JPS61274221A - Supersonic flow rate meter - Google Patents

Supersonic flow rate meter

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JPS61274221A
JPS61274221A JP60117358A JP11735885A JPS61274221A JP S61274221 A JPS61274221 A JP S61274221A JP 60117358 A JP60117358 A JP 60117358A JP 11735885 A JP11735885 A JP 11735885A JP S61274221 A JPS61274221 A JP S61274221A
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wave
pulse
ultrasonic pulse
voltage
ultrasonic
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JP60117358A
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Japanese (ja)
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Toru Fujii
徹 藤井
Toshio Sekiguchi
関口 敏夫
Hiroshi Owada
大和田 博
Mineo Ito
伊藤 峯夫
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Abstract

PURPOSE:To enable high-accuracy flow rate measurement free from span-error, by setting a threshold value of level detection in a supersonic wave pulse shaping part received as signal prior to having influenced by multiple reflections in a pipe line. CONSTITUTION:In order to remove the influence of multiple reflections, in No.1 or No.2 wave of supersonic wave prior to arrival of the multiple reflected waves, the reference for detection of level is set. Propagating time T corresponding to each reference voltage li fed out from a D/A convertor 10 is measured and a threshold time table 23 is made in the specified area of the RAM22 backed up by a battery according to the ROM21 program. This threshold time table 23 is measured in repetition K times as frequently as each reference voltage li. In this case, as it is known from wave-shape observations of the supersonic wave pulses using several pipe lines 1, that the peak voltage of the No.2 wave of the supersonic wave pulse is higher by 20% and up than the peak voltage Vp of the supersonic wave pulse received, the upper limit value lH in the variable range of the standard voltage li is set at nearly 25% of the peak voltage Vp.

Description

【発明の詳細な説明】 く産業上の利用分野〉 本発明は、マイクロコンビーータを用いた超音波流量計
に係り、特に超音波パルスを受波した時点倉合理的に決
定することのできる超音波流量計に関する。
[Detailed description of the invention] Industrial application field> The present invention relates to an ultrasonic flowmeter using a microconbeater, and in particular, it is possible to rationally determine the time point at which an ultrasonic pulse is received. Regarding ultrasonic flowmeters.

〈従来技術〉 超音波流量計は超音波パルスを被測定流体に送信した時
点から受波した時点までの時間差などを利用して流量を
計測するものであるので、超音波パルスの受波時点を正
確に決めることが必要である。
<Prior art> Ultrasonic flowmeters measure the flow rate using the time difference between when an ultrasonic pulse is sent to the fluid being measured and when it is received. It is necessary to decide accurately.

このために各種の出願がなされているが、その−例であ
る特願昭59−142569号「超音波流量計」を第5
図に掲げ、この要点を説明する。
Various applications have been filed for this purpose, an example of which is Japanese Patent Application No. 59-142569 ``Ultrasonic Flowmeter''.
The main points will be explained using a diagram.

管路1に被測定流体2が矢印Fの方向に流され、被測定
流体2の流量Qを測定する。このために管路1に送受波
器3,4が流れの方向FilC対して斜めに対向して設
置されている。送受波器3,4のいずれか一方にはクロ
、り発振器を有する同期回路5よりトリガパルスTpが
駆動回路6に印加されこれに伴いその出力K例えばピー
ク値が200V程度の値を持つ微分状の駆動パルスD、
が切換スイッチ7を介して印加される。送受波器3,4
の他方には被測定流体2を介して受波された超音波パル
スが切換スイッチ7を介して増幅器8に受信される。
A fluid to be measured 2 is caused to flow through the pipe line 1 in the direction of arrow F, and a flow rate Q of the fluid to be measured 2 is measured. For this purpose, transducers 3 and 4 are installed in the conduit 1 so as to face each other diagonally with respect to the flow direction FilC. A trigger pulse Tp is applied to the drive circuit 6 from a synchronization circuit 5 having a black oscillator to either one of the transducers 3 and 4, and the output K is a differential wave having a peak value of, for example, about 200V. driving pulse D,
is applied via the changeover switch 7. Transducer/receiver 3, 4
On the other side, the ultrasonic pulses received through the fluid to be measured 2 are received by the amplifier 8 via the changeover switch 7 .

増幅器8の出力の超音波パルスHは比較器9の入力端の
一端に印加され、他端にはデジタル/アナログ変換器(
以下、D/A変換器と略称する)10より比較電圧v0
が印加されている。比較器9の出力端には振動波状の超
音波パルスのうち比較電圧vcを越えた波形の最初のゼ
ロクロス部分がパルス化されて出力パルスPとして出力
される。
The ultrasonic pulse H at the output of the amplifier 8 is applied to one input end of the comparator 9, and the other end is connected to a digital/analog converter (
Hereinafter, it is abbreviated as D/A converter) From 10, the comparison voltage v0
is applied. At the output end of the comparator 9, the first zero-crossing portion of the waveform exceeding the comparison voltage vc among the vibration wave-like ultrasonic pulses is converted into a pulse and output as an output pulse P.

演算回路11の入力端工1には比較器9の出力のパルス
電圧が印加され、入力端工2には同期回路5からトリガ
パルスT、の送出と同時に発信されるスタート信号Sが
印加され、これ等の時間差を演算回路11が演算し、こ
の結果を用いて流量を計算して出力端12に出力する。
The pulse voltage of the output of the comparator 9 is applied to the input terminal 1 of the arithmetic circuit 11, and the start signal S, which is transmitted simultaneously with the sending of the trigger pulse T from the synchronization circuit 5, is applied to the input terminal 2. The arithmetic circuit 11 calculates these time differences, uses this result to calculate the flow rate, and outputs it to the output terminal 12.

比較器9の出力パルスPはカウンタ13に入力されてい
る。カウンタ13にはクロ、り発振器14から一定の周
波数のクロ、りfoが入力されている。カウンタ13は
同期回路5から送出されたスタート信号Sによりクロ、
りfoを計数し始め比較器9の比較電圧vcを越えた最
初の出力パルスによりカウントを停止する。
The output pulse P of the comparator 9 is input to the counter 13. The counter 13 is inputted with a constant frequency of black and white from a black and white oscillator 14 . The counter 13 is clocked by the start signal S sent from the synchronization circuit 5.
It starts counting fo and stops counting when the first output pulse exceeds the comparison voltage vc of the comparator 9.

制御回路15の中のランダムアクセスメモリ(以下、R
AMと略称する)16には闇値時間テーブル17を形成
する領域が設けられている。この閾値時間テーブル17
を形成するためのプログラムはり−ドオンメモリ(以下
、ROMと略称する)18にあらかじめ書き込まれてお
り、このプログラムに従ってマイクロプロセ、す(以下
、CPUと略称する)19はカウンタ13の内容を読込
みこのカウント値を処理してぷス20を介してD/A変
換器10へ出力する。
Random access memory (hereinafter referred to as R) in the control circuit 15
(abbreviated as AM) 16 is provided with an area forming a dark value time table 17. This threshold time table 17
A program for forming the counter 13 is written in advance in a memory (hereinafter referred to as ROM) 18, and according to this program, a microprocessor (hereinafter referred to as CPU) 19 reads the contents of the counter 13 and calculates this count. The value is processed and output to the D/A converter 10 via the bus 20.

次に、制御回路15でのカウント値の処理に関して第6
図に示すフローチャート図に基づき更に詳細に説明する
Next, regarding the processing of the count value in the control circuit 15, the sixth
A more detailed explanation will be given based on the flowchart shown in the figure.

先ずCPU19の制御のもとにROM18中の所定のプ
ログラムにしたがい比較器9の比較電圧V。としてD/
A変換器10を介して基準電圧t1を読出す(ステ、プ
■)。この後カウンタ13はリセット信号Rによりリセ
ットされ、カウンター3の内容はゼロとされる(ステッ
プ■)。次に同期回路5からのトリガパルスT、により
駆動回路6を介して駆動パルスD、が被測定流体2に送
出嘔れると同時にカウンタ13はスタート信号Sを受は
クロックfQの計数が開始される。一方、受信された超
音波パルスHは基準電圧t1と比較器9で比較され(ス
テップ■)、基準電圧t1を越えた出力パルスPを受信
した時点でカウンター3の計数が終了する(ステップ■
)。
First, under the control of the CPU 19, the comparison voltage V of the comparator 9 is determined according to a predetermined program in the ROM 18. as D/
The reference voltage t1 is read out via the A converter 10 (steps and steps ①). Thereafter, the counter 13 is reset by the reset signal R, and the contents of the counter 3 are made zero (step 2). Next, the trigger pulse T from the synchronization circuit 5 causes the drive pulse D to be sent to the fluid to be measured 2 via the drive circuit 6, and at the same time the counter 13 receives the start signal S and starts counting the clock fQ. . On the other hand, the received ultrasonic pulse H is compared with the reference voltage t1 by the comparator 9 (step ■), and counting by the counter 3 ends when the output pulse P exceeding the reference voltage t1 is received (step ■).
).

従ってカウンター3の計数値nTは超音波パルスHの伝
播時間Tの概略値を与え、(x)をXを越えない最大の
整数を表わす記号とすれば、次式の如くなる。
Therefore, the count value nT of the counter 3 gives an approximate value of the propagation time T of the ultrasonic pulse H, and if (x) is a symbol representing the largest integer not exceeding X, then the following equation is obtained.

n  =(fo T)              (
1)この基準電圧t1に対するカウンター3の計数値n
TはRAM 16中に閾値時間テーブル17を形成する
ために格納される(ステップ■)。
n = (fo T) (
1) Count value n of counter 3 for this reference voltage t1
T is stored in RAM 16 to form a threshold time table 17 (step ■).

以上のステップ■から■までの手順を、短かい時間の間
では各回の超音波パルスの波形と伝播時間に変化がない
という前提で、あらかじめ決められた所定の基準電圧(
tl、 t2.〜ti、〜tN)に対して実行する(ス
テップ■)と閾値時間テーブル17が完成する。この様
にして作られた闇値時間テーブル17の内容は第7図に
示す様に受信された超音波パルスのエンベロープを与え
る平均的な波形情報となる。第7図は横軸に超音波パル
スの伝播時間T、縦軸に基準電圧tiがとってあり、点
線の波形が超音波パルスの波形で実線が基準電圧tiに
対する超音波パルスの伝播時間Tを示している。伝播時
間Tはカウンター3の計数値nTとして測定される。閾
値時間テーブル17には各基準電圧(t1+ L2’〜
LI、〜tN)に対応する伝播時間Tを与える概略の計
数値nTが記憶されているので、第7図に示す様にこの
中から計数値11Tがほぼ一定となる基準電圧tiの幅
(閾値幅)のうちで最大幅Rを与える基準電圧tIの中
央値tiおよび対応する計数値nTをROM18に書き
込まれた手順にしたがいCPU 19により求め、RA
M 16に格納する(ステップ■)。
The above steps from ■ to ■ are performed at a predetermined reference voltage (
tl, t2. ~ti, ~tN) (step ■), the threshold time table 17 is completed. The contents of the dark value time table 17 created in this way are average waveform information giving the envelope of the received ultrasonic pulse, as shown in FIG. In FIG. 7, the horizontal axis represents the propagation time T of the ultrasonic pulse, and the vertical axis represents the reference voltage ti. It shows. The propagation time T is measured as the count value nT of the counter 3. The threshold time table 17 includes each reference voltage (t1+L2'~
Since the approximate count value nT that gives the propagation time T corresponding to LI, ~tN) is stored, as shown in FIG. 7, the width of the reference voltage ti (threshold value The median value ti of the reference voltage tI that gives the maximum width R among the widths) and the corresponding count value nT are determined by the CPU 19 according to the procedure written in the ROM 18, and the RA
Store in M16 (step ■).

次に、この中央値t、をD/A変換器10を介して比り 較器10の比較電圧vcとして設定する(ステップ■)
Next, this median value t is set as the comparison voltage vc of the comparator 10 via the D/A converter 10 (step ■)
.

この後、中央値L”;′を閾値とした流量計測を演算回
路11により実行する(ステップ■)。流量計測に当っ
て超音波パルスの振幅が大きく変化して検出ピークが変
わると、fを超音波パルスの周波数としてそのときの伝
播時間Tは IT −’rol)t/r             
(2)となるので、次式が成立する。
Thereafter, flow rate measurement using the median value L'';' as a threshold is executed by the arithmetic circuit 11 (step ■).When the amplitude of the ultrasonic pulse changes greatly during flow rate measurement and the detection peak changes, f. The propagation time T at that time as the frequency of the ultrasonic pulse is IT −'rol)t/r
(2), so the following equation holds true.

1nT−nTl −f□/ f≧0(3)この圧式の演
算をCPU 19により演算しくステップ0)、その正
負をステップ0で判断する。ここでf(y’fを1より
大きくしておくことにより検出ピークの変動を判定でき
る。なお、f(y’fを1より大きいが、1に近い整数
にするほど厳しい判断ができる。実際には超音波パルス
の周波数fは高々IM)(Zであり、クロックfoは数
MH!で良く、例えばマイクロコ/ピ、−夕のクロック
信号(4〜6MHz )が使用できる。
1nT-nTl-f□/f≧0 (3) This pressure equation is calculated by the CPU 19 (Step 0), and its sign is determined in Step 0. Here, by setting f(y'f larger than 1, it is possible to judge the fluctuation of the detected peak. In addition, the more f(y'f is larger than 1 but closer to 1, the more severe the judgment can be made. In this case, the frequency f of the ultrasonic pulse is at most IM) (Z), and the clock fo may be several MH!, for example, a clock signal (4 to 6 MHz) of a microcopy/pi, etc. can be used.

ステップOでの判断の結果、(3)式の左辺が正ならば
超音波パルスの検出ピークが大幅に変化したものと判断
し演算回路11にW−Oとして指令し演算回路11での
流量計測の結果を棄却しくステップO)、(3)式の左
辺が負ならば検出ピークの大幅な変化はなく正常と判断
しw=iとして演算回路11に指令し演算回路11での
流量計測の結果を出力する(ステップO)。
As a result of the judgment in step O, if the left side of equation (3) is positive, it is judged that the detection peak of the ultrasonic pulse has changed significantly, and the calculation circuit 11 is commanded as W-O, and the calculation circuit 11 measures the flow rate. If the left side of equation (3) is negative, it is determined that there is no significant change in the detected peak and it is normal, and the arithmetic circuit 11 is commanded as w=i, and the flow rate measurement result in the arithmetic circuit 11 is rejected. is output (step O).

この後、ステップ0に移り、測定開始より所定時間を経
過したかどうかが判断され、所定時間を経過しない場合
は、決定された中央値tlとこれに対応した計数値nT
を変更する必要がないものとしてステップ■に戻り再度
流量測定が繰り返される。
After that, the process moves to step 0, where it is determined whether a predetermined time has elapsed since the start of measurement, and if the predetermined time has not elapsed, the determined median value tl and the corresponding count value nT
It is assumed that there is no need to change the flow rate, and the flow rate measurement is repeated again by returning to step (3).

所定時間を経過した場合はステップ■に戻り再度中央値
Llと計数値n7を決める平頭を実行する。この様にし
て中央値t1と計数値n7が適当な値か否かが決定され
る。
If the predetermined time has elapsed, the process returns to step (2) and executes the average head again to determine the median value Ll and the count value n7. In this way, it is determined whether the median value t1 and the count value n7 are appropriate values.

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、この様な従来の超音波流量計には以下に
説明する問題点がある。
<Problems to be Solved by the Invention> However, such conventional ultrasonic flowmeters have the following problems.

第8図は管路1に取付けられた振動子の附近を拡大した
拡大図である。振動子3aには第5図に示す切替スイッ
チ7を介して駆動パルスD、が印加される。駆動パルス
D、の振動子3aへの印加により振動子3aがその厚み
方向に共振し、発生する超音波パルスは第9図に示す様
に振動する波形となる。
FIG. 8 is an enlarged view of the vicinity of the vibrator attached to the conduit 1. A drive pulse D is applied to the vibrator 3a via a changeover switch 7 shown in FIG. By applying the drive pulse D to the vibrator 3a, the vibrator 3a resonates in its thickness direction, and the generated ultrasonic pulse has a waveform that vibrates as shown in FIG.

この超音波パルスは管路1を経由して反対側の振動子4
aを振動させ、これに電圧を発生させるが。
This ultrasonic pulse passes through the conduit 1 to the transducer 4 on the opposite side.
Let a vibrate and generate a voltage on it.

この電圧は管路1の肉厚に起因する共振により後方に尾
を引くエンベロープを持つ超音波パルスとなる。
This voltage becomes an ultrasonic pulse with an envelope trailing backward due to resonance caused by the thickness of the pipe 1.

ここで管路1の肉厚が大きい場合を想定する。Here, it is assumed that the wall thickness of the conduit 1 is large.

第8図に示す伝播経路Aによる超音波パルスaと伝播経
路Bに示す如く反射した超音波パルスbとは、時間的に
離れて振動子4aに到達するので、伝播時間TaとTb
が分離され相互に干渉がなく(第10図)したがって超
音波パルスの各波形も正弦波状で伝播時間の測定に際し
誤差要因とはならない。
The ultrasonic pulse a from the propagation path A shown in FIG. 8 and the ultrasonic pulse b reflected from the propagation path B arrive at the transducer 4a separated in time, so the propagation times Ta and Tb
are separated and there is no interference with each other (FIG. 10). Therefore, each waveform of the ultrasonic pulse is also sinusoidal and does not become a factor of error when measuring propagation time.

なお、 810図に示す超音波パルスCは図示しない別
の伝播経路Cを反射してたどった超音波パルスであり、
超音波パルスs、bとは分離された状態となっている。
Note that the ultrasonic pulse C shown in Figure 810 is an ultrasonic pulse that reflected and followed another propagation path C not shown,
It is in a state separated from the ultrasonic pulses s and b.

これに対して、管路1の肉厚が小さい場合には、第11
図に示す様にその肉厚の程度に応じて(イ)、←)の如
く超音波パルスaの波形に対して超音波ノくルスb%C
の波形が相互に近づき、超音波ノくルスaの波形に歪を
生じさせる。したがって伝播時間の測定点である受信波
形のゼロクロス点の値が変動してスパン誤差となる。
On the other hand, when the wall thickness of the conduit 1 is small, the 11th
As shown in the figure, depending on the thickness of the wall, the ultrasonic pulse b%C is
The waveforms of the ultrasonic wave a become closer to each other, causing distortion in the waveform of the ultrasonic wave a. Therefore, the value of the zero-crossing point of the received waveform, which is the measuring point of the propagation time, fluctuates, resulting in a span error.

ところで、例えば超音波パルスのキャリヤ周波数(1/
T、)をI MH2K選定し、通常用いられる配管では
薄い値である4、6mm程度の肉厚の管路を採用すると
、超音波パルスaに対するbまでの時間差Δr(=Tb
−Ta)はほぼ1.7 )Igとなるので、第12図に
示すように超音波パルスaの4山以降は多重反射の影響
を受ける。
By the way, for example, the carrier frequency (1/
If you select IMH2K and use a pipe with a wall thickness of about 4.6 mm, which is a thin value for normally used pipes, then the time difference Δr (=Tb
-Ta) is approximately 1.7)Ig, so as shown in FIG. 12, the portions after the fourth peak of the ultrasonic pulse a are affected by multiple reflections.

従って1通常用いられる管路では多かれ少なかれ多重反
射の影響を受けていることになる。
Therefore, a commonly used pipe line is more or less affected by multiple reflections.

ところで、第5図、第6図に示す従来の超音波流量計で
は第7図に示す様に計数値nTがほぼ一定となる基準電
圧t1の幅(閾値幅)のうちで最大幅几を与える基準電
圧tHの中央値tiを求めてこれをi3 伝播時間差を横顔γきの閾値としている。この尼め、超
音波パルスの波形によりては多重反射波の影響を受けた
後方の波形部分に闇値が設定されこのためスパン誤差を
生じる欠点がある。
By the way, in the conventional ultrasonic flowmeter shown in FIGS. 5 and 6, the maximum width (threshold width) of the reference voltage t1 at which the count value nT is approximately constant is given as shown in FIG. The median value ti of the reference voltage tH is determined and used as i3.The propagation time difference is used as the threshold value for the profile γ. Depending on the waveform of the ultrasonic pulse, a dark value is set in the rear part of the waveform affected by multiple reflected waves, resulting in a span error.

〈問題点を解決するための手段〉 この発明は、以上の問題点を解決するため、超音波パル
スの送信から被測定流体を介して受信するまでの超音波
パルスの伝播時間を測定する時間測定手段と、超音波パ
ルスの検出レベルを変える閾値設定手段と、検出レベル
を変えながらこの検出レベルに対応した伝播時間を測定
し闇値時間テーブルを作成するテーブル作成手段と、こ
の闇値時間テーブルから伝播時間がほぼ一定となる超音
波パルスのうち最小の伝播時間を持つ第1若しくは第2
の受信波を選定する受信波選定手段と、選定された受信
波の検出レベルを決定するレベル決定手段と、このレベ
ル決定手段で決定された検出レベルを基準レベルとして
被測定流体の流量を測定する構成としたものである。
<Means for Solving the Problems> In order to solve the above problems, the present invention provides a time measurement method for measuring the propagation time of an ultrasonic pulse from transmission of the ultrasonic pulse to reception via the fluid to be measured. means for setting a threshold value for changing the detection level of an ultrasonic pulse; table creation means for creating a dark value time table by measuring the propagation time corresponding to the detection level while changing the detection level; The first or second pulse having the minimum propagation time among the ultrasonic pulses whose propagation time is approximately constant.
a received wave selection means for selecting a received wave, a level determining means for determining a detection level of the selected received wave, and a flow rate of the fluid to be measured is measured using the detection level determined by the level determining means as a reference level. It is structured as follows.

〈実施例〉 以下、本発明の実施例について図面に基づき説明する。<Example> Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例を示すブロック図であり、第
2図は第1図に示す実施例の動作を説明するフローチャ
ート図である。尚、従来技の 術と同一機能を有する部分には同4号を付し説明を適宜
省略する。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a flowchart explaining the operation of the embodiment shown in FIG. Incidentally, parts having the same functions as those in the prior art will be given the same reference number 4 and the explanation will be omitted as appropriate.

第1図に示す実施例では、多重反射の影響を除くため多
重反射波が到着する前の超音波パルスの第1波若しくは
第2波にレベル検出の基準を置くようにしたものである
In the embodiment shown in FIG. 1, in order to eliminate the influence of multiple reflections, the standard for level detection is set on the first or second wave of the ultrasonic pulse before the arrival of multiple reflected waves.

第1図においてD/A変換器1oより送出される各基準
電圧tiK対応する伝播時間Tを第5図に示す場合と同
様にして測定し、CPU 19の制御のもとにROM2
1のプログラムにしたがって第2図のステップ■〜■で
示す様にしてバッテリバックアップされたRAM 22
0所定領域に闇値時間テーブル23を作る0この闇値時
間テーブル23は各基準電圧tiに対してに回繰り返し
て測定される。この場合に、種種の管路lを用いての超
音波パルスの波形観測の結果から超音波パルスの第2波
のピーク電圧は受波した超音波パルスのピーク電圧V、
の20%以上の値を持つことが判っているので、m1図
に示す実施例では基準電圧1(の可変範囲の上限値LH
をピーク電圧Vの254程度に設定する。また、下限値
化は内部あるいは外部ノイズのレベル程度に設定すれば
良いがLL = Oに設定しても良い。以上の如くして
基準電圧t1の可変範囲をtL≦ti≦LHに設定して
闇値時間テーブル23を作成し、ステップOに移行する
In FIG. 1, the propagation time T corresponding to each reference voltage tiK sent out from the D/A converter 1o is measured in the same manner as shown in FIG.
The RAM 22 is battery-backed up as shown in steps ■ to ■ in FIG. 2 according to the program in step 1.
A dark value time table 23 is created in a predetermined area. This dark value time table 23 is repeatedly measured for each reference voltage ti. In this case, the peak voltage of the second wave of the ultrasonic pulse is determined by the peak voltage V of the received ultrasonic pulse from the results of waveform observation of the ultrasonic pulse using various types of pipes l.
Therefore, in the example shown in the m1 diagram, the upper limit of the variable range of reference voltage 1 (LH
is set to about 254 of the peak voltage V. Further, the lower limit value may be set to approximately the level of internal or external noise, but it may also be set to LL=O. As described above, the variable range of the reference voltage t1 is set to tL≦ti≦LH, the dark value time table 23 is created, and the process moves to step O.

ステップOでは以上のサーチ動作が終了したかどうかを
CPU 19により判断し、終了していれば次のステッ
プ■に移行する。
In step O, the CPU 19 determines whether or not the above search operation has been completed, and if it has been completed, the process moves to the next step (2).

ステップ■では閾値時間テーブル23に形成されたデー
タのうち基準電圧tiの変化に対して伝播時間Tが所定
のバラツキσの中におるか否かの判断をRAM 22の
所定額tin形成されたσ判断プログラム24に従って
判断し、バラツキσを越えている伝播時間Tは棄却し、
ステップOK移行する。
In step (2), it is determined whether or not the propagation time T is within a predetermined variation σ with respect to a change in the reference voltage ti among the data formed in the threshold time table 23. Judgment is made according to the judgment program 24, and propagation times T exceeding the variation σ are rejected.
Move to step OK.

ステップOではバラツキσの中にある伝播時間のうち最
小の伝播時間Tm1nを示すものをRAM 22中の読
込まれた選択プログラム25により探す。そしてその最
大の基準電圧’maxと最小の基準電圧tnii’−n
を確定し、レベル差Δv1(” ’、1oax −’m
1n)とΔV2(=’H−’max)’を演算する。・ ステップ0%Oで示すデータを図示すれば第3図に示す
様になグている。’min以下の基準電圧に対応する伝
播時間はに回の測定においてσ値を越えて分散している
。σ値の中で最小の伝播時間Tm1oを示す本のはT1
で示され、T2は次の波に対応する第2波の伝播時間で
ある。
In step O, the selection program 25 loaded in the RAM 22 searches for the one showing the minimum propagation time Tm1n among the propagation times within the variation σ. And the maximum reference voltage 'max' and the minimum reference voltage tnii'-n
, and the level difference Δv1('', 1oax −'m
1n) and ΔV2(='H-'max)'. - If the data shown at step 0%O is illustrated, it will be as shown in Figure 3. The propagation times corresponding to reference voltages below 'min are distributed over the σ value in the two measurements. The book with the smallest propagation time Tm1o among the σ values is T1
where T2 is the propagation time of the second wave corresponding to the next wave.

ステップ@、Oで受信波選択手段を構成している。Steps @ and O constitute received wave selection means.

ステップ[株]はステップOで求めた最小の伝播時間T
ml。における基準電圧tfflaxと上限値LHとを
比較し、tmaxがLHに等しいかLHよりも小さいか
を判断する。
Step [stock] is the minimum propagation time T found in step O
ml. The reference voltage tfflax is compared with the upper limit LH, and it is determined whether tmax is equal to or smaller than LH.

tmax < tHのときはステップ■に移行し、Δv
1とΔv2とを比較する。この結果、ΔVl )Δv2
であれば、受信した超音波パルスの第1波に対して閾値
を設定すべくステップ@に移行する。Δv1〉Δv2の
条件を満さないときは、第2波に対して閾値を設定すべ
くステップOに移行する。
When tmax < tH, proceed to step ■, and Δv
1 and Δv2 are compared. As a result, ΔVl )Δv2
If so, the process moves to step @ to set a threshold value for the first wave of the received ultrasonic pulse. If the condition of Δv1>Δv2 is not satisfied, the process moves to step O to set a threshold value for the second wave.

tmaX =’Hのときは伝播時間としてで1とT2の
いずれの値もとり得るが、この場合はステップ@に移行
するようKする。
When tmaX='H, the propagation time can take either value 1 or T2, but in this case K is set to move to step @.

ステップ@では(tmi。+Lmaz)/2  の演算
を、ステップOでは(LH” tmax)/ 2の演算
をそれぞれ実行してステップ■に移行する。
In step @, the calculation (tmi.+Lmaz)/2 is performed, and in step O, the calculation (LH'' tmax)/2 is performed, and the process moves to step (2).

以上のステップO〜@に至る実行プログラムはRAM 
220所定領域にレベル決定プログラム26として格納
され、CPo 19の制御のもとに実行される。
The execution program from steps O to @ above is stored in RAM.
220 is stored in a predetermined area as a level determination program 26, and executed under the control of CPo 19.

これ郷のプログラムを格納したRAM 22. ROM
 21゜CPU 19、パス20などで制御回路27を
構成している。
RAM that stores this program 22. ROM
A control circuit 27 is composed of a 21° CPU 19, a path 20, and the like.

ステップ■〜0までは第6図に示すステップと同じ手順
で信号が処理される。
In steps ① to 0, the signal is processed in the same procedure as the steps shown in FIG.

以上の如き信号処理により多重反射波の影響が信号波に
及ばない超音波パルスの第1波あるいは第2波をとらえ
伝播時間を計測するのでスパン誤差を生じない良好な流
量計測ができる。
By the signal processing as described above, the first wave or the second wave of the ultrasonic pulse, which is not affected by multiple reflected waves on the signal wave, is captured and the propagation time is measured, so that it is possible to perform a good flow rate measurement without causing a span error.

第4図は超音波パルスの第1波あるいは第2波を検出す
る他の実施例のレベルを決定する波形図である。
FIG. 4 is a waveform diagram for determining the level of another embodiment for detecting the first wave or the second wave of an ultrasonic pulse.

超音波パルスの第1波のピーク電圧がvlで第2波のピ
ーク電圧がv2のときの各々の伝播時間がT1 、 T
2の場合に、ピーク電圧の差である所定のマージンΔv
(= Vl −0,V2− Vl 、・・・)として例
えハ0.2ボルトの幅を設け、このマージンΔマ以上の
レベルを持つ伝播時間Tのうち最も小さい値を示す波を
、例えば第4図の例ではΔv ) Vl として第2波
を、求めその中間値をツを閾値として比較器9に設定す
る。
When the peak voltage of the first wave of the ultrasonic pulse is vl and the peak voltage of the second wave is v2, the respective propagation times are T1 and T
2, a predetermined margin Δv which is the difference in peak voltage
(= Vl -0, V2 - Vl,...), for example, a width of 0.2 volts is set, and the wave showing the smallest value of the propagation time T having a level greater than or equal to this margin Δma is, for example, In the example shown in FIG. 4, the second wave is obtained as Δv ) Vl and its intermediate value is set in the comparator 9 with T as the threshold.

これを実行するプログラムはRAM22に格納され。A program for executing this is stored in the RAM 22.

CPo 19の制御のもとKこのプログラムを実行する
This program is executed under the control of CPo 19.

〈発明の効果〉 以上、実施例と共に異体的に説明した様に本発明によれ
ば、管路での多重反射の影響を受ける前の受信された超
音波パルス波形部分にレベル検出の闇値を設定する様に
したので、従来の如きスパンエラーを生ずることがなく
高精度の流量計測が可能となる。
<Effects of the Invention> As explained above in conjunction with the embodiments, according to the present invention, a dark value for level detection is added to the received ultrasonic pulse waveform portion before being affected by multiple reflections in the conduit. Since the settings are made in this way, highly accurate flow rate measurement is possible without the occurrence of span errors as in the conventional method.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
2図は第1図に示す実施例の動作を説明するフローチャ
ート図、第3図は闇値時間テーブルの内容を示すデータ
分布図、第4図は超音波パルスの第1波あるいは第2波
を検出する他の実施例のレベルを決定する波形図、第5
図は従来の超音波流量計の構成を示すブロック図、第6
図は第5図に示す超音波流量計の動作を説明するフロー
チャート図、第7図は第5図に示す超音波流量計丁の伝
播時間対基準電圧の関係を示す波形図、第8図は管路に
取付けられた振動子の附近を拡大した拡大図、第9図は
振動子単独で発生する超音波パルスの波形を示す波形図
、第10図は管路の肉厚が大きいときの受信波を示す超
音波パルスの波形図、第11図は管路の肉厚が小さいと
きの受信波を示す超音波パルスの波形図、第12図は管
路の肉厚が小さいときの受信波を示す超音波パルスを拡
大した拡大波形図である。 1・・・管路、3.4・・・送受波器、9・・−比較器
、1G・・・D/ム変換器、11・・・演算回路、13
・・・カウンタ、14・・・クロック発振器、15.2
7・・・制御回路、16.22・・・RAM 、 17
.23・・・閾値時間テーブル、18.21・・・80
M%19・・・CPU 、24・・・σ判断プログラム
、25・・・選択プログラム、26・・・レベル決定プ
ログラム、S・・・スタートパルス、Tp・・・トリガ
パルス、Dp・・・駆動パルス。 Jli 第4図 第7図 第B図
[Brief Description of the Drawings] Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a flowchart showing the operation of the embodiment shown in Fig. 1, and Fig. 3 is a dark value time. Figure 4 is a data distribution diagram showing the contents of the table; Figure 4 is a waveform diagram for determining the level of another embodiment for detecting the first wave or second wave of an ultrasonic pulse;
The figure is a block diagram showing the configuration of a conventional ultrasonic flowmeter.
The figure is a flow chart diagram explaining the operation of the ultrasonic flow meter shown in Figure 5, Figure 7 is a waveform diagram showing the relationship between propagation time and reference voltage of the ultrasonic flow meter shown in Figure 5, and Figure 8 is An enlarged view of the vicinity of the vibrator attached to the conduit, Fig. 9 is a waveform diagram showing the waveform of the ultrasonic pulse generated by the vibrator alone, and Fig. 10 is the reception when the conduit has a large wall thickness. Figure 11 is a waveform diagram of an ultrasonic pulse that shows the received wave when the wall thickness of the pipe is small, and Figure 12 is a waveform diagram of the ultrasound pulse that shows the received wave when the wall thickness of the pipe is small. FIG. 2 is an enlarged waveform diagram of the ultrasonic pulse shown in FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Pipe line, 3.4... Transmitter/receiver, 9...-Comparator, 1G... D/MU converter, 11... Arithmetic circuit, 13
...Counter, 14...Clock oscillator, 15.2
7... Control circuit, 16.22... RAM, 17
.. 23...Threshold time table, 18.21...80
M%19...CPU, 24...σ judgment program, 25...Selection program, 26...Level determination program, S...Start pulse, Tp...Trigger pulse, Dp...Drive pulse. Jli Figure 4 Figure 7 Figure B

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 超音波パルスの送信から被測定流体を介して受信するま
での前記超音波パルスの伝播時間を測定する時間測定手
段と、前記超音波パルスの検出レベルを変える閾値設定
手段と、前記検出レベルを変えながら前記検出レベルに
対応した前記伝播時間を測定し閾値時間テーブルを作成
するテーブル作成手段と、前記閾値時間テーブルから前
記伝播時間がほぼ一定となる前記超音波パルスのうち最
小の伝播時間を持つ第1若しくは第2の受信波を選定す
る受信波選定手段と、選定された受信波の検出レベルを
決定するレベル決定手段と、前記レベル決定手段で決定
された検出レベルを基準レベルとして前記被測定流体の
流量を測定することを特徴とする超音波流量計。
time measuring means for measuring the propagation time of the ultrasonic pulse from transmission of the ultrasonic pulse to reception through the fluid to be measured; threshold setting means for changing the detection level of the ultrasonic pulse; and changing the detection level. table creation means for measuring the propagation time corresponding to the detection level and creating a threshold time table; a received wave selecting means for selecting the first or second received wave; a level determining means for determining the detection level of the selected received wave; An ultrasonic flowmeter characterized by measuring the flow rate of.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6772643B2 (en) 2002-08-05 2004-08-10 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Flow meter

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US6772643B2 (en) 2002-08-05 2004-08-10 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Flow meter

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