JP2012058186A - Ultrasonic flowmeter - Google Patents

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Kitaru Ito
来 伊藤
Kazutoshi Okamoto
和年 岡本
Satoshi Fukuhara
聡 福原
Hiroyuki Yamamoto
裕之 山本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic flowmeter that reduces a measurement error by setting the frequency of an ultrasonic wave to be output more suitably.SOLUTION: The ultrasonic flowmeter is configured to output an ultrasonic signal into a pipe in which a fluid flows and to calculate the flow rate of the fluid based upon a reflected signal of the ultrasonic signal, and includes: a temperature acquisition part which acquires the temperature of the pipe, and a transmission frequency setting part which calculates the sound velocity in the pipe based upon the acquired temperature of the pipe, and sets the frequency of the ultrasonic signal according to a predetermined rule for reducing a measurement error by using the calculated sound velocity in the pipe.

Description

本発明は、超音波流量計に関し、特に、出力する超音波の周波数を適切に設定するための技術に関する。   The present invention relates to an ultrasonic flowmeter, and more particularly to a technique for appropriately setting the frequency of ultrasonic waves to be output.

超音波流量計は、配管内を流れる被測定流体中に含まれる気泡やパーティクル等の超音波反射体が被測定流体と同じ速度で移動すると仮定し、これらの移動速度を求めることで、被測定流体の流速分布や流量を測定する。   The ultrasonic flowmeter assumes that ultrasonic reflectors such as bubbles and particles contained in the fluid to be measured flowing in the pipe move at the same speed as the fluid to be measured, and obtains these moving speeds to measure Measure fluid flow velocity distribution and flow rate.

超音波流量計において、超音波反射体の移動速度を求める方法の1つとして、ドップラー法が用いられている。ドップラー法は、図5に示すように、被測定流体が流れる配管30の外周面に傾斜して取り付けられた音波伝搬性の楔210に固定された超音波振動子220から、特定の周波数の超音波信号を配管内30に楔210を介して斜めに入射し、被測定流体中の超音波反射体310によって反射するエコー波を超音波振動子220で受信する。   In the ultrasonic flowmeter, the Doppler method is used as one of the methods for obtaining the moving speed of the ultrasonic reflector. As shown in FIG. 5, the Doppler method uses an ultrasonic transducer 220 fixed to a sound-propagating wedge 210 attached to an outer peripheral surface of a pipe 30 through which a fluid to be measured flows, so that an ultrasonic wave having a specific frequency can be obtained. A sound wave signal is obliquely incident on the pipe 30 through the wedge 210, and an echo wave reflected by the ultrasonic reflector 310 in the fluid to be measured is received by the ultrasonic transducer 220.

超音波反射体310によって反射するエコー波は、ドップラー効果により、超音波反射体310の移動速度に応じて周波数が変化するため、この変化量を検出することで、配管30内を流れる被測定流体の速度を求めることができる。   The echo wave reflected by the ultrasonic reflector 310 changes in frequency according to the moving speed of the ultrasonic reflector 310 due to the Doppler effect. Therefore, by detecting this change amount, the fluid to be measured flowing in the pipe 30 Can be determined.

超音波反射体310による反射は、配管30内の各所で起こるため、径方向について被測定流体の速度分布を求めることができ、得られた速度分布を配管30の断面積に沿って積分することで、被測定流体の流量を算出することができる。   Since reflection by the ultrasonic reflector 310 occurs in various places in the pipe 30, the velocity distribution of the fluid to be measured can be obtained in the radial direction, and the obtained velocity distribution is integrated along the cross-sectional area of the pipe 30. Thus, the flow rate of the fluid to be measured can be calculated.

また、同様の構成により、超音波信号を時間間隔ΔTで複数回出射し、超音波反射体からの複数個のエコー波信号について相関演算を行ない、相関係数の高い波形を同一の超音波反射体からの反射信号であるとみなして、その伝搬時間と時間差とに基づいて超音波反射体の位置と移動速度とを算出することで、配管内の流速分布を求め、流体の流量を算出する反射相関法も用いられている。   Also, with the same configuration, an ultrasonic signal is emitted a plurality of times at time intervals ΔT, a correlation operation is performed on a plurality of echo wave signals from the ultrasonic reflector, and a waveform with a high correlation coefficient is reflected by the same ultrasonic wave By calculating the position and moving speed of the ultrasonic reflector based on the propagation time and the time difference, the flow velocity distribution in the pipe is obtained and the fluid flow rate is calculated. A reflection correlation method is also used.

超音波流量計においては、図6に一例を示すように、出力する超音波の周波数によって、測定される流量の誤差が異なることが知られている。本図の例では、出力する超音波信号の周波数によって、測定誤差に数%の差違が生じている。これは、図7に示すように、配管30の壁で多重に反射する波が、測定のための超音波信号と多重に重なるためである。   In an ultrasonic flowmeter, as shown in an example in FIG. 6, it is known that an error in measured flow rate varies depending on the frequency of ultrasonic waves to be output. In the example of this figure, a difference of several percent occurs in the measurement error depending on the frequency of the output ultrasonic signal. This is because, as shown in FIG. 7, the waves that are reflected multiple times on the wall of the pipe 30 overlap with the ultrasonic signal for measurement.

そこで、特許文献1には、反射信号に影響を与える多重波が小さくなる周波数を、配管30の肉厚と配管30内の音速とから求めることで、超音波流量計の測定誤差を小さくすることが記載されている。   Therefore, in Patent Document 1, the measurement error of the ultrasonic flowmeter is reduced by obtaining the frequency at which the multiple waves that affect the reflected signal are reduced from the thickness of the pipe 30 and the speed of sound in the pipe 30. Is described.

特開2006−30041号公報JP 2006-30041 A

配管30内の音速は、配管30の材質によって異なるため、従来は、材質毎の音速を記録したテーブルを用意しておき、ユーザによって設定された配管30の材質に応じて配管30内の音速を設定して、測定誤差が小さくなる適切な周波数を算出するようにしていた。   Since the speed of sound in the pipe 30 varies depending on the material of the pipe 30, conventionally, a table in which the speed of sound for each material is recorded is prepared, and the speed of sound in the pipe 30 is set according to the material of the pipe 30 set by the user. It was set to calculate an appropriate frequency that would reduce the measurement error.

しかしながら、配管30内の音速は、材質以外の条件によっても変化するため、従来の手法で算出された周波数は必ずしも適切な値であるとは限られなかった。   However, since the speed of sound in the pipe 30 varies depending on conditions other than the material, the frequency calculated by the conventional method is not necessarily an appropriate value.

そこで、本発明は、超音波流量計において、出力する超音波の周波数をより適切に設定し、測定誤差を小さくすることを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to more appropriately set the frequency of ultrasonic waves to be output in an ultrasonic flow meter and reduce measurement errors.

上記課題を解決するため、本発明の超音波流量計は、流体が流れる配管内に向けて超音波信号を出力し、前記超音波信号の反射信号に基づいて前記流体の流量を算出する超音波流量計であって、前記配管の温度を取得する温度取得部と、取得した前記配管の温度に基づいて前記配管内の音速を算出し、算出された前記配管内の音速を用いて、予め定められた計測誤差を小さくするための規則に従って前記超音波信号の周波数を設定する送信周波数設定部と、を備えたことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, an ultrasonic flowmeter of the present invention outputs an ultrasonic signal toward a pipe through which a fluid flows, and calculates the flow rate of the fluid based on a reflection signal of the ultrasonic signal. A flowmeter, a temperature acquisition unit for acquiring the temperature of the pipe, and calculating a sound speed in the pipe based on the acquired temperature of the pipe, and using the calculated sound speed in the pipe And a transmission frequency setting unit that sets the frequency of the ultrasonic signal in accordance with a rule for reducing the measurement error.

ここで、前記送信周波数設定部は、配管の温度と配管内の音速との対応関係を示したデータを用いて、前記配管内の音速を算出することができる。   Here, the transmission frequency setting unit can calculate the speed of sound in the pipe using data indicating the correspondence between the temperature of the pipe and the speed of sound in the pipe.

また、前記温度取得部は、前記配管に取り付けられた温度センサの検出結果に基づいて前記配管の温度を取得することができる。   Moreover, the said temperature acquisition part can acquire the temperature of the said piping based on the detection result of the temperature sensor attached to the said piping.

本発明によれば、超音波流量計において、出力する超音波の周波数をより適切に設定することができる。これにより、測定誤差を小さくすることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the ultrasonic flowmeter, the frequency of the ultrasonic wave to output can be set more appropriately. Thereby, the measurement error can be reduced.

本実施形態に係る超音波流量計の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the ultrasonic flowmeter which concerns on this embodiment. 入射角、屈折角を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an incident angle and a refraction angle. 配管温度と配管音速との関係例を示す図である。It is a figure which shows the example of a relationship between piping temperature and piping sound speed. 超音波流量計の処理動作について説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the processing operation of an ultrasonic flowmeter. 超音波流量計の測定部の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the measurement part of an ultrasonic flowmeter. 送信周波数と測定誤差との関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between a transmission frequency and a measurement error. 配管における多重波を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the multiple wave in piping.

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、本実施形態に係る超音波流量計の構成を示すブロック図である。本図に示すように、配管30内を流れる被測定流体の流量を計測する超音波流量計10は、配管30の外周面に取り付けられた音波伝搬性の楔210と、楔210に固定された超音波振動子220と、配管30の温度を検出する温度センサ230と、制御部100とを備えて構成される。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the ultrasonic flowmeter according to this embodiment. As shown in this figure, the ultrasonic flowmeter 10 for measuring the flow rate of the fluid to be measured flowing in the pipe 30 is fixed to the wedge 210 having a sound propagation property attached to the outer peripheral surface of the pipe 30 and the wedge 210. The ultrasonic transducer 220, a temperature sensor 230 that detects the temperature of the pipe 30, and the control unit 100 are configured.

温度センサ230は、配管30の温度を精度高く検出できるように、例えば、配管30の外壁に接するように配置されている。ただし、赤外線等を利用して、非接触で配管30の温度を検出するようにしてもよい。   For example, the temperature sensor 230 is disposed so as to contact the outer wall of the pipe 30 so that the temperature of the pipe 30 can be detected with high accuracy. However, the temperature of the pipe 30 may be detected in a non-contact manner using infrared rays or the like.

制御部100は、CPU、メモリ等を備えた情報処理装置、専用装置等で構成することができ、送信制御部110、受信処理部120、流速算出部130、流量算出部140、測定結果出力部150、パラメータ設定部160、パラメータ保存部170、送信周波数設定部180、温度取得部190を備えている。   The control unit 100 can be configured by an information processing device including a CPU, a memory, a dedicated device, and the like, and includes a transmission control unit 110, a reception processing unit 120, a flow rate calculation unit 130, a flow rate calculation unit 140, a measurement result output unit. 150, a parameter setting unit 160, a parameter storage unit 170, a transmission frequency setting unit 180, and a temperature acquisition unit 190.

送信制御部110は、送信周波数設定部180で設定された周波数の超音波信号を、所定のタイミングで、超音波振動子220から出力させる。超音波振動子220から出力された超音波信号は、楔210を介して配管30内に斜めに入射する。   The transmission control unit 110 causes the ultrasonic transducer 220 to output an ultrasonic signal having a frequency set by the transmission frequency setting unit 180 at a predetermined timing. The ultrasonic signal output from the ultrasonic transducer 220 enters the pipe 30 obliquely through the wedge 210.

受信処理部120は、超音波振動子220が受信したエコー波信号に対してデジタルサンプリング処理、フィルタ処理、メモリへの格納処理等を行なう。流速算出部130は、エコー波信号を用いて、配管30内を流れる被計測流体の流速分布を算出する。流速算出部130は、ドップラー法、反射相関法のいずれの方式を採用してもよい。   The reception processing unit 120 performs digital sampling processing, filtering processing, storage processing in a memory, and the like on the echo wave signal received by the ultrasonic transducer 220. The flow velocity calculation unit 130 calculates the flow velocity distribution of the fluid to be measured flowing in the pipe 30 using the echo wave signal. The flow velocity calculation unit 130 may employ any of the Doppler method and the reflection correlation method.

流量算出部140は、流速分布に基づいて配管30内を流れる被計測流体の流量を算出する。測定結果出力部150は、計測された流量、流速分布等を、内部あるいは外部の表示装置に表示したり、記憶装置に格納したりする。   The flow rate calculation unit 140 calculates the flow rate of the fluid to be measured that flows in the pipe 30 based on the flow velocity distribution. The measurement result output unit 150 displays the measured flow rate, flow velocity distribution, and the like on an internal or external display device or stores them in a storage device.

以上の、送信制御部110、受信処理部120、流速算出部130、流量算出部140、測定結果出力部150は、従来と同様の内容とすることができるため、詳細な説明は割愛する。   Since the transmission control unit 110, the reception processing unit 120, the flow rate calculation unit 130, the flow rate calculation unit 140, and the measurement result output unit 150 described above can have the same contents as those in the past, detailed description thereof is omitted.

パラメータ設定部160は、ユーザから測定に必要なパラメータの設定を受け付け、パラメータ保存部170に格納する。パラメータ設定部160が受け付けるパラメータは、配管30の材質、配管30の肉厚t、配管30の外径、楔210内の音速C1、管内(流体)の音速、入射角θ1等である。   The parameter setting unit 160 receives parameter settings necessary for measurement from the user and stores them in the parameter storage unit 170. The parameters received by the parameter setting unit 160 are the material of the pipe 30, the thickness t of the pipe 30, the outer diameter of the pipe 30, the speed of sound C1 in the wedge 210, the speed of sound in the pipe (fluid), the incident angle θ1, and the like.

ここで、入射角θ1は、図2に示すように、超音波信号が楔210から配管30に入射する際の角度である。また、後述する屈折角θ2は、配管30での屈折後の角度、すなわち、配管30から管内に入射する際の角度である。また、本図は、配管30の肉厚t、楔210内の音速C1、配管30内の音速C2についても示している。   Here, the incident angle θ1 is an angle when the ultrasonic signal enters the pipe 30 from the wedge 210, as shown in FIG. Further, a refraction angle θ2 described later is an angle after refraction in the pipe 30, that is, an angle when entering the pipe from the pipe 30. This figure also shows the thickness t of the pipe 30, the speed of sound C <b> 1 in the wedge 210, and the speed of sound C <b> 2 in the pipe 30.

図1の説明に戻って、送信周波数設定部180は、測定誤差が小さくなるような送信周波数を設定する機能部であり、配管音速算出部181、屈折角算出部182、送信周波数算出部183を備えている。   Returning to the description of FIG. 1, the transmission frequency setting unit 180 is a functional unit that sets a transmission frequency so as to reduce the measurement error. The pipe sound speed calculation unit 181, the refraction angle calculation unit 182, and the transmission frequency calculation unit 183 I have.

ここで、流量誤差が小さくなる周波数fは、図2に示した屈折角θ2、配管30の肉厚t、配管30内の音速C2を用いて、[数1]に従って求めることができる。
Here, the frequency f at which the flow rate error is reduced can be obtained according to [Equation 1] using the refraction angle θ2, the thickness t of the pipe 30, and the sound velocity C2 in the pipe 30 shown in FIG.

ただし、mは、非共鳴周波数となる1.5、2.5、3.5…、あるいは、共鳴周波数となる1、2、3を用いるものとする。   However, m is assumed to be 1.5, 2.5, 3.5..., Which is a non-resonant frequency, or 1, 2, 3 which is a resonant frequency.

[数1]が示すように、流量誤差が小さくなる周波数fは、配管30内における音速C2(横波音速)に依存する。このため、流量誤差を小さくするためには、配管30内における音速C2を適切に設定する必要がある。   As shown in [Equation 1], the frequency f at which the flow rate error is small depends on the sound velocity C2 (transverse sound velocity) in the pipe 30. For this reason, in order to reduce the flow rate error, it is necessary to appropriately set the sound velocity C2 in the pipe 30.

本実施形態において、配管音速算出部181は、従来の配管材質等に加え、配管30の温度を考慮して配管30内における音速C2を算出する。すなわち、配管音速C2は、図3に示すように、材質が同一であっても、配管温度Tによって変化する。   In this embodiment, the pipe sound speed calculation unit 181 calculates the sound speed C2 in the pipe 30 in consideration of the temperature of the pipe 30 in addition to the conventional pipe material and the like. That is, the pipe sound speed C2 varies with the pipe temperature T even if the material is the same, as shown in FIG.

このため、配管温度Tに応じた配管音速C2を用いて周波数fを算出することで、出力する超音波の周波数fをより適切に設定することができ、測定誤差を小さくすることができる。なお、配管音速算出部181は、温度取得部190を介して、温度センサ230が検出する配管30の温度を取得する。   For this reason, by calculating the frequency f using the pipe sound velocity C2 corresponding to the pipe temperature T, the frequency f of the ultrasonic wave to be output can be set more appropriately, and the measurement error can be reduced. The pipe sound speed calculation unit 181 acquires the temperature of the pipe 30 detected by the temperature sensor 230 via the temperature acquisition unit 190.

配管音速算出部181は、例えば、配管材質毎に用意された温度音速対応テーブル184を備えており、温度音速対応テーブル184を参照することで、温度取得部190を介して取得した配管温度Tに応じた配管音速C2を算出する。あるいは、配管温度Tと配管音速C2との関係を表わす関数C2=f(T)を、配管材質毎に記録しておいて、取得した配管温度Tに対応した配管音速C2を算出するようにしてもよい。   The pipe sound speed calculation unit 181 includes, for example, a temperature sound speed correspondence table 184 prepared for each pipe material. By referring to the temperature sound speed correspondence table 184, the pipe sound speed calculation unit 181 determines the pipe temperature T acquired via the temperature acquisition unit 190. The corresponding pipe sound speed C2 is calculated. Alternatively, a function C2 = f (T) representing the relationship between the pipe temperature T and the pipe sound speed C2 is recorded for each pipe material, and the pipe sound speed C2 corresponding to the acquired pipe temperature T is calculated. Also good.

図1の説明に戻って、屈折角算出部182は、配管音速算出部181によって算出された配管音速C2を用いて、[数2]に示すスネルの法則に従って、屈折角θ2を算出する。この際に、楔210内の音速C1についても楔210の温度に基づいて補正するようにしてもよい。
Returning to the description of FIG. 1, the refraction angle calculation unit 182 uses the pipe sound speed C2 calculated by the pipe sound speed calculation unit 181 to calculate the refraction angle θ2 according to Snell's law expressed by [Equation 2]. At this time, the sound velocity C1 in the wedge 210 may be corrected based on the temperature of the wedge 210.

送信周波数算出部183は、算出された配管音速C2および屈折角θ2を用いて、[数1]に従って周波数fを算出して、送信制御部110に出力する。   The transmission frequency calculation unit 183 calculates the frequency f according to [Equation 1] using the calculated pipe sound speed C2 and the refraction angle θ2, and outputs the frequency f to the transmission control unit 110.

次に、図4のフローチャートを参照して、本実施形態における超音波流量計10の処理動作について説明する。   Next, the processing operation of the ultrasonic flowmeter 10 in the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、パラメータ設定部160が、ユーザから計測に必要なパラメータの設定を受け付ける(S101)。ここで、受け付けるパラメータは、配管30の材質、配管30の肉厚t、配管30の外径、楔210内の音速C1、入射角θ1等であり、測定前に1度だけ受け付ければよい。受け付けたパラメータは、パラメータ保存部170に保存する。   First, the parameter setting unit 160 receives parameter settings necessary for measurement from the user (S101). Here, the parameters to be accepted are the material of the pipe 30, the thickness t of the pipe 30, the outer diameter of the pipe 30, the speed of sound C1 in the wedge 210, the incident angle θ <b> 1, etc., and may be accepted only once before measurement. The accepted parameters are stored in the parameter storage unit 170.

次いで、配管温度Tを計測し(S102)、計測された温度Tに基づいて、配管音速算出部181が、配管音速C2を算出する(S103)。そして、算出された配管音速C2を用いて、屈折角算出部182が屈折角θ2を算出する(S104)。配管音速C2と屈折角θ2が算出されると、送信周波数算出部183が[数1]に従って、周波数fを算出する(S105)。   Next, the pipe temperature T is measured (S102), and the pipe sound speed calculation unit 181 calculates the pipe sound speed C2 based on the measured temperature T (S103). Then, using the calculated pipe sound speed C2, the refraction angle calculation unit 182 calculates the refraction angle θ2 (S104). When the pipe sound speed C2 and the refraction angle θ2 are calculated, the transmission frequency calculation unit 183 calculates the frequency f according to [Equation 1] (S105).

そして、送信制御部110が、算出された周波数fの超音波信号を所定のタイミングで、超音波振動子220から出射させる(S106)。このとき、計測方法としてドップラー法を採用している場合は、1回の測定に付き、少なくとも1回、反射相関法を採用している場合は、1回の測定に付き、少なくとも2回の超音波信号出射を行なう。   Then, the transmission control unit 110 emits the ultrasonic signal having the calculated frequency f from the ultrasonic transducer 220 at a predetermined timing (S106). At this time, if the Doppler method is adopted as the measurement method, it is attached at least once, and if the reflection correlation method is adopted, it is attached at least once and more than twice. Sound wave signal emission.

被計測流体内を移動する超音波反射体からのエコー波信号を受信すると(S107)、流速算出部130が、エコー波信号を用いて、配管30内を流れる被計測流体の流速分布を算出する(S108)。   When the echo wave signal from the ultrasonic reflector moving in the fluid to be measured is received (S107), the flow velocity calculation unit 130 calculates the flow velocity distribution of the fluid to be measured flowing in the pipe 30 using the echo wave signal. (S108).

具体的には、ドップラー法を採用している場合は、エコー波信号の周波数の出力超音波信号の周波数fからの変化量を検出して、流速分布を求める。また、反射相関法を採用している場合は、超音波反射体からの複数個のエコー波信号について相関演算を行ない、相関係数の高い波形を同一の超音波反射体からの反射信号であるとみなして、その伝搬時間と時間差とに基づいて超音波反射体の位置と移動速度とを算出することで、配管内の流速分布を求める。   Specifically, when the Doppler method is adopted, the flow velocity distribution is obtained by detecting the amount of change of the frequency of the echo wave signal from the frequency f of the output ultrasonic signal. When the reflection correlation method is adopted, correlation calculation is performed on a plurality of echo wave signals from the ultrasonic reflector, and a waveform with a high correlation coefficient is a reflected signal from the same ultrasonic reflector. As a result, the flow velocity distribution in the pipe is obtained by calculating the position and moving speed of the ultrasonic reflector based on the propagation time and the time difference.

そして、流量算出部140が、得られた速度分布を配管30の断面積に沿って積分することで、被測定流体の流量を算出する(S109)。算出結果は、測定結果出力部150が超音波流量計10の内部あるいは外部に設けられた表示装置等に出力する(S110)。ただし、複数回の測定結果を蓄積して異常値排除処理、平均化処理等を施した上で、出力するようにしてもよい。   Then, the flow rate calculation unit 140 calculates the flow rate of the fluid to be measured by integrating the obtained velocity distribution along the cross-sectional area of the pipe 30 (S109). The calculation result is output by the measurement result output unit 150 to a display device or the like provided inside or outside the ultrasonic flow meter 10 (S110). However, a plurality of measurement results may be accumulated and output after performing abnormal value elimination processing, averaging processing, and the like.

以上の、配管温度計測(S102)以降の処理を、流量測定が終了するまで繰り返す(S111)ことにより、配管温度による配管音速の変化を考慮した適切な周波数設定を行なうことができ、超音波流量計10における測定誤差を小さくすることができる。   By repeating the above-described processing after the pipe temperature measurement (S102) until the flow rate measurement is completed (S111), it is possible to set an appropriate frequency in consideration of the change in the pipe sound speed due to the pipe temperature. The measurement error in the total 10 can be reduced.

なお、配管温度Tが安定している場合等には、配管温度計測(S102)、配管音速算出(S103)、屈折角算出(S104)、送信周波数算出(S104)の各処理は、毎回行なう必要はなく、例えば、所定回数毎に行なったり、所定時間毎、環境温度の変化時等に行なうようにしてもよい。   When the pipe temperature T is stable, the pipe temperature measurement (S102), pipe sound speed calculation (S103), refraction angle calculation (S104), and transmission frequency calculation (S104) must be performed each time. For example, it may be performed every predetermined number of times, every predetermined time, or when the environmental temperature changes.

また、上述の例では、配管温度Tとして、配管30の外壁に取り付けた温度センサ230の検出結果を用いていたが、例えば、被計測流体の温度を計測して、配管温度Tを推定したり、楔210の表面温度を計測して配管温度Tを推定するようにしてもよい。   In the above example, the detection result of the temperature sensor 230 attached to the outer wall of the pipe 30 is used as the pipe temperature T. For example, the pipe temperature T is estimated by measuring the temperature of the fluid to be measured. Alternatively, the pipe temperature T may be estimated by measuring the surface temperature of the wedge 210.

あるいは、直接的に温度を検出せずに、配管30の横弾性係数、ヤング率、ポワソン比等の温度に依存する値を検出して、間接的に配管温度Tを求めるようにしてもよい。さらには、実際に配管音速C2を計測したり、楔210内の音速、被測定流体内の音速等から配管音速C2を推定するようにしてもよい。   Alternatively, the pipe temperature T may be obtained indirectly by detecting values depending on the temperature such as the transverse elastic modulus, Young's modulus, Poisson's ratio, etc. of the pipe 30 without directly detecting the temperature. Furthermore, the pipe sound speed C2 may be actually measured, or the pipe sound speed C2 may be estimated from the sound speed in the wedge 210, the sound speed in the fluid to be measured, or the like.

10…超音波流量計、30…配管、100…制御部、110…送信制御部、120…受信処理部、130…流速算出部、140…流量算出部、150…測定結果出力部、160…パラメータ設定部、170…パラメータ保存部、180…送信周波数設定部、181…配管音速算出部、182…屈折角算出部、183…送信周波数算出部、184…温度音速対応テーブル、190…温度取得部、210…楔、220…超音波振動子、230…温度センサ、310…超音波反射体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Ultrasonic flowmeter, 30 ... Piping, 100 ... Control part, 110 ... Transmission control part, 120 ... Reception processing part, 130 ... Flow velocity calculation part, 140 ... Flow rate calculation part, 150 ... Measurement result output part, 160 ... Parameter Setting unit, 170 ... parameter storage unit, 180 ... transmission frequency setting unit, 181 ... pipe sound speed calculation unit, 182 ... refraction angle calculation unit, 183 ... transmission frequency calculation unit, 184 ... temperature sound speed correspondence table, 190 ... temperature acquisition unit, 210 ... Wedge, 220 ... Ultrasonic vibrator, 230 ... Temperature sensor, 310 ... Ultrasonic reflector

Claims (3)

流体が流れる配管内に向けて超音波信号を出力し、前記超音波信号の反射信号に基づいて前記流体の流量を算出する超音波流量計であって、
前記配管の温度を取得する温度取得部と、
取得した前記配管の温度に基づいて前記配管内の音速を算出し、算出された前記配管内の音速を用いて、予め定められた計測誤差を小さくするための規則に従って前記超音波信号の周波数を設定する送信周波数設定部と、
を備えたことを特徴とする超音波流量計。
An ultrasonic flowmeter that outputs an ultrasonic signal toward a pipe through which a fluid flows and calculates a flow rate of the fluid based on a reflection signal of the ultrasonic signal,
A temperature acquisition unit for acquiring the temperature of the pipe;
Based on the acquired temperature of the pipe, the speed of sound in the pipe is calculated, and using the calculated speed of sound in the pipe, the frequency of the ultrasonic signal is determined according to a rule for reducing a predetermined measurement error. A transmission frequency setting section to be set;
An ultrasonic flowmeter comprising:
前記送信周波数設定部は、配管の温度と配管内の音速との対応関係を示したデータを用いて、前記配管内の音速を算出することを特徴とする請求項1に記載の超音波流量計。   2. The ultrasonic flowmeter according to claim 1, wherein the transmission frequency setting unit calculates the sound velocity in the pipe using data indicating a correspondence relationship between the temperature of the pipe and the sound speed in the pipe. . 前記温度取得部は、前記配管に取り付けられた温度センサの検出結果に基づいて前記配管の温度を取得することを特徴とする請求項1に記載の超音波流量計。   The ultrasonic flowmeter according to claim 1, wherein the temperature acquisition unit acquires the temperature of the pipe based on a detection result of a temperature sensor attached to the pipe.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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