JPH11173880A - 超音波流量計 - Google Patents
超音波流量計Info
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- JPH11173880A JPH11173880A JP34005897A JP34005897A JPH11173880A JP H11173880 A JPH11173880 A JP H11173880A JP 34005897 A JP34005897 A JP 34005897A JP 34005897 A JP34005897 A JP 34005897A JP H11173880 A JPH11173880 A JP H11173880A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 消費電力、特にアナログ回路部の平均消費電
流を少なくする。電池駆動の超音波流量計の実現を可能
にする。時分割駆動時の受信用超音波振動子の不要振動
をなくす。不要振動による計測精度への悪影響を小さく
する。 【解決手段】 順方向計測時には送受波器２は送信を送
受波器３は受信を司る。コントロール部６からの第１指
令信号を受けて送波器駆動部７が送受波器２を励振して
超音波が発射される。タイマ１２は超音波が送受波器３
に到達する直前にセット信号を出す。すると受信波検知
部電源コントロール部９がＯＮ信号を出力し、受信波検
知部８のアナログ増幅回路に電源が印加される。印加の
最初の瞬間アナログスイッチＳＷ１が閉じ受信側の送受
波器３の両端を短絡し、送受波器３の不要振動を防止す
る。
流を少なくする。電池駆動の超音波流量計の実現を可能
にする。時分割駆動時の受信用超音波振動子の不要振動
をなくす。不要振動による計測精度への悪影響を小さく
する。 【解決手段】 順方向計測時には送受波器２は送信を送
受波器３は受信を司る。コントロール部６からの第１指
令信号を受けて送波器駆動部７が送受波器２を励振して
超音波が発射される。タイマ１２は超音波が送受波器３
に到達する直前にセット信号を出す。すると受信波検知
部電源コントロール部９がＯＮ信号を出力し、受信波検
知部８のアナログ増幅回路に電源が印加される。印加の
最初の瞬間アナログスイッチＳＷ１が閉じ受信側の送受
波器３の両端を短絡し、送受波器３の不要振動を防止す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は超音波流量計に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】図６において、静止流体中の音速をＣ、
流体の流れの速さをＶとすると、音波の伝搬方向が流れ
に沿った方向（以下順方向という）と一致すればその伝
搬速度は（Ｃ＋Ｖ）となり、流れに逆らった方向（以下
逆方向という）の場合には（Ｃ−Ｖ）となる。
流体の流れの速さをＶとすると、音波の伝搬方向が流れ
に沿った方向（以下順方向という）と一致すればその伝
搬速度は（Ｃ＋Ｖ）となり、流れに逆らった方向（以下
逆方向という）の場合には（Ｃ−Ｖ）となる。
【０００３】距離Ｌを隔てて１組の送受波器２，３を流
管１の上流と下流に離して配設し、送波器２から順方向
に超音波を発射したとき、受波器３に超音波が到達する
に要する時間をｔ1 、送波器３から逆方向に超音波を発
射したときに、受波器２に超音波が到達するに要する時
間をｔ2 とすれば、 ｔ1 ＝Ｌ／（Ｃ＋Ｖ） ……（１） ｔ2 ＝Ｌ／（Ｃ−Ｖ） ……（２） となる。
管１の上流と下流に離して配設し、送波器２から順方向
に超音波を発射したとき、受波器３に超音波が到達する
に要する時間をｔ1 、送波器３から逆方向に超音波を発
射したときに、受波器２に超音波が到達するに要する時
間をｔ2 とすれば、 ｔ1 ＝Ｌ／（Ｃ＋Ｖ） ……（１） ｔ2 ＝Ｌ／（Ｃ−Ｖ） ……（２） となる。
【０００４】順方向と逆方向の超音波の上記伝搬時間ｔ
1 ，ｔ2 を測定し、これらから流速Ｖを算出して、さら
に流量を求め（積算し）ていた。流速Ｖは上記（１），
（２）式から Ｖ＝Ｌ〔（１／ｔ1 ）−（１／ｔ2 ）〕／２ として求めていた。
1 ，ｔ2 を測定し、これらから流速Ｖを算出して、さら
に流量を求め（積算し）ていた。流速Ｖは上記（１），
（２）式から Ｖ＝Ｌ〔（１／ｔ1 ）−（１／ｔ2 ）〕／２ として求めていた。
【０００５】伝搬時間計測の分解能を上げるために、１
回の超音波の送受ではなく、受信と同時に次の同方向の
送信を行い、同方向の送受を複数回（ｎ回）連続して繰
り返し、最初の第１回目の送信から最後の第ｎ回目の受
信までの時間を測定し、その値より１回の送信から受信
までの時間つまり伝搬時間ｔ1 又はｔ2 を求めるように
していた。
回の超音波の送受ではなく、受信と同時に次の同方向の
送信を行い、同方向の送受を複数回（ｎ回）連続して繰
り返し、最初の第１回目の送信から最後の第ｎ回目の受
信までの時間を測定し、その値より１回の送信から受信
までの時間つまり伝搬時間ｔ1 又はｔ2 を求めるように
していた。
【０００６】超音波が受信用の送受波器、つまり受波器
に到達した時期を検知する受信波検知回路は、信号の増
幅と基準レベルとの比較を行うアナログ回路を主にして
構成されており、消費電流が大きかった。
に到達した時期を検知する受信波検知回路は、信号の増
幅と基準レベルとの比較を行うアナログ回路を主にして
構成されており、消費電流が大きかった。
【０００７】受信用の送受波器の信号は非常に小さく、
周波数が大きいため、超音波の到達時期を正確に検知す
るためには、高性能のアンプを使う必要があり、これら
の増幅器は消費電流が大きいためである。
周波数が大きいため、超音波の到達時期を正確に検知す
るためには、高性能のアンプを使う必要があり、これら
の増幅器は消費電流が大きいためである。
【０００８】このように受信波検知部の消費電流が大き
いため電池駆動の超音波流量計は電池寿命の面から実用
化されていない。電池駆動の超音波流量計の実現のた
め、超音波信号の増幅と基準レベルとの比較を行うアナ
ログ回路部の時分割駆動が提案されている。これは、消
費電流の多いアナログ回路部の電源ＯＮ時間をできるだ
け短くし平均的に消費電力を低減しようと言うものであ
る。
いため電池駆動の超音波流量計は電池寿命の面から実用
化されていない。電池駆動の超音波流量計の実現のた
め、超音波信号の増幅と基準レベルとの比較を行うアナ
ログ回路部の時分割駆動が提案されている。これは、消
費電流の多いアナログ回路部の電源ＯＮ時間をできるだ
け短くし平均的に消費電力を低減しようと言うものであ
る。
【０００９】特に、受信とともに次の同方向の送信を行
い、同方向の送受を複数回（ｎ回）連続して繰り返し、
伝搬時間（到達時間ともいう）の複数（ｎ）倍をまとめ
て測定することにより到達時間測定の分解能を向上させ
る方式の超音波流量計では、連続する送受のうち直前の
送受の到達時間から今回の受信時期（以下受信ポイント
ともいう）が予想できるので、アナログ回路部の電源Ｏ
Ｎ時期を受信ポイントに極力近づけることが可能で、こ
れについては本願出願人が先に特開平９−１３３５６０
号公報で開示した。
い、同方向の送受を複数回（ｎ回）連続して繰り返し、
伝搬時間（到達時間ともいう）の複数（ｎ）倍をまとめ
て測定することにより到達時間測定の分解能を向上させ
る方式の超音波流量計では、連続する送受のうち直前の
送受の到達時間から今回の受信時期（以下受信ポイント
ともいう）が予想できるので、アナログ回路部の電源Ｏ
Ｎ時期を受信ポイントに極力近づけることが可能で、こ
れについては本願出願人が先に特開平９−１３３５６０
号公報で開示した。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】送受波器はＰＺＴなど
の超音波トランスデューサが用いられている。受信波検
知回路に接続されている受信側の送受波器に、アナログ
回路部への電源ＯＮ時に、わずかではあるがどうしても
電圧を加えることになり、受信側の送受波器を一時的
（過渡的）に振動させてしまう。そのため、この不要振
動が収まるまでは正確な受信が不可能であり、不要振動
が減衰して受信に悪影響与えないだけの減衰時間だけ早
くアナログ回路部の電源をＯＮする必要があり、電源Ｏ
Ｎ時間を一定以下に短くできない要因となっていて、超
音波流量計の低消費電力化の障害となっていた。
の超音波トランスデューサが用いられている。受信波検
知回路に接続されている受信側の送受波器に、アナログ
回路部への電源ＯＮ時に、わずかではあるがどうしても
電圧を加えることになり、受信側の送受波器を一時的
（過渡的）に振動させてしまう。そのため、この不要振
動が収まるまでは正確な受信が不可能であり、不要振動
が減衰して受信に悪影響与えないだけの減衰時間だけ早
くアナログ回路部の電源をＯＮする必要があり、電源Ｏ
Ｎ時間を一定以下に短くできない要因となっていて、超
音波流量計の低消費電力化の障害となっていた。
【００１１】また、受信波検知回路では受信別の特定の
波、例えば第３波のゼロクロス点を検出して受信ポイン
トとしているが、ノイズともいうべき前記不要振動が受
信信号を歪ませてゼロクロス点を移動させることにな
り、到達時間の測定精度を下げる要因となる。特に流速
が安定している時は、毎回の到達時間が殆ど同じであ
り、前記不要振動が受信信号に対して毎回殆ど同じタイ
ミング（つまり同じ位相）で混入する。従って、通常の
ランダムノイズのように繰り返しによる平均化で悪影響
をなくすことができない。よって、不要振動が超音波流
量計の高精度化の面でも大きな障害となっていた。
波、例えば第３波のゼロクロス点を検出して受信ポイン
トとしているが、ノイズともいうべき前記不要振動が受
信信号を歪ませてゼロクロス点を移動させることにな
り、到達時間の測定精度を下げる要因となる。特に流速
が安定している時は、毎回の到達時間が殆ど同じであ
り、前記不要振動が受信信号に対して毎回殆ど同じタイ
ミング（つまり同じ位相）で混入する。従って、通常の
ランダムノイズのように繰り返しによる平均化で悪影響
をなくすことができない。よって、不要振動が超音波流
量計の高精度化の面でも大きな障害となっていた。
【００１２】本発明はこれらの障害を解消できる超音波
流量計を提供することを目的とする。
流量計を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、送信側にも受信側にもはたらく
少なくとも１対の超音波送受波器を設け、流体の流れの
中を上流から下流及び下流から上流に超音波の送受を行
い、その各向きの到達時間より流速さらに流量を求める
超音波流量計であって、まず送信側の送受波器を発信さ
せ、受信側送受波器の信号を入力とする受信波検知部が
受信波を検知すると、再び送信側の送受波器を発信させ
るようにし、これを一定回数（ｎ回）繰り返すよう構成
し、最初の発信から一定回数目（ｎ回目）の受信までの
時間つまり到達時間のｎ倍をまとめて測定し、その結果
から流速さらに流量を求めるようにしたもので、前記受
信波検知部は、主に増幅器を中心とするアナログ回路で
構成されていて、その電源が、毎回受信波が到達する直
前に供給され、受信波が検知されると断たれるようにな
っていて、前記受信側送受波器の両端を電気的に短絡し
たり開放したりするスイッチング素子を配置し、アナロ
グ回路部への電源をＯＮする瞬間は短絡状態で、その後
受信波が到達するときは開放状態とすることを特徴とす
る超音波流量計である。
に、請求項１の発明は、送信側にも受信側にもはたらく
少なくとも１対の超音波送受波器を設け、流体の流れの
中を上流から下流及び下流から上流に超音波の送受を行
い、その各向きの到達時間より流速さらに流量を求める
超音波流量計であって、まず送信側の送受波器を発信さ
せ、受信側送受波器の信号を入力とする受信波検知部が
受信波を検知すると、再び送信側の送受波器を発信させ
るようにし、これを一定回数（ｎ回）繰り返すよう構成
し、最初の発信から一定回数目（ｎ回目）の受信までの
時間つまり到達時間のｎ倍をまとめて測定し、その結果
から流速さらに流量を求めるようにしたもので、前記受
信波検知部は、主に増幅器を中心とするアナログ回路で
構成されていて、その電源が、毎回受信波が到達する直
前に供給され、受信波が検知されると断たれるようにな
っていて、前記受信側送受波器の両端を電気的に短絡し
たり開放したりするスイッチング素子を配置し、アナロ
グ回路部への電源をＯＮする瞬間は短絡状態で、その後
受信波が到達するときは開放状態とすることを特徴とす
る超音波流量計である。
【００１４】アナログ回路部に電源を供給するとき、増
幅器のプラス電源とマイナス電源の立上りのアンバラン
スなどが要因となり、接続されている受信側送受波器に
電圧を印加してしまうことが前記不要振動の原因であ
る。
幅器のプラス電源とマイナス電源の立上りのアンバラン
スなどが要因となり、接続されている受信側送受波器に
電圧を印加してしまうことが前記不要振動の原因であ
る。
【００１５】この発明では、アナログ回路部への電源供
給をＯＮするとき、受信側の送受波器の両端が短絡状態
であるため、送受波器に電圧が掛からない。従って不要
振動することなく短時間で受信可能の状態になり、その
分受信予想時点（受信予想ポイント）に極力近い時点で
アナログ回路部の電源をＯＮできる。その結果、電源Ｏ
Ｎ期間を極限的に短くしても受信が可能となり、平均消
費電流を低減できる。
給をＯＮするとき、受信側の送受波器の両端が短絡状態
であるため、送受波器に電圧が掛からない。従って不要
振動することなく短時間で受信可能の状態になり、その
分受信予想時点（受信予想ポイント）に極力近い時点で
アナログ回路部の電源をＯＮできる。その結果、電源Ｏ
Ｎ期間を極限的に短くしても受信が可能となり、平均消
費電流を低減できる。
【００１６】請求項２の発明は、送信側にも受信側にも
はたらく少なくとも１対の超音波送受波器を設け、流体
の流れの中を上流から下流及び下流から上流に超音波の
送受を行い、その各向きの到達時間より流速さらに流量
を求める超音波流量計であって、まず送信側の送受波器
を発信させ、受信側送受波器の信号を入力とする受信波
検知部が受信波を検知すると、再び送信側の送受波器を
発信させるようにし、これを一定回数（ｎ回）繰り返す
よう構成し、最初の発信から一定回数目（ｎ回目）の受
信までの時間つまり到達時間のｎ倍をまとめて測定し、
その結果から流速さらに流量を求めるようにしたもの
で、前記受信波検知部は、主に増幅器を中心とするアナ
ログ回路で構成されていて、その電源が、毎回受信波が
到達する直前に供給され、受信波が検知されると断たれ
るようになっていて、前記受信側送受波器の両端を電気
的に短絡したり開放したりする第１のスイッチング素子
と、受信側送受波器の信号をアナログ回路部と接続した
り切り離したりする第２のスイッチング素子とを配置
し、アナログ回路部への電源をＯＮする瞬間は第１のス
イッチング素子を短絡状態に、かつ第２のスイッチング
素子を切り離し状態にし、その後受信波が到達するとき
は第１のスイッチング素子を開放状態に、かつ第２のス
イッチング素子を接続状態にすることを特徴とする超音
波流量計である。
はたらく少なくとも１対の超音波送受波器を設け、流体
の流れの中を上流から下流及び下流から上流に超音波の
送受を行い、その各向きの到達時間より流速さらに流量
を求める超音波流量計であって、まず送信側の送受波器
を発信させ、受信側送受波器の信号を入力とする受信波
検知部が受信波を検知すると、再び送信側の送受波器を
発信させるようにし、これを一定回数（ｎ回）繰り返す
よう構成し、最初の発信から一定回数目（ｎ回目）の受
信までの時間つまり到達時間のｎ倍をまとめて測定し、
その結果から流速さらに流量を求めるようにしたもの
で、前記受信波検知部は、主に増幅器を中心とするアナ
ログ回路で構成されていて、その電源が、毎回受信波が
到達する直前に供給され、受信波が検知されると断たれ
るようになっていて、前記受信側送受波器の両端を電気
的に短絡したり開放したりする第１のスイッチング素子
と、受信側送受波器の信号をアナログ回路部と接続した
り切り離したりする第２のスイッチング素子とを配置
し、アナログ回路部への電源をＯＮする瞬間は第１のス
イッチング素子を短絡状態に、かつ第２のスイッチング
素子を切り離し状態にし、その後受信波が到達するとき
は第１のスイッチング素子を開放状態に、かつ第２のス
イッチング素子を接続状態にすることを特徴とする超音
波流量計である。
【００１７】この発明では、アナログ回路部の電源ＯＮ
時に、受信側送受波器の信号がアナログ回路部と切り離
されていて、電源ＯＮ時の過渡的な悪影響を受けること
が全くないため、より効果的である。
時に、受信側送受波器の信号がアナログ回路部と切り離
されていて、電源ＯＮ時の過渡的な悪影響を受けること
が全くないため、より効果的である。
【００１８】請求項３の発明は、請求項１又は２の超音
波流量計において、前記スイッチング素子の制御をなま
った波形で行うことを特徴とする。一般的にスイッチン
グ素子としてＣＭＯＳアナログスイッチ等が使用でき
る。ところが、この種のスイッチング素子のＯＮ、ＯＦ
Ｆの制御信号が新たに不要振動の原因となる場合があ
る。それは制御信号が微小容量を通し受信側送受波器に
印加されるからである。
波流量計において、前記スイッチング素子の制御をなま
った波形で行うことを特徴とする。一般的にスイッチン
グ素子としてＣＭＯＳアナログスイッチ等が使用でき
る。ところが、この種のスイッチング素子のＯＮ、ＯＦ
Ｆの制御信号が新たに不要振動の原因となる場合があ
る。それは制御信号が微小容量を通し受信側送受波器に
印加されるからである。
【００１９】本発明では、なまった波形で制御すること
で、制御信号自体が不要振動を引き起こすことを防止す
る。請求項４の発明は、送信側にも受信側にもはたらく
少なくとも１対の超音波送受波器を設け、流体の流れの
中を上流から下流及び下流から上流に超音波の送受を行
い、その各向きの到達時間より流速さらに流量を求める
超音波流量計であって、まず送信側の送受波器を発信さ
せ、受信側送受波器の信号を入力とする受信波検知部が
受信波を検知すると、再び送信側の送受波器を発信させ
るようにし、これを一定回数（ｎ回）繰り返すよう構成
し、最初の発信から一定回数目（ｎ回目）の受信までの
時間つまり到達時間のｎ倍をまとめて測定し、その結果
から流速さらに流量を求めるようにしたもので、ｎ回あ
る送受の各１回１回の到達時間を測定できるようになっ
ていて、前記受信波検知部は、主に増幅器を中心とする
アナログ回路で構成されていて、その電源が、まず第１
回目の発信から一定時間後にＯＮされ、受信波が検知さ
れるとＯＦＦされるようになっていて、次からは今回の
発信より、前回の到達時間から一定時間を引いた時間経
ったときＯＮされ、再び受信波が検知されるとＯＦＦさ
れ、以後これを続けるよう構成されていて、前記一定時
間を一定範囲内でいろいろな値となるよう発信毎に変化
させることを特徴とする超音波流量計である。
で、制御信号自体が不要振動を引き起こすことを防止す
る。請求項４の発明は、送信側にも受信側にもはたらく
少なくとも１対の超音波送受波器を設け、流体の流れの
中を上流から下流及び下流から上流に超音波の送受を行
い、その各向きの到達時間より流速さらに流量を求める
超音波流量計であって、まず送信側の送受波器を発信さ
せ、受信側送受波器の信号を入力とする受信波検知部が
受信波を検知すると、再び送信側の送受波器を発信させ
るようにし、これを一定回数（ｎ回）繰り返すよう構成
し、最初の発信から一定回数目（ｎ回目）の受信までの
時間つまり到達時間のｎ倍をまとめて測定し、その結果
から流速さらに流量を求めるようにしたもので、ｎ回あ
る送受の各１回１回の到達時間を測定できるようになっ
ていて、前記受信波検知部は、主に増幅器を中心とする
アナログ回路で構成されていて、その電源が、まず第１
回目の発信から一定時間後にＯＮされ、受信波が検知さ
れるとＯＦＦされるようになっていて、次からは今回の
発信より、前回の到達時間から一定時間を引いた時間経
ったときＯＮされ、再び受信波が検知されるとＯＦＦさ
れ、以後これを続けるよう構成されていて、前記一定時
間を一定範囲内でいろいろな値となるよう発信毎に変化
させることを特徴とする超音波流量計である。
【００２０】アナログ回路部の電源ＯＮ時、毎回同じ形
の不要振動が起きる。受信ポイントを予想して電源をＯ
Ｎする場合では、流速が安定していると不要振動の波形
に対し同じタイミングに毎回の受信ポイントがくるとい
うことになり誤差の大きな要因になる。
の不要振動が起きる。受信ポイントを予想して電源をＯ
Ｎする場合では、流速が安定していると不要振動の波形
に対し同じタイミングに毎回の受信ポイントがくるとい
うことになり誤差の大きな要因になる。
【００２１】この発明では、受信波に対し毎回毎にアナ
ログ回路部の電源ＯＮのタイミングをずらすことによ
り、ｎ回の繰り返しの間に影響を平均化して零に近づ
け、計測精度を向上する。
ログ回路部の電源ＯＮのタイミングをずらすことによ
り、ｎ回の繰り返しの間に影響を平均化して零に近づ
け、計測精度を向上する。
【００２２】そして請求項５の発明は、請求項１，２又
は３の超音波流量計において、受信波検知部は、主に増
幅器を中心とするアナログ回路で構成されていて、その
電源が、毎回受信波が到達する直前に供給され、受信波
が検知されると断たれるように、まず第１回目の発信か
ら一定時間後にＯＮされ、受信波が検知されるとＯＦＦ
されるようになっていて、次からは今回の発信より、前
回の到達時間から一定時間を引いた時間経ったときＯＮ
され、再び受信波が検知されるとＯＦＦされ、以後これ
を続けるよう構成し、前記一定時間を一定範囲内でいろ
いろな値となるよう発信毎に変化させ、またＯＮ時に受
信側送受波器の不要発信をおさえることを特徴としてい
る。
は３の超音波流量計において、受信波検知部は、主に増
幅器を中心とするアナログ回路で構成されていて、その
電源が、毎回受信波が到達する直前に供給され、受信波
が検知されると断たれるように、まず第１回目の発信か
ら一定時間後にＯＮされ、受信波が検知されるとＯＦＦ
されるようになっていて、次からは今回の発信より、前
回の到達時間から一定時間を引いた時間経ったときＯＮ
され、再び受信波が検知されるとＯＦＦされ、以後これ
を続けるよう構成し、前記一定時間を一定範囲内でいろ
いろな値となるよう発信毎に変化させ、またＯＮ時に受
信側送受波器の不要発信をおさえることを特徴としてい
る。
【００２３】
【発明の実施の形態】次に本発明の好ましい実施の形態
を図面の実施例に基づいて説明する。 〔実施例１〕図１の実施例は請求項１の発明に対応す
る。
を図面の実施例に基づいて説明する。 〔実施例１〕図１の実施例は請求項１の発明に対応す
る。
【００２４】一対の送受波器２と３はＰＺＴなどの超音
波振動子で、送信にも受信にも切り替え使用でき、一方
の送受波器が送信用に使用されるときは他方の送受波器
は受信用に使用される。
波振動子で、送信にも受信にも切り替え使用でき、一方
の送受波器が送信用に使用されるときは他方の送受波器
は受信用に使用される。
【００２５】送信用と受信用への切り替えは、切替スイ
ッチ４と５をコントロール部６からの送受切替信号で切
り替えることで行う。図１の状態では送受波器２が送波
器駆動部７に接続されていて送信側として使用されてい
る。また、送受波器３は受信波検知部８に接続されてい
て受信側として使用されている。
ッチ４と５をコントロール部６からの送受切替信号で切
り替えることで行う。図１の状態では送受波器２が送波
器駆動部７に接続されていて送信側として使用されてい
る。また、送受波器３は受信波検知部８に接続されてい
て受信側として使用されている。
【００２６】両送受波器２，３は流体中を上流から下流
及び下流から上流への超音波の送受を行う。受信波検知
部８は、受信波検知部電源コントロール部９よりのＯＮ
信号が“ＯＮ”のときは構成の一部であるアナログ回路
部の電源をＯＮするように構成されていて、接続された
受信側の送受波器３からの信号より受信波を検知すると
受信波検知信号を出力する。
及び下流から上流への超音波の送受を行う。受信波検知
部８は、受信波検知部電源コントロール部９よりのＯＮ
信号が“ＯＮ”のときは構成の一部であるアナログ回路
部の電源をＯＮするように構成されていて、接続された
受信側の送受波器３からの信号より受信波を検知すると
受信波検知信号を出力する。
【００２７】送波器駆動部７はコントロール部６より第
１送信指令信号を受けると送信側の送受波器２をまず駆
動し、その後は受信波検知部８より受信波検知信号を受
ける度に同じ送受波器を駆動する。
１送信指令信号を受けると送信側の送受波器２をまず駆
動し、その後は受信波検知部８より受信波検知信号を受
ける度に同じ送受波器を駆動する。
【００２８】第１のカウンタ１０は、受信波検知部８か
らの受信波検知信号をカウントし、ｎ番目の受信波検知
信号を出力する。このカウンタ１０はコントロール部６
よりの第１送信指令信号でリセットされるようになって
いる。
らの受信波検知信号をカウントし、ｎ番目の受信波検知
信号を出力する。このカウンタ１０はコントロール部６
よりの第１送信指令信号でリセットされるようになって
いる。
【００２９】第２のカウンタ１１は、第１送信指令信号
から第ｎ受信波検知信号までの時間を測定する。その時
間（カウント値）はコントロール部６が読み取る。この
例では第１送信指令信号でカウント値がゼロクリアさ
れ、構成要素である基準クロック発生器からの基準クロ
ックのカウントを開始するように構成されている。
から第ｎ受信波検知信号までの時間を測定する。その時
間（カウント値）はコントロール部６が読み取る。この
例では第１送信指令信号でカウント値がゼロクリアさ
れ、構成要素である基準クロック発生器からの基準クロ
ックのカウントを開始するように構成されている。
【００３０】コントロール部６は一定間隔で送受切替信
号を反転させることにより２つの送受波器２，３の役割
の切り替えを行う。各切り替え後、毎回切り替えによる
ノイズ等が収まる時間をおいて、第１送信指令信号を出
力する。そして、第ｎ受信波検知信号を入力すると、カ
ウンタ１１の測定値（カウント値）を読み取り、直前に
行った逆向きでの測定値とを用いて、その間の流速流量
を演算し表示等を行う。
号を反転させることにより２つの送受波器２，３の役割
の切り替えを行う。各切り替え後、毎回切り替えによる
ノイズ等が収まる時間をおいて、第１送信指令信号を出
力する。そして、第ｎ受信波検知信号を入力すると、カ
ウンタ１１の測定値（カウント値）を読み取り、直前に
行った逆向きでの測定値とを用いて、その間の流速流量
を演算し表示等を行う。
【００３１】タイマ１２は、まずコントロール部６から
の第１送信指令信号が入力されるとその時点から時間カ
ウントを開始し、考えられる最小の超音波到達時間とし
て決められたある一定時間からアナログ回路部安定時間
（電源ＯＮより受信可能となるまでの時間）を減じた時
間経ったところでセット信号を出力し、その後、受信波
検知部８からの受信波検知信号を入力すると、そこまで
の時間を記憶すると共に再びゼロから時間カウントを開
始する。
の第１送信指令信号が入力されるとその時点から時間カ
ウントを開始し、考えられる最小の超音波到達時間とし
て決められたある一定時間からアナログ回路部安定時間
（電源ＯＮより受信可能となるまでの時間）を減じた時
間経ったところでセット信号を出力し、その後、受信波
検知部８からの受信波検知信号を入力すると、そこまで
の時間を記憶すると共に再びゼロから時間カウントを開
始する。
【００３２】そして、今度は記憶した時間からアナログ
回路部安定時間を減じた時間経ったところでセット信号
を出力、次に受信波検知部８からの受信波検知信号を入
力すると、再びそこまでの時間を記憶すると共に再びゼ
ロから時間カウントを開始する。そして、再び記憶した
時間からアナログ回路部安定時間を減じた時間経ったと
ころでセット信号を出力、以下これを繰り返すよう構成
されている。
回路部安定時間を減じた時間経ったところでセット信号
を出力、次に受信波検知部８からの受信波検知信号を入
力すると、再びそこまでの時間を記憶すると共に再びゼ
ロから時間カウントを開始する。そして、再び記憶した
時間からアナログ回路部安定時間を減じた時間経ったと
ころでセット信号を出力、以下これを繰り返すよう構成
されている。
【００３３】ＳＷ１は受信側送受波器の両端を電気的に
短絡したり開放したりするスイッチング素子としてのア
ナログスイッチで、受信波検知部電源コントロール部９
のＯＮ信号を遅延回路１３とインバータ１４を介して印
加して操作する。なお、アナログスイッチＳＷ１の図示
下端はアナロググランドに接地されている。またこのス
イッチＳＷ１は切替スイッチ５により受信側の送受波器
３又は２の両端に接続される。
短絡したり開放したりするスイッチング素子としてのア
ナログスイッチで、受信波検知部電源コントロール部９
のＯＮ信号を遅延回路１３とインバータ１４を介して印
加して操作する。なお、アナログスイッチＳＷ１の図示
下端はアナロググランドに接地されている。またこのス
イッチＳＷ１は切替スイッチ５により受信側の送受波器
３又は２の両端に接続される。
【００３４】図２はタイマ１２の実施例の構成を示すも
のである。第１送信指令信号が入力されるとカウンタ１
５はリセットされクロック発生器１６からの基準クロッ
クを計数して時間のカウントを開始すると共に記憶器１
７は送受波器間の距離や音速から考えられる最小の到達
時間として決められた値がプリセットされる（この値を
出力する）。
のである。第１送信指令信号が入力されるとカウンタ１
５はリセットされクロック発生器１６からの基準クロッ
クを計数して時間のカウントを開始すると共に記憶器１
７は送受波器間の距離や音速から考えられる最小の到達
時間として決められた値がプリセットされる（この値を
出力する）。
【００３５】そして、この値は減算器１８のＡ入力に入
力されている。Ｂ入力にはアナログ部安定時間相当の一
定値が入力されていて、Ａ−Ｂに相当する値が比較器１
９に出力されている。カウンタ１５は基準クロックをカ
ウントしていて、このカウント値が比較器１９のもう一
つの入力となっていて、比較器１９は２つの入力が等し
くなると一致信号を出力する。
力されている。Ｂ入力にはアナログ部安定時間相当の一
定値が入力されていて、Ａ−Ｂに相当する値が比較器１
９に出力されている。カウンタ１５は基準クロックをカ
ウントしていて、このカウント値が比較器１９のもう一
つの入力となっていて、比較器１９は２つの入力が等し
くなると一致信号を出力する。
【００３６】受信波検知信号が入力されたときは到達時
間に相当するその瞬間のカウント値を記憶器１７で記憶
し、同時にリセットされ再びゼロからカウントを開始す
るよう構成されている（記憶後リセット）。従って、今
度は前回の到達時間からアナログ部安定時間を減じた時
間相当のカウント値にカウントが進んだとき、一致信号
を出力することになる。以後受信波検知信号が入力され
たときの動作は同じである。このようにして前述の機能
を実現している。
間に相当するその瞬間のカウント値を記憶器１７で記憶
し、同時にリセットされ再びゼロからカウントを開始す
るよう構成されている（記憶後リセット）。従って、今
度は前回の到達時間からアナログ部安定時間を減じた時
間相当のカウント値にカウントが進んだとき、一致信号
を出力することになる。以後受信波検知信号が入力され
たときの動作は同じである。このようにして前述の機能
を実現している。
【００３７】図１の受信波検知部電源コントロール部９
はタイマ１２よりの一致信号をセット信号として、また
受信波検知部８よりの受信波検知信号をリセット信号と
して入力していて、セット信号で“ＯＮ”、リセット信
号で“ＯＦＦ”となるＯＮ信号を受信波検知部８に出力
している。これにより受信波検知部８のアナログ回路部
の電源は、毎回受信波が到達する直前に供給（ＯＮ）さ
れ、受信波が検知されると断たれる。
はタイマ１２よりの一致信号をセット信号として、また
受信波検知部８よりの受信波検知信号をリセット信号と
して入力していて、セット信号で“ＯＮ”、リセット信
号で“ＯＦＦ”となるＯＮ信号を受信波検知部８に出力
している。これにより受信波検知部８のアナログ回路部
の電源は、毎回受信波が到達する直前に供給（ＯＮ）さ
れ、受信波が検知されると断たれる。
【００３８】またＯＮ信号は遅延回路１３にも入力され
ている。実施例では短絡用の素子としてＣＭＯＳアナロ
グスイッチＳＷ１を使用した。アナログ回路部のＯＮと
合致しないようにＯＮ信号を遅延回路により遅らせ、更
にインバータ１４で反転させアナログスイッチＳＷ１の
制御信号とした。これにより、通常は短絡しているアナ
ログスイッチＳＷ１はアナログ回路部への電源をＯＮす
る瞬間は短絡で、その後すぐに開放状態となり受信波が
到達するときは開放となるようになっている。
ている。実施例では短絡用の素子としてＣＭＯＳアナロ
グスイッチＳＷ１を使用した。アナログ回路部のＯＮと
合致しないようにＯＮ信号を遅延回路により遅らせ、更
にインバータ１４で反転させアナログスイッチＳＷ１の
制御信号とした。これにより、通常は短絡しているアナ
ログスイッチＳＷ１はアナログ回路部への電源をＯＮす
る瞬間は短絡で、その後すぐに開放状態となり受信波が
到達するときは開放となるようになっている。
【００３９】アナログ回路部安定時間は測定中に流速が
速くなることを考慮し、実際の安定時間より若干大きめ
の値としている。また、受信波検知部電源コントロール
部９は、カウンタ１０より第ｎ受信波検知信号を受ける
とＯＮ信号を出力しないようになっている。つまりその
後、受信は行われず、そこで送受のサイクルは途絶える
ようにしてある。
速くなることを考慮し、実際の安定時間より若干大きめ
の値としている。また、受信波検知部電源コントロール
部９は、カウンタ１０より第ｎ受信波検知信号を受ける
とＯＮ信号を出力しないようになっている。つまりその
後、受信は行われず、そこで送受のサイクルは途絶える
ようにしてある。
【００４０】〔実施例２〕図３は請求項２に対応する実
施例である。アナログスイッチＳＷ１と逆の動きをする
アナログスイッチＳＷ２を配置し、電源ＯＮ時の影響を
更に伝わりにくくしている。１３Ａはバッファである。
施例である。アナログスイッチＳＷ１と逆の動きをする
アナログスイッチＳＷ２を配置し、電源ＯＮ時の影響を
更に伝わりにくくしている。１３Ａはバッファである。
【００４１】〔実施例３〕図４は請求項３の実施例でア
ナログスイッチＳＷ１の制御信号をＣＲ回路１４Ｂ，１
４Ｃでなまらせることにより制御信号自体で不要振動を
起こしてしまうことを防いでいる。
ナログスイッチＳＷ１の制御信号をＣＲ回路１４Ｂ，１
４Ｃでなまらせることにより制御信号自体で不要振動を
起こしてしまうことを防いでいる。
【００４２】〔実施例４〕図５は請求項４，５で使用す
るタイマ１２Ａの実施例を示す。減算器のＢ入力となる
アナログ回路部安定時間に相当する一定値は下位３ビッ
トが３ビットカウンタのカウンタ２０の出力となってい
る。そして、上位のビットは前記３ビットがどのような
値になろうとアナログ回路部安定時間を確保できる値と
なっている。また、カウンタ２０は受信波検知信号をカ
ウントするようになっていて、受信毎に０，１，２，
３，４，５，６，７，０，１，…とカウントアップす
る。これにより入力Ｂの値は毎回１ずつカウント値８の
範囲で変化する。
るタイマ１２Ａの実施例を示す。減算器のＢ入力となる
アナログ回路部安定時間に相当する一定値は下位３ビッ
トが３ビットカウンタのカウンタ２０の出力となってい
る。そして、上位のビットは前記３ビットがどのような
値になろうとアナログ回路部安定時間を確保できる値と
なっている。また、カウンタ２０は受信波検知信号をカ
ウントするようになっていて、受信毎に０，１，２，
３，４，５，６，７，０，１，…とカウントアップす
る。これにより入力Ｂの値は毎回１ずつカウント値８の
範囲で変化する。
【００４３】実施例の場合、基準クロック発信器１６は
２ＭＨｚ、使用している超音波送受波器の周波数は約２
５０ｋＨｚであり８クロック分の時間が１周期と合致す
るようにし、同様に２５０ｋＨｚ程度となると思われる
不要振動の１周期に均等に受信ポイントが来て繰り返し
による平均化で影響が効率よく消えることを狙ってい
る。
２ＭＨｚ、使用している超音波送受波器の周波数は約２
５０ｋＨｚであり８クロック分の時間が１周期と合致す
るようにし、同様に２５０ｋＨｚ程度となると思われる
不要振動の１周期に均等に受信ポイントが来て繰り返し
による平均化で影響が効率よく消えることを狙ってい
る。
【００４４】
【発明の効果】本発明の超音波流量計は上述のように構
成されているので、消費電流の大きなアナログ回路を主
要素とする受信波検知部の電源ＯＮ時間（作動時間）を
短くでき、低消費電力化できる。
成されているので、消費電流の大きなアナログ回路を主
要素とする受信波検知部の電源ＯＮ時間（作動時間）を
短くでき、低消費電力化できる。
【００４５】また、前記電源ＯＮ後の不要振動ノイズと
受信波が同期するのを防止し、ｎ回の繰り返しでノイズ
による誤差を実質的に平均化して小さくでき、流量計の
高精度化に寄与する。
受信波が同期するのを防止し、ｎ回の繰り返しでノイズ
による誤差を実質的に平均化して小さくでき、流量計の
高精度化に寄与する。
【図１】本発明の実施例のブロック図である。
【図２】図１のブロック図のタイマのブロック図であ
る。
る。
【図３】本発明の他の実施例のブロック図である。
【図４】本発明の更に他の実施例のブロック図である。
【図５】本発明の要部実施例のブロック図である。
【図６】超音波流量計の原理を説明する略図である。
２，３ 超音波送受波器 ４，５ 送受切替スイッチ ６ コントロール部 ７ 送波器駆動部 ８ 受信波検知部 ９ 受信波検知部電源コントロール部 １０，１１ カウンタ １２，１２Ａ タイマ １４Ｂ，１４Ｃ ＣＲ回路 ＳＷ１，ＳＷ２ スイッチング素子（アナログスイッ
チ）
チ）
Claims (5)
- 【請求項１】 送信側にも受信側にもはたらく少なくと
も１対の超音波送受波器を設け、流体の流れの中を上流
から下流及び下流から上流に超音波の送受を行い、その
各向きの到達時間より流速さらに流量を求める超音波流
量計であって、 送信側の送受波器を発信させ、受信側送受波器の信号を
入力とする受信波検知部が受信波を検知すると、再び送
信側の送受波器を発信させるようにし、これを一定回数
（ｎ回）繰り返すよう構成し、最初の発信から一定回数
目（ｎ回目）の受信までの時間つまり到達時間のｎ倍を
まとめて測定し、その結果から流速さらに流量を求める
ようにしたもので、 前記受信波検知部は、主に増幅器を中心とするアナログ
回路で構成されていて、その電源が、毎回受信波が到達
する直前に供給され、受信波が検知されると断たれるよ
うになっていて、 前記受信側送受波器の両端を電気的に短絡したり開放し
たりするスイッチング素子を配置し、アナログ回路部へ
の電源をＯＮする瞬間は短絡状態で、その後受信波が到
達するときは開放状態とすることを特徴とする超音波流
量計。 - 【請求項２】 送信側にも受信側にもはたらく少なくと
も１対の超音波送受波器を設け、流体の流れの中を上流
から下流及び下流から上流に超音波の送受を行い、その
各向きの到達時間より流速さらに流量を求める超音波流
量計であって、 まず送信側の送受波器を発信させ、受信側送受波器の信
号を入力とする受信波検知部が受信波を検知すると、再
び送信側の送受波器を発信させるようにし、これを一定
回数（ｎ回）繰り返すよう構成し、最初の発信から一定
回数目（ｎ回目）の受信までの時間つまり到達時間のｎ
倍をまとめて測定し、その結果から流速さらに流量を求
めるようにしたもので、 前記受信波検知部は、主に増幅器を中心とするアナログ
回路で構成されていて、その電源が、毎回受信波が到達
する直前に供給され、受信波が検知されると断たれるよ
うになっていて、 前記受信側送受波器の両端を電気的に短絡したり開放し
たりする第１のスイッチング素子と、 受信側送受波器の信号をアナログ回路部と接続したり切
り離したりする第２のスイッチング素子とを配置し、 アナログ回路部への電源をＯＮする瞬間は第１のスイッ
チング素子を短絡状態に、かつ第２のスイッチング素子
を切り離し状態にし、その後受信波が到達するときは第
１のスイッチング素子を開放状態に、かつ第２のスイッ
チング素子を接続状態にすることを特徴とする超音波流
量計。 - 【請求項３】 前記スイッチング素子の制御をなまった
波形で行うことを特徴とする請求項１又は２記載の超音
波流量計。 - 【請求項４】 送信側にも受信側にもはたらく少なくと
も１対の超音波送受波器を設け、流体の流れの中を上流
から下流及び下流から上流に超音波の送受を行い、その
各向きの到達時間より流速さらに流量を求める超音波流
量計であって、 まず送信側の送受波器を発信させ、受信側送受波器の信
号を入力とする受信波検知部が受信波を検知すると、再
び送信側の送受波器を発信させるようにし、これを一定
回数（ｎ回）繰り返すよう構成し、最初の発信から一定
回数目（ｎ回目）の受信までの時間つまり到達時間のｎ
倍をまとめて測定し、その結果から流速さらに流量を求
めるようにしたもので、 ｎ回ある送受の各１回１回の到達時間を測定できるよう
になっていて、 前記受信波検知部は、主に増幅器を中心とするアナログ
回路で構成されていて、その電源が、まず第１回目の発
信から一定時間後にＯＮされ、受信波が検知されるとＯ
ＦＦされるようになっていて、次からは今回の発信よ
り、前回の到達時間から一定時間を引いた時間経ったと
きＯＮされ、再び受信波が検知されるとＯＦＦされ、以
後これを続けるよう構成されていて、前記一定時間を一
定範囲内でいろいろな値となるよう発信毎に変化させる
ことを特徴とする超音波流量計。 - 【請求項５】 受信波検知部は、主に増幅器を中心とす
るアナログ回路で構成されていて、その電源が、毎回受
信波が到達する直前に供給され、受信波が検知されると
断たれるように、まず第１回目の発信から一定時間後に
ＯＮされ、受信波が検知されるとＯＦＦされるようにな
っていて、次からは今回の発信より、前回の到達時間か
ら一定時間を引いた時間経ったときＯＮされ、再び受信
波が検知されるとＯＦＦされ、以後これを続けるよう構
成し、前記一定時間を一定範囲内でいろいろな値となる
よう発信毎に変化させることを特徴とする請求項１，２
又は３記載の超音波流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34005897A JP3956167B2 (ja) | 1997-12-10 | 1997-12-10 | 超音波流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34005897A JP3956167B2 (ja) | 1997-12-10 | 1997-12-10 | 超音波流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11173880A true JPH11173880A (ja) | 1999-07-02 |
| JP3956167B2 JP3956167B2 (ja) | 2007-08-08 |
Family
ID=18333327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34005897A Expired - Lifetime JP3956167B2 (ja) | 1997-12-10 | 1997-12-10 | 超音波流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3956167B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005345148A (ja) * | 2004-05-31 | 2005-12-15 | Toshiba Corp | 超音波流量計 |
| JP2010066082A (ja) * | 2008-09-10 | 2010-03-25 | Panasonic Corp | 流体の流れ計測装置 |
| JP2010066083A (ja) * | 2008-09-10 | 2010-03-25 | Panasonic Corp | 流体の流れ計測装置 |
| JP2010091271A (ja) * | 2008-10-03 | 2010-04-22 | Panasonic Corp | 流体の流れ計測装置 |
| JP2010096689A (ja) * | 2008-10-20 | 2010-04-30 | Panasonic Corp | 流体の流れ計測装置 |
| JP2010243431A (ja) * | 2009-04-09 | 2010-10-28 | Panasonic Corp | 流体の流れ計測装置 |
| DE102012105719A1 (de) * | 2012-06-28 | 2014-01-02 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Ultraschall-Durchflussmessgerät |
| CN104897219A (zh) * | 2014-03-05 | 2015-09-09 | 陕西多奇电子科技有限公司 | 高精度低功耗超声流量计 |
| WO2021093351A1 (zh) * | 2019-11-15 | 2021-05-20 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 流速侦测电路以及相关芯片以及流量计 |
| US11512996B2 (en) | 2019-11-15 | 2022-11-29 | Shenzhen GOODIX Technology Co., Ltd. | Flow speed detection circuit and associated chip and flow meter |
-
1997
- 1997-12-10 JP JP34005897A patent/JP3956167B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005345148A (ja) * | 2004-05-31 | 2005-12-15 | Toshiba Corp | 超音波流量計 |
| JP4562425B2 (ja) * | 2004-05-31 | 2010-10-13 | 東光東芝メーターシステムズ株式会社 | 超音波流量計 |
| JP2010066082A (ja) * | 2008-09-10 | 2010-03-25 | Panasonic Corp | 流体の流れ計測装置 |
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| DE102012105719A1 (de) * | 2012-06-28 | 2014-01-02 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Ultraschall-Durchflussmessgerät |
| DE102012105719A8 (de) * | 2012-06-28 | 2014-03-20 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Ultraschall-Durchflussmessgerät |
| CN104897219A (zh) * | 2014-03-05 | 2015-09-09 | 陕西多奇电子科技有限公司 | 高精度低功耗超声流量计 |
| WO2021093351A1 (zh) * | 2019-11-15 | 2021-05-20 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 流速侦测电路以及相关芯片以及流量计 |
| US11512996B2 (en) | 2019-11-15 | 2022-11-29 | Shenzhen GOODIX Technology Co., Ltd. | Flow speed detection circuit and associated chip and flow meter |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3956167B2 (ja) | 2007-08-08 |
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