JP3473476B2 - 超音波流量計及び超音波流量計測方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波により気体
や液体の流量や流速の計測を行う超音波流量計及び超音
波流量計測方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の超音波流量計に用いる超音
波振動子には、例えば特開平１０−７３４６２号公報が
知られており、図９に示すように駆動パルス（Ｐ）及び
位相合わせパルス（Ｐｆ）に続けて逆位相の減衰用パル
ス（ＰＩ）を印加し、超音波振動子の振動を短時間で抑
制していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の超音波流量計では、超音波振動子の振動の抑制効果を
得るために減衰用パルス（ＰＩ）の波数を多くすると、
減衰用パルス（ＰＩ）の周波数が駆動パルス（Ｐ）及び
位相合わせパルス（Ｐｆ）と同じであるため、超音波振
動子が減衰用パルス（ＰＩ）で共振してしまうため振動
時間が長くなるという課題を有していた。

【０００４】本発明は上記課題を解決するもので、残響
の短い超音波パルスの送受波を可能とし、超音波流量計
の計測精度を向上させることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、被測定流体が流れる流量測定部と、この流
量測定部に設けられ超音波を送受信する一対の超音波振
動子と、一方の前記超音波振動子を駆動する駆動回路
と、他方の前記超音波振動子に接続され超音波パルスを
検知する受信検知回路と、前記超音波パルスの伝搬時間
を測定するタイマと、前記タイマの出力より流量を演算
によって求める演算部とを有し、前記駆動回路の駆動周
波数として前記超音波振動子の共振周波数である第１周
波数と前記超音波振動子の非共振周波数である第２周波
数とを用いるものである。

【０００６】上記発明によれば、共振周波数である第１
周波数で駆動した後、非共振周波数である第２周波数で
駆動すると超音波振動子の共振が阻害されて振動が抑制
される。このため残響の短い超音波パルスが送信可能と
なり、超音波流量計の計測精度を向上させることができ
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の第１の形態の超音波流量
計は、被測定流体が流れる流量測定部と、この流量測定
部に設けられ超音波を送受信する一対の超音波振動子
と、一方の前記超音波振動子を駆動する駆動回路と、他
方の前記超音波振動子に接続され超音波パルスを検知す
る受信検知回路と、前記超音波パルスの伝搬時間を測定
するタイマと、前記タイマの出力より流量を演算によっ
て求める演算部とを有し、前記駆動回路の駆動周波数と
して前記超音波振動子の共振周波数である第１周波数と
前記超音波振動子の非共振周波数である第２周波数とを
用いるため、超音波振動子の共振が阻害されて振動が抑
制される。このため残響の短い超音波パルスが送信可能
となり、超音波流量計の計測精度を向上させることがで
きる。

【０００８】本発明の第２の形態の超音波流量計は、第
１の形態の超音波流量計において、前記第２周波数が複
数の異なる非共振周波数であるため、第２周波数で超音
波振動子は共振することができず振動が抑制される。こ
のためさらに残響の短い超音波パルスが送信可能とな
り、超音波流量計の計測精度を向上させることができ
る。

【０００９】本発明の第３の形態の超音波流量計は、第
１または２の形態の超音波流量計において、前記第２周
波数は前記第１周波数より低い周波周であるため、第２
周波数で超音波振動子の共振が阻害されて振動が抑制さ
れる。このため残響の短い超音波パルスが送信可能とな
り、超音波流量計の計測精度を向上させることができ
る。

【００１０】本発明の第４の形態の超音波流量計は、第
３の形態の超音波流量計において、前記第２周波数は前
記超音波振動子の最も低い振動モードの周波数よりも低
い周波数であるため、超音波振動子が共振する周波数が
存在せず、第２周波数で超音波振動子は共振することが
できず振動が抑制される。このためさらに残響の短い超
音波パルスが送信可能となり、超音波流量計の計測精度
を向上させることができる。

【００１１】本発明の第５の形態の超音波流量計は、第
１または２の形態の超音波流量計において、前記第２周
波数は前記第１周波数より高い周波数であるため、第２
周波数で超音波振動子は共振が阻害されるうえ振動周期
が短くなる。このため残響の短い超音波パルスが送信可
能となり、超音波流量計の計測精度を向上させることが
できる。

【００１２】本発明の第６の形態の超音波流量計は、第
５の形態の超音波流量計において、前記第２周波数は前
記超音波振動子の前記第１周波数より高い周波数であり
異なる振動モードの周波数であるため、第２周波数で超
音波振動子が共振し、その振動周期が短くなる。このた
めさらに残響の短い超音波パルスが送信可能となり、超
音波流量計の計測精度を向上させることができる。

【００１３】本発明の第７の形態の超音波流量計は、第
１〜６のづれかの形態の超音波流量計において、第１周
波数と第２周波数の間に超音波振動子を駆動しない非駆
動時間を設けたため、超音波振動子から送信される超音
波パルスの振幅は第１周波数で大きくなり、かつ第２周
波数で超音波振動子の振動が抑制される。このためＳ／
Ｎが大きく、残響の短い超音波パルスが送信可能とな
り、超音波流量計の計測精度を向上させることができ
る。

【００１４】本発明の第８の形態の超音波流量計は、第
８の形態の超音波流量計において、前記非駆動時間は第
１周波数での駆動時間と第１周波数で前記超音波振動子
を駆動した場合の最大振幅に到達するまでの時間の差以
上に設定するため、、超音波振動子から送信される超音
波パルスの振幅は最大となり、かつ第２周波数で超音波
振動子の振動が抑制される。このためさらにＳ／Ｎが大
きく、残響の短い超音波パルスが送信可能となり、超音
波流量計の計測精度をさらに向上させることができる。

【００１５】本発明の形態の超音波流量計測方法は、被
測定流体が流れる流量測定部に設けられた一対の超音波
振動子により超音波を送受信する工程と、前記超音波の
伝搬時間を測定し、前記測定結果に基づいて流量を求め
る演算工程とを有し、前記超音波振動子の共振周波数を
駆動周波数として前記超音波振動子を送信駆動した後、
前記超音波振動子の非共振周波数を駆動周波数として前
記超音波振動子を送信駆動するものである。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。なお図面中で同一符号を付しているものは同
一なものであり、詳細な説明は省略する。

【００１７】（実施例１） 図１は本発明の実施例１の超音波流量計を示すブロック
図、図２は駆動信号を示す図である。である。図１にお
いて、１は被測定流体が流れる流量測定部、２、３は流
量測定部１に対向して配置され超音波を送受信する超音
波振動子、４は超音波振動子２、３の共振周波数を発信
する第１発振回路、５は超音波振動子２、３の非共振周
波数を発信する第２発振回路、６は第１発信回路４と第
２発振回路５の出力信号を合成する波形合成部、７は波
形合成部６に接続され超音波振動子２、３を駆動する駆
動回路、８は送受信する超音波振動子を切り替える切替
回路、９は超音波パルスを検知する受信検知回路、１０
は超音波パルスの伝搬時間を計測するタイマ、１１はタ
イマ１０の出力より流量を演算する演算部、１２は駆動
回路とタイマに制御信号を出力する制御部である。

【００１８】まず動作、作用について説明する。非測定
流体を例えばＬＰガスとし、超音波振動子２、３の共振
周波数に約２７０kHzを選択する。なお本実施例では共
振周波数を、一対の超音波振動子で超音波パルスの送受
信を行ったときの受信レベルが最大値からー６ｄＢ低下
するまでの周波数範囲と定義する。第１発信回路４の周
波数は超音波パルスの受信レベルを大きくするため約２
７０kHzとする。一方第２発振回路５の周波数は非共振
周波数である約１００kHzとする。波形合成部６では第
１発振回路４と第２発振回路５の信号を合成し、駆動回
路７を介して例えば図２に示すような駆動信号を出力さ
せる。

【００１９】制御部１２では駆動回路７に送信開始信号
を出力すると同時に、タイマ１０の時間計測を開始させ
る。駆動回路７は送信開始信号を受けると波形合成部６
の出力信号によって超音波振動子２を駆動し、超音波パ
ルスを送信する。送信された超音波パルスは流量測定１
内を伝搬し超音波振動子３で受信される。受信された超
音波パルスは超音波振動子３で電気信号に変換され、受
信検知回路９に出力される。受信検知回路９では受信信
号の受信タイミングを決定し、タイマ１０を停止させ、
演算部１１で伝搬時間ｔ１を演算する。

【００２０】引き続き切替回路８で駆動回路７と受信回
路９に接続する超音波振動子を切り替え、再び制御部１
２では駆動回路７に送信開始信号を出力すると同時に、
タイマ１０の時間計測を開始させる。伝搬時間ｔ１の測
定と逆に、超音波振動子３で超音波パルスを送信し、超
音波振動子２で受信し、演算部１１で伝搬時間ｔ２を演
算する。

【００２１】ここで、超音波振動子２と超音波振動子３
の中心を結ぶ距離をＬ、被測定流体の無風状態での音速
をＣ、流量測定部１内での流速をＶとすると、伝搬時間
ｔ１、ｔ２は、 ｔ１＝Ｌ／（Ｃ＋Ｖ） （１） ｔ２＝Ｌ／（ＣーＶ） （２） で示される。（１）（２）式より被測定流体の音速Ｃを
消去して、流速Ｖを求めると Ｖ＝Ｌ／２（１／ｔ１ー１／ｔ２） （３） が得られる。Ｌは既知であるのでｔ１とｔ２を測定すれ
ば流速Ｖが求められる。

【００２２】ただしｔ１とｔ２の時間差は流速Ｖが遅い
ときには極めて小さく、正確に計測することは困難であ
る。そこで一般的には測定をＮ回繰り返して平均化する
手法や、シングアラウンド法を用いて伝搬時間ｔ１、ｔ
２の測定精度を向上させ、流速Ｖの精度を高めている。
この流速Ｖと流量測定部１の面積をＳ、補正係数をＫと
すれば、流量Ｑは Ｑ＝ＫＳＶ （４） で演算できる。

【００２３】一般的に超音波振動子２を共振周波数で駆
動すると、超音波振動子２が駆動信号で共振を継続する
ため超音波振動子３で受信される超音波パルスの残響時
間は駆動時間より長くなる。このため測定をＮ回繰り返
して平均化する手法や、シングアラウンド法で伝搬時間
ｔ１、ｔ２を計測しようとすると、測定したい超音波パ
ルスとそれ以前に送信された超音波パルスの残響が干渉
する場合がある。この影響を避けるため、残響が計測に
影響を与えない程度に低下するまで制御部１２では駆動
回路７に送信開始信号を出さず、待機時間を設ける必要
がある。このため待機時間中の流れの状態変化や待機時
間の回路的なバラツキが伝搬時間ｔ１、ｔ２の測定精度
を悪化させてしまう。

【００２４】そこで図２に示したような駆動信号で超音
波振動子２を駆動すると、第１周波数の３周期分の駆動
信号で超音波振動子２は共振する。引き続い非共振周波
数である第２周波数の４周期分の駆動信号で駆動する
と、超音波振動子２は第１周波数での共振を続けようと
するが、非共振周波数である第２周波数に共振を妨げら
れる。さらに第２周波数では超音波振動子２は共振しな
い。このため共振が弱められ、超音波振動子３で受信さ
れる超音波パルスは第１周波数の３周期分だけで駆動さ
れた場合よりも、残響時間が短くできる。これにより待
機時間を短くすることができるので、待機時間中の流れ
の状態変化や待機時間の回路的なバラツキの影響が低減
でき、測定精度や測定分解能が向上できる。

【００２５】なお実施例１では駆動信号を第１周波数を
３周期、第２周波数を４周期としたが、上記条件に限定
されるわけでなく、第１周波数と第２周波数の周期数は
任意に設定してよく、例えば第１周波数を４周期、第２
周波数を１周期としても構わない。また第２発信回路５
の周波数を約１００kHzとしたが、上記条件に限定され
るわけでなく、非共振周波数であれば任意の周波数で構
わない。また超音波振動子２、３が図３に示すような使
用振動モードよりも低周波側にその他の振動モードが存
在する特性を有す場合、第２発信回路５の周波数はその
他の振動モードの周波数より低い周波数に設定するほう
が第２周波数での共振が生じないのでさらに好ましい。
また第１発振回路４と第２発振回路５の２個の発振回路
を用いるとしたが、発振回路は１個でも、３個以上でも
構わない。

【００２６】（実施例２） 以下、本発明の実施例２について、図面を参照しながら
説明する。図４は実施例２の超音波流量計を示すブロッ
ク図、図５は駆動回路７の駆動信号を示す図である。１
は流量測定部、２、３は超音波振動子、７は波駆動回
路、８は切替回路、９は受信検知回路、１０はタイマ、
１１は演算部、１２は制御部で、以上は図１の構成と同
様なものである。図１の構成とことなるのは、発振回路
１４を波形成形部１３を介して駆動回路７に接続した点
である。また駆動信号の第２周波数が一定の周波数でな
く１周期ごとに周波数を変更する点である。なお実施例
１と同一符号のものは同一構造を有し、説明は省略す
る。

【００２７】まず動作、作用について説明する。発振回
路１４で例えば約２７０kHzの周波数を出力し、波形成
形部１３に入力する。波形成形部１３では発信回路１４
の信号をもとに、図５に示すような例えば第１周波数は
約２７０kHzで３周期、第２周波数は約１３５kHz、約９
０kHz、約６８kHzの３周期の信号を駆動回路７へ出力す
る。これ以後の動作原理は実施例１と同様になるため省
略する。

【００２８】図５に示したような駆動信号で超音波振動
子２を駆動すると、第１周波数の３周期分の駆動信号で
超音波振動子２は共振する。引き続い非共振周波数で、
かつ１周期ごと周波数の異なる第２周波数の３周期分の
駆動信号で駆動すると、超音波振動子２は第１周波数で
の共振を続けようとするが、非共振周波数である第２周
波数に共振を妨げられる。また第２周波数は１周期ごと
に周波数が異なるため、第２周波数で超音波振動子２が
共振することはできない。このため共振が弱められ、超
音波振動子３で受信される超音波パルスは第１周波数の
３周期分だけで駆動された場合よりも、残響時間が短く
できる。これにより待機時間を短くすることができるの
で、待機時間中の流れの状態変化や待機時間の回路的な
バラツキの影響が低減でき、測定精度や測定分解能が向
上できる。

【００２９】なお実施例２では駆動信号を第１周波数を
３周期、第２周波数を３周期としたが、上記条件に限定
されるわけでなく、第１周波数と第２周波数の周期数は
任意に設定してよく、例えば第１周波数を４周期、第２
周波数を２周期としても構わない。また第２周波数を約
１３５kHz、約９０kHz、約６８kHzとしたが、上記条件
に限定されるわけでなく、非共振周波数であれば構わ
ず、低周波から徐々に上げても、順序をランダムにして
も構わない。また発振回路１４の周波数を約２７０kHz
としたが、上記条件に限定されるわけでなく、約２７０
kHzよりも高い周波数でも構わない。また発振回路１４
を波形成成形部１３に接続するとしたが、実施例１と同
様に２つ発信回路を波形合成部に接続する構成でも構わ
ない。

【００３０】（実施例３） 以下、本発明の実施例３について、図面を参照しながら
説明する。図６は駆動回路７の駆動信号を示す図であ
る。流量計の構成および動作原理は実施例１と同様にな
るため、説明は省略する。

【００３１】図６に示すような駆動信号で超音波振動子
２を駆動する。まず約２７０kHzからなる第１周波数の
駆動信号で超音波振動子２は共振する。引き続いて例え
ば約１MHzの第２周波数で超音波振動子２を駆動する。
一般的に超音波振動子は共振周波数よりも高い周波数
に、使用する振動モードとは異なる振動モードが多数存
在する。そこで第２周波数は使用する振動モードとは異
なる振動モードの周波数に合わせる。このため超音波振
動子２は第１周波数の共振から、第２周波数の共振へと
周波数が変化する。この結果、残響の周波数が高くなり
残響時間は短くなる。また超音波振動子２では共振周波
数と異なる周波数の超音波パルスを効率良く送信するこ
とはでき無いため、残響の振幅も小さくなる。これによ
り待機時間を短くすることができ、Ｓ／Ｎも向上するの
で、待機時間中の流れの状態変化や待機時間の回路的な
バラツキの影響が低減でき、測定精度や測定分解能が向
上できる。

【００３２】なお実施例３では第２周波数を異なる振動
モードである約１MHzとしたが、上記条件に限定される
わけでなく、約１MHz以外の異なる振動周波数でも構わ
ないし、異なる振動モードの周波数でなくてもよい。ま
た、図６では第１周波数を３周期、第２周波数を６周期
としたが、この条件に限定されるわけでなく、第１周波
数と第２周波数の周期数は任意に設定してよい。

【００３３】（実施例４） 以下、本発明の実施例４について、図面を参照しながら
説明する。図７は駆動回路７の駆動信号を示す図、図８
は受信される超音波波形である。流量計の構成および動
作原理は実施例１と同様になるため、説明は省略する。

【００３４】図６に示す駆動信号のうち第１周波数だけ
で超音波振動子２を駆動すると、超音波振動子３では例
えば図７に示すような超音波パルスが受信される。この
超音波パルスの振幅はＰ１からＰ５までは増大し、その
後Ｐ６、Ｐ７と減少する。なおＰ７に続く残響は図示さ
れていない。受信される超音波パルスの振幅が大きいほ
ど、Ｓ／Ｎが向上する。そこで、図７に示したように約
２７０kHzからなる第１周波数を３周期分駆動した後、
波線で示したように同じ周波数で３周期分非駆動時間を
設ける。なお波線で示した時間は超音波振動子２を駆動
しない。第１周波数の駆動開始から非駆動時間の最後ま
でに、６周期分の時間があるため、超音波パルスの振幅
はＰ５まで増大することが可能となる。

【００３５】非駆動時間が経過した後、約１００kHzか
らなる第２周波数を４周期分駆動する。実施例１と同様
に、超音波振動子２は第１周波数での共振を続けようと
するが、非共振周波数である第２周波数に共振を妨げら
れる。さらに第２周波数では超音波振動子２は共振しな
い。このため共振が弱められ、超音波振動子３で受信さ
れる超音波パルスは第１周波数の３周期分だけで駆動さ
れた場合よりも、残響時間が短くできる。これによりＳ
／Ｎが向上し、待機時間を短くすることができるので、
待機時間中の流れの状態変化や待機時間の回路的なバラ
ツキの影響が低減でき、測定精度や測定分解能がさらに
向上できる。なお実施例４では非駆動時間を約２７０kH
zの周波数で３周期分としたが、上記条件に限定される
わけでなく、振幅が最大まで増大でき、残響時間を短く
できるならば任意に設定して構わない。また第２発信回
路５の周波数を約１００kHzとしたが、上記条件に限定
されるわけでなく、非共振周波数であれば任意の周波数
でよく、実施例３のように１MHzのような高周波でも構
わない。また第１周波数を３周期、第２周波数を４周期
としたが、上記条件に限定されるわけでなく、第１周波
数と第２周波数の周期数は任意に設定してよく、例えば
第１周波数を５周期、第２周波数を１／２周期としても
構わない。

【００３６】なお実施例１〜４では、超音波振動子２、
３の共振周波数を２７０kHzとしたが、上記条件に限定
されるわけでなく、都市ガスやＬＰガスなどの気体用な
ら１０kHz〜１MHz、液体用なら１００kHz以上の共振周
波数が一般的な超音波流量計で用いられる。また、第１
周波数の振幅と第２周波数の振幅を同じとしたが、上記
条件に限定されるわけでなく、第１周波数に比べ第２周
波数の振幅を大きくしても小さくしても構わない。また
超音波振動子２、３は流量測定部１内の流れに対し平行
に対向するよう配置しているが、上記条件に限定される
わけでなく、非測定流体の流速が測定できるのならば流
れに対し斜めに配置してもよく、対向して配置する必要
はない。

【００３７】以上の説明から明らかなように次の効果が
得られる。

【００３８】第１の実施形態の超音波流量計は、被測定
流体が流れる流量測定部と、この流量測定部に設けられ
超音波を送受信する一対の超音波振動子と、一方の前記
超音波振動子を駆動する駆動回路と、他方の前記超音波
振動子に接続され超音波パルスを検知する受信検知回路
と、前記超音波パルスの伝搬時間を測定するタイマと、
前記タイマの出力より流量を演算によって求める演算部
とを有し、前記駆動回路の駆動周波数として前記超音波
振動子の共振周波数である第１周波数と前記超音波振動
子の非共振周波数である第２周波数とを用いるため、超
音波振動子の共振が阻害されて振動が抑制される。この
ため残響の短い超音波パルスが送信可能となり、待機時
間を短くすることができるので、待機時間中の流れの状
態変化や待機時間の回路的なバラツキの影響が低減で
き、測定精度や測定分解能が高い超音波流量計を得るこ
とができる。

【００３９】第２の実施形態の超音波流量計は、第１の
形態の超音波流量計において、前記第２周波数が複数の
異なる非共振周波数であるため、第２周波数で超音波振
動子は共振することができず振動が抑制される。このた
めさらに残響の短い超音波パルスが送信可能となり、待
機時間をさらに短くすることができるので、待機時間中
の流れの状態変化や待機時間の回路的なバラツキの影響
が低減でき、測定精度や測定分解能が高い超音波流量計
を得ることができる。

【００４０】第３の実施形態の超音波流量計は、第１ま
たは２の形態の超音波流量計において、前記第２周波数
は前記第１周波数より低い周波周であるため、第２周波
数で超音波振動子の共振が阻害されて振動が抑制され
る。このため残響の短い超音波パルスが送信可能とな
り、待機時間を短くすることができるので、待機時間中
の流れの状態変化や待機時間の回路的なバラツキの影響
が低減でき、測定精度や測定分解能が高い超音波流量計
を得ることができる。

【００４１】第４の実施形態の超音波流量計は、第３の
形態の超音波流量計において、前記第２周波数は前記超
音波振動子の最も低い振動モードの周波数よりも低い周
波数であるため、超音波振動子が共振する周波数が存在
せず、第２周波数で超音波振動子は共振することができ
ず振動が抑制される。このためさらに残響の短い超音波
パルスが送信可能となり、待機時間をさらに短くするこ
とができるので、待機時間中の流れの状態変化や待機時
間の回路的なバラツキの影響が低減でき、測定精度や測
定分解能が高い超音波流量計を得ることができる。

【００４２】第５の実施形態の超音波流量計は、第１ま
たは２の形態の超音波流量計において、前記第２周波数
は前記第１周波数より高い周波数であるため、第２周波
数で超音波振動子は共振が阻害されるうえ振動周期が短
くなる。このため残響の短い超音波パルスが送信可能と
なり、待機時間をさらに短くすることができるので、待
機時間中の流れの状態変化や待機時間の回路的なバラツ
キの影響が低減でき、測定精度や測定分解能が高い超音
波流量計を得ることができる。

【００４３】第６の実施形態の超音波流量計は、第５の
形態の超音波流量計において、前記第２周波数は前記超
音波振動子の前記第１周波数より高い周波数であり異な
る振動モードの周波数であるため、第２周波数で超音波
振動子が共振し、振動周期が短くなり、この周波数の超
音波パルスを効率良く送信することはできず残響の振幅
も小さくなる。このためさらに残響の短い超音波パルス
が送信可能となり、待機時間をさらに短くすることがで
きＳ／Ｎも向上するので、待機時間中の流れの状態変化
や待機時間の回路的なバラツキの影響が低減でき、測定
精度や測定分解能が高い超音波流量計を得ることができ
る。

【００４４】第７の実施形態の超音波流量計は、第１〜
６のづれかの形態の超音波流量計において、第１周波数
と第２周波数の間に超音波振動子を駆動しない非駆動時
間を設けたため、超音波振動子から送信される超音波パ
ルスの振幅は第１周波数で大 きくなり、かつ第２周波数
で超音波振動子の振動が抑制される。このためＳ／Ｎが
大きく、残響の短い超音波パルスが送信可能となり、待
機時間を短くすることができるので、待機時間中の流れ
の状態変化や待機時間の回路的なバラツキの影響が低減
でき、測定精度や測定分解能が高い超音波流量計を得る
ことができる。

【００４５】第８の実施形態の超音波流量計は、本発明
の第８の形態の超音波流量計は、第８の形態の超音波流
量計において、前記非駆動時間は第１周波数での駆動時
間と第１周波数で前記超音波振動子を駆動した場合の最
大振幅に到達するまでの時間の差以上に設定するた
め、、超音波振動子から送信される超音波パルスの振幅
は最大となり、かつ第２周波数で超音波振動子の振動が
抑制される。このためさらにＳ／Ｎが大きく、残響の短
い超音波パルスが送信可能となり、待機時間を短くする
ことができるので、待機時間中の流れの状態変化や待機
時間の回路的なバラツキの影響が低減でき、測定精度や
測定分解能がさらに高い超音波流量計を得ることができ
る。

【００４６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本願発明
は、超音波振動子の駆動回路の駆動周波数として超音波
振動子の共振周波数である第１周波数と超音波振動子の
非共振周波数である第２周波数とを用いるため、超音波
振動子の共振が阻害されて振動が抑制される。このため
残響の短い超音波パルスが送信可能となり、測定精度や
測定分解能が高い超音波流量計を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における超音波流量計を示す
ブロック図

【図２】同超音波流量計の駆動信号を示す図

【図３】超音波振動子のインピーダンス特性図

【図４】本発明の実施例２における超音波流量計を示す
ブロック図

【図５】同超音波流量計の駆動信号を示す図

【図６】本発明の実施例３における超音波流量計の駆動
信号を示す図

【図７】本発明の実施例４における超音波流量計の駆動
信号を示す図

【図８】超音波振動子で受信される超音波信号の波形図

【図９】従来の超音波流量計の駆動信号を示す図

【符号の説明】

１ 流量測定部 ２、３ 超音波振動子 ７ 駆動回路 ９ 受信検知回路 １０ タイマ １１ 演算部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安倍 秀二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平10−73462（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−146121（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−108776（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−288185（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01F 1/00 - 9/02

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定流体が流れる流量測定部と、この
   流量測定部に設けられ超音波を送受信する一対の超音波
   振動子と、一方の前記超音波振動子を駆動する駆動回路
   と、他方の前記超音波振動子に接続され超音波パルスを
   検知する受信検知回路と、前記超音波パルスの伝搬時間
   を測定するタイマと、前記タイマの出力より流量を演算
   によって求める演算部とを有し、前記駆動回路の駆動周
   波数として前記超音波振動子の共振周波数である第１周
   波数と前記超音波振動子の非共振周波数である第２周波
   数とを用いる超音波流量計。
2. 【請求項２】 第２周波数が複数の異なる非共振周波数
   からなる請求項１記載の超音波流量計。
3. 【請求項３】 第２周波数は第１周波数より低い周波周
   である請求項１又は２記載の超音波流量計。
4. 【請求項４】 第２周波数は超音波振動子の最も低い振
   動モードの周波数よりも低い周波数とした請求項３記載
   の超音波流量計。
5. 【請求項５】 第２周波数は第１周波数より高い周波数
   である請求項１又は２記載の超音波流量計。
6. 【請求項６】 第２周波数は超音波振動子の第１周波数
   より高い周波数であり異なる振動モードの周波数である
   請求項５記載の超音波流量計。
7. 【請求項７】 第１周波数と第２周波数との間に超音波
   振動子を駆動しない非駆動時間を設けた請求項１〜６の
   いずれか１項記載の超音波流量計。
8. 【請求項８】 非駆動時間は第１周波数での駆動時間と
   第１周波数で超音波振動子を駆動した場合の最大振幅に
   到達するまでの時間との差以上に設定する請求項７記載
   の超音波流量計。
9. 【請求項９】 被測定流体が流れる流量測定部に設けら
   れた一対の超音波振動子により超音波を送受信する工程
   と、前記超音波の伝搬時間を測定し、前記測定結果に基
   づいて流量を求める演算工程とを有し、前記超音波振動
   子の共振周波数を駆動周波数として前記超音波振動子を
   送信駆動した後、前記超音波振動子の非 共振周波数を駆
   動周波数として前記超音波振動子を送信駆動する超音波
   流量計測方法。