JPH10239123A - Ultrasonic flowmeter - Google Patents

Ultrasonic flowmeter

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JPH10239123A
JPH10239123A JP9058265A JP5826597A JPH10239123A JP H10239123 A JPH10239123 A JP H10239123A JP 9058265 A JP9058265 A JP 9058265A JP 5826597 A JP5826597 A JP 5826597A JP H10239123 A JPH10239123 A JP H10239123A
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JP
Japan
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temperature
ultrasonic
frequency
impedance
gain
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JP9058265A
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Koichi Tashiro
耕一 田代
Yutaka Inada
豊 稲田
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Tokico Ltd
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Tokico Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic flowmeter that can be corrected in temperature and can be improved in measuring accuracy. SOLUTION: The ultrasonic flowmeter is provided with an arithmetic device 11, which finds the temperature of an ultrasonic sensor 5 by collating the measured data of an impedance measuring instrument 9 and a gain measuring instrument 12 with the data stored in a gain/frequency data storing circuit 13 and adjusts the frequency of a pulse impressed upon an ultrasonic transmitter 3 based on the temperature data. Since the sensor 5 fulfills the function of the conventional temperature sensor, no separate temperature sensor is required. Therefore, the measuring accuracy of the flowmeter can be improved, because the change in the flow of a fluid, which may occur when a temperature sensor is provided in a pipe 1 does not occur. Since the number of parts becomes smaller and no temperature sensor is required in the pipe 1, the structure of the flowmeter is simplified and, in its turn, the cost of the flowmeter can be reduced.

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、流体の流量を計測
する超音波流量計に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic flowmeter for measuring a flow rate of a fluid.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の超音波流量計の一例を図7に示
す。図において、流体が流れる管1内には、渦発生柱2
が設けられており、両側に交番的にカルマン渦を発生さ
せるようになっている。管1には、超音波送・受信器
3,4からなる超音波センサ5が設けられている。超音
波送・受信器3,4は、管1内の渦発生領域を間にして
相対向して管1の壁に取り付けられている。
2. Description of the Related Art An example of a conventional ultrasonic flowmeter is shown in FIG. In the figure, a vortex generating column 2 is provided in a pipe 1 through which a fluid flows.
Are provided to alternately generate Karman vortices on both sides. The tube 1 is provided with an ultrasonic sensor 5 composed of ultrasonic transmitters / receivers 3 and 4. The ultrasonic transmitters / receivers 3 and 4 are attached to the wall of the tube 1 so as to face each other with a vortex generating region in the tube 1 therebetween.

【0003】超音波送信器3には、この超音波送信器3
に所定周波数のパルスを印加して超音波を送信させるパ
ルス発生器6が接続されている。パルス発生器6のパル
ス信号出力側及び超音波受信器4に接続して流量検出回
路(図示省略)が設けられている。流量検出回路は、超
音波送・受信器3,4間の超音波伝搬特性の変化に基づ
いてカルマン渦の発生周期、ひいては流体の流量を求め
る。
The ultrasonic transmitter 3 includes the ultrasonic transmitter 3
Is connected to a pulse generator 6 for applying a pulse of a predetermined frequency to transmit ultrasonic waves. A flow detection circuit (not shown) is provided so as to be connected to the pulse signal output side of the pulse generator 6 and the ultrasonic receiver 4. The flow rate detection circuit obtains the generation cycle of the Karman vortex, and thus the flow rate of the fluid, based on the change in the ultrasonic wave propagation characteristics between the ultrasonic wave transmitter / receivers 3 and 4.

【0004】ところで、流体の温度が変化すると、流体
の体積及び超音波伝搬速度等が変化する。このため、正
確な流量計測を行うためには、温度変化による流体の体
積変化及び超音波伝搬速度の変化を考慮した補正を行う
必要がある。
[0004] When the temperature of the fluid changes, the volume of the fluid, the ultrasonic wave propagation speed, and the like change. Therefore, in order to perform accurate flow rate measurement, it is necessary to perform correction in consideration of a change in the volume of the fluid due to a temperature change and a change in the ultrasonic wave propagation velocity.

【0005】図7の超音波流量計は、上述した温度変化
を考慮した補正を達成するために、管1の内周側に温度
センサ7を設け、温度センサ7及びパルス発生器6に接
続して温度補正回路8を設けている。温度センサ7の出
力信号は温度補正回路8に供給され、温度補正回路8
は、供給された信号から流体の温度データを求める。温
度補正回路8は、温度データに基づいて補正信号を得て
パルス発生器6に出力し、超音波送信器3に印加するパ
ルスの周波数を調整し、超音波受信器4の受信レベルが
所望値以上になるようにし、これにより良好な計測デー
タを得るようにしている。
The ultrasonic flowmeter shown in FIG. 7 is provided with a temperature sensor 7 on the inner peripheral side of the pipe 1 and connected to the temperature sensor 7 and the pulse generator 6 in order to achieve the above-mentioned correction in consideration of the temperature change. Thus, a temperature correction circuit 8 is provided. The output signal of the temperature sensor 7 is supplied to a temperature compensating circuit 8,
Calculates fluid temperature data from the supplied signal. The temperature correction circuit 8 obtains a correction signal based on the temperature data, outputs the correction signal to the pulse generator 6, adjusts the frequency of the pulse applied to the ultrasonic transmitter 3, and adjusts the reception level of the ultrasonic receiver 4 to a desired value. In this way, good measurement data is obtained.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、温度センサ7が管1の内周側に設けられて
いるので、流体の流れが温度センサ7により乱されるこ
とにより、カルマン渦の発生に影響を及ぼし、これが、
流量測定の誤差となる虞があった。
In the above-mentioned prior art, since the temperature sensor 7 is provided on the inner peripheral side of the pipe 1, the flow of the fluid is disturbed by the temperature sensor 7, so that the Karman vortex is generated. Affecting the occurrence of
There was a risk of an error in flow measurement.

【0007】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、温度補正を行え、かつ測定精度の向上を図ることが
できる超音波流量計を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide an ultrasonic flowmeter capable of performing temperature correction and improving measurement accuracy.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、被測定流体の
流れる管に配置され前記被測定流体を介して超音波を送
受信する超音波送・受信器からなる超音波センサと、前
記超音波送信器にあらかじめ設定される所定周波数のパ
ルスを印加することにより前記超音波送信器を励振して
超音波を発生させるパルス発生手段と、前記超音波受信
器で受信される超音波の伝搬特性に基づいて前記被測定
流体の流量を検出する流量検出手段と、前記超音波セン
サのインピーダンスを計測するインピーダンス計測手段
と、前記超音波センサの伝達利得を計測する伝達利得計
測手段と、温度をパラメータとした前記超音波センサの
インピーダンス−周波数データを記憶しているインピー
ダンス−周波数データ記憶手段と、温度をパラメータと
した前記超音波センサの伝達利得−周波数データを記憶
している利得−周波数データ記憶手段と、前記インピー
ダンス計測手段により計測されたインピーダンスに基づ
いて、前記インピーダンス−周波数データから温度を求
める第1の温度算出手段と、前記伝達利得計測手段によ
り計測された伝達利得に基づいて、前記第1の温度算出
手段の算出結果及び前記伝達利得−周波数データから温
度を求める第2の温度算出手段と、前記第1、または、
第2の温度算出手段によって求められた温度に基づいて
前記パルス発生手段が発生するパルスの周波数を調整す
るパルス調整手段と、を備えたことを特徴とする。
According to the present invention, there is provided an ultrasonic sensor comprising an ultrasonic transmitter / receiver disposed in a pipe through which a fluid to be measured flows and transmitting and receiving ultrasonic waves via the fluid to be measured, and the ultrasonic sensor. Pulse generation means for exciting the ultrasonic transmitter to generate ultrasonic waves by applying a pulse of a predetermined frequency set in advance to the transmitter, and the propagation characteristics of the ultrasonic waves received by the ultrasonic receiver A flow rate detecting means for detecting a flow rate of the fluid to be measured based on the measured value; an impedance measuring means for measuring an impedance of the ultrasonic sensor; a transmission gain measuring means for measuring a transmission gain of the ultrasonic sensor; and a temperature parameter. Impedance-frequency data storage means for storing impedance-frequency data of the ultrasonic sensor, and the ultrasonic sensor using temperature as a parameter. Gain-frequency data storage means for storing transmission gain-frequency data of the sensor; first temperature calculating means for obtaining a temperature from the impedance-frequency data based on the impedance measured by the impedance measuring means; A second temperature calculation unit that obtains a temperature from the calculation result of the first temperature calculation unit and the transmission gain-frequency data based on the transmission gain measured by the transmission gain measurement unit; and the first or the second,
Pulse adjusting means for adjusting the frequency of the pulse generated by the pulse generating means based on the temperature obtained by the second temperature calculating means.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態の超
音波流量計を図1ないし図6に基づいて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An ultrasonic flow meter according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0010】図1において、流体が流れる管1内には、
渦発生柱2が設けられており、両側に交番的にカルマン
渦を発生させるようになっている。管1には、超音波送
・受信器3,4からなる超音波センサ5が設けられてい
る。超音波送・受信器3,4は、管1内の渦発生領域を
間にして相対向して管1に取り付けられている。
In FIG. 1, inside a pipe 1 through which a fluid flows,
A vortex generating column 2 is provided to alternately generate Karman vortices on both sides. The tube 1 is provided with an ultrasonic sensor 5 composed of ultrasonic transmitters / receivers 3 and 4. The ultrasonic transmitters / receivers 3 and 4 are attached to the tube 1 so as to face each other with a vortex generating region in the tube 1 therebetween.

【0011】超音波送信器3には、この超音波送信器3
に所定周波数のパルスを印加して超音波を送信させるパ
ルス発生器6が接続されている。パルス発生器6のパル
ス信号出力側及び超音波受信器4には流量検出手段とし
ての流量検出回路(図示省略)が接続されている。流量
検出回路は、超音波送・受信器3,4間の超音波伝搬特
性の変化に基づいてカルマン渦の発生周期、ひいては流
体の流量を求める。パルス発生器6(パルス発生手段)
と超音波送信器3との間には、パルス発生器6からのパ
ルス信号を超音波送信器3に供給可能にインピーダンス
計測器9(インピーダンス計測手段)が介装されてい
る。インピーダンス計測器9は、パルス発生器6からの
パルス信号の電圧値と電流値を求め、超音波センサ5の
インピーダンスを計測する。
The ultrasonic transmitter 3 includes the ultrasonic transmitter 3
Is connected to a pulse generator 6 for applying a pulse of a predetermined frequency to transmit ultrasonic waves. A flow detection circuit (not shown) as flow detection means is connected to the pulse signal output side of the pulse generator 6 and the ultrasonic receiver 4. The flow rate detection circuit obtains the generation cycle of the Karman vortex, and thus the flow rate of the fluid, based on the change in the ultrasonic wave propagation characteristics between the ultrasonic wave transmitter / receivers 3 and 4. Pulse generator 6 (pulse generation means)
An impedance measuring device 9 (impedance measuring means) is provided between the ultrasonic transmitter 3 and the ultrasonic transmitter 3 so that a pulse signal from the pulse generator 6 can be supplied to the ultrasonic transmitter 3. The impedance measuring device 9 calculates the voltage value and the current value of the pulse signal from the pulse generator 6 and measures the impedance of the ultrasonic sensor 5.

【0012】パルス発生器6は、超音波送信器3に所定
周波数のパルスを印加することにより超音波送信器3を
励振して超音波を放射させる。インピーダンス計測器9
のパルス出力側と超音波受信器4とに接続して利得計測
器(伝達利得計測手段)10が設けられている。利得計
測器10は、超音波送信器3に印加されるパルスの振幅
と、超音波受信器4が受信した超音波(パルス)の振幅
とを比較し、流体中を伝達する超音波の伝達利得を計測
する。
The pulse generator 6 excites the ultrasonic transmitter 3 by applying a pulse of a predetermined frequency to the ultrasonic transmitter 3 to emit ultrasonic waves. Impedance measuring instrument 9
A gain measuring device (transmission gain measuring means) 10 is provided so as to be connected to the pulse output side and the ultrasonic receiver 4. The gain measuring device 10 compares the amplitude of the pulse applied to the ultrasonic transmitter 3 with the amplitude of the ultrasonic wave (pulse) received by the ultrasonic receiver 4, and determines the transmission gain of the ultrasonic wave transmitted through the fluid. Is measured.

【0013】パルス発生器6、インピーダンス計測器9
及び利得計測器10に接続して演算装置11が設けられ
ている。この演算装置11は超音波送・受信器3,4に
接続されており、超音波送・受信器3,4間の超音波伝
搬特性の変化に基づいてカルマン渦の発生周期、ひいて
は流体の流量を求めるようになっており、流量検出手段
を構成している。この演算装置11には、さらに、イン
ピーダンス−周波数データ格納回路(インピーダンス−
周波数データ記憶手段)12、利得−周波数データ格納
回路(利得−周波数データ記憶手段)13、対応データ
格納回路14及び出力回路15が接続されている。
A pulse generator 6, an impedance measuring device 9
And an arithmetic unit 11 connected to the gain measuring device 10. The arithmetic unit 11 is connected to the ultrasonic transmitters / receivers 3 and 4, and generates a Karman vortex generation cycle based on a change in the ultrasonic wave propagation characteristics between the ultrasonic transmitters / receivers 3 and 4, and furthermore, the flow rate of the fluid. Is obtained, and constitutes a flow rate detecting means. The arithmetic unit 11 further includes an impedance-frequency data storage circuit (impedance-frequency data storage circuit).
A frequency data storage means) 12, a gain-frequency data storage circuit (gain-frequency data storage means) 13, a corresponding data storage circuit 14, and an output circuit 15 are connected.

【0014】インピーダンス−周波数データ格納回路1
2は、温度をパラメータとした複数のインピーダンス−
周波数データ(後述する曲線K10,K20,K22,K29
…等)を格納している。利得−周波数データ格納回路1
3は、温度をパラメータとした複数の伝達利得−周波数
データ(後述する曲線J15,J20,J24 … 等)を格
納している。出力回路15は、入力した計測温度tから
流体の温度を求めて、この流体の温度データを図示しな
いディスプレイやプリンタに出力する。
Impedance-frequency data storage circuit 1
2 is a plurality of impedances using temperature as a parameter.
Curve K 10 to frequency data (described later, K 20, K 22, K 29
... etc.) are stored. Gain-frequency data storage circuit 1
Reference numeral 3 stores a plurality of transmission gain-frequency data using temperature as a parameter (curves J 15 , J 20 , J 24 ... Described later). The output circuit 15 obtains the temperature of the fluid from the input measured temperature t, and outputs the temperature data of the fluid to a display or a printer (not shown).

【0015】ここで、超音波センサ5のインピーダンス
−周波数データ及び伝達利得−周波数データについて説
明する。まず、超音波センサ5のインピーダンス−周波
数データについて、図4及び図5に基づいて説明する。
例えば温度t20における超音波センサ5のインピーダン
スと周波数との対応関係を、周波数fを横軸に、インピ
ーダンスZを縦軸にして表すと、図4に示すような曲線
20となる。この曲線K20は、共振周波数f20に対応し
た部分(共振点)で極小(インピーダンスZr )とな
り、共振周波数f20に比して大きい値の周波数の部分
(反共振点)で極大となる。
Here, the impedance-frequency data and the transmission gain-frequency data of the ultrasonic sensor 5 will be described. First, impedance-frequency data of the ultrasonic sensor 5 will be described with reference to FIGS.
For example the relationship between the impedance and the frequency of the ultrasonic sensor 5 at a temperature t 20, the horizontal axis frequency f, expressed by the impedance Z on the vertical axis, a curve K 20 as shown in FIG. The curve K 20 becomes maximum at minimum at the portion corresponding to the resonance frequency f 20 (resonance point) (impedance Z r), and the portion of the frequency of large value than the resonance frequency f 20 (anti-resonance point) .

【0016】曲線K20の共振周波数f20以下の周波数の
部分(以下、共振周波数以下部分という。)K20aは、
周波数の低下に伴ってインピーダンス(以下、適宜、飽
和インピーダンスという。)ZS に飽和するように逓増
する。曲線K20の共振点から反共振点までの部分(共振
点−反共振点間部分)K20bは、周波数の増加に伴って
急増し、反共振点のインピーダンスはインピーダンスZ
S を大きく越えた値になっている。また、反共振点の周
波数以上の部分K20cは、周波数の増加に伴い、インピ
ーダンスZS を大きく越えた所定値に収束するように逓
減する。なお、前記飽和インピーダンスZS から共振点
のインピーダンスZr を引いた差分(以下、インピーダ
ンス基準変化量という。)ΔZH は一定値(例えば、5
00Ω)になっている。
[0016] The resonance frequency f 20 the following portion of the frequency of the curve K 20 (below,. Hereinafter referred to as partial resonance frequency) K 20 a is,
Impedance (hereinafter referred to as saturation impedance.) With a decrease in frequency increasing returns to saturate the Z S. Part from the resonance point of the curve K 20 to the anti-resonance point (resonance point - anti-resonance point between the portions) K 20 b is increased rapidly with increasing frequency, the impedance of the anti-resonance point impedance Z
The value greatly exceeds S. In addition, the portion K 20 c above the frequency of the anti-resonance point gradually decreases as the frequency increases so as to converge to a predetermined value that greatly exceeds the impedance Z S. A difference (hereinafter referred to as an impedance reference change amount) ΔZ H obtained by subtracting the impedance Z r at the resonance point from the saturation impedance Z S is a constant value (for example, 5
00 Ω).

【0017】超音波センサ5のインピーダンス−周波数
データの曲線の形状は、温度変化にかかわらず一定であ
り、かつ温度変化に応じ周波数に対してドリフト(遷
移)し、さらにそのドリフト割合が一定(〔周波数変化
量〕/〔温度変化量〕=一定)になることが知られてい
る。例えば、図5に示すように、温度t20に比して低い
温度t10(t10<t20)におけるインピーダンス−周波
数データの曲線K10は、曲線K20を右側に(周波数が大
きくなる方向に)ドリフトしたものとなる。すなわち、
曲線K20の共振周波数以下部分K20a、共振点−反共振
点間部分K20b、反共振点の周波数以上の部分K20cに
対応する曲線K10の共振周波数以下部分K10a、共振点
−反共振点間部分K10b、反共振点の周波数以上の部分
10cは、周波数が大きい方にドリフトしている。同様
に、極小点(共振点)がドリフトして、温度t10におけ
る超音波センサ5(曲線K10)の共振周波数f10は、温
度t20における超音波センサ5(曲線K20)の共振周波
数f20に比して大きくなっている(f10>f20)。そし
て、曲線K10が曲線K20を右側にドリフトしたものであ
ることにより、曲線K10の極小点(共振点)のインピー
ダンスの値は、前記インピーダンスZr になっている。
また、温度t20に比して高い温度t22(t22>t20)に
おける曲線K22あるいはt29(t29>t22)における曲
線K29は、温度曲線K20を左側にドリフトしたものとな
る。
The shape of the curve of the impedance-frequency data of the ultrasonic sensor 5 is constant irrespective of the temperature change, drifts (transitions) with respect to the frequency according to the temperature change, and the drift rate is constant ([ It is known that (frequency change amount) / [temperature change amount] = constant). For example, as shown in FIG. 5, the impedance at compared to low temperature t 10 (t 10 <t 20 ) to a temperature t 20 - curve K 10 frequency data, the curve K 20 to the right (frequency increase direction ) Drifted. That is,
The portion K 20 a below the resonance frequency of the curve K 20, the portion K 20 b between the resonance point and the anti-resonance point, the portion K 10 a below the resonance frequency of the curve K 10 corresponding to the portion K 20 c above the frequency of the anti-resonance point, The portion K 10 b between the resonance point and the anti-resonance point, and the portion K 10 c at or above the frequency of the anti-resonance point are drifted toward the higher frequency. Similarly, drift minimum point (resonance point), the resonance frequency f 10 of the ultrasonic sensor 5 (curve K 10) at a temperature t 10, the resonance frequency of the ultrasonic sensor 5 (curve K 20) at a temperature t 20 It is larger than the f 20 (f 10> f 20 ). By curve K 10 is obtained by drifting the curve K 20 to the right, the value of the impedance of the minimum point of the curve K 10 (resonance point) is adapted to the impedance Z r.
The curve K 29 in the curve K 22 or t 29 at high temperatures t 22 than the temperature t 20 (t 22> t 20 ) (t 29> t 22) is obtained by drifting the temperature curve K 20 to the left Becomes

【0018】上述したように、温度がt29、t22
20、t10のように低くなるに伴い、対応する曲線
29、K22、K20、K10は、図5のように右側にドリフ
トして示されることになり、「温度低下方向」として右
方向の矢印で示している。また、温度がt10、t20、t
22、t29のように高くなるに伴い、対応する曲線K10
20、K22、K29は、図5のように左側にドリフトして
示されることになり、「温度上昇方向」として左方向の
矢印で示している。
As described above, when the temperatures are t 29 , t 22 ,
As the temperature decreases as t 20 and t 10 , the corresponding curves K 29 , K 22 , K 20 and K 10 will be shown drifting to the right as shown in FIG. As indicated by a rightward arrow. Further, when the temperatures are t 10 , t 20 , t
22 and t 29 , the corresponding curve K 10 ,
K 20 , K 22 , and K 29 are shown drifting to the left as shown in FIG. 5 and are indicated by leftward arrows as “temperature increasing directions”.

【0019】インピーダンス−周波数データの曲線は、
温度変化に伴い、図5のように右方向、または左方向に
ドリフトしたものとして示されるが、そのドリフト割合
(〔周波数変化量〕/〔温度変化量〕)は一定になって
いる。例えば各曲線K29、K22、K20、K10で共通な値
r に対応する共振周波数f29、f22、f20、f10を例
にすると、〔f29−f22〕/〔t29−t22〕=〔f22
20〕/〔t22−t20〕=〔f20−f10〕/〔t20−t
10〕=一定となる。インピーダンスZr 以外の他のイン
ピーダンス値に対応する周波数についても上述したのと
同様にドリフト割合(〔周波数変化量〕/〔温度変化
量〕)=一定となっている。
The curve of the impedance-frequency data is
It is shown as drifting rightward or leftward as shown in FIG. 5 with the temperature change, but the drift ratio ([frequency change amount] / [temperature change amount]) is constant. For example, the resonance frequency f 29, f 22, f 20 , f 10 corresponding to the common value Z r on each curve K 29, K 22, K 20 , K 10 as an example, [f 29 -f 22] / [ t 29 −t 22 ] = [f 22
f 20] / [t 22 -t 20] = [f 20 -f 10] / [t 20 -t
10 ] = constant. Impedance Z Similarly drift rate to that also described above for frequencies corresponding to another impedance value other than r ([frequency variation) / (temperature change amount]) = is constant.

【0020】インピーダンスZと周波数fとが温度をパ
ラメータとして図5に示されるような対応関係にあるこ
とにより、インピーダンス変化量ΔZと温度変化量Δt
とは一定の対応関係を有するものになっている。そし
て、この対応関係を示すΔZ−Δt対応データが対応デ
ータ格納回路14に格納されている。なお、ここで、イ
ンピーダンス変化量ΔZは、今回測定時のインピーダン
スZn と前回測定時のインピーダンスZn-1 との差分
(Zn −Zn-1 )である。後述するように、前回測定に
より求められた温度における共振周波数でパルスを発信
してその時のインピーダンスを求めるが、インピーダン
スZが飽和インピーダンスZS 未満の際には、対応する
曲線が温度上昇方向側とそれに比して温度低下方向側の
2つ〔一方の曲線は共振周波数以下部分が対応し、他方
の曲線は共振点−反共振点間部分が対応する。〕とな
り、図5のみでは共振周波数に対応する曲線を特定でき
ない。これに対処するために、インピーダンス変化量Δ
Zと温度低下方向の温度変化量Δtd 、温度上昇方向の
温度変化量Δtu それぞれとの対応を示すΔZ−Δt
u 、Δtd 対応データを予め求めておき、この対応デー
タが対応データ格納回路14に格納されている。
Since the impedance Z and the frequency f are in a correspondence relationship as shown in FIG. 5 using the temperature as a parameter, the impedance change ΔZ and the temperature change Δt
Has a certain correspondence. Then, ΔZ-Δt correspondence data indicating this correspondence relationship is stored in the correspondence data storage circuit 14. Here, the impedance variation ΔZ is measured this time when the impedance Z n and the difference between the impedance Z n-1 of the previous measurement (Z n -Z n-1) . As will be described later, a pulse is transmitted at the resonance frequency at the temperature determined by the previous measurement to determine the impedance at that time. When the impedance Z is less than the saturation impedance Z S , the corresponding curve is the temperature rising direction side. On the other hand, two curves on the temperature decreasing side [one curve corresponds to a portion below the resonance frequency, and the other curve corresponds to a portion between the resonance point and the anti-resonance point. ], It is not possible to specify the curve corresponding to the resonance frequency only with FIG. To deal with this, the impedance change Δ
[Delta] Z-Delta] t indicated Z and temperature variation Delta] t d of the temperature lowering direction, the correspondence between the amount of temperature change Delta] t u each temperature rise direction
u and Δt d corresponding data are obtained in advance, and the corresponding data is stored in the corresponding data storage circuit 14.

【0021】なお、後述するステップS15 で用いるΔt
u ,Δtd −ΔGu ,ΔGd 対応データは、前記温度低
下方向の温度変化量Δtd 、温度上昇方向の温度変化量
Δtu にそれぞれ対応して予め求められる温度低下方向
の利得変化量ΔGd 、温度上昇方向の利得変化量ΔGu
であり、この対応データは上述したΔZ−Δt対応デー
タ及びΔZ−Δtu 、Δtd 対応データと共に、対応デ
ータ格納回路14に格納されている。
Note that Δt used in step S15 described later
u, Δt d -ΔG u, ΔG d corresponding data, the temperature drop direction of temperature change Delta] t d, the gain variation .DELTA.G of temperature decrease direction is determined in advance in correspondence with the temperature variation Delta] t u temperature rise direction d , the gain change amount ΔG u in the temperature rising direction
, And the the corresponding data [Delta] Z-Delta] t corresponding data and [Delta] Z-Delta] t u described above, with Delta] t d corresponding data are stored in the corresponding data storage circuit 14.

【0022】次に、超音波センサ5の伝達利得−周波数
データについて、図6に基づいて説明する。例えば温度
20における超音波センサ5の伝達利得と周波数との対
応関係を、周波数fを横軸に、利得G〔dB〕を縦軸に
して表すと、図6に示すように上に凸の曲線J20とな
る。この曲線J20は、共振周波数f20に対応した部分
(共振点)で極大(最大利得)となる。また、曲線J20
は、共振点を境界にして、変化の仕方が大きく異なって
いる。
Next, transmission gain-frequency data of the ultrasonic sensor 5 will be described with reference to FIG. For example the correspondence between the transmission gain and the frequency of the ultrasonic sensor 5 at a temperature t 20, the horizontal axis frequency f, expressed by the gain G (dB) on the vertical axis, the convex upward as shown in FIG. 6 a curve J 20. The curve J 20 becomes maximum (maximum gain) at the portion corresponding to the resonance frequency f 20 (resonance point). The curve J 20
Vary greatly in the way of change with the resonance point as a boundary.

【0023】すなわち、共振周波数f20より小さい周波
数の部分(以下、小周波数部分という。)J20aでは、
周波数の低下に伴って利得Gが急減する傾向となってい
る。また、共振周波数f20より大きい周波数の部分(以
下、大周波数部分という。)J20bでは、共振点に近い
部分で、周波数の増加に伴い利得Gが逓減し、さらに周
波数が大きい部分で、周波数の増加に伴い利得Gが急減
する傾向となっている。
[0023] That is, part of the resonance frequency f 20 is smaller than the frequency (hereinafter, referred to as a small frequency portion.) In J 20 a,
The gain G tends to sharply decrease as the frequency decreases. The portion of the resonance frequency f 20 is larger than the frequency (hereinafter, the large frequency portion of.) J 20 b, at a portion close to the resonance point, and the gain G is diminishing with increasing frequency, further partial frequency is large, The gain G tends to sharply decrease as the frequency increases.

【0024】超音波センサ5の伝達利得−周波数データ
の曲線の形状は、温度変化にかかわらず一定であり、か
つ温度変化に応じて周波数に対してドリフト(遷移)
し、さらにそのドリフト割合が一定(〔周波数変化量〕
/〔温度変化量〕=一定)になることが知られている。
The shape of the curve of the transmission gain-frequency data of the ultrasonic sensor 5 is constant irrespective of the temperature change, and drifts (transitions) with respect to the frequency according to the temperature change.
And the drift ratio is constant ([frequency change amount]
/ [Temperature change amount] = constant).

【0025】例えば、図6に示すように、温度t20に比
して低い温度t15(t15<t20)における伝達利得−周
波数データの曲線J15は、曲線J20を右側に(周波数が
大きくなる方向に)ドリフトしたものとなる。すなわ
ち、曲線J20の小周波数部分J20a、大周波数部分J20
bに対応する曲線J15の小周波数部分J15a、大周波数
部分J15bは、周波数が大きい方(図6右側)にドリフ
トし、温度t15における超音波センサ5(曲線J15)の
共振周波数f15は、温度t20における超音波センサ5
(曲線J20)の共振周波数f20に比して大きくなる(f
15>f20)。同様に、曲線J20の共振点も、図6右方向
にドリフトし、曲線J20、曲線J15それぞれの利得は同
等の利得値Gr になっている。
For example, as shown in FIG. 6, the curve J 15 of the transfer gain-frequency data at the temperature t 15 (t 15 <t 20 ) lower than the temperature t 20 has the curve J 20 on the right side (frequency (In the direction in which becomes larger). That is, a small frequency portion J 20 a curve J 20, a large frequency portion J 20
Small frequency portion J 15 a curve J 15 corresponding to b, a large frequency portion J 15 b drifts towards frequency is large (Fig. 6 right side), the ultrasonic sensor 5 at a temperature t 15 (curve J 15) The resonance frequency f 15 is determined by the ultrasonic sensor 5 at the temperature t 20 .
(F 20 ) which is larger than the resonance frequency f 20 (curve J 20 ).
15> f 20). Similarly, the resonance point of the curve J 20, drift in Figure 6 the right direction, the curve J 20, the gain of each curve J 15 is in the same gain value G r.

【0026】また、温度t20に比して高い温度t24(t
24>t20)における伝達利得−周波数データの曲線J24
は、曲線J20を左側に(周波数が小さくなる方向に)ド
リフトしたものとなる。すなわち、曲線J20の小周波数
部分J20a、大周波数部分J20bに対応する曲線J24
小周波数部分J24a、大周波数部分J24bは、周波数が
小さい方(図6右側)にドリフトし、温度t24における
超音波センサ5(曲線J24)の共振周波数f24は、温度
20における超音波センサ5(曲線J20)の共振周波数
20に比して小さくなる(f24<f20)。同様に、曲線
24の共振点も、図6左方向にドリフトし、曲線J24
利得は、曲線J20、曲線J15それぞれの利得と同等の利
得値Gr になっている。
The temperature t 24 (t is higher than the temperature t 20 )
24 > t 20 ) Transfer gain-frequency data curve J 24
Is a curve J 20 (in the direction in which the frequency is decreased) on the left side those drift. That is, a small frequency portion J 20 a curve J 20, a small frequency portion J 24 a curve J 24 corresponding to the large frequency portion J 20 b, a large frequency portion J 24 b has better frequency is small (Fig. 6 right side) drift to the resonance frequency f 24 of the ultrasonic sensor 5 (curve J 24) at a temperature t 24 is smaller than the resonance frequency f 20 of the ultrasonic sensor 5 (curve J 20) at a temperature t 20 (f 24 <f 20). Similarly, the resonance point of the curve J 24 also drifts 6 leftward, the gain of the curves J 24 is curve J 20, has a curved J 15 gain value G r equivalent to the respective gains.

【0027】上述したように、温度がt24、t20、t15
のように低くなるに伴い、対応する曲線J24、J20、J
15は、図6のように右側にドリフトして示されることに
なり、「温度低下方向」として右方向の矢印で示してい
る。また、温度がt15、t20、t24のように高くなるに
伴い、対応する曲線J15、J20、J24は、図6のように
左側にドリフトして示されることになり、「温度上昇方
向」として左方向の矢印で示している。
As mentioned above, the temperatures t 24 , t 20 , t 15
, The corresponding curves J 24 , J 20 , J
15 is drifted to the right side as shown in FIG. 6 and is indicated by a rightward arrow as the “temperature decreasing direction”. In addition, as the temperature increases as t 15 , t 20 , and t 24 , the corresponding curves J 15 , J 20 , and J 24 drift to the left as shown in FIG. This is indicated by a leftward arrow as the "temperature increasing direction".

【0028】伝達利得−周波数データの曲線は、温度変
化に伴い、図6のように右方向、または左方向にドリフ
トしたものとして示されるが、そのドリフト割合(〔周
波数変化量〕/〔温度変化量〕)は一定になっている。
例えば各曲線J24、J20、J15で共通な値Gr に対応す
る共振周波数f24、f20、f15を例にすると、〔f24
20〕/〔t24−t20〕=〔f20−f15〕/〔t20−t
15〕=一定となる。伝達利得Gr 以外の他の伝達利得値
に対応する周波数についても上述したのと同様にドリフ
ト割合(〔周波数変化量〕/〔温度変化量〕)が一定と
なっている。
The curve of the transmission gain-frequency data is shown as drifting rightward or leftward as shown in FIG. 6 with the temperature change. The drift ratio ([frequency change amount] / [temperature change] Amount)) is constant.
For example, the resonance frequency f 24, f 20, f 15 corresponding to the common values G r in each curve J 24, J 20, J 15 as an example, [f 24 -
f 20] / [t 24 -t 20] = [f 20 -f 15] / [t 20 -t
15 ] = constant. Similarly drift rate to that also described above for the frequency corresponding to the other transmission gain values other than transmission gain G r ([frequency variation) / (amount of temperature change]) is constant.

【0029】前記演算装置11は、後述するようにイン
ピーダンス計測器9の計測データ、利得計測器10の計
測データ、対応データ格納回路14の格納データ及び図
5及び図6のデータを用いて(図2及び図3の演算処理
を行って)、流体の温度影響を受けた超音波センサ5の
温度を求める。さらに、演算装置11は、温度データに
基づいて前記超音波送信器3に印加するパルスの周波数
を調整する(ステップS13 )。この場合、パルスの周波
数を、求められた温度における超音波センサ5の共振周
波数と同等の大きさに設定し、これにより超音波送信器
3を確実に共振させて良好に超音波を放射するようにし
ている。
The arithmetic unit 11 uses the measurement data of the impedance measurement device 9, the measurement data of the gain measurement device 10, the data stored in the corresponding data storage circuit 14, and the data of FIGS. 2 and 3) to determine the temperature of the ultrasonic sensor 5 affected by the temperature of the fluid. Further, the arithmetic unit 11 adjusts the frequency of the pulse applied to the ultrasonic transmitter 3 based on the temperature data (step S13). In this case, the frequency of the pulse is set to the same magnitude as the resonance frequency of the ultrasonic sensor 5 at the determined temperature, so that the ultrasonic transmitter 3 is surely resonated and emits ultrasonic waves well. I have to.

【0030】次に、演算装置11の演算処理内容を図2
及び図3のフローチャートに基づいて説明する。まず、
ステップS1で測定回数Nを「0」にし、次のステップS2
で測定回数Nに「1」を加える。続くステップS3で、測
定回数Nが1(N=1?)であるか否かを判定する。
Next, the contents of the arithmetic processing of the arithmetic unit 11 are shown in FIG.
And the flowchart of FIG. First,
In step S1, the number of measurements N is set to "0", and in the next step S2
Add “1” to the number of measurements N. In the following step S3, it is determined whether or not the number of measurements N is 1 (N = 1?).

【0031】ステップS3でYES と判定すると、ステップ
S4に進み、NOと判定する(2回目以降の測定ではNOと判
定される。)とステップS5に進んで処理を行う。ステッ
プS4では、前回測定時の温度t(n-1) =20℃に設定
し、後述するステップS11 における温度t(n) (以下、
前回測定時の温度t(n-1) に対比して、便宜上、適宜、
前回測定時における今回測定時の温度t(n) という。)
算出に対処すると共に、前回測定時の共振周波数f
(n-1) =f20に設定し、次のステップS6でのパルス発信
に用いてステップS12 における共振周波数f(n) (以
下、前回測定時の共振周波数f(n-1) に対比して、便宜
上、適宜、前回測定時における今回の共振周波数f(n)
という。)算出に対処するようにしている。
If YES is determined in the step S3, the step
Proceeding to S4, if it is determined to be NO (it is determined to be NO in the second and subsequent measurements), the process proceeds to step S5 to perform processing. In step S4, the temperature t (n-1) at the previous measurement is set to 20 ° C., and the temperature t (n) (hereinafter, referred to as “step S11” ) in step S11 described below.
Compared to the temperature t (n-1) at the previous measurement, for convenience,
It is referred to as the temperature t (n) at the time of the current measurement at the time of the previous measurement. )
In addition to coping with the calculation, the resonance frequency f
Set (n-1) = f 20, the resonance frequency f at step S12 with the pulses originating at the next step S6 (n) (hereinafter, in contrast to the resonance frequency f of the previous measurement (n-1) For convenience, the current resonance frequency f (n) at the previous measurement
That. ) I am trying to deal with the calculation.

【0032】ステップS5では、前回測定時の「今回」を
今回測定時の「前回」とするように、今回の測定時にお
ける前回測定時の温度t(n-1) 及び前回測定時の共振周
波数f(n-1) を設定し、後述するステップS11 及びステ
ップS6の処理に対処する。ステップS4またはステップS5
の処理に続いて、前回〔(N−1)回〕測定時の共振周
波数f(n-1) でパルスを発信する(ステップS6)。な
お、ステップS4処理の後のステップS6では、前回測定時
の共振周波数f(n-1) は前述したようにf20である。
In step S5, the temperature t (n-1) at the previous measurement at the current measurement and the resonance frequency at the previous measurement are set so that the "current" at the previous measurement becomes the "previous" at the current measurement. f (n-1) is set, and the processing in steps S11 and S6 described later is dealt with. Step S4 or Step S5
After the processing of (1) , a pulse is transmitted at the resonance frequency f (n-1) at the time of the previous ((N-1) times) measurement (step S6). In step S6 after step S4 processing, the resonance frequency f (n-1) in the previous measurement is f 20, as described above.

【0033】次に、インピーダンス計測器9が計測する
超音波センサ5のインピーダンスZ(n) を入力する(ス
テップS7)。ステップS7に続くステップS8で、インピー
ダンス変化量ΔZを次式(1)により求める。 ΔZ=Z(n) −Z(n-1) … (1) Z(n) ;今回測定時のインピーダンス Z(n-1) ;前回測定時のインピーダンス
Next, the impedance Z (n) of the ultrasonic sensor 5 measured by the impedance measuring device 9 is input (step S7). In step S8 following step S7, the amount of change in impedance ΔZ is determined by the following equation (1). ΔZ = Z (n) -Z (n-1) ... (1) Z (n) ; impedance at the time of this measurement Z (n-1) ; impedance at the time of the previous measurement

【0034】次のステップS9で、今回測定時のインピー
ダンスZ(n) が飽和インピーダンスZS 以上であるか否
か判定する。ステップS9でYES と判定すると、ステップ
S10ないしステップS13 の処理を行う一方、NOと判定す
ると、ステップS14 に進んで処理を行う。ステップS10
では、ステップS8で求めたインピーダンス変化量ΔZを
対応データ格納回路14のΔZ−Δt対応データに照合
し、対応する温度変化量Δtを読出す。
In the next step S9, it is determined whether or not the impedance Z (n) at the time of the current measurement is equal to or higher than the saturation impedance Z S. If YES is determined in the step S9, the step
On the other hand, if NO is determined while performing the processing of S10 to step S13, the process proceeds to step S14 to perform the processing. Step S10
In step S8, the impedance change amount ΔZ obtained in step S8 is compared with the ΔZ-Δt corresponding data in the corresponding data storage circuit 14, and the corresponding temperature change amount Δt is read.

【0035】そして、ステップS11 (第1の温度算出手
段)で、前記温度変化量Δtを前回測定時の温度t
(n-1) (ステップS4またはステップS5)に加えて今回測
定時の温度t(n) を求める。次のステップS12 で、今回
測定時の温度t(n) に対応する共振周波数f(n) (図5
参照)をインピーダンス−周波数格納回路12から読出
す。ステップS11 に続くステップS13 で、パルス発生器
6のパルス発生周波数をf(n) に補正し、補正したf
(n) で超音波パルスを発信させ、流量計測を行えるよう
にする。ステップS13 を終了すると、ステップS2に戻っ
て、新たな温度変化に対処し得るようにしている。
Then, in step S11 (first temperature calculating means), the temperature change amount Δt is calculated based on the temperature t at the time of the previous measurement.
(n-1) In addition to (Step S4 or Step S5), the temperature t (n) at the time of the current measurement is obtained. In the next step S12, the resonance frequency f (n) corresponding to the temperature t (n) at the time of the current measurement (FIG.
) From the impedance-frequency storage circuit 12. In step S13 following step S11, the pulse generation frequency of the pulse generator 6 is corrected to f (n) , and the corrected f
In (n) , an ultrasonic pulse is transmitted so that the flow rate can be measured. When step S13 ends, the process returns to step S2 so that a new temperature change can be dealt with.

【0036】前記ステップS9でNOと判定すると、上述し
たようにステップS14 に進むが、NOと判定するのは、次
のような状況になっている。すなわち、インピーダンス
(n) が飽和インピーダンスZS 未満の際には、インピ
ーダンス−周波数曲線のうち、共振点−反共振点間部分
(例えばK10b)のみならず共振周波数以下部分(例え
ばK10a)が対象になっており、図5の特性(インピー
ダンス−周波数特性)のみからではステップS10 の温度
変化量Δtを求めることができない。そして、ステップ
S10 の温度変化量Δtを得るために、次のステップS14
ないしステップS22 の処理を行う。図3に示すように、
ステップS14 では、ステップS8で求めたインピーダンス
変化量ΔZを対応データ格納回路14に格納されたΔZ
−Δtu 、Δtd 対応データに照合し、対応するΔt
u 、Δtd を読出す。
If the determination in step S9 is NO, the process proceeds to step S14 as described above. However, the determination in step NO is as follows. That is, when the impedance Z (n) is less than the saturation impedance Z S is the impedance - of the frequency curve, the resonance point - between antiresonance point portion (e.g. K 10 b) not only the resonant frequency following moieties (e.g. K 10 a) is a target, and the temperature change Δt in step S10 cannot be obtained only from the characteristic (impedance-frequency characteristic) in FIG. And step
In order to obtain the temperature change Δt of S10, the following step S14
Alternatively, the processing of step S22 is performed. As shown in FIG.
In step S14, the impedance change amount ΔZ obtained in step S8 is stored in the corresponding data storage circuit
-Δt u and Δt d are matched with corresponding data, and the corresponding Δt
u and Δt d are read.

【0037】続いて、ステップS14 で読み出されたΔt
u 、Δtd を対応データ格納回路14のΔtu ,Δtd
−ΔGu ,ΔGd 対応データに照合して、対応する温度
低下方向の利得変化量ΔGd 及び温度上昇方向の利得変
化量ΔGu を読出す。次のステップS16 で、利得計測器
10が計測した利得Gを入力する。続いて、利得変化量
ΔGを次式(2)により求める(ステップS17 )。
Subsequently, Δt read in step S14
u and Δt d in the corresponding data storage circuit 14 as Δt u and Δt d
-DerutaG u, by collating the .DELTA.G d corresponding data, reads the gain variation .DELTA.G u of the corresponding gain variation in the temperature lowering direction .DELTA.G d and temperature rise direction. In the next step S16, the gain G measured by the gain measuring device 10 is input. Subsequently, the gain change amount ΔG is obtained by the following equation (2) (step S17).

【0038】 ΔG=G(n) −G(n-1) … (2) G(n) ;今回測定時の利得 G(n-1) ;前回測定時の利得ΔG = G (n) −G (n-1) (2) G (n) ; gain at the time of this measurement G (n-1) ; gain at the time of the previous measurement

【0039】ステップS17 に続くステップS18 で、利得
変化量ΔGが前記温度上昇方向の利得変化量ΔGu に一
致しているか否かの判定を行い、NOと判定すると、利得
変化量ΔGが前記温度低下方向の利得変化量ΔGd に一
致しているか否かの判定を行う(ステップS19 )。ステ
ップS18 でYES と判定すると、ステップS20 で温度低下
方向の温度変化量Δtd を温度変化量Δtに設定して処
理を図2のステップS11 に戻って行う。また、ステップ
S19 でYES と判定すると、ステップS21 で温度上昇方向
の温度変化量Δtu を温度変化量Δtに設定して処理を
図2のステップS11 に戻って行う。また、ステップS19
でNOと判定すると、エラーとして図示しない警報機によ
りエラー状態になったことを報知する(ステップS22
)。本実施の形態では、ステップS14 ないしS21 及び
ステップS11 から第2の温度算出手段を構成し、ステッ
プS13 からパルス調整手段を構成している。
In step S18 following step S17, it is determined whether or not the gain change ΔG is equal to the gain change ΔG u in the temperature increasing direction. A determination is made as to whether or not the gain variation ΔG d in the decreasing direction matches (step S19). If YES is determined in the step S18, the temperature change amount Δt d in the temperature decreasing direction is set to the temperature change amount Δt in a step S20, and the process returns to the step S11 in FIG. Also step
If it is determined YES in S19, performs the process returns to step S11 in FIG. 2 the process by setting the temperature variation Delta] t u temperature rise direction variation in temperature Delta] t at step S21. Step S19
If NO is determined in step S22, it is notified that an error has occurred due to an alarm (not shown) (step S22).
). In the present embodiment, steps S14 to S21 and step S11 constitute a second temperature calculating means, and step S13 constitutes a pulse adjusting means.

【0040】上述したように構成した超音波流量計で
は、インピーダンス計測器9及び利得計測器10の計測
データを、あらかじめ求められる図5のインピーダンス
−周波数データ及び図6の利得−周波数データにそれぞ
れ照合して、前回計測された温度との差分に相当する温
度変化量Δtを求め、この温度変化量Δtを前回測定時
の温度t(n-1) に加えて今回測定時の温度t(n) を得
(ステップS11 )、今回測定時の温度t(n) に対応する
共振周波数等しい周波数でパルスを発生させるようにパ
ルス発生器6のパルス発生周波数をf(n) に補正する
(ステップS13 )。このため、超音波送信器3を確実に
共振させて良好な超音波を発信することができる。ま
た、上記実施の形態では、ステップS22 でエラー状態と
なったことが報知されることで、超音波送・受信器3,
4間で正常な超音波の送・受信が行われていないことが
判断できるため、超音波センサ5の故障や、管1内への
気泡の混入等の異常があることがわかる。
In the ultrasonic flowmeter configured as described above, the measurement data of the impedance measuring device 9 and the gain measuring device 10 are compared with the impedance-frequency data of FIG. 5 and the gain-frequency data of FIG. and obtains the temperature change amount Δt corresponding to a difference between the temperature that was last measured, the temperature change amount Δt temperature t of the previous measurement (n-1) in addition to this at the time of measurement temperature t (n) Is obtained (step S11), and the pulse generation frequency of the pulse generator 6 is corrected to f (n) so that a pulse is generated at a frequency equal to the resonance frequency corresponding to the temperature t (n) at the time of the current measurement (step S13). . For this reason, it is possible to reliably resonate the ultrasonic transmitter 3 and transmit a good ultrasonic wave. Further, in the above embodiment, the fact that an error state has occurred in step S22 is notified, so that the ultrasonic transmitter / receiver 3,
Since it can be determined that normal transmission / reception of ultrasonic waves is not performed between the four, it can be understood that there is an abnormality such as a failure of the ultrasonic sensor 5 or mixing of air bubbles into the tube 1.

【0041】このように超音波センサ5が従来技術で用
いられた温度センサの機能を果たすので、前記温度セン
サを別個に設けなくて済むことになる。このため、管1
内に温度センサを設けることで起こり得た流体の流れの
変化を招くことがなく、計測精度の向上を図ることがで
きる。また、部品数が少なくなること及び管1内に温度
センサを設けなくて済むことにより、装置の構造が簡素
化され、ひいては、装置の低廉化を図ることができる。
As described above, since the ultrasonic sensor 5 fulfills the function of the temperature sensor used in the prior art, it is not necessary to separately provide the temperature sensor. For this reason, tube 1
The measurement accuracy can be improved without causing a change in the flow of the fluid which may occur by providing the temperature sensor in the inside. In addition, since the number of components is reduced and the temperature sensor is not provided in the pipe 1, the structure of the device can be simplified, and the cost of the device can be reduced.

【0042】上記実施の形態では、渦発生体を設けて流
体の流量を計測する超音波流量計を例にしたが、本発明
は、これに限らず、超音波の伝搬速度が、上流から下流
に向かう場合と、下流から上流に向かう場合で異なるこ
とを利用し、渦発生体を設けずに流体の流量を計測する
ように構成した超音波流量計であってもよい。
In the above embodiment, an ultrasonic flowmeter for measuring the flow rate of a fluid by providing a vortex generator has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the propagation speed of the ultrasonic wave may vary from upstream to downstream. An ultrasonic flowmeter configured to measure the flow rate of a fluid without providing a vortex generator may be used by utilizing a difference between the case of going to the upstream and the case of going from the downstream to the upstream.

【0043】[0043]

【発明の効果】本発明は、超音波センサが従来技術で用
いられた温度センサの機能を果たすので、前記温度セン
サを別個に設けなくて済むことになる。このため、管内
に温度センサを設けることで起こり得た流体の流れの変
化を招くことがなく、計測精度の向上を図ることができ
る。また、部品数が少なくなること及び管内に温度セン
サを設けなくて済むことにより、装置の構造が簡素化さ
れ、ひいては、装置の低廉化を図ることができる。
According to the present invention, since the ultrasonic sensor performs the function of the temperature sensor used in the prior art, it is not necessary to separately provide the temperature sensor. For this reason, it is possible to improve the measurement accuracy without causing a change in the flow of the fluid that may occur when the temperature sensor is provided in the pipe. Further, since the number of parts is reduced and the temperature sensor is not provided in the pipe, the structure of the apparatus is simplified, and the apparatus can be reduced in cost.

【0044】流体温度の変化に伴って変化する超音波セ
ンサの温度を測定し、この超音波センサの温度に対応す
る共振周波数を求めることが可能であり、これにより、
温度変化による共振周波数の変化に対して、パルス発生
手段のパルス発生周波数を最適化することができ、ひい
ては受信レベルを大きくして流量測定精度を向上でき
る。
It is possible to measure the temperature of the ultrasonic sensor, which changes with the change of the fluid temperature, and obtain the resonance frequency corresponding to the temperature of the ultrasonic sensor.
The pulse generation frequency of the pulse generation means can be optimized with respect to the change in the resonance frequency due to the temperature change, and the reception level can be increased to improve the flow rate measurement accuracy.

【0045】超音波センサの温度測定値から流体温度を
求め、この流体の温度をディスプレイに表示したり、あ
るいはプリントアウトすることが可能であり、計測者
は、流体の温度を目視して流体温度の大きな変化時等に
迅速に対処することが可能となる。
It is possible to determine the fluid temperature from the temperature measurement value of the ultrasonic sensor and display the temperature of the fluid on a display or to print out the fluid temperature. Can be quickly dealt with when there is a large change in

【0046】また、超音波流量計は、体積流量計である
ため、流体温度に応じた流量換算が必要となるが、この
流量換算に超音波センサの温度測定値から求められる流
体温度を用いることによって新たに流量換算のための流
体温度を測定する手段を設ける必要がない。
Further, since the ultrasonic flowmeter is a volume flowmeter, it is necessary to convert the flow rate in accordance with the fluid temperature. For this flow rate conversion, the fluid temperature obtained from the measured temperature of the ultrasonic sensor is used. Therefore, it is not necessary to newly provide a means for measuring the fluid temperature for flow rate conversion.

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

【図1】本発明の一実施の形態の超音波流量計を模式的
に示す図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing an ultrasonic flowmeter according to one embodiment of the present invention.

【図2】同超音波流量計の演算装置の処理内容を示すフ
ローチャートの一部である。
FIG. 2 is a part of a flowchart showing processing contents of an arithmetic unit of the ultrasonic flowmeter.

【図3】図2のフローチャートのステップS9に続くフロ
ーチャートである。
FIG. 3 is a flowchart that follows step S9 of the flowchart in FIG. 2;

【図4】同超音波流量計の超音波センサのインピーダン
ス−周波数特性を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing impedance-frequency characteristics of an ultrasonic sensor of the ultrasonic flow meter.

【図5】温度をパラメータとした複数のインピーダンス
−周波数特性を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a plurality of impedance-frequency characteristics using temperature as a parameter.

【図6】同超音波流量計の超音波センサの伝達利得−周
波数特性を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a transmission gain-frequency characteristic of an ultrasonic sensor of the ultrasonic flowmeter.

【図7】従来の超音波流量計の一例を模式的に示す図で
ある。
FIG. 7 is a diagram schematically showing an example of a conventional ultrasonic flowmeter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 管 3 超音波送信器 4 超音波受信器 5 超音波センサ 9 インピーダンス計測器 10 利得計測器 11 演算装置 12 インピーダンス−周波数データ格納回路 13 利得−周波数データ格納回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 tube 3 ultrasonic transmitter 4 ultrasonic receiver 5 ultrasonic sensor 9 impedance measuring device 10 gain measuring device 11 arithmetic unit 12 impedance-frequency data storage circuit 13 gain-frequency data storage circuit

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被測定流体の流れる管に配置され前記被
測定流体を介して超音波を送受信する超音波送・受信器
からなる超音波センサと、 前記超音波送信器にあらかじめ設定される所定周波数の
パルスを印加することにより前記超音波送信器を励振し
て超音波を発生させるパルス発生手段と、 前記超音波受信器で受信される超音波の伝搬特性に基づ
いて前記被測定流体の流量を検出する流量検出手段と、 前記超音波センサのインピーダンスを計測するインピー
ダンス計測手段と、 前記超音波センサの伝達利得を計測する伝達利得計測手
段と、 温度をパラメータとした前記超音波センサのインピーダ
ンス−周波数データを記憶しているインピーダンス−周
波数データ記憶手段と、 温度をパラメータとした前記超音波センサの伝達利得−
周波数データを記憶している利得−周波数データ記憶手
段と、 前記インピーダンス計測手段により計測されたインピー
ダンスに基づいて、前記インピーダンス−周波数データ
から温度を求める第1の温度算出手段と、 前記伝達利得計測手段により計測された伝達利得に基づ
いて、前記第1の温度算出手段の算出結果及び前記伝達
利得−周波数データから温度を求める第2の温度算出手
段と、 前記第1、または、第2の温度算出手段によって求めら
れた温度に基づいて前記パルス発生手段が発生するパル
スの周波数を調整するパルス調整手段と、を備えたこと
を特徴とする超音波流量計。
1. An ultrasonic sensor comprising an ultrasonic transmitter / receiver disposed in a pipe through which a fluid to be measured flows and transmitting and receiving ultrasonic waves via the fluid to be measured, and a predetermined sensor set in the ultrasonic transmitter A pulse generating means for exciting the ultrasonic transmitter by applying a pulse of a frequency to generate ultrasonic waves, and a flow rate of the fluid to be measured based on propagation characteristics of the ultrasonic waves received by the ultrasonic receiver. Flow rate detecting means for detecting the ultrasonic sensor; impedance measuring means for measuring the impedance of the ultrasonic sensor; transmission gain measuring means for measuring the transmission gain of the ultrasonic sensor; impedance of the ultrasonic sensor using temperature as a parameter. Impedance storing frequency data-frequency data storage means, transmission gain of the ultrasonic sensor using temperature as a parameter-
Gain-frequency data storage means for storing frequency data; first temperature calculation means for obtaining a temperature from the impedance-frequency data based on the impedance measured by the impedance measurement means; and transmission gain measurement means A second temperature calculating means for obtaining a temperature from the calculation result of the first temperature calculating means and the transmission gain-frequency data based on the transfer gain measured by the first and second temperature calculating means; An ultrasonic flowmeter, comprising: pulse adjusting means for adjusting the frequency of a pulse generated by the pulse generating means based on the temperature obtained by the means.
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