JPS6367129B2

JPS6367129B2 -

Info

Publication number: JPS6367129B2
Application number: JP56193063A
Authority: JP
Inventors: Chuji Akyama; Masayuki Takahashi
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1981-12-01
Filing date: 1981-12-01
Publication date: 1988-12-23
Also published as: JPS5895213A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は超音波を利用して液体の流量を測定
する超音波流量計に関する。

第１図は超音波流量計の原理を示す図である。
この図において１は被測定流体２を導く管路であ
り、管路１には斜めに対向する位置に一対の送受
波器３ａ，３ｂが設けられている。送受波器３
ａ，３ｂは各々超音波４を送受信するものであ
る。今、被測定流体２が図に矢印で示す向きに流
速ｖで流れているとし、また、超音波４の進路と
管路１の壁面の法線とのなす角（以下入射角と称
す）をθ、管路１の内径をＤとすると、超音波４
が送受波器３ａから３ｂへ伝幡する時間T₁およ
び、送受波器３ｂから３ａへ伝幡する時間T₂は
各々次式により示される。

T₁＝Ｄ／cosθ／Ｃ＋ｖ sinθ ……(1) T₂＝Ｄ／cosθ／Ｃ−ｖ sinθ ……(2) （但し、Ｃは流体２中の音速）この(1)，(2)式からT₂−T₁を求めると、 T₂−T₁＝Ｄ／cosθ／Ｃ−ｖ sinθ−Ｄ／cosθ／Ｃ＋ｖ
sinθ ＝Ｄ／cosθ｛（Ｃ＋ｖ sinθ）−（Ｃ−ｖ sinθ）｝
／（Ｃ−ｖ sinθ）・（Ｃ＋ｖ sinθ） 2D・ｖ tanθ／C²−v² sin²θ＝2D・ｖ tanθ／C²｛１
−（vsinθ／Ｃ）²｝……(3) を得る。ここで、ｖ sinθ／Ｃ≪１であるから(3)
式は次式に置き換えられる。

T₂−T₁2D・tanθ・１／C²ｖ ……(4) この式(4)から解るように、T₂−T₁を測定する
ことにより、流速ｖが求められ、また、この流速
ｖから流量＝πD²／４ｖを求めることができる。ところが、(4)式には流体中の音速Ｃが含まれてお
り、この音速Ｃは例えば流体２が水の場合は３×
10^-3（ｍ／ｓ）／℃程度の温度係数を持つので、
(4)式を用いて流速ｖを求めるのは具合が悪い。

そこで、一般には(1)，(2)式から音速Ｃを消去し
た次式が流速ｖの算出に用いられる。

ｖ＝（Ｄ／sin2θ）・T₂−T₁／T₁・T₂ ……(5) この(5)式の右辺の（）内の項は定数であるから
T₂−T₁／T₁・T₂が求まれば流速ｖを求めることができる。

ところで具体例として、流体２が水であり、ま
た、音速Ｃ1460m／ｓ、管径Ｄ＝500mm、入射
角θ＝22.5゜流速ｖ＝1m／ｓとすると、(1)，(2)式
から T₁＝370.59μs T₂＝370.78μs ……(6) が得られ、この(6)式から T₂−T₁＝0.19μs ……(7) が得られる。(7)式から解るようにT₂−T₁の値は
極めて小さく、したがつて T₁・T₂T₁ ²T₂ ²（T₁＋T₂／２）² ……(8) が得られる。この(8)式から(5)式におけるT₁・T₂
の代わりに、(8)式に示すいずれかの近以値を用い
てもよいことが解る。

ここで(5)式を利用した超音波流量計の回路構成
を第２図に示す。

この図において、６は一定周期毎にスタートパ
ルスS₁を発生するスタートパルス発生回路であ
る。スタートパルスS₁は送信回路７に供給される
と共に伝幡時間測定回路９へ供給される。送信回
路７はスタートパルスS₁が供給されると送受波器
３ａ，３ｂを駆動するための駆動パルスを発生
し、スイツチ１０を介して送受波器３ａもしくは
３ｂへ供給する回路である。この送受波器３ａ，
３ｂで受信された超音波は受信信号に変換され、
スイツチ１１を介して受信回路８に供給される。
受信回路８は送受波器３ａもしくは３ｂから受信
信号を増幅して雑音を除去した後パルス（受信パ
ルスS₂）に変換する回路であり、この受信パルス
S₂は伝幡時間測定回路９へ供給される。伝幡時間
測定回路９は例えば積分回路を用いて構成され、
所定の電圧（定電圧）をスタートパルスS₁が供給
されてから受信パルスS₂が供給されるまでの間積
分する回路であり、その出力電圧はスイツチ１２
を介してサンプルホールド回路１３あるいは１４
へ供給されてサンプルホールドされる。各スイツ
チ１０〜１２の各共通端子１０ｃ〜１２ｃは伝幡
時間T₁を測定する時は端子１０ａ〜１２ａに
各々接し、伝幡時間T₂を測定する時は端子１０
ｂ〜１２ｂに各々接する。また、伝幡時間T₁と
T₂は交互に測定される。そして、サンプルホー
ルド回路１３，１４の出力電圧V₁，V₂は各々伝
幡時間T₁，T₂に対応しており、これらの出力電
圧V₁，V₂は引き算回路１５、掛け算回路１６へ
共に供給される。引き算回路１５はV₂−V₁なる
演算を行う回路であり、掛け算回路１６はV₁・
V₂なる演算を行う回路である。１７は割算回路
であり、掛け算回路１６から供給される信号
（V₁・V₂）の値で、引き算回路１５から供給され
る信号（V₂−V₁）の値を割る回路である。出力
回路１８は割り算回路１７から供給される信号を
表示器もしくは指示計器等が表示し得る信号に変
換して出力する回路である。

上述した構成において各スイツチ１０〜１２が
図に示す位置にあり、スタートパルス発生回路６
からスタートパルスS₁が発生されると、送受波器
３ａから３ｂへ超音波が伝達される。そして、受
信波が受信回路８に供給されると、受信回路８は
受信パルスS₂を伝幡時間測定回路９へ供給する。
ここで、上述したスタートパルスS₁、受信パルス
S₂のタイミングチヤートを第４図ａ，ｂに各々示
すが、伝幡時間測定回路９は第４図ｂに示す伝幡
時間T₁の間所定の一定電圧を積分し、この結果
得られる電圧V₁をサンプルホールド回路１３へ
出力する。サンプルホールド回路１３は電圧V₁
を引き算回路１５、掛け算回路１６へ供給する。

次に、各スイツチ１０〜１２の共通接点１０ｃ
〜１２ｃが接点１０ｂ〜１２ｂに各々接し、スタ
ートパルス発生回路１２からスタートパルスS₁が
出力されると、送受波器３ｂから３ａへ超音波が
伝達される。そして、伝幡時間測定回路９は上述
した場合と同様に伝幡時間T₂の間所定の一定電
圧を積分し、この結果得られる電圧V₂をサンプ
ルホールド回路１４へ供給する。サンプルホール
ド回路１４は電圧V₂を引き算回路１５、掛け算
回路１６へ供給する。そして、引き算回路１５、
掛け算回路１６はV₂−V₁，V₁・V₂なる演算を
各々行い、その演算結果を割り算回路１７へ各々
供給する。

ここで、割り算回路１７の演算結果は次式に示
す関係があることが解る。

V₂−V₁／V₁・V₂∝T₂−T₁／T₁・T₂ ……(9) (9)式の右辺は(5)式から流速ｖに比例していること
が解り、すなわち、割り算回路１７の演算結果は
次式に示すように流速ｖに比例している。

V₂−V₁／V₁・V₂∝ｖ ……(10) ところで、伝幡時間の差T₂−T₁は極めて小さ
な値であり、流速ｖを1m／ｓの１％という高い
精度で測定しようとすれば、伝幡時間T₁，T₂を
1nsの精度で測定する必要がある。この1nsという
値は例えば(6)式に示すT₁，T₂の値に対しては次
式に示すように3ppm程度の割合になる。

1ns／370μs３×10^-6（3ppm） ……(11) この場合カウンタ等で伝幡時間T₁，T₂を測定
するには1GHZのクロツクが必要であり、また、
上述した回路のように積分回路で測定する場合に
は3ppm程度の精度が必要になる。どちらにして
も、実現がむずかしく回路が複雑、高価になる欠
点がある。

そこで、この問題を解決する手段として、特開
昭55−158516に示されるもの（以下従来例１とい
う）、および、特開昭56−79211に示されるもの
（以下従来例２という）が知られている。

従来例１、従来例２の構成を第３図、第５図に
各々示す。なお、この図においては第２図に示す
構成と異なる構成のみを示し、また、対応する部
分には同一の符号を付してその説明を省略する。

第３図において２０はスタートパルスS₁を遅延
させる遅延回路であり、第４図ｅに示すように遅
延時間τが設定されている。２１は高速積分回路
であり、遅延回路２０の出力信号DS₁が供給され
てから、受信パルスS₂が供給されるまでの間所定
電圧（一定電圧）を積分する回路である。すなわ
ち、その出力信号は第４図ｆに示すようになる。
なお、この第４図ｆにおいて実線は伝幡時間T₁
を測定するときの、破線は伝幡時間T₂を測定す
るときの出力信号を各々示す。この高速積分回路
２１の出力信号はスイツチ１２を介して、サンプ
ルホールド回路１３もしくは１４へ供給される。

一方、平滑回路２２は伝幡時間測定回路９の出
力電圧V₁およびV₂を平滑するものであり、すな
わち、（V₁＋V₂）／２を演算する回路である。こ
の平滑回路２２の出力電圧（V₁＋V₂）／２は２
乗回路２３に供給される。２乗回路２３は
（V₁＋V₂／２）²なる演算を行い、その演算結果を割り算回路２４へ供給する回路である。割り算回路
２４は引き算回路１５から供給される信号dV₂−
dV₁を２乗回路２４から供給される信号
（V₁＋V₂／２）²で割り、出力回路１８へ出力する回路である。

そして、サンプルホールド回路１３，１４の出
力信号dV₁，dV₂には各々以下に示す式が成り立
つ。

dV₁∝T₁−τ dV₂∝T₂−τ ……(12) この(12)式と前述(5)，(8)式から割り算回路２４の
出力信号には以下に示す式が成り立ち、 dV₂−dV₁／（V₁＋V₂／２）²∝T₂−T₁／（T₁＋T₂／２
）²T₂−T₁／T₁・T₂∝ｖ ……(13) この（13）式から割り算回路２４の出力信号は流
速ｖに比例していることが解る。

この構成によれば、伝幡時間T₁，T₂を直接測
定するのではなく、伝幡時間T₁，T₂の変化する
範囲だけを高速積分回路２１で拡大して測定する
ので、積分回路２１の精度はそれほど高くなくて
もよい。このことを一例とあげて説明する。例え
ば(6)式に示す例でT₂＝370.78μsとし、τ＝370μs
とすると、 dV₂＝T₂−τ＝0.78μs ……(14) となり、伝幡時間T₁，T₂を前述した場合同様1ns
の精度で測定する場合、高速積分回路２１に要求
される測定精度は、 1ns／0.78μs0.1％ ……(15) 程度となる。

次に従来例２について説明するが測定原理は従
来例１と全く同様である。

第５図において、２５は遅延時間τに相当する
電圧Vτを出力する遅延時間補償回路、２６はサ
ンプルホールド回路１３の出力電圧dV₁と遅延時
間補償回路２５の出力電圧Vτとを加算する加算
回路、２７はサンプルホールド回路１４の出力電
圧dV₁と遅延時間補償回路２５の出力電圧Vτと
を加算する加算回路、２８は加算回路２６と２７
の出力信号を掛け算する掛け算回路、そして、２
９は引き算回路１５の出力信号（dV₂−dV₁）を
掛け算回路２８の出力信号｛（dV₁＋Vτ）・（dV₂
＋Vτ）｝で割る割り算回路である。

このように構成すると割り算回路２９の演算結
果には、(5)，(12)式から次式に示す関係が成り立
ち、 dV₂−dV₁／（dV₂＋Vτ）（dV₁＋Vτ）∝（T₂−τ）−
（T₁−τ）／｛（T₂−τ）＋τ｝｛（T₁−τ）＋τ｝＝
T₂−T₁／T₁・T₂∝ｖ……(16) この（16）式から割り算回路２９の演算結果が流
速ｖに比例していることが解る。なお、高速積分
回路２１の動作は従来例１と同様であるから、こ
の回路に要求される精度は（15）式に示すように
0.1％程度となる。

ところで、上述した従来例１，２には以下に述
べる欠点がある。

従来例１，２に共通する欠点として、伝幡時間
T₁，T₂の温度変化を見込むと遅延時間τをあま
り大きくとれず、T₁−τ（あるいはT₂−τ）を小
さくできない問題があり、このことは測定精度の
低下につながつた。さらに、異なる管路を用いて
内径Ｄが変つた場合は、伝幡時間T₁，T₂も大き
く変化するので、遅延時間τを内径Ｄに対応させ
て調整しなければならず、極めて面倒であつた。

この対策として、本出願人は特願昭56−139359
号に示すような方式を提案した。この方式では、
中央演算処理装置（CPU）から与えられる超音
波の伝達時間の概略値をカウンタに設定し、超音
波を発した時刻よりカウントを始め、カウントを
終えた時刻から超音波受信迄の時間差を検出し、
超音波伝達時間を演算する。前記時間差が特定の
範囲外であれば、この時間差を採用せず、前記概
略値をわずかに変化させて再度測定を行う。前記
時間差がある特定の範囲に入つたときにこの概略
値を用い伝達時間を演算する方式である。

この方式では遅延時間を管径等外部条件に合わ
せ自動設定出来る利点があるが、前記概略値の設
定、変更がCPUによつて行われるため種々の場
合を想定して色々ソフトを用意する必要がある。
又、前記カウンタは測定の際の遅延時間を与える
ためにしか使用されていない。

本発明では、超音波の伝幡時間の概略値を測定
し、この値により前記超音波の伝幡時間より小さ
な遅延時間を設定し、この遅延時間と伝幡時間と
の差を測定して流量を測定する超音波流量計にお
いて、同一のカウンタを前記概略値の測定と、測
定時における遅延時間の設定とに時分割的に用い
るようにしたものである。

以下図面を参照してこの発明の実施例について
説明する。

第６図はこの発明の一実施例の構成を示すブロ
ツク図である。なお、この図においては第２図に
示す構成とは異なる構成のみを示し、また、第３
図、第５図と対応する部分には同一の符号を付し
その説明を省略する。

第６図において３０は周波数（1MHz〜10MHz
程度）のクロツクCLを発生するクロツク発生回
路であり、その出力信号は同期回路３１へ供給さ
れる。３２は起動信号Ｓと、カウンタ３３の動作
モードを切り換えるためのモード切換信号Ｍとを
各々異なる周期で発生する起動信号発生回路であ
り、起動信号Ｓは同期回路３１へ供給され、モー
ド切換信号はカウンタ３３へ供給される。同期回
路３１は起動信号Ｓが供給されると、クロツク
CLに同期してスタートパルスS₁を送信回路７に
供給すると共に、クロツクCLをカウンタ３３へ
供給する回路である。カウンタ３３は同期回路３
１から供給されるクロツクCLをカウントするも
ので、モード切り換え信号Ｍにより選択されるア
ツプカウントとダウンカウントの２つの動作モー
ドを持つており、例えば、モード切換信号が
“Ｈ”レベルのときアツプカウントモード、モー
ド切換信号が“Ｌ”レベルのときダウンカウント
モードとなる。そして、カウンタ３３はアツプカ
ウントの際にはクロツクCLを受信する受信パル
スS₂が供給されるまでカウントし、計数値Ｎを記
憶演算回路３５へ供給する。またダウンカウント
の際には初期値Ｋが記憶演算回路３５から供給さ
れ、この初期値ＫをクロツクCLでダウンカウン
トしてゆき、０になつた時に、高速積分回路２１
へパルス信号を供給する。記憶演算回路３５はカ
ウンタ３３からの計数値Ｎを記憶し、かつ、この
計数値Ｎを２乗回路３６へ供給すると共に、カウ
ンタ３３へ供給する初期値Ｋを算出するためにＫ
＝Ｎ−１なる演算を行う回路である。２乗回路３
６は計数値Ｎを２乗して、アナログ信号に変換す
る回路であり、その出力電圧V₀は割り算回路３
８へ供給される。なお、２乗回路３６は計数値Ｎ
をアナログ信号に変換した後、２乗するように構
成してもよい。割り算回路３８は引き算回路１５
から供給される電圧（dV₂−dV₁）を２乗回路３
６から供給される電圧で割る回路であり、その演
算結果は出力回路１８へ供給される。

次に、第６図、第７図を参照してこの実施例の
動作を説明するが、この実施例には伝幡時間の概
略値を測定するモード１と実際に流速ｖを測定す
るモード２とがあり、始めにモード１の動作につ
いて説明する。

第６図に示す回路において電源が投入されると
起動信号発生回路３２から“Ｈ”レベルのモード
切換信号Ｍがカウントタ３３に供給され、カウン
タ３３がアツプカウントモードとなる。次いでク
ロツク発生回路３０から第７図ａに示すクロツク
パルスCLが同期回路３１へ供給される。そして、
起動信号発生回路３２から第７図ｂに示す起動信
号Ｓが同期回路３１へ供給されると、同期回路３
１は第７図ｃに示すようにクロツクパルスCLに
同期したスタートパルスS₁を送信回路７に供給す
ると共に、カウンタ３３へクロツクパルスCLを
供給する。この時からカウントタ３３はクロツク
パルスCLを計数し始める。そして、超音波が送
受波３ａから３ｂまたは３ｂから３ａ（第２図参
照）へ伝達され、受信波が受信回路８に供給され
ると、受信回路８は第７図ｄに示す受信パルスS₂
をカウントタ３３に供給する。この時点でカウン
トタ３３の計数動作は終了し、その計数値Ｎ（第
７図ａ参照）が記憶演算回路３５へ供給される。
記憶演算回路３５は計数値Ｎが供給されると、こ
れを記憶すると共に、初期値Ｋ＝Ｎ−１なる演算
を行いこの初期値ＫおよびＮの値を記憶する。こ
れによりモード１の動作が終了する。また、この
時、記憶演算回路３５に記憶される計数値Ｎとク
ロツクパルスCLの周波数との商Ｎ／は伝幡
時間T₁（またはT₂）の概略値に相当し、また、初
期値ＫとクロツクパルスCLの周波数との商
Ｋ／は従来例１，２における遅延時間τに相当
している。

次にモード２の動作を説明する。

第６図において、起動信号発生回路３２から
“Ｌ”レベルのモード切換信号Ｍがカウンタ３３
へ供給されると、カウンタ３３はダウンカウント
モードとなり、記憶演算回路３５に記憶されてい
る初期値Ｋを取り込む。そして、クロツク発生回
路３０から第７図ａにクロツクパルスCLが同期
回路３１へ供給された後、起動信号発生回路３２
から第７図ｂに示す起動信号Ｓが同期回路３１へ
供給されると、同期回路３１はクロツクパルス
CLに同期したスタートパルスS₁（第７図ｃ参照）
を送信回路７に供給すると共にカウンタ３３へク
ロツクパルスCLを供給する。この時からカウン
タ３３は、初期値ＫをクロツクパルスCLでダウ
ンカウントしてゆく。そして、超音波が送受波器
３ａから３ｂまたは３ｂから３ａへ伝達され、受
信波が受信回路８に供給されると、受信回路８は
第７図ｄに示す受信パルスS₂を高速積分回路２１
に供給する。一方、カウンタ３３はカウント値が
０になつた時に高速積分回路２１にパルス信号を
供給するが、この時の時刻t₁は受信パルスS₂が高
速積分回路２１へ供給される時刻t₂よりわずかに
早い。これは伝幡時間T₁（あるいはT₂）の概略値
に対応する計数値Ｎより初期値Ｋの方が１だけ少
ないためである。これにより、高速積分回路２１
はカウンタ３３のカウント値が０になつた時刻t₁
から積分動作を開始し、受信パルスS₂が供給され
る時刻t₂で積分動作を停止する。そして、時刻t₂
における高速積分回路２１の出力電圧dV₁（ある
いはdV₂）が後段のサンプルホールド回路１３
（あるいは１４）へ供給され、引き算回路１２に
おいてdV₂−dV₁なる演算が行なわれる。

一方、記憶演算回路３５に記憶されていた計数
値Ｎは２乗回路３６に供給される。２乗回路３６
は計数値Ｎが供給されると、この計数値Ｎを２乗
し、さらにアナログ信号に変換し電圧V₀として
割算回路３８へ供給する。そして、割算回路３８
の割算結果（dV₂−dV₁）／V₀には電圧V₀がT₁
あるいはT₂の２乗に比例していること、および
(8)式に示す関係とから次式に示す関係が成り立
つ。

dV₂−dV₁／V₀∝T₂−T₁／T₁ ²T₂−T₁／T₂ ²T₂−T₁／
T₁・T₂ ……(17) この（17）式と(5)式から次式が導かれる。

dV₂−dV₁／V₀∝T₂−T₁／T₁・T₂∝ｖ ……(18) すなわち、割り算回路３８の演算結果は流速ｖ
に比例している。以上がモード２の動作である。

そして、この実施例は通常、流速ｖを測定する
モード２で動作し、電源投入直後および適切な周
期毎にモード１で動作し、計数値Ｎおよび初期値
Ｋを更新する。測定流体の温度（音速）は急激な
変化をすることはない。通常流量の測定は１秒間
に数十回〜数千回行なわれるので、測定と測定と
の間の温度変化は無視出来る程小さい。従つて適
当な間隔で前記概略値の測定と遅延時間の更新を
行えば温度変化による影響を除去し、高精度な超
音波流量測定を実現することができる。

なお、この実施例においては前記演算回路３５
においてＫ＝Ｎ−１なる演算を行つたが、これに
代えてＫ＝Ｎ−ｍ（ｍ：０，１，２…等の小さな
整数）なる演算を行なつてもよい。また、ｍの値
は負の数であつても良い。この場合は時刻t₁と受
信パルスS₂発生時刻の順序が逆転する。また、伝
達時間T₁，T₂個々に計数値Ｎを測定し、各々の
計数値をN₁，N₂として、以下に示す演算を行つ
てもよい。

Ｋ＝MIN（N₁，N₂）−ｍ ……（19）又は、Ｋ＝MAX（N₁，N₂）−ｍ ……（20）そして、この場合は２乗回路３６に代えて、 V₀∝（N₁＋N₂／２）² ……（21）又は、 V₀∝N₁・N₂ ……（22）なる電圧V₀を出力する回路を設ける。

また、カウンタ３３の後段に、第８図に示すよ
うにカウンタ３３のダウンカウント終了後さらに
予め定められたｎクロツクだけカウントを行いカ
ウント終了後にスイツチ４６を介して高速積分回
路２１にパルス信号を供給する補正用カウンタ４
５を設けてもよい。このように構成してスイツチ
４６の共通端子４６ｃを端子４６ｂに接して、モ
ード２の動作を行わせると、高速積分回路２１の
出力電圧ｎ／に対応する電圧となるはずであ
る。したがつて、この時高速積分回路２１から出
力される電圧がｎ／に対応していなければ、こ
れが対応するように高速積分回路２１を調整すれ
ばよい。そして、このような調整を適切な周期で
行なえば装置の測定精度の信頼性はさらに向上す
る。

また、この実施例におけるサンプルホールド回
路１４（第６図参照）は省略してもよい。この場
合の構成例を第９図に示すが、この図に示すよう
に、電圧dV₁だけをサンプルホールド回路１３で
ホールドし、電圧dV₂は直接引き算回路１５へ供
給する。そして、引き算回路１５の演算結果はス
イツチ５０が閉じられた時に割算回路３８へ供給
される。

さらにまた、この実施例をマイクロプロセツサ
を用いて構成した場合の一構成例を第１０図に示
す。この図において５５は中央処理装置（以下
CPUと略称する）であり、５６はCPU５５で用
いられるプログラムおよび諸データが記憶される
メモリである。このCPU５５とメモリ５６とで
第６図に示す記憶演算回路３５、２乗回路３６、
サンプルホールド回路１３，１４および、演算回
路３８の各動作を行う。また、５７はデータバス
であり、５８は高速積分回路２１の出力信号を
CPU５５へ供給可能な信号に変換するインター
フエイス回路である。このインタフエイス回路５
８は第１０図においてはＡ／Ｄコンバータとな
る。

以上説明したように、この発明によれば、超音
波の伝幡時間を利用して流量を測定する超音波流
量計において、同一のカウンタを用いて、超音波
の伝幡時間の概略値の測定と、その測定結果に基
づき遅延時間を設定するようにしたので、温度変
化あるいは管路の内径の変化による遅延時間の調
整が全くなく、しかも、簡単な構成で高い精度を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は超音波流量計の原理を示す図、第２図
は(5)式を利用した超音波流量計の構成を示すブロ
ツク図、第３図、第５図は各々第２図に示す超音
波流量計の欠点を解決するために用いられた従来
の超音波流量計の構成を示すブロツク図、第４図
は第３図に示す回路各部における波形を示す波形
図、第６図はこの発明の一実施例の構成を示すブ
ロツク図、第７図は第６図に示す回路各部の波形
を示す波形図、第８図は第６図に示す回路におい
て補正用カウンタ４５を追加した場合の構成を示
すブロツク図、第９図は第６図に示す回路におい
てサンプルホールド回路１４を省略した場合の構
成を示すブロツク図、第１０図は第６図に示す回
路をマイクロプロセツサを用いて構成した場合の
一構成例を示すブロツク図である。３０…クロツク発生回路、３１…同期回路、３
２…起動信号発生回路、３３…カウンタ、３５…
演算回路、５５…CPU（中央処理装置）、５６…
メモリ。

Claims

【特許請求の範囲】

１超音波が被測定流体を伝幡する伝幡時間の概
略値を測定しこの概略値に基づいてこの概略値の
近傍に遅延時間を設定してこの遅延時間と前記伝
幡時間との差を測定することにより前記被測定流
体の流量を測定する超音波流量計において、前記
概略値を測定する第１モード或いは前記遅延時間
を測定する第２モードに所定の間隔で切換えるモ
ード切換信号を発生する信号発生手段と、前記モ
ード切換信号により前記第１モードに切り換えら
れたときにクロツクに同期してスタートパルスが
送出されると同時に前記クロツクのカウントを開
始し受信パルスを受信することによりそのカウン
トを停止してこの間のカウント値を前記概略値と
すると共に前記第２モードに切り換えられたとき
にこの概略値に関連して設定された前記遅延時間
に対応する設定値をカウントするカウント手段
と、前記設定値をカウントアツプした時点と前記
受信パルスを受信した時点との差の時間のあいだ
高速積分する高速積分手段とを具備し、この高速
積分手段の出力と前記概略値とを用いて流量を演
算することを特徴とする超音波流量計。