JP3689977B2 - Ultrasonic current meter - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波を用いて気体や液体の流速を測定する超音波流速計の測定精度を向上させる手段に関する。
【0002】
【従来の技術】
以下、従来の超音波流速計について図面を参照しながら説明する。図10は従来の超音波流速計の構成を示すブロック図である。図において、1は電源、2は前記電源1を昇圧または降圧する電圧変換回路、3は流体の流れる測定経路、4は測定経路3に設置した送信用超音波振動子、5は送信用超音波振動子4を駆動する送信回路、6は送信用超音波振動子4から送信した超音波を受ける受信用超音波振動子、7は電圧変換回路2の出力を電源とし、受信用超音波振動子6の出力を受ける受信回路、8は送信回路5に送信開始信号を送り受信回路7の出力を受ける制御部である。
【0003】
上記構成においてその動作を説明する。制御部8から送信開始信号を入力した送信回路5が一定時間パルスを出力し、送信用超音波振動子4を駆動する。送信用超音波振動子4から送信した超音波は被測定流体中を伝播し、t秒経過後に受信用超音波振動子6で受信され、受信回路7で受信判定の後に制御部8に受信判定信号として出力される。受信回路7は、図11に示したように、受信用超音波振動子6の受信出力を入力して増幅する増幅器9と、増幅器9の出力を基準電圧10と比較して受信判定を行う比較器11を備え、受信用超音波振動子6の受信出力が基準電圧10に達した時点で受信判定信号を出力する。制御部8は、送信開始信号を出力した時点から受信回路7の前記受信判定信号を入力するまでの時間を測定して伝播時間tを求め、この伝播時間tから、被測定流体の流速vを(1)式によって求める。
【0004】
いま、超音波振動子間の流れ方向の有効距離をL、音速をc、被測定流体の流速をv、送信用超音波振動子4から受信用超音波振動子6への方向を正とするとき、
v=(L/t)−c ・・・・・・・・・(1)
また、送信用超音波振動子4と受信用超音波振動子6を切り替え、被測定流体の上流から下流へと、下流から上流へのそれぞれの伝播時間を測定し、(2)式により速度vを求める方法もある。
【0005】
いま、上流から下流への伝播時間t1 、下流から上流への伝播時間t2 とするとき、
v=L/2・(1/t1−1/t2)・・・・・・・・・(2)
この方法によれば、音速cの変化の影響を受けずに流速を測定することができるので、流速、流量、距離などの測定に広く利用されている。
【0006】
なお、電源1は、電池の電圧、または商用電源をスイッチング素子を用いて昇圧した電圧、またはレギュレータを用いて降圧する電圧変換回路2により変圧した電圧を測定回路に供給している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の超音波流速計では、精度の高い測定を行う場合、たとえば数mm/sの測定を行う場合、tの測定精度には数nsが要求されるが、電圧変換回路2のレギュレータが発生させる電圧の変動、すなわちリップル成分、または電圧変換回路2のスイッチング素子が発生させるノイズによって目的の精度を得ることが困難であった。
【0008】
すなわち、送信用超音波振動子4と受信用超音波振動子6と距離を100mm程度、送信用超音波振動子4の駆動電圧を5vとした場合、一般的な送信用超音波振動子4と受信用超音波振動子6との間の感度は−80〜−50dB程度である。また、受信用超音波振動子6から出力される受信出力は図12に示したような波形を備え、そのレベルは数mV程度である。この受信出力を増幅器9で数百倍増幅しているため、増幅器9の入力部にノイズが入ると、数百倍に増幅され、大きな誤差を発生させる。
【0009】
また、超音波の受信周波数を200KHz、振幅を3V(p−p)とすると、増幅器9の出力信号は
V=sin(ωt)
となり、その信号の傾きは、
2・106・cos(ωt) [V/s]
となる。この信号と基準電圧とを比較して受信判定するが、この場合、測定精度が最も高いタイミングは傾きが最大であるところであり、その値は2・106 [V/s]となる。しかし、この傾き最大のレベルで受信判定を行っても、増幅器9の出力信号と比較する基準電圧がノイズまたは電源のリップル成分によって、たとえば10mV変動した場合、5nsの誤差が発生してしまうと言う問題があった。
【0010】
本発明は上記の課題を解決するもので、電源のレベル変動およびノイズの影響を回避して高精度に流速を測定できる超音波流速計を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係わる本発明は、受信回路に電源を供給する電圧変換回路の出力に容量性素子を接続して出力電圧を平滑するとともに電荷を蓄積し、少なくとも受信回路が受信判定処理を行うときには電圧変換回路の動作を停止して、容量性素子の蓄積電荷で受信回路を駆動するようにした超音波流速計である。これにより、受信回路が受信判定処理を実行するときに、電圧変換回路の電圧変動およびノイズの影響を回避でき、精度よく流速を測定することができる。
【0012】
請求項2に係わる本発明は、送信開始信号が出力された時点で電圧変換回路の動作を停止して前記容量性素子に蓄積した電荷で前記受信回路を駆動するようにした請求項1に係わる超音波流速計である。これにより、超音波が送信された時点から電圧変換回路は停止しており、受信回路が受信判定するときには電圧変換回路の時に電圧変換回路の電圧変動およびノイズの影響を受けず、高精度に流速を測定することができる。また、受信回路が容量性素子から消費する電気量を低減できるので、容量性素子の容量値を小さい値に選定することもできる。
【0013】
請求項3に係わる本発明は、超音波が送出されてから受信用超音波振動子に達する以前の所定時間経過時点までは電圧変換回路を動作させたのち停止させるようにした請求項1に係わる超音波流速計である。これにより、容量性素子への電荷蓄積量を多くし、かつ受信判定時には容量性素子のみで受信回路を駆動するので、受信回路の電力消費による電圧変化を低減して高精度に流速を測定することができる。
【0014】
請求項4に係わる本発明は、超音波が送出されてから、前回に測定した超音波の伝播時間より僅かに短い時間を経過する時点までは電圧変換回路を動作させたのち停止させるようにした請求項1に係わる超音波流速計である。これにより、流速の変化に対応して受信判定の直前近くまで容量性素子への電荷蓄積を継続できるので、容量性素子の電荷蓄積量をさらに多くでき、かつ受信判定時には容量性素子のみで受信回路を駆動するので、受信回路の電力消費による電圧変化をさらに低減してより高精度に流速を測定することができる。
【0015】
請求項5に係わる本発明は、受信回路の受信判定レベルより低いレベルで超音波を検知し、その時点まで電圧変換回路を動作させたのち停止させるようにした請求項1に係わる超音波流速計である。これにより、受信判定の直前まで容量性素子への電荷蓄積を継続できるので、容量性素子の電荷蓄積量を極限まで多くでき、かつ受信判定時には容量性素子のみで受信回路を駆動するので、受信回路の電力消費による電圧変化をなお一層低減してさらにより高精度に流速を測定することができる。
【0016】
請求項6に係わる本発明は、容量性素子と受信回路とを他に分岐しないようにした請求項1に係わる超音波流速計である。これにより容量性素子の蓄積電荷をすべて受信回路に供して電圧変動を低減するとともに、他の構成部分からノイズが迂回侵入しないようにでき、高精度に流速を測定することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
請求項1に係わる本発明において、電圧変換回路は、電圧変動およびノイズの少ない電池などの電源の電圧を昇圧して受信回路に供給する手段を意味し、実施例ではチョッパ回路を用いるが他の手段でもよい。また、容量性素子は電荷を蓄積する素子を意味し、電圧変換回路の出力に接続して出力電圧を平滑するとともに電荷を蓄積し、電圧変換回路の動作を停止させたのちは蓄積電荷により受信回路を駆動する電源とする。したがって、容量性素子の容量値は受信回路の駆動に十分な大きさに実態に見合って決定できる。実施例ではコンデンサを用いる。また、電源制御回路は上記電圧変換回路の動作を制御して、動作開始または動作停止を制御する。
【0018】
また、送信開始信号を、送信開始時点で立ち上がり、受信手段が受信検知処理を十分に完了できるタイミングで立ち下がる矩形波とすることにより、その立ち上がりで送信開始を指示でき、その立ち下がりで電圧変換回路の再起動を指示できる。送信回路は送信開始信号を入力した時点から所定時間だけ送信用超音波振動子を駆動し、その所定時間幅の超音波を送出させる。受信回路は受信用超音波振動子の受信出力を入力し、増幅器により増幅したのち比較器により基準電圧値と比較し、前記基準値に達した時点で受信検知信号を出力するものとする。また、制御部はマイクロコンピュータによるプログラム処理で実現される。
【0019】
請求項2に係わる本発明において、電源制御回路は、制御部から送信開始信号を入力した時点で電圧変換回路の動作を停止させ、容量性素子からの放電のみで受信回路を駆動させる。
【0020】
請求項3に係わる本発明において、電源制御回路にタイマを設けて送信開始後の一定時間を計測し、そのタイムアップで電圧変換回路の動作を停止させる。この一定時間は超音波が受信用超音波振動子に至る伝播時間を想定し、その伝播時間より短く設定する。これらの処理はマイクロコンピュータのプログラム処理で実現できる。
【0021】
請求項4に係わる本発明において、電源制御回路にメモリを設けて前回測定した伝播時間を保存するとともに、時計を設けて送信開始からの経過時間を計測し、比較手段により経過時間を前回の伝播時間と比較して、前回の伝播時間より僅かに短い経過時間に達した時点で電圧変換回路の動作を停止させる。これらの処理はマイクロコンピュータのプログラム処理で実現できる。
【0022】
請求項5に係わる本発明において、電源制御回路に受信検知を設け、受信回路の受信検知レベルより小さいレベルで超音波の到来を検知し、そのタイミングで電圧変換回路の動作を停止させる。
【0023】
請求項6に係わる本発明において、容量性素子から受信回路に至る電源線を他の回路に分岐しない。
【0024】
以下、実施例について説明する。
【0025】
【実施例】
(実施例1)
以下、本発明の超音波流速計の実施例1について図面を参照しながら説明する。
【0026】
図1は本実施例の構成を示すブロック図である。なお、図10と同じ構成要素には同一番号を付与して説明を省略する。図において、送信用超音波振動子4は制御部8から送信開始信号を入力した送信回路5によって駆動され、超音波を測定経路3に出力する。受信用超音波振動子6は受信した超音波を電気信号に変換し、受信出力として受信回路7に出力する。受信回路7は受信出力を受け、受信判定信号を制御部8へ出力する。1は電池で構成した電源、2はチョッパ回路で構成され、電源1の電圧を昇圧して出力する電圧変換回路、12は電圧変換回路2の動作を制御する電源制御回路、13は電圧変換回路2の出力電圧により電荷を蓄積するコンデンサで構成した容量性素子である。
【0027】
図2は本実施例における受信回路7の構成を示すブロック図であり、図11に示した構成と同じである。図に示したように、受信出力を増幅する増幅器9と、増幅器9の出力と基準電圧10とを比較し、受信判定を行う比較器11を備え、受信用超音波振動子の出力が基準電圧値に達した時点で受信判定信号を出力する。
【0028】
上記構成においてその動作を説明する。図3は本実施例の動作を示すタイミングチャートである。制御部8から送信開始信号を入力した送信回路5は一定時間パルスを出力し、送信用超音波振動子4を駆動する。送信用超音波振動子4から送信した超音波は被測定流体中を伝播し、t秒後に受信用超音波振動子6で受信される。受信回路7は受信用超音波振動子6の受信出力を増幅器9により増幅し、比較器11により基準電圧値10と比較して前記制御部8および電源制御回路12に受信判定信号を出力する。制御部8は送信開始信号を出力してから受信判定信号を受けるまでの時間を測定して伝播時間tを求め、(1)式を用いて流速を求める。
【0029】
上記動作において、電源制御回路12は、制御部8から送信開始信号を入力するまでは電圧変換回路2を動作させ、容量性素子13に電力を蓄積し、制御部8から送信開始信号を入力すると電圧変換回路2の動作を停止させる。つぎに、制御部8は受信回路7から受信判定信号を入力すると送信開始信号をオフとし、それに対応して電源制御回路12は電圧変換回路2の動作を再開させ、容量性素子13に電力を供給してつぎの測定に備える。電圧変換回路2の停止期間中にも容量性素子13から受信回路7に電流が流れるので、その間に容量性素子13の出力電圧は僅かに低下するが、容量性素子13の容量を受信回路7の消費電流に比べて十分大きく設定することにより、電圧の低下はほとんど測定精度に影響を与えることはない。
【0030】
以上のように、超音波受信時には電圧変換回路2は停止しているのでノイズまたはリップルは発生していない。また、電圧変換回路2の停止時に、容量性素子13からの電力放出先は受信回路7のみとなっているので、容量性素子13の出力電圧変化は小さくできるとともに、送信回路5または制御部8から電源ラインを介して伝播するノイズを防止することができる。
【0031】
(実施例2)
以下、本発明の超音波流速計の実施例2について図面を参照しながら説明する。
【0032】
図4は本実施例における電源制御回路12の構成を示すブロック図である。
【0033】
本実施例が実施例1と異なる点は、電源制御回路12がタイマ14を備え、制御部8から送信開始信号を入力してから、一定時間経過後に電圧変換回路2を停止させるようにしたことにある。
【0034】
上記構成においてその動作を説明する。図5は本実施例の動作を示すタイミングチャートである。図に示したように、制御部8から送信開始信号を入力した送信回路5は一定時間パルスを出力して送信用超音波振動子4を駆動し、また、制御部8から送信開始信号を入力した電源制御回路12はタイマ14の動作を開始させ、電圧変換回路2の動作を継続させる。つぎに、タイマ14が一定時間をカウントすると、その時点で電圧変換回路2の動作を停止させる。タイマ14の設定時間は、送信用超音波振動子4と受信用超音波振動子6との間の最短の超音波伝播時間より僅かに短く設定してある。したがって、受信回路7が超音波を受信する以前に電圧変換回路2を確実に停止することができ、かつ、電源変換回路2の動作停止時間を短くすることができる。
【0035】
以上のように本実施例によれば、電圧変換回路2の動作を受信回路7が超音波を受信する僅か前の時点まで継続させることにより、容量性素子13の電圧低下を低減でき、かつ受信回路7が超音波を受信する時点では電圧変換回路2の動作を停止させているのでノイズや電圧変動の影響を防止でき、さらにより高精度に測定することができる。
【0036】
(実施例3)
以下、本発明の超音波流速計の実施例3について図面を参照しながら説明する。
【0037】
図6は本実施例における電源制御回路12の構成を示すブロック図である。
【0038】
図において、15は測定後に測定データを制御部8から受け取って記憶するメモリ、16は制御部8の送信開始信号を入力し、その後の経過時間を測定する時計、17はメモリ15と時計16とを比較して、結果を電圧変換回路2に出力する比較器である。本実施例が実施例2と異なる点は、測定開始時点から電圧変換回路2の動作を継続させる時間を前回の測定結果に基づいて決定するようにしたことにある。
【0039】
上記構成においてその動作を説明する。図7は本実施例の動作を示すタイミングチャートである。メモリ15は前回の測定データを記憶している。図に示したように、制御部8から送信開始信号を入力した送信回路5は一定時間パルスを出力して送信用超音波振動子4を駆動し、また、制御部8から送信開始信号を入力した電源制御回路12は時計16の動作を開始させ、電圧変換回路2の動作を継続させる。つぎに、比較器17により、時計16の経過時間とメモリ15に保存している前回の測定結果、すなわち前回測定した超音波伝播時間とを常に比較し、前回の測定結果より僅かに短い時間、たとえば100μs速く電圧変換回路2を停止させる出力を発生する。この場合、流速が変化する割合に対して測定間隔を短く設定することにより、電圧変換回路2を停止させるタイミングは流速に応じて変化し、電圧変換回路2が停止する以前に受信回路7で受信出力を受けることはない。
【0040】
以上のように本実施例によれば、送信開始後に電圧変換回路2の動作を継続させる時間を前回の測定データに基づいて設定するので、流速の変化に対応して継続時間を設定でき、より高精度に測定することができる。
【0041】
(実施例4)
以下、本発明の超音波流速計の実施例4について図面を参照しながら説明する。
【0042】
図8は本実施例における電源制御回路12の構成を示すブロック図である。図において、本実施例における電源制御回路12は、受信回路7を介して入力する受信出力を増幅する増幅器18と、第2の基準電圧19と、増幅器18の出力電圧を第2の基準電圧19と比較して受信判定する比較器20とを備え、受信回路7が受信判定する直前のタイミングを検知して電圧変換回路2の動作を停止させるようにしている。
【0043】
上記構成においてその動作を説明する。図9は本実施例の動作を示すタイミングチャートである。図に示したように、受信出力は振幅が徐々に大きくなる波形を備えており、第2の基準電圧を受信回路7における基準電圧10より低く設定することにより電源制御回路12は受信回路7が受信判定信号を出力するよりも僅かに速く受信判定を行い、そのタイミングで電圧変換回路2の動作を停止させる。この動作では、実際に受信出力を入力した初期段階で電圧変換回路2を確実に停止させるため、電圧変換回路2は受信回路7が受信判定時に動作していることはない。このため、流速の変化が測定間隔に対して早くても、常に電圧変換回路2を停止させるタイミングを流速に応じて変化させることができるので、簡単な構成で広範囲の流速を精度よく測定することができる。なお、上記第2の基準電圧19の設定値は増幅器18の利得により必ずしも基準電圧10より低く設定するとは限らないことは言うまでもない。
【0044】
以上の説明から明らかなように、本発明の各実施例によれば、次のような効果が得られる。
【0045】
電源制御回路により少なくとも受信回路が受信判定処理を行うときには電圧変換回路の動作を停止させるので、電圧変換回路が発生するノイズやリップルは受信タイミングを決定するときに発生せず、測定誤差を小さくすることができ、精度の高い超音波流速計を実現することができる。
【0046】
また、送信開始から一定時間経過した時点で電圧変換回路の動作を停止させ、前記一定時間は、送信用超音波振動子と前記受信用超音波振動子との間の最短の超音波伝播時間より僅かに短く設定しているので、前記電圧変換回路を停止してから超音波を受信するまでの時間を短く設定することができ、容量性素子から受信回路に供給する電力を少なくできるので、受信回路に供給している電圧の低下を小さくすることができ、したがって、より精度の高い超音波流速計を実現することができる。また、容量性素子の容量値を小さく選定することもできる。
【0047】
また、前回に測定した伝播時間を記憶しておき、送信開始から前回測定の伝播時間より僅かに短い時間を経過した時点で電圧変換回路を停止することにより、測定間隔を流速の変化する時間割合に対して短く設定でき、電圧変換回路を停止させるタイミングを流速に応じて変化させることができるので、より広範囲の流速について精度よく測定することができる。
【0048】
また、電源制御回路は、受信用超音波振動子から受信出力を受けてから、受信回路が受信判定信号を出力するよりも早く受信判定を行って、そのタイミングで電圧変換回路を停止させ、受信出力を入力した初期段階で前記電圧変換回路を確実に停止させるので、流速の変化が測定間隔に対して早くても、前記電圧変換回路を停止させるタイミングを流速に応じて変化させることができ、簡単な構成で広範囲の流速を精度よく測定することができる。
【0049】
また、前記容量性素子と受信回路間の接続を他へ分岐しない経路で構成とすることにより、電圧変換回路が停止時に、測定に影響する回路動作を変化させることなく前記容量性素子からの電力放出を最小に抑制することができるので、容量性素子の容量を小さくすることができる。また、送信回路または制御部から電源ラインを通じて伝播するノイズを除去することができる、ノイズに強く安価で高精度な超音波流速計を実現することができる。
【0050】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は、電源制御回路により少なくとも受信回路が受信判定処理を行うときには電圧変換回路の動作を停止させるので、電圧変換回路が発生するノイズやリップルは受信タイミングを決定するときに発生せず、測定誤差を小さくすることができ、精度の高い超音波流速計を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の超音波流速計の実施例1の構成を示すブロック図
【図2】 同実施例1における受信回路の構成を示すブロック図
【図3】 同実施例1の動作を示すタイミングチャート
【図4】 本発明の超音波流速計の実施例2における電源制御回路の構成を示すブロック図
【図5】 同実施例2の動作を示すタイミングチャート
【図6】 本発明の超音波流速計の実施例3における電源制御回路の構成を示すブロック図
【図7】 同実施例3の動作を示すタイミングチャート
【図8】 本発明の超音波流速計の実施例4における電源制御回路の構成を示すブロック図
【図9】 同実施例4の動作を示すタイミングチャート
【図10】 従来の超音波流速計の構成を示すブロック図
【図11】 同流速計における受信回路の構成を示すブロック図
【図12】 受信用超音波振動子の受信出力を示す波形図
【符号の説明】
1 電池(電源)
2 電圧変換回路
3 測定経路
4 送信用超音波振動子
5 送信回路
6 受信用超音波振動子
7 受信回路
8 制御部
9 増幅器
10 基準電圧
11 比較器
12 電源制御回路
13 容量性素子
14 タイマ
15 メモリ
16 時計
17 比較器
18 増幅器
19 第2の基準電圧
20 比較器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a means for improving the measurement accuracy of an ultrasonic flowmeter that measures the flow velocity of a gas or liquid using ultrasonic waves.
[0002]
[Prior art]
Hereinafter, a conventional ultrasonic velocity meter will be described with reference to the drawings. FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of a conventional ultrasonic velocimeter. In the figure, 1 is a power source, 2 is a voltage conversion circuit for stepping up or down the
[0003]
The operation of the above configuration will be described. The
[0004]
Now, the effective distance in the flow direction between the ultrasonic transducers is L, the speed of sound is c, the flow velocity of the fluid to be measured is v, and the direction from the transmitting
v = (L / t) -c (1)
Further, the transmission
[0005]
Now, when the propagation time t1 from the upstream to the downstream, and the propagation time t2 from the downstream to the upstream,
v = L / 2 (1/1 / 1-1 / t2) (2)
According to this method, the flow velocity can be measured without being affected by the change in the sound velocity c, and thus it is widely used for measuring the flow velocity, the flow rate, the distance, and the like.
[0006]
The
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In such a conventional ultrasonic current meter, when measuring with high accuracy, for example, when measuring several mm / s, the measurement accuracy of t is required to be several ns, but the regulator of the
[0008]
That is, when the distance between the transmission
[0009]
Further, when the ultrasonic reception frequency is 200 KHz and the amplitude is 3 V (pp), the output signal of the
And the slope of the signal is
2 · 10 6 · cos (ωt) [V / s]
It becomes. This signal and the reference voltage are compared to determine reception. In this case, the timing with the highest measurement accuracy is where the slope is maximum, and its value is 2 · 10 6 [V / s]. However, even if reception determination is performed at a level with the maximum inclination, an error of 5 ns will occur if the reference voltage compared with the output signal of the
[0010]
The present invention solves the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic anemometer capable of measuring the flow velocity with high accuracy while avoiding the influence of power level fluctuation and noise.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, when a capacitive element is connected to the output of the voltage conversion circuit that supplies power to the receiving circuit to smooth the output voltage and charge is accumulated, at least when the receiving circuit performs reception determination processing. This is an ultrasonic velocimeter in which the operation of the voltage conversion circuit is stopped and the receiving circuit is driven by the accumulated charge of the capacitive element. Thereby, when the reception circuit executes the reception determination process, the influence of voltage fluctuation and noise of the voltage conversion circuit can be avoided, and the flow velocity can be accurately measured.
[0012]
The present invention according to
[0013]
The present invention according to
[0014]
According to the fourth aspect of the present invention, the voltage conversion circuit is operated and then stopped until a time slightly shorter than the ultrasonic propagation time measured last time after the ultrasonic wave is transmitted. An ultrasonic velocimeter according to
[0015]
The present invention according to
[0016]
The present invention according to
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention according to
[0018]
In addition, by making the transmission start signal a rectangular wave that rises at the start of transmission and falls at a timing at which the receiving means can sufficiently complete the reception detection process, it is possible to instruct the start of transmission at the rise and voltage conversion at the fall The circuit can be instructed to restart. The transmission circuit drives the ultrasonic transducer for transmission for a predetermined time from the time when the transmission start signal is input, and transmits the ultrasonic wave having the predetermined time width. The reception circuit inputs the reception output of the reception ultrasonic transducer, amplifies it by an amplifier, compares it with a reference voltage value by a comparator, and outputs a reception detection signal when the reference value is reached. The control unit is realized by program processing by a microcomputer.
[0019]
In the present invention according to
[0020]
In the present invention according to
[0021]
In the present invention according to
[0022]
In the present invention according to
[0023]
In the present invention according to
[0024]
Examples will be described below.
[0025]
【Example】
(Example 1)
Hereinafter, an ultrasonic current meter according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0026]
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of this embodiment. In addition, the same number is attached | subjected to the same component as FIG. 10, and description is abbreviate | omitted. In the figure, the ultrasonic transducer for
[0027]
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the receiving
[0028]
The operation of the above configuration will be described. FIG. 3 is a timing chart showing the operation of this embodiment. The
[0029]
In the above operation, the power
[0030]
As described above, since the
[0031]
(Example 2)
Hereinafter, Example 2 of the ultrasonic velocity meter of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0032]
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the power
[0033]
The difference between the present embodiment and the first embodiment is that the power
[0034]
The operation of the above configuration will be described. FIG. 5 is a timing chart showing the operation of this embodiment. As shown in the figure, the
[0035]
As described above, according to the present embodiment, the operation of the
[0036]
(Example 3)
Hereinafter, Example 3 of the ultrasonic velocity meter of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0037]
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the power
[0038]
In the figure,
[0039]
The operation of the above configuration will be described. FIG. 7 is a timing chart showing the operation of this embodiment. The
[0040]
As described above, according to the present embodiment, since the time for continuing the operation of the
[0041]
(Example 4)
Hereinafter, Example 4 of the ultrasonic velocity meter of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0042]
FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the power
[0043]
The operation of the above configuration will be described. FIG. 9 is a timing chart showing the operation of this embodiment. As shown in the figure, the reception output has a waveform in which the amplitude gradually increases. By setting the second reference voltage lower than the
[0044]
As is apparent from the description of the following, according to the embodiments of the present invention, the following effects can be obtained.
[0045]
Since at least the reception circuit performs reception determination processing by the power supply control circuit, the operation of the voltage conversion circuit is stopped. Therefore, noise and ripple generated by the voltage conversion circuit do not occur when determining the reception timing, and the measurement error is reduced. And an ultrasonic anemometer with high accuracy can be realized.
[0046]
Further, the operation of the voltage conversion circuit is stopped when a certain time has elapsed from the start of transmission, and the certain time is shorter than the shortest ultrasonic propagation time between the transmitting ultrasonic transducer and the receiving ultrasonic transducer. Since it is set slightly shorter, the time from when the voltage conversion circuit is stopped to when the ultrasonic wave is received can be set shorter, and the power supplied from the capacitive element to the receiving circuit can be reduced. The drop in the voltage supplied to the circuit can be reduced, and therefore a more accurate ultrasonic current meter can be realized. In addition, the capacitance value of the capacitive element can be selected to be small.
[0047]
Also, memorize the propagation time measured last time, and stop the voltage conversion circuit when the time slightly shorter than the propagation time of the previous measurement has elapsed from the start of transmission, so that the measurement interval changes the flow rate. Since the timing for stopping the voltage conversion circuit can be changed according to the flow velocity, a wider range of flow velocity can be measured with high accuracy.
[0048]
In addition, the power supply control circuit receives the reception output from the reception ultrasonic transducer, performs reception determination earlier than the reception circuit outputs the reception determination signal, stops the voltage conversion circuit at that timing, and receives the signal. Since the voltage conversion circuit is surely stopped at the initial stage when the output is input, even when the change in the flow rate is earlier than the measurement interval, the timing for stopping the voltage conversion circuit can be changed according to the flow rate, A wide range of flow velocities can be accurately measured with a simple configuration.
[0049]
In addition, since the connection between the capacitive element and the receiving circuit is configured by a path that does not branch to the other, the power from the capacitive element can be changed without changing the circuit operation that affects the measurement when the voltage conversion circuit is stopped. Since emission can be minimized, the capacitance of the capacitive element can be reduced. In addition, it is possible to realize a high-accuracy ultrasonic current meter that is resistant to noise and can be removed from noise transmitted from the transmission circuit or the control unit through the power supply line.
[0050]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the present invention stops the operation of the voltage conversion circuit when at least the reception circuit performs reception determination processing by the power supply control circuit. It does not occur at the time of determination, the measurement error can be reduced, and an ultrasonic velocimeter with high accuracy can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a first embodiment of an ultrasonic current meter according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a receiving circuit in the first embodiment. FIG. 3 shows an operation of the first embodiment. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of a power supply control circuit in the second embodiment of the ultrasonic current meter of the present invention. FIG. 5 is a timing chart showing the operation of the second embodiment. FIG. 7 is a timing chart showing the operation of the third embodiment of the current meter. FIG. 8 is a timing chart showing the operation of the third embodiment. FIG. FIG. 9 is a timing chart showing the operation of the fourth embodiment. FIG. 10 is a block diagram showing the structure of a conventional ultrasonic velocimeter. FIG. 11 is a block diagram showing the structure of a receiving circuit in the velocimeter. Figure 【Figure Waveform diagram showing a reception output of the 2] for receiving ultrasonic transducers [Description of symbols]
1 Battery (Power)
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