CN102639970B

CN102639970B - 流量测量装置

Info

Publication number: CN102639970B
Application number: CN201080053933.7A
Authority: CN
Inventors: 佐藤治道; 明渡纯; 村上英一
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST; Atsuden Co Ltd
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST; Atsuden Co Ltd
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2010-11-05
Publication date: 2014-10-22
Anticipated expiration: 2030-11-05
Also published as: JP5582480B2; US8997581B2; EP2508850A1; HK1172081A1; US20120272747A1; CN102639970A; WO2011065201A1; JPWO2011065201A1; EP2508850B1; EP2508850A4; TW201140003A; TWI475196B

Abstract

在使用导波的流量测量装置中，通过优化超声波的频率，并且使从超声波收发单元注入的能量增大并提高流速灵敏度，由此来改善测量精度。该流量测量装置的特征在于，设定为使导波的群速度的多个峰值中的孤立的导波的群速度峰值的频率与超声波发送单元∕接收单元的谐振频率一致，并将超声波发送单元∕接收单元激励并接收的超声波的功率谱的半值宽度设定为与群速度的其他峰值不重合的大小。

Description

流量测量装置

技术领域

本发明涉及一种使用超声波的流量测量装置，尤其涉及一种非接触性地测量流过用于半导体制造装置等的细管内部的流体的流速的装置。

背景技术

以往，作为使用超声波的流量测量装置公知有如下的被称为传播速度差式超声波流量计的流量计：在流过管路的流体内传播超声波，通过从流的上游至下游的超声波传播速度与从下游至上游的超声波传播速度之差，求出流体的速度，并根据该流体的速度对流过管路的流体的流量进行计测。

但是，在使用超声波的上述流量测量装置中，没有恰当地进行关于用于在管中传播的波的理论性分析，因此其优化很困难。

本发明的发明者们在对于流过管内的流体的流速与由超声波发送单元激发的导波的传播速度之间的关系进行研究后得出以下看法，即，流体的流速变化时，对于在管中传播的导波的传播速度存在影响，并且目前还在继续研究中。

另外，在本说明书中“导波”是指在板、棒、管等具有边界的介质中沿长度方向传播的超声波。

此外，本发明的申请人们对于使用导波的流量测量装置的发明到目前为止正在进行以下申请：日本特愿2006-109218（参考日本特开2007-298275号公报。以下，称作“现有技术1”。）以及日本特愿2007-280888（参考日本特开2009-109299号公报。以下，称作“现有技术2”。）。

现有技术1对于在充满了静水的管中传播的波是导波这一内容进行了验证，同时提出了一种具有控制∕分析装置的流量测量装置，该流量测量装置在流过流体的管的外面隔开距离L设置2个超声波振子，将所述2个超声波振子中的一个作为发送单元，另一个作为接收单元并使它们相互动作，并根据通过超声波振子的驱动使管与内部流体作为一个介质被激发的导波在相距间隔L的超声波收发单元之间从上游向下游传播的传播时间T1与从下游向上游传播时的传播时间T2之间的传播时间差，求出流体的流速。

此外，现有技术2是对现有技术1的流量测量装置的改进，提出了一种具有控制∕分析装置并使用超声波的流量测量装置，其中，该流量测量装置是在流过流体的管的外面隔开距离L设置2个超声波振子，将所述2个超声波振子中的一个作为发送单元，另一个作为接收单元并使它们相互动作，并根据通过超声波振子的驱动使管与内部流体作为一个介质被激发的导波在相距间隔L的超声波收发单元之间从上游向下游传播时的传播时间T1与从下游向上游传播时的传播时间T2之间的传播时间差，求出流体的流速，该流量测量装置的特征在于，使用在流体的纵波声速附近相位速度的变化量变小的模式的导波。

另一方面，已知有非专利文献1和2进行了在充满静水的管中传播的导波的分析。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-298275号公报

专利文献2：日本特开2009-109299号公报

非专利文献

非专利文献1：佐藤治道、メキシムレベデフ、明渡純：Proc．Symp．Ultrason．Electron．26(2005)443．

非专利文献2：佐藤治道他、JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS，45-5B(2006)pp．4573-4576

发明内容

发明要解决的课题

虽然现有技术1和现有技术2是使用导波的流量测量装置，但是存在以下的问题。

（1）虽然示出了使用在流体的纵波声速附近相位速度的变化量变小的模式的导波，但是，并没有具体地示出选定哪个频率，此外，即便假设使超声波收发单元按所选定的频率振荡，实际上也存在压电元件的个体差异或管的个体差异、电子电路的特性等，难以使所选定的频率与超声波收发单元振荡的频率一致。

（2）同时检测多个频率的导波而生成“拍频”，由于温度的影响等在频率的峰值错开时，该“拍频”的波形形状发生变化，对流量测量造成不良影响。

（3）流体流通的管径变小时，超声波收发单元的径也变小，能够注入的能量变小。此外，流体流通的管径变大时，流速变小，流速灵敏度下降。

本发明鉴于现有技术中的问题而提出，本发明的目的在于，提供如下的流量测量装置：通过优化超声波频率而能够计测作为群速度的峰值的频率的导波（最初传播来的波），而且通过使从超声波收发单元注入的能量增大并提高接收灵敏度，以及通过提高流速灵敏度，改善了测量精度。

用于解决课题的手段

为了实现上述目的，本发明的流量测量装置在流量测量部的两侧隔开距离L分别设置超声波发送单元∕接收单元，并根据由超声波发送单元的驱动激励的导波从上游向下游传播至隔开间隔L的超声波接收单元时的传播时间T₁、与从下游向上游传播时的传播时间T₂之间的传播时间差，求出流体的流速，该流量测量装置的第1特征在于，设定为使导波的群速度的多个峰值中的孤立的导波群速度峰值的频率与超声波发送单元∕接收单元的谐振频率一致，并将超声波发送单元∕接收单元激励/接收的超声波的功率谱的半值宽度设定为与群速度的其他峰值不重合的大小。

另外，所述的“设定为使导波的群速度的多个峰值中的孤立的导波的群速度峰值的频率与超声波发送单元∕接收单元的谐振频率一致”中的“一致”除严格意义上一致的情况之外，也包括在超声波发送单元∕接收单元激励并接收的超声波的功率谱的半值宽度的范围内一致的情况。

此外，实际用于流速的计算的信号由于是经过了谐振电路或放大器的信号，因此，经过了这些单元的信号在功率谱的半值宽度的范围内与导波的群速度的多个峰值中的孤立的导波的群速度的峰值的频率一致很重要。

根据第1特征，使从超声波发送单元发送来的频率优化，并能够仅测量作为多个群速度的峰值的频率的导波（最初传播来的波），因而能够防止在同时检测多个频率的导波而生成“拍频”，进而，能够防止在由于温度的影响等频率的峰值错开时的“拍频”的波形形状发生变化而对流量测量造成不良影响的情况。

此外，本发明的流量测量装置的第2特征在于，在第1特征中，在脉冲发生电路与两侧的超声波发送单元∕接收单元之间设置有由顺次排列的谐振电路、放大器、谐振电路以及放大器构成的放大电路。

此外，本发明的流量测量装置的第3特征在于，在第1特征中，在两侧的超声波发送单元∕接收单元与流量测量侧的控制器之间设置有由顺次排列的谐振电路、放大器、谐振电路以及放大器构成的放大电路。

根据第2和第3特征，能够放大信号，并且使激发或者检测出的超声波的功率谱的半值宽度Δf较小，能够对防止同时检测多个频率的导波做出贡献。

此外，本发明的流量测量装置的第4特征在于，在第1特征至第3特征中任一个特征中，将流量测量部的流路的入口侧以及出口侧的直径设定为较大，将中央部的直径设定为较小，并且使入口侧及出口侧与中央部连接成锥状。

此外，本发明的流量测量装置的第5特征在于，在第4特征中，在设流量测量部的流路的入口侧及出口侧中的大径流路的直径为并设中央部中的小径流路的直径为的情况下，设定为的范围。

此外，本发明的流量测量装置的第6特征在于，在第4特征或者第5特征中，当设流量测量部的流路的全长为L₀并设中央部的小径流路的长为L₁的情况下，设定为L₁／L₀＝0．6～0.98的范围。

根据第4至第6的特征，能够使可从超声波发送单元注入流路的能量增大并且能够提高接收灵敏度，进而，能够提高流路的流速，因此，能够大幅度提高流量测量的检测灵敏度。

发明效果

本发明具有以下的优良效果。

（1）通过设定为使导波的群速度的多个峰值中的孤立的导波的群速度峰值频率与超声波发送单元∕接收单元的谐振频率一致，并将超声波发送单元∕接收单元激励并接收的超声波的功率谱的半值宽度设定为与群速度的其他峰值不重合的大小，由此优化从超声波发送单元发送来的频率，并能够仅对作为多个群速度的峰值的频率的导波（最初传播来的波）进行测量，从而，能够防止在同时检测多个频率的导波而生成“拍频”，进而，能够防止在由于温度的影响等频率的峰值错开时的“拍频”的波形形状发生变化而对流量测量造成不良影响的情况。

（2）通过在脉冲发生电路与超声波发送单元∕接收单元之间或者在超声波发送单元∕接收单元与流量测量侧的控制器之间设置由顺次排列的谐振电路、放大器、谐振电路以及放大器构成的放大电路，从而，能够放大信号，并且能够使激发或者检测出的超声波的功率谱的半值宽度Δf较小，并能够对防止同时检测多个频率的导波做出贡献。

（3）通过将流量测量部的流路的入口侧以及出口侧的直径设定为较大，将中央部的直径设定为较小，并且使入口侧及出口侧与中央部连接成锥状，能够使可从超声波发送单元注入流路的能量增大，并且能够提高接收灵敏度，进而，由于能够提高流路的流速，因此能够大幅度提高流量测量的检测灵敏度。

附图说明

图1是用于说明本发明的实施方式的流量测量装置中的流速的测量原理的说明图。

图2是示出在内部充满静水的1/8英寸PFA制的管（外径3.17mm、内径1.59mm）中传播的导波的相位速度的图。

图3是根据图2计算群速度并示出其结果的图。

图4是示出在内部充满静水的外径15.56mm、内径2.4mm的PFA管中传播的导波的群速度的图。

图5是示出在为了应用于图4所示的内部充满静水的外径15.56mm、内径2.4mm的PFA管中传播的导波的群速度的测量装置而准备的超声波发送单元∕接收单元中所激发∕检测出的波形的功率谱的例子的图。

图6是示出带宽与导波的速度分散之间的关系的图。

图7是示出本发明的实施方式的流量测量装置的概念图的图。

图8是示出设用于计算沿z轴方向传播的导波的相位速度以及位移（u）的管的中心为z轴的圆柱坐标的模型的图。

图9是示出使用图8的模型计算出的最大位移的分布的图。

具体实施方式

参照附图详细地说明用于实施本发明的流量测量装置的方式，但是本发明不限定和解释于此，而是在不超过本发明的范围内，根据本领域技术人员的知识进行各种的变更、修改、改良。

（流速的测量原理）

在图1中，向左开口的コ字形状的超声波流速测量管1由流体流入部1-1、流量测量部1-2以及流体流出部1-3形成。

此外，在所述超声波流速测量管1的流量测量部1-2内，在流通方向的上游侧和下游侧相互隔开预定距离L后分别配置有超声波收发单元2、3。该超声波收发单元2、3分别由来自超声波接收装置4、5的驱动脉冲驱动而振动，生成并发送超声波，另一方面，接收发送来的超声波，并将这些超声波收发单元2、3振动时的接收波经由超声波接收装置4、5以及控制器6发送到流量运算电路7，将运算结果发送到流量显示电路8。

另外，在图1中，虽然设置为在流量测量部1-2的两侧分别各设置一个超声波收发单元2、3，并切换使用发送功能和接收功能，但是，当然也可以设置为在流量测量部1-2的两侧分别各设置1组超声波发送单元以及接收单元的结构、或者设置2组电气电路，从两侧的发送单元（收发单元）同时进行发送，并通过两侧的接收单元（收发单元）同时进行接收的结构。在本说明书中，包含了切换使用发送功能和接收功能的结构、单独设置发送单元以及接收单元的结构、以及设置2组电气电路，从两侧的发送单元（收发单元）同时进行发送，并通过两侧的接收单元（收发单元）同时进行接收的结构，在流量测量部的两侧分别设置超声波发送单元∕接收单元。

在图1中，当以作为超声波流速测量管1的管径以上的波长的频率驱动超声波收发单元2、3时，超声波流速测量管1和内部的流体视为一个介质的导波被激发∕传播（详细内容参照上述非专利文献1）。

而且，由于从上游侧的超声波收发单元2沿着流按正方向发送的超声波被下游侧的超声波收发单元3接收为止的超声波的传播时间T₁、与从下游侧的超声波收发单元3沿着流按反方向发送的超声波被上游侧的超声波收发单元2接收为止的超声波的传播时间T₂之间的差ΔT与流速相关，因此，通过求出该传播时间差ΔT，能够测量流体的流速。

首先，设流速为v，设导波的群速度为v_g，设超声波收发单元的间隔为L，设表示超声波流速测量管内部的流体的流速对导波的群速度带来的影响的因子为β（详细内容参照日本特开2007-298275号公报），此时，传播时间差ΔT表示如下。

由此，流速v通过求出。

（振荡频率的选定）

由于导波具有速度分散性，因此，并非只要是激发出导波的频率则任意频率都适合超声波流量计，而且，并不是所有模式的导波都能用于流量计。这里，尤其必须选定流体部分中灵敏度高的模式。

作为具体例子，在图2中示出了在内部充满静水的1/8英寸PFA制的管（外径3.17mm、内径1.59mm）中传播的导波的相位速度。

图2中的各曲线示出由L（0，1）、L（0，2）、L（0，3）、L（0，4）……表示的模式，尽管只记述到L（0，4）为止，但是，将到L（0，34）为止标绘成曲线。

此外，图的纵轴的1500m/s表示水的纵波声速，1230m/s表示PFA的纵波声速。

在图2中，尤其是连接水的纵波声速1500m/s的附近跨越多个模式的倾斜（傾き）较小的部分的、在图中通过A、B、C、……、K和字母表表示的虚拟模式有效。该倾斜缓慢的部分不连续但跨越模式而存在，实际上，在计算导波的振幅时，尽管在频率上不连续，但通过计算能够确认的是，振幅的分布与同一模式的其他频率的分布相比，更接近于旁边的倾斜缓慢的部分的振幅的分布。据此，“虚拟模式”推测为相当于收敛为圆柱波的纵波声速的导波，在本发明中，由于是PFA管与水的2层结构，因此，首先，在到达水的纵波声速1500m/s之后，收敛为PFA的纵波声速1230m/s。

这些虚拟模式A、B、C、……、K有效的理由是因为在水的纵波声速1500m/s附近频率依赖性变小。所谓相位速度接近水的纵波声速是指，由于更多地持有水的信息，因而也更多地持有声速的信息。

实际上，根据图2计算出群速度的是图3。

另外，关于基本的计算方法希望参照上述非专利文献2。

确认了由希腊数字表示的虚拟模式的群速度较快。

虚拟模式在频率较低时无限大地发散。即，频率低时群速度慢，随着频率变大而渐渐地接近水的纵波声速，因此，相位速度的变化量变小。此时的群速度最接近水的纵波声速。其相当于图3的群速度的峰值。进而，当频率上升时，相位速度又开始减少，因此，群速度变小。之后，在接近PFA的纵波声速时，相位速度的变化又变小，群速度也接近PFA的纵波声速。

能够确认的是，在图3标绘的范围内，在频率0.3～1．2MHz，1.5～1．9MHz，2.3～3．3MHz，3.5～4.7MHz中使用连接水的纵波声速附近的倾斜较小的部分的虚拟模式时，传播时间短，适合测量。

图4是示出在内部充满静水的外径15.56mm、内径2.4mm的PFA管中传播的导波的群速度的图。图4中仅示出导波的群速度中大且主要的群速度而省略了较小的群速度。而且，群速度通过与图3相同的计算方法求出。

能够确认的是，在图4标绘的范围内，在频率3.54MHz（第1峰值）、3.68MHz（第2峰值）、以及3.88MHz（第3峰值）附近，群速度大约为1300m/s的峰值有三个。

（通过超声波收发单元激发的超声波）

优选使通过超声波收发单元激发的超声波的频率与群速度的峰值的频率一致。但是，现实中还存在压电元件的个体差异、管的个体差异或者电子电路的特性等，很难使其一致。因此，优选在超声波收发单元能够激发/检测的频率宽度的范围内群速度的峰值孤立。在同时检测多个频率的导波时生成“拍频”，由于温度的影响等频率的峰值错开时，该“拍频”的波形形状发生变化而对流量测量造成不良影响。可知的是，图4的三个峰值之中，第1、第2以及第3峰值的群速度大，第2峰值孤立于第1和第3峰值。

图5是示出在为了应用于在图4所示的内部充满静水的外径15.56mm、内径2.4mm的PFA管中传播的导波的群速度的测量装置而准备的超声波发送单元∕接收单元中激发∕检测出的波形的功率谱的例子的图。

谐振峰值中的谐振频率f₀＝3.677MHz，振动能量为谐振峰值的半值的频率的半值宽度Δf＝0.133MHz，出现振动状态的无因次数Q＝27.74。

较小地形成为半值宽度Δf＝0.133MHzs是因为，如图7所示，为了放大信号，使来自脉冲发生电路的输出通过谐振电路以及放大器，进而使用通过了谐振电路以及放大器的信号。

在半值宽度Δf内存在相同程度大小的群速度的多个峰值时，由于关系到测量误差，因此，有必要设定为合适的宽度。

图6是示出带宽与导波的速度分散之间的关系的图。

f₀＝3.677MHz几乎与图4的第2峰值一致，第1峰值和第3峰值较大地偏离以第2峰值为中心的半值宽度Δf＝0.133MHz的范围。

如果能够将从超声波收发单元发送或者接收的频带设定在图6的第2峰值附近，则能够得到稳定的流量测量装置，但是，如果与其相比更小时，第1峰值可能进入半值宽度Δf内，而且，与其相比过大时，第5峰值也可能会进入半值宽度Δf内，无法得到稳定的流量测量装置。

（流量测量装置）

图7是示出本发明的实施方式的流量测量装置的概念图的图。

在图7中，向上开口的コ字形状的超声波流量测量管10由流体流入部11、流量测量部12以及流体流出部13形成。而且，在所述超声波流速测量管1的流量测量部12内，在流通方向的上游侧和下游侧相互隔开预定距离L分别配置有超声波收发单元14、15。该超声波收发单元14、15分别由来自收发切换器16、17的驱动脉冲驱动而振动，生成并发送超声波，另一方面，接收发送来的超声波，并将这些超声波收发单元14、15振动时的接收波经由收发切换器16、17以及控制器18发送到流量运算电路19，将运算结果发送到流量显示电路20。

在收发切换器16、17和控制器18之间，连接有由顺次排列的谐振电路22、放大器23、谐振电路24以及放大器25构成的放大电路，以放大信号。在该放大电路中，由于使用了用于放大信号的谐振电路，因此也能够实现以下效果：能够缩小激发的波形的功率谱的半值宽度Δf。

顺次排列有谐振电路22、放大器23、谐振电路24以及放大器25的放大电路不限于设置在图7所示的收发切换器16、17与控制器18之间，还可以设置在脉冲发生电路21和收发切换器16、17之间，起到同样的效果。

使用图7说明对流量进行测量的例子。

（1）利用收发切换器16、17切换到下行测量路径（DOWN测量路径）。

（2）利用脉冲发生电路21生成脉冲。

（3）利用放大器放大到±10V左右的波形。

（4）经由下行测量路径1，由超声波收发单元14向流量测量部12的流路30发送超声波脉冲。

（5）从超声波收发单元15接收超声波脉冲。

（6）经由下行测量路径2将接收信号发送到由谐振电路22、放大器23、谐振电路24以及放大器25构成的放大电路，进行放大。

（7）通过A/D转换将接收波形转换成数字数据，并取入控制器18。

（8）通过流量运算电路19计算下行的传播时间T1。

（9）利用收发切换器16、17切换到上行测量路径（UP测量路径）。

（10）利用脉冲发生电路21生成脉冲。

（11）利用放大器放大到±10V左右的波形。

（12）经由上行测量路径1，将超声波脉冲从超声波收发单元15发送到流量测量部12的流路30。

（13）从超声波收发单元14接收超声波脉冲。

（14）经由上行测量路径2将接收信号发送到由谐振电路22、放大器23、谐振电路24以及放大器25构成的放大电路，进行放大。

（15）通过A/D转换将接收波形转换成数字数据，并取入控制器18。

（16）通过流量运算电路19计算上行的传播时间T2。

（17）根据T1、T2求出流速，根据流速求出流量。

将作为测量对象的流体的流速设为v，将流路的内径设为r时，流量Q＝πr²v。关于测量流过用于半导体制造装置等的细管内部的微小流量，将r缩小并将v提速即可。

例如，如果使r变为一半，v将变成4倍，则检测灵敏度上升。不过，r变小时需要作为导波进行分析这点如现有技术1中所说明的那样。此外，使用半径大的超声波收发单元比使用半径小的超声波收发单元能够注入的能量变大，接收灵敏度检测灵敏度提高。

在超声波流量测量管10内形成的流路如图7所示，与流体流入部11和流体流出部13相比，形成为在流量测量部12中管径较小。即，流量测量部12中的流路30成为，在与流体流入部11的流路31以及流体流出部13的流路32连接的两侧的部分的锥部33收拢，中央部与前后的流路相比管径变小。因此，流路的流速上升，能够提高检测灵敏度。

优选的是，当设流路30两侧的部分中的大径流路34的直径为且中央部中的小径流路35的直径为时，设定为的范围。此外，优选的是，当设流路30的全长为L₀且小径流路35的长为L₁（包括锥部33的长度）时，设定为L₁／L₀＝0.6～0.98的范围。

另一方面，由于超声波收发单元14、15面向流量测量部12中的流路30的径较大的两侧的大径流路34而设置，因此，超声波收发单元14、15的直径被设定为与大径流路34的直径相同或比其大。由此，通过使从超声波收发单元14、15接收能量的流路30的两侧的流路34的直径增大，并且使超声波收发单元14、15的直径也设定为与大径的流路的直径相同或比其大，从而，能够使可注入流路30的能量增大，并且由于接收信号所需的流体部分的横截面面积变大，流体部分的位移扩大，因此，能够提高接收灵敏度。

根据图8和图9说明流体部分位移的扩大。

使用图8所示的以管的中心作为z轴的圆柱坐标，计算沿z轴方向传播的导波的相位速度以及位移（u）。

由于位移的方向与传播方向一致，因此u_z为纵波那样的成分，由于位移的方向与传播方向正交，因此u_r为横波那样的成分。另外，由于通过轴对称模式来计算，因此，u_θ＝0。

图9中示出了根据计算结果的最大位移的分布。

从图9可知，流体部分的纵波成分的位移u_z较大。

导波在管部分和流体部分内同时传播，但位移在管部分和流体部分中的比率依赖于模式和频率。

其中，对流速测量起主要贡献的是流体部分的纵波成分的位移u_z。

为了激发大振幅的导波，最好使超声波收发单元的面积增大，而为了提高流速灵敏度，最好缩小流路的横截面面积。而在这种设定中，在S／N的点存在不利情况。

因此，通过使流路30的中央部为小径流路35，并使其两侧为大径流路34，能够提高流速灵敏度并扩大流体部分的纵波成分的位移u_z而进行接收，并且能够改善S／n，同时提高接收灵敏度。

举一个例子来进行说明。

作为比较例，采用在全长中流路30的直径固定，流路的直径为2.55mm。

作为本发明的实施例，采用流路30两侧的大径流路34的直径为6.0mm，中央的小径流路35的直径为2.55mm。

此外，L₁／L₀＝0.625。

当比较实施例的有效面积与比较例的有效面积时，3²π／1．25²π＝9／1．5625＝5．76倍，能够使可注入流路30的能量增大，并且能够扩大流体部分的纵波成分的位移u_z而进行接收。

标号说明

1：超声波流速测量管；2：超声波收发单元；3：超声波收发单元；4：超声波收发装置；5：超声波收发装置；6：控制器；7：流量运算电路；8：流量显示电路；10：超声波流量测量管；11：流体流入部；12：流量测量部；13：流体流出部；14：超声波收发单元；15：超声波收发单元；16：收发切换器；17：收发切换器；18：控制器；19：流量运算电路；20：流量显示电路；21：脉冲发生电路；22：谐振电路；23：放大器；24：谐振电路；25：放大器；30：流量测量部中的流路；31：流体流入部的流路；32：流体流出部的流路；33：锥部；34：流路的两侧部分中的大径流路；35：中央的小径流路。

Claims

1.一种流量测量装置，其在流量测量部的两侧隔开距离L分别设置超声波发送单元∕接收单元，并根据由超声波发送单元的驱动激励的导波从上游向下游传播至隔开间隔L的超声波接收单元时的传播时间T₁、与从下游向上游传播时的传播时间T₂之间的传播时间差，求出流体的流速，所述流量测量装置的特征在于，

设定为使导波的群速度的多个峰值中的孤立的导波的群速度峰值的频率与超声波发送单元∕接收单元的谐振频率一致，并将超声波发送单元∕接收单元激励/接收的超声波的功率谱的半值宽度设定为与群速度的其他峰值不重合的大小。

2.根据权利要求1所述的流量测量装置，其特征在于，

在脉冲发生电路与两侧的超声波发送单元∕接收单元之间设置有由顺次排列的谐振电路、放大器、谐振电路以及放大器构成的放大电路。

3.根据权利要求1所述的流量测量装置，其特征在于，

在两侧的超声波发送单元∕接收单元与流量测量侧的控制器之间设置有由顺次排列的谐振电路、放大器、谐振电路以及放大器构成的放大电路。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的流量测量装置，其特征在于，

将流量测量部的流路的入口侧以及出口侧的直径设定为较大，将中央部的直径设定为较小，并且使入口侧及出口侧与中央部连接成锥状。

5.根据权利要求4所述的流量测量装置，其特征在于，

在设流量测量部的流路的入口侧及出口侧中的大径流路的直径为并设中央部中的小径流路的直径为的情况下，设定为的范围。

6.根据权利要求4所述的流量测量装置，其特征在于，

当设流量测量部的流路的全长为L₀并设中央部的小径流路的长度为L₁的情况下，设定为L₁／L₀＝0.6～0.98的范围。