JP2000180228A - 超音波流量計 - Google Patents
超音波流量計Info
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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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 測定管自体を伝搬する振動波の影響を除くこ
とのできる超音波流量計を提供する。 【解決手段】 超音波式流量計１０は、測定管１１と、
この測定管１１に一定の距離Ｌをおいて配置した第１振
動子１２及び第２振動子１３と、第１振動子１２に第１
スイッチ１４及び第２振動子１３に第２スイッチ１５を
介して結合した電源１７及び増幅器１８と、測定管１１
に取付けた音響フィルタとしてのフランジ２１，２２と
からなる。 【効果】 音響フィルタで測定管を伝搬する振動波を有
効にカットするので、この振動波が流体の流量計測に及
ぼす影響はごく小さなものとなり、流量計測の精度を大
いに高めることができる。
とのできる超音波流量計を提供する。 【解決手段】 超音波式流量計１０は、測定管１１と、
この測定管１１に一定の距離Ｌをおいて配置した第１振
動子１２及び第２振動子１３と、第１振動子１２に第１
スイッチ１４及び第２振動子１３に第２スイッチ１５を
介して結合した電源１７及び増幅器１８と、測定管１１
に取付けた音響フィルタとしてのフランジ２１，２２と
からなる。 【効果】 音響フィルタで測定管を伝搬する振動波を有
効にカットするので、この振動波が流体の流量計測に及
ぼす影響はごく小さなものとなり、流量計測の精度を大
いに高めることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は小径配管に好適な超
音波流量計に関する。
音波流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】配管内を流れる流体（気体又は液体）の
流量を計測する技術には、オリフィスやノズルを筆頭に
各種のものがあり、近年は超音波を利用した超音波流量
計も普及しつつある。
流量を計測する技術には、オリフィスやノズルを筆頭に
各種のものがあり、近年は超音波を利用した超音波流量
計も普及しつつある。
【０００３】図７は超音波流量計の原理図であり、測定
管１０１ に一定の距離Ｌをおいて第１振動子１０２と
第２振動子１０３を取付け、一方の振動子１０２又は１
０３から超音波を発信し、他方の振動子１０３又は１０
２で受信させたときに第１振動子１０２から第２振動子
１０３に超音波が到達するための時間ｔ１と、第２振動
子１０３から第１振動子１０２に超音波が到達するため
の時間ｔ２との間に、差が生じる。流体における音速を
ｃ、流体の速度をｖとすれば次の計算式が成り立つ。
管１０１ に一定の距離Ｌをおいて第１振動子１０２と
第２振動子１０３を取付け、一方の振動子１０２又は１
０３から超音波を発信し、他方の振動子１０３又は１０
２で受信させたときに第１振動子１０２から第２振動子
１０３に超音波が到達するための時間ｔ１と、第２振動
子１０３から第１振動子１０２に超音波が到達するため
の時間ｔ２との間に、差が生じる。流体における音速を
ｃ、流体の速度をｖとすれば次の計算式が成り立つ。
【０００４】
【数１】
【０００５】即ち、式の逆数から式の逆数を差引く
ことで式を導き出し、この式をｖについて整理した
ものが式である。この式によれば、流体の流速ｖは
距離Ｌ、時間ｔ１及び時間ｔ２が定まれば求まる。この
様にして求めた流速ｖに測定管１０１の内断面積を乗ず
れば、流量が求まる。
ことで式を導き出し、この式をｖについて整理した
ものが式である。この式によれば、流体の流速ｖは
距離Ｌ、時間ｔ１及び時間ｔ２が定まれば求まる。この
様にして求めた流速ｖに測定管１０１の内断面積を乗ず
れば、流量が求まる。
【０００６】上記原理に基づく発明に、例えば特開平１
０−１２２９２３号公報「超音波流量計」があり、この
発明は同公報の図３に示されるとおり、測定管１（符号
は公報記載のものを流用）にリング形状の超音波振動子
２Ａ，２Ｂを嵌め、管１との隙間にグリース３，３を充
填して超音波振動子２Ａ，２Ｂを測定管１に結合（音響
的結合）させるという極めて簡単な構成のものである。
測定管１の内部は平滑であって汚れや清掃を心配する必
要が無く、測定管１の口径に合せて超音波振動子２Ａ，
２Ｂを小径にすることができるので、測定管１の口径は
小さくすることができるというものである。
０−１２２９２３号公報「超音波流量計」があり、この
発明は同公報の図３に示されるとおり、測定管１（符号
は公報記載のものを流用）にリング形状の超音波振動子
２Ａ，２Ｂを嵌め、管１との隙間にグリース３，３を充
填して超音波振動子２Ａ，２Ｂを測定管１に結合（音響
的結合）させるという極めて簡単な構成のものである。
測定管１の内部は平滑であって汚れや清掃を心配する必
要が無く、測定管１の口径に合せて超音波振動子２Ａ，
２Ｂを小径にすることができるので、測定管１の口径は
小さくすることができるというものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】図８は従来の超音波流
量計の課題を示す図であり、測定管１に超音波振動子２
Ａ及び２Ｂを取付け、超音波振動子２Ａ側を発信側、超
音波振動子２Ｂを受信側としたときに、基本的には振動
波は矢印と通りに、測定管１内を流れる流体（媒質）
を伝搬する。このときに測定管１自体も伝搬部材とな
り、矢印の振動波が超音波振動子２Ｂへ伝搬する。
量計の課題を示す図であり、測定管１に超音波振動子２
Ａ及び２Ｂを取付け、超音波振動子２Ａ側を発信側、超
音波振動子２Ｂを受信側としたときに、基本的には振動
波は矢印と通りに、測定管１内を流れる流体（媒質）
を伝搬する。このときに測定管１自体も伝搬部材とな
り、矢印の振動波が超音波振動子２Ｂへ伝搬する。
【０００８】すると、矢印の振動波がノイズとなっ
て、流量計測に悪影響を及ぼすことがある。特に、矢印
の伝搬速度が矢印の伝搬速度に近似すると影響は大
きなものとなる。そこで、本発明の目的は、測定管自体
を伝搬する振動波の影響を除くことのできる超音波流量
計を提供することにある。
て、流量計測に悪影響を及ぼすことがある。特に、矢印
の伝搬速度が矢印の伝搬速度に近似すると影響は大
きなものとなる。そこで、本発明の目的は、測定管自体
を伝搬する振動波の影響を除くことのできる超音波流量
計を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、測定管自
体を伝搬する振動波の影響を除くために、測定管に振動
波を減衰する機能を付加することを思い立ち、次の第１
の手法と第２の手法を開発することに成功した。第１の
手法は、測定管が振動波を良好に伝搬する金属製又は同
等の材料で構成されている場合には、測定管に音響フィ
ルタを取付けて、振動波をカット若しくは低減する。第
２の手法では、測定管自体を、振動波を減衰する材料で
構成する。
体を伝搬する振動波の影響を除くために、測定管に振動
波を減衰する機能を付加することを思い立ち、次の第１
の手法と第２の手法を開発することに成功した。第１の
手法は、測定管が振動波を良好に伝搬する金属製又は同
等の材料で構成されている場合には、測定管に音響フィ
ルタを取付けて、振動波をカット若しくは低減する。第
２の手法では、測定管自体を、振動波を減衰する材料で
構成する。
【００１０】具体的には、請求項１は、計測すべき流体
を流し、この流体の流れを妨げる障害物を管内に有して
いない金属製若しくは金属並みの超音波伝搬性能を有す
る材料で構成した測定管と、この測定管の外周面に取付
けた第１振動子と、この第１振動子から流体の流れに沿
って所定の距離を置いて測定管の外周面に取付けた第２
振動子と、測定管を伝搬する振動波の高域波をカットす
るために測定管に取付けた音響フィルタとで超音波流量
計を構成する。
を流し、この流体の流れを妨げる障害物を管内に有して
いない金属製若しくは金属並みの超音波伝搬性能を有す
る材料で構成した測定管と、この測定管の外周面に取付
けた第１振動子と、この第１振動子から流体の流れに沿
って所定の距離を置いて測定管の外周面に取付けた第２
振動子と、測定管を伝搬する振動波の高域波をカットす
るために測定管に取付けた音響フィルタとで超音波流量
計を構成する。
【００１１】基本的には、上流側の振動子から発した超
音波が下流側の振動子に達するまでの時間と下流側の振
動子から発した超音波が上流側の振動子に達するまでの
時間との時間差に基づいて流体の流量を計測する。この
ときに、音響フィルタで測定管を伝搬する振動波を有効
にカットするので、この振動波が流体の流量計測に及ぼ
す影響はごく小さなものとなる。従って、請求項１によ
れば、流量計測の精度を大いに高めることができる。
音波が下流側の振動子に達するまでの時間と下流側の振
動子から発した超音波が上流側の振動子に達するまでの
時間との時間差に基づいて流体の流量を計測する。この
ときに、音響フィルタで測定管を伝搬する振動波を有効
にカットするので、この振動波が流体の流量計測に及ぼ
す影響はごく小さなものとなる。従って、請求項１によ
れば、流量計測の精度を大いに高めることができる。
【００１２】請求項２では、音響フィルタは、フランジ
であることを特徴とする。音響フィルタを単純なフラン
ジで構成したので、超音波流量計のコストアップを抑え
ることができる。
であることを特徴とする。音響フィルタを単純なフラン
ジで構成したので、超音波流量計のコストアップを抑え
ることができる。
【００１３】請求項３は、計測すべき流体を流し、この
流体の流れを妨げる障害物を管内に有していない樹脂製
測定管と、この測定管の外周面に取付けた第１振動子
と、この第１振動子から流体の流れに沿って所定の距離
を置いて測定管の外周面に取付けた第２振動子とで超音
波流量計を構成する。請求項１と同様に基本的には、上
流側の振動子から発した超音波が下流側の振動子に達す
るまでの時間と下流側の振動子から発した超音波が上流
側の振動子に達するまでの時間との時間差に基づいて流
体の流量を計測する。このときに、測定管を伝搬する振
動波を測定管自体で減衰するので、この振動波が流体の
流量計測に及ぼす影響はごく小さなものとなる。従っ
て、請求項３によれば、流量計測の精度を大いに高める
ことができる。
流体の流れを妨げる障害物を管内に有していない樹脂製
測定管と、この測定管の外周面に取付けた第１振動子
と、この第１振動子から流体の流れに沿って所定の距離
を置いて測定管の外周面に取付けた第２振動子とで超音
波流量計を構成する。請求項１と同様に基本的には、上
流側の振動子から発した超音波が下流側の振動子に達す
るまでの時間と下流側の振動子から発した超音波が上流
側の振動子に達するまでの時間との時間差に基づいて流
体の流量を計測する。このときに、測定管を伝搬する振
動波を測定管自体で減衰するので、この振動波が流体の
流量計測に及ぼす影響はごく小さなものとなる。従っ
て、請求項３によれば、流量計測の精度を大いに高める
ことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図に基
づいて以下に説明する。図１は本発明に係る超音波式流
量計（第１実施例）の原理図であり、超音波式流量計１
０は、測定管１１と、この測定管１１に一定の距離Ｌを
おいて配置した第１振動子１２及び第２振動子１３と、
第１振動子１２に第１スイッチ１４及び第２振動子１３
に第２スイッチ１５を介して結合した電源１７及び増幅
器１８と、測定管１１に取付けた音響フィルタとしての
フランジ２１，２２とからなる。図中、白抜き矢印は流
体の流れ方向を示す。以下同様。
づいて以下に説明する。図１は本発明に係る超音波式流
量計（第１実施例）の原理図であり、超音波式流量計１
０は、測定管１１と、この測定管１１に一定の距離Ｌを
おいて配置した第１振動子１２及び第２振動子１３と、
第１振動子１２に第１スイッチ１４及び第２振動子１３
に第２スイッチ１５を介して結合した電源１７及び増幅
器１８と、測定管１１に取付けた音響フィルタとしての
フランジ２１，２２とからなる。図中、白抜き矢印は流
体の流れ方向を示す。以下同様。
【００１５】なお、第１振動子１２及び第２振動子１３
は音響結合材１９，１９を介して測定管１１に密に取付
ける。音響結合材１９は振動子１２，１３が振動を受け
る等して測定管１１の軸方向へずれることを妨げる程度
に結合し、且つ振動を良好に伝達する材料であり、エポ
キシ樹脂やグリースが好適である。
は音響結合材１９，１９を介して測定管１１に密に取付
ける。音響結合材１９は振動子１２，１３が振動を受け
る等して測定管１１の軸方向へずれることを妨げる程度
に結合し、且つ振動を良好に伝達する材料であり、エポ
キシ樹脂やグリースが好適である。
【００１６】第１・第２スイッチ１４，１５を図の様に
Ａ側に切換えることにより、第１振動子１２を発振器、
第２振動子１３を受振器として、順流れの伝搬時間を計
測し、また、第１・第２スイッチ１４，１５を図とは逆
にＢ側に切換えることにより、第１振動子１２を受振
器、第２振動子１３を発振器として、逆流れの伝搬時間
を計測することができる。
Ａ側に切換えることにより、第１振動子１２を発振器、
第２振動子１３を受振器として、順流れの伝搬時間を計
測し、また、第１・第２スイッチ１４，１５を図とは逆
にＢ側に切換えることにより、第１振動子１２を受振
器、第２振動子１３を発振器として、逆流れの伝搬時間
を計測することができる。
【００１７】このときに、音響フィルタとしてのフラン
ジ２１，２２は、測定管１１自身を伝搬する振動波、特
に高域波をカットする作用を発揮する。その原理を次に
説明する。図２（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る音響フィ
ルタの音響モデル図である。（ａ）は前記図１を略図化
したものであり、音響フィルタとしてのフランジ２１，
２２の厚さをＬ１、音響フィルタ２１，２２の内のりを
Ｌ２、測定管１１の内径をｄ、外径をＤと定める。
（ｂ）は測定管１１の断面図であり、内径がｄで外径が
Ｄであるため、測定管１１における有効断面積ａ２は
（π／４）×Ｄ2−（π／４）×ｄ2となる。
ジ２１，２２は、測定管１１自身を伝搬する振動波、特
に高域波をカットする作用を発揮する。その原理を次に
説明する。図２（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る音響フィ
ルタの音響モデル図である。（ａ）は前記図１を略図化
したものであり、音響フィルタとしてのフランジ２１，
２２の厚さをＬ１、音響フィルタ２１，２２の内のりを
Ｌ２、測定管１１の内径をｄ、外径をＤと定める。
（ｂ）は測定管１１の断面図であり、内径がｄで外径が
Ｄであるため、測定管１１における有効断面積ａ２は
（π／４）×Ｄ2−（π／４）×ｄ2となる。
【００１８】（ｃ）は角フランジ２１，２２の断面図で
あり、角フランジ２１，２２はＷ×Ｗの角フランジであ
り、そこに径Ｄの孔が開いているため、フランジ２１，
２２における有効断面積ａ１はＷ2−（（π／４）×
Ｄ2）となる。上記モデルを超音波の伝搬路と考えれば
低域通過形フィルタ、すなわち高域カット形フィルタと
なり、このときの遮断角周波数（ｃｕｔｏｆｆ ｆｒｅ
ｑｕｅｎｃｙ）ω２は次の通りである。
あり、角フランジ２１，２２はＷ×Ｗの角フランジであ
り、そこに径Ｄの孔が開いているため、フランジ２１，
２２における有効断面積ａ１はＷ2−（（π／４）×
Ｄ2）となる。上記モデルを超音波の伝搬路と考えれば
低域通過形フィルタ、すなわち高域カット形フィルタと
なり、このときの遮断角周波数（ｃｕｔｏｆｆ ｆｒｅ
ｑｕｅｎｃｙ）ω２は次の通りである。
【００１９】
【数２】
【００２０】すなわち、ω２はスティフネスｓと質量ｍ
との関数からなる式となり、スティフネスｓは式、
質量ｍは式となるから、これらを式に代入して、整
理することにより式が求まり、また、周波数ｆ２は式
で求まるから、ｃ，Ｌ１，Ｌ２，ａ１及びａ２からｆ
２を求めることができる。
との関数からなる式となり、スティフネスｓは式、
質量ｍは式となるから、これらを式に代入して、整
理することにより式が求まり、また、周波数ｆ２は式
で求まるから、ｃ，Ｌ１，Ｌ２，ａ１及びａ２からｆ
２を求めることができる。
【００２１】図３は本発明に係る超音波式流量計（第２
実施例）の原理図であり、音響フィルタとしてのダンパ
２４を測定管１１に付設したものであり、例えば第１振
動子１２で発生した超音波のうち、測定管１１自体を伝
搬する振動波はダンパ２４に吸収されるため、振動波の
かなりの部分をカットすることができる。従って、本発
明の音響フィルタは図１でのフランジ２１，２２、図３
でのダンパ２４又は同等の性能を発揮するものであれば
よく、構造を限るものではない。
実施例）の原理図であり、音響フィルタとしてのダンパ
２４を測定管１１に付設したものであり、例えば第１振
動子１２で発生した超音波のうち、測定管１１自体を伝
搬する振動波はダンパ２４に吸収されるため、振動波の
かなりの部分をカットすることができる。従って、本発
明の音響フィルタは図１でのフランジ２１，２２、図３
でのダンパ２４又は同等の性能を発揮するものであれば
よく、構造を限るものではない。
【００２２】図４は本発明に係る超音波式流量計（第３
実施例）の原理図であり、測定管１１の中央に第１振動
子１２を取付け、この第１振動子１２から下流側及び上
流側に各々第２振動子１３Ａ，１３Ｂを取付け、前記第
１振動子１２に電源１７を繋ぎ、第２振動子１３Ａ，１
３Ｂの各々に増幅器１８Ａ，１８Ｂを取付け、且つ第１
振動子１２と第２振動子１３Ａ，１３Ｂとの間において
測定管１１に音響フィルタとしてのフランジ２１，２２
を取付けたものである。第１振動子１２から発した超音
波は下流側の第２振動子１３Ａに到達するに要する時間
は短くなり、上流側の第２振動子１３Ｂに到達するに要
する時間は長くなるから、これらの時間差によって流体
の流速を求めることができる。振動子１２，１３Ａ，１
３Ｂは合計３個必要であるが、スイッチは不要である。
そして、音響フィルタとしてのフランジ２１，２２が測
定管１１自体を伝搬する振動波を減衰するので、計測精
度が高まる。
実施例）の原理図であり、測定管１１の中央に第１振動
子１２を取付け、この第１振動子１２から下流側及び上
流側に各々第２振動子１３Ａ，１３Ｂを取付け、前記第
１振動子１２に電源１７を繋ぎ、第２振動子１３Ａ，１
３Ｂの各々に増幅器１８Ａ，１８Ｂを取付け、且つ第１
振動子１２と第２振動子１３Ａ，１３Ｂとの間において
測定管１１に音響フィルタとしてのフランジ２１，２２
を取付けたものである。第１振動子１２から発した超音
波は下流側の第２振動子１３Ａに到達するに要する時間
は短くなり、上流側の第２振動子１３Ｂに到達するに要
する時間は長くなるから、これらの時間差によって流体
の流速を求めることができる。振動子１２，１３Ａ，１
３Ｂは合計３個必要であるが、スイッチは不要である。
そして、音響フィルタとしてのフランジ２１，２２が測
定管１１自体を伝搬する振動波を減衰するので、計測精
度が高まる。
【００２３】また、測定管１１はステンレス管、炭素鋼
管又はガラス管であれば、超音波伝搬性能が高いため、
上述の音響フィルタが必要となる。しかし、測定管１１
を四ふっ化エチレンなどの樹脂管とすれば、樹脂は金属
に比べて格段に振動波の減衰性能が高いため、樹脂自体
で振動波を減衰することが可能となる。この結果、フラ
ンジ等の付設物をつける必要が無く、超音波流量計の構
成が簡単になり、外観性も高まる。
管又はガラス管であれば、超音波伝搬性能が高いため、
上述の音響フィルタが必要となる。しかし、測定管１１
を四ふっ化エチレンなどの樹脂管とすれば、樹脂は金属
に比べて格段に振動波の減衰性能が高いため、樹脂自体
で振動波を減衰することが可能となる。この結果、フラ
ンジ等の付設物をつける必要が無く、超音波流量計の構
成が簡単になり、外観性も高まる。
【００２４】
【実施例】本発明に係る実験例を次に説明する。ただ
し、本発明はこの実験例に限定するものではない。実験
モデルは、基本的に図２に示すものであり、各数値は次
の通りである。 ｄ＝２．８ｃｍ Ｄ＝３．２ｃｍ Ｌ１＝１．５ｃｍ Ｌ２＝１．５ｃｍ Ｗ＝７ｃｍ この数値から、断面積ａ１は４１ｃｍ2、断面積ａ２は
１．９ｃｍ2になる。
し、本発明はこの実験例に限定するものではない。実験
モデルは、基本的に図２に示すものであり、各数値は次
の通りである。 ｄ＝２．８ｃｍ Ｄ＝３．２ｃｍ Ｌ１＝１．５ｃｍ Ｌ２＝１．５ｃｍ Ｗ＝７ｃｍ この数値から、断面積ａ１は４１ｃｍ2、断面積ａ２は
１．９ｃｍ2になる。
【００２５】計測管の材質は、ステンレス鋼であり、伝
搬速度（音速）ｃは、約５．３×１０5（ｃｍ／ｓ）で
ある。なお、計測すべき流体（媒質）は水であり、１気
圧，０℃における水の伝搬速度（音速）ｃは、約１．４
×１０5（ｃｍ／ｓ）である。
搬速度（音速）ｃは、約５．３×１０5（ｃｍ／ｓ）で
ある。なお、計測すべき流体（媒質）は水であり、１気
圧，０℃における水の伝搬速度（音速）ｃは、約１．４
×１０5（ｃｍ／ｓ）である。
【００２６】ａ１＝４１（ｃｍ2）、ａ２＝１．９（ｃ
ｍ2）、Ｌ１＝１．５（ｃｍ）、Ｌ２＝１．５（ｃ
ｍ）、ｃ＝５．３×１０5（ｃｍ／ｓ）を、前記式に
代入し、得られた値から前記式にて、周波数ｆ２を計
算すると、約１７ｋＨｚになった。この周波数より高域
超音波はカットされる見通しである。
ｍ2）、Ｌ１＝１．５（ｃｍ）、Ｌ２＝１．５（ｃ
ｍ）、ｃ＝５．３×１０5（ｃｍ／ｓ）を、前記式に
代入し、得られた値から前記式にて、周波数ｆ２を計
算すると、約１７ｋＨｚになった。この周波数より高域
超音波はカットされる見通しである。
【００２７】図５（ａ）〜（ｃ）は音響フィルタの効果
を示す比較実験グラフであり、測定対象（媒質）を流さ
ずにドライの状態で、音響フィルタ無し測定管の第１振
動子を振動させたときの受信波形を（ｂ）に示し、音響
フィルタ付き測定管の第１振動子を振動させたときの受
信波形を（ｃ）に示した。（ａ）はそれらの前提となる
送信波形図であり、前記周波数ｆ２が約１７ｋＨｚであ
ることを考慮して、本図における搬送周波数を約１０倍
の１７０ｋＨｚとした。（ｂ）から振幅が極めて大きい
ことが分かる。一方、（ｃ）では振幅がごく小さいこと
が分かる。（ｃ）は、測定管に音響フィルタを付けたこ
とにより振幅が大幅に低減できたことを示す。
を示す比較実験グラフであり、測定対象（媒質）を流さ
ずにドライの状態で、音響フィルタ無し測定管の第１振
動子を振動させたときの受信波形を（ｂ）に示し、音響
フィルタ付き測定管の第１振動子を振動させたときの受
信波形を（ｃ）に示した。（ａ）はそれらの前提となる
送信波形図であり、前記周波数ｆ２が約１７ｋＨｚであ
ることを考慮して、本図における搬送周波数を約１０倍
の１７０ｋＨｚとした。（ｂ）から振幅が極めて大きい
ことが分かる。一方、（ｃ）では振幅がごく小さいこと
が分かる。（ｃ）は、測定管に音響フィルタを付けたこ
とにより振幅が大幅に低減できたことを示す。
【００２８】図６（ａ），（ｂ）は本発明の超音波流量
計で計測した時間差を示すグラフである。（ａ）は図５
（ａ）と同じ送信波形図であり、搬送周波数は１７０ｋ
Ｈｚである。（ｂ）は音響フィルタ付き測定管に水を通
し、第１振動子を振動させたときの受信波形図であり、
図中ｔ１が求める測定時間である。この（ｂ）は前記図
５（ｃ）の測定管に水を通したものであるから、得られ
た波形は大部分が水を伝搬した超音波によるものと考え
られる。従って、測定時間ｔ１の信頼性は極めて高い。
計で計測した時間差を示すグラフである。（ａ）は図５
（ａ）と同じ送信波形図であり、搬送周波数は１７０ｋ
Ｈｚである。（ｂ）は音響フィルタ付き測定管に水を通
し、第１振動子を振動させたときの受信波形図であり、
図中ｔ１が求める測定時間である。この（ｂ）は前記図
５（ｃ）の測定管に水を通したものであるから、得られ
た波形は大部分が水を伝搬した超音波によるものと考え
られる。従って、測定時間ｔ１の信頼性は極めて高い。
【００２９】一方、前記図５（ｂ）び音響フィルタ無し
測定管に水を通したとすれば、図５（ｂ）の波に図６
（ｂ）の波が重なった若しくは合成した波が受信波とな
る見込みである。とすれば、受信波は測定管自体を伝搬
する波と、水を伝搬する波との合成波となり、受信波が
真に水の速度を測っているとは言えないことになる。こ
のように、本発明の音響フィルタは著しい効果を発揮す
るものである。
測定管に水を通したとすれば、図５（ｂ）の波に図６
（ｂ）の波が重なった若しくは合成した波が受信波とな
る見込みである。とすれば、受信波は測定管自体を伝搬
する波と、水を伝搬する波との合成波となり、受信波が
真に水の速度を測っているとは言えないことになる。こ
のように、本発明の音響フィルタは著しい効果を発揮す
るものである。
【００３０】
【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項１は、測定管の外に第１，第２振動子を置
くことで、測定管内に障害物を置かぬようにしたもので
ある。測定管の内部に障害物があると、障害物にものが
堆積する虞れがあり、清掃も面倒である。この点、請求
項１では測定管内に障害物が無いので異物が測定管内に
堆積し難くなり、仮に清掃するとしてもその作業はごく
簡単に済ませることができる。加えて、測定管に音響フ
ィルタを取付けることで、測定管を伝搬する振動波を減
衰するようにしたので、測定対象物である流体に係る振
動波を主として受信することができ、この結果、流体の
流量の計測精度を高めることができる。
する。請求項１は、測定管の外に第１，第２振動子を置
くことで、測定管内に障害物を置かぬようにしたもので
ある。測定管の内部に障害物があると、障害物にものが
堆積する虞れがあり、清掃も面倒である。この点、請求
項１では測定管内に障害物が無いので異物が測定管内に
堆積し難くなり、仮に清掃するとしてもその作業はごく
簡単に済ませることができる。加えて、測定管に音響フ
ィルタを取付けることで、測定管を伝搬する振動波を減
衰するようにしたので、測定対象物である流体に係る振
動波を主として受信することができ、この結果、流体の
流量の計測精度を高めることができる。
【００３１】請求項２では、音響フィルタは、フランジ
であることを特徴とする。音響フィルタを単純なフラン
ジで構成したので、超音波流量計のコストアップを抑え
ることができる。
であることを特徴とする。音響フィルタを単純なフラン
ジで構成したので、超音波流量計のコストアップを抑え
ることができる。
【００３２】請求項３も、測定管の外に第１，第２振動
子を置くことで、測定管内に障害物を置かぬようにした
ものである。測定管の内部に障害物があると、障害物に
ものが堆積する虞れがあり、清掃も面倒である。この
点、請求項１では測定管内に障害物が無いので異物が測
定管内に堆積し難くなり、仮に清掃するとしてもその作
業はごく簡単に済ませることができる。請求項３では測
定管に音響フィルタを取付ける必要はなく、単に測定管
の材質を吟味するだけで済む。従って、超音波流量計が
複雑になることを阻止することができる。その上で、測
定管を伝搬する振動波を減衰するようにしたので、測定
対象物である流体に係る振動波を主として受信すること
ができ、この結果、流体の流量の計測精度を高めること
ができる。
子を置くことで、測定管内に障害物を置かぬようにした
ものである。測定管の内部に障害物があると、障害物に
ものが堆積する虞れがあり、清掃も面倒である。この
点、請求項１では測定管内に障害物が無いので異物が測
定管内に堆積し難くなり、仮に清掃するとしてもその作
業はごく簡単に済ませることができる。請求項３では測
定管に音響フィルタを取付ける必要はなく、単に測定管
の材質を吟味するだけで済む。従って、超音波流量計が
複雑になることを阻止することができる。その上で、測
定管を伝搬する振動波を減衰するようにしたので、測定
対象物である流体に係る振動波を主として受信すること
ができ、この結果、流体の流量の計測精度を高めること
ができる。
【図１】本発明に係る超音波式流量計（第１実施例）の
原理図
原理図
【図２】本発明に係る音響フィルタの音響モデル図
【図３】本発明に係る超音波式流量計（第２実施例）の
原理図
原理図
【図４】本発明に係る超音波式流量計（第３実施例）の
原理図
原理図
【図５】音響フィルタの効果を示す比較実験グラフ
【図６】本発明の超音波流量計で計測した時間差を示す
グラフ
グラフ
【図７】超音波流量計の原理図
【図８】従来の超音波流量計の課題を示す図
１０…超音波流量計、１１…測定管、１２…第１測定
子、１３，１３Ａ，１３Ｂ…第２測定子、１９…音響結
合材、２１，２２…音響フィルタ（フランジ）、２４…
音響フィルタ（ダンパ）。
子、１３，１３Ａ，１３Ｂ…第２測定子、１９…音響結
合材、２１，２２…音響フィルタ（フランジ）、２４…
音響フィルタ（ダンパ）。
フロントページの続き (72)発明者 潘 海涛 神奈川県横浜市金沢区福浦１丁目１番地の １ 株式会社泉技研内 Ｆターム(参考） 2F035 DA19
Claims (3)
- 【請求項１】 計測すべき流体を流し、この流体の流れ
を妨げる障害物を管内に有していない金属製若しくは金
属並みの超音波伝搬性能を有する材料で構成した測定管
と、この測定管の外周面に取付けた第１振動子と、この
第１振動子から流体の流れに沿って所定の距離を置いて
前記測定管の外周面に取付けた第２振動子と、前記測定
管を伝搬する振動波の高域波をカットするために前記測
定管に取付けた音響フィルタと、からなり、上流側の振
動子から発した超音波が下流側の振動子に達するまでの
時間と下流側の振動子から発した超音波が上流側の振動
子に達するまでの時間との時間差に基づいて流体の流量
を計測することを特徴とする超音波流量計。 - 【請求項２】 前記音響フィルタは、フランジであるこ
とを特徴とした請求項１記載の超音波流量計。 - 【請求項３】 計測すべき流体を流し、この流体の流れ
を妨げる障害物を管内に有していない樹脂製測定管と、
この測定管の外周面に取付けた第１振動子と、この第１
振動子から流体の流れに沿って所定の距離を置いて前記
測定管の外周面に取付けた第２振動子と、からなり、上
流側の振動子から発した超音波が下流側の振動子に達す
るまでの時間と下流側の振動子から発した超音波が上流
側の振動子に達するまでの時間との時間差に基づいて流
体の流量を計測することを特徴とする超音波流量計。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35975398A JP3569799B2 (ja) | 1998-12-17 | 1998-12-17 | 超音波流量計 |
| US09/736,259 US6490933B2 (en) | 1998-12-17 | 2000-12-15 | Ultrasonic flow meter with reduced noise |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35975398A JP3569799B2 (ja) | 1998-12-17 | 1998-12-17 | 超音波流量計 |
| US09/736,259 US6490933B2 (en) | 1998-12-17 | 2000-12-15 | Ultrasonic flow meter with reduced noise |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000180228A true JP2000180228A (ja) | 2000-06-30 |
| JP3569799B2 JP3569799B2 (ja) | 2004-09-29 |
Family
ID=26581017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35975398A Expired - Fee Related JP3569799B2 (ja) | 1998-12-17 | 1998-12-17 | 超音波流量計 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6490933B2 (ja) |
| JP (1) | JP3569799B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002236042A (ja) * | 2001-02-08 | 2002-08-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 流量計 |
| US6675111B2 (en) | 2001-03-30 | 2004-01-06 | Surpass Industry Co., Ltd. | Method and apparatus for measuring flow velocity and method and apparatus for measuring flow rate |
| US6708570B2 (en) | 2000-12-27 | 2004-03-23 | Surpass Industry Co., Ltd. | Flow rate measurement method, ultrasonic flow rate meter, flow velocity measurement method, temperature or pressure measurement method, ultrasonic thermometer and ultrasonic pressure gage |
| JP2009133209A (ja) * | 2007-11-28 | 2009-06-18 | Keihin Corp | 電磁式燃料噴射弁 |
| JP2011007538A (ja) * | 2009-06-24 | 2011-01-13 | Tokyo Keiso Co Ltd | 超音波流量計 |
| JP2011007539A (ja) * | 2009-06-24 | 2011-01-13 | Tokyo Keiso Co Ltd | 超音波流量計 |
| WO2011162284A1 (ja) * | 2010-06-22 | 2011-12-29 | 株式会社泉技研 | 超音波流量測定装置及び超音波流量測定方法 |
| KR20170033263A (ko) * | 2014-04-17 | 2017-03-24 | 버킨 비.브이. | 초음파 유량계 |
| JP2018521328A (ja) * | 2015-07-31 | 2018-08-02 | ベルキン ビーブイＢｅｒｋｉｎ Ｂ．Ｖ． | 流量測定システムのフローチューブ内の流体の流量を決定する方法、および、対応する流量測定システム |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000060317A1 (en) * | 1999-04-01 | 2000-10-12 | Panametrics, Inc. | Clamp-on ultrasonic flow meter for low density fluids |
| US20040123666A1 (en) * | 2002-12-31 | 2004-07-01 | Ao Xiaolei S. | Ultrasonic damping material |
| JP4444588B2 (ja) | 2003-06-20 | 2010-03-31 | サーパス工業株式会社 | 超音波流量計 |
| JP4233445B2 (ja) * | 2003-12-24 | 2009-03-04 | 旭有機材工業株式会社 | 超音波流量計 |
| EP1559999A1 (en) * | 2004-01-30 | 2005-08-03 | Fuji Electric Systems Co., Ltd. | Wedge and wedge unit for use in ultrasonic doppler flow meter |
| WO2007021883A1 (en) * | 2005-08-12 | 2007-02-22 | Celerity, Inc. | Ultrasonic flow sensor |
| US8185237B2 (en) * | 2007-12-28 | 2012-05-22 | Malema Engineering Corporation | Dispense verification meters |
| DE102008033098C5 (de) * | 2008-07-15 | 2016-02-18 | Krohne Ag | Ultraschallwandler |
| US8630814B2 (en) | 2011-01-31 | 2014-01-14 | Xylem IP Holdings LLC. | Ultrasonic water level gauge and control device |
| US8955392B2 (en) | 2013-03-15 | 2015-02-17 | Strain Measurement Devices, Inc. | Ultrasonic flowmeter with integrally formed acoustic noise attenuating feature |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0036658B1 (de) * | 1980-03-25 | 1985-01-23 | Fuji Electric Co. Ltd. | Ultraschall-Messgerät zur Bestimmung der Strömung eines Mediums in einer Leitung |
| US4445389A (en) * | 1981-09-10 | 1984-05-01 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce | Long wavelength acoustic flowmeter |
| DE59007347D1 (de) * | 1990-05-19 | 1994-11-03 | Flowtec Ag | Messerwertaufnehmer für ein Ultraschall-Volumendurchfluss-Messgerät. |
| US5179862A (en) * | 1990-06-29 | 1993-01-19 | Panametrics, Inc. | Snap-on flow measurement system |
| JP2854720B2 (ja) * | 1991-04-18 | 1999-02-03 | 株式会社東芝 | 電磁流量計 |
| US5868437A (en) * | 1995-07-17 | 1999-02-09 | Teague; Anthony | Composite pipe structure |
| JPH10122923A (ja) | 1996-10-15 | 1998-05-15 | Tokyo Keiso Co Ltd | 超音波流量計 |
| US6122956A (en) * | 1998-09-09 | 2000-09-26 | University Of Florida | Method and apparatus for monitoring concentration of a slurry flowing in a pipeline |
-
1998
- 1998-12-17 JP JP35975398A patent/JP3569799B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-12-15 US US09/736,259 patent/US6490933B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6708570B2 (en) | 2000-12-27 | 2004-03-23 | Surpass Industry Co., Ltd. | Flow rate measurement method, ultrasonic flow rate meter, flow velocity measurement method, temperature or pressure measurement method, ultrasonic thermometer and ultrasonic pressure gage |
| JP2002236042A (ja) * | 2001-02-08 | 2002-08-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 流量計 |
| US6675111B2 (en) | 2001-03-30 | 2004-01-06 | Surpass Industry Co., Ltd. | Method and apparatus for measuring flow velocity and method and apparatus for measuring flow rate |
| JP2009133209A (ja) * | 2007-11-28 | 2009-06-18 | Keihin Corp | 電磁式燃料噴射弁 |
| JP2011007538A (ja) * | 2009-06-24 | 2011-01-13 | Tokyo Keiso Co Ltd | 超音波流量計 |
| JP2011007539A (ja) * | 2009-06-24 | 2011-01-13 | Tokyo Keiso Co Ltd | 超音波流量計 |
| WO2011162284A1 (ja) * | 2010-06-22 | 2011-12-29 | 株式会社泉技研 | 超音波流量測定装置及び超音波流量測定方法 |
| JP2012027012A (ja) * | 2010-06-22 | 2012-02-09 | Izumi Giken:Kk | 超音波流量測定装置及び超音波流量測定方法 |
| KR20170033263A (ko) * | 2014-04-17 | 2017-03-24 | 버킨 비.브이. | 초음파 유량계 |
| JP2017515104A (ja) * | 2014-04-17 | 2017-06-08 | ベルキン ビーブイＢｅｒｋｉｎ Ｂ．Ｖ． | 超音波流量計とその製造方法、流量測定法 |
| KR102167810B1 (ko) * | 2014-04-17 | 2020-10-21 | 버킨 비.브이. | 초음파 유량계 |
| JP2018521328A (ja) * | 2015-07-31 | 2018-08-02 | ベルキン ビーブイＢｅｒｋｉｎ Ｂ．Ｖ． | 流量測定システムのフローチューブ内の流体の流量を決定する方法、および、対応する流量測定システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3569799B2 (ja) | 2004-09-29 |
| US6490933B2 (en) | 2002-12-10 |
| US20020100335A1 (en) | 2002-08-01 |
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