(57)【要約】【課題】昇圧手段の動作がシステム動作初期の電圧が安定していない場合だと他の回路動作に不具合を生じる可能性があるため、電源投入後一定時間経過してから昇圧手段を動作して電圧安定度を高めることを目的とする。【解決手段】電源制御手段４４は電源投入後一定時間経過してから昇圧手段４３に信号を送出し電圧を調整することで、安定した電圧で振動子への電力供給を行うとともに、負荷の動作に影響を与えない時期に昇圧手段２２を動作することでノイズ等の影響をシステムに与えないような昇圧手段の動作を実現することが可能になる。【選択図】  図１
2004333428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定流体の流れる流路に配置され超音波を送受信する一対の超音波振動子と、これら超音波振動子を駆動する送信手段と、受信側超音波振動子の出力信号を電気信号に変換する受信手段と、前記超音波振動子の送受信の切換手段と、前記超音波振動子間相互の超音波伝搬を複数回行う繰返し手段と、前記繰返し時に前記超音波振動子からの送信信号を遅らせる遅延手段と、それぞれの複数回繰返しの伝搬時間を計測する計時手段と、前記計時手段でそれぞれの計時値の差に基づいて流速およびまたは流量を算出する演算手段と、電源と、前記電源より高電圧をつくる昇圧手段と、前記電源と昇圧手段を制御する電源制御手段とを備えた流体の流れ計測装置。
【請求項２】
電源制御手段は電源出力が安定してから昇圧手段を動作する請求項１記載の流体の流れ計測装置。
【請求項３】
電源制御手段は電源出力を一定時間経過してから昇圧手段を動作する請求項１記載の流体の流れ計測装置。
【請求項４】
電源制御手段は昇圧手段の出力電圧があらかじめ定めた値になると昇圧手段の動作を停止する請求項１記載の流体の流れ計測装置。
【請求項５】
電源制御手段は送信手段の動作が開始する前に昇圧手段の動作を停止する請求項１記載の流体の流れ計測装置。
【請求項６】
電源制御手段は送信手段の動作が終了後一定時間経過後に昇圧手段の動作を停止する請求項１記載の流体の流れ計測装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項記載の電源制御手段としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、負荷に電源電圧より高電圧の電力を供給する昇圧手段を用い、超音波を利用して気体や液体などの流速およびまたは流量を計測する流体の流れ計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の昇圧手段としてはＤＣＤＣコンバータを利用したものがあり、これを利用した流量計測装置は、超音波を用いた電気的な計測方法である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１１は一般的な昇圧回路の構成を示すもので、１は電源、２はＤＣＤＣコンバータ、３はインダクタンスＬ、４はダイオードＤ、５はコンデンサＣ、６は負荷である。
【０００４】
ＤＣＤＣコンバータ２はインダクタンス３をスイッチング動作することによりオンからオフになったときにインダクタンスに生じる逆起電力がダイオード４を介して整流し、コンデンサ５でリップルを小さくした安定した高電圧を負荷６に供給するものである。
【０００５】
図１２は従来の超音波流量計を示し、流体流路１１の途中に超音波を発信する第１超音波振動子１２と受信する第２超音波振動子１３が流れ方向に配置されている。
【０００６】
１４は第１超音波振動子１２への送信回路、１５は第２超音波振動子１３で受信した超音波を信号処理する受信回路である。１６は受信回路１５で超音波を検知した後第１超音波振動子１２からの送信と第２超音波振動子１３での受信を複数回繰り返す繰返し手段である。
【０００７】
１７は受信回路で超音波を検出した後、再度第１超音波振動子１２から超音波を送信するまでの遅延時間を発生させる遅延時間発生手段であり、１８は遅延時間発生手段１７により発生した遅延時間を計測する遅延時間計測手段、１９は遅延時間発生手段１７の計測値を基に、遅延時間を制御する遅延時間制御手段、２０はは繰返し手段により行われる複数回の超音波伝達の所要時間を計測する累積時間計測手段、２１は遅延時間計測手段１８および累積時間計測手段２０の計測値から流量を求める流量演算手段である。
【０００８】
送信回路１４より送出されたバースト信号により第１超音波振動子１２から発信された超音波信号は、流れの中を伝搬し、第２超音波振動子１３で受信され受信回路１５で検知され、遅延時間発生手段１７で発生した遅延時間を置いた後、再び送信回路１４よりバースト信号が送出される。
【０００９】
送信回路１４からのバースト信号は、予め定められた回数だけ繰り返され、この繰返しに要した時間を累積時間計測手段２０で、また、遅延時間を遅延時間計測手段１０により計測する。
【００１０】
更に、流量演算手段２１では、累積時間計測手段２０で求めた値から遅延時間計測手段１９で求めた遅延時間を差し引くことにより、超音波の伝達のみの所要時間Ｔを求める。
【００１１】
通常、この送信回路から振動子を駆動する際には伝搬距離により信号が減衰することを考慮して高電圧を供給する。その回路として上記に説明した昇圧回路を利用することが多い。
【００１２】
【特許文献１】
特開２０００−２９２２３２号公報（第２頁、第１図）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の昇圧回路における高電圧供給回路では負荷の動作および回路全体の安定性を考えたＤＣＤＣコンバータの動作タイミングが統一されておらず、個々に動作している。
【００１４】
例えば送信、受信回路への供給電圧が安定する前にＤＣＤＣコンバータの動作を開始すると充電後、負荷が動作するまでの時間に無駄が発生する可能性がでてくる。さらに回路の初期設定動作などを行なっている時に昇圧回路が動作するとシステムの電圧が変動したり、ノイズの発生による計測精度の劣化につながる可能性がある。
【００１５】
本発明は上記の課題を解決するもので、昇圧手段をこまめに制御することで、安定した電圧で負荷への電力供給を行うとともに、ノイズ等の影響をシステムに与えないような昇圧手段の動作を実現することを目的としている。
【００１６】
そして、このような安定した昇圧制御手段を用いることで、計測系の安定動作を実現する精度の良い流速およびまたは流量計測を実現することを目的としている。
【００１７】
【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、本発明の流体の流れ計測装置は、被測定流体の流れる流路に配置され超音波を送受信する一対の超音波振動子と、これら超音波振動子を駆動する送信手段と、受信側超音波振動子の出力信号を電気信号に変換する受信手段と、前記超音波振動子の送受信の切換手段と、前記超音波振動子間相互の超音波伝搬を複数回行う繰返し手段と、前記繰返し時に前記超音波振動子からの送信信号を遅らせる遅延手段と、それぞれの複数回繰返しの伝搬時間を計測する計時手段と、前記計時手段でそれぞれの計時値の差に基づいて流速およびまたは流量を算出する演算手段と、電源と、前記電源より高電圧をつくる昇圧手段と、前記電源と昇圧手段を制御する電源制御手段とを備え、回路全体の動作と負荷の動作に応じてこまめに昇圧手段による電圧の上昇動作を制御するようにしたものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態は、被測定流体の流れる流路に配置され超音波を送受信する一対の超音波振動子と、これら超音波振動子を駆動する送信手段と、受信側超音波振動子の出力信号を電気信号に変換する受信手段と、前記超音波振動子の送受信の切換手段と、前記超音波振動子間相互の超音波伝搬を複数回行う繰返し手段と、前記繰返し時に前記振動子からの送信信号を遅らせる遅延手段と、それぞれの複数回繰返しの伝搬時間を計測する計時手段と、前記計時手段でそれぞれの計時値の差に基づいて流速およびまたは流量を算出する演算手段と、電源と、前記電源より高電圧をつくる昇圧手段と、前記電源と昇圧手段を制御する電源制御手段とを備えたものである。
【００１９】
そして、回路動作が安定する電源電圧を確保するとともに負荷の動作に応じて電圧を制御する動作を行うことにより、安定した電圧で負荷への電力供給を行うとともに、ノイズ等の影響をシステムに与えないような昇圧手段の動作を実現することができ、計測系の安定動作を実現し、精度の良い流速およびまたは流量計測を実現することが可能になる。
【００２０】
昇圧手段を動作は、電源制御手段が電源出力を安定化してから行うことにより、電源の出力電圧が安定し、各部の回路電圧が定まり、定常動作になった後に昇圧手段を動作でき、負荷の動作と周辺回路両方の安定度を向上することが可能になる。
【００２１】
また、電源制御手段が電源出力を一定時間経過してから昇圧手段を動作することにより、電源の出力電圧が安定し各部の回路電圧が定まり初期動作が終了した後に昇圧手段を動作でき負荷の動作と周辺回路両方の安定度を向上することが可能になる。
【００２２】
また、電源制御手段が昇圧手段の出力電圧があらかじめ定めた値になると昇圧手段の動作を停止することにより、昇圧手段の動作時間を短くし無駄な電力を切り詰めるとともにノイズ発生時間も短くし省電力動作が可能になる。
【００２３】
また、電源制御手段が送信手段の動作が開始する前に昇圧手段の動作を停止することにより、負荷の動作する前に昇圧手段を動作を終了することにより、常に負荷が動作する時に高電圧を供給可能な状態にしておくとともに昇圧手段の動作時間を短くして省電力動作が可能になる。
【００２４】
また、電源制御手段が送信手段の動作が終了後一定時間経過後に昇圧手段の動作を停止することにより、送信動作を安定した電圧で行うことができその後十分昇圧動作を行ってから動作を停止することで、次の動作準備をしておくことが可能になる。
【００２５】
さらに、電源制御手段の動作を確実にするためのコンピュータを機能させるためのプログラムを有する構成としたもので、これにより昇圧手段の動作設定、変更が容易にでき、また経年変化などにも柔軟に対応できるためよりフレキシブルに昇圧出力電圧の精度向上を行うことができる。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００２７】
（実施例１）
図１おいて、被測定流体の流れる流路３１には超音波を送受信する第１の超音波振動子３２と第２の超音波振動子３３とが設置してある。
【００２８】
また、前記第１の超音波振動子３２を駆動する送信手段３４と、前記第２の超音波振動子３３の受信信号を受け受信タイミングを決定する受信手段３５とを設け、さらに、前記送信手段３４と第１の超音波振動子３２、および、第２の超音波振動子３３と受信手段３５の間には切換手段３６を設け、超音波の送受信を第１の超音波振動子３２と第２の超音波振動子３３の間で交互に行うようにしている。
【００２９】
受信手段３５の出力を受け、送信手段３４を介して再度超音波の送受信を繰り返すという動作回数を計測し、所定の回数で動作を停止する繰返し手段３７と、前記繰返し手段３７の信号を受け所定の遅延時間遅れて前記送信手段３４のトリガ信号として出力する遅延手段３８と、少なくとも送信手段３４による第１の振動子３２の駆動開始から前記繰返し手段３７の動作停止までの超音波の伝搬時間を測定する計時手段３９と、前記計時手段３９の値から流速を演算し、それから流量を求める演算手段４０とを有するものである。
【００３０】
また、計測制御手段４１を設け、前記送信手段３４を動作する計測スタート信号を出力する。
【００３１】
さらに、電力の供給を行う電源４２と、電源より高電圧の負荷を駆動するための昇圧手段４３と、前記電源と昇圧手段を制御する電源制御手段４４を備えている。
【００３２】
通常の動作を説明する。計測制御手段４１からスタート信号を受けた送信手段３４が第１の超音波振動子３２を一定時間パルス駆動行うと同時に計時手段３９は計測制御手段４１からの信号によって時間計測始める。
【００３３】
パルス駆動された第１の超音波振動子３２からは超音波が送信される。第１の超音波振動子３２から送信した超音波は被測定流体中を伝搬し、第２の超音波振動子３３で受信される。
【００３４】
第２の超音波振動子３３の受信出力は、受信手段３５で信号を増幅された後、予め定められている受信タイミングの信号レベルで超音波の受信を決定する。繰返し動作を行わない場合はこの超音波の受信を決定した時点で計時手段３９の動作を停止し、その時間情報ｔから（式１）によって流速を求める。
【００３５】
（計時手段３９から得た測定時間をｔ、超音波振動子間の流れ方向の有効距離をＬ、音速をｃ、被測定流体の流速をｖとする）。
【００３６】
ｖ＝（Ｌ／ｔ）−ｃ  ・・・（式１）
受信手段３５は通常コンパレータによって基準電圧と受信信号を比較するようになっていることが多い。
【００３７】
繰返し手段３７を用いる今回の動作は受信手段３５の判定結果を遅延手段３８で一定時間遅延させた後に送信手段３４に返し、再度送信を行う。繰返し動作を決められた回数行い、その時間を計時手段３９で測定し、計時手段３９の測定時間を元に（式２）の計算によって流速を求める。
【００３８】
なお、遅延手段の遅延時間をＴｄ、繰返しの回数をｎ、測定時間をｔｓ、超音波振動子間の流れ方向の有効距離をＬ、音速をｃ、被測定流体の流速をｖとする。
【００３９】
ｖ＝Ｌ／（ｔｓ／ｎ−Ｔｄ）−ｃ・・・（式２）
この方法によれば（式１）の方法に比べ精度よく測定することができる。
【００４０】
また、第１の超音波振動子３２と第２の超音波振動子３３とを切り替え、被測定流体の上流から下流と下流から上流へのそれぞれの伝搬時間を測定し、（式３）より速度ｖを求める。
【００４１】
なお、上流から下流への測定時間時間をｔ１、下流から上流への測定時間時間をｔ２とする。
【００４２】
ｖ＝Ｌ／２（（１／ｔ１）−（１／ｔ２））・・・（式３）
この方法によれば音速の変化の影響を受けずに流度を測定することが出来るので、流速・流量・距離などの測定に広く利用されている。流速ｖが求まると、それに流路１の断面積を乗ずることにより流量を導くことができる。
【００４３】
通常の動作は図２に示すタイミング図のようになる。すなわち、計測制御手段４１による時刻ｔ０における開始信号から計測を開始し、ｔ１で送信手段３４を介して第１の超音波振動子３２を駆動する。
【００４４】
そこで発生した超音波信号は流路内を伝搬し、時刻ｔ２で第２の超音波振動子３３に到達し、受信手段３５で受信点を検知すると繰返し手段３７は設定回数に達していない場合、遅延手段３８に信号を送出する。
【００４５】
そして時刻ｔ３から遅延手段３８が動作し、予め定めた時間だけ動作した後時刻ｔ４で送信手段３４に信号を送出し、再び第１の超音波振動子３２を駆動する。以下、この繰返しを行っている。
【００４６】
繰返し手段３７で決められた回数動作すると時刻ｔ５で送受信動作は停止し、その時間はＴとなる。その後、切換え手段３６が送受信を切換える。すなわち第１の超音波振動子３２が受信側、第２の超音波振動子３３が送信側になる。そして同様な繰返し動作を行う。
【００４７】
次に計測制御手段４１などに電力を供給する電源周辺について図３も参照して説明する。
【００４８】
４２は電源、４３は昇圧手段、４４は電源制御手段、４５は負荷である。昇圧手段４３の例としては内部にインダクタンス４３ａ、開閉手段４３ｂ、ダイオード４３ｃ、開閉制御手段４３ｄで構成できる。
【００４９】
制御手段４４が負荷４５の動作を検知すると、開閉制御手段４３ｄに信号を送出し、この開閉制御手段４３ｄは開閉手段４３ｂをオン、オフ動作する。
【００５０】
これにより電源４２からインダクタンス４３ａを介して流れる電流が断続的になるため、インダクタンス４３ａの逆起電力がダイオード４３ｃを通して負荷４５に供給される。
【００５１】
電源制御手段４４による他の動作を示す構成としては負荷４５の動作を電源制御手段４４で検知できるようにしても良い。
【００５２】
負荷４５の端子電圧を抵抗分割などで電圧信号とし、その信号が昇圧手段４３内部の開閉制御手段４３ｄに入れば電圧の情報により開閉手段を動作して昇圧電圧を制御することが可能である。
【００５３】
また、出力電圧を電源制御手段４４で測定し、例えばＡＤ変換器などにより電圧信号を得ることにより電源制御手段４４は昇圧手段４３の出力電圧を一定にするよう開閉手段４３ｂを調整する信号を送出する。
【００５４】
このように電源制御手段４４は負荷４５の動作を検知し、その動作に応じて昇圧手段４３に信号を送出し電圧を調整することで、安定した電圧で負荷４５への電力供給を行うとともに、負荷の動作に影響を与えない時期に昇圧手段４３を動作することでノイズ等の影響をシステムに与えないような昇圧手段の動作を実現することが可能になる。
【００５５】
さらに、電源電圧を降圧するための降圧手段４３ｅや電源電圧と直結する電源経路を追加しておいても良い。
【００５６】
従来例との差を図４のタイミングを用いて説明する。図４（ａ）は従来の昇圧回路であるＤＣＤＣコンバータ２における負荷の動作タイミングである。負荷が動作することにより昇圧手段２の出力電圧が（ｂ）のように低下してくる。そしてｔ１で電圧が低下したことを検知してＤＣＤＣコンバータが動作する。このｔ１のタイミングは電圧によってのみ決まり負荷の動作を考慮していない。
【００５７】
したがって、図４にあるように負荷６が動作中に電圧が低下した場合もすぐにＤＣＤＣコンバータが昇圧動作を開始してしまう。これは負荷の端子電圧が動作中に変動することを示している。
【００５８】
計測装置などに使用していると動作電圧が変動するため安定度が悪くなってくる。同様に図４（ｃ）は本発明の電源制御手段４４を用いた場合の負荷の動作タイミングである。
【００５９】
そして、（ｄ）が電源制御手段４４の動作タイミングである。電源制御手段４４は負荷６の動作を検知しているため負荷の動作が終了すると時刻ｔ３、ｔ４で昇圧手段４３に信号を送出し開閉手段を調節することで昇圧動作を行う。
【００６０】
したがって昇圧手段４３の出力電圧は図２（ｅ）のようになり、負荷の動作タイミングを外して電圧の変更を行うことが可能になる。
【００６１】
流量計測装置において図５のように電源制御手段４４を組み込んだ場合について説明する。
【００６２】
第１の超音波振動子３２を駆動するには流路３１の内部を十分な超音波信号レベルで伝送するためある程度高電圧で駆動する必要がある。そこで昇圧手段４３の出力は送信手段３４を介して第１の振動子３２に繋がっている。
【００６３】
途中の切換え手段３６は送受信を切換えているだけなのでここでの詳しい説明は除く。
【００６４】
送信手段３４の内部の一例として超音波振動子を動作するために３４ａから３４ｄまでの送信開閉手段を用いたブリッジ構成をとる。最初送信開閉手段３４ａ，３４ｄを通電状態にし、反対に３４ｂ、３４ｃを開放しておく。
【００６５】
次に送信開閉手段３４ａ，３４ｄを開放し、３４ｂ、３４ｃを通電状態にする。この動作で超音波振動子が動作し始める。超音波振動子への電源は昇圧手段４３からの高電圧が供給される。
【００６６】
この高電圧の供給が図４（ｂ）に示してあるように負荷（ここでは超音波振動子）の動作状態によらず、ＤＣＤＣコンバータのみの動作で昇圧動作を行うと超音波振動子への供給電圧が動作中に変化してしまい、受信信号が一定でなくなる。これは流量の計測精度に大きく影響するために好ましいことではない。
【００６７】
図４（ｄ），（ｅ）のように電源制御手段４４が昇圧手段４３の動作や超音波振動子３２の動作を検知し、超音波振動子３２の動作に影響の無い時期に昇圧手段４３を動作するように制御信号を送出することにより安定した電圧で超音波振動子への電力供給を行うとともに、ノイズ等の影響を流量計測システム全体に与えないような昇圧手段４３の動作を実現することが可能になる。
【００６８】
電源制御手段４４は計測制御手段４１から計測動作信号が出ているのを信号として受け取ることが可能なため、より確実に振動子の動作に影響を与えない状態で昇圧手段４３を制御することできるようになる。
【００６９】
図５では電源制御手段４４と計測制御手段４１を別々に設けているが同じ制御手段として１つの論理手段、例えばマイコンを用いても良い。
【００７０】
さらに、電源制御手段４４が昇圧手段４３にインダクタンスの開閉動作を指示しても出力電圧があまり低下していない場合には動作しないことがある。
【００７１】
例えば、昇圧手段４３としてＤＣＤＣコンバータを用いている場合は素子自体で出力電圧を監視している場合がある。
【００７２】
このような場合は出力に抵抗などの電力消費を促す素子を一時的に接続し電圧を低下させてから昇圧動作を確実に動作する方法をとることが可能である。また開閉手段の動作時間を短くしたりするなどして昇圧手段４３の出力電圧を微調整することが可能である。
【００７３】
動作開始時の電源周辺のタイミングについて説明する。省電力で動作する場合などは電源をこまめに入り切りし、本当に動作が必要な場合のみ電源を各部に供給し、それ以外は休止する方法が多くの制御手段に用いられている。流量計測装置のように周期的に動作を行う機器では非動作時に電源を遮断することが有用である。
【００７４】
そのため、電源を立ち上げる動作が頻発するが、その度に各種設定を行う必要がでてくる。送信手段３４、受信手段３５への供給電圧が安定する前に昇圧手段４３の動作を開始すると充電後、負荷としての振動子が動作するまでの時間に無駄が発生する可能性がでてくる。
【００７５】
さらに、計測制御手段４１の初期設定動作などを行なっている時に昇圧手段４３が動作するとシステムの電圧が変動したり、ノイズの発生による計測精度の劣化につながる可能性がある。
【００７６】
例えば、計測制御手段４１の内部に複数の集積回路が存在し、初期データのやり取りやアナログ部の調整を行っているような場合である。
【００７７】
このような場合は図６に示しているように（ａ）のように電源制御手段の入力部の電圧が上昇し、規定電圧を超えると（ｂ）のようにデジタル機器は動作を開始する。時刻ｔ１で計測制御手段４１が動作を開始し、初期設定を行いはじめる。
【００７８】
そしてｔ２までの時間で各部の設定を終了した後（ｃ）で電源制御手段４４が昇圧手段４３を動作するよう信号を送出する。昇圧手段４３の出力は（ｄ）のように立ち上がりｔ３で所定の電圧を満足する。
【００７９】
その後で計測制御手段４１は送信手段３４を動作する。このように安定した昇圧制御手段を用いることで、計測系の安定動作を実現する精度の良い流速およびまたは流量計測を実現することができる。
【００８０】
さらに、アナログ回路などの設定後に昇圧手段４３を動作することでノイズ等の影響をシステムに与えないような昇圧手段の動作を実現することが可能になる。
【００８１】
また、図７を用いて他の動作を説明する。電源の立ち上げを頻発している場合、電源４２からの電圧立ち上がりが安定しない間に昇圧手段４３が動作すると周辺の動作に悪影響を与えたり、無駄な動作待ち時間を発生する場合がある。そこで図７（ａ）のように電源制御手段の入力部の電圧が上昇し、ｔ０で規定電圧を超えると（ｂ）のようにデジタル機器は動作を開始する。
【００８２】
そして、（ｃ１）のようにｔ１で電源制御手段４４が昇圧手段４３を動作するよう信号を送出する。時刻ｔ０からｔ１の間で電源出力はほぼ安定しているため各部の動作も落ち着いてきている。
【００８３】
このように、電源制御手段４４が電源出力が安定してから昇圧手段４３を動作することにより、電源の出力電圧が安定し各部の回路電圧が定まり定常動作になった後に昇圧手段４３を動作でき負荷である超音波振動子の動作と周辺回路両方の安定度を向上することが可能になる。
【００８４】
また、図７を用いて他の動作を説明する。電源の立ち上がりが安定しても他の周辺部分の動作がまだ安定していない場合がある。そこで上記動作と同様に図７（ａ）のように電源制御手段の入力部の電圧が上昇し、ｔ０で規定電圧を超えると（ｂ）のようにデジタル機器は動作を開始する。
【００８５】
そしてｔ０から一定時間Ｔを経過してから（ｃ２）のようにｔ２で電源制御手段４４が昇圧手段４３を動作するよう信号を送出する。時刻ｔ０からｔ２の間で周辺回路の動作、初期設定がほぼ安定しているため各部の動作も正常になっている。
【００８６】
このように電源の出力電圧が安定しすぐに動作を開始するのでは無く一定時間待機し各部の回路電圧が定まり初期動作が終了した後に昇圧手段を動作することで負荷の動作と周辺回路両方の安定度を向上することが可能になる。
【００８７】
また、図８を用いて他の動作を説明する。電源の立ち上がりが終了した後、電源制御手段４４により昇圧手段４３を動作すると昇圧手段４３の出力は電源４２の電圧より高くなっていく。
【００８８】
そして、一定電圧まで上昇すると後は回路電流を消費しながら待機しているだけである。省電力動作をしている場合、このような待機電流を必要とする動作は避けなければならない。
【００８９】
そこで図８（ａ）のように電源制御手段の入力部の電圧が上昇し、ｔ０で規定電圧を超えると（ｂ）のようにデジタル機器は動作を開始する。その後（ｃ）のようにｔ１で電源制御手段４４が昇圧手段４３を動作するよう信号を送出する。
【００９０】
昇圧手段４３の出力は（ｄ）のように上昇しｔ２で一定電圧に達した後その電圧を維持する。電源制御手段４４はｔ１からｔ２までの時間Ｔ１より長い時間経過したｔ３において昇圧手段４３の動作を停止する信号をだす。
【００９１】
これによって昇圧手段４３の内部で消費される回路電流を極力無くすことができる。このように電源制御手段が、昇圧手段の出力電圧があらかじめ定めた値になると昇圧手段の動作を停止することにより、昇圧手段の動作時間を短くし無駄な電力を切り詰めるとともにノイズ発生時間も短くし省電力動作が可能になる。
【００９２】
（実施例２）
実施例２を図９、図１０も参照して説明する。実施例１と異なるところは昇圧手段の動作を振動子の動作近傍で行うことである。
【００９３】
まず、実施例１で示したように流量計測装置に用いられている超音波振動子などの負荷は動作することにより電力を消費するため昇圧手段の出力電圧が低下する。
【００９４】
例えば、図１の第１の超音波振動子３２が動作すると、図５における昇圧手段４３の出力電圧は低下するため、それを補うため昇圧手段４３が動作しなければならない。
【００９５】
そこで、昇圧手段４３を動作するタイミングを調節することにより超音波振動子の動作を安定したものにしていく。
【００９６】
図９の時刻ｔ３１，ｔ３３，ｔ３５，ｔ３７で（ａ）のように第１の超音波振動子３２が動作すると電力を消費するため昇圧手段４３の出力電圧は低下している。
【００９７】
これを防止するために振動子の動作する前に（ｂ）のように時刻ｔ３０，ｔ３２，ｔ３４，ｔ３６で電力制御手段４４が昇圧手段４３を動作して電圧を調整する。
【００９８】
時刻ｔ３０の前には図示していないが振動子が動作しているため昇圧手段４３の出力電圧は低下しているが繰返し動作のため説明を省略している。負荷である振動子の動作は計測制御手段４１を介して電力制御手段４４が検知できるため、振動子の動作する前に昇圧手段４３に信号を送出し電圧の調整を行うことが可能になる。その結果昇圧手段４３の出力は図９（ｃ）のように安定した電圧状態を示す。
【００９９】
これは超音波振動子の動作する前に昇圧手段４３の動作が終了しているため電圧は最適な値になり、負荷である超音波振動子が動作する時に高電圧を供給可能な状態にしておくことが可能になる。
【０１００】
さらに、システム全体に対するインダクタンス動作などによるノイズ発生が無くなっているため流量計測に応用した場合でも安定した計測動作をすることが可能になる。
【０１０１】
図９（ｂ）では昇圧手段４３の動作が超音波振動子の動作する直前に停止するようになっているが、（ｂ２）のように超音波振動子の動作する一定時間前ΔＴ２に動作を終了するよう電力制御手段４４が調整するようにしても良い。
【０１０２】
これは電力制御手段４４からの停止信号が変化することによりシステム全体に微弱な電圧変化（ノイズ）が発生する場合が考えられる。
【０１０３】
その電圧変化が他の手段に影響を与えないよう超音波振動子が動作する一定時間前に信号を送出しておけば例えば信号による反射やダンピング信号が収束してからシステム全体の安定後に超音波の送受信動作を安定に行うことが可能になる。また、こまめに昇圧手段をオンオフすることにより省電力も実現できる。
【０１０４】
このように電源制御手段が送信手段の動作が開始する前に昇圧手段の動作を停止することにより、負荷の動作する前に昇圧手段を動作を終了することができ、常に負荷が動作する時に高電圧を供給可能な状態にしておくとともにシステムの安定性を向上し、昇圧手段の動作時間を短くして省電力動作が可能になる。
【０１０５】
図９では振動子が動作する直前には必ず昇圧手段が動作するようになっているが、一定回数毎や動作回数の公約数に相当する回数毎において振動子が動作する前に昇圧手段４３を動作する構成をとっても良い。
【０１０６】
また、図１０も参照して他の動作を説明する。昇圧手段４３を動作するタイミングを調節することにより超音波振動子の動作を安定したものにしていく。
【０１０７】
図１０の時刻ｔ４０，ｔ４２，ｔ４４，ｔ４６で（ａ）のように第１の超音波振動子３２が動作して電圧がある程度低下すると、（ｂ）のように時刻ｔ４１，ｔ４３，ｔ４５，ｔ４７で電源制御手段４４が昇圧手段４３を動作して電圧を調整する。
【０１０８】
負荷である超音波振動子の動作は計測制御手段４１を介して電力制御手段４４が検知できるため、超音波振動子の動作した後に昇圧手段４３に信号を送出し電圧の調整を行うことが可能になる。
【０１０９】
その結果昇圧手段４３の出力は（ｃ）のように安定した電圧状態を示す。これは超音波振動子の動作した後において電圧低下分を正確に把握し、昇圧手段４３で補充するとともにその昇圧した電圧が安定してから次回に負荷である超音波振動子の動作を行うことができるため流速およびまたは流量計測などに応用した場合安定したシステム動作を行うことが可能になる。
【０１１０】
例えば、昇圧手段４３に容量性の大きな負荷が接続されていた場合などは電圧の上昇も大きな時定数を持った変化になるが、超音波振動子の動作終了後から電圧の調整を行うと、次の超音波振動子の動作するかなり前から余裕をもって、安定した電圧に調整することができる。
【０１１１】
図１０（ｂ）では昇圧手段４３の動作が超音波振動子の動作した直後に停止するようになっているが、（ｂ２）のように超音波振動子が動作した後一定時間後ΔＴ３に動作を開始するよう電力制御手段４４が調整するようにしても良い。
【０１１２】
これは超音波振動子が動作した直後は高電圧の信号が変化するためシステム全体にグランドを含めて電圧変化を発生する場合が考えられる。
【０１１３】
その電圧変化が他の手段に影響を与えている場合には例えば電源制御手段４４で昇圧手段４３の正確な出力電圧を検出できない場合がある。
【０１１４】
そこで超音波振動子が動作した後、システム全体の電気信号が安定した後に昇圧手段の正確な電圧を把握してから昇圧動作を行うことで安定な電源管理が可能になる。また、こまめに昇圧手段をオンオフすることにより省電力も実現できる。
【０１１５】
このように電源制御手段が送信手段の動作が終了した後に昇圧手段の動作を開始して次回の超音波振動子の動作に備えることにより、超音波振動子の動作の前に十分時間を持って安定な高電圧を供給可能な状態にしておくとともにシステムの安定性を向上し、昇圧手段の動作時間を短くして省電力動作が可能になる。
【０１１６】
このように電源制御手段が送信手段の動作が終了後一定時間経過後に昇圧手段の動作を停止することにより、送信動作を安定した電圧で行うことができその後十分昇圧動作を行ってから動作を停止することで、次の動作準備をしておくことが可能になる。
【０１１７】
図１０では超音波振動子が動作した後には必ず昇圧手段が動作するようになっているが、一定回数毎や動作回数の公約数に相当する回数毎において超音波振動子が動作した後に昇圧手段を動作する構成をとっても良い。
【０１１８】
（実施例３）
実施例３に関する流量計測装置について説明する。
【０１１９】
実施例１と異なるところは、昇圧手段４３の動作を調整する電源制御手段４４の動作を確実にするためのコンピュータを機能させるためのプログラムを有する記憶媒体４６を用いていることである。
【０１２０】
図１、および図５において実施例１から実施例２で示した電源制御手段４４の動作を行うには、予め実験等により振動子の動作による昇圧手段４３の出力変化、経年変化、温度変化、システムの安定度に関して昇圧手段の動作タイミングなどの相関を求め、例えばファジィ制御のメンバーシップ関数のように適合度というような形で判断する判定ソフトをプログラムとして記憶媒体４６に格納しておく。
【０１２１】
通常マイクロコンピュータのメモリやフラッシュメモリ等電気的に書き込み可能なものにしておくと利用が便利である。
【０１２２】
このように電源制御手段４４の動作をプログラムで行うことができるようになると超音波振動子の駆動電圧の変化に対して追随する昇圧手段４３の動作をソフトで行うことになる。これにより送信回数の条件設定、切換手段３６動作前後における電圧調整の条件設定、変更が容易にでき、また経年変化などにも柔軟に対応できるためよりフレキシブルに計測時間の精度向上を行うことができる。
【０１２３】
なお、本実施例において電源制御手段４４以外の動作もマイコン等によりプログラムで行ってもよい。
【０１２４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかのように本発明の計測装置によれば、電源制御手段が回路全体の動作と負荷の動作に応じてこまめに昇圧手段による電圧の上昇動作を制御することにより、回路動作が安定する電源電圧を確保するとともに負荷の動作に応じて電圧を制御する動作を行うことにより安定した電圧で負荷への電力供給を行うとともに、ノイズ等の影響をシステムに与えないような昇圧手段の動作を実現することができる。このような安定した昇圧手段を用いることで、計測系の安定動作を実現する精度の良い流速およびまたは流量計測を実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の流れ計測装置の全体ブロック図
【図２】（ａ）同計測装置における計測制御手段の動作を示すタイミング図
（ｂ）同計測装置における送信波の動作を示すタイミング図
（ｃ）同計測装置における受信波の動作を示すタイミング図
（ｄ）同計測装置における遅延手段の動作を示すタイミング図
【図３】本発明の実施例１における電源周辺のブロック図
【図４】（ａ）従来の昇圧回路における負荷の動作を示すタイミング図
（ｂ）従来の昇圧回路における出力を示すタイミング図
（ｃ）本発明の計測装置における昇圧手段の動作を示すタイミング図
（ｄ）同電源制御手段の動作を示すタイミング図
（ｅ）同昇圧手段の動作を示すタイミング図
【図５】同流れ計測装置の送信手段周辺の接続を示すブロック図
【図６】（ａ）同計測装置における電源の動作を示すタイミング図
（ｂ）同計測装置における計測制御手段の動作を示すタイミング図
（ｃ）同計測装置における電源制御手段の動作を示すタイミング図
（ｄ）同計測装置における昇圧手段の動作を示すタイミング図
【図７】（ａ）同計測装置における電源の動作を示すタイミング図
（ｂ）同計測装置における計測制御手段の動作を示すタイミング図
（ｃ１）同計測装置における電源制御手段の動作を示すタイミング図
（ｃ２）同計測装置における電源制御手段の動作を示すタイミング図
【図８】（ａ）同計測装置における電源の動作を示すタイミング図
（ｂ）同量計測装置における計測制御手段の動作を示すタイミング図
（ｃ）同計測装置における電源制御手段の動作を示すタイミング図
（ｄ）同計測装置における昇圧手段の動作を示すタイミング図
【図９】（ａ）本発明の第２の実施例の計測装置における超音波振動子の動作を示すタイミング図
（ｂ）同計測装置における電源制御手段の動作を示すタイミング図
（ｂ２）同計測装置における電源制御手段の動作を示すタイミング図
（ｃ）同計測装置における昇圧手段の動作を示すタイミング図
【図１０】（ａ）同計測装置における振動子の動作を示すタイミング図
（ｂ）同計測装置における電源制御手段の動作を示すタイミング図
（ｂ２）同計測装置における電源制御手段の動作を示すタイミング図
（ｃ）同計測装置における昇圧手段の動作を示すタイミング図
【図１１】従来の昇圧回路の全体のブロック図
【図１２】従来の流量計測装置の全体のブロック図
【符号の説明】
３１  流路
３２  第１の超音波振動子
３３  第２の超音波振動子
３４  送信手段
３５  受信手段
３６  切換手段
３７  繰返し手段
３８  遅延手段
３９  計時手段
４０  演算手段
４２  電源
４３  昇圧手段
４４  電源制御手段
【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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