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JP4476022B2 - Ultrasonic flow meter - Google Patents

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JP4476022B2
JP4476022B2 JP2004155729A JP2004155729A JP4476022B2 JP 4476022 B2 JP4476022 B2 JP 4476022B2 JP 2004155729 A JP2004155729 A JP 2004155729A JP 2004155729 A JP2004155729 A JP 2004155729A JP 4476022 B2 JP4476022 B2 JP 4476022B2
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Description

本発明は超音波流量計の改良に関する。   The present invention relates to an improvement in an ultrasonic flow meter.

流路の上流と下流に対向配置した超音波送受波器間で相互に超音波の送受信を行い、流れと同じ方向(順方向)の超音波の到達時間と、流れと逆方向の超音波の到達時間とを測定し、両到達時間に基づいて流量を演算する周知の超音波流量計では、流量計としての計測制度を確保するためには、到達時間を高い分解能で計測する必要がある。到達時間計測の分解能を高くするには、時間計測に使用するいわゆる基準クロックの周波数を上げることが考えられるが、クロック周波数を高くすると、流量計の消費電流が増大するため、電池を電源とする電池駆動の超音波流量計では実用化の障害となる。   Ultrasonic waves are transmitted and received between the ultrasonic transducers placed opposite to the upstream and downstream of the flow path, and the ultrasonic arrival time in the same direction as the flow (forward direction) and the ultrasonic wave in the direction opposite to the flow In a known ultrasonic flowmeter that measures the arrival time and calculates the flow rate based on both arrival times, it is necessary to measure the arrival time with high resolution in order to ensure a measurement system as a flow meter. To increase the resolution of arrival time measurement, it is conceivable to increase the frequency of the so-called reference clock used for time measurement. However, if the clock frequency is increased, the current consumption of the flow meter increases, so the battery is used as the power source. A battery-driven ultrasonic flowmeter is an obstacle to practical use.

そこで、受信側の送受波器で超音波を受信すると送信側の送受波器から再度超音波を送信(発信)することを複数回連続して繰り返すことで到達時間計測の実質的な分解能を高めるシングアラウンド方式の超音波流量計も周知である。この方式では同一方向の送受信を例えば100回繰り返して、到達時間の100倍(の総到達時間)をまとめて測定することで分解能を実質的に100倍に高められる。ところが、送受信の繰り返し回数が多くなり、やはり消費電流が増大するので、電池駆動の超音波流量計の実用化の障害となる。   Therefore, when receiving the ultrasonic wave by the transmitter / receiver on the receiving side, transmitting the ultrasonic wave again from the transmitter / receiver on the transmitting side is repeated (transmitted) continuously several times to increase the substantial resolution of the arrival time measurement. A sing-around ultrasonic flowmeter is also well known. In this method, transmission / reception in the same direction is repeated 100 times, for example, and the resolution is substantially increased to 100 times by measuring 100 times the arrival time (total arrival time) collectively. However, since the number of repetitions of transmission / reception increases and the current consumption also increases, it becomes an obstacle to the practical use of a battery-driven ultrasonic flow meter.

上述のように、単に基準クロックの周波数を高くするとか、送受信の繰り返し回数を多くするだけに頼らないで、計測精度を上げる超音波流量計が提案されている。これらを、次の第1と第2の従来技術として説明する。   As described above, there has been proposed an ultrasonic flowmeter that increases measurement accuracy without relying on simply increasing the frequency of the reference clock or increasing the number of repetitions of transmission and reception. These will be described as the following first and second prior arts.

〔第1の従来技術〕(特許文献1参照)
到達時間計測用の基準クロックとは違う周波数で、かつ基準クロック周波数の整数倍ではない周波数の第2のクロック例えば時計用クロックにより送信タイミングを基準クロックに対して毎回ずらす方式である。時計用クロックに同期させて基準クロックの発振をONして、その時点から時計用クロックの一定クロック数後に超音波の送信(発信)を行う。そして毎回の送信毎に前記一定クロック数を変更する(1ずつ増やす)ことで、送信タイミングを基準クロックに対して毎回位相的にずらす。こうして基準クロックを計数して得る到達時間の複数の値の平均から高い分解能で到達時間を求める。こうすることで、基準クロックの周期よりも小さい時間分解能が得られるとしている。
[First Prior Art] (see Patent Document 1)
In this method, the transmission timing is shifted each time with respect to the reference clock by a second clock having a frequency different from the reference clock for measuring the arrival time and a frequency that is not an integral multiple of the reference clock frequency, for example, a clock for clock. The oscillation of the reference clock is turned on in synchronization with the clock for clock, and ultrasonic waves are transmitted (transmitted) after a certain number of clocks from the clock. Then, the transmission timing is shifted in phase with respect to the reference clock each time by changing the predetermined number of clocks (incrementing by 1) for each transmission. Thus, the arrival time is obtained with high resolution from the average of a plurality of arrival times obtained by counting the reference clock. By doing so, it is said that a time resolution smaller than the period of the reference clock can be obtained.

この従来技術では、送信(発信)のタイミングが、基準クロックに対し位相的に偏り無く均一に散らばるようになれば、基準クロックによる複数の到達時間測定値の平均値が正しい値に近づき、誤差の小さい流量測定が出来るはずであるが、送信タイミングを位相的に均一にずらすことが難しい。それは2つのクロックの周期差(厳密には基準クロック周期の整数倍と時計用クロック周期との差)によりずれる位相が、基準クロックのわずかの偏差や温度特性等で異なり、前記一定クロック数の増分(どこまで増やすか)とのマッチングが崩れるためである。特に、基準クロックは低消費電力化の観点から、発振開始から周波数が安定するまでの時間を短くするために、水晶発振器等の高精度のクロック発振器を使用しないことがあって、温度変化等による周波数変化によって前記周期差が変動し、送信タイミングを基準クロック位相の1周期に満遍なく散らばせるという条件が崩れやすい。満遍なく散らばせる条件が崩れると、複数回の到達時間の計測値の平均が正しい真値に近づかなくなり、真値との違い(誤差)が大きくなる。従って、期待する程計測精度(分解能)が向上しないという問題点があった。 In this prior art, if the transmission (transmission) timing is evenly distributed with no phase deviation with respect to the reference clock, the average value of a plurality of arrival time measurements by the reference clock approaches the correct value, and the error Although it should be possible to measure a small flow rate, it is difficult to shift the transmission timing uniformly in terms of phase. The phase is shifted by the difference between the two clock cycles (strictly, the difference between an integer multiple of the reference clock cycle and the clock clock cycle) due to slight deviation of the reference clock, temperature characteristics, etc. This is because the matching with (to what extent) increases. In particular, from the viewpoint of reducing power consumption, the reference clock may not use a high-accuracy clock oscillator such as a crystal oscillator in order to shorten the time from the start of oscillation until the frequency stabilizes. The period difference fluctuates due to a change in frequency, and the condition that the transmission timing is evenly distributed over one period of the reference clock phase tends to be broken. When evenly Chiraba to condition collapses, the average of multiple arrival time meter Hakachi is not approach the correct true value, the difference between the true value (error) is large. Therefore, there is a problem that the measurement accuracy (resolution) is not improved as expected.

〔第2の従来技術〕(特許文献2参照)
この従来技術も、第1の従来技術と同様に、超音波の到達時間の平均レベルで目標の(期待する)高い分解能を得ることを狙ったものということができる。送受信を複数回続けて繰り返すことによる計測を1計測セットとし、この計測セットで順方向の計測を行い、次に逆方向の計測セットを行う。このようにして、何回かの計測セットを行い、順方向の到達時間と逆方向の到達時間の各総和に基づいて流量を演算するが、計測セットの開始から終了までの間の任意の位置に遅延時間を入れている。遅延時間は計測セット毎に変化させるようにしている。例えば、基準クロックの1周期の1/10を1単位とし、毎回、その0倍(遅延なし)から、次は1倍、次は2倍と、少しずつ遅延時間を増加させ、9倍の次は再び0倍に戻るようにする。こうして、10計測セットの測定で、基準クロック周期の1/10の分解能での到達時間測定が可能となるとしている。実際には到達時間毎に流量に換算し、流量レベルでの平均化を行っている。
[Second Prior Art] (see Patent Document 2)
Similar to the first prior art, this prior art can also be said to be aimed at obtaining a target (expected) high resolution at the average level of the arrival time of ultrasonic waves. Measurement by repeating transmission and reception a plurality of times is taken as one measurement set, forward measurement is performed with this measurement set, and then reverse measurement set is performed. In this way, several measurement sets are performed, and the flow rate is calculated based on the sum of the arrival time in the forward direction and the arrival time in the reverse direction, but any position from the start to the end of the measurement set The delay time is put in. The delay time is changed for each measurement set. For example, 1/10 of one cycle of the reference clock is defined as 1 unit, and each time, the delay time is gradually increased from 0 times (no delay) to 1 time, then 2 times, and 9 times the next time. Will return to 0 times again. In this way, it is said that it is possible to measure the arrival time with a resolution of 1/10 of the reference clock period by measuring 10 measurement sets. Actually, it is converted into a flow rate at every arrival time and averaged at the flow rate level.

平均値が正しい到達時間となるためには、遅延時間の前記1単位即ち基本の遅延時間が基準クロック周期の1/nなら、そのn倍まで遅延時間を大きくしたところでやめる(元の1倍に戻す)必要がある(正しくは0倍から開始して(n−1)倍まで、または1倍から開始してn倍までとし、実際は順番は関係なく各倍数が均一ならよい)。nを11とし、基本の遅延時間をτとしたときの、動作を図1に従って説明する。 In order for the average value to be the correct arrival time, if the unit of the delay time, that is, the basic delay time is 1 / n of the reference clock period, it is stopped when the delay time is increased up to n times (to the original one time) back) must (correctly starting from 0-fold (n-1) to fold or starting from 1-fold to up to n times, actually turn has one uniform respective multiples regardless Rayoi). The operation when n is 11 and the basic delay time is τ will be described with reference to FIG.

図1で基準クロックのカウントエッジは、基準クロックを計数するカウンタによる基準クロックのカウントエッジを意味する。また、1回目〜12回目は、それぞれ1回目の計測セット〜12回目の計測セットのことである。1回目では遅延時間は0(即ち遅延なし)で、最初のカウントエッジの時点で第1発信(第1の送信)が行われ、最終受信の時点で、複数回の送受信の連続する繰り返しが終了している。なお図1は、遅延時間が0のときの第1発信から最終受信までの到達時間が基準クロックの周期(クロック数)で1.3の場合であるが、実際はこのような事例はない。図1では、遅延時間は基準クロック1周期の1/11を1単位(τ)とし、毎回、その0倍から、1倍、2倍、・・・と順に増加させ、10倍の次は再び0倍に戻すようにして、11回の測定(計測セット)で、基準クロック周期の1/11の分解能で到達時間の測定が可能となる構成を狙ったものであるが、基本の遅れ時間τが何らかの事情(例えば温度変化等によって)基準クロック周期の1/10となり、予定していた1/11より大きくなってしまった場合を示してしる。1回目の基準クロックのカウント値は1であり、1回目〜7回目は何れもカウン値が1となる。8回目〜11回目はカウン値が何れも2となる。そして12回目で遅延時間が0に戻る。従って、1回目から11回目までの到達時間の平均値は、1回目から11回目までのカウント値の平均値となり、次式のように約1.4となり、真
(1×7+2×4)/11=1.36≒1.4
値の1.3から離れた値となっている。
In FIG. 1, the count edge of the reference clock means the count edge of the reference clock by a counter that counts the reference clock. The first to twelfth times are the first measurement set to the twelfth measurement set, respectively. At the first time, the delay time is 0 (that is, there is no delay), the first transmission (first transmission) is performed at the time of the first count edge, and the continuous repetition of a plurality of times of transmission and reception ends at the time of the final reception. is doing. FIG. 1 shows a case where the arrival time from the first transmission to the final reception when the delay time is 0 is 1.3 in terms of the reference clock cycle (number of clocks), but there is actually no such case. In FIG. 1, 1/11 of the reference clock period is 1 unit (τ), and the delay time is increased from 0 times to 1 time, 2 times,... The target delay time τ is aimed at a configuration in which the arrival time can be measured with a resolution of 1/11 of the reference clock period in 11 measurements (measurement set) by returning to 0 times. Shows a case where it becomes 1/10 of the reference clock period for some reason (for example, due to a temperature change or the like) and becomes larger than the planned 1/11. The count value of the first reference clock is 1, first to 7 th is count value both is 1. To 11 th 8 th is 2 both are count values. The delay time returns to 0 at the 12th time. Therefore, the average value of the arrival times from the first time to the eleventh time is the average value of the count values from the first time to the eleventh time, which is about 1.4 as shown in the following equation, and is true (1 × 7 + 2 × 4) / 11 = 1.36 ≒ 1.4
The value is far from 1.3.

この第2の従来技術では、測定の分解能を向上させるには、基本の遅延時間τを小さく定めることが必要で、遅延手段として、遅延素子を用いるが、素子の遅延時間は温度変化の影響を受けて変化するため、期待する程計測精度(分解能)が向上しないという問題点があった。基本の遅延時間τと、何倍まで遅延時間を大きくするかのマッチングが温度変化等によって崩れてしまうからである。
特開2002−5706号公報(〔0013〕、図2) 特開2003−232664号公報(〔0019〕〜〔0022〕)
In the second prior art, in order to improve the measurement resolution, it is necessary to set the basic delay time τ small, and a delay element is used as the delay means. However, the delay time of the element is affected by the temperature change. Therefore, there is a problem that the measurement accuracy (resolution) is not improved as much as expected. This is because the matching of the basic delay time τ and how many times the delay time is increased is broken by a temperature change or the like.
JP 2002-5706 ([0013], FIG. 2) JP 2003-232664 A ([0019] to [0022])

上述のように、第1の従来技術では、温度変化などによって、クロック周波数がわずかに変化すると、送信タイミングを基準クロックの位相1周期に満遍なく散らばせるという条件が崩れ、結果的に複数の計測値の平均値が正しい値から外れて、計測精度(分解能)が期待する程向上しないという問題点があった。   As described above, in the first conventional technique, when the clock frequency slightly changes due to a temperature change or the like, the condition that the transmission timing is evenly distributed in one phase of the phase of the reference clock is broken, and as a result, a plurality of measurements are performed. There is a problem that the average value of the values deviates from the correct value and the measurement accuracy (resolution) is not improved as expected.

また第2の従来技術では、温度変化による遅延素子の遅延時間の変化があると、前のように、基本の遅延時間と、何倍まで遅延時間を大きくするのかのマッチングが崩れて、結果的に正しい計測値が得られず、計測精度(分解能)が期待する程向上しないという問題点があった。 In the second prior art, if there is a delay in the time change of the delay element due to temperature changes, as before mentioned, the basic delay time, collapse that of matching to increase the delay time to many times, the results Therefore, there is a problem that correct measurement values cannot be obtained and the measurement accuracy (resolution) is not improved as expected.

そこで、本発明は、前記従来技術の問題点を解消し、超音波到達時間測定の実質的な分解能を高め、流量計測の高精度化を達成できる超音波流量計を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an ultrasonic flowmeter that can solve the problems of the prior art, increase the substantial resolution of ultrasonic arrival time measurement, and achieve high accuracy of flow measurement. .

本発明は、基準クロックのカウントエッジから遅延時間をおいて最初の送信を行い、送信毎の順次遅延時間を一定時間ずつ長くし、送信(発信)タイミングが基準クロックの次のカウントエッジより後になったら遅延時間を最初の送信時の遅延時間に戻すことを最も主要な特徴とする。
請求項1発明は、流体の上流と下流に対向配置した超音波送受波器間で相互に超音波の送受信を行い、その到達時間より流量を求める超音波流量計において、
最初の送信から最後の受信までの到達時間、つまり到達時間の測定開始から終了までを基準クロックを計数して測定するもので、
基準クロックのカウントエッジから遅延をおいて最初の送信を行い、
前記遅延を基準クロックの1周期より小さい一定時間の整数倍となるようにし、
前記一定時間の1倍から始め、毎回片方の測定毎に倍数を1つずつ増やすようにして、
送信タイミングが、基準クロックの次のカウントエッジより後になったら、次回の測定遅延時間を前記一定時間の1倍に戻すようにしたことを特徴とする超音波流量計である。
In the present invention, the first transmission is performed with a delay time from the count edge of the reference clock, the sequential delay time for each transmission is increased by a fixed time, and the transmission (transmission) timing is after the next count edge of the reference clock. The main feature is that the delay time is returned to the delay time at the first transmission.
The invention of claim 1 are mutually send and receive ultrasonic waves between the ultrasonic transducer which is arranged to face the upstream and downstream fluid, the ultrasonic flowmeter seeking by Ri flow amount thereof arrival time,
Measure the arrival time from the first transmission to the last reception, that is, measure the reference clock from the start to the end of the arrival time measurement,
Perform the first transmission with a delay from the reference clock count edge,
The delay is an integral multiple of a fixed time less than one period of the reference clock;
Start with 1 time of the fixed time, and increase the multiple by 1 for each measurement each time,
When the transmission timing comes after the next count edge of the reference clock, the ultrasonic flowmeter is characterized in that the next measurement delay time is returned to one time of the predetermined time.

この発明の作用を図2に従って説明する。図2は、到達時間すなわち第1発信(送信)から最終受信までが基準クロックのクロック数で1.3の場合であるが実際はこのような事例はない。発明の動作を理解し易いようにしたものである。隣り合うカウントエッジ間の間隔(時間)が基準クロックの1周期で、この1周期より小さい一定時間をτで示す。1回目の測定時の遅延時間はτ×1、次の2回目の測定ではτ×2と遅延時間を順に増加させてゆき、10回目では遅延時間がτ×10となり、この遅延時間終了時、つまり測定の開始時である最初の発信(送信時)が、遅延を開始したカウントエッジ(図2の一番左のカウントエッジ)の次のカウントエッジ(図2の3つのカウントエッジのうち中央のカウントエッジ)の後になっている。よって、その次の(11回目)の測定では遅延時間が基本の一定時間τに戻される。この動作を繰り返すことで、図2のように、測定の開始即ち最初の発信(送信)から最後の受信(最終受信)までの間の基準クロックのカウントエッジを計数して得られるカウント値、即ち到達時間は、図2の右端に示すように、1回目〜6回目は1、7回目〜9回目は2、10回目は1となり、10回の平均値は(1×7+2×3)/10=1.3となり到達時間を正確に計測している。こうして到達時間の真値に近い値(図2の例では真値と同じ測定値)を得ている。図2では、一定時間τの10倍まで遅延時間を大きくしたところで、送信(発信)タイミングが基準クロックの次のカウントエッジより後になっているので、次の11回目の測定では、遅延時間を元の値τ×1まで戻しているが、仮に一定時間τが9割程度の時間に変わったとすると、次のカウントエッジを越える11倍の遅延時間まで増加させることになり、11回目の測定開始(図2の第1発信)時点が基準クロックの1周期間に亘り均等に配置されることになり、到達時間の計測値(カウント値)の平均が真値に近くなる。 The operation of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a case where the arrival time, that is, the first transmission (transmission) to the final reception is 1.3 in terms of the number of reference clocks, but there is actually no such case. It makes it easy to understand the operation of the invention. An interval (time) between adjacent count edges is one cycle of the reference clock, and a fixed time smaller than this one cycle is denoted by τ. The delay time at the first measurement is τ × 1, and at the next second measurement, τ × 2 and the delay time are increased in order, and at the tenth time, the delay time is τ × 10. In other words, the first transmission (at the time of transmission) at the start of measurement is the count edge (the leftmost count edge in FIG. 2) that started the delay, and the center of the three count edges in FIG. After the count edge). Therefore, in the next (11th) measurement, the delay time is returned to the basic fixed time τ. By repeating this operation, as shown in FIG. 2, the count value obtained by counting the count edges of the reference clock from the start of measurement, that is, from the first transmission (transmission) to the last reception (final reception), As shown at the right end of FIG. 2, the arrival time is 1 for the 1st to 6th times, 2 for the 7th to 9th times, and 1 for the 10th time, and the average value for 10 times is (1 × 7 + 2 × 3) / 10. = 1.3 and the arrival time is accurately measured. In this way, a value close to the true value of the arrival time (the same measured value as the true value in the example of FIG. 2) is obtained. In FIG. 2, when the delay time is increased to 10 times the fixed time τ, the transmission (transmission) timing comes after the next count edge of the reference clock. While returning value tau × 1 or, when if a predetermined time tau is that it has become about 90% of the time, will be increased to the next exceeds count edge 11 times the delay time, start the measurement of the 11 th The time points (first transmission in FIG. 2) are evenly arranged over one period of the reference clock, and the average of the measured values (count values) of the arrival times is close to the true value.

図2では、遅延時間を基本の一定時間τの1倍から始め、測定毎に順に2倍、3倍、・・・10倍と増やし、最初の送信(発信)が基準クロックの次のカウントエッジを越えたら(次のカウントエッジの後になったら)、その次の11回目の測定で1倍のτに戻すことを繰り返すようにしたが、基本の一定時間τの0倍から開始しても、一定時間を基準クロックの1周期より大幅に小さく設定することで、上記のように1倍のτ×1から開始した場合と同様の効果が期できる。 In FIG. 2, the delay time starts from 1 time of the basic fixed time τ, and increases by 2 times, 3 times,..., 10 times in order for each measurement, and the first transmission (transmission) is the next count edge of the reference clock. once beyond the (When only after the next count edge), but to repeat to return to 1 times τ in the next 11 th measurement, even starting from 0 times the base of a predetermined time τ , by setting significantly smaller than one period of the reference clock for a predetermined time, the same effect as when starting from 1-fold tau × 1 as described above can be expected.

また、測定の開始が次のカウントエッジを越えたら、次回から遅延時間を順に小さくする方法も考えられる。一定時間の整数倍の倍数を測定毎に1つずつ小さくしてゆき、1倍になったら、次回からまた1倍から倍数を順に1つずつ増やす方向とし、このような倍数の増加、減少を繰り返すようにしても、同等の結果が得られる。   In addition, when the start of measurement exceeds the next count edge, a method of sequentially reducing the delay time from the next time is also conceivable. Decrease an integer multiple of a fixed time one by one for each measurement, and when it becomes 1, increase the number of multiples one by one from the next time. Even if it repeats, the equivalent result is obtained.

請求項2の発明は、流体の上流と下流に対向配置した超音波送受波器間で相互に超音波の送受信を行い、その到達時間より流量を求める超音波流量計において、
最初の送信から最後の受信までの到達時間、つまり到達時間の測定開始から終了までを基準クロックを計数して測定するもので、
基準クロックのカウントエッジから遅延をおいて最初の送信を行い、
前記遅延を基準クロックの1周期より小さい一定時間の整数倍となるようにし、
前記一定時間の1倍から始め、毎回片方の測定毎に倍数を1つずつ増やすようにして、
遅延時間が、基準クロックの1周期の一定整数倍を超えたら、次回の測定は遅延時間を前記一定時間の1倍に戻すようにしたことを特徴とする超音波流量計である。
The invention of claim 2, mutually transmits and receives ultrasonic waves between the ultrasonic transducer which is arranged to face the upstream and downstream fluid, the ultrasonic flowmeter seeking by Ri flow amount thereof arrival time,
Measure the arrival time from the first transmission to the last reception, that is, measure the reference clock from the start to the end of the arrival time measurement,
Perform the first transmission with a delay from the reference clock count edge,
The delay is an integral multiple of a fixed time less than one period of the reference clock;
Start with 1 time of the fixed time, and increase the multiple by 1 for each measurement each time,
When the delay time exceeds a certain integer multiple of one cycle of the reference clock, the next measurement is an ultrasonic flowmeter in which the delay time is returned to one time of the certain time.

何回かの測定値の平均値が真値に近い正確な値となるため、基準クロックの周波数をそれ程高くする必要がなく、またシングアラウンドの繰り返し送受信回数をそれ程多くする必要がない。従って、消費電流を増加させないで計測精度の向上ができ、電池駆動の超音波流量計の実用化に寄与する。   Since the average value of several measurement values is an accurate value close to the true value, it is not necessary to increase the frequency of the reference clock so much, and it is not necessary to increase the number of times of repeated sending and receiving of the single around. Therefore, the measurement accuracy can be improved without increasing the current consumption, which contributes to the practical application of a battery-driven ultrasonic flow meter.

また、基準クロックに対して、到達時間の測定開始時点(第1送信時点)の位相が測定毎に異なるため、基準クロックと同期したノイズとも位相が毎回異なることになり、そのノイズの影響を平均化して悪影響を小さくできる。従って、到達時間測定のS/Nが向上し、この面からも結果的に流量計測精度が向上する。 Also, since the phase at the measurement start time (first transmission time) of the arrival time is different for each measurement with respect to the reference clock, the phase is also different from the noise synchronized with the reference clock every time, and the influence of the noise is averaged. To reduce adverse effects. Therefore, S / N of the arrival time measurements improved and also leads to increased flow rate measurement accuracy from this plane.

毎回の遅延による測定開始時点の、基準クロックに対する位相のずれ分(即ち前記一定時間)が、基準クロックの1周期のちょうど整数分の1となるとは限らない。その場合は、その偏り分が測定誤差となるが、請求項2の発明では基準クロックの1周期ではなく複数周期に亘り、測定開始時点の位相ずらしを行なうので、より均等化が実現でき、そのぶん到達時間測定の誤差を小さくでき、流量測定精度がさらに向上する。   The amount of phase shift with respect to the reference clock (that is, the predetermined time) at the start of measurement due to each delay is not necessarily an integral number of one cycle of the reference clock. In that case, the deviation becomes a measurement error, but in the invention of claim 2, the phase shift at the measurement start time is performed over a plurality of cycles instead of one cycle of the reference clock, so that more equalization can be realized. The error in the arrival time measurement can be reduced and the flow measurement accuracy is further improved.

超音波の到達時間を測計するための基準クロックの周波数を殊更高い周波数にするとか、シングアラウンド方式での繰り返し送受信回数を殊更多くして、消費電流の増大を招くことを避け、基準クロックに対する測定開始時点の位相を順にずらして何回かの測定を行うことによって測定誤差を小さくし、流量計測精度をあげることを実現した。   The frequency of the reference clock for measuring the arrival time of the ultrasonic wave is set to a particularly high frequency, or the number of repeated transmissions and receptions in the sing-around method is further increased to avoid an increase in current consumption. By shifting the phase at the start of measurement in order and performing several measurements, the measurement error was reduced and the flow measurement accuracy was improved.

次に図4〜図9に従って実施例1を説明する。図4は、この発明の実施例1の構成を示すブロック図である。送受波器1と2は図5に示すように流管3の流体中に、上流と下流に距離Lを離して対向配置された超音波振動子で送信にも受信にも使用できる。両送受波器は流体中を上流から下流の順方向、及び下流から上流への逆方向とに超音波の送受信を行う。図2でVは流体の流速を示す。   Next, Example 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 5, the transducers 1 and 2 can be used for both transmission and reception by ultrasonic transducers arranged opposite to each other in the fluid of the flow tube 3 at a distance L upstream and downstream. Both transducers transmit and receive ultrasonic waves in the fluid in the forward direction from upstream to downstream and in the reverse direction from downstream to upstream. In FIG. 2, V indicates the flow rate of the fluid.

送受波器1と2は切替スイッチ3と4の状態に応じて、各役割が決る。切替スイッチ3,4が図示の状態のとき、送受波器1は送信側として、送信波器2は受信側として働く。受信波検知部5は受信側の送信波器例えば2が接続され、受信波を検知すると受信波検知信号を出力する。受信波検知部5は図7に示すように主に増幅器6と比較器7,8で構成されていて、受信側の送受波器例えば送受波器2からの受信信号を先ず増幅する。増幅後の受信波を図6に示す。なお図6は、送信用の駆動信号も合せて示している。駆動信号のあと、符号tで示す伝搬時間後に受信波が送波器例えば2に受信され、その第3波のゼロクロス点Cで受信波検知信号を出力する。   The roles of the transducers 1 and 2 are determined according to the state of the changeover switches 3 and 4. When the change-over switches 3 and 4 are in the illustrated state, the transmitter / receiver 1 functions as a transmission side, and the transmission wave device 2 functions as a reception side. The reception wave detector 5 is connected to a transmission wave transmitter 2 on the reception side and outputs a reception wave detection signal when a reception wave is detected. As shown in FIG. 7, the reception wave detection unit 5 is mainly composed of an amplifier 6 and comparators 7 and 8, and first amplifies a reception signal from a reception-side transmitter / receiver, for example, the transmitter / receiver 2. FIG. 6 shows the received wave after amplification. FIG. 6 also shows a drive signal for transmission. After the drive signal, the received wave is received by the transmitter, for example 2, after the propagation time indicated by the symbol t, and the received wave detection signal is output at the zero-cross point C of the third wave.

受信波検知部5は、受信信号増幅後、その信号が比較器7と8に入力されていて、基準電圧VTHとの比較で第3波を検知した直後のゼロクロス点Cをゼロレベルとの比較で検知し受信波検知信号として出力するようにしている。なお、これらの比較器7と8の出力は、それぞれゲート9,10を介して次段のゲート11に送られるようになっていて、それらのゲート9,10及び11は、受信波が到達する直前に開くようになっている。こうすることで、これらのゲートが閉じている間の不測ノイズを受信波と誤認して検知しても、ゲートが閉じているため次段に送られないようにしている。こうして、突発的なノイズによる誤動作を防ぎ、精度の高い測定が可能となる。また、ゲートを開くタイミングは、送受波器間の距離Lと、流速範囲、温度範囲を加味して、できる限り真の受信波を検知した信号のみを通すように決められている。 The received wave detection unit 5 amplifies the received signal , and the signal is input to the comparators 7 and 8, and the zero cross point C immediately after detecting the third wave by comparison with the reference voltage V TH is set to the zero level. Are detected and output as a received wave detection signal. The outputs of the comparators 7 and 8 are sent to the next gate 11 via the gates 9 and 10, respectively, and the received waves reach these gates 9, 10 and 11. It is designed to open just before. In this way, even if the unexpected noise while these gates are closed is mistakenly detected as a received wave, it is prevented from being sent to the next stage because the gate is closed. In this way, malfunction due to sudden noise can be prevented and highly accurate measurement can be performed. The timing for opening the gate is determined so as to pass only the signal that detects the true received wave as much as possible, taking into account the distance L between the transducer, the flow velocity range, and the temperature range.

再び図4で、コントロール部12は、一定時間間隔で切替スイッチ3,4を切替える送受切替信号を送出して、送信と受信、即ち送受の切替えを行った後、基準クロック発生部13の基準クロックのカウントエッジ(カウンタ14がカウントするエッジ)と同じタイミングでスタート信号を遅延部15に出力する。   In FIG. 4 again, the control unit 12 sends a transmission / reception switching signal for switching the change-over switches 3 and 4 at regular time intervals, and after switching between transmission and reception, that is, transmission / reception, the reference clock of the reference clock generation unit 13 The start signal is output to the delay unit 15 at the same timing as the count edge (the edge counted by the counter 14).

遅延部15はコントロール部12からのスタート信号を受けると、一定の遅延時間後に駆動信号を出力する。遅延部15は図8のブロック図で示す構成となっている。前記コントロール部12からのスタート信号は、遅延素子部16と測定回数カウンタ17に入力される。測定回数カウンタは、スタート信号を計数することで測定回数をカウントし、そのカウント値をセレクト信号(選択信号)としてデータセレクタ18に送出する。データセレクタ18は、測定回数カウンタ17からのセレクト信号に応じて、遅延素子部16の出力信号(遅延信号)を選択して駆動信号として出力する。基準クロックと駆動信号は遅延時間の上限を検知する遅延上限検知手段19に入力され、該検知手段19が遅延時間の上限を検知してリセット信号を出力すると、測定回数カウンタ17のカウント値がリセットされるように構成されている。 When receiving the start signal from the control unit 12, the delay unit 15 outputs a drive signal after a certain delay time. The delay unit 15 has the configuration shown in the block diagram of FIG. The start signal from the control unit 12 is input to the delay element unit 16 and the measurement number counter 17. The measurement number counter counts the number of measurements by counting the start signal, and sends the count value to the data selector 18 as a select signal (selection signal). The data selector 18 selects the output signal (delay signal) of the delay element unit 16 according to the select signal from the measurement number counter 17 and outputs it as a drive signal. The reference clock and the drive signal are input to a delay upper limit detection unit 19 that detects the upper limit of the delay time. When the detection unit 19 detects the upper limit of the delay time and outputs a reset signal, the count value of the measurement number counter 17 is reset. It is configured to be.

遅延素子部16は、図9に示すように、遅延時間が等しい複数の遅延素子21,22,23,・・・29,30がカスケードに接続され、何個の遅延素子を通すかで、遅延時間を基本の遅延時間(一定時間)の整数倍となるようにし、しかもこの整数を、測定回数カウンタ17のカウント値である前記セレクト信号で選択するようにしている。そして、2回の測定毎(順方向と逆方向の各1回の合計2回の測定毎)に順に整数倍の倍数を1,2,3・・・と1つずつ増やすように構成されていて、第1駆動信号出力がコントロール部12からのスタート信号後の最初の基準クロックのカウントエッジより後になったら、2回後(次の次)の測定時は前記遅延素子を通す数を1つに戻すようにしている。このように、測定2回毎に遅延素子を通す数を1つずつ増やすのは、送信方向の順方向と逆方向の1セット毎に遅延時間を増やす、即ち各方向毎に毎回遅延時間を1つ(一定時間)ずつ増やすためである。   As shown in FIG. 9, the delay element unit 16 includes a plurality of delay elements 21, 22, 23,... The time is set to be an integral multiple of the basic delay time (fixed time), and this integer is selected by the select signal which is the count value of the measurement number counter 17. And, every two measurements (every one measurement in each of the forward and reverse directions), an integer multiple is sequentially increased by 1, 2, 3,. When the first drive signal output comes after the count edge of the first reference clock after the start signal from the control unit 12, the number passing through the delay element is set to one for the second (next) next measurement. I'm trying to get it back. Thus, increasing the number of passing delay elements by one every two measurements increases the delay time for each set of the forward direction and the reverse direction of the transmission direction, that is, the delay time is increased by 1 for each direction. This is to increase by one (a certain time).

図4の送波器駆動部31は、遅延15からの駆動信号を受けると、送信側の送受波器例えば送受波器1を駆動する。 When receiving the drive signal from the delay unit 15, the transmitter drive unit 31 of FIG. 4 drives the transmitter / receiver, for example, the transmitter / receiver 1.

カウンタ14は、駆動信号から受信波検知信号までの時間を測定する。測定した時間(基準クロックのカウント値)はコントロール部12が読み取る。この実施例ではスタート信号でカウンタ14のカウンタ値がゼロクリアされ、カウントを開始するように構成されている。   The counter 14 measures the time from the drive signal to the received wave detection signal. The control unit 12 reads the measured time (reference clock count value). In this embodiment, the counter value of the counter 14 is cleared to zero by the start signal and starts counting.

コントロール部12は一定時間間隔で送切替信号を反転させることにより切替えスイッチ3,4の切替えをすることで、2つの送受波器1と2の送信と受信の役割の切替えを行う。 Control unit 12 by the switching of the changeover switch 3 and 4 by inverting the received switching signal transmission at a predetermined time interval, performs two transducer 1 and switching of roles between transmission and reception of two.

各切替え後、切替えによるノイズ等の過渡的な現象が収まる時間をおいて、スタート信号を出力する。そして、受信波検知信号が入力されると、カウンタ14が測定した到達時間(カウント値)を読取り、直前に行った反対向きでの測定値とを用いて、両測定値に基づいてその間の流速・流量を演算する。   After each switching, a start signal is output after a time when a transient phenomenon such as noise due to switching is settled. Then, when the received wave detection signal is input, the arrival time (count value) measured by the counter 14 is read, and the flow rate between them is measured based on both measured values using the measured value in the opposite direction performed immediately before.・ Calculate the flow rate.

この実施例によれば、各方向毎の到達時間の測定、特に測定開始の時期である動信号の時期が、測定開始毎に、遅延素子1個の遅延時間ずつずれるため、各方向毎の測定が基準クロックに対し毎回位相的に最適にずれることになる。そのため、平均した値が各方向毎に到達時間の真値に近くなり、その値を使って演算する流速や流量も真値に近いものとなり、誤差の小さい精度の高い測定が可能となる。 According to this embodiment, the measurement of the arrival time of each direction, particularly the timing of timing at which drive motion signal to start the measurement for each measurement initiation, since the shifted by the delay elements 1 delay time, for each direction The measurement is optimally shifted in phase each time with respect to the reference clock. For this reason, the average value is close to the true value of the arrival time in each direction, and the flow velocity and flow rate calculated using the values are close to the true value, so that highly accurate measurement with small errors is possible.

図10は他の実施例の全体構成を示すブロック図である。この実施例2は、より分解能(精度)を高めるために、送受信を所定回数連続して繰り返し、所定回数分の到達時間をまとめて測定する方式に適用した例である。   FIG. 10 is a block diagram showing the overall configuration of another embodiment. In this second embodiment, in order to further improve the resolution (accuracy), transmission / reception is continuously repeated a predetermined number of times and applied to a method of measuring the arrival times for a predetermined number of times collectively.

以下、主として、実施例1と異なる部分について説明する。送波器駆動部31Aは遅延部15から駆動信号を受けると、送信側の送受波器例えば送受波器1を先ず駆動し、その後は受信波検知部5から受信波検知信号を受ける度に駆動する。ただし、第1のカウンタ14Aから第n受信波駆動信号を受けると、それ以後は新たにコントロール部12Aからのスタート信号に基づく駆動信号を受けるまでは駆動を停止する。本実施例では無意味なn+1回目の駆動を行ってしまうようになっているが、受信側で無視するので問題はない。   In the following, parts different from the first embodiment will be mainly described. When receiving the drive signal from the delay unit 15, the transmitter drive unit 31 </ b> A first drives the transmitter-side transmitter / receiver, for example, the transmitter / receiver 1, and then drives whenever a received wave detection signal is received from the received wave detection unit 5. To do. However, when the nth received wave drive signal is received from the first counter 14A, the drive is stopped until a drive signal based on the start signal from the control unit 12A is newly received. In this embodiment, meaningless (n + 1) th driving is performed, but there is no problem because it is ignored on the receiving side.

本実施例においても、受信波検知部5は、主に増幅器と比較器で構成されていて受信側の送受波器からの信号を増幅した後、その信号を比較器に入力し、基準電圧VTHと比較して第3波と検知した直後のゼロクロス点をゼロレベルとの比較で検知し受信波検知信号として出力するようにしている。 Also in the present embodiment, the received wave detection unit 5 is mainly composed of an amplifier and a comparator. After amplifying a signal from the transmitter / receiver on the receiving side, the signal is input to the comparator, and the reference voltage V Compared to TH , the zero cross point immediately after detection of the third wave is detected by comparison with zero level and output as a received wave detection signal.

これらの比較器の出力は、それぞれゲートを介して次段に送られるようになっていて、そのゲートは受信波が到達する直前に“開”になるようになっている。こうすることで、比較器が受信波以外のノイズを誤って検知し、正常でない信号を出力しても次段に送られないようになっている。   The outputs of these comparators are respectively sent to the next stage through gates, and the gates are set to “open” immediately before the reception wave arrives. By doing so, the comparator erroneously detects noise other than the received wave, and even if an abnormal signal is output, it is not sent to the next stage.

本実施例では2回目以降の受信では、前記のゲートの“開”のタイミングは直前の到達時間より求めるようになっていて、直前の到達時間を記憶し、その回の送信からの時間が記憶した時間より所定の時間を減じた値になったら“開”となるようになっている。   In this embodiment, in the second and subsequent receptions, the “open” timing of the gate is obtained from the previous arrival time, the previous arrival time is stored, and the time since the transmission of that time is stored. When a value obtained by subtracting a predetermined time from the set time is “open”.

こうすることで、受信波が到達する直前でゲートを“開”にすることが可能で、ノイズを効果的に遮断し、本来の受信波だけを捉えることが可能である。   By doing so, it is possible to “open” the gate immediately before the received wave arrives, effectively blocking noise and capturing only the original received wave.

この“開”のタイミングは、過去何回かの到達時間の平均値を加味して決めることも可能である。   This “open” timing can be determined by taking into account the average value of several arrival times in the past.

カウンタ14Aは受信波検知部5からの受信波検知信号の数をカウントし、n番目の受信波検知信号を受けると第n受信波検知信号として出力する。このカウンタ14Aはコントロール部12Aからのスタート信号でリセットされるようになっている。   The counter 14A counts the number of received wave detection signals from the received wave detection unit 5 and outputs the received signal as an nth received wave detection signal when the nth received wave detection signal is received. The counter 14A is reset by a start signal from the control unit 12A.

カウンタ14Bは、駆動信号から第n受信波検知信号までの時間、すなわち、n回の連続した繰り返し送受信の最初の送信から最後の受信までの総到達時間をまとめて測定する。その測定値(カウント値)はコントロール部12Aが読み取る。この実施例ではスタート信号でカウント値がゼロクリアされ、カウントを開始するように構成されている。 The counter 14B collectively measures the time from the drive signal to the nth received wave detection signal, that is, the total arrival time from the first transmission to the last reception of n consecutive repeated transmissions / receptions. The measured value (count value) of the control unit 12A takes to read. In this embodiment, the count value is cleared to zero by the start signal and starts counting.

コントロール部12Aは、第n受信波検知信号が入力されると、カウンタ14Bの測定値(カウント値)を読取り、直前に行った反対向きでの測定値とを用いて、その間の流速・流量を演算する。本実施例では、一方向の測定毎にn回の連続した繰り返し送受信を行い、n回分の到達時間をまとめて測定し、これに基づいて流速・流量を演算するので、実施例1と比較して、より高分解能(高精度)の測定が可能となる。 Control unit 12A, the n-th received Namiken known signal is input, reading the measured value of the counter 14B (count value), using the measured values at the opposite went immediately before, during flow rate Flow rate Is calculated. In this example, n consecutive repeated transmissions / receptions are performed for each measurement in one direction, the arrival times for n times are collectively measured, and the flow velocity and flow rate are calculated based on this, so compared with Example 1. Thus, measurement with higher resolution (high accuracy) becomes possible.

また、この実施例2でも、実施例1と同様に、遅延時間は、駆動信号出力がコントロール部からのスタート信号後の最初の基準クロックのカウントエッジ入力時より後になったら、2回後(次の次)の測定時には遅延素子を通す数を1つに戻すようにしている。   Also in the second embodiment, as in the first embodiment, the delay time is two times later when the drive signal output is after the count edge input of the first reference clock after the start signal from the control unit (next time). In the next measurement, the number passing through the delay element is returned to one.

本実施例は、全体の構成は、実施例2の図10のブロック図と同じで、一部の作用だけが異なる。即ち、実施例2では、上述のように、遅延時間は駆動信号出力がコントロール部からの「スタート信号後の最初の基準クロック」のカウントエッジ入力時より後になったら、2回後(次の次)の測定時は前記遅延素子を通す数を1つに戻すようにしたが、この実施例3では「スタート信号後の最初の基準クロック」ではなく「スタート信号後の5回目の基準クロック」のカウントエッジとしていて、基準クロックに対し、さらに位相的に均等に第1送信のタイミングが散らばることになり、到達時間の平均値がより真値に近い値となる。この実施例3は請求項2の発明に対応する。   The overall configuration of the present embodiment is the same as the block diagram of FIG. 10 of the second embodiment, and only part of the operation is different. That is, in the second embodiment, as described above, when the drive signal output is after the count edge of the “first reference clock after the start signal” is input from the control unit, the delay time is two times later (next next time). ), The number of passing through the delay element is returned to one, but in the third embodiment, the “first reference clock after the start signal” is not “the fifth reference clock after the start signal”. The first transmission timing is scattered evenly in phase with respect to the reference clock as the count edge, and the average value of the arrival times becomes closer to the true value. The third embodiment corresponds to the invention of claim 2.

本実施例は、全体の構成は図4と同じで遅延部の構成のみが異なる。遅延部15の構成のブロック図を図11に示す。 This embodiment, configuration of the entire body only the configuration of the same delay unit and FIG. 4 is different. A block diagram of the configuration of the delay unit 15 is shown in FIG.

遅延時間は、スタート信号が入力されると発振を開始する発振器33から出力されるクロックをカウンタ34で計数(カウント)する方法で、発振器33のクロック周期の整数倍に設定できる。発振器33の出力クロックはカウンタ34に入力されていて、スタート信号が遅延部15の発振器33に入力されると発振器33が発振を開始して、その出力クロックがカウンタ34で計数される。カウンタ34の出力であるカウント値は、プリセットカウンタとして作動する測定回数カウンタ35の出力と一致検知部36で比較され、カウンタ34の出力であるカウント値と測定回数カウンタ35の出力とが一致すると、一致検知部36の出力である一致信号がゲートコントロール部37へ入力される。ゲートコントロール部37に入力される一致信号は、通常は一致信号がそのままゲート部38へ開信号として入力されていて、開信号が“開”となったとき1回だけ発振器33の出力をゲート部38が駆動信号として通過させるようになっている。またスタート信号は測定数カウンタ35のカウント入力になっていて、スタート信号が入力される毎に、つまり測定毎に1カウントずつカウントアップする。よって、遅延時間の終了タイミングで駆動信号の出力タイミングとなる一致信号の出力タイミングは発振器33の出力クロックの1周期ずつ毎回遅くなるようになっている。   The delay time can be set to an integer multiple of the clock period of the oscillator 33 by counting (counting) the clock output from the oscillator 33 that starts oscillation when the start signal is input. The output clock of the oscillator 33 is input to the counter 34, and when the start signal is input to the oscillator 33 of the delay unit 15, the oscillator 33 starts oscillating and the output clock is counted by the counter 34. The count value that is the output of the counter 34 is compared with the output of the measurement number counter 35 that operates as a preset counter by the coincidence detector 36, and when the count value that is the output of the counter 34 matches the output of the measurement number counter 35, A coincidence signal that is an output of the coincidence detection unit 36 is input to the gate control unit 37. The coincidence signal inputted to the gate control unit 37 is normally inputted as an open signal to the gate unit 38 as it is, and when the open signal becomes “open”, the output of the oscillator 33 is outputted to the gate unit only once. 38 is allowed to pass as a drive signal. The start signal is a count input of the measurement number counter 35, and is counted up by one count every time the start signal is input, that is, every measurement. Therefore, the output timing of the coincidence signal, which becomes the output timing of the drive signal at the end timing of the delay time, is delayed every time one cycle of the output clock of the oscillator 33.

ただし、基点においては、スタート信号が入力されると発振機33が発振を開始しその出力クロックをカウンター34がカウント(計数)する。本実施例では、基準クロックが1クロック入力されると、ゲートコントロール部37は開信号を出力すると同時にその時のカウンタ34の出力(カウント値)を測定回数カウンタ35にプリセットして記憶するようになっている。   However, at the base point, when a start signal is input, the oscillator 33 starts to oscillate, and the counter 34 counts (counts) the output clock. In this embodiment, when one reference clock is input, the gate control unit 37 outputs an open signal, and at the same time, the output (count value) of the counter 34 at that time is preset and stored in the measurement number counter 35. ing.

その次の測定では、スタート信号の入力により発振器33及びカウンタ34が動作を開始すると共に、測定回数カウンタ35が1カウントアップし、よって一致信号は発振器33からの出力クロック数で1クロック分長い時間が経ったところで出力される。つまり、ゲートコントロール部37からゲート部38への開信号もスタート信号から1クロック分時間が後の時点で出力されることになる。以降、測定回毎に、スタート信号から駆動信号までの時間、つまり遅延時間が長くなる。   In the next measurement, when the start signal is input, the oscillator 33 and the counter 34 start to operate, and the measurement number counter 35 is incremented by 1, so that the coincidence signal is a time that is one clock longer than the number of output clocks from the oscillator 33. Is output when In other words, an open signal from the gate control unit 37 to the gate unit 38 is also output at a time one clock later from the start signal. Thereafter, the time from the start signal to the drive signal, that is, the delay time becomes longer every measurement time.

ゲートコントロール部37では。さらに駆動信号と基準クロックを比較していて、スタート信号後の(本実施例では)4パルス目の基準クロックの方が駆動信号より早く入力されたときに次の測定では基点に戻るようになっている。   In the gate control unit 37. Further, when the drive signal and the reference clock are compared, when the reference clock of the fourth pulse after the start signal (in this embodiment) is input earlier than the drive signal, it returns to the base point in the next measurement. ing.

こうして、遅延時間を基準クロックの1倍から4倍の長さに均等にばらつかせることができる。すなわち、送信タイミングを基準クロックに対し均等にばらつかせることができるので、到達時間の平均値が真の値に近づく。本実施例では、順逆の測定を区別せずにとにかく測定毎に遅延時間が長くなるようにしたが、順方向と、逆方向の測定はペアで測定されるのでこの方法でも効果は同じである。測定回数カウンタ35の前段に1/2の分周器を置くなどの方向で、前実施例のように順方向と逆方向の測定をペアとして1ペア毎に遅延時間を長くする方法も可能である。   In this way, the delay time can be evenly distributed from 1 to 4 times the reference clock. That is, since the transmission timing can be evenly distributed with respect to the reference clock, the average value of arrival times approaches the true value. In this embodiment, the delay time is increased for each measurement without distinguishing between forward and reverse measurements. However, since the measurement in the forward direction and the reverse direction are measured in pairs, this method has the same effect. . It is also possible to increase the delay time for each pair by setting the measurement in the forward direction and the reverse direction as a pair as in the previous embodiment in the direction such as placing a 1/2 frequency divider in front of the measurement number counter 35. is there.

本発明はガスメータ等の流量計に適用可能である。 The present invention is applicable to a flow meter such as a gas meter.

従来技術の動作を説明する図。The figure explaining operation | movement of a prior art. 本発明の請求項1の動作を説明する図。The figure explaining operation | movement of Claim 1 of this invention. 本発明の実施例4の動作を説明する図。The figure explaining operation | movement of Example 4 of this invention. 本発明の実施例1のブロック図。1 is a block diagram of Embodiment 1 of the present invention. 流管での送受波量の配置を示す図。The figure which shows arrangement | positioning of the amount of transmission / reception in a flow tube. 駆動信号と受信波の波形を示す図。The figure which shows the waveform of a drive signal and a received wave. 図4の受信波検知部のブロック図。The block diagram of the received wave detection part of FIG. 図4の遅延部のブロック図。The block diagram of the delay part of FIG. 図8の遅延素子部のブロック図。The block diagram of the delay element part of FIG. 本発明の実施例2のブロック図。The block diagram of Example 2 of this invention. 本発明の実施例のブロック図。The block diagram of Example 4 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1,2 送受波器
3 流管
13 基準クロック発生部
15 遅延部
14,14A,14B カウンタ
τ 一定時間(基本の遅延時間)
1, 2 Transceiver 3 Flow tube 13 Reference clock generator 15 Delay unit 14, 14A, 14B Counter τ Fixed time (basic delay time)

Claims (2)

流体の上流と下流に対向配置した超音波送受波器間で相互に超音波の送受信を行い、その到達時間より流量を求める超音波流量計において、
最初の送信から最後の受信までの到達時間、つまり到達時間の測定開始から終了までを基準クロックを計数して測定するもので、
基準クロックのカウントエッジから遅延をおいて最初の送信を行い、
前記遅延を基準クロックの1周期より小さい一定時間の整数倍となるようにし、
前記一定時間の1倍から始め、毎回片方の測定毎に倍数を1つずつ増やすようにして、
送信タイミングが、基準クロックの次のカウントエッジより後になったら、次回の測定は遅延時間を前記一定時間の1倍に戻すようにしたことを特徴とする超音波流量計。
Mutually send and receive ultrasonic waves between the ultrasonic transducer which is arranged to face the upstream and downstream fluid, the ultrasonic flowmeter seeking by Ri flow amount thereof arrival time,
Measure the arrival time from the first transmission to the last reception, that is, measure the reference clock from the start to the end of the arrival time measurement,
Perform the first transmission with a delay from the reference clock count edge,
The delay is an integral multiple of a fixed time less than one period of the reference clock;
Start with 1 time of the fixed time, and increase the multiple by 1 for each measurement each time,
An ultrasonic flowmeter characterized in that when the transmission timing comes after the next count edge of the reference clock, the next measurement returns the delay time to one time of the predetermined time.
流体の上流と下流に対向配置した超音波送受波器間で相互に超音波の送受信を行い、その到達時間より流量を求める超音波流量計において、
最初の送信から最後の受信までの到達時間、つまり到達時間の測定開始から終了までを基準クロックを計数して測定するもので、
基準クロックのカウントエッジから遅延をおいて最初の送信を行い、
前記遅延を基準クロックの1周期より小さい一定時間の整数倍となるようにし、
前記一定時間の1倍から始め、毎回片方の測定毎に倍数を1つずつ増やすようにして、
遅延時間が、基準クロックの1周期の一定整数倍を超えたら、次回の測定は遅延時間を前記一定時間の1倍に戻すようにしたことを特徴とする超音波流量計。
Mutually send and receive ultrasonic waves between the ultrasonic transducer which is arranged to face the upstream and downstream fluid, the ultrasonic flowmeter seeking by Ri flow amount thereof arrival time,
Measure the arrival time from the first transmission to the last reception, that is, measure the reference clock from the start to the end of the arrival time measurement,
Perform the first transmission with a delay from the reference clock count edge,
The delay is an integral multiple of a fixed time less than one period of the reference clock;
Start with 1 time of the fixed time, and increase the multiple by 1 for each measurement each time,
An ultrasonic flowmeter characterized in that if the delay time exceeds a certain integral multiple of one period of the reference clock, the next measurement returns the delay time to one time of the predetermined time.
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