図面 (/)

技術 超音波計測装置

出願人 パナソニックIPマネジメント株式会社
発明者 安田憲司中村廣純中林裕治
出願日 2012年7月5日 (8年0ヶ月経過) 出願番号 2012-151082
公開日 2014年1月23日 (6年6ヶ月経過) 公開番号 2014-013206
状態 特許登録済
技術分野 体積流量の測定(II);質量流量の測定
主要キーワード 搭載構成 自己ノイズ 自己振動 ゼロ流量 振動伝搬 流量ゼロ ノイズ干渉 ゼロ点調整
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2014年1月23日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

温度によってゼロ流量変動があった場合に送信インターバル延長して自己ノイズによる影響を低減した超音波計測装置を提供する。

解決手段

超音波伝搬時間の伝搬時間差から被計測流体流速を算出し、該流速から瞬時流量値演算する流量演算手段9と、被計測流体の温度を測定する温度計測手段10と、被計測流体が流れていない状態で流量演算手段9によって算出された流量値と温度計測手段10によって計測された温度の相関を演算し、温度変化に伴って流量値が周期的に変動していた場合に繰り返し手段7が行っている振動子間相互の超音波伝達の繰り返しの時間間隔を延長するインターバル補正手段11と、を備えたことにより、外気温度や被計測流体の温度が変化し超音波振動子自己振動や自己ノイズによる流量値変動が発生しても自動で補正可能で、より高精度な超音波計測装置を提供することができる。

概要

背景

従来、この種の超音波計測装置被計測流体が流れていない状態で計測された流量をゼロ流量補正値として実際の流量演算時に補正をして流量を算出している(例えば、特許文献1参照)。

図5は、特許文献1に記載された従来の構成を示すものである。図5に示すように、音波送受信する第1振動子109および第2振動子110と、音波の伝搬時間を計測する流路計時手段111と、流路計時手段111の伝搬時間から流量を検出する流量検出手段112と、振動手段同士を音響的に連結する振動連結手段113と、振動連結手段113を伝わる信号を用い振動伝搬時間を測定する振動計時手段120と、流量検出手段112の流量ゼロゼロ点を調整するゼロ点調整手段114から構成されている。

これによってゼロ流量補正が流量ゼロのときの処理と同等の流量検出処理が振動伝達手段の振動信号を用いて行えるので、精度よく流量値演算ができるよう構成されている。

概要

温度によってゼロ流量変動があった場合に送信インターバル延長して自己ノイズによる影響を低減した超音波計測装置を提供する。超音波伝搬時間の伝搬時間差から被計測流体の流速を算出し、該流速から瞬時流量値を演算する流量演算手段9と、被計測流体の温度を測定する温度計測手段10と、被計測流体が流れていない状態で流量演算手段9によって算出された流量値と温度計測手段10によって計測された温度の相関を演算し、温度変化に伴って流量値が周期的に変動していた場合に繰り返し手段7が行っている振動子間相互の超音波伝達の繰り返しの時間間隔を延長するインターバル補正手段11と、を備えたことにより、外気温度や被計測流体の温度が変化し超音波振動子自己振動や自己ノイズによる流量値変動が発生しても自動で補正可能で、より高精度な超音波計測装置を提供することができる。

目的

本発明は上記課題を解決するもので、外気温度や被計測流体の温度に影響されることなく超音波振動子の自己振動や内部回路の自己ノイズが発生しても受信時の超音波信号に悪影響を及ぼさず効率よく計測可能でより高精度な超音波計測装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

被計測流体が流れる流体管路に設けられ超音波送受信する第1振動子及び第2振動子と、前記第1、第2振動子の送受信の切替手段と、前記第1、第2振動子間相互の超音波伝達を一定時間間隔で複数回行う繰り返し手段と、前記第1、第2振動子間の超音波伝搬時間を測定する計時手段と、前記計時手段によって測定された前記第1振動子から前記第2振動子への超音波伝搬時間と第2振動子から前記第1振動子への超音波伝搬時間の伝搬時間差から被計測流体の流速を算出し、該流速から瞬時流量値演算する流量演算手段と、被計測流体の温度を測定する温度計測手段と、被計測流体が流れていない状態で前記流量演算手段によって算出された流量値Q0と前記温度計測手段によって計測された温度の相関を演算し、温度変化に伴って前記流量値Q0が周期的に変動していた場合に前記繰り返し手段が行っている振動子間相互の超音波伝達の繰り返しの時間間隔を延長するインターバル補正手段と、を備えた超音波計測装置

請求項2

前記計時手段は、周囲温度によって周期が変化するカウンタを用いた構成とし、前記温度計測手段は、前記カウンタの周期から被計測流体の温度を算出する構成とした請求項1に記載の超音波計測装置。

請求項3

前記温度計測手段は、被計測流体が流れていない状態で前記計時手段が測定した超音波伝搬時間から被計測流体の温度を算出するとした請求項1記載の超音波計測装置。

請求項4

前記インターバル補正手段は、被計測流体が流れていない状態で前記流量演算手段によって算出された流量値Q0と前記温度計測手段によって計測された被計測流体の温度を時系列に比較し、温度変化に伴って流量値Q0が周期的に変動していない場合に前記繰り返し手段が行っている振動子間相互の超音波伝達の繰り返し時間間隔を短縮する構成とした請求項1〜3のいずれか1項に記載の超音波計測装置。

技術分野

0001

本発明は、超音波により気体液体の流量や流速計測を行う超音波計測装置に関するものである。

背景技術

0002

従来、この種の超音波計測装置は被計測流体が流れていない状態で計測された流量をゼロ流量補正値として実際の流量演算時に補正をして流量を算出している(例えば、特許文献1参照)。

0003

図5は、特許文献1に記載された従来の構成を示すものである。図5に示すように、音波を送受信する第1振動子109および第2振動子110と、音波の伝搬時間を計測する流路計時手段111と、流路計時手段111の伝搬時間から流量を検出する流量検出手段112と、振動手段同士を音響的に連結する振動連結手段113と、振動連結手段113を伝わる信号を用い振動伝搬時間を測定する振動計時手段120と、流量検出手段112の流量ゼロゼロ点を調整するゼロ点調整手段114から構成されている。

0004

これによってゼロ流量補正が流量ゼロのときの処理と同等の流量検出処理が振動伝達手段の振動信号を用いて行えるので、精度よく流量値演算ができるよう構成されている。

先行技術

0005

特開平10−239126号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、前記従来の構成では、ゼロ流量補正値を算出したときの温度から外気温度や被計測流体の温度が変化して振動子間の伝搬時間が変化した場合、送信側の超音波振動子が送信を行った時の超音波振動子の自己振動余韻や送信手段の内部回路での自己ノイズの影響によりゼロ流量補正時に対して超音波伝搬時間がずれてしまい、流量演算結果の精度が悪くなり高精度な計測が困難であった。

0007

本発明は上記課題を解決するもので、外気温度や被計測流体の温度に影響されることなく超音波振動子の自己振動や内部回路の自己ノイズが発生しても受信時の超音波信号に悪影響を及ぼさず効率よく計測可能でより高精度な超音波計測装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

前記従来の課題を解決するために、本発明の超音波計測装置は、被計測流体が流れる流体管路に設けられ超音波を送受信する第1振動子及び第2振動子と、前記第1、第2振動子の送受信の切替手段と、前記第1、第2振動子間相互の超音波伝達を一定時間間隔で複数回行う繰り返し手段と、前記第1、第2振動子間の超音波伝搬時間を測定する計時手段と、前記計時手段によって測定された前記第1振動子から前記第2振動子への超音波伝搬時間と第2振動子から前記第1振動子への超音波伝搬時間の伝搬時間差から被計測流体の流速を算出し、該流速から瞬時流量値を演算する流量演算手段と、被計測流体の温度を測定する温度計測手段と、被計測流体が流れていない状態で前記流量演算手段によって算出された流量値Q0と前記温度計測手段によって計測された温度の相関を演算し、温度変化に伴って前記流量値Q0が周期的に変動していた場合に前記繰り返し手段が行っている振
動子間相互の超音波伝達の繰り返しの時間間隔を延長するインターバル補正手段と、を備えたものである。

0009

これによって、超音波受信に変化を及ぼしていた自己振動や自己ノイズの余韻がおさまってから次の送信信号を出力することができ、自己振動や自己ノイズが発生しても正確な流量値が測定できる。

発明の効果

0010

本発明の超音波計測装置によると、外気温度や被計測流体の温度が変化し超音波振動子の自己振動や自己ノイズによる流量値変動が発生しても自動で補正可能で、より高精度な超音波計測装置を提供することができる。

図面の簡単な説明

0011

本発明の実施の形態1における超音波計測装置のブロック図
本発明の実施の形態2における超音波計測装置のブロック図
本発明の実施の形態3における超音波計測装置のブロック図
本発明の実施の形態4における超音波計測装置のブロック図
従来の超音波計測装置のブロック図

実施例

0012

第1の発明は、被計測流体が流れる流体管路に設けられ超音波を送受信する第1振動子及び第2振動子と、前記第1、第2振動子の送受信の切替手段と、前記第1、第2振動子間相互の超音波伝達を一定時間間隔で複数回行う繰り返し手段と、前記第1、第2振動子間の超音波伝搬時間を測定する計時手段と、前記計時手段によって測定された前記第1振動子から前記第2振動子への超音波伝搬時間と第2振動子から前記第1振動子への超音波伝搬時間の伝搬時間差から被計測流体の流速を算出し、該流速から瞬時流量値を演算する流量演算手段と、被計測流体の温度を測定する温度計測手段と、被計測流体が流れていない状態で前記流量演算手段によって算出された流量値Q0と前記温度計測手段によって計測された温度の相関を演算し、温度変化に伴って前記流量値Q0が周期的に変動していた場合に前記繰り返し手段が行っている振動子間相互の超音波伝達の繰り返しの時間間隔を延長するインターバル補正手段と、を備えたことにより、超音波受信に変化を及ぼしていた自己振動や自己ノイズの余韻がおさまってから次の送信信号を出力することができ、外気温度や被計測流体の温度が変化し超音波振動子の自己振動や自己ノイズによる流量値変動が発生しても自動で補正可能で、より高精度な超音波計測ができる。

0013

第2の発明は、特に、第1の発明において、前記計時手段は、周囲温度によって周期が変化するカウンタを用いた構成とし、前記温度計測手段は、前記カウンタの周期から被計測流体の温度を算出する構成としたことにより、温度が変化した場合の周波数増減によって被計測流体の温度を演算して、ゼロ流量の状態の瞬時流量値が温度によって周期的に変動しているか判断するとしたものであり、温度計などの温度測定装置を別付けすることなく温度測定することができ、被計測流体の温度が変化し超音波振動子の自己振動や自己ノイズによる流量値変動が発生しても自動で補正可能で、より高精度な超音波計測ができる。

0014

第3の発明は、特に、第1の発明の発明において、前記温度計測手段は、被計測流体が流れていない状態で前記計時手段が測定した超音波伝搬時間から被計測流体の温度を算出することにより、温度が変化した場合の伝搬時間の増減によって外気温度や被計測流体の温度を演算して、ゼロ流量の状態の瞬時流量値が温度によって周期的に変動しているか判断するとしたものであり、温度計などの温度測定装置を別付けすることなく温度測定することができ、被計測流体の温度が変化し超音波振動子の自己振動や自己ノイズによる流量
値変動が発生しても自動で補正可能で、より高精度な超音波計測ができる。

0015

第4の発明は、特に、第1〜3のいずれか1つの発明において、前記インターバル補正手段は、被計測流体が流れていない状態で前記流量演算手段によって算出された流量値Q0と前記温度計測手段によって計測された被計測流体の温度を時系列に比較し、温度変化に伴って流量値Q0が周期的に変動していない場合に前記繰り返し手段が行っている振動子間相互の超音波伝達の繰り返し時間間隔を短縮する構成としたことにより、超音波送受信の繰り返し合計時間が短縮でき制御回路部の動作時間が短くできることから消費電流を抑えながらより高精度な超音波計測ができる。

0016

以下、本発明の実施の形態における超音波振動子の搭載構成について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

0017

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における超音波計測装置を示すものである。

0018

図1において、被計測流体が流れる流体管路3の途中に超音波を送受信する第1振動子1と第2振動子2が流れ方向に距離を置いて配置されており、切替手段8によって第1振動子1と第2振動子2の送受信が切り替えられる。

0019

そして、まず、切替手段8によって、第1振動子1を発信側、第2振動子2を受信側として選択し、発信手段4は第1振動子1への発信出力を行い、受信手段5は第1振動子から発信された超音波信号を受信した第2振動子2の信号を受信し、計時手段6で第1振動子1から第2振動子2までの時間を超音波の伝搬時間として測定する。

0020

繰り返し手段7は発信手段4から発信されてから規定の時間遅延をして、再度、発信手段4から発信するよう命令をし、再度、発信手段4から出力されると切替手段8によって第1振動子1と第2振動子2の送受信を切り替えて第2振動子2から超音波信号を発信し、第1振動子1で超音波信号を受信し、この発信を前述のように繰り返す。

0021

流量演算手段9は計時手段6にて測定した第1振動子1を送信側に設定して計時した超音波伝搬時間と第2振動子2を送信側に設定して計時した超音波伝搬時間の伝搬時間差から被計測流体の流速を算出し流速から被計測流体の瞬時流量値を算出する。

0022

また、温度計測手段10は流体管路3内に取り付けられた温度センサーとし、インターバル補正手段11は被計測流体の流れていないときに流量演算手段9が算出した流量値Q0(以下、ゼロ流量値と称す)と温度計測手段10の測定した温度を比較し、温度に伴って流量値が周期的に変動している場合に、繰り返し手段7に対して発信と発信の時間遅延を延長するよう命令する。

0023

以上のように構成された超音波計測装置について、以下その動作、作用を説明する。

0024

まず、第1振動子1から1回目の送信信号を出力するため、発信手段4から切替手段8に出力し切替手段8にて第1振動子1へ信号伝達される。第1振動子1から出力された超音波信号は第2振動子2で1回目の受信を行い切替手段8と通して受信手段5へ信号伝達される。

0025

その後、繰り返し手段7を通って計時手段6にて第1振動子1の送信から第2振動子2の受信までの時間である上流側から下流側への超音波伝搬時間を測定する。1回目の受信にて繰り返し手段7は2回目の送信までの遅延を規定時間カウントし規定時間になれば発
信手段4へ2回目の送信をするよう出力する。2回目は第2振動子2から第1振動子1へ下流側から超音波を発信するため切替手段8は第2振動子2へ送信信号を伝達する。

0026

このようにして超音波送受信を規定時間の遅延をもって繰り返すことにより流体管路3の上流からの超音波伝搬時間と下流からの超音波伝搬時間を測定している。

0027

次に、計時手段6で計測した上流からの超音波伝搬時間と下流からの超音波伝搬時間の差から超音波が伝達された瞬間の流量値を流量演算手段9で算出する。

0028

そして、流量演算手段9で継続的に計測している瞬時流量値が自己ノイズなどで誤差が発生しているかを検証するため、まず温度計測手段10の流体管路内に取り付けられた温度センサーで被計測流体の温度を測定し、同時期に被計測流体をバルブ(図示せず)等で遮断し流量がゼロの状態で流量演算手段9にてゼロ流量値を計測する。

0029

インターバル補正手段11では、前述のようにして計測された温度とゼロ流量値を、絶対温度に対するゼロ流量値を比較していき温度変化に伴って規則性のある流量値変化がみられるかどうかを判断し、流量値変化がある場合はノイズの影響を受けていると判断して繰り返し手段7に対して現状設定されている遅延時間より更に時間を延長した設定をするよう命令され、次回の超音波発信の間隔が延長される。

0030

以上のように、本実施の形態においては温度計測手段10にて被計測流体の温度を測定しインターバル補正手段11で絶対温度に対する流量値変化がある場合はノイズの影響を受けていると判断して超音波発信の間隔が延長されることにより、自己ノイズなどの影響を受けずにノイズが減衰してから次の超音波発信が可能となり受信信号ノイズ干渉を低減することができ、外気温度や被計測流体の温度が変化しても自動で補正可能で、より高精度な超音波計測ができる。

0031

(実施の形態2)
図2は、本発明の実施の形態2における超音波計測装置を示すものである。

0032

図2において、被計測流体が流れる流体管路3の途中に超音波を送受信する第1振動子1と第2振動子2が流れ方向に距離を置いて配置されており、切替手段8によって第1振動子1と第2振動子2の送受信が切り替えられる。

0033

そして、まず、切替手段8によって、第1振動子1を発信側、第2振動子2を受信側として選択し、発信手段4は第1振動子1への発信出力を行い、受信手段5は第1振動子から発信された超音波信号を受信した第2振動子2の信号を受信し、計時手段6は一定周波数で時間を計測できるカウンタ12によって第1振動子1から第2振動子2までの時間を超音波の伝搬時間として測定する。

0034

繰り返し手段7は発信手段4から発信されてから規定の時間遅延をして再度、発信手段4から発信するよう命令をし、再度、発信手段4から出力されると切替手段8によって第1振動子1と第2振動子2の送受信を切り替えて第2振動子2から超音波信号を発信し、第1振動子1で超音波信号を受信し、この発信を前述のように繰り返す。

0035

流量演算手段9は計時手段6にて測定した第1振動子1を送信側に設定して計時した超音波伝搬時間と第2振動子2を送信側に設定して計時した超音波伝搬時間の伝搬時間差から被計測流体の流速を算出し流速から被計測流体の瞬時流量値を算出する。

0036

また、温度計測手段10はカウンタ12の温度によって周波数が一定量変化する特性を
利用して周波数からそのときの被計測流体の温度を換算し、インターバル補正手段11は流量演算手段が算出した流体の流れていないときのゼロ流量値と温度計測手段10の測定した温度を比較し温度に伴って流量値が周期的に変動している場合に、繰り返し手段7に対して発信と発信の時間遅延を延長するよう命令する。

0037

以上のように構成された超音波計測装置について、以下その動作、作用を説明する。

0038

まず、第1振動子1から1回目の送信信号を出力するため、発信手段4から切替手段8に出力し切替手段8にて第1振動子1へ信号伝達される。第1振動子1から出力された超音波信号は第2振動子2で1回目の受信を行い切替手段8と通して受信手段5へ信号伝達される。

0039

その後、繰り返し手段7を通って計時手段6のカウンタ12によって第1振動子1の送信から第2振動子2の受信までの時間を一定周波数の周期を計測していき上流側から下流側への超音波伝搬時間を測定する。1回目の受信にて繰り返し手段7は2回目の送信までの遅延を規定時間カウントし規定時間になれば発信手段4へ2回目の送信をするよう出力する。2回目は第2振動子2から第1振動子1へ下流側から超音波を発信するため切替手段8は第2振動子2へ送信信号を伝達する。

0040

このようにして超音波送受信を規定時間の遅延をもって繰り返すことにより流体管路3の上流からの超音波伝搬時間と下流からの超音波伝搬時間を測定している。

0041

次に、計時手段6で計測した上流からの超音波伝搬時間と下流からの超音波伝搬時間の差から超音波が伝達された瞬間の流量値を流量演算手段9で算出する。

0042

そして、流量演算手段9で継続的に計測している瞬時流量値が自己ノイズなどで誤差が発生しているか検証するため、まず温度計測手段10がカウンタ12の周波数を測定し、この周波数は温度によって一定量の周波数変化が起こるため周波数からその被計測流体の温度を推測することができる。これによって被計測流体の温度を測定し、同時期に被計測流体をバルブ(図示せず)等で遮断し流量値ゼロの状態で流量演算手段9にてゼロ流量値を計測する。

0043

インターバル補正手段11では、前述のようにして計測された温度とゼロ流量値をインターバル補正手段11では、絶対温度に対するゼロ流量値を比較していき温度変化に伴って規則性のある流量値変化がみられるかどうかを判断し、流量値変化がある場合はノイズの影響を受けていると判断して繰り返し手段7に対して現状設定されている遅延時間より更に時間を延長した設定をするよう命令され、次回の超音波発信の間隔が延長される。

0044

以上のように、本実施の形態においては温度計測手段10にて被計測流体の温度を測定しインターバル補正手段11で絶対温度に対する流量値変化がある場合はノイズの影響を受けていると判断して超音波発信の間隔が延長されることにより、自己ノイズなどの影響を受けずにノイズが減衰してから次の超音波発信が可能となり受信信号のノイズ干渉を低減することができ、外気温度や被計測流体の温度が変化しても自動で補正可能で、より高精度な超音波計測ができる。

0045

(実施の形態3)
図3は、本発明の実施の形態3における超音波計測装置を示すものである。

0046

図3において、被計測流体が流れる流体管路3の途中に超音波を送受信する第1振動子1と第2振動子2が流れ方向に距離を置いて配置されており、切替手段8によって第1振
動子1と第2振動子2の送受信が切り替えられる。

0047

そして、まず、切替手段8によって、第1振動子1を発信側、第2振動子2を受信側として選択し、発信手段4は第1振動子1への発信出力を行い、受信手段5は第1振動子から発信された超音波信号を受信した第2振動子2の信号を受信し、計時手段6は第1振動子1から第2振動子2までの時間を超音波の伝搬時間として測定する。

0048

繰り返し手段7は発信手段4から発信されてから規定の時間遅延をして再度、発信手段4から発信するよう命令をし、再度、発信手段4から出力されると切替手段8によって第1振動子1と第2振動子2の送受信を切り替えて第2振動子2から超音波信号を発信し、第1振動子1で超音波信号を受信し、この発信を前述のように繰り返す。

0049

流量演算手段9は計時手段6にて測定した第1振動子1を送信側に設定して計時した超音波伝搬時間と第2振動子2を送信側に設定して計時した超音波伝搬時間の伝搬時間差から被計測流体の流速を算出し流速から被計測流体の瞬時流量値を算出する。

0050

また、温度計測手段10は計時手段6が計測した伝搬時間の温度特性からそのときの被計測流体の温度を換算し、インターバル補正手段11は流量演算手段が算出した流体の流れていないときのゼロ流量値と温度計測手段10の測定した温度を比較していき温度に伴って流量値が周期的に変動している場合に、繰り返し手段7に対して発信と発信の時間遅延を延長するよう命令する。

0051

以上のように構成された超音波計測装置について、以下その動作、作用を説明する。

0052

まず、第1振動子1から1回目の送信信号を出力するため、発信手段4から切替手段8に出力し切替手段8にて第1振動子1へ信号伝達される。第1振動子1から出力された超音波信号は第2振動子2で1回目の受信を行い切替手段8と通して受信手段5へ信号伝達される。

0053

その後、繰り返し手段7を通って計時手段6にて第1振動子1の送信から第2振動子2の受信までの時間である上流側から下流側への超音波伝搬時間を測定する。1回目の受信にて繰り返し手段7は2回目の送信までの遅延を規定時間カウントし規定時間になれば発信手段4へ2回目の送信をするよう出力する。2回目は第2振動子2から第1振動子1へ下流側から超音波を発信するため切替手段8は第2振動子2へ送信信号を伝達する。

0054

このようにして超音波送受信を規定時間の遅延をもって繰り返すことにより流体管路3の上流からの超音波伝搬時間と下流からの超音波伝搬時間を測定している。

0055

次に、計時手段6で計測した上流からの超音波伝搬時間と下流からの超音波伝搬時間の差から超音波が伝達された瞬間の流量値を流量演算手段9で算出する。

0056

そして、流量演算手段9で継続的に計測している瞬時流量値が自己ノイズなどで誤差が発生しているか検証するため、まず被計測流体をバルブ(図示せず)等で遮断し流量値ゼロの状態で流量演算手段9にてゼロ流量値を計測していく。温度計測手段10が計時手段6の測定した伝搬時間で、この伝搬時間は温度によって一定量の変化が起こるため被計測流体の温度を推測することができる。これによって被計測流体の温度を測定し、同時期に被計測流体をゼロ流量値を計測していく。

0057

インターバル補正手段11では、前述のようにして計測された温度とゼロ流量値をインターバル補正手段11では、絶対温度に対するゼロ流量値を比較していき温度変化に伴っ
て規則性のある流量値変化がみられるかどうかを判断し、流量値変化がある場合はノイズの影響を受けていると判断して繰り返し手段7に対して現状設定されている遅延時間より更に時間を延長した設定をするよう命令され、次回の超音波発信の間隔が延長される。

0058

以上のように、本実施の形態においては温度計測手段10にて被計測流体の温度を測定しインターバル補正手段11で絶対温度に対する流量値変化がある場合はノイズの影響を受けていると判断して超音波発信の間隔が延長されることにより、自己ノイズなどの影響を受けずにノイズが減衰してから次の超音波発信が可能となり受信信号のノイズ干渉を低減することができ、外気温度や被計測流体の温度が変化しても自動で補正可能で、より高精度な超音波計測ができる。

0059

(実施の形態4)
図4は、本発明の実施の形態1における超音波計測装置を示すものである。

0060

図4において、被計測流体が流れる流体管路3の途中に超音波を送受信する第1振動子1と受信する第2振動子2が流れ方向に距離を置いて配置されており、切替手段8によって第1振動子1と第2振動子2の送受信が切り替えられる。

0061

そして、まず、切替手段8によって、第1振動子1を発信側、第2振動子2を受信側として選択し、発信手段4は第1振動子1への発信出力を行い、受信手段5は第1振動子から発信された超音波信号を受信した第2振動子2の信号を受信し、計時手段6で第1振動子1から第2振動子2までの時間を超音波の伝搬時間として測定する。

0062

繰り返し手段7は発信手段4から発信されてから規定の時間遅延をして再度、発信手段4から発信するよう命令をし、再度、発信手段4から出力されると切替手段8によって第1振動子1と第2振動子2の送受信を切り替えて第2振動子2から超音波信号を発信し、第1振動子1で超音波信号を受信し、この発信を前述のように繰り返す。

0063

流量演算手段9は計時手段6にて測定した第1振動子1を送信側に設定して計時した超音波伝搬時間と第2振動子2を送信側に設定して計時した超音波伝搬時間の伝搬時間差から被計測流体の流速を算出し流速から被計測流体の瞬時流量値を算出する。

0064

また、温度計測手段10は流体管路3内に取り付けられた温度センサーとし、インターバル補正手段11は流量演算手段が算出した流体の流れていないときのゼロ流量値と温度計測手段10の測定した温度を比較していき温度に伴って流量値が周期的に変動しているか否かを判定し、繰り返し手段7に対して発信と発信の時間遅延を延長または短縮するよう命令する。この一連の制御を制御回路部13が行っている。

0065

以上のように構成された超音波計測装置について、以下その動作、作用を説明する。

0066

まず、第1振動子1から1回目の送信信号を出力するため、発信手段4から切替手段8に出力し切替手段8にて第1振動子1へ信号伝達される。第1振動子1から出力された超音波信号は第2振動子2で1回目の受信を行い切替手段8と通して受信手段5へ信号伝達される。

0067

その後、繰り返し手段7を通って計時手段6にて第1振動子1の送信から第2振動子2の受信までの時間である上流側から下流側への超音波伝搬時間を測定する。1回目の受信にて繰り返し手段7は2回目の送信までの遅延を規定時間カウントし規定時間になれば発信手段4へ2回目の送信をするよう出力する。2回目は第2振動子2から第1振動子1へ下流側から超音波を発信するため切替手段8は第2振動子2へ送信信号を伝達する。

0068

このようにして超音波送受信を規定時間の遅延をもって繰り返すことにより流体管路3の上流からの超音波伝搬時間と下流からの超音波伝搬時間を測定している。

0069

次に、計時手段6で計測した上流からの超音波伝搬時間と下流からの超音波伝搬時間の差から超音波が伝達された瞬間の流量値を流量演算手段9で算出する。

0070

そして、流量演算手段9で継続的に計測している瞬時流量値が自己ノイズなどで誤差が発生しているか検証するため、まず温度計測手段10の流体管路内に取り付けられた温度センサーで被計測流体の温度を測定し、同時期に被計測流体をバルブ(図示せず)等で遮断し流量値ゼロの状態で流量演算手段9にてゼロ流量値を計測していく。

0071

インターバル補正手段11では、前述のようにして計測された温度とゼロ流量値をインターバル補正手段11では、絶対温度に対するゼロ流量値を比較していき温度変化に伴って規則性のある流量値変化がみられるかどうかを判断し、流量値変化がある場合はノイズの影響を受けていると判断して繰り返し手段7に対して現状設定されている遅延時間より更に時間を延長した設定をするよう命令され、次回の超音波発信の間隔が延長される。しかしながら流量変化がなかった場合はノイズの影響が無いと判断し繰り返し遅延時間を短縮するよう命令する。

0072

以上のように、本実施の形態においては温度計測手段10にて被計測流体の温度を測定しインターバル補正手段11で絶対温度に対する流量値変化がある場合はノイズの影響を受けていると判断して超音波発信の間隔が延長されるが、自己ノイズなどの影響が無くなった場合は繰り返し遅延時間が短縮され、制御回路部13の制御時間を短くすることができることから、消費電力の低減が可能となる。これにより外気温度や被計測流体の温度が変化しても自動で補正可能で、より高精度な超音波計測ができ、さらにノイズの影響が少なくなれば消費電力低減の制御に自動で切替可能である。

0073

以上のように、本発明にかかる超音波計測装置は、計測装置として信頼性が高く高精度であることから、ガスメーター水道メーターなどの高信頼性が要求される流体計測装置等の用途にも適用できる。

0074

1 第1振動子
2 第2振動子
3流体管路
4発信手段
5 受信手段
6 計時手段
7 繰り返し手段
8切替手段
9流量演算手段
10温度計測手段
11インターバル補正手段
12カウンタ
13制御回路部

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 株式会社デンソーの「 流量計測装置」が 公開されました。( 2020/06/04)

    【課題】流量の計測精度を高めることができる流量計測装置を提供する。【解決手段】センサSA50は、計測流路において吸入空気の流量を検出する流量センサ22を有している。流量センサ22は、センサ基板70の基... 詳細

  • パナソニック株式会社の「 ガス遮断装置」が 公開されました。( 2020/06/04)

    【課題】強制遮断入力がオン状態かを判別し、オン状態が継続しているときには双方向弁に復帰処理を実施させないガス遮断装置を提供する。【解決手段】流量検出部11、流量算出部12、異常判定部13、弁駆動部14... 詳細

  • トヨタ自動車株式会社の「 車両の吸気配管構造」が 公開されました。( 2020/06/04)

    【課題】吸気配管内における吸入空気の速度分布に揺らぎが生じる過渡状態であっても、従来よりも高精度に吸入空気量を算出可能とする。【解決手段】配管440には、車外から取り込まれた吸入空気が流れる。エアフロ... 詳細

この 技術と関連性が強い技術

関連性が強い 技術一覧

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

関連する公募課題一覧

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ