[发明专利]流量测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用超声波测量气体、水等被测定流体的流量的流量测量装置。

背景技术

以往，作为这种流体的流量测量装置，一般为在下面利用图5说明的流量测量装置(例如，参照专利文献1)。图5是以往的流量测量装置的结构图。

如图5所示，以往的流量测量装置由被测定流体所流动的流路21、设置于流路21的第一超声波振子22和第二超声波振子23、切换部24、发送部25、放大部26、基准比较部27、判定部28、计时部29以及控制部30构成。

切换部24切换第一超声波振子22和第二超声波振子23的发送和接收。发送部25对第一超声波振子22和第二超声波振子23进行驱动。放大部26将通过作为接收侧的第一超声波振子22或第二超声波振子23接收并通过了切换部24的接收信号放大至规定的振幅。基准比较部27将通过放大部26放大得到的接收信号的电压与基准电压进行比较。

判定部28通过基准比较部27将下面利用图6说明的由放大部26放大后的接收信号A与基准电压进行比较来检测接收信号A比基准电压大之后的零交叉点a。计时部29根据由判定部28检测到零交叉点a的定时来对超声波的发送和接收的传播时间进行计时。控制部30进行发送部25、放大部26的控制，并且根据计时部29计时得到的时间来计算被测定流体的流速v和/或流量Q。

下面，参照图5说明使用以往的流量测量装置测量被测定流体的流量Q的动作。

首先，流量测量装置通过控制部30使发送部25进行动作，驱动被切换部24切换为发送侧的第一超声波振子22。通过驱动而从第一超声波振子22发送的超声波信号在流路21中流动的被测定流体流中传播并被第二超声波振子23接收。由第二超声波振子23接收到的超声波信号通过放大部26放大之后，在基准比较部27和判定部28中被进行信号处理。进行信号处理得到的超声波信号被输入计时部29。

接着，通过切换部24切换第一超声波振子22和第二超声波振子23的发送和接收并进行同样的动作。

而且，通过上述的动作，由计时部29测定被测定流体从上游向下游(将该方向设为顺流)的传播时间以及从下游向上游(将该方向设为逆流)的传播时间。

通过以上内容求出被测定流体的流速v，并利用下面的(式1)求出流量Q。

Q＝S·v＝S·L/2·cosφ(n/t1-n/t2)…(式1)

在此，将第一超声波振子22与第二超声波振子23之间的流动方向的有效距离设为L，将从上游向下游的传播时间设为t1，将从下游向上游的传播时间设为t2，将被测定流体的流速设为v，将流路21的截面积设为S，将传感器角度设为φ，将流量设为Q。在此，传感器角度φ是指如图5所示那样从第一超声波振子22和第二超声波振子23发送和接收的超声波的传播路径(箭头)与流路21内的流体的用空心箭头表示的流动方向所形成的角度。

此外，实际上，在(式1)中再乘以与流量Q相应的系数来计算流量Q。

此时，关于放大部26的增益(放大率)，通过控制部30调整放大率使得由作为接收侧的第一超声波振子22或第二超声波振子23接收到的信号成为固定振幅。由此，被调整成接收信号的最大电压值落入规定的电压范围。

下面，使用图7说明超声波信号的放大率的一般的调整方法。

图7是说明在流量测量装置中一般进行的放大率的调整方法的图。

首先，如图7的虚线所示，在测量超声波信号的过程中，在接收信号b所示的接收信号的最大电压值低于规定的电压范围的下限值的情况下，调整增益(放大率)使得在下一次的流量测量时接收信号的最大电压值落入规定的电压范围。

同样地，在图7的虚线所示的接收信号c的最大电压值超过规定的电压范围的上限值的情况下，调整增益(放大率)使得在下一次的流量测量时接收信号的最大电压值落入规定的电压范围。

具体地说，在接收信号的最大电压值低于下限值的情况下，提高放大率来进行调整使得接收信号的最大电压值如图7的实线所示的接收信号a那样落入电压范围的上限与下限之间的范围内。同样地，在接收信号的最大电压值超过上限值的情况下，降低放大率来进行调整使得接收信号的最大电压值如接收信号a那样落入电压范围的上限与下限之间的范围内。

通过以上方法调整被检测的超声波信号的放大率。

另外，为了决定由判定部28检测的零交叉点的位置而设定与由放大部26放大得到的接收信号进行比较的基准比较部27的基准电压。

因此，下面使用图6说明用于决定零交叉点的位置的基准电压。