JP7448330B2 - 時間計測回路および超音波流量計 - Google Patents
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Description
まず、図1を参照して、本発明の実施の形態に係る時間計測回路5およびこれを用いた超音波流量計について説明する。
まず、超音波流量計の概要について説明する。本実施の形態に係る超音波流量計は、トランスデューサ2,3と、トランスデューサ2,3が配置された配管1と、時間計測回路5を具備する流量演算装置4とを備えている。時間計測回路5は、流量演算装置4の処理タイミングを制御している。
T1=L/(C+Vcosθ) ・・・(1)
ここで、Lは超音波伝搬距離[m]、Cは流体中の音速[m/s]である。超音波は流体の流れに乗って伝搬するため、流れが速いほど短い時間で伝搬する。
T2=L/(C-Vcosθ) ・・・(2)
超音波は流体の流れに逆らって伝搬するため、流れが速いほど長い時間をかけて伝搬する。
ΔT=T2-T1=2LVcosθ/(C2-V2cos2θ)
C>>Vであるので、
ΔT≒2LVcosθ/C2
したがって、
V≒C2/(2Lcosθ)ΔT ・・・(3)
Q=kSV ・・・(4)
まず、流量演算装置4の構成について説明する。流量演算装置4は、時間計測回路5、送信回路6、受信回路7、流量測定回路8、および出力装置9を備える。流量演算装置4は、トランスデューサ2、3間の超音波信号の伝達を制御する電子回路である。時間計測回路5の構成は後述する。
時間計測回路5は、低速クロック(第1クロック)および高速クロック(第2クロック)に基づいて時間長を計測する。時間計測回路5は、低速カウンタ(第1タイマ)50、リングオシレータ51、高速カウンタ(第2タイマ)52、カウンタ制御回路53、校正回路54、および時間算出回路55を備える。
1LSB=t(1CLK)/{count(2CLK)-count(1CLK)}
・・・(5)
次に、上述した構成を有する超音波流量計の動作について図4のフローチャートを用いて説明する。
Claims (5)
- 第1信号の入力から第2信号の入力があるまでの第1時間長を第1クロックに基づいて計時するように構成された第1タイマと、
前記第1信号の入力の後、かつ、前記第2信号の入力よりも前に入力される第3信号の入力から前記第2信号の入力があるまでの第2時間長を、前記第1クロックよりも高速の第2クロックに基づいて計時するように構成された第2タイマと、
前記第3信号の入力のタイミングに応じた、前記第2タイマによって計時される前記第2時間長の最小値と最大値との差が、前記第1タイマの1クロックと一致するように、前記第2タイマの1カウント分の時間を校正するように構成された校正回路と、
前記第1タイマにより計時された前記第1時間長と、前記第2タイマにより計時された前記第2時間長と、前記校正回路によって校正された前記第2タイマの1カウント分の時間とに基づいて、前記第1信号の入力から前記第3信号の入力までの時間長を算出するように構成された時間算出回路と、
前記第3信号の入力から前記第1タイマが少なくとも2回カウントアップしたときに前記第2信号を生成するように構成されたカウンタ制御回路と
を備える
ことを特徴とする時間計測回路。 - 請求項1に記載の時間計測回路において、
前記第2タイマによって計時される前記第2時間長の前記最小値と前記最大値とは、前記第1クロックの1クロック分以上の差がある
ことを特徴とする時間計測回路。 - 請求項1または請求項2に記載の時間計測回路において、
前記時間算出回路は、前記校正回路によって校正された前記第2タイマの1カウント分の時間とに基づいて、前記第1時間長から前記第2時間長を減算することで、前記第1信号の入力から前記第3信号の入力までの前記時間長を算出する
ことを特徴とする時間計測回路。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載された時間計測回路と、
測定対象の流体が流れる配管に配置された1対のトランスデューサと、
前記1対のトランスデューサを駆動して前記1対のトランスデューサのそれぞれから超音波信号を送信させるように構成された送信回路と、
前記送信回路によって前記1対のトランスデューサの一方から送信された前記超音波信号を、前記1対のトランスデューサの他方より受信するように構成された受信回路と、
前記超音波信号の伝搬時間差に基づいて、前記流体の流量を計測するように構成された流量測定回路と
を備え、
前記第1信号は、前記送信回路が前記超音波信号を送信させたときに前記時間計測回路に入力され、
前記第3信号は、前記受信回路が、前記超音波信号を受信したときに前記時間計測回路に入力され、
前記伝搬時間差は、前記時間算出回路によって算出される前記第1信号の入力から前記第3信号の入力までの前記時間長に基づいて求められる
ことを特徴とする超音波流量計。 - 請求項4に記載の超音波流量計において、
前記流量測定回路が計測した前記流体の流量を出力するように構成された出力装置をさらに備える
ことを特徴とする超音波流量計。
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