JPH0285762A - 速度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上へ秤亜分＃ 速度測定装置が提案されている。これは、第１及び第２
のトランスデユーサの間で両方向に於ける音響信号の飛
翔時間を測定し、この飛翔時間から液体の相対速度を導
くことにより、前記装置に対する液体の速度を測定する
ものである。この様な装置は、特に、米国特許筒３，８
９８．８７８号に例えば記載される様に、水を通して船
舶の速度を測定したり、又米国特許３，３２９，０１７
号に例えば記載される様にパイプ中の液体の流速を測定
するために提案さている。

一口が解゛　しようとする量 本発明者はこの様な装置は次の様な欠点を有しているこ
とを見出した。即ち、この装置は液体を使用することに
制限があり、また、この様な装置においては、基本的に
は受信された信号の振幅に基づいて検出が行われるため
、ガスの流速を測定するのに好ましくない。ガスに於い
ては、音響信号の振幅変動が大きくなる場合があり、受
信トランスデューサに於いて、送信されたパルスの到達
時間が曖昧になり、正確さを欠くことになる。

本発明の目的は、ガス流速を測定するための音響速度測
定装置に提供することにある。

課　を勺するための 本発明の第１の特徴による流体速度測定装置は、第１及
び第２の分離されたトランスデユーサ手段、前記トラン
スデユーサ手段間で両方向で信号を送信及び受信するた
めの送信及び受信手段から成り、前記送信手段はトーン
バースト信号を発生するように構成されており、トーン
バースト信号は位相変化を含み、前記受信手段は前記位
相変化を検出して受信信号に対するタイミングマーカー
を与えるよう構成される。

本発明の第２の特徴による液体速度を測定する方法は、
位相変化を含むトーンバースト信号を発生し、流路に於
ける分離されたトランスデユーサ間で両方で信号を送信
及び受信し、そして受信された信号に於ける前記位相変
化を検知して受信された信号に対するタイミングマーカ
ーを提供することからなる。

本発明の第３の特徴によるパイプ内の液流の体積流を測
定する装置が、パイプ内において互いに離されてその間
が音響路とされる第１及び第２のトランスデユーサを備
え、この第１及び第２のトランスデユーサは前記音響路
に沿って両方向において音響信号を送信及び受信するよ
うに構成されており、更に前記音響路の領域であり、こ
の音響路に沿ってパイプ内に流体の流速を増大するよう
に構成された手段を備える。

既知の大きさの通路を通してガスの速度を測定すること
により、流量体積を測定することを本発明の態様は可能
する。従って、特に、メータ特に家庭用ガスメータとし
て応用できる。

本発明の実施例が図面を参照しつつ以下に記載される。

大施開 図示された速度検出装置の実施例は、本明細書の始めに
言及された従来技術と同様な原理で働くガスメータとし
て構成されている。即ち二つの受信／送信トランスデユ
ーサ間で両方向で送信される音響信号の飛翔時間を、ト
ランスデユーサ間で流される流体の流速を導くのに使用
される。

流体が既知の大きさの通路を流れると、流速の情報は流
量体積を示すのに使用され、通路を通過するガスの流れ
が測定される。

記述される実施例の機械的な構成が第１図及び第２図に
示されており、エンドキャップ１４．１５を有する円筒
パイプ１ｏからなるハウジングを有している。円筒上入
力バイブ１０がパイプ１０の軸に直角に取り付けられて
いる。出力バイブ１６がエンドキャップ１５に接続され
ており、パイプ１０に同軸に取り付けられている。

第１と第２のピエゾセラミンクトランスジューサＴｌ、
Ｔ２をハウジングに取りつけ一ζいる。これらのビリジ
セラミックトランスジューサＴｌ。

Ｔ２の面１７．１８は装置を流れるガスとの音響的マツ
チングを改善するためシリコンゴムのような材料からで
きている。トランスジューサＴＩ。

Ｔ２を音響信号の発振と受信の両方に使用できる。

トランスジューサＴＩをファイバーグラス取りつげ部材
２０に接続する。この部材２０はトランスジューサ要素
を収容するスリーブ２２を含んでいる。この取りつけ部
材を周縁ネジ（図示せず）によりそしてガス不透過Ｏリ
ング２４を介して端キャップ１４へ接続する。

トランスジューサＴ２をパイプ１６へ取りつけ部材２６
を介して接続する。この取りつけ部材２６のスリーブ２
８にトランスジューサＴ２を取りつける。パイプ１６の
内側の４枚の羽根２９ヘスリーブ２８を接続する（第２
図参照）。

流れ修正部材３０をパイプ１０に突入するようにパイプ
１６へ接続する。この部材３０は、ペンチエリ−セクシ
ョン３４を含む中心孔３２、八からＢへ幾らか直径が大
きくなっている測定セクション３６モしてデイフユーザ
−セクション３８を有している。部材３０の外面４０は
パイプ１６の内壁と一緒になって、ハウジングに入るガ
スの渦を減衰させるようにする大直径のセットリング室
４２と、ガス流速を上げるため横断面積の小さくなって
いるセクションを決めている。

部材３０の形は、できるだけ空気力学的に奇麗にして層
流を維持するようにする。ガス流を更に落ち着かせるた
め環状のガーゼフィルタ５０をパイプ１０の外壁４０と
内壁あ間に設ける。

流速を一定とするようにした形の測定セクション３６（
粘性効果を補償するため直径が僅かに大きくなっている
）にガスが入る点まで流速を加速するように部材３０の
形を決める。これにより非常に低いガス流量を非常に精
確に測定できる。

速度計測装置は以下の原理により作動する。

メータを流れるガスが音速Ｃを有し、距離したけ離れた
２個のトランスジューサＴＩ、Ｔ２の共通軸に沿って速
度■で流れているとし、各方向において２個のトランス
ジューサの間の超音波パルスのタイム　オブ　フライト
は、 Ｔ１からＴ２への方向　ｔ　１＝Ｌ／　（Ｃ＋Ｖ）Ｔ２
からＴＩへの方向　ｔ　２＝Ｌ／　（Ｃ−Ｖ）速度Ｖは
測定セクション３２を通るガス体積流に関連しており、
従って他の言が全部同じであると、使用されているガス
の量に関連している。

トランスジューサＴＩ、Ｔ２の間を走る信号のタイム　
オブ　フライトを測定する伝ｔＩ感知回路を第３図に示
す。この回路を制御するマイクロプロセッサ１００には
クロック源１１０とＲＡＭ／ＲＯＭメモリー１２０を設
ける。このマイクロプロセッサ１００の入出力（Ｉ　１
０）ラインの内５本が出力ライン（０１−０５）として
示され、そしてその実施例では１本は入力ライン（１１
）である。

出力ライン０１はパルス化した信号を通し、この信号は
スイッチ１４０へ送られ、このスイッチの位置は出力ラ
イン０２により制御され、マイクロプロセンサの制御下
で信号は駆動回路１４２．１４４を介してトランスジュ
ーサＴ１もしくはトランスジューサＴ２のどちらかに送
られる。

マイクロプロセッサ１００からの駆動信号の形を第６ａ
図に示す。この信号は、１８０度の位相反転を挿入した
、矩形パルス変調の搬送波もしくハトーンバースト信号
である。この位相反転は、受信信号の瞬時値に依存しな
い、受信パルスの認識のためのタイミングマーカとなる
。

トランスジューサＴＩ、Ｔ２は回路の受信側で別のスイ
ッチ１５０へ接続されている。スイッチの位置は出力ラ
イン０３を介して制御され、その結果受信回路はスイッ
チ１４０が伝送のため選択したトランスジューサへ接続
される。送られた信号から時間的にずらされたスイッチ
１５０からの出力信号（第６ｂ図参照）は前置増幅器１
５２を介して制限増幅器１５４へ送られ、この制限増幅
器１５４は受信信号を矩形にする（第６ｃ図参照）この
制限増幅器１５４からの出力は２本の電子路に送られる
。第１の電子路はバイパスフィルタ１５６と制限増幅器
１５８とを備え、第２の電子路は位相メモリ１６０と制
限増幅器１６２とを備える。両方の電子路からの出力は
同期検出器１６４、例えばエクスクル−シブ・オア・ゲ
ートへ送られる。

位相メモリ１６０は、第４図に示されるような同調回路
であって第１と第２の抵抗１７０．１７２で構成され、
この抵抗１７２はインダクタ１７４およびキャパシタ１
７６と並列に配置されている。素子１７０〜１７６の値
は、その回路が送信信号と同じ周波数で同調され、がっ
、その回路が増幅器１５４からの入力信号と同じ位相特
性であるが１７０〜１７６からなる回路の時定数に関係
する時間遅れだけ時間的にシフトした信号（第６ｄ図参
照）を出力する効果を有するように選択される。その送
信パルスの周波数は１００ＫＨ２ないし３００Ｋ）＋２
の範囲内にある。

同期検出器１６４は、その入力信号の位相が一致してい
るとき低出力を出し、その入力信号の位相がずれている
とき高出力を出すだろう。増幅器１５４からの信号の位
相メモリ１６０による遅れは、遅延されるべき受信信号
の位相の反転を招くことになる。この結果、増幅器１５
８．１６２からの信号の位相が一致しているかおよび増
幅器１５８からの信号の位相の反転する点で正確に位相
ずれが生じているような周期が得られる。このような同
期検出器１６４の状態の変化により受信信号のための高
精度のタイミング（第６ｅ図参照）が作られる。

同期検出器１６４は別のフィルタ１６６を介して検出器
１６８に入力され、その検出器１６８がこの状態の変化
を検出する。

検出器１６８は、第５図に詳細に示され、３つのコンパ
レータ１８０．１８２及び１８４で構成される。これら
のコンパレータはそれぞれセントリセットの双安定型の
Ｄ型フリップフロップに接続されていた異なるスレッシ
ョルドレベルをもっている。

コンパレータ１８０は、フィルタ１６６からの信号（入
力信号と称する）を、その反転入力部において受は取り
、一方その非反転入力部においてＲ１、Ｒ２及びＲ３に
より特定される基準電圧が供給される。その基準電圧は
、フィルタ１６６からの信号の変位の幅の２５％となる
ように調節される。

コンパレータは、入力信号が抵抗Ｒ１〜Ｒ２により設定
されるスレッショルドレベルよりも小さくなければ、接
地されるようなオープンコレクタの形状のものであり、
スレッショルドの点においてはこのコンパレータ回路は
オープン回路となりキャパシタＣＩは、その後、抵抗Ｒ
４を介して電源Ｖ、により充電される。

コンパレータ１８４は、抵抗Ｒ３により決まるフィルタ
１６６からの信号の変位の幅の５０％となるスレッショ
ルドレベルに設定される。このコンパレータは、入力信
号が回路Ｒ４、ＣＩの時定数に関係する時間遅れのため
にコンパレータのスレッショルドを超えてしまった後に
のみ、オープン回路出力を有する。その入力信号がこの
時間遅れの間にコンパレータ１８０のスレッショルドレ
ベルを超えれば、Ｃ１はコンパレータ１８０の短絡され
た出力を介して放電されるだろう。そこで、回路Ｒ４、
ＣＩは、フィルタ１６６からの出力信号が同期検出器１
６４への受信信号入力の二つの処理済みのものの“サイ
レント”の位相一致部分に確実に対応するように、ある
時間遅れを与えている。コンパレータ１８４のスレッシ
ョルドレベルに到達してしまうと、コンパレータ１８４
の出力は短絡され、フリップフロップ１８６はセットさ
れる。

増幅器１５８、同期検出器１６４がコンパレータ１８２
を使用して１６２からの信号の位相ずれを検出する（フ
ィルタ１６６において高出力を発生する）と、フリップ
フロップ１８６はリセットされる。コンパレータ１８２
にはフィルタ１６６からの入力信号が与えられる。コン
パレータ１８４に加えられたものと同じスレッショルド
レベルがコンパレータ１８２の非反転入力に供給され、
それにより、このコンパレータ１８２からの出力が短絡
される。そこで、フィルタ１６６からの信号がその変位
の幅の５０％を超えるときにはいつでもフリップフロッ
プ１８６をリセットする。

コンパレータ１８２は、同期検出器１６４により位相が
一致している間を除きフリップフロップ１８６をリセッ
トするよう絶えず作用するだろう（第６ｆ図参照）。

検出器からの出力は、アーム及びトリガの回路１６９に
接続され、このアーム及びトリガの回路はフリップフロ
ップ１８６からの出力信号の立ち下がりレベルに反応す
るものである。アーム及びトリガの回路１６９からの出
力は、その後、マイクロプロセッサ１００の入力ボート
１１へ送られる。

高速カウンタ回路１９０は、出力ライン（１４を介して
プロセッサ１００の制御下にあって、送信信号の位相反
転時に（ライン０５から）カランＩ・開始信号を受け、
かつ、アーム及びトリガの回路１６９からのカウント停
止信号を受けて、音響信号の飛行時間を測定する。その
後、その遷移時間情報はバス１９２を介してプロセッサ
１００に送られる。

この回路の動作は第６図に図解的に示され、特に第６ａ
図マイクロプロセッサ１００の出力ポート０１からの信
号出力の形状を示している。これはトランスジューサＴ
１からトランスジューサＴ２へと送信され、第６ｂ図に
示される形状に予め増幅された後、受信回路により受信
される。限界増幅器１５４は、信号を第６Ｃ図に示され
るような送信されたものと実質的に同じ方形状にする。

第６ｄ図は位相メモリ１６０からの出力における信号を
示し、その信号は、信号６ｄが信号６Ｃと同じ位相情報
を残すが時間的な遅れを伴うよう、増幅器１６２により
方形状に形成される。フィルタ１５６及び増幅器１５８
からの出力は、第６Ｃ図に示されたものと実質的に同じ
形状のものである。第６ｅ図は、同期検出器１６４から
の出力信号を示している。第６Ｃ図及び第６ｄ図には、
これらが、信号６Ｃの位相の変化を表示する時間ｔ１ま
で位相が一致していることが示されている。

この時点において、これらの信号は、全体的な位相ずれ
の状態となり、それにより同期検出器１６４の変化を生
じ、第６ｅ図に示されるような高レベルパルスが導かれ
る。この位相ずれの関係は、位相メモリにより信号に与
えられた時間遅れによる作用が完了してその信号の位相
が再び一致するようになるまで、続く。

第６ｆ図は検波器１６８の外形を示す。そこに示される
とおり、フリップ・フロップ１８６は、検波器１６８へ
の入力信号が十分な時間（ｔ２）の間、低いままの状態
を保ち、キャパシタＣＩをコンパレータ１８４のしきい
値のレベルまで充電するまではセットされない。信号は
コンパレータ１８２を介Ｌ７て信号６ｅの状態を変える
ことによってリセットされる。

受信した信号は高騒音を含む場合がある。これらのラピ
ッド・エクスカーションは、同期検波器１６４により検
出された「サイレント」同期棚部分の間を除いて、フリ
ップ・フロップ１８６をリセットの状態のままに保つ。

実際には、マイクロプロセッサＩ００は、第６ａ図に示
すような種類のパルス列が最初は一方向に送られ、次い
で他方の方向に送られるように、トランスデユーサＴＩ
、Ｔ２を配置する。測定部３２におけるガス流の速度は
式（１）から導くことができるが、パルスが電子超音波
トランスデユーサを通過する際の一定の遅れ時間を拒酌
して補正がなされている。

第７〜１１図を参照すると、ガスメータ操作システムは
フォアグラウンドおよびバックグラウンドタスクからな
る。バンクグラウンドタスクは遮断制御に従ってなされ
、フォアグラウンドタスクが遮断の間の時間内に作動で
きるようにしている。

バックグラウンドタスク 遮断には二つの原因がある。規則ボール遮断（Ｐ　ＯＬ
　Ｌ）は所定のインタバルにおいて遮断を起こすように
セットされ、これは遮断回数に応じて超音波パルスの転
送および受信を行うために用いられる（第１１図参照）
。

遮断の他の原因はＩＲＱＩである。これは、超音波パル
スの受信の際に遮断を行うようにセットされており、次
のパルスの転送までにトランシット時間の情報が蓄積さ
れる。

トランシット時間の情報はバンクグラウンドタスクとフ
ォアグラウンドタスクとの間、すなわちポーリング・ル
ーティンと主処理ソフトうエアとの間を、ソフトウェア
フラグを用いることにより通過させられる。

フォアグラウンドタスク 通常、ソフトウェアは、バンクグラウンドタスクがセッ
トしたフラグを発見するまで主走査ループ（第８図参照
）を循環し、パルスを受信する毎に、ＰＯＬＬはＴＸ−
フラグをＦＩＮＩＳＨＥＤ　（終了）にセントし、プロ
セス−ＬＸ機能は主走査ループによって呼び出される（
第９図参照）。処理−ｔＸは前の一対のパルスから軸速
度を求めて、これを全軸速度に加える。全軸速度がその
最大値に達したときに゛のみ、主走査ループは解析速度
機能を呼び出せるようにする（第１０図参照）。解析速
度機能は全区間内の平均軸速度を算出し、最後の計算以
降の経過時間を求め、 （体積）＝（速度）×（時間）×（面積）の式を用いて
体積計算を可能にする。

ガス流の速度は測定部を流れるガス流の体積の関数であ
るから、所定のインタバルにおいて測定されたガス流の
速度を積分すれば測定部を流れるガスの体積が求まる。

流れの分布は流量とともに変化するので、流速と流量は
比例しない。このように、メモリ１２０に蓄積された速
度依存係数は体積流を求める際に必要である。さらに、
温度、圧力および湿度を求めるための追加のセンサを、
セット値から実際の状態における変化を補正するための
メモリ１２０内の探索テーブルを介して、メーター、マ
イクロプロセッサに含めても良い。

温度は超音波測定の一部として測定することができるが
、それは既知のガス化合物における場合に限られる。し
かしながら、独立の温度センサはプラチナ砥抗温度エレ
メントと、マイクロプロセッサ１００により定期的にサ
ンプルされたセンサ出力部とから構成されていてもよい
。圧力センサとして適当なものは標準真空を有するシリ
コン・ダイアフラム・センサである。

体積流、ひいてはガス量はデイスプレィ１３０に表示さ
れる。デイスプレィ１３０はＬＣＤもしくはＬＥＤデイ
スプレィ、または電子機械式総合表示器を用いることが
できる。選択的に、質問機に対するインターフェイスを
デイスプレィ１３０の代わりに、またはデイスプレィ１
３０とともに備えてもよい。

同期検波器１６４によって受信された受信信号の位相変
化の同定を行うことにより、受信信号に対して正確なタ
イミング・マーカーを供給することができるが、特に高
いノイズにおいては、受信信号に関する情報に加えて種
々の応用が必要である。第３図の実施例の第一の変形例
が第１２図に示されているが、これには上記の追加的な
応用が施されており、また、これには制限増幅器１５４
の出力部と連結しているゼロ・クロスオーバー検波器２
００が備えられている。セロ・クロスオーバー検波器は
、バス連結器２１２を介してレジスタスタック２２０と
順に連結しているクロックカウンタ２１０と連結してい
る。実際には、ゼロ・クロスオーバー検波器は、信号が
エクスカーション帯域の５０％のレヘルを超えた時を検
出し、クロックカウンタ２１０にパルスを送る。クロッ
クカウンタ２１０はこれに応じて、５０％超過が検出さ
れた時間に相当する値をレジスクスクソク２２０に送る
。

これは、アドレスＡ１からアドレスＡＩＯに着実に満た
されているスタック２２０で連続的に作動し７、各時間
参照は、ＡＩＯに到達するときにスタックの端部から落
下する。マイクロプロセ・７す１００がインプットボー
ト０１で位相変化識別信号を受は取ると、マイクロプロ
セッサｌＯＯは、クロックカウンタ２°１０をディスエ
ーブルし、その電流（直を読み取り、この電流値は、位
相変化点の時間に対応し、それから、ストアーＡｌ−Ａ
ｌ０の内容を読み取り、この内容は、以前のゼロ交差（
クロスオーバ）に対応し、このゼロ交差のタイミングは
、ディスエーブルされるときに、クロックカウンタ２１
０の内容に関連される。これは、このようにして、位相
変化点に関して受は取られたパルス列の以前のパルスの
交差点に関しての情報を与え、この交差点は、それから
、より正確には受は取られたパルス信号の受は取りの時
間を確立すために適切な統計アルゴリズムの一部として
使用される。

レジスタの内容を読み取った後に、マイクロプロセッサ
は、クロックカウンタを再びイネーブルし、プロセスは
、再開される。

第３図を参照して前述されたように、位相メモリ１６０
の同調された回路は、音密信号の周波数に正確に同調さ
れることが必要である。成分許容のような因子は、同調
された回路１６０の同調及び較正あるいはマイクロプロ
セッサ１００により音響の周波数についてのソフトウェ
ア調整が一般に必要とされることを意味する。第１３図
は、第３図の実施例の修正例を示し、ここにおいて、伝
達された信号は、位相メモリ１６０を使用して発生させ
られ、それゆえ、このような較正の必要性を不要にする
。

第１３図において、０１ライン上でマイクロプロセッサ
１００からの伝達信号は、今、伝達されるべきパルス列
の期間の単一のパルスの形式をとる。この信号は、モノ
ステーブル３０５に供給され、このモノステーブル３０
５は、゛フィクロプロセッサ１００により制御されるス
イッチ３２０に増幅器３１０を介して供給される短いパ
ルス（第１４２図）を生しさせる。スイッチ３２０は、
レシーバ回路（このレシーバ回路のリミット増幅器１５
４は想像線にて示されている）とマイクロプロセッサ１
００からの伝達信号との間でスイッチとして作用する。

選択された伝達信号は、それから、位相メモリ１６０及
びリミット増幅器１６２に供給される。マイクロプロセ
ッサ１００からのパルス信号は、例えば第１４ｂ図に示
されるように、位相メモリ１６０の同調された回路が鳴
るようにする。増幅器１６２（第１４ｃ図）によりひと
たび増幅されると、この信号は、排他オアゲート３３０
を介して供給され、これの出力（第１４ｄ図）は、Ｄタ
イプのフリップフロップ３４０のクロック入力に供給さ
れる。排他オアゲート３３０への他の入力は、フリップ
フロップ３４０のＱ出力（第１４ｆ図）である。フリッ
プフロップ３３０のＤ入力には、マイクロプロセッサ１
００　（第１４ｅ図）から位相反転信号が供給され、そ
して、フリップフロップは、フリップフロップのＱ出力
でマイクロプロセッサに位相トリガ出力を供給する。

使用において、モノステーブル３０５からのパルスは、
位相メモリ回路が第１４ｂ図に示されるように鳴るよう
にする。増幅器１６２　（第１４ｃ図）からの出力信号
は、それから、フリップフロップ３４０のＱ出力と比較
される。フリ７プフロソプ３４０へのＤ入力がまず第１
に低いと、（第１４ｅ図）Ｑ出力は高い（第１４ｒ図）
。従って、インバータ３４５をｉ［ｌｌ過した後、増幅
器１６２からの信号は、一定の低い信号と比較され、従
って、排他オアゲートは、第１４ｃ図の最初の半分にお
いて示される形式に信号、を決算する機能を有する。

既定の時間に、位相反転信号は、高く上昇させられる（
第１４ｅ図）。これは、フリップフロップ３４０のＱ出
力が低くなるようにするが、排他オアゲート３３０から
の出力（フリップフロップ３４０へのクロック入力）の
次の上昇ｂｍ　８１の後のみである。Ｑが低くなると、
ノット素子３４５からの出力は、高くなる。これは、排
他オアゲート３３０が増幅器１６２からの信号の反転を
決算するようにし、それゆえ、状態のＱ変化を生じさせ
た上昇端縁のほとんどずく後に続くゲート３３０の出力
の状態における変化を生じさせる。これは、１８０ａの
位相変化のこの点でのノイズスパイクとして第１４ｄ図
に示されている。

Ｑに相補的である出力は、伝達された信号についてのタ
イミングメーカを与え、プロセッサ及び高速カウンタへ
の入力について位相変化の点を識別している。

ガスの流れの速度それゆえ既知の次元の測定セクション
を介しての流れ量を測定するセンサに関連して上記実施
例がひとたび述べられると、ガス、液体の流れ速度を他
の適用例で測定する、例えば、本明細書の最初に言及さ
れた従来技術の明！ｉｌ＠に述べられたものを測定する
のに、本発明は等しく適用可能である。

更に、伝達及び受信回路は、タイミングメーカとして伝
達される信号において１８０°の位相変化を使用したが
、当業者に明らかなように、他の位相変化、及び、適切
な受信回路が使用され得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ガスメーターとして構成された本発明の実施
例の断面図、 第２図は、第１図の矢印Ａ方向からの図、第３図は、第
１図及び第２図の実施例の送信及び検出回路のブロック
図、 第４図は、第３図の位相記憶回路の一実施例の回路図、 第５図は、第３図の検出回路の一実施例の回路図、 第６図は、第１図から第５図の実施例の動作を説明する
タイミング図、 第７図から第１１図は、流速を計算するのに含まれる種
々の動作の流れ図、 第１２図は、第３図の回路に対する第１の変形態様を示
す回路図、 第１３図は、第３図の回路に対する第２の変形態様を示
す回路図、 第１４図は、第８図に示される変形態様の動作を説明す
るタイミング図。 ＼ ＦＩＧ、６ａ、　　　　　　　ＦＩＧ、６ｂ。 Ｆｌ６．６ｃ。 Ｆｌ６．６ｄ。 Ｆｌ（ｉ、６ｅ。 ＦＩＧ、６ｆ。 ｉ　ｔ、５−一一− ＦＩＧ　７ ・イ・・・・・〜−プ　ＦＩＧ、８．　　　・５・−・
スピードを解析 平成　　年　　月　　日 特許庁長官　吉　１）文　毅　殿 １、事件の表示　　平成１年特許願第１４８２０２号２
、発明の名称　　　　速度測定装置 ３、補正をする者 事件との関係　　出願人 名称　　　ブリティッシュ　がス　ピーエルシー４、代
理人 −１や′ノ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）第１および第２の離間したトランスジューサ手段
   と、該トランスジューサ手段の間で両方向に信号を送信
   し且つ受信する送信手段および受信手段とを備えており
   、前記送信手段は、位相変化を含むトーンバースト信号
   を発生するように構成されており、前記受信手段は、前
   記位相変化を感知して受信信号のためのタイミングマー
   カを与えるように構成されていることを特徴とする流体
   速度測定装置。 （２）前記トーンバースト信号は、一連のパルスを含み
   、これらパルスの少なくとも１つは、他のパルスの位相
   とは異なる位相を有しており、前記受信手段は、前記位
   相変化を感知して受信信号のためのタイミングマーカを
   与えるように構成されており、さらに、前記受信手段か
   らの情報に基づいて流体速度を決定する手段を備える請
   求項（１）記載の装置。 （３）前記トランスジューサ手段の各々は、流体と音響
   両立性を有するような形状とされたフェイスを有する圧
   電装置を備える請求項（１）または（２）記載の装置。 （４）前記送信手段は、前記第１および第２のトランス
   ジューサ手段へのパルス入力を切り換える手段を含み、
   前記受信手段は、前記トランスジューサ手段が前記離間
   したトランスジューサ手段の間に通される信号を送信し
   たり受信したりするのに交互に使用されるように前記第
   １および第２のトランスジューサ手段の切り換えを行な
   う手段を含む請求項（１）または（２）または（３）に
   記載の装置。 （５）前記受信手段は、送信される信号の波形を実質的
   に回復させるためのパルス整形手段と、前記回復信号を
   遅延させるための遅延手段と、前記遅延された信号と遅
   延されていない信号との間の位相関係を検出してそれら
   の位相関係に依存した出力を与える検出手段とを含む請
   求項（１）から（４）のうちのいずれかに記載の装置。 （６）前記検出手段は、同位相検出の期間中を除いて連
   続的にリセットされうる双安定装置を含む請求項（５）
   記載の装置。 （７）前記速度を決定する手段は、他のものに対して異
   なる位相の発生パルスと前記検出手段によって検出され
   るような他のものに対して異なる位相の受信パルスとの
   間の期間をカウントするためのカウント手段と、その通
   過時間を流体速度へ変換するための変換手段とを含む請
   求項（１）から（６）のうちのいずれかに記載の装置。 （８）前記変換手段は、流体速度を計量のための流量に
   変換するように構成されている請求項（７）記載の装置
   。 （９）前記速度決定手段は、マイクロプロセッサを備え
   、結果の可視的な指示を与えるための表示手段が設けら
   れている請求項（１）から（８）のうちのいずれかに記
   載の装置。（１０）前記マイクロプロセッサは、流速と
   流量との間の非線形的な関係を較正する速度依存係数を
   記憶するためのメモリを含む請求項（９）記載の装置。 （１１）温度、圧力及び／又は湿度を感知して前記速度
   決定手段がその感知に依存して計算を修正するようにす
   る手段を含む請求項（１）から（１０）のうちのいずれ
   かに記載の装置。 （１２）測定された情報に対して遠隔的に呼び掛けがで
   きるようにするインターフェイス手段が設けられる請求
   項（１）から（１１）のうちのいずれかに記載の装置。 （１３）前記離間されたトランスジューサ手段の間の領
   域において流体の速度を速める手段が設けられる請求項
   （１）から（１２）のうちのいずれかに記載の装置。 （１４）位相変化を含むトーンバースト信号を発生し、
   流体路における離間したトランスジューサの間において
   両方向に信号を送信し且つ受信し、受信された信号にお
   ける前記位相変化を感知して受信信号のためのタイミン
   グマーカを与えることを特徴とする流体速度を測定する
   方法。 （１５）前記信号は、一連のパルスからなり、それらパ
   ルスのうちの少なくとも１つは、他のパルスの位相と異
   なる位相を有し、流体速度は、受信信号からの情報によ
   って決定される請求項（１４）記載の方法。 １６、送信工程が第１及び第２のトランスジューサへの
   スイッチングパルス入力を含み、そして受信工程がその
   第１及び第２のトランスジューサからのスイッチングを
   含み、それによってそのトランスジューサがその間の信
   号の送信及び受信のために交互に使用される請求項第１
   ４項又は第１５項記載の方法。 １７、受信工程が受信時に送信された信号の形状を実質
   的に回復し、回復した信号を遅延させ、そして遅延され
   た信号と遅延されない信号の間の位相関係を検出するこ
   とを含み、その位相関係に依存する出力を与える請求項
   第１４項から第１６項までのいずれか記載の方法。 １８、速度決定工程が、残りに対して異なる位相の発生
   パルスと検出復帰パルスとの間の周期を計算し、そして
   その遷移時間を流体速度に変換することを含む請求項第
   １４項から第１７項までのいずれかに記載の方法。 １９、流体速度を測定用の流れの割合に変換することを
   含む請求項第１８項記載の方法。２０、速度結果を目視
   表示することを含む請求項第１４項から第１９項までの
   いずれかに記載の方法。 ２１、流れの速度と流れの割合との間の非直線性の関係
   を訂正するために速度依存係数を記憶することを含む請
   求項第１４項から第２０項までのいずれかに記載の方法
   。 ２２、決定工程を与えるために温度、圧力、及び／又は
   湿度を検出して、検出した情報に依存して計算を修正す
   ることを含む請求項第１４項から第２１項までのいずれ
   かに記載の方法。 ２３、間隔をもって配置されたトランスジューサ間の領
   域で流体の流れを高速化することを含む請求項第１４項
   から第２２項までのいずれかに記載の方法。 ２４、管を流れる流体の量を測定する装置であって、そ
   の管内に配置され、その間の音響経路を限定するように
   お互いに間隔をもって配置された第１及び第２のトラン
   スジューサ手段を備え、この第１及び第２のトランスジ
   ューサ手段は、前記音響経路に沿って両方の方向に音響
   信号を送信しそして受信するように配置されていて、前
   記音響経路に沿って及びその音響領域において管内の流
   体の流れの速度を増加するための手段を備えることを特
   徴とする装置。 ２５、速度を増加させるための手段がベンチュリ装置を
   含む請求項第２４項記載の装置。２６、ベンチュリ装置
   が流れ形成部材の一端部方向に配列され、この部材も、
   流れの速度と、一方のトランスジューサ手段が取り付け
   られている隣接する一端部とを維持するように配置され
   た測定区分を含み、他方のトランスジューサ手段がベン
   チュリ装置の領域に取り付けられている請求項第２５項
   記載の装置。 ２７、測定区分が、粘性効果を補償するために増加する
   直径部分を含んで、速度を確実に維持するようにする請
   求項第２６項記載の装置。 ２８、流れ形成部材が、測定前に乱流を実質的に減少さ
   せる沈静室を含む請求項第２６項又は第２７項記載の装
   置。 ２９、フィルタ手段が流れを沈静するために与えられて
   いる請求項第２４項から第２８項までのいずれかに記載
   されている装置。 ３０、フィルタが環状であって、ガーゼ状の構造である
   請求項第２９項記載の装置。 ３１、−のトランスジューサが翼状部を有するスリーブ
   上に取り付けられている請求項第２４項から第３０項ま
   でのいずれかに記載の装置。 ３２、発生器手段が一連のパルス状の信号を発生させる
   ように設けられ、そのパルスの少なくとも１つは残りの
   ものに対して異なる位相を有し、そして発生した信号を
   使用する流れを計算するための手段が設けられている請
   求項第２４項から第３１項までのいずれかに記載の装置
   。 ３３、添付図面に関連して記載されているように、流れ
   の量を実質的に測定するための装置。 ３４、本明細書に記載されているように実質的に流体速
   度を測定するための装置。 ３５、本明細書に記載されているように実質的に流体の
   速度を測定するための方法。