JPH07159213A - 超音波流量計 - Google Patents

超音波流量計

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JPH07159213A
JPH07159213A JP5308431A JP30843193A JPH07159213A JP H07159213 A JPH07159213 A JP H07159213A JP 5308431 A JP5308431 A JP 5308431A JP 30843193 A JP30843193 A JP 30843193A JP H07159213 A JPH07159213 A JP H07159213A
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JP
Japan
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time
ultrasonic
detection
correction signal
abnormality
Prior art date
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Pending
Application number
JP5308431A
Other languages
English (en)
Inventor
Akio Miyamoto
明夫 宮本
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】気泡や異物などが混入したことによる超音波伝
播異常を検知するとともに、異常検知に基づき応急的に
流量測定を継続させる。 【構成】異常検知回路8は、二つの方式で超音波伝播に
係る異常発生を検知する。第1方式は、送受信回路2か
ら出力された、順方向,逆方向の各受信波を入力し、そ
の時間検出用波の波高値が設定時間内で常に設定値未満
であることに基づき検知し、第2方式は、時間差検出回
路6から出力された時間差の、設定時間内の変動幅が設
定値を超えることに基づき検知する。制御部5は、異常
検知回路8からの異常検知信号に基づき、正常状態に対
応する正規の修正信号から、異常状態に対応する緊急修
正信号に切り替える。この緊急修正信号に基づき、受波
修正回路3によって、気泡や異物による反射,減衰によ
ってレベルが低下した受信波は増幅されて応急的な流量
測定が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、導管を流れる流体内
部に気泡や異物などが混入して超音波伝播に係る異常が
発生したとき、この異常を検知するとともに、受信波形
修正用の修正信号を、正規の修正信号から緊急修正信号
に切り替えて応急的に流量測定を継続させるようにした
超音波流量計に関する。
【0002】
【従来の技術】従来例について、図5の構成図を参照し
ながら説明する。図において、一対の各送受波器11,12
を流体の流れる導管10の外周に設置し、流体の流れ方向
(実線矢印)の成分をもつ順方向と、その逆の成分をも
つ逆方向との双方向に超音波を伝播させる。その各伝播
時間の時間差に基づいて流速を測定する。いま、時間差
をΔT、音速をc、伝播距離の流れ方向成分をLとする
と、流速V=c2 ΔT/2L である。
【0003】従来例の構成は主として、送受信回路2 、
受波修正回路3 、比較回路4 、制御部15、時間差検出回
路6 および流速演算回路7 からなる。送受信回路2 は、
対応する送受波器に送波信号を出力したり、対応する送
受波器からの受波信号を入力したりする。受波修正回路
3 は、制御部15の修正信号によって、詳しくは後述する
ように、受信波形を修正する。比較回路4 は、順方向の
受信波形のうちの時間検出用波と、逆方向の受信波形の
対応する時間検出用波との波高値を比較し、その比較値
を制御部15に入力して修正信号に反映させ、比較値が零
になるまで修正が継続される。時間差検出回路6 は、比
較値が零になったときの、つまり波高値の等しい順方
向, 逆方向の各時間検出用波に基づいて、伝播時間の時
間差ΔTを求める。流速演算回路7 は、この時間差ΔT
を用いて先の演算式に基づき流速Vを求める。
【0004】受信波形の修正について説明する。時間差
を正確に求めるために、順方向,逆方向の各受信波形の
うちで時間検出用波を特定し、その波高値を同じにする
方法がとられる。受信波形の修正は、この各時間検出用
波の波高値を等しくするために、順方向,逆方向の一方
の受信波形の最大波高値を調整することによる。順方
向,逆方向の各時間検出用波の波高値の差に基づいて、
一方の受信波形の最大波高値を調整し、この調整は差が
零になるまで継続される。なお、調整するための信号
が、制御部15から出力される修正信号である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来例において、もし
導管を流れる流体内部に気泡や異物などが混入して超音
波伝播に係る異常が発生したとき、測定された流量値が
異常に変化すれば、なにか異常状態が発生したとのでは
ないかと気付くが、不幸にして流量値の変化が比較的小
さければ、異常状態発生に気付くことがなく、測定誤差
を含んだまま流量測定が継続される。超音波伝播に係る
異常発生によって、流量測定に誤差を生じることについ
て、以下に述べる。
【0006】図4は正常,異常な各超音波伝播状態にお
ける受信信号の順方向,逆方向の各波形図である。実線
が正常な超音波伝播状態における順方向の波形Aを、破
線が同じくその逆方向の波形Bを示す。連続ドットで示
した各波形Ai,Bi が、流体内部に気泡や異物が混入し
て異常な超音波伝播状態になったときの順方向, 逆方向
の受信信号の各波形である。この図に示されるように、
各波形Ai,Bi の波高値は、流体内部に含まれた気泡や
異物による反射または減衰によって、これらが混入しな
いときに比べ、低下するとともに著しく変動する。この
ことが、見掛け上の伝播時間差に影響を及ぼし、そのま
ま流量の測定誤差となる。波高値の低下と、その変動の
程度が極端に大きくなると、流量測定が不能になる。
【0007】この発明が解決しようとする課題は、従来
の技術がもつ以上の問題点を解消して、導管を流れる流
体内部に気泡や異物などが混入して超音波伝播に係る異
常が発生したとき、この異常を検知するとともに、この
異常検知に基づいて応急的に流量測定を継続させるよう
にした超音波流量計を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る超音波流
量計は、一対の送受波器を流体の流れる導管の外周に設
置し、流体の流れ方向の成分をもつ順方向と、その逆の
成分をもつ逆方向との双方向に超音波を伝播させ、その
各伝播時間の時間差に基づき流速を測定する流量計にお
いて、順方向,逆方向の各受信波形を、その時間検出用
波の波高値が一致するように修正する修正部と;順方
向,逆方向の各受信波形の時間検出用波の波高値の、設
定時間内における値が、常に設定値未満であることに基
づき、超音波伝播に係る異常発生と判断する検知部と;
を備える。
【0009】請求項2に係る超音波流量計は、一対の送
受波器を流体の流れる導管の外周に設置し、流体の流れ
方向の成分をもつ順方向と、その逆の成分をもつ逆方向
との双方向に超音波を伝播させ、その各伝播時間の時間
差に基づき流速を測定する流量計において、順方向,逆
方向の各受信波形を、その時間検出用波の波高値が一致
するように修正する修正部と;順方向,逆方向の各伝播
時間の時間差の、設定時間内における変動幅が、設定幅
値を超えることに基づき、超音波伝播に係る異常発生と
判断する検知部と;を備える。
【0010】請求項3に係る超音波流量計は、請求項1
または2に記載の流量計において、検知部の異常発生に
係る検知信号に基づき、修正部に対しその修正信号を正
常な超音波伝播状態に対応する正規の修正信号から、異
常な超音波伝播状態に対応する緊急修正信号に切り替え
て出力させる切替手段を備える。
【0011】
【作用】請求項1に係る超音波流量計では、修正信号が
設定時間内において常に設定値未満であることに基づ
き、検知部によって、超音波伝播に係る異常発生と判断
される。請求項2に係る超音波流量計では、順方向,逆
方向の各伝播時間の時間差の、設定時間内における変動
幅が設定幅値を超えることに基づき、検知部によって、
超音波伝播に係る異常発生と判断される。
【0012】請求項3に係る超音波流量計では、切替手
段によって、請求項1または2に記載の検知部の異常発
生に係る検知信号に基づき、修正部の出力が、正常な超
音波伝播状態に対応する正規の修正信号から、異常な超
音波伝播状態に対応する緊急修正信号に切り替えられて
出力され、応急的に流量測定が継続される。
【0013】
【実施例】この発明に係る超音波流量計の実施例につい
て、以下に図を参照しながら説明する。図1は実施例の
構成を示すブロック図である。この実施例が従来例と異
なる点は、異常検知回路8が追加されたことと、制御部
5の機能が従来例の制御部15より拡大されたことであ
る。異常検知回路8は、詳しくは後述するが、二つの方
式で超音波伝播に係る異常発生を検知する。その一つ
は、送受信回路2から出力された、順方向,逆方向の各
受信波を入力し、そのうちの時間検出用波の波高値が設
定時間内で常に設定値未満であることに基づいて検知す
る方式である。もう一つは、時間差検出回路6から出力
された時間差の、設定時間内の変動幅が設定幅値を超え
ることに基づいて検知する方式である。
【0014】制御部5は、発明における修正部と切替手
段との機能をもち、異常検知回路8からの異常検知信号
に基づき、正常な超音波伝播状態に対応する正規の修正
信号から、異常な超音波伝播状態に対応する緊急修正信
号に切り替える。この緊急修正信号に基づき、受波修正
回路3によって、気泡や異物による反射,減衰によって
レベルが低下した受信波は増幅され、なんとか応急的な
流量測定を可能にするレベルにまで増大される。図3は
緊急修正された受信信号の順方向,逆方向の各波形図で
ある。図において、図4に示した順方向,逆方向の各受
信波形A,Bが増幅されて各受信波形Ac,Bc になる。
当然ながら、この各受信波形Ac,Bc に基づき、時間差
検出回路6によって得られた時間差値では、正常な超音
波伝播状態における時間差ほど正確な流量測定はでき
ず、以上に述べた処置はあくまで応急的なものである。
基本的には、異常検知によって、流体に含まれる気泡や
異物の除去の処置をとることが重要である。
【0015】さて、実施例の動作とくに異常検知回路の
働きについて、図2のフローチャートを参照しながら詳
しく説明する。ステップS1 で、受信波の時間検出用波
の波高値Hが、設定値C未満になったかどうかが判断さ
れる。この波高値Hは、一つの手掛かりであるから、順
方向,逆方向の少なくてもいずれかでよい。YESな
ら、異常発生のおそれがあるとして、波高値Hが設定値
C未満の状態が設定時間T1 だけ継続するかどうかが判
断される。すなわち、ステップS2 で、タイマTが零起
動され、ステップS3 で、波高値Hが設定値C未満であ
ること、ステップS4 で、タイマTが設定時間T1 に達
することが判断される。ステップS3 でNOになる、つ
まり設定時間T1 内に波高値Hが設定値C以上になる
と、波高値Hの低下に基づく検知方式では異常はないと
され、ステップS7 に移る。また、ステップS4 でN
O、つまり波高値Hが設定値C未満であることが設定時
間T1 継続されたなら、異常であるとしてステップS5
に移る。
【0016】ステップS7 〜S10は、設定時間内の時間
差の変動幅が設定値を超えることに基づく検知手順であ
る。ステップS7 で、タイマTが零起動され、ステップ
S8で、そのときまでの時間差ΔT の変動幅の最大値、
D( ΔT)max が格納される。ステップS9 で、タイマT
が設定時間T2 に達することが判断される。ステップS
10で、設定時間T2 に達するまでに格納された、時間差
ΔT の変動幅の最大値D( ΔT)max が、設定値δを超え
るかどうかが判断される。その結果、YESなら異常、
NOなら正常と検知される。ステップS5 は異常測定モ
ード、ステップS11は正常測定モードで、たとえばその
旨の表示がおこなわれる。ステップS5に続くステップ
S6 で、緊急処置つまり、図1 における制御部5が、そ
の出力を正規の修正信号から、異常な超音波伝播状態に
対応する緊急修正信号に切り替える。この緊急修正信号
に基づき、受波修正回路3によって、気泡や異物による
反射,減衰によってレベルが低下した受信波が増幅され
る( 図3 参照) 。なお、緊急処置として、広義には混入
気泡や異物の除去も含まれる。ステップS6 の緊急処置
と、ステップS11の正常測定モードとの後、再び初期の
ステップS1 に戻って、以下同様に異常検知とその緊急
処置とが繰り返される。
【0017】
【発明の効果】請求項1または2に係る超音波流量計で
は、導管を流れる流体内部に気泡や異物などが混入して
超音波伝播に係る異常が発生したとき、この異常を迅速
かつ正確に検知することができる。しかも、この検知に
基づき、的確な応急処置を講じることが可能になる。
【0018】請求項3に係る超音波流量計では、切替手
段によって、検知部の異常発生に係る検知信号に基づ
き、修正部の出力が、正常な超音波伝播状態に対応する
正規の修正信号から、異常な超音波伝播状態に対応する
高水準値の緊急修正信号に切り替えられて出力され、応
急的に流量測定が継続される。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る実施例の構成を示すブロック図
【図2】この実施例の動作を示すフローチャート
【図3】実施例の緊急修正された受信信号の順方向,逆
方向の各波形図
【図4】正常,異常な各超音波伝播状態における受信信
号の順方向,逆方向の各波形図
【図5】従来例の構成を示すブロック図
【符号の説明】
2 送受信回路 3 受波修正回路 4 比較回路 5 制御部 6 時間差検出回路 7 流速演算回路 8 異常検知回路 10 導管 11,12 送受波器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一対の送受波器を流体の流れる導管の外周
    に設置し、流体の流れ方向の成分をもつ順方向と、その
    逆の成分をもつ逆方向との双方向に超音波を伝播させ、
    その各伝播時間の時間差に基づき流速を測定する流量計
    において、順方向,逆方向の各受信波形を、その時間検
    出用波の波高値が一致するように修正する修正部と;順
    方向,逆方向の各受信波形の時間検出用波の波高値の、
    設定時間内における値が、常に設定値未満であることに
    基づき、超音波伝播に係る異常発生と判断する検知部
    と;を備えることを特徴とする超音波流量計。
  2. 【請求項2】一対の送受波器を流体の流れる導管の外周
    に設置し、流体の流れ方向の成分をもつ順方向と、その
    逆の成分をもつ逆方向との双方向に超音波を伝播させ、
    その各伝播時間の時間差に基づき流速を測定する流量計
    において、順方向,逆方向の各受信波形を、その時間検
    出用波の波高値が一致するように修正する修正部と;順
    方向,逆方向の各伝播時間の時間差の、設定時間内にお
    ける変動幅が、設定幅値を超えることに基づき、超音波
    伝播に係る異常発生と判断する検知部と;を備えること
    を特徴とする超音波流量計。
  3. 【請求項3】請求項1または2に記載の流量計におい
    て、検知部の異常発生に係る検知信号に基づき、修正部
    に対しその修正信号を正常な超音波伝播状態に対応する
    正規の修正信号から、異常な超音波伝播状態に対応する
    緊急修正信号に切り替えて出力させる切替手段を備える
    ことを特徴とする超音波流量計。
JP5308431A 1993-12-09 1993-12-09 超音波流量計 Pending JPH07159213A (ja)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH109916A (ja) * 1996-06-26 1998-01-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 超音波式流量計
JP2001281032A (ja) * 2000-03-30 2001-10-10 Hitachi Shonan Denshi Co Ltd 超音波流量計測装置
JP2002286701A (ja) * 2001-03-22 2002-10-03 Kyoto Electron Mfg Co Ltd 超音波音速測定における測定値補正方法および超音波測定装置
JP2002323356A (ja) * 2001-04-25 2002-11-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 水道メーター
JP2008216100A (ja) * 2007-03-06 2008-09-18 Tokyo Keiso Co Ltd 超音波流量計
JP2022161052A (ja) * 2021-04-08 2022-10-21 パナソニックIpマネジメント株式会社 超音波流量計
JP2022161051A (ja) * 2021-04-08 2022-10-21 パナソニックIpマネジメント株式会社 異常検知装置

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