JP2020071079A - 超音波流量計および超音波流量計におけるピーク高さ情報取得方法 - Google Patents
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Abstract
Description
t1=L/(c+vcosθ) ・・・・(1)
ここで、Lは超音波信号の伝播距離〔m〕、cは流体中の音速〔m/s〕である。超音波は流体の流れに乗って伝播するため、流れが速いほど短い時間で伝播する。
t2=L/(c−vcosθ) ・・・・(2)
超音波は流体の流れに逆らって伝播するため、流れが速いほど長い時間をかけて伝播する。
Δt=t2−t1=L/(c−vcosθ)−L/(c+vcosθ)=2vLcosθ/(c2−v2cos2θ)≒2vLcosθ/c2 ・・・・(3)
したがって、
v≒(c2/2Lcosθ)・(t2−t1)=(c2/2Lcosθ)・Δt ・・・・(4)
となる。
この流速vと配管1の断面積Sとから流体の流量Qを求めることができる。
t=Z−dly ・・・・(5)
超音波流量計では、図12を用いて説明したように、第1の超音波送受信器2と第2の超音波送受信器3との間で流体を介して超音波信号を両方向で送受信する計測工程を複数回実施し、これら計測工程毎に得られた両方向における超音波信号の伝播時間差に基づいて流量Qを求める。この場合、複数回実施される計測工程毎に、順方向/逆方向ともに、図15に示すような受信波形が計測される。
しかしながら、この技術では、受信波形の振幅方向の全範囲を探索範囲としているので、閾値Vthを設定する範囲が広く、設定する閾値Vthの数が多くなり、また受信波形の計測回数も多く必要とする。このため、目標ピークを把握するまでに時間がかかり、電力の消費量も増大する。
次に、本発明の原理について説明する。本発明では、受信波形の振幅方向に部分的に、その受信波形における所定番目の波Sの予測される振幅値を含む所定幅の探索範囲Wを設定し、この探索範囲W内で閾値Vthを変えながら受信波形の計測を繰り返し実行させ、この受信波形の計測が行われる毎にその受信波形が閾値Vthと最初に交叉するタイミングを求め、この求めたタイミングに基づいて所定番目の波Sの振幅値Pの実値をピーク高さ情報として取得するようにする。
本発明では、例えば第1例として、図1に示すように、受信波形の振幅方向に部分的に、その受信波形における最初の波(1番目の波:ピーク高さ情報の取得の対象となる波のうち、最小の振幅の波)S1の予測される振幅値P1含む所定幅の探索範囲W1を設定し、この探索範囲W1内で閾値Vthを変えながら受信波形の計測を繰り返し実行させ、受信波形が計測される毎にその受信波形が閾値Vthと最初に交叉するタイミングを求め、この求めたタイミングに基づいて最初の波S1の振幅値P1の実値をピーク高さ情報として取得する。
本発明では、例えば第2例として、図2に示すように、受信波形の振幅の代表値として最大振幅Pmax(この例では、P4=Pmax)を求め、この最大振幅Pmaxから予測される受信波形における2番目の波S2の振幅値P2を含む所定幅の探索範囲W2を受信波形の振幅方向に部分的に設定し、この探索範囲W2内で閾値Vthを変えながら受信波形の計測を繰り返し実行させ、この受信波形の計測が行われる毎にその受信波形が閾値Vthと最初に交叉するタイミングを求め、この求めたタイミングに基づいて2番目の波S2の振幅値P2の実値をピーク高さ情報として取得する。
図3に、本発明の実施の形態に係る超音波流量計100の要部を示す。同図において、図12と同一符号は図12を参照して説明した構成要素と同一或いは同等の構成要素を示し、その説明は省略する。
CPU4−1は、先ず、受信波形(図1参照)の振幅方向に部分的に、その受信波形における最初の波(1番目の波)S1の予測される振幅値P1を含む所定幅の探索範囲W1を設定する(ステップS101)。
次に、閾値電圧設定プログラムに従ってCPU4−1が実行する処理動作の第2例(実施の形態2)について、図7および図8に分割して示すフローチャートを参照しながら説明する。
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
Claims (8)
- 測定対象の流体が流れる配管と、この配管の上流側に配置された第1の超音波送受信器と、前記配管の下流側に配置された第2の超音波送受信器とを備え、前記第1の超音波送受信器と前記第2の超音波送受信器との間で前記流体を介して超音波信号を両方向で送受信する計測工程を複数回実施し、これら計測工程毎に得られた前記両方向における前記超音波信号の伝播時間差に基づいて、前記流体の流量を計測するように構成された超音波流量計において、
前記超音波信号の受信波形を計測するように構成された受信波形計測部と、
前記受信波形の振幅方向に部分的に、その受信波形の所定番目の波の予測される振幅値を含む所定幅の探索範囲を設定し、この探索範囲内で閾値を変えながら前記受信波形計測部による前記受信波形の計測を繰り返し実行させ、この受信波形の計測が行われる毎にその受信波形が前記閾値と最初に交叉するタイミングを求め、この求めたタイミングに基づいて前記所定番目の波の振幅値の実値をピーク高さ情報として取得するように構成されたピーク高さ情報取得部
を備えることを特徴とする超音波流量計。 - 請求項1に記載された超音波流量計において、
前記ピーク高さ情報取得部は、
前記受信波形の振幅方向に部分的に、その受信波形における前記ピーク高さ情報の取得の対象となる波のうち、最小の振幅の波の予測される振幅値を含む所定幅の探索範囲を設定し、この探索範囲内で閾値を変えながら前記受信波形計測部による前記受信波形の計測を繰り返し実行させ、この受信波形の計測が行われる毎にその受信波形が前記閾値と最初に交叉するタイミングを求め、この求めたタイミングに基づいて前記最小の振幅の波の振幅値の実値をピーク高さ情報として取得し、
この取得したピーク高さ情報から予測される次の波の振幅値を含む所定幅の探索範囲を前記受信波形の振幅方向に部分的に設定し、この探索範囲内で閾値を変えながら前記受信波形計測部による前記受信波形の計測を繰り返し実行させ、この受信波形の計測が行われる毎にその受信波形が前記閾値と最初に交叉するタイミングを求め、この求めたタイミングに基づいて前記次の波の振幅値の実値をピーク高さ情報として取得する
ことを特徴とする超音波流量計。 - 請求項1に記載された超音波流量計において、
前記ピーク高さ情報取得部は、
前記受信波形計測部によって計測された前記受信波形の振幅の代表値を求め、この振幅の代表値から予測される前記受信波形における所定番目の波の振幅値を含む所定幅の探索範囲を前記受信波形の振幅方向に部分的に設定し、この探索範囲内で閾値を変えながら前記受信波形計測部による前記受信波形の計測を繰り返し実行させ、この受信波形の計測が行われる毎にその受信波形が前記閾値と最初に交叉するタイミングを求め、この求めたタイミングに基づいて前記所定番目の波の振幅値の実値をピーク高さ情報として取得し、
この取得したピーク高さ情報から予測される次の波の振幅値を含む所定幅の探索範囲を前記受信波形の振幅方向に部分的に設定し、この探索範囲内で閾値を変えながら前記受信波形計測部による前記受信波形の計測を繰り返し実行させ、この受信波形の計測が行われる毎にその受信波形が前記閾値と最初に交叉するタイミングを求め、この求めたタイミングに基づいて前記次の波の振幅値の実値をピーク高さ情報として取得する
ことを特徴とする超音波流量計。 - 請求項1〜3の何れか1項に記載された超音波流量計において、
前記ピーク高さ情報取得部は、
前記受信波形が前記閾値と最初に交叉するタイミングを求め、このタイミングを過ぎた後の次にゼロクロスするタイミングをゼロクロス時刻として検出し、この検出したゼロクロス時刻に基づいて前記ピーク高さ情報を取得する
ことを特徴とする超音波流量計。 - 測定対象の流体が流れる配管と、この配管の上流側に配置された第1の超音波送受信器と、前記配管の下流側に配置された第2の超音波送受信器とを備え、前記第1の超音波送受信器と前記第2の超音波送受信器との間で前記流体を介して超音波信号を両方向で送受信する計測工程を複数回実施し、これら計測工程毎に得られた前記両方向における前記超音波信号の伝播時間差に基づいて、前記流体の流量を計測する超音波流量計におけるピーク高さ情報取得方法であって、
前記超音波信号の受信波形を計測する受信波形計測ステップと、
前記受信波形の振幅方向に部分的に、その受信波形における所定番目の波の予測される振幅値を含む所定幅の探索範囲を設定し、この探索範囲内で閾値を変えながら前記受信波形計測ステップによる前記受信波形の計測を繰り返し実行させ、この受信波形の計測が行われる毎にその受信波形が前記閾値と最初に交叉するタイミングを求め、この求めたタイミングに基づいて前記所定番目の波の振幅値の実値をピーク高さ情報として取得するピーク高さ情報取得ステップ
を備えることを特徴とする超音波流量計におけるピーク高さ情報取得方法。 - 請求項5に記載された超音波流量計におけるピーク高さ情報取得方法において、
前記ピーク高さ情報取得ステップは、
前記受信波形の振幅方向に部分的に、その受信波形における前記ピーク高さ情報の取得の対象となる波のうち、最小の振幅の波の予測される振幅値を含む所定幅の探索範囲を設定し、この探索範囲内で閾値を変えながら前記受信波形計測ステップによる前記受信波形の計測を繰り返し実行させ、この受信波形の計測が行われる毎にその受信波形が前記閾値と最初に交叉するタイミングを求め、この求めたタイミングに基づいて前記最小の振幅の波の振幅値の実値をピーク高さ情報として取得し、
この取得したピーク高さ情報から予測される次の波の振幅値を含む所定幅の探索範囲を前記受信波形の振幅方向に部分的に設定し、この探索範囲内で閾値を変えながら前記受信波形計測ステップによる前記受信波形の計測を繰り返し実行させ、この受信波形の計測が行われる毎にその受信波形が前記閾値と最初に交叉するタイミングを求め、この求めたタイミングに基づいて前記次の波の振幅値の実値をピーク高さ情報として取得する
ことを特徴とする超音波流量計におけるピーク高さ情報取得方法。 - 請求項5に記載された超音波流量計におけるピーク高さ情報取得方法において、
前記ピーク高さ情報取得ステップは、
前記受信波形計測ステップによって計測された前記受信波形の振幅の代表値を求め、この振幅の代表値から予測される前記受信波形における所定番目の波の振幅値を含む所定幅の探索範囲を前記受信波形の振幅方向に部分的に設定し、この探索範囲内で閾値を変えながら前記受信波形計測ステップによる前記受信波形の計測を繰り返し実行させ、この受信波形の計測が行われる毎にその受信波形が前記閾値と最初に交叉するタイミングを求め、この求めたタイミングに基づいて前記所定番目の波の振幅値の実値をピーク高さ情報として取得し、
この取得したピーク高さ情報から予測される次の波の振幅値を含む所定幅の探索範囲を前記受信波形の振幅方向に部分的に設定し、この探索範囲内で閾値を変えながら前記受信波形計測ステップによる前記受信波形の計測を繰り返し実行させ、この受信波形の計測が行われる毎にその受信波形が前記閾値と最初に交叉するタイミングを求め、この求めたタイミングに基づいて前記次の波の振幅値の実値をピーク高さ情報として取得する
ことを特徴とする超音波流量計におけるピーク高さ情報取得方法。 - 請求項5〜7の何れか1項に記載された超音波流量計におけるピーク高さ情報取得方法において、
前記ピーク高さ情報取得ステップは、
前記受信波形が前記閾値と最初に交叉するタイミングを求め、このタイミングを過ぎた後の次にゼロクロスするタイミングをゼロクロス時刻として検出し、この検出したゼロクロス時刻に基づいて前記ピーク高さ情報を取得する
ことを特徴とする超音波流量計におけるピーク高さ情報取得方法。
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---|---|---|---|---|
US20050055171A1 (en) * | 2003-09-08 | 2005-03-10 | Daniel Industries, Inc. | Self-tuning ultrasonic meter |
JP2007187506A (ja) * | 2006-01-12 | 2007-07-26 | Aichi Tokei Denki Co Ltd | 超音波流量計 |
JP2014006170A (ja) * | 2012-06-26 | 2014-01-16 | Panasonic Corp | 流れ計測装置 |
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