JPH053886B2 - - Google Patents
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- JPH053886B2 JPH053886B2 JP60016092A JP1609285A JPH053886B2 JP H053886 B2 JPH053886 B2 JP H053886B2 JP 60016092 A JP60016092 A JP 60016092A JP 1609285 A JP1609285 A JP 1609285A JP H053886 B2 JPH053886 B2 JP H053886B2
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 20
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
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- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
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- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
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- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
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- Measuring Volume Flow (AREA)
Description
〔発明の属する分野〕
この発明は超音波流量計における受信波バラン
ス方式に係り、特に流れに対して斜めに超音波を
入射し、上流側から下流側への超音波伝搬時間と
下流側から上流側への超音波伝搬時間の伝搬時間
差を測定することによつて流量を測定するように
した超音波伝搬時間差測定式超音波流量計におけ
る超音波伝搬時間測定部の受信波バランス方式に
関する。 〔従来技術と問題点〕 上流側から下流側への超音波伝搬時間と下流側
から上流側への超音波伝搬時間の時間差を測定す
ることによつて流量を測定する計器として超音波
流量計が知られている。第３図は超音波流量計の
測定原理を示したもので、管路１内を測定すべき
流体が流れ、その上流側に超音波振動子２が配置
され、下流側には超音波振動子３が配置され、相
互間に超音波４を送信し対向する超音波振動子で
受信するようになつている。これらの超音波振動
子２および３の電気機械結合係数は通常異なつて
いるから、受信波５の振幅に相違が生じる。それ
ぞれの受信波５の振幅は受波バランス回路６によ
つて同一とされ、受信波の第２波が閾値７と同一
となつたとき、トリガ回路８が受信信号９を送出
する。上流側から下流側への超音波伝搬時間と下
流側から上流側への超音波伝搬時間を上下流の送
受を切替えながら測定することにより流速を測定
する。上記トリガ回路８へ入力される受信波の振
幅を同一レベルにするために、従来は振幅のみを
変化させて受波バランスを行つていた。この受波
バランス回路を第４図を参照して説明すると、受
信波５がAGC回路１０に供給されて利得制御さ
れAGC化２値受信波１１を送出し、この受信波
１１はコンパレータ１２に供給され、ここで波高
値設定回路１３からの設定波高値１４と比較さ
れ、２値化信号１５が出力される。この２値化信
号１５はゲート回路１６に加えられ、定まつた時
間だけゲート化２値化信号１７を送出する。この
ゲート化２値化信号１７は、積分回路１８を通し
て積分され、AGC電圧１９とされ、AGC電圧ア
ンプ１０のゲインをフイードバツク制御し、トリ
ガ回路６でトリガする波の波高値を設定波高値に
合致させる。このようにして上流から下流に向か
う受信波と下流から上流に向かう受信波のバラン
スが調整されるわけである。 しかしながら、このように受信波の利得を変え
ることにより受波バランスを行う方式では片方の
波高部分しか合致できないため波の振幅の時間的
変化率が異なり、流体が流れていないにもかかわ
らず時間差があるかのように誤つて計測され、流
量値が零を示さないという問題があつた。 また、超音波振動子の温度特性の相違やくさび
の非対称性から上流から下流へまたは下流から上
流へ伝搬する送信波の波形は微妙に相違してい
る。例えば第５図に示したように、第１受波２０
と第２受波２１との振幅の比が上流から下流に向
かう場合と下流から上流へ向かう場合の受信波で
異なる場合がある。このような場合、第２受波２
１の第２項部２４が上流→下流、下流→上流の受
信波で合致するようにAGC回路１０の増幅率を
制御すると、第１受波２０の第１谷部２３が合致
しなくなる。その結果、第１谷部から第２頂部の
時間的傾斜が上流→下流、下流→上流受波で異な
り、送信から第２受波２１が閾値７に達するまで
の時間が上流→下流の受信波ではT1、下流から
上流の受信波ではT2となり伝搬時間差△ｔが生
じる。これはみかけ上あたかも流体が流れること
によつて生じたかのように計測される。 ところで、超音波振動子の温度を変化させたと
きの受信波の第１谷部と第２頂部の値を調べると
下記の表のようになる。
ス方式に係り、特に流れに対して斜めに超音波を
入射し、上流側から下流側への超音波伝搬時間と
下流側から上流側への超音波伝搬時間の伝搬時間
差を測定することによつて流量を測定するように
した超音波伝搬時間差測定式超音波流量計におけ
る超音波伝搬時間測定部の受信波バランス方式に
関する。 〔従来技術と問題点〕 上流側から下流側への超音波伝搬時間と下流側
から上流側への超音波伝搬時間の時間差を測定す
ることによつて流量を測定する計器として超音波
流量計が知られている。第３図は超音波流量計の
測定原理を示したもので、管路１内を測定すべき
流体が流れ、その上流側に超音波振動子２が配置
され、下流側には超音波振動子３が配置され、相
互間に超音波４を送信し対向する超音波振動子で
受信するようになつている。これらの超音波振動
子２および３の電気機械結合係数は通常異なつて
いるから、受信波５の振幅に相違が生じる。それ
ぞれの受信波５の振幅は受波バランス回路６によ
つて同一とされ、受信波の第２波が閾値７と同一
となつたとき、トリガ回路８が受信信号９を送出
する。上流側から下流側への超音波伝搬時間と下
流側から上流側への超音波伝搬時間を上下流の送
受を切替えながら測定することにより流速を測定
する。上記トリガ回路８へ入力される受信波の振
幅を同一レベルにするために、従来は振幅のみを
変化させて受波バランスを行つていた。この受波
バランス回路を第４図を参照して説明すると、受
信波５がAGC回路１０に供給されて利得制御さ
れAGC化２値受信波１１を送出し、この受信波
１１はコンパレータ１２に供給され、ここで波高
値設定回路１３からの設定波高値１４と比較さ
れ、２値化信号１５が出力される。この２値化信
号１５はゲート回路１６に加えられ、定まつた時
間だけゲート化２値化信号１７を送出する。この
ゲート化２値化信号１７は、積分回路１８を通し
て積分され、AGC電圧１９とされ、AGC電圧ア
ンプ１０のゲインをフイードバツク制御し、トリ
ガ回路６でトリガする波の波高値を設定波高値に
合致させる。このようにして上流から下流に向か
う受信波と下流から上流に向かう受信波のバラン
スが調整されるわけである。 しかしながら、このように受信波の利得を変え
ることにより受波バランスを行う方式では片方の
波高部分しか合致できないため波の振幅の時間的
変化率が異なり、流体が流れていないにもかかわ
らず時間差があるかのように誤つて計測され、流
量値が零を示さないという問題があつた。 また、超音波振動子の温度特性の相違やくさび
の非対称性から上流から下流へまたは下流から上
流へ伝搬する送信波の波形は微妙に相違してい
る。例えば第５図に示したように、第１受波２０
と第２受波２１との振幅の比が上流から下流に向
かう場合と下流から上流へ向かう場合の受信波で
異なる場合がある。このような場合、第２受波２
１の第２項部２４が上流→下流、下流→上流の受
信波で合致するようにAGC回路１０の増幅率を
制御すると、第１受波２０の第１谷部２３が合致
しなくなる。その結果、第１谷部から第２頂部の
時間的傾斜が上流→下流、下流→上流受波で異な
り、送信から第２受波２１が閾値７に達するまで
の時間が上流→下流の受信波ではT1、下流から
上流の受信波ではT2となり伝搬時間差△ｔが生
じる。これはみかけ上あたかも流体が流れること
によつて生じたかのように計測される。 ところで、超音波振動子の温度を変化させたと
きの受信波の第１谷部と第２頂部の値を調べると
下記の表のようになる。
そこで本発明の目的は、上記問題点を解消する
ために発明されたものであつて、上流側から下流
側への超音波伝搬時間と下流側から上流側への超
音波伝搬時間の伝搬時間差を精度良く測定するた
めに必要な超音波流量計の受信波バランス方式を
提供することにある。 〔発明の要点〕 上記目的を達成するため、本発明は上流側受信
波および下流側受信波の波形の各々の正方向負方
向の波高値を計測し、受信波形のうち最初に予め
定められた閾値となる波形の直前の波高値および
直後の波高値を比較し、上流側および下流側受信
波の最初に予め定められた閾値となる波形の振幅
の相違およびオフセツトの相違を算出し、この振
幅の相違に応じて上流側および下流側受信波を増
幅し、さらにオフセツトの相違に応じてレベルア
ツプまたはダウンを行い、最初に予め定められた
閾値となる波形の直前の上流側受信波の波高値と
下流側受信波の波高値とを合致させると共に、直
後の上流側受信波の波高値と下流側受信波の波高
値とを合致させることにより上流側受信波、下流
側受信波の最初に定められた閾値となる波形のレ
ベルの時間的変化率を合致させるようにしたこと
を特徴とするものである。 〔発明の実施例〕 以下本発明による超音波流量計における受信波
バランス方式の実施例を第１図および第２図を参
照して説明する。 第１図において、上流側超音波振動子２および
下流側超音波振動子３からの受信波５は受信波切
換器２６に供給される。この受信波切換器２６は
マイコン２８からの切替信号２９によつて選択さ
れ、その出力信号３０はAGCアンプ１０に入力
され、オペアンプ３１を通して受波バランス済受
信波３２として送出される。この受波バランス済
受信波３２の一部は第１のコンパレータ３３に導
かれ、マイコン２８からＤ／Ａコンバータ３４を
通して得られた第１谷部に相当する谷部閾値３５
とが比較され２値化信号３６がマイコン２８に加
えられる。 第２頂部も同様にして受波バランス済受信波３
２の一部が第２のコンパレータ３７に導かれ、マ
イコン２８からＤ／Ａコンバータ３８を通して得
られた第２頂部に相当する閾値３９とが比較さ
れ、２値化信号４０がマイコン２８に加えられ
る。マイコン２８は２値化信号３６，４０に応じ
て閾値３５，３９を変化させ、最終的に受波切替
器２６で選択されている受信波の第１受波の第１
谷部のレベル、第２受波の第２頂部のレベルを検
出する。上流側受信波バランス済受信波３２の第
１受信波の第１谷部レベルをA1、第２受信波の
第２頂部レベルをB1とし、下流側受信波バラン
ス済受信波３２の第１谷部レベルをA2、第２受
信波の第２頂部レベルをB2とすると、受波バラ
ンスが完全に取れている場合にはA1＝A2、B1＝
B2となる。受波バランスが取れていない場合に
は（A2−B2）−（A1−B1）が振幅の差の相当し、
A1−A2（A1−B1）／A2−B2がオフセツトレベ
ルの差に相当する。したがつて、マイコン２８は
AGCアンプ１０の下流側のゲインが上流側のゲ
インに対して（A1−B1）／（A1−B2）倍にな
るようにＤ／Ａコンバータ４１を通してAGC電
圧４２をAGCアンプ１０に送出する。一方、マ
イコン２８から信号はＤ／Ａコンバータ４３を通
してA1−A2（A1−B1）／A2−B2倍になるよう
にオフセツト電圧４４をオペアンプ２７に加算す
ることによつて受波バランスが取られる。このよ
うな動作をくり返して行うことにより上流側受波
バランス済受信波３２と下流側受波バランス済受
信波３２の第１谷部レベルA1＝A2、第２頂部B1
＝B2となる。これにより両受信波の第１谷部か
ら第２頂部までの時間的変化率が同一となつて伝
播時間差の誤差は無くなる。 第２図は上述した信号の流れをフローチヤート
で示したものである。 〔発明の効果〕 以上述べたように本発明によれば、第１受信波
の第１谷部レベル、第２受信波の第２頂部レベル
を検出して受波バランスを行うようにしたので、
各受信波の第１谷部から第２頂部までのレベルの
時間的変化率を同一にでき伝播時間差の誤検出を
皆無とすることができる。
ために発明されたものであつて、上流側から下流
側への超音波伝搬時間と下流側から上流側への超
音波伝搬時間の伝搬時間差を精度良く測定するた
めに必要な超音波流量計の受信波バランス方式を
提供することにある。 〔発明の要点〕 上記目的を達成するため、本発明は上流側受信
波および下流側受信波の波形の各々の正方向負方
向の波高値を計測し、受信波形のうち最初に予め
定められた閾値となる波形の直前の波高値および
直後の波高値を比較し、上流側および下流側受信
波の最初に予め定められた閾値となる波形の振幅
の相違およびオフセツトの相違を算出し、この振
幅の相違に応じて上流側および下流側受信波を増
幅し、さらにオフセツトの相違に応じてレベルア
ツプまたはダウンを行い、最初に予め定められた
閾値となる波形の直前の上流側受信波の波高値と
下流側受信波の波高値とを合致させると共に、直
後の上流側受信波の波高値と下流側受信波の波高
値とを合致させることにより上流側受信波、下流
側受信波の最初に定められた閾値となる波形のレ
ベルの時間的変化率を合致させるようにしたこと
を特徴とするものである。 〔発明の実施例〕 以下本発明による超音波流量計における受信波
バランス方式の実施例を第１図および第２図を参
照して説明する。 第１図において、上流側超音波振動子２および
下流側超音波振動子３からの受信波５は受信波切
換器２６に供給される。この受信波切換器２６は
マイコン２８からの切替信号２９によつて選択さ
れ、その出力信号３０はAGCアンプ１０に入力
され、オペアンプ３１を通して受波バランス済受
信波３２として送出される。この受波バランス済
受信波３２の一部は第１のコンパレータ３３に導
かれ、マイコン２８からＤ／Ａコンバータ３４を
通して得られた第１谷部に相当する谷部閾値３５
とが比較され２値化信号３６がマイコン２８に加
えられる。 第２頂部も同様にして受波バランス済受信波３
２の一部が第２のコンパレータ３７に導かれ、マ
イコン２８からＤ／Ａコンバータ３８を通して得
られた第２頂部に相当する閾値３９とが比較さ
れ、２値化信号４０がマイコン２８に加えられ
る。マイコン２８は２値化信号３６，４０に応じ
て閾値３５，３９を変化させ、最終的に受波切替
器２６で選択されている受信波の第１受波の第１
谷部のレベル、第２受波の第２頂部のレベルを検
出する。上流側受信波バランス済受信波３２の第
１受信波の第１谷部レベルをA1、第２受信波の
第２頂部レベルをB1とし、下流側受信波バラン
ス済受信波３２の第１谷部レベルをA2、第２受
信波の第２頂部レベルをB2とすると、受波バラ
ンスが完全に取れている場合にはA1＝A2、B1＝
B2となる。受波バランスが取れていない場合に
は（A2−B2）−（A1−B1）が振幅の差の相当し、
A1−A2（A1−B1）／A2−B2がオフセツトレベ
ルの差に相当する。したがつて、マイコン２８は
AGCアンプ１０の下流側のゲインが上流側のゲ
インに対して（A1−B1）／（A1−B2）倍にな
るようにＤ／Ａコンバータ４１を通してAGC電
圧４２をAGCアンプ１０に送出する。一方、マ
イコン２８から信号はＤ／Ａコンバータ４３を通
してA1−A2（A1−B1）／A2−B2倍になるよう
にオフセツト電圧４４をオペアンプ２７に加算す
ることによつて受波バランスが取られる。このよ
うな動作をくり返して行うことにより上流側受波
バランス済受信波３２と下流側受波バランス済受
信波３２の第１谷部レベルA1＝A2、第２頂部B1
＝B2となる。これにより両受信波の第１谷部か
ら第２頂部までの時間的変化率が同一となつて伝
播時間差の誤差は無くなる。 第２図は上述した信号の流れをフローチヤート
で示したものである。 〔発明の効果〕 以上述べたように本発明によれば、第１受信波
の第１谷部レベル、第２受信波の第２頂部レベル
を検出して受波バランスを行うようにしたので、
各受信波の第１谷部から第２頂部までのレベルの
時間的変化率を同一にでき伝播時間差の誤検出を
皆無とすることができる。
第１図は本発明による超音波流量計における受
波バランス方式を示した回路図、第２図は同受波
バランス方式を示した動作フローチヤート、第３
図は超音波流量計の測定原理を示した説明図、第
４図は従来の受波バランス方式を示した回路図、
第５図は従来の方式による時間差の誤検出を説明
するための波形図である。 ２，３……超音波振動子、１０……AGCアン
プ、２６……受信波切換器、２７……オペアン
プ、３３……第１のコンパレータ、３４……Ｄ／
Ａコンバータ、２８……マイコン、３８……Ｄ／
Ａコンバータ。
波バランス方式を示した回路図、第２図は同受波
バランス方式を示した動作フローチヤート、第３
図は超音波流量計の測定原理を示した説明図、第
４図は従来の受波バランス方式を示した回路図、
第５図は従来の方式による時間差の誤検出を説明
するための波形図である。 ２，３……超音波振動子、１０……AGCアン
プ、２６……受信波切換器、２７……オペアン
プ、３３……第１のコンパレータ、３４……Ｄ／
Ａコンバータ、２８……マイコン、３８……Ｄ／
Ａコンバータ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 上流側受信波および下流側受信波の波形の
各々の正方向負方向の波高値を計測し、受信波形
のうち最初に予め定められた閾値となる波形の直
前の波高値および直後の波高値を比較し、上流側
および下流側受信波の最初に予め定められた閾値
となる波形の振幅の相違およびオフセツトの相違
を算出し、この振幅の相違に応じて上流側および
下流側受信波を増幅し、さらにオフセツトの相違
に応じてレベルアツプまたはダウンを行い、最初
に予め定められた閾値となる波形の直前の上流側
受信波の波高値と下流側受信波の波高値とを合致
させると共に、直後の上流側受信波の波高値と下
流側受信波の波高値とを合致させることにより上
流側受信波、下流側受信波の最初に定められた閾
値となる波形のレベルの時間的変化率を合致させ
るようにしたことを特徴とする超音波流量計にお
ける受信波バランス方式。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の受信波バラン
ス方式において、上流側および下流側受信波最初
に定められた閾値となる波形の直前の山および直
後の山の波高値を測定するようにしたことを特徴
とする受信波バランス方式。 ３ 特許請求の範囲第１項に記載の受信波バラン
ス方式において、予め定められる閾値を正の値と
し、受信波の最初に定められた閾値となる波形の
直前の山を負の値とし、直後の山を正の値とした
ことを特徴とする受信波バランス方式。 ４ 特許請求の範囲第１項に記載の受信波バラン
ス方式において、予め定められる閾値を負の値と
し、受信波の最初に定められた閾値となる波形の
直前の山を正の値とし、直後の山を負の値とした
ことを特徴とする受信波バランス方式。 ５ 特許請求の範囲第２項に記載の受信波バラン
ス方式において、予め定められる閾値を正の値と
し、受信波の最初に定められた閾値となる波形の
直前の山を負の値とし、直後の山を正の値とした
ことを特徴とする受信波バランス方式。 ６ 特許請求の範囲第２項に記載の受信波バラン
ス方式において、予め定められる閾値を負の値と
し、受信波の最初に定められた閾値となる波形の
直前の山を正の値とし、直後の山を負の値とした
ことを特徴とする受信波バランス方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60016092A JPS61175524A (ja) | 1985-01-30 | 1985-01-30 | 超音波流量計における受信波バランス方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60016092A JPS61175524A (ja) | 1985-01-30 | 1985-01-30 | 超音波流量計における受信波バランス方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61175524A JPS61175524A (ja) | 1986-08-07 |
| JPH053886B2 true JPH053886B2 (ja) | 1993-01-18 |
Family
ID=11906874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60016092A Granted JPS61175524A (ja) | 1985-01-30 | 1985-01-30 | 超音波流量計における受信波バランス方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61175524A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4738897B2 (ja) * | 2005-06-06 | 2011-08-03 | 株式会社鷺宮製作所 | 超音波流量計 |
-
1985
- 1985-01-30 JP JP60016092A patent/JPS61175524A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61175524A (ja) | 1986-08-07 |
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