JPS5870132A - 超音波流量計 - Google Patents
超音波流量計Info
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- JPS5870132A JPS5870132A JP56168349A JP16834981A JPS5870132A JP S5870132 A JPS5870132 A JP S5870132A JP 56168349 A JP56168349 A JP 56168349A JP 16834981 A JP16834981 A JP 16834981A JP S5870132 A JPS5870132 A JP S5870132A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic
- propagation time
- circuit
- measured
- fluid
- 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.)
- Pending
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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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- 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】
この発明は被測定流体の流れる管に設叶られた一対の超
音波送受波器の一方から他方へ送信される超音波パルス
の伝搬時間および他方から一方へ送信される超音波パル
スの伝書時間に基づいて、被測定流体の流速または流量
を測定する超音波流量計に関する。
音波送受波器の一方から他方へ送信される超音波パルス
の伝搬時間および他方から一方へ送信される超音波パル
スの伝書時間に基づいて、被測定流体の流速または流量
を測定する超音波流量計に関する。
被測定流体の流れ方向に対して斜め（あるいは平行）に
対向配置された一対の超音波送受波器間で送受信される
超音波パルスの送信時刻との時間差に基づいて、被測定
流体の流速あるいは流量の測定を行う超音波流量針にあ
っては、一方の超音波送受波器から出力された超音波パ
ルスの送信時刻とこの超音波パルスを受信した他方の超
音波送受波器において検出された特定パルス（第７図の
（イ）参照）の受信時刻とに基づいて得られた同超音波
パルスの伝搬時間（値Ｔａ）および他方の超音波送受波
器から出力された超音波パルスの送信時刻とこの超音波
パルスを受信した一方の超音波送受波器において検出さ
れた特定パルス（第２図の（ロ）参照）の受信時刻とに
基づいて得られ九同超音波パルスの伝搬時間（値Ｔｂ）
を求め、これらの各伝搬時間’ｐｍ、Ｔｂに基づいて被
測定流体の流速あるいは流量の測定を行っている。
対向配置された一対の超音波送受波器間で送受信される
超音波パルスの送信時刻との時間差に基づいて、被測定
流体の流速あるいは流量の測定を行う超音波流量針にあ
っては、一方の超音波送受波器から出力された超音波パ
ルスの送信時刻とこの超音波パルスを受信した他方の超
音波送受波器において検出された特定パルス（第７図の
（イ）参照）の受信時刻とに基づいて得られた同超音波
パルスの伝搬時間（値Ｔａ）および他方の超音波送受波
器から出力された超音波パルスの送信時刻とこの超音波
パルスを受信した一方の超音波送受波器において検出さ
れた特定パルス（第２図の（ロ）参照）の受信時刻とに
基づいて得られ九同超音波パルスの伝搬時間（値Ｔｂ）
を求め、これらの各伝搬時間’ｐｍ、Ｔｂに基づいて被
測定流体の流速あるいは流量の測定を行っている。
ところで、このような超音波流量計においては、超音波
パルスが通過する被測定流体中にゴミや気泡等が多量に
存在すると、このゴミ嶋により被測定流体通過中におけ
る超音波パルスが減衰し、各超音波送受波器にνいて検
出される特定パルスの分布が第１図の（ハ）に示すよう
に複数のピークを持ち、被測定流体の流速測定や流量測
定に誤差が生じたシ、測定不能になることがある。そこ
で、従来の超音波流量計にあっては、被測定流体中に存
在するゴミ、気泡郷による測定誤差あるいは測定不能を
取シ除く方法の１つとして、ノ測定毎に得られ九特定パ
ルスの示す伝搬時間をＮ回平均して得られた平均伝搬時
間（値Ｔｏ）と新たに得ちれた伝搬時間（値Ｔ）とを比
較し、ｒ’ Ｔ−Ｔ ｏ ＋≦ΔＴの時に、この新たな
伝搬時間の示す値Ｔを正常な測定値として取シ込み被測
定流体の流速あるいは流量を求める方法が採られている
。
パルスが通過する被測定流体中にゴミや気泡等が多量に
存在すると、このゴミ嶋により被測定流体通過中におけ
る超音波パルスが減衰し、各超音波送受波器にνいて検
出される特定パルスの分布が第１図の（ハ）に示すよう
に複数のピークを持ち、被測定流体の流速測定や流量測
定に誤差が生じたシ、測定不能になることがある。そこ
で、従来の超音波流量計にあっては、被測定流体中に存
在するゴミ、気泡郷による測定誤差あるいは測定不能を
取シ除く方法の１つとして、ノ測定毎に得られ九特定パ
ルスの示す伝搬時間をＮ回平均して得られた平均伝搬時
間（値Ｔｏ）と新たに得ちれた伝搬時間（値Ｔ）とを比
較し、ｒ’ Ｔ−Ｔ ｏ ＋≦ΔＴの時に、この新たな
伝搬時間の示す値Ｔを正常な測定値として取シ込み被測
定流体の流速あるいは流量を求める方法が採られている
。
しかしながら、このような方法にあっては、被測定流体
中にゴミ、気泡郷が多量に存在し、特定パルスの示す伝
搬時間をＮ回平均して得られた平均伝搬時間Ｔｏが正し
い得を示さなくなると、超音波送受波器において検出さ
れた特定パルスが第１図のに）に示すように、平均伝搬
時間の示す値ＴＯとずれて検出されるととがあシ、この
時において、流速（あるいは流量）測定に誤差が生じた
シ、測定結果が不安定に・なシ、さらにこのような状態
が長く続いた場合には測定不能になることがある。
中にゴミ、気泡郷が多量に存在し、特定パルスの示す伝
搬時間をＮ回平均して得られた平均伝搬時間Ｔｏが正し
い得を示さなくなると、超音波送受波器において検出さ
れた特定パルスが第１図のに）に示すように、平均伝搬
時間の示す値ＴＯとずれて検出されるととがあシ、この
時において、流速（あるいは流量）測定に誤差が生じた
シ、測定結果が不安定に・なシ、さらにこのような状態
が長く続いた場合には測定不能になることがある。
を九、出願人は他の方法を考案した（％願昭７４−ＪＪ
ｒｊ号）。それによるとＩ測定毎に受信パルスがある基
準レベルを越えた回数を計数しとの回数が予め定められ
ている所定の数であるか否かを判別し、所定の数である
時に、超音波送受波器にかいて検出畜れたパルスを正規
の特定パルスとして取シ込んで被測定流体の流速（ある
いは流量）を求め、所定の数でない時には、検出された
特定パルスの取シ込みを禁止して、不良データの取〕込
みによって生じ墨測定誤差を防止する方法が採られてい
る。しかしながらこのような方法にあっては、超音波送
受波器において受信された超音波パルスのエンベロープ
が所定の傾きおよび振幅を有しているか否かに基づいて
正規の特定パルスを選択していることと等価であること
から、エンベロープの経時変化の影響を受は易い。
ｒｊ号）。それによるとＩ測定毎に受信パルスがある基
準レベルを越えた回数を計数しとの回数が予め定められ
ている所定の数であるか否かを判別し、所定の数である
時に、超音波送受波器にかいて検出畜れたパルスを正規
の特定パルスとして取シ込んで被測定流体の流速（ある
いは流量）を求め、所定の数でない時には、検出された
特定パルスの取シ込みを禁止して、不良データの取〕込
みによって生じ墨測定誤差を防止する方法が採られてい
る。しかしながらこのような方法にあっては、超音波送
受波器において受信された超音波パルスのエンベロープ
が所定の傾きおよび振幅を有しているか否かに基づいて
正規の特定パルスを選択していることと等価であること
から、エンベロープの経時変化の影響を受は易い。
すなわち、上述したような方法においては、測定毎に得
られた特定パルスの平均伝搬時間（値Ｔ０３に基づいて
、ｔ＜（Ｔｏ−ΔＴ）あるいは（Ｔ。
られた特定パルスの平均伝搬時間（値Ｔ０３に基づいて
、ｔ＜（Ｔｏ−ΔＴ）あるいは（Ｔ。
＋ΔＴ）＜ｔの時にその値が「０玉 （Ｔｏ−ΔＴ）≦
ｔ≦（Ｔｏ＋ΔＴ）の時にその値が［ｌｆｃある重み関
数Ｗ（ｔ） （この重み関数Ｗ（ｔ）のｔは時間を示す
変数である）を求め、この重み関数Ｗ（ｔ）と新たに得
られた特定パルスとを乗算し、正規の特定ノ（ルスを選
択することと数学的に等価である。したがって、ｌ′Ｔ
−ＴＯ１′〉ΔＴなるデータはすべて廃棄されることと
なシ、被測定流体中にゴミ、気泡等が多量に存在し、超
音波送受波器において受信される超音波パルスの振幅変
化が激しくなった時に、有効なデータ数が少なくなシ、
測定誤差やその応答の点で不利になるという欠点がある
。
ｔ≦（Ｔｏ＋ΔＴ）の時にその値が［ｌｆｃある重み関
数Ｗ（ｔ） （この重み関数Ｗ（ｔ）のｔは時間を示す
変数である）を求め、この重み関数Ｗ（ｔ）と新たに得
られた特定パルスとを乗算し、正規の特定ノ（ルスを選
択することと数学的に等価である。したがって、ｌ′Ｔ
−ＴＯ１′〉ΔＴなるデータはすべて廃棄されることと
なシ、被測定流体中にゴミ、気泡等が多量に存在し、超
音波送受波器において受信される超音波パルスの振幅変
化が激しくなった時に、有効なデータ数が少なくなシ、
測定誤差やその応答の点で不利になるという欠点がある
。
この発明は上記の点に鑑み、受信した超音波パルスの振
幅変動が激しい場合においても誤動作・指示不良をおこ
すことなく被測定流体の流速あるいは流量を測定すると
とができると共に、応答速度の悪化を防止することがで
きる超音波流量計を提供するもので、測定毎に受信され
る前記超音波パルスの伝搬時間の分布を検出する手段と
、この分布中の最大ピークを検出し、この最大ピークを
中心とする重み関数を発生する重み関数発生手段と、こ
の重み関数発生手段の出力に基づいて伝搬時間の重みつ
き平均を求める統計処理手段とを具備し、この統計処理
手段の出力に基づいて前記被測定流体の流速または流量
を求めることを特徴としている。
幅変動が激しい場合においても誤動作・指示不良をおこ
すことなく被測定流体の流速あるいは流量を測定すると
とができると共に、応答速度の悪化を防止することがで
きる超音波流量計を提供するもので、測定毎に受信され
る前記超音波パルスの伝搬時間の分布を検出する手段と
、この分布中の最大ピークを検出し、この最大ピークを
中心とする重み関数を発生する重み関数発生手段と、こ
の重み関数発生手段の出力に基づいて伝搬時間の重みつ
き平均を求める統計処理手段とを具備し、この統計処理
手段の出力に基づいて前記被測定流体の流速または流量
を求めることを特徴としている。
以下この発明の一実施例を図面にしたがって説明する。
第一図は仁の発明による超音波流量針の回路構成の一例
を示すブロック図であシ、第３図は同実施例を説明する
ための分布図である。第２図において、１はその流速あ
るいは一量を測定される被測定流体２を導く管路であシ
、この管路１には同管路１に対して斜めに対向配置され
た超音波送受波器ｓａ、ａｂが設けられている。そして
、超音波送受波器３ａが超音波パルスを送信した時に、
この送信式れた超音波パルスが被測定流体２を介して超
音波送受波−３ｂに伝達されて受信され、また逆に、超
音波送受波器３ｂが超音波パルスを送信した時に、この
送信された超音波パルスが超音波送受波器３ａで受信さ
れ、これらの超音波送受波器３ｍ、３ｂによシ受信され
た超音波パルスが対応する受信信号に変換され、伝搬時
間測定回路４に供給される。伝搬時間測定回路４は超音
波送受波器３ａが超音波パルスを送信した時から超音波
送受波器３ｂがこれを受信するまでに要する時間（一方
の伝搬時間）および超音波送受波器３ｂが超音波パルス
を送信した時から超音波送受波器３ａがこれを受信する
までに要する時間（他方の伝搬時間）を検出する回路で
あり、一方の超音波送受波器３１（または超音波送受波
器３ｂ）が超音波パルスを発した時にこれを検出して計
時を開始し、その後に、他方の超音波送受波器３ｂ（ま
えは超音波送受波器３１）がこの超音波パルスを受信し
た時に、この受信した超音波パルスのレベルを基準レベ
ルに基づいて判別し、この超音波パルス中の特定パルス
を検出し、それまでの計時データを統計処理回路５に供
給する。統計処理回路５は伝搬時間測定回路４から送ら
れた計時データを順次記憶し、その分布を解析する。計
時データの分布例を第３図印に示す。統計処理回路５は
、分布の最大ピークを検出し、最大ピークの計時データ
Ｃ以下このピークの計時データをＴｐとする）Ｋ基づい
て、ｔ＜（Ｔｐ−ΔＴ）、または（Ｔｐ＋ΔＴ）＜ｔの
時に「ｏ」、（Ｔｐ −ΔＴ）≦ｔ≦（Ｔｐ＋ΔＴ）の
時に「ｌ」となる重み関数Ｗ（ｔ）第ＪｒｊＡｆｐ）を
求め、この重み関数Ｗ（ｔ）と計時データの分布筒３因
印を乗算して（乗算結果を第３図Ｈに示す）その平均伝
搬時間の示す値（Ｔｍ・ａｎ）を求める。そして、統計
処理回路５は求めた平均伝搬時間に基づいて被測定流体
２の流量を演算して求め図示せぬ後段回路に供給する。
を示すブロック図であシ、第３図は同実施例を説明する
ための分布図である。第２図において、１はその流速あ
るいは一量を測定される被測定流体２を導く管路であシ
、この管路１には同管路１に対して斜めに対向配置され
た超音波送受波器ｓａ、ａｂが設けられている。そして
、超音波送受波器３ａが超音波パルスを送信した時に、
この送信式れた超音波パルスが被測定流体２を介して超
音波送受波−３ｂに伝達されて受信され、また逆に、超
音波送受波器３ｂが超音波パルスを送信した時に、この
送信された超音波パルスが超音波送受波器３ａで受信さ
れ、これらの超音波送受波器３ｍ、３ｂによシ受信され
た超音波パルスが対応する受信信号に変換され、伝搬時
間測定回路４に供給される。伝搬時間測定回路４は超音
波送受波器３ａが超音波パルスを送信した時から超音波
送受波器３ｂがこれを受信するまでに要する時間（一方
の伝搬時間）および超音波送受波器３ｂが超音波パルス
を送信した時から超音波送受波器３ａがこれを受信する
までに要する時間（他方の伝搬時間）を検出する回路で
あり、一方の超音波送受波器３１（または超音波送受波
器３ｂ）が超音波パルスを発した時にこれを検出して計
時を開始し、その後に、他方の超音波送受波器３ｂ（ま
えは超音波送受波器３１）がこの超音波パルスを受信し
た時に、この受信した超音波パルスのレベルを基準レベ
ルに基づいて判別し、この超音波パルス中の特定パルス
を検出し、それまでの計時データを統計処理回路５に供
給する。統計処理回路５は伝搬時間測定回路４から送ら
れた計時データを順次記憶し、その分布を解析する。計
時データの分布例を第３図印に示す。統計処理回路５は
、分布の最大ピークを検出し、最大ピークの計時データ
Ｃ以下このピークの計時データをＴｐとする）Ｋ基づい
て、ｔ＜（Ｔｐ−ΔＴ）、または（Ｔｐ＋ΔＴ）＜ｔの
時に「ｏ」、（Ｔｐ −ΔＴ）≦ｔ≦（Ｔｐ＋ΔＴ）の
時に「ｌ」となる重み関数Ｗ（ｔ）第ＪｒｊＡｆｐ）を
求め、この重み関数Ｗ（ｔ）と計時データの分布筒３因
印を乗算して（乗算結果を第３図Ｈに示す）その平均伝
搬時間の示す値（Ｔｍ・ａｎ）を求める。そして、統計
処理回路５は求めた平均伝搬時間に基づいて被測定流体
２の流量を演算して求め図示せぬ後段回路に供給する。
なお、上述したｔ（（Ｔｐ−ΔＴ）、（Ｔｐ十ΔＴ）＜
ｔ％（Ｔｐ−ΔＴ）≦ｔ≦（Ｔｐ＋ΔＴ）におけるΔＴ
は送受信される超音波パルスのＩ周期よシ小となるよう
にその値の設定が行なわれている。
ｔ％（Ｔｐ−ΔＴ）≦ｔ≦（Ｔｐ＋ΔＴ）におけるΔＴ
は送受信される超音波パルスのＩ周期よシ小となるよう
にその値の設定が行なわれている。
以上の構成において、回路に電源が供給され、一方の超
音波送受波器３ａが駆動されて超音波パルスを発生する
と、伝搬時間測定回路４がこれを検出して計時動作を行
うと共に、超音波送受波器３ａの出力した超音波パルス
が被測定流体２中を通過して他方の超音波送受波器３ｂ
に伝達され、ここで、対応する受信信号に変換されて伝
搬時間測定回路４に供給される。伝搬時間測定回路４は
超音波送受波器３ｂから供給された信号を所要レベルで
判別して特定パルスを検出し、この結果得られた計時デ
ータを統計処理回路５に供給する。
音波送受波器３ａが駆動されて超音波パルスを発生する
と、伝搬時間測定回路４がこれを検出して計時動作を行
うと共に、超音波送受波器３ａの出力した超音波パルス
が被測定流体２中を通過して他方の超音波送受波器３ｂ
に伝達され、ここで、対応する受信信号に変換されて伝
搬時間測定回路４に供給される。伝搬時間測定回路４は
超音波送受波器３ｂから供給された信号を所要レベルで
判別して特定パルスを検出し、この結果得られた計時デ
ータを統計処理回路５に供給する。
以下上述し九動作と同様にして、超音波送受波器３ａが
超音波パルスを出力する毎に伝搬時間測定回路４が受信
された信号の特定パルスを検出し、これによシ得られた
計時データを統計処理回路５に供給する。統計処理回路
５は伝搬時間測定回路４からｍ個の計時データを供給さ
れた時に、その分布から最大ピークに対応した伝搬時間
データ（値Ｔｐｌ）に基づいて、ｔ＜（Ｔｐｌ−ΔＴ）
、（Ｔｐｌ＋Δ’ｒ）＜ｔの時にｒＯｕ（Ｔｐｌ−ΔＴ
）≦ｔ≦（Ｔｐｌ＋ΔＴ）の時ｙｃｒ／Ｊである重み関
数Ｗ（ｔ）を求め、この重み関数ｉＷ （ｔ）とｍ個の
計時データの分布とを乗算して一方の平均伝搬時間’ｌ
’ｍｅａｎ １を求め、この平均伝搬時間’ｌ’ｍｅａ
ｎ／を記憶する。そして、この統計処理回路５は上述し
た状態と逆の状態、すなわち、超音波送受波器３ｂが超
音波パルスの送信を開始した時も上述した動作と同様に
して他方の平均伝搬時間’ｌ’ｍｅｌＬｎ２を求め、こ
れらの平均伝搬時間’１’ ｍｅａｎ ｔ 、’１’
ｍｅａｎ ２に基づいて被測定流体２の流量を演算して
求め、図示せぬ後段回路に供給する。
超音波パルスを出力する毎に伝搬時間測定回路４が受信
された信号の特定パルスを検出し、これによシ得られた
計時データを統計処理回路５に供給する。統計処理回路
５は伝搬時間測定回路４からｍ個の計時データを供給さ
れた時に、その分布から最大ピークに対応した伝搬時間
データ（値Ｔｐｌ）に基づいて、ｔ＜（Ｔｐｌ−ΔＴ）
、（Ｔｐｌ＋Δ’ｒ）＜ｔの時にｒＯｕ（Ｔｐｌ−ΔＴ
）≦ｔ≦（Ｔｐｌ＋ΔＴ）の時ｙｃｒ／Ｊである重み関
数Ｗ（ｔ）を求め、この重み関数ｉＷ （ｔ）とｍ個の
計時データの分布とを乗算して一方の平均伝搬時間’ｌ
’ｍｅａｎ １を求め、この平均伝搬時間’ｌ’ｍｅａ
ｎ／を記憶する。そして、この統計処理回路５は上述し
た状態と逆の状態、すなわち、超音波送受波器３ｂが超
音波パルスの送信を開始した時も上述した動作と同様に
して他方の平均伝搬時間’ｌ’ｍｅｌＬｎ２を求め、こ
れらの平均伝搬時間’１’ ｍｅａｎ ｔ 、’１’
ｍｅａｎ ２に基づいて被測定流体２の流量を演算して
求め、図示せぬ後段回路に供給する。
そして上述した状態において、被測定流体２中にゴミ、
気泡等が多量に混入し、超音波送受波器３ｂ（あるいは
超音波送受波器３ｍ）において受信される超音波パルス
が減衰すると、伝搬時間測定回路４がこれの影響を受は
計時データの分布は第３図の（イ）に示すような複数の
ピークを持つ。
気泡等が多量に混入し、超音波送受波器３ｂ（あるいは
超音波送受波器３ｍ）において受信される超音波パルス
が減衰すると、伝搬時間測定回路４がこれの影響を受は
計時データの分布は第３図の（イ）に示すような複数の
ピークを持つ。
したがって、これらの加重平均伝搬時間’ｌ’ｍｅＩＬ
ｎ １、Ｔｍｅａｎ２に基づいて、被測定流体２の流量
を演算して求めれば、減衰の影響は除去される。なお上
述した実施例においては、バッチ処理によってｍ個の計
時データの統計処理を行っているが、これを、リアルタ
イム処理、すなわち、新たな計時データが供給される毎
に、最も古い計時データを取シ除いて統計処理を行うよ
うに構成することも勿論可能である。
ｎ １、Ｔｍｅａｎ２に基づいて、被測定流体２の流量
を演算して求めれば、減衰の影響は除去される。なお上
述した実施例においては、バッチ処理によってｍ個の計
時データの統計処理を行っているが、これを、リアルタ
イム処理、すなわち、新たな計時データが供給される毎
に、最も古い計時データを取シ除いて統計処理を行うよ
うに構成することも勿論可能である。
第参図はこの発明による超音波流量計の他の回路構成例
を示すブロック図であり、第５図は同実施例を説明する
ための分布図である。この第参図に示す回路が第一図に
示す回路と異なる点は統計処理回路５に代えて補正、°
統計処理回路６を用いたことである。この補正、°統計
処理回路６は伝搬時間測定回路４から供給された計時デ
ータ（゛第３（以下この伝搬時間データの示す値をＴｐ
とする）に基づいて、ｔ＜（Ｔｐ−ΔＴ）、（Ｔｐ＋Δ
Ｔ）くｔの時にｒｏｂ、（Ｔｐ−ΔＴ）≦ｔ≦（Ｔｐ＋
ΔＴ）の時に「ｈｐ」である重み関数Ｗｐ（ｔ）（第１
図の（ロ）参照）を求めると共に、他の各ピークＰ１〜
Ｐｎ（第１図の０）参照）に対応した各伝搬時間データ
と最大ピークに対応した伝搬時間データとの差を求め、
この結果得られた時間差データＣ以下、これらの各伝搬
時間データの差をｆｌ、τ２゜・−ｒｌとする、なお、
これらのτ１〜τｎにおいては、最大ビークｐｍａｘ以
前のピークに対応するものの符号は正であシ、最大ピー
クｐ ｍａｘ以後のピークに対応するものの符号社員で
ある）を求め、これらの各時間差データτ１〜τｎおよ
び最大ピークに対応し九伝搬時間データ（値Ｔｐ）に基
づいて、ｔ＜（（Ｔｐ−τ１）−ΔＴ）、（（Ｔｐ−ｖ
１）＋ΔＴ）（ｔの時に、「Ｏ」、（（Ｔｐ−ｔｌ）
−ΔＴ ）（ｔ≦（（Ｔｐ−ｔｌ）＋ΔＴ）の時にｒｈ
ｘＪである恵み関数Ｗ １ （ｔ）・・・・・・、ｔ〈
（（Ｔｐ−ｔ ｎ） −ΔＴ ）、（（Ｔｐ−ｔ ｎ）
＋ΔＴ）（ｔの時にｒＯＪ、（（Ｔｐ−ｒ ｎ） −
ΔＴ）≦ｔ≦（（Ｔｐ−ｒｎ） 十ΔＴ）の時にｒｈｎ
Ｊである重み関数Ｗｎ（ｔ）（第１図のを）参照）を求
める。そして、この統計・補正処理回路６は求めた重み
関数Ｗ ｐ （ｔ）と計時データ分布とを乗算し、この
結果得られた最大ピーク伝搬時間データ（第５図のに）
参照）を求めると共に求めた各重み関数と計時データ分
布を、各々、乗算し、この結果得られた第１のピーク伝
搬時間データ、・・・・・・、第１乃のピークパルス伝
搬時間データ（第５図のに）参照）を求める。その後に
記憶している最大ピーク計時データに、第７のピーク計
時データ、・・・・・・、第ルのピーク計時データをそ
れぞれτ１・・・τｎだけ補正して加え平均伝搬時間Ｔ
ｍｅａｎ（第５図の（へ）参照）を求め、この平均伝搬
時間’ｌ’ｍｅｌＬｎ、に基づいて被測定流体２の流量
を演算して求め、図示せぬ後段回路に供給する。なお、
上述した実施例におけるｈｐ、ｂｓ−ｈｎｔｉ各ピーク
の重みを示す値でアシ、これらの各ｈｐ、ｈ１〜ｈａ＼
＼は例えば、各ピークの面積によってその値が決定され
るようになっている。
を示すブロック図であり、第５図は同実施例を説明する
ための分布図である。この第参図に示す回路が第一図に
示す回路と異なる点は統計処理回路５に代えて補正、°
統計処理回路６を用いたことである。この補正、°統計
処理回路６は伝搬時間測定回路４から供給された計時デ
ータ（゛第３（以下この伝搬時間データの示す値をＴｐ
とする）に基づいて、ｔ＜（Ｔｐ−ΔＴ）、（Ｔｐ＋Δ
Ｔ）くｔの時にｒｏｂ、（Ｔｐ−ΔＴ）≦ｔ≦（Ｔｐ＋
ΔＴ）の時に「ｈｐ」である重み関数Ｗｐ（ｔ）（第１
図の（ロ）参照）を求めると共に、他の各ピークＰ１〜
Ｐｎ（第１図の０）参照）に対応した各伝搬時間データ
と最大ピークに対応した伝搬時間データとの差を求め、
この結果得られた時間差データＣ以下、これらの各伝搬
時間データの差をｆｌ、τ２゜・−ｒｌとする、なお、
これらのτ１〜τｎにおいては、最大ビークｐｍａｘ以
前のピークに対応するものの符号は正であシ、最大ピー
クｐ ｍａｘ以後のピークに対応するものの符号社員で
ある）を求め、これらの各時間差データτ１〜τｎおよ
び最大ピークに対応し九伝搬時間データ（値Ｔｐ）に基
づいて、ｔ＜（（Ｔｐ−τ１）−ΔＴ）、（（Ｔｐ−ｖ
１）＋ΔＴ）（ｔの時に、「Ｏ」、（（Ｔｐ−ｔｌ）
−ΔＴ ）（ｔ≦（（Ｔｐ−ｔｌ）＋ΔＴ）の時にｒｈ
ｘＪである恵み関数Ｗ １ （ｔ）・・・・・・、ｔ〈
（（Ｔｐ−ｔ ｎ） −ΔＴ ）、（（Ｔｐ−ｔ ｎ）
＋ΔＴ）（ｔの時にｒＯＪ、（（Ｔｐ−ｒ ｎ） −
ΔＴ）≦ｔ≦（（Ｔｐ−ｒｎ） 十ΔＴ）の時にｒｈｎ
Ｊである重み関数Ｗｎ（ｔ）（第１図のを）参照）を求
める。そして、この統計・補正処理回路６は求めた重み
関数Ｗ ｐ （ｔ）と計時データ分布とを乗算し、この
結果得られた最大ピーク伝搬時間データ（第５図のに）
参照）を求めると共に求めた各重み関数と計時データ分
布を、各々、乗算し、この結果得られた第１のピーク伝
搬時間データ、・・・・・・、第１乃のピークパルス伝
搬時間データ（第５図のに）参照）を求める。その後に
記憶している最大ピーク計時データに、第７のピーク計
時データ、・・・・・・、第ルのピーク計時データをそ
れぞれτ１・・・τｎだけ補正して加え平均伝搬時間Ｔ
ｍｅａｎ（第５図の（へ）参照）を求め、この平均伝搬
時間’ｌ’ｍｅｌＬｎ、に基づいて被測定流体２の流量
を演算して求め、図示せぬ後段回路に供給する。なお、
上述した実施例におけるｈｐ、ｂｓ−ｈｎｔｉ各ピーク
の重みを示す値でアシ、これらの各ｈｐ、ｈ１〜ｈａ＼
＼は例えば、各ピークの面積によってその値が決定され
るようになっている。
以上のように構成された回路によれば、得られた計時デ
ータを補正して使用するので、有効に利用されるデータ
の数が増え、超音波の減衰が変動している場合でも流量
又は流速の測定が安定に行える。
ータを補正して使用するので、有効に利用されるデータ
の数が増え、超音波の減衰が変動している場合でも流量
又は流速の測定が安定に行える。
第を図は上述した実施例において用いることができる他
の重み関数Ｗ（ｔ）の形を示す図でＴｏ〕、第７図はこ
の重み関数Ｗ（ｔ）を用いたピーク分離方法を説明する
ための図である。第を図に示すように、この重み関数Ｗ
（ｔ）は周辺においてなだらかにその値が変化するよう
になっている。したがって、この重み関数Ｗ（ｔ）を用
いて複数のピークから７つのピークを分離し九場金、計
時データの分布が第７図の印に示すように連続していて
も、分離して得られたピークが第７図（ロ）に示すよう
に最大ピークの両側のピークの影響を受けないようにな
る。
の重み関数Ｗ（ｔ）の形を示す図でＴｏ〕、第７図はこ
の重み関数Ｗ（ｔ）を用いたピーク分離方法を説明する
ための図である。第を図に示すように、この重み関数Ｗ
（ｔ）は周辺においてなだらかにその値が変化するよう
になっている。したがって、この重み関数Ｗ（ｔ）を用
いて複数のピークから７つのピークを分離し九場金、計
時データの分布が第７図の印に示すように連続していて
も、分離して得られたピークが第７図（ロ）に示すよう
に最大ピークの両側のピークの影響を受けないようにな
る。
また上述した実施例にお埴ては、統計処理に使用するサ
ンプル数製を一定としているがこれを、例えば最大ピー
クの両横の値と他のピーク各面積を合計した値とを比較
し、最大ピークの面積の値が他のピークの合計面積に対
して比較的大きい時にサンプル数を小さくとシ、また逆
に、比較的小さい時にサンプル数を大きくとシ、超音波
送受波器において受信される超音波パルスの振幅変動が
小さい場合において応答性を改善すると共に振幅変動が
大きい場合において誤差を最小にすることができる。
ンプル数製を一定としているがこれを、例えば最大ピー
クの両横の値と他のピーク各面積を合計した値とを比較
し、最大ピークの面積の値が他のピークの合計面積に対
して比較的大きい時にサンプル数を小さくとシ、また逆
に、比較的小さい時にサンプル数を大きくとシ、超音波
送受波器において受信される超音波パルスの振幅変動が
小さい場合において応答性を改善すると共に振幅変動が
大きい場合において誤差を最小にすることができる。
以上説明したようにこの発明は、測定毎に受信される前
記超音波パルス伝搬時間の分布を検出する噛哨神邦１ト
嵯快書手段と、この参−調ＩＩト献檎喪手段によって得
られた分布中の最大ピークを検出し、この最大ピークを
中心とする重み関数を発起被測定流体の流速または流量
を求めるようにしたので、受信した超音波パルスの振幅
変動が激しい場合においても誤動作・指示不良をおこす
ことなく被測定流体の流速あるいは流量をＩｌｌ定する
ことができると共に、受信している超音波ノ（ルスの振
幅変動が長く続い友場合においても応答速度の悪化を防
止し、安定した流量（流速）測定を行なわせることがで
き、またさらに、受信した超音波パルスのエンベロープ
の影蕃を受けないことから、受信している超音波パルス
のエンベロープがｉ化した場合においても安定な測定を
行なわせることができると共に、受信した信号の処理手
順がマイコン化に向いていることから、従来の超音波流
量針にマイコン等が組み込まれている場合に、これを用
いることができ、プログラムの変災のみでこの発明を実
施することができる。
記超音波パルス伝搬時間の分布を検出する噛哨神邦１ト
嵯快書手段と、この参−調ＩＩト献檎喪手段によって得
られた分布中の最大ピークを検出し、この最大ピークを
中心とする重み関数を発起被測定流体の流速または流量
を求めるようにしたので、受信した超音波パルスの振幅
変動が激しい場合においても誤動作・指示不良をおこす
ことなく被測定流体の流速あるいは流量をＩｌｌ定する
ことができると共に、受信している超音波ノ（ルスの振
幅変動が長く続い友場合においても応答速度の悪化を防
止し、安定した流量（流速）測定を行なわせることがで
き、またさらに、受信した超音波パルスのエンベロープ
の影蕃を受けないことから、受信している超音波パルス
のエンベロープがｉ化した場合においても安定な測定を
行なわせることができると共に、受信した信号の処理手
順がマイコン化に向いていることから、従来の超音波流
量針にマイコン等が組み込まれている場合に、これを用
いることができ、プログラムの変災のみでこの発明を実
施することができる。
第１図は従来の超音波流量計を説明するための図、第一
図はこの発明による超音波流量計の回路構成例を示すブ
ロック図、第３図は同図を説明する丸めの分布図、第参
図はこの発明による超音波流量針の他の回路構成例を示
すブロック図、第５図は同図を説明するための分布図、
第６図はこの２・・・・・・被測定流体、３ａ、３ｂ・
・・・・・超音波送受波器、４・・・・ぜ・伝搬時間測
定回路、５・・曲統計処理回路（重み関数発生手段、統
計処理手段）、６・・・・・・補正・統計処理回路（重
み関数発生手段、補正演算手段、統計処理千載 筐１図 第２図 第３図 ・パパ・ｌｌＫ１ ｎ 第５Ｉ″？Ｉ
図はこの発明による超音波流量計の回路構成例を示すブ
ロック図、第３図は同図を説明する丸めの分布図、第参
図はこの発明による超音波流量針の他の回路構成例を示
すブロック図、第５図は同図を説明するための分布図、
第６図はこの２・・・・・・被測定流体、３ａ、３ｂ・
・・・・・超音波送受波器、４・・・・ぜ・伝搬時間測
定回路、５・・曲統計処理回路（重み関数発生手段、統
計処理手段）、６・・・・・・補正・統計処理回路（重
み関数発生手段、補正演算手段、統計処理千載 筐１図 第２図 第３図 ・パパ・ｌｌＫ１ ｎ 第５Ｉ″？Ｉ
Claims (1)
- 被測定流体の流れ方向に対して、少なくとも斜めに対向
配置された一対の超音波送受波器の一方から他方へ送信
される超音波パルスの送信時刻と受信時刻との時間差に
基づいて、前記被測定流体の流速あるいは流量の測定を
行う超音波流量計にかいて、測定毎に得られる前記超音
波パルス伝搬時間の分布を検出する手段と、この伝搬時
間の分布中の最大ピークを検出し、この最大ピークを中
心とする重み関数を発生する重み関数発生手段と、この
重み関数発生手段の出力に基づいて伝音時間分布から平
均伝搬時間を求める統計処理手段とを具備し、この統計
処理手段の出力に基づいて前記被測定流体の流速または
流量を求めることを特徴とする超音波流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56168349A JPS5870132A (ja) | 1981-10-21 | 1981-10-21 | 超音波流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56168349A JPS5870132A (ja) | 1981-10-21 | 1981-10-21 | 超音波流量計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5870132A true JPS5870132A (ja) | 1983-04-26 |
Family
ID=15866410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56168349A Pending JPS5870132A (ja) | 1981-10-21 | 1981-10-21 | 超音波流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5870132A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62148862A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-07-02 | ネ−ダ−ランセ・セントラル・オルガザ−シ・フオ−・トウフパスト・ナチユ−ルウエツテンスハ−プルツク・オンデルズ−ク | 流体の速度及び方向等を測定する方法及び装置 |
| US10352741B2 (en) * | 2013-10-18 | 2019-07-16 | Japan Aerospace Exploration Agency | Flow rate measurement method and apparatus |
-
1981
- 1981-10-21 JP JP56168349A patent/JPS5870132A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62148862A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-07-02 | ネ−ダ−ランセ・セントラル・オルガザ−シ・フオ−・トウフパスト・ナチユ−ルウエツテンスハ−プルツク・オンデルズ−ク | 流体の速度及び方向等を測定する方法及び装置 |
| US10352741B2 (en) * | 2013-10-18 | 2019-07-16 | Japan Aerospace Exploration Agency | Flow rate measurement method and apparatus |
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