JPS6047974B2 - 同期化された環状回路を有する超音波流量計のトリガ方法および超音波流量計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超音波測定、特に超音波流量計のトリガ方法お
よびこの方法に適合させた超音波流量計に関するもので
ある。

本発明は石油、油化学製品、液状食品、水等の流量を自
動的に監視するためのパルス周波数式超音波流量計に応
用できる。

本明細書においてはＪ流量計ョなる用語は、音波の伝播
にもとづく測定の場合、流量が流速の関数であることを
念頭において、流速および流量測定装置を指すものとす
る。

石油製品を含むあらゆる種類の流体の流量を高精度で測
定することが増々必要になつて来ているので、今田ま、
同期化された環状回路（以下、同″期化環状回路と称す
る）、すなわち遅延音響フィードバック付きパルス発生
システムからなる種類の超音波流量計を用いて行われる
パルス周波数式超音波流量測定方式に増々切迫した要求
が課せられている。

この種の流量計はトリガすることにより、パルスが連続
的に同期化環状回路を自動的循環する場合にのみ正確て
ある。しかしながら、実際の測定システムにおいては、
音響チャンネル、すなわち流量測定を受ける媒体を通過
さるために、２個の電気音響変換器の間に置かれる空間
は、測定精度に影響を及ほ七、また、媒体に含まれる気
泡や異物粒子による超音波ビームの散乱を原因とする周
期的妨害をこうむる。異物粒子を流れにより除くことに
より、流量計の動作状態、すなわち、同期化環状回路に
むけるパルスの連続的な自動的循環を回復しなければな
らない。流量計を遅延トリガしたり、あるいは２個以上
のパルスを環状回路に自動的循環させると、測定結果は
歪曲されてしまう。しかるにすでに、同期危環状回路を
オンすると同時にその回路にトリガパルスを加えること
によつてパルス周波数式超音波流量計をトリガする方法
が知られている。

更に、この方法に適合させた超音波流量計も知られてお
り、この流量計は２つの同期化環状回路からなるもので
あり、これら回路の各々は増幅器と、励起パルス発生器
と、流量測定を受ける媒体を通すためのギャップにより
分離されている２個の電気音響変換器とを直列構成て含
んでいる。

それら電気音響変換器は、流れ方向に対し９０。以外の
角度αで進行する音響信号をそれらのうち片方が送信し
、かつ他方が受信し得るように互いに他に対して配向さ
れている。この公知流量計は更に、補助発振器と測定装
置とを含んでおり、それらは双方とも、同期化環状回路
に続されている。かかる流量計の各同期化環状回路にお
いては、発振器は励起パルス発生器へパルスを送信し、
その励起パルス発生器の出力信号は、媒体の中へパルス
を送り込む電気音響変換器に加えられる。このパルスは
他方の（第２の）電気音響変換器により受信され、再び
励起パルス発生器へ加えられ、こうして同期化環状回路
におけるパルスの自動的循環が行われる。パルスの自動
的循環が同期化環状回路において起る時の周波数の差Δ
ｆは流速を示すものである（Ｂ．Ｉ，Ｂｊｒ？Ｒ，Ｎ．
Ｉ．ＢｒａｚｈｎｉｋＯｖの′４Ｕ１ｔｒａｚｖｕｋ０
ｖｙｅｒａｓｋｈ０ｄ０ｍｅｒｙ（超音波流量計）−Ｍ
ｅｔａｌｌｖｌｒｇｉａＰｕｂｌｌｓｈｅｒｓｌモスク
ワ、１９６４、Ｐｐ．６６〜７［株］照）。例えば、２
個の電気音響変換器の直径Ｄのバイブラインの両側に配
置すれば、ＬユＪ 」−０Ｘ！１ｂＵ／１Ｊｊ−リ しかしながら、公知方法では、パルスを同期化環状回路
に自動的循環を再開させる動作が含まれないので、音響
チャンネルにおける一時的妨害の後、流量計を自動再！
・リガすることができない。

自動的循環は流量計が順調に働いていることを示すもの
てあつて、もしその自動的循環が起らなけれは、補助発
振器を動作投入してトリガパルスを同期化環状回路に加
えらければならない、上記の欠点はしかしながら、パル
ス周波数式超音波流量計をトリガする別の公知方法にお
いては除かれている。

その方法とは次の如きものである。トリガを開始すると
、同期化環状回路のパルス発生器は自励発振モードで動
作し、その固有発振周期は同期化環状回路における最大
パルス伝播時間より若干長くされている。前記の場合同
様、パルス発生器は送信側変換器へパルスを送信し、そ
の変換器からの信号は受信側変換器により受信される。
この信号の受信は、同期化環状回路のパルス発生器が次
のパルスを生じさせる前に行われる。受信されたパルス
はパルス発生器を強制トリガさせるものであり、これに
より後者は強制発振モードで動作する。音響チャンネル
に妨害があれば、受信側変換器からパルスが来ない。

電圧が検出されれば、流量計はその動作モードに復して
おり、測定値の記録を行なえる。更に、上記の公知方法
に適合された超音波流量計も知られており、この流量計
は測定装置と振幅弁別器に接続された２個の同期化環状
回路を含んでいる。

各同期化環状回路のトリガパルス発生器は自励発振モー
ドおよび単安定（シングルショット）モードの両方で動
作し得る。流量計が動作投入されると、同期化環状回路
のパルス発生器は自励発振モードで動作し、その固有発
振周期は同期化環状回路における最大パルス伝播時間よ
りも若干長くされている。前記の例と同様、パルス発生
器は送信側変換器へパルスを送り、そのパルスはノ送信
側変換器により受けられる。受信は同期化環状回路のト
リガパルス発生器が次のパルスを生じさせる前に行なわ
れる。受信されたパルスはパルス発生器を強制トリガし
、そのためこのパルス発生器は強制発振モードで動作す
る。音響チヤンネ７ルに妨害があれば受信側変換器から
パルスが来ず、トリガパルス発生器は自励発振モード動
作となる。音響チャンネルの正常動作状態が再び確立さ
れると直ちに、最初の受信パルスにより同期化環状回路
のパルス発生器が強制トリガされる。こフれにより流量
計は再びその動作状態に復する。測定の正確さを確認す
るために、受信側変換器出力信号が振幅弁別され、また
振幅弁別器の出力電圧があれば、流量計は動作状態にあ
る（Ｂ．Ｉ．Ｂｌｒ？ｒおよびＮ．Ｉ．Ｂｒａｚｈｎｉ
ｋＯｖ（７）６６Ｕ１ｔｒａｚｖｕｋ０ｖｙｅＲａｓｋ
ｈＯｄＯｍｅｒｙ（超音波流量計）′１、Ｍｅｔａｌｌ
ｕｒｇｉａＰＬｌｂｌｌＳｈｅｒＳ，モスクワ、１９６
４、Ｐｐ．２９５〜３０３参照）。上記方法は、流量計
の動作状態が、その入力に干渉が存在している時に、正
しく評価され得ないという不利がある。

上記に述べた種類の流量計はいずれも、トリガする際お
よび動作中の双方において雑音に対する不感度（Ｉｍｍ
ｕｎｉｔｙ）が低い。

これは、同期化環状回路が、動作している間中電流を導
通するためである。同期化環状回路のパルス発生器がス
プリアス信号で作動されると、２個以上の信号が環状回
路を循環し、測定を歪曲することがある。更に別の公知
方法として、１つの同期化環状回路からなる超音波流量
計をトリガするのに同期化環状回路へトリガパルスを加
えてその環状回路を周期的にオン・オフする方式がある
。この方法によれば、同期化環状回路を循環するパルス
の有無についての情報が、音響チャンネルにおける一時
的妨害に続いて流量計の動作状態を復するために記憶さ
れる。この流量計の雑音不感度は、電気音響チャンネル
における見積もられる信号伝播時間より短い時間だけ同
期化環状回路をオフにすることにより向上させられる。
上記トリガ方法に適合させた超音波流量計も公知であり
、この装置の場合少なくとも１つの同期化環状回路を含
み、この回路は整形増幅器と、抑止回路と、励起パルス
発生器と、流量測定を受ける媒体を通すためのギャップ
によつて分離させられた２個の電気音響変換器とを直列
に配して構成されている。

変換器は、流れ方向に対して９０成以外の角度で進む音
響信号をその片方の変換器が送信しかつ他方が受信し得
るように互いに他に対して配向されている。この流量計
は更に、同期化環状回路に接続されたトリガパルス発生
器と測定装。置とを含んでいる。また、同流量計は抑止
回路に接続された単安定（ワンショット）発振器も含ん
でいる。上記トリガパルス発生器は遅延フィードバック
発振器である（ソ連国発明者証第５２６８２７号Ｃｌ．
ＧＯｌＰ５／１００明細書参照）。上記流量計の動作は
次の通りである。

自動的循環パルスにより遅延フィードバック発振器が作
動され、この発振器は流量計を、音響チャンネルにおけ
る一時的妨害に続いて動作投入する。この流量計の雑音
不感度を高めるために、同期化環状回路は、電気音響変
換器により受信されたパルスで作動される単安定発振器
によりオンされる。その発振器は電気音響チャンネルに
おける見積もられる信号伝播時間より短い時間だけ作動
される。上記方法は、流量計を自動的にトリガすること
ができない点で不利である。その上、媒体における信号
伝播時間を延ばすと、同期化環状回路が電流を通す時間
が延ばされ、このため同期化環状回”路がスプリアス信
号によりオンされる可能性がある。更に、上記の公知流
量計は自動的にトリガされ得ず、このことはその流量計
を自動流量制御システムに組み込む場合に大きな欠点と
なる。

音響チャンネルにおける信号伝播時間を増せば、同期化
環状回路が電流を導通する時間も長くなり、その結果、
同期化環状回路がスプリアス信号で作動される可能性が
あり、これが測定の精度に影響を及ぼすことになる。そ
の上、流速が低いと、式（１）で求められる周波数の差
は極めて小さくなる。

これについて考察してみよう。α＝４５く、Ｄ＝１ｍ１
■＝０．１ｍ１ｓｅｃとする。この場合周波数差Δｆは
Δｆ＝０．１Ｈｚとなる。すなわち、測定時間は１叱２
となり、明らかにそれでは長すぎる。上記考察から解か
るように、瞬時流量の測定は不可能てあり、これも全体
的な測定精度に影響する。

概して、上記の公知流量計は自動流量制御システムには
向いていない。本発明の１つの目的は、流量計の動作を
完全に自動的なものとすることができる同期化された環
状回路を具備する超音波流量計をトリガする方法提供す
ることにある。

本発明の他の目的は、同期化された環状回路におけるパ
ルスの自動的循環プロセスの耐雑音性を改善することに
ある。本発明の更に他の目的は、トリガ動作が完了して
流量計が動作状態にあることを確認することができるた
めの基準を提供することにある。

本発明のまた更に他の目的は、自動的トリガに適合して
しかも高精度の測定を確実化する、簡単な、信頼性のあ
る、耐雑音性の、高速動作形の超音波流量計を提供する
ことにある。

本発明の上記およびその他の目的は、同期化された環状
回路を有する超音波流量計をトリガする方法であつて、
該同期化された環状回路にトリガパルスの列を印加する
過程、該同期化された環状回路を該トリガパルスによつ
て周期的にオン、オフする過程、該トリガパルスの繰返
し周期を、該同期化された環状回路の自動的循環パルス
がトリガパルスと整合されるまで該自動的循環パルスの
反復周期の可能変化範囲内で変化させる過程、トリガパ
ルスの周波数を自動的循環パルスの周波数と整合させる
ための連続的な自動位相制御によつて自動的循環パルス
がトリガパルスと整合された瞬時に該同期化された環状
回路へ該トリガパルスを印加することを中断する過程、
および、該同期化された環状回路内に自動的循環パルス
がなくなつたときに該トリガパルスを該同期化された環
状回路へ印加すること再関する過程、を具備する。

同期化された環状回路を有する超音波流量計のトリガ方
法を提供することにより達成される。雑音不感度（ＮＯ
ｉｓｅｉｍｍｕｎｉｔｙ）を向上させるには、同期化環
状回路を、トリガパルスの持続時間を越えない時間だけ
オンするのが望ましい。雑音不感度はまた、自動的循環
パルスがトリガパルスと整合された瞬時においてトリガ
パルス持続時間を制限することによつても向上させるこ
とができる。トリガする時間はトリガパルス反復周期を
、トリガパルス持続時間を越えないピッチで変化させる
ことにより短縮させ得る。

測定精度は、自動的循環パルスがトリガパルスと整合さ
れた瞬間を記録し、起動が完了して流動訃が動作中であ
ることを示すのに用いることにより向上させることがで
きる。

本発明の目的は更に、少なくとも一つの同期化された環
状回路１、該同期化された環状回路内の整形増幅器２て
あつて、入力端子および出力端子を有するもの、該環状
回路内の抑止回路４であつて、整形増幅器の出力端子に
接続される第１の入力端子、第２の入力端子、および出
力端子を有するもの、該環状回路内の励起パルス発生器
６てあつて、該抑止回路の出力端子に接続される第１の
入力端子、第２の入力端子、および出力端子を有するも
の、該励起パルス発生器の出力端子に電気的に接続され
る第１の電気音響変換器７、および該整形増幅器の入力
端子に電気的に接続される第２の電気音響変換器８であ
つて、該第１および第２の電気音響変換器はその間に流
速が測定される媒体が通過するキャップ９を有しており
、流れ方向に対して９０度以外の角度で伝播される音響
信号をそれらの一方の変換器が送信し、他方の変換器が
受信することの可能なように互いに対向して取り付けら
れているもの、アンドゲート１５であつて、第１の入力
端子、第２の入力端子、および該励起パルス発生器の第
２の入力端子に接続される出力端子を有するもの、記憶
素子１７であつて、該抑止回路の出力端子に接続される
第１の入力端子、第２の入力端子、および該アンドゲー
トの第１の入力端子に接続される出力端子を有するもの
、サーチおよび自動位相制御回路１９であつて、該記憶
素子の出力端子に接続される第１の入力端子、第２の入
力端子、および出力端子を有するもの、制御主発振器１
２であつて、該サーチおよび自動位相制御回路の出力端
子に接続される入力端子、および該アンドゲートの第２
の入力端子と記憶素子の第２の入力端子と該サーチおよ
び自動位相制御回路の第２の入力端子とに接続される出
力端子を有するもの、および、該制御主発振器の出力端
子に接続される入力端子を有する測定装置１１、を具備
する超音波流量計を提供することにより達成される。

本発明の目的は更に、測定の正確さチェック装置を含ん
でおり、この装置の入力端子が記憶素子の出力端子およ
び制御主発振器の出力端子にそれぞれ接続されており、
また出力端子は測定装置の゛エネーブル入力端子と接続
されていることを特徴とする流量計を提供することによ
つて達成される。

本発明の目的はまた、トリガパルス発生器が分周器を含
んでいて、この分周器は制御主発振器の・出力端子と、
記憶素子の入力端子、サーチおよび自動位相制御回路の
入力端子およびアンドケートの入力端子の共通接続点と
の間に挿入されていることを特徴とする流量計を提供す
ることにより達成される。

本発明の、超音波流量計トリガ方法および同方法に適合
させた超音波流量計により流量測定を自動化できる。

本発明によれば流量計の雑音不感度を向上させ、かつ測
定精度を高めることができる。次に添付図面に従い、本
発明を更に詳細に説明する。

本発明の、同期化された環状回路を含む超音波流量計を
トリガする方法は次の通りである。

同期化環状回路にはトリガパルスが与えられる。これら
トリガパルスの反復周期は同期化環状回路の自動的循環
パルスの反復周期の可変範囲内て変化する。すなわち、
トリガパルスの最小周期Ｔｍｉｎは音響チャンネルにお
ける最小信号伝播時間より短くなければならない。ここ
でＬ＝流量測定を受ける媒体を横切る音波が行渡る、電
気音響変換器どうしの間の距離Ｃ．．ａ、＝媒体の性質
および外部状況によつて決まる。

媒体中の超音波の最高伝播速度■″、。、＝超音波ビー
ムの方向への媒体の最大可能流速の投射トリガパルスの
最大周期Ｔｍａｘは音響チャンネルにおける信号の最大
伝播時間より長くなければならない。

ここでＣｍｉＯ＝媒体の性質や外部状況によつて決まる
、媒体中の超音波の最低伝播速度周期の変化ピッチはト
リガパルスの持続時間よりも大きくあつてはならない。

トリガパルスの反復周期は、自動的循環パルスがトリガ
パルスと時間的に合致するまで変えられ、合致が得られ
たら、同期化環状回路へのトリガパルスの印加はトリガ
パルスの周波数を自動的．循環パルスの周波数に整合さ
せることにより停止させられ、この整合はトリガパルス
の周波数を連続的に位相調整することにより行なわれる
。

位相調整は流量計が動作している限り続行する。音響チ
ャンネルにおける妨害は通常、自動的循環パルスを消滅
させる。

かかる場合、同期化環状回路には位相調整されたパルス
が与えられる。同期化環状回路を作動させると、その回
路はトリガパルスにより周期的にオン、オフさせられる
。同・期化環状回路は特定の時間だけオンさせてもよい
。しかし、この場合は、その回路をオンする時間はトリ
ガパルス持続時間を越えないべきであり、またそのトリ
ガパルス持続時間は自動的循環パルスがトリガパルスと
整合された瞬間に制限されねばならない。同期化環状回
路におけるパルスの２重の周波数循環は下記条件を満た
せば回避できる。

上記は下記条件、すなわち、通常は ノであることを心にとどめておけば、容易に満たすこと
ができる。

第１図には本発明に係る一実施例としての超音波流量計
のブロック図が示される。

この流量計はバイブラインで輸送される液状媒体の流量
を測定するためのものであり、本発明の方法に適合させ
られている。この流量計は、少なくとも１つの同期化環
状回路１（第１図）からなり、この回路は整形増幅器２
を含み、この増幅器２は抑止回路４の入力端子３と接続
されており、この抑止回路は励起パルス発生器６の入力
端子５と接続される。

この流量計は更に２個の電気音響変換器７，８を含み、
これらは流量測定対象の媒体を通すためのギャップ９に
より分離される。上記変換器７，８はバイブラインの両
側に設けれ、それらのうち片方が音響信号を送信し他方
がその信号を受信し得るように互いに他に対向して配置
されている。

音響信号はバイブライン中の流れの方向に対し９０響以
外の角度で進行する。本発明の流量計は更に、トリガパ
ルス発生器１０とそれに接続された測定装置１１とを備
えており、トリガパルス発生器１０は同期化環状回路１
に接続されている。トリガパルス発生器１０は、制御主
発振器１２を具備し、その主発振器１２の出力端子１３
はアンドゲート１５の入力端子１牡記憶素子１７の入力
端子１６、サーチおよ自動位相制御回路１９の入力端子
１８、および測定装置１１の入力端子２０と接続される
。

制御主発振器１２の入力端子２１はサーチおよび自動位
相制御回路１９の出力端子２２と接続される。またサー
チおよび自動位相制御回路１９の入力端子２３は記憶素
子１７の出力端子２４と接続されており、この記憶素子
１７はアンドゲート１５の入力端子２５に接続され、こ
のゲートの出力端子２６は励起パルス発生器６のトリガ
入力端子２７および抑止回路４の抑止御入力端子２８に
接続され、この抑止回路の出力端子２９は記憶素子１７
の入力端子３０に接続される。記憶素子１７は本実施例
ではＲＳフリップフロップで実現されており、セット信
号が入力される入力端子１６、リセット信号が入力され
る入力端子３０、および非反転出力信号が出力される出
力端子２４を備える。

この記憶素子１７は主発振器１２からの正パルスカ信号
の後縁でセットされて出力端子２４における出力信号を
高レベルにし、一方、抑止回路４からの負パルス出力信
号の前縁でリセットされて該出力信号を低レベルにする
。抑止回路４は本実施例てはエクセプト・ゲート（Ｅｘ
ｃｅｐｔｇａｔｅ）て実現されており、入力端子２８が
抑止信号が入力される端子となつている。この抑止回路
４は入力端子２８にアンドゲート１５からの出力信号が
印加されていない時にはその出力端子２９の電圧レベル
を高レベルとし、一方、入力端子２８にア〉″ドゲート
１５からの高レベル出力信号が印加されている間に入力
端子３に正パルス信号が入力されると該正パルス信号を
負パルス信号に変換して出力する。この抑止回路４は同
期化環状回路１に対して雑音耐性を与えることを意図し
ており、抑止回路４はトリガパルスがその入力端子２８
に印加されている間だけその入力端子３て同期化環状回
路１を開く。サーチおよび自動位相制御回路１９は第６
図に図式的に示されるような構成を有する。

第６図において、Ａは例えはキャパシタ等を含み構成さ
れる電位蓄積素子、Ｂは放電器である。このサーチおよ
び自動位相制御回路１９は、電位蓄積素子Ａの入力端子
１８に正パルス信号が入力されることにより出力端子２
２の出力電圧を徐々に増加させ、一方、入力端子２３に
負パルス信号が入力されることにより出力端子２２の出
力電圧を徐々に減少させ、また出力信号２２の出力電圧
が所定の最大値に達すると放電器Ｂによつて電位蓄積素
子Ａの蓄積電荷を放電させ、出力端子２２の出力電圧を
ゼロとするように構成されている。第１図に示す実施例
と異なり、第２図の超音波流量計は更に、測定の正確さ
チェック装置３１も含んている。

この装置３１の入力端子３２，３３は記憶素子１７の出
力端子２４および制御主発振器１２の出力端子１３に、
それぞれ接続されている。測定の正確さチェック装置３
１の出力端子３４は測定装置１１のエネーブル入力端子
３５に接続されている。このチェック装置３１は例えば
Ｄフリップフロップで実現することが可能である。第１
図のトリガパルス発生器１０とは異なり、第３図のトリ
ガパルス発生器１『には、分周器３６が設けられており
、この分周器は制御主発振器１２の出力端子１３と、記
憶素子１７の入力端子１６、サーチおよび自動制御回路
１９の入力端子１８、およびアンドゲート１５の入力端
子１４の共通接続点との間に直列接続されている。本発
明のトリガ方法は本発明の超音波流量計に適用でき、そ
の動作が第４図を参照て以下に説明される。第４図は第
１図の超音波流量計の各部信号波形図である。第４図に
おいて、第４図ａは主発振器１２の出力端子１３におけ
る出力信号、第４図ｂはアンドゲート１５の出力端子２
６における出力信号、第４図ｃは励起パルス発生器６の
出力信号、第４図ｄは整形増幅器２の出力信号、第４図
ｅはサーチおよび位相制御回路１９の出力端子２２にお
ける出力信号、第４図ｆは記憶素子１７の出力端子２４
における出力信号、および、第４図ｇは抑止回路４の出
力端子２９における出力信号である。サーチおよび自動
位相制御回路１９の出力端子２２（第１図）から、電圧
が制御主発振器１２の入力端子２１に与えられ、その周
波数を再調整すａる。

電源電圧が加えられたときには、サーチおよび自動位相
制御回路１９の出力端子２２における電圧はゼロである
（第４ｅ図参照）。この場合、制御主発振器１２から出
力されるパルスのパルス周期は、その最小値すなわちＴ
ｍｌｎ（第４図ａ）ノであり、これは音響チャンネルに
おける信号の最小伝播時間よりも小さい。なお制御主発
振器１２のパルス周期は、その出力における最大パルス
周期Ｔ．．ａｘが、音響チャンネルを通る信号の最大伝
播時間より大きくなるように選ばれている。つまフリ、
前記条件（２）、（３）が満たされねばならない。電源
電圧が印加された瞬間には、制御主発振器の出力端子１
３にはまだパルスは出力されておらず、その出力端子１
３の電圧は低レベルとなつている。このレベルは記憶素
子１７により記憶され、その出力端子２４を高レベルに
する。初期状態において、アンドゲート１５の出力端子
２６は低レベルである。記憶素子１７の出力端子２４は
アンドゲートの入力端子２５に接続されており、そして
最初の正パルス（第４図ａ）が制御主発振器１２の出力
端子１３からアンドゲート１５に与えられる。すると、
抑止回路４の入力端子２８（第１図）にパルス３９（第
４図ｂ）が与えられ、このパルスによりその抑止回路４
が駆動されて導通状態となる。パルス３９はまた励起パ
ルス発生器６の入力端子２７にも与えられてその発生器
を駆動して導通状態にする。励起パルス発生器６はその
正パルス３９（第４図ｂ）の後縁により作動されてパル
ス４０を発生する。パルス４０（第４図ｃ）が励起パル
ス発生器６（第１図）から変換器７に与えられて超音波
信号に変換され、この信号が流量測定対象の媒体を横切
る。

その音響信号は更に変換器８により受信され、その変換
器により電気信号に変換される。この電気信号は整形増
幅器２へ与えられる。この増幅器２によりその電気信号
は増幅されかつ方形波パルス４１（第４図ｄ）に整形さ
れる。このパルス４１は抑止回路４（第１図）に与えら
れる。整形増幅器２により発生させられたパルス４１は
励起パルス発生器６で出力されたパルス４０より時．間
ｔだけ遅延させられている。この遅延時間はギャップ９
における音響信号の伝播時間に起因して生じるものてあ
る。一方、初期の段階では、制御主発振器１２のパルス
周期は最小にかつｔ以下に保たれる。

その結．果、整形増幅器２の出力から抑止回路４の入力
端子３にパルス４１が到来す名前に、次のパルス４２（
第４図ｂ）がアンドゲート１５の出力端子２６から抑止
回路４の入力端子２８へ印加される。このため、抑止回
路４は整形増幅器２からのパル！スが到来するときまで
には遮断される。しかしながら、この場合にも、アンド
ゲート１５の出力端子２６からのパルス４２（第４図ｂ
）は最初のパルスと同様にして音響チャンネルを通過す
る。同時に、正パルスが制御主発振器１２の出力端る子
１３からサーチおよび自動位相制御回路１９の入力端子
１８へ与えられ、これによりその出力電圧が増大される
（第４図ｅ）。この出力電圧の増大によつて、制御主発
振器１２のパルス周期は、整形増幅器２からのパルス４
３（第４図ｄ）が抑止回路４に入力されるときに、該抑
止回路４が主発振器１２から到来するパルス４４（第４
図ａ）により駆動されて導通状態となるまで増大する。
パルス４３（第４図ｄ）が整形増幅器２から抑止回路４
を経て励起パルス発生器６の入力端子５（第１図）に与
えられる。この励起パルス発生器６は負パルスの前縁に
より作動される。この場合、励起パルス発生器６は、入
力端子２７に入力・されたパルスの後縁によつてではな
く入力端子５に入力された負パルスの前縁によつてトリ
ガされてパルスを出力する。これにより同期化環状回路
１がターンオンされて（第４ｃ図の同期パルス４５参照
）動作を開始する。同時に、そのパルスは抑止回路４の
出力端子２９から記憶素子１７の入力端子３０（第１図
）に与えられ、その結果、記憶素子１７の出力素子２４
は低レベルとなり、抑止信号がアンドゲート１５に与え
られ、それによりアンドゲート１５の出力端子２６にお
けるパルス４６の持続時間（第４図ｂ）が短縮される（
第４図のち参照）。

したがつてアンドゲート１５の出力端子２６の正パルス
の後縁は抑止回路４の出力端子２９の負パルスの前縁と
整合させられる。このことは、制御主発振器がさらに動
作しても同期環状回路１に何らの作用も生じさせず、し
たがつて制御主発振器１２は自動的にスイッチ・オフさ
せられることを意味する。このように抑止回路４におい
て入力端子３，２８に入力されるパルスが一致すると記
憶素子の出力端子２４は低レベルとなり、この低レベル
信号がサーチおよび自動位相制御回路１９の入力端子２
３に印加され、サーチおよび自動位相制御回路１９の出
力端子２２における出力電圧を減少させ、それにより主
発振器１２の出力端子におけるトリガパルスの反復速度
の増加を終了させる。

すなわちサーチおよび自動位相制御回路１９はサーチモ
ードにおける動作を停止し、制御主発振器１２により発
生されたパルスの位相を同期化環状回路１の自動的循環
パルスの位相に整合させ始める。制御主発振器１２から
の正パルスの後縁により、記憶素子１１の出力が再び高
レベルにされる。制御主発振器１２からはトリガパルス
がサーチおよび自動位相制御回路１９の入力端子１８へ
与えられる。上記回路１９の入力端子２３には記憶素子
１７の出力端子２４からのパルスが与えられ、これらの
パルスの前縁は抑止回路４を通過させられた環状回路パ
ルスの前縁と整合させられる。サーチおよび自動位相制
御回路１９は、トリガパルスの前縁と同期化環状回路の
自動的循環パルスの前縁との時間差を定める。その時間
差は制御信号に変換され、その制御信号は制御主発振器
１２の位相と周波数を制御するのに用いられる。これら
のパラメータは、同期化環状回路の自動的循環パルスの
前縁がトリガパルス（主発振器１２の出力パルス）の範
囲内、好ましくはその中央に来るように制御される。こ
のようにして、トリガパルスの前縁により抑止回路４お
よび同期化環状回路１が作動される。他方、抑止回路４
および同期化環状回路１は自動的循環パルスの前縁によ
り遮断される。したがつて、同期化環状回路が電流を導
通させる時間はトリガパルス持続時間の１１２になる。
雑音不感度の観点から、トリガパルスの持続時間は自動
的循環パルスの反復周期の１〜２パーセントであるべき
である。したがつて、制御主発振器１２の出力パルスは
、位相および周波数が同期化環状回路のパルスと関連さ
れる。

同期化環状回路パルスの繰返し周波数は、制御主発振器
１２の出力から測定装置１１の入力端子２０にパルスを
与えることにより測定することができる。音響チャンネ
ルに妨害が生じた場合には、制御主発振器１２の出力パ
ルスはサーチおよび自動位相制御回路１９の入力に到来
し続け、そのサーチおよび自動位相制御回路１９の出力
電圧を増大させ、これに伴なつてトリガパルスの周期が
増大させられる。

この周期は、サーチおよび自動位相制御回路１９の出力
が最大電圧であるときに最大となる。

すると回路１９において放電器Ｂにより放電が引続いて
起りその出力電圧をゼロまで降下させ、それにより以後
、流量計は上記したように動作する。第２図の超音波流
量計は第１図のものと似ているが、測定の正確さをチェ
ックできる点では動作が異なる。このアイデアは同期化
環状回路１の各パルスがトリガパルスと整合されている
か否かを知ることである。このために、パルスが記憶素
子１７の出力端子２４から測定の正確さチェック装置３
１の情報入力端子３２へ与えられる。その装置３１は以
下記憶素子３１と称する。その一方、制御主発振器１２
の出力端子１３からのパルスが記憶素子３１の入力端子
３３に与えられる。該入力端子３３は同期入力端子であ
る。記憶素子３１の出力端子３４に電圧が現われれば、
それは流量計の動作が順調であることを示す。その電圧
は測定装置１１のエネーブル入力端子３５に与えられる
。音響チャンネル、すなわち、流量測定対象の媒体が満
たされたギャップ９に妨害が生じた場合には、制御主発
振器１２から記憶素子３１の入力端子３３に与えられた
パルスの後縁が到達する時に記憶素子３１の情報入力端
子３２は高レベルとなる。

この高レベルは同期化環状回路１がオフであることを示
す。トリガパルスの後縁により、トリガパルスおよび同
期化環状回路のパルスとの整合についての情報が消去さ
れる。記憶素子３１の出力端子３４から抑止信号が測定
装置１１のエネーブル入力端子３５に与えられる。制御
主発振器１２の出力端子１３からはパルスが継続してサ
ーチおよび自動位相制御回路１９の入力端子１８に到来
し、その出力端子２２の電圧を増大させる。この結果、
トリガパルスの周期が増大する。サーチおよび自動位相
制御回路１９の出力端子２２の電圧が最大値に達すると
、放電が起りその電圧をゼロにまで降下させ、それによ
り以後、流量計は上記したように動作する。トリガパル
ス周期の最初の変動サイクルにおいノて流量計を作動す
るには、次のトリガパルス周期を各々、トリガパルス持
続時間を越えない程度だけ変える必要がある。

第３図の超音波流量計と第１図のものと唯一の違いは、
前者が分周器３６をトリガ装置１『に７内蔵している点
にある。

この分周器３６により制御主発振器１２の出力における
パルスの周波数（第５図ａ）をＫ分周することができる
。主発振器１２の出力パルスは、位相と周波数において
、同期化環状回路１のパルスと関連されているが、つし
かし主発振器１２のパルスの周波数は同期化環状回路１
のパルスの周波数よりＫ倍大きい。本発明の流量計が２
個の同期化環状回路を含む場合、測定装置は制御主発振
器の周波数どうしの間に下記の差ΔＦを見い出す。＝Ａ
ＪＬｖ…υしＴｌＷ◆
■′Ｋ＝１０
０とすれば測定時間は０．１秒である。

このように、第３図の流量計は自動制御システムの一部
として瞬時流量測定やリアルタイム動作に好適である。
第３図の超音波流量計の動作を示す、第５図Ａ，ｃ，ｄ
，ｅ，ｆの電圧波形図はそれぞれ第４図Ａ，ｂ，ｃ，ｄ
，ｅの電圧波形図と同様である。

差異点としては、第４図ａに対応する第５図ｂには、分
周器３６の出力におけるパルス列が示されていることで
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超音波流量計のブロック図、第２図は
本発明の、測定の正確さチェック装置を含む超音波流量
計のブロック図、第３図は本発明の、分周器を含む超音
波流量計のブロック図、第４図ａ−ｇは第１図の超音波
流量計の動作説明用の電圧波形図、第５図ａ−ｆは第３
図の超音波流量計の動作説明用の電圧波形図、第６図は
第１図のサーチおよび自動位相制御回路を図式的に表し
た図である。 １・・・同期化環状回路、２・・・整形増幅器、４・・
・抑止回路、６・・・励起パルス発生器、７，８・・・
電気音響変換器（プローブ）、９・・・流量測定すべき
媒体の通過ギャップ、１０・・・トリガパルス発生器、
１１・・・測定器、１２・・・制御主発振器、１５・・
・アンドゲート、１７・・・記憶素子、１９・・・サー
チおよび自動位相制御回路、３１・・・測定の正確さチ
ェック装置、３６・・・分周器、３７・・・共通接続点
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 同期化された環状回路を有する超音波流量計をトリ
   ガする方法であつて、該同期化された環状回路にトリガ
   パルスの列を印加する過程、該同期化された環状回路を
   該トリガパルスによつて周期的にオン・オフする過程、
   該トリガパルスの繰返し周期を、該同期化された環状回
   路の自動的循環パルスがトリガパルスと整合されるまで
   該自動的循環パルスの反復周期の可能変化範囲内で変化
   させる過程、トリガパルスの周波数を自動的循環パルス
   の周波数と整合させるための連続的な自動位相制御によ
   つて自動的循環パルスがトリガパルスと整合された瞬間
   に該同期化された環状回路へ該トリガパルスを印加する
   ことを中断する過程、および、該同期化された環状回路
   内に自動的循環パルスがくなつたときに該トリガパルス
   を該同期化された環状回路へ印加することを再開する過
   程、を具備する、同期化された環状回路を有する超音波
   流量計のトリガ方法。 ２ 同期化された環状回路を、トリガパルスの接続時間
   を越えない時間だけオンすることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の超音波流量計のトリガ方法。 ３ トリガパルス持続時間は、自動的循環パルスがトリ
   ガパルスに整合された瞬間に制限されることを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項記載の超音波流量計のトリガ方
   法。 ４ トリガパルスの反復周期を、トリガパルス持続時間
   を越えないピッチで変えることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の超音波流量計のトリガ方法。 ５ 自動的循環パルスがトリガパルスと整合する瞬間を
   記録し、起動が完了して流量計が動作中であることを示
   すのに用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の超音波流量計のトリガ方法。 ６ 少なくとも一つの同期化された環状回路１、該同期
   化された環状回路内の整形増幅器２であつて、入力端子
   および出力端子を有するもの、該環状回路の抑止回路４
   であつて、該整形増幅器の出力端子に接続される第１の
   入力端子、第の入力端子、および出力端子を有するもの
   、該環状回路内の励起パルス発生器６であつて、該抑止
   回路の出力端子に接続される第１の入力端子、第の入力
   端子、および出力端子を有するもの、該励起パルス発生
   器の出力端子に電気的に接続される第１の電気音響変換
   器７、および該整形増幅器の入力端子に電気的に接続さ
   れる第２の電気音響変換器８であつて、該第１および第
   ２の電気音響変換器はその間に流速が測定される媒体が
   通過するキャップ９を有しており、流れ方向に対して９
   ０度以外の角度で伝播される音響信号をそれらの方の変
   換器が送信し、他方の変換器が受信することの可能なよ
   うに互いに対向して取り付けられているもの、アンドゲ
   ート１５であつて、第１の入力端子、第２の入力端子、
   および該励起パルス発生器の第２の入力端子に接続され
   る出力端子を有するもの、記憶素子１７であつて、該抑
   止回路の出力端子に接続される第１の入力端子、第２の
   入力端子、および該アンドゲートの第１の入力端子に接
   続される出力端子を有するもの、サーチおよび自動位相
   制御回路１９であつて、該記憶素子の出力端子に接続さ
   れる第１の入力端子、第２の入力端子、および出力端子
   を有するもの、制御主発振器１２であつて、該サーチお
   よび自動位相制御回路の出力端子に接続される入力端子
   、および該アンドゲートの第２の入力端子と記憶素子の
   第２の入力端子と該サーチおよび自動位相制御回路の第
   ２の入力端子とに接続される出力端子を有するもの、お
   よび、該制御主発振器の出力端子に接続される入力端子
   を有する測定装置１１、を具備する超音波流量計。 ７、測定の正確さチェック装置３１を含んでおり、この
   装置の入力端子が記憶装置１７の出力端子および制御主
   発振器１２の出力端子にそれぞれ接続されており、また
   出力端子は測定装置１１のエネーブル入力端子と接続さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の
   超音波流量計。 ８ トリガパルス発生器１０は分周器３６を含んでおり
   、この分周器は制御主発振器１２の生力端子と、記憶素
   子１７の入力端子、サーチおよび自動位相制御回路１９
   の入力端子およびアンドゲート１５の入力端子の共通接
   続点３７との間に挿入されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第６項および第７項記載の超音波流量計。