JP3026803B2 - 速度測定装置及び速度測定方法 - Google Patents
速度測定装置及び速度測定方法Info
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- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
- G01P5/18—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the time taken to traverse a fixed distance
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
- G01F1/662—Constructional details
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
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- G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
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- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
- G01P5/24—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave
- G01P5/245—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave by measuring transit time of acoustical waves
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】速度測定装置が提案されている。
これは、第１及び第２のトランスジューサの間で両方向
に於ける音響信号の飛翔時間を測定し、この飛翔時間か
ら液体の相対速度を導くことにより、前記装置に対する
液体の速度を測定するものである。この様な装置は、特
に、米国特許第３，８９８，８７８号に例えば記載され
る様に、水を通して船舶の速度を測定したり、又米国特
許第３，３２９，０１７号に例えば記載される様にパイ
プ中の液体の流速を測定するために提案されている。
これは、第１及び第２のトランスジューサの間で両方向
に於ける音響信号の飛翔時間を測定し、この飛翔時間か
ら液体の相対速度を導くことにより、前記装置に対する
液体の速度を測定するものである。この様な装置は、特
に、米国特許第３，８９８，８７８号に例えば記載され
る様に、水を通して船舶の速度を測定したり、又米国特
許第３，３２９，０１７号に例えば記載される様にパイ
プ中の液体の流速を測定するために提案されている。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】本発明者はこの様な装
置は次の様な欠点を有していることを見出した。即ち、
この装置は液体を使用することに制限があり、また、こ
の様な装置においては、基本的には受信された信号の振
幅に基づいて検出が行われるため、ガスの流速を測定す
るのに好ましくない。ガスに於いては、音響信号の振幅
変動が大きくなる場合があり、受信トランスデューサに
於いて、送信されたパルスの到達時間が曖昧になり、正
確さを欠くことになる。
置は次の様な欠点を有していることを見出した。即ち、
この装置は液体を使用することに制限があり、また、こ
の様な装置においては、基本的には受信された信号の振
幅に基づいて検出が行われるため、ガスの流速を測定す
るのに好ましくない。ガスに於いては、音響信号の振幅
変動が大きくなる場合があり、受信トランスデューサに
於いて、送信されたパルスの到達時間が曖昧になり、正
確さを欠くことになる。
【０００３】本発明の目的は、ガス流速を測定するため
の速度測定装置及び速度測定方法を提供することにあ
る。
の速度測定装置及び速度測定方法を提供することにあ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、管を流れる流体の体積流れを測定する
装置であって、その管内に配置され、その間に音響経路
を設定するようにお互いに間隔をもって配置された第１
及び第２のトランスジューサ手段を有し、この第１及び
第２のトランスジューサ手段は、上記音響経路に沿って
両方の方向に音響信号を送信しそして受信するように配
置されており、上記送信のための音響信号は、上記受信
用トランスジューサ手段による受信のための位相変化の
タイミングマーカを含み、更に、上記音響信号の送受信
間の時間をより正確に認識するように上記タイミングマ
ーカを検出する検出手段と、上記音響経路に沿って及び
その音響経路の領域において管内の流体の流速を増加さ
せるように設けられた手段とを有することを特徴として
いる。
めに、本発明は、管を流れる流体の体積流れを測定する
装置であって、その管内に配置され、その間に音響経路
を設定するようにお互いに間隔をもって配置された第１
及び第２のトランスジューサ手段を有し、この第１及び
第２のトランスジューサ手段は、上記音響経路に沿って
両方の方向に音響信号を送信しそして受信するように配
置されており、上記送信のための音響信号は、上記受信
用トランスジューサ手段による受信のための位相変化の
タイミングマーカを含み、更に、上記音響信号の送受信
間の時間をより正確に認識するように上記タイミングマ
ーカを検出する検出手段と、上記音響経路に沿って及び
その音響経路の領域において管内の流体の流速を増加さ
せるように設けられた手段とを有することを特徴として
いる。
【０００５】本発明の装置において、上記検出手段は、
送信信号に含まれるタイミングマーカを抽出するために
受信信号から送信信号情報を再構成する手段を含むこと
が好ましい。本発明の装置は、更に、流速と流量との間
の非線形的な関係を較正する速度依存係数を記憶するた
めの係数記憶手段を有することが好ましい。本発明の装
置は、更に、流れ形成部材を有し、この流れ形成部材
は、測定前に乱流を実質的に減少させる沈静室を含むこ
とが好ましい。
送信信号に含まれるタイミングマーカを抽出するために
受信信号から送信信号情報を再構成する手段を含むこと
が好ましい。本発明の装置は、更に、流速と流量との間
の非線形的な関係を較正する速度依存係数を記憶するた
めの係数記憶手段を有することが好ましい。本発明の装
置は、更に、流れ形成部材を有し、この流れ形成部材
は、測定前に乱流を実質的に減少させる沈静室を含むこ
とが好ましい。
【０００６】本発明の装置において、上記受信手段は、
送信された信号の波形を整形するあめのパルス整形手段
と、波形整形された信号を遅延させる遅延手段と、遅延
された信号と遅延されていない信号との間の位相関係を
検出しこれらの位相関係に依存した出力を与える検出手
段と、を有することが好ましい。本発明の装置は、更
に、速度を決定する手段を有し、この速度決定手段は、
他の発生パルスに対して異なる位相の発生パルスと上記
検出手段により検出された他の受信パルスに対して異な
る位相の受信パルスとの間の期間をカウントするカウン
ト手段と、その通過時間を流速に変換し更にこの変換さ
れた流速を計量のための流量に変換する変換手段と、を
有することが好ましい。
送信された信号の波形を整形するあめのパルス整形手段
と、波形整形された信号を遅延させる遅延手段と、遅延
された信号と遅延されていない信号との間の位相関係を
検出しこれらの位相関係に依存した出力を与える検出手
段と、を有することが好ましい。本発明の装置は、更
に、速度を決定する手段を有し、この速度決定手段は、
他の発生パルスに対して異なる位相の発生パルスと上記
検出手段により検出された他の受信パルスに対して異な
る位相の受信パルスとの間の期間をカウントするカウン
ト手段と、その通過時間を流速に変換し更にこの変換さ
れた流速を計量のための流量に変換する変換手段と、を
有することが好ましい。
【０００７】また、本発明は、管を流れる流体の体積流
れを測定する方法であって、第１及び第２のトランスジ
ューサ手段をその間に音響経路を設定するようにお互い
に間隔をもって管内に配置し、これらのトランスジュー
サ手段を用いて上記音響経路に沿って両方の方向に音響
信号を送信しそして受信し、上記送信のための音響信号
は、上記受信用トランスジューサ手段による受信のため
の位相変化のタイミングマーカを含み、更に、上記音響
信号の送受信間の時間をより正確に認識するように上記
タイミングマーカを検出し、上記音響経路に沿って及び
その音響経路の領域において管内の流体の流速を増加さ
せることを特徴としている。本発明の方法において、上
記検出する工程は、送信信号に含まれるタイミングマー
カを抽出するために受信された送信信号情報を再構成す
ることが好ましい。
れを測定する方法であって、第１及び第２のトランスジ
ューサ手段をその間に音響経路を設定するようにお互い
に間隔をもって管内に配置し、これらのトランスジュー
サ手段を用いて上記音響経路に沿って両方の方向に音響
信号を送信しそして受信し、上記送信のための音響信号
は、上記受信用トランスジューサ手段による受信のため
の位相変化のタイミングマーカを含み、更に、上記音響
信号の送受信間の時間をより正確に認識するように上記
タイミングマーカを検出し、上記音響経路に沿って及び
その音響経路の領域において管内の流体の流速を増加さ
せることを特徴としている。本発明の方法において、上
記検出する工程は、送信信号に含まれるタイミングマー
カを抽出するために受信された送信信号情報を再構成す
ることが好ましい。
【０００８】本発明の方法において、上記再構成する工
程は、送信された信号の波形を整形し、この整形した信
号を遅延させ、遅延された信号と遅延されていない信号
との間の位相関係を検出しこれらの位相関係に依存した
出力を与えることが好ましい。本発明の方法は、更に、
管内の沈静室を用いて測定前に乱流を実質的に減少させ
ることが好ましい。本発明の方法は、更に、他の発生パ
ルスに対して異なる位相の発生パルスと他の受信パルス
に対して異なる位相の受信パルスとの間の期間をカウン
トし、その通過時間を流速又は流量に変換することが好
ましい。既知の大きさの通路を通してガスの速度を測定
することにより、流量体積を測定することを本発明の態
様は可能する。従って、特に、メータ特に家庭用ガスメ
ータとして応用できる。
程は、送信された信号の波形を整形し、この整形した信
号を遅延させ、遅延された信号と遅延されていない信号
との間の位相関係を検出しこれらの位相関係に依存した
出力を与えることが好ましい。本発明の方法は、更に、
管内の沈静室を用いて測定前に乱流を実質的に減少させ
ることが好ましい。本発明の方法は、更に、他の発生パ
ルスに対して異なる位相の発生パルスと他の受信パルス
に対して異なる位相の受信パルスとの間の期間をカウン
トし、その通過時間を流速又は流量に変換することが好
ましい。既知の大きさの通路を通してガスの速度を測定
することにより、流量体積を測定することを本発明の態
様は可能する。従って、特に、メータ特に家庭用ガスメ
ータとして応用できる。
【０００９】本発明の実施例が図面を参照しつつ以下に
記載される。
記載される。
【００１０】
【実施例】図示された速度検出装置の実施例は、本明細
書の始めに言及された従来技術と同様な原理で働くガス
メータとして構成されている。即ち二つの受信／送信ト
ランスデューサ間で両方向で送信される音響信号の飛翔
時間を、トランスデューサ間で流れる流体の流速を導く
のに使用される。流体が既知の大きさの通路を流れる
と、流速の情報は流量体積を示すのに使用され、通路を
通過するガスの流れが測定される。記述される実施例の
機械的な構成が図１及び図２に示されており、エンドキ
ャップ１４、１５を有する円筒パイプ１０からなるハウ
ジングを有している。円筒状入力パイプ１１がパイプ１
０の軸に直角に取り付けられている。出力パイプ１６が
エンドキャップ１５に接続されており、パイプ１０に同
軸に取り付けられている。
書の始めに言及された従来技術と同様な原理で働くガス
メータとして構成されている。即ち二つの受信／送信ト
ランスデューサ間で両方向で送信される音響信号の飛翔
時間を、トランスデューサ間で流れる流体の流速を導く
のに使用される。流体が既知の大きさの通路を流れる
と、流速の情報は流量体積を示すのに使用され、通路を
通過するガスの流れが測定される。記述される実施例の
機械的な構成が図１及び図２に示されており、エンドキ
ャップ１４、１５を有する円筒パイプ１０からなるハウ
ジングを有している。円筒状入力パイプ１１がパイプ１
０の軸に直角に取り付けられている。出力パイプ１６が
エンドキャップ１５に接続されており、パイプ１０に同
軸に取り付けられている。
【００１１】第１と第２のピエゾセラミックトランスジ
ューサＴ１，Ｔ２をハウジングに取りつけている。これ
らのピリゾセラミックトランスジューサＴ１，Ｔ２の面
１７、１８は装置を流れるガスとの音響的マッチングを
改善するためシリコンゴムのような材料からできてい
る。トランスジューサＴ１，Ｔ２を音響信号の発振と受
信の両方に使用できる。トランスジューサＴ１をフアイ
バーグラス取りつけ部材２０に接続する。この部材２０
はトランスジューサ要素を収容するスリーブ２２を含ん
でいる。この取りつけ部材を周縁ネジ（図示せず）によ
りそしてガス不透過Ｏリング２４を介して端キャップ１
４へ接続する。
ューサＴ１，Ｔ２をハウジングに取りつけている。これ
らのピリゾセラミックトランスジューサＴ１，Ｔ２の面
１７、１８は装置を流れるガスとの音響的マッチングを
改善するためシリコンゴムのような材料からできてい
る。トランスジューサＴ１，Ｔ２を音響信号の発振と受
信の両方に使用できる。トランスジューサＴ１をフアイ
バーグラス取りつけ部材２０に接続する。この部材２０
はトランスジューサ要素を収容するスリーブ２２を含ん
でいる。この取りつけ部材を周縁ネジ（図示せず）によ
りそしてガス不透過Ｏリング２４を介して端キャップ１
４へ接続する。
【００１２】トランスジューサＴ２をパイプ１６へ取り
つけ部材２６を介して接続する。この取りつけ部材２６
のスリーブ２８にトランスジューサＴ２を取りつける。
パイプ１６の内側の４枚の羽根２９へスリーブ２８を接
続する（図２参照）。流れ修正部材３０をパイプ１０に
突入するようにパイプ１６へ接続する。この部材３０
は、ベンチュリーセクション３４を含む中心孔３２、Ａ
からＢへ幾らか直径が大きくなっている測定セクション
３６そしてデイフューザーセクション３８を有してい
る。部材３０の外面４０はパイプ１６の内壁と一緒にな
って、ハウジングに入るガスの渦を減衰させるようにす
る大直径の沈静室（セットリング室）４２と、ガス流速
を上げるため横断面積の小さくなっているセクションを
決めている。
つけ部材２６を介して接続する。この取りつけ部材２６
のスリーブ２８にトランスジューサＴ２を取りつける。
パイプ１６の内側の４枚の羽根２９へスリーブ２８を接
続する（図２参照）。流れ修正部材３０をパイプ１０に
突入するようにパイプ１６へ接続する。この部材３０
は、ベンチュリーセクション３４を含む中心孔３２、Ａ
からＢへ幾らか直径が大きくなっている測定セクション
３６そしてデイフューザーセクション３８を有してい
る。部材３０の外面４０はパイプ１６の内壁と一緒にな
って、ハウジングに入るガスの渦を減衰させるようにす
る大直径の沈静室（セットリング室）４２と、ガス流速
を上げるため横断面積の小さくなっているセクションを
決めている。
【００１３】部材３０の形は、できるだけ空気力学的に
奇麗にして層流を維持するようにする。ガス流を更に落
ち着かせるため環状のガーゼフイルタ５０をパイプ１０
の外壁４０と内壁の間に設ける。流速を一定とするよう
にした形の測定セクション３６（粘性効果を補償するた
め直径が僅かに大きくなっている）にガスが入る点まで
流速を加速するように部材３０の形を決める。これによ
り非常に低いガス流量を非常に精確に測定できる。
奇麗にして層流を維持するようにする。ガス流を更に落
ち着かせるため環状のガーゼフイルタ５０をパイプ１０
の外壁４０と内壁の間に設ける。流速を一定とするよう
にした形の測定セクション３６（粘性効果を補償するた
め直径が僅かに大きくなっている）にガスが入る点まで
流速を加速するように部材３０の形を決める。これによ
り非常に低いガス流量を非常に精確に測定できる。
【００１４】速度計測装置は以下の原理により作動す
る。メータを流れるガスが音速Ｃを有し、距離Ｌだけ離
れた２個のトランスジューサＴ１，Ｔ２の共通軸に沿っ
て速度Ｖで流れているとし、各方向において２個のトラ
ンスジューサの間の超音波パルスのタイム・オブ・フラ
イトは、以下の様になる。
る。メータを流れるガスが音速Ｃを有し、距離Ｌだけ離
れた２個のトランスジューサＴ１，Ｔ２の共通軸に沿っ
て速度Ｖで流れているとし、各方向において２個のトラ
ンスジューサの間の超音波パルスのタイム・オブ・フラ
イトは、以下の様になる。
【００１５】 Ｔ１からＴ２への方向 ｔ１＝Ｌ／（Ｃ＋Ｖ） Ｔ２からＴ１への方向 ｔ２＝Ｌ／（Ｃ−Ｖ） これらから次式（１）を得る。 Ｖ＝１／２Ｌ（１／ｔ２−１／ｔ１） （１）
【００１６】速度Ｖは測定セクション３６を通るガス体
積流に関連しており、従って他の言が全部同じである
と、使用されているガスの量に関連している。トランス
ジューサＴ１，Ｔ２の間を走る信号のタイム・オブ・フ
ライトを測定する伝播感知回路を図３に示す。この回路
を制御するマイクロプロセッサ１００にはクロック源１
１０とＲＡＭ／ＲＯＭメモリー１２０を設ける。このマ
イクロプロセッサ１００の入出力（Ｉ／Ｏ）ラインの内
５本が出力ライン（０１−０５）として示され、そして
その実施例では１本は入力ライン（１１）である。
積流に関連しており、従って他の言が全部同じである
と、使用されているガスの量に関連している。トランス
ジューサＴ１，Ｔ２の間を走る信号のタイム・オブ・フ
ライトを測定する伝播感知回路を図３に示す。この回路
を制御するマイクロプロセッサ１００にはクロック源１
１０とＲＡＭ／ＲＯＭメモリー１２０を設ける。このマ
イクロプロセッサ１００の入出力（Ｉ／Ｏ）ラインの内
５本が出力ライン（０１−０５）として示され、そして
その実施例では１本は入力ライン（１１）である。
【００１７】出力ライン０１はパルス化した信号を通
し、この信号はスイッチ１４０へ送られ、このスイッチ
の位置は出力ライン０２により制御され、マイクロプロ
セッサの制御下で信号は駆動回路１４２、１４４を介し
てトランスジューサＴ１もしくはトランスジューサＴ２
のどちらかに送られる。マイクロプロセッサ１００から
の駆動信号の形を図６ａに示す。この信号は、１８０度
の位相反転を挿入した、矩形パルス変調の搬送波もしく
はトーンバースト信号である。この位相反転は、受信信
号の瞬時値に依存しない受信パルスの認識のためのタイ
ミングマーカとなる。
し、この信号はスイッチ１４０へ送られ、このスイッチ
の位置は出力ライン０２により制御され、マイクロプロ
セッサの制御下で信号は駆動回路１４２、１４４を介し
てトランスジューサＴ１もしくはトランスジューサＴ２
のどちらかに送られる。マイクロプロセッサ１００から
の駆動信号の形を図６ａに示す。この信号は、１８０度
の位相反転を挿入した、矩形パルス変調の搬送波もしく
はトーンバースト信号である。この位相反転は、受信信
号の瞬時値に依存しない受信パルスの認識のためのタイ
ミングマーカとなる。
【００１８】トランスジューサＴ１，Ｔ２は回路の受信
側で別のスイッチ１５０へ接続されている。スイッチの
位置は出力ライン０３を介して制御され、その結果受信
回路はスイッチ１４０が伝送のため選択したトランスジ
ューサへ接続される。送られた信号から時間的にずらさ
れたスイッチ１５０からの出力信号（図６ｂ参照）は前
置増幅器１５２を介して制限増幅器１５４へ送られ、こ
の制限増幅器１５４は受信信号を矩形にする（図６ｃ参
照）。この制限増幅器１５４からの出力は２本の電子路
に送られる。第１の電子路はハイパスフイルタ１５６と
制限増幅器１５８とを備え、第２の電子路は位相メモリ
１６０と制限増幅器１６２とを備える。両方の電子路か
らの出力は同期検出器１６４、例えばエクスクルーシブ
・オア・ゲートへ送られる。
側で別のスイッチ１５０へ接続されている。スイッチの
位置は出力ライン０３を介して制御され、その結果受信
回路はスイッチ１４０が伝送のため選択したトランスジ
ューサへ接続される。送られた信号から時間的にずらさ
れたスイッチ１５０からの出力信号（図６ｂ参照）は前
置増幅器１５２を介して制限増幅器１５４へ送られ、こ
の制限増幅器１５４は受信信号を矩形にする（図６ｃ参
照）。この制限増幅器１５４からの出力は２本の電子路
に送られる。第１の電子路はハイパスフイルタ１５６と
制限増幅器１５８とを備え、第２の電子路は位相メモリ
１６０と制限増幅器１６２とを備える。両方の電子路か
らの出力は同期検出器１６４、例えばエクスクルーシブ
・オア・ゲートへ送られる。
【００１９】位相メモリ１６０は、図４に示されるよう
な同調回路であって第１と第２の抵抗１７０、１７２で
構成され、この抵抗１７２はインダクタ１７４およびキ
ャパシタ１７６と並列に配置されている。素子１７０〜
１７６の値は、その回路が送信信号と同じ周波数で同調
され、かつ、その回路が増幅器１５４からの入力信号と
同じ位相特性であるが、１７０〜１７６からなる回路の
時定数に関係する時間遅れだけ時間的にシフトした信号
（図６ｄ参照）を出力する効果を有するように選択され
る。その送信パルスの周波数は１００KHz ないし３００
KHz の範囲内にある。
な同調回路であって第１と第２の抵抗１７０、１７２で
構成され、この抵抗１７２はインダクタ１７４およびキ
ャパシタ１７６と並列に配置されている。素子１７０〜
１７６の値は、その回路が送信信号と同じ周波数で同調
され、かつ、その回路が増幅器１５４からの入力信号と
同じ位相特性であるが、１７０〜１７６からなる回路の
時定数に関係する時間遅れだけ時間的にシフトした信号
（図６ｄ参照）を出力する効果を有するように選択され
る。その送信パルスの周波数は１００KHz ないし３００
KHz の範囲内にある。
【００２０】同期検出器１６４は、その入力信号の位相
が一致しているとき低出力を出し、その入力信号の位相
がずれているとき高出力を出すだろう。増幅器１５４か
らの信号の位相メモリ１６０による遅れは、遅延される
べき受信信号の位相の反転を招くことになる。この結
果、増幅器１５８、１６２からの信号の位相が一致して
いるかおよび増幅器１５８からの信号の位相の反転する
点で正確に位相ずれが生じているような周期が得られ
る。このような同期検出器１６４の状態の変化により受
信信号のための高精度のタイミング（図６ｅ参照）が作
られる。同期検出器１６４は別のフィルタ１６６を介し
て検出器１６８に入力され、その検出器１６８がこの状
態の変化を検出する。
が一致しているとき低出力を出し、その入力信号の位相
がずれているとき高出力を出すだろう。増幅器１５４か
らの信号の位相メモリ１６０による遅れは、遅延される
べき受信信号の位相の反転を招くことになる。この結
果、増幅器１５８、１６２からの信号の位相が一致して
いるかおよび増幅器１５８からの信号の位相の反転する
点で正確に位相ずれが生じているような周期が得られ
る。このような同期検出器１６４の状態の変化により受
信信号のための高精度のタイミング（図６ｅ参照）が作
られる。同期検出器１６４は別のフィルタ１６６を介し
て検出器１６８に入力され、その検出器１６８がこの状
態の変化を検出する。
【００２１】検出器１６８は、図５に詳細に示され、３
つのコンパレータ１８０、１８２及び１８４で構成され
る。これらのコンパレータはそれぞれセットリセットの
双安定型のＤ型フリップフロップに接続されていた異な
るスレッショルドレベルをもっている。コンパレータ１
８０は、フィルタ１６６からの信号（入力信号と称す
る）を、その反転入力部において受け取り、一方その非
反転入力部においてＲ１、Ｒ２及びＲ３により特定され
る基準電圧が供給される。その基準電圧は、フィルタ１
６６からの信号の変位の幅の２５％となるように調節さ
れる。
つのコンパレータ１８０、１８２及び１８４で構成され
る。これらのコンパレータはそれぞれセットリセットの
双安定型のＤ型フリップフロップに接続されていた異な
るスレッショルドレベルをもっている。コンパレータ１
８０は、フィルタ１６６からの信号（入力信号と称す
る）を、その反転入力部において受け取り、一方その非
反転入力部においてＲ１、Ｒ２及びＲ３により特定され
る基準電圧が供給される。その基準電圧は、フィルタ１
６６からの信号の変位の幅の２５％となるように調節さ
れる。
【００２２】コンパレータは、入力信号が抵抗Ｒ１〜Ｒ
２により設定されるスレッショルドレベルよりも小さく
なければ、接地されるようなオープンコレクタの形状の
ものであり、スレッショルドの点においてはこのコンパ
レータ回路はオープン回路となりキャパシタＣ１は、そ
の後、抵抗Ｒ４を介して電源Ｖｓにより充電される。
２により設定されるスレッショルドレベルよりも小さく
なければ、接地されるようなオープンコレクタの形状の
ものであり、スレッショルドの点においてはこのコンパ
レータ回路はオープン回路となりキャパシタＣ１は、そ
の後、抵抗Ｒ４を介して電源Ｖｓにより充電される。
【００２３】コンパレータ１８４は、抵抗Ｒ３により決
まるフィルタ１６６からの信号の変位の幅の５０％とな
るスレッショルドレベルに設定される。このコンパレー
タは、入力信号が回路Ｒ４、Ｃ１の時定数に関係する時
間遅れのためにコンパレータのスレッショルドを超えて
しまった後にのみ、オープン回路出力を有する。その入
力信号がこの時間遅れの間にコンパレータ１８０のスレ
ッショルドレベルを超えれば、Ｃ１はコンパレータ１８
０の短絡された出力を介して放電されるだろう。そこ
で、回路Ｒ４、Ｃ１は、フィルタ１６６からの出力信号
が同期検出器１６４への受信信号入力の二つの処理済み
のものの“サイレント”の位相一致部分に確実に対応す
るように、ある時間遅れを与えている。コンパレータ１
８４のスレッショルドレベルに到達してしまうと、コン
パレータ１８４の出力は短絡され、フリップフロップ１
８６はセットされる。
まるフィルタ１６６からの信号の変位の幅の５０％とな
るスレッショルドレベルに設定される。このコンパレー
タは、入力信号が回路Ｒ４、Ｃ１の時定数に関係する時
間遅れのためにコンパレータのスレッショルドを超えて
しまった後にのみ、オープン回路出力を有する。その入
力信号がこの時間遅れの間にコンパレータ１８０のスレ
ッショルドレベルを超えれば、Ｃ１はコンパレータ１８
０の短絡された出力を介して放電されるだろう。そこ
で、回路Ｒ４、Ｃ１は、フィルタ１６６からの出力信号
が同期検出器１６４への受信信号入力の二つの処理済み
のものの“サイレント”の位相一致部分に確実に対応す
るように、ある時間遅れを与えている。コンパレータ１
８４のスレッショルドレベルに到達してしまうと、コン
パレータ１８４の出力は短絡され、フリップフロップ１
８６はセットされる。
【００２４】増幅器１５８、同期検出器１６４がコンパ
レータ１８２を使用して１６２からの信号の位相ずれを
検出する（フィルタ１６６において高出力を発生する）
と、フリップフロップ１８６はリセットされる。コンパ
レータ１８２にはフィルタ１６６からの入力信号が与え
られる。コンパレータ１８４に加えられたものと同じス
レッショルドレベルがコンパレータ１８２の非反転入力
に供給され、それにより、このコンパレータ１８２から
の出力が短絡される。そこで、フィルタ１６６からの信
号がその変位の幅の５０％を超えるときにはいつでもフ
リップフロップ１８６をリセットする。コンパレータ１
８２は、同期検出器１６４により位相が一致している間
を除きフリップフロップ１８６をリセットするよう絶え
ず作用するだろう（図６ｆ参照）。
レータ１８２を使用して１６２からの信号の位相ずれを
検出する（フィルタ１６６において高出力を発生する）
と、フリップフロップ１８６はリセットされる。コンパ
レータ１８２にはフィルタ１６６からの入力信号が与え
られる。コンパレータ１８４に加えられたものと同じス
レッショルドレベルがコンパレータ１８２の非反転入力
に供給され、それにより、このコンパレータ１８２から
の出力が短絡される。そこで、フィルタ１６６からの信
号がその変位の幅の５０％を超えるときにはいつでもフ
リップフロップ１８６をリセットする。コンパレータ１
８２は、同期検出器１６４により位相が一致している間
を除きフリップフロップ１８６をリセットするよう絶え
ず作用するだろう（図６ｆ参照）。
【００２５】検出器からの出力は、アーム及びトリガの
回路１６９に接続され、このアーム及びトリガの回路は
フリップフロップ１８６からの出力信号の立ち下がりレ
ベルに反応するものである。アーム及びトリガの回路１
６９からの出力は、その後、マイクロプロセッサ１００
の入力ポートＩ１へ送られる。高速カウンタ回路１９０
は、出力ラインＯ４を介してプロセッサ１００の制御下
にあって、送信信号の位相反転時に（ラインＯ５から）
カウント開始信号を受け、かつ、アーム及びトリガの回
路１６９からのカウント停止信号を受けて、音響信号の
飛行時間を測定する。その後、その遷移時間情報はバス
１９２を介してプロセッサ１００に送られる。
回路１６９に接続され、このアーム及びトリガの回路は
フリップフロップ１８６からの出力信号の立ち下がりレ
ベルに反応するものである。アーム及びトリガの回路１
６９からの出力は、その後、マイクロプロセッサ１００
の入力ポートＩ１へ送られる。高速カウンタ回路１９０
は、出力ラインＯ４を介してプロセッサ１００の制御下
にあって、送信信号の位相反転時に（ラインＯ５から）
カウント開始信号を受け、かつ、アーム及びトリガの回
路１６９からのカウント停止信号を受けて、音響信号の
飛行時間を測定する。その後、その遷移時間情報はバス
１９２を介してプロセッサ１００に送られる。
【００２６】この回路の動作は図６に図解的に示され、
特に図６ａは、マイクロプロセッサ１００の出力ポート
Ｏ１からの信号出力の形状を示している。これはトラン
スジューサＴ１からトランスジューサＴ２へと送信さ
れ、図６ｂに示される形状に予め増幅された後、受信回
路により受信される。限界増幅器１５４は、信号を図６
ｃに示されるような送信されたものと実質的に同じ方形
状にする。図６ｄは位相メモリ１６０からの出力におけ
る信号を示し、その信号は、信号６ｄが信号６ｃと同じ
位相情報を残すが時間的な遅れを伴うよう、増幅器１６
２により方形状に形成される。フィルタ１５６及び増幅
器１５８からの出力は、図６ｃに示されたものと実質的
に同じ形状のものである。図６ｅは、同期検出器１６４
からの出力信号を示している。図６ｃ及び図６ｄには、
これらが、信号６ｃの位相の変化を表示する時間ｔ１ま
で位相が一致していることが示されている。この時点に
おいて、これらの信号は、全体的な位相ずれの状態とな
り、それにより同期検出器１６４の変化を生じ、図６ｃ
に示されるような高レベルパルスが導かれる。この位相
ずれの関係は、位相メモリにより信号に与えられた時間
遅れによる作用が完了してその信号の位相が再び一致す
るようになるまで、続く。
特に図６ａは、マイクロプロセッサ１００の出力ポート
Ｏ１からの信号出力の形状を示している。これはトラン
スジューサＴ１からトランスジューサＴ２へと送信さ
れ、図６ｂに示される形状に予め増幅された後、受信回
路により受信される。限界増幅器１５４は、信号を図６
ｃに示されるような送信されたものと実質的に同じ方形
状にする。図６ｄは位相メモリ１６０からの出力におけ
る信号を示し、その信号は、信号６ｄが信号６ｃと同じ
位相情報を残すが時間的な遅れを伴うよう、増幅器１６
２により方形状に形成される。フィルタ１５６及び増幅
器１５８からの出力は、図６ｃに示されたものと実質的
に同じ形状のものである。図６ｅは、同期検出器１６４
からの出力信号を示している。図６ｃ及び図６ｄには、
これらが、信号６ｃの位相の変化を表示する時間ｔ１ま
で位相が一致していることが示されている。この時点に
おいて、これらの信号は、全体的な位相ずれの状態とな
り、それにより同期検出器１６４の変化を生じ、図６ｃ
に示されるような高レベルパルスが導かれる。この位相
ずれの関係は、位相メモリにより信号に与えられた時間
遅れによる作用が完了してその信号の位相が再び一致す
るようになるまで、続く。
【００２７】図６ｆは検波器１６８の外形を示す。そこ
に示されるとおり、フリップ・フロップ１８６は、検波
器１６８への入力信号が十分な時間（ｔ2 ）の間、低い
ままの状態を保ち、キャパシタＣ１をコンパレータ１８
４のしきい値のレベルまで充電するまではセットされな
い。信号はコンパレータ１８２を介して信号６ｅの状態
を変えることによってリセットされる。
に示されるとおり、フリップ・フロップ１８６は、検波
器１６８への入力信号が十分な時間（ｔ2 ）の間、低い
ままの状態を保ち、キャパシタＣ１をコンパレータ１８
４のしきい値のレベルまで充電するまではセットされな
い。信号はコンパレータ１８２を介して信号６ｅの状態
を変えることによってリセットされる。
【００２８】受信した信号は高騒音を含む場合がある。
これらのラピッド・エクスカーションは、同期検波器１
６４により検出された「サイレント」同期相部分の間を
除いて、フリップ・フロップ１８６をリセットの状態の
ままに保つ。実際には、マイクロプロセッサ１００は、
図６ａに示すような種類のパルス列が最初は一方向に送
られ、次いで他方の方向に送られるように、トランスデ
ューサＴ１、Ｔ２を配置する。測定部３２におけるガス
流の速度は式（１）から導くことができるが、パルスが
電子超音波トランスデューサを通過する際の一定の遅れ
時間を斟酌して補正がなされている。
これらのラピッド・エクスカーションは、同期検波器１
６４により検出された「サイレント」同期相部分の間を
除いて、フリップ・フロップ１８６をリセットの状態の
ままに保つ。実際には、マイクロプロセッサ１００は、
図６ａに示すような種類のパルス列が最初は一方向に送
られ、次いで他方の方向に送られるように、トランスデ
ューサＴ１、Ｔ２を配置する。測定部３２におけるガス
流の速度は式（１）から導くことができるが、パルスが
電子超音波トランスデューサを通過する際の一定の遅れ
時間を斟酌して補正がなされている。
【００２９】図７〜図１３を参照すると、ガスメータ操
作システムはフォアグラウンドおよびバックグラウンド
タスクからなる。バッググラウンドタスクは遮断制御に
従ってなされ、フォアグラウンドタスクが遮断の間の時
間内に作動できるようにしている。
作システムはフォアグラウンドおよびバックグラウンド
タスクからなる。バッググラウンドタスクは遮断制御に
従ってなされ、フォアグラウンドタスクが遮断の間の時
間内に作動できるようにしている。
【００３０】バックグラウンドタスク 遮断には二つの原因がある。規則ポール遮断（ＰＯＬ
Ｌ）は所定のインタバルにおいて遮断を起こすようにセ
ットされ、これは遮断回数に応じて超音波パルスの転送
および受信を行うために用いられる（図１１乃至図１３
参照）。遮断の他の原因は、ＩＲＱＩである。これは、
超音波パルスの受信の際に遮断を行うようにセットされ
ており、次のパルスの転送までにトランシット時間の情
報が蓄積される。トランシット時間の情報はバックグラ
ウンドタスクとフォアグラウンドタスクとの間、すなわ
ちポーリング・ルーティンと主処理ソフトウァアとの間
を、ソフトウェアフラグを用いることにより通過させら
れる。
Ｌ）は所定のインタバルにおいて遮断を起こすようにセ
ットされ、これは遮断回数に応じて超音波パルスの転送
および受信を行うために用いられる（図１１乃至図１３
参照）。遮断の他の原因は、ＩＲＱＩである。これは、
超音波パルスの受信の際に遮断を行うようにセットされ
ており、次のパルスの転送までにトランシット時間の情
報が蓄積される。トランシット時間の情報はバックグラ
ウンドタスクとフォアグラウンドタスクとの間、すなわ
ちポーリング・ルーティンと主処理ソフトウァアとの間
を、ソフトウェアフラグを用いることにより通過させら
れる。
【００３１】フォアグラウンドタスク 通常、ソフトウェアは、バックグラウンドタスクがセッ
トしたフラグを発見するまで主走査ループ（図８参照）
を循環し、パルスを受信する毎に、ＰＯＬＬはＴＸ−フ
ラグをＦＩＮＩＳＨＥＤ（終了）にセットし、プロセス
−ｔｘ 機能は主走査ループによって呼び出される（図
９参照）。処理−ｔｘ は前の一対のパルスから軸速度
を求めて、これを全軸速度に加える。全軸速度がその最
大値に達したときにのみ、主走査ループは解析速度機能
を呼び出せるようにする（図１０参照）。解析速度機能
は全区間内の平均軸速度を算出し、最後の計算以降の経
過時間を求め、（体積）＝（速度）×（時間）×（面
積）の式を用いて体積計算を可能にする。
トしたフラグを発見するまで主走査ループ（図８参照）
を循環し、パルスを受信する毎に、ＰＯＬＬはＴＸ−フ
ラグをＦＩＮＩＳＨＥＤ（終了）にセットし、プロセス
−ｔｘ 機能は主走査ループによって呼び出される（図
９参照）。処理−ｔｘ は前の一対のパルスから軸速度
を求めて、これを全軸速度に加える。全軸速度がその最
大値に達したときにのみ、主走査ループは解析速度機能
を呼び出せるようにする（図１０参照）。解析速度機能
は全区間内の平均軸速度を算出し、最後の計算以降の経
過時間を求め、（体積）＝（速度）×（時間）×（面
積）の式を用いて体積計算を可能にする。
【００３２】ガス流の速度は測定部を流れるガス流の体
積の関数であるから、所定のインタバルにおいて測定さ
れたガス流の速度を積分すれば測定部を流れるガスの体
積が求まる。流れの分布は流量とともに変化するので、
流速と流量は比例しない。このように、メモリ１２０に
蓄積された速度依存係数は体積流を求める際に必要であ
る。さらに、温度、圧力および湿度を求めるための追加
のセンサを、セット値から実際の状態における変化を補
正するためのメモリ１２０内の探索テーブルを介して、
メーター、マイクロプロセッサに含めても良い。
積の関数であるから、所定のインタバルにおいて測定さ
れたガス流の速度を積分すれば測定部を流れるガスの体
積が求まる。流れの分布は流量とともに変化するので、
流速と流量は比例しない。このように、メモリ１２０に
蓄積された速度依存係数は体積流を求める際に必要であ
る。さらに、温度、圧力および湿度を求めるための追加
のセンサを、セット値から実際の状態における変化を補
正するためのメモリ１２０内の探索テーブルを介して、
メーター、マイクロプロセッサに含めても良い。
【００３３】温度は超音波測定の一部として測定するこ
とができるが、それは既知のガス化合物における場合に
限られる。しかしながら、独立の温度センサはプラチナ
抵抗温度エレメントと、マイクロプロセッサ１００によ
り定期的にサンプルされたセンサ出力部とから構成され
ていてもよい。圧力センサとして適当なものは標準真空
を有するシリコン・ダイアフラム・センサである。体積
流、ひいてはガス量はディスプレイ１３０に表示され
る。ディスプレイ１３０はＬＣＤもしくはＬＥＤディス
プレイ、または電子機械式総合表示器を用いることがで
きる。選択的に、質問機に対するインターフェイスをデ
ィスプレイ１３０の代わりに、またはディスプレイ１３
０とともに備えてもよい。
とができるが、それは既知のガス化合物における場合に
限られる。しかしながら、独立の温度センサはプラチナ
抵抗温度エレメントと、マイクロプロセッサ１００によ
り定期的にサンプルされたセンサ出力部とから構成され
ていてもよい。圧力センサとして適当なものは標準真空
を有するシリコン・ダイアフラム・センサである。体積
流、ひいてはガス量はディスプレイ１３０に表示され
る。ディスプレイ１３０はＬＣＤもしくはＬＥＤディス
プレイ、または電子機械式総合表示器を用いることがで
きる。選択的に、質問機に対するインターフェイスをデ
ィスプレイ１３０の代わりに、またはディスプレイ１３
０とともに備えてもよい。
【００３４】同期検波器１６４によって受信された受信
信号の位相変化の同定を行うことにより、受信信号に対
して正確なタイミング・マーカーを供給することができ
るが、特に高いノイズにおいては、受信信号に関する情
報に加えて種々の応用が必要である。図３の実施例の第
一の変形例が図１４に示されているが、これには上記の
追加的な応用が施されており、また、これには制限増幅
器１５４の出力部と連結しているゼロ・クロスオーバー
検波器２００が備えられている。ゼロ・クロスオーバー
検波器は、バス連結器２１２を介してレジスタスタック
２２０と順に連結しているクロックカウンタ２１０と連
結している。実際には、ゼロ・クロスオーバー検波器
は、信号がエクスカーション帯域の５０％のレベルを超
えた時を検出し、クロックカウンタ２１０にパルスを送
る。クロックカウンタ２１０はこれに応じて、５０％超
過が検出された時間に相当する値をレジスタスタック２
２０に送る。
信号の位相変化の同定を行うことにより、受信信号に対
して正確なタイミング・マーカーを供給することができ
るが、特に高いノイズにおいては、受信信号に関する情
報に加えて種々の応用が必要である。図３の実施例の第
一の変形例が図１４に示されているが、これには上記の
追加的な応用が施されており、また、これには制限増幅
器１５４の出力部と連結しているゼロ・クロスオーバー
検波器２００が備えられている。ゼロ・クロスオーバー
検波器は、バス連結器２１２を介してレジスタスタック
２２０と順に連結しているクロックカウンタ２１０と連
結している。実際には、ゼロ・クロスオーバー検波器
は、信号がエクスカーション帯域の５０％のレベルを超
えた時を検出し、クロックカウンタ２１０にパルスを送
る。クロックカウンタ２１０はこれに応じて、５０％超
過が検出された時間に相当する値をレジスタスタック２
２０に送る。
【００３５】これは、アドレスＡ１からアドレスＡ１０
に着実に満たされているスタック２２０で連続的に作動
し、各時間参照は、Ａ１０に到達するときにスタックの
端部から落下する。マイクロプロセッサ１００がインプ
ットポートＯ１で位相変化識別信号を受け取ると、マイ
クロプロセッサ１００は、クロックカウンタ２１０をデ
ィスエーブルし、その電流値を読み取り、この電流値
は、位相変化点の時間に対応し、それから、ストアーＡ
１−Ａ１０の内容を読み取り、この内容は、以前のゼロ
交差（クロスオーバ）に対応し、このゼロ交差のタイミ
ングは、ディスエーブルされるときに、クロックカウン
タ２１０の内容に関連される。これは、このようにし
て、位相変化点に関して受け取られたパルス列の以前の
パルスの交差点に関しての情報を与え、この交差点は、
それから、より正確には受け取られたパルス信号の受け
取りの時間を確立するために適切な統計アルゴリズムの
一部として使用される。
に着実に満たされているスタック２２０で連続的に作動
し、各時間参照は、Ａ１０に到達するときにスタックの
端部から落下する。マイクロプロセッサ１００がインプ
ットポートＯ１で位相変化識別信号を受け取ると、マイ
クロプロセッサ１００は、クロックカウンタ２１０をデ
ィスエーブルし、その電流値を読み取り、この電流値
は、位相変化点の時間に対応し、それから、ストアーＡ
１−Ａ１０の内容を読み取り、この内容は、以前のゼロ
交差（クロスオーバ）に対応し、このゼロ交差のタイミ
ングは、ディスエーブルされるときに、クロックカウン
タ２１０の内容に関連される。これは、このようにし
て、位相変化点に関して受け取られたパルス列の以前の
パルスの交差点に関しての情報を与え、この交差点は、
それから、より正確には受け取られたパルス信号の受け
取りの時間を確立するために適切な統計アルゴリズムの
一部として使用される。
【００３６】レジスタの内容を読み取った後に、マイク
ロプロセッサは、クロックカウンタを再びイネーブル
し、プロセスは、再開される。図３を参照して前述され
たように、位相メモリ１６０の同調された回路は、音響
信号の周波数に正確に同調されることが必要である。成
分許容のような因子は、同調された回路１６０の同調及
び較正あるいはマイクロプロセッサ１００により音響の
周波数についてのソフトウェア調整が一般に必要とされ
ることを意味する。図１５は、図３の実施例の修正例を
示し、ここにおいて、伝達された信号は、位相メモリ１
６０を使用して発生させられ、それゆえ、このような較
正の必要性を不要にする。
ロプロセッサは、クロックカウンタを再びイネーブル
し、プロセスは、再開される。図３を参照して前述され
たように、位相メモリ１６０の同調された回路は、音響
信号の周波数に正確に同調されることが必要である。成
分許容のような因子は、同調された回路１６０の同調及
び較正あるいはマイクロプロセッサ１００により音響の
周波数についてのソフトウェア調整が一般に必要とされ
ることを意味する。図１５は、図３の実施例の修正例を
示し、ここにおいて、伝達された信号は、位相メモリ１
６０を使用して発生させられ、それゆえ、このような較
正の必要性を不要にする。
【００３７】図１５において、Ｏ１ライン上でマイクロ
プロセッサ１００からの伝達信号は、今、伝達されるべ
きパルス列の期間の単一のパルスの形式をとる。この信
号は、モノステーブル３０５に供給され、このモノステ
ーブル３０５は、マイクロプロセッサ１００により制御
されるスイッチ３２０に増幅器３１０を介して供給され
る短いパルス（図１６ａ）を生じさせる。スイッチ３２
０は、レシーバ回路（このレシーバ回路のリミット増幅
器１５４は想像線にて示されている）とマイクロプロセ
ッサ１００からの伝達信号との間でスイッチとして作用
する。選択された伝達信号は、それから、位相メモリ１
６０及びリミット増幅器１６２に供給される。マイクロ
プロセッサ１００からのパルス信号は、例えば図１６ｂ
に示されるように、位相メモリ１６０の同調された回路
が鳴るようにする。増幅器１６２（図１６ｃ）によりひ
とたび増幅されると、この信号は、排他オアゲート３３
０を介して供給され、これの出力（図１６ｄ）は、Ｄタ
イプのフリップフロップ３４０のクロック入力に供給さ
れる。排他オアゲート３３０への他の入力は、フリップ
フロップ３４０のＱ出力（図１６ｆ）である。フリップ
フロップ３３０のＤ入力には、マイクロプロセッサ１０
０（図１６ｅ）から位相反転信号が供給され、そして、
フリップフロップは、フリップフロップのＱ出力でマイ
クロプロセッサに位相トリガ出力を供給する。
プロセッサ１００からの伝達信号は、今、伝達されるべ
きパルス列の期間の単一のパルスの形式をとる。この信
号は、モノステーブル３０５に供給され、このモノステ
ーブル３０５は、マイクロプロセッサ１００により制御
されるスイッチ３２０に増幅器３１０を介して供給され
る短いパルス（図１６ａ）を生じさせる。スイッチ３２
０は、レシーバ回路（このレシーバ回路のリミット増幅
器１５４は想像線にて示されている）とマイクロプロセ
ッサ１００からの伝達信号との間でスイッチとして作用
する。選択された伝達信号は、それから、位相メモリ１
６０及びリミット増幅器１６２に供給される。マイクロ
プロセッサ１００からのパルス信号は、例えば図１６ｂ
に示されるように、位相メモリ１６０の同調された回路
が鳴るようにする。増幅器１６２（図１６ｃ）によりひ
とたび増幅されると、この信号は、排他オアゲート３３
０を介して供給され、これの出力（図１６ｄ）は、Ｄタ
イプのフリップフロップ３４０のクロック入力に供給さ
れる。排他オアゲート３３０への他の入力は、フリップ
フロップ３４０のＱ出力（図１６ｆ）である。フリップ
フロップ３３０のＤ入力には、マイクロプロセッサ１０
０（図１６ｅ）から位相反転信号が供給され、そして、
フリップフロップは、フリップフロップのＱ出力でマイ
クロプロセッサに位相トリガ出力を供給する。
【００３８】使用において、モノステーブル３０５から
のパルスは、位相メモリ回路が図１６ｂに示されるよう
に鳴るようにする。増幅器１６２（図１６ｃ）からの出
力信号は、それから、フリップフロップ３４０のＱ出力
と比較される。フリップフロップ３４０へのＤ入力がま
ず第１に低いと、（図１６ｅ）Ｑ出力は高い（図１６
ｆ）。従って、インバータ３４５を通過した後、増幅器
１６２からの信号は、一定の低い信号と比較され、従っ
て、排他オアゲートは、図１６ｃの最初の半分において
示される形式に信号を決算する機能を有する。既定の時
間に、位相反転信号は、高く上昇させられる（図１６
ｅ）。これは、フリップフロップ３４０のＱ出力が低く
なるようにするが、排他オアゲート３３０からの出力
（フリップフロップ３４０へのクロック入力）の次の上
昇端縁の後のみである。Ｑが低くなると、ノット素子３
４５からの出力は、高くなる。これは、排他オアゲート
３３０が増幅器１６２からの信号の反転を決算するよう
にし、それゆえ、状態のＱ変化を生じさせた上昇端縁の
ほとんどすぐ後に続くゲート３３０の出力の状態におけ
る変化を生じさせる。これは、１８０°の位相変化のこ
の点でのノイズスパイクとして図１６ｄに示されてい
る。
のパルスは、位相メモリ回路が図１６ｂに示されるよう
に鳴るようにする。増幅器１６２（図１６ｃ）からの出
力信号は、それから、フリップフロップ３４０のＱ出力
と比較される。フリップフロップ３４０へのＤ入力がま
ず第１に低いと、（図１６ｅ）Ｑ出力は高い（図１６
ｆ）。従って、インバータ３４５を通過した後、増幅器
１６２からの信号は、一定の低い信号と比較され、従っ
て、排他オアゲートは、図１６ｃの最初の半分において
示される形式に信号を決算する機能を有する。既定の時
間に、位相反転信号は、高く上昇させられる（図１６
ｅ）。これは、フリップフロップ３４０のＱ出力が低く
なるようにするが、排他オアゲート３３０からの出力
（フリップフロップ３４０へのクロック入力）の次の上
昇端縁の後のみである。Ｑが低くなると、ノット素子３
４５からの出力は、高くなる。これは、排他オアゲート
３３０が増幅器１６２からの信号の反転を決算するよう
にし、それゆえ、状態のＱ変化を生じさせた上昇端縁の
ほとんどすぐ後に続くゲート３３０の出力の状態におけ
る変化を生じさせる。これは、１８０°の位相変化のこ
の点でのノイズスパイクとして図１６ｄに示されてい
る。
【００３９】Ｑに相補的である出力は、伝達された信号
についてのタイミングメーカを与え、プロセッサ及び高
速カウンタへの入力について位相変化の点を識別してい
る。ガスの流れの速度それゆえ既知の次元の測定セクシ
ョンを介しての流れ量を測定するセンサに関連して上記
実施例がひとたび述べられると、ガス、液体の流れ速度
を他の適用例で測定する、例えば、本明細書の最初に言
及された従来技術の明細書に述べられたものを測定する
のに、本発明は等しく適用可能である。
についてのタイミングメーカを与え、プロセッサ及び高
速カウンタへの入力について位相変化の点を識別してい
る。ガスの流れの速度それゆえ既知の次元の測定セクシ
ョンを介しての流れ量を測定するセンサに関連して上記
実施例がひとたび述べられると、ガス、液体の流れ速度
を他の適用例で測定する、例えば、本明細書の最初に言
及された従来技術の明細書に述べられたものを測定する
のに、本発明は等しく適用可能である。
【００４０】更に、伝達及び受信回路は、タイミングメ
ーカとして伝達される信号において１８０°の位相変化
を使用したが、当業者に明らかなように、他の位相変
化、及び、適切な受信回路が使用され得る。
ーカとして伝達される信号において１８０°の位相変化
を使用したが、当業者に明らかなように、他の位相変
化、及び、適切な受信回路が使用され得る。
【図１】 ガスメーターとして構成された本発明の実施
例の断面図
例の断面図
【図２】 図１の矢印Ａ方向からの図
【図３】 図１及び図２の実施例の送信及び検出回路の
ブロック図
ブロック図
【図４】 図３の位相記憶回路の一実施例の回路図
【図５】 図３の検出回路の一実施例の回路図
【図６】 図１から図５の実施例の動作を説明するタイ
ミング図
ミング図
【図７】 流速を計算するのに含まれる種々の動作の流
れ図
れ図
【図８】 流速を計算するのに含まれる種々の動作の流
れ図
れ図
【図９】 流速を計算するのに含まれる種々の動作の流
れ図
れ図
【図１０】 流速を計算するのに含まれる種々の動作の
流れ図
流れ図
【図１１】 流速を計算するのに含まれる種々の動作の
流れ図
流れ図
【図１２】 流速を計算するのに含まれる種々の動作の
流れ図
流れ図
【図１３】 流速を計算するのに含まれる種々の動作の
流れ図
流れ図
【図１４】 図３の回路に対する第１の変形態様を示す
回路図
回路図
【図１５】 図３の回路に対する第２の変形態様を示す
回路図
回路図
【図１６】 図８に示される変形態様の動作を説明する
タイミング図
タイミング図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01P 5/00 G01F 1/66 101
Claims (11)
- 【請求項１】 管を流れる流体の体積流れを測定する装
置であって、その管内に配置され、その間に音響経路を
設定するようにお互いに間隔をもって配置された第１及
び第２のトランスジューサ手段を有し、この第１及び第
２のトランスジューサ手段は、上記音響経路に沿って両
方の方向に音響信号を送信しそして受信するように配置
されており、上記送信のための音響信号は、上記受信用
トランスジューサ手段による受信のための位相変化のタ
イミングマーカを含み、更に、上記音響信号の送受信間
の時間をより正確に認識するように上記タイミングマー
カを検出する検出手段と、上記音響経路に沿って及びそ
の音響経路の領域において管内の流体の流速を増加させ
るように設けられた手段とを有することを特徴とする装
置。 - 【請求項２】 上記検出手段は、送信信号に含まれるタ
イミングマーカを抽出するために受信信号から送信信号
情報を再構成する手段を含む請求項１記載の装置。 - 【請求項３】 更に、流速と流量との間の非線形的な関
係を較正する速度依存係数を記憶するための係数記憶手
段を有する請求項１又は請求項２に記載の装置。 - 【請求項４】 更に、流れ形成部材を有し、この流れ形
成部材は、測定前に乱流を実質的に減少させる沈静室を
含む請求項１乃至３の何れか１項に記載の装置。 - 【請求項５】 上記受信手段は、送信された信号の波形
を整形するためのパルス整形手段と、波形整形された信
号を遅延させる遅延手段と、遅延された信号と遅延され
ていない信号との間の位相関係を検出しこれらの位相関
係に依存した出力を与える検出手段と、を有する請求項
１乃至４の何れか１項に記載の装置。 - 【請求項６】 更に、速度を決定する手段を有し、この
速度決定手段は、他の発生パルスに対して異なる位相の
発生パルスと上記検出手段により検出された他の受信パ
ルスに対して異なる位相の受信パルスとの間の期間をカ
ウントするカウント手段と、その通過時間を流速に変換
し更にこの変換された流速を計量のための流量に変換す
る変換手段と、を有する請求項１乃至５の何れか１項に
記載の装置。 - 【請求項７】 管を流れる流体の体積流れを測定する方
法であって、第１及び第２のトランスジューサ手段をそ
の間に音響経路を設定するようにお互いに間隔をもって
管内に配置し、これらのトランスジューサ手段を用いて
上記音響経路に沿って両方の方向に音響信号を送信しそ
して受信し、上記送信のための音響信号は、上記受信用
トランスジューサ手段による受信のための位相変化のタ
イミングマーカを含み、更に、上記音響信号の送受信間
の時間をより正確に認識するように上記タイミングマー
カを検出し、上記音響経路に沿って及びその音響経路の
領域において管内の流体の流速を増加させることを特徴
とする方法。 - 【請求項８】 上記検出する工程は、送信信号に含まれ
るタイミングマーカを抽出するために受信された送信信
号情報を再構成する請求項７記載の方法。 - 【請求項９】 上記再構成する工程は、送信された信号
の波形を整形し、この整形した信号を遅延させ、遅延さ
れた信号と遅延されていない信号との間の位相関係を検
出しこれらの位相関係に依存した出力を与える請求項７
記載の方法。 - 【請求項１０】 更に、管内の沈静室を用いて測定前に
乱流を実質的に減少させる請求項７乃至９の何れか１項
に記載の方法。 - 【請求項１１】 更に、他の発生パルスに対して異なる
位相の発生パルスと他の受信パルスに対して異なる位相
の受信パルスとの間の期間をカウントし、その通過時間
を流速又は流量に変換する請求項１乃至１０の何れか１
項に記載の方法。
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