JP2001356034A - 超音波流量測定方法及び超音波流量測定装置 - Google Patents
超音波流量測定方法及び超音波流量測定装置Info
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- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 管内の流速・流量・流速分布を測定する超音
波流量計のパスの放射角度を小さくすることで超音波ト
ランスジューサの設置の容易さを図り、且つ測定精度の
向上を図る。 【解決手段】 単一の送信用超音波トランスジューサか
ら管内の複数方向に超音波信号を出射し、この出射した
それぞれの超音波信号を複数の受信用超音波トランスジ
ューサにより受信するようにし、受信した受信用超音波
トランスジューサのみの受信信号に基づいて管内の流量
・流速及び流速分布の測定を行うようにする。
波流量計のパスの放射角度を小さくすることで超音波ト
ランスジューサの設置の容易さを図り、且つ測定精度の
向上を図る。 【解決手段】 単一の送信用超音波トランスジューサか
ら管内の複数方向に超音波信号を出射し、この出射した
それぞれの超音波信号を複数の受信用超音波トランスジ
ューサにより受信するようにし、受信した受信用超音波
トランスジューサのみの受信信号に基づいて管内の流量
・流速及び流速分布の測定を行うようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波流量測定方
法及び超音波流量測定装置に関するものであり、詳しく
は配管に少なくとも二組の送受信用超音波トランスジュ
ーサー及び受信用超音波トランスジューサを備え超音波
の伝播時間から管内の流量（流速）・流体分布を測定す
る超音波流量測定方法及び超音波流量測定装置に関す
る。
法及び超音波流量測定装置に関するものであり、詳しく
は配管に少なくとも二組の送受信用超音波トランスジュ
ーサー及び受信用超音波トランスジューサを備え超音波
の伝播時間から管内の流量（流速）・流体分布を測定す
る超音波流量測定方法及び超音波流量測定装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の超音波流量計は、図５に示すよう
に、管１６外壁に配置した２個のセンサ（送受信用超音
波トランスジューサ）２０、２１と、この送受信用超音
波トランスジューサ２０、２１を切り換える切換え部２
２と、超音波信号を発生させるための送信回路２４と、
超音波信号を受信する受信回路２４と、送信用超音波ト
ランスジューサ２０（、２１）から出射した超音波信号
を受信する受信用超音波トランスジューサ２１（２０）
までの伝播時間を測定する伝播時間測定回路２５と、伝
播時間差を演算する流量演算制御部２６と、直接に操作
制御をするマンマシンインタフェース２７とから構成さ
れている。
に、管１６外壁に配置した２個のセンサ（送受信用超音
波トランスジューサ）２０、２１と、この送受信用超音
波トランスジューサ２０、２１を切り換える切換え部２
２と、超音波信号を発生させるための送信回路２４と、
超音波信号を受信する受信回路２４と、送信用超音波ト
ランスジューサ２０（、２１）から出射した超音波信号
を受信する受信用超音波トランスジューサ２１（２０）
までの伝播時間を測定する伝播時間測定回路２５と、伝
播時間差を演算する流量演算制御部２６と、直接に操作
制御をするマンマシンインタフェース２７とから構成さ
れている。
【０００３】このような構成からなる超音波流量計にお
ける測定原理について図６を参照して説明する。二つの
送受信用超音波トランスジューサ２０、２１は、互いに
超音波信号の送受信を行う。即ち、流れの上流側にある
送信用超音波トランスジューサＴＲ１（２１）で発生し
た超音波が下流側の受信用超音波トランスジューサＴＲ
２（２０）まで伝播するのに要する時間をｔ１、逆向き
の伝播時間をｔ２、送受信用超音波トランスジューサＴ
Ｒ１、ＴＲ２（２０、２１）間の距離をｉ、流れ方向と
なす角θ、流体中の音速ｃ、平均流速ｖとすると、ｔ１
とｔ２の関係は次の式（５）で与えられる。
ける測定原理について図６を参照して説明する。二つの
送受信用超音波トランスジューサ２０、２１は、互いに
超音波信号の送受信を行う。即ち、流れの上流側にある
送信用超音波トランスジューサＴＲ１（２１）で発生し
た超音波が下流側の受信用超音波トランスジューサＴＲ
２（２０）まで伝播するのに要する時間をｔ１、逆向き
の伝播時間をｔ２、送受信用超音波トランスジューサＴ
Ｒ１、ＴＲ２（２０、２１）間の距離をｉ、流れ方向と
なす角θ、流体中の音速ｃ、平均流速ｖとすると、ｔ１
とｔ２の関係は次の式（５）で与えられる。
【０００４】 ｔ１＝ｉ／（ｃ＋ｖ・ｃｏｓθ） ｔ２＝ｉ／（ｃ−ｖ・ｃｏｓθ）・・・・・式（５）
【０００５】又、平均流速ｖは次の式（６）で示され、
流速又は流量を求めることができる。
流速又は流量を求めることができる。
【０００６】 ｖ＝（ｉ／２ｃｏｓθ）・（１／ｔ１−１／ｔ２）・・・・式（６）
【０００７】内径Ｄのパイプ１６の場合は、超音波の入
射角θ（＝９０°−θ）を用いて、次の式（７）のよう
に変形できる。
射角θ（＝９０°−θ）を用いて、次の式（７）のよう
に変形できる。
【０００８】 ｖ＝（Ｄ／ｓｉｎ２θ）・（ｔ２−ｔ１）／ｔ１・ｔ２・・・式（７）
【０００９】従って、口径１００ｍｍのパイプ１６に流
速１ｍ／ｓで水が流れている場合、θ＝２２度とする
と、伝播時間の差ｔ２−Ｔ１は約４０ｎｓ（４×１０-8
ｓ）である。これは、超音波の伝播時間を精密に計測す
る必要があることを示している。
速１ｍ／ｓで水が流れている場合、θ＝２２度とする
と、伝播時間の差ｔ２−Ｔ１は約４０ｎｓ（４×１０-8
ｓ）である。これは、超音波の伝播時間を精密に計測す
る必要があることを示している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術における超音波流量計において、次のような
問題がある。管内の流体をパスするための放射角度が大
きいため、温度変化などの流体の特性が変化して、流体
の音速が変化した場合に、超音波のトランスジューサの
設置位置をそのたびに変更する必要があるという問題が
ある。
た従来技術における超音波流量計において、次のような
問題がある。管内の流体をパスするための放射角度が大
きいため、温度変化などの流体の特性が変化して、流体
の音速が変化した場合に、超音波のトランスジューサの
設置位置をそのたびに変更する必要があるという問題が
ある。
【００１１】又、流体中に、伝播中の超音波信号を乱す
ような要因、例えば気泡や固形物があった場合、誤差要
因となることがあるという問題がある。
ような要因、例えば気泡や固形物があった場合、誤差要
因となることがあるという問題がある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る超音波流量計は次に示す構成にするこ
とである。
に、本発明に係る超音波流量計は次に示す構成にするこ
とである。
【００１３】（１）単一の送信用超音波トランスジュー
サから管内の複数方向に超音波信号を出射し、該出射し
たそれぞれの超音波信号を複数の受信用超音波トランス
ジューサにより受信するようにし、該受信した受信用超
音波トランスジューサのみの受信信号に基づいて前記管
内の流量・流速及び流速分布の測定を行うようにするこ
とを特徴とする超音波流量測定方法。 （２）上記（１）の超音波流量測定方法において、前記
送信用超音波トランスジューサは、超音波信号の管軸方
向出射角度を少なくとも１０度以下にして分離出射する
ことを特徴とする超音波流量測定方法。 （３）上記（１）または（２）の超音波流量測定方法に
おいて、前記送信用超音波トランスジューサから管内に
出射した超音波信号のうち管軸方向の超音波信号に基づ
いて管内の流量・流速を測定するようにしたことを特徴
とする超音波流量測定方法。 （４）上記（１）または（２）の超音波流量測定方法に
おいて、前記送信用超音波トランスジューサから管内に
出射した超音波信号のうち管断面方向の超音波信号に基
づいて管内の流速分布を測定するようにしたことを特徴
とする超音波流量測定方法。 （５）上記（１），（２），（３）または（４）の超音
波流量測定方法において、前記送信用超音波トランスジ
ューサから出射される超音波信号を受信する受信用超音
波トランスジューサで得られた受信信号の伝播時間差を
相互相関関数に基づいて算出するようにしたことを特徴
とする超音波流量測定方法。 （６）上記（１），（２），（３）または（４）の超音
波流量測定方法において、前記送信用超音波トランスジ
ューサから出射される超音波信号を受信する受信用超音
波トランスジューサで得られた受信信号が伝播時間差で
得られない時は、相関式流量計の原理により算出するよ
うにしたことを特徴とする超音波流量測定方法。 （７）上記（１），（２），（３）または（４）の超音
波流量測定方法において、前記送信用超音波トランスジ
ューサから出射される超音波信号を受信する複数の受信
用超音波トランスジューサで得られた受信信号の伝播時
間差を相互相関関数により得るようにすると共に、前記
受信信号の伝播時間差を相互相関関数により得られない
時は、通常の相関式流量計の原理により算出するように
することを適宜切り替えるようにすることを特徴とす超
音波流量測定方法。 （８）複数の送信用超音波トランスジューサから管内の
所定方向にそれぞれ超音波信号を出射し、複数の受信用
超音波トランスジューサにて前記送信用超音波トランス
ジューサから出射した超音波信号を受信し、該受信した
超音波信号のみを利用して管内の流速・流量及び流速分
布の測定を行うようにすることを特徴とする超音波流量
測定方法。 （９）上記（８）の超音波流量測定方法において、前記
複数の送信用超音波トランスジューサは、同時に駆動し
て超音波信号を出射するようにしたことを特徴とする超
音波流量測定方法。 （１０）上記（８）または（９）の超音波流量測定方法
において、複数の送信用超音波トランスジューサから出
射する超音波信号は、その送信間隔を小さくして流速変
化に対応させることにより応答速度を上げるようにした
ことを特徴とする超音波流量測定方法。 （１１）上記（９）または（１０）の超音波流量測定方
法において、前記複数の送信用超音波トランスジューサ
と複数の受信用超音波トランスジューサとを逆にして受
信用超音波トランスジューサから超音波信号を出射し
て、超音波信号の同一パス上における測定をして自動ゼ
ロオフセット調整を行うようにしたことを特徴とする超
音波流量測定方法。 （１２）上記（８），（９），（１０）または（１１）
の超音波流量測定方法において、前記複数の送信用超音
波トランスジューサと複数の受信用超音波トランスジュ
ーサは、前記送信用超音波トランスジューサから出射さ
れる超音波信号を受信する受信用超音波トランスジュー
サで得られた受信信号の伝播時間差を相互相関関数に基
づいて算出するようにしたことを特徴とする超音波流量
測定方法。 （１３）上記（８），（９），（１０）または（１１）
の超音波流量測定方法において、前記複数の送信用超音
波トランスジューサと複数の受信用超音波トランスジュ
ーサは、前記送信用超音波トランスジューサから出射さ
れる超音波信号を受信する受信用超音波トランスジュー
サで得られた受信信号が伝播時間差で得られない時は、
相関式流量計の原理により算出するようにしたことを特
徴とする超音波流量測定方法。 （１４）上記（８），（９），（１０）または（１１）
の超音波流量測定方法において、前記複数の送信用超音
波トランスジューサと複数の受信用超音波トランスジュ
ーサは、前記送信用超音波トランスジューサから出射さ
れる超音波信号を受信する複数の受信用超音波トランス
ジューサで得られた受信信号の伝播時間差を相互相関関
数により得るようにすると共に、前記受信信号の伝播時
間差を相互相関関数により得られない時は、通常の相関
式流量計の原理により算出するようにすることを適宜切
り替えるようにすることを特徴とする超音波流量測定方
法。 （１５）上記（８），（９），（１０）または（１１）
の超音波流量測定方法において、前記複数の送信用超音
波トランスジューサと複数の受信用超音波トランスジュ
ーサは、測定パスがＸ字状となるような送受信系におけ
る伝播時間差を測定するようにしたことを特徴とする超
音波流量測定方法。 （１６）管内の複数方向に超音波信号を出射する単一の
送信用超音波トランスジューサと、該管内に出射した超
音波信号を受信する複数の受信用超音波トランスジュー
サと、該複数の受信用超音波トランスジューサのうち、
超音波信号を受信した受信用超音波トランスジューサの
みの受信信号に基づいて管内の流量・流速及び流速分布
を行う測定手段とからなる超音波流量測定装置。 （１７）上記（１６）の超音波流量測定装置において、
前記送信用超音波トランスジューサは、超音波信号の官
軸方向出射角度を少なくとも１０度以下にして分離出射
することを特徴とする超音波流量測定装置。 （１８）上記（１６）又は請求項（１７）の超音波流量
測定装置において、前記測定手段は、前記送信用超音波
トランスジューサから管内に出射した超音波信号のうち
管軸方向の超音波信号に基づいて管内の流量・流速を測
定するようにしたことを特徴とする超音波流量測定装
置。 （１９）上記（１６）又は（１７）の超音波流量測定装
置において、前記測定手段は、前記送信用超音波トラン
スジューサから管内に出射した超音波信号のうち管断面
方向の超音波信号に基づいて管内の流速分布を測定する
ようにしたことを特徴とする超音波流量測定装置。 （２０）上記（１６），（１７），（１８）または（１
９）の超音波流量測定装置において、前記測定手段は、
前記送信用超音波トランスジューサから出射される超音
波信号を受信する受信用超音波トランスジューサで得ら
れた受信信号の伝播時間差を相互相関関数に基づいて算
出するようにしたことを特徴とする超音波流量測定装
置。 （２１）上記（１６），（１７），（１８）または（１
９）の超音波流量測定装置において、前記測定手段は前
記送信用超音波トランスジューサから出射される超音波
信号を受信する受信用超音波トランスジューサで得られ
た受信信号が伝播時間差で得られない時は、相関式流量
計の原理により算出することを特徴とする超音波流量測
定装置。 （２２）上記（１６），（１７），（１８）または（１
９）の超音波流量測定装置において、前記測定手段は前
記送信用超音波トランスジューサから出射される超音波
信号を受信する複数の受信用超音波トランスジューサで
得られた受信信号の伝播時間差を相互相関関数により得
るようにすると共に、前記受信信号の伝播時間差を相互
相関関数により得られない時は、通常の相関式流量計の
原理により算出することを適宜切り替えるようにしたこ
とを特徴とす超音波流量測定装置。 （２３）管内の所定方向にそれぞれ超音波信号を出射す
る複数の送信用超音波トランスジューサと、該複数の送
信用超音波トランスジューサから出射した超音波信号を
受信する複数の受信用超音波トランスジューサと、該複
数の受信用超音波トランスジューサのうち前記超音波信
号を受信した受信用超音波トランスジューサのみの受信
信号を利用して管内の流速・流量及び流速分布を測定す
る測定手段とからなることを特徴とする超音波流量測定
装置。 （２４）上記（２３）の超音波流量測定装置において、
前記複数の送信用超音波トランスジューサは、同時に駆
動して複数の超音波信号を出射するようにしたことを特
徴とする超音波流量測定装置。 （２５）上記（２３）又は（２４）の超音波流量測定装
置において、複数の送信用超音波トランスジューサから
出射する超音波信号は、その送信間隔を小さくして流速
変化に対応させることにより応答速度を上げるようにし
たことを特徴とする超音波流量測定装置。 （２６）上記（２４）または（２５）の超音波流量測定
装置において、前記測定手段は前記複数の送信用超音波
トランスジューサと複数の受信用超音波トランスジュー
サとを逆にして受信用超音波トランスジューサから超音
波信号を出射して、超音波信号の同一パス上における測
定をして自動ゼロオフセット調整を行うようにしたこと
を特徴とする超音波流量測定装置。 （２７）上記（２３），（２４），（２５）または（２
６）の超音波流量測定装置において、前記複数の送信用
超音波トランスジューサと複数の受信用超音波トランス
ジューサは、測定パスがＸ字状となるような送受信系に
おける伝播時間差を測定して空間の差を低減するように
したことを特徴とする超音波流量測定装置。 （２８）（２３），（２４），（２５）または（２６）
の超音波流量測定装置において、前記送信用超音波トラ
ンスジューサから出射される超音波信号を受信する受信
用超音波トランスジューサで得られた受信信号の伝播時
間差を相互相関関数に基づいて算出するようにしたこと
を特徴とする超音波流量測定装置。 （２９）上記（２３），（２４），（２５）または（２
６）の超音波流量測定装置において、前記送信用超音波
トランスジューサから出射される超音波信号を受信する
受信用超音波トランスジューサで得られた受信信号が伝
播時間差で得られない時は、相関式流量計の原理により
算出するようにしたことを特徴とする超音波流量測定装
置。 （３０）上記（２３），（２４），（２５）または（２
６）の超音波流量測定装置において、前記送信用超音波
トランスジューサから出射される超音波信号を受信する
複数の受信用超音波トランスジューサで得られた受信信
号の伝播時間差を相互相関関数により得るようにすると
共に、前記受信信号の伝播時間差を相互相関関数により
得られない時は、通常の相関式流量計の原理により算出
するようにすることを適宜切り替えるようにすることを
特徴とする超音波流量測定装置。
サから管内の複数方向に超音波信号を出射し、該出射し
たそれぞれの超音波信号を複数の受信用超音波トランス
ジューサにより受信するようにし、該受信した受信用超
音波トランスジューサのみの受信信号に基づいて前記管
内の流量・流速及び流速分布の測定を行うようにするこ
とを特徴とする超音波流量測定方法。 （２）上記（１）の超音波流量測定方法において、前記
送信用超音波トランスジューサは、超音波信号の管軸方
向出射角度を少なくとも１０度以下にして分離出射する
ことを特徴とする超音波流量測定方法。 （３）上記（１）または（２）の超音波流量測定方法に
おいて、前記送信用超音波トランスジューサから管内に
出射した超音波信号のうち管軸方向の超音波信号に基づ
いて管内の流量・流速を測定するようにしたことを特徴
とする超音波流量測定方法。 （４）上記（１）または（２）の超音波流量測定方法に
おいて、前記送信用超音波トランスジューサから管内に
出射した超音波信号のうち管断面方向の超音波信号に基
づいて管内の流速分布を測定するようにしたことを特徴
とする超音波流量測定方法。 （５）上記（１），（２），（３）または（４）の超音
波流量測定方法において、前記送信用超音波トランスジ
ューサから出射される超音波信号を受信する受信用超音
波トランスジューサで得られた受信信号の伝播時間差を
相互相関関数に基づいて算出するようにしたことを特徴
とする超音波流量測定方法。 （６）上記（１），（２），（３）または（４）の超音
波流量測定方法において、前記送信用超音波トランスジ
ューサから出射される超音波信号を受信する受信用超音
波トランスジューサで得られた受信信号が伝播時間差で
得られない時は、相関式流量計の原理により算出するよ
うにしたことを特徴とする超音波流量測定方法。 （７）上記（１），（２），（３）または（４）の超音
波流量測定方法において、前記送信用超音波トランスジ
ューサから出射される超音波信号を受信する複数の受信
用超音波トランスジューサで得られた受信信号の伝播時
間差を相互相関関数により得るようにすると共に、前記
受信信号の伝播時間差を相互相関関数により得られない
時は、通常の相関式流量計の原理により算出するように
することを適宜切り替えるようにすることを特徴とす超
音波流量測定方法。 （８）複数の送信用超音波トランスジューサから管内の
所定方向にそれぞれ超音波信号を出射し、複数の受信用
超音波トランスジューサにて前記送信用超音波トランス
ジューサから出射した超音波信号を受信し、該受信した
超音波信号のみを利用して管内の流速・流量及び流速分
布の測定を行うようにすることを特徴とする超音波流量
測定方法。 （９）上記（８）の超音波流量測定方法において、前記
複数の送信用超音波トランスジューサは、同時に駆動し
て超音波信号を出射するようにしたことを特徴とする超
音波流量測定方法。 （１０）上記（８）または（９）の超音波流量測定方法
において、複数の送信用超音波トランスジューサから出
射する超音波信号は、その送信間隔を小さくして流速変
化に対応させることにより応答速度を上げるようにした
ことを特徴とする超音波流量測定方法。 （１１）上記（９）または（１０）の超音波流量測定方
法において、前記複数の送信用超音波トランスジューサ
と複数の受信用超音波トランスジューサとを逆にして受
信用超音波トランスジューサから超音波信号を出射し
て、超音波信号の同一パス上における測定をして自動ゼ
ロオフセット調整を行うようにしたことを特徴とする超
音波流量測定方法。 （１２）上記（８），（９），（１０）または（１１）
の超音波流量測定方法において、前記複数の送信用超音
波トランスジューサと複数の受信用超音波トランスジュ
ーサは、前記送信用超音波トランスジューサから出射さ
れる超音波信号を受信する受信用超音波トランスジュー
サで得られた受信信号の伝播時間差を相互相関関数に基
づいて算出するようにしたことを特徴とする超音波流量
測定方法。 （１３）上記（８），（９），（１０）または（１１）
の超音波流量測定方法において、前記複数の送信用超音
波トランスジューサと複数の受信用超音波トランスジュ
ーサは、前記送信用超音波トランスジューサから出射さ
れる超音波信号を受信する受信用超音波トランスジュー
サで得られた受信信号が伝播時間差で得られない時は、
相関式流量計の原理により算出するようにしたことを特
徴とする超音波流量測定方法。 （１４）上記（８），（９），（１０）または（１１）
の超音波流量測定方法において、前記複数の送信用超音
波トランスジューサと複数の受信用超音波トランスジュ
ーサは、前記送信用超音波トランスジューサから出射さ
れる超音波信号を受信する複数の受信用超音波トランス
ジューサで得られた受信信号の伝播時間差を相互相関関
数により得るようにすると共に、前記受信信号の伝播時
間差を相互相関関数により得られない時は、通常の相関
式流量計の原理により算出するようにすることを適宜切
り替えるようにすることを特徴とする超音波流量測定方
法。 （１５）上記（８），（９），（１０）または（１１）
の超音波流量測定方法において、前記複数の送信用超音
波トランスジューサと複数の受信用超音波トランスジュ
ーサは、測定パスがＸ字状となるような送受信系におけ
る伝播時間差を測定するようにしたことを特徴とする超
音波流量測定方法。 （１６）管内の複数方向に超音波信号を出射する単一の
送信用超音波トランスジューサと、該管内に出射した超
音波信号を受信する複数の受信用超音波トランスジュー
サと、該複数の受信用超音波トランスジューサのうち、
超音波信号を受信した受信用超音波トランスジューサの
みの受信信号に基づいて管内の流量・流速及び流速分布
を行う測定手段とからなる超音波流量測定装置。 （１７）上記（１６）の超音波流量測定装置において、
前記送信用超音波トランスジューサは、超音波信号の官
軸方向出射角度を少なくとも１０度以下にして分離出射
することを特徴とする超音波流量測定装置。 （１８）上記（１６）又は請求項（１７）の超音波流量
測定装置において、前記測定手段は、前記送信用超音波
トランスジューサから管内に出射した超音波信号のうち
管軸方向の超音波信号に基づいて管内の流量・流速を測
定するようにしたことを特徴とする超音波流量測定装
置。 （１９）上記（１６）又は（１７）の超音波流量測定装
置において、前記測定手段は、前記送信用超音波トラン
スジューサから管内に出射した超音波信号のうち管断面
方向の超音波信号に基づいて管内の流速分布を測定する
ようにしたことを特徴とする超音波流量測定装置。 （２０）上記（１６），（１７），（１８）または（１
９）の超音波流量測定装置において、前記測定手段は、
前記送信用超音波トランスジューサから出射される超音
波信号を受信する受信用超音波トランスジューサで得ら
れた受信信号の伝播時間差を相互相関関数に基づいて算
出するようにしたことを特徴とする超音波流量測定装
置。 （２１）上記（１６），（１７），（１８）または（１
９）の超音波流量測定装置において、前記測定手段は前
記送信用超音波トランスジューサから出射される超音波
信号を受信する受信用超音波トランスジューサで得られ
た受信信号が伝播時間差で得られない時は、相関式流量
計の原理により算出することを特徴とする超音波流量測
定装置。 （２２）上記（１６），（１７），（１８）または（１
９）の超音波流量測定装置において、前記測定手段は前
記送信用超音波トランスジューサから出射される超音波
信号を受信する複数の受信用超音波トランスジューサで
得られた受信信号の伝播時間差を相互相関関数により得
るようにすると共に、前記受信信号の伝播時間差を相互
相関関数により得られない時は、通常の相関式流量計の
原理により算出することを適宜切り替えるようにしたこ
とを特徴とす超音波流量測定装置。 （２３）管内の所定方向にそれぞれ超音波信号を出射す
る複数の送信用超音波トランスジューサと、該複数の送
信用超音波トランスジューサから出射した超音波信号を
受信する複数の受信用超音波トランスジューサと、該複
数の受信用超音波トランスジューサのうち前記超音波信
号を受信した受信用超音波トランスジューサのみの受信
信号を利用して管内の流速・流量及び流速分布を測定す
る測定手段とからなることを特徴とする超音波流量測定
装置。 （２４）上記（２３）の超音波流量測定装置において、
前記複数の送信用超音波トランスジューサは、同時に駆
動して複数の超音波信号を出射するようにしたことを特
徴とする超音波流量測定装置。 （２５）上記（２３）又は（２４）の超音波流量測定装
置において、複数の送信用超音波トランスジューサから
出射する超音波信号は、その送信間隔を小さくして流速
変化に対応させることにより応答速度を上げるようにし
たことを特徴とする超音波流量測定装置。 （２６）上記（２４）または（２５）の超音波流量測定
装置において、前記測定手段は前記複数の送信用超音波
トランスジューサと複数の受信用超音波トランスジュー
サとを逆にして受信用超音波トランスジューサから超音
波信号を出射して、超音波信号の同一パス上における測
定をして自動ゼロオフセット調整を行うようにしたこと
を特徴とする超音波流量測定装置。 （２７）上記（２３），（２４），（２５）または（２
６）の超音波流量測定装置において、前記複数の送信用
超音波トランスジューサと複数の受信用超音波トランス
ジューサは、測定パスがＸ字状となるような送受信系に
おける伝播時間差を測定して空間の差を低減するように
したことを特徴とする超音波流量測定装置。 （２８）（２３），（２４），（２５）または（２６）
の超音波流量測定装置において、前記送信用超音波トラ
ンスジューサから出射される超音波信号を受信する受信
用超音波トランスジューサで得られた受信信号の伝播時
間差を相互相関関数に基づいて算出するようにしたこと
を特徴とする超音波流量測定装置。 （２９）上記（２３），（２４），（２５）または（２
６）の超音波流量測定装置において、前記送信用超音波
トランスジューサから出射される超音波信号を受信する
受信用超音波トランスジューサで得られた受信信号が伝
播時間差で得られない時は、相関式流量計の原理により
算出するようにしたことを特徴とする超音波流量測定装
置。 （３０）上記（２３），（２４），（２５）または（２
６）の超音波流量測定装置において、前記送信用超音波
トランスジューサから出射される超音波信号を受信する
複数の受信用超音波トランスジューサで得られた受信信
号の伝播時間差を相互相関関数により得るようにすると
共に、前記受信信号の伝播時間差を相互相関関数により
得られない時は、通常の相関式流量計の原理により算出
するようにすることを適宜切り替えるようにすることを
特徴とする超音波流量測定装置。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る超音波流量測
定方法及び超音波流量測定装置の実施の形態について図
面を参照して説明する。尚、測定原理については従来技
術で説明したものと同じであるため、その説明は省略す
る。
定方法及び超音波流量測定装置の実施の形態について図
面を参照して説明する。尚、測定原理については従来技
術で説明したものと同じであるため、その説明は省略す
る。
【００１５】第１の実施の形態の超音波流量測定装置
は、図１及び図２に示すように、流体の流れる配管５０
外壁に配置する１個の送信用超音波トランスジューサ５
１と、この送信用超音波トランスジューサ５１に超音波
信号を分離させるための分離回路５２と、この分離回路
５２に超音波信号を供給する発振回路５３と、送信用超
音波トランスジューサ５１を配置した反対方向の配管５
０外壁に配置した複数の受信用超音波トランスジューサ
（実施例において２個の受信用超音波トランスジュー
サ）５４ａ、５４ｂと、この受信用超音波トランスジュ
ーサ５４ａ、５４ｂで検出した超音波信号を相互相関関
数又は相関式に基づいて処理する測定手段である測定回
路５５とから構成されている。
は、図１及び図２に示すように、流体の流れる配管５０
外壁に配置する１個の送信用超音波トランスジューサ５
１と、この送信用超音波トランスジューサ５１に超音波
信号を分離させるための分離回路５２と、この分離回路
５２に超音波信号を供給する発振回路５３と、送信用超
音波トランスジューサ５１を配置した反対方向の配管５
０外壁に配置した複数の受信用超音波トランスジューサ
（実施例において２個の受信用超音波トランスジュー
サ）５４ａ、５４ｂと、この受信用超音波トランスジュ
ーサ５４ａ、５４ｂで検出した超音波信号を相互相関関
数又は相関式に基づいて処理する測定手段である測定回
路５５とから構成されている。
【００１６】分離回路５２は、異なる材質間で生じる超
音波の屈折を利用して適当な材料を適当な角度で密着す
ることで所望の角度を得るものである。
音波の屈折を利用して適当な材料を適当な角度で密着す
ることで所望の角度を得るものである。
【００１７】このような構成からなる超音波流量測定装
置において、２個の受信用超音波トランスジューサ５４
ａ、５４ｂで受信したそれぞれの受信信号波形が著しく
異なった場合には伝播時間差測定が困難となるという根
本的な問題がある。そのため、実施例における２個の出
射する超音波信号の放射角度は、約１０度以下とするこ
とにより受信信号の類似性を高め、相関関数の値を大き
くすることができるのである。これにより、伝播時間差
測定の精度が向上する。このように放射角度を小さくす
ることにより、例えば、管５０内を流れる流体の温度が
変化して流体音速が変化して超音波の流体中放射角度が
変化する場合であってもトランスジューサの設置位置を
変更する必要がなくなり、使い勝手が向上することにな
る。
置において、２個の受信用超音波トランスジューサ５４
ａ、５４ｂで受信したそれぞれの受信信号波形が著しく
異なった場合には伝播時間差測定が困難となるという根
本的な問題がある。そのため、実施例における２個の出
射する超音波信号の放射角度は、約１０度以下とするこ
とにより受信信号の類似性を高め、相関関数の値を大き
くすることができるのである。これにより、伝播時間差
測定の精度が向上する。このように放射角度を小さくす
ることにより、例えば、管５０内を流れる流体の温度が
変化して流体音速が変化して超音波の流体中放射角度が
変化する場合であってもトランスジューサの設置位置を
変更する必要がなくなり、使い勝手が向上することにな
る。
【００１８】次に、第２の実施の形態の超音波流量測定
装置について図３を参照して説明する。
装置について図３を参照して説明する。
【００１９】第２の実施の形態の超音波流量測定装置
は、管５０軸方向に分離したパスを利用して流速を測定
するものであり、管５０外壁であって管５０軸方向に２
個の第１及び第２の送受信用超音波トランスジューサ６
０ａ、６０ｂを配置し、この第１及び第２の送受信用超
音波トランスジューサ６０ａ、６０ｂの対向する位置に
第３及び第４の送受信用超音波トランスジューサ６１
ａ、６１ｂを配置し、第１及び第２又は第３及び第４の
送受信用超音波トランスジューサ６０ａ、６０ｂ、６１
ａ、６１ｂに超音波を発生させるための送信用発振回路
６２と、第１及び第２又は第３及び第４送受信用超音波
トランスジューサ６０ａ、６０ｂ、６１ａ、６１ｂを送
信用と受信用に切り替える切り替えスイッチ６３と、第
１及び第２又は第３及び第４の送受信用トランスジュー
サ６０ａ、６０ｂ、６１ａ、６１ｂで受信した超音波信
号に時間差を測定する時間差測定回路６４とから構成さ
れている。
は、管５０軸方向に分離したパスを利用して流速を測定
するものであり、管５０外壁であって管５０軸方向に２
個の第１及び第２の送受信用超音波トランスジューサ６
０ａ、６０ｂを配置し、この第１及び第２の送受信用超
音波トランスジューサ６０ａ、６０ｂの対向する位置に
第３及び第４の送受信用超音波トランスジューサ６１
ａ、６１ｂを配置し、第１及び第２又は第３及び第４の
送受信用超音波トランスジューサ６０ａ、６０ｂ、６１
ａ、６１ｂに超音波を発生させるための送信用発振回路
６２と、第１及び第２又は第３及び第４送受信用超音波
トランスジューサ６０ａ、６０ｂ、６１ａ、６１ｂを送
信用と受信用に切り替える切り替えスイッチ６３と、第
１及び第２又は第３及び第４の送受信用トランスジュー
サ６０ａ、６０ｂ、６１ａ、６１ｂで受信した超音波信
号に時間差を測定する時間差測定回路６４とから構成さ
れている。
【００２０】このような構成において、例えば第１及び
第２送受信用超音波トランスジューサ６０ａ、６０ｂか
らインパルス状の信号からなる超音波を出射するように
すると、第３及び第４送受信用超音波トランスジューサ
６１ａ、６１ｂにおいては、素子の共振特性に依存した
受信信号を得ることができる。この受信信号には時間差
ｔｍ１が存在し、この時間差が測定したい伝播時間差で
あり、流速に相当する信号となる。通常の測定系におい
ては、この手順のみで流速測定を行うことができる。更
に、受信信号を待たずに超音波の送信ができるので、送
信間隔を短くすることで流速測定の応答速度を上げるこ
とができ、脈動流等を捉えることができる。
第２送受信用超音波トランスジューサ６０ａ、６０ｂか
らインパルス状の信号からなる超音波を出射するように
すると、第３及び第４送受信用超音波トランスジューサ
６１ａ、６１ｂにおいては、素子の共振特性に依存した
受信信号を得ることができる。この受信信号には時間差
ｔｍ１が存在し、この時間差が測定したい伝播時間差で
あり、流速に相当する信号となる。通常の測定系におい
ては、この手順のみで流速測定を行うことができる。更
に、受信信号を待たずに超音波の送信ができるので、送
信間隔を短くすることで流速測定の応答速度を上げるこ
とができ、脈動流等を捉えることができる。
【００２１】又、測定する管５０で、温度差や気泡の影
響などで、ゼロオフセットが生じる場合がある。この時
は、測定系を逆にして測定した時間差を差し引くと、オ
フセット量が測定できるので、更に正確な伝播時間を測
定できる。即ち、第１及び第２の送受信用超音波トラン
スジューサ６０ａ、６０ｂを受信用にして測定した後
に、第３及び第４の送受信用超音波トランスジューサ６
１ａ、６１ｂを送信用にして同時駆動させ、第１及び第
２の送受信用超音波トランスジューサ６０ａ、６０ｂで
得られた受信信号により伝播時間差ｔｍ２を求める。こ
の第３及び第４の送信用超音波トランスジューサ６１
ａ、６１ｂを送信用にすると、管５０内の流体の流れに
対して逆方向になるので、流速については逆相となり測
定系の空間的アンバランス（ゼロオフセット量）は同相
となるため、両方の時間差の差が、流速に相当する信号
となる。即ち、求める時間差ｔｍ０は、次の式で求める
ことができる。
響などで、ゼロオフセットが生じる場合がある。この時
は、測定系を逆にして測定した時間差を差し引くと、オ
フセット量が測定できるので、更に正確な伝播時間を測
定できる。即ち、第１及び第２の送受信用超音波トラン
スジューサ６０ａ、６０ｂを受信用にして測定した後
に、第３及び第４の送受信用超音波トランスジューサ６
１ａ、６１ｂを送信用にして同時駆動させ、第１及び第
２の送受信用超音波トランスジューサ６０ａ、６０ｂで
得られた受信信号により伝播時間差ｔｍ２を求める。こ
の第３及び第４の送信用超音波トランスジューサ６１
ａ、６１ｂを送信用にすると、管５０内の流体の流れに
対して逆方向になるので、流速については逆相となり測
定系の空間的アンバランス（ゼロオフセット量）は同相
となるため、両方の時間差の差が、流速に相当する信号
となる。即ち、求める時間差ｔｍ０は、次の式で求める
ことができる。
【００２２】ｔｍ０＝（ｔｍ１＋ｔｍ２）／２
【００２３】これにより、ゼロオフセット量がキャンセ
ルされることになる。このようにして、伝播時間差を測
定するための各測定パスの伝播時間測定の同時時刻を高
めることで測定系の時間変動の影響を受けない、高精度
な超音波流量測定装置が実現できる。又、送受信用超音
波トランスジューサ６０ａ、６０ｂ、６１ａ、６１ｂを
逆方向にして超音波を出射するようにすると、流体を流
したまま、即ち、オンラインの状態でゼロオフセットの
自動調整が可能になる。
ルされることになる。このようにして、伝播時間差を測
定するための各測定パスの伝播時間測定の同時時刻を高
めることで測定系の時間変動の影響を受けない、高精度
な超音波流量測定装置が実現できる。又、送受信用超音
波トランスジューサ６０ａ、６０ｂ、６１ａ、６１ｂを
逆方向にして超音波を出射するようにすると、流体を流
したまま、即ち、オンラインの状態でゼロオフセットの
自動調整が可能になる。
【００２４】次に、第３の実施の形態の超音波流量測定
装置について、図４を参照して説明する。
装置について、図４を参照して説明する。
【００２５】第３の実施の形態の超音波流量測定装置
は、超音波のパスをＸ字状（クロスタイプ）にして送受
信するようにしたもので空間の差によるゼロオフセット
ををキャンセルできるようにしたものであり、その構成
は、管５０外壁であって管５０軸方向に配置した第１及
び第２の送信用超音波トランスジューサ６５ａ、６５ｂ
と、この第１及び第２の送信用超音波トランスジューサ
６５ａ、６５ｂに対向する位置に設けた第１及び第２の
受信用超音波トランスジューサ６６ａ、６６ｂと、第１
及び第２の送信用超音波トランスジューサ６５ａ、６５
ｂに超音波を発生させるための発振回路６２と、第１及
び第２の受信用超音波トランスジューサで受信した受信
信号の時間差を測定する時間差測定回路６４とからな
り、第１の送信用超音波トランスジューサ６５ａから照
射させる超音波信号は第２の受信用超音波トランスジュ
ーサ６６ｂで受信するようにし、第２の送信用超音波ト
ランスジューサ６５ｂで出射した超音波信号は第１の受
信用超音波トランスジューサ６６ａで受信するような構
成となっている。
は、超音波のパスをＸ字状（クロスタイプ）にして送受
信するようにしたもので空間の差によるゼロオフセット
ををキャンセルできるようにしたものであり、その構成
は、管５０外壁であって管５０軸方向に配置した第１及
び第２の送信用超音波トランスジューサ６５ａ、６５ｂ
と、この第１及び第２の送信用超音波トランスジューサ
６５ａ、６５ｂに対向する位置に設けた第１及び第２の
受信用超音波トランスジューサ６６ａ、６６ｂと、第１
及び第２の送信用超音波トランスジューサ６５ａ、６５
ｂに超音波を発生させるための発振回路６２と、第１及
び第２の受信用超音波トランスジューサで受信した受信
信号の時間差を測定する時間差測定回路６４とからな
り、第１の送信用超音波トランスジューサ６５ａから照
射させる超音波信号は第２の受信用超音波トランスジュ
ーサ６６ｂで受信するようにし、第２の送信用超音波ト
ランスジューサ６５ｂで出射した超音波信号は第１の受
信用超音波トランスジューサ６６ａで受信するような構
成となっている。
【００２６】このような構成の超音波流量測定装置にお
いて、先ず、第１及び第２の送信用超音波トランスジュ
ーサ６５ａ、６５ｂを駆動してインパルス状の超音波信
号を出射すると、交差した超音波信号を第２及び第１の
受信用超音波トランスジューサ６６ｂ、６６ａにおいて
は共振特性に依存した受信信号を得ることができる。こ
の受信信号には時間差ｔｍが存在し、この時間差ｔｍが
測定したい伝播時間差であり、流速に相当する信号であ
る。この２つの受信信号の時間差を求める手法は従来技
術で説明した相互相関がある。又、このような構成にす
ると、受信信号を待たずに超音波信号の送信ができるた
め、送信間隔を短くすることが可能であり、流速測定の
応答速度を上げることができ、脈動流等を捉えることが
できる。更に、同じ空間内での伝播時間差の測定を行う
ので、例えば、気泡や温度勾配など、ゼロオフセットの
原因となる空間的な差の影響を軽減できるようになる。
いて、先ず、第１及び第２の送信用超音波トランスジュ
ーサ６５ａ、６５ｂを駆動してインパルス状の超音波信
号を出射すると、交差した超音波信号を第２及び第１の
受信用超音波トランスジューサ６６ｂ、６６ａにおいて
は共振特性に依存した受信信号を得ることができる。こ
の受信信号には時間差ｔｍが存在し、この時間差ｔｍが
測定したい伝播時間差であり、流速に相当する信号であ
る。この２つの受信信号の時間差を求める手法は従来技
術で説明した相互相関がある。又、このような構成にす
ると、受信信号を待たずに超音波信号の送信ができるた
め、送信間隔を短くすることが可能であり、流速測定の
応答速度を上げることができ、脈動流等を捉えることが
できる。更に、同じ空間内での伝播時間差の測定を行う
ので、例えば、気泡や温度勾配など、ゼロオフセットの
原因となる空間的な差の影響を軽減できるようになる。
【００２７】そして、伝播時間差を測定するための各測
定パスの伝播時間測定の同時時刻を高めることで、測定
系の時間変動の影響を受けない高精度な超音波流量測定
装置を実現することができる。また、伝播時間差測定の
間隔を短くできるので、流速変化に対する応答速度を上
げることができ、脈動などの流速変化に追従する事が可
能になる。そして、測定パスをＸ字状とすることで、同
じ空間内での伝播時間差を測定するので、空間の差によ
るゼロオフセットをキャンセルすることが可能であり、
更に切り替えスイッチが不要であり、コスト面及び回路
構成において簡略化を図ることができる。
定パスの伝播時間測定の同時時刻を高めることで、測定
系の時間変動の影響を受けない高精度な超音波流量測定
装置を実現することができる。また、伝播時間差測定の
間隔を短くできるので、流速変化に対する応答速度を上
げることができ、脈動などの流速変化に追従する事が可
能になる。そして、測定パスをＸ字状とすることで、同
じ空間内での伝播時間差を測定するので、空間の差によ
るゼロオフセットをキャンセルすることが可能であり、
更に切り替えスイッチが不要であり、コスト面及び回路
構成において簡略化を図ることができる。
【００２８】
【発明の効果】上記説明したように、本発明は伝播時間
差を測定するための各測定パスの伝播時間測定の同時時
刻を高めることで、測定系の時間変動の影響を受けな
い、高精度が超音波流量測定装置を実現できるという効
果がある。
差を測定するための各測定パスの伝播時間測定の同時時
刻を高めることで、測定系の時間変動の影響を受けな
い、高精度が超音波流量測定装置を実現できるという効
果がある。
【００２９】複数の送受信用超音波トランスジューサの
逆方向から超音波を出射できるようにしたことで、管内
に流体を流したままでゼロオフセットの自動調整ができ
るため、測定する手法が簡略化できると共に測定時間を
短縮することができるという効果がある。
逆方向から超音波を出射できるようにしたことで、管内
に流体を流したままでゼロオフセットの自動調整ができ
るため、測定する手法が簡略化できると共に測定時間を
短縮することができるという効果がある。
【図１】本発明に係る第１の実施の形態の超音波流量測
定装置を略示的に示したブロック図である。
定装置を略示的に示したブロック図である。
【図２】同管内を透過する超音波信号の様子を示した略
示的に示したブロック図である。
示的に示したブロック図である。
【図３】本発明に係る第２の実施の形態の超音波流量測
定装置を略示的に示したブロック図である。
定装置を略示的に示したブロック図である。
【図４】本発明に係る第３の実施の形態の超音波流量測
定装置を略示的に示したブロック図である。
定装置を略示的に示したブロック図である。
【図５】超音波流量測定装置の回路ブロック図である。
【図６】超音波流量計の原理図を示したものである。
１６ 管（パイプ） ２０ 超音波トランスジューサ ２１ 超音波トランスジューサ ２２ 切り換え部 ２３ 送信回路 ２４ 受信回路 ２５ 伝播時間測定回路 ２６ 流量演算制御部 ２７ マンマシーンインタフェース ５０ 管 ５１ 送信用超音波トランスジューサ ５２ 分離回路 ５３ 発振回路 ５４ａ 受信用超音波トランスジューサ ５４ｂ 受信用超音波トランスジューサ ５５ 測定回路 ６０ａ 第１の送受信用超音波トランスジューサ ６０ｂ 第２の送受信用超音波トランスジューサ ６１ａ 第１の送受信用超音波トランスジューサ ６１ｂ 第２の送受信用超音波トランスジューサ ６２ 発振回路 ６３ 切り替えスイッチ ６４ 時間差測定回路 ６５ａ 第１の送信用超音波トランスジューサ ６５ｂ 第２の送信用超音波トランスジューサ ６６ａ 第１の受信用超音波トランスジューサ ６６ｂ 第２の受信用超音波トランスジューサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉山 由美子 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2F035 DA04 DA14 DA21
Claims (30)
- 【請求項１】単一の送信用超音波トランスジューサから
管内の複数方向に超音波信号を出射し、該出射したそれ
ぞれの超音波信号を複数の受信用超音波トランスジュー
サにより受信するようにし、該受信した受信用超音波ト
ランスジューサのみの受信信号に基づいて前記管内の流
量・流速及び流速分布の測定を行うようにすることを特
徴とする超音波流量測定方法。 - 【請求項２】上記請求項１の超音波流量測定方法におい
て、前記送信用超音波トランスジューサは、超音波信号
の管軸方向出射角度を少なくとも１０度以下にして分離
出射することを特徴とする超音波流量測定方法。 - 【請求項３】上記請求項１または請求項２の超音波流量
測定方法において、前記送信用超音波トランスジューサ
から管内に出射した超音波信号のうち管軸方向の超音波
信号に基づいて管内の流量・流速を測定するようにした
ことを特徴とする超音波流量測定方法。 - 【請求項４】上記請求項１または請求項２の超音波流量
測定方法において、前記送信用超音波トランスジューサ
から管内に出射した超音波信号のうち管断面方向の超音
波信号に基づいて管内の流速分布を測定するようにした
ことを特徴とする超音波流量測定方法。 - 【請求項５】上記請求項１，請求項２，請求項３または
請求項４の超音波流量測定方法において、前記送信用超
音波トランスジューサから出射される超音波信号を受信
する受信用超音波トランスジューサで得られた受信信号
の伝播時間差を相互相関関数に基づいて算出するように
したことを特徴とする超音波流量測定方法。 - 【請求項６】上記請求項１，請求項２，請求項３または
請求項４の超音波流量測定方法において、前記送信用超
音波トランスジューサから出射される超音波信号を受信
する受信用超音波トランスジューサで得られた受信信号
が伝播時間差で得られない時は、相関式流量計の原理に
より算出するようにしたことを特徴とする超音波流量測
定方法。 - 【請求項７】上記請求項１，請求項２，請求項３または
請求項４の超音波流量測定方法において、前記送信用超
音波トランスジューサから出射される超音波信号を受信
する複数の受信用超音波トランスジューサで得られた受
信信号の伝播時間差を相互相関関数により得るようにす
ると共に、前記受信信号の伝播時間差を相互相関関数に
より得られない時は、通常の相関式流量計の原理により
算出するようにすることを適宜切り替えるようにするこ
とを特徴とす超音波流量測定方法。 - 【請求項８】複数の送信用超音波トランスジューサから
管内の所定方向にそれぞれ超音波信号を出射し、複数の
受信用超音波トランスジューサにて前記送信用超音波ト
ランスジューサから出射した超音波信号を受信し、該受
信した超音波信号のみを利用して管内の流速・流量及び
流速分布の測定を行うようにすることを特徴とする超音
波流量測定方法。 - 【請求項９】上記請求項８の超音波流量測定方法におい
て、前記複数の送信用超音波トランスジューサは、同時
に駆動して超音波信号を出射するようにしたことを特徴
とする超音波流量測定方法。 - 【請求項１０】上記請求項８または請求項９の超音波流
量測定方法において、複数の送信用超音波トランスジュ
ーサから出射する超音波信号は、その送信間隔を小さく
して流速変化に対応させることにより応答速度を上げる
ようにしたことを特徴とする超音波流量測定方法。 - 【請求項１１】上記請求項９または請求項１０の超音波
流量測定方法において、前記複数の送信用超音波トラン
スジューサと複数の受信用超音波トランスジューサとを
逆にして受信用超音波トランスジューサから超音波信号
を出射して、超音波信号の同一パス上における測定をし
て自動ゼロオフセット調整を行うようにしたことを特徴
とする超音波流量測定方法。 - 【請求項１２】上記請求項８，請求項９，請求項１０ま
たは請求項１１の超音波流量測定方法において、前記複
数の送信用超音波トランスジューサと複数の受信用超音
波トランスジューサは、前記送信用超音波トランスジュ
ーサから出射される超音波信号を受信する受信用超音波
トランスジューサで得られた受信信号の伝播時間差を相
互相関関数に基づいて算出するようにしたことを特徴と
する超音波流量測定方法。 - 【請求項１３】上記請求項８，請求項９，請求項１０ま
たは請求項１１の超音波流量測定方法において、前記複
数の送信用超音波トランスジューサと複数の受信用超音
波トランスジューサは、前記送信用超音波トランスジュ
ーサから出射される超音波信号を受信する受信用超音波
トランスジューサで得られた受信信号が伝播時間差で得
られない時は、相関式流量計の原理により算出するよう
にしたことを特徴とする超音波流量測定方法。 - 【請求項１４】上記請求項８，請求項９，請求項１０ま
たは請求項１１の超音波流量測定方法において、前記複
数の送信用超音波トランスジューサと複数の受信用超音
波トランスジューサは、前記送信用超音波トランスジュ
ーサから出射される超音波信号を受信する複数の受信用
超音波トランスジューサで得られた受信信号の伝播時間
差を相互相関関数により得るようにすると共に、前記受
信信号の伝播時間差を相互相関関数により得られない時
は、通常の相関式流量計の原理により算出するようにす
ることを適宜切り替えるようにすることを特徴とする超
音波流量測定方法。 - 【請求項１５】上記請求項８，請求項９，請求項１０ま
たは請求項１１の超音波流量測定方法において、前記複
数の送信用超音波トランスジューサと複数の受信用超音
波トランスジューサは、測定パスがＸ字状となるような
送受信系における伝播時間差を測定するようにしたこと
を特徴とする超音波流量測定方法。 - 【請求項１６】管内の複数方向に超音波信号を出射する
単一の送信用超音波トランスジューサと、該管内に出射
した超音波信号を受信する複数の受信用超音波トランス
ジューサと、該複数の受信用超音波トランスジューサの
うち、超音波信号を受信した受信用超音波トランスジュ
ーサのみの受信信号に基づいて管内の流量・流速及び流
速分布を行う測定手段とからなる超音波流量測定装置。 - 【請求項１７】上記請求項１６の超音波流量測定装置に
おいて、前記送信用超音波トランスジューサは、超音波
信号の官軸方向出射角度を少なくとも１０度以下にして
分離出射することを特徴とする超音波流量測定装置。 - 【請求項１８】上記請求項１６又は請求項１７の超音波
流量測定装置において、前記測定手段は、前記送信用超
音波トランスジューサから管内に出射した超音波信号の
うち管軸方向の超音波信号に基づいて管内の流量・流速
を測定するようにしたことを特徴とする超音波流量測定
装置。 - 【請求項１９】上記請求項１６又は請求項１７の超音波
流量測定装置において、前記測定手段は、前記送信用超
音波トランスジューサから管内に出射した超音波信号の
うち管断面方向の超音波信号に基づいて管内の流速分布
を測定するようにしたことを特徴とする超音波流量測定
装置。 - 【請求項２０】上記請求項１６，請求項１７，請求項１
８または請求項１９の超音波流量測定装置において、前
記測定手段は、前記送信用超音波トランスジューサから
出射される超音波信号を受信する受信用超音波トランス
ジューサで得られた受信信号の伝播時間差を相互相関関
数に基づいて算出するようにしたことを特徴とする超音
波流量測定装置。 - 【請求項２１】上記請求項１６，請求項１７，請求項１
８または請求項１９の超音波流量測定装置において、前
記測定手段は前記送信用超音波トランスジューサから出
射される超音波信号を受信する受信用超音波トランスジ
ューサで得られた受信信号が伝播時間差で得られない時
は、相関式流量計の原理により算出することを特徴とす
る超音波流量測定装置。 - 【請求項２２】上記請求項１６，請求項１７，請求項１
８または請求項１９の超音波流量測定装置において、前
記測定手段は前記送信用超音波トランスジューサから出
射される超音波信号を受信する複数の受信用超音波トラ
ンスジューサで得られた受信信号の伝播時間差を相互相
関関数により得るようにすると共に、前記受信信号の伝
播時間差を相互相関関数により得られない時は、通常の
相関式流量計の原理により算出することを適宜切り替え
るようにしたことを特徴とす超音波流量測定装置。 - 【請求項２３】管内の所定方向にそれぞれ超音波信号を
出射する複数の送信用超音波トランスジューサと、該複
数の送信用超音波トランスジューサから出射した超音波
信号を受信する複数の受信用超音波トランスジューサ
と、該複数の受信用超音波トランスジューサのうち前記
超音波信号を受信した受信用超音波トランスジューサの
みの受信信号を利用して管内の流速・流量及び流速分布
を測定する測定手段とからなることを特徴とする超音波
流量測定装置。 - 【請求項２４】上記請求項２３の超音波流量測定装置に
おいて、前記複数の送信用超音波トランスジューサは、
同時に駆動して複数の超音波信号を出射するようにした
ことを特徴とする超音波流量測定装置。 - 【請求項２５】上記請求項２３又は請求項２４の超音波
流量測定装置において、複数の送信用超音波トランスジ
ューサから出射する超音波信号は、その送信間隔を小さ
くして流速変化に対応させることにより応答速度を上げ
るようにしたことを特徴とする超音波流量測定装置。 - 【請求項２６】上記請求項２４または請求項２５の超音
波流量測定装置において、前記測定手段は前記複数の送
信用超音波トランスジューサと複数の受信用超音波トラ
ンスジューサとを逆にして受信用超音波トランスジュー
サから超音波信号を出射して、超音波信号の同一パス上
における測定をして自動ゼロオフセット調整を行うよう
にしたことを特徴とする超音波流量測定装置。 - 【請求項２７】上記請求項２３，請求項２４，請求項２
５または請求項２６の超音波流量測定装置において、前
記複数の送信用超音波トランスジューサと複数の受信用
超音波トランスジューサは、測定パスがＸ字状となるよ
うな送受信系における伝播時間差を測定して空間の差を
低減するようにしたことを特徴とする超音波流量測定装
置。 - 【請求項２８】請求項２３，請求項２４，請求項２５ま
たは請求項２６の超音波流量測定装置において、前記送
信用超音波トランスジューサから出射される超音波信号
を受信する受信用超音波トランスジューサで得られた受
信信号の伝播時間差を相互相関関数に基づいて算出する
ようにしたことを特徴とする超音波流量測定装置。 - 【請求項２９】上記請求項２３，請求項２４，請求項２
５または請求項２６の超音波流量測定装置において、前
記送信用超音波トランスジューサから出射される超音波
信号を受信する受信用超音波トランスジューサで得られ
た受信信号が伝播時間差で得られない時は、相関式流量
計の原理により算出するようにしたことを特徴とする超
音波流量測定装置。 - 【請求項３０】上記請求項２３，請求項２４，請求項２
５または請求項２６の超音波流量測定装置において、前
記送信用超音波トランスジューサから出射される超音波
信号を受信する複数の受信用超音波トランスジューサで
得られた受信信号の伝播時間差を相互相関関数により得
るようにすると共に、前記受信信号の伝播時間差を相互
相関関数により得られない時は、通常の相関式流量計の
原理により算出するようにすることを適宜切り替えるよ
うにすることを特徴とする超音波流量測定装置。
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|---|---|---|---|
| JP2000179734A JP2001356034A (ja) | 2000-06-15 | 2000-06-15 | 超音波流量測定方法及び超音波流量測定装置 |
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