JP2017525948A - 信号伝搬時間差式流量計 - Google Patents
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Abstract
Description
−インパルス信号を、流体導管の第1の箇所に位置された第1の超音波トランスデューサに与えること、
−前記インパルス信号に対する応答信号を、前記流体導管の第2の箇所に位置された第2の超音波トランスデューサで得ること、
−前記応答信号から測定信号を導出すること、且つ該測定信号の導出は応答信号の一部分又は応答信号から導出され信号の一部分を選択すること、及び前記選択された信号部分を時間反転することを含むこと、
は、実際の信号を現実に実際の導管に与え、測定することで得られる。但し、インパルス信号がデジタル又はアナログ信号により与えられれば、インパルス信号に対する応答信号を第2の超音波トランスデューサで得るステップ、及び測定信号を導出するステップは、数値シミュレーション又はアナログシミュレーションによって得られることが判明している。それには、有限要素法ソフトウェアが使用可能である。
順方向:
−インパルス信号を、第1の超音波トランスデューサから第2の超音波トランスデューサへ送る、
−インパルス信号に対する応答信号を、第2の超音波トランスデューサで受信する、
−第2の超音波トランスデューサで受信した応答信号を時間反転し、測定信号を得る、
−測定信号を、第1の超音波トランスデューサから第2の超音波トランスデューサへ送る、
−測定信号に対する応答信号を、第2の超音波トランスデューサで受信する。
逆方向:
−インパルス信号を、例えば各々圧電トランスデューサである第2の超音波トランスデューサから第1の超音波トランスデューサへ送る、
−インパルス信号に対する応答信号を、第1の超音波トランスデューサで受信する、
−第1の超音波トランスデューサで受信した、インパルス信号に対する応答信号を時間反転し測定信号を得る、
−測定信号を、第2の超音波トランスデューサから第1の超音波トランスデューサへ送る、
−測定信号に対する応答信号を、第1の超音波トランスデューサで受信する、
−第2の超音波トランスデューサと第1の超音波トランスデューサで受信した応答信号間の時間差を測定する。この時間差は、例えば各々圧電トランスデューサである2つの超音波トランスデューサ間での流速に比例する。
なお、順方向での測定信号と逆方向での測定信号は異なるものであってもよい。簡単な構成とする場合には、同一の測定信号を使用できるが、通常、測定信号は各伝搬方向において特有の形状を有する。
−前記流体導管に対して所定の速度を有する流体を、前記流体導管に供給すること、
−インパルス信号を、前記流体導管の第1の箇所に取り付けられた第1の超音波トランスデューサに与えること、
−前記インパルス信号に対する応答信号を、前記流体導管の第2の箇所に位置している第2の超音波トランスデューサで受信すること、
−前記応答信号から測定信号を導出すること、且つ該測定信号の導出は応答信号の一部分又は応答信号から得た信号の一部分を選択すること、及び前記選択された信号部分を時間反転することを含むこと、
−前記測定信号を後で使用するために記憶すること、
−前記流体導管に対して移動する前記流体を、前記流体導管に供給すること、
−前記測定信号を前記第1及び第2の超音波トランスデューサの一方に与えること、
−前記測定信号に対する第1の応答信号を、前記第1及び第2の超音波トランスデューサの他方で測定すること、及び
−前記第1の応答信号から前記流体の流速を導出すること、
を含む方法。なお、上記方法のうち、次のステップは、随意に選択され、前記測定信号が予め定められている場合には省略可能である。
−インパルス信号を、前記流体導管の第1の箇所に取り付けられた第1の超音波トランスデューサに与えること、
−前記インパルス信号に対する応答信号を、前記流体導管の第2の箇所に位置している第2の超音波トランスデューサで受信すること、
−前記応答信号から測定信号を導出すること、且つ該測定信号の導出は応答信号の一部分又は応答信号から得た信号の一部分を選択すること、及び前記選択された信号部分を時間反転することを含むこと、及び
−前記測定信号を後で使用するために記憶すること。
−前記測定信号を与えるステップと、前記応答信号を測定するステップとを逆方向に繰り返し、第2の応答信号を得ること、及び
−前記第1の応答信号及び前記第2の応答信号から前記流体の流速を導出することを含む方法。
−インパルス信号を与えるステップと、対応する応答信号を受信するステップとを複数回繰り返し、複数の応答信号を得ること、及び
−前記受信された複数の応答信号の平均から測定信号を導出すること、
を含む方法。
−第1の超音波素子用の第1コネクタ、
−第2の超音波素子用の第2コネクタ、
−インパルス信号を前記第1コネクタに送る送信器、
−前記インパルス信号に対する応答信号を、前記第2コネクタから受信する受信器、
−前記応答信号を時間反転し、反転信号を得る反転部、及び
−前記反転信号から測定信号を導出し、該測定信号を記憶する処理部、
を備えており、これらの構成要素のうち、下記の構成は、随意に選択され、前記測定信号が予め定められすぐに利用できる場合には省略可能である。
−インパルス信号を前記第1コネクタに送る送信器、
−前記インパルス信号に対する応答信号を、前記第2コネクタから受信する受信器、
−前記応答信号を時間に関して反転し、反転信号を得る反転部、及び
−前記反転信号から測定信号を導出し、該測定信号を記憶する処理部。
−前記第1コネクタに接続されたD/A変換器、
−前記第2コネクタに接続されたA/D変換器、及び
−前記測定信号を記憶するコンピュータで読み取り可能なメモリ、
を更に備えた装置。
−前記第1コネクタ又は前記第2コネクタに接続可能な測定信号生成器、
−前記測定信号を前記第1コネクタに送信する送信手段、
−前記測定信号に対する応答信号を前記第2コネクタから受信する受信器、及び
−前記受信された応答信号から流速を導出する第2の処理部、
を更に備えた装置。
−前記A/D変換器を備えたダイレクトデジタル信号シンセサイザ、及び
−周波数制御レジスタ、標準発振器、数値制御式発振器、及び再構成ローパスフィルタを備え、前記A/D変換器は再構成ローパスフィルタを経て前記第1及び第2コネクタに接続可能である装置。
−前記第1コネクタに接続された第1の超音波トランスデューサ、及び
−前記第2コネクタに接続された第2の超音波トランスデューサ、
を更に備えた装置。
前記第2の超音波トランスデューサが前記パイプの一部分の第2の箇所に取り付けられている装置。
−前記流体導管に対して所定の速度を有する流体を、前記流体導管に供給すること、
−テストインパルス信号を、前記流体導管の第1の箇所に取り付けられた、前記テスト装置の第1の超音波トランスデューサに与えること、
−前記テストインパルス信号に対するテスト応答信号を、前記流体導管の第2の箇所に取り付けられた、前記テスト装置の第2の超音波トランスデューサで受信すること、
−前記応答信号からテスト測定信号を導出すること、且つ該テスト測定信号の導出は応答信号を時間反転することを含むこと、及び
−前記テスト測定信号を、前記第1及び第2の超音波トランスデューサのいずれか他方で発せられる測定信号と比較することを含み、
前記テスト測定信号と前記測定信号が同じである場合、前記テスト装置は項目1−5のいずれかに基づいて流体導管内の流体の流速を求める方法を用いていると判定する方法。
−第1の超音波素子用の第1コネクタ、
−第2の超音波素子用の第2コネクタ、
−インパルス信号を前記第1コネクタに送る送信器、
−前記インパルス信号に対する応答信号を、前記第2コネクタから受信する受信器、
−前記応答信号のうち選択された一部分を時間反転し、反転信号を得る反転部、及び
−前記反転信号から測定信号を導出し、該測定信号をコンピュータ読み取り可能メモリに記憶する処理部を備えており、
流体導管内の流体の流速を求める前記装置が、
−前記流体導管に対して速度を有する流体を、前記流体導管に供給すること、
−測定信号を前記第1及び第2の超音波素子の一方に与えること、
−前記測定信号に対する第1の応答信号を、前記第1及び第2の超音波素子の他方で測定すること、及び
−前記第1の応答信号から前記流体の流速を導出すること
によって用いられ、
テストインパルス信号をテスト装置の第1の超音波素子に与える場合には、
−前記流体導管の第2の箇所に取り付けられた、前記テスト装置の第2の超音波素子で、前記テストインパルス信号に対するテスト応答信号を受信すること、及び
−前記応答信号からテスト測定信号を導出すること、且つ該テスト測定信号の導出は応答信号を時間反転することを含み、
−前記テスト測定信号と前記第1又は第2の超音波素子で発せられる測定信号が同じである装置。
11 上流側圧電素子
12 パイプ
13 下流側圧電素子
14 平均流の方向
15 第1の演算部
16 第2の演算部
17 信号路
20 信号路
22 圧電素子
23 圧電素子
31−52 圧電素子
60,60’ フロー測定装置
61 第1コネクタ
62 第2コネクタ
63 マルチプレクサ
64 DAC
65 ADC
66 デマルチプレクサ
67 信号選択部
68 信号反転部
69 帯域フィルタ
70 メモリ
71 速度演算部
72 インパルス信号生成器
73 測定信号生成器
74 指令ライン
75 指令ライン
76 DDS
77 標準発振器
78 周波数制御レジスタ
79 数値制御式発振器
80 ローパスフィルタ
Claims (29)
- 流体導管内の流体の流速を求める方法であって、
前記流体導管に対して所定の速度を有する流体を、前記流体導管に供給すること、
所定の測定信号を第1及び第2の超音波トランスデューサの一方に与えること、且つ該測定信号は、インパルス信号に対する応答信号又は該応答信号から得た信号を時間反転した信号部分を含むこと、
前記測定信号に対する第1の応答信号を、前記第1及び第2の超音波トランスデューサの他方で測定すること、及び
前記第1の応答信号から前記流体の流速を導出すること、
を含む方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記測定信号を与えるステップと、前記応答信号を測定するステップとを逆方向に繰り返し、第2の応答信号を得ること、及び
前記第1の応答信号及び前記第2の応答信号から前記流体の流速を導出することを含む方法。 - 請求項1に記載の方法において、前記測定信号を得るのに使われる前記信号部分は、前記応答信号の最大振幅周囲の第1部分と、それに後続する信号部分とを含み、該後続信号部分は、前記最大振幅の到着時間より遅い時間に属している方法。
- 請求の範囲第1項に記載の方法において、
−インパルス信号を与えるステップと、対応する応答信号を受信するステップとを複数回繰り返し、複数の応答信号を得ること、及び
−前記受信された複数の応答信号の平均から測定信号を導出すること、
を含む方法。 - 請求項1に記載の方法において、前記測定信号の導出は、前記応答信号又は前記応答信号から導出された信号の振幅をデジタル化することを含む方法。
- 請求項5に記載の方法において、前記デジタル化信号のビット分解能を高めて、前記測定信号に対する応答信号の振幅を増大させることを含む方法。
- 請求項5に記載の方法において、前記デジタル化信号のビット分解能を減少させて、前記測定信号に対する応答信号の振幅を増大させることを含む方法。
- 請求項5に記載の方法において、前記振幅に関するデジタル化信号の分解能が低ビット分解能である方法。
- 請求項1に記載の方法において、複数の応答信号のうち少なくとも1つを処理することで、導管の壁厚の変化を求め、あるいは、縦波及び横波の音波特性を測定して前記導管壁の素材特性を求めることを含む方法。
- 伝搬時間差式超音波流量計で流速を測定する装置であって、
第1の超音波素子用の第1コネクタ、
第2の超音波素子用の第2コネクタ、
インパルス信号を前記第1コネクタに送る送信器、
前記インパルス信号に対する応答信号を、前記第2コネクタから受信する受信器、
前記応答信号を時間反転し、反転信号を得る反転部、及び
前記反転信号から測定信号を導出し、該測定信号を記憶する処理部、
を備えた装置。 - 請求項10に記載の装置において、
前記第1コネクタに接続されたD/A変換器、
前記第2コネクタに接続されたA/D変換器、及び
前記測定信号を記憶するコンピュータで読み取り可能なメモリ、
を更に備えた装置。 - 請求項10に記載の装置において、前記受信した応答信号の一部分又は前記受信した応答信号から導出された信号の一部分を選択する選択部を更に備え、前記反転部は、前記応答信号の選択部分を時間反転し、前記反転信号を得る装置。
- 請求項10に記載の装置において、
前記第1コネクタ又は前記第2コネクタに接続可能な測定信号生成器、
前記測定信号を前記第1コネクタに送信する送信手段、
前記測定信号に対する応答信号を前記第2コネクタから受信する受信器、及び
前記受信された応答信号から流速を導出する第2の処理部、
を更に備えた装置。 - 請求項10に記載の装置において、
A/D変換器を備えたダイレクトデジタル信号シンセサイザ、及び
周波数制御レジスタ、標準発振器、数値制御式発振器、及び再構成ローパスフィルタを備え、前記A/D変換器は再構成ローパスフィルタを経て前記第1及び第2コネクタに接続可能である装置。 - 請求項10に記載の装置において、
前記第1コネクタに接続された第1の超音波トランスデューサ、及び
前記第2コネクタに接続された第2の超音波トランスデューサ、
を更に備えた装置。 - 請求項10に記載の装置において、パイプの一部分を備え、第1の超音波トランスデューサが前記パイプの一部分の第1の箇所に取り付けられており、
第2の超音波トランスデューサが前記パイプの一部分の第2の箇所に取り付けられている装置。 - 請求の範囲第1−9のいずれかに記載の方法を実行する複数のコンピュータ読み取り可能命令を含むコンピュータ読み取り可能プログラムコード。
- 請求項17に記載のコンピュータ読み取り可能プログラムコードを含むコンピュータ読み取り可能メモリ。
- 請求項1に記載の方法を実行するように動作可能な特定用途向け電子部品。
- テスト装置が請求項1に基づいて流体導管内の流体の流速を測定しているかどうかを判定する方法であって、
前記流体導管に対して所定の速度を有する流体を、前記流体導管に供給すること、
テストインパルス信号を、前記流体導管の第1の箇所に取り付けられた、前記テスト装置の第1の超音波トランスデューサに与えること、
前記テストインパルス信号に対するテスト応答信号を、前記流体導管の第2の箇所に取り付けられた、前記テスト装置の第2の超音波トランスデューサで受信すること、
前記応答信号からテスト測定信号を導出すること、且つ該テスト測定信号の導出は応答信号を時間反転することを含むこと、及び
前記テスト測定信号を、前記第1及び第2の超音波トランスデューサのいずれか他方で発せられる測定信号と比較することを含み、
前記テスト測定信号と前記測定信号が同じである場合、前記テスト装置は請求項1に基づいて流体導管内の流体の流速を求める方法を用いていると判定する方法。 - 伝搬時間差式超音波流量計で流速を測定する装置であって、
第1の超音波素子用の第1コネクタ、
第2の超音波素子用の第2コネクタ、
インパルス信号を前記第1コネクタに送る送信器、
前記インパルス信号に対する応答信号を、前記第2コネクタから受信する受信器、
前記応答信号のうち選択された一部分を時間反転し、反転信号を得る反転部、及び
前記反転信号から測定信号を導出し、該測定信号をコンピュータ読み取り可能メモリに記憶する処理部を備えており、
流体導管内の流体の流速を求める前記装置が、
前記流体導管に対して速度を有する流体を、前記流体導管に供給すること、
測定信号を第1及び第2の超音波素子の一方に与えること、
前記測定信号に対する第1の応答信号を、前記第1及び第2の超音波素子の他方で測定すること、及び
前記第1の応答信号から前記流体の流速を導出すること
によって用いられ、
テストインパルス信号をテスト装置の第1の超音波素子に与える場合には、
前記流体導管の第2の箇所に取り付けられた、前記テスト装置の第2の超音波素子で、前記テストインパルス信号に対するテスト応答信号を受信すること、及び
前記応答信号からテスト測定信号を導出すること、且つ該テスト測定信号の導出は応答信号を時間に関して反転することを含み、
前記テスト測定信号と前記第1又は第2の超音波素子で発せられる測定信号が同じである装置。 - 流体導管内の流体の流速を求める方法であって、
前記流体導管に対して所定の速度を有する流体を、前記流体導管に供給すること、
インパルス信号を、前記流体導管の第1の箇所に取り付けられた第1の超音波トランスデューサに与えること、
前記インパルス信号に対する応答信号を、前記流体導管の第2の箇所に位置している第2の超音波トランスデューサで得ること、
前記応答信号から測定信号を導出すること、且つ該測定信号の導出は応答信号の一部分又は応答信号から得た信号の一部分を選択すること、及び前記選択された信号部分を時間反転することを含むこと、
前記測定信号を後で使用するために記憶すること、
前記流体導管に対して移動する前記流体を、前記流体導管に供給すること、
前記測定信号を前記第1及び第2の超音波トランスデューサの一方に与えること、
前記測定信号に対する第1の応答信号を、前記第1及び第2の超音波トランスデューサの他方で測定すること、及び
前記第1の応答信号から前記流体の流速を導出すること、
を含む方法。 - 伝搬時間差式超音波流量計で流速を測定する装置であって、
第1の超音波素子用の第1コネクタ、
第2の超音波素子用の第2コネクタ、
インパルス信号に対する応答信号または該応答信号から導出された信号の時間に関する反転信号部分からなる測定信号を生成する測定信号生成器で、前記第1コネクタ又は前記第2コネクタに接続可能な測定信号生成器、
前記測定信号を前記第1コネクタに送る送信手段、
前記測定信号に対する応答信号を、前記第2コネクタから受信する受信器、及び
前記受信された反転信号から流速を導出する第2の処理部、
を備えた装置。 - 請求項23に記載の装置において、
前記第1コネクタに接続されたD/A変換器、
前記第2コネクタに接続されたA/D変換器、及び
前記測定信号を記憶するコンピュータで読み取り可能なメモリ、
を更に備えた装置。 - 請求項23に記載の装置において、前記受信した応答信号の一部分又は前記受信した応答信号から導出された信号の一部分を選択する選択部を更に備え、反転部は、前記応答信号の選択部分を時間反転し、前記反転信号を得る装置。
- 請求項23に記載の装置において、
インパルス信号を前記第1コネクタに送る送信器、
前記インパルス信号に対する応答信号を、前記第2コネクタから受信する受信器、
前記応答信号を時間反転し、反転信号を得る反転部、及び
前記反転信号から測定信号を導出し、該測定信号を記憶する処理部、
を備えた装置。 - 請求項23に記載の装置において、
前記A/D変換器を備えたダイレクトデジタル信号シンセサイザ、及び
周波数制御レジスタ、標準発振器、数値制御式発振器、及び再構成ローパスフィルタを備え、前記A/D変換器は再構成ローパスフィルタを経て前記第1及び第2コネクタに接続可能である装置。 - 請求項23に記載の装置において、
前記第1コネクタに接続された第1の超音波トランスデューサ、及び
前記第2コネクタに接続された第2の超音波トランスデューサ、
を備えた装置。 - 請求項23に記載の装置において、パイプの一部分を備え、第1の超音波トランスデューサが前記パイプの一部分の第1の箇所に取り付けられており、
第2の超音波トランスデューサが前記パイプの一部分の第2の箇所に取り付けられている装置。
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