JP2012021782A - 超音波流量計測ユニット - Google Patents

超音波流量計測ユニット Download PDF

Info

Publication number
JP2012021782A
JP2012021782A JP2010157454A JP2010157454A JP2012021782A JP 2012021782 A JP2012021782 A JP 2012021782A JP 2010157454 A JP2010157454 A JP 2010157454A JP 2010157454 A JP2010157454 A JP 2010157454A JP 2012021782 A JP2012021782 A JP 2012021782A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ultrasonic
measurement
flow rate
propagation time
fluid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2010157454A
Other languages
English (en)
Inventor
Aoi Watanabe
葵 渡辺
Yasushi Fujii
裕史 藤井
Yuji Nakabayashi
裕治 中林
Masato Sato
真人 佐藤
Hirokazu Goto
尋一 後藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2010157454A priority Critical patent/JP2012021782A/ja
Priority to PCT/JP2011/003791 priority patent/WO2012008111A1/ja
Priority to EP11806448.4A priority patent/EP2594908A1/en
Priority to CN2011800344244A priority patent/CN103003672A/zh
Priority to US13/643,943 priority patent/US20130036832A1/en
Publication of JP2012021782A publication Critical patent/JP2012021782A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • 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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

【課題】被測定流体が流れる計測流路における筐体伝搬などの計測性能に関わる設計要因を払拭し、計測精度の高い汎用性と多様性に優れた超音波流量計測ユニットを提供すること。
【解決手段】超音波振動子２ａ、２ｂを囲むケース８を備えた被測定流体が通過する計測流路６と、計測流路６に設けられた一対の超音波振動子２ａ、２ｂと、超音波振動子２ａ、２ｂの間で授受される伝搬時間を計測する伝搬時間測定部３と、伝搬時間測定部３で計測された伝搬時間から演算によって被測定流体の流量を算出する流量演算部４で構成された計測回路基板１１と、ケース８内に充填された防震材９で構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、一対の送受信可能な超音波振動子を用いて超音波の伝搬時間を計測し、空気やガス等の被測定流体の流量を計測する超音波流量計に関するものである。
従来この種の超音波流量計は、例えば図３に示すように、被測定流体が流れる計測流路５０と、この計測流路５０に対向配置されて超音波を送受信する少なくとも一対の超音波振動子５１、５２と、前記超音波振動子間の超音波伝搬時間を計測する計測制御部５３と、前記計測制御部からの信号に基づいて流量を算出する演算部５４とを備え、前記超音波振動子は天部と、側壁部と、この側壁部の外側に設けた支持部と、前記天部の内壁面に固定された圧電体を有する超音波振動子と、前記側壁部に当接し側壁部の振動を低減する制振体と、前記支持部を保持する保持部を有する振動伝達抑止体５５とを備え、前記超音波振動子は前記保持部を介して取付けた構成となっている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−１５９５５１号公報
しかしながら、前記従来の構成では、ノイズとなる不要な超音波振動を流路に伝達しないようにするために、超音波送受波器の形状に合わせて、複雑な形状の振動伝達抑制体を用いる必要があり、振動伝達抑制体が高価になるだけでなく、取り付けも煩雑であるという課題を有していた。
本発明は、前記従来の技術を解決するもので、送信側の超音波振動子から送信された超音波が計測流路内の被測定流体を介して受信側の超音波振動子に伝搬する時に、筐体伝搬を抑制することにより、計測精度の高い超音波振動子ユニットを提供することを目的とする。
前記従来の課題を解決するために、本発明の超音波流量計測ユニットは、被測定流体が流れる計測流路と、前記計測流路の同一面の上流と下流に配置され、一方から発信された超音波信号を他方で受信するように構成した一対の超音波振動子と、前記計測流路上に構成され、前記一対の前記超音波振動子を囲むケースと、一方の前記超音波振動子から送信され、前記被測定流体を伝搬した超音波信号を他方の超音波振動子が受信するまでの超音波信号の伝搬時間を計測する伝搬時間測定部と、前記伝搬時間から演算によって前記被測定流体の流量を求める流量演算部からなる計測回路基板と、前記ケース内に充填された防振性を有する材料と、を備えたものである。
これによって、送信側の超音波振動子から送信された超音波の振動を防震材が吸収することにより、計測流路（筐体）への漏れを防ぐことができるため、計測精度が高まり、さらに超音波振動子の防湿にも効果がある。
本発明の超音波流量計測ユニットは、超音波流量計測性能に関係する不要伝搬波の伝搬を防止することができるため計測精度の向上をすることが出来る。
（ａ）本発明の実施の形態１における超音波流量計測ユニットの断面図、（ｂ）同実施の形態１における超音波流量計測ユニットの斜視図 （ａ）本発明の実施の形態２における超音波流量計測ユニットの断面図、（ｂ）同実施の形態における超音波流量計測ユニットの斜視図 従来の超音波流量計測装置のブロック図
第１の発明は、被測定流体が流れる計測流路と、前記計測流路の同一面の上流と下流に配置され、一方から発信された超音波信号を他方で受信するように構成した一対の超音波振動子と、前記計測流路上に構成され、前記一対の超音波振動子を囲むケースと、一方の前記超音波振動子から送信され、前記被測定流体を伝搬した超音波信号を他方の前記超音波振動子が受信するまでの超音波信号の伝搬時間を計測する伝搬時間測定部と、前記伝搬時間から演算によって前記被測定流体の流量を求める流量演算部からなる計測回路基板と、前記ケース内に充填された防振性を有する材料と、を備えたことにより、送信側の超音波振動子の振動の漏れを防震材が吸収するため、筐体伝搬を防止することが可能となり計測精度を高めることができ、さらに超音波振動子の防湿効果も得ることができる。
第２の発明は、特に第１の発明において、前記計測回路基板を、前記一対の超音波振動子間に配置することで、前記計測回路基板及び前記一対の超音波振動子を前記防振性を有する材料で覆ったもので、超音波振動子と計測回路が近接することで、リード線の短縮や一体コーティングが可能となるため、工数の削減やリード線の配線ノイズ対策など、計測性能に関係する設計事項の制約を払拭することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における超音波流量計測ユニットの断面図、及び斜視図を示すものである。
図１に示すように、一対の超音波振動子２ａと超音波振動子２ｂが樹脂で構成された計測流路６の上流と下流の同一面（図１における上面）に設けた取付部６ａ、６ｂに、超音波振動子押さえ具７で取り付けられている。この超音波振動子２ａと超音波振動子２ｂは、計測流路６の流れ方向に対して、斜め方向に取り付けられており、一方の超音波振動子から発信された超音波信号が、超音波振動子２ａ、２ｂと対向する計測流路６の内面（図１における下面）に反射して、他方の超音波振動子で受信されるように構成されている。したがって、超音波信号は、Ｖ字状の伝播経路（図１のＡ）をたどることになる。
また、超音波振動子２ａ、２ｂ間の超音波信号の伝搬時間は、伝搬時間測定部３で計測され、この伝搬時間に基づいて流量演算部４で流量が演算される。この伝搬時間測定部３と流量演算部４は、計測回路基板５上に構成されている。
なお、被測定流体が流れる計測流路６に取り付けた超音波振動子２ａ、２ｂを囲むようにケース８を構成し、ケース８内を防震材９にて満たして、コーティング処理を行っている。
以上の構成において、伝搬時間測定部３は、例えば、超音波振動子２ａを駆動することで超音波信号を発して、この超音波信号が被測定流体を伝搬し、超音波振動子２ａで受信
されるまでの伝搬時間を測定する。そして、流量演算部４は、この伝搬時間から既知の演算式により流量を求めることができる。
以上のように、本実施の形態の超音波流量計測ユニットにおいては、超音波振動子２ａ、２ｂを囲むケース８内を防震材９にて満たすことにより、送信側の超音波振動子からの振動を防震材９が吸収することができ振動が計測流路６を構成する筐体を介して受信側の超音波振動子に伝搬する筐体伝搬を防止することができる。
また、防震材９として、防水特性を有する材料を選定することで、超音波振動子２ａ、２ｂを水分から保護することができ、防湿効果も得ることもできる。
（実施の形態２）
図２は、本発明の第２の実施の形態における超音波流量計測ユニットの断面図、及び斜視図を示すものである。
被測定流体が流れる計測流路６を超音波振動子２ａ、２ｂと、計測回路を構成する回路部品１１ａが配置された計測回路基板１１を超音波振動子２ａ、２ｂ間に、回路部品１１ａが取付部６ａ、６ｂで構成された空間６ｃに収納されるように取り付けられている。そして、ケース８は、超音波振動子２ａ、２ｂおよび計測回路基板１１の側面を覆うように構成されており、このケース８内を防震材９にて満たすことで、超音波振動子２ａ、２ｂと計測回路基板１１の一体コーティング処理を行う。
以上のように、本実施の形態においては、超音波振動子２ａ、２ｂと計測回路基板１１を近接させ一体コーティング処理を行うことにより、超音波振動子２ａ、２ｂと計測回路基板１１を、別々にコーティングを行う場合と比較して、工数を削減することができる。
また、本実施の形態では、超音波振動子２ａ、２ｂと計測回路基板１１を近接して配置しているため、超音波振動子２ａ、２ｂと計測回路基板１１を接続するリード線１１ｂ、１１ｃを短くすることが可能となり、リード線の配線ノイズ対策など、計測性能に関係する設計事項の制約を払拭することができる。
なお、被測定流体が流れる計測流路６の材質を樹脂とすることにより、金属を用いるよりも筐体伝搬を軽減することができ、計測性能を高くすることができる。
また、計測回路基板１１上に配置された回路部品１１ａが、取付部６ａ、６ｂで構成された空間６ｃを位置させることで、スペースを有効に利用でき、超音波流量計測ユニット全体の小形化を実現できる。なお、図示していないが、計測回路基板１１において、多層基板を用い、背の高い電子部品を空間６ｃ側に実装し、面実装部品など、低い部品はその反対の面に実装することで、高密度実装を行うと共に、更なるスペースの有効利用を行うことができる。
以上のように、本発明にかかる超音波流量計測ユニットは、超音波流量計測性能に関係する設計的要因と制約を払拭して計測精度の向上、及び汎用性と多様性が可能となるので、ガスメータや工場などの気体計測装置などの用途にも適用できる。
２ａ、２ｂ 超音波振動子
３ 伝搬時間測定部
４ 流量演算部
５、１１ 計測回路基板
６ 計測流路
８ ケース
９ 防震材（防振性を有する材料）

Claims (2)

  1. 被測定流体が流れる計測流路と、
    前記計測流路の同一面の上流と下流に配置され、一方から発信された超音波信号を他方で受信するように構成した一対の超音波振動子と、
    前記計測流路上に構成され、前記一対の超音波振動子を囲むケースと、
    一方の前記超音波振動子から送信され、前記被測定流体を伝搬した超音波信号を他方の前記超音波振動子が受信するまでの超音波信号の伝搬時間を計測する伝搬時間測定部と、
    前記伝搬時間から演算によって前記被測定流体の流量を求める流量演算部からなる計測回路基板と、
    前記ケース内に充填された防振性を有する材料と、
    を備えた超音波流量計測ユニット。
  2. 前記計測回路基板を、前記一対の超音波振動子間に配置することで、前記計測回路基板及び前記一対の超音波振動子を前記防振性を有する材料で覆った請求項１記載の超音波流量計測ユニット。
JP2010157454A 2010-07-12 2010-07-12 超音波流量計測ユニット Pending JP2012021782A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010157454A JP2012021782A (ja) 2010-07-12 2010-07-12 超音波流量計測ユニット
PCT/JP2011/003791 WO2012008111A1 (ja) 2010-07-12 2011-07-04 超音波流量計測ユニット
EP11806448.4A EP2594908A1 (en) 2010-07-12 2011-07-04 Ultrasonic flow rate measurement unit
CN2011800344244A CN103003672A (zh) 2010-07-12 2011-07-04 超声波流量测量单元
US13/643,943 US20130036832A1 (en) 2010-07-12 2011-07-04 Ultrasonic flow rate measurement unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010157454A JP2012021782A (ja) 2010-07-12 2010-07-12 超音波流量計測ユニット

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012021782A true JP2012021782A (ja) 2012-02-02

Family

ID=45469131

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010157454A Pending JP2012021782A (ja) 2010-07-12 2010-07-12 超音波流量計測ユニット

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20130036832A1 (ja)
EP (1) EP2594908A1 (ja)
JP (1) JP2012021782A (ja)
CN (1) CN103003672A (ja)
WO (1) WO2012008111A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013183283A1 (ja) * 2012-06-05 2013-12-12 パナソニック株式会社 超音波流量計測ユニット及びその製造方法
JP7035264B1 (ja) * 2021-11-25 2022-03-14 東京計装株式会社 超音波流量計

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012103087A (ja) * 2010-11-10 2012-05-31 Panasonic Corp 超音波流量計測ユニット
CN104458916B (zh) * 2013-09-16 2019-05-28 林德博公司 用于测量液体或气体流的系统或方法
JP6191871B2 (ja) * 2014-01-09 2017-09-06 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 流量計測装置
DE102014115589A1 (de) * 2014-10-27 2016-04-28 Endress + Hauser Flowtec Ag Anordnung zum Aussenden und/oder Empfangen eines Ultraschall-Nutzsignals und Ultraschall-Durchflussmessgerät
EP3643955B1 (de) 2018-10-26 2022-10-19 REHAU Industries SE & Co. KG Absperrarmatur zum einbau in ein leitungssystem für ein medium, insbesondere in eine gebäudeinstallation
CN113295222A (zh) * 2020-02-21 2021-08-24 北京昌民技术有限公司 超声波流量计
WO2024094744A1 (en) * 2022-11-03 2024-05-10 Belimo Holding Ag Ultrasonic flow meter

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60194698A (ja) * 1984-03-15 1985-10-03 Matsushita Electric Works Ltd 電気機器の防水構造
DE3941544A1 (de) * 1989-12-15 1991-06-20 Siemens Ag Ultraschall-durchflussmesser
JP3114617B2 (ja) * 1996-05-20 2000-12-04 株式会社デンソー 車両用超音波センサ
JP3233059B2 (ja) * 1997-03-07 2001-11-26 株式会社村田製作所 超音波センサ
JP3528726B2 (ja) 1999-12-03 2004-05-24 松下電器産業株式会社 超音波振動子およびこれを用いた超音波式流体の流れ計測装置
US6854338B2 (en) * 2000-07-14 2005-02-15 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Fluidic device with integrated capacitive micromachined ultrasonic transducers
JP2002365106A (ja) * 2001-04-02 2002-12-18 Kazumasa Onishi 流量測定装置及びクランプオン型超音波流量計
JP2003302264A (ja) * 2002-04-08 2003-10-24 Yokogawa Electric Corp 超音波伝播装置
US7628081B1 (en) * 2007-03-05 2009-12-08 Murray F Feller Acoustic pulse flow meter
JP5131815B2 (ja) * 2007-04-13 2013-01-30 愛知時計電機株式会社 超音波流量計

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013183283A1 (ja) * 2012-06-05 2013-12-12 パナソニック株式会社 超音波流量計測ユニット及びその製造方法
JP2013253791A (ja) * 2012-06-05 2013-12-19 Panasonic Corp 超音波流量計測ユニット及びその製造方法
CN104335015A (zh) * 2012-06-05 2015-02-04 松下知识产权经营株式会社 超声波流量测量单元及其制造方法
US20150143919A1 (en) * 2012-06-05 2015-05-28 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Ultrasonic flow meter unit, and manufacturing method of ultrasonic flow meter unit
EP2857803A4 (en) * 2012-06-05 2015-08-12 Panasonic Ip Man Co Ltd ULTRASONIC FLOW QUANTITY MEASURING UNIT AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
US9541431B2 (en) 2012-06-05 2017-01-10 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Ultrasonic flow meter unit with an insulating damping member covering the ultrasonic transducers, a measuring circuit and lead wires
JP7035264B1 (ja) * 2021-11-25 2022-03-14 東京計装株式会社 超音波流量計

Also Published As

Publication number Publication date
CN103003672A (zh) 2013-03-27
WO2012008111A1 (ja) 2012-01-19
US20130036832A1 (en) 2013-02-14
EP2594908A1 (en) 2013-05-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2012021782A (ja) 超音波流量計測ユニット
JP6172533B2 (ja) 超音波送受波器およびそれを備えた超音波流量計
JP6101922B2 (ja) 超音波流量計測ユニット及びその製造方法
US9528867B2 (en) Ultrasonic flow meter and damper assembly for vibration reduction mounting
JP5659956B2 (ja) 超音波送受波器及び超音波流量計
JP5911602B2 (ja) 超音波充填レベルトランスミッタ
WO2012008151A1 (ja) 超音波流量計測ユニット、および、これを用いた超音波流量計
JP3528726B2 (ja) 超音波振動子およびこれを用いた超音波式流体の流れ計測装置
JP5603794B2 (ja) 超音波式流量計測装置
JPWO2011040037A1 (ja) 超音波流量計測ユニット
WO2012011272A1 (ja) 超音波送受波器の装着構造およびこれを用いた超音波流量計
JP2007208381A (ja) 超音波振動子およびそれを用いた流体の流れ計測装置
JP6248399B2 (ja) 振動検知装置
JP2012018030A (ja) 超音波センサの取り付け構造およびそれを用いた超音波流量計測装置
JP3922233B2 (ja) 超音波流量計測装置
JP5533332B2 (ja) 超音波流速流量計
JP2019082366A (ja) 圧力センサ
JP2003202254A5 (ja)
CN107533135B (zh) 用于在主方向上发送声学信号和/或从主方向接收声学信号的设备
JP3629481B2 (ja) 超音波振動子およびそれを用いた超音波流量計
JP2007194896A (ja) 超音波振動子およびそれを用いた流体の流れ計測装置
JP2007194895A (ja) 超音波振動子およびそれを用いた流体の流れ計測装置
JP2018515988A (ja) 音響信号を送受信するための音響センサ
JP2012235445A (ja) 超音波センサ
JP2004191084A (ja) 超音波送受波器および超音波流量計