CN212110158U - 超声波流量计 - Google Patents

Abstract

超声波流量计具备：筒状的测量管(10)，具备使作为测定对象的流体通过的测量流路；一对超声波传感器(30、31)，分别配置于在测量管(10)内流动的流体的上游位置和下游位置，相互使超声波信号传播；端子保持部(40)，设置于测量管(10)，保持端子销(41)，端子销(41)以气密状态贯穿将测量管(10)收纳的仪器罩；导线(50、51)，将超声波传感器(30、31)与端子销(41)连接。进一步具备：导线(50、51)插通的硅管(32)；和套管(33)，设置于硅管(32)的外侧，将该硅管和插通于该硅管的导线紧固。根据该超声波流量计，能够抑制由经由导线传播的噪声波引起的流量测量精度的降低。

Description

超声波流量计

技术领域

本实用新型涉及超声波流量计。

背景技术

以往，已知例如专利文献1公开的超声波流量计，图7示出这样的超声波流量计的结构的概要。在该超声波流量计中成为如下结构：在测量管1的两端部一体具备传感器保持部2、2，在那些传感器保持部2、2分别保持有超声波传感器3、3。另外，为了在仪器罩6的外侧具备的运算处理装置7将超声波的接收信号取出，从各超声波传感器3、3延伸的导线4、4与端子销5、5连接，端子销5、5以气密状态贯穿仪器罩6。在气体、液体等流体在测量管1内流动时，根据来自超声波传感器3、3的一方的超声波信号的传播时间和来自另一方的超声波信号的传播时间的差来测量流体的流量。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-337059号公报

实用新型内容

实用新型要解决的课题

但是，在上述超声波流量计中，导线4、4在该导线的保持构件、将端子销5、5固定的构件等中与测量管1直接或者间接地连结，因此来自超声波传感器3、3的超声波经由导线4传播，有时作为噪声波由接收侧的超声波传感器3接收。在固体中传播的噪声波比在流过测量部的流体中传播的超声波先被接收侧的超声波传感器接收。因此，在产生这样的噪声波的情况下，流量测量信号变为噪声波与在流体中传播的超声波重叠的信号，在流体中传播的超声波的接收时机变得不明确，流体流量的测量精度变得降低。

本实用新型的课题是鉴于上述情况而进行的，其目的在于提供如下超声波流量计：能够抑制由经由导线传播的噪声波引起的流量测量精度的降低。

用于解决课题的方案

本实用新型的超声波流量计具备：筒状的测量管，具备使作为测定对象的流体通过的测量流路；一对超声波传感器，分别配置于在所述测量管内流动的流体的上游位置和下游位置，相互使超声波信号传播；端子保持部，设置于所述测量管，保持端子销，该端子销以气密状态贯穿将所述测量管收纳的仪器罩；以及导线，将所述超声波传感器与所述端子销连接，所述超声波流量计的特征在于，所述超声波流量计进一步具备：所述导线插通的硅管；和紧固构件，设置于所述硅管的外侧，将该硅管和插通于该硅管的所述导线紧固。

根据该结构，通过用硅管将一对导线覆盖，并且用紧固构件将硅管及导线紧固，使导线和硅管紧贴，从而能够抑制超声波传感器的超声波作为噪声波经由导线传播。也就是说，在超声波传感器的超声波作为噪声波被导线传播的情况下，通过振动衰减性能优良的硅管使该噪声波衰减，特别是在通过紧固构件使导线和硅管紧贴的部位，通过硅管使导线中的噪声波有效地衰减。由此，能够抑制由经由导线传播的噪声波引起的流量测量精度的降低。

在上述的超声波流量计中，优选如下结构，所述导线由设置于所述测量管的导线保持部保持于所述测量管，所述紧固构件位于比对应的导线保持部靠对应的超声波传感器侧。

根据该结构，因为紧固构件位于比对应的导线保持部靠对应的超声波传感器侧，所以能够在导线中比与导线保持部接触的部分靠跟前处有效地抑制来自超声波传感器的噪声波。其结果是，能够消除噪声波在没有从导线较大地衰减的状态下经由导线保持部传播到测量管以及接收侧的超声波传感器的路径。另外，因为导线中超声波传感器与导线保持部之间的部分是更稳定地被保持的部分，所以通过将紧固构件设置于超声波传感器与导线保持部之间，从而能够束缚紧固构件，能够抑制由紧固构件的振动动作的不良影响。

在上述的超声波流量计中，优选如下结构，所述硅管至少将所述导线中与所述测量管、所述导线保持部以及所述端子保持部对应的部位覆盖。

根据该结构，因为硅管至少将导线中与测量管、导线保持部以及端子保持部对应的部位覆盖，所以能够通过振动衰减性能优良的硅管使从导线直接传播到测量管、导线保持部以及端子保持部的噪声波衰减，能够适当地减少在固体中传播的噪声波在超声波传感器之间传播。

在上述的超声波流量计中，更优选如下结构，所述硅管遍及所述导线的全长而设置。

根据该结构，因为硅管遍及导线的全长而设置，所以能够在导线的全长的范围内更有效地抑制噪声波的传播。

在上述的超声波流量计中，更优选如下结构，所述测量管通过主体部及与所述主体部分体形成并能够安装于该主体部的分割部构成，所述一对超声波传感器的一方固定于所述主体部，并且另一方固定于所述分割部。

因为超声波传感器设置于测量管，所以除了经由导线传播的噪声波以外，也能够产生从发送侧的超声波传感器经由保持该传感器的构件以及测量管而传播到接收侧的超声波传感器的噪声波。在该情况下，根据上述结构，因为一对超声波传感器分别固定于主体部和与分体形成的分割部，所以即使噪声波从一方的超声波传感器传播到主体部或者分割部，也能够抑制该噪声波在主体部与分割部之间进一步传播。其结果是，能够抑制由经由导线传播的噪声波以外的噪声波引起的流量测量精度的降低。

附图说明

图1是本实用新型一实施方式的超声波流量计的分解立体图。

图2是本实用新型一实施方式的超声波流量计的分解立体图。

图3是示出将分割部安装于主体部的状态下的超声波流量计的侧视图。

图4是示出将分割部安装于主体部前的状态下的超声波流量计的侧视图。

图5是示出未设置本实施方式的硅管及套管的超声波流量计的接收波形的波形图。

图6是示出设置有本实施方式的硅管及套管的超声波流量计的接收波形的波形图。

图7是示出现有技术的超声波流量计的概要剖视图。

具体实施方式

以下，参照图1～图6对将本实用新型具体化为超声波流量计的实施例进行说明，该超声波流量计例如对高浓度甲烷气体等气体的流量进行测量。

如图1及图2所示，超声波流量计10包括筒状的测量管20，该测量管20通过主体部20a及与主体部20a分体形成的分割部60构成。在主体部20a中的下游侧(图1、2的右侧)的端部设置有将管壁切口而成的コ字状的切口部24。分割部60通过向主体部20的径向外侧突出的凸缘部61及具有与切口部24一致的形状的嵌入部62构成，在主体部20a中能够安装于下游侧的端部。如图3所示，通过将这些主体部20a和分割部60组装，从而形成使作为测定对象的气体通过的测量流路。另外，测量管20收纳于未图示的仪器罩，在主体部20a形成有用于将测量管20和分割部60定位的定位孔23。

在测量管20中、在其内部流动的气体的上游位置(图1、2的左侧)和下游位置分别配置有超声波传感器30、超声波传感器31。更详细地，如图1所示，在主体部20a中位于上游的端部设置有贯穿测量管20的管壁并且从测量管20的外表面倾斜地突出的传感器保持部21，超声波传感器30借助橡胶件34安装于该传感器保持部21。在传感器保持部21的两端部分别设置有螺纹孔，超声波传感器30通过螺钉27借助传感器固定构件28螺纹拧紧于那些螺纹孔而固定于传感器保持部21。另一方面，如图2所示，在分割部60的嵌入部62设置有从外表面倾斜地突出的传感器保持部63，超声波传感器31借助橡胶件34安装于该传感器保持部63。在传感器保持部63的两端部分别设置有螺纹孔，超声波传感器31通过螺钉27借助固定构件28螺纹拧紧于那些螺纹孔而固定于传感器保持部63。由此，一对超声波传感器30、31隔着测量管20的中心线配置于测量管20的两端部。

在分割部60的凸缘部61设置有端子保持部40。在端子保持部40形成有多个(在本实施方式中为四个)端子插通孔42，在这些端子插通孔42中分别以气密状态插通有多个端子销41。另外，在凸缘部61且端子保持部40的两侧形成有螺钉插通孔45，通过螺钉44插通于螺钉插通孔45并螺纹拧紧于仪器罩，从而端子销41以气密状态贯穿未予图示的仪器罩。端子销41的顶端与运算处理装置连接。

端子销41的基端借助导线50、51而与超声波传感器30、31分别连接。更详细地，如图1所示，导线50从超声波传感器30延出而沿着测量管20的表面布线，贯穿在端子保持部40设置的导线插通孔47而与对应的端子销41连接。另一方面，如图2所示，导线51从超声波传感器31延出并以将传感器保持部63包围的方式布线，贯穿在端子保持部40设置的导线插通孔46而与对应的端子销41连接。另外，在主体部20a中且传感器保持部21的附近及切口部24的附近设置有用于分别保持导线50、51的导线保持部22a、22b。

如图1～图4所示，在导线50、51分别外嵌有硅管32，换句话讲，导线50、51分别插通于硅管32。硅管32利用在低温时不易固化的硅材料形成，以将导线50、51中与测量管20、导线保持部22a、22b以及端子保持部40对应的部位覆盖的方式设置。进一步在各硅管32的外侧设置有将硅管32和插通于该硅管32的导线50、51紧固的套管(紧固构件)33。各套管33设置于比对应的导线保持部22a、22b靠对应的超声波传感器30、31侧。

在该超声波流量计10中，在气体在测量管20内流动时，通过运算处理装置的控制信号而从超声波传感器30、31的一方向另一方相互发送超声波信号，根据来自超声波传感器30、31的一方的超声波信号的传播时间和来自另一方的超声波信号的传播时间的差来测量流体的流量。

以下说明导线50、51的布线步骤。

首先，将超声波传感器30、31的导线50、51插通于硅管32，在比导线保持部22a、22b靠超声波传感器30、31侧的位置上将套管33紧固于硅管32的外侧。接着，借助橡胶件34将超声波传感器30、31固定于各自的传感器保持部21、63，将被硅管32覆盖的超声波传感器30、31的导线50、51以夹在对应的导线保持部22a、22b与对应的传感器保持部21、63之间的方式保持于测量管20的外表面。并且，将导线50、51的顶端插通于导线插通孔46、47并与对应的端子销41连接，将导线50、51的比其顶端靠跟前的部分以中间夹着硅管32的方式插通于导线插通孔46、47，在该状态下，导线50、51的布线完成。

根据以上说明的实施方式，能够得到以下效果。

(1)在本实施方式中，将一对导线50、51用硅管32覆盖，并且用套管33将硅管32及导线50、51紧固，使导线50、51和硅管32紧贴。由此，能够抑制超声波传感器30、31的超声波以噪声波的方式经由导线50、51传播。也就是说，在超声波传感器30、31的超声波以噪声波的方式被导线50、51传播的情况下，通过振动衰减性能优良的硅管32使该噪声波衰减，特别是在利用套管33使导线50、51和硅管32紧贴的部位，通过硅管32使导线50、51中的噪声波有效地衰减。由此，能够抑制由经由导线50、51传播的噪声波引起的流量测量精度的降低。

顺便说一下，使流量测量精度提高的困难程度由噪声波相对于流量测量信号(超声波信号)的大小之比来决定。例如在成为测量对象的流体是超声波的衰减较大的高浓度甲烷等气体、且测量管的半径较大流量测量信号的传播距离较长、而且测量环境的温度较低的情况下，这些不良条件重叠，有时越是不能测量，噪声波相对于流量测量信号的大小之比越大。但是，当采用本实施方式的超声波流量计时，即使测量对象是高浓度甲烷，也能够以严格的测量条件进行高精度的测量。

另外，通过用套管33使覆盖导线的硅管32紧固紧贴，从而能够以更简单的工序得到与用硅橡胶填充导线50、51的外周的情况等同的噪声波衰减效果。

(2)因为套管33位于比对应的导线保持部22a、22b靠对应的超声波传感器30、31侧，所以能够在导线50、51中比与导线保持部22a、22b接触的部分靠跟前处有效地抑制来自超声波传感器30、31的噪声波。由此，能够消除噪声波在没有从导线50、51较大地衰减的状态下经由导线保持部22a、22b传播到测量管10以及接收侧的超声波传感器的路径。另外，因为在导线50、51中超声波传感器30、31与导线保持部22a、22b之间的部分是更稳定地被保持的部分，所以通过将套管33设置在超声波传感器30、31与导线保持部22a、22b之间，从而能够束缚套管33，能够抑制由套管33的振动导致的不良影响。

(3)因为硅管32将导线50、51中与测量管10、导线保持部22a、22b以及端子保持部40对应的部位覆盖，所以能够利用振动衰减性能优良的硅管32使从导线50、51直接传播到测量管10、导线保持部22a、22b以及端子保持部40的噪声波衰减，能够减少在固体中传播的噪声波在超声波传感器30、31之间传播。

(4)在如本实施方式那样的超声波流量计中，除了经由导线传播的噪声波以外，也能够产生从一方的超声波传感器经由保持该传感器的构件、测量管而传播到另一方的超声波传感器的噪声波。但是，在本实施方式中，因为一对超声波传感器30、31分别固定于主体部20a和与主体部20a分体形成的分割部60，所以即使噪声波从超声波传感器30、31的一方传播到主体部20a或者分割部60，也能够抑制该噪声波进一步在主体部20a与分割部60之间传播。其结果是，也能够抑制由经由导线50、51传播的噪声波以外的噪声波引起的流量测量精度的降低。

<比较实验>

发明人在温度为-20℃、气体的甲烷浓度为99％、压力为70kpaABS的条件下，进行不设置硅管32及套管33的情况(图5)和设置硅管32及套管33的情况(图6)的超声波信号的测定，比较其结果。图5及图6示出本实施方式的超声波流量计的超声波传感器30的发送波形和超声波传感器31的接收波形的一例。另外，图5、6的纵轴为超声波信号的振幅，横轴为时间T。

如图5所示，在未设置硅管32及套管33的情况下，在时间T1从超声波传感器30发出超声波信号，在时间T2，超声波传感器31接收到图示的信号(噪声波)。虽然正规的接收时机为T2′，但是因为噪声波经由导线传播的噪声波比在测量管内部的流体传播的超声波信号更早地到达超声波传感器31，所以不能测量超声波信号的正确的接收时机。由于存在上述噪声波，所以流量计的测量精度下降。

另一方面，如图6所示，在设置有硅管32及套管33的情况下，在时间T3从超声波传感器30发出超声波信号，在时间T4，超声波传感器31接收到图示的信号。在设置有硅管32及套管33的情况下产生的噪声波适当地减少，能够测量超声波信号的正确的接收时机。

另外，上述实施方式也能够以将其适当变更的以下方式实施。

在上述实施方式中，采用套管33位于比对应的导线保持部22a、22b靠对应的超声波传感器30、31侧的结构，但是在能够得到充分的衰减效果的情况下，也可以采用套管33位于夹着对应的超声波传感器30、31和对应的导线保持部22a、22b的位置上的结构。

在上述实施方式中，采用硅管32将导线50、51中与测量管10、导线保持部22a、22b以及端子保持部40对应的部位覆盖的结构，但是也可以采用硅管32遍及导线50、51的全长而设置的结构。在该情况下，能够在导线50、51的全长范围内更有效地抑制噪声波的传播。

在上述实施方式中，采用一对超声波传感器30、31分别固定于主体部20a和与主体部20a分体形成的分割部60的结构，但是在经由导线50、51传播的噪声波以外的噪声波能够忽略的情况下，也能够采用将超声波传感器30、31固定于一体形成的测量管的结构。

在上述实施方式中，利用套管33对硅管32进行紧固，只要能紧固硅管32，也可以使用例如困扎带、钢丝等其他构件。

Claims (5)

1.一种超声波流量计，具备：筒状的测量管，具备使作为测定对象的流体通过的测量流路；一对超声波传感器，分别配置于在所述测量管内流动的流体的上游位置和下游位置，相互使超声波信号传播；端子保持部，设置于所述测量管，保持端子销，该端子销以气密状态贯穿将所述测量管收纳的仪器罩；以及导线，将所述超声波传感器与所述端子销连接，所述超声波流量计的特征在于，

所述超声波流量计进一步具备：所述导线插通的硅管；和紧固构件，设置于所述硅管的外侧，将该硅管和插通于该硅管的所述导线紧固。

2.根据权利要求1所述的超声波流量计，其特征在于，

所述导线由设置于所述测量管的导线保持部保持于所述测量管，所述紧固构件位于比对应的导线保持部靠对应的超声波传感器侧。

3.根据权利要求1所述的超声波流量计，其特征在于，

所述硅管构成为至少将所述导线中与所述测量管、所述导线保持部以及所述端子保持部对应的部位覆盖。

4.根据权利要求3所述的超声波流量计，其特征在于，

所述硅管遍及所述导线的全长而设置。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的超声波流量计，其特征在于，

所述测量管通过主体部及与所述主体部分体形成并能够安装于该主体部的分割部构成，所述一对超声波传感器的一方固定于所述主体部，并且另一方固定于所述分割部。

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