JPS5827086A - 超音波伝搬時間検出方法 - Google Patents
超音波伝搬時間検出方法Info
- Publication number
- JPS5827086A JPS5827086A JP56124705A JP12470581A JPS5827086A JP S5827086 A JPS5827086 A JP S5827086A JP 56124705 A JP56124705 A JP 56124705A JP 12470581 A JP12470581 A JP 12470581A JP S5827086 A JPS5827086 A JP S5827086A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- detection
- reference voltage
- detection level
- level
- propagation time
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
- G01F1/667—Arrangements of transducers for ultrasonic flowmeters; Circuits for operating ultrasonic flowmeters
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、カウンタが発振器の出力信号を設定値まで計
数するのに要する時間と超音波が被測定媒体中を伝搬す
るのに要する時間とが一定な関係（例えば両時間の差が
零）となるように、この時間差に応じて発振器の発振周
波数を制御して、超・音波が伝搬する時間を検出する装
置に関する。
数するのに要する時間と超音波が被測定媒体中を伝搬す
るのに要する時間とが一定な関係（例えば両時間の差が
零）となるように、この時間差に応じて発振器の発振周
波数を制御して、超・音波が伝搬する時間を検出する装
置に関する。
このようか超音波伝搬時間検出装置は、例えばＳｗ波流
量計、超音波レベル計などに汎用されている。第１図に
、被測定媒体として管路内を流れる流体の流量を測る超
音波流量計に応用した超音波伝搬時間検出装置の例を示
す。図において、電圧制御層発振ｉｔ（以下ｖＣＯとい
う） ／／の発振出力信号／Ｊ （Ｒ波１＆ｆ）に同期
して同期パルス発生回路／３は送信パルス信号〃を発生
する。送信回路／９はこの送信パルス信号〃に応じて送
信トランスジューサ１を駆動する。この送信トランスジ
ューサｌによって電気信号を音響信号に変換し、これに
よ粉発生される超音波ｎは、被測定媒体たる流体中を伝
搬して受信トランスジューサＢによって受信される。こ
の受信トランスシュ「すＢは音響信号を電気信号に変換
し、これによって得られる受信信号ｌが受信回路ｙによ
って検出されたときに論理“ｌ′″となる検出信号３１
を時間差検出回路ＶＫ供給する。
量計、超音波レベル計などに汎用されている。第１図に
、被測定媒体として管路内を流れる流体の流量を測る超
音波流量計に応用した超音波伝搬時間検出装置の例を示
す。図において、電圧制御層発振ｉｔ（以下ｖＣＯとい
う） ／／の発振出力信号／Ｊ （Ｒ波１＆ｆ）に同期
して同期パルス発生回路／３は送信パルス信号〃を発生
する。送信回路／９はこの送信パルス信号〃に応じて送
信トランスジューサ１を駆動する。この送信トランスジ
ューサｌによって電気信号を音響信号に変換し、これに
よ粉発生される超音波ｎは、被測定媒体たる流体中を伝
搬して受信トランスジューサＢによって受信される。こ
の受信トランスシュ「すＢは音響信号を電気信号に変換
し、これによって得られる受信信号ｌが受信回路ｙによ
って検出されたときに論理“ｌ′″となる検出信号３１
を時間差検出回路ＶＫ供給する。
また、パルス発生回路ｔＳからは送信パルス信号／７に
同期した計数開始信号Ｖが発生され、この信号ヂｌＫ基
づいてカウンタＱはｖｏｏ ｉｔの出力信号／Ｊを計数
する。カウンタ侵は、予め膜室された数値ドに計数状態
がなったときに１論理°ｌ”となる出力信号６を時間差
検出回路ＵＫ供給し、しかる後リセットされる。
同期した計数開始信号Ｖが発生され、この信号ヂｌＫ基
づいてカウンタＱはｖｏｏ ｉｔの出力信号／Ｊを計数
する。カウンタ侵は、予め膜室された数値ドに計数状態
がなったときに１論理°ｌ”となる出力信号６を時間差
検出回路ＵＫ供給し、しかる後リセットされる。
第一図は第１図に示した時間差検出回路Ｂの一具体例を
示し、ここで、排他的論禅和ゲート５ｉＫｓ受信回路２
からの検出信号３１およびカウンタＱの出力信号Ｎｔ導
入する。これら両信号３１およびａＳの論理状態が一致
しな一期関すなわち両信号３１ 。
示し、ここで、排他的論禅和ゲート５ｉＫｓ受信回路２
からの検出信号３１およびカウンタＱの出力信号Ｎｔ導
入する。これら両信号３１およびａＳの論理状態が一致
しな一期関すなわち両信号３１ 。
６の時間差だけ論理＠ｌ”となるグー）ｊｌの出力信号
３３によって、この時間差の期間のみ半導体スイッチｊ
ｊはオンとなる。スイッチｊｊがオンとなれば、一定な
基準電圧−ＥＲは、抵抗＠ｊ７を介して、演算増幅器ｊ
９およびコンデンサ６１で成る積分回路によって積分さ
れる。その出力信号≦３における積分出力電圧Σ工の積
分終了時の値は、両信号３１およびヂｊの時間差に比例
した大きさとなる。かようＫして得た出力信号７５の積
分出カ電圧ＫＩＫ応じてＶ（３０ｉｔの発振周波数ｆを
変化させる。この変化方向は、積分出力電圧Ｅ工が所望
の値（例えば零）Ｋなる方向への制御である。
３３によって、この時間差の期間のみ半導体スイッチｊ
ｊはオンとなる。スイッチｊｊがオンとなれば、一定な
基準電圧−ＥＲは、抵抗＠ｊ７を介して、演算増幅器ｊ
９およびコンデンサ６１で成る積分回路によって積分さ
れる。その出力信号≦３における積分出力電圧Σ工の積
分終了時の値は、両信号３１およびヂｊの時間差に比例
した大きさとなる。かようＫして得た出力信号７５の積
分出カ電圧ＫＩＫ応じてＶ（３０ｉｔの発振周波数ｆを
変化させる。この変化方向は、積分出力電圧Ｅ工が所望
の値（例えば零）Ｋなる方向への制御である。
すなわち、周波Ｗｋｆの信号ヂ／をカウンタｑが計数し
てその計数状態がＮとなるのに要する計数時間と、流体
中の超音波の伝搬時間とを一致させるようＫ ＶＣＯ／
／の発振周波数ｆを開園する閉ループを構成している。
てその計数状態がＮとなるのに要する計数時間と、流体
中の超音波の伝搬時間とを一致させるようＫ ＶＣＯ／
／の発振周波数ｆを開園する閉ループを構成している。
従って、上記計数時間と超音波伝搬時間とを所定の関係
に（この場合は一致）するように帰還ループを構成して
−るから、この系が安定した時点においては、 ” ｔ （１） の関係が成立する。従って、図示しないカウンタによっ
てＶＯＯ／／の発振出力信号１３を計数して、その発振
周波数ｆを求めるととＫよって、超音波伝搬時間ｔを検
出することができる。
に（この場合は一致）するように帰還ループを構成して
−るから、この系が安定した時点においては、 ” ｔ （１） の関係が成立する。従って、図示しないカウンタによっ
てＶＯＯ／／の発振出力信号１３を計数して、その発振
周波数ｆを求めるととＫよって、超音波伝搬時間ｔを検
出することができる。
第３図は、第１図に示した受信回路１の一具体例を示し
、ここで、比較器７１の非反転久方端子に受信信号１を
導入すると共にそＯ反転入力端子に基準電圧１１７７の
基準電圧Ｅｒを供給する。受信信号２の電圧レベルが基
準電圧１ｃｒを一度超過すると、比較信号７ｊを発生し
、そしてこの比較信号７ｊを所定の一定時間に亘って、
保持回路り７が保持し続ける。このようにして、保持回
路７７は、超音波コ３の受信を示す検出信号３１を発生
する。
、ここで、比較器７１の非反転久方端子に受信信号１を
導入すると共にそＯ反転入力端子に基準電圧１１７７の
基準電圧Ｅｒを供給する。受信信号２の電圧レベルが基
準電圧１ｃｒを一度超過すると、比較信号７ｊを発生し
、そしてこの比較信号７ｊを所定の一定時間に亘って、
保持回路り７が保持し続ける。このようにして、保持回
路７７は、超音波コ３の受信を示す検出信号３１を発生
する。
第参図は、第３図の動作を説明するための信号波形図で
ある。以下、第３図および第参図を参照しながら、従来
の受信回路ｌの動作をみる。例えば、第参図（１）に示
す如く、受信トランスジューサＢの受信信号ｌの最大ピ
ーク値が一定な飽和電圧Ｆ、となるように増幅した後、
基準電圧Σ１と比較して、この基準電圧らを初めて上回
った時点で超音波ｎが受信トランスジューサ２ｓＫｌｌ
達したことを検出して≠た。つまり、第参図（２）にお
いては、受信信号１がその第１波ｆ、で基準電圧Ｋｒを
超え、その超過時点ｔ、で検出信号１１を発生している
（第参図■参照）。
ある。以下、第３図および第参図を参照しながら、従来
の受信回路ｌの動作をみる。例えば、第参図（１）に示
す如く、受信トランスジューサＢの受信信号ｌの最大ピ
ーク値が一定な飽和電圧Ｆ、となるように増幅した後、
基準電圧Σ１と比較して、この基準電圧らを初めて上回
った時点で超音波ｎが受信トランスジューサ２ｓＫｌｌ
達したことを検出して≠た。つまり、第参図（２）にお
いては、受信信号１がその第１波ｆ、で基準電圧Ｋｒを
超え、その超過時点ｔ、で検出信号１１を発生している
（第参図■参照）。
ところで、超音波ｎが被測定媒体中で減衰を受けると、
受信トランスジューサ２ｓＫ到達する超音波信号の腰幅
は減少する。その振幅減少率は超音波の波束の初め（超
音波周波数の不連続点）Ｋ近い程大きく、従って第参図
（０）ＶＣ示すようにたとえ受信信号１をその最大ピー
ク値が飽和電圧ＩＣ８に等しくなるように増幅しても、
その第１波ｆ、が基準電圧１ｃｒＫ達しない場合がある
。その場合、第コ波ｆ、が基準電圧Ｋｒを超過した時点
ｔ、で検出信号３１が発生される（第参図鋤参照）。そ
の結果、超音波〃が滅青を受けない場４ｒＣ第ｓＷＩ■
）と減衰を受けた場合（第７８！１１（Ｇ））とでは、
検出信号３１の発生時７点に時間ノ〒の差が生じ、後者
の場合には第ＪＩＩＫ示す積分回路のコンデンサ６１が
この時間差ノ〒の時間だ１余分に充電されるので、積分
時間が長くなって検出誤差となる欠点があった。
受信トランスジューサ２ｓＫ到達する超音波信号の腰幅
は減少する。その振幅減少率は超音波の波束の初め（超
音波周波数の不連続点）Ｋ近い程大きく、従って第参図
（０）ＶＣ示すようにたとえ受信信号１をその最大ピー
ク値が飽和電圧ＩＣ８に等しくなるように増幅しても、
その第１波ｆ、が基準電圧１ｃｒＫ達しない場合がある
。その場合、第コ波ｆ、が基準電圧Ｋｒを超過した時点
ｔ、で検出信号３１が発生される（第参図鋤参照）。そ
の結果、超音波〃が滅青を受けない場４ｒＣ第ｓＷＩ■
）と減衰を受けた場合（第７８！１１（Ｇ））とでは、
検出信号３１の発生時７点に時間ノ〒の差が生じ、後者
の場合には第ＪＩＩＫ示す積分回路のコンデンサ６１が
この時間差ノ〒の時間だ１余分に充電されるので、積分
時間が長くなって検出誤差となる欠点があった。
このような欠点を解消したものとして、所謂ダブルトリ
ガ方式が提案されている（特ｌｌｌｌ１８！ｊ −２３
参ツ６号し超音波伝書時間検出回路装置」）。しかしな
がら、この方式でも、トリガレベルを設定することによ
る回路の複雑化、あるいは２つのトリガレベルが共Ｋ）
リガミスを起こした場合時間差検出動作が極めて不安定
となるといった欠点があった。
ガ方式が提案されている（特ｌｌｌｌ１８！ｊ −２３
参ツ６号し超音波伝書時間検出回路装置」）。しかしな
がら、この方式でも、トリガレベルを設定することによ
る回路の複雑化、あるいは２つのトリガレベルが共Ｋ）
リガミスを起こした場合時間差検出動作が極めて不安定
となるといった欠点があった。
本発明の目的は、このような点に鑑みて、被測定媒体中
での超音波の減＊ｍ何に関係なく、受信トランスジュー
サへの超音波の到達を最適表検出レベルによって正確に
検出するようＫＬ＆超音波伝搬時間検出装置を提供する
ことＫある。
での超音波の減＊ｍ何に関係なく、受信トランスジュー
サへの超音波の到達を最適表検出レベルによって正確に
検出するようＫＬ＆超音波伝搬時間検出装置を提供する
ことＫある。
このような目的は、本発明によれば、上述したｌ１１１
の超音波伝搬時間検出装置Ｋｊ？いて、第１モードにお
いて、前述した可変鳩波発ｍａｉの発振周波数管一定と
して、前述した超音波受信部の検出レベルを変化させて
前述した時間差検出部の出力特性を得た後、該出力特性
から最適な検出レベルを求めて、それを前記受信部の前
出レベルとして設定すると共に、第２モードにお−て、
前記第１モードで設定した検出レベルの下で、前記発ａ
ｉ器の発振周波数を可変として超音波伝搬時間を検出す
るように構成することＫよって・達成される。
の超音波伝搬時間検出装置Ｋｊ？いて、第１モードにお
いて、前述した可変鳩波発ｍａｉの発振周波数管一定と
して、前述した超音波受信部の検出レベルを変化させて
前述した時間差検出部の出力特性を得た後、該出力特性
から最適な検出レベルを求めて、それを前記受信部の前
出レベルとして設定すると共に、第２モードにお−て、
前記第１モードで設定した検出レベルの下で、前記発ａ
ｉ器の発振周波数を可変として超音波伝搬時間を検出す
るように構成することＫよって・達成される。
本発明の好適例では、前記検出部の出力特性は、前記検
出レベルを所定最小値と所定最大値との間で漸増あるい
は漸減して得、その出力特性において、前記検出レベル
の変化に対してその出力が不変である前記検出レベルの
範囲が最大となる検出レベル範囲を求め、該検出レベル
範囲の中値レベルを前記最適な検出レベルとすることが
できる。
出レベルを所定最小値と所定最大値との間で漸増あるい
は漸減して得、その出力特性において、前記検出レベル
の変化に対してその出力が不変である前記検出レベルの
範囲が最大となる検出レベル範囲を求め、該検出レベル
範囲の中値レベルを前記最適な検出レベルとすることが
できる。
以下図面に基づいて本発明の詳細な説明する。
第３図は本発明の一実施例を示し、ここで第１図に＆け
ると同様な機能を有する部分は同一符号で示す。第１図
と興なる点は、時間差検出回路３３の出力信号６ｊを通
過させたものあるいは一定電圧をとる信号１／をＷｏｏ
／／ Ｋ供給するゲート回路ｔ３と、受信回路Ｊ’Ｆ
Ｋおける超音波到達検出用の基準電圧Ｎｃｒを可変的に
供給するデジタル−アナログ（以下に勺という）変換＠
ｉｓと、これらの全体的な制−動作および演算処理を行
う中央演算処理装置（以下ＯＰｕと−う）７７とを設け
たことである。
ると同様な機能を有する部分は同一符号で示す。第１図
と興なる点は、時間差検出回路３３の出力信号６ｊを通
過させたものあるいは一定電圧をとる信号１／をＷｏｏ
／／ Ｋ供給するゲート回路ｔ３と、受信回路Ｊ’Ｆ
Ｋおける超音波到達検出用の基準電圧Ｎｃｒを可変的に
供給するデジタル−アナログ（以下に勺という）変換＠
ｉｓと、これらの全体的な制−動作および演算処理を行
う中央演算処理装置（以下ＯＰｕと−う）７７とを設け
たことである。
第４１１は第５図に示した受信回路１とに１変換器ｉｓ
との関係を具体的に示し、すなわちｂＯＰＵｒ７からの
デジタル信号９ノをし１変換器ｌｊでアナログ信号９Ｊ
に変換する。この信号９３の直流電圧を基準電圧１ｃｒ
として、第３図の電圧源７３０代９に受信回路ＪＦＫお
ける比較器７１の反転入力端子に供給している。
との関係を具体的に示し、すなわちｂＯＰＵｒ７からの
デジタル信号９ノをし１変換器ｌｊでアナログ信号９Ｊ
に変換する。この信号９３の直流電圧を基準電圧１ｃｒ
として、第３図の電圧源７３０代９に受信回路ＪＦＫお
ける比較器７１の反転入力端子に供給している。
第７図は第３図に示した装置の動作を示す流れ図である
。
。
第１図は第Ｓ図および第４図に示した受信回路２９にお
ける可変基準電圧Ｅｒと時間差検出回路３３の出力信号
訂が有する電圧Ｅ４５との関係を示す図である。
ける可変基準電圧Ｅｒと時間差検出回路３３の出力信号
訂が有する電圧Ｅ４５との関係を示す図である。
以下第５図〜第１図を参照する。先ず基準電圧設定モー
ドとして、第７図に示す流れ図に従った動作をなす、す
なわち、０ＰＵｒγからゲート制御信号９ｊをグー４回
路ｔＪ’ｐｃ供給して、ＶｏＯ／／ ０制両信号１１の
電圧を一定としてこのｖｏｏ ｕをホールドする。ｔた
、基準電圧可変のためのデジタル信号９１をム／Ｄ変換
器ｔｓ Ｋ供給して、基準電圧Ｅｒが０ｖ（：最小値Ｅ
ｎ）のアナログ信号デ３を発生し。
ドとして、第７図に示す流れ図に従った動作をなす、す
なわち、０ＰＵｒγからゲート制御信号９ｊをグー４回
路ｔＪ’ｐｃ供給して、ＶｏＯ／／ ０制両信号１１の
電圧を一定としてこのｖｏｏ ｕをホールドする。ｔた
、基準電圧可変のためのデジタル信号９１をム／Ｄ変換
器ｔｓ Ｋ供給して、基準電圧Ｅｒが０ｖ（：最小値Ｅ
ｎ）のアナログ信号デ３を発生し。
この信号デ３を受信回路２と共Ｋ ＣＰＵ ｒ’ｌ Ｋ
供給する（ブロック１０／ ）。そのような状態で、時
間差検出回路Ｕの出力信号ｔＳをＣＰＵ １７に導入し
、その信号４ｊの電圧Σ、、および基準電圧信号９３の
基準電圧！１をＣＰＵ １７ Ｋて記憶する（ブロック
ｔＯＳ）。
供給する（ブロック１０／ ）。そのような状態で、時
間差検出回路Ｕの出力信号ｔＳをＣＰＵ １７に導入し
、その信号４ｊの電圧Σ、、および基準電圧信号９３の
基準電圧！１をＣＰＵ １７ Ｋて記憶する（ブロック
ｔＯＳ）。
次いで、基準電圧可変の信号９１の指令によって基準電
圧信号９Ｊの基準電圧Ｅｒを微電圧分ΔＩｃ（例ＪＬｉ
ｊ １０ ｍ＋Ｖ ）だけ増加する（ブロックｔＯＳ
）。増加した基準電圧］ｃｒが所定の最大値Ｅ、を超し
たか否か判会する（ブロック１０７）。もし否定判定な
らば、送信回路ηおよび送信トランスジューサＩＫよっ
て次の超音波Ｂを例えｄ １０ ミＩＪ秒毎（１００回
／／秒）に発射しくブロック１０９）、Ｌ、かる後ブロ
ック１０Ｊ Ｋ戻る。すなわち、ブロックｌＯ５におい
て新しく設定された基準電圧Ｒｒの下で時間差検出電圧
刀の出力電ＩＥＫ４Ｓを求める。かＶ］動作を基準電圧
］Ｃアが最大値−を超すまで繰り返し、ブロック１０７
において肯定判定となった場合Ｋ。
圧信号９Ｊの基準電圧Ｅｒを微電圧分ΔＩｃ（例ＪＬｉ
ｊ １０ ｍ＋Ｖ ）だけ増加する（ブロックｔＯＳ
）。増加した基準電圧］ｃｒが所定の最大値Ｅ、を超し
たか否か判会する（ブロック１０７）。もし否定判定な
らば、送信回路ηおよび送信トランスジューサＩＫよっ
て次の超音波Ｂを例えｄ １０ ミＩＪ秒毎（１００回
／／秒）に発射しくブロック１０９）、Ｌ、かる後ブロ
ック１０Ｊ Ｋ戻る。すなわち、ブロックｌＯ５におい
て新しく設定された基準電圧Ｒｒの下で時間差検出電圧
刀の出力電ＩＥＫ４Ｓを求める。かＶ］動作を基準電圧
］Ｃアが最大値−を超すまで繰り返し、ブロック１０７
において肯定判定となった場合Ｋ。
このループを抜は出す。
例えに、第１図に示す如く、受信トランスジューサＢに
よる受信信号ｌであり九場合に、基準電圧！工を最大値
１ｃｍ＝ Ｊ Ｖの範囲で可変制御すると、基準電圧Ｉ
Ｃｒ対時間差検出回路３１における出力電圧冨、Ｓの特
性が曲＠ ＸＯｔとして得られる。
よる受信信号ｌであり九場合に、基準電圧！工を最大値
１ｃｍ＝ Ｊ Ｖの範囲で可変制御すると、基準電圧Ｉ
Ｃｒ対時間差検出回路３１における出力電圧冨、Ｓの特
性が曲＠ ＸＯｔとして得られる。
次いで、０ＰＵｒｙは、その内部に記憶された第を図の
曲線Ｊ６７ Ｋよる特性データに基づ會最適な基準電１
ＥＮｒ管求める。すなわち、これらのデータを検索して
、時間差検出電圧Ｉ４ｓの同一値に対する基準電圧！ｒ
Ｏ最大幅（この場合Ｆｉ、ｓ、）を求めＥ１＋に！ た後、その牛値点のレベル（：□）に基準電コ 圧Ｅｒを設定する（ブロック１１１ ）。かような基準
電圧１ｃｒの信号ｑ３を昨変換＠１１から発生し続ける
ように基準電圧可変制御用のデジタル信号？／を発生す
ると共に、ゲート制御信号９ｊの指令によってＷｏｏ
Ｉ／のホールドを解除する（ブロック／／Ｊ ）４Ｂ従
って１時間兼検出回路７７０出力信号４ｊに応じてＶＣ
Ｏ／／の発振周波数ｆが制御される動作に復帰すること
となる。数秒をお−て、超音波伝書時間検出のための位
相ローツクループが定常状ＩＩＫ復帰するのを待って（
ブロック／／ｊ）ｓ基準電圧設定モードの動作を終了す
る。
曲線Ｊ６７ Ｋよる特性データに基づ會最適な基準電１
ＥＮｒ管求める。すなわち、これらのデータを検索して
、時間差検出電圧Ｉ４ｓの同一値に対する基準電圧！ｒ
Ｏ最大幅（この場合Ｆｉ、ｓ、）を求めＥ１＋に！ た後、その牛値点のレベル（：□）に基準電コ 圧Ｅｒを設定する（ブロック１１１ ）。かような基準
電圧１ｃｒの信号ｑ３を昨変換＠１１から発生し続ける
ように基準電圧可変制御用のデジタル信号？／を発生す
ると共に、ゲート制御信号９ｊの指令によってＷｏｏ
Ｉ／のホールドを解除する（ブロック／／Ｊ ）４Ｂ従
って１時間兼検出回路７７０出力信号４ｊに応じてＶＣ
Ｏ／／の発振周波数ｆが制御される動作に復帰すること
となる。数秒をお−て、超音波伝書時間検出のための位
相ローツクループが定常状ＩＩＫ復帰するのを待って（
ブロック／／ｊ）ｓ基準電圧設定モードの動作を終了す
る。
従って、超音波伝搬時間の検出に最適な基準電ＦＥＥｒ
＃を定されたことになるから、検出モードの通常動作に
より５ＶｃＯｕの発ｍ周波数ｆの信号７３に基づきｃｐ
ｕ ｉｔ Ｋよって、超音波伝搬時間ｔを求めればよい
。その場合、第参図で説明した如く超音波の減衰に基因
する誤差Δテを含むことなく正確な測定ができる。
＃を定されたことになるから、検出モードの通常動作に
より５ＶｃＯｕの発ｍ周波数ｆの信号７３に基づきｃｐ
ｕ ｉｔ Ｋよって、超音波伝搬時間ｔを求めればよい
。その場合、第参図で説明した如く超音波の減衰に基因
する誤差Δテを含むことなく正確な測定ができる。
ｅお、第１図の特性は、基準電圧Ｅ工を漸増させて得た
ものであるが、最大値Ｅｒｎから最小値Ｅｎへ漸減させ
て得てもよい。また、最小値Ｅｎおよび最大値−を変え
て、基準電圧Ｅｒの可変範囲は必要に応じてＣＰＵ Ｉ
？で指定してもよい。
ものであるが、最大値Ｅｒｎから最小値Ｅｎへ漸減させ
て得てもよい。また、最小値Ｅｎおよび最大値−を変え
て、基準電圧Ｅｒの可変範囲は必要に応じてＣＰＵ Ｉ
？で指定してもよい。
第＊＊は本発明を応用した超音波流量計を示す。
第５図と比較して構成上置なる点は、超音波を被測宕流
体中で順方向および逆方向に伝搬させるようにしたこと
である。すなわち、切換スイッチ３０／および３０３に
よって対向配置された一対のトランスジューサ３１／お
よび３１３を交互に送、受信用に切換える。更に、可変
周波発振回路部９／／をコつのＷｏｏ Ｊコｌおよび３
２３で構成し、そして切換スイッチＪＪ／および３３３
で切換えるように構成している。
体中で順方向および逆方向に伝搬させるようにしたこと
である。すなわち、切換スイッチ３０／および３０３に
よって対向配置された一対のトランスジューサ３１／お
よび３１３を交互に送、受信用に切換える。更に、可変
周波発振回路部９／／をコつのＷｏｏ Ｊコｌおよび３
２３で構成し、そして切換スイッチＪＪ／および３３３
で切換えるように構成している。
上記構成において流量測定動作について説明する。先ず
、すべての切換スイッチ１０／ 、 ３０１ 。
、すべての切換スイッチ１０／ 、 ３０１ 。
３３／および１３３をそれぞれ接点１個あるいは接点す
側として、前述第７図の流れ図に従った動作によって受
信回路ｊの最適な基準電圧可変を設定する。
側として、前述第７図の流れ図に従った動作によって受
信回路ｊの最適な基準電圧可変を設定する。
しかる後、スイッチ１０／ 、 １０１ 、１３／およ
び３３３をそれぞれ接点ａｌｌＫ倒す、すると、トラン
スジニー＋３１／から発射された超音波ダＯ１が他方の
トランスジューサＪ／ｊｆｌｃ到達する時間とカラ／タ
グ３が計数状態１１に達する時間とが一致するよう、に
、’ＶＯＯＪコｌの発振周波数ｆ５を制御する閉ループ
が形成される。この系が安定すれば、超音波が順方向に
伝搬する時間に対応した周波数ｆｇをＶＣＯＪコｌは発
振し続ける。
び３３３をそれぞれ接点ａｌｌＫ倒す、すると、トラン
スジニー＋３１／から発射された超音波ダＯ１が他方の
トランスジューサＪ／ｊｆｌｃ到達する時間とカラ／タ
グ３が計数状態１１に達する時間とが一致するよう、に
、’ＶＯＯＪコｌの発振周波数ｆ５を制御する閉ループ
が形成される。この系が安定すれば、超音波が順方向に
伝搬する時間に対応した周波数ｆｇをＶＣＯＪコｌは発
振し続ける。
次に、すべてのスイッチ１０１ 、 ＪＯＪ 、 ７３
／および３３３をそれぞれ接点ｔ）ＩＩＫ倒す、すると
、トランスジューすＪ／Ｊから発射された超音波ダ０３
が他方のトランスジューサｓｉｔ Ｋ逆方向で伝搬する
時間と、カウンタＱが計数状１１１ｍ１に達する時間と
が−敷するように％ Ｔｏｏ Ｊコ３の発振周波数ｆｒ
を制菌する閉ループが形成される。この系が安定すれば
。
／および３３３をそれぞれ接点ｔ）ＩＩＫ倒す、すると
、トランスジューすＪ／Ｊから発射された超音波ダ０３
が他方のトランスジューサｓｉｔ Ｋ逆方向で伝搬する
時間と、カウンタＱが計数状１１１ｍ１に達する時間と
が−敷するように％ Ｔｏｏ Ｊコ３の発振周波数ｆｒ
を制菌する閉ループが形成される。この系が安定すれば
。
超音波が逆方向に伝搬する時間に対応した周波数ｆｒで
ｖｃｏ ３コＪは発振を続行する。これら両肩波数ｆｇ
およびｆｒの差Δｆ（：ｆｇ−ｆｒ）は、周知の如く被
測定流体の流速（流量）Ｋ比例するから、ｃｐｕ ｔｙ
Ｋよってこれら両肩波数ｆｇおよびｆｒに基づいて流
量を計算すればよい、従って、被測定流体中を伝搬する
超音波の減衰に基因する娯差を有することなく、流量の
測定を正確に行うことができる。
ｖｃｏ ３コＪは発振を続行する。これら両肩波数ｆｇ
およびｆｒの差Δｆ（：ｆｇ−ｆｒ）は、周知の如く被
測定流体の流速（流量）Ｋ比例するから、ｃｐｕ ｔｙ
Ｋよってこれら両肩波数ｆｇおよびｆｒに基づいて流
量を計算すればよい、従って、被測定流体中を伝搬する
超音波の減衰に基因する娯差を有することなく、流量の
測定を正確に行うことができる。
以上詳述した如く、本発明によれば、最適な超音波伝書
時間の検出レベルが自動的に設定でき、媒体中を伝搬す
る超音波が減衰しても安廟な伝書時間検出が可能な超音
波伝搬時間検出装置を実現することができる。
時間の検出レベルが自動的に設定でき、媒体中を伝搬す
る超音波が減衰しても安廟な伝書時間検出が可能な超音
波伝搬時間検出装置を実現することができる。
第１図は従来の超音波伝搬時間検出装置の一例を示すブ
ロック図、第２図は時間差検出回路の一員体例を示すブ
ロック図、第３図は受信回路の一具体例を示すブロック
図、第参図は第３図に示す受信回路の動作を説明するた
めの信号波形図、第５図は本発明による超音波伝搬時間
検出装置の一実施例を示すブロック図、第を図は第５図
に示す装置における一部の具体的関係を示すブロック図
、第７図は第ｊ［Ｋ示す装置の動作を説明するための流
れ図、第ｔ［は第３図に示す装置における基準電圧対時
間差検出出力電圧の一特性を示す図、第を図は本発明に
よる超音波伝搬時間検出装置を応用した超音波流量計の
ブロック図である。 ／／ 、 Ｊ、２／ 、 ３２！ ・・・電圧制ｗ形発
振器、／３・・・同期パルス発生回路、 〃・・・送信回路、 ｊＪ、Ｂ、３／／ 、 Ｊ／Ｊ・・・トランスジューサ
、１・・・受信回路、３３一時間差検出回路、ヂ３・・
・カウンタ、！ｌ−・排他的論理和回路、ｊ９・・・演
算増幅器、’Ｉ／−・比較器、ｔ３・・・ゲート回路、
ＩＴ−中央演算処理装置。 ｐ２ Ｊ７Ｉ：ｒ 第６図 第４図 第５図 ｊＶ 第９図
ロック図、第２図は時間差検出回路の一員体例を示すブ
ロック図、第３図は受信回路の一具体例を示すブロック
図、第参図は第３図に示す受信回路の動作を説明するた
めの信号波形図、第５図は本発明による超音波伝搬時間
検出装置の一実施例を示すブロック図、第を図は第５図
に示す装置における一部の具体的関係を示すブロック図
、第７図は第ｊ［Ｋ示す装置の動作を説明するための流
れ図、第ｔ［は第３図に示す装置における基準電圧対時
間差検出出力電圧の一特性を示す図、第を図は本発明に
よる超音波伝搬時間検出装置を応用した超音波流量計の
ブロック図である。 ／／ 、 Ｊ、２／ 、 ３２！ ・・・電圧制ｗ形発
振器、／３・・・同期パルス発生回路、 〃・・・送信回路、 ｊＪ、Ｂ、３／／ 、 Ｊ／Ｊ・・・トランスジューサ
、１・・・受信回路、３３一時間差検出回路、ヂ３・・
・カウンタ、！ｌ−・排他的論理和回路、ｊ９・・・演
算増幅器、’Ｉ／−・比較器、ｔ３・・・ゲート回路、
ＩＴ−中央演算処理装置。 ｐ２ Ｊ７Ｉ：ｒ 第６図 第４図 第５図 ｊＶ 第９図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）発振器と、該発振器の発振出力に応じた計数を行う
カウンタと、被測定媒体中を伝搬して到達する超音波に
応じた電気信号が検出レベルになった場合に到達信号を
発生する受信部と、前記カウンタが所定値になるのに要
する計数時間と前記到達信号が発生される時間との時間
差を検出する検出部と、前記時間差が所定の関係となる
ように前記発振器の発振周波数を制御する手段とを含み
、前記発振周波数から超音波伝搬時間を検出するように
構成した超音波伝搬時間検出装置において、第１モード
にお≠て、前記発振器の発振周波数を一定として、前記
受信部の前記検出レベルを変化させて前記検出部の出力
特性を得、該出力特性から最適な検出レベルを求めて、
それを前記受信部の検出レベルとして設定すると共に、
第２モードにおいて、前記第１モードで設定した検出レ
ベルの下で、前記発振器の発振周波数を可変として前記
超音波伝搬時間を検出するように構成したことを特徴と
する超音波伝搬時間検出装置。 ２） Ｉ￥Ｉ許諸求の範囲第１項記載の超音波伝搬時
間検出装置において、前記検出部の出力特性は、前記検
出レベルを所定最小値と所定最大値との間で一方向に変
化させて得、その出力特性′において、前記検出レベル
の変化に対してその出力が不変である前記検出レベルの
範囲が最大となる検出レベル範囲を求め、該検出レベル
範囲の半値レベルを前記最適な検出レベルとするようＫ
したことを特徴とする超音波伝搬時間検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56124705A JPS5827086A (ja) | 1981-08-11 | 1981-08-11 | 超音波伝搬時間検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56124705A JPS5827086A (ja) | 1981-08-11 | 1981-08-11 | 超音波伝搬時間検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5827086A true JPS5827086A (ja) | 1983-02-17 |
| JPS6334994B2 JPS6334994B2 (ja) | 1988-07-13 |
Family
ID=14892053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56124705A Granted JPS5827086A (ja) | 1981-08-11 | 1981-08-11 | 超音波伝搬時間検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5827086A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009023070A (ja) * | 2007-07-23 | 2009-02-05 | Mazda Motor Corp | 締付制御システム |
| JP2021021612A (ja) * | 2019-07-26 | 2021-02-18 | 沖電気工業株式会社 | 距離計、水位計、距離計測方法、及び距離計測プログラム |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4662330B2 (ja) * | 2004-07-28 | 2011-03-30 | リコーエレメックス株式会社 | 超音波流量計 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54149670A (en) * | 1978-05-16 | 1979-11-24 | Fuji Electric Co Ltd | Circuit device for detecting ultrasonic wave propagating time |
| JPS5523476A (en) * | 1978-08-09 | 1980-02-19 | Fuji Electric Co Ltd | Detection circuit device for ultrasonic propagation time |
| JPS5639471A (en) * | 1979-06-13 | 1981-04-15 | Endress Hauser Gmbh Co | Method and device for measuring pulse distance or interval |
-
1981
- 1981-08-11 JP JP56124705A patent/JPS5827086A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54149670A (en) * | 1978-05-16 | 1979-11-24 | Fuji Electric Co Ltd | Circuit device for detecting ultrasonic wave propagating time |
| JPS5523476A (en) * | 1978-08-09 | 1980-02-19 | Fuji Electric Co Ltd | Detection circuit device for ultrasonic propagation time |
| JPS5639471A (en) * | 1979-06-13 | 1981-04-15 | Endress Hauser Gmbh Co | Method and device for measuring pulse distance or interval |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009023070A (ja) * | 2007-07-23 | 2009-02-05 | Mazda Motor Corp | 締付制御システム |
| JP2021021612A (ja) * | 2019-07-26 | 2021-02-18 | 沖電気工業株式会社 | 距離計、水位計、距離計測方法、及び距離計測プログラム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6334994B2 (ja) | 1988-07-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2777084B2 (ja) | 流体速度測定装置のための信号送受信装置 | |
| US4334431A (en) | Ultrasonic measuring instrument | |
| JP4886120B2 (ja) | 超音波流速計 | |
| JPH0441286B2 (ja) | ||
| US10782169B2 (en) | Ultrasonic flowmeter | |
| JPS59195127A (ja) | 密度に対して増強された能力を有する音波流量計装置 | |
| JPS5827086A (ja) | 超音波伝搬時間検出方法 | |
| US4203322A (en) | Apparatus for the ultrasonic measurement of the flow velocity of fluent media | |
| JP2004069524A (ja) | 流量計測装置 | |
| JPS6048691B2 (ja) | 流れる媒体の流速を超音波法により検出する回路装置 | |
| JPS5836728B2 (ja) | 流れる媒体の流速を超音波法により検出する回路装置 | |
| JPS6042385Y2 (ja) | 超音波測定装置のゲ−ト信号発生回路 | |
| JPH0450496Y2 (ja) | ||
| SU1744480A1 (ru) | Ультразвуковой расходомер | |
| SU1462114A1 (ru) | Устройство дл градуировки ультразвуковых расходомеров | |
| JPS6217172B2 (ja) | ||
| JPH0117090B2 (ja) | ||
| RU2234716C1 (ru) | Способ формирования зондирующего частотно-модулированного сигнала для дальномера с периодической частотной модуляцией | |
| SU930662A1 (ru) | Фазочувствительный преобразователь "напр жение-код | |
| KR830000921Y1 (ko) | 초음파전반(傳搬)시간 검출회로 장치 | |
| SU1649280A2 (ru) | Ультразвуковой одноканальный расходомер | |
| RU2210062C1 (ru) | Ультразвуковой расходомер | |
| SU995004A1 (ru) | Способ преобразовани активной мощности в цифровой код и устройство дл его осуществлени | |
| JPS62185121A (ja) | 超音波流速計 | |
| JPS5917370B2 (ja) | 超音波流量計 |