JP2010243432A - 流体の流れ計測装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1振動子2と第2振動子間3の送受信の方向を切り替えて超音波伝搬時間を計測する手順を単位計測工程と定め、単位計測工程で実行される双方向の伝搬時間を計時手段12で求める。更に、計時手段12で求めた双方向の伝搬時間差を時間差検出手段16で求め、その変動量を変動量検出手段17で求めている。そして、この変動量に従って、単位計測工程の実行回数を定めている。したがって、リアルタイムの状況判定が可能となり、脈動有無に応じた計測方法に瞬時に切り替え可能な応答性を高めることができる。
【選択図】図1
Description
t2=L/(C−vcosθ) (式2)
(式1)および(式2)を変形し、(式3)で流速vが求まる。
必要に応じて、(式3)で求めた値に流体管路の断面積を掛ければ流体の流量を求めることができる。
ここで、(式4)の分母の項は流速の変化に関わらずほぼ一定の値となるが、分子の項は流速とほぼ比例した値となる。
Mとすることができる。
求める時間差検出手段と、前記時間差検出手段で求めた相前後する二つの時間差の変動量を求める変動量検出手段と、前記変動量検出手段の値から流体流路内の圧力脈動の有無を判定する脈動検知手段と、前記脈動検知手段の判定結果を元に単位計測工程の実行回数を制御する計測制御手段とを備えたもので、脈動の有無を瞬時に判定し、脈動有無に応じた計測方法に瞬時に切り替え可能な応答性の高い流体の流れ計測装置を提供できる。
は、計測制御手段は、単位計測工程の実行回数を予め定めた最大値とする構成としているので、脈動がある条件では、脈動の影響を低減することが可能である。
図1において、流体流路1の途中で、しかも流れ方向上下流側に超音波信号送受信用の第1,第2振動子2,3が斜めに対向して配置され、流体中を超音波信号が斜めに伝搬して横切るようにしてある。
また、それと同時にTu1が第2加算手段14に加算される。
ここで、流路内の圧力に変動がなくかつ流速に変化がないとすれば、Td1とTd2はほぼ同じ値を示し、Tu1とTu2もほぼ同じ値を示す。したがって、Tdef1およびTdef2もほぼ等しいので、Δ1はほぼ0と考えられる。
している。
Tx=τ1−τ0 (式7)
で表せるが、図5で示したように、計時手段12はτ1の手前のクロックの立ち上がりタイミングτsまでの時間を計数するので、この場合の計測値は
Ty=τs−τ0 (式8)
と表せる。
Ty=N×Tsc (式9)
で表せる。
ただし、Tscは低速クロックの周期である。ここで、(式8)を用いると
Ty2=Ty+Tsc−Tz (式11)
と表せる。更に、低速カウンタ回路の計数値をN、高速カウンタ回路の計数値をM、高速クロックの周期をTfcとすれば(式11)は更に次のように変形できる。
今度の場合の計測誤差は高速カウンタの周期Tfcの1クロック分となり図5に比べて格段に時間精度が高まる。しかも、消費電流の大きな高速クロックの動作時間が極めて短いので、いたずらに消費電力を増やすこともない。
|Δsn|≧1の時 脈動あり
ただし、ここでΔsn、Δfnはそれぞれ変動量検出手段17で求められた低速カウンタ回路側の変動値、高速カウンタ回路側の変動値を示している。
2 第1振動子
3 第2振動子
7 計測制御手段
12 計時手段
15 演算手段
16 時間差検出手段
17 変動量検出手段
18 脈動検出手段
21 カウンタ回路
Claims (8)
- 流体流路に設けられ、超音波信号を発信、受信する第1振動子および第2振動子と、前記振動子間における超音波信号の伝搬時間を計測する計時手段と、前記両振動子の送受信方向を切り替えながら前記計時手段により順、逆双方向の超音波信号の伝搬時間を計測する単位計測工程を定められた間隔で複数回連続して実行し、前記実行回数分の伝搬時間を基に流速および/または流量を演算する演算手段と、前記1単位計測工程毎の順逆両方向の伝搬時間差を求める時間差検出手段と、前記時間差検出手段で求めた相前後する二つの時間差の変動量を求める変動量検出手段と、前記変動量検出手段の値から流体流路内の圧力脈動の有無を判定する脈動検知手段と、前記脈動検知手段の判定結果を元に単位計測工程の実行回数を制御する計測制御手段とを備えた流体の流れ計測装置。
- 脈動検知手段は、変動量検出手段の出力と予め定めた閾値とを比較し、閾値より大の場合に脈動あり、閾値より小の場合には脈動なしと判定する請求項1記載の流体の流れ計測装置。
- 脈動検知手段が脈動なしと判定した場合に、計測制御手段は、単位計測工程の実行回数を低減するように制御する請求項2記載の流体の流れ計測装置。
- 脈動検知手段が脈動なしと判定した場合に、計測制御手段は、単位計測工程の実行回数を予め定めた最小値で打ち切る請求項2記載の流体の流れ計測装置。
- 脈動検知手段が脈動ありと判定した場合に、計測制御手段は、単位計測工程の実行回数を増加するように制御する請求項2記載の流体の流れ計測装置。
- 脈動検知手段が脈動ありと判定した場合に、計測制御手段は、単位計測工程の実行回数を予め定めた最大値とする請求項2記載の流体の流れ計測装置。
- 計時手段は、基準クロックと前記クロックに基づいて計数を行うカウンタ回路とで構成され、時間差検出手段は、前記カウンタ回路の計数値を用いた減算回路により構成し、単位計測工程から脈動判定までの過程における乗除算を不要とした請求項1〜6いずれか1項記載の流体の流れ計測装置。
- 計時手段は、周波数の異なる少なくとも2つ以上の基準クロックとカウンタ回路とで構成され、時間差検出手段は各カウンタ回路毎の計数差を算出し、脈動検知手段は、時間差検出手段で求められた全てのカウンタ回路の計数差の組み合わせから脈動の有無を判定する請求項7記載の流体の流れ計測装置。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2009
- 2009-04-09 JP JP2009094811A patent/JP5467332B2/ja active Active
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