JP2933016B2 - 渦流量計 - Google Patents

渦流量計

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JP2933016B2
JP2933016B2 JP8173123A JP17312396A JP2933016B2 JP 2933016 B2 JP2933016 B2 JP 2933016B2 JP 8173123 A JP8173123 A JP 8173123A JP 17312396 A JP17312396 A JP 17312396A JP 2933016 B2 JP2933016 B2 JP 2933016B2
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義則 松永
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雅則 本道
正巳 和田
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カルマン渦により
伝播時間の変更を受けた超音波信号を用いて流路に流れ
る測定流体の流量を算定する渦流量計に係り、特に、渦
による位相変化が大きい場合にも安定に渦が検出できる
ように改良した渦流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３３は従来の渦流量計の構成を示す構
成図である。この場合は、連続波としての超音波を渦に
放射して得られる伝播時間の変更を検出することにより
測定流体の流量を算定する渦流量計の構成を示してい
る。
【０００３】基準クロック回路１０から基準クロックＣ
Ｌ1を駆動回路１１に送出することにより、駆動回路１
１は基準クロックＣＬ1に同期してカルマン渦の周波数
に対して高い周波数である駆動信号ＤＳ1を超音波送信
器１２に送出する。
【０００４】この超音波送信器１２は、測定管路１３の
中に固定された渦発生体１４の下流側であって、この渦
発生体１４と測定管路１３の管軸との双方に直角な方向
の管壁に固定され、管軸に対して超音波送信器１２と対
向する管壁には、超音波受信器１５が固定されている。
【０００５】駆動信号ＤＳ1により超音波送信器１２か
ら超音波が測定流体に送出され、超音波送信器１２と超
音波受信器１５とを結ぶ方向のカルマン渦の速度成分に
より変調された超音波は超音波受信器１５で受信され、
超音波信号ＳU1として増幅器１６に出力される。さら
に、この超音波信号ＳU1はパルス化回路１７でパルス化
された超音波信号ＳU2として位相検出回路１８に出力さ
れる。
【０００６】一方、参照波回路１９には、基準クロック
回路１０から基準クロックＣＬ1が印加され、これに同
期して参照波回路１９からは参照波信号ＳR1が位相検出
回路１８に出力されている。そこで、位相検出回路１８
はこの参照波信号ＳR1を基準として超音波信号ＳU2を位
相検波してフイルタ２０に出力する。
【０００７】フイルタ２０はシュミットトリガ回路２１
にフイルタ信号を送出すると共に位相シフタ２２にも信
号を送出するが、位相シフタ２２は参照波回路１９に初
期位相の値によってπだけ位相の違った参照波信号ＳR1
を位相検出回路１８に出力するように制御する。
【０００８】シュミットトリガ回路２１は、フイルタ２
０の出力端に得られるカルマン渦を再現した渦波形を所
定の閾値を基準としてパルス状の波形として出力端２３
に出力する。
【０００９】次に、以上の点を更に詳しく数式を用いて
説明する。超音波信号ＳU1の伝播時間Ｔは、測定流体の
音速をＣ、渦の循環流の速度をＶV、渦周波数をｆV、測
定管路１３の口径をＤとすると、時間ｔの関数として、 Ｔ＝Ｄ／［Ｃ−ＶVｓｉｎ（２πｆV・ｔ）］ （１） で表わせる。
【００１０】また、超音波信号ＳU1の周波数をｆSとす
ると参照波信号ＳR1との位相Φは、 Φ＝２πｆSＤ／［Ｃ−ＶVｓｉｎ（２πｆV・ｔ）］ ≒２πｆSＤ／Ｃ＋２πｆSＤＶVｓｉｎ（２πｆV・ｔ）／Ｃ2 （２） となる。
【００１１】この（２）式の第１項は初期位相を、第２
項は渦による位相変化をそれぞれ示している。ここで、
測定流体の温度変化などにより音速Ｃが変化するので、
初期位相も変化するが、渦による位相変化に比べて非常
にゆっくり変化するので、ほぼ一定と考えて良い。この
ため、位相Φの変化は位相検出回路１８で測定すること
ができ、フイルタ２０により渦を再現することができ
る。
【００１２】なお、この場合、初期位相が０或いは２π
の近傍にあると渦による位相変化が小さくても簡単に位
相検出回路１８の処理範囲を越えてしまうので、位相シ
フタ２２で直流的な初期位相の値によってπだけ位相の
違った参照波信号に切り換えて処理範囲の中に収める。
【００１３】フイルタ２０の出力により渦がアナログ的
に再現されるので、シュミットトリガ回路２１でこれを
パルス化することにより、渦による位相の変化が小さい
場合は、出力端２３にパルス状の渦信号として再現する
ことができる。
【００１４】図３４は従来の他の渦流量計の構成を示す
構成図である。この場合は、バースト波としての超音波
を渦に放射して得られる伝播時間の変更を検出すること
により測定流体の流量を算定する渦流量計の構成を示し
ている。以下の説明では、同一の機能を有する部分には
同一の符号を付して適宜にその説明を省略する。
【００１５】基準クロック回路１０は基準クロックＣＬ
1を駆動回路２４とタイミング回路２５Ａにそれぞれ出
力する。タイミング回路２５Ａは駆動回路２４にバース
ト波を送出するタイミング信号ＴＧ1を出力する。ま
た、タイミング回路２５Ａはサンプルホールドのタイミ
ング信号ＳP2などを送出する。
【００１６】駆動回路２４は超音波送信器１２にタイミ
ング信号ＴＧ1で制御されるバースト波状の駆動信号Ｄ
Ｓ2を印加する。この駆動信号ＤＳ2により超音波送信器
１２の圧電素子は電圧／歪変換を生じ、測定流体中に超
音波を送出する。この駆動信号ＤＳ2はバースト波状に
送出され、バースト波の繰り返し周期は渦信号を復元す
る必要から渦生成周期より短く設定されている。
【００１７】超音波送信器１２はバースト波状の駆動信
号ＤＳ2の印加により測定管路１３の内部に超音波を放
出しカルマン渦で位相変調されて超音波受信器１５で受
信され、超音波信号ＳU3として増幅器１６に出力され
る。さらに、この超音波信号Ｓ U3はパルス化回路２６で
所定の閾値を基準としてパルス化され超音波信号ＳU4と
してサンプリング回路２７に出力される。
【００１８】サンプリング回路２７には、タイミング回
路２５Ａからバースト波の送出に対して所定の遅れを伴
ってサンプリング信号ＳP1が繰り返して与えられてお
り、このサンプリング信号ＳP1により、その都度、超音
波信号ＳU4がサンプリングされて位相検出回路２８に出
力される。
【００１９】一方、参照波回路２９には、基準クロック
回路１０から基準クロックＣＬ1が印加され、バースト
波の送出に対して所定の遅れを伴って参照波回路２９か
ら参照波信号ＳR2が位相検出回路２８に出力されてい
る。
【００２０】そこで、位相検出回路２８は、この参照波
信号ＳR2をベースとしてサンプリング回路２７から出力
された超音波信号を位相検波して、サンプルホールド回
路３０に出力する。サンプルホールド回路３０は、タイ
ミング回路２５から送出されるサンプリング信号ＳP2に
より位相検出回路２８の出力をサンプリングしてフイル
タ３１に出力する。
【００２１】フイルタ３１はシュミットトリガ回路２１
にフイルタ信号を送出すると共に位相シフタ２２にも信
号を送出するが、位相シフタ２２は参照波回路２９に初
期位相の値によってπだけ位相の違った参照波信号ＳR2
を位相検出回路２８に出力するように制御する。
【００２２】シュミットトリガ回路２１は、フイルタ３
１の出力端に得られるカルマン渦を再現した渦波形を所
定の閾値を基準としてパルス状の波形として出力端２３
に出力する。
【００２３】図１９に示すようにバースト波を用いて渦
を復元する場合は、図１８に示す連続波を用いて渦を復
元する場合に対して、超音波の送出・受信が間欠的とな
るので、超音波送信器１２から測定流体に超音波を送出
する際に、金属性の測定管路１３を経由して超音波受信
器１５に到達するノイズを分離除去できるメリットを有
している。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】図３３に示す連続波を
用いて渦を復元する場合、及び図３４に示すようにバー
スト波を用いて渦を復元する場合は、何れも渦による超
音波の位相変化が小さいときは有効に機能する。
【００２５】しかし、例えば、口径が大きい場合、流速
が速い場合、或いは音速が遅い場合には、渦による超音
波の位相変化が０〜２πの範囲を越えてしまい、動作不
能になる。
【００２６】また、初期位相が０または２πの近傍にあ
ると渦による位相変化が小さくても簡単に位相検出回路
の処理範囲を越えてしまうので、位相シフタ２２を設け
てこれを避けるようにしている。
【００２７】しかし、このような位相シフタ２２は直流
的な初期位相の値によってπだけ位相の違った参照波信
号を切り換えるだけであるので、交流的な渦による位相
変化に対しては機能せず、位相変化が大きい場合の解決
にはならない。
【００２８】これらの欠点を克服するためには、超音波
の周波数を下げることが考えられるが、周波数を下げる
と測定流体中に含まれる気泡が通過するときに、超音波
の吸収・散乱が大きくなり、超音波が正常に超音波受信
器に到達しなくなるという問題が生じる。
【００２９】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するための主な構成として、カルマン渦により伝播
時間の変更を受けた超音波信号を用いて流路に流れる測
定流体の流量を算定する渦流量計において、異なった位
相の複数の参照波信号を出力する参照波生成手段と、先
の超音波信号と先の各参照波信号との位相関係を求めて
入力状態信号を出力する入力状態判定手段と、先の超音
波信号と先の参照波信号との位相差を検出して位相信号
を出力する複数の位相検出手段と、先の入力状態信号を
用いて最適な先の位相信号を選択信号として選択する出
力選択手段とを具備し、選択された先の位相信号を用い
て流量信号を演算して出力するようにしたものである。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を用いて説明する。図１は本発明の１実施形態を示
すブロック図である。なお、図３３、図３４に示す従来
の渦流量計と同一の機能を有する部分には同一の符号を
付して適宜にその説明を省略する。
【００３１】基準クロック回路１０は基準クロックＣＬ
1を駆動回路２４とタイミング回路２５にそれぞれ出力
する。タイミング回路２５は駆動回路２４にバースト波
を送出するタイミング信号ＴＧ1を出力する。
【００３２】また、タイミング回路２５はその他の回路
にも、例えば入力判定のタイミング信号ＴＧ2、出力選
択のタイミング信号ＴＧ3、サンプルホールドのタイミ
ング信号ＴＧ4等を送出する。
【００３３】駆動回路２４は超音波送信器１２にタイミ
ング信号ＴＧ1で制御されるバースト波状の駆動信号Ｄ
Ｓ2を印加する。この駆動信号ＤＳ2により超音波送信器
１２の圧電素子は電圧／歪変換を生じ、測定流体中に超
音波を送出する。
【００３４】図１における測定管路１３、超音波送信器
１２及び超音波受信器１５などの構成については、図３
３に示すものと異なり、測定管路断面の方向から見た表
現になっているが基本的に同一の構成である。
【００３５】超音波送信器１２から測定流体中のカルマ
ン渦に向かって送出された超音波は超音波受信器１５で
受信され、これは超音波信号ＳU3として増幅器１６に出
力される。この超音波信号ＳU3はパルス化回路２６で所
定の閾値を基準として矩形波にパルス化された超音波信
号ＳU4としてサンプリング回路２７に出力される。
【００３６】サンプリング回路２７は、タイミング回路
２５から出力されたサンプリング信号ＳP1のタイミング
により超音波信号ＳU4の一部を切り出して位相検出回路
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄと、入力判定回路３３
に超音波信号ＳU5として出力する。
【００３７】参照波回路３４は、基準クロック回路１０
から出力された基準クロックＣＬ1を分周してそれぞれ
π／２づつ位相の違った４つの参照波信号ＳR3、ＳR4、
ＳR5、ＳR6を発生させる。
【００３８】位相検出回路３２ａは位相０の参照波信号
ＳR3を、位相検出回路３２ｂは位相π／２の参照波信号
ＳR4を、位相検出回路３２ｃは位相πの参照波信号ＳR5
を、位相検出回路３２ｄは位相３π／２の参照波信号Ｓ
R6を、それぞれ参照信号として超音波信号ＳU5の位相を
検出して、パルス幅信号である位相信号Ｓa1、Ｓb1、Ｓ
c1、Ｓd1として出力する。
【００３９】入力判定回路３３は、タイミング信号ＴＧ
2が入力され、参照波信号ＳR3、ＳR 4、ＳR5、ＳR6に対
する超音波信号ＳU5の位相関係を求めて、出力選択回路
３５に入力状態信号を位相パターン信号Ｘnとして出力
する。
【００４０】出力選択回路３５は、タイミング信号ＴＧ
3が入力され、位相パターン信号Ｘnに基づいて位相信号
Ｓa1、Ｓb1、Ｓc1、Ｓd1のうちから最適な位相信号を選
択して選択信号Ｙnとして出力する。
【００４１】選択スイッチ３６は選択信号Ｙnにより位
相信号Ｓa1、Ｓb1、Ｓc1、Ｓd1に対応するスイッチ番号
Ｎ1、Ｎ2、Ｎ3、Ｎ4の何れかを選択してサンプルホール
ド回路３７に出力する。
【００４２】サンプルホールド回路３７はタイミング回
路２５から出力されたタイミング信号ＴＧ4により選択
された位相信号を次の位相信号の処理開始まで適宜にサ
ンプルホールドする。
【００４３】フイルタ３８はサンプルホールドされた位
相信号に波形処理を施して渦信号を復元し、復元された
渦信号はシュミットトリガ回路２１により所定の閾値で
パルス化して出力端２３に出力される。
【００４４】次に、図１に記載された実施形態の全体動
作について波形図を用いてその概要を説明する。図２
（Ａ）は駆動回路２４から超音波送信器１２に印加する
駆動信号ＤＳ2の波形を示している。
【００４５】駆動回路２４は基準クロックＣＬ1を１／
２に分周したクロックＣＬ2（図２（Ａ））を作ると共
にタイミング信号ＴＧ1により駆動信号ＤＳ2のバースト
波の繰返し周期ｔ1を制御する。
【００４６】バースト波の繰返し周期ｔ1は渦信号を復
元する必要から渦生成周期より短く設定され、クロック
ＣＬ2は、参照波信号を作る関係から、基準クロックＣ
Ｌ1を１／２に分周した周波数のクロックＣＬ2としてい
る。
【００４７】駆動信号ＤＳ2が印加された超音波送信器
１２は、この超音波送信器１２の中の圧電素子で電圧／
歪変換がなされて超音波を発生して測定流体に放射する
が、この超音波は測定流体内に発生するカルマン渦によ
り位相変調されて超音波受信器１５で受信され、超音波
信号ＳU3（図２（Ｂ））として増幅器１６に出力され
る。
【００４８】図２（Ｂ）に示す超音波信号ＳU3には、カ
ルマン渦を捉えたメインの波形の他に測定管路１３で多
重反射された波形或いは残響波などが重畳された波形と
して現れている。
【００４９】増幅器１６を介して出力された超音波信号
ＳU3は、パルス化回路２６に出力され、ここで所定の閾
値を基準として矩形波に変換されて超音波信号ＳU4（図
２（Ｃ））としてサンプリング回路２７に出力される。
【００５０】タイミング回路２５からは、サンプリング
信号ＳP1（図２（Ｄ））が所定のタイミングでサンプリ
ング回路２７に出力されており、サンプリング回路２７
はこのサンプリング信号ＳP1により超音波信号ＳU4をサ
ンプリングして超音波信号Ｓ U5（図２（Ｅ））として出
力する。
【００５１】一方、参照波回路３４は、基準クロックＣ
Ｌ1（図３（Ａ））を１／２に分周したクロックを位相
０の参照波信号ＳR3（図３（Ｂ））とし、これをそれぞ
れπ／２づつ位相シフトし、位相π／２の参照波信号Ｓ
R4（図３（Ｃ））、位相πの参照波信号ＳR5（図３
（Ｄ））、および位相３π／２の参照波信号ＳR6（図３
（Ｅ））を生成している。
【００５２】位相検出回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３
２ｄには、それぞれ参照波回路３４から参照波信号
ＳR3、ＳR4、ＳR5、ＳR6が印加されている。各位相検出
回路は位相０の参照波信号ＳR3の場合に対して、位相が
π／２づつ異なっているだけで同様に動作するので、こ
こでは位相検出回路３２ａにおける参照波信号ＳR3の信
号処理について図４に示す波形図を用いて説明する。
【００５３】位相検出回路３２ａは、図３（Ｂ）に記載
した位相０の参照波信号ＳR3（図４（Ａ））を１／２に
分周した参照波信号（１／２）ＳR3（図４（Ｂ））と、
サンプリング回路２７から出力される超音波信号Ｓ
U5（図４（Ｃ））を１／２に分周した超音波信号（１／
２）ＳU5（図４（Ｄ））を作る。
【００５４】さらに、位相検出回路３２ａはこれ等の参
照波信号（１／２）ＳR3と超音波信号（１／２）ＳU5と
を用いて、これ等の排他論理和を演算してパルス幅変調
された位相信号Ｓa1（図４（Ｅ））として選択スイッチ
３６に出力する。
【００５５】この場合の位相検出回路３２ａの入出力特
性を、位相０の参照波信号ＳR3の場合に対して示すと、
超音波信号ＳU5の位相に対応して、図５（Ａ）に示すよ
うになる。
【００５６】図５（Ａ）において横軸は超音波信号ＳU5
の位相、縦軸は位相信号Ｓa1を示している。参照波信号
ＳR3に対する超音波信号ＳU5の位相に対応してパルス幅
が変化し、出力の位相信号Ｓa1（図４（Ｅ））は鋸歯状
波的に変化している。
【００５７】同様に、図５（Ｂ）は位相π／２の参照波
信号ＳR4の場合であり、横軸は超音波信号ＳU5の位相、
縦軸は位相信号Ｓb1を示している。図５（Ｃ）は位相π
の参照波信号ＳR5の場合であり、横軸は超音波信号ＳU5
の位相、縦軸は位相信号Ｓc1を示している。図５（Ｄ）
は位相３π／２の参照波信号ＳR6の場合であり、横軸は
超音波信号ＳU5の位相、縦軸は位相信号Ｓd1を示してい
る。
【００５８】これらの参照波信号ＳR3、ＳR4、ＳR5、Ｓ
R6の位相は、それぞれπ／２づつ異なっているので、同
じ超音波信号ＳU5の位相に対して出力の位相信号Ｓa1、
Ｓb1、Ｓc1、Ｓd1のレベルもそれぞれ０．２５（π／２
に対応）づづ異なっている。
【００５９】次に、このようにして得られた位相信号Ｓ
a1、Ｓb1、Ｓc1、Ｓd1をベースとして選択スイッチ３６
以降の動作について図６、図７に示す波形図を用いて説
明する。
【００６０】簡単のため、選択スイッチ３６が最適な１
つの位相検出回路３２ａ〜３２ｄの何れかに固定されて
いる状態での動作について説明する。なお、選択スイッ
チ３６を最適に選定する詳細な構成とその動作について
は後述する。
【００６１】先ず、渦による位相変化が小さい（２π以
下）の場合について、図６に示す波形図を用いて説明す
る。図６（Ａ）はサンプルホールド回路３７の出力波形
を示している。
【００６２】サンプルホールド回路３７は、位相検出回
路３２ａ〜３２ｄから出力される位相信号Ｓa1、Ｓb1、
Ｓc1、Ｓd1のうちから選択スイッチ３６でセレクトされ
た最適の位相信号のパルス幅をタイミング信号ＴＧ4に
より取り込み、平滑した後１サンプリング周期の間づつ
ホールドし、階段状の波形として渦信号を復元する。点
線で示す波形が本来の渦信号である。
【００６３】この後、フイルタ３８により階段状の波形
を平滑し、渦信号に対応した波形を再現している（図６
（Ｂ））。シュミットトリガ回路２１は、０．５（図６
（Ｂ））を閾値としてこの再現されたサイン波形を矩形
波に変換して（図６（Ｃ））出力端２３に出力する。
【００６４】次に、渦による位相変化が大きい（２π以
上）の場合について、図７に示す波形図を用いて説明す
る。この例での位相変化は０〜３π（初期位相は３π／
２）である。
【００６５】そして、図７（Ａ）〜（Ｄ）は位相検出回
路３２ａ〜３２ｄから出力される位相信号Ｓa1、Ｓb1、
Ｓc1、Ｓd1を選択スイッチ３６で１個づつ固定したとき
のフイルタ３８のフイルタ出力Ｓa1´、Ｓb1´、Ｓ
c1´、Ｓd1´の波形をそれぞれ示している。
【００６６】位相信号Ｓa1、Ｓb1、Ｓc1、Ｓd1は、それ
ぞれ位相の変化に対して、図５に示すように、０〜１の
間で鋸歯状波的に変化し、１より大きくなると０に戻る
変化をするので、フイルタ出力Ｓa1´、Ｓb1´、Ｓ
c1´、Ｓd1´もこれに対応する変化をする。
【００６７】フイルタ出力Ｓa1´、Ｓb1´、Ｓc1´、Ｓ
d1´は、図５に示すようにそれぞれ順に参照波信号
ＳR3、ＳR4、ＳR5、ＳR6に対応してそれぞれπ／２づつ
ずれた位相になっているので、図７（Ａ）〜（Ｄ）に示
すようにπ／２づつずれ、１と０を境として不連続な波
形となっている。
【００６８】出力選択回路３５から出力される選択信号
Ｙnにより動作する選択スイッチ３６により、サンプリ
ング毎に最適な位相信号Ｓa1、Ｓb1、Ｓc1、Ｓd1を選択
した結果が図７（Ｅ）に示すフイルタ出力である。
【００６９】このような最適な選択スイッチ３６を選択
をする順序は図７（Ｆ）に示してある。スイッチ番号Ｎ
1、Ｎ2、Ｎ3、Ｎ4はそれぞれこの順序で位相信号Ｓa1、
Ｓb1、Ｓc1、Ｓd1が得られる番号に対応しており、この
例では、Ｎ1→Ｎ2→Ｎ3→Ｎ2→Ｎ1→Ｎ2→Ｎ3→Ｎ2→Ｎ
1の順に選択することにより図７（Ｅ）の波形が得られ
る。
【００７０】シュミットトリガ回路２１は、図７（Ｅ）
に示すフイルタ出力を図７（Ｇ）に示すように矩形波に
変換する。トリガレベルの中心値が０．５に設定されて
いるので、図７（Ｅ）に示す波形が選択スイッチ３６の
切り換わりの点で変化幅０．２５で急激に変化している
にも拘わらず問題なく渦信号に対応した波形として矩形
波のシュミット出力が得られている。
【００７１】以上が、図１に示される全体構成とその動
作の概要であるが、これらのうち位相信号Ｓa1、Ｓb1、
Ｓc1、Ｓd1のうち最適なものを選択するための回路であ
る入力判定回路３３と出力選択回路３５の内部構成につ
いて、図８と図９を用いて詳細に説明する。
【００７２】図８は図１における入力判定回路３３の内
部構成を示すブロック図である。状態検出回路３３ａ、
３３ｂ、３３ｃ、３３ｄには、それぞれ位相０、π／
２、π、３π／２の参照波信号ＳR3、ＳR4、ＳR5、ＳR6
が供給され、これ等の参照波信号の立上がりのタイミン
グで超音波信号ＳU5がハイレベルかローレベルかの状態
を検出して、状態信号ＳSa、ＳSb、ＳSc、ＳSdとして数
値化回路３３ｅに出力する。数値化回路３３ｅは、これ
らの状態信号ＳSa、ＳSb、ＳSc、ＳSdを用いて超音波信
号ＳU5の位相状態を数値化して位相パターン信号Ｘnと
して出力する。
【００７３】図９は図１における出力選択回路３５の内
部構成を示すブロック図である。出力選択回路３５は、
入力記憶回路３５ａ、出力記憶回路３５ｂ、入力比較回
路３５ｃ、状態認識回路３５ｄ、出力決定回路３５ｅな
どで構成されている。入力記憶回路３５ａは数値化回路
３３ｅで前周期に決定された位相パターン信号Ｘn-1を
記憶しておき、出力記憶回路３５ｂは前周期に選択スイ
ッチ３６に出力された選択信号Ｙn-1の内容を記憶して
おくメモリである。
【００７４】入力比較回路３５ｃは今周期に決定された
位相パターン信号Ｘnと前周期に決定された位相パター
ン信号Ｘn-1との違いを判定する。一方、状態認識回路
３５ｄは今周期に決定された位相パターン信号Ｘnと前
周期に決定された選択信号Ｙn -1とから両者の相互関係
を認識する。
【００７５】また、出力決定回路３５ｅは入力比較回路
３５ｃと状態認識回路３５ｄとの出力がそれぞれ入力さ
れこれらの判定結果から出力内容を決定して今周期の選
択信号Ｙnを出力する。
【００７６】次に、具体的な内部構成である図８に示す
入力判定回路３３の動作について図１０に示す波形図を
用いて説明する。図１０（Ａ）〜図１０（Ｄ）はそれぞ
れ位相０、π／２、π、３π／２の参照波信号ＳR3、Ｓ
R4、ＳR5、ＳR6を、図１０（Ｅ）〜図１０（Ｈ）は４通
りの位相状態の超音波信号ＳU5（０）、ＳU5（１）、Ｓ
U5（２）、ＳU5（３）を、図１０（Ｉ）はこれ等の超音
波信号の処理内容をそれぞれ示している。
【００７７】状態検出回路３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３
３ｄは、各々、参照波信号ＳR3、Ｓ R4、ＳR5、ＳR6の立
上りのタイミングで超音波信号ＳU5がハイレベルかロー
レベルかの状態を検出する。そして、これらの状態を数
値化回路３３ｅで現状の超音波信号ＳU5の位相パターン
の状態として数値化する。
【００７８】例えば、参照波信号ＳR3に対する超音波信
号ＳU5が図１０（Ｅ）の位相関係にある超音波信号ＳU5
（０）のときは、各参照波信号ＳR3、ＳR4、ＳR5、ＳR6
の立上りのタイミングでは、超音波信号ＳU5（０）のレ
ベルが、それぞれＬ（ロー）、Ｈ（ハイ）、Ｈ（ハ
イ）、Ｌ（ロー）の２値データの状態信号ＳSa、ＳSb、
Ｓ Sc、ＳSdとして状態検出回路３３ａ、３３ｂ、３３
ｃ、３３ｄにより検出される。そこで、数値化回路３３
ｅはこれ等の状態信号ＳSa、ＳSb、ＳSc、ＳSdを用い
て、この位相状態を位相パターン信号Ｘn＝０と定義し
て出力する。
【００７９】このようにして、他の超音波信号Ｓ
U5（１）〜ＳU5（３）の状態（図１０（Ｆ）〜図１０
（Ｈ））に対しても、参照波信号ＳR3、ＳR4、ＳR5、Ｓ
R6との１周期の位相関係から、それぞれＬ、Ｈで示され
る状態信号ＳSa、ＳSb、ＳSc、ＳSdが出力され、数値化
回路３３ｅはこれらを用いて位相パターン信号Ｘn＝１
〜３と定義して出力選択回路３５に出力する。
【００８０】以上の位相パターン信号Ｘn＝１〜３の検
出は、タイミング信号ＴＧ2により制御され、図１０
（Ｉ）に示すように、位相０の参照波信号ＳR3の１周期
目に対応する期間内に実行される。
【００８１】次の２周期目に対応する期間内ではタイミ
ング信号ＴＧ3により出力選択回路３５で出力選択が実
行され、さらに次の３周期目以降に対応する期間内では
タイミング信号ＴＧ4によりサンプルホールド回路３７
は出力の位相信号を取り込み、平滑した後、次の周期の
位相検出までのあいだホールドする（図１０（Ｉ））
が、これについては次に説明する。
【００８２】この出力選択回路３５については、具体的
な内部構成である図９を用い、さらに図１１に示す選択
線図と図１２に示すフローチャートとを用いてその動作
の概要を説明する。
【００８３】図１１の最上段には位相が２π以上シフト
するときの渦信号の波形が、中段にはこの渦信号の振幅
に対応する位相が、下段には対応する選択線図がそれぞ
れ示されている。
【００８４】この選択線図は、図５（Ａ）〜（Ｄ）に示
す特性を持つ位相検出回路３２ａ〜３２ｄの何れを選択
するかを説明するために、図５（Ａ）〜（Ｄ）に示す特
性を合成した線図である。
【００８５】選択信号Ｙnの選択番号０は位相が０の参
照波信号ＳR3に対する位相検波回路３２ａの折線特性
（入出力特性）であり実線で、選択番号１は位相がπ／
２の参照波信号ＳR4に対する位相検出回路３２ｂの折線
特性であり点線で、選択番号２は位相がπの参照波信号
ＳR5に対する位相検出回路３２ｃの折線特性であり一点
鎖線で、選択番号３は位相が３π／２の参照波信号ＳR6
に対する位相検出回路３２ｄの折線特性であり丸点線
で、それぞれ示されている。つまり、位相検出回路３２
ａ〜３２ｄはＹn＝０〜３に対応して選択されることと
なる。
【００８６】これに対して、位相パターン信号Ｘnは、
超音波信号ＳU5が図１０（Ｅ）〜（Ｈ）の何れの位相パ
ターンかを判別するために０〜３の番号で示したもので
あり、これらは互いにπ／２づつ位相がシフトしてい
る。
【００８７】そして、図７に示す場合と同様にして正常
な渦信号を復元するためには、図１１の最上段に示す渦
信号に対応して選択線図に太線で示したように循環して
閉じるように選択信号Ｙnを切り換えていく。
【００８８】これをロジック処理するためには図１２の
フローチャートで示す形でデータ処理を実行する。な
お、図１２の右端にはフローに対応する信号処理を実行
する図９に示す回路符号が示されている。
【００８９】以下の説明においては、各ステップにおけ
る選択信号Ｙn、位相パターン信号Ｘnの計数において、
番号が３から０に変化するときは＋１とカウントし、０
から３に変化するときは−１とカウントするものとす
る。
【００９０】ステップ１では、状態認識回路３５ｄで今
周期で入力された超音波信号ＳU5の位相パターン信号Ｘ
nと前周期で選択した位相検出回路を示す選択信号Ｙn-1
（出力記憶回路３５ｂに格納済）との関係を見て、これ
らの間の差ｙを演算して出力決定回路３５ｅに出力す
る。
【００９１】次に、ステップ２では、入力比較回路３５
ｃで今周期で入力された超音波信号ＳU5の位相パターン
信号Ｘnと前周期で入力された超音波信号ＳU5の位相パ
ターン信号Ｘn-1（入力記憶回路３５ａに格納済）との
間の差ｘを演算する。
【００９２】さらに、ステップ３で、入力比較回路３５
ｃに位相パターン信号Ｘnの変化があるか否かが判断さ
れる。変化がなければステップ１０に至り、出力決定回
路３５ｅで前周期の選択信号Ｙn-1を今周期の選択信号
Ｙnとして出力し、ステップ１１、１２に至り、それぞ
れ入力記憶回路３５ａと出力記憶回路３５ｂの内容を今
周期のものとして入れ替える。
【００９３】ステップ３で変化があればステップ４に至
り、ここで位相パターン信号Ｘnが＋１に増加していれ
ばステップ５に至る。ステップ５では選択線図（図１
１）のどの点で増えたかの判断がなされる。
【００９４】ステップ５で、Ｘnが１つ増加した結果
（位相パターンが１つ増加）、ｙ＝０（Ｘn＝Ｙn-1）と
なれば、入力の位相信号は選択線図の右上へ飛び出すこ
とになり、出力の切り換えが必要となる。
【００９５】例えば、これは図１１に示すＹn-1＝０の
特性直線からＹn＝１の特性直線に、つまり位相検出回
路３２ａから３２ｂに切り換える必要があることを意味
する。従って、この場合はステップ６においてＹn＝Ｙ
n-1＋１を実行し、出力を切り換えることになる。この
結果は出力され、ステップ１１、１２に至り、それぞれ
入力記憶回路３５ａと出力記憶回路３５ｂの内容を今周
期のものに入れ替える。
【００９６】また、ステップ５でＸnが１つ増加してい
るにも拘わらずｙ＝０とはならないならば、入力の位相
信号は図１１に示す選択線図では同一の選択線図の上を
変化していて、出力の切り換えの必要がないことを意味
し、Ｙnは前の値のままとする。
【００９７】Ｙnを変化させる必要がなければステップ
１０に至り、出力決定回路３５ｅで前周期の選択信号Ｙ
n-1を今周期の選択信号Ｙnとして出力し、ステップ１
１、１２に至り、それぞれ入力記憶回路３５ａと出力記
憶回路３５ｂの内容を今周期のものとして入れ替える。
【００９８】以上のステツプ３、４、５、６に示す演算
フローは、図１１に示す選択線図でいえば折線特性の右
上に位置し、位相シフトが増加する方向の太線で示す鋸
歯状波の部分についての特性の選択をする。
【００９９】次に、ステップ３で変化があればステップ
４に至るが、ｘ＝＋１でなければ、ステップ７に至る。
ステップ７では、ｘ＝＋１の場合と逆に、位相パターン
信号Ｘnが−１（位相パターンが１つ減少）に減少して
いる場合について判断している。
【０１００】この場合は、図１１に示す選択線図でいえ
ば折線特性の左下に位置し、位相シフトが減少する方向
の太線で示す鋸歯状波の部分についての特性の選択をす
る。この場合のステップ８、９はステツプ５、６とは逆
であるがこれと同様に判断して選択処理する。
【０１０１】図１３は図１に示す実施形態とは異なる第
２の実施形態の構成を示す構成図である。なお、図１に
示す構成と同様な機能を有する部分については、符号を
付して適宜にその説明を省略する。
【０１０２】この構成は、パルス化回路２６の出力であ
る超音波信号ＳU4（図２（Ｃ））をサンプリング回路２
７を介さずに直ちに位相検出回路３２ａ〜３２ｄに出力
するが、入力判定回路３３にはサンプリング回路２７を
介して入力させる構成としたものである。このような構
成でも図１に示すものと同様な効果を得ることができ
る。
【０１０３】図１４は図１に示す実施形態とは異なる第
３の実施形態の構成を示す構成図である。この場合は、
４つの位相検出回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄの
各々に、図１におけるサンプルホールド回路３７に対応
するサンプルホールド回路３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３
９ｄを設け、これらの出力を選択スイッチ３６で選択し
てフイルタ３７に出力するようにしたものである。この
ような構成でも図１に示すものと同様な効果を得ること
ができる。
【０１０４】図１５は図１に示す実施形態とは異なる第
４の実施形態の構成を示す構成図である。この場合は、
図１における４つの位相検出回路３２ａ、３２ｂ、３２
ｃ、３２ｄを１つの位相検出回路４０とし、選択スイッ
チ３６で位相検出回路４０に供給する参照波信号ＳR3、
ＳR4、ＳR5、ＳR6切り換えてこれらのいずれか１つを供
給するようにしたものである。このような構成でも図１
に示すものと同様な効果を得ることができる。
【０１０５】図１６は図１に示す実施形態とは異なる第
５の実施形態の構成を示す構成図である。この場合は、
タイミング回路２５がタイミング回路４１に置き換えら
れているが、基本的にはバースト波の送出を制御するタ
イミング信号ＴＧ1がないだけで同様な機能を持つ。
【０１０６】したがって、この場合の駆動回路４２から
送出される駆動信号ＤＳ3は連続波であるが、信号処理
については図１に示す場合と同様に処理をする。このよ
うな構成でも図１に示すものと同様な効果を得ることが
できる。
【０１０７】図１７は、駆動回路から送出されるバース
ト波ＤＳ2´（図１７（Ａ））の波数を図２に示すバー
スト波ＤＳ2に比べて少なくしてバースト波ＤＳ2´を送
出し、これを超音波信号ＳU3´（図１７（Ｂ））として
受信し、さらにタイミング回路２５から出力されるサン
プリング信号ＳP1´（図１７（Ｃ））でサンプリングす
る場合を示している。
【０１０８】この場合は、サンプリング信号ＳP1´によ
り信号をサンプリングするときに、定常値になる手前で
サンプリング信号ＳP1´により信号をサンプリングする
ようにしている。
【０１０９】このような構成にすると、測定管路１３で
多重反射された波形或いは残響波などが重畳されている
場合でも、これ等が測定管路１３を迂回して受信される
前に受信波をサンプリングすることができるので、これ
らのノイズとの分離が容易になるメリットがある。
【０１１０】なお、今までの図１、図１３〜図１６まで
の実施形態における信号処理は、デスクリートなハード
である回路構成、例えばゲートアレイなどを用いるが、
これ等の信号処理はソフト的にマイクロコンピュータを
用いても実現できることは容易に理解できるところであ
る。
【０１１１】図１８は音速の影響を除去する構成とした
実施形態の全体のブロック図を示している。この場合
は、図１に示すシュミットトリガ回路２１の後段に得ら
れるパルス信号を用いて信号処理をするマイクロコンピ
ュータが付加された構成となっている。
【０１１２】シュミットトリガ回路２１からのパルス信
号はカウンタ４３でデジタル信号に変換されてマイクロ
コンピュータ４４に入力される。マイクロコンピュータ
４４は中央演算処理装置（ＣＰＵ）４４ａ、メモリ４４
ｂなどを有しており、流量信号の信号処理だけではな
く、タイミング信号の発生、出力の制御、演算など各種
の機能を実行する。
【０１１３】音速の影響を除去するためには、マイクロ
コンピュータ４４によりタイミング回路４５を適切に制
御してサンプリング信号ＳP1´を最適な位置に保持しな
ければならない。このためのタイミング回路４５の具体
的な内部構成を図１９に、その動作タイミングを図２０
に示す。
【０１１４】図１９は分周回路４６、カウンタ４７、ゲ
ート発生回路４８などにより構成されており、マイクロ
コンピュータ４４からは分周回路の分周比率を制御する
制御信号ＣＳ1と、サンプリング信号ＳP1´を制御する
制御信号ＣＳ2とが入力されている。
【０１１５】分周回路４６には基準クロック回路１０か
ら基準クロックＣＬ1が入力されており、制御信号ＣＳ1
により決定される分周比率に対応して分周し、バースト
波を送出するタイミング信号ＴＧ1（図２０（Ａ））を
駆動回路２４に送出することにより、駆動信号ＤＳ
2（図２０（Ｂ））を超音波送信器１２に送出する。
【０１１６】カウンタ４７は、このタイミング信号ＴＧ
1の立上りに同期して入力されている基準クロックＣＬ1
のカウントを開始し、超音波信号ＳU4´（図２０
（Ｃ））を受信することにより、この計数値ｎを出力端
Ｑからマイクロコンピュータ４４に受信信号ＲＳとして
送出する。
【０１１７】ここで、測定管路１３の口径をＤ、基準ク
ロックＣＬ1の周波数をｆ0とすれば、ＣＰＵ４４ａはメ
モリ４４ｂに内蔵されている演算式 Ｃ＝Ｄ／（ｎ／ｆ0） （３） を用いて音速Ｃを算出できる。
【０１１８】ＣＰＵ４４ａは、このようにして得られた
音速Ｃを用いて、メモリ４４ｂに内蔵されている演算手
順にしたがってサンプリング信号ＳP1´を立上げる時点
を演算し、これをプリセット設定値ＰＳとして設定する
制御信号ＣＳ2をゲート発生回路４８に送出する。この
プリセット設定値ＰＳはサンプリング信号ＳP1´の受信
の後の所定の波数になる時点になるように設定される。
【０１１９】ゲート発生回路４８はタイミング信号ＴＧ
1の立上りに同期して入力されている基準クロックＣＬ1
のカウントを開始し、予め設定されたプリセット設定値
ＰＳに達すると、その出力端Ｑからゲート幅が予め設定
されているサンプリング信号ＳP1´（図２０（Ｄ））を
送出する。
【０１２０】このようにして、音速Ｃを計測してサンプ
リング信号ＳP1´の位置を正確に設定しているので、音
速が大きく変化した場合でもゲート位置のずれに起因し
て渦信号を見逃すようなことはない。ただし、この音速
の計測は各バースト波の送出の都度行う必要はなく、必
要に応じて任意の周期で実行すればよい。
【０１２１】図２１は図１８の構成に渦信号波形の整形
を口径毎に効果的に実行する構成を追加した全体構成を
示している。この場合は図１８に示すフイルタ３８に代
えてフイルタ４９として挿入されている。
【０１２２】フイルタ４９は、マイクロコンピュータ４
４から出力される口径切換信号ＳＳによりフイルタのコ
ーナ周波数等の切り換えがなされ、音速調整信号ＳＡに
より音速補償がなされるが、その具体的な構成は図２２
に記載されている。
【０１２３】渦流量計の信号は、信号帯域、振幅とも口
径毎にそれぞれ異なっており一般に信号処理回路の構成
は複雑となるが、図２２に示すように構成することによ
り回路構成が単純になる。
【０１２４】図２２において、非反転入力端（＋）が共
通電位点ＣＯＭに接続された演算増幅器５０の反転入力
端（−）と出力端との間には、固定コンデンサＣ0と、
Ｃ1〜Ｃ4とスイッチＳＷ1〜ＳＷ4の直列回路と、抵抗Ｒ
fとがそれぞれ並列に接続され、その反転入力端（−）
はサンプルホールド回路３７からの出力信号が入力され
る入力端Ａとの間に固定コンデンサＣfと、固定抵抗Ｒ0
と、スイッチＳＷ1´〜ＳＷ4´と並列接続された抵抗Ｒ
1、〜Ｒ4とが互いに直列に接続されて、全体としてバン
ドパスフイルタを形成している。
【０１２５】これ等のスイッチＳＷ1、〜ＳＷ4とスイッ
チＳＷ1´、〜ＳＷ4´はマイクロコンピュータ４４から
出力される口径切換信号ＳＳにより切り換えられる。そ
して、演算増幅器５０の出力端は可変増幅器５１の入力
端に接続され、この可変増幅器５１のゲインは同じくマ
イクロコンピュータ４４から出力される音速調整信号Ｓ
Ａにより調整されて、その出力端Ｂを介してシュミット
トリガ回路２１の入力端に出力される。
【０１２６】先ず、口径切換信号ＳＳにより切り換えら
れるバンドパスフイルタの動作について図２３に示す特
性図を用いて説明する。横軸は渦周波数ｆV、縦軸はゲ
インＧA1である。
【０１２７】固定抵抗Ｒ0と抵抗Ｒ1、〜Ｒ4を抵抗ＲVと
して、固定コンデンサＣ0とコンデンサＣ1、〜Ｃ4をコン
デンサＣVとしてそれぞれ代表すると、下限側のコーナ
周波数ｆCLは ｆCL∝１／ＣfＲV （４）
【０１２８】上限側のコーナ周波数ｆCHは ｆCH∝１／ＲfＣV （５） で、ゲインＧAAは ＧAA＝（Ｒf／ＲV） （６） でそれぞれ決定される。
【０１２９】一方、渦による位相の変化量を指標する変
調度ｍは、具体的には式（２）の第２項に対応する ｍ∝ＤＶVｆS／ｃ2 （７） で示される（Ｄ：口径、ＶV：流速、ｃ：音速、ｆS：超
音波信号の周波数）。
【０１３０】また、入力端Ａに得られる渦の位相復調信
号ＶD（振幅）は、変調度ｍに比例するので、超音波信
号の周波数ｆSを一定とすれば、 ＶD∝ＤＶV／ｃ2 （８） となる。
【０１３１】一方、渦周波数ｆVは ｆV∝ＶV／Ｄ （９） で示される。
【０１３２】そして、マイクロコンピュータ４４はフイ
ルタ４９に出力する口径切換信号ＳＳにより、バンドパ
スフイルタの抵抗ＲVを口径Ｄに比例するように、また
コンデンサＣVを口径Ｄに比例するように設定する。
【０１３３】この設定により、バンドパスフイルタのゲ
インＧAAは口径Ｄに反比例するように、つまり抵抗ＲV
が口径Ｄに比例するように設定されており、変調度ｍは
式（７）から口径Ｄに比例するので、演算増幅器５０の
出力端に得られる渦の位相復調信号ＶDOの振幅は口径Ｄ
に依存しなくなり、音速ｃと流速ＶVにのみ依存するこ
ととなる。このため、波形が飽和し難いメリットがあ
る。
【０１３４】また、バンドパスフイルタのゲインＧAAと
下限側のコーナ周波数ｆCLは、式（４）と式（６）で示
されるように、抵抗ＲV、つまり口径Ｄに反比例し、ま
た口径切換信号ＳＳによりコンデンサＣVは口径Ｄに比
例するように設定されるので、上限側のコーナ周波数ｆ
CHは口径Ｄに反比例する。
【０１３５】このため、図２３に示すように、バンドパ
スフイルタの帯域幅は各口径とも等しい流速の範囲とな
る。さらに、流速ＶVと位相復調信号ＶDOとの関係は、
図２４に示すように口径による依存性はなく、音速ｃに
のみ依存して変化する。
【０１３６】以上のようにして、演算増幅器５０の出力
端に得られる渦の位相復調信号ＶDOは、音速ｃと流速Ｖ
Vとにより変化するが、このうち音速ｃについては、マ
イクロコンピュータ４４から出力される音速調整信号Ｓ
Ａにより可変増幅器５１のゲインが補償されて、出力端
Ｂに出力される。そして、この音速調整信号ＳＡは、図
１８で示されるＣＰＵ４４ａにより式（３）で演算され
る音速Ｃを用いて作成される。
【０１３７】このようにして形成されたフイルタ４９
は、ＲV、ＣVのみ可変で、Ｃf、Ｒfは固定であり、しか
もＣfは低周波側のコーナ周波数を決めるものであるの
で大容量のコンデンサとなるが、固定コンデンサである
ので安価である。さらに部品点数とコントロール線が少
なくて良いメリットがある。
【０１３８】図２５は図２１の回路の一部を改良した全
体構成を、図２６は対応する図２２に示す回路の一部を
改良したフイルタ回路の具体的構成を示す。マイクロコ
ンピュータ４４には出力選択回路３５から選択信号Ｙn
´が入力され、またマイクロコンピュータ４４からは切
換信号ＳＤがフイルタ回路５２に出力されている。
【０１３９】図２６に示すフイルタ回路５２は、コンデ
ンサＣfと抵抗Ｒ0の接続点と共通電位点ＣＯＭとの間に
スイッチＳＷ5が挿入され、このスイッチＳＷ5の開閉は
マイクロコンピュータ４４から出力される切換信号ＳＤ
により開閉される。
【０１４０】次に、このように構成したフイルタ回路５
２の動作について、図２２に示すフイルタ回路４９と対
比しながら、図２７に示す波形図を用いて説明する。図
２２に示すフイルタ回路４９は、例えば、入力端Ａに入
力される渦の位相復調信号Ｖ D（図２７（Ａ））の変調
度ｍ（（７）式参照）が小さい場合であって、温度変化
による初期位相変化によりベースが点線部で示すように
直線的にドリフトし、位相変化が２πを越えたときに参
照波を切り換えると、急激な電圧変化のため、図２７
（Ｂ）に示すように切換時点で、大きな微分状の変化を
示し、長い期間のあいだ測定不能になる。
【０１４１】そこで、この切換時点で切換信号ＳＤ（図
２７（Ｄ））によりスイッチＳＷ5を閉じてコンデンサ
Ｃfと抵抗Ｒ0の接続点を共通電位点ＣＯＭに短絡させ
る。このようにすると、測定が不能になるのは短絡して
いる僅かな時間（図２７（Ｃ））だけになり、切り換え
後の復帰が素早くなるメリットがある。
【０１４２】ところで、この切換信号ＳＤは、マイクロ
コンピュータ４４で演算して決定される。マイクロコン
ピュータ４４には（７）式で示される演算式により変調
度ｍが算定されているが、この変調度ｍはメモリ４４ｂ
に格納されている所定の予め決められた小さな所定値ｍ
0と先ず比較される。
【０１４３】その結果、ｍ＜ｍ0の関係にあれば、出力
選択回路３５から出力される選択信号Ｙn´による切り
換えに連動して切換信号ＳＤを出力してスイッチＳＷ5
を閉じる。しかし、ｍ＞ｍ0の関係にあれば、選択信号
Ｙn´の変化に拘わらず切換信号ＳＤを出力しない。
【０１４４】このようにして、変調度ｍが大きいときは
参照波を通常の選択信号ＹNのみに依存して切り換える
が、変調度ｍが小さいときにはスイッチＳＷ5を短絡す
るようにして参照波の切り換わりの影響を少なくして安
定な信号を出力することができる。
【０１４５】図２８は特殊事情において発生する不具合
の例を説明する波形図、図２９はこの不具合を解決する
ために図１に示す回路の一部を改良した全体構成を、図
３０は対応する図２９に示す回路で実行される演算フロ
ーを示すフローチャート図である。
【０１４６】図２８（Ａ）に示すように、変調度ｍが小
さく、つまり振幅の小さい渦信号であって、例えば選択
信号Ｙn-1からＹnに切り変わる切り換えの付近に渦信号
が比較的長い時間とどまっているような場合には、以下
に説明するように正確な渦波形が再現されないという問
題が生じる。
【０１４７】例えば、図１０（Ｉ）に示すように、現実
の信号処理の手順として、入力判定の時点と位相検出の
時点との間に時間的なずれがあるので、ハードにおける
信号遅延とか周波数の僅かな変動などにより、処理内容
を判定した時点と実際に位相を検出する時点との間で位
相ずれが生じる。
【０１４８】これは、本来ならば選択信号により切換え
た後の処理（Ｙn＝１）を行う必要があるにもかかわら
ず、切換え前の処理（Ｙn-1＝0）が行われる場合に生
じ、図２８（Ｂ）に示すように波形が歪むこととなる。
【０１４９】そこで、これを解消するための構成を図２
９に示す。マイクロコンピュータ４４には入力判定回路
３３から出力される位相パターン信号Ｘnと、出力選択
回路３５から出力される選択信号Ｙnとが入力され、図
３０のフローチャート図に示す演算手順を実行して強制
切換信号ＦＳを出力選択回路３５の出力決定回路３５ｅ
（図９）に出力して最適な選択信号Ｙnに強制的に切り
換えてこの問題を解消することができる。
【０１５０】次に、このフローチャート図について説明
する。前提として、マイクロコンピュータ４４には
（７）式で示される演算式により変調度ｍが算定されて
いるので、この変調度ｍが所定値より小さい場合が想定
されている。
【０１５１】ステップ（ａ）と（ｂ）において、マイク
ロコンピュータ４４のＣＰＵ４４ａは、それぞれ選択信
号Ｙnと位相パターン信号Ｘnとをメモリ４４ｂの所定領
域に読み込む。
【０１５２】ステップ（ｃ）においては、選択信号Ｙn
と位相パターン信号Ｘnとの差Ｙn−Ｘnを算出し、差が
２又は３であるかどうかを判断する。差が２又は３であ
るということは選択範囲（図１１）において中央付近に
位置することを意味する。
【０１５３】判断の結果、ｙｅｓであれば、強制切換の
必要がないので強制切換信号ＦＳを出力せず（ステップ
（ｄ））、ｎｏであればステップ（ｅ）に移行して所定
期間が経過したかどうかの判断がなされ、経過するまで
ステップ（ｃ）、（ｅ）を繰り返す。
【０１５４】所定期間が経過する前にステップ（ｃ）で
ｙｅｓの判断がでれは゛、強制切換の必要がないので、
強制切換信号ＦＳを出力しない（ステップ（ｄ））。所
定期間が経過したとき、選択線図（図１１）において、
上端または下端に停滞していたことを意味し、強制切換
信号ＦＳにより、中央付近に移動させる。
【０１５５】ステップ（ｆ）で判断した結果、Ｙn−Ｘn
＝１であった場合は、選択線図（図１１）の上端に位置
していたことを意味し、ステップ（ｇ）で強制切換信号
ＦＳを出力選択回路３５に出力し、Ｙnを１つ先に進め
る（＋１する）。反対に、Ｙn−Ｘn＝０である場合は、
下端に位置しているので、ステップ（ｈ）で強制切換信
号ＦＳを出し、Ｙnを１つ戻す（−１する）。
【０１５６】以上のように、変調度の小さい渦信号が選
択信号Ｙnの切り換え時点に所定時間滞在したときに、
これを隣の選択信号に移し、選択線図（図１１）の中央
部の付近で動作させるように動作の中心点を強制的に移
動させて、渦信号が歪むのを防止することができる。
【０１５７】次に、図１に示す回路において受信された
超音波信号にパルス抜けがあるときの不具合について説
明する。図３１（Ａ）に示すように駆動信号ＤＳ2が超
音波送信器１２に印加されると、超音波が測定流体内の
渦により変調されて超音波受信器１５で超音波信号ＳU3
（図３１（Ｂ））として受信され、さらにパルス化回路
２６でパルス化（図３１（Ｃ））されてサンプリング回
路２７でサンプリング信号ＳP1によりサンプリングさ
れ、超音波信号ＳU5として出力される。
【０１５８】このサンプリングされた超音波信号Ｓ
U5は、図３１に拡大図Ｇで示すように渦により位相変調
されたパルス波形が含まれているが、気泡やその他の超
音波を遮ぎる物質が測定管路１３に流れてくると、この
パルス波形の全部もしくは一部のパルスが消失する場合
が生じる。
【０１５９】このような場合においても、このまま超音
波信号ＳU5を位相検出回路３２ａ、〜３２ｄに送出し
て、通常の渦信号の復元処理をすると、出力が異常にな
ってしまう。
【０１６０】そこで、図３２に示す回路構成により、こ
の問題を解決する。この場合のハード構成としては、受
信波検知回路５３が新たに設けられ、また選択スイッチ
３６とサンプルホールド回路３７との間にスイッチＳＷ
6が挿入されている。
【０１６１】受信波検知回路５３は、基準クロック回路
１０からの基準クロックＣＬ1と、タイミング回路２５
から出力されるサンプリング信号ＳP1と、超音波信号Ｓ
U5とが入力され、サンプリング信号ＳP1によりサンプリ
ングされた超音波信号ＳU5の中に（拡大図Ｇ参照）１周
期以上の間パルスが存在しないかどうか検知する。
【０１６２】その結果、例えばパルスが存在すれば
“Ｈ”レベル、なければ“Ｌ”レベルなどの２値の判定
信号ＪＳをスイッチＳＷ6に送り、“Ｌ”レベルのとき
はスイッチＳＷ6をオフにすることにより、異常な渦信
号が出力されないようにする。
【０１６３】この判定信号ＪＳは、マイクロコンピュー
タ４４にも出力され、マイクロコンピュータ４４は判定
信号ＪＳに基づき内蔵されるプログラムを用いて、ソフ
ト的に出力をホールドしたり、この“Ｌ”レベルが長時
間に亘り持続しているときはアラームを出したり、或い
はバーンアウトさせたりして出力の制御を実行する。
【０１６４】
【発明の効果】以上、発明の実施の形態と共に具体的に
説明したように、第１請求項に記載した発明によれば、
渦による位相変化が２πを越えて変化する場合でも複数
の位相検出手段が自動的に切り替わるので渦波形を安定
に再現することができる。
【０１６５】このため、口径が大きい場合、流速が速い
場合、或いは音速が遅いガス等の測定流体における環境
下でも安定に渦信号を検出することができ、従来に比べ
て応用範囲の拡大が可能となる。
【０１６６】また、測定流体の音速変化により初期位相
が変化し全体の位相が２πを越えたときでも位相検出手
段が自動的に切り替わるので、初期位相が０または２π
の近傍にあるときでも安定な渦検出が可能となる。
【０１６７】第２請求項に記載された発明によれば、第
１請求項に記載された発明の効果に加えて、１個の位相
検出手段で同様な効果を得ることができるので、回路構
成が簡単になるメリットがある。
【０１６８】第３請求項に記載された発明によれば、超
音波の送出・受信が間欠的となるので、超音波送信器か
ら測定流体に超音波を送出する際に、測定管路を経由し
て超音波受信器に到達するノイズを分離除去できるメリ
ットがある。
【０１６９】第４請求項に記載された発明によれば、第
３請求項に記載された発明のメリットに加えて、バース
ト波の過渡状態を使用するので、バースト波数を極端に
小さくすることができ、この結果として、残響が小さく
なり、ノイズも小さくなり、さらに消費電力も小さくな
るメリットがある。
【０１７０】なお、第５請求項〜第８請求項に記載され
た発明は、第１請求項に記載された発明と構成を異にし
ているが、構成を異にしても実質的には第１請求項に記
載された発明と同一の効果を有する。
【０１７１】第９請求項に記載された発明によれば、測
定流体における音速を測定してこの音速を用いてサンプ
リング信号を適切な位置に設定するようにしたので、音
速が大きく変化した場合でもゲートの位置のずれに起因
して渦信号を見逃すようなことはない。
【０１７２】第１０請求項に記載された発明によれば、
渦流量計の口径が変更された場合でも口径切換信号によ
りバンドパスフイルタを構成するコーナ周波数を口径に
対応して適切に切換えるので、バンドパスフイルタの帯
域幅は各口径とも等しい流速の範囲となり、単純な回路
構成により渦信号の波形整形を効果的に実行することが
できる。
【０１７３】第１１請求項に記載された発明によれば、
バンドパスフイルタの出力信号は口径依存性がなく流速
と音速に依存して変化するので、後段の可変増幅手段の
ゲインを音速調整信号により補償して音速の変動にかか
わらず、渦信号の波形整形を効果的に実行することがで
きる。
【０１７４】第１２請求項に記載された発明によれば、
コンデンサ及び可変抵抗の接続点と共通電位点との間に
接続され切換信号により短時間のあいだ閉成されるスイ
ッチ手段を挿入する構成としたので、渦の位相復調信号
の変調度が小さいときに、温度変化による初期位相変化
によりベースがドリフトしているときに参照波を切換え
ても、切換時点で急激な電圧変化のために測定不能にな
ることを避けることができる。
【０１７５】第１３請求項に記載された発明によれば、
変調度が小さくこの位相パターン信号が選択信号の切換
時点の前後で所定期間のあいだ滞留しているときに強制
的に選択信号を切り換える強制切換信号を出力選択回路
に出力するように構成したので、選択信号が切り換わる
切換時点の付近に渦信号が比較的長い期間とどまってい
ても正確に渦信号を復元することができる。
【０１７６】第１４請求項に記載された発明によれば、
受信波検知回路により超音波信号の中に１周期以上の間
パルスが存在しないことを検知して判定信号を出力する
ように構成したので、気泡やその他の超音波を遮ぎる物
質が測定管路に流れてきてもパルスの消失を起こすよう
なことがなく、安定な測定ができる。
【０１７７】第１５請求項に記載された発明によれば、
判定信号が入力されたときに演算手段により内蔵される
プログラムによりホールド、或いはアラーム出力などの
出力制御を行なうので、容易に出力異常を検知すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施の形態を示す構成図である。
【図２】図１に示す実施形態の信号サンプリングの動作
を説明する波形図である。
【図３】図１に示す実施形態の参照波信号を説明する波
形図である。
【図４】図１に示す実施形態の位相信号を説明する波形
図である。
【図５】図１に示す位相検出回路の入出力特性を示す特
性図である。
【図６】図１に示す実施形態で渦による位相変化が小さ
い場合の信号処理を説明する波形図である。
【図７】図１に示す実施形態で渦による位相変化が大き
い場合の信号処理を説明する波形図である。
【図８】図１に示す入力判定回路の内部構成を詳細に示
す構成図である。
【図９】図１に示す出力選択回路の内部構成を詳細に示
す構成図である。
【図１０】図８に示す入力判定回路の動作について説明
する波形図である。
【図１１】図９に示す出力選択回路の動作を説明する選
択線図である。
【図１２】図９に示す出力選択回路の動作を説明するフ
ローチャート図である。
【図１３】図１に示す実施態様とは異なる第２の実施態
様の構成を示す構成図である。
【図１４】図１に示す実施態様とは異なる第３の実施態
様の構成を示す構成図である。
【図１５】図１に示す実施態様とは異なる第４の実施態
様の構成を示す構成図である。
【図１６】図１に示す実施態様とは異なる第５の実施態
様の構成を示す構成図である。
【図１７】図１に示すものとは異なる形態で超音波を受
信するときの波形図である。
【図１８】図１に示す実施態様に対して音速の影響を除
去する構成とした実施形態の全体のブロック図である。
【図１９】図１８におけるタイミング回路の具体的な構
成を示すブロック図である。
【図２０】図１８における動作を説明する動作タイミン
グ図である。
【図２１】図１８の構成に対して渦信号の波形整形を口
径毎に実行する全体構成を示す。
【図２２】図２１の構成におけるフイルタの具体的な構
成を示すブロック図である。
【図２３】図２２におけるフイルタの動作を説明する特
性図を示す。
【図２４】図２２におけるフイルタの流速対位相復調信
号との関係を示す特性図である。
【図２５】図２１の回路の一部を改良した全体構成をを
示す。
【図２６】図２２に示す回路の一部を改良したフイルタ
回路の具体的構成を示す。
【図２７】図２６に示すフイルタ回路の動作について説
明する波形図である。
【図２８】図１８において特殊事情で発生する不具合の
例を説明する波形図である。
【図２９】図２８に示す不具合を解決するために改良し
た全体構成を示す。
【図３０】図２９に示す回路で実行される演算フローを
示すフローチャート図である。
【図３１】図１８において超音波信号にパルス抜けがあ
るときについて説明する説明図である。
【図３２】図３１に示す不具合を解決するための全体構
成を示すブロック図である。
【図３３】連続波を用いる従来の渦流量計の構成を示す
構成図である。
【図３４】バースト波を用いる従来の渦流量計の構成を
示す構成図である。
【符号の説明】
１０ 基準クロック回路 １１、２４ 駆動回路 １２ 超音波送信器 １３ 測定管路 １４ 渦発生体 １５ 超音波受信器 １７、２６ パルス化回路 １８、２８、３２ａ〜３２ｄ、４０ 位相検出回路 １９、２９、３４ 参照波回路 ２０、３１、３８、４９、５２ フイルタ ２１ シュミットトリガ ２２ 位相シフタ ２５、２５Ａ、４１、４５ タイミング回路 ２７ サンプリング回路 ３０、３７、３９ａ〜３９ｄ サンプルホールド回路 ３３ 入力判定回路 ３５ 出力選択回路 ３６ 選択スイッチ ４２ 駆動回路 ４４ マイクロコンピュータ ４６ 分周回路 ４７ カウンタ ４８ ゲート発生回路 ５３ 受信波検知路
フロントページの続き (72)発明者 本道 雅則 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横 河電機株式会社内 (72)発明者 和田 正巳 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横 河電機株式会社内 (72)発明者 永田 和生 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横 河電機株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01F 1/32

Claims (15)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】カルマン渦により伝播時間の変更を受けた
    超音波信号を用いて流路に流れる測定流体の流量を算定
    する渦流量計において、異なった位相の複数の参照波信
    号を出力する参照波生成手段と、前記超音波信号と前記
    各参照波信号との位相関係を求めて入力状態信号を出力
    する入力状態判定手段と、前記超音波信号と前記参照波
    信号との位相差を検出して位相信号を出力する複数の位
    相検出手段と、前記入力状態信号を用いて最適な前記位
    相信号を選択して選択信号として出力する出力選択手段
    とを具備し、選択された前記位相信号を用いて流量信号
    を演算して出力する渦流量計。
  2. 【請求項２】カルマン渦により伝播時間の変更を受けた
    超音波信号を用いて流路に流れる測定流体の流量を算定
    する渦流量計において、異なった位相の複数の参照波信
    号を出力する参照波生成手段と、前記超音波信号と前記
    各参照波信号との位相関係を求めて入力状態信号を出力
    する入力状態判定手段と、前記入力状態信号を用いて最
    適な前記参照波信号を選択して選択信号を送出する出力
    選択手段と、前記選択信号で選択された前記参照波信号
    をベースとして前記超音波信号との位相差を検出して位
    相信号を出力する位相検出手段とを具備し、前記位相信
    号を用いて流量信号を演算して出力する渦流量計。
  3. 【請求項３】前記測定流体に超音波を放出するための駆
    動信号としてバースト波を用い、受信したバースト波の
    一部をサンプリング手段でサンプリングして前記超音波
    信号とすることを特徴とする請求項１又は２記載の渦流
    量計。
  4. 【請求項４】前記サンプリング手段でのサンプリング時
    点として前記バースト波が定常値になる前でサンプリン
    グすることを特徴とする請求項３記載の渦流量計。
  5. 【請求項５】前記入力状態信号は複数の位相パターンで
    特定された数値データとして、前記位相信号はパルス幅
    データとしてそれぞれ出力され、前記出力選択手段は前
    記数値データを用いて前記パルス幅データのいずれかを
    選択してサンプルホールド手段に出力し、このサンプル
    ホールド手段により渦信号を復元して前記流量信号とし
    て出力する請求項１記載の渦流量計。
  6. 【請求項６】基準クロックをベースとして超音波送信器
    を駆動する駆動回路と、前記超音波送信器から渦に向か
    って超音波を放射して得られる変調された超音波を受信
    して超音波信号として出力する超音波受信器と、前記基
    準クロックをベースとして異なった位相の複数の参照波
    信号を生成する参照波生成手段と、前記超音波信号の一
    部をサンプリングするサンプリング手段と、このサンプ
    リング手段の出力信号と前記各参照波信号との位相関係
    を求めて入力状態信号を出力する入力状態判定手段と、
    前記超音波信号と前記参照波信号との位相差を検出して
    位相信号を出力する複数の位相検出手段と、前記入力状
    態信号を用いて最適な前記位相信号を選択する出力選択
    手段とを具備し、選択された前記位相信号を用いて流量
    信号を演算して出力する渦流量計。
  7. 【請求項７】カルマン渦により伝播時間の変更を受けた
    超音波信号を用いて流路に流れる測定流体の流量を算定
    する渦流量計において、異なった位相の複数の参照波信
    号を出力する参照波生成手段と、前記超音波信号と前記
    各参照波信号との位相関係を求めて入力状態信号を出力
    する入力状態判定手段と、前記超音波信号と前記参照波
    信号との位相差を検出して位相信号を出力する複数の位
    相検出手段と、これらの位相信号の各々が入力されサン
    プルホールドされ複数のホールド信号を送出するサンプ
    ルホールド手段と、前記入力状態信号を用いて最適なホ
    ールド信号を選択する出力選択手段とを具備し、選択さ
    れた前記位相信号を用いて流量信号を演算して出力する
    渦流量計。
  8. 【請求項８】基準クロックをベースとして超音波送信器
    を連続的に駆動する駆動回路と、前記超音波送信器から
    渦に向かって超音波を放射して得られる変調された超音
    波を受信して超音波信号として出力する超音波受信器
    と、前記超音波信号の一部をサンプリングするサンプリ
    ング手段と、前記基準クロックをベースとして異なった
    位相の複数の参照波信号を生成する参照波生成手段と、
    前記サンプリング手段の出力信号と前記各参照波信号と
    の位相関係を求めて入力状態信号を出力する入力状態判
    定手段と、前記出力信号と前記参照波信号との位相差を
    検出して位相信号を出力する複数の位相検出手段と、前
    記入力状態信号を用いて最適な前記位相信号を選択する
    出力選択手段とを具備し、選択された前記位相信号を用
    いて流量信号を演算して出力する渦流量計。
  9. 【請求項９】第１制御信号を受信してこれに基づき駆動
    信号を送出しカルマン渦により伝播時間の変更を受けた
    信号を受信して受信信号として送出すると共に第２制御
    信号によりサンプリング信号を送出するタイミング回路
    と、前記第１制御信号を送出してから前記受信信号を受
    信するまでの時間差を用いて音速を演算しこの音速に基
    づいて前記サンプリング信号を立上げる時点を演算して
    前記第２制御信号を送出する演算手段とを具備し、前記
    サンプリング信号でサンプリングされた信号を前記超音
    波信号として用いることを特徴とする請求項１記載の渦
    流量計。
  10. 【請求項１０】入力端側に可変抵抗が接続され負帰還回
    路に可変コンデンサが接続される演算増幅器を有し口径
    切換信号により前記可変抵抗が口径に比例するようにか
    つ前記可変コンデンサが口径に比例するように切換えら
    れるフイルタと、口径に対応する前記口径切換信号を演
    算する演算手段とを具備し、前記入力端側に前記位相信
    号が印加されると共に前記フイルタの出力信号に対応す
    る前記流量信号を出力することを特徴とする請求項１記
    載の渦流量計。
  11. 【請求項１１】前記フイルタの出力信号に対して音速調
    整信号によりゲインが変更される可変増幅手段と、音速
    の変動を補償する前記音速調整信号を演算する機能が付
    加された前記演算手段とを具備し、前記可変増幅手段の
    出力信号に対応する前記流量信号を出力することを特徴
    とする請求項１０記載の渦流量計。
  12. 【請求項１２】入力端側にコンデンサと可変抵抗が直列
    接続され負帰還回路に可変コンデンサが接続される演算
    増幅器で形成されるフイルタと、コンデンサ及び可変抵
    抗の接続点と共通電位点との間に接続され切換信号によ
    り短時間のあいだ閉成されるスイッチ手段と、渦による
    位相変化量を示す変調度が所定値より小さいことを判定
    して前記出力選択手段から出力される選択信号による切
    り換えに連動して前記切換信号を出力する演算手段とを
    具備し、前記入力端側に前記位相信号が印加されると共
    に前記フイルタの出力信号を用いて前記流量信号を出力
    することを特徴とする請求項１記載の渦流量計。
  13. 【請求項１３】前記選択信号と前記入力状態信号が位相
    パターン信号として入力され変調度が小さくこの位相パ
    ターン信号が前記選択信号の切換時点の前後で所定期間
    のあいだ滞留しているときには強制的に選択信号を切り
    換える強制切換信号を前記出力選択回路に出力する演算
    手段を具備することを特徴とする請求項１記載の渦流量
    計。
  14. 【請求項１４】前記測定流体に超音波を放出して受信し
    たバースト波の一部がサンプリング信号でサンプリング
    された超音波信号と基準クロック回路から出力される基
    準クロックとを用いてこの前記超音波信号の中に１周期
    以上の間パルスが存在しないことを検知すると判定信号
    を出力する受信波検知回路と、この判定信号により前記
    出力選択手段の出力信号を検知以前の状態にホールドす
    るホールド手段とを具備することを特徴とする請求項１
    記載の渦流量計。
  15. 【請求項１５】前記判定信号が入力されたときに内蔵さ
    れるプログラムに基づいて出力制御を行う演算手段を具
    備することを特徴とする請求項１４記載の渦流量計。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5952853A (en) * 1997-12-23 1999-09-14 Hewlett-Packard Company Method for extending the output range of pulse-width based phase detectors
JP3765384B2 (ja) * 1999-09-14 2006-04-12 横河電機株式会社 渦流量計
US6627465B2 (en) * 2001-08-30 2003-09-30 Micron Technology, Inc. System and method for detecting flow in a mass flow controller
DE10161071A1 (de) * 2001-12-12 2003-06-18 Endress & Hauser Gmbh & Co Kg Feldgeräteelektronik mit einer Sensoreinheit für die Prozessmesstechnik
US7311004B2 (en) * 2003-03-10 2007-12-25 Capstan Ag Systems, Inc. Flow control and operation monitoring system for individual spray nozzles
WO2005083372A1 (ja) * 2004-02-27 2005-09-09 Fuji Electric Systems Co., Ltd. パルスドップラ方式と伝搬時間差方式の両方式対応型超音波流量計、同流量計において測定方式を自動選択する方法およびプログラム、同流量計用の電子装置
CN101069151B (zh) * 2004-07-01 2012-04-04 迪布尔特有限公司 自动银行机多张薄片检测器装置和方法
US7278294B2 (en) * 2005-04-12 2007-10-09 Durham Kenimer Giles System and method for determining atomization characteristics of spray liquids
US8250907B2 (en) * 2005-04-12 2012-08-28 Durham Kenimer Giles System and method for determining atomization characteristics of spray liquids
US7502665B2 (en) * 2005-05-23 2009-03-10 Capstan Ag Systems, Inc. Networked diagnostic and control system for dispensing apparatus
US20060273189A1 (en) 2005-06-07 2006-12-07 Capstan Ag Systems, Inc. Electrically actuated variable pressure control system
JP2007064755A (ja) * 2005-08-30 2007-03-15 Samutaku Kk エンコーダの信号処理回路
JP4183095B2 (ja) * 2006-04-27 2008-11-19 株式会社オーバル 渦流量計
TWI400444B (zh) * 2010-08-13 2013-07-01 Tatung Co 超音波相位偏移之偵測裝置
CN102466500B (zh) * 2010-11-19 2013-06-19 中国电子科技集团公司第五十研究所 脉冲式涡街流量计的输出脉冲的检测、判断装置及方法
CN105911308A (zh) * 2016-06-13 2016-08-31 中科同德（厦门）物联网科技有限公司 一种风速风向的测量方法
EP3309521B1 (en) * 2016-10-14 2020-07-29 Grundfos Holding A/S Method for evaluating a frequency spectrum
JP6674424B2 (ja) * 2017-09-25 2020-04-01 Ckd株式会社 渦流量計
CN111337092B (zh) * 2018-12-19 2022-02-15 上海华虹计通智能系统股份有限公司 选取参考信号的方法、计算方法及相位差式超声波流量计

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3881352A (en) * 1972-07-31 1975-05-06 Westinghouse Electric Corp Flowmeter apparatus and method
US4123940A (en) * 1977-09-23 1978-11-07 Fischer & Porter Company Transmission system for vortex-shedding flowmeter
JPS54153661A (en) * 1978-05-24 1979-12-04 Yokogawa Hokushin Electric Corp Measuring method of velocity and rate of flow
US4567776A (en) * 1982-06-30 1986-02-04 Kubota Trane Ltd. Fluid flowmeter of Karman vortex detecting type
HU202646B (en) * 1988-04-18 1991-03-28 Koezponti Banyaszati Fejleszte Device for checking ventillation of a mine
JPH0654245B2 (ja) * 1988-04-19 1994-07-20 三菱電機株式会社 渦流量計
US5309771A (en) * 1992-03-09 1994-05-10 Lew Yon S Method for processing signals in vortex flowmeters

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