JP7267054B2

JP7267054B2 - pulsar receiver

Info

Publication number: JP7267054B2
Application number: JP2019055957A
Authority: JP
Inventors: 一海近藤; 佑真板橋; 武志小平; 健二飯塚; 亮一井原
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2019-03-25
Filing date: 2019-03-25
Publication date: 2023-05-01
Anticipated expiration: 2039-03-25
Also published as: JP2020159699A

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.

特開２０１３－１９０３９２号公報JP 2013-190392 A

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、通信機器の小型化が求められている。 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 always or periodically transmits the measurement data through the communication device. Therefore, miniaturization of communication equipment is required.

本発明は、上述した課題を解決するものであり、小型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 can be miniaturized.

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と前記電源回路とが実装されると共に実装面が対向するように配置される複数の基板と、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 a power supply circuit for supplying power to the ultrasonic pulse generating circuit, the ultrasonic pulse receiving circuit, the digital circuit, the communication circuit, the control circuit, and the power supply circuit are mounted so that their mounting surfaces face each other. and a plurality of substrates arranged on the substrate.

そのため、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と通信回路と制御回路と電源回路とを複数の基板に実装すると共に、実装面が対向するように複数の基板を配置することから、パルサレシーバの小型化を図ることができる。 Therefore, the ultrasonic pulse generation circuit, the ultrasonic pulse reception circuit, the digital circuit, the communication circuit, the control circuit, and the power supply circuit are mounted on a plurality of substrates, and the plurality of substrates are arranged so that the mounting surfaces face each other. , the size of the pulsar receiver can be reduced.

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と前記電源回路とが前記複数の基板の両面にそれぞれ実装されることを特徴とする。 In the pulsar receiver of the present invention, the ultrasonic pulse generating circuit, the ultrasonic pulse receiving circuit, the digital circuit, the communication circuit, the control circuit, and the power supply circuit are mounted on both sides of the plurality of substrates. characterized by

そのため、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と通信回路と制御回路と電源回路とを複数の基板の両面にそれぞれ実装されることから、パルサレシーバの更なる小型化を図ることができる。 Therefore, the ultrasonic pulse generator circuit, the ultrasonic pulse receiver circuit, the digital circuit, the communication circuit, the control circuit, and the power supply circuit are mounted on both sides of a plurality of substrates. can be done.

本発明のパルサレシーバでは、前記デジタル回路と前記通信回路は、異なるグランドに配置されることを特徴とする。 The pulser receiver of the present invention is characterized in that the digital circuit and the communication circuit are arranged on different grounds.

そのため、ノイズが発生しやすいデジタル回路と、ノイズの影響を受けやすい通信回路を異なるグランドに配置することから、デジタル回路からのノイズが通信回路に悪影響を与えることがなくなり、通信回路の正常な動作を維持することができる。 Therefore, by arranging the digital circuits, which are prone to noise, and the communication circuits, which are susceptible to noise, on different grounds, the noise from the digital circuits does not adversely affect the communication circuits, allowing the communication circuits to operate normally. can be maintained.

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通信回路は、異なるグランドに配置されることを特徴とする。 The pulsar receiver of the present invention is characterized in that the ultrasonic pulse generation circuit and the communication circuit are arranged on different grounds.

そのため、ノイズが発生しやすい超音波パルス発生回路と、ノイズの影響を受けやすい通信回路を異なるグランドに配置することから、超音波パルス発生回路からのノイズが通信回路に悪影響を与えることがなくなり、通信回路の正常な動作を維持することができる。 Therefore, by placing the ultrasonic pulse generator circuit, which is prone to generate noise, and the communication circuit, which is susceptible to noise, on different grounds, the noise from the ultrasonic pulse generator circuit does not adversely affect the communication circuit. Normal operation of the communication circuit can be maintained.

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および前記デジタル回路と、前記通信回路は、前記複数の基板の異なる面に配置されることを特徴とする。 In the pulsar receiver of the present invention, the ultrasonic pulse generating circuit, the digital circuit, and the communication circuit are arranged on different surfaces of the plurality of substrates.

そのため、ノイズが発生しやすい超音波パルス発生回路およびデジタル回路と、ノイズの影響を受けやすい通信回路を基板の異なる面に配置することから、超音波パルス発生回路やデジタル回路からのノイズが通信回路に悪影響を与えることがなくなり、通信回路の正常な動作を維持することができる。 Therefore, since the ultrasonic pulse generator circuit and digital circuit, which are prone to generate noise, and the communication circuit, which is susceptible to noise, are placed on different sides of the board, noise from the ultrasonic pulse generator circuit and digital circuit can be detected by the communication circuit. is no longer adversely affected, and the normal operation of the communication circuit can be maintained.

本発明のパルサレシーバでは、前記複数の基板は、所定隙間を空けて配置され、複数のスベーサにより中空形状をなす筐体の内部に収容支持されることを特徴とする。 In the pulsar receiver of the present invention, the plurality of substrates are arranged with a predetermined gap therebetween, and are housed and supported inside a hollow housing by a plurality of spacers.

そのため、複数の基板を所定隙間を空けて配置し、複数のスベーサにより中空形状をなす筐体の内部に収容支持することから、複数の基板を効率良く筐体の内部に収容することで、小型化に寄与することができる。 For this reason, a plurality of substrates are arranged with a predetermined gap therebetween and housed and supported inside a hollow housing by a plurality of spacers. can contribute to

本発明のパルサレシーバでは、前記スベーサおよび筐体を導電性部材とし、少なくとも前記超音波パルス発生回路と前記デジタル回路が配置されるグランドと前記スベーサとの間にコンデンサが接続されることを特徴とする。 In the pulsar receiver of the present invention, the spacer and the housing are conductive members, and a capacitor is connected between the spacer and a ground on which at least the ultrasonic pulse generating circuit and the digital circuit are arranged. do.

そのため、超音波パルス発生回路とデジタル回路が配置されるグランドと導電性部材であるスベーサとの間にコンデンサを接続することから、超音波パルス発生回路やデジタル回路からのノイズをコンデンサによりスベーサから筐体へ逃がすことができ、超音波パルス発生回路やデジタル回路からのノイズが通信回路に悪影響を与えることがなくなり、通信回路の正常な動作を維持することができる。 Therefore, a capacitor is connected between the ground where the ultrasonic pulse generator circuit and the digital circuit are placed and the spacer, which is a conductive member. The noise from the ultrasonic pulse generating circuit and the digital circuit does not adversely affect the communication circuit, and the normal operation of the communication circuit can be maintained.

本発明のパルサレシーバによれば、小型化を図ることができる。 According to the pulsar receiver of the present invention, miniaturization can be achieved.

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である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a monitoring system to which the pulsar receiver of this embodiment is applied. 図２は、超音波センサの測定データを概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram of measurement data of an ultrasonic sensor. 図３は、本実施形態のパルサレシーバを表す概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing the pulser receiver of this embodiment. 図４は、本実施形態のパルサレシーバにおける回路の実装状態を表す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a circuit mounting state in the pulser receiver of this embodiment.

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 monitoring system 10 of this embodiment includes an ultrasonic sensor 11, a pulsar receiver 12, and a personal computer 13 for data collection. A monitoring personal computer (not shown) may be connected to the data collecting personal computer 13 .

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 ultrasonic sensor 11 is attached, for example, in close contact with the outer peripheral surface 102 of the pipe (object to be measured) 101 . In this case, the number of ultrasonic sensors 11 is not limited to one, and a plurality of ultrasonic sensors can be provided. The ultrasonic sensor 11 has a transmitter and a receiver (not shown). The ultrasonic wave S transmitted from the outer peripheral surface of the pipe 101 is reflected by the outer peripheral surface 102 of the pipe 101, and the receiver receives this reflected wave as a primary reflected wave. Also, the ultrasonic wave S emitted from the outer peripheral surface 102 of the pipe 101 is reflected by the inner peripheral surface 103 of the pipe 101, and the receiver receives this reflected wave as a secondary reflected wave. Since the secondary reflected wave is reflected by the inner peripheral surface 103 of the pipe 101 after being reflected by the outer peripheral surface 102 of the pipe 101, the receiver receives this reflected wave as the tertiary reflected wave. The pulsar receiver 12 receives the data of this reflected wave.

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 ultrasonic sensor 11 are the first reflected wave S1, the second reflected wave S2, the third reflected wave S3, the fourth reflected wave S4, and the fifth reflected wave S4 of the ultrasonic wave S. The pulsar receiver 12 receives the reflected waves S5. Although the levels of the reflected waves S1, S2, S3, S4, S5, . . . attenuate and decrease, the intervals T1, T2, T3, T4 are the same. Intervals T1, T2, T3, T4 . . . between the reflected waves S1, S2, S3, S4, S5 . Therefore, the thickness of the pipe 101 is obtained based on the intervals T1, T2, T3, T4, .

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とを有する。 The pulsar receiver 12 has an ultrasonic pulse generating circuit 21 , an ultrasonic pulse receiving circuit (analog circuit) 22 , a digital circuit 23 , a control circuit 24 , a communication circuit 25 and a power supply circuit 26 .

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 ultrasonic sensor 11 is connected to the ultrasonic pulse generating circuit 21 and the ultrasonic pulse receiving circuit 22 . The ultrasonic pulse generation circuit 21 outputs a pulsed voltage to the ultrasonic sensor 11 . The ultrasonic pulse generation circuit 21 is controlled by a control circuit 24 such as the output timing of outputting a voltage.

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 pulse receiving circuit 22 has a multiplexer 31 and an amplifier 32 . The multiplexer 31 outputs two or more inputs as one signal. That is, the multiplexer 31 outputs the pulsed voltage output from the ultrasonic pulse generation circuit 21 to the transmitters of the plurality of ultrasonic sensors 11 . Further, the multiplexer 31 receives each electric signal obtained by converting the reflected waves received from the receivers of the plurality of ultrasonic sensors 11 . Amplifier 32 amplifies the electrical signal from multiplexer 31 .

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 digital circuit 23 has an AD converter 33 and a digital processing IC (FPGA) 34 . The AD converter 33 converts the analog signal from the ultrasonic pulse receiving circuit 22 into a digital signal. The digital processing IC 34 averages, for example, a plurality of digital signals, that is, measurement data from a plurality of ultrasonic sensors 11 to generate transmission measurement data. In this case, the digital processing IC 34 outputs measurement data for transmission from the plurality of ultrasonic sensors 11 or averaged measurement data for transmission to the control circuit 24 as a waveform with respect to time (see FIG. 2).

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 control circuit 24 has a processing unit (CPU) 35 , a memory 36 and a temperature sensor IC 37 . A processing unit (CPU) 35 controls the digital circuit 23, the communication circuit 25, the power supply circuit 26, the switching circuit 27, and the like. The memory 36 stores measurement data for transmission digitally processed and generated by the digital processing IC 34 . The temperature sensor IC 37 receives the temperature of the pipe 101 (see FIG. 1) detected by the connected temperature sensor 14 .

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 communication circuit 25 has a wireless communication module 38 and a wired communication module (USB terminal) 39 . The wireless communication module 38 and the wired communication module 39 transmit measurement data for transmission digitally processed and generated by the digital processing IC 34 and measurement data for transmission stored in the memory 36 to the outside.

電源回路２６は、電池１５が接続され、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。 The power supply circuit 26 is connected to the battery 15 and is connected to the ultrasonic pulse generating circuit 21 , the ultrasonic pulse receiving circuit 22 , the digital circuit 23 , the control circuit 24 and the communication circuit 25 . The power supply circuit 26 supplies the power of the battery 15 to the ultrasonic pulse generating circuit 21 , the ultrasonic pulse receiving circuit 22 , the digital circuit 23 , the control circuit 24 and the communication circuit 25 .

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 pipe 101 by the monitoring system 10 of this embodiment has, for example, a continuous monitoring mode and a patrol mode. In the continuous monitoring mode, measurement data measured by the ultrasonic sensor 11 is wirelessly transmitted to the data collection personal computer 13, and continuous monitoring is performed by checking and analyzing the measurement data. On the other hand, in the patrol mode, measurement data measured by the ultrasonic sensor 11 is transmitted wirelessly to the data collection personal computer 13 at predetermined intervals, and the measurement data is checked and analyzed for regular monitoring.

ところで、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を配管１０１の外周面１０２に密着して装着し、この超音波センサ１１の近傍にパルサレシーバ１２を配置することから、パルサレシーバ１２の小型化が求められる。図４は、本実施形態のパルサレシーバにおける回路の実装状態を表す断面図である。 By the way, in the monitoring system 10 of the present embodiment, the ultrasonic sensor 11 is attached in close contact with the outer peripheral surface 102 of the pipe 101, and the pulsar receiver 12 is arranged in the vicinity of the ultrasonic sensor 11. Miniaturization is required. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a circuit mounting state in the pulser receiver of this embodiment.

図４に示すように、本実施形態のパルサレシーバ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と電源回路２６とが複数（本実施形態では、２枚）の絶縁体である基板４１，４２の両面に実装され、この基板４１，４２は、実装面が所定隙間をあけて対向するように配置される。 As shown in FIG. 4, the pulser receiver 12 of this embodiment includes a plurality of ultrasonic pulse generating circuits 21, ultrasonic pulse receiving circuits 22, digital circuits 23, control circuits 24, communication circuits 25, and power supply circuits 26 (this In the embodiment, it is mounted on both sides of two insulating substrates 41 and 42, and the substrates 41 and 42 are arranged so that the mounting surfaces face each other with a predetermined gap therebetween.

すなわち、筐体５１は、天井部５２と、底部５３と、４個の側部５４からなる中空の箱型形状をなす。第１基板４１は、表面に第１グランド６１が設けられ、裏面に第２グランド６２が設けられる。また、第２基板４２は、表面に第３グランド６３が設けられ、裏面に第４グランド６４が設けられる。第１基板４１と第２基板４２は、４隅に棒形状をなすスベーサ５５が貫通して固定される。スベーサ５５は、軸方向の一端が天井部５２に固定され、他端が底部５３に固定される。そのため、第１基板４１と第２基板４２は、第１グランド６１と天井部５２との間に所定隙間が確保され、第２グランド６２と第３グランド６３との間に所定隙間が確保され、第４グランド６４と底部５３との間に所定隙間が確保される。 That is, the housing 51 has a hollow box shape including a ceiling portion 52 , a bottom portion 53 and four side portions 54 . The first substrate 41 is provided with a first ground 61 on the front surface and a second ground 62 on the back surface. The second substrate 42 is provided with a third ground 63 on the front surface and a fourth ground 64 on the back surface. The first substrate 41 and the second substrate 42 are fixed by penetrating bar-shaped spacers 55 at four corners. The spacer 55 has one axial end fixed to the ceiling portion 52 and the other axial end fixed to the bottom portion 53 . Therefore, in the first substrate 41 and the second substrate 42, a predetermined gap is secured between the first ground 61 and the ceiling portion 52, and a predetermined gap is secured between the second ground 62 and the third ground 63. A predetermined gap is secured between the fourth gland 64 and the bottom portion 53 .

第１基板４１は、第１グランド６１に制御回路２４と通信回路２５と電源回路２６が実装され、内部に各回路２４，２５，２６用の信号線６５が配置される。また、第１基板４１は、第２グランド６２にデジタル回路２３が実装され、内部にデジタル回路２３用の信号線６６が配置される。第２基板４２は、第３グランド６３に超音波パルス発生回路２１が実装され、内部に超音波パルス発生回路２１用の信号線６７が配置される。また、第２基板４２は、第４グランド６４に超音波パルス受信回路２２が実装され、内部に超音波パルス受信回路２２用の信号線６８が配置される。 The first substrate 41 has the control circuit 24, the communication circuit 25, and the power supply circuit 26 mounted on the first ground 61, and the signal lines 65 for the circuits 24, 25, and 26 are arranged inside. The digital circuit 23 is mounted on the second ground 62 of the first substrate 41, and a signal line 66 for the digital circuit 23 is arranged inside. The second substrate 42 has the ultrasonic pulse generating circuit 21 mounted on the third ground 63 and has a signal line 67 for the ultrasonic pulse generating circuit 21 arranged therein. Further, the second substrate 42 has the ultrasonic pulse receiving circuit 22 mounted on the fourth ground 64, and the signal line 68 for the ultrasonic pulse receiving circuit 22 is arranged inside.

パルサレシーバ１２は、２枚の積層配置された基板４１，４２の両面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と制御回路２４と通信回路２５と電源回路２６が実装されることから、ノイズが発生しやすい。ノイズの発生源としては、超音波パルス発生回路２１やデジタル回路２３があり、ノイズの影響を受けやすいものとしては、通信回路２５がある。 The pulsar receiver 12 has an ultrasonic pulse generating circuit 21, an ultrasonic pulse receiving circuit 22, a digital circuit 23, a control circuit 24, a communication circuit 25, and a power supply circuit 26 mounted on both sides of two laminated substrates 41 and 42. Therefore, noise is likely to occur. Sources of noise include the ultrasonic pulse generation circuit 21 and the digital circuit 23, and the communication circuit 25 is susceptible to noise.

そのため、デジタル回路２３と通信回路２５は、異なるグランド６１，６２に配置される。また、超音波パルス発生回路２１と通信回路２５は、異なるグランド６２，６３に配置される。更に、超音波パルス発生回路２１およびデジタル回路２３と、通信回路２５は、基板４１，４２の異なる面に配置される。 Therefore, the digital circuit 23 and the communication circuit 25 are placed on different grounds 61 and 62 . Also, the ultrasonic pulse generation circuit 21 and the communication circuit 25 are arranged on different grounds 62 and 63 . Furthermore, the ultrasonic pulse generation circuit 21 and the digital circuit 23 and the communication circuit 25 are arranged on different surfaces of the substrates 41 and 42 .

また、筐体５１とスベーサ５５は、導電性部材である。そして、超音波パルス発生回路２１が実装された第３グランド６３とスベーサ５５との間にコンデンサ７１が接続されると共に、デジタル回路２３が配置される第２グランド６２とスベーサ５５との間にコンデンサ７２が接続される。超音波パルス発生回路２１やデジタル回路２３は、直流電圧で動作する電子機器であり、交流成分は動作を不安定にするノイズとなりやすい。コンデンサ７１，７２は、直流電流を遮断し、交流電流を通すという特長がありことから、超音波パルス発生回路２１やデジタル回路２３からのノイズ（交流成分）がコンデンサ７１，７２を通してグランドとしての筐体５１に逃がすことができ、不要なノイズを除去することができる。 Further, the housing 51 and spacer 55 are conductive members. A capacitor 71 is connected between the third ground 63 on which the ultrasonic pulse generating circuit 21 is mounted and the spacer 55, and a capacitor 71 is connected between the second ground 62 on which the digital circuit 23 is arranged and the spacer 55. 72 are connected. The ultrasonic pulse generation circuit 21 and the digital circuit 23 are electronic devices that operate on DC voltage, and AC components tend to become noise that destabilizes the operation. Capacitors 71 and 72 have the feature of blocking direct current and passing alternating current. It can be released to the body 51, and unnecessary noise can be removed.

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、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と電源回路２６とが実装されると共に実装面が対向するように配置される複数の基板４１，４２とを備える。 As described above, in the pulsar receiver of the present embodiment, the ultrasonic pulse generator circuit 21, the ultrasonic pulse receiver circuit 22, and the ultrasonic pulse received by the ultrasonic pulse receiver circuit 22 are digitally processed and measured for transmission. A digital circuit 23 that generates data, a communication circuit 25 that transmits measurement data for transmission digitally processed by the digital circuit 23 to the outside, an ultrasonic pulse generation circuit 21, an ultrasonic pulse reception circuit 22, a digital circuit 23, and a communication circuit. 25, a power supply circuit 26 for supplying power to the ultrasonic pulse generating circuit 21, the ultrasonic pulse receiving circuit 22, the digital circuit 23, the communication circuit 25, and the control circuit 24, and the ultrasonic pulse generating circuit 21. The ultrasonic pulse receiving circuit 22, the digital circuit 23, the communication circuit 25, the control circuit 24, and the power supply circuit 26 are mounted on a plurality of substrates 41 and 42 arranged so that their mounting surfaces face each other.

そのため、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と電源回路２６とを複数の基板４１，４２に実装すると共に、実装面が対向するように複数の基板４１，４２を配置することから、パルサレシーバ１２の小型化を図ることができる。 Therefore, the ultrasonic pulse generation circuit 21, the ultrasonic pulse reception circuit 22, the digital circuit 23, the communication circuit 25, the control circuit 24, and the power supply circuit 26 are mounted on a plurality of substrates 41 and 42, and the mounting surfaces are arranged to face each other. By arranging the plurality of substrates 41 and 42 in the space, the size of the pulser receiver 12 can be reduced.

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と電源回路２６とを複数の基板４１，４２の両面にそれぞれ実装する。そのため、パルサレシーバ１２の更なる小型化を図ることができる。 In the pulsar receiver of this embodiment, the ultrasonic pulse generating circuit 21, the ultrasonic pulse receiving circuit 22, the digital circuit 23, the communication circuit 25, the control circuit 24, and the power supply circuit 26 are mounted on both sides of a plurality of substrates 41 and 42, respectively. do. Therefore, the pulsar receiver 12 can be further miniaturized.

本実施形態のパルサレシーバでは、デジタル回路２３と通信回路２５を異なるグランド６１，６２に配置する。そのため、ノイズが発生しやすいデジタル回路２３と、ノイズの影響を受けやすい通信回路２５を異なるグランド６１，６２に配置することから、デジタル回路２３からのノイズが通信回路２５に悪影響を与えることがなくなり、通信回路２５の正常な動作を維持することができる。 In the pulser receiver of this embodiment, the digital circuit 23 and the communication circuit 25 are arranged on different grounds 61 and 62 . Therefore, since the digital circuit 23, which is susceptible to noise, and the communication circuit 25, which is susceptible to noise, are arranged on different grounds 61 and 62, the noise from the digital circuit 23 does not adversely affect the communication circuit 25. , the normal operation of the communication circuit 25 can be maintained.

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と通信回路２５を異なるグランド６１，６３に配置する。そのため、ノイズが発生しやすい超音波パルス発生回路２１と、ノイズの影響を受けやすい通信回路２５を異なるグランド６１，６３に配置することから、超音波パルス発生回路２１からのノイズが通信回路２５に悪影響を与えることがなくなり、通信回路２５の正常な動作を維持することができる。 In the pulsar receiver of this embodiment, the ultrasonic pulse generating circuit 21 and the communication circuit 25 are arranged on different grounds 61 and 63 . Therefore, since the ultrasonic pulse generation circuit 21, which is susceptible to noise, and the communication circuit 25, which is susceptible to noise, are arranged on different grounds 61 and 63, noise from the ultrasonic pulse generation circuit 21 is transmitted to the communication circuit 25. There is no longer an adverse effect, and normal operation of the communication circuit 25 can be maintained.

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およびデジタル回路２３と、通信回路２５を、複数の基板４１，４２の異なる面に配置する。そのため、ノイズが発生しやすい超音波パルス発生回路２１およびデジタル回路２３と、ノイズの影響を受けやすい通信回路２５を基板４１，４２の異なる面に配置することから、超音波パルス発生回路２１やデジタル回路２３からのノイズが通信回路２５に悪影響を与えることがなくなり、通信回路２５の正常な動作を維持することができる。 In the pulser receiver of this embodiment, the ultrasonic pulse generation circuit 21, the digital circuit 23, and the communication circuit 25 are arranged on different surfaces of the substrates 41 and . Therefore, since the ultrasonic pulse generation circuit 21 and the digital circuit 23, which are likely to generate noise, and the communication circuit 25, which is susceptible to noise, are arranged on different surfaces of the substrates 41 and 42, the ultrasonic pulse generation circuit 21 and the digital circuit 25 are arranged. Noise from the circuit 23 does not adversely affect the communication circuit 25, and normal operation of the communication circuit 25 can be maintained.

本実施形態のパルサレシーバでは、複数の基板４１，４２は、所定隙間を空けて配置され、複数のスベーサ５５により中空形状をなす筐体５１の内部に収容支持される。そのため、複数の基板４１，４２を効率良く筐体５１の内部に収容することで、パルサレシーバ１２の小型化に寄与することができる。 In the pulsar receiver of this embodiment, the plurality of substrates 41 and 42 are arranged with a predetermined gap therebetween, and are accommodated and supported inside the hollow housing 51 by the plurality of spacers 55 . Therefore, by efficiently housing the plurality of substrates 41 and 42 inside the housing 51 , it is possible to contribute to miniaturization of the pulser receiver 12 .

本実施形態のパルサレシーバでは、スベーサ５５および筐体５１を導電性部材とし、少なくとも超音波パルス発生回路２１とデジタル回路２３が配置されるグランド６２，６３とスベーサ５５との間にコンデンサ７１，７２を接続する。そのため、超音波パルス発生回路２１やデジタル回路２３からのノイズをコンデンサ７１，７２によりスベーサ５５から筐体５１へ逃がすことができ、超音波パルス発生回路２１やデジタル回路２３からのノイズが通信回路２５に悪影響を与えることがなくなり、通信回路２５の正常な動作を維持することができる。 In the pulsar receiver of this embodiment, the spacer 55 and the housing 51 are conductive members, and capacitors 71 and 72 are placed between the spacer 55 and the grounds 62 and 63 where at least the ultrasonic pulse generating circuit 21 and the digital circuit 23 are arranged. to connect. Therefore, noise from the ultrasonic pulse generating circuit 21 and the digital circuit 23 can be released from the spacer 55 to the housing 51 by the capacitors 71 and 72, and the noise from the ultrasonic pulse generating circuit 21 and the digital circuit 23 can be transferred to the communication circuit 25. is no longer adversely affected, and the normal operation of the communication circuit 25 can be maintained.

なお、上述した実施形態にて、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と電源回路２６を２枚の基板４１，４２に実装したが、３枚以上の基板に実装してもよい。 In the above embodiment, the ultrasonic pulse generating circuit 21, the ultrasonic pulse receiving circuit 22, the digital circuit 23, the communication circuit 25, the control circuit 24, and the power supply circuit 26 are mounted on the two substrates 41 and 42. , may be mounted on three or more substrates.

また、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。 Also, in the above-described embodiment, the pulsar receiver of the present invention is applied to measure the wall thickness of the pipe 101, but the application is not limited to this. For example, it can be applied to the work of measuring the position of the liquid surface of the fluid inside a pipe or a storage tank, or measuring the position of a damaged part of a member.

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
３１マルチプレクサ
３２アンプ
３３ＡＤ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第１基板
４２第２基板
５１筐体
５２天井部
５３底部
５４側部
５５スベーサ
６１第１グランド
６２第２グランド
６３第３グランド
６４第４グランド
６５，６６，６７，６８信号線
７１，７２コンデンサ
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 LIST 10 monitoring system 11 ultrasonic sensor 12 pulsar receiver 13 personal computer for data collection 14 temperature sensor 15 battery 21 ultrasonic pulse generating circuit 22 ultrasonic pulse receiving circuit (analog circuit)
23 digital circuit 24 control circuit 25 communication circuit 26 power supply circuit 31 multiplexer 32 amplifier 33 AD converter 34 digital processing IC
35 processor 36 memory 37 temperature sensor IC
38 wireless communication module 39 wired communication module 41 first substrate 42 second substrate 51 housing 52 ceiling 53 bottom 54 side 55 spacer 61 first ground 62 second ground 63 third ground 64 fourth ground 65, 66, 67 , 68 signal line 71, 72 capacitor 101 pipe (object to be measured)
102 outer peripheral surface 103 inner peripheral surface S1, S2, S3, S4, S5 reflected waves T1, T2, T3, T4 intervals

Claims

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;
a plurality of substrates on which the ultrasonic pulse generating circuit, the ultrasonic pulse receiving circuit, the digital circuit, the communication circuit, the control circuit, and the power supply circuit are mounted and arranged so that their mounting surfaces face each other;
with
A first substrate among the plurality of substrates has the control circuit, the communication circuit, and the power supply circuit mounted on the ground on one surface and the digital circuit mounted on the ground on the other surface, and the plurality of substrates The second substrate has the ultrasonic pulse generating circuit mounted on the ground on one surface and the ultrasonic pulse receiving circuit as an analog circuit mounted on the ground on the other surface,
The control circuit, the digital circuit, and the ultrasonic pulse receiving circuit are provided on different grounds,
A pulsar receiver characterized by:

2. The pulsar receiver according to claim 1 , wherein the plurality of substrates are arranged with a predetermined gap therebetween, and are accommodated and supported inside a hollow housing by a plurality of spacers .

3. The apparatus according to claim 2, wherein the spacer and the housing are conductive members, and a capacitor is connected between the spacer and a ground on which at least the ultrasonic pulse generating circuit and the digital circuit are arranged. pulsar receiver.