JP3497279B2 - Ultrasonic flow meter - Google Patents

Ultrasonic flow meter

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JP3497279B2
JP3497279B2 JP13647795A JP13647795A JP3497279B2 JP 3497279 B2 JP3497279 B2 JP 3497279B2 JP 13647795 A JP13647795 A JP 13647795A JP 13647795 A JP13647795 A JP 13647795A JP 3497279 B2 JP3497279 B2 JP 3497279B2
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行夫 長岡
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、超音波により流量の計
測を行う超音波式流量計に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic flowmeter for measuring a flow rate by ultrasonic waves.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のこの種の計測装置は、図9に示す
ように、測定流路1を挟んで超音波振動子2と3を対向
する様に設置し、振動子2から発した超音波を振動子3
で検出するまでの時間を計測し、この時間から流体の速
度を演算し、これにより流量を算出していた。
2. Description of the Related Art In a conventional measuring device of this type, as shown in FIG. 9, ultrasonic transducers 2 and 3 are installed so as to face each other with a measurement channel 1 in between, and an ultrasonic transducer Sound wave oscillator 3
The time until it was detected was measured, the velocity of the fluid was calculated from this time, and the flow rate was calculated from this.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、通常、
超音波振動子2、3を測定流路に対して斜めに配置す
るため、超音波振動子2、3端面と測定流路との間に
窪みが生じこの窪みは流れに乱れを生じさせ、測定精度
に悪い影響を及ぼすものであった。
However, in general,
To place diagonally ultrasonic transducer 2 and 3 to the measuring channel 1, depression occurs the recess between the measurement channel 1 and the ultrasonic transducer 2 and 3 the end surface produces a turbulent flow However, the measurement accuracy was adversely affected.

【0004】 本発明は上記課題を解決するもので、測
定流路の上流、下流に室を設け、超音波振動子をこの室
内に配置することにより、測定流路内において流れに乱
れを生じさせることなく、精度の良い流量計測を行うこ
とを目的としている。
The present invention is intended to solve the above-mentioned problems, and a chamber is provided upstream and downstream of a measurement flow path, and an ultrasonic transducer is arranged in this chamber, thereby causing turbulence in the flow in the measurement flow path. The purpose is to measure the flow rate with high accuracy.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、流量測定部と、前記流量測定部の上流と下
流とにそれぞれ配置され、かつこの流量測定部よりも大
きな断面積を有する上流室および下流室と、前記上流室
に配置された第一の超音波振動子と、前記下流室に配置
された第二の超音波振動子と、前記超音波振動子の信号
を基に流量を算出する流量演算部とを備え、前記流量測
定部内を流れる流体の流れに対して角度をもって信号を
送受するように前記超音波振動子を前記上流室および下
流室に配置したものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is provided with a flow rate measuring unit, and is disposed upstream and downstream of the flow rate measuring unit, respectively , and is larger than the flow rate measuring unit.
An upstream chamber and a downstream chamber having a specific cross-sectional area, a first ultrasonic transducer arranged in the upstream chamber, a second ultrasonic transducer arranged in the downstream chamber, and the ultrasonic transducer. And a flow rate calculation unit that calculates a flow rate based on the signal, and the ultrasonic transducers are arranged in the upstream chamber and the downstream chamber so that signals are transmitted and received at an angle with respect to the flow of the fluid flowing in the flow rate measurement unit. It was done.

【0006】[0006]

【作用】本発明は上記した構成により、超音波振動子を
流量測定部の上流、および下流に設けた室内に配置して
いるため、流量測定部において流れに乱れを生じること
なく精度の良い計測を行うことができるものである。
According to the present invention, since the ultrasonic transducers are arranged in the chambers provided upstream and downstream of the flow rate measuring unit with the above-described structure, the flow rate measuring unit can accurately measure without disturbing the flow. Is what you can do.

【0007】[0007]

【実施例】以下、本発明の第1の実施例を図1、2、3
を参照しながら説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
Will be described with reference to.

【0008】図1において、4は流量測定部であり、5
は流量測定部4の上流に設けられた上流室、6は流量測
定部4の下流に設けられた下流室である。7は上流室5
に接続された入口部、8は下流室6に接続された出口部
である。上流室5、および下流室6の断面積s1、およ
びs2は流量測定部4の断面積sに比較して十分大きく
とってある。この設定の方法については後述する。
In FIG. 1, 4 is a flow rate measuring unit, and 5
Is an upstream chamber provided upstream of the flow rate measuring unit 4, and 6 is a downstream chamber provided downstream of the flow rate measuring unit 4. 7 is the upstream chamber 5
And 8 is an outlet connected to the downstream chamber 6. The cross-sectional areas s1 and s2 of the upstream chamber 5 and the downstream chamber 6 are set sufficiently larger than the cross-sectional area s of the flow rate measurement unit 4. The method of this setting will be described later.

【0009】9は上流室5に配置された第一の超音波振
動子であり、10は下流室6に配置された第二の超音波
振動子である。11および12はそれぞれ上流室5、お
よび下流室6の壁部である。13aおよび13bは上流
室5と流量測定部4との接続がなされるコーナー部、1
4aおよび14bは下流室6と流量測定部4との接続が
なされるコーナー部である。
Reference numeral 9 is a first ultrasonic transducer arranged in the upstream chamber 5, and 10 is a second ultrasonic transducer arranged in the downstream chamber 6. Reference numerals 11 and 12 denote walls of the upstream chamber 5 and the downstream chamber 6, respectively. 13a and 13b are corners where the upstream chamber 5 and the flow rate measuring unit 4 are connected, 1
Reference numerals 4a and 14b are corners where the downstream chamber 6 and the flow rate measuring unit 4 are connected.

【0010】図3において、15は第一および第二の超
音波振動子9および10からの信号を受けて流量演算を
行う流量演算部である。その中で16はスタート信号発
生部、17は送信部、18は受信部、19は切換部であ
る。
In FIG. 3, reference numeral 15 is a flow rate calculation unit which receives signals from the first and second ultrasonic transducers 9 and 10 and calculates the flow rate. Among them, 16 is a start signal generating section, 17 is a transmitting section, 18 is a receiving section, and 19 is a switching section.

【0011】送信部17はトリガ信号発生部20、およ
び発振部21から成立っている。受信部18は受信信号
の増幅部22、および基準値との比較部23から成立っ
ている。
The transmission section 17 comprises a trigger signal generation section 20 and an oscillation section 21. The receiving unit 18 includes an amplifying unit 22 for a received signal and a comparing unit 23 with a reference value.

【0012】24は繰返し部、25は計時部、26は演
算部である。
Reference numeral 24 is a repeating unit, 25 is a clocking unit, and 26 is an arithmetic unit.

【0013】次に作動を述べる。Next, the operation will be described.

【0014】今、流体が入口部7より流入し、流量測定
部4を通過して、出口部8より流出しているとする。入
口部7から流入した流れは一旦上流室5に入るが、この
上流室5において第一の超音波振動子9は流量測定部4
の入口から離れたところに配置されており、かつ壁11
に一体的に配置されているため、流量測定部4の流れに
大きな影響を与えることはない。この状況は下流室6に
配置された第二の超音波振動子10についても同様であ
る。
Now, it is assumed that the fluid flows in through the inlet portion 7, passes through the flow rate measuring portion 4, and flows out through the outlet portion 8. The flow that has flowed in from the inlet section 7 once enters the upstream chamber 5, and in this upstream chamber 5, the first ultrasonic transducer 9 is connected to the flow rate measuring section 4.
Is located away from the entrance to the wall 11
Since it is integrally disposed in the flow rate measuring unit 4, it does not significantly affect the flow of the flow rate measuring unit 4. This situation also applies to the second ultrasonic transducer 10 arranged in the downstream chamber 6.

【0015】 この様な状態でスタート信号発生部16
から信号が入ると、トリガ信号発生部20が働き、発振
部21により信号が切換部19に送られる。この切換部
19は、当初は第一の超音波振動子9に送信部17が、
第二の超音波振動子10に受信部18が接続される様設
定されている。従って、上記トリガ信号により第一の超
音波振動子9より超音波信号が流量測定部4内に発せら
れる。この信号は第2の超音波振動子10により受けら
れ、増幅部22により増幅され、比較部23にて基準信
号と比較され、基準値を越える信号が得られると、再度
トリガ信号発生部20を駆動する。この過程は繰返し部
24で設定された回数だけ行われる。
In such a state, the start signal generator 16
When a signal is input from the trigger signal generator 20, the trigger signal generator 20 operates and the oscillator 21 sends the signal to the switching unit 19. Initially, the switching unit 19 includes the transmitting unit 17 in the first ultrasonic transducer 9 and
The receiving unit 18 is set to be connected to the second ultrasonic transducer 10. Therefore, an ultrasonic signal is emitted from the first ultrasonic transducer 9 into the flow rate measuring unit 4 by the trigger signal. This signal is received by the second ultrasonic transducer 10, amplified by the amplification unit 22, compared with the reference signal by the comparison unit 23, and when a signal exceeding the reference value is obtained, the trigger signal generation unit 20 is again activated. To drive. This process is performed the number of times set by the repeater 24.

【0016】 所定の繰返し回数が終わると計時部25
に信号が送られ、トリガ信号発生からこのとき送られた
信号までの経過時間(T1)を計時する。また、一方、
所定の回数の繰返しが終了すると、繰返し部24より切
換部19へ信号が送られ、送信部17を第2の超音波振
動子10に、受信部18を第1の超音波振動子9に接続
する。
When the predetermined number of repetitions is completed, the timer unit 25
Signal is sent to the terminal, and the elapsed time (T1) from the generation of the trigger signal to the signal sent at this time is measured. Also, on the other hand,
When the predetermined number of repetitions are completed, the repeater 24 disconnects
A signal is sent to the conversion unit 19, and the transmission unit 17 is connected to the second ultrasonic transducer 10 and the reception unit 18 is connected to the first ultrasonic transducer 9.

【0017】また、これと同時に再度、トリガ信号発生
部20への駆動信号も送られ、上記と同様の動作が流れ
と逆方向に対して行われ、経過時間(T2)が計測され
る。
At the same time, a drive signal is sent again to the trigger signal generator 20, the same operation as above is performed in the opposite direction to the flow, and the elapsed time (T2) is measured.

【0018】 いま、超音波伝搬経路を、流量測定部
(長さL)、上流室部(L1)、下流室部(L2)
に、分割しそれぞれの部分L、L1、L2における流速
をv、v1、およびv2、それぞれの流れが超音波伝搬
経路となす角をθ、θ1、およびθ2とする。音速をc
とすると、T1、およびT2は以下のようになる。
Now, the ultrasonic wave propagation path is connected to the flow rate measurement unit 4
(Length L), upstream chamber 5 parts (L1), downstream chamber 6 parts (L2)
And the flow velocities in the respective portions L, L1, L2 are v, v1, and v2, and the angles formed by the respective flows with the ultrasonic wave propagation path are θ, θ1, and θ2. Speed of sound c
Then, T1 and T2 are as follows.

【0019】[0019]

【数1】 [Equation 1]

【0020】[0020]

【数2】 [Equation 2]

【0021】いま、上流室5の断面積s1は、以下のよ
うに設定するものとする。
Now, the cross-sectional area s1 of the upstream chamber 5 is set as follows.

【0022】まず、測定流量をQとすると次式のような
関係が成立する。
First, assuming that the measured flow rate is Q, the following relationship is established.

【0023】 Q=s・v=s1・v1=s2・v2 (1) これより、s1は次式により定められる。[0023] Q = s · v = s1 · v1 = s2 · v2 (1) From this, s1 is determined by the following equation.

【0024】 s1 =(V/V1)・s (2) いま、誤差精度をp%とすると v1/v=p/100 (3) (3)を(2)に代入すると次式となる。[0024] s1 = (V / V1) · s (2) Now, assuming that the error accuracy is p% v1 / v = p / 100 (3) Substituting (3) into (2) gives the following equation.

【0025】 s1 =(100/p)・s (4) 下流室6のs2も同様の方法で定められる。次に、T1
の第二項について分母、分子をvで除すると次式とな
る。
S1 = (100 / p) · s (4) s2 of the downstream chamber 6 is determined by the same method. Next, T1
When the denominator and the numerator of the second term of are divided by v, the following equation is obtained.

【0026】[0026]

【数3】 [Equation 3]

【0027】通常、誤差の精度(百分率)はたかだか1
桁であるから (3)式より 0<(v1/v)<<1 (6) また、 |cosθ1|<1 (7) (6)、(7)より次式が成立する。
Usually, the accuracy (percentage) of the error is at most 1
Since it is a digit, 0 <(v1 / v) << 1 from the formula (3) (6) Further, | cos θ1 | <1 (7) From (6) and (7), the following formula is established.

【0028】 0<(v1/v)|cosθ1|<<1 (8) いま、音速よりかなり低い流速の測定を対象とすると c/v>>1 (9) (8)、(9)により(5)式における分母の第二項は
無視できる。したがって、(5)式は次のようになる。
0 <(v1 / v) | cos θ1 | << 1 (8) Now, when measuring a flow velocity much lower than the speed of sound, c / v >> 1 (9) (8), (9) The second term of the denominator in equation (5) can be ignored. Therefore, the equation (5) is as follows.

【0029】 L1/c (10) 同様のことを行なうとT1の第三項は次式の様になる。[0029] L1 / c (10) If the same thing is done, the third term of T1 becomes like the following expression.

【0030】 L2/c (11) したがって、T1は以下の式となる。[0030] L2 / c (11) Therefore, T1 becomes the following formula.

【0031】[0031]

【数4】 [Equation 4]

【0032】T2についても同様のことが適用され次式
となる。
The same applies to T2 and the following equation is obtained.

【0033】[0033]

【数5】 [Equation 5]

【0034】(12)、(13)式で第2項を次のよう
におく。
The second term in equations (12) and (13) is set as follows.

【0035】t=(L1+L2)/c この値は既知であるから、(12)、(13)式の左辺
に移項し、それぞれの逆数をとって引算を行うことによ
り、流量測定部における流速vは次式にて求められる。
T = (L1 + L2) / c Since this value is already known, it is transferred to the left side of equations (12) and (13), and the reciprocal of each is taken to perform subtraction to obtain the flow velocity in the flow rate measuring section. v is calculated by the following equation.

【0036】[0036]

【数6】 [Equation 6]

【0037】流量(Q)はこの流速に流量測定部4の断
面積(s)と流量補正係数(k)を乗じて算出される。
The flow rate (Q) is calculated by multiplying this flow rate by the cross-sectional area (s) of the flow rate measuring section 4 and the flow rate correction coefficient (k).

【0038】 Q=k・v・s すなわち、この様な大きさに上流室、下流室を設定
し、その室5、6に第一の超音波振動子9、および第二
の超音波振動子10を配置することにより、振動子の存
在が流量測定に悪い影響を与える事なく、精度の良い流
量測定が実現するものである。
Q = kvs That is, the upstream chamber 5 and the downstream chamber 6 are set to have such sizes, and the first ultrasonic transducer 9 and the second ultrasonic wave are set in the chambers 5 and 6 . By arranging the vibrator 10, the existence of the vibrator does not adversely affect the flow rate measurement, and accurate flow rate measurement is realized.

【0039】 特に振動子9、10の配置として、その
超音波伝搬経路が、前記流量測定部の流れ方向にほぼ
平行な断面により前記流量測定部が切り取られる矩形
(図1の13a−13b−14a−14bにて形成され
る矩形p)のほぼ対角線方向になる位置に配置すること
により、流量測定部4において平均的な流速を測定する
ことができ、より精度の高い計測が可能となる。
[0039] Particularly arrangement of vibrators 9 and 10, the ultrasonic wave propagation path, wherein the substantially parallel section in the flow direction of the flow measuring portion 4 rectangular flow measuring portion 4 is cut (in FIG. 1 13a-13b The average flow velocity can be measured by the flow rate measuring unit 4 by arranging the rectangle p) formed in -14a-14b in a position substantially in the diagonal direction, and more accurate measurement is possible. .

【0040】また、流量測定部4の断面形状を矩形にし
た場合には、流量測定部4内の流れが2次元状に維持さ
れるため、計測精度が一層向上するものである。
Further, when the cross-sectional shape of the flow rate measuring unit 4 is rectangular, the flow in the flow rate measuring unit 4 is maintained in a two-dimensional shape, so that the measurement accuracy is further improved.

【0041】上記説明でT1およびT2の計測は繰返し
行ったが、精度の良い計測が行われる場合は一回でも良
い。
Although the measurement of T1 and T2 is repeated in the above description, it may be performed once if accurate measurement is performed.

【0042】次に第2の実施例について説明する。Next, the second embodiment will be described.

【0043】図4は第1の実施例と構成要素は全く同じ
ゆえ、各要素は同一番号で示してある。第1の実施例と
異なるところは構成要素の配置である。この例の場合入
口部7、出口部8と流量測定部4とはその内部における
流れ方向が直角を成すように相対的に配置されている。
また、流量測定部4と上流室5との接続は入口部7から
最も遠い位置で行なわれるように設定されている。これ
に伴い、第一の超音波振動子9はこの流量測定部4の位
置に対応して入口部7から最も遠い位置に配置されてい
る。
Since the constituent elements in FIG. 4 are exactly the same as those in the first embodiment, the respective elements are designated by the same reference numerals. The difference from the first embodiment is the arrangement of the components. In the case of this example, the inlet portion 7, the outlet portion 8 and the flow rate measuring portion 4 are relatively arranged so that the flow directions inside thereof are perpendicular to each other.
Further, the connection between the flow rate measuring unit 4 and the upstream chamber 5 is set to be performed at a position farthest from the inlet 7. Along with this, the first ultrasonic transducer 9 is arranged at the farthest position from the inlet portion 7 corresponding to the position of the flow rate measuring unit 4.

【0044】信号処理の流れは図3と同様である。The flow of signal processing is the same as in FIG.

【0045】次に作動を述べる。Next, the operation will be described.

【0046】この様な配置状態では第一の超音波振動子
9は上流室5内において、入口部7からの流速がより低
下した位置に置かれることになり、上流室5内の流速v
1が流量測定部4の流速vの誤差範囲に入ることがより
保証されるため、より誤差の少ない状態で計測を行なう
ことが出来るものである。
In this arrangement, the first ultrasonic transducer 9 is placed in the upstream chamber 5 at a position where the flow velocity from the inlet portion 7 is further reduced, and the flow velocity v in the upstream chamber 5 is reduced.
Since it is more guaranteed that 1 is within the error range of the flow velocity v of the flow rate measuring unit 4, it is possible to perform measurement in a state with less error.

【0047】次に第3の実施例について説明する。Next, a third embodiment will be described.

【0048】図5において、27は円形の流量測定部で
あり、28は流量測定部27の上流に設けられた円筒形
の上流室、29は流量測定部27の下流に設けられた円
筒形の下流室である。この場合も上流室28、および下
流室29の断面積sa1、sa2は、流量測定部27の
断面積saに比較して、十分大きく設定されている。3
0は上流室28に接続された入口部、31は下流室29
に接続された出口部である。
In FIG. 5, 27 is a circular flow rate measuring unit, 28 is a cylindrical upstream chamber provided upstream of the flow rate measuring unit 27, and 29 is a cylindrical flow chamber provided downstream of the flow rate measuring unit 27. It is a downstream chamber. Also in this case, the cross-sectional areas sa1 and sa2 of the upstream chamber 28 and the downstream chamber 29 are set sufficiently larger than the cross-sectional area sa of the flow rate measuring unit 27. Three
0 is an inlet connected to the upstream chamber 28, 31 is a downstream chamber 29
Is an outlet connected to.

【0049】32は上流室28に配置された第一の超音
波振動子であり、33は下流室29に配置された第二の
超音波振動子である。
Reference numeral 32 is a first ultrasonic transducer arranged in the upstream chamber 28, and 33 is a second ultrasonic transducer arranged in the downstream chamber 29.

【0050】信号処理の流れは図3と同様である。The flow of signal processing is the same as in FIG.

【0051】次に作動を述べる。Next, the operation will be described.

【0052】今、流体が入口部30より流入し、流量測
定部27を通過して、出口部31より流出しているとす
る。入口部30から流入した流れは一旦上流室28に入
るが、この上流室28は大きく設定されているため、第
1の実施例と同様に式(8)の条件が成立し、精度の良
い計測が行なわれる。
Now, it is assumed that the fluid flows in through the inlet portion 30, passes through the flow rate measuring portion 27, and flows out through the outlet portion 31. The flow that has flowed in from the inlet portion 30 once enters the upstream chamber 28, but since this upstream chamber 28 is set large, the condition of the equation (8) is satisfied as in the first embodiment, and accurate measurement is possible. Is performed.

【0053】また、この例の場合には流量測定部27と
上流室28、下流室29の形状が軸対称であるため、超
音波伝搬経路の選択幅が広くなっている。これにより、
第一の超音波振動子32は流量測定部27の入口から最
も離れたところに配置することができ、(8)の条件を
より一層満たし易い構成となっている。また、この位置
は流量測定部27の流れに影響を与えにくい位置でもあ
る。
Further, in the case of this example, since the shapes of the flow rate measuring unit 27, the upstream chamber 28 and the downstream chamber 29 are axisymmetric, the selection range of the ultrasonic wave propagation path is wide. This allows
The first ultrasonic transducer 32 can be arranged at the farthest position from the inlet of the flow rate measuring unit 27, and has a configuration that makes it easier to satisfy the condition (8). In addition, this position is also a position that does not easily affect the flow of the flow rate measuring unit 27.

【0054】信号処理の流れは図3と同様である。The flow of signal processing is the same as in FIG.

【0055】この様に上流室28、および下流室29を
円筒形状に形成し、流量測定部27の断面を円形状に設
定することにより、第一の超音波振動子32、および第
二の超音波振動子33の配置がこれらの軸心(p)周り
の任意の位置に設定することができ設計の自由度がより
向上するものである。
By thus forming the upstream chamber 28 and the downstream chamber 29 in a cylindrical shape and setting the cross section of the flow rate measuring unit 27 in a circular shape, the first ultrasonic transducer 32 and the second ultrasonic transducer 32 are formed. The arrangement of the sound wave oscillator 33 can be set at any position around these axes (p), and the degree of freedom in design is further improved.

【0056】次に第4の実施例について説明する。Next, a fourth embodiment will be described.

【0057】図6は第3の実施例と構成要素は全く同じ
ゆえ、同一番号で示してある。第3の実施例と異なると
ころは構成要素の配置である。この例の場合入口部3
0、出口部31と流量測定部27とはその内部における
流れ方向が直角を成すように相対的に配置されている。
この条件により、第一の超音波振動子32は上流室28
内において入口部30から最も遠い位置に配置すること
ができる。
Since the components of FIG. 6 are exactly the same as those of the third embodiment, they are designated by the same reference numerals. The difference from the third embodiment is the arrangement of the components. In the case of this example, the entrance 3
0, the outlet portion 31 and the flow rate measuring portion 27 are relatively arranged so that the flow directions inside thereof are perpendicular to each other.
Under this condition, the first ultrasonic transducer 32 moves the upstream chamber 28
It can be arranged at a position farthest from the entrance portion 30 inside.

【0058】信号処理の流れは図3と同様である。The flow of signal processing is the same as in FIG.

【0059】次に作動を述べる。Next, the operation will be described.

【0060】今、流体が入口部30より流入し、流量測
定部27を通過して、出口部31より流出しているとす
る。入口部30から流入した流れは一旦上流室28に入
るが、この上流室28は大きく設定されているため、第
1の実施例と同様に式(8)の条件が成立し、精度の良
い計測が行なわれる。また、この場合、第一の超音波振
動子32は上流室28内において入口部30から最も遠
い位置に配置されているため、(8)の条件をより一層
満たし易い構成となっている。
Now, it is assumed that the fluid flows in through the inlet portion 30, passes through the flow rate measuring portion 27, and flows out through the outlet portion 31. The flow that has flowed in from the inlet portion 30 once enters the upstream chamber 28, but since this upstream chamber 28 is set large, the condition of the equation (8) is satisfied as in the first embodiment, and accurate measurement is possible. Is performed. Further, in this case, since the first ultrasonic transducer 32 is arranged at the farthest position from the inlet portion 30 in the upstream chamber 28, the condition (8) is more easily satisfied.

【0061】この様な配置状態では第一の超音波振動子
32は上流室28内において、入口部30からの流速が
より低下した位置に置かれることになるため、より誤差
の少ない状態で計測を行なうことが出来るものである。
In such an arrangement state, the first ultrasonic transducer 32 is placed in the upstream chamber 28 at a position where the flow velocity from the inlet portion 30 is further reduced, so that the measurement can be performed with less error. Is something that can be done.

【0062】次に第5の実施例について説明する。Next, a fifth embodiment will be described.

【0063】図7、図8において、第1の超音波振動子
34、および第2の超音波振動子35と第3の超音波振
動子36、および第4の超音波振動子37以外は第4の
実施例と同一ゆえ、同一番号で示す。また、それぞれの
超音波振動子の対に対応した流量演算回路は図3と同様
ゆえ省略するが、この場合には、第一と第二の超音波振
動子34と35に対してと、第3と第4の超音波振動子
36と37に対して、それぞれの演算回路がある。
7 and 8, except for the first ultrasonic transducer 34, the second ultrasonic transducer 35, the third ultrasonic transducer 36, and the fourth ultrasonic transducer 37, Since they are the same as the fourth embodiment, they are designated by the same reference numerals. Further, the flow rate calculation circuit corresponding to each pair of ultrasonic transducers is omitted because it is the same as in FIG. 3, but in this case, for the first and second ultrasonic transducers 34 and 35, There are respective arithmetic circuits for the third and fourth ultrasonic transducers 36 and 37.

【0064】次に作動を述べる。Next, the operation will be described.

【0065】第1の超音波振動子34、および第2の超
音波振動子35にて流量計測する手順は第1の実施例と
同じである。また、第3の超音波振動子36、および第
2の超音波振動子37にて流量計測する手順も第1の実
施例と同じである。
The procedure for measuring the flow rate with the first ultrasonic transducer 34 and the second ultrasonic transducer 35 is the same as in the first embodiment. The procedure for measuring the flow rate with the third ultrasonic transducer 36 and the second ultrasonic transducer 37 is also the same as in the first embodiment.

【0066】これらにより求められた流速をw1、およ
びw2とする。この例のように流量測定部27が円形の
場合、内部の流れは3次元的要素を含み得るが、この様
にして得られた流速を下記のように平均化することによ
り、より精度の高い値を得ることができる。
The flow velocities thus obtained are defined as w1 and w2. When the flow rate measuring unit 27 has a circular shape as in this example, the internal flow may include a three-dimensional element. However, by averaging the flow velocities thus obtained as described below, higher accuracy can be obtained. You can get the value.

【0067】 w=(w1+w2)/2 この様に、より正確な流速を求めるために、複数の超音
波伝搬経路を用いて計測を行う手法はこの分野ではよく
用いられる方法であるが、通常は振動子が流量測定部2
7に設けられるため、振動子の数が増すほど振動子を設
置した場合の窪みの影響が大きくなり、計測精度を落と
す可能性があるものであった。これに対し、本実施例で
は、上流室28、下流室29に複数対の超音波振動子
4、35、36、37を配置することができるため、超
音波振動子を設置することによる流れへの影響を生じる
ことがなく、計測精度を向上させることができるもので
ある。
W = (w1 + w2) / 2 As described above, in order to obtain a more accurate flow velocity, a method of performing measurement using a plurality of ultrasonic wave propagation paths is a method that is often used in this field, but is usually used. The oscillator is the flow rate measurement unit 2
Since the number of the vibrators is increased, the influence of the dents when the vibrators are installed is increased as the number of the vibrators is increased, and the measurement accuracy may be deteriorated. On the other hand, in the present embodiment, plural pairs of ultrasonic transducers 3 are provided in the upstream chamber 28 and the downstream chamber 29.
Since 4, 35 , 36, and 37 can be arranged, the measurement accuracy can be improved without affecting the flow due to the installation of the ultrasonic transducer.

【0068】本実施例では超音波振動子を2対用いた例
を示したが、更に多くの対の超音波振動子を配置するこ
とにより、計測精度をいっそう高めることが出来る。
In the present embodiment, an example in which two pairs of ultrasonic transducers are used has been shown, but the measurement accuracy can be further improved by arranging more pairs of ultrasonic transducers.

【0069】なお、本発明における演算処理は1チップ
マイコン等のマイクロコンピュータを用いて、ソフトウ
エア的に実現することも可能である。
The arithmetic processing according to the present invention can be realized by software using a microcomputer such as a one-chip microcomputer.

【0070】また、本発明における流量演算は流速測定
を基にして行うものであるから、本発明に記載した測定
方法は、超音波式流速計においても適用できるものであ
る。
Further, since the flow rate calculation in the present invention is performed based on the flow velocity measurement, the measuring method described in the present invention can be applied to the ultrasonic velocity meter.

【0071】以上のように本実施例によれば次の効果が
得られる。
As described above, according to this embodiment, the following effects can be obtained.

【0072】(1)流量測定用の超音波振動子を流量測
定部の上流および下流に配置された上流室、下流室に斜
めに対向するように配置し、上流室および下流室はその
内部における流速が測定誤差の範囲内にはいる値となる
ような大きさの断面形状に設定することにより、測定流
路内において流れに乱れを生じることなく、精度の良い
流量計測を行うことができる。
(1) Flow rate measurement using an ultrasonic transducer for flow rate measurement
Upstream and downstream arranged upstream chamber of tough, oblique to the downstream chamber
To face each other, and the upstream chamber and the downstream chamber are set to have a cross-sectional shape of such a size that the flow velocities inside the upstream chamber and the downstream chamber are within the range of the measurement error. It is possible to perform accurate flow rate measurement without causing any disturbance in the flow rate.

【0073】(2)また超音波振動子からの超音波が流
体の流れ方向に対して斜めに横切るものであるから、
量測定部において平均的な流速を測定することができ、
より精度の高い計測が可能となる。
(2) In addition, the ultrasonic wave from the ultrasonic transducer flows.
Since it crosses diagonally to the flow direction of the body, it is possible to measure an average flow velocity in the flow rate measurement unit,
Higher precision measurement is possible.

【0074】(3)流路測定部を断面扁平矩形状に形成
すれば、測定部の流れを二次元状に形成し、より精度の
高い流量計測を行うことができる。
(3) The flow path measuring section is formed in a flat rectangular cross section.
If the flow of the measurement part is formed two-dimensionally, it is possible to perform a more accurate flow rate measurement.

【0075】(4)流路測定部を円形状に構成すれば、
超音波振動子の配置の自由度を高めることができ、より
精度の高い計測が行える。
(4) If the flow path measuring section is formed in a circular shape,
The degree of freedom in arranging the ultrasonic transducer can be increased, and
Highly accurate measurement can be performed.

【0076】(5)上流室、下流室に複数対の超音波振
動子を配置すれば、多方向の超音波伝搬経路を利用し
て、より精度の高い計測を行うことができる。
(5) Plural pairs of ultrasonic vibrations are provided in the upstream chamber and the downstream chamber.
If the pendulum is placed, the multi-directional ultrasonic wave propagation paths will be used.
Therefore, more accurate measurement can be performed.

【0077】[0077]

【発明の効果】以上より、本発明によれば、測定流路内
において流れに乱れを生じることなく、精度の良い流量
計測を行うことができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to perform accurate flow rate measurement without causing flow turbulence in the measurement flow path.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例の超音波式流量計の水平
断面図
FIG. 1 is a horizontal sectional view of an ultrasonic flowmeter according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同流量計における斜視図FIG. 2 is a perspective view of the flow meter.

【図3】同流量計における制御ブロック図FIG. 3 is a control block diagram of the flow meter.

【図4】本発明の第2の実施例の超音波式流量計の斜視
FIG. 4 is a perspective view of an ultrasonic flowmeter according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3の実施例の超音波式流量計の斜視
FIG. 5 is a perspective view of an ultrasonic flowmeter according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第4の実施例の超音波式流量計の斜視
FIG. 6 is a perspective view of an ultrasonic flowmeter according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第5の実施例の超音波式流量計の斜視
FIG. 7 is a perspective view of an ultrasonic flowmeter according to a fifth embodiment of the present invention.

【図8】同流量計の水平断面図FIG. 8 is a horizontal sectional view of the same flow meter.

【図9】従来の超音波式流量計の垂直断面図FIG. 9 is a vertical sectional view of a conventional ultrasonic flowmeter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

4 流量測定部 5 上流室 6 下流室 9 第一の超音波振動子 10 第二の超音波振動子 15 流量演算部 4 Flow rate measurement unit 5 Upper chamber 6 Downstream chamber 9 First ultrasonic transducer 10 Second ultrasonic transducer 15 Flow rate calculator

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黄地 謙三 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−115810(JP,A) 特表 平5−506092(JP,A)   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Kenzo Ochi               1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushitaden               Instrument industry Co., Ltd.                (56) References JP-A-60-115810 (JP, A)                 Special table 5-506092 (JP, A)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 流量測定部と、前記流量測定部の上流と
下流とにそれぞれ配置され、かつこの流量測定部よりも
大きな断面積を有する上流室および下流室と、前記上流
室に配置された第一の超音波振動子と、前記下流室に配
置された第二の超音波振動子と、前記超音波振動子の信
号を基に流量を算出する流量演算部とを備え、前記流量
測定部内を流れる流体の流れに対して角度をもって信号
を送受するように前記超音波振動子を前記上流室および
下流室に配置した超音波式流量計。
And 1. A flow rate measuring section, the disposed respectively on the upstream and downstream of the flow measurement section, and than the flow rate measurement unit
An upstream chamber and a downstream chamber having a large cross-sectional area, a first ultrasonic transducer arranged in the upstream chamber, a second ultrasonic transducer arranged in the downstream chamber, and the ultrasonic transducer A flow rate calculation unit that calculates a flow rate based on a signal, and the ultrasonic transducers are arranged in the upstream chamber and the downstream chamber so as to transmit and receive a signal at an angle with respect to the flow of the fluid flowing in the flow rate measurement unit. Ultrasonic flow meter.
【請求項2】 流量測定部と、前記流量測定部の上流と
下流とにそれぞれ配置され、かつこの流量測定部よりも
大きな断面積を有する上流室および下流室と、前記上流
室に配置された第一の超音波振動子と、前記下流室に配
置された第二の超音波振動子と、前記超音波振動子の信
号を基に流量を算出する流量演算部とを備え、前記第一
および第二の超音波振動子を、その超音波伝播経路が、
前記流量測定部の流れ方向にほぼ平行に切り取られる前
記流量測定部の矩形断面形状のほぼ対角線方向に位置さ
せた超音波式流量計。
2. A flow rate measuring unit and upstream and downstream of the flow rate measuring unit, respectively , and more than the flow rate measuring unit.
An upstream chamber and a downstream chamber having a large cross-sectional area, a first ultrasonic transducer arranged in the upstream chamber, a second ultrasonic transducer arranged in the downstream chamber, and the ultrasonic transducer A flow rate calculation unit that calculates a flow rate based on a signal, the first and second ultrasonic transducers, the ultrasonic propagation path thereof,
An ultrasonic flow meter, which is cut substantially parallel to the flow direction of the flow rate measuring unit and is positioned substantially diagonally in a rectangular cross-sectional shape of the flow rate measuring unit.
【請求項3】 流量測定部は、二次元性の流れを形成す
る断面形状とした請求項1または2記載の超音波式流量
計。
3. The ultrasonic flowmeter according to claim 1, wherein the flow rate measuring section has a cross-sectional shape that forms a two-dimensional flow.
【請求項4】 流量測定部はその流れに垂直方向の断面
が円形状である請求項1記載の超音波式流量計。
4. The ultrasonic flowmeter according to claim 1, wherein the flow rate measuring section has a circular cross section in a direction perpendicular to the flow.
【請求項5】 超音波振動子は複数対をなす請求項1か
ら4のいずれか1項記載の超音波式流量計。
5. The ultrasonic flowmeter according to claim 1, wherein the ultrasonic vibrator forms a plurality of pairs.
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