JPS5871464A - 超音波パルス流速計 - Google Patents
超音波パルス流速計Info
- Publication number
- JPS5871464A JPS5871464A JP17010781A JP17010781A JPS5871464A JP S5871464 A JPS5871464 A JP S5871464A JP 17010781 A JP17010781 A JP 17010781A JP 17010781 A JP17010781 A JP 17010781A JP S5871464 A JPS5871464 A JP S5871464A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- time difference
- circuit
- output
- ultrasonic
- velocity
- 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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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
- G01P5/24—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (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】
本発明は%録音5csi遮計に関し、特(超音波のビー
ム方向と少なくと%1つの異なゐ方向の流速を計−す為
超音波概遮針に関する0 従来1lliIe超音波流適計においては、動いていゐ
物体からの反射波のドプラシフト周波数【用いて流速を
算出する方式が用いられていた0ドプラシフトtNJい
ゐ方式では、超音波ビーム方向への速度成分を知ゐこと
はできるが、それと異なゐ方向の速度を検出することは
できないという間駆点があった0 本発明の目的は、前述の従来形の流速針の間嘔点にかん
がみ、少々くとも2つのビーム指向性を有する超音波反
射波の振幅相互相関を用いあという構想忙基づき、ビー
ム方向と少々くとも1つの異々る方向の速度取分を検出
可能とすることにある。
ム方向と少なくと%1つの異なゐ方向の流速を計−す為
超音波概遮針に関する0 従来1lliIe超音波流適計においては、動いていゐ
物体からの反射波のドプラシフト周波数【用いて流速を
算出する方式が用いられていた0ドプラシフトtNJい
ゐ方式では、超音波ビーム方向への速度成分を知ゐこと
はできるが、それと異なゐ方向の速度を検出することは
できないという間駆点があった0 本発明の目的は、前述の従来形の流速針の間嘔点にかん
がみ、少々くとも2つのビーム指向性を有する超音波反
射波の振幅相互相関を用いあという構想忙基づき、ビー
ム方向と少々くとも1つの異々る方向の速度取分を検出
可能とすることにある。
本発明においては、特定発明として、トランスデユーサ
を駆動する超音波ドライブ回路、該トランスデユーサの
出力を受けゐ少々くとも2つの異々るビーム指向性を有
する受信増幅器、前記各受信増幅器の出力を受ける複数
個の振幅値サンプル回路、前記各振幅値サンプル回路の
出力である各振幅データ列の相互相関のピークとなゐ時
間差を算出する相互相関ピーク時間差検出回路、シよび
前記相互相関ピーク時間差検出回路の出力を受ける速度
算出回路を具備し、それによりビーム方向と少なくとも
1つの異なる方向速度を求めること11−特徴とする超
音波パルス流速針が提供される。
を駆動する超音波ドライブ回路、該トランスデユーサの
出力を受けゐ少々くとも2つの異々るビーム指向性を有
する受信増幅器、前記各受信増幅器の出力を受ける複数
個の振幅値サンプル回路、前記各振幅値サンプル回路の
出力である各振幅データ列の相互相関のピークとなゐ時
間差を算出する相互相関ピーク時間差検出回路、シよび
前記相互相関ピーク時間差検出回路の出力を受ける速度
算出回路を具備し、それによりビーム方向と少なくとも
1つの異なる方向速度を求めること11−特徴とする超
音波パルス流速針が提供される。
本発明のIRIO実施例としての超音波パルス流速計が
1111図に示される、l111図において、コントロ
ール回路lILり送られたスタート償号に工り、超音波
ドライブ回路12はスイッチ14¥を介してトランスデ
為−t13【駆動し、超音波パルスtたはバースト波管
外部に送信する。外部に送信された超音波の物体からの
反射波V!、 )ランスデー=す13で受信され、スイ
ッf:14を介して増幅器15へ供給され増幅さnる。
1111図に示される、l111図において、コントロ
ール回路lILり送られたスタート償号に工り、超音波
ドライブ回路12はスイッチ14¥を介してトランスデ
為−t13【駆動し、超音波パルスtたはバースト波管
外部に送信する。外部に送信された超音波の物体からの
反射波V!、 )ランスデー=す13で受信され、スイ
ッf:14を介して増幅器15へ供給され増幅さnる。
増幅器15で増幅された出力は、複数個の遅延回路16
の組および17DilK加えらn、フェイズドアレイア
ンテナと同様な原11に基づき、各遅延回路の組を構成
する各遅延回路の遅延時間を或定められた時間に設定す
ることKよって、受信超音波に指向性を持たせゐ15に
することができる。従って遅延回路16e組お工び17
の組は、そnぞれ異なる指向性を有する反射波を取り出
し、各組ごと忙加算器18または19へ加えらnる。加
算器18の出力は受信増幅回路20へ加えられ増幅器れ
、振幅値サンプル回路としてのIIIEI振幅値サ振幅
値サンプルホー4冫 ルド回路22においては,同時刻、すなわち同距離長1
71サンプル点の振幅データ音コントロール回路1Iz
oのサンプルボジシ■ン指示に10サンプルホールドす
る、加算器19に加えられた他の璽つの指向性を有する
反射波出方は受信増幅回路21へ加えられ増幅され、@
22振aitンブルホールド回路23へ供給される。@
22振Wl紫ンプルホールド回路23においては、同時
刻,す表ゎち同距離長のサンプル点の振幅データt−コ
ントロール回路11工りのサンプルポジシ■ンtfiJ
示Wct9サンプルホールドする。前述の2つの振幅値
サンプルホールド忙よって発生した2つのデータ列を相
互相関ピーク時間差検出回路24に加え、2つのデータ
列の相互相関のピークとなる時間差を求める。相互相関
ピーク時間差検出回路24の出力は速度算出回路25へ
加えられ、こfL’i2つのサンプルポイント間隔およ
びパルス送信間隔で割り流速を算出する。なおサンプル
ポイント間隔ハ2つの指向方向の角度と、トランスデユ
ーサから各サンプルポイントまでの距離Kjり求まる。
の組および17DilK加えらn、フェイズドアレイア
ンテナと同様な原11に基づき、各遅延回路の組を構成
する各遅延回路の遅延時間を或定められた時間に設定す
ることKよって、受信超音波に指向性を持たせゐ15に
することができる。従って遅延回路16e組お工び17
の組は、そnぞれ異なる指向性を有する反射波を取り出
し、各組ごと忙加算器18または19へ加えらnる。加
算器18の出力は受信増幅回路20へ加えられ増幅器れ
、振幅値サンプル回路としてのIIIEI振幅値サ振幅
値サンプルホー4冫 ルド回路22においては,同時刻、すなわち同距離長1
71サンプル点の振幅データ音コントロール回路1Iz
oのサンプルボジシ■ン指示に10サンプルホールドす
る、加算器19に加えられた他の璽つの指向性を有する
反射波出方は受信増幅回路21へ加えられ増幅され、@
22振aitンブルホールド回路23へ供給される。@
22振Wl紫ンプルホールド回路23においては、同時
刻,す表ゎち同距離長のサンプル点の振幅データt−コ
ントロール回路11工りのサンプルポジシ■ンtfiJ
示Wct9サンプルホールドする。前述の2つの振幅値
サンプルホールド忙よって発生した2つのデータ列を相
互相関ピーク時間差検出回路24に加え、2つのデータ
列の相互相関のピークとなる時間差を求める。相互相関
ピーク時間差検出回路24の出力は速度算出回路25へ
加えられ、こfL’i2つのサンプルポイント間隔およ
びパルス送信間隔で割り流速を算出する。なおサンプル
ポイント間隔ハ2つの指向方向の角度と、トランスデユ
ーサから各サンプルポイントまでの距離Kjり求まる。
112図は超音波トランスデユーサ41およびサンプル
ポリ1−ム42お1び43の関係を図示するものであ,
11。
ポリ1−ム42お1び43の関係を図示するものであ,
11。
なお、サンプルポリニーム42および43i一部共通部
を有してもよい。トランスデユーサ41よす、超音波は
2つのサンプルポリ、−ムの中心付近に向は発射され、
反射波44は各サンプルポリ1−ムととに反射されトラ
ンスデユーサへと返信されゐ。と九により指向性の異な
る複数の反射波がトランスデユーサ忙受信さnる。
を有してもよい。トランスデユーサ41よす、超音波は
2つのサンプルポリ、−ムの中心付近に向は発射され、
反射波44は各サンプルポリ1−ムととに反射されトラ
ンスデユーサへと返信されゐ。と九により指向性の異な
る複数の反射波がトランスデユーサ忙受信さnる。
!R3図にはWL1図の超音波パルス流速針の各部の波
形が示さnる0すなわち,@3図(a)は送信波、ら)
は受信波1、(C)は受信波2、(山はサンプルパルス
、(・)は@11振値サンプルホールド回路22の出力
、(f)は1lE2振幅値サンプルホールド回路23の
出力の波形である。
形が示さnる0すなわち,@3図(a)は送信波、ら)
は受信波1、(C)は受信波2、(山はサンプルパルス
、(・)は@11振値サンプルホールド回路22の出力
、(f)は1lE2振幅値サンプルホールド回路23の
出力の波形である。
@4図には、相互相関ピーク時間差検出回路24の詳細
なプルツク回路図が示される一第1振幅値サンプルホー
ルド回路22がらの出方はオーディオディレィライン5
1に接続され、@2振幅籠サンプルホールド回路23か
らの出力はオーディオ可変ディレィライン52へ接続さ
nるCオーディオディレィライン51の出力は乗算器5
4おLび55の1つの入力端子へ接続され、オーディオ
可変ディレィライン52の出力はオーディオディレィラ
イン53お工び乗算器54の他の入力端子へ接続される
、オーディオディレィライン53の出力は乗算器55の
他の入力端子へ接続される。
なプルツク回路図が示される一第1振幅値サンプルホー
ルド回路22がらの出方はオーディオディレィライン5
1に接続され、@2振幅籠サンプルホールド回路23か
らの出力はオーディオ可変ディレィライン52へ接続さ
nるCオーディオディレィライン51の出力は乗算器5
4おLび55の1つの入力端子へ接続され、オーディオ
可変ディレィライン52の出力はオーディオディレィラ
イン53お工び乗算器54の他の入力端子へ接続される
、オーディオディレィライン53の出力は乗算器55の
他の入力端子へ接続される。
乗算器54の出力は差動増幅器56の反転入力へ、乗算
器55の出力は差動増幅器56の非反転入力へ接続され
る一差勧増幅器56の出力は低域フィルタ57へ供給さ
れ、低域フィルタ57の出力は相互相関ピーク時間差検
出回路の出力として次段へ供給さnるほか電圧制御発振
器(VCO)5gへ接続さnる。電圧制御発振器58の
出力はオーディオ可変ディレィライン520制御入力端
子へ接続さnる。
器55の出力は差動増幅器56の非反転入力へ接続され
る一差勧増幅器56の出力は低域フィルタ57へ供給さ
れ、低域フィルタ57の出力は相互相関ピーク時間差検
出回路の出力として次段へ供給さnるほか電圧制御発振
器(VCO)5gへ接続さnる。電圧制御発振器58の
出力はオーディオ可変ディレィライン520制御入力端
子へ接続さnる。
第4図の相互相関ピーク時間差検出回路の動作について
説明すん。固定のオーディオディレィライン51の遅延
時間をτl、オーディオ可変ディレィライン52の遅延
時間をτ3、固定のオーディオディレィライン53の遅
延時間tτ2とし、これら3つのディレィラインと電圧
制御発振器58の特性が、1145図に示すようなもの
とすると、第4図の回路は自動的に2つの入力信号の相
互相関の最大点を追従する。従って114図の回路の出
力には(τ3十−丁2)−丁1=τdに対応した電圧値
が得られるOI!6図には上述の関係が説明されており
、横軸は時間、縦軸は相互相関値である。すなわち、τ
2の遅延時間tVするオーディオディレイライン53V
t通過した信号と通過しない信号の相互相関tそれぞれ
乗算器と低域ライをりを通すことにぶって、得てその両
者が等しくなるようオーディオ可変ディレィライン52
の遅延時間を電圧制御発振器581介して制御すること
により、2つの入力の相互相関ピーク時間差tτdとし
て求めることができる。なお低域フィルタ57は差動増
幅器56の出力IIK接険宅nているが、差動増幅器5
6と乗算器の間に挿入しても作用は同一である。
説明すん。固定のオーディオディレィライン51の遅延
時間をτl、オーディオ可変ディレィライン52の遅延
時間をτ3、固定のオーディオディレィライン53の遅
延時間tτ2とし、これら3つのディレィラインと電圧
制御発振器58の特性が、1145図に示すようなもの
とすると、第4図の回路は自動的に2つの入力信号の相
互相関の最大点を追従する。従って114図の回路の出
力には(τ3十−丁2)−丁1=τdに対応した電圧値
が得られるOI!6図には上述の関係が説明されており
、横軸は時間、縦軸は相互相関値である。すなわち、τ
2の遅延時間tVするオーディオディレイライン53V
t通過した信号と通過しない信号の相互相関tそれぞれ
乗算器と低域ライをりを通すことにぶって、得てその両
者が等しくなるようオーディオ可変ディレィライン52
の遅延時間を電圧制御発振器581介して制御すること
により、2つの入力の相互相関ピーク時間差tτdとし
て求めることができる。なお低域フィルタ57は差動増
幅器56の出力IIK接険宅nているが、差動増幅器5
6と乗算器の間に挿入しても作用は同一である。
前述の凱1図の流速計と従来用いらnている超音波パル
スドプラ流速計を用いて、そnぞfLy方向およびX方
向の流速を検出することKより、ベクトルとして流速を
検出することができる。 4m7図にはx、yの2方
向にさらに1方向を加えた場合を斜視図により示す。
スドプラ流速計を用いて、そnぞfLy方向およびX方
向の流速を検出することKより、ベクトルとして流速を
検出することができる。 4m7図にはx、yの2方
向にさらに1方向を加えた場合を斜視図により示す。
第8図には本発明のw42の実施例としての超音波パル
ス流速計が示さn、該流速計に工れば上述のベクトルと
しての流速を検出することができる0−図中1点鎖線で
囲まれた部分は@1図の超音波パルス流速針と同一であ
る口この流速針においては。
ス流速計が示さn、該流速計に工れば上述のベクトルと
しての流速を検出することができる0−図中1点鎖線で
囲まれた部分は@1図の超音波パルス流速針と同一であ
る口この流速針においては。
超音波パルスドプラ流速計31とベクトル算出回路32
1新たに付加し、超音波パルスドプラ流速計31に工り
X方向の、超音波パルス流速計に工りyお工び2方向の
流速を検出し、ベクトル算出回路32に1りこnらを合
成してベクトルとしての流速を得ることができる。
1新たに付加し、超音波パルスドプラ流速計31に工り
X方向の、超音波パルス流速計に工りyお工び2方向の
流速を検出し、ベクトル算出回路32に1りこnらを合
成してベクトルとしての流速を得ることができる。
本実施例においては、2つの測定ポイントの振幅データ
列の相互相関のピークとなる2つの振幅データ列間の時
間差を求めることにエリ、1つの測定ポイントから他方
の測定ポイントまでに物体が移動するのに散する時間音
算出し、2つの測定ポイント長と上記時間差エリ、その
物体速度、丁々わち流速を検出している。
列の相互相関のピークとなる2つの振幅データ列間の時
間差を求めることにエリ、1つの測定ポイントから他方
の測定ポイントまでに物体が移動するのに散する時間音
算出し、2つの測定ポイント長と上記時間差エリ、その
物体速度、丁々わち流速を検出している。
表お本実施例においては、超音波反射波の指向性を得ゐ
手段として、電気的に遅延回路を用いて行っているが、
これに限定するもので力〈音響的に行うても工い。
手段として、電気的に遅延回路を用いて行っているが、
これに限定するもので力〈音響的に行うても工い。
本発明に工nば、ビーム方向と少々くとも1つの異表る
方向の速度成分を検出することができる0
方向の速度成分を検出することができる0
第1図は本発明の第1の実施例としての超音波パルス流
速針のブロック回路図、第2図は第1図の流速針におけ
るトランスデ龜−サとサンプルポリ、−ムの関係を説明
する図、1113図は第1図の流速針における各部の波
形を示す波形図、第4図は111図の流速針における相
互相関ピーク時間差検出−@24の詳細を示すブロック
回路図、第5図および@6図は114図の回路の作動を
説明する特性図、I!7図は一般的にベクトルとしての
流速を説明する図、11!8図は本発明の@2の実施例
としての超音波パルス流速計を示すブロック回路図であ
え。 11・・・・・・コントロール回路、12・・・・・・
超音波ドライブ(ロ)路、13・旧・・トランスデユー
サ、14・・・・・・スイッチ、15・・・・・・増幅
器、36.17・旧・・遅延回路、18.19・・・・
・・加ν器、20.21・・・・・・受信増幅回路、2
2・・・・・・第1振幅値サンプルホールド回路、23
・・・・・・@22振値サンプルホールド回路、24・
・・・・・相互相関ピーク時間差検出回路、25・・・
・・・速度算出回路、3】・・・・・・超音波パルスド
プラ流速計、32・・・・・・ベクトル算出回路。 特許出願人 富士通株式会社 特軒出願代理人 弁理士 青 木 朗 弁理士 西 舘 和 之 弁−士 内 1)幸 男 弁理士 山 口 1kB2 第4問 51 第5濶 第6図
速針のブロック回路図、第2図は第1図の流速針におけ
るトランスデ龜−サとサンプルポリ、−ムの関係を説明
する図、1113図は第1図の流速針における各部の波
形を示す波形図、第4図は111図の流速針における相
互相関ピーク時間差検出−@24の詳細を示すブロック
回路図、第5図および@6図は114図の回路の作動を
説明する特性図、I!7図は一般的にベクトルとしての
流速を説明する図、11!8図は本発明の@2の実施例
としての超音波パルス流速計を示すブロック回路図であ
え。 11・・・・・・コントロール回路、12・・・・・・
超音波ドライブ(ロ)路、13・旧・・トランスデユー
サ、14・・・・・・スイッチ、15・・・・・・増幅
器、36.17・旧・・遅延回路、18.19・・・・
・・加ν器、20.21・・・・・・受信増幅回路、2
2・・・・・・第1振幅値サンプルホールド回路、23
・・・・・・@22振値サンプルホールド回路、24・
・・・・・相互相関ピーク時間差検出回路、25・・・
・・・速度算出回路、3】・・・・・・超音波パルスド
プラ流速計、32・・・・・・ベクトル算出回路。 特許出願人 富士通株式会社 特軒出願代理人 弁理士 青 木 朗 弁理士 西 舘 和 之 弁−士 内 1)幸 男 弁理士 山 口 1kB2 第4問 51 第5濶 第6図
Claims (1)
- 1、トランスデ^−サを駆動する超音波ドライブ回路、
該トランスデユーサの出力を受ける少なくとも2つの異
なるビーム指向性を有する受信増幅器、前記各受信増幅
器の出力を受ける複数個の振幅値サンプル回路、前配各
振幅甑サンプル回路の出力である各振幅データ列の相互
相関のピークとなる時間差を算出する相互相関ピーク時
間差検出回路、および前記相互相関ピーク時間差検出回
路の出力を受ける速度算出回路を具備し、それによりビ
ーム方向と少なくとも1つの異壜る方向速度を求めるこ
とを特徴とする超音波パルス流速計り2、 ビーム方向
り流速度を算出する超音波−くルスドブラ流速針、トラ
ンスデユーサを駆動する超音[ドライブ回路、該トラン
スデユーサの出力を受ける少なくとも2つの異なるビー
ム指向性を有する受信増幅器、前記各受信増幅器の出力
を受は為複数個の振幅値サンプル回路、前記各振幅値サ
ンプル回路の出力である各振幅データ列の相互相―のビ
ークとなる時間差を算出する相互相関ピーク時間差検出
回路、および前記相互相関ピーク時間差検出回路の出力
を受ける速度算出回路t^備し、それfIcよりビーム
方向と少なくとも1つの異愈ゐ方向速度を求める超音波
パルス流速針、および、前記超音波パルスドプラ流速針
の出力および前記超音波パルス流速針の出力を受けるベ
クトル算出回路を有し、流速をベクトルとして算出し表
示すゐ超音波パルス流速針。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17010781A JPS5871464A (ja) | 1981-10-26 | 1981-10-26 | 超音波パルス流速計 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17010781A JPS5871464A (ja) | 1981-10-26 | 1981-10-26 | 超音波パルス流速計 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2270474A Division JPH03142324A (ja) | 1990-10-11 | 1990-10-11 | 超音波パルス流速計 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5871464A true JPS5871464A (ja) | 1983-04-28 |
JPH0421822B2 JPH0421822B2 (ja) | 1992-04-14 |
Family
ID=15898760
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17010781A Granted JPS5871464A (ja) | 1981-10-26 | 1981-10-26 | 超音波パルス流速計 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5871464A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61187843A (ja) * | 1985-02-14 | 1986-08-21 | 富士通株式会社 | 超音波診断装置 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS55105128U (ja) * | 1979-01-19 | 1980-07-22 |
-
1981
- 1981-10-26 JP JP17010781A patent/JPS5871464A/ja active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS55105128U (ja) * | 1979-01-19 | 1980-07-22 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61187843A (ja) * | 1985-02-14 | 1986-08-21 | 富士通株式会社 | 超音波診断装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0421822B2 (ja) | 1992-04-14 |
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