JPS5832123A - 超音波流量計 - Google Patents
超音波流量計Info
- Publication number
- JPS5832123A JPS5832123A JP12881181A JP12881181A JPS5832123A JP S5832123 A JPS5832123 A JP S5832123A JP 12881181 A JP12881181 A JP 12881181A JP 12881181 A JP12881181 A JP 12881181A JP S5832123 A JPS5832123 A JP S5832123A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic
- flow rate
- signal
- frequency
- phase difference
- 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
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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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
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】
この発明は位相差法による超音波流量計において従来性
われていた受信超音波信号間の位相比較を、該受信超音
波信号の各々を任意に分局してから位相比較することに
より分局比の倍率で流量測定範囲を拡大するようにした
超音波流量計に関するＯ 位相差法による超音波流量計は被計測流体の流路に二組
の超音波送受信器を同−距離隔て、且つ流れの方向１：
対して正逆相対向して配設し、前記超音波の送信器側を
一定の周波数を発振する超音波信号発振器で駆動し、超
音波の伝播に伴って生ずる超音波受信々方間の位相差が
流速に比例するという原理に基づいている＠この関係は
ＺＬｏｏｓ＃ Ｂｘｆ ここで Ｖ：流 速 Ｃ：超音波伝播速度 Ｌ：超音波送受信器間距離 ′ ｆ：超音波信号発振周波数 Δ−：超音波受信々号の位相差 ＃：超音波送受信器の流れ軸に対する取付角度であられ
ａｈδ。（１１式で同一流体で同一口径とすると右辺−
項は定数となり該定数ｇＫとするととなる。（Ｚ）式の
しめすように測定流速範囲はΔ−の測定可能範囲で規定
されるＯしかるに位相差Δ−の測定範囲は、位相差検出
法により規定されるものであるが０〜π又は０〜２ｗで
あＶ、この範囲を越える位相差が生する流速では測定不
能となる。これを防ぐためには儲）式のしめすように超
音波発信周波数ｆを小さくすればよいが該周波数ｆは超
音波送受信器の周波数特性により規定されるので変更す
ることができないＯしかし、分局することにより見掛け
の周波数を下げ測定範囲を拡大することが可能となる。
われていた受信超音波信号間の位相比較を、該受信超音
波信号の各々を任意に分局してから位相比較することに
より分局比の倍率で流量測定範囲を拡大するようにした
超音波流量計に関するＯ 位相差法による超音波流量計は被計測流体の流路に二組
の超音波送受信器を同−距離隔て、且つ流れの方向１：
対して正逆相対向して配設し、前記超音波の送信器側を
一定の周波数を発振する超音波信号発振器で駆動し、超
音波の伝播に伴って生ずる超音波受信々方間の位相差が
流速に比例するという原理に基づいている＠この関係は
ＺＬｏｏｓ＃ Ｂｘｆ ここで Ｖ：流 速 Ｃ：超音波伝播速度 Ｌ：超音波送受信器間距離 ′ ｆ：超音波信号発振周波数 Δ−：超音波受信々号の位相差 ＃：超音波送受信器の流れ軸に対する取付角度であられ
ａｈδ。（１１式で同一流体で同一口径とすると右辺−
項は定数となり該定数ｇＫとするととなる。（Ｚ）式の
しめすように測定流速範囲はΔ−の測定可能範囲で規定
されるＯしかるに位相差Δ−の測定範囲は、位相差検出
法により規定されるものであるが０〜π又は０〜２ｗで
あＶ、この範囲を越える位相差が生する流速では測定不
能となる。これを防ぐためには儲）式のしめすように超
音波発信周波数ｆを小さくすればよいが該周波数ｆは超
音波送受信器の周波数特性により規定されるので変更す
ることができないＯしかし、分局することにより見掛け
の周波数を下げ測定範囲を拡大することが可能となる。
この発明は、斜上の点に着目して成されたもので、超音
波信号の周波数をそのままに保持し超音波計測信号を分
局器によって必要な倍数ａ二分局して位相差を計測する
ことにより流量範囲を拡大できるようにした新規な超音
波流量計を提供するにある０ 以下に、この発明の実施例を図面と共に説明する。
波信号の周波数をそのままに保持し超音波計測信号を分
局器によって必要な倍数ａ二分局して位相差を計測する
ことにより流量範囲を拡大できるようにした新規な超音
波流量計を提供するにある０ 以下に、この発明の実施例を図面と共に説明する。
まづ、第１図において、１は超音波発振器、２．３は一
対の超音波発信素子と超音波受信素子を示し、被計測流
体が流れる管路４において流体の流れ（二沿って対峙し
て設けられて一つの流速計測機構５を構成する。６．７
は、他の一対の超音波発信素子と超音波受信素子を示し
、他の流速計測機構８を構成して前記機構５に対して流
体の流れに沿って互いに異なる方向を保持するように管
路４に配設する。９．１０は信号増巾用のプリアンプ１
１は一万の受信素子たとえば７側に接続したオフセット
用移相器、１２，１３はそれぞれの超音波受信素子３．
７と接続される分周器で受信した超音波計測信号Ｓ−鍋
に分局できる働きを呈する。
対の超音波発信素子と超音波受信素子を示し、被計測流
体が流れる管路４において流体の流れ（二沿って対峙し
て設けられて一つの流速計測機構５を構成する。６．７
は、他の一対の超音波発信素子と超音波受信素子を示し
、他の流速計測機構８を構成して前記機構５に対して流
体の流れに沿って互いに異なる方向を保持するように管
路４に配設する。９．１０は信号増巾用のプリアンプ１
１は一万の受信素子たとえば７側に接続したオフセット
用移相器、１２，１３はそれぞれの超音波受信素子３．
７と接続される分周器で受信した超音波計測信号Ｓ−鍋
に分局できる働きを呈する。
そして該分局器１２．１３はＮを所定の数値として固定
した場合は勿論のこと、例示していないが、流量に応じ
て数値が変動する構成としても良い。１４は両分周器１
２．１３の作動を同期させるための同期リセット回路、
１５は位相検波器で、両超音波計測信号の位相差を演算
して流量計測信号をローパスフィルタ１６を経てアナロ
グ信号として出力部１７より発信できるようにしである
・斜上の構成に基づいてこの発明の作用を述べる・なを
、分周器１２，１３のＮの値を４と定め分局比を−とし
た場合について説明する・ 超音波発振器１で得られる超音波信号は、二組の流速計
測機構５．８の超音波発信素子２．６より超音波受信素
子３．７に向けて発信される・流体の流速に応じて二組
の流速計測機構５．８が受信する超音波計測信号はム、
Ｂとなって得られる◎流量零の場合は、第２図ピ１のよ
うにム、Ｂは流速の影響を全く受けな■戻、同一波形、
同一周波数のム８、Ｂ、として得られる◎オフセット用
移送器１１はこの状態で正しく位相差零になるように調
整するものである・そして分局器１２．１３によって電
に分周された超音波計測信号も、ｊｌｓ図（（１のよう
に同一波形、同一周波数のムに、”４となって得られる
◎ つぎに、流量が中域以下で管路４内を流れた場合、二組
の流速計測機構５．８で得られる超音波計測信号ム、Ｂ
は、流速の影響を受けるので、第２図ｉ）のムｓ、Ｂｚ
として得られ、さらに分局器１２．１３によりて穆に分
局された周波数信号ムζ、８％が得られる・ ところで、第Ｓ図（０１に示されるム２、Ｂ２およびＡ
２ＰＩ４．Ｂこの計測開始時は、流量零において第２内
ｕ）に示すように同期リセット回路１４が同時刻で働い
ているので、両信号の位相差が８π以内であれば分局し
ない状態でも誤差なく計測できるが分局比１イで分局さ
−れたム矩およびＢこの４倍に拡大した信号が位相検波
器１５によって、より精密に位相差を検出でき、その位
相差と比例する流量信号をローパスフィルタ回路を経て
その出力部１７から発振させることができる・ さらに、流量が、高域を保って管路４内を流れた場合に
ついて述べる。第ｚ脂しリに示すように、ム３、Ｂ３の
信号の位相差は２πを超えること＼なるので、両信号の
事実上の位相比較は不能となる。しかし、分局器１２．
１３によって−に分局しているので、位相検波器１５に
おいて比較される信号は、ムζ、８％となって周波数が
変化すること＼なるので、位相差は２π以内となり、前
記中域流量以下の場合と同様に誤動作なく計測できる。
した場合は勿論のこと、例示していないが、流量に応じ
て数値が変動する構成としても良い。１４は両分周器１
２．１３の作動を同期させるための同期リセット回路、
１５は位相検波器で、両超音波計測信号の位相差を演算
して流量計測信号をローパスフィルタ１６を経てアナロ
グ信号として出力部１７より発信できるようにしである
・斜上の構成に基づいてこの発明の作用を述べる・なを
、分周器１２，１３のＮの値を４と定め分局比を−とし
た場合について説明する・ 超音波発振器１で得られる超音波信号は、二組の流速計
測機構５．８の超音波発信素子２．６より超音波受信素
子３．７に向けて発信される・流体の流速に応じて二組
の流速計測機構５．８が受信する超音波計測信号はム、
Ｂとなって得られる◎流量零の場合は、第２図ピ１のよ
うにム、Ｂは流速の影響を全く受けな■戻、同一波形、
同一周波数のム８、Ｂ、として得られる◎オフセット用
移送器１１はこの状態で正しく位相差零になるように調
整するものである・そして分局器１２．１３によって電
に分周された超音波計測信号も、ｊｌｓ図（（１のよう
に同一波形、同一周波数のムに、”４となって得られる
◎ つぎに、流量が中域以下で管路４内を流れた場合、二組
の流速計測機構５．８で得られる超音波計測信号ム、Ｂ
は、流速の影響を受けるので、第２図ｉ）のムｓ、Ｂｚ
として得られ、さらに分局器１２．１３によりて穆に分
局された周波数信号ムζ、８％が得られる・ ところで、第Ｓ図（０１に示されるム２、Ｂ２およびＡ
２ＰＩ４．Ｂこの計測開始時は、流量零において第２内
ｕ）に示すように同期リセット回路１４が同時刻で働い
ているので、両信号の位相差が８π以内であれば分局し
ない状態でも誤差なく計測できるが分局比１イで分局さ
−れたム矩およびＢこの４倍に拡大した信号が位相検波
器１５によって、より精密に位相差を検出でき、その位
相差と比例する流量信号をローパスフィルタ回路を経て
その出力部１７から発振させることができる・ さらに、流量が、高域を保って管路４内を流れた場合に
ついて述べる。第ｚ脂しリに示すように、ム３、Ｂ３の
信号の位相差は２πを超えること＼なるので、両信号の
事実上の位相比較は不能となる。しかし、分局器１２．
１３によって−に分局しているので、位相検波器１５に
おいて比較される信号は、ムζ、８％となって周波数が
変化すること＼なるので、位相差は２π以内となり、前
記中域流量以下の場合と同様に誤動作なく計測できる。
したがって、この位相差に比例する流体の流量信号はロ
ーパスフィルタ１６を経て、出力部１７より外部に発信
させることができる０以上、この発明について一実施例
を説明したカー上述の実施例では、流体が流れていない
所謂流量零の状態で同期リセット回路１４が働いて、同
時刻の分局された信号を比較できるので、流体が流れ始
めた後の流量計測においても、支障なく正しい位相差を
得ることができるが、流体が流れている状態で同期リセ
ット回路１４を働かせる一般的な場合には、同時刻の分
局された信号を比較する：１ こととなるので正しい位相差が得られないという不都合
が生ずる。
ーパスフィルタ１６を経て、出力部１７より外部に発信
させることができる０以上、この発明について一実施例
を説明したカー上述の実施例では、流体が流れていない
所謂流量零の状態で同期リセット回路１４が働いて、同
時刻の分局された信号を比較できるので、流体が流れ始
めた後の流量計測においても、支障なく正しい位相差を
得ることができるが、流体が流れている状態で同期リセ
ット回路１４を働かせる一般的な場合には、同時刻の分
局された信号を比較する：１ こととなるので正しい位相差が得られないという不都合
が生ずる。
上述の実施例の不都合を無くして計測一般の状態での流
量計測を行えるようにした他の実施例を第３図に示す〇 この実施例は、前述の実施例における構成を基本とし、
両分周器１２．１３に加えられる同期リセット回路１４
＆からの信号を、−万は直接に、他方はリセット信号制
御回路１８を経て流量に相当した時間だけ遅らせたこと
を特徴とすると共に管路４内を流れる流体の概略流量を
たとえば、流量センサ１９などの適宜の計測手段によっ
て知酪入この流量信号なプノリアンプ２０で増巾して前
記リセット信号制御回路１８に与え、これを制御して流
量に応じた遅れ信号を他の分局器１３によって分局時期
を適正に保つことができるようにしである０ 斜上の構成になるので、所望の流量が流れている一般的
な状況下にあって回路のリセットが行われた場合では、
同期リセット回路１４Ｌにより発生したリセット信号で
一万の分局器１２は即時にリセットされるが他方の分局
器１３はリセット信、号制御回路１８４二よって流量に
応じた遅れを以りてリセットされ、しかもその遅れ量は
流量センナ１９などの適宜の計測手段によって出される
概略の流量信号により決定されるので回路動作の開始点
が流れの有無に拘らず正しく定められる。
量計測を行えるようにした他の実施例を第３図に示す〇 この実施例は、前述の実施例における構成を基本とし、
両分周器１２．１３に加えられる同期リセット回路１４
＆からの信号を、−万は直接に、他方はリセット信号制
御回路１８を経て流量に相当した時間だけ遅らせたこと
を特徴とすると共に管路４内を流れる流体の概略流量を
たとえば、流量センサ１９などの適宜の計測手段によっ
て知酪入この流量信号なプノリアンプ２０で増巾して前
記リセット信号制御回路１８に与え、これを制御して流
量に応じた遅れ信号を他の分局器１３によって分局時期
を適正に保つことができるようにしである０ 斜上の構成になるので、所望の流量が流れている一般的
な状況下にあって回路のリセットが行われた場合では、
同期リセット回路１４Ｌにより発生したリセット信号で
一万の分局器１２は即時にリセットされるが他方の分局
器１３はリセット信、号制御回路１８４二よって流量に
応じた遅れを以りてリセットされ、しかもその遅れ量は
流量センナ１９などの適宜の計測手段によって出される
概略の流量信号により決定されるので回路動作の開始点
が流れの有無に拘らず正しく定められる。
しかも、分局比は前述の実施例と同様にＮ’１１４と定
めれば、−に分周されるので大流量の場合でも位相差を
２２ｒ以内ζ二保って支障なく流量計測を行うことがで
きる。
めれば、−に分周されるので大流量の場合でも位相差を
２２ｒ以内ζ二保って支障なく流量計測を行うことがで
きる。
この発明は斜上のように所望の分局比により【超音波計
測信号を分局することによって位相差法の欠陥とされる
位相差が２π以上になって誤まりた位相差を計測する不
都合をなくして適正な位相差を計測できしたがって、流
量が大きい場合でも正確な流量測定ができる利点を有す
る。
測信号を分局することによって位相差法の欠陥とされる
位相差が２π以上になって誤まりた位相差を計測する不
都合をなくして適正な位相差を計測できしたがって、流
量が大きい場合でも正確な流量測定ができる利点を有す
る。
また、この発明によれば、流量センサまたは他の適宜の
概略流量計測手段によって概略の流量値を知り、その信
号に基づいて分局器の動作開始点をコントロールしてい
るので大流量が流れている状態で電源の０Ｎ−ＯＦＦま
たはリセットしても誤まった計測が行われることはない
特徴がある。
概略流量計測手段によって概略の流量値を知り、その信
号に基づいて分局器の動作開始点をコントロールしてい
るので大流量が流れている状態で電源の０Ｎ−ＯＦＦま
たはリセットしても誤まった計測が行われることはない
特徴がある。
第１図はこの発明に係る超音波流量計の一実施例を示す
回路説明図、第２図９）、（ＣＪ、（ハ）は同上作動状
態の超音波計測信号の波形図、第３因は他の実施例を示
す回路説明図である。 １・・・超音波発振器 ″ 雪、６・・・超音波発信素子 ３．７・・・超音波受信素子 ５．８・・・流速計測機構 １２．１３・・・分局器 １４．１０・・・同期リセット回路 １５−・・位相検波器 １８・・・リセット信号制御回路 １９・・・流量センナ 第２図 ７７１″
回路説明図、第２図９）、（ＣＪ、（ハ）は同上作動状
態の超音波計測信号の波形図、第３因は他の実施例を示
す回路説明図である。 １・・・超音波発振器 ″ 雪、６・・・超音波発信素子 ３．７・・・超音波受信素子 ５．８・・・流速計測機構 １２．１３・・・分局器 １４．１０・・・同期リセット回路 １５−・・位相検波器 １８・・・リセット信号制御回路 １９・・・流量センナ 第２図 ７７１″
Claims (1)
- （１）被計測流体の流路に二組の超音波の送信器と受信
器とを同一距離を以りて流れの方向ζ；正逆相対向して
配設し、前ε超音波送信器を正弦波に限らない一定の周
波数を発振する超音波信号発振器で駆動し、超音波の伝
播に伴なりて生ずる前記超音波受信々方間の位相差が流
速に比例することから流量を求める超音波流量計におい
【、前記超音波受信器により受信した二つの超音波信号
をそれぞれ分局器により所望の分周比ζ；分周して得ら
れる信号の位相差を位相比較器により検出し、流量信号
を得ることを特徴とする超音波流量計０幅）流量の概略
値を知るための検出器を併設り前記検出器が発信する信
号により二つのリセット信号を制御することを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の超音波流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12881181A JPS5832123A (ja) | 1981-08-19 | 1981-08-19 | 超音波流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12881181A JPS5832123A (ja) | 1981-08-19 | 1981-08-19 | 超音波流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5832123A true JPS5832123A (ja) | 1983-02-25 |
| JPH0324608B2 JPH0324608B2 (ja) | 1991-04-03 |
Family
ID=14993999
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12881181A Granted JPS5832123A (ja) | 1981-08-19 | 1981-08-19 | 超音波流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5832123A (ja) |
-
1981
- 1981-08-19 JP JP12881181A patent/JPS5832123A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0324608B2 (ja) | 1991-04-03 |
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