JPS58211667A - 超音波流速計 - Google Patents
超音波流速計Info
- Publication number
- JPS58211667A JPS58211667A JP57094442A JP9444282A JPS58211667A JP S58211667 A JPS58211667 A JP S58211667A JP 57094442 A JP57094442 A JP 57094442A JP 9444282 A JP9444282 A JP 9444282A JP S58211667 A JPS58211667 A JP S58211667A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic
- temperature
- fluid
- output
- circuit
- 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.)
- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
- G01P5/24—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave
- G01P5/245—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave by measuring transit time of acoustical waves
- G01P5/248—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave by measuring transit time of acoustical waves by measuring phase differences
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明性超音波流速計、特に連続発振超音波を用いる流
速計の温度補償に関する。
速計の温度補償に関する。
連続発振超音波を用いる流速計で、送信用超音波トラン
スデユーサと受信用超音波トランスデユーサとを対向し
ないように配置し、流体中の超音波の位相変化の流速依
存性と両超音波トランスデユーサ間の距離とから流速を
測定する場合、流体中の音速の温度依存性が流速測定の
誤差要因となっていた。
スデユーサと受信用超音波トランスデユーサとを対向し
ないように配置し、流体中の超音波の位相変化の流速依
存性と両超音波トランスデユーサ間の距離とから流速を
測定する場合、流体中の音速の温度依存性が流速測定の
誤差要因となっていた。
本発明は流体中の音速の温度依存性を、超音波の周波数
を変化させて補償した超音波流速計を提案するものであ
る。
を変化させて補償した超音波流速計を提案するものであ
る。
第１図は従来技術による連続発振超音波流速計の一例の
ブロックダイヤグラムである。送信用超音波トランスデ
ユーサＴと受信用超音波トランスデユーサＲとは流体の
流れる管壁に互いに対向しないように付設されており、
超音波発振器１からの発振信号によって送信用超音波ト
ランスデユーサＴから連続超音波が送信され、流体中を
伝播してきた超音波は受信用超音波トランスデユーサＲ
で検出され電気信号に変換される。上記電気信号は増幅
回路２に増幅され、さらＫＡ／Ｉ）変換回路（例えば比
較回路等）３によりパルス列ＫＡ／Ｉ）変換される。こ
のパルス列は位相差検出回路４の一方の入力となる。一
方上記発振器の出力信号の一部は遅延回路５を経て、他
のＮ勺変換回路６によってパルス列に変換され、位相差
検出回路４の他の入力となる。
ブロックダイヤグラムである。送信用超音波トランスデ
ユーサＴと受信用超音波トランスデユーサＲとは流体の
流れる管壁に互いに対向しないように付設されており、
超音波発振器１からの発振信号によって送信用超音波ト
ランスデユーサＴから連続超音波が送信され、流体中を
伝播してきた超音波は受信用超音波トランスデユーサＲ
で検出され電気信号に変換される。上記電気信号は増幅
回路２に増幅され、さらＫＡ／Ｉ）変換回路（例えば比
較回路等）３によりパルス列ＫＡ／Ｉ）変換される。こ
のパルス列は位相差検出回路４の一方の入力となる。一
方上記発振器の出力信号の一部は遅延回路５を経て、他
のＮ勺変換回路６によってパルス列に変換され、位相差
検出回路４の他の入力となる。
上記位相差検出回路の出力ｇ１は両超音波トランスデユ
ーサの出力の位相差Δψに比例する。
ーサの出力の位相差Δψに比例する。
両超音波トランスデユーサ間の距離をＬ１流速をＶ、超
音波の群速度をＣ１超音波の周波数をｆとすると、上記
位相差ΔψＦｉ（１）式で表わされる。
音波の群速度をＣ１超音波の周波数をｆとすると、上記
位相差ΔψＦｉ（１）式で表わされる。
２π” Ｌ（１）
ｇ、 ＱＣΔψ＝ Ｃ土Ｖ
上記出力ｇ１は電圧変換回路７で電圧信号に変換され、
差動増幅回路８と参照電圧源９でゼロ点調整・ゲイン調
整等を行って適当な表示手段（図示せず）を用いて表示
される。その出力りは、例えば（１）式から定数項を除
いたＶに関する一次近似式として、（２）式で表わされ
る。
差動増幅回路８と参照電圧源９でゼロ点調整・ゲイン調
整等を行って適当な表示手段（図示せず）を用いて表示
される。その出力りは、例えば（１）式から定数項を除
いたＶに関する一次近似式として、（２）式で表わされ
る。
（２）式から分るように出力ｈＦｉ周波数ｆ１超音 ゛
波トランスデユーサ間の距離、流速Ｖ、および超音波群
速度ＣＫ依存する。したがって流体中の群速度ＣＫｍ度
依存性が存在するとき、出力ｈＫＷ、度依存性が生じる
、すなわち流速測定圧おりる誤差要因となる。本発明け
」−記誤差を解消することを目的としている。
波トランスデユーサ間の距離、流速Ｖ、および超音波群
速度ＣＫ依存する。したがって流体中の群速度ＣＫｍ度
依存性が存在するとき、出力ｈＫＷ、度依存性が生じる
、すなわち流速測定圧おりる誤差要因となる。本発明け
」−記誤差を解消することを目的としている。
本発明の超音波の周波数ｆを変化させて、超音波の群速
度ＣＯ瀉変度変化補償［７た超音波流速計を以下に説明
する。
度ＣＯ瀉変度変化補償［７た超音波流速計を以下に説明
する。
第２図は本発明の超音波流速計のｆｊ４ましい実施例の
ブロックダイヤグラムである。
ブロックダイヤグラムである。
流速が計測される管壁に２つの超音波トランスデユーサ
Ｔ、Ｒが設けられると同時に、流体の温度を測定する温
度センサー（例えばサーミスタ） Ｒｔが設けられてい
る。上記温度センサーＨｔの出力は、例えば定電圧ＥＤ
ｏ、抵抗Ｒ，、Ｒ，。
Ｔ、Ｒが設けられると同時に、流体の温度を測定する温
度センサー（例えばサーミスタ） Ｒｔが設けられてい
る。上記温度センサーＨｔの出力は、例えば定電圧ＥＤ
ｏ、抵抗Ｒ，、Ｒ，。
Ｒ３を用いて、電圧信号に変換され、電圧制御発振回路
１０の発振周波数ｆを制御する。温度センサーの出力か
ら超音波群速度Ｃが求められるので、例えば（２）弐に
従ってｆ／Ｃ２が一定値になるようＫｆを変化させるこ
とができる。電圧制御発振回路１０で発生した発振波は
、第１図の場合と同じ処理を受けて、適当な手段で表示
される。
１０の発振周波数ｆを制御する。温度センサーの出力か
ら超音波群速度Ｃが求められるので、例えば（２）弐に
従ってｆ／Ｃ２が一定値になるようＫｆを変化させるこ
とができる。電圧制御発振回路１０で発生した発振波は
、第１図の場合と同じ処理を受けて、適当な手段で表示
される。
その出力りはこのとき（２１式になる、そしてこのとき
ｆ／Ｃ２が一定値であるので上記出力りは単純に流速■
に比例する。すなわち超音波群速度の温度依存性による
誤差が補償されている。
ｆ／Ｃ２が一定値であるので上記出力りは単純に流速■
に比例する。すなわち超音波群速度の温度依存性による
誤差が補償されている。
（１）式を高次まで近似すると、出力りは（２）式では
なくなるが、このときも周波数ｆを、Ｃの温度変化に応
じ等変化させることにより、本発明の目的を達成するこ
とができる。
なくなるが、このときも周波数ｆを、Ｃの温度変化に応
じ等変化させることにより、本発明の目的を達成するこ
とができる。
第３図は、本発明の他の好ましい実施例のブロックダイ
ヤグラムである。
ヤグラムである。
この実施例では２つの超音波トランスデユーサを用い、
送受信の機能を切替えて、流速に対して順方向に超音波
が伝播するときと逆方向のときの位相変化の差から流速
を求める。
送受信の機能を切替えて、流速に対して順方向に超音波
が伝播するときと逆方向のときの位相変化の差から流速
を求める。
第３図の超音波流速計は次のように動作する。
流体の温度を温度センサーＲｔで検出し、この出力を定
電圧ＶＤＯｒ抵抗Ｒ，、Ｒ，、Ｒｓを用い電圧信号に変
換する。電圧制御発振回路ＩＯで、上記電圧信号に応じ
る周波数ｆの発振波を発生する。送受信切替回路１１に
よって上記発振波を一方の超音波トランスデユーサＴ、
に伝え、上記超音波トランスデユーサＴ、から放射され
た超音波を他方の超音波トランスデユーサＴ、で検出し
電気信号とする。上記電気信号は増幅回路２で増幅され
たのちＮ勺変換回路（例えばコンパレータ）３でパルス
列に変換され位相差検出回路４の一方の入力となる。上
記電圧制御発振回路の出力の一部は遅延回路５を経て、
Ｎ巾変換回路６でやはりパルス列に変換され位相差検出
回路４の他方の入力となる。上記位相差検出回路４の出
力信号（位相差ΔψＩ）は電圧信号に変換されたのちボ
ールド回路１２に保持される。
電圧ＶＤＯｒ抵抗Ｒ，、Ｒ，、Ｒｓを用い電圧信号に変
換する。電圧制御発振回路ＩＯで、上記電圧信号に応じ
る周波数ｆの発振波を発生する。送受信切替回路１１に
よって上記発振波を一方の超音波トランスデユーサＴ、
に伝え、上記超音波トランスデユーサＴ、から放射され
た超音波を他方の超音波トランスデユーサＴ、で検出し
電気信号とする。上記電気信号は増幅回路２で増幅され
たのちＮ勺変換回路（例えばコンパレータ）３でパルス
列に変換され位相差検出回路４の一方の入力となる。上
記電圧制御発振回路の出力の一部は遅延回路５を経て、
Ｎ巾変換回路６でやはりパルス列に変換され位相差検出
回路４の他方の入力となる。上記位相差検出回路４の出
力信号（位相差ΔψＩ）は電圧信号に変換されたのちボ
ールド回路１２に保持される。
次に送受信切替回路１１により、超刊波トランスデユー
サＴ、 、 Ｔ、の送受信の機能を切替える。
サＴ、 、 Ｔ、の送受信の機能を切替える。
そして上と同じ過程を経て得られた出力信号（位相差Δ
ψ、）は、電圧信号に変換されたのちボールド回路１：
３に保持される。差動増幅回路８において、上記ホール
ド回路１２ 、１３に保持されている（電圧）信号の差
に比例する出力ｈ′を求め、適当な表示手段で表示する
。
ψ、）は、電圧信号に変換されたのちボールド回路１：
３に保持される。差動増幅回路８において、上記ホール
ド回路１２ 、１３に保持されている（電圧）信号の差
に比例する出力ｈ′を求め、適当な表示手段で表示する
。
上記Δψ、とΔψ、は、Ｌ、Ｖ、Ｃ，ｆを前記と・同じ
意味に用いると、次のように求められる。
意味に用いると、次のように求められる。
出力ｈ′は上記位相差Δψ、とΔψ、の差に比例するの
で（５）式で表わされる。
で（５）式で表わされる。
したがってこの場合もｆ／Ｃ２が一定になるように２超
音波の周波数ｆを変化させることＫより、超音波の群速
度Ｃの温度依存性を補償することができる。
音波の周波数ｆを変化させることＫより、超音波の群速
度Ｃの温度依存性を補償することができる。
第１図は従来技術による超音波流速計のブロックダイヤ
グラム、第２図は本発明による超音波流速計のブロック
ダイヤグラム、第３図は送受信切替回路を用いる本発明
による超音波流速計のブロックダイヤグラムである。 １・・・・・・超音波発振器、２・・・・・・増幅回路
、３・・・・・・ｔｖ’Ｄ変換回路、４・・・・・・位
相差検出回路、５・・・・・・遅延回路、 ６・・
・・・・Ｎ勺変換回路、７・・・・・・電圧変換回路、
８・・・・・・差動増幅回路、９・・・・・・参照電圧
源、 １０・・・・・・電圧制御発振回路、１１・・・
・・・送受信切替回路、 １２ 、１３・・・・・・ホールド回路、Ｒ、Ｔ 、
Ｔ、 、 Ｔ、・・・・・・超音波トランスデユーサ、
Ｒｊ・・・・・・温度センサー。
グラム、第２図は本発明による超音波流速計のブロック
ダイヤグラム、第３図は送受信切替回路を用いる本発明
による超音波流速計のブロックダイヤグラムである。 １・・・・・・超音波発振器、２・・・・・・増幅回路
、３・・・・・・ｔｖ’Ｄ変換回路、４・・・・・・位
相差検出回路、５・・・・・・遅延回路、 ６・・
・・・・Ｎ勺変換回路、７・・・・・・電圧変換回路、
８・・・・・・差動増幅回路、９・・・・・・参照電圧
源、 １０・・・・・・電圧制御発振回路、１１・・・
・・・送受信切替回路、 １２ 、１３・・・・・・ホールド回路、Ｒ、Ｔ 、
Ｔ、 、 Ｔ、・・・・・・超音波トランスデユーサ、
Ｒｊ・・・・・・温度センサー。
Claims (2)
- （１）送信用超音波トランスデユーサと受信用超音波ト
ランスデユーサとを対向しないように配置し、流体中の
超音波の位相変化の流速依存性と両超音波トランスデユ
ーサ間の距離とから流速を測定する超音波流速計におい
て、流体の温度を測定する温度センサーと、上記温度を
電圧信号に変換する変換回路と、上記電圧信号で制御さ
れる電圧制御発振器とを備え、流体中の超音波群速度の
温度変化を補償するように超音波の周波数を変化させる
ことを特徴とする超音波流速計。 - （２）超音波の群速度をＣ１超音波の周波数をｆとする
とき、ｆ／ｃ”が一定になるようＫｆを変化させてＣの
温度変化を補償することを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の超音波流速計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57094442A JPS58211667A (ja) | 1982-06-02 | 1982-06-02 | 超音波流速計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57094442A JPS58211667A (ja) | 1982-06-02 | 1982-06-02 | 超音波流速計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58211667A true JPS58211667A (ja) | 1983-12-09 |
Family
ID=14110370
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57094442A Pending JPS58211667A (ja) | 1982-06-02 | 1982-06-02 | 超音波流速計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58211667A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0278915A (ja) * | 1988-07-22 | 1990-03-19 | Pluss Stauffer Ag | 液状またはペースト状の流体の密度、固体分濃度、流速、流量及び温度を該流体中で伝播する超音波伝送によって同時に測定する装置 |
| GB2567188A (en) * | 2017-10-05 | 2019-04-10 | Ft Tech Uk Ltd | Fluid flow measuring device and associated method |
| US12181318B2 (en) | 2021-04-20 | 2024-12-31 | Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy | Ultrasound sensor apparatus and method of transmitting of ultrasound |
-
1982
- 1982-06-02 JP JP57094442A patent/JPS58211667A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0278915A (ja) * | 1988-07-22 | 1990-03-19 | Pluss Stauffer Ag | 液状またはペースト状の流体の密度、固体分濃度、流速、流量及び温度を該流体中で伝播する超音波伝送によって同時に測定する装置 |
| GB2567188A (en) * | 2017-10-05 | 2019-04-10 | Ft Tech Uk Ltd | Fluid flow measuring device and associated method |
| US10634533B2 (en) | 2017-10-05 | 2020-04-28 | Ft Technologies (Uk) Ltd | Fluid flow measuring device and associated method |
| US12181318B2 (en) | 2021-04-20 | 2024-12-31 | Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy | Ultrasound sensor apparatus and method of transmitting of ultrasound |
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