JP2004205475A - Ultrasonic flowmeter - Google Patents
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Abstract
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。
【0002】
【従来の技術】
流量計として各種の方式のものが実用に供されているが、そのなかで、超音波を利用した超音波流量計も知られている(例えば、特許文献1。)。
【0003】
【特許文献1】
特開平10−122923号公報(図3)
【0004】
上記特許文献1の図3を簡略した次図を用いて超音波流量計の作動原理を説明する。
図10は超音波流量計の原理図であり、測定管101に一定の距離L1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103から超音波を発振し、他方の振動子103又は102で受振させたときに第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v1とすれば次の計算式が成り立つ。
【0005】
【数1】
【0006】
すなわち、▲1▼式の逆数から▲2▼式の逆数を差引くことで▲3▼式を導き出し、この▲3▼式をv1について整理したものが▲4▼式である。この▲4▼式によれば、流体の流速v1は距離L1、時間t1及び時間t2が定まれば求まる。このようにして求めた流速v1に測定管101の内断面積を乗ずれば、流量が求まる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
図11(a)、(b)は従来の超音波流量計の課題を説明する図である。
(a)では、測定管101に純水104を流したところ、第2振動子103から発振した超音波105が高いレベルで第1振動子102に到達した様子を示す。
【0008】
(b)では、測定管101に気泡106・・・(・・・は複数個を示す。以下同様)が混じった水道水107を流した場合を示す。第2振動子103から発振した超音波108は、一部が気泡106・・・に衝突して乱反射するため減衰する。この結果、低レベルの超音波109が第1振動子102に到達することになる。
【0009】
到達した超音波109が低レベルであれば、正確に流量を測ることができなくなる。そこで、従来は、計測対象の流体は気泡を含まぬものに限られていた。
しかし、工業プロセスではラインに複数の弁類や分岐が存在し、弁や分岐を通過する際に速度が急変するなどして、流体圧が局部的に低下することがある。圧力が下がると流体中に溶解していた成分が膨張して気泡になる。
【0010】
上記理由やその他の要因で、測定対象の流体から完全に気泡を除去することは難しい。このことが、特許文献1に記載の超音波流量計の普及を妨げているとも言える。
そこで、本発明の目的は、気泡などの異物を含む可能性のある流体であっても流量を計測することのできる超音波流量計を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項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測定管と、この測定管の外面に取付けた第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面に取付けた第2振動子と、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演算する第1演算部と、前記測定管の外面に且つ前記第1振動子の近傍に取付けた第3振動子と、前記第1振動子の発した超音波の周波数と前記第3振動子で受けた超音波の周波数との周波数の差に基づいて流体に含まれる気泡などの異物の流速を求め、この流速から流体の流量を演算する第2演算部とで超音波流量計を構成する。
【0012】
第1振動子と第2振動子とにより、異物を含まぬ流体の流速を計測する。そして、第1振動子と第3振動子とにより、異物を含む流体の流速を計測する。
従って、気泡などの異物の混入の有無に関係なく流体の流量を計測することができる。
【0013】
請求項2では、請求項1記載の超音波流量計は、第1振動子の発した超音波の周波数と第3振動子で受けた超音波の周波数との周波数の差が、ゼロ若しくはゼロに近似したときには前記第1演算部を選択し、それ以外のときには前記第2演算部を選択する選択部を備えることを特徴とする。
【0014】
請求項1では2つの流速情報が発生する可能性がある。そこで、選択部で好適な一方を選択するようにした。
【0015】
【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。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図1は本発明に係る第1〜第3振動子の配置を示す斜視図であり、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測定管10と、この測定管10の外面に取付けた第1振動子11と、この第1振動子11から流体の流れに沿って所定の距離を置いて測定管10の外面に取付けた第2振動子12と、測定管10の外面に且つ第1振動子11の近傍に取付けた第3振動子13と、を示す。
【0016】
図2は図1の2−2線断面図であり、管内に障害物を有していない測定管10の外面に、円弧状の第1振動子11を樹脂、グリースなどの音響結合材14を介して取付ける。第1振動子11の中心角θは任意に設定することができる。この設定については後述する。
【0017】
図3は本発明に係る超音波流量計の原理図であり、超音波流量計20は、測定管10と、第1振動子11と、第2振動子12と、第3振動子13と、第1振動子11に第1スイッチ21及び第2振動子12に第2スイッチ22を介して結合した電源23及び第1増幅器24と、この第1増幅器24で増幅した情報を演算処理する第1演算部25と、第3振動子13に結合した第2増幅器26と、この第2増幅器26で増幅した情報を演算処理する第2演算部27と、第1・第2演算部25、27の何れを選択するかを決める選択部28と、選択した方の演算結果を表示する表示部29とからなる。
【0018】
第1・第2スイッチ21、22を図の様にA側に切換えることにより、第1振動子11を発振器、第2振動子12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21、22を図とは逆にB側に切換えることにより、第1振動子11を受振器、第2振動子12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。
【0019】
第1振動子11から第2振動子11に超音波が到達するための時間t1と、第2振動子12から第1振動子11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v1とすれば次の計算式により流速v1が求まる。詳細は従来の技術の項参照。
【0020】
【数2】
【0021】
一方、第3振動子13は受振専用器である。第3受振器13の作用は後述する。
第1振動子11と第2振動子12との距離をL1、第1振動子11と第3振動子13との距離をL2としたときに、L1:L2は、10:(0.5〜8)、好ましくは10:(1〜3)に設定する。従って、第3振動子13は第1振動子11の近傍に配置したと言える。
【0022】
距離L2が0.5未満では、第3振動子13が第1振動子11に接近しすぎて製造が難しくなるとともに、第1振動子11の振動が測定管10を通じて直接第3振動子13に伝わる虞がある。そこで、距離L2は0.5以上、好ましくは1.0以上とする。
また、距離L2が8を超えると、次図で述べる異物31による反射成分(fr)が弱まり、第3振動子13での受振レベルが低下し、ノイズとの識別が難しくなる。そこで、距離L2は8以下、好ましくは3以下にする。
【0023】
図4は本発明の第3振動子の作用説明図であり、白抜き矢印が流体の流れ方向を示す。
第1振動子11から周波数fsの超音波が発せられると、超音波は第2振動子12及び第3振動子13に向かう。第3振動子13に向かう成分は、流体中に気泡などの異物31があると、異物31に衝突せずに直接的に第3振動子13に到達する「a」と、異物31に衝突し、反転してから第3振動子13に至る「b」とに区分することができる。
【0024】
図5は第1振動子で発する超音波の波形及び第3振動子で受ける超音波の波形を示す図であり、横軸は全て時間軸である。
(a)において、第1振動子で周波数fsの超音波を発振したとする。
【0025】
(b)において、ある程度遅れて周波数fsと周波数frとの混合波を第3振動子で受振したことを示す。周波数frは反射波であるため、周波数fsの成分よりΔt時間だけ遅れて到達する。
遅れて到達する周波数fsが安定した時間領域に「窓32」を開けて、この窓32から混合波を信号的に取出す。この取出した混合波を周波数分離手段により、周波数frの成分を取出す。
【0026】
周波数分離手段は各種の原理の手段が適用できる。例えば、混合波から既知の周波数(発振周波数)fs成分を除去し、残った成分をfrと見なす方法もある。
【0027】
(c)は、取出された周波数frの波形を示す。これで、図4における周波数frを求めることができる。なお、この周波数frは向かってくる異物に対する反射波であるから、ドプラー効果により周波数が高まり、fs<frとなる。
発射波の周波数をfs、反射波の周波数をfr、音速をc、異物の流速をv2とすれば次の計算式が成立する。
【0028】
【数3】
【0029】
▲5▼式をvについて整理すると▲6▼式の通りに、v2を求めることができる。このv2は異物の速度であるが、異物は流体と同一の速度で流れていると考えて差し支えないから、流体の速度と見なすことができる。
【0030】
図6は本発明の超音波流量計の制御フロー図である。ST××はステップ番号を示す。
ST01:第1振動子から周波数がfsの超音波を発振する。
ST02:同超音波を、第2振動子で受振し、受振までの所要時間t1を計測する。
【0031】
ST03:上記超音波を、第3振動子でも受振し、反射波の周波数frを計測する。
ST04:第2振動子から周波数がfsの超音波を発振する。
ST05:同超音波を、第1振動子で受振し、受振までの所要時間t2を計測する。
【0032】
ST06:第1振動子−第2振動子間距離L1は既値であり、ST02で時間t1が求まり、ST05で時間t2が求まるので、これらを計算式に投入して、流速v1を計算する。
ST07:音速c及び発振周波数fsは既値であり、ST03で周波数frが求まるので、これらを計算式に投入して流速v2を計算する。
【0033】
流速情報はv1、v2の2つが存在するため、何れを選択するかが重要となる。
流体中に気泡などの異物が存在しないときには、第3振動子は反射波を受けることなく、直接波のみを受振することになる。本発明では周波数分析(分離)の結果、反射波が検出できないときには、周波数の差(fr−fs)はゼロと見なす。
【0034】
ST08:(fr−fs)がゼロであるか否かを調べる。
ST09:(fr−fs)=0であれば、異物なしの流体を計測していることになり、流速にv1を充てる。
ST10:(fr−fs)が0でなければ、異物ありの流体を計測していることになり、流速にv2を充てる。
【0035】
ST11:選択した流速v1又はv2に管内断面積を乗じることにより流量が求まる。求めた流量をディスプレイなどに表示する。
従って、図3の表示部29に異物の有無に関係なく、そのときの流量を表示させることができる。表示は印字でもよく、形式は任意である。また、表示の他にアナログ信号やデジタル信号の形式で別の計測機器へ情報を提供させることは差し支えない。
【0036】
なお、ST08での判別式は、(fr−fs)<(fs/1000)の如く書き直すことができる。そうすれば、ノイズなどの影響でfrがfsから僅かに異なった場合でも、実質的(fr−fs)=0と判別させることができるからである。
【0037】
図7は本発明に係る超音波流量計の変更レイアウトを示す図である。横向き矢印は流れ方向を示す。
(a)では、第3振動子13は第1振動子11の近傍で且つ、第1振動子11の下流側に配置した。
(b)では、第3振動子13は第2振動子12の近傍で且つ、第2振動子12の上流側に配置した。
【0038】
(c)では、第3振動子13は第2振動子12の近傍で且つ、第2振動子12の下流側に配置した。
(d)では、2個の第1振動子11、11Aを配置し、一方の第1振動子11から所定距離離れた位置に第2振動子12を配置し、他方の第1振動子11Aの近傍に且つ第1振動子11Aの上流側に第3振動子13を配置した。
このように、第3振動子13は第1振動子11、11A又は第2振動子12の近傍に配置すればよく、レイアウトは自由である。
【0039】
図8は本発明に係る振動子の変形例を示す図である。
(a)の振動子11〜13は、リング状センサである。
(b)の振動子11〜13は、中心角θが180°である半割円筒状のセンサである。
【0040】
(c)の振動子11〜13は、中心角θが90°である四分円筒状のセンサである。
(d)の振動子11〜13は、中心角θが30°である部分円筒状のセンサである。
【0041】
(a)のリング状の振動子11〜13は、測定管10の中心に向かって均等に超音波を発することができ、測定管10の全周から満遍なく受振することができる。しかし、振動子11〜13は、測定管10の一端から図面表裏方向に嵌合するため、造りにくく製造コストが嵩む。
【0042】
この点、(b)〜(d)の振動子11〜13は、測定管10の任意の位置に矢印▲1▼の要領で着脱できる。しかし、振動子11〜13の送受振能力は、測定管10に接触している円弧の長さに比例する。そのため、(a)に対して、(b)〜(d)は送受振能力の点で問題が起こる可能性があり、従来は試みられていなかった。
【0043】
本発明者らが試作し実測したところ、送受振能力は、(b)〜(d)であっても(a)に対してそれ程の遜色がないことが分かった。その理由を説明する。
(a)に示す振動子11〜13は、測定管10に円滑に嵌合できるように、内径は測定管10の外径より大きくする必要がある。大きくしないと、途中で測定管10の外周面に引っかかるからである。そのために、音響結合材14は厚くなる。音響結合材14が厚い程超音波が減衰される。
【0044】
(b)に示す振動子11〜13は矢印▲1▼の如く取付けるために、その内周面は測定管10の外周面に密着させることができ、音響結合材14はごく薄くすることができる。この結果、(b)は(a)と同等の送受振能力が得られる。
【0045】
(c)は(b)より送受振能力が低下し、(d)は更に送受振能力が低下する。
そこで、取付けが容易で且つ高い送受振能力が得られる(b)が好適であると言える。しかし、使用条件によっては、(c)や(d)でも使用可能である。
従って、振動子11〜13の形状は任意に決めることができる。
【0046】
図9は本発明の振動子の更なる変更例を示す図である。
(a)は取付け状態を示す斜視図であり、測定管10に音響結合材14で棒状の振動子11〜13を取付けたことを示す。
(b)は小径の測定管10に棒状の振動子11〜13を取付け、(c)は大径の測定管10Bに振動子11〜13を取付けたことを示す断面図である。
【0047】
振動子11〜13が棒形状であれば、測定管10、10Bの径に無関係に採用することができる。図8(a)〜(d)であれば、測定管10の曲率に振動子11〜13の曲率を合致させる必要があった。この点、図9の棒状の振動子11〜13であれば、測定管10、10Bの曲率に制限されることはない。
【0048】
尚、本発明の超音波流量計は、流速を求め、この流速に管内断面積を乗じることで流量を求めることを原理とするから、流速計を兼ねさせることができる。すなわち、超音波流速計、超音波流速・流量計の全てを総称して超音波流量計と呼称した。
【0049】
また、請求項1の測定管は、直管のほか、曲管であってもよい。
【0050】
【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では第1振動子と第2振動子とにより、異物を含まぬ流体の流速を計測する。そして、第1振動子と第3振動子とにより、異物を含む流体の流速を計測する。
【0051】
請求項1によれば、気泡などの異物の混入の有無に関係なく流体の流量を計測することができる。
仮に脱気処理などを施すことで気泡を除去したり、ろ過処理することで異物を除去すると設備費用及び運転費用が嵩むが、本発明によればそのような処理は不要であるために設備費用及び運転費用を低減することができる。
【0052】
請求項1では2つの流速情報が発生する可能性がある。そこで、請求項2では選択部を付設し、この選択部で好適な一方を選択するようにした。
これにより、流速や流量の認識が容易となり、流量計の使い勝手が良くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1〜第3振動子の配置を示す斜視図
【図2】図1の2−2線断面図
【図3】本発明に係る超音波流量計の原理図
【図4】本発明の第3振動子の作用説明図
【図5】第1振動子で発する超音波の波形及び第3振動子で受ける超音波の波形を示す図
【図6】本発明の超音波流量計の制御フロー図
【図7】本発明に係る超音波流量計の変更レイアウトを示す図
【図8】本発明に係る振動子の変形例を示す図
【図9】本発明の振動子の更なる変更例を示す図
【図10】超音波流量計の原理図
【図11】従来の超音波流量計の課題を説明する図
【符号の説明】
10…測定管、11…第1振動子、12…第2振動子、13…第3振動子、14…音響結合材、20…超音波流量計、25…第1演算部、27…第2演算部、28…選択部、29…表示部、31…異物。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic flowmeter suitable for small-diameter piping.
[0002]
[Prior art]
Various types of flow meters are practically used, and among them, an ultrasonic flow meter using ultrasonic waves is also known (for example, Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-10-122923 (FIG. 3)
[0004]
The operation principle of the ultrasonic flowmeter will be described with reference to the following diagram which is a simplified version of FIG.
FIG. 10 is a principle diagram of an ultrasonic flowmeter, in which a
[0005]
(Equation 1)
[0006]
That is, equation (3) is derived by subtracting the reciprocal of equation (2) from the reciprocal of equation (1), and equation (4) is obtained by rearranging equation (3) for v1. According to the equation (4), the flow velocity v1 of the fluid can be obtained if the distance L1, the time t1, and the time t2 are determined. The flow rate is obtained by multiplying the flow velocity v1 thus obtained by the inner cross-sectional area of the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
FIGS. 11A and 11B are diagrams for explaining the problem of the conventional ultrasonic flowmeter.
3A shows a state in which
[0008]
(B) shows a case where
[0009]
If the reached
However, in an industrial process, a plurality of valves and branches exist in a line, and the fluid pressure may locally decrease due to a sudden change in speed when passing through the valves or branches. When the pressure drops, the components dissolved in the fluid expand and become bubbles.
[0010]
For the above reasons and other factors, it is difficult to completely remove bubbles from the fluid to be measured. It can be said that this has hindered the spread of the ultrasonic flowmeter described in
Therefore, an object of the present invention is to provide an ultrasonic flowmeter capable of measuring the flow rate of a fluid that may contain foreign matter such as air bubbles.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is directed to a measuring pipe which flows a fluid to be measured and has no obstacle in the pipe for obstructing the flow of the fluid, and a first vibrator mounted on an outer surface of the measuring pipe. A second vibrator attached to the outer surface of the measurement tube at a predetermined distance from the first vibrator along the flow of the fluid, and an ultrasonic wave emitted from the upstream vibrator is connected to the downstream vibrator. A first calculation unit for calculating the flow rate of the fluid based on a time difference between a time required to reach the upstream transducer and a time required for the ultrasonic waves emitted from the downstream transducer to reach the upstream transducer, and an outer surface of the measurement tube. And a third vibrator attached near the first vibrator and a frequency difference between a frequency of an ultrasonic wave emitted from the first vibrator and a frequency of an ultrasonic wave received by the third vibrator. The flow rate of foreign matter such as air bubbles contained in the fluid, and calculate the flow rate of the fluid from this flow rate. In a second operation unit which constitutes the ultrasonic flow meter.
[0012]
The first oscillator and the second oscillator measure the flow velocity of the fluid containing no foreign matter. Then, the flow velocity of the fluid containing the foreign matter is measured by the first vibrator and the third vibrator.
Therefore, the flow rate of the fluid can be measured regardless of the presence or absence of foreign matter such as bubbles.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, in the ultrasonic flowmeter according to the first aspect, the difference between the frequency of the ultrasonic wave emitted from the first vibrator and the frequency of the ultrasonic wave received by the third vibrator is zero or zero. It is characterized in that a selector is provided for selecting the first arithmetic unit when approximation is performed, and for selecting the second arithmetic unit otherwise.
[0014]
In
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The drawings should be viewed in the direction of reference numerals.
FIG. 1 is a perspective view showing the arrangement of the first to third vibrators according to the present invention, in which a fluid to be measured flows, and a
[0016]
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line 2-2 in FIG. 1. The
[0017]
FIG. 3 is a principle diagram of the ultrasonic flow meter according to the present invention. The
[0018]
By switching the first and
[0019]
The difference between the time t1 for the ultrasonic wave from the
[0020]
(Equation 2)
[0021]
On the other hand, the
When the distance between the
[0022]
If the distance L2 is less than 0.5, the
Further, when the distance L2 exceeds 8, the reflection component (fr) due to the foreign matter 31 described below will be weakened, the level of reception by the
[0023]
FIG. 4 is an explanatory view of the operation of the third vibrator of the present invention, and the white arrows indicate the flow direction of the fluid.
When the ultrasonic wave having the frequency fs is emitted from the
[0024]
FIG. 5 is a diagram showing a waveform of an ultrasonic wave emitted from the first vibrator and a waveform of an ultrasonic wave received by the third vibrator, and the horizontal axis is a time axis.
In (a), it is assumed that an ultrasonic wave having a frequency fs is oscillated by the first vibrator.
[0025]
3B shows that the third vibrator receives a mixed wave of the frequency fs and the frequency fr with a certain delay. Since the frequency fr is a reflected wave, the frequency fr arrives later by the time Δt than the component of the frequency fs.
A "
[0026]
As the frequency separating means, means based on various principles can be applied. For example, there is a method in which a known frequency (oscillation frequency) fs component is removed from the mixed wave, and the remaining component is regarded as fr.
[0027]
(C) shows a waveform of the extracted frequency fr. Thus, the frequency fr in FIG. 4 can be obtained. Since this frequency fr is a reflected wave toward the incoming foreign substance, the frequency increases due to the Doppler effect, and fs <fr.
If the frequency of the emitted wave is fs, the frequency of the reflected wave is fr, the speed of sound is c, and the flow velocity of the foreign matter is v2, the following formula is established.
[0028]
[Equation 3]
[0029]
By rearranging equation (5) with respect to v, v2 can be obtained as in equation (6). This v2 is the speed of the foreign matter, but it can be considered that the foreign matter is flowing at the same speed as the fluid, and can be regarded as the speed of the fluid.
[0030]
FIG. 6 is a control flow chart of the ultrasonic flowmeter of the present invention. STxx indicates a step number.
ST01: An ultrasonic wave having a frequency of fs is oscillated from the first vibrator.
ST02: The ultrasonic wave is received by the second vibrator, and a time t1 required for receiving the ultrasonic wave is measured.
[0031]
ST03: The ultrasonic wave is also received by the third transducer, and the frequency fr of the reflected wave is measured.
ST04: An ultrasonic wave having a frequency of fs is oscillated from the second vibrator.
ST05: The ultrasonic wave is received by the first vibrator, and the time t2 required for receiving the ultrasonic wave is measured.
[0032]
ST06: The distance L1 between the first vibrator and the second vibrator is a known value, and the time t1 is obtained in ST02 and the time t2 is obtained in ST05. Therefore, these are put into a calculation formula to calculate the flow velocity v1.
ST07: The sound velocity c and the oscillation frequency fs are already set values, and the frequency fr is obtained in ST03. Therefore, these are put into a calculation formula to calculate the flow velocity v2.
[0033]
Since there are two flow velocity information v1 and v2, it is important to select which one.
When no foreign matter such as air bubbles exists in the fluid, the third vibrator receives only the direct wave without receiving the reflected wave. In the present invention, when the reflected wave cannot be detected as a result of the frequency analysis (separation), the frequency difference (fr-fs) is regarded as zero.
[0034]
ST08: Check whether (fr-fs) is zero or not.
ST09: If (fr-fs) = 0, it means that the fluid without foreign matter is being measured, and v1 is assigned to the flow velocity.
ST10: If (fr-fs) is not 0, it means that the fluid with foreign matter is being measured, and v2 is assigned to the flow velocity.
[0035]
ST11: The flow rate is obtained by multiplying the selected flow velocity v1 or v2 by the cross-sectional area in the pipe. The obtained flow rate is displayed on a display or the like.
Therefore, the flow rate at that time can be displayed on the
[0036]
Note that the discriminant in ST08 can be rewritten as (fr-fs) <(fs / 1000). Then, even if fr is slightly different from fs due to the influence of noise or the like, it can be determined that substantially (fr−fs) = 0.
[0037]
FIG. 7 is a diagram showing a modified layout of the ultrasonic flowmeter according to the present invention. The horizontal arrow indicates the flow direction.
In (a), the
In (b), the
[0038]
In (c), the
In (d), two
Thus, the
[0039]
FIG. 8 is a view showing a modified example of the vibrator according to the present invention.
The
The
[0040]
The
The
[0041]
The ring-shaped
[0042]
In this regard, the
[0043]
As a result of trial production and actual measurement by the present inventors, it was found that the transmission / reception capability was not so inferior to (a) even in (b) to (d). The reason will be described.
The
[0044]
Since the
[0045]
In (c), the transmission / reception capability is lower than in (b), and in (d), the transmission / reception capability is further reduced.
Therefore, it can be said that (b), which is easy to attach and obtains high transmission / reception capability, is preferable. However, depending on the use conditions, (c) and (d) can also be used.
Therefore, the shapes of the
[0046]
FIG. 9 is a view showing a further modified example of the vibrator of the present invention.
(A) is a perspective view showing an attached state, and shows that rod-shaped
(B) is a sectional view showing that rod-shaped
[0047]
If the
[0048]
The ultrasonic flowmeter of the present invention is based on the principle that the flow rate is obtained by multiplying the flow velocity by the cross-sectional area of the inside of the pipe, so that the ultrasonic flowmeter can also serve as the flowmeter. That is, the ultrasonic flowmeter and the ultrasonic flowmeter / flowmeter were collectively referred to as an ultrasonic flowmeter.
[0049]
Further, the measuring pipe of
[0050]
【The invention's effect】
The present invention has the following effects by the above configuration.
In the first aspect, the flow velocity of the fluid containing no foreign matter is measured by the first vibrator and the second vibrator. Then, the flow velocity of the fluid containing the foreign matter is measured by the first vibrator and the third vibrator.
[0051]
According to the first aspect, the flow rate of the fluid can be measured regardless of the presence or absence of foreign matter such as air bubbles.
If air bubbles are removed by performing degassing or the like, and foreign matter is removed by filtration, equipment costs and operating costs increase, but according to the present invention, such processing is unnecessary, so equipment costs are increased. In addition, operating costs can be reduced.
[0052]
In
This facilitates the recognition of the flow velocity and the flow rate, and improves the usability of the flow meter.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an arrangement of first to third transducers according to the present invention. FIG. 2 is a sectional view taken along line 2-2 of FIG. 1. FIG. 3 is a principle diagram of an ultrasonic flowmeter according to the present invention. FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the third vibrator of the present invention. FIG. 5 is a diagram showing a waveform of an ultrasonic wave emitted from the first vibrator and a waveform of an ultrasonic wave received by the third vibrator. FIG. FIG. 7 is a control flow diagram of the ultrasonic flow meter. FIG. 7 is a diagram showing a modified layout of the ultrasonic flow meter according to the present invention. FIG. 8 is a diagram showing a modified example of the vibrator according to the present invention. FIG. 10 is a diagram showing the principle of an ultrasonic flowmeter. FIG. 11 is a diagram illustrating problems of a conventional ultrasonic flowmeter.
DESCRIPTION OF
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