JPS5981515A - 超音波流量計測装置 - Google Patents
超音波流量計測装置Info
- Publication number
- JPS5981515A JPS5981515A JP57191893A JP19189382A JPS5981515A JP S5981515 A JPS5981515 A JP S5981515A JP 57191893 A JP57191893 A JP 57191893A JP 19189382 A JP19189382 A JP 19189382A JP S5981515 A JPS5981515 A JP S5981515A
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- JP
- Japan
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- circuit
- delay
- transmitting
- switching
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-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (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】
この発明は超音波流量計測装置、詳しくはシングアラウ
ンド方式を用いた超音波流量計測装置に関するものであ
る。
ンド方式を用いた超音波流量計測装置に関するものであ
る。
第１図は従来のシングアラウンド方式の超音波流量計測
装置のブロックダイアダラムであり、流体乙が流れるパ
イプｊの壁面には取付要紫り。
装置のブロックダイアダラムであり、流体乙が流れるパ
イプｊの壁面には取付要紫り。
７を介し２て送受波器３２ｇが斜めに対向して取付けら
れている。そして、この送受波器３．どけそれぞれ切換
回路／を介して送信回路２．受信回路／と接続されてＰ
す、この切換回路／を切換えることにより受信モード、
送信モートを自由に選択できる４求になっている。なお
、この第７図の場合は送受波器３が送信モードに、送受
波器どが受信モードになってお９、この軟、開回路／／
が接続され、逓倍回路／／の出力は差周波数計数回路１
０に送られる様になっている。
れている。そして、この送受波器３．どけそれぞれ切換
回路／を介して送信回路２．受信回路／と接続されてＰ
す、この切換回路／を切換えることにより受信モード、
送信モートを自由に選択できる４求になっている。なお
、この第７図の場合は送受波器３が送信モードに、送受
波器どが受信モードになってお９、この軟、開回路／／
が接続され、逓倍回路／／の出力は差周波数計数回路１
０に送られる様になっている。
そして、この第１図において切換回路／は１瞳方向系と
なっており、この時、切換り直後のトリガー信号により
、送信回路コから送信信号が発せられ、該送信信号によ
り、送信モードになっている送受波器３から超音波パル
スが発せられ、該超音波パルスは取付要素グを介（７て
パイ１５円に伝えられ流体乙を伝播して取付要素７を経
て受信モードにある送受波器ｇに到達し、受信回路？へ
導入される。そしてこの受信回路りではこの流体４中を
伝播し７た超廿波パルスと時間的、レベル的に判別され
た信号とにより受信到達した時間に出力パルスが発せら
れる。そして、この受信回路りの出力パルスを送信のト
リガーパルスとして用いる様に接続し、送受信のくり返
し発振を行う様に構成している。この場合、受信から次
の受信壕での周期をシンクアラウンド周期、その逆数を
シングアラウンド周波数と称している。そして、電気回
路系の遅れ時間、パイプｊ内及び取付要素グ、７内の伝
播時間が超音波の流体６内伝播時間に比して無視できる
程小さい場合には、 順方向系のシンクアラウンド周期ｔ、は同様に逆方向系
のシングアラウンド周期ちは゛但し Ｄ：パイプの内径 θ ：流体に対する超音波パルスの発射角匿Ｃ：音 速 となり、 ／ングアラウンド周波数の差を△ｆとすれば２Ｖｓｉｎ
θ 一一一一−け） Ｄ／ｃｏｓθ となり、θ及びＤが既知である為、Δｆを検出すること
により流体乙の流速が求まるＯ従って、差Ｉｉ！ｉ１＄
数計数回路１０の出力は流速、及び流量に比例すること
となる。
なっており、この時、切換り直後のトリガー信号により
、送信回路コから送信信号が発せられ、該送信信号によ
り、送信モードになっている送受波器３から超音波パル
スが発せられ、該超音波パルスは取付要素グを介（７て
パイ１５円に伝えられ流体乙を伝播して取付要素７を経
て受信モードにある送受波器ｇに到達し、受信回路？へ
導入される。そしてこの受信回路りではこの流体４中を
伝播し７た超廿波パルスと時間的、レベル的に判別され
た信号とにより受信到達した時間に出力パルスが発せら
れる。そして、この受信回路りの出力パルスを送信のト
リガーパルスとして用いる様に接続し、送受信のくり返
し発振を行う様に構成している。この場合、受信から次
の受信壕での周期をシンクアラウンド周期、その逆数を
シングアラウンド周波数と称している。そして、電気回
路系の遅れ時間、パイプｊ内及び取付要素グ、７内の伝
播時間が超音波の流体６内伝播時間に比して無視できる
程小さい場合には、 順方向系のシンクアラウンド周期ｔ、は同様に逆方向系
のシングアラウンド周期ちは゛但し Ｄ：パイプの内径 θ ：流体に対する超音波パルスの発射角匿Ｃ：音 速 となり、 ／ングアラウンド周波数の差を△ｆとすれば２Ｖｓｉｎ
θ 一一一一−け） Ｄ／ｃｏｓθ となり、θ及びＤが既知である為、Δｆを検出すること
により流体乙の流速が求まるＯ従って、差Ｉｉ！ｉ１＄
数計数回路１０の出力は流速、及び流量に比例すること
となる。
なお、逓倍回路／／は差周波数の検出精度を向上させる
為挿入されており、逓倍数ｆｍとすれば前記（３）式は ｔ、 ｔ２ となる。
為挿入されており、逓倍数ｆｍとすれば前記（３）式は ｔ、 ｔ２ となる。
しかしながら、この従来のシングアラウンド方式の超＃
波流量検出装置においては流体中の伝播時間に比較して
取付要素内の伝播時間τ７、・パイプ肉厚内の伝播時間
τ、が無親できなくなると、この合計値τ。が直接誤差
として測定値に含まれてくる重大な欠陥があった。
波流量検出装置においては流体中の伝播時間に比較して
取付要素内の伝播時間τ７、・パイプ肉厚内の伝播時間
τ、が無親できなくなると、この合計値τ。が直接誤差
として測定値に含まれてくる重大な欠陥があった。
即ち、
Ｔｏ：Ｔ１ ＋τ２ ＋τ、−一−−θ）とし、
シンクアラウンド周期の順方向をＴＩ
逆方向をＴ２ とすれば
と々す、前記（３）式にこれを代入すると、／
／ −−＝ −（７３） となり、上式でも明らかな通り、流体中の音速の項が残
り、音速の温度変化による誤差が混入する欠点である。
／ −−＝ −（７３） となり、上式でも明らかな通り、流体中の音速の項が残
り、音速の温度変化による誤差が混入する欠点である。
ソングアラウンド方式を用いた超音波流量計測装置にお
いては上述の通りの欠点が存在するが情報量の豊富さと
いう捨てがたい長所を有しており、本発明は上記従来の
装置の欠点を除去し、情報量の豊富嘔というシングアラ
ウンド方式を用いた超音波流量計測装置の長所を生かし
た装置を提案することを目的とする。以下、第２図以下
に示すこの発明の一実施例に基づいてその構成を説明す
る。
いては上述の通りの欠点が存在するが情報量の豊富さと
いう捨てがたい長所を有しており、本発明は上記従来の
装置の欠点を除去し、情報量の豊富嘔というシングアラ
ウンド方式を用いた超音波流量計測装置の長所を生かし
た装置を提案することを目的とする。以下、第２図以下
に示すこの発明の一実施例に基づいてその構成を説明す
る。
第２図はこの発明の一実施例のブロックダイアダラムで
あり、流体乙の流れるパイプｊの管壁には斜めに対向し
て一対の送受波器３，７が取付要素り、グを介して取付
けられており、この送受波器３，７は切換回Ｍ／’ｅ介
して送信回路２、受信回路りに接続てれ、切換回路／を
切換えることにより送信、受信を選択的に行える椋に力
っている。なお、これらの構成は第１図に示した従来の
超音波流量計測装置と同じである。
あり、流体乙の流れるパイプｊの管壁には斜めに対向し
て一対の送受波器３，７が取付要素り、グを介して取付
けられており、この送受波器３，７は切換回Ｍ／’ｅ介
して送信回路２、受信回路りに接続てれ、切換回路／を
切換えることにより送信、受信を選択的に行える椋に力
っている。なお、これらの構成は第１図に示した従来の
超音波流量計測装置と同じである。
そして、受信回路りの出力側には遅延回路／２が接続さ
れており、受信てれた信号を遅延量制御回路／３からの
制御信号により遅延きせる様になっている。更にこの遅
延回路／２の出力は逓信回路／／を介して差周波設計数
回路１０に送られる様になっている。
れており、受信てれた信号を遅延量制御回路／３からの
制御信号により遅延きせる様になっている。更にこの遅
延回路／２の出力は逓信回路／／を介して差周波設計数
回路１０に送られる様になっている。
なお、前記遅延量制御回路／３は切換回路／の切換に同
期し、その切換ごとに遅延量を送信回路ノに比例をせな
がら減少きせて行＜ ｉ＞ｉ＞になっている。
期し、その切換ごとに遅延量を送信回路ノに比例をせな
がら減少きせて行＜ ｉ＞ｉ＞になっている。
なお、第り図はこの実施例において用いた遅延回路／２
．遅延量制御回路の一例を示したもの、Ｈｓ図はその各
部に発生する信号出力のタイムチャートであるが、遅延
回路、遅延量制御回路はこの第９図に示すものに限定さ
れないことはもちろんである。
．遅延量制御回路の一例を示したもの、Ｈｓ図はその各
部に発生する信号出力のタイムチャートであるが、遅延
回路、遅延量制御回路はこの第９図に示すものに限定さ
れないことはもちろんである。
この実施例は上記の通りの構成を有するもの乳
であり、切換回ｗ、／により一対の送受波器３゜どのう
ち一方が送信モードのときは他方が受信モードになる様
に一定時間毎に交互に送受切換制御を行いつつ流体乙が
流れる・；イブｊ内に超音波パルスを発射し、受信モー
ドにある送受波器からの倣弱信号を受信回路りによって
増巾、判別し更にその出力・Ｓ／レスを送信回路Ｊのト
リガーとして動作式せ、この受信回路りの出力パルスを
遅延回路７．２に送り、ここにおいて遅延量制御回路／
３からの制御信号によって切換回路／の切換タイミング
に同期をせ、その切換毎に遅延量を送信回路コに比例式
せながら減少芒せて行き、その遅延回路出力・（パルス
を逓倍回路／／によって逓倍し、差周波数計数回路１０
により送受切換の交互の逓信回路出力からその時間差を
検出し、この時間差に基づいて流体の流、床、流量を求
め様とするものであり、従来のシングアラウンド方式の
流量計測装置において避けられなかった敗付袈紫内の伝
播時間τ２、・（イブ肉厚内の伝播時間τ５、電気回路
中の遅れ時間τ３等に起因する誤差を除去し、正確な測
定結果を得ることができるものである。以下、その動作
を第３図に示すタイムチャートに基づいて更に説明する
。送信回路２には順方向系に４男換えた直後にセットト
リガー信号が印加され、ソングアラウンドが開始をれ、
波形Ｂの如く・受信回路出力パルス列ｎｌｌ ｎ２．−
−一が発生する。
ち一方が送信モードのときは他方が受信モードになる様
に一定時間毎に交互に送受切換制御を行いつつ流体乙が
流れる・；イブｊ内に超音波パルスを発射し、受信モー
ドにある送受波器からの倣弱信号を受信回路りによって
増巾、判別し更にその出力・Ｓ／レスを送信回路Ｊのト
リガーとして動作式せ、この受信回路りの出力パルスを
遅延回路７．２に送り、ここにおいて遅延量制御回路／
３からの制御信号によって切換回路／の切換タイミング
に同期をせ、その切換毎に遅延量を送信回路コに比例式
せながら減少芒せて行き、その遅延回路出力・（パルス
を逓倍回路／／によって逓倍し、差周波数計数回路１０
により送受切換の交互の逓信回路出力からその時間差を
検出し、この時間差に基づいて流体の流、床、流量を求
め様とするものであり、従来のシングアラウンド方式の
流量計測装置において避けられなかった敗付袈紫内の伝
播時間τ２、・（イブ肉厚内の伝播時間τ５、電気回路
中の遅れ時間τ３等に起因する誤差を除去し、正確な測
定結果を得ることができるものである。以下、その動作
を第３図に示すタイムチャートに基づいて更に説明する
。送信回路２には順方向系に４男換えた直後にセットト
リガー信号が印加され、ソングアラウンドが開始をれ、
波形Ｂの如く・受信回路出力パルス列ｎｌｌ ｎ２．−
−一が発生する。
そして、この受信回路どの出力・ｚパルスは遅延回路／
〕で波形Ｃの如く遅延時間だけンーケンンヤルに遅れた
あと逓倍回路／／に入力きれる。
〕で波形Ｃの如く遅延時間だけンーケンンヤルに遅れた
あと逓倍回路／／に入力きれる。
即ち、
出力パルスｎ１は１×τ０たけ遅れＮｌに出力パルスｎ
２は（ｉ−／）Ｘτ。だけ遅れＮ２に出力パルスｎｊは
（１−、＋）ｘτだけ遅れＮｊになり、出力パルスの遅
れ量は・くルス依に比例しτ。づつ少なくなって行く様
になっている。同様に逆方向系に切換えた場合には ｐ、は１×τ０だけ遅れＰ、に １）ｊは（ｉ −ｊ ） Ｘτだけ遅れＰｊになる。
２は（ｉ−／）Ｘτ。だけ遅れＮ２に出力パルスｎｊは
（１−、＋）ｘτだけ遅れＮｊになり、出力パルスの遅
れ量は・くルス依に比例しτ。づつ少なくなって行く様
になっている。同様に逆方向系に切換えた場合には ｐ、は１×τ０だけ遅れＰ、に １）ｊは（ｉ −ｊ ） Ｘτだけ遅れＰｊになる。
順方向のンングアラウンド周期は前記１０式で示す如く
、ｔ、＋τ。であり、遅延回路／２を径て逓倍回路へ印
７）ＩＩ ’Ｊれるパルスの周期Ｔ、／はＴ、’＝ Ｔ
、 −Ｔｏ となる これを（１０）式に代入しＴ、 ’ −ｔ、となる。
、ｔ、＋τ。であり、遅延回路／２を径て逓倍回路へ印
７）ＩＩ ’Ｊれるパルスの周期Ｔ、／はＴ、’＝ Ｔ
、 −Ｔｏ となる これを（１０）式に代入しＴ、 ’ −ｔ、となる。
同朕に逆方向のそｇはｔ２十τ。であり、遅延回路／２
を径て逓倍回路へ印〃ｎされるパルスの周期Ｔ２′は Ｔ２’＝ Ｔ２−τ０ となる これを（／／）式に代入しＴ２’＝ｔ２ となる。
を径て逓倍回路へ印〃ｎされるパルスの周期Ｔ２′は Ｔ２’＝ Ｔ２−τ０ となる これを（／／）式に代入しＴ２’＝ｔ２ となる。
そして、逓倍回路／／を経由した差周波数計数回路出力
は Ｔ、’ Ｔ２’ となるが、これは前記ざ）式と同じであり、例式に示す
遅延量が消去されていることが明らかである。
は Ｔ、’ Ｔ２’ となるが、これは前記ざ）式と同じであり、例式に示す
遅延量が消去されていることが明らかである。
即ち１本発明の装置においては差周波数計数回路出力に
は測定誤差発生の原因となる各遅延量は全く含１れない
こととなる。
は測定誤差発生の原因となる各遅延量は全く含１れない
こととなる。
なお、当然ながら本装置は
（１−ｊ）τ０＋α〉０
（ｉ−ｊ）τ。＋β〉０
の領域において動作づせるものであることは明らかであ
る。
る。
この発明は上記の通りの動作を行うものであり、情報量
の豊富式というシンクアラウンド方式の利点をそこなう
ことなく、簡単な構成により取付要素内の伝播時間、パ
イプ肉厚内の伝播時間、′電気回路の遅れ時間等の遅延
時間、音速の温度依存性による誤差等を消去し、正確に
流体の流速、流量を測定することができるすぐれた効果
ケ有するものである。
の豊富式というシンクアラウンド方式の利点をそこなう
ことなく、簡単な構成により取付要素内の伝播時間、パ
イプ肉厚内の伝播時間、′電気回路の遅れ時間等の遅延
時間、音速の温度依存性による誤差等を消去し、正確に
流体の流速、流量を測定することができるすぐれた効果
ケ有するものである。
第７図は従来のシングアラウンド方式を用いた超音波流
量計測装置のブロックタイアゲラム、第２図はこの発明
の一実施例のブロックダイアダラム、第３図はそのタイ
ムチャート、第グ図はこの発明の要部のブロックダイア
ダラム、第５図はそのタイムチャートである。 同、図中／は切換回路、コは送信回路、３は受波器、り
は取付要素、夕はパイプ、乙は流体、７は取付要素、ｇ
は受波器、７は受信回路、１０は差周波数計数回路、／
／は逓信回路、／２は遅延回路、／３は遅延量制御回路
を夫々示す。 特許出願人 島田理化工墓株式会社 、ｆノ？イ建泰
量計測装置のブロックタイアゲラム、第２図はこの発明
の一実施例のブロックダイアダラム、第３図はそのタイ
ムチャート、第グ図はこの発明の要部のブロックダイア
ダラム、第５図はそのタイムチャートである。 同、図中／は切換回路、コは送信回路、３は受波器、り
は取付要素、夕はパイプ、乙は流体、７は取付要素、ｇ
は受波器、７は受信回路、１０は差周波数計数回路、／
／は逓信回路、／２は遅延回路、／３は遅延量制御回路
を夫々示す。 特許出願人 島田理化工墓株式会社 、ｆノ？イ建泰
Claims (1)
- 被測定流体が流れるパイプの外壁に所定角度をもって斜
めに対向して設置された一対の超音波送受波器と、一方
の送受波器が送波モードにあるときは他方が受波モード
になる様に一定時間毎に交互に送受波の切換制御を行う
切換回路と、送信モードにある送受波器を励振する送信
回路と、受信モードにある送受波器からの微弱信号を増
巾し７、受信判別全行うと共に、その出力パルスを送信
回路のトリガーとして動作させる受信回路と、受信回路
の出力パルスを時間遅延てせ（うる可変要素を持った遅
延回路と、送受切換に同期きせ、切換毎に遅延量を送信
回路に比例させながら減少きせて行く遅延量制イ卸回路
と遅延回路からの出力パルスを逓倍する逓倍回路と、送
受切換の交互の逓倍回路の出力から時間差を算出する差
周波数計数回路とから構成てれ、差周波数計数回路の時
間差に基づいて被測定流体のｌ／ｉｔ速、流量をＵ＋定
することを特像とする超せ波流量計測装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57191893A JPS5981515A (ja) | 1982-11-02 | 1982-11-02 | 超音波流量計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57191893A JPS5981515A (ja) | 1982-11-02 | 1982-11-02 | 超音波流量計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5981515A true JPS5981515A (ja) | 1984-05-11 |
| JPH0447771B2 JPH0447771B2 (ja) | 1992-08-04 |
Family
ID=16282196
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57191893A Granted JPS5981515A (ja) | 1982-11-02 | 1982-11-02 | 超音波流量計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5981515A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59185815A (ja) * | 1983-04-07 | 1984-10-22 | Diesel Kiki Co Ltd | 内燃機関の排気微粒子処理装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5393076A (en) * | 1977-01-26 | 1978-08-15 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Ultrasonic type fluid measuring apparatus |
-
1982
- 1982-11-02 JP JP57191893A patent/JPS5981515A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5393076A (en) * | 1977-01-26 | 1978-08-15 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Ultrasonic type fluid measuring apparatus |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59185815A (ja) * | 1983-04-07 | 1984-10-22 | Diesel Kiki Co Ltd | 内燃機関の排気微粒子処理装置 |
| JPH0336132B2 (ja) * | 1983-04-07 | 1991-05-30 | Zekuseru Kk |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0447771B2 (ja) | 1992-08-04 |
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