JP2002310752A - Flow measurement device - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 消費電力を小さくし、精度も確保した流量計
測装置を提供すること。
【解決手段】 超音波伝搬を複数回繰り返し時に送信信
号を遅らせる遅延手段19と、複数回繰り返しの間、第
1基準クロックを計数す第1計数手段20を有すると共
に、周波数の低い第2基準クロック19a計数する第2
計数手段19bと、周波数の高い第3基準クロック19
cを計数する第3計数手段19dを備えている。これに
よって遅延時間の大部分を周波数の低い第2基準クロッ
ク19aを用い、端数の部分を周波数の高い第3基準ク
ロック19dを用いるようになるので、精度を確保しな
がら、消費電力を小さくすることが可能となる。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To provide a flow rate measuring device with reduced power consumption and high accuracy. SOLUTION: A delay means 19 for delaying a transmission signal when ultrasonic propagation is repeated a plurality of times, and a first counting means 20 for counting a first reference clock during the plurality of repetitions, and a second reference clock having a low frequency are provided. The second to count 19a
Counting means 19b and a third reference clock 19 having a high frequency
A third counting means 19d for counting c is provided. As a result, the second reference clock 19a having a low frequency is used for most of the delay time, and the third reference clock 19d having a high frequency is used for a fractional part. Therefore, it is possible to reduce power consumption while ensuring accuracy. Becomes possible.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波を利用して
ガスなどの流量を計測する流量計測装置に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flow rate measuring device for measuring a flow rate of a gas or the like using an ultrasonic wave.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、この種の流量計測装置としては、
例えば特開平11−108718号公報に記載されてい
るようなものがあった。図6は、前記公報に記載された
従来の流量計測装置を示すものである。図6において、
第1振動子1と第2振動子2はともに流体管路3に含ま
れる。送信部4が第1振動子1を駆動し、超音波が流体
管路3を伝播する。超音波信号は第2振動子2を介して
受信部5で受信される。繰り返し部6は受信部5から信
号入力があると、遅延手段7を動作させ、所定の遅延時
間後に送信部4、第1振動子1を介して再び超音波が流
体管路3内に発射されるものであった。遅延手段7では
非同期発振回路の発振出力を遅延カウンタで計数し、所
定の遅延時間を設定する。2. Description of the Related Art Conventionally, as this kind of flow rate measuring device,
For example, there is one described in JP-A-11-108718. FIG. 6 shows a conventional flow rate measuring device described in the above publication. In FIG.
The first vibrator 1 and the second vibrator 2 are both included in the fluid conduit 3. The transmission unit 4 drives the first transducer 1, and the ultrasonic wave propagates through the fluid conduit 3. The ultrasonic signal is received by the receiving unit 5 via the second transducer 2. When a signal is input from the receiving unit 5, the repetition unit 6 operates the delay unit 7, and after a predetermined delay time, ultrasonic waves are again emitted into the fluid pipeline 3 via the transmitting unit 4 and the first vibrator 1. Was something. In the delay means 7, the oscillation output of the asynchronous oscillation circuit is counted by a delay counter, and a predetermined delay time is set.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の流量計測装置では流量計測の分解能を高くするた
め、非同期発振回路の発振周波数を高くすることが必要
であったため、消費電力の点で不利であった。また、非
同期発振回路に用いる遅延素子としてL及びRを用いた
ものを使用するため、温度特性が悪く、精度確保が困難
であるという課題を有していた。本発明は、前記従来の
課題を解決するもので、消費電力を小さくし、精度も確
保した流量計測装置を提供することを目的とする。However, in the above-mentioned conventional flow measuring device, it is necessary to increase the oscillation frequency of the asynchronous oscillation circuit in order to increase the resolution of the flow measurement, which is disadvantageous in terms of power consumption. there were. Further, since a delay element using L and R is used as an asynchronous oscillation circuit, there is a problem that the temperature characteristics are poor and it is difficult to ensure accuracy. An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and to provide a flow rate measuring device that reduces power consumption and ensures accuracy.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】前記従来の課題を解決す
るために、本発明の流量計測装置は、流体管路に設けら
れ超音波信号を送受信する第1振動子及び第2振動子
と、前記第1振動子あるいは第2振動子の駆動を行う送
信手段と、前記第1振動子あるいは第2振動子の信号を
受信する受信手段と、前記第1振動子あるいは第2振動
子の送受信の切換を行う切換手段と、前記第1振動子あ
るいは第2振動子間相互の超音波伝搬を複数回行う繰り
返し手段と、前記繰り返し時に送信信号を遅らせる遅延
手段と、所定の周波数パルスを発生する第1基準クロッ
クと、それぞれの複数回繰り返し時間の間前記第1基準
クロックを計数する第1計数手段からなり、前記遅延手
段は、所定の周波数パルスを発生する第2基準クロック
と、この第2基準クロックのクロックを計数する第2計
数手段と、所定の周波数パルスを発生する第3基準クロ
ックと、この第3基準クロックのクロックを計数する第
3計数手段を有し、前記第2計数手段と前記第3計数手
段とから演算された時間を遅延時間とするようにしたも
のである。In order to solve the above-mentioned conventional problems, a flow rate measuring apparatus according to the present invention comprises a first vibrator and a second vibrator provided in a fluid conduit for transmitting and receiving an ultrasonic signal; Transmitting means for driving the first vibrator or the second vibrator; receiving means for receiving a signal from the first vibrator or the second vibrator; and transmitting and receiving signals of the first vibrator or the second vibrator. Switching means for performing switching, repetition means for performing ultrasonic propagation between the first transducer or the second transducer a plurality of times, delay means for delaying a transmission signal at the time of the repetition, and a means for generating a predetermined frequency pulse. A first reference clock; and first counting means for counting the first reference clock during each of the plurality of repetition times. The delay means includes a second reference clock for generating a predetermined frequency pulse, and a second reference clock. K A second counting means for counting clocks of the clock, a third reference clock for generating a predetermined frequency pulse, and a third counting means for counting the clock of the third reference clock. The time calculated from the third counting means is set as a delay time.
【0005】これによって、遅延時間の大部分は周波数
の低い第2基準クロックを用い、端数の部分を周波数の
高い第3基準クロックを用いるようにすることにより、
精度を確保しながら、消費電力を小さくするものであ
る。By using the second reference clock having a low frequency for most of the delay time and using the third reference clock having a high frequency for the fractional part,
It is intended to reduce power consumption while ensuring accuracy.
【0006】[0006]
【発明の実施の形態】請求項1に記載の発明は、流体管
路に設けられ超音波信号を送受信する第1振動子及び第
2振動子と、前記第1振動子あるいは第2振動子の駆動
を行う送信手段と、前記第1振動子あるいは第2振動子
の信号を受信する受信手段と、前記第1振動子あるいは
第2振動子の送受信の切換を行う切換手段と、前記第1
振動子あるいは第2振動子間相互の超音波伝搬を複数回
行う繰り返し手段と、前記繰り返し時に送信信号を遅ら
せる遅延手段と、所定の周波数パルスを発生する第1基
準クロックと、それぞれの複数回繰り返し時間の間前記
第1基準クロックを計数する第1計数手段を有し、前記
遅延手段は、所定の周波数パルスを発生する第2基準ク
ロックと、この第2基準クロックの出力パルスを計数す
る第2計数手段と、前記第2基準クロックより高い周波
数パルスを発生する第3基準クロックを有し、この第3
基準クロックの出力パルスを計数する第3計数手段を有
し、前記第2計数手段と前記第3計数手段とから演算さ
れた時間を遅延時間とするようにしたもので、この構成
によれば、遅延時間の大部分は周波数の低い第2基準ク
ロックを用い、端数の部分を周波数の高い第3基準クロ
ックを用いるようにすることにより、精度を確保しなが
ら、消費電力を小さくするものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION According to the first aspect of the present invention, there are provided a first vibrator and a second vibrator which are provided in a fluid conduit for transmitting and receiving an ultrasonic signal, and the first vibrator or the second vibrator. Transmitting means for driving; receiving means for receiving a signal from the first vibrator or the second vibrator; switching means for switching between transmission and reception of the first vibrator or the second vibrator;
Repetition means for performing ultrasonic propagation between the transducers or the second transducer a plurality of times, delay means for delaying a transmission signal during the repetition, and a first reference clock for generating a predetermined frequency pulse; A first counting means for counting the first reference clock for a time; a delay means for generating a predetermined frequency pulse; and a second counting means for counting an output pulse of the second reference clock. Counting means; and a third reference clock for generating a higher frequency pulse than the second reference clock.
A third counting unit for counting an output pulse of the reference clock, wherein a time calculated from the second counting unit and the third counting unit is set as a delay time; Most of the delay time uses the low-frequency second reference clock, and the fractional part uses the high-frequency third reference clock, thereby reducing power consumption while ensuring accuracy.
【0007】本発明の請求項2記載の発明は、請求項1
に記載した遅延手段を、第2基準クロックを前記受信手
段が超音波信号を受信する時点かもしくはそれ以前に発
振を開始し、前記第3基準クロックは前記受信手段が超
音波信号を受信すると同時に動作を開始するようにした
もので、この構成によれば、超音波信号を受信する時点
では第2基準クロックが安定に発振するようにし、ま
た、その時点で第3基準クロックの発振を開始するさせ
ることにより、精度を確保しながら、消費電力を小さく
するものである。[0007] The invention according to claim 2 of the present invention is based on claim 1.
The oscillation means starts oscillating the second reference clock at or before the receiving means receives the ultrasonic signal, and the third reference clock simultaneously outputs the second reference clock at the time when the receiving means receives the ultrasonic signal. According to this configuration, the second reference clock is oscillated stably at the time of receiving the ultrasonic signal, and the oscillation of the third reference clock is started at that time. By doing so, power consumption can be reduced while ensuring accuracy.
【0008】本発明の請求項3記載の発明は、請求項1
に記載した前記遅延手段を、前記第1基準クロックの出
力パルスを計数する第4計数手段と、前記第1基準クロ
ックより高い周波数パルスを発生する第3基準クロック
を有し、この第3基準クロックの出力パルスを計数する
第3計数手段を有し、前記第3計数手段と前記第4計数
手段とから演算された時間を遅延時間とするようにした
もので、周波数の低いクロックとして、繰り返し時間を
計数する第1クロックを兼用することにより、構成を簡
略化し、計測精度は維持しながら、低価格を実現するも
のである。The third aspect of the present invention is the first aspect of the present invention.
Wherein the delay means includes: fourth counting means for counting output pulses of the first reference clock; and third reference clock for generating a frequency pulse higher than the first reference clock. A third counting means for counting the output pulses of the first and second counting means, wherein the time calculated from the third counting means and the fourth counting means is used as a delay time. By using the first clock for counting the number, the configuration is simplified, and low cost is realized while maintaining the measurement accuracy.
【0009】本発明の請求項4記載の発明は、請求項2
または請求項3に記載した前記第1基準クロックあるい
は前記第2基準クロックの出力パルスの1周期を前記第
3基準クロックで測定し、全体の遅延時間を補正するよ
うにしたもので、高精度の遅延時間を得ることができる
ものである。The invention according to claim 4 of the present invention is the invention according to claim 2.
Alternatively, one cycle of the output pulse of the first reference clock or the second reference clock according to claim 3 is measured by the third reference clock, and the entire delay time is corrected. A delay time can be obtained.
【0010】[0010]
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0011】(実施例1)図1は本発明の実施例1にお
ける流量計測装置のブロック図を示すものである。図1
において、流体管路10の途中に超音波を送受信する第
1振動子11及び第2振動子12が流れ方向に配置され
ている。13は送信手段で、第1振動子11あるいは第
2振動子12へ超音波を出力する。14はトリガ手段
で、送信手段13を経て、第1振動子11あるいは第2
振動子12を駆動させる。15は受信手段で、第1振動
子11あるいは第2振動子12で受信した信号を増幅す
る。16は切換手段で、第1振動子11あるいは第2振
動子12と送信手段13あるいは受信手段15の接続を
切り換える。17は比較手段で、内蔵する基準値と受信
手段15の出力を比較し、受信信号が基準値以上の場合
に信号を出力する。18は繰り返し手段で、比較手段1
7から出力があると繰り返し信号をトリガ手段14に送
る。19は遅延回路で、トリガ手段14から信号がある
と、内蔵する第2基準クロック19a、第2計数手段1
9b、第3基準クロック19c、第3計数手段19dに
より所定の遅延時間を設定する。20は第1計数手段
で、スタート手段21から測定開始信号が出力されると
第1基準クロック22の出力を計時する。23は流量演
算手段で、第1計数手段20の計数値と遅延手段19の
遅延時間により流量演算を行う。以上のように構成され
た流量計測装置について、以下その動作、作用について
説明する。(Embodiment 1) FIG. 1 is a block diagram of a flow rate measuring apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. FIG.
In FIG. 1, a first vibrator 11 and a second vibrator 12 for transmitting and receiving ultrasonic waves are arranged in the flow direction in the middle of the fluid pipeline 10. Reference numeral 13 denotes a transmitting unit that outputs ultrasonic waves to the first vibrator 11 or the second vibrator 12. Reference numeral 14 denotes a trigger unit, which transmits through the transmitting unit 13 to the first vibrator 11 or the second
The vibrator 12 is driven. Reference numeral 15 denotes a receiving unit that amplifies a signal received by the first vibrator 11 or the second vibrator 12. Reference numeral 16 denotes switching means for switching the connection between the first vibrator 11 or the second vibrator 12 and the transmitting means 13 or the receiving means 15. Reference numeral 17 denotes comparison means for comparing the built-in reference value with the output of the reception means 15 and outputting a signal when the received signal is equal to or more than the reference value. Reference numeral 18 denotes a repetition means,
When there is an output from 7, a repetitive signal is sent to the trigger means 14. Reference numeral 19 denotes a delay circuit. When a signal is received from the trigger unit 14, a built-in second reference clock 19a and a second counting unit 1
9b, the third reference clock 19c, and the third counting means 19d set a predetermined delay time. Reference numeral 20 denotes a first counting unit, which counts the output of the first reference clock 22 when the measurement start signal is output from the start unit 21. Reference numeral 23 denotes a flow rate calculating means for calculating a flow rate based on the count value of the first counting means 20 and the delay time of the delay means 19. The operation and operation of the flow rate measuring device configured as described above will be described below.
【0012】図2は本発明の実施例1における流量計測
装置の動作を示すフローチャート、図3は同タイミング
を示すものである。まず、スタート手段21が計測を開
始させると、繰り返し手段18は切換手段16を動作さ
せて、第1振動子11を送信に、第2振動子12を受信
にする。すなわち、第1振動子11を送信手段13に接
続し、第2振動子12を受信手段15に接続することに
なり、流れの方向に対して、上流側から下流側に超音波
が伝搬されることになる(図2のステップ1)。FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the flow rate measuring device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 shows the same timing. First, when the start means 21 starts the measurement, the repetition means 18 operates the switching means 16 to transmit the first vibrator 11 and receive the second vibrator 12. That is, the first vibrator 11 is connected to the transmitting means 13 and the second vibrator 12 is connected to the receiving means 15, and the ultrasonic wave is propagated from the upstream side to the downstream side in the flow direction. (Step 1 in FIG. 2).
【0013】同時に、第1計数手段20、第2計数手段
19b及び第3計数手段19dを初期化する(ステップ
2)。At the same time, the first counting means 20, the second counting means 19b and the third counting means 19d are initialized (step 2).
【0014】そして、繰り返し手段18の値を初期値に
し、第1計数手段20は第1基準クロック22の出力パ
ルスの計数を始める(ステップ3)。また、繰り返し手
段18はトリガ手段14を動作させ、送信手段13はト
リガ手段14のトリガ信号によって、所定の周波数で第
1振動子11を駆動し、流体管路10内に超音波を発射
させる(ステップ4)。Then, the value of the repetition means 18 is set to an initial value, and the first counting means 20 starts counting output pulses of the first reference clock 22 (step 3). Further, the repetition unit 18 operates the trigger unit 14, and the transmission unit 13 drives the first vibrator 11 at a predetermined frequency according to the trigger signal of the trigger unit 14 to emit ultrasonic waves into the fluid pipeline 10 ( Step 4).
【0015】流体管路10内を超音波が伝搬し、第2振
動子12に所定の伝搬時間後(流体管路10中の気体の
温度と第1振動子11と第2振動子12の距離で決ま
る)に到達する。受信手段15は、第2振動子12で受
信した超音波信号を所定の値に増幅し、比較手段17に
出力する。比較手段17では、内蔵する基準値を比較
し、増幅された受信信号が基準値以上の場合に繰り返し
手段18に信号を出力する(ステップ5)。The ultrasonic wave propagates through the fluid conduit 10 and propagates to the second vibrator 12 after a predetermined propagation time (the temperature of the gas in the fluid conduit 10 and the distance between the first vibrator 11 and the second vibrator 12). Is determined). The receiving unit 15 amplifies the ultrasonic signal received by the second transducer 12 to a predetermined value and outputs the amplified signal to the comparing unit 17. The comparing means 17 compares the built-in reference value, and outputs a signal to the repetition means 18 when the amplified received signal is equal to or more than the reference value (step 5).
【0016】繰り返し手段18は再びトリガ手段14を
動作させるが、同時に遅延手段19を動作させる。これ
は、トリガ手段14が送信手段13をすぐに動作させ、
流体管路10内に超音波を発射すると、第2振動子12
において、前に発射された超音波の多重反射成分と受信
波が重なってしまい、受信レベルが減衰する。そのた
め、多重反射成分を避ける必要があり、所定の遅延時間
をおいてから、超音波を発射させねばならない。The repetition means 18 operates the trigger means 14 again, but simultaneously operates the delay means 19. This means that the trigger means 14 immediately activates the transmitting means 13,
When ultrasonic waves are emitted into the fluid conduit 10, the second vibrator 12
In, the multiple reflection component of the previously emitted ultrasonic wave and the received wave overlap, and the reception level is attenuated. Therefore, it is necessary to avoid multiple reflection components, and an ultrasonic wave must be emitted after a predetermined delay time.
【0017】トリガ手段14から信号を受けた遅延手段
19は、内蔵する第3計数手段19dを動作させ、第3
基準クロック19cの計数を開始すると同時に内蔵する
第2計数手段19bを動作させ、第2基準クロック19
aの計数を開始させる。このとき、第2基準クロック1
9aの発振を開始させており、遅延手段19が動作を開
始する時には安定な発振となっている。第2基準クロッ
ク19aの発振周波数は第3基準クロック19cの発振
周波数よりも低く、安定な発振まで時間がかかり、周波
数によっては、遅延手段19の動作開始と同時に発振を
開始させても十分に発振が安定しない場合がある。第2
基準クロック19aの発振を開始させるタイミングは消
費電力の点から、受信手段15が超音波信号を受信させ
る直前が望ましく、しかも安定に発信するのに十分な時
間をとる必要がある。しかしながら、第2基準クロック
19aは受信手段15とは非同期に動作しているので、
遅延時間の計数に誤差が出る場合がある。遅延時間は、
流量算出の精度を決める要因の1つであるため精度を要
する。The delay means 19 receiving the signal from the trigger means 14 operates the built-in third counting means 19d,
When the counting of the reference clock 19c is started, the built-in second counting means 19b is operated at the same time as the second reference clock 19c.
Start counting a. At this time, the second reference clock 1
Oscillation 9a is started, and stable oscillation is obtained when the delay unit 19 starts operating. The oscillation frequency of the second reference clock 19a is lower than the oscillation frequency of the third reference clock 19c, and it takes time until stable oscillation occurs. May not be stable. Second
From the viewpoint of power consumption, the timing for starting the oscillation of the reference clock 19a is desirably immediately before the receiving unit 15 receives the ultrasonic signal, and it is necessary to take sufficient time for stable transmission. However, since the second reference clock 19a operates asynchronously with the receiving means 15,
An error may occur in the counting of the delay time. The delay time is
Accuracy is required because it is one of the factors that determine the accuracy of the flow rate calculation.
【0018】図3に遅延手段19の計時のタイミングを
示す。遅延手段19が動作を開始してから(図3のA
点)、第2基準クロック19aの出力パルスの立ち上が
り時点(図3のB点)までを、第3基準クロック19c
を第3計数手段19dで計時し、その後、第2基準クロ
ック19aを第2計数手段19bで所定の回数計数す
る。(図3のC点)例えば、第2基準クロック19aの
発振周波数を1MHz、第3基準クロック19cの発振周
波数を20MHzとし、遅延時間として150μsを設定
したい場合、図3において、遅延手段19の動作開始時
点から第2基準クロック19aまでの立ち上がりまで
は、第2基準クロック19aの半周期分、すなわち、
0.5μsを20MHzで計測すると第3計数手段19d
で50周期計数することになり、第2基準クロック19
aの発振周波数1MHzで残りの149.5μsを計数す
ると149周期分となり、遅延時間としては149.5
μsとなる。設定値の150μsに比べて0.5μsの
差がでるが、この程度の差は、前述した多重反射成分を
回避するには十分な精度で、149.5μsの計数を2
0MHzの精度、すなわち0.05μsの精度で遅延時間
を設定することができる。また、遅延時間の大部分を周
波数の低い第2基準クロック19aで設定し、第2基準
クロック19aの端数の部分をより周波数の高い第3基
準クロック19cで設定できるので、低消費電力化を図
ることができる(ステップ6、7、8)。FIG. 3 shows the timing of time measurement by the delay means 19. After the delay means 19 starts operating (A in FIG. 3)
3) until the rising edge of the output pulse of the second reference clock 19a (point B in FIG. 3).
Is counted by the third counting means 19d, and thereafter, the second reference clock 19a is counted by the second counting means 19b a predetermined number of times. (Point C in FIG. 3) For example, when the oscillation frequency of the second reference clock 19a is 1 MHz, the oscillation frequency of the third reference clock 19c is 20 MHz, and the delay time is set to 150 μs, the operation of the delay unit 19 in FIG. From the start time to the rise to the second reference clock 19a, it is a half cycle of the second reference clock 19a, that is,
When 0.5 μs is measured at 20 MHz, the third counting means 19 d
Are counted for 50 periods, and the second reference clock 19
When the remaining 149.5 μs is counted at the oscillation frequency of 1 MHz of “a”, it becomes 149 cycles, and the delay time is 149.5.
μs. Although a difference of 0.5 μs is obtained as compared with the set value of 150 μs, the difference of this degree is sufficient to avoid the above-mentioned multiple reflection components, and the counting of 149.5 μs is performed by two times.
The delay time can be set with an accuracy of 0 MHz, that is, an accuracy of 0.05 μs. Further, most of the delay time can be set by the second reference clock 19a having a lower frequency, and a fractional part of the second reference clock 19a can be set by the third reference clock 19c having a higher frequency, so that power consumption is reduced. (Steps 6, 7, 8).
【0019】遅延手段19の遅延時間設定終了でトリガ
手段14は送信手段13を動作させ、所定の周波数で第
1振動子11を駆動し、流体管路10内に再び超音波信
号を発射させる。以降、繰り返し手段18の繰り返し回
数は設定値に達するまで、送信〜受信〜遅延を繰り返す
(ステップ9、10)。Upon completion of the delay time setting of the delay means 19, the trigger means 14 operates the transmission means 13, drives the first vibrator 11 at a predetermined frequency, and emits an ultrasonic signal again into the fluid pipeline 10. Thereafter, the transmission-reception-delay is repeated until the number of repetitions of the repetition means 18 reaches the set value (steps 9 and 10).
【0020】繰り返し手段18の計数が終了すると、第
1計数手段20の計時を停止する。流量演算手段23は
第1計数手段20、第2計数手段19b、第3計数手段
19dの値を読み込む。次に、第2基準クロック19a
の1周期を第3基準クロック19cで測定する。このと
きの計数値がK2となり、また、第3計数手段19dの
計数値がK1になったとする。K1を第2基準クロック
19aの1周期に正規化すると、K1/K2となる。第
2計数手段19bの計数値がLとすると、遅延時間を第
2基準クロック19aの発振周波数で合わせると、L+
k1/k2となる。さらに、第2基準クロック19aの
発振周波数を第1基準クロック22の発振周波数に合わ
せるための補正値をαとし、第1計数手段20の計数値
をTとすると、上流側から下流側すなわち、第1振動子
11から第2振動子12に伝搬するのに要する時間T1
は、繰り返し回数をNとするとT1=(T−α(L+k
1/k2))/Nとなる。この値を流量演算手段23に
記憶する(ステップ11)。When the counting by the repetition means 18 is completed, the time counting by the first counting means 20 is stopped. The flow rate calculating means 23 reads the values of the first counting means 20, the second counting means 19b, and the third counting means 19d. Next, the second reference clock 19a
Is measured by the third reference clock 19c. It is assumed that the count value at this time is K2 and the count value of the third counting means 19d is K1. If K1 is normalized to one cycle of the second reference clock 19a, it becomes K1 / K2. Assuming that the count value of the second counting means 19b is L, if the delay time is adjusted to the oscillation frequency of the second reference clock 19a, L +
k1 / k2. Further, assuming that a correction value for adjusting the oscillation frequency of the second reference clock 19a to the oscillation frequency of the first reference clock 22 is α, and the count value of the first counting means 20 is T, the downstream side from the upstream side, that is, Time T1 required for propagation from the first transducer 11 to the second transducer 12
Is T1 = (T−α (L + k) where N is the number of repetitions.
1 / k2)) / N. This value is stored in the flow rate calculating means 23 (step 11).
【0021】次に、再び、スタート手段21が計測を開
始させると、繰り返し手段18の値を初期値にし、第1
計数手段20の計数を開始させる。また、第2計数手段
19b及び第3計数手段19dを初期化される。第1計
数手段20は第1基準クロック22の出力パルスの計数
を始める。同時に、繰り返し手段18は切換手段16を
動作させて、第1振動子11を受信側に、第2振動子1
2を送信側に設定する。すなわち、第1振動子11を受
信手段15に接続し、第2振動子12を送信手段13に
接続し、流れの方向に対して、下流側から上流側に超音
波が伝搬されることになる。(ステップ13)以降は、
上流から下流に超音波を伝搬させる場合と同様であるの
で、説明を割愛する。繰り返しが終了し、下流側から上
流側すなわち、第2振動子12から第1振動子11に伝
搬するのに要する時間はT2となる。両方向の計測が終
了すれば(ステップ12)流量演算を行うが、このと
き、流体管路10に流れがあれば下流から上流への超音
波の伝搬時間は遅れるのでT1>T2となる。T1とT
2の逆数差を流量演算手段23で求め、さらに流体管路
10の断面積や流れの状態などを考慮して流量値を演算
する(ステップ14)。Next, when the start means 21 starts the measurement again, the value of the repetition means 18 is set to the initial value and the first
The counting by the counting means 20 is started. Further, the second counting means 19b and the third counting means 19d are initialized. The first counting means 20 starts counting output pulses of the first reference clock 22. At the same time, the repetition means 18 operates the switching means 16 to place the first vibrator 11 on the receiving side and the second vibrator 1
2 is set on the transmission side. That is, the first vibrator 11 is connected to the receiving means 15, the second vibrator 12 is connected to the transmitting means 13, and the ultrasonic wave is transmitted from the downstream side to the upstream side with respect to the flow direction. . (Step 13)
Since this is the same as the case where the ultrasonic wave is propagated from upstream to downstream, the description is omitted. When the repetition is completed, the time required to propagate from the downstream side to the upstream side, that is, from the second vibrator 12 to the first vibrator 11, is T2. When the measurement in both directions is completed (step 12), the flow rate calculation is performed. At this time, if there is a flow in the fluid pipeline 10, the propagation time of the ultrasonic wave from downstream to upstream is delayed, so that T1> T2. T1 and T
The reciprocal difference of 2 is obtained by the flow rate calculating means 23, and further, the flow rate value is calculated in consideration of the cross-sectional area of the fluid pipeline 10 and the state of the flow (step 14).
【0022】(実施例2)図4は本発明の実施例2にお
ける流量計測装置のブロック図を示すものである。図4
において、流体管路10の途中に超音波を送受信する第
1振動子11及び第2振動子12が流れ方向に配置され
ている。13は送信手段で、第1振動子11あるいは第
2振動子12へ超音波を出力する。14はトリガ手段
で、送信手段13を経て、第1振動子11あるいは第2
振動子12を駆動させる。15は受信手段で、第1振動
子11あるいは第2振動子12で受信した信号を増幅す
る。16は切換手段で、第1振動子11あるいは第2振
動子12と送信手段13あるいは受信手段15の接続を
切り換える。17は比較手段で、内蔵する基準値と受信
手段15の出力を比較し、受信信号が基準値以上の場合
に信号を出力する。18は繰り返し手段で、比較手段1
7から出力があると繰り返し信号をトリガ手段14に送
る。19は遅延回路で、トリガ手段14から信号がある
と、第1基準クロック22と内蔵する第4計数手段19
e、第3基準クロック19c、第3計数手段19dによ
り所定の遅延時間を設定する。20は第1計数手段で、
スタート手段21から信号から測定開始信号が出力され
ると第1基準クロック22の出力を計数する。23は流
量演算手段で、第1計数手段20の計数値と遅延手段1
9の遅延時間により流量演算を行う。実施例1と異なる
ところは、遅延時間の設定に第1基準クロック22を用
いたところにある。(Embodiment 2) FIG. 4 is a block diagram of a flow rate measuring apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. FIG.
In FIG. 1, a first vibrator 11 and a second vibrator 12 for transmitting and receiving ultrasonic waves are arranged in the flow direction in the middle of the fluid pipeline 10. Reference numeral 13 denotes a transmitting unit that outputs ultrasonic waves to the first vibrator 11 or the second vibrator 12. Reference numeral 14 denotes a trigger unit, which transmits through the transmitting unit 13 to the first vibrator 11 or the second
The vibrator 12 is driven. Reference numeral 15 denotes a receiving unit that amplifies a signal received by the first vibrator 11 or the second vibrator 12. Reference numeral 16 denotes switching means for switching the connection between the first vibrator 11 or the second vibrator 12 and the transmitting means 13 or the receiving means 15. Reference numeral 17 denotes comparison means for comparing the built-in reference value with the output of the reception means 15 and outputting a signal when the received signal is equal to or more than the reference value. Reference numeral 18 denotes a repetition means,
When there is an output from 7, a repetitive signal is sent to the trigger means 14. Reference numeral 19 denotes a delay circuit, which receives a signal from the trigger means 14 and a first reference clock 22 and a built-in fourth counting means 19.
e, a predetermined delay time is set by the third reference clock 19c and the third counting means 19d. 20 is a first counting means,
When a measurement start signal is output from the signal from the start means 21, the output of the first reference clock 22 is counted. 23 is a flow rate calculating means, which is a counter value of the first counting means 20 and a delay means 1
The flow rate calculation is performed based on the delay time of No. 9. The difference from the first embodiment is that the first reference clock 22 is used for setting the delay time.
【0023】以上のように構成された流量計測装置につ
いて、以下その動作、作用について説明する。遅延時間
の設定以外のところは実施例1と同様であるのでここで
は説明を割愛する。トリガ手段14から信号を受けた遅
延手段19は、内蔵する第3計数手段19dを動作さ
せ、第3基準クロック19cの計数を開始すると同時に
内蔵する第4計数手段19eを動作させ、第1基準クロ
ック22の計数を開始させる。第1基準クロック22は
スタート手段21が計測を開始してから計数を開始して
いる第1計数手段20に入力されているが、同じクロッ
クを第4計数手段19eでも計数する。図5に遅延手段
19の計時のタイミングを示す。遅延手段19が動作を
開始してから(図5のD点)、第1基準クロック22の
出力パルスの立ち上がり時点(図5のE点)までを、第
3基準クロック19cを第3計数手段19dで計時し、
その後、第1基準クロック22を第4計数手段19eで
計数する(図5のF点)。遅延時間の設定に伝搬時間全
体の計数を行うために第1基準クロック22を兼用する
ため、精度を損なうことなく、構成が単純になり、安価
に実現できる。The operation and operation of the flow rate measuring device configured as described above will be described below. Except for the setting of the delay time, the configuration is the same as that of the first embodiment, and the description is omitted here. The delay unit 19 which has received the signal from the trigger unit 14 operates the built-in third counting unit 19d to start counting the third reference clock 19c, and simultaneously operates the built-in fourth counting unit 19e to start the first reference clock. Start counting 22. Although the first reference clock 22 is input to the first counting means 20 which has started counting after the start means 21 has started measurement, the same clock is also counted by the fourth counting means 19e. FIG. 5 shows the timing of the time measurement by the delay means 19. From the start of the operation of the delay means 19 (point D in FIG. 5) to the time when the output pulse of the first reference clock 22 rises (point E in FIG. 5), the third reference clock 19c is counted by the third counting means 19d. Time with
Thereafter, the first reference clock 22 is counted by the fourth counting means 19e (point F in FIG. 5). Since the first reference clock 22 is also used to count the entire propagation time for setting the delay time, the configuration can be simplified and the cost can be reduced without losing accuracy.
【0024】[0024]
【発明の効果】以上のように、請求項1、2、4に記載
の発明によれば、遅延時間の設定に周波数の高いクロッ
クと低いクロックの2つを使用するため、遅延時間の精
度は周波数の高いクロックで得ることができ、遅延時間
の大部分を周波数の低いクロックで計数するため、低省
電力を実現できる。また、非同期の発振手段を実現する
ためLやRを用いないため、温特やばらつきの影響を少
なくすることができる。As described above, according to the first, second, and fourth aspects of the present invention, since two clocks, a high frequency clock and a low frequency clock, are used for setting the delay time, the accuracy of the delay time can be improved. It can be obtained with a high frequency clock, and most of the delay time is counted with a low frequency clock, so that low power saving can be realized. Further, since L and R are not used for realizing the asynchronous oscillation means, the influence of temperature characteristics and variation can be reduced.
【0025】また請求項3記載の発明によれば、遅延時
間の設定に用いるクロックを伝搬時間の計数に用いるク
ロックを兼用するため、構成が簡単で低コストを実現で
きるものである。According to the third aspect of the present invention, since the clock used for setting the delay time is also used as the clock used for counting the propagation time, the configuration can be simplified and the cost can be reduced.
【図1】本発明の実施例1における流量計測装置の構成
を示すブロック図FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a flow rate measurement device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】同装置の動作を示すフローチャートFIG. 2 is a flowchart showing the operation of the apparatus.
【図3】同装置の遅延手段の計数のタイミングを示す図FIG. 3 is a diagram showing timing of counting by a delay unit of the apparatus.
【図4】本発明の実施例2における流量計測装置の構成
を示すブロック図FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a flow rate measuring device according to a second embodiment of the present invention.
【図5】同装置の遅延手段の計数のタイミングを示す図FIG. 5 is a diagram showing the timing of counting by a delay unit of the apparatus.
【図6】従来の流量計測装置の構成を示すブロック図FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a conventional flow measurement device.
10 流体管路 11 第1振動子 12 第2振動子 13 送信手段 14 トリガ手段 15 受信手段 16 切換手段 17 比較手段 18 繰り返し手段 19 遅延手段 19a 第2基準クロック 19b 第2計数手段 19c 第3基準クロック 19d 第3計数手段 19e 第4計数手段 20 第1計数手段 21 スタート手段 22 第1基準クロック 23 流量演算手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fluid pipeline 11 1st oscillator 12 2nd oscillator 13 Transmitting means 14 Trigger means 15 Receiving means 16 Switching means 17 Comparison means 18 Repeating means 19 Delay means 19a Second reference clock 19b Second counting means 19c Third reference clock 19d Third counting means 19e Fourth counting means 20 First counting means 21 Starting means 22 First reference clock 23 Flow rate calculating means
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江口 修 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 長岡 行夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 2F035 DA16 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Osamu Eguchi 1006 Kadoma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Term (reference) 2F035 DA16
Claims (4)
する第1振動子及び第2振動子と、前記第1振動子ある
いは第2振動子の駆動を行う送信手段と、前記第1振動
子あるいは第2振動子からの信号を受信する受信手段
と、前記第1振動子あるいは第2振動子の送受信を切換
える切換手段と、前記第1振動子あるいは第2振動子間
相互の超音波伝搬を複数回行う繰り返し手段と、前記繰
り返し時に送信信号を遅らせる遅延手段と、所定の周波
数パルスを発生する第1基準クロックと、それぞれの複
数回繰り返し時間の間、前記第1基準クロックを計数す
る第1計数手段とを備え、前記遅延手段は、所定の周波
数パルスを発生する第2基準クロックと、この第2基準
クロックの出力パルスを計数する第2計数手段と、前記
第2基準クロックより高い周波数パルスを発生する第3
基準クロックと、この第3基準クロックの出力パルスを
計数する第3計数手段を有し、前記第2計数手段と前記
第3計数手段とから演算された時間を遅延時間とする流
量計測装置。1. A first vibrator and a second vibrator provided in a fluid conduit for transmitting and receiving an ultrasonic signal, a transmitting unit for driving the first vibrator or the second vibrator, and the first vibration Receiving means for receiving a signal from the transducer or the second transducer; switching means for switching between transmission and reception of the first transducer or the second transducer; and ultrasonic propagation between the first transducer and the second transducer. A plurality of times, a delay means for delaying a transmission signal at the time of the repetition, a first reference clock for generating a predetermined frequency pulse, and a second reference clock for counting the first reference clock during each of the plurality of repetition times. A second counting clock for generating a predetermined frequency pulse; a second counting means for counting an output pulse of the second reference clock; and a second counting clock. Third to generate high frequency pulse
A flow rate measuring device, comprising: a reference clock; and third counting means for counting output pulses of the third reference clock, wherein a time calculated from the second counting means and the third counting means is a delay time.
信号を受信する時点かもしくはそれ以前に発信を開始
し、第3基準クロックは前記受信手段が超音波信号を受
信すると同時に動作を開始するようにした請求項1記載
の流量計測装置。2. The second reference clock starts transmitting at or before the receiving means receives the ultrasonic signal, and the third reference clock starts operation at the same time as the receiving means receives the ultrasonic signal. The flow measurement device according to claim 1, wherein the flow measurement is performed.
ルスを計数する第4計数手段と、前記第1基準クロック
より高い周波数パルスを発生する第3基準クロックを有
し、この第3基準クロックの出力パルスを計数する第3
計数手段を有し、この第3計数手段と前記第4計数手段
とから演算された時間を遅延時間とするようにした請求
項1記載の流量計測装置。3. The delay means includes: fourth counting means for counting output pulses of the first reference clock; and third reference clock for generating a frequency pulse higher than the first reference clock. The third counting the output pulse of
The flow rate measuring device according to claim 1, further comprising a counting means, wherein a time calculated from the third counting means and the fourth counting means is set as a delay time.
ックの出力パルスの1周期を第3基準クロックで測定
し、全体の遅延時間を補正するようにした請求項2また
は請求項3記載の流量計測装置。4. The flow rate measurement according to claim 2, wherein one cycle of the output pulse of the first reference clock or the second reference clock is measured by the third reference clock to correct the entire delay time. apparatus.
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