JP2013156075A - Ultrasonic flowmeter - Google Patents
Ultrasonic flowmeter Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013156075A JP2013156075A JP2012015634A JP2012015634A JP2013156075A JP 2013156075 A JP2013156075 A JP 2013156075A JP 2012015634 A JP2012015634 A JP 2012015634A JP 2012015634 A JP2012015634 A JP 2012015634A JP 2013156075 A JP2013156075 A JP 2013156075A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wave
- reception
- ultrasonic
- detection
- reception point
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
Description
本発明は、超音波流量計に関する。 The present invention relates to an ultrasonic flow meter.
被計測流体が流れる流路の上流側と下流側に一対の超音波送受波器(以下、送受波器ともいう)を設け、この超音波送受波器間における、上流側から下流側への超音波の伝搬時間と、下流側から上流側への超音波の伝搬時間に基づいて被計測流体の流量を測定する超音波流量計が知られている。 A pair of ultrasonic transducers (hereinafter also referred to as transducers) are provided on the upstream side and downstream side of the flow path through which the fluid to be measured flows, and the ultrasonic waves from the upstream side to the downstream side between the ultrasonic transducers are provided. There is known an ultrasonic flowmeter that measures the flow rate of a fluid to be measured based on the propagation time of a sound wave and the propagation time of an ultrasonic wave from the downstream side to the upstream side.
この超音波の周波数は使用する送受波器により、特定の周波数を用いている。そのため、この周波数近くの超音波が超音波流量計の外から飛来すると音響ノイズとなり、送受波器により超音波を正しく受信できないことが生じる。 The ultrasonic frequency uses a specific frequency depending on the transducer used. For this reason, when an ultrasonic wave near this frequency comes from outside the ultrasonic flowmeter, it becomes acoustic noise, and the ultrasonic wave cannot be received correctly by the transducer.
大きな圧力損失が発生するような流れの絞りがあると、音響ノイズが発生することが知られている。そのため、従来、超音波流量計は、音響ノイズ源から離して設置する必要があり、音響ノイズからの距離が確保できない場合には設置できない場合もあり、超音波流量計の弱点となっていた。 It is known that acoustic noise is generated when there is a flow restriction that causes a large pressure loss. Therefore, conventionally, the ultrasonic flowmeter needs to be installed away from the acoustic noise source, and may not be installed when the distance from the acoustic noise cannot be secured, which has been a weak point of the ultrasonic flowmeter.
従来、流路内にストレーナーなどを設けることにより、機械的に音響ノイズの通りを防ぐ方法が行われている(例えば、特許文献1参照)。
前記従来技術のように、流路内にストレーナー等を設けると、流れを阻害するため、圧力損失が大きくなってしまうという問題がある。 If a strainer or the like is provided in the flow path as in the prior art, there is a problem in that the pressure loss increases because the flow is inhibited.
そこで、本発明は、圧力損失が小さく、音響ノイズの影響を受けにくい超音波流量計を提供することを目的とするものである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an ultrasonic flowmeter that has a small pressure loss and is not easily affected by acoustic noise.
前記の課題を解決するために、請求項1記載の発明は、被計測流体が流れる流路の上流側と下流側に所定の距離を離して設置された少なくとも1対の超音波送受波器で超音波の送受を行い、上流側の超音波送受波器から下流側の超音波送受波器までの超音波の伝搬時間と、下流側の超音波送受波器から上流側の超音波送受波器までの超音波の伝搬時間とに基づいて、被計測流体の流速又は/及び流量を求める超音波流量計であって、
前記超音波送受波器の送受方向を切り替える切替部と、
所定の周期範囲外の波を検知した時、周期異常信号を出力する周期監視部と、
前記周期異常信号が入力されると受信ポイントの検知に失敗したと判断して、周期異常信号が入力された時点からの波の波高値から、受信ポイントの検知を最初から行い、検知に成功したら受信信号を出力する受信判定部を備え、
夫々の方向に複数回ずつ超音波の発信を行い、夫々の方向において、前記受信ポイントの検知に成功した超音波の伝搬時間の平均値に基づいて被計測流体の流速又は/及び流量を求めることを特徴とする超音波流量計である。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
A switching unit for switching the transmission / reception direction of the ultrasonic transducer;
A period monitoring unit that outputs a period abnormality signal when a wave outside a predetermined period range is detected;
When the periodic abnormality signal is input, it is determined that the detection of the reception point has failed, and from the peak value of the wave from the time when the periodic abnormality signal is input, the reception point is detected from the beginning. A reception determination unit that outputs a reception signal is provided.
The ultrasonic wave is transmitted plural times in each direction, and the flow velocity and / or flow rate of the fluid to be measured is obtained based on the average value of the propagation time of the ultrasonic wave that has successfully detected the reception point in each direction. Is an ultrasonic flowmeter characterized by
請求項2記載の発明は、請求項1記載の超音波流量計において、前記受信判定部は、前記受信ポイントの検知開始から波の波高値を監視して、その直前の波に対して所定倍以上の波高値となった波があった時、その波のゼロクロス点を受信ポイントとして検知し、受信ポイントの検知に失敗と判断したときは、その時点から、受信ポイントの検知を最初から行うことを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, in the ultrasonic flowmeter according to the first aspect, the reception determining unit monitors a peak value of the wave from the start of detection of the reception point, and is multiplied by a predetermined value with respect to the wave immediately before that. When there is a wave with the above peak value, the zero-cross point of that wave is detected as a reception point, and if it is determined that detection of the reception point has failed, detection of the reception point from that point should be performed from the beginning. It is characterized by.
請求項3記載の発明は、請求項2記載の超音波流量計において、前記受信判定部は、電圧が指数関数的に並ぶよう決められた複数の基準電圧レベルを有し、受信ポイント検知開始から、ある波がその直前の波が越えていない基準電圧レベルのうち小さいほうから所定数を一気に越えた時、その波はその直前の波の所定倍以上あると判断し、
少なくとも、複数の基準電圧レベルのうち大きい方から前記所定数番目を超えた波が、その直前の波が越えていない基準電圧レベルのうち小さいほうから所定数を一気に越えなかったときは、受信ポイントの検知に失敗したと判断することを特徴とするものである。
According to a third aspect of the present invention, in the ultrasonic flowmeter according to the second aspect, the reception determination unit has a plurality of reference voltage levels determined so that the voltages are arranged in an exponential function, and the reception point detection starts. When a certain wave exceeds a predetermined number from a smaller one of the reference voltage levels not exceeded by the immediately preceding wave, the wave is determined to be more than a predetermined multiple of the immediately preceding wave,
At least when a wave exceeding the predetermined number from the larger one of the plurality of reference voltage levels does not exceed the predetermined number from the smaller one of the reference voltage levels not exceeded by the immediately preceding wave, the reception point It is characterized in that it is determined that the detection has failed.
請求項4記載の発明は、請求項1乃至3の何れか1項に記載の超音波流量計において、前記受信判定部は、前記受信ポイントの検知後も、所定数の波の周期が、所定の周期範囲内であることを、受信ポイントの検知の成功の条件とすることを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the ultrasonic flowmeter according to any one of the first to third aspects, the reception determination unit has a predetermined number of wave cycles after the detection of the reception point. It is characterized in that the condition within the periodic range is a condition for successful detection of the reception point.
所定の周期範囲外の波を検知した時、周期異常信号を出力し、該周期異常信号が入力されると受信ポイントの検知に失敗したと判断して、周期異常信号が入力された時点からの波の波高値から、受信ポイントの検知を最初から行うようにしたことにより、音響ノイズを信号波と誤って認識することを防ぐことができ、精度よく被計測流体の流量等を測定することができ、バルブやガバナ等の音響ノイズの発生源の近くに、超音波流量計を設置することができる。 When a wave outside the predetermined period range is detected, a periodic abnormality signal is output.When the periodic abnormality signal is input, it is determined that the detection of the reception point has failed, and from the time when the periodic abnormality signal is input. By detecting the reception point from the beginning of the wave peak value, it is possible to prevent the acoustic noise from being mistakenly recognized as a signal wave and to accurately measure the flow rate of the fluid to be measured. In addition, an ultrasonic flow meter can be installed in the vicinity of an acoustic noise source such as a valve or a governor.
また、ストレーナーなどを設けることなく、受信信号を電気的に処理することで、音響ノイズと信号波との識別を行っているために、従来技術よりも圧力損失を抑えることができる。 Further, since the received signal is electrically processed without providing a strainer or the like, the acoustic noise and the signal wave are discriminated, so that pressure loss can be suppressed as compared with the prior art.
請求項2記載の発明は、波の周波数に加えて、直前の波に対して所定倍以上の波高値となっているか否かも含めて、受信ポイントの検知成功とするために、より音響ノイズを信号波と誤って認識することを防ぐことができ、精度よく被計測流体の流量等を測定することができる。 In order to make the detection of the reception point successful, the invention according to the second aspect includes more acoustic noise in addition to the wave frequency, including whether or not the wave height value is a predetermined value or more with respect to the previous wave. It is possible to prevent erroneous recognition as a signal wave, and to accurately measure the flow rate of the fluid to be measured.
本発明を実施するための形態を図に示す実施例に基づいて説明する。
[実施例1]
図1は、本実施例1の超音波流量計1の全体構成を示すブロック図である。図1に示すように、該超音波流量計1は、被計測流体であるガス等の気体、水道水等の液体が流れる流路(図示しない)と、1対の超音波送受波器(以下、送受波器ともいう)2,3と、切替部4と、制御部5と、発信部6と、増幅部7と、周期監視部8と、受信判定部9と、到達時間積算部10を有する。
A mode for carrying out the present invention will be described based on an embodiment shown in the drawings.
[Example 1]
FIG. 1 is a block diagram illustrating the overall configuration of the
前記超音波流量計1は、被計測流体が流れる図示しない流路を有し、該流路の上流側と下流側には、一定の距離を隔て、1対の超音波送受波器2,3が、相対して設けられている。
The
この2つの送受波器2と3は、切替部4により何れか一方を送信側とした時、他方を受信側として使用するように、相互に切り替えることができるようになっている。
The two
発信部6は、制御部5から発信指令信号が送られると、該発信指令信号に応答して駆動信号を、切替部4を介して送信側の送受波器2(3)に送る。また、制御部5は、発信部6へ発信指令信号を送ると共に、到達時間積算部10へも該発信指令信号を送る。
When a transmission command signal is sent from the
前記切替部4は、制御部5からの方向切替信号に応答して、順方向(上流側から下流側方向)での超音波の送受の場合には、制御部5から発信部6に発信指令信号が送られると、発信部6からの駆動信号を上流側の送受波器2に送るとともに、下流側の送受波器3からの信号を増幅部7に送る。また、逆方向(下流側から上流側方向)での超音波の送受の場合には、制御部5から発信部6に発信指令信号が送られると、発信部6からの駆動信号を下流側の送受波器3に送るとともに、上流側の送受波器2からの信号を増幅部7に送る。
In response to the direction switching signal from the
前記送信側の送受波器2(3)は、切替部4を介して送られてくる駆動信号により駆動して超音波を発生し、受信側の送受波器3(2)に向けて送信する。受信側の送受波器3(2)は、発信された超音波を受信して、電気信号に変換し受信信号として、切替部4を介して増幅部7に送る。
The transmitter / receiver 2 (3) on the transmission side is driven by a drive signal transmitted via the
前記増幅部7は、所定の増幅度で、受信側の送受波器3(2)から切替部4を介して送られてくる受信信号を増幅する。この増幅された受信信号は、周期監視部8と、受信判定部9に送られる。
The amplifying
周期監視部8は、受信信号における前回のゼロクロス点と今回のゼロクロス点までの時間が所定の時間範囲(所定の周期範囲)に入っているかを監視し、その時間が所定の時間範囲に入っていない(時間範囲外の)場合には、周期異常信号を受信判定部9に出力する。前記所定の時間範囲とは、送受波器2(3)から発信される超音波の半波長の時間を中心として、所定の時間幅を持たせた時間範囲である。この所定の時間範囲は、超音波流量計1の設置状況等に応じて調節できるようになっている。
The
受信判定部9は、発信部6に発信指令信号が送られ、受信ポイントの検知が開始されると、増幅された受信信号の波高値から受信ポイントを検知する。本実施例では、基準電圧レベルを設け、該基準電圧レベルを最初に超えた波のゼロクロス点を受信ポイントとした。しかし、周期監視部8からの周期異常信号が入力されると、検知した受信ポイントは誤っていたものと判断しその受信ポイントを破棄し、周期異常信号が入力された時点から受信ポイントの検知を再スタートするようになっている。
When the transmission command signal is sent to the
受信判定部9において、受信ポイントの検知が成功したら受信信号を、到達時間積算部10へ送る。
When the
該到達時間積算部10は、発信指令信号から受信ポイントまでの時間を計測して到達時間を記憶する。なお、制御部5から発信部6へ、次の発信指令信号が送られるまでの間に、若しくは、制御部5から発信指令信号が、発信されてから所定時間内に、受信信号が到達時間積算部10に入力されない場合は、今回の超音波の送信では、受信ポイントが検知できず、受信ポイントの検知に失敗したとして、到達時間は記憶されない。
The arrival
制御部5は、切替部4に方向切替信号を送り、送受波器2(3)間の超音波の発信方向を切り替えて、順方向と逆方向での到達時間の計測を夫々所定回数ずつ行う。本実施例では片側64回ずつ、計128回計測を行うようになっている。なお、順方向と逆方向の計測は、1回ずつ交互に切り替えながら行ってもよいし、順方向又は逆方向の計測を所定の回数行った後に、交互に切り替えて、総計測数が所定の回数になるまで行うるようにしてもよい。この所定回数の計測を行った後に、制御部5は、受信ポイントの検知に成功した順方向と逆方向の夫々の到達時間を、到達時間積算部10から読み出し、その夫々の平均値より、被計測流体の流速及び/又は流量を演算するようになっている。
The
順方向と逆方向の夫々の到達時間から、夫々の平均値を演算する方法としては、任意の手段を用いることができるが、例えば、受信信号を到達時間積算部10に入力したり、周期監視部8から到達時間積算部10に周期異常信号を超音波の受信の成功又は失敗を示す信号として入力して、順方向、逆方向の夫々に対して受信ポイントの検知に成功した時の到達時間を加算する機能と、受信ポイントの検知に成功した回数をカウントする機能を持たせ、制御部5は、一定時間後に、到達時間積算部10から順方向と逆方向の夫々の到達時間積算値と、受信検知成功数を読み取り、夫々の平均値を演算する。
Arbitrary means can be used as a method for calculating the respective average values from the arrival times in the forward direction and the reverse direction. For example, a received signal is input to the arrival
次に、図2に示す受信波の一例を基に、受信ポイントの検知方法について説明する。
この図2に、音響ノイズ分が小さいタイミングでの信号波を示す。この信号波より前の音響ノイズにおいて、A,B,C点において、基準電圧レベルを超えているが、直前のゼロクロス点から各点直後のゼロクロス点までの時間が、所定の時間範囲に入っていないため周期監視部8から周期異常信号が出力される。このため、受信ポイントの検知には失敗したと判断して破棄され、再度、各周期異常信号が入力された時点から、受信ポイントの検知を最初から実行される。一方、最後の異常周期信号が出力されて以降、信号波におけるD点が、基準電圧レベルを最初に超え、その波の周期が、所定の周期範囲に入っているために、周期監視部8からは周期異常信号が出力されず、受信ポイントとして検知される。
Next, a detection method of a reception point will be described based on an example of the reception wave shown in FIG.
FIG. 2 shows a signal wave at a timing when the acoustic noise is small. In the acoustic noise before this signal wave, the reference voltage level is exceeded at points A, B and C, but the time from the previous zero cross point to the zero cross point immediately after each point is within a predetermined time range. Therefore, a periodic abnormality signal is output from the
このように、受信時に音響ノイズが小さければ、その他の時間帯に音響ノイズが大きくても受信ポイントの検知が可能になり、本実施例では各64回の超音波の送信のうちで、何回かで受信ポイントの検知に成功すれば、流速及び/又は流量の演算が可能になる。例えば、64回の送信のうち音響ノイズの少ない信号波を1回でも検知できれば、その信号波を基にして流量等を演算することができる。 Thus, if the acoustic noise is small at the time of reception, it becomes possible to detect the reception point even if the acoustic noise is large in other time zones. In this embodiment, the number of times of ultrasonic transmission is 64 times. If the reception point is successfully detected, the flow velocity and / or flow rate can be calculated. For example, if a signal wave with little acoustic noise can be detected even once among 64 transmissions, the flow rate and the like can be calculated based on the signal wave.
更に、音響ノイズは、被計測流体の流量が大きくなるほど大きくなることが知られていて、超音波の送受を阻害するレベルの音響ノイズが発生している場合は、被計測流体の流量が大きい場合であると言える。この場合、順方向と逆方向での到達時間差が大きくなり、1回の測定結果でも十分な分解能を得ることができる。 Furthermore, it is known that the acoustic noise increases as the flow rate of the fluid to be measured increases, and if there is acoustic noise at a level that hinders the transmission and reception of ultrasonic waves, the flow rate of the fluid to be measured is large. It can be said that. In this case, the arrival time difference between the forward direction and the reverse direction becomes large, and a sufficient resolution can be obtained even with a single measurement result.
また、音響ノイズが大きい回の信号波は検知せず、音響ノイズの小さい信号波の時だけを採用して被計測流体の流速及び/又は流量を算出するようにしたことにより、精度よく流速及び/又は流量を計測でき、ガバナやバルブ等の音響ノイズの発生源の近くや、音響ノイズが大きい場所にも超音波流量計1を設置することが可能となる。
In addition, the flow velocity and / or flow rate of the fluid to be measured is calculated accurately by adopting only the signal wave with small acoustic noise, without detecting the signal wave with large acoustic noise. The flow rate can be measured and / or the
また、本願は、電気的に処理し、前記従来技術のように、ストレーナー等を設置する必要がないために、前記従来技術よりも圧力損失を低くすることができる。 In addition, since the present application is electrically processed and it is not necessary to install a strainer or the like as in the prior art, pressure loss can be made lower than that in the prior art.
なお、前記実施例1では、増幅部7で増幅された受信信号を、周期監視部8と受信判定部9に入力し、周期監視部8と受信判定部9の夫々においてゼロレベルと比較して、受信信号の周期を監視したり、受信ポイントの検知等を行ったが、増幅された受信信号とゼロレベルとの比較を、周期監視部8又は受信判定部9の何れか一方で行い、その結果を他方に供給するようにしてもよい。
In the first embodiment, the reception signal amplified by the amplifying
また、増幅部7と周期監視部8と受信判定部9は、制御部5から発信指令信号が発信されてから、音速の最大値と超音波送受波器2,3間の距離を加味して決定した所定時間後、受信ポイント検知あるいはタイムアウトまでの時間のみ動作するようにすることで、消費電流を抑えるようにしてもよい。
The
なお、前記実施例においては、超音波送受波器2,3を、流路の上流側と下流側とで1対設けたが、超音波送受波器は、上流側と下流側とで少なくとも1対あればよく、2対等の複数対設けてもよい。
In the above-described embodiment, a pair of
[実施例2]
実施例2は、前記実施例1とは、受信判定部が異なり、それ以外は前記実施例1と同様である。
[Example 2]
The second embodiment is different from the first embodiment in the reception determination unit, and is otherwise the same as the first embodiment.
実施例2の受信判定部は、図3に示すように、複数の基準電圧レベルを有し、この複数の基準電圧レベルにおける電圧は指数関数的に設定され、その電圧の数及び値は信号波の波形に応じて任意に設定する。この受信判定部は、ある波が、その直前の波が越えていない基準電圧レベルのうち小さいほうから所定数を一気に超えた場合に、その波の波高値は、直前の波の波高値に対して所定倍以上であることが、ピークホールド回路やAD変換回路を使用することなく判別できる。また、複数の基準電圧レベルのうち大きいほうから所定番目のレベルを越えた波が、その直前の波が越えていない基準電圧レベルのうち小さいほうから所定数を一気に越えなかった場合は、それ以上検知を続けても所定数の基準電圧レベルが残されていないために、受信波の検知は失敗したと判定するようになっている。 As shown in FIG. 3, the reception determination unit of the second embodiment has a plurality of reference voltage levels, voltages at the plurality of reference voltage levels are set exponentially, and the number and value of the voltages are signal waves. Set arbitrarily according to the waveform. This reception determination unit, when a certain wave exceeds a predetermined number from a smaller one of the reference voltage levels not exceeded by the immediately preceding wave, the peak value of the wave is compared with the peak value of the immediately preceding wave. Therefore, it can be determined that the peak hold circuit or AD conversion circuit is not used. In addition, if the wave exceeding the predetermined level from the larger one of the plurality of reference voltage levels does not exceed the predetermined number from the smaller one of the reference voltage levels not exceeded by the immediately preceding wave, it is more than that. Even if the detection is continued, since a predetermined number of reference voltage levels are not left, it is determined that the detection of the received wave has failed.
本実施例2においては、基準電圧レベルとして、Th1、Th2(=1.6×Th1)、Th3(=1.6×Th2=2.56×Th1)、Th4(=1.6×Th3=4.10×Th1)、Th5(=1.6×Th4=6.55×Th1)、Th6(=1.6×Th5=10.49×Th1)の6段階設けられている。 In the second embodiment, the reference voltage levels are Th1, Th2 (= 1.6 × Th1), Th3 (= 1.6 × Th2 = 2.56 × Th1), Th4 (= 1.6 × Th3 = 4). .10 × Th1), Th5 (= 1.6 × Th4 = 6.55 × Th1), and Th6 (= 1.6 × Th5 = 10.49 × Th1).
初めは、最も電圧下位の3つの基準電圧レベルであるTh1、Th2、Th3で待ち構えるようになっている。受信信号中のある波が、その3つの基準電圧レベルのうち幾つかを越えると、次の波の受信時には、その前の波が越えた基準電圧レベルを除いた内で最も下位3つの基準電圧レベルで、待ち構えるようになっている。なお、周期異常信号が入力されると、待ち受ける基準電圧レベルを、最初の段階である最も下位の3つの基準電圧レベルであるTh1、Th2、Th3に変更するようになっている。 Initially, the system waits at three reference voltage levels, Th1, Th2, and Th3, which are the lowest voltage. When a wave in the received signal exceeds some of the three reference voltage levels, the next three reference voltages are excluded when the next wave is received, excluding the reference voltage level that the previous wave exceeded. At the level, you are ready to wait. When a periodic abnormality signal is input, the standby reference voltage level is changed to Th1, Th2, and Th3, which are the three lowest reference voltage levels that are the first stage.
受信ポイントの検知方法を、図3を基にして説明する。
第1波受信時にはTh1、Th2、Th3の3つの基準電圧レベルで待ち受け、第1波がTh1を越えると、第3波受信時は、Th2、Th3、Th4の3つの基準電圧レベルで待ち受ける。そして、第3波が、一気にその3つの基準電圧レベル全てを越え、第3波は、その直前の波である第1波に対して、1.6×1.6=2.56倍以上の大きさを有していることが分かる。このように、ある波が、3つのレベルを全て超えた場合には、直前の2.56倍以上であることが分かる。本実施例の超音波流量計1における信号波は、図3に示すような波形をしており、第3波は第1波の約4倍、第5波は第3波の1.2〜1.3倍の大きさであるという特徴を有しており、ある波が、直前の波の2倍以上、すなわち、ある波が、直前の波が超えていない基準電圧レベルのうち小さいほうから3つ一気に越えた場合には、その波は、第3波である可能性が高く、そのような波のゼロクロス点を受信ポイントとする。
A reception point detection method will be described with reference to FIG.
When receiving the first wave, it waits at three reference voltage levels of Th1, Th2, and Th3. When the first wave exceeds Th1, it waits at the three reference voltage levels of Th2, Th3, and Th4 when receiving the third wave. Then, the third wave exceeds all three reference voltage levels at once, and the third wave is 1.6 × 1.6 = 2.56 times or more than the first wave which is the immediately preceding wave. It can be seen that it has a size. Thus, when a certain wave exceeds all three levels, it can be seen that it is 2.56 times or more immediately before. The signal wave in the
なお、第4レベルのTh4を越えた波が、3レベルを一気に超えなかった場合は、超えられていない基準電圧レベルは3つ以上なく、次の波が今の波の2倍以上であるか否かを判定することができないために、受信に失敗したとして、初期のTh1、Th2、Th3の3つの基準電圧レベルに切り替えるようになっている。 If the wave exceeding the fourth level Th4 does not exceed the third level at a stretch, there are no more than three reference voltage levels that have not been exceeded, and the next wave is more than twice the current wave. Since it is not possible to determine whether or not the reception is failed, the reference voltage levels are switched to the initial three reference voltage levels Th1, Th2, and Th3.
また、最初の波が、最も電圧下位の基準電圧レベルTh1、Th2、Th3を、3つ一気に超えた場合には、それはたまたま周期が信号波と合致した音響ノイズとして受信に失敗したとみなすようになっている。必ず、直前の波が、基準電圧レベルの幾つかを越え、ある波が3つの基準電圧レベルを一気に超えた場合に、信号波(第3波)と判定することで、より音響ノイズを信号波と誤って判断することを防ぐことができる。 Also, if the first wave exceeds the lowest reference voltage level Th1, Th2, Th3 by three at a stretch, it will be assumed that reception has failed as an acoustic noise whose period coincides with the signal wave. It has become. When the previous wave exceeds some of the reference voltage levels and a certain wave exceeds three reference voltage levels all at once, it is determined as a signal wave (the third wave), so that more acoustic noise is generated. Can be prevented from being mistakenly determined.
なお、この第3波は、前記実施例1と同様に周期監視部8により、その波の周期が所定の時間範囲に入っている場合のみ、受信ポイントとして検知するようになっている。
The third wave is detected as a reception point by the
本実施例2においても、前記実施例1と同様の効果を奏する。
更に、本実施例2では、音響ノイズが、信号波と同じ周波数となる瞬間もあり、波の周期が所定の範囲内であっても音響ノイズの可能性があるが、波の周期に加えて、ある波の波高値が、直前の波に対して所定倍以上であることを、受信ポイントの検知条件とすることで、より音響ノイズを信号波と誤って判断することを防ぐことができる。
Also in the second embodiment, the same effects as in the first embodiment are obtained.
Furthermore, in the second embodiment, there is a moment when the acoustic noise has the same frequency as the signal wave, and there is a possibility of acoustic noise even if the period of the wave is within a predetermined range. In addition to the period of the wave, By making the detection value of the reception point that the peak value of a certain wave is a predetermined value or more with respect to the immediately preceding wave, it is possible to prevent erroneous determination of acoustic noise as a signal wave.
なお、ピークホールド回路やAD変換回路等を使用して、ある波の波高値が、直前の波に対して所定倍以上である場合で、かつ、周期異常信号が入力されていない場合に、その波のゼロクロスポイントを受信ポイントとして判定するようにしてもよい。 If the peak value of a certain wave is more than a predetermined value with respect to the immediately preceding wave using a peak hold circuit, an AD converter circuit, etc., and a periodic abnormality signal is not input, You may make it determine the zero crossing point of a wave as a receiving point.
[実施例3]
実施例3は、前記実施例1,2とは、受信判定部が異なり、それ以外は前記実施例1,2と同様である。
[Example 3]
The third embodiment is different from the first and second embodiments in the reception determination unit and is otherwise the same as the first and second embodiments.
本実施例の受信判定部11は、図4に示すように構成されている。増幅部7で増幅された受信信号は、ゼロ比較部12と基準電圧レベル比較部13に入力される。ゼロ比較部12は、受信信号がゼロレベルとなった時、ゼロクロス信号を出力する。
The
基準電圧レベル比較部13では、前記実施例2と同様に、複数の基準電圧レベルを有し、前記実施例2の受信ポイントの検知と同様の方法で、第3波を検知し、第3波を検知すると第3波検知信号が、受信点検知部14に出力される。なお、基準電圧レベル比較部における基準電圧レベルの切替えは、ゼロ比較部12からのゼロクロス信号が入力されるタイミングで行われる。
Similar to the second embodiment, the reference voltage
受信点検知部14は、第3波検知信号後のゼロクロス信号入力のタイミングを受信ポイントとして、波数計数部15と到達時間積算部10に受信信号を出力する。
The reception
波数計数部15には、前記ゼロクロス信号が入力されていて、受信信号入力後の検知後の波数をカウントするようになっている。また、波数計数部15には、周期監視部8から異常周期信号が入力されていて(図示せず)、受信信号入力後も、所定数の波の周期が、所定の周期範囲に入っているか否かを判定するようになっている。所定数の波の周期が、所定の周期範囲に入っている場合には、受信ポイントの検知に成功したとし、また、入っていない場合には受信ポイントの検知に失敗したとして、到達時間積算部10に波数判定信号を出力し、到達時間積算部10では、受信ポイントの検知に成功した場合は、到達時間の加算や、受信ポイントの検知の成功数のカウントが増加され、一方、失敗した場合には、到達時間の加算や、受信ポイントの検知の成功数のカウントはされないようになっている。なお、受信ポイントの検知前と後とで、前記所定の周期範囲の幅を変更するようにしてもよい、例えば、受信ポイントの検知後は、受信ポイントの検知前よりも、所定の周期範囲の幅を狭くする。
The wave
また、異常周期信号が、基準電圧レベル比較部13に入力されると(図示せず)、基準電圧レベルが最初の状態に戻される。異常周期信号が、受信点検知部14に入力されると、その時点から受信ポイントの検知が再開される。異常周期信号が、波数計数部15に入力されると、計数値がリセットされる。
When the abnormal period signal is input to the reference voltage level comparison unit 13 (not shown), the reference voltage level is returned to the initial state. When the abnormal period signal is input to the reception
1 超音波流量計
2,3 超音波送受波器
5 制御部
8 周期監視部
9,11 受信判定部
Th1〜6 基準電圧レベル
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記超音波送受波器の送受方向を切り替える切替部と、
所定の周期範囲外の波を検知した時、周期異常信号を出力する周期監視部と、
前記周期異常信号が入力されると受信ポイントの検知に失敗したと判断して、周期異常信号が入力された時点からの波の波高値から、受信ポイントの検知を最初から行い、検知に成功したら受信信号を出力する受信判定部を備え、
夫々の方向に複数回ずつ超音波の発信を行い、夫々の方向において、前記受信ポイントの検知に成功した超音波の伝搬時間の平均値に基づいて被計測流体の流速又は/及び流量を求めることを特徴とする超音波流量計。 Ultrasound is transmitted and received by at least one pair of ultrasonic transducers installed at a predetermined distance on the upstream side and downstream side of the flow path through which the fluid to be measured flows, and downstream from the upstream ultrasonic transducer. The flow velocity of the fluid to be measured based on the propagation time of the ultrasonic wave to the ultrasonic transducer on the side and the propagation time of the ultrasonic wave from the ultrasonic transducer on the downstream side to the ultrasonic transducer on the upstream side Or / and an ultrasonic flow meter for determining the flow rate,
A switching unit for switching the transmission / reception direction of the ultrasonic transducer;
A period monitoring unit that outputs a period abnormality signal when a wave outside a predetermined period range is detected;
When the periodic abnormality signal is input, it is determined that the detection of the reception point has failed, and from the peak value of the wave from the time when the periodic abnormality signal is input, the reception point is detected from the beginning. A reception determination unit that outputs a reception signal is provided.
The ultrasonic wave is transmitted plural times in each direction, and the flow velocity and / or flow rate of the fluid to be measured is obtained based on the average value of the propagation time of the ultrasonic wave that has successfully detected the reception point in each direction. Ultrasonic flow meter characterized by.
少なくとも、複数の基準電圧レベルのうち大きい方から前記所定数番目を超えた波が、その直前の波が越えていない基準電圧レベルのうち小さいほうから所定数を一気に越えなかったときは、受信ポイントの検知に失敗したと判断することを特徴とする請求項2記載の超音波流量計。 The reception determination unit has a plurality of reference voltage levels determined so that the voltages are arranged exponentially, and a certain wave is smaller of the reference voltage levels not exceeding the wave immediately before the reception point detection start. When the predetermined number is exceeded at once, the wave is determined to be more than a predetermined multiple of the previous wave,
At least when a wave exceeding the predetermined number from the larger one of the plurality of reference voltage levels does not exceed the predetermined number from the smaller one of the reference voltage levels not exceeded by the immediately preceding wave, the reception point The ultrasonic flowmeter according to claim 2, wherein it is determined that the detection of the sensor has failed.
The reception determination unit, as a condition for successful detection of a reception point, that a period of a predetermined number of waves is within a predetermined period range even after detection of the reception point. 4. The ultrasonic flowmeter according to any one of items 1 to 3.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012015634A JP2013156075A (en) | 2012-01-27 | 2012-01-27 | Ultrasonic flowmeter |
CN2013100245818A CN103226033A (en) | 2012-01-27 | 2013-01-23 | An ultrasonic flowmeter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012015634A JP2013156075A (en) | 2012-01-27 | 2012-01-27 | Ultrasonic flowmeter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013156075A true JP2013156075A (en) | 2013-08-15 |
Family
ID=48836564
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012015634A Pending JP2013156075A (en) | 2012-01-27 | 2012-01-27 | Ultrasonic flowmeter |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013156075A (en) |
CN (1) | CN103226033A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016099116A (en) * | 2014-11-18 | 2016-05-30 | 愛知時計電機株式会社 | Ultrasonic flowmeter |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103630174B (en) * | 2013-12-07 | 2016-04-13 | 重庆前卫科技集团有限公司 | A kind of flow-measuring method of ultrasonic flow meter |
EP3244170B1 (en) * | 2016-02-05 | 2021-04-14 | Fuji Electric Co., Ltd. | Measuring device, measuring method and measuring program |
CN108885129B (en) * | 2016-03-31 | 2021-02-05 | 丹佛斯有限公司 | Method for monitoring an ultrasonic flow meter |
EP3940345B1 (en) * | 2019-03-14 | 2024-02-14 | Omron Corporation | Flow rate measurement device |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10332452A (en) * | 1997-05-28 | 1998-12-18 | Aichi Tokei Denki Co Ltd | Ultrasonic flowmeter |
JP2001059757A (en) * | 1999-08-24 | 2001-03-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ultrasonic flow rate meter |
JP2003214920A (en) * | 2002-01-21 | 2003-07-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Flow measuring device and program for making this device function |
JP2010223659A (en) * | 2009-03-23 | 2010-10-07 | Panasonic Corp | Device for measuring flow velocity or flow rate |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN85202782U (en) * | 1985-07-05 | 1986-09-03 | 水电部南京自动化研究所 | Signal quality guarantee circuit |
CN1325880C (en) * | 2002-08-05 | 2007-07-11 | 松下电器产业株式会社 | Flow metering device |
JP4110908B2 (en) * | 2002-10-02 | 2008-07-02 | 松下電器産業株式会社 | Gas shut-off device |
-
2012
- 2012-01-27 JP JP2012015634A patent/JP2013156075A/en active Pending
-
2013
- 2013-01-23 CN CN2013100245818A patent/CN103226033A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10332452A (en) * | 1997-05-28 | 1998-12-18 | Aichi Tokei Denki Co Ltd | Ultrasonic flowmeter |
JP2001059757A (en) * | 1999-08-24 | 2001-03-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ultrasonic flow rate meter |
JP2003214920A (en) * | 2002-01-21 | 2003-07-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Flow measuring device and program for making this device function |
JP2010223659A (en) * | 2009-03-23 | 2010-10-07 | Panasonic Corp | Device for measuring flow velocity or flow rate |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016099116A (en) * | 2014-11-18 | 2016-05-30 | 愛知時計電機株式会社 | Ultrasonic flowmeter |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103226033A (en) | 2013-07-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20070167792A1 (en) | Ultrasonic flowmeter capable of applying both pulse doppler method and transit time method, method and program for automatically selecting measurement method in flowmeter, and electronic device for flowmeter | |
JP2013156075A (en) | Ultrasonic flowmeter | |
WO2011030389A1 (en) | Ultrasonic detector | |
JP2007187506A (en) | Ultrasonic flowmeter | |
JP4760115B2 (en) | Fluid flow measuring device | |
JP2015025712A (en) | Ultrasonic sensor | |
JP4020455B2 (en) | Ultrasonic flow meter | |
WO2014006881A1 (en) | Flow quantity measuring apparatus | |
JP4511257B2 (en) | Ultrasonic flow meter | |
JP5141613B2 (en) | Ultrasonic flow meter | |
JP3766728B2 (en) | Ultrasonic flow meter | |
JP2017116458A (en) | Ultrasonic flowmeter | |
JP5965292B2 (en) | Ultrasonic flow meter | |
JP5064097B2 (en) | Ultrasonic vortex flowmeter | |
JP3906107B2 (en) | Ultrasonic flow meter | |
JP3624743B2 (en) | Ultrasonic flow meter | |
JP4323612B2 (en) | Ultrasonic flow meter | |
JPH03233395A (en) | Sound wavepropagation time measuring method | |
JP3958886B2 (en) | Ultrasonic flow meter | |
JP5649476B2 (en) | Ultrasonic flow meter | |
KR101306480B1 (en) | Thickness monitoring method and apparatus | |
JP5489635B2 (en) | Ultrasonic flow meter | |
JP2000283820A (en) | Gas meter | |
JP5310001B2 (en) | Ultrasonic gas meter | |
JP2022020263A (en) | Ultrasonic flowmeter and method for assessing reception strength reliability |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20141202 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20151015 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20151027 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20160301 |