JP7278124B2 - pulsar receiver - Google Patents
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Description
本発明は、超音波センサにより取得した測定データを無線により送信するパルサレシーバに関するものである。 The present invention relates to a pulser receiver that wirelessly transmits measurement data acquired by an ultrasonic sensor.
例えば、各種のプラント設備では、排ガスなど流体を搬送するための配管が多数配置されている。このような配管では、腐食などによる減肉現象がよく知られおり、設備の健全性を維持するためには、配管の減肉傾向の監視が重要である。従来、各種の規格に基づいて定期的に配管の肉厚の定点測定を実施している。 For example, in various plant facilities, a large number of pipes for conveying fluids such as exhaust gas are arranged. In such pipes, thinning phenomenon due to corrosion etc. is well known, and in order to maintain the soundness of the equipment, it is important to monitor the thinning tendency of the pipes. Conventionally, fixed-point measurement of the wall thickness of pipes is carried out periodically based on various standards.
配管の肉厚を測定する厚さ測定装置としては、下記特許文献1に記載されたものがある。 As a thickness measuring device for measuring the wall thickness of a pipe, there is one described in Patent Document 1 below.
ところで、プラント設備における配管の減肉傾向の監視を、定期点検ではなく、測定センサや通信装置を用いて常時実施することが提案されている。この場合、配管に測定センサを装着すると共に、測定センサに通信機器を接続し、測定センサが測定した測定データを通信機器により管理棟などのパソコンに送信するモニタリングシステムとなる。このモニタリングシステムでは、測定センサが配管の板厚を測定し、常時または定期的に、通信機器により測定データを送信することとなる。そのため、消費電力を低減して長期間にわたって使用することのできるシステムが必要となる。 By the way, it has been proposed to constantly monitor the thinning tendency of pipes in plant facilities using measurement sensors and communication devices instead of periodic inspections. In this case, a monitoring system is formed in which a measurement sensor is attached to the pipe, a communication device is connected to the measurement sensor, and measurement data measured by the measurement sensor is transmitted to a personal computer in a management building or the like via the communication device. In this monitoring system, the measurement sensor measures the plate thickness of the pipe, and the measurement data is constantly or periodically transmitted by the communication device. Therefore, a system that consumes less power and can be used for a long period of time is required.
本発明は、上述した課題を解決するものであり、省消費電力化を図るパルサレシーバを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems and to provide a pulsar receiver that reduces power consumption.
上記の目的を達成するためのパルサレシーバは、超音波センサにより測定対象物から取得した測定データを無線により送信するパルサレシーバであって、超音波パルス発生回路と、超音波パルス受信回路と、前記超音波パルス受信回路が受信した超音波パルスをデジタル処理して送信用測定データを生成するデジタル回路と、前記デジタル回路がデジタル処理した送信用測定データを外部に送信する通信回路と、前記超音波パルス発生回路と前記超音波パルス受信回路と前記デジタル回路と前記通信回路を制御する制御回路と、前記超音波パルス発生回路と前記超音波パルス受信回路と前記デジタル回路と前記通信回路と前記制御回路に電力を供給する電源回路と、前記制御回路の処理内容に応じて前記電源回路から前記超音波パルス発生回路と前記超音波パルス受信回路と前記デジタル回路と前記通信回路と前記制御回路への電力の供給および停止を個別に制御するスイッチング回路と、を備えることを特徴とする。 A pulsar receiver for achieving the above object is a pulsar receiver for wirelessly transmitting measurement data acquired from an object to be measured by an ultrasonic sensor, comprising: an ultrasonic pulse generating circuit; an ultrasonic pulse receiving circuit; a digital circuit for digitally processing an ultrasonic pulse received by an ultrasonic pulse receiving circuit to generate measurement data for transmission; a communication circuit for externally transmitting the measurement data for transmission digitally processed by the digital circuit; A control circuit for controlling the pulse generating circuit, the ultrasonic pulse receiving circuit, the digital circuit, and the communication circuit, the ultrasonic pulse generating circuit, the ultrasonic pulse receiving circuit, the digital circuit, the communication circuit, and the control circuit and power from the power supply circuit to the ultrasonic pulse generating circuit, the ultrasonic pulse receiving circuit, the digital circuit, the communication circuit, and the control circuit according to the processing contents of the control circuit. and a switching circuit that individually controls the supply and stop of the
そのため、制御回路の処理内容に応じて超音波パルス発生回路、超音波パルス受信回路、デジタル回路、通信回路、制御回路への電力の供給および停止を個別に制御することから、使用していない回路への電力の供給を停止することができ、省消費電力化を図ることができる。 For this reason, power supply and stop to the ultrasonic pulse generation circuit, ultrasonic pulse reception circuit, digital circuit, communication circuit, and control circuit are individually controlled according to the processing content of the control circuit, so the circuits that are not in use Power supply to the device can be stopped, and power consumption can be reduced.
本発明のパルサレシーバでは、前記スイッチング回路は、前記超音波センサによる測定時、前記超音波パルス発生回路と前記超音波パルス受信回路と前記デジタル回路への電力供給時に、前記通信回路への電力の供給を停止することを特徴とする。 In the pulsar receiver of the present invention, the switching circuit supplies power to the communication circuit during measurement by the ultrasonic sensor and during power supply to the ultrasonic pulse generation circuit, the ultrasonic pulse reception circuit, and the digital circuit. It is characterized by stopping the supply.
そのため、超音波パルス発生回路と前記超音波パルス受信回路と前記デジタル回路への電力供給時に通信回路への電力の供給を停止することから、超音波センサによる測定時には不要となる通信回路を停止することで、消費電力を削減すことができる。 Therefore, since power supply to the communication circuit is stopped when power is supplied to the ultrasonic pulse generation circuit, the ultrasonic pulse reception circuit, and the digital circuit, unnecessary communication circuits are stopped during measurement by the ultrasonic sensor. Thus, power consumption can be reduced.
本発明のパルサレシーバでは、前記スイッチング回路は、前記超音波センサによる測定時、前記通信回路への電力供給時に、前記超音波パルス発生回路と前記超音波パルス受信回路と前記デジタル回路への電力の供給を停止することを特徴とする。 In the pulsar receiver of the present invention, the switching circuit switches power to the ultrasonic pulse generation circuit, the ultrasonic pulse reception circuit, and the digital circuit during measurement by the ultrasonic sensor and power supply to the communication circuit. It is characterized by stopping the supply.
そのため、通信回路への電力供給時に超音波パルス発生回路と超音波パルス受信回路とデジタル回路への電力の供給を停止することから、送信用測定データの送信時に不要となる超音波パルス発生回路と超音波パルス受信回路とデジタル回路を停止することで、消費電力を削減すことができる。 Therefore, when power is supplied to the communication circuit, the power supply to the ultrasonic pulse generator circuit, the ultrasonic pulse receiver circuit, and the digital circuit is stopped. Power consumption can be reduced by stopping the ultrasonic pulse receiving circuit and the digital circuit.
本発明のパルサレシーバでは、前記スイッチング回路は、前記超音波センサによる測定時、前記電源回路から前記制御回路、前記デジタル回路、前記超音波パルス受信回路、前記超音波パルス発生回路の順に電力の供給を開始し、前記超音波パルス発生回路、前記超音波パルス受信回路、前記デジタル回路の順の電力の供給を停止することを特徴とする。 In the pulsar receiver of the present invention, the switching circuit supplies power from the power supply circuit to the control circuit, the digital circuit, the ultrasonic pulse receiving circuit, and the ultrasonic pulse generating circuit in this order during measurement by the ultrasonic sensor. is started, and power supply to the ultrasonic pulse generating circuit, the ultrasonic pulse receiving circuit, and the digital circuit is stopped in this order.
そのため、必要な機器から電力の供給を開始し、不要になった機器から電力の供給を停止することから、電力供給の効率化を図ることができる。 Therefore, power supply is started from necessary devices and power supply is stopped from unnecessary devices, so that power supply efficiency can be improved.
本発明のパルサレシーバでは、前記通信回路による送信用測定データの送信不良時に、送信用測定データを保存するメモリが設けられ、前記通信回路による送信用測定データの送信時に、そのときに生成された送信用測定データと前記メモリに保存された前回の送信用測定データを送信することを特徴とする。 In the pulsar receiver of the present invention, the memory for storing the measurement data for transmission is provided when transmission of the measurement data for transmission by the communication circuit fails, and when the measurement data for transmission is transmitted by the communication circuit, the generated The measurement data for transmission and the previous measurement data for transmission stored in the memory are transmitted.
そのため、送信用測定データの送信不良時にはメモリに保存し、次の送信用測定データの送信時に、今回の送信用測定データとメモリに保存された前回の送信用測定データを送信することから、送信用測定データの送信漏れを防止することができる。 Therefore, when transmission failure occurs, the measured data for transmission is stored in memory, and when the next measured data for transmission is transmitted, the measured data for transmission this time and the previous measured data for transmission stored in memory are transmitted. Omission of transmission of credit measurement data can be prevented.
本発明のパルサレシーバでは、前記通信回路は、前記デジタル回路が生成した送信用測定データのうち、1サイクル分の超音波波形データを送信することを特徴とする。 In the pulsar receiver of the present invention, the communication circuit transmits ultrasonic waveform data for one cycle out of the measurement data for transmission generated by the digital circuit.
そのため、通信回路が1サイクル分の超音波波形データを送信することから、送信用測定データにおける送信量を減少して通信回路が消費する電力を削減することができる。 Therefore, since the communication circuit transmits ultrasonic waveform data for one cycle, it is possible to reduce the amount of transmission measurement data to be transmitted, thereby reducing the power consumed by the communication circuit.
本発明のパルサレシーバでは、前記通信回路は、前記デジタル回路が生成した送信用測定データのうち、超音波波形データから求めた測定値を送信することを特徴とする。 In the pulsar receiver of the present invention, the communication circuit transmits the measured value obtained from the ultrasonic waveform data among the measurement data for transmission generated by the digital circuit.
そのため、通信回路が超音波波形データから求めた測定値を送信することから、送信用測定データにおける送信量を減少して通信回路が消費する電力を削減することができる。 Therefore, since the communication circuit transmits the measured value obtained from the ultrasonic waveform data, it is possible to reduce the transmission amount of the measurement data for transmission and reduce the power consumed by the communication circuit.
本発明のパルサレシーバでは、前記超音波パルス発生回路と前記超音波パルス受信回路と前記デジタル回路と前記通信回路と前記制御回路の作動状況に応じて前記電源回路に接続された電池の寿命を予測することを特徴とする。 In the pulsar receiver of the present invention, the service life of the battery connected to the power supply circuit is predicted according to the operating conditions of the ultrasonic pulse generating circuit, the ultrasonic pulse receiving circuit, the digital circuit, the communication circuit, and the control circuit. characterized by
そのため、各回路の作動状況に応じ電池の寿命を予測することから、電池の交換時期が事前にわかり、測定できない期間を減少することで、測定精度の向上を図ることができる。 Therefore, since the life of the battery is predicted according to the operation status of each circuit, the timing of battery replacement can be known in advance, and measurement accuracy can be improved by reducing the period during which measurement is not possible.
本発明のパルサレシーバでは、前記測定対象物の温度を検出する温度センサが設けられ、前記デジタル回路が生成した送信用測定データを前記温度センサが検出した前記測定対象物の温度に基づいて補正することを特徴とする。 In the pulsar receiver of the present invention, a temperature sensor for detecting the temperature of the object to be measured is provided, and the measurement data for transmission generated by the digital circuit is corrected based on the temperature of the object to be measured detected by the temperature sensor. It is characterized by
そのため、送信用測定データを測定対象物の温度に基づいて補正することから、測定精度の向上を図ることができる。 Therefore, since the measurement data for transmission is corrected based on the temperature of the object to be measured, it is possible to improve the measurement accuracy.
本発明のパルサレシーバによれば、省消費電力化を図ることができる。 According to the pulsar receiver of the present invention, power consumption can be reduced.
以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。 Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the present invention is not limited by this embodiment, and when there are a plurality of embodiments, the present invention includes a combination of each embodiment.
図1は、本実施形態のパルサレシーバが適用されたモニタリングシステムを表す概略構成図、図2は、超音波センサの測定データを概略図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a monitoring system to which the pulser receiver of this embodiment is applied, and FIG. 2 is a schematic diagram of measurement data of an ultrasonic sensor.
本実施形態のモニタリングシステム10は、超音波センサ11と、パルサレシーバ12と、データ収集用パソコン13とを備える。なお、データ収集用パソコン13にモニタリング用パソコン(図示略)を接続してもよい。
A
超音波センサ11は、例えば、配管(測定対象物)101の外周面102に密着して装着される。この場合、超音波センサ11の数は、1個に限らず複数設けることができる。超音波センサ11は、図示しないが、発信器と受信器を有する、発信器は、配管101の内部に向けて超音波Sを発信する。配管101の外周面から発信された超音波Sは、配管101の外周面102で反射し、受信器は、この反射波を1次反射波として受信する。また、配管101の外周面102から発信された超音波Sは、配管101の内周面103で反射し、受信器は、この反射波を2次反射波として受信する。そして、2次反射波は、配管101の外周面102で反射した後、配管101の内周面103で反射することから、受信器は、この反射波を3次反射波として受信する。パルサレシーバ12は、この反射波のデータを受け取る。
The
すなわち、図2に示すように、超音波センサ11が測定した測定データは、超音波Sの1次反射波S1、2次反射波S2、3次反射波S3、4次反射波S4、5次反射波S5・・・としてパルサレシーバ12が受信する。ここで、反射波S1,S2,S3,S4,S5・・・のレベルは減衰して低下するものの、反射波S1,S2,S3,S4,S5・・・の間隔T1,T2,T3,T4・・・は同じである。そして、反射波S1,S2,S3,S4,S5・・・の間隔T1,T2,T3,T4・・・が配管101の厚さに比例する。そのため、反射波S1,S2,S3,S4,S5・・・の間隔T1,T2,T3,T4・・・に基づいて配管101の厚さを求める。
That is, as shown in FIG. 2, the measurement data measured by the
図3は、本実施形態のパルサレシーバを表す概略構成図、図4は、本実施形態のパルサレシーバにおける作動状態を表すタイムチャートである。 FIG. 3 is a schematic block diagram showing the pulser receiver of this embodiment, and FIG. 4 is a time chart showing the operating state of the pulser receiver of this embodiment.
パルサレシーバ12は、超音波パルス発生回路21と、超音波パルス受信回路(アナログ回路)22と、デジタル回路23と、制御回路24と、通信回路25と、電源回路26と、スイッチング回路27とを有する。
The
超音波パルス発生回路21と超音波パルス受信回路22は、超音波センサ11が接続される。超音波パルス発生回路21は、超音波センサ11に対してパルス状の電圧を出力する。超音波パルス発生回路21は、制御回路24により電圧を出力する出力タイミングなどが制御される。
The
超音波パルス受信回路22は、マルチプレクサ31とアンプ32とを有する。マルチプレクサ31は、2つ以上の入力を1つの信号として出力するものである。すなわち、マルチプレクサ31は、超音波パルス発生回路21から出力されたパルス状の電圧を複数の超音波センサ11の発信器に出力する。また、マルチプレクサ31は、複数の超音波センサ11の受信器から受信した反射波が変換された各電気信号を受け取る。アンプ32は、マルチプレクサ31からの電気信号を増幅する。
The ultrasonic
デジタル回路23は、AD変換器33とデジタル処理IC(FPGA)34とを有する。AD変換器33は、超音波パルス受信回路22からのアナログ信号をデジタル信号に変換する。デジタル処理IC34は、複数のデジタル信号、つまり、複数の超音波センサ11による測定データを、例えば、平均化処理して送信用測定データを生成する。この場合、デジタル処理IC34は、複数の超音波センサ11による送信用測定データ、または、平均化処理した送信用測定データを時間に対する波形(図2参照)として制御回路24に出力する。
The
制御回路24は、処理装置(CPU)35とメモリ36と温度センサIC37とを有する。処理装置(CPU)35は、デジタル回路23、通信回路25、電源回路26、スイッチング回路27などを制御するものである。メモリ36は、デジタル処理IC34がデジタル処理して生成した送信用測定データを保存するものである。温度センサIC37は、接続された温度センサ14が検出した配管101(図1参照)の温度が入力される。
The
通信回路25は、無線通信モジュール38と有線通信モジュール(USB端子)39とを有する。無線通信モジュール38と有線通信モジュール39は、デジタル処理IC34がデジタル処理して生成した送信用測定データやメモリ36に保存された送信用測定データを外部に送信するものである。
The
電源回路26は、電池15が接続され、スイッチング回路27を介して超音波パルス発生回路21、超音波パルス受信回路22、デジタル回路23、制御回路24、通信回路25に接続される。電源回路26は、電池15の電力を超音波パルス発生回路21、超音波パルス受信回路22、デジタル回路23、制御回路24、通信回路25に供給する。スイッチング回路27は、制御回路24の処理内容に応じて超音波パルス発生回路21、超音波パルス受信回路22、デジタル回路23、制御回路24、通信回路25への電力の供給を遮断する。スイッチング回路27は、電源回路26と超音波パルス発生回路21、超音波パルス受信回路22、デジタル回路23、制御回路24、通信回路25との間にスイッチ41,42,43,44,45が設けられる。スイッチング回路27は、超音波パルス発生回路21、超音波パルス受信回路22、デジタル回路23、制御回路24、通信回路25の使用時にスイッチ41,42,43,44,45をONとし、不使用時にスイッチ41,42,43,44,45をOFFとする。この構成によりパルサレシーバ12の消費電力を抑える。
The
本実施形態のモニタリングシステム10による配管101の肉厚測定は、例えば、連続監視モードと、パトロールモードがある。連続監視モードは、超音波センサ11で測定した測定データをデータ収集用パソコン13に無線で送信し、測定データの確認や解析を行うことで連続監視する。一方、パトロールモードは、所定時間ごとに超音波センサ11で測定した測定データをデータ収集用パソコン13に無線で送信し、測定データの確認や解析を行うことで定期的に監視する。
The thickness measurement of the
図3および図4に示すように、配管101のN回目の肉厚測定時、スイッチング回路27は、制御回路24からの情報に基づいてスイッチ44,43,42,41の順にONとし、制御回路24、デジタル回路23、超音波パルス受信回路22、超音波パルス発生回路21の順に電力を供給する。このとき、スイッチ45をOFFとし、通信回路25への電力の供給を遮断している。そして、まず、超音波パルス発生回路21が超音波センサ11に電圧を出力すると、スイッチ41をOFFとして電力の供給を遮断する。次に、超音波パルス受信回路22が超音波センサ11から電気信号を受け取ると、スイッチ42をOFFとして電力の供給を遮断する。続いて、デジタル回路23が送信用測定データを生成すると、スイッチ43をOFFとして電力の供給を遮断する。このとき、スイッチ45をONとし、通信回路25へ電力の供給を開始する。そして、通信回路25は、送信用測定データを外部に送信する。そして、スイッチ44,45をOFFとして制御回路24と通信回路25への電力の供給を遮断し、待機状態となる。所定の待機時間が経過すると、前述した配管101のN回目の肉厚測定と同様に、配管101のN+1回目の肉厚測定を行う。
As shown in FIGS. 3 and 4, at the time of the N-th thickness measurement of the
ところで、通信回路25による通信状態が不良になると、通信回路25は、送信用測定データを外部に送信できなくなる。図5は、本実施形態のパルサレシーバにおける別の作動状態を表すタイムチャートである。
By the way, when the communication state of the
図3および図5に示すように、前述と同様に、配管101のN回目の肉厚測定時、スイッチング回路27は、制御回路24からの情報に基づいてスイッチ44,43,42,41の順にONとし、制御回路24、デジタル回路23、超音波パルス受信回路22、超音波パルス発生回路21の順に電力を供給する。このとき、スイッチ45をOFFとし、通信回路25への電力の供給を遮断する。そして、まず、超音波パルス発生回路21が超音波センサ11に電圧を出力すると、スイッチ41をOFFとして電力の供給を遮断する。次に、超音波パルス受信回路22が超音波センサ11から電気信号を受け取ると、スイッチ42をOFFとして電力の供給を遮断する。続いて、デジタル回路23が送信用測定データを生成すると、スイッチ43をOFFとして電力の供給を遮断する。このとき、スイッチ45をONとし、通信回路25へ電力の供給を開始する。そして、通信回路25は、送信用測定データを外部に送信する。
As shown in FIGS. 3 and 5, similarly to the above, at the time of the N-th thickness measurement of the
このとき、通信回路25による通信状態が不良になると、通信回路25は、送信用測定データを外部に送信できずに通信ERRORとなる。このとき、制御回路24は、デジタル回路23が生成したN回目の送信用測定データをメモリ36に保存する。その後、スイッチ44,45をOFFとして制御回路24と通信回路25への電力の供給を遮断し、待機状態となる。所定の待機時間が経過すると、前述した配管101のN回目の肉厚測定と同様に、配管101のN+1回目の肉厚測定を行う。そして、デジタル回路23が送信用測定データを生成すると、スイッチ45をONとし、通信回路25へ電力の供給を開始する。そして、通信回路25は、メモリ36に保存されているN回目の送信用測定データを外部に送信し、続いて、N+1回目の送信用測定データを外部に送信する。そして、スイッチ44,45をOFFとして制御回路24と通信回路25への電力の供給を遮断し、待機状態となる。
At this time, if the communication state of the
図3に示すように、通信回路25は、デジタル回路23が生成した送信用測定データとして、時間の経過に対する受信した超音波の変動の波形、つまり、図2に示す複数の反射波S1,S2,S3,S4,S5波形を外部に送信する。但し、複数の反射波S1,S2,S3,S4,S5波形を外部に送信すると、消費電力が増加することから、デジタル回路23が生成した送信用測定データのうち、1サイクル分の超音波波形データまたは超音波波形データから求めた測定値を送信するようにしてもよい。
As shown in FIG. 3, the
すなわち、図2および図3に示すように、時間の経過に伴って反射波S1,S2,S3,S4,S5・・・のレベルが減衰して低下するが、反射波S1,S2,S3,S4,S5・・・の間隔T1,T2,T3,T4・・・は一定である。そのため、通信回路25は、例えば、反射波S1,S2の間隔T1のデータ、反射波S2,S3の間隔T2のデータだけを外部に送信する。また、通信回路25は、反射波S1,S2,S3,S4,S5・・・のの間隔T1,T2,T3,T4・・・から求めた配管101の肉厚だけを外部に送信する。
That is, as shown in FIGS. 2 and 3, the levels of the reflected waves S1, S2, S3, S4, S5, . Intervals T1, T2, T3, T4, . . . of S4, S5, . Therefore, the
また、図3に示すように、パルサレシーバ12は、超音波パルス発生回路21と超音波パルス受信回路22とデジタル回路23と制御回路24と通信回路25の作動状況に応じて、電源回路26に接続された電池15の寿命を予測する。アルカリ電池は、蓄電量の減少に伴って電圧が低下することから、電圧を監視することで電池の寿命を予測することができる。一方、本実施形態の電池15であるリチウムイオン電池は、蓄電量の減少に伴って電圧が低下せず、蓄電量が所定値以下になる突然電圧が低下することから、電圧を監視することで電池の寿命を予測することが困難である。
Further, as shown in FIG. 3, the
例えば、n回計測した後の電池15の消費電力BCn、電池15の寿命の指標となる消費電力CC、1回の計測で消費する電力W、単位時間当たりの待機時の消費電力N、単位時間当たりのメンテナンスモードの消費電力M、n回目とn+1回目の計測の間の待機時間Tn、n回目とn+1回目の計測の間のメンテナンス時間tnとすると、下記数式が成り立つ。
BCn+1=BCn+W+N×Tn+M×tn
ここで、BCn+1>CCであれば、電池15の交換を促すアラームを発し、BCn+1>CCでなければ、n→n+1とする。
For example, the power consumption BCn of the
BCn+1=BCn+W+N*Tn+M*tn
Here, if BCn+1>CC, an alarm prompting replacement of the
また、パルサレシーバ12が電池15の寿命を予測せずに、図1に示すように、データ収集用パソコン13やモニタリング用パソコン(図示略)が電池15の寿命を予測してもよい。但し、データ収集用パソコン13(モニタリング用パソコン)は、パルサレシーバ12がいつメンテナンスモードになったかを把握することができないため,メンテナンスモードでの消費電力を予測し、消費電力の予測値を考慮して電池15の寿命の指標となる消費電力CCpを設定する。例えば、n回計測した後の電池15の消費電力BCn、電池15の寿命の指標となる消費電力CCp、1回の計測で消費する電力W、単位時間当たりの待機時の消費電力N、n回目とn+1回目の計測の間の待機時間Tnとすると、下記数式が成り立つ。
BCn+1=BCn+W+N×Tn
ここで、BCn+1>CCpであれば、電池15の交換を促すアラームを発し、BCn+1>CCpでなければ、n→n+1とする。
Further, instead of the
BCn+1=BCn+W+N×Tn
Here, if BCn+1>CCp, an alarm prompting replacement of the
また、本実施形態のモニタリングシステム10は、配管101の内部を伝播する超音波の伝播時間に基づいて肉厚を測定するものであるが、配管101の内部を伝播する超音波の伝播時間(伝播速度)は、配管101の温度に応じて変動してします。すなわち、配管101の温度が高くなると、超音波の伝播速度が低下することから伝播時間が長くなり、配管101の肉厚の測定に誤差が発生する。図6は、本実施形態のパルサレシーバにより温度補正を説明するためのグラフである。
In addition, the
図3および図6に示すように、超音波センサ11は、配管101の外周面102の温度を検出する温度センサ(熱電対)14が設けられる。制御回路24は、デジタル回路が生成した送信用測定データを温度センサ14が検出した配管101の温度に基づいて補正する。すなわち、図6に実線で表すように、配管101の温度が変動すると、超音波センサ11が測定し、デジタル回路23が生成した送信用計測データは、図6に点線で表すように、配管101の温度に比例して変動してしまう。本実施形態にて、制御回路24は、デジタル回路が生成した送信用測定データを予め設定された補正値に基づいて補正する。すると、図6に一点鎖線で表すように、補正後の送信用測定データは、配管101の温度に拘わらず一定となる。なお、送信用測定データを補正するための補正値は、事前に事件やシミュレーションなどにより、配管101の温度に基づいた補正前の送信用測定データと補正後の送信用測定データの偏差から算出しておくことが好ましい。
As shown in FIGS. 3 and 6 , the
このように本実施形態のパルサレシーバにあっては、超音波パルス発生回路21と、超音波パルス受信回路22と、超音波パルス受信回路22が受信した超音波パルスをデジタル処理して送信用測定データを生成するデジタル回路23と、デジタル回路23がデジタル処理した送信用測定データを外部に送信する通信回路25と、超音波パルス発生回路21と超音波パルス受信回路22とデジタル回路23と通信回路25を制御する制御回路24と、超音波パルス発生回路21と超音波パルス受信回路22とデジタル回路23と通信回路25と制御回路24に電力を供給する電源回路26と、制御回路24の処理内容に応じて電源回路26から超音波パルス発生回路21と超音波パルス受信回路22とデジタル回路23と通信回路25と制御回路24への電力の供給および停止を個別に制御するスイッチング回路27とを備える。
As described above, in the pulsar receiver of the present embodiment, the ultrasonic
そのため、制御回路24の処理内容に応じて超音波パルス発生回路21、超音波パルス受信回路22、デジタル回路23、通信回路25、制御回路24への電力の供給および停止を個別に制御することから、使用していない回路への電力の供給を停止することができ、省消費電力化を図ることができる。
Therefore, the supply and stop of power supply to the ultrasonic
本実施形態のパルサレシーバでは、スイッチング回路27は、超音波センサ11による測定時、超音波パルス発生回路21と超音波パルス受信回路22とデジタル回路23への電力供給時に、通信回路25への電力の供給を停止する。そのため、超音波センサ11による測定時には不要となる通信回路25を停止することで、消費電力を削減すことができる。
In the pulsar receiver of this embodiment, the switching
本実施形態のパルサレシーバでは、スイッチング回路27は、超音波センサ11による測定時、通信回路25への電力供給時に、超音波パルス発生回路21と超音波パルス受信回路22とデジタル回路23への電力の供給を停止する。そのため、送信用測定データの送信時に不要となる超音波パルス発生回路21と超音波パルス受信回路22とデジタル回路23を停止することで、消費電力を削減すことができる。
In the pulsar receiver of this embodiment, the switching
本実施形態のパルサレシーバでは、スイッチング回路27は、超音波センサ11による測定時、電源回路26から制御回路24、デジタル回路23、超音波パルス受信回路22、超音波パルス発生回路21の順に電力の供給を開始し、超音波パルス発生回路21、超音波パルス受信回路22、デジタル回路23の順の電力の供給を停止する。そのため、必要な機器から電力の供給を開始し、不要になった機器から電力の供給を停止することから、電力供給の効率化を図ることができる。
In the pulser receiver of this embodiment, the switching
本実施形態のパルサレシーバでは、通信回路25による送信用測定データの送信不良時に、送信用測定データを保存するメモリ36を設け、通信回路25による送信用測定データの送信時に、そのときに生成された送信用測定データとメモリ36に保存された前回の送信用測定データを送信する。そのため、送信用測定データの送信不良時にはメモリ36に保存し、次の送信用測定データの送信時に、今回の送信用測定データとメモリ36に保存された前回の送信用測定データを送信することから、送信用測定データの送信漏れを防止することができる。
In the pulsar receiver of the present embodiment, the
本実施形態のパルサレシーバでは、通信回路25は、デジタル回路23が生成した送信用測定データのうち、1サイクル分の超音波波形データを送信する。そのため、送信用測定データにおける送信量を減少して通信回路25が消費する電力を削減することができる。
In the pulsar receiver of this embodiment, the
本実施形態のパルサレシーバでは、通信回路25は、デジタル回路23が生成した送信用測定データのうち、超音波波形データから求めた測定値を送信する。そのため、送信用測定データにおける送信量を減少して通信回路が消費する電力を削減することができる。
In the pulsar receiver of the present embodiment, the
本実施形態のパルサレシーバでは、超音波パルス発生回路21と超音波パルス受信回路22とデジタル回路23と通信回路25と制御回路24の作動状況に応じて電源回路26に接続された電池15の寿命を予測する。そのため、電池15の交換時期が事前にわかり、測定できない期間を減少することで、測定精度の向上を図ることができる。
In the pulsar receiver of this embodiment, the life of the
本実施形態のパルサレシーバでは、配管101の温度を検出する温度センサ14を設け、デジタル回路23が生成した送信用測定データを配管101の温度に基づいて補正する。そのため、測定精度の向上を図ることができる。
In the pulsar receiver of this embodiment, the
なお、上述した実施形態にて、本発明のパルサレシーバを配管101の肉厚の測定に適用したが、この用途に限定されるものではない。例えば、配管や貯留槽の内部にある流体の液面の位置を測定したり、部材の損傷部の位置を測定したりする作業に適用することができる。
Although the pulsar receiver of the present invention is applied to measure the wall thickness of the
10 モニタリングシステム
11 超音波センサ
12 パルサレシーバ
13 データ収集用パソコン
14 温度センサ
15 電池
21 超音波パルス発生回路
22 超音波パルス受信回路(アナログ回路)
23 デジタル回路
24 制御回路
25 通信回路
26 電源回路
27 スイッチング回路
31 マルチプレクサ
32 アンプ
33 AD変換器
34 デジタル処理IC
35 処理装置
36 メモリ
37 温度センサIC
38 無線通信モジュール
39 有線通信モジュール
41,42,43,44,45 スイッチ
101 配管(測定対象物)
102 外周面
103 内周面
S1,S2,S3,S4,S5 反射波
T1,T2,T3,T4 間隔
REFERENCE SIGNS
23
35
38
102 outer
Claims (6)
超音波パルス発生回路と、
超音波パルス受信回路と、
前記超音波パルス受信回路が受信した超音波パルスをデジタル処理して送信用測定データを生成するデジタル回路と、
前記デジタル回路がデジタル処理した送信用測定データを外部に送信する通信回路と、
前記超音波パルス発生回路と前記超音波パルス受信回路と前記デジタル回路と前記通信回路を制御する制御回路と、
前記超音波パルス発生回路と前記超音波パルス受信回路と前記デジタル回路と前記通信回路と前記制御回路に電力を供給する電源回路と、
前記制御回路の処理内容に応じて前記電源回路から前記超音波パルス発生回路と前記超音波パルス受信回路と前記デジタル回路と前記通信回路と前記制御回路への電力の供給および停止を個別に制御するスイッチング回路と、
を備え、
前記スイッチング回路は、前記超音波センサによる測定時、前記電源回路から前記制御回路、前記デジタル回路、前記超音波パルス受信回路、前記超音波パルス発生回路の順に電力の供給を開始し、前記超音波パルス発生回路、前記超音波パルス受信回路、前記デジタル回路の順の電力の供給を停止するものであり、
前記デジタル回路が送信用測定データを生成すると、前記通信回路に電力の供給を開始し、前記通信回路が前記送信用測定データを外部に送信すると、前記制御回路と前記通信回路への電力の供給を遮断して待機状態とする、
ことを特徴とするパルサレシーバ。 A pulsar receiver that wirelessly transmits measurement data obtained from an object to be measured by an ultrasonic sensor,
an ultrasonic pulse generating circuit;
an ultrasonic pulse receiving circuit;
a digital circuit that digitally processes the ultrasonic pulse received by the ultrasonic pulse receiving circuit to generate measurement data for transmission;
a communication circuit for externally transmitting measurement data for transmission digitally processed by the digital circuit;
a control circuit that controls the ultrasonic pulse generation circuit, the ultrasonic pulse reception circuit, the digital circuit, and the communication circuit;
a power supply circuit that supplies power to the ultrasonic pulse generation circuit, the ultrasonic pulse reception circuit, the digital circuit, the communication circuit, and the control circuit;
Individually controlling supply and stop of power supply from the power supply circuit to the ultrasonic pulse generating circuit, the ultrasonic pulse receiving circuit, the digital circuit, the communication circuit and the control circuit in accordance with the processing contents of the control circuit. a switching circuit;
with
During measurement by the ultrasonic sensor, the switching circuit starts supplying power from the power supply circuit to the control circuit, the digital circuit, the ultrasonic pulse receiving circuit, and the ultrasonic pulse generating circuit in this order. Power supply is stopped in the order of the pulse generation circuit, the ultrasonic pulse reception circuit, and the digital circuit,
When the digital circuit generates the measurement data for transmission, power is supplied to the communication circuit, and when the communication circuit transmits the measurement data for transmission to the outside, power is supplied to the control circuit and the communication circuit. is shut off and placed in a standby state,
A pulsar receiver characterized by:
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