JPS63723B2 - - Google Patents
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- JPS63723B2 JPS63723B2 JP56157870A JP15787081A JPS63723B2 JP S63723 B2 JPS63723 B2 JP S63723B2 JP 56157870 A JP56157870 A JP 56157870A JP 15787081 A JP15787081 A JP 15787081A JP S63723 B2 JPS63723 B2 JP S63723B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sing
- around
- around system
- ultrasonic
- transducer
- 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.)
- Expired
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-
- 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はシングアラウンド法により液体、気体
等の流速を測定する装置の改良に関するものであ
る。
等の流速を測定する装置の改良に関するものであ
る。
従来のシングアラウンド法による流速測定装置
を第１図に示す。図中、１は波形整形回路２と送
信器３と受信器４と増幅器５よりなるシングアラ
ウンド系、６は送受切替回路、７は切換スイツ
チ、８ａ，８ｂは超音波の送受波器、９はアツ
プ・ダウンカウンタである。このような装置にお
いて、まず送信器３と送受波器８ａ、受信器４と
送受波器８ｂをそれぞれ接続する如く送受切替回
路６を動作させ、これに連動して切換スイツチ７
をアツプ・ダウンカウンタ９のアツプ入力端子に
接続する。送信器３で発生したパルス信号は送受
波器８ａで超音波パルスに変換され、流体１０の
流れの方向Ａと同方向に送受波器８ｂに向けて送
出される。送受波器８ｂにて受信された超音波パ
ルスは再度電気信号に変換され、受信器４、増幅
器５にて増幅され、更に波形整形回路２にて波形
整形された後、アツプ・ダウンカウンタ９及び送
信器３へ送出され、アツプ・ダウンカウンタ９を
カウントアツプするとともに送信器３をトリガし
再度パルス信号を発生させる。以下、上記同様の
動作を所定時間繰り返した後、送受切替回路６及
び切換スイツチ７を切替えて送受波器８ｂより流
体１０の流れの方向Ａに逆つて超音波パルスを送
受波器８ａへ向けて送出する如くなし、上記同様
の動作によりアツプ・ダウンカウンタ９の内容を
所定時間カウントダウンする。而してアツプ・ダ
ウンカウンタ９の内容すなわち流体１０の流れと
同方向に超音波パルスを送出した場合と流れに逆
つて超音波パルスを送出した場合のシングアラウ
ンド周波数の差から流速を算出する如くなつてい
る。
を第１図に示す。図中、１は波形整形回路２と送
信器３と受信器４と増幅器５よりなるシングアラ
ウンド系、６は送受切替回路、７は切換スイツ
チ、８ａ，８ｂは超音波の送受波器、９はアツ
プ・ダウンカウンタである。このような装置にお
いて、まず送信器３と送受波器８ａ、受信器４と
送受波器８ｂをそれぞれ接続する如く送受切替回
路６を動作させ、これに連動して切換スイツチ７
をアツプ・ダウンカウンタ９のアツプ入力端子に
接続する。送信器３で発生したパルス信号は送受
波器８ａで超音波パルスに変換され、流体１０の
流れの方向Ａと同方向に送受波器８ｂに向けて送
出される。送受波器８ｂにて受信された超音波パ
ルスは再度電気信号に変換され、受信器４、増幅
器５にて増幅され、更に波形整形回路２にて波形
整形された後、アツプ・ダウンカウンタ９及び送
信器３へ送出され、アツプ・ダウンカウンタ９を
カウントアツプするとともに送信器３をトリガし
再度パルス信号を発生させる。以下、上記同様の
動作を所定時間繰り返した後、送受切替回路６及
び切換スイツチ７を切替えて送受波器８ｂより流
体１０の流れの方向Ａに逆つて超音波パルスを送
受波器８ａへ向けて送出する如くなし、上記同様
の動作によりアツプ・ダウンカウンタ９の内容を
所定時間カウントダウンする。而してアツプ・ダ
ウンカウンタ９の内容すなわち流体１０の流れと
同方向に超音波パルスを送出した場合と流れに逆
つて超音波パルスを送出した場合のシングアラウ
ンド周波数の差から流速を算出する如くなつてい
る。
第２図は従来の他の流速測定装置を示すもの
で、第２図中、１１は減算器、１２，１３はカウ
ンタ、１４，１５は第１図のシングアラウンド系
１と同様な構成をそれぞれ有するシングアラウン
ド系１，２、１６ａ，１６ｂはシングアラウンド
系１に接続した超音波の送受波器、１７ａ，１７
ｂはシングアラウンド系２に接続した送受波器で
あり、シングアラウンド系１は送受波器１６ａと
送受波器１６ｂ間で流体１０の流れの方向Ａと同
方向に超音波パルスを送受信しカウンタ１２をカ
ウントアツプし、シングアラウンド系２は送受波
器１７ａと送受波器１７ｂ間で流体１０の流れの
方向Ａと反対の方向に超音波パルスを送受信しカ
ウンタ１３をカウントアツプし、該カウンタ１２
と１３の計数値を減算器１１で減算し、シングア
ラウンド周波数の差を求め、流速を得る如くなつ
ている。
で、第２図中、１１は減算器、１２，１３はカウ
ンタ、１４，１５は第１図のシングアラウンド系
１と同様な構成をそれぞれ有するシングアラウン
ド系１，２、１６ａ，１６ｂはシングアラウンド
系１に接続した超音波の送受波器、１７ａ，１７
ｂはシングアラウンド系２に接続した送受波器で
あり、シングアラウンド系１は送受波器１６ａと
送受波器１６ｂ間で流体１０の流れの方向Ａと同
方向に超音波パルスを送受信しカウンタ１２をカ
ウントアツプし、シングアラウンド系２は送受波
器１７ａと送受波器１７ｂ間で流体１０の流れの
方向Ａと反対の方向に超音波パルスを送受信しカ
ウンタ１３をカウントアツプし、該カウンタ１２
と１３の計数値を減算器１１で減算し、シングア
ラウンド周波数の差を求め、流速を得る如くなつ
ている。
しかしながら上記第１図の装置では送受波器８
ａ−８ｂ間での超音波パルスの送受信の方向を変
えるために送受切替回路６及び切換スイツチ７を
必要とし、流れの方向Ａと同方向に超音波パルス
を送受信する時間と流れの方向Ａと逆方向に超音
波パルスを送受信する時間とが異なるために測定
中に流速が変化した場合、誤差が生じ、特に短い
周期の流速変動をとらえにくいという欠点があつ
た。
ａ−８ｂ間での超音波パルスの送受信の方向を変
えるために送受切替回路６及び切換スイツチ７を
必要とし、流れの方向Ａと同方向に超音波パルス
を送受信する時間と流れの方向Ａと逆方向に超音
波パルスを送受信する時間とが異なるために測定
中に流速が変化した場合、誤差が生じ、特に短い
周期の流速変動をとらえにくいという欠点があつ
た。
また第２図の装置では送受波器を２組４個必要
とし、２組の送受波器１６ａ，１６ｂの測定位置
と送受波器１７ａ，１７ｂの測定位置との間で流
速が異つた場合、誤差が生じるという欠点があつ
た。
とし、２組の送受波器１６ａ，１６ｂの測定位置
と送受波器１７ａ，１７ｂの測定位置との間で流
速が異つた場合、誤差が生じるという欠点があつ
た。
本発明は上記従来の欠点を除去するため、シン
グアラウンド法による超音波流速測定装置におい
て、異なる周波数のパルス信号にて動作する第１
及び第２のシングアラウンド系と、２個１組の送
受波器とを有し、該１組の送受波器の一方を上記
第１のシングアラウンド系の送信側と上記第２の
シングアラウンド系の受信側に、また他方を上記
第２のシングアラウンド系の送信側と上記第１の
シングアラウンド系の受信側にそれぞれハイブリ
ツドトランスを介して接続し、上記１組の送受波
器間で流体の流れと同方向及び反対方向に同時に
超音波パルスを送受信するようにしたもので、そ
の目的とするところは流速の時間的変動及び部分
的な相違による測定誤差のない流速測定装置を提
供することにある。以下、図面について詳細に説
明する。
グアラウンド法による超音波流速測定装置におい
て、異なる周波数のパルス信号にて動作する第１
及び第２のシングアラウンド系と、２個１組の送
受波器とを有し、該１組の送受波器の一方を上記
第１のシングアラウンド系の送信側と上記第２の
シングアラウンド系の受信側に、また他方を上記
第２のシングアラウンド系の送信側と上記第１の
シングアラウンド系の受信側にそれぞれハイブリ
ツドトランスを介して接続し、上記１組の送受波
器間で流体の流れと同方向及び反対方向に同時に
超音波パルスを送受信するようにしたもので、そ
の目的とするところは流速の時間的変動及び部分
的な相違による測定誤差のない流速測定装置を提
供することにある。以下、図面について詳細に説
明する。
第３図は本発明の一実施例を示すものである。
図中、２０は第１のシングアラウンド系で、周波
数f1の信号よりなるパルス信号を発生する送信器
２１、周波数f1の信号のみを通過させるバンドパ
スフイルタ２２、増幅器２３、検波器２４、波形
整形回路２５とよりなる。また３０は第２のシン
グアラウンド系で、上記周波数f1と異なる周波数
f2の信号よりなるパルス信号を発生する送信器３
１、周波数f2の信号のみを通過させるバンドパス
フイルタ３２、増幅器３３、検波器３４、波形整
形回路３５とよりなる。４１ａ，４１ｂは流体１
０中にその流れの方向に沿つて距離Ｄだけ離隔し
て互いに対向設置された１組の超音波の送受波
器、４２，４３はハイブリツドトランス、４４，
４５は計数回路、４６は減算回路である。
図中、２０は第１のシングアラウンド系で、周波
数f1の信号よりなるパルス信号を発生する送信器
２１、周波数f1の信号のみを通過させるバンドパ
スフイルタ２２、増幅器２３、検波器２４、波形
整形回路２５とよりなる。また３０は第２のシン
グアラウンド系で、上記周波数f1と異なる周波数
f2の信号よりなるパルス信号を発生する送信器３
１、周波数f2の信号のみを通過させるバンドパス
フイルタ３２、増幅器３３、検波器３４、波形整
形回路３５とよりなる。４１ａ，４１ｂは流体１
０中にその流れの方向に沿つて距離Ｄだけ離隔し
て互いに対向設置された１組の超音波の送受波
器、４２，４３はハイブリツドトランス、４４，
４５は計数回路、４６は減算回路である。
次に上記回路の動作及び流速の算出について述
べる。送信器２１及び３１からそれぞれ発生した
周波数f1及びf2のパルス信号はハイブリツドトラ
ンス４２及び４３から送受波器４１ａ及び４１ｂ
に送出される。周波数f1のパルス信号は送受波器
４１ａで超音波パルスに変換され送受波器４１ｂ
に向けて送信され、同様に周波数f2のパルス信号
は送受波器４１ｂで超音波パルスに変換され送受
波器４１ａに向けて送信される。ここで流体１０
が矢印Ａの方向、すなわち周波数f1の超音波パル
スの伝搬する方向と同方向に速度ｖで流れ、静止
状態における流体１０中の音波の伝搬速度をｃと
すると、周波数f1の超音波パルスの伝搬速度は
（ｃ＋ｖ）、周波数f2の超音波パルスの伝搬速度は
（ｃ−ｖ）となる。従つて周波数f1の超音波パル
ス及び周波数f2の超音波パルスが送受波器４１ａ
−４１ｂ間を伝搬するのにかかる時間t1及びt2
は、それぞれ(1)式及び(2)式の如くなる。
べる。送信器２１及び３１からそれぞれ発生した
周波数f1及びf2のパルス信号はハイブリツドトラ
ンス４２及び４３から送受波器４１ａ及び４１ｂ
に送出される。周波数f1のパルス信号は送受波器
４１ａで超音波パルスに変換され送受波器４１ｂ
に向けて送信され、同様に周波数f2のパルス信号
は送受波器４１ｂで超音波パルスに変換され送受
波器４１ａに向けて送信される。ここで流体１０
が矢印Ａの方向、すなわち周波数f1の超音波パル
スの伝搬する方向と同方向に速度ｖで流れ、静止
状態における流体１０中の音波の伝搬速度をｃと
すると、周波数f1の超音波パルスの伝搬速度は
（ｃ＋ｖ）、周波数f2の超音波パルスの伝搬速度は
（ｃ−ｖ）となる。従つて周波数f1の超音波パル
ス及び周波数f2の超音波パルスが送受波器４１ａ
−４１ｂ間を伝搬するのにかかる時間t1及びt2
は、それぞれ(1)式及び(2)式の如くなる。
t1＝Ｄ／ｃ＋ｖ ……(1)
t2＝Ｄ／ｃ−ｖ ……(2)
流体１０を伝搬した周波数f1及ぼf2の超音波パ
ルスは送受波器４１ｂ及び４１ａでそれぞれ受信
され電気信号に変換され、ハイブリツドトランス
４３及び４２を介して第１のシングアラウンド系
２０及び第２のシングアラウンド系３０に送出さ
れる。第１のシングアラウンド系２０に送出され
た周波数f1のパルス信号はバンドパスフイルタ２
２で不要ノイズ等が除去され、増幅器２３にて増
幅され、更に検波器２４で検波される。検波器２
４で検波された信号は波形整形回路２５で波形整
形された後、送信器２１及び計数回路４４に送出
され、送信器２１をトリガして再び周波数f1のパ
ルス信号を発生させるとともに計数回路４４を１
つカウントアツプする。
ルスは送受波器４１ｂ及び４１ａでそれぞれ受信
され電気信号に変換され、ハイブリツドトランス
４３及び４２を介して第１のシングアラウンド系
２０及び第２のシングアラウンド系３０に送出さ
れる。第１のシングアラウンド系２０に送出され
た周波数f1のパルス信号はバンドパスフイルタ２
２で不要ノイズ等が除去され、増幅器２３にて増
幅され、更に検波器２４で検波される。検波器２
４で検波された信号は波形整形回路２５で波形整
形された後、送信器２１及び計数回路４４に送出
され、送信器２１をトリガして再び周波数f1のパ
ルス信号を発生させるとともに計数回路４４を１
つカウントアツプする。
同様に第２のシングアラウンド系３０に送出さ
れた周波数f2のパルス信号はバンドパスフイルタ
３２でノイズ等が除去され、更に増幅器３３、検
波器３４を通して波形整形回路３５で波形整形さ
れ、その後、送信器３１及び計数回路４５に送出
され、送信器３１をトリガして再び周波数f2のパ
ルス信号を発生させるとともに計数回路４５を１
つカウントアツプする。
れた周波数f2のパルス信号はバンドパスフイルタ
３２でノイズ等が除去され、更に増幅器３３、検
波器３４を通して波形整形回路３５で波形整形さ
れ、その後、送信器３１及び計数回路４５に送出
され、送信器３１をトリガして再び周波数f2のパ
ルス信号を発生させるとともに計数回路４５を１
つカウントアツプする。
上記動作を所定時間Ｔの間繰り返し、計数回路
４４と４５の計数値を減算回路４６で減算する。
ここで、計数回路４４及び４５の計数値をそれぞ
れQ1及びQ2とし、電気信号が回路を伝搬するの
に要する時間を無視すると、計数値Q1，Q2は(3)
式、(4)式の如くなる。
４４と４５の計数値を減算回路４６で減算する。
ここで、計数回路４４及び４５の計数値をそれぞ
れQ1及びQ2とし、電気信号が回路を伝搬するの
に要する時間を無視すると、計数値Q1，Q2は(3)
式、(4)式の如くなる。
計数値Q1とQ2との差、すなわち減算回路４６
の出力をQ3とすると、 Q3＝Q1−Q2＝（ｃ＋ｖ）Ｔ／Ｄ−（ｃ−ｖ）Ｔ／Ｄ ＝2vT／Ｄ となる。従つて流体１０の流速ｖは(5)式の如くな
る。
の出力をQ3とすると、 Q3＝Q1−Q2＝（ｃ＋ｖ）Ｔ／Ｄ−（ｃ−ｖ）Ｔ／Ｄ ＝2vT／Ｄ となる。従つて流体１０の流速ｖは(5)式の如くな
る。
ｖ＝Ｄ／2TQ3 ……(5)
上記(5)式において時間Ｔ及び距離Ｄはあらかじ
め定められており、減算回路４６の出力値Q3を
(5)式に代入するのみで流体１０の流速ｖを求める
ことができる。
め定められており、減算回路４６の出力値Q3を
(5)式に代入するのみで流体１０の流速ｖを求める
ことができる。
このように上記実施例によれば、１組の送受波
器４１ａ，４１ｂを周波数の異なるパルス信号で
動作する第１及び第２のシングアラウンド系２０
及び３０にて共用し、流体１０の流れと同方向の
超音波パルスと流れに逆らう超音波パルスを同時
に送受信するようになしたので、第１図の従来例
のように流速の時間的変化に対して計測誤差を生
じることなく、また第２図の従来例のように測定
位置の違いによる計測誤差を生じることなく、常
に正確な流速を連続的に測定できる。
器４１ａ，４１ｂを周波数の異なるパルス信号で
動作する第１及び第２のシングアラウンド系２０
及び３０にて共用し、流体１０の流れと同方向の
超音波パルスと流れに逆らう超音波パルスを同時
に送受信するようになしたので、第１図の従来例
のように流速の時間的変化に対して計測誤差を生
じることなく、また第２図の従来例のように測定
位置の違いによる計測誤差を生じることなく、常
に正確な流速を連続的に測定できる。
以上説明したように本発明によれば、シングア
ラウンド法による超音波流速測定装置において、
異なる周波数のパルス信号にて動作する第１及び
第２のシングアラウンド系と、２個１組の送受波
器とを有し、該１組の送受波器の一方を上記第１
のシングアラウンド系の送信側と上記第２のシン
グアラウンド系の受信側に、また他方を上記第２
のシングアラウンド系の送信側と上記第１のシン
グアラウンド系の受信側にそれぞれハイブリツド
トランスを介して接続し、上記１組の送受波器間
で流体の流れと同方向及び反対方向に同時に超音
波パルスを送受信するようにしたので、流速の時
間的変動が激しい場所でも誤差なく連続的に流速
を計測でき、また部分的に流速の異なる場所での
局部流速や狭域流速の測定もできる。また従来例
と異なり送受切替回路等を必要とせず、送受波器
も１組（２個）のみでよく、より簡単な構成とな
り、装置全体としての小型・軽量化を図ることが
できる等の効果がある。
ラウンド法による超音波流速測定装置において、
異なる周波数のパルス信号にて動作する第１及び
第２のシングアラウンド系と、２個１組の送受波
器とを有し、該１組の送受波器の一方を上記第１
のシングアラウンド系の送信側と上記第２のシン
グアラウンド系の受信側に、また他方を上記第２
のシングアラウンド系の送信側と上記第１のシン
グアラウンド系の受信側にそれぞれハイブリツド
トランスを介して接続し、上記１組の送受波器間
で流体の流れと同方向及び反対方向に同時に超音
波パルスを送受信するようにしたので、流速の時
間的変動が激しい場所でも誤差なく連続的に流速
を計測でき、また部分的に流速の異なる場所での
局部流速や狭域流速の測定もできる。また従来例
と異なり送受切替回路等を必要とせず、送受波器
も１組（２個）のみでよく、より簡単な構成とな
り、装置全体としての小型・軽量化を図ることが
できる等の効果がある。
図面は本発明の説明に供するもので、第１図は
従来の流速測定装置の概略構成図、第２図は従来
の他の流速測定装置の概略構成図、第３図は本発
明の流速測定装置の一実施例を示す概略構成図で
ある。 １０…流体、２０…第１のシングアラウンド
系、３０…第２のシングアラウンド系、４１ａ，
４１ｂ…送受波器、４２，４３…ハイブリツドト
ランス。
従来の流速測定装置の概略構成図、第２図は従来
の他の流速測定装置の概略構成図、第３図は本発
明の流速測定装置の一実施例を示す概略構成図で
ある。 １０…流体、２０…第１のシングアラウンド
系、３０…第２のシングアラウンド系、４１ａ，
４１ｂ…送受波器、４２，４３…ハイブリツドト
ランス。
Claims (1)
- １ シングアラウンド法による超音波流速測定装
置において、異なる周波数のパルス信号にて動作
する第１及び第２のシングアラウンド系と、２個
１組の送受波器とを有し、該１組の送受波器の一
方を上記第１のシングアラウンド系の送信側と上
記第２のシングアラウンド系の受信側に、また他
方を上記第２のシングアラウンド系の送信側と上
記第１のシングアラウンド系の受信側にそれぞれ
ハイブリツドトランスを介して接続し、上記１組
の送受波器間で流体の流れと同方向及び反対方向
に同時に超音波パルスを送受信するようにしたこ
とを特徴とする超音波流速測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56157870A JPS5858416A (ja) | 1981-10-03 | 1981-10-03 | 超音波流速測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56157870A JPS5858416A (ja) | 1981-10-03 | 1981-10-03 | 超音波流速測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5858416A JPS5858416A (ja) | 1983-04-07 |
| JPS63723B2 true JPS63723B2 (ja) | 1988-01-08 |
Family
ID=15659199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56157870A Granted JPS5858416A (ja) | 1981-10-03 | 1981-10-03 | 超音波流速測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5858416A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5227540A (en) * | 1975-08-21 | 1977-03-01 | Nec Corp | Constant-voltage supply circuit |
-
1981
- 1981-10-03 JP JP56157870A patent/JPS5858416A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5858416A (ja) | 1983-04-07 |
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