JPS59188513A - 超音波の伝播時間を測定する装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、送波器と受波器を一定距離だけ離して向い合
わせて配設し、送波器から送出した超音波パルスが受波
器に到達する壕での時間間隔を測定し、その計測結果に
基づいて所定の演算を行い、風速や流速々どを測定する
装置に用いる超音波の伝播時間を測定する装置に関する
ものである。

この種の装置で問題になるのは、送信パルスと受信パル
スの時間間隔ｔが短い点であシ、短い時間ｔの範囲内で
必要カデータを得るため、高度な設計技術が必要となシ
、経済的な面や製造面においても好ましからぬ影響があ
り、然るべき対策が望まれるところでを）る。

そこで、本願の発明者は先に特願昭５４−０４２０５６
号によって、実際の送信と受信の間に要する短い時間巾
を、任意のＮ倍に拡大した形に処理して、あとの処理に
都合よいようにするための回路を提示した。

この提示した回路を用いることによって、一応の目的を
達成することができるが、本発明は更に（３） その改良に係υ、従来の回路では処理しにくい。

長い時間間隔測定においても、短い時間間隔測定におい
ても、精度その他に影響を与えないで使用できる装置を
得ることを意図したものである。

次に実施例を示す図面を基にして説明する。

第１図は実施例のブロック図、第２図は作動説明図であ
り、第１図の中で記号を付しである各部に対応して示し
である。

第１図において１及び２はセット・リセット型フリップ
フロップ回路、３は時間間隔拡大回路、４及び５はアン
ドゲート回路、６はアップカウンタ、７けアップダウン
カウンタ、８はＯＲ回路、９は分周器である。外おこと
で時間間隔拡大回路３は前記の特願昭５４−０４２０５
６号において提示したものである。

Ｐは送信パルスの入力端子、Ｒは受信パルスの入力端子
、ＣＬＫはり四ツクパルスの入力端子を示す。

端子Ｐに入来する送信パルス旦（第２図（イ）参照）と
、端子Ｒからの受信パルスＲｔ　（第２図（ロ）参照）
（４） とが、それぞれ第１のセット・リセット型フリップフリ
ップ回路１のセット端子Ｓとリセット端子Ｒに印加する
と、回路１の出力は第２図の（ハ）に示す通り、送信パ
ルスｎと受信パルス爬の間がＯＮとなシ、この出力は第
１のアンドゲート回路４の一方の端子に印加する。

回路４の他方の端子には、端子ＣＬＫからのりｐツクパ
ルスが分局器９で適宜に分周されて印加しており、回路
４の出力は第２図に）に示す通りとカシ、この出力がア
ップカウンタ６に印加して、カウンタ６は入来するクロ
ックパルスの数ｊｌｌえる。

一方第２のセット・リセット型７リツプ７０ツブ回路２
０セット端子Ｓには、ＯＲ回路８を介して送信パルス且
と受信パルス爬が印加し、一方リセット端子Ｒには分周
器９で分周されたり四ツクパルスが印加しており、出力
には第２図（ホ）に示す通り、送信パルス片の立上り時
点から始まり、送信パルス号に続く第１発回のりｐツク
パルスの立上り時点までの一時間だけＯＮとなる出力と
、受信パルスＲ１に就ても同様に一時間だけＯＮの出力
が得られ、これらの出力は時間間隔拡大回路３の入力と
なシ、その出力には前記−のそれぞれに対してＮ倍の時
間巾を持った出力（第３図（へ）参照）が得られる。

ここで時間間隔拡大回路３は、特願昭５４−０４２０５
６号において提示したものと同じで、図示すると第３図
の通シであシ、第４図の作動説明図を参照して要点を簡
単に説明する。

第３図で１１は基準電圧、１２は積分器、１３は分圧お
よび極性反転回路、１４は比較器、１５は制御器であシ
、作動は次の通りである。

入力端子Ａに重なる時間間隔で送信と受信信号が到来す
ると、を時間だけスイッチ５Ｗ−１が閉じ（第４図（イ
）参照）て、その間すなわちＥからＦまで基準電圧Ｅを
積分し、そのちとＳ　Ｗ　−１をＯＦＦにして８Ｗ−２
と５Ｗ−３をＯＮとして基準についてＦからＧＫ至るま
で積分する。（第４図Ｃ口）参　照　）　。

そしてＦからＧｔでの時間を検出すると、との時間Ｔは
実際の送受信間の時間間１９ｉｔのＮ倍に相当し、した
がって、検出した長い時間を利用してデータを処理する
ことができるものである。

さて次に第１図にもどると、第２のアンドゲート回路５
には、分周しないもともとのクロックパルスと前記の時
間間隔拡大回路３の出力とが印加し、回路５の出力側に
取り出されたクロックパルスはアップダウンカウンタ７
に印加される。

一方このアップダウンカウンタ７には、前記の第１の７
リツプフロツプ回路１の出力（第２図（ハ）参照）が印
加されるから、アップダウンカウンタ７け、第３図（へ
）のＮｔ、時間内に含まれるクロックパルスの数Ｂをア
ップカウントし、そしてＮ一時間内に含まれるクロック
パルスの数Ｃをダウンカウントして、両者の差Ｂ−Ｃを
取シ出す。

そとで先にアップカウンタ６で計数したクロックパルス
人と、アップダウンカウンタ７の計数値（Ｂ−Ｃ）を、
以下に述べる演算処理すると、送信信号から受信信号ま
での正しい時間間隔を示す計数値が得られる。

力おことでＡの値は、もともとのクロックパルスを分周
したものを検出した値であるから、（Ｂ−Ｃ）と較べる
と（Ｂ−Ｃ）に対する分解の方が人より良い。（Ｂ−Ｃ
）で得られた１カウントの時間は、クロックパルスを分
周して得たＡの１カウントに対してＮ−ｍ倍に伸ばされ
た時間に対応するものであるから、両者を同一の時間単
位に変換するためには、Ａの計数値をＮ−ｍ倍するか、
つまり（Ｂ−Ｃ）のカウント値がＮ−ｍ個集まりてＡの
１カウントの時間に相当するのである。

したがって゛、送受信間の時間間隔ｔは次の数式％式％ 上記の演算方法については具体的に触れないが、デジタ
ル演算やアナログ値に変換する々ど、周知の演算方法を
用いればよい。

本発明は以上説明した通りであり、従来はクロックパル
スの１波長以下の部分については計数できないため誤差
を避けることができなかったのに対し、時間間隔拡大回
路を利用することによってクロックパルスの１波長をは
ずれた部分の測定が可能となシ、シかも分解能のよい状
態で時間間隔の測定ができると共に精度を向上させるた
めにりｐツクパルスの周波数を徒らに高く上げる必要が
なくなり、カウンタも特に高級な本のでなくとも充分で
あるなど、製造面は勿論、経済ｙ的にも極めて有利とな
って、実用面での効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例のブ四ツク図。 第２図は第１図の作動説明図。 第３図は時間間隔拡大回路のブロック図◇第４図は第３
図の作動説明図。 １．２・・・７リツプフロツプ回路、３・・・時間間隔
拡大回路、４．５・・・アンドゲート回路、６・・・ア
ップカウンタ、７・・・アップダウンカウンタ、８・・
・０Ｒ回路、９・・・分周器、１１・・・基準電圧、１
２・・・積分器、１３・・・分圧及び極性反転回路、１
４・・・比較器、１５・・・制御器。 特許出願人 海上電機株式会社 第　１　旨 第　２　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 超音波パルスを送信してから受信する迄の時間内に含ま
   れるクロックパルスを計数して、超音波の伝播時間を測
   定する装置において、 送信パルスと受信パルスとが印加され、送信から受信ま
   でＯＮとなる出力を得る回路と、該回路の出力と分周率
   ｍで分周されたクロックパルスとが印加される第１のゲ
   ート回路と、該第１のゲート回路の出力が印加され、出
   力の中に含まれるりｐツクパルスの数Ａを計算するアッ
   プカウンタと、 ＯＲ回路を介して送られる前記送信パルス及び受信パル
   スと、前記分周されたり四ツクパルスとが印加されて、
   前記送信パルスと受信パルスの立上り時点から始マリ、
   送信パルスのそれぞれに続く初めてのクロックパルスの
   立上り時点までの時間ζ及び−の間だけＯＮとなるパル
   スを検出する回路と、 該回路の出力が印加され、前記の検出した時間ち及び４
   をそれぞれ任意のＮ倍に拡大する時間間隔拡大回路と、 該時間間隔拡大回路で拡大されたＮｔ、及びＮｔ、の時
   間帯の出力と、分周されないもともとのクロックパルス
   とが印加される第２のゲート回路と、該第２のゲート回
   路の出力と、前記送信から受信までＯＮとなる回路の出
   力とが印加され、該第２のゲート回路の出力に検出され
   た前記のＮ（の時間に含まれるクロックパルスの数Ｂを
   アップカウントし、かつ前記のＮ−の時間に含まれるク
   ロックパルスの数Ｃをダウンカウントするアップダウン
   カウンタと、 を具備しており、送受信の時間間隔ｔの値をとして求め
   るように構成したことを特徴とする超音波の伝播時間を
   測定する装置。