JPH0933308A - 超音波流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シングアラウンド法を用いた超音波流量計の
計測精度を改善する。 【構成】 流れの順方向に超音波を発射して伝搬時間ｔ
₁ を計測するときのタイムチャートを図に示す。先ずス
タート時に駆動パルスＰ１で送波器を駆動する。送波器
は振動して超音波を受波器に向けて発射すると同時に電
気信号Ｓ１１を生じる。Ｓ１１の第３波を検知回路で検
知して信号Ｐ１１を得る。受波器の電気信号Ｓ２１の第
３波を検出した信号Ｐ２１で駆動パルスＰ２を送波器に
印加する。これをくり返しＮ回目の信号Ｐ２Ｎまでの時
間Ｔ₁ と、遅れ時間τの平均から伝搬時間ｔ₁ を求め
る。同様にして逆方向の伝搬時間も求め、これらから流
量を演算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はシングアラウンド法
を用いた超音波流量計の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】ただ１つのシングアラウンド系を時間的
に切替えるタイムシヤリングの方式を用いた超音波流量
計が公知である。

【０００３】タイムシヤリング方式を用いたシングアラ
ウンド法の原理を図３を用いて説明する。図３におい
て、１は流管、２、３は距離Ｌだけ離れて流管１の上流
部と下流部に設けた１組の送受波器である。Ｖは流体の
流れの流速を示す。

【０００４】まず送波器２から順方向に超音波パルスを
発射し、受波器３でこれを受信する。この受信信号に基
いて送波器２に駆動パルスを加えると送波器２からは再
び超音波パルスが発射され、以後このくり返しが行なわ
れる。このくり返しの周期、つまり順方向のシングアラ
ウンド周期ｔ₁ は、静止流体中の音速をＣ、流体の流れ
の速さをＶとすると ｔ₁ ＝Ｌ／（Ｃ＋Ｖ） となる。

【０００５】また、順方向のシングアラウンド周波数ｆ
₁ は周期ｔ₁ の逆数で、 ｆ₁ ＝１／ｔ₁ ＝（Ｃ＋Ｖ）／Ｌ となる。

【０００６】次に、超音波の向きを流れと逆方向に切替
え、送波器３から逆方向に超音波パルスを発射し、受波
器２でこれを受信する。この受信信号に基いて送波器３
に駆動パルスを加えると送波器２からは再び超音波パル
スが発射され、以後このくり返しが行なわれる。このく
り返しの周期、つまり逆方向のシングアラウンド周期ｔ
₂ は、 ｔ₂ ＝Ｌ／（Ｃ−Ｖ） となる。

【０００７】また、逆方向のシングアラウンド周波数ｆ
₂ は周期ｔ₁ の逆数で ｆ₂ ＝１／ｔ₂ ＝（Ｃ−Ｖ）／Ｌ となる。

【０００８】ｆ₁ とｆ₂ の差Δｆは Δｆ＝ｆ₁ −ｆ₂ ＝（１／ｔ₁ ）−（１／ｔ₂ ）＝２Ｖ
／Ｌ となり、これから、流体の流れの速さＶを Ｖ＝Ｌ・Δｆ／２ として、音速に関係なく求めることができる。

【０００９】ところで、送受波器２、３のうちの一方２
を送波器として用い、他方３を受波器として用いる順方
向の場合について、送波器２を短かい駆動パルスＰ₁ で
励振すると、送波器２から超音波パルスが発射され、こ
れが受波器３で受信され、図４に示す受信波が電気信号
として生じる。

【００１０】受信波は符号イで示す先頭では小さな信号
で、第１波、第２波、第３波、第４波、第５波と次第に
そのピーク値が大きくなり、その後は次第に信号が小さ
くなる。

【００１１】送波器２から受波器３に超音波が到達する
順方向の伝搬時間は本来図４の時間ｔ₁ であるが、先頭
のイ点を検知するのはＳ／Ｎの関係もあって不正確とな
るため、実際には第３波又は第５波のゼロクロスポイン
トを検知している。図４では、この検知を第３波の終了
時点のゼロクロスポイントで行なっており、検知点を符
号ロで示している。

【００１２】そのため、超音波の実際の伝搬時間ｔ₁ よ
り、符号イからロまでの時間τだけ遅れて検知すること
になり、このτが流量計の計測誤差の一因となる。τ
は、超音波の周波数をｆとすると、およそ〔３／（２
ｆ）〕＋αとなり、αはゼロクロスポイント「ロ」を検
知するための増幅回路や比較回路の遅れによる値であ
る。

【００１３】図４は順方向の伝搬時間ｔ₁ について説明
しているが、送波器として送受波器３を用い受波器に送
受波器２を用いる逆方向の伝搬時間ｔ₂ についても同じ
ようなことが言える。

【００１４】なお、上記伝搬時間ｔ₁ やｔ₂ は、流量計
に求められる精度から、ｎｓｅｃ（ナノセコンド）オー
ダの測定精度が要求されるが、ｎｓｅｃオーダの周期の
クロックの発生が困難なため、前述のように順方向と逆
方向について複数回（Ｎ回）のくり返しを行なうこと
で、Ｎｔ₁ 、Ｎｔ₂ を測定し、これらの測定値を１／Ｎ
することでなるべく正確なｔ₁ 、ｔ₂ を算出するように
している。

【００１５】順方向のくり返し動作を行なう場合の、こ
のタイムチャートを図５に示す。Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ
４…ＰＮは送波器２を励振する駆動パルスである。送波
器２が駆動パルスＰ１で励振されて超音波を発射する
と、その超音波が伝搬時間ｔ₁ だけ経過して受波器３に
到達し、図５に示すように受信波を生じる。この受信波
は図示されてない第３波検知回路に入力されて、受信波
の第３波の終了時のゼロクロスポイントが検知される。

【００１６】このゼロクロスポイントが検出されると同
時に駆動パルスＰ２で送波器２を励振し、送波器２は再
度超音波を発射する。この超音波は受波器３に伝播時間
ｔ₁ だけ遅れて到達し、受信波の第３波のゼロクロスポ
イントが検知され、同時に次の駆動パルスＰ３で送波器
２を励振する。これをＮ回くり返し、駆動パルスＰＮで
励振された送波器２からの超音波の受信波の第３波のゼ
ロクロスポイントを検出することで順方向のくり返し動
作を終了する。

【００１７】この間の駆動パルスＰ１から、最後の受信
波の第３波のゼロクロスポイントまでの時間Ｔ₁ を測定
し、順方向の伝搬時間Ｔ₁ を ｔ₁ ＝（Ｔ₁ −Ｎτ）／Ｎ で算出する。

【００１８】なお、遅れ時間τはほぼ前述の値〔３／
（２ｆ）〕＋αになるが実際の条件で測定した値を記憶
しておいて使うものである。また、一般的に受信波の第
ｍ波のゼロクロスポイントを検出するときには遅れ時間
τはほぼ〔ｍ／（２ｆ）〕＋αとなる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の技術では、
Ｎを大きな値例えば１０００にすれば、時間Ｔを計測す
るときのクロックをｎｓｅｃオーダからμｓｅｃのオー
ダにしても計測精度が悪くならない利点が生じるが、遅
れ時間τが不確実なもので、流量計測誤差の要因となっ
ていた。

【００２０】遅れ時間τは前述のようにほぼ〔ｍ／（２
ｆ）〕＋αであり、受信波の立上り時のｆが不確かで、
かつαが第ｍ波検知回路を構成する増幅回路や比較回路
等の電子回路の素子の違いや、温度の違いによって左右
され、理論的に計算で求められるものではなく、ばらつ
く。

【００２１】このばらつきが、流量計測誤差の要因とし
て無視できないという問題点があった。また、口径が小
さく、距離Ｌが小さい流量計では、伝搬時間ｔ₁ 又はｔ
₂ に対する遅れ時間τの値が無視できない程度の大きな
誤差を生む原因ともなり、小型の流量計の実用化をさま
たげるという問題点でもあった。

【００２２】更に又、電子回路による遅れαを小さくす
るには、高性能で高速の電子素子を採用しなければなら
ず、高価で消費電流も大きくなるという問題点もあっ
た。そこで、本発明は、時間計測のクロックの周期をｎ
ｓｅｃオーダという実用的に実現しにくい値を不要とす
る複数のＮ周期のくり返しを用いたシングアラウンド法
の良さを残したままで、これらの問題点を解消できる超
音波流量計を提供することを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、１組の送受波器（２）（３）を
有し、一方の送受波器（２）を送波器として流れの順方
向に超音波を発射するとともにこの超音波を他方の送受
波器（３）を受波器として受信することを複数（Ｎ）回
くり返し、次に前記他方の送受波器（３）を送波器とし
て流れの逆方向に超音波を発射するとともにこの超音波
を他方の送受波器（２）を受波器として受信することを
複数（Ｎ）回くり返して、超音波の順方向と逆方向の伝
搬時間から流体の流速を測定するシングアラウンド法を
用い、流体中を流れと平行あるいは斜め方向に超音波の
送受をする超音波流量計において、送波器として用いる
ときは、その振動により流体中に超音波を発射するとと
もに、振動に応じた電気信号を出力する送受波器（２）
（３）と、送受波器（２）（３）の電気信号を入力し
て、その第ｍ波を検知して検知信号を出力する唯一の第
ｍ波検知回路（５）と、第ｍ波検知回路（５）から出力
される前記複数（Ｎ）回の検知信号のうち、送波器より
の最初の電気信号の第ｍ波検知信号（Ｐ１１）から、受
波器よりのＮ番目の電気信号の第ｍ波検知信号（Ｐ２
Ｎ）までの時間（Ｔ₁ 又はＴ₂ ）を測定する第１のタイ
マ（６）と、受波器の電気信号の第ｍ波検知信号（Ｐ２
１、Ｐ２２、…、Ｐ２（Ｎ−１））から、それに続く送
波器の電気信号の第ｍ波検知信号（Ｐ１２、Ｐ１３、
…、Ｐ１Ｎ）までの遅れ時間（τ）の平均値を測定する
第２のタイマ（７）と、受波器のＮ番目の第ｍ波検知信
号（Ｐ２Ｎ）を検知して、Ｎ番目の受信終了信号を出力
するカウンタ（８）と、送受波器（２）（３）のうちの
送波器をスタート信号で駆動するとともに、その後は第
ｍ波検知回路（５）から出力される受波器の第ｍ波検知
信号（Ｐ２１、Ｐ２２、…、Ｐ２（Ｎ−１））ごとに送
波器を駆動する送波器駆動回路（１０）と、送波器駆動
回路（１０）にスタート信号を出すとともに、カウンタ
（８）からの前記Ｎ番目の受信終了信号を受けて、第１
のタイマ（６）の測定値（Ｔ₁ ）（Ｔ₂ ）と第２のタイ
マ（７）の測定値である遅れ時間（τ）の平均値とから
流量を演算する演算制御回路（９）とを具備したことを
特徴とする超音波流量計である。

【００２４】請求項２の発明は、請求項１の超音波流量
計において、スタート時は送波器からの電気信号を第ｍ
波検知回路に入力し、スタート時の送波器からの超音波
が受波器に到達するまでに受波器を第ｍ波検知回路
（５）に切替接続し、第ｍ波検知回路（５）が受波器か
らの電気信号の第ｍ波を受けたら送波器を第ｍ波検知回
路（５）に切替接続し、その後送波器からの超音波が受
波器に到達するまでに再び受波器からの電気信号が第ｍ
波検知回路（５）に入力されるように切替接続すること
をくり返す信号切替器（４）を具備したことを特徴とす
るものである。

【００２５】請求項３の発明は、請求項１又は２の超音
波流量計において、第ｍ波検知回路（５）はｍが３又は
５であることを特徴とするものである。そして、請求項
４の発明は、請求項１、２又は３の超音波流量計におい
て、第ｍ波検知回路（５）は第ｍ番目の電気振動の終了
時点のゼロクロスポイントを検知することを特徴とする
ものである。

【００２６】

【作用】流体の流れの順方向に超音波を発射するとき
は、１組の送受波器（２）（３）のうち、上流側の送受
波器（２）を送波器として用い、下流側の送受波器
（３）を受波器として用いる。

【００２７】最初、演算制御回路（９）からのスタート
信号を受けて、送波器駆動回路（１０）が送波器（２）
を駆動して振動させる。送波器（２）はこの振動で超音
波を受波器（３）に向けて発射するとともに、振動に応
じた電気信号を生じる。送受波器（２）（３）を圧電振
動子のような超音波振動子で構成することで、このよう
に、振動子（送波器）の振動に応じた電気信号を生じさ
せることができ、この電気信号は送波器駆動回路（１
０）からの短かい駆動パルスがなくなった後も、送波器
が振動しているしばらくの間だけ発生する。

【００２８】第ｍ波検知回路（５）は、このときの送波
器（２）からの電気信号を受けて、その第ｍ波を検知し
て検知信号を出力する。この第ｍ波検知信号を受けて第
１のタイマ（６）が計時を開始する。

【００２９】送波器（２）から発射された前記超音波は
順方向の伝搬時間だけ経過して受波器（３）に到達し、
受波器（３）はこの超音波を受信して受信波としての電
気信号を発生する。

【００３０】この電気信号を受けた第ｍ波検知回路
（５）は受信電気信号の第ｍ波を検知してその検知信号
を第１、第２のタイマ（６）（７）とカウンタ（８）に
入力する。

【００３１】この第ｍ波検知信号を受けて送波器駆動回
路（１０）が送波器（２）を駆動し、２回目の超音波を
順方向に発射する。同時に送波器（２）はその振動に応
じた電気信号を発生する。

【００３２】送波器（２）からのこの２番目の電気信号
は第ｍ波検知回路に入力されて、その第ｍ波が検知さ
れ、検知信号が第１と第２のタイマ（６）（７）に入力
する。この第ｍ波検知信号は、第２のタイマ（７）に入
力されて、この第ｍ波検知信号直前の受波器（３）から
の前記受信電気信号の第ｍ波検知信号とともに後述する
遅れ時間（τ）の平均値を算出するのに活用される。な
お、この平均値の算出はカウンタ（８）の計数値とは関
係なく、任意の回数の遅れ時間（τ）から算出されるも
のである。

【００３３】遅れ時間（τ）はほぼ一定であって、その
変化の要因の最大のものは温度である。従って、温度が
一定とみなすことができる時間、例えば一時間程度かけ
て遅れ時間（τ）の平均値を測定して更新するようにす
ることができる。

【００３４】受波器（３）の受信電気信号の第ｍ波検知
信号毎に送波器（２）を駆動して超音波を発射すること
をくり返し、所定の複数（Ｎ）回の超音波の発射をし、
Ｎ番目の受信電気信号の第ｍ波検知信号が出力された時
点で、第１のタイマ（６）は、送波器（２）からの最初
の電気信号の第ｍ波検知信号からＮ番目の受信電気信号
の第ｍ波検知信号（Ｐ２Ｎ）までの時間（Ｔ₁ ）の測定
を終了し、演算制御回路（９）に入力する。

【００３５】また、カウンタ（８）は受波器（３）のＮ
番目の第ｍ波検知信号（Ｐ２Ｎ）を検知してＮ番目の受
信終了信号を演算制御回路（９）へ入力する。演算制御
回路（９）は、順方向の測定が所定の複数（Ｎ）回まで
完了したことを認識して、逆方向の測定を行なうように
１組の送受波器（２）（３）のうち、（３）を送波器
に、（２）を受波器に用いるように切替えて、逆方向の
測定を所定の複数（Ｎ）回行なうようにシステムを制御
する。

【００３６】逆方向の測定は前記順方向の測定の場合と
同じようにくり返されるので、詳細説明は省略するが、
この逆方向の測定でもスタート時（１番目）の送受器
（３）の電気信号の第ｍ波検知信号から所定の複数
（Ｎ）番目の受波器（２）の受信電気信号の第ｍ波検知
信号までの時間（Ｔ₂ ）が第１のタイマ（６）で測定さ
れる。

【００３７】演算制御回路（９）は、超音波の順方向伝
搬時間（ｔ₁ ）を、時間（Ｔ₁ ）と遅れ時間（τ）の平
均値と、くり返し回数（Ｎ）とから、例えば、 ｔ₁ ＝〔Ｔ₁ −（Ｎ−１）・（Ｎの平均値）〕／Ｎ として算出するとか、 ｔ₁ ＝（Ｔ₁ ／Ｎ）−（τの平均値） で算出する。

【００３８】また、逆方向の伝搬時間（ｔ₂ ）を時間
（Ｔ₂ ）と遅れ時間（τ）の平均値と、くり返し回数
（Ｎ）とから、順方向の伝搬時間（ｔ₁ ）を算出した場
合と同様に、例えば、 ｔ₂ ＝〔Ｔ₂ −（Ｎ−１）・（τの平均値）〕／Ｎ として算出するとか、 ｔ₂ ＝（Ｔ₁ ／Ｎ）−（τの平均値） で算出する。

【００３９】請求項２の発明では、少なくとも送波器の
電気信号の第ｍ波を検知するに必要な期間の間送波器の
電気信号を第ｍ波検知回路（５）に入力し、少なくとも
受波器の電気信号の第ｍ波を検知するに必要な期間の間
受波器の受信電気信号を第ｍ波検知回路（５）に入力す
るように、信号切換器（４）が切替接続をくり返すの
で、送波器の電気信号の第ｍ波と、受波器の受信電気信
号の第ｍ波とを唯一の第ｍ波検知回路（５）を用いて互
に干渉することなく正確に検知する。

【００４０】請求項３の発明では、第３波又は第５波を
検知するので、ノイズの影響を受け易い波形の先頭を避
けて、Ｓ／Ｎの大きい部分で検出した信号に基いて時間
（Ｔ ₁ ）（Ｔ₂ ）や遅れ時間（τ）を測定することがで
きる。

【００４１】請求項４の発明では、ゼロクロスポイント
で検出するので、第ｍ波検出回路（５）の増幅度の変化
の悪影響を受けることがない。

【００４２】

【発明の実施の形態】図１は本発明の超音波流量計の実
施例を、図２は図１の実施例における流れの順方向に超
音波を発射する場合のタイムチャートである。

【００４３】これらの図において、２は図示されてない
流路（例えば図３の流路１）の上流部に設けた送受波
器、３は同じ流路の下流部に設けた送受波器で、互に対
向して周知のように配置されている。

【００４４】なお、これら１組の送受波器２、３は、超
音波が流れと平行あるいは斜め方向に送受されるように
設置される。また、これらの送受波器２、３は、圧電振
動子のような超音波振動子で構成されている。従って、
これらの送受波器２、３は送波器として用いられるとき
には、短い駆動パルスが印加されて、この駆動パルスが
無くなったあと、しばらくの間その固有振動数で振動し
て超音波を発射すると共に、圧電効果により、振動に応
じた電気信号を発生する。

【００４５】この電気信号の波形を図２のＢに示す。な
お、図２のＡ、Ｂ、Ｃ及びＤは、図１それぞれ符号Ａ、
Ｂ、Ｃ及びＤを付した部分の電圧波形を示す。４は信号
切替器で、一方の送受波器２と他方の送受波器３の電気
信号を選択的に切替えて第ｍ波検知回路５に接続・入力
する。

【００４６】第ｍ波検知回路５は、実施例では、送受波
器２又は３の電気信号の第３波の終了時のゼロクロスポ
イントを検出して、その検出信号を第１のタイマ６と第
２のタイマ７とカウンタ８と信号切替器４と後述する送
波器駆動回路１０へ入力する。

【００４７】また、第ｍ波検知回路５は、信号切替器４
を介して入力された送受波器２又は３の電気信号を増幅
する増幅回路５ａと、増幅回路５ａの出力信号の第３波
の終了時のゼロクロスポイントを検出して検出信号を出
力する比較回路５ｂとからなる。

【００４８】９は演算制御回路で、第１のタイマ６、第
２のタイマ７及びカウンタ８等の信号に基いてシステム
を制御したり、流量を演算する。１０は送波器駆動回路
で、順方向測定時には送受波器２を、逆方向測定時には
送受波器３に周期的に短かい駆動パルスを印加して振動
させて流体１４に超音波を発射させる。

【００４９】１１は送受切替スイッチで、一方の送受波
器２を送波器として活用する順方向測定時には図示の位
置に切替スイッチが位置しており、他方の送受波器３を
送波器として活用する逆方向測定時には図示と逆の位置
に切替えられる。

【００５０】送波器駆動回路は、図１の順方向測定時に
は、演算制御回路９からのスタート信号を受けて図２の
最初の駆動パルスＰ１を送波器２に印加する。次に図２
のタイムチャートを参照して図１の実施例における順方
向測定時の作用を説明する。

【００５１】スタート時に、演算制御回路９からのスタ
ート信号により、送波器駆動回路１０が短かい駆動パル
スＰ１を送波器２に印加して、送波器２の圧電振動子
（超音波振動子）を駆動させる。

【００５２】送波器２はこの振動で超音波を受波器３に
向けて流体中に発射するとともに、振動に応じた電気信
号Ｓ１１を発生する。この電気信号は信号切替器４を介
して第ｍ波検知回路５に入力され、その第３波の終了時
のゼロクロスポイントが検出される。図２のＰ１１はこ
のときの第３波検出信号であって、この第３波検出信号
Ｐ１１の時点から第１のタイマ６が時間Ｔ₁ の測定を開
始する。

【００５３】駆動パルスＰ１による送波器２からの超音
波が受波器３に到達するまでの間に信号切替器４が図示
の状態から切替えられており、受波器３の受信電気信号
Ｓ２１は信号切替器４を介して第ｍ波検知回路５に入力
され、その第３波の終了時のゼロクロスポイントで第３
波検知信号Ｐ２１が出力される。

【００５４】送波器駆動回路１０は、この第３波検知信
号Ｐ２１を受けて、駆動パルスＰ２を送波器２に印加
し、２番目の超音波を発射する。また、前記第３波検知
信号Ｐ２１を受けて信号切替器４が図示の状態に切替え
られているので、送波器２が２番目の超音波を発射する
ときの、送波器２の振動による電気信号Ｓ１２が信号切
替器４を介して第ｍ波検知回路５へ入力され、その第３
波終了時のゼロクロスポイントで第３波検知信号Ｐ１２
が出力される。

【００５５】第３波検知信号Ｐ２１とＰ１２の間隔、つ
まり遅れ時間τは第２のタイマ７で計数されて、遅れ時
間τの平均値の測定に活用される。このようにして、そ
の後、送波器２に駆動パルスＰ３、Ｐ４、…、ＰＮが周
期的に印加されてＮ回例えば１０００回の順方向測定を
終了する。

【００５６】受波器３からのＮ番目の受信電気信号の第
３波検知信号Ｐ２Ｎがカウンタ８に入力されると、カウ
ンタ８はカウントアップして、順方向測定がＮ回完了し
たことを演算制御回路９に知らせる。

【００５７】そこで、演算制御回路９は送受切替スイッ
チ１１を図１の状態から切替えて、送受波器３を送波器
に、送受波器２を受波器として用いて、逆方向の測定を
行なう。

【００５８】逆方向の測定は前記順方向の測定と類似で
あるので、その説明を省略する。こうして測定した時間
Ｔ₁ 、Ｔ₂ 及び遅れ時間τの平均値から順方向と逆方向
の伝搬時間ｔ₁ とｔ₂ を前述の作用説明の記述のように
して求め、これらの数値に基づいて、従来技術と同様に
流体の速さや流量を求める。

【００５９】

【発明の効果】本発明の超音波流量計は上述のように構
成されているので、温度差による遅れ時間（τ）の変動
が相殺されるため、伝搬時間（ｔ₁ ）（ｔ₂ ）が精度良
く測定できるため、流量計の精度を向上できる。

【００６０】また、遅れ時間（τ）の悪影響が少なくな
るので、伝搬時間（ｔ₁ ）（ｔ₂ ）が小さい小型の流量
計を良い精度で実用化できる。更にまた、遅れ時間
（τ）に影響する第ｍ波検知回路に用いる電子回路素子
に高性能、高速のものを要しないため、省電力とコスト
低減に役立つ。

【００６１】更に、請求項２の発明では、唯一の第ｍ波
検知回路（５）が、送波器と受波器の各電気信号の第ｍ
波を干渉することなく正確に検出でき、システムを安定
に作動させることができる。

【００６２】又、請求項３の発明では、ノイズの影響を
少なくして、より高精度の流量計測を実現できる。そし
て、請求項４の発明では、第ｍ波検知回路の電気的な増
幅度等の変動を受けにくく、この面からも流量計の精度
向上に寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例のブロック図である。

【図２】 図１の実施例のタイムチャートである。

【図３】 シングアラウンド法を用いた超音波流量計の
原理を説明する略図である。

【図４】 従来技術の第ｍ波検知回路の動作を説明する
ための電気信号波形を示す線図である。

【図５】 従来技術のタイムチャートである。

【符号の説明】

２、３ 送受波器（超音波振動子） ４ 信号切替器 ５ 第ｍ波検知回路 ６ 第１のタイマ ７ 第２のタイマ ８ カウンタ ９ 演算制御回路 １０ 送波器駆動回路 １１ 送受切替スイッチ Ｐ₁ 、Ｐ₂ 、…、ＰＮ 駆動パルス Ｓ１１、Ｓ１２、…、Ｓ１Ｎ 送波器からの電気信号 Ｓ２１、Ｓ２２、…、Ｓ２Ｎ 受波器からの電気信号 Ｐ１１、Ｐ１２、…、Ｐ１Ｎ 送波器からの電気信号
の第３波検知信号 Ｐ２１、Ｐ２２、…、Ｐ２Ｎ 受波器からの電気信号
の第３波検知信号 Ｔ₁ 、Ｔ₂ 時間 ｔ₁ 、ｔ₂ 伝搬時間 τ 遅れ時間

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １組の送受波器（２）（３）を有し、一
   方の送受波器（２）を送波器として流れの順方向に超音
   波を発射するとともにこの超音波を他方の送受波器
   （３）を受波器として受信することを複数（Ｎ）回くり
   返し、次に前記他方の送受波器（３）を送波器として流
   れの逆方向に超音波を発射するとともにこの超音波を他
   方の送受波器（２）を受波器として受信することを複数
   （Ｎ）回くり返して、超音波の順方向と逆方向の伝搬時
   間から流体の流速を測定するシングアラウンド法を用
   い、流体中を流れと平行あるいは斜め方向に超音波の送
   受をする超音波流量計において、 送波器として用いるときは、その振動により流体中に超
   音波を発射するとともに、振動に応じた電気信号を出力
   する送受波器（２）（３）と、 送受波器（２）（３）の電気信号を入力して、その第ｍ
   波を検知して検知信号を出力する唯一の第ｍ波検知回路
   （５）と、 第ｍ波検知回路（５）から出力される前記複数（Ｎ）回
   の検知信号のうち、送波器よりの最初の電気信号の第ｍ
   波検知信号（Ｐ１１）から、受波器よりのＮ番目の電気
   信号の第ｍ波検知信号（Ｐ２Ｎ）までの時間（Ｔ₁ 又は
   Ｔ₂ ）を測定する第１のタイマ（６）と、 受波器の電気信号の第ｍ波検知信号（Ｐ２１、Ｐ２２、
   …、Ｐ２（Ｎ−１））から、それに続く送波器の電気信
   号の第ｍ波検知信号（Ｐ１２、Ｐ１３、…、Ｐ１Ｎ）ま
   での遅れ時間（τ）の平均値を測定する第２のタイマ
   （７）と、 受波器のＮ番目の第ｍ波検知信号（Ｐ２Ｎ）を検知し
   て、Ｎ番目の受信終了信号を出力するカウンタ（８）
   と、 送受波器（２）（３）のうちの送波器をスタート信号で
   駆動するとともに、その後は第ｍ波検知回路（５）から
   出力される受波器の第ｍ波検知信号（Ｐ２１、Ｐ２２、
   …、Ｐ２（Ｎ−１））ごとに送波器を駆動する送波器駆
   動回路（１０）と、 送波器駆動回路（１０）にスタート信号を出すととも
   に、カウンタ（８）からの前記Ｎ番目の受信終了信号を
   受けて、第１のタイマ（６）の測定値（Ｔ₁ ）（Ｔ ₂）
   と第２のタイマ（７）の測定値である遅れ時間（τ）の
   平均値とから流量を演算する演算制御回路（９）とを具
   備したことを特徴とする超音波流量計。
2. 【請求項２】 スタート時は送波器からの電気信号を第
   ｍ波検知回路に入力し、スタート時の送波器からの超音
   波が受波器に到達するまでに受波器を第ｍ波検知回路
   （５）に切替接続し、第ｍ波検知回路（５）が受波器か
   らの電気信号の第ｍ波を受けたら送波器を第ｍ波検知回
   路（５）に切替接続し、その後送波器からの超音波が受
   波器に到達するまでに再び受波器からの電気信号が第ｍ
   波検知回路（５）に入力されるように切替接続すること
   をくり返す信号切替器（４）を具備したことを特徴とす
   る請求項１記載の超音波流量計。
3. 【請求項３】 第ｍ波検知回路（５）はｍが３又は５で
   あることを特徴とする請求項１又は２記載の超音波流量
   計。
4. 【請求項４】 第ｍ波検知回路（５）は第ｍ番目の電気
   振動の終了時点のゼロクロスポイントを検知することを
   特徴とする請求項１、２又は３記載の超音波流量計。