JPS5852488Y2 - 相関技術を利用した流速流量測定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、相関技術を用いて管路内を流れる流体の流速
、流量を測定する装置に関するものである。

第１図は従来公知のこの種の装置の構成プロンク図であ
る。

図において、１は被測定流体が流れている管路、２１．
２２はこの管路に取付けた超音波送信器、３１．３２は
この超音波送信器２１゜２２に対峠し管路１に取付けら
れた超音波受信器、４は発振器で、超音波送信器２１．
２２を駆動する。

５は超音波受信器３１．３２からの信号ｘｔ。ｙｔを復
調し、この復調した２つの信号の相互相関をとるための
相関計である。

このように構成した装置においては、超音波送信器２１
．２２、受信器３１．３２間で形成される超音波伝搬経
路ｐ、、ｐ２は、被測定流体の流れ方向に距離りだけ離
れており、各受信器３１゜３２から各伝搬経路Ｐ１ 、
Ｐ２中に存在するゆらぎや小満などにもとすく流体ノイ
ズ信号ｘｔ 、ｙｔを検出する。

ここで、受信器３１で検出された信号がτ０だげ遅れて
受信器３２で検出されるものとすれば、相互相関計５の
出力（相互相関値）は、第２図に示すように遅延時間が
τ０の時、相互相関値は最大となる。

したがって、被測定流体の流速Ｖは、ｖ＝にを演算する
ことによって求めるτ０ ことができる。

ところでこのような従来装置における一つの欠点は、超
音波受信器３１．３２は、被測定流体中を伝搬してきた
信号と、管路１を伝わってくる各送信器２１．２２から
の信号の両方を受信し、しかもその伝搬時間が両者とも
接近しているため、管路１を伝わってくる信号りその他
の機械的振動の影響を受けやすいという点にある。

本考案は従来装置におけるこれらの欠点をなくすること
を目的としてなされたもので、超音波送信器２１．２２
と超音波受信器３１．３２を対峠する構成としないで、
管路１の一方の側に取付け、各受信器３１．３２は管路
１の内壁からの反射波を受信するようにしている点に特
徴の一つがある。

第３図は本考案の一実施例を示す構成ブロフク図である
。

この装置においては、超音波送信器２１．２２と受信器
３１．３２をいずれも管路１の一方の側（上方側）に設
けである。

また受信器３１．３２からの信号は、それぞれゲート回
路６１ ．６２を介して位相差復調回路７に印加されて
おり、この位相差復調回路７の出力信号を自己相関計５
０に印加するようにしている。

この装置において、いま第４図イに示すような励振パル
スを超音波送信器２１．２２に印加すると、この送信器
２１．２２から第３図の破線に示すように管路１内に超
音波信号が発射され、この信号は管路１の他方の側の管
壁で反射し、第４図口に示すように励振パルスが印加さ
れてから１Ｂ後に受信器３１．３２で検出される。

一方送信器２１．２２から管路１を直接伝わる信号は、
送信器と受信器とが管路の同じ側に設けられ１両者が接
近していることから、被測定流体中を伝搬してくる信号
よりも早く受信器に到達し、第４図口に示すように励振
パルスが印加されてからｔｎ（ｔｎ〈ｔ８）後に受信器
で検出される。

ゲート制御回路６０は、発振器４からの励振パルス信号
を入力としており、ゲート回路６１．６２を第４図ハに
示すように信号ｘｔが到達する時間ｔ８より僅かに短か
い時間であってｔｎより長い時間ｔｃだけ閉とする。

これによって、ゲート回路６１．６２は受信器３１．３
２によって受信される信号のなかから、被測定流体中を
伝搬してかつ反射してきた信号ｘｔだげを分離し、位相
差復調回路７に印加させる。

ここで、被測定流体中を伝搬する超音波信号は、往と復
で近接しているが同一経路でないためその伝搬経路内の
流体ノイズの速度成分によって変調（振幅変調、位相変
調、周波数変調）を受ける。

位相差復調回路７は、ゲート回路６１．６２を介して印
加される信号ｘｔ。

ｙｔの位相差を復調することによって、両信号中に共通
して混入しているコモンモードノイズを除去している。

自己相関計５０は、位相差復調回路７からの差信号ｚｔ
の自己相関関数１ｚｚｒを求めるもので、その出力は第
５図に示すようにτｏ＝Ｌ−（ｖ：流速）のとき最大値
をもつ。

なお、コモンモードノイズ等による周期的な相関は表わ
れない。

したがって、自己相関関数のピーク位置τ０を管路１を
伝わってくる各種ノイズに影響されず正確に検出するこ
とができる。

第６図は本考案装置の他の実施例を示す構成ブロフク図
である。

この実施例では、受信器３１からの信号と発振器４から
の信号とを入力とする位相復調回路７１と受信器３２か
らの信号と発振器４からの信号とを入力とする位相復調
回路７２とを設け、各位相復調回路７１．７２からの信
号ｘｔ 、ｙｔを相互相関計５に印加するようにしてい
る。

制御回路６０は発振器４の出力が送信器２１．２２に印
加されてから一定時間ｔｃだげ位相復調回路７１．７２
の機能を停止させることによって、第３図装置における
ゲート回路と同様の動作を行なわせ、管路１を直接伝わ
ってくる信号の影響を取り除くようにしている。

なお、第３図および第６図の実施例では、いずれも送信
器２１．２２と受信器３１．３２を管路１の軸方向に一
列に並べて取付けたものであるが、第７図に示すように
送信器と受信器とを管路１の半径方向に一列に並べて取
付けるようにしてもよ〜ゝ０ 以上説明したように、本考案装置は、超音波送信器と受
信器とを対峠して管路に取付ける代りに両者を一方の側
の管路に取付けるようにし、受信器は、管壁からの反射
波を受信するようにしたものであるから、超音波信号の
伝搬距離を２倍にでき、検出感度を向上できるうえに、
送信器と受信器の取付位置の設定が容易であり、しかも
、管路１を直接伝わってくる各送信器からの信号を容易
に分離できるので管路振動等の影響を受けないという特
長がある。

更に、送信、受信器の取付け、調整作業が同一方向から
出来るので作業性が良くなり、超音波を連続的に送受す
る場合にもメリントが大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来公知のこの種の装置の構成ブロフク図、第
２図はその動作説明図、第３図は本考案装置の構成ブロ
フク図、第４図および第５図はその動作説明図、第６図
は本考案の他の例を示す構成ブロンク図、第７図は超音
波送信器と受信器の他の取付例を示す構成断面図である
。 １・・・・・・管路、２１，２２・・・・・・超音波送
信器、３１．３２・・・・・・受信器、４・・・・・・
発振器、５０・・・・・・自己相関計、６１．６２・・
・・・・ゲート回路、６０・・・・・・ゲート制御回路
、７・・・・・・位相差復調回路。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）被測定流体中に含まれる流体ノイズを前記被測定
   流体の流れ方向にある距離だけ離れた２ケ所で超音波信
   号を利用して検出し、この２つの検出信号の相関関係か
   ら流速流量を測定する装置において、前記被測定流体が
   流れている管路に超音波送信器と受信器とを前記送信器
   から出射した超音波信号が管路の内壁で反射し、この反
   射信号を受信器が受信するように管路の一方の側にそれ
   ぞれ取付けた相関技術を利用した流速流量測定装置。
2. （２）検出信号の相関関係を求める手段の入力側にゲー
   ト回路手段を設け、このゲート回路手段を受信器に反射
   信号が到達するより僅かに短かい時間開とするようにし
   た実用新案登録請求の範囲第１項記載の相関技術を利用
   した流速流量測定装置。
3. （３）２つの検出信号の差信号を得、この差信号の自己
   相関を得るようにした実用新案登録請求の範囲第１項記
   載の相関技術を利用した流速流量測定装置。