JP2014157071A - Ultrasonic flow meter, and ultrasonic sensor for ultrasonic flow meter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明に係るいくつかの態様は、超音波を用いて配管を流れる流体の流量を測定する超音波流量計および超音波流量計用の超音波センサに関する。 Some embodiments according to the present invention relate to an ultrasonic flowmeter that measures a flow rate of a fluid flowing through a pipe using ultrasonic waves, and an ultrasonic sensor for the ultrasonic flowmeter.
従来、この種の超音波流量計として、超音波振動子と斜角楔とによって構成した超音波送受波器1対または1対以上を流体の流れる配管の外周に設置し、流体の流れ方向および額方向に超音波を伝搬させたときそれぞれの伝搬時間を計測し、伝搬時間に基づいて計測制御部が流体の流量を演算して周津力するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as this type of ultrasonic flowmeter, one or more ultrasonic transducers constituted by an ultrasonic transducer and a bevel wedge are installed on the outer periphery of a pipe through which fluid flows, and the flow direction of the fluid and It is known that when each ultrasonic wave is propagated in the forehead direction, the respective propagation times are measured, and the measurement control unit calculates the flow rate of the fluid based on the propagation time and generates a circumferential force (see, for example, Patent Document 1). .
ところで、超音波振動子から発せられた超音波は、配管を流れる流体を伝搬する流体伝搬波と、配管の管壁で反射して配管を伝搬する配管伝搬波とに分けられる。従来の超音波流量計において、流体伝搬波は検出すべき信号(信号成分)であり、配管伝搬波は信号に対するノイズ(ノイズ成分)である。 By the way, the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic transducer is divided into a fluid propagation wave propagating through the fluid flowing through the pipe and a pipe propagation wave reflecting off the pipe wall of the pipe and propagating through the pipe. In the conventional ultrasonic flowmeter, the fluid propagation wave is a signal (signal component) to be detected, and the pipe propagation wave is noise (noise component) with respect to the signal.
しかしながら、従来の超音波流量計では、流体伝搬波のエネルギー(大きさ、または強度)に対して配管伝搬波のエネルギー(大きさ、または強度)を十分に小さくできず、流体伝搬波と配管伝搬波との識別が困難になっていた。そのため、従来の超音波流量計は流体の流量を誤って測定してしまう可能性があった。 However, the conventional ultrasonic flowmeter cannot sufficiently reduce the energy (magnitude or strength) of the pipe propagation wave relative to the energy (magnitude or intensity) of the fluid propagation wave. It was difficult to distinguish from waves. Therefore, there is a possibility that the conventional ultrasonic flowmeter erroneously measures the flow rate of the fluid.
本実施形態のいくつかの態様は前述の問題に鑑みてなされたものであり、流体の流量を正確に測定することのできる超音波流量計および超音波流量計用の超音波センサを提供することを目的の1つとする。 Some aspects of the present embodiment have been made in view of the above-described problems, and provide an ultrasonic flowmeter capable of accurately measuring a fluid flow rate and an ultrasonic sensor for the ultrasonic flowmeter. Is one of the purposes.
本発明に係る超音波流量計は、内部を流体が流れる配管における上流側の外周に設けられ、超音波の送信および受信を行う超音波送受信器を備える第1の超音波センサと、前述の配管における下流側の外周に設けられ、超音波の送信および受信を行う超音波送受信器を備える第2の超音波センサと、第1の超音波センサから送信された超音波が第2の超音波センサに受信されるまでの時間と、第2の超音波センサから送信された超音波が前記第1の超音波センサに受信されるまでの時間とに基づいて、流体の流量を測定する本体部と、を備え、第1の超音波センサおよび第2の超音波センサのそれぞれは、超音波送受信器が設けられ、超音波送受信器から送信された超音波を所定の角度で前述の流体に入射させるくさびをさらに備え、前述のくさびは、切欠きを有する。 An ultrasonic flowmeter according to the present invention includes a first ultrasonic sensor provided on an upstream outer periphery of a pipe through which fluid flows, and includes an ultrasonic transceiver that transmits and receives ultrasonic waves, and the pipe described above. A second ultrasonic sensor provided on an outer periphery on the downstream side and including an ultrasonic transceiver for transmitting and receiving ultrasonic waves, and an ultrasonic wave transmitted from the first ultrasonic sensor is a second ultrasonic sensor A main body for measuring the flow rate of the fluid based on the time until the first ultrasonic sensor receives the ultrasonic wave transmitted from the second ultrasonic sensor, and the time until the ultrasonic wave transmitted from the second ultrasonic sensor is received by the first ultrasonic sensor; Each of the first ultrasonic sensor and the second ultrasonic sensor is provided with an ultrasonic transmitter / receiver, and makes ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic transmitter / receiver enter the fluid at a predetermined angle. Further comprising a wedge, Rust, has a notch.
かかる構成によれば、第1の超音波センサおよび第2の超音波センサのそれぞれは、超音波送受信器が設けられ、超音波送受信器から送信された超音波を所定の角度で配管の内部を流れる流体に入射させるくさびを備え、くさびが切欠き21cを有する。これにより、くさびに入射した配管伝搬波は切欠きに阻害されて超音波送受信器に到達しにくくなるので、超音波送受信器に到達する配管伝搬波のエネルギー(大きさ、または強度)を流体伝搬波のエネルギー(大きさ、または強度)に対して小さくする、すなわち、SN比を向上させることができる。
According to such a configuration, each of the first ultrasonic sensor and the second ultrasonic sensor is provided with the ultrasonic transceiver, and the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic transceiver is transmitted through the pipe at a predetermined angle. A wedge for entering the flowing fluid is provided, and the wedge has a
好ましくは、前述の切欠きは、前述の超音波が前述の流体を伝搬する流体伝搬波のくさびにおける超音波送受信器への伝搬経路の周辺に形成される。 Preferably, the notch is formed around a propagation path to the ultrasonic transmitter / receiver in a wedge of a fluid propagation wave in which the ultrasonic wave propagates through the fluid.
かかる構成によれば、切欠きが、流体伝搬波のくさびにおける超音波送受信器への伝搬経路の周辺に形成される。これにより、切欠きは、超音波送受信器に到達し得る配管伝搬波を効率的に阻害するとともに、流体伝搬波の超音波送受信器への伝搬経路上には形成されないので、くさびに入射した流体伝搬波は切欠きに阻害されることなく、超音波送受信器に到達する。したがって、切欠きは、流体伝搬波のエネルギー(大きさ、または強度)を低減することなく(維持したまま)、超音波送受信器に到達する配管伝搬波のエネルギー(大きさ、または強度)をさらに低減することができるので、SN比をさらに向上させることができる。 According to such a configuration, the notch is formed around the propagation path to the ultrasonic transceiver in the wedge of the fluid propagation wave. As a result, the notch efficiently inhibits the pipe propagation wave that can reach the ultrasonic transceiver, and is not formed on the propagation path of the fluid propagation wave to the ultrasonic transceiver, so that the fluid incident on the wedge The propagating wave reaches the ultrasonic transceiver without being blocked by the notch. Therefore, the notch further increases the energy (magnitude or intensity) of the pipe propagating wave reaching the ultrasonic transceiver without reducing (maintaining) the energy (magnitude or intensity) of the fluid propagating wave. Since it can be reduced, the SN ratio can be further improved.
好ましくは、前述の切欠きに所定の部材が充填される。 Preferably, the aforementioned notch is filled with a predetermined member.
かかる構成によれば、くさびが有する切欠きに所定の部材が充填される。これにより、くさびに入射した配管伝搬波は切欠きに充填された所定の部材に阻害されて超音波送受信器に到達しにくくなりので、SN比を向上させることができる。 According to this configuration, the predetermined member is filled in the notch included in the wedge. Thereby, the pipe propagation wave incident on the wedge is hindered by a predetermined member filled in the notch and hardly reaches the ultrasonic transmitter / receiver, so that the SN ratio can be improved.
また、切欠きには所定の部材が充填されるので、くさびは、切欠きを有していても強度の低下を抑制することができる。 In addition, since the notch is filled with a predetermined member, the wedge can suppress a decrease in strength even if it has the notch.
好ましくは、前述の所定の部材は、くさびの材料と音響インピーダンスが異なる部材である。 Preferably, the predetermined member is a member having a different acoustic impedance from the material of the wedge.
かかる構成によれば、所定の部材が、くさびの材料と音響インピーダンスが異なる材料の部材である。これにより、所定の部材が、くさびの材料に対して音響インピーダンスの差の大きい材料の部材であるほど、切欠きに到達した配管伝搬波を反射しやすくなるので、超音波送受信器に向かう配管伝搬波を阻害することができる。したがって、所定の部材は、超音波送受信器に到達する配管伝搬波のエネルギー(大きさ、または強度)をさらに低減することができるので、SN比をさらに向上させることができる。 According to such a configuration, the predetermined member is a member made of a material having an acoustic impedance different from that of the wedge material. As a result, the greater the difference in acoustic impedance with respect to the wedge material is, the easier it is for the predetermined member to reflect the pipe propagation wave that reaches the notch. Can inhibit waves. Therefore, since the predetermined member can further reduce the energy (magnitude or strength) of the pipe propagation wave that reaches the ultrasonic transceiver, the SN ratio can be further improved.
好ましくは、前述のくさびは、外周に設けられる弾性体を備える。 Preferably, the aforementioned wedge includes an elastic body provided on the outer periphery.
かかる構成によれば、くさびが、外周に設けられる弾性体を備える。これにより、くさびの外周に達した配管伝搬波は弾性体に吸収されやすくなるので、くさびに入射した配管伝搬波の一部を減衰させることができる。したがって、弾性体は、超音波送受信器に到達し得る配管伝搬波のエネルギー(大きさ、または強度)をさらに低減することができるので、SN比をさらに向上させることができる。 According to this configuration, the wedge includes the elastic body provided on the outer periphery. Thereby, since the pipe propagation wave that has reached the outer periphery of the wedge is easily absorbed by the elastic body, a part of the pipe propagation wave incident on the wedge can be attenuated. Therefore, since the elastic body can further reduce the energy (magnitude or strength) of the pipe propagation wave that can reach the ultrasonic transceiver, the SN ratio can be further improved.
本発明に係る超音波流量計用の超音波センサは、内部を流体が流れる配管の外周から送信された超音波が前述の配管の外周で受信されるまでの時間に基づいて、前述の流体の流量を測定する超音波流量計用の超音波センサであって、前述の超音波の送信および受信を行う超音波送受信器と、超音波送受信器が設けられ、超音波送受信器から送信された超音波を所定の角度で前述の流体に入射させるくさびと、を備え、くさびは、切欠きを有する。 The ultrasonic sensor for the ultrasonic flowmeter according to the present invention is based on the time until the ultrasonic wave transmitted from the outer periphery of the pipe through which the fluid flows is received at the outer periphery of the pipe. An ultrasonic sensor for an ultrasonic flowmeter that measures a flow rate, and includes an ultrasonic transmitter / receiver that transmits and receives ultrasonic waves, and an ultrasonic transmitter / receiver. And a wedge for making the sound wave incident on the fluid at a predetermined angle, and the wedge has a notch.
かかる構成によれば、超音波の送信および受信を行う超音波送受信器と、超音波送受信器が設けられ、超音波送受信器から送信された超音波を所定の角度で配管の内部を流れる流体に入射させるくさびと、を備え、くさびが切欠き21cを有する。これにより、くさびに入射した配管伝搬波は切欠きに阻害されて超音波送受信器に到達しにくくなるので、超音波送受信器に到達する配管伝搬波のエネルギー(大きさ、または強度)を流体伝搬波のエネルギー(大きさ、または強度)に対して小さくする、すなわち、SN比を向上させることができる。
According to such a configuration, the ultrasonic transmitter / receiver that transmits and receives ultrasonic waves and the ultrasonic transmitter / receiver are provided, and the ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic transmitter / receiver are converted into fluid flowing through the pipe at a predetermined angle. A wedge for incidence, and the wedge has a
本発明の超音波流量計によれば、くさびに入射した配管伝搬波は切欠きに阻害されて超音波送受信器に到達しにくくなるので、超音波送受信器に到達する配管伝搬波のエネルギー(大きさ、または強度)を流体伝搬波のエネルギー(大きさ、または強度)に対して小さくする、すなわち、SN比を向上させることができる。したがって、超音波流量計は、流体伝搬波と配管伝搬波とを容易に識別することができ、流体の流量を正確に測定することができる。 According to the ultrasonic flowmeter of the present invention, the pipe propagation wave incident on the wedge is blocked by the notch and is difficult to reach the ultrasonic transmitter / receiver. Or strength) can be reduced with respect to the energy (magnitude or strength) of the fluid propagation wave, that is, the SN ratio can be improved. Therefore, the ultrasonic flowmeter can easily discriminate between the fluid propagation wave and the pipe propagation wave, and can accurately measure the fluid flow rate.
また、本発明の超音波流量計用の超音波センサによれば、くさびに入射した配管伝搬波は切欠きに阻害されて超音波送受信器に到達しにくくなるので、超音波送受信器に到達する配管伝搬波のエネルギー(大きさ、または強度)を流体伝搬波のエネルギー(大きさ、または強度)に対して小さくする、すなわち、SN比を向上させることができる。したがって、超音波流量計は、流体伝搬波と配管伝搬波とを容易に識別することができ、流体の流量を正確に測定することができる。 Further, according to the ultrasonic sensor for an ultrasonic flowmeter of the present invention, the pipe propagation wave incident on the wedge is blocked by the notch so that it does not easily reach the ultrasonic transmitter / receiver, and therefore reaches the ultrasonic transmitter / receiver. The energy (magnitude or intensity) of the pipe propagation wave can be reduced relative to the energy (magnitude or intensity) of the fluid propagation wave, that is, the SN ratio can be improved. Therefore, the ultrasonic flowmeter can easily discriminate between the fluid propagation wave and the pipe propagation wave, and can accurately measure the fluid flow rate.
以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法などは以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。なお、以下の説明において、図面の上側を「上」、下側を「下」、左側を「左」、右側を「右」という。 Embodiments of the present invention will be described below. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, the drawings are schematic. Therefore, specific dimensions and the like should be determined in light of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings. In the following description, the upper side of the drawing is referred to as “upper”, the lower side as “lower”, the left side as “left”, and the right side as “right”.
図1ないし図16は、本発明に係る超音波流量計および超音波流量計用の超音波センサの一実施形態を示すためのものである。図1は、超音波流量計100の概略構成の一例を示す構成図である。図1に示すように、超音波流量計100は、配管Aの内部を流れる流体、例えば、気体(ガス)や液体の流量を測定するためのものである。超音波流量計100の測定対象である流体は、図1において白抜き矢印で示す方向(図1における左から右の方向)に流れている。超音波流量計100は、第1超音波センサ20Aと、第2超音波センサ20Bと、本体部50と、を備える。
1 to 16 show an embodiment of an ultrasonic flowmeter and an ultrasonic sensor for an ultrasonic flowmeter according to the present invention. FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an example of a schematic configuration of the
第1超音波センサ20Aおよび第2超音波センサ20Bは、それぞれ配管Aの外周に設けられる。図1に示す例では、第1超音波センサ20Aが配管Aにおける上流側に、第2超音センサ20Bが配管Aにおける下流側に、それぞれ配置される。第1超音波センサ20Aおよび第2超音波センサ20Bは、相互に超音波を送受信する。すなわち、第1超音波センサ20Aが送信した超音波は、第2超音波センサ20Bによって受信され、第2超音波センサ20Bが送信した超音波は、第1超音波センサ20Aによって受信される。
The first
図2は図1に示した第1超音波センサ20Aの構成の一例を説明するための側面図であり、図3は図1に示した第1超音波センサ20Aの構成の一例を説明するための上面図であり、図4は図3に示したII−II線矢視方向断面図である。第1超音波センサ20Aの構成の一例を説明する正面図である。図2ないし図4に示すように、第1超音波センサ20Aは、くさび21と、超音波送受信器22と、を備える。
2 is a side view for explaining an example of the configuration of the first
くさび21は、超音波送受信器22が設けられ、例えば、樹脂製または金属製の部材である。くさび21は、底面21aが配管Aの外周面に接触するように設置される。また、くさび21は、底面21aに対して所定の角度を有する斜面21bが形成されている。斜面21bには、超音波送受信器22が設置される。
The
本実施形態では、底面21aが配管Aの外周面に接触する例を示したが、これに限定されない。底面21aと配管Aの外周面との間に接触媒質(カプラント)を介在させてもよい。
In the present embodiment, an example in which the
超音波送受信器22は、超音波の送信および受信を行う。超音波送受信器22は、例えば、圧電素子などで構成することが可能である。超音波送受信器22には、リード線(図示省略)が電気的に接続されている。リード線を介して所定周波数の電気信号が印加されと、超音波送受信器22は、当該所定周波数で振動して超音波を発する。これにより、超音波送受信器22から超音波が送信される。図4において破線の矢印で示すように、超音波送受信器22の寸法(縦横の長さ)で送信された超音波は、斜面21bの角度でくさび21を伝搬する。くさび21を伝搬する超音波は、くさび21と配管Aの外壁との界面で屈折して入射角が変化し、配管Aの内壁と配管Aの内部を流れる流体との界面でさら屈折して入射角が変化し、当該流体を伝搬する。界面おける屈折は、スネルの法則に従うので、配管Aを伝搬するときの超音波の速度、流体を伝搬するときの超音波の速度に基づいて、斜面21bの角度をあらかじめ設定することにより、くさび21は超音波を所望の角度で配管Aの内部を流れる流体に入射させることができる。
The ultrasonic transmitter /
一方、超音波送受信器22に超音波が到達すると、超音波送受信器22は、当該超音波の周波数で振動して電気信号を発生させる。これにより、超音波送受信器22によって超音波が受信される。超音波送受信器22に発生した電気信号は、リード線を介して後述する本体部50で検出される。
On the other hand, when the ultrasonic wave reaches the ultrasonic transmitter /
また、くさび21は、くさび21の一部を切り取った切欠き21cを有する。図3に示すように、くさび21は、各側面に対して所定の角度を有する矩形状の切欠き21cを4つずつ、合計8つの切欠き21cを有する。また、くさび21は、上面の中央付近に、さらに3つの切欠き21cを有する。各切欠き21cは、超音波送受信器22の寸法(縦横の長さ)で送受信される超音波のくさび21における伝搬経路の周辺に形成される。すなわち、各切欠き21cは、図2および図4において破線の矢印で示す超音波の伝搬経路に達しない(届かない)ように、配置され、寸法(深さ)が決められる。各切欠き21cは、例えば、くさび21に切削加工を施すことにより形成される。
The
なお、第2超音波センサ20Bは、第1超音波センサ20Aと同様の構成を備える。すなわち、第2超音波センサ20Bも、くさび21と、超音波送受信器22と、を備える。よって、前述した第1超音波センサ20Aの説明をもって、第2超音波センサ20Bの詳細な説明を省略する。
The second
本実施形態では、くさび21が11個の矩形状の切欠き21cを有する例を示したがこれに限定されない。切欠き21cの数は、1個あるいはその他の複数であってもよし、切欠き21cの形状は、矩形状以外の形状であってもよい。
In the present embodiment, an example in which the
図5は、図1に示した第1超音波センサ20Aの構成の他の例を説明するための上面図である。図5に示すように、くさび21は、各側面に対して直角の矩形状の切欠き21cを3つずつ、合計6つの切欠き21cを有する。図2ないし図4に示した例と同様に、図5に示す各切欠き21cも、超音波送受信器22の寸法(縦横の長さ)で送受信される超音波のくさび21における伝搬経路の周辺に形成される。
FIG. 5 is a top view for explaining another example of the configuration of the first
図6は、図1に示した第1超音波センサ20Aの構成のさらに他の例を説明するための上面面図である。図6に示すように、くさび21は、上面における上辺の付近および下辺の付近に、円形の切欠き21cを2つずつ、合計4つの切欠き21cを有する。図2ないし図4に示した例と同様に、図6に示す各切欠き21cも、超音波送受信器22の寸法(縦横の長さ)で送受信される超音波のくさび21における伝搬経路の周辺に形成される。
FIG. 6 is a top view for explaining yet another example of the configuration of the first
また、図2ないし図6に示した例では、各切欠き21cは、超音波の伝搬経路に関して対称である例を示したが、これに限定されず、超音波の伝搬経路に関して非対称であってもよい。さらに、第1超音波センサ20Aのくさび21と、第2超音波センサ20Bのくさび21とは、同一であっても異なっていてもよい。よって、第1超音波センサ20Aのくさび21の切欠き21cと、第2超音波センサ20Bのくさび21の切欠き21cとは、その形状、個数、配置などにおいて、同一であっても異なっていてもよい。
In the example shown in FIGS. 2 to 6, each
図1に示す本体部50は、超音波が配管Aの内部を流れる流体を伝搬する時間に基づいて当該気体の流量を測定するためのものである。本体部50は、切替部51と、送信回路部52と、受信回路部53と、計時部54と、演算制御部55と、入出力部56と、を備える。
The
切替部51は、超音波の送信および受信を切り替えるためのものである。切替部51は、第1超音波センサ20Aおよび第2超音波センサ20Bに接続されている。切替部51は、例えば、切替スイッチなどを含んで構成することが可能である。演算切替部51は、演算制御部55から入力される制御信号に基づいて切替スイッチを切り替え、第1超音波センサ20Aおよび第2超音波センサ20Bのうちの一方を送信回路部52に接続させるとともに、第1超音波センサ20Aおよび第2超音波センサ20Bのうちの他方を受信回路部53と接続させる。これにより、第1超音波センサ20Aおよび第2超音波センサ20Bのうちの一方が超音波を送信し、第1超音波センサ20Aおよび第2超音波センサ20Bのうちの他方が当該超音波を受信することができる。
The switching
送信回路部52は、第1超音波センサ20Aおよび第2超音波センサ20Bに超音波を送信させるためのものである。送信回路部52は、例えば、所定周波数の矩形波を生成する発振回路、第1超音波センサ20Aおよび第2超音波センサ20Bを駆動する駆動回路などを含んで構成することが可能である。送信回路部52は、演算制御部55から入力される制御信号に基づいて、駆動回路が発振回路により生成された矩形波を駆動信号として第1超音波センサ20Aおよび第2超音波センサ20Bのうちの一方の超音波送受信器22に出力する。これにより、第1超音波センサ20Aおよび第2超音波センサ20Bの一方の超音波送受信器22が駆動され、当該超音波送受信器22が超音波を送信する。
The
一般に、超音波は、20[kHz]以上の周波数帯の音波を意味する。よって、超音波送受信器22が送信する超音波は、20[kHz]以上の周波数帯の音波である。好ましくは、超音波送受信器22が送信する超音波は、100[kHz]以上であって2.0[MHz]以下の周波数帯の超音波である。より好ましくは、超音波送受信器22が送信する超音波は、0.5[MHz]以上であって1.0[MHz]以下の周波数帯の超音波である。なお、いずれの場合であっても、第1超音波センサ20Aの超音波送受信器22が送信する超音波と第2超音波センサ20Bの超音波送受信器22が送信する超音波とは、同一周波数であってもよいし、異なる周波数であってもよい。
In general, an ultrasonic wave means a sound wave having a frequency band of 20 [kHz] or higher. Therefore, the ultrasonic wave transmitted by the
受信回路部53は、第1超音波センサ20Aおよび第2超音波センサ20Bが受信した超音波を検出するためのものである。受信回路部53は、例えば、信号を所定の利得(ゲイン)で増幅する増幅回路、所定周波数の電気信号を取り出すためのフィルタ回路などを含んで構成することが可能である。受信回路部53は、演算制御部55から入力される制御信号に基づいて、第1超音波センサ20Aおよび第2超音波センサ20Bのうちの一方の超音波送受信器22から出力された電気信号を増幅し、フィルタリングして受信信号に変換する。受信回路部53は、変換した受信信号を演算制御部55に出力する。
The receiving
計時部54は、所定の期間における時間を計測するためのものである。計時部54は、例えば、発振回路などで構成することが可能である。なお、発振回路は、送信回路部52と共有するようにしてもよい。計時部54は、演算制御部55から入力されるスタート信号およびストップ信号に基づいて、発振回路の基準波の数をカウントして時間を計測する。計時部54は、計測した時間を演算制御部55に出力する。
The
演算制御部55は、配管Aの内部を流れる流体の流量を演算により算出するためのものである。演算制御部55は、例えば、CPU、ROMやRAMなどのメモリ、入出力インターフェースなどで構成することが可能である。また、演算制御部55は、切替部51、送信回路部52、受信回路部53、計時部54、および、入出力部56などの本体部50の各部を制御する。なお、演算制御部55が流体の流量を算出する方法については、後述する。
The
入出力部56は、ユーザ(利用者)が情報を入力し、かつ、ユーザに対して情報を出力するためのものである。入出力部56は、例えば、操作ボタンなどの入力手段、表示ディスプレイなどの出力手段などで構成することが可能である。ユーザが操作ボタンなどを操作することにより、設定などの各種の情報が入出力部56を介して演算制御部55に入力される。また、入出力部56は、演算制御部55により算出された流体の流量、流体の速度、所定期間における積算流量などの情報を、表示ディスプレイなどに表示して出力する。
The input /
図7は、配管Aの内部を流れる気体の流量の算出方法を説明するための側方断面図である。図7に示すように、配管Aの内部を所定の方向(図7において左側から右側への方向)に流れる流体の速度(以下、流速という)をV[m/s]、当該流体中を超音波が伝搬するときの速度(以下、音速という)をC[m/s]とし、当該流体を伝搬する超音波の伝搬経路長をL[m]とし、配管Aの管軸と超音波の伝搬経路とのなす角度をθとする。ここで、配管Aの上流側(図7において左側)に設置された第1超音波センサ20Aが超音波を送信し、配管Aの下流側(図7において右側)に設置された第2超音波センサ20Bが当該超音波を受信するときに、当該超音波が配管Aの内部の流体を伝搬する伝搬時間tabは、以下の式(1)で表される。
tab=L/(C+Vcosθ) …(1)
FIG. 7 is a side cross-sectional view for explaining a method for calculating the flow rate of the gas flowing inside the pipe A. As shown in FIG. 7, the velocity (hereinafter referred to as the flow velocity) of the fluid flowing in the predetermined direction (the direction from the left side to the right side in FIG. 7) inside the pipe A is V [m / s], and exceeds the inside of the fluid. The velocity at which the sound wave propagates (hereinafter referred to as the sound velocity) is C [m / s], the propagation path length of the ultrasonic wave propagating through the fluid is L [m], and the pipe axis of the pipe A and the ultrasonic wave propagation. Let θ be the angle formed with the path. Here, the first
t ab = L / (C + V cos θ) (1)
一方、配管Aの下流側に設置された第2超音波センサ20Bが超音波を送信し、配管Aの上流側に設置された第1超音波センサ20Aが当該超音波を受信するときに、当該超音波が配管Aの内部の流体を伝搬する伝搬時間tbaは、以下の式(2)で表される。
tba=L/(C−Vcosθ) …(2)
On the other hand, when the second
t ba = L / (C−V cos θ) (2)
式(1)および式(2)から、流体の流速Vは、以下の式(3)で表される。
V=(L/2cosθ)・{(1/tab)−(1/tba)} …(3)
From the equations (1) and (2), the fluid flow velocity V is expressed by the following equation (3).
V = (L / 2 cos θ) · {(1 / t ab ) − (1 / t ba )} (3)
式(3)において、伝搬経路長Lおよび角度θは、流量の測定前に既知の値であるから、流速Vは、伝搬時間tabおよび伝搬時間tbaを計測することで、式(3)から算出することができる。 In the equation (3), the propagation path length L and the angle θ are known values before the flow rate is measured. Therefore, the flow velocity V is obtained by measuring the propagation time t ab and the propagation time t ba to obtain the equation (3). It can be calculated from
そして、配管Aの内部を流れる流体の流量Q[m3/s]は、流速V[m/s]と、補数係数Kおよび配管Aの断面積S[m3/s]と、を用いて以下の式(4)で表される。
Q=KVS …(4)
The flow rate Q [m 3 / s] of the fluid flowing inside the pipe A is determined using the flow velocity V [m / s], the complement coefficient K, and the cross-sectional area S [m 3 / s] of the pipe A. It is represented by the following formula (4).
Q = KVS (4)
したがって、演算制御部55は、伝搬経路長L、角度θ、補数係数K、および、配管Aの断面積Sを、あらかじめメモリなどに記憶しておく。そして、演算制御部55は、受信回路部53から入力される受信信号に基づいて、計時54により伝搬時間tabおよび伝搬時間tbaを計測することで、式(3)および式(4)から、配管Aの内部を流れる流体の流量Qを算出することができる。
Therefore, the
本実施計形態では、図7および式(1)ないし式(4)を用いて、伝搬時間逆数差法により流体の流量を算出する例を示したが、これに限定されない。演算制御部55は、他の方法、例えば、周知の伝搬時間差法により流体の流量を算出するようにしてもよい。
In the present embodiment, the example in which the flow rate of the fluid is calculated by the reciprocal propagation time method using FIG. 7 and equations (1) to (4) is shown, but the present invention is not limited to this. The
また、本実施計形態では、第1超音波センサ20Aおよび第2超音波センサ20Aの一方が送信した超音波を、配管Aの内部の流体を伝搬させ、第1超音波センサ20Aおよび第2超音波センサ20Aの他方で直接受信する例を示したが、これに限定されない。配管Aの内部の流体を伝搬する超音波は、配管Aの内壁で反射し得る。よって、第1超音波センサ20Aおよび第2超音波センサ20Aの他方は、配管Aの内壁で2n回(nは正の整数)反射した超音波を受信してもよい。
In the present embodiment, the ultrasonic waves transmitted by one of the first
図8は、第1超音波センサ20Aから送信された超音波が第2超音波センサ20Bに受信される様子を説明するための断面図である。図8に示すように、例えば、第1超音波センサ20Aから送信された超音波は、配管Aを通過(透過)して配管Aの内部の流体を伝搬する流体伝搬波W1と、配管Aの管壁で反射して配管Aを伝搬する配管伝搬波W2とに分けられる。流体伝搬波W1は、再び配管Aを通過して第2超音波センサ20Bに到達する。一方、配管伝搬波W2も、配管Aの内壁および外壁を複数回反射しながら第2超音波センサ20Bに到達し得る。図示およびその詳細な説明を省略するが、第1超音波センサ20Aから送信された超音波の場合と同様に、第2超音波センサ20Aから送信された超音波も、流体伝搬波W1と配管伝搬波W2とに分けられ、流体伝搬波W1は配管Aを通過して第1超音波センサ20Aに到達するとともに、配管伝搬波W2も配管Aの内壁および外壁を複数回反射しながら第1超音波センサ20Aに到達し得る。
FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining how the ultrasonic waves transmitted from the first
一般に、一方の媒質を伝搬する音波が、他方の媒質との界面で透過(通過)するか、反射するかは、一方の媒質と他方の媒質との音響インピーダンスの差によって決まる。すなわち、音響インピーダンスの差が小さいほど、一方の配質を伝搬する音波は他方の媒質に透過し、音響インピーダンスの差が大きいほど、一方の配質を伝搬する音波は他方の媒質との界面で反射する傾向がある。 In general, whether a sound wave propagating through one medium is transmitted (passed) or reflected at an interface with the other medium is determined by a difference in acoustic impedance between the one medium and the other medium. In other words, the smaller the difference in acoustic impedance, the more the sound wave propagating in one configuration is transmitted to the other medium, and the greater the difference in acoustic impedance, the more acoustic wave propagating in one configuration is at the interface with the other medium. There is a tendency to reflect.
特に、配管Aの内部を流れる流体が、例えば、気体である場合、気体の音響インピーダンスは、液体の音響インピーダンスと比較して小さい。そのため、気体の音響インピーダンスと、配管の材料、例えば、ステンレス(SUS)などの金属や合成樹脂などの高分子化合物の音響インピーダンスとの差が相対的に大きくなるので、超音波は、配管Aを透過(通過)して内部を流れる気体を伝搬する割合(透過率)が少なく(小さく)、つまり、配管Aの管壁で反射する割合(反射率)が多く(大きく)、配管伝搬波W2のエネルギー(大きさ、または強度)は相対的に大きくなる。 In particular, when the fluid flowing inside the pipe A is, for example, a gas, the acoustic impedance of the gas is smaller than the acoustic impedance of the liquid. Therefore, the difference between the acoustic impedance of the gas and the acoustic impedance of the pipe material, for example, a metal such as stainless steel (SUS) or a polymer compound such as synthetic resin is relatively large. The proportion (transmittance) of the gas passing through (passing) and propagating through the inside is small (small), that is, the proportion (reflectance) reflected by the pipe wall of the pipe A is large (large), and the pipe propagation wave W 2 The energy (magnitude or strength) is relatively large.
ここで、超音波の流体伝搬波W1を受信して伝搬時間を計測し、当該伝搬時間に基づいて流量を測定する超音波流量計において、流体伝搬波W1は検出すべき信号(新合成分)であり、配管伝搬波W2は信号に対するノイズ(ノイズ成分)である。そのため、流体伝搬波W1のエネルギー(大きさ、または強度)に対して配管伝搬波W2のエネルギー(大きさ、または強度)が十分に小さくないと、流体伝搬波W1と配管伝搬波W2との識別が困難になる。その結果、流体伝搬波W1と配管伝搬波W2とを取り違えて伝搬時間の計測を誤り、誤った伝搬時間に基づいて流体の流量を測定してしまう可能性がある。 Here, in the ultrasonic flowmeter that receives the ultrasonic fluid propagation wave W 1 and measures the propagation time and measures the flow rate based on the propagation time, the fluid propagation wave W 1 is a signal to be detected (new synthesis) The pipe propagation wave W 2 is noise (noise component) with respect to the signal. Therefore, the fluid propagating wave W 1 of the energy (size or strength) pipe propagating wave W 2 of the energy (size or strength) with respect to the is not sufficiently small, fluid propagating wave W 1 and the pipe propagating wave W Discrimination from 2 becomes difficult. As a result, there is a possibility that the fluid propagation wave W 1 and the pipe propagation wave W 2 will be mistaken and the propagation time will be measured incorrectly, and the fluid flow rate will be measured based on the incorrect propagation time.
図9は、第1超音波センサ20Aに到達した超音波がくさび21を伝搬する様子を説明するための側方断面図である。図9に示すように、流体伝搬波W1は、配管Aの内部を流れる流体と配管Aの内壁との界面で屈折し、配管Aの外壁とくさび21との界面でさらに屈折して、くさび21に入射する。くさび21に入射した流体伝搬波W1は、図9において破線の矢印で示す伝搬経路の範囲内で超音波送受信器22に到達し、受信される。一方、くさび21に入射した配管伝搬波W2の一部は、図9において一点鎖線の矢印で示すように、切欠き21cによって反射される。また、くさび21に入射した配管伝搬波W2の他の一部は、図9において二点鎖線の矢印で示すように、切欠き21cに沿う方向に向きが変えられる。このように、くさび21が切欠き21cを有することにより、くさび21に入射した配管伝搬波W2は切欠き21cに阻害されて超音波送受信器22に到達しにくくなりので、超音波送受信器22に到達する配管伝搬波W2のエネルギー(大きさ、または強度)を流体伝搬波W1のエネルギー(大きさ、または強度)に対して小さくする、すなわち、SN比を向上させることができる。
FIG. 9 is a side sectional view for explaining a state in which the ultrasonic wave reaching the first ultrasonic sensor 20 </ b> A propagates through the
また、各切欠き21cは、図9において破線の矢印で示す、流体伝搬波W1のくさび21における超音波送受信器22への伝搬経路の周辺に形成される。これにより、各切欠き21cは、超音波送受信器22に到達し得る配管伝搬波W2を効率的に阻害するとともに、流体伝搬波W1の超音波送受信器22への伝搬経路上には形成されないので、くさび21に入射した流体伝搬波W1は各切欠き21cに阻害されることなく、超音波送受信器22に到達する。
Each
図示およびその詳細な説明を省略するが、図9に示す第1超音波センサ20Aに到達した超音波がくさび21を伝搬する場合と同様に、第2超音波センサ20Bに到達した超音波がくさび21を伝搬するときも、くさび21に入射した配管伝搬波W2の一部は切欠き21cによって反射され、また、くさび21に入射した配管伝搬波W2の他の一部は切欠き21cに沿う方向に向きが変えられる。
Although illustration and a detailed description thereof are omitted, the ultrasonic wave reaching the second
図10は仮想的な超音波流量計の受信信号のグラフであり、図11は図1に示した受信回路部53が出力する受信信号のグラフである。図10および図11において、横軸は時間であり、縦軸は電圧(受信信号の振幅)である。また、配管の内部を流れる流体は気体を用いた。なお、図10に受信信号のグラフを示す仮想的な超音波流量計は、超音波流量計100との比較のために、切欠きを有さないくさびを備える第1超音波センサおよび第2超音波センサを備える超音波流量計であり、本体部などのその他の構成は超音波流量計100と同様である。図11に示すように、超音波流量計100の受信信号は、図10に示す仮想的な超音波流量計の受信信号と比較して、一部を除き、全体的に電圧が小さくなっている。このように、第1超音波センサ20Aおよび第2超音波センサ20Bが備えるくさび21の切欠き21cによって、配管伝搬波W2のエネルギー(大きさ、または強度)は低減しているのがわかる。
FIG. 10 is a graph of the reception signal of the virtual ultrasonic flowmeter, and FIG. 11 is a graph of the reception signal output from the
図12は図10に示した受信信号の一部を拡大したグラフであり、図13は図11に示した受信信号の一部を拡大したグラフである。図12および図13は、図10および図11と同様に、横軸は時間であり、縦軸は電圧(受信信号の振幅)である。図13に示すように、超音波流量計100は、時間t13と時間t14との間の時間帯に、相対的に大きな電圧の信号を受信しており、演算制御部55は、これを流体伝搬波W1として検出し、流体伝搬波W1と配管伝搬波W2とを識別することができる。また、時間t13と時間t14との間の流体伝搬波W1に対して、その近傍における配管伝搬波W2のエネルギー(大きさ、または強度)が低減しているので、超音波流量計100のSN比は大きくなる。これに対して、図12に示す仮想的な超音波流量計では、時間t13と時間t14との間の時間帯に加え、時間t10と時間t11との間の時間帯をはじめとする多くの時間帯で、相対的に大きな電圧の信号を受信しており、これらの信号は配管伝搬波W2によるものである。このように、仮想的な超音波流量計の受信信号では、配管伝搬波W2のエネルギー(大きさ、または強度)が大きいので、演算制御部は、いずれの時間帯の信号が流体伝搬波W1であるか、流体伝搬波W1と配管伝搬波W2との識別が困難になる。また、仮に演算制御部が時間t13と時間t14との間の流体伝搬波W1を正しく認識したとしても、時間t13と時間t14との間の時間帯の近傍における配管伝搬波W2のエネルギー(大きさ、または強度)が大きいため、超音波流量計100と比較して、仮想的な超音波流量計のSN比は小さくなる。
12 is an enlarged graph of a part of the received signal shown in FIG. 10, and FIG. 13 is an enlarged graph of a part of the received signal shown in FIG. 12 and 13, as in FIGS. 10 and 11, the horizontal axis is time, and the vertical axis is voltage (amplitude of received signal). As shown in FIG. 13, the
本実施形態では、くさび21が有する切欠き21cは、くさび21の一部を切り取った隙間(空隙)である例を示したが、これに限定されない。切欠き21cは、例えば、充填材で充填されていてもよい。
In the present embodiment, the
図14は、図9に示した第1超音波センサ20Aの変形例を説明するための側方断面図である。なお、図9に示した第1超音波センサ20Aと同一構成部分は同一符号をもって表し、その説明を適宜省略する。また、図9に示した第1超音波センサ20Aと類似する構成部分は類似の符号をもって表し、その詳細な説明を省略する。さらに、図示しない構成部分は、図9に示した第1超音波センサ20Aと同様とする。図14に示すように、くさび21Aの切欠き21cには、充填材23が充填される。図9に示したくさび21の場合と同様に、くさび21Aに入射した流体伝搬波W1は、図14において破線の矢印で示す伝搬経路で超音波送受信器22に到達し、受信される。一方、くさび21Aに入射した配管伝搬波W2の一部は、図14において一点鎖線の矢印で示すように、切欠き21cの充填材23によって反射される。また、くさび21Aに入射した配管伝搬波W2の他の一部は、図14において二点鎖線の矢印で示すように、切欠き21cに沿う方向に向きが変えられる。このように、図9に示したくさび21が有する切欠き21cの場合と同様に、くさび21Aが有する切欠き21cに充填材23を充填したときも、くさび21に入射した配管伝搬波W2は切欠き21cの充填材23に阻害されて超音波送受信器22に到達しにくくなりので、SN比を向上させることができる。
FIG. 14 is a side cross-sectional view for explaining a modification of the first
また、切欠き21cには充填材23が充填されるので、くさび21Aは、切欠き2cを有していても強度の低下を抑制することができる。
Moreover, since the
充填材23は、くさび21Aの材料と音響インピーダンスが異なる材料の部材であることが好ましい。これにより、充填材23が、くさび21Aの材料に対して音響インピーダンスの差の大きい材料の部材であるほど、切欠き21cに到達した配管伝搬波W2を反射しやすくなるので、超音波送受信器22に向かう配管伝搬波W2を阻害することができる。
The
なお、図14では、くさび21Aが側面に有する各切欠き21cに充填剤23を充填する例を示したが、これに限定されない。例えば、くさび21Aが有する各切欠き21cの全てに充填剤23を充填するようにしてもよいし、くさび21Aが有する各切欠き21cのうちの少なくとも一つに充填剤23を充填するようにしてもよい。
Although FIG. 14 shows an example in which the
また、本実施形態では、くさび21が超音波送受信器22のみを備える例を示したが、これに限定されない。くさび21は、例えば、外周に設けられる弾性体を備えていてもよい。
In the present embodiment, an example in which the
図15は、図3に示した第1超音波センサ20Aの変形例を説明する上面図である。なお、図3に示した第1超音波センサ20Aと同一構成部分は同一符号をもって表し、その説明を適宜省略する。また、図3に示した第1超音波センサ20Aと類似する構成部分は類似の符号をもって表し、その詳細な説明を省略する。さらに、図示しない構成部分は、図3に示した第1超音波センサ20Aと同様とする。図15に示すように、くさび21Bは、上面および斜面21bの両側面のそれぞれに設けられた弾性体24を備える。各弾性体24は、弾性を有する材料、例えば、天然ゴムや合成ゴムなどのゴム(ラバー)であり、超音波の周波数帯の振動を吸収する能力(吸収性能)が高い材料である。各弾性体24は、くさび21Bに各切欠き21cを形成した後、例えば接着剤を介して側面に付着され、設置される。このように、くさび21Bが、外周に設けられる弾性体24を備えることにより、くさび21Bの外周に達した配管伝搬波W2は弾性体24に吸収されやすくなるので、くさび21Bに入射した配管伝搬波W2の一部を減衰させることができる。
FIG. 15 is a top view for explaining a modification of the first
なお、図15では、くさび21Bの各側面に弾性体24を設ける例を示したが例を示したが、これに限定されない。弾性体24は、超音波送受信器22に干渉しない限り、斜面21bに設けるようにしてもよい。また、弾性体24の数は2つに限定されず、1つであってもよいし、3つ以上の複数であってもよい。
In addition, although the example which provided the
また、図1では、第1超音波センサ20Aおよび第2超音波センサ20Bが互いに対向するように、図1において配管Aの上側に第1超音波センサ20Aを配置し、配管Aの下側に第2超音波センサ20Bを配置する例を示したが、これに限定されない。第1超音波センサ20Aおよび第2超音波センサ20Bは、配管Aの上流側と下流側との外周に設けられていればよい。
Further, in FIG. 1, the first ultrasonic sensor 20 </ b> A is arranged on the upper side of the pipe A in FIG. 1 so that the first ultrasonic sensor 20 </ b> A and the second ultrasonic sensor 20 </ b> B face each other. Although the example which arrange | positions the 2nd
図16は、図1に示した超音波流量計100の概略構成の他の例を示す構成図である。なお、図1に示した超音波流量計100と同一構成部分は同一符号をもって表し、その説明を適宜省略する。図16に示すように、第1超音波センサ20Aは配管Aにおける上流側(図16において左側)の外周に、第2超音波センサ20Bは配管Aにおける下流側(図16において右側)の外周に、それぞれ設けられる。第1超音波センサ20Aおよび第2超音波センサ20Bは、ともに、図16において配管Aの上側に、配管Aの管軸に平行な直線上に配置される。このような配置の場合、例えば、第1超音波センサ20Aから送信した超音波の流体伝搬波W1は、配管Aの内壁で反射されて第2超音波センサ20Bに到達する反射法(V法)により受信される。
FIG. 16 is a configuration diagram illustrating another example of a schematic configuration of the
このように、本実施形態における超音波流量計100によれば、第1超音波センサ20Aおよび第2超音波センサ20Bのそれぞれは、超音波送受信器22が設けられ、超音波送受信器22から送信された超音波を所定の角度で配管Aの内部を流れる流体に入射させるくさび21,21A,21Bを備え、くさび21,21A,21Bが切欠き21cを有する。これにより、くさび21,21A,21Bに入射した配管伝搬波W2は切欠き21cに阻害されて超音波送受信器22に到達しにくくなるので、超音波送受信器22に到達する配管伝搬波W2のエネルギー(大きさ、または強度)を流体伝搬波W1のエネルギー(大きさ、または強度)に対して小さくする、すなわち、SN比を向上させることができる。したがって、超音波流量計100は、流体伝搬波W1と配管伝搬波W2とを容易に識別することができ、流体の流量を正確に測定することができる。
Thus, according to the
また、本実施形態における超音波流量計100によれば、切欠き21cが、流体伝搬波W1のくさび21,21A,21Bにおける超音波送受信器22への伝搬経路の周辺に形成される。これにより、切欠き21cは、超音波送受信器22に到達し得る配管伝搬波W2を効率的に阻害するとともに、流体伝搬波W1の超音波送受信器22への伝搬経路上には形成されないので、くさび21に入射した流体伝搬波W1は切欠き21cに阻害されることなく、超音波送受信器22に到達する。したがって、切欠き21cは、流体伝搬波W1のエネルギー(大きさ、または強度)を低減することなく(維持したまま)、超音波送受信器22に到達する配管伝搬波W2のエネルギー(大きさ、または強度)をさらに低減することができるので、SN比をさらに向上させることができる。
Further, according to the
また、本実施形態における超音波流量計100によれば、くさび21Aが有する切欠き21cに充填材23が充填される。これにより、図9に示したくさび21が有する切欠き21cの場合と同様に、くさび21に入射した配管伝搬波W2は切欠き21cの充填材23に阻害されて超音波送受信器22に到達しにくくなりので、SN比を向上させることができる。
Further, according to the
また、切欠き21cには充填材23が充填されるので、くさび21Aは、切欠き21cを有していても強度の低下を抑制することができる。
Further, since the
また、本実施形態における超音波流量計100によれば、充填材23が、くさび21Aの材料と音響インピーダンスが異なる材料の部材である。これにより、充填材23が、くさび21Aの材料に対して音響インピーダンスの差の大きい材料の部材であるほど、切欠き21cに到達した配管伝搬波W2を反射しやすくなるので、超音波送受信器22に向かう配管伝搬波W2を阻害することができる。したがって、充填材23は、超音波送受信器22に到達する配管伝搬波W2のエネルギー(大きさ、または強度)をさらに低減することができるので、SN比をさらに向上させることができる。
Moreover, according to the
また、本実施形態における超音波流量計100によれば、くさび21Bが、外周に設けられる弾性体24を備える。これにより、くさび21Bの外周に達した配管伝搬波W2は弾性体24に吸収されやすくなるので、くさび21Bに入射した配管伝搬波W2の一部を減衰させることができる。したがって、弾性体24は、超音波送受信器22に到達し得る配管伝搬波W2のエネルギー(大きさ、または強度)をさらに低減することができるので、SN比をさらに向上させることができる。
Moreover, according to the
また、本実施形態における超音波流量計100用の第1超音波センサ20Aおよび第2超音波センサ20Bのそれぞれは、超音波の送信および受信を行う超音波送受信器22と、超音波送受信器22が設けられ、超音波送受信器22から送信された超音波を所定の角度で配管Aの内部を流れる流体に入射させるくさび21,21A,21Bと、を備え、くさび21,21A,21Bが切欠き21cを有する。これにより、くさび21,21A,21Bに入射した配管伝搬波W2は切欠き21cに阻害されて超音波送受信器22に到達しにくくなるので、超音波送受信器22に到達する配管伝搬波W2のエネルギー(大きさ、または強度)を流体伝搬波W1のエネルギー(大きさ、または強度)に対して小さくする、すなわち、SN比を向上させることができる。したがって、超音波流量計100は、流体伝搬波W1と配管伝搬波W2とを容易に識別することができ、流体の流量を正確に測定することができる。
In addition, each of the first
なお、前述した実施形態の構成は、組み合わせたり、あるいは一部の構成部分を入れ替えたりしたりしてもよい。また、本実施形態の構成は前述した実施形態のみに限定されるものではなく、本実施形態の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよい。 Note that the configurations of the above-described embodiments may be combined, or some components may be replaced. Further, the configuration of the present embodiment is not limited to the above-described embodiment, and various modifications may be made without departing from the scope of the present embodiment.
20A…第1超音波センサ
20B…第2超音波センサ
21、21A,21B…くさび
21a…底面
21b…斜面
21c…切欠き
22…圧電素子
23…充填材
24…弾性体
50…本体部
51…切替部
52…送信回路部
53…受信回路部
54…計時部
55…演算制御部
56…入出力部
100…超音波流量計
A…配管
W1…流体伝搬波
W2…配管伝搬波
20A ... 1st
Claims (6)
前記配管における下流側の外周に設けられ、超音波の送信および受信を行う超音波送受信器を備える第2の超音波センサと、
前記第1の超音波センサから送信された前記超音波が前記第2の超音波センサに受信されるまでの時間と、前記第2の超音波センサから送信された前記超音波が前記第1の超音波センサに受信されるまでの時間とに基づいて、前記流体の流量を測定する本体部と、を備え、
前記第1の超音波センサおよび第2の超音波センサのそれぞれは、前記超音波送受信器が設けられ、前記超音波送受信器から送信された超音波を所定の角度で前記流体に入射させるくさびをさらに備え、
前記くさびは、切欠きを有する、
超音波流量計。 A first ultrasonic sensor provided on an outer periphery on the upstream side in a pipe through which a fluid flows, and including an ultrasonic transceiver that transmits and receives ultrasonic waves;
A second ultrasonic sensor provided on the outer periphery of the downstream side of the pipe, and comprising an ultrasonic transceiver for transmitting and receiving ultrasonic waves;
The time until the second ultrasonic sensor receives the ultrasonic wave transmitted from the first ultrasonic sensor, and the ultrasonic wave transmitted from the second ultrasonic sensor is the first ultrasonic sensor. A main body that measures the flow rate of the fluid based on the time until it is received by the ultrasonic sensor, and
Each of the first ultrasonic sensor and the second ultrasonic sensor is provided with the ultrasonic transmitter / receiver, and has a wedge for allowing the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic transmitter / receiver to enter the fluid at a predetermined angle. In addition,
The wedge has a notch;
Ultrasonic flow meter.
請求項1に記載の超音波流量計。 The notch is formed around a propagation path to the ultrasonic transceiver in the wedge of a fluid propagation wave in which the ultrasonic wave propagates through the fluid.
The ultrasonic flowmeter according to claim 1.
請求項1または2に記載の超音波流量計。 The notch is filled with a predetermined member,
The ultrasonic flowmeter according to claim 1 or 2.
請求項3に記載の超音波流量計。 The predetermined member is a member having an acoustic impedance different from that of the wedge material.
The ultrasonic flowmeter according to claim 3.
請求項1ないし4のいずれか一項に記載の超音波流量計。 The wedge includes an elastic body provided on the outer periphery,
The ultrasonic flowmeter according to any one of claims 1 to 4.
前記超音波の送信および受信を行う超音波送受信器と、
前記超音波送受信器が設けられ、前記超音波送受信器から送信された超音波を所定の角度で前記流体に入射させるくさびと、を備え、
前記くさびは、切欠きを有する、
超音波流量計用の超音波センサ。 An ultrasonic sensor for an ultrasonic flowmeter that measures the flow rate of the fluid based on the time until the ultrasonic wave transmitted from the outer periphery of the pipe through which the fluid flows is received at the outer periphery of the pipe,
An ultrasonic transceiver for transmitting and receiving the ultrasonic wave;
The ultrasonic transmitter / receiver is provided, and includes a wedge for allowing the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic transmitter / receiver to enter the fluid at a predetermined angle,
The wedge has a notch;
Ultrasonic sensor for ultrasonic flowmeter.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013027813A JP2014157071A (en) | 2013-02-15 | 2013-02-15 | Ultrasonic flow meter, and ultrasonic sensor for ultrasonic flow meter |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10816374B2 (en) | 2017-08-10 | 2020-10-27 | Rohm Co., Ltd. | Signal processing apparatus and system including the same |
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2013
- 2013-02-15 JP JP2013027813A patent/JP2014157071A/en active Pending
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