[發明專利]流量測量裝置

有效

• 申請號: 201380035420.7
• 申請日: 2013-07-02
• 公開（公告）號: CN104428638B
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發明（設計）人: 后藤尋一;中林裕治;足立明久
• 申請（專利權）人: 松下知識產權經營株式會社
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙)11277
• 代理人: 劉新宇

技術領域

本發明涉及一種利用超聲波測量氣體、水等被測定流體的流量的流量測量裝置。

背景技術

以往，作為這種流體的流量測量裝置，一般為在下面利用圖5說明的流量測量裝置(例如，參照專利文獻1)。圖5是以往的流量測量裝置的結構圖。

如圖5所示，以往的流量測量裝置由被測定流體所流動的流路21、設置于流路21的第一超聲波振子22和第二超聲波振子23、切換部24、發送部25、放大部26、基準比較部27、判定部28、計時部29以及控制部30構成。

切換部24切換第一超聲波振子22和第二超聲波振子23的發送和接收。發送部25對第一超聲波振子22和第二超聲波振子23進行驅動。放大部26將通過作為接收側的第一超聲波振子22或第二超聲波振子23接收并通過了切換部24的接收信號放大至規定的振幅。基準比較部27將通過放大部26放大得到的接收信號的電壓與基準電壓進行比較。

判定部28通過基準比較部27將下面利用圖6說明的由放大部26放大后的接收信號A與基準電壓進行比較來檢測接收信號A比基準電壓大之后的零交叉點a。計時部29根據由判定部28檢測到零交叉點a的定時來對超聲波的發送和接收的傳播時間進行計時。控制部30進行發送部25、放大部26的控制，并且根據計時部29計時得到的時間來計算被測定流體的流速v和/或流量Q。

下面，參照圖5說明使用以往的流量測量裝置測量被測定流體的流量Q的動作。

首先，流量測量裝置通過控制部30使發送部25進行動作，驅動被切換部24切換為發送側的第一超聲波振子22。通過驅動而從第一超聲波振子22發送的超聲波信號在流路21中流動的被測定流體流中傳播并被第二超聲波振子23接收。由第二超聲波振子23接收到的超聲波信號通過放大部26放大之后，在基準比較部27和判定部28中被進行信號處理。進行信號處理得到的超聲波信號被輸入計時部29。

接著，通過切換部24切換第一超聲波振子22和第二超聲波振子23的發送和接收并進行同樣的動作。

而且，通過上述的動作，由計時部29測定被測定流體從上游向下游(將該方向設為順流)的傳播時間以及從下游向上游(將該方向設為逆流)的傳播時間。

通過以上內容求出被測定流體的流速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，將第一超聲波振子22與第二超聲波振子23之間的流動方向的有效距離設為L，將從上游向下游的傳播時間設為t1，將從下游向上游的傳播時間設為t2，將被測定流體的流速設為v，將流路21的截面積設為S，將傳感器角度設為φ，將流量設為Q。在此，傳感器角度φ是指如圖5所示那樣從第一超聲波振子22和第二超聲波振子23發送和接收的超聲波的傳播路徑(箭頭)與流路21內的流體的用空心箭頭表示的流動方向所形成的角度。

此外，實際上，在(式1)中再乘以與流量Q相應的系數來計算流量Q。

此時，關于放大部26的增益(放大率)，通過控制部30調整放大率使得由作為接收側的第一超聲波振子22或第二超聲波振子23接收到的信號成為固定振幅。由此，被調整成接收信號的最大電壓值落入規定的電壓范圍。

下面，使用圖7說明超聲波信號的放大率的一般的調整方法。

圖7是說明在流量測量裝置中一般進行的放大率的調整方法的圖。

首先，如圖7的虛線所示，在測量超聲波信號的過程中，在接收信號b所示的接收信號的最大電壓值低于規定的電壓范圍的下限值的情況下，調整增益(放大率)使得在下一次的流量測量時接收信號的最大電壓值落入規定的電壓范圍。

同樣地，在圖7的虛線所示的接收信號c的最大電壓值超過規定的電壓范圍的上限值的情況下，調整增益(放大率)使得在下一次的流量測量時接收信號的最大電壓值落入規定的電壓范圍。

具體地說，在接收信號的最大電壓值低于下限值的情況下，提高放大率來進行調整使得接收信號的最大電壓值如圖7的實線所示的接收信號a那樣落入電壓范圍的上限與下限之間的范圍內。同樣地，在接收信號的最大電壓值超過上限值的情況下，降低放大率來進行調整使得接收信號的最大電壓值如接收信號a那樣落入電壓范圍的上限與下限之間的范圍內。

通過以上方法調整被檢測的超聲波信號的放大率。

另外，為了決定由判定部28檢測的零交叉點的位置而設定與由放大部26放大得到的接收信號進行比較的基準比較部27的基準電壓。

因此，下面使用圖6說明用于決定零交叉點的位置的基準電壓。