JPH0361129B2 - - Google Patents

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JPH0361129B2
JPH0361129B2 JP57205239A JP20523982A JPH0361129B2 JP H0361129 B2 JPH0361129 B2 JP H0361129B2 JP 57205239 A JP57205239 A JP 57205239A JP 20523982 A JP20523982 A JP 20523982A JP H0361129 B2 JPH0361129 B2 JP H0361129B2
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JP
Japan
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excitation signal
ultrasonic
frequency
signal
pulse
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JP57205239A
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Japanese (ja)
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JPS5994015A (en
Inventor
Hiroshi Oowada
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPH0361129B2 publication Critical patent/JPH0361129B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/66Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
    • G01F1/667Arrangements of transducers for ultrasonic flowmeters; Circuits for operating ultrasonic flowmeters

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、大口径水道等の流量を測定するの
に使用される超音波流量計に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an ultrasonic flowmeter used to measure the flow rate of large-diameter water pipes and the like.

第1図は、従来の超音波流量計における超音波
パルス発生回路とその周辺回路の構成を示すブロ
ツク図であり、図において1は電圧制御発振器
(以下、VCOと称す)である。VCO1は、図示
しない時間差電圧変換回路から供給される制御電
圧Vcによつて、その発振周波数fが超音波が送
信されてから受信されるまでの超音波伝播時間T
の逆数1/TのN(定数)倍となるように制御さ
れている。すなわち、発振周波数fは伝播時間T
に反比例する。そして、被測定流体の流れ方向に
超音波を放射したときのVCO1の発振周波数f
1と、流れの逆方向に超音波を発射したときの
VCO1の発振周波数f2との差から流量が測定
されるようなつている。このVCO1から出力さ
れるパルス信号S1(周波数f)は、同期回路2
とカウンタ3とに供給されている。同期回路2
は、一定周期で印加されるスタート信号STRT
が“H”レベルになつた直後にVCO1から供給
されるパルス信号S1aによつてトリガされ、パ
ルス信号S1aと同期した励振信号EXCを出力
する。この励振信号EXCは、カウンタ3と超音
波パルス発生回路4に供給される。カウンタ3
は、励振信号EXCを受けると、直ちにパルス信
号S1の計数を開始し、N個計数すると信号を出
力し、これを前記時間差電圧変換回路に供給す
る。この時間差電圧変換回路は、超音波伝播時間
Tとパルス信号S1をN個カウントする間に経過
する時間N/fとの差に基づいて制御電圧Vcを
出力し、これによつてT=N/fすわなちf=
N/TとなるようにVCO1を制御する。また、
超音波パルス発生回路4は、第2図に示すように
励振信号EXCの立上りと同期した超音波振動子
駆動パルス(以下駆動パルスと称す)Vを発生す
る。この駆動パルスVの波形は第2図ロに示すよ
うにユニツトインパルス状の波形である。そし
て、この駆動パルスによつて図示しない超音波振
動子(以下振動子と称する)を駆動して超音波を
発生させている。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an ultrasonic pulse generation circuit and its peripheral circuits in a conventional ultrasonic flowmeter. In the figure, 1 is a voltage controlled oscillator (hereinafter referred to as VCO). The oscillation frequency f of VCO1 is determined by the control voltage Vc supplied from a time difference voltage conversion circuit (not shown), which is the ultrasonic propagation time T from when the ultrasonic wave is transmitted to when it is received.
It is controlled to be N (constant) times the reciprocal of 1/T. That is, the oscillation frequency f is the propagation time T
is inversely proportional to. Then, the oscillation frequency f of VCO1 when the ultrasonic wave is emitted in the flow direction of the fluid to be measured
1 and when ultrasonic waves are emitted in the opposite direction of the flow.
The flow rate is measured from the difference with the oscillation frequency f2 of the VCO1. The pulse signal S1 (frequency f) output from this VCO1 is transmitted to the synchronous circuit 2.
and counter 3. Synchronous circuit 2
is the start signal STRT applied at regular intervals
It is triggered by the pulse signal S1a supplied from the VCO 1 immediately after the signal becomes "H" level, and outputs the excitation signal EXC in synchronization with the pulse signal S1a. This excitation signal EXC is supplied to the counter 3 and the ultrasonic pulse generation circuit 4. counter 3
When it receives the excitation signal EXC, it immediately starts counting pulse signals S1, and when it counts N pulse signals, it outputs a signal and supplies it to the time difference voltage conversion circuit. This time difference voltage conversion circuit outputs a control voltage Vc based on the difference between the ultrasonic propagation time T and the time N/f that elapses while counting N pulse signals S1, so that T=N/ f=
Control VCO1 so that it becomes N/T. Also,
As shown in FIG. 2, the ultrasonic pulse generation circuit 4 generates an ultrasonic transducer drive pulse (hereinafter referred to as drive pulse) V that is synchronized with the rise of the excitation signal EXC. The waveform of this driving pulse V is a unit impulse waveform as shown in FIG. 2B. This driving pulse drives an ultrasonic transducer (hereinafter referred to as a transducer), not shown, to generate ultrasonic waves.

ところで、上述したユニツトインパルス状の駆
動パルスには、振動子の共振周波数fr以外の周波
数成分が多く含まれており、その結果次のような
不都合が生じる。
By the way, the above-mentioned unit impulse drive pulse contains many frequency components other than the resonant frequency fr of the vibrator, resulting in the following inconvenience.

(1) 超音波流量計においては振動子の厚み方向の
振動(この振動の周波数が上述した振動子の共
振周波数frに当る)を音源として使用するのが
一般的であるが、周波数帯域の広い駆動パルス
によつて振動子を駆動すると、振動子の径方向
の振動も同時に発生し、これが雑音波となり、
安定した測定の障害となる。
(1) Ultrasonic flowmeters generally use vibrations in the thickness direction of the vibrator (the frequency of this vibration corresponds to the resonant frequency f r of the vibrator mentioned above) as a sound source, but When the vibrator is driven with a wide drive pulse, radial vibration of the vibrator is also generated, which becomes a noise wave.
It becomes an obstacle to stable measurement.

(2) ある周波数で鋭い共振特性を有する振動子を
広い周波数帯域を有する信号で励振することは
励振の効果低下を招く。
(2) Exciting a vibrator that has sharp resonance characteristics at a certain frequency with a signal that has a wide frequency band will lead to a decrease in the effectiveness of the excitation.

(3) ユニツトパルス状の駆動パルスで振動子を駆
動すると、不要なリンギングの継続時間が長
い。
(3) If the vibrator is driven with a unit pulse-like drive pulse, unnecessary ringing will last for a long time.

そして、これらの不都合を解消するためには、
振動子の共振周波数frと等しい(又はほぼ等し
い)周波数をもつ数個(数波)の駆動パルスによ
つて振動子を駆動すればよいことが知られている
(参考文献:福喜多他「多層マツチング層を持つ
超音波探触子」信学技報US75−28(1975−11))。
ところで、超音波流量計においては、高精度時間
測定の必要性のため、駆動パルス発生とカウンタ
のパルス信号計数開始とがスタート信号と同期し
て行われることが不可欠である。しかるに、仮に
外部発振器からの信号を励振信号又は駆動パルス
として利用しようとすると同期をとることが困難
であるという問題が存在した。例えば、外部発振
器をスタート信号と同期して発振開始させ、その
信号の使用を試みたとすると、実際に必要とされ
る信号は同期直後(すなわちスタート信号発生直
後)の数パルス(又は数波)であるにもかかわら
ず、この外部発振器から供給される信号の初期振
動(振動の立上り)は十分に安定しておらず、励
信信号として用いることは不可能である。
And in order to eliminate these inconveniences,
It is known that the resonator can be driven by several (several waves) drive pulses having a frequency equal to (or almost equal to) the resonant frequency f r of the resonator (Reference: Fukukita et al. "Ultrasonic probe with matching layer" IEICE Technical Report US75-28 (1975-11)).
By the way, in an ultrasonic flowmeter, it is essential that the generation of drive pulses and the start of pulse signal counting of a counter are performed in synchronization with a start signal, due to the need for highly accurate time measurement. However, if a signal from an external oscillator were to be used as an excitation signal or drive pulse, there was a problem in that it was difficult to achieve synchronization. For example, if you start an external oscillator in synchronization with the start signal and try to use that signal, the signal that is actually needed is a few pulses (or waves) immediately after synchronization (that is, immediately after the start signal is generated). Despite this, the initial oscillation (rise of oscillation) of the signal supplied from this external oscillator is not sufficiently stable and cannot be used as an excitation signal.

この発明は、上記の事情に鑑み雑音の少い超音
波によつて安定した測定のできる超音波流量計を
提供するもので、振動子をその共振周波数と等し
いかほぼ等しい周波数をもつ数個の駆動パルスに
よつて駆動することを特徴とする。さらに詳述す
れば、本発明はVCOから出力されるパルス信号
を分周して振動子の共振周波数と等しいかほぼ等
しい周波数をもつ励振信号(これを増幅して駆動
パルスが得られる。)を発生する励振信号発生器
と、この励振信号発生器をスタート信号と同期さ
せて動作させたり、停止させたりして励振信号の
パルス数(波数)を制御する波数制限回路とを具
備することを特徴とする。
In view of the above circumstances, the present invention provides an ultrasonic flowmeter that can perform stable measurements using ultrasonic waves with little noise. It is characterized by being driven by a drive pulse. More specifically, the present invention divides the pulse signal output from the VCO to generate an excitation signal (which can be amplified to obtain a drive pulse) having a frequency equal to or almost equal to the resonant frequency of the vibrator. It is characterized by comprising an excitation signal generator that generates an excitation signal, and a wave number limiting circuit that controls the number of pulses (wave number) of the excitation signal by operating or stopping the excitation signal generator in synchronization with a start signal. shall be.

以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.

第3図は、本発明の第1の実施例の要部の構成
を示すブロツク図であり、図において、VCO1、
カウンタ3、超音波パルス発生回路4は第1図に
示すものと同一の構成と機能を有している。ま
た、7は励振信号発生器であり、VCO1の出力
であるパルス信号S1を1/10に分周してデユーテ
イ比50%の励振信号EXCを発生し、これをカウ
ンタ3、超音波パルス発生回路4、波数制限回路
8に各々供給する。波数制限回路8は、スタート
信号STRTによつてクリアされ、“L”レベルの
エネーブル信号ENBを励振信号発生器7に供給
して励振信号発生器7を動作させる一方、励振信
号EXCの波数をカウントし、それが一定数(本
実施例においては1.5波)に達したとき、エネー
ブル信号ENBを“H”レベルにて励振信号発生
器7の動作を停止させる。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the main parts of the first embodiment of the present invention, and in the figure, VCO1,
The counter 3 and the ultrasonic pulse generation circuit 4 have the same configuration and function as those shown in FIG. Further, 7 is an excitation signal generator, which divides the pulse signal S1, which is the output of the VCO 1, into 1/10 to generate an excitation signal EXC with a duty ratio of 50%, which is sent to the counter 3 and the ultrasonic pulse generation circuit. 4, respectively supplied to the wave number limiting circuit 8. The wave number limiting circuit 8 is cleared by the start signal STRT, and supplies an "L" level enable signal ENB to the excitation signal generator 7 to operate the excitation signal generator 7, while counting the wave number of the excitation signal EXC. When the number of waves reaches a certain number (1.5 waves in this embodiment), the enable signal ENB is set to "H" level to stop the operation of the excitation signal generator 7.

このような構成において、第4図のタイムチヤ
ートに示す時刻t1に波数制限回路8にスタート信
号STRT(同図ロ)が印加されると波数制限回路
8がクリアされ、その出力であるエネーブル信号
ENB(同図ニ)が“L”レベルとなる。これによ
つて励振信号発生器7がエネーブルされ、第4図
イに示すパルス信号S1a(このパルス信号S1
aは時刻t1後最初にVCO1から出力されたもの
である)によつて励振信号発生器7の出力信号、
すなわち励振信号EXC(同図ハ)が“L”レベル
となる。そして以後、パルス信号S1が5個印加
される毎に励振信号発生器7は“L”→“H”→
“L”とレベル変化する励振信号EXCを出力する
(第4図ハ参照)。そして、この励振信号EXCの
周波数feが振動子の共振周波数frと一致するよう
になつている(これについては後述する)。こう
して形成された励振信号EXCはカウンタ3と波
数制限回路8に供給される。そして、カウンタ3
はパルス信号S1aから始めてパルス信号S1を
遂次カウントし、カウント値がN(定数)になつ
た時点でカウントを止め、出力信号を図示しない
時間差電圧変換回路に供給する。また、波数制限
回路8は、励振信号EXCをカウントし、励振信
号EXCが“L”→“H”→“L”とレベル変化
し、次に“H”レベルに変化する時点(第4図に
示す時刻t2)でエネーブル信号ENBを“H”レ
ベルにする。すなわち、波数制限回路8は励振信
号発生器7が励振信号EXCを1.5波出力したとき
にエネーブル信号ENBを“H”レベルにして励
振信号発生器7の分周動作を停止させる。こうし
て得られた励振信号EXCは超音波パルス発生回
路4で増幅され、駆動パルスV(第4図ホ)とな
り、図示しない振動子に供給される。このよう
に、振動子は、その共振周波数frと等しい周波数
をもち、波数が1.5の駆動パルスVによつて駆動
されるので、雑音やリンギングの少い超音波を放
射し、これによつて本実施例による超音波流量計
は安定した流量測定を行うことができる。
In such a configuration, when the start signal STRT (FIG. 4B) is applied to the wave number limiting circuit 8 at time t 1 shown in the time chart of FIG. 4, the wave number limiting circuit 8 is cleared and the enable signal that is its output is
ENB (D in the figure) becomes "L" level. As a result, the excitation signal generator 7 is enabled, and the pulse signal S1a shown in FIG.
a is the first output from the VCO 1 after time t1 ), the output signal of the excitation signal generator 7,
That is, the excitation signal EXC (FIG. 3C) becomes "L" level. From then on, every time five pulse signals S1 are applied, the excitation signal generator 7 changes from "L" to "H" to
Outputs an excitation signal EXC whose level changes to "L" (see Fig. 4, c). The frequency f e of this excitation signal EXC is made to match the resonant frequency f r of the vibrator (this will be described later). The excitation signal EXC thus formed is supplied to the counter 3 and the wave number limiting circuit 8. And counter 3
starts from the pulse signal S1a and sequentially counts the pulse signal S1, stops counting when the count value reaches N (constant), and supplies the output signal to a time difference voltage conversion circuit (not shown). In addition, the wave number limiting circuit 8 counts the excitation signal EXC, and the point in time when the excitation signal EXC changes from "L" to "H" to "L" and then changes to "H" level (see FIG. 4). The enable signal ENB is set to "H" level at the time t2 ) shown in FIG. That is, when the excitation signal generator 7 outputs 1.5 waves of the excitation signal EXC, the wave number limiting circuit 8 sets the enable signal ENB to "H" level to stop the frequency dividing operation of the excitation signal generator 7. The excitation signal EXC thus obtained is amplified by the ultrasonic pulse generation circuit 4, becomes a drive pulse V (FIG. 4(e)), and is supplied to a vibrator (not shown). In this way, the vibrator is driven by a driving pulse V having a frequency equal to its resonant frequency f r and a wave number of 1.5, so it emits ultrasonic waves with less noise and ringing. The ultrasonic flowmeter according to this embodiment can perform stable flow measurement.

次に、第5図は本発明の第2の実施例の要部の
構成を示すブロツク図である。この第2の実施例
が第3図に示す第1の実施例と異なる点は波数制
限回路9の構成であり、第5図において、波数制
限回路9はインバータ9a、J・Kフリツプフロ
ツプ(以下FFと称す)9b、FF9cとからな
る。ここでインバータ9aは励振信号EXCを反
転してFF9bのクロツク端子CKに供給し、FF
9bは反転励振信号が立下る毎に反転する
もので、そのJ・K入力端子は“H”レベルにセ
ツトされ、Q1出力はFF9cのクロツク端子CKに
供給されている。FF9cのJ・K入力端子は
各々“H”レベルと“L”レベルにセツトされて
おり、Q1出力が立下るときにQ2出力すなわちエ
ネーブル信号ENBが“H”レベルとなり、励振
信号発生器7の分周動作をストツプさせるように
なつている。また、FF9b,9cのクリア端子
CLRにはスタート信号STRTが供給されている。
Next, FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the main parts of a second embodiment of the present invention. This second embodiment differs from the first embodiment shown in FIG. 3 in the configuration of a wave number limiting circuit 9. In FIG. )9b and FF9c. Here, the inverter 9a inverts the excitation signal EXC and supplies it to the clock terminal CK of the FF9b.
9b is inverted every time the inverted excitation signal falls, its J and K input terminals are set to the "H" level, and the Q1 output is supplied to the clock terminal CK of FF 9c. The J and K input terminals of FF9c are set to "H" level and "L" level, respectively, and when the Q1 output falls, the Q2 output, that is, the enable signal ENB becomes "H" level, and the excitation signal generator The frequency dividing operation of 7 is stopped. Also, clear terminal of FF9b, 9c
CLR is supplied with a start signal STRT.

このような構成において、第6図のタイムチヤ
ートに示す時刻t1に、スタート信号STRTが
“H”レベルになると、FF9b,9cがクリアさ
れ、これによつてQ2出力すなわちエネーブル信
号ENBが“L”レベルとなり、励振信号発生器
7をエネーブルする。そして励振信号発生器7は
上述したようにパルス信号S1を1/10に分周し、
5パルス毎にレベル変化する励振信号EXCを出
力する(第6図ハ)そして励振信号EXCは第3
図に示す第1の実施例の場合と同様にカウンタ
3、超音波パルス発生回路4に供給され、同様の
機能を果す。一方、FF9b,9cはスタート信
号STRTが“H”レベルにある間リセツト状態
に保たれている。そして第6図に示す時刻t2にス
タート信号STRTが“L”レベルになると、第
6図に示す時刻t3に生じる反転励振信号の立
下りによつてFF9bが反転され、Q1出力が“H”
レベルとなる。そして、時刻t4に反転励振信号
EXCが再び立下ると、Q1出力は再び反転され
“L”レベルとなるが、このQ1出力の立下りによ
つてFF9cのQ2出力すなわちエネーブル信号
ENBが“H”レベルにセツトされ、これによつ
て励振信号発生器7が分周動作を停止する。こう
して、励振信号発生器7は時刻t1〜t4の間分周を
続け、3.5波からなる励振信号EXCを出力する。
このように、スタート信号STRTの長さが“H”
レベルにある時間(第6図の時刻t1〜t2)を変え
ることによつて励振信号の波数を変えることがで
きる。
In such a configuration, when the start signal STRT goes to "H" level at time t1 shown in the time chart of FIG. 6, FF9b and 9c are cleared, thereby causing the Q2 output, that is, the enable signal ENB to It becomes L'' level and enables the excitation signal generator 7. Then, the excitation signal generator 7 divides the pulse signal S1 into 1/10 as described above,
An excitation signal EXC whose level changes every 5 pulses is output (Fig. 6 C), and the excitation signal EXC is output from the third pulse.
As in the case of the first embodiment shown in the figure, the signal is supplied to the counter 3 and the ultrasonic pulse generation circuit 4, and performs the same functions. On the other hand, FFs 9b and 9c are maintained in a reset state while the start signal STRT is at the "H" level. Then, when the start signal STRT becomes "L" level at time t2 shown in FIG. 6, FF9b is inverted by the fall of the inverted excitation signal that occurs at time t3 shown in FIG. 6, and the Q1 output becomes "L" level. H"
level. Then, at time t 4 , the inverted excitation signal
When EXC falls again, the Q 1 output is inverted again and goes to "L" level, but this falling of the Q 1 output causes the Q 2 output of FF9c, that is, the enable signal.
ENB is set to the "H" level, thereby causing the excitation signal generator 7 to stop the frequency dividing operation. In this way, the excitation signal generator 7 continues frequency division between times t 1 and t 4 and outputs an excitation signal EXC consisting of 3.5 waves.
In this way, the length of the start signal STRT is “H”
The wave number of the excitation signal can be changed by changing the time at the level (time t 1 to t 2 in FIG. 6).

なお、上述した2つの実施例において、励振信
号EXCの周波数feを振動子の共振周波数frに一致
させるためには、パルス信号S1の周波数fおよ
び励振信号発生器7の分周比を適当に選択する
か、実現可能な周波数feに一致する共振周波数fr
を有する振動子を使用すればよい。
In the two embodiments described above, in order to match the frequency f e of the excitation signal EXC with the resonant frequency f r of the vibrator, the frequency f of the pulse signal S1 and the frequency division ratio of the excitation signal generator 7 must be adjusted appropriately. or choose a resonant frequency f r that matches the achievable frequency f e
It is sufficient to use a vibrator having

また、VCO1から出力されるパルス信号S1
の周波数fは流速によつて変化するが、この変化
率は極めて小さいので無視することができる。例
えば、周波数fの中心値(流速が0のときfの
値)を10MHzとし、スパン比例定数(流速が1
mm/S変化したときのfの値の変化)を5Hz/
(1mm/S)とすると、流速が±10m/S変化し
たとしてもfの値は±50KHz程度の変化しか示さ
ない(変化率0.5%)。従つて、このパルス信号S
1を1/10に分周して得た励振信号EXCの周波数fe
は1MHz±5KHzとなり、駆動される振動子の共振
特性Qを考えたとき、この励振信号EXCは充分
な安定性を有しているといえる。
In addition, the pulse signal S1 output from VCO1
Although the frequency f changes depending on the flow velocity, this rate of change is extremely small and can be ignored. For example, if the center value of the frequency f (the value of f when the flow velocity is 0) is 10 MHz, and the span proportionality constant (the value of f when the flow velocity is 1
The change in f value when mm/S changes) is 5Hz/
(1 mm/S), even if the flow velocity changes by ±10 m/S, the value of f will only change by about ±50 KHz (change rate of 0.5%). Therefore, this pulse signal S
The frequency f e of the excitation signal EXC obtained by dividing 1 into 1/10
is 1MHz±5KHz, and considering the resonance characteristic Q of the driven vibrator, it can be said that this excitation signal EXC has sufficient stability.

また、超音波パルス発生回路4は、例えば第7
図に示すように、励振信号EXCによつて駆動さ
れるFET11と、FET11の出力側に接続され
たLC共振回路12(この共振回路12の共振周
波数は振動子の共振周波数frと一致するように設
定されている)とから構成することによつて、振
動子への効率的なエネルギ伝達が可能となる。
Further, the ultrasonic pulse generation circuit 4 includes, for example, a seventh
As shown in the figure, there is a FET 11 driven by an excitation signal EXC, and an LC resonant circuit 12 connected to the output side of the FET 11 (the resonant frequency of this resonant circuit 12 is set to match the resonant frequency f r of the vibrator). ), it is possible to efficiently transmit energy to the vibrator.

最後に、励振信号発生器7、波数制限回路8
は、必ずしも上記実施例のような構成とする必要
はなく、例えばマイクロプロセツサを使用しても
よい。また、励振信号発生器7の分周比(上記実
施例においては1/10)と、波数制限回路8の波数
カウント値(上記第1の実施例においては1.5波)
とはいずれも任意の値にセツトすることが可能で
ある。
Finally, the excitation signal generator 7 and the wave number limiting circuit 8
It is not necessarily necessary to have the configuration as in the above embodiment; for example, a microprocessor may be used. Also, the frequency division ratio of the excitation signal generator 7 (1/10 in the above embodiment) and the wave number count value of the wave number limiting circuit 8 (1.5 waves in the above first embodiment)
can be set to any value.

以上説明したように、この発明は振動子の共振
周波数と等しい(またはほぼ等しい)周波数をも
つ数波の励振信号をVCOの出力パルス信号から
得、この励振信号に基づいて振動子を駆動するの
で、スタート信号に同期した、雑音の少い超音波
を効率よく発生させることができる。また、これ
によつて安定した流量測定が可能となる利点が得
られる。
As explained above, the present invention obtains several waves of excitation signals having a frequency equal to (or almost equal to) the resonant frequency of the vibrator from the output pulse signal of the VCO, and drives the vibrator based on this excitation signal. , it is possible to efficiently generate ultrasonic waves with little noise in synchronization with the start signal. Moreover, this provides the advantage that stable flow rate measurement is possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来の超音波流量計における超音波パ
ルス発生回路とその周辺回路の構成を示すブロツ
ク図、第2図は第1図に示す超音波パルス発生回
路4の入出力信号の波形を示すもので、同図イは
超音波パルス発生回路4への入力信号である励振
信号EXCの波形を示す図、同図ロは同超音波パ
ルス発生回路4の出力信号である駆動パルスVの
波形を示す図である。また、第3図は本発明の第
1の実施例の要部の構成を示すブロツク図、第4
図は同実施例の動作を説明するためのタイムチヤ
ート、第5図は本発明の第2の実施例の要部の構
成を示すブロツク図、第6図は同実施例の動作を
説明するためのタイムチヤート、第7図は超音波
パルス発生回路4の一構成例を示す回路図であ
る。 1……VCO(電圧制御発振器)、7……励振信
号発生器、8……波数制限回路。
Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of an ultrasonic pulse generation circuit and its peripheral circuits in a conventional ultrasonic flowmeter, and Fig. 2 shows the waveforms of input and output signals of the ultrasonic pulse generation circuit 4 shown in Fig. 1. Figure A shows the waveform of the excitation signal EXC, which is the input signal to the ultrasonic pulse generation circuit 4, and Figure B shows the waveform of the drive pulse V, which is the output signal of the ultrasonic pulse generation circuit 4. FIG. Further, FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the main part of the first embodiment of the present invention, and FIG.
The figure is a time chart for explaining the operation of the second embodiment, FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the main part of the second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is for explaining the operation of the second embodiment. FIG. 7 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the ultrasonic pulse generation circuit 4. 1... VCO (voltage controlled oscillator), 7... Excitation signal generator, 8... Wave number limiting circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 励振信号によつて駆動され、超音波を放射す
る超音波振動子と、前記超音波が発せられてから
受信されるまでの超音波伝播時間に反比例する周
波数のパルス信号を出力する電圧制御発振器とを
具備し、前記パルス信号の周波数に基づいて流量
を測定する超音波流量計において、前記パルス信
号を分周して前記超音波振動子の共振周波数と等
しいかほぼ等しい前記励振信号を発生する励振信
号発生器と、前記励振信号の波数が一定数になつ
たときに、前記励振信号の発生を停止させる波数
制限回路とを具備することを特徴とする超音波流
量計。
1. An ultrasonic transducer that is driven by an excitation signal and emits ultrasonic waves, and a voltage-controlled oscillator that outputs a pulse signal with a frequency that is inversely proportional to the ultrasonic propagation time from when the ultrasonic wave is emitted until it is received. In an ultrasonic flowmeter that measures the flow rate based on the frequency of the pulse signal, the pulse signal is frequency-divided to generate the excitation signal that is equal to or approximately equal to the resonance frequency of the ultrasonic vibrator. An ultrasonic flowmeter comprising: an excitation signal generator; and a wave number limiting circuit that stops generation of the excitation signal when the wave number of the excitation signal reaches a certain number.
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