JPH053529B2 - - Google Patents
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- JPH053529B2 JPH053529B2 JP59142569A JP14256984A JPH053529B2 JP H053529 B2 JPH053529 B2 JP H053529B2 JP 59142569 A JP59142569 A JP 59142569A JP 14256984 A JP14256984 A JP 14256984A JP H053529 B2 JPH053529 B2 JP H053529B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic pulse
- reference voltage
- ultrasonic
- pulse
- time
- 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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-
- 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
- G01F1/66—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 measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
- G01F1/667—Arrangements of transducers for ultrasonic flowmeters; Circuits for operating ultrasonic flowmeters
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、マイクロコンピユータを用いた超音
波流量計に係り、特に超音波パルスを受波した時
点を合理的に決定することのできる超音波流量計
に関する。
波流量計に係り、特に超音波パルスを受波した時
点を合理的に決定することのできる超音波流量計
に関する。
〈従来技術〉
超音波流量計は超音波パルスを被測定流体に送
信した時点から受波した時点までの時間差等を利
用して流量を計測するものであるので、超音波パ
ルスの受波時点を正確に決めることが必要であ
る。
信した時点から受波した時点までの時間差等を利
用して流量を計測するものであるので、超音波パ
ルスの受波時点を正確に決めることが必要であ
る。
このために各種の出願がなされているが、その
一例である昭和59年６月29日にに本出願人より特
許出願された発明の名称「超音波流量計」につい
て第１図に掲げ、この要点を説明する。
一例である昭和59年６月29日にに本出願人より特
許出願された発明の名称「超音波流量計」につい
て第１図に掲げ、この要点を説明する。
管路１に被測定流体２が矢印Ｆの方向に流さ
れ、被測定流体２の流量Ｑを測定する。このため
に管路１に送受波器３，４が流れの方向Ｆに対し
て斜めに対向して設置されている。送受波器３，
４のいずれか一方には超音波発振器５より、増幅
器６および切換スイツチ７を介して振動波状の超
音波パルスＢが送出される。送受波器３，４の他
方には被測定流体２を介して受波された超音波パ
ルスが切換スイツチ７を介して増幅器８に受信さ
れる。増幅器８の出力の超音波パルスＨは比較器
９の入力端の一端に印加され、他端にはデジタ
ル／アナログ変換器（以下、Ｄ／Ａ変換器と略称
する）１０より比較電圧Vcが印加されている。
比較器９の出力端には振動波状の超音波パルスの
うち比較電圧Vcを越えた波形の部分がパルス化
されて出力パルスＰとして出力される。
れ、被測定流体２の流量Ｑを測定する。このため
に管路１に送受波器３，４が流れの方向Ｆに対し
て斜めに対向して設置されている。送受波器３，
４のいずれか一方には超音波発振器５より、増幅
器６および切換スイツチ７を介して振動波状の超
音波パルスＢが送出される。送受波器３，４の他
方には被測定流体２を介して受波された超音波パ
ルスが切換スイツチ７を介して増幅器８に受信さ
れる。増幅器８の出力の超音波パルスＨは比較器
９の入力端の一端に印加され、他端にはデジタ
ル／アナログ変換器（以下、Ｄ／Ａ変換器と略称
する）１０より比較電圧Vcが印加されている。
比較器９の出力端には振動波状の超音波パルスの
うち比較電圧Vcを越えた波形の部分がパルス化
されて出力パルスＰとして出力される。
演算回路１１の出力端I1には比較器９の出力の
パルス電圧が印加され、入力端I2には超音波発振
器５から超音波パルスＢの送出と同時に発信され
るスタート信号Ｓが印加される。演算回路１１は
比較器９の出力とスタート信号Ｓとの時間差を演
算し、この結果を用いて流量を計算して出力端１
２に出力する。
パルス電圧が印加され、入力端I2には超音波発振
器５から超音波パルスＢの送出と同時に発信され
るスタート信号Ｓが印加される。演算回路１１は
比較器９の出力とスタート信号Ｓとの時間差を演
算し、この結果を用いて流量を計算して出力端１
２に出力する。
一方、比較器９の出力パルスＰは高速のカウン
タ１３を介して制御回路１４に取り込まれる。制
御回路１４はマイクロプロセツサ（以下、CPU
と略称する）１５、リードオンメモリ（以下、
ROMと略称する）１６、ランダムアクセスメモ
リ（以下、RAMと略称する）１７およびこれ等
を結ぶバス１８で構成されている。RAM１７に
は後述する確率テーブル１９を形成すべき所定領
域が確保されている。カウンタから制御回路１４
に取り込まれた計数値を用いて所定の処理がなさ
れ、Ｄ／Ａ変換器１０を介して比較器９の比較電
圧Vcとして与えられる。
タ１３を介して制御回路１４に取り込まれる。制
御回路１４はマイクロプロセツサ（以下、CPU
と略称する）１５、リードオンメモリ（以下、
ROMと略称する）１６、ランダムアクセスメモ
リ（以下、RAMと略称する）１７およびこれ等
を結ぶバス１８で構成されている。RAM１７に
は後述する確率テーブル１９を形成すべき所定領
域が確保されている。カウンタから制御回路１４
に取り込まれた計数値を用いて所定の処理がなさ
れ、Ｄ／Ａ変換器１０を介して比較器９の比較電
圧Vcとして与えられる。
次に制御回路１４について更に詳しく説明す
る。先ず、CPU１５の制御のもとにROM１６中
の所定のプログラムにしたがい比較器９の比較電
圧VcとしてＤ／Ａ変換器１０を介して基準電圧l1
を読み出した後、増幅器８の出力の超音波パルス
Ｈと比較して基準電圧l1より大きい超音波パルス
部を比較器９より出力パルスＰとして出力する。
出力パルスＰはカウンタ１３でカウントされ
RAM１７中の所定領域に格納される。この様に
してあらかじめROM１６で決めておいた基準電
圧（l1，l2，〜li，〜lo）だけ繰り返すと、各基準
電圧liを越えたパルスの数が計数できる。この手
順を所定回数Ｎだけ繰り返し実行すると、各基準
電圧liに対して各回にこれを越える出力パルスＰ
の計数値で表示される確率テーブル１９が求めら
れる。
る。先ず、CPU１５の制御のもとにROM１６中
の所定のプログラムにしたがい比較器９の比較電
圧VcとしてＤ／Ａ変換器１０を介して基準電圧l1
を読み出した後、増幅器８の出力の超音波パルス
Ｈと比較して基準電圧l1より大きい超音波パルス
部を比較器９より出力パルスＰとして出力する。
出力パルスＰはカウンタ１３でカウントされ
RAM１７中の所定領域に格納される。この様に
してあらかじめROM１６で決めておいた基準電
圧（l1，l2，〜li，〜lo）だけ繰り返すと、各基準
電圧liを越えたパルスの数が計数できる。この手
順を所定回数Ｎだけ繰り返し実行すると、各基準
電圧liに対して各回にこれを越える出力パルスＰ
の計数値で表示される確率テーブル１９が求めら
れる。
次に、この確率テーブル１９において計数値
Niが一定となる各基準電圧liを越える確率Ｐ（li，
Ni（一定））の分布を第２図に示す如く求めて規
準テーブル２０をROM１６に記憶されているプ
ログラムにしたがつて作成する。
Niが一定となる各基準電圧liを越える確率Ｐ（li，
Ni（一定））の分布を第２図に示す如く求めて規
準テーブル２０をROM１６に記憶されているプ
ログラムにしたがつて作成する。
ここで、適当な確率規準P0（＜１）を設け、Ｐ
（li，Ni（一定））≧P0となる基準電圧liの幅Δliのう
ち最大の幅を与える基準計数値NΓi（第２図の例
ではNΓi＝３）を求め、更にこれに対応する基準
電圧liの中央値lΓi（第２図の例ではlΓi＝l3°）を
求める。
（li，Ni（一定））≧P0となる基準電圧liの幅Δliのう
ち最大の幅を与える基準計数値NΓi（第２図の例
ではNΓi＝３）を求め、更にこれに対応する基準
電圧liの中央値lΓi（第２図の例ではlΓi＝l3°）を
求める。
この様にして求めた中央値lΓiをＤ／Ａ変換器
１０を介して比較器９の比較電圧Vcとして設定
しこれを基準として演算回路１１で流量計測をす
る。
１０を介して比較器９の比較電圧Vcとして設定
しこれを基準として演算回路１１で流量計測をす
る。
次に、比較電圧Vcを中央値lΓiに設定した比較
器９の出力パルスＰはカウンタ１３により計数さ
れ、制御回路１４に取り込まれる。制御回路１４
ではカウンタ１３のカウント値Niが基準計数値
NΓiに等しいか否かをROM１６中の所定のプロ
グラムを用いて演算し、Ni＝NΓiならば正しい流
量が計測されたと判断して演算回路１１に流量出
力を出す指示Ｗ＝１を出し、Ni≠NΓiならば計測
した流量は正しくないと判断し流量出力を拒否す
る指示Ｗ＝０を出す。
器９の出力パルスＰはカウンタ１３により計数さ
れ、制御回路１４に取り込まれる。制御回路１４
ではカウンタ１３のカウント値Niが基準計数値
NΓiに等しいか否かをROM１６中の所定のプロ
グラムを用いて演算し、Ni＝NΓiならば正しい流
量が計測されたと判断して演算回路１１に流量出
力を出す指示Ｗ＝１を出し、Ni≠NΓiならば計測
した流量は正しくないと判断し流量出力を拒否す
る指示Ｗ＝０を出す。
以上の如くして決定された中央値lΓiと基準計
数値NΓiを用いると、確率Ｐ（li，Ni）が一定値P0
よりも大きいものを用いるので超音波パルスＨが
有効に使われる確率が高く精度の高い流量測定が
できる利点を持つが、超音波パルスの受信信号の
波形情報としては或る値（中央値lΓi）を越えた
超音波パルスの基準計数値NΓiしか用いられてい
ないので、超音波パルスの時間情報を含まず正確
な波形情報となつていない。このため、例えば第
３図に示す様な立ち上りの鋭い超音波パルスの波
形の場合に次の様な問題を生ずる。この様に立ち
上りの鋭い波形の場合は基準電圧として第３図に
おけるlx iを選定すればほぼ間違いなくピークＸを
検出できる。しかし時間的に後にあるピーク群Ｚ
のためピークＸを検出していても基準電圧lx iを越
えるピークの数（出力パルスの数）は一定になり
難く最大確率は低下する。これに対して基準電圧
をly iに選定すれば毎回ピークＹの数を計数しほぼ
一定の値となるので確率は最大になり、この従来
の基準電圧の設定手段ではピークＹが選定され
る。しかしこれではせつかく鋭いピークＸがある
のにそれを検出に使うことができず、最適の基準
電圧をを選択することができない。
数値NΓiを用いると、確率Ｐ（li，Ni）が一定値P0
よりも大きいものを用いるので超音波パルスＨが
有効に使われる確率が高く精度の高い流量測定が
できる利点を持つが、超音波パルスの受信信号の
波形情報としては或る値（中央値lΓi）を越えた
超音波パルスの基準計数値NΓiしか用いられてい
ないので、超音波パルスの時間情報を含まず正確
な波形情報となつていない。このため、例えば第
３図に示す様な立ち上りの鋭い超音波パルスの波
形の場合に次の様な問題を生ずる。この様に立ち
上りの鋭い波形の場合は基準電圧として第３図に
おけるlx iを選定すればほぼ間違いなくピークＸを
検出できる。しかし時間的に後にあるピーク群Ｚ
のためピークＸを検出していても基準電圧lx iを越
えるピークの数（出力パルスの数）は一定になり
難く最大確率は低下する。これに対して基準電圧
をly iに選定すれば毎回ピークＹの数を計数しほぼ
一定の値となるので確率は最大になり、この従来
の基準電圧の設定手段ではピークＹが選定され
る。しかしこれではせつかく鋭いピークＸがある
のにそれを検出に使うことができず、最適の基準
電圧をを選択することができない。
〈発明の目的〉
本発明は、前記の従来技術に鑑み、受信された
超音波パルスの波形の時間情報も含めて検出レベ
ルを決定し安定な流量測定をすることができる超
音波流量計を提供することを目的とする。
超音波パルスの波形の時間情報も含めて検出レベ
ルを決定し安定な流量測定をすることができる超
音波流量計を提供することを目的とする。
〈本発明の構成〉
この目的を達成する本発明の構成は、超音波流
量計に係り、超音波パルスの送信から被測定流体
を介して受信するまでの超音波パルスの伝播時間
を測定する時間測定手段と、超音波パルスの検出
レベルを変える閾値設定手段と、この検出レベル
を変えながら検出レベルに対応した伝播時間を測
定し閾値時間テーブルを作成するテーブル作成手
段と、この閾値時間テーブルから検出レベルの変
化に対して伝播時間がほぼ一定となる検出レベル
の最大幅を与える検出レベルの中央値を決定する
中央値決定手段と、この中央値を検出レベルとし
て被測定流体の流量を測定することを特徴とする
ものである。
量計に係り、超音波パルスの送信から被測定流体
を介して受信するまでの超音波パルスの伝播時間
を測定する時間測定手段と、超音波パルスの検出
レベルを変える閾値設定手段と、この検出レベル
を変えながら検出レベルに対応した伝播時間を測
定し閾値時間テーブルを作成するテーブル作成手
段と、この閾値時間テーブルから検出レベルの変
化に対して伝播時間がほぼ一定となる検出レベル
の最大幅を与える検出レベルの中央値を決定する
中央値決定手段と、この中央値を検出レベルとし
て被測定流体の流量を測定することを特徴とする
ものである。
〈実施例〉
以下、本発明の実施例について図面に基づき説
明する。尚、従来技術と同一の機能を有する部分
には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
明する。尚、従来技術と同一の機能を有する部分
には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
第４図は本発明の実施例を示すブロツク図であ
る。比較器９の出力パルスＰはカウンタ２１に入
力されている。カウンタ２１にはクロツク発振器
２２から一定の周波数のクロツクf0が入力されて
いる。カウンタ２１は超音波発振器５から送出さ
れたスタート信号Ｓによりクロツクf0を計数し始
め比較器９の比較電圧Vcを越えた最初の出力パ
ルスによりカウントを停止する。制御回路２３の
中のRAM２４には閾値時間テーブル２５を形成
する領域が設けられている。この閾値時間テーブ
ル２５を形成するためのプログラムはROM２６
にあらかじめ書き込まれており、このプログラム
に従つてCPU１５はカウンタ２１の内容を読込
みこのカウント値を処理してバス１８を介して
Ｄ／Ａ変換器１０へ出力する。
る。比較器９の出力パルスＰはカウンタ２１に入
力されている。カウンタ２１にはクロツク発振器
２２から一定の周波数のクロツクf0が入力されて
いる。カウンタ２１は超音波発振器５から送出さ
れたスタート信号Ｓによりクロツクf0を計数し始
め比較器９の比較電圧Vcを越えた最初の出力パ
ルスによりカウントを停止する。制御回路２３の
中のRAM２４には閾値時間テーブル２５を形成
する領域が設けられている。この閾値時間テーブ
ル２５を形成するためのプログラムはROM２６
にあらかじめ書き込まれており、このプログラム
に従つてCPU１５はカウンタ２１の内容を読込
みこのカウント値を処理してバス１８を介して
Ｄ／Ａ変換器１０へ出力する。
以上のカウント値の処理に関して第５図に示す
フローチヤート図に基づき更に詳細に説明する。
フローチヤート図に基づき更に詳細に説明する。
先ずCPU１５の制御のもとにROM２６中の所
定のプログラムにしたがい比較器９の比較電圧
VcとしてＤ／Ａ変換器１０を介して基準電圧l1を
読出す（ステツプ）。この後カウンタ２１はリ
セツト信号Ｒによりリセツトされ、カウンタ２１
の内容はゼロとされる（ステツプ）。次に超音
波発振器５から超音波パルスＢが被測定流体２に
送出されると同時にカウンタ２１はスタート信号
Ｓを受けクロツクf0の計数が開始される。一方、
受信された超音波パルスＨは基準電圧l1と比較器
９で比較され（ステツプ）、基準電圧l1を越え
た出力パルスＰを受信した時点でカウンタ２１の
計数が終了する（ステツプ）。従つてカウンタ
２１の計数値nTは超音波パルスＨの伝播時間Ｔの
概略値を与え、〔ｘ〕をｘを越えない最大の整数
を表わす記号とすれば、次式の如くなる。
定のプログラムにしたがい比較器９の比較電圧
VcとしてＤ／Ａ変換器１０を介して基準電圧l1を
読出す（ステツプ）。この後カウンタ２１はリ
セツト信号Ｒによりリセツトされ、カウンタ２１
の内容はゼロとされる（ステツプ）。次に超音
波発振器５から超音波パルスＢが被測定流体２に
送出されると同時にカウンタ２１はスタート信号
Ｓを受けクロツクf0の計数が開始される。一方、
受信された超音波パルスＨは基準電圧l1と比較器
９で比較され（ステツプ）、基準電圧l1を越え
た出力パルスＰを受信した時点でカウンタ２１の
計数が終了する（ステツプ）。従つてカウンタ
２１の計数値nTは超音波パルスＨの伝播時間Ｔの
概略値を与え、〔ｘ〕をｘを越えない最大の整数
を表わす記号とすれば、次式の如くなる。
nT＝〔f0T〕 (1)
この基準電圧l1に対するカウンタ２１の計数値
nTはRAM２４中に閾値時間テーブル２５を形成
するために格納される（ステツプ）。
nTはRAM２４中に閾値時間テーブル２５を形成
するために格納される（ステツプ）。
以上のステツプからまでの手順を、短かい
時間の間では各回の超音波パルスの波形と伝播時
間に変化がないという前提で、あらかじめ決めら
れた所定の基準電圧（l1，l2，〜l1，〜lN）に対し
て実行する（ステツプ）と閾値時間テーブル２
５が完成する。この様にして作られた閾値時間テ
ーブル２５の内容は第６図に示す様に受信された
超音波パルスのエンベロープを与える平均的な波
形情報となる。第６図は横軸に超音波パルスの伝
播時間Ｔ、縦軸に基準電圧l1がとつてあり、点線
の波形が超音波パルスの波形で実線が基準電圧li
に対する超音波パルスの伝播時間Ｔを示してい
る。伝播時間Ｔはカウンタ２１の計数値nTとして
測定される。閾値時間テーブル２５には各基準電
圧（l1，l2，〜li，〜lN）に対応する伝播時間Ｔを
与える概略の計数値nTが記憶されているので、第
６図に示す様にこの中から計数値nTがほぼ一定と
なる基準電圧liの幅（閾値幅）のうちで最大幅Ｒ
を与える基準電圧liの中央値lΓiおよび対応する計
数値nT°をROMに書き込まれた手順にしたがい
CPU１５により求め、RAM２４に格納する（ス
テツプ）。
時間の間では各回の超音波パルスの波形と伝播時
間に変化がないという前提で、あらかじめ決めら
れた所定の基準電圧（l1，l2，〜l1，〜lN）に対し
て実行する（ステツプ）と閾値時間テーブル２
５が完成する。この様にして作られた閾値時間テ
ーブル２５の内容は第６図に示す様に受信された
超音波パルスのエンベロープを与える平均的な波
形情報となる。第６図は横軸に超音波パルスの伝
播時間Ｔ、縦軸に基準電圧l1がとつてあり、点線
の波形が超音波パルスの波形で実線が基準電圧li
に対する超音波パルスの伝播時間Ｔを示してい
る。伝播時間Ｔはカウンタ２１の計数値nTとして
測定される。閾値時間テーブル２５には各基準電
圧（l1，l2，〜li，〜lN）に対応する伝播時間Ｔを
与える概略の計数値nTが記憶されているので、第
６図に示す様にこの中から計数値nTがほぼ一定と
なる基準電圧liの幅（閾値幅）のうちで最大幅Ｒ
を与える基準電圧liの中央値lΓiおよび対応する計
数値nT°をROMに書き込まれた手順にしたがい
CPU１５により求め、RAM２４に格納する（ス
テツプ）。
次に、この中央値lΓiをＤ／Ａ変換器１０を介
して比較器１０の比較電圧Vcとして設定する
（ステツプ）。
して比較器１０の比較電圧Vcとして設定する
（ステツプ）。
この後、中央値lΓiを閾値とした流量計測を演
算回路１１により実行する（ステツプ）。流量
計測に当つて超音波パルスの振幅が大きく変化し
て検出ピークが変わると、ｆを超音波パルスの周
波数としてそのときの伝播時間Ｔは ｜Ｔ−T0｜＞１／ｆ (2) となるので、次式が成立する。
算回路１１により実行する（ステツプ）。流量
計測に当つて超音波パルスの振幅が大きく変化し
て検出ピークが変わると、ｆを超音波パルスの周
波数としてそのときの伝播時間Ｔは ｜Ｔ−T0｜＞１／ｆ (2) となるので、次式が成立する。
｜nT−nT°｜−f0／ｆ≧０ (3)
この左式の演算をCPU１５により演算し（ス
テツプ）、その正負をステツプで判断する。
ここでf0／ｆを１より大きくしておくことにより
検出ピークの変動を判定できる。なお、f0／ｆを
１より大きいが、１に近い整数にするほど厳しい
判断ができる。実際には超音波パルスの周波数ｆ
は高々1MHzであり、クロツクf0は数ＭHzで良く、
例えばマイクロコンピユータのクロツク信号（４
〜6MHz）が使用できる。
テツプ）、その正負をステツプで判断する。
ここでf0／ｆを１より大きくしておくことにより
検出ピークの変動を判定できる。なお、f0／ｆを
１より大きいが、１に近い整数にするほど厳しい
判断ができる。実際には超音波パルスの周波数ｆ
は高々1MHzであり、クロツクf0は数ＭHzで良く、
例えばマイクロコンピユータのクロツク信号（４
〜6MHz）が使用できる。
ステツプでの判断の結果、(3)式の左辺が正な
らば超音波パルスの検出ピークが大幅に変化した
ものと判断し演算回路１１にＷ＝０として指令し
演算回路１１での流量計測の結果を棄却し（ステ
ツプ）、(3)式の左辺が負ならば検出ピークの大
幅な変化はなく正常と判断しＷ＝１として演算回
路１１に指令し演算回路１１での流量計測の結果
を出力する（ステツプ）。
らば超音波パルスの検出ピークが大幅に変化した
ものと判断し演算回路１１にＷ＝０として指令し
演算回路１１での流量計測の結果を棄却し（ステ
ツプ）、(3)式の左辺が負ならば検出ピークの大
幅な変化はなく正常と判断しＷ＝１として演算回
路１１に指令し演算回路１１での流量計測の結果
を出力する（ステツプ）。
この後、ステツプに移り、測定開始より所定
時間を経過したかどうかが判断され、所定時間を
経過しない場合は、決定された中央値lΓiとこれ
に対応した計数値nT°を変更する必要がないもの
としてステツプに戻り再度流量測定が繰り返さ
れる。所定時間を経過した場合はステツプに戻
り再度中央値lΓiと計数値nΓTを決める手順を実行
する。この様にして中央値lΓiと計数値nΓTが適当
な値か否かが決定される。
時間を経過したかどうかが判断され、所定時間を
経過しない場合は、決定された中央値lΓiとこれ
に対応した計数値nT°を変更する必要がないもの
としてステツプに戻り再度流量測定が繰り返さ
れる。所定時間を経過した場合はステツプに戻
り再度中央値lΓiと計数値nΓTを決める手順を実行
する。この様にして中央値lΓiと計数値nΓTが適当
な値か否かが決定される。
第７図は受信波の検出の他の実施例を示すブロ
ツク図である。受信波の検出をゼロクロス点で行
う場合の例である。比較器９の出力パルスＰで比
較器９の反転入力端に接続されたスイツチ２７を
切換える。スイツチ２７の端子２７ａは共通電位
点に接続される。端子２７ｂはＤ／Ａ変換器１０
の出力端に接続されている。端子２７ｃは比較器
９の反転入力端に接続されており、出力パルスＰ
により端子２７ｃは端子２７ａ又は２７ｂに切換
えられる。以上の回路の動作につき第８図および
第９図に示す波形図を用いて説明する。第８図に
おいて点線の波形は受信された超音波パルスＨの
波形であり、横軸は時間ｔである。比較電圧Vc
としてＤ／Ａ変換器１０より基準電圧l1が端子２
７ｂを介して与えられており、超音波パルスＨが
基準電圧l1より大になると（t1時点）比較器９の
出力は反転スイツチ２７を端子２７ａ側に切換え
ゼロ電位とする。次に超音波パルスＨがゼロをク
ロスした時点（t2時点）で比較器９の出力は反転
し端子２７ｂ側に切換えられ、基準電圧l1が比較
電圧Vcとして設定される。更に基準電圧l1iより
超音波パルスＨが大になると（t3時点）スイツチ
２７は端子２７ａ側に切換えられゼロ電位とな
る。以上の動作を繰り返すことにより比較電圧
Vcは第８図に示す如きものとなる。第７図では
１つの基準電圧l1について説明したが、これを各
基準電圧liに対する伝播時間の関数として示した
のが第９図である。図の実線に示す様にゼロクロ
ス点での伝播時間のにより基準電圧liに対して伝
播時間Ｔは段階的な変化を示す。中央値lΓiの決
定がより簡単になる利点がある。なお点線で示し
た波形は第４図に示した回路の場合である。
ツク図である。受信波の検出をゼロクロス点で行
う場合の例である。比較器９の出力パルスＰで比
較器９の反転入力端に接続されたスイツチ２７を
切換える。スイツチ２７の端子２７ａは共通電位
点に接続される。端子２７ｂはＤ／Ａ変換器１０
の出力端に接続されている。端子２７ｃは比較器
９の反転入力端に接続されており、出力パルスＰ
により端子２７ｃは端子２７ａ又は２７ｂに切換
えられる。以上の回路の動作につき第８図および
第９図に示す波形図を用いて説明する。第８図に
おいて点線の波形は受信された超音波パルスＨの
波形であり、横軸は時間ｔである。比較電圧Vc
としてＤ／Ａ変換器１０より基準電圧l1が端子２
７ｂを介して与えられており、超音波パルスＨが
基準電圧l1より大になると（t1時点）比較器９の
出力は反転スイツチ２７を端子２７ａ側に切換え
ゼロ電位とする。次に超音波パルスＨがゼロをク
ロスした時点（t2時点）で比較器９の出力は反転
し端子２７ｂ側に切換えられ、基準電圧l1が比較
電圧Vcとして設定される。更に基準電圧l1iより
超音波パルスＨが大になると（t3時点）スイツチ
２７は端子２７ａ側に切換えられゼロ電位とな
る。以上の動作を繰り返すことにより比較電圧
Vcは第８図に示す如きものとなる。第７図では
１つの基準電圧l1について説明したが、これを各
基準電圧liに対する伝播時間の関数として示した
のが第９図である。図の実線に示す様にゼロクロ
ス点での伝播時間のにより基準電圧liに対して伝
播時間Ｔは段階的な変化を示す。中央値lΓiの決
定がより簡単になる利点がある。なお点線で示し
た波形は第４図に示した回路の場合である。
〈発明の効果〉
以上、実施例と共に具体的に説明した様に本発
明によれば、超音波パルスの受信時点を決定する
に際し、受信された超音波パルスの波形の時間情
報も含めて検出レベルを決定するようにしたの
で、受信された超音波パルスの振動減衰が悪い波
形でも検出ミスが最も起りにくいような最適な検
出レベルを自動的に選定でき安定な流量測定が可
能となる。
明によれば、超音波パルスの受信時点を決定する
に際し、受信された超音波パルスの波形の時間情
報も含めて検出レベルを決定するようにしたの
で、受信された超音波パルスの振動減衰が悪い波
形でも検出ミスが最も起りにくいような最適な検
出レベルを自動的に選定でき安定な流量測定が可
能となる。
第１図は従来の超音波流量計の構成を示すブロ
ツク図、第２図は第１図において計数値をパラメ
ータとしたときの基準電圧に対する確率分布を示
す波形図、第３図は超音波パルスの波形の１例を
示す波形図、第４図は本発明の一実施例を示すブ
ロツク図、第５図は第４図に示す実施例の動作を
説明するフローチヤート図、第６図は第４図に示
す実施例での伝播時間対基準電圧の関係を示す波
形図、第７図は受信波の検出の他の実施例を示す
ブロツク図、第８図は第７図に示す実施例の動作
を説明する波形図、第９図は第７図に示す実施例
の基準電圧に対する伝播時間の関係を示す特性図
を示す。 １…管路、３，４…超音波送受波器、５…超音
波発振器、７…切換スイツチ、９…比較器、１０
…Ｄ／Ａ変換器、１１…演算回路、１５…CPU、
２１…カウンタ、２２…クロツク発振器、２３…
制御回路、２４…RAM、２５…閾値時間テーブ
ル、２６…ROM、２７…スイツチ、Ｈ…超音波
パルス、Ｓ…スタート信号、Ｐ…出力パル＝ー
ツク図、第２図は第１図において計数値をパラメ
ータとしたときの基準電圧に対する確率分布を示
す波形図、第３図は超音波パルスの波形の１例を
示す波形図、第４図は本発明の一実施例を示すブ
ロツク図、第５図は第４図に示す実施例の動作を
説明するフローチヤート図、第６図は第４図に示
す実施例での伝播時間対基準電圧の関係を示す波
形図、第７図は受信波の検出の他の実施例を示す
ブロツク図、第８図は第７図に示す実施例の動作
を説明する波形図、第９図は第７図に示す実施例
の基準電圧に対する伝播時間の関係を示す特性図
を示す。 １…管路、３，４…超音波送受波器、５…超音
波発振器、７…切換スイツチ、９…比較器、１０
…Ｄ／Ａ変換器、１１…演算回路、１５…CPU、
２１…カウンタ、２２…クロツク発振器、２３…
制御回路、２４…RAM、２５…閾値時間テーブ
ル、２６…ROM、２７…スイツチ、Ｈ…超音波
パルス、Ｓ…スタート信号、Ｐ…出力パル＝ー
Claims (1)
- １ 超音波パルスの送信から被測定流体を介して
受信するまでの前記超音波パルスの伝播時間を測
定する時間測定手段と、前記超音波パルスの検出
レベルを変える閾値設定手段と、前記検出レベル
を変えながら前記検出レベルに対応した前記伝播
時間を測定し閾値時間テーブルを作成するテーブ
ル作成手段と、前記閾値時間テーブルから前記検
出レベルの変化に対して前記伝播時間がほぼ一定
となる前記検出レベルの最大幅を与える前記検出
レベルの中央値を決定する中央値決定手段と、前
記中央値を前記検出レベルとして前記被測定流体
の流量を測定することを特徴とする超音波流量
計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59142569A JPS6120821A (ja) | 1984-07-10 | 1984-07-10 | 超音波流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59142569A JPS6120821A (ja) | 1984-07-10 | 1984-07-10 | 超音波流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6120821A JPS6120821A (ja) | 1986-01-29 |
| JPH053529B2 true JPH053529B2 (ja) | 1993-01-18 |
Family
ID=15318371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59142569A Granted JPS6120821A (ja) | 1984-07-10 | 1984-07-10 | 超音波流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6120821A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4760115B2 (ja) * | 2005-04-28 | 2011-08-31 | パナソニック株式会社 | 流体の流れ計測装置 |
| JP5229349B2 (ja) * | 2011-04-13 | 2013-07-03 | パナソニック株式会社 | 流体の流れ計測装置 |
| JP2019035593A (ja) * | 2017-08-10 | 2019-03-07 | ローム株式会社 | センサ信号処理装置 |
-
1984
- 1984-07-10 JP JP59142569A patent/JPS6120821A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6120821A (ja) | 1986-01-29 |
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