CN117906690A - 超声波流量计 - Google Patents

Abstract

一种超声波流量计，其能够精确地测量在非金属管中流动的气体的流量。超声波流量计包括具有第一角度的第一楔形构件、具有第二角度的第二楔形构件以及流量测量单元，该流量测量单元基于由管激发的纵波的传播时间差来测量气体的流量。第一角度和第二角度被构造为使得管激发纵波和横波两者，并且横波对于纵波的混合比为10％以下。

Description

超声波流量计

技术领域

本公开涉及一种超声波流量计，其使用超声波信号测量流过流路的流体的流量。

背景技术

作为测量流过流路的流体的流量的测量仪器，通常已知热式流量传感器。热式流量传感器包括配置在流路中的上游加热器和下游加热器，检测当流体流动时的上游加热器和下游加热器的温度分布的变化，并基于检测的结果测量流量。

然而，在热式流量传感器中，当发生不均匀流动或湍流扰动时，测量是不稳定的，因此，在加热器的上游需要整流板。当设置了整流板时，产生压力损失，整流板容易被污染物堵塞，从而压力损失可能进一步增大。此外，热式流量传感器的加热器容易受到污物的影响并且是易碎的，这是不利的。

同时，已知超声波流量计作为使用超声波信号测量流过流路的流体的流量的测量仪器(参见例如日本特开2020-109360号公报)。在日本特开2020-109360号公报中公开的超声波流量计是一种夹装型超声波流量计，其可拆卸地附接到金属管道的外壁并从金属管道的外部测量气体的流量。

日本特开2020-109360号公报的夹装型超声波流量计的测量原理是所谓的传播时间差型，其中使超声波信号倾斜地通过在金属管道中流动的气体，在沿着流动的方向和与流动相反的方向之间测量超声波信号的传播时间差，并且从传播时间差计算出气体的流速和流量。

同时，例如，在诸如气缸的气动系统中，气缸的操作定时调节、吹送速率的调节等由速度控制器调节，基于空气压力的节流阀的开度由调整器设定。如果在气动系统的流路中途配置流量计，则可以基于流量来管理系统的操作，这是有效的。

然而，如果配置了热式流量传感器，则调节条件由于上述整流板所产生的压力损失而发生变化，从而需要重新调节，并且由于随着时间的推移而发生堵塞，需要高频度的调节和维护。

在这一点上，如果使用日本特开2020-109360号公报的夹装型超声波流量计，则不需要在流路中配置整流板，因此认为不会出现如在配置了热式流量传感器的情况中那样的问题。

然而，日本特开2020-109360号公报的夹装型超声波流量计通过利用金属管道的共振现象来增强信号以及通过提高信噪比(S/N)能够精确地测量流体的流量。因此，与金属管道的附接是前提条件，并且通常在气动系统中使用的软树脂管道的情况下声速慢，从而难以激发金属管道中使用的导波。

此外，在日本特开2020-109360号公报中，可以通过从金属管道的外部发射用于流量测量的超声波信号来测量在内部流动的液体，但是，在如气动系统中那样对象流体是气体的情况下，气体具有比液体小的密度和慢的声速，因此，当从管道外部执行测量时信号强度降低，并且难以执行测量。

发明内容

本公开是鉴于这一点而做出的，其目的是能够精确地测量在非金属管中流动的气体的流量。

为了实现上述目的，根据本公开的一个实施方式，可以采用一种测量在非金属管中流动的气体的流量的超声波流量计。超声波流量计包括：发射和接收超声波信号的第一超声波元件；发射和接收超声波信号的第二超声波元件；第一楔形构件，其中与第一超声波元件相对的第一表面和与管的外表面相对的第二表面形成第一角度，第一楔形构件传播超声波信号；第二楔形构件，其中与第二超声波元件相对的第三表面和与管的外表面相对的第四表面形成第二角度，第二楔形构件传播超声波信号；壳体，其容纳第一超声波元件、第一楔形构件、第二超声波元件和第二楔形构件；以及流量测量单元，其基于在第一超声波元件和第二超声波元件之间发射和接收的超声波信号中的在管中被激发的纵波的传播时间差来测量在管中流动的气体的流量。第一楔形构件的第一角度和第二楔形构件的第二角度被构造为使得管激发纵波和横波两者，并且横波对于纵波的混合比为10％以下。

也就是说，管通过所发射的超声波信号来激发纵波和横波两者。由于纵波和横波的声速不同，因此可以设想纵波和横波彼此减弱使得信号强度降低从而变得难以测量流量的情况。为此，期望激发纵波和横波中的仅一者用于测量，但是当比较纵波和横波的信号强度时，纵波中的信号强度较高。

在本实施方式中，管激发纵波和横波两者，但是第一楔形构件的第一角度和第二楔形构件的第二角度被设定为使得横波对于纵波的混合比为10％以下。当横波的混合比超过10％时，纵波和横波倾向于彼此减弱。然而，当横波的混合比为10％以下时，使用具有相对高的信号强度的纵波的测量变得可行，因此改善了测量精度。

根据本公开的另一个实施方式，超声波流量计的第一楔形构件和第二楔形构件的声速可以被设定为1800m/秒以上且2500m/秒以下。由第一超声波元件的发射和接收超声波信号的表面和管的外表面形成的角度以及由第二超声波元件的发射和接收超声波信号的表面和管的外表面形成的角度为20度以上且40度以下。

根据该构造，由于在超声波元件的发射和接收超声波信号的表面和管的外表面之间形成的角度为30度以上且40度以下，因此当管通过超声波信号激发纵波和横波两者时，横波对于纵波的混合比变为10％以下。这使得能够使用具有相对高的信号强度的纵波进行测量，因此，改善了测量精度。

此外，第一超声波元件的发射和接收超声波信号的表面的长度以及第二超声波元件的发射和接收超声波信号的表面的长度可以被设定为30mm以下。结果，通过设定上述角度范围(20度以上且40度以下)而获得的操作效果被充分增强，同时避免壳体大小的增加，并且可以以高精度执行使用纵波的测量。

此外，第一超声波元件和第二超声波元件可以被构造为发射小于2MHz的超声波信号。结果，能够以适于测量在非金属管中流动的气体的流量的频率域来传播超声波信号。

此外，在第一楔形构件和管的外表面之间以及在第二楔形构件和管的外表面之间分别夹设有声耦合构件，使得从各个超声波元件发射的超声波信号易于被传输到管，并且可以抑制杂散信号。

此外，可以设置从与第一楔形构件和第二楔形构件彼此相对的方向不同的方向支撑管的外表面的支撑部。在这种情况下，第一楔形构件和第二楔形构件被配置为从径向上的两侧将管夹在中间，并且支撑部可以包括从径向上的两侧支撑管的第一支撑部和第二支撑部。结果，通过将弯曲或压溃的管形成为适于测量的形状，可以适当地设定相对于第一楔形构件和第二楔形构件的相对位置。

此外，第一楔形构件和第二楔形构件之间的距离可以被设定为使得管在径向上被压。在这种情况下，可以设置用于释放变形后的管的一部分的释放边缘部。管可以是由尼龙、特氟龙(注册商标)和聚氨酯中的任何一种制成的树脂管。

此外，壳体可以包括第一壳体和第二壳体，该第一壳体和第二壳体被配置为在径向上将管夹在中间并且彼此联接。在这种情况下，第一楔形构件和第一超声波元件可以容纳在第一壳体中，而第二楔形构件和第二超声波元件可以容纳在第二壳体中。

如上所述，当管激发纵波和横波两者时，通过使用具有相对高的信号强度的纵波，可以精确地测量在非金属管中流动的气体的流量。

附图说明

图1是示出根据本发明的第一实施方式的超声波流量计附接到管之前的状态的立体图；

图2是根据第一实施方式的超声波流量计的截面图；

图3是沿着图2中的线III-III截取的截面图；

图4是示出超声波流量计所附接的管的状态的截面图；

图5A和图5B是用于比较超声波流量计所附接的管的截面形状的视图，图5A示出了没有支撑部的情况，而图5B示出了有支撑部的情况；

图6是示出纵波和横波的透射率的曲线图；

图7A和图7B是用于描述取决于楔形构件的角度的定向过滤器特性的差异的视图，图7A示出了大角度的情况，而图7B示出了小角度的情况；

图8是示出由接收侧元件接收的超声波信号的示例的视图；

图9是与图3对应的根据本发明的第二实施方式的视图；

图10是示出省略了根据第二实施方式的超声波流量计的壳体的状态的立体图；

图11是与图4对应的根据第二实施方式的视图；以及

图12A和图12B是用于描述从根据第二实施方式的第一超声波元件发射的超声波信号的传播的视图，图12A示出了比较例，而图12B示出了本发明。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本发明的实施方式。请注意，以下对优选实施方式的描述本质上仅是示例，而不旨在限制本发明、其应用或其用途。

(第一实施方式)

图1示出了根据本发明的第一实施方式的超声波流量计1附接到管100之前的状态。图2至图4示出了超声波流量计1附接到管100的状态。

超声波流量计1被构造为能够测量例如包括压缩空气的各种气体的流量。超声波流量计1可以被结合在气动系统(未示出)中并使用。将气动系统粗略地分类为用于驱动系统用途的系统、用于排放系统用途的系统和用于抽吸系统用途的系统。用于驱动系统用途的系统是诸如气缸、卡盘或压配机等的使用压缩空气的压力将力施加到构件的系统。用于排放系统用途的系统例如用于吹送、清除、涂料等的喷涂、安置、泄漏测试等。用于抽吸系统用途的系统用于例如抽吸和抽真空。

气动系统设置有管100，由压缩机压缩的压缩空气流过该管100。管100是由非金属材料制成的非金属管。其材料的示例可以包括树脂材料，并且当使用树脂材料时获得树脂管100。形成管100的树脂材料的示例包括尼龙、特氟龙、聚氨酯等，并且可以使用这些材料中的任何一种。此外，管100的外径被设定在3mm以上且20mm以下的范围内。该管100具有易于操作的柔软性，并且还可以在不压溃流路的情况下弯曲。

管100设置有速度控制器、节流阀等，并且气缸等的操作定时调节、吹送速率的调节等由速度控制器调节，基于空气压力的节流阀的开度由调整器设定。在本实施方式中，超声波流量计1附接到气动系统的管100，并且超声波流量计1使用超声波信号来测量流过管100中的流路的流体的流量，使得可以基于该流量来管理气动系统的操作。超声波流量计1还可以测量压缩空气之外的例如氮气、氩气等的流量。流量由超声波流量计1测量的流体也可以称为例如对象流体或待测量流体。

在下文中，将描述超声波流量计1的具体结构。超声波流量计1是可拆卸地附接到管100的夹装型流量计，并且如图1所示包括可彼此分离的第一分割体10和第二分割体20。如图2至图4所示，管100被第一分割体10和第二分割体20从径向上的两侧夹在中间。此外，在本实施方式的描述中，“上游”和“下游”是以管100中的流体的流动方向为基准来定义的，但该定义仅为了便于描述，并不限制本发明。此外，图1至图4中的上侧被称为超声波流量计1的“上”，而图1至图4中的下侧被称为超声波流量计1的“下”，但这也仅为了便于描述，并不限制本发明。

如图2所示，超声波流量计1包括第一超声波元件11、第二超声波元件12、第一楔形构件14和第二楔形构件15。第一超声波元件11和第二超声波元件12都发射和接收超声波信号，并且由例如压电元件等构造而成且整体上具有板形状。第一超声波元件11位于管100外部的径向上的一侧(图3中的上侧)，并且具有发射和接收超声波信号的发射/接收表面11a。此外，第二超声波元件12位于管100外部的径向上的另一侧(图3中的下侧)，并且具有发射和接收超声波信号的发射/接收表面12a。第一超声波元件11的发射/接收表面11a的长度L1和第二超声波元件12的发射/接收表面12a的长度L2都被设定为30mm以下。此外，如图4所示，第一超声波元件11的发射/接收表面11a的宽度W1和第二超声波元件12的发射/接收表面12a的宽度W2都被设定为20mm以下。

第一楔形构件14在第一超声波元件11和管100之间传播超声波信号，并且在管100外部被配置在第一超声波元件11和管100之间。第一楔形构件14具有与管100的外表面相对的管侧表面14a和与第一超声波元件11的发射/接收表面11a相对的元件侧表面14b。第一超声波元件11设置在第一楔形构件14上。

第一楔形构件14的管侧表面14a由平行于管100的管道轴线X延伸的表面构造而成。第一楔形构件14的元件侧表面14b以随着朝向上游侧去而远离管100的管道轴线X的方式相对于管道轴线X以预定角度倾斜。因此，第一楔形构件14的管侧表面14a和元件侧表面14b相对于管道轴线X的角度彼此不同，从而第一楔形构件14具有厚度尺寸随着朝向上游侧去而增大的形状。第一楔形构件14可以由例如聚亚苯基砜(PPSU)、聚苯硫醚(PPS)等制成。由此，第一楔形构件14具有1800m/秒以上且2500m/秒以下的声速。

第一楔形构件14的元件侧表面14b是第一表面，而第一楔形构件14的管侧表面14a是第二表面。元件侧表面14b和管侧表面14a形成第一角度α1。此外，由于第一楔形构件14的元件侧表面14b沿着第一超声波元件11的发射/接收表面11a延伸并且第一楔形构件14的管侧表面14a沿着管100的外表面延伸，所以当从管100的侧面观察时，在发射/接收表面11a和管100的外表面之间形成的角度是第一角度α1。第一角度α1的细节将在后面描述。

在第一楔形构件14的管侧表面14a和管100的外表面之间夹设有声耦合构件13c。管100的外表面与声耦合构件13c接触，并且第一楔形构件14的管侧表面14a与声耦合构件13c接触。声耦合构件13c可以是构成第一楔形构件14的一部分的构件或构成管100的一部分的构件。声耦合构件13c由例如由橡胶、油脂等制成的粘弹性体制成。当声耦合构件13c由橡胶制成时，声耦合构件可以由交联橡胶制成，例如丁基橡胶(异丁二烯-异戊二烯橡胶(IIR))、乙烯(乙烯-丙烯橡胶(EPDM))、丁腈橡胶(NBR)(丙烯腈-丁二烯橡胶(BR)、氟橡胶(FKM)、表氯醇橡胶(ECO)、降冰片烯橡胶(NOR)等。此外，当声耦合构件13c由橡胶制成时，可以使用预先模制成片形状的橡胶。

第二楔形构件15在第二超声波元件12和管100之间传播超声波信号，并且在管100外部被配置在第二超声波元件12和管100之间。也就是说，第一楔形构件14和第二楔形构件15被配置为从径向上的两侧将管100夹在中间。

如图4所示，第一楔形构件14和第二楔形构件15之间的距离被设定为在径向上压住管100。也就是说，没有施加外力时的管100的形状由虚线表示。第一楔形构件14的管侧面14a和第二楔形构件15的管侧面15a之间的距离短于包括声耦合构件13c的管100的外径尺寸，由此超声波流量计1所附接的管100在径向上被压且变形。

第二楔形构件15具有与管100的外表面相对的管侧表面15a和与第二超声波元件12的发射/接收表面12a相对的元件侧表面15b。第二超声波元件12设置在第二楔形构件15上。

第二楔形构件15的管侧表面15a由平行于管100的管道轴线X延伸的表面构造而成。第二楔形构件15的元件侧表面15b以随着朝向上游侧去而远离管100的管道轴线X的方式相对于管道轴线X以预定角度倾斜。因此，第二楔形构件15的管侧表面15a和元件侧表面15b相对于管道轴线X的角度彼此不同，从而第二楔形构件15具有厚度尺寸随着朝向下游侧去而增大的形状。第二楔形构件15由与第一楔形构件14相同的材料制成，因此，第二楔形构件15具有1800m/秒以上且2500m/秒以下的声速。

第二楔形构件15的元件侧表面15b是第三表面，而第二楔形构件15的管侧表面15a是第四表面。元件侧表面15b和管侧表面15a形成第二角度α2。此外，由于第二楔形构件15的元件侧表面15b沿着第二超声波元件12的发射/接收表面12a延伸并且第二楔形构件15的管侧表面15a沿着管100的外表面延伸，因此当从管100的侧面观察时，在发射/接收表面12a和管100的外表面之间形成的角度是第二角度α2。第二角度α2的细节将在后面描述。

第二楔形构件15的管侧表面15a和管100的外表面之间夹设有声耦合构件13c。管100的外表面与声耦合构件13c接触，并且第二楔形构件15的管侧表面15a与声耦合构件13c接触。声耦合构件13c可以是构成第二楔形构件15的一部分的构件。

第一分割体10包括第一超声波元件11、第一楔形构件14以及容纳第一超声波元件11和第一楔形构件14的第一壳体30。第一壳体30包括第一箱形部31和第一基座部32。第一箱形部31向下敞开并且形成为在管100的长度方向上长，第一超声波元件11和第一楔形构件14被配置在第一箱形部31内部。第一附接板部14c设置在第一楔形构件14的周缘部处。第一附接板部14c固定到第一箱形部31或第一基座部32。

第一基座部32被配置在第一箱形部31下方并且与第一箱形部31成一体。如图3所示，在第一基座部32的中央处形成第一敞开口32a，并且第一敞开口32a具有在管100的长度方向上长的形状。第一楔形构件14的管侧表面14a被配置为面向下穿过第一敞开口32a。当声耦合构件13c粘附到管侧表面14a时，声耦合构件13c被配置为面向下穿过第一敞开口32a。

如图1所示，第一基座部32在纵向上的两侧形成为从第一箱形部31延伸。在第一基座部32的纵向上的两侧形成有供螺钉S(图2中仅部分示出)插入穿过的螺钉插入孔32b。此外，如图4所示，第一基座部32设置有一对上支撑部32c，该上支撑部32c从与第一楔形构件14和第二楔形构件15彼此相对的方向(上下方向)不同的方向(侧方)支撑管100的外表面。上支撑部32c从第一基座部32的下表面向下突出并且在管100的长度方向上延伸。位于图4中的右侧的上支撑部32c被定义为第一支撑部，位于图4中的左侧的上支撑部32c被定义为第二支撑部，并且右上支撑部32c和左上支撑部32c从径向上的两侧支撑管100。

如图3所示，第二分割体20包括第二超声波元件12、第二楔形构件15以及容纳第二超声波元件12和第二楔形构件15的第二壳体40。在本实施方式中，壳体包括第一壳体30和第二壳体40。第二壳体40包括第二箱形部41和第二基座部42。第二箱形部41向上敞开并且形成为在管100的长度方向上长，第二超声波元件12和第二楔形构件15被配置在第二箱形部41内部。第二附接板部15c设置在第二楔形构件15的周缘部处。第二附接板部15c固定到第二箱形部41或第二基座部42。

第二基座部42被配置在第二箱形部41上方并且与第二箱形部41成一体。如图3所示，在第二基座部42的中央处形成第二敞开口42a，并且第二敞开口42a具有在管100的长度方向上长的形状。第二楔形构件15的管侧表面15a被配置为面向上穿过第二敞开口42a。当声耦合构件13c粘附到管侧表面15a时，声耦合构件13被配置为面向上穿过第二敞开口42a。

如图1所示，第二基座部42在纵向上的两侧形成为从第二箱形部41延伸。供已经插入穿过第一基座部32的螺钉插入孔32b的螺钉S插入穿过的螺钉插入孔42b形成在第二基座部42的纵向上的两侧。插入螺钉插入孔42b的螺钉S与螺母(未示出)螺合。

此外，如图4所示，第二基座部42设置有一对下支撑部42c，该下支撑部从与第一楔形构件14和第二楔形构件15彼此相对的方向(上下方向)不同的方向(侧方)支撑管100的外表面。下支撑部42c以与上支撑部32c相同的方式被配置。位于图4中的右侧的下支撑部42c被定义为第一支撑部，位于图4中的左侧的下支撑部42c被定义为第二支撑部，并且右下支撑部42c和左下支撑部42c与上支撑部32c一起从径向上的两侧支撑管100。

右上支撑部32c和左上支撑部32c之间的距离被设定为比管100的外径窄。此外，类似地，右下支撑部42c和左下支撑部42c之间的距离也被设定为比管100的外径窄。结果，管100被右上支撑部32c和左上支撑部32c以及右下支撑部42c和左下支撑部42c在径向上加压并变形。

如图4所示，超声波流量计1的第一壳体30和第二壳体40被配置为在径向上将管100夹在中间并且通过螺钉S(如图2所示)彼此联接。因此，在第一壳体30和第二壳体40彼此联接的状态下形成用于配置管100的空间R。空间R是由第一楔形构件14、第二楔形构件15、上支撑部32c和下支撑部42c包围的空间。配置在空间R中的管100如上所述在上下方向和左右方向上被加压并且变形。空间R的四个角R1均是用于释放变形之后的管100的一部分的释放边缘部。

图5A和图5B是用于比较超声波流量计1所附接的管100的截面形状的视图。图5A示出了没有设置上支撑部32c和下支撑部42c的情况，而图5B示出了设置有上支撑部32c和下支撑部42c的情况。如图5A所示，如果不设置上支撑部32c和下支撑部42c，则在上下方向上受到加压力的管100具有接近在倾斜方向上具有长直径的椭圆形的形状，并且具有管100的上部分与第一楔形构件14的右侧区域强接触且管100的下部分与第二楔形构件15的左侧区域强接触的扭曲形状。于是，例如，第二超声波元件12难以接收从第一超声波元件11发射的超声波信号，这可能不利地影响测量精度。另一方面，当如图5B所示设置有上支撑部32c和下支撑部42c时，管100具有左右对称的形状和上下对称的形状。例如，从第一超声波元件11发射的超声波信号可以由第二超声波元件12可靠地接收，结果，可以增强测量精度。

如图3所示，超声波流量计1还包括容纳在第一壳体30中的第一回路板51和容纳在第二壳体40中的第二回路板52。第一回路板51被配置为覆盖第一超声波元件11并连接到第一超声波元件11。第二回路板52被配置为覆盖第二超声波元件12并连接到第二超声波元件12。

超声波流量计1还包括流量测量单元53和控制单元54。流量测量单元53和控制单元54经由第一信号线51a连接到第一回路板51，并且经由第二信号线52a连接到第二回路板52。第一超声波元件11和第二超声波元件12由控制单元54控制。具体地，第一超声波元件11和第二超声波元件12被构造为发射小于2MHz的超声波信号，并且该频率的超声波信号的发射可以通过第一超声波元件11和第二超声波元件12的硬件构造以及控制单元54的硬件控制来执行。

此外，由第一超声波元件11和第二超声波元件12接收的超声波信号分别经由第一信号线51a和第二信号线52a被发射到流量测量单元53。请注意，流量测量单元53和控制单元54可以设置在第一回路板51或第二回路板52上。

流量测量单元53由例如微型计算机等构造而成，并且是基于在第一超声波元件11和第二超声波元件12之间发射和接收的超声波信号中的由管100激发的纵波的传播时间差来测量管100中的气体的流量的部分。流量测量单元53是传播时间差式测量单元，更具体地，在第一超声波元件11和第二超声波元件12之间发射和接收的超声波信号被输入到流量测量单元53。

由于第一超声波元件11和第二超声波元件12相对于管100的管道轴线X倾斜，所以超声波倾斜地通过在管100中流动的流体。第一超声波元件11在与流动相反的方向上发射超声波信号，并且第二超声波元件12在沿着流体的流动的方向上发射超声波信号。由于超声波信号以这种方式分别在沿着流体的流动的方向上和在与流动相反的方向上被发射和检测，因此在沿着流体的流动的方向和与流动相反的方向之间产生超声波信号的传播时间差。

例如，第一超声波元件11和第二超声波元件12间歇地发射例如猝发波超声波信号(其中形成数MHz量级的超声波脉冲的信号，例如约十个团块的信号)，并且通过流量测量单元53的A/D转换器以高速对接收波形进行采样。流量测量单元53将前向接收波形和后向接收波形以发射时间点的各时刻作为原点进行对准，在从该状态沿时间方向使波形相对偏移的同时进行波形形状之间的匹配，并且将匹配度最大的时间偏移量确定为传播时间差。流量测量单元53从所确定的传播时间差来计算流速和流量。由流量测量单元53计算的流量可以是瞬时流量或累计流量。

(第一角度和第二角度)

第一楔形构件14的第一角度α1是由元件侧表面14b和管侧表面14a形成的角度，而第二楔形构件15的第二角度α2是由元件侧表面15b和管侧表面15a形成的角度。第一角度α1和第二角度α2被构造为使得已经接收超声波信号的输入的管100激发纵波和横波两者，并且由管100激发的横波对于纵波的混合比为10％以下。也就是说，当已经接收超声波信号的输入的管100激发纵波和横波两者时，由于纵波的声速和横波的声速不同，所以在由接收侧元件接收的时间点，纵波和横波有时相互干扰和减弱。以这种方式，如果两种波混合，则测量稳定性会受到影响，因此，期望仅激发一种波。然而，横波具有比纵波低的强度，因此，期望使用具有较高信号强度的纵波来执行稳定的测量。

在此，如果横波对于纵波的混合比超过10％，则由接收侧元件接收的超声波信号容易减弱，或具有高强度的纵波的比例降低，使得测量变得不稳定。另一方面，在本实施方式中，横波对于纵波的混合比为10％以下，因此，由接收侧元件接收的超声波信号不被减弱，并且可以使用具有高信号强度的纵波来执行稳定的测量。当横波对于纵波的混合比为9％以下或8％以下时，可以更稳定地执行测量。

图6是示出纵波(由单点划线表示)的透射率、横波(由双点划线表示)的透射率以及横波的透射率/纵波的透射率(由实线表示)的曲线图。纵轴代表透射率，而横轴代表第一角度α1或第二角度α2。纵波的透射率和横波的透射率取决于第一角度α1或第二角度α2并且可以通过例如Zoeppritz方程来计算。

从该曲线图中可以清楚地看出，第一角度α1或第二角度α2为40度以下，以便将横波对于纵波的混合比设定为10％以下。简而言之，通过将第一角度α1或第二角度α2设定为40度以下，可以使用具有高信号强度的纵波来执行稳定的测量。也就是说，当管100激发了纵波和横波两者时，可以使用具有相对高的信号强度的纵波来精确地测量流量。

此外，图7A和图7B是用于描述取决于第一角度α1或第二角度α2的定向过滤器特性的差异的视图。第一角度α1或第二角度α2越大，第一楔形构件14或第二楔形构件15的定向过滤器特性就越强。相反，第一角度α1或第二角度α2越小，第一楔形构件14或第二楔形构件15的定向过滤器特性就越弱。在图7A和图7B中，实心箭头表示预期的测线角度(traverseangle)，而虚线箭头表示非预期的测线角度。当定向过滤器特性小时，从预期的测量路线以外的路线传播的大量超声波信号被包括在测量信号中，这导致测量精度的劣化。在本实施方式中，第一角度α1或第二角度α2被设定为20度以上，结果，从预期的测量路线以外的路线传播的超声波信号几乎不会被包括在测量信号中，并且改善了测量精度。当第一角度α1或第二角度α2被设定为25度以上或者30度以上时，定向过滤器特性更大，并且可以进一步改善测量精度。

第一楔形构件14或第二楔形构件15的定向过滤器特性由第一超声波元件11或第二超声波元件12的大小、第一楔形构件14或第二楔形构件15的声速、第一角度α1或第二角度α2、超声波信号的频率来确定。在本实施方式中，第一超声波元件11的长度L1或第二超声波元件12的长度L2被设定为30mm以下，第一楔形构件14或第二楔形构件15的声速被设定为1800m/秒以上且2500m/秒以下，并且超声波信号的频率被设定为2MHz以下。第一超声波元件11的长度L1或第二超声波元件12的长度L2的下限可以被设定为例如10mm以上。超声波信号的频率的下限可以被设定为1MHz以上。在该范围内，第一角度α1或第二角度α2优选为20度以上。

随着第一超声波元件11的长度L1或第二超声波元件12的长度L2变长，定向过滤器特性改善。然而，超声波流量计1的大小也增加从而限制应用范围，因此，第一超声波元件11的长度L1或第二超声波元件12的长度L2优选为30mm以下。此外，随着第一楔形构件14或第二楔形构件15的声速变慢，定向过滤器特性改善，但是测量结果的可靠性劣化，因此，声速优选为1800m/秒以上。此外，随着超声波信号的频率变高，定向过滤器特性改善，但在气体中的衰减增大，因此，频率优选地小于2MHz。

图8是示出由接收侧元件接收的超声波信号的示例的视图，并且示出了第一角度α1或第二角度α2为35度的情况、第一角度α1或第二角度α2为20度的情况、第一角度α1或第二角度α2为25度的情况以及第一角度α1或第二角度α2为30度的情况。从该视图清楚地看出，在35度、30度和25度的情况下，可以以清楚可区分的形式接收多个反射信号，但是在20度的情况下，倾向于难以区分多个反射信号。从这一点看，第一角度α1或第二角度α2的下限优选为20度以上。

(第二实施方式)

图9至图12B示出了根据本发明的第二实施方式的超声波流量计1。第二实施方式与第一实施方式的夹装类型的不同之处在于设置有内置管13。在下文中，与第一实施方式中的那些部分相同的部分将由相同的附图标记表示且将不进行描述，将详细描述不同的部分。

如图9所示，根据第二实施方式的超声波流量计1包括内置管13，内置管13设置在上游外部管道101和下游外部管道102之间。上游外部管道101是位于超声波流量计1的上游的外部管道，而下游外部管道102是位于超声波流量计1的下游的外部管道。上游外部管道101和下游外部管道102由与管100相同的材料制成。

当超声波流量计1附接到气动系统时，切割现有管道的一部分，然后超声波流量计1可以安装在上游外部管道101和下游外部管道102之间，其中所切割的部分的上游侧作为上游外部管道101，而所切割的部分的下游侧作为下游外部管道102。也就是说，超声波流量计1可以通过切割现有管道来安装。请注意，当气动系统在新安装时，超声波流量计1也可以被结合到气动系统中。

内置管13限定对象流体流过的流路，由使从第一超声波元件11和第二超声波元件12发射的超声波信号衰减的构件制成，并且也可以被称为阻尼管道。具体地，内置管13由例如尼龙、特氟龙、聚氨酯等作为具有超声波信号衰减能力的材料制成，并且由比形成第一楔形构件14和第二楔形构件15的材料软的材料制成。

内置管13的供超声波信号通过的部分的内表面和外表面由没有凹凸的光滑表面构造而成。在本实施方式中，内表面和外表面在内置管13的整个长度方向上都是光滑表面，从第一超声波元件11和第二超声波元件12发射的超声波信号按预期传输。此外，在内置管13的流路中不设置存在于与流体的流动方向相交的方向上的构件(例如，筛网、过滤器等)。也就是说，内置管13由具有从上游端到下游端完全贯穿的流路的圆形管道构件构造而成。此外，由于内置管13的内表面由光滑表面构造而成，因此污物几乎不会积聚在内置管13的内表面上。请注意，内置管13的外径可以设定在例如3mm以上且20mm以下的范围内。

第一超声波元件11和第二超声波元件12位于内置管13的外部。第一楔形构件14配置在第一超声波元件11和内置管13之间。声耦合构件13c介于内置管13和第一楔形构件14之间。内置管13的外表面与声耦合构件13c接触。声耦合构件13c可以是构成内置管13的一部分的构件。

第二楔形构件15配置在第二超声波元件12和内置管13之间。因此，在流过内置管13的流路期间测量对象流体的流量。声耦合构件13c也介于内置管13和第二楔形构件15之间。

超声波流量计1还包括中心块2，中心块2具有在对象流体的流动方向上长的形状。中心块2由诸如金属或硬树脂的高刚性构件制成。因此，内置管13由比形成中心块2的材料软的材料制成，并且具有比形成中心块2的材料高的超声波信号衰减能力。

在中心块2中，供内置管13插入的插入孔29形成为在流体的流动方向上贯通。内置管13的上游部分和下游部分在被插入到插入孔29中的状态下固定到中心块2。此外，第一楔形构件14和第二楔形构件15也固定到中心块2。

具体地，在中心块2中形成有供第一楔形构件14在内置管13侧插入的第一开口25。如图10所示，在第一楔形构件14上形成有叠置在中心块2的外表面上的第一凸缘部14c。第一凸缘部14c上叠置有第一保持器16。在第一保持器16中形成有供固定螺钉(未示出)插入穿过的螺钉插入孔16a。插入到螺钉插入孔16a中的螺钉贯穿第一楔形构件14的第一凸缘部14c并且被螺合到中心块2中。结果，第一楔形构件14被紧固并固定到中心块2。此外，如图9所示，第一超声波元件11通过第一保持器16压靠在第一楔形构件14上。

此外，在中心块2中形成有供第二楔形构件15在内置管13侧插入的第二开口26。如图10所示，在第二楔形构件15上形成有叠置在中心块2的外表面上的第二凸缘部15c。第二保持器17叠置在第二凸缘部15c上。在第二保持器17中形成供固定螺钉(未示出)插入穿过的螺钉插入孔(未示出)。因此，与第一楔形构件14类似，第二楔形构件15可以被紧固和固定到中心块2。此外，如图9所示，第二超声波元件12通过第二保持器17压靠在第二楔形构件15上。

超声波流量计1还包括上游连接部60、下游连接部61、上游管线构件62和下游管线构件63。上游连接部60、上游管线构件62、内置管13、下游管线构件63和下游连接部61被配置为在流体流动方向上从上游侧到下游侧依次位于同一直线上。该直线是由内置管13的管道轴线X及其延长线形成的直线。请注意，上游管线构件62和下游管线构件63根据需要设置，并且可以省略。

作为O形环的上游管道密封构件13a和下游管道密封构件13b设置成分别与内置管13的上游部分和下游部分的外表面紧密接触。上游管道密封构件13a与插入孔29的上游侧的内表面紧密接触，并且内置管13的上游部分与插入孔29之间的空间由上游管道密封构件13a密封。此外，下游管道密封构件13b与插入孔29的下游侧的内表面紧密接触，并且内置管13的下游部分和插入孔29之间的空间由下游管道密封构件13b密封。

如图10和图11所示，在中心块2的两个侧表面形成侧表面开口2b。侧表面开口2b具有在中心块2的纵向上长的形状。侧表面开口2b使插入孔29向侧面敞开。因此，从侧表面开口2b可以看到内置管13的一部分。可以从侧表面开口2b涂布油脂13d。油脂13d是使超声波信号衰减的油脂，并且油脂13d被涂布为介于中心块2和内置管13之间。结果，可以使内置管13中的声波进一步衰减。

上游连接部60是用于与上游外部管道101连接以使上游外部管道101的流路和内置管13的流路彼此连通的构件。例如，在上游连接部60的下游侧的外周表面上形成螺纹部60a。螺纹部60a被螺合到形成在中心块2的插入孔29的上游侧的内周表面上的螺纹槽29a中，使得上游连接部60气密地连接到中心块2。

上游连接部60是构成被称为单触式装配(one-touch fitting)、管装配等的连接结构的构件，并且可以在没有单触式操作的情况下，也就是说在不使用工具等的情况下将上游外部管道101连接或断开连接。上游连接部60的构造不限于上述构造，并且可以采用各种装配结构。此外，上游连接部60的形状也可以被自由设定。

下游连接部61是用于与下游外部管道102连接以使下游外部管道102的流路与内置管13的流路的下游侧彼此连通的构件。下游连接部61被构造为与上游连接部60类似，并且被构造为使得通过将形成在下游侧的外周表面上的螺纹部61a螺合到形成在中心块2的插入孔29的下游侧的内周表面上的螺纹槽29b中而使下游连接部61气密地连接到中心块2。上游连接部60和下游连接部61可以使用螺纹以外的固定结构固定到中心块2。

上游管线构件62设置在内置管13和上游连接部60之间，并且是使内置管13的流路和上游外部管道101的流路彼此连通的构件。具体地，上游管线构件62具有筒形状，并且保持在插入到中心块2的插入孔29的上游侧的状态。上游管线构件62的流路的上游侧与上游连接部60的流路连通，并且上游管线构件62的流路的下游侧与内置管13的流路连通。

在此，内置管13的内径被设定为大于上游外部管道101的内径。结果，从上游外部管道101流入内置管13的流体的流速降低，因此，即使当流体以高速流过上游外部管道101时，也可以测量流量。请注意，尽管未示出，内置管13的内径和上游外部管道101的内径可以相同，或者内置管13的内径可以小于上游外部管道101的内径。

下游管线构件63设置在内置管13和下游连接部61之间，并且是使内置管13的流路与下游外部管道102的流路彼此连通的构件。具体地，下游管线构件63具有筒形状，并且保持在插入到中心块2的插入孔29的下游侧的状态。下游管线构件63的流路的下游侧与下游连接部61的流路连通，并且下游管线构件63的流路的上游侧与内置管13的流路连通。

超声波流量计1还包括回路板65。回路板65被配置为覆盖第一超声波元件11，并且基本上平行于内置管13的管道轴线X延伸。第一超声波元件11和第二超声波元件12连接到回路板65。此外，在回路板65上安装有控制单元67和测量流过内置管13的流路的流体的压力的压力测量单元66。控制单元67可以设置在外部。压力测量单元66包括压力传感器，该压力传感器被构造为将流体的压力转换成电信号并输出该电信号，具体地，可以使用应变计等。

将具体描述压力测量单元66的配置结构。在中心块2的上游部分中，以在与内置管13的管道轴线X正交的方向上突出的方式设置供压力测量单元66的压力接收部66a装配的管状部22。在管状部22的内表面和压力接收部66a的外表面之间设置由O形环制成的传感器密封构件23，并且通过传感器密封构件23来确保在管状部22和压力接收部66a之间的气密性。

此外，在中心块2的上游部分中，在内置管13和上游连接部60之间设置有与内置管13的流路连通的连通路径24。连通路径24包括贯穿上游管线构件62的周壁的第一通道62b和与第一通道62b连通并延伸到达压力测量单元66的压力接收部66a的第二通道2a。第一通道62b在中心块2的插入孔29内部与上游管道密封构件13a和上游连接部60之间的部分连通。此外，第二通道2a也在中心块2的插入孔29内部与上游管道密封构件13a和上游连接部60之间的部分连通。结果，内置管13的流路经由连通路径24与管状部22的内部连通，并且压力测量单元66的压力接收部66a设置为面向连通路径24。请注意，压力测量单元66可以设置在内置管13的下游侧(尽管未示出)。

超声波流量计1还包括指示灯68、操作单元(操作钮)和显示面板(未示出)。指示灯68和显示面板由控制单元67控制。控制单元67由例如微型计算机等构造而成，并且基于来自外部装置的命令来控制第一超声波元件11和第二超声波元件12以开始和停止流量测量。此外，当测量值落在预设范围之外时，控制单元67将指示灯68的显示模式改变为与先前模式不同的模式。例如，可以改变指示灯68的显示颜色，或者可以使指示灯68闪烁。显示面板由例如有机EL面板、液晶面板等构造而成，并且显示测量值、各种类型的设定信息等。当用户操作操作单元时，可以进行各种设定。由控制单元67获取和接收操作单元的操作状态。

流量测量单元53经由信号线65a可通信地连接到控制单元67。由第一超声波元件11和第二超声波元件12接收的超声波信号以及由压力测量单元66测量的压力经由信号线65a传输到流量测量单元53。请注意，流量测量单元53可以设置在回路板65上。

流量测量单元53还可以通过使用由压力测量单元66测量的压力来测量质量流量。当测量质量流量时，可以设置测量流过内置管13的流路的流体的温度的温度传感器以使用由温度传感器检测的流体的温度，或者可以基于由第一超声波元件11和第二超声波元件12接收的超声波信号来计算声速，并且可以从计算出的声速来估计温度并将其用于测量质量流量。

如图9所示，超声波流量计1的壳体72是容纳第一超声波元件11、第一楔形构件14、内置管13、第二超声波元件12和第二楔形构件15的构件。在本实施方式中，回路板65、压力测量单元66、中心块2等也容纳在壳体72中。壳体72在流体的流动方向上被分割，并且具有第一壳体构成部72a和第二壳体构成部72b。壳体72的构造不限于上述构造，并且可以构造为例如在内置管13的径向上可分割。

(流体的流量的测量)

接下来，将描述使用如上所述地构造的超声波流量计1来测量流体的流量的情况。首先，将描述比较例。图12A和图12B中的图12A示出了比较例，其中第一超声波元件11、第二超声波元件12、第一楔形构件14和第二楔形构件15被配置为在不设置内置管13的状态下具有与在第二实施方式中类似的位置关系。在该比较例中，从第一超声波元件11的发射/接收表面11a发射的超声波信号进入第一楔形构件14的元件侧表面14b，传播穿过第一楔形构件14(箭头A1)，并且从第一楔形构件14的管侧表面14a传播到流体(箭头A2)。此时，当第一楔形构件14和流体之间的声阻抗差较大(如在流体是气体的情况下那样)时，第一楔形构件14和流体之间的界面处的反射增加。在第一楔形构件14和流体之间的界面处反射的超声波信号的成分由箭头A3指示。由于存在许多反射成分，因此传播到流体的超声波信号(箭头A2)的强度减小。此外，在第一楔形构件14和流体之间的界面处反射的超声波信号滞留在第一楔形构件14中。滞留在第一楔形构件14中的超声波信号经由诸如中心块2的构件流入接收侧元件(第二超声波元件12)中，并且被第二超声波元件12接收(箭头A4)。以这种方式，通过与流体不同的路线接收的超声波信号变成噪声成分并阻碍流量的测量。类似地，从第二超声波元件12发射的超声波信号具有在第二楔形构件15和流体之间的界面处反射的许多成分，并且所反射的成分经由诸如中心块2的构件流入到第一超声波元件11中、被第一超声波元件11接收并且变成噪声成分。

另一方面，在图12B所示的第二实施方式中，限定流路的内置管13由使超声波信号衰减的构件构造而成，因此，第一楔形构件14和内置管13的声阻抗彼此接近。此外，声耦合构件13c介于第一楔形构件14和内置管13之间。在第二实施方式中，从第一超声波元件11的发射/接收表面11a发射的超声波信号进入第一楔形构件14的元件侧表面14b，传播穿过第一楔形构件14(箭头B1)，并依次从第一楔形构件14的管侧表面14a传播到声耦合构件13c和内置管13(箭头B2)。由于第一楔形构件14和内置管13的声阻抗彼此接近，所以超声波信号在第一楔形构件14和内置管13之间的界面处的反射减小，并且内置管13中的超声波信号衰减。结果，可以减少经由诸如中心块2的构件流入到接收侧元件(第二超声波元件12)的超声波信号，结果，减少了噪声成分。

在通过由内置管13限定的流路中的流体之后(箭头B3)，超声波信号依次传播到内置管13和声耦合构件13c(箭头B4)。接下来，超声波信号传播穿过第二楔形构件15并被第二超声波元件12接收(箭头B5)。类似地，从第二超声波元件12发射的超声波信号在第二楔形构件15和内置管13之间的界面处反射较少，因此，减少了噪声成分。

因此，与第一实施方式类似，在第二实施方式中，在能够以使得由管100激发的横波对于纵波的混合比为10％以下的方式使用具有相对高的信号强度的纵波进行测量的情况下，可以通过内置管13使超声波信号衰减以减少噪声成分，因此，使测量稳定并且使测量精度进一步改善。

上述实施方式在所有方面仅仅是示例，而不应被解释成限制。此外，属于权利要求的等效范围的所有变型和更改都落入本发明的范围内。

如上所述，根据本发明的超声波流量计可以结合在例如气动系统等中并被使用。

Claims (20)

1.一种超声波流量计，其测量在非金属管中流动的气体的流量，所述超声波流量计包括：

第一超声波元件，其被构造为发射作为第一信号的超声波信号以及接收作为第二信号的超声波信号；

第二超声波元件，其被构造为接收作为所述第一信号的超声波信号以及发射作为所述第二信号的超声波信号；

第一楔形构件，其具有联接到所述第一超声波元件的第一表面和用于连接所述管的外表面的第二表面，所述第一楔形构件被构造为传播包括所述第一信号和所述第二信号的超声波信号，所述第一表面和所述第二表面形成第一角度；

第二楔形构件，其具有联接到所述第二超声波元件的第三表面和用于连接所述管的外表面的第四表面，所述第二楔形构件被构造为传播超声波信号，所述第三表面与所述第四表面形成第二角度；

壳体，其容纳所述第一超声波元件、所述第一楔形构件、所述第二超声波元件和所述第二楔形构件；以及

流量测量单元，其基于在所述第一超声波元件和所述第二超声波元件之间发射和接收的所述第一信号的超声波信号和所述第二信号的超声波信号中的在所述管中激发的纵波的传播时间差来测量在所述管中流动的气体的流量，

其中所述第一楔形构件的所述第一角度和所述第二楔形构件的所述第二角度被构造为使得所述管激发所述纵波和横波两者，并且所述横波对于所述纵波的混合比为10％以下。

2.根据权利要求1所述的超声波流量计，其特征在于，在所述第一楔形构件和所述管的外表面之间以及在所述第二楔形构件和所述管的外表面之间分别夹设有声耦合构件。

3.根据权利要求1所述的超声波流量计，其特征在于，设置有从与所述第一楔形构件和所述第二楔形构件彼此相对的方向不同的方向支撑所述管的外表面的支撑部。

4.根据权利要求3所述的超声波流量计，其特征在于，

所述第一楔形构件和所述第二楔形构件被配置为从径向上的两侧将所述管夹在中间，以及

所述支撑部包括从径向上的两侧支撑所述管的第一支撑部和第二支撑部。

5.根据权利要求4所述的超声波流量计，其特征在于，所述第一支撑部和所述第二支撑部之间的距离被设定为比所述管的外径窄，并且所述管被所述第一支撑部和所述第二支撑部加压并变形。

6.根据权利要求5所述的超声波流量计，其特征在于，所述第一楔形构件和所述第二楔形构件之间的距离被设定为使得所述管在径向上被加压。

7.根据权利要求6所述的超声波流量计，其特征在于，在由所述第一楔形构件、所述第二楔形构件、所述第一支撑部和所述第二支撑部包围的空间中设置有用于释放变形之后的所述管的一部分的释放边缘部。

8.根据权利要求1所述的超声波流量计，其特征在于，所述壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体被配置为在径向上将所述管夹在中间并且所述第一壳体和所述第二壳体彼此联接。

9.根据权利要求8所述的超声波流量计，其特征在于，

所述第一楔形构件和所述第一超声波元件容纳在所述第一壳体中，以及

所述第二楔形构件和所述第二超声波元件容纳在所述第二壳体中。

10.一种超声波流量计，其测量在非金属管中流动的气体的流量，所述超声波流量计包括：

第一楔形构件，其被构造为传播超声波信号，其具有1800m/秒以上且2500m/秒以下的声速，所述第一楔形构件被配置在所述管的外部；

第二楔形构件，其被构造为传播超声波信号，其具有1800m/秒以上且2500m/秒以下的声速，所述第二楔形构件被配置在所述管的外部；

第一超声波元件，其布置在所述第一楔形构件上，被构造为穿过所述第一楔形构件和所述管的外表面朝向在所述管中流动的气体发射作为第一信号的超声波信号，并且被构造为穿过所述管的外表面和所述第一楔形构件接收来自在所述非金属管中流动的气体的作为第二信号的超声波信号；

第二超声波元件，其布置在所述第二楔形构件上，被构造为穿过所述管的外表面和所述第二楔形构件接收来自在所述非金属管中流动的气体的作为所述第一信号的超声波信号，并且被构造为穿过所述第二楔形构件和所述管的外表面朝向在所述管中流动的气体发射作为所述第二信号的超声波信号；

壳体，其容纳所述第一楔形构件、所述第二楔形构件、所述第一超声波元件和所述第二超声波元件；以及

流量测量单元，其基于在所述第一超声波元件和所述第二超声波元件之间发射和接收的所述第一信号的超声波信号和所述第二信号的超声波信号中的在所述管中激发的纵波的传播时间差来测量在所述管中流动的气体的流量，

其中由所述第一超声波元件的发射和接收超声波信号的表面和所述管的外表面形成的角度以及由所述第二超声波元件的发射和接收超声波信号的表面和所述管的外表面形成的角度为20度以上且40度以下。

11.根据权利要求10所述的超声波流量计，其特征在于，所述第一超声波元件的发射和接收超声波信号的所述表面的长度以及所述第二超声波元件的发射和接收超声波信号的所述表面的长度为30mm以下。

12.根据权利要求10所述的超声波流量计，其特征在于，所述第一超声波元件和所述第二超声波元件被构造为发射小于2MHz的超声波信号。

13.根据权利要求10所述的超声波流量计，其特征在于，在所述第一楔形构件和所述管的外表面之间以及在所述第二楔形构件和所述管的外表面之间分别夹设有声耦合构件。

14.根据权利要求10所述的超声波流量计，其特征在于，设置有从与所述第一楔形构件和所述第二楔形构件彼此相对的方向不同的方向支撑所述管的外表面的支撑部。

15.根据权利要求14所述的超声波流量计，其特征在于，

所述第一楔形构件和所述第二楔形构件被配置为从径向上的两侧将所述管夹在中间，以及

所述支撑部包括从径向上的两侧支撑所述管的第一支撑部和第二支撑部。

16.根据权利要求15所述的超声波流量计，其特征在于，所述第一支撑部和所述第二支撑部之间的距离被设定为比所述管的外径窄，并且所述管被所述第一支撑部和所述第二支撑部加压并变形。

17.根据权利要求16所述的超声波流量计，其特征在于，所述第一楔形构件和所述第二楔形构件之间的距离被设定为使得所述管在径向上被加压。

18.根据权利要求17所述的超声波流量计，其特征在于，在由所述第一楔形构件、所述第二楔形构件、所述第一支撑部和所述第二支撑部包围的空间中设置有用于释放变形之后的所述管的一部分的释放边缘部。

19.根据权利要求10所述的超声波流量计，其特征在于，所述壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体被配置为在径向上将所述管夹在中间并且所述第一壳体和所述第二壳体彼此联接。

20.根据权利要求19所述的超声波流量计，其特征在于，

所述第一楔形构件和所述第一超声波元件容纳在所述第一壳体中，以及

所述第二楔形构件和所述第二超声波元件容纳在所述第二壳体中。