JPS6018005B2 - 透過形測定モ−ドと反射形測定モ−ドとを自動切換可能な超音波流速流量計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は超音波の伝ぱん時間とドップラーシフトを利
用した流速流量計に係り、超音波の伝ぱん時間を利用す
る透過形測定モードとドップラーシフトを利用する反射
形測定モードとをト被測定流体の汚濁状態に応じてへ自
動的に切換えるように構成した超音波流速流量計を提供
することを目的とする。

従前「清水の流速。

流量を測定する方法として「シングアラウンド法「位相
差法及び時間差法などがよく知られている。特に、送受
信される超音波信号が被測定流体の流速ベクトルの影響
を受ける角度を形成するように、一対の送受信兼用トラ
ンスジューサを流路の上流側と下流側とに対向配置し、
上流側トランスジューサから送出された超音波信号が下
流側のトランスジューサに到達するまでに要した伝ぱん
時間と、逆に、下流例のトランスジュ−サから送出され
た超音波信号が上流側のトランスジューサに到達するま
でに要した伝ぱん時間との差を検出することによって、
被測定流体の流速を測定するようにした時間差法はいま
いま採用されている。

しかし、このような透過形の測定方法では、超音波信号
が一対のトランスジューサ間に介在する被測定流体を横
切って〜多大の減衰を伴うことなく、伝ぱんすることが
前提となっているものである。したがって、被測定流体
中に気泡若しくは固形物が存在すると「超音波信号の伝
ぱんが散乱によって妨げられるので、被測定流体の流速
を正確に測定することが困難であった。

上記理由のため「透過形の測定方法は専ら清水の流速・
流量測定にしか採用できないという欠点があった。

この欠点を除去するためには、ドップラーシフト法がい
よいよ採用されている。

特磯昭５４−０２０２２２号の発明はドップラーシフト
法に基づく、超音波流速流量計の改良に係り「送受信さ
れる超音波信号が被測定流体の流速べクトルの影響を受
ける角度を形成するように〜一対二親の送信用及び受信
用トランスジューサの各組を流路の上流側と下流側とに
対向配圏し〜上流側の送信用トランスジューサから送出
される超音波信号を被測定流体中の気泡若しくは固形物
に当てて反射させ「第一のドップラーシフトを伴った反
射信号を上流側の受信用トランスジューサにて受信し〜
次いで下流側の送信用トランスジューサから送出された
超音波信号を同じく被測定流体中の気泡若しくは固形物
に当てて反射させ、第二のドップラーシフトを伴った反
射信号を下流側の受信用トランスジューサにて受信し、
上記第一及び第二のドップラーシフトの差を検出するこ
とによって「被測定流体の蛇行運動に起因する流速ベク
トルを相殺し〜しかも流路に沿う流速ベクトルに対して
は出力信号を倍増するように機成した超音波流速流量計
を提供している。

しかし、上記流速流量計に採用されたような反射形の測
定方法はｔ被測定流体に対して送出された超音波信号が
確実に反射し、多大の減衰を伴うことなく、いずれかの
流離側面に到達することが前提となっているものである
。

したがって〜 この測定方法は気泡や何らの固形物をも
含まない潜水の流速流量測定には適用できないことば当
然である。

しかるに、近年「工場廃水中の汚濁物質の総量測定など
に見られるようにも汚濁状態が経時的に変化する被測定
流体の流量を連続的に測定する必要に迫られている。

この必要性に対して〜透過形の測定法若しくは反射形の
測定法のいずれか一方に基づく従前の流速流量計でもつ
て対処しようとすると「被測定流体の汚濁状態の変化に
応じて二種以上の測定装置を選択的に使用しなければな
らず〜装置の運搬及び設贋作業が頃雛であるばかりでな
く〜測定操作に高度の技能を要するという不利点があっ
た。加えて、被測定流体の汚濁状態を監視しつつ測定装
置を選択する操作が必要になるので、連続測定が極めて
困難であるという欠点があった。

この発明は上記従来技術に基づく超音波流速流量計の測
定原理に起因する適用上の制約に鑑み、時間差法に基づ
く透過形測定モード及びドップラーシフト法に基づく反
射形測定モードの二機の測定モードで被測定流体の流速
流量を測定可能とし、さらに、上記二機の測定モードを
自動的に択一選択可能とし、被測定流体の汚濁状態に応
じて、その汚濁濃度が低いときは通常的な透過形測定モ
ードで、また、その汚濁濃度が高いときは雑音信号を抑
制し出力信号を倍増させた反射形測定モードで流速流量
を測定することによって、前記不利点を解消するのみな
らず、欠点をも除去し、汚濁状態が変化する被測定流体
の流速流量測定を簡便に行い、加えて「汚濁状態が変化
する被測定流体の流速流量を連続的に測定できるような
優れた超音波流速流量計を提供するものである。上記目
的に沿うこの発明は被測定流体を介して対向配置された
少なくとも一対の上流側及び下流側トランスジューサを
必須の構成要素とする時間差法に基づく透過形超音波流
速流量計に対して、前記袴願昭弦‐０２０滋潟の発明‘
こ係り、同じく被測定流体を介して対向配置された一対
二組の上流側送受信用トランスジューサ及び下流側受信
用トランスジューサを付設し、これにより、反射形流速
流量計の一つの欠点であった対雑音信号識別力の脆弱性
を克服し、透過形流速流量計と同程度の対雑音信号識別
力を有するようにした反射形超音波流速流量計を実現し
、これら両流速流量計を測定モード切換手段にて、被測
定流体の汚濁濃度に応じて切換えることにより、被測定
流体の汚濁濃度の広い範囲にわたって均一の測定精度を
確保することを特徴とするものである。

次に、この発明の実施例を図面に基づいて説明すれば以
下の通りである。

第１図はこの発明の第一の実施例の構成を示すブロック
図であり、Ａは超音波信号送受信部、Ｂは発振部、Ｃは
透過形測定モード信号処理部、Ｄは反射形測定モード信
号処理部、Ｅは測定モード切換制御部、Ｆ，，Ｆ２は測
定モード切換部、Ｇは出力表示部である。

超音波信号送受信部Ａは被測定流体１が通過する管路の
管壁２に装着されたプラスチックくさび３、該くさび３
の煩斜面上に固着され、送出された超音波信号の伝ぱん
路４が管路の中心軸５に対して９０ｏより小さい特定の
角度Ｑで交叉するように配置された上流側送信用トラン
スジューサ６、該トランスジューサに隣接配置され、超
音波信号の伝ぱん路４に略々隣接平行する伝ぱん路７に
対して整合する上流側受信用トランスジューサ８、プラ
スチックくさび３に対して下流側の管壁２に被測定流体
１を介して対向配遣されたプラスチックくさび９、該く
さび９の煩斜面上に固着され、前記各々の伝ぱん路４及
び７に対して整合するように配置された下流側受信用ト
ランスジューサ１０及び下流側送信用トランスジューサ
１１から成る。

なお、１２，１３は被測定流体１中に含まれる固形物で
ある。発振部Ｂは超音波信号送受信部Ａに含まれる送信
用トランスジューサ６，１１から送出される５０びＨＺ
〜ＩＭＨＺ程度の超音波信号に変換されるべき電気信号
を発振する発振器１４、該発振器に接続されたパルス変
調器１５及び核変調器に接続されたパルス発信器１６か
ら成る。

透過形測定モード信号処理部Ｃは切換スイッチｓ，，ｓ
２を含むビーム方向切襖器１７、該切換器とパルス変調
器１５に接続されたビーム方向切操制御器１８、切換ス
イッチｓ２の可動接点に俊線された同調器１９、該同調
器に接続され、自動振幅調整器２０を伴った増幅器２１
、該増幅器に接続されたパルス整形器２２、該整形器と
パルス変調器１５とに接続されたタイムインターバルカ
ウンタ２３、該カウンタに接続されたメモリ２４及び該
メモリとビーム方向切換制御器１８に接続された演算器
２５から成る。

反射形測定モード信号処理部Ｄは、第一の同調器２６、
該同調器に接続され、自動振幅調整器２７を伴った増幅
器２８、該増幅器と発振器１４に接続された第一のミキ
サ２９、該ミキサに接続された第一の低域通過フィル夕
３０、該フィル夕に接続された第一の周波数弁別器３１
、更に、同様に接続された第二の同調器３２、自動振幅
調整器３３、増幅器３４、第二のミキサ３５、第二の低
域通過フィル夕３６、第二の周波数弁別器３７、該弁別
器３７と第一の周波数弁別器３１に接続された差敷増幅
器３８、該差動増幅器に接続されたアナログディジタル
変換器３９及び該変換器に接続された演算器４０から成
る。

測定モード切換制御部Ｅは可変参照電圧源を含む切摸調
整器４１、該調整器と増幅器２１とに接続された比較器
４２、該比較器に接続されたタイマ４３、該タイマに接
続された測定モード切換制御器４４から成る。

測定モード切換部Ｆ，及びＦ２はそれぞれ切換スィッチ
ｓ３〜ｓ６を含む第一の測定モード切襖器４５及び切襖
スイッチｓ７を含む第二の測定モード功換器４６から成
る。

出力表示部Ｇ‘ま「切換スイッチｓ７の可動接点に接続
された表示演算器亀？及び核演算器に接続された表示器
４８から成る。

上記構成において「測定モード切襖制御部８の出力端子
は第一第二の測定モード切換器＆５９ ８６〜 ビーム
方向切換制御器１鶴パルス発振器官鰭及び比較器４２に
接続される。

更に、切換スイッチｓ，〜ｓ７の接続関係を説明すると
、瓢換スイッチｓ，の可動接点はパルス変調器１５、ビ
ーム方向切襖制御器富８〜切換スイッチｓ３，ｓ４の０
側固定接点にそれぞれ穣線される。

切換スイッチｓ，のａ側固定接点は切襖スイッチｓ４の
１側固定接点に接続され、該スイッチｓ，のｂ側固定接
点は切襖スイッチｓ３の１側固定接点に薮擁される。切
操スイッチｓ２の可動接点は同調器１９に接続され、該
スイッチｓ２のａ側固定接点は切裸スイッチｓ６の１側
固定接点に「該スイッチｓ２のｂ側固定接点は切換スイ
ッチｓ５の１側固定接点にそれぞれ接続される。切換ス
イッチｓ５の０側固定接点は第二の同調器３２に接続さ
れト切換スイッチｓ６の０側固定競点‘ま第一の同調器
２６に接続されるとともに、同調器竃９にも接続される
。功換スイッチｓ３３ｓ４，ｓ５，ｓ８の可動接点は「
それぞれ上流側送信用トランスジューサ６〜下流側送信
用トランスジューサ１１、下流側受信用トランスジュ−
サＩＱ及び上流側受信用トランスジューサ８に接続され
る。

切換スイッチｓ７の１及び０側固定接点はそれぞれ演算
器２５及び演算器４０‘こ接続される。

該スイッチｓ７の可動接点は表示演算器４１に薮織され
る。続いて、上記のような構成及び接点接続関係を有す
るこの発明の一実施例の動作を第１図〜第３図を参照し
つつ以下に説明する。第２図及び第３図はそれぞれ透過
形測定モード信号処理部Ｃ及び反射形測定モード信号処
理部○の主要部の波形の経時的変化を示すものである。

先ず、流速流量計が透過形測定モードで動作している場
合には、測定モード切換部Ｆ，，Ｆ２は測定モード切換
制御部Ｅより測定モード切換信号を受けて、切換スイッ
チｓ３〜ｓ７の可動接点を１側固定接点に接続固定する
。このとき、透過形側定モード信号処理部Ｃのビーム方
同切換制御器母蜜及び発振部Ｂのパルス発振器包６も該
切換信号を受けて、動作可能な状態となる。かかる状態
の下でｔ先ず〜ビーム方向切後制御器宵敬ま第２図Ａａ
に示すような制御信号をビーム方向切鼓器１７に供給し
て、籾換スイッチｓ，９ｓ２の可動接点をａ側聞定銭点
１こ接続する。

いま〜発振器母亀が出力する５０びＨＺ〜１ＭＨＺ程度
の正弦波信号はパルス変調器竃別こ供給されｔパルス発
振器１途が出力するパルス隣１〜５ｍＳ８Ｃ 〜パルス
周期２〜５びＳｅ宅星度の矩形波パルスでもつて振幅変
調されるので〜第２図Ｂに示すようなヱンベロープを有
する正弦波信号が切換スイッチｓ，のａ側固定接点を経
て〜下流側送信用トランスジューサ１ １に供Ｖ給され
る。この信号は該トランスジューサ量川こよってパルス
状超音波信号に変換されて、被測定流体１に対して送出
されピーム状の指向性を伴って伝ぱん路を母こ沿って伝
ぱんしも上流側受信用トランスジューサ飢こ到達し〜第
２図Ｄｂに示すような正弦波電気信号の断続波に変換さ
れる。この断続波は「切換スイッチｓ６の１脚固定接点
及び切襖スイッチｓ２のａ側固定接点を経て同調器１９
に供給される。同調器１９はこの正弦波信号の断続波を
受けて、雑音成分を除去し〜 これを増幅器２１１と供
給する母該増幅器２１‘ま診断鏡波を信号処理に適する
振幅に増幅し〜パルス整形器２２に供給する。

このとき、増幅器２亀の利得は自動振幅調整器２８‘こ
より該増幅器の入力信号レベルに応じて増減されるので
、被測定流体１中をある程度の気泡や〜固形物が通過す
ることによって〜受信用トランスジューサ８の出力信号
レベルが低下した場合でも「十分なしベルの正弦波信号
の断続波をパルス整形器２２に供給できト動作に支隣を
きたすことはない。パルス整形器２２は例えばシュミッ
ト回路などで構成されており、供給された正弦波信号の
断続波の各々の着信点で立上る矩形波を形成して出力す
る。第２図Ｅは上記信号処理により得られるパルス整形
器２２の出力パルス列を示すものでト同図Ｂに示すよう
な下流側送信用トランスジューサ１亀に供艶舎されるパ
ルス列との時間差、即ち、第２図Ｅに示す時間叢りま略
々下流側送信用トランスジューサ１１１こより送出され
た超音波信号が伝ぱん路７に沿って伝ぱんし、上流側受
信用トランスジューサ８に到達するまでに要した伝ぱん
時間を表わすものである。

勿論、トランスジュ−サ１１，８、同調器１９、増幅器
２１及びパルス整形器２２の動作遅延時間を無視するこ
とはできないが、これらの動作遅延時間は大旨一定であ
るので演算器２５による演算処理過程において容易に補
正できる。

タイムインターバルカゥンタ２３は、先ず、第２図Ｂに
示すようなパルス変調器１５の出力パルス列の一つを受
けて、内臓する高周波クロツクパルスの計数を開始し、
次いで、上記出力パルスに対応して出力されるパルス整
形器２２の出力パルスに応答して前記高周波クロツクパ
ルスの計数を停止する。

このようにして、タイムインターバルカウンタ２３には
、第２図Ｅに示す時間差上，を表わすディジタル符号が
一旦、記憶される。核カウンタ２３は計数を停止すると
、即座に上記ディジタル符号をメモリ２４に転送する。
続いて、全く同様の動作を繰返し、送信用トランスジュ
ーサ１ １に供Ｖ給される出力パルス列の第二番目のパ
ルスとそれに対応するパルス整形器２２の出力パルスと
の時間差を計数して「該時間差を表わすディジタル符号
をメモリ２４に転送する。

メモリ２４はタイムインタ−バルカウンタ２３から逐次
に転送される該ディジタル符号を転送された順序に従っ
て順次記憶する。

このような動作の期間中、パルス変調器１５の出力パル
ス列はビーム方向切換制御器１８にも供給されており、
該制御器はパルス列を計数して所望の測定期間の経過を
検知して、第２図Ａｃに示すようなビーム方向切換信号
を出力する。

このビーム方向切換信号を受けて演算器２５は即座にメ
モリ２４に記憶された一麹の時間差ｔ，を表わすディジ
タル符号群を高速度で読み出し、その平均値を算出する
。

この平均値は、下流側送信用トランスジューサ１１から
上流側受信用トランスジューサ８までの伝ぱん時間の、
前記測定期間についての平均を意味するものである。さ
て、ビーム方向切換制御器１８から出力される第２図Ａ
ｃに示すようなビーム方向切換信号はビーム方向切換器
１７にも供給されるので、この信号を受けた該切換器１
７は切換スイッチｓ，，ｓ２の可動俵点をｂ側固定接点
に接続する。したがって、今度は、パルス変調器１５の
出力パルス列は功換スイッチｓ，のｂ側固定接点、切換
スイッチｓ３の１側固定接点を経て上流側送信用トラン
スジューサ６に供給され、該トランスジューサによって
超音波信号に変換されて伝ばん路４に沿って伝ばんし、
下流側受信用トランスジューサ１川こ到達する。

該トランスジューサ１０の出力信号は、切換スイッチｓ
５の１側固定接点、切換スイッチｓ２のｂ側固定接点を
経て同調器１９に供給される。以後は全く同様の信号処
理が行われ、タイムインターバルカウンタ２３には上流
側送信用トランスジューサ６により送出された超音波信
号が伝ぱん磯４に沿って伝ぱんし、下流側受信用トラン
スジューサ１０に到達するまでに要した伝ぱん時間に略
々等しい時間、即ち、第２図Ｅに示す時間差しを表わす
ディジタル符号が記憶される。第２図Ｃ，Ｄｄ，Ｅはそ
れぞれ上流側送信用トランスジューサ６に廉給されるパ
ルス信号のヱンベロープ、同調器１９の出力信号及びパ
ルス整形器２２の出力信号の前記動作における波形を示
すものである。メモリ２４は同様に、一連の時間差ｔ２
を表わすディジタル符号を逐次に記憶する。

ビーム方向切換制御器１８は前記同様にパルス変調器１
５の出力パルス列を計数することにより、所望の測定期
間の経過を検知して、ビーム方向切換信号を出力し、再
度、切換スイッチｓ，，ｓ２の可動接点をａ側固定接点
に接続する。このとき、該ビーム方向切換信号は演算器
２５にも供給されるので、該演算器２５は該信号を受け
てメモリ２４に記憶されている一連の時間差ｔ２を表わ
すディジタル符号群を読み出して、その平均値を算出す
るとともに、時間差ｔ，の平均値から時間差らの平均値
を減算し、その演算結果に基づいて平均流速を算出する
こ上記演算処理を終了すると、該演算器２５は被測定流
体１の流速を表わすディジタル符号を、直列符号に変換
して切襖スイッチｓ７の１側固定接点を介して表示演算
器４７に対して伝送する。

表示演算器４７は該符号を受けて、これを再び並列符号
に変換して表示器４８に転送する。表示器４８は核並列
符号が表わす流速を目視可能に表示する。このように、
演算器２５と表示演算器４７間の情報伝送を直列符号を
用いて行うことは測定モード切換部Ｆ２に含まれる切換
スイッチｓ７の接点数を最小限度にとどめるとともに、
両器間の結線数をも最小限度とし、遠隔表示を容易にす
るという実益を伴う。なお、前記演算器２５による演算
処理過程において流速に対して被測定流体１が通過する
管燐の断面積を案ずることによって、流革を算出すれば
、表示器４８でもつて流量を直読可能に表示することが
できる。

続いて、被測定流体１中に含まれる気泡若しくは固形物
１２，１３の量が増大したときに、自動的に透過形測定
モードから反射形測定モードに切換える動作について説
明する。

いま、被測定流体１の汚濁濃度が増大すると、伝ぱん路
４及び７を伝ぱんする超音波信号は多大の減衰を受ける
ので、同調器１９の出力信号レベルが除々に低下し、増
幅器２１の入力信号レベルが自動振幅調整器２０の帰還
作用により出力信号レベルを一定に保持できる限度以下
にまで低下すると、該増幅器２１の出力信号レベルが低
下し始める。

該増幅器２１の出力信号は比較器４２にも供給されてい
るので、該比較器４２は該出力信号のピーク値を一旦、
保持し、これを切換調整器４１から供給される設定可能
な参照電圧と比較し、該出力信号のピーク値が該参照電
圧よりも小さくなったことを検知すると、出力信号をタ
イマ４３に対して供給する。タイマ４３は該出力信号の
継続時間、即ち、増幅器２１の出力信号のピーク値のレ
ベルが予め設定された参照亀圧以下になっている期間が
該タイマ４３に予め設定された時間を越えると、該タイ
マ４３は出力信号を測定モード切換制御器４４に供Ｖ給
する。該信号を受けて測定モード切襖制御器４４は測定
モード切換信号を出力する。タイマ４３を設けることは
、被測定流体１の汚濁濃度の一時的な変動に応答して、
測定モードの切換が瀕煩に行われることを防止する実益
を伴つｏまた、切換調整器４１に内蔵される参照電圧を
手動操作でもつて可変設定することによって、測定モー
ドの切換が行われるべき被測定流体１の汚濁濃度を所望
の値に設定することができる。

測定モード切襖制御器４４が出力する測定モード切換信
号は、先ず、測定モード功換器４５，４６に供給され、
核切換器は該信号に応答して切操スイッチｓ８〜ｓ６及
びｓ７の可動接点を０側固定接点に接続固定する。次に
、測定モード切換信号はビーム方向切襖制御器１８及び
パルス発振器１６にも供給されるので、核信号を受けて
、ビーム方向切襖器１７は動作不能の状態に固定され、
更に、パルス発振器１６はパルス変調器１５に対する変
調信号の断続をひ停止し、「１」の状態を連続的に供給
する。

このとき、比較器４２も測定モード切換信号の供給を受
けて、比較されるべき信号のピーク値を一且、保持する
機能を停止させる。上記動作が終了すると、装置は反射
形測定モータ日こ切換る。

このとき、籾換スイッチｓ３〜ｓ６の可動俵」点がロ側
固定接点に接続されているので、ビーム方向切換器１７
の切襖スイッチｓ，，ｓ２の接続状態が反射形測定モー
ドの動作に影響を与えることはない。０ 続いて、反射
形測定モードの動作を説明すると、発振器１４から出力
された正弦波信号は、今度は、変調器１５でもつて変調
されることなく、連続波として送出され、切襖スイッチ
ｓ３の０側固定接点を経て上流側送信用トランスジュー
サ６にタ偽給されるとともに、功換スイッチｓ４の０側
固定接点を経て下流側送信用トランスジューサ１１にも
同時に供Ｖ給される。

而して、上流側送信用トランスジューサ６から送出され
た連続波の超音波信号は伝ぱん路４に沿０つて伝ぱんし
、管墜２の近傍を通過する気泡若しくは固形物１２のう
ち、最初に遭遇したものに当って反射し、上流側受信用
トランスジューサ８に到達する。

受信用トランスジューサ８はこの超音波を電気タ信号に
変換し、第３図Ａに示すように送信用トランスジューサ
６に供給された正弦波信号の周波数に対して被測定流体
１の流速、即ち、気泡若しくは固形物１２の移動速度に
応じて低下した周波数ｆｒの正弦波信号を出力する。

上記周波数の低下は流路に沿って移動する気泡若しくは
固形物１２によるドップラーシフトである。

全く同様に、下流側送信用トランスジューサ１１から送
出された超音波信号は伝ぱん路７に沿つて伝ぱんし、同
じく管壁２の近傍を通過する気泡若しくは固形物１３に
当って反射し、下流側受信用トランスジューサ１川こ到
達する。

受信用トランスジューサ１０はこの超音波信号を電気信
号に変換し、第３図Ｄに示すように、送信用トランスジ
ューサ１１に供給された正弦波信号の周波数に対して被
測定流体１の流速に応じて、上昇した周波数ｆｒ′の正
弦波信号を出力する。

上記周波数の上昇は流路に沿って移動する気泡若しくは
固形物１３によるドップラーシフトである。さて、受信
用トランスジューサ８．１０が出力する前記ドップラー
シフトを受けた正弦波信号は、それぞれ切換スイッチｓ
６のロ側固定接点及び切換スイッチｓ５のロ側固定接点
を経て、第一の同調器２６及び第二の同調器３２に供給
される。

反射形測定モード信号処理部０における第一及び第二の
同調器２６，３２、増幅器２８，３４、自動振幅調整器
２７，３３は透過形側定モ−ド信号処理部Ｃにおける同
調器１９、増幅器２１、自動振幅調整器２０と全く同様
に動作する。而して、第一のミキサ２９は第３図Ａに示
す波形に相似する周波数低下のドップラーシフトを受け
た正弦波信号と送信用トランスジューサ６，１１に供給
された正弦波信号とが同時に供給されるので両正弦波信
号を混合し、第３図Ｂ‘こ示すような第一のビート信号
を出力する。

一方、第二のミキサ３５は同様に作動して、第３図Ｄに
示す波形に相似する周波数上昇のドツプラーシ・フトを
受けた正弦波信号とトランスジューサ６，１１に供給さ
れた正弦波信号とを混合して第３図Ｅに示すような第二
のビート信号を出力する。上記第一及び第二のビート信
号は、ミキサ２９，３５が同時に出力する送受信信号周
波数成分と共にそれぞれ第一及び第二の低域通過フィル
夕３０，３６に供繋蒼され、該フィル夕３０，３６は該
送受信信号周波数成分を除去し、第一及び第二のビート
信号のみを第一及び第二の周波数弁別器３１，３７のそ
れぞれに供給する。

第一の周波数弁別器３１は、前記周波数低下のドップラ
ーシフトに係る第一のビート信号を受けて第３図Ｃに示
すように、その周波数に比例するアナログ電圧を出力す
る。

一方、第二の周波数弁別器３７は前記周波数上昇のドッ
プラーシフトに係る第二のビート信号を受けて第３図Ｆ
に示すように、その周波数に比例するアナログ電圧を出
力する。

このとき、第一のビート信号の周波数は被測定流体１の
流速に比例して低下するのに対して、第一のビート信号
の周波数は被測定流体１の流速に比例して上昇するので
、周波数弁別器のよく知られたＳ字袴性を利用すること
によって第３図Ｃ及びＦに示すように被測定流体１の流
速に比例して相互に反対の極性で増加するアナ。

グ電圧を第一及び第二の周波数弁別器３１，３７の出力
信号として得ることができる。ところで、一般に、被測
定流体１の流路を通過する気泡若しくは固形物１２，１
３は流路に沿って移動する過程で蛇行連動を伴うので、
該気泡若しくは固形物１２．１３は流路に沿う速度ベク
トルの他に流路に直交し、瞥路の中心軸５に対称の速度
ベクトルの成分を持つものである。

したがって、受信用トランスジューサ８，１０に到達す
る超音波信号は上記流路に直交する速度ベクトルの成分
によるドップラーシフトを雑音成分として含んでいるの
で、第３図Ａ，Ｄに示すように、該トランスジューサ８
，１０が出力する正弦波信号も周波数領域における雑音
成分△ｆＮ，△ｆＮ′を含むこととなり、受信周波数ｆ
ｒ，ｆｒ′を中心にして、それぞれ士△ｆＮ，士△ｆＮ
′だけ変動する。

この周波数雑音成分△ｆＮ，△ｆＮ′も第一及び第二の
ビート信号と共に第一及び第二の周波数弁別器３１，３
７に供給されるので、第一の周波数弁別器３１の出力信
号には第３図Ｃにおいて△ＥＮで示すように、上記雑音
成分に相当する出力電圧が重畳する。

このような雑音成分を更に詳しく検討すると、多くの場
合、流路を通過する気泡若しくは固形物１２，１３は流
路の中心軸５に対して対称の速度成分を多く含むので、
この速度成分から成る雑音成分△ｆＮ′に対しては第二
の周波数弁別器３７は、第３図日こおいて△ＥＮ′で示
すように上話雑音成分に相当する電圧を負極性の方向に
重畳させて出力する。

例えば、気泡若しくは固形物１２，１３がそれぞれ伝ぱ
ん路４，７に沿い流路の中心に向って等速度で移動する
速度成分を持っていると、気泡若しくは固形物１２につ
いては周波数低下のドップラーシフトが助長されるので
、第一の周波数弁別器３１の出力信号は第３図Ｃａに示
すように増大する。

一方、気泡若しくは固形物１３については周波数上昇の
ドップラーシフトが抑制されるので、第二の周波数弁別
器３７の出力信号は第簿図Ｆａ′‘こ示すように負極性
出力の減少方向〜即ちも正極性方向に変化する。差動増
幅器３８‘ま両周波数弁別器３１，謎７の出力信号を受
けて、第一の周波数弁別器３１の出力信号から第二の周
波数弁別器３７の出力信号を減算し、第３図Ｇに示すよ
うなアナログ電圧を出力する。

該アナログ電圧は受信信号成分については第一の周波数
弁別器３１の受信信号成分に相当する出力蟹圧△８と第
二の周波数弁別器３７の受信信号成分に相当する出力電
圧△８の和となり、雑音成分に相当する出力電圧△ＥＮ
，ムＥＮ′については差の電圧となる。したがって「気
泡若しくは固形物亀２， １３のち管路中心麹５に対称
の蛇行運動に起因する雑音成分を抑制するとともに「該
気泡若しくは固形物の流終に沿う移動に起因する信号成
分を倍増させることができるので〜ＳノＮが著しく増大
する。このようにして得られた差鰯増幅器３８の出力信
号はアナログディジタル変換器３９に供給され〜被測定
流体１の流速を表わすディジタル符号に変換されて「演
算器４０に転送される。

演算器亀川ま演算器２５と同様に作動し、必要に応じて
流路断面積を乗ずる演算を行いト更に〜流速若しくは流
量を表わす直列符号を出力する。

該直列符号は切換スイッチｓ７の０側固定接点を総て表
示演算器４７１こ伝送される。以後の動作は透過形側定
モ−ドの場合と同じである。続いて、被測定流体１中に
含まれる気泡若しくは固形物１２，３３の量が減少した
ときに「自動的に反射形測定モードから、再度、透過形
測定モード‘こ切換える動作について説明する。

装置が反射形測定モードで動作している場合には、第一
の同調器２６に供給されている上流側受信用トランスジ
ューサ８の出力信号が同調器亀鯵にも供給されるので「
測定モード切換制御部劇ま比較器４２が増幅器２１の出
力信号のピーク値を一旦、保持することなく「連続的に
該出力信号とも功換調整器４１に内蔵される参照電圧と
を比較する動作を除いて「透過形測定モードの場合と全
く同様に動作し、該受信用トランスジューサ蟹の出力信
号レベルの継続的低下を検出して装置を透過形測定モー
ドに切換える。

即ち〜 モード切換制御器４けま測定モード切換信号を
送出して、切襖スイッチｓ３〜ｓ７の可動接点を１側固
定接点に接続固定し、更に〜ビーム方向瓢換制御器１８
を動作可能状態にするとともに、パルス発振器１６のパ
ルス変調器亀５に対するパルス列の供給を開始させる。

このとき、比較綴る２も再度〜測定モード功襖信号の供
給を受けて比較されるべき信号のピーク値を一且、保持
する機能の停止を解除する。上記測定モード功襖動作に
際して「測定モード切換制御器４４‘こは不惑帯も瓢ち
もヒステリシスを設けておくとよい。このようにすると
、被測定流体亀の汚濁濃度が切換調整器４１１こて予め
設定された測定モードの功換を必要とする汚濁濃度に略
々等しい汚濁濃度に長時間保たれた場合でも〜 タイマ
４３で設定された検出時間間隔でもつて測定モードが連
続的に交互に切換わることを防止できる実益がある。

第４図はこの発明の第二の実施例の構成を示すブロック
図であり、測定モード籾擬部Ｆ，の測定モード切換器＆
５５ま切換スイッチｓ３〜ｓ６から成り〜透過形測定モ
ード信号処理部Ｃのビーム方向切換器１７は切換スイッ
チｓ，．ｓ２から成る。更に「切換スイッチｓ，〜ｓ６
の接続関係を説明すると、切換スイッチｓ，の可動接点
はパルス変調器竃野も ビーム方向切換制御器亀蟹、切
換スイッチｓ４及びｓ５のロ側固定接点にそれぞれ接続
される。切換スイッチｓ，の松側固定接点は切擬スイッ
チｓ５のＸ側固定接点及び切襖スイッチｓ２の均側固定
接点に接続される。切襖スイッチｓ，のｂ側固定接点は
切換スイッチｓ３の１側固定接点及び切換スイッチＳ２
のａ側固定接点に接続される。切襖スイッチｓ２の可動
接点は同調器笛鰯電こ接続される。

籾換スイッチｓ３の虹側固定接点は第一の同調器２６‘
こ接続され、切襖スイッチｓ６の正側固定接点は第二の
同調器３２及び同調器婁ｇ‘こそれぞれ接続される。

切操スイッチｓ３〜ｓ６の可動綾点はもそれぞれ上流側
送受信兼用トランスジューサ８‘、上流側送信用トラン
スジューサ６Ｌ下流側送受信兼用トランスジューサ１１
′下流側受信用トランスジューサ１０１こそれぞれ接続
される。

他の構成要素は第１図において同一の符号が示す構成要
素とそれぞれ同一である。

いま、透過形測定モードで動作する場合には、切換スイ
ッチｓ３〜ｓ４の可動接点が１側固定接点に接続固定さ
れており、更に、第１図を参照して説明した第一の実施
例の場合と同様に、切換スイッチｓ，？ｓ２の可動接点
はａ側固定接点及びｂ側固定接点に対して所望の測定期
間毎に交互に接続される。

スイッチｓ，，ｓ２の可動接点がａ側固定接点に接続さ
れている測定期間では「パルス変調器１５の出力パルス
列が切換スイッチｓ，のａ側固定接点及び功襖スイッチ
ｓ５の１側固定接点を経て下流側送受信兼用トランスジ
ューサ１１′に供給されるので、該トランスジューサは
送信用トランスジューサとして作動しト超音波信号を伝
ぱん燐７に沿って送出する。

上流側送受信兼用トランスジューサ８′はこの超音波信
号に応答して受信用トランスジューサとして動作し、該
超音波信号を鰭気信号に変換する。

この電気信号は切換スイッチｓ３の１側固定接点及び切
換スイッチｓ２のａ側固定接点を経て同調器１９５こ供
給される。次に、スイッチｓ，．ｓ２の可動接点がｂ側
に髪緩されている測定期間では、パルス変調器１５の出
力パルス列が功換スイッチｓ，のｂ側固定接点及び籾換
スイッチｓ３の１側固定接点を経て、上流側送受信兼用
トランスジューサ８′に供給されるので「該トランスジ
ューサが送信用トランスジューサとして作動する。

このとき「下流側送受信兼用トランスジューサ１１′は
受信用トランスジュ−サとして作動し、その出力信号は
功襖スイッチｓ５の耳側固定接点及び切換スイッチｓ２
のｂ側固定接点を経て、同調器１９に供給される。続い
て「反射形測定モードで動作する場合には、功換スイッ
チｓ３〜ｓ６の可動接点はそれぞれロ側固定接点に接続
固定されるので、切換スイッチｓ，，ｓ２の状態は動作
に無関係となる。この測定モードでは第一の実施例と同
機に、パルス変調器１５から正萩波信号が連続的に出力
され、該信号は切換スイッチｓ４の０側固定接点を経て
上流側送信用トランスジューサ６に供給されるとともに
、切挨スイッチｓ５の０側固定接点を経て、下流側送受
信兼用トランスジューサ１１′にも同時的に供ｖ給され
る。

而して、上流側送信用トランスジューサ６が送出した超
音波信号に応答して、上流側送受信兼用トランスジュー
サ８′が受信用トランスジューサとして作動して出力す
る電気信号は切換スイッチｓ３の０側固定接点を経て第
一の同調器２６に供給されるＱ一方、下流側送受信兼用
トランスジューサ１１′が送信用トランスジューサとし
て作動して送出した超音波信号に応答して下流側受信用
トランスジューサ１０が出力する電気信号は切換スイッ
チｓ６の０側固定接点を経て第二の同調器３２に供給さ
れる。

その他の動作は第１図を参照して説明した第一の実施例
の場合と全く同じである。

第５図はこの発明の第三の実施例の構成を示すフロック
図であり〜測定モード切換部Ｆ，の測定モード切換器４
５は切換スイッチｓ３のみから成り、透過形測定モード
信号処理部Ｃのビーム方向切襖器１７は切換スイッチｓ
，？ｓ２から成る。

更に、切換スイッチｓ，〜ｓ３の接続関係を説明すると
、切襖スイッチｓ，の可動接点はパルス変調器１５に接
続される。切換スイッチｓ，のａ側固定接点は切換スイ
ッチｓ３の可動孫点及び下流側送信用トランスジューサ
１１に接続される。

切換スイッチｓ，のｂ側固定接点は切換スイッチｓ３の
０側固定接点及び上流側送信用トランスジューサ６に接
続される。切換スイッチｓ２の可動接点は同調器１９に
接続される。功換スイッチｓ２のａ側固定接点は上流側
受信用トランスジューサ８に接続され、該スイッチｓ２
のｂ側聞定接点は下流側受信用トランスジューサ１０１
こ接続される。更に、反射形測定モード信号処理部Ｄは
、発振器官亀及び増幅器２１に接続されたミキサ２９′
、該ミキサに接続された低域通過フィル夕３０′、該フ
ィル夕に接続された周波数弁別器３１′、該弁別器に接
続されたアナログディジタル変換器４９、該変換器に接
続されたメモリ５０及び該メモ川こ綾統された演算器４
０′から成る。

なお、透過形測定モード信号処理部Ｃのビーム方向切換
制御器１８は測定モード切換制御器亀亀に対して接続さ
れることなく〜パルス発振器１６に接続される。他の構
成要素は第母図において同一の符号が示す構成要素と同
一である。

いま、透過形測定モードで動作する場合には「功換スイ
ッチｓ３の可動接点が１側固定接点に接続固定されてお
り、更に、第一の実施例の場合と同様に切換スイッチｓ
，，ｓ２の可動接点はａ側固定接点及びｂ側固定接」点
１こ対して所望の測定期間毎に交互に接続される。

従って、切換スイッチｓ，．ｓ２の可動接点がａ側固定
接点に接続されている測定期間では、パルス変調器１５
の出力パルス列は切換スイッチｓ，のａ側固定接点を経
て下流側送信用トランスジューサ亀１に供給され、超音
波信号に変換されて送出される。

この超音波信号は上流側受信用トランスジューサ８によ
り電気信号に変換され、切換スイッチｓ２のａ側固定接
点を経て同調器１９に供給される。

一方、切換スイッチｓ，，ｓ２の可動接点がｂ側固定接
点に接続されている測定期間ではパルス変調器１５の出
力パルス列は功換スイッチｓ，のｂ側固定接点を経て上
流側送信用トランスジューサ６に供給され〜超音波信号
に変換されて送出される。この超音波信号は下流側受信
用トランスジューサ１０により電気信号に変換され〜切
換スイッチｓ２のｂ側固定接点を経て同調器１９に供給
される。透過形洩り定モ−ドにおける以後の動作は第一
の実施例の場合と全く同じである。次に、反射形測定モ
ードで動作する場合には、切換スイッチｓ３の可動接点
が０側固定接点に接続固定され、しかも、切換スイッチ
ｓ．；ｓ２の可動接点がａ側固定接点及びｂ側固定接点
に対して「所望の測定期間毎に交互に接続される。

更に、第一及び第二の実施例の場合と同機に、パルス変
調器１５からは正弦波信号が連続的に出力される。

而して、切襖スイッチｓ．，ｓ２の可動接点がａ側固定
接点に接続されている測定期間では、パルス変調器１５
から出力される正弦波信号は、切換スイッチｓ，のａ側
固定接点及び功換スイッチｓ３の０側固定接点を経て上
流側送信用トランスジユーサ６‘こ供給されるとともに
〜同じ〈切襖スイッチｓ，のａ側固定接点を経て下流側
送信用トランスジューサ１１にも同時的に供給される。

上流側受信用トランスジュ−サ鼠ま上流側送信用トラン
スジューサ６が送出した超音波信号の反射波を受信し〜
これを鰭気信号に変換する。該電気信号は切換スイッ
チｓ２のａ側固定接点を経て同調器亀９に供給される。
このとき、下流側受信用トランスジューサ亀Ｑが出力す
る蝿気信号は、切襖スイッチｓ２のｂ側固定接点が開放
されているので袋瞳の動作に関与しない。同調器１９〜
自動振幅調整器２０、増幅器２亀は第二の実施例におけ
る第一の同調器２６、自動振幅調整器２２「増幅器２極
と全く同機に動作し、ミキサ２９′には周波数低下のド
ップラーシフトを伴った正弦波信号が供給される。

一方、ミキサ２８′にはト発振器亀＆が出力する正弦波
信号も供繋舎されているので「該ミキサ２蟹′は両信号
を混合し〜第一のビート信号を出力する。

該第一のビート信号は「第一及び第二の実施例の場合と
同様に、低域通過フィル夕３８〜更に〜周波数弁別器３
色′に供給される。

而して〜この測定期間では、周波数弁別器３１「は周波
数低下のドップラーシフトに係る第一のビート信号の周
波数に比例する正極性のアナログ鰭圧を出力する。

アナログディジタル変換器亀９は上記アナログ電圧をデ
ィジタル符号に変換し、メモリ５０１こ転送する。

メモリ５Ｍまこの測定期間に続く次の測定期間の終了時
点まで前記ディジタル符号を記憶する。

さて〜 この測定期間中、ビーム方向切換制御器１８は
パルス発振器１６が出力するパルス列を計数することに
よって、所望の測定期間の経過を検知し、ビーム方向切
襖信号に相当する制御信号をビーム方向切換器亀７に供
給し、切換スイッチｓ，＄ｓ２の可動接点をｂ側固定競
点１こ接続する。このようにして開始される次の測定期
間では、パルス変調器１５が出力する正弦波信号は切換
スイッチｓ，のｂ側固定接点を経て上流側送信用トラン
スジューサ６に供給されるとともに、切換スイッチｓ，
のｂ側固定接点〜及び切換スイッチｓ３の０側固定接点
を経て下流側送信用トランスジューサ１１にも供給され
る。一方、下流側受信用トランスジューサ１０が出力す
る電気信号は切換スイッチｓ２のｂ側固定接点を経て同
調器１９に供給される。

このとき、上流側受信用トランスジューサ８が出力する
鰭気信号は切襖スイッチｓ２のａ側固定接点が開放され
ているので装置の動作を関与しない。以後、前述同様の
動作により、ミキサ２９′は周波数上昇のドップラーシ
フトに係る第二のビート信号を出力し、周波数弁別器３
１′は該第二のビート信号の周波数に比例する負極性の
アナログ電圧を出力する。

アナログディジタル変換器４９は該負極性のアナログ電
圧をディジタル符号に変換し、メモリ５０１こ転送して
一且記憶させる。

しかる後、ビーム方向切換制御器１８が所望の測定期間
の経過を検知し、ビーム方向切換器１７に対して制御信
号を送出して、切操スイッチｓ，．ｓ２の可動接点を再
びａ側固定接点に接続し、次の測定期間を開始するので
あるが、このとき、上記制御信号は、演算器４０′に対
しても供給されるので、該演算器４０′はこの信号を受
けて、メモリ６０から前記第一のビート信号に対応する
正極性のアナログ電圧を表わすディジタル符号と前記第
二のビート信号に対応する負極性のアナログ蟹圧を表わ
すディジタル符号とを読み出して、前者から後者を減算
し、その演算結果に基づいて被測定流体１の流速を表わ
すディジタル符号を形成し、直列符号でもつて出力する
。

その他の動作は第１図を参照して説明した第一の実施例
の場合と同じである。上記第三の実施例では、切換スイ
ッチｓ，，ｓ２及び同調器１９、自動振幅調整器２０「
増幅器２１を透過形側定モ−ドと反射形測定モードにお
いて共用できるように構成するとともに、透過形測定モ
ードもこおいて不可欠のどーム方向切換動作を反射形測
定モードにおいても有効に作用させ、ミキサ２９′、低
域通過フィル夕３０′及び周波数弁別器３１′を時分割
で使用することによって、構成要素を逓減できるので、
経済性が著しく向上するという実益がある。

なお、上記この発明の各実施例では、上流側送信用トラ
ンスジューサ６及び下流側送信用トランスジューサ１
１が両測定モード‘こついて共通の麓音波信号送出手段
として採用されているが、かかるトランスジューサの共
用は、必須的ではなく、この明細書の「特許請求の範囲
」の欄に、「上流側送信用トランスジューサ６」及び「
下流側送信用トランスジューサ１１」と記載されている
各−つの技術的手段は、それぞれ、各トランスジューサ
６，１１に対して切換え可能に並列接続されていて、各
測定モードごとに択一的に作動する各二つのハードウェ
アとして実現されるような上流側送信用トランスジュー
サ６及び下流側送信用トランスジユーサ】１を含むもの
である。

さらに、この発明の各実施例における切換スイッチｓ，
〜ｓ７として、通常のリレー素子に代えてマキュリー
ウェテツド リレーを採用することは信頼性の向上の観
点から推奨される。

又、有接点素子に代えて半導体素子等から成るアナログ
スイッチを採用することは随意である。

以上のように、この発明は送出される超音波信号の伝ば
ん路が流路の中心軸に対して特定の角度で交叉するよう
に被測定流体を介して対向配瞳された一対二箱の上流側
送受信用トランスジューサと下流側送受信用トランスジ
ューサとを含む超音波信号送受信手段、下流側送信用ト
ランスジューサから送出された超音波信号が上流側受信
用トランスジューサに到達するまでに要した伝ぱん時間
と上流側送信用トランスジューサから送出された超音波
信号が下流側受信用トランスジューサに到達するまでに
要した伝ぱん時間との差に基づいて被測定流体の流速若
しくは流量を算出するようにした透過形モード信号処理
手段、上流側送信用トランスジューサから送出された超
音波信号に係る周波数低下のドップラーシフトを伴う超
音波反射信号を上流側受信用トランスジューサで受信し
てト第一のビート信号を生成し、下流側送信用トランス
ジューサから送出された超音波信号に係る周波数上昇の
ドップラーシフトを伴う超音波反射信号を下流側受信用
トランスジューサで受信して、第一のビート信号を生成
し、上記第一のビート信号をその周波数に比例する信号
に変換し、前記第二のビート信号をその周波数に比例し
、かつ、上記信号と逆極性の信号に変換し、更に、上記
両信号の差に基づいて被測定流体の流速若しくは流量を
算出するようにした反射形モード信号処理手段、受信用
トランスジューサの出力信号レベルを特定の参照電圧と
比較し〜該出力信号レベルが該参照電圧以下に低下した
状態が特定の期間継続したことを検知して測定モード切
換信号を出力するようにした測定モード切換制御手段も
及びも上記潮定モ岬ド鰯換信号に応答しても前記上流側
受信用ドランスジューサと下流側受信用トランスジュー
サの出力信号を前記透過形側定モ岬ド信号処理手段若し
くは反射形測定モード信号処理手段に緒して択一的に供
給するようにした測定モード籾湊手段でもつて麓成され
る。この発明は上記のように構成されるのでも被測定流
体の汚濁濃度に応じて透過形測定モードと度射形測定モ
ードから成る二様の側庭モ肌ドを自鰯的に選択すること
ができる。

したがっても被測定流体の汚濁濃度が鰹時酌に変化する
ような場合であって巻ト従前のように透過形測定法に基
づく測定装置と反射形測定法に基づく測定装置とを併用
することな《も一合の顔星霜装置でもつて簡便に流速嵐
流麗を測定できるのでｖ測定装置の運搬設置作業及び取
扱い操作漆極めて容易になるという効果がある。

更に〜 この発明によれば〜被測定流体の汚濁濃度の経
時的変化を監視するに際して上記二種類の測定装置を切
換える操作が不要になるのでも汚濁濃度が綾時的に変化
する被測定流体の流速。

流量を長期間にわたって連続的に測定記録することがで
きるという効果もある。加うるに〜 この発明によれば
も透過形側定モ−ドの測定動作において不可欠のも機測
定流体を介して対向配置された一対二組の送髪信用トラ
ンスジューサの各々を陳謝形側定モ肌ドの測定動作にお
いても有効に共用可能とし「上流側受信用トランスジュ
ーサ愚からの電気信号に由来する第一■ビーふ信号と、
下流側受信用ふうｙズジューサ亀電からの電気信号に由
釆する第二のピ叫岬信号との減算処理を行う機成とＬた
ことによＧも汚濁物質（気泡あるいは固形物）のｖ流離
中心軸に対孫の蛇行運動に起因する擬音出力を抑制する
ととるに、流路に沿う速度ベクトルに起因する測定信号
出力を倍増させ、こねによりト従前も透過形測定モード
をとおけるそれに比べて著し《劣っていた反射形欄定モ
−ド量こおける測定燈度を大幅に改善向上させ〜 偽っ
ても両灘定モ熱ドの切擬に際してめ測定精度の段差を解
消しも両側定モード母とめたつて均一の精度で流速流量
の測定ができるこいう効果をある。

こねわけへ反射形灘定モ−ドでの測定動作を確保するた
めの構成に関しては「上流側送信用トランスジューサ（
下流側送信用トランスジューサに関しても同様「以下同
じ）を譲ふうシスジユ岬サから送信される超音波信号の
伝ぱん路が管賂の中心鯛に対して斜交するような姿勢で
も該管路の管鰹上に節議するとともに｝上流側受信用ト
ランスジューサ（下流側受信用公ランスジュ−サに関し
て鶴岡様ト以下同じ）をも譲トランスジューサによめ受
信される反射波に対する受信指向性の中心鯛がも前記超
音波信号の伝ぱふ勝と略々共通になるような姿勢で〜上
流側送信用トランスジュ肌サに隣接して鰯設する礎成と
したことによめも上流側送信用トランスジューサから管
路中の被測定流体中に送信された濁音波信号が該流体中
に存在すゐ団体粒子に当って反射し〜その反射波が上流
側受信用トヲシスジューサにて受信される際にト超音波
信号の伝喜ぶん路に沿って伝ぱんする超音波信号が最初
に遭遇する該伝ぱん路上の岡鉢粒子も換言すねばも管路
の管墜に鼓も近い位蝿にても超音波債号の伝ぱん路を遮
って通過する固体粒子からの反射波について生起するド
ップラーシフトを険申してもこれにより〜管略の管壁付
近での被損は短流体の流速も流量を測定可能としたので
も超音波信号の伝ぱん路中〜反射波を生起すべき位置以
外の位置に存在する固体粒子が該伝ぱん略を遮ることが
なくもしかしても汚濁濃度の極めて高い被測定流体の流
速〜流麗の測定ができるという優れた効果かきある。

さらに〜倣うるに〜上流側送信用ふうンスジューサから
の超音波信号の伝ばれ賭とも上流側受信用トランスジュ
ーサの受信指向性の軸とが略々共通になるように横成し
たことによりも超音波信号の伝ぱん路上のいずれの粒簿
に固体粒子が存在していて鶴も謙遜子からの反射波を上
流側受信用トランスジューサに受信可能であるのでト例
えばも綾公昭５ＧＭ総７８５号公報に開示されている従
来装贋のように〜送信用トランスジューサからの超音波
種号ど叫ぶの軸とも受信用トランスジューサの受信指向
性の軸とを一定の鋭角で斜交させても送信用トランスジ
ュ岬サと受信用ｒランスジューサ間の距離によって設定
される雨髄の斜交点「換言すれば、被測定流体中の限定
された箇所に存在する固体粒子からの反射波のみを選択
的に受信用トランスジューサにて受信するものであって
、被測定流体の汚濁濃度が隆時的に変化する場合には、
被測定流体中の、反射波を生起すべき箇所の設定変更操
作を要するものは相違して、全く自動的に、被測定流体
の汚濁濃度に応じて、共通な両髄上に沿って伝ぱんする
超音波が技初に固体粒子に遭遇する該軸上の位贋が変化
し「 その位魔からの反射波が、該軸に沿って逆方向に
伝ぱんして、上流側受信用トランスジューサにて受信さ
れ、これにより、何らの調整操作も要することなく、汚
濁濃度が経時的に変化する被測定流体の流速、流軍を、
安定、かつ、確実に測定できるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第一の実施例の構成を示すフロック
図、第２図は第１図における透過形測定モード信号処理
部Ｃの主要部の波形の経時的変化を示すタイムチャート
「第３図は第官図における反射形測定モード信号処理部
Ｄの主要部の波形の経時的変化を示すタイムチャート、
第４図はこの発明の第二の実施例の構成を示すブロック
図、第５図はこの発明の第三の実施例の構成を示すブロ
ツク図である。 】……被測定流体、２・…・・管壁、３，９・…・・プ
ラスチックくさび、亀，Ｔ……伝ばん路、５……管賂の
中心軸、６…・・・上流側送信用トランスジューサ「
８…・・・上流側受信用トランスジューサＬ 角０……
下流側受信用トランスジューサ、１１……下流側送信用
トランスジューサ、１２，１３・・・・・‘固形物、１
４……発振器し １５……パルス変調器、１６・・・・
・・パルス発振器ｔ １７……ビーム方向切換器、１８
……ビーム方向切換制御器、１９？２６，３２・・・・
・・同調器、２２…・・・パルス整形器、２３……タイ
ムインターバルカウンタト２４……メモリ「 ２５，
４０・…・・演算器、２９，８５・・…・ミキサ、３Ｑ
？ ３６……低域通過フィル夕、３１，３７……周波数
弁別器、３８…・・・蓋鰯増幅器、３９・・・…アナロ
グディジタル変換器「 母１……切換調整器、亀２……
比較器、４３・…・・タイマ、亀亀・・・・・鞭Ｕ定モ
ード切挨制御器、４ふ ４６……測定モード切換器、４
７・・・…表示演算器、亀８・・・…表示器「Ａ……超
音波信号送受信部、Ｂ……発振部、Ｃ……透過形測定モ
ード信号処理部「Ｄ……反射形測定モード信号処理部、
Ｅ・・…蝋山定モード切換制御器ｔＦ，，Ｆ２州…測定
モード切換部、Ｇ・・・・・・出力表示部。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 送出される超音波信号の伝ぱん路４が流路の中心軸
   ５上流側に対して鋭角で斜交するように配置された上流
   側送信用トランスジユーサ６と、該トランスジユーサに
   隣接配置され、前記超音波信号の伝ぱん路４に略々隣接
   平行する伝ぱん路７に対して整合する上流側受信用トラ
   ンスジユーサ８，８′と、上記両トランスジユーサに対
   して、被測定流体を介して対向配置され、前記各々の超
   音波信号の伝ぱん路４，７に対してそれぞれ整合するよ
   うに、配置された下流側受信用トランスジユーサ１０及
   び下流側送信用トランスジユーサ１１，１１′とを含む
   超音波信号送受信手段Ａと、下流側送信用トランスジユ
   ーサ１１，１１′に供給する電気信号と上流側受信用ト
   ランスジユーサ８，８′が出力する電気信号との第一の
   時間差及び上流側送信用トランスジユーサ６に供給する
   電気信号と下流側受信用トランスジユーサ１０が出力す
   る電気信号との第二の時間差を計数する時間差計数手段
   ２３と、上記第一の時間差から上記第二の時間差を減算
   し、その演算結果に基づいて被測定流体の流速若しくは
   流量を算出する演算手段２４，２５とを含む透過形測定
   モード信号処理手段Ｃと、上流側送信用トランスジユー
   サ６に供給する電気信号と上流側受信用トランスジユー
   サ８，８′が出力する電気信号とに応答して両電気信号
   の差の周波数を有する第一のビート信号を出力する第一
   の信号混合手段２９，２９′と、下流側送信用トランス
   ジユーサ１１，１１′に供給する電気信号と下流側受信
   用トランスジユーサ１０が出力する電気信号とに応答し
   て両電気信号の差の周波数を有する第二のビート信号を
   出力する第二の信号混合手段３５，２９′と、上記第一
   のビート信号に応答して該信号の周波数に比例する第一
   の信号を出力する第一の周波数弁別手段３１，３１′と
   、上記第二のビート信号に応答して該信号の周波数に比
   例し、かつ、上記第一の信号と逆極性の第二の信号を出
   力する第二の周波数弁別手段３７，３１′と、上記第一
   の信号から上記第二の信号を減算し、その演算結果に基
   づいて被測定流体の流速若しくは流量を算出する演算手
   段３８，３９，４０，４９，５０，４０′とを含む反射
   形測定モード信号処理手段Ｄと、測定モード切換信号を
   出力する測定モード切換制御手段Ｅと、上記測定モード
   切換信号に応答して前記上流側受信用トランスジユーサ
   ８，８′と、下流側受信用トランスジユーサ１０が出力
   する電気信号を前記透過形測定モード信号処理手段Ｃあ
   るいは反射形測定モード信号処理手段Ｄのいずれか一方
   に対して択一的に供給する測定モード切換手段Ｆとを備
   えたことを特徴とする超音波流速流量計。