JPH10332452A - 超音波流量計 - Google Patents
超音波流量計Info
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- JPH10332452A JPH10332452A JP9138136A JP13813697A JPH10332452A JP H10332452 A JPH10332452 A JP H10332452A JP 9138136 A JP9138136 A JP 9138136A JP 13813697 A JP13813697 A JP 13813697A JP H10332452 A JPH10332452 A JP H10332452A
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- time
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ピーク値ホールド回路等の大きな電流を消費
する回路をなくして、電池駆動を可能とする。基準電圧
レベルとしてのしきい値ＶTHを個々に調整する必要をな
くして、測定の信頼性を上げる。 【解決手段】 基準電圧レベルＶTHをＶTH１からＶTH１
２まで等比数列的に一定の比率で定める。受信波の波の
どれかが、ＶTH１とＶTH５を一気に越えたと、その波を
第３波であると判断して、その波のゼロクロスポイント
ｃを受信波検知ポイントとし、そのときの超音波の到達
時間に基づいて流速・流量を演算する。Ｖ TH５／ＶTH１
の比率は２５１ｍＶ／１００ｍＶで２．５に定めてあ
る。
する回路をなくして、電池駆動を可能とする。基準電圧
レベルとしてのしきい値ＶTHを個々に調整する必要をな
くして、測定の信頼性を上げる。 【解決手段】 基準電圧レベルＶTHをＶTH１からＶTH１
２まで等比数列的に一定の比率で定める。受信波の波の
どれかが、ＶTH１とＶTH５を一気に越えたと、その波を
第３波であると判断して、その波のゼロクロスポイント
ｃを受信波検知ポイントとし、そのときの超音波の到達
時間に基づいて流速・流量を演算する。Ｖ TH５／ＶTH１
の比率は２５１ｍＶ／１００ｍＶで２．５に定めてあ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は流体中の超音波の伝
播方向を、上流から下流（順方向）と下流から上流（逆
方向）の両方について測定して流速を算出し、さらに流
量を求め積算する超音波流量計に関する。
播方向を、上流から下流（順方向）と下流から上流（逆
方向）の両方について測定して流速を算出し、さらに流
量を求め積算する超音波流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】測定原理の一例として、図１３に示すよ
うに、流体中に距離Ｌを離して流管３の上流と下流に配
置した１組の超音波送受波器の一方の送受波器１から他
方の送受波器２への順方向伝播時間ｔ1 は、静止流体中
の超音波の音速をＣ、流体の流れの速さをＶとすると、 ｔ1 ＝Ｌ／（Ｃ＋Ｖ） となる。
うに、流体中に距離Ｌを離して流管３の上流と下流に配
置した１組の超音波送受波器の一方の送受波器１から他
方の送受波器２への順方向伝播時間ｔ1 は、静止流体中
の超音波の音速をＣ、流体の流れの速さをＶとすると、 ｔ1 ＝Ｌ／（Ｃ＋Ｖ） となる。
【０００３】また、送受波器２から送受波器１への逆方
向伝播時間ｔ2 は、 ｔ2 ＝Ｌ／（Ｃ−Ｖ） となる。
向伝播時間ｔ2 は、 ｔ2 ＝Ｌ／（Ｃ−Ｖ） となる。
【０００４】伝播時間ｔ1 とｔ2 とから流速Ｖを、 Ｖ＝（Ｌ／２）｛（１／ｔ1 ）−（１／ｔ2 ）｝ として求めていた。
【０００５】上述の測定原理において、超音波が受信側
の送受波器に到達する時期、つまり到達ポイントを特定
する受信検知の方法として、特定波のゼロクロス点を検
知するようにしたものがある。
の送受波器に到達する時期、つまり到達ポイントを特定
する受信検知の方法として、特定波のゼロクロス点を検
知するようにしたものがある。
【０００６】図１４は発信のタイミングを示す発信駆動
信号と受信波を示している。実際の受信波は非常に小さ
く、先ず増幅される。同図の受信波は増幅後の波形を示
している。
信号と受信波を示している。実際の受信波は非常に小さ
く、先ず増幅される。同図の受信波は増幅後の波形を示
している。
【０００７】ａが到達点で、徐々に振幅が大きくなる。
その後最大振幅となり徐々に小さくなる。ところが到達
点ａはノイズに隠れて検知できない。そこで、次のよう
な方法が行われている。
その後最大振幅となり徐々に小さくなる。ところが到達
点ａはノイズに隠れて検知できない。そこで、次のよう
な方法が行われている。
【０００８】ノイズより十分大きな基準電圧レベルとし
てのしきい値ＶTHを決め、このレベルに最初に達した
波、例えば同図の第３波がｂ点でしきい値に達した後ゼ
ロレベルを通るゼロクロスポイントｃを検知して受信検
知とする方法である。
てのしきい値ＶTHを決め、このレベルに最初に達した
波、例えば同図の第３波がｂ点でしきい値に達した後ゼ
ロレベルを通るゼロクロスポイントｃを検知して受信検
知とする方法である。
【０００９】しきい値ＶTHは常に何番目かのある特定の
波（例えば第３波）のゼロクロスポイントを検知するよ
うに定めてあり、実際の到達時間ｔは、ａ点からｃ点ま
での時間τを予め求めて記憶しておき、測定した時間ｔ
＋τに相当する値から時間τを減算することにより求め
ている。
波（例えば第３波）のゼロクロスポイントを検知するよ
うに定めてあり、実際の到達時間ｔは、ａ点からｃ点ま
での時間τを予め求めて記憶しておき、測定した時間ｔ
＋τに相当する値から時間τを減算することにより求め
ている。
【００１０】ところが、受信波の大きさは測定する気体
の圧力や、或いは超音波送受波器を構成する振動子の個
々の特性によって異なる。その結果、個々のしきい値Ｖ
THの調整はもちろん、場合によっては設置場所毎に現地
でしきい値ＶTHや、受信側の送受波器で得た信号を増幅
する増幅器の増幅率の調整が必要となる。
の圧力や、或いは超音波送受波器を構成する振動子の個
々の特性によって異なる。その結果、個々のしきい値Ｖ
THの調整はもちろん、場合によっては設置場所毎に現地
でしきい値ＶTHや、受信側の送受波器で得た信号を増幅
する増幅器の増幅率の調整が必要となる。
【００１１】そこで、自動的に最適なしきい値ＶTHにで
きるいくつかの方法が模索されている。その一つは、ピ
ーク値ホールド回路やオードゲインコントロール回路を
用いて受信波のピーク値が常に一定の大きさになるよう
増幅器のゲイン（前記増幅率）を調整して、狙った波を
しきい値ＶTHで捉えるようにすることで、受信波の方を
しきい値ＶTHに合わせる方法である。
きるいくつかの方法が模索されている。その一つは、ピ
ーク値ホールド回路やオードゲインコントロール回路を
用いて受信波のピーク値が常に一定の大きさになるよう
増幅器のゲイン（前記増幅率）を調整して、狙った波を
しきい値ＶTHで捉えるようにすることで、受信波の方を
しきい値ＶTHに合わせる方法である。
【００１２】もう一つは、直前の受信波のピーク値をホ
ールドし、そのピーク値の電圧に一定値を掛けた値をし
きい値ＶTHとして使う方法である。
ールドし、そのピーク値の電圧に一定値を掛けた値をし
きい値ＶTHとして使う方法である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】これらの方法は、消費
電流の大きいアナログ回路部が大きくなってコスト高に
なる。また、ある特定電圧を一定時間ホールドしている
必要があるとか、或いはしきい値ＶTHを決めるために、
測定とは別の超音波の送受を行う必要があるため、低消
費電流にすることが難しいなどの問題点があった。
電流の大きいアナログ回路部が大きくなってコスト高に
なる。また、ある特定電圧を一定時間ホールドしている
必要があるとか、或いはしきい値ＶTHを決めるために、
測定とは別の超音波の送受を行う必要があるため、低消
費電流にすることが難しいなどの問題点があった。
【００１４】そこで、本発明はこれらの問題点を解消で
きる超音波流量計を提供することを目的とする。
きる超音波流量計を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】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、一方が他方の一定倍の関係を持
つ基準電圧レベルのペアが異なる電圧で複数組用意され
ていて、ある基準レベルに対し最初にそのレベルを越え
た波がその基準レベルとペアになるもう一つの基準レベ
ルも一気に越えるペアが存在したときその波のゼロクロ
スポイントを到達ポイントとすることを特徴とする超音
波流量計である。
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、一方が他方の一定倍の関係を持
つ基準電圧レベルのペアが異なる電圧で複数組用意され
ていて、ある基準レベルに対し最初にそのレベルを越え
た波がその基準レベルとペアになるもう一つの基準レベ
ルも一気に越えるペアが存在したときその波のゼロクロ
スポイントを到達ポイントとすることを特徴とする超音
波流量計である。
【００１６】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波と次第にそのピ
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傾向がある。つ
まり、ピークの大きさを比較すると、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。第２波側なら第４波／第２波が最大
で第６波／第尾４波、第８波／第６波と小さくなる。
３波、第４波、第５波、第６波、第７波と次第にそのピ
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傾向がある。つ
まり、ピークの大きさを比較すると、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。第２波側なら第４波／第２波が最大
で第６波／第尾４波、第８波／第６波と小さくなる。
【００１７】なお、第３波／第１波と表現した比率は厳
密には第３波のピーク値と第１波のピーク値との比率で
ある（第３波のピーク／第１波のピーク）を簡略化して
表現したもので、他の比率についても同様に簡略化した
表現で示している。
密には第３波のピーク値と第１波のピーク値との比率で
ある（第３波のピーク／第１波のピーク）を簡略化して
表現したもので、他の比率についても同様に簡略化した
表現で示している。
【００１８】上記各比率は流体の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。特に第３波／第１波および第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。
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。特に第３波／第１波および第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。
【００１９】図１で説明する。この図は大中小の３つの
振幅の事例の場合を第５波まで重ねて表示している。そ
れぞれ第３波は第１波の３倍、第５波は第３波の２倍の
大きさである。
振幅の事例の場合を第５波まで重ねて表示している。そ
れぞれ第３波は第１波の３倍、第５波は第３波の２倍の
大きさである。
【００２０】仮に、基準電圧レベルＶTHを指数関数的
に、下から１００ｍＶ、１２６ｍＶ、１５９ｍＶ、２０
０ｍＶ、２５１ｍＶ、３１６ｍＶ、３９８ｍＶ、５００
ｍＶ、６２９ｍＶ、７９１ｍＶ、９９４ｍＶ、１２５０
ｍＶのように約１．２６倍ずつ大きくなるようＶTH１か
らＶTH１２まで決めると、ＶTH１に対しＶTH５のように
４つ上のレベルがそのレベルの２．５倍の電圧となり、
ペアとしている。
に、下から１００ｍＶ、１２６ｍＶ、１５９ｍＶ、２０
０ｍＶ、２５１ｍＶ、３１６ｍＶ、３９８ｍＶ、５００
ｍＶ、６２９ｍＶ、７９１ｍＶ、９９４ｍＶ、１２５０
ｍＶのように約１．２６倍ずつ大きくなるようＶTH１か
らＶTH１２まで決めると、ＶTH１に対しＶTH５のように
４つ上のレベルがそのレベルの２．５倍の電圧となり、
ペアとしている。
【００２１】振幅小の場合、ある波が（第３波と最初は
分かっていない）ＶTH２を初めて越える（第１波はＶTH
１を越えただけである）。その波は一気に第６波まで越
えている。つまり、ＶTH２のペアのＶTHも越えている。
よって、この波のピークは前の波のピークの２．５倍以
上あることがわかる。この条件を満たすのは第３波だけ
である。よって、その時点でそれが第３波と検知でき、
そのゼロクロス点を受信検知点とする。
分かっていない）ＶTH２を初めて越える（第１波はＶTH
１を越えただけである）。その波は一気に第６波まで越
えている。つまり、ＶTH２のペアのＶTHも越えている。
よって、この波のピークは前の波のピークの２．５倍以
上あることがわかる。この条件を満たすのは第３波だけ
である。よって、その時点でそれが第３波と検知でき、
そのゼロクロス点を受信検知点とする。
【００２２】振幅大と中の場合でもそれぞれＶTH５とＶ
TH９、ＶTH７とＶTH１１の各ペアを一気に越えるのでそ
の波が第３波と判断可能である。このように、振幅が流
体圧力等の違いにより異なっても、どれかのペアが第３
波を捉えることができ、ＶTHの調整をすることなく第３
波を捉えることができる。
TH９、ＶTH７とＶTH１１の各ペアを一気に越えるのでそ
の波が第３波と判断可能である。このように、振幅が流
体圧力等の違いにより異なっても、どれかのペアが第３
波を捉えることができ、ＶTHの調整をすることなく第３
波を捉えることができる。
【００２３】この例では第１波側を正とし正側に基準電
圧レベルを設置して第３波を捉えるようにしたが、負側
に基準レベルを設置して第４波を捉えるようにすること
もできるし、受信波の極性を逆にして正側で第４波ある
いは負側で第３波を捉えるようにしてもよい。
圧レベルを設置して第３波を捉えるようにしたが、負側
に基準レベルを設置して第４波を捉えるようにすること
もできるし、受信波の極性を逆にして正側で第４波ある
いは負側で第３波を捉えるようにしてもよい。
【００２４】この発明では、アナログ回路部は増幅部の
他に各基準電圧との比較部のみで構成でき、しかも受信
時に一瞬機能させるだけでよく、ピーク値ホールドのよ
うにある特定の電圧を一定時間保持するような必要がな
いため低消費電力化が容易である。
他に各基準電圧との比較部のみで構成でき、しかも受信
時に一瞬機能させるだけでよく、ピーク値ホールドのよ
うにある特定の電圧を一定時間保持するような必要がな
いため低消費電力化が容易である。
【００２５】請求項２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とする受信波
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、これを一定回数繰り
返すよう構成し、最初の送信から一定回数目の受信まで
の時間つまり到達時間の一定倍をまとめて測定し、その
結果から到達時間を求めるようにしたもので、前記受信
波検知部は、一方が他方の一定倍の関係を持つ基準電圧
レベルのペアが異なる電圧で複数組用意されていて、あ
る基準レベルに対し最初にそのレベルを越えた波がその
基準レベルとペアになるもう一つの基準レベルも一気に
越えるペアが存在したときその波のゼロクロスポイント
を受信波検知部ポイントとすることを特徴とする超音波
流量計である。
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とする受信波
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、これを一定回数繰り
返すよう構成し、最初の送信から一定回数目の受信まで
の時間つまり到達時間の一定倍をまとめて測定し、その
結果から到達時間を求めるようにしたもので、前記受信
波検知部は、一方が他方の一定倍の関係を持つ基準電圧
レベルのペアが異なる電圧で複数組用意されていて、あ
る基準レベルに対し最初にそのレベルを越えた波がその
基準レベルとペアになるもう一つの基準レベルも一気に
越えるペアが存在したときその波のゼロクロスポイント
を受信波検知部ポイントとすることを特徴とする超音波
流量計である。
【００２６】この発明では伝播時間計測の分解能を上げ
るために、単純に送信から受信までの時間ｔを測るので
はなく、受信と同時に次の送信を行うことを複数回（ｎ
回）繰り返すことにより、伝播時間ｔをｎ回連続させ、
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を測定する。
るために、単純に送信から受信までの時間ｔを測るので
はなく、受信と同時に次の送信を行うことを複数回（ｎ
回）繰り返すことにより、伝播時間ｔをｎ回連続させ、
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を測定する。
【００２７】この場合、特にピーク値等のホールド回路
は低消費電力化の妨げとなる。それは伝播時間測定に時
間が掛かるためである。ｔという時間はＬ＝２００ｍｍ
程度の流量計では、１ｍｓｅｃ以内の値であるが、ｎが
５０とか１００いう値となるとｎｔはかなり長い時間と
なり、この間ずっとある一定の電圧をホールドすること
は大きな電力消費となるからである。
は低消費電力化の妨げとなる。それは伝播時間測定に時
間が掛かるためである。ｔという時間はＬ＝２００ｍｍ
程度の流量計では、１ｍｓｅｃ以内の値であるが、ｎが
５０とか１００いう値となるとｎｔはかなり長い時間と
なり、この間ずっとある一定の電圧をホールドすること
は大きな電力消費となるからである。
【００２８】この発明では、受信時に一瞬機能させれば
よい比較回路のみで要部を構成できるため低消費電流化
が容易である。請求項３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とする受信
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、これを一定回数繰
り返すよう構成し、最初の送信から一定回数目の受信ま
での時間つまり到達時間の一定倍をまとめて測定し、そ
の結果から到達時間を求めるようにしたもので、前記受
信波検知部は、一方が他方の一定倍の電圧である関係を
持つ基準電圧レベルのペアが異なる電圧で複数組用意さ
れていて、第１回目の受信は、ある基準レベルに対し最
初にそのレベルを越えた波がその基準レベルとペアにな
るもう一つの基準レベルも一気に越えるペアが存在した
ときその波のゼロクロスポイントを受信波検知ポイント
とし、第２回目以降の受信は各基準レベルとの比較は行
わず、ゼロクロスのみ検知できるようにし、前回の送信
から受信検知までの時間から一定時間を減じた時間がそ
の回の送信から経過した時以降の最初のゼロクロスポイ
ントを受信検知ポイントとしたことを特徴とする超音波
流量計である。
よい比較回路のみで要部を構成できるため低消費電流化
が容易である。請求項３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とする受信
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、これを一定回数繰
り返すよう構成し、最初の送信から一定回数目の受信ま
での時間つまり到達時間の一定倍をまとめて測定し、そ
の結果から到達時間を求めるようにしたもので、前記受
信波検知部は、一方が他方の一定倍の電圧である関係を
持つ基準電圧レベルのペアが異なる電圧で複数組用意さ
れていて、第１回目の受信は、ある基準レベルに対し最
初にそのレベルを越えた波がその基準レベルとペアにな
るもう一つの基準レベルも一気に越えるペアが存在した
ときその波のゼロクロスポイントを受信波検知ポイント
とし、第２回目以降の受信は各基準レベルとの比較は行
わず、ゼロクロスのみ検知できるようにし、前回の送信
から受信検知までの時間から一定時間を減じた時間がそ
の回の送信から経過した時以降の最初のゼロクロスポイ
ントを受信検知ポイントとしたことを特徴とする超音波
流量計である。
【００２９】この発明も、伝播時間計測の分解能を上げ
るために、単純に送信から受信までの時間ｔを測るので
はなく、受信と同時に次の送信を行うことを複数回（ｎ
回）繰り返すことにより、伝播時間ｔをｎ回連続させ、
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を測定するようにしている。
るために、単純に送信から受信までの時間ｔを測るので
はなく、受信と同時に次の送信を行うことを複数回（ｎ
回）繰り返すことにより、伝播時間ｔをｎ回連続させ、
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を測定するようにしている。
【００３０】前述のように、１回の送受の到達時間ｔは
きわめて短い時間である。したがって、連続した送受の
到達時間の差はほとんどないと考えられる。よって、第
１の送信からその受信までの時間がｔ１１であった場
合、第２の受信波が到達するのは第１の受信とともに行
われる第２の送信後、およそｔ１１たったところであ
る。したがって、その点に最も近いゼロクロスポイント
を受信検知点とする。
きわめて短い時間である。したがって、連続した送受の
到達時間の差はほとんどないと考えられる。よって、第
１の送信からその受信までの時間がｔ１１であった場
合、第２の受信波が到達するのは第１の受信とともに行
われる第２の送信後、およそｔ１１たったところであ
る。したがって、その点に最も近いゼロクロスポイント
を受信検知点とする。
【００３１】第３の送受に関しても同様で、第２の送受
の到達時間ｔ１２を用いて第３の受信点を予想する。以
下同じである（図２参照）。これによれば、第２の受信
以降はゼロレベルとの比較のみで複数の基準レベルとの
比較は行わない。よって、基準レベルとの比較部を機能
させる必要がないためさらに低消費電力化が可能であ
る。
の到達時間ｔ１２を用いて第３の受信点を予想する。以
下同じである（図２参照）。これによれば、第２の受信
以降はゼロレベルとの比較のみで複数の基準レベルとの
比較は行わない。よって、基準レベルとの比較部を機能
させる必要がないためさらに低消費電力化が可能であ
る。
【００３２】請求項４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とする受信波
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、これを繰り返すよう
構成し、第１の送信から一定回数の受信までの時間つま
り到達時間の一定倍をまとめて測定し、その結果から到
達時間を求めるようにしたもので、前記受信波検知部
は、一方が他方の一定倍の電圧である関係を持つ基準電
圧レベルのペアが異なる電圧で複数組用意されていて、
最初は、ある基準レベルに対し最初にそのレベルを越え
た波がその基準レベルとペアになるもう一つの基準レベ
ルも一気に越えるペアが存在したときその波のゼロクロ
スポイントを受信波検知ポイントとし、各送信から受信
を検知した点までの到達時間を監視していて、一定時間
経過しても受信を検知しないときは再度送信側の送受波
器を発信するようにし、連続する到達時間の差より、特
定の波を決められた回数連続して捉えたと判断したと
き、あるいは特定の波を一定頻度以上で捉えたと判断し
たときに狙った波を捉えたとし、それ以降は各基準電圧
レベルとの比較は行わず、ゼロクロスのみ検知できるよ
うにし、前回の送信から受信検知までの時間から一定時
間を減じた時間がその回の送信からたった以降の最初の
ゼロクロスポイントを受信波検知ポイントとし、狙った
波を捉えたと判定した送受あるいはその後の送受の送信
を第１の送信とみなすようにしたことを特徴とする超音
波流量計である。
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とする受信波
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、これを繰り返すよう
構成し、第１の送信から一定回数の受信までの時間つま
り到達時間の一定倍をまとめて測定し、その結果から到
達時間を求めるようにしたもので、前記受信波検知部
は、一方が他方の一定倍の電圧である関係を持つ基準電
圧レベルのペアが異なる電圧で複数組用意されていて、
最初は、ある基準レベルに対し最初にそのレベルを越え
た波がその基準レベルとペアになるもう一つの基準レベ
ルも一気に越えるペアが存在したときその波のゼロクロ
スポイントを受信波検知ポイントとし、各送信から受信
を検知した点までの到達時間を監視していて、一定時間
経過しても受信を検知しないときは再度送信側の送受波
器を発信するようにし、連続する到達時間の差より、特
定の波を決められた回数連続して捉えたと判断したと
き、あるいは特定の波を一定頻度以上で捉えたと判断し
たときに狙った波を捉えたとし、それ以降は各基準電圧
レベルとの比較は行わず、ゼロクロスのみ検知できるよ
うにし、前回の送信から受信検知までの時間から一定時
間を減じた時間がその回の送信からたった以降の最初の
ゼロクロスポイントを受信波検知ポイントとし、狙った
波を捉えたと判定した送受あるいはその後の送受の送信
を第１の送信とみなすようにしたことを特徴とする超音
波流量計である。
【００３３】この発明ではノイズ等で、第３波／第１波
等各波の比率が一時的に乱れても確実にねらった波を捉
えられるようにするもので、確実にねらった波、例えば
第３波を捉えたと判断したとき、その到達時間を基準に
以後の測定をおこなう。
等各波の比率が一時的に乱れても確実にねらった波を捉
えられるようにするもので、確実にねらった波、例えば
第３波を捉えたと判断したとき、その到達時間を基準に
以後の測定をおこなう。
【００３４】前述のように、特定の波を捉えている限
り、連続する送受の到達時間の差はほとんどない。ある
瞬間、別の波を捉えた場合、１波長分大きくなったり小
さくなったりする。
り、連続する送受の到達時間の差はほとんどない。ある
瞬間、別の波を捉えた場合、１波長分大きくなったり小
さくなったりする。
【００３５】通常のノイズでは問題なくねらった波を捉
えることができるよう設計されているので、ねらった波
を捉える確率が最も高い。したがって、特定の波を連続
して捉えていると判断できた場合、あるいは、特定の波
を一定頻度以上で捉えたと判断できたとき、その波がね
らった波と判定できる。
えることができるよう設計されているので、ねらった波
を捉える確率が最も高い。したがって、特定の波を連続
して捉えていると判断できた場合、あるいは、特定の波
を一定頻度以上で捉えたと判断できたとき、その波がね
らった波と判定できる。
【００３６】また、ノイズにより、どの基準電圧のペア
もねらった波を検知できないこともあり得るが、その場
合、一定時間経過しても受信検知できない。このときは
再び送信側の送受波器を発信させることにより復帰でき
る。
もねらった波を検知できないこともあり得るが、その場
合、一定時間経過しても受信検知できない。このときは
再び送信側の送受波器を発信させることにより復帰でき
る。
【００３７】一旦、ねらった波を捉えたと判断した後
は、請求項３の発明の第２の受信以降と同様であり、確
実にねらった波を捉えることができ、低消費電力化が可
能となる。
は、請求項３の発明の第２の受信以降と同様であり、確
実にねらった波を捉えることができ、低消費電力化が可
能となる。
【００３８】αは半波長に相当する時間程度に決めるこ
とができる（図３参照）。
とができる（図３参照）。
【００３９】
【発明の実施の形態】次に本発明の好ましい実施の形態
をいくつかの実施例に基づいて説明する。 〔実施例１〕請求項２の発明に対する実施例１を図４〜
図６に従って説明する。
をいくつかの実施例に基づいて説明する。 〔実施例１〕請求項２の発明に対する実施例１を図４〜
図６に従って説明する。
【００４０】図４は全体のブロック図、図５は図４の受
信波検知部の要部電気回路図、図６は受信波検知部のタ
イミング図である。送受波器１と２はそれぞれ超音波振
動子で構成されていて、送信にも受信にも使用できる。
信波検知部の要部電気回路図、図６は受信波検知部のタ
イミング図である。送受波器１と２はそれぞれ超音波振
動子で構成されていて、送信にも受信にも使用できる。
【００４１】両送受波器は流体中を上流から下流及び下
流から上流への超音波の送受を行う。受信波検知部４は
受信側の送受波器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。送受波器駆動部５はコントロール
部６より第１送信指令信号を受けると送信側の送受波器
をまず駆動し、その後は受信波検知部４より受信波検知
信号を受ける度に駆動する。ただし第１のカウンタ７よ
り第ｎ受信波検知信号を受けると、それ以後は新たに第
１送信指令信号を受けるまでは駆動を停止する。
流から上流への超音波の送受を行う。受信波検知部４は
受信側の送受波器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。送受波器駆動部５はコントロール
部６より第１送信指令信号を受けると送信側の送受波器
をまず駆動し、その後は受信波検知部４より受信波検知
信号を受ける度に駆動する。ただし第１のカウンタ７よ
り第ｎ受信波検知信号を受けると、それ以後は新たに第
１送信指令信号を受けるまでは駆動を停止する。
【００４２】本実施例では無意味なｎ＋１回目の駆動を
行ってしまうようになっているが、受信側で無視するの
で問題はない。カウンタ７は受信検知部４からの受信波
検知信号をカウントしｎ番目の受信波検知信号を出力す
る。このカウンタ７はコントロール部６よりの第１送信
指令信号でリセットされるようになっている。
行ってしまうようになっているが、受信側で無視するの
で問題はない。カウンタ７は受信検知部４からの受信波
検知信号をカウントしｎ番目の受信波検知信号を出力す
る。このカウンタ７はコントロール部６よりの第１送信
指令信号でリセットされるようになっている。
【００４３】第２のカウンタ８は第１送信指令信号から
第ｎ受信波検知信号までの時間を測定する。その時間
（カウント値）はコントロール部６が読み取る。この例
では第１送信指令信号でカウント値がゼロクリアされ、
カウントを開始するように構成されている。
第ｎ受信波検知信号までの時間を測定する。その時間
（カウント値）はコントロール部６が読み取る。この例
では第１送信指令信号でカウント値がゼロクリアされ、
カウントを開始するように構成されている。
【００４４】コントロール部６は一定間隔で送受切替信
号を反転させて２つの送受波器１，２の役割の切り替え
を行う。各切り替え後、毎回切り替えによるノイズ等が
おさまる時間をおいて、第１送信指令信号を出力する。
そして、第ｎ受信波検知信号を入力すると、カウンタ８
の測定（カウント値）を読み取り、直前に行った逆向き
での測定値とを用いて、その間の流速流量を演算する。
号を反転させて２つの送受波器１，２の役割の切り替え
を行う。各切り替え後、毎回切り替えによるノイズ等が
おさまる時間をおいて、第１送信指令信号を出力する。
そして、第ｎ受信波検知信号を入力すると、カウンタ８
の測定（カウント値）を読み取り、直前に行った逆向き
での測定値とを用いて、その間の流速流量を演算する。
【００４５】図５は、受信波検知部４の、接続された送
受波器からの信号を増幅後の構成である。各比較部１１
〜１８にはペアとなる２つの基準電圧レベル、即ち前述
の図１のＶTH１〜ＶTH１２までの電圧よりペアになる２
電圧が選ばれて入力されている。
受波器からの信号を増幅後の構成である。各比較部１１
〜１８にはペアとなる２つの基準電圧レベル、即ち前述
の図１のＶTH１〜ＶTH１２までの電圧よりペアになる２
電圧が選ばれて入力されている。
【００４６】比較部は図５の四角で囲まれた構成で、タ
イミングは図６のようになる。本タイミングは第３波を
捉えた時の波形である。比較部のどれかが第３波を捉え
てＯＲ回路１９の出力が“Ｈｉｇｈ”になると、ＲＳＦ
Ｆ２０の出力Ｑは一旦“Ｌｏｗ”になり、Ｓ入力である
ゼロクロス検知用比較器２１の出力が受信波のゼロクロ
ス点を検知し、“Ｈｉｇｈ”となるとともに出力Ｑは再
び“Ｈｉｇｈ”になる。
イミングは図６のようになる。本タイミングは第３波を
捉えた時の波形である。比較部のどれかが第３波を捉え
てＯＲ回路１９の出力が“Ｈｉｇｈ”になると、ＲＳＦ
Ｆ２０の出力Ｑは一旦“Ｌｏｗ”になり、Ｓ入力である
ゼロクロス検知用比較器２１の出力が受信波のゼロクロ
ス点を検知し、“Ｈｉｇｈ”となるとともに出力Ｑは再
び“Ｈｉｇｈ”になる。
【００４７】その立上りエッジを検知した信号が受信波
検知信号となっている。ＶB より第１波が大きかった場
合、比較部のカウンタの値が“２”となり、つまりＱ１
が“Ｌｏｗ”となり出力信号はでない（“Ｈｉｇｈ”と
ならない）。また、第３波がＶA より小さい場合も出力
は出ないように構成されている。
検知信号となっている。ＶB より第１波が大きかった場
合、比較部のカウンタの値が“２”となり、つまりＱ１
が“Ｌｏｗ”となり出力信号はでない（“Ｈｉｇｈ”と
ならない）。また、第３波がＶA より小さい場合も出力
は出ないように構成されている。
【００４８】各比較部が異なる基準電圧レベルで動作す
るため、圧力変動等で受信波の振幅が変動しても８個の
比較部のうちどれかが第３波を捉えるようになってい
る。また、比較部のカウンタは受信波検知信号でリセッ
トされ次の受信に備えるようになっている。
るため、圧力変動等で受信波の振幅が変動しても８個の
比較部のうちどれかが第３波を捉えるようになってい
る。また、比較部のカウンタは受信波検知信号でリセッ
トされ次の受信に備えるようになっている。
【００４９】〔実施例２〕請求項３の発明に対応する実
施例２を図７と図８に従って説明する。図７の全体の構
成は図４とほぼ同じであるが、第１送信指令信号が受信
波検知部４に入力される点が異なる。
施例２を図７と図８に従って説明する。図７の全体の構
成は図４とほぼ同じであるが、第１送信指令信号が受信
波検知部４に入力される点が異なる。
【００５０】受信波検知部４の構成を図８に示す。図５
と同様に接続された送受波器からの受信波を増幅後の構
成である。各比較部１１〜１８は図５と同様である。ど
れかの比較部が第３波を捉えるとＯＲ回路１９の出力が
“Ｈｉｇｈ”となる。
と同様に接続された送受波器からの受信波を増幅後の構
成である。各比較部１１〜１８は図５と同様である。ど
れかの比較部が第３波を捉えるとＯＲ回路１９の出力が
“Ｈｉｇｈ”となる。
【００５１】第１送信指令信号が入力されると、ＲＳＦ
Ｆ２２はリセットされてそのＱ出力は“Ｌｏｗ”とな
り、スイッチＳＷはＯＲ回路１９の出力を選択する。Ｏ
Ｒ回路１９の出力が“Ｈｉｇｈ”となると、この出力信
号はスイッチＳＷを介してＲＳＦＦ２３のＲ入力に入力
されてＲＳＦＦ２３の出力Ｑが“Ｌｏｗ”となる。
Ｆ２２はリセットされてそのＱ出力は“Ｌｏｗ”とな
り、スイッチＳＷはＯＲ回路１９の出力を選択する。Ｏ
Ｒ回路１９の出力が“Ｈｉｇｈ”となると、この出力信
号はスイッチＳＷを介してＲＳＦＦ２３のＲ入力に入力
されてＲＳＦＦ２３の出力Ｑが“Ｌｏｗ”となる。
【００５２】さらに受信波がゼロクロスしたところでゼ
ロクロス検知用比較器２１より出力される信号がＲＳＦ
Ｆ２３のＳ入力に入力され出力Ｑは“Ｈｉｇｈ”とな
り、立上りエッジ検知され受信波検知信号として出力さ
れる。
ロクロス検知用比較器２１より出力される信号がＲＳＦ
Ｆ２３のＳ入力に入力され出力Ｑは“Ｈｉｇｈ”とな
り、立上りエッジ検知され受信波検知信号として出力さ
れる。
【００５３】この信号はＲＳＦＦ２２のＳ入力となって
いてＲＳＦＦ２２の出力Ｑは“Ｈｉｇｈ”となり、スイ
ッチＳＷは切り替わり、ＲＳＦＦ２３のＲ入力へのデジ
タル比較器２４のＡ＝Ｂが出力が入力されるようにな
る。
いてＲＳＦＦ２２の出力Ｑは“Ｈｉｇｈ”となり、スイ
ッチＳＷは切り替わり、ＲＳＦＦ２３のＲ入力へのデジ
タル比較器２４のＡ＝Ｂが出力が入力されるようにな
る。
【００５４】また前記受信波検知信号は記憶器２５のラ
ッチ入力となっていて、この瞬間のカウンタ値ｔ１１を
記憶する。さらに、受信検知信号はＯＲゲート２６を介
してカウンタ２７をリセットするよう構成されていて
（ラッチ後リセットする）、到達時間を記憶器２５が記
憶するとリセットされ次の到達時間の測定に移るように
なっている。
ッチ入力となっていて、この瞬間のカウンタ値ｔ１１を
記憶する。さらに、受信検知信号はＯＲゲート２６を介
してカウンタ２７をリセットするよう構成されていて
（ラッチ後リセットする）、到達時間を記憶器２５が記
憶するとリセットされ次の到達時間の測定に移るように
なっている。
【００５５】減算器２８は記憶器で記憶された値（カウ
ント値）がＣ入力として入力されていて、もう一方にα
が入力されている。そして、Ｃ−α（ｔ１１−α）がデ
ジタル比較部２４のＢ入力に出力されている。
ント値）がＣ入力として入力されていて、もう一方にα
が入力されている。そして、Ｃ−α（ｔ１１−α）がデ
ジタル比較部２４のＢ入力に出力されている。
【００５６】またカウンタ２７の出力がＡ入力としてデ
ジタル比較部２４に入力されていて、そのＡＢの入力が
等しくなると、Ａ＝Ｂ出力が“Ｈｉｇｈ”となる。カウ
ント２７のカウントが進み、ｔ１１−αと等しくなる
と、Ａ＝Ｂ出力が“Ｈｉｇｈ”となりＲＳＦＦ２３の出
力Ｑは“Ｌｏｗ”となり次のゼロクロスを待つ状態にな
る。
ジタル比較部２４に入力されていて、そのＡＢの入力が
等しくなると、Ａ＝Ｂ出力が“Ｈｉｇｈ”となる。カウ
ント２７のカウントが進み、ｔ１１−αと等しくなる
と、Ａ＝Ｂ出力が“Ｈｉｇｈ”となりＲＳＦＦ２３の出
力Ｑは“Ｌｏｗ”となり次のゼロクロスを待つ状態にな
る。
【００５７】そして実際にゼロクロスするとき、ゼロク
ロス検知用比較器２１の出力によりＲＳＦＦ２３の出力
Ｑが“Ｈｉｇｈ”となり再び受信波検知信号が出力され
る。ここで、再びｔ１２が記憶される。以下は同じであ
る。
ロス検知用比較器２１の出力によりＲＳＦＦ２３の出力
Ｑが“Ｈｉｇｈ”となり再び受信波検知信号が出力され
る。ここで、再びｔ１２が記憶される。以下は同じであ
る。
【００５８】αは超音波の約半周期分の時間とした。発
信器２９はこの半周期分を検知できる周波数でよく、ま
た精度もそれほど要求されない。また、カウンタ８用の
基準クロックあるいはその分周したものも使用可能であ
る。
信器２９はこの半周期分を検知できる周波数でよく、ま
た精度もそれほど要求されない。また、カウンタ８用の
基準クロックあるいはその分周したものも使用可能であ
る。
【００５９】また、ＲＳＦＦ２２の出力Ｑは比較部ＯＦ
Ｆ信号として使われていて、８つの比較部１１〜１８
は、ＲＳＦＦ２２の出力Ｑが“Ｈｉｇｈ”となりスイッ
チＳＷが図示の状態から切り替わり非選択状態になると
電源供給が止められ機能を停止して電力消費を押さえる
よう構成されている。
Ｆ信号として使われていて、８つの比較部１１〜１８
は、ＲＳＦＦ２２の出力Ｑが“Ｈｉｇｈ”となりスイッ
チＳＷが図示の状態から切り替わり非選択状態になると
電源供給が止められ機能を停止して電力消費を押さえる
よう構成されている。
【００６０】〔実施例３〕次に請求項４の発明に対応す
る実施例３を図９〜図１２に従って説明する。本実施例
では到達時間が連続してほぼ同じ値になればねらった波
を捉えたとしている。カウンタ７はコントロール部６よ
りの再スタート信号でリセットされるようになってい
て、その後のｎ＋１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。
る実施例３を図９〜図１２に従って説明する。本実施例
では到達時間が連続してほぼ同じ値になればねらった波
を捉えたとしている。カウンタ７はコントロール部６よ
りの再スタート信号でリセットされるようになってい
て、その後のｎ＋１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。
【００６１】カウンタ８は再スタート信号入力後の受信
波検知信号から第ｎ受信波検知信号までの時間を測定し
てコントロール部６へ出力するようになっている。受信
波検知部４は図１のように構成されていて、記憶器２５
の出力がコントロール部に入力されている。
波検知信号から第ｎ受信波検知信号までの時間を測定し
てコントロール部６へ出力するようになっている。受信
波検知部４は図１のように構成されていて、記憶器２５
の出力がコントロール部に入力されている。
【００６２】ＲＳＦＦ２２のＲ入力には第１送信指令信
号と再スタート信号のＯＲ信号が入力されている。ま
た、このＯＲ信号は比較部１１〜１８のカウンタのリセ
ット信号となっている。
号と再スタート信号のＯＲ信号が入力されている。ま
た、このＯＲ信号は比較部１１〜１８のカウンタのリセ
ット信号となっている。
【００６３】本実施例ではコントロール部６としてマイ
クロコンピュータを使用している。マイクロコンピュー
タは、まず送受の向きをセットすると、その切り替え時
のノイズが十分小さくなる時間後に第１送信指令信号を
出力する。このとき少し遅れて再スタート信号も出力す
る。
クロコンピュータを使用している。マイクロコンピュー
タは、まず送受の向きをセットすると、その切り替え時
のノイズが十分小さくなる時間後に第１送信指令信号を
出力する。このとき少し遅れて再スタート信号も出力す
る。
【００６４】受信波検知信号は割り込みとしてコントロ
ール部６へ入力される。そのときの動きを図１１にフロ
ーチャートで示す。また、図１２にタイミングチャート
を示す。
ール部６へ入力される。そのときの動きを図１１にフロ
ーチャートで示す。また、図１２にタイミングチャート
を示す。
【００６５】βは超音波の半周期程度に相当するカウン
ト値である。この実施例ではｍ＝１とした。つまり、１
回でも差がβ以下になればねらった波を捉えたとした。
最初の本割り込みではｔ′１１が読み取れる。前回値と
してはゼロがセットされるようになっているため差はβ
より大きくなる。よって、連続数はクリアされゼロとな
り、コントロール部６は再スタート信号を出力する。
ト値である。この実施例ではｍ＝１とした。つまり、１
回でも差がβ以下になればねらった波を捉えたとした。
最初の本割り込みではｔ′１１が読み取れる。前回値と
してはゼロがセットされるようになっているため差はβ
より大きくなる。よって、連続数はクリアされゼロとな
り、コントロール部６は再スタート信号を出力する。
【００６６】よって、受信波検知部のスイッチＳＷは一
旦ＯＲ回路１９の出力を選択する側に切り替えるが、ま
たゼロクロス検知用比較器２１の出力選択に戻される。
受信波検知信号を植えてカウントを開始したカウンタ８
は、またもとの待機状態（カウントスタートの信号とな
る受信波検知信号を待つ状態）となる。
旦ＯＲ回路１９の出力を選択する側に切り替えるが、ま
たゼロクロス検知用比較器２１の出力選択に戻される。
受信波検知信号を植えてカウントを開始したカウンタ８
は、またもとの待機状態（カウントスタートの信号とな
る受信波検知信号を待つ状態）となる。
【００６７】また前回値としてｔ′１１が記憶される。
次の割り込み時はｔ′１２を読み取る。ここではねらっ
た波を捉えていないとする。よって、ｔ′１１−ｔ′１
２はβより大きくなる。よって前回同様に連続数はゼロ
クリアされ再スタート信号が出力される。また、ｔ′１
２が前回値として記憶される。
次の割り込み時はｔ′１２を読み取る。ここではねらっ
た波を捉えていないとする。よって、ｔ′１１−ｔ′１
２はβより大きくなる。よって前回同様に連続数はゼロ
クリアされ再スタート信号が出力される。また、ｔ′１
２が前回値として記憶される。
【００６８】次の割り込みでも差がβより大きいため同
様である。ここではｔ′１３が記憶される。その次の割
り込みにおいてｔ′１４が読み取られ｜ｔ′１３−ｔ′
１４｜がβより小さくなる。本実施例ではｍ＝１とした
ため連続数が＋１され１になった時点でねらった波が捉
えられたと判定される。ｍがもっと大きな値にセットさ
れた場合は連続数がｍとならないうちは再スタート信号
が出力される。
様である。ここではｔ′１３が記憶される。その次の割
り込みにおいてｔ′１４が読み取られ｜ｔ′１３−ｔ′
１４｜がβより小さくなる。本実施例ではｍ＝１とした
ため連続数が＋１され１になった時点でねらった波が捉
えられたと判定される。ｍがもっと大きな値にセットさ
れた場合は連続数がｍとならないうちは再スタート信号
が出力される。
【００６９】ねらった波が捉えられたと判定されると、
本割り込みすなわち受信波検知信号割り込みはマスクさ
れ不許可となり、以後許可されるまでは受信波検知信号
が入力されてもこの動きはしない。
本割り込みすなわち受信波検知信号割り込みはマスクさ
れ不許可となり、以後許可されるまでは受信波検知信号
が入力されてもこの動きはしない。
【００７０】実際の測定はｔ′１４の受信時スタートし
たことになる。以後は実施例２と同じである。ｔ１１は
ｔ′１４の受信時（次の送信時）よりｔ′１４−α経過
後の最初のセロクロス点となる。
たことになる。以後は実施例２と同じである。ｔ１１は
ｔ′１４の受信時（次の送信時）よりｔ′１４−α経過
後の最初のセロクロス点となる。
【００７１】カウンタ７は実質測定スタート時点の受信
波検知信号を１と数えるためｎ＋１回目が前記解決手段
で述べた請求項３の発明におけるｎ番目に相当する。な
お、ｍを２以上に限るなら連続数がｍ−１となった時、
再スタート信号を出力しないようにすることで、正しく
波を捉えたと判断できた送受を第１の送受とすることが
可能である。
波検知信号を１と数えるためｎ＋１回目が前記解決手段
で述べた請求項３の発明におけるｎ番目に相当する。な
お、ｍを２以上に限るなら連続数がｍ−１となった時、
再スタート信号を出力しないようにすることで、正しく
波を捉えたと判断できた送受を第１の送受とすることが
可能である。
【００７２】
【発明の効果】本発明の超音波流量計は上述のように構
成されているので、特別の調整をしなくても流体の圧力
変動等による受信波振幅の変動に対応できる。
成されているので、特別の調整をしなくても流体の圧力
変動等による受信波振幅の変動に対応できる。
【００７３】また、ノイズ等で受信波が一時的に歪んで
も、間違った波を捉えてしまう虞れがなく、確実な測定
ができる。さらにまた、アナログ回路部が増幅と比較の
みで構成でき、しかも受信時のみ機能させればよい。従
来技術のように、ピーク値をホールドしてその値より基
準電圧レベルとしてのしきい値ＶTHを発生させるやりか
たでは前回の受信のピーク値を今回の受信時までホール
ドするために比較的長時間にわたりアナログ回路部を動
作させる必要があったが、本発明ではこのような必要が
ない。従って低消費電流（電力）化が可能で、電池が小
さくても良いことになり、低コストにできる。
も、間違った波を捉えてしまう虞れがなく、確実な測定
ができる。さらにまた、アナログ回路部が増幅と比較の
みで構成でき、しかも受信時のみ機能させればよい。従
来技術のように、ピーク値をホールドしてその値より基
準電圧レベルとしてのしきい値ＶTHを発生させるやりか
たでは前回の受信のピーク値を今回の受信時までホール
ドするために比較的長時間にわたりアナログ回路部を動
作させる必要があったが、本発明ではこのような必要が
ない。従って低消費電流（電力）化が可能で、電池が小
さくても良いことになり、低コストにできる。
【００７４】その結果、電池駆動が可能となると共に、
信号に対しある程度のノイズを許容できる点から流量計
の信頼性を向上できる等の効果がある。
信号に対しある程度のノイズを許容できる点から流量計
の信頼性を向上できる等の効果がある。
【図１】本発明の超音波流量計の作用を説明するため
の、受信波の波形と基準電圧レベルとしてのしきい値Ｖ
THとの関係を示す線図である。
の、受信波の波形と基準電圧レベルとしてのしきい値Ｖ
THとの関係を示す線図である。
【図２】本発明の作用を説明する信号波形図である。
【図３】本発明の作用を説明する受信波形図である。
【図４】本発明の実施例１のブロック図である。
【図５】図４の実施例１の受信波検知部の要部電気回路
図である。
図である。
【図６】図５の電気回路のタイミング図である。
【図７】本発明の実施例２のブロック図である。
【図８】図７の実施例２の受信波検知部の要部電気回路
図である。
図である。
【図９】本発明の実施例３のブロック図である。
【図１０】図９の実施例３の受信波検知部の要部電気回
路図である。
路図である。
【図１１】図９の実施例３の動きを説明するフローチャ
ートである。
ートである。
【図１２】図９の実施例３の作用を説明するタイミング
図である。
図である。
【図１３】超音波流量計の原理を説明する略図である。
【図１４】従来の超音波流量計の受信波検知部の動作を
説明する電気信号波形を示す線図である。
説明する電気信号波形を示す線図である。
１，２ 超音波送受波器 ３ 流管 ４ 受信波検知部 ５ 送波器駆動部 ６ コントロール部 ７ 第１のカウンタ ８ 第２のカウンタ ｃ 受信波検知ポイント
Claims (4)
- 【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、 一方が他方の一定倍の関係を持つ基準電圧レベルのペア
が異なる電圧で複数組用意されていて、ある基準レベル
に対し最初にそのレベルを越えた波がその基準レベルと
ペアになるもう一つの基準レベルも一気に越えるペアが
存在したときその波のゼロクロスポイントを到達ポイン
トとすることを特徴とする超音波流量計。 - 【請求項２】 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
号を入力と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、これを一定回数繰り返すよう構成し、最初の送信か
ら一定回数目の受信までの時間つまり到達時間の一定倍
をまとめて測定し、その結果から到達時間を求めるよう
にしたもので、 前記受信波検知部は、一方が他方の一定倍の関係を持つ
基準電圧レベルのペアが異なる電圧で複数組用意されて
いて、ある基準レベルに対し最初にそのレベルを越えた
波がその基準レベルとペアになるもう一つの基準レベル
も一気に越えるペアが存在したときその波のゼロクロス
ポイントを受信波検知部ポイントとすることを特徴とす
る超音波流量計。 - 【請求項３】 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
号を入力と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、これを一定回数繰り返すよう構成し、最初の送信か
ら一定回数目の受信までの時間つまり到達時間の一定倍
をまとめて測定し、その結果から到達時間を求めるよう
にしたもので、 前記受信波検知部は、一方が他方の一定倍の電圧である
関係を持つ基準電圧レベルのペアが異なる電圧で複数組
用意されていて、第１回目の受信は、ある基準レベルに
対し最初にそのレベルを越えた波がその基準レベルとペ
アになるもう一つの基準レベルも一気に越えるペアが存
在したときその波のゼロクロスポイントを受信波検知ポ
イントとし、 第２回目以降の受信は各基準レベルとの比較は行わず、
ゼロクロスのみ検知できるようにし、前回の送信から受
信検知までの時間から一定時間を減じた時間がその回の
送信から経過した時以降の最初のゼロクロスポイントを
受信検知ポイントとしたことを特徴とする超音波流量
計。 - 【請求項４】 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
号を入力と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、これを繰り返すよう構成し、第１の送信から一定回
数の受信までの時間つまり到達時間の一定倍をまとめて
測定し、その結果から到達時間を求めるようにしたもの
で、 前記受信波検知部は、一方が他方の一定倍の電圧である
関係を持つ基準電圧レベルのペアが異なる電圧で複数組
用意されていて、 最初は、ある基準レベルに対し最初にそのレベルを越え
た波がその基準レベルとペアになるもう一つの基準レベ
ルも一気に越えるペアが存在したときその波のゼロクロ
スポイントを受信波検知ポイントとし、 各送信から受信を検知した点までの到達時間を監視して
いて、一定時間経過しても受信を検知しないときは再度
送信側の送受波器を発信するようにし、連続する到達時
間の差より、特定の波を決められた回数連続して捉えた
と判断したとき、あるいは特定の波を一定頻度以上で捉
えたと判断したときに狙った波を捉えたとし、 それ以降は各基準電圧レベルとの比較は行わず、ゼロク
ロスのみ検知できるようにし、前回の送信から受信検知
までの時間から一定時間を減じた時間がその回の送信か
らたった以降の最初のゼロクロスポイントを受信波検知
ポイントとし、 狙った波を捉えたと判定した送受あるいはその後の送受
の送信を第１の送信とみなすようにしたことを特徴とす
る超音波流量計。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP13813697A JP4020455B2 (ja) | 1997-05-28 | 1997-05-28 | 超音波流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13813697A JP4020455B2 (ja) | 1997-05-28 | 1997-05-28 | 超音波流量計 |
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|---|---|
| JPH10332452A true JPH10332452A (ja) | 1998-12-18 |
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ID=15214845
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| JP2002333356A (ja) * | 2001-05-09 | 2002-11-22 | Aichi Tokei Denki Co Ltd | 超音波流量計 |
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| JP2014092469A (ja) * | 2012-11-05 | 2014-05-19 | Tokyo Gas Co Ltd | 超音波流量計 |
| CN104236646A (zh) * | 2013-06-19 | 2014-12-24 | 财团法人工业技术研究院 | 超声波流量计及超声波流量测量方法 |
| JP2016099116A (ja) * | 2014-11-18 | 2016-05-30 | 愛知時計電機株式会社 | 超音波流量計 |
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| JP2020063973A (ja) * | 2018-10-17 | 2020-04-23 | アズビル株式会社 | 超音波流量計、流量計測方法、および流量演算装置 |
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- 1997-05-28 JP JP13813697A patent/JP4020455B2/ja not_active Expired - Lifetime
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