JPS6123924A - 流速・流量測定装置 - Google Patents
流速・流量測定装置Info
- Publication number
- JPS6123924A JPS6123924A JP14583184A JP14583184A JPS6123924A JP S6123924 A JPS6123924 A JP S6123924A JP 14583184 A JP14583184 A JP 14583184A JP 14583184 A JP14583184 A JP 14583184A JP S6123924 A JPS6123924 A JP S6123924A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fluid
- flow rate
- receiver
- flow
- receivers
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- 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】
〈発明の技術分野〉
本発明は、超音波を利用して、流体の流速ないしは流量
を測定する相関型の流速・流量測定装置に関する。
を測定する相関型の流速・流量測定装置に関する。
〈発明の背景〉
一般にこの種相関型装置は、流体に対し超音波を発した
とき、流体中を伝播する超音波が流体中の微粒子の存在
や、流体の渦更には振動等により変調を受けることに着
目したものであり、この変調成分を復調し、その流体の
状態を一種の雑音性の信号として抽出する方式である。
とき、流体中を伝播する超音波が流体中の微粒子の存在
や、流体の渦更には振動等により変調を受けることに着
目したものであり、この変調成分を復調し、その流体の
状態を一種の雑音性の信号として抽出する方式である。
第３図に示す相関型の装置例は、流体の流れと直交する
方向に、超音波を発する送信体ＩＡと、これを受信する
受信体２Ａとを対向配備し、更に一定距離り下流位置に
同様の送信体ＩＢおよび受信体２Ｂを配備したものであ
り、これら２地点にて前記雑音性の信号を抽出し、両信
号の相関から流体の流速や流量を測定している。
方向に、超音波を発する送信体ＩＡと、これを受信する
受信体２Ａとを対向配備し、更に一定距離り下流位置に
同様の送信体ＩＢおよび受信体２Ｂを配備したものであ
り、これら２地点にて前記雑音性の信号を抽出し、両信
号の相関から流体の流速や流量を測定している。
ところが図示例の方式の場合、雑音性の信号の保存性が
乏しく、流体が距離りを移動する間に流体の状態がくず
れ、信号パターンが変化するという問題がある。
乏しく、流体が距離りを移動する間に流体の状態がくず
れ、信号パターンが変化するという問題がある。
第４図は、この問題を解消すべく、発明者において今般
改良した装置例を示す。図示の装置は、送信体１に対向
配備される受信体２を、複数の受信子２０．２０を整列
配置して構成すると共に、各受信子２０を切換回路４に
より順次切り換えて超音波の送受波を行ない、復調回路
５て雑音性の信号を抽出した後、可変遅延回路７、波形
判別回路６および、演算回路８にて雑音性の信号の速度
を求めて、流体の流速や流量を算出するものである。
改良した装置例を示す。図示の装置は、送信体１に対向
配備される受信体２を、複数の受信子２０．２０を整列
配置して構成すると共に、各受信子２０を切換回路４に
より順次切り換えて超音波の送受波を行ない、復調回路
５て雑音性の信号を抽出した後、可変遅延回路７、波形
判別回路６および、演算回路８にて雑音性の信号の速度
を求めて、流体の流速や流量を算出するものである。
この種構成の装置によれば、雑音性の信号の保存性か高
く、第３図に示す従来例に比較して、流速や流量を短時
間かつ高精度にて測定することが可能となった。ところ
がこの装置の場合、受信体２を構成する個々の受信子２
０の指向性が鋭くないためこれを単に切り換えるだけの
方法では空間分解能が低く、流体中の雑音性信号の分布
パターンを高性能に検出することが困難であった。
く、第３図に示す従来例に比較して、流速や流量を短時
間かつ高精度にて測定することが可能となった。ところ
がこの装置の場合、受信体２を構成する個々の受信子２
０の指向性が鋭くないためこれを単に切り換えるだけの
方法では空間分解能が低く、流体中の雑音性信号の分布
パターンを高性能に検出することが困難であった。
〈発明の目的〉
本発明は、従来の相関型のものの欠点を改善すると共に
、流体〆中の雑音性信号の分布パターンを高い空間分解
能で検出し得る新規な流速・流量測定装置を提供するこ
とを目的とする。
、流体〆中の雑音性信号の分布パターンを高い空間分解
能で検出し得る新規な流速・流量測定装置を提供するこ
とを目的とする。
〈発明の構成および効果〉
上記目的を達成するため、本発明では、超音波の送信手
段および受信手段の少なくとも一方を、複数の送信若し
くは受信子を整列配置して構成した装置において、これ
ら送信若しくは受信子を複数個同時に駆動しつつ順次切
換えると共に、個々の送信若しくは受信子毎に適当な遅
延量を与えて、超音波の送受波を行なうようにした。
段および受信手段の少なくとも一方を、複数の送信若し
くは受信子を整列配置して構成した装置において、これ
ら送信若しくは受信子を複数個同時に駆動しつつ順次切
換えると共に、個々の送信若しくは受信子毎に適当な遅
延量を与えて、超音波の送受波を行なうようにした。
本発明によれば、超音波の送受波に電子フォーカスの技
術を適用実施でき、これにより高い空間分解能で流体中
の雑音性信号の分布パターンを検出でき、流速測定のた
めの信号処理操作を正確に行ない得る。また本発明の装
置は、高速切換えて得る雑音性の法号をもって相関をと
るから、相関されるべき雑音性の信号の保存性が高く、
流速、流量を短時間かつ高精度で測定できる等、発明目
的を達成した顕著な効果を奏する。
術を適用実施でき、これにより高い空間分解能で流体中
の雑音性信号の分布パターンを検出でき、流速測定のた
めの信号処理操作を正確に行ない得る。また本発明の装
置は、高速切換えて得る雑音性の法号をもって相関をと
るから、相関されるべき雑音性の信号の保存性が高く、
流速、流量を短時間かつ高精度で測定できる等、発明目
的を達成した顕著な効果を奏する。
〈実施例の説明〉
第４図は本発明の実施にかかる流速・流量測定装置の全
体構成を示す。図示例の装置は、超音波を利用して、管
９内を流れる流体の流速や流量を測定するものであり、
管９の外面には流れと直交する方向に一対の超音波送信
体１および受信体２が対向配備されている。送信体１は
超音波発振器３が出力する高周波信号を超音波に変換し
、これを管９内の流体中へ投射する。
体構成を示す。図示例の装置は、超音波を利用して、管
９内を流れる流体の流速や流量を測定するものであり、
管９の外面には流れと直交する方向に一対の超音波送信
体１および受信体２が対向配備されている。送信体１は
超音波発振器３が出力する高周波信号を超音波に変換し
、これを管９内の流体中へ投射する。
この超音波は、流体中の微粒子の存在や、流体の渦更に
は振動等によって振幅変調或いは位相変調を受けつつ伝
播され、前記受信体２に到達して受波される。受信体２
は、複数の受信子２０．２０を流れの方向に沿い整列配
置して構成されており、これら受信子２０を切換回路４
を用いて流れ方向へ順次切り換えて、変調を受けた超音
波を受信する。この切換操作はスキャニングと称され、
その切換え速度は流速に比べて十分に速い値に設定する
。ここで受信体２の長さをし、受信体２を構成する受信
子２０の数をＮ、発振器４０が出力する切換回路４の切
換信号の周波数をｆｌとすると、切換速度Ｖｓは、つき
の０式て与えられる。
は振動等によって振幅変調或いは位相変調を受けつつ伝
播され、前記受信体２に到達して受波される。受信体２
は、複数の受信子２０．２０を流れの方向に沿い整列配
置して構成されており、これら受信子２０を切換回路４
を用いて流れ方向へ順次切り換えて、変調を受けた超音
波を受信する。この切換操作はスキャニングと称され、
その切換え速度は流速に比べて十分に速い値に設定する
。ここで受信体２の長さをし、受信体２を構成する受信
子２０の数をＮ、発振器４０が出力する切換回路４の切
換信号の周波数をｆｌとすると、切換速度Ｖｓは、つき
の０式て与えられる。
本発明は、前記切換回路４における超音波の受波動作に
電子フォーカスの技術を適用実施したことを特徴とする
もので切換回路４によって受信子２０を複数個同時に駆
動しつつ順次切り換えると共に個々の受信子２０毎に適
当な遅延量を設定付与して超音波を受波している。
電子フォーカスの技術を適用実施したことを特徴とする
もので切換回路４によって受信子２０を複数個同時に駆
動しつつ順次切り換えると共に個々の受信子２０毎に適
当な遅延量を設定付与して超音波を受波している。
例えば今、第１図に示す如く、５個の受信子Ａ、Ｂ、Ｃ
，Ｄ、Ｅが同時駆動の状態下にあって、中央に位置する
受信子Ｃから管軸ｇへの垂線が管軸ｇと交わる点Ｐにフ
ォーカスポイントを設定する場合、切換回路４は、中央
の受信子Ｃからの受信信号に対し、その両側の各受信子
Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅからの受信信号を、夫々っぎの０〜０式
で示す時間Ｔａ ＋ Ｔｂ＋ Ｔｄ ＋ Ｔｅだけ遅延
させて出力する。
，Ｄ、Ｅが同時駆動の状態下にあって、中央に位置する
受信子Ｃから管軸ｇへの垂線が管軸ｇと交わる点Ｐにフ
ォーカスポイントを設定する場合、切換回路４は、中央
の受信子Ｃからの受信信号に対し、その両側の各受信子
Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅからの受信信号を、夫々っぎの０〜０式
で示す時間Ｔａ ＋ Ｔｂ＋ Ｔｄ ＋ Ｔｅだけ遅延
させて出力する。
／ａ −／Ｃ
Ｔ２１＝□ ・・・・・・・・・■
Ｔｅ−μ二１７ 、、、、、、、、、■向上記■〜■
式において、／ａ 、 ／ｂ 、 ｌｃ 、 ｌｄ 。
式において、／ａ 、 ／ｂ 、 ｌｃ 、 ｌｄ 。
ｌｅ は各受信子Ａ 、 Ｂ 、 Ｃ，Ｄ 、 Ｅと
フォーカスポイン）Ｐとの間の距離であり、これらは管
９の半径ｒと受信子間のピッチ２より容易に求めること
ができる。またＶは流体中を伝播する超音波の速度であ
る。
フォーカスポイン）Ｐとの間の距離であり、これらは管
９の半径ｒと受信子間のピッチ２より容易に求めること
ができる。またＶは流体中を伝播する超音波の速度であ
る。
かくて上記のフォーカスポイントＰを管軸ｇ上にＮ個（
この場合、受信子数はＮ＋４個となる）設け、切換回路
４により流体の流れ方向にスキャニングを実施して、流
体中の雑音性信号の分布パターンを得るものである。
この場合、受信子数はＮ＋４個となる）設け、切換回路
４により流体の流れ方向にスキャニングを実施して、流
体中の雑音性信号の分布パターンを得るものである。
第４図は他の実施例を示し、送信体１についても複数の
送信子１０を整列配置して構成したものであり、この場
合、切換回路４′は送出する超音波のフォーカスポイン
トＰを管軸ｇ上に設定しつつスキャニングを実施する。
送信子１０を整列配置して構成したものであり、この場
合、切換回路４′は送出する超音波のフォーカスポイン
トＰを管軸ｇ上に設定しつつスキャニングを実施する。
しかして切換回路４の出力は、増幅回路４】て増幅され
、復調回路５へ送られる。この復調回路５は前記変調成
分を復調し、これを流体中の雑音性信号Ｉとして検出す
る。この雑音性信号Ｉは、更に波形判別回路６および可
変遅延回路７へ夫々送られ、波形判別回路６は雑音性信
号Ｉと遅延出力信号Ｊとの位相差をチェックする。
、復調回路５へ送られる。この復調回路５は前記変調成
分を復調し、これを流体中の雑音性信号Ｉとして検出す
る。この雑音性信号Ｉは、更に波形判別回路６および可
変遅延回路７へ夫々送られ、波形判別回路６は雑音性信
号Ｉと遅延出力信号Ｊとの位相差をチェックする。
前記可変遅延回路７は、例えばＢＢＤ（ＢｕｃｋｅｔＢ
ｒｉｇａｄｅ Ｄｅｖｉｃｅ ）、ＣＣＤ （Ｃｈａｒ
ｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ ）等をもって形
成され、その段数を前記受信子数と同じＮとし、また遅
延量制御用のクロック周波数をｆ２とすれば、遅延量Ｔ
はつぎの０式で表わされる。
ｒｉｇａｄｅ Ｄｅｖｉｃｅ ）、ＣＣＤ （Ｃｈａｒ
ｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ ）等をもって形
成され、その段数を前記受信子数と同じＮとし、また遅
延量制御用のクロック周波数をｆ２とすれば、遅延量Ｔ
はつぎの０式で表わされる。
波形判別回路６は、雑音性信号Ｉをスキャニング周期毎
に観測し、前回のスキャンにか力）る雑音性信号（可変
遅延回路７の出力に相当する）と今回のスキャンにかか
る雑音性信号（復調回路５の出力に相当する）とを比較
上両者の波形が一致するか否かを判別する。尚スキャニ
ング周期とは、全ての受信子２０の切換えに要する時間
を指す。
に観測し、前回のスキャンにか力）る雑音性信号（可変
遅延回路７の出力に相当する）と今回のスキャンにかか
る雑音性信号（復調回路５の出力に相当する）とを比較
上両者の波形が一致するか否かを判別する。尚スキャニ
ング周期とは、全ての受信子２０の切換えに要する時間
を指す。
今復調回路５が出力する雑音性信号Ｉの波形をＳ（０と
すると、波形判別回路６において波形の一致が認められ
る場合には、照合される信号波形間にはつぎの０式が成
立する。
すると、波形判別回路６において波形の一致が認められ
る場合には、照合される信号波形間にはつぎの０式が成
立する。
Ｓ （ｔ −−） −５（を−て）・・・・・・・・・
■５−１−Ｖ そして前記０式および０式から、流速■はつぎの０式で
与えられる。但しΔｆ’＝＝ ｆ２− ｆ、である。
■５−１−Ｖ そして前記０式および０式から、流速■はつぎの０式で
与えられる。但しΔｆ’＝＝ ｆ２− ｆ、である。
■＝ （ｆ２−ｆｌ）＝−Δｆ、 ・・・・・・・
・・・■Ｎ Ｎ かくて波形判別回路６は２つの信号入力波形に位相差が
生じているとき、可変遅延回路７の遅延量を制御するク
ロック周波数１２を変化させて、両波形を一致させる。
・・・■Ｎ Ｎ かくて波形判別回路６は２つの信号入力波形に位相差が
生じているとき、可変遅延回路７の遅延量を制御するク
ロック周波数１２を変化させて、両波形を一致させる。
尚この場合、切換周波数１１を変化させても、波形の一
致を得ることができる。そして波形判別回路６が一致判
別を行なったとき、演算回路８において、切換回路４の
切換え周波数ｆ１およびクロック周波数ｆ２をデータ入
力して、前記０式により流速■を求め、更に流速■に流
体の断面積を乗じて流量を算出する。
致を得ることができる。そして波形判別回路６が一致判
別を行なったとき、演算回路８において、切換回路４の
切換え周波数ｆ１およびクロック周波数ｆ２をデータ入
力して、前記０式により流速■を求め、更に流速■に流
体の断面積を乗じて流量を算出する。
第１図は本発明の構成および原理を示す説明図、第２図
は他の実施例の構成および原理を示す説明図、第３図は
従来例の構成を示す説明図、第４図は本発明にかかる装
置の全体構成を示すブロック図である。 ■・・・・送信体 １０・・・・・・送信子２・・
・・・・受信体 ２０・・・・・・受信子４．４′
・・・・・・切換回路 −７＋／Ｔ２Ｊ 丑２ 凹
は他の実施例の構成および原理を示す説明図、第３図は
従来例の構成を示す説明図、第４図は本発明にかかる装
置の全体構成を示すブロック図である。 ■・・・・送信体 １０・・・・・・送信子２・・
・・・・受信体 ２０・・・・・・受信子４．４′
・・・・・・切換回路 −７＋／Ｔ２Ｊ 丑２ 凹
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 超音波を被測定流体へ発して、流体より雑 音性の信号を検出すると共に、雑音性の信号の移動速度
に基づき、流体の流速、流量を測定する装置において、
被測定流体の流れと直交する向きに配備され少なくとも
一方は複数の送信若しくは受信子を整列配置して構成さ
れた送信手段および受信手段と、送信若しくは受信子を
複数個同時に駆動しつつ順次切り換えると共に個々の送
信若しくは受信子毎に遅延量を設定付与して超音波の送
受波を行なう切換回路とを具備して成る流速・流量測定
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14583184A JPS6123924A (ja) | 1984-07-12 | 1984-07-12 | 流速・流量測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14583184A JPS6123924A (ja) | 1984-07-12 | 1984-07-12 | 流速・流量測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6123924A true JPS6123924A (ja) | 1986-02-01 |
Family
ID=15394119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14583184A Pending JPS6123924A (ja) | 1984-07-12 | 1984-07-12 | 流速・流量測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6123924A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4882934A (en) * | 1986-03-12 | 1989-11-28 | Charles B. Leffert | Ultrasonic instrument to measure the gas velocity and/or the solids loading in a flowing gas stream |
| US6797446B2 (en) | 1999-12-31 | 2004-09-28 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Electrophotographic photoreceptors |
| CN100570284C (zh) | 2007-11-29 | 2009-12-16 | 浙江大学 | 混凝土泵实时流量测量方法及系统 |
-
1984
- 1984-07-12 JP JP14583184A patent/JPS6123924A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4882934A (en) * | 1986-03-12 | 1989-11-28 | Charles B. Leffert | Ultrasonic instrument to measure the gas velocity and/or the solids loading in a flowing gas stream |
| US6797446B2 (en) | 1999-12-31 | 2004-09-28 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Electrophotographic photoreceptors |
| US6858364B2 (en) | 1999-12-31 | 2005-02-22 | Daewon Scn. Co., Ltd. | Electrophotographic photoreceptors |
| CN100570284C (zh) | 2007-11-29 | 2009-12-16 | 浙江大学 | 混凝土泵实时流量测量方法及系统 |
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