JPS635217A - 超音波流速計 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は流体中に超音波を伝搬させ、送信および受信波
の位相差から流体の流速を測定する超音波流速計に関す
る。

［従来の技術］ 従来、この種の超音波流速計としては、送波用トランス
デユーサより連続（又はバースト波）超音波を送波し、
流体中を伝搬し、受渡用トランスデユーサにより受波し
た波の、送波した波に対する位相差を求めて流体の流速
を測定するものがある。

第６図は係る従来の超音波流速計のブロック図である。

第６図において、ＴＸは送信信号（電気信号）を出力す
る送信回路、１は矢印Ｆ方向に流体が流れている流管、
Ｐｌ及びＰ２はそれぞれ送信信号に対応する送信波Ｔ（
超音波）を送信し、送信波に対応する受信波Ｒを受信す
るトランスデユーサ、ＳＬは送信波（受信波）を流体の
流れに沿う順方向又は流体の流れに逆らう逆方向に伝搬
させ、順方向の受信波Ｒ，及び逆方向の受信波Ｒｕが得
られるようにトランスデユーサＰ１及びＰ２を切り替え
る順方向／逆方向切替器、ＲＸは受信波Ｒに対応する受
信信号を受信する受信回路、ＣＡＬは送信波Ｔと受信波
Ｒどの位相差に基づいて流体の流速を算出する演算器、
ＴＩＭは各部の動作を制御する信号を出力するタイマー
である。

係る従来の超音波流速計において、送信波Ｔはトランス
デユーサＰ１とＰ２との取付間隔をＬ、流体の流速を■
、音速をＣ１超音波の角周波数をωとすると、 Ｔ＝　Ｅ、　ｓｉｎ　（＋１　ｔ　　　　　　　　　　
　　（１）で表わされ、順方向の受信波Ｒｄ及び逆方向
の受信波Ｒｕはそれぞれ、 Ｒｄ＝Ｅ）、　ｓｉｎ　ω（ｔ−ｔｄ）　　　　　　（
２）Ｒｕ＝ＥＲｓｉｎω　ｆｔ　−ｔ　ｕ）　　　　　
　（３）で表わされる。ただし、ｔ、及びｔｕは、し ｔ　、　＝　−（Ｓ） Ｃ−■ である。従って、受信波Ｒ４と受信波Ｒ，との位相差Δ
φは、 Δφ＝ω　（ｔｕ　　　　ｔｄ　） となる。第６式に示すように位相差Δφは２πを周期と
する周期関数である。位相差Δφの検出範囲は０〜２π
て、流速Ｖか大ぎくなると位相差Δφは、 △φ＝２ｎｙｒ＋Δφ　　　　　　　　　（７）となり
、別途ｎを検出することが必要になる。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、上記構成の従来の超音波流速計は送信波Ｔと
受信波Ｒとの位相差か２π以上（実際はπ／２）に相当
する流速を測定することが困難であり、かつ測定値が音
速の影響を受けるという問題があった。

なお、測定範囲を拡大するため、送信波Ｔを低周波で変
調する方式もあるが、回路が複Ｒ１ｔになってしまう。

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
測定値が音速の影響を受けず、送信波Ｔと受信波Ｒどの
位相差が２π以上に相当する流速であっても、正確に流
速を測定できる超音波流速計を提供することを目的とす
る。

［問題点を解決するための手段］ そこで、本発明では所定周波数の第１の発振信号に対応
する第１の送信信号及び第１の発振信号に近接する周波
数の第２の発振信号に対応する第２の送信信号を交互に
出力する送信回路と、所定方向に流体が流れている流管
に所定距離を隔てて配設され、それぞれ人力される送信
信号に対応する送信波を流管内に送信するとともに、そ
れぞれ送信波に対応する受信波を受信する第１のトラン
スデユーサ及び第２のトランスデユーサと、第１のトラ
ンスデユーサ及び第２のトランスデユーサか、それぞれ
第１の送信信号に対応する流体の流れに沿う順方向の第
１の送信波の送信、順方向の第１の送信波に対応する順
方向の第１の受信波の受信、第２の送信信号に対応する
順方向の第２の送信波の送信、順方向の第２の送信波に
対応する順方向の第２の受信波の受信、第１の送信信号
に対応する流体の流れに逆らう逆方向の第１の送信波の
送信、逆方向の第１の送信波に対応する逆方向の第１の
受信波の受信、第２の送信信号に対応する逆方向の第２
の送信波の送信及び逆方向の第２の送信波に対応する受
信波の受信を行なうように第１のトランスデユーサ及び
第２のトランスデユーサを交互に切り替えるトランスデ
ユーサ切替回路と、順方向の第１の送信波と順方向の第
１の受信波との位相差、逆方向の第１の送信波と逆方向
の第１の受信波との位相差、順方向の第２の送信波と順
方向の第２の受信波との位相差及び逆方向の第２の送信
波と逆方向の第２の受信波との位相差をそれぞれ算出す
る位相検出器と、各位相差に基づいて、流体の流速を算
出する演算器とから超音波流速計を構成する。

［作　用］ 上記構成の超音波流速計は、送信回路が第１の発振信号
に対応する第１の送信信号及び第１の発振信号に近接す
る周波数の第２の発振信号に対応する第２の送信信号を
交互に出力し、トランスデユーサ切替回路が第１のトラ
ンスデユーサ及び第２のトランスデユーサを交互に切り
替え、第１のトランスデユーサ及び第２のトランスデユ
ーサが第１の送信信号に対応する順方向の第１の送信波
の送信、順方向の第１の送信波に対応する順方向の第１
の受信波の受信、第２の送信信号に対応する順方向の第
２の送信波の送信、順方向の第２の送信波に対応する順
方向の第２の受信波の受信、第１の送信信号に対応する
逆方向の第１の送信波の送信、逆方向の第１の送信波に
対応する逆方向の第１の受信波の受信、第２の送信信号
に対応する逆方向の第２の送信波の送信、逆方向の第２
の送信波に対応する逆方向の第２の受信波の受信を行な
わせ、位相検出器が順方向の第１の送信波と順方向の第
１の受信波との位相差、逆方向の第１の送信波と逆方向
の第１の受信波との位相差、順方向の第２の送信波と；
噴方向の第２の受信波との位相差及領逆方向の第２の送
信波と逆方向の第２の受信波との位相差を算出し、演算
器が各位相差に基づいて、流体の流速を算出する。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を添付図面を参照して詳細に説
明する。

第１図は本発明に係る超音波流速計のブロック図である
。第１図において、０ＳＣＡは周波数ｆＡの発振信号Ｚ
Ａを常時出力しているＡ系発振器、０５ＣＢは周波数ｆ
Ａに近い周波数ｆ、の発振信号２、を常時出力している
Ｂ系発振器、ＧＡ及びＧ、はそれぞれ発振信号ＺＡ及び
発振信号Ｚ８に対応するバースト信号を出力するＡ系ゲ
ート回路及びＢ系ゲート回路、ＴｘＡ及びＴＸ８はそれ
ぞれＡ系ゲート回路ＧＡ及びＢ系ゲート回路Ｇ、が出力
するバースト信号を増幅し、それぞれ送信信号ＴＡ及び
ＴＩｌを出力するＡ系送信回路及びＢ系送信回路、５Ｗ
２は送信信号ＴＡ及びＴ８並びに後述する受信信号ＲＡ
及びＲ８を交互に出力するＡ系／日系切替回路、Ｓｌ＃
１は順方向／逆方向切替回路、１は矢印■方向に流体が
流れている流管、Ｐ、及びＲ２は流管１に距離りを隔て
て配設されたトランスデユーサ、ＲｘＡ及びＲＸ、はＡ
系受信回路及びＢ系受信回路、ＰＤＡはＡ系位相検出器
、ＰＤ、はＢ系位相検出器、ＳＨＡはＡ系位相検出器Ｐ
ＤＡが出力する位相差に対応する信号をサンプリングし
てホールドするサンプルホールド回路、５ＨｌｌはＢ系
位相検出器ｐｏａか出力する位相差に対応する信号をサ
ンプリングしてホールドするサンプルホールド回路、Ｃ
ＡＬはサンプルホールド回路ＳＨＡ及びＳＨＢから入力
される位相差に基づいて、流体の流速Ｖを計算する演算
器、Ｉｌｏは演算器ＣＡＬの算出結果をアナログ指示す
るアナログ指示計又はデジタル表示するデジタル表示器
等に接続される入出力回路、ＴＩＭは全体の動作を制御
する順方向／逆方向切替信号Ｘ、、Ａ系／Ｂ系切替信号
Ｘ２及び送信コントロール信号Ｘ、を発生するタイマー
であり、第１図には主要信号のみ指示しである。

次に、本発明に係る超音波流速計の動作について、第２
図のタイミングチャートを参照して説明する。まず、Ａ
＋ゲート回路ＧＡ及びＢ系ケート回路ＧＩ３は、それぞ
れ第２図（Ｃ）に示す周期Ｔ３の送信制御信号Ｘ３によ
り開閉動作し、それぞれＡ系発振器０５ＣＡの発振信号
ＺＡ及びＢ系発振器Ｏ５Ｃ，の発振信号ｚＢをサンプリ
ングし、バースト信号を出力する。Ａ系ケート回路ＧＡ
及びＢ系ゲート回路Ｇ、の動作に同期して、Ａ系／Ｂ系
切替回路ＳＷ２は第２図（ｂ）に示す周期Ｔ２のＡ系／
Ｂ系切替信号信号ｘ２により切り換えられ、第２図（ｄ
）に示す送信信号ＴＡ及びＴ８を交互に出力する。

次いで、順方向／逆方向切替回路ＳＷ、は第２図（ａ）
に示す周期Ｔ２の２倍の周期Ｔ１の順方向／逆方向切替
信号ＸＩにより切り換えられる。Ａ系／Ｂ系切替回路Ｓ
Ｗ２及び順方向／逆方向り替回路ＳＷ１の切り換工によ
り、トランスデユーサＰ１及びトランスデユーサＰ２は
以下に示す送信波の送信及び受信波の受信を行なう。第
１に１．順方向／逆方向切替回路ＳＷ、かＤ　’Ｊｊｉ
ｌ　Ｃ頭方向側）に、Ａ系／Ｂ系切替回路ＳＷ２かＡ系
側にそれぞれ切り換えられると、トランスデユーサＰ１
はＡ系の送信信号ＴＡに対応する順方向の送信波ＴＡｄ
を送信１ノ、トランスデユーサＰ２はＡ系の順方向の受
信波ＲＡｄを受信する。第２に、順方向／逆方向切替回
路ＳＷ、がＤ側に、Ａ系／Ｂ系切替回路ＳＷ２がＢ系側
にそれぞれ切り換えられると、トランスデユーサＰ１は
Ｂ系の送信信号Ｔ８に対応する；順方向の送信波ＴＢｄ
を送信し、トランスデユーサＰ２はＢ系の順方向の受信
波ＲＢｄを受信する。第３に、順方向／逆方向切替回路
ＳＷ、がＵ側（逆方向側）に、Ａ系／Ｂ系切替回路ＳＷ
２がＡ系側にそれぞれ切り換られると、トランスデユー
サＰ２はＡ系の送信信号ＴＡに対応する逆方向の送信波
ＴＡｕを送信し、トランスデユーサＰ２はＡ系の逆方向
の受信波ＲＡｕを受信する。第４に、［順方向／逆方向
切替回路ＳＷ、がＵ側に、Ａ系／Ｂ系切替回路ＳＷ２が
Ｂ系側にそれぞれ切り換られると、トランスデユーサＰ
２はＢ系の逆方向の送信波Ｔ、４を送信し、トランスデ
ユーサＰ１はＢ系の逆方向の受信波ＲＢｕを受信する。

ここで、Ａ系の順方向の送信波ＴＡｄ及び逆方向の送信
波ＴＡｕ並びにＢ系の順方向の送信波Ｔ８．及び逆方向
の送信波Ｔ［ｌｕはそれぞれ、Ｔ　Ａｄ＝　Ｔ　Ａｕ＝
　５ｉｎ（２ｒｔ　ｆ　Ａ　ｔ　）　　　　　　（８）
Ｔａｄ＝Ｔａｕ＝ｓｉｎ（２ｇｆ、ｔ）　　　　　　（
９）と表わせられる。又、Ａ系の１項方向の受信波ＲＡ
ｄ及び逆方向の受信波Ｒ，、ｕ並びにＢ系の順方向の受
信波ＲＢｄ及び逆方向の受信波ＲＢｕは距訓りを伝搬す
るのに必要な時間たけ遅れた位相になりそれぞれ、 ＝ｓｉｎ（２ｒｔ　　ｆ　、　　ｔ　−ΦＡｄ）　　　
　　　　　ｆｌＯ）＝ｓｉｎ（２ｒｃ　　ｆ　Ａ　ｔ　
−ΦＡｕ）　　　　　　　　（１１）＝ｓｉｎ（２ｒｔ
　ｆ　、　を−Φａｄ）　　　　　　（１２）＝ｓｉｎ
（２ｎ　　ｆ　Ｂｔ　−Φ［ＬＬＩ）　　　　　　　　
　（１３）と表わせられる。ただし、Φ、４、ΦＡｉ１
、Φ８．及びΦ８Ｕは、それぞれＡ系の順方向の位相差
１．へ系の逆方向の位相差、Ｂ系の順方向の位相差及び
Ｂ系の逆方向の位相差とする。

次いで、Ａ系受信回路ＲＸ、はＡ系の順方向の受信波Ｒ
Ａｄ及びＡ系の逆方向の受信波Ｒ８１に対応する受信信
号ＲＡを受信し、Ｂ系受信回路ＲＸ８はＢ系の順方向の
受信波Ｒ１１ｄ及びＢ系の逆方向の受信波ＲＢｕに対応
する受信信号Ｒ８を受信する。

次いで、Ａ系位相検出器ＰＤＡは送信波ＴＡｄと受信波
ＲＡｄどの位相差ΦＡｄに対応する信号及び送信波ＴＡ
ＬＬと受信波ＲＡｕとの位相差ΦＡ、Ｊに対応する信号
を出力する。同様に、Ｂ系位相検出器ＰＤ、は送信波Ｔ
Ｂｄと受信波Ｒｅｄとの位相差Φ３．に対応する信号及
び送信波Ｔａｕと受信波Ｒａｕどの位相差ΦＢＬＩに対
応する信号を出力する。

次いで、サンプルホールド回路ＳＨＡはＡ系／Ｂ系切替
信号ｘ２に制御され、Ａ系位相検出器ＰＤＡが出力する
位相差Φ１及びΦ。に対応する信号をサンプリングして
ホールドする。又、サンプルホールド回路ＳＯＢはＡ系
／Ｂ系切替信号Ｘ２に制御され、Ｂ系位相検出器ＰＤＢ
が出力する位相差Φ３゜及びΦＢＵに対応する信号をサ
ンプリングしてホールドする。サンプルホールド回路Ｓ
ＨＡ及び５ｌ１８はそれぞれ送信波の周期と同じ周期の
ランプ電圧を発生させ、これを受信波のゼロクロス点で
サンゴリングし、ホールドするものである。

次いで、演算器ＣＡＬは適宜のタイミング信号によりサ
ンプルホールド回路ＳＨＡ及びＳＨ！ｌから人力される
位相差ΦＡｄ、ΦＡｕ、Φ、ｄ及びΦａｕに基づいて、
流体の流速■を計算する。

ここで、Ａ系の受信波ＲＡｄとＲＢｄとの平均値Ｒ６及
びＢ系の受信波ＲＡｕとＲ１１ｕとの平均値Ｒｕは、 ！ Ｒｄ＝−（ＲＡｄ＋Ｒａｄ） ΦＡｄ十Φ１ｉｄ ＝ｓｉｎ（π（ｆ　Ａ　＋　ｆ　ａ）ｔ　−）・ｃｏｓ
（ｒｒ（ｆＡ−ｆ、）ｔ−”’−”’）　　（１４）Ｒ
ｕ　　＝　　　　（ＲＡｌｌ”　ＲＢｕ）ΦＡｕ＋Φ、
Ｕ ＝ｓｉ口（π　　（ｆ　Ａ　＋ｆ　８）ｔ　　−）Φ。

−Φ。

・ｃｏｓ（π（ｆ　Ａ　　−ｆ　Ａ）　ｔ　−）　　　
　ｆ１５）である。又、Ａ系の受信波の平均値Ｒ４の低
周波成分Ｒｄ及びＢ系の受信波の平均値Ｒｕの低周波成
分Ｒｕはそれぞれ、 ΦＡｄ−ΦＢｄ Ｒ１＝ｃｏｓ（π（ｆ　Ａ　−ｆ　ａ）ｔ　−）＝　ｃ
ｏｓ　（２πｆｏ　を−Φｄｌ　　　　　　（１６）Φ
Ａｕ−ΦＢｕ Ｒｕ＝　ＣＯ３（π　（ｆＡ−ｆａ）ｔ−）＝　ｃｏｓ
　（２πｆｏｔ−Φｕ）　　　　　　（１７）となる。

ただし、 ΦＡｄ−Φ、ｄ Φｄ　＝　　　　　　　　　　　　　　　　　（１８）
Φ。−ΦＢｕ Φ、　＝　　　　　　　　　　　　　　　　　（１９）
ｆＡ−ｆ。

ｆ０＝　　　　　　　　　　　　　　　　　（２０）で
ある。なお、第１６式の低周波成分Ｒｄ及び第１７式の
低周波成分Ｒｕは、第１４式及び第１５式の包結線であ
り、ｆｏ、Φ、及びΦ。はそれぞれ包絡線の周波数、順
方向の位相差の差及び逆方向の位相差の差である。

一方、Ａ系発振器０５ＣＡの周波数ｆＡとＢ系発振器Ｏ
ＳＣ，の周波数ｆ、との差をとることは、ビート波の位
相を求めることに相当する。従って、Ａ系発振器０ＳＣ
Ａの周波数ｆＡとＢ系発振器ＯＳＣ，の周波数ｆＢとを
近接して選べば、ビート波の周波数を他くすることがで
き、流速の広い範囲にわたって、 Φｄく２π　　　　　　　　　　　　（２１）及び Φ５く２π　　　　　　　　　　　　（２２）を保つこ
とができる。

ここで、距１ｉ１Ｌだけ隔てたときの波長λｄ、λ１と
位相差の差Φ１、Φ。どの関係は、Ｌ／λｄ：＝：Φｄ
／２π　　　　　　　　（２３）Ｌ／λ１＝Φｕ／２π
　　　　　　　　（２４）となる。又、音速Ｃと波長λ
ｄ、λ、の関係は、λｄ　＝　　（ｃ＋Ｖ）／ｆｏ　　
　　　　　　　　　　（２５）λ、＝　　（Ｃ−Ｖ）／
ｆＯ（２６） となる。従って、第１６式、第１７式、第２３式及び第
２４式より、 Φｄ Ｌ−λ、□ ２π Φ６．−Φ、ｄ ”　　　　　　　　　　（Ｃ十Ｖ）　　　　（２７）２
π　（ｆＡ　　ｆａ） Φ。

し＝λ、□ ２π Φ＾１−Φ８ｕ ＝　　　　　　　　　　　（Ｃ−Ｖ）　　　　　（２８
）２π　（ｆＡ−ｆａ） となる。

演算器ＣＡＬは第２７式〜第２８式から流速Ｖを、■＝
πＬ（ｆＡ−ｆａ） により算出する。距ＭＬ及びＡ系発振器ＯＳ［：Ａの周
波数ｆＡとＢ系発振器Ｏ５（：！ｌの周波数ｆｌｌとの
差（ｆ　Ａ　−ｆ　ａ）　　　　　　　　　　　　　（
３０）は定数であるので、演算器ＣＡＬはＡ系の順方向
の位相差ΦＡｄとＢ系の順方向の位相差Φａｄ（Φ１−
Φａａ）　　　　　　　　　　　　　　　　　（３１）
及びＡ系の逆方向の位相差Φ。とＢ系の逆方向の位相差
Φｈ、 （Φ０−Φａｕ）　　　　　　　　　　　　　（３２）
から流速■を算出することができるのである。

流速Ｖは第２９式に示すように音速に無関係である。従
って、Ａ系発振器０３ＣＡの周波数ｆＡ及びＢ系発振器
ＯＳＣ，の周波数ｆ、を適当に選べば、Ａ系の順方向の
位相差Φ。、Ａ系の逆方向の位相差Φ。、Ｂ系の順方向
の位相差Φ、ｄ及びＢ系の逆方向の位相差Φ、Ｕがそれ
ぞれ士ｒｒ−／　２を超えても、１Φ□−Φ０，１くπ
／　２　　　　　　　　（３３）及び １Φ０−Φａｕｌ＜π／　２　　　　　　　　（３４）
を保つことが可能であり、広範囲にわたって流速■を測
定することができる。

従来の超音波流速計では、超音波の周波数ｆ＝４０ＫＨ
ｚ　、音速Ｃ＝　３４０ｍ／Ｓ、トランスデユーサＰ１
とＰ２どの距２１１　Ｌ　＝　０．２ｍ　、流速ｖ　＝
　ｔｏｍ／Ｓのとき、Ａ系の順方向の位相差Φ６．は、 ＝　２．７７π（ｒａｄ　　）＞　２　ｒｔ　　　　　
　　　　（３５）であった。しかし、本発明に係る超音
波流速計では、Ａ系発振器０５ＣＡの発振周波数ｆ　Ａ
＝　４ＯＫ）Ｉｚ、Ｂ系発振器０５Ｃｔｓの発振周波数
ｆ、＝４０．４にＨｚのとき、Ａ系の順方向の位相差Φ
Ａｄ、　Ａ系の逆方向の位相差Φ。、Ｂ系の順方向の位
相差ΦＢｄ、Ｂ系の順方向の位相差Φ、はそれぞれ、 となり、 Φ□−ΦＡｄ＝２．７８π　　　　　　　　　　（４０
）Φ、Ｕ−ΦＢ、＝　２．８０π　　　　　　　　　　
（４１）であるのに対し、 １ΦＡｄ−Φａａ　ｌ　＝　０．４６πくπ／　２　　
　　（４２）１Φ□−Φａｕｌ＝０．４９πくπ／　２
　　　　（４３）になり、π／２以下となる。

なお、流速Ｖに所定の係数を乗じて、流出を算出するよ
うにしてもよい。

次いで、入出力回路Ｉ１０は演算器ＣＡＬの算出結果を
アナログ指示するアナログ指示計又はデジタル表示する
デジタル表示器等（図示せず）に出力する。

なお、順方向／逆方向切替回路ＳＷ、　、　Ａ系／Ｂ系
切替回路ＳＷ２の切替えシーフェンスは順方向／逆方向
及びＡ系／Ｂ系が均等に切替えられれば、必ずしもこの
順序でなくとも良い。

次に、第３図は本発明に係る超音波流速計の他の実施例
を示すブロック図である。なお、第３図において、第１
図と同様の機能を果たす部分については同一の符号を付
し、その説明は省略する。

本実施例では発振器０５ＣＡ、　０５Ｃ０、サンプルボ
ールド回２８Ｓ１（Ａ及び５ｌｌＴｈを上記実施例と同
様に１組設けたが、ゲート回５！８Ｇ、送信回路ＴＸ、
受信回路ＲＸ、位相検出器ＰＤを１個で構成した。これ
により、Ａ系とＢ系とが共通に動作するので、構成要素
が少なくなるばかりか、Ａ系、Ｂ系のそれぞれのハード
ウェアのもつ特性のバラツキ、ドリフトを補償すること
ができる。たたし、送信回路ＴＸ、受信回路Ｒ×は周波
数ｆＡ、ｆａに対して同様に作動する必要性から、第１
図に示したものに比べて広帯域であるごとが要求される
。

次に、第４図及び第５図は本発明に係る超音波流速計の
他の実施例を示す主要部分のブロック図である。第４図
の実施例では、１組の発振器ｏｓｃＡ、　ｏｓｃ、の代
わりに単一の発振器ＯＳＣを用い、タイマーＴＩＭの信
号により分周器ＤＩＶの分周比を変えることにより周波
数ｆＡ、ｆ６を発生させるものである。

又、第５図の実施例では、分周器ＤＩＶの代わりに電圧
可変周波数発振器ＶＣＯ、位相比較器、フィルター及び
アンプを含むコントローラＣ０ＮＴ、カウンタＣＮＴよ
りなるフニーズロツクルーブを用いたものである。

上記実施例では、サンプルホールド回路を２組使用して
いるが、サンプリングホールド回路を４組使用し、Ａ系
／Ｂ系、順方向／逆方向それぞれに対して専用として用
いることができる。又、全く１個のサンプルホールド回
路を交互に使用するようにすることもできる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、順方向に送信され
る第１の周波数に対応する送信波と受信波との位相差Φ
Ａｄ、逆方向に送信される第１の周波数に対応する送信
波と受信波との位相差ΦＡｕ、順方向に送信される第１
の周波数に近接する第２の周波数に対応する送信波と受
信波との位相差Φ８．及び逆方向に送信される第２の周
波数に対応する送信波と受信波との位相差Φａｕに基き
、流体の流速■を、 Ｖ＝ｉｚＬ　（ｆＡ−ｆａ　） により算出するようにしたので、音速の影響を受けずに
、流速を広範囲にわたって測定できる超音波流速計を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る超音波流速計のブロック図、第２
図は第１図に示した超音波流速計の動作を示すタイミン
グチャート、第３図は本発明に係る超音波流速計の他の
実施例を示すブロック図、第４図及び第５図は本発明に
係る超音波流速計のは他の実施例を示す主要部分のブロ
ック図、第６図は従来の超音波流速計のブロック図であ
る。 各図中、０５ＣＡ、　０５Ｃａは発振器、ＧＡ％Ｇ、は
ゲート回路、ＴＸＡ、　ＴＸａは送信回路、ｓｗ、は順
方向／逆方向切替回路、ＳＷ２はＡ系／Ｂ系切替回路、
１は流管、Ｐ、、Ｐ２はトランスデユーサ、ＲＸＡ　、
　Ｒｘａは受信回路、ＰＤＡ、　ＰＤ、は位相検出器、
ＳＨＡ％ＳＨａはサンプルホールド回路、ＣＡＬは演算
器、ＴＩＭはタイマー、Ｉｌｏは入出力回路である。 代理人　弁理士　佐　藤　正　年 第１図 ＴＸＡ　、ＴＸａ　　：　　ｋｉｔ　ｔｉｉｌ　ｋ　　
　　　　　　ＳＨＡ、ＳＨＢ　：　？”ｚ７’ｌｌｚ；
ｌ’；−ルト回路ＳＷＩ　　：　　＋＋１員ｒ３同／逆
万蘭＞ｎ皆回路ひＬ：、寅算猛ＳＷ２　：Ａ禾／Ｂ尽防
９Ｆ回路　　　ＴＩＭ・　クイマーＩ１０．入出力回ｙ
＆ 第４図　　　　　第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 所定周波数の第１の発振信号に対応する第１の送信信号
   及び該第１の発振信号に近接する周波数の第２の発振信
   号に対応する第２の送信信号を交互に出力する送信回路
   と、所定方向に流体が流れている流管に所定距離を隔て
   て配設され、それぞれ入力される送信信号に対応する送
   信波を該流管内に送信するとともに、それぞれ該送信波
   に対応する受信波を受信する第１のトランスデューサ及
   び第２のトランスデューサと、前記第１のトランスデュ
   ーサ及び前記第２のトランスデューサが、それぞれ前記
   第１の送信信号に対応する前記流体の流れに沿う順方向
   の第１の送信波の送信、該順方向の第１の送信波に対応
   する順方向の第１の受信波の受信、前記第２の送信信号
   に対応する該、順方向の第２の送信波の送信、該順方向
   の第２の送信波に対応する該順方向の第２の受信波の受
   信、該第１の送信信号に対応する該流体の流れに逆らう
   逆方向の第１の送信波の送信、該逆方向の第１の送信波
   に対応する該逆方向の第１の受信波の受信、該第２の送
   信信号に対応する該逆方向の第２の送信波の送信及び該
   逆方向の第２の送信波に対応する受信波の受信を行なう
   ように該第１のトランスデューサ及び該第２のトランス
   デューサを交互に切り替えるトランスデューサ切替回路
   と、前記順方向の第１の送信波と前記順方向の第１の受
   信波との位相差、前記逆方向の第１の送信波と前記逆方
   向の第１の受信波との位相差、前記順方向の第２の送信
   波と前記順方向の第２の受信波との位相差及び前記逆方
   向の第２の送信波と前記逆方向の第２の受信波との位相
   差をそれぞれ検出する位相検出器と、前記各位相差に基
   づいて、前記流体の流速を算出する演算器とを備えたこ
   とを特徴とする超音波流速計。