JP3468235B2 - 流量計測装置 - Google Patents
流量計測装置Info
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- JP3468235B2 JP3468235B2 JP2001336347A JP2001336347A JP3468235B2 JP 3468235 B2 JP3468235 B2 JP 3468235B2 JP 2001336347 A JP2001336347 A JP 2001336347A JP 2001336347 A JP2001336347 A JP 2001336347A JP 3468235 B2 JP3468235 B2 JP 3468235B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】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。
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。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の流量計測装置は、図１０
に示すように、流体管路１の一部に超音波振動子２と３
を流れの方向に相対して設け、振動子１から流れ方向に
超音波を発生しこの超音波を振動子２で検出すると再び
振動子１から超音波を発生させ、この繰り返しを行って
その時間を計測し、逆に振動子２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、その時間の
差から流体の速度を演算していた。
に示すように、流体管路１の一部に超音波振動子２と３
を流れの方向に相対して設け、振動子１から流れ方向に
超音波を発生しこの超音波を振動子２で検出すると再び
振動子１から超音波を発生させ、この繰り返しを行って
その時間を計測し、逆に振動子２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、その時間の
差から流体の速度を演算していた。
【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間の超音波の反射によって
検出信号にノイズが発生する。すなわちまず振動子２か
ら発信された超音波信号は振動子３に到達し、この信号
が増幅・比較されて検出されるとただちに次のトリガ信
号が励起されて２回目の発信が行われる。一方振動子３
で反射された超音波信号は振動子２に向かい、２回目の
信号が振動子３に到達し第３の信号のトリガが開始する
とき１回目の反射信号が到達する。なぜなら超音波の伝
幡時間が５００マイクロ秒程度であるのに比べ信号が増
幅比較され再トリガされる時間が０．１マイクロ秒以下
の極めて短い時間であるからである。したがって発信す
るときに反射波を受けるので乱れた波形の発信信号にな
る。さらに１回目の反射信号は振動子２で再び反射され
振動子３に向かい、３回目の発信信号に重畳されて振動
子に到達することになり、検出信号はこれら反射信号の
影響を受け、測定管路１内の流速によってこの反射波の
到達時間が異なるので、複雑なノイズを受け測定精度に
影響を与え、高精度の測定が困難であった。
来の流量計測装置では振動子間の超音波の反射によって
検出信号にノイズが発生する。すなわちまず振動子２か
ら発信された超音波信号は振動子３に到達し、この信号
が増幅・比較されて検出されるとただちに次のトリガ信
号が励起されて２回目の発信が行われる。一方振動子３
で反射された超音波信号は振動子２に向かい、２回目の
信号が振動子３に到達し第３の信号のトリガが開始する
とき１回目の反射信号が到達する。なぜなら超音波の伝
幡時間が５００マイクロ秒程度であるのに比べ信号が増
幅比較され再トリガされる時間が０．１マイクロ秒以下
の極めて短い時間であるからである。したがって発信す
るときに反射波を受けるので乱れた波形の発信信号にな
る。さらに１回目の反射信号は振動子２で再び反射され
振動子３に向かい、３回目の発信信号に重畳されて振動
子に到達することになり、検出信号はこれら反射信号の
影響を受け、測定管路１内の流速によってこの反射波の
到達時間が異なるので、複雑なノイズを受け測定精度に
影響を与え、高精度の測定が困難であった。
【０００４】本発明は上記課題を解決するもので、主と
して流量計測精度を向上することを目的としている。
して流量計測精度を向上することを目的としている。
【０００５】
【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。
【０００６】すなわち、流体管路に設けられ超音波信号
を発信受信する第１振動子及び第２振動子と、前記振動
子の発信受信の切換手段と、前記振動子間相互の超音波
伝達を複数回行う繰り返し手段と、前記繰り返し時に信
号伝達を遅らせる遅延手段と、前記遅延手段の遅延時間
を設定する時間設定手段と、繰り返し中の遅延時間の総
和が一定値となるように前記時間設定手段を任意に変更
する総和設定手段と、繰り返し中の超音波伝幡の累積時
間に基づいて流量を算出する流量演算手段とを備えたも
のである。
を発信受信する第１振動子及び第２振動子と、前記振動
子の発信受信の切換手段と、前記振動子間相互の超音波
伝達を複数回行う繰り返し手段と、前記繰り返し時に信
号伝達を遅らせる遅延手段と、前記遅延手段の遅延時間
を設定する時間設定手段と、繰り返し中の遅延時間の総
和が一定値となるように前記時間設定手段を任意に変更
する総和設定手段と、繰り返し中の超音波伝幡の累積時
間に基づいて流量を算出する流量演算手段とを備えたも
のである。
【０００７】また、流体管路に設けられ超音波信号を発
信受信する第１振動子及び第２振動子と、前記振動子の
発信受信の切換手段と、前記振動子間相互の超音波伝達
を複数回行う繰り返し手段と、前記繰り返し時に信号伝
達を遅らせる遅延手段と、前記遅延手段の遅延時間を設
定する時間設定手段と、上流から下流に向けての発信繰
り返し中と下流から上流に向けての発信繰り返し中のそ
れぞれの遅延時間の総和が等しくなるように前記時間設
定手段を任意に変更する均等設定手段と、繰り返し中の
超音波伝幡の累積時間に基づいて流量を算出する流量演
算手段とを備えたものである。
信受信する第１振動子及び第２振動子と、前記振動子の
発信受信の切換手段と、前記振動子間相互の超音波伝達
を複数回行う繰り返し手段と、前記繰り返し時に信号伝
達を遅らせる遅延手段と、前記遅延手段の遅延時間を設
定する時間設定手段と、上流から下流に向けての発信繰
り返し中と下流から上流に向けての発信繰り返し中のそ
れぞれの遅延時間の総和が等しくなるように前記時間設
定手段を任意に変更する均等設定手段と、繰り返し中の
超音波伝幡の累積時間に基づいて流量を算出する流量演
算手段とを備えたものである。
【０００８】本発明は上記構成によって、繰り返しの超
音波発信振動を遅延させ反射波の影響を小さくするもの
である。
音波発信振動を遅延させ反射波の影響を小さくするもの
である。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例１を図面にもとづいて
説明する。図１において、流体管路４の途中に超音波を
発信する第１振動子５と受信する第２振動子６が流れ方
向に配置されている。７は第１振動子５への発信回路、
８は第２振動子６で受信した信号の増幅回路で、この増
幅された信号は基準信号と比較回路９で比較され、基準
信号以上の信号が検出されたとき回数設定回路１０で設
定された回数だけ繰り返し手段１１で遅延回路１２で信
号を遅延させた後トリガ回路１３で超音波信号を繰り返
し発信する。繰り返しの回数設定回路１０で設定された
回数が繰り返されたときの時間をタイマカウンタのよう
な計時手段１４で求める。次に切換手段１５で第１振動
子５と第２振動子６の発信受信を切り換えて、第２振動
子６から第１振動子５すなわち下流から上流に向かって
超音波信号を発信し、この発信を前述のように繰り返
し、その時間を計時する。そしてその時間差から管路の
大きさや流れの状態を考慮して流量演算手段１６で流量
値を求める。
説明する。図１において、流体管路４の途中に超音波を
発信する第１振動子５と受信する第２振動子６が流れ方
向に配置されている。７は第１振動子５への発信回路、
８は第２振動子６で受信した信号の増幅回路で、この増
幅された信号は基準信号と比較回路９で比較され、基準
信号以上の信号が検出されたとき回数設定回路１０で設
定された回数だけ繰り返し手段１１で遅延回路１２で信
号を遅延させた後トリガ回路１３で超音波信号を繰り返
し発信する。繰り返しの回数設定回路１０で設定された
回数が繰り返されたときの時間をタイマカウンタのよう
な計時手段１４で求める。次に切換手段１５で第１振動
子５と第２振動子６の発信受信を切り換えて、第２振動
子６から第１振動子５すなわち下流から上流に向かって
超音波信号を発信し、この発信を前述のように繰り返
し、その時間を計時する。そしてその時間差から管路の
大きさや流れの状態を考慮して流量演算手段１６で流量
値を求める。
【００１０】次に振動子の発信受信信号について述べ
る。図２は第１振動子４から発信された超音波信号を第
２振動子５で受信する場合を示したものである。第１振
動子４からバースト発信された第１発信信号は第２振動
子５で第１受信信号として受信され増幅比較され遅延回
路１１を介して再びトリガされて第２発信信号となる。
一方第２振動子の超音波は一部が反射され第１振動子へ
と向かい第１振動子に到着する時間と、第２発信信号が
受信され遅延回路１１を介して再び第３発信信号として
発信する時間とは遅延回路の遅延時間Ｔｄの２倍ほどの
差が生じる。さらにこの第１発信信号は第１振動子５で
反射して第２振動子６に向かうが、第３発信信号が到達
する第３受信信号とは遅延時間Ｔｄの２倍の時間差が生
じる。図３は遅延回路１１がない場合の発信受信の関係
を示すもので、第３発信信号が第１発信信号の反射波と
かさなり、さらに第３受信信号が第３発信信号と第１発
信信号の２回反射波と重なることになる。以降繰り返し
の回数設定回路１０で設定された回数が繰り返される発
信受信のすべてが反射波の影響を受け、正確な発信ある
いは受信信号が得られない。受信信号が基準信号を越え
ないと再トリガされないので、遅延回路１１の遅延時間
Ｔｄは超音波のバースト発信によって得られる受信信号
の時間幅Ｔｒの少なくとも１．５倍以上あれば反射波の
影響を受けない。この遅延時間により計測に要する時間
が長くなるが、超音波の伝幡時間が一回あたり５００マ
イクロ秒であるのに対し遅延時間は２０マイクロ秒程度
であり、大きな遅れにはならない。
る。図２は第１振動子４から発信された超音波信号を第
２振動子５で受信する場合を示したものである。第１振
動子４からバースト発信された第１発信信号は第２振動
子５で第１受信信号として受信され増幅比較され遅延回
路１１を介して再びトリガされて第２発信信号となる。
一方第２振動子の超音波は一部が反射され第１振動子へ
と向かい第１振動子に到着する時間と、第２発信信号が
受信され遅延回路１１を介して再び第３発信信号として
発信する時間とは遅延回路の遅延時間Ｔｄの２倍ほどの
差が生じる。さらにこの第１発信信号は第１振動子５で
反射して第２振動子６に向かうが、第３発信信号が到達
する第３受信信号とは遅延時間Ｔｄの２倍の時間差が生
じる。図３は遅延回路１１がない場合の発信受信の関係
を示すもので、第３発信信号が第１発信信号の反射波と
かさなり、さらに第３受信信号が第３発信信号と第１発
信信号の２回反射波と重なることになる。以降繰り返し
の回数設定回路１０で設定された回数が繰り返される発
信受信のすべてが反射波の影響を受け、正確な発信ある
いは受信信号が得られない。受信信号が基準信号を越え
ないと再トリガされないので、遅延回路１１の遅延時間
Ｔｄは超音波のバースト発信によって得られる受信信号
の時間幅Ｔｒの少なくとも１．５倍以上あれば反射波の
影響を受けない。この遅延時間により計測に要する時間
が長くなるが、超音波の伝幡時間が一回あたり５００マ
イクロ秒であるのに対し遅延時間は２０マイクロ秒程度
であり、大きな遅れにはならない。
【００１１】図４は実施例２であり、遅延回路の時間を
時間設定回路１７で任意に変えられるもので、例えば設
定可変回路をバースト信号の長さによって比例させるよ
うにしたりあるいはある時間以上でランダムに変えて周
期的ノイズの影響を小さくすることもできる。
時間設定回路１７で任意に変えられるもので、例えば設
定可変回路をバースト信号の長さによって比例させるよ
うにしたりあるいはある時間以上でランダムに変えて周
期的ノイズの影響を小さくすることもできる。
【００１２】図５は実施例３であり、計時回路１４の信
号によって時間設定回路１７の遅延時間設定を変更させ
るものであり、繰り返しが終了し計時が行われすなわち
流量演算が行われた後に遅延時間を変更するもので、繰
り返し中は一定の遅延時間で測定するものである。
号によって時間設定回路１７の遅延時間設定を変更させ
るものであり、繰り返しが終了し計時が行われすなわち
流量演算が行われた後に遅延時間を変更するもので、繰
り返し中は一定の遅延時間で測定するものである。
【００１３】図６は実施例４であり、遅延時間の繰り返
し中の総和を総和設定回路１９で一定になるように遅延
時間を変化させるものであり、繰り返し時間にあらかじ
め明らかな常に一定の遅延時間が加算される。
し中の総和を総和設定回路１９で一定になるように遅延
時間を変化させるものであり、繰り返し時間にあらかじ
め明らかな常に一定の遅延時間が加算される。
【００１４】図７は実施例５であり、遅延時間の総和は
変えることができるが、上流から下流への繰り返し中と
下流から上流への繰り返し中のそれぞれの遅延時間を均
等設定回路２０で等しく保つものである。
変えることができるが、上流から下流への繰り返し中と
下流から上流への繰り返し中のそれぞれの遅延時間を均
等設定回路２０で等しく保つものである。
【００１５】図８は実施例６であり、遅延時間を可変抵
抗器のような外部設定回路２１で任意に変えることがで
きるものであり、据えつけ工事の生産時に調整するもの
である。
抗器のような外部設定回路２１で任意に変えることがで
きるものであり、据えつけ工事の生産時に調整するもの
である。
【００１６】図９は実施例７であり、遅延時間を流量演
算手段１６の値に応じて変えるものであり、流量が多い
場合には第２振動子６から反射して第１振動子５に向か
う超音波は流れに逆らって進むため到達時間が遅れるの
で、遅延時間が不十分になる可能性があるため、流れの
量に応じて遅延時間を補正するものである。すなわち流
量の値が大きいとき遅延時間の値を大きくし、流量の値
が小さいとき遅延時間の値を小さくし、相対的な遅延時
間を一定に保つものである。
算手段１６の値に応じて変えるものであり、流量が多い
場合には第２振動子６から反射して第１振動子５に向か
う超音波は流れに逆らって進むため到達時間が遅れるの
で、遅延時間が不十分になる可能性があるため、流れの
量に応じて遅延時間を補正するものである。すなわち流
量の値が大きいとき遅延時間の値を大きくし、流量の値
が小さいとき遅延時間の値を小さくし、相対的な遅延時
間を一定に保つものである。
【００１７】
【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。
【００１８】（１）流体管路に設けられ超音波信号を発
信受信する第１振動子及び第２振動子と、前記振動子の
発信受信の切換手段と、前記振動子間相互の超音波伝達
を複数回行う繰り返し手段と、前記繰り返し時に信号伝
達を遅らせる遅延手段と、前記遅延手段の遅延時間を設
定する時間設定手段と、繰り返し中の遅延時間の総和が
一定値となるように前記時間設定手段を任意に変更する
総和設定手段と、繰り返し中の超音波伝幡の累積時間に
基づいて流量を算出する流量演算手段とを備えたので、
繰り返し中に遅延時間を変化させることができ反射波の
時間的な変動に対応することができ、かつ遅延時間の総
和が一定であるので計時手段に基づく流量演算が容易で
あり誤差が小さい。
信受信する第１振動子及び第２振動子と、前記振動子の
発信受信の切換手段と、前記振動子間相互の超音波伝達
を複数回行う繰り返し手段と、前記繰り返し時に信号伝
達を遅らせる遅延手段と、前記遅延手段の遅延時間を設
定する時間設定手段と、繰り返し中の遅延時間の総和が
一定値となるように前記時間設定手段を任意に変更する
総和設定手段と、繰り返し中の超音波伝幡の累積時間に
基づいて流量を算出する流量演算手段とを備えたので、
繰り返し中に遅延時間を変化させることができ反射波の
時間的な変動に対応することができ、かつ遅延時間の総
和が一定であるので計時手段に基づく流量演算が容易で
あり誤差が小さい。
【００１９】（２）流体管路に設けられ超音波信号を発
信受信する第１振動子及び第２振動子と、前記振動子の
発信受信の切換手段と、前記振動子間相互の超音波伝達
を複数回行う繰り返し手段と、前記繰り返し時に信号伝
達を遅らせる遅延手段と、前記遅延手段の遅延時間を設
定する時間設定手段と、上流から下流に向けての発信繰
り返し中と下流から上流に向けての発信繰り返し中のそ
れぞれの遅延時間の総和が等しくなるように前記時間設
定手段を任意に変更する均等設定手段と、繰り返し中の
超音波伝幡の累積時間に基づいて流量を算出する流量演
算手段とを備えたので、繰り返し中に遅延時間を変化さ
せることができ反射波の時間的な変動に対応することが
でき、かつ上流から下流の場合と下流から上流の場合と
遅延時間の総和が一定であり時間差を求めて流量を演算
するときに相殺されるので流量演算が容易で誤差が小さ
い。
信受信する第１振動子及び第２振動子と、前記振動子の
発信受信の切換手段と、前記振動子間相互の超音波伝達
を複数回行う繰り返し手段と、前記繰り返し時に信号伝
達を遅らせる遅延手段と、前記遅延手段の遅延時間を設
定する時間設定手段と、上流から下流に向けての発信繰
り返し中と下流から上流に向けての発信繰り返し中のそ
れぞれの遅延時間の総和が等しくなるように前記時間設
定手段を任意に変更する均等設定手段と、繰り返し中の
超音波伝幡の累積時間に基づいて流量を算出する流量演
算手段とを備えたので、繰り返し中に遅延時間を変化さ
せることができ反射波の時間的な変動に対応することが
でき、かつ上流から下流の場合と下流から上流の場合と
遅延時間の総和が一定であり時間差を求めて流量を演算
するときに相殺されるので流量演算が容易で誤差が小さ
い。
【図１】本発明の実施例１の流量計測装置の制御ブロッ
ク図
ク図
【図２】同装置の発信受信信号波形図
【図３】従来の流量計測装置の発信受信信号波形図
【図４】本発明の実施例２の流量計測装置の制御ブロッ
ク図
ク図
【図５】本発明の実施例３の流量計測装置の制御ブロッ
ク図
ク図
【図６】本発明の実施例４の流量計測装置の制御ブロッ
ク図
ク図
【図７】本発明の実施例５の流量計測装置の制御ブロッ
ク図
ク図
【図８】本発明の実施例６の流量計測装置の制御ブロッ
ク図
ク図
【図９】本発明の実施例７の流量計測装置の制御ブロッ
ク図
ク図
【図１０】従来の流量計測装置の制御ブロック図
４ 流体管路
５ 第１振動子
６ 第２振動子
１１ 繰り返し手段
１２ 遅延手段
１４ 計時手段
１５ 切換手段
１６ 流量演算手段
１７ 時間設定手段
１８ 設定可変手段
１９ 総和設定手段
２０ 均等設定手段
２１ 外部設定手段
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭59−81515（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−43314（ＪＰ，Ａ)
特開 昭53−93076（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01F 1/66 101
G01F 1/00
G01P 5/00
Claims (2)
- 【請求項１】 流体管路に設けられ超音波信号を発信受
信する第１振動子及び第２振動子と、前記振動子の発信
受信の切換手段と、前記振動子間相互の超音波伝達を複
数回行う繰り返し手段と、前記繰り返し時に信号伝達を
遅らせる遅延手段と、前記遅延手段の遅延時間を設定す
る時間設定手段と、繰り返し中の遅延時間の総和が一定
値となるように前記時間設定手段を任意に変更する総和
設定手段と、繰り返し中の超音波伝幡の累積時間に基づ
いて流量を算出する流量演算手段とを備えた流量計測装
置。 - 【請求項２】 流体管路に設けられ超音波信号を発信受
信する第１振動子及び第２振動子と、前記振動子の発信
受信の切換手段と、前記振動子間相互の超音波伝達を複
数回行う繰り返し手段と、前記繰り返し時に信号伝達を
遅らせる遅延手段と、前記遅延手段の遅延時間を設定す
る時間設定手段と、上流から下流に向けての発信繰り返
し中と下流から上流に向けての発信繰り返し中のそれぞ
れの遅延時間の総和が等しくなるように前記時間設定手
段を任意に変更する均等設定手段と、繰り返し中の超音
波伝幡の累積時間に基づいて流量を算出する流量演算手
段とを備えた流量計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001336347A JP3468235B2 (ja) | 2001-11-01 | 2001-11-01 | 流量計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001336347A JP3468235B2 (ja) | 2001-11-01 | 2001-11-01 | 流量計測装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26952894A Division JP3422100B2 (ja) | 1994-11-02 | 1994-11-02 | 流量計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002181601A JP2002181601A (ja) | 2002-06-26 |
| JP3468235B2 true JP3468235B2 (ja) | 2003-11-17 |
Family
ID=19151190
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001336347A Expired - Lifetime JP3468235B2 (ja) | 2001-11-01 | 2001-11-01 | 流量計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3468235B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102012112522A1 (de) * | 2012-12-18 | 2014-06-18 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Verfahren zur Bestimmung einer Strömungsgeschwindigkeit oder eines Durchflusses eines Messmediums durch ein Ultraschalldurchflussmessgerät |
-
2001
- 2001-11-01 JP JP2001336347A patent/JP3468235B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002181601A (ja) | 2002-06-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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