JAJSPS5C October   2014  – February 2023 TDC1000

PRODUCTION DATA  

  1. 1 特長
  2. 2 アプリケーション
  3. 3 概要
  4. 4 改訂履歴
  5. 5 ピン構成および機能
  6. 6 仕様
    1. 6.1 絶対最大定格
    2. 6.2 ESD 定格
    3. 6.3 推奨動作条件
    4. 6.4 熱に関する情報 #GUID-85677192-3B04-4958-89B0-56EA7EB89E00/APPNOTE_SPRA953
    5. 6.5 電気的特性
    6. 6.6 タイミング要件
    7. 6.7 スイッチング特性
    8. 6.8 代表的特性
  7. 7 パラメータ測定情報
  8. 8 詳細説明
    1. 8.1 概要
    2. 8.2 機能ブロック図
    3. 8.3 機能説明
      1. 8.3.1 トランスミッタの信号パス
      2. 8.3.2 レシーバ信号パス
      3. 8.3.3 低ノイズ・アンプ (LNA)
      4. 8.3.4 プログラマブル・ゲイン・アンプ (PGA)
      5. 8.3.5 レシーバ・フィルタ
      6. 8.3.6 STOP パルス生成用のコンパレータ
        1. 8.3.6.1 スレッショルド検出器と DAC
        2. 8.3.6.2 ゼロクロス検出コンパレータ
        3. 8.3.6.3 イベント・マネージャ
      7. 8.3.7 同相バッファ (VCOM)
      8. 8.3.8 温度センサ
        1. 8.3.8.1 複数の RTD による温度測定
        2. 8.3.8.2 単一の RTD による温度測定
    4. 8.4 デバイスの機能モード
      1. 8.4.1 TOF 測定モード
        1. 8.4.1.1 モード 0
        2. 8.4.1.2 モード 1
        3. 8.4.1.3 モード 2
      2. 8.4.2 ステート・マシン
      3. 8.4.3 送信動作
        1. 8.4.3.1 送信パルスのカウント
        2. 8.4.3.2 TX の 180°パルス・シフト
        3. 8.4.3.3 トランスミッタのダンピング
      4. 8.4.4 RECEIVE 動作
        1. 8.4.4.1 シングル・エコー受信モード
        2. 8.4.4.2 マルチ・エコー受信モード
      5. 8.4.5 タイミング
        1. 8.4.5.1 タイミング制御と周波数スケーリング (CLKIN)
        2. 8.4.5.2 TX/RX 測定のシーケンスとタイミング
      6. 8.4.6 TOF (飛行時間) 制御
        1. 8.4.6.1 短い TOF 測定
        2. 8.4.6.2 標準 TOF 測定
        3. 8.4.6.3 パワー・ブランキングを使用する標準 TOF 測定
        4. 8.4.6.4 同相リファレンス電圧のセトリング・タイム
        5. 8.4.6.5 TOF 測定のインターバル
      7. 8.4.7 平均化とチャネル選択
      8. 8.4.8 エラー報告
    5. 8.5 プログラミング
      1. 8.5.1 シリアル・ペリフェラル・インターフェイス (SPI)
        1. 8.5.1.1 チップ・セレクト・バー (CSB)
        2. 8.5.1.2 シリアル・クロック (SCLK)
        3. 8.5.1.3 シリアル・データ入力 (SDI)
        4. 8.5.1.4 シリアル・データ出力 (SDO)
    6. 8.6 レジスタ・マップ
  9. 9 アプリケーションと実装
    1. 9.1 アプリケーション情報
    2. 9.2 代表的なアプリケーション
      1. 9.2.1 液位と液体の識別の測定
        1. 9.2.1.1 設計要件
        2. 9.2.1.2 詳細な設計手順
          1. 9.2.1.2.1 液位測定
          2. 9.2.1.2.2 液体識別
        3. 9.2.1.3 アプリケーション曲線
      2. 9.2.2 水流量測定
        1. 9.2.2.1 設計要件
        2. 9.2.2.2 詳細な設計手順
          1. 9.2.2.2.1 規制と精度
          2. 9.2.2.2.2 超音波流量計での伝搬時間差方式
          3. 9.2.2.2.3 ΔTOF の精度要件の計算
          4. 9.2.2.2.4 動作
        3. 9.2.2.3 アプリケーション曲線
    3. 9.3 電源に関する推奨事項
    4. 9.4 レイアウト
      1. 9.4.1 レイアウトのガイドライン
      2. 9.4.2 レイアウト例
  10. 10デバイスおよびドキュメントのサポート
    1. 10.1 デバイスのサポート
      1. 10.1.1 開発サポート
    2. 10.2 ドキュメントの更新通知を受け取る方法
    3. 10.3 サポート・リソース
    4. 10.4 商標
    5. 10.5 静電気放電に関する注意事項
    6. 10.6 用語集
  11. 11メカニカル、パッケージ、および注文情報
9.2.2.2.2 超音波流量計での伝搬時間差方式

伝搬時間差方式超音波流量計は、移動する液体の中で、流れの方向 (下流) では音波が高速に伝わり、流れの逆方向 (上流) では低速になるという原理に基づいて動作します。

システムには少なくとも 2 つのトランスデューサが必要です。最初のトランスデューサは、上流のサイクルではトランスミッタとして、下流のサイクルではレシーバとして動作します。2 番目のトランスデューサは、上流のサイクルではレシーバとして、下流のサイクルではトランスミッタとして動作します。超音波流量計は、2 個のトランスデューサの間で送信と受信のサイクルを交互に切り替えて動作し、双方向の TOF を高精度で測定します。

GUID-7210CFB3-5982-4627-AAF2-877FA66B43A7-low.gif 図 9-8 上流と下流の送信パルスと受信パルスの関係

この例で、上流の TOF は次のように定義されます。

式 8. GUID-17360007-D673-4ED4-9460-34B55747FD45-low.gif

ここで

  • l は 2 つのトランスデューサ間のパスの長さで、メートル (m) 単位です
  • c は水中の音速で、メートル毎秒 (m/s) 単位です
  • v はパイプ内の水の速度で、メートル毎秒 (m/s) 単位です

この例で、下流の TOF は次のように定義されます。

式 9. GUID-950D31FE-DA03-4307-8F9C-ED7A01AE908E-low.gif

ここで

  • l は 2 つのトランスデューサ間のパスの長さで、メートル (m) 単位です
  • c は水中の音速で、メートル毎秒 (m/s) 単位です
  • v はパイプ内の水の速度で、メートル毎秒 (m/s) 単位です

TOF の差は次のように定義されます。

式 10. GUID-A3CAF25D-2660-4CC3-A5B6-167981308909-low.gif

ここで

  • tBA はトランスデューサ B からトランスデューサ A への上流の TOF で、秒 (s) 単位です
  • tAB はトランスデューサ A からトランスデューサ B への下流の TOF で、秒 (s) 単位です

TOF の差 (ΔTOF) を計算してから、次の式を使用して、パイプ内の水の速度と ΔTOF を関連付けることができます。

式 11. GUID-974C4EAF-8A58-47D7-933E-CEAC5B565982-low.gif

ここで

  • c は水中の音速で、メートル毎秒 (m/s) 単位です
  • l は 2 つのトランスデューサ間のパスの長さで、メートル (m) 単位です

最後に、質量流量は次のように計算できます。

式 12. GUID-3449686F-54FA-414C-BE9A-5B31EE677AC2-low.gif

ここで

  • k は流量計定数です
  • v はパイプ内の水の速度で、メートル毎秒 (m/s) 単位です
  • A はパイプの断面積で、平方メートル (m2) 単位です