JP2866332B2 - 超音波流量計 - Google Patents
超音波流量計Info
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- JP2866332B2 JP2866332B2 JP29115695A JP29115695A JP2866332B2 JP 2866332 B2 JP2866332 B2 JP 2866332B2 JP 29115695 A JP29115695 A JP 29115695A JP 29115695 A JP29115695 A JP 29115695A JP 2866332 B2 JP2866332 B2 JP 2866332B2
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Description
を用いた超音波流量計の改良に関する。
に切替えるタイムシャリングの方式を用いた超音波流量
計が公知である。
ウンド法の原理を図6を用いて説明する。同図におい
て、1は流管、2、3は流管1の上流部と下流部に距離
Lだけ離れて設けた1組の送受波器である。Vは流体の
流れの流速を示す。
ルスを発射し、受波器3でこれを受信する。この受信信
号に基いて受波器2に駆動パルスを加えると受波器2か
らは再び超音波パルスが発射され、以後このくり返しが
行われる。
グアラウンド周期t1 は、静止流体中の音速をC、流体
の流れの速さをVとすると、 t1 =L/(C+V) …(1) となり、これは超音波の順方向の伝搬時間に相当する。
え、送波器3から逆方向に超音波パルスを発射し、受波
器2でこれを受信する。この受信信号に基いて送波器3
に駆動パルスを加えると送波器3からは再び超音波パル
スが発射され、以後このくり返しが行われる。
グアラウンド周期t2 は t2 =L/(C−V) …(2) となり、これは超音波の逆方向の伝搬時間となる。
伝搬時間の間の基準クロックを計数していた。
るためには伝搬時間t1 ,t2 の計測の分解能を上げる
必要があり、そのため高速(高周波数)の基準クロック
が必要になる。
数回連続して測定する方法を採用することにより、基準
クロックの周波数をそれ程高くしなくても計測の分解能
を上げることができるが、連続して測定する回数を多く
すると複数回の連続測定に時間がかかるばかりでなく、
伝搬時間t1 とt2 の測定は流速Vが一定とみなせる短
い時間内に行う必要がある等のことから、連続して測定
する回数にも限界があり、この方法で計測の分解能を実
用上満足する値まで向上できない。そのため、ある程度
の高速の基準クロックが必要となる。
と、消費電流が増大して、電池駆動が困難であるという
問題点があった。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。
に、請求項1の第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、受信波を検知すると受信波検知信号を
出力する受信波検知部(4)と、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
の後は受信波検知部(4)からの受信波検知信号ごとに
送信側の送受波器(2又は3)を駆動し、第1送信指令
信号ごとに計n回駆動する送波器駆動部(6)と、受信
波検知部(4)から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(9)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
(10)と、交互に送受の切替えを行ないながら一定の
タイミングでスタート信号を出力し、第n受信波検知信
号を受けると第2のカウンタ(10)の測定値を読取
り、流速・流量等の演算を行うコントロール部(11)
と、コントロール部(11)よりのスタート信号を入力
すると発振を開始して基準クロックを出力し、第1のカ
ウンタ(9)からの第n受信波検知信号を入力するとそ
の発振を停止する基準クロック発生器(12)と、コン
トロール部(11)からのスタート信号と基準クロック
発生器(12)からの基準クロックとを入力し、スター
ト信号入力時点から基準クロックが所定の一定数入力さ
れるまでの時間Dだけ遅れて第1送信指令信号を出力す
るタイマ(7)とを具備し、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、前記第2のカウンタ(1
0)は、前記基準クロック発生器(12)から出力され
る基準クロックを計数して第1送信指令信号から第n受
信波検知信号までの時間(T)を測定し、 更に、前記基
準クロック発生器(12)よりも正確な第2の基準クロ
ック発生器(13)を設け、両基準クロック発生器(1
2)(13)の基準クロックを一定時間毎に間けつ的に
比較して、第2の基準クロック発生器(13)の基準ク
ロックを基準として基準クロック発生器(12)の基準
クロックの偏差を知り、該偏差に基いて第2のカウンタ
(10)の計数値を修正することを特徴とする超音波流
量計である。
て、前記第2の基準クロック発生器(13)が出力する
基準クロックが基準クロック発生器(12)の基準クロ
ックの1周期より比較的長いワンショットパルスであ
り、 両基準クロック発生器(12)(13)の基準クロ
ックを入力する第3のカウンタ(14)を設け、第2の
基準クロック発生器(13)のワンショットパルスの間
に入力される基準クロック発生器(12)のクロック数
を計数して前記偏差を知るようにしたことを特徴とする
ものである。
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。
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。
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、その後は受信波検知部4からの受信波検知信号を受
けるごとに送信側の送受波器2又は3を駆動する送波器
駆動部である。
又は3を選択して送波器駆動部6に接続する。9は第1
のカウンタで、受信波検知部4から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。
令信号から第n受信波検知信号までの時間T(図2参
照)を後述する基準クロックを計数することで測定し、
そのカウント値を後述するコントロール部に伝える。
コントロール部で、信号切替器5と切替スイッチ8を操
作する送受切替え信号を送出して交互に送受の切替えを
行いながら、一定のタイミングでスタート信号を出力し
てタイマ7を起動すると共に基準クロック発生器12を
起動させ、第1のカウンタ9からの第n受信波検知信号
を受けると、第2のカウンタ10のカウント値を読取
り、流速・流量等の演算を行う。
スタート信号を入力すると起動し、その時点から基準ク
ロック発生器12の発振周波数が安定するのに必要で充
分な一定時間D(図2参照)後に第1送信指令信号を出
力する。
11よりのスタート信号を入力すると発振を開始して基
準クロックを出力し、第1のカウンタ9からの第n受信
波検知信号を入力するとその発振を停止するように構成
されている。
けのn回の超音波の伝播時間nt=Tを計測するときの
図1のタイムチャートである。上述のように、基準クロ
ック発生器12はスタート信号から第n受信波検知信号
の間だけ発振し、常時連続して発振することはない。
開始してから、発振周波数が安定するまでのウェイト時
間Dだけ遅れて第1回送信指令信号が出力され、n回の
繰り返しの伝搬時間Tが第2のカウンタ10で計数さ
れ、このカウント値に基いて流速・流量等が演算され
る。
n回の伝搬時間Tの測定を伝搬時間t1 、t2 より大き
い一定時間毎に行う。従って、基準クロックが必要なの
は、伝搬時間を測定しているTの間だけであるため、高
周波数の基準クロック発生器12を用いて計測の分解能
を向上でき、しかも消費電力の増大を防止できる。
立上り時点における発振周波数の不安定なときの基準ク
ロックを使用しないので、計測精度が悪くなる虞れがな
い。図3は本発明の実施例である。
ル部11からのスタート信号と基準クロック発生器12
からの基準クロックとを入力し、スタート信号入力時点
から基準クロックが所定の一定数入力されるまでの時間
Dだけ遅れて第1送信指令信号を出力するようにした点
が図1と異なる。
そのものを計数してウェイト時間Dをつくるようにした
ので、基準クロックの発振が安定したことを確実に検知
できる利点がある。
ロックとして一般的に良く使われるのは水晶発振器であ
るが、水晶発振器は発振が安定するまでに時間がかか
り、前記ウェイト時間Dを大きくとる必要がある。
いる時間の割合が大きくなって低消費電力化ができない
ばかりか、発振を停止すること自体できないという不都
合が生じる。
子あるいはCR発振回路を使って、発振の立上り(起
動)を短時間にすることである。ところが、これらの発
振周波数は水晶発振器のそれに比較して精度が良くな
く、温度による変動も大きい。
水晶発振器等の高精度の発振周波数を有する第2の基準
クロック発生器13と、両基準クロック発生器12と1
3の周波数を比較して基準クロック発生器12の周波数
偏差をカウントする第3のカウンタ14とを追加し、第
3のカウンタ14のカウント値である前記周波数偏差を
把握して、コントロール部で第2のカウンタ10のカウ
ント値を修正することで、セラミック発振子やCR発振
回路の使用を可能としたものである。
に示すように、基準クロック発生器10の基準クロック
の周期より比較的長い時間T2 のワンショットパルスで
ある第2の基準パルスを発生するものを使う。そして、
ワンショットパルスの時間T 2 の間の基準クロック発生
器12の基準クロック数を第3のカウンタ14で計数し
て、一定時間ごとにこの測定を行い、第2の基準クロッ
クを基準にして基準クロック発生器12の基準クロック
の偏差を知って、第2のカウンタ10のカウント値をコ
ントロール部11で修正して補正する。
T2 を1msに設定し、基準クロック発生器12の基準
クロックの周波数が1MHZ が正しい値とするなら、第
3のカウンタ14のカウント値が1000では偏差が
零、1010では偏差が+1%として把握できる。
しては、マイクロコンピュータを中心とするコントロー
ル部11で既に使われているものを使うことができる。
上記図4の実施例は、図1の構成に第2の基準クロック
発生器を追加したものであるが、図3の実施例に第2の
基準クロック発生器を追加し、この第2の基準クロック
を基準として基準クロック発生器12の基準クロックの
偏差を把握して第2のカウンタ10のカウント値を修正
することで、計測精度を向上させてもよい。
成されているので、高い周波数の基準クロック発生器
(12)の発振を必要な時のみにでき、消費電力を低減
できるため、電池駆動の超音波流量計の実用化に役立
つ。
発振回路を基準クロック発生器(12)として使用でき
るので、流量計のコスト低減に寄与する。
理を説明する略図である。
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
知すると受信波検知信号を出力する受信波検知部(4)
と、 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、その後は受信波検知部(4)からの
受信波検知信号ごとに送信側の送受波器(2又は3)を
駆動し、第1送信指令信号ごとに計n回駆動する送波器
駆動部(6)と、 受信波検知部(4)から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(9)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(10)と、 交互に送受の切替えを行ないながら一定のタイミングで
スタート信号を出力し、第n受信波検知信号を受けると
第2のカウンタ(10)の測定値を読取り、流速・流量
等の演算を行うコントロール部(11)と、 コントロール部(11)よりのスタート信号を入力する
と発振を開始して基準クロックを出力し、第1のカウン
タ(9)からの第n受信波検知信号を入力するとその発
振を停止する基準クロック発生器(12)と、コントロール部(11)からのスタート信号と基準クロ
ック発生器(12)からの基準クロックとを入力し、ス
タート信号入力時点から基準クロックが所定の一定数入
力されるまでの時間Dだけ遅れて第1送信指令信号を出
力する タイマ(7)とを具備し、 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、 前記第2のカウンタ(10)は、前記基準クロック発生
器(12)から出力される基準クロックを計数して第1
送信指令信号から第n受信波検知信号までの時間(T)
を測定し、 更に、前記基準クロック発生器(12)よりも正確な第
2の基準クロック発生 器(13)を設け、 両基準クロック発生器(12)(13)の基準クロック
を一定時間毎に間けつ的に比較して、第2の基準クロッ
ク発生器(13)の基準クロックを基準として基準クロ
ック発生器(12)の基準クロックの偏差を知り、該偏
差に基いて第2のカウンタ(10)の計数値を修正する
ことを特徴とする超音波流量計。 - 【請求項2】 前記第2の基準クロック発生器(13)
が出力する基準クロックが基準クロック発生器(12)
の基準クロックの1周期より比較的長いワンショットパ
ルスであり、 両基準クロック発生器(12)(13)の基準クロック
を入力する第3のカウンタ(14)を設け、第2の基準
クロック発生器(13)のワンショットパルスの間に入
力される基準クロック発生器(12)のクロック数を計
数して前記偏差を知るようにした ことを特徴とする請求
項1記載の超音波流量計。
Priority Applications (1)
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JP29115695A JP2866332B2 (ja) | 1995-11-09 | 1995-11-09 | 超音波流量計 |
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Publications (2)
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Family
ID=17765177
Family Applications (1)
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JP29115695A Expired - Lifetime JP2866332B2 (ja) | 1995-11-09 | 1995-11-09 | 超音波流量計 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2866332B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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DE102004023147A1 (de) | 2004-05-07 | 2005-11-24 | Endress + Hauser Flowtec Ag, Reinach | Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung des Volumen- und/oder Massendurchflusses eines Mediums |
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US4145925A (en) * | 1978-01-09 | 1979-03-27 | Medtronic, Inc. | Digital liquid velocity measuring system |
-
1995
- 1995-11-09 JP JP29115695A patent/JP2866332B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10782169B2 (en) | 2017-09-08 | 2020-09-22 | Rohm Co., Ltd. | Ultrasonic flowmeter |
Also Published As
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