号の大きさを超えてしまうことを極力防ぐことができる。このため、図6の(c),(d)に示すように、超音波センサ3aから送出された1つの超音波パルスに対して、比較回路9から複数の受信タイミングパルス信号を計測演算制御回路10に供給してしまうことがなく、(b)において破線で示した超音波センサ3bに到達した超音波パルスの仮想波形とほぼ同じタイミングで1対1の対応関係を有する受信タイミングパルス信号を生成することができ、これを計測演算制御回路10に供給することができる。   As a result, as shown in FIGS. 5C and 5D, the magnitude of the detection signal of the envelope waveform output from the integration circuit 8 is the threshold reference voltage from the sample hold circuit 15 due to acoustic noise. It is possible to prevent the signal size from being exceeded as much as possible. Therefore, as shown in (c) and (d) of FIG. 6, a plurality of reception timing pulse signals are measured from the comparison circuit 9 with respect to one ultrasonic pulse sent from the ultrasonic sensor 3a. The reception timing pulse signal having a one-to-one correspondence is generated at substantially the same timing as the virtual waveform of the ultrasonic pulse that has reached the ultrasonic sensor 3b indicated by the broken line in (b). This can be supplied to the measurement calculation control circuit 10.

この結果、計測演算制御回路10は、ステップS110に示す流量データ演算出力処理において、この比較回路9から供給される受信タイミングパルス信号に基づいて、被測流体中を伝播する超音波パルスの伝播時間tを正確に計測することができ、被測流路内に多少の音響ノイズが生じている場合であっても、被測流体についての流量データの演算出力を正確に実行できる。   As a result, the measurement calculation control circuit 10 performs the propagation time of the ultrasonic pulse propagating in the fluid to be measured based on the reception timing pulse signal supplied from the comparison circuit 9 in the flow rate data calculation output process shown in step S110. t can be measured accurately, and even if there is some acoustic noise in the measured flow path, the calculation output of the flow rate data for the measured fluid can be executed accurately.

ここで、上述した計測演算制御回路10によるステップS110に示した流量データ演算出力処理の詳細について、図3に基づいて説明する。   Here, details of the flow rate data calculation output process shown in step S110 by the measurement calculation control circuit 10 described above will be described with reference to FIG.

計測演算制御回路10は、前述のステップS109により比較回路9から供給される受信タイミングパルス信号によってその時間カウントを停止させた受信検知カウンタのカウント値に基づいて、今回の超音波センサ3aを送信用超音波センサとして、超音波センサ3bを受信用超音波センサとして用いた超音波パルスの送受信における被測流体を媒体とした超音波パルスの伝播時間tを取得する(ステップS1101)。   The measurement calculation control circuit 10 transmits the ultrasonic sensor 3a this time for transmission based on the count value of the reception detection counter whose time count is stopped by the reception timing pulse signal supplied from the comparison circuit 9 in step S109 described above. As the ultrasonic sensor, the ultrasonic pulse propagation time t using the measured fluid in the transmission / reception of the ultrasonic pulse using the ultrasonic sensor 3b as the receiving ultrasonic sensor is acquired (step S1101).

そして、本実施の形態では、計測演算制御回路10は、さらにこの取得した伝播時間tの補正処理を行う(ステップS1102)。ここで、この伝播時間tの補正処理について、図7により説明する。   In the present embodiment, the measurement calculation control circuit 10 further performs a correction process for the acquired propagation time t (step S1102). Here, the correction process of the propagation time t will be described with reference to FIG.

図7は、本実施の形態の超音波流量計において、取得した超音波パルスの伝播時間を補正するための超音波流量計各部の信号波形に基づいて説明した説明図である。   FIG. 7 is an explanatory diagram that is described based on the signal waveform of each part of the ultrasonic flowmeter for correcting the propagation time of the acquired ultrasonic pulse in the ultrasonic flowmeter of the present embodiment.

なお、図7において、(4a)は、図4及び図6の(a)に示した超音波パルス生成信号の波形に該当し、(4c)は、図4(c)に示した被測流路内における音響ノイズが小さい場合の積分回路8から出力されるエンベロープ波形の検出信号波形に該当し、(4d)は、図4(d)に示した比較回路9から出力される受信タイミングパルス信号の波形に該当する。また、(6c)は、図6(c)に示した被測流路内における音響ノイズが大きい場合の積分回路8から出力されるエンベロープ波形の検出信号波形に該当し、(4d)は、図4(d)に示した比較回路9から出力される受信タイミングパルス信号の波形に該当する。   In FIG. 7, (4a) corresponds to the waveform of the ultrasonic pulse generation signal shown in FIGS. 4 and 6 (a), and (4c) shows the measured current shown in FIG. 4 (c). This corresponds to the detection signal waveform of the envelope waveform output from the integration circuit 8 when the acoustic noise in the road is small, and (4d) is a reception timing pulse signal output from the comparison circuit 9 shown in FIG. This corresponds to the waveform. Further, (6c) corresponds to the detection signal waveform of the envelope waveform output from the integration circuit 8 when the acoustic noise in the measured flow path shown in FIG. 6 (c) is large, and (4d) is the figure. This corresponds to the waveform of the reception timing pulse signal output from the comparison circuit 9 shown in 4 (d).

図7に示すように、同じ被測流体で流速及び超音波パルスの流れ方向に関する伝播方向が同じであっても、(6c)に示す被測流路内における音響ノイズが大きい場合の積分回路8から出力されるエンベロープ波形の検出信号の大きさと、サンプルホールド回路15から供給されるしきい値基準電圧信号の電圧値Vhとの比較に基づいて、比較回路9から出力される(6d)に示された受信タイミングパルス信号の計測演算制御回路10への供給タイミングは、(4c)に示す被測流路内における音響ノイズが小さい場合の積分回路8から出力されるエンベロープ波形の検出信号の大きさと、サンプルホールド回路15から供給されるしきい値基準電圧信号の電圧値Vlとの比較に基づいて、比較回路9から出力される(4d)に示された受信タイミングパルス信号の計測演算制御回路10への供給タイミングに対して、しきい値基準電圧信号の電圧値Vhがしきい値基準電圧信号の電圧値Vlよりも大きい分だけ、Δtの遅れが生じる。   As shown in FIG. 7, even if the flow direction and the propagation direction of the ultrasonic pulse flow direction are the same with the same fluid to be measured, the integration circuit 8 when the acoustic noise in the flow channel to be measured shown in (6c) is large. Is output from the comparison circuit 9 based on the comparison between the magnitude of the detection signal of the envelope waveform output from the voltage value Vh of the threshold reference voltage signal supplied from the sample hold circuit 15 (6d). The supply timing of the received reception timing pulse signal to the measurement calculation control circuit 10 is the magnitude of the detection signal of the envelope waveform output from the integration circuit 8 when the acoustic noise in the measured channel is small as shown in (4c). Based on the comparison with the voltage value Vl of the threshold reference voltage signal supplied from the sample hold circuit 15, the reception shown in (4d) is output from the comparison circuit 9. The supply timing of the measuring operation control circuit 10 of the timing pulse signal, voltage value Vh of the threshold reference voltage signal is greater by minute than the voltage value Vl of the threshold reference voltage signal, a delay of Δt occurs.

このΔtの遅れは、超音波センサ3a,3bの機械的なQが低く、その受信信号波形の立ち上がりが早い場合にはしきい値基準電圧信号の値を変化させても大きくならないが、流速により超音波パルスが下流に流されて、その受信信号電圧の振幅が変化したり、超音波センサ3a,3bの機械的なQが高く、その受信信号波形の立ち上がりが遅い場合には、大きくなり顕著になる。   This delay in Δt does not increase even if the value of the threshold reference voltage signal is changed when the mechanical Q of the ultrasonic sensors 3a and 3b is low and the rise of the received signal waveform is fast, but it depends on the flow rate. When the amplitude of the received signal voltage changes when the ultrasonic pulse is flowed downstream, or when the mechanical Q of the ultrasonic sensors 3a and 3b is high and the rising of the received signal waveform is slow, the signal becomes large and remarkable. become.

その結果、音響ノイズが小さい場合の受信検知カウンタのカウント値に基づいて取得した超音波パルスの伝播時間tlと、音響ノイズが大きい場合の受信検知カウンタのカウント値に基づいて取得した超音波パルスの伝播時間thとの間で誤差Δtが生じ、同じ伝播時間tを得られず、流量データの演算結果に誤差が生じる恐れがある。   As a result, the propagation time tl of the ultrasonic pulse acquired based on the count value of the reception detection counter when the acoustic noise is small and the ultrasonic pulse acquired based on the count value of the reception detection counter when the acoustic noise is large. An error Δt occurs between the propagation time th and the same propagation time t cannot be obtained, and an error may occur in the calculation result of the flow rate data.

そのため、図3に戻り、本実施の形態の超音波流量計1では、同じ被測流体で流速及び超音波パルスの流れ方向に関する伝播方向が同じ場合は、その音響ノイズの大きさにかかわらず同じ伝播時間tになるように、計測演算制御回路10が、サンプルホールド回路15から供給される供給されるしきい値基準電圧信号の電圧値、すなわち管路3p内の音響ノイズの大きさに基づいて、受信検知カウンタのカウント値に基づいて取得した超音波パルスの伝播時間tの補正を行う(ステップS1102)。より具体的には、計測演算制御回路10が、サンプルホールド回路15から供給される供給されるしきい値基準電圧信号の電圧値や、超音波パルスの前回送受信の際に次のステップS1103の流量データの演算処理を行うことによって得られた流速に応じて、取得した伝播時間tに対して誤差Δtを加算又は減算することによって、本来の伝播時間tとの誤差が管路3p内の音響ノイズの大きさによって生じないようにしている。   Therefore, returning to FIG. 3, in the ultrasonic flowmeter 1 of the present embodiment, the same flow rate and the propagation direction related to the flow direction of the ultrasonic pulse are the same regardless of the magnitude of the acoustic noise. Based on the voltage value of the threshold reference voltage signal supplied from the sample hold circuit 15, that is, the magnitude of acoustic noise in the pipe 3 p, so that the propagation time t is reached. Then, the propagation time t of the ultrasonic pulse acquired based on the count value of the reception detection counter is corrected (step S1102). More specifically, the measurement calculation control circuit 10 determines the voltage value of the threshold reference voltage signal supplied from the sample hold circuit 15 or the flow rate of the next step S1103 at the previous transmission / reception of the ultrasonic pulse. By adding or subtracting the error Δt with respect to the acquired propagation time t according to the flow velocity obtained by performing the data calculation process, the error from the original propagation time t becomes the acoustic noise in the pipe line 3p. It is not caused by the size of the.

このようにして、計測演算制御回路10は、取得した超音波パルスの伝播時間tの補正を行うと、補正した伝播時間tに基づいて、今回の直前に行った超音波センサ3bから超音波センサ3aへの今回と逆方向の超音波パルスの送受信によって得られた伝播時間tが既に内部メモリに蓄積されている場合は、両者間の伝播時間差に基づいて、流量データの演算処理を行い(ステップS1103)、演算した流量データの表示回路12又は出力回路11に対する出力処理を行う(ステップS1104)。そして、計測演算制御回路10は、今回の送受信で取得した超音波パルスの伝播時間tとその伝播方向を、前回の送受信で取得した超音波パルスの伝播時間tとその伝播方向として内部メモリに蓄積した後、今回とは超音波センサ3a,3bの送受信側を変更して、再びステップS101からの一連の計測処理を繰り返す。   In this way, when the measurement calculation control circuit 10 corrects the propagation time t of the acquired ultrasonic pulse, the measurement calculation control circuit 10 changes the ultrasonic sensor from the ultrasonic sensor 3b performed immediately before this time based on the corrected propagation time t. If the propagation time t obtained by transmitting / receiving ultrasonic pulses in the opposite direction to 3a is already stored in the internal memory, the flow rate data is calculated based on the propagation time difference between the two (step S1103), the output processing of the calculated flow rate data to the display circuit 12 or the output circuit 11 is performed (step S1104). Then, the measurement calculation control circuit 10 stores the propagation time t and the propagation direction of the ultrasonic pulse acquired in the current transmission / reception in the internal memory as the propagation time t and the propagation direction of the ultrasonic pulse acquired in the previous transmission / reception. After that, the transmission / reception side of the ultrasonic sensors 3a and 3b is changed from this time, and the series of measurement processing from step S101 is repeated again.

一方、前述した図2のステップS105でサンプルホールド回路15に新たに設定保持されたしきい値基準電圧信号の大きさが、ステップS106で規定値以上と判定された場合は、計測演算制御回路10は、ステップS111〜S114に示す計測異常処理を行う。   On the other hand, if it is determined in step S106 that the threshold reference voltage signal newly set and held in the sample hold circuit 15 in step S105 in FIG. Performs the measurement abnormality process shown in steps S111 to S114.

この場合、計測演算制御回路10は、内部メモリの異常カウンタのカウント値をインクリメントしてカウントアップした後(ステップS111)、その更新されたカウント値を予め設定されている規定回数に対して比較する(ステップS112)。   In this case, the measurement operation control circuit 10 increments the count value of the abnormality counter in the internal memory and counts up (step S111), and then compares the updated count value with a preset specified number of times. (Step S112).

この比較の結果、異常カウンタのカウント値が規定回数に対して達していない場合は、計測演算制御回路10は、自身の第2の監視入力端に供給されているフィルタ・加算回路14の出力電圧を監視し(ステップS113)、その積分回路8のエンベロープ波形の検出信号の大きさと、予め設定された被測流路内に音響ノイズが生じていない場合の超音波パルス受信判別のための比較基準電圧(固定電圧)を生成する基準電位回路13の出力電圧の大きさとを加算した出力電圧の大きさが予め設定されている規定値以下になり、管路3p内の音響ノイズの影響の減少が確認された場合は(ステップS114)、今回とは超音波センサ3a,3bの送受信側を変更して、再びステップS101からの一連の計測処理を開始する。   As a result of the comparison, if the count value of the abnormality counter has not reached the specified number, the measurement calculation control circuit 10 outputs the output voltage of the filter / adder circuit 14 supplied to its second monitoring input terminal. (Step S113), and the comparison reference for determining the magnitude of the detection signal of the envelope waveform of the integrating circuit 8 and the reception of the ultrasonic pulse when no acoustic noise is generated in the preset measured channel The magnitude of the output voltage obtained by adding the magnitude of the output voltage of the reference potential circuit 13 that generates the voltage (fixed voltage) becomes equal to or less than a preset specified value, and the influence of acoustic noise in the pipe line 3p is reduced. If confirmed (step S114), the transmitting / receiving side of the ultrasonic sensors 3a and 3b is changed from this time, and a series of measurement processes from step S101 is started again.

この場合、管路3p内の音響ノイズが、被測流体を媒体とした超音波パルスの送受信に係る伝播時間tの計測に大きな影響を与えなくなるまで、伝播時間tの実計測による流量データの演算を中断し、安定した流量計測が行えない場合は不安定な流量データの出力は行わず、それ以前に演算した流量データに基づいてその出力を保持したり、又は更新したりすることができるので、超音波流量計1の後段の制御系の動作に突変(急変)を起こさせたり、不安定にさせたりすることを避けることができる。   In this case, calculation of flow rate data by actual measurement of the propagation time t until the acoustic noise in the pipe 3p does not significantly affect the measurement of the propagation time t related to transmission / reception of the ultrasonic pulse using the fluid to be measured as a medium. If the flow is interrupted and stable flow rate measurement cannot be performed, unstable flow rate data is not output, and the output can be retained or updated based on the flow rate data calculated before that time. It is possible to avoid sudden changes (steep changes) in the operation of the control system at the subsequent stage of the ultrasonic flowmeter 1 or instability.

また、計測演算制御回路10は、ステップS112の異常カウンタのカウント値と規定回数との比較において、規定回数以上になった場合は、計測異常を表示回路12又は出力回路11に対して出力し、流量計測を停止して自動復帰は行わない(ステップS115)。   The measurement calculation control circuit 10 outputs a measurement abnormality to the display circuit 12 or the output circuit 11 when the count value of the abnormality counter in step S112 is equal to or larger than the predetermined number in the comparison. The flow rate measurement is stopped and automatic return is not performed (step S115).

これら、ステップS111〜S114に示す計測異常処理の実行によって、誤検出を避けるために流量検出(受信音波検出)を停止して、次の超音波送受信動作を行わせると同時に、流量出力についてが直前の安定して流量計測できていた値を保持して出力の突変を避け、異常を報知して流量計測が不安定であることを示す。   By executing the measurement abnormality process shown in steps S111 to S114, the flow rate detection (received sound wave detection) is stopped in order to avoid erroneous detection, and the next ultrasonic transmission / reception operation is performed, and at the same time, the flow rate output is immediately before. The value that was able to stably measure the flow rate is maintained to avoid sudden change in output, and an abnormality is notified to indicate that the flow rate measurement is unstable.

なお、前述のステップS115では、常な音響ノイズの発生が規定回数以上連続して続き、安定して受信音波の到達が検出できない状態が続いた場合には、計測演算制御回路10は、センサ駆動回路5に対して送信側の超音波センサ3a,3bの駆動電圧を大きくする制御を行い、受信した超音波パルスの受信レベルが音響ノイズよりも大きくなるようにし、その状態でも連続的に音波受信を検出できない場合には異常を検出することも可能である。   In step S115 described above, when the generation of normal acoustic noise continues continuously for a specified number of times and the arrival of the received sound wave cannot be detected stably, the measurement calculation control circuit 10 performs sensor driving. The circuit 5 is controlled so as to increase the drive voltage of the ultrasonic sensors 3a and 3b on the transmission side so that the received level of the received ultrasonic pulse is larger than the acoustic noise, and even in this state, the sound wave is continuously received. It is also possible to detect an abnormality when it is not possible to detect.

本実施の形態の超音波流量計は、以上説明したように構成されるが、本発明の超音波流量計の実施の形態は、これに限るものではない。例えば、上記説明では、一対の送受信兼用の超音波センサを備えた超音波流量計の超音波パルスの伝播時間の計測を説明したが、被測流体中を伝播する超音波パルスの伝播時間の計測を行って流量データの演算を行う流量計であればよい。   The ultrasonic flow meter of the present embodiment is configured as described above, but the embodiment of the ultrasonic flow meter of the present invention is not limited to this. For example, in the above description, the measurement of the propagation time of the ultrasonic pulse of the ultrasonic flowmeter provided with a pair of transmission / reception ultrasonic sensors has been described, but the measurement of the propagation time of the ultrasonic pulse propagating in the fluid to be measured. Any flowmeter that performs the calculation of flow rate data by performing the above.

本発明の一実施の形態に係る超音波流量計の概略横断面図とシステムブロック図である。1 is a schematic cross-sectional view and a system block diagram of an ultrasonic flowmeter according to an embodiment of the present invention. 本実施の形態の超音波流量計による流量計測のフローチャートである。It is a flowchart of the flow measurement by the ultrasonic flowmeter of this Embodiment. 図2に示した流量計測のフローチャートにおける流量データ演算部分についてのさらに具体的なフローチャートである。It is a more specific flowchart about the flow volume data calculation part in the flowchart of the flow volume measurement shown in FIG. 被測流路内における音響ノイズが小さい場合の超音波流量計各部の信号波形の説明図である。It is explanatory drawing of the signal waveform of each part of ultrasonic flowmeter when the acoustic noise in a to-be-measured flow path is small. 被測流路内における音響ノイズが大きい場合の超音波流量計各部の信号波形の説明図である。It is explanatory drawing of the signal waveform of each part of ultrasonic flowmeter when the acoustic noise in a to-be-measured flow path is large. 本実施の形態の超音波流量計において、被測流路内における音響ノイズが大きい場合の超音波流量計各部の信号波形の説明図である。In the ultrasonic flowmeter of this Embodiment, it is explanatory drawing of the signal waveform of each part of ultrasonic flowmeter when the acoustic noise in a to-be-measured flow path is large. 本実施の形態の超音波流量計において、取得した超音波パルスの伝播時間を補正するための超音波流量計各部の信号波形に基づいて説明した説明図である。In the ultrasonic flowmeter of this Embodiment, it is explanatory drawing demonstrated based on the signal waveform of each part of the ultrasonic flowmeter for correct | amending the propagation time of the acquired ultrasonic pulse.

符号の説明Explanation of symbols

1 超音波流量計
2 流路
3 流量計本体
3p 管路
3a,3b 超音波センサ
4 切替回路
5 センサ駆動回路
6 センサ受信回路
7 検波回路
8 積分回路
9 比較回路
10 計測演算制御回路
11 出力回路
12 表示回路
13 基準電位回路
14 フィルタ・加算回路
15 サンプルホールド回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ultrasonic flow meter 2 Flow path 3 Flowmeter main body 3p Pipe line 3a, 3b Ultrasonic sensor 4 Switching circuit 5 Sensor drive circuit 6 Sensor receiving circuit 7 Detection circuit 8 Integration circuit 9 Comparison circuit 10 Measurement calculation control circuit 11 Output circuit 12 Display circuit 13 Reference potential circuit 14 Filter / adder circuit 15 Sample hold circuit

Claims (4)

被測流路に流れ方向に対して所定の角度を有して配置された少なくとも一対の超音波センサと、
送信側と受信側とを交番的に切り替えて該超音波センサ間で被測流体を媒体として送受信される超音波の伝播時間差に基づいて被測流路に流れる被測流体の流速を演算する流量演算手段と
を備えた超音波流量計であって、
前記超音波センサ間で被測流体を媒体として送受信される超音波の伝播時間を前記流量演算手段に取得させるために、受信側の超音波センサの検出出力をしきい値と比較して被測流体中を伝播した超音波が当該受信側の超音波センサによって受信されたことを検出し、前記流量演算手段に当該検出結果を供給する超音波受信判定手段と、
該超音波受信判定手段のしきい値を被測流路中の音響ノイズの大きさに合わせて調整する調整手段と
を備えていることを特徴とする超音波流量計。
At least a pair of ultrasonic sensors arranged at a predetermined angle with respect to the flow direction in the measured flow path;
A flow rate for calculating the flow velocity of the measured fluid flowing in the measured flow path based on the difference in propagation time of the ultrasonic waves transmitted and received between the ultrasonic sensors using the measured fluid as a medium by alternately switching between the transmitting side and the receiving side An ultrasonic flowmeter comprising a computing means,
In order for the flow rate calculation means to acquire the propagation time of ultrasonic waves transmitted and received between the ultrasonic sensors using the measured fluid as a medium, the detection output of the ultrasonic sensor on the receiving side is compared with a threshold value to be measured. Ultrasonic reception determination means for detecting that the ultrasonic wave propagated in the fluid is received by the ultrasonic sensor on the receiving side and supplying the detection result to the flow rate calculation means;
An ultrasonic flowmeter comprising: an adjustment unit that adjusts a threshold value of the ultrasonic wave reception determination unit in accordance with the magnitude of acoustic noise in the measured channel.
前記調整手段は、被測流路中の音響ノイズの大きさを、前記受信側の超音波センサによる超音波受信検出時を外した検出出力に基づいて取得する
ことを特徴する請求項1記載の超音波流量計。
The said adjustment means acquires the magnitude | size of the acoustic noise in a to-be-measured flow path based on the detection output remove | excluded at the time of the ultrasonic reception detection by the said ultrasonic sensor of the receiving side. Ultrasonic flow meter.
前記調整手段には、調整したしきい値を予め定められた規定値と比較して監視し、調整したしきい値が規定値以上になる場合には、前記流量演算手段による被測流体の流速の演算又はその外部出力を停止させる流量演算停止手段
が設けられていることを特徴とする請求項1又は2記載の超音波流量計。
The adjusting means monitors the adjusted threshold value in comparison with a predetermined specified value, and when the adjusted threshold value exceeds the specified value, the flow rate of the fluid to be measured by the flow rate calculating means The ultrasonic flowmeter according to claim 1 or 2, further comprising a flow rate calculation stop means for stopping the calculation of or the external output thereof.
前記流量演算手段には、前記調整手段によって調整されたしきい値又は自身が算出した被側流体の流速に基づいて、前記取得した超音波の伝播時間を補正する補正手段
が設けられていることを特徴とする請求項1乃至3いずれかに記載の超音波流量計。
The flow rate calculation means is provided with a correction means for correcting the propagation time of the acquired ultrasonic wave based on the threshold value adjusted by the adjustment means or the flow velocity of the fluid under test calculated by itself. The ultrasonic flowmeter according to any one of claims 1 to 3.
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