JP2008175667A - 流体の流れ計測装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】送信手段6から出力される交流信号によって第1振動子2から超音波信号が送信され、第2振動子3で受信された後、波形検出手段8によってその受信波のゼロクロス点が予め定められた数だけ検出される。計時手段9は、基準クロックに基づいて送信開始から各ゼロクロス点までの経過時間を計測しているが、各ゼロクロス点における基準クロックの位相関係が異なるように周波数設定手段13が、送信信号周波数を設定しているので、環境変化などによって受信波形が変化した場合であっても、位相関係を適切に保つことができる。
【選択図】図1
Description
t2=L/(C−vcosθ) (式2)
(式1)および(式2)を変形し、(式3)で流速vが求まる。
(式3)で求めた値に流体管路の断面積を掛ければ流体の流量を求めることができる。
ることができる。
図1は、本発明の実施の形態1における流体の流れ検出装置のブロック図である。
Cc=Ca+8 (式5)
Cd=Ca+12 (式6)
これらの値は時間差演算手段12に出力され、各ゼロクロス点間の間隔が求められる。A〜B、B〜C、C〜Dの間隔をそれぞれ、Cab、Cbc、Ccdとすると、各値は次のように求められる。
(式7)はゼロクロス時間間隔が基準クロックの整数倍(4倍)であることを示しており、各ゼロクロス点における基準クロックの位相関係が等しいことを示している。よって、この関係が崩れるように、すなわち、3つの値全てが等しくはならないように、周波数設定手段13が送信信号周波数を設定する。
図3は、本発明の実施の形態2における流れ計測装置のブロック図である。図3において、主要部は図1と同一であるため詳細な説明は省略し異なる部分についてのみ説明する。
Tbb’=Cy×T2 (式9)
基準クロックの周期をT1として、位相差検出手段14は、(式10)を用いて、ふたつのゼロクロス点間の位相差Δθを求める。
周波数設定手段13は(式10)の値が目標値に一致するように送信手段6に対する送信周波数を設定する。例えば、波形検出手段8によるゼロクロス検出回数が4回の時には、(式10)の値を90°に定める。その場合、時間軸上でT1/4だけ異なるふたつの受信波形を比較した場合、4つのゼロクロス点のうちの少なくともひとつが異なる値を示すため、時間演算手段11で求める伝搬時間が異なった値となる。以下同様に、T1/4だけ波形が時間軸上を変化する毎に、時間演算手段11で求める伝搬時間が異なった値となるので、基準クロックの1/4の時間分解能を得ることができたと言える。
図5は、本発明の実施の形態3における流れ計測装置のブロック図である。図5において、主要部は図1および図3と同一であるため詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。
(式11)
t2=(L/C)(1−Vcosθ/C)−1≒(L/C)(1+Vcosθ/C)
(式12)
(式11)および(式12)より、
C=2L/(t1+t2) (式13)
また、流体温度Tと音速Cは、一般的には、(式14)の近似式で示すような比例関係で表すことができる。
ただし、ここで、α、βは定数項である。よって、(式13)および(式14)を用いて式を変形することにより、(式15)が成り立つ。
したがって、往復の伝搬時間を知ることで、特別な構成の温度検出手段を備えることなく、流体温度の検出が可能となるのである。
段18の情報を元に選択して、選択した周波数を周波数設定手段13へ伝える。
図6は、本発明の実施の形態4における流れ計測装置のブロック図である。図6において、主要部は図1と同一であるため詳細な説明は省略し異なる部分についてのみ説明する。
2 第1振動子
3 第2振動子
6 送信手段
8 波形検出手段
9 計時手段
10 発振器
11 時間演算手段
12 時間差演算手段
13 周波数設定手段
14 位相差検出手段
17 温度検出手段
18 記憶手段
19 学習手段
20 流量演算手段
Claims (10)
- 流体管路に設けられ超音波信号を送信する第1振動子と、前記超音波信号を受信する第2振動子と、前記第1振動子に交流信号を出力する送信手段と、前記第2振動子で受信された超音波信号によって連続して複数回発生するゼロクロス点を予め定められた数だけ検出する波形検出手段と、一定周波数の基準クロックを発生する発振器と、前記基準クロックに基づいて前記第1振動子の送信から前記波形検出手段で検出されたゼロクロス点までの経過時間を計測する計時手段と、前記計時手段の計測結果を基に超音波信号の伝搬時間を求める時間演算手段と、各ゼロクロス点の発生時間間隔を求める時間差演算手段と、前記送信手段の送信信号周波数を設定する周波数設定手段とを備え、
前記周波数設定手段は、前記時間差演算手段の出力が所定の条件を満たすように送信信号周波数を設定することを特徴とする流体の流れ計測装置。 - 周波数設定手段は、各ゼロクロス点における前記基準クロックの位相関係が異なるように送信信号周波数を設定することを特徴とする請求項1記載の流体の流れ計測装置。
- 時間差演算手段に代えて波形検出手段で検出された相異なる2つのゼロクロス点における基準クロックの位相差を求める位相差検出手段を備え、
周波数設定手段は前記位相差検出手段の検出した位相差が目標値に一致するように送信手段の送信信号周波数を設定する請求項1に記載の流体の流れ計測装置。 - 周波数設定手段は、位相差検出手段の検出した位相差の目標値として360度をゼロクロス検出回数で除した値に定めて、送信手段の送信信号周波数を設定することを特徴とする請求項3に記載の流体の流れ計測装置。
- 周波数設定手段は、位相差検出手段の検出した位相差と位相差目標値の偏差が所定値未満になるまで設定動作を繰り返して送信信号周波数の調整を行うようにした請求項項3または4記載の流体の流れ計測装置。
- 周波数設定手段は、位相差検出手段の検出した位相差と位相差目標値の偏差が所定値より大きい場合には、時間演算手段の出力を無効とする請求項3または4記載の流体の流れ計測装置。
- ゼロクロス点で動作を開始し基準クロックの立上り点で動作を停止する第2発信器と、前記第2発信器のカウント数を計数する第2計時手段を備え、
位相差検出手段は、前記第2計時手段で計数するカウント数に基づいて波形検出手段で検出された相異なるふたつのゼロクロス点における基準クロックの位相差を求めるようにした請求項3〜6のいずれか1項記載の流体の流れ計測装置。 - 流体温度を検出する温度検出手段と、流体温度、送信手段の送信信号周波数、位相差検出手段の検出した位相差の三者の関係を記憶する記憶手段と、前記記憶手段の記憶内容に基づいて位相差目標値に対する送信信号周波数を選択する学習手段を備え、
周波数設定手段は、学習手段で選択された値を送信信号周波数に設定する請求項3〜7のいずれか1項に記載の流体の流れ検出装置。 - 温度検出手段は、時間演算手段の出力結果を用いて流体温度を演算する演算回路によって構成される請求項8に記載の流体の流れ計測装置。
- 時間演算手段の計測結果を用いて流体流量を演算する流量演算手段と、流体流量、送信手段の送信信号周波数、位相差検出手段の検出した位相差の三者の関係を記憶する記憶手段
と、前記記憶手段の記憶内容に基づいて位相差目標値に対する送信信号周波数を選択する学習手段を備え、
周波数設定手段は、学習手段で選択された値を送信信号周波数に設定する請求項3〜7のいずれか1項記載の流体の流れ計測装置。
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JP2007008799A JP2008175667A (ja) | 2007-01-18 | 2007-01-18 | 流体の流れ計測装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2012127654A (ja) * | 2010-12-13 | 2012-07-05 | Panasonic Corp | 超音波計測装置 |
EP2653840A4 (en) * | 2010-12-13 | 2017-01-04 | Panasonic Corporation | Flow volume measuring device |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1030947A (ja) * | 1996-07-15 | 1998-02-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波計測装置およびこれを含む流れ計測装置 |
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2007
- 2007-01-18 JP JP2007008799A patent/JP2008175667A/ja active Pending
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