(57)【要約】【課題】送信側に設定された振動子を駆動するときに流体管路から容量結合で駆動パルスが漏れてきても、受信手段のスイッチを通じてり受信手段の入力端子から接地側に逃がすことにより、受信手段には駆動パルスの漏れ成分を入力させないようにすることにより、誤動作をなくし、流量計測の精度を向上させた流量計測装置を提供する。【解決手段】流体管路１０に設けられ超音波信号を送受信する少なくとも１対の振動子１１と、振動子１１の駆動を行う送信手段１３と、振動子１１から受信を行う受信手段１６を有し、受信手段１６の入力端子間にスイッチ１５を設けた流量計測装置。【選択図】　図１
2004028715.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体管路に設けられ超音波信号を送受信する少なくとも１対の振動子と、前記振動子の駆動を行う送信手段と、前記振動子から受信を行う受信手段を有し、前記受信手段の入力端子間にスイッチを設けた流量計測装置。
【請求項２】
受信手段が受信を検出後に計時を開始する第１計時手段を有し、少なくとも前記第１計時手段が設定された時間の計時をしている間はスイッチをオンさせるようにした請求項１記載の流量計測装置。
【請求項３】
第１計時手段の計時終了時に計時を開始する第２計時手段を有し、スイッチは前記第２計時手段の計時終了時にオフするとともに、前記第２計時手段の計時時間を毎回異なるようにした請求項２記載の流量計測装置。
【請求項４】
送信手段が振動子を動作させている間は少なくともスイッチをオンさせるようにした請求項１記載の流量計測装置。
【請求項５】
送信手段が動作終了時に計時を開始する第３計時手段を有し、スイッチは前記第３計時手段の計時終了時にオフするとともに、前記第３計時手段に設定する計時時間を毎回異なるようにした請求項４記載の流量計測装置
【請求項６】
流体管路に設けられ超音波信号を送受信する少なくとも１対の振動子と、前記振動子の駆動を行う送信手段と、前記振動子から受信を行う受信手段と、前記振動子の送受信の切換を行う切換手段を有し、前記送信手段と前記振動子の間及び前記受信手段と前記振動子の間にノイズ吸収手段を設けた流量計測装置。
【請求項７】
流体管路に設けられ超音波信号を送受信する少なくとも１対の振動子と、前記振動子の駆動を行う送信手段と、前記振動子から受信を行う受信手段を有し、前記流体管路を前記受信手段の入力の一端に接地するようにした流量計測装置。
【請求項８】
流体管路に設けられ超音波信号を送受信する少なくとも１対の振動子と、前記振動子の駆動を行う送信手段と、前記振動子から受信を行う受信手段と、前記振動子の送受信の切換を行う切換手段を有し、前記流体管路と前記振動子の外殻を電気的に絶縁するようにした流量計測装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の流量計測装置の少なくとも一つの手段をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【従来の技術】
従来、この種の流量計測装置としては、図１３に示されるように、１ａ及び１ｂは振動子でともに流体管路２に含まれる。送信部４が振動子１ａを駆動し、超音波が流体管路３を伝播する。超音波信号は振動子１ｂ介して受信部５で受信される。受信部５では、受信した超音波信号を所定のレベルまで増幅する。計測手段６では、送信部４が超音波を送信してから、受信部５が信号を出力するまでの時間すなわち伝搬時間を計測し、流量の演算を行うものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の構成では次のような課題があった。通常この種の流量計測装置では、測定する気体が可燃性の場合もあり、防爆構造が必要であった。そのため、流体管路２は金属でできており、振動子１ａ、１ｂの外殻も金属でできていた。また、振動子１ａ、１ｂの外殻が信号線の一方と接続されていた。そして、流体管路１と振動子１ａ、振動子１ｂはゴムなどのパッキンを用いて、気密を保っていた。このため、流体管路３と振動子１ａ及び受信側の振動子１ｂの間で容量による結合が存在し、図１４に示すように、送信側に設定された振動子１ａの駆動パルスが前述した容量を通じて、受信手段５にスパイク上のノイズが飛び込み、誤って受信してしまったり、このスパイク上ノイズが受信側に設定された振動子１ｂを振動させ、その残響が正規の受信波が到達する時点まで残り、流量計測の精度を落としていた。本発明は、従来の課題を解決するもので、誤動作をなくし、流量計測の精度を向上させた流量計測装置を提供することを目的とする。
【０００３】
【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少なくとも１対の振動子と、振動子の駆動を行う送信手段と、振動子から受信を行う受信手段を有し、受信手段の入力端子間にスイッチを設けたものである。
【０００４】
これによって、送信側に設定された振動子を駆動するときに流体管路と振動子の間の容量結合によって駆動パルスが漏れてきても、スイッチをオンすることにより受信手段の片方の入力端子から他方の接地側に逃がすことにより、受信手段には駆動パルスの漏れ成分を入力させないようにして、誤動作をなくし、流量計測の精度を向上させた流量計測装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【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少なくとも１対の振動子と、振動子の駆動を行う送信手段と、振動子から受信を行う受信手段を有し、受信手段の入力端子間にスイッチを設けたことにより、送信側に設定された振動子を駆動するときに流体管路から容量結合で駆動パルスが漏れてきても、受信手段のスイッチをオンすることにより受信手段の入力端子から接地側に逃がすことにより、受信手段には駆動パルスの漏れ成分を入力させない構成となり誤動作をなくし、流量計測の精度を向上させたものである。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、受信手段が受信を検出後に計時を開始する第１計時手段と、少なくとも前記第１計時手段が設定された時間の計時をしている間はスイッチをオンすることにより、送信側に設定された振動子を駆動するときに流体管路と振動子の間の容量結合で漏れてくる駆動パルスを受信手段に入力させないようにし、誤動作をなくし、流量計測の精度を向上させたものである。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、第１計時手段の計時終了時に計時を開始する第２計時手段を有し、スイッチは前記第２計時手段の計時終了時にオフするとともに、第２計時手段の計時時間を毎回異なるようにすることにより、送信側に設定された振動子を駆動するときに流体管路から容量結合で漏れてくる駆動パルスを受信手段に入力させず、接地側に逃がすようにするとともに、スイッチをオフさせるタイミングを毎回異なるようにし、スイッチをオフさせた時に受信側の振動子と受信手段の電位差によって、振動子が強制振動させられることによって生じる振動が、正規の受信波に対して毎回異なったタイミングとなり、流量計測の精度を向上させたものである。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、受信手段が振動子を動作させている間は少なくともスイッチをオンすることにより送信側に設定された振動子を駆動するときに流体管路と振動子との容量結合で漏れてくる駆動パルスを受信手段に入力させないようにし、誤動作をなくし、流量計測の精度を向上させたものである。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、受信手段が動作終了時に計時を開始する第３計時手段を有し、スイッチは前記第３計時手段の計時終了時にオフするとともに、第３計時手段に設定する計時時間を毎回異なるようにすることにより、送信側に設定された振動子を駆動するときに流体管路から容量結合で漏れてくる駆動パルスを受信手段に入力させず、接地側に逃がすようにするとともに、スイッチをオフさせるタイミングを毎回異なるようにするとなりスイッチをオフさせた時に受信側の振動子と受信手段の電位差によって、振動子が強制振動させられることによって生じる振動が、正規の受信波に対して毎回異なったタイミングとなり、流量計測の精度を向上させたものである。
【００１０】
請求項６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少なくとも１対の振動子と、振動子の駆動を行う送信手段と、振動子から受信を行う受信手段と、振動子の送受信の切換を行う切換手段を有し、前記送信手段と振動子の間及び前記受信手段と前記振動子の間にノイズ吸収手段を設けることにより、送信手段が振動子を駆動した時に生じるスパイク状ノイズを吸収するようにし、誤動作をなくし、流量計測の精度を向上させたものである。
【００１１】
請求項７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少なくとも１対の振動子と、振動子の駆動を行う送信手段と、振動子から受信を行う受信手段を有し、流体管路を受信手段の入力の一端に接地することにより、送信側から漏れてきた駆動パルスを流路から接地側に逃がし、受信手段には入力させないようにして、誤動作をなくし、流量計測の精度を向上させたものである。
【００１２】
請求項８に記載の発明は、体管路に設けられ超音波信号を送受信する少なくとも１対の振動子と、振動子の駆動を行う送信手段と、振動子から受信を行う受信手段と、振動子の送受信の切換を行う切換手段を有し、流体管路と振動子の外殻を電気的に絶縁する、駆動パルスが流体流路に伝わらないようにし、誤動作をなくし、流量計測の精度を向上させたものである。
【００１３】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれかに記載の流量計測装置の少なくとも一つの手段をコンピュータに実行させるためのプログラムである。この構成によれば、送信側に設定された振動子を駆動するときに流体管路から容量結合で漏れてくる駆動パルスを受信手段に入力させないようにするとともに、スイッチをオンさせるタイミングを毎回異なるようにすることにより、スイッチをオンさせた時の震動が、受信波に対して毎回異なったタイミングにするようにして、流量計測の精度を向上させたものである。また、プログラムであるのでマイコンなどを用いて本発明の流量計測装置の一部あるいは全てを容易に実現することができる。また記録媒体に記録したり通信回線を用いてプログラムを配信したりすることでプログラムの配布が簡単にできる。
【００１４】
【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。
【００１５】
（実施例１）
図１は本発明の第１の実施例における流量計測装置のブロック図を示すものである。
【００１６】
図１において、流体管路１０の途中に超音波を送受信する振動子１１ａ及び振動子１１ｂが流体の流れ方向に配置されている。１３は送信手段で、振動子１１ａあるいは振動子１１ｂへ超音波を出力する。１６は受信手段で、振動子１１ａあるいは振動子１２ｂからの超音波信号を受信すると同時に、第１計時手段１７の計時を開始する。１５はスイッチで、受信手段１６の入力間に設置され、第１計時手段１７の計時中はオンとなる。１８はアンプで、受信手段１６の信号を所定のレベルに増幅する。１９は第２計時手段で、第１計時手段１７の計時終了で計時を開始し、スイッチ１５のオンは継続し、第２計時手段１９の計時終了で、スイッチ１５をオフする。２１は繰り返し手段で、受信手段１６及びアンプ１８が振動子１１ａあるいは振動子１１ｂからの受信信号を受信したことを検出すると繰り返し信号をトリガ手段１４に送る。２２は遅延手段で、トリガ手段１４から信号があると、所定の遅延時間を設定する。トリガ手段１４は、遅延手段２２の遅延終了の信号を受けて、送信手段１３を動作させる。送信手段１３は、切換手段１２を介して振動子１１ａあるいは振動子１１ｂを駆動する。２４は計数手段で、スタート手段２３から測定開始信号が出力されると基準クロック２５の出力を計時する。２６は流量演算手段で、計数手段２４の計数値と遅延手段２２の遅延時間により流量演算を行う。
【００１７】
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。
【００１８】
図２は本発明の第１の実施例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は動作を示す回路図、図４は送信及び受信のタイミング及び波形を示す図である。
【００１９】
まず、スタート手段２３は切換手段１２により振動子１１ａを送信側に、振動子１１ｂを受信側に設定する。すなわち、図３において、切換手段１２に内蔵される第１切換スイッチ１２１をオンにして送信手段１３と振動子１１ａを接続させる。第２切換スイッチ１２２はオフである。また、第４切換スイッチ１２４をオンにして振動子１１ｂと受信手段１６を接続される。第３切換スイッチ１２３はオフである（図２ステップ３１）。次に、スタート手段２３は計数手段２４及び繰り返し手段２１を初期化し、計数手段２４は基準クロック２５の出力パルスの計数を始める（ステップ３２）。　また、繰り返し手段２１はトリガ手段１４を動作させる。遅延手段２２はトリガ手段１４のトリガ信号によって、遅延時間の計数を開始する。同時に第１計時手段１７の計時を開始すると同時に、スイッチ１５をオンさせる。すなわち、受信手段１６はスイッチ１５のオンによって、その入力端子の一端が接地される。これは、受信側に設定された振動子１１ｂの両端がスイッチ１５によって短絡されることとなる。送信手段１３は、トリガ手段１４からの信号があると所定の周波数で振動子１１ａを駆動し、流体管路１０内に超音波を発射させる（ステップ３３〜３６）。
【００２０】
振動子１１ａと振動子１１ｂの外殻と流体管路１０は金属で出来ており、かつ、流体管路１０中の気体が漏れないようにゴムパッキンなどでシールされている。流体管路１０と振動子１１ａ、振動子１１ｂの外殻の間には浮遊容量である流路容量２７が存在する。図４の（ａ）に示すように振動子１１ａを駆動したパルスは、その流路容量２７を通り、同図（ｂ）のように微分状パルスになって、振動子１１ｂを通り、第４切換スイッチ１２４を通って受信手段１６まで到達するが、この時スイッチ１５はオンされており、受信手段１６の入力が接地レベルであるので、受信手段１６に流れ込むことはない（図４の（ａ）及び（ｂ）ともに横軸は時間、縦軸は電圧である）。
【００２１】
第１計時手段１７の計時時間は、遅延手段２２の遅延時間の計時開始と同時に、計時が開始されるので、遅延時間に送信手段１３が振動子１１ａを駆動している時間を加えた時間より大きな値に設定されているので、第１計時手段１７の計時は、振動子１１ａの駆動が終了した時点以降に終了する。第１計時時間１７の計時終了で、スイッチ１５のオンは継続しながら、第２計時手段１９の計時を開始する。この第２計時手段１９の計時終了後にスイッチ１５をオフする（ステップ３７〜４０）。この時、受信手段１６の入力の電位と振動子１１ｂの電位が異なると、電位の高い方から低い方に電流が流れ、結果、振動子１１ｂを振動させてしまう。振動子１１ａから発射された超音波は流体管路１０内を伝搬し、振動子１１ｂに所定の伝搬時間後（流体管路１０中の被測定物の温度と種類、振動子１１ａと振動子１１ｂの距離で決まる。例えば、気体が空気で気温が２５℃、振動子１１ａと振動子１１ｂの距離が約１００ｍｍで約２９０μｓになる）に到達する。振動子１１ｂに生じた受信電流は、ＤＣ成分をカットするためのコンデンサ１６４を介して、受信手段１６に内蔵される帰還抵抗１６２によって、所定の倍率で電圧に変換される。１６３は電圧変換するときの基準電圧である。そして、アンプ１８にて所定のレベルまで増幅される。
【００２２】
図４の（ｃ）に示すように、この受信時に、スイッチ１５をオフしたときの不要振動の残響が残り、受信波に重畳される（図４の（ｃ）の横軸は時間、縦軸は電圧である）。この不要震動の残響が受信波を僅かに変形させ、受信点が正規の位置、すなわち、流体管路１０中の被測定物の温度と種類、振動子１１ａと振動子１１ｂの距離で決まる伝搬時間から僅かにずれ誤差となる。受信後にアンプ１８は繰り返し手段２３に信号を出力する。繰り返し手段２１は繰り返し回数を１つ増やすとともに、再びトリガ手段１４を動作させ、同時に遅延手段２２を動作させる。同時に、第１計時手段１７の計時を開始し、第１スイッチ１５をオフさせる。トリガ手段１４から信号を受けた遅延手段２４は、所定の遅延時間を計時し、遅延時間計時終了でトリガ手段１４は送信手段１３を動作させ、所定の周波数で振動子１１ａ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２１の繰り返し回数が設定値に達するまで、振動子１１ａから、流体管路１０内に超音波信号を送信し、所定時間後に振動１１ｂ及び受信手段１６により、超音波信号を受信し、そして遅延手段２２で所定の遅延時間計時後に再び送信を行うという動作を繰り返す（ステップ４１〜４２）。
【００２３】
前述した様に、スイッチ１５をオフしたときに発生する不要震動の残響が受信波に重畳されて、受信波が変形することにより、受信点に誤差が生じるが、第２計時手段１９の計時時間は超音波信号の周期を例えば２５０ｋＨｚとすると１周期は４μｓとなり、所定の中心値＋２μｓから−２μｓの範囲で繰り返し手段２１の繰り返し毎に例えば０．２μｓずつ異なった時間を順次設定するので、不要震動の残響は受信波に重畳する地点が毎回変わり、複数回繰り返すことにより誤差成分は平均化されてゼロになる。第２計時手段１９の計時時間設定方法として、一定のきざみで幅で設定値を設定する方法を説明したが、乱数を発生させて、毎回、この乱数によって第２計時手段１９の計時時間を設定する方法も、プログラムにより容易に実現させることができる。
【００２４】
繰り返し手段２１の計数が終了すると、計数手段２４の計時を停止する。流量演算手段２６は計数手段２４の値を読み込む。この計数値は、前述したように不要震動による誤差の影響はなくなっている。計数手段２４の計数値をＴ、遅延手段２２の設定値をＴｄとすると、上流側から下流側すなわち、振動子１１ａから振動子１１ｂに伝搬するのに要する時間Ｔ１は、繰り返し手段２１の繰り返し回数をＮとするとＴ１＝（Ｔ−Ｔｄ×Ｎ）／Ｎとなる。この値を流量演算手段２６に記憶する（ステップ４４）。
【００２５】
次に、再び、スタート手段２３は切換手段１２を動作させて、振動子１１ａを受信側に、振動子１１ｂを送信側に設定する。図３において、切換手段１２に内蔵される第２切換スイッチ１２２をオンにして送信手段１３と振動子１１ｂを接続させる。第１切換スイッチ１２１はオフである。また、第３切換スイッチ１２３をオンにして振動子１１ａと受信手段１６を接続される。第４切換スイッチ１２４はオフである。すなわち、振動子１１ａを受信手段１５に接続し、振動子１１ｂを送信手段１３に接続し、流体の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４６）。次に、繰り返し手段２１及び計数手段２４の値を初期値にし、計数手段２４は基準クロック２５の出力パルスの計数を始める。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。
【００２６】
繰り返しが終了し、下流側から上流側すなわち、振動子１１ｂから振動子１１ａ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４５）流量演算を行うが、このとき、流体管路１０に矢印の方向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Ｔ２の逆数差を流量演算手段２６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４７）。
【００２７】
以上にように、受信手段１６の入力端子間にスイッチ１５を備えることにより、送信側に設定された振動子１１ａあるいは１１ｂを駆動するときに流体管路１０から容量結合で漏れてくる駆動パルスを、スイッチ１５をオンすることにより接地側に逃がしてやり、受信手段１６に入力させないようにすることにより、誤動作をなくし、流量計測の精度を向上させることができる。
【００２８】
また、第１計時手段１７の計時終了時に計時を開始する第２計時手段１９を有し、スイッチ１５はこの第２計時手段１９に設定された時間の計時が終了した時にオフするとともに、第２計時手段１９に設定する計時時間を毎回異なるようにしたことにより、送信側に設定された振動子１１ａあるいは１１ｂを駆動するときに流体管路１０から容量結合で漏れてくる駆動パルスを接地側に逃がして、受信手段１６に入力させないようにするとともに、スイッチ１５をオフさせるタイミングを毎回異なるようにすることにより、スイッチ１５をオフさせた時に受信側の振動子１１ａあるいは１１ｂと受信手段１６の電位差によって、振動子１１ａあるいは１１ｂが強制振動させられることによって生じる振動が、正規の受信波に対して毎回異なったタイミングにするようにして、流量計測の精度を向上させたものである。
【００２９】
（実施例２）
図５は本発明の第２の実施例における流量計測装置のブロック図を示すものである。
【００３０】
図５において、流体管路１０の途中に超音波を送受信する振動子１１ａ及び振動子１１ｂが流体の流れ方向に配置されている。１３は送信手段で、振動子１１ａあるいは振動子１１ｂへ超音波を出力すると同時に、第３計時手段２０の計時を開始し、スイッチ１５をオンさせる。送信終了で計時を終了する。１６は受信手段で、振動子１１ａあるいは振動子１２ｂからの超音波信号を受信する。１５はスイッチで、第１計時手段１７の計時中はオンとなる。１８はアンプで、受信手段１６の信号を所定のレベルに増幅する。１９は第２計時手段で、第３計時手段２０の計時終了で計時を開始し、スイッチ１５のオンは継続し、第２計時手段１９の計時終了で、スイッチ１５をオフする。２１は繰り返し手段で、受信手段１６及びアンプ１８が振動子１１ａあるいは振動子１１ｂからの受信信号を受信したことを検出すると繰り返し信号をトリガ手段１４に送る。２２は遅延手段で、トリガ手段１４から信号があると、所定の遅延時間を設定する。トリガ手段１４は、遅延手段２２の遅延終了の信号を受けて、送信手段１３を動作させる。送信手段１３は、切換手段１２を介して振動子１１ａあるいは振動子１１ｂを駆動する。２４は計数手段で、スタート手段２３から測定開始信号が出力されると基準クロック２５の出力を計時する。２６は流量演算手段で、計数手段２４の計数値と遅延手段２２の遅延時間により流量演算を行う。
【００３１】
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が、動作、作用が実施例１と重複するところは説明を簡略及び割愛する。
【００３２】
図６は本発明の第２の実施例における流量計測装置の動作を示すフローチャート、図７は送信及び受信のタイミング及び波形を示す図である。
【００３３】
まず、スタート手段２３は切換手段１２により振動子１１ａを送信手段１３に接続し、振動子１１ｂを第１スイッチ１５を介して受信手段１６に接続する（図６ステップ５１）。次に、スタート手段２３は計数手段２４及び繰り返し手段２１を初期化し、計数手段２４は基準クロック２５の出力パルスの計数を始める（ステップ５２）。
【００３４】
また、繰り返し手段２１はトリガ手段１４を動作させる。遅延手段２２はトリガ手段１４のトリガ信号によって、遅延時間の計数を開始する。遅延手段２２が遅延時間の計数を終了すると、送信手段１３は、第３計時手段２０の計時を開始すると同時に、スイッチ１５をオンさせる。すなわち、受信手段１６はスイッチ１５のオンによって、その入力端子の一端が接地される。これは、受信側に設定された振動子１１ｂの両端がスイッチ１５によって短絡されることとなる。同時に送信手段１３は、所定の周波数で振動子１１ａを駆動し、流体管路１０内に超音波を発射させる（ステップ５３〜５７）。
【００３５】
送信時に生じる流路容量２７による微分状パルスは、送信手段１３が動作している間は第１スイッチ１５はオンされており、受信手段１６の入力の一端が、もう１つの入力端子、すなわち、接地されているので、受信手段１６に流れ込むことはない。
【００３６】
送信が完了し、第３計時手段１７の計時が終了すれば、スイッチ１５のオンは継続しながら、第２計時手段１９の計時を開始する。この第２計時手段１９の計時終了後にスイッチ１５をオフする（ステップ５８〜６０）。スイッチ１５のオフ時に生ずる不要震動による誤差は、実施例１で説明したように、第２計時手段１９の計数時間を繰り返し毎に変えているため、平均化されて問題がない。以降の動作は実施例１と同様なので説明を割愛する。
【００３７】
以上にように、切換手段１２と受信手段１６の間にスイッチ１５を備えることにより、送信側に設定された振動子１１ａあるいは１１ｂを駆動するときに流体管路１０から容量結合で漏れてくる駆動パルスを、第３計時手段２０が計時されている間すなわち、振動子１１ａあるいは１１ｂが駆動されている間はスイッチをオンすることにより、駆動パルスを接地側に逃がして、受信手段１６に入力させないようにすることにより、誤動作をなくし、流量計測の精度を向上させることができる。
【００３８】
また、第３計時手段２０の計時終了時に計時を開始する第２計時手段１９を有し、スイッチ１５はこの第２計時手段１９に設定された時間の計時が終了した時にオフするとともに、第２計時手段１９に設定する計時時間を毎回異なるようにしたことにより、スイッチ１５をオフさせるタイミングが毎回異なることになり、スイッチ１５をオフさせた時に受信側の振動子１１ａあるいは１１ｂと受信手段１６の電位差によって、受信側の振動子１１ａあるいは１１ｂが強制振動させられることによって生じる振動が、正規の受信波に対して毎回異なったタイミングにするようにして、流量計測の精度を向上させたものである。
【００３９】
なお、実施例では第１、第２、第３計時手段の構成を独立させたもので説明したがこれに限ることもなく、これらを例えばマイコンの内蔵タイマーなど１つで構成してもよい。
【００４０】
（実施例３）
図８は本発明の第３の実施例における流量計測装置の動作を示すブロック図、図９は同回路図と流体管路１０の断面を示す図である。
【００４１】
図８及び図９において、流体管路１０の途中に超音波を送受信する振動子１１ａ及び振動子１１ｂが流体の流れ方向に配置されている。１３は送信手段で、振動子１１ａあるいは振動子１１ｂへ超音波を出力する。１６は受信手段で、振動子１１ａあるいは振動子１２ｂからの超音波信号を受信すると同時に、第１計時手段１７の計時を開始する。１８はアンプで、受信手段１６の信号を所定のレベルに増幅する。２１は繰り返し手段で、受信手段１６及びアンプ１８が振動子１１ａあるいは振動子１１ｂからの受信信号を受信したことを検出すると繰り返し信号をトリガ手段１４に送る。２２は遅延手段で、トリガ手段１４から信号があると、所定の遅延時間を設定する。トリガ手段１４は、遅延手段２２の遅延終了の信号を受けて、送信手段１３を動作させる。送信手段１３は、切換手段１２を介して振動子１１ａあるいは振動子１１ｂを駆動する。２４は計数手段で、スタート手段２３から測定開始信号が出力されると基準クロック２５の出力を計時する。２６は流量演算手段で、計数手段２４の計数値と遅延手段２２の遅延時間により流量演算を行う。３１はプリント基板で、切換手段１２、送信手段１３、受信手段１６を内蔵する。３０はコネクタで、振動子１１ａ及び振動子１１ｂとプリント基板３１上の切換手段１２とを接続する。３２はリード線で、振動子１１ａ及び振動子１１ｂとコネクタ３０を接続する。２９はノイズ吸収手段で、リード線３２上に位置する。
【００４２】
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。
【００４３】
図１０は本発明の第３の実施例における流量計測装置の動作を示すフローチャートである。
【００４４】
まず、スタート手段２３は切換手段１２により振動子１１ａを送信側に、振動子１１ｂを受信側に設定する。すなわち、図９において、切換手段１２に内蔵される第１切換スイッチ１２１をオンにして送信手段１３と振動子１１ａを接続させる。第２切換スイッチ１２２はオフである。また、第４切換スイッチ１２４をオンにして振動子１１ｂと受信手段１６を接続する。第３切換スイッチ１２３はオフである（図１０ステップ７０）。次に、スタート手段２３は計数手段２４及び繰り返し手段２１を初期化し、計数手段２４は基準クロック２５の出力パルスの計数を始める（ステップ７１）。また、繰り返し手段２１はトリガ手段１４を動作させる。遅延手段２２はトリガ手段１４のトリガ信号によって、遅延時間の計数を開始する。送信手段１３は、トリガ手段１４からの信号があると所定の周波数で振動子１１ａを駆動し、流体管路１０内に超音波を発射させる（ステップ７２〜７４）。
【００４５】
送信手段１３が送信側に設定された振動子１１ａを駆動する時、その駆動波形はコネクタ３０からリード線３２を通って、振動子１１ａに伝わる。この駆動波形が振動子１１ａを駆動するするわけであるが、そのとき、流体管路１０と振動子１１ａの間に存在する流路容量２７を通って、パルス状のノイズが流体管路１０に伝わる。そして、そのノイズは、再び、流体管路１０と受信側に設定された振動子１１ｂの間の流路容量２７を通って、リード線３２、コネクタ３０、第４切換スイッチ１２４を通って、受信手段１６に伝わろうとするが、リード線３２に設置されたノイズ吸収手段２９によって吸収される。このノイズ吸収手段２９は環状のフェライトで構成され、その中をリード線３２が通っている。前述したパルス状のノイズはその周波数が数ＭＨｚ〜１０数ＭＨｚ程度となっており、ノイズ吸収手段２９であるフェライトとその中を通っているリード線３２とでインダクタンスを形成し、高周波成分をカットするようになっており、流体管路１０を通ってきたノイズを吸収する。従って、振動子１１ａを駆動したときのパルス状のノイズは受信手段１６に入力されることはない。また、切換手段１２によって送信と受信を入れ替えた時でも、受信側に設定された振動子１１のリード線３２に設置されたノイズ吸収手段２９によりノイズは前述の通り吸収され、受信手段１６に入力されることはない。
【００４６】
振動子１１ａから発射された超音波は流体管路１０内を伝搬し、振動子１１ｂに所定の伝搬時間後（流体管路１０中の被測定物の温度と種類、振動子１１ａと振動子１１ｂの距離で決まる。例えば、気体が空気で気温が２５℃、振動子１１ａと振動子１１ｂの距離が約１００ｍｍで約２９０μｓになる）に到達する。振動子１１ｂに生じた受信電流は、ＤＣ成分をカットするためのコンデンサ１６４を介して、受信手段１６に内蔵される帰還抵抗１６２によって、所定の倍率で電圧に変換される。１６３は電圧変換するときの基準電圧である。そして、アンプ１８にて所定のレベルまで増幅される。受信後にアンプ１８は繰り返し手段２３に信号を出力する。繰り返し手段２１は繰り返し回数を１つ増やすとともに、再びトリガ手段１４を動作させ、同時に遅延手段２２を動作させる。トリガ手段１４から信号を受けた遅延手段２４は、所定の遅延時間を計時し、遅延時間計時終了でトリガ手段１４は送信手段１３を動作させ、所定の周波数で振動子１１ａ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２１の繰り返し回数が設定値に達するまで、振動子１１ａから、流体管路１０内に超音波信号を送信し、所定時間後に振動１１ｂ及び受信手段１６により、超音波信号を受信し、そして遅延手段２２で所定の遅延時間計時後に再び送信を行うという動作を繰り返す（ステップ７５〜７７）。
【００４７】
繰り返し手段２１の計数が終了すると、計数手段２４の計時を停止する。流量演算手段２６は計数手段２４の値を読み込む。この計数値は、前述したように不要震動による誤差の影響はなくなっている。計数手段２４の計数値をＴ、遅延手段２２の設定値をＴｄとすると、上流側から下流側すなわち、振動子１１ａから振動子１１ｂに伝搬するのに要する時間Ｔ１は、繰り返し手段２１の繰り返し回数をＮとするとＴ１＝（Ｔ−Ｔｄ×Ｎ）／Ｎとなる。この値を流量演算手段２６に記憶する（ステップ７８）。
【００４８】
次に、再び、スタート手段２３は切換手段１２を動作させて、振動子１１ａを受信側に、振動子１１ｂを送信側に設定する。図１１において、切換手段１２に内蔵される第２切換スイッチ１２２をオンにして送信手段１３と振動子１１ｂを接続させる。第１切換スイッチ１２１はオフである。また、第３切換スイッチ１２３をオンにして振動子１１ａと受信手段１６を接続される。第４切換スイッチ１２４はオフである。すなわち、振動子１１ａを受信手段１５に接続し、振動子１１ｂを送信手段１３に接続し、流体の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８０）。次に、繰り返し手段２１及び計数手段２４の値を初期値にし、計数手段２４は基準クロック２５の出力パルスの計数を始める。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。
【００４９】
繰り返しが終了し、下流側から上流側すなわち、振動子１１ｂから振動子１１ａ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７９）流量演算を行うが、このとき、流体管路１０に矢印の方向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Ｔ２の逆数差を流量演算手段２６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８１）。
【００５０】
以上のように、リード線３２に設置されたノイズ吸収手段２９により、パルス状のノイズを吸収するので、送信時に振動子１１を駆動したときの駆動パルスが、受信手段１６に入力することがなく、誤動作がなく流量計測の精度を向上させたものである。
【００５１】
なお、本実施例ではノイズ吸収手段２９として環状のフェライトを採用し、その中をリード線３２が通った構成について説明したが、特に材質、形状にこだわることなく、振動子１１と切換手段１２の間にノイズが吸収される作用のある部材、例えばノイズカットトランスなどがあればよく、また、プリント基板３１上に配置されていてもよい。
【００５２】
（実施例４）
図１１は本発明の第４の実施例における流量計測装置の動作を示す回路図と流体管路１０の断面を示す図である。構成及び作用、動作が実施例３と重複するところは説明を簡略、割愛する。１０は流体管路で、断面を示す。２８はパッキンで振動子１１ａ及び振動子１１ｂと流体管路１０の間にあり、流体管路１０内の流体をシールし、外に漏れないようにしている。送信手段１３が送信側に設定された振動子１１ａ駆動したとき、振動子１１ａの外殻と流体管路１０の間に存在する流路容量２７を介して、微分状のパルスが流体管路１０にもれる。流体管路１０は接地されているため、漏れた微分状のパルスは接地側に流れこみ、振動子１１ｂから受信手段１６に流れ込むことはない。
【００５３】
以上のように、流体管路１０を接地しているため、送信時に振動子１１を駆動したときに、流体管路１０から容量結合で漏れてくる駆動パルスを接地側に逃がし、受信手段１６に入力させないようにしているため、誤動作がなく、流量計測の精度を向上させたものである。
【００５４】
（実施例５）
図１２は本発明の第５の実施例における流量計測装置の動作を示す回路図と流体管路１０の断面を示す図である。構成及び作用、動作が実施例３と重複するところは説明を簡略、割愛する。１０ａは流体管路Ａで流体管路１０を構成する部材で樹脂でできている。１０ｂは、流体管路Ｂで、流体管路１０を構成する部材で、金属である。流体管路Ａ１０ａは振動子１１ａ及び振動子１１ｂの周囲を覆うように構成されている。すなわち、流体管路Ｂ１０ｂとは電気的に絶縁されている。送信手段１３が送信側に設定された振動子１１ａを駆動したとき、振動子１１ａの外殻の面しているのは、樹脂でできた流体管路Ａ１０ａであるので、振動子１１ａとは電気的に絶縁されているため、金属でできた流体管路Ｂ１０ｂ及び振動子１１ｂとは絶縁されている。すなわち、駆動パルスが漏れて、振動子１１ｂから受信手段１６に流れ込むことはない。
【００５５】
以上のように、振動子１１ａ及び振動子１１ｂの周囲は樹脂でできた流体管路Ａであるため、送信時に振動子１１を駆動したときの駆動パルスが、受信手段１６に入力することはないので、誤動作がなく、流量計測の精度を向上させたものである。
【００５６】
なお、本実施例では流体管路１０が樹脂１０ａ、金属１０ｂに分かれた構成で説明したが、流体管路１０全体が樹脂で構成されていてもよい。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、送信側に設定された振動子を駆動するときに流体管路から容量結合で駆動パルスが漏れてきても、受信手段のスイッチを通じてり受信手段の入力端子から接地側に逃がすことにより、受信手段には駆動パルスの漏れ成分を入力させないようにすることにより、誤動作をなくし、流量計測の精度を向上させた流量計測装置を提供するすることができる。
【図面の簡単な説明】
【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
【図２】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】本発明の実施例１における流量計測装置の構成を示す回路図
【図４】本発明の実施例１における流量計測装置の動作タイミングを示す図
【図５】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
【図６】本発明の実施例２における流量計測装置の動作を示すフローチャート
【図７】本発明の実施例２における流量計測装置の動作タイミングを示す図
【図８】本発明の実施例３における流量計測装置の構成を示すブロック図
【図９】本発明の実施例３における流量計測装置の構成を示す回路と流体管路の断面を示す図
【図１０】本発明の実施例３における流量計測装置の動作を示すフローチャート
【図１１】本発明の実施例４における流量計測装置の構成を示す回路と流体管路の断面を示す図
【図１２】本発明の実施例５における流量計測装置の構成を示す回路と流体管路の断面を示す図
【図１３】従来の流量計測装置の構成を示す図
【図１４】従来の流量計測装置の動作タイミングを示す図
【符号の説明】
１０　流体管路
１１ａ　振動子
１１ｂ　振動子
１２　切換手段
１３　送信手段
１４　トリガ手段
１５　スイッチ
１６　受信手段
１７　第１計時手段
１８　アンプ
１９　第２計時手段
２０　第３計時手段
２１　繰り返し手段
２９　ノイズ吸収手段
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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