JP4087648B2 - Ultrasonic fluid measuring device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気体や液体などの流体の流速や流量を超音波を用いて計測する超音波流体計測装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
この種の従来の超音波流体計測装置としては、例えば、特開平9−189591号公報に開示されたものが知られている。この超音波流体計測装置は、図7に示すように、一端にフランジ2を有して流体を一方(図の左方)から他方(図の右方)に流す円筒状の測定管1と、その測定管1の中心線を挟み、且つその中心線に対して所定の角度で対向配置されて相互に超音波の授受を行う一対の超音波送受波器3,4と、測定管1に対し同一方向で、且つ平行の向きで測定管1の流体吸入口7に配列して設けられた複数本の細管9からなる整流体8と、上記一対の超音波送受波器3,4の検出データに基づき流体の流速および流量を測定する測定部(図示せず)とにより構成されている。
【0003】
上記超音波流体計測装置は、測定管1の内部を流れる流体の流速を、一対の超音波送受波器3,4相互間で交互に発射されて受信される超音波の伝播時間差として検出し、この流体速度に測定管1の断面積を乗じて流量を算出している。この超音波流体計測装置では、流体吸入口7から測定管1へ流入する流体を、整流体8を構成する複数本の細管9によって流れ方向を測定管1と同一方向に規制していることにより、流体が流体吸入口7部分で様々な角度から吸い込まれたり、捩じれなどの乱れがあっても、細管9を通過する過程で整流することができる。これにより、流体吸入口7に近い位置に超音波送受波器3,4を設けた場合であっても、整流は安定した流線となり、正常な状態で伝播時間を測定することができ、流速の測定精度の悪化を防止できるとされている。
【0004】
仮に、上記整流体8を設けない場合には、流体が流体吸入口7に対し様々な角度から吸い込まれる場合や、捩じれを伴って吸い込まれる際に、流体が渦を巻く状態で測定管1内を流下したりして、流体の乱れが顕著になる。このように流体が測定管1内を乱れた状態で流れた場合には、超音波送受波器3,4相互間で授受される超音波が流体中を伝播するとき、乱れの境界面で様々な反射や屈折を生じて、結果的に超音波の受信波のレベルが大きく変動して測定不能、あるいは内部流線の傾きによって測定精度が悪化することになる。このような不具合の発生を防止しようとすれば、測定管1における超音波送受波器3,4の取付位置を、流線が十分に安定する流体吸入口7から離れた下流側に設定することが必要となる。そのような構成とした場合には、測定管1が長くなって取付場所の制約を受けるという問題が発生する。上記超音波流体計測装置は、整流体8を設けることにより、上述した問題の解消を図ったものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記超音波流体計測装置では、超音波送受波器3,4間で計測した流速に、測定管1の断面積を乗じて流量を算出しているので、正確な流量を算出するためには、超音波送受波器3,4の取付位置と流量にそれぞれ対応した流速補正係数が必要となる。ところがこの流速補正係数は、流体の流れが定常である場合には主として流量に応じて変化するが、流体の流れが脈動流のように非定常な場合には流量の変化率によって流速分布が変化することから、常に流量に応じた流速補正係数を用いる場合には、流速および流量の測定精度が低下するという問題が生じることになる。
【0006】
そこで、本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたもので、流体の流れが脈動流のような非定常なものである場合においても、流速および流量を高い測定精度で測定することのできる超音波流体計測装置を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る超音波流体計測装置は、被計測流体が流れる計測流路と、前記計測流路を超音波が斜めに横切って伝播するように前記計測流路の上流側および下流側に配設された一対の超音波送受信器と、前記超音波送受信器の送受信信号の伝播時間差に基づいて前記被計測流体の流速を求める流速計測制御部と、前記被計測流体の流速変化率を検知する流速変化率検知手段と、予め記憶されたデータベースを用いて、前記被計測流体の流速と前記流速変化率とに基づく流速補正係数を求め、前記流速補正係数で補正した前記被計測流体の流速に基づいて前記被計測流体の流量を算出する流量演算手段とを備えることを特徴としている。
【0008】
この超音波流体計測装置では、流速変化率検知手段の検知結果に基づいて被計測流体の流れが定常流か非定常流かを判別することができるので、この判別結果に基づいて、超音波送受信器の送受信信号の伝播時間差から求めた被計測流体の流速を補正するための最適な流速補正係数を決定することができる。したがって、被計測流体の流れが脈動流などの非定常なものであっても、流速および流量の計測精度を高めることができる。
【0011】
上記構成において、前記データベースは、流速と流速変化率と流速補正係数との関係を求めた表であることが好ましい。この構成によれば、瞬時の計測流速のデータと被計測流体の流れ状態の判別結果との両方を用いて最適な流速補正係数を一層簡単、且つ正確に設定することができ、被計測流体のより幅広い範囲の流れ状態に対して計測精度を一層高めることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【0015】
(第1の実施の形態)
図1および図2はそれぞれ本発明の第1の実施の形態に係る超音波流体計測装置の概略構成を示す横断面図および縦断面図である。この超音波流体計測装置は、流路壁11に囲まれて被計測流体が流れる計測流路10を有し、流路壁11には、上流側および下流側の一対の超音波送受信器12,13が、計測流路10の幅方向に対し超音波が図の左方から右方へ横切って伝播するように相対向する配置で配設されている。両超音波送受信器12と13は、図1に示すように、計測流路10の幅方向を斜めに横切るように距離Lだけ隔てられ計測流路10を流れる被計測流体の流動方向Fに対して所定の角度θだけ傾斜して配設され、且つ、図2に示すように計測流路10の高さH方向に対しほぼ中央に位置している。
【0016】
また、超音波送受信器12,13の取付箇所には、超音波の送受を可能とする超音波ガイド孔14,17がそれぞれ設けられている。更に両超音波ガイド孔14,17が相対向する箇所には、図1および図2に2点鎖線で示すように、相対向する一対の超音波送受信器12,13間で送信された超音波が流路壁11の壁面に反射することなく相手側に直接的に伝播される超音波伝播路18が形成されている。
【0017】
また、計測流路10の上流側(図の左側)は、上流側屈曲部19を介して、被計測流体の入口となる流体導入部20に連通されているとともに、計測流路10の下流側(図の右側)は、下流側屈曲部21を介して、被計測流体の出口となる流体導出部22に連通されている。これにより、この超音波流体計測装置は、被計測流体の流路全体のコンパクト化が図られている。なお、上流側屈曲部19には開閉弁(図示せず)が設けられている。
【0018】
また、計測流路10の入口側には整流体23が配設されており、被計測流体の流れ方向を整える方向規制部23aと、流速分布の均一化または流れの変動を低減するための抵抗部23bとを有している。方向規制部23aは、計測流路10における被計測流体の流動方向Fと同一方向に、かつ互いに平行に配置された複数枚の板状の仕切壁からなり、計測流路10の横断面を均一に分割している。抵抗部23bは、被計測流体の流動方向Fに対する長さが短い多数の微細形状の連通路を計測流路10の横断面に対して形成する形状を有している。なお、この整流体23は、流路壁11の内壁面に設けられた凹部24に嵌め込まれて、流路壁11に対し段差が生じない状態で取り付けられている。
【0019】
流路壁11における流体入口側の内壁面には、流速変化率検知手段26が配設されている。この流速変化率検知手段26は、被計測流体の流速の変化率(つまり流速の増大または減少の変化率)を検知するものであって、周知の流速センサ、あるいは被計測流体の流れの動圧を受ける抵抗体と周知の圧力センサとを組み合わせた構成からなる。
【0020】
流速補正係数記憶部27には、被計測流体の種々の流動状態に対応して実験的に予め求められた流速補正係数が記憶されている。流速補正係数設定部28は、上記流速変化率検知手段26から得られる変化率信号に基づいて被計測流体の流れの状態が定常流か非定常流かを判別して、その判別結果に対応する流速補正係数を流速補正係数記憶部27から読み出しする。流速計測制御部29は、一対の超音波送受信器12,13間での送受信を制御するとともに両超音波送受信器12,13の送受波信号の伝播時間を計測して、その伝播時間と後述の演算式とに基づき流速を算出するものである。流量演算部30は、流速計測制御部29から入力する流速のデータと流速補正係数設定部28から入力する流速補正係数とに基づいて、被計測流体の流量を算出するものである。上記した流速補正係数記憶部27、流速補正係数設定部28、流速計測制御部29および流量演算部30は、流量演算手段31を構成する。
【0021】
つぎに、上記超音波流体計測装置における流量計測動作について説明する。計測流路10における超音波伝播路18では、被計測流体の流れに対して流速計測制御部29の制御によって一対の超音波送受波器12,13間で計測流路10を横切るように超音波の送受が行われる。このとき、流速計測制御部29は、上流側超音波送受信器12から発射された超音波が下流側超音波送受信器13で受信されるまでの伝搬時間T1 を計測するとともに、下流側超音波送受信器13から発射された超音波が上流側超音波送受信器12で受信されるまでの伝搬時間T2 を計測して、その計測データと後述の演算式に基づき流速を算出する。
【0022】
すなわち、計測流路10内を流れる被計測流体の流速をV、被計測流体の流動方向Fと上記超音波伝播路18とのなす角度をθ、両超音波送受信器12,13間の距離をL、被測定流体の音速をCとそれぞれした場合に、T1 =L/(C+Vcosθ)、T2 =L/(C−Vcosθ)となるから、T1 の逆数からT2 の逆数を減算して、上記各式から音速Cを消去して、V=(L/2cosθ)×〔(1/T1 )−(1/T2 )〕の式が導かれる。この式において、角度θおよび距離Lは既知であるから、流速計測制御部29は、計測した伝搬時間T1 ,T2 の値に基づいて流速Vを算出できる。
【0023】
いま、空気の流量を計測することを仮定した場合は、角度θを45°、距離LA 70mm、音速Cを340m/s、流速Vを8m/sと想定すると、伝搬時間T1 は、2.0×10-4秒となり、伝搬時間T2 は、2.1×10-4秒となり、瞬時に計測ができる。
【0024】
ところで、上述の式によって算出される流速Vは超音波伝播路18で計測したものであり、この超音波伝播路18は、計測流路10内を斜めに横切るものであるから、上記の超音波伝播路18内で計測した平均流速は、超音波伝播路18の断面位置が異なる箇所毎に流れの状態が異なるとともに、高さH方向の断面における流路全体を計測したものでない。そのため計測流路10に直交する横断面全域から算出した平均流速に対して差が生じることになる。しかも、超音波伝播路18内の超音波の強度分布は、両超音波送受信器12,13の中心軸上である中央部において最も強くなる特性を有しているため、超音波伝播路18内の高さH方向の中心部を主体的に計測することになる。
【0025】
被計測流体の流量Qは、計測流路10の被計測流体の流れ方向に直交する横断面積をS、流速補正係数をKとすると、Q=KVSの式から算出することができる。ところで、上記流速補正係数Kは、横断面積Sにおける流速分布を考慮して求める必要がある。すなわち、流速補正係数Kは、両超音波送受信器12,13間の超音波の伝搬時間T1 ,T2 に基づき算出した流速Vと計測流路10内の被計測流体の総流量とを結びつける係数であるから、流量Qを精度良く算出するためには、流速補正係数Kを被計測流体の流動状態に応じた適切な値に設定する必要がある。
【0026】
通常、流量が少ない定常な流れの場合における流速分布は、図2の被計測流体の速度分布Uに示すように、流路壁11から遠ざかるに伴って速度が順次大きくなる放物線状の凸形となる。そのため、上記流速分布では、最大流速の発生位置が高さH方向のほぼ中央付近に存在し、中央部と周辺部との流速差が比較的大きい。これに対して、両超音波送受信器12,13によって流速を計測する箇所は主に計測流路10の中央部であるから、算出される流速は、流速分布における最大流速に近い値となる。したがって、流速補正係数Kとしては、「1」より小さい値を用いる必要がある。一方、流量が多くなって、いわゆる乱流領域になると、速度分布は、上述の放物線状の凸形から、中央付近が平らなほぼ台形状に変化する。すなわち、中央部と周辺部とにおける流速の差が小さくなる。そのため、流速補正係数Kとしては、「1」に近い値を用いる必要がある。これに対して、上記超音波流体計測装置では、流速変化率検知手段26に出力に基づいて最適な流速補正係数Kを設定する構成になっており、この点について、以下に詳述する。
【0027】
図3は、流速が変化する非定常な流れの場合における計測流路10内の流速の変化の一例を示す流速分布の説明図であり、図の左側から右方に流れる流量をプラス流量として示したものである。図4は非定常な流れの場合における流量の変化の一例を示す説明図である。図3の各流速分布U1〜U5は、流量が図4に示すように変化した場合における変化を示したものである。すなわち、図4のP1の区間に示すような定常流の状態では図3の流速分布U1のような流速の変化となる。図4に示すP2,P3,P4の各区間は、流量が減少してく途中の状態を示したものであり、図3の流速分布U2,U3,U4のような流速の変化となる。
【0028】
P3は、プラス流量からマイナス流量への変化点であって、実流量が「0」の状態であり、そのときの流速分布U3は、図3に明示するように、非常に複雑な分布になっている。すなわち、流速分布U3は、計測流路10の中央部において図の右向きの速度を有しているが、流路壁11の近傍箇所において図の左向きの速度を有しており、全体としての流量が「0」になっている。
【0029】
すなわち、中央部付近の流速が減少しつつある非定常な状態では、計測される流速が「0」となる時点よりも少し前の時点て流量が「0」になる状態が生じていることになるので、この実施の形態では、流速変化率検知手段26の出力に基づいて流速補正係数設定部28が適切な流速補正係数Kを算出する。なお、流速変化率検知手段26が流路壁11の近傍箇所の被計測流体の流れの変化を検知し、この流速変化率検知手段26からの出力に基づいて流速補正係数設定部28が流速補正係数Kを算出する構成とすることもできる。この場合、流路壁11の近傍箇所の被計測流体の流速が「0」となった少し後で全体の流量が「0」となることは言うまでもない。
【0030】
上記超音波流体計測装置では、計測流路10内の流れの状態が定常流または非定常に流量変化する非定常流の各々に応じて生じる特徴的な流速分布を予め求めるとともに、その流速分布の特質に基づいて種々の流れ状態についての流速補正係数Kを実験的に求めて、このようにして求めた流速補正係数Kを数表の形でデータベース化して上記流速補正係数記憶部27に予め記憶されている。したがって、流速補正係数設定部28は、流速変化率検知手段26から入力される信号、つまり計測流路10内の被計測流体の流れ状態の変化に対応した信号に基づいて被検出流体の流れ状態を判別して、その判別結果に対応する流速補正係数Kを流速補正係数記憶部27から読み出して流量演算部30に対し出力する。流量演算部30は、流速計測制御部29で算出して入力される流速のデータと、流速補正係数記憶部27から入力される流速補正係数Kに基づいて流速Vを算出した上で、流量Qを算出するので、流量Qを高精度に求めることができる。
【0031】
(第2の実施の形態)
図5および図6は本発明の第2の実施の形態に係る超音波流体計測装置の概略構成を示す横断面図および縦断面図であり、これらの図において、図1および図2と同一若しくは同等のものには同一の符号を付して、重複する説明を省略する。この実施の形態が第1の実施の形態と相違するのは以下の構成のみである。すなわち、第1の実施の形態では、流速変化率検知手段26から入力する流速変化率のデータのみに基づいて流速補正係数設定部28が被計測流体の流れ状態を判別して、その判別結果に基づく最適の流速補正係数Kを流速補正係数記憶部27から読み出すようにしていたが、この実施の形態では、流速補正係数設定部28が、流速変化率検知手段26から入力される流速変化率と、流速計測制御部29から入力される流速との両方に基づいて計測流路10内の被計測流体の流れ状態を特定して、その結果に基づき最適な流速補正係数Kを流速補正係数記憶部27から読み出す構成になっている。
【0032】
したがって、この実施の形態では、図6に矢印で示すように、被計測流体の順方向(図の左側から右方)の流れと逆方向(図の右側から左方)の流れとで流速分布が大きく異なる場合であっても、的確な流速補正係数Kを設定することが可能となる。すなわち、図6に示すように、計測流路10内の流速分布Uは流路形状によって大きく異なり、この実施の形態では、計測流路10に角部32が存在することにより、この角部32によって被計測流体のいわゆる剥離流れ33が生じるために、最大流速Umax の位置が流路の高さH方向の片側に偏位した流速分布Uとなる。したがって、このような場合には、第1の実施の形態の図2に示すような最大流速Umax が高さH方向の中央部付近にある場合の流速補正係数Kとは異なる流速補正係数Kを設定しなければ、正確な流量を求めることができない。
【0033】
そこで、この実施の形態では、計測流路10が入口側と出口側とで異なる場合であっても、流速変化率検知手段26からの流速変化率に基づき判別する被計測流体の流れ状態に加えて、流速計測制御部29からの流速V、つまり被計測流体の流れの方向と大きさを考慮して、最適な流速補正係数Kを設定するので、やはり正確な流量Qを算出することができる。
【0034】
なお、流速変化率は、一対の超音波送受信器12,13の送受信信号の時間変化から求めることもできるから、流速計測制御部29に流速変化率を算出する機能を付加することが可能であり、その場合には、流速変化率検知手段26が不要となり、コストの低減および装置全体の小型化を測ることができる。
【0035】
また、流速補正係数Kは、被計測流体の流量の大小と、被計測流体の流動方向と、被計測流体の流速の変化率とによって大きく変化するので、これら3種類の流れ状態の要素を組み合わせた少なくとも8通りの値を使い分けることができる。すなわち、上記各実施の形態のように、種々の流れ状態に応じてその時々の最適な流速補正係数Kを流速補正係数記憶部27からその都度読み出すのではなく、計測流路10内の流速分布が大きく変化する少なくとも3種類の流れ状態のみに基づいて少なくとも8種類の流速補正係数Kを使い分けることにより、広範囲な流れ状態に対して効率良く高精度な測定をすることができる。流量の大小や変化率を2種類ではなく、より多くに分割することにより、さらに計測精度を高めることができるのは言うまでもない。
【0036】
【発明の効果】
以上のように本発明の超音波流体計測装置よれば、流速変化率検知手段の検知結果に基づいて被計測流体の流れが定常流か非定常流かを判別することができるので、この判別結果に基づいて、超音波送受信器の送受信信号の伝播時間差から求めた被計測流体の流速を補正するための最適な流速補正係数を決定することができる。したがって、被計測流体の流れが脈動流などの非定常なものであっても、流速および流量の計測精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る超音波流体計測装置の概略構成を示す横断面図。
【図2】同上の超音波流体計測装置の概略構成を示す縦断面図。
【図3】同上の超音波流体計測装置における流速が変化する非定常な流れの場合における計測流路内の流速の変化を示す流速分布の説明図。
【図4】同上の非定常な流れの場合における流量の変化の一例を示す説明図。
【図5】本発明の第2の実施の形態に係る超音波流体計測装置の概略構成を示す横断面図。
【図6】同上の超音波流体計測装置の概略構成を示す縦断面図。
【図7】従来の超音波流体計測装置を示す側面図。
【符号の説明】
10 計測流路
12,13 超音波送受信器
26 流速変化率検知手段
27 流速補正係数記憶部
28 流速補正係数設定部
29 流速計測制御部
30 流量演算部
31 流量演算手段
F 流動方向[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic fluid measurement device that measures the flow velocity and flow rate of a fluid such as gas or liquid using ultrasonic waves.
[0002]
[Prior art]
As this type of conventional ultrasonic fluid measuring apparatus, for example, one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-189591 is known. As shown in FIG. 7, this ultrasonic fluid measuring apparatus has a
[0003]
The ultrasonic fluid measuring device detects the flow velocity of the fluid flowing in the
[0004]
If the rectifying body 8 is not provided, when the fluid is sucked into the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above ultrasonic fluid measuring device, the flow rate is calculated by multiplying the flow velocity measured between the
[0006]
Therefore, the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and even when the fluid flow is unsteady such as a pulsating flow, the flow velocity and the flow rate can be measured with high measurement accuracy. An object of the present invention is to provide an ultrasonic fluid measuring device.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an ultrasonic fluid measurement device according to the present invention includes a measurement channel through which a fluid to be measured flows, and the measurement channel so that ultrasonic waves propagate obliquely across the measurement channel. and upstream and one pair is disposed on the downstream side ultrasonic transducer, and the flow rate measurement control unit which on the basis of the propagation time difference between the transmission and reception signals of the ultrasonic transducer determining the flow velocity of the fluid to be measured, the object to be measured a flow rate change rate detecting means for detecting the flow rate change of the fluid, by using a pre-stored database, determine the flow rate correction coefficient based on the flow velocity and the flow rate change rate of the fluid to be measured, the flow rate correction factor in based on the flow rate of the corrected the fluid to be measured it is characterized by obtaining Bei and flow rate calculation means for calculating the flow rate of the fluid to be measured.
[0008]
In this ultrasonic fluid measuring device, it is possible to determine whether the flow of the fluid to be measured is a steady flow or an unsteady flow based on the detection result of the flow velocity change rate detection means. It is possible to determine an optimum flow velocity correction coefficient for correcting the flow velocity of the fluid to be measured obtained from the propagation time difference between the transmission and reception signals of the device. Therefore, even if the flow of the fluid to be measured is unsteady such as a pulsating flow, the measurement accuracy of the flow velocity and the flow rate can be improved.
[0011]
The said structure WHEREIN: It is preferable that the said database is the table | surface which calculated | required the relationship between the flow velocity, the flow velocity change rate, and the flow velocity correction coefficient . According to this configuration, the optimum flow velocity correction coefficient can be set more easily and accurately using both the instantaneous measurement flow velocity data and the determination result of the flow state of the fluid to be measured. Measurement accuracy can be further improved over a wider range of flow conditions.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0015]
(First embodiment)
FIG. 1 and FIG. 2 are a transverse sectional view and a longitudinal sectional view, respectively, showing a schematic configuration of the ultrasonic fluid measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention. This ultrasonic fluid measuring device has a
[0016]
In addition,
[0017]
Further, the upstream side (the left side in the figure) of the
[0018]
Further, a rectifying
[0019]
On the inner wall surface of the
[0020]
The flow velocity correction coefficient storage unit 27 stores a flow velocity correction coefficient that is experimentally obtained in advance corresponding to various flow states of the fluid to be measured. The flow velocity correction
[0021]
Next, the flow measurement operation in the ultrasonic fluid measuring device will be described. In the ultrasonic
[0022]
That is, the flow velocity of the fluid to be measured flowing in the
[0023]
Assuming that the air flow rate is measured, assuming that the angle θ is 45 °, the distance LA is 70 mm, the sound velocity C is 340 m / s, and the flow velocity V is 8 m / s, the propagation time T 1 is 2. It becomes 0 × 10 −4 seconds, and the propagation time T 2 becomes 2.1 × 10 −4 seconds, which can be measured instantaneously.
[0024]
By the way, the flow velocity V calculated by the above equation is measured by the ultrasonic
[0025]
The flow rate Q of the fluid to be measured can be calculated from the equation Q = KVS, where S is the cross-sectional area perpendicular to the flow direction of the fluid to be measured in the
[0026]
Normally, the flow velocity distribution in the case of a steady flow with a low flow rate is a parabolic convex shape in which the velocity increases gradually with increasing distance from the
[0027]
FIG. 3 is an explanatory diagram of a flow velocity distribution showing an example of a change in the flow velocity in the
[0028]
P3 is a change point from the positive flow rate to the negative flow rate, and the actual flow rate is "0". The flow velocity distribution U3 at that time is a very complicated distribution as clearly shown in FIG. ing. That is, the flow velocity distribution U3 has a rightward speed in the figure at the center of the
[0029]
That is, in the unsteady state where the flow velocity near the center is decreasing, a state where the flow rate becomes “0” occurs slightly before the time point when the measured flow velocity becomes “0”. Therefore, in this embodiment, the flow velocity correction
[0030]
In the ultrasonic fluid measuring apparatus, a characteristic flow velocity distribution generated according to each of the steady flow or the unsteady flow in which the flow rate changes unsteadily in the
[0031]
(Second Embodiment)
5 and 6 are a transverse sectional view and a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of the ultrasonic fluid measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention. In these drawings, the same as FIG. 1 and FIG. Equivalent parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. This embodiment is different from the first embodiment only in the following configuration. That is, in the first embodiment, the flow velocity correction
[0032]
Therefore, in this embodiment, as indicated by an arrow in FIG. 6, the flow velocity distribution is represented by the flow of the fluid to be measured in the forward direction (from left to right in the figure) and in the reverse direction (from right to left in the figure). Even when the values are greatly different, it is possible to set an accurate flow velocity correction coefficient K. That is, as shown in FIG. 6, the flow velocity distribution U in the
[0033]
Therefore, in this embodiment, even if the
[0034]
The flow rate change rate can also be obtained from the time change of the transmission / reception signals of the pair of ultrasonic transmitters /
[0035]
The flow velocity correction coefficient K varies greatly depending on the flow rate of the fluid to be measured, the flow direction of the fluid to be measured, and the rate of change in the flow velocity of the fluid to be measured. At least 8 different values can be used properly. That is, as in each of the above embodiments, the optimum flow velocity correction coefficient K at each time is not read from the flow velocity correction coefficient storage unit 27 each time according to various flow conditions, but the flow velocity distribution in the
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the ultrasonic fluid measurement device of the present invention, it is possible to determine whether the flow of the fluid to be measured is a steady flow or an unsteady flow based on the detection result of the flow rate change rate detection means. Based on the above, it is possible to determine an optimum flow velocity correction coefficient for correcting the flow velocity of the fluid to be measured, which is obtained from the propagation time difference between the transmission and reception signals of the ultrasonic transceiver. Therefore, even if the flow of the fluid to be measured is unsteady such as a pulsating flow, the measurement accuracy of the flow velocity and the flow rate can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an ultrasonic fluid measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of the ultrasonic fluid measuring apparatus according to the first embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a flow velocity distribution showing a change in the flow velocity in the measurement flow path in the case of an unsteady flow in which the flow velocity changes in the ultrasonic fluid measurement apparatus same as above.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a change in flow rate in the case of the unsteady flow.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an ultrasonic fluid measuring apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of the above ultrasonic fluid measuring apparatus.
FIG. 7 is a side view showing a conventional ultrasonic fluid measuring device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記計測流路を超音波が斜めに横切って伝播するように前記計測流路の上流側および下流側に配設された一対の超音波送受信器と、
前記超音波送受信器の送受信信号の伝播時間差に基づいて前記被計測流体の流速を求める流速計測制御部と、
前記被計測流体の流速変化率を検知する流速変化率検知手段と、
予め記憶されたデータベースを用いて、前記被計測流体の流速と前記流速変化率とに基づく流速補正係数を求め、前記流速補正係数で補正した前記被計測流体の流速に基づいて前記被計測流体の流量を算出する流量演算手段と
を備えることを特徴とする超音波流体計測装置。A measurement channel through which the fluid to be measured flows;
And the measuring flow path of the measurement flow path a pair that are arranged upstream and downstream of such ultrasonic wave propagates across diagonally ultrasonic transceivers,
A flow velocity measurement control unit for obtaining a flow velocity of the fluid to be measured based on a propagation time difference between transmission and reception signals of the ultrasonic transceiver; and
A flow rate change rate detecting means for detecting the flow rate change rate of the fluid to be measured,
Using a database stored in advance, a flow velocity correction coefficient based on the flow velocity of the fluid to be measured and the flow rate change rate is obtained, and the flow rate of the fluid to be measured is corrected based on the flow velocity of the fluid to be measured corrected by the flow velocity correction coefficient. ultrasonic fluid measurement apparatus characterized by obtaining Bei and flow rate calculation means for calculating the flow rate.
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