JP2001083169A - 超音波流速測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波の伝搬時間差を正確に求めることがで
き、ひいては高精度な流速測定を可能とする超音波流速
測定方法の提供を目的とする。 【解決手段】 前記各超音波振動子２、３から相互に超
音波を発生送信するとともに、送信された超音波を相互
に受信する。流体の流れに対して順方向の受信波の第ｎ
半波および第（ｎ＋１）波の到達時間ⁿ ｔ ₁、^{n + 1} ｔ
₁と、流体の流れに対して逆方向の受信波の第ｎ半波及
び第（ｎ＋１）波の到達時間ⁿ ｔ ₂、^{n + 1} ｔ ₂とを測
定する。それら到達時間の測定値ⁿ ｔ ₁、^{n + 1} ｔ ₁、
ⁿ ｔ ₂、^{n + 1} ｔ ₂に基づいて式［１］を演算して、超
音波の伝搬時間差Δｔを正確に求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、超音波を利用し
てガスその他の流体の流速を測定する超音波流速測定方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】ガス
その他の流体の所期する計測項目、例えば流体の流量を
求めるに際し、まず流体の流速を連続的ないし定期的に
計測し、これに基いて流体の流量を演算することが行わ
れている。そして、このような流体の流速測定方法の一
つとして、超音波を利用した方法が知られている。

【０００３】かかる超音波を利用した方法の原理を、図
４に示される従来の装置により説明すると次のとおりで
ある。図４において、（１）は内部をガス等の流体が流
れる超音波流速測定管である。この超音波流速測定管
（１）内には、流れ方向の上流側および下流側に、所定
距離を隔てて超音波振動子（２）（３）が配置されてい
る。この超音波振動子（２）（３）は、パルス発生回路
（４）からの駆動パルスにより駆動されて振動し、超音
波を発生送信する一方、送信されてきた超音波を受信す
るもので、その超音波振動子（２）（３）が振動したと
きの受信波が増幅回路（５）から出力されるものとなさ
れている。

【０００４】そして、上流側の超音波振動子（２）から
流れに対して順方向に送信された超音波が下流側の超音
波振動子（３）で受波されるまでの伝搬時間と、下流側
の超音波振動子（３）から流れに対して逆方向に送信さ
れた超音波が上流側の超音波振動子（２）で受波される
までの伝搬時間との差は流速に関係することから、該伝
搬時間差に基づいて流速を計測し、さらに流速に基づい
て流量を求める。なお、図４において、（６）は各超音
波振動子（２）（３）とパルス発生回路（４）および増
幅回路（５）の接続を切替える切替回路であり、まずパ
ルス発生回路（４）と上流側の超音波振動子（２）、下
流側の超音波振動子（３）と増幅回路（５）を接続し
て、上流側から下流側への伝搬時間を計測したのち、該
切替回路（６）の作動によりパルス発生回路（４）と下
流側の超音波振動子（３）、上流側の超音波振動子
（２）と増幅回路（５）とが接続されるように切替え
て、下流側から上流側への伝搬時間を計測するものとな
されている。

【０００５】ところで、超音波の伝搬時間は受信波のあ
るゼロクロス点を基準として求められるが、この受信波
のゼロクロス点は温度変化によりドリフトする。特に流
体が小流量の場合は、超音波の伝搬時間差が小さいの
で、このドリフトの影響が大きく、超音波の伝搬時間差
を正確に求めることが困難であるという問題があった。

【０００６】この受信波のホッピング現象は、超音波振
動子の周期変動により生じることが知られている。つま
り、超音波振動子の周期は、超音波振動子の共振周波数
によって決定されるが、この共振周波数は超音波振動子
の構成部品のバネ定数に影響され、バネ定数は温度変化
の影響を受けて変化する。従って、温度が変化すると、
超音波振動子の共振周波数が変化し、それに伴って超音
波振動子の周期が変動して、受信波のゼロクロス点がド
リフトする。

【０００７】この発明は、上述の問題に鑑みてなされた
ものであって、温度変化により受信波のゼロクロス点が
ドリフトする場合であっても、超音波の伝搬時間差を正
確に求めることができ、ひいては高精度な流速測定を可
能とする超音波流速測定方法の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、超音波の伝搬時間差Δｔが、受信波の
第ｎ半波および第（ｎ＋ｉ）半波間の時間と一定の関係
を有することに着目したものである。

【０００９】つまり、超音波流速測定管を流れる計測流
体の上流側と下流側にそれぞれ超音波振動子が配置さ
れ、前記各超音波振動子から相互に超音波を発生送信す
るとともに、送信された超音波を相互に受信し、それら
超音波の伝搬時間の差Δｔに基づいて流速を測定する超
音波流速測定方法において、前記伝搬時間差Δｔを、 Δｔ＝ⁿ ｔ ₂−ⁿ ｔ ₁−｛ⁿ Δ^{n + i} ×（ａ _n−ｂ _nＫ）｝／｛（ａ _{n + i}−ａ _n ）−（ｂ _{n + i} −ｂ _n）Ｋ｝・・・［１］ ⁿ ｔ ₁：流体流れに対して順方向の受信波における第ｎ
半波の到達時間 ⁿ ｔ ₂：流体流れに対して逆方向の受信波における第ｎ
半波の到達時間 ⁿ Δ^{n + i} ：ⁿ Δ^{n + i} ＝（^{n + i} ｔ ₂−^{n + i} ｔ ₁）
−（ⁿ ｔ ₂−ⁿ ｔ ₁） ａ _n：受信波の第ｎ半波の送信側超音波振動子による位
相ずれ係数 ｂ _n：受信波の第ｎ半波の受信側超音波振動子による位
相ずれ係数 ｉ：ｉ＝１、２、３、４・・・ Ｋ：超音波振動子の送信時と受信時の振動周期比 によって求めることを特徴とする。

【００１０】これによれば、受信波の第ｎ半波および第
（ｎ＋ｉ）波の送信側超音波振動子による位相ずれと、
受信波の第ｎ半波および第（ｎ＋ｉ）波の受信側超音波
振動子による位相ずれは既知であるので、流体の流れに
対して順方向の受信波の第ｎ半波および第（ｎ＋ｉ）波
の到達時間と、流体の流れに対して逆方向の受信波の第
ｎ半波および第（ｎ＋ｉ）波の到達時間とを測定し、該
測定値に基づいて上式［１］を演算することによって、
超音波の伝搬時間差Δｔを正確に求めることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、この発明を実施するため
の超音波流速測定装置を示すものである。

【００１２】図１において、（１）は超音波流速測定
管、（２）（３）は流れ方向の上流側および下流側に所
定距離を隔てて配置された超音波振動子、（４）は駆動
パルスを発生するパルス発生回路、（５）は超音波振動
子（２）（３）で超音波を受信したときに受信波を出力
する増幅回路、（６）は超音波振動子（２）（３）とパ
ルス発生回路（４）および増幅回路（５）の接続を切り
替える切替回路であり、これらは図４に示したものと同
じである。

【００１３】この実施形態では、受信回路（５）の出力
側にゼロクロス検出回路（７）が設けられている。この
ゼロクロス検出回路（７）は、図２に示すように、増幅
回路（５）から出力される受信波（Ｗ１）（Ｗ２）の第
ｎゼロクロス時点および第（ｎ＋１）ゼロクロス時点を
検出し、検出と同時に後述のカウンタ（９）に第ｎゼロ
クロス信号および第（ｎ＋１）ゼロクロス信号を送信す
る回路である。

【００１４】一方、パルス発生回路（４）の出力側に
は、クロック回路（８）が設けられている。このクロッ
ク回路（８）は、図２に示すように、超音波振動子
（２）（３）から超音波が送信される時刻（Ａ）と同期
して、一定周期Ｔのクロック波（Ｌ）を出力するもので
ある。

【００１５】そして、前記クロック回路（８）の出力側
には、カウンタ（９）が設けられている。このカウンタ
（９）は、前記ゼロクロス検出回路（７）から第ｎゼロ
クロス信号または第（ｎ＋１）ゼロクロス信号がカウン
タ（９）に送信されたときに、前記クロック回路（８）
から出力されたクロック波（Ｌ）をカウントするもので
ある。このクロック波（Ｌ）のカウント値は、カウンタ
（９）の出力側に設けられた第１演算回路（１０）に送
信される。

【００１６】前記第１演算回路（１０）は、カウンタ
（９）から送信されてきたカウンタ値に基づいて、受信
波（Ｗ１）（Ｗ２）の第ｎ半波または第（ｎ＋１）半波
の到達時間を求めるものである。例えば、順方向の受信
波（Ｗ１）の第ｎ半波の到達時間を求める場合、カウン
タ（９）からクロック波（Ｌ）のカウンタ値ⁿ Ｌ ₁が送
信されてくるので、該カウンタ値ⁿ Ｌ ₁に基づいて以下
の演算を行い、受信波（Ｗ１）の第ｎ半波の到達時間ⁿ
ｔ ₁を求める。

【００１７】ⁿ ｔ ₁＝ⁿ Ｌ ₁×Ｔ ・・・［２］ ⁿ ｔ ₁：順方向の受信波（Ｗ１）の第ｎ半波の到達時間 ⁿ Ｌ ₁：クロック波（Ｌ）のカウント値 Ｔ：クロック波の周期 なお、第１演算回路（１０）は、上述と同様にして、カ
ウンタ（９）から順方向の受信波（Ｗ１）の第（ｎ＋
１）ゼロクロス点におけるクロック波（Ｌ）のカウント
値^{n + 1} Ｌ ₁と、逆方向の第ｎゼロクロス点および第
（ｎ＋１）ゼロクロス点におけるクロック波（Ｌ）のカ
ウント値ⁿ Ｌ ₂、^{n + 1} Ｌ ₂が送信されてくるので、そ
れらカウント値に基づいて、順方向の受信波（Ｗ１）の
第（ｎ＋１）半波の到達時間^{n + 1} ｔ ₁、逆方向の受信
波（Ｗ２）の第ｎ半波および第（ｎ＋１）半波の到達時
間ⁿ ｔ ₂、^{n + 1} ｔ ₂を求める。これら受信波（Ｗ１）
（Ｗ２）の第ｎ半波または第 （ｎ＋１）半波の各到達
時間ⁿ ｔ ₁、^{n + 1} ｔ ₁、ⁿ ｔ ₂、^{n + 1} ｔ ₂は、第１
演算回路（１０）の出力側に設けられた第２演算回路
（１１）に送信される。

【００１８】前記第２演算回路（１１）は、第１演算回
路（１０）で求められた受信波（Ｗ１）（Ｗ２）の第ｎ
半波および第（ｎ＋１）半波の各到達時間ⁿ ｔ ₁、^{n +
1} ｔ ₁、ⁿ ｔ ₂、^{n + 1} ｔ ₂に基づいて以下の演算を行
い、超音波の伝搬時間差Δｔを求めるも のである。

【００１９】 Δｔ＝ⁿ ｔ ₂−ⁿ ｔ ₁−｛ⁿ Δ^{n + 1} ×（ａ _n−ｂ _nＫ）｝／｛（ａ _{n + 1}−ａ _n ）−（ｂ _{n + 1} −ｂ _n）Ｋ｝・・・［１］ ⁿ ｔ ₁：流体流れに対して順方向の受信波における第ｎ
半波の到達時間 ⁿ ｔ ₂：流体流れに対して逆方向の受信波における第ｎ
半波の到達時間 ⁿ Δ^{n + 1} ：ⁿ Δ^{n + 1} ＝（^{n + 1} ｔ ₂−^{n + 1} ｔ ₁）
−（ⁿ ｔ ₂−ⁿ ｔ ₁） ａ _n：受信波の第ｎ半波の送信側超音波振動子による位
相ずれ係数 ｂ _n：受信波の第ｎ半波の受信側超音波振動子による位
相ずれ係数 Ｋ：超音波振動子の送信時と受信時の振動周期比 このように超音波の伝搬時間差Δが上式［１］によって
求まるのは、以下の理由による。

【００２０】図３（ａ）に示すように、パルス発生回路
（４）から周期Ｔ ₀の矩形パルスを出力し、送信側の超
音波振動子（２）（３）に印加すると、図３（ｂ）に示
すように、送信側の超音波振動子（２）（３）はパルス
変化ごとに力が加わり周期Ｔ ₁の自由振動を始める。な
お、送信側の超音波振動子（２）（３）の振動周期は、
温度変化によって矩形パルスの周期Ｔ ₀から共振周期Ｔ
₁に変化しており、Δ ₁＝ Ｔ ₁−Ｔ ₀とする。また、
超音波振動子（２）（３）の一周期の減衰比をθとす
る。

【００２１】この超音波振動子（２）（３）の自由振動
の各パルスａ、ｂ、ｃ、・・・に応じて、図３（ｃ）
（ｄ）（ｅ）に示すような送信パルスＩ（ａ）、Ｉ
（ｂ）、Ｉ（ｃ）、・・・が発生し、超音波振動子
（２）（３）から送信された空中の超音波はそれらの和
となる。各波Ｉ（ａ）、Ｉ（ｂ）、Ｉ（ｃ）はそれぞれ
一周期ごとにΔ１の位相ずれが生じるとともに、一周期
ごとにθの割合で振幅が変化する。従って、空中の超音
波の位相ずれと振幅を一般化すると以下のようになる。

【００２２】 Ａij ＝θ^{1 / 2} （１−ｉ＋ｊ） ［但し、１−ｉ＋ｊ＞０］ Ａoj＝ΣＡij ［但し、ｉ＝１〜ｊについて和をとる］ Ｐij＝１／２（１−ｉ＋ｊ）（Ｔ ₁−Ｔ ₀） Ｐoj＝（ΣＡij・Ｐij）／Ａoj ［但し、ｉ＝１〜ｊについて和をとる］ ・・・［３］ ｉ：送信パルスの順番 ｊ：空中超音波の半波の順番 Ａij：ｉ番目の送信パルスによる空中超音波のｊ番目の
半波の振幅 Ａoj：空中超音波のｊ番目の半波の振幅 Ｐij：ｉ番目の送信パルスによる空中超音波のｊ番目の
半波の位相ずれ Ｐoj：空中超音波のｊ番目の半波の位相ずれ 一方、空中超音波が受信側の超音波振動子（３）（２）
に受信されとき、受信波の位相ずれと振幅を一般化する
と次のようになる。なお、受信側の超音波振動子（３）
（２）の振動周期は、温度変化によって矩形パルスの周
期Ｔ ₀から共振周期Ｔ ₂に変化する。また、受信側の超
音波振動子（３）（２）の一周期の減衰 比はθであ
る。

【００２３】 Ｂkm＝Ａokθ^{1 / 2 ( 1 - k + m )} Ｂom＝ΣＡokθ^{1 / 2 ( 1 - k + m )} ［但し、Ｋ＝１〜ｍまでの和をとる］ Ｑkm＝Ｐok Ｑom＝（ΣＢkm・Ｑkｍ）／Ｂom ＝ａn ［但し、Ｋ＝１〜ｍまでの和をとる］ Ｒkm＝｛０．２５＋０．５（ｍ−ｋ）｝（Ｔ ₂−Ｔ ₀） Ｒom＝（ΣＢkm・Ｒkｍ）／Ｂom ＝ｂn［但し、Ｋ＝１〜ｍまでの和をとる］ ・・・［４］ ｋ：空中超音波の半波の順番 ｍ：受信波の半波の順番 Ｂkm：空中超音波のｋ番目の半波による受信波のｍ番目
の半波の振幅 Ｂom：受信波のｍ番目の半波の振幅 Ｑkm：空中超音波のｋ番目の半波による受信波のｍ番目
の半波のＴ ₁位相ずれ Ｑom：受信波のｍ番目の半波のＴ ₁位相ずれ Ｒkm：空中超音波のｋ番目の半波による受信波のｍ番目
の半波のＴ ₂位相ずれ Ｒom：受信波のｍ番目の半波のＴ ₂位相ずれ 従って、順方向の受信波の第ｎ半波および第（ｎ＋１）
半波の到達時間ⁿ ｔ ₁、^{n + 1} ｔ ₁と、逆方向の受信波
の第ｎ半波および第（ｎ＋１）半波の到達時間ⁿ ｔ ₂、
^{n + 1} ｔ ₂は以下のように表される。

【００２４】ⁿ ｔ ₁＝Ｌ／（ｃ＋ｖ）＋ｎＴ ₀＋ａ
_n（Ｔ _{p 1}−Ｔ ₀）＋ｂ _n（Ｔ _{q 2}−Ｔ ₀）^{n + 1} ｔ ₁＝Ｌ／（ｃ＋ｖ）＋（ｎ＋１）Ｔ ₀＋ａ _{n +
1}（Ｔ _{p 1}−Ｔ ₀）＋ｂ _{n + 1}（Ｔ _{q 2}−Ｔ ₀）ⁿ ｔ ₂＝Ｌ／（ｃ−ｖ）＋ｎＴ ₀＋ａ _n（Ｔ _{q 1}−
Ｔ ₀）＋ｂ _n（Ｔ _{p 2}−Ｔ ₀）^{n + 1} ｔ ₂＝Ｌ／（ｃ−ｖ）＋（ｎ＋１）Ｔ ₀＋ａ _{n +
1}（Ｔ _{q 1}−Ｔ ₀）＋ｂ _{n + 1}（Ｔ _{p 2}−Ｔ ₀） Ｔ _{p 1}：上流側の超音波振動子（２）の送信時の共振周
期 Ｔ _{q 2}：上流側の超音波振動子（２）の受信時の共振周
期 Ｔ _{q 1}：下流側の超音波振動子（３）の送信時の共振周
期 Ｔ _{q 2}：下流側の超音波振動子（３）の受信時の共振周
期 ここで、 Ｔ _{q 1}＝Ｋ _pＴ _{p 1}、Ｔ _{q 2}＝Ｋ _qＴ _{q 1}、Ｋ _p＝Ｋ _q
＝Ｋⁿ Δ^{n + 1} ＝（^{n + 1} ｔ ₂−^{n + 1} ｔ ₁）−（ⁿ ｔ ₂−
ⁿ ｔ ₁） Δｔ＝Ｌ／（ｃ−ｖ）−Ｌ（ｃ＋ｖ） とすると、ⁿ Δ^{n + 1} ＝｛（ａ _{n + 1}−ａ _n）−（ｂ _{n + 1}−
ｂ _n）Ｋ｝（Ｔ _{q 1}−Ｔ _{p 1}）ⁿ ｔ ₂−ⁿ ｔ ₁＝Δｔ＋（ａｎ−ｂ _nＫ）（Ｔ _{q 1}−Ｔ
_{p 1}） となるから、これらの式より、以下の演算式［１］が得
られる。

【００２５】 Δｔ＝ⁿ ｔ ₂−ⁿ ｔ ₁−（ａｎ−ｂ _nＫ）（Ｔ _{q 1}−Ｔ _{p 1}） ＝ⁿ ｔ ₂−ⁿ ｔ ₁−｛ⁿ Δ^{n + 1} ×（ａ _n−ｂ _nＫ）｝／｛（ａ _{n + 1}−ａ _n ）−（ｂ _{n + 1} −ｂ _n）Ｋ｝・・・［１］ なお、この実施形態では、受信波の第ｎ半波および第
（ｎ＋１）半波について演算するものとしたが、受信波
の第ｎ半波および第（ｎ＋ｉ）半波（ｉ＝２、３、４、
・・・）について演算するものとしてもよい。

【００２６】次に、図１に示した装置を用いた超音波流
速測定方法を説明する。

【００２７】まず、パルス発生回路（４）から駆動パル
スを駆動し、上流側の超音波振動子（２）から超音波を
送信するとともに、それと同期してクロック回路（８）
からクロック波（Ｌ）を出力する。このとき、上流側の
超音波振動子（２）から送信された超音波は、上式
［３］に示すように、超音波振動子（２）による位相ず
れが生じている。

【００２８】その後、超音波振動子（２）から送信され
た超音波が、下流側の超音波振動子（３）に受信される
と、その受信した超音波の振動に対応して超音波振動子
（３）が振動して、増幅回路（５）から図２（ａ）に示
すような受信波（Ｗ１）が出力される。この受信波（Ｗ
１）は、上式［４］に示すように、超音波振動子（２）
による位相ずれに加えて、さらに超音波振動子（３）に
よる位相ずれが生じている。

【００２９】そして、増幅回路（５）から出力される受
信波（Ｗ１）が第ｎ回目および第（ｎ＋１）回目にゼロ
クロスしたとき、ゼロクロス検出回路（７）がそれらゼ
ロクロス時点を検出して、検出と同時にカウンタ（９）
に第ｎゼロクロス信号および第（ｎ＋１）ゼロクロス信
号を続けて送信する。

【００３０】ゼロクロス信号を受信したカウンタ（９）
は、第ｎゼロクロス信号または第（ｎ＋１）ゼロクロス
信号に対応して、超音波が送信された時点（Ａ）から受
信波（Ｗ１）の第ｎゼロクロス時点または第（ｎ＋１）
ゼロクロス時点までにクロック回路（８）から出力され
たクロック波（Ｌ）の波数をカウントし、それらカウン
ト値ⁿ Ｌ ₁、^{n + 1} Ｌ ₁を第１演算回路（１０）に送信
する。

【００３１】前記第１演算回路（１０）は、カウンタ
（９）から送信されてきたカウンタ値ⁿ Ｌ ₁または^{n +
1} Ｌ ₁に基づいて上式［２］の演算を行い、受信波の第
ｎ半波または第（ｎ＋１）半波の到達時間ⁿ ｔ ₁または
^{n + 1} ｔ ₁を求め、さらに到達時間ⁿ ｔ ₁および^{n + 1}
ｔ ₁を第２演算回路（１１）に送信する。

【００３２】次に、切替回路（６）によって、超音波振
動子（３）を送信側に、超音波振動子（２）を受信側に
接続を切り替え、上述と同様にして、受信波（Ｗ２）の
第ｎ半波および第（ｎ＋１）半波の到達時間ⁿ ｔ ₂、<sup>n
+ 1</sup> ｔ ₂を求め、さらに到達時間ⁿ ｔ ₂、^{n + 1} ｔ ₂
を第２演算回路（１１）に送信する。

【００３３】しかして、第２演算回路（１１）は、第１
演算回路（１０）から送信されてきた順方向の受信波
（Ｗ１）の第ｎ半波および第（ｎ＋１）半波の到達時間
ⁿ ｔ ₁、^{n + 1} ｔ ₁と、逆方向の受信波（Ｗ２）の第ｎ
半波および第（ｎ＋１）半波の到達時間ⁿ ｔ ₂、^{n + 1}
ｔ ₂とに基づいて上式［１］の演算を行い、超音波の伝
搬時間差Δｔを求め、さらにこの伝搬時間Δｔに基づい
て流速や、必要に応じて流量を求める。

【００３４】この流速測定方法によれば、受信波の第ｎ
半波の送信側超音波振動子（２）（３）による位相ずれ
と、受信波の第ｎ半波の受信側超音波振動子による位相
ずれは、上式［４］に示すように既知であるので、流体
の流れに対して順方向の超音波における第ｎ半波および
第（ｎ＋１）波の到達時間ⁿ ｔ ₁、^{n + 1} ｔ ₁と、流体
の流れに対して逆方向の超音波における第ｎ半波の到達
時間ⁿ ｔ ₂、^{n + 1} ｔ ₂とを測定し、それら到達時間の
測定値ⁿ ｔ ₁、^{n + 1} ｔ ₁、ⁿ ｔ ₂、^{n + 1} ｔ ₂に基づ
いて上式［１］を演算するだけで、超音波の伝搬時間差
Δｔを正確に求めることができる。

【００３５】

【発明の効果】この発明によれば、受信波の第ｎ半波お
よび第（ｎ＋ｉ）波の送信側超音波振動子による位相ず
れと、受信波の第ｎ半波および第（ｎ＋ｉ）波の受信側
超音波振動子による位相ずれは既知であるので、流体の
流れに対して順方向の受信波の第ｎ半波および第（ｎ＋
ｉ）波の到達時間と、流体の流れに対して逆方向の受信
波の第ｎ半波および第（ｎ＋ｉ）波の到達時間とを測定
し、該測定値に基づいて上式［１］を演算するだけで、
超音波の伝搬時間差Δｔを正確に求めることができ、ひ
いては高精度な流速測定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態に用いた超音波流速測定装
置の概略構成図である。

【図２】流体の流れに対して順方向および逆方向の受信
波とクロック波との相対関係図である。

【図３】パルス発生回路から出力される駆動パルスと、
超音波振動子からの送信パルスの相対関係図である。

【図４】従来の超音波流速測定方法における超音波流速
測定装置の概略構成図である。

【符号の説明】

１・・・超音波流速測定管 ２、３・・・超音波振動子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 英司 大阪市東成区東小橋２丁目10番16号 関西 ガスメータ株式会社内 (72)発明者 江下 和雄 大阪市東成区東小橋２丁目10番16号 関西 ガスメータ株式会社内 Ｆターム(参考） 2F035 DA14 DA19 DA22 DA23 2F068 AA00 BB00 DD12 EE01 FF03 FF25 QQ24

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波流速測定管を流れる計測流体の上
   流側と下流側にそれぞれ超音波振動子が配置され、前記
   各超音波振動子から相互に超音波を発生送信するととも
   に、送信された超音波を相互に受信し、それら超音波の
   伝搬時間の差Δｔに基づいて流速を測定する超音波流速
   測定方法において、 前記伝搬時間差Δｔを、 Δｔ＝ⁿ ｔ ₂−ⁿ ｔ ₁−｛ⁿ Δ^{n + i} ×（ａ _n−ｂ _nＫ）｝／｛（ａ _{n + i}−ａ _n ）−（ｂ _{n + i} −ｂ _n）Ｋ｝・・・［１］ ⁿ ｔ ₁：流体流れに対して順方向の受信波における第ｎ
   半波の到達時間 ⁿ ｔ ₂：流体流れに対して逆方向の受信波における第ｎ
   半波の到達時間 ⁿ Δ^{n + i} ：ⁿ Δ^{n + i} ＝（^{n + i} ｔ ₂−^{n + i} ｔ ₁）
   −（ⁿ ｔ ₂−ⁿ ｔ ₁） ａ _n：受信波の第ｎ半波の送信側超音波振動子による位
   相ずれ係数 ｂ _n：受信波の第ｎ半波の受信側超音波振動子による位
   相ずれ係数 ｉ：ｉ＝１、２、３、４・・・ Ｋ：超音波振動子の送信時と受信時の振動周期比 によって求めることを特徴とする超音波流速測定方法。