JPH10142019A - Ultrasonic flowmeter - Google Patents

Ultrasonic flowmeter

Info

Publication number
JPH10142019A
JPH10142019A JP8301801A JP30180196A JPH10142019A JP H10142019 A JPH10142019 A JP H10142019A JP 8301801 A JP8301801 A JP 8301801A JP 30180196 A JP30180196 A JP 30180196A JP H10142019 A JPH10142019 A JP H10142019A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reference voltage
voltage level
wave
reception
transmission
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP8301801A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3766728B2 (en
Inventor
Noriyuki Nabeshima
徳行 鍋島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aichi Tokei Denki Co Ltd
Original Assignee
Aichi Tokei Denki Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aichi Tokei Denki Co Ltd filed Critical Aichi Tokei Denki Co Ltd
Priority to JP30180196A priority Critical patent/JP3766728B2/en
Publication of JPH10142019A publication Critical patent/JPH10142019A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3766728B2 publication Critical patent/JP3766728B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an ultrasonic flowmeter in which an adjusting operation can be simplified by a method wherein ultarsonic waves are transmitted and received continuously a plurality of numbers of times while a reference voltage level used to detect received waves is changed sequentially in the forward direction and the reverse direction and a reference voltage level at a time when a change in the arrival time is large is decided as an optimum value. SOLUTION: A control part performes an oardinay measurement at intervals of about two seconds, and it optimizes an amplification degree and a reference voltage level at intervals of about one minute in the intervals. That is to say, a transmission-reception changeover signal is set to the forward direction, an amplification-degree selection signal is set to a minimum amplification degreg, a reference-voltage-level selection signal is set to a minimum level, and a measurement ON-OFF signal is set to the ON-side. When a received-wave detection signal is interrupt-input, a counter reads out a measured arrival time value so as to be compared with a previously read-out value. When their difference e is large, by how many steps the reference voltage level is raised since the value is changed largely before is investigated. When the reference voltage level is raised by four steps or higher, it is judged that a third wave is detected, a reference voltage level in the number of levels between a previous reference voltage level and the reference voltage level is used as an optimum reference voltage level, and an amplification degree at this time is used as an optimum amplification degree.

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】本発明は超音波流量計の改良
に関する。
The present invention relates to an improvement of an ultrasonic flowmeter.

【0002】[0002]

【従来の技術】図11において、静止流体中の音速を
C、流体の流れの速さをVとすると、音波の伝搬方向が
流れに沿った方向(以下順方向と言う)と一致すればそ
の伝搬速度はC+Vとなり、流れに逆らった方向(以下
逆方向と言う)の場合にはC−Vとなる。
2. Description of the Related Art In FIG. 11, if the sound velocity in a stationary fluid is C and the flow velocity of a fluid is V, if the propagation direction of the sound wave coincides with the direction along the flow (hereinafter referred to as forward direction), The propagation speed is C + V, and is C-V in the direction opposite to the flow (hereinafter referred to as the reverse direction).

【0003】距離Lを隔てて1対の送受波器1,2を流
管3の上流と下流に離して配設し、一方の送受波器1か
ら順方向に超音波を発信したとき、他方の送受波器2に
超音波が到達するに要する到達時間をt、送受波器2か
ら逆方向に超音波を発信したときに、送受波器1に超音
波が到達するに要する到達時間をt′とすれば、 t=L/(C+V) ・・・(1) t′=L/(C−V) ・・・(2) となる。
A pair of transducers 1 and 2 are arranged at a distance L from each other upstream and downstream of a flow tube 3, and when one transducer 1 transmits ultrasonic waves in the forward direction, Is the arrival time required for the ultrasonic wave to reach the transmitter / receiver 2, and the arrival time required for the ultrasonic wave to reach the transmitter / receiver 1 when the ultrasonic wave is transmitted from the transmitter / receiver 2 in the reverse direction is t. ', T = L / (C + V) (1) t' = L / (C−V) (2)

【0004】順方向と逆方向の超音波の各到達時間t,
t′を測定し、これから流速Vを演算し、さらに流速、
流量や積算流量(流体の体積)を演算していた。流速V
は上記(1)(2)式から、例えば、 V=L{(1/t)−(1/t′)}/2 ・・・(3) として求めていた。
The arrival times t, of the ultrasonic waves in the forward and reverse directions,
t ′ is measured, and the flow velocity V is calculated from the measured t ′.
The flow rate and the integrated flow rate (fluid volume) were calculated. Flow velocity V
Was determined from the above equations (1) and (2) as, for example, V = L {(1 / t)-(1 / t ')} / 2 (3).

【0005】到達時間t,t′等を測定するには、図1
2に示すように、送信側の送受波器を励振する発信駆動
信号Pから受信側の送受波器に受信波が到達するまでの
時間tを直接測定すれば良いのであるが、現実にはこれ
ができない。
To measure the arrival times t, t ', etc., FIG.
As shown in FIG. 2, the time t from the transmission drive signal P for exciting the transmitter / receiver on the transmitting side to the arrival of the received wave at the transmitter / receiver on the receiving side may be directly measured. Can not.

【0006】というのは、受信波は、非常に小さいため
先ず増幅される。図12では増幅後の受信波形を示して
いる。「イ」が到達時点で、その後徐々に振幅が増大し
て最大振幅となり、その後徐々に小さくなる。ところ
が、受信波の到達時点である増幅後の受信波の先頭
「イ」はノイズに隠れているので、それを検知すること
は不可能だからである。
[0006] Because the received wave is very small, it is first amplified. FIG. 12 shows a reception waveform after amplification. At the time when “A” arrives, the amplitude gradually increases thereafter to reach the maximum amplitude, and then gradually decreases. However, since the leading "a" of the amplified received wave, which is the arrival point of the received wave, is hidden by noise, it is impossible to detect it.

【0007】そこで、受信波到達時点を知る方法とし
て、先ず受信の基準電圧レベルとしてノイズより十分大
きなしきい値VTHを定め、このレベルに最初に達した増
幅後の波がゼロレベルを通るゼロクロスポイントを検知
し、受信波を検知するようにしている。
Therefore, as a method of knowing the arrival time of a received wave, a threshold value V TH sufficiently larger than noise is first determined as a reference voltage level for reception, and the amplified wave which first reaches this level crosses the zero level through a zero crossing. It detects points and detects received waves.

【0008】しきい値VTHは受信波の何番目かの特定の
波のゼロクロスポイントを検知するように定めておき、
実際の到達時間t,t′は、例えば順方向測定における
到達時間tについて説明すると、図12における発信波
駆動信号Pからゼロクロスポイント「ハ」までの測定時
間t+τから、予め実験的に求めて記憶しておいた時間
τを引くことで求めていた。
The threshold value V TH is set so as to detect a zero cross point of some specific wave of the received wave.
The actual arrival times t and t 'are, for example, described in terms of the arrival time t in forward measurement. The actual arrival times t and t' are experimentally obtained in advance from the measurement time t + τ from the transmitted wave drive signal P to the zero cross point "c" in FIG. It was obtained by subtracting the time τ that had been set.

【0009】図12では、受信波の第3波が点「ロ」で
しきい値VTHに達しており、この第3波がゼロレベルを
通るゼロクロスポイント「ハ」を検知し、受信波を検知
している。
In FIG. 12, the third wave of the received wave has reached the threshold value V TH at the point “b”, the third wave detects a zero cross point “c” passing through the zero level, and the received wave is detected. Detected.

【0010】順方向の到達時間tと逆方向の到達時間
t′の測定精度は、これらの到達時間を測定するときに
使う基準クロックの分解能で決まるため、到達時間t,
t′に基づいて演算する流速、流量や積算流量等の精度
も前記基準クロックの分解能で決まる。
The measurement accuracy of the forward arrival time t and the reverse arrival time t 'is determined by the resolution of the reference clock used when measuring these arrival times.
The accuracy of the flow rate, flow rate, integrated flow rate, and the like calculated based on t 'is also determined by the resolution of the reference clock.

【0011】そこで、同じ分解能の基準クロックを用い
て、流速、流量や積算流量等の精度を向上する方法とし
て、到達時間tやt′を測定するのに、単純に発信(送
信)から受信までの1回の到達時間を測るのではなく、
受信と同時に次の送信を同じ方向に向かって行うことを
一定の複数(n)回繰り返すことにより、到達時間tや
t′をそれぞれ複数(n)個連続させ、最初(第1回
目)の送信から最後(第n回目)の受信までの時間nt
+nτやnt′+nτをまとめて測定し、予め別に実験
等で求めて記憶しておいたnτを差し引いてntやn
t′を求めるようにした超音波流量計が周知である。
Therefore, as a method of improving the accuracy of the flow velocity, the flow rate, the integrated flow rate, and the like using the reference clocks having the same resolution, a simple procedure from transmission (transmission) to reception is used to measure the arrival times t and t '. Rather than measuring the arrival time of one,
By repeating the next transmission in the same direction at the same time as the reception, a plurality of (n) times, the arrival times t and t 'are respectively continued a plurality (n) times, and the first (first) transmission is performed. From the time until the last (n-th) reception nt
+ Nτ and nt '+ nτ are collectively measured, and nτ, which is obtained and stored in advance by experiments or the like, is subtracted to obtain nt or n
Ultrasonic flow meters adapted to determine t 'are well known.

【0012】こうすると、基準クロックの分解能が同じ
でも、到達時間の測定精度がn倍に向上するから、流
速、流量や積算流量等の精度もn倍に向上する。従っ
て、例えばnを100とすれば、精度は100倍に向上
する。
In this case, even if the resolution of the reference clock is the same, the measurement accuracy of the arrival time is improved by n times, so that the accuracy of the flow velocity, the flow rate, the integrated flow rate, etc. is also improved by n times. Therefore, for example, if n is set to 100, the accuracy is improved 100 times.

【0013】ところが、受信波の大きさは被測定気体の
圧力の違いや、あるいは送受波器1,2を構成する超音
波振動子の個々の特性によって異なる値となる。その結
果、狙った特定の波(例えば図12のような第3波)で
はなく、その前の第1波あるいは後の第5波のゼロクロ
スポイントを間違って検出してしまうことがある。
However, the magnitude of the received wave varies depending on the difference in the pressure of the gas to be measured or the individual characteristics of the ultrasonic transducers constituting the transducers 1 and 2. As a result, the zero-cross point of the preceding first wave or the succeeding fifth wave may be erroneously detected instead of the intended specific wave (for example, the third wave as shown in FIG. 12).

【0014】この場合、到達時間は超音波の1周期分の
時間まちがった値となるため、この間違った測定値をそ
のまま使用すると、当然誤った流速や流量を導くことに
なり、大きな誤差の要因となる。
In this case, the arrival time is incorrect for one period of the ultrasonic wave. Therefore, if this erroneous measured value is used as it is, an erroneous flow velocity or flow rate will naturally be introduced, which causes a large error. Becomes

【0015】特に到達時間の測定精度を上げるため、同
一方向の送受を複数(n)回連続して繰り返し、到達時
間tやt′の複数(n)倍の時間ntやnt′をまとめ
て求めるようにした方式の超音波流量計では、複数
(n)回の受信波検知が全て、狙った特定の波を捕らえ
たものでなければならない。
In particular, in order to improve the measurement accuracy of the arrival time, transmission / reception in the same direction is repeated a plurality of times (n) continuously, and the times nt and nt 'which are a plurality of (n) times the arrival times t and t' are collectively obtained. In the ultrasonic flowmeter of the above-described method, all of the plurality of (n) reception wave detections must capture a specific target wave.

【0016】そこで、常に増幅後の受信波の最大振幅を
一定にするように増幅器の利得を制御するいわゆるAG
C(Automatic Gain Control)を採用している超音波流
量計がある。
Therefore, a so-called AG for controlling the gain of the amplifier so that the maximum amplitude of the amplified received wave is always constant.
There is an ultrasonic flowmeter employing C (Automatic Gain Control).

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】前記AGCを採用した
従来技術では、ピーク値ホールド回路等が必要となり、
アナログ電子回路の規模が大きくなるので、流量計のコ
ストが上昇するとか、消費電流が高くなるという問題点
がある。しかも、小口径の流路としたときには、管路か
らの反射波の影響で受信波のピーク付近の波形が乱れる
現象が起き易いことから、ピークの大きさを一定値に揃
えても、狙った波の大きさが同じにならないため、小形
の超音波流量計には不向きで、その実現が困難であると
いう問題点があった。
The prior art employing the AGC requires a peak value hold circuit and the like.
Since the scale of the analog electronic circuit is increased, there is a problem that the cost of the flow meter increases or the current consumption increases. Moreover, when a small-diameter flow path is used, a phenomenon in which the waveform near the peak of the received wave is likely to be disturbed due to the influence of the reflected wave from the pipeline, so even if the magnitude of the peak is set to a constant value, the target is aimed. Since the waves do not have the same magnitude, they are not suitable for small ultrasonic flowmeters and have a problem that it is difficult to realize them.

【0018】AGCを採用していない従来技術で、流量
計を設置する現地の条件、特に流体の圧力によって受信
波のレベルが異なると、ノイズの影響を受け易くなり、
前述のように、狙った特定の波が検知できずに安定した
測定ができない。
In the prior art that does not employ AGC, if the level of the received wave differs depending on the local conditions where the flow meter is installed, particularly, the pressure of the fluid, it becomes susceptible to noise,
As described above, a stable measurement cannot be performed because a specific target wave cannot be detected.

【0019】従って、流量計を設置するときに、現地の
条件に合わせて、しきい値VTHや増幅器の利得を最適値
に調整することが必要で、設置コストが上がるという問
題点があった。
Therefore, when the flowmeter is installed, it is necessary to adjust the threshold value VTH and the gain of the amplifier to optimum values in accordance with the local conditions, and there is a problem that the installation cost increases. .

【0020】つまり、必ず狙った特定の波を捕らえられ
るようにしきい値VTHや増幅器の利得を調整する必要が
ある。実際の作業では、どの波(第何波)を捕らえてい
るかがわかるように、オシロスコープで受信波としきい
値VTHを比較しながら調整せざるを得ず、調整作業が面
倒である。
That is, it is necessary to adjust the threshold value V TH and the gain of the amplifier so that a specific wave that is aimed at can always be caught. In an actual operation, an oscilloscope must adjust while comparing an incoming wave with a threshold value V TH so that it is possible to know which wave (how many waves) is being captured, and the adjustment operation is troublesome.

【0021】更にまた、調整用の端子を設ける必要があ
るばかりでなく、オシロスコープを接続しても、その悪
影響を受けないように流量計の電子回路に工夫を凝らす
という考慮も必要で、流量計自体のコストアップを招く
という問題点も生じる。
Furthermore, not only is it necessary to provide an adjusting terminal, but also it is necessary to take measures to devise the electronic circuit of the flow meter so that the oscilloscope is not adversely affected even if the oscilloscope is connected. There is also a problem that the cost is increased.

【0022】そこで、本発明はしきい値VTHや増幅器の
利得を自動的に最適化することで前記のいろいろな問題
点を解消できる超音波流量計を提供することを目的とす
る。
Accordingly, an object of the present invention is to provide an ultrasonic flowmeter which can solve the above-mentioned various problems by automatically optimizing the threshold value VTH and the gain of the amplifier.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段とその作用】前記目的を達
成するために、請求項1の発明は、送信側にも受信側に
もはたらく少なくとも1対の超音波送受波器(1)
(2)を設け、流体の流れの中を上流から下流及び下流
から上流に超音波の送受を行い、その各向きの到達時間
より流速さらに流量を求める超音波流量計であって、ま
ず送信側の送受波器(1)を発信させ、受信側送受波器
(2)の信号を入力する受信波検知部(4)が受信波を
検知すると、それと同時に再び送信側の送受波器(1)
を発信させるようにし、これを一定回数(n回)繰り返
すよう構成し、最初の送信から一定回数目(n回目)の
受信までの時間つまり到達時間のn倍をまとめて測定
し、その結果から流速さらに流量を求めるようにしたも
ので、前記受信波検知部(4)は、増幅部と比較部より
構成され、送信側送受波器(1又は2)からの信号は、
まず増幅されその後、基準電圧レベルと比較されるよう
になっていて、最初に基準電圧レベルを越えた波が次に
ゼロレベルを通る点を受信波を検知した点とするように
なっていて、前記基準電圧レベルは何段かに変化させる
ことができるようになっていて、流速を求めるための通
常の測定とは別に、定期的にあるいは非定期に順方向、
逆方向それぞれの方向で、前記基準電圧レベルを段階的
に、1回の送受毎にあるいは、数回の送受毎に変化させ
ながら、通常の測定と同様に複数回連続して繰り返す超
音波の送受を行うようにし、各送受の到達時間の変化を
監視できるようにし、あるいくつかの基準電圧レベルに
ついて、その1段の変化に対し、前記到達時間の変化が
大きいと判断できる時、それらの基準電圧レベルより、
最適な基準電圧レベルを順方向用、逆方向用それぞれに
決め、通常の測定でそのレベルを使うようにしたことを
特徴とする超音波流量計である。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is directed to at least one pair of ultrasonic transducers (1) acting on both the transmitting side and the receiving side.
(2) is an ultrasonic flow meter that transmits and receives ultrasonic waves from upstream to downstream and from downstream to upstream in the fluid flow, and obtains the flow velocity and the flow rate from the arrival time in each direction. The transmitter / receiver (1) transmits the signal, and the received wave detector (4), which inputs the signal of the receiver / receiver (2), detects the received wave.
Is transmitted, and this is repeated a fixed number of times (n times). The time from the first transmission to the reception of the fixed number of times (n times), that is, n times of the arrival time, is collectively measured. The flow rate and the flow rate are obtained, and the reception wave detection unit (4) is composed of an amplification unit and a comparison unit, and a signal from the transmission side transducer (1 or 2) is:
It is first amplified and then compared with the reference voltage level, and the point where the wave exceeding the reference voltage level first passes through the zero level is the point where the received wave is detected, The reference voltage level can be changed in several steps, apart from the usual measurement for determining the flow rate, periodically or irregularly in the forward direction,
In each of the opposite directions, while changing the reference voltage level stepwise at every transmission or reception or every several transmissions and receptions, the transmission and reception of ultrasonic waves repeated continuously plural times as in the normal measurement So that the change in the arrival time of each transmission / reception can be monitored, and for some reference voltage levels, when it can be determined that the change in the arrival time is large with respect to the change of one stage, these reference voltages Than the voltage level
An ultrasonic flowmeter characterized in that an optimum reference voltage level is determined for each of the forward direction and the reverse direction, and that level is used in normal measurement.

【0024】各送受の発信駆動信号に対応する発信パル
スから受信波のゼロクロスポイントの検知までの時間
を、例えば連続するn回の送受に対して、順にt1,t
2,…とすると、連続するn回の送受にかかる全時間は
ほぼnt+nτで、この間における流速の変化はほとん
ど零と見做せる。従って前記しきい値としての基準電圧
レベルが狙った特定の波を確実に捕らえている限りt
1,t2,…は殆ど同じ値となり、隣接する二つの値同
士の差はほとんど零である。
The time from the transmission pulse corresponding to the transmission drive signal of each transmission and reception to the detection of the zero cross point of the reception wave is, for example, t1, t for successive n transmissions and receptions.
Assuming that 2, the total time required for n successive transmissions and receptions is approximately nt + nτ, and the change in the flow velocity during this period can be regarded as almost zero. Therefore, as long as the reference voltage level as the threshold value reliably captures the targeted specific wave, t
Are almost the same, and the difference between two adjacent values is almost zero.

【0025】ところがこの請求項1の発明では、基準電
圧レベルVTHを段階的に変化させるので、捕らえる波が
変わり、それにつれて発信タイミングから受信波のゼロ
クロスレベル検知までの時間、換言すれば到達時間が大
きく変化するところができる。
However, according to the first aspect of the present invention, the reference voltage level V TH is changed stepwise, so that the captured wave changes, and accordingly, the time from the transmission timing to the detection of the zero cross level of the received wave, in other words, the arrival time Can change greatly.

【0026】図1でこれを説明する。しきい値としての
基準電圧レベルVTHを最小値から1回の送受ごとに段階
的に大きくする例である。t1は第1波をとらえてい
る。t2も第1波をとらえている。よって、t2はt1
とほとんど同じ値となり両者の差は小さい。ところが次
の3回目の受信での基準電圧レベルVTHは第1波のピー
クより上にあり、とらえる波は第3波に変わる。したが
って、t3はt2より約1波長分大きくなり大きく変化
する。t4は同じく第3波をとらえた受信であるのでt
3との差はほとんどない。
This will be described with reference to FIG. This is an example in which a reference voltage level V TH as a threshold value is increased stepwise from the minimum value for each transmission and reception. t1 captures the first wave. t2 also captures the first wave. Therefore, t2 is t1
And the value is almost the same, and the difference between them is small. However, the reference voltage level V TH at the next third reception is above the peak of the first wave, and the wave to be captured changes to the third wave. Therefore, t3 is larger than t2 by about one wavelength and changes greatly. Since t4 is the reception that also captures the third wave, t4
There is almost no difference from 3.

【0027】つまり、到達時間に大きな変化がある時、
その受信の基準電圧レベルとその直前の受信の基準電圧
レベルのあいだに受信波のピークがあると認識できる。
図2でこれを説明する。同図のような受信波形(増幅
後)とし、基準電圧レベルVTHは1から順に1回の受信
ごとに大きくなるとする。この場合t3,t11,t2
3で大きく変化する。これより、それらの時点の基準電
圧レベル付近にピークがあることがわかる。
That is, when there is a large change in the arrival time,
It can be recognized that there is a peak of the received wave between the reference voltage level of the reception and the reference voltage level of the immediately preceding reception.
This is illustrated in FIG. It is assumed that the reception waveform is as shown in the drawing (after amplification), and the reference voltage level V TH increases in order from 1 in each reception. In this case, t3, t11, t2
3 greatly changes. This indicates that there are peaks near the reference voltage level at those times.

【0028】したがって、第3波(正側の第2番目のピ
ークを持つ波)を検知する場合t3測定時のVTH3 とt
11測定時のVTH11のほぼ平均値を最適な基準電圧レベ
ルとして決めてその後の送受で正しいゼロクロスポイン
トを検知する。
Therefore, when detecting the third wave (wave having the second peak on the positive side), V TH3 and t
An approximate average value of V TH11 at the time of 11 measurement is determined as an optimum reference voltage level, and a correct zero cross point is detected in the subsequent transmission and reception.

【0029】このようにして、圧力の変化等で受信波の
大きさが変化しても最適な基準電圧レベルを設定でき、
難しい調整は必要なくなる。請求項2の発明は、請求項
1の超音波流量計において、前記各送受の到達時間の変
化が大きかった時の基準電圧レベルを小さいほうから並
べたとき、ひとつ小さい基準電圧レベルの一定倍数以上
となる基準電圧レベルを検知し、その基準電圧レベルと
前記ひとつ小さい基準電圧レベルのほぼ平均値を最適基
準電圧レベルとして決めるようにしたことを特徴とする
ものである。
In this manner, even if the magnitude of the received wave changes due to a change in pressure or the like, an optimum reference voltage level can be set.
No difficult adjustments are needed. According to a second aspect of the present invention, in the ultrasonic flowmeter according to the first aspect, when the reference voltage levels when the change in the arrival time of each transmission / reception is large are arranged in ascending order, the reference voltage level is a certain multiple of the smaller reference voltage level. The reference voltage level is detected, and an average value of the reference voltage level and the one less reference voltage level is determined as the optimum reference voltage level.

【0030】一般的に、受信波はその先頭から第1波、
第2波、第3波、第4波、第5波、第6波、第7波と次
第にピークが大きくなる。このピークの電圧の大きくな
る度合いは最初ほど大きくだんだん小さくなることが知
られている。
In general, the received wave is the first wave from the top,
The peak gradually increases as the second wave, the third wave, the fourth wave, the fifth wave, the sixth wave, and the seventh wave. It is known that the degree of increase in the peak voltage is large at the beginning and gradually decreases.

【0031】つまり、ピークの大きさを比較すると、プ
ラスの第1波側なら、第3波/第1波が最大で、第5波
/第3波、第7波/第3波と段々小さくなる。マイナス
の第2波側なら第4波/第2波が最大で第6波/第4
波、第8波/第6波と小さくなる。
That is, comparing the magnitudes of the peaks, on the positive first wave side, the third wave / first wave is maximum, and the fifth wave / third wave and the seventh wave / third wave are gradually smaller. Become. On the negative second wave side, the fourth wave / second wave is at most the sixth wave / fourth
Wave, the eighth wave / sixth wave.

【0032】上記の比率は圧力等で全体の振幅が変化し
てもほとんど変化しないことが実験等で確認されてい
る。したがって、各ピークの大きささえわかれば直前の
ピークとの比よりそのピークの波が第何波であるか検知
可能である。
It has been confirmed by experiments and the like that the above ratio hardly changes even when the overall amplitude changes due to pressure or the like. Therefore, if only the magnitude of each peak is known, it is possible to detect the number of the wave of the peak from the ratio with respect to the immediately preceding peak.

【0033】特に第3波/第1波及び第4波/第2波は
他の比率に比べ十分大きいため区別が容易である。よっ
て、第3波あるいは第4波のゼロクロス点を受信点とし
て検知する場合、請求項2の発明によれば確実に第3波
あるいは第4波をとらえることが可能である。
In particular, the third wave / first wave and the fourth wave / second wave are sufficiently large compared to other ratios, so that they can be easily distinguished. Therefore, when the zero-cross point of the third wave or the fourth wave is detected as the receiving point, the third wave or the fourth wave can be reliably detected according to the second aspect of the present invention.

【0034】図2で説明する。仮にVTH1 を200mV
とし以下VTH2 を300mVというように100mVず
つ大きくなるとする。この場合、t3,t11,t23
で到達時間が大きく変化しているが、そのときの基準電
圧レベルはそれぞれ400mV,1200mV,240
0mVである。
Referring to FIG. Suppose V TH1 is 200mV
Hereinafter, it is assumed that V TH2 is increased by 100 mV such as 300 mV. In this case, t3, t11, t23
, The arrival time greatly changes, but the reference voltage levels at that time are 400 mV, 1200 mV, and 240 mV, respectively.
0 mV.

【0035】よって、前記比率をみると第3波/第1波
=3、第5波/第3波=2となる。切りわけの倍率(比
率)を2.5に設定してあれば、t11で検知したピー
クをもつ波が第3波であると判断できる。その場合、当
然第1波のピークはt3付近にあり、したがって、第3
波をとらえる最適な基準電圧レベルを(VTH3
TH1 )/2あたりに決めることが可能である。
Therefore, when looking at the ratio, the third wave / the first wave
= 3, fifth wave / third wave = 2. Magnification of cutting (ratio
Rate) is set to 2.5, the peak detected at t11
It can be determined that the wave having the peak is the third wave. In that case,
However, the peak of the first wave is near t3,
The optimal reference voltage level for capturing the wave is (VTH3+
V TH1) / 2.

【0036】なお、第1波のピークがVTH1 以上あり、
かつ第3波のピークが用意された最大の基準電圧レベ
ル、つまり図2のVTH24より小さくないと第3波/第1
波の比率の検知はできない。
It should be noted that the peak of the first wave is V TH1 or more,
Also, if the peak of the third wave is not smaller than the prepared maximum reference voltage level, that is, V TH24 of FIG.
No wave ratio can be detected.

【0037】請求項3の発明は、請求項2の超音波流量
計において、前記受信波検知部の増幅部の増幅度を数段
階変化できるように構成し、前記ひとつ小さい基準電圧
レベルの一定倍数以上となる基準電圧レベルが無い場合
は、前記増幅度を順に変化させ基準電圧レベルを決める
ための送受を各増幅度毎に行うようにし、前記条件を満
たす基準電圧レベルがあれば、その増幅度を最適増幅度
として決め、通常の測定に使用するようにしたことを特
徴とするものである。
According to a third aspect of the present invention, in the ultrasonic flowmeter according to the second aspect, the amplification degree of the amplifying section of the reception wave detecting section can be changed by several steps, and is a constant multiple of the one smaller reference voltage level. If there is no reference voltage level, the amplification is changed in order, and transmission and reception for determining the reference voltage level are performed for each amplification. If there is a reference voltage level that satisfies the above condition, the amplification is performed. Is determined as the optimum amplification degree, and is used for ordinary measurement.

【0038】この発明は用意された基準電圧レベルの最
小値と最大値の間に第1波のピークと第3波のピークが
入るように前段の増幅部の増幅度を最適にするためのも
ので、増幅度を例えば最小から、上記送受を1組ずつ行
いながら上げることにより、用意した基準電圧レベル範
囲に最適な増幅度を決めることができる。
The present invention is for optimizing the degree of amplification of the preceding amplification unit so that the peak of the first wave and the peak of the third wave fall between the minimum value and the maximum value of the prepared reference voltage level. Then, by increasing the amplification from the minimum, for example, while performing the above-mentioned transmission and reception one by one, it is possible to determine the optimum amplification for the prepared reference voltage level range.

【0039】そして請求項4の発明は、請求項3の超音
波流量計において、前記基準電圧レベルを電圧の指数関
数的に複数段用意したことを特徴とするものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the ultrasonic flowmeter of the third aspect, the reference voltage level is provided in a plurality of stages in an exponential function of voltage.

【0040】上記請求項2の発明で、第3波/第1波等
が一定値以上あるかどうかは、まず演算で比率を求めて
そして一定値と比較している。ところがマイコン等によ
る割り算はわずらわしい。そこで請求項4の発明は割り
算というわずらわしい演算をしないで上記の条件が成り
立つか判断できるようにするものである。
In the second aspect of the present invention, whether the third wave / first wave or the like has a certain value or more is determined by first calculating a ratio and comparing the ratio with the certain value. However, division by a microcomputer or the like is troublesome. Therefore, the invention of claim 4 enables the determination as to whether or not the above condition is satisfied without performing the cumbersome operation of division.

【0041】仮に、基準電圧レベルV′THを指数関数的
に、下から200mV,251mV,316mV,39
8mV,500mV,629mV,791mV,994
mV,1250mVのように約1.26倍ずつ大きくな
るよう決めると、4つ上のレベルがそのレベルの2.5
倍の電圧となる。
Assuming that the reference voltage level V ' TH is exponentially calculated from the bottom, 200 mV, 251 mV, 316 mV, 39
8mV, 500mV, 629mV, 791mV, 994
mV, 1250 mV, it is decided to increase by about 1.26 times.
Double the voltage.

【0042】図2と同じ受信波形に対しこの基準電圧レ
ベルV′THを使ったのが図3である。t3,t8で到達
時間が大きく変化している。この2点の基準電圧レベル
はV′TH3 とV′TH8 である。V′TH8 はV′TH3 の5
段上である。4段で2.5倍あるので、2.5倍以上あ
ることがわずらわしい割り算をしなくても判定できる。
[0042] Figure 2 for the same received waveform as that with the reference voltage level V 'TH is FIG. The arrival time greatly changes at t3 and t8. The reference voltage levels at these two points are V ' TH3 and V' TH8 . V ' TH8 is 5 of V' TH3
It is on the stage. Since there are 2.5 times in four stages, it is possible to determine that the ratio is 2.5 times or more without troublesome division.

【0043】[0043]

【発明の実施の形態】次に本発明の好ましい実施の形態
を図面の実施例に基づいて説明する。 〔実施例1〕図4の実施例1では2秒間隔でいわゆる通
常の測定を行っていて、その合間を使い1分に1回増幅
度と基準電圧レベルの最適化のための送受信を行ってい
る。構成は以下のようになっている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. [Embodiment 1] In Embodiment 1 of FIG. 4, so-called normal measurement is performed at intervals of 2 seconds, and transmission and reception for optimizing the amplification factor and the reference voltage level are performed once a minute using the interval. I have. The configuration is as follows.

【0044】1).流体の流れの中を流れと同方向ある
いは超音波の送受をする1対の超音波送受波器1,2
と、 2).受信側の送受波器2が接続され受信波を検知する
と受信波検知信号を出力する受信波検知部4と、 3).測定ON・OFF信号がOFF側からON側にな
る毎に送信側の送受波器1又は2を駆動しその後は受信
波検知信号が入力されるごとに駆動し、第n受信波検知
信号が入力されるか測定ON・OFF信号がOFF側に
なると駆動を停止する送波器駆動部5と、 4).受信波検知部4よりの受信波検知信号が入力され
ていて、測定ON・OFF信号がON側になる毎にゼロ
からカウントを開始しn番目の受信波検知信号を検知し
て第n受信波検知信号を出力する第1のカウンタ6と、 5).測定ON・OFF信号がON側になってから第n
受信波検知信号までの時間を測定する第2のカウンタ7
と、 6).一定のタイミングで送受の切り替えを行い、その
都度測定ON・OFF信号をOFF側からON側にし、
第n受信波検知信号を受けると第2のカウンタ7の測定
値(カウント値)を読み取り、流速、流量等の演算を行
うコントロール部8を有する超音波流量計であって、 7).測定ON・OFF信号がON側になってから最初
の受信波検知信号までの時間、その後は受信波検知信号
から次の受信波検知信号までの時間をその都度測定して
出力する第3カウンタ9を有し、 8).前記受信波検知部4は、増幅部と比較部より構成
され、送信側送受波器1又は2からの信号は、まず増幅
部で増幅されその後、基準電圧レベルと比較部で比較さ
れるようになっていて、最初に基準電圧レベルを越えた
波が次にゼロレベルを通る点を、受信波を検知した点と
するようになっていて、前記増幅部の増幅度は8段階用
意されていて、コントロール部8よりの増幅度選択信号
により1つが選択される。また基準電圧レベルもコント
ロール部8よりの基準電圧レベル選択信号により用意さ
れた8つから1つを選択して使用するようになってい
る。基準電圧レベルの8つは、正(プラス)側に設定さ
れていて下から200mV,251mV,316mV,
398mV,500mV,629mV,791mV,9
94mVであり約1.26倍ずつ大きくなるように決め
られたものである。
1). A pair of ultrasonic transducers 1 and 2 that transmit and receive ultrasonic waves in the same direction or in the flow of the fluid
And 2). A received wave detector 4 which is connected to the transmitter / receiver 2 on the receiving side and outputs a received wave detection signal when detecting a received wave; 3). Each time the measurement ON / OFF signal changes from the OFF side to the ON side, the transmitter / receiver 1 or 2 on the transmission side is driven, and thereafter, each time a reception wave detection signal is input, the n-th reception wave detection signal is input. The transmitter driver 5 stops driving when the measurement ON / OFF signal is turned off or when the measurement ON / OFF signal is turned off, 4). The reception wave detection signal from the reception wave detection unit 4 is input, and each time the measurement ON / OFF signal is turned on, the counting is started from zero, and the nth reception wave detection signal is detected by detecting the nth reception wave detection signal. A first counter 6 for outputting a detection signal; 5). N-th measurement ON / OFF signal
Second counter 7 for measuring time until reception wave detection signal
And 6). The transmission and reception are switched at a certain timing, and the measurement ON / OFF signal is changed from OFF side to ON side each time,
An ultrasonic flow meter having a control unit 8 for reading a measurement value (count value) of a second counter 7 upon receiving an n-th received wave detection signal and calculating a flow velocity, a flow rate, and the like, 7). A third counter 9 for measuring and outputting the time from the measurement ON / OFF signal being turned ON to the first reception wave detection signal and thereafter the time from the reception wave detection signal to the next reception wave detection signal. 8). The reception wave detection unit 4 includes an amplification unit and a comparison unit. The signal from the transmission / reception transmitter / receiver 1 or 2 is first amplified by the amplification unit and then compared with the reference voltage level by the comparison unit. The point where the wave that first exceeds the reference voltage level passes through the next zero level is set as the point at which the received wave is detected. One is selected by the amplification degree selection signal from the control unit 8. Also, one of eight reference voltage levels prepared by a reference voltage level selection signal from the control unit 8 is selected and used. Eight of the reference voltage levels are set on the positive (plus) side, and 200 mV, 251 mV, 316 mV,
398mV, 500mV, 629mV, 791mV, 9
It is determined to be 94 mV and increase by about 1.26 times.

【0045】9).コントロール部8は、マイクロコン
ピュータで構成されていて、2秒間隔で前述のいわゆる
通常の測定のための動きを行っているが、この通常の測
定の合間を使い1分間隔で増幅度と基準電圧レベルの最
適化のための動作を行うようになっている。つまり、 10).送受切り替え信号を順方向とし、 11).増幅度選択信号を最小増幅度の選択とし、 12).基準電圧レベル選択信号を最小レベルの選択と
し、 13).そして、測定ON・OFF信号をON側にす
る。このあたりの動きを最適化スタートとして図5に示
す。
9). The control unit 8 is constituted by a microcomputer and performs the above-described movement for the so-called normal measurement at intervals of two seconds. An operation for level optimization is performed. That is, 10). The transmission / reception switching signal is set to the forward direction, 11). The amplification degree selection signal is selected as the minimum amplification degree, and 12). The reference voltage level selection signal is selected as the minimum level, and 13). Then, the measurement ON / OFF signal is turned ON. This movement is shown in FIG. 5 as the optimization start.

【0046】14).受信波検知信号が外部割り込みと
して入力されている。この割り込み処理を図6に示し
た。 15).受信波検知信号が割り込みとして入力される
と、第3のカウンタ9が測定した到達時間の読み取りを
行う。そして、前回読み値と比較し、差が大きい時(一
定値以上のとき)は、その前に大きく変化したときから
基準電圧レベルが何段アップしているかチェックしてそ
れが4段より大きい場合、第3波を検知できたと判断す
る。そして前回の基準電圧レベルとの中間のレベルナン
バーの基準レベルを最適基準レベルとし、そのときの増
幅度を最適増幅度とするようになっている。
14). The received wave detection signal is input as an external interrupt. This interrupt processing is shown in FIG. 15). When the received wave detection signal is input as an interrupt, the arrival time measured by the third counter 9 is read. If the difference is large (more than a certain value) compared to the previous reading, it is checked how many steps the reference voltage level has risen since the previous large change, and if it is larger than 4 steps , It is determined that the third wave has been detected. Then, the reference level having a level number intermediate to the previous reference voltage level is set as the optimum reference level, and the amplification at that time is set as the optimum amplification.

【0047】16).また、受信波検知信号の入力毎
に、基準電圧レベルを1段ずつ上げるように構成されて
いて、最大基準電圧レベルでの受信である8回目の受信
波検知信号入力でも条件に合致しないときは増幅度が適
していないとして、増幅度を1段アップして再び最適化
の動作をスタートする。
16). In addition, the reference voltage level is increased by one stage for each input of the reception wave detection signal, and when the condition is not satisfied even in the eighth reception wave detection signal input which is reception at the maximum reference voltage level. Assuming that the amplification degree is not suitable, the amplification degree is increased by one stage and the optimization operation is started again.

【0048】17).また、順方向で最適レベルが決ま
るとその時点で測定ON・OFF信号をOFFとし、次
に送受切り替え信号を逆方向とし増幅度を最小として再
び最適化をスタートする。
17). When the optimum level is determined in the forward direction, the measurement ON / OFF signal is turned off at that time, and then the transmission / reception switching signal is set in the reverse direction to minimize the amplification and restart the optimization.

【0049】18).レベルナンバーの差が4を越えて
いれば電圧で2.5倍を越えていることになり、最適と
して決めたレベルは確実に第3波をとらえることにな
る。 19).こうして順方向、逆方向それぞれに対し最適な
基準電圧レベルと増幅度を自動的に決め、それを使い通
常の測定を行うため、圧力の変化があっても作業者が手
間をかけて調整する必要なく精度よい測定が可能であ
る。
18). If the difference between the level numbers exceeds 4, it means that the voltage exceeds 2.5 times, and the level determined as optimal will surely catch the third wave. 19). In this way, the optimum reference voltage level and amplification level are automatically determined for each direction, and normal measurements are performed using them. And accurate measurement is possible.

【0050】20).なお、本実施例の場合基準電圧レ
ベルは正側に設定したが負(マイナス)側に設定も可能
で第4波をとらえるよう構成することも同様に可能であ
る。 21).また、本実施例は1回の送受毎に基準レベルを
小さいほうから順に大きくしたが、当然、大きいほうか
ら小さくしていくこともできる。
20). In the present embodiment, the reference voltage level is set on the positive side, but it can be set on the negative (minus) side, and it is similarly possible to configure so as to capture the fourth wave. 21). Further, in this embodiment, the reference level is increased in ascending order for each transmission / reception. However, the reference level can be reduced in ascending order.

【0051】22).また、本実施例では、受信波検知
信号が入力される毎に到達時間の変化をチェックした
が、到達時間の記憶のみとし全基準電圧レベルでの測定
終了後にまとめてチェックすることもできる。
22). Further, in this embodiment, the change of the arrival time is checked every time the reception wave detection signal is input. However, the arrival time can be stored only and the measurement can be checked after the measurement at all the reference voltage levels is completed.

【0052】23).更にまた、同じレベルで複数回送
受を行うようにする。つまり、ある一定回数の送受毎に
レベルを1段変化させるようにすることも可能である。
この方法によれば、受信波にノイズがのっている場合で
も、同じ基準電圧レベルの複数回の送受の到達時間の
内、多い集まりのものをその基準電圧レベルでの到達時
間とする等、ノイズの影響を受けない最適化が実現可能
である。
23). Further, transmission and reception are performed a plurality of times at the same level. That is, it is also possible to change the level by one step every time a certain number of transmissions / receptions are performed.
According to this method, even when the received wave has noise, of the arrival times of a plurality of transmissions / receptions of the same reference voltage level, the arrival time of a large group of the arrival times at the reference voltage level is determined. Optimization not affected by noise can be realized.

【0053】図7は第3のカウンタ9の電気回路の具体
例で、ORゲート10と、リセット可能なカウンタ11
と、カウンタ11のクロック入力CKに基準クロックを
入力する基準クロック発生器12と、カウンタ11の時
間計数値を一時的に記憶してコントロール部7へ出力す
るラッチ回路13が図示のように接続されている。受信
波検知信号がラッチ回路13のラッチ入力に入力されて
カウンタ13の時間計数値を先ずラッチ記憶してからO
Rゲート10を介して受信波検知信号がカウンタ11の
時間計数値を零にリセットするようにタイミングが定め
てある。
FIG. 7 shows a specific example of the electric circuit of the third counter 9, which includes an OR gate 10 and a resettable counter 11.
A reference clock generator 12 for inputting a reference clock to a clock input CK of the counter 11 and a latch circuit 13 for temporarily storing a time count value of the counter 11 and outputting the time count value to the control unit 7 are connected as shown in the figure. ing. The reception wave detection signal is input to the latch input of the latch circuit 13, and the time count value of the counter 13 is first latched and stored.
The timing is determined so that the received wave detection signal via the R gate 10 resets the time count value of the counter 11 to zero.

【0054】なお、図7では基準クロック発生器12を
特別に設けているが、図1の第2カウンタ7に内蔵され
た基準クロック発生器を利用し、その基準クロックを図
7のカウンタ11のクロック入力CKに入力するように
しても良い。
Although the reference clock generator 12 is specially provided in FIG. 7, a reference clock generator built in the second counter 7 in FIG. 1 is used, and the reference clock of the counter 11 in FIG. You may make it input into the clock input CK.

【0055】図8は上記実施例における測定ON・OF
F信号と受信波検知信号のタイミング図で、1組n回の
順方向測定時におけるn個の受信波検知信号に順に1,
2,3,…,m−1,m,m+1,…,n−1,nの数
字を付けてある。Tは第2のカウンタ7で測定した時間
値(カウント値)である。
FIG. 8 shows the measurement ON / OF in the above embodiment.
In the timing diagram of the F signal and the reception wave detection signal, n reception wave detection signals are sequentially set to 1,
, M-1, m, m + 1,..., N-1, n. T is a time value (count value) measured by the second counter 7.

【0056】図9は、上記実施例における受信波検知部
4の増幅部の電気回路の具体例で、オペアンプ14にア
ナログスイッチ15を介して8個の帰還抵抗R20〜R
27が接続され、前記コントロール部8からの増幅度選
択信号S10,S11,S12でアナログスイッチ15
のうち何れかのスイッチを選択してオンとすることで、
増幅部の増幅度を選択する。Vinは受信側の送受波器2
又は1からの受信信号で抵抗R1 を介してオペアンプ1
4の反転入力に入力される。
FIG. 9 shows a specific example of an electric circuit of the amplifying unit of the received wave detecting unit 4 in the above embodiment. The operational amplifier 14 has eight feedback resistors R20 to R via an analog switch 15.
27 is connected, and an analog switch 15 is supplied by the amplification degree selection signals S10, S11, S12 from the control unit 8.
By selecting one of the switches and turning it on,
Select the degree of amplification of the amplifier. V in is on the receiving side transducer 2
Or via the resistor R 1 in the received signal from the first operational amplifier 1
4 inverting input.

【0057】帰還抵抗の抵抗値は、 R20<R21<…<R27 の関係に定められ増幅度は相互に、 (R20/R1)<(R21/R1)<…<(R27/
R1) の関係となる。
The resistance values of the feedback resistors are determined by the relationship of R20 <R21 <... <R27, and the amplification factors are mutually determined as follows: (R20 / R1) <(R21 / R1) <.
R1).

【0058】図10は上記実施例における受信波検知部
4の比較部の電気回路の具体例で、コンパレータ16の
非反転入力には前記図9の比較部からの出力V0ut が入
力される。そして反転入力には、前記基準電圧レベルV
THが入力される。
FIG. 10 shows a specific example of the electric circuit of the comparison unit of the reception wave detection unit 4 in the above embodiment. The output V.sub.out from the comparison unit shown in FIG. The inverting input has the reference voltage level V
TH is entered.

【0059】S20,S21,S22はコントロール部
8からの基準電圧レベル選択信号で、アナログスイッチ
17のうち何れか一つのスイッチを選択してオンとする
ことで、8個の抵抗R40〜R47の何れか一つと抵抗
R3とで一定の基準電圧18を分圧してコンパレータ1
6の反転入力を入力する基準電圧レベルVTHを作る。
S20, S21 and S22 are reference voltage level selection signals from the control section 8, and when any one of the analog switches 17 is selected and turned on, any one of the eight resistors R40 to R47 is selected. The comparator 1 divides a constant reference voltage 18 by one of them and the resistor R3.
A reference voltage level V TH for inputting the inverted input of 6 is created.

【0060】8個の抵抗R40〜R47の各抵抗値同士
の関係は、 R40<R41<R42<…<R47 となっていて、コントロール部からの基準電圧レベルを
選択信号でアナログスイッチ17を選択して、基準電圧
レベルを選択することができる。
The relationship among the resistance values of the eight resistors R40 to R47 is as follows: R40 <R41 <R42 <... <R47, and the reference voltage level from the control unit is used to select the analog switch 17 with a selection signal. Thus, the reference voltage level can be selected.

【0061】なお本実施例では1分毎に最適化を行うよ
うにしたが、通常の測定に異常を検知するなどした時、
即最適化を行うようにすることもできる。また、送受を
連続して行い、短時間のため、その間に流速がほとんど
変化せず特に連続する送受については、ほとんど差がな
い。よって、気体が流れている時、さらにその流速が変
化しているときでも最適化の送受が可能である。
In this embodiment, the optimization is performed every minute. However, when an abnormality is detected in the normal measurement,
The optimization can be performed immediately. In addition, transmission and reception are performed continuously, and since the flow rate is short, the flow velocity hardly changes during that time, and there is almost no difference particularly in continuous transmission and reception. Therefore, it is possible to transmit and receive the optimization even when the gas is flowing and the flow velocity is changing.

【0062】[0062]

【発明の効果】本発明は上述のように構成されているの
で流体の圧力変化等があって受信波の大きさが変化して
も、自動的に基準電圧レベル(VTH)や増幅度の最適値
を求めて決めるため、煩わしい調整作業が不要となる。
According to the present invention, as described above, the reference voltage level (V TH ) and the amplification degree are automatically adjusted even if the magnitude of the received wave changes due to a change in fluid pressure or the like. Since the optimum value is determined and determined, troublesome adjustment work is not required.

【0063】そして、常に精度の良い測定がきる。ま
た、ピーク値ホールド等の回路を用いないので、低コス
トで、かつ低消費電力の超音波流量計が実現できる。
Then, accurate measurement is always obtained. Further, since a circuit such as a peak value hold is not used, a low-cost and low-power-consumption ultrasonic flowmeter can be realized.

【0064】そして、小口径の場合でも反射波の悪影響
を受けないで、安定した測定精度を維持できる。更にま
た、エージングによる送受波器の劣化で、受信波の大き
さが経年的に低下しても、それに合わせて基準電圧レベ
ルや増幅度が自動的に最適化されるため、長期に亘り安
定した性能が得られ、流量計の信頼性が向上する。
Even in the case of a small aperture, stable measurement accuracy can be maintained without being adversely affected by reflected waves. Furthermore, even if the size of the received wave decreases over time due to deterioration of the transmitter / receiver due to aging, the reference voltage level and the amplification degree are automatically optimized in accordance with the deterioration, so that the stability is maintained over a long period of time. Performance is obtained and the reliability of the flow meter is improved.

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

【図1】本発明の受信波のゼロクロスポイントを検知す
る作用を説明するタイミング図である。
FIG. 1 is a timing chart illustrating an operation of detecting a zero cross point of a received wave according to the present invention.

【図2】本発明における受信波のゼロクロスポイントを
検知するための基準電圧レベルの変更による検知作用を
説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a detection operation by changing a reference voltage level for detecting a zero cross point of a received wave according to the present invention.

【図3】同じく基準レベルの変更による検知作用を説明
する図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining a detection operation by changing a reference level.

【図4】本発明の実施例のブロック図である。FIG. 4 is a block diagram of an embodiment of the present invention.

【図5】図4の実施例のフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart of the embodiment of FIG.

【図6】同じく、フローチャートである。FIG. 6 is also a flowchart.

【図7】図4の実施例における第2のカウンタの具体的
電気回路の図である。
FIG. 7 is a diagram of a specific electric circuit of a second counter in the embodiment of FIG.

【図8】図4の第2のカウンタの作用を説明するタイミ
ング図である。
FIG. 8 is a timing chart for explaining the operation of the second counter of FIG. 4;

【図9】図4の実施例における受信波検知回路に使用す
る増幅部の電気回路の具体例を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a specific example of an electric circuit of an amplification unit used in the received wave detection circuit in the embodiment of FIG.

【図10】図4の実施例における受信波検知回路に使用
する比較部の電気回路の具体例を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a specific example of an electric circuit of a comparison unit used in the received wave detection circuit in the embodiment of FIG.

【図11】超音波流量計の原理を説明する略図である。FIG. 11 is a schematic diagram illustrating the principle of an ultrasonic flowmeter.

【図12】超音波流量計の受信波検知部の動作を説明す
るための電気信号波形を示す線図である。
FIG. 12 is a diagram showing electric signal waveforms for explaining the operation of the reception wave detection unit of the ultrasonic flowmeter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2 超音波送受波器 3 流管 4 受信波検知部 VTH,V′TH,VTH1 〜VTH24,V′TH1 〜V′TH9
基準電圧レベル
1, 2 Ultrasonic transducer 3 Flow tube 4 Received wave detector V TH , V ' TH , V TH1 to V TH24 , V' TH1 to V ' TH9
Reference voltage level

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 送信側にも受信側にもはたらく少なくと
も1対の超音波送受波器を設け、流体の流れの中を上流
から下流及び下流から上流に超音波の送受を行い、その
各向きの到達時間より流速さらに流量を求める超音波流
量計であって、 まず送信側の送受波器を発信させ、受信側送受波器の信
号を入力する受信波検知部が受信波を検知すると、それ
と同時に再び送信側の送受波器を発信させるようにし、
これを一定回数(n回)繰り返すよう構成し、最初の送
信から一定回数目(n回目)の受信までの時間つまり到
達時間のn倍をまとめて測定し、その結果から流速さら
に流量を求めるようにしたもので、 前記受信波検知部は、増幅部と比較部より構成され、送
信側送受波器からの信号は、まず増幅されその後、基準
電圧レベルと比較されるようになっていて、最初に基準
電圧レベルを越えた波が次にゼロレベルを通る点を受信
波を検知した点とするようになっていて、 前記基準電圧レベルは何段かに変化させることができる
ようになっていて、流速を求めるための通常の測定とは
別に、定期的にあるいは非定期に順方向、逆方向それぞ
れの方向で、前記基準電圧レベルを段階的に、1回の送
受毎にあるいは、数回の送受毎に変化させながら、通常
の測定と同様に複数回連続して繰り返す超音波の送受を
行うようにし、 各送受の到達時間の変化を監視できるようにし、あるい
くつかの基準電圧レベルについて、その1段の変化に対
し、前記到達時間の変化が大きいと判断できる時、それ
らの基準電圧レベルより、最適な基準電圧レベルを順方
向用、逆方向用それぞれに決め、通常の測定でそのレベ
ルを使うようにしたことを特徴とする超音波流量計。
At least one pair of ultrasonic transducers that work on both a transmitting side and a receiving side are provided to transmit and receive ultrasonic waves in a fluid flow from upstream to downstream and from downstream to upstream. An ultrasonic flowmeter that obtains the flow velocity and the flow rate from the arrival time of the ultrasonic wave, firstly transmits the transmitter / receiver on the transmission side, and when the reception wave detection unit that inputs the signal of the reception side transducer detects the reception wave, At the same time, make the transmitting / receiving transmitter transmit again,
This is repeated a certain number of times (n times), and the time from the first transmission to the reception of the certain number of times (the n-th time), that is, n times of the arrival time, is collectively measured, and the flow velocity and the flow rate are obtained from the result. The reception wave detection unit is configured by an amplification unit and a comparison unit, a signal from the transmission side transducer is first amplified, and then compared with a reference voltage level, The point where the wave exceeding the reference voltage level passes through the next zero level is set as the point where the received wave is detected, and the reference voltage level can be changed in several stages. In addition to the normal measurement for determining the flow velocity, the reference voltage level is gradually or irregularly set in the forward and reverse directions in steps, for each transmission / reception or several times. While changing each time As in the case of normal measurement, the transmission and reception of ultrasonic waves are repeated a plurality of times continuously, so that the change of the arrival time of each transmission and reception can be monitored. For a certain reference voltage level, the change of one stage When it can be determined that the change in the arrival time is large, the optimum reference voltage level is determined for each of the forward and reverse directions from those reference voltage levels, and the level is used in normal measurement. Characteristic ultrasonic flow meter.
【請求項2】 前記各送受の到達時間の変化が大きかっ
た時の基準電圧レベルを小さいほうから並べたとき、ひ
とつ小さい基準電圧レベルの一定倍数以上となる基準電
圧レベルを検知し、その基準電圧レベルと前記ひとつ小
さい基準電圧レベルのほぼ平均値を最適基準電圧レベル
として決めるようにしたことを特徴とする請求項1記載
の超音波流量計。
2. When the reference voltage levels when the change in arrival time of each transmission / reception is large are arranged in ascending order, a reference voltage level that is a fixed multiple of a reference voltage level that is smaller by one is detected, and the reference voltage is detected. 2. The ultrasonic flowmeter according to claim 1, wherein a substantially average value of a level and said one smaller reference voltage level is determined as an optimum reference voltage level.
【請求項3】 前記受信波検知部の増幅部の増幅度を数
段階変化できるように構成し、前記ひとつ小さい基準電
圧レベルの一定倍数以上となる基準電圧レベルが無い場
合は、前記増幅度を順に変化させ基準電圧レベルを決め
るための送受を各増幅度毎に行うようにし、前記条件を
満たす基準電圧レベルがあれば、その増幅度を最適増幅
度として決め、通常の測定に使用するようにしたことを
特徴とする請求項2記載の超音波流量計。
3. The amplification degree of the amplification section of the reception wave detection section is configured to be able to be changed in several steps, and when there is no reference voltage level that is equal to or more than a certain multiple of the reference voltage level smaller by one, the amplification degree is changed. The transmission and reception for changing the reference voltage level in order are performed for each amplification degree, and if there is a reference voltage level that satisfies the above condition, the amplification degree is determined as the optimum amplification degree and used for normal measurement. The ultrasonic flowmeter according to claim 2, wherein
【請求項4】 前記基準電圧レベルを電圧の指数関数的
に複数段用意したことを特徴とする請求項3記載の超音
波流量計。
4. The ultrasonic flowmeter according to claim 3, wherein a plurality of reference voltage levels are prepared in an exponential function of voltage.
JP30180196A 1996-11-13 1996-11-13 Ultrasonic flow meter Expired - Fee Related JP3766728B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30180196A JP3766728B2 (en) 1996-11-13 1996-11-13 Ultrasonic flow meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30180196A JP3766728B2 (en) 1996-11-13 1996-11-13 Ultrasonic flow meter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH10142019A true JPH10142019A (en) 1998-05-29
JP3766728B2 JP3766728B2 (en) 2006-04-19

Family

ID=17901339

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP30180196A Expired - Fee Related JP3766728B2 (en) 1996-11-13 1996-11-13 Ultrasonic flow meter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3766728B2 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002333356A (en) * 2001-05-09 2002-11-22 Aichi Tokei Denki Co Ltd Ultrasonic flowmeter
JP2002365110A (en) * 2001-06-11 2002-12-18 Aichi Tokei Denki Co Ltd Ultrasonic flowmeter
JP2004125769A (en) * 2002-02-07 2004-04-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd Flow rate measuring apparatus
US6772643B2 (en) 2002-08-05 2004-08-10 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Flow meter
JP2005257359A (en) * 2004-03-10 2005-09-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd Flow measuring device for fluid
JP2013210313A (en) * 2012-03-30 2013-10-10 Tokiko Techno Kk Ultrasonic flowmeter
JP2019035593A (en) * 2017-08-10 2019-03-07 ローム株式会社 Sensor signal processor
CN114923531A (en) * 2022-07-21 2022-08-19 成都千嘉科技股份有限公司 Threshold value self-adaptive adjusting method and ultrasonic metering device self-adaptive metering method

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002333356A (en) * 2001-05-09 2002-11-22 Aichi Tokei Denki Co Ltd Ultrasonic flowmeter
JP2002365110A (en) * 2001-06-11 2002-12-18 Aichi Tokei Denki Co Ltd Ultrasonic flowmeter
JP2004125769A (en) * 2002-02-07 2004-04-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd Flow rate measuring apparatus
JP4534421B2 (en) * 2002-02-07 2010-09-01 パナソニック株式会社 Flow measuring device
US6772643B2 (en) 2002-08-05 2004-08-10 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Flow meter
JP2005257359A (en) * 2004-03-10 2005-09-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd Flow measuring device for fluid
JP2013210313A (en) * 2012-03-30 2013-10-10 Tokiko Techno Kk Ultrasonic flowmeter
JP2019035593A (en) * 2017-08-10 2019-03-07 ローム株式会社 Sensor signal processor
CN114923531A (en) * 2022-07-21 2022-08-19 成都千嘉科技股份有限公司 Threshold value self-adaptive adjusting method and ultrasonic metering device self-adaptive metering method

Also Published As

Publication number Publication date
JP3766728B2 (en) 2006-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8744785B2 (en) Determination of a reception time of an ultrasonic signal by means of pulse shape detection
JPH10142019A (en) Ultrasonic flowmeter
JP2007187506A (en) Ultrasonic flowmeter
JP4020455B2 (en) Ultrasonic flow meter
JP4511257B2 (en) Ultrasonic flow meter
JP4760115B2 (en) Fluid flow measuring device
JP3624642B2 (en) Fluid measuring device
WO2014006881A1 (en) Flow quantity measuring apparatus
JP2002365109A (en) Ultrasonic flowmeter
JP4292620B2 (en) Flow measuring device
JP3624743B2 (en) Ultrasonic flow meter
JP5078198B2 (en) Ultrasonic flow meter
JP3727097B2 (en) Ultrasonic flow meter
JP4746203B2 (en) Ultrasonic flow meter
JP2002296085A (en) Ultrasonic flowmeter
JP4323612B2 (en) Ultrasonic flow meter
JP2000329597A5 (en)
JP4236479B2 (en) Ultrasonic transceiver
JP4013697B2 (en) Flow measuring device
JP3906107B2 (en) Ultrasonic flow meter
JP4112948B2 (en) Ultrasonic flow meter
JPH10197302A (en) Ultrasonic flowmeter
JP4534421B2 (en) Flow measuring device
JP3883093B2 (en) Ultrasonic flow meter
JP3473606B2 (en) Flow rate measuring device and program for making this device function

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050914

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050927

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20051122

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060117

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060130

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090203

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100203

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110203

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120203

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120203

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130203

Year of fee payment: 7

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees