JPS62197715A - 超音波式測定装置 - Google Patents
超音波式測定装置Info
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- JPS62197715A JPS62197715A JP61039058A JP3905886A JPS62197715A JP S62197715 A JPS62197715 A JP S62197715A JP 61039058 A JP61039058 A JP 61039058A JP 3905886 A JP3905886 A JP 3905886A JP S62197715 A JPS62197715 A JP S62197715A
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- fluid
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- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 12
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 2
- 230000015654 memory Effects 0.000 abstract description 7
- 230000004044 response Effects 0.000 abstract description 5
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、流体の流れに対し超音波の送受信が可能な
超音波センサを少なくとも１対配置し、該センサの一方
を送信側とし他方を受信側として超音波を上流から下流
（順方向）および下流から上流（逆方向）へとそれぞれ
送受信させたとさの各超音波伝搬時間を測定し、これに
もとづいて光景または流速を測定する超音波式測定装置
に関する０ 〔従来の技術〕 超音波の伝搬時間全測定するに当たり、電圧制御発振器
（ＶＣＯ）を設け、このＶＣＯの位相が伝搬時間と所定
の関係となるようフィードバック制御することにより云
搬時間全求める、いわゆる７エーズロツクドルーブ（Ｐ
ＬＬ）回路を利用した超音波式測定装置が良く知られて
いる（必要ならば、例えば特開昭５４−１４９６７０号
公報。
超音波センサを少なくとも１対配置し、該センサの一方
を送信側とし他方を受信側として超音波を上流から下流
（順方向）および下流から上流（逆方向）へとそれぞれ
送受信させたとさの各超音波伝搬時間を測定し、これに
もとづいて光景または流速を測定する超音波式測定装置
に関する０ 〔従来の技術〕 超音波の伝搬時間全測定するに当たり、電圧制御発振器
（ＶＣＯ）を設け、このＶＣＯの位相が伝搬時間と所定
の関係となるようフィードバック制御することにより云
搬時間全求める、いわゆる７エーズロツクドルーブ（Ｐ
ＬＬ）回路を利用した超音波式測定装置が良く知られて
いる（必要ならば、例えば特開昭５４−１４９６７０号
公報。
特公昭５９−１４１７１．１４１７２号公報等を参照の
こと。）。
こと。）。
しかしながら、か＼る超音波式測定装置には追従性に限
界がある。すなわち、定常状態では余り問題はないが、
伝搬時間が何らかの原因で急変すると制御おくれによっ
て順方向、逆方向のそれぞれの測定に誤差が生じる結果
、伝搬時間差から流速またはｍａｔ−計測するこの種の
測定装置に測定誤差が発生するという問題がある。
界がある。すなわち、定常状態では余り問題はないが、
伝搬時間が何らかの原因で急変すると制御おくれによっ
て順方向、逆方向のそれぞれの測定に誤差が生じる結果
、伝搬時間差から流速またはｍａｔ−計測するこの種の
測定装置に測定誤差が発生するという問題がある。
したがって、この発明は伝搬時間が急変する場合にも安
定な出力を得ることが可能な超音波式測定装置を提供す
ることを目的とする。
定な出力を得ることが可能な超音波式測定装置を提供す
ることを目的とする。
流速（または流ｍ＞出力を抽出、保持するサンプルホー
ルド手段と、平均伝搬時間を演算する演算手段と、平均
伝搬時間の過去ｎ回のデータを記憶する記憶手段と、各
データから平均伝搬時間の変化社金監視しこれが所定の
設定値を越えたときは上記サンプルホールド手段に指示
を与えてその前回値を保持させる制御手段とを設ける。
ルド手段と、平均伝搬時間を演算する演算手段と、平均
伝搬時間の過去ｎ回のデータを記憶する記憶手段と、各
データから平均伝搬時間の変化社金監視しこれが所定の
設定値を越えたときは上記サンプルホールド手段に指示
を与えてその前回値を保持させる制御手段とを設ける。
こ−で、まず超音波測定原理につき、哨２図を参照して
説明する。
説明する。
同図において、１はパイプ（配管）、２ａ、２ｂは超音
波センサ、２ｃ、２ｄはくさび部材、１０は流体である
。いま、超音波を流体ｌＯのＫれに対して順方向に送受
信したときの伝搬時間ヲＴ１、同じく逆方向に送受信し
たときのそれｋＴ２とすると、これには流体中の伝搬時
間１１．１２とくさび部材２ｃ、２ｄやパイプ１中の伝
搬時間τとが含まれ、 ’ｒｌ−ｔ１＋τ Ｔ２＝−１ｚ＋τ と表わされる。一方、流体中の各伝搬時間ｔ１゜ｔ２は
流体中の音速をＣ，流速全Ｖ、パイプｌの内径ＩＤ、超
音波伝搬角度をθとすると、の如く表わされることが知
られている。
波センサ、２ｃ、２ｄはくさび部材、１０は流体である
。いま、超音波を流体ｌＯのＫれに対して順方向に送受
信したときの伝搬時間ヲＴ１、同じく逆方向に送受信し
たときのそれｋＴ２とすると、これには流体中の伝搬時
間１１．１２とくさび部材２ｃ、２ｄやパイプ１中の伝
搬時間τとが含まれ、 ’ｒｌ−ｔ１＋τ Ｔ２＝−１ｚ＋τ と表わされる。一方、流体中の各伝搬時間ｔ１゜ｔ２は
流体中の音速をＣ，流速全Ｖ、パイプｌの内径ＩＤ、超
音波伝搬角度をθとすると、の如く表わされることが知
られている。
こ−で、流体中の音速Ｃｉ一定と仮定すれば、流速Ｏか
ら１０ｍ／Ｓに変化したときの伝搬時間の変化は、 （た寸し、θ−２３℃、Ｃ＝１５００ｍ／ｓとする。） となり、わずか０．０２６％にすぎない。
ら１０ｍ／Ｓに変化したときの伝搬時間の変化は、 （た寸し、θ−２３℃、Ｃ＝１５００ｍ／ｓとする。） となり、わずか０．０２６％にすぎない。
これに対し、水温がＯから１０℃に変化すると、ｏ’ｃ
ｏ音辻は１４１０ｍ／ｓ、１０°Ｃのそれは１４４０ｍ
１５であるから、 １４４０／１４１０＝１．０２１ となり２．１％も支化する。
ｏ音辻は１４１０ｍ／ｓ、１０°Ｃのそれは１４４０ｍ
１５であるから、 １４４０／１４１０＝１．０２１ となり２．１％も支化する。
つまり、ｒＭ速はバルブｉｌｉ＋Ｊω１１やポンプ回転
数などにより変化させるのが一般的であり、いくら速く
てもＯから１０ ｍ ／’ ｓ □＼Ｌ１）変化には１
秒程度を要するので、それ程早い応答は要求されない。
数などにより変化させるのが一般的であり、いくら速く
てもＯから１０ ｍ ／’ ｓ □＼Ｌ１）変化には１
秒程度を要するので、それ程早い応答は要求されない。
しかし、熱交換器または加熱器出口の流体温度は、その
温度急変時には温度Ｏむらが発生し、１秒間にｌＯ℃程
度変化する。したがって、このような場所で超音波式測
定装置を用いる場合は、先に説明したｖＣＯのコントロ
ールスピード全流速変化に必要なスピードに対して１０
倍以上も応答を早くしなければならず、またこのようＫ
すると計測の安定性に問題が生じる。
温度急変時には温度Ｏむらが発生し、１秒間にｌＯ℃程
度変化する。したがって、このような場所で超音波式測
定装置を用いる場合は、先に説明したｖＣＯのコントロ
ールスピード全流速変化に必要なスピードに対して１０
倍以上も応答を早くしなければならず、またこのようＫ
すると計測の安定性に問題が生じる。
そこで、次式の如く表わされる順、逆方向の平均伝搬時
間Ｔｏ （（Ｔｌ＋ Ｔ２ ） ／ ２ ） ｉＣ％Ｊ
’ｉ目すると、 し ｔ ｔ２ （た寸し、Ｃ＞＞Ｖ ｓ１ｎθとする。）これは流速の
変化に殆んど影響を受けず、専ら流体の音速または温度
変化のみに依存することがわかる。このときの様子金示
すのが第３図であり、同図（イ）には伝搬時間Ｔ１ ｐ
Ｔ２および平均伝搬時間の流量急変時と温度（音速）
急変時の推移が示され、また同図（ロ）には測定出力（
流速Ｖまたは流量Ｑ）のｔａｆｆｉ急変時と温度（音速
）急変時の推移が示されている。したがって、この発明
はこの平均伝搬時間Ｔｏの変化ｆｔ’ｔ−監視し、この
変化量が成る値を越えたときは流速または？ｉＬ量測定
出力１Ｈｏｌｄ（ホールド；保持）することにより、安
定な計測ができるようにしたものである。つまり、抜取
口（０回）の個々の変化量が成る値以下ならば正常にコ
ントロールが追従していると判断して出力する。なお、
既にホールドされている場合はそのホールドを解除する
。
間Ｔｏ （（Ｔｌ＋ Ｔ２ ） ／ ２ ） ｉＣ％Ｊ
’ｉ目すると、 し ｔ ｔ２ （た寸し、Ｃ＞＞Ｖ ｓ１ｎθとする。）これは流速の
変化に殆んど影響を受けず、専ら流体の音速または温度
変化のみに依存することがわかる。このときの様子金示
すのが第３図であり、同図（イ）には伝搬時間Ｔ１ ｐ
Ｔ２および平均伝搬時間の流量急変時と温度（音速）
急変時の推移が示され、また同図（ロ）には測定出力（
流速Ｖまたは流量Ｑ）のｔａｆｆｉ急変時と温度（音速
）急変時の推移が示されている。したがって、この発明
はこの平均伝搬時間Ｔｏの変化ｆｔ’ｔ−監視し、この
変化量が成る値を越えたときは流速または？ｉＬ量測定
出力１Ｈｏｌｄ（ホールド；保持）することにより、安
定な計測ができるようにしたものである。つまり、抜取
口（０回）の個々の変化量が成る値以下ならば正常にコ
ントロールが追従していると判断して出力する。なお、
既にホールドされている場合はそのホールドを解除する
。
第１図はこの発明の実施例を示すブロック図である。同
図において、１はパイプ（配管）、２ａ。
図において、１はパイプ（配管）、２ａ。
２ｂは超音波センサ、３は伝搬時間測定回路、４はサン
プルホールド回路、５は演算回路、６（６１〜６ｎ）は
メモリ、７は判断回路、８は設定値である。
プルホールド回路、５は演算回路、６（６１〜６ｎ）は
メモリ、７は判断回路、８は設定値である。
パイプ１は流体の流れの中に配置され、その外壁には例
えばＰＺＴ（ジルコンチタン酸鉛）からなる少なくとも
１対の超音波センサ２ａ、２ｂが取り付けられる。この
超音波センサ２ａ 、２ｂはそれぞれ電気信号を音響信
号へ、または音響信号を電気信号に変換する変換素子で
あり、成るモードにおいてはセンサ２ａが送信側、セン
？２ｂが受信側となる一方、他のモードではこの関係が
互いに逆となるように、図示されない装置によって９Ｊ
り換えられる。伝搬時間測定回路３は、超音波を流体の
流れに対して順方向に送信したときの、送信から受信に
至る迄の伝搬時間１ｒ１と、同材に超音波ｆ：流れに対
して逆方向に送信したときのに搬時間Ｔ２とを測定する
とともに、所定の演算式を用いて流速Ｖまたは流ｆｆ１
Ｑｋ求め、サンプルホールド回路４へ出力する。なお、
流ｆｆ１Ｑ’を求める演算式は次式のとおりである。
えばＰＺＴ（ジルコンチタン酸鉛）からなる少なくとも
１対の超音波センサ２ａ、２ｂが取り付けられる。この
超音波センサ２ａ 、２ｂはそれぞれ電気信号を音響信
号へ、または音響信号を電気信号に変換する変換素子で
あり、成るモードにおいてはセンサ２ａが送信側、セン
？２ｂが受信側となる一方、他のモードではこの関係が
互いに逆となるように、図示されない装置によって９Ｊ
り換えられる。伝搬時間測定回路３は、超音波を流体の
流れに対して順方向に送信したときの、送信から受信に
至る迄の伝搬時間１ｒ１と、同材に超音波ｆ：流れに対
して逆方向に送信したときのに搬時間Ｔ２とを測定する
とともに、所定の演算式を用いて流速Ｖまたは流ｆｆ１
Ｑｋ求め、サンプルホールド回路４へ出力する。なお、
流ｆｆ１Ｑ’を求める演算式は次式のとおりである。
Ｑ−断面積×平均流速
こ＼に、には定数であり、ΔＴ−Ｔ２−Ｔ’ｌなる鳳ま
たＴｏは静止流体中の超音波伝搬時間であり、流れてい
る場合は（Ｔ１＋Ｔ２ ）／２で近似される批である。
たＴｏは静止流体中の超音波伝搬時間であり、流れてい
る場合は（Ｔ１＋Ｔ２ ）／２で近似される批である。
サンプルホールド回路４は判断回路７からの信号により
、正常のときは伝搬時間測定回路３の結果を外部に出力
する一方、異常のときは前回１１Ｃ１をホールドする。
、正常のときは伝搬時間測定回路３の結果を外部に出力
する一方、異常のときは前回１１Ｃ１をホールドする。
演算回路６は平均伝搬時間′ｒＯｔ個算し、その結果ケ
メモリ６に格納する。メモＩＪ ６は各測定周期毎に′
ｒＯなるデータについて、メモリ６ｎしては６ｒ＋−１
のデータを入れ、６ｎ−１には６ｎ−２・Ｄデータを入
れ、・・・・・・６１には６０（今回）のデータを順次
受は入れて、各周期′町にその内容全更新する。判断回
路７はメモリ６１と６２の差、６２と６３の差・・・・
・・６ ｎ−１と６ｎの差、すなわち変化量を求め、こ
れ′に設定値８と比較し、上記６差の少なくとも１つが
設定値８を越えたときはホールドする。
メモリ６に格納する。メモＩＪ ６は各測定周期毎に′
ｒＯなるデータについて、メモリ６ｎしては６ｒ＋−１
のデータを入れ、６ｎ−１には６ｎ−２・Ｄデータを入
れ、・・・・・・６１には６０（今回）のデータを順次
受は入れて、各周期′町にその内容全更新する。判断回
路７はメモリ６１と６２の差、６２と６３の差・・・・
・・６ ｎ−１と６ｎの差、すなわち変化量を求め、こ
れ′に設定値８と比較し、上記６差の少なくとも１つが
設定値８を越えたときはホールドする。
また、すべての差が設定値以内ならば正常として出力す
る一方、既にホールドが行なわれているときはこれを解
除する。なお、設定値８は、流体の種類やプラントの条
件により適宜に設定される。
る一方、既にホールドが行なわれているときはこれを解
除する。なお、設定値８は、流体の種類やプラントの条
件により適宜に設定される。
また、い才〕ゆるトリガミスをした場０、ＴｏＯ値に超
音波の波長の半周期の計測誤差が牛じるが、この半周期
毎にＴｏのＲＬｒサンプリングし°Ｃその変化ｆｆｉを
調べることにすれば、トリガミスを検出することも可能
である。
音波の波長の半周期の計測誤差が牛じるが、この半周期
毎にＴｏのＲＬｒサンプリングし°Ｃその変化ｆｆｉを
調べることにすれば、トリガミスを検出することも可能
である。
この発明によれば、順、逆方向Ｌ′Ｄ云１．設時間の和
Ｔｏ （平均伝搬時間）が、流■の変化によるｉ、に響
を受けず、立ら流体の音速変化のみに依存することに９
目し、銃体の温度または音速変化が回かの応答を越える
と予測されるとき６・八これを検出して測定出力をホー
ルドするよう？こしたので、動作が安定な超音波式測定
装置ｆ ｌｔｄ供し得る。１１１点がもたらされるもの
である。
Ｔｏ （平均伝搬時間）が、流■の変化によるｉ、に響
を受けず、立ら流体の音速変化のみに依存することに９
目し、銃体の温度または音速変化が回かの応答を越える
と予測されるとき６・八これを検出して測定出力をホー
ルドするよう？こしたので、動作が安定な超音波式測定
装置ｆ ｌｔｄ供し得る。１１１点がもたらされるもの
である。
なお、この発明によるノ〈（γｒ波式測定装置６は温度
変化に対処し得ることから、特に高温用として用いて好
適である。
変化に対処し得ることから、特に高温用として用いて好
適である。
第１図はこの発明め実施例金示すブロック図、第２図は
一般的な超音波測定原理ｆｔ説明するための原理図、第
３図は超音波式測定装置の特性を説［９Ｊするためのグ
ラフである。 符号説明 １・・・・・・パイプ、２ａ、２ｂ・・−・・超音波セ
ンサ、２ｃ、２ｄ・・・・・・くさび部材、３・・・・
・・伝搬時間測定回路、４・・・・・・サンプルホール
ド回路、５・・・・・・演算回路、６（６１〜６ｎ）・
・・・・・メモリ、７・・・・・・判断回路、８・・・
・・・設定値、１０・・・・・・流体。 代理人 弁理士 並 木 昭 夫 代理人 弁理士 松 崎 清 第 １ 区
一般的な超音波測定原理ｆｔ説明するための原理図、第
３図は超音波式測定装置の特性を説［９Ｊするためのグ
ラフである。 符号説明 １・・・・・・パイプ、２ａ、２ｂ・・−・・超音波セ
ンサ、２ｃ、２ｄ・・・・・・くさび部材、３・・・・
・・伝搬時間測定回路、４・・・・・・サンプルホール
ド回路、５・・・・・・演算回路、６（６１〜６ｎ）・
・・・・・メモリ、７・・・・・・判断回路、８・・・
・・・設定値、１０・・・・・・流体。 代理人 弁理士 並 木 昭 夫 代理人 弁理士 松 崎 清 第 １ 区
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 流体の流れに対し超音波の送受信が可能な超音波センサ
を少なくとも一対配置し、該センサの一方を送信側とし
他方を受信側として超音波を順方向および逆方向にそれ
ぞれ送受信させたときの各超音波伝搬時間を測定し、こ
れらにもとづき所定の演算をして流速または流量を求め
る超音波式測定装置において、 前記演算出力を抽出、保持するサンプルホールド手段と
、 前記各伝搬時間の和から平均伝搬時間を演算する演算手
段と、 該平均伝搬時間の過去ｎ回のデータを記憶する記憶手段
と、 該各データから平均伝搬時間の変化量を監視し該変化量
が所定値を越えたときは前記サンプルホールド手段に指
示を与えてその前回値を保持させる制御手段と、 を設けてなることを特徴とする超音波式測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61039058A JPS62197715A (ja) | 1986-02-26 | 1986-02-26 | 超音波式測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61039058A JPS62197715A (ja) | 1986-02-26 | 1986-02-26 | 超音波式測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62197715A true JPS62197715A (ja) | 1987-09-01 |
| JPH0569365B2 JPH0569365B2 (ja) | 1993-09-30 |
Family
ID=12542532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61039058A Granted JPS62197715A (ja) | 1986-02-26 | 1986-02-26 | 超音波式測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62197715A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08304135A (ja) * | 1995-04-28 | 1996-11-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 流量計測装置 |
| JPH09243421A (ja) * | 1996-03-07 | 1997-09-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 流量計測装置 |
| JP2010223855A (ja) * | 2009-03-25 | 2010-10-07 | Panasonic Corp | 超音波流量計 |
| JP2012247373A (ja) * | 2011-05-31 | 2012-12-13 | Oval Corp | 超音波流量計 |
-
1986
- 1986-02-26 JP JP61039058A patent/JPS62197715A/ja active Granted
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08304135A (ja) * | 1995-04-28 | 1996-11-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 流量計測装置 |
| JPH09243421A (ja) * | 1996-03-07 | 1997-09-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 流量計測装置 |
| JP2010223855A (ja) * | 2009-03-25 | 2010-10-07 | Panasonic Corp | 超音波流量計 |
| JP2012247373A (ja) * | 2011-05-31 | 2012-12-13 | Oval Corp | 超音波流量計 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0569365B2 (ja) | 1993-09-30 |
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