JPS618621A - 受波検出装置 - Google Patents

受波検出装置

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JPS618621A
JPS618621A JP59127603A JP12760384A JPS618621A JP S618621 A JPS618621 A JP S618621A JP 59127603 A JP59127603 A JP 59127603A JP 12760384 A JP12760384 A JP 12760384A JP S618621 A JPS618621 A JP S618621A
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wave
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JP59127603A
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JPH053526B2 (ja
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Yukio Nakagawa
中川 行雄
Gunji Ogawara
大河原 軍治
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CHIYOUONPA KOGYO KK
Fuji Electric Co Ltd
Ultrasonic Engineering Co Ltd
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CHIYOUONPA KOGYO KK
Fuji Electric Co Ltd
Ultrasonic Engineering Co Ltd
Fuji Electric Manufacturing Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/66Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
    • G01F1/667Arrangements of transducers for ultrasonic flowmeters; Circuits for operating ultrasonic flowmeters

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

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】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は、複数の波からなる一連の超音波を電気信号
に変換して受信するための受波検出装置、特に、超音波
を順、逆方向に発射した際の超音波伝搬時間の差から被
測定流体の流速または流量を測定する、いわゆる超音波
式流速流量計に使用して好適な受波検出装置に関する。
〔従来技術とその問題点〕
第4図はこのような超音波伝搬時間検出装置の従来例を
示すブロック図、第5図は超音波の受信波形例を示す波
形図である。第4図において、24は電圧制御形発振器
であり、制御電圧の大きさによってその周波数が変化す
る。20はこの発振器24の1つの出力信号と同期した
出力を発振する同期パルス発生回路である。3はパルス
発生回路20の出力信号にもとづいて、送信トランスジ
ューサ11を駆動する送信回路である。この送信トラン
スジユーザ11から発信された超音波は、測定媒体中を
伝搬して受信1−ランスジューサ12にて受信される。
この受信トランスジューサ12ば音響信号を電気信号に
変換する。トランスジューサ11.12は筐体15.1
6にそれぞれ取り付けられており、この両筐体15.1
6はこの装置が超音波流量針に使用される場合には管路
の管壁であり、また、超音波レベル計に使用される場合
には容器等の器壁である。Cは測定体における超音波の
伝搬距離、tはその伝搬時間である。受信トランスジュ
ーサ12の出力信号は受信回路4に導かれ、この受信回
路4にて超音波パルスが受信トランスジューサ12に到
着したことが検出される。受信回路4からは、その検出
にもとづいてトリガ信号Zが発信され、時間差検出回路
23を制御する。
一方、21は発振器24の発振出力を計数するカウンタ
で、同期パルス発生回路20の出力信号にもとづいて計
数動作を開始し、その計数値が予め設定された数Nに達
すると計数動作終了信号を発信する。22はカウンタ2
1の出力信号を成る一定の時間だけ遅延させる遅延要素
で、その出力信号Vは時間差検出回路23に導かれる。
なお、この遅延要素22の遅延時間τ4ば、超音波が筐
体15.16中を伝搬するのに要する時間、および電気
信号が送信回蹄3と受信回路4とを流れるのに要する時
間差の合計値をτとすると、この時間τに略等しくなる
ように設定される。時間差検出回路23は、例えば特開
、昭51−101569号公報により公知である。この
時間差検出回路23の出力信号δにもとづき、この信号
δが零になるように、すなわち伝搬時間tとカウンタ2
1の計数時間が等しくなるように、発振器24の制御電
圧が変えられ、その発振周波数が変化させられる。この
発振周波数がカウンタ25によって計数され、伝搬時間
tとして表示される。
その動作を概略的に説明する。
いま、発振器24の発振周波数をfとすれば、カウンタ
21がこの発振周波数f@N個計数するに要する計数時
間はN/fである。この時間が測定媒体中の超音波伝搬
時間tと一致するようにフィードバンクループが形成さ
れているから、系が安定した時点では、N/f=t、す
なわち、f−N/lとなり、伝搬時間の逆数1/lのN
倍の周波数を取り出すことができる。なお、第4図は送
信、受信トランスジューサを専用のものとして例えば順
方向の伝送についてのみ示したものであるが流速流量計
を構成する場合には、例えばこれらトランスジューサは
互いに送受信が可能で、成るモードでは一方が送信子で
他方が受信子となり、また、他のモードではこの送受信
の関係が互、いに逆になるように切換制御され、これに
より双方向の伝送が可能となるようにされているので、
逆方向に伝送した場合の発振周波数についても上記と同
様にして得られ、これら各周波数の差または伝搬時間の
差を求めると、これらの差が流速または流量と所定の関
係を有することから、流速または流量を計測するもので
ある。
ところで、このように受信される超音波の受信波形は、
例えば第5図に示されるように1パルスではなく第1.
2.3波等の複数パルスの群波形として受信されるとと
もに、その波形パターンが測定対象の温度、濃度または
異物の混入等によって変動するため受信波の検出が困難
で、時間検出に誤差を生じる要因ともなっている。
〔発明の目的〕
この発明はかかる事情のもとになされたもので、受信波
形が変動した場合でも常にこれを安定かつ高精度に検出
することが可能な受波検出装置を提供することを目的と
する。
〔発明の要点〕
3つの受信検出部と、2つの波形判断部と、この波形判
断部からの出力にもとづいて受信検出部における受信の
ための設定電圧を加′城する電圧設定部とを設けて時間
検出の対象となる波を選定することにより、この波形以
外の波形によって時間検出を行なってしまうことによる
、いわゆるトリガミスを防止し、安定でしかも正確な時
間計測を可能ならしめるものである。
〔発明の実施例〕
第1図はこの発明の実施例を示す構成図、第1A図は第
1図の主要部を示す要部回路図、第2図は第1A図の各
部波形を示すタイムチャート、第3図は設定値の更新操
作を説明するためのフローチャートである。第1図にお
いて、5は受信検出部、6は波形判断部、7はマイクロ
コンビュ、−夕の如きディジタル処理装置(CP U)
からなる電圧設定部、8は電圧設定部7からのディジク
ル量に応じたアナログ電圧を発生ずる電圧発生回路、9
は受波検出回路である。
受信検出部5および波形判断部6は第1A図に詳しく示
されるように、第1.第2.第3受信検出部51,52
.53および第1.第2波形判断部61.62から構成
されている。さらに例えば第1受信検出部51は、コン
パレータ511とナントゲート512〜514からなる
フリップフロップ回路とから構成され、これは第2.第
3受信検出部52.53についても同様である。また、
例えば第1波形判断部61は、ランチ回路611と抵抗
612およびコンデンサ613からなる遅延回路とから
構成され、これは第2波形判断部62についても同様で
ある。
以下、第1A図の動作について第2図を参照して説明す
る。
いま、第1八図に示されるコンパレータ511゜521
、.531の設定電圧をA+α、A、A−αとし、これ
らのコンパレータでSなる超音波信号を受信するものと
する。このときの信号波Sと各設定電圧A+α、A、A
−αとの関係が第2図(イ)の如くであるとすると、コ
ンパレータ511゜52!、531は信号波Sが各設定
値を越えたときその出力が反転し、これが各フリ・ノブ
フロ・ノブ(512〜514・・・・・・532〜53
4)にてう・ノチされる。なお、各フリップフロップは
、超音波を発射してから所定の時間後に与えられるリセ
ット信号Rによって前もってリセットされる。したがっ
て、第2図(イ)場合には、各受信検出部51゜52.
53からは、それぞれ同図(ロ)、()X)。
(ニ)の如き出力H,M、Lが得られることになる。ラ
ッチ回路611はこの信号Hをう・ノチするが、そのタ
イミングは信号Mを抵抗612.コンデンサ613から
なる遅延回路にて所定の時間τ3だけ遅らせた信号によ
って行なわれる。この遅延時間τ1は、一連の超音波信
号の第1波、第2波。
第3波・・・・・・を互いに別個の波として捉えること
ができるように選ばれ、ここでは例えば超音波信号の波
長の約1/4に相当する時間に選定されている。つまり
、ラッチ回路611は信号Mから所定時間τ8だけ遅れ
た時点で信号Hが存在するか否かを見るものであり、こ
れによって受信検出部51と52にて受信される信号波
形が同一位置の波であるか否かを判別し、同じ波のとき
は例えば論理“1”、異なるときは論理“O”の信号を
それぞれ出力するものである。同様に、ランチ回路62
1は信号りから所定時間τ3だけ遅れた時点で信号Mが
存在するか否かを識別し、その結果に応じて“1”また
は“0”の信号を出力する。この例では、第2図(イ)
の信号波形Sと設定電圧A+α、A、A−αとの関係ま
たは同図(ロ)、(ハ)(ニ)に示される信号H,M、
Lの関係からも明らかなように、検出部51と52とで
は第3波。
第2波の如く互いに異なる波を見ているのに対し、検出
部52と53とでは同し波(第2波)を見ていることか
ら、ラッチ611,621の出力はそれぞれ同図(ホ)
、(へ)の如く“0− “1”となることがわかる。
以上はラッチ回路6’ll、612の出力DI。
D2が“0”、11″となる場合であったが、信号波S
とコンパレータの設定値A+α、A、A−αとの関係に
よっては、出力Dl、D2が“1”。
”o″、”o″、0″または1”、′1″となる場合が
それぞれ存在することが容易に推測される。したがって
、第1図の電圧設定部7では、これらの各出力にもとづ
いて以下の如く設定値の変更操作を行なう。なお、設定
レヘルAおよび変化幅αについては予め初期設定してお
くものとする。
第3図を参照する。まず、第1.第2波形判断部61.
62からの各出力値Di、D2を取り込む(■参照)。
次いで、入力値DI、D2を判断しく■参照)、“1”
、“1”ならば変化幅αを1だけ大きくする(■参照)
。また、入力値の判断結果が“1”、“0”の場合は(
■参照)、レベルAを1だけ大きくシ(■参照)、“0
″、“1”の場合は(■参照)、レベルAを1だけ小さ
くする(■参照)。入力値の判断結果が上記いずれの場
合でもないとき、つまりDi−0″、D2=“0”のと
きは、変化幅αを1だけ小さくする(■参照)。こうし
て更新された第3図■の如き結果が、新たな電圧設定値
として第1図の電圧発生回路8を介して各受信検出部5
1,5.2.53へ与えられる。
かかる操作は入力波Sが与えられる毎に繰り返し行なわ
れるので、A+αなる設定値は第2の受信検出部52に
て検出される着目波形(第2図の第2波参照)のピーク
値(第2図の21点参照)近傍に、また、A−αなる設
定値はこの着目波形の1波前の波形のピーク値(第2図
のP。点参照)近傍にそれぞれ設定され、これによって
Aなる設定値はこれらの中間位置に設定されることとな
る。
このようにして、着目する波形位置を選択することによ
り、誤検出(トリガミス)が防止され、超音波伝搬時間
の計測を正確に行なうことが可能となる。
また、第1図の受波検出回路9は、送信回路3を介して
出力される超音波送信信号と、第2受信検出部52から
得られる受波検出信号(M)とを入力とし、超音波が発
射されてから所定時間以内に受波検出信号が得られない
ときは、超音波は発射されなかったものとみなして、電
圧設定部7の動作をホールドするものである。なお、検
出部52を介して得られる信号Mにもとづいて周知の時
間計測が行なわれることは云う迄もない。
〔発明の効果〕
この発明によれば、3つの受信検出部、2つの波形判別
部およびこの波形判断部からの出力にもとづいて受信検
出部の設定電圧を調整する電圧設定部を設けることによ
り、最適なレベルを設定して着目すべき波形を選定する
ことができるのでトリガミスが防止され、したがって受
信波形の変動に関係なく常に安定かつ高精度の計測が可
能になる利点がもたらされるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例を示す構成図、第1A図は第
1図の主要部を示す要部回路図、第2図は第1A図の各
部波形を示すタイムチャート、第3図は設定値の更新操
作を説明するためのフローチャート、第4図は超音波伝
搬時間検出装置の従来例を示すブロック図、第5図は超
音波の受信波形例を示す波形図である。 符号説明 11・・・送信トランスジューサ、12・・・受信トラ
ンスジューサ、3・・・送信回路、4・・・受信回路、
5(51,52,53)・・・受信検出部、6(61゜
62)・・・波形判断部、7・・・電圧設定部(C,P
 U)、8・・・電圧発生回路、9・・・受波検出回路
、15.16・・・筐体、20・・・同期パルス発生回
路、21,25・・・カウンタ、22・・・遅延要素、
23・・・時間差検出回路、24・・・電圧制御発振器
(VCO) 、’511〜531・・・コンパレータ、
512〜514,522〜524,532〜534・・
・フリツプフロツプ、611.621・・・ランチ回路
、612,622・・・抵抗、613,623・・・コ
ンデンサ。 代理人 弁理士 並 木 昭 夫 代理人 弁理士 松 崎   清 第1図 第1A図 第2図 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 複数の波からなる一連の超音波を電気信号に変換して受
    信、検出するための受波検出装置であつて、第1、第2
    および第3の設定電圧を個々に有し受信波が該各設定電
    圧を越えたとき第1、第2および第3の受信検出信号を
    それぞれ出力する第1、第2および第3の受信検出部と
    、該第2、第3の受信検出信号を所定時間遅らせたタイ
    ミングでそれぞれ第1、第2の受信検出信号をラッチす
    ることにより第1と第2および第2と第3の各受信検出
    部にて検出される波が同じ位置のものであるか否かを判
    別する第1、第2の波形判別部と、前記一連の超音波信
    号を受信する毎に出力される該第1、第2波形判別部出
    力にもとづいて前記各設定電圧を増減する電圧設定部と
    を備え、該電圧設定部からの出力にもとづいて前記各設
    定電圧を逐次更新することにより時間検出の対象となる
    波形を選定することを特徴とする受波検出装置。
JP59127603A 1984-06-22 1984-06-22 受波検出装置 Granted JPS618621A (ja)

Priority Applications (1)

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JP59127603A JPS618621A (ja) 1984-06-22 1984-06-22 受波検出装置

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JP59127603A JPS618621A (ja) 1984-06-22 1984-06-22 受波検出装置

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JPS618621A true JPS618621A (ja) 1986-01-16
JPH053526B2 JPH053526B2 (ja) 1993-01-18

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ID=14964168

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JP59127603A Granted JPS618621A (ja) 1984-06-22 1984-06-22 受波検出装置

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JP (1) JPS618621A (ja)

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

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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JPH053526B2 (ja) 1993-01-18

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