JP6727308B2 - 改良型ビーム整形音響信号伝搬時間差式流量計 - Google Patents
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Description
前記流体導管に対して所定の速度を有する流体を、前記流体導管に供給すること、及び
第1の超音波トランスデューサ、第2の超音波トランスデューサ及び第3の超音波トランスデューサを、前記流体導管に備えることを含み、
前記第1の超音波トランスデューサ、第2の超音波トランスデューサ及び第3の超音波トランスデューサ間のそれぞれの接続線が、前記流体導管の対称軸の外側で延びていること、
第1測定信号を、前記第1の超音波トランスデューサに与えること、
前記第1測定信号に対する第1の応答信号を、前記第2の超音波トランスデューサで測定すること、
第2測定信号を、前記第1の超音波トランスデューサに与えること、及び
前記第2測定信号に対する第2の応答信号を、前記第3の超音波トランスデューサで測定することを含み、
前記第1測定信号及び第2測定信号は、それぞれ対応するインパルス信号又は対応するインパルス信号から導出された信号のいずれかに対する応答信号を時間反転した信号部分を含み、
前記第1の応答信号及び第2の応答信号の少なくとも1つから前記流体の流速を導出すること、
を含む方法。
第1の逆方向測定信号を、前記第2の超音波トランスデューサに与えること、
前記第1の逆方向測定信号に対する第1の逆方向応答信号を、前記第1の超音波トランスデューサで測定すること、
第2の逆方向測定信号を、第3の超音波トランスデューサに与えること、及び
前記第2の逆方向測定信号に対する第2の逆方向応答信号を、前記第1の超音波トランスデューサで測定することを含み、
前記第1の逆方向測定信号及び第2の逆方向測定信号は、それぞれ対応するインパルス信号又は対応するインパルス信号から導出された信号のいずれかに対する応答信号を時間反転した信号部分を含み、
前記第1の応答信号、第1の逆方向応答信号、第2の応答信号及び第2の逆方向応答信号のうちの少なくとも1つから前記流体の流速を導出すること、
を含む方法。
第3測定信号を、前記第2の超音波トランスデューサに与えること、及び
前記第3測定信号に対する第3の応答信号を、前記第3の超音波トランスデューサで測定することを含み、
前記第3測定信号は、対応するインパルス信号又は対応するインパルス信号から導出された信号のいずれかに対する応答信号を時間反転した信号部分を含み、
前記第3の応答信号から前記流体の少なくとも1つの流速を導出すること、
を含む方法。
第3の逆方向測定信号を、前記第3の超音波トランスデューサに与えること、及び
前記第3の逆方向測定信号に対する第3の逆方向応答信号を、前記第2の超音波トランスデューサで測定することを含み、
前記第3の逆方向測定信号は、対応するインパルス信号又は対応するインパルス信号から導出された信号のいずれかに対する応答信号を時間反転した信号部分を含み、
前記第3の応答信号及び第3の逆方向応答信号から前記流体の少なくとも1つの流速を導出すること、を含む方法。
前記流体導管に対して所定の速度を有する流体を、前記流体導管に供給すること、及び
第1の超音波クランプオン式トランスデューサ及び第2の超音波クランプオン式トランスデューサを、前記流体導管に備え、
前記第1の超音波クランプオン式トランスデューサ及び第2の超音波クランプオン式トランスデューサ間の接続線は前記流体導管の対称軸の外側で延びていること、
測定信号を、前記第1の超音波クランプオン式トランスデューサに与えること、及び
前記測定信号に対する応答信号を、前記第2の超音波クランプオン式トランスデューサで測定することを含み、
前記測定信号は、対応するインパルス信号又は対応するインパルス信号から導出された信号のいずれかに対する応答信号の時間に関する反転信号部分を含み、
前記応答信号から前記流体の流速を導出すること、を含む方法。
逆方向測定信号を、前記第2の超音波クランプオン式トランスデューサに与えること、及び
前記逆方向測定信号に対する逆方向応答信号を、前記第1の超音波クランプオン式トランスデューサで測定することを含み、
前記逆方向測定信号は、対応するインパルス信号に対する応答信号の時間に関する反転信号部分又は対応するインパルス信号に対する応答信号から導出された信号の時間に関する反転信号部分を含み、
前記逆方向応答信号から前記流体の流速を導出すること、を含む方法。
流体を、前記流体導管に供給すること、
第1インパルス信号を、前記第1又は第2の超音波トランスデューサの一方に与えること、
前記第1インパルス信号に対する第1のインパルス応答信号を、前記第1又は第2の超音波トランスデューサの他方で受信すること、
第2インパルス信号を、前記第1又は第3の超音波トランスデューサの一方に与えること、
前記第2インパルス信号に対する第2のインパルス応答信号を、前記第1又は第3の超音波トランスデューサの他方で受信すること、
前記第1のインパルス応答信号から前記第1測定信号を導出すること、及び
前記第2のインパルス応答信号から前記第2測定信号を導出すること、且つ
前記第1測定信号及び第2測定信号のそれぞれの導出は、前記第1及び第2のインパルス応答信号のそれぞれの信号部分を選択すること又は前記第1及び第2のインパルス応答信号からそれぞれ導出された信号の信号部分を選択すること、及び前記信号部分を時間反転することを含み、
前記第1測定信号及び第2測定信号をその後に使用するために記憶すること、を含む方法。
流体を、前記流体導管に供給すること、
インパルス信号を、前記第1の超音波クランプオン式トランスデューサ及び第2の超音波クランプオン式トランスデューサの一方に与えること、
前記インパルス信号に対するインパルス応答信号を、前記第1の超音波クランプオン式トランスデューサ及び第2の超音波クランプオン式トランスデューサの他方で受信すること、
前記インパルス応答信号から前記測定信号を導出すること、且つ
前記測定信号の導出は、前記それぞれのインパルス応答信号の信号部分を選択すること又は対応するインパルス信号に対するインパルス応答信号から導出された信号を選択すること、及び前記信号部分を時間反転することを含み、
前記測定信号をその後に使用するために記憶すること、を含む方法。
インパルス信号を与えるステップと、対応する応答信号を受信するステップとを複数回繰り返すことにより複数の応答信号を得ること、及び
前記受信された複数の応答信号の平均から前記それぞれの測定信号を導出すること、
を含む方法。
第1の超音波素子を接続する第1コネクタ、
第2の超音波素子を接続する第2コネクタ、
第3の超音波素子を接続する第3コネクタ、
インパルス信号及び測定信号を送信する送信器、
応答信号を受信する受信器、
第1反転信号から第1測定信号を導出し、第2反転信号から第2測定信号を導出し、前記第1測定信号及び第2測定信号を記憶する処理部を備えており、
前記第1反転信号及び第2反転信号の導出は、対応するインパルス信号に対する応答信号の信号部分を時間反転すること又は対応するインパルス信号に対する応答信号から導出された信号の信号部分を時間反転することを含み、
前記処理部、送信器及び受信器は、前記第1測定信号を前記第1コネクタに与える、
前記第1測定信号に対する第1の応答信号を前記第2コネクタで受信する、
第2測定信号を前記第1コネクタに与える、
前記第2測定信号に対する第2の応答信号を前記第3コネクタで受信する、及び
前記第1の応答信号及び第2の応答信号の少なくとも1つから前記流体の流速を導出するように動作可能な装置。
第1コネクタ、
前記第1コネクタに接続された第1の超音波クランプオン式トランスデューサ、
第2コネクタ、
前記第2コネクタに接続された第2の超音波クランプオン式トランスデューサ、且つ
導管の一部分を備え、前記第1の超音波クランプオン式トランスデューサが導管部分の第1の箇所に取り付けられており、
前記第2の超音波クランプオン式トランスデューサが導管部分の第2の箇所に取り付けられており、
前記第1の超音波クランプオン式トランスデューサと第2の超音波クランプオン式トランスデューサとの間のそれぞれの接続線が前記流体導管の対称軸の外側で延びていることを含み、
インパルス信号及び測定信号を送信する送信器、
応答信号を受信する受信器、及び
測定信号を反転信号から導出する処理部を含み、
前記反転信号の導出は、対応するインパルス信号に対する応答信号の信号部分を反転すること又は対応するインパルス信号から導出された信号に対する応答信号の信号部分を反転することを含み、
前記処理部、送信器及び受信器は、
前記第1測定信号を前記第1コネクタに与える、
前記第1測定信号に対する応答信号を前記第2コネクタで受信する、及び
前記第1測定信号に対する応答信号から流体の流速を導出するように動作可能な装置。
前記第1コネクタに接続されたD/A変換器、
前記第2コネクタに接続されたA/D変換器、及び
前記測定信号を記憶するコンピュータで読み取り可能なメモリ、
を更に備えた装置。
周波数制御レジスタ、標準発振器、数値制御式発振器及び再構成ローパスフィルタを備え、前記D/A変換器が前記再構成ローパスフィルタを経て前記第1及び第2コネクタに接続可能である装置。
前記流体導管に対して所定の速度を有する流体を、前記流体導管に供給すること、
第1の超音波トランスデューサ及び第2の超音波トランスデューサを、前記流体導管に備えること、
テストインパルス信号を、前記テスト装置の第1の超音波トランスデューサに与えること、
前記テストインパルス信号のテスト応答信号を、前記テスト装置の第2の超音波トランスデューサで受信すること、
前記テスト応答信号からテスト測定信号を導出すること、且つ前記テスト測定信号の導出は、前記それぞれ第1または第2の応答信号又はその一部分を時間反転することを含み及び
前記第1のテスト測定信号を、前記テスト装置のトランスデューサで発せられる第1測定信号と比較することを含み、前記第1のテスト測定信号と第1測定信号とが相似である場合、前記テスト装置が項目1から5のいずれか1項に基づいて流体導管内の流体の流速を求める方法を用いていると判定する方法。
第3の超音波トランスデューサを、前記流体導管に備えること、
テストインパルス信号を、前記テスト装置の第1の超音波トランスデューサ又は前記テスト装置の第2の超音波トランスデューサに与えること、
前記テストインパルス信号に対する第2のテスト応答信号を、前記テスト装置の第3の超音波トランスデューサで受信すること、
前記第2のテスト応答信号から第2のテスト測定信号を導出すること、且つ当該第2のテスト測定信号の導出は、前記第2のテスト応答信号又はその一部分を時間反転することを含み、及び
前記第2のテスト測定信号を、前記テスト装置のトランスデューサで発せられる第2測定信号と比較することを含み、
前記第2のテスト測定信号と第2測定信号とが相似である場合、前記テスト装置が請求項1に基づいて流体導管内の流体の流速を求める方法を用いていると判定する方法。
11 上流側圧電素子
12 パイプ
13 下流側圧電素子
14 平均流の方向
15 第1の演算部
16 第2の演算部
17 信号経路
20 信号経路
22 圧電素子
23 圧電素子
31〜52 圧電素子
60,60’ 流量測定装置
61 第1コネクタ
62 第2コネクタ
63 マルチプレクサ
64 DAC
65 ADC
66 デマルチプレクサ
67 信号選択部
68 信号反転部
69 バンドパスフィルタ
70 メモリ
71 速度演算部
72 インパルス信号生成器
73 測定信号生成器
74 指令ライン
75 指令ライン
76 DDS
77 標準発振器
78 周波数制御レジスタ
79 数値制御式発振器
80 ローパスフィルタ
Claims (25)
- 伝搬時間差式超音波流量計で流体導管内の流体の流速を求める方法であって、
前記流体導管に対して所定の速度を有する流体を、前記流体導管に供給すること、及び
第1の超音波トランスデューサ、第2の超音波トランスデューサ及び第3の超音波トランスデューサを、前記流体導管に備えることを含み、
前記第1の超音波トランスデューサ、第2の超音波トランスデューサ及び第3の超音波トランスデューサ間のそれぞれの接続線が、前記流体導管の対称軸の外側で延びていること、
第1測定信号を、前記第1の超音波トランスデューサに与えること、
前記第1測定信号に対する第1の応答信号を、前記第2の超音波トランスデューサで測定すること、
第2測定信号を、前記第1の超音波トランスデューサに与えること、及び
前記第2測定信号に対する第2の応答信号を、前記第3の超音波トランスデューサで測定することを含み、
前記第1測定信号及び第2測定信号は、それぞれ対応するインパルス信号又は対応するインパルス信号から導出された信号のいずれかに対する応答信号を時間反転した信号部分を含み、
前記第1の応答信号及び第2の応答信号の少なくとも1つから前記流体の流速を導出すること、
を含む方法。 - 請求項1に記載の方法において、
第1の逆方向測定信号を、前記第2の超音波トランスデューサに与えること、
前記第1の逆方向測定信号に対する第1の逆方向応答信号を、前記第1の超音波トランスデューサで測定すること、
第2の逆方向測定信号を、第3の超音波トランスデューサに与えること、及び
前記第2の逆方向測定信号に対する第2の逆方向応答信号を、前記第1の超音波トランスデューサで測定することを含み、
前記第1の逆方向測定信号及び第2の逆方向測定信号は、それぞれ対応するインパルス信号又は対応するインパルス信号から導出された信号のいずれかに対する応答信号を時間反転した信号部分を含み、
前記第1の応答信号、第1の逆方向応答信号、第2の応答信号及び第2の逆方向応答信号のうちの少なくとも1つから前記流体の流速を導出すること、
を含む方法。 - 請求項1又は2に記載の方法において、
第3測定信号を、前記第2の超音波トランスデューサに与えること、及び
前記第3測定信号に対する第3の応答信号を、前記第3の超音波トランスデューサで測定することを含み、
前記第3測定信号は、対応するインパルス信号又は対応するインパルス信号から導出された信号のいずれかに対する応答信号を時間反転した信号部分を含み、
前記第3の応答信号から前記流体の少なくとも1つの流速を導出すること、
を含む方法。 - 請求項3に記載の方法において、
第3の逆方向測定信号を、前記第3の超音波トランスデューサに与えること、及び
前記第3の逆方向測定信号に対する第3の逆方向応答信号を、前記第2の超音波トランスデューサで測定することを含み、
前記第3の逆方向測定信号は、対応するインパルス信号又は対応するインパルス信号から導出された信号のいずれかに対する応答信号を時間反転した信号部分を含み、
前記第3の応答信号及び第3の逆方向応答信号から前記流体の少なくとも1つの流速を導出すること、を含む方法。 - 伝搬時間差式超音波流量計で流体導管内の流体の流速を求める方法であって、
前記流体導管に対して所定の速度を有する流体を、前記流体導管に供給すること、及び
第1の超音波クランプオン式トランスデューサ及び第2の超音波クランプオン式トランスデューサを、前記流体導管に備え、
前記第1の超音波クランプオン式トランスデューサ及び第2の超音波クランプオン式トランスデューサ間の接続線は前記流体導管の対称軸の外側で延びていること、
測定信号を、前記第1の超音波クランプオン式トランスデューサに与えること、及び
前記測定信号に対する応答信号を、前記第2の超音波クランプオン式トランスデューサで測定することを含み、
前記測定信号は、対応するインパルス信号又は対応するインパルス信号から導出された信号のいずれかに対する応答信号の時間に関する反転信号部分を含み、
前記応答信号から前記流体の流速を導出すること、を含む方法。 - 請求項5に記載の方法において、
逆方向測定信号を、前記第2の超音波クランプオン式トランスデューサに与えること、及び
前記逆方向測定信号に対する逆方向応答信号を、前記第1の超音波クランプオン式トランスデューサで測定することを含み、
前記逆方向測定信号は、対応するインパルス信号に対する応答信号の時間に関する反転信号部分又は対応するインパルス信号に対する応答信号から導出された信号の時間に関する反転信号部分を含み、
前記逆方向応答信号から前記流体の流速を導出すること、を含む方法。 - 請求項1に記載の方法において、前記それぞれの測定信号を導出するのに使われる信号部分は、応答信号の最大振幅の周囲の第1部分と、それに後続する信号部分とを含み、前記後続信号部分は前記最大振幅の到着時間より遅い時間側に延びている方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記複数の応答信号のうち少なくとも1つを処理することで、前記導管の壁厚の変化を求め、あるいは、縦波及び横波の音波特性を測定して前記導管壁の素材特性を求めることを含む方法。
- 請求項1に記載の方法において、
流体を、前記流体導管に供給すること、
第1インパルス信号を、前記第1又は第2の超音波トランスデューサの一方に与えること、
前記第1インパルス信号に対する第1のインパルス応答信号を、前記第1又は第2の超音波トランスデューサの他方で受信すること、
第2インパルス信号を、前記第1又は第3の超音波トランスデューサの一方に与えること、
前記第2インパルス信号に対する第2のインパルス応答信号を、前記第1又は第3の超音波トランスデューサの他方で受信すること、
前記第1のインパルス応答信号から前記第1測定信号を導出すること、及び
前記第2のインパルス応答信号から前記第2測定信号を導出すること、且つ
前記第1測定信号及び第2測定信号のそれぞれの導出は、前記第1及び第2のインパルス応答信号のそれぞれの信号部分を選択すること又は前記第1及び第2のインパルス応答信号からそれぞれ導出された信号の信号部分を選択すること、及び前記信号部分を時間反転することを含み、
前記第1測定信号及び第2測定信号をその後に使用するために記憶すること、を含む方法。 - 請求項5に記載の方法において、
流体を、前記流体導管に供給すること、
インパルス信号を、前記第1の超音波クランプオン式トランスデューサ及び第2の超音波クランプオン式トランスデューサの一方に与えること、
前記インパルス信号に対するインパルス応答信号を、前記第1の超音波クランプオン式トランスデューサ及び第2の超音波クランプオン式トランスデューサの他方で受信すること、
前記インパルス応答信号から前記測定信号を導出すること、且つ
前記測定信号の導出は、インパルス応答信号の信号部分を選択すること又はインパルス応答信号から導出された信号の信号部分を選択すること、及び前記信号部分を時間反転することを含み、
前記測定信号をその後に使用するために記憶すること、を含む方法。 - 請求項9又は10に記載の方法において、
インパルス信号を与えるステップと、対応する応答信号を受信するステップとを複数回繰り返すことにより複数の応答信号を得ること、及び
前記受信された複数の応答信号の平均から前記それぞれの測定信号を導出すること、
を含む方法。 - 請求項9に記載の方法において、前記それぞれの測定信号の導出は、前記それぞれの応答信号又は前記それぞれの応答信号から導出された信号の振幅をデジタル化することを含む方法。
- 請求項12に記載の方法において、前記デジタル化信号のビット分解能を高めて、前記それぞれの測定信号に対する応答信号の振幅を増大させることを含む方法。
- 請求項12に記載の方法において、前記デジタル化信号のビット分解能を低下させて、前記それぞれの測定信号に対する応答信号の振幅を増大させることを含む方法。
- 請求項12に記載の方法において、前記振幅に関するデジタル化信号の分解能が低ビット分解能である方法。
- 請求項1に記載の方法を実行する複数のコンピュータで読み取り可能な命令を含む、コンピュータで読み取り可能なプログラムコード。
- 請求項16に記載のコンピュータ読み取りプログラムコードを含むコンピュータ読み込み可能メモリ。
- 請求項1に記載の方法を実行するように動作可能な特定用途向け電子部品。
- 伝搬時間差式超音波流量計で流体導管内の流体の流速を測定する装置であって、
第1の超音波素子を接続する第1コネクタ、
第2の超音波素子を接続する第2コネクタ、
第3の超音波素子を接続する第3コネクタ、
インパルス信号及び測定信号を送信する送信器、
応答信号を受信する受信器、
第1反転信号から第1測定信号を導出し、第2反転信号から第2測定信号を導出し、前記第1測定信号及び第2測定信号を記憶する処理部を備えており、
前記第1反転信号及び第2反転信号の導出は、対応するインパルス信号に対する応答信号の信号部分を時間反転すること又は対応するインパルス信号に対する応答信号から導出された信号の信号部分を時間反転することを含み、
前記処理部、送信器及び受信器は、前記第1測定信号を前記第1コネクタに与える、
前記第1測定信号に対する第1の応答信号を前記第2コネクタで受信する、
第2測定信号を前記第1コネクタに与える、
前記第2測定信号に対する第2の応答信号を前記第3コネクタで受信する、及び
前記第1の応答信号及び第2の応答信号の少なくとも1つから前記流体の流速を導出するように動作可能な装置。 - 伝搬時間差式超音波流量計で流体導管内の流体の流速を測定する装置であって、
第1コネクタ、
前記第1コネクタに接続された第1の超音波クランプオン式トランスデューサ、
第2コネクタ、
前記第2コネクタに接続された第2の超音波クランプオン式トランスデューサ、且つ
導管の一部分を備え、前記第1の超音波クランプオン式トランスデューサが導管部分の第1の箇所に取り付けられており、
前記第2の超音波クランプオン式トランスデューサが導管部分の第2の箇所に取り付けられており、
前記第1の超音波クランプオン式トランスデューサと第2の超音波クランプオン式トランスデューサとの間のそれぞれの接続線が前記流体導管の対称軸の外側で延びていることを含み、
インパルス信号及び測定信号を送信する送信器、
応答信号を受信する受信器、及び
測定信号を反転信号から導出する処理部を含み、
前記反転信号の導出は、対応するインパルス信号に対する応答信号の信号部分を反転すること又は対応するインパルス信号に対する応答信号から導出された信号の信号部分を反転することを含み、
前記処理部、送信器及び受信器は、
前記第1測定信号を前記第1コネクタに与える、
前記第1測定信号に対する応答信号を前記第2コネクタで受信する、及び
前記第1測定信号に対する応答信号から流体の流速を導出するように動作可能な装置。 - 請求項20に記載の装置において、
前記第1コネクタに接続されたD/A変換器、
前記第2コネクタに接続されたA/D変換器、及び
前記測定信号を記憶するコンピュータで読み取り可能なメモリ、
を更に備えた装置。 - 請求項20に記載の装置において、前記インパルス信号に対して受信した応答信号又は前記インパルス信号に対して受信した応答信号から導出された信号のいずれかの信号部分を選択するように動作可能である選択部、及び前記受信した応答信号の選択した部分を時間反転して前記反転信号を得る反転部を更に備えた装置。
- 請求項20に記載の装置において、
D/A変換器を備えたダイレクトデジタル信号シンセサイザ、及び
周波数制御レジスタ、標準発振器、数値制御式発振器及び再構成ローパスフィルタを備え、前記D/A変換器が前記再構成ローパスフィルタを経て前記第1及び第2コネクタに接続可能である装置。 - テスト装置が請求項1に基づいて流体導管内の流体の流速を測定しているかどうかを判定する方法であって、
前記流体導管に対して所定の速度を有する流体を、前記流体導管に供給すること、
第1の超音波トランスデューサ及び第2の超音波トランスデューサを、前記流体導管に備えること、
テストインパルス信号を、前記テスト装置の第1の超音波トランスデューサに与えること、
前記テストインパルス信号の第1のテスト応答信号を、前記テスト装置の第2の超音波トランスデューサで受信すること、
前記第1のテスト応答信号から第1のテスト測定信号を導出すること、且つ当該第1のテスト測定信号の導出は、前記第1のテスト応答信号又はその一部分を時間反転することを含み、及び
前記第1のテスト測定信号を、前記テスト装置のトランスデューサで発せられる第1測定信号と比較することを含み、前記第1のテスト測定信号と第1測定信号とが相似する場合、前記テスト装置が請求項1に基づいて流体導管内の流体の流速を求める方法を用いていると判定する方法。 - 請求項24に記載の方法において、
第3の超音波トランスデューサを、前記流体導管に備えること、
テストインパルス信号を、前記テスト装置の第1の超音波トランスデューサ又は前記テスト装置の第2の超音波トランスデューサに与えること、
前記テストインパルス信号に対する第2のテスト応答信号を、前記テスト装置の第3の超音波トランスデューサで受信すること、
前記第2のテスト応答信号から第2のテスト測定信号を導出すること、且つ当該第2のテスト測定信号の導出は、前記第2のテスト応答信号又はその一部分を時間反転することを含み、及び
前記第2のテスト測定信号を、前記テスト装置のトランスデューサで発せられる第2測定信号と比較することを含み、
前記第2のテスト測定信号と第2測定信号とが相似である場合、前記テスト装置が請求項1に基づいて流体導管内の流体の流速を求める方法を用いていると判定する方法。
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