JP2828615B2 - 超音波流量計 - Google Patents
超音波流量計Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は超音波流量計に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】図６において、静止流体中の音速をＣ、
流体の流れの速さをＶとすると、音波の伝搬方向が流れ
に沿った方向（以下順方向という）と一致すればその伝
搬速度は（Ｃ＋Ｖ）となり、流れに逆らった方向（以下
逆方向という）の場合には（Ｃ−Ｖ）となる。
流体の流れの速さをＶとすると、音波の伝搬方向が流れ
に沿った方向（以下順方向という）と一致すればその伝
搬速度は（Ｃ＋Ｖ）となり、流れに逆らった方向（以下
逆方向という）の場合には（Ｃ−Ｖ）となる。
【０００３】距離Ｌを隔てて１組の送受波器２，３を流
管１の上流と下流に離して配設し、送波器２から順方向
に超音波を発射したとき、受波器３に超音波が到達する
に要する時間をｔ1 、送波器３から逆方向に超音波を発
射したときに、受波器２に超音波が到達するに要する時
間をｔ2 とすれば、 ｔ1 ＝Ｌ／（Ｃ＋Ｖ） ……（１） ｔ2 ＝Ｌ／（Ｃ−Ｖ） ……（２） となる。
管１の上流と下流に離して配設し、送波器２から順方向
に超音波を発射したとき、受波器３に超音波が到達する
に要する時間をｔ1 、送波器３から逆方向に超音波を発
射したときに、受波器２に超音波が到達するに要する時
間をｔ2 とすれば、 ｔ1 ＝Ｌ／（Ｃ＋Ｖ） ……（１） ｔ2 ＝Ｌ／（Ｃ−Ｖ） ……（２） となる。
【０００４】順方向と逆方向の超音波の上記伝搬時間ｔ
1 ，ｔ2 を測定し、これらから流速Ｖを算出して、さら
に流量を求め（積算し）ていた。流速Ｖは上記（１），
（２）式から Ｖ＝Ｌ〔（１／ｔ1 ）−（１／ｔ2 ）〕／２ として求めていた。
1 ，ｔ2 を測定し、これらから流速Ｖを算出して、さら
に流量を求め（積算し）ていた。流速Ｖは上記（１），
（２）式から Ｖ＝Ｌ〔（１／ｔ1 ）−（１／ｔ2 ）〕／２ として求めていた。
【０００５】伝搬時間計測の分解能を上げるために、１
回の超音波の送受ではなく、受信と同時に次の同方向の
送信を行い、同方向の送受を複数回（ｎ回）連続して繰
り返し、最初の第１回目の送信から最後の第ｎ回目の受
信までの時間を測定し、その値より１回の送信から受信
までの時間つまり伝搬時間ｔ1 又はｔ2 を求めるように
していた。
回の超音波の送受ではなく、受信と同時に次の同方向の
送信を行い、同方向の送受を複数回（ｎ回）連続して繰
り返し、最初の第１回目の送信から最後の第ｎ回目の受
信までの時間を測定し、その値より１回の送信から受信
までの時間つまり伝搬時間ｔ1 又はｔ2 を求めるように
していた。
【０００６】超音波が受信用の送受波器、つまり受波器
に到達した時期を検知する受信波検知回路は、増幅器と
比較器で構成されており、消費電流が大きかった。受信
用の送受波器の信号は非常に小さく、周波数が大きいた
め、超音波の到達時期を正確に検知するためには、高性
能のアンプを使う必要があり、これらの増幅器は消費電
流が大きいためである。
に到達した時期を検知する受信波検知回路は、増幅器と
比較器で構成されており、消費電流が大きかった。受信
用の送受波器の信号は非常に小さく、周波数が大きいた
め、超音波の到達時期を正確に検知するためには、高性
能のアンプを使う必要があり、これらの増幅器は消費電
流が大きいためである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の技術では、
受信波検知部の消費電流が大きいため電池駆動の超音波
流量計は電池寿命の面から実用化できないという問題点
があった。
受信波検知部の消費電流が大きいため電池駆動の超音波
流量計は電池寿命の面から実用化できないという問題点
があった。
【０００８】そこで、本発明はかかる問題点を解消でき
る超音波流量計を提供することを目的とする。
る超音波流量計を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、流体の流れ中を流れと同方向あ
るいは斜め方向に超音波の送受をする一対の超音波送受
波器（２）（３）と、受信側の送受波器（３又は２）が
接続され、受信波を検知する受信波検知部（４）と、第
１送信指令信号を入力した時送信側の送受波器（２又は
３）を駆動し、その後は受信波検知部（４）からの受信
波検知信号ごとに駆動し、第１送信指令信号ごとに計ｎ
回駆動を行う送波器駆動部（６）と、受信波検知部
（４）よりの受信波検知信号を受け、ｎ番目の受信波検
知信号を検知して第ｎ受信波検知信号を出力する第１の
カウンタ（８）と、第１送信指令信号から第ｎ受信波検
知信号までの時間を測定する第２のカウンタ（９）と、
交互に送受の切替を行いながら一定のタイミングで第１
送信指令信号を出力し、第ｎ受信波検知信号を受けると
第２のカウンタ（９）の測定値を読み取り、流速・流量
等の演算を行うコントロール部（７）と、前記１対の送
受波器がコントロール部の送受切替信号により送信側と
受信側に接続が切り替えられるようにし、コントロール
部（７）より第１送信指令信号を入力すると、その時点
から超音波の伝搬時間（ｔ1 又はｔ2 ）より短い時間
（ｔ1 ′又はｔ2 ′）後にＯＮ信号を出力し、その後は
受信波検知部（４）よりの受信波検知信号を入力する
と、同時間（ｔ1 ′又はｔ2 ′）後にＯＮ信号を出力す
るタイマ（１１）と、タイマ（１１）から入力されたＯ
Ｎ信号で受信波検知部（４）の電源をＯＮし、受信波検
知部（４）よりも受信波検知信号を入力すると同電源を
ＯＦＦする受信波検知部電源コントロール部（１２）と
を具備したことを特徴とする超音波流量計である。
に、請求項１の発明は、流体の流れ中を流れと同方向あ
るいは斜め方向に超音波の送受をする一対の超音波送受
波器（２）（３）と、受信側の送受波器（３又は２）が
接続され、受信波を検知する受信波検知部（４）と、第
１送信指令信号を入力した時送信側の送受波器（２又は
３）を駆動し、その後は受信波検知部（４）からの受信
波検知信号ごとに駆動し、第１送信指令信号ごとに計ｎ
回駆動を行う送波器駆動部（６）と、受信波検知部
（４）よりの受信波検知信号を受け、ｎ番目の受信波検
知信号を検知して第ｎ受信波検知信号を出力する第１の
カウンタ（８）と、第１送信指令信号から第ｎ受信波検
知信号までの時間を測定する第２のカウンタ（９）と、
交互に送受の切替を行いながら一定のタイミングで第１
送信指令信号を出力し、第ｎ受信波検知信号を受けると
第２のカウンタ（９）の測定値を読み取り、流速・流量
等の演算を行うコントロール部（７）と、前記１対の送
受波器がコントロール部の送受切替信号により送信側と
受信側に接続が切り替えられるようにし、コントロール
部（７）より第１送信指令信号を入力すると、その時点
から超音波の伝搬時間（ｔ1 又はｔ2 ）より短い時間
（ｔ1 ′又はｔ2 ′）後にＯＮ信号を出力し、その後は
受信波検知部（４）よりの受信波検知信号を入力する
と、同時間（ｔ1 ′又はｔ2 ′）後にＯＮ信号を出力す
るタイマ（１１）と、タイマ（１１）から入力されたＯ
Ｎ信号で受信波検知部（４）の電源をＯＮし、受信波検
知部（４）よりも受信波検知信号を入力すると同電源を
ＯＦＦする受信波検知部電源コントロール部（１２）と
を具備したことを特徴とする超音波流量計である。
【００１０】そして、請求項２の発明は、請求項１の超
音波流量計において、タイマ（１１）が、第１送信指令
信号または受信波検知信号からの時間を計測すると共
に、受信検知信号が入るとその時点の計測値を出力する
と共にリセットされて次の計測に移る時間計測器（１１
Ａ）と、受信波検知信号が入った時点の時間計測器（１
１Ａ）の計測値を記憶する記憶器（１１Ｂ）と、時間計
測器（１１Ａ）の計測値が記憶器（１１Ｂ）に記憶され
ている値より一定値小さい値となった時にＯＮ信号を出
力する比較器（１１Ｃ）とを具備し、受信波検知部の２
回目以降の電源ＯＮは比較器（１１ｃ）よりのＯＮ信号
で行うようにしたことを特徴とするものである。
音波流量計において、タイマ（１１）が、第１送信指令
信号または受信波検知信号からの時間を計測すると共
に、受信検知信号が入るとその時点の計測値を出力する
と共にリセットされて次の計測に移る時間計測器（１１
Ａ）と、受信波検知信号が入った時点の時間計測器（１
１Ａ）の計測値を記憶する記憶器（１１Ｂ）と、時間計
測器（１１Ａ）の計測値が記憶器（１１Ｂ）に記憶され
ている値より一定値小さい値となった時にＯＮ信号を出
力する比較器（１１Ｃ）とを具備し、受信波検知部の２
回目以降の電源ＯＮは比較器（１１ｃ）よりのＯＮ信号
で行うようにしたことを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は本発明の第１実施例で、請
求項１の発明に対応する。同図において、２，３は１対
の超音波送受波器で、従来技術と同様に、流体の流れ中
を流れと同方向あるいは斜め方向に超音波の送受をす
る。
求項１の発明に対応する。同図において、２，３は１対
の超音波送受波器で、従来技術と同様に、流体の流れ中
を流れと同方向あるいは斜め方向に超音波の送受をす
る。
【００１２】４は受信波検知部で、信号切替器５によっ
て選択された受信側の送受波器３又は２がその入力に接
続され、受信波を検知すると受信波検知信号（図２参
照）を出力する。図２では第１，第２，第３，…，第ｎ
の各受信波検知信号に１，２，３，…，ｎの各符号をつ
けている。
て選択された受信側の送受波器３又は２がその入力に接
続され、受信波を検知すると受信波検知信号（図２参
照）を出力する。図２では第１，第２，第３，…，第ｎ
の各受信波検知信号に１，２，３，…，ｎの各符号をつ
けている。
【００１３】６は後述するコントロール部７から第１送
信指令信号を入力した時に送信側の送受波器２又は３を
駆動し、その後は受波器検知部４よりの受波器検知信号
ごとに駆動を行う送波器駆動部である。
信指令信号を入力した時に送信側の送受波器２又は３を
駆動し、その後は受波器検知部４よりの受波器検知信号
ごとに駆動を行う送波器駆動部である。
【００１４】８は受信波検知部４よりの受信波検知信号
を受け、順方向測定時と逆方向測定時のそれぞれの間に
おいて、ｎ番目の受信波検知信号を検知して第ｎ受信波
検知信号を出力する第１のカウンタである。
を受け、順方向測定時と逆方向測定時のそれぞれの間に
おいて、ｎ番目の受信波検知信号を検知して第ｎ受信波
検知信号を出力する第１のカウンタである。
【００１５】９は順方向測定時と逆方向測定時のそれぞ
れのときに、第１送信指令信号から第ｎ受信波検知信号
までの時間を測定する第２のカウンタである。７はコン
トロール部で、信号切替器５と切替スイッチ１０を同期
して切替えることで一定時間間隔で交互に送受の切替を
行いながら前記一定時間間隔のｎ倍より長い一定のタイ
ミングで順方向と逆方向の各測定期間の始めに第１送信
指令信号を出力し、第ｎ受信波検知信号を受けると第２
のカウンタ９の測定値を読み取り、流速、流量等の演算
を行う。
れのときに、第１送信指令信号から第ｎ受信波検知信号
までの時間を測定する第２のカウンタである。７はコン
トロール部で、信号切替器５と切替スイッチ１０を同期
して切替えることで一定時間間隔で交互に送受の切替を
行いながら前記一定時間間隔のｎ倍より長い一定のタイ
ミングで順方向と逆方向の各測定期間の始めに第１送信
指令信号を出力し、第ｎ受信波検知信号を受けると第２
のカウンタ９の測定値を読み取り、流速、流量等の演算
を行う。
【００１６】１１はタイマで、コントロール部７より第
１送信指令信号を入力すると、その時点より超音波の伝
搬時間ｔ1 又はｔ2 より短い時間ｔ1 ′又はｔ2 ′後に
ＯＮ信号を出力し、その後は受信波検知部４よりの受信
波検知信号を入力すると、同時間ｔ1 ′又はｔ2 ′後に
ＯＮ信号を出力する（図２参照）。
１送信指令信号を入力すると、その時点より超音波の伝
搬時間ｔ1 又はｔ2 より短い時間ｔ1 ′又はｔ2 ′後に
ＯＮ信号を出力し、その後は受信波検知部４よりの受信
波検知信号を入力すると、同時間ｔ1 ′又はｔ2 ′後に
ＯＮ信号を出力する（図２参照）。
【００１７】１２は受信波検知部電源コントロール部
で、タイマ１１から入力されたＯＮ信号で受信波検知部
４の電源をＯＮし、受信波検知部４よりの受信波検知信
号を入力すると同電源をＯＦＦするように構成されてい
る。
で、タイマ１１から入力されたＯＮ信号で受信波検知部
４の電源をＯＮし、受信波検知部４よりの受信波検知信
号を入力すると同電源をＯＦＦするように構成されてい
る。
【００１８】なお、受信波検知部電源コントロール部１
２はＲＳフリップフロップを用いて実現することができ
る。１３は電源用の電池である。
２はＲＳフリップフロップを用いて実現することができ
る。１３は電源用の電池である。
【００１９】次に上記構成の超音波流量計の作用を図２
のタイミングチャートを参照して説明する。図２は順方
向又は逆方向の一方の場合のｎ回の超音波の伝搬時間ｎ
ｔ1 又はｎｔ2 を計測するときのタイムチャートであ
る。
のタイミングチャートを参照して説明する。図２は順方
向又は逆方向の一方の場合のｎ回の超音波の伝搬時間ｎ
ｔ1 又はｎｔ2 を計測するときのタイムチャートであ
る。
【００２０】コントロール部７からの送受切替え信号で
信号切替器５と切替スイッチ１０を図１の状態に操作し
ているときは、送受波器２が送波器として、送受波器３
が受波器として使用されて、順方向の計測を行う。
信号切替器５と切替スイッチ１０を図１の状態に操作し
ているときは、送受波器２が送波器として、送受波器３
が受波器として使用されて、順方向の計測を行う。
【００２１】順方向の計測手順の始めに、コントロール
部７から第１送信指令信号が出力され、該信号を受けて
送波器駆動部６が送受波器２を駆動し、送受波器２から
１番目の超音波が順方向に発射される。
部７から第１送信指令信号が出力され、該信号を受けて
送波器駆動部６が送受波器２を駆動し、送受波器２から
１番目の超音波が順方向に発射される。
【００２２】また、タイマ１１が前記第１送信指令信号
を受け、その後超音波の伝搬時間ｔ 1 よりわずかに短い
時間（確実に受信波検知部がＯＮされてから立上る時
間）ｔ 1 ′後にＯＮ信号を出力する。受信波検知部電源
コントロール部１２はこのＯＮ信号を受けて、受信波検
知部４用の電源をＯＮする。従って、受信波検知部４が
作動して、送受波器２から発射された超音波の送受波器
３による受信波を検知し、１番目の受信波検知信号を出
力する。
を受け、その後超音波の伝搬時間ｔ 1 よりわずかに短い
時間（確実に受信波検知部がＯＮされてから立上る時
間）ｔ 1 ′後にＯＮ信号を出力する。受信波検知部電源
コントロール部１２はこのＯＮ信号を受けて、受信波検
知部４用の電源をＯＮする。従って、受信波検知部４が
作動して、送受波器２から発射された超音波の送受波器
３による受信波を検知し、１番目の受信波検知信号を出
力する。
【００２３】この受信波検知信号は送波器駆動回路６、
第１のカウンタ８、タイマ１１及び受信波検知部電源コ
ントロール部１２とに入力される。そして、送波器駆動
回路６は送受波器２を駆動して２番目の超音波を発射す
る。また受信波検知部電源コントロール１２は受信波検
知部４からの受信波検知信号をＯＦＦ信号として受けと
り、受信波検知部用電源をＯＦＦする。
第１のカウンタ８、タイマ１１及び受信波検知部電源コ
ントロール部１２とに入力される。そして、送波器駆動
回路６は送受波器２を駆動して２番目の超音波を発射す
る。また受信波検知部電源コントロール１２は受信波検
知部４からの受信波検知信号をＯＦＦ信号として受けと
り、受信波検知部用電源をＯＦＦする。
【００２４】こうして、１番目の超音波を受信するとき
に、受信波検知部４は超音波が到達するわずか前に電源
がＯＮして作動を開始し、受信波を受信検知すると電源
がＯＦＦして無駄な電力消費を無くす。
に、受信波検知部４は超音波が到達するわずか前に電源
がＯＮして作動を開始し、受信波を受信検知すると電源
がＯＦＦして無駄な電力消費を無くす。
【００２５】また、第２のカウンタ９は第１送信指令信
号からの時間をクロック信号を計数することで計測し始
めている。こうして順方向の計測が複数個（ｎ回）繰り
返されて、第１のカウンタ８が第ｎ受信波検知信号を出
力すると、該信号をコントロール部７が受けて、第２の
カウンタ９のカウント値ｎｔ1 を読み取る。
号からの時間をクロック信号を計数することで計測し始
めている。こうして順方向の計測が複数個（ｎ回）繰り
返されて、第１のカウンタ８が第ｎ受信波検知信号を出
力すると、該信号をコントロール部７が受けて、第２の
カウンタ９のカウント値ｎｔ1 を読み取る。
【００２６】この順方向の計測の間に受信波検知部４は
ｎ回電源が投入されるが、各回の電源投入時間は（ｔ1
−ｔ1 ′）ずつで、時間ｔ1 ′をｔ1 に近づけることで
時間（ｔ1 −ｔ1 ′）を短くでき、電力消費が減らせ
る。
ｎ回電源が投入されるが、各回の電源投入時間は（ｔ1
−ｔ1 ′）ずつで、時間ｔ1 ′をｔ1 に近づけることで
時間（ｔ1 −ｔ1 ′）を短くでき、電力消費が減らせ
る。
【００２７】こうして順方向の計測が終了したあと、コ
ントロール部７が信号切替器５と切替スイッチ１０を図
１の状態から切替えて、送受波器３を送波器として、送
受波器２を受波器として使用する逆方向の計測状態にモ
ードを切替える。
ントロール部７が信号切替器５と切替スイッチ１０を図
１の状態から切替えて、送受波器３を送波器として、送
受波器２を受波器として使用する逆方向の計測状態にモ
ードを切替える。
【００２８】逆方向計測時も順方向計測時と同様に送受
波器３から超音波がｎ回発射され、第１送信指令信号か
ら、第ｎ受信波検知信号までの時間ｎｔ2 が第２のカウ
ンタ９で計数され、そのカウント値がコントロール部７
で読み取られる。
波器３から超音波がｎ回発射され、第１送信指令信号か
ら、第ｎ受信波検知信号までの時間ｎｔ2 が第２のカウ
ンタ９で計数され、そのカウント値がコントロール部７
で読み取られる。
【００２９】コントロール部７は、順方向時と逆方向時
の第２のカウンタの各カウント値を読み取って流速、流
量を演算する。こうして、順方向と逆方向の計測を行う
間の所要時間はほぼｎ（ｔ1 ＋ｔ2 ）であるが、この間
の受信波検知部４の電源が投入されている時間はｎ（ｔ
1 −ｔ 1 ′）＋ｎ（ｔ2 −ｔ2 ′）で、ｔ1 −ｔ1 ′を
Δｔ1 、ｔ2 −ｔ2 ′をΔｔ2とあらわすと、ｎ（Δｔ
1 ＋Δｔ2 ）で済み、Δｔ1 とΔｔ2 を必要最小限の時
間に設定することで、受信波検知部４の消費電力を大幅
に低減できる。
の第２のカウンタの各カウント値を読み取って流速、流
量を演算する。こうして、順方向と逆方向の計測を行う
間の所要時間はほぼｎ（ｔ1 ＋ｔ2 ）であるが、この間
の受信波検知部４の電源が投入されている時間はｎ（ｔ
1 −ｔ 1 ′）＋ｎ（ｔ2 −ｔ2 ′）で、ｔ1 −ｔ1 ′を
Δｔ1 、ｔ2 −ｔ2 ′をΔｔ2とあらわすと、ｎ（Δｔ
1 ＋Δｔ2 ）で済み、Δｔ1 とΔｔ2 を必要最小限の時
間に設定することで、受信波検知部４の消費電力を大幅
に低減できる。
【００３０】Δｔ1 ′とΔｔ2 ′は音速、流速の範囲及
び受信波検知部の電源ＯＮからの立上り時間を考えて決
定する。こうして、受信波検知部４が作動している時間
は、従来技術と比較して（Δｔ 1 ＋Δｔ2 ）／（ｔ1 ＋
ｔ2 ）に減少する。
び受信波検知部の電源ＯＮからの立上り時間を考えて決
定する。こうして、受信波検知部４が作動している時間
は、従来技術と比較して（Δｔ 1 ＋Δｔ2 ）／（ｔ1 ＋
ｔ2 ）に減少する。
【００３１】ところで、前記図７で説明したように、受
信波検知回路４は、受信波の先頭イを検知することは困
難で、現実には図７における第３波の終了時点のゼロク
ロスポイント「ロ」を検出している。
信波検知回路４は、受信波の先頭イを検知することは困
難で、現実には図７における第３波の終了時点のゼロク
ロスポイント「ロ」を検出している。
【００３２】受信波検知信号はこの点を検知したもので
ある。したがって、求まったｎｔ1（ｎｔ2）は図７での
遅れτや回路の遅れを含んだものとなる。実施例ではこ
の遅れをあらかじめ求め、記憶しておきコントロール部
において補正するようにしている。なお、検知ポイント
は第３波に限る必要はない。図３は、請求項２の発明に
対応し、図１の実施例のうちのタイマ１１の構成を示
す。
ある。したがって、求まったｎｔ1（ｎｔ2）は図７での
遅れτや回路の遅れを含んだものとなる。実施例ではこ
の遅れをあらかじめ求め、記憶しておきコントロール部
において補正するようにしている。なお、検知ポイント
は第３波に限る必要はない。図３は、請求項２の発明に
対応し、図１の実施例のうちのタイマ１１の構成を示
す。
【００３３】この実施例では、タイマ（１１）が、第１
送信指令信号または受信波検知信号からの時間を計測す
ると共に、受信検知信号が入るとその時点の計測値を出
力すると共にリセットされて次の計測に移る時間計測器
（１１Ａ）と、受信波検知信号が入った時点の時間計測
器（１１Ａ）の計測値を記憶する記憶器（１１Ｂ）と、
時間計測器（１１Ａ）の計測値が記憶器（１１Ｂ）に記
憶されている値より一定値小さい値となった時にＯＮ信
号を出力する比較器（１１Ｃ）とで構成されている。
送信指令信号または受信波検知信号からの時間を計測す
ると共に、受信検知信号が入るとその時点の計測値を出
力すると共にリセットされて次の計測に移る時間計測器
（１１Ａ）と、受信波検知信号が入った時点の時間計測
器（１１Ａ）の計測値を記憶する記憶器（１１Ｂ）と、
時間計測器（１１Ａ）の計測値が記憶器（１１Ｂ）に記
憶されている値より一定値小さい値となった時にＯＮ信
号を出力する比較器（１１Ｃ）とで構成されている。
【００３４】この請求項２の発明では、超音波の到達時
間を測定して次の回には前回の測定時間をもとにＯＮ信
号を出力するタイミングを決める。１回の送・受の期間
は極めて短いため、連続する２回の到達時間は、流速の
変化も温度つまり音速の変化も小さいと考えられる。
間を測定して次の回には前回の測定時間をもとにＯＮ信
号を出力するタイミングを決める。１回の送・受の期間
は極めて短いため、連続する２回の到達時間は、流速の
変化も温度つまり音速の変化も小さいと考えられる。
【００３５】従って請求項２の発明では、前回の到達時
間から、受信波検知部４が電源ＯＮから動作可能になる
までの必要十分な時間と流速の変化を考慮した小さな値
を引いた時間を、送信から受信波検知部４の電源をＯＮ
するまでの時間に定められるので、受信波検知部４の電
源ＯＮ時間をその都度必要十分な最小値に決められ、消
費電力の低減により効果的である。
間から、受信波検知部４が電源ＯＮから動作可能になる
までの必要十分な時間と流速の変化を考慮した小さな値
を引いた時間を、送信から受信波検知部４の電源をＯＮ
するまでの時間に定められるので、受信波検知部４の電
源ＯＮ時間をその都度必要十分な最小値に決められ、消
費電力の低減により効果的である。
【００３６】
【実施例】図４は、図１の実施例で、請求項１に対応す
る場合のタイマ１１の具体例で、第１送信指令信号と受
信波検知信号を入力するＯＲゲート１１Ｄと、クロック
発振器としての発振器１１Ｅと、発振器１１Ｅのクロッ
クを計数すると共にＯＲゲート１１Ｄの出力でリセット
されるカウンタ１１Ｆと、予め前記時間ｔ1 ′又は
ｔ2 ′を設定しておく設定器１１Ｇと、カウンタ１１Ｆ
の計数値と設定器１１Ｇの設定値とを比較して両者が一
致したときに一致信号としてのＯＮ信号を出力する比較
器１１Ｈとで構成している。
る場合のタイマ１１の具体例で、第１送信指令信号と受
信波検知信号を入力するＯＲゲート１１Ｄと、クロック
発振器としての発振器１１Ｅと、発振器１１Ｅのクロッ
クを計数すると共にＯＲゲート１１Ｄの出力でリセット
されるカウンタ１１Ｆと、予め前記時間ｔ1 ′又は
ｔ2 ′を設定しておく設定器１１Ｇと、カウンタ１１Ｆ
の計数値と設定器１１Ｇの設定値とを比較して両者が一
致したときに一致信号としてのＯＮ信号を出力する比較
器１１Ｈとで構成している。
【００３７】設定器１１Ｇの設定値は音速や流速の範囲
及び受信波検知部の電源ＯＮから動作可能となるまでの
時間を考慮して決めるが、順方向時と逆方向時の値
ｔ1 ′とｔ2 ′とを条件に合わせて変えると良い。
及び受信波検知部の電源ＯＮから動作可能となるまでの
時間を考慮して決めるが、順方向時と逆方向時の値
ｔ1 ′とｔ2 ′とを条件に合わせて変えると良い。
【００３８】図５は請求項２の発明に用いるタイマ１１
の具体例で、第１送信指令信号と受信波検知信号を入力
するＯＲゲート１１Ｄと、クロック発振器としての発振
器１１Ｅと、発信器１１Ｅのクロックを計数すると共に
ＯＲゲート１１Ｄの出力でリセットされるカウンタ１１
Ｆと、受信波検知信号がラッチ端子に入るとその時点の
カウンタ１１Ｆの計数値を記憶する記憶器１１Ｉと、記
憶器１１Ｉに記憶されている値からわずかの一定値を減
算する減算器１１Ｊと、減算器１１Ｊの出力とカウンタ
１１Ｆの計数値を比較して両者が一致したときに一致信
号としてのＯＮ信号を出力する比較器１１Ｋとから構成
されている。
の具体例で、第１送信指令信号と受信波検知信号を入力
するＯＲゲート１１Ｄと、クロック発振器としての発振
器１１Ｅと、発信器１１Ｅのクロックを計数すると共に
ＯＲゲート１１Ｄの出力でリセットされるカウンタ１１
Ｆと、受信波検知信号がラッチ端子に入るとその時点の
カウンタ１１Ｆの計数値を記憶する記憶器１１Ｉと、記
憶器１１Ｉに記憶されている値からわずかの一定値を減
算する減算器１１Ｊと、減算器１１Ｊの出力とカウンタ
１１Ｆの計数値を比較して両者が一致したときに一致信
号としてのＯＮ信号を出力する比較器１１Ｋとから構成
されている。
【００３９】この具体例における記憶器１１Ｉは図３の
記憶器１１Ｂに相当し、比較器１１Ｋは図３の比較器１
１Ｃに相当する。なお、図５の具体例で、受信波検知信
号が入ったときのＯＲゲート１１Ｄの出力によるカウン
タ１１Ｆのリセットは、同受信波検知信号が記憶器１１
Ｉのラッチ端子に入力されて、その時点でのカウンタ１
１Ｆの計数値が記憶器１１Ｉにラッチ・記憶されてから
行われるように構成されている。
記憶器１１Ｂに相当し、比較器１１Ｋは図３の比較器１
１Ｃに相当する。なお、図５の具体例で、受信波検知信
号が入ったときのＯＲゲート１１Ｄの出力によるカウン
タ１１Ｆのリセットは、同受信波検知信号が記憶器１１
Ｉのラッチ端子に入力されて、その時点でのカウンタ１
１Ｆの計数値が記憶器１１Ｉにラッチ・記憶されてから
行われるように構成されている。
【００４０】また、実施例では、第１送信指令信号で記
憶器１１Ｉは減算器による減算数を加味した一定値を記
憶するようになっていて、最初のＯＮタイミングを発生
する。
憶器１１Ｉは減算器による減算数を加味した一定値を記
憶するようになっていて、最初のＯＮタイミングを発生
する。
【００４１】減算器１１Ｊで減算するわずかの一定値
は、受信波検知部４が電源ＯＮしてから動作可能となる
必要で十分な時間とする。
は、受信波検知部４が電源ＯＮしてから動作可能となる
必要で十分な時間とする。
【００４２】
【発明の効果】本発明の超音波流量計は上述のように構
成されているので、受信波検知部（４）の電源をふだん
はＯＦＦとしておき、超音波が受波器を司る送受波器
（２又は３）に到達する直前にＯＮし、超音波を検知し
たらＯＦＦして、必要最小限の間しかＯＮしないため、
消費電流の大きい増幅・比較回路からなる受信波検知部
の消費電力を低減し、電池駆動の超音波流量計の実用化
の道を開くことができる。
成されているので、受信波検知部（４）の電源をふだん
はＯＦＦとしておき、超音波が受波器を司る送受波器
（２又は３）に到達する直前にＯＮし、超音波を検知し
たらＯＦＦして、必要最小限の間しかＯＮしないため、
消費電流の大きい増幅・比較回路からなる受信波検知部
の消費電力を低減し、電池駆動の超音波流量計の実用化
の道を開くことができる。
【００４３】そして、請求項３の発明によれば、受信波
検知部（４）の電源ＯＮの時間を、１回の超音波伝搬
（到達）時間を計測する都度、流速や音速に合わせて必
要な最小値に自動的に修正するので、より一層消費電力
の低減に寄与する。
検知部（４）の電源ＯＮの時間を、１回の超音波伝搬
（到達）時間を計測する都度、流速や音速に合わせて必
要な最小値に自動的に修正するので、より一層消費電力
の低減に寄与する。
【００４４】また、本発明では、受信波検知部（４）の
電子回路が、必要最小限の間しか作動せず、不必要な大
半の間は電源がＯＦＦしているため、この間に振動等の
音波ノイズがあっても、その悪影響を受けることがな
く、ノイズに強い超音波流量計を実現できる。
電子回路が、必要最小限の間しか作動せず、不必要な大
半の間は電源がＯＦＦしているため、この間に振動等の
音波ノイズがあっても、その悪影響を受けることがな
く、ノイズに強い超音波流量計を実現できる。
【図１】本発明の第１実施例のブロック図である。
【図２】図１の実施例のタイミングチャートである。
【図３】本発明の第２実施例の一部の構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図４】図１の実施例のタイマの具体例を示すブロック
図である。
図である。
【図５】図４のタイマの具体例を示すブロック図であ
る。
る。
【図６】超音波流量計の原理を説明する略図である。
【図７】従来技術の受信波検知部の動作を説明するため
の電気信号波形を示す線図である。
の電気信号波形を示す線図である。
２，３ 送受波器 ４ 受信波検知部 ６ 送波器駆動部 ７ コントロール部 ８ 第１のカウンタ ９ 第２のカウンタ １１ タイマ １１Ａ 時間計測器 １１Ｂ 記憶器 １１Ｃ 比較器 １２ 受信波検知部電源コントロール部 ｔ1 ，ｔ1 ′，ｔ2 ，ｔ2 ′ 時間
Claims (2)
- 【請求項１】 流体の流れ中を流れと同方向あるいは斜
め方向に超音波の送受をする一対の超音波送受波器
（２）（３）と、 受信側の送受波器（３又は２）が接続され、受信波を検
知する受信波検知部（４）と、 第１送信指令信号を入力した時送信側の送受波器（２又
は３）を駆動し、その後は受信波検知部（４）からの受
信波検知信号ごとに駆動し、第１送信指令信号ごとに計
ｎ回駆動を行う送波器駆動部（６）と、 受信波検知部（４）よりの受信波検知信号を受け、ｎ番
目の受信波検知信号を検知して第ｎ受信波検知信号を出
力する第１のカウンタ（８）と、 第１送信指令信号から第ｎ受信波検知信号までの時間を
測定する第２のカウンタ（９）と、 交互に送受の切替を行いながら一定のタイミングで第１
送信指令信号を出力し、第ｎ受信波検知信号を受けると
第２のカウンタ（９）の測定値を読み取り、流速・流量
等の演算を行うコントロール部（７）と、前記１対の送受波器がコントロール部の送受切替信号に
より送信側と受信側に接続が切り替えられるようにし、 コントロール部（７）より第１送信指令信号を入力する
と、その時点から超音波の伝搬時間（ｔ1 又はｔ2 ）よ
り短い時間（ｔ1 ′又はｔ2 ′）後にＯＮ信号を出力
し、その後は受信波検知部（４）よりの受信波検知信号
を入力すると、同時間（ｔ1 ′又はｔ2 ′）後にＯＮ信
号を出力するタイマ（１１）と、 タイマ（１１）から入力されたＯＮ信号で受信波検知部
（４）の電源をＯＮし、受信波検知部（４）よりも受信
波検知信号を入力すると同電源をＯＦＦする受信波検知
部電源コントロール部（１２）とを具備したことを特徴
とする超音波流量計。 - 【請求項２】 タイマ（１１）が、 第１送信指令信号または受信波検知信号からの時間を計
測すると共に、受信検知信号が入るとその時点の計測値
を出力すると共にリセットされて次の計測に移る時間計
測器（１１Ａ）と、 受信波検知信号が入った時点の時間計測器（１１Ａ）の
計測値を記憶する記憶器（１１Ｂ）と、 時間計測器（１１Ａ）の計測値が記憶器（１１Ｂ）に記
憶されている値より一定値小さい値となった時にＯＮ信
号を出力する比較器（１１Ｃ）とを具備し、２回目以降
はこのＯＮ信号で受信波検知部をＯＮするようにしたこ
とを特徴とする請求項１記載の超音波流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29117995A JP2828615B2 (ja) | 1995-11-09 | 1995-11-09 | 超音波流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29117995A JP2828615B2 (ja) | 1995-11-09 | 1995-11-09 | 超音波流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09133560A JPH09133560A (ja) | 1997-05-20 |
| JP2828615B2 true JP2828615B2 (ja) | 1998-11-25 |
Family
ID=17765487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29117995A Expired - Fee Related JP2828615B2 (ja) | 1995-11-09 | 1995-11-09 | 超音波流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2828615B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002148086A (ja) * | 2000-11-15 | 2002-05-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 流量計測装置 |
| JP4960554B2 (ja) * | 2001-06-11 | 2012-06-27 | 愛知時計電機株式会社 | 超音波流量計 |
| JP4889233B2 (ja) * | 2005-04-05 | 2012-03-07 | 東京瓦斯株式会社 | 超音波流量計 |
| JP2007064988A (ja) * | 2006-12-08 | 2007-03-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 流量計測装置 |
-
1995
- 1995-11-09 JP JP29117995A patent/JP2828615B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09133560A (ja) | 1997-05-20 |
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