JPS5946512A - Ultrasonic wave flowmeter - Google Patents
Ultrasonic wave flowmeterInfo
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- JPS5946512A JPS5946512A JP57150477A JP15047782A JPS5946512A JP S5946512 A JPS5946512 A JP S5946512A JP 57150477 A JP57150477 A JP 57150477A JP 15047782 A JP15047782 A JP 15047782A JP S5946512 A JPS5946512 A JP S5946512A
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- G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は超音波流量計に関し、特に設置時又は流体の
性質が変わっても調整を行なう必要のない超音波流量計
を提供しようとするものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an ultrasonic flowmeter, and more particularly, it is an object of the present invention to provide an ultrasonic flowmeter that does not require adjustment during installation or even when the properties of the fluid change.
超音波流量計には、各種の方式が提案されているが、大
別するとシングアラウンド方式と、フェイズロックルー
ズを利用した方式とが考えられている。Various methods have been proposed for ultrasonic flowmeters, but they can be broadly classified into sing-around methods and methods using phase lock-loose.
〈シングアラウンド方式の欠点〉
シングアラウンド方式は周知のように流路に対して斜め
に対向して取付けだ一対の超音波トランスジユーザ間を
一方から他方に及び他方から一方への超音波の伝播時間
と等しい周期で発振させ、その発振周波数の差から被測
定流体の流速を求める方式である。<Disadvantages of the sing-around method> As is well-known, the sing-around method propagates ultrasonic waves from one to the other and from the other between a pair of ultrasonic transusers that are installed diagonally opposite to the flow path. This method oscillates at a period equal to time and determines the flow velocity of the fluid to be measured from the difference in the oscillation frequency.
この方式によるとき一対の超音波トランスジューサ間に
超音波を遮断する例えばアワ又はゴミ等が通過するとシ
ングアラウンド発振が停止してし壕い、測定が不能にお
ちいる欠点がある。This system has the disadvantage that if a piece of dirt or foxtail that blocks the ultrasonic waves passes between a pair of ultrasonic transducers, the sing-around oscillation will stop, making measurement impossible.
またシングアラウンド発振周波数fは、C:流体中の音
速、■=被測定流体の流速、D二流路の口径、θ:流路
に対する超音波の入射角。The sing-around oscillation frequency f is as follows: C: velocity of sound in the fluid, ■=flow velocity of the fluid to be measured, D: diameter of the two channels, θ: angle of incidence of the ultrasonic wave with respect to the channel.
こ\でC=1450m/秒、v = 1 tn /秒、
D=50間、θ−22°とすると、流れに対して順方向
に超音波を伝播させた場合のシングアラウンド発振周波
数と、逆方向に超音波を伝播させた場合のシングアラウ
ンド発振周波数の差△fは、△f−0、1,4Hzとな
る。流速測定の分解能を1m/秒とするには、その周波
数差△fを得る捷でに約14秒以上の計測時間を必要と
する。従って応答が悪い欠点もある。Here, C = 1450 m/sec, v = 1 tn/sec,
When D = 50 and θ-22°, the difference between the sing-around oscillation frequency when the ultrasonic wave is propagated in the forward direction of the flow and the sing-around oscillation frequency when the ultrasonic wave is propagated in the opposite direction. Δf becomes Δf−0, 1.4 Hz. In order to set the resolution of flow velocity measurement to 1 m/sec, a measurement time of about 14 seconds or more is required to obtain the frequency difference Δf. Therefore, it also has the disadvantage of poor response.
シングアラウンド方式には上述したような欠点があるだ
めフェイズロックループを利用した方式%式%
〈フェイズロックループを利用した従来技術〉第1図に
フェイズロックループを利用した従来の超音波流量計を
示す。図1.a、Ibiは電圧制御発振器(以下vCO
と称す)を示す。これらvCOla、lbの出力はスイ
ッチSWIにより選択的に同期回路2に供給される。同
期回路2ではvCO1a又1dlbの発振信号と同期し
て一定の時間間隔で間欠的に発振信号をを出す。同期回
路2から取出されたVCOla又は1bの発振信号は超
音波伝播路3の入力端子4に供給する。超音波伝播路3
は本来ならば流路5を流れる被測定流体の中を伝播する
部分だけを指すべきと考えられるが、こ\では励振用増
幅器6と、切換回路7と、流路5に対して斜めに対向し
て設けた一対の超音波トランスジューサ8及び9と、受
波信号を増幅する増幅器11を含めて超音波伝播路と称
することとする。従って4がこの超音波伝播路3の入力
端子であり、13が超音波伝播路3の出力端子となる。The single-around method has the drawbacks mentioned above, so a method using a phase-locked loop% type % <Conventional technology using a phase-locked loop> Figure 1 shows a conventional ultrasonic flowmeter using a phase-locked loop show. Figure 1. a, Ibi are voltage controlled oscillators (hereinafter referred to as vCO)
). The outputs of vCOla and lb are selectively supplied to the synchronization circuit 2 by the switch SWI. The synchronization circuit 2 intermittently outputs an oscillation signal at regular time intervals in synchronization with the oscillation signal of vCO1a or 1dlb. The oscillation signal of VCOla or 1b taken out from the synchronous circuit 2 is supplied to the input terminal 4 of the ultrasonic propagation path 3. Ultrasonic propagation path 3
Originally, it is thought that should refer only to the part that propagates in the fluid to be measured flowing through the flow path 5, but in this case, the excitation amplifier 6, the switching circuit 7, and the part that is diagonally opposed to the flow path 5 The pair of ultrasonic transducers 8 and 9 and the amplifier 11 that amplifies the received signal are collectively referred to as an ultrasonic propagation path. Therefore, 4 is the input terminal of this ultrasonic propagation path 3, and 13 is the output terminal of the ultrasonic propagation path 3.
切換回路7は超音波トランスジューサ8と9を交互に送
波及び受波器として動作させるように切換動作を行なう
ものである。この切換により超音波は流体の流れ方向(
矢印12の方向)に対して順方向と、逆方向に伝播する
状態に切換られる。The switching circuit 7 performs a switching operation so that the ultrasonic transducers 8 and 9 are operated alternately as a wave transmitter and a wave receiver. This switching allows the ultrasonic waves to move in the fluid flow direction (
The state of propagation is switched between a forward direction and a reverse direction with respect to the direction of arrow 12).
この切換制御は後述する測定制御手段14からの制御信
号により行なわれる。This switching control is performed by a control signal from measurement control means 14, which will be described later.
被測定流体を伝播して一方又は他方の超音波トランスジ
ューサ8又は9によって受波された超音波は増幅器11
によシ増幅されて出力端子13に送出される。出力端子
13には受波タイミング検出回路15が接続され、受波
信号が所定レベルに達したことを検出して受波タイミン
グを規定する。The ultrasonic waves propagating through the fluid to be measured and received by one or the other ultrasonic transducer 8 or 9 are transmitted to an amplifier 11.
The signal is amplified and sent to the output terminal 13. A reception timing detection circuit 15 is connected to the output terminal 13, and detects when the reception signal reaches a predetermined level to define the reception timing.
この受波タイミング信号を時間差電圧変換回路16の一
方の入力端子16aに供給する。This reception timing signal is supplied to one input terminal 16a of the time difference voltage conversion circuit 16.
時間差電圧変換回路16の他方の入力端子16bには分
周器17からVCOla又は1bの発振信号を1/Nに
分周した分周信号を与える。この分周器17は例えばカ
ウンタによって構成することができ、同期回路2の同期
出力信号の立上シに同期して分周動作を開始する。vc
o、ta及び1bの発振周波数をfa、fbとすると、
時間N/f a又はN/fb後に分周出力信号Sfが出
力される。The other input terminal 16b of the time difference voltage conversion circuit 16 is supplied with a frequency-divided signal obtained by dividing the oscillation signal of VCOla or 1b by 1/N from the frequency divider 17. This frequency divider 17 can be constituted by a counter, for example, and starts frequency dividing operation in synchronization with the rising edge of the synchronous output signal of the synchronous circuit 2. vc
If the oscillation frequencies of o, ta and 1b are fa and fb,
The frequency-divided output signal Sf is output after time N/f a or N/fb.
超音波伝播路3の入力端子4にVCOla又は1bの発
振信号が与えられ、出力端子13にその信号が出力され
るまでの時間は、
となる。よって時間差電圧変換回路16に供給される二
つの信号の時間差△Ta及び△Tbは、となる。The time from when the oscillation signal of VCOla or 1b is applied to the input terminal 4 of the ultrasonic propagation path 3 until the signal is output to the output terminal 13 is as follows. Therefore, the time differences ΔTa and ΔTb between the two signals supplied to the time difference voltage conversion circuit 16 are as follows.
時間差電圧変換回路16はこの時間差△Ta。The time difference voltage conversion circuit 16 converts this time difference ΔTa.
ΔT+)に比例した電圧を発生し、この電圧をスイッチ
SW2を通じてサンプルホールド回路18a、18bに
交互に供給し、これらサンプルホールド回路18a、1
8bにサンプルホールド1〜だ電、圧を積分回路19
a 、 ]、 9 bで積分し、その積分出力によりV
COla、]、bの発振周波数を制御する。ΔT+) is generated, and this voltage is alternately supplied to the sample and hold circuits 18a and 18b through the switch SW2.
8b is the sample hold 1 ~ voltage and pressure integration circuit 19
a, ], 9b, and the integral output gives V
Controls the oscillation frequency of COla, ], b.
スイッチSW+ 、SW2は制御回路20によって切換
回路7の切換動作と連動して切換られる。VCOlaと
1bの発振周波数faとfl)は分周器17から出力さ
れる分周出力信号Sfと超音波伝播路3を通過した信号
との時間差△Taと△Tbが所定値、例えば零となるよ
うに制御される。従ってVCOlaは例えば超音波が流
れの方向12に対して順方向に伝播するとき、回路に接
続されるものとすればその発振周波数faは、
となる(Nは分周器17の分周数)。またVCOlbは
超音波が流れの方向12に対して逆方向に伝播するとき
回路に接続されるものとすれば、その発振周波数fbは
と々る。The switches SW+ and SW2 are switched by the control circuit 20 in conjunction with the switching operation of the switching circuit 7. The oscillation frequencies fa and fl of VCOla and 1b) are such that the time differences ΔTa and ΔTb between the frequency-divided output signal Sf output from the frequency divider 17 and the signal passed through the ultrasonic propagation path 3 are predetermined values, for example, zero. controlled as follows. Therefore, if VCOla is connected to the circuit when, for example, ultrasonic waves propagate in the forward direction with respect to the flow direction 12, its oscillation frequency fa will be (N is the frequency division number of the frequency divider 17). . Further, assuming that VCOlb is connected to the circuit when the ultrasonic wave propagates in the opposite direction to the flow direction 12, its oscillation frequency fb increases.
この発振周波数fa、fbはサンプルホールド回路18
a、18bと積分回路19 a 、 19 bによシ保
持され、その周波数fa、fbの差から流速Vは
が得られる。These oscillation frequencies fa and fb are determined by the sample and hold circuit 18.
a, 18b and integration circuits 19a, 19b, and the flow velocity V is obtained from the difference between the frequencies fa and fb.
VCOla、Ibの発振信号はカウンタ2]に力えられ
、カウンタ21においてVC01,a ト1−bの周波
数を交互にアップ及びダウンカウントすることによりそ
の差を求めることができ、その周波数の差の値から演算
器22で流速Vが求められる。The oscillation signals of VCOla and Ib are input to the counter 2], and the difference between them can be determined by alternately counting up and down the frequency of VC01,a and 1-b in the counter 21. From the value, the flow velocity V is determined by the calculator 22.
カウンタ21の代りにfaとfbのビートをとりだす混
変調回路を用いることもある。Instead of the counter 21, a cross-modulation circuit that extracts the beats of fa and fb may be used.
〈従来の欠点〉
第1図に示した従来の超音波流量計によれば、超音波伝
播路3を通過してくる超音波信号の伝播時間は第2式か
ら解るように流路りと超音波の入射角θと、流体中の音
速Vによって変化する。よって口径りが異なる超音波流
量計では超音波伝播路3の超音波の伝播時間が大きく異
々つてくる。<Conventional disadvantages> According to the conventional ultrasonic flowmeter shown in Fig. 1, the propagation time of the ultrasonic signal passing through the ultrasonic propagation path 3 is determined by the flow path length and the ultrasonic wave, as can be seen from the second equation. It changes depending on the incident angle θ of the sound wave and the sound velocity V in the fluid. Therefore, the propagation time of the ultrasonic waves in the ultrasonic propagation path 3 differs greatly between ultrasonic flowmeters with different diameters.
これに対しVCOla、lbの制御範囲は有限であり、
一般には中心周波数をfOとした場合、その中心周波数
foの十数10%程度とされている。口径りの違い或は
流体の性質の違い等によって超音波流量計毎に超音波伝
播路3の伝播時間が大きく異なると分周器17の分周比
1/Nを調整し、各超音波流量計毎にVCOla、lb
が適正な領域で動作するように調整しなければならない
。従って従来は各超音波流量計毎にその設置時に分周器
17の分局比を設定し、■C01a、1bが適正な領域
で動作するようにしている。VCOの中心周波数値fO
は
で与えられる。On the other hand, the control range of VCOla and lb is limited,
Generally speaking, when the center frequency is fO, it is about 10-10% of the center frequency fo. If the propagation time of the ultrasonic propagation path 3 differs greatly depending on the ultrasonic flow meter due to differences in diameter or properties of the fluid, the frequency division ratio of the frequency divider 17 is adjusted to 1/N, and each ultrasonic flow rate is VCOla, lb for each total
must be adjusted so that it operates in the appropriate range. Therefore, conventionally, the division ratio of the frequency divider 17 is set for each ultrasonic flowmeter when it is installed, so that C01a and C01b operate in appropriate ranges. VCO center frequency value fO
It is given in free.
一方、流量の測定中に流体の温度が大幅に変化したり、
或は流体の性質が変わるような場合には音速Vが大きく
変化する。よってこのような場合もVCOla、lbが
制御範囲から外れ測定不能におちいるおそれがある。On the other hand, if the temperature of the fluid changes significantly during flow rate measurement,
Alternatively, when the properties of the fluid change, the sound speed V changes significantly. Therefore, in such a case as well, there is a risk that VCOla and lb may deviate from the control range and become unmeasurable.
〈発明の目的〉
この発明はVCOが常に適正な動作点で動作するように
自動的に分周器17の分周比を調整する機能を持つ超音
波流量計を提供しようとするものである。<Objective of the Invention> The present invention aims to provide an ultrasonic flowmeter having a function of automatically adjusting the frequency division ratio of the frequency divider 17 so that the VCO always operates at a proper operating point.
〈発明の概要〉
この発明ではVCOの動作を検出する手段を設けると共
に、分周器をプリセット可能な可変分周器とし、V C
Oの動作点が適正な領域内に存在するように可変分周器
の分周比を自動的に設定するように構成するものである
。<Summary of the Invention> In this invention, a means for detecting the operation of the VCO is provided, the frequency divider is a presettable variable frequency divider, and the VCO
The frequency division ratio of the variable frequency divider is automatically set so that the operating point of O is within a proper range.
従ってこの発明によれば設置時も、まだ迎1定中に流体
の性質が変わって超音波の伝播時間が大幅に変わった場
合でも分周器の分周比が自動的に適正な分周比と々るよ
うに自動制御される。よって設置と同時に無調整で測定
動作を開始させることができる。また測定中に流体の性
質が変わっても流量測定を維持できる利点が得られる。Therefore, according to this invention, even when the propagation time of the ultrasonic wave changes significantly due to changes in the properties of the fluid during installation, the frequency division ratio of the frequency divider is automatically adjusted to the appropriate frequency division ratio. It is automatically controlled to reach the target. Therefore, measurement operation can be started without any adjustment at the same time as installation. Another advantage is that flow rate measurement can be maintained even if the properties of the fluid change during measurement.
〈発明の実施例〉
第2図にこの発明の一実施例を示す。第2図において第
1図と対応する部分には同一符号を付し、その重複説明
は省略するが、この発明においてはVCOla及びV
CO]、 bの動作点を検出する手段23を設ける。こ
の動作点検出手段23は例えばAD変換器によって構成
することができる。動作点検出手段23により例えばv
co:taと1bに供給されるアナログ制御電圧をAD
変換し、そのAD変換値を可変分周5−17’の分周比
を変化させる分周比制御手段20に供給シフ、分周比制
御手段20により可変分周器17’の分周比を変更する
制御を行なう。この分周比制御手段20は動作点検出手
段23の動作点検出信号を可変分周器17′の分周数N
に変換するデコーダ20aと、動作点検出手段23にお
いて、VCOla又は1bの動作点が適正領域から外れ
たことを検出する手段2゜bとによって構成することが
できる。<Embodiment of the Invention> FIG. 2 shows an embodiment of the invention. In FIG. 2, parts corresponding to those in FIG.
Means 23 are provided for detecting the operating point of CO], b. This operating point detection means 23 can be configured by, for example, an AD converter. For example, v
The analog control voltage supplied to co:ta and 1b is AD
The AD conversion value is supplied to the frequency division ratio control means 20 that changes the frequency division ratio of the variable frequency divider 5-17', and the frequency division ratio control means 20 changes the frequency division ratio of the variable frequency divider 17'. Performs control to change. This frequency division ratio control means 20 converts the operating point detection signal of the operating point detection means 23 into a frequency division number N of the variable frequency divider 17'.
and a means 2b for detecting, in the operating point detection means 23, that the operating point of VCOla or 1b deviates from the appropriate range.
この検出手段20 bでVCOla又は1bの動作点が
適正々領域から外れたことを検出したときプリセット指
令信号Pを出力し、このプリセット指令信号Pによシ可
変分局器171のプリセット入力端子24に与えられて
いるデコーダ20aからのディジタル値をプリセットし
、分周器17’の分周比を変更制御する。When this detection means 20b detects that the operating point of VCOla or 1b is out of the appropriate range, it outputs a preset command signal P, and this preset command signal P is used to input the preset input terminal 24 of the variable branching unit 171. The digital value from the given decoder 20a is preset, and the frequency division ratio of the frequency divider 17' is changed and controlled.
動作点検出手段23(d積分回路19a、19bから出
力される制御電圧がVCOla、VCOlbの動作領域
内に有るか、或は上限側及び下限側に外れたかを検出す
る機能を持つものでよい。その最も簡単な例を第3図に
示す。The operating point detection means 23 (d) may have a function of detecting whether the control voltage output from the integrating circuits 19a and 19b is within the operating range of VCOla and VCOlb, or deviated from the upper limit side or the lower limit side. The simplest example is shown in FIG.
第3図の例では積分回路19a、19bから出力される
制御電圧がVCOlaと1bの動作領域内にあるか否か
と、その動作領域を上限側又は下限側に外れたかを判定
し、その判定結果をディジタル符号に変換するように構
成した場合を示す。In the example shown in FIG. 3, it is determined whether the control voltages output from the integrating circuits 19a and 19b are within the operating range of VCOla and 1b, and whether the operating range has deviated from the upper limit side or the lower limit side, and the judgment result is This shows a case in which the data is configured to be converted into a digital code.
この動作点検出手段23の構成としては二つの電圧比較
器26.27と、二つの比較電圧源28.29とによっ
て構成することができ、二つの電圧比較器26と27の
非反転入力端子と反転入力端子を共通接続し、この共通
接続点をスイッチ31を介して積分回路19a、19b
の出力側に交互に接続するように構成すると共に、電圧
比較器27の非反転入力端子には比較電圧源28の電圧
E1を与え、電圧比較器26の反転入力端子には電圧源
28と29の電圧E1とE2の和の電圧E I +E
2を与える。The operating point detection means 23 can be constructed by two voltage comparators 26, 27 and two comparison voltage sources 28, 29, and the non-inverting input terminals of the two voltage comparators 26 and 27. The inverting input terminals are commonly connected, and this common connection point is connected to the integrating circuits 19a and 19b via the switch 31.
The voltage E1 of the comparison voltage source 28 is applied to the non-inverting input terminal of the voltage comparator 27, and the voltage sources 28 and 29 are connected to the inverting input terminal of the voltage comparator 26 alternately. The sum of the voltages E1 and E2 is the voltage E I +E
Give 2.
この構成によればスイッチ31を通じて供給される制御
電圧ECがEC)E 1+E 2の領域では出力端子3
2.33の出力はHとL論理である。またECがE s
十E 2 >E c >E 1の領域では出力端子3
2゜33の出力はL 、 L論理となシ、ECがE 1
) E cの領域では出力端子32.33の出力はり、
H論理となる。よってECがE I+E 2>E c>
E 1の領域をVCOla、1bの適正な動作領域に対
応するように電圧源28と29の電圧E1とE2の値を
設定することによLEcがF++E+)Ec>F、+の
領域のとき、つまり出力端子32.33の出力がり、L
論理のとき分周器1710分周比が1/Nとなるように
デコーダ20aで符号変換し、可変分周器171の分周
比をプリセットする。またEC)E1+E2の領域のと
き分周器1710分周比を例えば1/(N+1.)とし
、Ec(Elの領域のとき分周器171の分周比を例え
ば1/(N−1)となるように分周器17’の分周比を
プリセットすれば、分周器171の分周比の設定変更に
よりVCOlaと1bを常に適正な領域で動作させるこ
とができる。尚デコーダ20aにカウンタ機能を持たせ
ることによシ、動作点検出手段23において例えば上限
側に動作点が外れる毎にその回数を計数し、その計数値
に・・・・或は下限側に順次ずれるとき分周比をとがで
きる。According to this configuration, in the region where the control voltage EC supplied through the switch 31 is EC)E1+E2, the output terminal 3
The output of 2.33 is H and L logic. Also, EC is E s
In the region of 10 E 2 > E c > E 1, output terminal 3
2゜33 output is L, L logic, EC is E1
) E In the region of c, the output beams of output terminals 32 and 33,
This becomes H logic. Therefore, EC is E I+E 2>E c>
By setting the values of voltages E1 and E2 of voltage sources 28 and 29 so that the region of E1 corresponds to the proper operating region of VCOla, 1b, when LEc is in the region of F++E+)Ec>F,+, In other words, the output of the output terminals 32 and 33 is L.
In the case of logic, the code is converted by the decoder 20a so that the frequency division ratio of the frequency divider 1710 becomes 1/N, and the frequency division ratio of the variable frequency divider 171 is preset. Also, when in the region of EC)E1+E2, the frequency division ratio of the frequency divider 1710 is set to, for example, 1/(N+1.), and when in the region of Ec(El), the frequency division ratio of the frequency divider 171 is set to, for example, 1/(N-1.). If the frequency division ratio of the frequency divider 17' is preset so that the frequency division ratio of the frequency divider 171 is changed, VCOla and 1b can always be operated in an appropriate range.The decoder 20a has a counter function. By having the operating point detecting means 23, for example, each time the operating point deviates to the upper limit side, the number of times is counted, and the frequency dividing ratio is set to the counted value... I can do that.
このように構成すれば測定レンジを無限に拡げることが
できる。With this configuration, the measurement range can be expanded infinitely.
〈発明の他の実施例〉
第4図にこの発明の他の実施例を示す。この例ではvC
Oを1個とし、この1個のVCOIを超音波が流れに対
して順方向に伝播する状態と、超音波が流れに対して逆
向に伝播する状態の双方において、交互に利用するよう
に構成した場合を示す。<Another embodiment of the invention> FIG. 4 shows another embodiment of the invention. In this example vC
O is one, and this one VCOI is configured to be used alternately in both the state in which ultrasonic waves propagate in the forward direction of the flow and the state in which the ultrasonic waves propagate in the opposite direction to the flow. Indicates the case where
まだこの場合にはV CO1の発振周波数を測定する手
段としてマイクロコンピュータによって構成した測定制
御手段34を利用するように構成した場合を示す。この
測定制御手段34は超音波が流れに対して順方向と逆方
向に伝播するときのVCOIの発振周波数を測定すると
共に、その発振周波数の差を演算し、その周波数の差か
ら輔迷vを求める演算手段も包含するものとする。更に
VCOJの動作点が適正な領域から外れたことを検出し
、可変分周器17’の分周比を変更する分周比制御手段
20をも包含するものとする。In this case, a case is shown in which a measurement control means 34 constituted by a microcomputer is used as means for measuring the oscillation frequency of the VCO1. This measurement control means 34 measures the oscillation frequency of the VCOI when the ultrasonic wave propagates in the forward direction and the reverse direction with respect to the flow, calculates the difference between the oscillation frequencies, and calculates the error v from the difference in frequency. It also includes the calculation means for the calculation. Furthermore, it also includes frequency division ratio control means 20 that detects when the operating point of the VCOJ deviates from the appropriate range and changes the frequency division ratio of the variable frequency divider 17'.
このように構成した場合もVCOLの動作点を検出する
手段としてAD変換器によって構成した動作点検出手段
23を設け、この動作点検出手段23によりVCOLの
動作点を検出し、その動作点検出手段23の検出出力を
測定制御手段34に供給する。測定制御手段34ではV
COLの動作点が適正な領域から外れたこと及びその外
れた方向を検出し、可変分周器17′の分周比を変化さ
れる制御を行なう。Even in the case of this configuration, an operating point detecting means 23 constituted by an AD converter is provided as means for detecting the operating point of the VCOL, and the operating point detecting means 23 detects the operating point of the VCOL. The detection output of 23 is supplied to the measurement control means 34. In the measurement control means 34, V
It detects that the operating point of COL deviates from the proper range and the direction in which it deviates, and controls the frequency division ratio of variable frequency divider 17' to be changed.
このように分周器171の分周比をVCOLの動作点が
適正領域から外れる毎に自動的に設定変更するように動
作させることにより第2図で説明したのと同様に常に適
正な動作領域でVCOIを動作させることができる。By operating the frequency division ratio of the frequency divider 171 so as to automatically change the setting each time the operating point of the VCOL deviates from the proper range, it is possible to always maintain the proper operating range as explained in FIG. The VCOI can be operated with
尚、第4図に示すようにVCOIを1個とした場合は第
3図の場合と異なり、vcolの相互が干渉することが
起きるおそれがない。従って低流量の測定領域における
測定精度を向上させることができる利点が得られる。Note that when the number of VCOIs is one as shown in FIG. 4, unlike the case of FIG. 3, there is no possibility that the VCOIs will interfere with each other. Therefore, there is an advantage that measurement accuracy can be improved in a low flow rate measurement region.
つ1す、第1図又は第2図に示すように一つの装置内に
2つのVCOI、aとVC’O]bを設けたとき、これ
ら2つのvco:taと1bの発振周波数は流速が遅く
なる程互に近づいてくる。このため相互に発振周波数の
引き込み現象が起き、この引き込み現象により、低流速
流域において不感帯が発生する。この不感帯により低流
速流域において測定精度が悪く々るおそれがあるが、第
4図に示すように一つのVCOLを交互に使う場合は、
この引き込み現象が起きるおそれがなく、低流速領域で
も、寸だ口径りが小さい流量計の場合も精度の高い流速
又は流量測定を行なうことができる。1. When two VCOIs, a and VC'O]b, are provided in one device as shown in Fig. 1 or Fig. 2, the oscillation frequencies of these two vcos:ta and 1b are The later they get, the closer they get to each other. For this reason, a mutual attraction phenomenon of oscillation frequencies occurs, and this attraction phenomenon generates a dead zone in a low flow velocity region. This dead zone may reduce measurement accuracy in low-flow areas, but if one VCOL is used alternately as shown in Figure 4,
There is no risk of this pull-in phenomenon occurring, and even in the low flow velocity region, highly accurate flow velocity or flow rate measurement can be performed even in the case of a flowmeter with a small diameter.
まだ第4図において35は異常検出回路を示す。Still in FIG. 4, numeral 35 indicates an abnormality detection circuit.
この異常検出回路35では同期回路2から取出されて超
音波伝播路3に供給した信号の・立上シと、受波タイミ
ング検出回路15から出力される受波タイミング信号と
の時間差を監視し、この時間差が所定値以上に達したと
き超音波伝播路3が異常であると判定し、この判定結果
によりサンプルホールド回路18のザンプリングを中断
し、その異常時の時間差電圧変換回路16の出力電圧を
取込まないように構成したものである。This abnormality detection circuit 35 monitors the time difference between the rising edge of the signal taken out from the synchronization circuit 2 and supplied to the ultrasonic propagation path 3 and the reception timing signal output from the reception timing detection circuit 15, When this time difference reaches a predetermined value or more, it is determined that the ultrasonic propagation path 3 is abnormal, and based on this determination result, the sampling of the sample and hold circuit 18 is interrupted, and the output voltage of the time difference voltage conversion circuit 16 at the time of the abnormality is changed. It is configured so that it is not imported.
このように異常検出回路35を設けることにより、流路
5をアワ或はゴミ等が通過して超音波の伝播が一時中断
されてもVCOLの発振周波数が大きく変動することが
なく、測定誤差が発生することを阻止することができる
。By providing the abnormality detection circuit 35 in this manner, even if the propagation of the ultrasonic wave is temporarily interrupted due to millet or dust passing through the flow path 5, the oscillation frequency of the VCOL will not change greatly, and measurement errors will be reduced. can be prevented from occurring.
〈発明の効果〉
以上説明したようにこの発明によれば、vCOの動作点
を検出する手段23と、プリセット可能な可変分周器1
7′とを組合せることによりVCOを常に適正な動作領
域で動作させることができる。<Effects of the Invention> As explained above, according to the present invention, the means 23 for detecting the operating point of vCO and the presettable variable frequency divider 1
7' in combination, the VCO can always be operated in an appropriate operating range.
よって設置時に分周器171の分周比を設定する調整を
行なわなくて済み、無調整で設置工事を完了することが
できる。また実用中でも流体の性質が変わり、高波の伝
播時間が大幅に変わった場合でもその変化を検出し、適
正な領域でVCOが動作するように可変分周器17’の
分周比を制御するから、流体の性質が変わったことによ
り測定不能となることはなく、測定レンジが広い超音波
流量計を提供でき、その効果は実用に供して頗る犬であ
る。Therefore, there is no need to adjust the frequency division ratio of the frequency divider 171 at the time of installation, and the installation work can be completed without adjustment. In addition, even if the properties of the fluid change during actual use and the propagation time of high waves changes significantly, this change is detected and the frequency division ratio of the variable frequency divider 17' is controlled so that the VCO operates in an appropriate range. Therefore, it is possible to provide an ultrasonic flowmeter that does not become impossible to measure due to a change in the properties of the fluid and has a wide measurement range, and its effects are significant in practical use.
尚、上述においてはvCOの動作点を検出する手段23
として積分回路からvCOに供給される制御電圧をA、
D変換するAD変換器によって構成した場合を説明し
たが、その他の例として例えばvCOの発振周波数を計
測し、その発振周波数からvCOの動作点を検出するこ
ともできる。In the above description, the means 23 for detecting the operating point of vCO
The control voltage supplied to vCO from the integrating circuit is A,
Although a case has been described in which an AD converter that performs D conversion is used, as another example, it is also possible to measure the oscillation frequency of the vCO and detect the operating point of the vCO from the oscillation frequency.
第1図は従来の超音波流量計を説明するだめのブロック
図、第2図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第
3図はこの発明の要部の具体例を示す接続図、第4図は
この発明の他の実施例を示すブロック図である。
1 、1− a 、 1 b :電圧制御発振器、2:
同期回路、3:超音波伝播路、5:流路、8,9:超音
波トランスジューサ、15:受波タイミング検出回路、
16:時間差電圧変換回路、17I:可変分周器、20
:分周比制御手段、22:流速を求める演算手段、23
:動作点検出手段。FIG. 1 is a block diagram for explaining a conventional ultrasonic flowmeter, FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a connection diagram showing a specific example of the main parts of the present invention. FIG. 4 is a block diagram showing another embodiment of the invention. 1, 1-a, 1b: Voltage controlled oscillator, 2:
Synchronous circuit, 3: Ultrasonic propagation path, 5: Flow path, 8, 9: Ultrasonic transducer, 15: Receiving timing detection circuit,
16: Time difference voltage conversion circuit, 17I: Variable frequency divider, 20
: Frequency division ratio control means, 22: Calculation means for determining flow velocity, 23
: Operating point detection means.
Claims (1)
圧制御発振器と、 B、この電圧制御発振器の発振信号を一定時間毎に取出
す同期回路と、 C1この同期回路によって取出された発振信号が流路に
対して斜めに対向して取付けた一対の超音波トランスジ
ューサの一方と他方に選択的に与えられ、被測定流体の
流れに対して順方向と逆方向に超音波を伝播させる超音
波伝播路と、 D、この超音波伝播路を通過した超音波を検出する受波
タイミング検出回路と、 E、上記同期回路から増量された上記電圧制御発振器の
発振信号の立上りのタイミングから上記電圧制御発振器
の発振信号を分周する可′ 変分周器と、 F、この可変分周器から取出される分周出力と上記受波
タイミング検出回路の検出信号の時間差に比例した電圧
信号に変換しその時間差が所定の値と々るように上記電
圧制御発振器の発振周波数を制御する時間差電圧変換回
路と、 G、上記超音波伝播路において被測定流体の流れに対し
て順方向と逆方向に超音波が伝播する状態における上記
電圧制御発振器の発振周波数から流速を求める演算手段
と、 ■、上記電圧制御発振器の動作点を検出する動作点検出
手段と、 ■、この動作点検出手段で検出した動作点が予め決めら
れた領域に入るように上記可変分周器の分周比を制御す
る分周比制御手段と、から成る超音波流量計。[Claims] (IIA: a voltage-controlled oscillator whose oscillation frequency is controlled by a voltage; B: a synchronous circuit that extracts the oscillation signal of this voltage-controlled oscillator at regular intervals; C1: oscillation extracted by this synchronous circuit) A signal is selectively given to one and the other of a pair of ultrasonic transducers installed diagonally opposite to the flow path, and ultrasonic waves are propagated in the forward and reverse directions relative to the flow of the fluid to be measured. a sound wave propagation path; D. a reception timing detection circuit for detecting the ultrasonic waves passing through this ultrasonic wave propagation path; A variable frequency divider that divides the oscillation signal of the controlled oscillator; and F, converts it into a voltage signal proportional to the time difference between the divided output extracted from the variable frequency divider and the detection signal of the reception timing detection circuit. G. a time difference voltage conversion circuit that controls the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator so that the time difference reaches a predetermined value; a calculation means for determining the flow velocity from the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator in a state where the ultrasonic wave is propagated; (2) operating point detection means for detecting the operating point of the voltage controlled oscillator; An ultrasonic flowmeter comprising frequency division ratio control means for controlling the frequency division ratio of the variable frequency divider so that the operating point falls within a predetermined range.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57150477A JPS5946512A (en) | 1982-08-30 | 1982-08-30 | Ultrasonic wave flowmeter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57150477A JPS5946512A (en) | 1982-08-30 | 1982-08-30 | Ultrasonic wave flowmeter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5946512A true JPS5946512A (en) | 1984-03-15 |
JPH0339248B2 JPH0339248B2 (en) | 1991-06-13 |
Family
ID=15497744
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57150477A Granted JPS5946512A (en) | 1982-08-30 | 1982-08-30 | Ultrasonic wave flowmeter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5946512A (en) |
-
1982
- 1982-08-30 JP JP57150477A patent/JPS5946512A/en active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0339248B2 (en) | 1991-06-13 |
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