JPS61175524A - 超音波流量計における受信波バランス方式 - Google Patents
超音波流量計における受信波バランス方式Info
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- JPS61175524A JPS61175524A JP60016092A JP1609285A JPS61175524A JP S61175524 A JPS61175524 A JP S61175524A JP 60016092 A JP60016092 A JP 60016092A JP 1609285 A JP1609285 A JP 1609285A JP S61175524 A JPS61175524 A JP S61175524A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する分野〕
この発明は超音波流量計における受信波バランス方式に
係り、特に流れに対して斜めに超音波を入射し、上流側
から下流側への超音波伝搬時間と下流側から上流、側へ
の超音波伝搬時間の伝搬時間差を測定することによって
流量を測定するようにした超音波伝搬時間差測定式超音
波流量計における超音波伝搬時間測定部の受信波バラン
ス方式に関する。
係り、特に流れに対して斜めに超音波を入射し、上流側
から下流側への超音波伝搬時間と下流側から上流、側へ
の超音波伝搬時間の伝搬時間差を測定することによって
流量を測定するようにした超音波伝搬時間差測定式超音
波流量計における超音波伝搬時間測定部の受信波バラン
ス方式に関する。
上流側から下流側への超音波伝搬時間と下流側から上流
側への超音波伝搬時間の時間差を測定することによって
流量を測定する計器として超音波流量計が知られている
。第３図は超音波流量計の測定原理を示したもので、管
路１内を測定すべき流体が流れ、その上流側に超音波振
動子２が配置され、下流側には超音波振動子３が配置さ
れ、相互間に超音波４を送信し対向する超音波振動子で
受信するようになっている。これらの超音波振動子２お
よび３の電気機械結合係数は通常界なっているから、受
信波５の振幅に相違が生じる。それぞれの受イε波５の
振幅は受波バランス回路６によって同一とされ、受信波
の第２波が閾値７と同一となったとき、トリガ回路８が
受信信号９を送出する。上流側から下流側への超音波伝
搬時間と下流側から上流側への超音波伝搬時間を上下流
の送受を切替えながら測定す４ことにより流速を測定す
る。上記トリガ回路８へ入力される受信波の振幅を同一
レベルにするために、従来は振幅のみを変化させて受渡
バランスを行っていた。この受渡バランス回路を第４図
を参照して説明すると、受信波５がＡＧＣ回路１０に供
給されて利得制御されＡＧＣ化２値受信波１１を送出し
、この受信波１１はコンパレータ１２に供給され、ここ
で波高値設定回路１３からの設定波高値１４と比較され
、２値化体号１５が出力される。この２値化体号１５は
ゲート回路１６に加えられ、定まった時間だけゲート化
２値化信号１７を送出する。このゲート化２値化イ３号
１７は、積分回路１８を通して積分され、ＡＧＣ電圧１
９とされ、ＡＧＣ＠圧アンプ１０のゲインをフィードバ
ック制御し、トリガ回路６でトリガする波の波高値を設
定波高値に合致させる。このようにして上流から下流に
向かう受信波と下流から上流に向かう受信波のバランス
が調整されるわけである。
側への超音波伝搬時間の時間差を測定することによって
流量を測定する計器として超音波流量計が知られている
。第３図は超音波流量計の測定原理を示したもので、管
路１内を測定すべき流体が流れ、その上流側に超音波振
動子２が配置され、下流側には超音波振動子３が配置さ
れ、相互間に超音波４を送信し対向する超音波振動子で
受信するようになっている。これらの超音波振動子２お
よび３の電気機械結合係数は通常界なっているから、受
信波５の振幅に相違が生じる。それぞれの受イε波５の
振幅は受波バランス回路６によって同一とされ、受信波
の第２波が閾値７と同一となったとき、トリガ回路８が
受信信号９を送出する。上流側から下流側への超音波伝
搬時間と下流側から上流側への超音波伝搬時間を上下流
の送受を切替えながら測定す４ことにより流速を測定す
る。上記トリガ回路８へ入力される受信波の振幅を同一
レベルにするために、従来は振幅のみを変化させて受渡
バランスを行っていた。この受渡バランス回路を第４図
を参照して説明すると、受信波５がＡＧＣ回路１０に供
給されて利得制御されＡＧＣ化２値受信波１１を送出し
、この受信波１１はコンパレータ１２に供給され、ここ
で波高値設定回路１３からの設定波高値１４と比較され
、２値化体号１５が出力される。この２値化体号１５は
ゲート回路１６に加えられ、定まった時間だけゲート化
２値化信号１７を送出する。このゲート化２値化イ３号
１７は、積分回路１８を通して積分され、ＡＧＣ電圧１
９とされ、ＡＧＣ＠圧アンプ１０のゲインをフィードバ
ック制御し、トリガ回路６でトリガする波の波高値を設
定波高値に合致させる。このようにして上流から下流に
向かう受信波と下流から上流に向かう受信波のバランス
が調整されるわけである。
しかしながら、このように受信波の利得を変えることに
より受波バランスを行う方式では片方の波高部分しか合
致できないため波の振幅の時間的変化率が異なり、流体
が流れていないにもかかわらず時間差があるかのように
誤って計測され、流量値が雰を示さないという問題があ
った。
より受波バランスを行う方式では片方の波高部分しか合
致できないため波の振幅の時間的変化率が異なり、流体
が流れていないにもかかわらず時間差があるかのように
誤って計測され、流量値が雰を示さないという問題があ
った。
また、超音波振動子の温度特性の相違やくさびの非対称
性から上流から下流へまたは下流から上流へ伝搬する送
信波の波形は微妙に相違している。
性から上流から下流へまたは下流から上流へ伝搬する送
信波の波形は微妙に相違している。
例えば第５図に示したように、第１受波２０と第２受波
２１との振幅の比が上流から下流に向かう場合と下流か
ら上流へ向かう場合の受信波で異なる場合がある。この
ような場合、第２受波２１の第２頂部２４が上流−下流
、下流−上流の受信波で合致するようにＡＧＣ回路１０
の増幅率を制御すると、第１受渡２０の第１谷部２３が
合致しなくなる。その結果、第１谷部から第２頂部の時
間的傾斜が上流−下流、下流−上流受波で異なり、送信
から第２受波２１が閾値７に達するまでの時間が上流−
下流の受信波ではＴ１．下流から上流の受信波ではＴ２
となり伝搬時間差△ｔが生じる。これはみかけ上あたか
も流体が流れることによって生じたかのように計測され
る。
２１との振幅の比が上流から下流に向かう場合と下流か
ら上流へ向かう場合の受信波で異なる場合がある。この
ような場合、第２受波２１の第２頂部２４が上流−下流
、下流−上流の受信波で合致するようにＡＧＣ回路１０
の増幅率を制御すると、第１受渡２０の第１谷部２３が
合致しなくなる。その結果、第１谷部から第２頂部の時
間的傾斜が上流−下流、下流−上流受波で異なり、送信
から第２受波２１が閾値７に達するまでの時間が上流−
下流の受信波ではＴ１．下流から上流の受信波ではＴ２
となり伝搬時間差△ｔが生じる。これはみかけ上あたか
も流体が流れることによって生じたかのように計測され
る。
ところで、超音波振動子の温度を変化させたときの受信
波の第１谷部と第２頂部の値を調べると下記の表のよう
になる。
波の第１谷部と第２頂部の値を調べると下記の表のよう
になる。
流量計測の最も需要の多い小口径特にＩＢ管では伝搬時
間が２５ ｐ ｓｅｅで流速が１ａ＋／ｓの時Ｔ＋、’
ｒｔの時間差が２５ｎｓｅｃ程度である。ところが、受
信波レベルに温度変化があるとＴ ｒ、 Ｔ ｔの時間
差が２ｎｓ程度変化する。すなわち、フルスケールの８
％変化し、通常流量針に求められる精度１％を達成する
ことが不可能となる。したがって、従来の波形の振幅の
、みを変化させることにより受波バランスを行う方式で
は伝搬時間差を精度良く測定出来ないという問題があっ
た。
間が２５ ｐ ｓｅｅで流速が１ａ＋／ｓの時Ｔ＋、’
ｒｔの時間差が２５ｎｓｅｃ程度である。ところが、受
信波レベルに温度変化があるとＴ ｒ、 Ｔ ｔの時間
差が２ｎｓ程度変化する。すなわち、フルスケールの８
％変化し、通常流量針に求められる精度１％を達成する
ことが不可能となる。したがって、従来の波形の振幅の
、みを変化させることにより受波バランスを行う方式で
は伝搬時間差を精度良く測定出来ないという問題があっ
た。
そこで本発明の目的は、上記問題点を解消するために発
明されたものであって、上流側から下流側への超音波伝
搬時間と下流側から上流側への超音波伝搬時間の伝搬時
間差を精度良く測定するために必要な超音波流量計の受
信波バランス方式を提供することにある。
明されたものであって、上流側から下流側への超音波伝
搬時間と下流側から上流側への超音波伝搬時間の伝搬時
間差を精度良く測定するために必要な超音波流量計の受
信波バランス方式を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明は上流側受信波および
下流側受信波の波形の各々の正方向負方向の波高値を計
測し、受信波形のうち最初に予め定められた閾値となる
波形の直前の波高値および直後の波高値を比較し、上流
側および下流側受信波の最初に予め定められた閾値とな
る波形の振幅の相違およびオフセットの相違を算出し、
この振幅の相違に応じて上流側および下流側受信波を増
幅し、さらにオフセットの相違に応じてレベルアンプま
たはダウンを行い、最初に予め定められた閾値となる波
形の直前の上流側受信波の波高値と下流側受信波の波高
値とを合致させると共に、直後の上流側受信波の波高値
と下流側受信波の波高値とを合致させることにより上流
側受信波、下流側受信波の最初に定められた閾値となる
波形のレベルの時間的変化率を合致させるようにしたこ
とを特徴とするものである。
下流側受信波の波形の各々の正方向負方向の波高値を計
測し、受信波形のうち最初に予め定められた閾値となる
波形の直前の波高値および直後の波高値を比較し、上流
側および下流側受信波の最初に予め定められた閾値とな
る波形の振幅の相違およびオフセットの相違を算出し、
この振幅の相違に応じて上流側および下流側受信波を増
幅し、さらにオフセットの相違に応じてレベルアンプま
たはダウンを行い、最初に予め定められた閾値となる波
形の直前の上流側受信波の波高値と下流側受信波の波高
値とを合致させると共に、直後の上流側受信波の波高値
と下流側受信波の波高値とを合致させることにより上流
側受信波、下流側受信波の最初に定められた閾値となる
波形のレベルの時間的変化率を合致させるようにしたこ
とを特徴とするものである。
以下本発明による超音波流量計における受信波バランス
方式の実施例を第１図および第２図を参照して説明する
。
方式の実施例を第１図および第２図を参照して説明する
。
第１図において、上流側超音波振動子２および下流側超
音波振動子３からの受信波５は受信波切換器２６に供給
される。この受信波切換器２６はマイコン２８からの切
替信号２９によって選択され、その出力信号３０はＡＧ
Ｃアンプ１０に入力され、オペアンプ３１を通して受渡
バランス済受信波３２として送出される。この受渡バラ
ンス済受信波３２の一部は第１のコンパレータ３３に導
かれ、マイコン２８からＤ／Ａコンバータ３４を通して
得られた第１谷部に相当する谷部閾値３５とが比較され
２値化体号３６がマイコン２８に加えられる。
音波振動子３からの受信波５は受信波切換器２６に供給
される。この受信波切換器２６はマイコン２８からの切
替信号２９によって選択され、その出力信号３０はＡＧ
Ｃアンプ１０に入力され、オペアンプ３１を通して受渡
バランス済受信波３２として送出される。この受渡バラ
ンス済受信波３２の一部は第１のコンパレータ３３に導
かれ、マイコン２８からＤ／Ａコンバータ３４を通して
得られた第１谷部に相当する谷部閾値３５とが比較され
２値化体号３６がマイコン２８に加えられる。
第２頂部も同様にして受波バランス済受信波３２の一部
が第２のコンパレータ３７に導かれ、マイコン２８から
Ｄ／Ａコンバータ３８を通して得られた第２頂部に相当
する閾値３９とが比較され、２値化体号４０がマイコン
２８に加えられる。マイコン２８は２値化体号３６．４
０に応じて閾値３５．３９を変化させ、最終的に受渡切
替器２６で選択されている受信波の第１受渡の第１谷蔀
のレベル、第２受渡の第２頂部のレベルを検出する。上
流側受信波バランス済受信波３２の第１受信波の第１谷
部レベルをＡ１、第２受信波の第２頂部レベルを８１と
し、下流側受信波バランス済受信波３２の第１谷部レベ
ルをＡ２）第２受信波の第２頂部レベルをＢ２とすると
、受渡バランスが完全に取れている場合にはＡｌ−Ａ２
）Ｂ１−８２となる。受渡バランスが取れて・いない場
合には（Ａ２−Ｂ２＞−（ＡＩ−Ｂｌ）が振幅の差に相
当し、Ａｌ−Ａ２ （ＡＩ−Ｂｌ）／Ａ２−Ｂ２がオフ
セントレベルの差に相当する。
が第２のコンパレータ３７に導かれ、マイコン２８から
Ｄ／Ａコンバータ３８を通して得られた第２頂部に相当
する閾値３９とが比較され、２値化体号４０がマイコン
２８に加えられる。マイコン２８は２値化体号３６．４
０に応じて閾値３５．３９を変化させ、最終的に受渡切
替器２６で選択されている受信波の第１受渡の第１谷蔀
のレベル、第２受渡の第２頂部のレベルを検出する。上
流側受信波バランス済受信波３２の第１受信波の第１谷
部レベルをＡ１、第２受信波の第２頂部レベルを８１と
し、下流側受信波バランス済受信波３２の第１谷部レベ
ルをＡ２）第２受信波の第２頂部レベルをＢ２とすると
、受渡バランスが完全に取れている場合にはＡｌ−Ａ２
）Ｂ１−８２となる。受渡バランスが取れて・いない場
合には（Ａ２−Ｂ２＞−（ＡＩ−Ｂｌ）が振幅の差に相
当し、Ａｌ−Ａ２ （ＡＩ−Ｂｌ）／Ａ２−Ｂ２がオフ
セントレベルの差に相当する。
したがって、マイコン２８はＡＧＣアンプ１０の下流側
のゲインが上流側のゲインに対して（ＡＩ−８１）／
（Ａ２−Ｂ２＞倍になるようにＤ／Ａコンバータ４１を
通してＡＧＣ＠圧４２をＡＧＣアンプ１０に送出する。
のゲインが上流側のゲインに対して（ＡＩ−８１）／
（Ａ２−Ｂ２＞倍になるようにＤ／Ａコンバータ４１を
通してＡＧＣ＠圧４２をＡＧＣアンプ１０に送出する。
一方、マイコン２８から信号は＋５／Ａコンバータ４３
を通してＡｌ−Ａ２ （ＡＩ−Ｂｌ）／Ａ２−８２倍
になるようにオフセット電圧４４をオペアンプ２７に加
算することによって受渡バランスが取られる。このよう
な動作をくり返して行うことにより上流側受波バランス
済受信波３２と下流側受波バランス済受信波３２の第１
谷部レベルＡ１−Ａ２）第２頂部Ｂ１−８２となる。こ
れにより両受体液の第１谷部から第２頂部までの時間的
変化率が同一となって伝播時間差の誤差は無くなる。
を通してＡｌ−Ａ２ （ＡＩ−Ｂｌ）／Ａ２−８２倍
になるようにオフセット電圧４４をオペアンプ２７に加
算することによって受渡バランスが取られる。このよう
な動作をくり返して行うことにより上流側受波バランス
済受信波３２と下流側受波バランス済受信波３２の第１
谷部レベルＡ１−Ａ２）第２頂部Ｂ１−８２となる。こ
れにより両受体液の第１谷部から第２頂部までの時間的
変化率が同一となって伝播時間差の誤差は無くなる。
第２図は上述した信号の流れをフローチャートで示した
ものである。
ものである。
以上述べたように本発明によれば、第１受信波の第１谷
部レベル、第２受信波の第２頂部レベルを検出して受渡
バランスを行うようにしたので、各受信波の第１谷部か
ら第２頂部までのレベルの時間的変化率を同一にでき伝
播時間差の誤検出を情無とすることができる。
部レベル、第２受信波の第２頂部レベルを検出して受渡
バランスを行うようにしたので、各受信波の第１谷部か
ら第２頂部までのレベルの時間的変化率を同一にでき伝
播時間差の誤検出を情無とすることができる。
第１図は本発明による超音波流量計における受渡バラン
ス方式を示した回路図、第２図は同受渡バランス方式を
示した動作フローチャート、第３図は超音波流量計の測
定原理を示した説明図、第４図は従来の受渡バランス方
式を示した回路図、第５図は従来の方式による時間差の
誤検出を説明するための波形図である。 ２．３・・・超音波振動子、 １０ ・・・ＡＧＣ
アンプ、 ２６・・・受信波切換器、 ２７・・・オペ
アンプ、３３ ・・・第１のコンパレータ、３４・・
・Ｄ／Ａコンバータ、２８・・・マイコン、３８・・・
Ｄ／Ａコンバータ
ス方式を示した回路図、第２図は同受渡バランス方式を
示した動作フローチャート、第３図は超音波流量計の測
定原理を示した説明図、第４図は従来の受渡バランス方
式を示した回路図、第５図は従来の方式による時間差の
誤検出を説明するための波形図である。 ２．３・・・超音波振動子、 １０ ・・・ＡＧＣ
アンプ、 ２６・・・受信波切換器、 ２７・・・オペ
アンプ、３３ ・・・第１のコンパレータ、３４・・
・Ｄ／Ａコンバータ、２８・・・マイコン、３８・・・
Ｄ／Ａコンバータ
Claims (6)
- （１）上流側受信波および下流側受信波の波形の各々の
正方向負方向の波高値を計測し、受信波形のうち最初に
予め定められた閾値となる波形の直前の波高値および直
後の波高値を比較し、上流側および下流側受信波の最初
に予め定められた閾値となる波形の振幅の相違およびオ
フセットの相違を算出し、この振幅の相違に応じて上流
側および下流側受信波を増幅し、さらにオフセットの相
違に応じてレベルアップまたはダウンを行い、最初に予
め定められた閾値となる波形の直前の上流側受信波の波
高値と下流側受信波の波高値とを合致させると共に、直
後の上流側受信波の波高値と下流側受信波の波高値とを
合致させることにより上流側受信波、下流側受信波の最
初に定められた閾値となる波形のレベルの時間的変化率
を合致させるようにしたことを特徴とする超音波流量計
における受信波バランス方式。 - （２）特許請求の範囲第１項に記載の受信波バランス方
式において、上流側および下流側受信波最初に定められ
た閾値となる波形の直前の山および直後の山の波高値を
測定するようにしたことを特徴とする受信波バランス方
式。 - （３）特許請求の範囲第１項に記載の受信波バランス方
式において、予め定められる閾値を正の値とし、受信波
の最初に定められた閾値となる波形の直前の山を負の値
とし、直後の山を正の値としたことを特徴とする受信波
バランス方式。 - （４）特許請求の範囲第１項に記載の受信波バランス方
式において、予め定められる閾値を負の値とし、受信波
の最初に定められた閾値となる波形の直前の山を正の値
とし、直後の山を負の値としたことを特徴とする受信波
バランス方式。 - （５）特許請求の範囲第２項に記載の受信波バランス方
式において、予め定められる閾値を正の値とし、受信波
の最初に定められた閾値となる波形の直前の山を負の値
とし、直後の山を正の値としたことを特徴とする受信波
バランス方式。 - （６）特許請求の範囲第２項に記載の受信波バランス方
式において、予め定められる閾値を負の値とし、受信波
の最初に定められた閾値となる波形の直前の山を正の値
とし、直後の山を負の値としたことを特徴とする受信波
バランス方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60016092A JPS61175524A (ja) | 1985-01-30 | 1985-01-30 | 超音波流量計における受信波バランス方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60016092A JPS61175524A (ja) | 1985-01-30 | 1985-01-30 | 超音波流量計における受信波バランス方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61175524A true JPS61175524A (ja) | 1986-08-07 |
| JPH053886B2 JPH053886B2 (ja) | 1993-01-18 |
Family
ID=11906874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60016092A Granted JPS61175524A (ja) | 1985-01-30 | 1985-01-30 | 超音波流量計における受信波バランス方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61175524A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006337313A (ja) * | 2005-06-06 | 2006-12-14 | Saginomiya Seisakusho Inc | 超音波流量計 |
-
1985
- 1985-01-30 JP JP60016092A patent/JPS61175524A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006337313A (ja) * | 2005-06-06 | 2006-12-14 | Saginomiya Seisakusho Inc | 超音波流量計 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH053886B2 (ja) | 1993-01-18 |
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