JP3386690B2 - 超音波渦流量計 - Google Patents
超音波渦流量計Info
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- JP3386690B2 JP3386690B2 JP14154797A JP14154797A JP3386690B2 JP 3386690 B2 JP3386690 B2 JP 3386690B2 JP 14154797 A JP14154797 A JP 14154797A JP 14154797 A JP14154797 A JP 14154797A JP 3386690 B2 JP3386690 B2 JP 3386690B2
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Description
【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、受
信した超音波信号を簡単な構成でかつ安定してパルス化
することができるように改良した超音波渦流量計に関す
る。
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、受
信した超音波信号を簡単な構成でかつ安定してパルス化
することができるように改良した超音波渦流量計に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図３は従来の超音波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超音波渦流量計の構
成を示している。図４は図３に示す構成の動作を説明す
る波形図である。以下、図４に示す波形図を適宜に引用
しながら説明する。
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超音波渦流量計の構
成を示している。図４は図３に示す構成の動作を説明す
る波形図である。以下、図４に示す波形図を適宜に引用
しながら説明する。
【０００３】基準クロック回路１０は基準クロックＣＬ
1を駆動回路１１とタイミング回路１２にそれぞれ出力
する。タイミング回路１２は駆動回路１１にバースト波
を送出するタイミング信号ＴＧ1を出力する。
1を駆動回路１１とタイミング回路１２にそれぞれ出力
する。タイミング回路１２は駆動回路１１にバースト波
を送出するタイミング信号ＴＧ1を出力する。
【０００４】また、タイミング回路１２は超音波信号を
サンプリングするサンプリング信号ＳP1、及び超音波信
号をサンプルホールドするタイミング信号ＳP2などを送
出する。
サンプリングするサンプリング信号ＳP1、及び超音波信
号をサンプルホールドするタイミング信号ＳP2などを送
出する。
【０００５】駆動回路１１は基準クロックＣＬ1を１／
２に分周したクロックＣＬ12（図４（Ａ））を作ると共
にタイミング信号ＴＧ1で駆動信号ＤＳ1（図４（Ａ））
のバースト波の繰り返し周期ｔ1を制御するバースト波
状の駆動信号ＤＳ1を超音波送信器１３に印加する。
２に分周したクロックＣＬ12（図４（Ａ））を作ると共
にタイミング信号ＴＧ1で駆動信号ＤＳ1（図４（Ａ））
のバースト波の繰り返し周期ｔ1を制御するバースト波
状の駆動信号ＤＳ1を超音波送信器１３に印加する。
【０００６】このバースト波の繰り返し周期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てお
り、またクロックＣＬ12は参照波信号を作る関係から基
準クロックＣＬ1を１／２に分周した周波数としてい
る。
号を復元する必要から渦生成周期より短く設定されてお
り、またクロックＣＬ12は参照波信号を作る関係から基
準クロックＣＬ1を１／２に分周した周波数としてい
る。
【０００７】超音波送信器１３の圧電素子はバースト波
状の駆動信号ＤＳ1の印加により電圧／歪変換を生じ、
測定管路１４の内部に満たされている測定流体中に超音
波を送出する。
状の駆動信号ＤＳ1の印加により電圧／歪変換を生じ、
測定管路１４の内部に満たされている測定流体中に超音
波を送出する。
【０００８】この超音波は渦発生体１５で発生されたカ
ルマン渦で位相変調されて超音波受信器１６で受信さ
れ、さらに超音波信号ＳU3（図４（Ｂ））として増幅器
１７に出力され、ここで可変抵抗器などによるゲイン調
整値ＧVでゲイン調整されてパルス化回路１８に出力さ
れる。
ルマン渦で位相変調されて超音波受信器１６で受信さ
れ、さらに超音波信号ＳU3（図４（Ｂ））として増幅器
１７に出力され、ここで可変抵抗器などによるゲイン調
整値ＧVでゲイン調整されてパルス化回路１８に出力さ
れる。
【０００９】なお、図４（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１
４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。
は、カルマン渦を捉えたメインの波形の他に測定管路１
４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。
【００１０】ゲイン調整された超音波信号ＳU3は可変抵
抗器等を用いて所定の閾値Ｓh（図４（Ｂ））が設定さ
れたパルス化回路１８で、この閾値Ｓhを基準としてパ
ルス化され、超音波信号ＳU4（図４（Ｃ））としてサン
プリング回路１９に出力される。
抗器等を用いて所定の閾値Ｓh（図４（Ｂ））が設定さ
れたパルス化回路１８で、この閾値Ｓhを基準としてパ
ルス化され、超音波信号ＳU4（図４（Ｃ））としてサン
プリング回路１９に出力される。
【００１１】サンプリング回路１９には、タイミング回
路１２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（図４（Ｄ））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（図４（Ｃ））がサンプリングさ
れて位相検出回路２０に出力される。
路１２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（図４（Ｄ））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（図４（Ｃ））がサンプリングさ
れて位相検出回路２０に出力される。
【００１２】一方、参照波回路２１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２１か
ら参照波信号ＳR1が位相検出回路２０に出力されてい
る。
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２１か
ら参照波信号ＳR1が位相検出回路２０に出力されてい
る。
【００１３】そこで、位相検出回路２０は、この参照波
信号ＳR1をベースとしてサンプリング回路１９から出力
された超音波信号ＳU5（図４（Ｅ））を位相検波して、
サンプルホールド回路２２に出力する。
信号ＳR1をベースとしてサンプリング回路１９から出力
された超音波信号ＳU5（図４（Ｅ））を位相検波して、
サンプルホールド回路２２に出力する。
【００１４】サンプルホールド回路２２は、タイミング
回路１２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２０の出力をサンプリングして平滑した後１
サンプリング周期の間づつホールドして階段状の波形と
して渦信号を再現してフイルタ２３に出力する。
回路１２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２０の出力をサンプリングして平滑した後１
サンプリング周期の間づつホールドして階段状の波形と
して渦信号を再現してフイルタ２３に出力する。
【００１５】フイルタ２３はシュミットトリガ回路２４
にフイルタ信号を送出し、シュミットトリガ回路２４
は、フイルタ２３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
して出力端に出力する。
にフイルタ信号を送出し、シュミットトリガ回路２４
は、フイルタ２３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
して出力端に出力する。
【００１６】なお、図３に示すようにバースト波を用い
て渦を復元する場合は、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１３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１４を経由して超音波受信器１６
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。
て渦を復元する場合は、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１３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１４を経由して超音波受信器１６
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。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような超音波渦流量計は、例えば口径の大きな超音波渦
流量計を構成する場合には、超音波送信器１３と超音波
受信器１６との間の距離が大きくなり超音波受信器１６
で受信するまでに超音波が減衰して安定に超音波の受信
が出来なくなるという問題がある。
ような超音波渦流量計は、例えば口径の大きな超音波渦
流量計を構成する場合には、超音波送信器１３と超音波
受信器１６との間の距離が大きくなり超音波受信器１６
で受信するまでに超音波が減衰して安定に超音波の受信
が出来なくなるという問題がある。
【００１８】また、口径の小さな超音波渦流量計を構成
する場合には、超音波送信器１３と超音波受信器１６と
の間の距離が極端に小さくなり超音波受信器１６への超
音波の到達時間が早くなりすぎ、到達時間を正確に測定
出来なくなるという問題がある。
する場合には、超音波送信器１３と超音波受信器１６と
の間の距離が極端に小さくなり超音波受信器１６への超
音波の到達時間が早くなりすぎ、到達時間を正確に測定
出来なくなるという問題がある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するための構成として、カルマン渦により伝播時間
の変更を受けたバースト波状の超音波信号を用いて測定
管路に流れる測定流体の流量を算定する超音波渦流量計
において、先の超音波信号を形成するバースト波の波数
を口径に応じて変更する。具体的には、先の波数は、口
径が大きいときは大きくし口径が小さいときは小さくす
るようにして超音波の送受信を安定化する。
解決するための構成として、カルマン渦により伝播時間
の変更を受けたバースト波状の超音波信号を用いて測定
管路に流れる測定流体の流量を算定する超音波渦流量計
において、先の超音波信号を形成するバースト波の波数
を口径に応じて変更する。具体的には、先の波数は、口
径が大きいときは大きくし口径が小さいときは小さくす
るようにして超音波の送受信を安定化する。
【００２０】
【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は本発明の実施の形態の１
例を示すブロック図である。なお、図３に示す従来の超
音波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。
て図を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態の１
例を示すブロック図である。なお、図３に示す従来の超
音波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。
【００２１】基準クロック回路１０は、基準クロックＣ
Ｌ1を駆動回路２５、タイミング回路２６、参照波回路
２１、マイクロコンピュータ２８にそれぞれ出力する。
タイミング回路２６はマイクロコンピュータ２８からの
制御信号ＣＳ1を受信しバースト波を送出するタイミン
グとバースト波を構成する波数ｎを制御する制御信号Ｃ
Ｓ2を駆動回路２５に送出する。
Ｌ1を駆動回路２５、タイミング回路２６、参照波回路
２１、マイクロコンピュータ２８にそれぞれ出力する。
タイミング回路２６はマイクロコンピュータ２８からの
制御信号ＣＳ1を受信しバースト波を送出するタイミン
グとバースト波を構成する波数ｎを制御する制御信号Ｃ
Ｓ2を駆動回路２５に送出する。
【００２２】また、タイミング回路２６は超音波信号を
サンプリングするサンプリング信号ＳP1、及び超音波信
号をサンプルホールドするタイミング信号ＳP2などを送
出する。
サンプリングするサンプリング信号ＳP1、及び超音波信
号をサンプルホールドするタイミング信号ＳP2などを送
出する。
【００２３】駆動回路２５は、繰り返し周期ｔ1でバー
ストの送出を繰り返すが、各バーストは測定管路１４の
口径範囲に対応した波数ｎを持つクロック、例えば小口
径では波数ｎが８の、大口径では波数ｎが１６のクロッ
クＣＬ21、ＣＬ22の駆動信号ＤＳ21、ＤＳ22を超音波送
信器１３に切り換えて印加する。
ストの送出を繰り返すが、各バーストは測定管路１４の
口径範囲に対応した波数ｎを持つクロック、例えば小口
径では波数ｎが８の、大口径では波数ｎが１６のクロッ
クＣＬ21、ＣＬ22の駆動信号ＤＳ21、ＤＳ22を超音波送
信器１３に切り換えて印加する。
【００２４】このバースト波の繰り返し周期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てお
り、またクロックＣＬ21、ＣＬ22は参照波信号を作る関
係からそれぞれ基準クロックＣＬ1を１／２に分周した
周波数をベースとして用いている。
号を復元する必要から渦生成周期より短く設定されてお
り、またクロックＣＬ21、ＣＬ22は参照波信号を作る関
係からそれぞれ基準クロックＣＬ1を１／２に分周した
周波数をベースとして用いている。
【００２５】超音波送信器１３の圧電素子は、バースト
波状の駆動信号ＤＳ21或いはＤＳ22の印加により電圧／
歪変換を生じ、測定管路１４の内部に満たされている測
定流体中に超音波を送出する。
波状の駆動信号ＤＳ21或いはＤＳ22の印加により電圧／
歪変換を生じ、測定管路１４の内部に満たされている測
定流体中に超音波を送出する。
【００２６】この超音波は渦発生体１５で発生されたカ
ルマン渦で位相変調されて超音波受信器１６で受信さ
れ、さらに超音波信号ＳU3として増幅器１７に出力さ
れ、この後は図３に示す構成と同様にして、パルス化回
路１８、サンプリング回路１９、位相検出回路２０、サ
ンプルホールド回路２２、フイルタ２３、シュミットト
リガ回路２４に渦信号が出力される。
ルマン渦で位相変調されて超音波受信器１６で受信さ
れ、さらに超音波信号ＳU3として増幅器１７に出力さ
れ、この後は図３に示す構成と同様にして、パルス化回
路１８、サンプリング回路１９、位相検出回路２０、サ
ンプルホールド回路２２、フイルタ２３、シュミットト
リガ回路２４に渦信号が出力される。
【００２７】シュミットトリガ回路２４の出力端に復元
されたパルス状の渦信号は周波数／デジタル変換器２７
でデジタル信号に変換されてマイクロコンピュータ２８
に出力される。
されたパルス状の渦信号は周波数／デジタル変換器２７
でデジタル信号に変換されてマイクロコンピュータ２８
に出力される。
【００２８】マイクロコンピュータ２８は、メモリＭＥ
Ｍ、プロセッサＣＰＵなどを有しており、基準クロック
回路１０から入力される基準クロックＣＬ1をベースと
して流量演算などの各種演算・制御を実行して必要なデ
ータを出力端２９に出力している。
Ｍ、プロセッサＣＰＵなどを有しており、基準クロック
回路１０から入力される基準クロックＣＬ1をベースと
して流量演算などの各種演算・制御を実行して必要なデ
ータを出力端２９に出力している。
【００２９】キーボード３０は、各種のパラメータなど
を入力するが、この実施形態では特に測定管路１４の口
径Ｄが入力される。メモリＭＥＭには測定管路１４の口
径範囲に対応して駆動信号ＤＳ21、ＤＳ22の持つバース
ト波の波数ｎを設定する口径プログラムが格納されてい
る。
を入力するが、この実施形態では特に測定管路１４の口
径Ｄが入力される。メモリＭＥＭには測定管路１４の口
径範囲に対応して駆動信号ＤＳ21、ＤＳ22の持つバース
ト波の波数ｎを設定する口径プログラムが格納されてい
る。
【００３０】例えば、口径が２５Ａなどの小さい場合は
小さいバースト波の波数ｎ＝８で、口径が４０Ａ〜１０
０Ａなどの大きい場合は大きい波数ｎ＝１６などとして
対応付けがなされた口径プログラムが格納されている。
小さいバースト波の波数ｎ＝８で、口径が４０Ａ〜１０
０Ａなどの大きい場合は大きい波数ｎ＝１６などとして
対応付けがなされた口径プログラムが格納されている。
【００３１】したがって、プロセッサＣＰＵはキーボー
ド３０から入力された口径Ｄをこの口径プログラムを参
照しながら波数ｎを設定し、これを制御信号ＣＳ1とし
てタイミング回路２６に出力する。
ド３０から入力された口径Ｄをこの口径プログラムを参
照しながら波数ｎを設定し、これを制御信号ＣＳ1とし
てタイミング回路２６に出力する。
【００３２】タイミング回路２６は、これを受けて駆動
回路２５に制御信号ＣＳ2を出力し、駆動回路２５は小
口径の場合は例えば図２（Ａ）に示すように少ない波数
ｎの駆動信号ＤＳ21を、大口径の場合は図２（Ｂ）に示
すように大きい波数ｎの駆動信号ＤＳ22を超音波送信器
１３に出力する。
回路２５に制御信号ＣＳ2を出力し、駆動回路２５は小
口径の場合は例えば図２（Ａ）に示すように少ない波数
ｎの駆動信号ＤＳ21を、大口径の場合は図２（Ｂ）に示
すように大きい波数ｎの駆動信号ＤＳ22を超音波送信器
１３に出力する。
【００３３】以上のようにして、本発明によれば、口径
Ｄに対応して超音波送信器１３を駆動する駆動信号ＤＳ
21、ＤＳ22の波数ｎを変更するようにしたので、簡単な
構成によって安定な超音波の送受信が可能となる。
Ｄに対応して超音波送信器１３を駆動する駆動信号ＤＳ
21、ＤＳ22の波数ｎを変更するようにしたので、簡単な
構成によって安定な超音波の送受信が可能となる。
【００３４】
【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、口径に対応して超音波送信器
を駆動する駆動信号の波数を変更するようにしたので、
口径によらず任意のサイズで安定にかつ正確に超音波の
送受信が可能となる。
たように本発明によれば、口径に対応して超音波送信器
を駆動する駆動信号の波数を変更するようにしたので、
口径によらず任意のサイズで安定にかつ正確に超音波の
送受信が可能となる。
【図１】本発明の１実施形態を示すブロック図である。
【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】従来の超音波渦流量計の構成を示すブロック図
である。
である。
【図４】図３に示す超音波渦流量計の動作を説明する波
形図である。
形図である。
１０ 基準クロック回路
１１、２５ 駆動回路
１２、２６ タイミング回路
１３ 超音波送信器
１４ 測定管路
１５ 渦発生体
１６ 超音波受信器
１７ 増幅器
１８ パルス化回路
１９ サンプリング回路
２０ 位相検出回路
２１ 参照波回路
２２ サンプルホールド回路
２３ フイルタ
２４ シュミットトリガ回路
２８ マイクロコンピュータ
３０ キーボード
フロントページの続き
(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
(56)参考文献 特開 平７−71987（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−38647（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−247811（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−40179（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−55244（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01F 1/00 - 9/02
Claims (2)
- 【請求項１】カルマン渦により伝播時間の変更を受けた
バースト波状の超音波信号を用いて測定管路に流れる測
定流体の流量を算定する超音波渦流量計において、前記
超音波信号を形成するバースト波の波数を口径に応じて
変更することを特徴とする超音波渦流量計。 - 【請求項２】前記波数は、口径が大きいときは大きくし
口径が小さいときは小さくすることを特徴とする請求項
１記載の超音波渦流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14154797A JP3386690B2 (ja) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | 超音波渦流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14154797A JP3386690B2 (ja) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | 超音波渦流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10332449A JPH10332449A (ja) | 1998-12-18 |
| JP3386690B2 true JP3386690B2 (ja) | 2003-03-17 |
Family
ID=15294514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14154797A Expired - Fee Related JP3386690B2 (ja) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | 超音波渦流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3386690B2 (ja) |
-
1997
- 1997-05-30 JP JP14154797A patent/JP3386690B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10332449A (ja) | 1998-12-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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