JP3077570B2 - 超音波式流体振動流量計 - Google Patents
超音波式流体振動流量計Info
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- JP3077570B2 JP3077570B2 JP07246105A JP24610595A JP3077570B2 JP 3077570 B2 JP3077570 B2 JP 3077570B2 JP 07246105 A JP07246105 A JP 07246105A JP 24610595 A JP24610595 A JP 24610595A JP 3077570 B2 JP3077570 B2 JP 3077570B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、流体振動を起こし
ている測定流体に超音波を放射しこの流体振動により超
音波が変調された信号を受信して測定流体の流量を計測
する超音波式流体振動流量計に係り、特に、検出感度を
向上させて安定な動作ができるように改良した超音波式
流体振動流量計に関する。
ている測定流体に超音波を放射しこの流体振動により超
音波が変調された信号を受信して測定流体の流量を計測
する超音波式流体振動流量計に係り、特に、検出感度を
向上させて安定な動作ができるように改良した超音波式
流体振動流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】流体振動流量計としては、測定流体が渦
発生体に当たって発生する一種の流体振動である渦に超
音波を放射して渦の数を計数しその周波数から測定流体
の流量を測定する渦流量計、或いは測定流体をノズルを
介して噴出させて発生する噴流をターゲットに当てるこ
とにより流体振動を起こさせその振動周波数を測定管路
の内壁に固定された圧電形のセンサを用いて噴流の両側
面に生じる圧力差から測定流体の流量を測定するフルイ
デック（Fluidic）流量計などがある。
発生体に当たって発生する一種の流体振動である渦に超
音波を放射して渦の数を計数しその周波数から測定流体
の流量を測定する渦流量計、或いは測定流体をノズルを
介して噴出させて発生する噴流をターゲットに当てるこ
とにより流体振動を起こさせその振動周波数を測定管路
の内壁に固定された圧電形のセンサを用いて噴流の両側
面に生じる圧力差から測定流体の流量を測定するフルイ
デック（Fluidic）流量計などがある。
【０００３】ここでは、これらの従来の流体振動流量計
のうち、渦流量計をベースとして従来の技術を説明す
る。先ず、実公昭４８−１７０１０号「考案の名称：流
速測定装置」に開示されている渦流量計を取り上げ、以
下、この概要について図５〜図７を用いて説明する。
のうち、渦流量計をベースとして従来の技術を説明す
る。先ず、実公昭４８−１７０１０号「考案の名称：流
速測定装置」に開示されている渦流量計を取り上げ、以
下、この概要について図５〜図７を用いて説明する。
【０００４】図５はこの従来の渦流量計の構成を示す構
成図である。１は流れの中に挿入したカルマン渦を生成
するための渦発生体で、ここでは円柱状の物体が例示さ
れている。２は渦発生体１で生成された渦、３は測定流
体が流れる測定管路を示している。
成図である。１は流れの中に挿入したカルマン渦を生成
するための渦発生体で、ここでは円柱状の物体が例示さ
れている。２は渦発生体１で生成された渦、３は測定流
体が流れる測定管路を示している。
【０００５】４は超音波信号発信器、５は超音波信号受
信器である。これらの超音波信号発信器４および超音波
信号受信器５は、渦発生体１の下流側に測定流体の流れ
方向とほぼ直角になるように互に対向して測定管路３に
取り付けられており、カルマン渦の生成数（単位時間に
流れていく渦の数）を検出するための検出装置を構成し
ている。
信器である。これらの超音波信号発信器４および超音波
信号受信器５は、渦発生体１の下流側に測定流体の流れ
方向とほぼ直角になるように互に対向して測定管路３に
取り付けられており、カルマン渦の生成数（単位時間に
流れていく渦の数）を検出するための検出装置を構成し
ている。
【０００６】いま、図５の点線で示す超音波信号の伝播
経路に渦が存在していない場合は、超音波信号発信器４
と超音波信号受信器５との距離をＤ、媒体中の音速をＣ
Aとすれば、その伝播時間τ0は τ0＝Ｄ／ＣA （１） で示される。
経路に渦が存在していない場合は、超音波信号発信器４
と超音波信号受信器５との距離をＤ、媒体中の音速をＣ
Aとすれば、その伝播時間τ0は τ0＝Ｄ／ＣA （１） で示される。
【０００７】次に、この点線の位置にカルマン渦が存在
し超音波の送出方向と渦の速度成分Ｖ1の方向とが同じ
ときの伝播時間τ1は、渦の直径をｄVとすれば、 τ1＝［ｄV／（ＣA＋Ｖ1）］＋［（Ｄ−ｄV）／ＣA］ （２） で示される。
し超音波の送出方向と渦の速度成分Ｖ1の方向とが同じ
ときの伝播時間τ1は、渦の直径をｄVとすれば、 τ1＝［ｄV／（ＣA＋Ｖ1）］＋［（Ｄ−ｄV）／ＣA］ （２） で示される。
【０００８】また、この点線の位置にカルマン渦が存在
し超音波の送出方向と渦の速度成分Ｖ2の方向とが逆方
向のときの伝播時間τ2は、渦の直径をｄVとすれば、 τ2＝［ｄV／（ＣA−Ｖ2）］＋［（Ｄ−ｄV）／ＣA］ （３） で示される。
し超音波の送出方向と渦の速度成分Ｖ2の方向とが逆方
向のときの伝播時間τ2は、渦の直径をｄVとすれば、 τ2＝［ｄV／（ＣA−Ｖ2）］＋［（Ｄ−ｄV）／ＣA］ （３） で示される。
【０００９】以上の点を、超音波信号の伝播時間τの時
間ｔに対する変化として図示すると図６に示すようにな
る。そして、単位時間に信号の伝播時間が変化する回数
は、伝播経路を渦が通過する数、つまりカルマン渦の生
成数に等しいので、この変化を適当な装置により計数す
ることにより流体の流量を知ることができる。
間ｔに対する変化として図示すると図６に示すようにな
る。そして、単位時間に信号の伝播時間が変化する回数
は、伝播経路を渦が通過する数、つまりカルマン渦の生
成数に等しいので、この変化を適当な装置により計数す
ることにより流体の流量を知ることができる。
【００１０】図７は、この変化を計数する装置の例を示
す。この装置は、パルス発生器及び増幅器などを含む電
子回路６、ＦＭ信号復調器７、計数器８などで構成され
ている。
す。この装置は、パルス発生器及び増幅器などを含む電
子回路６、ＦＭ信号復調器７、計数器８などで構成され
ている。
【００１１】電子回路６はパルス信号を超音波発信器４
に加え、超音波発信器４はここから超音波信号を渦に向
かって発信させる。一方、超音波受信器５はこの渦で変
調された受信信号によって生じた新たなパルス信号を電
子回路６を介して再び超音波発信器４に印加する。
に加え、超音波発信器４はここから超音波信号を渦に向
かって発信させる。一方、超音波受信器５はこの渦で変
調された受信信号によって生じた新たなパルス信号を電
子回路６を介して再び超音波発信器４に印加する。
【００１２】このような方式を採用する結果、これらの
ループには超音波発信器４の遅れ時間、流体中の伝播時
間、超音波受信器５の遅れ時間などの和に対応する総遅
れ時間に逆比例した周波数のパルス信号Ｐ0が得られ
る。
ループには超音波発信器４の遅れ時間、流体中の伝播時
間、超音波受信器５の遅れ時間などの和に対応する総遅
れ時間に逆比例した周波数のパルス信号Ｐ0が得られ
る。
【００１３】流体中の伝播時間はカルマン渦が通過する
毎に変化するので、パルス信号Ｐ0は渦で周波数変調さ
れた信号となる。このパルス信号Ｐ0は復調器７で復調
された後、計数器８に印加され、この計数器８の計数結
果から流量を知ることができる。
毎に変化するので、パルス信号Ｐ0は渦で周波数変調さ
れた信号となる。このパルス信号Ｐ0は復調器７で復調
された後、計数器８に印加され、この計数器８の計数結
果から流量を知ることができる。
【００１４】しかしながら、以上のような渦流量計は、
原理的には成立するが、実際に製品として完成させるた
めには、次に説明するような問題がある。この問題点を
図８に示す渦流量計の縦断面図を用いて説明する。
原理的には成立するが、実際に製品として完成させるた
めには、次に説明するような問題がある。この問題点を
図８に示す渦流量計の縦断面図を用いて説明する。
【００１５】ステンレス製の測定管路３の直径方向には
渦発生体１が、この渦発生体１の下流側の測定管路３の
外壁には、超音波発信器４と超音波受信器５とが対向し
て測定流体に対して非接触状態で固定されている。
渦発生体１が、この渦発生体１の下流側の測定管路３の
外壁には、超音波発信器４と超音波受信器５とが対向し
て測定流体に対して非接触状態で固定されている。
【００１６】この結果、超音波発信器４から送出された
超音波は渦をよぎる伝播経路により超音波受信器５で受
信される太線で示す超音波Ａの他に、超音波発信器４か
ら測定管路３の内部を経由して超音波受信器５で受信さ
れる点線で示す超音波Ｂ、超音波発信器４から送出され
測定管路３の内壁で反射を繰り返して超音波受信器５で
受信される細線で示す定在波としての超音波Ｃが存在す
る。
超音波は渦をよぎる伝播経路により超音波受信器５で受
信される太線で示す超音波Ａの他に、超音波発信器４か
ら測定管路３の内部を経由して超音波受信器５で受信さ
れる点線で示す超音波Ｂ、超音波発信器４から送出され
測定管路３の内壁で反射を繰り返して超音波受信器５で
受信される細線で示す定在波としての超音波Ｃが存在す
る。
【００１７】これらの超音波Ｂ、Ｃはノイズであるが、
図７に示す構成の場合は、連続波として超音波発信器４
から超音波を送信するので、超音波受信器５はこれらの
ノイズをも含んで検出されることとなり、安定にかつ正
確に渦を検出することができない。
図７に示す構成の場合は、連続波として超音波発信器４
から超音波を送信するので、超音波受信器５はこれらの
ノイズをも含んで検出されることとなり、安定にかつ正
確に渦を検出することができない。
【００１８】このように、測定管路の中を伝播するノイ
ズ、或いは測定管路に形成される定在波などによるノイ
ズの存在のために、製品レベルでは具体的に実現できな
いという問題があった。
ズ、或いは測定管路に形成される定在波などによるノイ
ズの存在のために、製品レベルでは具体的に実現できな
いという問題があった。
【００１９】また、先に説明したフルイデック（Fluidi
c）流量計の場合は、測定管路の内壁に圧電形のセンサ
を設けた接液形のセンサで噴流の両側の圧力の変化を検
出する構成であるので、測定流体が腐食性の流体、或い
は汚染流体などに用いることが出来ないという問題があ
る。
c）流量計の場合は、測定管路の内壁に圧電形のセンサ
を設けた接液形のセンサで噴流の両側の圧力の変化を検
出する構成であるので、測定流体が腐食性の流体、或い
は汚染流体などに用いることが出来ないという問題があ
る。
【００２０】そこで、以上の問題を解決するために、図
９に示す構成が提案されている。測定管路１０は例えば
ステンレス製であり測定流体を流す。渦発生体１１はこ
の測定管路１０の直径方向に固定され梯形状の横断面を
有している。超音波送波器１２は渦発生体１１の下流側
でこの測定管路１０の外壁に測定流体に非接触状態で固
定されている。さらに、超音波受波器１３がこの超音波
送波器１２に対向して配置されている。
９に示す構成が提案されている。測定管路１０は例えば
ステンレス製であり測定流体を流す。渦発生体１１はこ
の測定管路１０の直径方向に固定され梯形状の横断面を
有している。超音波送波器１２は渦発生体１１の下流側
でこの測定管路１０の外壁に測定流体に非接触状態で固
定されている。さらに、超音波受波器１３がこの超音波
送波器１２に対向して配置されている。
【００２１】発振器１４は、例えば１〜２ＭＨｚ程度の
発振周波数ｆosで連続して発振する発振電圧Ｖosをスイ
ッチ１５に送出する。スイッチ１５は、ゲート幅Ｗ1を
持つ基準信号Ｓ1によりオン／オフ制御され、発振電圧
Ｖosをゲート幅Ｗ1に対応するバースト波ＳBとして超音
波送波器１２に印加する。
発振周波数ｆosで連続して発振する発振電圧Ｖosをスイ
ッチ１５に送出する。スイッチ１５は、ゲート幅Ｗ1を
持つ基準信号Ｓ1によりオン／オフ制御され、発振電圧
Ｖosをゲート幅Ｗ1に対応するバースト波ＳBとして超音
波送波器１２に印加する。
【００２２】ダンピング回路１６は、この基準信号Ｓ1
でオフ／オンされ、超音波送波器１２で生じるゆっくり
変動する残留振動を伴う振動電圧ＶRを抵抗で終端して
速やかにゼロレベルに減衰させる。
でオフ／オンされ、超音波送波器１２で生じるゆっくり
変動する残留振動を伴う振動電圧ＶRを抵抗で終端して
速やかにゼロレベルに減衰させる。
【００２３】基準タイミング回路１７は、基準信号Ｓ1
を発生させ信号サンプリングの時間基準を与える。この
基準信号Ｓ1のハイレベルでスイッチ１５をオンとし、
ローレベルでダンピング回路１６の抵抗をオンとする。
同時に、基準タイミング回路１７はサンプリング信号発
生回路１８にも基準信号Ｓ1を出力する。
を発生させ信号サンプリングの時間基準を与える。この
基準信号Ｓ1のハイレベルでスイッチ１５をオンとし、
ローレベルでダンピング回路１６の抵抗をオンとする。
同時に、基準タイミング回路１７はサンプリング信号発
生回路１８にも基準信号Ｓ1を出力する。
【００２４】サンプリング信号発生回路１８は、基準信
号Ｓ1を受信し、これをサンプリング信号Ｓ2とリセット
信号Ｓ3として、基準信号Ｓ1に対して測定管路１０の内
径Ｌと測定流体の音速ＣAとの関数（Ｌ／ＣA）で決まる
時間Ｔだけ遅らして出力する。
号Ｓ1を受信し、これをサンプリング信号Ｓ2とリセット
信号Ｓ3として、基準信号Ｓ1に対して測定管路１０の内
径Ｌと測定流体の音速ＣAとの関数（Ｌ／ＣA）で決まる
時間Ｔだけ遅らして出力する。
【００２５】このうち、サンプリング信号Ｓ2はゲート
幅Ｗ1に対応する所定のゲート幅Ｗ2を有し、リセット信
号Ｓ3はゲート幅Ｗ2に対して極めて短い時間幅でリセッ
トする信号として出力される。
幅Ｗ1に対応する所定のゲート幅Ｗ2を有し、リセット信
号Ｓ3はゲート幅Ｗ2に対して極めて短い時間幅でリセッ
トする信号として出力される。
【００２６】一方、超音波受波器１３で受信された振幅
変調信号ＳAは、プリアンプ１９で増幅されてサンプリ
ング回路２０に出力される。サンプリング回路２０で
は、サンプリング信号Ｓ2のゲート幅Ｗ2に入る振幅変調
信号ＳAのみをサンプリングして同調アンプ２１に出力
する。
変調信号ＳAは、プリアンプ１９で増幅されてサンプリ
ング回路２０に出力される。サンプリング回路２０で
は、サンプリング信号Ｓ2のゲート幅Ｗ2に入る振幅変調
信号ＳAのみをサンプリングして同調アンプ２１に出力
する。
【００２７】同調アンプ２１は、サンプリングされた振
幅変調信号ＳAを選択増幅し同調信号Ｓsとして次段のピ
ーク検出／半波回路２２に出力する。この同調アンプ２
１は、通常のものに比べてＱ値を低く、例えばＱ＝１０
〜２０程度に設定し、ダンピングをかける。
幅変調信号ＳAを選択増幅し同調信号Ｓsとして次段のピ
ーク検出／半波回路２２に出力する。この同調アンプ２
１は、通常のものに比べてＱ値を低く、例えばＱ＝１０
〜２０程度に設定し、ダンピングをかける。
【００２８】このＱ値が大きいと、バースト波を打たな
くてもゲート幅Ｗ1の中に含まれる発振周波数ｆosの所
定の波数を越えて継続して波が出力され、次の信号処理
に影響を与える不都合があるからである。
くてもゲート幅Ｗ1の中に含まれる発振周波数ｆosの所
定の波数を越えて継続して波が出力され、次の信号処理
に影響を与える不都合があるからである。
【００２９】ピーク検出／半波回路２２にはリセット信
号Ｓ3が印加されており、同調信号Ｓsのピーク値をホー
ルドすると共にホールド直前に短時間のあいだリセット
することを繰り返してして同調信号Ｓsの包絡線に対応
するヒストグラムを形成し、この後、半波整流して半波
整流電圧ＳHとして出力する。
号Ｓ3が印加されており、同調信号Ｓsのピーク値をホー
ルドすると共にホールド直前に短時間のあいだリセット
することを繰り返してして同調信号Ｓsの包絡線に対応
するヒストグラムを形成し、この後、半波整流して半波
整流電圧ＳHとして出力する。
【００３０】この半波整流電圧ＳHは、高いカットオフ
周波数を有するローパスフイルタ２３に出力され、ここ
でピーク検出／半波回路２２で発生するノイズなどを除
去して、アクテイブローパスフイルタ２４に出力され
る。
周波数を有するローパスフイルタ２３に出力され、ここ
でピーク検出／半波回路２２で発生するノイズなどを除
去して、アクテイブローパスフイルタ２４に出力され
る。
【００３１】アクテイブローパスフイルタ２４は、低い
カットオフ周波数に設定されており、渦信号の中に含ま
れるノイズ或いは流体ノイズなどの低い周波数のノイズ
を除去して、シュミットトリガ２５に出力する。シュミ
ットトリガ２５では、アクテイブローパスフイルタ２４
の出力に含まれる渦信号を対応するパルス信号ＳVに変
換する。
カットオフ周波数に設定されており、渦信号の中に含ま
れるノイズ或いは流体ノイズなどの低い周波数のノイズ
を除去して、シュミットトリガ２５に出力する。シュミ
ットトリガ２５では、アクテイブローパスフイルタ２４
の出力に含まれる渦信号を対応するパルス信号ＳVに変
換する。
【００３２】次に、以上のように構成された実施例の動
作について、図１０、図１１に示す波形図を用いて説明
する。発振器１４から出力された発振電圧Ｖos（図１０
（Ａ））は、基準信号Ｓ1（図１０（Ｂ））のオン／オ
フのハイレベルで発振電圧Ｖosをオンとし、ローレベル
で発振電圧Ｖosをオフとする。このようにして、超音波
送波器１２に図１０（Ｃ）に示すバースト波ＳBを出力
する。
作について、図１０、図１１に示す波形図を用いて説明
する。発振器１４から出力された発振電圧Ｖos（図１０
（Ａ））は、基準信号Ｓ1（図１０（Ｂ））のオン／オ
フのハイレベルで発振電圧Ｖosをオンとし、ローレベル
で発振電圧Ｖosをオフとする。このようにして、超音波
送波器１２に図１０（Ｃ）に示すバースト波ＳBを出力
する。
【００３３】急峻な変化を示すバースト波ＳBが超音波
送波器１２に印加されても、超音波送波器１２を構成す
る振動子には残留振動が存在するので、図１０（Ｄ）に
示すようなゆっくり変動する振動電圧ＶRとなる。
送波器１２に印加されても、超音波送波器１２を構成す
る振動子には残留振動が存在するので、図１０（Ｄ）に
示すようなゆっくり変動する振動電圧ＶRとなる。
【００３４】この振動電圧ＶRの期間が長くなると、次
のバースト波ＳBの送出時点まで継続することとなる。
これを避けるために、ダンピング回路１６で基準信号Ｓ
1（図１０（Ｂ））のオン／オフのローレベルの期間に
抵抗で超音波送波器１２を終端して残留振動を速く収束
させる。
のバースト波ＳBの送出時点まで継続することとなる。
これを避けるために、ダンピング回路１６で基準信号Ｓ
1（図１０（Ｂ））のオン／オフのローレベルの期間に
抵抗で超音波送波器１２を終端して残留振動を速く収束
させる。
【００３５】超音波送波器１２へのバースト波ＳBの印
加により、超音波送波器１２から超音波が渦に向かって
送出される。超音波は渦で振幅変調を受けて超音波受波
器１３で振幅変調信号ＳA（図１０（Ｅ））として受信
される。
加により、超音波送波器１２から超音波が渦に向かって
送出される。超音波は渦で振幅変調を受けて超音波受波
器１３で振幅変調信号ＳA（図１０（Ｅ））として受信
される。
【００３６】この振幅変調信号ＳAには、渦で振幅変調
を受けた渦信号成分Ｘの他に、図２で説明したように測
定管路１０を経由して伝播する管路伝播波Ｎ1、測定管
路１０の内壁の相互を伝播して形成される定在波Ｎ2な
どによるノイズ（図１０（Ｅ））が混入されている。
を受けた渦信号成分Ｘの他に、図２で説明したように測
定管路１０を経由して伝播する管路伝播波Ｎ1、測定管
路１０の内壁の相互を伝播して形成される定在波Ｎ2な
どによるノイズ（図１０（Ｅ））が混入されている。
【００３７】このような振幅変調信号ＳAは、プリアン
プ１９で所定倍に増幅されてサンプリング回路２０に出
力される。サンプリング回路２０には、サンプリング信
号発生回路１８から図１０（Ｆ）に示すサンプリング信
号Ｓ2が印加され、このサンプリング信号Ｓ2により振幅
変調信号ＳAがサンプリングされる。
プ１９で所定倍に増幅されてサンプリング回路２０に出
力される。サンプリング回路２０には、サンプリング信
号発生回路１８から図１０（Ｆ）に示すサンプリング信
号Ｓ2が印加され、このサンプリング信号Ｓ2により振幅
変調信号ＳAがサンプリングされる。
【００３８】基準信号Ｓ1の送出から時間経過Ｔの後に
は、渦信号成分Ｘが存在するので、この時点でサンプリ
ング信号Ｓ2により渦信号成分Ｘをサンプリングする。
サンプリングされた渦信号成分Ｘを含む振幅変調信号Ｓ
Aは同調アンプ２１により増幅されてその出力端に図１
０（Ｇ）に示す同調信号Ｓsとして出力される。
は、渦信号成分Ｘが存在するので、この時点でサンプリ
ング信号Ｓ2により渦信号成分Ｘをサンプリングする。
サンプリングされた渦信号成分Ｘを含む振幅変調信号Ｓ
Aは同調アンプ２１により増幅されてその出力端に図１
０（Ｇ）に示す同調信号Ｓsとして出力される。
【００３９】図１０（Ｂ）に示す基準信号Ｓ1は、所定
時間の間隔で順次送出されるので、これ等を時系列的に
並べると図１１に示すような同調信号の波形となる。こ
の波形には、例えば渦信号成分Ｘに対応する部分が含ま
れる。この場合のαの部分は超音波とカルマン渦の方向
が逆方向の場合を示している。βの部分は超音波とカル
マン渦の方向が同方向の部分である。つまり、ピーク値
と渦とが１対１で対応していることになる。
時間の間隔で順次送出されるので、これ等を時系列的に
並べると図１１に示すような同調信号の波形となる。こ
の波形には、例えば渦信号成分Ｘに対応する部分が含ま
れる。この場合のαの部分は超音波とカルマン渦の方向
が逆方向の場合を示している。βの部分は超音波とカル
マン渦の方向が同方向の部分である。つまり、ピーク値
と渦とが１対１で対応していることになる。
【００４０】このようにして得られた同調信号Ｓsはピ
ーク検出／半波回路２２に出力される。このピーク検出
／半波回路２２にはリセット信号Ｓ3が印加され、同調
信号Ｓsのヒストグラムが形成され、さらに半波整流さ
れてその出力端に半波整流電圧ＳHを出力する。
ーク検出／半波回路２２に出力される。このピーク検出
／半波回路２２にはリセット信号Ｓ3が印加され、同調
信号Ｓsのヒストグラムが形成され、さらに半波整流さ
れてその出力端に半波整流電圧ＳHを出力する。
【００４１】この半波整流電圧ＳHは、ローパスフイル
タ２３とアクテイブローパスフイルタ２４でノイズが除
去されてシュミットトリガ２５の出力端に渦の数に対応
するパルス信号ＳVとして出力される。
タ２３とアクテイブローパスフイルタ２４でノイズが除
去されてシュミットトリガ２５の出力端に渦の数に対応
するパルス信号ＳVとして出力される。
【００４２】次に、図９に示す超音波受波器１３が振幅
変調信号ＳAを大きくかつ安定に受信するための条件に
ついて以下に説明する。渦がないときの伝播時間τ
0は、式（１）で示され、渦があるときの伝播時間τ
3は、渦の流体振動をＶAｓｉｎωVｔとすれば、式
（２）と式（３）を考慮して、 τ3＝［ｄV／（ＣA±ＶAｓｉｎωVｔ）］＋［（Ｄ−ｄV）／ＣA］ （４） となる。ただし、ＶAは渦の循環流の速さである。
変調信号ＳAを大きくかつ安定に受信するための条件に
ついて以下に説明する。渦がないときの伝播時間τ
0は、式（１）で示され、渦があるときの伝播時間τ
3は、渦の流体振動をＶAｓｉｎωVｔとすれば、式
（２）と式（３）を考慮して、 τ3＝［ｄV／（ＣA±ＶAｓｉｎωVｔ）］＋［（Ｄ−ｄV）／ＣA］ （４） となる。ただし、ＶAは渦の循環流の速さである。
【００４３】したがって、渦が通過するときに生じる超
音波の位相変化は、発振器１４の発振電圧ＶOSの有する
発振角周波数をωOS（＝２πｆOS）とすれば、 ｄΦ＝（τ0−τ3）ωOS （５） となる。
音波の位相変化は、発振器１４の発振電圧ＶOSの有する
発振角周波数をωOS（＝２πｆOS）とすれば、 ｄΦ＝（τ0−τ3）ωOS （５） となる。
【００４４】ここで、最大位相偏移をΔΦとすれば、Ｃ
A 2≫ＶA 2なる関係から、 ΔΦ＝±ＶAｄVωOS／ＣA 2 （６） となる。このときの最大周波数偏移をΔｆMAXとする
と、ΔｆMAXは ΔｆMAX＝（ΔΦ）´＝２ＶAｄVωOSωV／ＣA 2 （７） として得られる。
A 2≫ＶA 2なる関係から、 ΔΦ＝±ＶAｄVωOS／ＣA 2 （６） となる。このときの最大周波数偏移をΔｆMAXとする
と、ΔｆMAXは ΔｆMAX＝（ΔΦ）´＝２ＶAｄVωOSωV／ＣA 2 （７） として得られる。
【００４５】一方、超音波受波器１３は圧電形の振動子
で構成されているが、その振動子の共振周波数ｆaと反
共振周波数ｆrの近傍における等価回路２６は、図１２
において点線で囲んで示したように、インダクタンスＬ
1とコンデンサＣ1と抵抗Ｒ1との直列回路に、コンデン
サＣ2が並列に接続された並列回路として示すことがで
きる。
で構成されているが、その振動子の共振周波数ｆaと反
共振周波数ｆrの近傍における等価回路２６は、図１２
において点線で囲んで示したように、インダクタンスＬ
1とコンデンサＣ1と抵抗Ｒ1との直列回路に、コンデン
サＣ2が並列に接続された並列回路として示すことがで
きる。
【００４６】そして、この並列回路に広帯域化のための
インダクタンスＬ2が直列に接続されて端子Ｔ1、Ｔ2に
引き出されている。この場合の端子Ｔ1、Ｔ2からみたイ
ンピーダンスＺは、図１３に示すように共振周波数ｆa
で最小になり、反共振周波数ｆrで最大となる。
インダクタンスＬ2が直列に接続されて端子Ｔ1、Ｔ2に
引き出されている。この場合の端子Ｔ1、Ｔ2からみたイ
ンピーダンスＺは、図１３に示すように共振周波数ｆa
で最小になり、反共振周波数ｆrで最大となる。
【００４７】これらの周波数領域では、他の周波数領域
での変化より大きなインピーダンスＺの変化を示す。し
たがって、発振周波数ｆOSの値を共振周波数ｆaと反共
振周波数ｆrとの間に設定すると、大きなインピーダン
ス変化ΔＺが得られる。
での変化より大きなインピーダンスＺの変化を示す。し
たがって、発振周波数ｆOSの値を共振周波数ｆaと反共
振周波数ｆrとの間に設定すると、大きなインピーダン
ス変化ΔＺが得られる。
【００４８】この結果、超音波受波器１３の出力端に
は、渦で変調された大きな振幅の振幅変調信号を得るこ
とができる。これは、バースト波としたときに得られる
図１０（Ｅ）に示す振幅変調信号ＳAにおいても同様で
ある。
は、渦で変調された大きな振幅の振幅変調信号を得るこ
とができる。これは、バースト波としたときに得られる
図１０（Ｅ）に示す振幅変調信号ＳAにおいても同様で
ある。
【００４９】なお、図１２ではインダクタンスＬ2が超
音波受波器１３の振動子に直列に挿入される構成として
示されているが、この構成では共振周波数ｆaを下げる
形で帯域を広げる例として示してある。このような構成
により、温度変化により生じるｆaとｆrの変化に対して
発振周波数ｆOSの動作範囲（ｆa〜ｆr）に余裕を持たせ
ることができる。
音波受波器１３の振動子に直列に挿入される構成として
示されているが、この構成では共振周波数ｆaを下げる
形で帯域を広げる例として示してある。このような構成
により、温度変化により生じるｆaとｆrの変化に対して
発振周波数ｆOSの動作範囲（ｆa〜ｆr）に余裕を持たせ
ることができる。
【００５０】また、発振周波数ｆOSを送信側の超音波送
波器１２の共振周波数として選定すれば、発振器１４か
ら最大の効率で超音波を測定流体に放射させることがで
きる。各超音波送波器及び超音波受波器に対してその共
振周波数を考慮して発振周波数の値を選定することは安
定な動作を確保する上で有効である。
波器１２の共振周波数として選定すれば、発振器１４か
ら最大の効率で超音波を測定流体に放射させることがで
きる。各超音波送波器及び超音波受波器に対してその共
振周波数を考慮して発振周波数の値を選定することは安
定な動作を確保する上で有効である。
【００５１】図１４は図９に示す超音波送波器及び超音
波受波器の取付け構造の例を示す部分縦断面図である。
この場合の超音波送波器１２、超音波受波器１３の測定
管路１０への取付部の肉厚Ｍは、超音波の透過が最大と
なるようにＭ≒λ／２（λは測定管路１０の内部での超
音波の波長）に選定されている。
波受波器の取付け構造の例を示す部分縦断面図である。
この場合の超音波送波器１２、超音波受波器１３の測定
管路１０への取付部の肉厚Ｍは、超音波の透過が最大と
なるようにＭ≒λ／２（λは測定管路１０の内部での超
音波の波長）に選定されている。
【００５２】図１５は図１４に示す超音波送波器１２、
超音波受波器１３の内部の具体的な構成を示す縦断面図
である。ここでは超音波受波器１３を例として説明す
る。超音波受波器１３のケース１３Ａは、縁付きの円筒
状に形成され、例えばステンレス鋼などで作られてい
る。
超音波受波器１３の内部の具体的な構成を示す縦断面図
である。ここでは超音波受波器１３を例として説明す
る。超音波受波器１３のケース１３Ａは、縁付きの円筒
状に形成され、例えばステンレス鋼などで作られてい
る。
【００５３】ケース１３Ａの底部にはエポキシ樹脂を用
いて圧電振動子１３Ｃを接着して安定度を向上させ負荷
との結合を密にしているが、そのインピーダンス特性は
図１６に示すように全体として平坦な特性となり、Ｑ特
性を劣化させることとなる。
いて圧電振動子１３Ｃを接着して安定度を向上させ負荷
との結合を密にしているが、そのインピーダンス特性は
図１６に示すように全体として平坦な特性となり、Ｑ特
性を劣化させることとなる。
【００５４】そこで、本出願人は特願平７−３８０３６
号「超音波式流体振動流量計」においてこの点を改良し
た提案をしているので、以下に図１７、図１８を用いて
その概要を説明する。
号「超音波式流体振動流量計」においてこの点を改良し
た提案をしているので、以下に図１７、図１８を用いて
その概要を説明する。
【００５５】超音波送波器１２から測定流体を介して送
出された各バースト波は、対向する超音波受波器１３が
設置された測定管路１０の内面に音圧（振幅）Ａ1、
Ａ2、…Ａnとして受波される。
出された各バースト波は、対向する超音波受波器１３が
設置された測定管路１０の内面に音圧（振幅）Ａ1、
Ａ2、…Ａnとして受波される。
【００５６】しかし、測定管路１０の材質は、例えばス
テンレス鋼であり、一般的に測定流体や超音波受波器１
３を固定する接合材３１に比べて音響インピーダンスが
大きいので、測定管路１０に入射した各バースト波は測
定管路１０の内面と接合材３１との間で反射を繰り返
す。
テンレス鋼であり、一般的に測定流体や超音波受波器１
３を固定する接合材３１に比べて音響インピーダンスが
大きいので、測定管路１０に入射した各バースト波は測
定管路１０の内面と接合材３１との間で反射を繰り返
す。
【００５７】この場合の各バースト波の音圧の合計が超
音波受波器１３に到達する音圧となるが、これを図示し
たのが図１８に示す特性図である。図１８は測定管路１
０の肉厚Ｗを波長λの１／２近傍で変化させたときの超
音波受波器１３で得られる音圧（振幅）の最大値Ｐmを
示している。
音波受波器１３に到達する音圧となるが、これを図示し
たのが図１８に示す特性図である。図１８は測定管路１
０の肉厚Ｗを波長λの１／２近傍で変化させたときの超
音波受波器１３で得られる音圧（振幅）の最大値Ｐmを
示している。
【００５８】図１８に示すように、測定管路１０の厚さ
によって最大音圧（最大振幅）が変化しており、λ／２
より少し小さい値の肉厚Ｗmで最大の音圧（振幅）変化
を示している。したがって、測定管路１０の厚さを所定
の値に選定することにより検出感度を向上させることが
できる。
によって最大音圧（最大振幅）が変化しており、λ／２
より少し小さい値の肉厚Ｗmで最大の音圧（振幅）変化
を示している。したがって、測定管路１０の厚さを所定
の値に選定することにより検出感度を向上させることが
できる。
【００５９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、測定管
路の管壁の厚さを最適値に保持するように管理すること
は製造上困難である。さらに管路内壁が有する曲率のた
め超音波エネルギーが管内に長時間滞留しバースト周期
の中では十分に減衰しない場合が生じる。この点につい
て、図１９、図２０を用いて更に詳細に説明する。
路の管壁の厚さを最適値に保持するように管理すること
は製造上困難である。さらに管路内壁が有する曲率のた
め超音波エネルギーが管内に長時間滞留しバースト周期
の中では十分に減衰しない場合が生じる。この点につい
て、図１９、図２０を用いて更に詳細に説明する。
【００６０】図１９はバースト波の送出の様子を説明す
る説明図であり、図１９（ａ）は測定管路１０の長手方
向の断面を、図１９（ｂ）は測定管路１０の管路断面を
図１９（ａ）に対して拡大した管路断面を、それぞれ示
している。図２０は図１９に示す構成の場合のバースト
波ＳB、サンプリング信号Ｓ2、受信波である振幅変調信
号ＳAの関係を示したものである。
る説明図であり、図１９（ａ）は測定管路１０の長手方
向の断面を、図１９（ｂ）は測定管路１０の管路断面を
図１９（ａ）に対して拡大した管路断面を、それぞれ示
している。図２０は図１９に示す構成の場合のバースト
波ＳB、サンプリング信号Ｓ2、受信波である振幅変調信
号ＳAの関係を示したものである。
【００６１】測定管路１０の厚さＷは、最大の振幅変化
が得られるように図１８で説明した肉厚Ｗmになるよう
に選定する。しかし、この測定管路１０はコストの関係
で一般に鋳物で作られるので寸法の精度が悪く、特に中
心のズレが大きく、加工の途中に検査工程を入れても、
口径が大きくなると１ｍｍ以内の精度でＷを確保するこ
とは容易ではない。
が得られるように図１８で説明した肉厚Ｗmになるよう
に選定する。しかし、この測定管路１０はコストの関係
で一般に鋳物で作られるので寸法の精度が悪く、特に中
心のズレが大きく、加工の途中に検査工程を入れても、
口径が大きくなると１ｍｍ以内の精度でＷを確保するこ
とは容易ではない。
【００６２】また、超音波送波器１２から送出されたバ
ースト波は渦により変調されて振幅変調波として超音波
受波器１３で受信されるが、超音波送波器１２からのバ
ースト波の送出に際しては図１９（ｂ）に示すように測
定管路１０の曲率により放射される超音波エネルギーが
測定管路の中央に集まり、管内壁での反射が発生して、
減衰するまでの時間が長くなる。
ースト波は渦により変調されて振幅変調波として超音波
受波器１３で受信されるが、超音波送波器１２からのバ
ースト波の送出に際しては図１９（ｂ）に示すように測
定管路１０の曲率により放射される超音波エネルギーが
測定管路の中央に集まり、管内壁での反射が発生して、
減衰するまでの時間が長くなる。
【００６３】このため、曲率が小さくかつバースト波Ｓ
B（図２０（ａ））のバースト周期が短いことが要求さ
れる小口径では、次発の渦信号Ｘ2に大きなノイズＮ
r（図２０（ｃ））が重畳される。これを避けるために
は、バースト周期の間隔を長くする必要があるが、長く
すると渦周波数が高くなる高流速での復調波形のＳ／Ｎ
が劣化するという問題が生じる。
B（図２０（ａ））のバースト周期が短いことが要求さ
れる小口径では、次発の渦信号Ｘ2に大きなノイズＮ
r（図２０（ｃ））が重畳される。これを避けるために
は、バースト周期の間隔を長くする必要があるが、長く
すると渦周波数が高くなる高流速での復調波形のＳ／Ｎ
が劣化するという問題が生じる。
【００６４】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するための主要な構成として、流体振動を起こして
いる測定流体に超音波を放射しこの流体振動により先の
超音波が変調された信号を受信して先の測定流体の流量
を計測する超音波式流体振動流量計において、先の超音
波の送出及び受信をする一対の超音波送波器又は超音波
受波器が搭載され先の超音波の受信振幅の最大値の変化
率がほぼ最大となる厚さを有しかつ接液面の形状を円錐
形として先の測定管路に固定される一対のアダプタと、
発振周波数を含むバースト波で先の超音波送波器を間欠
的に駆動する駆動手段と、先のバースト波の送出のタイ
ミングを制御する基準信号を送出する基準タイミング手
段と、この基準信号に同期し先の測定管路の径と先の測
定流体の音速との関数でサンプリング時点が変化するサ
ンプリング信号を発生するサンプリング信号発生手段
と、先の超音波受波器で先の流体振動による変調に起因
する振幅変調された振幅変調信号を先のサンプリング信
号によりサンプリングするサンプリング手段と、このサ
ンプリング手段によりサンプリングされた先の振幅変調
信号の包絡線を求めるフイルタ手段とを具備し、この包
絡線から先の流体振動の振動周波数を検出するようにし
たものである。
解決するための主要な構成として、流体振動を起こして
いる測定流体に超音波を放射しこの流体振動により先の
超音波が変調された信号を受信して先の測定流体の流量
を計測する超音波式流体振動流量計において、先の超音
波の送出及び受信をする一対の超音波送波器又は超音波
受波器が搭載され先の超音波の受信振幅の最大値の変化
率がほぼ最大となる厚さを有しかつ接液面の形状を円錐
形として先の測定管路に固定される一対のアダプタと、
発振周波数を含むバースト波で先の超音波送波器を間欠
的に駆動する駆動手段と、先のバースト波の送出のタイ
ミングを制御する基準信号を送出する基準タイミング手
段と、この基準信号に同期し先の測定管路の径と先の測
定流体の音速との関数でサンプリング時点が変化するサ
ンプリング信号を発生するサンプリング信号発生手段
と、先の超音波受波器で先の流体振動による変調に起因
する振幅変調された振幅変調信号を先のサンプリング信
号によりサンプリングするサンプリング手段と、このサ
ンプリング手段によりサンプリングされた先の振幅変調
信号の包絡線を求めるフイルタ手段とを具備し、この包
絡線から先の流体振動の振動周波数を検出するようにし
たものである。
【００６５】
【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は本発明の要部の１実施形
態の構成を示すブロック図である。なお、図１に示す超
音波送波器と超音波受波器の近傍の構成を除く構成につ
いては、図９に示す構成と同一であり、その動作につい
ても図１に示す構成に基づく動作を除き同様な動作をす
るので、適宜にその説明を省略する。
て図を用いて説明する。図１は本発明の要部の１実施形
態の構成を示すブロック図である。なお、図１に示す超
音波送波器と超音波受波器の近傍の構成を除く構成につ
いては、図９に示す構成と同一であり、その動作につい
ても図１に示す構成に基づく動作を除き同様な動作をす
るので、適宜にその説明を省略する。
【００６６】図１（ａ）は測定管路の長手方向の断面
を、図１９（ｂ）は測定管路の管路断面を図１（ａ）に
対して拡大した管路断面を、それぞれ示している。測定
管路１０に対応する測定管路３０には、渦発生体１１が
測定管路３０を横断するように固定されている。
を、図１９（ｂ）は測定管路の管路断面を図１（ａ）に
対して拡大した管路断面を、それぞれ示している。測定
管路１０に対応する測定管路３０には、渦発生体１１が
測定管路３０を横断するように固定されている。
【００６７】さらに、超音波送波器１２に対応する超音
波送波器３１がアダプタ３２に搭載されて測定管路３０
の管璧に固定されている。同様に、超音波受波器１３に
対応する超音波送波器３３がアダプタ３４に搭載されて
測定管路３０の管璧に固定されている。
波送波器３１がアダプタ３２に搭載されて測定管路３０
の管璧に固定されている。同様に、超音波受波器１３に
対応する超音波送波器３３がアダプタ３４に搭載されて
測定管路３０の管璧に固定されている。
【００６８】アダプタ３２（３４）は、円柱部３２Ａ
（３４Ａ）と円錐部３２Ｂ（３４Ｂ）とからなり、円柱
部３２Ａ（３４Ａ）の一端は平面で他端は角度θを持つ
円錐部３２Ｂ（３４Ｂ）に連続して形成されている。
（３４Ａ）と円錐部３２Ｂ（３４Ｂ）とからなり、円柱
部３２Ａ（３４Ａ）の一端は平面で他端は角度θを持つ
円錐部３２Ｂ（３４Ｂ）に連続して形成されている。
【００６９】そして、この円錐部３２Ｂ（３４Ｂ）が測
定流体に接液し、円柱部３２Ａ（３４Ａ）の一端には超
音波送波器３１（３３）がそれぞれ搭載され、この円柱
部３２Ａ（３４Ａ）が測定管路３０に開けられた開口に
挿入固定されている。
定流体に接液し、円柱部３２Ａ（３４Ａ）の一端には超
音波送波器３１（３３）がそれぞれ搭載され、この円柱
部３２Ａ（３４Ａ）が測定管路３０に開けられた開口に
挿入固定されている。
【００７０】アダプタ３２（３４）の円柱部３２Ａ（３
４Ａ）の一端と円錐部３２Ｂ（３４Ｂ）の頂点の長さ
は、図１９（ｂ）に示す厚さＷと同一の厚さＷになるよ
うに予め正確に設定され、超音波の受信振幅の最大値の
変化率がほぼ最大となるようになっている。アダプタ３
２（３４）は機械加工により製作することができるの
で、寸法、精度の確保は容易である。
４Ａ）の一端と円錐部３２Ｂ（３４Ｂ）の頂点の長さ
は、図１９（ｂ）に示す厚さＷと同一の厚さＷになるよ
うに予め正確に設定され、超音波の受信振幅の最大値の
変化率がほぼ最大となるようになっている。アダプタ３
２（３４）は機械加工により製作することができるの
で、寸法、精度の確保は容易である。
【００７１】図２は図１９に示す構成の場合のバースト
波ＳB、サンプリング信号Ｓ2、受信波である振幅変調信
号ＳA´の関係を示したものであるが、図２０に示す従
来の振幅変調信号ＳAと比較すると、渦信号Ｘ1と次発の
渦信号Ｘ2との間に図２０（ｃ）では生じていたノイズ
Ｎrが消滅していることがわかる。
波ＳB、サンプリング信号Ｓ2、受信波である振幅変調信
号ＳA´の関係を示したものであるが、図２０に示す従
来の振幅変調信号ＳAと比較すると、渦信号Ｘ1と次発の
渦信号Ｘ2との間に図２０（ｃ）では生じていたノイズ
Ｎrが消滅していることがわかる。
【００７２】これは、アダプタ３２（３４）の放射面が
円錐形状を有していることから、図１（ｂ）に示すよう
にアダプタから放射した超音波エネルギーが管中心から
発散して放射され短時間のうちに減衰するためである。
円錐形状を有していることから、図１（ｂ）に示すよう
にアダプタから放射した超音波エネルギーが管中心から
発散して放射され短時間のうちに減衰するためである。
【００７３】以上のようにして、アダプタ３２（３４）
は、常に、超音波の受信振幅の最大値の変化率がほぼ最
大となる厚さを維持することができ、しかも放射した超
音波を短時間のうちに減衰させることができる。
は、常に、超音波の受信振幅の最大値の変化率がほぼ最
大となる厚さを維持することができ、しかも放射した超
音波を短時間のうちに減衰させることができる。
【００７４】図３はアダプタの他の実施形態を示した部
分断面図である。この場合は、測定管路３０への取り付
け構造をネジ締結形としたものである。測定管路３０の
アダプタ３５の取付部にはネジが切られており、これに
対応するアダプタ３５の側面にネジ部３５Ｎが設けら
れ、これを介してアダプタ３５を測定管路３０に固定す
る。
分断面図である。この場合は、測定管路３０への取り付
け構造をネジ締結形としたものである。測定管路３０の
アダプタ３５の取付部にはネジが切られており、これに
対応するアダプタ３５の側面にネジ部３５Ｎが設けら
れ、これを介してアダプタ３５を測定管路３０に固定す
る。
【００７５】図４はアダプタの更に他の実施形態を示し
た部分断面図である。この場合は、測定管路３０への取
り付け構造を溶接構造としたものである。アダプタ３６
の測定管路３０への固定部分において溶接３６Ｗにより
固定している。
た部分断面図である。この場合は、測定管路３０への取
り付け構造を溶接構造としたものである。アダプタ３６
の測定管路３０への固定部分において溶接３６Ｗにより
固定している。
【００７６】なお、図３、図４のいずれの場合にも、ア
ダプタ３５、３６の軸方向の寸法は図１（ｂ）に示す場
合と同様に超音波の受信振幅の最大値の変化率がほぼ最
大となるように寸法Ｗが設定されている。
ダプタ３５、３６の軸方向の寸法は図１（ｂ）に示す場
合と同様に超音波の受信振幅の最大値の変化率がほぼ最
大となるように寸法Ｗが設定されている。
【００７７】さらに、アダプタ３２、３４、３５、３６
は、それぞれ測定管路３０に固定されており、その背後
に超音波送波器或いは超音波受波器を固定する構造であ
るので、これらの超音波送波器、超音波受波器はともに
オンラインでの交換が確保されている。
は、それぞれ測定管路３０に固定されており、その背後
に超音波送波器或いは超音波受波器を固定する構造であ
るので、これらの超音波送波器、超音波受波器はともに
オンラインでの交換が確保されている。
【００７８】
【発明の効果】以上、実施の形態と共に具体的に説明し
たように本発明によれば、アダプタを用いる構成によ
り、超音波の受信振幅の最大値の変化率がほぼ最大とな
る厚さを口径に依存することなく常に設定できるので、
安定な渦検出感度を確保することができる。
たように本発明によれば、アダプタを用いる構成によ
り、超音波の受信振幅の最大値の変化率がほぼ最大とな
る厚さを口径に依存することなく常に設定できるので、
安定な渦検出感度を確保することができる。
【００７９】さらに、本発明によれば、アダプタの接液
面の形状を円錐形とする構成にしたので、放射した超音
波を短時間のうちに減衰させることができ、特に渦周波
数が高くなる高流速での復調波形のＳ／Ｎを向上させる
上で効果がある。
面の形状を円錐形とする構成にしたので、放射した超音
波を短時間のうちに減衰させることができ、特に渦周波
数が高くなる高流速での復調波形のＳ／Ｎを向上させる
上で効果がある。
【図１】図１は本発明の要部の１実施形態の構成を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】図１に示す実施形態の動作を説明する波形図で
ある。
ある。
【図３】図１に示す実施形態の他の実施形態の構成を示
す部分断面図である。
す部分断面図である。
【図４】図１に示す実施形態の更に他の実施形態の構成
を示す部分断面図である。
を示す部分断面図である。
【図５】従来の渦流量計の検出部の構成を示す構成図で
ある。
ある。
【図６】図５に示す渦流量計の動作を説明する波形図で
ある。
ある。
【図７】図５に示す渦流量計の検出部を含む全体の構成
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図８】図５に示す渦流量計の問題点を説明する説明図
である。
である。
【図９】図８で説明する問題点を解決した従来の渦流量
計の構成図である。
計の構成図である。
【図１０】図９に示す渦流量計の動作を説明する波形図
である。
である。
【図１１】図９に示す渦流量計の動作を説明する他の波
形図である。
形図である。
【図１２】図９に示す超音波送波器及び超音波受波器の
等価回路図である。
等価回路図である。
【図１３】図９に示す超音波送波器及び超音波受波器の
インピーダンス特性を示す特性図である。
インピーダンス特性を示す特性図である。
【図１４】図９に示す渦流量計の構成の一部を改良した
部分縦断面図である。
部分縦断面図である。
【図１５】図１４に示す超音波受波器の内部の具体的な
構成を示す縦断面図である。
構成を示す縦断面図である。
【図１６】圧電振動子の固定にともなうインピーダンス
特性の変化を説明する特性図である。
特性の変化を説明する特性図である。
【図１７】図９に示す渦流量計の問題点を説明する説明
図である。
図である。
【図１８】図１７のバースト波における受信振幅の最大
値と測定管路の肉厚との関係を示す説明図である。
値と測定管路の肉厚との関係を示す説明図である。
【図１９】バースト波の送出の様子を説明する説明図で
ある。
ある。
【図２０】図１９に示す構成の場合の動作を説明する波
形図である。
形図である。
１、１１ 渦発生体 ２ 渦 ３、１０、３０ 測定管路 ４ 超音波信号発信器 ５ 超音波信号受信器 １２、３１ 超音波送波器 １３、３４ 超音波受波器 １４ 発振器 １５ スイッチ １６ ダンピング回路 １７ 基準タイミング回路 １８ サンプリング信号発生回路 ２０ サンプリング回路 ２２ ピーク検出／半波整流回路 ２５ シュミットトリガ ３２、３４、３５、３６ アダプタ
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01F 1/20 G01F 1/32
Claims (3)
- 【請求項１】流体振動を起こしている測定流体に超音波
を放射しこの流体振動により前記超音波が変調された信
号を受信して前記測定流体の流量を計測する超音波式流
体振動流量計において、 前記超音波の送出及び受信をする一対の超音波送波器又
は超音波受波器が搭載され前記超音波の受信振幅の最大
値の変化率がほぼ最大となる厚さを有しかつ接液面の形
状を円錐形として前記測定管路に固定される一対のアダ
プタと、発振周波数を含むバースト波で前記超音波送波
器を間欠的に駆動する駆動手段と、前記バースト波の送
出のタイミングを制御する基準信号を送出する基準タイ
ミング手段と、この基準信号に同期し前記測定管路の径
と前記測定流体の音速との関数でサンプリング時点が変
化するサンプリング信号を発生するサンプリング信号発
生手段と、前記超音波受波器で前記流体振動による変調
に起因する振幅変調された振幅変調信号を前記サンプリ
ング信号により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によりサンプリングされた前記振
幅変調信号の包絡線を求めるフイルタ手段とを具備し、
この包絡線から前記流体振動の振動周波数を検出するこ
とを特徴とする超音波式流体振動流量計。 - 【請求項２】前記アダプタは前記測定管路に溶接により
一体として固定されたことを特徴とする請求項１記載の
超音波式流体振動流量計。 - 【請求項３】前記アダプタは前記測定管路にネジ構造で
一体として固定されたことを特徴とする請求項１記載の
超音波式流体振動流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07246105A JP3077570B2 (ja) | 1995-09-25 | 1995-09-25 | 超音波式流体振動流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07246105A JP3077570B2 (ja) | 1995-09-25 | 1995-09-25 | 超音波式流体振動流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0989614A JPH0989614A (ja) | 1997-04-04 |
| JP3077570B2 true JP3077570B2 (ja) | 2000-08-14 |
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ID=17143563
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07246105A Expired - Fee Related JP3077570B2 (ja) | 1995-09-25 | 1995-09-25 | 超音波式流体振動流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3077570B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20120108001A (ko) * | 2009-12-19 | 2012-10-04 | 카메론 인터내셔널 코포레이션 | 초음파 변환기, 유량계 및 방법 |
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-
1995
- 1995-09-25 JP JP07246105A patent/JP3077570B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR101870461B1 (ko) * | 2009-12-19 | 2018-06-22 | 카메론 인터내셔널 코포레이션 | 초음파 변환기, 유량계 및 방법 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0989614A (ja) | 1997-04-04 |
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