JPS60502169A - 積分閾値起動方法および装置 - Google Patents

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】 本発明は一般に時間測定装置および方法に関わり、特に狭帯域エネルギパルスの 到達時刻を正確に決定するための時間測定装置および方法に関する。

上首尾にシステム分析を行うのに正確な時間幅もしくは期間を測定するのが重要 である多くの分野が存在する。

数多の事例において、測定時間間隔は、（広い帯域１隔を有する）比較的短いエ ネルギパルスを伝送して受信帰還パルスの到達時刻を正確に測定することにより められている。しかしながら、一般に、帰還パルスは、送信もしくは伝送された パルスと同じではなく、多くの場合、帰還パルスはパルスが伝搬した媒質によっ て由々しい影響を受け得る。測定時間間隔が用いられる典型的な例は、レーダお よびソナー技用分野であり、時間間隔の測定で、信号源から例えば航空機或いは 海底のような対象物までの距離が測定される。時間間隔測定が用いられる別の例 として、例えば、１９７１年４月１３日発行のＬｙｕｎｗｏｒｔｈの米国特許第 ５５７５０５０号明細書に記述されているような超音波信号エネルギを用いての 流量検出および測定がある。この場合、短い超音波エネルギパルスが運動してい る流体を介して上流方向および下流方向に伝送される。上流および下流方向伝搬 期間の測定により、流体流量をめる上に有用なデータが得られる。

特に超音波流量測定用途においては、受信パルスはしばしば、狭帯域フィルタを 介して伝送されたかのようなパルスとなる。取付は型流量計においては、ｉｉ＃ 製バイブ内の液体では（該パイプの音響インピーダンスが液体の音響インピーダ ンスより１桁以上高い場合）、パイプの反響で受信パルスは狭帯域パルスとなっ て現われる。他方雑音対信号比を改善するために電気雑音除去用狭帯域フィルタ が用いられており、そして（または）例えば石油化学精製用フレアスタック系（ Ｆｌａｒｅｕ　５ｔａｃｋ　Ｓｙｓｔｅｍ　）のヘッダ等において用いられるト ランスジューサもしくは変換器は、低インピーダンス流体に対し４分の１波長（ １／λ）インピーダンス整合されており、狭帯域受信信号が発生する。いずれの 場合にも、受信パルスの時間範囲は増大する。したがって、正確な時間幅（期間 ）が要求される場合には、パルスの受信時に一員して正確に測定を行なうのがし ばしば困難となる。受信時刻が、パルス伝送毎に実質的に一定であり、そして（ または）パルス振］隔および形状がパルス毎に実質的に一定であるような事例に おいては、パルスの受信時点を正確に決定するのに比較的標準的な手法を用いる ことが可能である。

したがって、典型的な方法として、期間パルスの振幅を測定し、そして該振１園 が固定の電圧閾値を越えた時に、受信時点を、パルス信号の次の零点通過時点と して決定することができる。この方法は比較的雑音が少ない環境あるいは測定毎 に走行時間が比較的一定である場合には適しており、このような条件下では正確 な「相対」時間幅もしくは期間を発生ずることが可能である。超音波流量測定装 置においては、重要なのは上流方向および下流方向パルス信号の走行時間におけ る差であり、したがって、仮りに時間測定に一定の誤差が含まれている場合でも 、−貫した仕方でめられた到達時刻は、パイプ内の流量を測定するのに充分に適 当である。

しかしながら多くの流量計の使用事例においては、乱流または配管系の不規則性 に起因しパイプ内の干渉から受信信号に相当大きな雑音が介入する。他の使用例 においては、走行時間は、時間的に変化する流量および乱流に起因し顕著に変化 する。その結果、上述の振幅閾値方法に基づく典型的な零点通過測定は、高い精 度で、狭帯域パルス信号に対するパルス受信時刻を測定すると言う機能には不適 当であることが判る。本質的に、受信される各パルス信号に対し同じ零点通過を 、例えば５番目のパルス信号毎に決定することは困難がある。

したがって本発明の目的は、狭帯域パルス信号の到達時刻を正確に測定すること である。本発明の他の目的は、体積流量測定において超音波パルス信号の到達時 間を正確に決定することである。本発明の他の目的は、流量が変化したり乱流の 状態下で、パルス信号の到達時刻を正確に決定するだめの信頼性および精度が高 く保守が容易な時間間隔測定装置および方法を提供することにある。

本発明のさらに他の目的はコストパーフォーマンスに優れ製造が容易である時間 間隔測定方法および装置を提供することにある。

本発明は、帯域幅が制限されているエネルギパルスの到達時刻を決定もしくは測 定するだめの時間間隔測定装置および方法に関する。本発明は、エネルギパルス に応答してパルス波形を表わす電気受信１Ｍ号を発生するパルス受信手段を特徴 とする。受信信号に応答する起動回路は、起動状態を表わす起動電気信号を発生 する。起動回路は、受信信号に応答して、成る単一のエネルギパルスに対する受 信信号に依存し積分値が予め設定された閾値を横切る時に起動信号を発生する。

イベント（事象）認識回路は起動信号に応答して、起動状態中に受信信号に生起 するイベントを検出する。このイベントの認識で、帯域幅が制限されたパルスの 到達時刻が決定される。

本発明の好ましい実施態様においては、起動回路は、受信信号を゛電気的に整流 して整流された受信信号を発生する回路を有する。しかる後に、信号積分器が整 流された受信信号に応答して起動信号を発生する。この整流回路は余波整流ある いは半波整流を行なうことができる。

認識されるイベントは、典型例としては、起動信号が起動状態に対応する時点に おける受信信号の零点通過を表わす。

本発明は、特に、流体媒質を通る超音波エネルギの帯域幅制限パルスの到達時刻 を決定するのに特に有用である。この方法は、典型的に、既に述べたように、配 管路における体積流量測定と関連して用いられる。この棹のパイプ管路は、送信 信号が比較的広帯域であっても、受信信号は、比較的狭帯域幅を有し、そのため 、行なわれている測定に対し時間軸が顕著に伸長すると言う特性を有する。した がって、上述の積分閾値起動回路が用いられる。超音波受信回路と関連して、本 発明は、さらに、整流された信号の積分を行なうことを可能にするウィンドウも しくは窓を実質的に設定するゲート時間パルスを発生するだめの発生回路を特徴 とする。

図面の説明 本発明の他の目的、特徴および利点は、図面と関連しての以下の説明から当業者 には明瞭となろう。図面中、第１図は本発明の装置および方法の典型的な用途を 図解する簡略ブロック図、 第２図は本発明を説明するのに有用な送信信号、受信信号および整流信号を示す 図、 第６図は本発明による主たる要素を示す′電気ブロックダイヤグラム、 第４図および第５図は本発明による電気回路の特に有利な実施例を示す比較的詳 細な電気ブロックダイヤグラム、そして、 第６図は本発明を特に有利に適用することができる典型的な石油化学分野での用 途を略示する崗である。

第１図を参照するに、本発明は導管またはパイプ１゜における流体８の体積流量 の測定と関連して用いるのに特に有用である。該流体は気体であってもあるいは 液体であっても良く、またいずれの方向に流れても良く、迅速に変化する流速を 有していても良く、そして層流でも、過渡的な流れでもあるいは乱流であっても 良い。変化する流量、流れの形態ならびに流体の組成および状態相は一般に、１ つのトランスジューサもしくは変換器、例えば変換器１２からのエネルギパルス の送信と第２の変換器、例えば変換器１４によるパルスエネルギの受信との間の 時間間隔に影響を与える。流体流量を測定するために超音波パルスを用いる方法 および装置は、例えば、先に引用した米国特許第３５７５０５０号明細嘗に詳し く記述されている。

本発明の時間間隔測定装置１６は、パルスの送信とパルスの受信との間の時間間 隔を正確に且つ高い信頼性をもって測定するように設計されている。典型的には 、送信されるパルスは第２図の（ａ）に示すように広帯域で時間幅が制限された パルスである。しかしながら、送信パルスが比較的広帯域、しだがって「尖鋭な 」パルスであっても、受信パルスはしばしば、第２図の（ｂ）に示すようなパル スとして現われる。このパルスは、比較的緩慢に増加する振幅を有する。即ち、 ピーク−ピーク振幅の差は比較的小さい。第２図に示しだパルスのように、約「 １ｏ」の「Ｑ」を有するパルスの場合には、最初の数サイクルの振幅ピーク−振 幅ピークにおける振幅差は僅か１０％である。その結果、小さい雑音その他の妨 害で、第１番目の零点通過でパルス信号の到達時刻を決定するだめの振幅閾値設 定が容易に覆されてしまう。第２図の（ｂ）に示しであるパルス形状は、例えば 、パイプ壁、パルスが進行する層状媒質の構造に起因する共振作用あるいは超音 波パルス伝送および受信に用いられている変換器における固有共振が原因で生起 し得るものである。また材料特性による共振も、受信信号パルスの形状に影響を 与え得る０ 実際上、比較的均等で均質の物質を測定する場合には、受信振幅の値はそれほど 顕著に時々刻々と変わるものではない。このような環境下においては、［起動も しくは段別ならびにそれに続く零点通過検出を用いる慣用の一般に広く用いられ ている振；隅閾値方法でほぼ満足し得る結果が得られる。しかしながら、他方、 コンクリート、ガラスファイバ、補強プラスチック、木片、生物学的資料等々の ような減衰が空間的に変化する不均質固体と関連して使用する場合には、媒質を 超音波で走査すると、被検領域に依存して、時間的に時々刻々と変化する受信振 幅が得られる。同様に、不均質な流体あるいは乱流状態にある流体を超音波走査 した場合にも、受信振幅は流れの性質に依存して時間的に予測不可能な仕方で変 化する。

成る種の事例においては、走査方向を変えた場合でも、受信パルスの形状および 振幅が変化してしまう。（このような振幅変動は、［ジャーナル　アフースティ 力ルソサイアテイ　オプ　アメリカ（Ｊ、　Ａｃｏｕａｔｉｃａｌ　５ｏｃｉｅ ｔｙｏｆ　Ａｍｅｒｉｃａ　）Ｊ　、第６０巻、貝１２１３−１２１５（１９７ ｉＳ）に、小さい導管を用いての実験室試験を基礎としインガールおよびシンガ ールにより論述されている。）例えば石油化学精製工場の７レアスタツク系（ｆ ｌａｒｅ−ｓｔａｃｋ　ｓｙｓｔｅｍ）等において典型的である比較的大きい導 管の場合、特に高い流量では、振幅および位相ジッタが非常に強調されてＩＨｚ より相当に高い成分を含むことが起り得る。このような場合、システムの応答を 最適化するのに通常用いられている自動利得制御（ＡＧＣ）回路では受信振！隔 に含まれる変動を程度の差こそあれ阻止することはできない。また、自動利得制 御回路は、状態がサイクル毎に相当に変化する場合にパルス波形の変動をも阻止 し得ない。

したがって、受信信号の振幅だけに基づく通常の起動もしくは設定方法は、狭帯 域信号に対して充分な信頼性を有し得ない。先に述べたように、約１０のｒＱＪ を有する信号の場合のようにサイクル毎の振幅の変化は約１０％まだは１　ｄＢ を越えることはない。したがって、受信信号のジッタがｊ　ｄＢを越える場合に は、慣用の振幅を基礎とする起動方法を用いた場合、零点通過検出器はしばしば 誤ったサイクルで誤起動されることになる。

したがって本発明によれば、異なった方法および装置が用いられる。ここに開示 する基本的な起動もしくは設定方法および装置は、変換器の数に無関係に適用可 能であり、特に、同じ変換器が送信用および受信用変侠諸として動作する［パル スエコー（反射）」モードの動作に適用可能である。

第３図を参照するに、本発明の図示の実施例においては、変換器１４は絣路１８ 上に受信出力信号を供給する。

図示の実施例においては、この受信信号は自動利得制御回路１９によって処理さ れ、そして復流回路２０により半波整流される。線路２２上の整流器出力はそこ で積分回路２４によって積分される。積分回路の出力２８はパルス毎に比較回路 ２６により予め設定された閾値と比較される。積分出力が閾値を横切ると、装置 は起動され、この例では零点通過検出器として示されているイベント（事象）検 出器６０が、線路６１を介して供給される入力受信信号における次のイベント、 この例では零点通過を検出する。整流は全波整流であっても半波整流であっても 良い。しかしながら、不発明の好ましい実施例においては、半波整流の方が望ま しい。この実施例において用いられている特定の起動方法および装置は特に信頼 性があり、そして後述するように雑音およびジッタに対して実質的に鈍感である 。

積分閾値起動方法および装置に従えば、第２図の行（ｃ）に示すように、受信信 号の整流から得られる結果は、最初に振幅が増加し次いで振幅が減少する複数個 の（近似的に）半サイクルの正弦波である。この好ましい実施例によれば、エネ ルギパルスの実際の到達時刻を決定するのに用いられる（起動状態での）零点通 過（または他のイベント）を識別するのに用いられるのは、例えば受信信号の各 （正の）半サイクルの下側の面積の累積和である。

振幅Ａの正弦波の個々の半サイクルの積分Ｉは次式で表わされる。

言い換えるならば、正弦波の各サイクルの下側の商権は、半サイクルのパルス振 幅に単純比例する。受信され整流されたパルス（第２商の行Ｃ）に関して述べる 。各半サイクルもしくはセグメントが正弦波である範囲において、当該セグメン トもしくは婦分の下側のＩＩ＋］桶はその振幅に比例する。したがって、正弦波 信号が１０サイクル中に最大振（削まで直線的に増加するとすれば、最初の半サ イクルで始まって正の半サイクルの相対的面積寄与分は、近似的に、等差数列０ ．２、α４、α６・・・２．０によって与えられる。これら寄与分を積分すれば 、和は、半サイクルが加算される都度増加する。振幅が面線的に増加するものと 仮定して最初から１０個の半サイクルの結果を下に示す。

半サイクルの数　１　２　５　４　５　６　７　８　９　１０相対振１ｇ、　０ ．１　０．２０．３　Ｑ、４　α５０．６０．７　［１９１９ｔ。

ＷＩＮ和Ｃ１，２ａ、ｔ　ｔ２２．０３．０４．２５６７２　ｑ、ａ　１１を存 分および和は、指板関数振幅の場合または差分「Ｑ」に対しては若干異なって来 るが、しかしながら、上に述べた１０サイクル線形ランプ視結線から明らかなよ うに、積分閾値起動方法には大きな利点があることが判る０ 比較器２６（第３図）の閾値が、積分回路２４の出力に対応して、この例の場合 、２．５（４番目の半サイクルにおける和と５番目の半サイクルにおける和との 間の中間値）に設定されるとすると、最初から４つの半サイクル総ての振幅が２ ５％増加した場合或いはまた最初から５つの半サイクルの振幅が総合的に１６． ６７％だけ減少する場合にのみ誤り起動が生ずる。これと比較して、半サイクル 振１陥数列を考察すると、振幅に晶づく起動閾値を例えば０．４５に設定した場 合には、最初から４つの半サイクルが１２％（０４から０．４５　）に増加した 場合、或いはまた最初から５つの半サイクルが１０％（α５から（１４５へ）減 少した場合、誤り起動が生ずる。この例の場合、積分閾値は、振幅だけに基づく 慣用の起動の場合と比較して振幅変動に対し約２倍はど大きい公差範囲を有する 。同様に、パルス列の早期に起動が決定された場合、例えば、積分値が０８に等 しい時に起動する（第５番目の半サイクルで起動する）とした場合には、最初か ら２つの半サイクルが６４％増加した場合或るいはまた最初から６つの半サイク ルが３４％減少しだ場合に誤った起動が起り得る。振宛に基づく起動の場合、閾 値をＣＬ２５に設定したとすると、総ての半サイクルが２０％増加まだは減少す る時に誤った起動が起り得る。古三述べるが、積分閾値起動方法の信頼性は高い 。即ち、振幅変化に対し大きいな許容範囲を有する（そして半波整流は、全波整 流の場合より振幅変化に対してより大きい許容範囲を有する）。しだがって、積 分閾値は平滑効果を斎らし、その結果総てのサイクルに対して同等に影響し得る 減衰作用に対する免疫性が改善される。また、ｆ平滑作用」により、サイクルの 内の幾つかのものだけが歪むことによる影響に対する鈍感性がさらに改善され、 しかもまた、高い振幅を有するが時間的に短かく積分値に実質的な影響を与えな いような雑音スパイクに対する鈍感性が改善される。ここで、特に重要なのは、 幾つかの半サイクルに対しては無規則的に加算され、他の半サイクルからは減算 される高周波雑音および信号は、積分によりこれら雑音および信号の双極性の寄 与分が相殺される程度において無視することができることである。

次に第４図を参照するに、本発明の特に好ましい実施例においては、積分回路２ ４に、負の入力端５５に対する帰還回路接続に挿入されたコンデンサ５４を有す る演算増幅器５２が用いられる。増幅器５２の正の入力端５６は接地されている 。ポテンショメータ５７おヨヒ［列抵抗器５８を用いるオフセット調整で増１ｉ ｉｓｉｓ２に対する「零設定もしくはゼロイング」が行なわれる。

演算増幅器５２の負の入力端５５に対する入力信号は整流回路２０から得られる 。この回路２ｏは入力端子６４．６６（その内端子６６は接地されている）に現 われる入力を受ける変成器６２を備えており、この変成器は、線路７０上に整流 器６８から受ける出力（半波整流出力）を伝達する。抵抗器７２は、増幅器５２ が直線形動作領域にない場合に、バイアス回路７３に対し負荷としての働きをな す。バイアス回路７３は、ダイオード６８に対し温度補償を行なう整流ダイオー ド７３ａを晦えている。これら２つのダイオード６８ならび７３ａはショントキ ーダイオードである。

本発明によれば、積分器２４は受信パルス信号の半サイクルを積分する。雑音を 減少し、そして受信パルスの始端で積分器の出力を「零設定もしくはゼロイング 」するために、積分器は、入力偏部パルスの予測受信時点直前まで「リセット」 状態にある。このリセット機能は、コンデンサ５４と並列に接続されたエミッタ ーコレクタ路を有するトランジスタ７４を用いて可能にされる。ターンオン（即 ちリセット）時に、積分器の出力は約−α１ボルトまで直線的に減少「ランプダ ウン」する。この減少時間は、約１１ないしα２ミリ秒であり、この時間はポテ ンショメータ５７によって設定される。トランジスタ７４の状態は、そのベース に印加される信号により制御される。該信号は、トランジスタのターンオフ時に は、パルスエネルギが利用可能であると予測される受信ウィンドウ（窓）に対応 する信号である。トランジスタ７４のターンオフで、積分器２４は線路７０上の 整流された信号を積分する。

雑音に対する鈍感性もしくは不感性は、不感帯を設けること、即ちそれ以下では 入力信号が積分されない電圧閾値を設けることによりさらに高揚される。図示の 実ゐ例においては、この不感帯は、ダイオード６８に要求されるターンオン電圧 、ショトツキ−ダイオードの場合には、典型的には約０４ないし０．５ボルトの 電圧により設定される。この磁圧は、バイアス回路７６によりさらに効果的に減 少される。

線路８０上に受信ゲート信号が発生される。このゲート信号ハインバータ８２に より反転されてトランジスタ７４に供給される。批抗分圧器から線路８４に得ら れる積分器２４の出力は比較器２６に印加される。比較器２６は差動増幅回路８ ６を有しており、その１つの入力端は線路８４を介して積分器出力端に接続され 、他方の入力端はポテンショメータ８８の出力端に接続されている。ポテンショ メータ８８は基準電圧とアースとの間に接続されている。比較器出力端には起動 信号が発生され、ゲート回路９０を通り線路９２上に現われる。この信号は、積 分回路２４からの積分された信号が、ポテンショメータ８８によって定められる 閾値を横切る時に状態を変える。

第５図を参照するに線路９２（第４図）上に現われる積分閾値回路の出力である 起動信号は、積分値が閾値を越えて出力信号の状態が切変わった時に、起動状態 を表わす。この「状態の切挨」で、イベント検出回路、この例では零点通過検出 器３ｏが可能化される。該検出器３０はフリップ７ｔｆｆツブ１００を備えてお り、このフリップフロップは初期に可能化されてリセット状態にある。

フリップフロップ１００は、（インバータ１０２を介し）線ｗｊＳＯ上のゲート ウィンドウ信号により予めリセットされている。線路ｊ０４を経る信号によりク ロックされると、フリップフロップ１００は変換器で発生された受信信号におけ る零点通路を表わし、そして線路１０６上の７リツプフロツプ１ｏｏの零点通過 信号出力は、マイクロブ四セッサコントローラ１２０を含む別の回路に供給され て、受信パルスの到達時刻を決定する。

零点通過検出器３０はさらに、差動増幅回路１５２を有するゲート比較器１３０ を備えており、該回路１５２の１つの端子は、線路１３４を介して変換器がらの 冗気パルス受信信号を受ける。ゲーＦ１６５は、線路８ｏを介して供給されるゲ ート信号により可能化される。線路１６４上のパルス信号は、自動利得制御（Ａ ＧＣ）回路を通って、被監視媒質内に変化が生じた場合でも美質的に一定の入力 信号振幅レベルを与える。

零点通過検出器では、零点通過検出精度を改善するために、可変閾値レベルが用 いられる。動作において、信号が存在しない場合には、零点通過比ｍ器１３０の 線路１３６上に現われる出力信号は、ＭＯ８ＦＥＴ１３Ｂを「オン」状態に維持 する。そこで、閾値レベルを起動レベルポテンショメータ１４０により設定する 。図示の実施例においては、この無人力レベルは、非零正電圧レベルである。し かる後に、信号パルスを受けると、比較器１６０は、無人力レベル閾値が越えら れた場合に、その出力信号の状態を変える。それにより、ＭＯ８ＦＥＴ１３８は オフに切換えられ可変抵抗器１４２がポテンショメータ１４０に直列に挿入され る。その結果、閾値レベルは実効的に下げられる。と言うのは可変抵抗器１４２ がポテンショメータ１４０の抵抗値よりも相当大きい抵抗値を有しているからで ある。従がって、（図面に示すスイッチ１４４の位置で）人力信号が、正から負 の′電圧に移行する際に該入力信号が零に接近する際、下側閾値通過が、線路１ ３６上の信号の状態の変化により検知される。フリップフロップ１００をクロツ タしてそれにより、線路１０６上の信号で、線路９２上の起動信号の受信後に第 １番目の負方向遷移時零点通過を生起させるのはこの状態変化である。（その他 方の位置において、スイッチ１４４は、インバータ１４Ｂを比較器１３０の出力 と直列に接続し、それにより、ポテンショメータ１４０で設定された閾値におけ る負から正に遷移する電圧の検出が行なわれる。）上には、本発明を零点通過検 出器と関連して説明したが、起動時または起動後に時刻が測定される実際の点は 、種々な信号閾値レベルのうちの任意のものとすることができるものと理解され たい。例えば、到達時刻が生ずるレベルは、任意適当な絶対信号レベル、ピーク 信号レベルの選択された端数値レベルあるいは特定のサイクルの最大値よりも大 きい値、例えば起動後の第１ａ目のサイクルのピーク値よりも５０％大き１・） レベルとすること力；できる。この最後に述べたレベルは、雑音対信号比力（充 分に大きく特に高い精度を得ることができる場合に頂１達時点を測定するのに選 択することができる。

このようにして、積分閾値起動方法は、高い精度および信頼性をもって反復的に 、線路１８上の各受信信号パルスのイベント詔詠検出器を同じサイクルで起動す る。

第６図を参照するに、特定の用途において、本発明番ま、石油化学＠造設前で有 用な時間間隔測定装置と関連して使用することができる。この種の設帥は、複数 の処理ステーション５１２ａ、５１２ｂ、−＝、５１２ｎを備えており、異なっ た製造処理もしくはプロセス段階が逐行される。典型的には、これら製造ステー ジは配管および制御接続（図示せず）により完全な製造プロセスを形成するよう に相互接続される。各処理段は、さらに、華−の排出導管５１４ａ、５１４ｂ、 −１５１４ｎを有しており、これら導管それぞれには、安全弁５１６　ａ、　５ １６ｂ。

・・・、５１６ｎが設けられている。処理段からの排出物は、典型的には１０な いし２０の安全弁を有し且つそれらに接続された関連の導管を備えている単一の ヘッダ５１８に収集される。さらに他の製造ステーションからのヘッダ５２０， ５２２および５２４は、さらに大きなヘッダに集結することができ、このように して最終的には総ての製造プロセスからの廃棄物を単一の大きなヘッダ５２乙に 収集することができる（フレアスタック構造）。

ヘッダ５２６からのガスは高い位置にあるフレアもしくはバーナビットで点火燃 焼させてそこから安全に環境に排出することができる。

本発明のこの特定の用途においては、時間間隔測定装置は、ヘッダを通るガスの 流量を決定する一助として用いられる。即ち、各ヘッダは、それに固定して、例 えば上流側および下流側変換器からなる流量測定変換装置５２８を有することが できる。電子時間間隔測定装置５３２は、ケーブル５３０を介して変換器要素に 接続される。この電子時間間隔測定装置には、変換器１４の後流側で第２図に示 されている回路が含まれている。

この種の用途においては、１つまたは２つ以上の安全弁５１６ａ、５１６、・・ ・５１６ｎに漏洩が生ずる可能性があるが、一般に漏洩量は小さく大きな関心事 とはならない。しかしながら時には、弁に過度に大きな漏洩が生ずることがあり 、種々なヘッダに相当な流量が発生し得る。この場合、ヘッダを流れる流量なら びにその内容物が、製造プロセスの効率ならびにフレアスタック系（ｆｌａｒｅ −ｓｔａｃｋ　ｓｙｓｔｅｍ　）の安全および効率を判定する上に重要なパラメ ータとなり得る。時間間隔測定装置は、この場合、各ヘッダあるいはまたフレア スタック自体に用いられるヘッダあるいは糸を流れる流量を測定することができ る。

ことに述べた好ましい実施例に対する何加、縮減、削除その他変更は当業者には 明らかであり、以下に述べる請求範囲に包摂するものである。

浄書（内容に変更なし） Ｆｌ（５，３ Ｆｌ６．６ 手続補正書（方式） 昭和６０年　９月１８日 特許庁長官　宇　賀　道　部　殿 補正をする者 事件との関係　特許出願人 名　称　パナメトリクス、インコーポレイテッド代理人 〒］（１３ 住　所　東京都中央区Ｉ」本積３下目１３番１１壮油脂工業会館電話２７３−６ ４３６番 補’ＩＩ：、余令通知の「１付　昭和６０年８月２７日補正の対象 姿任状および翻訳文　各１通 図面の翻訳文　１通 補正の内容　別紙の通り

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　帯域幅が制限されたエネルギパルスの到達時刻を決定するだめの時間間隔測 定装置におい人、前記パルスに応答して該パルスの波形を表す電気受信信号を発 生するためのパルス受信手段と、前記受信信号に応答して起動状態を表す起動電 気信号を発生ずるだめの起動手段とを備え、該起動手段は、前記受信信号に応答 し、積分値が１つの電気エネルギパルスに対する前記受信信号に依存して閾値を 横切った時に前記起動信号を発生する信号積分器と、前記起動信号に応答して前 記起動状態中に前記受信信号に生ずるイベント（事象）であって前記帯域幅制限 パルスの到達時刻を決定するイベントを検出するだめのイベント認識手段を備え ている時間間隔測定装置。 ２、　前記起動手段がさらに、前記受信信号を電気的に整流して整流された受信 信号を発生するだめの手段を備え、前記信号積分器は前記整流された受信信号に 応答する請求範囲第１項記載の装置。 五　前記整流手段が半波整流器を含む請求範囲第２項記載の装置。 ４　前記整流手段が全波整流器を含む請求の範囲第２項記載の装置。 ５　前記イベント認識手段が、前記起動状態を表す前記起動信号に応答して前記 受（、Ｈ信号の零点通過を検出するだめの手段を備えている請求範囲第１項記載 の装置。 乙　前記イベント認識手段が、前記受信信号における許容閾値通過を検出するた めの二本閾（［１１通過検出回路を備えており、該二重閾値通過検出回路は、可 能化された状態を発生するだめの第１の非零閾値レベルを有し、前記閾値通過検 出器は、前記可能化された状態で次に生起する許容された閾値通過を検出し、前 記閾値通過検出回路は、前記第１の閾値が次に越えられるまで、前記計容閾値通 過検出後減勢された状態にリセットされる請求範囲第１項記載の時間間隔測定装 置。 Ｚ　前記零点通過回路が、 １つの入力に電気受信信号を受け他の入力に閾値レベルを受ける比較回路と、 前記他の入力に接続されて、１つのエネルギパルスの受信前に前記第１の非零閾 値レベルを発生し、前記非零閾値レベルを越える振幅を有する受信信号に応答し て前記閾値レベルを実質的に零電ＥＥ閾値である閾値レベルに切換えるだめの閾 値レベル発生回路とを備え、前記閾値レベル発生回路は、前記許容閾値通過の検 出時に前記非零閾値レベルに戻る請求範囲第６項記載の時間間隔測定装置。 ８、　流体媒質を通る超音波エネルギの帯域幅を制限されたパルスの到達時刻を 決定するだめの時間間隔測定装置において、 入射パルスの波形に応答し電気１′−号出力を発生するためのパルス変換受信手 段と、積分閾値起動手段とを備え、該積分閾値起動手段は、 前記変換器電気信号出力を整流するための整流回路と、前記整流回路出力に応答 して、成るパルスに対する前記整流回路出力の積分値が閾値を横切る時に起動信 号を発生するだめの積分手段と、 該起動信号に応答し、前記変換器電気信号の許容閾値通過を検出するだめの＠値 通過紹餘手段とを備え、前記許容閾値通過で前記パルスの到達時刻が決定される 時間間隔測定装置。 ９　前記超音波パルスが受信されない時間中前記積分手段をリセットされた非積 分状態に維持するだめのゲート時間パルスを発生し、そして前記超音波パルスを 受信する時に前記積分手段として前記整流された信号を積分せしめる手段をさら に備えている請求範囲第８項記載の時間間隔測定装置。 １α帯域幅が制限されているエネルギパルスの到達時間を決定する方法において 、 前記パルスに応答し該パルスの波形を表す電気受信信号を発生し、 受信信号に応答し、起動状態を表す起動電気信号を発生し、その際、積分された 値が該受信信号に依存して閾値を通過する時に前記起動信号を発生するべく前記 受信信号を積分し、そして 前記起動信号に応答して、起動状態中受倍信号に生起するイベントであって前記 帯域嘔制限されたパルスの到達時刻を決定するイベントを検出する段階を含む方 法。 １ｔ　受信信号を整流して整流された受信信号を発生し、該整流された受信信号 を積分する段階を含む晶求範囲第１０項記載の方法。 １２、前記起動状態に入る際に前記起動信号に応答し前記受信信号の零点通過を める段階を含む晶求範囲第１１項記載の方法。 １５流体媒質を通る超音波エネルギの帯域幅を制限されたパルスの到達時刻を測 定するだめの間隔測定方法において、 受信要禦に入射するパルス波形に応答して電気受信信号を発生し、 該電気信号出力を整流し、 前記整流された信号を積分し、 成るパルスに対する受信信号の積分値が閾値を通過する時に起動信号を発生し、 そして 電気信号における選択された閾値通過を検出して、該閾値通過でパルスの到達時 刻を決定する段階を含む間隔測定方法。 １４、前記超音波パルスが受信されるべき時間中のみ前記整流された信号を積分 する段階を含む請求範囲第１３項記載の方法。 １５．７レアスタツク系における帯域幅が制限されたエネルギパルスの到達時間 を決定するだめの時間間隔測定装置において、 複数の処理ステーションを備え、 各処理ステーションは関連の安全排出導管と、該処理ステーションから前記導管 への気体排出を制御するために接続された安全排出弁を備えており、複数個の前 記排出導管に接続されたヘッダ導管と、前記ヘッダ導管の第１の場所に設けられ た第１の変換器と、 前記へ゛ラダ導管の第２の場所に設けられた第２の変換器とを有し、前記第１お よび第２の変換器はそれらの間に走査路を画定し、 前記変換器間における前記エネルギパルスの上流および下流側方向それぞれにお ける伝搬に要する上流方向走行時間および下流方向走行時間を測定するだめの手 段を備え、該測定手段は、受信エネルギパルスの到達時刻を決定するための手段 を前え、該手段は、前記各受信パルスに応答して該パルスの波形を表す電気受信 信号を発生するパルス受信手段と、前記受信信号に応答して起動状態を表す起動 電気信号を発生するだめの起動手段とを備え、該起動手段は、前記受信信号に応 答して、積分値が１つのエネルギパルスに対する前記受信信号に依存し閾値を通 過する時に前記起動信号を発生するだめの信号積分器と、前記起動信号に応答し て前記起動状態中に前記受信信号に生起するイベントを検出するイベント認識手 段とを備え、該イベントで前記帯域幅制限パルスの到達時刻を５ 求める時間間隔測定装置。 １＆７レアスタツク系における帯域幅を制限されたパルスの到達時刻を決定する 方法において、該フレアスタック系は、 複数の処理ステーションを有し、各処理ステーションはそれと関連して安全排出 導管ならびに該処理ステーションから前記導管への排出を制御するように接続さ れた安全排出弁を備えており、さらに、 複数個の前記排出導管に接続されたヘッダ導管を有し、前記方法は、 第１および第２の変換器を励起して音響エネルギを放出し、 上流側および下流側方向それぞれにおける前記変換器間での受信エネルギパルス の伝搬に要する上流方向走行時間および下流方向走行時間を測定し、該測定は、 前記パルスの到達時刻をめるために、 前記パルスに応答して受信パルス波形を表す電気受信信号を発生し、 前記受信信号に応答して起動状態を表す起動電気信号を発生し、その場合、受信 信号に依存し積分された値が閾値を通過する時に前記起動信号を発生すべく受信 信号を積分し、そして 前記起動信号に応答し起動状態中に受信信号に生起するイベントを検出し、該イ ベントで帯域幅制限パルスの到達時刻を決定する段階を含む方法。 １Ｚ　帯域幅が制限された超音波エネルギパルスの到達時刻を決定するだめの時 間間隔測定装置において、前記パルスに応答して該パルスの波形を表す電気受信 信号を発生するだめのパルス受信手段と、 前記受信信号に応答して起動状態を表す起動電気信号を発生するだめの起動手段 とを伽え、該起動手段は、前記受信信号に応答し、１つのエネルギパルスに対す る前記受信信号に依存し積分値が闇値を通過する時に前記起動信号を発生するだ めの信号積分器を備え、該検分器はさらに、前記受信信号が予め定められた範囲 内の値を有する時には積分前に前記受信信号を阻止するだめの不感帯閾値回路と 、 前記起動信号に応答して、前記起動状態中前記受信信号に生起するイベントを検 出するだめのイベント認識手段等を備えており、該イベントで前記帯域幅制限パ ルスの到達時刻を決定する時間間隔測定装置。