JP4992890B2 - 流速または流量計測装置 - Google Patents
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Description
実施の形態1に関する本発明の流速または流量計測装置と器具判別方法について説明する。図1は本実施例の構成を示す流速または流量計測装置のブロック図である。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31と、前記流路31に配置された超音波を送受信する第1の振動子32、第2の振動子33を設置し、前記第1の振動子32と前記第2の振動子33を駆動する送信手段34と、前記第1の振動子32と前記第2の振動子33の受信信号を受け信号を増幅する受信手段35と、受信手段35の信号が予め定めた範囲になると信号を出す受信点検知手段37と、前記受信点検知手段37の出力を記憶する2つの受信点記憶手段38と、前記受信点記憶手段38の信号を用いて振動子間を伝搬した超音波信号の伝搬時間を計時する計時手段39と、前記計時手段39の計時差に基づいて流量を算出する流量演算手段40とを有するものである。また、受信手段35の最大信号を検知する受信波最大値判定手段43を有している。さらに、送信手段34と第1の振動子32、および第2の振動子33と受信手段35の間に切換手段41を設け、第1の振動子32と第2の振動子33が超音波の送受信を切換えて動作するようにしている。
(計時手段39から得た測定時間をt、超音波振動子間の流れ方向の有効距離をL、確度をφ、音速をc、被測定流体の流速をvとする)。
v=(1/cosφ)*(L/t)−c ・・・(式1)
受信手段35は通常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ることが多い。
t1=L/(c+v*cosφ) ・・・・・・・・(式2)
t2=L/(c−v*cosφ) ・・・・・・・・(式3)
v=(L/2*cosφ)*((1/t1)−(1/t2)) ・・・(式4)
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。流速vが求まると、それに流路31の断面積を乗ずることにより流量を導くことができる。
判定手段36を用い受信点を求めていく。トリガレベル設定手段36−1の出力をVrefとする。
ロス点を2つ用いて平均をとるとtaに対してtx、ta1に対してtx1、ta2に対してtx2となりその平均Ta’は一定値となり安定する。
時間を予想し、通電時間を極力短くすることが可能になる。
実施の形態2に関する本発明の流速または流量計測装置について説明する。実施の形態1と異なるところは、振動子32、33や送信手段34、受信手段35、受信手段35の信号が予め定めた値になると信号を出す受信波判定手段36、受信手段35の信号が予め定めた範囲になると信号を出す受信点検知手段37、前記受信点検知手段37の出力を記憶する受信点記憶手段38、前記受信点記憶手段38の信号を用いて振動子間を伝搬した超音波信号の伝搬時間を計時する計時手段39、前記計時手段39の計時差に基づいて流量を算出する流量演算手段40、送受信を切換える切換手段41、受信手段35の最大信号を検知する受信波最大値判定手段43との少なくとも1つを制御する制御手段42の動作を確実にするためのコンピュータを機能させるためのプログラムを有する記憶媒体47を用いていることである。
として記憶媒体47に格納しておく。通常マイクロコンピュータのメモリやフラッシュメモリ等電気的に書き込み可能なものにしておくと利用が便利である。切換手段41の動作により送受信の方向が変化するため条件設定などの個数が増加してくるがこれをコンピュータによる動作で調整すると容易に実現可能である。
32 第1の振動子
33 第2の振動子
34 送信手段
35 受信手段
36 受信波判定手段
37 受信点検知手段
38 受信点記憶手段
39 計時手段
40 流量演算手段
41 切換手段
42 制御手段
43 受信波最大値判定手段
44 電源供給手段
45 トリガ手段
46 時間検定手段
47 記憶媒体
Claims (9)
- 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、
一方の振動子を駆動する送信手段と、
他方の振動子の出力信号を電気信号に変換する受信手段と、
前記受信手段の信号の最大値を検出して信号を出力する受信波最大値判定手段と、
前記受信手段の信号が零クロス点として予め定めた範囲になると信号を出力する受信点検知手段と、
前記受信点検知手段の出力を2つ記憶する受信点記憶手段と、
前記受信点記憶手段に記憶された2つの信号を用いて前記振動子間を伝搬した超音波信号の伝搬時間を算出する計時手段と備え、
前記計時手段は、前記受信手段の信号が最大値になる直前の零クロス点による信号および、前記直前の零クロス点の1つ前の零クロス点による信号を用いて前記振動子間を伝搬した超音波信号の伝搬時間を算出することを特徴とする流量計測装置。 - 前記受信点記憶手段はさらに少なくとも1つの前記受信点検知手段の出力を記憶することを特徴とする請求項1記載の流量計測装置。
- 制御手段をさらに備え、
前記制御手段は前記受信点記憶手段への通電を初回のみ長時間とする電源供給手段を有する請求項1または2記載の流量計測装置。 - 前記制御手段は前記受信点記憶手段への通電を2回目以降、前回の値を基に短く通電するよう前記電源供給手段のタイミングを調節する請求項3記載の流量計測装置。
- 前記制御手段は前記受信点検知手段の出力が予め定めた回数より多くなると信号を出すトリガ手段を有し、
前記電源供給手段は前記トリガ手段の出力により前記受信点記憶手段への通電を開始する請求項3または4記載の流量計測装置。 - 前記受信点記憶手段は最も古いデータから順次上書きされていくよう調節する蓄積制御手
段を有する請求項1乃至5のいずれか1項記載の流量計測装置。 - 前記計時手段は、予め定めた数だけ逆のぼった前記受信点記憶手段の出力を用いて前記伝搬時間を算出する請求項1乃至6のいずれか1項記載の流量計測装置。
- 前記予め定めた数だけ逆のぼった受信点記憶手段の値と前記受信波最大値判定手段の出力の差を演算する時間検定手段を有し、
前記時間検定手段の値が予め定めた値以内であれば計測を有効とする請求項7記載の流量計測装置。 - 前記受信波最大値判定手段からの信号の出力後、でかつ前記受信点検知手段の出力後は、予め定めた時間経過後に電源供給手段を介して前記受信点記憶手段への電源供給を停止する請求項1または2記載の流量計測装置。
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