CN105209865B - 超声波流量计以及流体速度测量方法 - Google Patents

超声波流量计以及流体速度测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供能够使超声波收发部不发生干涉而准确测量流体速度的超声波流量计以及流体速度测量方法。主体部(50)根据第一传播时间差和第二传播时间差计算流体的速度中与配管的轴平行的分量，该第一传播时间差是在沿径向横断配管(A)的内部2n－1次(n是正整数)的第一流体传播路径中从第二超声波收发部(30)发送的超声波进行传播的时间与从第一超声波收发部(20)发送的超声波进行传播的时间的差值，该第二传播时间差是在沿径向横断配管(A)的内部2m－1次(m是除n以外的正整数)的第二流体传播路径中从第二超声波收发部(30)发送的超声波进行传播的时间与从第一超声波收发部(20)发送的超声波进行传播的时间的差值。

Description

超声波流量计以及流体速度测量方法
技术领域
本发明所涉及的几个技术方案涉及一种使用超声波测量在配管中流动的流体的速度的超声波流量计以及流体速度测量方法。
背景技术
以前，作为这种超声波流量计，已知有一种在配管的流动方向的上游侧和下游侧配置一对超声波收发器、在这些超声波收发器之间的配管内安装了超声波反射体的超声波流量计(例如，参照对比文献1)。
现有技术文献：
专利文献1：日本专利第4939907号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，像以前的超声波流量计那样，在一对超声波收发器配置在配管的同一直线上的超声波流量计中，如果为了增大可测量的流体的速度而增大超声波收发器的尺寸、特别是增大配管的轴向长度，则超声波收发器之间可能会发生干涉。
另一方面，作为又一超声波流量计，存在一对超声波收发器隔着配管配置的超声波流量计。
但是，该超声波流量计中存在这样一种问题：在配管内部流动的流体的速度在含有与配管的轴向垂直的分量时不能准确地测量流体的速度。
本发明的几个技术方案是鉴于上述问题而做的，其目的之一在于提供一种能够在超声波收发部不干涉的情况下准确地测量流体的速度的超声波流量计以及流体速度测量方法。
用于解决课题的手段
本发明所涉及的超声波流量计，其具有：第一超声波收发部，其设置于内部流动流体的配管，进行超声波的发送和接收；第二超声波收发部，其相对于第一超声波收发部设置于下游侧的所述配管，进行超声波的发送和接收；以及测量所述流体的速度的主体部，第一超声波收发部和第二超声波收发部隔着所述流体配置，主体部根据第一传播时间差和第二传播时间差，计算所述流体的速度中与所述配管的轴平行的分量，该第一传播时间差是在沿径向横断所述配管的内部2n－1次(n是正整数)的第一流体传播路径中从第二超声波收发部发送的超声波进行传播的时间与从第一超声波收发部发送的超声波进行传播的时间的差值，该第二传播时间差是在沿径向横断所述配管的内部2m－1次(m是除n以外的正整数)的第二流体传播路径中从第二超声波收发部发送的超声波进行传播的时间与从第一超声波收发部发送的超声波进行传播的时间的差值。
根据该构成，第一超声波收发部及第二超声波收发部隔着在配管的内部流动的流体配置，主体部根据第一传播时间差和第二传播时间差，计算流体的速度中与配管的轴平行的分量，该第一传播时间差是在沿径向横断配管的内部2n－1次(n是正整数)的第一流体传播路径中从第二超声波收发部发送的超声波进行传播的时间与从第一超声波收发部发送的超声波进行传播的时间的差值，该第二传播时间差是在沿径向横断配管的内部2m－1次(m是除n以外的正整数)的第二流体传播路径中从第二超声波收发部发送的超声波进行传播的时间与从第一超声波收发部发送的超声波进行传播的时间的差值。这里，根据第一传播时间差与第二传播时间差的差值，可以求出在沿径向横断配管的内部2(n－m)次即偶数次的流体传播路径中超声波从下游侧向上游侧传播的时间与超声波从上游侧向下游侧传播的时间的传播时间差。而且，流体的速度中与配管的轴平行的分量使用测量流体的速度之前已知的数值和沿径向横断配管的内部偶数次时的传播时间差来表示。因此，主体部即使在流体的流动相对于配管的轴具有角度、流体的速度含有与配管的轴垂直的分量的情况下，根据第一传播时间差与第二传播时间差也能够准确地计算流体的速度中与配管的轴平行的分量。
此外，因为根据第一传播时间差与第二传播时间差，计算流体的速度中与配管的轴平行的分量，所以不需要为了抑制流体的速度中与配管的轴垂直的分量的影响而在上游侧配置长的直管。
此外，第一超声波收发部及第二超声波收发部隔着在配管的内部流动的流体配置。由此，第一超声波收发部及第二超声波收发部的尺寸(配管的轴向的长度)即使变大，也不会相互干涉而成为设置的障碍(妨碍)。
此外，通过将第一超声波收发部及第二超声波收发部隔着在配管的内部流动的流体配置，从而与将第一超声波收发部及第二超声波收发部配置在配管的同一直线上的情况相比，变得难以收到配管传播波。
优选地，第一超声波收发部及第二超声波收发部分别具有设置于所述配管的外周的超声波传感器。
根据该构成，第一超声波收发部具有设置在配管的外周的超声波传感器，第二超声波收发部具有设置在配管的外周的超声波传感器。由此，不需要配管施工，就可以将进行超声波的发送和接收的第一超声波收发部及第二超声波收发部容易地设置在配管。
优选地，第一超声波收发部及第二超声波收发部分别具有两个设置在所述配管的外周的超声波传感器。
根据该构成，第一超声波收发部具有两个设置在配管的外周的超声波传感器，第二超声波收发部具有两个设置在配管的外周的超声波传感器。由此，不需要配管施工，就可以将进行超声波的发送和接收的第一超声波收发部及第二超声波收发部容易地设置在配管。
此外，因为第一超声波收发部具有两个超声波传感器，第二超声波收发部具有两个超声波传感器，因此，例如可以使用第一超声波收发部的一个超声波传感器及第二超声波收发部的一个超声波传感器计测第一传播时间差，使用第一超声波收发部的另一个超声波传感器及第二超声波收发部的另一个超声波传感器计测第二传播时间差。
此外，第一流体传播路径是沿径向横断所述配管的内部3次的路径，第二流体传播路径是沿径向横断所述配管的内部1次的路径。
根据该构成，第一流体传播路径是沿径向横断配管的内部三次的路径，第二流体传播路径是沿径向横断配管的内部一次的路径。由此，根据第一传播时间差和第二传播时间差，能够容易地求出沿径向横断配管的内部两次的路径的传播时间差，能够容易地实现(构成)计算流体的速度中与配管的轴平行的分量的主体部。
此外，第一流体传播路径是沿径向横断所述配管的内部5次的路径，第二流体传播路径是沿径向横断所述配管的内部3次的路径。
根据该构成，第一流体传播路径是沿径向横断配管的内部五次的路径，第二流体传播路径是沿径向横断配管的内部三次的路径。由此，根据第一传播时间差和第二传播时间差，能够容易地求出沿径向横断配管的内部两次的路径的传播时间差，能够容易地实现(构成)计算流体的速度中与配管的轴平行的分量的主体部。
此外，第一流体传播路径是沿径向横断所述配管的内部7次的路径，第二流体传播路径是沿径向横断所述配管的内部5次的路径。
根据该构成，第一流体传播路径是沿径向横断配管的内部七次的路径，第二流体传播路径是沿径向横断配管的内部五次的路径。由此，根据第一传播时间差和第二传播时间差，能够容易地求出沿径向横断配管的内部两次的路径的传播时间差，能够容易地实现(构成)计算流体的速度中与配管的轴平行的分量的主体部。
根据本发明所涉及的流体速度测量方法，其使用超声波流量计，超声波流量计具有：第一超声波收发部，其设置于内部流动流体的配管，进行超声波的发送和接收；第二超声波收发部，其相对于第一超声波收发部设置于下游侧的配管，进行超声波的发送和接收；以及测量所述流体的速度的主体部，第一超声波收发部和第二超声波收发部隔着所述流体配置，该流体速度测量方法包括根据第一传播时间差和第二传播时间差计算所述流体的速度中与所述配管的轴平行的分量的步骤，该第一传播时间差是在沿径向横断所述配管的内部2n－1次(n是正整数)的第一流体传播路径中从第二超声波收发部发送的超声波进行传播的时间与从第一超声波收发部发送的超声波进行传播的时间的差值，该第二传播时间差是在沿径向横断所述配管的内部2m－1次(m是除n以外的正整数)的第二流体传播路径中从第二超声波收发部发送的超声波进行传播的时间与从第一超声波收发部发送的超声波进行传播的时间的差值。
根据该构成，包括根据第一传播时间差和第二传播时间差计算流体的速度中与配管的轴平行的分量的步骤，该第一传播时间差是在沿径向横断配管的内部2n－1次(n是正整数)的第一流体传播路径中从第二超声波收发部发送的超声波进行传播的时间与从第一超声波收发部发送的超声波进行传播的时间的差值，该第二传播时间差是在沿径向横断配管的内部2m－1次(m是除n以外的正整数)的第二流体传播路径中从第二超声波收发部发送的超声波进行传播的时间与从第一超声波收发部发送的超声波进行传播的时间的差值。这里，根据第一传播时间差与第二传播时间差的差值，可以求出在沿径向横断配管的内部2(n－m)次即偶数次的流体传播路径中超声波从下游侧向上游侧传播的时间与超声波从上游侧向下游侧传播的时间的传播时间差。而且，流体的速度中与配管的轴平行的分量使用测量流体的速度之前已知的数值和沿径向横断配管的内部偶数次时的传播时间差来表示。因此，主体部即使在流体的流动相对于配管的轴具有角度、流体的速度含有与配管的轴垂直的分量的情况下，根据第一传播时间差与第二传播时间差也能够准确地计算流体的速度中与配管的轴平行的分量。
此外，因为根据第一传播时间差与第二传播时间差计算流体的速度中与配管的轴平行的分量，所以不需要为了抑制流体的速度中与配管的轴垂直的分量的影响而在上游侧配置长的直管。
进而，第一超声波收发部及第二超声波收发部隔着在配管的内部流动的流体配置。由此，第一超声波收发部及第二超声波收发部的尺寸(配管的轴向的长度)即使变大，也不会相互干涉而成为设置的障碍(妨碍)。
此外，通过将第一超声波收发部及第二超声波收发部隔着在配管的内部流动的流体配置，从而与将第一超声波收发部及第二超声波收发部配置在配管的同一直线上的情况相比，变得难以收到配管传播波。
根据本发明所涉及的流体速度测量程序，其由超声波流量计所执行，所述超声波流量计具有：第一超声波收发部，其设置于内部流动流体的配管、进行超声波的发送和接收；第二超声波收发部，其相对于第一超声波收发部设置于下游侧的配管、进行超声波的发送和接收；以及测量所述流体的速度的主体部，第一超声波收发部和第二超声波收发部隔着所述流体配置，该流体速度测量程序包括根据第一传播时间差和第二传播时间差计算所述流体的速度中与所述配管的轴平行的分量的步骤，该第一传播时间差是在沿径向横断所述配管的内部2n－1次(n是正整数)的第一流体传播路径中从第二超声波收发部发送的超声波进行传播的时间与从第一超声波收发部发送的超声波进行传播的时间的差值，该第二传播时间差是在沿径向横断所述配管的内部2m－1次(m是除n以外的正整数)的第二流体传播路径中从第二超声波收发部发送的超声波进行传播的时间与从第一超声波收发部发送的超声波进行传播的时间的差值。
根据该构成，包括根据第一传播时间差和第二传播时间差计算流体的速度中与配管的轴平行的分量的步骤，该第一传播时间差是在沿径向横断配管的内部2n－1次(n是正整数)的第一流体传播路径中从第二超声波收发部发送的超声波进行传播的时间与从第一超声波收发部发送的超声波进行传播的时间的差值，该第二传播时间差是在沿径向横断配管的内部2m－1次(m是除n以外的正整数)的第二流体传播路径中从第二超声波收发部发送的超声波进行传播的时间与从第一超声波收发部发送的超声波进行传播的时间的差值。这里，根据第一传播时间差与第二传播时间差的差值，针对沿径向横断配管的内部2(n－m)次即偶数次的流体传播路径，可以求出超声波从下游侧向上游侧传播的时间与超声波从上游侧向下游侧传播的时间的传播时间差。而且，流体的速度中与配管的轴平行的分量使用测量流体的速度之前已知的数值和沿径向横断配管的内部偶数次时的传播时间差来表示。因此，主体部即使在流体的流动相对于配管的轴具有角度、流体的速度含有与配管的轴垂直的分量的情况下，根据第一传播时间差与第二传播时间差也能够准确地计算流体的速度中与配管的轴平行的分量。
此外，因为根据第一传播时间差与第二传播时间差计算流体的速度中与配管的轴平行的分量，所以不需要为了抑制流体的速度中与配管的轴垂直的分量的影响而在上游侧配置长的直管。
进而，第一超声波收发部及第二超声波收发部隔着在配管的内部流动的流体配置。由此，第一超声波收发部及第二超声波收发部的尺寸(配管的轴向的长度)即使变大，也不会相互干涉而成为设置的障碍(妨碍)。
此外，通过将第一超声波收发部及第二超声波收发部隔着在配管的内部流动的流体配置，从而与将第一超声波收发部及第二超声波收发部配置在配管的同一直线上的情况相比，变得难以收到配管传播波。
发明效果
根据本发明的超声波流量计，主体部即使在流体的流动相对于配管的轴具有角度、流体的速度含有与配管的轴垂直的分量的情况下，根据第一传播时间差与第二传播时间差也能够准确地计算流体的速度中与配管的轴平行的分量。因此，超声波流量计根据流体的速度中与配管的轴平行的分量能够准确地测量流体的流量。
此外，不需要为了抑制流体的速度中与配管的轴垂直的分量的影响而在上游侧配置长的直管。因此，超声波流量计能够缓和设置位置的制约(限制)，例如可以设置在弯曲的配管的正后面等任意的地方。
另外，即使第一超声波收发部及第二超声波收发部的尺寸(配管的轴向的长度)变大，也不会相互干涉而成为设置的障碍(妨碍)。因此，超声波流量计能够增大第一超声波收发部及第二超声波收发部的尺寸(配管的轴向的长度)而容易地扩展可测量的流速范围。
此外，与将第一超声波收发部及第二超声波收发部配置在配管的同一直线上的情况相比，变得难以收到配管传播波。因此，超声波流量计能够提高SN比。
根据本发明的流体速度测量方法，主体部即使在流体的流动相对于配管的轴具有角度、流体的速度含有与配管的轴垂直的分量的情况下，根据第一传播时间差与第二传播时间差也能够准确地计算流体的速度中与配管的轴平行的分量。因此，超声波流量计根据流体的速度中与配管的轴平行的分量能够准确地测量流体的流量。
此外，不需要为了抑制流体的速度中与配管的轴垂直的分量的影响而在上游侧配置长的直管。因此，超声波流量计能够缓和设置位置的制约(限制)，例如可以设置在弯曲的配管的正后面等任意的地方。
进而，即使第一超声波收发部及第二超声波收发部的尺寸(配管的轴向的长度)变大，也不会相互干涉而成为设置的障碍(妨碍)。因此，超声波流量计能够增大第一超声波收发部及第二超声波收发部的尺寸(配管的轴向的长度)而容易地扩展可测量的流速范围。
此外，与将第一超声波收发部及第二超声波收发部配置在配管的同一直线上的情况相比，变得难以收到配管传播波。因此，超声波流量计能够提高SN比。
根据本发明的流体速度测量程序，主体部即使在流体的流动相对于配管的轴具有角度、流体的速度含有与配管的轴垂直的分量的情况下，根据第一传播时间差与第二传播时间差也能够准确地计算流体的速度中与配管的轴平行的分量。因此，超声波流量计根据流体的速度中与配管的轴平行的分量能够准确地测量流体的流量。
此外，不需要为了抑制流体的速度中与配管的轴垂直的分量的影响而在上游侧配置长的直管。因此，超声波流量计能够缓和设置位置的制约(限制)，例如可以设置在弯曲的配管的正后面等任意的地方。
另外，即使第一超声波收发部及第二超声波收发部的尺寸(配管的轴向的长度)变大，也不会相互干涉而成为设置的障碍(妨碍)。因此，超声波流量计能够增大第一超声波收发部及第二超声波收发部的尺寸(配管的轴向的长度)而容易地扩展可测量的流速范围。
此外，与将第一超声波收发部及第二超声波收发部配置在配管的同一直线上的情况相比，变得难以收到配管传播波。因此，超声波流量计能够提高SN比。
附图说明
图1是表示第一实施方式的超声波流量计的概略构成的构成图。
图2是对图1所示的第一超声波传感器的结构进行说明的放大截面图。
图3是用来对在配管的内部在与配管的轴平行的方向上流动的流体的速度的计算方法进行说明的侧截面图。
图4是用来对在配管的内部在与配管的轴平行的方向上流动的流体的速度的计算方法进行说明的侧截面图。
图5是对图1所示的超声波流量计测量在配管的内部流动的流体的速度的动作的一例进行说明的流程图。
图6是用来说明第一流体传播路径的第一传播时间差的测量的一例的侧截面图。
图7是用来说明第二流体传播路径的第二传播时间差的测量的一例的侧截面图。
图8是用来说明第一传播时间差与第二传播时间差的差值的计算的一例的侧截面图。
图9是用来说明第一传播时间差与第二传播时间差的差值的计算的另一例的侧截面图。
图10是用来说明第一传播时间差与第二传播时间差的差值的计算的又一例的侧截面图。
图11是对图1所示的第一超声波传感器发送的超声波的角度进行说明的放大截面图。
图12是对第二超声波传感器接收由图1所示的第一超声波传感器发送的超声波的情况进行说明的侧截面图。
图13是对第一超声波传感器接收由图1所示的第二超声波传感器发送的超声波的情况进行说明的侧截面图。
图14是对假设的超声波流量计中的第一超声波传感器及第二超声波传感器的配置进行说明的侧截面图。
图15是对假设的超声波流量计中的第一超声波传感器及第二超声波传感器的配置进行说明的侧截面图。
图16是表示第二实施方式的超声波流量计的概略构成的构成图。
图17是用来说明第二实施方式的第一传播时间差与第二传播时间差的差值的计算的一例的侧截面图。
符号说明
20……第一超声波收发部；
20A、20B……第一超声波传感器；
21……楔子；
21a……底面；
21b……斜面；
22……压电元件；
30……第二超声波收发部；
30A、30B……第二超声波传感器；
50……主体部；
51……切换部；
52……发送电路部；
53……接收电路部；
54……计时部；
55……演算控制部；
56……输入输出部；
100、100A……超声波流量计；
A……配管。
具体实施方式
下面说明本发明的实施方式。在下面的附图的记载中，对同样或者类似的部分标注同样或者类似的符号。但是，附图是示意图。因此，具体的尺寸等应当对照下面的说明来进行判断。此外，当然即使在附图的相互之间也含有相互的尺寸关系、比例不同的部分。另外，在下面的说明中，将附图的上侧称为“上”、下侧称为“下”、左侧称为“左”、右侧称为“右”。
第一实施方式
图1至图15是用来示出本发明所涉及的超声波流量计、流体速度测量方法及流体速度测量程序、以及流体速度测量方法的第一实施方式的图。图1是示出第一实施方式的超声波流量计100的概略构成的构成图。如图1所示，超声波流量计100用来测量在配管A的内部流动的流体、例如气体(gas)、液体的流速。配管A例如是不锈钢(SUS)等金属制、或者塑料等树脂制的管子(管体)。配管A配置成配管A的轴(长边方向)在图1的左右方向上、配管A的直径(短边方向)在图1的上下方向上。作为超声波流量计100的测量对象的流体在图1的空心箭头所示的方向(图1的从左向右的方向)上流动。超声波流量计100具有第一超声波收发部20、第二超声波收发部30、以及主体部50。
第一超声波收发部20以及第二超声波收发部30分别用来进行超声波的发送及接收。第一超声波收发部20被设置在配管A的规定位置，第二超声波收发部30被设置在相对于第一超声波收发部20的下游侧(图1的右侧)的配管A。换句话说，第一超声波收发部20被设置在相对于第二超声波收发部30的上游侧(图1的左侧)的配管A。此外，第一超声波收发部20及第二超声波收发部30隔着在配管A的内部流动的流体呈对向配置。
配置于配管A的上游侧的第一超声波收发部20具有例如设置于配管A的外周的第一超声波传感器20A。此外，配置于配管A的下侧的第二超声波收发部30具有例如设置于配管A的外周的第二超声波传感器30A。由此，不需要进行配管施工，就可以将进行超声波的发送和接收的第一超声波收发部20及第二超声波收发部30容易地设置在配管A。
第一超声波传感器20A及第二超声波传感器30A相互收发超声波。即，第一超声波传感器20A发送的超声波由第二超声波传感器30A接收，第二超声波传感器30A发送的超声波由第一超声波传感器20A接收。
图2是对图1所示的第一超声波传感器20A的结构进行说明的放大截面图。如图2所示，第一超声波传感器20A具有楔子21和超声波收发器22。
楔子21用来使超声波相对于配管A以规定锐角射入，该楔子21例如是树脂制或者金属制的部件。楔子21被设置成底面21a与配管A的外周面接触。此外，楔子21形成有相对于底面21a具有规定角度的斜面21b。斜面21b设置有超声波收发器22。
在本实施方式中，示出了底面21a与配管A的外周面直接接触的例子，但是不限于此。第一超声波传感器20A也可以使接触介质(耦合剂)介于底面21a与配管A的外周面之间。
超声波收发器22用来发送超声波并且接收超声波。超声波收发器22例如可以由压电元件等构成。超声波收发器22与导线(图示省略)电连接。借助导线施加规定频率的电信号时，超声波收发器22以该规定频率振动而发出超声波。由此，从超声波收发器22发送超声波。此外，在图2中，如虚线箭头所示，按照超声波收发器22的尺寸(横竖的长度)发送的超声波以斜面21b的角度在楔子21中传播。在楔子21中传播的超声波在楔子21与配管A的外壁的界面上折射，入射角发生变化，其在配管A的内壁和在配管A的内部流动的流体的界面上再折射，入射角发生变化，并在该流体中传播。因为界面上的折射遵从斯涅尔定律，所以根据在配管A中传播时的超声波的速度、在流体中传播时的超声波的速度，事先设定斜面21b的角度，由此楔子21能够使超声波以所希望的角度入射到在配管A的内部流动的流体。
另一方面，超声波到达超声波收发器22时，超声波收发器22以该超声波的频率振动而产生电信号。由此，超声波被超声波收发器22接收。超声波收发器22所产生的电信号通过导线由后述的主体部50检测出。
此外，第二超声波传感器30A具有与第一超声波传感器20A一样的结构。即，第二超声波传感器30A也具有楔子21和超声波收发器22。因此，有了前述的第一超声波传感器20A的说明，就省略第二超声波传感器30A的详细说明。
图1所示的主体部50用来测量在配管A的内部流动的流体的速度。主体部50具有切换部51、发送电路部52、接收电路部53、计时部54、演算控制部55、以及输入输出部56。
切换部51用来切换超声波的发送和接收。切换部51与第一超声波传感器20A及第二超声波传感器30A连接。切换部51例如可以构成为含有切换开关等。切换部51根据从演算控制部55输入的控制信号切换切换开关，使第一超声波传感器20A及第二超声波传感器30A中的一方与发送电路部52连接，并且使第一超声波传感器20A及第二超声波传感器30A中的另一方与接收电路部53连接。由此，第一超声波传感器20A及第二超声波传感器30A中的一方能够发送超声波，第一超声波传感器20A及第二超声波传感器30A中的另一方能够接收该超声波。
发送电路部52用来使第一超声波传感器20A及第二超声波传感器30A发送超声波。发送电路部52例如可以构成为含有生成规定频率的矩形波的振荡电路、驱动第一超声波传感器20A及第二超声波传感器30A的驱动电路等。发送电路部52中，根据从演算控制部55输入的控制信号，驱动电路将由振荡电路生成的矩形波作为驱动信号输出给第一超声波传感器20A及第二超声波传感器30A中的一方的超声波收发器22。由此，第一超声波传感器20A及第二超声波传感器30A中的一方的超声波收发器22被驱动，该超声波收发器22发送超声波。
通常超声波是指[20kHz]以上的频带的声波。因此，超声波收发器22所发送的超声波是[20kHz]以上的频带的声波。优选地，超声波收发器22所发送的超声波是[100kHz]以上、2.0[MHz]以下的频带的超声波。另外，任何情况下，第一超声波传感器20A的超声波收发器22所发送的超声波与第二超声波传感器30A的超声波收发器22所发送的超声波既可以是相同的频率，也可以是不同的频率。
接收电路部53用来检测第一超声波传感器20A及第二超声波传感器30A接收的超声波。接收电路部53例如可以构成为具有以规定的增益(gain)放大信号的放大电路、用来取出规定频率的电信号的滤波电路等。接收电路部53根据从演算控制部55输入的控制信号，将从第一超声波传感器20A及第二超声波传感器30A中的一方的超声波收发器22输出的电信号放大，进行过滤并转换成接收信号。接收电路部53将所转换的接收信号输出给演算控制部55。
计时部54用来对规定期间下的时间进行计测。计时部54例如可以由振荡电路等构成。此外，振荡电路可以做成与发送电路部52共有。计时部54根据从演算控制部55输入的开始信号以及停止信号，对振荡电路的基准波的数量进行计数，对时间进行计测。计时部54将所计测的时间输出给演算控制部55。
演算控制部55用来通过演算来计算在配管A的内部流动的流体的流量。演算控制部55例如可以由CPU、ROM及RAM等存储器、输入输出接口等构成。此外，演算控制部55对切换部51、发送电路部52、接收电路部53、计时部54及输入输出部56等的主体部50的各部进行控制。
输入输出部56用来供用户(使用者)输入信息、并且对用户输出信息。输入输出部56例如可以由操作按钮等输入单元、显示器等输出单元等构成。用户通过操作操作按钮等，从而使设定等的各种信息借助输入输出部56输入给演算控制部55。此外，输入输出部56将由演算控制部55计算的流体的流量、流体的速度、规定期间下的累计流量等信息显示在显示器等来进行输出。
此外，在下面的图3、图4、及图6至图15中，除了特别写明的情况外，将与配管A的轴平行的方向设为x轴(或x轴方向)、将与x轴垂直即与配管A的径向平行的方向设为y轴(或者y轴方向)、将与x轴及y轴垂直的方向设为z轴(z轴方向)来进行说明。
另外，在下面的图3、图4、及图6至图15中，除了特别写明的情况外，将流体的速度设为V[m/s]、将超声波在流体中传播时的速度(下面称为音速)设为C[m/s]、将在流体中传播的超声波的传播路径长度设为L[m]、将与配管A的轴平行的方向例如配管A的内壁与超声波的传播路径所成的角度设为θ来进行说明。
图3是用来对在配管A的内部在与配管A的轴平行的方向上流动的流体的速度的计算方法进行说明的侧截面图。如图3所示，流体沿着x轴方向在配管A的内部以速度V流动。这里，当设置于配管A的上游侧(图3中左侧)的第一超声波传感器20A发送超声波、设置于配管A的下游侧(图3中右侧)的第二超声波传感器30A接收该超声波时，该超声波在配管A的内部的流体中传播的传播时间t1d用下面的数学式(1)表示。
t1d＝L/(C+Vcosθ)…(1)
另一方面，当设置于配管A的下游侧的第二超声波传感器30A发送超声波、设置于配管A的上游侧的第一超声波传感器20A接收该超声波时，该超声波在配管A的内部的流体中传播的传播时间t1u用下面的数学式(2)表示。
t1u＝L/(C－Vcosθ)…(2)
根据数学式(1)和数学式(2)，传播时间t1u和传播时间t1d的传播时间差Δt1(＝t1u－t1d)用下面的数学式(3)表示。
Δt1＝2LVcosθ/(C2―V2cosθ2)…(3)
这里，音速C例如在流体为水(液体)时是1500[m/s]左右，在流体为空气(气体)时是343[m/s]左右。另一方面，超声波流量计100所测量的流体的速度V最大是30[m/s]左右。因此，在数学式(3)的分母中，因为数值V2cosθ2与音速C的平方相比极小，所以认为其可以省略。于是，传播时间差Δt1可以用下面的数学式(4)表示。
Δt1＝2LVcosθ/C2…(4)
根据数学式(4)，流体的速度V用下面的数学式(5)表示。
V＝C2·Δt1/2Lcosθ…(5)
在数学式(5)中，因为音速C、传播路径长度L、以及角度θ是测量流体速度之前已知的数值，所以通过计测传播时间差Δt1，能够由数学式(5)计算流体的速度V。
此外，在配管A的内部流动的流体的流量Q[m3/s]使用修正系数K及配管A的截面积S[m2]、以及流体的速度V[m/s]，通过下面的数学式(6)来表示。
Q＝KSV…(6)
因此，当流体在配管A的内部沿着x轴方向流动时，演算控制部55根据由数学式(5)计算的流体的速度V，可以由数学式(6)计算在配管A的内部流动的流体的流量Q。
图4是用来对在配管A的内部相对于配管A的轴有角度地流动的流体的速度的计算方法进行说明的侧截面图。如图4所示，流体相对于配管A的轴(x轴)具有角度ε地流动，流体的速度V包括与配管A的轴(x轴)垂直的方向(y轴向)的分量。这种情况下，当设置在配管A的上游侧(图4中左侧)的第一超声波传感器20A发送超声波、设置在配管A的下游侧(图4中右侧)的第二超声波传感器30A接收该超声波时，该超声波在配管A的内部的流体中传播的传播时间T1d用下面的数学式(11)表示。
T1d＝L/{C+Vcos(θ+ε)}…(11)
另一方面，当设置在配管A的下游侧的第二超声波传感器30A发送超声波、设置在配管A的上游侧的第一超声波传感器20A接收该超声波时，该超声波在配管A的内部的流体中传播的传播时间T1u用下面的数学式(12)表示。
T1u＝L/{C－Vcos(θ+ε)}…(12)
根据数学式(11)和数学式(12)，传播时间T1u和传播时间T1d的传播时间差ΔT1(＝T1u－T1d)用下面的数学式(13)表示。
ΔT1＝2LVcos(θ+ε)/{C2―V2cos(θ+ε)2}…(13)
这里，与上述的数学式(3)的情况一样，在数学式(13)的分母中，因为数值V2cos(θ+ε)2与音速C的平方相比极小，所以认为其可以省略。于是，传播时间差ΔT1可以用下面的数学式(14)表示。
ΔT1＝2LVcos(θ+ε)/C2…(14)
根据数学式(14)，流体的速度V用下面的数学式(15)表示。
V＝C2·ΔT1/2Lcos(θ+ε)…(15)
在数学式(15)中，虽然传播路径长度L、以及角度θ是测量流体速度之前已知的数值，但是角度ε在测量流体速度之前并不知道。此外，在流体速度的测量中测量角度ε很困难。另外，即使是流体只具有一点点角度ε的情况下，因为角度对数学式(15)中的流速的影响大，所以从数学式(15)计算流体的速度V很困难。
因此，以前的超声波流量计中，在第一超声波传感器20A的更上游侧(图4中左侧)配置有充分长的直管，关于在配管A的内部流动的流体，设成使角度ε减小地，使流体在与配管A的轴向平行的方向上流动。
下面，对超声波流量计100测量流体的速度的动作进行说明。
图5是对图1所示的超声波流量计100测量在配管A的内部流动的流体的速度的动作的一例进行说明的流程图。
超声波流量计100中，例如在启动时，演算控制部55读取ROM等所存储的程序，执行图5所示的流体速度测量处理S200。
最开始，演算控制部55判断是否设定了规定的设定值(S201)。演算控制部55重复S201的步骤到设定规定的设定值为止。
规定的设定值例如可列举有音速C、传播路径长度L、角度θ、修正系数K、配管A的截面积S等。用户(使用者)在测量流体速度之前，借助输入输出部56输入配管A的信息、流体的信息等。演算控制部55根据所输入的信息读取对应的规定的设定值，此外，计算规定的设定值，将该规定的设定值存储在非挥发性存储器等。演算控制部55通过访问该存储器，可以判断S201的步骤。
此外，演算控制部55在重复S201的步骤的期间，借助输入输出部56，可以使显示器等输出单元显示内容为促使用户(使用者)输入信息的消息等。
S201的判断结果为设定了规定的设定值的情况下，演算控制部55对第一传播时间差进行计测，所述第一传播时间差是在沿径向横断配管A的内部2n－1次(n是正整数)的第一流体传播路径，测量从第一超声波收发部20的第一超声波传感器20A发送的超声波进行传播的时间与从第二超声波收发部30的第二超声波传感器30A发送的超声波进行传播的时间的差值(S202)。
具体地说，首先，演算控制部55向切换部51输出控制信号，例如使第一超声波传感器20A连接于发送电路部52，并使第二超声波传感器30A连接于接收电路部53。此外，演算控制部55向发送电路部52输出控制信号使第一超声波传感器20A发送超声波，并且向计时部54输出开始信号。接着，演算控制部55根据由接收电路部53输入的接收信号，向计时部54输出停止信号，计测超声波在第一流体传播路径中从上游侧传播到下游侧的传播时间。
接着，演算控制部55向切换部51输出控制信号，例如使第二超声波传感器30A连接于发送电路部52，并使第一超声波传感器20A连接于接收电路部53。此外，演算控制部55向发送电路部52输出控制信号使第二超声波传感器30A发送超声波，并且向计时部54输出开始信号。接着，演算控制部55根据由接收电路部53输入的接收信号，向计时部54输出停止信号，计测超声波在第一流体传播路径中从下游侧传播到上游侧的传播时间。
接着，演算控制部55根据在第一流体传播路径中从上游侧传播到下游侧的传播时间和在第一流体传播路径中从下游侧传播到上游侧的传播时间，求出第一传播时间差。
图6是用来说明第一流体传播路径的第一传播时间差的计测的一例的侧截面图。如图6所示，第一流体传播路径是例如n＝2即沿径向横断(横穿)配管A的内部三次的路径。这种情况下，演算控制部55测量图6中用箭头表示的传播时间T3d及传播时间T3u。此外，演算控制部55根据传播时间T3d及传播时间T3u求出作为第一传播时间差的传播时间差ΔT3(＝T3u－T3d)。
接着，如图5所示，演算控制部55对第二传播时间差进行计测，所述第二传播时间差是在横断2m－1次(m是除n以外的正整数)的第二流体传播路径，从第一超声波收发部20的第一超声波传感器20A发送的超声波进行传播的时间与从第二超声波收发部30的第二超声波传感器30A发送的超声波进行传播的时间的差值(S203)。
具体地说，首先，演算控制部55向切换部51输出控制信号，例如使第一超声波传感器20A连接于发送电路部52，并使第二超声波传感器30A连接于接收电路部53。此外，演算控制部55向发送电路部52输出控制信号使第一超声波传感器20A发送超声波，并且向计时部54输出开始信号。接着，演算控制部55根据由接收电路部53输入的接收信号，向计时部54输出停止信号，计测超声波在第二流体传播路径中从上游侧传播到下游侧的传播时间。
接着，演算控制部55向切换部51输出控制信号，例如使第二超声波传感器30A连接于发送电路部52，并使第一超声波传感器20A连接于接收电路部53。此外，演算控制部55向发送电路部52输出控制信号以使第二超声波传感器30A发送超声波，并且向计时部54输出开始信号。接着，演算控制部55根据由接收电路部53输入的接收信号，向计时部54输出停止信号，计测超声波在第二流体传播路径中超声波从下游侧传播到上游侧的传播时间。
接着，演算控制部55根据在第二流体传播路径中从上游侧传播到下游侧的传播时间和在第二流体传播路径中从下游侧传播到上游侧的传播时间，求出第二传播时间差。
图7是用来说明第二流体传播路径的第二传播时间差的计测的一例的侧截面图。如图7所示，第二流体传播路径是例如m＝1即沿径向横断(横穿)配管A的内部一次的路径。这种情况下，演算控制部55计测图7中用箭头表示的传播时间T1d及传播时间T1u。此外，演算控制部55根据传播时间T1d及传播时间T1u求出作为第二传播时间差的传播时间差ΔT1(＝T1u－T1d)。
接着，如图5所示，演算控制部55计算在步骤S202中计测的第一传播时间差和在步骤S203中计测的第二传播时间差的差值(S204)。
这里，在步骤S204中计算的差值相当于在以径向横断配管A的内部2(n－m)次(m≠n)即偶数次的路径中超声波从下游侧传播到上游侧的时间与超声波从上游侧传播到下游侧的时间的时间差。
图8是用来说明第一传播时间差与第二传播时间差的差值的计算的一例的侧截面图。例如，在如图6所示第一流体传播路径是沿径向横断(横穿)配管A的内部三次的路径、如图7所示第二流体传播路径是沿径向横断(横穿)配管A的内部一次的路径的情况下，如图8中在配管A的内部实线所示，第一流体传播路径与第二流体传播路径的差分的路径为沿径向横断(横穿)配管A的内部两次的路径。
考虑将沿径向横断(横穿)该配管A的内部两次的路径一分为二。首先，从设置于配管A的上游侧(图8中左侧)的第一超声波传感器20A发送的超声波在路径中进行传播的传播时间T21d在流体相对于配管A的轴具有角度ε地流动的情况下，用下面的数学式(21)表示，所述路径是在配管A的径向上从下向上地横断被图8中配管A的下侧的内壁反射、在配管A的内部流动的流体。
T21d＝L/{C+Vcos(θ－ε)}…(21)
另一方面，从设置于配管A的下游侧(图8中左侧)的第二超声波传感器30A发送的超声波在同一路径进行传播的传播时间T21u用下面的数学式(22)表示。
T21u＝L/{C－Vcos(θ－ε)}…(22)
根据数学式(21)和数学式(22)，传播时间T21u和传播时间T21d的传播时间差ΔT21(＝T21u－T21d)用下面的数学式(23)表示。
ΔT21＝2LVcos(θ－ε)/{C2―V2cos(θ－ε)2}…(23)
这里，与上述的数学式(3)及数学式(13)的情况一样，在数学式(23)的分母中，因为数值V2cos(θ－ε)2与音速C的平方相比极小，所以认为其可以省略。于是，传播时间差ΔT21可以用下面的数学式(24)表示。
ΔT21＝2LVcos(θ－ε)/C2…(24)
接着，从设置在配管A的上游侧(图8中左侧)的第一超声波传感器20A发送的超声波在路径中进行传播的传播时间T22d在流体相对于配管A的轴具有角度ε地流动的情况下，用下面的数学式(25)表示，所述路径沿配管A的径向从上向下横断被图8中配管A的上侧的内壁反射、在配管A的内部流动的流体。
T22d＝L/{C+Vcos(θ+ε)}…(25)
另一方面，在同一路径中，从设置于配管A的下游侧(图8中左侧)的第二超声波传感器30A发送的超声波进行传播的传播时间T22u用下面的数学式(26)表示。
T22u＝L/{C－Vcos(θ+ε)}…(26)
根据数学式(25)和数学式(26)，传播时间T22u和传播时间T22d的传播时间差ΔT22(＝T22u－T22d)用下面的数学式(27)表示。
ΔT22＝2LVcos(θ+ε)/{C2―V2cos(θ+ε)2}…(27)
这里，与上述的数学式(23)的情况一样，在数学式(27)的分母中，因为数值V2cos(θ+ε)2与音速C的平方相比极小，所以认为其可以省略。于是，传播时间差ΔT22可以用下面的数学式(28)表示。
ΔT22＝2LVcos(θ+ε)/C2…(28)
这里，在S202中计测的第一传播时间差是使用图6进行说明的传播时间差ΔT3、S203中计测的第二传播时间差是使用图7进行说明的传播时间差ΔT1的情况下，传播时间差ΔT3与传播时间差ΔT1的差值即传播时间差ΔT2(＝ΔT3－ΔT1)是传播时间差ΔT21和传播时间差ΔT22的合计，所以加法运算数学式(24)和数学式(25)，使用三角函数的加法定理，从而传播时间差ΔT2用下面的数学式(29)来表示。
ΔT2＝2LV(cosθcosε+sinθsinε+cosθcosε－sinθsinε)/C2＝4LVcosθcosε/C2…(29)
另外，在相对于配管A的轴具有角度ε的流体的速度V中，与配管A的轴平行的分量用Vcosε表示，所以根据数学式(29)，流体的速度V中与配管A的轴平行的分量Vcosε用下面的数学式(30)来表示。
Vcosε＝C2·ΔT2/4Lcosθ…(30)
数学式(30)与上述的数学式(15)不同，其不存在含有角度ε的项。而且，在数学式(30)中，音速C、传播路径长度L、及角度θ是测量流体速度前已知的数值，所以根据数学式(30)，基于传播时间差ΔT2能够计算流体的速度V中与配管A的轴平行的分量Vcosε。
因此，如图5所示，演算控制部55读取存储器等所存储的音速C、传播路径长度L、及角度θ，根据S204中计算的差值例如传播时间差ΔT2和数学式(30)，计算流体的速度V中与配管A的轴平行的分量Vcosε(S205)。
另外，在配管A的内部流动的流体的流量Q[m3/s]使用修正系数K及配管A的截面积S[m2]、以及流体的速度V中与配管A的轴平行的分量Vcosε[m/s]，用下面的数学式(31)来表示。
Q＝KSVcosε…(31)
因此，演算控制部55读取存储器等所存储的修正系数K及截面积S，根据在S205中计算的流体的速度V中与配管A的轴平行的分量Vcosε以及数学式(31)，计算在配管A的内部流动的流体的流量Q(S206)，结束流体速度测量处理S200。
此外，图6至图8中，示出了第一流体传播路径是沿径向横断(横穿)配管A的内部三次的路径、第二流体传播路径是沿径向横断(横穿)配管A的内部一次的路径的例子，但并不限定于此。
图9是用来说明第一传播时间差与第二传播时间差的差值的计算的又一例的侧截面图。图9所示的例子中，第一流体传播路径是沿径向横断(横穿)配管A的内部五次的路径、第二流体传播路径是沿径向横断(横穿)配管A的内部三次的路径。这种情况下，如图9中在配管A的内部实线所示，第一流体传播路径与第二流体传播路径的差分的路径与图8所示的情况一样为沿径向横断(横穿)配管A的内部两次的路径。
因此，演算控制部55与上述的图6至图8的例子的情况一样，能够根据在S204中计算的时间差例如传播时间差ΔT2以及数学式(30)，在S205中计算流体的速度V中与配管A的轴平行的分量Vcosε。
图10是用来说明第一传播时间差与第二传播时间差的差值的计算的又一例的侧截面图。图10所示的例子中，第一流体传播路径是沿径向横断(横穿)配管A的内部七次的路径、第二流体传播路径是沿径向横断(横穿)配管A的内部五次的路径。这种情况下，如图10中在配管A的内部实线所示，第一流体传播路径与第二流体传播路径的差分的路径与图8及图9所示的情况一样为沿径向横断(横穿)配管A的内部两次的路径。
因此，演算控制部55与上述的图6至图8及图9的例子的情况一样，能够根据在S204中计算的差值例如传播时间差ΔT2以及数学式(30)，在S205中计算流体的速度V中与配管A的轴平行的分量Vcosε。
另外，在图8至图10的例子中，示出了第一流体传播路径与第二流体传播路径的差分的路径是沿径向横断(横穿)配管A的内部两次的路径的情况，但是并不限定于此。第一流体传播路径与第二流体传播路径的差分的路径是沿径向横断(横穿)配管A的内部2(n－m)次(m≠n)即任意偶数次的路径。
这里，将前述的沿径向横断(横穿)配管A的内部两次的路径的例子扩展或者常规化到沿径向横断(横穿)配管A的内部2(n－m)次(m≠n)即任意偶数次的路径来进行说明。
从设置在配管A的上游侧的第一超声波传感器20A发送的超声波在沿径向横断(横穿)配管A的内部2n－1次的路径进行传播的传播时间T2nd在流体相对于配管A的轴具有角度ε地流动的情况下，是用前述的数学式(25)表示的传播时间T22d的n次量与用前述的数学式(21)表示的传播时间T21d的n－1次量的和，所以用下面的数学式(41)表示。
T2nd＝nL/{C+Vcos(θ+ε)}+(n－1)L/{C+Vcos(θ－ε)}…(41)
另一方面，从设置在配管A的下游侧的第二超声波传感器30A发送的超声波在同一路径进行传播的传播时间T2nu是用前述的数学式(26)表示的传播时间T22u的n次量与用前述的数学式(22)表示的传播时间T21u的n－1次量的和，所以用下面的数学式(42)表示。
T2nu＝nL/{C－Vcos(θ+ε)}+(n－1)L/{C－Vcos(θ－ε)}…(42)
根据数学式(41)和数学式(42)，传播时间T2nu和传播时间T2nd的传播时间差ΔT2n(＝T2nu－T2nd)用下面的数学式(43)表示。
ΔT2n＝2nLVcos(θ+ε)/{C2―V2cos(θ+ε)2}+2(n―1)LVcos(θ－ε)/{C2―V2cos(θ－ε)2}…(43)
这里，与上述的数学式(27)的情况一样，在数学式(43)的第一项分母中，数值V2cos(θ+ε)2与音速C的平方相比极小，所以认为其可以省略。另外，与上述的数学式(23)的情况一样，在数学式(43)的第二项分母中，数值V2cos(θ－ε)2与音速C的平方相比极小，所以认为其可以省略。于是，传播时间差ΔT2n可以用下面的数学式(44)表示。
ΔT2n＝2LV{n·cos(θ+ε)+(n－1)cos(θ－ε)}/C2…(44)
接着，沿径向横断(横穿)配管A的内部2m－1次的路径，与沿径向横断(横穿)配管A的内部2n－1次的路径一样，所以省略详细的说明，而从设置在配管A的上游侧的第一超声波传感器20A发送的超声波进行传播的传播时间T2md与从设置在配管A的下游侧的第二超声波传感器30A发送的超声波进行传播的传播时间T2mu的传播时间差ΔT2m(＝T2mu－T2md)用下面的数学式(45)表示。
ΔT2m＝2LV{m·cos(θ+ε)+(m－1)cos(θ－ε)}/C2…(45)
传播时间差ΔT2n与传播时间差ΔT2m的差值即传播时间差ΔT2(n-m)(＝ΔT2n－ΔT2m)使用数学式(44)及数学式(45)与三角函数的加法定理，用下面的数学式(46)来表示。
ΔT2(n-m)＝2LV(n－m){cos(θ+ε)+sin(θ－ε)]/C2＝4LV(n－m)cosθcosε/C2…(46)
在相对于配管A的轴具有角度ε的流体的速度V中，与配管A的轴平行的分量用Vcosε表示，所以根据数学式(46)，流体的速度V中与配管A的轴平行的分量Vcosε用下面的数学式(47)来表示。
Vcosε＝C2·ΔT2(n-m)/4L(n－m)cosθ…(47)
与前述的数学式(30)一样，其不存在含有角度ε的项。而且，在数学式(47)中，音速C、传播路径长度L、角度θ、以及(n－m)的值是测量流体速度前已知的数值，所以根据数学式(47)，基于传播时间差ΔT2(n-m)能够计算流体的速度V中与配管A的轴平行的分量Vcosε。
因此，在图5所示的S205中，演算控制部55读取存储器等所存储的音速C、传播路径长度L、及角度θ，根据S204中计算的差值即传播时间差ΔT2(n-m)和数学式(47)，计算流体的速度V中与配管A的轴平行的分量Vcosε(S205)。
如上所述，根据第一传播时间差与第二传播时间差的时间差，可以求出对于沿径向横断配管A的内部2(n－m)次即偶数次的流体传播路径，超声波从上游侧传播到下游侧的时间与超声波从上游侧传播到下游侧的时间的传播时间差。而且，如数学式(47)所示，流体的速度V中与配管A的轴平行的分量Vcosε使用测量流体的速度V之前已知的数值以及沿径向横断配管A的内部偶数次时的传播时间差例如传播时间差ΔT2(n-m)来表示。因此，主体部50的演算控制部55即使在流体的流动相对于配管A的轴具有角度ε、流体的速度V含有与配管A的轴垂直的分量的情况下，也能够根据第一传播时间差与第二传播时间差准确地计算流体速度V中与配管A的轴平行的分量Vcosε。
此外，因为根据第一传播时间差和第二传播时间差计算流体的速度V中与配管A的轴平行的分量，所以不需要为了抑制流体的速度V中与配管A的轴垂直的分量的影响而在上游侧配置长的直管。
下面，对超声波流量计100的第一超声波收发部20及第二超声波收发部30的配置进行说明。
图11是对图1所示的第一超声波传感器20A发送的超声波的角度进行说明的放大截面图。如图11所示，从第一超声波传感器20A的超声波收发器22产生的超声波以入射角θA入射在配管A的外周面(外壁)。折射角θB如上所述由斯涅尔定律来确定。例如，在入射角θA为45°、配管A的材料是不锈钢(SUS)的情况下，折射角θB是65°左右。此外，在配管A传播的超声波以基于折射角θB的入射角(90°－θB)入射于配管A的内壁。折射角θc也如上所述由斯涅尔定律来确定。例如，在上述例子中，当在配管A的内部流动的流体是液体例如水的情况下，折射角θC是16°左右。这种情况下，上述的角度θ是74°左右。此外，在上述例子中，当在配管A的内部流动的流体是气体例如空气的情况下，折射角θC是5°左右。这种情况下，上述的角度θ是85°左右。
如上所述，在流体中传播的超声波的角度θ比较大，从第一超声波传感器20A发送的超声波在配管A的内部以接近垂直的角度θ传播。特别是，当在配管A的内部流动的流体是气体的情况下，与流体是液体的情况相比，音速C变慢，因此角度θ有变大的倾向。另外，如果设成楔子21与配管A的外壁的界面以及配管A的内壁与配管A的内部的流体的界面上，超声波的入射角不超过临界角，则入射角θA的可选择的范围变窄，超声波的角度θ的选择余地变少，进而在上述的例子中，示出了不锈钢(SUS)制的配管A的情况，但是配管A也可以是其他部件例如树脂制，同样地，不会改变超声波的角度θ变得比较大的倾向。
此外，在图11中，示出了第一超声波传感器20A发送的超声波的例子，但是第二超声波传感器30A发送的超声波也是一样的。因此，有了上述的第一超声波传感器20A发送的超声波的说明，省略第二超声波传感器30A发送的超声波的说明。
图12是对第二超声波传感器30A接收图1所示的第一超声波传感器20A发送的超声波的情况进行说明的侧截面图，图13是对第一超声波传感器20A接收图1所示的第二超声波传感器30A发送的超声波的情况进行说明的侧截面图。如图12所示，从第一超声波传感器20A按照超声波收发器22的尺寸(横竖的长度)发送的超声波在流体的速度V是0(零)[m/s]时，按照图12中在配管A的内部实线所示的路径在配管A的内部的流体中传播。第二超声波传感器30A配置成接收全部的该超声波，第二超声波传感器30A的超声波收发器22的尺寸(横竖的长度)被确定。同样地，如图13所示，从第二超声波传感器30A按照超声波收发器22的尺寸(横竖的长度)发送的超声波在流体的速度V是0(零)[m/s]时，按照图13中在配管A的内部实线所示的路径在配管A的内部的流体中传播。第一超声波传感器20A配置成接收全部的该超声波，第一超声波传感器20A的超声波收发器22的尺寸(横竖的长度)被确定。
另一方面，在流体的速度V不是0(零)[m/s]的情况下，在配管A的内部的流体中传播的超声波受到流体的速度V的影响向下游侧(图12及图13中右侧)流动。即，从第一超声波传感器20A及第二超声波传感器30A发送的超声波按照图12及图13中在配管A的内部虚线所示的路径在配管A的内部的流体中传播。因此，第一超声波传感器20A及第二超声波传感器30A也考虑这种情况而决定楔子21的尺寸特别是配管A的轴向的长度，从而在超声波流量计100可测量的流体的速度V的最大值为例如30[m/s]时，接收按照超声波收发器22的尺寸(横竖的长度)发送的超声波中的规定比例例如50％的超声波。
这样，通过决定第一超声波传感器20A及第二超声波传感器30A的配置及尺寸，例如，即使在配管A的口径(尺寸)例如是50A、150A的情况下，超声波流量计100也能够将第一超声波传感器20A及第二超声波传感器30A设置在配管A的外周。
此外，在图12及图13中，为了简化说明，示出了流体相对于配管A的轴沿着平行的方向以速度V流动、超声波沿径向横断(横穿)配管A的内部一次的路径的例子。但是，从第一超声波传感器20A及第二超声波传感器30A发送的超声波如上所述在沿径向横断配管A的内部2n－1次的第一流体传播路径、以及沿径向横断配管A的内部2m－1次的第二流体传播路径传播。因此，实际上，考虑第一流体传播路径及第二流体传播路径，来决定第一超声波传感器20A及第二超声波传感器30A的配置、超声波收发器22及楔子21的尺寸。此外，在流体相对于配管A的轴具有角度ε地流动的情况下，根据流体速度V中与配管A的轴平行的分量Vcosε来决定第一超声波传感器20A及第二超声波传感器30A的配置、超声波收发器22及楔子21的尺寸。
图14及图15是对假设的超声波流量计中第一超声波传感器120A及第二超声波传感器130A的配置进行说明的侧截面图。此外，假设的超声波流量计具有与超声波流量计100的第一超声波传感器20A及第二超声波传感器30A相同的结构的第一超声波传感器120A及第二超声波传感器130A，除了第一超声波传感器120A及第二超声波传感器130A的配置不同以外，其他与超声波流量计100相同。如图14及图15所示，假设的超声波流量计中，第一超声波传感器120A及第二超声波传感器130A在配管A的一侧(图14及图15中的上侧)配置在同一直线上。
如上所述，因为在流体中传播的超声波的角度θ比较大，所以在流体的速度V是0(零)[m/s]时，超声波沿着x轴向行进(移动)的距离非常短。因此，在假设的超声波流量计中，与图12及图13的情况一样，配置成当流体的速度V是0(零)[m/s]时，第一超声波传感器120A及第二超声波传感器130A接收按照超声波收发器22的尺寸(横竖的长度)发送全部的超声波的话，则第一超声波传感器120A及第二超声波传感器130A需要邻近配置。
这里，从第一超声波传感器120A及第二超声波传感器130A发送的超声波被分成在配管A的内部的流体中传播的流体传播波、以及被配管A的管壁反射并在配管A中传播的配管传播波。流体传播波是应当检测的信号(信号分量)，相对地，配管传播波是相对于信号的噪音(噪音分量)。如图14及图15所示，邻近配置第一超声波传感器120A及第二超声波传感器130A的话，则容易收到噪音分量即配管传播波，且难以区别流体传播波和配管传播波。
此外，在假设的超声波流量计中，与图12及图13的情况一样，决定楔子21的尺寸(配管A的轴向的长度)，以便在可测量的流体的速度V的最大值为例如30[m/s]时接收按照超声波收发器22的尺寸(横竖的长度)发送的超声波中的50％的超声波的话，则第一超声波传感器120A及第二超声波传感器130A相互干涉，成为设置的障碍(妨碍)。
因此，图14及图15所示的假设的超声波流量计中，需要将可测量的流体的速度V的最大值限制成例如不满20[m/s]、缩小楔子21的尺寸(配管A的轴向的长度)。
相对地，超声波流量计100中，如图12及图13所示，第一超声波收发部20的第一超声波传感器20A及第二超声波收发部30的第二超声波传感器30A隔着在配管A的内部流动的流体配置。由此，第一超声波收发部20的第一超声波传感器20A及第二超声波收发部30的第二超声波传感器30A的尺寸(配管A的轴向的长度)即使变大，也不会相互干涉而成为设置的障碍(妨碍)。
此外，通过将第一超声波收发部20的第一超声波传感器20A及第二超声波收发部30的第二超声波传感器30A隔着在配管A的内部流动的流体配置，从而如图14及图15所示的假设的超声波流量计那样，与将第一超声波传感器120A及第二超声波传感器130A配置在配管A的同一直线上的情况相比，变得不容易收到配管传播波。
在本实施方式中，示出了第一传播路径比第二传播路径长的情况(n＞m)，但是不限于此。只要不是第一传播路径与第二传播路径长相等的情况(n＝m)即可，也可以是第二传播路径比第一传播路径长的情况(m＞n)。这种情况下，演算控制部55在S204中计算第二传播时间差与第一传播时间差的差值，在S205中根据该差值和数学式(47)，计算流体的速度V中与配管A的轴平行的分量Vcosε。
这样，根据本实施方式的超声波流量计100，第一超声波收发部20及第二超声波收发部30隔着在配管A的内部流动的流体配置，主体部50的演算控制部55根据第一传播时间差和第二传播时间差来计算流体的速度中与配管A的轴平行的分量，该第一传播时间差是在沿径向横断配管A的内部2n－1次(n是正整数)的第一流体传播路径中从第二超声波收发部30发送的超声波进行传播的时间与从第一超声波收发部20发送的超声波进行传播的时间的差值，该第二传播时间差是在沿径向横断配管A的内部2m－1次(m是除n以外的正整数)的第二流体传播路径中从第二超声波收发部30发送的超声波进行传播的时间与从第一超声波收发部20发送的超声波进行传播的时间的差值。这里，根据第一传播时间差与第二传播时间差的时间差，在沿径向横断配管A的内部2(n－m)次即偶数次的流体传播路径，可以求出超声波从下游侧向上游侧传播的时间与超声波从上游侧向下游侧传播的时间的传播时间差。而且，如数学式(47)所示，流体的速度中与配管A的轴平行的分量Vcosε使用测量流体的速度V之前已知的数值和沿径向横断配管A的内部偶数次时的传播时间差例如传播时间差ΔT2(n-m)来表示。因此，主体部50的演算控制部55即使在流体的流动相对于配管A的轴具有角度ε、流体的速度V含有与配管A的轴垂直的分量的情况下，根据第一传播时间差与第二传播时间差也能够准确地计算流体的速度V中与配管A的轴平行的分量Vcosε。因此，超声波流量计100能够根据流体的速度V中与配管A的轴平行的分量Vcosε，准确地测量流体的流量Q。
此外，因为根据第一传播时间差与第二传播时间差计算流体的速度V中与配管A的轴平行的分量，所以不需要为了抑制流体的速度V中与配管A的轴垂直的分量的影响而在上游侧配置长的直管。因此，超声波流量计100能够缓和设置位置的制约(限制)，例如可以设置在弯曲的配管的正后面等任意的地方。
进而，第一超声波收发部20的第一超声波传感器20A及第二超声波收发部30的第二超声波传感器30A隔着在配管A的内部流动的流体配置。由此，第一超声波收发部20的第一超声波传感器20A及第二超声波收发部30的第二超声波传感器30A的尺寸(配管A的轴向的长度)即使变大，也不会相互干涉而成为设置的障碍(妨碍)。因此，超声波流量计100能够增大第一超声波收发部20及第二超声波收发部30的尺寸(配管A的轴向的长度)而容易地扩展可测量的流速范围。
此外，通过将第一超声波收发部20的第一超声波传感器20A及第二超声波收发部30的第二超声波传感器30A隔着在配管A的内部流动的流体配置，从而与如图14及图15所示的假设的超声波流量那样将第一超声波传感器120A及第二超声波传感器130A配置在配管A的同一直线上的情况相比，变得难以收到配管传播波。因此，超声波流量计100能够提高SN比。
此外，根据本实施方式的超声波流量计100，第一超声波收发部20具有设置在配管A的外周的第一超声波传感器20A，第二超声波收发部30具有设置在配管A的外周的第二超声波传感器30A。由此，不需要配管施工，就可以将进行超声波的发送和接收的第一超声波收发部20及第二超声波收发部30容易地设置在配管A。
此外，根据本实施方式的超声波流量计100，第一流体传播路径是沿径向横断配管A的内部三次的路径，第二流体传播路径是沿径向横断配管A的内部一次的路径。由此，根据传播时间差Δt3和传播时间差Δt1，能够容易地求出沿径向横断配管A的内部两次的路径的传播时间差ΔT2，能够容易地实现(构成)计算流体的速度V中与配管A的轴平行的分量Vcosε的主体部50。
此外，根据本实施方式的超声波流量计100，第一流体传播路径是沿径向横断配管A的内部五次的路径，第二流体传播路径是沿径向横断配管A的内部三次的路径。由此，根据传播时间差Δt5和传播时间差Δt3，能够容易地求出沿径向横断配管A的内部两次的路径的传播时间差ΔT2，能够容易地实现(构成)计算流体的速度V中与配管A的轴平行的分量Vcosε的主体部50。
此外，根据本实施方式的超声波流量计100，第一流体传播路径是沿径向横断配管A的内部七次的路径，第二流体传播路径是沿径向横断配管A的内部五次的路径。由此，根据传播时间差Δt7和传播时间差Δt5，能够容易地求出沿径向横断配管A的内部两次的路径的传播时间差ΔT2，能够容易地实现(构成)计算流体的速度V中与配管A的轴平行的分量Vcosε的主体部50。
此外，根据本实施方式的超声波流量计100使用的流体速度测量方法，包括根据第一传播时间差和第二传播时间差来计算流体的速度中与配管A的轴平行的分量的步骤，该第一传播时间差是在沿径向横断配管A的内部2n－1次(n是正整数)的第一流体传播路径中从第二超声波收发部30发送的超声波进行传播的时间与从第一超声波收发部20发送的超声波进行传播的时间的差值，该第二传播时间差是在沿径向横断配管A的内部2m－1次(m是除n以外的正整数)的第二流体传播路径中从第二超声波收发部30发送的超声波进行传播的时间与从第一超声波收发部20发送的超声波进行传播的时间的差值。这里，根据第一传播时间差与第二传播时间差的时间差，可以求出在沿径向横断配管A的内部2(n－m)次即偶数次的流体传播路径中超声波从下游侧向上游侧传播的时间与超声波从上游侧向下游侧传播的时间的传播时间差。而且，如数学式(47)所示，流体的速度中与配管A的轴平行的分量Vcosε使用测量流体的速度V之前已知的数值和沿径向横断配管A的内部偶数次时的传播时间差例如传播时间差ΔT2(n-m)来表示。因此，主体部50的演算控制部55即使在流体的流动相对于配管A的轴具有角度ε、流体的速度V含有与配管A的轴垂直的分量的情况下，根据第一传播时间差与第二传播时间差也能够准确地计算流体的速度V中与配管A的轴平行的分量Vcosε。因此，超声波流量计100能够根据流体的速度V中与配管A的轴平行的分量Vcosε，准确地测量流体的流量Q。
此外，因为根据第一传播时间差与第二传播时间差可计算流体的速度V中与配管A的轴平行的分量，所以不需要为了抑制流体的速度V中与配管A的轴垂直的分量的影响而在上游侧配置长的直管。因此，超声波流量计100能够缓和设置位置的制约(限制)，例如可以设置在弯曲的配管的正后面等任意的地方。
此外，第一超声波收发部20的第一超声波传感器20A及第二超声波收发部30的第二超声波传感器30A隔着在配管A的内部流动的流体配置。由此，第一超声波收发部20的第一超声波传感器20A及第二超声波收发部30的第二超声波传感器30A的尺寸(配管A的轴向的长度)即使变大，也不会相互干涉而成为设置的障碍(妨碍)。因此，超声波流量计100能够增大第一超声波收发部20及第二超声波收发部30的尺寸(配管A的轴向的长度)而容易地扩展可测量的流速范围。
此外，通过将第一超声波收发部20的第一超声波传感器20A及第二超声波收发部30的第二超声波传感器30A隔着在配管A的内部流动的流体配置，从而与如图14及图15所示的假设的超声波流量那样将第一超声波传感器120A及第二超声波传感器130A配置在配管A的同一直线上的情况相比，变得难以收到配管传播波。因此，超声波流量计100能够提高SN比。
此外，根据本实施方式的超声波流量计100执行的流体速度测量程序，流体速度测量处理S200包括根据第一传播时间差和第二传播时间差，计计算流体的速度中与配管A的轴平行的分量的步骤，该第一传播时间差是在沿径向横断配管A的内部2n－1次(n是正整数)的第一流体传播路径中从第二超声波收发部30发送的超声波进行传播的时间与从第一超声波收发部20发送的超声波进行传播的时间的差值，该第二传播时间差是在沿径向横断配管A的内部2m－1次(m是除n以外的正整数)的第二流体传播路径中从第二超声波收发部30发送的超声波进行传播的时间与从第一超声波收发部20发送的超声波进行传播的时间的差值。这里，根据第一传播时间差与第二传播时间差的时间差，可以求出在沿径向横断配管A的内部2(n－m)次即偶数次的流体传播路径中超声波从下游侧向上游侧传播的时间与超声波从上游侧向下游侧传播的时间的传播时间差。而且，如数学式(47)所示，流体的速度中与配管A的轴平行的分量Vcosε使用测量流体的速度V之前已知的数值和沿径向横断配管A的内部偶数次时的传播时间差例如传播时间差ΔT2(n-m)来表示。因此，流体速度测量处理S200即使在流体的流动相对于配管A的轴具有角度ε、流体的速度V含有与配管A的轴垂直的分量的情况下，根据第一传播时间差与第二传播时间差也能够准确地计算流体的速度V中与配管A的轴平行的分量Vcosε。因此，超声波流量计100能够根据流体的速度V中与配管A的轴平行的分量Vcosε，准确地测量流体的流量Q。
此外，因为根据第一传播时间差与第二传播时间差计算流体的速度V中与配管A的轴平行的分量，所以不需要为了抑制流体的速度V中与配管A的轴垂直的分量的影响而在上游侧配置长的直管。因此，超声波流量计100能够缓和设置位置的制约(限制)，例如可以设置在弯曲的配管的正后面等任意的地方。
此外，第一超声波收发部20的第一超声波传感器20A及第二超声波收发部30的第二超声波传感器30A隔着在配管A的内部流动的流体配置。由此，第一超声波收发部20的第一超声波传感器20A及第二超声波收发部30的第二超声波传感器30A的尺寸(配管A的轴向的长度)即使变大，也不会相互干涉而成为设置的障碍(妨碍)。因此，超声波流量计100能够增大第一超声波收发部20及第二超声波收发部30的尺寸(配管A的轴向的长度)而容易地扩展可测量的流速范围。
此外，通过将第一超声波收发部20的第一超声波传感器20A及第二超声波收发部30的第二超声波传感器30A隔着在配管A的内部流动的流体配置，从而与如图14及图15所示的假设的超声波流量那样将第一超声波传感器120A及第二超声波传感器130A配置在配管A的同一直线上的情况相比，变得难以收到配管传播波。因此，超声波流量计100能够提高SN比。
第二实施方式
图16及图17示出了本发明所涉及的超声波流量计、流体速度测量方法及流体速度测量程序、以及流体速度测量方法的第二实施方式。此外，只要没有特别记载，与上述第一实施方式相同的结构部分用相同符号表示，并省略其说明。此外，与上述第一实施方式类似的构成部分用类似符号表示，并省略其详细说明。另外，未图示的结构、动作及配置与上述的第一实施方式一样。
图16是示出第二实施方式的超声波流量计100A的概略构成的构成图。如图16所示，超声波流量计100A与超声波流量计100一样具有第一超声波收发部20、第二超声波收发部30、以及主体部50。
第一超声波收发部20具有设置在配管A的外周的第一超声波传感器20A及第一超声波传感器20B这两个。此外，第二超声波收发部30具有设置在配管A的外周的第二超声波传感器30A及第二超声波传感器30B这两个。由此，不需要配管施工，就可以将进行超声波的发送和接收的第一超声波收发部20及第二超声波收发部30容易地设置在配管A。
第一超声波收发部20的第一超声波传感器20A设置在配管A的规定位置，第二超声波收发部30的第二超声波传感器30A相对于第一超声波收发部20的第一超声波传感器20A设置在下游侧(图16中的右侧)的配管A。换句话说，第一超声波收发部20的第一超声波传感器20A相对于第二超声波收发部30的第二超声波传感器30A设置在上游侧(图16中的左侧)的配管A。
同样地，第一超声波收发部20的第一超声波传感器20B设置在配管A的规定位置，第二超声波收发部30的第二超声波传感器30B相对于第一超声波收发部20的第一超声波传感器20B设置在下游侧(图16中的右侧)的配管A。换句话说，第一超声波收发部20的第一超声波传感器20B相对于第二超声波收发部30的第二超声波传感器30B设置在上游侧(图16中的左侧)的配管A。
此外，第一超声波收发部20的第一超声波传感器20A和第二超声波收发部30的第二超声波传感器30A隔着在配管A的内部流动的流体对向配置。同样地，第一超声波收发部20的第一超声波传感器20B和第二超声波收发部30的第二超声波传感器30B隔着在配管A的内部流动的流体对向配置。
主体部50的切换部51连接有第一超声波传感器20A、第一超声波传感器20B、第二超声波传感器30A及第二超声波传感器30B这四个。切换部51根据从演算控制部55输入的控制信号切换切换开关，例如，使第一超声波传感器20A、第一超声波传感器20B、第二超声波传感器30A及第二超声波传感器30B中的任一个与发送电路部52连接，并且使可接收从这一个发送的超声波的部件与接收电路部53连接。具体地说，例如，使第一超声波传感器20A与发送电路部52连接时，使可接收从第一超声波传感器20A发送的超声波的第二超声波传感器30A与接收电路部53连接。
图17是用来说明第二实施方式的第一传播时间差与第二传播时间差的差值的计算的一例的侧截面图。此外，和第一实施方式一样，在图17中，将与配管A的轴平行的方向设为x轴(或x轴方向)、将与x轴垂直即与配管A的径向平行的方向设为y轴(或者y轴方向)、将与x轴及y轴垂直的方向设为z轴(或z轴方向)。另外，在图17中，将流体的速度设为V[m/s]、将超声波在流体中传播时的速度(下面称为音速)设为C[m/s]、将在流体中传播的超声波的传播路径长度设为L[m]、将配管A的内壁与超声波的传播路径所成的角度设为θ来进行说明。图17所示的例子中，第一流体传播路径是沿径向横断(横穿)配管A的内部五次的路径，第二流体传播路径是沿径向横断(横穿)配管A的内部三次的路径。这种情况下，与图9所示的情况一样，第一流体传播路径与第二流体传播路径的差分的路径如图17中在配管A的内部实线所示，是沿径向横断(横穿)配管A的内部两次的路径。
另一方面，与图9所示的情况不同，图17中，在第一流体传播路径使用第一超声波传感器20A及第二超声波传感器30A计测第一传播时间差，在第二流体传播路径使用第一超声波传感器20B及第二超声波传感器30B计测第二传播时间差。
即便是图17所示的情况，演算控制部55也与第一实施方式一样，能够根据在图5所示的S204中计算的时间差例如传播时间差ΔT2(n-m)和数学式(47)，在S205中计算流体的速度V中与配管A的轴平行的分量Vcosε。
在本实施方式中，虽在图17中示出了第一流体传播路径是沿径向横断(横穿)配管A的内部五次的路径、第二流体传播路径是沿径向横断(横穿)配管A的内部三次的路径的例子，但是并不限定于此。与第一实施方式一样，第一流体传播路径只要是沿径向横断(横穿)配管A的内部2n－1次(n是正整数)的路径即可，第二流体传播路径只要是沿径向横断(横穿)配管A的内部2m－1次(m是除n以外的正整数)的路径即可。
这样，根据本实施方式的超声波流量计100A，第一超声波收发部20具有设置在配管A的外周的第一超声波传感器20A及第一超声波传感器20B这两个，第二超声波收发部30具有设置在配管A的外周的第二超声波传感器30A及第二超声波传感器30B这两个。由此，能够获得与第一实施方式的超声波流量计100一样的作用效果，并且不需要配管施工，就可以将进行超声波的发送和接收的第一超声波收发部20及第二超声波收发部30容易地设置在配管A。
此外，因为第一超声波收发部20具有两个第一超声波传感器20A及第一超声波传感器20B，第二超声波收发部30具有两个第二超声波传感器30A及第二超声波传感器30B，因此，例如可以使用第一超声波传感器20A及第二超声波传感器30A计测第一传播时间差，使用第一超声波传感器20B及第二超声波传感器30B计测第二传播时间差。
另外，根据本实施方式的使用超声波流量计100A的流体速度测量方法，能够获得与第一实施方式的超声波流量计100使用的流体速度测量方法相同的作用效果。
另外，根据本实施方式的超声波流量计100A执行的流体速度测量程序，能够获得与第一实施方式的超声波流量计100执行的流体速度测量程序相同的作用效果。
此外，上述的各实施方式的构成可以进行组合、或者替换一部分构成部分。此外，本发明的构成并不仅限于上述的各实施方式，在不脱离本发明思想的范围内可以进行各种变更。
工业上的可利用性
本发明能够适用于使用超声波来测量在配管中流动的流体的速度的技术。

Claims (7)

1.一种超声波流量计，其特征在于，具有：
第一超声波收发部，其设置于内部流动流体的配管，进行超声波的发送和接收；
第二超声波收发部，其相对于所述第一超声波收发部设置于下游侧的所述配管，进行超声波的发送和接收；以及
主体部，其测量所述流体的速度，
所述第一超声波收发部和所述第二超声波收发部隔着所述流体配置，
所述主体部根据第一传播时间差和第二传播时间差来计算所述流体的速度中与所述配管的轴平行的分量，该第一传播时间差是在沿径向横断所述配管的内部2n－1次的第一流体传播路径中从所述第二超声波收发部发送的所述超声波进行传播的时间与从所述第一超声波收发部发送的所述超声波进行传播的时间的差值，且n是正整数，该第二传播时间差是在沿径向横断所述配管的内部2m－1次的第二流体传播路径中从所述第二超声波收发部发送的所述超声波进行传播的时间与从所述第一超声波收发部发送的所述超声波进行传播的时间的差值，且m是除n以外的正整数。
2.根据权利要求1所述的超声波流量计，其特征在于，
所述第一超声波收发部及所述第二超声波收发部分别具有设置于所述配管的外周的超声波传感器。
3.根据权利要求1所述的超声波流量计，其特征在于，
所述第一超声波收发部及所述第二超声波收发部分别具有两个设置于所述配管的外周的超声波传感器。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的超声波流量计，其特征在于，
所述第一流体传播路径是沿径向横断所述配管的内部3次的路径，
所述第二流体传播路径是沿径向横断所述配管的内部1次的路径。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的超声波流量计，其特征在于，
所述第一流体传播路径是沿径向横断所述配管的内部5次的路径，
所述第二流体传播路径是沿径向横断所述配管的内部3次的路径。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的超声波流量计，其特征在于，
所述第一流体传播路径是沿径向横断所述配管的内部7次的路径，
所述第二流体传播路径是沿径向横断所述配管的内部5次的路径。
7.一种流体速度测量方法，其特征在于，
所述流体速度测量方法使用超声波流量计，所述超声波流量计具有：第一超声波收发部，其设置于内部流动流体的配管，进行超声波的发送和接收；第二超声波收发部，其相对于所述第一超声波收发部设置于下游侧的所述配管，进行超声波的发送和接收；以及主体部，其测量所述流体的速度，所述第一超声波收发部和所述第二超声波收发部隔着所述流体配置，
该流体速度测量方法包括根据第一传播时间差和第二传播时间差计算所述流体的速度中与所述配管的轴平行的分量的步骤，该第一传播时间差是在沿径向横断所述配管的内部2n－1次的第一流体传播路径中从所述第二超声波收发部发送的所述超声波进行传播的时间与从所述第一超声波收发部发送的所述超声波进行传播的时间的差值，且n是正整数，该第二传播时间差是在沿径向横断所述配管的内部2m－1次的第二流体传播路径中从所述第二超声波收发部发送的所述超声波进行传播的时间与从所述第一超声波收发部发送的所述超声波进行传播的时间的差值，且m是除n以外的正整数。
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