CN110274646A - 夹合式超声波流量传感器 - Google Patents

夹合式超声波流量传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN110274646A
CN110274646A CN201910191037.XA CN201910191037A CN110274646A CN 110274646 A CN110274646 A CN 110274646A CN 201910191037 A CN201910191037 A CN 201910191037A CN 110274646 A CN110274646 A CN 110274646A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ultrasonic
cable
ultrasonic wave
shell
clamp
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910191037.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN110274646B (zh
Inventor
槻木伸一
马场次郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kean Corp
Original Assignee
Kean Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kean Corp filed Critical Kean Corp
Publication of CN110274646A publication Critical patent/CN110274646A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110274646B publication Critical patent/CN110274646B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
    • G01F1/662—Constructional details
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
    • G01F15/14—Casings, e.g. of special material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
    • G01F1/667—Arrangements of transducers for ultrasonic flowmeters; Circuits for operating ultrasonic flowmeters

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

提供夹合式超声波流量传感器，其能够高度准确地测量流量并且具有改善了的在安装到管的过程中的可操作性。第一头线缆(CA1)和第二头线缆(CA2)连接在头部(10)与中继部(20)之间。中继线缆(CA3)连接在中继部(20)与主体部(30)之间。超声波元件收纳在头部(10)的壳体(11c和12c)中。用于驱动超声波元件的驱动回路和信号处理部收纳在中继部(20)的壳体(20c)中，其中信号处理部被构造为对从超声波元件输出的超声波信号进行信号处理。在中继部(20)中，设置有开关回路，其中开关回路被构造为切换头部(10)的两个超声波元件与信号处理部之间的连接状态。因此，信号处理部被两个超声波元件共用。

Description

夹合式超声波流量传感器
技术领域
本发明涉及检测在管中流动的流体的流量的夹合式(clamp-on type)超声波流量传感器。
背景技术
流量传感器被用于测量在管中流动的流体的流量。作为流量传感器的示例，日本特开2016-217733号公报(专利文献1)说明了被构造为可安装于管的超声波流量开关。
具体地，在该超声波流量开关中，布置了上夹持构件和下夹持构件以夹住管并且使用螺钉联接上夹持构件和下夹持构件。收纳两个超声波元件的壳部可拆装地固定到上夹持构件。在该状态下，超声波从一个超声波元件经过管中的流体发送到另一超声波元件。超声波从另一超声波元件经过管中的流体发送到一个超声波元件。
超声波流量开关计算从超声波被一个超声波元件发送的时间点直到超声波被另一超声波元件接收的时间点的时间与从超声波被从另一超声波元件发送的时间点直到超声波被一个超声波元件接收的时间点的时间之间的时间差。超声波流量开关基于所计算的时间差与预定公式来计算在管中流动的流体的流量。
发明内容
发明要解决的问题
在上述超声波流量开关中，在壳部中还收纳电子回路部。电子回路部包括控制板、显示板、操作部和显示灯。当这些部件起到热源的作用时，容易因为从热源产生的热量而使流体的流量测量准确性降低。
因为壳部收纳了大量部件，所以壳部比较容易大型化。因此，当壳部安装到管时，需要确保用于壳部用安装作业的作业空间并且需要为壳部确保设定空间。然而，当作业空间受到限制时，难以处置壳部。
本发明的目的是提供一种夹合式超声波流量传感器，其能够高度准确地测量流量并且具有改善了的在安装到管的过程的可操作性。
用于解决问题的方案
(1)根据本发明的夹合式超声波流量传感器是一种夹合式超声波流量传感器，其测量在管中流动的流体的流量，所述夹合式超声波流量传感器包括：驱动回路，其被构造为产生第一驱动信号和第二驱动信号；第一超声波元件，其能够响应于所述第一驱动信号发送超声波并且能够接收超声波；第二超声波元件，其能够响应于所述第二驱动信号发送超声波并且能够接收超声波；信号处理部，其被构造为对从所述第一超声波元件和所述第二超声波元件输出的超声波信号进行预定的信号处理；开关部，其被构造为进行第一状态与第二状态的切换，在所述第一状态下所述第二超声波元件和所述信号处理部连接，在所述第二状态下所述第一超声波元件和所述信号处理部连接；信息产生部，其被构造为基于在所述信号处理部进行所述信号处理之后的超声波信号来产生关于所述管中的流体的流量的、作为测量信息的信息；流量计算部，其被构造为基于由所述信息产生部产生的所述测量信息来计算流量值；条件设定部，其用于设定要输出到所述夹合式超声波流量传感器的外部的流量值的输出条件；输出部，其被构造为根据所述输出条件将由所述流量计算部计算的所述流量值输出到所述夹合式超声波流量传感器的外部；头壳，其被构造为收纳所述第一超声波元件；中继壳，其被构造为收纳所述驱动回路、所述信号处理部、所述开关部以及所述信息产生部；主体壳，其被构造为收纳所述条件设定部和所述输出部；第一线缆，其连接在所述头壳与所述中继壳之间并且被构造为发送所述第一驱动信号和从所述第一超声波元件输出的超声波信号；以及第二线缆，其连接在所述中继壳与所述主体壳之间并且被构造为发送由所述信息产生部产生的测量信息或者由所述流量计算部计算的流量值。
在夹合式超声波流量传感器中，通过驱动回路产生分别与第一超声波元件和第二超声波元件对应的第一驱动信号和第二驱动信号。响应于第一驱动信号而从第一超声波元件发送的超声波经过管中的流体被第二超声波元件接收。从第二超声波元件输出超声波信号。响应于第二驱动信号而从第二超声波元件发送的超声波经过管中的流体被第一超声波元件接收。从第一超声波元件输出超声波信号。对从第一超声波元件和第二超声波元件输出的超声波信号进行预定的信号处理。基于信号处理之后的超声波信号产生测量信息。基于测量信息计算流量值。根据设定的输出条件向外部输出计算的流量值。
在上述构造中，第一线缆连接在头壳与中继壳之间。在该情况下，在头壳安装到管以使超声波在第一超声波元件与管之间发送的状态下，中继壳能够被布置于与管分离的位置。结果，即使当驱动回路和信号处理部分别起到热源的作用时，也防止了由驱动回路和信号处理部产生的热量被转移到管的测量目标部分。因此，防止了由于管中的流体的温度升高引起的测量准确性降低。
在上述构造中，信号处理部通过开关部被第一超声波元件和第二超声波元件共用。结果，不必设置分别对应于第一超声波元件和第二超声波元件的两个信号处理部。因此，不会发生由于多个信号处理部之间发生的操作特征的起伏引起的测量准确性降低。
第一线缆连接在头壳与中继壳之间，并且第二线缆连接在中继壳与主体壳之间。在该情况下，与当收纳于中继壳的部件被收纳在主体壳中并且仅第一线缆连接在头壳与主体壳之间时相比，能够减小第一线缆的长度。结果，减少了在信号处理之前通过第一线缆发送到信号处理部的超声波的衰减。此外，降低了对通过第一线缆发送的超声波的干扰的影响。
由于在头壳中未设置驱动回路和信号处理部，所以能够使头壳小型化。因此，即使当作业空间受到限制时，也能够比较容易地将头壳安装到管。
结果，实现了能够高度准确地测量流量并且具有改善了的在安装到管的过程的可操作性的夹合式超声波流量传感器。
(2)从所述第一超声波元件和所述第二超声波元件输出的超声波信号可以具有模拟信号格式。所述信号处理部可以包括模拟/数字转换器，所述模拟/数字转换器被构造为对从所述第一超声波元件和所述第二超声波元件输出的超声波信号进行作为所述信号处理的模拟/数字转换处理。
如上所述，在夹合式超声波流量传感器中，与当收纳于中继壳的部件被收纳在主体壳中并且仅第一线缆连接在头壳与主体壳之间时相比，能够减小第一线缆的长度。结果，减少了通过第一线缆发送的模拟格式的超声波信号的衰减。另一方面，在中继壳中，能够基于数字格式的超声波信号产生数字格式的测量信息。因此，通过以数字信号格式发送测量信息减少了对测量信息的数据的干扰的影响。
(3)所述信号处理部可以包括放大器回路，所述放大器回路被构造为对从所述第一超声波元件和所述第二超声波元件输出的超声波信号进行作为所述信号处理的放大处理。
在该情况下，由于放大器回路收纳在中继壳中，所以能够使头壳小型化。
(4)所述夹合式超声波流量传感器还可以包括校正存储部，所述校正存储部被构造为存储校正信息以校正所述测量信息与所述管中的流体的流量之间的预定关系。所述流量计算部可以基于由所述信息产生部产生的测量信息和存储在所述校正存储部中的校正信息来计算流量值。所述中继壳还可以收纳所述校正存储部。
在该情况下，能够基于测量信息和校正信息高度准确地计算流量值。由于校正存储部收容在中继壳中，所以防止了头壳的大型化。
(5)所述夹合式超声波流量传感器还可以包括通信回路，所述通信回路被构造为使所述第二线缆发送由所述信息产生部产生的测量信息或者由所述流量计算部计算的流量值。所述中继壳还可以收纳所述通信回路。
在该情况下，通过第二线缆在中继壳与主体壳之间顺利地发送测量信息或流量值。
(6)所述夹合式超声波流量传感器还可以包括：第一电源回路，其被构造为向所述驱动回路、所述信号处理部、所述开关部以及所述信息产生部供应电力；和第二电源回路，其被构造为向所述条件设定部、所述输出部以及所述第一电源回路供应电力。所述中继壳还可以收纳所述第一电源回路。所述主体壳还可以收纳所述第二电源回路。所述第二线缆可以被构造为还发送电力。
在该情况下，从第二电源回路向条件设定部和输出部供应电力。电力通过第二线缆供应到第一电源回路。从第一电源回路向驱动回路、信号处理部、开关部以及信息产生部供应电力。结果，在中继壳中不必设置电池。因此，不需要电池更换作业。
(7)所述中继壳可以具有在一个方向上延伸的细长形状。所述第一线缆可以连接到所述中继壳的一端。所述第二线缆可以连接到所述中继壳的另一端。
在该情况下，由于中继壳具有细长形状，所以中继壳能够被视作连接第一线缆和第二线缆的伪线缆(pseudo cable)。
(8)所述中继壳可以被构造为能够被支撑在所述中继壳通过所述第一线缆和所述第二线缆中的至少一者悬挂于任意固定构件的状态下。
在该情况下，中继壳能够被视作连接第一线缆和第二线缆的伪线缆。
(9)所述夹合式超声波流量传感器还可以包括：显示灯，其安装到所述头壳；显示灯驱动回路，其被构造为产生用于驱动所述显示灯的第三驱动信号；以及显示灯控制部，其被构造为基于与通过所述信息产生部产生的测量信息对应的流量值来控制所述显示灯驱动回路。所述中继壳还可以收纳所述显示灯驱动回路和所述显示灯控制部。所述第一线缆还可以发送所述第三驱动信号。
在该情况下，使用者能够通过目视识别头壳的显示灯容易地把握管中的流体的状态。由于显示灯驱动回路和显示灯控制部收纳在中继壳中，所以防止了头壳的大型化。
(10)所述头壳可以包括：第一头壳，其被构造为存储所述第一超声波元件；和第二头壳，其被构造为收纳所述第二超声波元件。所述第一线缆可以包括：第一头线缆，其连接在所述第一头壳与所述中继壳之间以发送所述第一驱动信号和从所述第一超声波元件输出的超声波信号；和第二头线缆，其连接在所述第二头壳与所述中继壳之间以发送所述第二驱动信号和从所述第二超声波元件输出的超声波信号。
在该情况下，能够单独对待第一头壳和第二头壳。因此，能够单独进行将第一头壳安装到管的作业和将第二头壳安装到管的作业。因此，更容易进行将第一壳和第二壳安装到管的作业。
(11)所述信息产生部可以产生如下的时间差作为测量信息：所述时间差为从所述第一超声波元件通过流体发送到所述第二超声波元件的超声波的传播时间与从所述第二超声波元件发送到所述第一超声波元件的超声波的传播时间之间的时间差。
在该情况下，可以基于两个传播时间之间的差异来计算在管中流动的流体的流量值。
(12)在所述中继壳中可以形成用于将所述中继壳安装到任意固定构件的安装孔。
在该情况下，可以更容易地将中继壳安装到任意固定构件。
发明的效果
根据本发明，能够高度准确地测量流量。改善夹合式超声波流量传感器在安装到管的过程中的可操作性。
附图说明
图1是根据本发明的实施方式的流量传感器的外观立体图；
图2是示出图1所示的流量传感器的电气系统的构造的框图；
图3是示出第一超声波元件、第二超声波元件以及它们的周边构件的示意性截面图，以说明在图1所示的流量传感器中的流量的计算方法；
图4是图1所示的头部的与管的轴线平行的截面图；
图5是示出图4所示的头固定机构的一个夹持构件以及连接到该夹持构件的多个构件的分解立体图；
图6是图1所示的中继部的俯视图；
图7是图1所示的中继部的侧视图；
图8是沿着图6中的B-B线截取的截面图；
图9是图6所示的安装孔的放大俯视图；
图10是示出用于中继部的设定方法的示例的外观立体图；
图11是示出用于中继部的设定方法的另一示例的外观立体图；
图12是示出用于中继部的设定方法的又一示例的外观立体图；
图13是示出图1所示的流量传感器中的延长线缆的使用例的示意图；并且
图14是示出流量传感器的另一构造示例的示意图。
具体实施方式
[1]夹合式超声波流量传感器的示意性构造
参照附图说明根据本发明的实施方式的夹合式超声波流量传感器(以下简称为流量传感器)。图1是根据本发明的实施方式的流量传感器的外观立体图。如图1所示，根据本实施方式的流量传感器1主要由头部10、中继部20以及主体部30构成。
头部10包括第一头部11、第二头部12以及头固定机构13。第一头部11和第二头部12分别包括壳体11c和12c。在壳体11c和12c被头固定机构13保持的状态下，第一头部11和第二头部12安装到管P的外周面。在本实施方式中，管P是相对小的树脂管并且具有例如大于等于2mm且小于等于20mm的直径(外径)。流体在管P中流动。
第一头线缆CA1连接在第一头部11与中继部20之间。第二头线缆CA2连接在第二头部12与中继部20之间。中继线缆CA3连接在中继部20与主体部30之间。中继部20和主体部30分别包括壳体20c和30c。连接器CN1和CN2分别设置于主体部30的壳体30c和中继线缆CA3。连接器CN1和CN2被构造为能够安装于彼此和从彼此拆卸。主体线缆CA4的一端也连接到主体部30。主体线缆CA4的另一端连接到流量传感器1的外部设备(在图1中未示出)。外部设备是例如个人计算机或可编程逻辑控制器。
图2是示出图1所示的流量传感器1的电气系统的构造的框图。如图2所示，在头部10中，第一头部11包括第一超声波元件101和显示灯103，第二头部12包括第二超声波元件102。
第一头部11的第一超声波元件101收纳在图1所示的壳体11c中。第一头部11的第一超声波元件101响应于由如下所述的第一发送回路202产生的第一驱动信号而发送超声波。第一超声波元件101接收超声波并且输出与所接收的超声波对应的模拟格式的超声波信号。
另一方面，第二头部12的第二超声波元件102收纳在图1所示的壳体12c中。第二超声波元件102响应于由如下所述的第二发送回路203产生的第二驱动信号发送超声波。第二超声波元件102接收超声波并且输出与所接收的超声波对应的模拟格式的超声波信号。显示灯103与第一超声波元件101一起收纳在图1所示的壳体11c中。显示灯103包括例如发射不同颜色的光的多个发光二极管。显示灯103响应于由如下所述的显示灯驱动回路210产生的第三驱动信号而以多种形式点亮或闪烁。
中继部20包括开关回路201、第一发送回路202、第二发送回路203、放大器回路204、A/D(模式/数字)转换器205、中继控制部206、校正信息存储部207、通信回路208、电源回路209以及显示灯驱动回路210。这些部件收纳在图1所示的壳体20c中。
开关回路201经由图1所示的第一头线缆CA1连接到第一超声波元件101并且经由图1所示的第二头线缆CA2连接到超声波元件102。在中继部20中，开关回路201连接到放大器回路204。开关回路201基于中继控制部206的控制使第一超声波元件101和第二超声波元件102与放大器回路204的连接状态在第一状态与第二状态之间切换。
第一状态是第二超声波元件102和放大器回路204连接且第一超声波元件101和放大器回路204未连接的状态。在第一状态下，第二超声波元件102接收超声波，由此将从第二超声波元件102输出的超声波信号赋予放大器回路204。
第二状态是第一超声波元件101和放大器回路204连接且第二超声波元件102和放大器回路204未连接的状态。在第二状态下，第一超声波元件101接收超声波，由此将从第一超声波元件101输出的超声波信号赋予放大器回路204。
第一发送回路202和第二发送回路203均包括三态驱动器。在第一发送回路202中，三态驱动器的输出状态基于中继控制部206的控制而在三个状态(H电平状态、L电平状态和高阻抗状态)之中切换。结果，产生第一驱动信号。在第二发送回路203中，三态驱动器的输出状态基于中继控制部206的控制在三个状态之中切换。结果，产生第二驱动信号。
在预定信号处理中，放大器回路204以预定增益放大从第一发送回路202或第二发送回路203赋予的超声波信号。放大器回路204在信号处理之后将超声波信号赋予A/D转换器205。A/D转换器205进行作为预定信号处理的、所赋予的超声波信号的A/D转换处理。A/D转换器205将信号处理之后的数字格式的超声波信号赋予中继控制部206。
中继控制部206由例如FPGA(现场可编程门阵列)或CPU(中央处理单元)和存储器构成。中继控制部206包括作为功能部的超声波控制部206a、测量信息产生部206b和显示灯控制部206c。当中继控制部206由CPU和存储器构成时，这些功能部通过执行存储在存储器中的计算机程序的CPU来实现。超声波控制部206a、测量信息产生部206b和显示灯控制部206c的一部分可以通过诸如FPGA的电子回路(硬件)来实现。剩余部分可以通过执行计算机程序的CPU来实现。
超声波控制部206a响应于从主体部30发送的如下所述的发送控制信号来控制开关回路201、第一发送回路202以及第二发送回路203。例如，超声波控制部206a将第一超声波元件101和第二超声波元件102与放大器回路204之间的连接状态转变为第一状态，与此同时，超声波控制部206a操作第一发送回路202产生第一驱动信号。在该情况下，从第一超声波元件101发送超声波。所发送的超声波经过图1所示的管P和管P中的流体而被第二超声波元件102接收。结果，从第二超声波元件102输出的超声波信号在被放大器回路204和A/D转换器205处理的情况下被赋予到中继控制部206。
超声波控制部206a将第一超声波元件101和第二超声波元件102与放大器回路204之间的连接状态转变为第二状态，与此同时，超声波控制部206a操作第二发送回路203产生第二驱动信号。在该情况下，从第二超声波元件102发送超声波。所发送的超声波经过图1所示的管P和管P中的流体而被第一超声波元件101接收。结果，从第一超声波元件101输出的超声波信号在被放大器回路204和A/D转换器205处理的情况下被赋予中继控制部206。
测量信息产生部206b基于从第一超声波元件101和第二超声波元件102输出的超声波信号而产生作为测量信息的从第一超声波元件101发送的超声波到第二超声波元件102的传播时间与从第二超声波元件102发送的超声波到第一超声波元件101的传播时间之间的差异(以下称为时间差)。具体地，测量信息产生部206b从所赋予的两个超声波信号的信号波形的互相关函数的峰值来计算时间差。
测量信息产生部206b可以分别测量直到从第一超声波元件101发送的超声波被第二超声波元件102接收的时间和直到从第二超声波元件102发送的超声波被第一超声波元件101接收的时间，并且计算作为时间差的时间之间的差异。
显示灯控制部206c响应于从主体部30发送的如下所述的显示控制信号而控制显示灯驱动回路210。显示灯驱动回路210经由图1所示的第一头线缆CA1连接到显示灯103。显示灯驱动回路210基于显示灯控制部206c的控制而产生用于驱动显示灯103的第三驱动信号。
校正信息存储部207由例如非易失性存储器构成。校正信息存储部207存储用于校正由测量信息产生部206b产生的测量信息与管P中的流体的流量之间的预定关系的校正信息。以下说明校正信息的细节。
通信回路208连接到图1所示的中继线缆CA3的一端。通信回路208通过中继线缆CA3向主体部30输出校正信息和由测量信息产生部206b产生的数字格式的测量信息。通信回路208通过中继线缆CA3将从主体部30输入的发送控制信号和显示控制信号赋予中继控制部206。发送控制信号是用于控制第一发送回路202和第二发送回路203的控制信号。显示控制信号是用于控制显示灯驱动回路210的控制信号。
电源回路209通过中继线缆CA3接收从主体部30供应的电力，并且向中继部20中设置的其它部件供应所接收的电力。
主体部30包括通信回路301、主体控制部302、显示部303、操作部304、存储部305、输出回路306和电源回路307。这些部件收纳在图1所示的壳体30c中。通信回路301经由连接器CN1和CN2连接到图1所示的中继线缆CA3的另一端。通信回路301通过中继线缆CA3将从中继部20输出的测量信息和校正信息赋予主体控制部302。通信回路301如下所述地通过中继线缆CA3向中继部20输出主体控制部302中产生的发送控制信号和显示控制信号。
显示部303包括例如分段显示器或点阵显示器并且基于主体控制部302的控制显示例如在管P中流动的流体的流量。操作部304包括多个操作钮。使用者能够通过对操作部304进行操作输入用于测量流量的各种信息。用于测量流量的各种信息包括输入头部10所安装的管P的材料、管P的内径、管P的外径、超声波在流体中的速度、超声波对于流体的入射角以及如下所述的流量校正系数。使用者能够通过对操作部304进行操作来输入应当被输出到流量传感器1的外部的流量值的输出条件。存储部305由非易失性存储器或硬盘驱动器构成。
主体控制部302包括例如CPU和存储器并且产生将赋予中继部20的发送控制信号和显示控制信号，以便分别驱动第一超声波元件101、第二超声波元件102和显示灯103。主体控制部302进行通过操作部304输入的各种信息的设定。具体地，主体控制部302使存储部305存储通过操作部304输入的各种信息。此外，主体控制部302基于从通信回路301赋予的测量信息和校正信息以及预先设定的各种信息来计算在管P中流动的流体的流量。主体控制部302根据预先设定的输出条件来输出所计算的流量(流量值)。
在主体部30中，使用者能够通过对操作部304进行操作来输入关于流量测量的校正值等。在该情况下，主体控制部302能够基于输入信息来校正流量的计算结果。
输出回路306连接到图1所示的主体线缆CA4的一端。输出回路306将从主体控制部302输出的流量值通过主体线缆CA4输出到流量传感器1的外部设备。
电源回路307通过未示出的电源线缆接收从商用电源供应的电力并且向设置于主体部30的其它部件供应所接收的电力的一部分。电源回路307将剩余的所接收的电力通过中继线缆CA3供应到中继部20的电源回路209。
流量的阈值可以作为输出条件存储在存储部305中。在该情况下，主体控制部302可以基于所计算的流量和预先设定的流量的阈值的比较结果而产生ON/OFF信号。ON/OFF信号是用于切换通过主体线缆CA4连接到主体部30的外部设备的ON状态和OFF状态的信号。输出回路306向外部设备输出所产生的ON/OFF信号，由此流量传感器1用作为流量开关。通信回路301可以向中继部20输出所产生的ON/OFF信号以作为显示控制信号。在该情况下，在中继部20中，显示灯控制部206c基于ON/OFF信号产生第三驱动信号。结果，显示灯103的显示形式可以被控制为与流量和外部设备的状态对应的形式。
[2]流量的计算方法
图3是示出第一超声波元件101、第二超声波元件102以及它们的周边构件的示意性截面图，用于说明图1所示的流量传感器1中的流量的计算方法。
如图3所示，在图1所示的头部10中，固体弹性耦合介质CP1被设置为与管P的外周面的一部分接触。固体弹性耦合介质CP2被设置为与管P的外周面的另一部分接触。弹性耦合介质CP1和CP2由以固体高分子橡胶或固体凝胶物质制成的柔软的弹性材料形成。弹性耦合介质CP1和CP2的硬度为例如20度至40度。弹性耦合介质CP1和CP2以使它们的内周面粘附到管P的外周面的方式被形成为围绕管P的外周面并且在压靠管P的状态下被固定。
第一头部11包括传送超声波的楔形材料111。以使楔形材料111与弹性耦合介质CP1的外周面接触的方式设置第一头部11。与第一头部11相同，第二头部12包括传送超声波的楔形材料111。以使楔形材料111与弹性耦合介质CP2的外周面接触的方式设置第二头部12。楔形材料111由具有高刚性和高透声性(acoustic transparency)的非金属材料形成。楔形材料111优选由具有高耐环境性(environment resistance)的材料形成。
弹性耦合介质CP1和CP2被布置为与楔形材料111和管P接触，从而匹配楔形材料111和管P的声阻抗。
在第一头部11和第二头部12安装到管P的状态下，流体在管P中流动。结果，能够在第一超声波元件101与第二超声波元件102之间发送和接收超声波。在图2所示的中继部20中，以使超声波从第一超声波元件101发送到第二超声波元件102并且从第二超声波元件102输出的超声波信号输入到放大器回路204的方式控制各种回路。以使超声波从第二超声波元件102发送到第一超声波元件101并且从第一超声波元件101输出的超声波信号输入到放大器回路204的方式控制各种回路。此后，基于两个超声波信号计算时间差。
在测量流量之前，在流量传感器1中至少设定管P的内径、超声波在流体中的速度、超声波对于流体的入射角以及流量校正系数。流量校正系数是用于将在管P的截面中具有预定分布的流体的速度转换成平均速度的系数。
在该情况下，图2所示的主体控制部302能够基于下述表达式(1)从理论上计算在管P中流动的流体的流量Q。在表达式(1)中，Δt表示在中继部20中计算的时间差，d表示管P的内径，θ表示超声波在流体中的入射角，Vs表示超声波在流体中的速度，并且K表示流量校正系数。
Q＝(1/K)·(πdVs 2/8tanθ)·Δt (1)
顺便提及，根据头部10和中继部20的部件的操作特征，在中继部20中计算的时间差和管P中流动的流体的流量之间不满足表达式(1)的关系。
因此，在本实施方式中，使用上述校正信息来校正表达式(1)，以便准确地获得通过头部10和中继部20计算的时间差与要被实际测量的流量之间的固有关系。即，主体控制部302使用校正信息来校正用作测量信息与流体的流量之间的预定关系的以上表达式(1)。基于通过校正获得的公式(时间差与流量之间的关系)来计算实际流量。以该方式，校正信息是用于根据头部10和中继部20校正表达式(1)的信息。在该情况下，校正信息包括例如用于调整表达式(1)中的时间差Δt的系数的值和应加到表达式(1)中的包括时间差Δt的项的偏移值(相对于流量0的调整值)。
[3]头部10的具体构造和安装到管P的示例
图4是图1所示的与管P的轴线平行的头部10的截面图。图4的截面图与图3的示意性截面图对应。如图4所示，第一头部11包括壳体11c、第一超声波元件101、显示灯103以及楔形材料111。壳体11c由树脂形成并且具有沿一个方向延伸的细长形状(在该示例中，大致长方体形状)。
在安装于管P的构件中，面向管P的轴线的方向(接近管P的轴线的方向)被称为向内方向，并且该方向的相反方向(远离管P的轴线的方向)被称为向外方向。
在壳体11c的面向向外方向的外侧端部处设置由透明构件形成的窗部119。透明构件由例如树脂形成。显示灯103布置于壳体11c的内部接近窗部119的位置。在该状态下，由使用者通过窗部119从壳体11c的外部目视识别显示灯103。
使壳体11c的内部空间和壳体11c的外部空间连通的开口118形成在壳体11c的面向向内方向的内侧端部处。楔形材料111安装于壳体11c的内侧端部并使开口118封闭。结果，在壳体11c的内部形成诸如水和油等的液体无法侵入的空间。
在楔形材料111的外侧部中形成有面向向外倾斜方向的接合面111a。在楔形材料111的内侧部中形成有在开口118的封闭状态下从壳体11c的内侧端部向向内方向突出的突出部111p。在突出部111p的末端处形成面向向内方向的平坦的入射/发射面111b。
在壳体11c的长度方向上的一端部处形成线缆插入孔CH。第一头线缆CA1的一端插入线缆插入孔CH。第一头线缆CA1具有屏蔽线缆和非屏蔽线缆结合的构造。更具体地，构成第一头线缆CA1的一部分的屏蔽线缆包括连接到第一超声波元件101的双绞芯线和覆盖双绞芯线的屏蔽层。另一方面，构成第一头线缆CA1的另一部分的非屏蔽线缆包括连接到显示灯103的一条或多条芯线并且不包括屏蔽层。
树脂构件113以如下方式填充到壳体11c中：第一头线缆CA1和第一超声波元件101的电连接点与第一头线缆CA1和显示灯103的电连接点埋在树脂构件113中。结果，第一头线缆CA1和第一超声波元件101的电连接点以及第一头线缆CA1和显示灯103的电连接点被树脂构件113保护。结果，防止了连接点的破坏。改善了流量传感器1的可靠性并且实现了流量传感器1的寿命延长。
第二头部12包括壳体12c、第二超声波元件102以及楔形材料111。除了第二头部12不包括显示灯103、在壳体12c中未设置窗部119、以及安装于壳体12c的楔形材料111的方向关于壳体12c的长度方向相反之外，第二头部12具有与第一头部11的构造相同的构造。
第二头线缆CA2的一端插入壳体12c的线缆插入孔CH。第二头线缆CA2由屏蔽线缆构成。更具体地，构成第二头线缆CA2的屏蔽线缆包括连接到第二超声波元件102的双绞芯线和覆盖双绞芯线的屏蔽层。如同在第一头部11的内部构造中那样，树脂构件113以如下方式填充到壳体12c中：第二头线缆CA2和第二超声波元件102的电连接点埋在树脂构件113中。
头固定机构13包括夹持构件131和132、弹性耦合介质CP1和CP2、多个(在该示例中，两个)螺母构件133、多个(在该示例中，四个)压盖螺母橡胶140以及多个(在该示例中，四个)暂时固定橡胶150。
夹持构件131和132具有相同的形状并且由碳增强树脂形成。弹性耦合介质CP1和CP2、两个压盖螺母橡胶140以及两个暂时固定橡胶150预先使用例如粘接剂连接到夹持构件131和132。第一头部11和第二头部12分别安装到夹持构件131和132。然后，夹持构件131和132联接以夹住管P。夹持构件131和132可以由不包括增强剂的普通树脂形成。
说明了代表夹持构件131和132的一个夹持构件132中的部件连接状态。
图5是示出图4所示的头固定机构13中的一个夹持构件132以及连接到夹持构件132的多个构件的分解立体图。
如图5所示，夹持构件132具有比第二头部12延伸得更长的细长形状。在夹持构件132的两端部，分别形成具有半圆筒形且在夹持构件132的长度方向上延伸的联接部132p。对联接部132p的外周面施加螺纹。如图5中的白箭头指示的，具有大致半圆筒形形状的压盖螺母橡胶140安装于联接部132p的内周面。
面向向内方向的固定内表面FS形成于夹持构件132的大致中央。如图5中的白箭头A2指示的，弹性耦合剂CP2安装于固定内表面FS。弹性耦合剂CP2包括两个凸缘部CPb以及具有大致半圆筒形形状的超声波发送部CPa。两个凸缘部CPb被形成为从超声波发送部CPa的周向上的两端部沿远离彼此的方向延伸固定距离。弹性耦合剂CP2的超声波发送部CPa包括接触面CS和外表面OS。接触面CS是与管P接触的表面。外表面OS是与夹持构件132的固定内表面FS以及第二头部12的楔形材料111接触的表面。
在夹持构件132的形成固定内表面FS的一部分中形成有开口132o，开口132o用于使第二头部12的入射/发射面111b与弹性耦合介质CP2的外表面OS的一部分接触。
在夹持构件132中，橡胶嵌合部132g分别形成于固定内表面FS与一个联接部132p之间和固定内表面FS与另一联接部132p之间。各橡胶嵌合部132g均包括被形成为在夹持构件132的纬度方向上以固定距离彼此相对的两个支撑件ws。如图5中的白箭头A3指示的，具有大致U形截面的暂时固定橡胶150嵌合在橡胶嵌合部132g的两个支撑件ws之间。
夹持构件132的在夹持构件132安装于管P的状态下面向管P的向外方向的外侧部中形成有保持面132s。在第二头部12布置于保持面132s的状态下，如图5中的粗箭头A4指示的，夹持构件132和第二头部12使用两个螺钉S连接。此时，两个螺钉S的头位于夹持构件132的向内方向上。第二头部12的突出部111p插入夹持构件132的开口132o。第二头部12的入射/发射面111b与弹性耦合介质CP2的外表面OS接触。
以此方式，第二头部12被夹持构件132保持。结果，包括第二头部12和夹持构件132的部件能够被视为与管P一体。
各暂时固定橡胶150均包括彼此相对的两个壁部w。在暂时固定橡胶150嵌合于橡胶嵌合部132g的状态下，两个壁部w被橡胶嵌合部132g的两个支撑件ws支撑。此时，暂时固定橡胶150的两个壁部w之间的间隔稍小于管P的外径。结果，当第二头部12安装于管P时，管P能够容易地插入各暂时固定橡胶150的两个壁部w之间。
如上所述，夹持构件131具有与夹持构件132的形状相同的形状。与夹持构件132相同，弹性耦合介质CP1、两个压盖螺母橡胶140以及两个暂时固定橡胶150连接到夹持构件131。在夹持构件131的外侧部形成有保持面131s(图4)。在第一头部11布置于保持面131s的状态下，夹持构件131和第一头部11使用两个螺钉S连接。结果，包括第一头部11和夹持构件131的部件能够被视为与管P一体。
此后，保持第一头部11的夹持构件131和保持第二头部12的夹持构件132被布置为隔着管P彼此相对。此时，在夹持构件131的一端部处形成的联接部131p和在夹持构件132的一端部处形成的联接部132p形成一个阳螺纹(中空螺纹)。在夹持构件131的另一端部处形成的联接部131p和在夹持构件132的另一端部处形成的联接部132p形成一个阳螺纹(中空螺纹)。此后，如图4所示，将螺母构件133紧固到通过被布置为彼此相对的联接部131p和132p形成的阳螺纹。结果，夹持构件131和132被联接。
各螺母构件133均包括由碳增强树脂形成的第一构件和第二构件。第一构件和第二构件均具有大致半圆筒形状。对第一构件和第二构件的内周面均施加螺纹。第一构件和第二构件被构造为能够彼此连接以夹持管P并且可以从彼此拆卸。结果，能够在不切断管P的情况下利用简单的构造联接夹持构件131和132。
[4]中继部20的具体构造和用于中继部20的设定方法
图6是图1所示的中继部20的俯视图。图7是图1所示的中继部20的侧视图。
图8是沿着图6中的B-B线截取的截面图。如图6至图8所示，中继部20的壳体20c由树脂形成并且具有沿一个方向延伸的细长形状。具体地，在该示例中的壳体20c具有大致长方体形状并且包括彼此相对的上面部2a和底面部2b、彼此相对的一侧面部2c和另一侧面部2d以及彼此相对的一端面部2e和另一端面部2f。
供图2所示的开关回路201、第一发送回路202、第二发送回路203、放大器回路204、A/D转换器205、中继控制部206、校正信息存储部207、通信回路208、电源回路209以及显示灯驱动回路210安装的基板SU收纳在壳体20c中。在图6和图7中，壳体20c中的基板SU由双点划线表示。
壳体20c的一端面部2e中形成有两个线缆插入孔CH1。第一头线缆CA1的另一端和第二头线缆CA2的另一端分别插入线缆插入孔CH1。壳体20c的另一端面部2f中形成有一个线缆插入孔CH2。中继线缆CA3的一端插入线缆插入孔CH2。中继线缆CA3是包括连接到基板SU的多根芯线的非屏蔽线缆。该非屏蔽线缆不包括屏蔽层。结果，防止了中继线缆CA3的重量增加并且实现了成本降低。可以用屏蔽线缆作为中继线缆CA3。
如图8所示，树脂构件211以如下方式填充在壳体20c中：基板SU、第一头线缆CA1和基板SU的电连接点、第二头线缆CA2和基板SU的电连接点以及中继线缆CA3和基板SU的电连接点埋在树脂构件211中。结果，基板SU和安装于基板SU的各种部件受到树脂构件211的保护。基板SU和线缆的连接点受到树脂构件211的保护。因此，防止了安装于基板SU的各种部件和基板SU上的配线回路的连接点损坏。改善了流量传感器1的可靠性并且实现了流量传感器1的长寿命化。
如上所述，在中继部20中，第一头线缆CA1和第二头线缆CA2连接到具有细长形状的壳体20c的一端。中继线缆CA3连接到壳体20c的另一端。利用这种构造，能够将中继部20视作伪线缆。
如图6所示，在壳体20c的长度方向两端部附近分别形成有具有固定宽度的安装槽280。安装槽280被形成为从壳体20c的一侧面部2c的下端部附近向上延伸、横越上面部2a并且延伸到另一侧面部2d的下端部附近。
在壳体20c的一端部附近，在一侧面部2c中的位于安装槽280下方的部分中形成有固定部270。在壳体20c的另一端部附近，在另一侧面部2d中的位于安装槽280下方的部分中形成有固定部270。固定部270中形成有竖直地贯通固定部270的安装孔290。
图9是图6所示的安装孔290的放大俯视图。如图9所示，安装孔290由圆形孔部291和两个矩形槽部292构成。通过切去(cut off)圆形孔部291的内周面的彼此相对的部分形成两个矩形槽部292。结果，安装孔290能够被用作截面为圆形的构件能够插入的圆孔，并且安装孔290能够被用作截面为矩形的构件能够插入的长孔。
中继部20安装到例如在工厂中预先固定地设置的固定构件。图10是示出用于中继部20的设定方法的示例的外观立体图。在图10所示的示例中，使用两个螺钉512将中继部20安装于作为固定构件的、为中继部20的设定而设置的支撑台510。
具体地，如图10中的虚线所表示的，在该示例中，在支撑台510上预先设定用于安装中继部20的设定区域。在设定区域的内侧形成分别与两个安装孔290对应的两个螺孔511。中继部20布置于支撑台510的设定区域。两个螺钉512通过壳体20c的两个安装孔290分别安装到支撑台510的两个螺孔511。结果，将中继部20固定到支撑台510。在该情况下，安装孔290被用作与螺钉512对应的圆孔。
图11是示出用于中继部20的设定方法的另一示例的外观立体图。在图11所示的示例中，使用两个捆扎带(binding band)521将中继部20安装于作为固定构件的、为中继部20的设定而设置的支撑管520。
具体地，两个捆扎带521分别插入壳体20c的两个安装孔290。在该状态下，捆扎带521沿支撑管520的周向卷绕以将壳体20c和支撑管520捆在一起。捆扎带521被收紧。在该情况下，安装孔290被用作与捆扎带521对应的长孔。
当捆扎带521被收紧时，捆扎带521部分嵌入形成于壳体20c的安装槽280。结果，稳定了捆扎带521的收紧作业。稳定了中继部20在支撑管520上的固定状态。
图12是示出用于中继部20的设定方法的又一示例的外观立体图。在图12所示的示例中，中继部20通过中继线缆CA3悬挂于作为固定构件的在工厂中设置的梁530。具体地，从中继部20延伸的中继线缆CA3挂在安装到梁530的钩531上。在该情况下，中继部20能够被视作将第一头线缆CA1和第二头线缆CA2与中继线缆CA3连接的伪线缆。
可以通过第一头线缆CA1和第二头线缆CA2中的至少一者、而不是中继线缆CA3使中继部20悬挂于梁530。即，从中继部20延伸的第一头线缆CA1和第二头线缆CA2中的至少一者可以挂在安装于梁530的钩531上。
[5]延长线缆
流量传感器1可以包括被构造为能够连接在中继线缆CA3与主体部30之间的延长线缆。图13是示出在图1所示的流量传感器1中的延长线缆的使用例的示意图。
在该示例中延长线缆CA5是具有与中继线缆CA3的构造相同的构造的非屏蔽线缆。如图13所示，在延长线缆CA5的两端部设置有连接器CN3和CA4。延长线缆CA5的一个连接器CN4被构造为能够可拆卸地安装到中继线缆CA3的连接器CN2。延长线缆CA5的另一联接器CN3被构造为能够可拆卸地安装到主体部30的连接器CN1。
利用这种构造，通过安装和拆卸延长线缆CA5，能够容易地调节中继部20与主体部30之间的距离。因此，改善了在流量传感器1中设定头部10和中继部20的灵活性。
[6]效果
(a)在根据本实施方式的流量传感器1中，第一头线缆CA1连接在头部10的壳体11c与中继部20的壳体20c之间。第二头线缆CA2连接在头部10的壳体12c与中继部20的壳体20c之间。
在该情况下，在头部10安装到管P的状态下，中继部20能够被布置于与管P分离的位置。结果，即使当中继部20中的第一发送回路202、第二发送回路203、放大器回路204以及A/D转换器205分别起到热源的作用时，也防止了从热源产生的热量被转移到管P的测量目标部分。因此，防止了由于管P中的流体温度升高引起的测量准确性降低。
在中继部20中，放大器回路204和A/D转换器205通过开关回路201而共用于第一超声波元件101和第二超声波元件102。因此，不必对应于第一超声波元件101和第二超声波元件102分别设置两个放大器回路204和两个A/D转换器205。因此，不会产生由于在多个放大器回路204之间产生的操作特征的起伏和在多个A/D转换器205之间产生的操作特征的起伏而引起的测量准确性的降低。
第一头线缆CA1和第二头线缆CA2连接在头部10与中继部20之间，并且中继线缆CA3连接在中继部20与主体部30之间。与当中继部20的部件设置于主体部30并且仅第一头线缆CA1和第二头线缆CA2连接在头部10与主体部30之间时相比，在该情况下，能够减小第一头线缆CA1和第二头线缆CA2的长度。结果，减少了通过第一头线缆CA1和第二头线缆CA2发送的模拟格式的超声波信号的衰减。降低了对通过第一头线缆CA1和第二头线缆CA2发送的信号的干扰的影响。
由于第一发送回路202、第二发送回路203、放大器回路204以及A/D转换器205未设置于头部10，所以能够使头部10小型化。因此，即使当作业空间受到限制时，也能够比较容易地将头部10安装到管P。
结果，实现了能够高度准确地测量流量并且具有改善了的在安装到管的过程中的可操作性的流量传感器。
(b)中继线缆CA3和主体部30可以通过连接器CN1和CN2可拆卸地安装。因此，能够相对于主体部30整体地替换包括头部10、中继部20以及第一头线缆CA1和第二头线缆CA2的部件。在该情况下，由于校正信息被存储于中继部20中设置的校正信息存储部207，所以不必在更换过程中进行校正信息的设定。
(c)在头部10中，分别与第一超声波元件101和第二超声波元件102对应的第一头部11和第二头部12能够被单独对待。因此，能够单独进行将第一头部11安装到管P的作业和将第二头部12安装到管P的作业。因此，较容易进行将头部10安装到管P的作业。
(d)中继部20能够基于A/D转换处理之后的数字格式的超声波信号来产生数字格式的测量信息。因此，通过使中继线缆CA3发送数字信号格式的测量信息，降低了对测量信息的数据的干扰的影响。
(e)在根据本实施方式的流量传感器1中，由于校正信息存储部207收纳在中继部20的壳体20c中，所以防止了头部10的大型化。
(f)在主体部30中，从流量传感器1的外部供应的电力通过电源回路307被供应到壳体30c中的部件并且通过中继线缆CA3被供应到中继部20。在中继部20中，从主体部30供应的电力通过电源回路209被供应到壳体20c中的部件。利用这种构造，在中继部20中，不必设置用于操作壳体20c中的部件的电池。因此，在中继部20中的电池更换作业是不必要的。
(g)第一头线缆CA1和第二头线缆CA2包括屏蔽线缆。结果，进一步降低了对通过第一头线缆CA1和第二头线缆CA2发送的模拟格式的超声波信号的干扰的影响。
(h)如上所述，设置于头部10的显示灯103响应于第三驱动信号而点亮或闪烁。基于例如由主体部30的主体控制部302产生的ON/OFF信号产生第三驱动信号。在该情况下，根据所计算的流量与阈值的比较结果来控制显示灯103的显示形式。因此，使用者能够通过目视识别显示灯103来容易地把握流体的流量与阈值的比较结果。
在上述构造中，由于用于操作显示灯103的显示灯驱动回路210设置在中继部20中，因此，防止了头部10的大型化。
[7]其它实施方式
(a)在上述实施方式中，第一头线缆CA1被设置为连接中继部20和头部10的第一头部11，第二头线缆CA2被设置为连接中继部20和头部10的第二头部12。然而，本发明不限于此。
图14是示出流量传感器1的另一构造示例的示意图。如图14所示，可以通过将第一头线缆CA1的一部分和第二头线缆CA2的一部分捆在一起形成一根线缆CA6。所形成的线缆CA6可以连接至中继部20。
(b)在上述实施方式中，第一超声波元件101和第二超声波元件102分别单独收纳在两个壳体11c和12c中。然而，本发明不限于此。第一超声波元件101和第二超声波元件102可以收纳在一个壳体中。例如，想到能够安装到管P以夹持管P的一部分的具有U形截面的壳体。在该情况下，在壳体中，第一超声波元件101和第二超声波元件102可以被设置为隔着空间彼此相对以夹持管P。利用该构造，可以一体地处理头部10。
(c)在上述实施方式中，在中继部20中独立地设置了分别与第一超声波元件101和第二超声波元件102对应的第一发送回路202和第二发送回路203。然而，本发明不限于此。可以在中继部20中设置产生分别与第一超声波元件101和第二超声波元件102对应的第一驱动信号和第二驱动信号的一个发送回路。
在该情况下，开关回路201被构造为能够切换发送回路与第一超声波元件101和第二超声波元件102之间的连接状态，从而发送回路能够共用于第一超声波元件101和第二超声波元件102。结果，不会发生由于多个发送回路之间发生的操作特征的起伏引起的测量准确性的降低。
(d)在上述实施方式中，使用校正信息来校正表达式(1)，以便准确地测量在管P中流动的流体的流量。基于校正后的公式来计算实际流量。然而，本发明不限于此。根据流量测量所需的准确性，可以不校正表达式(1)。在该情况下，不必在中继部20中设置校正信息存储部207。
(e)在上述实施方式中，在中继部20的测量信息产生部206b中产生时间差作为测量信息。然而，本发明不限于此。
在流量测量之前预先在主体部30中设定的各种信息(管P的内径、流体中超声波的速度、超声波对于流体的入射角、流量校正系数等)可以存储在中继部20的中继控制部206中。在该情况下，测量信息产生部206b可以以与本实施方式的示例中的方式相同的方式产生测量信息，此后基于所产生的测量信息、各种信息、表达式(1)以及校正信息来计算流体的流量。在该情况下，通过中继线缆CA3由通信回路208将所计算的流量值输出到主体部30。
(f)在根据本实施方式的流量传感器1中，基于中继部20中计算的时间差来计算在管P中流动的流体的流量。然而，除了流量之外，还可以计算在管P中流动的流体的速度。在该情况下，流体的速度可以通过中继部20的测量信息产生部206b来计算，或者可以通过主体部30的主体控制部302来计算。
如同在上述表达式(1)中那样，当Δt表示时间差、d表示管P的内径、Vs表示超声波的速度，并且θ表示超声波的入射角时，在管P中流动的流体的速度V1能够通过下述表达式(2)从理论上表示。
V1＝(Vs 2/2dtanθ)·Δt (2)
在该情况下，如同在本实施方式中的用于流量的计算方法的示例中那样，通过校正表达式(2)，可以使用校正之后的公式来计算准确的速度。
(g)在上述实施方式中，第一头线缆CA1和第二头线缆CA2均包括屏蔽线缆。然而，本发明不限于此。第一头线缆CA1和第二头线缆CA2均可以由不包括屏蔽层的非屏蔽线缆构成。
(h)在上述实施方式中，连接器CN1和CN2分别设置于主体部30的壳体30c和中继线缆CA3，从而中继线缆CA3和主体部30被构造为能够可拆卸地安装。然而，本发明不限于此。
代替分别设置于主体部30的壳体30c和中继线缆CA3中的连接器CN1和CN2，可以在中继部20的壳体20c和中继线缆CA3中设置被构造为能够可拆卸地彼此安装的两个连接器。在该情况下，能够可拆卸地安装中继线缆CA3和中继部20。
可选地，连接器CN1和CN2可以分别设置于主体部30的壳体30c和中继线缆CA3，并且被构造为能够可拆卸地安装的两个连接器可以分别设置于中继部20的壳体20c和中继线缆CA3。在该情况下，能够可拆卸地安装中继线缆CA3和主体部30并且能够可拆卸地安装中继线缆CA3和中继部20。
(i)在上述实施方式中，供头部10安装的管P是树脂管。然而，本发明不限于此。管P可以是金属管。
(j)在上述实施方式中，第一头部11和第二头部12被布置为所谓的Z型布置。然而，本发明不限于此。第一头部11和第二头部12可以被设置为在管P的轴向上并排布置第一头部11和第二头部12的布置(所谓的V型布置)。
在V型布置中，使通过第一超声波元件101发送的超声波以入射角θ入射到管P中的流体，此后被管P的内表面以反射角θ反射并且被第二超声波元件102接收。类似地，使通过第二超声波元件102发送的超声波以入射角θ入射到管P中的流体，此后被管P的内表面以反射角θ反射并被第一超声波元件101接收。
在该情况下，基于如下说明的表达式(3)计算在管P中流动的流体的流量Q。在表达式(3)中，Δt表示在中继部20中计算的时间差，d表示管P的内径，θ表示超声波在流体中的入射角，Vs表示超声波在流体中的速度，K表示流量校正系数。
Q＝(1/K)·(πdVs 2/16tanθ)·Δt (3)
在该情况下，如在以上所述的实施方式中的用于流量的计算方法的示例中，通过校正表达式(3)，可以使用校正之后的公式来计算准确的流量。
(k)在上述实施方式中，树脂构件113填充在第一头部11的壳体11c和第二头部12的壳体12c中，并且树脂构件211填充在中继部20的壳体20c中。然而，本发明不限于此。在壳体11c、12c和20c中可以不填充树脂构件113和211。
(l)在上述实施方式中，校正信息存储部207设置于中继部20。然而，本发明不限于此。校正信息存储部207可以设置于主体部30、而不是设置于中继部20。
[8]技术方案的构成要素与实施方式的部分之间的对应关系
技术方案的构成要素与实施方式的部分之间的对应关系的示例如下所述。然而，本发明不限于如下所述的示例。
在本实施方式中，管P是管的示例。流量传感器1是夹合式超声波流量传感器的示例。第一发送回路202和第二发送回路203是驱动回路的示例。第一超声波元件101是第一超声波元件的示例。第二超声波元件102是第二超声波元件的示例。放大器回路204和A/D转换器205是信号处理部的示例。开关回路201是开关部的示例。
测量信息产生部206b是信息产生部的示例。主体控制部302或测量信息产生部206b是流量计算部的示例。主体控制部302、操作部304以及存储部305是条件设定部的示例。输出回路306是输出部的示例。壳体11c和12c是头壳的示例。壳体20c是中继壳的示例。壳体30c是主体壳的示例。
第一头线缆CA1和第二头线缆CA2是第一线缆的示例。中继线缆CA3是第二线缆的示例。A/D转换器205是模拟/数字转换器的示例。放大器回路204是放大器回路的示例。校正信息存储部207是校正存储部的示例。通信回路208是通信回路的示例。
电源回路209是第一电源回路的示例。电源回路307是第二电源回路的示例。梁530是固定构件的示例。显示灯103是显示灯的示例。显示灯驱动回路210是显示灯驱动回路的示例。显示灯控制部206c是显示灯控制部的示例。
壳体11c是第一头壳的示例。壳体12c是第二头壳的示例。第一头线缆CA1是第一头线缆的示例。第二头线缆CA2是第二头线缆的示例。安装孔290是安装孔的示例。
还能够使用具有在技术方案中说明的构造或功能的其它各种要素来作为技术方案的构成要素。

Claims (12)

1.一种夹合式超声波流量传感器，其测量在管中流动的流体的流量，所述夹合式超声波流量传感器包括：
驱动回路，其被构造为产生第一驱动信号和第二驱动信号；
第一超声波元件，其能够响应于所述第一驱动信号发送超声波并且能够接收超声波；
第二超声波元件，其能够响应于所述第二驱动信号发送超声波并且能够接收超声波；
信号处理部，其被构造为对从所述第一超声波元件和所述第二超声波元件输出的超声波信号进行预定的信号处理；
开关部，其被构造为进行第一状态与第二状态的切换，在所述第一状态下所述第二超声波元件和所述信号处理部连接，在所述第二状态下所述第一超声波元件和所述信号处理部连接；
信息产生部，其被构造为基于在所述信号处理部进行所述信号处理之后的超声波信号来产生关于所述管中的流体的流量的、作为测量信息的信息；
流量计算部，其被构造为基于由所述信息产生部产生的所述测量信息来计算流量值；
条件设定部，其用于设定要输出到所述夹合式超声波流量传感器的外部的流量值的输出条件；
输出部，其被构造为根据所述输出条件将由所述流量计算部计算的所述流量值输出到所述夹合式超声波流量传感器的外部；
头壳，其被构造为收纳所述第一超声波元件；
中继壳，其被构造为收纳所述驱动回路、所述信号处理部、所述开关部以及所述信息产生部；
主体壳，其被构造为收纳所述条件设定部和所述输出部；
第一线缆，其连接在所述头壳与所述中继壳之间并且被构造为发送所述第一驱动信号和从所述第一超声波元件输出的超声波信号；以及
第二线缆，其连接在所述中继壳与所述主体壳之间并且被构造为发送由所述信息产生部产生的测量信息或者由所述流量计算部计算的流量值。
2.根据权利要求1所述的夹合式超声波流量传感器，其特征在于，
从所述第一超声波元件和所述第二超声波元件输出的超声波信号具有模拟信号格式，并且
所述信号处理部包括模拟/数字转换器，所述模拟/数字转换器被构造为对从所述第一超声波元件和所述第二超声波元件输出的超声波信号进行作为所述信号处理的模拟/数字转换处理。
3.根据权利要求1所述的夹合式超声波流量传感器，其特征在于，所述信号处理部包括放大器回路，所述放大器回路被构造为对从所述第一超声波元件和所述第二超声波元件输出的超声波信号进行作为所述信号处理的放大处理。
4.根据权利要求1所述的夹合式超声波流量传感器，其特征在于，
所述夹合式超声波流量传感器还包括校正存储部，所述校正存储部被构造为存储校正信息以校正所述测量信息与所述管中的流体的流量之间的预定关系，其中，
所述流量计算部基于由所述信息产生部产生的测量信息和存储在所述校正存储部中的校正信息来计算流量值，并且
所述中继壳还收纳所述校正存储部。
5.根据权利要求1所述的夹合式超声波流量传感器，其特征在于，
所述夹合式超声波流量传感器还包括通信回路，所述通信回路被构造为使所述第二线缆发送由所述信息产生部产生的测量信息或者由所述流量计算部计算的流量值，其中
所述中继壳还收纳所述通信回路。
6.根据权利要求1所述的夹合式超声波流量传感器，其特征在于，所述夹合式超声波流量传感器还包括：
第一电源回路，其被构造为向所述驱动回路、所述信号处理部、所述开关部以及所述信息产生部供应电力；和
第二电源回路，其被构造为向所述条件设定部、所述输出部以及所述第一电源回路供应电力，其中，
所述中继壳还收纳所述第一电源回路，
所述主体壳还收纳所述第二电源回路，并且
所述第二线缆被构造为还发送电力。
7.根据权利要求1所述的夹合式超声波流量传感器，其特征在于，
所述中继壳具有在一个方向上延伸的细长形状，
所述第一线缆连接到所述中继壳的一端，并且
所述第二线缆连接到所述中继壳的另一端。
8.根据权利要求1所述的夹合式超声波流量传感器，其特征在于，所述中继壳被构造为能够被支撑在所述中继壳通过所述第一线缆和所述第二线缆中的至少一者悬挂于任意固定构件的状态下。
9.根据权利要求1所述的夹合式超声波流量传感器，其特征在于，所述夹合式超声波流量传感器还包括：
显示灯，其安装到所述头壳；
显示灯驱动回路，其被构造为产生用于驱动所述显示灯的第三驱动信号；以及
显示灯控制部，其被构造为基于与通过所述信息产生部产生的测量信息对应的流量值来控制所述显示灯驱动回路，其中，
所述中继壳还收纳所述显示灯驱动回路和所述显示灯控制部，并且
所述第一线缆还发送所述第三驱动信号。
10.根据权利要求1所述的夹合式超声波流量传感器，其特征在于，
所述头壳包括：
第一头壳，其被构造为存储所述第一超声波元件；和
第二头壳，其被构造为收纳所述第二超声波元件，并且
所述第一线缆包括：
第一头线缆，其连接在所述第一头壳与所述中继壳之间以发送所述第一驱动信号和从所述第一超声波元件输出的超声波信号；和
第二头线缆，其连接在所述第二头壳与所述中继壳之间以发送所述第二驱动信号和从所述第二超声波元件输出的超声波信号。
11.根据权利要求1所述的夹合式超声波流量传感器，其特征在于，所述信息产生部产生如下的时间差作为测量信息：所述时间差为从所述第一超声波元件通过流体发送到所述第二超声波元件的超声波的传播时间与从所述第二超声波元件发送到所述第一超声波元件的超声波的传播时间之间的时间差。
12.根据权利要求1所述的夹合式超声波流量传感器，其特征在于，在所述中继壳中形成用于将所述中继壳安装到任意固定构件的安装孔。
CN201910191037.XA 2018-03-14 2019-03-12 夹合式超声波流量传感器 Active CN110274646B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018047213A JP6948968B2 (ja) 2018-03-14 2018-03-14 クランプオン式超音波流量センサ
JP2018-047213 2018-03-14

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110274646A true CN110274646A (zh) 2019-09-24
CN110274646B CN110274646B (zh) 2024-09-20

Family

ID=67905385

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910191037.XA Active CN110274646B (zh) 2018-03-14 2019-03-12 夹合式超声波流量传感器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10641629B2 (zh)
JP (1) JP6948968B2 (zh)
CN (1) CN110274646B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10591329B2 (en) * 2016-06-14 2020-03-17 Apator Miitors Aps Reflector clamping member and use thereof
US10830621B2 (en) * 2016-07-08 2020-11-10 Apator Miitors Aps Ultrasonic flow meter with improved ADC arrangement
US12085431B2 (en) 2021-08-31 2024-09-10 Keyence Corporation Ultrasonic flow sensor

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1616932A (zh) * 2003-11-10 2005-05-18 松下电器产业株式会社 超声波流量计及其制造方法
US20070151362A1 (en) * 2003-12-26 2007-07-05 Michitsugu Mori Ultrasonic flowmeter, wedge for ultrasonic flowmeter, method for setting ultrasonic transmitting/receiving unit, and ultrasonic transmitting/receiving unit
JP2007208379A (ja) * 2006-01-31 2007-08-16 Ngk Spark Plug Co Ltd 超音波センサユニット
US20070227262A1 (en) * 2006-03-30 2007-10-04 Krohne Ag Ultrasonic flow rate measuring device
JP2008164465A (ja) * 2006-12-28 2008-07-17 Ricoh Elemex Corp 超音波流量計
CN103308105A (zh) * 2012-03-08 2013-09-18 横河电机株式会社 超声波测量设备
CN105067056A (zh) * 2014-05-07 2015-11-18 阿自倍尔株式会社 超声波流量计以及超声波吸收体的异常判定方法
CN205642485U (zh) * 2016-03-31 2016-10-12 矢崎能源系统公司 气量表
CN106153131A (zh) * 2015-05-14 2016-11-23 株式会社基恩士 超声波流量开关
CN106153148A (zh) * 2015-05-14 2016-11-23 株式会社基恩士 超声波流量开关

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH073093U (ja) * 1993-06-04 1995-01-17 東洋ガスメーター株式会社 ガスメ−タのデ−タ設定・読み込み確認システム
JP2000009508A (ja) * 1998-04-21 2000-01-14 Aichi Tokei Denki Co Ltd 超音波ドップラー流速計
JP3668119B2 (ja) * 2000-10-10 2005-07-06 株式会社東芝 流量測定装置
JP2003042822A (ja) * 2001-07-27 2003-02-13 Amano Corp 流体の流速流量計測装置
US7274996B2 (en) * 2003-10-20 2007-09-25 Genscape Intangible Holding, Inc. Method and system for monitoring fluid flow
JP2005337769A (ja) * 2004-05-25 2005-12-08 Yokogawa Electric Corp 流量計測装置
EP2607864B8 (en) * 2011-12-19 2017-08-02 Endress+Hauser Consult AG Method of in line verification of a flow meter
WO2013106090A1 (en) * 2012-01-12 2013-07-18 Daniel Measurement And Control, Inc. Meter having banded shroud
EP2743653A1 (de) * 2012-12-13 2014-06-18 Sick Ag Ultraschallwandler und Verfahren zum Erzeugen und/oder Aufnehmen von Ultraschallsignalen
JP2016080433A (ja) * 2014-10-14 2016-05-16 横河電機株式会社 超音波流量計
JP6491949B2 (ja) * 2015-05-14 2019-03-27 株式会社キーエンス 超音波流量スイッチ
DE102015121462A1 (de) * 2015-12-09 2017-06-14 Endress + Hauser Flowtec Ag Anschlußvorrichtung zum mechanischen Verbinden eines Elektronik-Gehäuses und eines Meßwandler-Gehäuses, Meßwandler mit einer einer solchen Anschlußvorrichtung bzw. damit gebildetes Feldgerät
JP6747994B2 (ja) 2017-01-26 2020-08-26 株式会社キーエンス 超音波流量センサ及びその取付方法
JP6767888B2 (ja) 2017-01-26 2020-10-14 株式会社キーエンス 超音波流量センサ及びこれを用いた温度測定方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1616932A (zh) * 2003-11-10 2005-05-18 松下电器产业株式会社 超声波流量计及其制造方法
US20070151362A1 (en) * 2003-12-26 2007-07-05 Michitsugu Mori Ultrasonic flowmeter, wedge for ultrasonic flowmeter, method for setting ultrasonic transmitting/receiving unit, and ultrasonic transmitting/receiving unit
JP2007208379A (ja) * 2006-01-31 2007-08-16 Ngk Spark Plug Co Ltd 超音波センサユニット
US20070227262A1 (en) * 2006-03-30 2007-10-04 Krohne Ag Ultrasonic flow rate measuring device
JP2008164465A (ja) * 2006-12-28 2008-07-17 Ricoh Elemex Corp 超音波流量計
CN103308105A (zh) * 2012-03-08 2013-09-18 横河电机株式会社 超声波测量设备
CN105067056A (zh) * 2014-05-07 2015-11-18 阿自倍尔株式会社 超声波流量计以及超声波吸收体的异常判定方法
CN106153131A (zh) * 2015-05-14 2016-11-23 株式会社基恩士 超声波流量开关
CN106153148A (zh) * 2015-05-14 2016-11-23 株式会社基恩士 超声波流量开关
CN205642485U (zh) * 2016-03-31 2016-10-12 矢崎能源系统公司 气量表

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王翥;崔晓志;侯春雷;: "超声波传感器接收信号强度非对称性分析及对策", 传感技术学报, no. 01, 15 January 2015 (2015-01-15) *

Also Published As

Publication number Publication date
US20190285451A1 (en) 2019-09-19
US10641629B2 (en) 2020-05-05
JP2019158679A (ja) 2019-09-19
JP6948968B2 (ja) 2021-10-13
CN110274646B (zh) 2024-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110274646A (zh) 夹合式超声波流量传感器
CN110274644A (zh) 夹合式超声波流量传感器
CN111964752B (zh) 超声波流量开关
US8044657B2 (en) Isolated magnetostrictive buffered liquid level sensor
US7450055B2 (en) Coaxial connector in radar level gauge
WO2003085365A1 (en) Level measurement device having electronics and antenna in one housing
JP4206340B2 (ja) 据付用ねじ山付きロッドアンテナ
US10569303B2 (en) Ultrasonic transducer, and method for producing an ultrasonic transducer
US4365515A (en) Ultrasonic sensing
RU2016119314A (ru) Система радарного уровнемера и блок отражателя
RU2004110782A (ru) Ультразвуковой способ измерения расхода жидких и/или газообразных сред и устройство для его осуществления
CN201589860U (zh) 一种具有低瞬态响应的高频宽带水声发射器
JP6948969B2 (ja) クランプオン式超音波流量センサ
WO1997010490A1 (en) A device for determining the amount of liquid flowing through a piping system
CN211478132U (zh) 一种数字式ph传感器
CN108548580A (zh) 一种大口径多声道超声传感器结构
CN209748762U (zh) 一种耳机
ATE412880T1 (de) Mehrfachanordnung zur füllstandsmessung für kraftstoff-vorratsbehälter
US20050179438A1 (en) Method for producing ph probes
CN219455188U (zh) 一种科里奥利质量流量计的导线管装置
CN213933913U (zh) 一种测量风速的超声波探头和装置
CN212963670U (zh) 用于沉积物声学特性原位测量系统的嵌入式水听器
JP7533329B2 (ja) 温度測定装置および送電設備物理量測定装置
JP3841671B2 (ja) 貯槽の残量検出装置およびその取付方法
CN1948929B (zh) 具有柔性连接件的填充高度和/或边界高度测量设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant