JP6956344B2 - 信号処理回路と、関連するチップ、流量計および方法 - Google Patents
信号処理回路と、関連するチップ、流量計および方法 Download PDFInfo
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Description
100 :信号処理回路
102,104 :トランスデューサ
106,110 :送信器
108,112 :受信器
114 :制御ユニット
200,300,400,500:フロー
202〜216,302〜312,402〜422,502〜514:ステップ
TM12=tTX1+tRX12+t12=tTX1+tRX12+L/c (1)
ここで、t12は、信号(例えば、第一の信号)が第一のトランスデューサ102から第二のトランスデューサ104に伝わる時間である。
TE12=tTX1+tRX12+t12+t21+t12=tTX1+tRX12+3*L/c (2)
L/c=(TE12−TM12)/2 (3)
TM21=tTX2+tRX21+t21=tTX2+tRX21+L/c (4)
TM21−TM12=tTX2+tRX21−tTX1−tRX12 (5)
TM12vs1=tTX1+tRX12+L/(c+vs1) (6)
TM21vs1=tTX2+tRX21+L/(c−vs1) (7)
L≒2*vs1*TM12vs1*TM21vs1/((TM21vs1−TM12vs1)−(tTX2+tRX21−tTX1−tRX12)) (8)
TM12v=tTX1+tRX12+t12=tTX1+tRX12+L/(c+v) (9)
TE12v=tTX1+tRX12+t12+t21+t12=tTX1+tRX12+L/(c+v)+L/(c−v)+L/(c+v) (10)
TM21v=tTX2+tRX21+L/(c−v) (11)
TE12v−TM12v≒2*L/c (12)
v≒(L/2)*(TM21v−TM12v−(tTX2+tRX21−tTX1−tRX12))/(TM12v*TM21v) (13)
TM12=tTX1+tRX12+t12=tTX1+tRX12+L/c (14)
TM21=tTX2+tRX21+t21=tTX2+tRX21+L/c (15)
TM21−TM12=tTX2+tRX21−tTX1−tRX12 (16)
TM12vs2=tTX1+tRX12+t12=tTX1+tRX12+L/(c+vs2) (17)
TM21vs2=tTX2+tRX21+t21=tTX2+tRX21+L/(c−vs2) (18)
TE11vs2=tTX1+tRX11+t12+t21=tTX1+tRX11+L/(c+vs2)+L/(c−vs2) (19)
TE22vs2=tTX2+tRX22+t21+t12=tTX2+tRX22+L/(c−vs2)+L/(c+vs2) (20)
TE11vs2−TM12vs2=tRX11−tRX12+L/(c−vs2) (21)
TE22vs2−TM21vs2=tRX22−tRX21+L/(c+vs2) (22)
2*L/c≒TE11vs2−TM12vs2+TE22vs2−TM21vs2 (23)
TM12vs3=tTX1+tRX12+L/(c+vs3) (24)
TM21vs3=tTX2+tRX21+L/(c−vs2) (25)
L≒2*vs3*TM12vs3*TM21vs3/((TM21vs3−TM12vs3)−(tTX2+tRX21−tTX1−tRX12)) (26)
TM12v=tTX1+tRX12+t12=tTX1+tRX12+L/(c+v) (27)
TM21v=tTX2+tRX21+t21=tTX2+tRX21+L/(c−v) (28)
TE11v=tTX1+tRX11+t12+t21=tTX1+tRX11+L/(c+v)+L/(c−v) (29)
TE22v=tTX2+tRX22+t21+t12=tTX2+tRX22+L/(c−v)+L/(c+v) (30)
TE11v−TM12v=tRX11−tRX12+L/(c−v) (31)
TE22v−TM21v=tRX22−tRX21+L/(c+v) (32)
2*L/c≒TE11v−TM12v+TE22v−TM21v (33)
v≒(L/2)*((TM21v−TM12v)−(tTX2+tRX21−tTX1−tRX12))/(TM12v*TM21v) (34)
Claims (15)
- 第一のトランスデューサおよび第二のトランスデューサに結合された信号処理回路であって、前記第一のトランスデューサと前記第二のトランスデューサとの間にはゼロよりも大きい距離が存在し、流速を有する流体が、前記第一のトランスデューサおよび前記第二のトランスデューサを順次流れ、前記信号処理回路が
前記第一のトランスデューサに結合された第一の送信器と、
前記第一のトランスデューサに結合された第一の受信器と、
前記第二のトランスデューサに結合された第二の送信器と、
前記第二のトランスデューサに結合された第二の受信器と、
前記第一の送信器、前記第一の受信器、前記第二の送信器、および前記第二の受信器に結合された制御ユニットと、を備え、前記制御ユニットが、
初期化段階の間に、少なくとも2つの温度に対応する少なくとも2つの第一のパラメータと、前記少なくとも2つの温度に対応する少なくとも2つの第二のパラメータと、前記距離とを取得するように構成され、且つ、
通常段階の間に、前記少なくとも2つの第一のパラメータと、前記少なくとも2つの第二のパラメータと、前記距離とを用いて、前記流速を取得するように構成されることと、
前記少なくとも2つの第一のパラメータは、前記距離および現在の温度に対応する現在の音響速度に関連し、
前記少なくとも2つの第二のパラメータは、前記第一の送信器、前記第一の受信器、前記第二の送信器、前記第二の受信器、前記第一のトランスデューサ、および前記第二のトランスデューサの遅延時間に関連することを特徴とする、信号処理回路。 - 前記初期化段階の間に、前記少なくとも2つの温度の下で、前記制御ユニットは、
前記流速がゼロである場合、第一の信号を生成し、前記第一の送信器および前記第一のトランスデューサを通過し、前記第二のトランスデューサに至り、次いで前記第二の受信器を通過する前記第一の信号のための第一の遅延時間を決定するように構成され、
前記流速がゼロである場合、第二の信号を生成し、前記第一の送信器および前記第一のトランスデューサを通過し、前記第二のトランスデューサに至り、前記第一のトランスデューサに戻り、次いで前記第二のトランスデューサに戻り、前記第二のトランスデューサおよび前記第二の受信器を通過する前記第二の信号のための第二の遅延時間を決定するように構成され、
前記流速がゼロである場合、第三の信号を生成し、前記第二の送信器および前記第二のトランスデューサを通過し、前記第一のトランスデューサに至り、次いで前記第一の受信器を通過する前記第三の信号のための第三の遅延時間を決定するように構成され、
前記第一の遅延時間および前記第二の遅延時間を用いて、前記第一のパラメータを取得するように構成され、且つ、
前記第一の遅延時間および前記第三の遅延時間を用いて、前記第二のパラメータを取得するように、さらに構成されること、または、
前記流速がゼロである場合、第九の信号を生成し、前記第一の送信器および前記第一のトランスデューサを通過し、前記第二のトランスデューサに至り、次いで前記第二の受信器を通過する前記第九の信号のための第九の遅延時間を決定するように構成され、
前記流速がゼロの場合、第十の信号を生成し、前記第二の送信器および前記第二のトランスデューサを通過し、前記第一のトランスデューサに至り、次いで前記第一の受信器を通過する前記第十の信号のための第十の遅延時間を決定するように構成され、且つ、
前記第九の遅延時間および前記第十の遅延時間を用いて、前記第二のパラメータを取得するように、さらに構成されることを特徴とする、請求項1に記載の信号処理回路。 - 前記初期化段階の間に、前記少なくとも2つの温度のうちの1つの温度の下で、前記制御ユニットは、
前記流速がゼロより大きい第一の特定流速である場合、第四の信号を生成し、前記第一の送信器および前記第一のトランスデューサを通過し、前記第二のトランスデューサに至り、次いで前記第二の受信器を通過する前記第四の信号のための第四の遅延時間を決定するように構成され、
前記流速が前記第一の特定流速である場合、第五の信号を生成し、前記第二の送信器および前記第二のトランスデューサを通過し、前記第一のトランスデューサに至り、次いで前記第一の受信器を通過する前記第五の信号のための第五の遅延時間を決定するように構成され、且つ、
前記第一の特定流速と、前記少なくとも2つの温度のうちの前記1つの温度に対応する前記少なくとも2つの第二のパラメータのうちの1つの第二のパラメータと、前記第四の遅延時間と、前記第五の遅延時間とを用いて、前記距離を取得するように、さらに構成されることを特徴とする、請求項2に記載の信号処理回路。 - 前記通常段階の間に、前記制御ユニットは、
第六の信号を生成し、前記第一の送信器および前記第一のトランスデューサを通過し、前記第二のトランスデューサに至り、次いで前記第二の受信器を通過する前記第六の信号のための第六の遅延時間を決定するように構成され、
第七の信号を生成し、前記第一の送信器および前記第一のトランスデューサを通過し、前記第二のトランスデューサに至り、前記第一のトランスデューサに戻り、次いで前記第二のトランスデューサに戻り、次いで前記第二のトランスデューサおよび前記第二の受信器を通過する前記第七の信号のための第七の遅延時間を決定するように構成され、
第八の信号を生成し、前記第二の送信器および前記第二のトランスデューサを通過し、前記第一のトランスデューサに至り、次いで前記第一の受信器を通過する前記第八の信号のための第八の遅延時間を決定するように構成され、
前記第六の遅延時間および前記第七の遅延時間を用いて、第一のファクタを取得するように構成され、
前記少なくとも2つの第一のパラメータから前記第一のファクタに最も近い第一のパラメータを見つけ、対応する第二のパラメータを見つけるように構成され、且つ、
前記距離と、前記第六の遅延時間と、前記第八の遅延時間と、前記対応する第二のパラメータとを用いて、前記流速を取得するように、さらに構成されることを特徴とする、請求項3に記載の信号処理回路。 - 前記初期化段階の間に、前記少なくとも2つの温度の下で、前記制御ユニットは、
前記流速が第二の特定流速である場合、第十一の信号を生成し、前記第一の送信器および前記第一のトランスデューサを通過し、前記第二のトランスデューサに至り、次いで前記第二の受信器を通過する前記第十一の信号のための第十一の遅延時間を決定するように構成され、
前記流速が前記第二の特定流速である場合、第十二の信号を生成し、前記第二の送信器および前記第二のトランスデューサを通過し、前記第一のトランスデューサに至り、次いで前記第一の受信器を通過する前記第十二の信号のための第十二の遅延時間を決定するように構成され、
前記流速が前記第二の特定流速である場合、第十三の信号を生成し、前記第一の送信器および前記第一のトランスデューサを通過し、前記第二のトランスデューサに至り、前記第一のトランスデューサに戻り、次いで前記第一のトランスデューサおよび前記第一の受信器を通過する前記第十三の信号のための第十三の遅延時間を決定するように構成され、
前記流速が前記第二の特定流速である場合、第十四の信号を生成し、前記第二の送信器および前記第二のトランスデューサを通過し、前記第一のトランスデューサに至り、前記第二のトランスデューサに戻り、次いで前記第二のトランスデューサおよび前記第二の受信器を通過する前記第十四の信号のための第十四の遅延時間を決定するように構成され、且つ、
前記第十一の遅延時間と、前記第十二の遅延時間と、前記第十三の遅延時間と、前記第十四の遅延時間とを用いて、前記第一のパラメータを取得するように、さらに構成されることを特徴とする、請求項2に記載の信号処理回路。 - 前記初期化段階の間に、前記少なくとも2つの温度のうちの1つの温度の下で、前記制御ユニットは、
前記流速がゼロより大きい第三の特定流速である場合、第十五の信号を生成し、前記第一の送信器および前記第一のトランスデューサを通過し、前記第二のトランスデューサに至り、次いで前記第二の受信器を通過する前記第十五の信号のための第十五の遅延時間を決定するように構成され、
前記流速が前記第三の特定流速である場合、第十六の信号を生成し、前記第二の送信器および前記第二のトランスデューサを通過し、前記第一のトランスデューサに至り、次いで前記第一の受信器を通過する前記第十六の信号のための第十六の遅延時間を決定するように構成され、且つ、
前記第三の特定流速と、前記少なくとも2つの温度のうちの前記1つの温度に対応する前記少なくとも2つの第二のパラメータのうちの前記1つの第二のパラメータと、前記第十五の遅延時間と、前記第十六の遅延時間とを用いて、前記距離を取得するように、さらに構成されることを特徴とする、請求項5に記載の信号処理回路。 - 前記通常段階の間に、前記制御ユニットは、
第十七の信号を生成し、前記第一の送信器および前記第一のトランスデューサを通過し、前記第二のトランスデューサに至り、次いで前記第二の受信器を通過する前記第十七の信号のための第十七の遅延時間を決定するように構成され、
第十八の信号を生成し、前記第二の送信器および前記第二のトランスデューサを通過し、前記第一のトランスデューサに至り、次いで前記第一の受信器を通過する前記第十八の信号のための第十八の遅延時間を決定するように構成され、
第十九の信号を生成し、前記第一の送信器および前記第一のトランスデューサを通過し、前記第二のトランスデューサに至り、前記第一のトランスデューサに戻り、次いで前記第一のトランスデューサおよび前記第一の受信器を通過する前記第十九の信号のための第十九の遅延時間を決定するように構成され、
第二十の信号を生成し、前記第二の送信器および前記第二のトランスデューサを通過し、前記第一のトランスデューサに至り、前記第二のトランスデューサに戻り、次いで前記第二のトランスデューサおよび前記第二の受信器を通過する前記第二十の信号のための第二十の遅延時間を決定するように構成され、
前記第十七の遅延時間と、前記第十八の遅延時間と、前記第十九の遅延時間と、前記第二十の遅延時間とを用いて、第二のファクタを取得するように構成され、
前記少なくとも2つの第一のパラメータから前記第二のファクタに最も近い第一のパラメータを見つけ、対応する第二のパラメータを見つけるように構成され、且つ、
前記距離と、前記第十七の遅延時間と、前記第十八の遅延時間と、前記対応する第二のパラメータとを用いて、前記流速を取得するように、さらに構成されることを特徴とする、請求項6に記載の信号処理回路。 - 請求項1〜7のいずれか一項に記載の信号処理回路を備えることを特徴とする、チップ。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載の信号処理回路と、
前記第一のトランスデューサと、
前記第二のトランスデューサと、を備え、
前記信号処理回路は、前記第一のトランスデューサおよび前記第二のトランスデューサに結合されることを特徴とする、流量計。 - 信号処理方法であって、前記信号処理方法は、第一の送信器と、第一の受信器と、第二の送信器と、第二の受信器とを制御するように構成され、前記第一の送信器および前記第一の受信器は、第一のトランスデューサに結合され、前記第二の送信器および前記第二の受信器は、第二のトランスデューサに結合され、前記第一のトランスデューサと前記第二のトランスデューサとの間にはゼロよりも大きい距離が存在し、流速を有する流体が、前記第一のトランスデューサおよび前記第二のトランスデューサを順次流れ、
前記信号処理方法は、
初期化段階の間に、少なくとも2つの温度に対応する少なくとも2つの第一のパラメータと、前記少なくとも2つの温度に対応する少なくとも2つの第二のパラメータと、前記距離とを取得するステップと、
通常段階の間に、前記少なくとも2つの第一のパラメータと、前記少なくとも2つの第二のパラメータと、前記距離とを用いて、前記流速を取得するステップと、を含み、
前記少なくとも2つの第一のパラメータは、前記距離および現在の温度に対応する現在の音響速度に関連し、前記少なくとも2つの第二のパラメータは、前記第一の送信器、前記第一の受信器、前記第二の送信器、前記第二の受信器、前記第一のトランスデューサ、および前記第二のトランスデューサの遅延時間に関連することを特徴とする、信号処理方法。 - 前記初期化段階の間に、前記少なくとも2つの温度の下で、前記信号処理方法は、
前記流速がゼロである場合、第一の信号を生成し、前記第一の送信器および前記第一のトランスデューサを通過し、前記第二のトランスデューサに至り、次いで前記第二の受信器を通過する前記第一の信号のための第一の遅延時間を決定するステップと、
前記流速がゼロである場合、第二の信号を生成し、前記第一の送信器および前記第一のトランスデューサを通過し、前記第二のトランスデューサに至り、前記第一のトランスデューサに戻り、次いで前記第二のトランスデューサに戻り、前記第二のトランスデューサおよび前記第二の受信器を通過する前記第二の信号のための第二の遅延時間を決定するステップと、
前記流速がゼロである場合、第三の信号を生成し、前記第二の送信器および前記第二のトランスデューサを通過し、前記第一のトランスデューサに至り、次いで前記第一の受信器を通過する前記第三の信号のための第三の遅延時間を決定するステップと、
前記第一の遅延時間および前記第二の遅延時間を用いて、前記第一のパラメータを取得するステップと、
前記第一の遅延時間および前記第三の遅延時間を用いて、前記第二のパラメータを取得するステップと、をさらに含むこと、または、
前記流速がゼロである場合、第九の信号を生成し、前記第一の送信器および前記第一のトランスデューサを通過し、前記第二のトランスデューサに至り、次いで前記第二の受信器を通過する前記第九の信号のための第九の遅延時間を決定するステップと、
前記流速がゼロの場合、第十の信号を生成し、前記第二の送信器および前記第二のトランスデューサを通過し、前記第一のトランスデューサに至り、次いで前記第一の受信器を通過する前記第十の信号のための第十の遅延時間を決定するステップと、
前記第九の遅延時間および前記第十の遅延時間を用いて、前記第二のパラメータを取得するステップと、をさらに含むことを特徴とする、請求項10に記載の信号処理方法。 - 前記初期化段階の間に、前記少なくとも2つの温度のうちの1つの温度の下で、前記信号処理方法は、
前記流速がゼロより大きい第一の特定流速である場合、第四の信号を生成し、前記第一の送信器および前記第一のトランスデューサを通過し、前記第二のトランスデューサに至り、次いで前記第二の受信器を通過する前記第四の信号のための第四の遅延時間を決定するステップと、
前記流速が前記第一の特定流速である場合、第五の信号を生成し、前記第二の送信器および前記第二のトランスデューサを通過し、前記第一のトランスデューサに至り、次いで前記第一の受信器を通過する前記第五の信号のための第五の遅延時間を決定するステップと、
前記第一の特定流速、前記少なくとも2つの温度のうちの前記1つの温度に対応する前記少なくとも2つの第二のパラメータのうちの1つの第二のパラメータ、前記第四の遅延時間および前記第五の遅延時間を用いて、前記距離を取得するステップと、をさらに含むことを特徴とする、請求項11に記載の信号処理方法。 - 前記通常段階の間に、前記信号処理方法は、
第六の信号を生成し、前記第一の送信器および前記第一のトランスデューサを通過し、前記第二のトランスデューサに至り、次いで前記第二の受信器を通過する前記第六の信号のための第六の遅延時間を決定するステップと、
第七の信号を生成し、前記第一の送信器および前記第一のトランスデューサを通過し、前記第二のトランスデューサに至り、前記第一のトランスデューサに戻り、次いで前記第二のトランスデューサに戻り、次いで前記第二のトランスデューサおよび前記第二の受信器を通過する前記第七の信号のための第七の遅延時間を決定するステップと、
第八の信号を生成し、前記第二の送信器および前記第二のトランスデューサを通過し、前記第一のトランスデューサに至り、次いで前記第一の受信器を通過する前記第八の信号のための第八の遅延時間を決定するステップと、
前記第六の遅延時間および前記第七の遅延時間を用いて、第一のファクタを取得するステップと、
前記少なくとも2つの第一のパラメータから前記第一のファクタに最も近い第一のパラメータを見つけ、対応する第二のパラメータを見つけるステップと、
前記距離と、前記第六の遅延時間と、前記第八の遅延時間と、前記対応する第二のパラメータとを用いて、前記流速を取得するステップと、をさらに含むことを特徴とする、請求項12に記載の信号処理方法。 - 前記初期化段階の間に、前記少なくとも2つの温度の下で、前記信号処理方法は、
前記流速が第二の特定流速である場合、第十一の信号を生成し、前記第一の送信器および前記第一のトランスデューサを通過し、前記第二のトランスデューサに至り、次いで前記第二の受信器を通過する前記第十一の信号のための第十一の遅延時間を決定するステップと、
前記流速が前記第二の特定流速である場合、第十二の信号を生成し、前記第二の送信器および前記第二のトランスデューサを通過し、前記第一のトランスデューサに至り、次いで前記第一の受信器を通過する前記第十二の信号のための第十二の遅延時間を決定するステップと、
前記流速が前記第二の特定流速である場合、第十三の信号を生成し、前記第一の送信器および前記第一のトランスデューサを通過し、前記第二のトランスデューサに至り、前記第一のトランスデューサに戻り、次いで前記第一のトランスデューサおよび前記第一の受信器を通過する前記第十三の信号のための第十三の遅延時間を決定するステップと、
前記流速が前記第二の特定流速である場合、第十四の信号を生成し、前記第二の送信器および前記第二のトランスデューサを通過し、前記第一のトランスデューサに至り、前記第二のトランスデューサに戻り、次いで前記第二のトランスデューサおよび前記第二の受信器を通過する前記第十四の信号のための第十四の遅延時間を決定するステップと、
前記第十一の遅延時間と、前記第十二の遅延時間と、前記第十三の遅延時間と、前記第十四の遅延時間とを用いて、前記第一のパラメータを取得するステップと、をさらに含むことを特徴とする、請求項11に記載の信号処理方法。 - 前記初期化段階の間に、前記少なくとも2つの温度のうちの1つの温度の下で、前記信号処理方法は、
前記流速がゼロより大きい第三の特定流速である場合、第十五の信号を生成し、前記第一の送信器および前記第一のトランスデューサを通過し、前記第二のトランスデューサに至り、次いで前記第二の受信器を通過する前記第十五の信号のための第十五の遅延時間を決定するステップと、
前記流速が前記第三の特定流速である場合、第十六の信号を生成し、前記第二の送信器および前記第二のトランスデューサを通過し、前記第一のトランスデューサに至り、次いで前記第一の受信器を通過する前記第十六の信号のための第十六の遅延時間を決定するステップと、
前記第三の特定流速と、前記少なくとも2つの温度のうちの前記1つの温度に対応する前記少なくとも2つの第二のパラメータのうちの前記1つの第二のパラメータと、前記第十五の遅延時間と、前記第十六の遅延時間とを用いて、前記距離を取得するステップと、をさらに含むことを特徴とする、請求項14に記載の信号処理方法。
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