JPH05825Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ａ 産業上の利用分野 本考案は超音波流速計のチエツカーに関する。

ｂ 従来の技術 音速、寸法等が既知である伝播媒質（例えば
水、エボナイト、アクリル樹脂）に実際に超音波
を発射し、上記、伝播媒質中を伝播した超音波を
検出し、超音波流速計が正常に動作しているか否
かを確認する超音波流速計のチエツカーである。

ｃ 考案が解決しようとする問題点 従来の技術による超音波流速計のチエツカーは
水、エボナイト等の超音波伝播媒質を実際に使用
するので、伝播時間が各伝播媒質毎に固定されて
いる。したがつて流速の変化にともなう伝播時間
の変化、及び送信方向による伝播時間の変化によ
る動作のチエツクは不可能であつた。

また超音波トランスデユーサを使用するので高価
であつた。

本考案は現実の超音波トランスデユーサを使用
することなく、送信信号に対して予め定められた
時間だけ遅延した疑似受信信号を発生する超音波
流速計のチエツカーを提供することを目的とす
る。

ｄ 問題点を解決するための手段 上記問題点は、超音波送信号を２値化する比較
回路と、超音波伝播時間に対応する数値を予め設
定する超音波伝播時間設定手段と、超音波周波数
より高い周波数で発振する発振回路と、上記発振
回路の出力信号を計数しその計数値が予め定めら
れた数になるとロード信号を発生する第１のカウ
ンタ回路と、上記ロード信号により上記超音波伝
播時間設定手段で設定された数値をプリセツトし
上記発振回路の出力信号を計数する第２のカウン
タ回路と上記発振回路の出力をクロツク信号とし
て上記第１のカウンタ回路の出力信号により指定
された書き込みアドレスに上記比較回路の出力を
書き込む動作と上記第２のカウンタ回路の出力信
号により指定された読み出しアドレスの内容を読
み出す動作を交互に行うスタテイツクRAMを備
える超音波流速計のチエツカーにより、解決され
た。

ｅ 作用 上記スタテイツクRAMの読み込みアドレスは
上記第１のカウンタ回路の出力により指定され、
上記比較回路の出力は当該書き込みアドレスに記
憶される。

上記第１のカウンタの計数内容と上記第２のカ
ウンタの計数内容は、上記超音波伝播時間設定手
段に設定された数値だけ差があり、上記第２のカ
ウンタの内容によつて指定される読み出しアドレ
スは、上記書き込みアドレスと一定の差がある。
上記スタテイツクRAMは、上記発振回路の出力
をクロツクパルスとして、上記スタテイツク
RAMに書き込まれた信号を上記アドレスの数値
差に対応する時間だけ遅れて読み出す。

上記スタテイツクRAMの出力はその波形が上
記比較回路の出力と同形であり、かつ所定の時間
遅れを有するので、媒質内を伝播した信号の疑似
受信信号として利用することができる。

上記超音波伝播時間設定手段を複数の数値設定
手段とマルチプレクサで構成し、流速に対して超
音波伝播時間が順方向／逆方向の場合の数値を独
立に設定したときは、該マルチプレクサで選択さ
れた数値が上記第２のカウンタにプリセツトされ
る。

ｆ 実施例 第１図は本考案に係る超音波流速計のチエツカ
ーの実施例のブロツクダイヤグラム、第２図は第
１図のチエツカーが接続された超音波流速計の実
施例のブロツクダイヤグラム、第３図は第１図の
チエツカーの信号のタイムチヤートである。

第２図の超音波流速計は、測定時において次の
ように動作する。主発振器１の出力の一部が第１
のカウンタ２でカウントダウンされ、該カウンタ
２の出力と該主発振器１の出力がNANDゲート
３の入力となる。該NANDゲート３の出力が、
送信回路Ｔで電力増幅さ、上記カウンタ２の出力
によつて制御される切換えスイツチ４を経て超音
波トランスデユーサUS１，US２の一方に送られ
る。上記一方の超音波トランスデユーサから送信
された超音波は流速Ｖの流体中を伝播し他方の超
音波トランスデユーサで検出される。超音波トラ
ンスデユーサで検出された信号は上記切換えスイ
ツチを経由して受信回路Ｒに到る。上記受信回路
Ｒの出力信号は増幅回路５で増幅された後、測
定／チエツク切換えスイツチ６を経て矩形波化回
路７で矩形波に変形され、第２のカウンタ回路８
でカウントダウンされ位相差検出回路９の一方の
入力となる。上記位相差検出回路９の他方の入力
信号は上記第１のカウンタ回路から得られる。送
信信号と受信信号の位相差に対応する上記位相差
検出回路９の出力は位相／電圧変換回路１０によ
つて電圧信号に変換される。上記電圧信号は、サ
ンプルホールドの一方にサンプルホールドされ
る。サンプルホールド回路は２個設けられ、上記
切換えスイツチ４と同期する単安定フリツプフロ
ツプ回路１１によつて制御されるサンプルホール
ド切換えスイツチ１２で切換えられる。例えばサ
ンプルホールド回路Ｓ／H₁は流速に対して超音
波伝播方向が順方向のときの位相／電圧変換回路
１０の出力を、サンプルホールド回路Ｓ／H₂は
逆方向のときの位相／電圧変換回路１０の出力を
サンプルホールドする。

上記サンプルホールド回路Ｓ／H₁とＳ／H₂の
保持内容の差が減算回路１３で計算され、和が加
算回路１４で計算される。上記和は、その値が一
定値になるように、上記主発振回路１に負帰還さ
れ、これにより流速測定値の流体中音速依存性が
補償される。なお上記差が流速Ｖに対応する。

他方超音波流速計の機能をチエツクするとき
は、測定／チエツク切換えスイツチ６をチエツク
モードに切換え、上記送信回路Ｔの出力をチエツ
カー１５の入力端子に送り、上記チエツカーにお
いて疑似受信信号を作り、その出力を上記矩形波
化回路７に送る。上記矩形波化回路７以後の信号
処理は想定モードのときと同一である。

トランスデユーサから送信される送信超音波
（第３図ａ）に対して、トランスデユーサで受信
される超音波は超音波トランスデユーサ間距離
Ｌ、音速Ｃ、流速Ｖで定まる超音波伝播時間φだ
け遅延する（第３図ｂ）。流速の方向と超音波の
方向が順方向・逆方向のときの上記超音波伝播時
間φの値φ₁，φ₂は次の式で与えられる。

φ₁＝Ｌ／Ｃ＋Ｖ……(1) φ₂＝Ｌ／Ｃ−Ｖ……(2) 第１図に図示された超音波流速計のチエツカー
は、第３図ａの信号が入力信号であるとき、疑似
受信信号である第２図ｂの信号を出力信号として
発生する。

第１図のチエツカーは、第２図の送信回路４か
ら送信信号を比較回路１６で２値化し、上記比較
回路１６の出力を１ビツト・スタテイツクRAM
１７に記憶させ、所定時間経過後に上記１ビツト
スタテイツクRAM１７から該信号を読み出し、
Ｄ・フリツプフロツプ回路１８、レベルシフト回
路１９を介して送出する。

上記スタテイツクRAM１７の書き込みアドレ
スと読み出しアドレスは、それぞれ第１のカウン
タ回路CNT１と第２のカウンタ回路CNT２の計
数値により指定される。上記第１のカウンタ回路
CNT１の内容と上記第２のカウンタ回路CNT２
の内容は、第１のマルチプレクサーMPX１を介
し上記１ビツトスタテイツクRAM１７のアドレ
ス端子に送られる。書き込みアドレス端子と読み
出しアドレス端子が共通であるので、１ビツトス
タテイツクRAMのＷ制御端子によつて書き込み
と読み出しが選択される。

上記第１と第２のカウンタCNT１，CNT２は
発振回路OSCの出力信号を計数する。なお上記
Ｗ制御端子の入力信号は遅延回路DLを経由した
上記OSCの出力信号である。遅延回路DLは省略
できるときがある。上記第１のカウンタ回路
CNT１は所定の計数値Ｎ（例えばＮ＝100）に達
するとロード信号を第２のカウンタ回路CNT２
に送る。上記第２のカウンタ回路CNT２は、後
述する第２のマルチプレクサMPX２の出力信号
である数値ｎを上記ロード信号を受ける毎にプリ
セツトする。したがつて上記第１のカウンタ回路
CNT１と第２のカウンタ回路CNT２は、その計
数値の差を一定値ｎに保ちながら上記発振回路
OSCの出力を計数する。なお上記第２のカウン
タ回路CNT２は上記発振回路OSCの出力を反転
回路２０を介して計数する。この結果、両カウン
タ回路CNT１，CNT２の内容は発振回路OSCの
出力の半周期毎に交互に変化する。発振回路
OSCの１パルス毎にカウンタ回路CNT１，CNT
２の内容が１づつ変化するので、上記１ビツト・
スタテイツクRAMの書き込みアドレスと読み出
しアドレスも１つづつ変化する。このとき書き込
みアドレスと読み出しアドレスの差は数値ｎであ
るので、上記１ビツトスタテイツクRAM１７の
入力端子に入力された信号は上記数値ｎに対応す
る時間だけ遅れて出力端子から送出される。上記
出力端子から送出された信号はＤ・フリツプフロ
ツプ回路、レベルシフト回路１９を介して第２図
の矩形波化回路７に送られる。なお上記Ｄ・フリ
ツプフロツプ１８はスタテイツクRAM１７の出
力が一時的にフローテイング状態になる際の影響
を除去するためのものであつて、スタテイツク
RAMの種類によつては不用である。

上記第２のカウンタ回路CNT２にプリセツト
される数値ｎを送る第２のマルチプレクサMPX
２には、２つのデータ設定手段DS１，DS２（例
えばデイツプスイツチ）が接続されている。上記
データ設定手段DS１，DS２に、それぞれ流速と
超音波の進行方向が順方向／逆方向のときの超音
波伝播時間 φ₁＝Ｌ／Ｃ＋Ｖ φ₂＝Ｌ／Ｃ−Ｖ に対応する数値n₁，n₂を設定する。上記数値n₁，
n₂は上記第２のマルチプレクサMPX２の制御信
号cs（例えば10Hzの矩形波）によつて交互に選択
され上記第２のカウンタ回路CNT２にプリセツ
トされる数値ｎとなる。上記制御信号csとして第
２図上記切換えスイツチ４を制御するカウンタ回
路２の信号を使用することができる。

上記φ₁，φ₂を与える式の中の変数Ｃ，Ｖ，Ｌ
を任意に変えることにより、流速測定の模擬試験
をほぼ自由に行うことができる。

ｇ 効果 流体を実際に流さずに流速測定装置の動作
の正常／異常をチエツクできる。

実際の超音波トランスデユーサを使用せず
にチエツクできる。

流速に対して超音波進行方向が順方向／逆
方向の場合の模擬ができる。

現場への初期設置、および保守サービス時
に便利に使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る超音波流速計のチエツカ
ーの実施例のブロツクダイヤグラム、第２図は第
１図のチエツカーが接続された超音波流速計の実
施例のブロツクダイヤグラム、第３図は第１図の
チエツカーの信号のタイムチヤートである。 １……主発振回路、２……第１のカウンタ、３
……HANDゲート、４……切換えスイツチ、５
……増幅回路、６……測定／チエツク切換えスイ
ツチ、７……矩形波化回路、８……第２のカウン
タ、９……位相差検出回路、１０……位相／電圧
変換回路、１１……単安定フリツプフロツプ回
路、１２……サンプルホールド切換えスイツチ、
１３……減算回路、１４……加算回路、１５……
チエツカー、１６……比較回路、１７……スタテ
イツクRAM、１８……Ｄ・フリツプフロツプ回
路、１９……レベルシフト回路、２０……反転回
路である。CNT１，CNT２……カウンタ回路、
DL……遅延回路、DS１，DS２……超音波伝播
時間設定手段、MPX１，MPX２……マルチプレ
クサ回路、OSC……発振回路、Ｒ……受信回路、
SH₁，SH₂……サンプルホールド回路、Ｔ……送
信回路、US１，US２……超音波トランスデユー
サ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 超音波送信号を２値化する比較回路と、超音
   波伝播時間に対応する数値を予め設定する超音
   波伝播時間設定手段と、超音波周波数より高い
   周波数で発振する発振回路と、上記発振回路の
   出力信号を計数し、その計数値が予め定められ
   た数になるとロード信号を発生する第１のカウ
   ンタ回路と、上記ロード信号により上記超音波
   伝播時間設定手段で設定された数値をプリセツ
   トし上記発振回路の出力信号を計数する第２の
   カウンタ回路と、上記発振回路の出力をクロツ
   ク信号として上記第１のカウンタ回路の出力信
   号により指定された書き込みアドレスに上記比
   較回路の出力を書き込む動作と上記第２のカウ
   ンタ回路の出力信号により指定された読み出し
   アドレスの内容を読み出す動作を交互に行うス
   タテイツクRAMを備えることを特徴とする超
   音波流速計のチエツカー。 (2) 上記超音波伝播時間設定手段が、２個のデー
   タ設定手段と、上記データ設定手段に設定され
   た数値を選択するマルチプレクサMPX2からな
   ることを特徴とする実用新案登録請求の範囲第
   １項記載の超音波流速計のチエツカー。 (3) 上記データ設定手段がデイツプスイツチであ
   ることを特徴とする実用新案登録請求の範囲第
   ２項記載の超音波流速計のチエツカー。