JPS5827019A - 超音波流量測定装置 - Google Patents
超音波流量測定装置Info
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- JPS5827019A JPS5827019A JP56124707A JP12470781A JPS5827019A JP S5827019 A JPS5827019 A JP S5827019A JP 56124707 A JP56124707 A JP 56124707A JP 12470781 A JP12470781 A JP 12470781A JP S5827019 A JPS5827019 A JP S5827019A
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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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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
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- G01F1/667—Arrangements of transducers for ultrasonic flowmeters; Circuits for operating ultrasonic flowmeters
- G01F1/668—Compensating or correcting for variations in velocity of sound
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明社、超音波が被測定媒体中を伝搬する時間を流れ
に対して順方向および逆方向について測定して、その媒
体流量を測定する超音波流量測定装置Ｋ１１ｌ、、更に
評しく社、超音波を伝搬させる＊ｉ＊定媒体の温度変化
による測定誤差を補償するようＫした超音波流量測定装
置に関するものである。
に対して順方向および逆方向について測定して、その媒
体流量を測定する超音波流量測定装置Ｋ１１ｌ、、更に
評しく社、超音波を伝搬させる＊ｉ＊定媒体の温度変化
による測定誤差を補償するようＫした超音波流量測定装
置に関するものである。
従来間知な超音波流量測定装置の一例として、電圧制御
形見振器で発振され為周波数ｆのパルス信号をＨ個計数
する時間と、流体中の超音波の伝搬時間とを一致させる
ようｋその電圧制御形見振器の発振周波数ｆを制御する
閉ループを構成し、一方の援動子の発振と同期して、こ
の周波＠ｆのパルスをに個計数するカウンタの出力を時
間差検出回路に入力し、他方、超音波受信信号をもこの
時間差検出回路に入力して、時間差を出力し、その時間
差が零となるようＫｆｆｉループを構成したものがある
。このような従来の超音波流量測定装置の一例を第１Ｉ
ＩＫ示す。図において、電圧５ＩＩＩＩＩ形発振回路ｌ
θは、制御電圧の大きさによってその発振周波数が変化
する２つの電圧制御形発振１ｇ（以下ＶＣＯという）／
Ｊおｚ ヒｔｓを有しティる。ｖＣＯ１３０発振出力信
号２／（周波数！、）とｖｃｏ ｔｓの発振出力信号２
ｊ（周波数ｆ、）とを、スイッチＢで切シ換えて、それ
Ｋよって得られる電圧制御Ｉ形発振回路１０の出力信号
２をパルス発生回路２７に供給する。
形見振器で発振され為周波数ｆのパルス信号をＨ個計数
する時間と、流体中の超音波の伝搬時間とを一致させる
ようｋその電圧制御形見振器の発振周波数ｆを制御する
閉ループを構成し、一方の援動子の発振と同期して、こ
の周波＠ｆのパルスをに個計数するカウンタの出力を時
間差検出回路に入力し、他方、超音波受信信号をもこの
時間差検出回路に入力して、時間差を出力し、その時間
差が零となるようＫｆｆｉループを構成したものがある
。このような従来の超音波流量測定装置の一例を第１Ｉ
ＩＫ示す。図において、電圧５ＩＩＩＩＩ形発振回路ｌ
θは、制御電圧の大きさによってその発振周波数が変化
する２つの電圧制御形発振１ｇ（以下ＶＣＯという）／
Ｊおｚ ヒｔｓを有しティる。ｖＣＯ１３０発振出力信
号２／（周波数！、）とｖｃｏ ｔｓの発振出力信号２
ｊ（周波数ｆ、）とを、スイッチＢで切シ換えて、それ
Ｋよって得られる電圧制御Ｉ形発振回路１０の出力信号
２をパルス発生回路２７に供給する。
パルス発生回踏ｌは、信号Ｊ？に同期してパルス信号３
１を発生すると共に、ｌｆ数開始信号Ｂを発生する。こ
のパルス信号３１に基づ−て送信回路」はトランスジュ
ーサ駆動信号１を発生する。
１を発生すると共に、ｌｆ数開始信号Ｂを発生する。こ
のパルス信号３１に基づ−て送信回路」はトランスジュ
ーサ駆動信号１を発生する。
２つのトランスジューサ（振動子）Ｖおよびｑは、スイ
ッチ釘の切換えによって交互に供給されるトランスジュ
ーサ駆動信号Ｉに応じて、一方は電気信号を音響信号（
超音波−５あるいはげ）Ｋ変換する送信側として、そし
て他方はその音響信号管電気信号に変換する受信側とし
て働く、この音響信号を受信して得た電気信号は、切換
スイッチ！ｌを介して受信信号Ｓ３として受信回路ＳＳ
に導入される。受信回路ｊ５は受信信号ｊ３に応じて受
渡検出信号ｊ７を時間差検出回路！デに供給する。
ッチ釘の切換えによって交互に供給されるトランスジュ
ーサ駆動信号Ｉに応じて、一方は電気信号を音響信号（
超音波−５あるいはげ）Ｋ変換する送信側として、そし
て他方はその音響信号管電気信号に変換する受信側とし
て働く、この音響信号を受信して得た電気信号は、切換
スイッチ！ｌを介して受信信号Ｓ３として受信回路ＳＳ
に導入される。受信回路ｊ５は受信信号ｊ３に応じて受
渡検出信号ｊ７を時間差検出回路！デに供給する。
を念、計数開始信号ＪＪＫよって付勢されたカウンタ４
１は電圧制御形見Ｉ！＠路ｌＯの出力信号１を計数する
。このカウンタｊ／は、その計数状態が予め設定された
数値Ｈになると、パルス出力信号≦３を時間差検出回路
！９に供給し、しかる後リセットされる。時間差検出回
路ｊ９は、両信号ｊ７およびぶ３の時間差を検出し、そ
の時間差に応じた電圧の制御信号１！を発生する。この
制御信号、ｇｊは、スイッチ≦７で切り換えられ、電圧
＊＊形発振回路１０内の両Ｗｏｏ ／Ｊおよび／ｊのい
ずれか一方に導入されて、その発振周波数で、あるーは
ｆ２を制御する。
１は電圧制御形見Ｉ！＠路ｌＯの出力信号１を計数する
。このカウンタｊ／は、その計数状態が予め設定された
数値Ｈになると、パルス出力信号≦３を時間差検出回路
！９に供給し、しかる後リセットされる。時間差検出回
路ｊ９は、両信号ｊ７およびぶ３の時間差を検出し、そ
の時間差に応じた電圧の制御信号１！を発生する。この
制御信号、ｇｊは、スイッチ≦７で切り換えられ、電圧
＊＊形発振回路１０内の両Ｗｏｏ ／Ｊおよび／ｊのい
ずれか一方に導入されて、その発振周波数で、あるーは
ｆ２を制御する。
第２図社、被測定流体の管路に両トランスジューナを取
付けた状態を示し、また超音波の伝搬を示す０図におい
て、対向配置された一方の上流側トランスジューサｑか
ら発射された超音波は、それを管７１内に斜めに伝搬さ
せるグラスチック〈さび７３および管テＩを介して被測
定流体７！へ伝搬し、再び管ツ１０壁および別々プラス
チックくさび７７を介して他方の下流側トランスジュー
サＯＫ伝搬する。この場合に、トランスジューサＶから
トランスジューサ釘への超音波釘の順方向伝搬時間Ｔ。
付けた状態を示し、また超音波の伝搬を示す０図におい
て、対向配置された一方の上流側トランスジューサｑか
ら発射された超音波は、それを管７１内に斜めに伝搬さ
せるグラスチック〈さび７３および管テＩを介して被測
定流体７！へ伝搬し、再び管ツ１０壁および別々プラス
チックくさび７７を介して他方の下流側トランスジュー
サＯＫ伝搬する。この場合に、トランスジューサＶから
トランスジューサ釘への超音波釘の順方向伝搬時間Ｔ。
は、
として与えられる。ｔた、逆にトランスジューサＱから
トランスジューサ〃への超音波舒の逆方向伝搬時間！、
は。
トランスジューサ〃への超音波舒の逆方向伝搬時間！、
は。
として与えられる。ここで、Ｄは管７１の内径、０１は
流体７ｊが静止して−るときにおけるその流体７ｊ中の
音速、Ｖは流体７ｊの流速、０＃ｉ超音波が流体７ｊ中
に入射する際の入射角である。なお、ここでは、両くさ
び７３．７７によび管７１の管厚部を超音波が伝書する
時間は無視する。
流体７ｊが静止して−るときにおけるその流体７ｊ中の
音速、Ｖは流体７ｊの流速、０＃ｉ超音波が流体７ｊ中
に入射する際の入射角である。なお、ここでは、両くさ
び７３．７７によび管７１の管厚部を超音波が伝書する
時間は無視する。
次に、第１図および第Ｊｌを参照して、流体７ｊの流量
測定について述べる。セお、この測定原理は位相ロック
ループを利用した肩知表ものであるので簡単に説明する
。先ず、全ての切換スイッチ２ｓ、 ａｓ 、 ｓｔお
よび６７をそれぞれ接点ａａＫ接続して順方向モードと
する。この場合、電圧側Ｘ形発振回路１０から得られる
周波数ｆ、の出力信号２９に基づいて、超音波釘の伝搬
時間Ｔ、は前述した（１）式で表わされる。またカウン
タ６１の計数状態が設定値Ｈに達するまでの時間〒はＭ
／ｆ、である。この時間〒と先の伝搬時間Ｔ、とが所定
の関係（この場合等しくする）となるように％Ｖ（３０
／３の発振周波数ｆ、を帰還制御する位相ロックループ
を形成している。従って、この系が安定したら、Ｎ／ｆ
、＝＝〒。
測定について述べる。セお、この測定原理は位相ロック
ループを利用した肩知表ものであるので簡単に説明する
。先ず、全ての切換スイッチ２ｓ、 ａｓ 、 ｓｔお
よび６７をそれぞれ接点ａａＫ接続して順方向モードと
する。この場合、電圧側Ｘ形発振回路１０から得られる
周波数ｆ、の出力信号２９に基づいて、超音波釘の伝搬
時間Ｔ、は前述した（１）式で表わされる。またカウン
タ６１の計数状態が設定値Ｈに達するまでの時間〒はＭ
／ｆ、である。この時間〒と先の伝搬時間Ｔ、とが所定
の関係（この場合等しくする）となるように％Ｖ（３０
／３の発振周波数ｆ、を帰還制御する位相ロックループ
を形成している。従って、この系が安定したら、Ｎ／ｆ
、＝＝〒。
となるから、
の関係が成立する。
また、全ての切換スイッチ］ 、 ＄５ 、 、ｔ／お
よび４７をそれぞれ接点ｂ（ＩＮＫ切換えて逆方向モー
ドとする。この場合も同様にして、前述した（２）式で
表わされる超音波４の伝搬時間！、とカウンタＪ／が計
数状１ｌｌ−ＩＩｘ設定値ＩＩＫ達するまでの時間丁と
が所定の関係（この場合等しくする）となるようＫ。
よび４７をそれぞれ接点ｂ（ＩＮＫ切換えて逆方向モー
ドとする。この場合も同様にして、前述した（２）式で
表わされる超音波４の伝搬時間！、とカウンタＪ／が計
数状１ｌｌ−ＩＩｘ設定値ＩＩＫ達するまでの時間丁と
が所定の関係（この場合等しくする）となるようＫ。
Ｗｏｏ ／３を含も位相ロックループの系が安定する。
従って、ｖｃｏ ｔｓの発振局波数ｆ、は。
として表わされる。
これら両肩波数の差Δｆ（＝ｆ、 −ｆ、 ）をとると
、として与えられる。従って、入射角０が一定であれば
周波数差Δｆは流体７ｊの流速Ｖのみの関数として与え
られるから、両信号１およびｎを計数してそれら両肩波
数の差Ａｔを求めれば、その値から流体７ｊの流速Ｖが
計算でき：ｂ、従って、被測定流体７ｊの流量を測定す
ることができる。
、として与えられる。従って、入射角０が一定であれば
周波数差Δｆは流体７ｊの流速Ｖのみの関数として与え
られるから、両信号１およびｎを計数してそれら両肩波
数の差Ａｔを求めれば、その値から流体７ｊの流速Ｖが
計算でき：ｂ、従って、被測定流体７ｊの流量を測定す
ることができる。
しかしながら、このような流量測定装置で嫁入射角０の
変化が無視できる範１！ＩＫ限って有効である。例えば
流体７ｊの温度が大幅に変・化するとこの入射角０の変
化は無視できなくな抄、％に管７１の内径りが小さくな
ればなる程この影響は大きくなシ、測定結果に大きく誤
差を含むこととなる欠点があった。
変化が無視できる範１！ＩＫ限って有効である。例えば
流体７ｊの温度が大幅に変・化するとこの入射角０の変
化は無視できなくな抄、％に管７１の内径りが小さくな
ればなる程この影響は大きくなシ、測定結果に大きく誤
差を含むこととなる欠点があった。
本発明の目的は、上述した欠点を解消するためＫなされ
たもので、被測定媒体の温度が変化しても、また被測定
媒体の流路が小口径であっても、被測定媒体の流量測定
を誤差なく行う装置を提供することＫＴｏる。
たもので、被測定媒体の温度が変化しても、また被測定
媒体の流路が小口径であっても、被測定媒体の流量測定
を誤差なく行う装置を提供することＫＴｏる。
このような目的は、本発明によれば、被測定媒体の流れ
に対して上流および下流に設置した一対のトランスジュ
ーサ、発振周波数が一定な第１発振器、発振周波数が可
変である第２発振器、カウンタ、前記一対のトランスジ
ューサ間において前記被測定媒体中を第１方向に超音波
が伝搬する時間と、前記第１発振器の出力信号を前記カ
ウンタが設定値まで計数する時間とが所定の関係になる
ように前記カウンタの設定値を可変制御する第１制御手
段、前記第１方向とは反対の第２方向に超音波が前記一
対のトランスジューサ間において前記被測定媒体中を伝
搬する時間と、前記第１制御手段によって制御されたカ
ウンタの設定値まで該カウンタが前記第２発振器の出力
信号を計数する時間とが所定の関係となるように前記第
２発振器の発振局波数を可変５ｌｌＩｌｌする第２Ｉｌ
ＩＩ１手段、および前記＠／および第２発振器の再発振
周波数に基づいて前記被測定媒体の流量を測定する手段
を具１図と興なる点は、７００／ｊを一定周波数（例え
ば２ＭＨｚ）ｆａｔの発振５１３１ Ｋ置換し、時間差
検出回路ｊりを可変時間差検出回路よデ／に置換し、新
たＫ１ｌ１ｌｌ器Ｊ／／ 、 Ｎ設定器３１３および中
央演算処理装置ｃ以下ＣＰＵと称す） ｘｉｓを設けた
ことである。
に対して上流および下流に設置した一対のトランスジュ
ーサ、発振周波数が一定な第１発振器、発振周波数が可
変である第２発振器、カウンタ、前記一対のトランスジ
ューサ間において前記被測定媒体中を第１方向に超音波
が伝搬する時間と、前記第１発振器の出力信号を前記カ
ウンタが設定値まで計数する時間とが所定の関係になる
ように前記カウンタの設定値を可変制御する第１制御手
段、前記第１方向とは反対の第２方向に超音波が前記一
対のトランスジューサ間において前記被測定媒体中を伝
搬する時間と、前記第１制御手段によって制御されたカ
ウンタの設定値まで該カウンタが前記第２発振器の出力
信号を計数する時間とが所定の関係となるように前記第
２発振器の発振局波数を可変５ｌｌＩｌｌする第２Ｉｌ
ＩＩ１手段、および前記＠／および第２発振器の再発振
周波数に基づいて前記被測定媒体の流量を測定する手段
を具１図と興なる点は、７００／ｊを一定周波数（例え
ば２ＭＨｚ）ｆａｔの発振５１３１ Ｋ置換し、時間差
検出回路ｊりを可変時間差検出回路よデ／に置換し、新
たＫ１ｌ１ｌｌ器Ｊ／／ 、 Ｎ設定器３１３および中
央演算処理装置ｃ以下ＣＰＵと称す） ｘｉｓを設けた
ことである。
同一符号は同様な機能を有する回路等である。
嬉参図に、第３図における可変時間差検出回路１９／の
一具体例を示す。ここで、受渡検出信号ｊ７およびカウ
ンタ６１の出力信号４３を排他的論理和グー） ＃０／
Ｋ供給し、このゲート＃ｏ／の出力信号８０３で牛導
体スイッチ参〇ｓのオン、オフを制御する。このスイッ
チ＋ＯＳの一端から抵抗器４Ｉコｌ（抵抗値”４ｔｔ
）を抵抗器４！２コ（抵抗値Ｒ４２２）および抵抗器＃
コ３（抵抗値Ｒ４２％ ）のそれぞれを介して切換スイ
ッチ＃＃／ １０接点ｐ、ｑおよびｒのそれぞれに接続
する。なお、ここで、Ｒ４２１＞ Ｒ４□２ 〉Ｒ４２
５とする。また、スイッチ杯ｌの切換端子には一定の標
準電圧−Ｅ、を供給する。半導体スイッチｇｏｓの他端
を演算増幅器参参！の反転入力端子に接続し。
一具体例を示す。ここで、受渡検出信号ｊ７およびカウ
ンタ６１の出力信号４３を排他的論理和グー） ＃０／
Ｋ供給し、このゲート＃ｏ／の出力信号８０３で牛導
体スイッチ参〇ｓのオン、オフを制御する。このスイッ
チ＋ＯＳの一端から抵抗器４Ｉコｌ（抵抗値”４ｔｔ
）を抵抗器４！２コ（抵抗値Ｒ４２２）および抵抗器＃
コ３（抵抗値Ｒ４２％ ）のそれぞれを介して切換スイ
ッチ＃＃／ １０接点ｐ、ｑおよびｒのそれぞれに接続
する。なお、ここで、Ｒ４２１＞ Ｒ４□２ 〉Ｒ４２
５とする。また、スイッチ杯ｌの切換端子には一定の標
準電圧−Ｅ、を供給する。半導体スイッチｇｏｓの他端
を演算増幅器参参！の反転入力端子に接続し。
この増幅器社ｊの反転入力端子と出力端子との間に積分
コンデンサダグγおよび放電用の開閉スイッチダダ９を
並列接続すると共に、この増幅器４！＃ｊの非度転入力
端子を接地する。
コンデンサダグγおよび放電用の開閉スイッチダダ９を
並列接続すると共に、この増幅器４！＃ｊの非度転入力
端子を接地する。
第ｊ［（Ａ）〜（イ）は第３図の動作を示す信号波形図
である。
である。
以下第３図〜第ｊ図（４）〜（１）を参照する。先ず、
制胃器Ｊ／／からのＳ両信号ＪＪ／によって切換スイッ
チ＃＃ｌを接点ｑＫ接続する。また、Ｎ設定器３１３を
制御して、それに応じた設定信号３２３によってカウン
タ４ノの設定値ＭをＮ、に初期設定する。
制胃器Ｊ／／からのＳ両信号ＪＪ／によって切換スイッ
チ＃＃ｌを接点ｑＫ接続する。また、Ｎ設定器３１３を
制御して、それに応じた設定信号３２３によってカウン
タ４ノの設定値ＭをＮ、に初期設定する。
次に、切換スイッチｆｆ 、 釘、 ｊ／および≦７の
それぞれを接点ａ ＩＩ Ｋ接続して順方向モードとす
る。
それぞれを接点ａ ＩＩ Ｋ接続して順方向モードとす
る。
この状態において、第１ＩＩＫ関連して説明した順方向
モードの場合と同様な動作を行う。
モードの場合と同様な動作を行う。
すなわち、時３１１ｔ、にて順方向の爆音波釘を発射す
ると共にカウンタ６１が信号コｌ／の計数動作を開始す
る。しかる後、時刻ｔ、 Ｋて、カウンタ４／の計数状
態が設定値Ｎ、になったとする。その後、時刻ｔ、にて
超音波＃ｊが受波されたものとし、その場合の両信号ｊ
７およびぶＪを第ｊＷＪ■および色）Ｋ示す０時刻ｔ、
〜ｔ、の閏ｓ ＮＨＡコンデンサダダ７の容量値ＸＲ４
２２）で定まる勾配τ、を有する積分出力信号４ｊが得
られる（第１図（０参服）、その積分電圧Ｅ工、が、時
！！ｌ１ｔ５において基準値Ｍｒ、を上まわっていれば
、制御４＠Ｊ／／によって開園信号３コｌを指令して切
換スイッチ＃参ｌを接点ｐＨＫ切り換える。もし、下ま
わっていればスイッチダｌｌを接点ｑｌｌＫ切り換える
。
ると共にカウンタ６１が信号コｌ／の計数動作を開始す
る。しかる後、時刻ｔ、 Ｋて、カウンタ４／の計数状
態が設定値Ｎ、になったとする。その後、時刻ｔ、にて
超音波＃ｊが受波されたものとし、その場合の両信号ｊ
７およびぶＪを第ｊＷＪ■および色）Ｋ示す０時刻ｔ、
〜ｔ、の閏ｓ ＮＨＡコンデンサダダ７の容量値ＸＲ４
２２）で定まる勾配τ、を有する積分出力信号４ｊが得
られる（第１図（０参服）、その積分電圧Ｅ工、が、時
！！ｌ１ｔ５において基準値Ｍｒ、を上まわっていれば
、制御４＠Ｊ／／によって開園信号３コｌを指令して切
換スイッチ＃参ｌを接点ｐＨＫ切り換える。もし、下ま
わっていればスイッチダｌｌを接点ｑｌｌＫ切り換える
。
切換スイッチＩＩ＃／が接点ｐＫ接続されて−る状態で
、再び順方向に爆音波釘を発射させる。この場合におけ
る積分出力信号≦ｊの積分電圧Ｅ工、の勾基準値ｘｒ、
よシ高−０そζで、ＩＩＩＩｌｌ器３１／か器間１／号
Ｊコ／によってｙ設定ｉｌｌ ３１３を制御し、それに
応じて設定信号ＪＪＪ Ｋよシヵウンタ４／の設定値Ｋ
をｌだけ大きくする。すると、第５図１にてカウンタ４
１の出力信号４３を示す如くその計数終了時刻ｔ、が遅
れる。他方、積分勾配τ、は一定であるから、積分出力
電圧Ｉ工の超音波受波時刻ｔｓＫをける電圧値は低くな
る。これらの動作を、時刻ｔ、 Ｋおける積分出力電圧
１Ｋが基準値Ｅｒ、にほぼ等しくなるまでＩＩシ返し１
．その得られゐ積分出力信号訂を第ｊＢ！！ｌ（至）に
示す。その場合におけるカウンタＪ／の設定値をＮ。、
積分勾配をτ。、計数終了時刻をｔ２．とする。
、再び順方向に爆音波釘を発射させる。この場合におけ
る積分出力信号≦ｊの積分電圧Ｅ工、の勾基準値ｘｒ、
よシ高−０そζで、ＩＩＩＩｌｌ器３１／か器間１／号
Ｊコ／によってｙ設定ｉｌｌ ３１３を制御し、それに
応じて設定信号ＪＪＪ Ｋよシヵウンタ４／の設定値Ｋ
をｌだけ大きくする。すると、第５図１にてカウンタ４
１の出力信号４３を示す如くその計数終了時刻ｔ、が遅
れる。他方、積分勾配τ、は一定であるから、積分出力
電圧Ｉ工の超音波受波時刻ｔｓＫをける電圧値は低くな
る。これらの動作を、時刻ｔ、 Ｋおける積分出力電圧
１Ｋが基準値Ｅｒ、にほぼ等しくなるまでＩＩシ返し１
．その得られゐ積分出力信号訂を第ｊＢ！！ｌ（至）に
示す。その場合におけるカウンタＪ／の設定値をＮ。、
積分勾配をτ。、計数終了時刻をｔ２．とする。
なお、切換スイッチダ１１／を接点ｒＫ切シ換えてもな
お受波時！ｌ１ｌｔｓにおける積分出方電圧ＥＩが基準
値ｘｒ、管下まわる場合には、カウンタ６１の設定値Ｎ
をｌだけ減する。そして上述のような動作を繰シ返して
最適な設定値Ｎ０を得る。
お受波時！ｌ１ｌｔｓにおける積分出方電圧ＥＩが基準
値ｘｒ、管下まわる場合には、カウンタ６１の設定値Ｎ
をｌだけ減する。そして上述のような動作を繰シ返して
最適な設定値Ｎ０を得る。
次−で、切換スイッチｘ 、 ａｓ 、 ｘｉおよびぶ
７のそれぞれを接点す側に切に換えて逆方向モードとす
る。この逆方向モードの動作は第１図に関して述べ先動
作と同様である。
７のそれぞれを接点す側に切に換えて逆方向モードとす
る。この逆方向モードの動作は第１図に関して述べ先動
作と同様である。
すなわち、逆方向の超音波ｒを発射すると共にｖｃｏ
ｎの出力信号２？（ｊｌ波数ｆ、）の計数動作を開始す
る（時１１ｔ、）。第ｊ＠Ｉ（Ｇ）の計数出力信号６３
にて示す如く計数終了時ｍｔ□で可変時間差検出回路ｊ
９１は積分動作を開始し、第３図（ト）の受波検出信号
ｊ７にて示す如く受波時ｍ ｔ３２で積分動作を終える
。その積分出力信号≦３を第３図（６）に示す。なお、
積分勾配は、順方向モードＯ動作終了時点と同じ勾配τ
。である。積分終了時（時刻ｔ、２）の積分出方電圧罵
工は基準値］ｃｒ、を越すと、この電圧Ｅｘを示す信号
４ｊｌｌ（よってＶＣＯ／［）発振周波数ｆ２を低くす
る。すると、カウンタ≦ｌの設定値肩はＨ６の１１であ
るから、次の逆方向超音波げを発射した場合、計数終了
時１１ｉｔ□は連れる。かような周波数可変制御動作を
、超音波の受渡時１［ｔ、、Ｋｍける積分電圧ＫＩが基
準値１．Ｋｆｉぼ等しくなるまで繰り返す、その場合に
おける計数出力信号ｔ３を第３図（Ｉ）Ｋ示し、その計
数終了時点をｔ２ｇとして、積分出力電圧訂を第５図（
Ｊ）Ｋ示す。
ｎの出力信号２？（ｊｌ波数ｆ、）の計数動作を開始す
る（時１１ｔ、）。第ｊ＠Ｉ（Ｇ）の計数出力信号６３
にて示す如く計数終了時ｍｔ□で可変時間差検出回路ｊ
９１は積分動作を開始し、第３図（ト）の受波検出信号
ｊ７にて示す如く受波時ｍ ｔ３２で積分動作を終える
。その積分出力信号≦３を第３図（６）に示す。なお、
積分勾配は、順方向モードＯ動作終了時点と同じ勾配τ
。である。積分終了時（時刻ｔ、２）の積分出方電圧罵
工は基準値］ｃｒ、を越すと、この電圧Ｅｘを示す信号
４ｊｌｌ（よってＶＣＯ／［）発振周波数ｆ２を低くす
る。すると、カウンタ≦ｌの設定値肩はＨ６の１１であ
るから、次の逆方向超音波げを発射した場合、計数終了
時１１ｉｔ□は連れる。かような周波数可変制御動作を
、超音波の受渡時１［ｔ、、Ｋｍける積分電圧ＫＩが基
準値１．Ｋｆｉぼ等しくなるまで繰り返す、その場合に
おける計数出力信号ｔ３を第３図（Ｉ）Ｋ示し、その計
数終了時点をｔ２ｇとして、積分出力電圧訂を第５図（
Ｊ）Ｋ示す。
上述説明における両基準値”ｒｌおよびＥｒ２は、流量
測定装置としての標準状態に基づいて定められる。従っ
て、上述した手順を経れば、入射角θの変化による膜着
を補償したことＫなる。
測定装置としての標準状態に基づいて定められる。従っ
て、上述した手順を経れば、入射角θの変化による膜着
を補償したことＫなる。
そコｆ、 ＣＰＵ Ｊ／ｊＫ！ツテｏｓＣ／Ｊ／オ！ヒ
ＶＣＯ／３の再発掘屑波数ｆ１１およびｆ、を測定して
、その周波数差Δｆ（＝ｆ、、−ｆ、）を求める。しか
る後、（５）弐に基づ−て、被測定流体７３の流Ｗ！■
を計算し、流量を求めることができる。
ＶＣＯ／３の再発掘屑波数ｆ１１およびｆ、を測定して
、その周波数差Δｆ（＝ｆ、、−ｆ、）を求める。しか
る後、（５）弐に基づ−て、被測定流体７３の流Ｗ！■
を計算し、流量を求めることができる。
なお、第参図に示した如く抵抗器参２／ 、ダ２コ。
り３の切換によって積分勾配を変化させるようにしたが
、これはカウンタ４／の設定値Ｎがデジタル的に変化す
るのでそのデジタル変化値の幅を補間するためである。
、これはカウンタ４／の設定値Ｎがデジタル的に変化す
るのでそのデジタル変化値の幅を補間するためである。
もし、発振器／Ｉ／およびＴｏｏ １３０両周波数ｆ１
１およびｆ、を極めて高く（例えば１ＧＨｚ ）するな
らｄ、積分勾配を変える必要はない。
１およびｆ、を極めて高く（例えば１ＧＨｚ ）するな
らｄ、積分勾配を変える必要はない。
以上詳述した如く、本発明によれば、被測定媒体その他
の温度変化に基づく膜着を補償して正確な流量測定を行
うことのできる超音波流量測定装置が実現できる。
の温度変化に基づく膜着を補償して正確な流量測定を行
うことのできる超音波流量測定装置が実現できる。
第１図は従来の超音波流量測定装置のブロック図、第１
図は被測定流体の管路にトランスジューサを取付けた状
態および超音波の伝搬路の説明図、第３図は本発明の一
実施例による超音波流量測定装置のブロック図、第参図
は第３図の可変時間差検出回路の一具体例を示すブロッ
ク図、第３図（１）〜切は第３図の動作を説明するため
の各部信号波形図である。 ／Ｊ 、 ／ｊ−・電圧制御形発振器、ｌ−パルス発生
回路、 Ｉ−送信回路、ｆｌ、＃３−）ランスジューサ
、ＳＳ−受信回路、！デ一時間差検出回路、６１・−力
ウンタ、７１−管 ７Ｓ・・・流体、／
Ｊ／−発捩器ｓ Ｊ／／・・・制御器、３／
１−二中央演算処理装置、 ｊ９１−可変時間差検出回路。
図は被測定流体の管路にトランスジューサを取付けた状
態および超音波の伝搬路の説明図、第３図は本発明の一
実施例による超音波流量測定装置のブロック図、第参図
は第３図の可変時間差検出回路の一具体例を示すブロッ
ク図、第３図（１）〜切は第３図の動作を説明するため
の各部信号波形図である。 ／Ｊ 、 ／ｊ−・電圧制御形発振器、ｌ−パルス発生
回路、 Ｉ−送信回路、ｆｌ、＃３−）ランスジューサ
、ＳＳ−受信回路、！デ一時間差検出回路、６１・−力
ウンタ、７１−管 ７Ｓ・・・流体、／
Ｊ／−発捩器ｓ Ｊ／／・・・制御器、３／
１−二中央演算処理装置、 ｊ９１−可変時間差検出回路。
Claims (1)
- 被測定媒体の流れに対して上流および下流に設置した一
対のトランスジユーサ、発振周波数が一定々第１発振器
１発振肩波数が可変である第２発ｍｓ、カクンタ、前記
−：１ｌＯ）ランスジエーサ閏にお−で前記被測定媒体
中を第１方向に超音波が伝搬する時間と、前記館１発捩
置Ｏ出力信号を前記カウンタが設定値まで計数する時間
とが所定の関係に＆るように前記カウンタの設定値を可
変制御する第１制御手段、前記第１方向とは戻対の第２
方向に超音波が前記一対のＦツンスジエーサ関にお−で
前記被測定媒体中を伝搬する時間と、前記館／制御手段
によって制御されたカウンタの設定値まで該カラｙりが
前記館１発振ＩＩＯ出力信号を計数する時間とが所定Ｏ
ＩＩ係となるように前記第２発Ｉ！１ＷＯ１ｉＩ！Ａｌ
１周波数を可変制御する第一制御手段、および前記第１
および館２発振器の再発掘屑波数に基づいて前記被測定
媒体の流量を測定する手段を具えたことを特徴とする超
音波流量測定装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56124707A JPS5827019A (ja) | 1981-08-11 | 1981-08-11 | 超音波流量測定装置 |
| DE19823230399 DE3230399A1 (de) | 1981-08-11 | 1982-08-11 | Durchflussmesseinrichtung nach dem ultraschallprinzip mit zwei oszillatoren |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56124707A JPS5827019A (ja) | 1981-08-11 | 1981-08-11 | 超音波流量測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5827019A true JPS5827019A (ja) | 1983-02-17 |
| JPH0260967B2 JPH0260967B2 (ja) | 1990-12-18 |
Family
ID=14892101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56124707A Granted JPS5827019A (ja) | 1981-08-11 | 1981-08-11 | 超音波流量測定装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5827019A (ja) |
| DE (1) | DE3230399A1 (ja) |
-
1981
- 1981-08-11 JP JP56124707A patent/JPS5827019A/ja active Granted
-
1982
- 1982-08-11 DE DE19823230399 patent/DE3230399A1/de not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3230399A1 (de) | 1983-03-03 |
| JPH0260967B2 (ja) | 1990-12-18 |
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