JPH0421822B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0421822B2 JPH0421822B2 JP56170107A JP17010781A JPH0421822B2 JP H0421822 B2 JPH0421822 B2 JP H0421822B2 JP 56170107 A JP56170107 A JP 56170107A JP 17010781 A JP17010781 A JP 17010781A JP H0421822 B2 JPH0421822 B2 JP H0421822B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- cross
- time difference
- transducers
- output
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
- G01P5/24—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、超音波流速計に関し、特に超音波の
ビーム方向とそれと異なる方向の流速を計測する
超音波流速計に関する。
ビーム方向とそれと異なる方向の流速を計測する
超音波流速計に関する。
従来形の超音波流速形においては、動いている
物体からの反射波のドプラシフト周波数を用いて
流速を算出する方式が用いられていた。ドプラシ
フトを用いる方式では、超音波ビーム方向への速
度成分を知ることはできるが、それと異なる方向
の速度を検出することはできないという問題があ
つた。
物体からの反射波のドプラシフト周波数を用いて
流速を算出する方式が用いられていた。ドプラシ
フトを用いる方式では、超音波ビーム方向への速
度成分を知ることはできるが、それと異なる方向
の速度を検出することはできないという問題があ
つた。
本発明の目的は、前述の従来形の流速計の問題
点にかんがみ、少なくとも２つのビーム指向性を
有する超音波反射波の振幅相互相関を用いるとい
う構成に基づき、ビーム方向とそれと異なる方向
の速度成分を検出可能とすることにある。
点にかんがみ、少なくとも２つのビーム指向性を
有する超音波反射波の振幅相互相関を用いるとい
う構成に基づき、ビーム方向とそれと異なる方向
の速度成分を検出可能とすることにある。
本発明においては、複数のトランスデユーサか
らなる超音波トランスデユーサ群と前記複数のト
ランスデユーサを駆動する超音波ドライブ回路
と、前記複数のトランスデユーサの少なくとも２
つの出力からビーム指向性を決定しかつ前記指向
性が可変な受信回路であつて、前記受信回路は第
１の受信回路、第２の受信回路を設け、前記第
１、第２の受信回路は前記同一の超音波トランス
デユーサ群のトランスデユーサから異なる２つの
ビーム指向性を有する反射を取り出すものと、前
記第１、第２の受信回路の出力を受ける複数個の
振幅値サンプル回路と、前記各振幅値サンプル回
路の出力である各振幅データ列の相互相関のピー
クとなる時間差を算出する相互相関ピーク時間差
検出回路と、前記相互相関ピーク時間差検出回路
の出力を受ける速度算出回路とを具備し、それに
よりビーム方向とそれと異なる方向の速度を求め
ることを特徴とする超音波パルス流速計が提供さ
れる。
らなる超音波トランスデユーサ群と前記複数のト
ランスデユーサを駆動する超音波ドライブ回路
と、前記複数のトランスデユーサの少なくとも２
つの出力からビーム指向性を決定しかつ前記指向
性が可変な受信回路であつて、前記受信回路は第
１の受信回路、第２の受信回路を設け、前記第
１、第２の受信回路は前記同一の超音波トランス
デユーサ群のトランスデユーサから異なる２つの
ビーム指向性を有する反射を取り出すものと、前
記第１、第２の受信回路の出力を受ける複数個の
振幅値サンプル回路と、前記各振幅値サンプル回
路の出力である各振幅データ列の相互相関のピー
クとなる時間差を算出する相互相関ピーク時間差
検出回路と、前記相互相関ピーク時間差検出回路
の出力を受ける速度算出回路とを具備し、それに
よりビーム方向とそれと異なる方向の速度を求め
ることを特徴とする超音波パルス流速計が提供さ
れる。
本発明の実施例としての超音波パルス流速計が
第１図に示される。第１図において、コントロー
ル回路１１より送られたスタート信号により、超
音波ドライブ回路１２はスイツチ１４を介してト
ランスデユーサ１３を駆動し、超音波パルスまた
はバースト波を外部に送信する。外部に送信され
た超音波の物体からの反射波は、トランスデユー
サ１３で受信され、スイツチ１４を介して増幅器
１５へ供給され増幅される。増幅器１５で増幅さ
れた出力は、複数個の遅延回路１６の組および１
７の組に加えられ、フエイズアレイアンテナと同
様な原理に基づき、各遅延回路の組を構成する各
遅延回路の遅延時間を或定められた時間に設定す
ることによつて、受信超音波に指向性を持たせる
ようにすることができる。従つて遅延回路１６の
組および１７の組は、それぞれ異なる指向性を有
する反射波を取り出し、各組ごとに加算器１８ま
たは１９へ加えられる。加算器１８の出力は受信
増幅回路２０へ加えられ増幅され、振幅値サンプ
ル回路としての第１振幅値サンプルホールド回路
２２へ供給される。第１振幅値サンプルホールド
回路２２においては、同時刻、すなわち同距離長
のサンプル点の振幅データをコントロール回路１
１よりのサンプルポジシヨン指示によりサンプル
ホールドする。加算器１９に加えられた前記と同
一のトランスデユーサ群１３からの他の１つの指
向性を有する反射波出力は受信増幅回路２１へ加
えられ増幅され、第２増幅値サンプルホールド回
路２３へ供給される。第２振幅値サンプルホール
ド回路２３においては、同時刻、すなわち同距離
長のサンプル点の振幅データをコントロール回路
１１よりのサンプルポジシヨン指示によつてサン
プルホールドする。前述の２つの振幅値サンプル
ホールによつて発生した２つのデータ列を相互相
関ピーク時間差検出回路２４に加え、２つのデー
タ列の相互相関のピークとなる時間差を求める。
相互相関ピーク時間差検出回路２４の出力は速度
算出回路２５へ加えられ、これを２つのサンプル
ポイント間隔およびパルス送信間隔で割り流速を
算出する。なおサンプルポイント間隔は２つの指
向方向の角度と、トランスデユーサから各サンプ
ルポイントまでの距離により求まる。
第１図に示される。第１図において、コントロー
ル回路１１より送られたスタート信号により、超
音波ドライブ回路１２はスイツチ１４を介してト
ランスデユーサ１３を駆動し、超音波パルスまた
はバースト波を外部に送信する。外部に送信され
た超音波の物体からの反射波は、トランスデユー
サ１３で受信され、スイツチ１４を介して増幅器
１５へ供給され増幅される。増幅器１５で増幅さ
れた出力は、複数個の遅延回路１６の組および１
７の組に加えられ、フエイズアレイアンテナと同
様な原理に基づき、各遅延回路の組を構成する各
遅延回路の遅延時間を或定められた時間に設定す
ることによつて、受信超音波に指向性を持たせる
ようにすることができる。従つて遅延回路１６の
組および１７の組は、それぞれ異なる指向性を有
する反射波を取り出し、各組ごとに加算器１８ま
たは１９へ加えられる。加算器１８の出力は受信
増幅回路２０へ加えられ増幅され、振幅値サンプ
ル回路としての第１振幅値サンプルホールド回路
２２へ供給される。第１振幅値サンプルホールド
回路２２においては、同時刻、すなわち同距離長
のサンプル点の振幅データをコントロール回路１
１よりのサンプルポジシヨン指示によりサンプル
ホールドする。加算器１９に加えられた前記と同
一のトランスデユーサ群１３からの他の１つの指
向性を有する反射波出力は受信増幅回路２１へ加
えられ増幅され、第２増幅値サンプルホールド回
路２３へ供給される。第２振幅値サンプルホール
ド回路２３においては、同時刻、すなわち同距離
長のサンプル点の振幅データをコントロール回路
１１よりのサンプルポジシヨン指示によつてサン
プルホールドする。前述の２つの振幅値サンプル
ホールによつて発生した２つのデータ列を相互相
関ピーク時間差検出回路２４に加え、２つのデー
タ列の相互相関のピークとなる時間差を求める。
相互相関ピーク時間差検出回路２４の出力は速度
算出回路２５へ加えられ、これを２つのサンプル
ポイント間隔およびパルス送信間隔で割り流速を
算出する。なおサンプルポイント間隔は２つの指
向方向の角度と、トランスデユーサから各サンプ
ルポイントまでの距離により求まる。
第２図は超音波トランスデユーサ４１およびサ
ンプルボリユーム４２および４３の関係を図示す
るものである。
ンプルボリユーム４２および４３の関係を図示す
るものである。
なお、サンプルボリユーム４２および４３は一
部共通部を有してもよい。トランスデユーサ４１
より、超音波は２つのサンプルボリユームの中心
付近に向け発射され、反射波４４は各サンプルボ
リユームごとに反射されトランスデユーサへと返
信される。これにより指向性の異なる複数の反射
波がトランスデユーサに受信される。
部共通部を有してもよい。トランスデユーサ４１
より、超音波は２つのサンプルボリユームの中心
付近に向け発射され、反射波４４は各サンプルボ
リユームごとに反射されトランスデユーサへと返
信される。これにより指向性の異なる複数の反射
波がトランスデユーサに受信される。
第３図には第１図の超音波パルス流速計の各部
の波形が示される。すなわち、第３図ａは送信
波、ｂは受信波１、ｃは受信波２、ｄはサンプル
パルス、ｅは第１振幅値サンプルホールド回路２
２の出力、ｆは第２振幅値サンプルホールド回路
２３の出力の波形である。
の波形が示される。すなわち、第３図ａは送信
波、ｂは受信波１、ｃは受信波２、ｄはサンプル
パルス、ｅは第１振幅値サンプルホールド回路２
２の出力、ｆは第２振幅値サンプルホールド回路
２３の出力の波形である。
第４図には、相互相関ピーク時間差検出回路２
４の詳細なブロツク回路図が示される。第１振幅
値サンプホールド回路２２からの出力はオーデイ
オデイレイライン５１に接続され、第２振幅値サ
ンプルホールド回路２３からの出力はオーデイオ
可変デイレイライン５２へ接続される。オーデイ
オデイレイライン５１の出力は乗算器５４および
５５の１つの入力端子へ接続され、オーデイオ可
変デイレイライン５２の出力はオーデイオデイレ
イライン５３および乗算器５４の他の入力端子へ
接続される。オーデイオデイレイライン５３の出
力は乗算器５５の他の入力端子へ接続される。乗
算器５４の出力は差動増幅器５６の反転入力へ、
乗算器５５の出力は差動増幅器５６の非反転入力
へ接続される。差動増幅器５６の出力は低域フイ
ルタ５７へ供給され、低域フイルタ５７の出力は
相互相関ピーク時間差検出回路の出力として次段
へ供給されるほか電圧制御発振器（VCO）５８
へ接続される。電圧制御発振器５８の出力はオー
デイオ可変デイレイライン５２の制御入力端子へ
接続される。
４の詳細なブロツク回路図が示される。第１振幅
値サンプホールド回路２２からの出力はオーデイ
オデイレイライン５１に接続され、第２振幅値サ
ンプルホールド回路２３からの出力はオーデイオ
可変デイレイライン５２へ接続される。オーデイ
オデイレイライン５１の出力は乗算器５４および
５５の１つの入力端子へ接続され、オーデイオ可
変デイレイライン５２の出力はオーデイオデイレ
イライン５３および乗算器５４の他の入力端子へ
接続される。オーデイオデイレイライン５３の出
力は乗算器５５の他の入力端子へ接続される。乗
算器５４の出力は差動増幅器５６の反転入力へ、
乗算器５５の出力は差動増幅器５６の非反転入力
へ接続される。差動増幅器５６の出力は低域フイ
ルタ５７へ供給され、低域フイルタ５７の出力は
相互相関ピーク時間差検出回路の出力として次段
へ供給されるほか電圧制御発振器（VCO）５８
へ接続される。電圧制御発振器５８の出力はオー
デイオ可変デイレイライン５２の制御入力端子へ
接続される。
第４図の相互相関ピーク時間差検出回路の動作
について説明する。固定のオーデイオデレイライ
ン５１の遅延時間をτ１、オーデイオ可変デイレ
イライン５２の遅延時間をτ５２の遅延時間をτ
３、固定のオーデイオデイレイライン５３の遅延
時間をτ２とし、これら３つのデイレイラインの
電圧制御発振器５８の特性が、第５図に示すよう
なものとすると、第４図の回路は自動的に２つの
入力信号の２つの入力信号の相互相関の最大点を
追従する。従つて第４図の回路の出力には（τ３
＋１／２τ２）−τ１＝τdに対応した電圧が得られ る。第６図には上述の関係が説明されており、横
軸は時間、縦軸は相互相関値である。すなわち、
τ２の遅延時間を有するオーデイオレイライン５
３を通過した信号と通過しない信号の相互相関を
それぞれ乗算器と低域フイルタを通すことによつ
て得てその両者が等しくなるようオーデイオ可変
デイレイライン５２の遅延時間を電圧制御発振器
５８を介して制御することにより、２つの入力の
相互相関ピーク時間差をτdとして求めることが
できる。なお低域フイルタ５７は差動増幅器５６
の出力側に接続されているが、差動増幅器５６と
乗算器の間に挿入しても作用は同一である。
について説明する。固定のオーデイオデレイライ
ン５１の遅延時間をτ１、オーデイオ可変デイレ
イライン５２の遅延時間をτ５２の遅延時間をτ
３、固定のオーデイオデイレイライン５３の遅延
時間をτ２とし、これら３つのデイレイラインの
電圧制御発振器５８の特性が、第５図に示すよう
なものとすると、第４図の回路は自動的に２つの
入力信号の２つの入力信号の相互相関の最大点を
追従する。従つて第４図の回路の出力には（τ３
＋１／２τ２）−τ１＝τdに対応した電圧が得られ る。第６図には上述の関係が説明されており、横
軸は時間、縦軸は相互相関値である。すなわち、
τ２の遅延時間を有するオーデイオレイライン５
３を通過した信号と通過しない信号の相互相関を
それぞれ乗算器と低域フイルタを通すことによつ
て得てその両者が等しくなるようオーデイオ可変
デイレイライン５２の遅延時間を電圧制御発振器
５８を介して制御することにより、２つの入力の
相互相関ピーク時間差をτdとして求めることが
できる。なお低域フイルタ５７は差動増幅器５６
の出力側に接続されているが、差動増幅器５６と
乗算器の間に挿入しても作用は同一である。
本実施例においては、２つの測定ポイントの振
幅データ列の相互相関のピークとなる２つの振幅
データ列間の時間差を求めることにより、１つの
測定ポイントから他方の測定ポイントまでに物体
が移動するのに要する時間を算出し、２つの測定
ポイント長と上記時間差より、その物体速度、す
わなち流速を検出している。
幅データ列の相互相関のピークとなる２つの振幅
データ列間の時間差を求めることにより、１つの
測定ポイントから他方の測定ポイントまでに物体
が移動するのに要する時間を算出し、２つの測定
ポイント長と上記時間差より、その物体速度、す
わなち流速を検出している。
なお本実施例においては、超音波反射波の指向
性を得る手段として、電気的に遅延回路を用いて
行つているが、これに限定するものでなく音響的
に行つてもよい。
性を得る手段として、電気的に遅延回路を用いて
行つているが、これに限定するものでなく音響的
に行つてもよい。
本発明によれば、ビーム方向とそれと異なる方
向の速度成分を検出することができる。すなわ
ち、複数のトランスデユーサからなる単一のプロ
ーブで、２つの指向性を有するビームを、受信回
路によつて決定して、その２つのビームを用いて
速度検出できる。
向の速度成分を検出することができる。すなわ
ち、複数のトランスデユーサからなる単一のプロ
ーブで、２つの指向性を有するビームを、受信回
路によつて決定して、その２つのビームを用いて
速度検出できる。
第１図は本発明の実施例としての超音波パルス
流速計のブロツク回路図、第２図は第１図の流速
計におけるトランスデユーサとサンプルボリユー
ムの関係を説明する図、第３図は第１図の流速計
における各部の波形を示す波形図、第４図は第１
図の流速計における相互相関ピーク時間差検出回
路２４の詳細を示すブロツク回路図、および第５
図および第６図は第４図の回路の差動を説明する
特性図である。 １１……コントロール回路、１２……超音波ド
ライブ回路、１３……トランスデユーサ、１４…
…スイツチ、１５……増幅器、１６，１７……遅
延回路、１８，１９……加算器、２０，２１……
受信増幅回路、２２……第１振幅値サンプルホー
ルド回路、２３……第２振幅値サンプルホールド
回路、２４……相互相関ピーク時間差検出回路、
２５……速度算出回路。
流速計のブロツク回路図、第２図は第１図の流速
計におけるトランスデユーサとサンプルボリユー
ムの関係を説明する図、第３図は第１図の流速計
における各部の波形を示す波形図、第４図は第１
図の流速計における相互相関ピーク時間差検出回
路２４の詳細を示すブロツク回路図、および第５
図および第６図は第４図の回路の差動を説明する
特性図である。 １１……コントロール回路、１２……超音波ド
ライブ回路、１３……トランスデユーサ、１４…
…スイツチ、１５……増幅器、１６，１７……遅
延回路、１８，１９……加算器、２０，２１……
受信増幅回路、２２……第１振幅値サンプルホー
ルド回路、２３……第２振幅値サンプルホールド
回路、２４……相互相関ピーク時間差検出回路、
２５……速度算出回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 複数のトランスデユーサからなる超音波トラ
ンスデユーサ群と、 前記複数のトランスデユーサを駆動する超音波
ドライブ回路と、 前記複数のトランスデユーサの少なくとも２つ
の出力からビーム指向性を決定しかつ前記指向性
が可変な受信回路であつて、前記受信回路は第１
の受信回路、第２の受信回路を設け、前記第１、
第２の受信回路は前記同一の超音波トランスデユ
ーサ群のトランスデユーサから異なる２つのビー
ム指向性を有する反射を取り出すものと、 前記第１、第２の受信回路の出力を受ける複数
個の振幅値サンプル回路と、 前記各振幅値サンプル回路の出力である各振幅
データ列の相互相関のピークとなる時間差を算出
する相互相関ピーク時間差検出回路と、 前記相互相関ピーク時間差検出回路の出力を受
ける速度算出回路とを具備し、 それによりビーム方向とそれと異なる方向の速
度を求めることを特徴とする超音波パルス流速
計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17010781A JPS5871464A (ja) | 1981-10-26 | 1981-10-26 | 超音波パルス流速計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17010781A JPS5871464A (ja) | 1981-10-26 | 1981-10-26 | 超音波パルス流速計 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2270474A Division JPH03142324A (ja) | 1990-10-11 | 1990-10-11 | 超音波パルス流速計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5871464A JPS5871464A (ja) | 1983-04-28 |
| JPH0421822B2 true JPH0421822B2 (ja) | 1992-04-14 |
Family
ID=15898760
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17010781A Granted JPS5871464A (ja) | 1981-10-26 | 1981-10-26 | 超音波パルス流速計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5871464A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61187843A (ja) * | 1985-02-14 | 1986-08-21 | 富士通株式会社 | 超音波診断装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5852488Y2 (ja) * | 1979-01-19 | 1983-11-30 | 横河電機株式会社 | 相関技術を利用した流速流量測定装置 |
-
1981
- 1981-10-26 JP JP17010781A patent/JPS5871464A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5871464A (ja) | 1983-04-28 |
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