JPS5871464A - 超音波パルス流速計 - Google Patents

超音波パルス流速計

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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
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JP
Japan
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time difference
circuit
output
ultrasonic
velocity
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JP17010781A
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Shinichi Amamiya
慎一 雨宮
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/24Measuring 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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  • 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。

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。
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。
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。
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。
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。
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。
!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。
@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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
【図面の簡単な説明】
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

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  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。
JP17010781A 1981-10-26 1981-10-26 超音波パルス流速計 Granted JPS5871464A (ja)

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JP17010781A JPS5871464A (ja) 1981-10-26 1981-10-26 超音波パルス流速計

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JP2270474A Division JPH03142324A (ja) 1990-10-11 1990-10-11 超音波パルス流速計

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JPS5871464A true JPS5871464A (ja) 1983-04-28
JPH0421822B2 JPH0421822B2 (ja) 1992-04-14

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55105128U (ja) * 1979-01-19 1980-07-22

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55105128U (ja) * 1979-01-19 1980-07-22

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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

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