JPS6325514A - 流量測定装置 - Google Patents
流量測定装置Info
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- JPS6325514A JPS6325514A JP61168414A JP16841486A JPS6325514A JP S6325514 A JPS6325514 A JP S6325514A JP 61168414 A JP61168414 A JP 61168414A JP 16841486 A JP16841486 A JP 16841486A JP S6325514 A JPS6325514 A JP S6325514A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/18—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
- F02D41/185—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow using a vortex flow sensor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
- G01F1/20—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
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-
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- G01F1/3282—Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl for detecting variations in infrasonic, sonic or ultrasonic waves, due to modulation by passing through the swirling fluid
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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。
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、導管内を流れる被測定流体中に渦発生体を
設け、その下流に発生したカルマン渦列の発生渦周波数
を超音波で検出して流量を測定する流量測定装置に関す
るものである。
設け、その下流に発生したカルマン渦列の発生渦周波数
を超音波で検出して流量を測定する流量測定装置に関す
るものである。
導管内に渦発生体を設け、その下流に発生したカルマン
渦の発生周波数を超音波で検出して導管内を流れる流体
の流量を測定する方法は、たとえば、実開昭５４−４１
６６５号公報にて基本的方式が提案され、実開昭５５−
７８９１７号公報および特開昭５６−１５４６６８号公
報などによりその具体的手段が提案されている。
渦の発生周波数を超音波で検出して導管内を流れる流体
の流量を測定する方法は、たとえば、実開昭５４−４１
６６５号公報にて基本的方式が提案され、実開昭５５−
７８９１７号公報および特開昭５６−１５４６６８号公
報などによりその具体的手段が提案されている。
その内容は、流路を介して送受波される超音波信号波が
流体中に発生するカルマン渦により位相変調されること
を利用したものであジ、送受波間の位相差の増減を検出
することにより、カルマン渦発生周波数を検出するよう
にし友ものである。
流体中に発生するカルマン渦により位相変調されること
を利用したものであジ、送受波間の位相差の増減を検出
することにより、カルマン渦発生周波数を検出するよう
にし友ものである。
この位相差の増減を検出する方法としては、受信波の位
相の平均値と、送信波の位相とが所定の関係になるよう
位相偏位回路により送信波の位相全偏位させた後、送受
波の位相の比較を行なうようにしている。
相の平均値と、送信波の位相とが所定の関係になるよう
位相偏位回路により送信波の位相全偏位させた後、送受
波の位相の比較を行なうようにしている。
ところで、近年のディジタル回路技術の発展に伴ない、
それに関連したデバイス、たとえばマイクロプロセッサ
、ゲートアレイ、メモリなどはその価格が従来に比べ大
幅に低減され、かつ機能は向上している。
それに関連したデバイス、たとえばマイクロプロセッサ
、ゲートアレイ、メモリなどはその価格が従来に比べ大
幅に低減され、かつ機能は向上している。
このような状況に鑑み、カルマン渦流址計に関しても、
その信号処理回路部全ディジタル化することにより、価
格の低減、機能の向上および小形軽量化を計ることが望
まれる。
その信号処理回路部全ディジタル化することにより、価
格の低減、機能の向上および小形軽量化を計ることが望
まれる。
しかし、上記従来例にて提案されている方式、手段はい
ず几もディジタル化するには甚だ不向きなものである。
ず几もディジタル化するには甚だ不向きなものである。
たとえば、従来例における位相偏位回路は、処理回路の
主要部をなすものであるが、これをディジタル回路にて
構成しようとすると、非常に多数のビットからなるレジ
スタを必要とするという問題を生じる。
主要部をなすものであるが、これをディジタル回路にて
構成しようとすると、非常に多数のビットからなるレジ
スタを必要とするという問題を生じる。
この発明は、かかる問題点全解決するためになされたも
ので、ディジタル化に適した信号処理方式による流量測
定装置を得ることを目的としている。
ので、ディジタル化に適した信号処理方式による流量測
定装置を得ることを目的としている。
この発明に係る流量測定装置は、高周波パルスを分周す
るカウンタと、このカウンタの出力パルスにより励振さ
れる超音波送波素子と、カルマン渦により位相変調され
た受信波を波形歪形する波形整形回路と、この波形整形
回路で得られたパルスのタイミングによりカウンタの内
容全敗ρ込んで位相復調する手段と、この手段で復調さ
れた位相をパルス化する２値化手段とを設けたものであ
る。
るカウンタと、このカウンタの出力パルスにより励振さ
れる超音波送波素子と、カルマン渦により位相変調され
た受信波を波形歪形する波形整形回路と、この波形整形
回路で得られたパルスのタイミングによりカウンタの内
容全敗ρ込んで位相復調する手段と、この手段で復調さ
れた位相をパルス化する２値化手段とを設けたものであ
る。
この発明においては、高周波クロックパルス全カウンタ
でカウントして分周し、このカウンタの出力で超音波送
波索子全励振して流路に送波し、流路に生じるカルマン
渦により位相変調された超音波全受波して波形整形回路
で波形整形してパルスを発生させ、このパルスのタイミ
ングによりカウンタの内容をラッチして位相復調し、こ
の位相復調した信号を２値化手段でパルス化する。
でカウントして分周し、このカウンタの出力で超音波送
波索子全励振して流路に送波し、流路に生じるカルマン
渦により位相変調された超音波全受波して波形整形回路
で波形整形してパルスを発生させ、このパルスのタイミ
ングによりカウンタの内容をラッチして位相復調し、こ
の位相復調した信号を２値化手段でパルス化する。
以下、この発明の流量測定装置の実施例を図について説
明する。第１１１９はその一実施例を示すブロック図で
ある。この第１図において、１は被測定流体の流路であ
る。この流路１に渦発生体２が配置されており、この渦
発生体２の下流側において、流路１には超音波送波用振
動子３と超音波受波用振動子４が相対向して配設されて
いる。
明する。第１１１９はその一実施例を示すブロック図で
ある。この第１図において、１は被測定流体の流路であ
る。この流路１に渦発生体２が配置されており、この渦
発生体２の下流側において、流路１には超音波送波用振
動子３と超音波受波用振動子４が相対向して配設されて
いる。
この超音波受波用振動子３はカウンタ７の出力を駆動回
路８全通して励振されるようになっており、この超音波
受波用振動子３がその共振点にて励振されているか否か
を共振点検出回路５で検出するようにしている。
路８全通して励振されるようになっており、この超音波
受波用振動子３がその共振点にて励振されているか否か
を共振点検出回路５で検出するようにしている。
この共振点検出回路５の出力によフ、電圧制御発振器６
全制御するようにしており、この電圧制御発振器６の出
力はカウンタ７でカウントして分周するよりになってい
る。
全制御するようにしており、この電圧制御発振器６の出
力はカウンタ７でカウントして分周するよりになってい
る。
このカウンタ７で分周されたパルスにより、駆動回路８
を駆動するようになっている。
を駆動するようになっている。
一方、超音波受波用振動子４の出力は波形整形回路９に
送出し、そこで波形整形してパルスを発生するようにな
っている。このパルスの立チ上が夛のタイミングでラッ
チ回路１０はカウンタ７のカウント内容を取り込んでラ
ッチするようになっている。
送出し、そこで波形整形してパルスを発生するようにな
っている。このパルスの立チ上が夛のタイミングでラッ
チ回路１０はカウンタ７のカウント内容を取り込んでラ
ッチするようになっている。
このラッチ回路１０の出力は第１の低域通過ディジタル
フィルタ１１に送出するようにしている。
フィルタ１１に送出するようにしている。
第１の低域通過ディジタルフィルタ１１はラッチ回路１
０の出力のうち、高周波変動分を除去するもので、その
出力は第２の低域通過ディジタルフィルタ１２に送出す
るようにしている。第２の低域通過ディジタルフィルタ
１２は第１の低域通過ディジタルフィルタ１１の出力を
平均化するものである。
０の出力のうち、高周波変動分を除去するもので、その
出力は第２の低域通過ディジタルフィルタ１２に送出す
るようにしている。第２の低域通過ディジタルフィルタ
１２は第１の低域通過ディジタルフィルタ１１の出力を
平均化するものである。
第１．第２の低域通過ディジタルフィルタ１１゜１２の
出力の大小はマグニチュードコンパレータ１３で比較す
るようになっておジ、このマグニチュードコンパレータ
１３の出力はバッファ１４に送出するようになっている
。
出力の大小はマグニチュードコンパレータ１３で比較す
るようになっておジ、このマグニチュードコンパレータ
１３の出力はバッファ１４に送出するようになっている
。
次に動作について説明する。第２図および第３図は、前
記第１図の各部信号の様子を示したタイミングチャート
であって、第２図はカウンタ７によるパルス計数および
ラッチ回路１０による位相復調の様子を示しておフ、第
３図はマグニチュードコンパレータ１３による復調され
た位相ｅの２値化の様子を示している。
記第１図の各部信号の様子を示したタイミングチャート
であって、第２図はカウンタ７によるパルス計数および
ラッチ回路１０による位相復調の様子を示しておフ、第
３図はマグニチュードコンパレータ１３による復調され
た位相ｅの２値化の様子を示している。
なお、第２図と第３図との関係は、第３図における位相
復調信号ｅを微視的に見たものが、第２図における復調
信号ｅとなっている。
復調信号ｅを微視的に見たものが、第２図における復調
信号ｅとなっている。
第１図において、電圧制御発振器６はたとえば約２０
ＭＨｚにて発振しており、その周波数は共振点検出回路
５により、超音波送波用振動子３がその共振点にて励振
されるよう制御されている。
ＭＨｚにて発振しており、その周波数は共振点検出回路
５により、超音波送波用振動子３がその共振点にて励振
されるよう制御されている。
この電圧制御発振器６の出力パルス（第２図のａ）は、
たとえば９ピツトからなるバイナリアップカウンタによ
るカウンタ７により第２図のｂｉＣ示すごとく循環的に
計数される。
たとえば９ピツトからなるバイナリアップカウンタによ
るカウンタ７により第２図のｂｉＣ示すごとく循環的に
計数される。
いま、このカウンタ７の最上位ビットに着目すると、そ
れは電圧制御発振器６の出力パルスａを５１２分の１１
２分周したパルスすなわち約４０ＫＨｚのパルス（第２
図のＣ）となっている。
れは電圧制御発振器６の出力パルスａを５１２分の１１
２分周したパルスすなわち約４０ＫＨｚのパルス（第２
図のＣ）となっている。
超音波送波用振動子３は駆動回路８全介して、このパル
スＣにて励振される。この超音波送波用振動子３よシ発
せられた超音波は流路１内にてカルマン渦によυ位相変
調された後、超音波受波用振動子４に伝わる。この超音
波受波用振動子４の出力を波形整形回路９によ！ｌｌ整
形すると、位相変調されたパルス（第２図のｄ）が得ら
れる。
スＣにて励振される。この超音波送波用振動子３よシ発
せられた超音波は流路１内にてカルマン渦によυ位相変
調された後、超音波受波用振動子４に伝わる。この超音
波受波用振動子４の出力を波形整形回路９によ！ｌｌ整
形すると、位相変調されたパルス（第２図のｄ）が得ら
れる。
このパルスｄの之とえば立ち上がジタイミングにてカウ
ンタ７の内容をラッチ回路１０にて取り込むと、その出
力（第２図のｅ）は位相復調信号となっている。
ンタ７の内容をラッチ回路１０にて取り込むと、その出
力（第２図のｅ）は位相復調信号となっている。
すなわち、カウンタ７は分周器として作用するとともに
、送信波Ｃの１周期の位相３６０度全５１２分割して計
数する位相カウンタとしても作用しているので、受信波
ｄのタイミングにてそのカウンタ内容を取り込めば、そ
の出力は自ずと位相復調信号となっている。
、送信波Ｃの１周期の位相３６０度全５１２分割して計
数する位相カウンタとしても作用しているので、受信波
ｄのタイミングにてそのカウンタ内容を取り込めば、そ
の出力は自ずと位相復調信号となっている。
次に、この位相復調信号ｅは第１の低域通過ディジタル
１１によりその雑音成分が除される（第２図のｆ）。
１１によりその雑音成分が除される（第２図のｆ）。
つまり、超音波の位相全変調するものとしては、前述し
たカルマン渦のみではなく、たとえば流路外の音源など
があり、これは復調信号の雑音となって現われるので、
これをフィルタにより除去する必要がある。
たカルマン渦のみではなく、たとえば流路外の音源など
があり、これは復調信号の雑音となって現われるので、
これをフィルタにより除去する必要がある。
このようにして雑音が除去された復調信号ｆは次に第２
の低域通過ディジタルフィルタにより平均化される（第
３図のｇ）。
の低域通過ディジタルフィルタにより平均化される（第
３図のｇ）。
以上のようにして得られた二つの信号ｆ１ｇをマグニチ
ュードコンパレータ１３により大小比較すると、２値化
されたパルス信号りが得られる。
ュードコンパレータ１３により大小比較すると、２値化
されたパルス信号りが得られる。
このパルスｈの周波数はカルマン渦周波数に対応してい
る。
る。
なお、以上説明した処理回路の内、第１図中破線で示し
た枠内の部分は、すべてディジタル信号レベルにて処理
されており、したがって、この部分はたとえばゲートア
レイなどの手法によジ容易かつ安価にディジタルＩＣ化
し得るものでちる。
た枠内の部分は、すべてディジタル信号レベルにて処理
されており、したがって、この部分はたとえばゲートア
レイなどの手法によジ容易かつ安価にディジタルＩＣ化
し得るものでちる。
ところで、以上述べたこの発明の実施例においては、前
記従来例においてなされていた位相偏位回路による送受
間の位相差の平均値の固定ということが行なわれていな
いので、送受波の位相がたとえば第４図のような関係に
なることもあり得る。
記従来例においてなされていた位相偏位回路による送受
間の位相差の平均値の固定ということが行なわれていな
いので、送受波の位相がたとえば第４図のような関係に
なることもあり得る。
すなわち、第４図ではカウンタ値６がその最大計数値の
５１１から最小計数値の０へ変化する前後にて受信波パ
ルスｄの立ち上がクタイミングが変動するような位相変
調がなされている。
５１１から最小計数値の０へ変化する前後にて受信波パ
ルスｄの立ち上がクタイミングが変動するような位相変
調がなされている。
このとき１位相復調信号ｅは第５図に示すようにカウン
タの最大値５１１から最小値Ｏへの飛びを生じるのであ
るが、マグニチュードコンパレータ１３にて大小比較を
行なう際に、カウンタの計数は循環的であり、最大値５
１１と最小値Ｏとは連続しているとして判定すれば、第
５図のｆ、ｇ。
タの最大値５１１から最小値Ｏへの飛びを生じるのであ
るが、マグニチュードコンパレータ１３にて大小比較を
行なう際に、カウンタの計数は循環的であり、最大値５
１１と最小値Ｏとは連続しているとして判定すれば、第
５図のｆ、ｇ。
ｈにて示すように第３図の場合と同様に２値化が行なえ
る。
る。
また、このような判定はディジタル処理としては容易な
ことでちる。すなわち、この発明においては、従来例の
処理回路の主要部である位相偏位回路を必要としない。
ことでちる。すなわち、この発明においては、従来例の
処理回路の主要部である位相偏位回路を必要としない。
この発明は以上説明したとおジ、カルマン渦によシ位相
変調され念受言波を波形整形して得たパルスのタイミン
グでカウンタの内容をラッチして位相復調し、その位相
を２値化するようにしたので、信号処理部の大半全ディ
ジタル信号レベルにて処理でき、ディジタルＩＣ化が容
易に行なえ、安価にして小形軽量な流量測定装置が得ら
れるという効果がちる。
変調され念受言波を波形整形して得たパルスのタイミン
グでカウンタの内容をラッチして位相復調し、その位相
を２値化するようにしたので、信号処理部の大半全ディ
ジタル信号レベルにて処理でき、ディジタルＩＣ化が容
易に行なえ、安価にして小形軽量な流量測定装置が得ら
れるという効果がちる。
第１図はこの発明の流量測定装置の一実施例を示すブロ
ック図、第２図ないし第５図は第１図の流量測定装置の
各部の信号を示すタイミングチャートである。 １・・・流路、２・・・渦発生体、３・・・超音波送波
用振動子、４・・・超音波受波用振動子、５・・・共振
点検出回路、６・・・電圧制御発蛋器、７・・・カウン
タ、８・・・駆動回路、９・・・波形整形回路、１０・
−・ラッチ回路、１１・・・第１の低域通過デイジメル
フィルタ、１２・・・第２の低域通過ディジタルフィル
タ、１３・・・マグニチュードコンパレータ、１４・・
・バッファ回路。
ック図、第２図ないし第５図は第１図の流量測定装置の
各部の信号を示すタイミングチャートである。 １・・・流路、２・・・渦発生体、３・・・超音波送波
用振動子、４・・・超音波受波用振動子、５・・・共振
点検出回路、６・・・電圧制御発蛋器、７・・・カウン
タ、８・・・駆動回路、９・・・波形整形回路、１０・
−・ラッチ回路、１１・・・第１の低域通過デイジメル
フィルタ、１２・・・第２の低域通過ディジタルフィル
タ、１３・・・マグニチュードコンパレータ、１４・・
・バッファ回路。
Claims (1)
- 被測定流体中に挿入された渦発生体の後流側に流路を介
して対設した超音波送波用振動子および超音波受波用振
動子と、この超音波送波用振動子の共振点にて励振され
ているか否かを検出する共振点検出回路と、この共振点
検出回路により制御される電圧制御発振器と、この電圧
制御発振器の出力パルスを計数することによりこのパル
スを分周するカウンタと、このカウンタで分周されたパ
ルスにて上記超音波送波用振動子を励振する駆動回路と
、上記超音波受波用振動子の出力を波形整形して得られ
るパルスのタイミングにて上記カウンタの内容を取り込
むラッチ回路と、このラッチ回路の出力の増減を判定す
る２値化手段とからなることを特徴とする流量測定装置
。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61168414A JPS6325514A (ja) | 1986-07-17 | 1986-07-17 | 流量測定装置 |
| DE3751386T DE3751386T2 (de) | 1986-07-17 | 1987-07-15 | Messvorrichtung für Motoransaugluftmenge. |
| US07/188,392 US4838078A (en) | 1986-07-17 | 1987-07-15 | Suction air amount measuring device for an engine |
| EP92201146A EP0500192B1 (en) | 1986-07-17 | 1987-07-15 | Suction air amount measuring device for an engine |
| EP87904729A EP0277240B1 (en) | 1986-07-17 | 1987-07-15 | Apparatus for measuring the amount of the air intaken by the engine |
| DE3789768T DE3789768T2 (de) | 1986-07-17 | 1987-07-15 | Vorrichtung zum messen der von einem motor eingenommenen luft. |
| PCT/JP1987/000516 WO1988000686A1 (en) | 1986-07-17 | 1987-07-15 | Apparatus for measuring the amount of the air intaken by the engine |
| KR878770106A KR910002790B1 (en) | 1986-07-17 | 1987-11-17 | Apparatus for maasuring the amount of the air intaken by the engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61168414A JPS6325514A (ja) | 1986-07-17 | 1986-07-17 | 流量測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6325514A true JPS6325514A (ja) | 1988-02-03 |
Family
ID=15867685
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61168414A Pending JPS6325514A (ja) | 1986-07-17 | 1986-07-17 | 流量測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6325514A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102401673A (zh) * | 2011-08-25 | 2012-04-04 | 宁波甬港仪表有限公司 | 双频多功能超声波换能器 |
-
1986
- 1986-07-17 JP JP61168414A patent/JPS6325514A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102401673A (zh) * | 2011-08-25 | 2012-04-04 | 宁波甬港仪表有限公司 | 双频多功能超声波换能器 |
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