JPH10197302A - 超音波流量計 - Google Patents
超音波流量計Info
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- JPH10197302A JPH10197302A JP53997A JP53997A JPH10197302A JP H10197302 A JPH10197302 A JP H10197302A JP 53997 A JP53997 A JP 53997A JP 53997 A JP53997 A JP 53997A JP H10197302 A JPH10197302 A JP H10197302A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 流管内の流速分布に対応して精度良く計測す
る。消費電流やコストの上昇を防ぐ。 【解決手段】 １対の送受波器１Ａ，２Ａで順方向の超
音波到達時間と逆方向の到達時間を計り、流速ＶA を算
出する。別の１対の送受波器１Ｂ，２Ｂで、順方向と逆
方向の到達時間を計り、流速ＶB を算出する。各対の送
受波器での測定は同時ではなく、別の時間にする。電子
部５はマイクロコンピュータで構成したコントローラ１
０で切り替え器４を操作して各対の送受波器を選択使用
する。演算はコントロール部で行う。流速ＶA ，ＶB か
ら流量、さらに積算流量を求めて表示する。流管３は円
形断面で、中心軸上に１対の送受波器１Ａ，２Ａを配置
し、中心よりｒ／２ずらして別対の送受波器１Ｂ，２Ｂ
を設けている。
る。消費電流やコストの上昇を防ぐ。 【解決手段】 １対の送受波器１Ａ，２Ａで順方向の超
音波到達時間と逆方向の到達時間を計り、流速ＶA を算
出する。別の１対の送受波器１Ｂ，２Ｂで、順方向と逆
方向の到達時間を計り、流速ＶB を算出する。各対の送
受波器での測定は同時ではなく、別の時間にする。電子
部５はマイクロコンピュータで構成したコントローラ１
０で切り替え器４を操作して各対の送受波器を選択使用
する。演算はコントロール部で行う。流速ＶA ，ＶB か
ら流量、さらに積算流量を求めて表示する。流管３は円
形断面で、中心軸上に１対の送受波器１Ａ，２Ａを配置
し、中心よりｒ／２ずらして別対の送受波器１Ｂ，２Ｂ
を設けている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は超音波流量計に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】図４において、静止流体中の音速をＣ、
流体の流れの速さをＶとすると、音波の伝搬方向が流れ
に沿った方向（以下順方向と言う）と一致すればその伝
搬速度は（Ｃ＋Ｖ）となり、流れに逆らった方向（以下
逆方向と言う）の場合には（Ｃ−Ｖ）となる。
流体の流れの速さをＶとすると、音波の伝搬方向が流れ
に沿った方向（以下順方向と言う）と一致すればその伝
搬速度は（Ｃ＋Ｖ）となり、流れに逆らった方向（以下
逆方向と言う）の場合には（Ｃ−Ｖ）となる。
【０００３】距離Ｌを隔てて１対の送受波器１，２を流
管３の上流と下流に離して配設し、一方の送受波器１か
ら順方向に超音波パルスを発信したとき、他方の送受波
器２に超音波パルスが到達するに要する伝搬時間を
ｔ1 、送受波器２から逆方向に超音波パルスを発信した
ときに、送受波器１に超音波パルスが到達するに要する
伝搬時間をｔ2 とすれば、 ｔ1 ＝Ｌ／（Ｃ＋Ｖ） ｔ2 ＝Ｌ／（Ｃ−Ｖ） となる。
管３の上流と下流に離して配設し、一方の送受波器１か
ら順方向に超音波パルスを発信したとき、他方の送受波
器２に超音波パルスが到達するに要する伝搬時間を
ｔ1 、送受波器２から逆方向に超音波パルスを発信した
ときに、送受波器１に超音波パルスが到達するに要する
伝搬時間をｔ2 とすれば、 ｔ1 ＝Ｌ／（Ｃ＋Ｖ） ｔ2 ＝Ｌ／（Ｃ−Ｖ） となる。
【０００４】従来の超音波流量計では、超音波パルスの
各伝搬時間（以下到達時間とも言う）ｔ1 ，ｔ2 を測定
し、これから流速Ｖを演算し、さらに流量や積算流量
（流体の体積）を演算していた。
各伝搬時間（以下到達時間とも言う）ｔ1 ，ｔ2 を測定
し、これから流速Ｖを演算し、さらに流量や積算流量
（流体の体積）を演算していた。
【０００５】例えば、上記到達時間ｔ1 ，ｔ2 から （１／ｔ1 ）−（１／ｔ2 ）＝２Ｖ／Ｌ の関係があるから、流速Ｖを周知の時間逆数差法を用い
て、 Ｖ＝（Ｌ／２）｛（１／ｔ1 ）−（１／ｔ2 ）｝ として求めていた。
て、 Ｖ＝（Ｌ／２）｛（１／ｔ1 ）−（１／ｔ2 ）｝ として求めていた。
【０００６】そして、流管断面積や流管断面における流
速分布を考慮した補正係数を予め記憶しておき、この補
正係数を前記流速Ｖに乗じて流量を求め、さらにその流
量を積分して積分流量（つまり流体の体積）を算出して
いた。流量分布は前もって割り出しておく。
速分布を考慮した補正係数を予め記憶しておき、この補
正係数を前記流速Ｖに乗じて流量を求め、さらにその流
量を積分して積分流量（つまり流体の体積）を算出して
いた。流量分布は前もって割り出しておく。
【０００７】到達時間は送信側の送受波器をパルス駆動
してから、受信側の送受波器に超音波パルスが到達する
までの時間を計測することで知る。受信波到達時点を知
る方法として、先ず受信の基準電圧レベルとしてのしき
い値ＶTHを定め、受信側の送受波器の信号を増幅した受
信波の前記しきい値ＶTHのレベルに最初に達した波がゼ
ロレベルを通るゼロクロスポイントを検知することで行
っている。
してから、受信側の送受波器に超音波パルスが到達する
までの時間を計測することで知る。受信波到達時点を知
る方法として、先ず受信の基準電圧レベルとしてのしき
い値ＶTHを定め、受信側の送受波器の信号を増幅した受
信波の前記しきい値ＶTHのレベルに最初に達した波がゼ
ロレベルを通るゼロクロスポイントを検知することで行
っている。
【０００８】しきい値ＶTHは受信波の何番目かの特定の
波のゼロクロスポイントを検知するように定めておく。
図５では、受信波の第３波が点「ロ」でしきい値ＶTHの
レベルに達しており、この第３波がゼロレベルを通るゼ
ロクロスポイント「ハ」を検知して受信波検知時点とし
ている。
波のゼロクロスポイントを検知するように定めておく。
図５では、受信波の第３波が点「ロ」でしきい値ＶTHの
レベルに達しており、この第３波がゼロレベルを通るゼ
ロクロスポイント「ハ」を検知して受信波検知時点とし
ている。
【０００９】受信波の先頭は点「イ」の時点であるが、
点「イ」と点「ハ」では時間的に超音波の周期の１．５
倍のずれがあるので、受信波到達時点「ハ」に基づいて
到達時間を計測する。
点「イ」と点「ハ」では時間的に超音波の周期の１．５
倍のずれがあるので、受信波到達時点「ハ」に基づいて
到達時間を計測する。
【００１０】Ｖｐは受信波のピーク値である。また別の
従来技術として、流体の流れ中を流れと斜め方向に超音
波ビームを発射し、超音波ビーム上での線平均流速を測
定し、それを流管断面での平均流速に変換し、これに流
管断面積を乗算することで流量を算出し、さらにそれを
積分して積分流量（流体の体積）を算出していた。
従来技術として、流体の流れ中を流れと斜め方向に超音
波ビームを発射し、超音波ビーム上での線平均流速を測
定し、それを流管断面での平均流速に変換し、これに流
管断面積を乗算することで流量を算出し、さらにそれを
積分して積分流量（流体の体積）を算出していた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の技術のうち
前者は、流速が流路内の位置・場所等の種々の条件で異
なると流速分布も異なるため、補正係数は単純な形で表
せなくなり、計測誤差の要因となるという問題点があっ
た。
前者は、流速が流路内の位置・場所等の種々の条件で異
なると流速分布も異なるため、補正係数は単純な形で表
せなくなり、計測誤差の要因となるという問題点があっ
た。
【００１２】この場合、複数組の送受波器を配置し、各
組で求まった流速より全体の流量を割り出すことを行
う。しかし、この方法では送受波器と、その駆動と受信
を行う電子部がその数だけ必要となりコスト的に不利で
ある。更に、従来技術の後者では、１対の超音波送受波
器を使用しているので、送受波器同士を結んだ直線上の
流速がわかるだけであり、その値に基づいて全体を推測
して流量を割り出している。従って流れに偏りが生じる
と計測誤差になるという問題点があった。
組で求まった流速より全体の流量を割り出すことを行
う。しかし、この方法では送受波器と、その駆動と受信
を行う電子部がその数だけ必要となりコスト的に不利で
ある。更に、従来技術の後者では、１対の超音波送受波
器を使用しているので、送受波器同士を結んだ直線上の
流速がわかるだけであり、その値に基づいて全体を推測
して流量を割り出している。従って流れに偏りが生じる
と計測誤差になるという問題点があった。
【００１３】そこで、本発明は複数対の送受波器と唯一
の電子部を活用して、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。
の電子部を活用して、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。
【００１４】
【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、送信側にも受信側にもはたらく
超音波送受波器を上流側、下流側に設け、流体の流れの
中を、上流から下流、及び下流から上流に超音波の送受
を行うようにしたペアを少なくとも２対設け、それぞれ
のペア間での到達時間より、全体の流量を求めるもので
あって、前記少なくとも２対の送受波器に対し、１つの
電子部を設け、その電子部が送信側の送受波器の駆動を
行い、受信側の送受波器からの受信信号を受けて到達時
間を検知して流量を求めるようにし、前記電子部を構成
する受信波検知部は、増幅部と比較部より構成され、送
信側送受波器からの信号は、まず増幅されその後、基準
電圧レベルと比較されるようになっていて、最初に基準
電圧レベルを越えた波が次にゼロレベルを通る点を、受
信波を検知した点とするようになっており、かつ前記増
幅部の増幅度と前記比較部の基準電圧レベルは、毎回接
続された送受波器に最適なレベルにセットして測定する
ようになっていて、切り替え器で前記少なくとも２対の
送受波器のうち１対を選択して前記電子部に接続できる
ようにし、順次、１対の送受波器を選択しながら超音波
の送受を行い、その全ペアの結果から全体の流量を求め
ることを特徴とする超音波流量計である。
に、請求項１の発明は、送信側にも受信側にもはたらく
超音波送受波器を上流側、下流側に設け、流体の流れの
中を、上流から下流、及び下流から上流に超音波の送受
を行うようにしたペアを少なくとも２対設け、それぞれ
のペア間での到達時間より、全体の流量を求めるもので
あって、前記少なくとも２対の送受波器に対し、１つの
電子部を設け、その電子部が送信側の送受波器の駆動を
行い、受信側の送受波器からの受信信号を受けて到達時
間を検知して流量を求めるようにし、前記電子部を構成
する受信波検知部は、増幅部と比較部より構成され、送
信側送受波器からの信号は、まず増幅されその後、基準
電圧レベルと比較されるようになっていて、最初に基準
電圧レベルを越えた波が次にゼロレベルを通る点を、受
信波を検知した点とするようになっており、かつ前記増
幅部の増幅度と前記比較部の基準電圧レベルは、毎回接
続された送受波器に最適なレベルにセットして測定する
ようになっていて、切り替え器で前記少なくとも２対の
送受波器のうち１対を選択して前記電子部に接続できる
ようにし、順次、１対の送受波器を選択しながら超音波
の送受を行い、その全ペアの結果から全体の流量を求め
ることを特徴とする超音波流量計である。
【００１５】この発明では、複数対の送受波器のそれぞ
れで検知した流速より管全体の流量を求めるので、流速
分布の変動による計測誤差を小さくできる。また、送受
波器の個体差等で受信波のレベルが異なっても、受信波
検知部の増幅部の増幅度と比較部の基準電圧レベルを、
接続された送受波器に最適の値に毎回セットすることに
より、１つの電子部で全ての送受波器に対応できる。
れで検知した流速より管全体の流量を求めるので、流速
分布の変動による計測誤差を小さくできる。また、送受
波器の個体差等で受信波のレベルが異なっても、受信波
検知部の増幅部の増幅度と比較部の基準電圧レベルを、
接続された送受波器に最適の値に毎回セットすることに
より、１つの電子部で全ての送受波器に対応できる。
【００１６】従って、繁雑なピーク値ホールド回路やオ
ートゲインコントロール回路を使用しないため、低コス
ト、低消費電流ですむ。請求項２の発明は、請求項１の
超音波流量計において、前記電子部は、接続された１対
の送受波器に対し、まず送信側の送受波器を発信させ、
送信側送受波器の信号を入力する受信波検知部が受信波
を検知すると、それと同時に再び送信側の送受波器を発
信させるようにし、これを一定（ｎ）回数繰り返すよう
構成し、最初の送信から一定（ｎ）回数目の受信までの
時間つまり到達時間のｎ倍をまとめて測定し、その結果
から流量を求めることを特徴とするものである。
ートゲインコントロール回路を使用しないため、低コス
ト、低消費電流ですむ。請求項２の発明は、請求項１の
超音波流量計において、前記電子部は、接続された１対
の送受波器に対し、まず送信側の送受波器を発信させ、
送信側送受波器の信号を入力する受信波検知部が受信波
を検知すると、それと同時に再び送信側の送受波器を発
信させるようにし、これを一定（ｎ）回数繰り返すよう
構成し、最初の送信から一定（ｎ）回数目の受信までの
時間つまり到達時間のｎ倍をまとめて測定し、その結果
から流量を求めることを特徴とするものである。
【００１７】この発明では、到達時間を計数するクロッ
クの分解能を上げることなく、到達時間の計測精度を上
げ、結果として消費電流を増大することなく流量計の精
度を向上できる。
クの分解能を上げることなく、到達時間の計測精度を上
げ、結果として消費電流を増大することなく流量計の精
度を向上できる。
【００１８】そして、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、少なくとも２対の送受波器
を、それぞれの対が送受する超音波が流速の異なる経路
を伝搬するよう配置したことを特徴とするものである。
２の超音波流量計において、少なくとも２対の送受波器
を、それぞれの対が送受する超音波が流速の異なる経路
を伝搬するよう配置したことを特徴とするものである。
【００１９】この発明では、流速の異なる経路を超音波
が伝搬するように各送受波器の対（ペア）を配置するこ
とにより、流速分布のパターンが検知できるため、例え
ば層流か乱流か等の区別が可能となり、全体の流量をよ
り高精度で導くことができる。
が伝搬するように各送受波器の対（ペア）を配置するこ
とにより、流速分布のパターンが検知できるため、例え
ば層流か乱流か等の区別が可能となり、全体の流量をよ
り高精度で導くことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】次に本発明の好ましい実施の形態
を図面の実施例に従って説明する。図１のように、Ａ，
Ｂ２対（以下２組と言う）の送受波器のうちＡ組を断面
円形の流管３の中心軸上に配置し、Ｂ組を中心軸から半
径方向にｒ／２のとろに配置している。
を図面の実施例に従って説明する。図１のように、Ａ，
Ｂ２対（以下２組と言う）の送受波器のうちＡ組を断面
円形の流管３の中心軸上に配置し、Ｂ組を中心軸から半
径方向にｒ／２のとろに配置している。
【００２１】符号１Ａ，２ＡはＡ組をなす送受波器で、
１Ｂ，２ＢがＢ組をなす送受波器である。ｒは流管３の
半径である。なお２組の送受波器１Ａ，２Ａ、１Ｂ，２
Ｂを配置することによって流速に偏りが生じるのを避け
るため、流管の中心軸に対してＢ組の送受波器１Ｂ，２
Ｂと対称の位置に送受波器と同等の形状のダミー１′，
２′を配置した。
１Ｂ，２ＢがＢ組をなす送受波器である。ｒは流管３の
半径である。なお２組の送受波器１Ａ，２Ａ、１Ｂ，２
Ｂを配置することによって流速に偏りが生じるのを避け
るため、流管の中心軸に対してＢ組の送受波器１Ｂ，２
Ｂと対称の位置に送受波器と同等の形状のダミー１′，
２′を配置した。
【００２２】２組（２対）の送受波器１Ａ，２Ａと１
Ｂ，２Ｂは切り替え器４を介して、そのどちらかの組が
電子部５に接続されるようになっている。その選択は電
子部５からの組選択信号によって切り替え器４を操作す
ることで行うようになっている。
Ｂ，２Ｂは切り替え器４を介して、そのどちらかの組が
電子部５に接続されるようになっている。その選択は電
子部５からの組選択信号によって切り替え器４を操作す
ることで行うようになっている。
【００２３】電子部５は、接続された１組（対）の送受
波器（例えば１Ｂ，２Ｂ）のうち、受信側の送受波器
（例えば２Ｂ）が接続され、受信波を検知すると受信波
検知信号を出力する受信波検知部６と、測定ＯＮ・ＯＦ
Ｆ信号がＯＦＦ側からＯＮ側になる毎に、選択された１
対のうちの送信側の送受波器（例えば１Ｂ）を駆動しそ
の後は受信波検知信号が入力されるごとに駆動し、第ｎ
受信波検知信号が入力されるか測定ＯＮ・ＯＦＦ信号が
ＯＦＦ側になると駆動を停止する送波器駆動部７と、受
信波検知部６よりの受信波検知信号が入力されていて、
測定ＯＮ・ＯＦＦ信号がＯＮ側になる毎にゼロからカウ
ントを開始しｎ番目の受信波検知信号を検知して第ｎ受
信波検知信号を出力する第１のカウンタ８と、測定ＯＮ
・ＯＦＦ信号がＯＮ側になってから第ｎ受信波検知信号
までの時間を測定する第２のカウンタ９と、測定時は測
定ＯＮ・ＯＦＦ信号をＯＦＦ側からＯＮ側にし第ｎ受信
波検知信号を受けると第２のカウンタ９の測定値（カウ
ント値）を読み取り、流速、流量等の演算を行うコント
ロール部１０を有するものであって、前記受信波検知部
６は、増幅部と比較部より構成され、送信側送受波器か
らの信号は、まず増幅部で増幅されその後、比較部で基
準電圧レベルＶTHと比較されうようになっていて、最初
に基準電圧レベルＶTHを越えた波が次にゼロレベルを通
る点を、受信波を検知した点とするようになっていて、
前記増幅部の増幅度は８段階用意されていて、コントロ
ール部１０よりの増幅度選択信号により１つが選択され
る。また基準電圧レベルＶTHもコントロール部１０の基
準電圧レベル選択信号により用意さた８つより１つを選
択して使用するようになっている。
波器（例えば１Ｂ，２Ｂ）のうち、受信側の送受波器
（例えば２Ｂ）が接続され、受信波を検知すると受信波
検知信号を出力する受信波検知部６と、測定ＯＮ・ＯＦ
Ｆ信号がＯＦＦ側からＯＮ側になる毎に、選択された１
対のうちの送信側の送受波器（例えば１Ｂ）を駆動しそ
の後は受信波検知信号が入力されるごとに駆動し、第ｎ
受信波検知信号が入力されるか測定ＯＮ・ＯＦＦ信号が
ＯＦＦ側になると駆動を停止する送波器駆動部７と、受
信波検知部６よりの受信波検知信号が入力されていて、
測定ＯＮ・ＯＦＦ信号がＯＮ側になる毎にゼロからカウ
ントを開始しｎ番目の受信波検知信号を検知して第ｎ受
信波検知信号を出力する第１のカウンタ８と、測定ＯＮ
・ＯＦＦ信号がＯＮ側になってから第ｎ受信波検知信号
までの時間を測定する第２のカウンタ９と、測定時は測
定ＯＮ・ＯＦＦ信号をＯＦＦ側からＯＮ側にし第ｎ受信
波検知信号を受けると第２のカウンタ９の測定値（カウ
ント値）を読み取り、流速、流量等の演算を行うコント
ロール部１０を有するものであって、前記受信波検知部
６は、増幅部と比較部より構成され、送信側送受波器か
らの信号は、まず増幅部で増幅されその後、比較部で基
準電圧レベルＶTHと比較されうようになっていて、最初
に基準電圧レベルＶTHを越えた波が次にゼロレベルを通
る点を、受信波を検知した点とするようになっていて、
前記増幅部の増幅度は８段階用意されていて、コントロ
ール部１０よりの増幅度選択信号により１つが選択され
る。また基準電圧レベルＶTHもコントロール部１０の基
準電圧レベル選択信号により用意さた８つより１つを選
択して使用するようになっている。
【００２４】また、測定の順方向と逆方向の切り替え
は、切り替え器１１をコントロール部１０からの送受切
り替え信号で操作することで行う。図１（ｂ）の状態は
Ｂ組の送受波器による順方向測定時の態様を示す。
は、切り替え器１１をコントロール部１０からの送受切
り替え信号で操作することで行う。図１（ｂ）の状態は
Ｂ組の送受波器による順方向測定時の態様を示す。
【００２５】コントロール部１０はマイクロコンピュー
タで構成されていて、２組の送受波器による同方向の続
けての測定を２秒間隔で方向を替えながら行うようにプ
ログラムされている。
タで構成されていて、２組の送受波器による同方向の続
けての測定を２秒間隔で方向を替えながら行うようにプ
ログラムされている。
【００２６】即ち、先ず送受切り替え信号を、上流側の
送受波器が送信で下流側の送受波器が受信となる順方向
とし、組選択信号をＡ組として測定する。その測定を終
了した後、続いて組選択信号をＢ組として測定する。こ
うして順方向の１組の測定とし、これと次に送受切り替
え信号を逆方向にした同様の１組の測定とを２秒間隔で
交互に行うようにしてある。
送受波器が送信で下流側の送受波器が受信となる順方向
とし、組選択信号をＡ組として測定する。その測定を終
了した後、続いて組選択信号をＢ組として測定する。こ
うして順方向の１組の測定とし、これと次に送受切り替
え信号を逆方向にした同様の１組の測定とを２秒間隔で
交互に行うようにしてある。
【００２７】この各測定に際しては、予め記憶してある
それぞれの測定（受信）に最適な増幅度と基準電圧レベ
ルＶTHが受信波検知部６でセットされるよう増幅度選択
信号と基準電圧レベル選択信号をコントロール部１０を
構成するマイクロコンピュータが出力するようにしてあ
る。
それぞれの測定（受信）に最適な増幅度と基準電圧レベ
ルＶTHが受信波検知部６でセットされるよう増幅度選択
信号と基準電圧レベル選択信号をコントロール部１０を
構成するマイクロコンピュータが出力するようにしてあ
る。
【００２８】コントロール部１０は２秒おきに行う前後
の到達時間測定結果（第２のカウンタ９のカウント値）
から、Ａ組の送受波器による中心軸上の流速ＶA の値
と、Ｂ組の送受波器による中心軸からｒ／２半径方向に
離れたところの流速ＶB の値を算出する。
の到達時間測定結果（第２のカウンタ９のカウント値）
から、Ａ組の送受波器による中心軸上の流速ＶA の値
と、Ｂ組の送受波器による中心軸からｒ／２半径方向に
離れたところの流速ＶB の値を算出する。
【００２９】流速の算出は前記時間逆数差法を用いてい
る。実施例では、ＶB ／ＶA が一定値α以下の時は層流
と判断して層流時の補正係数、例えばＫ1 を使い、流量
ＱをＡ組による流速ＶA とから、 Ｑ＝Ｋ1 ・ＶA として求める。
る。実施例では、ＶB ／ＶA が一定値α以下の時は層流
と判断して層流時の補正係数、例えばＫ1 を使い、流量
ＱをＡ組による流速ＶA とから、 Ｑ＝Ｋ1 ・ＶA として求める。
【００３０】また、ＶB ／ＶA が一定値αより大きい時
は乱流と判断して、乱流時の補正係数Ｋ2 とＡ組の送受
波器による流速ＶA を用いて、 Ｑ＝Ｋ2 ・ＶA として求める。
は乱流と判断して、乱流時の補正係数Ｋ2 とＡ組の送受
波器による流速ＶA を用いて、 Ｑ＝Ｋ2 ・ＶA として求める。
【００３１】さらに実施例では、この流量を用いて積算
を行い積算流量（流体の体積）を表示するようにしてい
る。図２は受信波検知部６に用いる増幅部の電子回路の
具体例で、オペアンプ１５にアナログスイッチ１６を介
して８個の帰還抵抗Ｒ２０〜Ｒ２７が接続され、前記コ
ントロール部１４からの増幅度選択信号Ｓ１０，Ｓ１
１，Ｓ１２でアナログスイッチ１６のうちの何れかのス
イッチを選択してオンとすることで、増幅部の増幅度を
選択する。
を行い積算流量（流体の体積）を表示するようにしてい
る。図２は受信波検知部６に用いる増幅部の電子回路の
具体例で、オペアンプ１５にアナログスイッチ１６を介
して８個の帰還抵抗Ｒ２０〜Ｒ２７が接続され、前記コ
ントロール部１４からの増幅度選択信号Ｓ１０，Ｓ１
１，Ｓ１２でアナログスイッチ１６のうちの何れかのス
イッチを選択してオンとすることで、増幅部の増幅度を
選択する。
【００３２】Ｖinは受信側の送受波器（例えば２Ｂ）か
らの受信波信号で抵抗Ｒ１を介してオペアンプ１５の反
転入力に入力される。帰還抵抗の抵抗値は、 Ｒ２０＜Ｒ２１＜…＜Ｒ２７ の関係に定められ、増幅度は相互に、 （Ｒ２０／Ｒ１）＜（Ｒ２１／Ｒ１）＜…＜（Ｒ２７／
Ｒ１） の関係となる。
らの受信波信号で抵抗Ｒ１を介してオペアンプ１５の反
転入力に入力される。帰還抵抗の抵抗値は、 Ｒ２０＜Ｒ２１＜…＜Ｒ２７ の関係に定められ、増幅度は相互に、 （Ｒ２０／Ｒ１）＜（Ｒ２１／Ｒ１）＜…＜（Ｒ２７／
Ｒ１） の関係となる。
【００３３】図３は受信波検知部１０の比較部の電子回
路の一部の具体例で、コンパレータ１７の非反転入力に
は前記図２の増幅部からの出力Ｖout が入力される。そ
して反転入力には、基準電圧レベルＶTHが入力される。
路の一部の具体例で、コンパレータ１７の非反転入力に
は前記図２の増幅部からの出力Ｖout が入力される。そ
して反転入力には、基準電圧レベルＶTHが入力される。
【００３４】Ｓ２０，Ｓ２１，Ｓ２２はコントロール部
１４からの基準電圧レベル選択信号で、アナログスイッ
チ１８のうちの何れか１つのスイッチを選択してオンと
することで、８個の抵抗Ｒ４０〜Ｒ４７の何れか１つと
抵抗Ｒ３とで一定の基準電圧１９を分圧してコンパレー
タ１７の反転入力に入力する基準電圧レベルＶTHを作
る。
１４からの基準電圧レベル選択信号で、アナログスイッ
チ１８のうちの何れか１つのスイッチを選択してオンと
することで、８個の抵抗Ｒ４０〜Ｒ４７の何れか１つと
抵抗Ｒ３とで一定の基準電圧１９を分圧してコンパレー
タ１７の反転入力に入力する基準電圧レベルＶTHを作
る。
【００３５】８個の抵抗Ｒ４０〜Ｒ４７の各抵抗値同士
の関係は、 Ｒ４０＜Ｒ４１＜Ｒ４２＜…＜Ｒ４７ となっていて、コントロール部１４からの基準電圧レベ
ル選択信号でアナログスイッチ１７を選択して基準電圧
レベルＶTHを決める。
の関係は、 Ｒ４０＜Ｒ４１＜Ｒ４２＜…＜Ｒ４７ となっていて、コントロール部１４からの基準電圧レベ
ル選択信号でアナログスイッチ１７を選択して基準電圧
レベルＶTHを決める。
【００３６】
【発明の効果】本発明の超音波流量計は上述のように構
成されているので測定精度が良く、かつ低消費電流の超
音波流量計を低コストで実現できる。
成されているので測定精度が良く、かつ低消費電流の超
音波流量計を低コストで実現できる。
【図１】本発明の実施例で（ａ）は送受波器の配置を示
す略図、（ｂ）はブロック図である。
す略図、（ｂ）はブロック図である。
【図２】図１の実施例に用いる増幅部の電子回路の具体
例である。
例である。
【図３】図１の実施例に用いる比較部の電子回路の一部
の具体例である。
の具体例である。
【図４】超音波流量計の原理を説明する略図である。
【図５】超音波流量計の受信波検知部の動作を説明する
ための電気信号波形を示す線図である。
ための電気信号波形を示す線図である。
１′，２′ ダミー １Ａ Ａ組の上流側送受波器 ２Ａ Ａ組の下流側送受波器 １Ｂ Ｂ組の上流側送受波器 ２Ｂ Ｂ組の下流側送受波器 ３ 流管 ４ 切り替え器 ５ 電子部 ６ 受信波検知部 ７ 送波器駆動部 ９ 到達時間を測定するカウンタ
フロントページの続き (72)発明者 ▲富▲田 明男 大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪 瓦斯株式会社内 (72)発明者 鍋島 徳行 愛知県名古屋市熱田区千年一丁目２番70号 愛知時計電機株式会社内 (72)発明者 田中 豊 愛知県名古屋市熱田区千年一丁目２番70号 愛知時計電機株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 送信側にも受信側にもはたらく超音波送
受波器を上流側、下流側に設け、流体の流れの中を、上
流から下流、及び下流から上流に超音波の送受を行うよ
うにしたペアを少なくとも２対設け、それぞれのペア間
での到達時間より、全体の流量を求めるものであって、 前記少なくとも２対の送受波器に対し、１つの電子部を
設け、その電子部が送信側の送受波器の駆動を行い、受
信側の送受波器からの受信信号を受けて到達時間を検知
して流量を求めるようにし、 前記電子部を構成する受信波検知部は、増幅部と比較部
より構成され、送信側送受波器からの信号は、まず増幅
されその後、基準電圧レベルと比較されるようになって
いて、最初に基準電圧レベルを越えた波が次にゼロレベ
ルを通る点を、受信波を検知した点とするようになって
おり、 かつ前記増幅部の増幅度と前記比較部の基準電圧レベル
は、毎回接続された送受波器に最適なレベルにセットし
て測定するようになっていて、 切り替え器で前記少なくとも２対の送受波器のうち１対
を選択して前記電子部に接続できるようにし、 順次、１対の送受波器を選択しながら超音波の送受を行
い、その全ペアの結果から全体の流量を求めることを特
徴とする超音波流量計。 - 【請求項２】 前記電子部は、接続された１対の送受波
器に対し、 まず送信側の送受波器を発信させ、送信側送受波器の信
号を入力する受信波検知部が受信波を検知すると、それ
と同時に再び送信側の送受波器を発信させるようにし、
これを一定（ｎ）回数繰り返すよう構成し、最初の送信
から一定（ｎ）回数目の受信までの時間つまり到達時間
のｎ倍をまとめて測定し、その結果から流量を求めるこ
とを特徴とする請求項１記載の超音波流量計。 - 【請求項３】 少なくとも２対の送受波器を、それぞれ
の対が送受する超音波が流速の異なる経路を伝搬するよ
う配置したことを特徴とする請求項１又は２記載の超音
波流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53997A JPH10197302A (ja) | 1997-01-07 | 1997-01-07 | 超音波流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53997A JPH10197302A (ja) | 1997-01-07 | 1997-01-07 | 超音波流量計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10197302A true JPH10197302A (ja) | 1998-07-31 |
Family
ID=11476561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53997A Pending JPH10197302A (ja) | 1997-01-07 | 1997-01-07 | 超音波流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10197302A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008268090A (ja) * | 2007-04-24 | 2008-11-06 | Ricoh Elemex Corp | 超音波流量計 |
| JP2008298560A (ja) * | 2007-05-31 | 2008-12-11 | Ricoh Elemex Corp | 超音波流量計及び流量計測方法 |
| JP2009019879A (ja) * | 2007-07-10 | 2009-01-29 | Ricoh Elemex Corp | 超音波流量計及び流量計測方法 |
| CN104864923A (zh) * | 2014-02-24 | 2015-08-26 | 通用电气公司 | 传送和接收超声信号的电路组件及使用该电路组件的系统和方法 |
-
1997
- 1997-01-07 JP JP53997A patent/JPH10197302A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008268090A (ja) * | 2007-04-24 | 2008-11-06 | Ricoh Elemex Corp | 超音波流量計 |
| JP2008298560A (ja) * | 2007-05-31 | 2008-12-11 | Ricoh Elemex Corp | 超音波流量計及び流量計測方法 |
| JP2009019879A (ja) * | 2007-07-10 | 2009-01-29 | Ricoh Elemex Corp | 超音波流量計及び流量計測方法 |
| CN104864923A (zh) * | 2014-02-24 | 2015-08-26 | 通用电气公司 | 传送和接收超声信号的电路组件及使用该电路组件的系统和方法 |
| WO2015126914A1 (en) * | 2014-02-24 | 2015-08-27 | General Electric Company | Ultrasonic signal transmitting and receiving circuit assembly and ultrasonic system and method using the same |
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