JPS6025543Y2 - ultrasonic flow meter - Google Patents

ultrasonic flow meter

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JPS6025543Y2
JPS6025543Y2 JP19967882U JP19967882U JPS6025543Y2 JP S6025543 Y2 JPS6025543 Y2 JP S6025543Y2 JP 19967882 U JP19967882 U JP 19967882U JP 19967882 U JP19967882 U JP 19967882U JP S6025543 Y2 JPS6025543 Y2 JP S6025543Y2
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JP
Japan
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signal
output
circuit
oscillator
ultrasonic
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JP19967882U
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JPS5977026U (en
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健 平山
和男 加藤
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株式会社日立製作所
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、超音波流量計に係り、特に受信信号の弁別に
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an ultrasonic flowmeter, and particularly to discrimination of received signals.

超音波流量計の従来の構成例を第1図に示す。An example of a conventional configuration of an ultrasonic flowmeter is shown in FIG.

流体の流れる流路1には一対のシュー2A、2B1超音
波振動子3A、3Bが取り付けられる。
A pair of shoes 2A, 2B1 and ultrasonic transducers 3A, 3B are attached to the flow path 1 through which fluid flows.

以下、動作を第2図に示す各部の波形を用いて説明する
The operation will be explained below using waveforms of each part shown in FIG.

同期回路6からの信号PAにより駆動回路4Bが動作し
、超音波振動子3Bはシュー2Bを介して流路内の流体
中に音波を発生する。
The drive circuit 4B is operated by the signal PA from the synchronization circuit 6, and the ultrasonic vibrator 3B generates sound waves in the fluid in the flow path via the shoe 2B.

時間T1後に音波は超音波振動子3Aに達し、受信回路
5Aの出力に信号RAを発生する。
After time T1, the sound wave reaches the ultrasonic transducer 3A and generates a signal RA at the output of the receiving circuit 5A.

このときスイッチIIA、11B、I ICは図示の位
置に接続されている。
At this time, switches IIA, 11B, and IIC are connected to the positions shown.

一方、カウンタ10は同期回路6からの信号を受けて計
数動作を開示し、電圧制御発振器9Aの出力を計数する
On the other hand, the counter 10 receives a signal from the synchronous circuit 6, starts counting operation, and counts the output of the voltage controlled oscillator 9A.

モしてカウンタ10は電圧制御発振器9Aの出力をNパ
ルスだけ計数したときに信号Sを発生しミそれを時間差
電圧変換回路器・7に与えるζ時間差電圧変換回路7は
信号RAと信号−8の時間差を求゛めミ・その時間差に
応じた電圧信号Iに変換する。
When the counter 10 counts the output of the voltage controlled oscillator 9A by N pulses, it generates a signal S and supplies it to the time difference voltage conversion circuit 7.ζThe time difference voltage conversion circuit 7 receives the signal RA and the signal -8. Find the time difference between and convert it into a voltage signal I according to the time difference.

この電圧信号■は、スイッチ1′IBを介して積分回路
8Aの入力信号となって、その出力信号を修正する。
This voltage signal {circle around (2)} becomes an input signal to the integrating circuit 8A via the switch 1'IB, and modifies its output signal.

この結果、電圧制御発振器9Aめ出力周波数f□が、そ
の時間差に応じて変化すること番こな゛す、信号RAと
信号Sの時間差がなくなると電圧制御発振器9Aの出力
周波数は安定する。
As a result, the output frequency f□ of the voltage controlled oscillator 9A changes in accordance with the time difference. When the time difference between the signal RA and the signal S disappears, the output frequency of the voltage controlled oscillator 9A becomes stable.

・第2図に示すように同期回路6から信号PAが発
生してから適当な時間が経過した後、同期回路6から信
号PBが発生される。
- As shown in FIG. 2, the signal PB is generated from the synchronization circuit 6 after an appropriate amount of time has elapsed since the signal PA was generated from the synchronization circuit 6.

このとき、スイッチIIA、、11B、I ICは同期
回路6の出力によって図示とは反対の接点に接続される
At this time, the switches IIA, 11B, and IIC are connected to contacts opposite to those shown in the figure by the output of the synchronous circuit 6.

したがって、この場合は、駆動回路4Aによって振動子
2Aが流体中に超音波を発射され、振動子2Bを介して
受信回路5Bで受信される。
Therefore, in this case, the drive circuit 4A causes the transducer 2A to emit ultrasonic waves into the fluid, and the ultrasonic waves are received by the receiving circuit 5B via the transducer 2B.

電圧信号発振器9Bの出力が、同様にしてカウンタ10
でNパルス計数されるとカラン10は信号Sを発生する
Similarly, the output of the voltage signal oscillator 9B is sent to the counter 10.
When N pulses are counted at , the callan 10 generates a signal S.

時間差電圧変換回路7は、信号PBと信号Sとの時間差
に応じた電圧信号■を発生し、積分回路8Bを介して電
圧制御発振器9Bの出力周波数f2を制御する。
The time difference voltage conversion circuit 7 generates a voltage signal (2) according to the time difference between the signal PB and the signal S, and controls the output frequency f2 of the voltage controlled oscillator 9B via the integrating circuit 8B.

このように2つの電圧制御発振器の出力周波数は交互に
制御されるが、このような動作を何回か繰返すと、信号
RAあるいはRBと信号Sの到着時刻が同じになって、
信号Iが生じない、すなわち積分回路8A、8Bの出力
が変化しない平衡状態に達する。
In this way, the output frequencies of the two voltage controlled oscillators are controlled alternately, but if this operation is repeated several times, the arrival times of the signal RA or RB and the signal S will become the same.
An equilibrium state is reached in which the signal I is not generated, that is, the outputs of the integrating circuits 8A and 8B do not change.

いま、第1図に示すような方向に流体が流速Vで流れて
いると、 であり、ここで、Dは管の直径、θは管軸に垂直な面と
音波の方向とがなす角、Cは水中での音速である。
Now, if the fluid is flowing at a velocity V in the direction shown in Figure 1, then D is the diameter of the tube, θ is the angle between the plane perpendicular to the tube axis and the direction of the sound wave, C is the speed of sound in water.

これより流量Qはとなるので、出力回路12で2つの出
力周波数の・差f2−f、に比例した信号を求めると□
流量を指示で・・きる。
From this, the flow rate Q becomes , so if we find a signal proportional to the difference f2 - f between the two output frequencies in the output circuit 12, □
The flow rate can be controlled by instructions.

以上のように超音波流量計では、流体を通して音波を送
受信するのであるが、第3図に示すよう1に流路1に流
体を流すポイプからの音響雑音や、振動子を駆動したと
きに流路壁を伝わってくる超音波で受信回路5A、5B
の入力には、□第3図に示すように雑、音音波UAIと
信号音、波UA2が混在する。
As described above, the ultrasonic flowmeter transmits and receives sound waves through the fluid. Receiving circuits 5A and 5B receive ultrasonic waves transmitted through the road wall.
In the input of □, as shown in FIG. 3, noise, sound and sound waves UAI, and signal sounds and waves UA2 coexist.

このため、信号音波UA2のみを取出し、雑音音波UA
1を除去して流量測定の誤動作を防止する必要がある。
Therefore, only the signal sound wave UA2 is extracted and the noise sound wave UA2 is extracted.
1 must be removed to prevent malfunctions in flow measurement.

したがって第3図に示すように受信回路5A、5Bが信
号音波UA2のみを通過するように受信回路5A、5B
にゲート信号GA(GB)を供給しなければならない。
Therefore, as shown in FIG.
The gate signal GA (GB) must be supplied to the gate signal GA (GB).

このゲート信号GA(G8)は、その時間幅が狭ければ
狭四冬ド、正確な信号音波UA□のみを通過させること
になり、流量測定の測定精度がより向上する。
If the time width of this gate signal GA (G8) is narrow, only the accurate signal sound wave UA□ will be passed through, thereby further improving the accuracy of flow rate measurement.

したがって、本考案の目的は、前述のゲート信号の時間
幅をできる限り狭くして測定精度を向上させた超音波流
量計を提供するにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide an ultrasonic flowmeter that improves measurement accuracy by narrowing the time width of the gate signal as much as possible.

本考案は、発振器の出力パルスの積算値を基準にし、こ
の積算値が予め設定した値に達したときに所定の時間幅
のゲート信号を受信回路に供給することによって前述の
目的を遠戚するものである。
The present invention is a distant relative of the above-mentioned object by using the integrated value of the output pulses of the oscillator as a reference, and supplying a gate signal with a predetermined time width to the receiving circuit when this integrated value reaches a preset value. It is something.

具体的には同期回路6が信号PAあるいはPBを発して
からカウンタ10が信号Sを発生するまでの時間N/f
□、あるいはN/f2が、流体温度に関係なく音波の伝
搬時間T□あるいはT2にほぼ等しいことに着目し、電
圧制御発振器9A、9Bの出力パルスの積算値(実施例
上はカウンタ10の内容)から信号Sが発生する時期を
予知し、それをもとにゲート信号GAあるいはGIll
を発生するようにしたものである。
Specifically, the time N/f from when the synchronous circuit 6 emits the signal PA or PB until when the counter 10 generates the signal S
Noting that □ or N/f2 is almost equal to the propagation time T□ or T2 of the sound wave regardless of the fluid temperature, ) to predict when the signal S will be generated, and based on that, the gate signal GA or GIll is generated.
is generated.

本考案の一実施例を第4図に示す。An embodiment of the present invention is shown in FIG.

第1図と同一部分は同じ符号で示し、動作も同じである
ので、細かい説明は省略する。
The same parts as in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and the operations are the same, so a detailed explanation will be omitted.

この実施例ではカウンタ10の内容Xから終点検出回路
18が信号Sの発生する時期を予知し、受信回路17A
あるいは17Bにゲートを開゛くための信号Zを与える
ように構成したものである。
In this embodiment, the end point detection circuit 18 predicts the time when the signal S will be generated from the content X of the counter 10, and the receiving circuit 17A
Alternatively, the configuration is such that a signal Z for opening the gate is applied to 17B.

カウンタ10、受信回路17Aあるいは17B終点検出
回路の部分を詳細に示す第5′図とその動作説明図第6
図を用い、本実施例を説明する。
Figure 5' showing details of the counter 10 and the receiving circuit 17A or 17B end point detection circuit, and Figure 6, which is an explanatory diagram of its operation.
This example will be explained using figures.

カウンタ10はグランカウンタ19で構成され、その内
容Xは信号PAあ゛るいはPBが発生するときに同期回
路6からの信号で初期値Nが外部からセットされ、電圧
制御発振器9Aあるいは9Bからの信号f1あるいはf
2ぜ減少して行き、カウンタ10の内容が0になったと
き信号Sを発生する6終点検出回路18を構成するディ
ジタ、ルコンノタレータ20の一方にはカウンタ10の
内容Xが入力されるとともに、ディジタル設定回路21
からの信号Yが与えられ、信号X信号Yが等しくなった
ときに信号2を発し、受信回路17Aあるいは17Bに
与える。
The counter 10 is composed of a grand counter 19, whose contents X are set to an initial value N from the outside by a signal from the synchronous circuit 6 when the signal PA or PB is generated, and whose contents are set by the signal from the voltage controlled oscillator 9A or 9B. signal f1 or f
The content X of the counter 10 is inputted to one side of the digital/rucon notator 20 that constitutes the end point detection circuit 18 and generates the signal S when the content of the counter 10 becomes 0. Setting circuit 21
When the signal Y from the signal X and the signal Y become equal, a signal 2 is generated and is applied to the receiving circuit 17A or 17B.

信号Zを受けた受信回路17Aあるいは17B内のワン
ショ、ットマルチバイブ、レータ14はアナログスイッ
チ15と導通状態にして信号UAあるいはUr3を増幅
器16を通すゲート信号GAあるいはGBを発生する。
The one-shot multivibrator 14 in the receiving circuit 17A or 17B that receives the signal Z is brought into conduction with the analog switch 15 to generate a gate signal GA or GB that passes the signal UA or Ur3 through the amplifier 16.

このように電圧制御発振器9Aあるいは9Bの周波数f
1あるいはf2はN/下、あるいはN/下2となるよう
に制御されているのでディジタル設定回路1からの信号
YをOに近い値に設定できるとともにゲート信号GAあ
るいはGBの幅を非常にせまくできる。
In this way, the frequency f of the voltage controlled oscillator 9A or 9B
1 or f2 is controlled to be N/lower or N/lower 2, so the signal Y from the digital setting circuit 1 can be set to a value close to O, and the width of the gate signal GA or GB can be made very narrow. can.

以上のように、本考案の一実施例によれば信号UAある
いはUBから雑音を除去するためのゲート幅を非常にせ
まくでき雑音除去効果を上昇できる効果がある。
As described above, according to one embodiment of the present invention, the gate width for removing noise from the signal UA or UB can be made very narrow, and the noise removal effect can be improved.

第7図は、さらに本考案の他の実施例で、一層の効果が
あるものである。
FIG. 7 shows another embodiment of the present invention, which is even more effective.

この実施例ではオアゲート23を介して電源投入時期検
出回路22からの信号がアナログスイッチ15に与えら
れるように構威しである。
In this embodiment, a signal from the power-on timing detection circuit 22 is applied to the analog switch 15 via the OR gate 23.

第5図の実施例では、電圧制御発振器9Aあるいは9B
の周波数がN/T□あるいかN/下2とほぼ等しくった
状態では効果があるが、回路の電源投入時には電圧制御
発振器9Aあるいは9Bの周波数は確定していないので
ゲート信号GAあるいはGBで信号をとらえることがで
きないことも十分にある。
In the embodiment of FIG. 5, the voltage controlled oscillator 9A or 9B
It is effective when the frequency of the voltage controlled oscillator 9A or 9B is approximately equal to N/T□ or N/lower 2, but the frequency of the voltage controlled oscillator 9A or 9B is not determined when the circuit is powered on, so the gate signal GA or GB cannot be used. It is quite possible that the signal cannot be detected.

そこで本実施例では、電源投入後適当な時間はワンショ
ットマルチバイブレータ14からの信号いかんにかかわ
らず電源投入時期検出回路22からの信号でアナログス
イッチ15を導入状態に保ち、その間に電圧制御発振器
9Aあるいは9Bの周波数N/T□あるいはN/下2に
制御し、その後はワンショットマルチバイブレータ14
からのゲート信号を利用し雑音除去効果をあげる。
Therefore, in this embodiment, the analog switch 15 is kept in the on state by the signal from the power-on timing detection circuit 22 for an appropriate time after the power is turned on, regardless of the signal from the one-shot multivibrator 14, and during that time, the voltage controlled oscillator 9A Alternatively, control the frequency of 9B to N/T□ or N/lower 2, and then use the one-shot multivibrator 14
The noise removal effect is improved by using the gate signal from.

このように本実施例によれば、電源投入時に電圧制御発
振器9Aあるいは9Bの周波数が何であれ、ひいては流
体の温度が何度であっても一定時間後には幅のせまいゲ
ート信号GAあるいはGBによって雑音を除去した信号
のみをとり出すことができる。
As described above, according to this embodiment, no matter what the frequency of the voltage controlled oscillator 9A or 9B is when the power is turned on, and even no matter what the temperature of the fluid is, after a certain period of time, noise is generated by the narrow gate signal GA or GB. Only the signal that has been removed can be extracted.

このようなゲート信号GA、 Gaを用いる場合、この
効果を大きくするためには、ゲート時間幅はせまい方が
よいが、水中の音速は5%/20degの割合で温度に
よって変化するので耐象流体の温度変化の範囲を考慮し
てゲート幅を考慮する必要がある。
When using such gate signals GA and Ga, it is better to have a narrow gate time width in order to increase this effect, but since the sound speed in water changes depending on the temperature at a rate of 5%/20 deg, it is necessary to use weather-resistant fluids. It is necessary to consider the gate width in consideration of the range of temperature changes.

第5図、第7図ではゲート機能素子にアナログスイッチ
15を用いたが、増幅器16の出力側にディジタルゲー
ト素子を用いて、そのゲート信号にこれまで説明してき
たようにして作られる信号を用いてゲートを制御するこ
とも可能である。
In FIGS. 5 and 7, the analog switch 15 is used as the gate function element, but a digital gate element is used on the output side of the amplifier 16, and the gate signal is generated as described above. It is also possible to control the gate by

以上の説明で駆動回路4A、4B、受信回路5At5B
はそれぞれ2組用いるように図示しであるが、1組だけ
用いるような構成でもよい。
In the above explanation, the drive circuits 4A, 4B, and the reception circuit 5At5B
Although two sets of each are shown in the figure, a configuration in which only one set is used may also be used.

また、カウンタ10の内容から信号Sが発生する時期を
予知していたが、新たに別個のカウンタを設け、このカ
ウンタで発振器の出力パルスを計数して予知するように
してもよい。
Further, although the timing at which the signal S will be generated is predicted from the contents of the counter 10, a separate counter may be newly provided and the output pulses of the oscillator may be counted and predicted by this counter.

以上説明したが本考案によれば、幅のせまいゲート信号
を用いることができるので、音響雑音の多い流路に取付
けた場合でも誤動作もなく、かつ測定精度がよい超音波
流量計を得ることができる。
As explained above, according to the present invention, since a narrow gate signal can be used, it is possible to obtain an ultrasonic flowmeter that does not malfunction even when installed in a flow path with a lot of acoustic noise and has good measurement accuracy. can.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来の超音波流量計の構成を示す図、第2図は
第1図の動作を説明するための図1.第3図は本考案の
原理動作を説明するための図、第4図は本考案の一実施
例を示す図、第5図は第4図における受信回路の一構成
を示す図、第6図は第5図の動作を説明する各部の波形
を示す図、第7図は第4図における受信回路の他の構成
を示す図である。 4A、4B・・・・・・駆動回路、5A、5B・・・・
・・受信回路、6・・・・・・同期回路、7・・・・・
・時間差電圧変換回路、8A、8B・・・・・・積分回
路、9A、9B・・・・・・電圧制御発振器、10・・
・・・・カウンタ、IIA、11B、IIC・・・・・
・スイッチ、14・・・・・・ワンショットマルチバイ
ブレーク、15・・・・・・アナログスイッチ、16・
・・・・・増幅器、18・・・・・・終点検出回路、2
2・・・・・・電源投入時期検出回路、23・・・・・
・オアゲート。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a conventional ultrasonic flowmeter, and FIG. 2 is a diagram illustrating the operation of FIG. 1. FIG. 3 is a diagram for explaining the principle operation of the present invention, FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a diagram showing one configuration of the receiving circuit in FIG. 4, and FIG. 5 is a diagram showing waveforms of various parts to explain the operation of FIG. 5, and FIG. 7 is a diagram showing another configuration of the receiving circuit in FIG. 4. 4A, 4B...drive circuit, 5A, 5B...
...Reception circuit, 6...Synchronization circuit, 7...
・Time difference voltage conversion circuit, 8A, 8B...Integrator circuit, 9A, 9B...Voltage controlled oscillator, 10...
...Counter, IIA, 11B, IIC...
・Switch, 14... One shot multi-by-break, 15... Analog switch, 16.
...Amplifier, 18...End point detection circuit, 2
2...Power-on timing detection circuit, 23...
・Orgate.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 流体の流れる流路に取付けられた一対の超音波振動子と
、一方の振動子から前記流体中に発射された超音波を他
方の振動子で受信する受信回路とJ発振器と、この発振
器の出力を計数し、所定値に達〔たときに出力を発生す
るカウンタと、このカウンタの出力と前記受信回路の出
力との時間差を求める時間差変換回路とを備え、前記時
間差変換回路の出力に応じて前記発振器の出力周波数を
変化させることにより前記流体の流量を測定する超音波
流量計において、前記発振器の出力の計、散積算値が予
め設定された値に達し゛たとき、所定・の時間間隔だけ
前記受信回路に前記振動子からの超音波信号を入力しう
る終点検出回路を設けたことを特徴とする超音波流量計
[Claims for Utility Model Registration] A pair of ultrasonic transducers installed in a flow path through which a fluid flows, and a receiving circuit that receives ultrasonic waves emitted from one transducer into the fluid using the other transducer. J oscillator, a counter that counts the output of this oscillator and generates an output when it reaches a predetermined value, and a time difference conversion circuit that calculates the time difference between the output of this counter and the output of the receiving circuit, In an ultrasonic flowmeter that measures the flow rate of the fluid by changing the output frequency of the oscillator in accordance with the output of a time difference conversion circuit, when the total and integrated value of the output of the oscillator reaches a preset value. An ultrasonic flowmeter characterized in that an end point detection circuit is provided that can input an ultrasonic signal from the vibrator to the receiving circuit for a predetermined time interval when the ultrasonic flowmeter is activated.
JP19967882U 1982-12-29 1982-12-29 ultrasonic flow meter Expired JPS6025543Y2 (en)

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