JPH0989614A - Ultrasonic fluid vibration flowmeter - Google Patents

Ultrasonic fluid vibration flowmeter

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JPH0989614A
JPH0989614A JP7246105A JP24610595A JPH0989614A JP H0989614 A JPH0989614 A JP H0989614A JP 7246105 A JP7246105 A JP 7246105A JP 24610595 A JP24610595 A JP 24610595A JP H0989614 A JPH0989614 A JP H0989614A
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Ichizo Ito
一造 伊藤
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Yokogawa Electric Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To ensure a stable vortex detection sensitivity by sampling an amplitude modulation signal caused by the modulation by fluid vibration with a sampling signal by an ultrasonic transmitter/receiver mounted at a pair of adapters. SOLUTION: A vortex generator 11 is fixed to a measurement pipeline 30 so that it crosses the measurement pipeline 30. Further, an ultrasonic transmitter 31 and an ultrasonic receiver 33 are mounted to adapters 32 and 34, respectively, and are fixed to the pipe wall of the measurement pipeline 30, where the adapters 32 (34) are formed by cylindrical parts 32A (34A) and conical parts 32B (34B). Since the radiation surface of the adapters 32 (34) is conically formed, ultrasonic energy discharged from the adapters is discharged from the center of a pipe and is quickly attenuated. Therefore, the adapters can constantly maintain the thickness where the change rate of the maximum value of the reception amplitude of ultrasonic waves can be maximized.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、流体振動を起こし
ている測定流体に超音波を放射しこの流体振動により超
音波が変調された信号を受信して測定流体の流量を計測
する超音波式流体振動流量計に係り、特に、検出感度を
向上させて安定な動作ができるように改良した超音波式
流体振動流量計に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic type for measuring the flow rate of a measuring fluid by radiating an ultrasonic wave to a measuring fluid causing a fluid vibration and receiving a signal in which the ultrasonic wave is modulated by the fluid vibration. The present invention relates to a fluid vibration flow meter, and more particularly to an ultrasonic fluid vibration flow meter improved in detection sensitivity and stable operation.

【0002】[0002]

【従来の技術】流体振動流量計としては、測定流体が渦
発生体に当たって発生する一種の流体振動である渦に超
音波を放射して渦の数を計数しその周波数から測定流体
の流量を測定する渦流量計、或いは測定流体をノズルを
介して噴出させて発生する噴流をターゲットに当てるこ
とにより流体振動を起こさせその振動周波数を測定管路
の内壁に固定された圧電形のセンサを用いて噴流の両側
面に生じる圧力差から測定流体の流量を測定するフルイ
デック(Fluidic)流量計などがある。
2. Description of the Related Art As a fluid vibration flow meter, ultrasonic waves are radiated to vortices, which is a kind of fluid vibration generated when a measurement fluid hits a vortex generator, the number of vortices is counted, and the flow rate of the measurement fluid is measured from the frequency. Using a vortex flowmeter or a piezoelectric sensor fixed to the inner wall of the measuring pipe to cause fluid vibration by applying a jet flow generated by ejecting the measured fluid through a nozzle to a target There is a fluidic flow meter that measures the flow rate of the measured fluid from the pressure difference generated on both sides of the jet flow.

【0003】ここでは、これらの従来の流体振動流量計
のうち、渦流量計をベースとして従来の技術を説明す
る。先ず、実公昭48−17010号「考案の名称:流
速測定装置」に開示されている渦流量計を取り上げ、以
下、この概要について図5〜図7を用いて説明する。
Among these conventional fluid vibration flowmeters, a conventional technique based on a vortex flowmeter will be described here. First, the vortex flowmeter disclosed in Japanese Utility Model Publication No. 48-17010, "Title of Device: Velocity Measuring Device" will be taken up, and the outline thereof will be described below with reference to FIGS.

【0004】図5はこの従来の渦流量計の構成を示す構
成図である。1は流れの中に挿入したカルマン渦を生成
するための渦発生体で、ここでは円柱状の物体が例示さ
れている。2は渦発生体1で生成された渦、3は測定流
体が流れる測定管路を示している。
FIG. 5 is a block diagram showing the structure of this conventional vortex flowmeter. Reference numeral 1 is a vortex generator for generating a Karman vortex inserted in the flow, and a cylindrical object is illustrated here. Reference numeral 2 indicates a vortex generated by the vortex generator 1, and reference numeral 3 indicates a measuring pipe through which the measuring fluid flows.

【0005】4は超音波信号発信器、5は超音波信号受
信器である。これらの超音波信号発信器4および超音波
信号受信器5は、渦発生体1の下流側に測定流体の流れ
方向とほぼ直角になるように互に対向して測定管路3に
取り付けられており、カルマン渦の生成数(単位時間に
流れていく渦の数)を検出するための検出装置を構成し
ている。
Reference numeral 4 is an ultrasonic signal transmitter, and 5 is an ultrasonic signal receiver. The ultrasonic signal transmitter 4 and the ultrasonic signal receiver 5 are attached to the measurement conduit 3 on the downstream side of the vortex generator 1 so as to face each other at substantially right angles to the flow direction of the measurement fluid. A detector for detecting the number of generated Karman vortices (the number of vortices flowing in a unit time) is configured.

【0006】いま、図5の点線で示す超音波信号の伝播
経路に渦が存在していない場合は、超音波信号発信器4
と超音波信号受信器5との距離をD、媒体中の音速をC
Aとすれば、その伝播時間τ0は τ0=D/CA (1) で示される。
If no vortex exists in the propagation path of the ultrasonic signal shown by the dotted line in FIG. 5, the ultrasonic signal transmitter 4
To the ultrasonic signal receiver 5 is D, and the sound velocity in the medium is C
If A, its propagation time tau 0 is represented by τ 0 = D / C A ( 1).

【0007】次に、この点線の位置にカルマン渦が存在
し超音波の送出方向と渦の速度成分V1の方向とが同じ
ときの伝播時間τ1は、渦の直径をdVとすれば、 τ1=[dV/(CA+V1)]+[(D−dV)/CA] (2) で示される。
Next, the propagation time τ 1 when the Karman vortex exists at the position of this dotted line and the direction of ultrasonic wave transmission and the direction of the velocity component V 1 of the vortex are the same, if the diameter of the vortex is d V , Τ 1 = [d V / (C A + V 1 )] + [(D−d V ) / C A ] (2)

【0008】また、この点線の位置にカルマン渦が存在
し超音波の送出方向と渦の速度成分V2の方向とが逆方
向のときの伝播時間τ2は、渦の直径をdVとすれば、 τ2=[dV/(CA−V2)]+[(D−dV)/CA] (3) で示される。
The propagation time τ 2 when the Karman vortex exists at the position of this dotted line and the direction of the ultrasonic wave transmission and the direction of the velocity component V 2 of the vortex are opposite to each other is the diameter of the vortex as d V. For example, τ 2 = [d V / (C A −V 2 )] + [(D−d V ) / C A ] (3)

【0009】以上の点を、超音波信号の伝播時間τの時
間tに対する変化として図示すると図6に示すようにな
る。そして、単位時間に信号の伝播時間が変化する回数
は、伝播経路を渦が通過する数、つまりカルマン渦の生
成数に等しいので、この変化を適当な装置により計数す
ることにより流体の流量を知ることができる。
FIG. 6 shows the above points as changes in the propagation time τ of the ultrasonic signal with respect to the time t. Since the number of times the propagation time of a signal changes per unit time is equal to the number of vortices passing through the propagation path, that is, the number of Karman vortices generated, the flow rate of the fluid can be known by counting this change with an appropriate device. be able to.

【0010】図7は、この変化を計数する装置の例を示
す。この装置は、パルス発生器及び増幅器などを含む電
子回路6、FM信号復調器7、計数器8などで構成され
ている。
FIG. 7 shows an example of a device for counting this change. This device comprises an electronic circuit 6 including a pulse generator and an amplifier, an FM signal demodulator 7, a counter 8 and the like.

【0011】電子回路6はパルス信号を超音波発信器4
に加え、超音波発信器4はここから超音波信号を渦に向
かって発信させる。一方、超音波受信器5はこの渦で変
調された受信信号によって生じた新たなパルス信号を電
子回路6を介して再び超音波発信器4に印加する。
The electronic circuit 6 sends a pulse signal to the ultrasonic transmitter 4
In addition, the ultrasonic wave transmitter 4 transmits an ultrasonic wave signal from here toward the vortex. On the other hand, the ultrasonic receiver 5 applies a new pulse signal generated by the received signal modulated by the vortex to the ultrasonic transmitter 4 again via the electronic circuit 6.

【0012】このような方式を採用する結果、これらの
ループには超音波発信器4の遅れ時間、流体中の伝播時
間、超音波受信器5の遅れ時間などの和に対応する総遅
れ時間に逆比例した周波数のパルス信号P0が得られ
る。
As a result of adopting such a system, these loops have a total delay time corresponding to the sum of the delay time of the ultrasonic transmitter 4, the propagation time in the fluid, the delay time of the ultrasonic receiver 5 and the like. A pulse signal P 0 having an inversely proportional frequency is obtained.

【0013】流体中の伝播時間はカルマン渦が通過する
毎に変化するので、パルス信号P0は渦で周波数変調さ
れた信号となる。このパルス信号P0は復調器7で復調
された後、計数器8に印加され、この計数器8の計数結
果から流量を知ることができる。
Since the propagation time in the fluid changes each time the Karman vortex passes, the pulse signal P 0 is a signal whose frequency is modulated by the vortex. The pulse signal P 0 is demodulated by the demodulator 7 and then applied to the counter 8, and the flow rate can be known from the counting result of the counter 8.

【0014】しかしながら、以上のような渦流量計は、
原理的には成立するが、実際に製品として完成させるた
めには、次に説明するような問題がある。この問題点を
図8に示す渦流量計の縦断面図を用いて説明する。
However, the vortex flowmeter as described above is
Although it is established in principle, there are problems as described below in order to actually complete the product. This problem will be described with reference to the vertical sectional view of the vortex flowmeter shown in FIG.

【0015】ステンレス製の測定管路3の直径方向には
渦発生体1が、この渦発生体1の下流側の測定管路3の
外壁には、超音波発信器4と超音波受信器5とが対向し
て測定流体に対して非接触状態で固定されている。
A vortex generator 1 is formed in the diameter direction of the stainless measurement pipe 3, and an ultrasonic transmitter 4 and an ultrasonic receiver 5 are provided on the outer wall of the measurement pipe 3 downstream of the vortex generator 1. And are opposed to and fixed to the measurement fluid in a non-contact state.

【0016】この結果、超音波発信器4から送出された
超音波は渦をよぎる伝播経路により超音波受信器5で受
信される太線で示す超音波Aの他に、超音波発信器4か
ら測定管路3の内部を経由して超音波受信器5で受信さ
れる点線で示す超音波B、超音波発信器4から送出され
測定管路3の内壁で反射を繰り返して超音波受信器5で
受信される細線で示す定在波としての超音波Cが存在す
る。
As a result, the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic wave transmitter 4 is measured by the ultrasonic wave transmitter 4 in addition to the ultrasonic wave A indicated by the thick line which is received by the ultrasonic wave receiver 5 by the propagation path crossing the vortex. The ultrasonic wave B, which is indicated by the dotted line, is received by the ultrasonic receiver 5 via the inside of the pipe 3, and is repeatedly reflected by the inner wall of the measuring pipe 3 which is transmitted from the ultrasonic transmitter 4 and is transmitted by the ultrasonic receiver 5. There is an ultrasonic wave C as a standing wave indicated by the received thin line.

【0017】これらの超音波B、Cはノイズであるが、
図7に示す構成の場合は、連続波として超音波発信器4
から超音波を送信するので、超音波受信器5はこれらの
ノイズをも含んで検出されることとなり、安定にかつ正
確に渦を検出することができない。
These ultrasonic waves B and C are noise,
In the case of the configuration shown in FIG. 7, the ultrasonic transmitter 4 is used as a continuous wave.
Since the ultrasonic wave is transmitted from the ultrasonic wave receiver 5, the ultrasonic wave receiver 5 also detects these noises and cannot detect the vortex stably and accurately.

【0018】このように、測定管路の中を伝播するノイ
ズ、或いは測定管路に形成される定在波などによるノイ
ズの存在のために、製品レベルでは具体的に実現できな
いという問題があった。
As described above, there is a problem that the noise cannot be concretely realized at the product level due to the presence of noise propagating in the measuring pipe or noise due to standing waves formed in the measuring pipe. .

【0019】また、先に説明したフルイデック(Fluidi
c)流量計の場合は、測定管路の内壁に圧電形のセンサ
を設けた接液形のセンサで噴流の両側の圧力の変化を検
出する構成であるので、測定流体が腐食性の流体、或い
は汚染流体などに用いることが出来ないという問題があ
る。
In addition, the above-described Fluideck (Fluidi
c) In the case of a flow meter, the measurement fluid is a corrosive fluid because it is configured to detect changes in pressure on both sides of the jet flow with a liquid contact type sensor that has a piezoelectric sensor on the inner wall of the measurement pipe. Alternatively, there is a problem that it cannot be used as a contaminated fluid.

【0020】そこで、以上の問題を解決するために、図
9に示す構成が提案されている。測定管路10は例えば
ステンレス製であり測定流体を流す。渦発生体11はこ
の測定管路10の直径方向に固定され梯形状の横断面を
有している。超音波送波器12は渦発生体11の下流側
でこの測定管路10の外壁に測定流体に非接触状態で固
定されている。さらに、超音波受波器13がこの超音波
送波器12に対向して配置されている。
Therefore, in order to solve the above problems, the configuration shown in FIG. 9 has been proposed. The measuring conduit 10 is made of, for example, stainless steel and allows a measuring fluid to flow therethrough. The vortex generator 11 is fixed in the diameter direction of the measuring conduit 10 and has a ladder-shaped cross section. The ultrasonic wave transmitter 12 is fixed to the outer wall of the measuring conduit 10 downstream of the vortex generator 11 in a non-contact state with the measuring fluid. Further, an ultrasonic wave receiver 13 is arranged so as to face the ultrasonic wave transmitter 12.

【0021】発振器14は、例えば1〜2MHz程度の
発振周波数fosで連続して発振する発振電圧Vosをスイ
ッチ15に送出する。スイッチ15は、ゲート幅W1
持つ基準信号S1によりオン/オフ制御され、発振電圧
osをゲート幅W1に対応するバースト波SBとして超音
波送波器12に印加する。
The oscillator 14 sends to the switch 15 an oscillating voltage V os which continuously oscillates at an oscillating frequency f os of, for example, about 1 to 2 MHz. Switch 15 is turned on / off controlled by reference signals S 1 having a gate width W 1, is applied to the ultrasonic wave transmitter 12 as a burst wave S B which corresponds to the oscillation voltage V os to the gate width W 1.

【0022】ダンピング回路16は、この基準信号S1
でオフ/オンされ、超音波送波器12で生じるゆっくり
変動する残留振動を伴う振動電圧VRを抵抗で終端して
速やかにゼロレベルに減衰させる。
The damping circuit 16 outputs the reference signal S 1
The oscillating voltage V R , which is turned on / off by and is accompanied by the slowly varying residual vibration generated in the ultrasonic wave transmitter 12, is terminated by a resistor and quickly attenuated to a zero level.

【0023】基準タイミング回路17は、基準信号S1
を発生させ信号サンプリングの時間基準を与える。この
基準信号S1のハイレベルでスイッチ15をオンとし、
ローレベルでダンピング回路16の抵抗をオンとする。
同時に、基準タイミング回路17はサンプリング信号発
生回路18にも基準信号S1を出力する。
The reference timing circuit 17 includes a reference signal S 1
To provide a time reference for signal sampling. The switch 15 is turned on by the high level of the reference signal S 1 ,
The resistance of the damping circuit 16 is turned on at a low level.
At the same time, the reference timing circuit 17 also outputs the reference signal S 1 to the sampling signal generation circuit 18.

【0024】サンプリング信号発生回路18は、基準信
号S1を受信し、これをサンプリング信号S2とリセット
信号S3として、基準信号S1に対して測定管路10の内
径Lと測定流体の音速CAとの関数(L/CA)で決まる
時間Tだけ遅らして出力する。
The sampling signal generating circuit 18 receives the reference signal S 1 and uses it as a sampling signal S 2 and a reset signal S 3 and with respect to the reference signal S 1 , the inner diameter L of the measuring conduit 10 and the sound velocity of the measuring fluid. Okurashi and outputs only the time T determined by the function (L / C a) and C a.

【0025】このうち、サンプリング信号S2はゲート
幅W1に対応する所定のゲート幅W2を有し、リセット信
号S3はゲート幅W2に対して極めて短い時間幅でリセッ
トする信号として出力される。
[0025] Of this, the sampling signal S 2 has a predetermined gate width W 2 which corresponds to the gate width W 1, the reset signal S 3 is output as a signal for resetting a very short time width to the gate width W 2 To be done.

【0026】一方、超音波受波器13で受信された振幅
変調信号SAは、プリアンプ19で増幅されてサンプリ
ング回路20に出力される。サンプリング回路20で
は、サンプリング信号S2のゲート幅W2に入る振幅変調
信号SAのみをサンプリングして同調アンプ21に出力
する。
On the other hand, the amplitude modulation signal S A received by the ultrasonic wave receiver 13 is amplified by the preamplifier 19 and output to the sampling circuit 20. The sampling circuit 20 samples only the amplitude modulation signal S A within the gate width W 2 of the sampling signal S 2 and outputs it to the tuning amplifier 21.

【0027】同調アンプ21は、サンプリングされた振
幅変調信号SAを選択増幅し同調信号Ssとして次段のピ
ーク検出/半波回路22に出力する。この同調アンプ2
1は、通常のものに比べてQ値を低く、例えばQ=10
〜20程度に設定し、ダンピングをかける。
The tuning amplifier 21 selectively amplifies the sampled amplitude modulation signal S A and outputs it as a tuning signal S s to the peak detection / half-wave circuit 22 in the next stage. This tuning amplifier 2
1 has a lower Q value than a normal one, for example, Q = 10.
Set about 20 and apply damping.

【0028】このQ値が大きいと、バースト波を打たな
くてもゲート幅W1の中に含まれる発振周波数fosの所
定の波数を越えて継続して波が出力され、次の信号処理
に影響を与える不都合があるからである。
When the Q value is large, a wave is continuously output beyond a predetermined wave number of the oscillation frequency fos included in the gate width W 1 without hitting a burst wave, and the next signal processing is performed. This is because there is an inconvenience that affects

【0029】ピーク検出/半波回路22にはリセット信
号S3が印加されており、同調信号Ssのピーク値をホー
ルドすると共にホールド直前に短時間のあいだリセット
することを繰り返してして同調信号Ssの包絡線に対応
するヒストグラムを形成し、この後、半波整流して半波
整流電圧SHとして出力する。
The reset signal S 3 is applied to the peak detection / half-wave circuit 22, and the peak value of the tuning signal S s is held and the tuning signal is repeated by repeating resetting for a short time immediately before holding. A histogram corresponding to the envelope of S s is formed, and then half-wave rectified and output as a half-wave rectified voltage S H.

【0030】この半波整流電圧SHは、高いカットオフ
周波数を有するローパスフイルタ23に出力され、ここ
でピーク検出/半波回路22で発生するノイズなどを除
去して、アクテイブローパスフイルタ24に出力され
る。
The half-wave rectified voltage S H is output to the low-pass filter 23 having a high cut-off frequency, where noises and the like generated in the peak detection / half-wave circuit 22 are removed and output to the activity blow-pass filter 24. To be done.

【0031】アクテイブローパスフイルタ24は、低い
カットオフ周波数に設定されており、渦信号の中に含ま
れるノイズ或いは流体ノイズなどの低い周波数のノイズ
を除去して、シュミットトリガ25に出力する。シュミ
ットトリガ25では、アクテイブローパスフイルタ24
の出力に含まれる渦信号を対応するパルス信号SVに変
換する。
The activity blow pass filter 24 is set to a low cutoff frequency, removes low frequency noise such as noise contained in the vortex signal or fluid noise, and outputs it to the Schmitt trigger 25. In the Schmitt trigger 25, the activity blow pass filter 24
The vortex signal included in the output of the above is converted into the corresponding pulse signal S V.

【0032】次に、以上のように構成された実施例の動
作について、図10、図11に示す波形図を用いて説明
する。発振器14から出力された発振電圧Vos(図10
(A))は、基準信号S1(図10(B))のオン/オ
フのハイレベルで発振電圧Vosをオンとし、ローレベル
で発振電圧Vosをオフとする。このようにして、超音波
送波器12に図10(C)に示すバースト波SBを出力
する。
Next, the operation of the embodiment configured as described above will be described with reference to the waveform charts shown in FIGS. The oscillation voltage V os output from the oscillator 14 (see FIG.
(A)) is a reference signal S 1 (FIG. 10 (B)) in the on / off of the high oscillation voltage V os are on and off the oscillating voltage V os at low level. In this way, the burst wave S B shown in FIG. 10C is output to the ultrasonic wave transmitter 12.

【0033】急峻な変化を示すバースト波SBが超音波
送波器12に印加されても、超音波送波器12を構成す
る振動子には残留振動が存在するので、図10(D)に
示すようなゆっくり変動する振動電圧VRとなる。
Even if the burst wave S B exhibiting a sharp change is applied to the ultrasonic wave transmitter 12, residual vibration exists in the transducers constituting the ultrasonic wave transmitter 12, so that FIG. The resulting oscillating voltage V R changes slowly as shown in FIG.

【0034】この振動電圧VRの期間が長くなると、次
のバースト波SBの送出時点まで継続することとなる。
これを避けるために、ダンピング回路16で基準信号S
1(図10(B))のオン/オフのローレベルの期間に
抵抗で超音波送波器12を終端して残留振動を速く収束
させる。
When the period of this oscillating voltage V R becomes long, it continues until the next burst wave S B is sent out.
In order to avoid this, the damping circuit 16 uses the reference signal S
The ultrasonic wave transmitter 12 is terminated by a resistor during the on / off low level period of 1 (FIG. 10 (B)) to quickly converge the residual vibration.

【0035】超音波送波器12へのバースト波SBの印
加により、超音波送波器12から超音波が渦に向かって
送出される。超音波は渦で振幅変調を受けて超音波受波
器13で振幅変調信号SA(図10(E))として受信
される。
By applying the burst wave S B to the ultrasonic wave transmitter 12, the ultrasonic wave is transmitted from the ultrasonic wave transmitter 12 toward the vortex. The ultrasonic wave is amplitude-modulated by the vortex and is received by the ultrasonic wave receiver 13 as an amplitude-modulated signal S A (FIG. 10 (E)).

【0036】この振幅変調信号SAには、渦で振幅変調
を受けた渦信号成分Xの他に、図2で説明したように測
定管路10を経由して伝播する管路伝播波N1、測定管
路10の内壁の相互を伝播して形成される定在波N2
どによるノイズ(図10(E))が混入されている。
In the amplitude modulation signal S A , in addition to the vortex signal component X amplitude-modulated by the vortex, the pipe propagation wave N 1 propagating through the measurement pipe 10 as described with reference to FIG. , Noise (FIG. 10 (E)) due to the standing wave N 2 or the like formed by propagating through the inner walls of the measurement pipe line 10 is mixed.

【0037】このような振幅変調信号SAは、プリアン
プ19で所定倍に増幅されてサンプリング回路20に出
力される。サンプリング回路20には、サンプリング信
号発生回路18から図10(F)に示すサンプリング信
号S2が印加され、このサンプリング信号S2により振幅
変調信号SAがサンプリングされる。
Such an amplitude modulation signal S A is amplified by the preamplifier 19 by a predetermined factor and output to the sampling circuit 20. A sampling signal S 2 shown in FIG. 10F is applied from the sampling signal generating circuit 18 to the sampling circuit 20, and the amplitude modulation signal S A is sampled by the sampling signal S 2 .

【0038】基準信号S1の送出から時間経過Tの後に
は、渦信号成分Xが存在するので、この時点でサンプリ
ング信号S2により渦信号成分Xをサンプリングする。
サンプリングされた渦信号成分Xを含む振幅変調信号S
Aは同調アンプ21により増幅されてその出力端に図1
0(G)に示す同調信号Ssとして出力される。
Since the vortex signal component X exists after a lapse of time T from the transmission of the reference signal S 1 , the vortex signal component X is sampled by the sampling signal S 2 at this point.
Amplitude modulation signal S including sampled vortex signal component X
A is amplified by the tuning amplifier 21 and is output to the output terminal of FIG.
It is output as the tuning signal S s shown as 0 (G).

【0039】図10(B)に示す基準信号S1は、所定
時間の間隔で順次送出されるので、これ等を時系列的に
並べると図11に示すような同調信号の波形となる。こ
の波形には、例えば渦信号成分Xに対応する部分が含ま
れる。この場合のαの部分は超音波とカルマン渦の方向
が逆方向の場合を示している。βの部分は超音波とカル
マン渦の方向が同方向の部分である。つまり、ピーク値
と渦とが1対1で対応していることになる。
Since the reference signal S 1 shown in FIG. 10B is sequentially transmitted at intervals of a predetermined time, when these are arranged in time series, the waveform of the tuning signal as shown in FIG. 11 is obtained. This waveform includes, for example, a portion corresponding to the vortex signal component X. The part α in this case shows the case where the directions of the ultrasonic wave and the Karman vortex are opposite. The β portion is a portion where the directions of the ultrasonic wave and the Karman vortex are the same. That is, the peak value and the vortex have a one-to-one correspondence.

【0040】このようにして得られた同調信号Ssはピ
ーク検出/半波回路22に出力される。このピーク検出
/半波回路22にはリセット信号S3が印加され、同調
信号Ssのヒストグラムが形成され、さらに半波整流さ
れてその出力端に半波整流電圧SHを出力する。
The tuning signal S s thus obtained is output to the peak detection / half-wave circuit 22. A reset signal S 3 is applied to the peak detection / half-wave circuit 22, a histogram of the tuning signal S s is formed, half-wave rectified, and a half-wave rectified voltage S H is output to the output terminal.

【0041】この半波整流電圧SHは、ローパスフイル
タ23とアクテイブローパスフイルタ24でノイズが除
去されてシュミットトリガ25の出力端に渦の数に対応
するパルス信号SVとして出力される。
The half-wave rectified voltage S H is noise-removed by the low-pass filter 23 and the active low-pass filter 24, and is output to the output end of the Schmitt trigger 25 as a pulse signal S V corresponding to the number of vortices.

【0042】次に、図9に示す超音波受波器13が振幅
変調信号SAを大きくかつ安定に受信するための条件に
ついて以下に説明する。渦がないときの伝播時間τ
0は、式(1)で示され、渦があるときの伝播時間τ
3は、渦の流体振動をVAsinωVtとすれば、式
(2)と式(3)を考慮して、 τ3=[dV/(CA±VAsinωVt)]+[(D−dV)/CA] (4) となる。ただし、VAは渦の循環流の速さである。
Next, conditions for the ultrasonic wave receiver 13 shown in FIG. 9 to receive the amplitude modulated signal S A large and stably will be described below. Propagation time τ without vortex
0 is represented by the equation (1), and the propagation time τ when there is a vortex
3, if the fluid vibration of the vortex and V A sin .omega V t, by considering the equation (2) Equation (3), τ 3 = [ d V / (C A ± V A sinω V t)] + a [(D-d V) / C a] (4). However, V A is the speed of the circulation flow of the vortex.

【0043】したがって、渦が通過するときに生じる超
音波の位相変化は、発振器14の発振電圧VOSの有する
発振角周波数をωOS(=2πfOS)とすれば、 dΦ=(τ0−τ3)ωOS (5) となる。
Therefore, when the oscillation angular frequency of the oscillation voltage V OS of the oscillator 14 is ω OS (= 2πf OS ), the phase change of the ultrasonic wave generated when the vortex passes through is dΦ = (τ 0 −τ 3 ) It becomes ω OS (5).

【0044】ここで、最大位相偏移をΔΦとすれば、C
A 2≫VA 2なる関係から、 ΔΦ=±VAVωOS/CA 2 (6) となる。このときの最大周波数偏移をΔfMAXとする
と、ΔfMAXは ΔfMAX=(ΔΦ)´=2VAVωOSωV/CA 2 (7) として得られる。
If the maximum phase shift is ΔΦ, then C
From A 2 »V A 2 the relationship, .DELTA..PHI = a ± V A d V ω OS / C A 2 (6). If the maximum frequency shift at this time is Δf MAX, Δf MAX is obtained as Δf MAX = (ΔΦ) '= 2V A d V ω OS ω V / C A 2 (7).

【0045】一方、超音波受波器13は圧電形の振動子
で構成されているが、その振動子の共振周波数faと反
共振周波数frの近傍における等価回路26は、図12
において点線で囲んで示したように、インダクタンスL
1とコンデンサC1と抵抗R1との直列回路に、コンデン
サC2が並列に接続された並列回路として示すことがで
きる。
On the other hand, ultrasonic receiver 13 is constituted by a piezoelectric-type vibrator is an equivalent circuit 26 in the vicinity of the resonance frequency f a and the antiresonant frequency f r of the resonator, FIG. 12
As indicated by the dotted line in Fig.
It can be shown as a parallel circuit in which the capacitor C 2 is connected in parallel to the series circuit of 1 and the capacitor C 1 and the resistor R 1 .

【0046】そして、この並列回路に広帯域化のための
インダクタンスL2が直列に接続されて端子T1、T2
引き出されている。この場合の端子T1、T2からみたイ
ンピーダンスZは、図13に示すように共振周波数fa
で最小になり、反共振周波数frで最大となる。
Then, an inductance L 2 for widening the band is connected in series to this parallel circuit and led out to terminals T 1 and T 2 . Terminals T 1, T 2 viewed from the impedance Z in this case, the resonance frequency as shown in FIG. 13 f a
At the anti-resonance frequency f r and at the anti-resonance frequency f r .

【0047】これらの周波数領域では、他の周波数領域
での変化より大きなインピーダンスZの変化を示す。し
たがって、発振周波数fOSの値を共振周波数faと反共
振周波数frとの間に設定すると、大きなインピーダン
ス変化ΔZが得られる。
In these frequency regions, the change in the impedance Z is larger than that in the other frequency regions. Therefore, by setting the value of the oscillation frequency f OS between the resonant frequency f a and the antiresonant frequency f r, a large impedance change ΔZ is obtained.

【0048】この結果、超音波受波器13の出力端に
は、渦で変調された大きな振幅の振幅変調信号を得るこ
とができる。これは、バースト波としたときに得られる
図10(E)に示す振幅変調信号SAにおいても同様で
ある。
As a result, at the output end of the ultrasonic wave receiver 13, it is possible to obtain an amplitude modulation signal having a large amplitude which is modulated by the vortex. The same applies to the amplitude modulation signal S A shown in FIG. 10E obtained when the burst wave is used.

【0049】なお、図12ではインダクタンスL2が超
音波受波器13の振動子に直列に挿入される構成として
示されているが、この構成では共振周波数faを下げる
形で帯域を広げる例として示してある。このような構成
により、温度変化により生じるfaとfrの変化に対して
発振周波数fOSの動作範囲(fa〜fr)に余裕を持たせ
ることができる。
Although the inductance L 2 is shown in FIG. 12 as being inserted in series with the oscillator of the ultrasonic wave receiver 13, an example of widening the band by lowering the resonance frequency f a is shown in this configuration. It is shown as. With this configuration, it is possible to provide a margin to the operating range of the oscillation frequency f OS (f a ~f r) with respect to the change of f a and f r caused by temperature changes.

【0050】また、発振周波数fOSを送信側の超音波送
波器12の共振周波数として選定すれば、発振器14か
ら最大の効率で超音波を測定流体に放射させることがで
きる。各超音波送波器及び超音波受波器に対してその共
振周波数を考慮して発振周波数の値を選定することは安
定な動作を確保する上で有効である。
If the oscillation frequency f OS is selected as the resonance frequency of the ultrasonic wave transmitter 12 on the transmitting side, the ultrasonic wave can be emitted from the oscillator 14 to the measurement fluid with maximum efficiency. It is effective to secure a stable operation by selecting the value of the oscillation frequency in consideration of the resonance frequency of each ultrasonic wave transmitter and ultrasonic wave receiver.

【0051】図14は図9に示す超音波送波器及び超音
波受波器の取付け構造の例を示す部分縦断面図である。
この場合の超音波送波器12、超音波受波器13の測定
管路10への取付部の肉厚Mは、超音波の透過が最大と
なるようにM≒λ/2(λは測定管路10の内部での超
音波の波長)に選定されている。
FIG. 14 is a partial vertical sectional view showing an example of a mounting structure of the ultrasonic wave transmitter and the ultrasonic wave receiver shown in FIG.
In this case, the thickness M of the mounting portion of the ultrasonic wave transmitter 12 and the ultrasonic wave receiver 13 to the measurement conduit 10 is M≈λ / 2 (λ is measured so that the transmission of ultrasonic waves is maximized). The wavelength of the ultrasonic wave inside the conduit 10) is selected.

【0052】図15は図14に示す超音波送波器12、
超音波受波器13の内部の具体的な構成を示す縦断面図
である。ここでは超音波受波器13を例として説明す
る。超音波受波器13のケース13Aは、縁付きの円筒
状に形成され、例えばステンレス鋼などで作られてい
る。
FIG. 15 shows the ultrasonic wave transmitter 12 shown in FIG.
3 is a vertical cross-sectional view showing a specific internal configuration of the ultrasonic wave receiver 13. FIG. Here, the ultrasonic wave receiver 13 will be described as an example. The case 13A of the ultrasonic wave receiver 13 is formed in a cylindrical shape with an edge and is made of, for example, stainless steel.

【0053】ケース13Aの底部にはエポキシ樹脂を用
いて圧電振動子13Cを接着して安定度を向上させ負荷
との結合を密にしているが、そのインピーダンス特性は
図16に示すように全体として平坦な特性となり、Q特
性を劣化させることとなる。
The piezoelectric vibrator 13C is adhered to the bottom of the case 13A by using an epoxy resin to improve the stability and close the connection with the load. The impedance characteristic of the case 13A as a whole is as shown in FIG. The characteristic becomes flat, and the Q characteristic is deteriorated.

【0054】そこで、本出願人は特願平7−38036
号「超音波式流体振動流量計」においてこの点を改良し
た提案をしているので、以下に図17、図18を用いて
その概要を説明する。
Therefore, the present applicant has filed Japanese Patent Application No. 7-38036.
A proposal for improving this point is made in No. “Ultrasonic Fluid Vibration Flowmeter”, and its outline will be described below with reference to FIGS. 17 and 18.

【0055】超音波送波器12から測定流体を介して送
出された各バースト波は、対向する超音波受波器13が
設置された測定管路10の内面に音圧(振幅)A1
2、…Anとして受波される。
Each burst wave sent from the ultrasonic wave transmitter 12 through the measurement fluid has a sound pressure (amplitude) A 1 on the inner surface of the measuring pipe line 10 in which the ultrasonic wave receiver 13 is installed.
It is received as A 2 , ... A n .

【0056】しかし、測定管路10の材質は、例えばス
テンレス鋼であり、一般的に測定流体や超音波受波器1
3を固定する接合材31に比べて音響インピーダンスが
大きいので、測定管路10に入射した各バースト波は測
定管路10の内面と接合材31との間で反射を繰り返
す。
However, the material of the measuring conduit 10 is, for example, stainless steel, and generally the measuring fluid or the ultrasonic wave receiver 1 is used.
Since the acoustic impedance is larger than that of the bonding material 31 that fixes the third member 3, each burst wave incident on the measurement conduit 10 is repeatedly reflected between the inner surface of the measurement conduit 10 and the bonding material 31.

【0057】この場合の各バースト波の音圧の合計が超
音波受波器13に到達する音圧となるが、これを図示し
たのが図18に示す特性図である。図18は測定管路1
0の肉厚Wを波長λの1/2近傍で変化させたときの超
音波受波器13で得られる音圧(振幅)の最大値Pm
示している。
In this case, the total sound pressure of each burst wave is the sound pressure reaching the ultrasonic wave receiver 13, and this is illustrated in the characteristic diagram of FIG. FIG. 18 shows the measuring line 1
The maximum value P m of the sound pressure (amplitude) obtained by the ultrasonic wave receiver 13 when the wall thickness W of 0 is changed in the vicinity of ½ of the wavelength λ is shown.

【0058】図18に示すように、測定管路10の厚さ
によって最大音圧(最大振幅)が変化しており、λ/2
より少し小さい値の肉厚Wmで最大の音圧(振幅)変化
を示している。したがって、測定管路10の厚さを所定
の値に選定することにより検出感度を向上させることが
できる。
As shown in FIG. 18, the maximum sound pressure (maximum amplitude) changes depending on the thickness of the measuring pipe line 10, and λ / 2.
The maximum sound pressure (amplitude) change is shown at a slightly smaller wall thickness W m . Therefore, the detection sensitivity can be improved by selecting the thickness of the measurement conduit 10 to a predetermined value.

【0059】[0059]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、測定管
路の管壁の厚さを最適値に保持するように管理すること
は製造上困難である。さらに管路内壁が有する曲率のた
め超音波エネルギーが管内に長時間滞留しバースト周期
の中では十分に減衰しない場合が生じる。この点につい
て、図19、図20を用いて更に詳細に説明する。
However, it is difficult in manufacturing to control the thickness of the pipe wall of the measuring pipe so as to keep it at an optimum value. Further, due to the curvature of the inner wall of the pipe, ultrasonic energy may stay in the pipe for a long time and may not be sufficiently attenuated within the burst period. This point will be described in more detail with reference to FIGS. 19 and 20.

【0060】図19はバースト波の送出の様子を説明す
る説明図であり、図19(a)は測定管路10の長手方
向の断面を、図19(b)は測定管路10の管路断面を
図19(a)に対して拡大した管路断面を、それぞれ示
している。図20は図19に示す構成の場合のバースト
波SB、サンプリング信号S2、受信波である振幅変調信
号SAの関係を示したものである。
FIGS. 19A and 19B are explanatory views for explaining how burst waves are transmitted. FIG. 19A shows a cross section of the measuring pipe 10 in the longitudinal direction, and FIG. 19B shows a pipe of the measuring pipe 10. 19A and 19B respectively show cross-sectional views of the pipeline, which are enlarged with respect to FIG. 19A. FIG. 20 shows the relationship between the burst wave S B , the sampling signal S 2 , and the amplitude modulation signal S A that is the received wave in the case of the configuration shown in FIG.

【0061】測定管路10の厚さWは、最大の振幅変化
が得られるように図18で説明した肉厚Wmになるよう
に選定する。しかし、この測定管路10はコストの関係
で一般に鋳物で作られるので寸法の精度が悪く、特に中
心のズレが大きく、加工の途中に検査工程を入れても、
口径が大きくなると1mm以内の精度でWを確保するこ
とは容易ではない。
The thickness W of the measuring conduit 10 is selected so as to have the wall thickness W m described in FIG. 18 so that the maximum amplitude change can be obtained. However, since the measuring pipe 10 is generally made of a casting due to the cost, the dimensional accuracy is poor, and the deviation of the center is particularly large, and even if an inspection process is inserted in the middle of processing,
When the aperture is large, it is not easy to secure W with an accuracy within 1 mm.

【0062】また、超音波送波器12から送出されたバ
ースト波は渦により変調されて振幅変調波として超音波
受波器13で受信されるが、超音波送波器12からのバ
ースト波の送出に際しては図19(b)に示すように測
定管路10の曲率により放射される超音波エネルギーが
測定管路の中央に集まり、管内壁での反射が発生して、
減衰するまでの時間が長くなる。
The burst wave transmitted from the ultrasonic wave transmitter 12 is modulated by the vortex and received by the ultrasonic wave receiver 13 as an amplitude modulation wave. At the time of delivery, as shown in FIG. 19 (b), the ultrasonic energy radiated by the curvature of the measuring conduit 10 is gathered in the center of the measuring conduit, and reflection on the inner wall of the conduit occurs,
It takes longer to decay.

【0063】このため、曲率が小さくかつバースト波S
B(図20(a))のバースト周期が短いことが要求さ
れる小口径では、次発の渦信号X2に大きなノイズN
r(図20(c))が重畳される。これを避けるために
は、バースト周期の間隔を長くする必要があるが、長く
すると渦周波数が高くなる高流速での復調波形のS/N
が劣化するという問題が生じる。
Therefore, the curvature is small and the burst wave S
In the small aperture of B (FIG. 20 (a)), which requires a short burst period, a large noise N is generated in the next vortex signal X 2.
r (FIG. 20 (c)) is superimposed. In order to avoid this, it is necessary to lengthen the interval of the burst period, but if it is lengthened, the S / N ratio of the demodulation waveform at high flow velocity becomes higher as the vortex frequency increases.
Is deteriorated.

【0064】[0064]

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するための主要な構成として、流体振動を起こして
いる測定流体に超音波を放射しこの流体振動により先の
超音波が変調された信号を受信して先の測定流体の流量
を計測する超音波式流体振動流量計において、先の超音
波の送出及び受信をする一対の超音波送波器又は超音波
受波器が搭載され先の超音波の受信振幅の最大値の変化
率がほぼ最大となる厚さを有しかつ接液面の形状を円錐
形として先の測定管路に固定される一対のアダプタと、
発振周波数を含むバースト波で先の超音波送波器を間欠
的に駆動する駆動手段と、先のバースト波の送出のタイ
ミングを制御する基準信号を送出する基準タイミング手
段と、この基準信号に同期し先の測定管路の径と先の測
定流体の音速との関数でサンプリング時点が変化するサ
ンプリング信号を発生するサンプリング信号発生手段
と、先の超音波受波器で先の流体振動による変調に起因
する振幅変調された振幅変調信号を先のサンプリング信
号によりサンプリングするサンプリング手段と、このサ
ンプリング手段によりサンプリングされた先の振幅変調
信号の包絡線を求めるフイルタ手段とを具備し、この包
絡線から先の流体振動の振動周波数を検出するようにし
たものである。
The present invention, as a main constitution for solving the above-mentioned problems, radiates ultrasonic waves to a measurement fluid which is causing fluid vibration, and the ultrasonic waves are modulated by the preceding ultrasonic waves. In the ultrasonic fluid vibration flowmeter that receives the generated signal and measures the flow rate of the previous measurement fluid, a pair of ultrasonic transmitters or receivers that transmit and receive the previous ultrasonic waves are installed. A pair of adapters having a thickness at which the rate of change of the maximum value of the reception amplitude of the preceding ultrasonic waves is almost maximum and fixed to the preceding measuring conduit with the shape of the liquid contact surface being conical.
Driving means for intermittently driving the previous ultrasonic wave transmitter with a burst wave including the oscillation frequency, reference timing means for sending a reference signal for controlling the timing of sending the previous burst wave, and synchronization with this reference signal Sampling signal generating means for generating a sampling signal whose sampling time changes according to the function of the diameter of the measuring pipe and the speed of sound of the measuring fluid, and the ultrasonic wave receiver for modulation by the fluid vibration. Sampling means for sampling the resulting amplitude-modulated amplitude-modulated signal with the previous sampling signal, and filter means for obtaining the envelope of the previous amplitude-modulated signal sampled by the sampling means are provided. The vibration frequency of the fluid vibration is detected.

【0065】[0065]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を用いて説明する。図1は本発明の要部の1実施形
態の構成を示すブロック図である。なお、図1に示す超
音波送波器と超音波受波器の近傍の構成を除く構成につ
いては、図9に示す構成と同一であり、その動作につい
ても図1に示す構成に基づく動作を除き同様な動作をす
るので、適宜にその説明を省略する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of a main part of the present invention. The configuration except for the configuration in the vicinity of the ultrasonic wave transmitter and the ultrasonic wave receiver shown in FIG. 1 is the same as the configuration shown in FIG. 9, and the operation is based on the structure shown in FIG. Except for this, the same operation is performed, and the description thereof will be appropriately omitted.

【0066】図1(a)は測定管路の長手方向の断面
を、図19(b)は測定管路の管路断面を図1(a)に
対して拡大した管路断面を、それぞれ示している。測定
管路10に対応する測定管路30には、渦発生体11が
測定管路30を横断するように固定されている。
FIG. 1 (a) shows a longitudinal section of the measuring pipe line, and FIG. 19 (b) shows an enlarged sectional view of the measuring pipe line with respect to FIG. 1 (a). ing. The vortex generator 11 is fixed to the measurement pipeline 30 corresponding to the measurement pipeline 10 so as to cross the measurement pipeline 30.

【0067】さらに、超音波送波器12に対応する超音
波送波器31がアダプタ32に搭載されて測定管路30
の管璧に固定されている。同様に、超音波受波器13に
対応する超音波送波器33がアダプタ34に搭載されて
測定管路30の管璧に固定されている。
Further, an ultrasonic wave transmitter 31 corresponding to the ultrasonic wave transmitter 12 is mounted on the adapter 32 so that the measuring pipe 30
It is fixed to the pipe wall of. Similarly, the ultrasonic wave transmitter 33 corresponding to the ultrasonic wave receiver 13 is mounted on the adapter 34 and fixed to the pipe wall of the measurement pipe line 30.

【0068】アダプタ32(34)は、円柱部32A
(34A)と円錐部32B(34B)とからなり、円柱
部32A(34A)の一端は平面で他端は角度θを持つ
円錐部32B(34B)に連続して形成されている。
The adapter 32 (34) has a cylindrical portion 32A.
(34A) and the conical portion 32B (34B). One end of the cylindrical portion 32A (34A) is a flat surface and the other end is formed continuously with the conical portion 32B (34B) having an angle θ.

【0069】そして、この円錐部32B(34B)が測
定流体に接液し、円柱部32A(34A)の一端には超
音波送波器31(33)がそれぞれ搭載され、この円柱
部32A(34A)が測定管路30に開けられた開口に
挿入固定されている。
The conical portion 32B (34B) comes into contact with the fluid to be measured, and the ultrasonic wave transmitters 31 (33) are mounted on one ends of the cylindrical portions 32A (34A), respectively. ) Is inserted and fixed in the opening formed in the measurement conduit 30.

【0070】アダプタ32(34)の円柱部32A(3
4A)の一端と円錐部32B(34B)の頂点の長さ
は、図19(b)に示す厚さWと同一の厚さWになるよ
うに予め正確に設定され、超音波の受信振幅の最大値の
変化率がほぼ最大となるようになっている。アダプタ3
2(34)は機械加工により製作することができるの
で、寸法、精度の確保は容易である。
The cylindrical portion 32A (3) of the adapter 32 (34)
4A) and the length of the apex of the conical portion 32B (34B) are accurately set in advance so as to have the same thickness W as the thickness W shown in FIG. The rate of change of the maximum value is almost the maximum. Adapter 3
Since 2 (34) can be manufactured by machining, it is easy to secure dimensions and accuracy.

【0071】図2は図19に示す構成の場合のバースト
波SB、サンプリング信号S2、受信波である振幅変調信
号SA´の関係を示したものであるが、図20に示す従
来の振幅変調信号SAと比較すると、渦信号X1と次発の
渦信号X2との間に図20(c)では生じていたノイズ
rが消滅していることがわかる。
FIG. 2 shows the relationship among the burst wave S B , the sampling signal S 2 , and the amplitude modulation signal S A ′ which is the received wave in the case of the configuration shown in FIG. When compared with the amplitude modulation signal S A , it can be seen that the noise N r generated in FIG. 20C between the vortex signal X 1 and the next vortex signal X 2 has disappeared.

【0072】これは、アダプタ32(34)の放射面が
円錐形状を有していることから、図1(b)に示すよう
にアダプタから放射した超音波エネルギーが管中心から
発散して放射され短時間のうちに減衰するためである。
Since the radiating surface of the adapter 32 (34) has a conical shape, the ultrasonic energy radiated from the adapter diverges from the center of the tube and is radiated as shown in FIG. 1 (b). This is because it decays in a short time.

【0073】以上のようにして、アダプタ32(34)
は、常に、超音波の受信振幅の最大値の変化率がほぼ最
大となる厚さを維持することができ、しかも放射した超
音波を短時間のうちに減衰させることができる。
As described above, the adapter 32 (34)
Can always maintain the thickness at which the rate of change of the maximum value of the reception amplitude of ultrasonic waves is almost maximum, and can further attenuate the emitted ultrasonic waves in a short time.

【0074】図3はアダプタの他の実施形態を示した部
分断面図である。この場合は、測定管路30への取り付
け構造をネジ締結形としたものである。測定管路30の
アダプタ35の取付部にはネジが切られており、これに
対応するアダプタ35の側面にネジ部35Nが設けら
れ、これを介してアダプタ35を測定管路30に固定す
る。
FIG. 3 is a partial sectional view showing another embodiment of the adapter. In this case, the attachment structure to the measurement conduit 30 is a screw fastening type. The mounting portion of the adapter 35 of the measuring conduit 30 is threaded, and a threaded portion 35N is provided on the side surface of the adapter 35 corresponding thereto, and the adapter 35 is fixed to the measuring conduit 30 via this.

【0075】図4はアダプタの更に他の実施形態を示し
た部分断面図である。この場合は、測定管路30への取
り付け構造を溶接構造としたものである。アダプタ36
の測定管路30への固定部分において溶接36Wにより
固定している。
FIG. 4 is a partial sectional view showing still another embodiment of the adapter. In this case, the attachment structure to the measurement conduit 30 is a welded structure. Adapter 36
It is fixed by welding 36W at the portion fixed to the measurement pipe line 30 of.

【0076】なお、図3、図4のいずれの場合にも、ア
ダプタ35、36の軸方向の寸法は図1(b)に示す場
合と同様に超音波の受信振幅の最大値の変化率がほぼ最
大となるように寸法Wが設定されている。
In both cases of FIG. 3 and FIG. 4, the axial dimensions of the adapters 35 and 36 are the same as in the case shown in FIG. The dimension W is set so as to be almost maximum.

【0077】さらに、アダプタ32、34、35、36
は、それぞれ測定管路30に固定されており、その背後
に超音波送波器或いは超音波受波器を固定する構造であ
るので、これらの超音波送波器、超音波受波器はともに
オンラインでの交換が確保されている。
Further, the adapters 32, 34, 35, 36
Have a structure in which they are respectively fixed to the measurement pipe line 30 and an ultrasonic wave transmitter or ultrasonic wave receiver is fixed behind them, so both of these ultrasonic wave transmitters and ultrasonic wave receivers are Online replacement is guaranteed.

【0078】[0078]

【発明の効果】以上、実施の形態と共に具体的に説明し
たように本発明によれば、アダプタを用いる構成によ
り、超音波の受信振幅の最大値の変化率がほぼ最大とな
る厚さを口径に依存することなく常に設定できるので、
安定な渦検出感度を確保することができる。
As described above in detail with the embodiments, according to the present invention, the thickness using which the maximum change rate of the maximum value of the reception amplitude of the ultrasonic wave is almost maximum can be obtained by using the adapter. Since it can always be set without depending on
Stable eddy detection sensitivity can be secured.

【0079】さらに、本発明によれば、アダプタの接液
面の形状を円錐形とする構成にしたので、放射した超音
波を短時間のうちに減衰させることができ、特に渦周波
数が高くなる高流速での復調波形のS/Nを向上させる
上で効果がある。
Further, according to the present invention, since the liquid contact surface of the adapter has a conical shape, the emitted ultrasonic waves can be attenuated in a short time, and the vortex frequency becomes particularly high. This is effective in improving the S / N of the demodulated waveform at high flow velocity.

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

【図1】図1は本発明の要部の1実施形態の構成を示す
ブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of one embodiment of a main part of the present invention.

【図2】図1に示す実施形態の動作を説明する波形図で
ある。
FIG. 2 is a waveform diagram illustrating the operation of the embodiment shown in FIG.

【図3】図1に示す実施形態の他の実施形態の構成を示
す部分断面図である。
FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing the configuration of another embodiment of the embodiment shown in FIG.

【図4】図1に示す実施形態の更に他の実施形態の構成
を示す部分断面図である。
FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing the configuration of still another embodiment of the embodiment shown in FIG.

【図5】従来の渦流量計の検出部の構成を示す構成図で
ある。
FIG. 5 is a configuration diagram showing a configuration of a detection unit of a conventional vortex flowmeter.

【図6】図5に示す渦流量計の動作を説明する波形図で
ある。
FIG. 6 is a waveform diagram explaining the operation of the vortex flowmeter shown in FIG.

【図7】図5に示す渦流量計の検出部を含む全体の構成
を示す構成図である。
7 is a configuration diagram showing an overall configuration including a detection unit of the vortex flowmeter shown in FIG.

【図8】図5に示す渦流量計の問題点を説明する説明図
である。
FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating a problem of the vortex flowmeter shown in FIG.

【図9】図8で説明する問題点を解決した従来の渦流量
計の構成図である。
FIG. 9 is a configuration diagram of a conventional vortex flowmeter that solves the problem described in FIG.

【図10】図9に示す渦流量計の動作を説明する波形図
である。
10 is a waveform diagram illustrating the operation of the vortex flowmeter shown in FIG.

【図11】図9に示す渦流量計の動作を説明する他の波
形図である。
FIG. 11 is another waveform diagram for explaining the operation of the vortex flowmeter shown in FIG.

【図12】図9に示す超音波送波器及び超音波受波器の
等価回路図である。
12 is an equivalent circuit diagram of the ultrasonic wave transmitter and the ultrasonic wave receiver shown in FIG. 9. FIG.

【図13】図9に示す超音波送波器及び超音波受波器の
インピーダンス特性を示す特性図である。
13 is a characteristic diagram showing impedance characteristics of the ultrasonic wave transmitter and the ultrasonic wave receiver shown in FIG. 9. FIG.

【図14】図9に示す渦流量計の構成の一部を改良した
部分縦断面図である。
FIG. 14 is a partial vertical cross-sectional view in which a part of the configuration of the vortex flowmeter shown in FIG. 9 is improved.

【図15】図14に示す超音波受波器の内部の具体的な
構成を示す縦断面図である。
15 is a vertical cross-sectional view showing a specific internal structure of the ultrasonic wave receiver shown in FIG.

【図16】圧電振動子の固定にともなうインピーダンス
特性の変化を説明する特性図である。
FIG. 16 is a characteristic diagram for explaining changes in impedance characteristics due to fixing of the piezoelectric vibrator.

【図17】図9に示す渦流量計の問題点を説明する説明
図である。
FIG. 17 is an explanatory diagram explaining a problem of the vortex flowmeter shown in FIG. 9.

【図18】図17のバースト波における受信振幅の最大
値と測定管路の肉厚との関係を示す説明図である。
FIG. 18 is an explanatory diagram showing the relationship between the maximum value of the reception amplitude and the wall thickness of the measurement conduit in the burst wave of FIG.

【図19】バースト波の送出の様子を説明する説明図で
ある。
FIG. 19 is an explanatory diagram for explaining how a burst wave is transmitted.

【図20】図19に示す構成の場合の動作を説明する波
形図である。
20 is a waveform diagram illustrating an operation in the case of the configuration shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、11 渦発生体 2 渦 3、10、30 測定管路 4 超音波信号発信器 5 超音波信号受信器 12、31 超音波送波器 13、34 超音波受波器 14 発振器 15 スイッチ 16 ダンピング回路 17 基準タイミング回路 18 サンプリング信号発生回路 20 サンプリング回路 22 ピーク検出/半波整流回路 25 シュミットトリガ 32、34、35、36 アダプタ 1, 11 Vortex generator 2 Vortex 3, 10, 30 Measuring line 4 Ultrasonic signal transmitter 5 Ultrasonic signal receiver 12, 31 Ultrasonic wave transmitter 13, 34 Ultrasonic wave receiver 14 Oscillator 15 Switch 16 Damping Circuit 17 Reference timing circuit 18 Sampling signal generation circuit 20 Sampling circuit 22 Peak detection / half-wave rectification circuit 25 Schmidt trigger 32, 34, 35, 36 Adapter

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】流体振動を起こしている測定流体に超音波
を放射しこの流体振動により前記超音波が変調された信
号を受信して前記測定流体の流量を計測する超音波式流
体振動流量計において、 前記超音波の送出及び受信をする一対の超音波送波器又
は超音波受波器が搭載され前記超音波の受信振幅の最大
値の変化率がほぼ最大となる厚さを有しかつ接液面の形
状を円錐形として前記測定管路に固定される一対のアダ
プタと、発振周波数を含むバースト波で前記超音波送波
器を間欠的に駆動する駆動手段と、前記バースト波の送
出のタイミングを制御する基準信号を送出する基準タイ
ミング手段と、この基準信号に同期し前記測定管路の径
と前記測定流体の音速との関数でサンプリング時点が変
化するサンプリング信号を発生するサンプリング信号発
生手段と、前記超音波受波器で前記流体振動による変調
に起因する振幅変調された振幅変調信号を前記サンプリ
ング信号によりサンプリングするサンプリング手段と、
このサンプリング手段によりサンプリングされた前記振
幅変調信号の包絡線を求めるフイルタ手段とを具備し、
この包絡線から前記流体振動の振動周波数を検出するこ
とを特徴とする超音波式流体振動流量計。
1. An ultrasonic fluid vibration flowmeter for radiating an ultrasonic wave to a measuring fluid causing a fluid vibration, and receiving a signal in which the ultrasonic wave is modulated by the fluid vibration to measure a flow rate of the measuring fluid. In the above, a pair of ultrasonic wave transmitters or ultrasonic wave receivers for transmitting and receiving the ultrasonic waves are mounted, and the ultrasonic wave has a thickness at which the rate of change of the maximum value of the reception amplitude of the ultrasonic waves is approximately maximum. A pair of adapters which are fixed to the measurement pipe line with a liquid contact surface having a conical shape, drive means for intermittently driving the ultrasonic wave transmitter with a burst wave including an oscillation frequency, and delivery of the burst wave Reference timing means for sending a reference signal for controlling the timing of the sampling, and sampling for generating a sampling signal which is synchronized with the reference signal and whose sampling time point changes as a function of the diameter of the measuring pipe and the sound velocity of the measuring fluid. Signal generating means, sampling means for sampling the amplitude modulation signal amplitude-modulated due to the modulation by the fluid vibration in the ultrasonic wave receiver by the sampling signal,
Filter means for obtaining an envelope of the amplitude-modulated signal sampled by the sampling means,
An ultrasonic fluid vibration flow meter, wherein the vibration frequency of the fluid vibration is detected from this envelope.
【請求項2】前記アダプタは前記測定管路に溶接により
一体として固定されたことを特徴とする請求項1記載の
超音波式流体振動流量計。
2. The ultrasonic fluid vibrating flowmeter according to claim 1, wherein the adapter is integrally fixed to the measuring pipe by welding.
【請求項3】前記アダプタは前記測定管路にネジ構造で
一体として固定されたことを特徴とする請求項1記載の
超音波式流体振動流量計。
3. The ultrasonic fluid vibration flowmeter according to claim 1, wherein the adapter is integrally fixed to the measuring pipe line by a screw structure.
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