JPH0421807B2 - - Google Patents

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JPH0421807B2
JPH0421807B2 JP15368682A JP15368682A JPH0421807B2 JP H0421807 B2 JPH0421807 B2 JP H0421807B2 JP 15368682 A JP15368682 A JP 15368682A JP 15368682 A JP15368682 A JP 15368682A JP H0421807 B2 JPH0421807 B2 JP H0421807B2
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JP
Japan
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circuit
transmission
ultrasonic
reception
transmitting
Prior art date
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JP15368682A
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Japanese (ja)
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JPS5943314A (en
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Masaharu Maki
Yukio Yoshida
Mototaka Konishi
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Tokyo Keiki Inc
Original Assignee
Tokimec Inc
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Publication date
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Publication of JPS5943314A publication Critical patent/JPS5943314A/en
Publication of JPH0421807B2 publication Critical patent/JPH0421807B2/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】 〔発明の属する分野〕 本発明は、超音波流速測定装置に係り、特にシ
ングアラウンド法による超音波流速測定装置に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of the Invention] The present invention relates to an ultrasonic flow rate measuring device, and particularly to an ultrasonic flow rate measuring device using the sing-around method.

〔従来技術とその問題点〕[Prior art and its problems]

超音波流速測定装置は、超音波が流体中を伝播
するときの見かけの速度が、流体の速度によつて
異なることを利用したものである。第1図にその
従来技術を示す。この第1図に於て、符号1は管
を示す。この管1には、その内部を被測定流体
(例えば水)が速度Vで管路に沿つて矢印A方向
に流れているものとする。
Ultrasonic flow velocity measurement devices utilize the fact that the apparent velocity of ultrasound propagating through a fluid varies depending on the velocity of the fluid. FIG. 1 shows the prior art. In this FIG. 1, reference numeral 1 indicates a tube. It is assumed that a fluid to be measured (for example, water) is flowing inside the pipe 1 at a velocity V in the direction of arrow A along the pipe path.

管1における所定距離離れた上流側及び下流側
の二断面内に、一対の各々送受兼用の超音波振動
子(トランスジユーサ)2,3が装着されてい
る。この超音波振動子2,3は、切換えスイツチ
4を介して送受信回路部5と接続されている。そ
して、一方の超音波振動子から発射した超音波パ
ルスが他方の超音波振動子で受波され、続いて一
方の超音波振動子から2回目の送信波を発射せし
めるようになつている。
A pair of ultrasonic transducers 2 and 3 for transmitting and receiving are installed in two sections of the tube 1, one on the upstream side and the other on the downstream side, separated by a predetermined distance. The ultrasonic transducers 2 and 3 are connected to a transmitting/receiving circuit section 5 via a changeover switch 4. Then, an ultrasonic pulse emitted from one ultrasonic transducer is received by the other ultrasonic transducer, and then a second transmission wave is emitted from one ultrasonic transducer.

これを更に詳述すると、送受信回路部5は、送
信パルス発生回路6、受信回路7、同期回路8か
ら成る。そして、まず軌動操作で同期回路8がス
タートパルスを送信パルス発生回路6へ出力す
る。送信パルスは切換えスイツチ4を介して一方
の超音波振動子2へ出力される。超音波振動子2
は電気信号を音響信号に変換して超音波パルスを
発射し水中を伝播せしめる。
To explain this in more detail, the transmitting/receiving circuit section 5 includes a transmitting pulse generating circuit 6, a receiving circuit 7, and a synchronizing circuit 8. Then, first, the synchronization circuit 8 outputs a start pulse to the transmission pulse generation circuit 6 by orbit operation. The transmission pulse is output to one of the ultrasonic transducers 2 via the changeover switch 4. Ultrasonic transducer 2
converts electrical signals into acoustic signals and emits ultrasonic pulses that propagate through water.

この超音波パルスが他方の超音波振動子3に受
波されると電気信号に変換され、受信回路7へ送
られる。この受信回路7で受信波の信号増幅が行
なわれたのち、同期回路8に出力される。この同
期回路8は所定のトリガレベルで自己同期を行な
い単一パルスを発生する機能を有しており、同期
後のパルス信号がパルス発生回路6に送出され
る。この送信パルスにより以下前述と同様にして
超音波パルスの発射、水中伝播、受波、増幅等の
各動作が何回も繰返されるようになつている。
When this ultrasonic pulse is received by the other ultrasonic transducer 3, it is converted into an electrical signal and sent to the receiving circuit 7. After the received wave is amplified by the receiving circuit 7, it is output to the synchronizing circuit 8. This synchronization circuit 8 has a function of performing self-synchronization at a predetermined trigger level and generating a single pulse, and a synchronized pulse signal is sent to the pulse generation circuit 6. Using this transmission pulse, operations such as emission, underwater propagation, reception, and amplification of the ultrasonic pulse are repeated many times in the same manner as described above.

一方、同期回路8が出力するパルス信号は、周
波数てい倍回路9へ送出され、送受信回路部5に
おけるパルス繰返し周波数に応じた周波数でパル
ス発振がなされる。これとは別に、所定時間同一
方向に超音波パルスの送受が繰返されると、送受
切替回路10の指令で切換えスイツチ4が切り換
わり、今度は超音波振動子3から超音波振動子2
の方向へ超音波パルスの送信及び受信がなされ
る。以下、同様に一定周期で送受方向の切替動作
が行なわれる。
On the other hand, the pulse signal output from the synchronization circuit 8 is sent to the frequency multiplier circuit 9, and pulse oscillation is performed at a frequency corresponding to the pulse repetition frequency in the transmitter/receiver circuit section 5. Separately, when ultrasonic pulses are repeatedly transmitted and received in the same direction for a predetermined period of time, the changeover switch 4 is switched in response to a command from the transmission/reception switching circuit 10, and this time the ultrasonic transducer 3 is switched to the ultrasonic transducer 2.
Ultrasonic pulses are transmitted and received in the direction of. Thereafter, the switching operation of the transmission/reception direction is similarly performed at regular intervals.

ここで、流速をV〔m/s〕、水中音速をC
〔m/s〕、超音波振動子2,3間を超音波が伝わ
る距離をL〔m〕、超音波の伝達方向と水流方向と
のなす角をθとすると、超音波振動子2から3へ
送受を行なう場合、送受信回路部5のパルス繰返
し周波数fdは、 fd=1/Td=(C+V・cosθ)/L となり、逆に超音波振動子3から2へ送受を行な
う場合、送受信回路部5のパルス繰返し周波数fu
は、 fu=1/Tu=(C−V・cosθ)/L となる。周波数てい倍回路9のてい倍率をMと
し、この周波数てい倍回路9の送受方向切替に伴
なう二つの発振周波数「M・fd」と「M・fu」の
差Δfを求めると、 Δf=M・fd−M・fu ={(2V・cosθ)/L}・M となり、流速Vに比例した値となる。周波数てい
倍回路9の出力側には、流速算定用のアツプダウ
ンカウン11が接続されている。そして、このア
ツプダウンカウンタ11が、送受切替回路部10
から送られる切替信号を受けて超音波振動子2か
ら超音波振動子3へ超音波パルスを送受する場合
にはアツプモードに、また逆に超音波振動子3か
ら超音波振動子2へ送受する場合にはダウンモー
ドに切替えながら該周波数てい倍回路9の出力パ
ルスを計数して前述したΔfの演算を行ない、流
速又は流量データを出力するようになつている。
Here, the flow velocity is V [m/s], and the underwater sound velocity is C.
[m/s], the distance that the ultrasonic wave travels between the ultrasonic transducers 2 and 3 is L [m], and the angle between the ultrasonic transmission direction and the water flow direction is θ, then from the ultrasonic transducers 2 to 3 When transmitting and receiving from the ultrasonic transducer 3 to 2, the pulse repetition frequency fd of the transmitting/receiving circuit section 5 is fd=1/Td=(C+V・cosθ)/L; conversely, when transmitting and receiving from the ultrasonic transducer 3 to 2, the pulse repetition frequency fd of the transmitting/receiving circuit section 5 is as follows. 5 pulse repetition frequency fu
is, fu=1/Tu=(CV・cosθ)/L. Letting the multiplication factor of the frequency multiplier circuit 9 be M, and find the difference Δf between the two oscillation frequencies "M・fd" and "M・fu" accompanying the switching of the transmission/reception direction of the frequency multiplier circuit 9, Δf= M·fd−M·fu = {(2V·cosθ)/L}·M, which is a value proportional to the flow velocity V. An up-down counter 11 for calculating the flow velocity is connected to the output side of the frequency multiplier circuit 9. This up-down counter 11 is connected to the transmission/reception switching circuit section 10.
When transmitting and receiving ultrasonic pulses from the ultrasonic transducer 2 to the ultrasonic transducer 3 in response to a switching signal sent from the ultrasonic transducer 2, the mode is set to up mode, and vice versa. In this case, the output pulses of the frequency multiplier circuit 9 are counted while switching to the down mode, the above-mentioned Δf is calculated, and the flow velocity or flow rate data is output.

しかしながら、かかる従来技術にあつては、超
音波パルスを受信すると直ちに送信を行なう構成
なため、とくに小口径の配管では多重反射や管壁
を伝わつてくる音波等の残響の影響を受けやす
く、測定誤差を生じ易い。例えば、口径10〔mm〕、
流速1〔m/s〕の場合に得られる伝播時間ΔT
は、ΔT=Tu−Tdで、Δt=40〔nS〕程度しかな
い。このため、受信波に妨害波としての残響が合
成するとき、送受方向に拘わらず受信波と残響と
の間の位相が同一であれば殆ど測定誤差を生じな
いが送受方向によつて位相が異なつている場合、
第2図に示す如く受信波が同期回路の同期用トリ
ガレベルに達するタイミングが送受方向によつて
Δtだけ変動する。これが為、流速流量測定に大
きな誤差を生じ実用に供しないという不都合があ
つた。
However, since such conventional technology is configured to immediately transmit an ultrasonic pulse upon receiving it, small-diameter pipes in particular are susceptible to multiple reflections and reverberations such as sound waves propagating through the pipe wall, making measurement difficult. Easy to cause errors. For example, caliber 10 [mm],
Propagation time ΔT obtained when flow velocity is 1 [m/s]
is ΔT=Tu−Td, which is only about Δt=40 [nS]. For this reason, when reverberation as an interference wave is combined with a received wave, there will be almost no measurement error if the phase between the received wave and the reverberation is the same regardless of the direction of transmission and reception, but the phase may differ depending on the direction of transmission and reception. If it is on,
As shown in FIG. 2, the timing at which the received wave reaches the synchronization trigger level of the synchronization circuit varies by Δt depending on the transmission and reception direction. This has resulted in a large error in flow rate measurement, which is disadvantageous in that it cannot be put to practical use.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、上記従来技術の欠点に鑑みなされた
ものであり、超音波パルスを受信後再び送信する
までの間に遅延時間を設け、かつ、この遅延時間
にジツターを掛けることにより、パルス繰返し周
期をそれ程遅くすることなく前記残響の影響を除
去し、小径の管路でも精度よく流速又は流量の測
定を行なうことが可能な超音波流速測定装置を提
供することを、その目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks of the prior art.The present invention provides a delay time between receiving an ultrasonic pulse and transmitting it again, and by multiplying this delay time by jitter, the pulse repetition period can be changed. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic flow rate measuring device that can eliminate the influence of the reverberation without significantly slowing down the flow rate, and can accurately measure flow rate or flow rate even in a small diameter pipe.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の一実施例を第3図ないし第5図
に基づいて説明する。第3図は本発明の一実施例
に係る超音波流速・測定装置を示す全体ブロツク
図であり、第4図は、その動作を示すタイミング
チヤートである。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 3 to 5. FIG. 3 is an overall block diagram showing an ultrasonic flow velocity/measuring device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a timing chart showing its operation.

第3図に於て、送受信回路部5Aは、切換えス
イツチ4を介して管1に装着された超音波振動子
2,3に切換え接続される送信パルス発生回路6
及び受信回路7と、この受信回路7に直列接続さ
れた遅延回路20及び同期回路21とを備えてい
る。遅延回路20は、受信回路7で増幅した受信
波を入力すると、或る時間幅、即ち遅延時間τを
設けて次の信号を出力するのを遅らせるように機
能する。この遅延回路20の遅延時間τは、ジツ
ター回路22から出力される不規則な波形信号に
制御されてその設定時間の値(遅延時間幅)が変
化するようになつている。このため、一つの受信
波が入力されて次に送信信号が出力されるまでの
間の時間(遅延時間τ)が、受信波が入力される
毎に不規則に異なるようになつている。
In FIG. 3, the transmitting/receiving circuit section 5A includes a transmitting pulse generating circuit 6 which is selectively connected to the ultrasonic transducers 2 and 3 attached to the tube 1 via the changeover switch 4.
and a receiving circuit 7, and a delay circuit 20 and a synchronization circuit 21 connected in series to the receiving circuit 7. When receiving the received wave amplified by the receiving circuit 7, the delay circuit 20 functions to provide a certain time width, that is, a delay time τ, and to delay the output of the next signal. The delay time τ of the delay circuit 20 is controlled by an irregular waveform signal output from the jitter circuit 22, so that the value of the set time (delay time width) changes. For this reason, the time (delay time τ) between input of one received wave and output of the next transmitted signal is irregularly different each time a received wave is input.

第5図に、遅延回路20とジツター回路22の
具体例を示す。ここで、ジツターについて詳述す
る。
FIG. 5 shows a specific example of the delay circuit 20 and the jitter circuit 22. Here, jitter will be explained in detail.

ジツターそのものは、本来、「信号波形の振幅、
周期、移相又はパルス幅などの好ましくない迅速
でしかも断続的な変化(JIS・C1002電子測定器
用語)と定義されている。このため、ジツターそ
のものは、好ましくない現象として、例えばオシ
ロスコープのトリガのジツターによる観測波形の
歪として、知られている。本実施例におけるジツ
ター回路22は、ジツターを独自に意図的に発生
させる回路として使用されている。第5図はその
一例を示すものである。
Jitter itself originally refers to the amplitude of the signal waveform,
It is defined as an undesirable rapid and intermittent change in period, phase shift, or pulse width (JIS/C1002 electronic measuring instrument terminology). For this reason, jitter itself is known as an undesirable phenomenon, such as distortion of observed waveforms due to jitter in the trigger of an oscilloscope. The jitter circuit 22 in this embodiment is used as a circuit that uniquely and intentionally generates jitter. FIG. 5 shows an example.

この第5図において、符号22Aはツエナーダ
イオードを示す。このツエナーダイオード22A
は、抵抗素子R0を介して数〔μA〕程度の微弱電
流で逆バイアスされ、これによつて10〔mV〕程
度の電圧がツエナーダイオードの両端に発生する
ようになつている。このノイズ信号Aは、時間に
関して不規則に変化する。このノイズ信号Aは、
コンデンサC1を介して増幅器22Bに交流結合
され所定電圧に増幅され、ジツター回路22の出
力信号として遅延回路20へ送り込まれるように
なつている。
In FIG. 5, reference numeral 22A indicates a Zener diode. This Zener diode 22A
is reverse-biased with a weak current of about several [μA] through the resistance element R 0 , so that a voltage of about 10 [mV] is generated across the Zener diode. This noise signal A changes irregularly with respect to time. This noise signal A is
The signal is AC-coupled to the amplifier 22B via the capacitor C1, amplified to a predetermined voltage, and sent to the delay circuit 20 as the output signal of the jitter circuit 22.

ジツター回路22の出力は、実際には第5図に
示すようにコンデンサC2を介して遅延回路20
へ入力される。このコンデンサC2は、ノイズ信
号Aのオフセツト電圧等の直流分を除去するよう
に機能する。
The output of the jitter circuit 22 is actually sent to the delay circuit 20 via a capacitor C2 as shown in FIG.
is input to. This capacitor C2 functions to remove DC components such as the offset voltage of the noise signal A.

遅延回路20は、例えば第5図に示すように、
PNPトランジスタTとモノステーブルマルチバ
イブレータ20Aとを備え、さらに、前述したジ
ツター回路22からの信号に対して分圧をもつて
所定のバイアスを与えてトランジスタTのベース
電圧として入力する抵抗素子R1,R2を有してい
る。また、この遅延回路20は、トランジスタT
のエミツタ端子に抵抗素子R3を備え、前述した
モノステーブルマルチバイブレータ20Aにはコ
ンデンサC3が並列接続されている。すなわち、
この遅延回路20においては、トランジスタTの
エミツタとコレクタとの間のインピーダンスがジ
ツター回路の作用により時間的に不規則に変化す
る。このため、モノステーブルマルチバイブレー
タのトリガ端子に記号が与えられる度に、当該
モノマルチバイブレータの時定数を決める固有値
R3,C3及び不規則に変化するエミツタ・コレク
タ間のインピーダンスにより、前記モノマルチバ
イブレータ20Aからは不規則にパルス幅が変化
するパルス列が出力される。
The delay circuit 20, for example, as shown in FIG.
A resistive element R 1 , which is equipped with a PNP transistor T and a monostable multivibrator 20A, and which applies a predetermined bias to the signal from the jitter circuit 22 described above by dividing the voltage and inputs it as the base voltage of the transistor T; It has R 2 . Further, this delay circuit 20 includes a transistor T
A resistor element R3 is provided at the emitter terminal of the monostable multivibrator 20A, and a capacitor C3 is connected in parallel to the monostable multivibrator 20A. That is,
In this delay circuit 20, the impedance between the emitter and collector of the transistor T changes irregularly over time due to the action of the jitter circuit. Therefore, each time a symbol is given to the trigger terminal of a monostable multivibrator, the unique value that determines the time constant of the monostable multivibrator is
Due to R 3 , C 3 and the irregularly changing impedance between the emitter and collector, the mono-multivibrator 20A outputs a pulse train whose pulse width changes irregularly.

遅延回路20の出力パルスは、同期回路21へ
送出される。この同期回路21は、遅延回路20
から送られるパルス信号の後縁でプリセツト状態
となり後述する電圧制御発振回路26が出力する
発振パルスの立上がりタイミングで単一パルスを
形成し送信パルス発生回路6へ出力する。この送
信パルス発生回路6は、同期回路21から送られ
る信号により送信パルスを出力する。そして、第
3図に示す切換えスイツチ4の動作状態下にあつ
ては、一方の超音波振動子2から超音波パルスが
出力される。そして、この超音波パルスが水中を
伝播したのち、他方の超音波振動子3で受波さ
れ、受信信号が前記受信回路7へ送られるように
なつている。以下、同様の動作が繰返し行なわれ
るようになつている。
The output pulse of the delay circuit 20 is sent to the synchronization circuit 21. This synchronization circuit 21 includes a delay circuit 20
It enters a preset state at the trailing edge of a pulse signal sent from the oscillation circuit 26, and forms a single pulse at the rising timing of an oscillation pulse output from a voltage controlled oscillation circuit 26, which will be described later, and outputs it to the transmission pulse generation circuit 6. This transmission pulse generation circuit 6 outputs a transmission pulse in response to a signal sent from the synchronization circuit 21. Under the operating state of the changeover switch 4 shown in FIG. 3, ultrasonic pulses are output from one ultrasonic transducer 2. After this ultrasonic pulse propagates through water, it is received by the other ultrasonic transducer 3, and a received signal is sent to the receiving circuit 7. Thereafter, similar operations are repeated.

このように構成された送受信回路部5Aは、基
本的には受信後送信を行なうまでの間に遅延時間
を設けて受信波に対する残響の影響を除去せんと
するものであるが、遅延時間にジツターを掛ける
ことにより送信パルスの出力のタイミングをその
都度(1回毎に)不規則に変化させて、比較的短
い遅延時間で前述した残響の影響を有効に回避す
るものである。
The transmitting/receiving circuit section 5A configured as described above is basically intended to eliminate the influence of reverberation on the received waves by providing a delay time between reception and transmission. By multiplying this, the timing of the output of the transmission pulse is changed irregularly each time (each time), and the effect of the reverberation described above can be effectively avoided with a relatively short delay time.

具体的には、遅延回路20に設定される遅延時
間が前述した如きジツター回路22によつて不規
則に変化させられることから、特定の残響の人力
に対して受信波形の位置が前後に不規則にずらさ
れることになり、これがため、残響の影響を有効
に回避し得るようになつている。仮りに受信信号
と残響とが重なつても、残響レベルが加算される
状態もしくは減算させる状態の両方向が生じるこ
とから、平均化するとその残響の影響はほぼ「±
0」となる。
Specifically, since the delay time set in the delay circuit 20 is irregularly changed by the jitter circuit 22 as described above, the position of the received waveform is irregular before and after a specific reverberation force. Therefore, the influence of reverberation can be effectively avoided. Even if the received signal and reverberation overlap, the reverberation level will either be added or subtracted, so when averaged, the effect of the reverberation will be approximately "±"
0”.

送受信回路部5Aの受信回路7及び同期回路2
1の出力側に、可変周波数発振部23が接続され
ている。この可変周波数発振部23は、管1に装
着した超音波振動子2,3間の超音波パルス伝播
時間T(第4図参照)に反比例した周波数で発振
を行なう機能を有する。具体的には、この可変周
波数発振部23は、同期回路21の出力するパル
ス信号でリセツトし、電圧制御発振回路26の出
力パルスをNt個係数すると分周パルスを発生す
るカウンタ27と、このカウンタ27の出力パル
ス及び受信回路7の受信パルスを入力し、これら
2入力信号のパルス発生順の違いで正負が変わ
り、時間差に応じて幅が変わるパルス信号を出力
する誤差検出回路24と、この誤差検出回路24
の出力を平均した制御信号を発生する積分回路2
5と、この制御信号が常に零になる方向に出力周
波数が制御される電圧制御発振回路26とが閉ル
ープを形成して成り、この結果、繰り返えし送受
信の位相のづれがないように自動制御されてる。
Receiving circuit 7 and synchronous circuit 2 of transmitting/receiving circuit section 5A
A variable frequency oscillator 23 is connected to the output side of the oscillator 1 . The variable frequency oscillator 23 has a function of oscillating at a frequency inversely proportional to the ultrasonic pulse propagation time T (see FIG. 4) between the ultrasonic transducers 2 and 3 attached to the tube 1. Specifically, the variable frequency oscillator 23 includes a counter 27 that is reset by the pulse signal output from the synchronization circuit 21 and generates a frequency-divided pulse when the output pulse of the voltage controlled oscillation circuit 26 is multiplied by Nt . An error detection circuit 24 inputs the output pulses of the counter 27 and the received pulses of the reception circuit 7, and outputs a pulse signal whose polarity changes depending on the order of pulse generation of these two input signals and whose width changes according to the time difference; Error detection circuit 24
Integrating circuit 2 that generates a control signal that averages the output of
5 and a voltage-controlled oscillation circuit 26 whose output frequency is controlled in the direction that this control signal is always zero, forming a closed loop. It's controlled.

ここで、カウンタ27のカウント数をMとする
と、このMは予め設定されているものとする。カ
ウンタ27は、周期回路から出力される送信パル
ス信号によりカウントを開始し、Mカウントする
と前述した如く所定のパルスを出力する。
Here, if the count number of the counter 27 is M, it is assumed that this M is set in advance. The counter 27 starts counting by the transmission pulse signal output from the periodic circuit, and when it counts M, outputs a predetermined pulse as described above.

誤差検出回路24の出力は、積分回路25に送
られる。この電圧制御発信回路26の発信周波数
は、積分回路25の出力電圧で可変できるように
成つている。
The output of the error detection circuit 24 is sent to an integration circuit 25. The oscillation frequency of this voltage-controlled oscillation circuit 26 can be varied by the output voltage of the integration circuit 25.

また、遅延回路20の出力(遅延された送信信
号)をそのまま送信パルス発生回路6への送信信
号として使用すると、カウンタ27のカウント開
始の信号と送信信号とが必ずしも同期しない。こ
のため、同期回路21により送信信号とカウンタ
27のカウント開始の信号との同期をとつて送信
を行うようにしている。
Further, if the output of the delay circuit 20 (delayed transmission signal) is used as it is as a transmission signal to the transmission pulse generation circuit 6, the count start signal of the counter 27 and the transmission signal are not necessarily synchronized. Therefore, the synchronization circuit 21 synchronizes the transmission signal with the count start signal of the counter 27 to perform transmission.

一方、切換えスイツチ4は前述した従来技術と
同様に送受切替回路10によつて一定周期毎に送
受方向の切替がなされる。そして、流速算定用カ
ウンタとしてのアツプダウンカウンタ11によ
り、送受方向に従つてアツプモードとダウンモー
ドに切替えながら可変周波数発振部23の発振パ
ルスを加・減計数することにより、超音波振動子
2側から超音波振動子3側へ送信を行なう場合の
伝播時間をTd、逆に超音波振動子3側から超音
波振動子2側へ送信を行なう場合の伝播時間を
Tuとし、 Δf′=(N/Td)−(N/Tu) =(2V・cosθ/L)・N のように流速又は流量に比例した数端数差Δf′を
得ることができる。
On the other hand, the changeover switch 4 is switched between the transmission and reception directions at regular intervals by the transmission/reception switching circuit 10, as in the prior art described above. Then, the up-down counter 11 serving as a flow rate calculation counter adds and subtracts the oscillation pulses of the variable frequency oscillator 23 while switching between up mode and down mode according to the transmission/reception direction. Td is the propagation time when transmitting from the ultrasonic transducer 3 side to the ultrasonic transducer 3 side, and conversely the propagation time when transmitting from the ultrasonic transducer 3 side to the ultrasonic transducer 2 side.
Tu, it is possible to obtain a fractional difference Δf' proportional to the flow velocity or flow rate as follows: Δf'=(N/Td)−(N/Tu)=(2V·cosθ/L)·N.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上にように本発明によれば、遅延回路とジツ
ター回路との作用により、受信から送信までの遅
延時間を余り長くすることなく受信波に対する残
響の影響を有効に除去することができ、これがた
め測定誤差の少ない連続的な流速・流量測定を行
なうことができる。また、受信・送信の間隔を大
きくとれるので、受信波に自動利得調整を掛けや
すくなり測定精度をより一層向上させることがで
きるという従来にない優れた超音波流速測定装置
を提供することができる。
As described above, according to the present invention, by the action of the delay circuit and the jitter circuit, the influence of reverberation on received waves can be effectively removed without increasing the delay time from reception to transmission too much. Continuous flow rate and flow measurements can be performed with little measurement error. In addition, since the interval between reception and transmission can be increased, automatic gain adjustment can be easily applied to the received waves, and measurement accuracy can be further improved, making it possible to provide an unprecedented and excellent ultrasonic flow velocity measuring device.

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

第1図は従来例を示す全体ブロツク図、第2図
は受信波を示す線図、第3図は本発明に係る超音
波流速測定装置を示す全体的ブロツク図、第4図
は第3図の動作を示すタイミングチヤート、第5
図は第3図中の遅延回路及びジツター回路の具体
例を示す回路図である。 1……管、2,3……超音波振動子、4……切
換えスイツチ、5,5A……送受信回路部、10
……送受切替回路、11……流速算定用カウンタ
としてのアツプダウンカウンタ、20……遅延回
路、22……ジツター回路、23……可変周波数
発振部。
FIG. 1 is an overall block diagram showing a conventional example, FIG. 2 is a line diagram showing received waves, FIG. 3 is an overall block diagram showing an ultrasonic flow rate measuring device according to the present invention, and FIG. Timing chart showing the operation of
This figure is a circuit diagram showing a specific example of the delay circuit and jitter circuit in FIG. 3. 1... Tube, 2, 3... Ultrasonic vibrator, 4... Changeover switch, 5, 5A... Transmission/reception circuit section, 10
. . . Transmission/reception switching circuit, 11 . . . Up-down counter as a counter for calculating flow velocity, 20 .

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 被測定流体が流れる管路の中心軸に沿つた二
箇所に所定距離隔てて装備された超音波送受信用
の二つの超音波振動子と、この各超音波振動子の
何れか一方を信号送信用とすると共に他方を信号
受信用として稼働せしめる送受信回路部と、前記
二つの超音波振動子の送信機能と受信機能とを一
定の周期毎に切替え設定する送受切替回路とを備
え、前記送受信回路部から出力される送信と受信
のタイミングに基づいてその時間差を前記送受切
替回路による切替え周期毎に演算することによつ
て被測定流体の流速を算定するための流速算定用
カウンタとを装備し、 前記送受信回路部に、送信信号の出力タイミン
グを適当に遅らせる遅延回路を設けると共に、こ
の遅延回路に、当該遅延回路による遅延時間の時
間幅を不規則に変化させるジツター回路を併設し
たことを特徴とする超音波流速測定装置。
[Scope of Claims] 1. Two ultrasonic transducers for transmitting and receiving ultrasonic waves installed at two locations along the central axis of a pipeline through which a fluid to be measured flows, separated by a predetermined distance, and each of these ultrasonic transducers. a transmitting/receiving circuit unit that operates one of the ultrasonic transducers for signal transmission and the other for signal reception; and a transmitting/receiving switching circuit that switches and sets the transmitting function and receiving function of the two ultrasonic transducers at regular intervals. for calculating the flow velocity of the fluid to be measured by calculating the time difference between the transmission and reception timings outputted from the transmission and reception circuit section every switching period by the transmission and reception switching circuit. The transmission/reception circuit section is equipped with a delay circuit that appropriately delays the output timing of the transmission signal, and the delay circuit is equipped with a jitter circuit that irregularly changes the time width of the delay time by the delay circuit. An ultrasonic flow velocity measuring device characterized by being attached.
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