JPS607209B2

JPS607209B2 - 超音波による流量の測定方法

Info

Publication number: JPS607209B2
Application number: JP55140503A
Authority: JP
Inventors: ジエ−・シイ・ハンスン
Original assignee: NIPPON DANFUOSU SEIZO KK
Current assignee: NIPPON DANFUOSU SEIZO KK
Priority date: 1980-10-09
Filing date: 1980-10-09
Publication date: 1985-02-22
Also published as: JPS5766315A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、流量の測定方法に関し、さらに詳しくは超
音波を用いた流量の測定方法に関する。

一般的に、超音波は測定物に直接接触させることなくそ
の物までの距離計測が可能である利点を持つ。このため
、超音波は流体の深さ測定に多く用いられている。とこ
ろで、超音波にしても音波の特・性をもつ。

即ち、空中の温度・気圧によって超音波の伝播速度が変
化する。そこで、従来温度と気圧とも測定して補正を行
なう方法が用いられている。また、流体の流量は深さと
は直線的な関係にある訳でなく流量△Ｖ、深さ日とする
ならば、△Ｖ＝ｆ・Ｈｎ（ｎニ１．５〜２．５）とい
う関係が成に立つ。

（ただしｆは定数）。このような関係についても複雑な
回路を組むなどして補正して流量を求めていた。このよ
うに、超音波による流量測定には、超音波の特性と、深
さと流量との関係から２重の補正０が必要となる。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、超音
波の特性による誤差を無くすとともに、深さに対する補
正も簡単にした流量の測定方法を提供することを目的と
する。

タ次に、本発明の方法を図面に基づいて、詳しく説明
する。

第１図は、本発明を説明するためのブロック図である。
図において、１はパルスジエネレータであって、電気信
号を発生させるものである。

２はトランスミッ夕であって、パルスジェネレータから
電気信号が与えられるとこれを超音波送／受信装置３に
伝え、また超音波を受信したことを超音波送／受信装置
３から伝えられる機能を有する。

超音波送／受信装置３には、基準バー４が設けられてい
る。この基準バー４は、超音波送／受信装置３から発信
される超音波を反射する機能を持つ。具体的には、第２
図に示す構成とする。超音波送／受信装置３と、基準バ
ー４とは超音波トランスジューサを構成する。この超音
波トランスジューサは、超音波送受信面３１をもつハウ
ジングと、このハウジングの上言己超音波送受信面３１
が有る面からこの面に直角に突出し、かつ、上記超音波
送受信面３１の中心を跨ぐようにして上記面に固着され
たＵ字型の細丸綾とを具備ししこの細丸陣中の上記超
音波送受信面３１と平行となる部分によって、上記超音
波送受信面３１ら所定の距離に、上記超音波送受信面に
平行な基準バーが形成されている。このような構成の超
音波送／受信装置３は台３２に萩直され、この台３２は
取付板３３にビス３４で止められる。この取付板３３に
は孔３５が穿設されていて、この孔３５を介してビスな
どで超音波送／受信装置３を所定場所に取り付けること
ができる。５は検出器であって、第１のタイマーと第２
のタイマーの２個のタイマーを含む。

このタイマーは、パルスジェネレーターから送出される
パルスによって起動され、トランスミツ夕２から送出さ
れる信号によって停止される。６は加算器、７は増幅器
、８は直線化装置、９は電流発生器である。

６１は零調整回路であり、加算器６へ流体の基準深を与
える。

７１は１００パーセント調整回路であり、増幅器７の出
力の最大値を設定する。

８１は流量が２５％となったとき、増幅器７の出力を切
り換える直線化調整回路である。

１川ま、ディスプレイ装置であり、４個のＬＥＤによっ
て、流量がどの範囲にあるかを示す機能を持つ。

本発明は、このような構成の装置において次のように実
行される。

流路の流体の基準深となる堰１１が設けられる。

さらに、これより−だけ高い流体の上方に、流体面に平
行に超音波送／受信装置３が設けられる。そして基準バ
ー４の長さをＬとする。このように設置した後、パルス
ジェネレータ１から電気信号を発生させる。この電気信
号は検出器５内の第１及び第２のタイマーを起動する。
同時に電気信号はトランスミッタ２へ到達し、この結果
、超音波送／受信装置３から超音波が発信される。そし
てＬ送信された超音波は基準バー４で反射して、超音波
送ノ受信装置３で受信される。この間、超音波の伝播距
離は、２Ｌ ‐‐‐｛
１１その時間はＬとする。さらに、超音波は流体面１２
から反射し、超音波送／受信装置３で受信される。

この間、超音波の伝播距離は２１２
・・・■その時間はらとする。

このようにしてｔ，後には、超音波送ノ受信装置３→ト
ランスミッタ２→検出器５の経路で電気信号が伝えられ
る。

これによって第１のタイマーは停止されｔ，を刻む。同
様の経路でｔ２後には、第２のタイマーも停止されらを
刻む。これにより、検出器５内ではＬ２の計算を行う。

今、空中の超音波の速度がし（禾知）であるから、広生
（Ｌ・’ｔ・既知．・・｛３’ 一方Ｌは２２；しｔ２（ｔ２既知）・・・‘
４）（３｝，【４｝からＬ＝￥．．（５｝これが超音波送／受信面から流体面１２までの距離であ
る。

これを検出器５は、パルス数として、またはパルス幅と
して加算器６へ送る。

加算器６では、予め零調整回路６１に与えられている堰
１１と超音波送／受信面との距離−から−−Ｌ３＝日
…■が算出される。

さらに、増幅器７では、流路の容量に応じて最大の流量
を１００％として増幅器７の調整が行なわれる。

すなわち、増幅器７はＨｍｉｎ（０％）＜Ｈ＜Ｈｍａ×
（１００％）の範囲で直線的な増幅を行うようにセット
される。

直線化装置８では、直線化調整回路８１から与えられる
流量２５％の点を限界点として流量の信号を直線化する
。

例えば、流路の形状によって △Ｖ＝ｍ２（ｆ：定数）なる関係であるとすると、第３図のように流量２５％以下は、 △Ｖ＝毒２日で流量２５％以上は、 △Ｖ＝歩５Ｈ−８７‐５で近似し、これに比例した電気信号を電流発生器９に出
力する。

この電流発生器９は近似された直線に沿って電流を送出
する。

これによりディスプレイ装置には、現在の流量が０〜２
５％、２５％〜７５％、７５％以上と３段階に表示され
ている。また、この例に示さないが、電流値をアナログ
メータに入れて流量メモリを振らせるようにしてもよい
。以上説明したように、本発明によれ‘ま、空気中の温
度・気圧に関係なく正確な流体の深さを測定することが
できる。

また、流量の最大値と流体の深さの最大値を１００％と
し、相対比率で計測しそれを２つの直線で近似するので
複雑な回路を必要としない。

また、基準バー４が細丸榛により形成されているので、
ごみの付着が少ない。更に、Ｕ字型の細丸棒が超音波送
受信面３１の中心を跨ぐようになっているので、実際の
測定時には第１図のように設けられ、ハウジングにより
、上部から下降するごみの堆積を少なくでき、かつ、超
音波の反射を的確に行なうことができる。以上述べた、
ごみの付着が少ない点や、超音波の反射が的確に行なわ
れることで、極めて優れた精度で距離測定が可能となる
。また、Ｕ字型の細丸榛の両端が固着されていることに
より、基準バー４の揺れが少なく、この点でも測定精度
を向上させているものである。一方、流体の流量を、こ
の流体の最大流量を１００％としたときの２５％の流量
点で折れ曲る０％と２５％とを結ぶ直線及び２５％と１
００％とを結ぶ直線によって近似してパーセントで算出
して求めることにより、流量△Ｖを△Ｖ＝ｆ・Ｈｎ（ｎ
ニ１．５〜２．５）の式から直接求める場合に比して計
算が楽であり、比較的精度も良い。しかも、本発明で超
音波送受信面から流体面までの距離を算出するステップ
では、極めて精度の良い測定が行なわれるので、流量を
求めるステップで近似による算出を行なっても全体的な
精度は向上し、しかも複雑な回路を必要としないのであ
る。このような流量の測定方法は、実験等の高精度を要
求される場合は別として、ダム等のゲート制御において
は、最大流量の何％というオーダーで制御することが実
際的であり、極めて便利であるといえる。また、流量の
最大・最小を予めセットしておき、加算器６、増幅器７
、直線化装置８を調整することも、最大・最小の流量を
決定しながら加算器６、増幅器７、直線化装置８を調整
することもでき、便利なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を説明するブロック図、第２図は超音
波送受信装置の斜視図、第３図は、本発明に用いられる
近似を説明するグラフである。１・・・・・・パルスジェネレータ、３・…・・超音波
送／受信装置、４・・・・・・基準バー「５・…・・
検出器（第１、第２のタイマーを含む）、Ｌ．・・…・
基準バーの長さ、Ｌ…・・・流体の基準深。第１図第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

１超音波送受信面をもつハウジングと、該ハウジング
の前記超音波送受信面が有る面から該面に直角に突出し
、かつ、前記超音波送受信面の中心を跨ぐようにして前
記面に固着されたＵ字型の細丸棒とを具備し、該細丸棒
中の前記超音波送受信面と平向になる部分によって、前
記超音波送受信面から所定の距離に、前記超音波送受信
面に平向な基準バーを形成するようにした超音波トラン
スジユーサを用い、超音波を発信させるための電気信号
によって、第１，第２のタイマーを起動させ、同時に前
記超音波送受信面から超音波を送信させ、前記基準バー
から反射した超音波を受信して前記第１のタイマーを停
止し、さらに流体面から反射した超音波を受信して前記
第２のタイマーを停止し、これらのタイマーが刻んだ時
刻の差に基づくとともに前記基準バーの長さを参照し、
前記超音波送受信面から前記流体面までの距離を算出し
、予め与えられる前記流体の基準深と前記流体面までの
距離とに基づき、前記流体の最大流量を１００％とした
ときの２５％の流量点で折れ曲る０％と２５％とを結ぶ
直線及び２５％と１００％とを結ぶ直線によって前記流
体の流量を近似してパーセントで算出して求めることを
特徴とする超音波による流量の測定方法。