JPH10318809A - 超音波渦流量計 - Google Patents
超音波渦流量計Info
- Publication number
- JPH10318809A JPH10318809A JP9125482A JP12548297A JPH10318809A JP H10318809 A JPH10318809 A JP H10318809A JP 9125482 A JP9125482 A JP 9125482A JP 12548297 A JP12548297 A JP 12548297A JP H10318809 A JPH10318809 A JP H10318809A
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- JP
- Japan
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- circuit
- ultrasonic
- output
- level
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 受信した超音波信号を簡単な構成でかつ安定
してパルス化することができるように改良した超音波渦
流量計を提供するにある。 【構成】 カルマン渦により伝播時間の変更を受けた超
音波信号を用いて流路に流れる測定流体の流量を算定す
る超音波渦流量計において、まず、一定レベルに増幅さ
れた先の超音波信号が一端に入力され他端にはトリガレ
ベルが入力されたパルス化回路で先の超音波信号をパル
ス化する。さらに、トリガレベル生成回路がマイクロプ
ロセッサの複数の出力ポートの内の所定ポートに接続さ
れたウエイト抵抗に先の所定ポートから印加される選択
された論理レベルに対応して先のトリガレベルを生成す
る。そして、先のパルス化回路の出力を用いて先の流量
を算定するものである。
してパルス化することができるように改良した超音波渦
流量計を提供するにある。 【構成】 カルマン渦により伝播時間の変更を受けた超
音波信号を用いて流路に流れる測定流体の流量を算定す
る超音波渦流量計において、まず、一定レベルに増幅さ
れた先の超音波信号が一端に入力され他端にはトリガレ
ベルが入力されたパルス化回路で先の超音波信号をパル
ス化する。さらに、トリガレベル生成回路がマイクロプ
ロセッサの複数の出力ポートの内の所定ポートに接続さ
れたウエイト抵抗に先の所定ポートから印加される選択
された論理レベルに対応して先のトリガレベルを生成す
る。そして、先のパルス化回路の出力を用いて先の流量
を算定するものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カルマン渦により
伝播時間の変更を受けた超音波信号を用いて流路に流れ
る測定流体の流量を算定する渦流量計に係り、特に、受
信した超音波信号を簡単な構成でかつ安定してパルス化
することができるように改良した超音波渦流量計に関す
る。
伝播時間の変更を受けた超音波信号を用いて流路に流れ
る測定流体の流量を算定する渦流量計に係り、特に、受
信した超音波信号を簡単な構成でかつ安定してパルス化
することができるように改良した超音波渦流量計に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図３は従来の超音波渦流量計の構成を示
す構成図である。この場合は、バースト波としての超音
波を渦に放射して得られる伝播時間の変更を検出するこ
とにより測定流体の流量を算定する超音波渦流量計の構
成を示している。図４は図３に示す構成の動作を説明す
る波形図である。以下、図４に示す波形図を適宜に引用
しながら説明する。
す構成図である。この場合は、バースト波としての超音
波を渦に放射して得られる伝播時間の変更を検出するこ
とにより測定流体の流量を算定する超音波渦流量計の構
成を示している。図４は図３に示す構成の動作を説明す
る波形図である。以下、図４に示す波形図を適宜に引用
しながら説明する。
【０００３】基準クロック回路１０は基準クロックＣＬ
1を駆動回路２４とタイミング回路２５にそれぞれ出力
する。タイミング回路２５は駆動回路２４にバースト波
を送出するタイミング信号ＴＧ1を出力する。
1を駆動回路２４とタイミング回路２５にそれぞれ出力
する。タイミング回路２５は駆動回路２４にバースト波
を送出するタイミング信号ＴＧ1を出力する。
【０００４】また、タイミング回路２５は超音波信号を
サンプリングするサンプリング信号ＳP1、及び超音波信
号をサンプルホールドするタイミング信号ＳP2などを送
出する。
サンプリングするサンプリング信号ＳP1、及び超音波信
号をサンプルホールドするタイミング信号ＳP2などを送
出する。
【０００５】駆動回路２４は基準クロックＣＬ1を１／
２に分周したクロックＣＬ2（図４（Ａ））を作ると共
にタイミング信号ＴＧ1で駆動信号ＤＳ2（図４（Ａ））
のバースト波の繰り返し周期ｔ1を制御するバースト波
状の駆動信号ＤＳ2を超音波送信器１２に印加する。
２に分周したクロックＣＬ2（図４（Ａ））を作ると共
にタイミング信号ＴＧ1で駆動信号ＤＳ2（図４（Ａ））
のバースト波の繰り返し周期ｔ1を制御するバースト波
状の駆動信号ＤＳ2を超音波送信器１２に印加する。
【０００６】このバースト波の繰り返し周期ｔ1は渦信
号を復元する必要から渦生成周期より短く設定されてお
り、またクロックＣＬ2は参照波信号を作る関係から基
準クロックＣＬ1を１／２に分周した周波数としてい
る。
号を復元する必要から渦生成周期より短く設定されてお
り、またクロックＣＬ2は参照波信号を作る関係から基
準クロックＣＬ1を１／２に分周した周波数としてい
る。
【０００７】超音波送信器１２の圧電素子はバースト波
状の駆動信号ＤＳ2の印加により電圧／歪変換を生じ、
測定管路１３の内部に満たされている測定流体中に超音
波を送出する。
状の駆動信号ＤＳ2の印加により電圧／歪変換を生じ、
測定管路１３の内部に満たされている測定流体中に超音
波を送出する。
【０００８】この超音波は渦発生体１４で発生されたカ
ルマン渦で位相変調されて超音波受信器１５で受信さ
れ、さらに超音波信号ＳU3（図４（Ｂ））として増幅器
１６に出力され、ここで可変抵抗器などによるゲイン調
整値ＧVでゲイン調整されてパルス化回路２６に出力さ
れる。
ルマン渦で位相変調されて超音波受信器１５で受信さ
れ、さらに超音波信号ＳU3（図４（Ｂ））として増幅器
１６に出力され、ここで可変抵抗器などによるゲイン調
整値ＧVでゲイン調整されてパルス化回路２６に出力さ
れる。
【０００９】なお、図４（Ｂ）に示す超音波信号ＳU3に
は、カルマン渦を捉えたメインの波形の他に測定管路１
３で多重反射された波形或いは残響波などが重畳された
波形として現れている。
は、カルマン渦を捉えたメインの波形の他に測定管路１
３で多重反射された波形或いは残響波などが重畳された
波形として現れている。
【００１０】ゲイン調整された超音波信号ＳU3は可変抵
抗器等を用いて所定の閾値Ｓh（図４（Ｂ））が設定さ
れたパルス化回路２６で、この閾値Ｓhを基準としてパ
ルス化され、超音波信号ＳU4（図４（Ｃ））としてサン
プリング回路２７に出力される。
抗器等を用いて所定の閾値Ｓh（図４（Ｂ））が設定さ
れたパルス化回路２６で、この閾値Ｓhを基準としてパ
ルス化され、超音波信号ＳU4（図４（Ｃ））としてサン
プリング回路２７に出力される。
【００１１】サンプリング回路２７には、タイミング回
路２５からバースト波の送出に対して所定の遅れを伴っ
てサンプリング信号ＳP1（図４（Ｄ））が繰り返して与
えられており、このサンプリング信号ＳP1により、その
都度、超音波信号ＳU4（図４（Ｃ））がサンプリングさ
れて位相検出回路２８に出力される。
路２５からバースト波の送出に対して所定の遅れを伴っ
てサンプリング信号ＳP1（図４（Ｄ））が繰り返して与
えられており、このサンプリング信号ＳP1により、その
都度、超音波信号ＳU4（図４（Ｃ））がサンプリングさ
れて位相検出回路２８に出力される。
【００１２】一方、参照波回路２９には、基準クロック
回路１０から基準クロックＣＬ1が印加され、バースト
波の送出に対して所定の遅れを伴って参照波回路２９か
ら参照波信号ＳR2が位相検出回路２８に出力されてい
る。
回路１０から基準クロックＣＬ1が印加され、バースト
波の送出に対して所定の遅れを伴って参照波回路２９か
ら参照波信号ＳR2が位相検出回路２８に出力されてい
る。
【００１３】そこで、位相検出回路２８は、この参照波
信号ＳR2をベースとしてサンプリング回路２７から出力
された超音波信号ＳU5（図４（Ｅ））を位相検波して、
サンプルホールド回路３０に出力する。
信号ＳR2をベースとしてサンプリング回路２７から出力
された超音波信号ＳU5（図４（Ｅ））を位相検波して、
サンプルホールド回路３０に出力する。
【００１４】サンプルホールド回路３０は、タイミング
回路２５から送出されるサンプリング信号ＳP2により位
相検出回路２８の出力をサンプリングして平滑した後１
サンプリング周期の間づつホールドして階段状の波形と
して渦信号を再現してフイルタ３１に出力する。
回路２５から送出されるサンプリング信号ＳP2により位
相検出回路２８の出力をサンプリングして平滑した後１
サンプリング周期の間づつホールドして階段状の波形と
して渦信号を再現してフイルタ３１に出力する。
【００１５】フイルタ３１はシュミットトリガ回路２１
にフイルタ信号を送出し、シュミットトリガ回路２１
は、フイルタ３１の出力端に得られるカルマン渦を再現
した渦波形を所定の閾値を基準としてパルス状の波形と
して出力端２３に出力する。
にフイルタ信号を送出し、シュミットトリガ回路２１
は、フイルタ３１の出力端に得られるカルマン渦を再現
した渦波形を所定の閾値を基準としてパルス状の波形と
して出力端２３に出力する。
【００１６】なお、図３に示すようにバースト波を用い
て渦を復元する場合は、連続波を用いて渦を復元する場
合に対して、超音波の送出・受信が間欠的となるので、
超音波送信器１２から測定流体に超音波を送出する際
に、金属性の測定管路１３を経由して超音波受信器１５
に到達するノイズを分離除去できるメリットを有してい
る。
て渦を復元する場合は、連続波を用いて渦を復元する場
合に対して、超音波の送出・受信が間欠的となるので、
超音波送信器１２から測定流体に超音波を送出する際
に、金属性の測定管路１３を経由して超音波受信器１５
に到達するノイズを分離除去できるメリットを有してい
る。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような超音波渦流量計は、受信した超音波信号ＳU3を増
幅器１６で適正なレベルになるように調節したり、パル
ス化回路２６で閾値Ｓhを適正に設定するに当たって
は、例えば可変抵抗器、或いはスイッチなど可動部を有
する素子を用いるので、安定性に欠ける欠点を有する。
ような超音波渦流量計は、受信した超音波信号ＳU3を増
幅器１６で適正なレベルになるように調節したり、パル
ス化回路２６で閾値Ｓhを適正に設定するに当たって
は、例えば可変抵抗器、或いはスイッチなど可動部を有
する素子を用いるので、安定性に欠ける欠点を有する。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するための構成として、カルマン渦により伝播時間
の変更を受けた超音波信号を用いて流路に流れる測定流
体の流量を算定する超音波渦流量計において、まず、一
定レベルに増幅された先の超音波信号が一端に入力され
他端にはトリガレベルが入力されたパルス化回路で先の
超音波信号をパルス化する。
解決するための構成として、カルマン渦により伝播時間
の変更を受けた超音波信号を用いて流路に流れる測定流
体の流量を算定する超音波渦流量計において、まず、一
定レベルに増幅された先の超音波信号が一端に入力され
他端にはトリガレベルが入力されたパルス化回路で先の
超音波信号をパルス化する。
【００１９】さらに、トリガレベル生成回路がマイクロ
プロセッサの複数の出力ポートの内の所定ポートに接続
されたウエイト抵抗に先の所定ポートから印加される選
択された論理レベルに対応して先の超音波信号のトリガ
レベルを生成する。そして、先のパルス化回路、サンプ
リング回路、位相検出器、サンプルホールド回路、フイ
ルタを経由し、その後シュミットトリガ回路の出力を用
いて先の流量を算定するものである。
プロセッサの複数の出力ポートの内の所定ポートに接続
されたウエイト抵抗に先の所定ポートから印加される選
択された論理レベルに対応して先の超音波信号のトリガ
レベルを生成する。そして、先のパルス化回路、サンプ
リング回路、位相検出器、サンプルホールド回路、フイ
ルタを経由し、その後シュミットトリガ回路の出力を用
いて先の流量を算定するものである。
【００２０】さらに、調整抵抗により先のウエイト抵抗
で合成される合成電圧の変化範囲を変更することにより
分解能を向上させ、また先の調整抵抗に並列にコンデン
サを接続してマイクロプロセッサから生じるノイズ電圧
を除去する。
で合成される合成電圧の変化範囲を変更することにより
分解能を向上させ、また先の調整抵抗に並列にコンデン
サを接続してマイクロプロセッサから生じるノイズ電圧
を除去する。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態の１
例を示すブロック図である。なお、図３に示す従来の超
音波渦流量計と同一の機能を有する部分には同一の符号
を付して適宜にその説明を省略する。
て図を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態の１
例を示すブロック図である。なお、図３に示す従来の超
音波渦流量計と同一の機能を有する部分には同一の符号
を付して適宜にその説明を省略する。
【００２２】駆動回路２４からバースト波をカルマン渦
に送出してこのカルマン渦により変調された超音波信号
ＳU3を一定のゲインに設定された増幅器１６、つまりＧ
Vを固定した増幅器１６で受信し、これを所定の閾値の
設定されたパルス回路２６でパルス化して超音波信号Ｓ
U4としてサンプリング回路２７に送出する。
に送出してこのカルマン渦により変調された超音波信号
ＳU3を一定のゲインに設定された増幅器１６、つまりＧ
Vを固定した増幅器１６で受信し、これを所定の閾値の
設定されたパルス回路２６でパルス化して超音波信号Ｓ
U4としてサンプリング回路２７に送出する。
【００２３】以後、位相検出回路２８、サンプルホール
ド回路３０、フイルタ３１、シュミットトリガ回路２１
を経て渦信号を再現する点については図３に示す構成と
ほぼ同様である。
ド回路３０、フイルタ３１、シュミットトリガ回路２１
を経て渦信号を再現する点については図３に示す構成と
ほぼ同様である。
【００２４】このシュミットトリガ回路２１の出力端に
得られた渦信号は、マイクロコンピュータ３２で流量演
算が実行され、その演算結果は出力端３３に流量信号と
して出力される。
得られた渦信号は、マイクロコンピュータ３２で流量演
算が実行され、その演算結果は出力端３３に流量信号と
して出力される。
【００２５】一方、マイクロコンピュータ３２の出力ポ
ート３２ａには、図示しないキーボードなどによりマイ
クロコンピュータ３２に適正なトリガレベルである閾値
Ｓh2としてパルス化回路２６に設定された論理レベルが
出力されている。
ート３２ａには、図示しないキーボードなどによりマイ
クロコンピュータ３２に適正なトリガレベルである閾値
Ｓh2としてパルス化回路２６に設定された論理レベルが
出力されている。
【００２６】この論理レベルはトリガレベル生成回路３
４に出力され、ここでアナログの閾値Ｓh2を生成して、
例えばコンパレータなどで形成されるパルス化回路２６
の基準のトリガレベルとして設定される。
４に出力され、ここでアナログの閾値Ｓh2を生成して、
例えばコンパレータなどで形成されるパルス化回路２６
の基準のトリガレベルとして設定される。
【００２７】図２はトリガレベル生成回路３４の具体的
な回路構成を示している。出力ポート３２ａの出力端Ｑ
1、Ｑ2、…Ｑnにはハイレベル“Ｈ”、ローレベル
“Ｌ”の２値のビット信号として出力されており、具体
的には例えば“Ｈ”のときは３Ｖ、“Ｌ”のときは０Ｖ
などの値となっている。
な回路構成を示している。出力ポート３２ａの出力端Ｑ
1、Ｑ2、…Ｑnにはハイレベル“Ｈ”、ローレベル
“Ｌ”の２値のビット信号として出力されており、具体
的には例えば“Ｈ”のときは３Ｖ、“Ｌ”のときは０Ｖ
などの値となっている。
【００２８】これらの出力端Ｑ1、Ｑ2、…Ｑnに現れる
論理レベルは、Ｒ1、Ｒ2（＝２Ｒ1）、…、Ｒn（＝ｎＲ
1）としてウエイト付けされたウエイト抵抗を介して合
成されて閾値Ｓh2としてパルス化回路２６の基準入力端
側に出力されている。
論理レベルは、Ｒ1、Ｒ2（＝２Ｒ1）、…、Ｒn（＝ｎＲ
1）としてウエイト付けされたウエイト抵抗を介して合
成されて閾値Ｓh2としてパルス化回路２６の基準入力端
側に出力されている。
【００２９】さらに、これらのウエイト抵抗Ｒ1、Ｒ2、
…、Ｒnの合成点Ｃは、バイアス電圧ＶBと共通電位点Ｃ
ＯＭとの間に直列に接続された調整抵抗ＲHとＲLの接続
点に接続されている。
…、Ｒnの合成点Ｃは、バイアス電圧ＶBと共通電位点Ｃ
ＯＭとの間に直列に接続された調整抵抗ＲHとＲLの接続
点に接続されている。
【００３０】これらの調整抵抗ＲHとＲLは、合成点Ｃと
共通電位点ＣＯＭとの間に発生する閾値Ｓh2のレベルの
全体を圧縮して分解能を向上させ、またその可変範囲の
中心点を調節する。
共通電位点ＣＯＭとの間に発生する閾値Ｓh2のレベルの
全体を圧縮して分解能を向上させ、またその可変範囲の
中心点を調節する。
【００３１】また、調整抵抗ＲLにはコンデンサＣNが並
列に接続されているが、このコンデンサＣNはマイクロ
コンピュータ３２から出力されるコンピュータノイズに
よりパルス化回路２６の動作が不安定になるを避けるた
めに挿入された安定化用のコンデンサである。
列に接続されているが、このコンデンサＣNはマイクロ
コンピュータ３２から出力されるコンピュータノイズに
よりパルス化回路２６の動作が不安定になるを避けるた
めに挿入された安定化用のコンデンサである。
【００３２】以上の構成において、最適なトリガレベル
である閾値Ｓh2を設定するためには、工場出荷時に、固
定ゲインの増幅器１６の入力端に試験用の所定の試験信
号を入力し、パルス化回路２６の出力端に発生するパル
ス波形を観測して、最適なパルス波形になるように、出
力端Ｑ1、Ｑ2、…Ｑnに現れる論理レベルの組み合わせ
を変更することによって実行される。
である閾値Ｓh2を設定するためには、工場出荷時に、固
定ゲインの増幅器１６の入力端に試験用の所定の試験信
号を入力し、パルス化回路２６の出力端に発生するパル
ス波形を観測して、最適なパルス波形になるように、出
力端Ｑ1、Ｑ2、…Ｑnに現れる論理レベルの組み合わせ
を変更することによって実行される。
【００３３】
【発明の効果】以上、実施の形態と共に具体的に説明し
たように第１請求項に記載された発明によれば、可動部
を持たずにかつ簡単な回路構成でトリガレベルを設定す
ることができるので、安定性が良くコスト低減に寄与す
るメリットがある。
たように第１請求項に記載された発明によれば、可動部
を持たずにかつ簡単な回路構成でトリガレベルを設定す
ることができるので、安定性が良くコスト低減に寄与す
るメリットがある。
【００３４】また、第２請求項に記載された発明によれ
ば分解能の向上も容易に実現することができ、さらに第
３請求項に記載された発明によればコンピュータノイズ
による影響も低減して安定にパルスを生成することがで
きるメリットを有する。
ば分解能の向上も容易に実現することができ、さらに第
３請求項に記載された発明によればコンピュータノイズ
による影響も低減して安定にパルスを生成することがで
きるメリットを有する。
【図１】本発明の１実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示す実施形態の要部構成を示す要部構成
図である。
図である。
【図３】従来の超音波渦流量計の構成を示すブロック図
である。
である。
【図４】図３に示す超音波渦流量計の動作を説明する波
形図である。
形図である。
１０ 基準クロック回路 １２ 超音波送信器 １３ 測定管路 １４ 渦発生体 １５ 超音波受信器 １６ 増幅器 ２４ 駆動回路 ２５ タイミング回路 ２６ パルス化回路 ２７ サンプリング回路 ２８ 位相検出回路 ３０ サンプルホールド回路 ３２ マイクロコンピュータ ３２ａ 出力ポート ３４ トリガレベル生成回路
フロントページの続き (72)発明者 本道 雅則 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 筒井 弘英 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】カルマン渦により伝播時間の変更を受けた
超音波信号を用いて流路に流れる測定流体の流量を算定
する超音波渦流量計において、一定レベルに増幅された
前記超音波信号が一端に入力され他端にはトリガレベル
が入力され前記超音波信号をパルス化するパルス化回路
と、マイクロプロセッサの複数の出力ポートの内の所定
ポートに接続されたウエイト抵抗に前記所定ポートから
印加される選択された論理レベルに対応して前記トリガ
レベルを生成するトリガレベル生成回路とを具備し、前
記パルス化回路の出力を用いて前記流量を算定する超音
波渦流量計。 - 【請求項２】前記ウエイト抵抗で合成する合成電圧の変
化範囲を変更することにより分解能を向上させる調整抵
抗を具備することを特徴とする請求項１記載の超音波渦
流量計。 - 【請求項３】前記調整抵抗に並列に接続されマイクロプ
ロセッサから生じるノイズ電圧を低減するコンデンサを
具備することを特徴とする請求項２記載の超音波渦流量
計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12548297A JP3381760B2 (ja) | 1997-05-15 | 1997-05-15 | 超音波渦流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12548297A JP3381760B2 (ja) | 1997-05-15 | 1997-05-15 | 超音波渦流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10318809A true JPH10318809A (ja) | 1998-12-04 |
| JP3381760B2 JP3381760B2 (ja) | 2003-03-04 |
Family
ID=14911189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12548297A Expired - Fee Related JP3381760B2 (ja) | 1997-05-15 | 1997-05-15 | 超音波渦流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3381760B2 (ja) |
-
1997
- 1997-05-15 JP JP12548297A patent/JP3381760B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3381760B2 (ja) | 2003-03-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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