(57)【要約】【課題】  一対の超音波振動子の固有振動数に誤差が生じている場合においても、送受信効率が高く、Ｓ／Ｎ比が良好な送受信動作を実行することが可能な超音波流量計および超音波流量計における超音波発生信号の作成方法を提供する。【解決手段】  送信信号発生回路５１ａ、５１ｂは、超音波振動子１ａ、１ｂに対して、送信側の超音波振動子の固有振動数の半波長に相当するパルス幅、または、これに近似するパルス幅で、受信側の超音波振動子の固有振動数に相当する周期、または、これに近似する周期の超音波発生信号を付与する。【選択図】        図３
2016017861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定流体が流れる管路に対して上流側と下流側とに配設された一対の超音波振動子を備え、上流側の超音波振動子から下流側の超音波振動子に伝搬する超音波の伝搬時間と前記下流側の超音波振動子から前記上流側の超音波振動子に伝搬する超音波の伝搬時間との差に基づいて前記測定流体の流量を求める超音波流量計において、
前記超音波振動子に対して超音波振動を発生させるための超音波発生信号を付与するパルス発生部を備え、
前記パルス発生部は、送信側の超音波振動子の固有振動数から算出されるパルス幅で、かつ、受信側の超音波振動子の固有振動数から算出される周期のパルスを、超音波発生信号として前記超音波振動子に付与することを特徴とする超音波流量計。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波流量計において、
前記送信側の超音波振動子の固有振動数から算出されるパルス幅は、前記送信側の超音波振動子の固有振動数の半波長に相当するパルス幅、または、これに近似するパルス幅である超音波流量計。
【請求項３】
請求項１に記載の超音波流量計において、
前記受信側の超音波振動子の固有振動数から算出される周期は、前記受信側の超音波振動子の固有振動数に相当する周期、または、これに近似する周期である超音波流量計。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の超音波流量計における超音波発生信号の作成方法であって、
前記上流側の超音波振動子と前記下流側の超音波振動子は、同一の公称固有振動数を有し、
前記上流側の超音波振動子に前記公称固有振動数を含む領域において一定間隔の周期で複数回超音波発生信号を付与し、そのときの前記下流側の超音波振動子の振幅を求める第１データ取得工程と、
前記下流側の超音波振動子に前記公称固有振動数を含む領域において一定間隔の周期で複数回超音波発生信号を付与し、そのときの前記上流側の超音波振動子の振幅を求める第２データ取得工程と、
流量測定時に前記上流側の超音波振動子に付与する超音波発生信号を、前記上流側の超音波振動子の振幅が最大となるパルス幅で、かつ、前記下流側の超音波振動子の振幅が最大となる周期とするとともに、流量測定時に前記下流側の超音波振動子に付与する超音波発生信号を、前記下流側の超音波振動子の振幅が最大となるパルス幅で、かつ、前記上流側の超音波振動子の振幅が最大となる周期とする超音波発生信号決定工程と、
を備えることを特徴とする超音波流量計における超音波発生信号の作成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は超音波振動子を利用した超音波流量計および超音波流量計における超音波発生信号の作成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波振動子を利用した超音波流量計は、測定流体が流れる管路に対して上流側と下流側とに配設された一対の超音波振動子を備え、上流側の超音波振動子から下流側の超音波振動子に伝搬する超音波の伝搬時間と下流側の超音波振動子から上流側の超音波振動子に伝搬する超音波の伝搬時間との差に基づいて測定流体の流量を求める構成を有する（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１３９２９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような超音波流量計においては、一対の超音波振動子に付与する超音波発生信号の周波数は、超音波振動子の固有振動数（共振周波数）の近傍に設定することが望ましい。しかし、公称固有振動数が同じ超音波振動子であっても、実際の固有振動数には製造上の誤差がある。
【０００５】
図７乃至図１０は、公称固有振動数が２ＭＨｚ（メガヘルツ）である一対の超音波振動子に付与される超音波発生信号の周波数と感度との関係を示すグラフである。この図においては、ｆ０ａは上流側に配置された超音波振動子の固有振動数であり、ｆ１ａおよびｆ２ａは感度がピークの半値となる振動数である。このｆ１ａからｆ２ａの領域は、高感度領域と呼称される領域である。また、同様に、ｆ０ｂは下流側に配置された超音波振動子の固有振動数であり、ｆ１ｂおよびｆ２ｂは感度がピークの半値となる振動数である。このｆ１ｂからｆ２ｂの領域も、高感度領域と呼称される領域となる。
【０００６】
図７に示すように、一対の超音波振動子の高感度領域が大きく重なっている場合においては、送受信効率が高く、Ｓ／Ｎ比が良好な送受信動作を実行することができる。また、図８に示すように、高感度領域が一部で重複している場合であっても、超音波発生信号の周波数をその領域に対応するものとすることにより、良好に送受信動作を実行することが可能となる。
【０００７】
しかしながら、各超音波振動子の固有振動数ｆ０ａ、ｆ０ｂは振動子の形状誤差の影響等により、公称固有振動数に対してプラスマイナス５％程度の偏差を有している。このため、例えば、公称固有振動数が２ＭＨｚの超音波振動子においては、その固有振動数について１．９ＭＨｚ〜２．１ＭＨｚの範囲で偏差が存在することになる。図９は、このような状態の最大偏差が生じた状態を示している。なお、図９における矢印Ｊは、固有振動数に生ずる最大の偏差範囲を示している。
【０００８】
一方、超音波振動子のクオリティファクターとも呼ばれるＱ値は、通常、３０〜４０程度となっている。このＱ値は、下記の式（１）で表される。なお、下記の式のｆ０は上記ｆ０ａ、ｆ０ｂに相当し、ｆ２はｆ２ａ、ｆ２ｂに相当し、ｆ１はｆ１ａ、ｆ１ｂに相当するものである。
Ｑ＝ｆ０／（ｆ２−ｆ１）  ・・・（１）
【０００９】
ここで、Ｑ＝４０で固有振動数が２ＭＨｚの高感度領域は、１．９７５ＭＨｚ（ｆ１）から２．０２５ＭＨｚ（ｆ２）となり、上記の最大偏差範囲よりも狭くなる。このため、図９に示すような固有振動数を有する一対の超音波振動子を使用した場合には、上流側に配置された超音波振動子においては、ｆ１ａが１．８７６２５ＭＨｚ、ｆ０ａが１．９ＭＨｚ、ｆ２ａが１．９２３７５ＭＨｚとなる一方で、下流側に配置された超音波振動子においては、ｆ１ｂが２．０７３７５ＭＨｚ、ｆ０ｂが２．１ＭＨｚ、ｆ２ｂが２．１２６２５ＭＨｚとなる。このため、固有振動数の相関が少なく、超音波発生信号による超音波受信動作において送受信効率が極めて低く、Ｓ／Ｎ比が極めて悪いことになる。
【００１０】
このため、従来は、公称固有振動数に近い超音波振動子のみを選別して使用する対策や、固有振動数が近い超音波振動子同士をペアリングして使用するという対策がなされている。しかしながら、前者においては超音波振動子が無駄に廃棄されることになり、後者においては、作業工程が煩雑なものとなる。
【００１１】
このため、Ｑ値が小さい超音波振動子を使用するという対策も考えられる。図１０は、このようなケースを示している。すなわち、図１０においては、公称固有振動数が２ＭＨｚで、Ｑ値が１３である一対の超音波振動子を使用した場合を示している。この場合においては、超音波振動子がプラスマイナス５％程度の偏差を有しており、図９の場合と同様、その固有振動数について１．９ＭＨｚ〜２．１ＭＨｚの範囲で偏差が存在した場合であっても、超音波発生信号の周波数を公称固有振動数である２ＭＨｚ程度にすることにより、感度は低下するが、一定の送受信効率で送受信を実行することが可能となる。
【００１２】
しかしながら、このようなＱ値が小さい超音波振動子は、一般的ではなく、特別生産する必要があることからコストが極めて高くなるという問題が生ずる。
【００１３】
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、一対の超音波振動子の固有振動数に誤差が生じている場合においても、送受信効率が高く、Ｓ／Ｎ比が良好な送受信動作を実行することが可能な超音波流量計および超音波流量計における超音波発生信号の作成方法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】
【００１４】
請求項１に記載の発明は、測定流体が流れる管路に対して上流側と下流側とに配設された一対の超音波振動子を備え、上流側の超音波振動子から下流側の超音波振動子に伝搬する超音波の伝搬時間と前記下流側の超音波振動子から前記上流側の超音波振動子に伝搬する超音波の伝搬時間との差に基づいて前記測定流体の流量を求める超音波流量計において、前記超音波振動子に対して超音波振動を発生させるための超音波発生信号を付与するパルス発生部を備え、前記パルス発生部は、送信側の超音波振動子の固有振動数から算出されるパルス幅で、かつ、受信側の超音波振動子の固有振動数から算出される周期のパルスを、超音波発生信号として前記超音波振動子に付与することを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記送信側の超音波振動子の固有振動数から算出されるパルス幅は、前記送信側の超音波振動子の固有振動数の半波長に相当するパルス幅、または、これに近似するパルス幅である。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記受信側の超音波振動子の固有振動数から算出される周期は、前記受信側の超音波振動子の固有振動数に相当する周期、または、これに近似する周期である。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の超音波流量計における超音波発生信号の作成方法であって、前記上流側の超音波振動子と前記下流側の超音波振動子は、同一の公称固有振動数を有し、前記上流側の超音波振動子に前記公称固有振動数を含む領域において一定間隔の周期で複数回超音波発生信号を付与し、そのときの前記下流側の超音波振動子の振幅を求める第１データ取得工程と、前記下流側の超音波振動子に前記公称固有振動数を含む領域において一定間隔の周期で複数回超音波発生信号を付与し、そのときの前記上流側の超音波振動子の振幅を求める第２データ取得工程と、流量測定時に前記上流側の超音波振動子に付与する超音波発生信号を、前記上流側の超音波振動子の振幅が最大となるパルス幅で、かつ、前記下流側の超音波振動子の振幅が最大となる周期とするとともに、流量測定時に前記下流側の超音波振動子に付与する超音波発生信号を、前記下流側の超音波振動子の振幅が最大となるパルス幅で、かつ、前記上流側の超音波振動子の振幅が最大となる周期とする超音波発生信号決定工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１から請求項３に記載の発明によれば、超音波発生信号のパルス幅と周期を適正に選択することにより、一対の超音波振動子の固有振動数に誤差が生じている場合においても、送受信効率が高く、Ｓ／Ｎ比が良好な送受信動作を実行することが可能となる。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、超音波発生信号のパルス幅と周期を適正に選択することができ、一対の超音波振動子の固有振動数に誤差が生じている場合においても、送受信効率が高く、Ｓ／Ｎ比が良好な送受信動作を実行することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明に係る超音波流量計を適用する基板処理装置の概要図である。
【図２】超音波流量計１を構成する超音波振動子１ａ、１ｂと成分液供給路１１との配置を示す概要図である。
【図３】この発明に係る超音波流量計１の主要な制御系と、主要な信号とを示す図である。
【図４】上流側の超音波振動子１ａの固有振動数がｆ０ａであり、下流側の超音波振動子１ｂの固有振動数がｆ０ｂであるときの周波数と感度の関係を示すグラフである。
【図５】上流側の超音波振動子１ａの固有振動数がｆ０ａであり、下流側の超音波振動子１ｂの固有振動数がｆ０ｂであるときの超音波発生信号Ａおよび超音波発生信号Ｂを示す図である。
【図６】他の実施形態に係る超音波発生信号の作成方法を示す説明図である。
【図７】公称固有振動数が２ＭＨｚである一対の超音波振動子に付与される超音波発生信号の周波数と感度との関係を示すグラフである。
【図８】公称固有振動数が２ＭＨｚである一対の超音波振動子に付与される超音波発生信号の周波数と感度との関係を示すグラフである。
【図９】公称固有振動数が２ＭＨｚである一対の超音波振動子に付与される超音波発生信号の周波数と感度との関係を示すグラフである。
【図１０】公称固有振動数が２ＭＨｚである一対の超音波振動子に付与される超音波発生信号の周波数と感度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。最初に、この発明に係る超音波流量計を適用する基板処理装置の構成について説明する。図１は、この発明に係る超音波流量計を適用する基板処理装置の概要図である。
【００２２】
この基板処理装置は、半導体ウエハ等の基板Ｗを１枚ずつ処理する枚葉型の基板処理部２６を複数備える。この基板処理部２６は、基板Ｗを回転させるスピンチャックと、回転する基板Ｗに向けて処理液を供給する処理液ノズルと、基板Ｗから飛散する処理液を捕獲するカップとを備えている。各基板処理部２６には、処理液供給機構が連結されている。なお、図１においては、中央の基板処理部２６に連結された処理液供給機構のみを図示し、他の処理液供給機構の図示を省略している。
【００２３】
処理液供給機構は、成分液供給源１６〜２０と、成分液供給路１１〜１５と、これらの成分液供給路１１〜１５に配設されたこの発明に係る超音波流量計１〜５と、自動流量調整弁２１と、成分液バルブ２２と、混合部２３とを備えている。
【００２４】
成分液供給源１６〜２０は、種類の異なる成分液を供給するものである。例えば、成分液供給源１６は、アンモニア水（ＮＨ４ＯＨ）を供給し、成分液供給源１７は塩酸（ＨＣｌ）を供給し、成分液供給源１８は過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）を供給し、成分液供給源１９はフッ酸（ＨＦ）を供給する。また、成分液供給源２０は、希釈液としての純水（ＤＩＷ）を供給する。
【００２５】
成分液供給路１１〜１５は、一端が成分液供給源１６〜２０に接続され、他端が共通に混合部２３に接続されている。これにより、成分液供給路１１〜１５は、成分液供給源１６〜２０からの成分液を混合部２３へと送液する。このときに成分液供給路１１〜１５を通過する成分液の流量は、超音波流量計１〜５により測定される。そして、混合部２３で混合された成分液は、開閉弁２４を介して基板Ｗに供給される。
【００２６】
図２は、上述した超音波流量計１を構成する超音波振動子１ａ、１ｂと成分液供給路１１との配置を示す概要図である。
【００２７】
この発明に係る管路としての成分液供給路１１（以下、「管路１１」という）には、一対の超音波振動子１ａ、１ｂを有する超音波流量計１が配設されている。この図において矢印Ｆは、この発明に係る測定流体としての成分液（以下、「測定流体」という）の流れ方向を示している。このため、超音波振動子１ａは、管路１１の測定流体の流れの上流側に配設されていることとなり、超音波振動子１ｂは管路１１の測定流体の流れの下流側に配設されていることになる。
【００２８】
この超音波流量計１においては、上流側の超音波振動子１ａに対して超音波発生信号Ａを付与する。これにより、超音波振動子１ａから超音波が発生する。超音波振動子１ａから送信された超音波は、測定流体を介して上流側の超音波振動子１ａから下流側の超音波振動子１ｂに伝搬される。そして、下流側の超音波振動子１ｂは、この超音波を受信し、受信信号を発生する。次に、下流側の超音波振動子１ｂに対して超音波発生信号Ｂを付与する。これにより、超音波振動子１ｂから超音波が発生する。超音波振動子１ｂから送信された超音波は、測定流体を介して下流側の超音波振動子１ｂから上流側の超音波振動子１ａに伝搬される。上流側の超音波振動子１ａは、この超音波を受信し、受信信号を発生する。そして、上流側の超音波振動子１ａから下流側の超音波振動子１ｂに伝搬する超音波の伝搬時間と、下流側の超音波振動子１ｂから上流側の超音波振動子１ａに伝搬する超音波の伝搬時間との差に基づいて、測定流体の流速が測定され、これに基づいて測定流体の流量が演算される。
【００２９】
なお、他の超音波流量計２〜５も、超音波流量計１と同様の構成を有する。
【００３０】
図３は、この発明に係る超音波流量計１の主要な制御系と、主要な信号とを示す図である。
【００３１】
この発明に係る超音波流量計１は、論理演算を実行するＣＰＵ、装置の制御に必要な動作プログラムが格納されたＲＯＭ、制御時にデータ等が一時的にストアされるＲＡＭ等から構成され、超音波流量計全体を制御する制御部５０を備える。また、この発明に係る超音波流量計１は、上流側の超音波振動子１ａに付与する超音波発生信号Ａを発生させるための送信信号発生回路５１ａと、下流側の超音波振動子１ｂに付与する超音波発生信号Ｂを発生させるための送信信号発生回路５１ｂと、受信信号Ｓａｂを発生させるための受信回路５４と、スイッチ５２ａ、５２ｂ、５３ａ、５３ｂとを備える。
【００３２】
送信信号発生回路５１ａは、上流側の超音波振動子１ａに付与する超音波発生信号Ａのパルス幅と、周期と、パルス数を決定し、送信信号発生回路５１ｂは、下流側の超音波振動子１ｂに付与する超音波発生信号Ｂのパルス幅と、周期と、パルス数を決定する。受信回路５４は、超音波振動子１ａまたは超音波振動子１ｂからの信号に基づいて受信信号Ｓａｂを作成する。より具体的には、超音波振動子１ａまたは超音波振動子１ｂからの信号を図示しない増幅器により増幅して、図３に示す受信信号Ｓａと受信信号Ｓｂとを作成する。制御部５０は、送信信号発生回路５１ａと送信信号発生回路５１ｂのいずれか一方をＯＮとし他方をＯＦＦとするための送受信切替信号ＴＲを発生する。
【００３３】
最初に、送受信切替信号ＴＲが送受信信号発生回路５１ａをＯＮとした状態において、送信信号発生回路５１ａからスイッチ５２ａを介して上流側の超音波振動子１ａに超音波発生信号Ａが送信される。このときには、スイッチ５２ａが閉じられ、スイッチ５３ａが開かれている。上流側の超音波振動子１ａからの超音波は、測定流体を介して下流側の超音波振動子１ｂに送信される。これにより、下流側の超音波振動子１ｂからガウス型バースト波形を有する信号が発生する。この信号は、スイッチ５２ｂを介して受信回路５４に送信され、受信回路５４から受信信号Ｓａが制御部５０に送られる。このときには、スイッチ５２ｂが閉じられ、スイッチ５３ｂは開かれている。
【００３４】
次に、制御部５０が送受信切替信号ＴＲを、送受信信号発生回路５１ａをＯＦＦとし送受信信号発生回路５１ｂをＯＮとする状態に切り替える。そして、送信信号発生回路５１ｂからスイッチ５３ｂを介して下流側の超音波振動子１ｂに超音波発生信号Ｂが送信される。このときには、スイッチ５３ｂが閉じられ、スイッチ５２ｂが開かれている。下流側の超音波振動子１ｂからの超音波は、測定流体を介して上流側の超音波振動子１ａに送信される。これにより、上流側の超音波振動子１ａからガウス型バースト波形を有する信号が発生する。この信号は、スイッチ５３ａを介して受信回路５４に送信され、受信回路５４から受信信号Ｓｂが制御部５０に送られる。このときには、スイッチ５３ａが閉じられ、スイッチ５２ａは開かれている。
【００３５】
しかる後、制御部５０により、上流側の超音波振動子１ａから下流側の超音波振動子１ｂに伝搬する超音波の伝搬時間と、下流側の超音波振動子１ｂから上流側の超音波振動子１ａに伝搬する超音波の伝搬時間との差に基づいて、測定流体の流速が演算され、これに基づいて測定流体の流量が判定される。
【００３６】
次に、上述した超音波発生信号Ａおよび超音波発生信号Ｂの作成方法について説明する。図４は、上流側の超音波振動子１ａの固有振動数がｆ０ａであり、下流側の超音波振動子１ｂの固有振動数がｆ０ｂであるときの周波数と感度の関係を示すグラフであり、図５は、そのときの超音波発生信号Ａおよび超音波発生信号Ｂを示す図である。
【００３７】
一般的に、超音波振動子に超音波発生信号として矩形状のパルスを印加すると、固有振動数の減衰振動が発生する。このとき、矩形波パルスでは、立ち下がりと立ち上がりで正負の音圧が発生することから、矩形波パルス幅が超音波振動子の固有振動数と同一となれば、振幅が最も大きくなる最大音圧となる。一方、超音波振動子は、取付部材に密着されており、また、パッキング材が装着されることにより減衰振動が抑制され、ほぼ減衰振動波形の第１波形のみとなっているが、そのような状態でも、印加される超音波発生信号のパルス幅が超音波振動子の固有振動数であるときに重ね合わせ効果による音圧上昇がある。従って、上流側の超音波振動子１ａに付与する超音波発生信号Ａのパルス幅Ｐｔｗａと、下流側の超音波振動子１ｂに付与する超音波発生信号Ｂのパルス幅Ｐｔｗｂとが以下の式（２）および式（３）を満たすときに、超音波振動子１ａ、１ｂから発生する超音波の振幅が最大となる。
Ｐｔｗａ＝（１／ｆ０ａ）／２  ・・・  （２）
Ｐｔｗｂ＝（１／ｆ０ｂ）／２  ・・・  （３）
【００３８】
また、送信側の超音波振動子に超音波発生信号として１個のパルスを印加すると、受信側の超音波振動子に一つの音波が入力され、ガウス型バースト波形の受信信号が出力される。このような超音波振動子においては、通常、受信信号を重ね合わせることにより大きな振幅のガウス型バースト波形を有する受信信号を得て、Ｓ／Ｎ比を改善するため、一定間隔（周期）で複数のパルスを送信側の超音波振動子に印加する構成が採用される。このような場合に、受信側の超音波振動子により発生した受信信号の繰り返し周期が、受信側の超音波振動子の固有振動数と一致すれば、各ガウス型バースト波形が１周期ずれてちょうど重なり、互いに強め合うことにより最大振幅のガウス型バースト波形を得ることができる。従って、上流側の超音波振動子１ａに付与する超音波発生信号Ａの周期Ｐｔａと、下流側の超音波振動子１ｂに付与する超音波発生信号Ｂの周期Ｐｔｂとが以下の式（４）および式（５）を満たすときに、超音波振動子１ａ、１ｂから発生する受信信号の振幅が最大となる。
Ｐｔａ＝１／ｆ０ｂ  ・・・  （４）
Ｐｔｂ＝１／ｆ０ａ  ・・・  （５）
【００３９】
このため、図５に示すように、この発明に係る超音流量計１においては、送信信号発生回路５１ａは、式（２）で表されるパルス幅Ｐｔｗａで、かつ、式（４）で表される周期Ｐｔａの超音波発生信号Ａを上流側の超音波振動子１ａに送信する。また、同様に、送信信号発生回路５１ｂは、式（３）で表されるパルス幅Ｐｔｗｂで、かつ、式（５）で表される周期Ｐｔｂの超音波発生信号Ａを上流側の超音波振動子１ｂに送信する。これにより、一対の超音波振動子１ａ、１ｂの固有振動数に誤差が生じている場合においても、送受信効率が高く、Ｓ／Ｎ比が良好な送受信動作を実行することが可能となる。
【００４０】
次に、この発明の他の実施形態について説明する。図６は、他の実施形態に係る超音波発生信号の作成方法を示す説明図である。
【００４１】
上述したように、上記式（２）、（３）、（４）、（５）の条件を満たしたときに最大の受信効率を得ることができるが、この場合には、パルス幅や周期を連続的に変更する必要が生ずる。一方、超音波振動子の感度特性は、図６に示すように、固有振動数近傍で比較的平坦なものとなっている。このため、超音波発生信号Ａ、Ｂの周期が多少変化しても問題はない。また、超音波発生信号Ａ、Ｂのパルス幅についても、設定値近傍であれば、受信信号の振幅も大きく変化しない。
【００４２】
このため、この実施形態においては、以下のように周期可変設定ピッチＴｓｐおよびパルス幅可変設定ピッチＴｗｐを決定し、この周期可変設定ピッチＴｓｐおよびパルス幅可変設定ピッチＴｗｐ単位で超音波発生信号Ａ、Ｂのパルス幅と周期を変更する構成を採用している。
【００４３】
このとき、例えば、図６に示すように、一対の超音波振動子１ａ、１ｂの公称固有振動数が２ＭＨｚであり、上述したＱ値がＱ＝４０であった場合には、図６において矢印Ｊで示す固有振動数に生ずる最大の偏差範囲が生ずる可能性があり、図６において矢印Ｋで示す高感度範囲は、上述した図９の場合と同様、１．９７５ＭＨｚ（ｆ１）から２．０２５ＭＨｚ（ｆ２）となる。このため、この実施形態においては、周期可変設定ピッチＴｓｐを下記の式（６）で演算し、６．２５ｎｓ（ナノセカンド）、すなわち、１６０ＭＨｚに設定している。
Ｔｓｐ＝［（１／ｆ１）−（１／ｆ２）］／２  ・・・  （６）
【００４４】
各超音波振動子の固有振動数ｆ０ａ、ｆ０ｂが公称固有振動数に対してプラスマイナス５％程度の偏差を有している場合の高感度範囲は、上述した式（１）を参照すると、最低周波数であるｆ１ａから最大周波数であるｆ２ｂまでで、その周期差Ｔｓｕｂは、約６２．６６７である。このため、Ｔｓｕｂ／Ｔｓｐの値は、６２．６６７／６．２５＝１０．０２６７２となり、図６において（１）〜（１１）に示すように、最低１１段階の設定範囲で高感度範囲をカバーできることになる。
【００４５】
一方、パルス幅可変設定ピッチＴｗｐは、設定されたパルス幅可変設定ピッチＴｗｐに対応してＴｗｐ＝Ｔｓｐ／２より、３．１２５ｎｓとなる。このため、このパルス幅可変設定ピッチＴｗｐピッチでパルス幅を、図６において（１）〜（１１）に示すように、１１段階に変化させれば、デューティー比が５０％のパルス幅を設定することができることになる。
【００４６】
パルス幅Ｐｔｗａ、周期Ｐｔａ、パルス幅Ｐｔｗｂ、周期Ｐｔｂを求めるときには、以下の工程を実施する。
【００４７】
すなわち、図２に示す管路１１に測定流体を貯留しておく。このときの流速は０でよい。そして、超音波発生信号Ａ、Ｂのパルス幅を公称固有振動数に対応するパルス幅である（１／ｆ０）／２、すなわち、図６に示す（６）に設定する。そして、超音波振動子の高感度範囲Ｋをカバーするように、周期設定を（１）〜（１１）に示す１１段階に変化させて上流側の超音波振動子１ａに超音波発生信号Ａを、また下流側の超音波振動子１ｂに超音波発生信号Ｂを順次付与して、図６に示す受信信号Ｓａ、Ｓｂを取得する。このときには、十分な受信信号を得るため、超音波発生信号Ａ、Ｂを、各々、１０回程度送信することが好ましい。
【００４８】
そして、取得された受信信号Ｓａｂ（Ｓａ、Ｓｂ）から、超音波発生信号Ａの周期Ｐｔａを、受信信号Ｓｂの振幅が最大となる周期、すなわち、超音波振動子１ｂの固有振動数に対応する周期とし、超音波発生信号Ｂの周期Ｐｔｂを、受信信号Ｓaの振幅が最大となる設定値、すなわち、超音波振動子１ａの固有振動数に対応する周期とする。なお、１１段階で隣り合う周期設定にて振幅の最大値がほぼ同じ場合には、他方の超音波振動子の周期設定に近い方を使用してもよい。
【００４９】
一方、取得された受信信号Ｓａｂ（Ｓａ、Ｓｂ）から、超音波発生信号Ａのパルス幅Ｐｔｗａは、受信信号Ｓaの振幅が最大となる周波数のパルス幅、すなわち、超音波振動子１ａの固有振動数に対応するパルス幅とし、超音波発生信号Ｂのパルス幅Ｐｔｗｂは、受信信号Ｓbの振幅が最大となる周波数のパルス幅、すなわち、超音波振動子１ｂの固有振動数に対応するパルス幅とする。
【００５０】
以上の動作は、初期校正時、あるいは、一定時間毎の再校正時に実行される。そして、流量の測定時には、一度の測定時の超音波発生信号Ａ、Ｂの送信パルス数を、例えば、３程度に設定して、流量の測定を実行する。
【００５１】
このように、他の実施形態に係る超音波流量計によれば、送信側の超音波振動子の固有振動数の半波長に近似するパルス幅で、かつ、受信側の超音波振動子の固有振動数に近似する周期の超音波発生信号Ａ、Ｂを超音波振動子１ａ、１ｂに付与することから、一対の超音波振動子１ａ、１ｂの固有振動数に誤差が生じている場合においても、送受信効率が高く、Ｓ／Ｎ比が良好な送受信動作を実行することが可能となる。
【００５２】
なお、上述した実施形態においては、一対の超音波振動子１ａ、１ｂを有する単一の超音波流量計１を単一の制御部５０により制御しているが、単一の制御部を利用して複数の超音波流量計１〜５を制御するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１〜５      超音波流量計
１ａ        超音波振動子
１ｂ        超音波振動子
１１〜１５  成分液供給路(管路)
５０        制御部
５１ａ      送信信号発生回路
５１ｂ      送信信号発生回路
５４        受信回路
Ｗ          基板
【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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