JPH0148994B2 - - Google Patents

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JPH0148994B2
JPH0148994B2 JP59225668A JP22566884A JPH0148994B2 JP H0148994 B2 JPH0148994 B2 JP H0148994B2 JP 59225668 A JP59225668 A JP 59225668A JP 22566884 A JP22566884 A JP 22566884A JP H0148994 B2 JPH0148994 B2 JP H0148994B2
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JP
Japan
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signal
ultrasonic
wave
polarity
transmission
Prior art date
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Application number
JP59225668A
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English (en)
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JPS61104276A (ja
Inventor
Yukio Yoshida
Yutaka Kashiwase
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Tokyo Keiki Inc
Original Assignee
Tokyo Keiki Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Keiki Co Ltd filed Critical Tokyo Keiki Co Ltd
Priority to JP59225668A priority Critical patent/JPS61104276A/ja
Publication of JPS61104276A publication Critical patent/JPS61104276A/ja
Publication of JPH0148994B2 publication Critical patent/JPH0148994B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028Material parameters
    • G01N2291/02836Flow rate, liquid level

Landscapes

  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 本発明は超音波流量計、レベル計および厚さ計
などにおける超音波パルス信号の送受信装置に関
する。 〔従来の技術〕 第5図は従来の外壁透過型超音波流量計のブロ
ツク構成図である。第5図において、1は流体が
矢印V方向に流れる流管、2,3は超音波信号を
電気−音響変換および音響−電気変換する超音波
送受波器、4は超音波信号が超音波送受波器2か
ら3または超音波送受波器3から2、すなわち超
音波信号が流体の流れに沿う順方向または流体の
流れに逆う逆方向に伝搬するように切り替える送
受信切替回路、5は送信回路、6は受信回路、7
は超音波信号およびそれに対応した電気信号が送
信回路5から受信回路6まで伝搬する1サイクル
の時間を複数回測定し、測定した伝搬時間に基づ
いて流体の流速に対応する信号を出力する信号処
理回路、8は測定結果を表示する表示器、9はこ
の超音波流量計の各部の動作を制御するタイミン
グパルスを出力するタイマである。なお、送信回
路5の出力および受信回路6の入力は電気信号で
あり、流管1内を伝搬する信号は超音波信号であ
る。 かかる従来の外壁透過型超音波流量計の動作を
説明すると、まず送信回路5から送信波として出
力された信号は送受信切替回路4を介して超音波
送受波器3に入力され、流体中を逆方向に伝搬し
て超音波受波器2に到達し、さらに送受信切替回
路4を介して受信波として受信回路6に入力され
る。この超音波信号の逆方向の伝搬が複数回行な
われた後、送受信切替回路4が切り替えられる
と、送信回路5から出力された信号は送受信切替
回路4を介して超音波送受波器2に入力され、流
体中を順方向に伝搬して超音波送受波器3に到達
し、さらに送受信切替回路4を介して受信回路6
に入力される。超音波信号波の順方向の伝搬も複
数回行なわれる。 信号処理回路7は超音波信号波の順方向および
逆方向の伝搬時間に基づいて、シングアイランド
法、PLL法および時間差法などにより、流体の
流速および流量などを検出する。 次に、第6図は上述した送信波および受信波の
波形の一例を示す図である。送信回路5から出力
される送信波は第6図aまたは第6図bに示すよ
うな波形である。これに対して受信回路6に入力
される受信波は第6図cに示すような波形とな
る。超音波信号が超音波送受波器2または3と管
壁および管壁と流体の各境界で反射、屈折および
拡散を繰り返し、複雑な伝搬経路を経て超音波送
受波器2または3に到達するため、さらには超音
波信号が複雑な伝搬経路を経て超音波送受波器2
または3に到達した後、直ちに消滅せず次に送出
される送信波に重畳されるため受信回路6に入力
される受信波が送信波に対して、本来受信される
べき信号波と、上述したように複雑な伝搬経路を
経ることおよび次に送出される送信波に重畳され
ることにより、超音波信号の伝搬時間に誤差が生
じることになるが、受信波は信号波に対し発生時
刻が略一致し、かつ周波数帯域がほぼ同一である
波(以下、妨害波という)とを合成した合成波に
なつているので、受信回路の信号処理では妨害波
を除去できない。この妨害波の影響の度合は信号
波と妨害波のSN比および順逆方向の超音波信号
の位相差などによつて異なるものである。例え
ば、超音波信号の周波数が1MHz、位相差が0、
流管1の直径が50mm、流体の流速が1m/sの場
合、順逆両方向に超音波信号を伝搬させたときの
伝搬時間差は約40nSとなる。ここで、信号波と
妨害波のSN比を40dBとすると0.8nSの誤差が生
じるので、0.8/40=0.02となり、約2%の測定
誤差となる。また信号波と妨害波のSN比を40dB
にすることは実際上かなり困難であり測定誤差は
2%以上になる。また、流管1の直径が小さいと
きおよび流体の流速が遅いときなどは測定誤差が
拡がることになる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 かかる妨害波の影響を避けるため、従来は送信
波を出力させる間隔、すなわち1サイクルの周期
を十分に長くとり、送信波を出力させるサイクル
以前のサイクルで生じた妨害波を消滅させるよう
にしていた。 しかし、1サイクルの周期を長くすることによ
り、単位時間当りの伝搬時間測定回数が減り、流
体の流速を測定するのに時間がかかつてしまうと
いう問題があつた。 本発明は上記問題点を解決する目的でなされた
もので、1サイクルの周期を長くせずに、妨害波
の影響で除去できる超音波パルスの送受信装置を
提供するものである。 〔問題点を解決するための手段〕 そこで本発明では、互いに逆極性の関係にある
正極性の超音波信号と負極性の超音波信号のいず
れか一方を、予め設定されたシーケンスあるいは
ランダムなシーケンスに従つて選択出力し、被計
測媒体中に伝搬させる超音波信号出力手段と、該
選択出力された超音波信号の極性に対応して、前
記被計測媒体中を伝搬した超音波受信信号の極性
を変化させ、伝搬時間を検出する超音波信号検出
手段と、該超音波信号検出手段により検出された
双方の極性による伝搬時間の平均時間を行う平均
処理手段とを設ける。 〔作用〕 上記構成の超音波パルスの送受信方式は、超音
波信号出力手段が互いに逆極性の関係にある正極
性の超音波信号と負極性の超音波信号のいずれか
一方を、予め設定されたシーケンスまたはランダ
ムなシーケンスに従つて選択出力し、被計測媒体
中に伝搬させ、超音波信号検出手段が前記選択出
力された超音波信号の極性に対応して、前記被計
測媒体中に伝搬した超音波受信信号の極性を変化
させ伝搬時間を検出し、平均処理手段が前記超音
波信号検出手段により検出された双方の極性によ
る伝搬時間の平均処理を行ない平均時間を計測す
る。 〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を添付図面を参照して
詳細に説明する。 第1図は本発明に係る超音波パルス信号の送受
信方式を適用した超音波流量計の主要部分のブロ
ツク回路図である。第1図において、10は互い
に逆極性の関係にある正極性の信号または負極性
の信号のいずれか一方を、予め設定されたシーケ
ンスまたはランダムなシーケンスに従つて選択し
て、送信波として出力する送信信号出力手段であ
つて、パルス発生回路11、ドライブ回路12、
トランジスタ13Aと13Bからなる送信増幅回
路13および第5図に示した送受信切替回路4を
介して超音波送受波器2,3に接続される送信端
子14から構成されている。20は送信信号出力
手段10から出力され、第5図に示した流管1の
流体(被計測媒体)中を伝搬し、受信波として入
力される信号の到達時刻を検出する受信信号検出
手段であつて、受信端子、21入力された受信波
に対し、同極性および逆極性(逆位相)の信号を
出力する端子OUT1およびOUT2を有する受信
増幅回路22、アナログスイツチ23Aと23B
からなり、増幅回路22から出力される互いに逆
極性の受信波のいずれか一方を選択して出力する
受信波極性切替回路23、入力端子IN1とIN2
を有する増幅回路24および比較基準レベルが
OVに設定され、受信波の零クロス点を検出する
比較回路25から構成されている。30はドライ
ブ回路12および受信波極性切替回路23を制御
し、所定のシーケンスに従い超音波信号出力手段
10から互いに逆極性の送信波を選択させるとと
もに、該送信波の極性に応じて受信波の極性を切
り替えさせるコントローラである。40は信号処
理回路であつて、送信信号出力手段10から出力
される送信波の立上り時刻を送信信号の送出時
刻、受信信号検出手段20に入力される受信波の
零クロス点通過時刻を受信信号の到達時刻、到達
時刻と送出時刻の差を伝搬時間とし、超音波信号
を逆方向および順方向にそれぞれ複数回ずつ伝搬
させたときの伝搬時間tuおよびtdの時間差△t
(△t=tu−td)に基づいて、シングアラウンド
法、PLL法あるいは時間差法などによつて流体
の流速に対応した信号を出力するものである。9
は各部の動作タイミングを制御するタイマであ
る。 なお、送信信号出力手段10はトランジスタ1
3Aをオン、トランジスタ13Bをオフにして正
極性の送信信号を出力し、トランジスタ13Aを
オフ、トランジスタ13Bをオンにして負極性の
送信信号を出力する。また受信信号検出手段20
はアナログスイツチ23Aを端子OUT1側、ア
ナログスイツチ23Bを端子OUT2側に切り替
えて、受信した超音波信号を増幅回路24に加
え、アナログスイツチ23Aを端子OUT2側、
アナログスイツチ23Bを端子OUT1側に切り
替えて、受信した信号を反転して増幅回路24に
加える。 ところで、前述した如く受信信号検出手段20
に入力される受信波は送信波を順逆どちらの方向
に伝搬させた場合であつても、、第2図に示すよ
うに送信波Tに対し本来受信すべき信号波Sと妨
害波Nを重畳した合成波Rとなる。妨害波Nの影
響は、例えば送信波を逆方向に伝搬させた場合は
妨害波Nの影響がないときの伝搬時間tuに対し、
伝搬時間を時間αだけ遅くする(第2図a参照)。
また、送信波を順方向に伝搬させた場合は妨害波
Nの影響がないときの伝搬時間tdに対し、伝搬時
間をαだけ速くする(第2図b参照)。したがつ
て、超音波を逆方向に伝搬させたときの伝搬時間
tuと超音波を順方向に伝搬させたときの伝搬時間
tdとの差である伝搬時間差△tは(tu−td+2α)
となり、時間2αだけの誤差を生じてしまう。 このため、本発明においては送信信号出力手段
10は互いに逆極性の関係にある正極性の送信信
号と負極性の送信信号のいずれか一方を予め設定
したシーケンスまたはランダムなシーケンスに従
つて選択して送信波として出力する。受信信号検
出手段20は送信波の極性に応じて受信波極性切
替回路23を切り替え、受信波の特定のポイン
ト、例えば受信波が正から負に変化するときの零
クロス点を検出する。さらに、信号処理回路40
は上述したようにして送受信される超音波信号を
逆方向および順方向に伝搬させることによつて得
られる伝搬時間差の測定を複数回行なわせ、その
平均をとることによつて、妨害波の影響を除去し
た伝搬時間差を得る。 表は妨害波を前回のサイクルにおける送信波の
残影によるものとし、互いに逆極性の関係にある
正極性の超音波信号と負極性の超音波信号のいず
れか一方を、種々のシーケンスに従つて選択出力
した場合における伝搬時間差および伝搬時間差の
平均を示すものである。
【表】
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、互いに逆
極性の関係、にある正極性または負極性の送信信
号のいずれか一方を、予め設定したシーケンスま
たはランダムなシーケンスに従つて選択出力し、
選択出力した送信信号の極性にかかわらず、受信
信号が所定の変化点に到達したときを超音波信号
の到達時刻とすることによつて得られる伝搬時間
差の平均効果により妨害波の影響を除去すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る超音波パルス信号の送受
信装置を適用した超音波流量計の主要部分のブロ
ツク回路図、第2図は送信波の波形の一例を示す
波形図、第3図および第4図は本発明に係る超音
波パルス信号の送受信方式を適用した超音波流量
計の他の実施例を示すブロツク回路図、第5図は
従来の外壁透過型超音波流量計のブロツク構成
図、第6図は送信波および受信波の波形の一例を
示す波形図である。 10……送信信号出力手段、11……パルス発
生回路、12……ドライブ回路、13……送信増
幅回路、14……送信端子、20……受信信号検
出手段、21……受信端子、22……受信増幅回
路、23,26……極性切替回路、24……増幅
回路、25,27,28……比較回路、29……
オアゲート、30……コントローラ、40……信
号処理回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 互いに逆極性の関係にある正極性の超音波信
    号と負極性の超音波信号を、予め設定されたシー
    ケンスまたはランダムなシーケンスに従つて選択
    出力し、被計測媒体中に伝搬させる超音波信号出
    力手段と、 該選択出力された超音波信号の極性に対応し
    て、前記被計測媒体中を伝搬した超音波受信信号
    の極性を変化させ、伝搬時間を検出する超音波検
    出手段と、 該超音波信号検出手段により検出された双方の
    極性による伝搬時間の平均処理を行う平均処理手
    段とを備えたことを特徴とする超音波パルスの送
    受信装置。
JP59225668A 1984-10-29 1984-10-29 超音波パルスの送受信装置 Granted JPS61104276A (ja)

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JP59225668A JPS61104276A (ja) 1984-10-29 1984-10-29 超音波パルスの送受信装置

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JPS61104276A JPS61104276A (ja) 1986-05-22
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009085972A (ja) * 2009-01-28 2009-04-23 Panasonic Corp 超音波流量計

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8805105D0 (en) * 1988-03-03 1988-03-30 Scan Technologies Ltd Improvements relating to instruments
NZ243294A (en) * 1991-06-25 1995-04-27 Commw Scient Ind Res Org Time of flight of acoustic wave packets through fluid: reduction of higher order acoustic mode effects
JP4825367B2 (ja) * 2001-06-11 2011-11-30 愛知時計電機株式会社 超音波流量計
WO2012094298A1 (en) * 2011-01-06 2012-07-12 The Lubrizol Corporation Ultrasonic measurement
JP6665792B2 (ja) * 2017-01-16 2020-03-13 株式会社デンソー 液面検出装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009085972A (ja) * 2009-01-28 2009-04-23 Panasonic Corp 超音波流量計

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