CN106537098A - 流量计测装置及流量计测方法 - Google Patents

Abstract

本发明的流量计测装置，是用于计测在配管的内部流淌的气体流量的流量计测装置，具有：超声波换能器，其与配管接触而设置；流量计算部，其基于由超声波换能器产生的超声波的接收结果，计算气体的流量，超声波换能器包括：超声波振荡部，使超声波向配管的内部振荡；超声波接收部，其用于接收超声波，超声波振荡部至少具有使超声波聚束在配管中心的聚束单元。

Description

流量计测装置及流量计测方法

技术领域

本发明涉及一种流量计测装置及流量计测方法。

本申请主张于2014年7月23日提出申请的日本特愿2014-150141号的优先权，将其内容纳入本申请中。

背景技术

现有技术中，作为对配管内流淌的流体流量进行计测的超声波式流量计测装置，已知利用设置于配管表面的二维传感器来检测配管内流淌的流体流量的流量计测装置(例如，参照非专利文献1)。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献：通用电气传感与检测技术(GE Sensing&Inspection Technologies)株式会社传感营业本部，“便携式超声波气体流量计PT878GC”，[2014年5月1日检索]，互联网

(URL:http://www.gesensing.jp/product/pdf/flow/pt878gc.pdf)

发明内容

发明所要解决的问题

但是，在上述超声波式流量计测装置中，二维传感器难以将超声波高效地入射到配管内，从而难以高精度地进行流量计测。另外，由于配管直径或厚度等计测条件极其受到限制，因此计测对象也会被限制，尤其在相对于小直径配管的通用性上有待改善。

本发明的一实施方式，提供一种通用性优异，并且即使在不同的计测条件下也能够高精度地计测配管内流淌的气体流量的流量计测装置及流量计测方法。

解决问题的技术方案

根据本发明的第一方式，其为用于计测在配管内部流淌的气体流量的，所述流量计测装置具有：超声波换能器，其与所述配管接触而设置；流量计算部，其基于由所述超声波换能器产生的超声波的接收结果，计算所述气体的流量。所述超声波换能器包括：超声波振荡部，其使所述超声波向所述配管的内部振荡；用于接收所述超声波的超声波接收部，所述超声波振荡部至少具有聚束单元，该聚束单元用于使所述超声波聚束在所述配管的中心。

另外，在上述第一方式中，所述聚束单元的所述超声波的振荡面可以具有与所述配管的外表面相对应的曲率。

另外，在上述第一方式中，所述超声波接收部可以具有第二聚束单元，所述第二聚束单元的所述超声波的接收面也可以具有与所述配管的外表面相对应的曲率。

另外，在上述第一方式中，也可以进一步具有设置于所述配管的减振构件。

另外，在上述第一方式中，也可以进一步具有在所述配管和所述超声波换能器之间能够进行装卸的衬垫构件，所述衬垫构件可以具有与所述配管外表面的曲率相等的内径，并且具有与所述振荡面的曲率相等的外径。

另外，在上述第一方式中，进一步具有：判断部，其基于在所述配管周向上的多个位置设置的多个超声波换能器的各个计测结果，判断所述配管内部中的所述气体的流速分布的偏差；选择部，其基于所述判断部的判断结果，从多个所述超声波换能器中选择进行计测的超声波换能器。

另外，在上述第一方式中，由所述超声波换能器产生的所述超声波的中心频率可以设定为100kHz-1MHz。

另外，在上述第一方式中，可以利用丝线法(tuft method)计测气体的流量。

本发明的第二方式的流量计测方法，所述流量计测方法是对配管内部流淌的气体流量进行计测的流量计测方法，其包括：利用超声波换能器接收向该配管的内部振荡的超声波的接收步骤；基于在所述接收步骤中接收到的结果，计算所述气体流量的流量计算步骤，其中，所述超声波换能器包括：超声波振荡部，其使所述超声波向所述配管的内部振荡；超声波接收部，其用于接收所述超声波振荡部振荡了的所述超声波，所述超声波振荡部至少具有聚束单元，所述聚束单元用于使所述超声波聚束在所述配管的中心。

另外，上述第二方式中，在所述接收步骤中，可以将所述聚束单元作为所述超声波换能器而使用，所述聚束单元的所述超声波的振荡面具有与所述配管的外表面相对应的曲率。

另外，上述第二方式中，在所述接收步骤中，可以将具有第二聚束单元的所述超声波接收部作为所述超声波换能器而使用，所述第二聚束单元的所述超声波的接收面可以具有与所述配管的外表面相对应的曲率。

另外，上述第二方式中，在所述接收步骤中，可以形成将减振构件配置于所述配管的状态。

另外，上述第二方式中，在所述接收步骤之前，可以包括：基于分别在所述配管周向上的多个位置计测所述气体流量的结果，判断所述气体在所述配管内部的流速分布的偏差的判断步骤；基于所述判断步骤中的结果，选择在所述接收步骤中使用的所述超声波换能器的选择步骤。

另外，上述第二方式中，由所述超声波换能器产生的所述超声波的中心频率可以设定为100kHz-1MHz。

另外，上述第二方式中，可以利用丝线法计测所述气体的流量。

发明效果

根据本发明的实施方式，通用性优异，并且能够高精度地计测在计测条件不同的配管内流淌的气体流量。

附图说明

图1是示出第一实施方式的流量计测装置的示意性结构的图。

图2A是示出超声波换能器的示意性结构的剖视图。

图2B是示出超声波换能器的示意性结构的剖视图。

图3是示出衬垫构件的结构的图。

图4是示出控制部的结构的示意图。

图5是示出使用现有二维传感器的情况下的分析结果的图。

图6是示出使用曲面传感器的情况下的分析结果的图。

图7是示出设置了曲面传感器和减振构件的情况下的分析结果的图。

图8A是示出第二实施方式的流量计测装置的主要部分结构的图。

图8B是示出第二实施方式的流量计测装置的主要部分结构的图。

图9是示出应用时间延迟法的情况下的振荡面和接收面的结构的图。

具体实施方式

(第一实施方式)

以下，参照附图说明本发明的第一实施方式。本实施方式的流量计测装置，例如是能够对配设在锅炉等的蒸汽制造装置和负载设备之间的配管内流淌的气体(例如，蒸汽)流量进行计测的系统。另外，本实施方式的流量计测装置，是利用超声波对配管内流淌的气体流量进行计测的装置。

图1是示出本实施方式的流量计测装置的示意性结构的图。图2A、图2B是示出流量计测装置的主要部分结构的图。

如图1所示，本实施方式的流量计测装置100具有超声波换能器1、控制部2。在图1中，配管10配设在蒸汽制造装置20(锅炉等)和负载设备30之间。来自蒸汽制造装置20的蒸汽在配管10中流淌，并传送到负载设备30。由此，负载设备30利用蒸汽或蒸汽的热量。从负载设备30排出的蒸汽作为冷凝水被回收，并汇集到循环水槽(未图示)，然后再次供应到蒸汽制造装置20。

在现有技术中，在不破坏配管的情况下，利用超声波从外侧计测该配管内部流淌的流体(液体)的流量。以下，将不破坏配管而利用设置于配管表面的超声波换能器来从外侧计测在内部流淌的流体流量的方式称为夹持(clamp on)方式。

当利用上述夹持方式来计测配管内的液体流量时，超声波的收发路径为配管材料(固体)、液体以及配管材料(固体)。该情况下，因声波的反射在固体液体的界面产生能量损失，但是基本上能够良好地进行超声波信号的发送和接收。这是因为在固体和液体中，介质的音速和密度的乘积、即声阻抗的匹配相对良好。即，固体和液体的密度比和音速比为数倍至十倍左右。

另一方面，当利用超声波计测在配管内部流淌的气体(例如，蒸汽)的流量时，需避免声阻抗在固体和气体中的显著差异。因此，当计测配管内流淌的气体流量时，基于夹持方式的气体流量的计测存在困难。

此时，当计测在配管内流淌的气体的流量时，通常将超声波振荡器和接收器设置在配管内。该情况下，需要将在钢管设置有贯通孔的专用的带有凸缘的测量部插入于配管内。因此，需要暂时停止工作中的机械设备，并进行切割配管的作业。

而且，现有的使用于流量计测的超声波换能器由振动面为平面的二维传感器构成。当向配管发射超声波时，只有仅穿过配管中心的声波穿透配管，并且脱离配管中心的声波被配管的曲率反射或折射，因此，二维传感器无法接收脱离配管中心的声波。另外，二维传感器易于接收在配管上传播的导波(guided wave)(噪音成分)。因此，当在如上所述的夹持方式的气体流量的计测中使用二维传感器时，无法良好地进行超声波信号的发送和接收，从而难以高精度地进行流量计测。

本发明者在利用夹持方式来计测配管内流淌的气体流量的情况下，为了使超声波在配管的内部高效地被引导，得出了超声波换能器(传感器)的形状尤为重要的见解。

图2A、图2B是示出超声波换能器1的示意性结构的图。图2A是沿配管10的管轴方向的剖视图。图2B是从配管10的管轴方向观察时的剖视图。如图2A所示，超声波换能器1以与配管10的表面10a接触的状态设置(夹持方式)。超声波换能器1包括第一元件21和第二元件22。第一元件21和第二元件22分别能够进行超声波的发送和接收。图2A中的箭头Z表示蒸汽的流动方向。

在本实施方式中，第一元件21作为向配管10的内部振荡超声波P的超声波振荡部而发挥功能。第二元件22作为用于接收第一元件21所振荡的超声波P的超声波接收部而发挥功能。

在超声波换能器1中，其中心频率优选为数十kHz至数MHz。当中心频率为数百kHz以上时，具有降低环境杂音的影响的优点。当中心频率为数MHz以下时，具有降低超声波在空气中的衰减率的优点。在本实施方式中，中心频率设为100kHz-1MHz，例如设定为500kHz。

为了使超声波P在配管10的内部高效地引导，本实施方式的第一元件21和第二元件22由具有与配管10的表面10a相对应的曲率的曲面传感器构成。

具体而言，如图2B所示，第一元件21的使超声波振荡的振荡面21a形成为与配管10的表面10a相对应的曲面(截面形状呈圆形)。即，振荡面21a通过将超声波的振荡元件配置成曲面状，来能够使振荡了的超声波在配管10的中心聚束。在本实施方式中，振荡面21a构成为使超声波在配管10的中心聚束的聚束单元。

另外，如图2B所示，第二元件22的接收超声波的接收面22a形成为与配管10的表面10a相对应的曲面(截面形状呈圆形)。由此，聚束在配管10的中心的超声波垂直入射于接收面22a。

此处，作为振荡面21a和接收面22a与表面10a的对应方式，并不限于振荡面21a和接收面22a与表面10a直接接触的方式。例如还包括：通过在超声波换能器1和配管10的间隙配置楔形衬垫构件，来使振荡面21a和接收面22a与表面10a间接接触的方式。

图3是示出衬垫构件的示意性结构的图。如图3所示，衬垫构件13的内径13a与表面10a的曲率一致，其外径13b与振荡面21a和接收面22a的曲率一致。例如，如果使用内径13a不同的多个衬垫构件13，则可以用一个超声波换能器1对表面10a直径不同的各种配管10进行流量计测。由此，能够提供不依赖于配管10的直径的通用性优异的流量计测装置100。

另外，本实施方式中，配管10的一部分被减振构件11覆盖。减振构件11除用于设置超声波换能器1(第一元件21和第二元件22)的部分以外，横跨整个配管10的管轴方向而设置。

作为减振构件11，只要是声波衰减效果高的构件即可，例如可列举出粘土状或膏状材料、吸音材料(冲压金属)、聚合物材料等。另外，当配管10的表面温度因在内部流淌的蒸汽而变高时，作为减振构件11优选在声波衰减效果的基础上，使用具有耐热性的材料。

图4是示出控制部2的结构的示意图。如图4所示，控制部2具有计算装置40、输入装置41以及显示装置(输出装置)42。计算装置40具有A/D转换器等的转换器43、CPU(运算处理单元)44以及存储器45等。根据需要，从流量计测装置100的超声波换能器1发送的测量数据(超声波计测结果)被转换器43等转换，并导入到CPU44。另外，初始设定值和临时数据等经由输入装置41等存储到计算装置40。显示装置42能够显示与输入的数据相关的信息和与计算相关的信息等。

CPU44基于测量数据和存储于存储器45的信息，能够计算在配管10内部流淌的蒸汽的流量。CPU44例如可以从利用超声波换能器1的接收结果(配管10内的超声波的空间分布)来求出的蒸汽流速、如后述的存储于存储器45的信息(配管10的截面面积、蒸汽密度)，计算在配管10内部流淌的蒸汽的流量。此处，蒸汽的流量Q可以从蒸汽的流速V、配管10的截面面积A、蒸汽的密度ρ(可从温度和压力计算)的乘积(Q＝V×A×ρ)计算。即，控制部2构成用于计算在配管10内部流淌的蒸汽流量的流量计算部(在权利要求书中记载的流量计算部)。

在本实施方式中，作为流量计测装置100的流量测量方法，可适用于丝线法或时间延迟法任意一种。

丝线法是，将超声波振荡成与配管截面平行即垂直于管轴，并且通过设置于相向的位置的传感器来从声波强度分布的空间移动量确定流量的方式。

时间延迟法是，将两个超声波收发器相对于配管的管轴倾斜设置，并且求出超声波从上游至下游的去程的到达时间、和超声波从下游至上游的回程的到达时间，由此从与气体速度相对应的到达时间的变化确定流量的方式。

本实施方式的流量计测装置100例如将利用丝线法进行流量计测的情况作为一例。如上所述，由于丝线法使超声波垂直入射于配管10，因此通过抑制界面上的反射、折射来能够良好地向配管10的内部入射超声波。

此时，利用由该夹持方式进行超声波流量计测的情况下能够接收的超声波信号的模拟分析结果，对本实施方式的流量计测装置100的有效性进行说明。

在本模拟中，将利用丝线法来进行计测的情况作为模型化并进行了计算。另外，在本分析中，采用体元(voxel)型有限元素法，并且将管内径、外径、材质等的物性值与流量计测装置100统一，超声波信号形成为周期性地发送间歇正弦波的脉冲串波。需要说明的是，当计算超声波的传播数值时，蒸汽的音速、密度成为重要的物性值。由于蒸汽的音速具有压力、温度的依赖性，因此将蒸汽作为理想气体而计算了饱和蒸汽的音速。

图5是示出使用现有二维传感器的情况下的分析结果的图。图6是示出使用本实施方式的超声波换能器1(曲面传感器)的情况下的分析结果的图。图7是示出在超声波换能器1(曲面传感器)的基础上设置了减振构件11的情况(即，本实施方式的流量计测装置100的结构)下的分析结果的图。

图5至图7表示超声波传播的分析结果(声压的强度分布)。

如图5所示，当从设置于图中左端的超声波振荡器进行脉冲状的励振时，激发横波，由此声波迅速传播到配管(钢管)，并且声波进入到配管内。此时，气体中和固体中的音速比为10倍以上，因此固体中的声波立即到达至相反侧的超声波接收器。但是，在这个期间气体中的声波会照射到配管内，几乎呈圆形的声场向管内外激发，由此形成复杂的声波强度分布。因此，在使用二维传感器的情况下，到达至超声波接收器的波形的信噪比极其低，从而可以确认难以明确地判断管内的声波。

从以上可以说，在组合夹持方式和二维传感器的现有结构中，进行流量计测是非常困难的。

从图6可以确认，聚束超声波能有效地导入到配管内的气体(蒸汽)，并且声波以同时在配管内传播的声波显著变弱了的状态到达至曲面传感器(超声波接收器)。具体而言，可以确认接收信号整体的振幅水准降低至约1/10以下左右。这表示传感器的形状对提高信噪比产生非常大的影响。

从以上可以确认，组合夹持方式和曲面传感器的本发明的结构能够良好地进行流量计测。

需要说明的是，在组合夹持方式和曲面传感器的流量计测方法中，也依然存在有在配管内传播的噪音成分。

在该情况下，如图7所示，通过使用减振构件来减少在配管内传播的声波，与仅使用曲面传感器的情况相比，更能减少到达至曲面传感器(超声波接收器)的噪音成分。

根据基于以上分析结果而提出的本实施方式的流量计测装置100，即使是不切割配管的夹持方式(不破坏检查)的计测，构成超声波换能器1的第一元件21是由与配管10的表面10a相对应的曲面传感器构成。因此，能够使超声波聚束在配管10的中心。

据此，能够抑制被配管10的曲率受到影响的折射或反射，因此能够提高信号强度。

另外，第二元件22由与配管10的表面10a相对应的曲面传感器构成。因此，能够将在配管10中心聚束的超声波垂直入射于接收面22a。

另外，在本实施方式中，减振构件11设置于配管10，因此能够减少在配管10内传播的声波。从而，提高接收的超声波信号的强度而能够进行可靠性高的计测。

接着，说明本实施方式的流量计测装置100的流量计测方法。

首先，控制部2从蒸汽制造装置20经由配管10而向负载设备30开始供应蒸汽。

接着，控制部2驱动超声波换能器1，将超声波从第一元件21的振荡面21a向配管10内部振荡。在本实施方式中，构成超声波换能器1的第一元件21具备振荡面21a，该振荡面21a具有与配管10的表面10a相对应的曲率，因此能够使超声波聚束在配管10的中心。由此，能够抑制被配管10的曲率受到影响的折射或反射。

聚束在配管10中心的超声波，由设置于配管10的对置面侧的第二元件22接收(接收步骤)。在本实施方式中，构成超声波换能器1的第二元件22具备接收面22a，该接收面22a具有与配管10的表面10a相对应的曲率，因此能够将聚束在配管10的中心的超声波垂直入射于接收面22a。由此，提高接收到的信号的强度而能够进行可靠性高的计测。

在接收面22a接收到的信号发送至控制部2。控制部2利用A/D转换机等的转换器43(参照图4)来对接收到的信号进行数字转换，并导入至CPU44(参照图4)。

控制部2基于超声波换能器1通过丝线法获得的超声波的空间分布(分散数据)，从存储于存储器45(参照图4)的信息计算在配管10的内部流淌的蒸汽的流量(流量计算步骤)。

在存储器45中，例如事先存储有与由实验或模拟等求出的蒸汽的流速和超声波的空间分布相关的信息。控制部2读取存储于存储器45的上述信息，并与配管10的超声波的空间分布的计测值进行比较，由此能够计算出与实时计测的空间分布(超声波换能器1的计测结果)相对应的蒸汽流量。

如上所述，根据本实施方式，通过使用超声波来不破坏配管10而能够简单且高精度地求出在配管10的内部流淌的蒸汽的流量。

(第二实施方式)

接着，说明第二实施方式的流量计测装置。本实施方式与第一实施方式的不同之处是设置于配管10的超声波换能器1的数量，除此以外的结构共用。以下，对于与第一实施方式共用的结构和构件标注相同的附图标记，并省略其详细说明。

图8A、图8B是示出本实施方式的流量计测装置101的主要部分结构的图。图8A是沿配管10的管轴方向的剖视图。图8B是从配管10的管轴方向观察时的剖视图。

如图8A、图8B所示，本实施方式の流量计测装置101具有多个(例如为四个)超声波换能器1、控制部2。在本实施方式中，各个超声波换能器1分别也包括第一元件21和第二元件22。

各超声波换能器1配置成沿配管10的周向的各个位置不同(相差每隔40度的位置)。各个超声波换能器1与控制部2电连接，向控制部2发送计测结果。

控制部2在各个超声波换能器1中，将第一元件21作为超声波振荡部而发挥功能，将第二元件22作为超声波接收部而发挥功能。但是，也可以将第一元件21作为超声波接收部而发挥功能，且将第二元件22作为超声波振荡部而发挥功能。

基于这种结构，本实施方式的流量计测装置101可以在配管10截面内的四个方向上进行基于超声波的流量计测。

接着，说明本实施方式的流量计测装置101的流量计测方法。

首先，控制部2从蒸汽制造装置20经由配管10而向负载设备30开始供应蒸汽。

此时，也可以设想在配管10的内部产生流速分布的偏差的情况、或者在配管10的下部产生冷凝水的情况。在这种情况下，例如在多个计测线中的、在配管10的截面内不发生流速分布的偏差的方向(部发生偏流的方向)上或者不产生冷凝水的方向上进行超声波的发送和接收，从而可以进行稳定的计测。另外，通过采用多个计测线来能够事先排除因偏流或回旋流等而引起的误差大的结果，或者通过使多个计测结果平均化来能够提高计测精度。

在本实施方式中，事先进行流量计测，并判断配管10内部的流速分布的偏差(歪斜)(判断步骤)。控制部2驱动各个超声波换能器1，由此获取该超声波换能器1获得的超声波的空间分布。控制部2基于从多个超声波换能器1获得的数据，求出在配管10内部流淌的蒸汽的流速分布产生偏差的计测线。即，控制部2构成用于判断在配管10的内部流淌的蒸汽的流速分布的偏差的判断部(权利要求书中记载的判断部)。

控制部2基于该流速分布的判断结果，选择用于进行计测的超声波换能器1。即，控制部2构成用于选择进行计测的超声波换能器1的选择部(权利要求书中记载的选择部)。

控制部2例如从多个超声波换能器1中选择在配管10的截面内不发生流速分布的偏差的方向或者不产生冷凝水的方向的、超声波信号的接收强度最强的方向上可以进行超声波的发送和接收的超声波换能器1。而且，控制部2驱动被选择了的超声波换能器1。

被选择了的超声波换能器1将超声波从第一元件21的振荡面21a向配管10的内部振荡。在与振荡面21a相向配置的第二元件22的接收面22a能够良好地接收该振荡了的超声波。

在接收面22a接收到的信号发送至控制部2。控制部2利用A/D转换机等转换器43(参照图4)来对接收到的信号进行数字转换，并导入CPU44(参照图4)。

控制部2基于超声波换能器1通过丝线法获得的超声波的空间分布，从存储于存储器45(参照图4)的信息计算在配管10的内部流淌的蒸汽的流量(流量计算工艺)。

如上所述，根据本实施方式，通过使用超声波来不破坏配管10而能够简单且高精度地求出在配管10的内部流淌的蒸汽的流量。

另外，本实施方式的流量计测装置100能够高精度地计测：现有技术难以计测的、在小口径(例如，直径为四英寸以下)配管10内流淌的蒸汽(压力为8个大气压以下)的流量。

以上，对本发明的一实施方式进行了说明，但不限于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内可以进行适当的变更。

例如，在上述实施方式中，作为使超声波聚束在配管10中心的聚束单元，例示了将使超声波振荡的振荡面21a形成为与配管10的表面10a相对应的曲面的方式。但是，本发明并不限于此。例如，作为聚束单元也可以采用声透镜，使得超声波聚束在配管10的中心。

另外，在上述实施方式中，例示了利用丝线法进行流量计测的情况。但是，本发明不限于此。例如，上述流量计测装置100、101也可以适用于利用时间延迟法进行流量计测的情况。

在时间延迟法中，第一元件21和第二元件22分别进行超声波的发送和接收。另外，图9所示，在时间延迟法中，第一元件21和第二元件22相对于配管10的管轴方向倾斜设置。第一元件21的超声波的发送和接收面21a’在与配管10的管轴方向交叉的平面A内进行超声波P的发送和接收。另外，第二元件22的超声波的发送和接收面22a’在与配管10的管轴方向交叉的平面A内进行超声波P的发送和接收。需要说明的是，在图9中省略了减振构件11。

在本结构中，发送和接收面21a’、22a’分别具有与配管10的表面10a相对应的曲面，即截面形状在与平面A平行的平面内呈椭圆形的曲面。当采用具有这种曲面的第一元件21和第二元件22时，即使在使用时间延迟法的情况下，也能够良好地向配管10的内部进行超声波P的发送和接收，因此能够高精度地计测在配管10内流淌的蒸汽的流速。

需要说明的是，如图3所示，在时间延迟法中，例如也可以在配管10和超声波换能器1之间的间隙配置衬垫构件。此时，通过准备尺寸不同的多个衬垫构件，即使采用时间延迟法，也能提供可以对不同外径的各种各样的配管10进行流量计测的通用性优异的计测装置。

另外，如上所述，当对外径不同的配管10进行流量计测时，作为超声波换能器1也可以使用具有挠性的超声波换能器以代替衬垫构件13。通过以上，超声波换能器1能容易弯曲，因此通过对应表面10a的曲率而弯曲，来不靠近配管10的外径而可以沿着表面10a切实地设置。由此，可以提供能够对外径不同的各种各样的配管10进行流量计测的通用性优异的装置。

另外，在上述实施方式中，例示了配管10被减振构件11覆盖的结构，但不限于此。例如，如果采用控制部2考虑到由在配管10传播的声波引起的噪音成分而对从超声波换能器1发送的数据进行を补偿的方式，则也可以不用减振构件11覆盖配管10的表面10a。

另外，在上述实施方式中，例示了用于计测蒸汽作为气体在配管内流淌的流量的情况，本发明不限于此。例如，在上述实施方式中，也可以适用于计测在配管内流淌的空气的流量的情况。另外，在配管内流淌的气体可以是氟利昂、氨气，LNG(Liquefied NaturalGas)等，本发明可以适用于计测这些流体的流量的情况。

附图标记说明

1…超声波换能器，2…加热部(热交换器、加热装置)，3…温度计测部，2…控制部(流量计算部，判断部，选择部)，10…配管，10a…表面，11…减振构件，13、23…衬垫构件，21…第一元件(超声波振荡部)，21a…振荡面，22…第二元件(超声波接收部)，22a…接收面，100、101…流量计测装置。

Claims (15)

1.一种流量计测装置，其为用于计测在配管内部流淌的气体的流量的流量计测装置，其特征在于，具有：

超声波换能器，与所述配管接触而设置；

流量计算部，基于由所述超声波换能器产生的超声波的接收结果，计算所述气体的流量，

所述超声波换能器包括：超声波振荡部，使所述超声波向所述配管的内部振荡；用于接收所述超声波的超声波接收部，

所述超声波振荡部至少具有聚束单元，该聚束单元使所述超声波聚束在所述配管的中心。

2.根据权利要求1所述的流量计测装置，其特征在于，

所述聚束单元的所述超声波的振荡面具有与所述配管的外表面相对应的曲率。

3.根据权利要求2所述的流量计测装置，其特征在于，

所述超声波接收部具有第二聚束单元，

所述第二聚束单元的所述超声波的接收面具有与所述配管的外表面相对应的曲率。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的流量计测装置，其特征在于，

所述流量计测装置进一步具有设置于所述配管的减振构件。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的流量计测装置，其特征在于，

所述流量计测装置进一步具有可装卸在所述配管和所述超声波换能器之间的衬垫构件，

所述衬垫构件具有与所述配管的外表面的曲率相等的内径，并且具有与所述振荡面的曲率相等的外径。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的流量计测装置，其特征在于，所述流量计测装置进一步具有：

判断部，基于在所述配管的周向上的多个位置设置的多个超声波换能器的各个计测结果，判断所述气体在所述配管内部的流速分布的偏差；

选择部，基于所述判断部的判断结果，从多个所述超声波换能器中选择用于计测的超声波换能器。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的流量计测装置，其特征在于，

由所述超声波换能器产生的所述超声波的中心频率设定为100kHz-1MHz。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的流量计测装置，其特征在于，

采用丝线法计测气体的流量。

9.一种流量计测方法，其为测量在配管内部流淌的气体的流量的流量计测方法，其特征在于，包括：

利用超声波换能器接收向该配管的内部振荡的超声波的接收步骤；

基于在所述接收步骤中接收到的结果，计算所述气体流量的流量计算步骤，其中，

所述超声波换能器包括：超声波振荡部，使超声波向所述配管的内部振荡；超声波接收部，接收所述超声波振荡部振荡了的所述超声波，

所述超声波振荡部至少具有聚束单元，所述聚束单元使所述超声波聚束在所述配管的中心。

10.根据权利要求9所述的流量计测方法，其特征在于，

在所述接收步骤中，将所述聚束单元作为所述超声波换能器而使用，所述聚束单元的所述超声波的振荡面具有与所述配管的外表面相对应的曲率。

11.根据权利要求10所述的流量计测方法，其特征在于，

在所述接收步骤中，将具有第二聚束单元的所述超声波接收部作为所述超声波换能器而使用，

所述第二聚束单元的所述超声波的接收面具有与所述配管的外表面相对应的曲率。

12.根据权利要求9-11中任一项所述的流量计测方法，其特征在于，

在所述接收步骤中，形成在所述配管配置减振构件的状态。

13.根据权利要求9-12中任一项所述的流量计测方法，其特征在于，在所述接收步骤之前，包括：

基于分别在所述配管周向上的多个位置计测所述气体流量的结果，判断所述气体在所述配管内部的流速分布的偏差的判断步骤；

基于所述判断步骤中的结果，选择在所述接收步骤中使用的所述超声波换能器的选择步骤。

14.根据权利要求9-13中任一项所述的流量计测方法，其特征在于，

由所述超声波换能器产生的所述超声波的中心频率设定为100kHz-1MHz。

15.根据权利要求9-14中任一项所述的流量计测方法，其特征在于，

采用丝线法计测所述气体的流量。