JP2935944B2 - 超音波流量計ユニット - Google Patents
超音波流量計ユニットInfo
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- JP2935944B2 JP2935944B2 JP5111015A JP11101593A JP2935944B2 JP 2935944 B2 JP2935944 B2 JP 2935944B2 JP 5111015 A JP5111015 A JP 5111015A JP 11101593 A JP11101593 A JP 11101593A JP 2935944 B2 JP2935944 B2 JP 2935944B2
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Description
には、流管に直列に接続した超音波流量計部分を、予め
湾曲した少なくとも一つの直管部を有する測定管部とし
て安定した偏流と旋回流を発生させてこれを測定して補
正を加える超音波流量計ユニットに関する。
流れを測定流体内を伝播する超音波の伝播時間の変化に
基づいて測定する推測式の流量計で、流量測定のために
流れを妨げることなく気体・液体も計測できるという特
徴をもっている。具体的には、流管の所定区間において
超音波を測定流体の順方向と逆方向に発射し、伝播時間
差から流量を求める伝播時間差法や、このときの超音波
の位相差として検知する位相差法、更には、伝播時間の
逆数差である周波数差から温度による音速影響を受けず
に流量を求める周波数差法などがあり、これらは代表的
な超音波流量計である。
内を流れる測定流体に対して超音波を一次元的に送受波
する一対の超音波トランスデューサを有している。この
ときの、一対の超音波トランスデューサ間を伝播する超
音波の伝播時間差から求めた流速は、超音波トランスデ
ューサ間を結ぶ直線上の平均流速をあらわす流速であ
り、2次元断面の測定管を流れる平均流速を表すもので
はない。しかも、測定管内を流れる流体の流速分布はレ
イノルズ数により変化するので、超音波流量計において
は超音波トランスデューサ間の伝播時間差に基づいて求
めた平均流速に対しレイノルズ数補正を施す必要があ
る。
施して求めた平均流速は、測定流体の流れが正規分布で
流れる場合の流速であり、流れに偏流や旋回流が含まれ
ている場合は、偏流成分や旋回流成分は平均流速の誤差
要因となる。偏流や旋回流は推測形流量計に共通した誤
差要因となるものであるが特に、超音波流量計は一次元
の流速を求める推測流量計であるから、偏流や旋回流が
あることは特に大きい誤差要因となるので、偏流や旋回
流を流体摩擦に基づいて減衰させ取除き正規分布とする
ため所定の上流直管長を必要としている。
合の直管長を示す図で、流管31をテーパ管32で絞っ
た後、断面一様な測定器33を同一軸上に接続した場合
のもので、一例として測定管33の壁面には超音波トラ
ンスデューサ34,35が取付けてある。そして何れか
の超音波トランスデューサ34,35から発射される超
音波が反射面36で反射され、他方の超音波トランスデ
ューサ34,35に到達するように配設された反射形の
超音波流量計30を構成している。このような上流絞り
の場合においては、テーパ管32で絞られた測定流体が
流管内の流体摩擦によって正規分布となるのに要する長
さL1の直管は超音波流量計から上流側に配設される。
の直管長さを示す図で、一例として1本の90°のエル
ボ41が測定管42と接続した場合において超音波流量
計(超音波トランスデューサ34,35)からエルボ4
1までの必要な直管長L2を示す。エルボ41がある場
合は、湾曲部で生ずる測定流体の遠心力と、この遠心力
に伴って生ずる2次流とにより偏流と旋回流とが生ずる
ので図6に示した上流絞りの場合における直管長L1よ
りも、より長い直管長L2を要する。更に、2重ベンド
を有するエルボ等の場合はより長い直管長を要する。
は、偏流や旋回流を取り除いて対称な正規分布の流れと
するために上流側に長い直管長を必要としたので超音波
流量計の設置場所の配管スペースを多く必要とした。
もので、測定管を湾曲管と直管部からなる一本の湾曲管
を有するユニット化された超音波流量計として、測定管
内に強制的に偏流や旋回流を発生させておき、偏流や旋
回流のある流れの流速を測定して、実験により予め定め
られた補正係数を乗算して正確な流量を計測するもの
で、小形で、長い上流直管がなくても上流配管影響の受
けない超音波流量計を提供することを目的とするもので
ある。
測定流体が流れる同軸の流管の間に該流管と直列に接続
可能で、流入側において前記測定流体の流れを直角に曲
げる湾曲部を含む複数の湾曲部と少なくとも1つの直管
部とを有する測定管部と、該測定管部の直管部に配置さ
れ該直管部内を流れる測定流体の流れの順方向および逆
方向に超音波を送波および受波する一対あるいは複数組
の超音波トランスデューサを有する流量検出部と、該流
量検出部による超音波信号に基づいて流量を算出する流
量演算手段と、該流量演算手段から出力された流量信号
を前記測定管部の構成による器差特性に基づいて補正す
る補正演算手段とからなること、更には、(2)前記
(1)において、前記測定管部を、同軸な前記流管の間
に接続し、流れを直角に曲げる第1,第2ベンドと、該
第1,第2ベンドに接続されるテーパ管と、該テーパ間
に接続されるU字状の測定管とで構成したこと、更に
は、(3)前記(1)において、前記測定管部を、一端
を前記流管の間に同軸に接続し他端を閉止した二本の接
続管と、該接続管の各々に開口する台形状の測定管とで
構成したこと、更には、(4)前記(1)において、前
記測定管部を、前記流管の間に同軸に接続し流れを直角
に曲げる一対のベンドおよび該一対のベンドに接続され
る台形状とした一本の測定管としたこと、更には、
(5)前記(1)乃至(4)の何れかにおいて、流管内
を流れる測定流体の流れを遮断する開閉弁と、該開閉弁
を挟んで前記流管に直列接続されるU字状の測定管と、
該測定管の流入流出口と前記流管との間に配設された開
閉弁からなり、前記測定管を前記流管に着脱可能に配設
したことを特徴としたもである。以下、本発明の実施例
に基づいて説明する。
トの一例を説明するための図であり、図中、1は第1ベ
ンド、2は第2ベンド、3は測定管、4,5はテーパ
管、6,7は超音波トランスデューサ、8は反射面、9
は流量検出器、10は流量演算器、11は補正演算器、
12は出力、13,14は流管である。
を一つのベンド3aと該ベンド3aに接続する平行な直
管3bとからなるU字形状の測定管3と、この測定管3
の直管3b,3b開口部に接続するテーパ管4,5とで
構成し、直線軸上に配設された流管13,14から直角
方向に流路を曲げる第1ベンド1と、第2ベンド2とか
らなる測定流路と測定管3の管壁に配設され、測定管3
内の反射面8により超音波を反射して送受波する超音波
トランスデューサ6,7とからなる流量検出部9とから
なっている。
3内を流れると、測定流体は、第1ベンド1で直角方向
に曲げられテーパ管4で絞られてU字管状の測定管3内
で流れ方向を180°変更してテーパ管5,第2ベンド
2により再び直角方向に曲げられて流管14に流出す
る。
は、第1ベンド1により流れを直角方向に曲げられたと
き測定流体に作用する遠心力により生じる偏流と、2次
流により生ずる旋回流が発生する。これらの偏流・旋回
流のある流れは、テーパ管4で絞られた後、U字管状の
測定管3のベンド3aにより、再び逆方向に曲げられ
る。
の流れ方向を強制的に変更させることにより、上流側の
流管13内で偏流・旋回流が含まれていても、上流側の
偏流・旋回流は測定流路内で発生する偏流・旋回流によ
り無視される程度となる。
デューサ6から発射された超音波が反射面8により反射
され、超音波トランスデューサ7に受波され、次に逆方
向に超音波トランスデューサ7から超音波トランスデュ
ーサ6に向けて超音波は一次元伝播路を伝播する。図5
に示す流量検出器9の他の実施例では、超音波トランス
デューサ6から発射された超音波が超音波トランスデュ
ーサ7に受波され、次に超音波トランスデューサ7から
超音波トランスデューサ6に向けて逆方向に送波した超
音波は一次元伝播路を伝播する。この間の測定流体に含
まれる偏流・旋回流は非常に大きいが、流量が一定であ
れば安定しているので偏流・旋回流を含む測定流体を流
量演算器10で伝播時間差又は周波数差として検出す
る。このときの流量−器差特性は予め測定されているの
で、この器差特性に基づいて補正演算器11により器差
補正した流量を出力する。
トの他の実施例を説明するための図であり、図中、15
は測定管、16,17は、接続管で、図1と同じ作用を
する部分には図1と同一の参照番号を付している。
7と測定管15からなり、接続管16,17は対向する
端面16a,17aを封止し他端を開口部16b,17
bとした直管で直線上に配置され、各々開口部16b,
17bで流管13,14に接続される。測定管15は比
較的長い直管15aを有する台形のU字管で脚部5cの
開口は直管15aに対し、流れを直角に曲げる90°の
ベンド15bを形成している。すなわち、測定管15
は、脚部15cにおいて接続管16,17と直角に接続
され、直管15aに流量検出器9が取り付けられる。
定管15の直管15aにおける測定流体の流れは、接続
管16から脚部15cを経てベンド15bから直管15
aに到る間に直角な2回の流路変更がなされ、その都度
偏流・旋回流が発生する。この場合も、図1の場合と同
様に流量が定まると一定の偏流・旋回流が発生するので
流量演算器10による流量演算後、補正演算器11によ
り器差補正が行われる。
トの、更に他の実施例を説明するための図であり、図
中、18は測定管であり、図1と同じ作用をする部分に
は同一の参照番号を付している。
定管18は、同一直線軸を有する流管13,14に接続
する開口18dと、開口18dから同一方向に直角に湾
曲する第1ベンド18cと、比較的長い直管18aに接
続するために逆方向に直角に湾曲する第2ベンド18c
からなる一体の連続した測定流路を有した台形の管路で
あり直管18aに流量検出器9が装着される。
あるが接続管16,17を有せず一本の湾曲であるため
測定管15に比較し安価であり、しかも圧損も小さく、
測定管15と同じ作用効果が得られる。
に、他の実施例を説明するための図であり、図中、19
は測定管、20,21はテーパ管、22,23は流管、
24,25は接続管、26,27,28は開閉弁であ
り、図1と同じ作用をする部分には図1と同一の参照番
号を付している。
軸上に接続されており、直角方向に接続管24,25が
開口している。接続管24,25には開閉弁27,28
が接続され、更にテーパ管20,21を介して台形の測
定管19が接続されている。測定管19の直管19aは
比較的長く、中間に流量検出部9が装着されている。
26,27,28が取り付けられているので開閉弁2
7,28を閉弁し開閉弁26を開弁することにより流体
の流れを止めることなく測定管19は取り外し可能とな
る。
波流量計ユニットによると、流管内において、流入する
測定流体に偏流・旋回流があっても、2個以上ある湾曲
管と1個の直管部を有する測定管により強制的に発生さ
れる偏流・旋回流により、流管に流入する流れ変化に殆
ど影響を受けることなく安定した偏流・旋回流が発生す
るので、予め流量器差特性を知ることにより器差補正が
可能となり、安定した器差が得られ本ユニットの上下流
に直管部を必要としない省スペースに効果のある超音波
流量計を提供することができる。
説明するための図である。
施例を説明するための図である。
他の実施例を説明するための図である。
例を説明するための図である。
するための図である。
示す図である。
を示す図である。
4,5…テーパ管、6,7…超音波トランスデューサ、
8…反射面、9…流量検出器、10…流量演算器、11
…補正演算器、12…出力、13,14…流管、15…
測定管、16,17…接続管、18…測定管、19…測
定管、20,21…テーパ管、22,23…流管、2
4,25…接続管、26,27,28…開閉弁。
Claims (5)
- 【請求項1】 測定流体が流れる同軸の流管の間に該流
管と直列に接続可能で、流入側において前記測定流体の
流れを直角に曲げる湾曲部を含む複数の湾曲部と少なく
とも1つの直管部とを有する測定管部と、該測定管部の
直管部に配置され該直管部内を流れる測定流体の流れの
順方向および逆方向に超音波を送波および受波する一対
あるいは複数組の超音波トランスデューサを有する流量
検出部と、該流量検出部による超音波信号に基づいて流
量を算出する流量演算手段と、該流量演算手段から出力
された流量信号を前記測定管部の構成による器差特性に
基づいて補正する補正演算手段とからなることを特徴と
する超音波流量計ユニット。 - 【請求項2】 前記測定管部を、同軸な前記流管の間に
接続し、流れを直角に曲げる第1,第2ベンドと、該第
1,第2ベンドに接続されるテーパ管と、該テーパ間に
接続されるU字状の測定管とで構成したことを特徴とす
る請求項1記載の超音波流量計ユニット。 - 【請求項3】 前記測定管部を、一端を前記流管の間に
同軸に接続し他端を閉止した二本の接続管と、該接続管
の各々に開口する台形状の測定管とで構成したことを特
徴とする請求項1記載の超音波流量計ユニット。 - 【請求項4】 前記測定管部を、前記流管の間に同軸に
接続し流れを直角に曲げる一対のベンドおよび該一対の
ベンドに接続される台形状とした一本の測定管としたこ
とを特徴とする請求項1記載の超音波流量計ユニット。 - 【請求項5】 流管内を流れる測定流体の流れを遮断す
る開閉弁と、該開閉弁を挟んで前記流管に直列接続され
るU字状の測定管と、該測定管の流入流出口と前記流管
との間に配設された開閉弁からなり、前記測定管を前記
流管に着脱可能に配設したことを特徴とする請求項1に
記載の超音波流量計ユニット。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5111015A JP2935944B2 (ja) | 1993-04-13 | 1993-04-13 | 超音波流量計ユニット |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5111015A JP2935944B2 (ja) | 1993-04-13 | 1993-04-13 | 超音波流量計ユニット |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06300599A JPH06300599A (ja) | 1994-10-28 |
JP2935944B2 true JP2935944B2 (ja) | 1999-08-16 |
Family
ID=14550240
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5111015A Expired - Lifetime JP2935944B2 (ja) | 1993-04-13 | 1993-04-13 | 超音波流量計ユニット |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2935944B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4007652B2 (ja) * | 1997-10-20 | 2007-11-14 | 愛知時計電機株式会社 | 流量計 |
GB2378761B (en) * | 2001-04-25 | 2005-11-30 | Abb Metering Ltd | Flow meter |
JP2007107896A (ja) * | 2005-10-11 | 2007-04-26 | High Pressure Gas Safety Institute Of Japan | ガス漏洩検知装置 |
JP5192884B2 (ja) * | 2008-03-31 | 2013-05-08 | 大阪瓦斯株式会社 | 超音波式メータ装置 |
CN106768091B (zh) * | 2017-03-20 | 2023-09-22 | 西华大学 | 一种用于发电机组效率试验水流量和温度测量装置 |
-
1993
- 1993-04-13 JP JP5111015A patent/JP2935944B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06300599A (ja) | 1994-10-28 |
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