(57)【要約】本出願は、第一のトランスデューサ（３０２）および第二のトランスデューサ（３０４）に結合された飛行時間生成回路（３０）を開示し、第一のトランスデューサと第二のトランスデューサとの間にゼロよりも大きな距離があり、流速を有する流体が、第一のトランスデューサおよび第二のトランスデューサを順次流れ、飛行時間生成回路は、第一のトランスデューサに結合された送信機（３２）と、第二のトランスデューサに結合された受信機（３５）と、送信機および受信機に結合された信号処理回路（３１）と、信号処理回路に結合された相関回路（３６）と、測定回路（３７）と、変換回路（３８）とを含む。本出願は、また、チップ、流量計、およびその方法を開示する。【選択図】図３
2021524028.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一のトランスデューサおよび第二のトランスデューサに結合された飛行時間（ＴＯＦ）生成回路であって、前記第一のトランスデューサと前記第二のトランスデューサとの間にゼロよりも大きい距離が存在し、前記第一のトランスデューサおよび前記第二のトランスデューサが、流体で充填されたパイプライン内に配置される、ＴＯＦ生成回路において、
前記第一のトランスデューサに結合された送信機と、
前記第二のトランスデューサに結合された受信機と、
第一の周囲要因の下で、第一の信号を前記送信機に生成させ、前記第一のトランスデューサに第一のトランスデューサ信号を送信させるように構成された信号生成回路であって、前記第一のトランスデューサ信号が前記第二のトランスデューサによって受信され、前記受信機は前記信号生成回路への基準信号を生成し、前記信号生成回路は、第二の周囲要因の下で、第二の信号を前記送信機に生成させ、前記第一のトランスデューサに第二のトランスデューサ信号を送信させるように構成され、前記第二のトランスデューサ信号を前記第二のトランスデューサが受信し、前記受信機は前記信号生成回路への入力信号を生成する、信号生成回路と、
少なくとも前記入力信号を受信し、相関演算を実行して、相関信号を生成するように構成された相関回路と、
前記相関信号に応じて測定信号を生成するように構成された測定回路であって、前記測定信号は、前記入力信号と前記基準信号との間の位相差を示し、前記測定信号は、第一の測定信号および第二の測定信号を含み、前記第一の測定信号は、前記入力信号および前記基準信号の位相補償を示すように構成され、前記第二の測定信号は、前記第一のトランスデューサおよび前記第二のトランスデューサの位相オフセットを示すように構成される、測定回路と、
前記測定信号または前記第一の測定信号を周波数領域から時間領域に選択的に変換してＴＯＦ差分信号を生成するように構成された変換回路であって、前記ＴＯＦ差分信号は、前記第一のトランスデューサと前記第二のトランスデューサとの間の飛行時間の差を示すように構成される、変換回路と、を備えることを特徴とする、ＴＯＦ生成回路。
【請求項２】
前記ＴＯＦ生成回路を制御して、第一のモードまたは第二のモードで選択的に動作して、前記ＴＯＦ生成回路に対して異なる較正を実行するように構成された処理回路、
をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載のＴＯＦ生成回路。
【請求項３】
前記第一のモードにおいて、前記相関回路は、前記入力信号を受信し、前記入力信号および前記基準信号に応じて前記相関信号を生成し、前記変換回路は、前記第一の測定信号を前記周波数領域から前記時間領域に変換して、前記ＴＯＦ差分信号を生成することを特徴とする、請求項２に記載のＴＯＦ生成回路。
【請求項４】
前記測定回路に結合された補償回路であって、前記第二のモードで前記第一の測定信号に応じて、前記入力信号に対して補償動作を実行し、補償信号を生成するように構成された補償回路、
をさらに備えることを特徴とする、請求項２に記載のＴＯＦ生成回路。
【請求項５】
前記補償回路および前記信号生成回路に結合された合成回路であって、特定の比率を用いて前記基準信号と前記補償信号とを合成し、合成信号を生成し、前記合成信号を前記相関回路に出力するように構成された合成回路、
をさらに備えることを特徴とする、請求項４に記載のＴＯＦ生成回路。
【請求項６】
前記合成信号は、以下の式：
前記合成信号（ｎ−１）／ｎ＊前記基準信号＋１／ｎ＊前記補償信号
で表され、ｎは１より大きい整数であることを特徴とする、請求項５に記載のＴＯＦ生成回路。
【請求項７】
前記第二のモードにおいて、前記相関回路が、前記入力信号および前記合成信号を受信して前記相関信号を生成し、前記変換回路が、前記測定信号を前記周波数領域から前記時間領域に変換して前記ＴＯＦ差分信号を生成することを特徴とする、請求項５に記載のＴＯＦ生成回路。
【請求項８】
前記第一の周囲要因および前記第二の周囲要因は、周囲温度および／または前記流速の差を含むことを特徴とする、請求項１に記載のＴＯＦ生成回路。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載のＴＯＦ生成回路を備えることを特徴とする、チップ。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか一項に記載のＴＯＦ生成回路を備えることを特徴とする、流量計。
【請求項１１】
送信機および受信機を制御するように構成されたＴＯＦ生成方法であって、前記送信機が第一のトランスデューサに結合され、前記受信機が第二のトランスデューサに結合され、前記第一のトランスデューサと前記第二のトランスデューサとの間にゼロよりも大きい距離が存在し、前記第一のトランスデューサおよび前記第二のトランスデューサが、流体が充填されたパイプライン内に配置される、ＴＯＦ生成方法において、
第一の周囲要因の下で、前記送信機に第一の信号を生成して、前記第一のトランスデューサに第一のトランスデューサ信号を送信させるステップと、
前記第一のトランスデューサ信号を前記第二のトランスデューサが受信した後、前記受信機を使用して、基準信号を生成するステップと、
第二の周囲要因の下で、前記送信機に第二の信号を生成して、前記第一のトランスデューサに第二のトランスデューサ信号を送信させるステップと、
前記第二のトランスデューサ信号を前記第二のトランスデューサが受信した後、前記受信機を使用して、入力信号を生成するステップと、
少なくとも前記入力信号を受信して、相関演算を実行し、相関信号を生成するステップと、
前記相関信号に応じて測定信号を生成するステップであって、前記測定信号は、前記入力信号と前記基準信号との間の位相差を示し、前記測定信号は、第一の測定信号および第二の測定信号を含み、前記第一の測定信号は、前記入力信号および前記基準信号の位相補償を示すように構成され、前記第二の測定信号は、前記第一のトランスデューサおよび前記第二のトランスデューサの位相オフセットを示す、ステップと、
前記測定信号または前記第一の測定信号を周波数領域から時間領域に選択的に変換して、ＴＯＦ差分信号を生成するステップであって、前記ＴＯＦ差分信号は、前記第一のトランスデューサと前記第二のトランスデューサとの間の飛行時間差を示すように構成される、ステップと、
を含むことを特徴とするＴＯＦ生成方法。
【請求項１２】
第一のモードまたは第二のモードで選択的に動作して、ＴＯＦ生成回路に対して異なる較正を実行するステップ、
をさらに含むことを特徴とする、請求項１１に記載のＴＯＦ生成方法。
【請求項１３】
前記少なくとも前記入力信号を受信して、前記相関演算を実行し、前記相関信号を生成するステップは、
前記第一のモードにおいて、前記入力信号を受信し、前記入力信号と前記基準信号に応じて前記相関信号を生成するステップを含み、
前記測定信号または前記第一の測定信号を前記周波数領域から前記時間領域に選択的に変換して、前記ＴＯＦ差分信号を生成するステップは、
前記第一の測定信号を前記周波数領域から前記時間領域に変換して、前記ＴＯＦ差分信号を生成するステップを含むことを特徴とする、請求項１２に記載のＴＯＦ生成方法。
【請求項１４】
前記第二のモードにおいて、前記位相差に応じて、前記入力信号に対して補償演算を実行し、補償信号を生成するステップ、
をさらに含むことを特徴とする、請求項１２に記載のＴＯＦ生成方法。
【請求項１５】
特定の比率を用いて前記基準信号と前記補償信号とを合成して、合成信号を合成するステップ、
をさらに含むことを特徴とする、請求項１４に記載のＴＯＦ生成方法。
【請求項１６】
前記合成信号は、以下：
前記合成信号＝（ｎ−１）／ｎ＊前記基準信号＋１／ｎ＊前記補償信号
で表され、ｎは１より大きい整数であることを特徴とする、請求項１５に記載のＴＯＦ生成方法。
【請求項１７】
前記少なくとも前記入力信号を受信して、前記相関演算を実行し、前記相関信号を生成するステップは、
前記第二のモードにおいて、前記入力信号および前記合成信号を受信して、前記相関信号を生成するステップを含み、
前記測定信号または前記第一の測定信号を前記周波数領域から前記時間領域に選択的に変換して、前記ＴＯＦ差分信号を生成するステップは、
前記測定信号を前記周波数領域から前記時間領域に変換して、前記ＴＯＦ差分信号を生成するステップを含むことを特徴とする、請求項１４に記載のＴＯＦ生成方法。
【請求項１８】
前記第一の周囲要因および前記第二の周囲要因は、前記流体の周囲温度または流速の差を含むことを特徴とする、請求項１１に記載のＴＯＦ生成方法。
【請求項１９】
第一のトランスデューサおよび第二のトランスデューサに結合されたＴＯＦ生成回路であって、前記第一のトランスデューサと前記第二のトランスデューサとの間にゼロよりも大きい距離が存在し、前記第一のトランスデューサおよび前記第二のトランスデューサが、流体で充填されたパイプライン内に配置される、ＴＯＦ生成回路において、
前記第一のトランスデューサに結合された送信機と、
前記第二のトランスデューサに結合された受信機と、
第一の周囲要因の下で、第一の信号を前記送信機に生成させ、前記第一のトランスデューサに第一のトランスデューサ信号を送信させるように構成された信号生成回路であって、前記第一のトランスデューサ信号を前記第二のトランスデューサが受信し、前記受信機は前記信号生成回路への基準信号を生成し、前記信号生成回路は、第二の周囲要因の下で、第二の信号を前記送信機に生成させ、前記第一のトランスデューサに第二のトランスデューサ信号を送信させるように構成され、前記第二のトランスデューサ信号を前記第二のトランスデューサが受信し、前記受信機は前記信号生成回路への入力信号を生成する、信号生成回路と、
少なくとも前記入力信号を受信して、相関演算を実行し、相関信号を生成するように構成された相関回路と、
前記相関回路に結合され、前記相関信号に応じて測定信号を生成するように構成された測定回路であって、前記測定信号は、前記入力信号と前記基準信号との間の位相差を示し、前記測定信号は、第一の測定信号および第二の測定信号を含み、前記第一の測定信号は、前記入力信号および前記基準信号の位相補償を示すように構成され、前記第二の測定信号は、前記第一のトランスデューサおよび前記第二のトランスデューサの位相オフセットを示すように構成される、測定回路と、
前記測定回路に結合され、前記測定信号を周波数領域から時間領域に変換してＴＯＦ差分信号を生成するように構成された変換回路と、
前記測定回路に結合され、前記位相補償に応じて前記入力信号に対して補償動作を実行し、前記補償動作を実行した後に補償信号を生成するように構成された補償回路と、
前記補償回路に結合され、特定の比率を用いて前記基準信号と前記補償信号とを合成して合成信号を生成し、前記合成信号を前記相関回路に出力することにより、前記相関回路が前記入力信号と前記合成信号とを受信して前記相関信号を生成するように構成された合成回路と、
を備えることを特徴とする、ＴＯＦ生成回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、飛行時間生成回路に関し、チップ、流量計、およびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波流量計は、一般的に使用されている流量計である。流量計は、流体の流速を検出する際に広く適用されている。他のタイプの流量計と比較して、超音波流量計は、圧力損失、検出可能な最低流速および設置コストのような態様において、より大きな利点を有する。しかしながら、その精度は、依然として向上する必要があり、さらなる改善と革新が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本出願の１つの目的は、上述の問題に対処するために、飛行時間（ＴＯＦ）生成回路と、チップと、流量計と、上述の問題に対処するため方法を開示することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本出願の一実施形態は、第一のトランスデューサおよび第二のトランスデューサに結合されたＴＯＦ生成回路を開示し、第一のトランスデューサと第二のトランスデューサとの間にゼロよりも大きい距離が存在し、第一のトランスデューサおよび第二のトランスデューサが流体で充填されたパイプライン内に配置され、このＴＯＦ生成回路は、第一のトランスデューサに結合された送信機と、第二のトランスデューサに結合された受信機と、第一の周囲要因の下で、第一の信号を送信機に生成させ、第一のトランスデューサに第一のトランスデューサ信号を送信させるように構成された信号生成回路であって、第一のトランスデューサ信号が第二のトランスデューサによって受信され、受信機が信号生成回路への基準信号を生成し、上記信号生成回路は、第二の周囲要因の下で、第二の信号を送信機に生成させ、第一のトランスデューサに第二のトランスデューサ信号を送信させるように構成され、第二のトランスデューサ信号を第二のトランスデューサが受信し、受信機は信号生成回路への入力信号を生成する、信号生成回路と、少なくとも入力信号を受信し、相関演算を実行して、相関信号を生成するように構成された相関回路と、相関信号に応じて測定信号を生成するように構成された測定回路であって、測定信号は、入力信号と基準信号との間の位相差を示し、測定信号は、第一の測定信号および第二の測定信号を含み、第一の測定信号は、入力信号と基準信号との位相補償を示すように構成され、第二の測定信号は、第一のトランスデューサおよび第二のトランスデューサの位相オフセットを示すように構成される、測定回路と、測定信号または第一の測定信号を周波数領域から時間領域に選択的に変換してＴＯＦ差分信号を生成するように構成された変換回路であって、ＴＯＦ差分信号は、第一のトランスデューサと第二のトランスデューサとの間の飛行時間の差を示すように構成される、変換回路と、を含む。
【０００５】
本出願の一実施形態は、上述のＴＯＦ生成回路を含むチップを開示する。
【０００６】
本出願の一実施形態は、流量計を開示し、この流量計は、上述のＴＯＦ生成回路と、第一のトランスデューサと、第二のトランスデューサと、を含み、ＴＯＦ生成回路は、第一のトランスデューサおよび第二のトランスデューサに結合される。
【０００７】
本出願の一実施形態は、送信機および受信機を制御するように構成されたＴＯＦ生成方法を開示し、送信機は、第一のトランスデューサに結合され、受信機は、第二のトランスデューサに結合され、第一のトランスデューサと第二のトランスデューサとの間にゼロよりも大きい距離があり、第一のトランスデューサおよび第二のトランスデューサは、流体が充填されたパイプラインに配置され、このＴＯＦ生成方法は、第一の周囲要因の下で、送信機に第一の信号を生成し、第一のトランスデューサに第一のトランスデューサ信号を送信させるステップと、第一のトランスデューサ信号を第二のトランスデューサが受信した後、受信機を使用して、基準信号を生成するステップと、第二の周囲要因の下で、送信機に第二の信号を生成し、第一のトランスデューサに第二のトランスデューサ信号を送信させるステップと、第二のトランスデューサ信号を第二のトランスデューサが受信した後、受信機を使用して、入力信号を生成するステップと、少なくとも入力信号を受信し、相関演算を実行して、相関信号を生成するステップと、相関信号に応じて測定信号を生成するステップであって、測定信号は、入力信号と基準信号との間の位相差を示し、測定信号は、第一の測定信号および第二の測定信号を含み、第一の測定信号は、入力信号および基準信号の位相補償を示すように構成され、第二の測定信号は、第一のトランスデューサおよび第二のトランスデューサの位相オフセットを示す、ステップと、測定信号または第一の測定信号を周波数領域から時間領域に選択的に変換してＴＯＦ差分信号を生成するステップであって、ＴＯＦ差分信号は、第一のトランスデューサと第二のトランスデューサとの間の飛行時間の差を示すように構成される、ステップと、を含む。
【０００８】
本出願の一実施形態は、第一のトランスデューサおよび第二のトランスデューサに結合されたＴＯＦ生成回路を開示し、第一のトランスデューサと第二のトランスデューサとの間にゼロよりも大きい距離が存在し、第一のトランスデューサおよび第二のトランスデューサが流体で充填されたパイプライン内に配置され、このＴＯＦ生成回路は、第一のトランスデューサに結合された送信機と、第二のトランスデューサに結合された受信機と、第一の周囲要因の下で、第一の信号を送信機に生成させ、第一のトランスデューサに第一のトランスデューサ信号を送信させるように構成された信号生成回路であって、第一のトランスデューサ信号が第二のトランスデューサによって受信され、受信機が信号生成回路への基準信号を生成し、上記信号生成回路は、第二の周囲要因の下で、第二の信号を送信機に生成させ、第一のトランスデューサに第二のトランスデューサ信号を送信させるように構成され、第二のトランスデューサ信号を第二のトランスデューサが受信し、受信機は信号生成回路への入力信号を生成する、信号生成回路と、少なくとも入力信号を受信し、相関演算を実行して、相関信号を生成するように構成された相関回路と、相関回路に結合され、相関信号に応じて測定信号を生成するように構成された測定回路であって、測定信号は、入力信号と基準信号との間の位相差を示し、測定信号は、第一の測定信号および第二の測定信号を含み、第一の測定信号は、入力信号および基準信号の位相補償を示すように構成され、第二の測定信号は、第一のトランスデューサおよび第二のトランスデューサの位相オフセットを示すように構成される、測定回路と、測定回路に結合され、測定信号を周波数領域から時間領域に変換してＴＯＦ差分信号を生成するように構成された変換回路と、測定回路に結合され、位相補償に応じて入力信号に対して補償動作を実行し、補償動作を実行した後に補償信号を生成するように構成された補償回路と、合成回路と、補償回路に結合され、特定の比率を用いて基準信号と補償信号とを合成して合成信号を生成し、合成信号を相関回路に出力することにより、相関回路が入力信号と合成信号とを受信して相関信号を生成するように構成される、合成回路と、を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ＴＯＦ生成回路を示す模式図である。
【図２】トランスデューサ間の距離と、基準信号と入力信号との間の位相差の変換を示す模式図である。
【図３】本出願の第一の実施形態によるＴＯＦ生成回路を示す模式図である。
【図４】図３のトランスデューサ間の距離と、基準信号と入力信号との間の位相差の変換とを示す模式図である。
【図５】本出願の実施形態による第一のトランスデューサおよび第二のトランスデューサの配置を示す模式図である。
【図６】本出願の第二の実施形態によるＴＯＦ生成回路を示す模式図である。
【図７】図６のトランスデューサ間の距離と、基準信号と入力信号との間の位相差の変換とを示す模式図である。
【図８】本出願の第三の実施形態によるＴＯＦ生成回路を示す模式図である。
【図９】本出願の実施形態によるＴＯＦ生成方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の開示は、本発明の異なる特徴を実施するために、多くの異なる実施形態または例を提供する。本開示を簡略化するために、構成要素および配置の具体例を以下で説明する。理解できるように、当然、これらは単なる例であり、限定を意図するものではない。例えば、以下の説明において、第二の特徴の全体に、またはその上に第一の特徴を形成することは、第一および第二の特徴が直接接触して形成される実施形態を含むことができ、また第一および第二の特徴が直接接触しないように、第一および第二の特徴の間に追加の特徴を形成し得る実施形態を含むこともできる。また、本開示では、様々な例において、参照番号および／または文字を繰り返すこともある。この繰り返しは、単純化および明確化のためであり、それ自体では、議論される様々な実施形態および／または構成の間の関係を指示するものではない。
【００１１】
さらに、「下方に」、「下に」、「下部」、「上に」、「上部」などの空間的に相対的な用語は、本明細書では、説明を容易にするために、１つの要素または特徴について、図面に示すような別の要素または特徴に対する関係を説明するために使用することもある。空間的に相対的な用語は、図に描かれている向きに加えて、使用または動作中のデバイスの異なる向きを包含することが意図されている。装置は、別の向きを向いていてもよく（例えば、９０°回転されてもよいし、他の向きに回転されてもよい）、本明細書で使用される空間的に相対的な記述子は、同様に、それに応じて解釈されてもよい。
【００１２】
本発明の広い範囲を示す数値範囲およびパラメータは近似値であるにもかかわらず、特定の具体例に概説される数値は、可能な限り正確に報告される。しかしながら、任意の数値は、それぞれの試験測定において見出される標準偏差から必然的に生じる特定の誤差を本質的に含む。また、本明細書で使用される場合、「約」という用語は、一般に、所与の値または範囲の１０％、５％、１％、または０．５％以内を意味する。あるいは、用語「約」は、当業者によって考慮される場合、平均の許容可能な標準誤差内を意味する。理解されるように、動作／動作例以外では、または特に明記されない限り、本明細書で開示される材料の量、持続時間、温度、動作条件、量の比率などの数値範囲、量、値、およびパーセンテージのすべては、すべての場合において、「約」という用語によって修正されるものと理解されるべきである。したがって、反対に示されない限り、本開示および添付の特許請求の範囲に概説される数値パラメータは、所望に応じて変化し得る近似である。少なく見積もっても、各数値パラメータは、少なくとも報告された有効数字の数を考慮し、通常の丸め技術を適用することによって解釈されるべきである。範囲は、本明細書では、１つのエンドポイントから別のエンドポイントまで、または２つのエンドポイントの間として表すことができる。本明細書に開示される全ての範囲は、特に明記しない限り、エンドポイントを含む。
【００１３】
相関動作を使用する従来の流量測定システムでは、トランスデューサの特性は、温度が変化すると変化するので、寄生コンデンサの静電容量は、一般に、トランスデューサ内の温度が上昇すると、２５％もの変動で増加する。容量の変動は駆動信号の波形だけでなく、共振周波数点と並列共振周波数点の位相シフトにも影響する。一般的に言えば、共振点近傍の等価インピーダンスは４０％まで変動することができ、このような変動はトランスデューサの両端の電圧に影響を及ぼすであろう。
【００１４】
本出願で提案したＴＯＦ生成回路は、雰囲気の変化（温度変動など）の場合の相関演算を通して、トランスデューサ間の飛行時間のＴＯＦ差を計算できる。
【００１５】
本出願は、信号ＴＯＦおよび流体の現流速を計算するためのＴＯＦ生成回路３０、５０、７０を提供し、また本出願は、ＴＯＦ生成回路３０、５０または７０を含むチップも提供する。いくつかの実施形態では、ＴＯＦ生成回路３０、５０、７０は、トランスデューサ装置に適用することができ、例えば、本出願は、ＴＯＦ生成回路３０、５０または７０と、第一のトランスデューサ３０２、５０２または７０２と、第二のトランスデューサ３０４、５０４または７０４とを含む流量計も提供する。例えば、上述の流量計を使用して、気体または液体の流速および／または流量を感知することができる。しかしながら、本出願は、これらに限定されるものではない。
【００１６】
図１は、流量計に適用されるＴＯＦ生成回路１０を示す模式図である。ＴＯＦ生成回路１０は、第一のトランスデューサ２および第二のトランスデューサ３に結合されている。トランスデューサは、１つの形態のエネルギーを別の形態に変換することができる構成要素である。エネルギーの形態には、電気エネルギー、機械エネルギー、電磁エネルギー、光エネルギー、化学エネルギー、音エネルギー熱エネルギー等を含み得るが、本出願は、特に限定されず、トランスデューサは、エネルギーを変換することができる任意の構成要素を含み得る。
【００１７】
第一のトランスデューサ２および第二のトランスデューサ３は、流体（例えば、液体または気体）で充填されたパイプライン１内に設置され、第一のトランスデューサ２の伝達方向は、第二のトランスデューサ３に面し、第二のトランスデューサ３の伝達方向は、第一のトランスデューサ２に面する。第一のトランスデューサ２と第二のトランスデューサ３との間には距離Ｌ’があり、Ｌ’はゼロよりも大きい。図１に示すように、ＴＯＦ生成回路１０は、信号生成回路１１と、送信機１２と、受信機１５とを含み、送信機１２は、第一のトランスデューサ２に結合され、受信機１５は、第二のトランスデューサ３に結合されている。
【００１８】
信号生成回路１１は、第一の周囲要因Ｅ１の下で、第一の信号Ｓ１’を生成し、送信機１２から第一のトランスデューサ２を介して第一のトランスデューサ信号ＴＳ１’を送信するように構成され、第一のトランスデューサ信号ＴＳ１’を第二のトランスデューサ３が受信し、受信機１５は、基準信号ＲＳ’を信号生成回路１１に生成する。また、信号生成回路１１は、第二の周囲要因Ｅ２の下で、第二の信号Ｓ２’を発生し、送信機１２から第一のトランスデューサ２を介して第二のトランスデューサ信号ＴＳ２’を送信し、第二のトランスデューサ信号ＴＳ２’を第二のトランスデューサ３が受信し、受信機１５は、入力信号ＩＮ’を信号生成回路１１に生成するように構成される。本実施形態では、第一の周囲要因Ｅ１および第二の周囲要因Ｅ２は、周囲温度および／またはパイプライン１内の流体の流速を含む。
【００１９】
流体の流速を計算して、流体の流量を取得するために、一実施形態では、基準信号ＲＳ’と入力信号ＩＮ’との間の位相差φ’が計算され、それによって、基準信号ＲＳ’と入力信号ＩＮ’との間のＴＯＦ差が得られる。
【００２０】
図２は、第一のトランスデューサ２と第二のトランスデューサ３との間の距離Ｌ’と、基準信号ＲＳ’と入力信号ＩＮ’との間の位相差φ’の変換を示す模式図である。基準信号ＲＳ’と入力信号ＩＮ’に対して相関演算を行った後、基準信号ＲＳ’と入力信号ＩＮ’の位相差φ’を求める。図２に示すように、距離Ｌ’および位相差φ’は、線形関数を表し、線形関数は、φ’＝φ０’＋Ｓ’・Ｌ’と表すことができる。ここで、φ０’は周囲温度による周囲偏差に応じて決定される定数であり、Ｓ’・Ｌ’は基準信号ＲＳ’と入力信号ＩＮ’との間の位相補償を表す。本実施形態では、周囲偏差は、半導体プロセスの違いにより周囲温度が変化したときの第一のトランスデューサ２および第二のトランスデューサ３の特性変動を表す。Ｓ’は、関数の勾配であり、その大きさは流体の流速によって決まり、上記の関数から、周囲温度と流速の両方が位相差φ’に影響することが分かる。したがって、より正確なＴＯＦ差を取得するためには、周囲温度の影響を考慮して、ＴＯＦ差を計算する必要がある。第一のトランスデューサ２と第二のトランスデューサ３との間の特性変動の差の量は、周囲温度および流速によって生じる。
【００２１】
図３は、本出願の第一の実施形態に係るＴＯＦ生成回路３０を示す模式図である。ＴＯＦ生成回路３０は、第一のトランスデューサ３０２および第二のトランスデューサ３０４に結合されている。第一のトランスデューサ２および第二のトランスデューサ３と同様に、第一のトランスデューサ３０２および第二のトランスデューサ３０４は、流体（例えば、液体または気体）で充填されたパイプライン３２０内に設置され、第一のトランスデューサ３０２の伝達方向は、第二のトランスデューサ３０４に面し、第二のトランスデューサ３０４の伝達方向は、第一のトランスデューサ３０２に面する。第一のトランスデューサ３０２と第二のトランスデューサ３０４との間の距離は、Ｌ１であり、Ｌ１はゼロより大きい。図３に示すように、ＴＯＦ生成回路３０は、信号生成回路３１と、送信機３２と、受信機３５とを含み、送信機３２は、第一のトランスデューサ３０２に結合され、受信機３５は、第二のトランスデューサ３０４に結合されている。
【００２２】
信号生成回路１１、送信機１２、および受信機１５と同様に、信号生成回路３１は、第一の周囲要因Ｅ１の下で、第一の信号Ｓ１１を生成し、送信機３２から第一のトランスデューサ３０２を介して第一のトランスデューサ信号ＴＳ１１を送信するように構成され、第一のトランスデューサ信号ＴＳ１１を第二のトランスデューサ３０４が受信し、受信機３５は、基準信号ＲＳ１を信号生成回路３１に生成する。また、信号生成回路３１は、第二の周囲要因Ｅ２の下で、第二の信号Ｓ２１を生成し、送信機３２から第一のトランスデューサ３０２を介して第二のトランスデューサ信号ＴＳ２１を送信するように構成され、第二のトランスデューサ信号ＴＳ２１を第二のトランスデューサ３０４が受信し、受信機３５は、入力信号ＩＮ１を信号生成回路３１に生成する。本実施形態では、信号生成回路３１は、受信機３５が受信した入力信号ＩＮ１および基準信号ＲＳ１を記憶する記憶装置（図示せず）を備えている。本実施形態では、第一の周囲要因Ｅ１および第二の周囲要因Ｅ２は、周囲温度および／またはパイプライン３２０内の流体の流速を含む。
【００２３】
ＴＯＦ生成回路３０は、相関回路３６と、測定回路３７と、変換回路３８とをさらに含む。相関回路３６は、信号生成回路３１から基準信号ＲＳ１および入力信号ＩＮ１を受信し、基準信号ＲＳ１および入力信号ＩＮ１に対して相関演算を実行して相関信号ＣＯＲ１を生成し、相関演算は、基準信号ＲＳ１および入力信号ＩＮ１に対して高速フーリエ変換を実行することを含み、相関信号ＣＯＲ１は、基準信号ＲＳ１と入力信号ＩＮ１との間の相関位相応答を表す。測定回路３７は、相関回路３６から相関信号ＣＯＲ１を受信し、相関信号ＣＯＲ１を測定して測定信号ＭＳ１を生成する。
【００２４】
図４は、第一のトランスデューサ３０２と第二のトランスデューサ３０４との間の距離Ｌ１と、基準信号ＲＳ１と入力信号ＩＮ１との間の位相差φ１との変換を示す模式図である。相関回路３６は、基準信号ＲＳ１と入力信号ＩＮ１との相関演算を行った後、相関信号ＣＯＲ１を生成し、測定回路３７は、相関信号ＣＯＲ１を測定し、測定信号ＭＳ１を取得する。基準信号ＲＳ１と入力信号ＩＮ１の相関演算を実行した後、基準信号ＲＳ１と入力信号ＩＮ１の位相差φ１を取得する。換言すれば、測定信号ＭＳ１は、位相差φ１を表す。図２および図４の両方の実施形態を参照すると、位相差φ１は、φ１＝φ０１＋Ｓ１・Ｌ１のように表すことができる。すなわち、測定信号ＭＳ１は、第一の測定信号ＭＳ１１および第二の測定信号ＭＳ２１を含み、第一の測定信号ＭＳ１１は、Ｓ１・Ｌ１で示される位相補償を表し、第二の測定信号ＭＳ２１は、φ０１で示される周囲逸脱を表している。本実施形態では、測定回路３７は、最小二乗平均（ＬＭＳ）法を用いて測定信号ＭＳ１を取得する。
【００２５】
再び、図３を参照すると、変換回路３８は、測定回路３７から測定信号ＭＳ１および第二の測定信号ＭＳ２１を受信し、次いで、測定信号ＭＳ１から第二の測定信号ＭＳ２１を減算して第一の測定信号ＭＳ１１を取得し、第一の測定信号ＭＳ１１を周波数領域から時間領域に変換してＴＯＦ差分信号ＴＯＦ１を取得する。いくつかの実施形態では、変換回路３８は、測定信号ＭＳ１、第一の測定信号ＭＳ１１、および第二の測定信号ＭＳ２１を同時に取得し、第一の測定信号ＭＳ１１を周波数領域から時間領域に変換して、ＴＯＦ差分信号ＴＯＦ１を取得することができる。この場合、ＴＯＦ差分信号ＴＯＦ１は、入力信号ＩＮ１および基準信号ＲＳ１が第一のトランスデューサ３０２と第二のトランスデューサ３０４との間を飛行するときのＴＯＦ差分を表す。
【００２６】
変換回路３８は、ＴＯＦ差分信号ＴＯＦ１から、第二の測定信号ＭＳ２１によって表される温度に起因する周囲偏差の一部を差し引くので、このように取得したＴＯＦ差分信号ＴＯＦ１は、温度変化による変動がより少なくなるだけである。換言すれば、本出願で提案するＴＯＦ生成回路を用いて、より正確なＴＯＦ差分信号ＴＯＦ１を取得することができる。変換回路３８がＴＯＦ差分信号ＴＯＦ１を出力する際の動作中に、まず、測定信号ＭＳ１を周波数領域から時間領域に変換し、次いで、固定多重度を有する第二の測定信号ＭＳ２１の一部を時間領域から減算して第一の測定信号ＭＳ１１を取得することも可能であることに留意されたい。一般に、実際の適用要件に応じて、変換回路３８は、測定信号ＭＳ１または第一の測定信号ＭＳ１１を周波数領域から時間領域に選択的に変換して、ＴＯＦ差分信号ＴＯＦ１を取得することができる。
【００２７】
ＴＯＦ生成回路３０は、さらに、第一のトランスデューサ３０２に結合された受信機と、第二のトランスデューサ３０４に結合された送信機とを含んでもよく、第一の周囲要因Ｅ１および第二の周囲要因Ｅ２の下で、第二のトランスデューサ３０４に結合された送信機を使用して、第一のトランスデューサ３０２に結合された受信機に２つの信号を送信し、基準信号および入力信号をそれぞれ生成することに留意されたい。次に、ＴＯＦ差分信号は、図３に関連して説明した上述の実施形態に従って生成される。いくつかの実施形態では、ＴＯＦ生成回路３０は、ＴＯＦ差分信号およびＴＯＦ差分信号ＴＯＦ１に応じて、流体の流速を計算し、次いで、流体の流量を計算するように構成された計算回路（図示せず）をさらに含む。
【００２８】
パイプライン３２０内の第一のトランスデューサ３０２および第二のトランスデューサ３０４の配置および位置は、図１および図３に示すものに限定されないことに留意されたい。図５は、本出願の一実施形態によるパイプライン３２０内の第一のトランスデューサ３０２および第二のトランスデューサ３０４の配置を示す模式図である。図５の実施形態では、反射板４０２および４０４は、パイプライン３２０内に配置され、第一のトランスデューサ３０２を通って第二のトランスデューサ３０４に伝送される信号を反射し、第二のトランスデューサ３０４を通って第一のトランスデューサ３０２に伝送される信号を反射するように構成されている。この実施形態では、第一のトランスデューサ３０２と第二のトランスデューサ３０４との間の距離Ｌ１は、信号が通過した距離とみなされる。換言すれば、距離Ｌ１は、第一のトランスデューサ３０２から始まり、反射板４０２および４０４を通って第二のトランスデューサ３０４までの距離である。以下の図面では、簡潔にするために、トランスデューサの位置は、図１および図３に示すものと同様に示されている。
【００２９】
図６は、本出願の第二の実施形態によるＴＯＦ生成回路５０を示す模式図である。ＴＯＦ生成回路５０は、第一のトランスデューサ５０２および第二のトランスデューサ５０４に結合され、第一のトランスデューサ３０２および第二のトランスデューサ３０４と同様に、第一のトランスデューサ５０２および第二のトランスデューサ５０４は、流体（例えば、液体または気体）が充填されたパイプライン５２０内に設置され、第一のトランスデューサ５０２の伝達方向は、第二のトランスデューサ５０４と面し、第二のトランスデューサ５０４の伝達方向は、第一のトランスデューサ５０２と面する。第一のトランスデューサ５０２と第二のトランスデューサ５０４との間の距離は、Ｌ２であり、Ｌ２はゼロより大きい。図５に示すように、ＴＯＦ生成回路５０は、信号生成回路５１と、送信機５２と、受信機５５とを含み、送信機５２は、第一のトランスデューサ５０２に結合され、受信機５５は、第二のトランスデューサ５０４に結合されている。信号生成回路３１、送信機３２および受信機３５と同様に、信号生成回路５１は、第一の周囲要因Ｅ１の下で、第一の信号Ｓ１２を生成し、送信機５２から第一のトランスデューサ５０２を介して第一のトランスデューサ信号ＴＳ１２を送信するように構成され、第一のトランスデューサ信号ＴＳ１２を第二のトランスデューサ５０４が受信し、受信機５５は、基準信号ＲＳ２を信号生成回路５１に生成する。また、信号生成回路５１は、第二の周囲要因Ｅ２の下で、第二の信号Ｓ２２を生成し、送信機５２から第一のトランスデューサ５０２を介して第二のトランスデューサ信号ＴＳ２２を送信するように構成され、第二のトランスデューサ信号ＴＳ２２を第二のトランスデューサ５０４が受信し、受信機５５は、信号生成回路５１に入力信号ＩＮ２を生成する。本実施形態では、信号生成回路５１は、受信機５５が受信した入力信号ＩＮ２および基準信号ＲＳ２を記憶する記憶装置（図示せず）を備えている。
【００３０】
ＴＯＦ生成回路５０は、相関回路５６と、測定回路５７と、変換回路５８と、補償回路５９と、合成回路６０とをさらに含む。相関回路５６は、信号生成回路５１から入力信号ＩＮ２を受信し、合成回路６０から合成信号ＳＳ２を受信し、入力信号ＩＮ２および合成信号ＳＳ２に対して相関演算を実行して、相関信号ＣＯＲ２を生成し、相関演算は、合成信号ＳＳ２および入力信号ＩＮ１２に対して高速フーリエ変換を実行することを含み、相関信号ＣＯＲ２は、合成信号ＳＳ２と入力信号ＩＮ１２との間の相関位相応答を表す。測定回路５７は、相関回路５６から相関信号ＣＯＲ２を受信し、相関信号ＣＯＲ２を測定して測定信号ＭＳ２を生成する。
【００３１】
図７は、第一のトランスデューサ５０２と第二のトランスデューサ５０４との間の距離Ｌ２と、合成信号ＳＳ２と入力信号ＩＮ２との位相差φ２の変換とを示す模式図である。相関回路５６は、合成信号ＳＳ２と入力信号ＩＮ２との相関演算を実行した後、相関信号ＣＯＲ２を生成し、測定回路５７は、相関信号ＣＯＲ２を測定して、測定信号ＭＳ２を取得する。合成信号ＳＳ２と入力信号ＩＮ２との相関演算を実行した後、合成信号ＳＳ２と入力信号ＩＮ２の位相差φ２を取得する。換言すれば、測定信号ＭＳ２は、位相差φ２を表す。図２および図７の両方の実施形態を参照すると、位相差φ２は、φ２＝φ０２＋Ｓ２・Ｌ２のように表すことができる。換言すれば、測定信号ＭＳ２は、第一の測定信号ＭＳ１２と第二の測定信号ＭＳ２２とを含み、第一の測定信号ＭＳ１２は、Ｓ２・Ｌ２によって示される位相補償を表し、一方、第二の測定信号ＭＳ２２は、φ０２によって示される周囲逸脱を表している。本実施形態では、測定回路５７は、ＬＭＳ法を用いて測定信号ＭＳ２を取得する。
【００３２】
図６に戻り、補償回路５９は、信号生成回路５１から入力信号ＩＮ２を受信し、測定回路５７から測定信号ＭＳ２の第一の測定信号ＭＳ１２を受信し、第一の測定信号ＭＳ１２に応じて入力信号ＩＮ２を補償して補償信号ＣＳ２を生成する。より具体的には、第一の測定信号ＭＳ１２によって表されるＳ２・Ｌ２は、ｅ−ｊ・Ｓ２・Ｌ２のようにさらに表現されることができる。そこで、補償回路５９は、Ｓ２・Ｌ２で表される位相補償を補償するために、入力信号ＩＮ２をｅｊ・Ｓ２・Ｌ２で乗算した後、複素共役演算を実行し、Ｓ２・Ｌ２によって生成された差分を補償し、補償信号ＣＳ２を生成する。
【００３３】
合成回路６０は、信号生成回路５１から基準信号ＲＳ２を受信し、補償回路５９から補償信号ＣＳ２を受信し、基準信号ＲＳ２と補償信号ＣＳ２とを所定の比率で合成して合成信号ＳＳ２を生成する。具体的には、合成信号ＳＳ２は、ＳＳ２＝（ｎ−１）／ｎ＊ＲＳ２＋１／ｎ＊補償信号ＣＳ２（ｎは１より大きい整数）として表すことができ、このようにして、基準信号ＲＳ２は、それぞれのフィードバックにおいて、入力信号ＩＮ２に近い波形に補正される。
【００３４】
変換回路５８は、測定回路５７から測定信号ＭＳ２を受信し、測定信号ＭＳ２を周波数領域から時間領域に変換してＴＯＦ差分信号ＴＯＦ２を取得し、ＴＯＦ差分信号ＴＯＦ２は、第一のトランスデューサ５０２と第二のトランスデューサ５０４との間を飛行するための、入力信号ＩＮ２と基準信号ＲＳ２との飛行時間の差を表す。連続的な反復により、ＲＳ２とＩＮ２間の信号変化量が徐々に減少し、関連する演算の誤差が拡大されなくなる。
【００３５】
ＴＯＦ生成回路５０は、さらに、第一のトランスデューサ５０２に結合された受信機と、第二のトランスデューサ５０４に結合された送信機とを含んでもよく、第一の周囲要因Ｅ１および第二の周囲要因Ｅ２の下で、第二のトランスデューサ５０４に結合された送信機を使用して、第一のトランスデューサ５０２に結合された受信機に２つの信号を送信し、基準信号および入力信号をそれぞれ生成することが実現可能であることに留意されたい。次に、ＴＯＦ差分信号は、図６に関連して説明した上述の実施形態に従って生成される。いくつかの実施形態では、ＴＯＦ生成回路５０は、ＴＯＦ差分信号およびＴＯＦ差分信号ＴＯＦ２に応じて、流体の流速を計算し、次いで、流体の流量を計算するように構成された計算回路（図示せず）をさらに含む。
【００３６】
図８は、本発明の第三の実施形態に係るＴＯＦ生成回路７０を示す模式図である。ＴＯＦ生成回路７０は、第一のトランスデューサ５０２および第二のトランスデューサ５０３と同様に、第一のトランスデューサ７０２および第二のトランスデューサ７０４に結合され、第一のトランスデューサ７０２および第二のトランスデューサ７０４は、流体（例えば、液体または気体）で充填されたパイプライン７２０内に設置され、第一のトランスデューサ７０２の伝達方向は、第二のトランスデューサ７０４に面し、第二のトランスデューサ７０４の伝達方向は、第一のトランスデューサ７０２に面する。第一のトランスデューサ７０２と第二のトランスデューサ７０４との間の距離はＬ３であり、Ｌ３はゼロより大きい。図７に示すように、ＴＯＦ生成回路７０は、信号生成回路７１と、送信機７２と、受信機７５とを含み、送信機７２は、第一のトランスデューサ７０２に結合され、受信機７５は、第二のトランスデューサ７０４に結合されている。信号生成回路５１、送信機５２、および受信機５５と同様に、信号生成回路７１は、第一の周囲要因Ｅ１の下で、第一の信号Ｓ１３を生成し、送信機７２から第一のトランスデューサ７０２を介して第一のトランスデューサ信号ＴＳ１３を送信するように構成され、第一のトランスデューサ信号ＴＳ１３は、第二のトランスデューサ７０４が受信し、受信機７５は、信号生成回路７１に基準信号ＲＳ３を生成する。また、信号生成回路７１は、第二の周囲要因Ｅ２の下で、第二の信号Ｓ２３を生成し、送信機７２から第一のトランスデューサ７０２を介して第二のトランスデューサ信号ＴＳ２３を送信するように構成され、第二のトランスデューサ信号ＴＳ２３を第二のトランスデューサ７０４が受信し、受信機７５は、信号生成回路７１に入力信号ＩＮ３を生成する。本実施形態では、信号生成回路７１は、受信機７５が受信した入力信号ＩＮ３および基準信号ＲＳ３を記憶する記憶装置（図示せず）を備えている。
【００３７】
ＴＯＦ生成回路７０は、相関回路７６と、測定回路７７と、変換回路７８と、補償回路７９と、合成回路８０と、処理回路８１とをさらに含む。ＴＯＦ生成回路７０は、ＴＯＦ生成回路３０とＴＯＦ生成回路５０の特徴を兼ね備え、処理回路８１は、第一のモードまたは第二のモードの下でＴＯＦ生成回路７０の動作を選択的に制御する。より具体的には、処理回路８１がＴＯＦ生成回路７０を第一のモードで動作するように制御する場合、相関回路７６は、信号生成回路７１から基準信号ＲＳ３および入力信号ＩＮ３を受信し、基準信号ＲＳ３および入力信号ＩＮ３に対して相関演算を実行して相関信号ＣＯＲ３を生成し、相関演算は、基準信号ＲＳ３および入力信号ＩＮ３に対して高速フーリエ変換を実行することを含み、相関信号ＣＯＲ３は、基準信号ＲＳ３と入力信号ＩＮ３との間の相関位相応答を表す。測定回路７７は、相関回路７６から相関信号ＣＯＲ３を受信し、相関信号ＣＯＲ３を測定して測定信号ＭＳ３を生成する。図７の実施例を参照すると、基準信号ＲＳ３と入力信号ＩＮ３との相関演算を実行した後、基準信号ＲＳ３と入力信号ＩＮ３との間の位相差φ３を取得する。換言すれば、測定信号ＭＳ３は、位相差φ３を表す。上述したように、位相差φ３は、φ３＝φ０３＋Ｓ３・Ｌ３のように表すことができる。換言すれば、測定信号ＭＳ３は、第一の測定信号ＭＳ１３と第二の測定信号ＭＳ２３とを含み、第一の測定信号ＭＳ１３は、Ｓ３・Ｌ３によって示される位相補償を表し、一方、第二の測定信号ＭＳ２３は、φ０３によって示される周囲逸脱を表している。本実施形態では、測定回路７７は、ＬＭＳ法を用いて測定信号ＭＳ３を取得する。
【００３８】
再び、図８を参照すると、変換回路７８は、測定回路７７から測定信号ＭＳ３および第二の測定信号ＭＳ２３を受信し、次いで、測定信号ＭＳ３から第二の測定信号ＭＳ２３を減算して第一の測定信号ＭＳ１３を取得し、第一の測定信号ＭＳ１３を周波数領域から時間領域に変換してＴＯＦ差分信号ＴＯＦ１を取得する。いくつかの実施形態では、変換回路７８は、測定信号ＭＳ３、第一の測定信号ＭＳ１３、および第二の測定信号ＭＳ２３を同時に取得し、第一の測定信号ＭＳ１３を周波数領域から時間領域に変換して、ＴＯＦ差分信号ＴＯＦ３を取得することができる。この場合、ＴＯＦ差分信号ＴＯＦ３は、入力信号ＩＮ３および基準信号ＲＳ３が、第一のトランスデューサ７０２と第二のトランスデューサ７０４との間を飛行するときのＴＯＦ差分を表す。
【００３９】
変換回路７８は、ＴＯＦ差分信号ＴＯＦ３から、第二の計測信号ＭＳ２３によって表される温度に起因する周囲偏差の一部を差し引くので、このように取得したＴＯＦ差分信号ＴＯＦ３は、温度変化による変動がより少なくなるだけである。換言すれば、本出願で提案するＴＯＦ生成回路を用いて、より正確なＴＯＦ差分信号ＴＯＦ３を取得することができる。変換回路７８がＴＯＦ差分信号ＴＯＦ３を出力する際の動作中に、まず、測定信号ＭＳ３を周波数領域から時間領域に変換し、次いで、固定多重度を有する第二の測定信号ＭＳ２３の一部を時間領域から減算して第一の測定信号ＭＳ１３を取得することも可能であることに留意されたい。
【００４０】
一般に、実際の適用要件に応じて、変換回路３８は、測定信号ＭＳ１または第一の測定信号ＭＳ１１を周波数領域から時間領域に選択的に変換して、ＴＯＦ差分信号ＴＯＦ１を取得することができる。
【００４１】
いくつかの実施形態では、ＴＯＦ生成回路７０は、ＴＯＦ差分信号およびＴＯＦ差分信号ＴＯＦ２に応じて、流体の流速を計算し、次いで、流体の流量を計算するように構成された計算回路（図示せず）をさらに含む。
【００４２】
処理回路８１は、ＴＯＦ生成回路７０を第二のモードで動作するように制御する場合、相関回路７６は、信号生成回路７１から入力信号ＩＮ３を受信し、合成回路８０から合成信号ＳＳ３を受信し、入力信号ＩＮ３および合成信号ＳＳ３に対して相関演算を実行して相関信号ＣＯＲ３を生成し、相関演算は、合成信号ＳＳ３および入力信号ＩＮ３に対して高速フーリエ変換を実行することを含み、相関信号ＣＯＲ３は、合成信号ＳＳ３と入力信号ＩＮ３との間の相関位相応答を表す。測定回路７７は、相関回路７６から相関信号ＣＯＲ３を受信し、相関信号ＣＯＲ３を測定して測定信号ＭＳ３を生成する。上述したように、測定信号ＭＳ３は、第一の測定信号ＭＳ１３と第二の測定信号ＭＳ２３とを含み、第一の測定信号ＭＳ１３は、Ｓ３・Ｌ３によって示される位相補償を表し、一方、第二の測定信号ＭＳ２３は、φ０３によって示される周囲偏差を表す。
【００４３】
補償回路７９は、信号生成回路７１から入力信号ＩＮ３を受信し、測定回路７７から測定信号ＭＳ３の第一の測定信号ＭＳ１３を受信し、第一の測定信号ＭＳ１３に応じて入力信号ＩＮ３を補償して補償信号ＣＳ３を生成する。より具体的には、第一の測定信号ＭＳ１３によって表されるＳ３・Ｌ３は、ｅ−ｊ・Ｓ３・Ｌ３のようにさらに表現されることができる。そこで、補償回路７９は、Ｓ３・Ｌ３で表される位相補償を補償するために、入力信号ＩＮ３をｅ−ｊ・Ｓ３・Ｌ３で乗算した後、複素共役演算を実行し、Ｓ３・Ｌ３によって生成された差分を補償し、補償信号ＣＳ３を生成する。
【００４４】
合成回路８０は、信号生成回路７１から基準信号ＲＳ３を受信し、補償回路７９から基準信号ＲＳ３を受信し、基準信号ＲＳ３と補償信号ＣＳ３とを所定の比率で合成して合成信号ＳＳ３を生成する。具体的には、合成信号ＳＳ３は、ＳＳ３＝（ｎ−１）／ｎ＊ＲＳ３＋１／ｎ＊補償信号ＣＳ３（ｎは１より大きい整数）として表すことができ、このようにして、基準信号ＲＳ３は、それぞれのフィードバックにおいて、入力信号ＩＮ３に近い波形に補正される。
【００４５】
変換回路７８は、測定回路７７から測定信号ＭＳ３を受信し、周波数領域から時間領域に測定信号ＭＳ３を変換して、ＴＯＦ差分信号ＴＯＦ３を取得する。連続的な反復によって、流体の流速によって引き起こされる位相差（すなわち、Ｓ３・Ｌ３）は、より正確なＴＯＦ差分信号ＴＯＦ３を取得するために、徐々に小さくなる。
【００４６】
ＴＯＦ生成回路７０は、さらに、第一のトランスデューサ７０２に結合された受信機と、第二のトランスデューサ７０４に結合された送信機とを含んでもよく、第一の周囲要因Ｅ１および第二の周囲要因Ｅ２の下で、第二のトランスデューサ７０４に結合された送信機を使用して、第一のトランスデューサ７０２に結合された受信機に２つの信号を送信し、基準信号および入力信号をそれぞれ生成することが実現可能であることに留意されたい。次に、ＴＯＦ差分信号は、図８に関連して説明した上述の実施形態に従って生成される。いくつかの実施形態では、ＴＯＦ生成回路７０は、ＴＯＦ差分信号およびＴＯＦ差分信号ＴＯＦ３に従って流体の流速を計算し、次いで、流体の流速を計算するように構成された計算回路（図示せず）をさらに含む。
【００４７】
図９は、本出願の実施形態によるＴＯＦ生成方法９００を示すフローチャートである。本出願は、実質的に同じ結果が達成され得るならば、図９に示す全てのステップに限定されない。方法９００は、送信機および受信機を制御するように構成され、送信機は、第一のトランスデューサに結合され、受信機は、第二のトランスデューサに結合され、第一のトランスデューサと第二のトランスデューサとの間の距離は、ゼロよりも大きく、流速を有する流体は、第一のトランスデューサおよび第二のトランスデューサを介して順次流れる。方法９００は、以下のように要約される。
ステップ９０２：第一の周囲要因の下で、送信機から第一の信号を生成し、第一のトランスデューサが第一のトランスデューサ信号を送信する。
ステップ９０４：第一のトランスデューサ信号を第二のトランスデューサが受信した後、受信機を使用して基準信号を生成する。
ステップ９０６：第二の周囲要因の下で、送信機から第二の信号を生成し、第一のトランスデューサが第二のトランスデューサ信号を送信する。
ステップ９０８：第二のトランスデューサ信号を第二のトランスデューサが受信した後、受信機を使用して入力信号を生成する。
ステップ９１０：少なくとも入力信号を受信して相関演算を実行し、相関信号を生成する。
ステップ９１２：相関信号に応じて測定信号を生成するステップであって、測定信号は、入力信号と基準信号との間の位相差を示し、測定信号は、第一の測定信号および第二の測定信号を含み、第一の測定信号は、入力信号および基準信号の位相補償を示すように構成され、第二の測定信号は、第一のトランスデューサおよび第二のトランスデューサの位相オフセットを示す。
ステップ９１４：測定信号または第一の測定信号を周波数領域から時間領域に選択的に変換してＴＯＦ差分信号を生成する。
【００４８】
当業者は、図８の実施形態を読むと、方法９００の詳細を容易に理解することができ、したがって、その詳細な説明は、簡潔にするために本明細書では省略される。
【図１】
2021524028.tif 000003
【図２】
2021524028.tif 000004
【図３】
2021524028.tif 000005
【図４】
2021524028.tif 000006
【図５】
2021524028.tif 000007
【図６】
2021524028.tif 000008
【図７】
2021524028.tif 000009
【図８】
2021524028.tif 000010
【図９】
2021524028.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】令和2年11月11日(2020.11.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一のトランスデューサおよび第二のトランスデューサに結合された飛行時間（ＴＯＦ）生成回路であって、前記第一のトランスデューサと前記第二のトランスデューサとの間にゼロよりも大きい距離が存在し、前記第一のトランスデューサおよび前記第二のトランスデューサが、流体で充填されたパイプライン内に配置される、ＴＯＦ生成回路において、
前記第一のトランスデューサに結合された送信機と、
前記第二のトランスデューサに結合された受信機と、
第一の周囲要因の下で、第一の信号を前記送信機に生成させ、前記第一のトランスデューサに第一のトランスデューサ信号を送信させるように構成された信号生成回路であって、前記第一のトランスデューサ信号が前記第二のトランスデューサによって受信され、前記受信機は前記信号生成回路への基準信号を生成し、前記信号生成回路は、第二の周囲要因の下で、第二の信号を前記送信機に生成させ、前記第一のトランスデューサに第二のトランスデューサ信号を送信させるように構成され、前記第二のトランスデューサ信号を前記第二のトランスデューサが受信し、前記受信機は前記信号生成回路への入力信号を生成する、信号生成回路と、
少なくとも前記入力信号を受信し、相関演算を実行して、相関信号を生成するように構成された相関回路と、
前記相関信号に応じて測定信号を生成するように構成された測定回路であって、前記測定信号は、前記入力信号と前記基準信号との間の位相差を示し、前記測定信号は、第一の測定信号および第二の測定信号を含み、前記第一の測定信号は、前記入力信号および前記基準信号の位相補償を示すように構成され、前記第二の測定信号は、前記第一のトランスデューサおよび前記第二のトランスデューサの位相オフセットを示すように構成される、測定回路と、
前記測定信号または前記第一の測定信号を周波数領域から時間領域に選択的に変換してＴＯＦ差分信号を生成するように構成された変換回路であって、前記ＴＯＦ差分信号は、前記第一のトランスデューサと前記第二のトランスデューサとの間の飛行時間の差を示すように構成される、変換回路と、を備えることを特徴とする、ＴＯＦ生成回路。
【請求項２】
前記ＴＯＦ生成回路を制御して、第一のモードまたは第二のモードで選択的に動作して、前記ＴＯＦ生成回路に対して異なる較正を実行するように構成された処理回路、
をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載のＴＯＦ生成回路。
【請求項３】
前記第一のモードにおいて、前記相関回路は、前記入力信号を受信し、前記入力信号および前記基準信号に応じて前記相関信号を生成し、前記変換回路は、前記第一の測定信号を前記周波数領域から前記時間領域に変換して、前記ＴＯＦ差分信号を生成することを特徴とする、請求項２に記載のＴＯＦ生成回路。
【請求項４】
前記測定回路に結合された補償回路であって、前記第二のモードで前記第一の測定信号に応じて、前記入力信号に対して補償動作を実行し、補償信号を生成するように構成された補償回路、
をさらに備えることを特徴とする、請求項２に記載のＴＯＦ生成回路。
【請求項５】
前記補償回路および前記信号生成回路に結合された合成回路であって、特定の比率を用いて前記基準信号と前記補償信号とを合成し、合成信号を生成し、前記合成信号を前記相関回路に出力するように構成された合成回路、
をさらに備えることを特徴とする、請求項４に記載のＴＯＦ生成回路。
【請求項６】
前記第二のモードにおいて、前記相関回路が、前記入力信号および前記合成信号を受信して前記相関信号を生成し、前記変換回路が、前記測定信号を前記周波数領域から前記時間領域に変換して前記ＴＯＦ差分信号を生成することを特徴とする、請求項５に記載のＴＯＦ生成回路。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のＴＯＦ生成回路を備えることを特徴とする、チップ。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のＴＯＦ生成回路を備えることを特徴とする、流量計。
【請求項９】
送信機および受信機を制御するように構成されたＴＯＦ生成方法であって、前記送信機が第一のトランスデューサに結合され、前記受信機が第二のトランスデューサに結合され、前記第一のトランスデューサと前記第二のトランスデューサとの間にゼロよりも大きい距離が存在し、前記第一のトランスデューサおよび前記第二のトランスデューサが、流体が充填されたパイプライン内に配置される、ＴＯＦ生成方法において、
第一の周囲要因の下で、前記送信機に第一の信号を生成して、前記第一のトランスデューサに第一のトランスデューサ信号を送信させるステップと、
前記第一のトランスデューサ信号を前記第二のトランスデューサが受信した後、前記受信機を使用して、基準信号を生成するステップと、
第二の周囲要因の下で、前記送信機に第二の信号を生成して、前記第一のトランスデューサに第二のトランスデューサ信号を送信させるステップと、
前記第二のトランスデューサ信号を前記第二のトランスデューサが受信した後、前記受信機を使用して、入力信号を生成するステップと、
少なくとも前記入力信号を受信して、相関演算を実行し、相関信号を生成するステップと、
前記相関信号に応じて測定信号を生成するステップであって、前記測定信号は、前記入力信号と前記基準信号との間の位相差を示し、前記測定信号は、第一の測定信号および第二の測定信号を含み、前記第一の測定信号は、前記入力信号および前記基準信号の位相補償を示すように構成され、前記第二の測定信号は、前記第一のトランスデューサおよび前記第二のトランスデューサの位相オフセットを示す、ステップと、
前記測定信号または前記第一の測定信号を周波数領域から時間領域に選択的に変換して、ＴＯＦ差分信号を生成するステップであって、前記ＴＯＦ差分信号は、前記第一のトランスデューサと前記第二のトランスデューサとの間の飛行時間差を示すように構成される、ステップと、
を含むことを特徴とするＴＯＦ生成方法。
【請求項１０】
第一のモードまたは第二のモードで選択的に動作して、ＴＯＦ生成回路に対して異なる較正を実行するステップ、
をさらに含むことを特徴とする、請求項９に記載のＴＯＦ生成方法。
【請求項１１】
前記少なくとも前記入力信号を受信して、前記相関演算を実行し、前記相関信号を生成するステップは、
前記第一のモードにおいて、前記入力信号を受信し、前記入力信号と前記基準信号に応じて前記相関信号を生成するステップを含み、
前記測定信号または前記第一の測定信号を前記周波数領域から前記時間領域に選択的に変換して、前記ＴＯＦ差分信号を生成するステップは、
前記第一の測定信号を前記周波数領域から前記時間領域に変換して、前記ＴＯＦ差分信号を生成するステップを含むことを特徴とする、請求項１０に記載のＴＯＦ生成方法。
【請求項１２】
前記第二のモードにおいて、前記位相差に応じて、前記入力信号に対して補償演算を実行し、補償信号を生成するステップ、
をさらに含むことを特徴とする、請求項１０に記載のＴＯＦ生成方法。
【請求項１３】
特定の比率を用いて前記基準信号と前記補償信号とを合成して、合成信号を合成するステップ、
をさらに含むことを特徴とする、請求項１２に記載のＴＯＦ生成方法。
【請求項１４】
前記少なくとも前記入力信号を受信して、前記相関演算を実行し、前記相関信号を生成するステップは、
前記第二のモードにおいて、前記入力信号および前記合成信号を受信して、前記相関信号を生成するステップを含み、
前記測定信号または前記第一の測定信号を前記周波数領域から前記時間領域に選択的に変換して、前記ＴＯＦ差分信号を生成するステップは、
前記測定信号を前記周波数領域から前記時間領域に変換して、前記ＴＯＦ差分信号を生成するステップを含むことを特徴とする、請求項１３に記載のＴＯＦ生成方法。
【請求項１５】
第一のトランスデューサおよび第二のトランスデューサに結合されたＴＯＦ生成回路であって、前記第一のトランスデューサと前記第二のトランスデューサとの間にゼロよりも大きい距離が存在し、前記第一のトランスデューサおよび前記第二のトランスデューサが、流体で充填されたパイプライン内に配置される、ＴＯＦ生成回路において、
前記第一のトランスデューサに結合された送信機と、
前記第二のトランスデューサに結合された受信機と、
第一の周囲要因の下で、第一の信号を前記送信機に生成させ、前記第一のトランスデューサに第一のトランスデューサ信号を送信させるように構成された信号生成回路であって、前記第一のトランスデューサ信号を前記第二のトランスデューサが受信し、前記受信機は前記信号生成回路への基準信号を生成し、前記信号生成回路は、第二の周囲要因の下で、第二の信号を前記送信機に生成させ、前記第一のトランスデューサに第二のトランスデューサ信号を送信させるように構成され、前記第二のトランスデューサ信号を前記第二のトランスデューサが受信し、前記受信機は前記信号生成回路への入力信号を生成する、信号生成回路と、
少なくとも前記入力信号を受信して、相関演算を実行し、相関信号を生成するように構成された相関回路と、
前記相関回路に結合され、前記相関信号に応じて測定信号を生成するように構成された測定回路であって、前記測定信号は、前記入力信号と前記基準信号との間の位相差を示し、前記測定信号は、第一の測定信号および第二の測定信号を含み、前記第一の測定信号は、前記入力信号および前記基準信号の位相補償を示すように構成され、前記第二の測定信号は、前記第一のトランスデューサおよび前記第二のトランスデューサの位相オフセットを示すように構成される、測定回路と、
前記測定回路に結合され、前記測定信号を周波数領域から時間領域に変換してＴＯＦ差分信号を生成するように構成された変換回路と、
前記測定回路に結合され、前記位相補償に応じて前記入力信号に対して補償動作を実行し、前記補償動作を実行した後に補償信号を生成するように構成された補償回路と、
前記補償回路に結合され、特定の比率を用いて前記基準信号と前記補償信号とを合成して合成信号を生成し、前記合成信号を前記相関回路に出力することにより、前記相関回路が前記入力信号と前記合成信号とを受信して前記相関信号を生成するように構成された合成回路と、
を備えることを特徴とする、ＴＯＦ生成回路。
【国際調査報告】
2021524028.tif 000012
2021524028.tif 000013
2021524028.tif 000014
2021524028.tif 000015