JPH1062219A - 超音波流量計 - Google Patents
超音波流量計Info
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- JPH1062219A JPH1062219A JP8222369A JP22236996A JPH1062219A JP H1062219 A JPH1062219 A JP H1062219A JP 8222369 A JP8222369 A JP 8222369A JP 22236996 A JP22236996 A JP 22236996A JP H1062219 A JPH1062219 A JP H1062219A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 シングアラウンド式超音波流量計の測定精度
を上げる。消費電力を低減する。コストを下げる。 【解決手段】 第２のカウンタ９は、順方向又は逆方向
測定時のｎ回の送受の繰り返し期間中にまとめて到達時
間ｎｔを測定する。第３のカウンタは、順方向又は逆方
向測定時の各回の到達時間ｔ1 ，…，ｔn をそれぞれ測
定し順にマイクロコンピュータ７へ出力する。マイクロ
コンピュータ７はｎ回の連続した送受が終了した時点
で、ｎ個の到達時間の測定値ｔ1 ，…，ｔn を順にチェ
ックする。隣接する測定値間に超音波の半周期以上の違
いがあると、間違った測定値の前後の測定値の平均値を
用いて到達時間ｎｔを真値に近い値に修正する。修正し
た値に基づいて流量を演算する。
を上げる。消費電力を低減する。コストを下げる。 【解決手段】 第２のカウンタ９は、順方向又は逆方向
測定時のｎ回の送受の繰り返し期間中にまとめて到達時
間ｎｔを測定する。第３のカウンタは、順方向又は逆方
向測定時の各回の到達時間ｔ1 ，…，ｔn をそれぞれ測
定し順にマイクロコンピュータ７へ出力する。マイクロ
コンピュータ７はｎ回の連続した送受が終了した時点
で、ｎ個の到達時間の測定値ｔ1 ，…，ｔn を順にチェ
ックする。隣接する測定値間に超音波の半周期以上の違
いがあると、間違った測定値の前後の測定値の平均値を
用いて到達時間ｎｔを真値に近い値に修正する。修正し
た値に基づいて流量を演算する。
Description
【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。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４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。
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。
【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。
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。
【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、 Ｖ＝Ｌ｛（１／ｔ）−（１／ｔ′）｝／２ ・・・（３） として求めていた。
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、 Ｖ＝Ｌ｛（１／ｔ）−（１／ｔ′）｝／２ ・・・（３） として求めていた。
【０００５】到達時間ｔ，ｔ′等を測定するには、図５
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。
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。
【０００６】というのは、受信波は、次第に振幅が増大
し、その後に減衰する。図５では振幅が増大する間の一
部の受信波形しか描いてないが、受信波の到達時点であ
る受信波の先頭「イ」を検知することは不可能だからで
ある。
し、その後に減衰する。図５では振幅が増大する間の一
部の受信波形しか描いてないが、受信波の到達時点であ
る受信波の先頭「イ」を検知することは不可能だからで
ある。
【０００７】そこで、受信波到達時点を知る方法とし
て、先ず受信の基準レベルとしてしきい値ＶTHを定め、
このレベルに最初に達した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。
て、先ず受信の基準レベルとしてしきい値ＶTHを定め、
このレベルに最初に達した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。
【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は、図５における発信波駆動信号Ｐか
らゼロクロスポイント「ハ」までの測定時間から、予め
求めて記憶しておいた時間τを引くことで求めていた。
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は、図５における発信波駆動信号Ｐか
らゼロクロスポイント「ハ」までの測定時間から、予め
求めて記憶しておいた時間τを引くことで求めていた。
【０００９】図５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。
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。
【００１０】ところで、上述のように順方向の到達時間
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
量等の精度も前記基準クロックの分解能で決まる。
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
量等の精度も前記基準クロックの分解能で決まる。
【００１１】そこで、同じ分解能の基準クロックを用い
て、流速、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やｎｔ′を測定するようにしたシ
ングアラウンド式の超音波流量計が周知である。
て、流速、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やｎｔ′を測定するようにしたシ
ングアラウンド式の超音波流量計が周知である。
【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。
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。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の技術では、
受信波は必ずしも図５のように奇麗な波形にはならない
で常に一定レベルのノイズが乗っている。当然、通常の
ノイズについては問題無いように受信信号を増幅する増
幅部の利得や基準レベルのしきい値ＶTHを決めている。
受信波は必ずしも図５のように奇麗な波形にはならない
で常に一定レベルのノイズが乗っている。当然、通常の
ノイズについては問題無いように受信信号を増幅する増
幅部の利得や基準レベルのしきい値ＶTHを決めている。
【００１４】しかし、予想以上のノイズや流路の振動等
により、受信波が大きく歪み、狙った特定の波（例えば
図５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。
により、受信波が大きく歪み、狙った特定の波（例えば
図５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。
【００１５】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。
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。
【００１６】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
て測定するようにしたシングアラウンド式の超音波流量
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。
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
て測定するようにしたシングアラウンド式の超音波流量
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。
【００１７】複数（ｎ）回のうち１回でも狙った特定の
波を外せば誤差となるため、ノイズの悪影響を受け易い
と言える。そこで、狙った特定の波を捕らえられなくて
外した時とか、あるいは外したと推定できる時には、そ
のときの順方向又は逆方向の複数（ｎ）回のまとめて測
定した到達時間のｎｔとかｎｔ′を流速や流量等の演算
に採用しないで、そのときの測定値ｎｔとかｎｔ′を御
破算にすることが行われていた。
波を外せば誤差となるため、ノイズの悪影響を受け易い
と言える。そこで、狙った特定の波を捕らえられなくて
外した時とか、あるいは外したと推定できる時には、そ
のときの順方向又は逆方向の複数（ｎ）回のまとめて測
定した到達時間のｎｔとかｎｔ′を流速や流量等の演算
に採用しないで、そのときの測定値ｎｔとかｎｔ′を御
破算にすることが行われていた。
【００１８】そして、御破算にした測定値ｎｔとかｎ
ｔ′の代わりに、前回に測定した正常な測定値ｎｔやｎ
ｔ′を使うようにしていた。ところが、このような方法
では、実際に流速・流量が変化していても、前回の測定
値ｎｔ，ｎｔ′を使うので、当然変化分だけの測定誤差
を生じるという問題点があった。
ｔ′の代わりに、前回に測定した正常な測定値ｎｔやｎ
ｔ′を使うようにしていた。ところが、このような方法
では、実際に流速・流量が変化していても、前回の測定
値ｎｔ，ｎｔ′を使うので、当然変化分だけの測定誤差
を生じるという問題点があった。
【００１９】そして、ｎ回のうち１回でも狙った特定の
波を外す度にそのときの測定値ｎｔを御破算にしていて
は効率が良くない。狙った特定の波を捕らえられなくて
外したと判断したときには、再測定するようにして、再
測定したときのまとめての到達時間ｎｔとかｎｔ′を使
用する方法も考えられるが、複数（ｎ）回の送受を再度
又は再再度やり直すことにもなり、その分消費電流が大
きくなるという問題点があった。
波を外す度にそのときの測定値ｎｔを御破算にしていて
は効率が良くない。狙った特定の波を捕らえられなくて
外したと判断したときには、再測定するようにして、再
測定したときのまとめての到達時間ｎｔとかｎｔ′を使
用する方法も考えられるが、複数（ｎ）回の送受を再度
又は再再度やり直すことにもなり、その分消費電流が大
きくなるという問題点があった。
【００２０】しかも、ｎ回連続して狙った特定の波をす
べて確実に捕らえる確率は、測定精度を上げるためにｎ
を大きくする程低くなるという矛盾がある。そこで、本
発明はこのよう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。
べて確実に捕らえる確率は、測定精度を上げるためにｎ
を大きくする程低くなるという矛盾がある。そこで、本
発明はこのよう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。
【００２１】
【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働く１対
の超音波送受波器（１）（２）を流管（３）の上流と下
流に離して設け、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・流量を求める超音波流量計であって、先ず
送信側の送受波器（１又は２）を発信させ、受信側の送
受波器（２又は１）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同時に再び送信側の送受波
器（１又は２）を発信させることを一定の複数（ｎ）回
繰り返すように構成し、基準クロックを用いて最初の送
信から一定の複数（ｎ）回目の受信までの時間、つまり
到達時間の複数（ｎ）倍の時間をまとめて測定し、その
結果から流速・流量を求めるようにしたもので、最初の
発信からその受信までの到達時間（ｔ1 ）、続いてその
受信と同時に行われる送信からその受信までの到達時間
（ｔ2 ）というように、各々の到達時間の複数（ｎ）個
を、前記到達時間の複数（ｎ）倍の時間とは別に毎回測
定して記憶するようにし、同一方向の連続した複数
（ｎ）回の測定終了後、各到達時間（ｔ1 ），
（ｔ2），…，（ｔｎ）を記憶順にチェックし、到達時
間（ｔｍ）が前後の複数の到達時間より一定以上大きく
違うものがあれば、その到達時間は受信波を正しく捕ら
えることが出来なかった間違った値と判断して、前後の
到達時間（ｔm-1 ）（ｔ m+1 ）から正しい値を推定し、
推定した正しい値と間違っている値との差分だけ前記ま
とめて測定した到達時間の複数（ｎ）倍の時間（ｎｔ）
を修正して、その後の流速・流量等の演算に使用するよ
うにした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働く１対
の超音波送受波器（１）（２）を流管（３）の上流と下
流に離して設け、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・流量を求める超音波流量計であって、先ず
送信側の送受波器（１又は２）を発信させ、受信側の送
受波器（２又は１）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同時に再び送信側の送受波
器（１又は２）を発信させることを一定の複数（ｎ）回
繰り返すように構成し、基準クロックを用いて最初の送
信から一定の複数（ｎ）回目の受信までの時間、つまり
到達時間の複数（ｎ）倍の時間をまとめて測定し、その
結果から流速・流量を求めるようにしたもので、最初の
発信からその受信までの到達時間（ｔ1 ）、続いてその
受信と同時に行われる送信からその受信までの到達時間
（ｔ2 ）というように、各々の到達時間の複数（ｎ）個
を、前記到達時間の複数（ｎ）倍の時間とは別に毎回測
定して記憶するようにし、同一方向の連続した複数
（ｎ）回の測定終了後、各到達時間（ｔ1 ），
（ｔ2），…，（ｔｎ）を記憶順にチェックし、到達時
間（ｔｍ）が前後の複数の到達時間より一定以上大きく
違うものがあれば、その到達時間は受信波を正しく捕ら
えることが出来なかった間違った値と判断して、前後の
到達時間（ｔm-1 ）（ｔ m+1 ）から正しい値を推定し、
推定した正しい値と間違っている値との差分だけ前記ま
とめて測定した到達時間の複数（ｎ）倍の時間（ｎｔ）
を修正して、その後の流速・流量等の演算に使用するよ
うにしたことを特徴とする超音波流量計である。
【００２２】そして、請求項２の発明は、請求項１の超
音波流量計において、正しい値を前後の到達時間（ｔ
m-1 ）（ｔm+1 ）の平均値｛（ｔm-1 ＋ｔm+1）／２｝
とするようにしたことを特徴とするものである。
音波流量計において、正しい値を前後の到達時間（ｔ
m-1 ）（ｔm+1 ）の平均値｛（ｔm-1 ＋ｔm+1）／２｝
とするようにしたことを特徴とするものである。
【００２３】
【作用】受信波を検知する毎に記憶した各到達時間をｔ
1 ，ｔ2 ，…，ｔm-1 ，ｔm ，ｔm+1 ，…ｔn-1 ，ｔn
とする。複数（ｎ）回の超音波の送受による順方向又は
逆方向の測定は短時間のうちに連続的に繰り返される。
その短時間の間での流速変化は小さくて、ｔ1 ，ｔ2 ，
…，ｔn は本来殆ど同じ値であり、特に連続して隣り合
う二つの値は殆ど差がない。
1 ，ｔ2 ，…，ｔm-1 ，ｔm ，ｔm+1 ，…ｔn-1 ，ｔn
とする。複数（ｎ）回の超音波の送受による順方向又は
逆方向の測定は短時間のうちに連続的に繰り返される。
その短時間の間での流速変化は小さくて、ｔ1 ，ｔ2 ，
…，ｔn は本来殆ど同じ値であり、特に連続して隣り合
う二つの値は殆ど差がない。
【００２４】ところが、予想以上のノイズのため、狙っ
ていた特定の波のゼロクロスポイントを検知できなく
て、特定の波の一つ前あるいは一つ後の波のゼロクロス
ポイントを間違って検知した場合には、そのときの一つ
の到達時間の測定値例えばｔmは、その値の直前の値ｔ
m-1 や直後の値ｔm+1 と比べて超音波の１周期分あるい
はその整数倍異なった値となる。
ていた特定の波のゼロクロスポイントを検知できなく
て、特定の波の一つ前あるいは一つ後の波のゼロクロス
ポイントを間違って検知した場合には、そのときの一つ
の到達時間の測定値例えばｔmは、その値の直前の値ｔ
m-1 や直後の値ｔm+1 と比べて超音波の１周期分あるい
はその整数倍異なった値となる。
【００２５】そこで、測定値ｔm では、狙った特定の波
を外したと判断し、狙った特定の波を正しく捕らえてい
たら得られたであろう値を推定し、測定値ｔm と正しい
と思われる推定値との差分だけ測定した時間ｎｔを修正
し、修正した値に基づいて流速・流量等の演算を行う。
を外したと判断し、狙った特定の波を正しく捕らえてい
たら得られたであろう値を推定し、測定値ｔm と正しい
と思われる推定値との差分だけ測定した時間ｎｔを修正
し、修正した値に基づいて流速・流量等の演算を行う。
【００２６】
【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１〜図３に従って説明する。図１において、１，２
は１対の超音波送受波器で、従来技術と同様に流体の流
れ中を流れと同方向あるいは斜め方向に超音波の送受を
する。
を図１〜図３に従って説明する。図１において、１，２
は１対の超音波送受波器で、従来技術と同様に流体の流
れ中を流れと同方向あるいは斜め方向に超音波の送受を
する。
【００２７】４は受信波検知部で、信号切替器５によっ
て選択された受信側の送受波器２又は１がその入力に接
続され、受信波の特定の波のゼロクロスポイントを検知
すると受信波検知信号（図２参照）を出力する。
て選択された受信側の送受波器２又は１がその入力に接
続され、受信波の特定の波のゼロクロスポイントを検知
すると受信波検知信号（図２参照）を出力する。
【００２８】図２では第１，第２，…，第m-1 ，第m ，
…，第n-1 及び第n の各受信波検知信号にそれぞれ１，
２，…，m-1 ，m ，m+1 ，…，n-1 及びn の各符号を付
けている。
…，第n-1 及び第n の各受信波検知信号にそれぞれ１，
２，…，m-1 ，m ，m+1 ，…，n-1 及びn の各符号を付
けている。
【００２９】６は後述するコントロール部７からの測定
オン・オフ信号がオン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部４からの受信波
検知信号毎に送信側の送受波器１又は２を駆動し、第ｎ
受信波検知信号が入力されるか測定オン・オフ信号がオ
フ側になると駆動を停止する送波器駆動部である。
オン・オフ信号がオン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部４からの受信波
検知信号毎に送信側の送受波器１又は２を駆動し、第ｎ
受信波検知信号が入力されるか測定オン・オフ信号がオ
フ側になると駆動を停止する送波器駆動部である。
【００３０】８は第１のカウンタで、受信波検知部４か
ら受信波検知信号が入力されていて、測定オン・オフ信
号がオン側になる毎に零から受信波検知信号の数を計数
し始め、順方向測定時と逆方向測定時のそれぞれの期間
において、第ｎ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。
ら受信波検知信号が入力されていて、測定オン・オフ信
号がオン側になる毎に零から受信波検知信号の数を計数
し始め、順方向測定時と逆方向測定時のそれぞれの期間
において、第ｎ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。
【００３１】９は第２のカウンタで、順方向測定時と逆
方向測定時のそれぞれの期間において、測定オン・オフ
信号がオン側になってから第ｎ受信波検知信号までの時
間ｎｔを測定する。なお、この時間ｎｔの測定は第２の
カウンタ９に内蔵されている図示されてない基準クロッ
ク発生器からの基準クロックを計数することで行う。
方向測定時のそれぞれの期間において、測定オン・オフ
信号がオン側になってから第ｎ受信波検知信号までの時
間ｎｔを測定する。なお、この時間ｎｔの測定は第２の
カウンタ９に内蔵されている図示されてない基準クロッ
ク発生器からの基準クロックを計数することで行う。
【００３２】７はコントロール部で、信号切替器５と切
替スイッチ１０を周期して切り替えることで一定のタイ
ミングで順方向測定と逆方向測定の切り替えを行う送受
切替信号を出力すると共に、その都度オン・オフ信号を
オフ側からオン側にすることで順方向測定と逆方向測定
の第１回の超音波の送信（発信）を指令する。そして、
第１のカウンタ８からの第ｎ受信波検知信号を受けると
第２のカウンタ９のカウント値（測定値）を読み取って
流速・流量及び積算流量の演算を行う。
替スイッチ１０を周期して切り替えることで一定のタイ
ミングで順方向測定と逆方向測定の切り替えを行う送受
切替信号を出力すると共に、その都度オン・オフ信号を
オフ側からオン側にすることで順方向測定と逆方向測定
の第１回の超音波の送信（発信）を指令する。そして、
第１のカウンタ８からの第ｎ受信波検知信号を受けると
第２のカウンタ９のカウント値（測定値）を読み取って
流速・流量及び積算流量の演算を行う。
【００３３】１１は第３のカウンタで、コントロール部
７からの測定オン・オフ信号がオン側になると、その時
から第１の受信波検知信号までの到達時間ｔ1 を、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到達
時間ｔ2 ，…，ｔm-1 ，ｔm，ｔm+1 ，…，ｔn-1 ，ｔ
n をその都度測定して出力する。
７からの測定オン・オフ信号がオン側になると、その時
から第１の受信波検知信号までの到達時間ｔ1 を、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到達
時間ｔ2 ，…，ｔm-1 ，ｔm，ｔm+1 ，…，ｔn-1 ，ｔ
n をその都度測定して出力する。
【００３４】前記コントロール部７はマイクロコンピュ
ータで構成されていて、受信波検知部４からの受信波検
知信号が入力される毎に、第３のカウンタ１１の測定値
ｔ1，ｔ2 ，…，ｔm-1 ，ｔm ，ｔm+1 ，…，ｔn-1 ，
ｔn を読み取り、順に記憶する。そして、第１のカウン
タ８から第ｎ受信波検知信号を受けると、第２のカウン
タ９の測定値を読み取り、測定オン・オフ信号をオフ側
にすると共に記憶した第３のカウンタ１１の前記測定値
ｔ1 ，ｔ2 ，…，ｔm-1 ，ｔm ，ｔm+1 ，…，ｔn-1 ，
ｔn の相互関係を順にチェックする。
ータで構成されていて、受信波検知部４からの受信波検
知信号が入力される毎に、第３のカウンタ１１の測定値
ｔ1，ｔ2 ，…，ｔm-1 ，ｔm ，ｔm+1 ，…，ｔn-1 ，
ｔn を読み取り、順に記憶する。そして、第１のカウン
タ８から第ｎ受信波検知信号を受けると、第２のカウン
タ９の測定値を読み取り、測定オン・オフ信号をオフ側
にすると共に記憶した第３のカウンタ１１の前記測定値
ｔ1 ，ｔ2 ，…，ｔm-1 ，ｔm ，ｔm+1 ，…，ｔn-1 ，
ｔn の相互関係を順にチェックする。
【００３５】即ち、超音波の半周期αに対して、隣接す
る測定値同士の差がαより小さいことを確認する。つま
り、 ｜ｔ2 −ｔ1 ｜＜α ｜ｔ3 −ｔ2 ｜＜α ｜ｔ4 −ｔ3 ｜＜α ・・・・・ ｜ｔm −ｔm-1 ｜＜α ｜ｔm+1 −ｔm ｜＜α ・・・・・ ｜ｔn −ｔn-1 ｜＜α のすべてが成立するかどうかを確認する。
る測定値同士の差がαより小さいことを確認する。つま
り、 ｜ｔ2 −ｔ1 ｜＜α ｜ｔ3 −ｔ2 ｜＜α ｜ｔ4 −ｔ3 ｜＜α ・・・・・ ｜ｔm −ｔm-1 ｜＜α ｜ｔm+1 −ｔm ｜＜α ・・・・・ ｜ｔn −ｔn-1 ｜＜α のすべてが成立するかどうかを確認する。
【００３６】仮に、 ｜ｔm −ｔm-1 ｜＜α が成立しなくて、 ｜ｔm+1 −ｔm-1｜＜α のときには、測定値ｔm が真値ではなくて間違っている
と判断し、第２のカウンタ９のカウント値（測定値）ｎ
ｔに対して次の（４）式のように修正を行う。
と判断し、第２のカウンタ９のカウント値（測定値）ｎ
ｔに対して次の（４）式のように修正を行う。
【００３７】 〔ｎｔ〕＝ｎｔ＋｛（ｔm-1 ＋ｔm+1 ）／２｝−ｔm ・・・（４） なお、（４）式で、左辺の〔ｎｔ〕は誤差を修正した測
定値（第２のカウンタのカウント値を修正した値）、右
辺の第２項は、間違って測定した第ｍ回目の到達時間の
直前と直後の到達時間の測定値ｔm-1 とｔm+1 の平均値
である。また、（４）式の右辺のうち、 ｛（ｔm-1 ＋ｔm+1 ）／２｝−ｔm は、推定した正しい値である前記平均値と、間違ってい
るとした値ｔm との差分である。
定値（第２のカウンタのカウント値を修正した値）、右
辺の第２項は、間違って測定した第ｍ回目の到達時間の
直前と直後の到達時間の測定値ｔm-1 とｔm+1 の平均値
である。また、（４）式の右辺のうち、 ｛（ｔm-1 ＋ｔm+1 ）／２｝−ｔm は、推定した正しい値である前記平均値と、間違ってい
るとした値ｔm との差分である。
【００３８】図３は第３のカウンタ１１の電気回路の具
体例で、ＯＲゲート１２と、リセット可能なカウンタ１
３と、カウンタ１３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１４と、カウンタ１３の
時計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１５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１５のラッチ入力に入力され
てカウンタ１３の時計計数値を先ずラッチ記憶してから
ＯＲゲート１２を介して受信波検知信号がカウンタ１３
の時計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。
体例で、ＯＲゲート１２と、リセット可能なカウンタ１
３と、カウンタ１３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１４と、カウンタ１３の
時計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１５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１５のラッチ入力に入力され
てカウンタ１３の時計計数値を先ずラッチ記憶してから
ＯＲゲート１２を介して受信波検知信号がカウンタ１３
の時計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。
【００３９】なお、図３では基準クロック発生器１４を
特別に設けているが、図１の第２カウンタ９に内蔵され
た前記基準クロック発生器を利用し、その基準クロック
を図３のカウンタ１３のクロック入力ＣＫに入力するよ
うにしても良い。
特別に設けているが、図１の第２カウンタ９に内蔵され
た前記基準クロック発生器を利用し、その基準クロック
を図３のカウンタ１３のクロック入力ＣＫに入力するよ
うにしても良い。
【００４０】上述のように、１回毎の到達時間の測定値
が、間違ったゼロクロスポイントの検知のために誤差が
生じた場合には、順方向又は逆方向の複数回のまとめた
到達時間ｎｔ≒Ｔ（図２参照）を、誤差分に相当する値
だけ即座に修正し、修正した値に基づいて流速・流量及
び積算流量をコントロール部７で演算する。
が、間違ったゼロクロスポイントの検知のために誤差が
生じた場合には、順方向又は逆方向の複数回のまとめた
到達時間ｎｔ≒Ｔ（図２参照）を、誤差分に相当する値
だけ即座に修正し、修正した値に基づいて流速・流量及
び積算流量をコントロール部７で演算する。
【００４１】
【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、順方向測定時と逆方向測定時に多数
回（ｎ回）の超音波の送受を連続的に繰り返して行うこ
とで流量計の測定精度を向上する流量計で多数回（ｎ
回）のうち、１回や２回狙った波の正しいゼロクロスポ
イントを捕らえぞこなっても、まとめて到達時間（ｎ
ｔ）を真値に近い値に即座に修正して流量計の誤差への
悪影響を防止するため、精度のよい測定ができる。
成されているので、順方向測定時と逆方向測定時に多数
回（ｎ回）の超音波の送受を連続的に繰り返して行うこ
とで流量計の測定精度を向上する流量計で多数回（ｎ
回）のうち、１回や２回狙った波の正しいゼロクロスポ
イントを捕らえぞこなっても、まとめて到達時間（ｎ
ｔ）を真値に近い値に即座に修正して流量計の誤差への
悪影響を防止するため、精度のよい測定ができる。
【００４２】また、特定の波のゼロクロスポイントを捕
らえぞこなっても複数（ｎ）回の測定を再度やり直す必
要がないため、消費電力を浪費する虞れがない。更にま
た、少数回の個々の到達時間の測定ミスはまとめての到
達時間（ｎｔ）で修正できるため、ある程度のノイズを
許容できる。その結果受信波検知回路に低ノイズの高性
能アンプを使う必要がなく、この面からも消費電力が小
さくなり、電源電池を小さくでき、コストを低減でき
る。
らえぞこなっても複数（ｎ）回の測定を再度やり直す必
要がないため、消費電力を浪費する虞れがない。更にま
た、少数回の個々の到達時間の測定ミスはまとめての到
達時間（ｎｔ）で修正できるため、ある程度のノイズを
許容できる。その結果受信波検知回路に低ノイズの高性
能アンプを使う必要がなく、この面からも消費電力が小
さくなり、電源電池を小さくでき、コストを低減でき
る。
【図１】本発明の好ましい実施の形態のブロック図であ
る。
る。
【図２】図１の実施形態のタイムチャートである。
【図３】図１の実施形態の第３カウンタ１１の具体的電
気回路の実施例である。
気回路の実施例である。
【図４】超音波流量計の原理を説明する略図である。
【図５】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。
ための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 ｔ1 ，ｔ2 ，…，ｔm-1 ，ｔm ，ｔm+1 ，…，ｔn-1 ，
ｔn 到達時間
ｔn 到達時間
Claims (2)
- 【請求項１】 送信側にも受信側にも働く１対の超音波
送受波器（１）（２）を流管（３）の上流と下流に離し
て設け、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・流量を求める超音波流量計であって、 先ず送信側の送受波器（１又は２）を発信させ、受信側
の送受波器（２又は１）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同時に再び送信側の送受波
器（１又は２）を発信させることを一定の複数（ｎ）回
繰り返すように構成し、 基準クロックを用いて最初の送信から一定の複数（ｎ）
回目の受信までの時間、つまり到達時間の複数（ｎ）倍
の時間をまとめて測定し、その結果から流速・流量を求
めるようにしたもので、 最初の発信からその受信までの到達時間（ｔ1 ）、続い
てその受信と同時に行われる送信からその受信までの到
達時間（ｔ2 ）というように、各々の到達時間の複数
（ｎ）個を、前記到達時間の複数（ｎ）倍の時間とは別
に毎回測定して記憶するようにし、 同一方向の連続した複数（ｎ）回の測定終了後、各到達
時間（ｔ1 ），（ｔ2），…，（ｔｎ）を記憶順にチェ
ックし、到達時間（ｔｍ）が前後の複数の到達時間より
一定以上大きく違うものがあれば、その到達時間は受信
波を正しく捕らえることが出来なかった間違った値と判
断して、前後の到達時間（ｔm-1 ）（ｔ m+1 ）から正し
い値を推定し、推定した正しい値と間違っている値との
差分だけ前記まとめて測定した到達時間の複数（ｎ）倍
の時間（ｎｔ）を修正して、その後の流速・流量等の演
算に使用するようにしたことを特徴とする超音波流量
計。 - 【請求項２】 正しい値を前後の到達時間（ｔm-1 ）
（ｔm+1 ）の平均値｛（ｔm-1 ＋ｔm+1 ）／２｝とする
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22236996A JP3781485B2 (ja) | 1996-08-23 | 1996-08-23 | 超音波流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22236996A JP3781485B2 (ja) | 1996-08-23 | 1996-08-23 | 超音波流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1062219A true JPH1062219A (ja) | 1998-03-06 |
| JP3781485B2 JP3781485B2 (ja) | 2006-05-31 |
Family
ID=16781278
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22236996A Expired - Lifetime JP3781485B2 (ja) | 1996-08-23 | 1996-08-23 | 超音波流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3781485B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001281032A (ja) * | 2000-03-30 | 2001-10-10 | Hitachi Shonan Denshi Co Ltd | 超音波流量計測装置 |
| JP2002286701A (ja) * | 2001-03-22 | 2002-10-03 | Kyoto Electron Mfg Co Ltd | 超音波音速測定における測定値補正方法および超音波測定装置 |
| EP1455166A1 (de) * | 2003-03-06 | 2004-09-08 | Krohne AG | Ultraschalldurchflussmessverfahren |
| JP2006292377A (ja) * | 2005-04-05 | 2006-10-26 | Tokyo Gas Co Ltd | 超音波式ガスメータ |
| JP2008014770A (ja) * | 2006-07-05 | 2008-01-24 | Jfe Advantech Co Ltd | 物理量測定装置及び超音波式流量測定装置 |
| CN111609901A (zh) * | 2020-05-24 | 2020-09-01 | 哈尔滨理工大学 | 一种高精度短距离超声波液位测量装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5328428B2 (ja) * | 2009-03-06 | 2013-10-30 | 愛知時計電機株式会社 | 超音波流量計 |
-
1996
- 1996-08-23 JP JP22236996A patent/JP3781485B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001281032A (ja) * | 2000-03-30 | 2001-10-10 | Hitachi Shonan Denshi Co Ltd | 超音波流量計測装置 |
| JP2002286701A (ja) * | 2001-03-22 | 2002-10-03 | Kyoto Electron Mfg Co Ltd | 超音波音速測定における測定値補正方法および超音波測定装置 |
| EP1455166A1 (de) * | 2003-03-06 | 2004-09-08 | Krohne AG | Ultraschalldurchflussmessverfahren |
| JP2006292377A (ja) * | 2005-04-05 | 2006-10-26 | Tokyo Gas Co Ltd | 超音波式ガスメータ |
| JP2008014770A (ja) * | 2006-07-05 | 2008-01-24 | Jfe Advantech Co Ltd | 物理量測定装置及び超音波式流量測定装置 |
| CN111609901A (zh) * | 2020-05-24 | 2020-09-01 | 哈尔滨理工大学 | 一种高精度短距离超声波液位测量装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3781485B2 (ja) | 2006-05-31 |
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