KR820000160B1 - 초음파식 측정장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

초음파식 측정장치

제 1 도는 종래의 초음파 유량계의 개략 블록도.

제 2 도 내지 제 4 도는 그 세부(細部)의 구성을 표시한 블록도.

제 5 도, 제 6 도 및 제 10 도는 초음파 펄스의 파형도.

제 7 도는 제 1 도의 장치에 대하여 동작설명을 하기 위한 파형도.

제 8 도 및 제 9 도는 기포에 의한 초음파 펄스의 감쇠를 설명하기 위한 파형도.

제 11도는 본 발명의 일실시예의 개략 구성도.

제 12 도, 제 13 도 및 제 15 도는 그 요부의 회로구성도.

제 14 도는 제 13 도에 표시한 회로의 각 부분의 출력 파형도.

본 발명은, 초음파를 사용하여, 취정관로속을 흐르는 피측정 유체의 유속 또는 유량을 측정하는 초음파식 측정장치에 관한 것이다. 제 1 도는, 종래의 초음파 유량계의 블록도이다.

이 제 1 도에 있어서, (10)은 피측정 유체가 화살표 방향으로 흐르는 측정관로로, 이 측정관로(10)의 관외벽에는 취부요소(15), (16)를 개재하여 트랜스 주우서(13), (14)가 착설되어 있다.

이 트랜스 주우서(13), (14)는 전기신호를 음향신호로 혹은 음향신호를 전기신호로 변환하는 변환소자로, 어떤 방식에 있어서는 트랜스 주우서(13)가 송신자로 되고 또한 트랜스 주우서(14)가 수신자로 되며, 한편 다른 방식에 있어서는 트랜스 주우서(14)가 송신자로 되고 또한 트랜스 주우서(13)가 수신자로 된다.

이 방식의 절환은 방식절환기(9)에 의해 행해진다.

이 방식절환기(9)는, 트랜스 주우서(13), (14)가 교호로 송신자와 수신자로 되도록, 게이트회로(6)를 개재하여 방식절환신호(A), (B)에 의해서 그 트랜스 주우서(13),(14)를 제어한다.

(1)은 발진기 요소로, 2개의 발진기(11), (12)로 된다.

이 발진기(11), (12)는 전압제어형 발진기로 되고, 제어전압이 시간차 검출회로(8)의 출력신호에 따라서 변환되고, 이것에 의해 그 발진주파수가 변화시켜진다.

이 전압제어 발진기(11), (12)는 방식 절환기(9)의 방식절환신호(A), (B)에 의해 어떤 방식에 있어서는 어느 한편이 그 시간차 검출회로의 출력신호를 받아들여지도록 선택된다.

(2)는 방식절환기(9)에 의해서 선택적으로 지정된 발진기(11) 혹은 발진기(12)중의 1개의 출력신호와 동기된 출력신호를 발신하는 주기펄스 발생회로이다.

(3)은 발진기요소(1)의 출력신호를 계수하는 카운터로, 동기펄스 발생회로(2)의 출력신호에 따라서 계수동작을 개시하고, 그 계수치가 측정관로(10)의 경(徑)등에 따라서 미리 설정된 수(數)N에 도달하며, 계수동작 종료신호를 발신한다.

(4)는 카운터(3)의 출력신호에 의해 동작을 개시하고, 어느 일정시간 경과후에 출력신호를 발신하는 지연요소이다.

이 지연요소(4)의 출력신호(V)는 시간차 검출회로(8)에 끌어들인다. (5)는 주기펄스 발생회로(2)의 출력신호에 따라서 트랜스 주우서(13)(14)를 구동하는 전기신호를 발신하는 전기펄스 발생회로이다.

이 전기펄스 발생회로의 출력전기신호는 게이트회로(6)를 개재하여 선택적으로 트랜스 주우서(13) 혹은 트랜스 주우서(14)에 끌어들이고, 또 트랜스 주우서(14) 혹은 트랜스 주우서(13)의 수신신호는 이와 같이 이 게이트회로(6)를 개재하여 증폭기(7)에 끌어들인다.

증폭기(7)의 출력신호(H)는, 진폭감시회로(29), 트리거회로(30) 및 이상감시회로(31)에 끌어들인다.

진폭감시회로(29)는, 트랜스주우서(13), (14)의 수신신호의 크기에 불구하고, 증폭기(7)의 출력신호(H)의 최대 첨두치가 일정한 크기가 되도록 감시하는 것으로, 제 2 도에 표시한 바와 같이, 주로 진폭감시용 비교회로(20)에 의해서 구성되어 있다.

이 진폭감시용 비교회로(20)에는, 진폭감시전압(E₂)이 설정되어 있고, 이 출력신호는 제어회로(23)를 개재하여 진폭제어신호(Y)로서 증폭기(7)의 증폭율을 변화시킨다.

또, 트리거회로(30)는, 초음파펄스가 트랜스 주우서(13)(혹은 14)에 도달되었는지의 여부를 감시하는 것으로, 주로 트리거용 비료회로(21)로 구성된다.

이 트리거용 비교회로(21)에는 설정전압(E₃)이 공급되어 있다. 이 트리거회로(30)의 출력신호는, 제어회로(24)를 개재하여 트리거신호(Z)로서 시간차 검출회로(8)를 동작시키기 위해서 사용된다. 또한, 이상 감시회로(31)는, 초음파 펄스가 피측정유체에 의해서 흡수를 받고 있는지의 여부를 감시하는 것으로 주로, 이상감시전압(E₁)이 설정된 이상감시용 비교회로(19), 이 비교회로(19)의 출력신호에 따라서 출력신호(X)를 발신하고, 각 측정주기의 종료마다 복귀되는 플립플롭(22),시간차 검출회로(8)의 출력신호(S)가 발진기요소(1)의 끌어들이는 시기를 제어하기 위한 샘플링펄스(U)를 발신하는 샘플링펄스 발생회로(25), 및 플립플롭(22)의 출력신호(X)와 그 샘플링펄스(U)가 끌어들이는 낸드회로(26)로 구성된다.

그리고, 예를 들면, 이상감시전압(E₁)은 2.5V, 진폭감시전압(E₂)은 3V 및 설정전압(E₃)은 1.5V로 설정되어 있다.

그래서, 제 5 도에 표시한 바와 같이, 증폭기(7)의 출력신호(H)가 트리거회로(30)의 설정전압(E₃)을 초과하면, 이 트리거회로(30)에서 트리거회로(Z)가 발신된다.

또한, 이 실시예에 있어서는, 설정전압(E₃)은 신호(H)의 첫번째의 파(波)의 도착을 검지할 수 있는 치(値)이다.

더우기, 증폭기(7)의 출력신호(H)가 이상감시회로(31)의 이상감시전압(E₁)을 초과하면, 그후 출력신호(X)가 계속 발신되고, 그때에 샘플링펄스(U)가 발신되면, 이상감시회로(31)의 출력신호(W)의 발신이 정지된다.

제 3 도는 시간차 검출회로(8)의 회로도이며, 전단(前段)에 트리거회로(30)의 트리거신호(Z)와 지연요소(4)의 출력신호(V)가 끌어들이는 낸드회로(100)가 배치되어 있다.

트리거신호(Z)와 출력신호(V)가 일치되고, 낸드회로(100)의 출력신호(M)의 발신이 정지하면, 트랜지스터(Q₁)가 OFF로 되고, 정전류회로(90)에서 다이오우드(D)를 개재하여 콘덴서(C)에 충전전류가 흘러, 콘덴서(C)를 충전한다.

정전류회로(90), 트랜지스터(Q₁), 다이오우드(D) 및 콘덴서(C)로서 RAMP회로가 구성되고, 이 RAMP회로의 출력신호(R) 즉 콘덴서(C)의 충전전압은 차동증폭기(80)에 끌어 들인다.

이 차동증폭기(80)에는 전반(傳搬)시간 측정용 설정전압(E₅₀)이 설정되어 있고, 이 설정전압(E₅₀)과 RAMP회로의 출력신호(R)와의 차전압이 시간차 검출회로(8)의 출력신호(S)로서 발신된다.

또한, (Q₄)는 콘덴서(C)의 충전전압을 방전시키기 위한 전계(電界)효과형 트랜지스터로, 신호(K)에 의해서 ON-OFF 제어된다. 또한, (E₅₀)는 약 5V에 설정되어 있다.

시간차 검출회로(8)의 출력신호(S)는, 발진기요소(1)를 제어하는 발진기 제어회로(32)에 끌어들인다.

이 제어회로(32)는, 제 4 도에 표시한 바와 같이, 적분회로(28)와 전계효과형 트랜지스터(Q₅)로서 구성되고, 이상감시회로(31)의 출력신호(W)에 의해 이 트랜지스터(Q₅)가 OFF 제어되어 있을때에, 시간차 검출회로(8)의 출력신호(S)를 발진기요소(1)에 안내한다.

이와 같이 구성된 초음파식 유량측정장치의 동작을 제 7 도에 따라서 설명한다. 먼저, 모우드 절환회로(9)의 모우드 절환신호(A)에 의해, 트랜스 주우서(14)가 수신자로 되고, 발진기요소(1)는 발진기(11)가 동기펄스 발생회로(2) 및 카운터(3)에 접속되고, 게이트회로(6)는 펄스발생기(5)의 출력신호가 트랜스 주우서(13)에 끌어들이고, 또한 트랜스 주우서(14)의 출력신호가 증폭기(7)의 끌어들이도록 제어되는 것으로 한다. 그래서, 소정시간 경과후에 지연요소(4)에서 그 출력신호(V)가 발신되면, 낸드회로(100)의 출력신호(M)의 발신이 정지되므로, RAMP회로의 콘덴서(C)가 충전을 개시시킨다.

그후, 트랜스주우서(14)의 출력신호 즉 증폭기(7)의 출력신호(H)가 설정전압(E₃)을 넘으면, 트리거회로(30)의 출력신호(Z)의 발신이 정지되고, 이것에 의해 다시 낸드회로(100)의 출력신호(M)가 발신되게금 되고, RAMP회로의 콘덴서(C)의 충전이 정지된다. 이때의 RAMP회로의 출력신호(R)의 치를 (R₁)로 한다. 이 출력신호(R₁)는 설정전압(E₅₀)과 비교되어, 그 차전압(ε)이 시간차 검출회로(8)의 출력신호(S)로서 발신된다.

이 차전압(ε)에 따라서, 발진기(11)의 발진주파수가 제어된다. 그리고, 최종적으로는, 이 차전압(ε)이영, 즉 출력신호(R₁)가 설정전압(E₅₀)에 동일하게 되도록 제어된다.

이와 같이하여, 피측정유체의 흐름에 대하여 순방향으로 초음파 펄스를 방사시켰을때의 순방향 전반(傳搬)시간(Ta)(제 6 도 참조)은, 발진기(11)의 발진주파수에 치환된다.

그래서, 순방향 전반시간의 측정주기는 종료한다.

다음에, 모우드 절환회로(9)의 모우드 절환신호(B)에 의해, 트랜스 주우서(14)가 송신자로 되어, 트랜스 주우서(13)가 수신자로 되고, 또 발진기요소(1)는 발진기(12)가 동기펄스 발생회로(2) 및 카운터 (3)에 접속되어, 게이트회로(6)는 펄스발생회로(5)의 출력신호가 트랜스주우서(14)에 끌어들이고, 트랜스주우서(13)의 출력신호가 증폭기(7)에 끌어들이도록 제어된다.

그래서, 상술과 같은 동작에 의해 피측정유체의 흐름에 대하여 역방향에 초음파 펄스를 방사시켰을 때의 역방향 전반시간(T_b)(제 6 도 참조)는, 발진기(12)의 발진주파수에 치환된다.

이와 같이, 역방향 전반시간의 측정주기는 종료한다.

발진기(11),(12)의 발진주파수의 차는 가역카운터(17)에 의해 유속에 비례한 주파수 차로서 꺼내지고, 표시회로(18)에 의해 유량 혹은 유속으로서 표시된다.

또한, 제 6 도에 있어서, 신호(H₁)는 피측정유체의 흐름에 대하여 순방향에 초음파 펄스를 방사하였을때의 파장이고, 신호(H₂)는 역방향인때의 파형이다.

그러므로, 피측정유체를 일단 저조부에 끌어들여, 여기에서 펌프에 의해 도관을 개재하여 그 피측정유체를 송출하는 일이 있고, 그때의 유량을 측정하고 싶은 경우가 있다.

그러나, 이와 같은 경우에, 피측정유체속에는 다량의 기포가 혼입되는 일이 있다.

그러나, 본 발명자 등이 여러가지 실험과 연구를 반복하여 해 본 결과, 그와 같은 경우에는, 트랜수 주우서(13)혹은 트랜스 조우서(14)에서 방사되는 초음파 펄스는 대폭적인 감쇠를 받고, 더우기 그 감쇠가 각파에 대하여 균일하게 생기지 않는다는 것이 판명되었다. 즉, 제 8 도에 표시한 바와 같이, 송신측 트랜스 주우서에서, (A)에 표시한 바와 같이, 세번째의 파(f₃)가 네번째의 파(f₄)보다도 피이크 치가 큰 초음파 신호를 송신하면, 수신축 트랜수주우서에는,(B)에 표시한 바와 같은, 세번째의 파(f₃')가 네번째의 파(f₄')보다도 피이크 치가 적은 초음파 신호가 수신되는 것이 판명되었다.

이와 같은 초음파 수신신호를 증폭기(7)로 증폭하면, 그 출력신호는 파형(C)와 같이 된다.

이 파형(C)에 있어서는 최대 피이크 파(f₄")가 일정치(E₂)로 되게금 증폭되어, 이에 따라서 각파(f₁"), (f₂")도 증폭되어 있다.

극단의 경우에는, 제 9 도에 표시한 바와 같이, 송신축에 있어서는, 네번째의 파(f₄")는 세번째의 파(f₃)보다도 피이크 치가 적고, 또 다섯번째의 파(f₅)는 이 네번째의 파(f₄)보다도 피이크 치가 적게 되어 있으나, 수신측에 있어서는, 네번째의 파(f₄)는 세번째의 파(f₃')보다도 피이크 치가 크고, 또 다섯번째의 파(f₅)는 네번째의 파(f₄')보다도 피이크 치가 크게된다는 현상이 보였다.

이와 같은 현상이 생기는 이유는, 주파수 불연속점에 가까울수록 기포에 의해서 커다란 흡수를 받는다는 것에 기인하고 있다고 생각된다.

그러므로, 제 10 도에 표시한 바와 같이, 피측정유체의 흐름에 대하여 순방향으로 방사시켰을때의 증폭기(7)의 출력신호(H₁')는 트리거회로(30)에 의해, 첫번째의 파에 의해서 그 도착이 검출되지만, 피측정유체의 흐름에 대하여 역방향으로 방사시켰을 때의 증폭기(7)의 출력신호(H₂')는, 기포에 의한 흡수가 너무 많아서, 첫번째의 파(f₁")의 감쇠가 너무 많기 때문에, 예를 들면 최대 피이크 파(f₄", f₅")를 일정치(E₂)로 하였다 하더라도 트리거회로(30)에 의해, 예를 들면 두번째의 파에 의해서 그 도착이 검출되는 것과 같은 현상이 생기는 일도 있다. 그러므로 시간 ΔT'분만큼 측정오차가 포함시켜진다는 결점이 나타난다. 즉, 제 7 도에 표시한 바와 같이, 증폭기(7)의 출력신호(H)가 두번째의 파에 의해서 설정전압(E₃)를 넘는(본래의 시간보다도 ΔT'분이 늦게된다)경우에는, 트리거회로(30)의 출력신호(Z)의 발신의 정지는 그 늦는 시간 ΔT'에 상당하는 시간(T₂)늦게 된다.

그러므로, 그 늦는 시간 (T₂)분만큼 RAMP회로의 콘덴서(C)를 여분으로 충전시키게 되는 것이다.

이때의 RAMP회로의 출력신호(R)의 치를(R₂)와 설정전압(E₅₀)이 비교되는 것으로 되고, 실제의 유속치보다도 측정결과가 큰 유속치를 지시한다는 결점이 나타난다.

즉, 제 7 도의 증폭기(7)의 출력신호(H)에 있어서, 첫번째의 파에 대한 두번째의 파의 늦는 시간(ΔT')은, 초음파 주파수를 예를 들면 1MHz로 하면, 약 1μsec로 된다.

이때, RAMP회로의 출력신호(R)의 기울기가 2.5V/μsec로 설계되어 있다고 하면, 치(R₂)는 약 7.5V로 된다.

또, 초음파 주파수를 예를 들면, 0.5MHz로 하면, 그 늦는 시간(ΔT')은 약 2μsec로 되고, 이때의 치(R₂)는 약 10V로 된다.

따라서, 이와 같은 치(R₂)(7.5V혹은 10V)가 (E₅₀)(5V)와 비교되어, 최종적으로는 그차(ε₀)(시간차 검출회로(8)의 출력신호(S)가 영으로 되게금, 발진기(11),(12)의 발진주파수가 제어되면, 측정결과에 오차를 포함시키는 것이 된다.

또한, 제 7 도는, 그 동작설명에서는, 피측정유체의 흐름에 대하여 순방향으로 초음파 펄스를 방사하였을때의 각 회로의 출력파형이라고 설명하였으나, 순방향의 경우도 역방향의 경우도 같은 동작태양에 의해서 설명할 수 있으므로, 이번의 경우에는 역방향의 동작설명으로서 사용되고 있다,

또한, 예를 들면 통상은 두 번째의 파에 의해서 초음파 펄스의 도착을 검출하게금 장치가 설계되어 있는 경우에, 어떤 원인에 의해 첫번째의 파의 피이크 치가 너무 크게 되어, 이때문에 초음파 펄스의 도착의 검출이 이 첫번째의 파에 이행될때에는, RAMP회로의 출력신호(R)의 치가 너무 적게되고, 이 경우에도 측정결과에 오차를 포함시키는 원인으로 된다.

그리고 이 경우에, 그 출력신호(R)는, 초음파 주파수 1MHz일때, 약 2.5V로 되고, 0.5MHz일때, 약 V로 된다.

본 발명은, 이와 같은 점에 감안하여서 된 것으로, 초음파 펄스의 도착을 검출하는 파가, 본래 검출해야 될 파에 대하여, 예를 들면 그 하나 뒤의 파 혹은 그 하나 앞의 파에 이행되었을 경우에는, 그 이행시간을 보상하게끔 한 초음파 유속 혹은 유량 측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이와 같은 목적은, 본 발명에 의하면, 상술한 초음파식 측정장치에 있어서, 이상감시전압이 설정되어, 수신모우드 트랜스 주우서의 출력신호에 관련한 신호가 그 이상 감시전압을 초과하면 출력신호를 발신하는 이상 감시회로와, 적어도 2개의 설정전압(제 1 설정전압 및 제 2 설정전압)을 가지고 통상의 상태에 있어서는 제 1 설정전압이 설정치로서 공급되고, 상기 수신모우드 트랜스 주우서의 출력신호에 관련한 신호가 이 제1 설정전압을 초과하면 시간차 검출회로에 출력신호를 부여하는 트리거 회로와, 적어도 1개의 설정전압이 있고, 시간차 검출회로의 출력신호에 관련한 신호가 이 설정전압을 초과하면 이상감시회로의 출력신호에 관련한 신호가 이 설정전압을 초과하면 이상감시회로의 출력신호에 따라서, 출력신호를 발신하는 미스트리거 검출회로를 설치하고, 이 미스트리거 검출회로의 출력신호에 따라서, 상기 트리거회로의 공급설정전압을 제2 설정전압에 변경하는 것에 의해 달성된다.

이때에, 본 발명에 있어서는, 지연요소의 출력신호의 발신을 소정시간만 늦게할 수 있는 지연보상회로가 설치되고, 이 지연보상회로가 미스트리거 검출회로의 출력신호에 의해 제어된다.

다음에 본 발명의 일실시예를 도면에 따라서 상세히 설명한다. 제 11 도는 본 발명의 일실시예이다.

이 제 11 도에 있어서, 제 1 도의 각 부분과 동일기능이 있는 부분에는 동일부호를 사용하였다.

증폭기(7)의 출력신호는, 제 1 도와 같이, 진폭감시회로(29), 트리거회로(40) 및 이상감시회로(31)에 끌어들인다.

이 경우, 트리거회로(40)는, 제 12 도에 표시한 바와 같이, 예를들면 2개의 설정전압(E₃),(E₃₀)이 공급될 수 있게금 구성되어 있다.

예를들면, 트랜지스터(Q₂)가 ON일때에는, 저항(R₁),(R₂) 및 전원(E₃₀₀)에 의해 비교회로(21)에는 설정전압(E₃)이 부여되고, 한편 트랜지스터(Q₂)가 OFF일때에는, 저항(R₁),(R₂),(R₃),(R₄)및 전원(E₃₀₀)에 의해 비교회로(21)에는 설정전압(E₃₀)이 부여된다.

이 설정전압(E₃₀)은, 이 실시예에 있어서는, 20V로 설정되어 있다. 또한, 이 트랜지스터(Q₂)는, 저항(R₅)을 개재하여, 후술하는 신호(F)에 의해 제어된다.

이 트랜지스터(Q₂)는 통상 ON되어 있다.

또한, 초음파 펄스의 감쇠가 클때에, 초음파 펄스의 도착의 검출파가, 본래의 검출파에 대하여, 예를 들면 그 하나 뒤의 파에 의해서 된 것을 감지하기 위해서, 미스트리거 검출회로(41)가 설치되어 있다.

이 미스트리거 검출회로(41)는, 제 13 도에 표시한 바와 같이 비교회로(431),(432) 및 R-S 플립플롭회로(44)로 구성되어 있다. 비교회로(431),(432)에는 저항 (R₉),(R₁₀),(R₁₁) 및 전원(E₆)에 의해, 각각 설정 전압(E₆₁),(E₆₂)이 공급되어 있다.

설정전압(E₆₁)에는 예를 들면 약 6V로 설정되고, 한편 설정전압(E₆₂)은 예를 들면 약 4V로 설정되어 있다.

설정전압(E₆₁)은, 본래의 검출파를 첫번째의 파로 하고, 또한 초음파 주파수를 1MHz 로 하였을때, 그 검출파가 두번째의 파에 이행되었을 때에, RAMP회로의 출력신호(R)가 약 7V로 되는 것이 감안되어서 결정된 치이고, 한편 설정전압(E₆₂)은, 본래 검출해야 할 파를 두번째의 파로 하였을 때에, 동일하게 RAMP회로의 출력신호(R)가 약 2.5V로 되는 것이 감안되어서 결정된 치이다.

또한, 이 실시예에 있어서는, 본래 검출해야 할 파는 첫번째의 파로 되게끔 설정하고 있다.

비교회로(431),(432)의 각각의 나머지의 입력단에는, 제 3 도의 표시한 RAMP 회로의 출력신호를 끌어들이고 있다.

그리고, 비교회로(431)는, 출력신호(R)가 설정전압(E₆₁)을 초과하면, "1"신호의 발신을 계속하고, 한편 비교회로(432)는, 그 경우에 "0"신호의 발신을 계속한다.

R-S 플립플롭회로(44)는 낸드회로(441),(442),(443),(444) 및 나트회로(445)로 구성되고, 나트회로(445)에 이상감시회로(31)의 출력신호(W)를 끌어내고 있다.

또한, 낸드회로(443)의 출력에서, 미스트리거 검출회로(41)의 출력신호(F)가 꺼내진다. 이 출력신호(F)는, 제 12 도에 표시한 트랜지스터(Q2)를 통상 ON으로 하여두기 위해서, 통상 "1" 신호가 발신되고 있다. 제 14 도에 각 부분의 출력파형도를 표시한다.

제 14 도에 있어서, (A)는 초음파펄스의 검출이 정상인 경우, 즉 첫번째의 파에 의해서 그 도착이 검출되는 경우의 파형도이고, (B)는 초음파 펄스이 검출이 이상(異常)일 경우, 즉 두번째의 파에 의해서 그 도착이 검출되는 경우의 파형도이다.

이(A)에서 명백한 바와 같이, 초음파 펄스의 검출이 정상일 경우에는, 미스트리거 검출회로(41)의 출력신호(F)는, 변경되지 않고 항상 "7"신호의 발신을 계속한다.

한편, (B)에서 명백한 바와 같이, 초음파 펄스의 검출이 이상일 경우에는, 미스트리거 검출회로(41)의 출력신호(F)는, 이상감시회로(31)의 출력신호(W)가 발신되었을때에, "0" 신호로 변해진다.

그리고, 이런 상태는, 피측정유체에 의한 초음파 펄스의 흡수가 정상으로 되돌아 올때까지, 유지된다.

미스트리거 검출회로(41)의 출력신호(F)가, "0"신호로되면, 트리거회로(40)의 트랜지스터(Q₂)가 OFF로 되고, 비교회로(21)의 설정전압은 설정전압(E₃₀)으로 변해진다.

그러므로, 제 7 도에 표시한 바와 같이, 트리거회로(40)의 설정전압이(E₃₀)으로 변경되면, 초음파 펄스의 검출은, 다음번에서 두 번째의 파에 의해서 이루어지게금 된다.

그러나, 초음파 펄스의 도착의 검출이 제1파에서 제2파로 이행되면, 그 이행시간(예를 들면 도면에 있어서는 ΔT'시간)분만 초음파 전반시간이 길게된 것으로 된다.

이 이행시간은 순방향의 경우도 역방향의 경우도 모두 영향되므로, 단순히 순방향 초음파 전반시간과 역방향 초음파 전반시간을 인산하는 것이면, 그 이행시간 ΔT'는 취소되어서 문제는 없다.

그러나, 이 실시예에 있어서는, 초음파 전반시간을 발진기(11),(12)의 발진주파수에 치환하고 있으므로, 전반시간이 분모(分母)로 되기 때문에, 그 이행시간 ΔT'를 정확하게 취소할 수가 없고, 측정결과에 다소의 오차를 포함시키는 것이 판명되었다.

그러므로, 본 발명에 있어서는, 측정 정밀도를 더욱 향상시키기 위해서, 이 이행시간 ΔT'를 보상하기 위한 연구가 이루어지고 있다.

즉, 제 11 도에 표시한 바와 같이, 카운터(3)와 지연요소(4)와의 사이에, 초음파 펄스의 도착의 검출이 제1파에서 제2파로 이행되었을때에 지연요소(4)의 출력신호(V)의 발생을 늦추게 하기 위해서, 지연보상회로(42)가 설치되어 있다.

이 지연보상회로(42)는, 제 15 도에 표시한 바와 같이, 단안정(單安定) 멀티바이브레이터(45), 게이트회로(46) 및 나트회로(47)로 구성되어 있다.

게이트회로(46)는 앤드회로(461),(462) 및 오어회로(463)로 구성되어 있고, 미스트리거 검출회로(41)의 출력신호가 이 앤드회로(461)과 나트회로(47)에 끌어들여지고 있다.

그래서, 미스트리거 검출회로(41)의 출력신호(F)가 "0"신호로 되면, 다음번의 측정부터는, 단안정 멀티바이브레이터(45)의 출력발생 시간(T₁)(제 7 도의 파형 V, R을 참조)분 만이, 카운터(3)의 출력신호가 지연요소(4)에 끌어들이는 것이 늦추어지고, 이것에 의해 지연요소(4)의 출력신호(V)의 발생이 그 시간(T₁)만 늦게된다. 이 시간(T₁)은 첫번째의 파에서 두번째의 파로 이행한다. 이행시간(ΔT')에 거의 같게 선정되어 있다.

이와 같이 하여, 제 7 도에 표시한 바와 같이, 제 3 도의 RAMP회로의 콘덴서(C)의 충전개기 시점을 시간(T₁)만 늦추게 하는 것에 의해, 이행시간(ΔT')을 보상할 수가 있다.

또한, 제 7 도에 있어서, (M')는 그때의 낸드회로(100)(제 3 도)의 출력 신호이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 있어서는, 초음파 펄스가 정상인가의 여부를 감시하는 이상감시회로(31)의 출력신호(W)와, 시간차 검출회로(8)의 출력신호(S)에 관련된 신호(R)와에 따라서, 미스트리거 검출회로에 의해, 초음파 펄스의 도착을 검출하는 파가 본래 검출해야 할 파에 대하여 그전 혹은 그 후에 이행되고 있는 것을 검출하고, 이미스트리거 검출회로의 출력신호에 의해, 초음파 펄스의 도착을 검출하여 시간차 검출회로(8)를 제어하는 트리거회로(40)의 설정전압을 변경하게금 하였다.

이것에 의해, 초음파 펄스의 도착을 검출해야 할 파는, 다음의 측정부터, 본래 검출해야 할 파에 대하여 그전 혹은 그 후에 이행되어, 그리고 순방향 및 역방향에 대하여 이 파에 의해 그 도착이 검출되는 것으로 된다.

그러므로, 측정정밀도를 향상시킬 수가 있다. 더우기, 그때에, 본 발명에 있어서는, 지연보상회로(42)를 설치하고, 이것에 의해 시간차 검출회로(8)에 주어지는 지연요소(4)의 출력신호(V)의 동작개시를, 그 검출해야 할 파의 이행시간(ΔT')정도를 대체로 늦추고 있다.

이것에 의해, 측정정밀도의 더한층의 향상이 기도되고 있다.

또한, 상술의 실시예에 있어서는, 미스트리거 검출회로(41)의 출력신호(F)에 따라서, 트리거회로(40)의 공급설정전압을 트랜지스터(Q₂)의 ON, OFF에 의해 자동적으로 설정전압(E₃₀)으로 변경하는 예에 대하여 설명하였으나, 예를 들면 미스트리거 검출회로(41)의 출력신호(F)에 의해서 점멸되고 있는 램프를 설치하고, 또한 트리거회로(40)에 있어서는 트랜지스터(Q₂)대신에, 저항(R₃),(R₄)에 병렬로 수동스위치를 설치하고, 이 램프의 점등 혹은 멸등에 따라서, 그 수도스위치를 조작하여, 설정전압(E₃₀)으로 변경하게금 하여도 좋은 것은 당연하다.

Claims (1)

1. 카운터가 발진기의 발진출력을 설정치까지 계수함에 요하는 계수시간과 초음파가 피측정유체속을 전반함 요하는 전반시간과의 시간차를 시간차 검출회로에 의해서 검출하고, 이 차신호에 의해서, 그 시간차가 영이 되도록 상기 발진기의 발진주파수를 변화시켜, 따라서 초음파를 상기 피측정유체의 흐름에 대하여 순방향으로 발사시켰을 때의 발진주파수와 역방향으로 발사시켰을 때의 발진주파수와의 차에서 상기 피측정유체의 유속 혹은 유량을 측정하는 것에 있어서, 적어도 2개의 설정전압(E₃, E₃₀)을 갖고, 통상의 상태에 있어서는 한쪽의 설정전압(E₃)이 설정치로서 설정되고, 수신모우드 트랜스 주우서의 출력신호에 관련한 신호(H)가 이 설정전압(E₃)을 초과하면 상기 시간차 검출회로(8)에 출력신호(Z)을 부여하는 트리거회로(40)와, 이 트리거회로의 출력신호(Z)의 발생에 따라서 상기 초음파의 전반(傳搬)의 정상, 이상을 검출하고 상기 초음파의 전반이 이상인 경우에 출력신호(F)를 발신하는 미스트리거 검출회로(41)와를 구비하고, 이 미스트리거 검출회로의 출력신호(F)에 의해서, 차회의 측정으로부터 상기 트리거회로의 설정치를 다른쪽의 설정전압(E₃₀)에 변경하도록 한 것을 특징으로 하는 초음파식 측정장치.

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