JP4686848B2 - Flow measuring device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に超音波によって気体や液体の流量を測定する流量計測装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の超音波流速計は、図12に示すようなものが一般的であった。この装置は流体の流れる測定経路1に設置した超音波センサ2と、超音波センサ2を駆動する駆動回路3と、駆動回路3にスタート信号を出力する制御部4と、超音波の伝播時間を測定するタイマ5と、タイマ5から測定データを受け取る演算部6と、超音波センサ2から送信した超音波を受ける超音波センサ7と、超音波センサ7の出力を利得制御回路8の出力に応じた増幅率で増幅する可変利得アンプ9と、可変利得アンプ9の出力と基準電圧とを比較し大小関係が反転したときにタイマ5を停止させるタイミング検知回路10と、可変利得アンプ9の出力レベルを検知し利得制御回路8に出力するレベル検知回路11とを有していた。
【0003】
そして、上記超音波流速計は、制御部4からスタート信号を受けた駆動回路3が超音波センサ2を一定時間パルス駆動を行うと同時にタイマ5は制御部4からの信号によってに時間計測始める。パルス駆動された超音波センサ2からは超音波が送信される。超音波センサ2から送信した超音波は被測定流体中を伝搬し超音波センサ6で受信される。超音波センサ7の受信出力は、可変利得アンプ9において制御部4が設定した増幅率によって増幅される。そして可変利得アンプ9の出力を受けたタイミング検知回路10で超音波の受信を判定しタイマ5を停止させる。そして制御部4ではタイマ5から得た時間情報tから(式1)によって流速を求める(タイマ5から得た測定時間をt、超音波センサ間の流れ方向の有効距離をL、音速をc、被測定流体の流速をvとする)。
【0004】
v=(L/t)−c・・・(式1)
タイミング検知回路10はコンパレータによって基準電圧と受信信号を比較するようになっていた。
【0005】
受信信号は、緩やかに立ち上がる波形となっており、超音波センサの温度特や、流速によって受信信号のレベルは変化する。その前記基準電圧と受信信号のレベルが適正でないとタイミング検知回路10の動作は安定せず測定精度が悪くなる。そこで、可変利得アンプ9の出力を受けているレベル検知回路11は入力信号のピークレベルを監視しており、ピーク値が小さいあるいは大きい場合に利得制御部8へ出力を行う。利得制御部8は可変利得アンプ9の増幅率をレベル検知回路11からの信号に対応し可変利得アンプ9の出力がほぼ一定となるように設定する。そして次の受信信号は可変利得アンプ9で目標の信号レベルへと増幅され、タイミング検知回路10に与えられる。このようにタイミング検知回路10へ与える信号のピークをほぼ一定とすることによって、受信時間の判定を行うタイミングを安定化していた。
【0006】
また、他の測定方法としてタイミング検知回路10の判定結果をタイマ5ではなく、遅延回路で一定時間遅延させた後に駆動回路3に返し、再度送信を行う場合もあった。このような繰り返し動作を決められた回数行い時間を測定し、その測定時間を元に(式2)の計算によって流速を求める方法もあった(遅延回路の遅延時間をTd、繰り返しの回数をn、測定時間をts、超音波センサ間の流れ方向の有効距離をL、音速をc、被測定流体の流速をvとする)。
【0007】
v=L/(ts/n−Td)−c・・・(式2)
この方法によれば(式1)の方法に比べ精度よく測定することができる。
【0008】
また、超音波センサ2と超音波センサ7とを切り替え、被測定流体の上流から下流と下流から上流へのそれぞれの伝搬時間を測定し、(式3)より速度vを求める方法もある(上流から下流への測定時間をt1、下流から上流への測定時間をt2とする)。
【0009】
v=L/2((1/t1)−(1/t2))・・・(式3)
この方法によれば音速の変化の影響を受けずに流度を測定することが出来るので、流速・流量・距離などの測定に広く利用されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の超音波流量計における、駆動回路や可変利得アンプ等には常時電源を通電しておくことは省電力の点から難しく、また電源を入切りするタイミングを測定系の特性にあわせて行なわないと安定していない時に計測を開始するため測定精度に影響を与えてしまう等の課題がある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明のタイマ手段は計測スタート信号を送出する前に電源制御手段に電源を投入する信号を出し、制御手段の動作前に通電を開始するものである。
【0012】
これにより、計測時以外では電力供給を停止し、動作前に通電することで省電力動作を行なうものである。
【0013】
【発明の実施の形態】
第1の発明は、被測定流体の流れる流路に配置され超音波を送受信する一対の振動子と、一対の振動子の一方を駆動する駆動手段と、駆動手段を動作させる計測スタート信号を出力する制御手段と、他方の振動子出力を受け一対振動子間の被測定流体の流速を演算によって求める流量演算手段と、制御手段流量演算手段、及び駆動手段のうち少なくとも1つの電源入切を制御する電源制御手段と、計測時間間隔を管理するタイマ手段と、計測を行うために供給する電源電圧を検知する電圧検知手段と、を備え、タイマ手段は電源制御手段に制御手段が計測スタート信号の送出する前に、電圧検出手段の信号に応じて電源制御手段に信号を送出する時間を調整して電源を投入する信号を送出する流量計測装置である。
【0014】
そして、計測時以外では電力供給を停止し、動作前に通電することで省電力動作を行なうことができ、計測スタート信号までの安定時間を電源電圧により変化することで電源入力タイミングを最適な状態に設定することが可能になる。
【0015】
第2の発明は、特に第1の発明において、電源制御手段を外部信号から動作可能とすることにより、計測系の電源供給を外部信号で制御し最適な電力制御を可能とする。
【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。
【0017】
(実施例1)
図1は本発明の実施例1の超音波流量計のブロック図である。また図2は超音波信号の送信波および受信波の動作タイミングを表す図である。図1おいて、本発明の超音波流量計は被測定流体の流れる流路1と、前記流路1に配置された超音波を送受信する第1の振動子12、第2の振動子13と、前記第1の振動子12を駆動する駆動手段14と、前記駆動手段14を動作する計測スタート信号を出力する制御手段15と、前記第2の振動子13の出力を受け流路1内における被測定流体の流速を演算によって求める流量演算手段16と、前記制御手段15から流量演算手段16までの電源入切を制御する電源制御手段17と、計測時間間隔を管理するタイマ手段18とを有するものである。
【0018】
そして流量演算手段16は前記第2の振動子13の受信信号を受け受信タイミングを決定するタイミング検知手段19と、タイミング検知手段19の出力を所定の遅延時間遅れて前記駆動手段14のトリガ信号として出力する遅延手段20と、超音波の送受信そして遅延手段20で遅延時間の後に再度超音波の送受信を繰り返すという動作回数を計測し所定の回数で動作を停止する繰り返し手段21と、少なくとも駆動手段14による第1の振動子12の駆動開始から前記繰り返し手段21の動作停止までの超音波の伝搬時間を測定する計時手段22と、前記計時手段22の値から前記一対の振動子間の流速を演算し、それから流量を求める演算手段23からなっている。
【0019】
さらに、駆動手段14と第1の振動子12、および第2の振動子13とタイミング検知手段19の間に切換手段24を設け、超音波の送受信を第1の振動子12と第2の振動子13の間で交互に行うようにしてもよい。このように切換え手段24で送受信を交互に行うようにすると、従来例にも示した被測定流体の上流から下流と下流から上流へのそれぞれの伝搬時間を測定し、(式3)より速度vを求め、流速から流量を求めることができる。この方法によれば音速の変化の影響を受けずに流度を測定することが出来るので広く利用されている。
【0020】
なお、前記タイマ手段18は前記電源制御手段17に前記制御手段15が計測スタート信号の送出する前に電源を投入する信号を送出するように動作している。
【0021】
この動作について以下に説明する。本来タイマ手段18は定期的に電源制御手段17に信号を送出することにより、図2に示す計測周期Tを管理する動作を行っている。これは一定時間で制御手段15が駆動手段14を介して第1の振動子12から超音波信号を送信することである。そして演算手段23は受信した信号から流速を求め前記タイマ手段18の時間間隔を基に流量を算出している。
【0022】
通常、電源制御手段17にはその上流に電源25が接続されている。電源制御手段17がタイマ手段16によって通電状態になると制御手段15や流量演算手段16に電源が供給される。制御手段15は電源が供給されてから駆動手段14に計測スタート信号を送出し、計測動作が開始される。
【0023】
ここで、電源が供給されてからすぐに計測スタート信号を送出すると駆動手段14や流量演算手段16の動作がまだ正常になっていない場合がある。このためタイマ手段18は電源制御手段17に制御手段15が計測スタート信号の送出する前に電源を投入する信号を送出する。具体例を示すと本来タイマ手段18は図2の周期Tを管理するため時間間隔Tで動作すれば良いが、計測系の安定を図るため図2(c)のように時刻t0よりもT‘だけ前に電源制御手段17に信号を送出し計測系に動作する前から電源供給するようにしている。従って周期はTでは無く(T+T’)となる。
【0024】
この動作で電源を入切りすることにより、計測時以外では電力供給を停止し、動作前に通電することで省電力動作を行なうとともに、計測時も事前に計測系に電源を供給し動作初期における不安定な状態を回避し動作が安定してから計測スタート信号を送出するようにできるため正確な流量計測を行なうことが可能になる。
【0025】
(実施例2)
次に実施例2の流量計測装置について説明する。図3は本実施例の制御手段15の構成を示すブロック図である。実施例1と異なるところは、制御手段15の内部に駆動手段14に計測スタート信号を送出する主制御手段26と、電源制御手段17から通電が開始された後の時間を調べる第2のタイマ手段27を設け、第2のタイマ手段27が予め定めた時間になると主制御手段26に信号を送出し、主制御手段26はこれを受けて駆動手段14に計測スタート信号を送出するようにしたものである。
【0026】
動作について以下に説明する。タイマ手段18は定期的に電源制御手段17に信号を送出することで計測周期Tを管理する動作を行っている。電源制御手段17がタイマ手段16によって通電状態になると制御手段15や流量演算手段16に電源が供給される。制御手段15は電源が供給されてから駆動手段14に計測スタート信号を送出し、計測動作が開始される。
【0027】
ここで、電源が供給されてからすぐに計測スタート信号を送出すると駆動手段14や流量演算手段16の動作がまだ正常になっていない場合がある。このため制御手段15の内部にある第2のタイマ手段27は図4(a)の時刻t1で電源制御手段が電源の供給を開始すると図4(b)のように計時動作を開始する。計測系が通電後安定するまでの時間T1を予め求めて第2のタイマ手段27に設定しておくと時刻t2でその時間T1の経過信号を主制御手段26に送出する。主制御手段26はこの信号を受け駆動手段14に計測スタート信号を送出する。そして駆動手段14を介して第1の振動子から図4(c)のような送信信号が出力される。
【0028】
このように電源制御手段17から電力供給を開始後、予め定めた一定時間経過後に計測スタート信号を送出することにより、計測系の動作が確実に安定してから計測を開始することで正確な流量測定を行なうことができるようになる。
【0029】
(実施例3)
続いて実施例3の流量計測装置について説明する。図5は本実施例の制御手段15の構成を示すブロック図である。実施例1と異なるところは、制御手段15の内部に計測系である駆動手段14や流量演算手段16等の動作の安定を確認する安定確認手段28を設けていることである。
【0030】
動作について以下に説明する。タイマ手段18は図2に示すように定期的に電源制御手段17に信号を送出することで計測周期Tを管理する動作を行っている。電源制御手段17がタイマ手段16によって通電状態になると制御手段15や流量演算手段16に電源が供給される。制御手段15は電源が供給されてから駆動手段14に計測スタート信号を送出し、計測動作が開始される。
【0031】
ここで、計測系によっては電源が供給されてから安定になる時間にばらつきが生じることがある。例えば大きな容量成分のある場合は遅くなるし、単純な回路ではすぐに準備が整う。したがって、各計測系の動作が安定したかを確認する必要がある。
【0032】
安定確認手段28は図6(a)の時刻t1で電源制御手段17が電源の供給を開始した後、各計測系の安定動作を監視する。そして各計測系の安定が確認されると図6(b)のように確認信号をオンする。主制御手段26はこの信号を受け駆動手段14に計測スタート信号を送出する。そして駆動手段14を介して第1の振動子から図6(c)のような送信信号が出力される。
【0033】
ここで安定確認手段28の安定を確認する動作は各計測系の電圧を監視しても良いし、また別途安定の確認を行なう通信を個別ブロックに対して行なう構成でもよい。また単純に各ブロックへの通電開始からの時間を見てもよい。
【0034】
このように電源制御手段17から電力供給を開始後、各計測系の動作が安定したことを安定確認手段28で確認してから計測スタート信号を送出することにより、計測系の安定が確実となってから計測を開始することでより精度の高い流量測定を行なうことができるようになる。
【0035】
(実施例4)
実施例4の流量計測装置について説明する。図7は本実施例の制御手段15の構成を示すブロック図である。実施例1と異なるところは、制御手段15の内部にデジタル回路用のクロック信号発生手段29と前記クロック信号発生手段29の動作が安定したことを確認するクロック信号検定手段30を設けていることである。
【0036】
動作について以下に説明する。タイマ手段18は図2に示すように定期的に電源制御手段17に信号を送出することで計測周期Tを管理する動作を行っている。電源制御手段17がタイマ手段16によって通電状態になると制御手段15や流量演算手段16に電源が供給される。制御手段15は電源が供給されるとデジタル回路を有している場合は通常クロック信号発生手段29が発振を開始する。
【0037】
しかし、このクロック信号は立ち上がりが温度や電圧などの外的要因により一定していない。このためクロックが安定に動作するまでの時間も一定ではない。したがって、クロックの安定を確認してから計測を開始しないと正確な流量を求めることができない。クロック信号検定手段30は図8(a)の時刻t1で電源制御手段17が電源の供給を開始した後、クロック信号発生手段29の発振動作を監視する。そして図8(b)のようにクロックの源発振が成長してくると、それを検定し十分発振が安定したと確認すると図8(c)のように時刻t2で発振の安定確認信号をオンする。主制御手段26はこの信号を受け駆動手段14に計測スタート信号を送出する。そして駆動手段14を介して第1の振動子から図8(d)のような送信信号が出力される。
【0038】
このように電源制御手段17から電力供給を開始後、デジタル回路用のクロック信号発生手段29の発振クロックが安定したことをクロック信号検定手段30で確認してから計測スタート信号を送出することにより、デジタル回路が安定してから計測系にあるクロックカウントを行なえるため精度の高い流量測定を行なうことができるようになる。
【0039】
(実施例5)
実施例5の流量計測装置について説明する。図9は本実施例の構成を示すブロック図である。実施例1と異なるところは、温度検出手段31と電圧検出手段32を設けていることである。
【0040】
制御手段15、駆動手段14、流量演算手段16はそれぞれ周囲温度によって通電後に安定する時間が異なる。このため温度検知手段31を設け、前記温度検出手段31からの信号応じて通電を開始する信号を送出するタイマ手段18は前記温度検出手段31の信号に応じて電源制御手段17に信号を送出する時間を調整し、通電後に制御手段15が計測スタート信号を送出する前に安定な状態にしておくことを可能にする。
【0041】
例えば冬等の低温時は計測系が安定状態になるまで長時間要するし、反対に夏場や日光が直接照射する場所に設置した場合等は安定な温度になるのが短時間もしくはすでに安定状態になっている場合がある。
【0042】
このように周囲温度により通電後の計測スタート信号までの安定時間を変化することで電源入力タイミングを最適な状態に設定することが可能になり、さらには無駄な電力通電時間を少なくすることができる。
【0043】
また制御手段15、駆動手段14、流量演算手段16の計測系はそれぞれ供給電圧によっても通電後に安定する時間が異なる場合がある。したがって計測系に供給している電源25の電圧を監視する電圧検出手段32を設け、前記電圧検出手段32からの信号に応じて、通電を開始する信号を送出するタイマ手段18は前記温度検出手段31の信号に応じて電源制御手段17に信号を送出する時間を調整し、通電後に制御手段15が計測スタート信号を送出する前に安定な状態にしておくことを可能にする。
【0044】
例えば電池を用いた場合は動作初期に電圧が高いが、使用するにしたがって電圧はだんだんと低下してくる。高電圧の場合は電流も多く流れる可能性が高く計測系の各部品の発熱量も多い。この場合は安定状態に到達するのは早い、反対に低電圧の場合は電流もあまり流れず安定状態に到達するのは時間がかかる。これらの状態を考慮し、電源電圧により通電後の計測スタート信号までの安定時間を変化することで電源入力タイミングを最適な状態に設定することが可能になり、さらには無駄な電力通電時間を少なくすることができる。
【0045】
また電圧をモニタすることにより省電力動作を行うことが可能である。図中では温度検出手段31と電圧検出手段32を併せてもつ構成になっているが、どちらか1つがあれば十分その動作を満足することが可能である。
【0046】
(実施例6)
実施例6の流量計測装置について説明する。図10は本実施例の構成を示すブロック図である。実施例1と異なるところは、第1の記憶手段33、第2の記憶手段34を設けていることである。
【0047】
制御手段15、駆動手段14、流量演算手段16の計測系はそれぞれ動作初期には安定度がよくないが、通電開始後時間が経過するにしたがってだんだんと安定になっていく。供給電圧によっても通電後に安定する時間が異なる場合がある。したがって計測系が通電後に安定するまでの動作時間を予め実験等でつかみ、これを第1の記憶手段33に記憶しておく。また物間バラツキ等がある場合は検査によりもとめた値を記憶しておく。実際動作する場合は第1の記憶手段33に記憶している動作時間を基にタイマ手段18は電源制御手段17に信号を送出する時間を調整し、計測系の動作を安定な状態にしてから計測スタート信号を送出する。
【0048】
これにより、計測系固有の情報により動作するため安定な状態を簡単に調整することが可能になり、流量測定装置のバラツキも小さくすることができる。
【0049】
計測系の安定は安定度が飽和する動作時間やクロックの安定する時間、周囲温度と供給する電源電圧により最適値が変化する場合がある。
【0050】
低流量の精度を向上するためにはこれらのこのような変化要因を十分盛り込んだ測定系にしておく必要がある。したがって、計測系が概略安定するまでの予め電源投入後の動作時間とクロックの安定する時間と周囲温度と供給する電源電圧との少なくとも2つ以上の組み合わせによる最適な安定時間を予め調べて第2の記憶手段34に記憶しておく。
【0051】
さらに計測系の物間バラツキ等がある場合は検査によりもとめた値を記憶しておく。実際動作する場合は第2の記憶手段34に記憶している動作時間を基にタイマ手段18は電源制御手段17に信号を送出する時間を調整し、計測系の動作を安定な状態にしてから計測スタート信号を送出する。
【0052】
これにより、計測系固有の情報と周囲の状態を考慮した初期動作をするため安定な状態を簡単に調整することが可能になり、流量測定装置のバラツキも小さくすることができる。
【0053】
また前記第1の記憶手段33は書き換えを可能とする状態もつようにしておく。例えばマイコンから書き換えたり、外部から信号を入力して書き換えるようにしておく。また半導体記憶手段では半導体そのものを交換することも可能である
【0054】
これにより流量計測装置の設置した場所や時期により初期安定時間の最適動作点がずれている場合はその内容を修正できる。また経年変化等が発生した場合も同様に書き換えて対応することが可能である。そして長時間安定な状態を維持することが可能となる。
【0055】
また前記第2の記憶手段34は書き換えを可能とする状態もつようにしておく。これにより流量計測装置の設置した場所や時期により計測系の初期安定の最適動作点がずれている場合はその内容を修正する。電池電圧の経年低下や各構成要素の経年変化等が発生してきても場合も同様に書き換えて対応することが可能である。これにより長時間安定な状態を維持することが可能となる。
【0056】
また、前記第1の記憶手段33は計測動作中に条件に応じて書き換えを行うようにする。例えば低流量状態が長時間継続した場合等は精度をさらに上げるため制御手段15等から実際測定の動作を終了している時間帯に制御手段15から流量演算手段16までの初期安定度をさらに上げるよう条件を書き換える。反対に流量が多く遅延手段の動作が誤差として十分無視できるような場合は計測系の安定度を一定状態以下に落とすことも可能である。このように測定状態によって計測系の初期動作を変更し測定系として最適な状態を確立することが簡単に実現できる。そしてこれらは最適な電力使用状態をつくりだすことになる。
【0057】
また、前記第2の記憶手段34は計測動作中に条件に応じて書き換えを行うようにする。例えば設置場所により温度が急激に変動するような場合等である。このような場合は精度を維持するために制御手段15等から実際測定の動作を終了している時間帯に制御手段15から流量演算手段16の安定度を維持するよう条件を書き換える。このように測定状態によって計測系の初期動作を変更し最適な状態を確立することが簡単に実現できる。また電源電圧との相関を考慮することにより長時間動作を可能にすることが可能である。
【0058】
図中では第1の記憶手段33と第2の記憶手段34を併せてもつ構成になっているが、1つがあれば十分その動作を満足することが可能である。
【0059】
上記説明では制御手段15から流量演算手段16までの計測系における熱平衡について説明したが、計測系の安定は別に熱に限ったことではなく、同じように一定時間動作することで初期の不安定状態を回避することで同様の効果をえられる。
【0060】
(実施例7)
実施例7の流量計測装置について説明する。図11は本実施例の構成を示すブロック図である。実施例1と異なるところは、外部接続手段35を設けていることである。
【0061】
電源制御手段17は通常タイマ手段16の信号を基に一定周期で動作しているが、この周期を変化したり、また長期間計測を停止するような場合が必要なことがある。
【0062】
このような場合、記憶手段の内容を変更することで対応しても良いが直接外部から操作する方が簡単で、かつ応用範囲が広くなる。電源制御手段17に外部機器からの信号を入力することが可能な外部接続手段35をつなげ、例えばマイコン36などから計測系への電源供給を制御するようにしても良い。
【0063】
これにより長期間使用しない場合は一定周期動作を停止することができるし、計測周期を任意に変更することが可能となる。
【0064】
さらには計測系の電源供給を外部信号で制御することでより最適な電力制御を可能になり、電源が電池などの場合は電池寿命(動作寿命)を長くすることができる。
【0065】
【発明の効果】
以上の説明から明らかの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。
【0066】
(1)タイマ手段は電源制御手段に制御手段が計測スタート信号の送出する前に電源を投入する信号を送出するため、計測時以外では電力供給を停止し、動作前に通電することで省電力動作を行なうとともに、計測時も事前に計測系に電源を供給し動作初期における不安定な状態を回避し動作が安定してから計測スタート信号を送出するようにできるため正確な流量計測を行なうことが可能になる。
【0067】
(2)電源制御手段から電力供給を開始後、予め定めた一定時間経過後に計測スタート信号を送出することにより、計測系の動作が確実に安定してから計測を開始することで正確な流量測定を行なうことができるようになる。
【0068】
(3)電源制御手段から電力供給を開始後、各計測系の動作が安定したことを安定確認手段で確認してから計測スタート信号を送出することにより、計測系の安定が確実となってから計測を開始することでより精度の高い流量測定を行なうことができるようになる。
【0069】
(4)電源制御手段から電力供給を開始後、デジタル回路用のクロック信号発生手段の発振クロックが安定したことをクロック信号検定手段で確認してから計測スタート信号を送出することにより、デジタル回路が安定してから計測系にあるクロックカウントを行なえるため精度の高い流量測定を行なうことができるようになる。
【0070】
(5)周囲温度により通電後の計測スタート信号までの安定時間を変化することで電源入力タイミングを最適な状態に設定することが可能になり、さらには無駄な電力通電時間を少なくすることができる。
【0071】
(6)電源電圧により通電後の計測スタート信号までの安定時間を変化することで電源入力タイミングを最適な状態に設定することが可能になり、さらには無駄な電力通電時間を少なくすることができる。
【0072】
(7)計測系が通電後に安定するまでの動作時間を第1の記憶手段に記憶しておき、この動作時間を基にタイマ手段は電源制御手段に信号を送出する時間を調整し、計測系の動作を安定な状態にしてから計測スタート信号を送出するため、計測系固有の情報により動作するため安定な状態を簡単に調整することが可能になり、流量測定装置のバラツキも小さくすることができる。
【0073】
(8)計測系が概略安定するまでの予め電源投入後の動作時間とクロックの安定する時間と周囲温度と供給する電源電圧との少なくとも2つ以上の組み合わせによる最適な安定時間を第2の記憶手段に記憶しておき、この動作時間を基にタイマ手段は電源制御手段に信号を送出する時間を調整し、計測系の動作を安定な状態にしてから計測スタート信号を送出するため、計測系固有の情報と周囲の状態を考慮した初期動作をするため安定な状態を簡単に調整することが可能になり、流量測定装置のバラツキも小さくすることができる。
【0074】
(9)第1の記憶手段は書き換えを可能とすることにより、流量計測装置の設置した場所や時期により初期安定時間の最適動作点がずれている場合はその内容を修正できる。また経年変化等が発生した場合も同様に書き換えて対応することが可能である。そして長時間安定な状態を維持することが可能となる。
【0075】
(10)記第2の記憶手段は書き換えを可能とすることにより、流量計測装置の設置した場所や時期により計測系の初期安定の最適動作点がずれている場合はその内容を修正できる。また電池電圧の経年低下や各構成要素の経年変化等が発生してきても場合も同様に書き換えて対応することが可能である。これにより長時間安定な状態を維持することが可能となる。
【0076】
(11)第1の記憶手段は計測動作中に条件に応じて書き換えを行うことにより、測定状態によって計測系の初期動作を変更し計測系全体として最適な状態を確立することが簡単に実現できる。そしてこれらは最適な電力使用状態をつくりだすことになる。
【0077】
(12)第2の記憶手段は計測動作中に条件に応じて書き換えを行うことにより、測定状態によって計測系の初期動作を変更し最適な状態を確立することが簡単に実現できる。そして電源電圧との相関を考慮することにより長時間動作を可能にすることが可能である。
【0078】
(13)計測系の電源供給を外部信号で制御することでより最適な電力制御を可能になり、電源が電池などの場合は動作寿命を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1における流量計測装置の全体のブロック図
【図2】 同流量計測装置の発振波、受信波及び電源制御手段の動作を示すタイミングチャート
【図3】 本発明の実施例2の流量計測装置における制御手段のブロック図
【図4】 同流量計測装置の電源制御手段、第2の制御手段及び送信波の動作を示すタイミングチャート
【図5】 本発明の実施例3の流量計測装置における制御手段のブロック図
【図6】 同流量計測装置の電源制御手段、安定確認手段及び送信波の動作を示すタイミングチャート
【図7】 本発明の実施例4の流量計測装置における制御手段のブロック図
【図8】 同流量計測装置の電源制御手段、ブロック信号及び送信波の動作を示すタイミングチャート
【図9】 本発明の実施例5における流量計測装置の全体のブロック図
【図10】 本発明の実施例6における流量計測装置の全体のブロック図
【図11】 本発明の実施例7における流量計測装置の全体のブロック図
【図12】 従来の超音波流速計の全体のブロック図
【符号の説明】
1 流路
12 第1の振動子
13 第2の振動子
14 駆動手段
15 制御手段
16 流量演算手段
17 電源制御手段
18 タイマ手段
27 第2のタイマ手段
28 安定確認手段
29 クロック信号発生手段
30 クロック検定手段
31 温度検出手段
32 電圧検出手段
33 第1の記憶手段
34 第2の記憶手段
35 外部接続手段
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a flow rate measuring device that measures the flow rate of a gas or a liquid by ultrasonic waves.
[0002]
[Prior art]
Conventional ultrasonic velocimeters are generally as shown in FIG. This apparatus includes an ultrasonic sensor 2 installed in a measurement path 1 through which a fluid flows, a drive circuit 3 that drives the ultrasonic sensor 2, a control unit 4 that outputs a start signal to the drive circuit 3, and an ultrasonic propagation time. A timer 5 for measurement, a calculation unit 6 for receiving measurement data from the timer 5, an ultrasonic sensor 7 for receiving ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic sensor 2, and an output of the ultrasonic sensor 7 according to the output of the gain control circuit 8 The variable gain amplifier 9 that amplifies at the amplification factor, the timing detection circuit 10 that compares the output of the variable gain amplifier 9 with the reference voltage and stops the timer 5 when the magnitude relationship is inverted, and the output level of the variable gain amplifier 9 And a level detection circuit 11 that outputs to the gain control circuit 8.
[0003]
In the ultrasonic current meter, when the drive circuit 3 receiving the start signal from the control unit 4 performs pulse driving of the ultrasonic sensor 2 for a certain period of time, the timer 5 starts measuring time according to the signal from the control unit 4. An ultrasonic wave is transmitted from the pulse-driven ultrasonic sensor 2. The ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic sensor 2 propagates through the fluid to be measured and is received by the ultrasonic sensor 6. The reception output of the ultrasonic sensor 7 is amplified by the gain set by the control unit 4 in the variable gain amplifier 9. The timing detection circuit 10 receiving the output of the variable gain amplifier 9 determines reception of the ultrasonic wave and stops the timer 5. Then, the control unit 4 obtains the flow velocity from the time information t obtained from the timer 5 by (Equation 1) (the measurement time obtained from the timer 5 is t, the effective distance in the flow direction between the ultrasonic sensors is L, the sound velocity is c, The flow velocity of the fluid to be measured is v).
[0004]
v = (L / t) -c (Formula 1)
The timing detection circuit 10 compares the reference voltage and the received signal by a comparator.
[0005]
The received signal has a gently rising waveform, and the level of the received signal varies depending on the temperature characteristics of the ultrasonic sensor and the flow velocity. If the reference voltage and the level of the received signal are not appropriate, the operation of the timing detection circuit 10 is not stable and the measurement accuracy is deteriorated. Therefore, the level detection circuit 11 receiving the output of the variable gain amplifier 9 monitors the peak level of the input signal, and outputs to the gain control unit 8 when the peak value is small or large. The gain control unit 8 sets the amplification factor of the variable gain amplifier 9 so as to correspond to the signal from the level detection circuit 11 so that the output of the variable gain amplifier 9 becomes substantially constant. Then, the next received signal is amplified to a target signal level by the variable gain amplifier 9 and given to the timing detection circuit 10. Thus, by making the peak of the signal applied to the timing detection circuit 10 substantially constant, the timing for determining the reception time is stabilized.
[0006]
As another measurement method, the determination result of the timing detection circuit 10 may be returned to the drive circuit 3 after being delayed by a delay circuit instead of the timer 5 and then transmitted again. There is also a method of measuring the time by performing such a repetitive operation a predetermined number of times and obtaining the flow velocity by the calculation of (Equation 2) based on the measurement time (the delay time of the delay circuit is Td, and the number of repetitions is n The measurement time is ts, the effective distance in the flow direction between the ultrasonic sensors is L, the speed of sound is c, and the flow velocity of the fluid to be measured is v).
[0007]
v = L / (ts / n−Td) −c (Expression 2)
According to this method, it is possible to measure with higher accuracy than the method of (Equation 1).
[0008]
In addition, there is a method in which the ultrasonic sensor 2 and the ultrasonic sensor 7 are switched, the propagation times of the fluid under measurement from upstream to downstream and from downstream to upstream are measured, and the velocity v is obtained from (Equation 3) (upstream). Measurement downstream time T1, measurement from downstream to upstream time T2).
[0009]
v = L / 2 ((1 / t1)-(1 / t2)) (Formula 3)
According to this method, the flow rate can be measured without being affected by the change in the sound speed, and thus it is widely used for measuring the flow velocity, the flow rate, the distance, and the like.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in conventional ultrasonic flowmeters, it is difficult from the viewpoint of power saving to keep the power supply in the drive circuit and variable gain amplifier at all times, and the timing to turn on and off the power is adjusted according to the characteristics of the measurement system. Otherwise, there is a problem that measurement accuracy is affected because measurement is started when it is not stable.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described conventional problems, the timer means of the present invention issues a signal for turning on the power to the power supply control means before sending the measurement start signal, and starts energization before the operation of the control means.
[0012]
As a result, the power supply operation is stopped by stopping the power supply at times other than measurement and energizing before the operation.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First The invention includes a pair of transducers arranged in a flow path through which a fluid to be measured flows and transmits and receives ultrasonic waves; One of a pair of transducers Driving means for driving, control means for outputting a measurement start signal for operating the driving means, and the other vibrator of A flow rate calculation means for calculating the flow velocity of the fluid to be measured between the pair of vibrators by receiving an output, and a control means , Flow rate calculation means , And at least one of the drive means Power supply of Power supply control means for controlling on / off and timer means for managing measurement time intervals Voltage detection means for detecting the power supply voltage supplied to perform the measurement, The timer means , Before the control means sends the measurement start signal to the power supply control means Adjust the time to send the signal to the power supply control means according to the voltage detection means signal It is a flow rate measuring device that sends a signal to turn on the power.
[0014]
And power supply operation is stopped by stopping the power supply except during measurement and energizing before operation. It is possible The power input timing can be set to an optimum state by changing the stable time until the measurement start signal according to the power supply voltage.
[0015]
Second The invention Especially in the first invention, By enabling the power control means to operate from an external signal, the power supply of the measurement system is controlled by the external signal to enable optimum power control.
[0016]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0017]
Example 1
FIG. 1 illustrates the present invention. Example 1 It is a block diagram of an ultrasonic flowmeter. FIG. 2 is a diagram showing the operation timing of the transmission wave and reception wave of the ultrasonic signal. 1, the ultrasonic flowmeter of the present invention includes a flow path 1 through which a fluid to be measured flows, a first vibrator 12 and a second vibrator 13 that transmit and receive ultrasonic waves disposed in the flow path 1. , A driving means 14 for driving the first vibrator 12, a control means 15 for outputting a measurement start signal for operating the driving means 14, and an output of the second vibrator 13 in the flow path 1 A flow rate calculation means 16 for calculating the flow velocity of the fluid to be measured by calculation, a power supply control means 17 for controlling power on / off from the control means 15 to the flow rate calculation means 16, and a timer means 18 for managing the measurement time interval. Is.
[0018]
The flow rate calculation means 16 receives the reception signal of the second vibrator 13 and determines the reception timing, and the output of the timing detection means 19 is delayed by a predetermined delay time as a trigger signal for the drive means 14. A delay means 20 for outputting, a repeat means 21 for measuring the number of operations of transmitting / receiving ultrasonic waves and repeating the transmission / reception of ultrasonic waves again after the delay time by the delay means 20 and stopping the operation at a predetermined number of times, and at least the drive means 14 The time measuring means 22 for measuring the propagation time of the ultrasonic wave from the start of driving the first vibrator 12 to the stop of the operation of the repetitive means 21, and the flow velocity between the pair of vibrators is calculated from the value of the time measuring means 22 The calculation means 23 is used to obtain the flow rate.
[0019]
Further, a switching means 24 is provided between the driving means 14 and the first vibrator 12, and between the second vibrator 13 and the timing detection means 19, so that transmission / reception of ultrasonic waves is performed between the first vibrator 12 and the second vibration. You may make it carry out alternately between the child 13. FIG. In this way, when the transmission / reception is alternately performed by the switching means 24, the respective propagation times from the upstream to the downstream and from the downstream to the upstream of the fluid to be measured, which are also shown in the conventional example, are measured. And the flow rate can be determined from the flow velocity. This method is widely used because the flow rate can be measured without being affected by the change in the sound speed.
[0020]
The timer means 18 operates so as to send a power-on signal to the power control means 17 before the control means 15 sends a measurement start signal.
[0021]
This operation will be described below. Originally, the timer means 18 performs the operation of managing the measurement cycle T shown in FIG. 2 by periodically sending a signal to the power supply control means 17. This means that the control means 15 transmits an ultrasonic signal from the first vibrator 12 via the drive means 14 at a fixed time. The computing means 23 obtains the flow rate from the received signal and calculates the flow rate based on the time interval of the timer means 18.
[0022]
Usually, a power source 25 is connected to the power source control means 17 upstream thereof. When the power control means 17 is energized by the timer means 16, power is supplied to the control means 15 and the flow rate calculation means 16. The control means 15 sends a measurement start signal to the drive means 14 after the power is supplied, and the measurement operation is started.
[0023]
Here, if the measurement start signal is sent out immediately after the power is supplied, the operation of the drive means 14 and the flow rate calculation means 16 may not be normal yet. For this reason, the timer means 18 sends a signal for turning on the power before the control means 15 sends the measurement start signal to the power supply control means 17. As a specific example, the timer means 18 may be operated at the time interval T in order to manage the period T in FIG. 2, but in order to stabilize the measurement system, the time T 'is more than the time t0 as shown in FIG. Only before this, a signal is sent to the power supply control means 17 to supply power before the operation to the measurement system. Therefore, the cycle is not T but (T + T ′).
[0024]
By turning the power on and off in this operation, power supply is stopped except during measurement, and power is saved by energizing before operation. Since an unstable state can be avoided and the measurement start signal can be sent after the operation is stabilized, accurate flow measurement can be performed.
[0025]
(Example 2)
next Example 2 The flow rate measuring device will be described. FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the control means 15 of this embodiment. The difference from the first embodiment is that the main control means 26 for sending a measurement start signal to the drive means 14 inside the control means 15 and the second timer means for checking the time after the start of energization from the power supply control means 17. 27, and when the second timer means 27 reaches a predetermined time, a signal is sent to the main control means 26, and the main control means 26 receives this and sends a measurement start signal to the drive means 14. It is.
[0026]
The operation will be described below. The timer means 18 performs an operation of managing the measurement cycle T by periodically sending a signal to the power supply control means 17. When the power control means 17 is energized by the timer means 16, power is supplied to the control means 15 and the flow rate calculation means 16. The control means 15 sends a measurement start signal to the drive means 14 after the power is supplied, and the measurement operation is started.
[0027]
Here, if the measurement start signal is sent out immediately after the power is supplied, the operation of the drive means 14 and the flow rate calculation means 16 may not be normal yet. For this reason, the second timer means 27 in the control means 15 starts the time measuring operation as shown in FIG. 4B when the power supply control means starts supplying power at the time t1 in FIG. When the time T1 until the measurement system is stabilized after being energized is obtained in advance and set in the second timer means 27, an elapsed signal of the time T1 is sent to the main control means 26 at time t2. The main control means 26 receives this signal and sends a measurement start signal to the driving means 14. Then, a transmission signal as shown in FIG. 4C is output from the first vibrator via the driving means 14.
[0028]
As described above, by starting the power supply from the power supply control means 17 and sending a measurement start signal after a predetermined period of time has elapsed, an accurate flow rate can be obtained by starting the measurement after the measurement system operation is reliably stabilized. Measurement can be performed.
[0029]
(Example 3)
continue Example 3 The flow rate measuring device will be described. FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the control means 15 of this embodiment. The difference from the first embodiment is that a stability confirmation means 28 for confirming the stability of the operation of the drive means 14 and the flow rate calculation means 16 which are measurement systems is provided inside the control means 15.
[0030]
The operation will be described below. As shown in FIG. 2, the timer means 18 performs an operation of managing the measurement cycle T by periodically sending a signal to the power supply control means 17. When the power control means 17 is energized by the timer means 16, power is supplied to the control means 15 and the flow rate calculation means 16. The control means 15 sends a measurement start signal to the drive means 14 after the power is supplied, and the measurement operation is started.
[0031]
Here, depending on the measurement system, there may be a variation in the stabilization time after the power is supplied. For example, if there is a large capacitance component, it will be slow, and a simple circuit will be ready immediately. Therefore, it is necessary to confirm whether the operation of each measurement system is stable.
[0032]
The stability confirmation means 28 monitors the stable operation of each measurement system after the power supply control means 17 starts to supply power at time t1 in FIG. When the stability of each measurement system is confirmed, the confirmation signal is turned on as shown in FIG. The main control means 26 receives this signal and sends a measurement start signal to the driving means 14. Then, a transmission signal as shown in FIG. 6C is output from the first vibrator via the driving means 14.
[0033]
Here, the operation of confirming the stability of the stability confirmation means 28 may monitor the voltage of each measurement system, or may be configured to separately communicate with each individual block for confirming the stability. Alternatively, the time from the start of energization of each block may be simply viewed.
[0034]
Thus, after the power supply from the power supply control means 17 is started, the stability confirmation means 28 confirms that the operation of each measurement system is stable, and then the measurement start signal is sent, thereby ensuring the stability of the measurement system. The flow rate can be measured with higher accuracy by starting the measurement after that.
[0035]
Example 4
Example 4 The flow rate measuring device will be described. FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the control means 15 of this embodiment. The difference from the first embodiment is that a clock signal generation means 29 for digital circuit and a clock signal verification means 30 for confirming that the operation of the clock signal generation means 29 is stable are provided in the control means 15. is there.
[0036]
The operation will be described below. As shown in FIG. 2, the timer means 18 performs an operation of managing the measurement cycle T by periodically sending a signal to the power supply control means 17. When the power control means 17 is energized by the timer means 16, power is supplied to the control means 15 and the flow rate calculation means 16. When the control means 15 has a digital circuit when power is supplied, the normal clock signal generation means 29 starts oscillation.
[0037]
However, the rise of this clock signal is not constant due to external factors such as temperature and voltage. For this reason, the time until the clock operates stably is not constant. Therefore, an accurate flow rate cannot be obtained unless measurement is started after confirming the stability of the clock. The clock signal verification means 30 monitors the oscillation operation of the clock signal generation means 29 after the power supply control means 17 starts to supply power at time t1 in FIG. Then, when the clock source oscillation grows as shown in FIG. 8 (b), it is verified and if it is confirmed that the oscillation is sufficiently stable, the oscillation stability confirmation signal is turned on at time t2 as shown in FIG. 8 (c). To do. The main control means 26 receives this signal and sends a measurement start signal to the driving means 14. Then, a transmission signal as shown in FIG. 8D is output from the first vibrator via the driving means 14.
[0038]
Thus, after starting the supply of power from the power supply control means 17, the clock signal verification means 30 confirms that the oscillation clock of the digital circuit clock signal generation means 29 is stable, and then sends a measurement start signal. Since the clock count in the measurement system can be performed after the digital circuit is stabilized, a highly accurate flow rate measurement can be performed.
[0039]
(Example 5)
Example 5 The flow rate measuring device will be described. FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of this embodiment. The difference from the first embodiment is that a temperature detecting means 31 and a voltage detecting means 32 are provided.
[0040]
The control means 15, the drive means 14, and the flow rate calculation means 16 have different stabilization times after energization depending on the ambient temperature. Therefore, a temperature detection means 31 is provided, and a signal from the temperature detection means 31 is provided. In In response, the timer means 18 for sending a signal for starting energization adjusts the time for sending the signal to the power supply control means 17 in accordance with the signal from the temperature detecting means 31, and the control means 15 sends a measurement start signal after the energization. It makes it possible to keep it stable before.
[0041]
For example, it takes a long time for the measurement system to become stable at low temperatures, such as in winter, and on the other hand, if it is installed in the summer or where direct sunlight shines, the temperature will be stable for a short time or already stable. It may be.
[0042]
In this way, it is possible to set the power input timing to an optimum state by changing the stabilization time until the measurement start signal after energization depending on the ambient temperature, and furthermore, it is possible to reduce wasteful power energization time. .
[0043]
In addition, the measurement systems of the control unit 15, the drive unit 14, and the flow rate calculation unit 16 may have different stabilization times depending on the supply voltage. Accordingly, the voltage detecting means 32 for monitoring the voltage of the power supply 25 supplied to the measuring system is provided, and the timer means 18 for sending a signal for starting energization according to the signal from the voltage detecting means 32 is provided with the temperature detecting means. The time for sending the signal to the power supply control means 17 is adjusted according to the signal 31 and it is possible to keep the control means 15 in a stable state before sending the measurement start signal after energization.
[0044]
For example, when a battery is used, the voltage is high at the beginning of operation, but the voltage gradually decreases as it is used. In the case of a high voltage, there is a high possibility that a large amount of current flows, and the amount of heat generated by each component of the measurement system is large. In this case, the stable state is reached quickly, and on the contrary, when the voltage is low, not much current flows and it takes time to reach the stable state. Considering these conditions, it is possible to set the power input timing to an optimal state by changing the stabilization time until the measurement start signal after energization according to the power supply voltage, and further reduce unnecessary power energization time. can do.
[0045]
Further, it is possible to perform a power saving operation by monitoring the voltage. In the figure, the temperature detecting means 31 and the voltage detecting means 32 are provided together, but if one of them is present, the operation can be sufficiently satisfied.
[0046]
(Example 6)
Example 6 The flow rate measuring device will be described. FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of this embodiment. The difference from the first embodiment is that a first storage unit 33 and a second storage unit 34 are provided.
[0047]
The measurement systems of the control means 15, the drive means 14, and the flow rate calculation means 16 are not stable at the initial stage of operation, but gradually become stable as time passes after the start of energization. The stabilization time after energization may vary depending on the supply voltage. Therefore, the operation time until the measurement system is stabilized after energization is obtained in advance through experiments or the like and stored in the first storage means 33. If there is a variation between objects, the value obtained by inspection is stored. In the case of actual operation, the timer means 18 adjusts the time for sending a signal to the power supply control means 17 based on the operation time stored in the first storage means 33 and stabilizes the operation of the measurement system. Send measurement start signal.
[0048]
Accordingly, since the operation is based on information unique to the measurement system, a stable state can be easily adjusted, and variations in the flow rate measuring device can be reduced.
[0049]
For the measurement system stability, the optimum value may vary depending on the operation time when the stability is saturated, the clock stabilization time, the ambient temperature and the power supply voltage supplied.
[0050]
In order to improve the accuracy of the low flow rate, it is necessary to provide a measurement system that sufficiently incorporates such change factors. Therefore, the optimum stabilization time based on a combination of at least two or more of the operation time after power-on, the clock stabilization time, the ambient temperature, and the power supply voltage to be supplied until the measurement system is substantially stabilized is determined in advance. Is stored in the storage means 34.
[0051]
Further, when there is variation between objects in the measurement system, the value obtained by inspection is stored. In the case of actual operation, the timer means 18 adjusts the time for sending a signal to the power supply control means 17 based on the operation time stored in the second storage means 34 and stabilizes the operation of the measurement system. Send measurement start signal.
[0052]
This makes it possible to easily adjust the stable state because the initial operation takes into account the information specific to the measurement system and the surrounding state, and the variation in the flow rate measuring device can be reduced.
[0053]
The first storage means 33 is in a state that allows rewriting. For example, rewriting is performed from a microcomputer or by inputting a signal from the outside. It is also possible to replace the semiconductor itself in the semiconductor storage means. is there .
[0054]
As a result, when the optimum operating point of the initial stable time is deviated depending on the location and time of installation of the flow measuring device, the contents can be corrected. In addition, when an aging change or the like occurs, it can be similarly rewritten and dealt with. And it becomes possible to maintain a stable state for a long time.
[0055]
The second storage means 34 has a state that allows rewriting. As a result, when the optimum operating point for the initial stability of the measurement system is deviated depending on the location and time of installation of the flow rate measuring device, the contents are corrected. Even when the battery voltage ages or the aging of each constituent element occurs, it can be similarly rewritten and dealt with. This makes it possible to maintain a stable state for a long time.
[0056]
The first storage means 33 performs rewriting according to conditions during the measurement operation. For example, when the low flow rate state continues for a long time, the initial stability from the control unit 15 to the flow rate calculation unit 16 is further increased during the time period when the actual measurement operation is finished from the control unit 15 or the like in order to further increase the accuracy. Rewrite the conditions as follows. On the contrary, when the flow rate is large and the operation of the delay means can be sufficiently ignored as an error, the stability of the measurement system can be lowered to a certain level or less. As described above, it is possible to easily realize the optimum state as the measurement system by changing the initial operation of the measurement system according to the measurement state. And these will create the optimal power usage.
[0057]
The second storage means 34 performs rewriting according to conditions during the measurement operation. For example, this is a case where the temperature fluctuates rapidly depending on the installation location. In such a case, in order to maintain the accuracy, the condition is rewritten from the control unit 15 or the like so as to maintain the stability of the flow rate calculation unit 16 from the control unit 15 or the like in the time zone when the actual measurement operation is finished. In this way, it is possible to easily realize the optimum state by changing the initial operation of the measurement system according to the measurement state. In addition, it is possible to operate for a long time by considering the correlation with the power supply voltage.
[0058]
In the figure, the first storage means 33 and the second storage means 34 are combined. However, if there is one, the operation can be sufficiently satisfied.
[0059]
In the above description, the thermal balance in the measurement system from the control unit 15 to the flow rate calculation unit 16 has been described. However, the stability of the measurement system is not limited to heat, but the initial unstable state by operating for a fixed time in the same manner. The same effect can be obtained by avoiding.
[0060]
(Example 7)
Example 7 The flow rate measuring device will be described. FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of this embodiment. The difference from the first embodiment is that an external connection means 35 is provided.
[0061]
The power supply control means 17 normally operates at a constant period based on the signal from the timer means 16, but there are cases where it is necessary to change this period or stop the measurement for a long period of time.
[0062]
Such a case may be dealt with by changing the contents of the storage means, but it is easier to operate directly from the outside and the application range is widened. An external connection means 35 capable of inputting a signal from an external device to the power control means 17 may be connected to control the power supply from the microcomputer 36 to the measurement system, for example.
[0063]
Thereby, when it is not used for a long period of time, it is possible to stop the fixed cycle operation and arbitrarily change the measurement cycle.
[0064]
Furthermore, the power supply of the measurement system can be controlled by an external signal, so that more optimal power control can be performed. When the power source is a battery or the like, the battery life (operation life) can be extended.
[0065]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the flow measurement device of the present invention provides the following effects.
[0066]
(1) Since the timer means sends a signal to turn on the power before the control means sends the measurement start signal to the power supply control means, the power supply is stopped except during measurement, and power is turned on before operation to save power. In addition to performing the operation, supply power to the measurement system in advance to avoid an unstable state at the beginning of the operation and send a measurement start signal after the operation is stable so that accurate flow measurement is performed. Is possible.
[0067]
(2) After starting the power supply from the power supply control means, sending a measurement start signal after the elapse of a predetermined time, so that accurate measurement of the flow rate is achieved by starting the measurement after the measurement system operation is reliably stabilized Can be performed.
[0068]
(3) After starting the supply of power from the power supply control means, after confirming that the operation of each measurement system is stable by the stability confirmation means, and sending the measurement start signal, the stability of the measurement system is ensured. By starting the measurement, the flow rate can be measured with higher accuracy.
[0069]
(4) After starting the power supply from the power supply control means, after confirming that the oscillation clock of the clock signal generating means for the digital circuit is stable by the clock signal verification means, sending the measurement start signal, the digital circuit Since the clock count in the measurement system can be performed after stabilization, a highly accurate flow rate measurement can be performed.
[0070]
(5) By changing the stabilization time until the measurement start signal after energization depending on the ambient temperature, it is possible to set the power input timing to an optimum state, and furthermore, it is possible to reduce wasted power energization time. .
[0071]
(6) It is possible to set the power input timing to an optimum state by changing the stable time until the measurement start signal after energization according to the power supply voltage, and further, it is possible to reduce useless power energization time. .
[0072]
(7) The operation time until the measurement system is stabilized after being energized is stored in the first storage means, and based on this operation time, the timer means adjusts the time for sending a signal to the power supply control means, and the measurement system Since the measurement start signal is sent after the operation of the system is stabilized, it is possible to easily adjust the stable state because the operation is based on information unique to the measurement system, and the variation in the flow measurement device can be reduced. it can.
[0073]
(8) Second storage of an optimal stabilization time based on a combination of at least two or more of an operation time after power-on until the measurement system is substantially stabilized, a clock stabilization time, an ambient temperature, and a power supply voltage to be supplied The timer means adjusts the time for sending the signal to the power supply control means based on this operation time, and sends the measurement start signal after stabilizing the operation of the measurement system. Since an initial operation is performed in consideration of unique information and surrounding conditions, a stable state can be easily adjusted, and variations in the flow rate measuring device can be reduced.
[0074]
(9) The first storage means can be rewritten to correct the contents when the optimum operating point of the initial stable time is deviated depending on the location and time of installation of the flow rate measuring device. In addition, when an aging change or the like occurs, it can be similarly rewritten and dealt with. And it becomes possible to maintain a stable state for a long time.
[0075]
(10) Since the second storage means can be rewritten, the contents of the initial stable operating point of the measurement system can be corrected when the flow rate measuring device is installed at different locations and times. Further, even when a battery voltage aging or aging change of each component occurs, it can be rewritten and dealt with similarly. This makes it possible to maintain a stable state for a long time.
[0076]
(11) The first storage means can be easily rewritten according to the conditions during the measurement operation, thereby easily changing the initial operation of the measurement system according to the measurement state and establishing the optimum state for the entire measurement system. . And these will create the optimal power usage.
[0077]
(12) The second storage means can be easily rewritten according to the conditions during the measurement operation to change the initial operation of the measurement system according to the measurement state and establish an optimum state. In consideration of the correlation with the power supply voltage, it is possible to operate for a long time.
[0078]
(13) By controlling the power supply of the measurement system with an external signal, more optimal power control becomes possible, and when the power source is a battery or the like, the operating life can be extended.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall block diagram of a flow rate measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the oscillation wave, reception wave, and power control means of the flow rate measuring device.
FIG. 3 is a block diagram of control means in the flow rate measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a timing chart showing the operation of the power supply control means, the second control means, and the transmission wave of the flow rate measuring device.
FIG. 5 is a block diagram of control means in the flow rate measuring apparatus according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a timing chart showing the operation of power control means, stability confirmation means, and transmission wave of the flow rate measuring device.
FIG. 7 is a block diagram of control means in a flow rate measuring apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 8 is a timing chart showing the operation of power control means, block signal and transmission wave of the flow rate measuring device
FIG. 9 is an overall block diagram of a flow rate measuring device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an overall block diagram of a flow rate measuring device according to Embodiment 6 of the present invention.
FIG. 11 is an overall block diagram of a flow rate measuring device according to Embodiment 7 of the present invention.
FIG. 12 is an overall block diagram of a conventional ultrasonic velocimeter.
[Explanation of symbols]
1 channel
12 First vibrator
13 Second vibrator
14 Drive means
15 Control means
16 Flow rate calculation means
17 Power control means
18 Timer means
27 Second timer means
28 Stability confirmation means
29 Clock signal generating means
30 clock verification means
31 Temperature detection means
32 Voltage detection means
33 First storage means
34 Second storage means
35 External connection means

Claims (2)

被測定流体の流れる流路に配置され超音波を送受信する一対の振動子と、
前記一対の振動子の一方を駆動する駆動手段と、
前記駆動手段を動作させる計測スタート信号を出力する制御手段と、
他方の前記振動子出力を受け前記一対振動子間の被測定流体の流速を演算によって求める流量演算手段と、
前記制御手段、前記流量演算手段、及び前記駆動手段のうち少なくとも1つの電源入切を制御する電源制御手段と、
計測時間間隔を管理するタイマ手段と、
計測を行うために供給する電源電圧を検知する電圧検知手段と、を備え、
前記タイマ手段は前記電源制御手段に前記制御手段が計測スタート信号の送出する前に、前記電圧検出手段の信号に応じて電源制御手段に信号を送出する時間を調整して電源を投入する信号を送出する流量計測装置。
A pair of transducers arranged in the flow path of the fluid to be measured and transmitting and receiving ultrasound;
Driving means for driving one of the pair of vibrators ;
Control means for outputting a measurement start signal for operating the driving means;
A flow rate calculation means for receiving the output of the other vibrator and calculating the flow velocity of the fluid under measurement between the pair of vibrators;
A power supply control means for controlling the turning on and off of at least one power supply of said control means, said flow rate calculation means, and said drive means,
Timer means for managing the measurement time interval ;
Voltage detecting means for detecting a power supply voltage supplied to perform measurement , and
Said timer means, before said control means sends the measured start signal to the power supply control unit, the signal to power by adjusting the time for sending a signal to the power control means in response to the signal of said voltage detecting means Flow rate measuring device that sends out.
前記電源制御手段は外部信号から動作可能とする請求項に記載の流量計測装置。The flow rate measuring device according to claim 1 , wherein the power supply control means is operable from an external signal.
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