JP5965292B2 - 超音波流量計 - Google Patents
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Description
同図において、縦軸は、受信側の超音波送受信器の受信出力である電圧Vを、横軸は、送信側の超音波送受信器による超音波ビームの発信時点を原点O(V=0,t=0)とした時間経過tを表わしている。
上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。
なお、説明中では、図6(B)及び図6(C)に示したように、超音波流量計において、本来、受信した超音波ビームの受信信号Sgrの所定のn波目(図では2波目)のピーク電圧値Vpnがゲイン調整用出力値Vajとなるようにゲイン調整によって演算された増幅率で、受信側の超音波送受信器の受信出力が増幅されている場合であっても、被測定流体の流速又は圧力等の変動によって、受信した超音波ビームの受信信号Sgrの所定のn波目(図では2波目)として、実際に受信した超音波ビームの受信信号Sgrのn+1波目(図では3波目)を又はn−1波目(図では1波目)を誤検出してしまう現象を、“一波跳び”と略称し、この“一波跳び”が生じているのを検出することを“一波跳び検出”と略称する場合がある。
図1において、超音波流量計1は、被測定流体が流れる測定流路11が形成された測定管路12の管壁に、測定流路11における被測定流体の流れ方向に沿って上流側と下流側とで互いの位置をずらして、超音波センサとしての超音波送受信器(トランスデューサ)13,14を配置してなる流量計本体10を有する。また、図示の例では、流量計本体10には、測定流路11に所在する被測定流体の圧力を検出するための圧力センサ16が設けられている。
流量計測演算制御部21は、予め定められた計測周期間隔で流量計測処理を実行する。
流量計測演算制御部21による一波跳び検出処理が実行開始されると、まず、S401では、流量計測演算制御部21は、今回(この場合はn回目)の計測周期での流量計測処理の実行に係り、S10で計測された順方向の伝搬時間Tauと、S20で計測された逆方向の伝搬時間Tadとを加算し、その絶対値|Tau+Tad|が所定時間と略等しくなっているか否かを判別する。
Tau=T−α
Tad=T+β
と見なすことができる。この場合、α,βそれぞれは、被測定流体の順方向AU,逆方向ADそれぞれの流れにより生じた時間である。
|Tau−Tad|=|T−α−(T+β)|=|α+β|
となる。
ここで、時間差|α+β|は、被測定流体の流速を表す値部分になる。
図5中、S801〜S812に示した各処理は、設定ゲインGau,設定ゲインGadそれぞれの調整処理毎に行われ、ここでは、設定ゲインGauを調整・設定する場合について説明し、設定ゲインGadを調整・設定する場合も、この設定ゲインGauを調整・設定する場合と同様なので、その詳細は説明省略する。
12 測定管路、 13,14 超音波送受信器、
15 伝搬路、 16 圧力センサ、 20 流量計測演算装置、
21 流量計測演算制御部、 22 駆動信号出力部、
23 受信信号増幅部、 24 送受信側切替部、
25 ゲイン切替部、 26 順方向ゲインGau設定部、
27 逆方向ゲインGad設定部、 31 流量計測処理部、
32 一波跳び検出処理部、 33 設定ゲイン調整処理部。
Claims (7)
- 被測定流体が流れる測定流路に被測定流体の流れ方向に沿って互いの位置をずらして設けられた一対の超音波送受信器と、
該一対の超音波送受信器の中の送信側の超音波送受信器より送信され受信側の超音波送受信器により受信される超音波ビームの受信信号における所定の波のピーク電圧が予め定められた所定電圧となるように、当該受信信号の増幅率を演算する増幅率演算手段と、
該増幅率演算手段により演算された増幅率で受信側の超音波送受信器による受信信号を増幅する増幅手段と、
前記一対の超音波送受信器間で送信側と受信側とを双方で変更して被測定流体の流れの方向に対して順方向及び逆方向のそれぞれで超音波ビームの送受信を行わせるとともに、前記一対の超音波送受信器間での送信側と受信側との双方変更に応じて受信側になった超音波送受信器により受信され、前記増幅手段によって増幅された超音波ビームの受信信号における前記所定の波を検出して、被測定流体の流れの方向に対して順方向及び逆方向それぞれの伝搬時間を計測し、当該両伝搬時間から被測定流体の流量を演算する流量演算手段と、
被測定流体の時間的或いは物理的な変動を検出し、当該変動が検出された場合には、前記増幅率演算手段による増幅率の演算を、当該変動が検出されない場合の前記所定の波のピーク電圧を直接調整する手順に代えて、当該所定の波が含まれる超音波ビームの受信信号の最大ピーク電圧を間接調整する手順によって行わせる増幅率演算制御手段と
を備えていることを特徴とする超音波流量計。 - 前記増幅率演算制御手段は、
前記流量演算手段によって計測された、前記一対の超音波送受信器間で一方の上流側の超音波送受信器から超音波ビームが送信されてから他方の下流側の超音波送受信器に受信されるまでの被測定流体の流れの方向に対して順方向の伝搬時間と、他方の下流側の超音波送受信器から超音波ビームが送信されてから一方の上流側の超音波送受信器に受信されるまでの被測定流体の流れの方向に対して逆方向の伝搬時間との差が所定時間差以上の場合に、被測定流体の時間的或いは物理的な変動を検出する変動検出部を含む
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波流量計。 - 前記増幅率演算制御手段は、
前記流量演算手段によって計測された、前記一対の超音波送受信器間で一方の上流側の超音波送受信器から超音波ビームが送信されてから他方の下流側の超音波送受信器に受信されるまでの被測定流体の流れの方向に対して順方向の伝搬時間と、他方の下流側の超音波送受信器から超音波ビームが送信されてから一方の上流側の超音波送受信器に受信されるまでの被測定流体の流れの方向に対して逆方向の伝搬時間との和が所定時間と一致しない場合に、被測定流体の時間的或いは物理的な変動を検出する変動検出部を含む
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波流量計。 - 前記所定時間は、以前に前記一対の超音波送受信器間で送信側と受信側とを双方で変更して被測定流体の流れの方向に対して順方向及び逆方向のそれぞれで超音波ビームの送受信を行った際に、前記流量演算手段により計測された被測定流体の流れの方向に対して順方向及び逆方向それぞれの伝搬時間の和である
ことを特徴とする請求項3に記載の超音波流量計。 - 前記増幅率演算制御手段は、
前記流量演算手段により演算された前回の流量と今回の流量との流量差が予め定められた所定流量差よりも大きい場合、或いは、前回の流量と今回の流量との流量変化率が予め定められた所定流量変化率よりも高い場合に、被測定流体の時間的或いは物理的な変動を検出する変動検出部を含む
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波流量計。 - 前記増幅率演算制御手段は、
前記測定流路に設けられた被測定流体の圧力を検出する圧力検出器から取得した、前回取得時の検出圧力と今回取得時の圧力との圧力差が予め定められた所定圧力差よりも大きい場合、或いは、前回取得時の検出圧力と今回取得時の圧力との圧力変化率が予め定められた所定圧力変化率よりも高い場合に、被測定流体の時間的或いは物理的な変動を検出する変動検出部を含む
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波流量計。 - 前記増幅率演算制御手段は、
前記流量演算手段によって今回及び前回に計測された、前記一対の超音波送受信器間で一方の上流側の超音波送受信器から超音波ビームが送信されてから他方の下流側の超音波送受信器に受信されるまでの被測定流体の流れの方向に対して順方向の伝搬時間同士の伝搬時間差が所定伝搬時間差よりも大きい場合、或いは、他方の下流側の超音波送受信器から超音波ビームが送信されてから一方の上流側の超音波送受信器に受信されるまでの被測定流体の流れの方向に対して逆方向の伝搬時間同士の伝搬時間差が所定伝搬時間差よりも大きい場合に、被測定流体の時間的或いは物理的な変動を検出する変動検出部を含む
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波流量計。
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