JP2024101224A - Peak hold circuit and ultrasonic flow meter - Google Patents
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Abstract
【課題】ピーク値に応じてホールドされる電圧の誤差を低減可能なピークホールド回路を提供すること。
【解決手段】非反転入力端子と反転入力端子と出力端子を有し、前記非反転入力端子に入力波が入力される第一増幅器と、前記反転入力端子にアノードが電気的に接続され前記出力端子にカソードが電気的に接続された第一ダイオードと、前記第一ダイオードのカソード及び前記出力端子にカソードが電気的に接続された第二ダイオードと、前記第二ダイオードのアノードに一端が電気的に接続され、前記入力波の極小値に応じた電圧をホールドするコンデンサと、を備える、ピークホールド回路。
【選択図】図5
A peak hold circuit is provided that can reduce an error in a voltage that is held according to a peak value.
[Solution] A peak hold circuit comprising: a first amplifier having a non-inverting input terminal, an inverting input terminal, and an output terminal, wherein an input wave is input to the non-inverting input terminal; a first diode having an anode electrically connected to the inverting input terminal and a cathode electrically connected to the output terminal; a second diode having a cathode electrically connected to the cathode of the first diode and the output terminal; and a capacitor having one end electrically connected to the anode of the second diode, which holds a voltage corresponding to the minimum value of the input wave.
[Selected figure] Figure 5
Description
本開示は、ピークホールド回路及び超音波流量計に関する。 This disclosure relates to a peak hold circuit and an ultrasonic flow meter.
受信信号の振幅変化が無視できる短い送信間隔で2回の超音波送信を行い、1回目の受信信号の負側ピーク値を検出し、検出された負側ピーク値に比例した可変閾値電圧と2回目の受信信号との交点を検出することで特定の振動半波を検出する超音波流量計がある。この超音波流量計は、2回目の超音波送信が開始する時点から特定の振動半波の後端が基線レベルと交わるゼロクロス時点までの時間を2回目の超音波の伝搬時間として測定し、この伝搬時間を用いて、超音波が伝搬する流体の流量を計測する。 There is an ultrasonic flowmeter that detects a specific vibration half-wave by transmitting ultrasonic waves twice with a short transmission interval where the change in the amplitude of the received signal can be ignored, detecting the negative peak value of the first received signal, and detecting the intersection point between the second received signal and a variable threshold voltage proportional to the detected negative peak value. This ultrasonic flowmeter measures the time from the start of the second ultrasonic transmission to the zero cross point where the rear end of the specific vibration half-wave intersects with the baseline level as the propagation time of the second ultrasonic wave, and uses this propagation time to measure the flow rate of the fluid through which the ultrasonic wave propagates.
上述の超音波流量計のように、超音波の受信信号のような入力波を扱う場合、入力波のピーク値を検出してピーク値に対応する電圧をホールドするピークホールド回路が使用されることがある。しかしながら、ピークホールド回路の構成によっては、ピーク値に応じてホールドされる電圧の誤差が増大する場合がある。 When dealing with input waves such as ultrasonic reception signals, as in the ultrasonic flowmeter described above, a peak hold circuit may be used that detects the peak value of the input wave and holds the voltage corresponding to the peak value. However, depending on the configuration of the peak hold circuit, the error in the voltage held according to the peak value may increase.
本開示は、ピーク値に応じてホールドされる電圧の誤差を低減可能なピークホールド回路及び当該ピークホールド回路を備える超音波流量計を提供する。 This disclosure provides a peak hold circuit capable of reducing an error in the voltage held according to the peak value, and an ultrasonic flowmeter equipped with the peak hold circuit.
本開示の第一態様では、
非反転入力端子と反転入力端子と出力端子を有し、前記非反転入力端子又は前記反転入力端子に入力波が入力される第一増幅器と、
前記反転入力端子にアノードが電気的に接続され前記出力端子にカソードが電気的に接続された第一ダイオードと、
前記第一ダイオードのカソード及び前記出力端子にカソードが電気的に接続された第二ダイオードと、
前記第二ダイオードのアノードに一端が電気的に接続され、前記入力波のピーク値に応じた電圧をホールドするコンデンサと、を備える、ピークホールド回路及び当該ピークホールド回路を備える超音波流量計が提供される。
In a first aspect of the present disclosure,
a first amplifier having a non-inverting input terminal, an inverting input terminal, and an output terminal, wherein an input wave is input to the non-inverting input terminal or the inverting input terminal;
a first diode having an anode electrically connected to the inverting input terminal and a cathode electrically connected to the output terminal;
a second diode having a cathode electrically connected to the cathode of the first diode and to the output terminal;
A peak hold circuit and an ultrasonic flowmeter including the peak hold circuit are provided, the peak hold circuit including a capacitor whose one end is electrically connected to the anode of the second diode and which holds a voltage corresponding to the peak value of the input wave.
本開示の第二態様では、
非反転入力端子と反転入力端子と出力端子を有し、前記非反転入力端子又は前記反転入力端子に入力波が入力される第一増幅器と、
前記反転入力端子にカソードが電気的に接続され前記出力端子にアノードが電気的に接続された第一ダイオードと、
前記第一ダイオードのアノード及び前記出力端子にアノードが電気的に接続された第二ダイオードと、
前記第二ダイオードのカソードに一端が電気的に接続され、前記入力波のピーク値に応じた電圧をホールドするコンデンサと、を備える、ピークホールド回路及び当該ピークホールド回路を備える超音波流量計が提供される。
In a second aspect of the present disclosure,
a first amplifier having a non-inverting input terminal, an inverting input terminal, and an output terminal, wherein an input wave is input to the non-inverting input terminal or the inverting input terminal;
a first diode having a cathode electrically connected to the inverting input terminal and an anode electrically connected to the output terminal;
a second diode having an anode electrically connected to the anode of the first diode and the output terminal;
A peak hold circuit and an ultrasonic flowmeter including the peak hold circuit are provided, the peak hold circuit including a capacitor having one end electrically connected to the cathode of the second diode and holding a voltage corresponding to the peak value of the input wave.
本開示によれば、ピーク値に応じてホールドされる電圧の誤差を低減可能なピークホールド回路及び当該ピークホールド回路を備える超音波流量計を提供できる。 The present disclosure provides a peak hold circuit that can reduce the error in the voltage held according to the peak value, and an ultrasonic flowmeter equipped with the peak hold circuit.
以下、本開示の実施の形態について図面を参照して説明する。 The following describes an embodiment of the present disclosure with reference to the drawings.
図1は、一実施形態の超音波流量計の一構成例を示す図である。超音波流量計は、流路内を流れる流体(気体又は液体)の流量を超音波によって計測する。超音波流量計は、測定管路に沿って又は測定管路内に配置された2つ以上の超音波振動子を備える。2つ以上の超音波振動子は、送信側振動子と受信側振動子を含む。送信側振動子と受信側振動子は、送信側振動子と受信側振動子とを結ぶ方向が流体の流れ方向に斜交または一致するように配置されている。超音波流量計は、送信側振動子と受信側振動子との間で送受される超音波の伝搬時間から、測定管路内の流体の流量を計測する。 Figure 1 is a diagram showing an example of the configuration of an ultrasonic flowmeter according to one embodiment. The ultrasonic flowmeter uses ultrasonic waves to measure the flow rate of a fluid (gas or liquid) flowing through a flow path. The ultrasonic flowmeter includes two or more ultrasonic transducers arranged along or within a measurement pipeline. The two or more ultrasonic transducers include a transmitting transducer and a receiving transducer. The transmitting transducer and the receiving transducer are arranged so that the direction connecting the transmitting transducer and the receiving transducer is oblique to or coincident with the direction of the fluid flow. The ultrasonic flowmeter measures the flow rate of the fluid in the measurement pipeline from the propagation time of ultrasonic waves transmitted and received between the transmitting transducer and the receiving transducer.
図1に示す超音波流量計300は、超音波プローブ10a、超音波プローブ10b、制御部35、送信部31、スイッチ33a、スイッチ33b、受信部32、時間計測部40及び流量計測部50を備える。
The
制御部35は、配管100内の流体102に向けて、超音波プローブ10aの超音波振動子11aから超音波eを送信するか、超音波プローブ10bの超音波振動子11bから超音波eを送信するかを切り替える制御を行う。
The
超音波プローブ10aは、配管100の外面に対向するように、配管100内を流れる流体102の上流側に配置されている。超音波プローブ10aは、超音波振動子11aと樹脂製の楔12aを有する。超音波プローブ10bは、配管100の外面に対向するように、配管100内を流れる流体102の下流側に配置されている。超音波プローブ10bは、超音波振動子11bと樹脂製の楔12bを有する。
The
楔12aは、配管100の外面に対して傾斜した表面を有し、その表面に超音波振動子11aが取り付けられている。このため、超音波振動子11aで発生した超音波は、楔12aから配管100に所定の傾斜角度で入射してから、流体102を伝搬して、超音波振動子11bに到達する。
The
楔12bは、配管100の外面に対して傾斜した表面を有し、その表面に超音波振動子11bが取り付けられている。このため、超音波振動子11bで発生した超音波は、楔12bから配管100に所定の傾斜角度で入射してから、流体102を伝搬して、超音波振動子11aに到達する。
The
超音波振動子11aは、スイッチ33aの切り替え動作によって送信部31又は受信部32に選択的に接続される。超音波振動子11bは、スイッチ33bの切り替え動作によって受信部32又は送信部31に選択的に接続される。
The
制御部35は、超音波振動子11aと超音波振動子11bのうちで超音波を送信すべき振動子(つまり、励振対象となる一方の振動子)を選択する選択信号a,bと、超音波送信のタイミングを指示する送信タイミング信号cとを生成する回路である。
The
超音波eを送信すべき振動子として超音波振動子11aが選択される場合、スイッチ33aは、制御部35からの選択信号aに従って、超音波eを送信する振動子として超音波振動子11aを選択する。一方、スイッチ33bは、制御部35からの選択信号bに従って、超音波eを受信する振動子として超音波振動子11bを選択する。
When the
送信部31は、制御部35からの送信タイミング信号cに従って、スイッチ33aを介して超音波振動子11aに電気信号d(例えば、超音波振動子11aを励振させる一又は複数のパルス信号)を送信し、超音波振動子11aに超音波eを発生させる回路である。発生した超音波eは、楔12a及び配管100を透過し、配管100内の流体102に入射する。配管100内の流体102に入射した超音波eは、配管100の反対側の外面に設置される超音波プローブ10bの超音波振動子11bに伝搬し、超音波振動子11bで電気信号に変換される。超音波振動子11bから出力される電気信号は、スイッチ33bを介して受信部32で受信信号fとして受信される。
The transmitting
時間計測部40は、超音波eが超音波振動子11aから送信されてから超音波振動子11bで受信されるまでの時間を伝搬時間Tabとして計測する。時間計測部40は、例えば、超音波振動子11aからの超音波eの送信が開始するタイミングを示す送信タイミング信号cと、超音波振動子11bで超音波eを受信したタイミングを示す受信タイミング信号gとに基づいて、伝搬時間Tabを計測する回路である。
The
次に、超音波流量計300は、制御部35からの信号によって、スイッチ33aとスイッチ33bの切り替えを行って、超音波プローブ10aと超音波プローブ10bの送受信関係を反対にする。
Next, the
超音波eを送信すべき振動子として超音波振動子11bが選択される場合、スイッチ33aは、制御部35からの選択信号aに従って、超音波eを受信する振動子として超音波振動子11aを選択する。一方、スイッチ33bは、制御部35からの選択信号bに従って、超音波eを送信する振動子として超音波振動子11bを選択する。
When
送信部31は、制御部35からの送信タイミング信号cに従って、スイッチ33bを介して超音波振動子11bに電気信号d(例えば、超音波振動子11bを励振させる一又は複数のパルス信号)を送信し、超音波振動子11bに超音波eを発生させる回路である。発生した超音波eは、楔12b及び配管100を透過し、配管100内の流体102に入射する。配管100内の流体102に入射した超音波eは、配管100の反対側の外面に設置される超音波プローブ10aの超音波振動子11aに伝搬し、超音波振動子11aで電気信号に変換される。超音波振動子11aから出力される電気信号は、スイッチ33aを介して受信部32で受信信号fとして受信される。
The transmitting
時間計測部40は、超音波eが超音波振動子11bから送信されてから超音波振動子11aで受信されるまでの時間を伝搬時間Tbaとして計測する。時間計測部40は、例えば、超音波振動子11bからの超音波eの送信が開始するタイミングを示す送信タイミング信号cと、超音波振動子11aで超音波eを受信したタイミングを示す受信タイミング信号gとに基づいて、伝搬時間Tbaを計測する回路である。
The
なお、伝搬時間Tabと伝搬時間Tbaを計測する順番は、逆でもよい。 The order in which the propagation times Tab and Tba are measured may be reversed.
流量計測部50は、時間計測部40より得られた計測時間(伝搬時間Tabと伝搬時間Tba)を用いて、流体102の流量Qを演算する。次に、流量Qの演算について説明する。
The flow
伝搬時間Tab,Tbaについて、
Tab=Lf/(Cf+Vsinθfs) ・・・(1)
Tba=Lf/(Cf-Vsinθfs) ・・・(2)
という関係が成立する。ここで、Cfは配管100内の流体102中での音速、Vは流体102の流速、θfsは流体内入射角(配管100から流体102への屈折角又は流体102から配管100への入射角)、Lfは配管100内の超音波eの伝搬経路110の長さである。
Regarding the propagation times Tab and Tba,
Tab=Lf/(Cf+Vsinθ fs )...(1)
Tba=Lf/(Cf-Vsinθ fs )...(2)
Here, Cf is the sound speed in the fluid 102 in the
式(1)及び式(2)より、Vについて解くと、
V=Lf/(2sinθfs)×((1/Tab)-(1/Tba)) ・・・(3)
となる。
From equations (1) and (2), solving for V gives
V=Lf/(2sinθ fs )×((1/Tab)-(1/Tba))...(3)
It becomes.
流量Qは、
Q=V×A ・・・(4)
である。ここで、Aは配管100の断面積である。断面積Aは、配管100の内半径rを用いて、
A=π×r2 ・・・(5)
と表される。
The flow rate Q is
Q=V×A...(4)
Here, A is the cross-sectional area of the
A=π×r 2 ...(5)
This is expressed as:
図2は、流体内入射角θfsを決定するスネルの法則について説明する図である。スネルの法則によれば、
Cw/sinθw = Cp/sinθp = Cf/sinθfs ・・・(6)
という関係式が成立する。ここで、Cwは楔12a中での音速、θwは楔内入射角(楔12aから配管100への入射角又は配管100から楔12aへの屈折角)である。Cpは配管100中での音速、θpは配管内入射角(楔12aから配管100への屈折角、配管100から流体102への入射角、又は配管100から楔12aへの入射角)である。Cfは流体102中での音速、θfsは流体内入射角(配管100から流体102への屈折角又は流体102から配管100への入射角)である。
FIG. 2 is a diagram for explaining Snell's law for determining the angle of incidence θ fs in a fluid. According to Snell's law,
Cw/sinθ w = Cp/sinθ p = Cf/sinθ fs ...(6)
The following relational expression is established. Here, Cw is the sound speed in the
Cw、sinθw及びCfは、既知の値なので、式(6)から流体内入射角θfsを求めることができる。したがって、流量計測部50は、式(1)~(5)に基づいて、流量Qを演算できる。
Since Cw, sin θw , and Cf are known values, the angle of incidence θ fs in the fluid can be obtained from equation (6). Therefore, the flow
流量計測部50は、例えば、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサ及びメモリを備える演算回路である。演算回路は、制御部35と時間計測部40の少なくとも一方を含んでもよい。流量計測部50、制御部35及び時間計測部40の各機能(各部が行う処理)は、例えば、メモリに記憶されたプログラムによって、プロセッサが動作することにより実現される。各機能は、FPGA(Field Programmable Gate Array)又はASIC(Application Specific Integrated Circuit)によって実現されてもよい。制御部35又は時間計測部40は、論理回路により実現されてもよい。
The flow
図3は、受信部の一構成例を示す図である。受信部32は、増幅回路36、受信タイミング検出回路38及びピークホールド回路37を有する。増幅回路36は、スイッチ33a又はスイッチ33bを介して入力される受信信号fを増幅し、増幅された受信信号fである受信波iを出力する。受信タイミング検出回路38は、入力される受信波iに基づいて、超音波振動子11a又は超音波振動子11bで超音波eを受信したタイミングを示す受信タイミング信号gを生成する。
Figure 3 is a diagram showing an example of the configuration of the receiving unit. The receiving
図4は、受信タイミング信号gを説明するための図である。受信タイミング検出回路38は、受信波iが閾値電圧VTHLDをクロスした以降に受信波iが基準レベルVCOMをクロスする時点(図4は、ゼロクロス時点q8x又はゼロクロス時点q10xを例示)を検出する。
4 is a diagram for explaining the reception timing signal g. The reception
受信タイミング検出回路38は、受信波iに含まれる複数の振動半波のうち、振幅が閾値電圧VTHLDをクロスする特定の振動半波を検出する。例えば、受信タイミング検出回路38は、特定の振動半波として、振幅が閾値電圧VTHLDをトリガ時点c8xでクロスする第8振動半波、又は、振幅が閾値電圧VTHLDをトリガ時点c10xでクロスする第10振動半波を検出する。受信タイミング検出回路38は、特定の振動半波の後端が基準レベルVCOMをクロスする時点(図4は、ゼロクロス時点q8x又はゼロクロス時点q10xを例示)を検出し、当該時点で発生するストップパルスSTOPを受信タイミング信号gとして出力する。
The reception
時間計測部40(図3)は、超音波振動子11aからの超音波eの送信開始タイミングを示す送信タイミング信号cから、超音波振動子11bでの超音波eの受信タイミングを示す受信タイミング信号g(ストップパルスSTOP)までの時間を計測する。時間計測部40は、当該時間の計測値を伝搬時間Tabとして出力する。同様に、時間計測部40は、超音波振動子11bからの超音波eの送信開始タイミングを示す送信タイミング信号cから、超音波振動子11aでの超音波eの受信タイミングを示す受信タイミング信号g(ストップパルスSTOP)までの時間を計測する。時間計測部40は、当該時間の計測値を伝搬時間Tbaとして出力する。
The time measurement unit 40 (Figure 3) measures the time from the transmission timing signal c, which indicates the start timing of transmission of ultrasound e from the
しかしながら、図4に示す受信波iの振幅又は閾値電圧VTHLDが想定値から外れていると、受信タイミング信号g(ストップパルスSTOP)が一波前又は一波後の振動半波を基準に生成されるおそれがある。この場合、伝搬時間Tab又は伝搬時間Tbaの計測誤差が生じるおそれがある。本実施形態の超音波流量計は、ピークホールド回路37(図3)により測定された受信波iのピーク値に応じて、受信波iの振幅が一定値になるように又は閾値電圧VTHLDが特定の振動半波を検出可能な値になるように制御する制御部35(図3)を備える。これにより、伝搬時間Tab又は伝搬時間Tbaの計測誤差が低減する。 However, if the amplitude or threshold voltage VTHLD of the received wave i shown in FIG. 4 is out of the expected value, the reception timing signal g (stop pulse STOP) may be generated based on the vibration half wave one wave before or one wave after. In this case, a measurement error of the propagation time Tab or the propagation time Tba may occur. The ultrasonic flowmeter of this embodiment includes a control unit 35 (FIG. 3) that controls the amplitude of the received wave i to a constant value or the threshold voltage VTHLD to a value that allows a specific vibration half wave to be detected, depending on the peak value of the received wave i measured by the peak hold circuit 37 (FIG. 3). This reduces the measurement error of the propagation time Tab or the propagation time Tba.
図3において、スイッチ33a又はスイッチ33bを介して受信信号fは増幅回路36に入力される。増幅回路36によって増幅された受信信号fである受信波iは、時間計測部40に入力され、時間計測部40は、前述のように伝搬時間Tab及び伝搬時間Tbaを計測する。一方、受信波iは、ピークホールド回路37にも入力される。ピークホールド回路37は、受信波iのピーク値(振幅の極小値または極大値)に対応するピークホールド値hを制御部35に出力する。ピークホールド値hは、アナログ電圧であるが、不図示のADコンバータにより変換されたデジタル値として扱われてもよい。
In FIG. 3, the received signal f is input to the
制御部35は、ピークホールド値hに応じて増幅回路36のゲインを調整するためのゲイン調整信号kを出力してもよい。増幅回路36のゲインは、入力される受信信号fの電圧に対して出力される受信波iの電圧の比を表す。例えば、制御部35は、ピークホールド値hと所定の目標ピーク値と比較する。制御部35は、ピークホールド値hが目標ピーク値よりも低いことが検出されると、増幅回路36のゲインを増やすゲイン調整信号kを出力する。制御部35は、ピークホールド値hが目標ピーク値よりも高いことが検出されると、増幅回路36のゲインを減らすゲイン調整信号kを出力する。制御部35は、ピークホールド回路37から出力されたピークホールド値hに応じてゲイン調整信号kを出力するフィードバック制御を行うことにより、受信波iの振幅を一定値に制御する。
The
制御部35は、ピークホールド回路37から出力されたピークホールド値hに応じて閾値電圧VTHLDを調整するための閾値電圧調整信号lを出力してもよい。例えば、制御部35は、所定の基準電圧とピークホールド値hとの差に応じて、特定の振動半波を検出可能な値に閾値電圧VTHLDを調整する閾値電圧調整信号lを出力する。
The
図5は、ピークホールド回路の第一構成例を示す図である。ピークホールド回路37Aは、上記のピークホールド回路37の一例である。ピークホールド回路37Aは、入力波(受信波i)のピーク値(極小値)を検出し、検出された極小値に対応するピークホールド電圧をピークホールド値hとして出力する。ピークホールド回路37Aは、第一増幅器61、第一ダイオード63、第二ダイオード65及びコンデンサ67を備える。
Figure 5 is a diagram showing a first configuration example of a peak hold circuit.
第一増幅器61は、受信波iが入力される。第一増幅器61は、非反転入力端子と反転入力端子と出力端子を有するオペアンプであり、電源91とグランド92との間の電源電圧VBで動作する。受信波iは、第一増幅器61の非反転入力端子に入力される。第一増幅器61は、出力端子と反転入力端子とが互いに電気的に接続されていることで、入力インピーダンスが高く出力インピーダンスが低いボルテージフォロワを形成する。第一増幅器61は、ボルテージフォロワを形成することで、高い入力インピーダンスを低い出力インピーダンスに変換できるので、受信波iのピーク値に応じた電荷(電圧)をコンデンサ67に短期間にチャージできる。
The
第一ダイオード63のアノードは、第一増幅器61の反転入力端子に電気的に接続され、第一ダイオード63のカソードは、第一増幅器61の出力端子に電気的に接続されている。この例では、第一ダイオード63のアノードは、抵抗素子62を介して第一増幅器61の反転入力端子に電気的に接続されているが、抵抗素子62は無くてもよい。第一増幅器61は、第一ダイオード63のアノードが反転入力端子に接続され第一ダイオード63のカソードが出力端子に接続されているので、受信波iの電圧に対して第一ダイオード63の順方向電圧だけ低い電圧V1を出力端子から出力する。
The anode of the
第二ダイオード65のカソードは、第一ダイオード63のカソード及び第一増幅器61の出力端子に電気的に接続されている。第二ダイオード65のアノードは、コンデンサ67の一端に電気的に接続されている。この例では、第二ダイオード65のアノードは、抵抗素子66を介してコンデンサ67の一端に電気的に接続され、コンデンサ67の他端は、グランド92に電気的に接続されている。コンデンサ67は、受信波iのピーク値(極小値)に応じた電圧Vcをホールドする容量素子である。
The cathode of the
第二ダイオード65は、電圧V1が電圧Vcから第二ダイオード65の順方向電圧を減じた電圧よりも低い場合に導通し、コンデンサ67は第二ダイオード65を介して放電される。コンデンサ67から第二ダイオード65を介して放電される電流は、第一増幅器61の出力端子へ流入する。その結果、電圧V1の極小値に第二ダイオード65の順方向電圧を加えた電圧が、電圧Vcとしてコンデンサ67にホールドされる。したがって、ピークホールド回路37Aは、受信波iの負極性側のピーク値(極小値)に応じた電圧Vcをホールドするため(図6参照)、図4のように閾値電圧VTHLDが基準レベルVCOMに対して負極性側にある場合に適している。
The
図5において、第一ダイオード63と第二ダイオード65は、カソード同士が接続されている。受信波iの電圧と第一増幅器61の出力端子の電圧V1との間には、第一ダイオード63の順方向電圧と同じ電圧差が生じる(図6参照)。しかし、当該電圧差は、第二ダイオード65の順方向電圧により相殺される。したがって、受信波iの電圧の極小値に略等しい電圧がコンデンサ67に電圧Vcとしてホールドされるため、受信波iのピーク値に応じてホールドされる電圧Vcの誤差が低減する。
In FIG. 5, the cathodes of the
仮に、第一ダイオード63及びバイアス素子64が存在しないピークホールド回路37X(図7)の場合、コンデンサ67にホールドされる電圧Vcと受信波iの電圧との間には、第二ダイオード65の順方向電圧と同じ電圧差が生じる。このため、第二ダイオード65の順方向電圧による誤差が電圧Vcに生じうる。しかし、ピークホールド回路37A(図5)の場合、受信波iの電圧と電圧V1との間に第一ダイオード63の順方向電圧と同じ電圧差が生じるため、第二ダイオード65の順方向電圧で生じる誤差が相殺される。これにより、第二ダイオード65の順方向電圧による誤差が改善される。
If the
なお、第二ダイオード65は、漏れ電流を抑制してコンデンサ67にチャージされた電圧の変化を小さくするため、ショットキーダイオードよりも漏れ電流の小さなダイオードを採用することが好ましい。
In addition, it is preferable to use a diode with a smaller leakage current than a Schottky diode for the
誤差を正確に相殺するには、第一ダイオード63と第二ダイオード65の順方向電圧が揃っていることが好ましい。したがって、第二ダイオード65は、順方向電圧の特性(例えば、電気的特性又は温度特性など)が第一ダイオード63と同じであることが好ましい。例えば、同じ型式のダイオードが好ましく、同じロットのダイオードがより好ましい。さらに、第一ダイオード63及び第二ダイオード65として、複数のダイオード素子を同一パッケージに内蔵するダイオード部品を採用すると、両ダイオードの特性及び温度が均一となるので、より優れた効果が得られる。
To accurately cancel out the error, it is preferable that the forward voltages of the
ピークホールド回路37Aは、第一ダイオード63をバイアスするバイアス素子64を備えてもよい。バイアス素子64は、電源91と第一ダイオード63のアノードとの間に介在する。バイアス素子64を備えることで、第一ダイオード63はアノードからカソードに電流が流れるようバイアスされるので、電圧V1が安定化する。バイアス素子64が抵抗素子であると、第一ダイオード63は常にアノードからカソードに電流が流れるようバイアスされるので、電圧V1が安定化する。バイアス素子64は、抵抗素子に限らず、トランジスタ等の他の素子でもよい。
The
ピークホールド回路37Aは、コンデンサ67の一端に入力端子が電気的に接続される第二増幅器72を備えてもよい。コンデンサ67にチャージされた電圧Vcが変化しないよう、高入力インピーダンスの第二増幅器72に接続される。第二増幅器72は、コンデンサ67の電圧Vcと略等しいピークホールド電圧をピークホールド値hとして出力する。ピークホールド電圧は、不図示のADコンバータにより読み込まれ、ピークホールド値hが測定される。
The
第二増幅器72は、コンデンサ67の電圧Vcが入力される。第二増幅器72は、非反転入力端子と反転入力端子と出力端子を有するオペアンプであり、電源91とグランド92との間の電源電圧VBで動作する。電圧Vcは、第二増幅器72の非反転入力端子に入力される。第二増幅器72は、出力端子と反転入力端子とが互いに電気的に接続されていることで、入力インピーダンスが高く出力インピーダンスが低いボルテージフォロワを形成する。第二増幅器72は、ボルテージフォロワを形成することで、高い入力インピーダンスを低い出力インピーダンスに変換できるので、電圧Vcに対応するピークホールド電圧をピークホールド値hとして高速に出力できる。
The
第二増幅器72の出力端子は、容量素子73と抵抗素子74とが並列に接続されたフィルタを介して、第二増幅器72の反転入力端子に電気的に接続されてもよい。これにより、第二増幅器72の出力端子から出力されるピークホールド電圧が安定化する。
The output terminal of the
受信波iのピーク値について今回の計測が終了すると、次回の計測に備えるため、コンデンサ67にチャージされた電圧Vcはリセットされる。ピークホールド回路37Aは、制御部35から供給されるリセット信号jに従って、電圧Vcをリセットするリセット回路75を備える。
When the current measurement of the peak value of the received wave i is completed, the voltage Vc charged in the
図5のリセット回路75は、コンデンサ67の一端にコレクタ又はドレインが電気的に接続されたトランジスタ69を有する。この例では、トランジスタ69のコレクタ又はドレインは、抵抗68を介してコンデンサ67の一端に電気的に接続される。
The
図5のトランジスタ69は、PNP型のバイポーラトランジスタであるが、Pチャネル型の電界効果トランジスタ(FET)でもよい。バイポーラトランジスタの場合、トランジスタ69は、コンデンサ67の一端に電気的に接続されるコレクタと、中間電位93(例えば、上記の基準レベルVCOM)又は電源91に電気的に接続されるエミッタと、リセット信号jが抵抗素子71を介して入力されるベースとを有する。FETの場合、トランジスタ69は、コンデンサ67の一端に電気的に接続されるドレインと、中間電位93(例えば、上記の基準レベルVCOM)又は電源91に電気的に接続されるソースと、リセット信号jが抵抗素子71を介して入力されるゲートとを有する。
5 is a PNP-type bipolar transistor, but may be a P-channel field effect transistor (FET). In the case of a bipolar transistor, the
ベース又はゲートに入力されるリセット信号jがグランド92に近い電位になると、トランジスタ69が導通し、コンデンサ67がリセットされる(図6参照)。これにより、コンデンサ67の一端の電位は、中間電位93又は電源91の電位となる。
When the reset signal j input to the base or gate becomes close to
図5において、トランジスタ69の漏れ電流が計測に誤差を与える場合がある。コンデンサ67にホールドされた電圧Vcが、時間経過とともに漏れ電流により変化し、誤差が発生する。トランジスタ69のエミッタとベース間に抵抗70が電気的に接続されていると、トランジスタ69が確実にオフして、この漏れ電流が抑制される。その結果、図5の構成の場合、ホールドされた電圧Vcの上昇が抑制され略一定の値に保持される。
In Figure 5, leakage current from
このように、ピークホールド回路37Aによれば、一方のダイオードの順方向電圧が他方のダイオードの順方向電圧で相殺されるので、ピーク値に応じてホールドされる電圧Vcの誤差が低減する。また、ピークホールド回路37Aは、第二増幅器72の出力が第一増幅器61にフィードバックする構成を有しないので、増幅器の動作スピードの不足により電圧Vcに生じる誤差が低減する。これにより、ピークホールド回路37Aは、周波数が数百kHz~数MHz(例えば、100kHz以上300MHz以下)の超音波の受信波iでも、受信波iの極小値を正確にホールドできる。
In this way, with the
図8は、ピークホールド回路の第二構成例を示す図である。第二構成例において、第一構成例と同一の構成、作用及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。ピークホールド回路37Bは、上記のピークホールド回路37の一例である。ピークホールド回路37Bは、入力波(受信波i)のピーク値(極大値)を検出し、検出された極大値に対応するピークホールド電圧をピークホールド値hとして出力する。
Figure 8 is a diagram showing a second configuration example of a peak hold circuit. In the second configuration example, the explanation of the same configuration, action, and effect as the first configuration example will be omitted or simplified by invoking the above explanation.
図8に示すピークホールド回路37Bは、図5に示すピークホールド回路37Aに対して、第一ダイオード63及び第二ダイオード65の極性が反転している。また、図8に示すピークホールド回路37Bでは、第一ダイオード63をバイアスするバイアス素子64は、グランド92と第一ダイオード63のカソードとの間に介在している。
In the
第一ダイオード63のアノードは、第一増幅器61の出力端子に電気的に接続され、第一ダイオード63のカソードは、第一増幅器61の反転入力端子に電気的に接続されている。この例では、第一ダイオード63のカソードは、抵抗素子62を介して第一増幅器61の反転入力端子に電気的に接続されているが、抵抗素子62は無くてもよい。第一増幅器61は、第一ダイオード63のカソードが反転入力端子に接続され第一ダイオード63のアノードが出力端子に接続されているので、受信波iの電圧に対して第一ダイオード63の順方向電圧だけ高い電圧V1を出力端子から出力する。
The anode of the
第二ダイオード65のアノードは、第一ダイオード63のアノード及び第一増幅器61の出力端子に電気的に接続されている。第二ダイオード65のカソードは、コンデンサ67の一端に電気的に接続されている。この例では、第二ダイオード65のカソードは、抵抗素子66を介してコンデンサ67の一端に電気的に接続され、コンデンサ67の他端は、グランド92に電気的に接続されている。コンデンサ67は、受信波iのピーク値(極大値)に応じた電圧Vcをホールドする容量素子である。
The anode of the
第二ダイオード65は、電圧V1が電圧Vcに第二ダイオード65の順方向電圧を加えた電圧よりも高い場合に導通し、コンデンサ67は第二ダイオード65を介して充電される。第一増幅器61の出力端子から第二ダイオード65を介して充電される電流は、コンデンサ67へ流入する。その結果、電圧V1の極大値から第二ダイオード65の順方向電圧を減じた電圧が、電圧Vcとしてコンデンサ67にホールドされる。したがって、ピークホールド回路37Bは、受信波iの正極性側のピーク値(極大値)に応じた電圧Vcをホールドするため(図9参照)、図4に示す場合とは反対に、閾値電圧VTHLDが基準レベルVCOMに対して正極性側にある場合に適している。
The
図8において、第一ダイオード63と第二ダイオード65は、アノード同士が接続されている。受信波iの電圧と第一増幅器61の出力端子の電圧V1との間には、第一ダイオード63の順方向電圧と同じ電圧差が生じる(図9参照)。しかし、当該電圧差は、第二ダイオード65の順方向電圧により相殺される。したがって、受信波iの電圧の極大値に略等しい電圧がコンデンサ67に電圧Vcとしてホールドされるため、受信波iのピーク値に応じてホールドされる電圧Vcの誤差が低減する。
In FIG. 8, the anodes of the
図8のトランジスタ69は、NPN型のバイポーラトランジスタであるが、Nチャネル型の電界効果トランジスタ(FET)でもよい。バイポーラトランジスタの場合、トランジスタ69は、コンデンサ67の一端に電気的に接続されるコレクタと、中間電位93(例えば、上記の基準レベルVCOM)又はグランド92に電気的に接続されるエミッタと、リセット信号jが抵抗素子71を介して入力されるベースとを有する。FETの場合、トランジスタ69は、コンデンサ67の一端に電気的に接続されるドレインと、中間電位93(例えば、上記の基準レベルVCOM)又はグランド92に電気的に接続されるソースと、リセット信号jが抵抗素子71を介して入力されるゲートとを有する。
8 is an NPN-type bipolar transistor, but may be an N-channel field effect transistor (FET). In the case of a bipolar transistor, the
ベース又はゲートに入力されるリセット信号jが電源91に近い電位になると、トランジスタ69が導通し、コンデンサ67がリセットされる(図9参照)。これにより、コンデンサ67の一端の電位は、中間電位93又はグランド92の電位となる。
When the reset signal j input to the base or gate reaches a potential close to the
図8において、トランジスタ69の漏れ電流が計測に誤差を与える場合がある。コンデンサ67にホールドされた電圧Vcが、時間経過とともに漏れ電流により変化し、誤差が発生する。トランジスタ69のエミッタとベース間に抵抗70が電気的に接続されていると、トランジスタ69が確実にオフして、この漏れ電流が抑制される。その結果、図8の構成の場合、ホールドされた電圧Vcの低下が抑制され略一定の値に保持される。
In Figure 8, leakage current from
このように、ピークホールド回路37Bによれば、一方のダイオードの順方向電圧が他方のダイオードの順方向電圧で相殺されるので、ピーク値に応じてホールドされる電圧Vcの誤差が低減する。また、ピークホールド回路37Bは、第二増幅器72の出力が第一増幅器61にフィードバックする構成を有しないので、増幅器の動作スピードの不足により電圧Vcに生じる誤差が低減する。これにより、ピークホールド回路37Bは、周波数が数百kHz~数MHz(例えば、100kHz以上300MHz以下)の超音波の受信波iでも、受信波iの極大値を正確にホールドできる。
In this way, with the
図10は、ピークホールド回路の第三構成例を示す図である。第三構成例において、第一構成例と同一の構成、作用及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。ピークホールド回路37Cは、上記のピークホールド回路37の一例である。ピークホールド回路37Cは、入力波(受信波i)のピーク値(極大値)を検出し、検出された極大値に対応するピークホールド電圧をピークホールド値hとして出力する。
Figure 10 is a diagram showing a third example configuration of a peak hold circuit. In the third example configuration, the explanation of the same configuration, action, and effect as the first example configuration will be omitted or simplified by invoking the above explanation.
図10に示すピークホールド回路37Cは、図5に示すピークホールド回路37Aに対して、入力波(受信波i)が入力される端子が反転している。図5に示すピークホールド回路37Aでは、第一増幅器61は、受信波iを反転させずに出力する非反転増幅回路を構成し、図10に示すピークホールド回路37Cでは、第一増幅器61は、受信波iを反転させて出力する反転増幅回路を構成する。ピークホールド回路37Cでは、受信波iは、第一増幅器61の反転入力端子に入力され、第一増幅器61の非反転入力端子は、中間電位93に電気的に接続されている。ピークホールド回路37Aと同様に、ピークホールド回路37Cは、周波数が数百kHz~数MHz(例えば、100kHz以上300MHz以下)の超音波の受信波iでも、受信波iの極大値を正確にホールドできる。
The
図11は、ピークホールド回路の第四構成例を示す図である。第四構成例において、第一及び第二構成例と同一の構成、作用及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。ピークホールド回路37Dは、上記のピークホールド回路37の一例である。ピークホールド回路37Dは、入力波(受信波i)のピーク値(極小値)を検出し、検出された極小値に対応するピークホールド電圧をピークホールド値hとして出力する。
Figure 11 is a diagram showing a fourth example configuration of a peak hold circuit. In the fourth example configuration, the explanation of the same configuration, action, and effect as the first and second examples will be omitted or simplified by invoking the above explanation.
図11に示すピークホールド回路37Dは、図8に示すピークホールド回路37Bに対して、入力波(受信波i)が入力される端子が反転している。図8に示すピークホールド回路37Bでは、第一増幅器61は、受信波iを反転させずに出力する非反転増幅回路を構成し、図11に示すピークホールド回路37Dでは、第一増幅器61は、受信波iを反転させて出力する反転増幅回路を構成する。ピークホールド回路37Dでは、受信波iは、第一増幅器61の反転入力端子に入力され、第一増幅器61の非反転入力端子は、中間電位93に電気的に接続されている。ピークホールド回路37Bと同様に、ピークホールド回路37Dは、周波数が数百kHz~数MHz(例えば、100kHz以上300MHz以下)の超音波の受信波iでも、受信波iの極小値を正確にホールドできる。
The
ところで、制御部35(図1)は、上記のピークホールド値hに応じて、超音波eの振幅を調整するための信号(以下、振幅調整信号pともいう)を出力してもよい。受信信号fの振幅は超音波eの振幅にほぼ比例するので、超音波eの振幅を可変とすることで、受信信号fの振幅を制御することができる。受信信号fの振幅を制御することができれば、受信信号fの増幅後の波形である受信波iの振幅も制御することができる。 The control unit 35 (Figure 1) may output a signal (hereinafter also referred to as amplitude adjustment signal p) for adjusting the amplitude of the ultrasonic wave e according to the peak hold value h. Since the amplitude of the received signal f is approximately proportional to the amplitude of the ultrasonic wave e, the amplitude of the received signal f can be controlled by varying the amplitude of the ultrasonic wave e. If the amplitude of the received signal f can be controlled, the amplitude of the received wave i, which is the waveform after amplification of the received signal f, can also be controlled.
例えば、制御部35は、ピークホールド値hと所定の目標振幅値と比較する。制御部35は、ピークホールド値hが目標振幅値よりも低いことが検出されると、超音波eの振幅を上げる振幅調整信号pを出力する。制御部35は、ピークホールド値hが目標振幅値よりも高いことが検出されると、超音波eの振幅を下げる振幅調整信号pを出力する。制御部35は、ピークホールド回路37から出力されたピークホールド値hに応じて振幅調整信号pを出力するフィードバック制御を行うことにより、受信波iの振幅を一定値に制御する。
For example, the
制御部35は、例えば、送信部31から送信される電気信号d(例えば、超音波振動子を励振させる一又は複数のパルス信号)の振幅を振幅調整信号pによって調節することで、電気信号dの振幅の変化に伴って変化する超音波eの振幅を調整する。制御部35は、送信部31に供給される基準電圧(例えば、電源電圧など)を振幅調整信号pによって調節することで、当該基準電圧の変化に伴って変化する電気信号dの振幅を調整してもよい。これにより、超音波eの振幅が調整される。
The
図12は、送信部の一構成例を示す図である。送信部31Aは、上記の送信部31の一例である。送信部31Aは、電源回路200により生成される電源電圧VDDが入力される送信ドライバ120を有する。送信ドライバ120は、例えば、集積回路である。
Figure 12 is a diagram showing an example of the configuration of a transmission unit. The
制御部35から供給される送信タイミング信号c(例えば、複数の方形波を含むパルス入力信号)が、送信ドライバ120に入力される。送信ドライバ120は、送信タイミング信号cに比べて振幅が高く且つ送信タイミング信号cとパルス数が同一の電気信号dを出力する。送信ドライバ120は、電源電圧VDDに応じて電気信号dの振幅を変化させる。送信ドライバ120は、電源電圧VDDの増加に伴って電気信号dの振幅を上昇させ、電源電圧VDDの減少に伴って電気信号dの振幅を低下させる。
The transmission timing signal c (e.g., a pulse input signal including multiple square waves) supplied from the
電気信号dは、超音波振動子11a又は超音波振動子11bに入力され、超音波eを発生する。超音波eの振幅は、電気信号dの振幅にほぼ比例する。したがって、制御部35は、電源回路200により生成される電源電圧VDDを振幅調整信号pによって調整することで、受信信号f及び受信波iの振幅を所望の目標値に制御することができる。
The electrical signal d is input to the
図13は、可変の電源電圧を生成する電源回路の一構成例を示す図である。電源回路200Aは、上記の電源回路200の一例である。電源回路200Aは、送信部31において電気信号dの振幅(ひいては、超音波eの振幅)を決める電源として使用される。電源回路200Aには、図示されない別電源で生成される電源電圧Bが供給される。電源回路200Aは、電源電圧Bから、電源電圧Bよりも低い可変の電源電圧VDDを生成する。
Figure 13 is a diagram showing an example of the configuration of a power supply circuit that generates a variable power supply voltage. The
電源回路200Aは、電源電圧VDDを抵抗201と抵抗202で分圧し、その分圧値(フィードバック電圧q)を例えばオペアンプで構成される増幅器203にフィードバックする。増幅器203は、入力される振幅調整電圧p1とフィードバック電圧qが同じになるように、電源電圧VDDを制御する。振幅調整電圧p1は、制御部35から供給される上記の振幅調整信号pの一例である。
The
増幅器203の出力端は、ベース接地のトランジスタ204のエミッタに接続されている。抵抗205は、電源電圧Bの電源とトランジスタ204のコレクタとの間に接続されている。抵抗205に流れるコレクタ電流の大きさが増幅器203の出力信号により制御されることで、電源電圧VDDは変化する。
The output terminal of
電源回路200Aの出力段は、PNP型のバイポーラトランジスタ206とNPN型のバイポーラトランジスタ207により形成されたプッシュプル回路を有する。プッシュプル回路は、出力段での出力電流を吐き出す又は吸い込むことで、電源電圧VDDを変化させる。ベース接地とプッシュプル回路により、電源回路200Aは、電源電圧VDDの上昇と下降を高速に制御できる。
The output stage of the
電源回路200Aは、オペアンプ、トランジスタ、抵抗及びコンデンサという汎用性の高い電子部品を使って構成されることで、部品の廃型によるリスクを小さくすることができる。また、汎用性の高い小型部品で簡単に構成できるので、回路を小型化・低コスト化できる。また、振幅調整電圧p1は、例えば流量計測部50の機能を実現する不図示のマイコン内蔵のDACによって生成されることで、可変の振幅調整電圧p1を容易に生成でき、電源電圧VDDを制御することができる。更に、増幅器203に使用されるオペアンプは、制御電源の電圧を低く抑えることができるので、高価な高電源電圧タイプの使用が不要となり、汎用性がより向上する。
The
電源回路200Aは、超音波eの振幅を決める電源として使用される。受信信号fの振幅は、超音波eの振幅にほぼ比例するので、超音波eの振幅を可変とすることで、受信信号fの振幅を制御することができる。マイコン内蔵のDACは10~14ビット程度の分解能を有するので、振幅調整電圧p1の細かい制御が可能である。
The
以上の通り、実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の組み合わせ、省略、置き換え、変更などを行うことが可能である。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although the embodiments have been described above, they are presented as examples, and the present invention is not limited to the above embodiments. The above embodiments can be implemented in various other forms, and various combinations, omissions, substitutions, modifications, etc. can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their variations are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention and its equivalents described in the claims.
ピークホールド回路は、超音波流量計に限られず、水位等の流体の高さレベルを超音波によって計測する超音波レベル計、物体の厚さを超音波によって計測する超音波厚さ計などの他の機器に適用されてもよい。 The peak hold circuit is not limited to ultrasonic flow meters, but may also be applied to other devices such as ultrasonic level meters that use ultrasonic waves to measure the height level of a fluid, such as a water level, and ultrasonic thickness gauges that use ultrasonic waves to measure the thickness of an object.
10a,10b 超音波プローブ
11a,11b 超音波振動子
12a,12b 楔
31 送信部
32 受信部
33a,33b スイッチ
35 制御部
37,37A,37B,37X ピークホールド回路
38 受信タイミング検出回路
40 時間計測部
50 流量計測部
61 第一増幅器
63 第一ダイオード
64 バイアス素子
65 第二ダイオード
67 コンデンサ
69 トランジスタ
70 抵抗
72 第二増幅器
75 リセット回路
91 電源
92 グランド
100 配管
102 流体
300 超音波流量計
REFERENCE SIGNS
Claims (11)
前記反転入力端子にアノードが電気的に接続され前記出力端子にカソードが電気的に接続された第一ダイオードと、
前記第一ダイオードのカソード及び前記出力端子にカソードが電気的に接続された第二ダイオードと、
前記第二ダイオードのアノードに一端が電気的に接続され、前記入力波のピーク値に応じた電圧をホールドするコンデンサと、を備える、ピークホールド回路。 a first amplifier having a non-inverting input terminal, an inverting input terminal, and an output terminal, wherein an input wave is input to the non-inverting input terminal or the inverting input terminal;
a first diode having an anode electrically connected to the inverting input terminal and a cathode electrically connected to the output terminal;
a second diode having a cathode electrically connected to the cathode of the first diode and to the output terminal;
a capacitor having one end electrically connected to the anode of the second diode and configured to hold a voltage corresponding to the peak value of the input wave.
前記反転入力端子にカソードが電気的に接続され前記出力端子にアノードが電気的に接続された第一ダイオードと、
前記第一ダイオードのアノード及び前記出力端子にアノードが電気的に接続された第二ダイオードと、
前記第二ダイオードのカソードに一端が電気的に接続され、前記入力波のピーク値に応じた電圧をホールドするコンデンサと、を備える、ピークホールド回路。 a first amplifier having a non-inverting input terminal, an inverting input terminal, and an output terminal, wherein an input wave is input to the non-inverting input terminal or the inverting input terminal;
a first diode having a cathode electrically connected to the inverting input terminal and an anode electrically connected to the output terminal;
a second diode having an anode electrically connected to the anode of the first diode and the output terminal;
a capacitor having one end electrically connected to the cathode of the second diode and configured to hold a voltage corresponding to the peak value of the input wave.
前記超音波の送信が開始する時点から、前記入力波が閾値電圧をクロスした以降に前記入力波が基準レベルをクロスする時点までの計測時間を用いて、前記超音波が伝搬する流体の流量を演算する流量計測部と、
前記コンデンサの電圧に応じて、前記受信信号を増幅する増幅回路のゲイン、前記閾値電圧又は前記超音波の振幅を調整する信号を出力する制御部と、を備える、超音波流量計。 The peak hold circuit according to claim 1 , wherein the input wave is an ultrasonic reception signal;
a flow rate measuring unit that calculates a flow rate of a fluid through which the ultrasonic waves propagate by using a measured time from a point in time when the transmission of the ultrasonic waves starts to a point in time when the input wave crosses a reference level after the input wave crosses a threshold voltage;
a control unit that outputs a signal that adjusts a gain of an amplifier circuit that amplifies the received signal, the threshold voltage, or the amplitude of the ultrasonic wave according to the voltage of the capacitor.
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