JPS5914172B2 - 超音波式測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、カウンタが発振器の発振出力を設定値まで計
数するのに要する計数時間と超音波が被測定流体中を伝
搬するのに要する伝搬時間との時間差を時間差検出回路
によつて検出し、この差信号に基づいて、その時間差が
所定値になるように前記発振器の発振周波数を変化させ
、よつて超音波を前記被測定流体の流れに対して順方向
に発射させた際の発振周波数と逆方向に発射させた際の
発振周波との差から前記被測定流体の流速もしくは流量
を測定するようにした超音波式測定装置に関する。

第１図は、従来の超音波流量計のプロツク図である。

この第１図において、１０は被測定流体が矢印方向に流
れる測定管路で、この測定管路１０の管外壁には取付要
素１５，１６を介してトランスジユーサ１３，１４が取
付けられている。このトランスジユーサ１３，１４は電
気信号を音響信号へあるいは音響信号を電気信号へ変換
する変換素子で、あるモードにおいてはトランスジユー
サ１３が送信子となりかつトランスジユーサ１４が受信
子となり、一方他のモードにおいてはトランスジユーサ
１４が送信子となりかつトランスジユーサ１３が受信子
となる。このモードの切換はモード切換器９により行な
われる。このモード切換器９は、トランスジユーサ１３
，１４が交互に送信子と受信子とになるように、ゲート
回路６を介してモード切換信号Ａ，Ｂによつてそのトラ
ンスジユーサ１３，１４を制御する。１は発振器要素で
、２つの発振器１１，１２よりなる。

この発振器１１，１２は電圧制御形発振器よりなり、制
御電圧が時間差検出回路８の出力信号に応じて変えられ
、それによりその発振周波数が変化させられる。この電
圧制御発信器１１，１２はモード切換器９のモード切換
信号Ａ，Ｂによりあるモードにおいてはいずれか一方が
その時間差検出回路８の出力信号を受け入れるように選
択される。２はモード切換器９によつて選択的に指定さ
れた発振器１１あるいは１２のうちの１つの出力信号と
同期した出力信号を発信する同期パルス発生回路である
。

３は発振器要素１の出力信号を計数するカウンタで、同
期パルス発生回路２の出力信号に基づいて計数動作を開
始し、その計数値が測定管路１０の径等に応じて予め設
定された数Ｎに達すると、計数動作終了信号を発信する
。

４はカウンタ３の出力信号により動作を開始し、ある一
定時間経過後に出力信号を発信する遅延要素である。

この遅延要素４の出力信号は時間差検出回路８に導かれ
る。５は同期パルス発生回路２の出力信号に基づいてト
ランスジユーサ１３，１４を５駆動する電気信号を発信
する電気パルス発生回路である。

この電気パルス発生回路の出力電気信号はゲート回路６
を介して選択的にトランスジユーサ１３あるいは１４に
導かれ、またトランスジユーサ１４あるいは１３の受信
信号は同様にこのゲート回路６を介して増幅器７に導か
れる。増幅器７の出力信号Ｈは、振幅監視回路２９、ト
リカー回路３０および異常監視回路３１に導かれる。振
幅監視回路２９は、第２図に示すように、主として振幅
監視用比較回路２０によつて構成されている。この振幅
監視用比較回路２０には、振幅監視電圧Ｅ２が設定され
ており、この出力信号は制御回路２３を介して振幅制御
信号Ｙとして、トランスジユーサ１３，１４の受信信号
の大きさに拘らず、増幅器７の出力信号Ｈの最大ピーク
値が一定の大きさ（振幅監視電圧Ｅ２）になるように、
増幅器７の増幅率を変化させる。また、トリカー回路３
０は、超音波パルスがトランスジユーサ１３（もしくは
１４）に到着したか否かを監視するもので、主としてト
リカー用比較回路２１から構成される。このトリカー用
比較回路２１にはトリカー電圧Ｅ３が供給されている。
このトリカー回路３０の出力信号は、制御回路２４を介
してトリカー信号Ｚとして時間差検出回路８を動作させ
るために使用される。さらに、異常監視回路３１は、超
音波パルスが被測定流体によつて吸収を受けているか否
かを監視するもので、主として、異常監視電圧Ｅ１が設
定された異常監視用比較回路１９、この比較回路１９の
出力信号に基づいて出力信号に基づいて出力信号Ｘを発
信し、各測定周期の終了ごとにりセツトされるフリツプ
フロツプ２２、時間差検出回路８の出力信号Ｓが発振器
要素１に導かれる時期を制御するためのサンプリングパ
ルスＵを発信するサップリンパルス発生回路２５および
フリツプフロツプ２２の出力信号Ｘとそのサンプリング
パルスＵとが導かれるナンド回路２６から構成される。
そして、たとえば、異常監視電圧Ｅ１は２．５Ｖ１振幅
監視電圧Ｅ２は３Ｖ１トリカーＥ３は１．５に設定され
ている。このとき、トリカー電圧Ｅ３は、増幅器７の出
力信号Ｈに対して第１番目の波の到着を検出できるよう
に設定されているとする。しかして、第３図に示すよう
に、増幅器７の出力信号Ｈがトリカー回路３０の設定電
圧Ｅ３を超過すると、このトリカー回路３０からトリカ
ー信号Ｚが発信される。さらに、増幅器７の出力信号Ｈ
が異常監視回路３１の異常監視電圧Ｅ１を超過すると、
その後フリツプフロツプ２２からは出力信号Ｘが発信さ
れ続け、その際にサンプリングパルスＵが発信されると
、異常監視回路３１の出力信号Ｗの発信が停止する。第
４図は時間差検出回路８の回路図であり、前段にトリカ
ー回路３０のトリカー信号Ｚと遅延要素４の出力信号Ｖ
とが導かれるナンド回路１００が配置されている。

トリカー信号Ｚと出力信号Ｖとが一致し、ナンド回路１
００の出力信号Ｍの発信が停止すると、トランジスタＱ
，が０ＦＦとなり、定電流回路９０からダイオードＤを
介してコンデンサＣに充電電流が流れ、コンデンサＣを
充電する。定電流回路９０、トランジスタＱ，、ダイオ
ードＤおよびコンデンサＣからＲＡＭＰ回路が構成され
、このＲＡＭＰ回路の出力信号ＲすなわちコンデンサＣ
の充電電圧は流動増幅器８０に導かれる。この差動増幅
器８０には伝搬時間測定用設定電圧Ｅ５Ｏが設定されて
おり、この設定電圧Ｅ５ＯとＲＡＭＰ回路の出力信号Ｒ
との差電圧が時間差検出回路８の出力信号Ｓとして発信
される。

なお、Ｑ４はコンデンサＣの充電電圧を放電させるため
の電界効果形トランジスタで、信号Ｋによつて０Ｎ−０
ＦＦ制御される。なおまた、Ｅ５Ｏは約５に役定されて
いる。時間差検出回路８の出力信号Ｓは、発振器要素１
を制御する発振器制御回路３２）に導かれる。

この制御回路３２は、第５図に示すように、積分回路２
８と電界効果形トランジスタＱ５とから構成され、異常
監視回路３１の出力信号ＷによつてこのトランジスタＱ
５が０ＦＦ制御されている際に、時間差検出回路８の出
力信号Ｓを発振器要素１に案内する。このように構成さ
れた超音波式流量測定装置の動作を第６図に基づいて説
明する。

まず、モード切換回路９のモード切換信号Ａにより、ト
ランスジユーサ１４が受信子にされ、発振器要素１は発
振器１１が同期パルス発生回路２およびカウンタ３に接
続され、ゲート回路６はパルス発生器５の出力信号がト
ランスジユーサ１３に導かれ、かつトランスジユーサ１
４の出力信号が増幅器７に導かれるように制御されるも
のとする。しかして、所定時間経過後に、遅延要素４か
らその出力信号が発信されると、ナンド回路１００の出
力信号Ｍの発信が停止されるので、ＲＡＭＰ回路のコン
デンサＣが充電を開始する。その後、トランスジユーサ
１４の出力信号すなわち増幅器７の出力信号１｛が設定
電圧Ｅ３を超えると、トリカー回路３０の出力信号Ｚの
発信が停止され、それにより再びナンド回路１００の出
力信号Ｍが発信されるようになり、ＲＡＭＰ回路のコン
デンサＣの充電が停止される。このときのＲＡＭＰ回路
の出力信号Ｒの値をＲ１とする。

この出力信号Ｒ１は設定電圧Ｅ５Ｏと比較され、その差
電圧εが時間差検出回路８の出力信号Ｓとして発信され
る。この差電圧εに応じて、発振器１１の発振周波数が
制御される。そして、このような動作を繰返して、最終
的には、この差電圧εが零、すなわち出力信号Ｒ１が設
定電圧Ｅ５Ｏに等しくなるように制御される。このよう
にして、被測定流体の流れに対して順方向に超音波パル
スを放射させた際の順方向伝搬時間Ｔａ（第７図参照）
は、発振器１１の発振周波数に置き換えられる。しかし
て、順方向伝搬時間の測定周期は終了する。次に、モー
ド切換回路９のモード切換信号Ｂにより、トラヲスジユ
ーサ１４が送信子にされ、トランスジユーサ１３が受信
子にされ、また発振器要素１は発振器１２が同期パルス
発生回路２およびカウンタ３に接続され、ゲート回路６
はパルス発生回路５の出力信号がトランスジユーサ１４
に導かれ、トランスジユーサ１３の出力信号が増幅器７
に導かれるように制御される。

しかして、上述と同じ動作により被測定流体の流れに対
して逆方向に超音波パルスを放射させた際の逆方向伝搬
時間Ｔｂ（第７図参照）は、発振器１２の発振周波数に
置き換えられる。かくして、逆方向伝搬時間の測定周期
は終了する。発振器１１，１２の発振周波数の差は可逆
カウンタ１７により流速に比例した周波数差として取出
され、表示回路１８により流量あるいは流速として表示
される。

なお、第７図において、信号Ｈ，は被測定流体の流れに
対して順方向に超音波パルスを放射した際の波形であり
、信号Ｈ２は逆方向の際の波形である。ところで、被測
定流体を一旦貯槽部に導き、ここからポンプにより導管
を介してその被測定流体を選び出すことがあり、その際
の流量を測定したい場合がある。

ところが、このような場合に、被測定流体中には多量の
気泡が混入することがある。このような場合には、トラ
ンスジユーサ１３，１４から放射された超音波パルスは
大幅な吸収を受ける。また、温度変動が時々生じる懸濁
液の流量測定を行なうことがある。このような場合には
、その濃度変動に応じて、超音波パルスの吸収も変動す
る。このため、第８図に示すように、信号Ｈ１のときに
はその第１番目の波ｆ１によつて超音波パルスの到着が
検出されるが、一方信号Ｈ２のときにはその最大ピーク
値が振幅監視電圧Ｅ２に保持されていても、その第１番
目の波ｆ／のレベルが到着検出電圧Ｅ３に達せず、第２
番目の波ｆイによつて超音波パルスの到着が検出される
ようなことが生じることもある。その場合には、逆方向
の際の超音波伝搬時間Ｔｂ′は、正常なときの超音波伝
搬時間Ｔｂに比較して時間△Ｔ′だけ大きくなる。その
ため、正常な際の時間差（Ｔａ−Ｔｂ）に比較して、異
常な際の時間差（Ｔａ−Ｔｂ′）が時間△Ｔ′だけ大き
くなり、見掛上被測定流体の流速が速くなつたように測
定される。（第６図、第８図参照）本発明は、このよう
な点に鑑みてなされ、被測定流体中に気泡等が混入され
、それにより超音波パルスが減衰されても、また被測定
流体の濃度変動により超音波パルスの減衰が変動しても
、誤測定を行なうことがないような超音波式測定装置を
提供することにある。このような月的は、本発明によれ
ば、受信トランスジユーサの出力信号を増幅する増幅器
と、超音波が被測定流体によつて吸収を受けているか否
かを監視する。

異常監視電圧が設定され、その増幅器の出力信号がこの
異常監視電圧を超過したら出力信号を発信する異常監視
回路と、少なくとも２つの到着検出電圧を有し、一方の
到着検出電圧が設定値として与えられ、増幅器の出力信
号の最大値がこの設定値と等しくなるように増幅器の増
幅率を匍脚する振幅監視回路と、ミストリカー検出電圧
を有し、時間差検出回路のＲＡＭＰ回路の出力信号とこ
の検出電圧とを比較し、この比較結果と異常監視回路の
出力信号とに基づいて出力信号を発信するミストリカー
検出回路と、カウンタの出力信号を遅延させて時間差検
出回路に与えることができる遅延補償回路とを備え、ミ
ストリカー検出回路の出力信号に基づいて、振幅監視回
路の設定値を他方の到着検出電圧に変更させると共に、
遅延補償回路の遅延時間を制御することにより達成され
る。すなわち、本発明は、トリカー電圧によつて超音波
パルスの到着を通常第１番目の波によつて検出している
場合に、被測定流体中に定常的に混入した気泡等によつ
て超音波パルスが定常的な減衰を受ける際には、順方向
、逆方向ともにその到着が強制的に第２番目の波によつ
て検出されるように増幅器の出力信号の最大ピーク値（
すなわち振幅監視回路の設定値）をレベルダウンさせ、
順方向、逆方向共に第１番目の波のレベルがトリカー電
圧に達しないようにさせるという考えに基づいている。

またこのことは、被測定流体の濃度を考慮して、トリカ
ー電圧によつて超波パルスの到着を通常第２番目の波に
より検出している場合に、その濃度変動により、順方向
、逆方向どちらかの到着が第１番目によつて行なわれる
ようなことが生じる際には、順方向、逆方向共にその到
着が強制的に第１番目の波によつて検出されるように増
幅器の出力信号の最大ピーク値をレベルアツプし、順方
向、逆方向共に第１番目の波のレベルがトリカー電圧に
達するようにさせるということでもある。次に本発明の
実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

第９図は本発明の一実施例のプロツク図である。

この第９図において、第１図の各部と同一機能を有する
部分には同一符号が付されている。なお、ここでは、超
音波パルスの到着の検出を第１番目の波によつて行なう
場合について説明する。増幅器７の出力信号Ｈは、第１
図と同様に、トリカー回路３０、異常監視回路３１、振
幅監視回路４０に導かれている。この振幅監視回路４０
は第１０図に示すように、たとえば２つの振幅監視電圧
Ｅ２，Ｅ２Ｏを設定し得るように構成されている。たと
えば、トランジスタＱ２が０Ｎのときには、抵抗Ｒｌ，
Ｒ２および電源Ｅ２ＯＯにより比較回路２０に振幅監視
電圧Ｅ２Ｏが供給され、一方トランジスタＱ２が０ＦＦ
のときには、抵抗Ｒｌ，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４および電源Ｅ
２ＯＯにより比較討路２０に振幅監視電圧Ｅ２が供給さ
れる。なお、トランジスタＱ２は抵抗Ｒ５を介して、後
述する信号Ｆにより制御される。このトランジスタＱ２
は通常０ＦＦしている。さらに、超音波パルスの減衰が
大きい際に、その超音波パルスの到着の検出が、第８図
に示すように、本来の検出波ｆ／ではなく、その１つ後
の波Ｆｆによつて行なわれたことを検知するために、ミ
ストリカー検出回路４１が設けられている。このミスト
リカー検出回路４１は、第１１図に示すように、比較回
路４３１，４３２およびＲ−Ｓフリツプフロツプ回路４
４から構成されている。比較回路４３１，４３２には抵
抗Ｒ，，ＲｌＯ，Ｒｌ，および電源Ｅ６によつてそれぞ
れ設定電圧Ｅ６ｌ，Ｅ６２が供給されている。設定電圧
Ｅ６ｌはたとえば約６に設定され、一方設定電圧Ｅ６２
はたとえば約４に設定されている。設定電圧Ｅ６ｌは、
本来の検出波を第１番目の波ｆ／とし、かつ超音波周波
数を１ＭＨｚとしたとき、その検出波が第２番目の波ｆ
／に移行された際には、ＲＡＭＰ回路の出力信号Ｒが約
７Ｖになることを勘案されて決められた値である。設定
電圧Ｅ６２については、後述する。なお、比較回路４３
１，４３２のそれぞれの残りの入力端には、第４図のＲ
ＡＭＰ回路の出力信号Ｒが導かれている。そして、比較
回路４３１は出力信号Ｒが設定電圧Ｅ６ｌを超過すると
１１ｒ信号を発信し続け、一方比較回路４３２はその場
合にｌ！０１信号を発信し続ける。Ｒ−Ｓフリツプフロ
ツプ回路４４はナンド回路４４１，４４２，４４３，４
４４およびノツト回路４４５から構成され、ノツト回路
４４５に異常監視回路３１の出力信号Ｗが導かれている
。なお、ナンド回路４４４の出力がミストリカー検出回
路４１の出力信号Ｆになる。この出力信号Ｆは第１０図
のトランジスタＱ２を通常０ＦＦさせておくために１１
０１信号となつている。次に、第９図ないし第１１図に
示した実施例の動作について、第１２図、第１３図およ
び第１３Ａ図を参照しながら説明する。第１２図は、超
音波パルスの検出が正常である場合、すなわち第１番目
の波ｆ／によつてその到着が検出された場合の各部分の
出力波形図である。この第１２図から明らかなように、
超音波パルスの検出が正常である場合にはミストリカー
検出回路４１の出力信号Ｆは変更されず、常に１丁゛信
号を発信し続ける。一方、第１３図は、被測定流体中に
定常的に混入した気泡によつて超音波パルスが定常的に
減衰を受け、そのため超音波パルスの検出が異常である
場合、すなわち第２番目の波ｆノによつてその到着が検
出された場合の各部分の出力波形図であるっこの第１３
図によれば、超音波パルスの検出が異常である場合には
、ミストリカー検出回路４１の出力信号Ｆは異常監視回
路３１の出力信号Ｗが１゛０゛信号になると、１１１１
信号に変えられる。それゆえ、振幅監視回路４０のトラ
ンジスタＱ２が０Ｎになり、比較回路２０の振幅監視電
圧がＥ２からＥ２Ｏ（Ｅ２〉Ｅ２Ｏ）に変更される。そ
の結果、次回の測定からは、第１４図のＢに示すように
、増幅器７の増幅率はその出力信号Ｈの最大ヒータ値が
振幅監視電圧Ｅ２Ｏになるように減らされ、超音波パル
スの到着の検出は順方向、逆方向共に第２番目の波ｆ！
に強制的に移行される。なお、第１４図のＡは比較回路
２０の振幅監視電圧の変更を行なう前の増幅器７の出力
信号の波形である。ところで、このように、超音波パル
スの到着の検出が第１波から第２波に移行されると、そ
の移行時間（たとえば第８図においては△Ｔ′時間）分
だけ超音波伝搬時間が長くなつたことになる。

この移行時間は順方向の場合も逆方向の場合も共に影響
してくるので、単純に順方向超音波伝搬時間と逆方向超
音波伝搬時間とを引算するのなら、その移行時間△Ｔ′
はキヤンセルされて問題はない。ところが、この実施例
においては、超音波伝搬時間を発振器１１，１２の発振
周波数に置換えているので、伝搬時間が分母となるため
に、その移行時間△Ｔ′を正確にキヤンセルすることが
できず、測定結果に多少の誤差を含ませることが判明し
た。そこで、本発明においては、測定精度をさらに向上
させるために、この移行時間△Ｔ／を補償するための工
夫がなされている。すなわち、第９図に示すように、カ
ウンタ３と遅延要素４との間に、超音波パルスの到着の
検出が第１波から第２波に移行された際に遅延要素４の
出力信号Ｖの発生を遅らせるために、遅延補償回路４２
が設けられている。この遅延補償回路４２は、第１５図
に示すように、単安定マルチバイブレータ４５、ゲート
回路４６およびノツト回路４７から構成されている。ゲ
ート回路４６はアンド回路４６１，４６２およびオア回
路４６３から構成されており、ミストリカー検出回路４
１の出力信号がこのアンド回路４６１とノツト回路４７
とに導かれている。しかして、ミストリカー検出回路４
１の出力信号Ｆが１１０１Ｖ信号になると、次回の測定
からは、単安定マルチバイブレータ４５の出力発生時間
Ｔ，（第６図の波形，Ｒを参照）分だけ、カウンタ３の
出力信号が遅延要素４に導かれるのが遅らされ、それに
より遅延要素４の出力信号の発生がその時間Ｔ，だけ遅
くなる。この時間Ｔ１は、移行時間△Ｔ′にほぼ等しく
選定されている。このようにして、第６図に示すように
、第４図のＲＡＭＰ回路のコンデンサＣの充電開始時点
を時間Ｔ１だけ遅らせることにより、移行時間△Ｔ′を
補償することができる。

なお、第６図において、ｖはその際のナンド回路１００
（第４図）の出力信号である。ところで、このようにし
て、超音波パルスの検出を第２波ＦＪで行なつている際
に、気泡の混入が減少し、その結果超音波パルスの伝搬
が正常に行なわれるようになると、増幅器７の出力信号
Ｈの最大ピーク値を振幅監視電圧Ｅ２Ｏ（〈Ｅ２）に抑
えておいても、第１波のレベルが大きくなり、トリカー
電圧Ｅ３に達してしまうことがある。

そうすると、今度は逆に、トリカー回路３０の信号Ｚの
発生停止が早くなり過ぎ、ＲＡＭＰ回路のコンデンサの
充電が短期間で停止される。このことは、とりも直さず
、超音波パルスの伝搬が見掛上早くなつたことを意味し
、誤測定となる。ところが、本発明においては、このよ
うな際には、ＲＡＭＰ回路の出力信号Ｒがミストリカー
検出回路４１の設定電圧Ｅ６２に達しなくなり、比較回
路４３２からは１１Ｆ１信号が発信され続け、比較回路
４３１からは１１０？Ｖ信号が発信され続ける。その結
果、サンプリングパルスＵの発生とともに、ミストリカ
ー検出回路４１の出力信号Ｆは７１０１信号に復帰し、
振幅監視回路４０のトランジスタＱ２を再び０ＦＦにし
、比較回路２０の設定値を振幅監視電圧Ｅ２に再び戻さ
せる。それと同時に、遅延補償回路４２の機能を消失さ
せる。第１３Ａ図は、被測定流体中に偶発的に混入した
気泡によつて超音波パルスが偶発的に減衰を受け、その
ために超音波パルスの検出が異常である場合、すなわち
第２番目の波ｆノによつてその到着が検出された場合の
各部分の出力波形図である。

この場合は、増幅器７の出力信号Ｈは異常監視回路３１
の異常監視電圧Ｅ１を超過しない。このようなことは、
１回の超音波パルスが大きな気泡あるいは異物（たとえ
ばゴミ）によつて偶発的に減衰を受けたときに起こり得
る。このようなときには、通常、次回の超音波パルスの
検出は正常に行なわれる。それゆえ、このようなときに
は、後述するように、異常監視回路３１およびミストリ
カー検出回路４１の作用によつて、振幅監視回路４０に
おける振幅監視電圧は変更されず、また、時間差検出回
路８の出力信号Ｓは発振器要素１に導かれないようにな
される。すなわち、この場合には、増幅器７の出力信号
Ｈは異常監視回路３１の異常監視電圧Ｅ１を超過せず、
従つてフリツプフロツプ２２の出力信号Ｘは発信されな
い。それゆえ、サンプリングパルスＵが発信されても、
ナンド回路２６の出力信号Ｗつまり異常監視回路３１の
出力信号Ｗは変化しない。よつて、その出力信号Ｗが１
１「１信号を発信し続けるので、発振器制御回路３２の
トランジスタＱ５は０Ｎし続け、そのために時間差検出
回路８の出力信号Ｓは発振器要素１に案内されない。一
方、ミストリカー検出回路４１の出力信号Ｆは第１３Ａ
図の各部分の波形図から理解出来るように変更されず、
常に゜゛０１信号を発信し続ける。それゆえ、振幅監視
回路４０の振幅監視電圧も変更されない。以上の動作に
ついて要点だけをまとめると、表Ｉの如くになる。

なお、各信号はサンプリング期間のものである。表１に
おいて、トランジスタＱ５が０ＦＦのときは時間差検出
回路８の出力信号Ｓが発振器要素１に導かれ、０Ｎのと
きには導かれないことを意味する。

また、振幅監視電圧がＥ２→Ｅ２であることはその振幅
監視電圧の変更がないことを意味し、Ｅ２→Ｅ２Ｏは変
更があることを意味する。しかして、ミストリカー検出
回路４１では、時間差検出回路８の差信号Ｒと主として
設定電圧Ｅ６ｌとを比較し、この比較結果を表わす信号
４３１と異常監視回路３１の出力信号Ｗとに基づいて信
号Ｆを発信するようにすることにより、超音波パルスの
異常検出に対して有効的に対処することができる。なお
第１３Ａ図に動作波形図を示したように超音波パルスが
偶発的な減衰を受けた場合、通常、次回の測定は正常に
行なわれるのであるが、仮に、第１３Ａ図の信号Ｈの如
き信号波形が何回か連続して生じるような場合には振幅
監視回路４０の作用によつて、上述の如く、増幅器７の
出力信号Ｈの最大ピーク値が振幅監視電圧Ｅ２（−３Ｖ
）と等しくなるように、増幅器７の増幅率が変化させら
れる。

それにより、増５幅器７の出力信号Ｈの全波ｆ／，ｆ！
，ｆ！のレベルカ塙められて、超音波パルスの正常な検
出が可能になる。この振幅監視回路４０の作用は第１図
に示した従来の振幅監視回路２９の作用と同じである。
第１６図は本発明の他の実施例のプロツク図である。

この実施例においては、異常監視回路５０は第１７図の
ように構成され、２つの異常監視電圧Ｅｌ，Ｅ，Ｏを設
定し得るようになつている。すなわち、第９図の実施例
では、超音波パルスの伝搬に異常があつた際には振幅監
視回路４０の振幅監視電圧だけを設定変更していたが、
測定精度を向上させるためにはその振幅監視電圧の変更
に伴なつて異常監視回路の異常監視電圧も設定変更でき
る方が望ましい。しかして、通常の状態においては、ミ
ストリカー検出回路４１の出力信号Ｆが１１０１信号と
なつているので、トランジスタＱ２ｌが０ＦＦとなり、
抵抗Ｒｌｌ，Ｒ２ｌ，Ｒ３，，Ｒ４ｌおよび電源ＥｌＯ
Ｏによつて異常監視電圧Ｅ１が設定され（第１８図のＡ
参照）、振幅監視電圧が設定変更（Ｅ２→Ｅ２Ｏ）にな
る際には同様に、トランジスタＱ２ｌが０Ｎとなり、抵
抗Ｒｌｌ，Ｒ２ｌによつて異常監視電圧ＥｌＯ（ＥｌＯ
＜Ｅ１）に設定変更がなされる（第１８図のＢ参照）。
以上に説明するように、本発明においては、超音波パル
スが正常であるか否かを監視する異常監視回路の出力信
号と時間差検出回路のＲＡＭＰ回路の出力信号とに基づ
いて、ミストリカー検出回路により、超音波パルスの到
着の検出波が本来の検出波に対してその前もしくは後に
移行されていることを検出し、その場合にはこのミスト
リカー検出回路の出力信号によつて、振幅監視回路の設
定値を変更させるようにした。

それにより、受信トランスジユーサの出力信号を増幅す
る増幅器の出力信号の最大ピーク値が制御され、超音波
パルスの到着の検出波は、次の測定から、本来の検出波
に対してその前もしくは後に移行され、そして順方向お
よび逆方向共にこの移行された波によつてその到着が検
出されるようになる。それゆえ、測定精度を向上させる
ことができる。しかも、その際に、本発明においては、
遅延補償回路４２を設け、これにより時間差検出回路に
与えられる遅延要素４の出力信号の立上がりをその検出
波の移行時間△Ｔ′だけほぼ遅らせている。それにより
、測定精度の一層の向上がはかられている。なお、上述
の説明においては、振幅監視回路４０の振幅監視電圧Ｅ
２，Ｅ２Ｏの変更はミストリカー検出回路４１の出力信
号に基づいて自動的に行なわれるようにした構成につい
て述べたが、たとえば第１０図において抵抗Ｒ５および
トランジスタＱ２を取除いて、抵抗Ｒ３，Ｒ４に並列に
手動スイツチＨＳを接続する。

そして、たとえばミストリカー検出回路４１の出力信号
Ｆによつて点滅制御されるランプを設け、このランプの
点滅に基づいて手動スイツチＨＳを操作するようにして
もよい。このことは、第１７図の異常監視回路について
も適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の超音波流量計の概略プロツク図、第２図
、第４図および第５図はその細部の構成を示すプロツク
図、第３図、第７図および第８図は超音波パルスの波形
図、第６図は第１図の装置について動作説明をするため
の波形図、第９図は本発明の一実施例の概略プロツク図
、第１０図、第１１図および第１５図はその要部の回路
構成図、第１２図、第１３図および第１３Ａ図は本発明
の一実施例の動作説明を行なうための波形図、第１４図
は増幅器の出力波形図、第１６図は本発明の他の実施例
の概略プロツク図、第１７図はその要部の回路構成図、
第１８図は増幅器の出力波形と各設定電圧との関係を説
明するための図である。 １・・・・・・発振器要素、１１，１２・・・・・・発
振器、２・・・・・・同期パルス発生回路、３・・・・
・・カウンタ、４・・・・・・遅延要素、５・・・・・
・電気パルス発生回路、６・・・・・・ゲート回路、７
・・・・・・増幅器、８・・・・・・時間差検出回路、
９・・・・・・モード切換回路、１３，１４・・・・・
・トランスジユーサ、３０・・・・・・トリカー回路、
３１・・・・・・異常監視回路、４０・・・・・・振幅
監視回路、４１・・・・・・ミストリカー検出回路、４
２・・・・・・遅延補償回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ カウンタが発振器の発振出力を設定値まで計数する
   のに要する計数時間と超音波が被測定流体中を伝搬する
   のに要する伝搬時間との時間差を時間差検出回路によつ
   て検出し、この差信号に基づいて、その時間差が所定値
   になるように前記発振器の発振周波数を変化させ、よつ
   て超音波を前記被測定流体の流れに対して順方向に発射
   させた際の発振周波数と逆方向に発射させた際の発振周
   波数との差から前記被測定流体の流速もしくは流量を測
   定するものにおいて、受信トランスジューサの出力信号
   を増幅する増幅器７と；前記超音波が被測定流体によつ
   て吸収を受けているか否かを監視する異常監視電圧が設
   定され、前記増幅器の出力信号がこの異常監視電圧を超
   過したら出力信号を発信する異常監視回路３１と；少な
   くとも２つの振幅監視電圧を有し、一方の振幅監視電圧
   が設定値として与えられ、前記増幅器の出力信号の最大
   値がこの設定値と等しくなるように前記増幅器の増幅率
   を制御する振動監視回路４０と；ミストリガー検出電圧
   を有し、前記差信号に関連した信号とこの検出電圧とを
   比較し、この比較結果と前記異常監視回路の出力信号と
   に基づいて出力信号を発信するミストリガー検出回路４
   １と；前記カウンタの出力信号を遅延させて前記時間差
   検出回路に与えることができる遅延補償回路４２と；を
   備え、前記ミストリガー検出回路の出力信号に基づいて
   、前記振幅監視回路の設定値を他方の振幅監視電圧に変
   更させると共に、前記遅延補償回路の遅延時間を制御す
   ることを特徴とする超音波式測定装置。 ２ カウンタが発振器の発振出力を設定値まで計数する
   のに要する計数時間と超音波が被測定流体中を伝搬する
   のに要する伝搬時間との時間差を時間差検出回路によつ
   て検出し、この差信号に基づいて、その時間差が所定値
   になるように前記発振器の発振周波数を変化させ、よつ
   て超音波を前記被測定流体の流れに対して順方向に発射
   させた際の発振周波数と逆方向に発射させた際の発振周
   波数との差から前記被測定流体の流速もしくは流量を測
   定するものにおいて、受信トランスジューサの出力信号
   を増幅する増幅器７と；前記超音波が被測定流体によつ
   て吸収を受けているか否かを監視するために少なくとも
   ２つの異常監視電圧を有して一方の異常監視電圧が設定
   値として与えられ、前記増幅器の出力信号がこの設定値
   を超過したら出力信号を発信する異常監視回路５０と；
   少なくとも２つの振幅監視電圧を有して一方の振幅監視
   電圧が設定値として与えられ、前記増幅器の出力信号の
   最大値がこの設定値と等しくなるように前記増幅器の増
   幅率を制御する振幅監視回路４０と；ミストリガー検出
   電圧を有し、前記差信号に関連した信号とこの検出電圧
   とを比較し、この比較結果と前記異常監視回路の出力信
   号とに基づいて出力信号を発信するミストリガー検出回
   路４１と；前記カウンタの出力信号を遅延させて前記時
   間差検出回路に与えることができる遅延補償回路４２と
   ；を備え、前記ミストリガ−検出回路の出力信号に基づ
   いて、前記振幅監視回路の設定値を他方の振幅監視電圧
   に変更すると共に、前記異常監視回路の設定値も他方の
   異常監視電圧に変更し、かつ、前記遅延補償回路の遅延
   時間を制御することを特徴とする超音波式測定装置。