(57)【要約】超音波流量計のための送受信回路に関する。該回路では、超音波変換器が送信器および受信器の両者として一般に使用され、これは、例えばＣＭＯＳスイッチの形態でスイッチング手段を使用することによって得られる。しかし、送信器として機能した時に、変換器のリンギングによる問題が生じる。即ちこのリンギングは、変換器の結晶を付加的な信号ジェネレータとして機能させ、その信号はスイッチング手段における寄生容量を介して受信超音波変換器に結合される。本発明はこの問題を、短絡スイッチの１極を超音波変換器又はスイッチング手段に、短絡スイッチの他方の極を接地に接続することで解決する。スイッチング手段が開の際に短絡スイッチを閉じ、スイッチング手段が閉の際に開に保つことで、不要な信号のための減結合経路を形成する。この結果送受信回路の精度が向上する。
2005532531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波流量計のための送受信回路であって、該回路が信号ジェネレータおよび少なくとも２つの構成回路（（Ｓ１、ＴＲ１、Ｓ３）、（Ｓ２、ＴＲ２、Ｓ４））を含んでおり、各々がスイッチング手段（Ｓ１、Ｓ２）、超音波変換器（ＴＲ１、ＴＲ２）および短絡スイッチ（Ｓ３、Ｓ４）を含んでおり、ジェネレータ信号がスイッチング手段によって超音波変換器に供給され、
送受信回路が、第１の入力（−）で上流と下流の超音波信号を、第２の入力（＋）でジェネレータ信号を受信する増幅器（１）を含んでおり、
増幅器が、増幅器出力からその第１の入力に接続された負帰還インピーダンス（Ｚ２）を有していることと、
構成回路が第２のインピーダンス（Ｚ１）と接続されていることと、
短絡スイッチが導線に接続されており、その導線が信号を送信信号および受信信号の両者を搬送することとを特徴とする送受信回路。
【請求項２】
一方の構成回路におけるスイッチング手段と超音波変換器が第１の直列回路（１５）を形成し、第２の構成回路におけるスイッチング手段と超音波変換器が第２の直列回路（１６）を形成することを特徴とする請求項１記載の送受信回路。
【請求項３】
第１の短絡スイッチ（Ｓ３）の第１の極（１０）が第１の直列回路とそして第２のスイッチ（Ｓ４）の第１の極が第２の直列回路と各々電気的に接続されており、それらスイッチの第２の極（１１）が基準電位（１７）に電気的に接続されたことを特徴とする請求項２記載の送受信回路。
【請求項４】
スイッチの第１の極（１０）がスイッチング手段（Ｓ１）の１つの極（Ｐ１）に電気的に接続されていることを特徴とする請求項３記載の送受信回路。
【請求項５】
第１（１５）および第２（１６）の直列回路が第２のインピーダンス（Ｚ１）の自由端（Ｋ）と電気的に接続され、スイッチ（Ｓ３、Ｓ４）の第１の極の少なくとも１つが、スイッチング手段（Ｓ１、Ｓ２）と変換器（ＴＲ１、ＴＲ２）との間の中心（Ｐ１）と電気的に接続されたこととを特徴とする請求項２から４の１つに記載の送受信回路。
【請求項６】
第１（１５）および第２（１６）の直列回路が負帰還インピーダンス（Ｚ２）と並列に接続され、スイッチ（Ｓ３、Ｓ４））の第１の極の少なくとも１つが、スイッチング手段（Ｓ１）と変換器（ＴＲ１）との間の中心点（Ｐ３）と電気的に接続されたことを特徴とする請求項２から４の１つに記載の送受信回路。
【請求項７】
第２のインピーダンス（Ｚ１）が２つの直列インピーダンス（Ｚ１’、Ｚ２’）より構成され、一方の直列インピーダンス（Ｚ１’）が超音波変換器（ＴＲ１）とスイッチング手段（Ｓ１）との間で第１の直列回路（１５）に挿入され、他方の直列インピーダンス（Ｚ２’）が超音波変換器（ＴＲ２）とスイッチング手段（Ｓ２）との間で第２の直列回路（１６）に挿入されたことを特徴とする請求項５項記載の送受信回路。
【請求項８】
短絡スイッチ（Ｓ３、Ｓ４））の少なくとも第１の極がスイッチング手段（Ｓ１）と直列インピーダンス（Ｚ１’）との間の中心点（Ｐ２）と電気的に接続されたことを特徴とする請求項７記載の送受信回路。
【請求項９】
スイッチング手段（Ｓ１、Ｓ２）が合計３つのスイッチより構成され、それらのうちの２つが互いに直列に配置され、第３のものが減結合スイッチ（Ｓ３）として機能し、第１の２つのスイッチの共通接続点と基準電位との間に接続されたことを特徴とする請求項１から８の１つに記載の送受信回路。
【請求項１０】
基準電位が直流電圧又は接地電位又は仮想接地電位を有する基準であることを特徴とする請求項１から９の１つに記載の送受信回路。
【請求項１１】
インピーダンス、特にコンデンサが、短絡スイッチ（Ｓ３、Ｓ４）と直列に配置されたことを特徴とする請求項１から１０の１つに記載の送受信回路。
【請求項１２】
２つの超音波変換器（ＴＲ１、ＴＲ２）を含む第１の直列回路と２つのスイッチング手段（Ｓ１、Ｓ２））を含む第２の直列回路とを含み、２つの直列回路が、並列に配置されており、第１の直列回路の中心点において、また第２の直列回路の中心点において互いに電気的に接続されており、短絡スイッチが各超音波変換器と直列に配置されたことを特徴とする請求項１記載の送受信回路。
【請求項１３】
同一の制御装置（２）が、スイッチング手段（Ｓ１、Ｓ２）と短絡スイッチ（Ｓ３、Ｓ４）の両者の開閉時間を制御することを特徴とする請求項１から１２の１つに記載の送受信回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に記載した超音波流量計のための送受信回路に関する。
【０００２】
当該回路において、上流および下流での超音波の送信間の極めて小さい時間差を測定することは、変換器を通じて超音波信号を送信および受信するために使用される電子回路において極めて高度な対称性を必要とし、そのため、電子回路自体における信号の群走行時間が上流および下流の信号送信の両方について同じであるようにすることは公知である。また、各変換器にかかるインピーダンスは送信状況から受信状況迄一定でなければならないことも既知である。そうであれば、センサは相反性の条件を満たす。これは、特に媒体が静止しているとき、センサの上流と下流での送信時間が等しいことを意味する。
【０００３】
この問題は国際公開第ＷＯ９４／１７３７１号パンフレットで取り組まれており、これは、各変換器について１つずつ、２つの同一の送受信回路の使用を記載している。この回路は、超音波流量変換器への接続のための第１の入力端子、信号源への接続のための第２の入力端子、検出回路への接続のための出力端子および出力端子と第１の入力端子との間の帰還接続を備える増幅器を含む。各回路は送信回路又は受信回路として機能し、それらの機能モードは、スイッチング構成によってか又は両方向での超音波信号の送信を得るために両回路を送信および受信機能間で切り換えることによって交替される。しかし、２つの当該回路間での構成要素の公差、異なる温度係数等に起因する変動が、依然として電子回路における信号の固定的および温度依存的な群走行時間差の両方を可能にする。
【０００４】
デンマーク国特許第１６８２４８号明細書は、別個の送受信回路を用い、従って上述の如く、上流および下流の信号送信の群走行時間差の危険を伴うシステムを開示している。
【０００５】
同じことはデンマーク国特許第１６６９７４明細書に従ったシステムにも当てはまり、それは結果的に群走行時間差の問題を排除していない。更に、これら２つのシステムは、数個のスイッチと増幅器を備え比較的複雑である。
【０００６】
本出願人の出願に係わる独国特許出願公開第１００４８９５９号明細書から、２つの超音波流量計のための送受信回路が公知であり、これは、２つの当該回路間での構成要素の公差、異なる温度係数等に起因する変動の問題を改善しており、同時にそれは使用する回路の簡略化を意味する。この送受信回路は２つの構成回路を含み、各々は超音波変換器とスイッチング手段を含む直列回路から構成される。ジェネレータ信号は増幅器の第１の入力端子（正入力端子）に導かれ、スイッチング手段は第２の入力端子（負入力端子）に接続される。種々の実施形態において、構成回路は、基準電位又は増幅器出力のいずれかと直接接続される。この構成は、スイッチング手段が両超音波変換器の一方を第１の入力端子と機能的に交互に接続するので、前述した種類の単一の送受信回路だけで超音波信号の双方向送信が可能になる。ここに開示の構成により、構成要素の公差や異なる温度係数等は、２つの反対方向での超音波の送信について等しくなり、その結果電子回路自体における信号の群走行時間は２つの反対方向での超音波の送信について等しい。これは、固定および可変の群走行時間差の両方に当て嵌まり、固定の差は構成要素の公差に単に起因し、可変の差は温度依存パラメータに起因する。固定の群走行時間差が零迄低下した場合、零点較正／調整は回避でき、それは過失の可能性を低減し、時間を節約する。例えば当局の承認に適合すべく、温度依存的な群走行時間差を所定の限界内に保たねばならない。超音波信号を第１の方向へ送信すると、信号が変換器に送信され超音波信号に変換される間、回路はスイッチング手段により第１の超音波変換器と接続される。その後、回路は、それが第１の変換器から着信する超音波信号を受信した際に生成する信号の受信のために他方の超音波変換器との接続に切り換えられる。反対方向へ超音波信号を送信する際は、回路はまず送信のため第２の変換器と、その後、受信のため第１の変換器と接続される。
【０００７】
しかし、独国特許出願公開第１００４８９５９号明細書に記載された実施形態では、ジェネレータからの信号の受信変換器への結合の問題と、変換器の減衰時間に関する問題があることが判っている。超音波変換器が送信器として機能した直後、変換器への信号は、上述のスイッチング手段を経て制御装置により遮断される。しかし、超音波変換器はスイッチング後に暫時振動し続け、この振動時間は変換器の設計に依存する。変換器は、一般に鋼製の容器より構成され、その中に結晶が配置されており、該結晶は容器の窓を経て送信する。一般に、肉厚の鋼の窓を備える変換器は、肉厚の窓が結晶の振動に適応しているので、肉薄の窓を備える変換器よりも長時間振動する傾向があり、そのリンギングは受信変換器に電気的に結合し、それが測定信号の歪曲を生じることが解っている。
【０００８】
原理的に、その問題は肉薄の変換器だけを使用することで解決できるが、肉厚の変換器は、それらが腐食作用、媒体の圧力（含む真空）、キャビテーションおよび水撃作用に対してより頑強であることから好ましい。肉厚の窓の使用は、自立形設計および変換器において使用されるレリーフ加工圧電セラミックによるよりも高圧力向けの設計を可能にする。
【０００９】
独国特許出願公開第１９８１０７９８号明細書は、ジェネレータ信号の結合を低減し、かつ超音波変換器からのリンギングの作用を低減するための解決策を開示する。短絡スイッチが受信回路と送信回路に挿入される。短絡スイッチは、リンギング信号および結合したジェネレータ信号を接地に誘導する制御要素により制御される。しかしこの回路は、別個の送信および受信電子装置を用いており、それ故、信号を送信および受信するための２つの異なる信号経路を有する。従って、相反性は自動的に得られず、独国特許出願公開第１９８１０７９８号明細書に記載の如く、インピーダンス整合網を実装することでなさねばならない。これは回路の複雑さを増し、更に相反性を得て、結合およびリンギング作用を低減すべく、多数の短絡スイッチ、送信スイッチおよび受信スイッチが必要になる。
【００１０】
上述の問題に鑑み、本発明の目的は、超音波流量計のためのより単純な送受信回路を提供することであり、該回路は、十分な相互関係を持ち、超音波変換器の減衰期間に発生するリンギングの影響を殆ど受けない。別の目的は、信号ジェネレータからの、送信変換器に意図されているが、受信変換器に結合される信号の結合を低減することである。
【００１１】
請求項１の前文に記載の送受信回路において、この課題は、送受信回路が、第１の入力で上流および下流の超音波信号を、そして第２の入力でジェネレータ信号を受信する増幅器を含み、その際増幅器は増幅器出力からその第１の入力に接続された負帰還インピーダンスを有しており、ここで構成回路は第２のインピーダンスに接続されており、また短絡スイッチは導線に接続されており、そしてその導線は送信信号および受信信号の両方を搬送することにより解決される。
【００１２】
本発明は、スイッチが、スイッチのオフ周期にアクティブであり、測定変換器との不要な電気結合を生じる寄生容量を有するという認識に基づく。この容量は測定結果に影響を及ぼす大きさを持ち、かつこの容量は、スイッチング手段が閉じられている間に該手段と並列に接続されるとみなし得る。変換器がリンギングを生じる、即ち信号の切断にも係わらず容器が機械的に振動していると、変換器内の結晶は、スイッチング手段の寄生容量を介して増幅器入力および受信変換器に導かれる電気信号を生成する。かくして減衰変換器は、送受信回路における付加的な信号ジェネレータとして機能する。
【００１３】
本発明はまた、他の問題、即ち送信変換器に意図されているが、容量を介して受信変換器に導かれる、信号ジェネレータから信号の送信時間中の不要な結合も解決する。結合した信号は、閉じた短絡スイッチによって減結合される。
【００１４】
かくした本発明は、完全な相反性と干渉信号の効果的な減結合との両方を達成する。これは、各構成回路に唯一の短絡スイッチを用いるのみで得られる。短絡スイッチは、増幅器から超音波変換器への送信信号と、超音波変換器から増幅器への受信信号の両方を搬送する導線に接続される。先行技術と対照的に、１つの信号経路だけを減結合すればよい。
【００１５】
変換器のリンギングによる寄与と、ジェネレータ信号からの結合という両方の寄与は、測定信号の時間のずれを引き起こし、変換器の減衰時間が長くなればなる程、閉状態でのスイッチング手段の絶縁に対する要請は大きくなる。
【００１６】
有利には、各構成回路は、第１と第２の直列回路を含み、それらは本質的にスイッチング手段と超音波変換器より構成される。超音波変換器とスイッチング手段の直列回路を含む構成回路に本発明を使用することは、特に適切であることが判明した。短絡スイッチを超音波変換器とスイッチング手段の直列回路に接続することで、結晶から発する不要なジェネレータ電圧を短絡させると共に、寄生容量を通じた信号経路を切断することが可能である。前述の如く、これは、スイッチに対応する超音波変換器が非動作状態にあり、いかなる超音波信号も生成しない期間であるその周期の全部又は一部の間、短絡スイッチを開くことによって行われる。
【００１７】
短絡スイッチは２つの極を有し、第１のスイッチの第１の極は第１の直列回路と電気的に接続され、第２の短絡スイッチの第１の極は第２の直列回路と電気的に接続される。
【００１８】
短絡スイッチの第１の極は、それが寄生容量を経て結合された信号の効率的な減結合を与えることから、スイッチング手段の一方の極と接続するとよい。インピーダンスが超音波変換器とスイッチング手段との間で直列回路に挿入される場合、接続点の問題は特に重要である。この場合、スイッチング手段の極との短絡スイッチの第１の極の接続が、超音波変換器極への接続より好ましい。
【００１９】
直列回路は、一端で第２のインピーダンスの自由端、他端で基準電位に接続され得る。上述の如く、短絡スイッチの１極をスイッチング手段の１つの極と一方の変換器の極との間の中心点で接続すると、信号ジェネレータから受信変換器への一方の結合経路（信号ジェネレータは送信状態）と、リンギング送信変換器から受信変換器への他方の結合経路（信号ジェネレータは休止状態）とが減結合されるので、効率的な減結合を生じる。
【００２０】
本発明の代替的実施形態では、直列回路は帰還インピーダンスと並列に接続され、短絡スイッチの１極は、超音波変換器と短絡スイッチに対応するスイッチング手段との間の中心点と電気的に接続される。
【００２１】
本発明の別の代替的実施形態では、第２のインピーダンスは２つの直列インピーダンスに分割され、各々、スイッチング手段と超音波変換器との間で直列回路に挿入される。その際直列インピーダンスは超音波変換器への負荷として機能し、適格なインピーダンスサイズを選定することで、リンギング信号をより速く減衰させ得る。
【００２２】
この実施形態では、短絡スイッチを超音波変換器と並列に配置できるが、その極のうちの１つが直列インピーダンスとスイッチング手段との間の中心に接続される場合、結合したジェネレータ信号がより大きいインピーダンスを通過するので、その効果はより良好である。しかし、短絡スイッチの接続点を選定することは設計上の問題であり、リンギングから発する信号の大きさと、結合したジェネレータ信号の大きさとの比に依存する。
【００２３】
スイッチング手段は、２つのスイッチの共通接続点と基準電位との間に接続された第３のスイッチと共に、２つの直列接続されたスイッチから構成され得る。この長所は、不要な信号が２つの寄生容量を通過せねばならず、減衰が増大することであり、それらの中心点は基準点に対し減結合される。
【００２４】
電圧電位に関し、基準点は有利には接地又は仮想接地に置かれるが、直流電圧レベルとすることもできる。
【００２５】
構成回路に印加され、スイッチング手段への使用電圧の供給を保証する直流電圧を阻止すべく、コンデンサが短絡スイッチと直列に挿入され得る。
【００２６】
たとえ最適な減衰効果がスイッチング手段と超音波変換器の直列回路を含む構成回路で得られても、本発明は、変換器を別様に接続する場合にも使用できる。これは、特に２つの超音波変換器が第１の直列回路に配置され、２つのスイッチング手段が第２の直列回路に配置されていて、２つの直列回路が並列に配置され、第１の直列回路と第２の直列回路との間の中心点で互いに電気的に接続された形式の送受信回路に当てはまる。本発明によれば、この際、短絡スイッチが各変換器と直列に配置され得るが、その回路は、上述の回路と異なり、スイッチング手段の寄生容量を経てジェネレータ信号を減結合しない。
【００２７】
スイッチング手段と短絡スイッチの開閉時間を、同一の制御装置でのシーケンス過程で制御させるとよい。ＡＳＩＣやマイクロコントローラが制御装置として使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
この説明の以下の詳細な部分では、本発明を、図示のとおり、本発明に従った超音波流量計のための送受信回路の実施形態に関して説明する。
【００２９】
図１に示す送受信回路は、超音波変換器ＴＲ１、ＴＲ２との接続のための第１の反転入力端子を備える増幅器１を含み、該接続はインピーダンスＺ１とスイッチング手段Ｓ１、Ｓ２を経て確立される。Ｓ１とＴＲ１は、ここで第１の直列回路を形成し、Ｓ２とＴＲ２は第２の直列回路を形成する。第２の非反転入力端子は、超音波変換器ＴＲ１、ＴＲ２への送信のための電気信号を制御された形で生じ、信号源と接続されている。帰還接続が、インピーダンスＺ２を経て出力端子と反転入力端子との間で確立される。また、増幅器１の出力端子は、所望の測定流量の計算に使用される走行時間測定値の導出のための検出手段（図示せず）と接続されている。
【００３０】
図示の回路は次のように機能する。ＴＲ１からＴＲ２への送信の間、Ｓ１は閉じられ、信号源は回路に適格な電気信号を供給し、それは増幅器１、インピーダンスＺ１、Ｚ２ならびにスイッチＳ１を経て変換器ＴＲ１に送信される。このジェネレータ信号は約１０μ秒の持続時間を持つ。ＴＲ１からの超音波信号の送信後、適格な期間（約２０μ秒）後、信号がＴＲ２にて受信される前に、Ｓ１は開かれ、Ｓ２がＴＲ２での信号の受信のために閉じられる。ＴＲ２で受信された信号は、スイッチＳ２とインピーダンスＺ１、Ｚ２を経て増幅器１の出力での導出ユニットへの転送のために増幅器１に送られる。ＴＲ２からＴＲ１へ送信する場合、Ｓ２が閉路され、そして超音波信号を送信してから適格な期間後、それがＴＲ１に到達する前に、Ｓ２は開路され、Ｓ１はＴＲ１での超音波信号の受信のために閉路される。これは、その変換器が送信するか又は受信するかに関わらず、Ｓ１およびＳ２の位置が常に同じであり、変換器が常に、閉じたスイッチＳ１、Ｓ２およびＺ１のインピーダンスにほぼ一致する一定のインピーダンスに遭遇することを示している。
【００３１】
増幅器における群走行時間差は、同じ増幅素子が両方の変換器に使用される故に排除され、またスイッチＳ１、Ｓ２における群走行時間差も、両方のスイッチが送信の方向とは独立に信号経路の一部であるので排除される。
【００３２】
図示した回路の長所の１つは、理想増幅器であれば、増幅器の反転入力の仮想接地は、接続された変換器が送信するか又は受信するかに関わらず、０Ωのインピーダンスを持つことであり、それは変換器が、Ｚ１と、関連するスイッチＳ１、Ｓ２のインピーダンスとを足したものに一致する一定のインピーダンスに遭遇することを意味する。非理想増幅器を使用すれば、仮想接地点におけるインピーダンスは、増幅器の開ループ出力インピーダンス（Ｚ１、Ｚ２）、変換器インピーダンスおよび、変換器が動作する周波数範囲における増幅器の開ループ利得に依存した最終値を有するはずである。通常、変換器の負荷は異なるが、負荷は送信モードから受信モード迄一定であるので、相反性は維持される。変換器の通常の周波数範囲は、約４０ｋＨｚ〜数ＭＨｚである。
【００３３】
図示のスイッチング手段Ｓ１とＳ２は、実際上集積ＣＭＯＳとして作れるが、例えば個別のＦＥＴトランジスタ等での代替的実施形態でもよい。しかし、前述の不要なオフ容量は、種々の実施形態に関し共通である。寄生容量は通常０．１〜１０ｐＦの範囲にある。
【００３４】
図１に示す実施形態に対し、図２と３に示す代替的な回路例は、共に変換器を基準電位から分離せねばならないという欠点を持つ。図２に示す実施形態は、スイッチＳ１、Ｓ２に対する要求が両方の回路に関し同じなので、即ちスイッチが閉じているときの妥当な抵抗およびスイッチが開かれている時の大きな減衰からして、図１に示すものと全く同じ機能を持つ。図３に示す代替例は、閉位置でのスイッチの抵抗が、クロストークを回避すべく、変換器インピーダンスより著しく低いものであることを要求する故、実際上実現はより困難である。しかしこれは、変換器インピーダンスが一般に数百Ω未満の範囲にあるので、直列抵抗器を各変換器分岐に挿入することで解決できる問題かもしれない。
【００３５】
たとえ各図における変換器が純粋な変換器結晶として図示されていても、それらは当然電位的な分離のための受動的な直列および並列インピーダンスと信号変成器とを潜在的に含むものと理解されたい。更に、この回路は、２つの変換器のみを備えるものとして図示しているが、実際上、数トラックを備える測定管の必要条件を満たすために、２〜Ｎ個の変換器が設けられる。
【００３６】
図４は本発明の第１の実施形態を示す。図１と比べ、この回路では２つの短絡スイッチＳ３、Ｓ４を追加している。他のスイッチと同様、これらスイッチはＣＭＯＳスイッチであってよい。Ｓ３の第１の極１０は、スイッチング手段Ｓ１と変換器ＴＲ１との間で点Ｐ１に接続されている。点Ｐ１は、変換器への送信信号とそれからの送出信号との両者を搬送する導線との接続点である。短絡スイッチは、他方の極１１で、好適には接地である基準電位に電気的に接続されている。ここで「極」とは、端子を意味する。線６と７を経て制御装置２がスイッチの開閉時間を制御し、制御装置２は制御線５を経てジェネレータ４に接続されており、後者は概ね正弦波状の１ＭＨｚの信号を入力３から増幅器１へ送る。増幅器１をここでは導出ユニット１２の一部として示しており、後者は、詳述しない超音波信号と計算手段１３とで決定される走行時間に基づき、流量Ｑを計算する。制御装置は接続１４を経て同期をとる。前述の如く、信号は、Ｓ１が閉じられＳ２が開かれると、Ｚ２とＺ１を経てＴＲ１に導かれる。Ｓ１は明確に規定された時限の間、制御装置で閉に保たれ、その後開かれ、Ｓ２が閉じられる。同時に、Ｓ１が開かれると、短絡スイッチＳ３は閉じられ、その結果、ＴＲ１からの阻止ジェネレータ電圧は接地に減結合される。
【００３７】
上述の手順は、反対側でスイッチング手段Ｓ２と短絡スイッチＳ４により同じく繰り返される。回路ＴＲ１、Ｓ１およびＳ３は、Ｓ１とＴＲ１を含む第１の直列回路１５で構成される第１の構成回路とみなすことができ、対して、ＴＲ２とＳ２は第２の構成回路において第２の直列回路１６を構成する。
【００３８】
回路内にＳ３とＳ４を用い、それらを上述のように制御することは、ＴＲ１から寄生容量によってＳ１を経て、更に、ＴＲ２が送信モードにある際、疑似信号がジェネレータ４からの信号に付加される、ノードＫ（図４）に結合する不要な電気信号を遮断する。結果として生じる信号は、ＴＲ２によって生成された超音波信号の位相のずれ、従って上流および下流の超音波信号の実時間差に関する時間のずれを生じる。
【００３９】
スイッチング手段Ｓ１は、ここで単一のスイッチとして図示しているが、実際には、その一方の極を２つのスイッチの接続線に接続し、他方の極を接地に接続した第３のスイッチを備える２つの直列接続されたスイッチを使用すると有利である。換言すれば、第３のスイッチは短絡スイッチＳ３である。現在、１容器内に集積したＴスイッチが市販されている。この設計の長所は、その場合、信号が両者間に接地への減結合を有する２つのオフ容量を通過せねばならない故、不要な信号を著しく減衰させ得ることである。
【００４０】
Ｓ３とＳ４のための基準点１７は、主に接地又は仮想接地であるが、直流電圧としてもよい。直流電圧の接続を切断するために、コンデンサをＳ３と直列に挿入できる。
【００４１】
導出ユニット１２は、単一の増幅器だけを含むように図示しているが、原理的に、２つの増幅器を含むこともでき、一方は信号送信器、他方は超音波信号の受信器として機能し、送信器の出力は受信器の入力と電気的に接続される。スイッチング手段と超音波変換器の２つの直列回路は更に、同時に受信器の入力でもある送信器の出力と接続される。
【００４２】
図７は、図４の設計に関するスイッチング手段と短絡スイッチの位置のシーケンス図である。ジェネレータ４への制御装置信号を図７ａに示し、それが時間ｔ０でジェネレータをオンし、後者は０．５〜２００μ秒の間の時間ｔ１迄送信する。この期間中、Ｓ１は開いている（ＯＮ）。時間ｔ２に、例えばジェネレータの停止後２０μ秒で、Ｓ１は閉じられ、そして同時に、図７ｄに示す如く、Ｓ３が制御装置により閉じられて可能な限り速く超音波変換器ＴＲ１の発振を停止する。図７ｅは、Ｓ４についての対応する過程を示す。またスイッチング手段Ｓ１と短絡スイッチＳ４が同じシーケンスに従うことも解る。
【００４３】
図５は、図４の代替的実施形態を示しており、インピーダンスＺ１が２つのインピーダンスＺ１’とＺ２’に分割されている。この場合、短絡スイッチＳ３は、Ｚ１’とＴＲ１との間ではなくて、Ｚ１’の上方でＺ１’とスイッチング手段Ｓ１との間に接続される。この設計の長所は、変換器が適切に選択されたインピーダンスに遭遇すれば、変換器のリンギングがより速く減衰することである。通常、インピーダンスはオーム抵抗器であり、この実施形態では、それらはＺ１’とＺ２’について１００Ω、Ｚ３については２００Ωの大きさを有する。インピーダンスＺ１’とＺ２’は、個別の構成要素としてよいが、超音波変換器の固有インピーダンスの一部とみなすこともできる。
【００４４】
図６は、帰還インピーダンスＺ２と並列に配置されたスイッチング手段および変換器の直列回路を示す。短絡スイッチＳ３とＳ４は、増幅器の仮想接地への接続によりＴＲ１とＴＲ２間に並列に配置されている。
【００４５】
図３に示す回路におけると同様、ＴＲ１と直列に第１のスイッチを挿入し、ＴＲ２と直列に第２のスイッチを挿入することで（これらスイッチは図示省略）、短絡スイッチが挿入され得る。ここで、Ｓ１とＴＲ２は第１の構成回路とみなし、ＴＲ１とＳ２は第２のものとみなし得る。Ｓ１が閉じられ、ＴＲ２を介してジェネレータ信号を導けば、ＴＲ１と直列の図示せぬスイッチは開かれ、従ってＴＲ１のための信号経路を阻止する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】従来の送受信回路を示す。
【図２】従来の送受信回路の他の例を示す。
【図３】従来の送受信回路の更に他の例を示す。
【図４】本発明の第１の実施例を示す。
【図５】本発明の第２の実施例を示す。
【図６】本発明の第３の実施例を示す。
【図７】ａ〜ｅは図４の実施例に従ったスイッチ位置のシーケンス図を示す。
【符号の説明】
【００４７】
１  増幅器、２  制御装置、３  入力、４  信号ジェネレータ、５  制御線、１０、１１  極、１２  導出ユニット、１３  計算手段、１４  接続、１５、１６  直列回路、１７  基準点、Ｓ１、Ｓ２  スイッチング手段、Ｓ３、Ｓ４  短絡スイッチ、ＴＲ１、ＴＲ２  超音波変換器、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ１’、Ｚ２’  インピーダンス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図７ｄ】
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【図７ｅ】
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【国際調査報告】
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