JP3013596B2 - 透過式超音波流量計 - Google Patents
透過式超音波流量計Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、配管外壁から流体中
に超音波を発射して配管外壁面で受信し、その伝搬時間
が流体の流速または流量に比例することを原理とする透
過式超音波流量計、特にその改良に関する。
に超音波を発射して配管外壁面で受信し、その伝搬時間
が流体の流速または流量に比例することを原理とする透
過式超音波流量計、特にその改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】図９および図１０は透過式超音波流量計
（単に、超音波流量計ともいう）の従来例を示す概要図
である。図９に示すものは、流体中に発射され流体中を
伝播する超音波を受信する超音波送受波器（以下、単に
送受波器ともいう）２ａ，２ｂを音響カップリング材１
０を介して、流体を導く配管１の外壁頂部の同一線上に
一定の距離をもって互いに対向配置した例である。ま
た、図１０に示すものは、流体中に発射され配管内壁で
反射する超音波を受信する送受波器２ａ，２ｂを、音響
カップリング材１０を介して、流体を導く配管１の外壁
頂部の異なる線上に、一定の距離を隔てて互いに対向配
置した例である。
（単に、超音波流量計ともいう）の従来例を示す概要図
である。図９に示すものは、流体中に発射され流体中を
伝播する超音波を受信する超音波送受波器（以下、単に
送受波器ともいう）２ａ，２ｂを音響カップリング材１
０を介して、流体を導く配管１の外壁頂部の同一線上に
一定の距離をもって互いに対向配置した例である。ま
た、図１０に示すものは、流体中に発射され配管内壁で
反射する超音波を受信する送受波器２ａ，２ｂを、音響
カップリング材１０を介して、流体を導く配管１の外壁
頂部の異なる線上に、一定の距離を隔てて互いに対向配
置した例である。
【０００３】図９，図１０で用いられる送受波器２ａ，
２ｂとしては例えば図１１に示すように、超音波透過材
として一般的に用いられているエポキシ系樹脂などのブ
ロック（以下、単にくさびともいう）４に、ＰＺＴ（Ｐ
ｂ（Ｚｒ・Ｔｉ）０3 ）のような圧電素子である超音波
振動子３を接着して構成される。図１１（イ）は側断面
図、同（ロ）は上面図である。このような構成におい
て、送受波器２ａから発射された超音波が送受波器２ｂ
に到達するまでの時間と、送受波器２ｂから発射された
超音波が送受波器２ａに到達するまでの時間との時間差
が、配管１内を流れる流体２０の流速または流量に比例
することから、この時間差より流速または流量を測定す
るというのが超音波流量計の測定原理である。
２ｂとしては例えば図１１に示すように、超音波透過材
として一般的に用いられているエポキシ系樹脂などのブ
ロック（以下、単にくさびともいう）４に、ＰＺＴ（Ｐ
ｂ（Ｚｒ・Ｔｉ）０3 ）のような圧電素子である超音波
振動子３を接着して構成される。図１１（イ）は側断面
図、同（ロ）は上面図である。このような構成におい
て、送受波器２ａから発射された超音波が送受波器２ｂ
に到達するまでの時間と、送受波器２ｂから発射された
超音波が送受波器２ａに到達するまでの時間との時間差
が、配管１内を流れる流体２０の流速または流量に比例
することから、この時間差より流速または流量を測定す
るというのが超音波流量計の測定原理である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような超音波流量計では、一方の送受波器から流体中を
伝播して他方の送受波器に受信される超音波（直接受
波）に対し、配管内外壁に沿って、あるいは配管肉厚部
で多重反射しながら伝播する超音波（いわゆる回り込み
波）がノイズとして重畳されるのが普通である。この回
り込み波の影響について、図１２〜１５を参照して以下
に説明する。図１２，図１３に示すように、超音波振動
子３で発射された超音波は直接受波Ｗとして伝播し、残
りは回り込み波Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３として、図示されない
他方の送受波器に受信される。回り込み波の成分は図１
３（イ），（ロ）に示すように、管肉厚部で多重反射し
ながら伝播する波Ｗ１と、管外壁面１６に沿って伝播す
る波Ｗ２および管内壁面１５に沿って伝播する波Ｗ３と
の混在波である。これらの回り込み波のうち直接受波に
重畳する波として、直接受波よりも手前の時間帯で受信
された波の尾引き（波の尾引きが直接受波の時間領域ま
で延びているもの）と、配管の円周肉厚部を伝播する波
とがあるが、後者は送信の指向性を高めると減少するこ
とが分かっている。
ような超音波流量計では、一方の送受波器から流体中を
伝播して他方の送受波器に受信される超音波（直接受
波）に対し、配管内外壁に沿って、あるいは配管肉厚部
で多重反射しながら伝播する超音波（いわゆる回り込み
波）がノイズとして重畳されるのが普通である。この回
り込み波の影響について、図１２〜１５を参照して以下
に説明する。図１２，図１３に示すように、超音波振動
子３で発射された超音波は直接受波Ｗとして伝播し、残
りは回り込み波Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３として、図示されない
他方の送受波器に受信される。回り込み波の成分は図１
３（イ），（ロ）に示すように、管肉厚部で多重反射し
ながら伝播する波Ｗ１と、管外壁面１６に沿って伝播す
る波Ｗ２および管内壁面１５に沿って伝播する波Ｗ３と
の混在波である。これらの回り込み波のうち直接受波に
重畳する波として、直接受波よりも手前の時間帯で受信
された波の尾引き（波の尾引きが直接受波の時間領域ま
で延びているもの）と、配管の円周肉厚部を伝播する波
とがあるが、後者は送信の指向性を高めると減少するこ
とが分かっている。
【０００５】図１４に図９，図１０のような超音波流量
計における直接受波Ｓｒと、直接受波の手前の時間帯で
受信された配管の回り込み波Ｒｒとの関係を示す。同図
に示すように、配管の回り込み波Ｒｒの尾引きが直接受
波Ｓｒと重なることから、受信波のＳ／Ｎが低下すると
いうわけである。図１５は従来の送受波器における超音
波振動子より発射される超音波（以下、音線ともいう）
の伝播態様を説明するための説明図で、同図（イ）は超
音波振動子の側断面図、（ロ）はその上面図である。同
図において、θｔは配管長手軸の垂直線に対する超音波
振動子３の超音波の打ち込み角度、ｕおよびｔは配管長
手軸方向に対し或る指向角度で超音波振動子３から発射
した音線、ｄは超音波振動子３の外径寸法をそれぞれ示
す。
計における直接受波Ｓｒと、直接受波の手前の時間帯で
受信された配管の回り込み波Ｒｒとの関係を示す。同図
に示すように、配管の回り込み波Ｒｒの尾引きが直接受
波Ｓｒと重なることから、受信波のＳ／Ｎが低下すると
いうわけである。図１５は従来の送受波器における超音
波振動子より発射される超音波（以下、音線ともいう）
の伝播態様を説明するための説明図で、同図（イ）は超
音波振動子の側断面図、（ロ）はその上面図である。同
図において、θｔは配管長手軸の垂直線に対する超音波
振動子３の超音波の打ち込み角度、ｕおよびｔは配管長
手軸方向に対し或る指向角度で超音波振動子３から発射
した音線、ｄは超音波振動子３の外径寸法をそれぞれ示
す。
【０００６】すなわち、矢印で示す如き各音線ｕ１，ｕ
２，ｕ３，ｔ１，ｔ２，ｔ３は近距離音場で、エネルギ
ーの大きな１次反射波が超音波振動子３に入射して、受
信側の送受波器２ｂに向かう音線ｕ３，ｔ３となる。と
ころで、この音線ｕ３，ｔ３は配管への入射角度が小さ
く超音波振動子との間で多重反射するので、送信波の尾
引きが長びく傾向にある。このように、Ａ２で示す領域
に入射した音線の一部が受信側の送受波器２ｂに向かう
ことになるので、結局はＡ１，Ａ２，Ａ３で示す各領域
が、受信側の送受波器２ｂに向かう音線の領域というこ
とになり、送信波の尾引きを形成する音線になり易いと
いえる。このように、従来のものには回り込み波、特に
その尾引きによって受信波のＳ／Ｎが低下し、流体の流
速または流量に比例する直接受波の伝播時間の計測精度
が低下して、正確な測定ができなくなるという問題があ
る。したがって、この発明の課題は送信の指向性を高め
るとともに、送受波器内での超音波の多重反射を少なく
し、回り込み波の尾引きを減少させて計測精度を向上さ
せることにある。
２，ｕ３，ｔ１，ｔ２，ｔ３は近距離音場で、エネルギ
ーの大きな１次反射波が超音波振動子３に入射して、受
信側の送受波器２ｂに向かう音線ｕ３，ｔ３となる。と
ころで、この音線ｕ３，ｔ３は配管への入射角度が小さ
く超音波振動子との間で多重反射するので、送信波の尾
引きが長びく傾向にある。このように、Ａ２で示す領域
に入射した音線の一部が受信側の送受波器２ｂに向かう
ことになるので、結局はＡ１，Ａ２，Ａ３で示す各領域
が、受信側の送受波器２ｂに向かう音線の領域というこ
とになり、送信波の尾引きを形成する音線になり易いと
いえる。このように、従来のものには回り込み波、特に
その尾引きによって受信波のＳ／Ｎが低下し、流体の流
速または流量に比例する直接受波の伝播時間の計測精度
が低下して、正確な測定ができなくなるという問題があ
る。したがって、この発明の課題は送信の指向性を高め
るとともに、送受波器内での超音波の多重反射を少なく
し、回り込み波の尾引きを減少させて計測精度を向上さ
せることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、第１の発明では、超音波振動子とこれが接着さ
れるくさびとを備え超音波の送信，受信が可能な１対の
送受波器を、配管の外壁面に互いに位置をずらして対向
配置し、上流側の超音波振動子から下流側の超音波振動
子までの音波の伝播時間と、下流側の超音波振動子から
上流側の超音波振動子までの音波の伝播時間との差から
流体の流速または流量を測定する透過式超音波流量計に
おいて、前記１対の送受波器の少なくとも一方における
くさびの配管長軸方向の断面形状を、数分の１の分割円
または分割楕円状とすることを特徴としている。また、
第２の発明では、前記１対の送受波器の少なくとも一方
におけるくさびの先端部にテーパを付けたことを特徴と
している。
るため、第１の発明では、超音波振動子とこれが接着さ
れるくさびとを備え超音波の送信，受信が可能な１対の
送受波器を、配管の外壁面に互いに位置をずらして対向
配置し、上流側の超音波振動子から下流側の超音波振動
子までの音波の伝播時間と、下流側の超音波振動子から
上流側の超音波振動子までの音波の伝播時間との差から
流体の流速または流量を測定する透過式超音波流量計に
おいて、前記１対の送受波器の少なくとも一方における
くさびの配管長軸方向の断面形状を、数分の１の分割円
または分割楕円状とすることを特徴としている。また、
第２の発明では、前記１対の送受波器の少なくとも一方
におけるくさびの先端部にテーパを付けたことを特徴と
している。
【０００８】
【作用】発射した超音波の反射波が超音波振動子に入射
しないよう、くさびの形状に工夫を凝らすことにより、
送受波器内での超音波の多重反射を少なくし、回り込み
波の尾引きを減少させて計測精度の向上を図る。
しないよう、くさびの形状に工夫を凝らすことにより、
送受波器内での超音波の多重反射を少なくし、回り込み
波の尾引きを減少させて計測精度の向上を図る。
【０００９】
【実施例】図１はこの発明の実施例を示す構成図で、同
図（イ）は側断面図、同図（ロ）は上面図である。同図
において、１は配管、２ａ，２ｂは送受波器、３は超音
波振動子、４はくさび、５はケース、６はケーブル、７
は吸音材、１０は音響カップリング材、２０は流体をそ
れぞれ示している。すなわち、この実施例は図１（イ）
に符号４Ａで示すように、くさび４の先端部に曲がりを
付けるとともに、その曲部４Ａとケース５との間にはゴ
ム質のような詰物（吸音材ともいう）７を充填して構成
される。こうすることにより、吸音材７により曲部４Ａ
に入射した音線のエネルギーの一部が吸音されるととも
に、くさび４の曲部４Ａでの反射波が超音波振動子３に
入射することなく、くさび４内で多重反射を繰り返して
受信側の送受波器２ｂへの伝播方向とは逆向きの送信伝
播波となる。その結果、見掛けの伝播指向性が向上する
だけでなく、送受波器内の超音波振動子の多重反射が減
るので、配管１での回り込み波の尾引きが少なくなり、
受信波のＳ／Ｎが向上することになる。
図（イ）は側断面図、同図（ロ）は上面図である。同図
において、１は配管、２ａ，２ｂは送受波器、３は超音
波振動子、４はくさび、５はケース、６はケーブル、７
は吸音材、１０は音響カップリング材、２０は流体をそ
れぞれ示している。すなわち、この実施例は図１（イ）
に符号４Ａで示すように、くさび４の先端部に曲がりを
付けるとともに、その曲部４Ａとケース５との間にはゴ
ム質のような詰物（吸音材ともいう）７を充填して構成
される。こうすることにより、吸音材７により曲部４Ａ
に入射した音線のエネルギーの一部が吸音されるととも
に、くさび４の曲部４Ａでの反射波が超音波振動子３に
入射することなく、くさび４内で多重反射を繰り返して
受信側の送受波器２ｂへの伝播方向とは逆向きの送信伝
播波となる。その結果、見掛けの伝播指向性が向上する
だけでなく、送受波器内の超音波振動子の多重反射が減
るので、配管１での回り込み波の尾引きが少なくなり、
受信波のＳ／Ｎが向上することになる。
【００１０】くさび４の先端部に曲がりを付ける理由に
ついて、図２を参照して説明する。図２（イ）はくさび
の側断面図、同図（ロ）はその上面図である。また、同
図（イ）のθｔは配管長手軸の垂直線に対する超音波振
動子３の超音波の打ち込み角度、ｕおよびｔは配管長手
軸方向に対し或る指向角度で超音波振動子３から発射し
た音線、ｄは超音波振動子３の外径寸法、Ｒは円の半径
または楕円の焦点距離をそれぞれ示している。くさび４
の形状は円または楕円の一部（分割円または分割楕円と
もいう）であり、その円の中心または楕円の焦点は超音
波振動子３のくさび４の取付面４Ｂの延長線上に位置
し、くさび４の取付面４Ｂに垂直で超音波振動子３の外
径位置を通る線Ｔが、円弧または楕円弧と交わる点Ｐま
での範囲にある分割円または分割楕円である。
ついて、図２を参照して説明する。図２（イ）はくさび
の側断面図、同図（ロ）はその上面図である。また、同
図（イ）のθｔは配管長手軸の垂直線に対する超音波振
動子３の超音波の打ち込み角度、ｕおよびｔは配管長手
軸方向に対し或る指向角度で超音波振動子３から発射し
た音線、ｄは超音波振動子３の外径寸法、Ｒは円の半径
または楕円の焦点距離をそれぞれ示している。くさび４
の形状は円または楕円の一部（分割円または分割楕円と
もいう）であり、その円の中心または楕円の焦点は超音
波振動子３のくさび４の取付面４Ｂの延長線上に位置
し、くさび４の取付面４Ｂに垂直で超音波振動子３の外
径位置を通る線Ｔが、円弧または楕円弧と交わる点Ｐま
での範囲にある分割円または分割楕円である。
【００１１】このようにすれば、音線ｕ１，ｕ２，ｔ
１，ｔ２は円の半径方向の中心線を法線として反射する
ので、符号Ａ２で示す領域に入射した音線の反射波は、
超音波振動子３に戻ることなく全て受信側の送受波器２
ｂに向かう超音波の伝播方向（右向き）とは逆向き（左
向き）となり、符号Ａ１で示す領域内にある超音波だけ
が受信側の送受波器２ｂに向かうことになる。このた
め、送信の見掛け上の伝播指向性が向上するとともに、
送受波器内部での超音波振動子の多重反射が減り、その
結果、配管の回り込み波の発生が少なくなって受信波の
Ｓ／Ｎが向上するというわけである。
１，ｔ２は円の半径方向の中心線を法線として反射する
ので、符号Ａ２で示す領域に入射した音線の反射波は、
超音波振動子３に戻ることなく全て受信側の送受波器２
ｂに向かう超音波の伝播方向（右向き）とは逆向き（左
向き）となり、符号Ａ１で示す領域内にある超音波だけ
が受信側の送受波器２ｂに向かうことになる。このた
め、送信の見掛け上の伝播指向性が向上するとともに、
送受波器内部での超音波振動子の多重反射が減り、その
結果、配管の回り込み波の発生が少なくなって受信波の
Ｓ／Ｎが向上するというわけである。
【００１２】図３はこの発明の他の実施例を示す構成図
で、同図（イ）は側断面図、同図（ロ）はその上面図で
ある。なお、各部に付された符号は図１と同じである。
すなわち、この実施例は同図（ロ）からも明らかなよう
に、くさびの先端部にテーパを付けた点が特徴である。
このテーパ部とケース５との間には、図１の場合と同様
にゴム質のような詰物（吸音材ともいう）７が充填さ
れ、この吸音材７によってテーパ部に入射した音線のエ
ネルギーの一部を吸音する。くさびの先端部にテーパを
付ける理由について、図４を参照して以下に説明する。
で、同図（イ）は側断面図、同図（ロ）はその上面図で
ある。なお、各部に付された符号は図１と同じである。
すなわち、この実施例は同図（ロ）からも明らかなよう
に、くさびの先端部にテーパを付けた点が特徴である。
このテーパ部とケース５との間には、図１の場合と同様
にゴム質のような詰物（吸音材ともいう）７が充填さ
れ、この吸音材７によってテーパ部に入射した音線のエ
ネルギーの一部を吸音する。くさびの先端部にテーパを
付ける理由について、図４を参照して以下に説明する。
【００１３】図４はくさび先端部のテーパを１２０度に
した例である。この図において、送受波器内の超音波振
動子３から発射した音線ｕおよびｔは送受波器内の壁４
Ｃで反射し、受信側の送受波器２ｂに向かう超音波の伝
播方向とは逆向きとなり、符号Ａ２で示す領域で同図
（ロ）の上面図における音線の角度が±３０度以内であ
れば、全て音線は受信側の送受波器２ｂに向かう超音波
の伝播方向とは逆向きとなる。また、同図（ロ）の上面
図における音線の角度が±３０度以内であれば、符号Ａ
１，Ａ３で示す領域の音線だけが受信側の送受波器２ｂ
に向かうことになり、送信の見掛けの伝播指向性が向上
し、配管の回り込み波の発生が少なくなって受信波のＳ
／Ｎが向上する。
した例である。この図において、送受波器内の超音波振
動子３から発射した音線ｕおよびｔは送受波器内の壁４
Ｃで反射し、受信側の送受波器２ｂに向かう超音波の伝
播方向とは逆向きとなり、符号Ａ２で示す領域で同図
（ロ）の上面図における音線の角度が±３０度以内であ
れば、全て音線は受信側の送受波器２ｂに向かう超音波
の伝播方向とは逆向きとなる。また、同図（ロ）の上面
図における音線の角度が±３０度以内であれば、符号Ａ
１，Ａ３で示す領域の音線だけが受信側の送受波器２ｂ
に向かうことになり、送信の見掛けの伝播指向性が向上
し、配管の回り込み波の発生が少なくなって受信波のＳ
／Ｎが向上する。
【００１４】図５にくさび先端部のテーパを９０度にす
るとともに、テーパの中心位置をずらした例を示す。こ
の場合は、図５（ロ）の上面図での音線の角度が±４５
度以内であれば、符号Ａ１，Ａ３で示す領域の音線だけ
が受信側の送受波器２ｂへと向かうことになり、超音波
振動子３から発射される超音波の指向性が良くない場合
でも、良好な送受信が可能となる。その他の点は図２ま
たは図４の場合と同様なので、詳細は省略する。
るとともに、テーパの中心位置をずらした例を示す。こ
の場合は、図５（ロ）の上面図での音線の角度が±４５
度以内であれば、符号Ａ１，Ａ３で示す領域の音線だけ
が受信側の送受波器２ｂへと向かうことになり、超音波
振動子３から発射される超音波の指向性が良くない場合
でも、良好な送受信が可能となる。その他の点は図２ま
たは図４の場合と同様なので、詳細は省略する。
【００１５】くさびの先端部にテーパを付ける場合、超
音波振動子とテーパ部との間の距離を考慮することによ
り、より確実に超音波振動子に反射音線が入るのを避け
ることができる。図６はこのことを説明するためのもの
で、Ｌが超音波振動子３とテーパ先端部（送受波器の反
射壁４Ｃ）との間の距離を示している。すなわち、図の
θをサイドローブの発生角度に設定すると、超音波振動
子３の音線の発射角度の大半はサイドローブの発生角度
以下であることから、送受波器内での超音波振動子の多
重反射を大幅に低減することができる。なお、距離Ｌと
θとの間には、次式のような関係がある。 Ｌ＝ｄ・〔Ｔａｎθｒ＋Ｔａｎ（２θｒ−θ）〕／〔１−Ｔａｎθ・Ｔａｎ（ ２θｒ−θ）〕 …（１） ここに、θｒは反射壁４Ｃの設定角度、ｄは超音波振動
子の外径寸法を示し、２θｒ＞θとする。
音波振動子とテーパ部との間の距離を考慮することによ
り、より確実に超音波振動子に反射音線が入るのを避け
ることができる。図６はこのことを説明するためのもの
で、Ｌが超音波振動子３とテーパ先端部（送受波器の反
射壁４Ｃ）との間の距離を示している。すなわち、図の
θをサイドローブの発生角度に設定すると、超音波振動
子３の音線の発射角度の大半はサイドローブの発生角度
以下であることから、送受波器内での超音波振動子の多
重反射を大幅に低減することができる。なお、距離Ｌと
θとの間には、次式のような関係がある。 Ｌ＝ｄ・〔Ｔａｎθｒ＋Ｔａｎ（２θｒ−θ）〕／〔１−Ｔａｎθ・Ｔａｎ（ ２θｒ−θ）〕 …（１） ここに、θｒは反射壁４Ｃの設定角度、ｄは超音波振動
子の外径寸法を示し、２θｒ＞θとする。
【００１６】サイドローブの発生角度θは、超音波振動
子の外径寸法ｄによって異なり、図７に示すような関係
がある。同図の符号Ｂは指向性を示し、第１種ベッセル
関数で示される。また、Ｚはθ，超音波振動子の外径寸
法ｄ，くさび中の超音波の波長λなどを用いて、図中に
示す式から計算される。また、その指向性Ｂは例えば図
８に示すような特性となる。同図の符号Ｓｄｐはサイド
ローブを示す。つまり、（１）式に示す超音波振動子３
とテーパ先端部との距離Ｌは、超音波振動子３の外径寸
法ｄから図８を参照してサイドローブの発生角度θを求
め、この角度θから（１）式の演算をすることにより得
ることができる。
子の外径寸法ｄによって異なり、図７に示すような関係
がある。同図の符号Ｂは指向性を示し、第１種ベッセル
関数で示される。また、Ｚはθ，超音波振動子の外径寸
法ｄ，くさび中の超音波の波長λなどを用いて、図中に
示す式から計算される。また、その指向性Ｂは例えば図
８に示すような特性となる。同図の符号Ｓｄｐはサイド
ローブを示す。つまり、（１）式に示す超音波振動子３
とテーパ先端部との距離Ｌは、超音波振動子３の外径寸
法ｄから図８を参照してサイドローブの発生角度θを求
め、この角度θから（１）式の演算をすることにより得
ることができる。
【００１７】
【発明の効果】この発明によれば、超音波振動子が取り
付けられるくさびの配管長軸方向の断面形状を分割円ま
たは分割楕円とするか、もしくはくさびの先端部にテー
パを形成するようにしたので、受信波の見掛け上の伝播
指向性が向上して配管の回り込み波の発生が少なくなる
とともに、送受波器内での多重反射が減少して配管の回
り込み波の尾引きが少なくなり、その結果、受信波のＳ
／Ｎが向上し、測定精度が向上する利点が得られる。
付けられるくさびの配管長軸方向の断面形状を分割円ま
たは分割楕円とするか、もしくはくさびの先端部にテー
パを形成するようにしたので、受信波の見掛け上の伝播
指向性が向上して配管の回り込み波の発生が少なくなる
とともに、送受波器内での多重反射が減少して配管の回
り込み波の尾引きが少なくなり、その結果、受信波のＳ
／Ｎが向上し、測定精度が向上する利点が得られる。
【図１】この発明の実施例を示す構成図である。
【図２】図１の作用を説明するための説明図である。
【図３】この発明の他の実施例を示す構成図である。
【図４】図３で、くさび先端部のテーパを１２０度にし
た場合の作用を説明するための説明図である。
た場合の作用を説明するための説明図である。
【図５】図３で、くさび先端部のテーパを９０度にする
とともに、テーパの中心位置をずらした場合の作用を説
明するための説明図である。
とともに、テーパの中心位置をずらした場合の作用を説
明するための説明図である。
【図６】超音波振動子とテーパ部との間の距離を説明す
るための説明図である。
るための説明図である。
【図７】超音波振動子の指向性を説明するための説明図
である。
である。
【図８】サイドローブの発生角度と超音波振動子の外径
寸法との関係を説明するための説明図である。
寸法との関係を説明するための説明図である。
【図９】超音波流量計の従来例を示す概要図である。
【図１０】超音波流量計の他の従来例を示す概要図図で
ある。
ある。
【図１１】従来の送受波器の一例を示す構成図である。
【図１２】配管における回り込み波を説明するための斜
視図である。
視図である。
【図１３】配管における直接受波と回り込み波とを説明
するための説明図である。
するための説明図である。
【図１４】直接受波と回り込み波との関係を説明するた
めの波形図である。
めの波形図である。
【図１５】従来の送受波器における超音波振動子より発
射される超音波の伝播態様を説明するための説明図であ
る。
射される超音波の伝播態様を説明するための説明図であ
る。
１…配管、２ａ，２ｂ…超音波送受波器、３…超音波振
動子、４…くさび、４Ａ…くさび曲部、４Ｂ…超音波振
動子の取付面、５…ケース、６…ケーブル、７…吸音材
（ゴム質の詰物）、１０…音響カップリング材、１５…
管内壁面、１６…管外壁面、２０…流体。
動子、４…くさび、４Ａ…くさび曲部、４Ｂ…超音波振
動子の取付面、５…ケース、６…ケーブル、７…吸音材
（ゴム質の詰物）、１０…音響カップリング材、１５…
管内壁面、１６…管外壁面、２０…流体。
Claims (2)
- 【請求項１】 超音波振動子とこれが接着されるくさび
とを備え超音波の送信，受信が可能な１対の送受波器
を、配管の外壁面に互いに位置をずらして対向配置し、
上流側の超音波振動子から下流側の超音波振動子までの
音波の伝播時間と、下流側の超音波振動子から上流側の
超音波振動子までの音波の伝播時間との差から流体の流
速または流量を測定する透過式超音波流量計において、 前記１対の送受波器の少なくとも一方におけるくさびの
配管長軸方向の断面形状を、数分の１の分割円または分
割楕円状とすることを特徴とする透過式超音波流量計。 - 【請求項２】 超音波振動子とこれが接着されるくさび
とを備え超音波の送信，受信が可能な１対の送受波器
を、配管の外壁面に互いに位置をずらして対向配置し、
上流側の超音波振動子から下流側の超音波振動子までの
音波の伝播時間と、下流側の超音波振動子から上流側の
超音波振動子までの音波の伝播時間との差から流体の流
速または流量を測定する透過式超音波流量計において、 前記１対の送受波器の少なくとも一方におけるくさびの
先端部にテーパを付してなることを特徴とする透過式超
音波流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4119369A JP3013596B2 (ja) | 1992-05-13 | 1992-05-13 | 透過式超音波流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4119369A JP3013596B2 (ja) | 1992-05-13 | 1992-05-13 | 透過式超音波流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05312611A JPH05312611A (ja) | 1993-11-22 |
| JP3013596B2 true JP3013596B2 (ja) | 2000-02-28 |
Family
ID=14759801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4119369A Expired - Fee Related JP3013596B2 (ja) | 1992-05-13 | 1992-05-13 | 透過式超音波流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3013596B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005064288A1 (ja) * | 2003-12-26 | 2005-07-14 | The Tokyo Electric Power Company, Incorporated | 超音波流量計、超音波流量計用くさび、超音波送受信ユニットのセッティング方法および超音波送受信ユニット |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005057888A1 (de) * | 2005-12-02 | 2007-06-06 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung des Volumen- oder Massendurchflusses eines Mediums durch eine Rohrleitung |
| JP5373218B1 (ja) * | 2013-04-22 | 2013-12-18 | 東京計装株式会社 | 超音波流量計 |
| DE102015120099B4 (de) * | 2015-11-19 | 2024-02-22 | GAMPT mbH Gesellschaft für Angewandte Medizinische Physik und Technik | Ultraschallsonde zur Detektion von Fremdstrukturen in Fluiden |
-
1992
- 1992-05-13 JP JP4119369A patent/JP3013596B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005064288A1 (ja) * | 2003-12-26 | 2005-07-14 | The Tokyo Electric Power Company, Incorporated | 超音波流量計、超音波流量計用くさび、超音波送受信ユニットのセッティング方法および超音波送受信ユニット |
| JPWO2005064288A1 (ja) * | 2003-12-26 | 2007-07-19 | 東京電力株式会社 | 超音波流量計、超音波流量計用くさび、超音波送受信ユニットのセッティング方法および超音波送受信ユニット |
| JP4827007B2 (ja) * | 2003-12-26 | 2011-11-30 | 東京電力株式会社 | 超音波流量計 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05312611A (ja) | 1993-11-22 |
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