JP6187343B2 - Ultrasonic measuring instrument - Google Patents
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Description
本発明は、超音波を用いて流体の流速、流量、界面レベル等の測定を行う超音波測定器に関する。 The present invention relates to an ultrasonic measuring instrument that measures the flow velocity, flow rate, interface level, and the like of a fluid using ultrasonic waves.
配管内を流れる流体の流速、流量、界面レベル等を測定する測定器の1つとして、超音波を用いた超音波測定器が知られている。この超音波測定器は、構造が簡単で機械的可動部が無い、レンジアビリティ(精度の保証できる計測範囲)が広い、大口径の配管にも対応可能である等の利点がある。この超音波測定器の代表的なものに透過法(伝播時間差法)を用いるもの、或いはパルスドップラ法や反射法を用いるものがある。 As one of measuring instruments that measure the flow velocity, flow rate, interface level, and the like of a fluid flowing in a pipe, an ultrasonic measuring instrument using ultrasonic waves is known. This ultrasonic measuring instrument has advantages such as a simple structure, no mechanical moving parts, a wide rangeability (measuring range in which accuracy can be guaranteed), and compatibility with large-diameter pipes. As a representative example of this ultrasonic measuring instrument, there are one using a transmission method (propagation time difference method), and one using a pulse Doppler method and a reflection method.
透過法を用いる超音波測定器は、配管内を流れる流体に対して斜め方向に超音波信号を送受信し、流体の流れに沿う向きに超音波信号を送受信した場合の伝播時間と、流体の流れに逆らう向きに超音波信号を送受信した場合の伝播時間との差を求めることで、配管内を流れる流体の流速等を測定するものである。これに対し、パルスドップラ法や反射法を用いる超音波測定器は、配管内を流れる流体に対して斜め方向に超音波信号を送信し、流体に含まれる気泡や微小粒子(パーティクル)からの反射信号を受信して配管内を流れる流体の流速等を測定するものである。 The ultrasonic measuring instrument using the transmission method transmits and receives ultrasonic signals in an oblique direction with respect to the fluid flowing in the pipe, and the propagation time when the ultrasonic signals are transmitted and received in the direction along the fluid flow, and the fluid flow The flow velocity of the fluid flowing in the pipe is measured by obtaining the difference from the propagation time when the ultrasonic signal is transmitted and received in the direction opposite to the above. On the other hand, an ultrasonic measuring device using the pulse Doppler method or the reflection method transmits an ultrasonic signal in an oblique direction to the fluid flowing in the pipe, and reflects it from bubbles or fine particles (particles) contained in the fluid. It receives a signal and measures the flow velocity of the fluid flowing in the pipe.
以下の特許文献1には、配管内を非満水状態で流れる流体の流速及び流量等を従来よりも高い精度で計測可能な超音波流量計が開示されている。具体的に、以下の特許文献1に開示された超音波流量計は、指向性の軸線が所定の深さの液面で互いに交差するように設定された一対の超音波送受信器を流体が流れる配管内(配管の底部)に設置し、配管内を非満水状態で流れる流体の液面(界面)で反射する超音波信号を受信することで、流速、流量、及び液面レベル(界面レベル)を測定している。
ところで、上述した特許文献1に開示された超音波流量計は、配管内に設置された一対の超音波送受信器のうちの一方の超音波送受信器から超音波信号を斜め上方に送信し、流体の液面で反射されて斜め上方から入射する超音波信号を他方の超音波送受信器で受信することによって非満水状態で流れる流体の界面レベル等を測定するものである。このため、配管内に設置された超音波送受信器が流体によって満たされている状態(流体の界面レベルが超音波送受信器よりも上方に位置する状態)でなければ測定を行うことができず、界面レベル等の測定可能範囲が制限されてしまうという問題がある。
By the way, the ultrasonic flowmeter disclosed in
また、上述した特許文献1に開示された超音波流量計は、超音波送受信器を配管内に設置する必要があることから、配管に対する穴あけ等を行って超音波送受信器を設置するという煩雑な作業が必要になり、設置に工数及びコストを要するという問題がある。また、例えばプラント等が稼働している状態で超音波送受信器を配管内に設置するためには、超音波送受信器を設置しようとしている配管を流れる流体を止めて配管を空にしてから設置作業をする必要があるため、設置が困難な場合が多いと考えられ、また機会損失が生ずる可能性も考えられる。
Moreover, since the ultrasonic flowmeter disclosed in
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、従来よりも広い範囲で界面レベルを測定することが可能であって設置を容易に行うことができる超音波測定器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an ultrasonic measuring instrument that can measure an interface level in a wider range than before and can be easily installed. And
上記課題を解決するために、本発明の超音波測定器は、配管(TB)を流れる流体(X)に対して超音波信号(U1、U2)を送信するとともに、前記流体を介した前記超音波信号を受信して前記流体の流速及び流量の少なくとも一方を測定する超音波測定器(1、2)において、前記流体の流れ方向(D)に対して斜め方向に前記超音波信号(U1)を送信し、前記流体から得られる前記超音波信号の反射信号を受信するよう前記配管の外表面に取り付けられた送受信素子(11)と、前記送受信素子で受信される前記反射信号のうち、前記流体の流れ方向に対して垂直な方向に向かう前記超音波信号(U2)の反射信号の強度変化に基づいて前記流体の界面レベルを求める第1演算部(24a)とを備えることを特徴としている。
この発明によると、流体の流れ方向に対して斜め方向に超音波信号を送信するよう配管の外表面に取り付けられた送受信素子で受信される反射信号のうち、流体の流れ方向に対して垂直な方向に向かう超音波信号の反射信号の強度変化に基づいて流体の界面レベルが求められる。
また、本発明の超音波測定器は、前記第1演算部が、前記流体の流れ方向に対して垂直な方向に向かう前記超音波信号の反射信号の強度が、予め規定された閾値(TH)を超えて最大となる位置を前記流体の界面と判定することを特徴としている。
また、本発明の超音波測定器は、前記送受信素子で受信される前記反射信号のうち、前記流体の流れ方向に対して斜め方向に送信された前記超音波信号の反射信号を用いて前記配管の径方向における前記流体の流速分布を求める第2演算部(24b)を備えており、前記第1演算部が、前記流体の流れ方向に対して垂直な方向に向かう前記超音波信号の反射信号の強度が前記閾値を超えない場合には、前記第2演算部で求められた前記流体の流速分布に基づいて前記流体の界面を判定することを特徴としている。
また、本発明の超音波測定器は、前記第1演算部が、前記第2演算部によって前記流体の流速分布が求められた領域(R1)と前記流体の流速分布が求められなかった領域(R2)との境界の位置を、前記流体の界面と判定することを特徴としている。
また、本発明の超音波測定器は、前記流体を透過した前記超音波信号に基づいて前記流体の流速及び流量の少なくとも一方を求める第3演算部(24c)を備えており、前記第1演算部が、前記第3演算部で前記流体の流速及び流量を測定することができなかった場合に前記流体の界面レベルを求めることを特徴としている。
また、本発明の超音波測定器は、前記送受信素子が、前記配管の外表面に当接される第1面(P1)と、該第1面に対してなす角が鋭角とされて前記送受信素子が搭載される第2面(P2)とを有する取付部材(12)を介して前記配管の外表面に取り付けられることを特徴としている。
また、本発明の超音波測定器は、前記第1演算部で求められた界面レベルの時間変化から前記流体の界面の状態を判定することを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problem, the ultrasonic measuring instrument of the present invention transmits an ultrasonic signal (U1, U2) to a fluid (X) flowing through a pipe (TB) and also transmits the ultrasonic signal via the fluid. In the ultrasonic measuring device (1, 2) that receives an acoustic wave signal and measures at least one of the flow velocity and flow rate of the fluid, the ultrasonic signal (U1) is oblique to the fluid flow direction (D). And transmitting / receiving element (11) attached to the outer surface of the pipe so as to receive a reflected signal of the ultrasonic signal obtained from the fluid, and of the reflected signal received by the transmitting / receiving element, A first calculation unit (24a) for obtaining an interface level of the fluid based on a change in intensity of a reflected signal of the ultrasonic signal (U2) directed in a direction perpendicular to a fluid flow direction. .
According to the present invention, among the reflected signals received by the transmitting / receiving element attached to the outer surface of the pipe so as to transmit the ultrasonic signal in an oblique direction with respect to the fluid flow direction, the reflected signal is perpendicular to the fluid flow direction. The interface level of the fluid is obtained based on the intensity change of the reflected signal of the ultrasonic signal directed in the direction.
Further, in the ultrasonic measuring instrument according to the present invention, the intensity of the reflected signal of the ultrasonic signal in which the first calculation unit is directed in a direction perpendicular to the fluid flow direction is a predetermined threshold (TH). It is characterized in that the position that exceeds the maximum value is determined as the interface of the fluid.
Further, the ultrasonic measuring instrument according to the present invention uses the reflected signal of the ultrasonic signal transmitted in an oblique direction with respect to the fluid flow direction among the reflected signals received by the transmitting / receiving element. A second calculation unit (24b) for obtaining a flow velocity distribution of the fluid in the radial direction of the fluid, wherein the first calculation unit reflects the ultrasonic signal in a direction perpendicular to the fluid flow direction. When the intensity of the fluid does not exceed the threshold value, the fluid interface is determined based on the fluid flow velocity distribution obtained by the second computing unit.
In the ultrasonic measuring instrument according to the present invention, the first calculation unit may include a region (R1) in which the flow velocity distribution of the fluid is obtained by the second calculation unit and a region in which the flow velocity distribution of the fluid is not obtained ( The position of the boundary with R2) is determined as the interface of the fluid.
In addition, the ultrasonic measuring instrument of the present invention includes a third calculation unit (24c) that obtains at least one of a flow velocity and a flow rate of the fluid based on the ultrasonic signal that has passed through the fluid, and the first calculation The unit calculates the interface level of the fluid when the third calculation unit cannot measure the flow velocity and flow rate of the fluid.
In the ultrasonic measuring instrument according to the present invention, the transmission / reception element has a first surface (P1) that is in contact with an outer surface of the pipe, and an angle formed with respect to the first surface is an acute angle. It is attached to the outer surface of the said piping via the attachment member (12) which has a 2nd surface (P2) in which an element is mounted.
The ultrasonic measuring instrument of the present invention is characterized in that the state of the interface of the fluid is determined from the temporal change of the interface level obtained by the first calculation unit.
本発明によれば、流体の流れ方向に対して斜め方向に超音波信号を送信するよう配管の外表面に取り付けられた送受信素子で受信される反射信号のうち、流体の流れ方向に対して垂直な方向に向かう超音波信号の反射信号の強度変化に基づいて流体の界面レベルを求めるようにしているため、従来よりも広い範囲で界面レベルを測定することが可能であって設置を容易に行うことができるという効果がある。 According to the present invention, among reflected signals received by a transmitting / receiving element attached to the outer surface of a pipe so as to transmit an ultrasonic signal in an oblique direction with respect to the fluid flow direction, the reflected signal is perpendicular to the fluid flow direction. Since the interface level of the fluid is obtained based on the intensity change of the reflected signal of the ultrasonic signal directed in any direction, it is possible to measure the interface level in a wider range than before and perform installation easily There is an effect that can be.
以下、図面を参照して本発明の実施形態による超音波測定器について詳細に説明する。 Hereinafter, an ultrasonic measuring device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
〔第1実施形態〕
図1は、本発明の第1実施形態による超音波測定器の概略構成を示す図である。また、図2は、図1中のA−A線断面矢視図である。図1に示す通り、本実施形態の超音波測定器1は、ケーブルCによって接続された送受信部10と測定部20とを備えており、超音波信号を用いて配管TB内を流れる流体Xの流速、流量、及び界面レベル(流体Xの液面位置)を測定する。尚、図1,2に示す通り、流体Xが流れる配管TBは、断面形状が円環形状であるとし、流体Xの流れ方向は、図中符号Dを付して示す方向であるとする。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an ultrasonic measuring instrument according to the first embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. As shown in FIG. 1, the
ここで、本実施形態の超音波測定器1は、反射相関法を用いて流体Xの流速や流量を測定するものとする。つまり、配管TB内を流れる流体Xに対して斜め方向に超音波信号を複数回に亘って送信するとともに流体Xに含まれる気泡や微小粒子(パーティクル)(以下、これらを「気泡B」と総称する)からの反射信号を複数回に亘って受信し、受信信号に対する相関処理を行って配管TB内を流れる流体Xの流速や流量を測定するものであるとする。
Here, it is assumed that the ultrasonic measuring
送受信部10は、流体Xが流れる配管TBの外表面に取り付けられており、測定部20からの駆動信号に基づいて配管TB内を流れる流体Xに対して斜め方向に超音波信号を送信し、流体Xから得られる超音波信号の反射信号を受信する。この送受信部10は、図1,2に示す通り、流体Xが配管TB内を非満水状態で流れる場合であっても、流体Xの流速、流量、及び界面レベルの測定を可能にするために、配管TBの底部における外表面に取り付けられている。尚、送受信部10は、配管TBに対する穴あけ等の加工をすることなく取り付けが可能である。
The transmission /
図3は、本発明の第1実施形態による超音波測定器が備える送受信部の構成を示す図である。図3に示す通り、送受信部10は、トランスデューサ11(送受信素子)と楔部材12(取付部材)とを備える。尚、トランスデューサ11及び楔部材12は、ケースによって覆われているが、図3ではケースの図示を省略している。トランスデューサ11は、ピエゾ素子等の圧電素子を備えており、測定部20から出力される駆動信号によって駆動されて、配管TB内を流れる流体Xに対する超音波信号を送信するとともに、流体Xから得られる超音波信号の反射信号を受信して受信信号を出力する。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a transmission / reception unit included in the ultrasonic measurement device according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the transmission /
楔部材12は、トランスデューサ11を配管TBに取り付けるために用いられる部材(治具)である。この楔部材12は、例えば樹脂又は金属によって形成され、傾斜面を有する略立方体又は略直方体状の部材である。具体的に、楔部材12は、配管TBの底部における外表面に当接される取付面P1(第1面)と、この取付面P1に対してなす角が鋭角とされてトランスデューサ11が搭載される搭載面P2(傾斜面:第2面)とを有しており、搭載面P2の傾斜方向が流体Xの流れ方向Dに沿うように配管TBに取りつけられている。トランスデューサ11から出力される超音波信号は、楔部材12の内部を介して配管TB内を流れる流体Xに送信される。
The
ここで、トランスデューサ11は、取付面P1に対して鋭角に形成された搭載面P2に搭載されており、トランスデューサ11からの超音波信号は、搭載面P2の法線方向に強く出力される。このため、トランスデューサ11からの超音波信号は、図3に示す通り、配管TB内を流れる流体Xに対して斜め方向に入射する超音波信号U1として強く送信される。但し、トランスデューサ11の一点から出力される超音波信号は、図3中に破線で示す通り球面波として伝播するため、配管TB内を流れる流体Xに対して垂直な方向に向かう超音波信号U2も存在する。本実施形態では、この超音波信号U2の反射信号の強度変化に基づいて流体Xの界面レベルを求めるようにしている。
Here, the
測定部20は、駆動信号をケーブルCに出力して送受信部10(トランスデューサ11)から超音波信号(超音波信号U1,U2)を送信させるとともに、ケーブルCを介して送信されてくる送受信部10からの受信信号を処理して、流体Xの流速、流量、及び界面レベルを測定する。具体的には、図3に示す超音波信号U1の反射信号を受信して得られる受信信号に対する相関処理を行って配管TB内を流れる流体Xの流速(流速分布)や流量を求める。また、図3に示す超音波信号U2の反射信号の強度変化に基づいて流体Xの界面レベルを求める。
The
図4は、本発明の第1実施形態による超音波測定器が備える測定部の要部構成を示すブロック図である。図4に示す通り、測定部20は、切替部21、送信回路部22、受信回路部23、制御処理部24、及び操作表示部25を備える。尚、図4に示す測定部20は、2本の芯線を有するケーブルCが接続可能なコネクタCNと、コネクタCNに接続されたケーブルCの2本の芯線にそれぞれ接続される接続線L1,L2とを備えており、ケーブルCを介して2つのトランスデューサを接続可能である。
FIG. 4 is a block diagram showing the main configuration of the measurement unit provided in the ultrasonic measuring instrument according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the
切替部21は、制御処理部24の制御の下で、送信回路部22及び受信回路部23に接続させるトランスデューサの切り替えを行う。具体的に、切替部21は、送信回路部22に接続される端子T10、接続線L1に接続される端子T11、及び接続線L2に接続される端子T12と、受信回路部23に接続される端子T20、接続線L1に接続される端子T21、及び接続線L2に接続される端子T22とを備える。そして、切替部21は、制御処理部24の制御の下で、端子T10を端子T11,T12の何れに接続するかを切り換え、端子T20を端子T21,T22の何れに接続するかを切り換える。
The switching
尚、本実施形態では、図3に示す1つのトランスデューサ11が、ケーブルCを介して接続線L1に接続されているとする。このため、切替部21は、制御処理部24の制御によって、図4に示す通り、端子T10が端子T11に接続され、端子T20が端子T21に接続されているとする。本実施形態では、トランスデューサ11が1つのみであるため、端子T12,T22及び接続線L2は用いられない。
In the present embodiment, it is assumed that one
送信回路部22は、制御処理部24の制御の下で、流体Xに送信すべき超音波信号U1,U2を発生させるための駆動信号を切替部21に出力する。ここで、駆動信号は、所定の時間間隔(例えば、数百μsec程度)をもったパルス状(バースト状)の信号である。受信回路部23は、例えばアンプ及びA/D変換器(何れも図示省略)を備えており、制御処理部24の制御の下で、送受信部10(トランスデューサ11)から出力される受信信号を所定の増幅率で増幅してディジタル信号に変換して制御処理部24に出力する。
The
制御処理部24は、送信回路部22を制御して流体Xに対する超音波信号U1,U2の送信制御を行うとともに、受信回路部23を制御して送受信部10から得られる受信信号のサンプリング制御を行う。また、制御処理部24は、必要に応じて切替部21の切り換え制御も行う。また、制御処理部24は、受信回路部23から出力される受信信号(ディジタル信号)に対する信号処理を行って、流体Xの流速(流速分布)、流量、及び界面レベルの測定等を行う。
The
この制御処理部24は、界面レベル算出部24a(第1演算部)と流速分布算出部24b(第2演算部)とを備える。界面レベル算出部24aは、流体Xの流れ方向Dに対して垂直な方向に向かう超音波信号U2の反射信号の強度変化に基づいて流体Xの界面レベルを求める。図5は、本発明の第1実施形態による超音波測定器で得られる受信信号の一例を示す図である。図5に示す受信信号S1,S2は、上述した所定の時間間隔(例えば、数百μsec程度)をもって送受信部10から連続して送信された超音波信号U1,U2の反射信号を送受信部10で順次受信して得られる受信信号である。
The
図5に示す通り、受信信号S1,S2には、振幅が小さな波形W11〜W13,W15,W21〜W23,W25と、振幅が大きな波形W14,W24とが含まれる部分が現れる。振幅が小さな波形W11〜W13,W15,W21〜W23,W25は、超音波信号U1が流体Xに含まれる気泡Bによって反射されて生ずる反射信号を受信して得られる波形である。ここで、流体Xに含まれる気泡Bは、超音波信号U1が送信されてから次の超音波信号U1が送信されるまでの間に、流体Xの流速に応じた距離だけ流れ方向Dに移動する。このため、受信信号S1に含まれる波形W11〜W13,W15と受信信号S2に含まれる波形W21〜W23,W25との間には、図5に示す通り、気泡Bが移動した距離だけ時間ずれが生じている。 As shown in FIG. 5, the received signals S1 and S2 include portions including waveforms W11 to W13, W15, W21 to W23, and W25 having small amplitudes and waveforms W14 and W24 having large amplitudes. Waveforms W11 to W13, W15, W21 to W23, and W25 having small amplitudes are waveforms obtained by receiving a reflected signal that is generated when the ultrasonic signal U1 is reflected by the bubble B included in the fluid X. Here, the bubble B contained in the fluid X moves in the flow direction D by a distance corresponding to the flow velocity of the fluid X between the transmission of the ultrasonic signal U1 and the transmission of the next ultrasonic signal U1. To do. Therefore, there is a time lag between the waveforms W11 to W13 and W15 included in the received signal S1 and the waveforms W21 to W23 and W25 included in the received signal S2 by the distance traveled by the bubble B as shown in FIG. Has occurred.
これに対し、振幅が大きな波形W14,W24は、超音波信号U2が流体Xの界面によって反射されて生ずる反射信号を受信して得られる波形である。この波形W14,W24は、流体Xの界面に対して垂直入射(或いは、ほぼ垂直入射)する超音波信号U2の反射信号を受信して得られるものであるため、波形W11〜W13,W15,W21〜W23,W25に比べると振幅が大きい。また、波形W14,W24は、流体Xの流れ方向Dに対して垂直な方向に向かう超音波信号U2の反射信号によるものであるため、流体Xの界面の変動がなければ、受信信号S1に含まれる波形W14と受信信号S2に含まれる波形W24との間には時間ずれは生じない。尚、この波形W14,W24には、上述した振幅が小さな波形W11〜W13,W15,W21〜W23,W25と同様の波形が重畳されている。 On the other hand, the waveforms W14 and W24 having a large amplitude are waveforms obtained by receiving a reflected signal generated by the ultrasonic signal U2 being reflected by the interface of the fluid X. Since the waveforms W14 and W24 are obtained by receiving the reflected signal of the ultrasonic signal U2 that is perpendicularly incident (or substantially perpendicularly incident) on the interface of the fluid X, the waveforms W11 to W13, W15, and W21 are obtained. Amplitude is larger than -W23 and W25. In addition, since the waveforms W14 and W24 are due to the reflected signal of the ultrasonic signal U2 directed in the direction perpendicular to the flow direction D of the fluid X, if there is no fluctuation of the interface of the fluid X, it is included in the received signal S1. There is no time lag between the waveform W14 generated and the waveform W24 included in the received signal S2. The waveforms W14 and W24 are superimposed with the same waveforms as the waveforms W11 to W13, W15, W21 to W23, and W25 having small amplitudes described above.
このように、超音波信号U2が流体Xの界面によって反射されて生ずる反射信号を受信して得られる波形W14,W24は、超音波信号U1が気泡Bによって反射されて生ずる反射信号を受信して得られる波形W11〜W13,W15,W21〜W23,W25に比べて振幅(強度)が極めて大きいという性質がある。このため、界面レベル算出部24aは、垂直な方向に向かう超音波信号U2の反射信号の強度変化が反映されている受信信号S1,S2の振幅変化(強度変化)を求め、この強度変化に基づいて流体Xの界面レベルを求めている。
As described above, the waveforms W14 and W24 obtained by receiving the reflection signal generated by the reflection of the ultrasonic signal U2 by the interface of the fluid X receive the reflection signal generated by the reflection of the ultrasonic signal U1 by the bubble B. Compared to the obtained waveforms W11 to W13, W15, W21 to W23, and W25, the amplitude (intensity) is extremely large. For this reason, the interface
図6は、本発明の第1実施形態による超音波測定器における界面レベルの判定方法を説明するための図であって、(a)は配管の径方向における超音波信号U2の反射信号の強度を示す図であり、(b)は配管の径方向における流体Xの流速分布を示す図である。尚、図6に示す原点位置「0」は、配管TBの中心位置を示しており、位置「−r」,「r」は、超音波信号U2の進行方向における配管TBの両端位置を示している。 FIG. 6 is a diagram for explaining a method for determining the interface level in the ultrasonic measuring instrument according to the first embodiment of the present invention, wherein (a) shows the intensity of the reflected signal of the ultrasonic signal U2 in the radial direction of the pipe. (B) is a figure which shows the flow velocity distribution of the fluid X in the radial direction of piping. The origin position “0” shown in FIG. 6 indicates the center position of the pipe TB, and the positions “−r” and “r” indicate the positions of both ends of the pipe TB in the traveling direction of the ultrasonic signal U2. Yes.
界面レベル算出部24aは、図6(a)に示す通り、超音波信号U2の反射信号の強度が予め規定された閾値THを超える部分がある場合には、閾値THを超えて最大となる位置を流体Xの界面と判定する。図6(a)に示す例において、界面レベル算出部24aは、位置Q1を流体Xの界面と判定する。つまり、超音波信号U2の反射信号のうち、強度が閾値THを超えない反射信号は気泡Bで弱く反射して得られたものであると考えられる一方で、強度が閾値THを超える反射信号は流体Xの界面で強く反射して得られたものであると考えられる。このため、界面レベル算出部24aは、超音波信号U2の反射信号の強度が、閾値THを超えて最大となる位置を流体Xの界面と判定する。
As shown in FIG. 6A, the interface
これに対し、界面レベル算出部24aは、超音波信号U2の反射信号の強度が閾値THを超える部分が無い場合には、流速分布算出部24bで求められた流体Xの流速分布に基づいて流体Xの界面を判定する。具体的に、界面レベル算出部24aは、図6(b)に示す通り、流速分布算出部24bによって流体Xの流速分布が求められた領域R1と流体Xの流速分布が求められなかった領域R2との境界の位置Q2を流体Xの界面と判定する。超音波信号U1,U2は、流体Xの内部を伝播することができるものの、大気中を伝播することができない。このため、流体Xの流速分布が求められた領域R1は流体Xが存在し、流体Xの流速分布が求められかった領域R2は流体Xが存在しないと考えられる。このため、界面レベル算出部24aは、流速分布算出部24bによって流体Xの流速分布が求められた領域R1と流体Xの流速分布が求められなかった領域R2との境界の位置Q2を流体Xの界面と判定する。
In contrast, when there is no portion where the intensity of the reflected signal of the ultrasonic signal U2 exceeds the threshold value TH, the interface
流速分布算出部24bは、流体Xの流れ方向Dに対して斜め方向に送信された超音波信号U1の反射信号を用いて配管TBの径方向における流体Xの流速分布を求める。具体的に、流速分布算出部24bは、送受信部10から順次得られる受信信号(例えば、図5に示す受信信号S1,S2)を時間位置に応じて複数の区分に分割して区分毎の相関処理を行う。そして、流速分布算出部24bは、相関が最大となる時間間隔を上記の区分毎に求め、各々の時間間隔から区分毎の流体Xの流速を求めることによって配管TBの径方向における流体Xの流速分布を測定する。
The flow velocity
操作表示部25は、操作ボタン等の操作装置と、液晶表示装置等の表示装置とを備えている。かかる構成の操作表示部25は、操作者が操作装置を操作して入力した指示を制御処理部24に出力するとともに、制御処理部24で求められた流体Xの測定結果(流速、流量、界面レベル)を表示する。尚、操作表示部25には、流体Xの測定結果以外の各種情報(例えば、超音波測定器1の内部状態や測定条件を示す情報)を表示することも可能である。
The
次に、上記構成における超音波測定器1の動作について説明する。図7は、本発明の第1実施形態による超音波測定器の動作を示すフローチャートである。測定が開始されると、まず送受信部10に設けられたトランスデューサ11から配管TB内を流れる流体Xに対して超音波信号U1,U2を順次送信し、これら超音波信号U1,U2の反射信号を受信する処理が行われる(ステップS11)。
Next, the operation of the
具体的には、測定部20の制御処理部24によって送信回路部22が制御され、所定の時間間隔(例えば、数百μsec程度)をもったパルス状(バースト状)の駆動信号をトランスデューサ11に向けて送信する処理が行われる。送信回路部22からの駆動信号は、切替部21及びケーブルCを順に介して送受信部10に入力され、これによりトランスデューサ11からは、図3に示す超音波信号U1,U2が配管TB内を流れる流体Xに向けて順次送信される。
Specifically, the
流体Xに入射した超音波信号U1は、図3に示す経路PT1(流体Xの流れ方向Dに対して斜め方向の経路)に沿って伝播する。ここで、経路PT1上に気泡Bが存在すると、超音波信号U1の一部が気泡Bによって反射されて反射信号が生ずる。この反射信号は、上記の経路PT1を逆向きに辿ってトランスデューサ11で受信される。これにより、送受信部10(トランスデューサ11)から出力される受信信号には、気泡Bに起因する反射信号を受信して得られる波形(図5中のW11〜W13,W15,W21〜W23,W25と同様の波形)が含まれることになる。
The ultrasonic signal U1 incident on the fluid X propagates along a path PT1 (path oblique to the flow direction D of the fluid X) shown in FIG. Here, when the bubble B exists on the path PT1, a part of the ultrasonic signal U1 is reflected by the bubble B to generate a reflected signal. The reflected signal traces the path PT1 in the reverse direction and is received by the
これに対し、流体Xに入射した超音波信号U2は、図3に示す経路PT2(流体Xの流れ方向Dに対して垂直方向の経路)に沿って伝播する。ここで、超音波信号U2が、流体Xの界面に達すると、超音波信号U2の大部分が反射されて反射信号が生ずる。この反射信号は、上記の経路PT2を逆向きに辿ってトランスデューサ11で受信される。これにより、送受信部10(トランスデューサ11)から出力される受信信号には、流体Xの界面での反射信号を受信して得られる波形(図5中のW14,W24と同様の波形)が含まれることになる。尚、経路PT2上に気泡Bが存在する場合にも超音波信号U2の一部が反射されて反射信号が生ずるが、この反射信号は、流体Xの流速、流量、及び界面レベルの測定には用いられないため説明を省略する。
On the other hand, the ultrasonic signal U2 incident on the fluid X propagates along the path PT2 (path in the direction perpendicular to the flow direction D of the fluid X) shown in FIG. Here, when the ultrasonic signal U2 reaches the interface of the fluid X, most of the ultrasonic signal U2 is reflected to generate a reflected signal. The reflected signal traces the path PT2 in the reverse direction and is received by the
次に、送受信部10(トランスデューサ11)から順次出力される受信信号を用いて、配管TBの径方向における流体Xの流速分布を算出する処理が行われる(ステップS12)。具体的には、流速分布算出部24bにおいて、受信回路部23から順次出力される受信信号(ディジタル信号)を時間位置に応じて複数の区分に分割して区分毎の相関処理を行い、相関が最大となる時間間隔を上記の区分毎に求め、各々の時間間隔から区分毎の流体Xの流速を求める処理が行われる。かかる処理が行われることにより、配管TBの径方向における流体Xの流速分布が求められる。
Next, a process of calculating the flow velocity distribution of the fluid X in the radial direction of the pipe TB is performed using reception signals sequentially output from the transmission / reception unit 10 (transducer 11) (step S12). Specifically, in the flow velocity
続いて、送受信部10(トランスデューサ11)から順次出力される受信信号から、配管TBの径方向における反射信号の強度変化を求める処理が行われる(ステップS13)。具体的には、界面レベル算出部24aにおいて、受信回路部23から出力される受信信号(例えば、図5に示す受信信号S1)を時間位置に応じて複数の区分に分割して区分毎の最大振幅(最大強度)を求める処理が行われる。かかる処理が行われることにより、配管TBの径方向における反射信号の強度変化を求める処理が行われる。
Subsequently, processing for obtaining a change in the intensity of the reflected signal in the radial direction of the pipe TB is performed from the reception signals sequentially output from the transmission / reception unit 10 (transducer 11) (step S13). Specifically, in the interface
次いで、ステップS13で算出された配管TBの径方向における反射信号の強度変化から、界面(流体Xの液面)の判定が可能であるか否かが界面レベル算出部24aで判断される(ステップS14)。具体的には、図6(a)に示す通り、超音波信号U2の反射信号の強度が予め規定された閾値THを超えて最大となる位置(図6(a)中の位置Q1)が存在するか否かが判断される。反射信号の強度変化から界面の判定が可能と判断した場合(ステップS14の判断結果が「YES」の場合)には、界面レベルの測定結果(図6中(a)の位置Q1)が操作表示部25に表示される(ステップS15)。
Next, the interface
これに対し、反射信号の強度変化から界面の判定が可能ではないと判断した場合(ステップS14の判断結果が「NO」の場合)には、ステップS12で算出された配管TBの径方向における流体Xの流速分布から、界面の判定が可能であるか否かが界面レベル算出部24aで判断される(ステップS16)。流体Xの流速分布から界面の判定が可能と判断した場合(ステップS16の判断結果が「YES」の場合)には、界面レベルの測定結果(図6(b)中の位置Q2)が操作表示部25に表示される(ステップS15)。これに対し、流体Xの流速分布から界面の判定が可能ではない判断した場合(ステップS16の判断結果が「NO」の場合)には、配管TB内が空(流体Xが流れていない)である旨が操作表示部25に表示される(ステップS17)。
On the other hand, when it is determined from the intensity change of the reflected signal that the interface cannot be determined (when the determination result in step S14 is “NO”), the fluid in the radial direction of the pipe TB calculated in step S12. From the flow velocity distribution of X, the interface
以上説明した通り、本実施形態では、配管TBを流れる流体Xの流れ方向Dに対して斜め方向に超音波信号U1を送信するよう配管TBの外表面にトランスデューサ11を取り付け、このトランスデューサ11で受信される反射信号のうち、流体Xの流れ方向Dに対して垂直な方向に向かう超音波信号U2の反射信号の強度変化に基づいて流体Xの界面レベルを求めるようにしている。このため、従来よりも広い範囲で流体Xの界面レベルを測定することが可能である。また、トランスデューサ11は、配管TBの外表面に取り付けられることから、設置を容易に行うことができる。
As described above, in this embodiment, the
〔第2実施形態〕
図8は、本発明の第2実施形態による超音波測定器の概略構成を示す図である。尚、図8においては、図1に示した構成と同様の構成については同一の符号を付してある。図8に示す通り、本実施形態の超音波測定器2は、ケーブルCによって接続された2つの送受信部10a,10bと測定部30とを備えており、図1に示す第1実施形態の超音波測定器1と同様に、超音波信号を用いて配管TB内を流れる流体Xの流速、流量、及び界面レベルを測定する。但し、本実施形態の超音波測定器2は、第1実施形態の超音波測定器1で行われている反射法(反射相関法)を用いた測定に加えて、透過法を用いた測定が可能である。
[Second Embodiment]
FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of an ultrasonic measuring instrument according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 8, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. As shown in FIG. 8, the
つまり、本実施形態の超音波測定器2は、配管TB内を流れる流体Xに対して斜め方向に超音波信号を送受信し、流体Xの流れに沿う向きに超音波信号を送受信した場合の伝播時間と、流体Xの流れに逆らう向きに超音波信号を送受信した場合の伝播時間との差を求めることで、配管TB内を流れる流体Xの流速等を測定可能である。この透過法を用いた測定を可能とするために、本実施形態の超音波測定器2は、2つの送受信部10a,10bを備えている。
That is, the
送受信部10a,10bは、図1に示す送受信部10と同様の構成であり、流体Xが流れる配管TBの外表面に取り付けられている。具体的に、送受信部10aは、図1に示す送受信部10と同様に、配管TBの底部における外表面に取り付けられており、測定部30からの駆動信号に基づいて送受信部10bに向けて斜め方向に超音波信号を送信し、流体Xから得られる超音波信号の反射信号、或いは送受信部10bから送信されて流体Xを透過した超音波信号を受信する。送受信部10bは、送受信部10aよりも上流側であって、配管TBの上部における外表面に取り付けられており、測定部30からの駆動信号に基づいて送受信部10aに向けて斜め方向に超音波信号を送信し、送受信部10aから送信されて流体Xを透過した超音波信号を受信する。尚、これら送受信部10a,10bも、配管TBに対する穴あけ等の加工をすることなく取り付けが可能である。
The transmission /
図9は、本発明の第2実施形態による超音波測定器が備える測定部の要部構成を示すブロック図である。尚、図9においては、図4に示す構成と同様の構成については同一の符号を付してある。図9に示す通り、測定部30は、図4に示す測定部20の制御処理部24に流速流量算出部24c(第3演算部)を追加した構成である。ここで、本実施形態では、送受信部10aに設けられた不図示のトランスデューサが、ケーブルCを介して接続線L1に接続されており、送受信部10bに設けられた不図示のトランスデューサが、ケーブルCを介して接続線L2に接続されているとする。
FIG. 9 is a block diagram showing a main configuration of a measurement unit included in the ultrasonic measurement device according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 9, the same components as those shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals. As shown in FIG. 9, the
流速流量算出部24cは、受信回路部23から出力される受信信号(ディジタル信号)に対して信号処理を行って、透過法により流体Xの流速及び流量を算出する。具体的に、流速流量算出部24cは、切替部21によって送受信部10aが受信回路部23に接続された場合に得られる受信信号、及び切替部21によって送受信部10bが受信回路部23に接続された場合に得られる受信信号に対して信号処理を行って流体Xの流速及び流量を算出する。
The flow velocity flow
つまり、流速流量算出部24cは、送受信部10bから送信されて流体Xを透過した超音波信号が送受信部10aで受信された場合の伝播時間と、送受信部10aから送信されて流体Xを透過した超音波信号が送受信部10bで受信された場合の伝播時間との差を求める。そして、この差に基づいて流体Xの流速を測定し、測定した流体Xの流速と配管TB内部の断面積との積から流量を測定する。
That is, the flow rate flow
次に、上記構成における超音波測定器2の動作について説明する。図10は、本発明の第2実施形態による超音波測定器の動作を示すフローチャートである。測定が開始されると、まず透過法によって流体Xを測定するために必要となる初期設定が行われる(ステップS21)。具体的には、流体Xが流れる配管TBの内径、送受信部10a,10bの取付角度、流体Xの密度及び粘度、音速等が測定部30に設定される。
Next, the operation of the
以上の初期設定が終了すると、透過法を使用するか否かが測定部30の制御処理部24で判断される(ステップS22)。具体的には、透過法を用いて流体Xを測定する指示が操作表示部25から入力されたか否かが制御処理部24で判断される。透過法を使用しないと判断された場合(ステップS22の判断結果が「NO」の場合)には、反射法による測定が行われる(ステップS23)。つまり、図7を用いて説明した動作と同様の動作が行われる。
When the above initial setting is completed, the
これに対し、透過法を使用すると判断された場合(ステップS22の判断結果が「YES」の場合)には、透過法による測定が開始される(ステップS24)。透過法による測定が開始されると、まず制御処理部24によって切替部21が制御され、送受信部10bが送信回路部22に接続されるとともに、送受信部10aが受信回路部23に接続された状態とされる。そして、送受信部10bに設けられた不図示のトランスデューサから配管TB内を流れる流体Xに対して超音波信号を送信し、流体Xを透過した超音波信号を送受信部10aに設けられた不図示のトランスデューサで受信する処理(順方向受信処理)が行われる。
On the other hand, when it is determined that the transmission method is used (when the determination result of step S22 is “YES”), measurement by the transmission method is started (step S24). When measurement by the transmission method is started, first, the switching
続いて、制御処理部24によって切替部21が制御され、送受信部10aが送信回路部22に接続されるとともに、送受信部10bが受信回路部23に接続された状態とされる。そして、送受信部10aに設けられた不図示のトランスデューサから配管TB内を流れる流体Xに対して超音波信号を送信し、流体Xを透過した超音波信号を送受信部10bに設けられた不図示のトランスデューサで受信する処理(逆方向受信処理)が行われる。
Subsequently, the
次に、以上の順方向受信処理及び逆方向受信処理によって、流体Xを透過した超音波信号(透過信号)が受信されたか否かが制御処理部24で判断される(ステップS25)。透過信号が受信されていないと判断された場合(ステップS25の判断結果が「NO」の場合)には、反射法による測定が行われる(ステップS23)。つまり、図7を用いて説明した動作と同様の動作が行われる。
Next, the
ここで、本実施形態では、図8に示す通り、送受信部10a,10bが配管TBの底部における外表面及び配管TBの上部における外表面にそれぞれ取り付けられている。すると、流体Xが配管TB内を非満水状態で流れる場合には、配管TB内の上部分が気体の層となるため、上述した順方向受信処理及び逆方向受信処理の何れの処理でも透過信号が受信されず、透過法では流体Xの流速及び流量を測定することはできない。このため、透過信号が受信されなかった場合には、反射法による測定を行って流体Xの流速(流速分布)、流量、及び界面レベルの測定等を行うようにしている。
Here, in this embodiment, as shown in FIG. 8, the transmission /
これに対し、透過信号が受信されたと判断された場合(ステップS25の判断結果が「YES」の場合)には、透過法により流体Xの流速及び流量を算出する処理が行われる。つまり、順方向受信処理で得られた受信信号と逆方向受信処理で得られた受信信号とを用いて、流体Xの流速及び流量を測定する処理が流速流量算出部24cで行われる。具体的には、流体Xの流れに沿う向きに超音波信号を送受信した場合の伝播時間と、流体Xの流れに逆らう向きに超音波信号を送受信した場合の伝播時間との差を求める処理が行われ、この差に基づいて流体Xの流速を測定し、測定した流体Xの流速と配管TBの断面積との積から流量を測定する処理が行われる。以上の処理が終了すると、測定された流体Xの流速及び流量が操作表示部25に表示される(ステップS26)。
On the other hand, when it is determined that a permeation signal has been received (when the determination result in step S25 is “YES”), processing for calculating the flow velocity and flow rate of the fluid X by the permeation method is performed. That is, the flow rate flow
以上説明した通り、本実施形態では、透過法を用いない場合には、第1実施形態と同様の処理を行って流体Xの界面レベルを求めるようにしている。このため、本実施形態においても、従来よりも広い範囲で流体Xの界面レベルを測定することが可能である。また、本実施形態においても、不図示のトランスデューサを備える送受信部10a,10bは、配管TBの外表面に取り付けられることから、設置を容易に行うことができる。
As described above, in this embodiment, when the permeation method is not used, the interface level of the fluid X is obtained by performing the same processing as in the first embodiment. For this reason, also in this embodiment, it is possible to measure the interface level of the fluid X in a wider range than before. Also in the present embodiment, the transmission /
更に、本実施形態では、透過法を用いている場合に、透過信号を受信することができなくなったときには、第1実施形態と同様の処理を行って、流体Xの界面レベル等を求めるようにしている。このため、透過法による測定が不可能になった場合に、その原因が、流体Xが非満水状態になったことによるものであるのか、或いは他の原因によるものであるのかを容易且つ即座に確認することができる。 Further, in the present embodiment, when the transmission method cannot be received when the transmission method is used, the same processing as that in the first embodiment is performed to determine the interface level of the fluid X and the like. ing. For this reason, when measurement by the transmission method becomes impossible, it can be easily and immediately determined whether the cause is due to the fluid X being in a non-full state or another cause. Can be confirmed.
以上、本発明の実施形態による超音波測定器について説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上述した第1,2実施形態における超音波測定器1,2は何れも、配管TB内を流れる流体Xの界面レベル(ある時点における流体Xの液面位置)を求めるものであったが、流体Xの界面レベルの時間変化(例えば、30秒程度の時間変化)から流体Xの界面の状態(界面の揺れの程度)を求める(判定する)ものであっても良い。
The ultrasonic measuring instrument according to the embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be freely changed within the scope of the present invention. For example, each of the
図11は、本発明の変形例を説明するための図である。尚、図11においては、図6と同様に、配管TBの中心位置を原点位置「0」としており、超音波信号U2(図3参照)の進行方向における配管TBの両端位置を位置「−r」,「r」としている。流体Xの界面が安定している状態(波のような揺れが生じていない場合)には、図3に示す通り、超音波信号U2が流体Xの界面に対して垂直入射(或いは、ほぼ垂直入射)するため、反射信号の強度は高くなり、反射信号が得られる位置もほぼ一定である。このため、このような状態で得られる超音波信号U2の反射信号は、図中符号R11を付して示す曲線の通り、強度が高くなり、且つ半値幅が小さくなる。 FIG. 11 is a diagram for explaining a modification of the present invention. In FIG. 11, as in FIG. 6, the center position of the pipe TB is set to the origin position “0”, and both end positions of the pipe TB in the traveling direction of the ultrasonic signal U <b> 2 (see FIG. 3) are set to the positions “−r”. ”And“ r ”. In a state where the interface of the fluid X is stable (when no wave-like shaking is generated), the ultrasonic signal U2 is incident perpendicularly to the interface of the fluid X (or almost perpendicular) as shown in FIG. Therefore, the intensity of the reflected signal is high, and the position where the reflected signal is obtained is almost constant. For this reason, the reflected signal of the ultrasonic signal U2 obtained in such a state has a high intensity and a small half-value width as indicated by a curve denoted by reference numeral R11 in the figure.
これに対し、流体Xの界面が不安定な状態(波のような揺れが生じている場合)には、流体Xの界面が波打った状態になり、超音波信号U2が流体Xの界面に対して斜めに入射することが多くなるため、反射信号の強度は低くなり、反射信号が得られる位置も大きく変化する。このため、このような状態で得られる超音波信号U2の反射信号は、図中符号R12を付して示す曲線の通り、強度が低くなり、且つ半値幅が大きくなる。 On the other hand, when the interface of the fluid X is unstable (when a wave-like vibration is generated), the interface of the fluid X is undulated, and the ultrasonic signal U2 is applied to the interface of the fluid X. On the other hand, since the incident light is often oblique, the intensity of the reflected signal is lowered, and the position where the reflected signal is obtained also changes greatly. For this reason, the reflected signal of the ultrasonic signal U2 obtained in such a state has a low intensity and a large half-value width as indicated by a curve denoted by reference numeral R12 in the figure.
このため、超音波信号U2の反射信号を受信して得られる受信信号の強度に対する閾値(強度閾値)と半値幅に対する閾値(半値幅閾値)とを設定し、受信信号の強度が強度閾値を超えているか否か、及び受信信号の半値幅が半値幅閾値を超えているか否かを総合的に考慮して、流体Xの界面の状態を判定するようにしても良い。例えば、受信信号の強度が強度閾値を超えており、且つ受信信号の半値幅が半値幅閾値を超えていない場合には、流体Xの界面が安定な状態であると判定し、受信信号の強度が強度閾値を超えておらず、且つ受信信号の半値幅が半値幅閾値を超えている場合には、流体Xの界面が不安定な状態であると判定するといった具合である。 For this reason, a threshold value (intensity threshold value) for the intensity of the received signal obtained by receiving the reflected signal of the ultrasonic signal U2 and a threshold value for the half value width (half value width threshold value) are set, and the intensity of the received signal exceeds the intensity threshold value. The interface state of the fluid X may be determined by comprehensively considering whether or not the half width of the received signal exceeds the half width threshold. For example, when the intensity of the received signal exceeds the intensity threshold and the half width of the received signal does not exceed the half width threshold, it is determined that the interface of the fluid X is in a stable state, and the intensity of the received signal Is not exceeding the intensity threshold and the half width of the received signal exceeds the half width threshold, it is determined that the interface of the fluid X is in an unstable state.
また、上述した第2実施形態の超音波測定器2は、図8に示す通り、送受信部10aが配管TBの底部における外表面に取り付けられ、送受信部10bが配管TBの上部における外表面に取り付けられているものであった。しかしながら、送受信部10a,10bは、透過法による測定が可能であれば、双方が配管TBの底部における外表面に取り付けられていても良い。
In the
また、上記実施形態では、超音波信号U2の反射信号の強度が予め規定された閾値THを超えて最大となる位置を流体Xの界面と判定する例について説明したが、界面の判定方法は、閾値THを用いる方法以外にも種々の方法を用いることができる。例えば、超音波信号U2の反射信号に対して微分処理を行って傾きが0になる位置を界面と判定する方法を用いることもできる。かかる方法を用いる場合に、傾きが0になる位置が複数存在するときには、それらの位置における超音波信号U2の反射信号の強度が最大となる位置を界面と判定すれば良い。 In the above-described embodiment, the example in which the position where the intensity of the reflected signal of the ultrasonic signal U2 exceeds the predetermined threshold TH and is the maximum is described as the interface of the fluid X. Various methods other than the method using the threshold value TH can be used. For example, a method can be used in which a differential process is performed on the reflected signal of the ultrasonic signal U2 to determine a position where the inclination is 0 as an interface. When such a method is used, if there are a plurality of positions where the inclination is zero, the position where the intensity of the reflected signal of the ultrasonic signal U2 at these positions is maximized may be determined as the interface.
1,2 超音波測定器
11 送受信素子
12 楔部材
24a 界面レベル算出部
24b 流速分布算出部
24c 流速流量算出部
D 流れ方向
P1 取付面
P2 搭載面
R1,R2 領域
TB 配管
TH 閾値
U1,U2 超音波信号
X 流体
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記流体の流れ方向に対して斜め方向に前記超音波信号を送信し、前記流体から得られる前記超音波信号の反射信号を受信するよう前記配管の外表面に取り付けられた送受信素子と、
前記送受信素子で受信される前記反射信号のうち、前記流体の流れ方向に対して垂直な方向に向かう前記超音波信号の反射信号の強度変化に基づいて前記流体の界面レベルを求める第1演算部と
を備えることを特徴とする超音波測定器。 In an ultrasonic measuring device that transmits an ultrasonic signal to a fluid flowing through a pipe, receives the ultrasonic signal via the fluid, and measures at least one of a flow velocity and a flow rate of the fluid,
A transmitting / receiving element attached to an outer surface of the pipe so as to transmit the ultrasonic signal in an oblique direction with respect to a flow direction of the fluid and receive a reflected signal of the ultrasonic signal obtained from the fluid;
A first calculation unit that obtains an interface level of the fluid based on a change in intensity of the reflected signal of the ultrasonic signal that is directed in a direction perpendicular to the flow direction of the fluid among the reflected signals received by the transmitting / receiving element. An ultrasonic measuring instrument comprising: and.
前記第1演算部は、前記流体の流れ方向に対して垂直な方向に向かう前記超音波信号の反射信号の強度が前記閾値を超えない場合には、前記第2演算部で求められた前記流体の流速分布に基づいて前記流体の界面を判定する
ことを特徴とする請求項2記載の超音波測定器。 The flow velocity distribution of the fluid in the radial direction of the pipe is obtained using the reflected signal of the ultrasonic signal transmitted in an oblique direction with respect to the flow direction of the fluid among the reflected signals received by the transmitting / receiving element. A second computing unit,
When the intensity of the reflected signal of the ultrasonic signal directed in a direction perpendicular to the fluid flow direction does not exceed the threshold, the first calculation unit determines the fluid obtained by the second calculation unit. The ultrasonic measuring device according to claim 2, wherein an interface of the fluid is determined based on a flow velocity distribution.
前記第1演算部は、前記第3演算部で前記流体の流速及び流量を測定することができなかった場合に前記流体の界面レベルを求める
ことを特徴とする請求項1から請求項4の何れか一項に記載の超音波測定器。 A third computing unit that obtains at least one of a flow velocity and a flow rate of the fluid based on the ultrasonic signal transmitted through the fluid;
The said 1st calculating part calculates | requires the interface level of the said fluid when the said 3rd calculating part cannot measure the flow velocity and flow volume of the said fluid. The ultrasonic measuring device according to claim 1.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016109428A (en) * | 2014-12-02 | 2016-06-20 | 株式会社テイエルブイ | Monitoring system inside pipe |
JP2020106358A (en) * | 2018-12-27 | 2020-07-09 | アズビル株式会社 | Ultrasonic flowmeter, flow rate computing device, and non-full-water state determining method |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS52154661A (en) * | 1976-06-18 | 1977-12-22 | Kokusai Electric Co Ltd | Flowmeter for flowing fluid passage changing in depth |
JP4248078B2 (en) * | 1999-04-30 | 2009-04-02 | リコーエレメックス株式会社 | Liquid level detection method and apparatus |
EP2211150A4 (en) * | 2007-11-15 | 2011-12-28 | Univ Hokkaido Nat Univ Corp | Ultrasonic multiphase flowmeter, ultrasonic multiphase flow rate measurement program, and multiphase flow rate measurement method using ultrasonic waves |
JP5288188B2 (en) * | 2009-02-13 | 2013-09-11 | 横河電機株式会社 | Ultrasonic flow meter |
JP5434548B2 (en) * | 2009-12-10 | 2014-03-05 | 東京電力株式会社 | Flow velocity distribution measuring method and flow velocity distribution measuring apparatus |
JP5447561B2 (en) * | 2012-03-08 | 2014-03-19 | 横河電機株式会社 | Ultrasonic measuring instrument |
JP6149587B2 (en) * | 2013-08-05 | 2017-06-21 | 横河電機株式会社 | Ultrasonic flow meter |
-
2014
- 2014-03-25 JP JP2014061787A patent/JP6187343B2/en active Active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016109428A (en) * | 2014-12-02 | 2016-06-20 | 株式会社テイエルブイ | Monitoring system inside pipe |
JP2020106358A (en) * | 2018-12-27 | 2020-07-09 | アズビル株式会社 | Ultrasonic flowmeter, flow rate computing device, and non-full-water state determining method |
JP7125340B2 (en) | 2018-12-27 | 2022-08-24 | アズビル株式会社 | ULTRASONIC FLOW METER, FLOW CALCULATION DEVICE, AND METHOD FOR DETERMINING UNFULL WATER STATE |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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