JP3422131B2 - 流量計測装置 - Google Patents
流量計測装置Info
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- JP3422131B2 JP3422131B2 JP12098095A JP12098095A JP3422131B2 JP 3422131 B2 JP3422131 B2 JP 3422131B2 JP 12098095 A JP12098095 A JP 12098095A JP 12098095 A JP12098095 A JP 12098095A JP 3422131 B2 JP3422131 B2 JP 3422131B2
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- Japan
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- measuring
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波を利用してガス
などの流量を計測する流量計測装置に関するものであ
る。
などの流量を計測する流量計測装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の流量計測装置は、図７に
示すように、流体管路１の一部に超音波信号を発信受信
する振動子２と３を流れの方向に相対して設け、トリガ
回路４、発信回路５を介し振動子２から流れ方向に超音
波を発生しこの超音波を振動子３で受信し、増幅回路
６、比較回路７を介し再び振動子２から超音波を発生さ
せ、繰り返し手段８でこの繰り返しを行ってその伝搬時
間を計時手段９で計測し、逆に切換手段１０で振動子３
から流れに逆らって超音波を発生し同様の繰り返し時間
を計測し、この時間の差から流量演算手段１１で流体の
流量を演算していた。
示すように、流体管路１の一部に超音波信号を発信受信
する振動子２と３を流れの方向に相対して設け、トリガ
回路４、発信回路５を介し振動子２から流れ方向に超音
波を発生しこの超音波を振動子３で受信し、増幅回路
６、比較回路７を介し再び振動子２から超音波を発生さ
せ、繰り返し手段８でこの繰り返しを行ってその伝搬時
間を計時手段９で計測し、逆に切換手段１０で振動子３
から流れに逆らって超音波を発生し同様の繰り返し時間
を計測し、この時間の差から流量演算手段１１で流体の
流量を演算していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の流量計測装置では振動子２から振動子３へ超音波を
発信する場合と振動子３から振動子２へ発信する場合と
で、時間に微少ながら差が生じる。
来の流量計測装置では振動子２から振動子３へ超音波を
発信する場合と振動子３から振動子２へ発信する場合と
で、時間に微少ながら差が生じる。
【０００４】この時間的な差によって電子回路周辺の温
度が変化するときがあり、また間欠的に測定する場合に
は通電による発熱のために温度が時間的に変化する。
度が変化するときがあり、また間欠的に測定する場合に
は通電による発熱のために温度が時間的に変化する。
【０００５】これらの温度変化の影響によって回路の信
号伝達速度が変化する。この伝達速度のの変化によって
超音波の伝搬時間の測定は誤差を生じ、精度を低下させ
ていた。
号伝達速度が変化する。この伝達速度のの変化によって
超音波の伝搬時間の測定は誤差を生じ、精度を低下させ
ていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の流量計測装置は、以下の構成とした。
に本発明の流量計測装置は、以下の構成とした。
【０００７】すなわち、流体管路の上流と下流に設けら
れ超音波信号を発信受信する１対の振動子と、前記１対
の振動子の発信受信の切換手段と、前記振動子間の超音
波伝搬時間を計測する計時手段と、前記計時手段で計測
された伝搬時間にもとづき流量を算出する流量演算手段
とを備え、前記計時手段は、前記１対の振動子のうちの
第１の振動子から超音波を送信して第２の振動子で受信
した時の伝搬時間を計測した後に前記第２の振動子から
超音波を送信して第１の振動子で受信した時の伝搬時間
を計測し、次いで前記第２の振動子から超音波を送信し
て第１の振動子で受信した時の伝搬時間を計測した後に
前記第１の振動子から超音波を送信して第２の振動子で
受信した時の伝搬時間を計測するように構成したもので
ある。
れ超音波信号を発信受信する１対の振動子と、前記１対
の振動子の発信受信の切換手段と、前記振動子間の超音
波伝搬時間を計測する計時手段と、前記計時手段で計測
された伝搬時間にもとづき流量を算出する流量演算手段
とを備え、前記計時手段は、前記１対の振動子のうちの
第１の振動子から超音波を送信して第２の振動子で受信
した時の伝搬時間を計測した後に前記第２の振動子から
超音波を送信して第１の振動子で受信した時の伝搬時間
を計測し、次いで前記第２の振動子から超音波を送信し
て第１の振動子で受信した時の伝搬時間を計測した後に
前記第１の振動子から超音波を送信して第２の振動子で
受信した時の伝搬時間を計測するように構成したもので
ある。
【０００８】また、流量演算手段は、計測された伝搬時
間の差を求め、この伝搬時間の差に 流体管路の大きさや
管内の流速分布に応じた補正係数が乗じられて流量を算
出するように構成したものである。
間の差を求め、この伝搬時間の差に 流体管路の大きさや
管内の流速分布に応じた補正係数が乗じられて流量を算
出するように構成したものである。
【０００９】
【作用】本発明は上記構成によって、温度の影響をなく
し流量測定を行うものである。
し流量測定を行うものである。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図面にもとづ
いて説明する。図１において、流体管路１２の途中に超
音波を発信する第１振動子１３と受信する第２振動子１
４が流れ方向に配置されている。
いて説明する。図１において、流体管路１２の途中に超
音波を発信する第１振動子１３と受信する第２振動子１
４が流れ方向に配置されている。
【００１１】１５は発信を開始するトリガ回路で発信回
路１６を介し第１振動子１３から超音波信号を発信す
る。
路１６を介し第１振動子１３から超音波信号を発信す
る。
【００１２】この超音波信号は第２振動子１４で受信さ
れ、増幅回路１７でフィルタリングと増幅が行われ、こ
の増幅された信号は基準信号と比較回路１８で比較さ
れ、基準信号以上の信号が検出されたときカウンタから
なる計時手段１９でトリガから比較までの時間が計測さ
れる。
れ、増幅回路１７でフィルタリングと増幅が行われ、こ
の増幅された信号は基準信号と比較回路１８で比較さ
れ、基準信号以上の信号が検出されたときカウンタから
なる計時手段１９でトリガから比較までの時間が計測さ
れる。
【００１３】この計時手段１９の値に基づいて補正係数
を乗じる流量演算手段２０で流量値を求める。２１は計
測を開始するスタート回路で、このスタート回路２１で
上流先行計測手段２２と下流先行計測手段２３とが選択
される。
を乗じる流量演算手段２０で流量値を求める。２１は計
測を開始するスタート回路で、このスタート回路２１で
上流先行計測手段２２と下流先行計測手段２３とが選択
される。
【００１４】上流先行計測手段２２は最初に振動子１３
（上流側）から振動子１４（下流側）へ超音波信号を発
信しその伝搬時間を求め、しかる後切換手段２４で振動
子１３と振動子１４とを切り換え振動子１４（下流側）
から振動子１３（上流側）へ発信し伝搬時間を求めるも
のである。
（上流側）から振動子１４（下流側）へ超音波信号を発
信しその伝搬時間を求め、しかる後切換手段２４で振動
子１３と振動子１４とを切り換え振動子１４（下流側）
から振動子１３（上流側）へ発信し伝搬時間を求めるも
のである。
【００１５】次に動作を図１と図２で説明する。スター
ト回路から計測開始信号が発せられると、まず上流先行
計測手段が選択され、発信が第１振動子１３になり受信
が第２振動子１４になる。トリガ回路１５計時手段１９
がリセットされた後、発信回路１６から信号が送出され
振動子１３（上流側）から超音波信号が発生される。
ト回路から計測開始信号が発せられると、まず上流先行
計測手段が選択され、発信が第１振動子１３になり受信
が第２振動子１４になる。トリガ回路１５計時手段１９
がリセットされた後、発信回路１６から信号が送出され
振動子１３（上流側）から超音波信号が発生される。
【００１６】この超音波は音速と流速の影響を受けた伝
搬時間の後、第２振動子１４（下流側）で受信され、そ
の信号は増幅回路１７を経て、比較回路１８で判定さ
れ、計時手段１９でトリガからの時間Ｔ１が計測され流
量演算手段２０にそのデータが記憶される。次にスター
ト回路２１で切換手段２４が作動し、発信が第２振動子
１４になり受信が第１振動子１３になる。すなわち第２
振動子１４から第１振動子１３へ超音波信号が発信され
前述と同様にその伝搬時間Ｔ２が測定される。次にスタ
ート回路２１によって下流先行計測手段２３が選択さ
れ、まず第２振動子１４から第１振動子１３へ超音波信
号が発信されその伝搬時間Ｔ３が計測され、次に第１振
動子１３から第２振動子１４へ超音波信号が発信されそ
の伝搬時間Ｔ４が測定される。伝搬時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ
３、Ｔ４は流量演算手段２０に記憶されており、流量演
算手段２０では、 △Ｔ＝（Ｔ２＋Ｔ３）−（Ｔ１＋Ｔ４） が演算され、この値に流体管路１２の大きさや管内の流
速分布に応じた補正係数が乗じられて流量値が求められ
る。この一連の計測はミリ秒オーダーの短い時間で完了
するので、このとき回路の温度変化は直線的に変化する
と考えて差し支えない。△Ｔの演算では第１振動子１３
から第２振動子１４への伝搬時間（Ｔ１＋Ｔ４）を測定
したときのスタートからの時間と、第２振動子１４から
第１振動子１３への伝搬時間（Ｔ２＋Ｔ３）を測定した
ときのスタートからの時間はほぼ同一であり、温度変化
があったとしてもその平均温度はほぼ同一である。
搬時間の後、第２振動子１４（下流側）で受信され、そ
の信号は増幅回路１７を経て、比較回路１８で判定さ
れ、計時手段１９でトリガからの時間Ｔ１が計測され流
量演算手段２０にそのデータが記憶される。次にスター
ト回路２１で切換手段２４が作動し、発信が第２振動子
１４になり受信が第１振動子１３になる。すなわち第２
振動子１４から第１振動子１３へ超音波信号が発信され
前述と同様にその伝搬時間Ｔ２が測定される。次にスタ
ート回路２１によって下流先行計測手段２３が選択さ
れ、まず第２振動子１４から第１振動子１３へ超音波信
号が発信されその伝搬時間Ｔ３が計測され、次に第１振
動子１３から第２振動子１４へ超音波信号が発信されそ
の伝搬時間Ｔ４が測定される。伝搬時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ
３、Ｔ４は流量演算手段２０に記憶されており、流量演
算手段２０では、 △Ｔ＝（Ｔ２＋Ｔ３）−（Ｔ１＋Ｔ４） が演算され、この値に流体管路１２の大きさや管内の流
速分布に応じた補正係数が乗じられて流量値が求められ
る。この一連の計測はミリ秒オーダーの短い時間で完了
するので、このとき回路の温度変化は直線的に変化する
と考えて差し支えない。△Ｔの演算では第１振動子１３
から第２振動子１４への伝搬時間（Ｔ１＋Ｔ４）を測定
したときのスタートからの時間と、第２振動子１４から
第１振動子１３への伝搬時間（Ｔ２＋Ｔ３）を測定した
ときのスタートからの時間はほぼ同一であり、温度変化
があったとしてもその平均温度はほぼ同一である。
【００１７】図３は第２の実施例であり、計測を時間を
間欠的に行うサンプリング制御の場合を示したものであ
る。サンプリング制御計測は計測の休止中には電圧を低
くするかあるいは遮断し、計測開始と同時に電圧を高め
るもので、消費電力を低くして電池による駆動を可能に
するものである。サンプリング制御手段２５は時間が経
過毎に計測を行うもので、計測が開始されると予備計測
手段２６による動作が行われる。予備計測手段２６は計
測開始から所定回数の超音波発信による計測、あるいは
所定時間の計測を行うが、その間の計測値を廃棄する。
予備計測が終了すると実際の計測を行う。予備計測の回
数および時間は計測開始時に通電電力が増し温度が急激
に上昇する大きさによってあらかじめ設定する。
間欠的に行うサンプリング制御の場合を示したものであ
る。サンプリング制御計測は計測の休止中には電圧を低
くするかあるいは遮断し、計測開始と同時に電圧を高め
るもので、消費電力を低くして電池による駆動を可能に
するものである。サンプリング制御手段２５は時間が経
過毎に計測を行うもので、計測が開始されると予備計測
手段２６による動作が行われる。予備計測手段２６は計
測開始から所定回数の超音波発信による計測、あるいは
所定時間の計測を行うが、その間の計測値を廃棄する。
予備計測が終了すると実際の計測を行う。予備計測の回
数および時間は計測開始時に通電電力が増し温度が急激
に上昇する大きさによってあらかじめ設定する。
【００１８】図４は第３の実施例であり、前述のサンプ
リング制御に伴って行われるものである。第１振動子１
３から発信された超音波を第２振動子１４により受信
し、この受信信号を増幅回路１７と比較回路１８で受信
信号を検出すると、繰り返し手段２７からトリガ手段１
５に伝達され、再度発信回路１６がトリガされる。この
繰り返し手段２７の回数は繰り返し設定手段２８によっ
て設定される。この繰り返し設定手段２８によって設定
された回数だけ超音波の伝搬を繰り返し、この繰り返し
が終了すると、計時手段１９によってこの間の累積時間
が測定される。図５に示すように、サンプリング制御手
段２５により計測が開始されると、初期計測手段２９に
よってトリガが開始されて所定回数の初期計測が行わ
れ、この計測値によって繰り返し設定手段２８の回数が
設定される。
リング制御に伴って行われるものである。第１振動子１
３から発信された超音波を第２振動子１４により受信
し、この受信信号を増幅回路１７と比較回路１８で受信
信号を検出すると、繰り返し手段２７からトリガ手段１
５に伝達され、再度発信回路１６がトリガされる。この
繰り返し手段２７の回数は繰り返し設定手段２８によっ
て設定される。この繰り返し設定手段２８によって設定
された回数だけ超音波の伝搬を繰り返し、この繰り返し
が終了すると、計時手段１９によってこの間の累積時間
が測定される。図５に示すように、サンプリング制御手
段２５により計測が開始されると、初期計測手段２９に
よってトリガが開始されて所定回数の初期計測が行わ
れ、この計測値によって繰り返し設定手段２８の回数が
設定される。
【００１９】初期計測の流量値が大きいとき、すなわち
上流から下流と下流から上流との伝搬時間の差が大きい
ときには繰り返し設定回数を比較的小さくするが、流量
値が小さいとき上述の伝搬時間の差が小さくなって精度
確保が十分でなくなるので、繰り返し回数を比較的大き
くして伝搬の累積時間を大きくするものである。初期計
測手段２９によって繰り返し回数が設定された後、実計
測手段３０によって通常の計測が行われ流量が測定され
る。
上流から下流と下流から上流との伝搬時間の差が大きい
ときには繰り返し設定回数を比較的小さくするが、流量
値が小さいとき上述の伝搬時間の差が小さくなって精度
確保が十分でなくなるので、繰り返し回数を比較的大き
くして伝搬の累積時間を大きくするものである。初期計
測手段２９によって繰り返し回数が設定された後、実計
測手段３０によって通常の計測が行われ流量が測定され
る。
【００２０】図６は第４の実施例であり、第１振動子１
３から発信された超音波を第２振動子１４により受信
し、この受信信号を増幅回路１７と比較回路１８で受信
信号を検出し計時手段１９で時間を測定するまでの回
路、すなわちトリガから計時までの信号処理回路３１に
正特性素子回路３２と負特性素子回路３３を含ませる。
正特性素子回路３２は温度上昇と共に伝達速度が速くな
るもので通常の半導体素子ではこの傾向にある。負特性
素子回路３３は温度上昇と共に伝達速度が遅くなるもの
で、コンデンサ容量Ｃと抵抗Ｒとで構成される遅延回路
で構成すると、この回路の時定数はその積（Ｃ＊Ｒ）に
なり、このコンデンサ容量Ｃの温度特性を温度上昇と共
に容量が大きくなるものを選定すると時定数は温度上昇
によって大きくなるので伝達速度は遅くなる。正特性素
子回路３２と負特性素子回路３３を組み合わせることに
より、温度の影響に対し伝達速度の変化が相殺され影響
が小さくなる。
３から発信された超音波を第２振動子１４により受信
し、この受信信号を増幅回路１７と比較回路１８で受信
信号を検出し計時手段１９で時間を測定するまでの回
路、すなわちトリガから計時までの信号処理回路３１に
正特性素子回路３２と負特性素子回路３３を含ませる。
正特性素子回路３２は温度上昇と共に伝達速度が速くな
るもので通常の半導体素子ではこの傾向にある。負特性
素子回路３３は温度上昇と共に伝達速度が遅くなるもの
で、コンデンサ容量Ｃと抵抗Ｒとで構成される遅延回路
で構成すると、この回路の時定数はその積（Ｃ＊Ｒ）に
なり、このコンデンサ容量Ｃの温度特性を温度上昇と共
に容量が大きくなるものを選定すると時定数は温度上昇
によって大きくなるので伝達速度は遅くなる。正特性素
子回路３２と負特性素子回路３３を組み合わせることに
より、温度の影響に対し伝達速度の変化が相殺され影響
が小さくなる。
【００２１】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
流量計測装置によれば次の効果が得られる。
流量計測装置によれば次の効果が得られる。
【００２２】流体管路の上流と下流に設けられ超音波信
号を発信受信する１対の振動子と、前記１対の振動子の
発信受信の切換手段と、前記振動子間の超音波伝搬時間
を計測する計時手段と、前記計時手段で計測された伝搬
時間にもとづき流量を算出する流量演算手段とを備え、
前記計時手段は、前記１対の振動子のうちの第１の振動
子から超音波を送信して第２の振動子で受信した時の伝
搬時間を計測した後に前記第２の振動子から超音波を送
信して第１の振動子で受信した時の伝搬時間を計測し、
次いで前記第２の振動子から超音波を送信して第１の振
動子で受信した時の伝搬時間を計測した後に前記第１の
振動子から超音波を送信して第２の振動子で受信した時
の伝搬時間を計測する流量計測装置を有することによ
り、流体管路内の温度変化に対しての精度が向上する効
果をもつ。
号を発信受信する１対の振動子と、前記１対の振動子の
発信受信の切換手段と、前記振動子間の超音波伝搬時間
を計測する計時手段と、前記計時手段で計測された伝搬
時間にもとづき流量を算出する流量演算手段とを備え、
前記計時手段は、前記１対の振動子のうちの第１の振動
子から超音波を送信して第２の振動子で受信した時の伝
搬時間を計測した後に前記第２の振動子から超音波を送
信して第１の振動子で受信した時の伝搬時間を計測し、
次いで前記第２の振動子から超音波を送信して第１の振
動子で受信した時の伝搬時間を計測した後に前記第１の
振動子から超音波を送信して第２の振動子で受信した時
の伝搬時間を計測する流量計測装置を有することによ
り、流体管路内の温度変化に対しての精度が向上する効
果をもつ。
【００２３】すなわち、温度変化による誤差を生じない
ようにし、流量をより正確に測定することができる。こ
のため、流量が流れているときも流れていないときにも
上記のような効果が得られる。また、簡単な構成で温度
検出器のような部品を必要としない。
ようにし、流量をより正確に測定することができる。こ
のため、流量が流れているときも流れていないときにも
上記のような効果が得られる。また、簡単な構成で温度
検出器のような部品を必要としない。
【図１】本発明の第１の実施例の流量計測装置の制御ブ
ロック図
ロック図
【図２】同装置の制御を示すフローチャート
【図３】本発明の第２の実施例の流量計測装置の制御を
示すフローチャート
示すフローチャート
【図４】本発明の第３の実施例の流量計測装置の制御ブ
ロック図
ロック図
【図５】同装置の制御を示すフローチャート
【図６】本発明の第４の実施例の流量計測装置の制御ブ
ロック図
ロック図
【図７】従来の流量計測装置の制御ブロック図
１２ 流体管路
１３ 第１振動子
１４ 第２振動子
１９ 計時手段
２０ 流量演算手段
２１ 外部設定手段
２２ 上流先行計測手段
２３ 下流先行計測手段
２４ 切換手段
２５ サンプリング制御手段
２６ 予備計測手段
２７ 繰り返し手段
２８ 繰り返し設定手段
２９ 初期計測手段
３０ 実計測手段
３１ 信号処理回路
３２ 正特性素子回路
３３ 負特性素子回路
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭63−131027（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−107524（ＪＰ，Ａ)
実開 昭60−25919（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01F 1/66 101
Claims (2)
- 【請求項１】 流体管路の上流と下流に設けられ超音波
信号を発信受信する１対の振動子と、前記１対の振動子
の発信受信の切換手段と、前記振動子間の超音波伝搬時
間を計測する計時手段と、前記計時手段で計測された伝
搬時間にもとづき流量を算出する流量演算手段とを備
え、前記計時手段は、前記１対の振動子のうちの第１の
振動子から超音波を送信して第２の振動子で受信した時
の伝搬時間を計測した後に前記第２の振動子から超音波
を送信して第１の振動子で受信した時の伝搬時間を計測
し、次いで前記第２の振動子から超音波を送信して第１
の振動子で受信した時の伝搬時間を計測した後に前記第
１の振動子から超音波を送信して第２の振動子で受信し
た時の伝搬時間を計測するように構成した流量計測装
置。 - 【請求項２】 流量演算手段は、計測された伝搬時間の
差を求め、この伝搬時間の差に流体管路の大きさや管内
の流速分布に応じた補正係数が乗じられて流量を算出す
るように構成した請求項１記載の流量計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12098095A JP3422131B2 (ja) | 1995-05-19 | 1995-05-19 | 流量計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12098095A JP3422131B2 (ja) | 1995-05-19 | 1995-05-19 | 流量計測装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003045642A Division JP3821102B2 (ja) | 2003-02-24 | 2003-02-24 | 流量計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08313317A JPH08313317A (ja) | 1996-11-29 |
| JP3422131B2 true JP3422131B2 (ja) | 2003-06-30 |
Family
ID=14799809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12098095A Expired - Lifetime JP3422131B2 (ja) | 1995-05-19 | 1995-05-19 | 流量計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3422131B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002350202A (ja) * | 2001-05-30 | 2002-12-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 流量計測装置 |
-
1995
- 1995-05-19 JP JP12098095A patent/JP3422131B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08313317A (ja) | 1996-11-29 |
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