JPH051929A - 超音波流量計 - Google Patents
超音波流量計Info
- Publication number
- JPH051929A JPH051929A JP3014525A JP1452591A JPH051929A JP H051929 A JPH051929 A JP H051929A JP 3014525 A JP3014525 A JP 3014525A JP 1452591 A JP1452591 A JP 1452591A JP H051929 A JPH051929 A JP H051929A
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- signal
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 流量計に加わる衝撃等によって発生するノイ
ズが流量の計測精度に及ぼす影響を低減させる。 【構成】 超音波受信器５、５とアンプ７、７との間に
バンドパスフィルタ６、６を設け、該バンドパスフィル
タ６、６により、超音波受信器５、５の出力信号のうち
目的とする厚み方向の共振による信号により流量信号成
分のみを取出す。これにより、従来のように超音波受信
器の出力信号を直接増幅することにより径方向の共振に
よる信号がノイズとなって流量計測精度に影響を及ぼす
不具合を解消する。
ズが流量の計測精度に及ぼす影響を低減させる。 【構成】 超音波受信器５、５とアンプ７、７との間に
バンドパスフィルタ６、６を設け、該バンドパスフィル
タ６、６により、超音波受信器５、５の出力信号のうち
目的とする厚み方向の共振による信号により流量信号成
分のみを取出す。これにより、従来のように超音波受信
器の出力信号を直接増幅することにより径方向の共振に
よる信号がノイズとなって流量計測精度に影響を及ぼす
不具合を解消する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は超音波を利用して流体の
動きを計測する流量計測用の超音流量計に係り、特に流
量計に加わる衝撃等によって発生するノイズが流量の計
測精度に及ぼす影響を低減させる場合に好適な超音波流
量計に関する。
動きを計測する流量計測用の超音流量計に係り、特に流
量計に加わる衝撃等によって発生するノイズが流量の計
測精度に及ぼす影響を低減させる場合に好適な超音波流
量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば流量計に組込まれて使用さ
れる超音波センサは、被計測流体へ超音波を放射する超
音波発信器と、被計測流体の動きによって位相変調を受
けた超音波を受信し電気信号へ変換する超音波受信器
と、該超音波受信器の受信信号を位相復調する位相復調
器とを備えている。
れる超音波センサは、被計測流体へ超音波を放射する超
音波発信器と、被計測流体の動きによって位相変調を受
けた超音波を受信し電気信号へ変換する超音波受信器
と、該超音波受信器の受信信号を位相復調する位相復調
器とを備えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した従
来の超音波センサにおいては、超音波受信器を構成する
円板状の圧電素子（ｐｉｅｚｏ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｅ
ｌｅｍｅｎｔ）を厚み方向の共振で使用しているが、圧
電素子の基本振動が径方向であるため、次のような問題
があった。即ち、流量計に対して外部からの衝撃等によ
り高周波の振動が加えられた場合、圧電素子はその基本
振動である径方向の共振を起こし、そのノイズ信号も位
相復調器によって直接増幅してしまう結果、ノイズ信号
により誤った位相復調出力が発生し、流量の計測精度に
影響を及ぼすという問題があった。これを具体的に説明
すれば、一般に、超音波振動子には周波数定数Ｃがあ
り、所望の発信周波数が決定されれば、円板状の超音波
振動子の厚さが決定されることとなる。しかし、感度を
高くするためには発信周波数を高めざるを得ず、超音波
振動子の厚さが薄くならざるを得ない。この場合、一般
の使用においては超音波振動子の厚さと直径との比率
は、１対（５〜１２）位の比率となる。ここで、厚さ方
向と径方向の前記周波数定数Ｃがほぼ等しいため、径方
向が前記超音波振動子の基本振動となり、円板状の超音
波振動子の面に対して直交する方向へ作用する外部配管
等の振動は、超音波振動子の厚さを変化させずに、もっ
ぱら超音波振動子の径を変化させるように働く。従っ
て、超音波振動子を極力面振動とさせたいという要求に
も拘わらず、外部振動は超音波振動子の径を変化させる
ため、ノイズ発生の原因となるという問題があった。
来の超音波センサにおいては、超音波受信器を構成する
円板状の圧電素子（ｐｉｅｚｏ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｅ
ｌｅｍｅｎｔ）を厚み方向の共振で使用しているが、圧
電素子の基本振動が径方向であるため、次のような問題
があった。即ち、流量計に対して外部からの衝撃等によ
り高周波の振動が加えられた場合、圧電素子はその基本
振動である径方向の共振を起こし、そのノイズ信号も位
相復調器によって直接増幅してしまう結果、ノイズ信号
により誤った位相復調出力が発生し、流量の計測精度に
影響を及ぼすという問題があった。これを具体的に説明
すれば、一般に、超音波振動子には周波数定数Ｃがあ
り、所望の発信周波数が決定されれば、円板状の超音波
振動子の厚さが決定されることとなる。しかし、感度を
高くするためには発信周波数を高めざるを得ず、超音波
振動子の厚さが薄くならざるを得ない。この場合、一般
の使用においては超音波振動子の厚さと直径との比率
は、１対（５〜１２）位の比率となる。ここで、厚さ方
向と径方向の前記周波数定数Ｃがほぼ等しいため、径方
向が前記超音波振動子の基本振動となり、円板状の超音
波振動子の面に対して直交する方向へ作用する外部配管
等の振動は、超音波振動子の厚さを変化させずに、もっ
ぱら超音波振動子の径を変化させるように働く。従っ
て、超音波振動子を極力面振動とさせたいという要求に
も拘わらず、外部振動は超音波振動子の径を変化させる
ため、ノイズ発生の原因となるという問題があった。
【０００４】本発明は前記課題を解決するもので、外部
振動により超音波振動子が厚さ方向ではなく径方向へ変
化しやすい性質により発生するノイズを防止すべく、超
音波受信器の後段に帯域通過フィルタを挿入することに
より、ノイズが流量の計測精度に及ぼす影響を低減させ
ることを達成した超音波流量計の提供を目的とする。
振動により超音波振動子が厚さ方向ではなく径方向へ変
化しやすい性質により発生するノイズを防止すべく、超
音波受信器の後段に帯域通過フィルタを挿入することに
より、ノイズが流量の計測精度に及ぼす影響を低減させ
ることを達成した超音波流量計の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、流体中へ超音
波を放射する超音波発信手段と、流体を通過した前記超
音波を受信し電気信号に変換する超音波受信手段と、該
超音波受信手段の出力信号を処理して流量信号に変換す
る変換手段とを具備してなる超音波流量計において、前
記超音波受信手段と前記変換手段との間に、所定の帯域
通過特性を有する帯域通過手段を設けたことを特徴とす
る。
波を放射する超音波発信手段と、流体を通過した前記超
音波を受信し電気信号に変換する超音波受信手段と、該
超音波受信手段の出力信号を処理して流量信号に変換す
る変換手段とを具備してなる超音波流量計において、前
記超音波受信手段と前記変換手段との間に、所定の帯域
通過特性を有する帯域通過手段を設けたことを特徴とす
る。
【０００６】
【作用】本発明によれば、超音波受信手段と変換手段と
の間に、所定の帯域通過特性を有する帯域通過手段を設
けているため、目的とする厚み方向の信号のみによる位
相復調により流量信号成分を取出すことができ、衝撃等
によって発生するノイズが流量計測精度に及ぼす影響を
低減させることができる。
の間に、所定の帯域通過特性を有する帯域通過手段を設
けているため、目的とする厚み方向の信号のみによる位
相復調により流量信号成分を取出すことができ、衝撃等
によって発生するノイズが流量計測精度に及ぼす影響を
低減させることができる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本実施例の超音波流量計のブロック図であ
り、超音波流量計は、流量計本体１に配設され流体中へ
超音波を放射する１対の超音波発信器２、２と、超音波
の信号源となるセラミック発振子３と、超音波発信器
２、２を駆動するドライバアンプ４と、流量計本体１に
配設され流体中で位相変調を受けた超音波を受信し電気
信号に変換する１対の超音波受信器５、５と、該超音波
受信器５、５により変換された電気信号のうち目的とす
る厚み方向の共振によって生じた信号のみを通過させる
バンドパスフィルタ６、６と、該バンドパスフィルタ
６、６の通過信号を増幅するアンプ７、７と、該アンプ
７、７の増幅信号を矩形波に変換するコンパレータ８、
８と、該コンパレータ８、８により変換された矩形波に
より流量信号成分を位相復調する位相比較器９と、該位
相比較器９により位相復調された流量信号成分を増幅す
るアンプ１０と、該アンプ１０により増幅された流量信
号成分からノイズ信号成分を除去するフィルタ１１と、
該フィルタ１１により取出された流量信号を波形整形し
パルス信号として出力するコンパレータ１２とから構成
されている。そして、本実施例の超音波発信器２、２、
超音波受信器５、５には円板状の圧電素子（ｐｉｅｚｏ
ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｅｌｅｍｅｎｔ）を使用してい
る。
する。図１は本実施例の超音波流量計のブロック図であ
り、超音波流量計は、流量計本体１に配設され流体中へ
超音波を放射する１対の超音波発信器２、２と、超音波
の信号源となるセラミック発振子３と、超音波発信器
２、２を駆動するドライバアンプ４と、流量計本体１に
配設され流体中で位相変調を受けた超音波を受信し電気
信号に変換する１対の超音波受信器５、５と、該超音波
受信器５、５により変換された電気信号のうち目的とす
る厚み方向の共振によって生じた信号のみを通過させる
バンドパスフィルタ６、６と、該バンドパスフィルタ
６、６の通過信号を増幅するアンプ７、７と、該アンプ
７、７の増幅信号を矩形波に変換するコンパレータ８、
８と、該コンパレータ８、８により変換された矩形波に
より流量信号成分を位相復調する位相比較器９と、該位
相比較器９により位相復調された流量信号成分を増幅す
るアンプ１０と、該アンプ１０により増幅された流量信
号成分からノイズ信号成分を除去するフィルタ１１と、
該フィルタ１１により取出された流量信号を波形整形し
パルス信号として出力するコンパレータ１２とから構成
されている。そして、本実施例の超音波発信器２、２、
超音波受信器５、５には円板状の圧電素子（ｐｉｅｚｏ
ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｅｌｅｍｅｎｔ）を使用してい
る。
【０００８】次に、上記構成による本実施例の超音波流
量計の動作について説明する。まず、超音波発信器２、
２を厚み方向へ振動させることにより、流量計本体１の
流体中に超音波を放射すると、流体中で位相変調を受け
た超音波が超音波受信器５、５により受信される。次い
で、バンドパスフィルタ６、６により目的とする厚み方
向の共振によって生じた信号のみが通過させられ、アン
プ７、７により増幅され、コンパレータ８、８により矩
形波に変換された後、位相比較器９により流量信号成分
が位相復調されて取出される。
量計の動作について説明する。まず、超音波発信器２、
２を厚み方向へ振動させることにより、流量計本体１の
流体中に超音波を放射すると、流体中で位相変調を受け
た超音波が超音波受信器５、５により受信される。次い
で、バンドパスフィルタ６、６により目的とする厚み方
向の共振によって生じた信号のみが通過させられ、アン
プ７、７により増幅され、コンパレータ８、８により矩
形波に変換された後、位相比較器９により流量信号成分
が位相復調されて取出される。
【０００９】ここで、前述の流量信号成分を取出す過程
において、例えば流量計本体１に対し外部から衝撃や高
周波の振動が加わったものと仮定する。ところで、前記
超音波発信器２、２、超音波受信器５、５に使用してい
る圧電素子は径方向の振動と厚み方向の振動の２種類の
振動を有しており、特に径方向の振動が基本振動となっ
ているため、前記の如く流量計本体１に対し衝撃や高周
波の振動が加わった場合、図２の圧電素子のインピーダ
ンス特性図（｜Ｚ｜・インピーダンス、ｆ・周波数）に
示す如く、超音波発信器２、２から放射された超音波に
よる厚み方向の共振の他に、前記振動によって径方向で
も共振を発生する。この結果、厚み方向の共振による信
号と径方向の共振による信号とが生ずる。しかし、本実
施例の超音波流量計においては、超音波受信器５、５の
出力信号のうち目的とする厚み方向の共振によって生じ
た信号のみを通過させるバンドパスフィルタ６、６を、
超音波受信器５、５の後段に配設しているため、図３の
バンドパスフィルタの利得特性図（ｄＢ・利得、ｆ・周
波数）に示す如くの利得特性を得ることにより、目的と
する厚み方向の共振による信号のみを用いて流量信号成
分を取出すことができる。従って、従来のように超音波
受信器の出力信号を直接増幅することにより径方向の共
振による信号がノイズとなって流量計測精度に影響を及
ぼすという不具合を解消することができる。
において、例えば流量計本体１に対し外部から衝撃や高
周波の振動が加わったものと仮定する。ところで、前記
超音波発信器２、２、超音波受信器５、５に使用してい
る圧電素子は径方向の振動と厚み方向の振動の２種類の
振動を有しており、特に径方向の振動が基本振動となっ
ているため、前記の如く流量計本体１に対し衝撃や高周
波の振動が加わった場合、図２の圧電素子のインピーダ
ンス特性図（｜Ｚ｜・インピーダンス、ｆ・周波数）に
示す如く、超音波発信器２、２から放射された超音波に
よる厚み方向の共振の他に、前記振動によって径方向で
も共振を発生する。この結果、厚み方向の共振による信
号と径方向の共振による信号とが生ずる。しかし、本実
施例の超音波流量計においては、超音波受信器５、５の
出力信号のうち目的とする厚み方向の共振によって生じ
た信号のみを通過させるバンドパスフィルタ６、６を、
超音波受信器５、５の後段に配設しているため、図３の
バンドパスフィルタの利得特性図（ｄＢ・利得、ｆ・周
波数）に示す如くの利得特性を得ることにより、目的と
する厚み方向の共振による信号のみを用いて流量信号成
分を取出すことができる。従って、従来のように超音波
受信器の出力信号を直接増幅することにより径方向の共
振による信号がノイズとなって流量計測精度に影響を及
ぼすという不具合を解消することができる。
【００１０】尚、本実施例では圧電素子を円板形とした
が、これに限定されるものではなく、例えば四角板形等
とすることも可能であり、流量計測に不要な周波数の信
号を充分に減衰することができるフィルタを超音波受信
器の後段に接続すれば、目的とする厚み方向の共振によ
る流量信号成分を取出すことができる。
が、これに限定されるものではなく、例えば四角板形等
とすることも可能であり、流量計測に不要な周波数の信
号を充分に減衰することができるフィルタを超音波受信
器の後段に接続すれば、目的とする厚み方向の共振によ
る流量信号成分を取出すことができる。
【００１１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、流
体中へ超音波を放射する超音波発信手段と、流体を通過
した前記超音波を受信し電気信号に変換する超音波受信
手段と、該超音波受信手段の出力信号を処理して流量信
号に変換する変換手段とを具備してなる超音波流量計に
おいて、前記超音波受信手段と前記変換手段との間に、
所定の帯域通過特性を有する帯域通過手段を設ける構成
としたので、以下の効果を奏することができる。 （１）目的とする厚み方向の共振による信号のみを用い
て流量信号成分を取出すことができるため、従来の如く
超音波受信器の出力を直接増幅することに伴い圧電素子
の径方向の共振による信号がノイズとなって流量計測精
度に悪影響を及ぼす不具合を、確実に防止することがで
きる。 （２）上記により、超音波流量計に加わる衝撃等によっ
て発生するノイズが流量計測精度に及ぼす影響を低減さ
せることができるため、超音波流量計の信頼性を向上さ
せることが可能となる。
体中へ超音波を放射する超音波発信手段と、流体を通過
した前記超音波を受信し電気信号に変換する超音波受信
手段と、該超音波受信手段の出力信号を処理して流量信
号に変換する変換手段とを具備してなる超音波流量計に
おいて、前記超音波受信手段と前記変換手段との間に、
所定の帯域通過特性を有する帯域通過手段を設ける構成
としたので、以下の効果を奏することができる。 （１）目的とする厚み方向の共振による信号のみを用い
て流量信号成分を取出すことができるため、従来の如く
超音波受信器の出力を直接増幅することに伴い圧電素子
の径方向の共振による信号がノイズとなって流量計測精
度に悪影響を及ぼす不具合を、確実に防止することがで
きる。 （２）上記により、超音波流量計に加わる衝撃等によっ
て発生するノイズが流量計測精度に及ぼす影響を低減さ
せることができるため、超音波流量計の信頼性を向上さ
せることが可能となる。
【図１】本発明の実施例の超音波流量計のブロック図で
ある。
ある。
【図２】本実施例の圧電素子のインピーダンス特性図で
ある。
ある。
【図３】本実施例のバンドパスフィルタの利得特性図で
ある。
ある。
１ 流量計本体 ２ 超音波発信器（超音波発信手段） ３ セラミック発振子 ４ ドライバアンプ ５ 超音波受信器（超音波受信手段） ６ バンドパスフィルタ（帯域通過手段） ７ アンプ（変換手段） ８ コンパレータ（変換手段） ９ 位相比較器（変換手段） １０ アンプ（変換手段） １１ フィルタ（変換手段） １２ コンパレータ（変換手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉倉 博史 神奈川県川崎市川崎区富士見１丁目６番３ 号 トキコ株式会社内 (72)発明者 鳥谷部 紀美郎 神奈川県川崎市川崎区富士見１丁目６番３ 号 トキコ株式会社内 (72)発明者 小池 弘二 神奈川県川崎市川崎区富士見１丁目６番３ 号 トキコ株式会社内 (72)発明者 池田 政則 神奈川県川崎市川崎区富士見１丁目６番３ 号 トキコ株式会社内
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 流体中へ超音波を放射する超音波発信手
段と、流体を通過した前記超音波を受信し電気信号に変
換する超音波受信手段と、該超音波受信手段の出力信号
を処理して流量信号に変換する変換手段とを具備してな
る超音波流量計において、前記超音波受信手段と前記変
換手段との間に、所定の帯域通過特性を有する帯域通過
手段を設けたことを特徴とする超音波流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3014525A JP2959852B2 (ja) | 1991-02-05 | 1991-02-05 | 超音波流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3014525A JP2959852B2 (ja) | 1991-02-05 | 1991-02-05 | 超音波流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH051929A true JPH051929A (ja) | 1993-01-08 |
| JP2959852B2 JP2959852B2 (ja) | 1999-10-06 |
Family
ID=11863538
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3014525A Expired - Fee Related JP2959852B2 (ja) | 1991-02-05 | 1991-02-05 | 超音波流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2959852B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017002464A1 (ja) * | 2015-06-30 | 2017-01-05 | 並木精密宝石株式会社 | クラッチ装置及び該クラッチ装置を用いたモータユニット |
-
1991
- 1991-02-05 JP JP3014525A patent/JP2959852B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017002464A1 (ja) * | 2015-06-30 | 2017-01-05 | 並木精密宝石株式会社 | クラッチ装置及び該クラッチ装置を用いたモータユニット |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2959852B2 (ja) | 1999-10-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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