(57)【要約】【課題】信号強度を表示可能な制御部が遠隔地にある場合でも、検出器の配管への取付け位置を容易に探索できるようにする。【解決手段】検出器１ａ、１ｂにより検出される信号に基づき計測される超音波の送信から受信までに要する第１の時間、および続いて経路を逆方向に超音波を送信したときに計測される超音波の送信から受信までに要する第２の時間の時間差から流体の流量を算出する超音波流量計１Ａにおいて、制御部２０から、検出器１ａの管状体（配管１０）への取付け位置の調整に用いる超音波の信号を取り込み、取り込んだ信号の最大値を表示する表示部１２を、検出器１ａ（１ｂ）の少なくとも一方に設けたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状体の表面に設けられ、前記管状体の内部を通過する流体の移動方向を斜め方向に横切る経路で送受信される超音波を検出する検出器と、
前記検出器により検出された信号に基づき計測される前記超音波の送信から受信までに要する第１の時間、および続いて前記経路を逆方向に超音波を送信したときに計測される前記超音波の送信から受信までに要する第２の時間の時間差から前記流体の流量を算出するように制御する制御部と、
前記検出器に設けられ、前記制御部から前記検出器の前記管状体への取付け位置の調整に用いる前記超音波の信号を取り込み、前記取り込んだ信号の最大値を表示する表示部と、
を有することを特徴とする超音波流量計。
【請求項２】
前記表示部は、
前記制御部で前記検出器から出力される前記信号をＡＤ変換して得られるデジタル値を、サンプリングして得た前記最大値を前記表示する際の分解能を有する値に変換して表示器に表示することを特徴とする請求項１記載の超音波流量計。
【請求項３】
前記表示部は、
前記検出器から出力される前記信号の最大値をホールドして表示器に表示することを特徴とする請求項１記載の超音波流量計。
【請求項４】
前記表示器に前記最大値を表示してから所定時間経過後に前記信号の最大値をリセットすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の超音波流量計。
【請求項５】
少なくとも前記表示部に前記信号の最大値を表示するのに必要な電源容量を有し、前記制御部が有する電源とは独立に設けられる電源部を更に有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の超音波流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管状体の内部を通過する流体の移動方向を斜め方向に横切る経路で送受信される超音波を検出し、その時間差から流体の流量を算出する超音波流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
クランプオン型超音波流量計は、管状体の表面に配置され、管状体の内部を通過する流体の流量を計測する流量計である。クランプオン型超音波流量計は、その計測原理にしたがい、伝搬時間差式とドップラー式に分類できる。伝搬時間差式のクランプオン型超音波流量計は、管状体である配管の表面に設けられる超音波受信器を兼ねたトランスデューサ（検出器）で、内部を通過する流体の移動方向を斜め方向に横切る経路で送受信される超音波を検出し、当該検出された信号に基づき計測される超音波の送信から受信までに要する第１の時間（Ｔ１）と、続いて経路を逆方向に超音波を送信したときに計測される超音波の送信から受信までに要する第２の時間（Ｔ２）との時間差（Ｔ１−Ｔ２）から流体の流量を算出する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図３に、従来の伝搬時間差式のクランプオン型超音波流量計の内部構成が示されている。図３によれば、超音波流量計は、配管１００の表面に設けられる超音波送受信器を兼ねたトランスデューサである検出器１０ａ、１０ｂと、超音波を送信したときに計測される超音波の送信から受信までに要する第１の時間（Ｔ１）と第２の時間（Ｔ２）との時間差（Ｔ１−Ｔ２）から流体の流量を算出して出力する制御部２１０と、により構成される。
【０００４】
具体的に、制御部２１０は、送信回路２１６、送受信切替スイッチ（ＳＷ）２１７を介して検出器１０ａ、１０ｂを制御することにより、配管１００の中を流れる流体中を横切って上流から下流に超音波パルスを交互に送信する。そして、検出器１０ａ、１０ｂで交互に受信された信号は、増幅器２１１で憎幅され、Ａ／Ｄ（Analog／Digital）変換器２１２でデジタル値に変換され、演算部２１３に出力される。演算部２１３では、上記したように、超音波を交互に送信したときの送信から受信までに要する時間差から流体の流量を算出することにより流量を求め、表示部２１４や出力部２１５に出力する。このとき、表示部２１４には、演算部２１３で演算処理された流量や超音波の受信信号強度が表示される。なお、受信信号強度は、検出器１０ａ、１０ｂの配管１００への最適な取付け位置を決めるために使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３６５１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記した伝搬時間差式のクランプオン型超音波流量計に用いられる検出器１０ａ、１０ｂは、口径、水温、配管１０の肉厚等によって最適な取付け位置が異なり、このため、取付け位置の目安として信号強度をモニタリングする必要がある。しかしながら、検出器１０ａ、１０ｂにはその信号強度を表示する表示器等のハードウェアが実装されていない。このため、信号強度を表示可能な制御部２１０が遠隔地にある場合、その取付け位置を探索するのが困難であった。
【０００７】
本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、信号強度を表示可能な制御部が遠隔地にある場合でも、検出器の配管への取付け位置を容易に探索できるようにした超音波流量計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した課題を解決するために本発明の超音波流量計は、管状体の表面に設けられ、前記管状体の内部を通過する流体の移動方向を斜め方向に横切る経路で送受信される超音波を検出する検出器と、前記検出器により検出された信号に基づき計測される前記超音波の送信から受信までに要する第１の時間、および続いて前記経路を逆方向に超音波を送信したときに計測される前記超音波の送信から受信までに要する第２の時間の時間差から前記流体の流量を算出するように制御する制御部と、前記検出器に設けられ、前記制御部から前記検出器の前記管状体への取付け位置の調整に用いる前記超音波の信号を取り込み、前記取り込んだ信号の最大値を表示する表示部と、を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、制御部から検出器の管状体への取付け位置を調整するために必要な超音波の信号を取り込み、取り込んだ信号の最大値を表示する表示部を検出器に設けたため、信号強度を表示可能な制御部が遠隔地にある場合でも、制御部に依存することなく検出器の配管への取付け位置を容易に探索できるようにした超音波流量計を提供することができる。
【００１０】
本発明において、前記表示部は、前記制御部で前記検出器から出力される前記信号をＡＤ変換して得られるデジタル値をサンプリングして得た前記最大値を前記表示に必要な分解能に変換して表示器に表示することを特徴とする。本発明によれば、検出器から出力される信号をアナログデジタル変換して得られるデジタル値を、サンプリングして得た最大値を表示する際の分解能を有する値に変換し、検出器に設けられた表示部に表示するため、信号強度を表示可能な制御部が遠隔地にある場合でも検出器の配管への取付け位置を容易に探索できるようになる。
【００１１】
本発明において、前記表示部は、前記検出器から出力される前記信号のピーク値をホールドして表示器に表示することを特徴とする。本発明によれば、検出器から出力される信号のピーク値をホールドして検出器に設けられた表示部に表示するため、信号強度を表示可能な制御部が遠隔地にある場合でも検出器の配管への取付け位置を容易に探索できるようになる。
【００１２】
本発明において、前記表示器に前記最大値またはピーク値を表示してから所定時間経過後に前記信号の最大値またはピーク値をリセットすることを特徴とする。本発明によれば、所定時間経過後に表示器に表示された最大値またはピーク値がリセットされ、直後に次のサンプリングで得た最大値またはピーク値の表示に切替えることができる。
【００１３】
本発明において、少なくとも前記表示部に前記信号の最大値を表示するのに必要な電源容量を有し、前記制御部が有する電源とは独立に設けられる電源部を更に有することを特徴とする。本発明によれば、検出器に表示のための専用の電源を持つため、制御部から電源ラインを引き回す必要がなくなり、配線コストの低減がはかれる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、信号強度を表示可能な制御部が遠隔地にある場合でも、検出器の配管への取付け位置を容易に探索できるようにした超音波流量計を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る超音波流量計の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る超音波流量計の動作を示すフローチォートである。
【図３】従来の伝搬時間差式のクランプオン型超音波流量計の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための実施の形態（以下、単に本実施形態という）について詳細に説明する。
【００１７】
（実施形態１の構成）
図１は、本実施形態１に係る超音波流量計の構成を示すブロック図である。図１よれば、本実施形態１に係る超音波流量計１Ａは、管状体である配管１０の表面に設けられ、配管１０の内部を通過する流体の移動方向を斜め方向に横切る経路で送受信される超音波を検出する検出器１ａ、１ｂと、この検出器１ａ、１ｂにより検出された信号に基づき計測される超音波の送信から受信までに要する第１の時間、および続いて経路を逆方向に超音波を送信したときに計測される超音波の送信から受信までに要する第２の時間との時間差から流体の流量を算出するように制御する制御部２０と、から構成される。そして、特徴的には、検出器１ａまたは１ｂの少なくとも一方に、制御部２０から検出器１ａまたは１ｂの配管１０への取付け位置を調整するために必要な超音波の信号を取り込み、取り込んだ信号の最大値を表示する表示部１２を設けたことにある。
【００１８】
なお、表示部１２として、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Device）やＬＥＤ（Light Emitted Diode）等が用いられる。以下、表示部１２は、検出器１ａが実装される基板に設けられるものとして説明する。
【００１９】
制御部２０は、増幅器２１と、Ａ／Ｄ変換器２２と、演算部２３と、表示部２４と、出力部２５と、送信回路２６と、送受信切替ＳＷ２７とにより構成される。制御部２０は、送受信切替ＳＷ２７を介して検出器１ａ、１ｂを制御することにより、配管１０の中を流れる流体中を横切って上流から下流または下流から上流に超音波パルスを交互に送信する。そして、検出器１ａ、１ｂで交互に受信された信号は、増幅器２１で増幅され、Ａ／Ｄ変換器２２でデジタル値に変換され、演算部２３に出力される。演算部２３は、超音波を交互に送信したときの送信から受信までに要する時間差から流体の流量を算出することにより流量を求め、表示部２４や出力部２５に出力する。
【００２０】
検出器１ａが実装される基板の中には、超音波の信号（パルス）を感知するセンサ部１１と、検出器１ａの配管１０への取付け位置を調整するために必要な受信された超音波の信号強度を表示する表示部１２の他に、ビットシフト演算部１３と、最大値演算部１４と、サンプリングＳＷ１５と、タイマ回路部１６と、電源部１７とが実装される。
【００２１】
サンプリングＳＷ１５は、制御部２０のＡ／Ｄ変換器２２から信号線３０を介して取り込まれるデジタル値と、外部から供給されるリセット信号とが入力され、タイマ回路部１６から出力される制御信号によりいずれか一方の入力を有効とする入力切替えを行う。入力として信号線３０側が有効になると、適当なサンプリング期間でＡ／Ｄ変換器２２から出力されるデジタル値が取り込まれ、最大値演算部１４に出力される。なお、サンプリング期間は、タイマ回路部１６に初期設定されたパラメータＴＳにしたがうものとする。
【００２２】
最大値演算部１４は、サンプリング期間中に取り込まれたデジタル値の中からセンサ部１１で受信した超音波の信号の信号強度を示す最大値を演算によって得、ビットシフト演算部１３へ出力する。ビットシフト演算部１３は、最大値演算部１４で得られる最大値を表示部１２の分解能に合わせて変換し、例えば、バーグラフや数値等の表示フォーマットで表示部１２へ出力する。
【００２３】
なお、タイマ回路部１６には、最大値演算部１４で演算によって得た最大値を、所定時間経過後にリセットするために必要なリセットタイミングＴＲについても初期設定されてあるものとする。タイマ回路部１６は、そのリセットタイミングＴＲをカウントすると制御信号を生成し、サンプリングＳＷ１５をリセット信号入力側に切り替える。
【００２４】
電源部１７は、制御部２０が有する電源（不図示）とは独立して設けられる、表示部１２に最大値を表示するのに必要な電源容量を有するバッテリ等の小型電源である。
【００２５】
（実施形態１の動作）
以下、図１に示す本実施形態１に係る超音波流量計１Ａの動作について詳細に説明する。まず、検出器１ａのセンサ部１１で受信した超音波の信号は、制御部２０に取り込まれ、送受信切替ＳＷ２７を介して憎幅器２１で憎幅され、Ａ／Ｄ変換器２２でデジタル値に変換され演算部２３で流量等が計算される。演算部２３では、変換されたデジタル値に基づき超音波の送信から受信までに要する第１の時間（Ｔ１）と、続く超音波の送信から受信までに要する第２の時間（Ｔ２）との時間差（Ｔ１−Ｔ２）から流体の流量を算出し、その結果を表示部２４に表示する。
【００２６】
なお、Ａ／Ｄ変換器２２でデジタル値に変換された信号は演算部２３へ出力される他に、信号線３０を介してサンプリングＳＷ１５の一方の入力端子にも出力される。サンプリングＳＷ１５は、タイマ回路部１６の制御により信号線３０側が有効になった場合に、デジタル値を１秒程度の適当なサンプリング期間で取り込んで最大値演算部１４に出力する。続いて、最大値演算部１４は、サンプリング期間中に取り込まれたデジタル値の中からセンサ部１１で感知された超音波の信号の信号強度を示す最大値を演算によって得、ビットシフト演算部１３でその最大値を表示部１２の分解能に合わせて変換し、表示部１２に、バーグラフや数値等の形態で視覚的に表示する。
【００２７】
なお、最大値の表示期間中、タイマ回路部１６の制御により、予め設定されたＴＲが経過すると、サンプリングＳＷ１５はリセット信号側に切り替わる。このため、リセット時間ＴＲ経過後、最大値演算部１４で得られた最大値はリセットされ、直後にサンプリングＳＷ１５がＡ／Ｄ変換器２２側に切り替えられ、再度、Ａ／Ｄ変換器２２でデジタル値に変換された信号が取り込まれる。このことにより、最大値演算部１５は、次のサンプリング期間中に取り込まれたデジタル値の中から最大値を演算によって得、その最大値は、ビットシフト演算部１３でバーグラフや数値等の表示分解能に合わせて変換され更新される。サンプリングＳＷ１５による入力切替えの都度リセット動作を挟んで最大値が更新され、その更新された最大値が都度表示部１２に表示される。
【００２８】
（実施形態１の効果）
本実施形態１に係る超音波流量計１Ａによれば、制御部２０から検出器１ａの管状体（配管１０）への取付け位置を調整するために必要な超音波の信号を取り込み、取り込んだ信号の最大値を表示する表示部１２を検出器１ａ内に設けたため、信号強度を表示可能な制御部２０が遠隔地に設置された場合でも、制御部２０に依存することなく検出器１ａの配管への取付け位置を容易に探索できるようになる。このとき、検出器１ａから出力される信号をＡＤ変換して得られるデジタル値をサンプリングして得た最大値を表示に必要な分解能に変換して表示部１２に表示するため、バーグラフや数値等により直感で検出器１ａの配管への取付け位置を容易に探索できるようになる。
【００２９】
また、本実施形態１に係る超音波流量計によれば、所定時間経過後に表示部１２に表示された最大値がリセットされ、直後に次のサンプリングで得た最大値の表示に切替えることができるため、動的に配管への取付け位置を容易に探索できるようになる。更に、表示部１２に信号の最大値を表示するのに必要な電源容量を有る電源部１７を、制御部２０が有する電源とは独立に設けることにより、電源ラインの引き回しが不要になり、配線コストの低減がはかれる。
【００３０】
（実施形態２の構成）
上記した本実施形態１に係る超音波流量計１Ａは、制御部２０で、信号を増幅しＡ／Ｄ変換して得られるデジタル値をサンプリングすることにより得られる最大値を表示部１２に表示する構成としたが、以下に実施形態２として説明するように、ＡＤ変換前の増幅器２１から出力されるアナログ信号を取り込み、そのピーク値を保持してアナログ表示しても同様の効果が得られる。図２は、本実施形態２に係る超音波流量計１０Ｂの構成を示すブロック図である。以下、図２を参照しながら本実施形態２に係る超音波流量計１０Ｂについて詳細に説明する。
【００３１】
図２によれば、検出器１ａは、センサ部１１と、タイマ回路部１６と、電源部１７と、リセットＳＷ１８と、ピークホールド回路部１９と、表示部３３と、から構成される。センサ部１１と、タイマ回路部１６と、電源部１７については、図１に示す実施形態１と同様のコンポーネントであるため、ここでの説明は省略する。リセットＳＷ１８には、制御部２０のＡ／Ｄ変換器２２への入力信号である増幅器２１出力と、グランド端子に接続された基準電位信号とが入力されており、タイマ回路部１６によって出力されるタイミング信号によって有効になる入力が切り替わる構成になっている。なお、制御部２０の構成は、図１に示す実施形態１と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００３２】
（実施形態２の動作）
いま、タイマ回路部１６により、信号線３０を介して到来する増幅器２１出力が入力信号として有効になった場合、ピークホールド回路部１９で入力信号中の最も大きな値または最も低い値が一定に保持され、ここで保持されたピーク値が表示部３３にアナログ表示される。なお、タイマ回路部１６が予め設定されたパラメータにしたがいリセットタイミングを検知することにより、リセットＳＷ１８がグランド端子側に切り替わり、その結果、ピークホールド回路部１９で保持されたピーク値がリセットされ、表示部３３への表示が更新される。また、リセットＳＷ１８は、リセット直後に信号線３０側に切り替わり、ピークホールド回路部１９でのピーク値の保持、表示部３３へ保持したピーク値の表示動作を繰り返す。
【００３３】
（実施形態２の効果）
本実施形態２に係る超音波流量計によれば、検出器１ａから出力される信号のピーク値をホールドして検出器１ａに設けられた表示部１２にアナログ表示するため、信号強度を表示可能な制御部が遠隔地にある場合でも検出器１ａの配管への取付け位置を容易に探索できるようになる。また、表示部３３にピーク値を表示してから所定時間経過後にそのピーク値をリセットし、直後に次のサンプリングで得たピーク値の表示に切替えることができで、動的に配管への取付け位置を容易に探索できるようになる。更に、実施形態１同様、表示部３３は信号のピーク値を表示するのに必要な電源容量を有る電源部１７を、制御部２０が有する電源とは独立に設けることにより、電源ラインの引き回しが不要になり、配線コストの低減がはかれる。
【００３４】
なお、本実施形態１、２に係る超音波流量計によれば、表示部１２は、検出器１ａに設けられるものとして説明したが、検出器１ｂに設けてもよく、また、その両方に備わってもよい。両方に表示部１２（表示部３３）を設けることにより、検出器１ａ、１ｂの配管への取付け位置の探索を連続的にそれぞれ独立して行なうことができるといった、一方に設けた場合に無い利点が得られる。本発明は、超音波流量計に限らず計測器全般への適用が可能であり、特に、検出系と制御系とが離れて設置される場合に顕著な効果が得られる。
【００３５】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。またその様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００３６】
１Ａ、１Ｂ・・・超音波流量計、１０・・・管状体（配管）、１ａ、１ｂ・・・検出器、１１・・・センサ部、１２・・・表示部、１３・・・ビットシフト演算器、１４・・・最大値演算部、１５・・・サンプリングＳＷ、１６・・・タイマ回路部、１７・・・電源部、１８・・・リセットＳＷ、１９・・・ピークホールド回路部、２０・・・制御部、２１・・・増幅器、２２・・・ＡＤ変換器、２３・・・演算部、２４・・・表示部、２５・・・出力部、２６・・・送信回路、２７・・・送受信切替ＳＷ、３０・・・信号線、３３・・・表示部
【図１】
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【図２】
2013072854.tif 000004
【図３】
2013072854.tif 000005