JP4675503B2

JP4675503B2 - Ultrasonic vortex flowmeter

Info

Publication number: JP4675503B2
Application number: JP2001177541A
Authority: JP
Inventors: 邦良岡本; 洋史大橋; 耕一田代; 博史吉倉
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2001-06-12
Filing date: 2001-06-12
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2021-06-12
Also published as: JP2002365104A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波式渦流量計に係り、特に超音波センサを用いて被測流体としてのガスの流量を測定する超音波式渦流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、従来の超音波式渦流量計では、被測流体が流れる流路内に流れ方向と直交する方向に延在形成された渦発生体を設け、渦発生体の下流には１組または２組の超音波センサを設けて渦発生体の下流に発生するカルマン渦を検出するように構成されている。１組の超音波センサは、互いに対向するように流路内に設けられており、一方が超音波を送信する送信側であり、他方が被測流体中を伝播した超音波を受信する受信側となる。
【０００３】
この種の超音波式渦流量計では、超音波が被測流体から受ける位相変調を検出し、この位相変調量から被測流体の流量を求めており、この位相変調に影響を及ぼす温度変化や圧力脈動による流体音速変化（断熱圧縮）により流量の誤計測による計測誤差を減少させている。
【０００４】
さらに、２組の超音波センサ夫々から検出される位相変調量を比較することにより、位相変調に影響を及ぼす温度変化や圧力脈動による流体音速変化（断熱圧縮）をキャンセルする構成の超音波式渦流量計も存在する。ここで、この種の超音波式渦流量計を更に詳しく説明する。
【０００５】
この種の超音波式渦流量計は、被測流体が流れる流路が形成された流量計本体と、流路内に流れ方向と直交するように設けられた渦発生体と、渦発生体の長手方向に延在する複数の第１の通路と、複数の第１の通路夫々に設けられ、当該各第１の通路内を流通する被測流体の流れを検出する超音波センサと、複数の第１の通路夫々に設けられ、当該各第１の通路と渦発生体の側壁とを連通する一対の第２の通路と、からなり、夫々の超音波センサは、一つのカルマン渦に対して逆方向の位相変調を受けるように構成し、夫々超音波センサより得られる位相変調を受けた超音波同士を位相比較することで、交番的に発生するカルマン渦の発生を検出する。これにより、被測流体の温度変化や脈動などの両超音波センサが同相に受ける外乱をキャンセルするようにしたものである。
【０００６】
次に、上記従来技術による超音波式渦流量計について図１４、図１５を用いて説明する。
【０００７】
図１４は従来の超音波式渦流量計の一例を示す構成図である。また、図１５は図１４中Ａ−Ａ線に沿う縦断面図である。
【０００８】
図１４及び図１５に示されるように、超音波式渦流量計１０は、被測流体としての都市ガスが流れる流路１２を有する流量計本体１４と、流量計本体１４の流路１２内で被測流体の流れ方向（図１４中矢印で示す）と直交する垂直方向に延在する渦発生体１６とを有する。この渦発生体１６は、軸方向からみると断面が概台形状に形成されている。
【０００９】
そして、上流側に対向する渦発生体１６の正面１６ａに被測流体が衝突しながら下流側へ流れる過程において、カルマン渦１７が渦発生体１６の下流側左右で交互に発生する。このカルマン渦が発生する周期が被測流体の流速に比例しているため、被測流体中に発生するカルマン渦の発生周波数を検出することにより被測流体の流量を求めることができる。
【００１０】
渦発生体１６は、被測流体の流れ方向と直交する方向に並んだ一対の超音波伝搬通路（第１の通路）１８，２０が長手方向に延在するように貫通している。この超音波伝搬通路１８，２０は、夫々渦発生体１６の下流側に形成された斜面１６ｂ，１６ｃに開口する第１乃至第４の流体入出孔２２，２４，２６，２８と連通されている。
【００１１】
尚、超音波伝搬通路１８，２０が被測流体の流れ方向と直交する方向に並んでいるため、各流体入出孔（圧力導入孔）２２，２４，２６，２８（第２の通路）は、夫々渦発生体１６の長手方向（高さ方向）にずらしてあり、夫々が互いに交差しないように設けられている。また、流体入出孔２２，２４は、超音波伝搬通路１８，２０から斜面１６ｂ，１６ｃに開口するまでの全長が長く（Ｌａ）、流体入出孔２６，２８は、超音波伝搬通路１８，２０から斜面１６ｂ，１６ｃに開口するまでの全長が短く（Ｌｂ）形成されている（Ｌａ＞Ｌｂ）。
【００１２】
第１の流体入出孔２２は、一端が斜面１６ｂに開口し、他端が超音波伝搬通路１８に連通されている。また、第２の流体入出孔２４は、一端が斜面１６ｃに開口し、他端が超音波伝搬通路２０に連通されている。また、第３の流体入出孔２６は、一端が斜面１６ｂに開口し、他端が超音波伝搬通路２０に連通されている。また、第４の流体入出孔２８は、一端が斜面１６ｃに開口し、他端が超音波伝搬通路１８に連通されている。
【００１３】
従って、渦発生体１６の下流を流れる被測流体中にカルマン渦が発生したとき、カルマン渦の発生に伴う圧力変化により渦発生体１６の左右両側で圧力差が生じ、この圧力差によって軸方向に延在する超音波伝搬通路１８，２０内に被測流体の流れ（図１４中、破線で示す）が生じる。すなわち、超音波伝搬通路１８，２０内においては、カルマン渦の発生と同じ周期で交互に逆向きの流れが生じる。
【００１４】
このように、従来のものは、超音波伝搬通路１８，２０が被測流体の流れ方向と直交する方向に並んでいるため、流体入出孔２２，２４と流体入出孔２６，２８との全長を同一にすることができず、カルマン渦が渦発生体１６の両側で交互に発生した際の被測流体の流入、排出に要する時間に差が生ずる。
【００１５】
そして、渦発生体１６の上端及び下端には、送信用超音波センサ３０，３２及び受信用超音波センサ３４，３６を保持する保持部材３８，４０が設けられている。各超音波センサ３０，３２，３４，３６は、保持部材３８，４０に設けられた取付孔３８ａ，３８ｂ，４０ａ，４０ｂにより保持される。
【００１６】
各超音波センサ３０，３２，３４，３６が挿入される取付孔３８ａ，３８ｂ，４０ａ，４０ｂは、超音波伝搬通路１８，２０の両端開口に連通している。送信用超音波センサ３０，３２から送信された超音波は、超音波伝搬通路１８，２０内の流体中を伝搬して受信用超音波センサ３４，３６で受信される。その際、超音波伝搬通路１８，２０内を伝搬する超音波は、カルマン渦の発生に伴う渦発生体１６の上下両側の圧力差によって超音波伝搬通路１８，２０内を流れる被測流体の流速により変調される。そのため、受信用超音波センサ３４，３６から出力された検出信号を復調してカルマン渦の発生周波数を検出し、この周波数に基づいて流路１２内を流れる被測流体の流量を計測することができる。
【００１７】
送信用超音波センサ３０，３２は、発振回路４６に接続されており、発振回路４６からの信号により振動して超音波伝搬通路１８，２０内の流体中に超音波を送信する。そして、超音波伝搬通路１８，２０内を伝搬した超音波は、受信用超音波センサ３４，３６に受信される。また、受信用超音波センサ３４，３６は、流量を演算する演算部４７に接続されている。
【００１８】
演算部４７は、アンプ回路４８，５０、波形整形回路５２，５４、位相比較回路５６、流量演算回路６２、表示回路６４、出力回路６６を有する。そして、流量演算回路６２では、後述するように受信用超音波センサ３４，３６から出力された検出信号の位相差から得られたカルマン渦の周波数に基づいて流路１２を流れる被測流体の流量を演算する。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように構成された従来の超音波式渦流量計では、流体入出孔２２，２４の全長が短く（Ｌｂ）、流体入出孔２６，２８の全長が長く（Ｌａ）形成されているため、カルマン渦の発生に伴って被測流体が渦発生体１６の上面側に開口する流体入出孔２２と２６に流入されるとき、流体入出孔２２と２６との全長が異なる分、全長の長い流体入出孔２６において、時間的な遅れが生じるという問題があった。
【００２０】
そのため、従来は、渦発生体の側面に開口する各流体入出孔２２，２４，２６，２８の位置が流路１２の中心に対して対称な配置とすることができないため、流路１２内部の流速分布の違いにより変調量にばらつきが生じ、これにより、器差が悪化するおそれがあった。
【００２１】
さらに、２つの超音波伝搬通路１８，２０により検出される検出値を比較することにより位相変調量を求める方式の超音波式渦流量計においては、２つの超音波伝搬通路１８，２０内部の渦の検出発生タイミングにずれが生じるため、このずれが位相変調量に影響を及ぼし、この結果、流量の計測誤差を生じさせる。
【００２２】
そこで、本発明は、上記課題を解決した超音波式渦流量計を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は以下のような特徴を有する。
【００２４】
上記請求項１記載の発明は、被測流体が流れる流路が形成された流量計本体と、流路内に流れ方向と直交するように設けられた渦発生体と、渦発生体の長手方向に延在する複数の第１の通路と、複数の第１の通路夫々に設けられ、当該各第１の通路内を流通する被測流体の流れを検出する超音波センサと、複数の第１の通路夫々に設けられ、当該各第１の通路と前記渦発生体の側壁とを連通する一対の第２の通路と、を備えた超音波式渦流量計において、複数の第１の通路同士を被測流体の流れ方向の上流側と下流側に位置するように設けたものであり、第２の通路の全長を全て同一寸法にできるので、複数の通路内部の交番的な流れの発生タイミングが同じになり、複数の通路によるカルマン渦の時間的な検出ずれを解消することができ、複数の通路内部の流速分布の違いによる器差の悪化を防止できる。
【００２５】
請求項２記載の発明は、第１の通路に連通する一対の第２の通路の双方の長さを同一寸法としたものであり、第２の通路に流入または流出する被測流体の通過時間が同一になり、一対の超音波センサで検出されるカルマン渦の検出遅れを解消することができる。
【００２７】
請求項３記載の発明は、複数の第１の通路内を流通する被測流体の流れを検出する複数の超音波センサから出力された各検出信号の位相差を比較する位相比較手段と、位相比較手段による位相比較結果から被測流体の流量を演算する流量演算手段と、を備えており、被測流体の温度変化や脈動などの両超音波センサが同相に受ける外乱をキャンセルすることができる。そのため、夫々位相比較した際に得られる位相変調信号（渦信号）が正弦的に変化し、これにより、ノイズの重畳が軽減でき、渦検出パルスの欠落を防止できると共に、低流量計測時の計測感度を向上させることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２９】
図１は本発明になる超音波式渦流量計の第１実施例の構成図である。また、図２は図１中Ｂ−Ｂ線に沿う縦断面図である。また、図３は図１中Ｃ−Ｃ線に沿う横断面図である。尚、図１乃至図３において、前述した図１４及び図１５と同一部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
【００３０】
図１乃至図３に示されるように、超音波式渦流量計７０は、渦発生体１６Ａの延在方向に貫通する一対の超音波伝搬通路（第１の通路）１８Ａ，２０Ａが被測流体の流れ方向（上下流側）に並ぶように配置されている。すなわち、一方の超音波伝搬通路１８Ａは、正面１６ａに近接する上流側に位置し、他方の超音波伝搬通路２０Ａは、正面１６ａから離間した下流側に位置する。
【００３１】
従って、超音波伝搬通路１８Ａ，２０Ａの一端には、送信用超音波センサ３０Ａ，３２Ａが対向しており、超音波伝搬通路１８Ａ，２０Ａの他端には、受信用超音波センサ３４Ａ，３６Ａが対向している。超音波センサ３０Ａ，３２Ａ及び３４Ａ，３６Ａは、保持部材３８Ａ，４０Ａの取付孔３８ａ，３８ｂ，４０ａ，４０ｂが夫々超音波伝搬通路１８Ａ，２０Ａの端部に対して延在方向から連通されており、超音波センサ３０Ａ，３２Ａから送信された超音波が超音波伝搬通路１８Ａ，２０Ａを直進して超音波センサ３４Ａ，３６Ａに到達するように設けられている。そのため、超音波センサ３０，３２から送信された超音波は、超音波伝搬通路１８Ａ，２０Ａの内壁で反射する際のノイズの影響を受けにくくなっている。
尚、第１実施例の演算部４７Ａは、前述した演算部４７と同一構成である。
【００３２】
図４は第１実施例の渦発生体１６Ａを下流側からみた縦断面図である。図５は図４中Ｄ−Ｄ線に沿う縦断面図である。図６は図４中Ｅ−Ｅ線に沿う縦断面図である。
図４及び図５に示されるように、渦発生体１６ＡのＤ−Ｄ断面では、超音波伝搬通路１８Ａ，２０Ａに連通する流体入出孔２６，２８が夫々斜面１６ｂ，１６ｃに向かって形成されている。超音波伝搬通路１８Ａ，２０Ａは、渦発生体１６Ａの中心線Ｏ上で被測流体の流れ方向に並んでいるため、斜面１６ｂ，１６ｃの開口までの距離が等しくなる位置に設けられている。そのため、流体入出孔２６，２８は、超音波伝搬通路１８Ａ，２０Ａから斜面１６ｂ，１６ｃまでの全長（Ｌ３＝Ｌ４）が同一寸法になっている。
【００３３】
図４及び図６に示されるように、渦発生体１６ＡのＥ−Ｅ断面では、超音波伝搬通路１８Ａ，２０Ａに連通する流体入出孔２２Ａ，２４Ａが夫々斜面１６ｂ，１６ｃに向かって形成されている。超音波伝搬通路１８Ａ，２０Ａは、被測流体の流れ方向に並んでいるため、斜面１６ｂ，１６ｃの開口までの距離が等しくなる位置に設けられている。そのため、流体入出孔２２Ａ，２４Ａは、超音波伝搬通路１８Ａ，２０Ａから斜面１６ｂ，１６ｃまでの全長（Ｌ１＝Ｌ２）が同一寸法になっている。
【００３４】
このように、流体入出孔２２Ａ，２４Ａ，２６Ａ，２８Ａの全長が同一寸法（Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ３＝Ｌ４）になるため、カルマン渦１７の発生に伴う圧力変化を検出する際、流体入出孔２２Ａと流体入出孔２６Ａから超音波伝搬通路１８Ａ，２０Ａに流入する被測流体の流入タイミング、及び流体入出孔２４Ａと流体入出孔２８Ａから超音波伝搬通路１８Ａ，２０Ａに流入する被測流体の流入タイミングが一致してカルマン渦１７の検出遅れを解消することができる。
【００３５】
これにより、複数の通路（流体入出孔２２Ａと２６Ａ、２４Ａと２８Ａ）内部の交番的な流れの発生タイミングが同じになり、複数の通路（流体入出孔２２Ａ，２４Ａ，２６Ａ，２８Ａ）によるカルマン渦の時間的な検出ずれを解消することができる。その結果、複数の通路（流体入出孔２２Ａ，２４Ａ，２６Ａ，２８Ａ）内部の流速分布の違いによる器差の悪化を防止でき、流量計測精度をより高めることができる。
【００３６】
流量計測時は、受信用超音波センサ３４Ａ，３６Ａにより超音波伝搬通路１８Ａ，２０Ａにカルマン渦１７の発生に伴う交番的な流れが検出され、受信用超音波センサ３４Ａ，３６Ａから出力された検出信号同士を比較することで、被測流体の温度変化や脈動などの外乱をキャンセルしながら流量を求めることができる。そのため、受信用超音波センサ３４Ａ，３６Ａから出力される信号の位相差を比較して夫々が同じように受ける外乱による音速変化をキャンセルし、流路１２の圧力脈動による流体音速変化（断熱圧縮）の影響による誤計測を防止できる。
【００３７】
また、流体入出孔２２Ａ，２４Ａ，２６Ａ，２８Ａの全長を全て同一寸法（Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ３＝Ｌ４）にできるので、２つの超音波伝搬通路１８Ａ，２０Ａ内部の揺らぎ発生タイミングが同じになるため、夫々の位相差出力は、正弦的に変化し、ノイズが重畳されないため、渦検出パルスの欠落を防止できると共に、低流量計測時の計測感度を向上させることができる。
【００３８】
次に第２実施例の超音波式渦流量計８０について説明する。
図７は第２実施例の渦発生体１６Ｂを下流側からみた縦断面図である。図８は図７中Ｆ−Ｆ線に沿う縦断面図である。図９は図７中Ｇ−Ｇ線に沿う縦断面図である。
【００３９】
図７及び図８に示されるように、渦発生体１６ＢのＦ−Ｆ断面では、超音波伝搬通路１８Ｂ，２０Ｂに連通する流体入出孔２６Ｂ，２８Ｂが異なる角度で斜面１６ｂに向かって形成されている。超音波伝搬通路１８Ａ，２０Ａは、渦発生体１６Ｂの中心線Ｏ上で被測流体の流れ方向に並んでいるため、斜面１６ｂの開口までの距離が等しくなる位置に設けられている。そのため、流体入出孔２６Ｂ，２８Ｂは、Ｖ字状に形成され、斜面１６ｂで交差して連通するように形成されており、超音波伝搬通路１８Ｂ，２０Ｂから斜面１６ｂまでの全長（Ｌ３＝Ｌ４）が同一寸法になっている。
【００４０】
図７及び図９に示されるように、渦発生体１６ＢのＧ−Ｇ断面では、超音波伝搬通路１８Ｂ，２０Ｂに連通する流体入出孔２２Ｂ，２４Ｂが異なる角度で斜面１６ｃに向かって形成されている。超音波伝搬通路１８Ｂ，２０Ｂは、被測流体の流れ方向に並んでいるため、斜面１６ｃの開口までの距離が等しくなる位置に設けられている。そのため、流体入出孔２２Ｂ，２４Ｂは、Ｖ字状に形成され、斜面１６ｃで交差して連通するように形成されており、超音波伝搬通路１８Ｂ，２０Ｂから斜面１６ｃまでの全長（Ｌ１＝Ｌ２）が同一寸法になっている。
【００４１】
そのため、上記第１実施例と同様、流体入出孔２２Ａ，２４Ａ，２６Ａ，２８Ａの全長が同一寸法（Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ３＝Ｌ４）になるため、カルマン渦１７の発生に伴う圧力変化を検出する際、流体入出孔２２Ａと流体入出孔２６Ａから超音波伝搬通路１８Ａ，２０Ａに流入する被測流体の流入タイミング、及び流体入出孔２４Ａと流体入出孔２８Ａから超音波伝搬通路１８Ａ，２０Ａに流入する被測流体の流入タイミングが一致してカルマン渦１７の検出遅れを解消することができる。これにより、安定したカルマン渦１７の検出ができる。
【００４２】
次に第３実施例の超音波式渦流量計９０について説明する。
図１０は第３実施例の渦発生体１６Ｃを下流側からみた縦断面図である。図１１は図１０中Ｈ−Ｈ線に沿う縦断面図である。図１２は図１０中Ｉ−Ｉ線に沿う縦断面図である。
【００４３】
図１０及び図１１に示されるように、渦発生体１６ＣのＨ−Ｈ断面では、超音波伝搬通路１８Ｃ，２０Ｃに連通する流体入出孔２６Ｃ，２８Ｃが夫々斜面１６ｂ，１６ｃに向かって形成されている。超音波伝搬通路１８Ｃ，２０Ｃは、夫々個別の流量計を構成するものであり、２組のセンサ出力をキャンセルするものではなく、通常の超音波式渦流量計が２組設けられているものである。
【００４４】
また、超音波伝搬通路１８Ｃ，２０Ｃは、渦発生体１６Ｂの中心線Ｏ上で被測流体の流れ方向に並んでいるが、夫々独立した計測経路を構成するため、流体入出孔２６Ｃと２８Ｃとの全長が異なる（Ｌ３≠Ｌ４）。
【００４５】
図１０及び図１２に示されるように、渦発生体１６ＢのＩ−Ｉ断面では、超音波伝搬通路１８Ｃ，２０Ｃに連通する流体入出孔２２Ｃ，２４Ｃが夫々斜面１６ｂ，１６ｃに向かって形成されている。尚、流体入出孔２２Ｃ，２４Ｃは、上記Ｈ−Ｈ断面と同様に、全長が異なっている（Ｌ１≠Ｌ２）。
【００４６】
そして、超音波伝搬通路１８Ｃに連通された流体入出孔２２Ｃと２８Ｃとの全長は同一（Ｌ１＝Ｌ４）であり、超音波伝搬通路２０Ｃに連通された流体入出孔２４Ｃと２６Ｃとの全長は同一（Ｌ２＝Ｌ３）である。
【００４７】
従って、超音波伝搬通路１８Ｃと超音波伝搬通路２０Ｃにおいては、夫々斜面１６ｂ，１６ｃに連通される流体入出孔２２Ｃ，２８Ｃ、流体入出孔２４Ｃ，２６Ｃの全長が等しいので、個々の超音波伝搬通路１８Ｃ，２０Ｃにおいて、全長の差によるカルマン渦検出動作の遅れが生じないようになっている。
【００４８】
図１３は第３実施例の超音波式渦流量計９０の構成図である。
図１３に示されるように、超音波式渦流量計９０は、渦発生体１６Ｃの延在方向に貫通する一対の超音波伝搬通路１８Ｃ，２０Ｃが被測流体の流れ方向（上下流側）に並ぶように配置されている。一方の超音波伝搬通路１８Ｃは、正面１６ａに近接する上流側に位置し、他方の超音波伝搬通路２０Ｃは、正面１６ａから離間した下流側に位置する。
【００４９】
そして、超音波伝搬通路１８Ｃ，２０Ｃの一端には、送信用超音波センサ３０Ｃ，３２Ｃが対向しており、超音波伝搬通路１８Ｃ，２０Ｃの他端には、受信用超音波センサ３４Ｃ，３６Ｃが対向している。
【００５０】
第３実施例では、超音波伝搬通路１８Ｃの両端に設けられた超音波センサ３０Ｃ，３４Ｃが第１の流量計を構成し、超音波伝搬通路２０Ｃの両端に設けられた超音波センサ３６Ｃ，３８Ｃが第２の流量計を構成している。
【００５１】
送信用超音波センサ３０Ｃ，３２Ｃから発信された超音波は、超音波伝搬通路１８Ｃ，２０Ｃ内の流体中を伝搬して受信用超音波センサ３４Ｃ，３６Ｃに受信される。また、受信用超音波センサ３４Ｃ，３６Ｃは、超音波を受信すると、その夫々の検出信号を演算部４７Ｃに出力する。
【００５２】
演算部４７Ｃは、アンプ回路４８，５０、波形整形回路５２，５４、流量演算回路６２、平均化回路６８、表示回路６４、出力回路６６を有する。そして、流量演算回路６２では、受信用超音波センサ３４と３６とから出力された各検出信号からカルマン渦の周波数に基づいて流路１２を流れる被測流体の流量を並列処理で演算する。そして、平均化回路６８では、受信用超音波センサ３４，３６により計測された検出信号から得られた２種類の流量値の平均値を算出して表示回路６４、出力回路６６に出力する。
【００５３】
このように、超音波式渦流量計９０では、種類の流量値の平均値を算出するため、受信用超音波センサ３４，３６の測定誤差によるばらつきを小さくして計測精度を安定化することができる。
【００５４】
また、超音波式渦流量計９０では、２系統の流量計のうち一方が故障した場合でも他方の流量計で流量を計測することもできる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、複数の第１の通路同士を被測流体の流れ方向の上流側と下流側に位置するように設けたため、第２の通路の全長を全て同一寸法にできるので、複数の通路内部の交番的な流れの発生タイミングが同じになり、複数の通路によるカルマン渦の時間的な検出ずれを解消することができ、複数の通路内部の流速分布の違いによる器差の悪化を防止でき、各超音波センサにおける超音波の変調条件を同一にして計測精度を高めることができる。
【００５６】
請求項２記載の発明によれば、第１の通路に連通する一対の第２の通路の双方の長さを同一寸法としたため、第２の通路に流入または流出する被測流体の通過時間が同一になり、一対の超音波センサで検出されるカルマン渦の検出遅れを解消することができる。
【００５８】
請求項３記載の発明によれば、複数の第１の通路内を流通する被測流体の流れを検出する複数の超音波センサから出力された各検出信号の位相差を比較する位相比較手段と、位相比較手段による位相比較結果から被測流体の流量を演算する流量演算手段と、を備えてなるため、被測流体の温度変化や脈動などの両超音波センサが同相に受ける外乱をキャンセルすることができ、より一層計測精度を高めることができる。そのため、夫々位相比較した際に得られる位相変調信号（渦信号）が正弦的に変化し、これにより、ノイズの重畳を軽減でき、渦検出パルスの欠落を防止できると共に、低流量計測時の計測感度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる超音波式渦流量計の第１実施例の構成図である。
【図２】図１中Ｂ−Ｂ線に沿う縦断面図である。
【図３】図１中Ｃ−Ｃ線に沿う横断面図である。
【図４】第１実施例の渦発生体１６Ａを下流側からみた縦断面図である。
【図５】図４中Ｄ−Ｄ線に沿う縦断面図である。
【図６】図４中Ｅ−Ｅ線に沿う縦断面図である。
【図７】第２実施例の渦発生体１６Ｂを下流側からみた縦断面図である。
【図８】図７中Ｆ−Ｆ線に沿う縦断面図である。
【図９】図７中Ｇ−Ｇ線に沿う縦断面図である。
【図１０】第３実施例の渦発生体１６Ｃを下流側からみた縦断面図である。
【図１１】図１０中Ｈ−Ｈ線に沿う縦断面図である。
【図１２】図１０中Ｉ−Ｉ線に沿う縦断面図である。
【図１３】第３実施例の超音波式渦流量計９０の構成図である。
【図１４】従来の超音波式渦流量計の一例を示す構成図である。
【図１５】図１４中Ａ−Ａ線に沿う縦断面図である。
【符号の説明】
１０，７０，８０，９０超音波式渦流量計
１２流路
１４流量計本体
１６Ａ〜１６Ｄ渦発生体
１８Ａ〜１８Ｄ，２０Ａ〜２０Ｄ通路
２２Ａ〜２２Ｄ，２４Ａ〜２４Ｄ，２６Ａ〜２６Ｄ，２８Ａ〜２８Ｄ流体入出孔
３０Ａ〜３０Ｄ，３２Ａ〜３２Ｄ送信用超音波センサ
３４Ａ〜３４Ｄ，３６Ａ〜３６Ｄ受信用超音波センサ
３８，４０保持部材
３８ａ，３８ｂ，４０ａ，４０ｂ取付孔
４６発振回路
４７演算部
４８，５０アンプ回路
５２，５４波形整形回路
５６位相比較回路
６２流量演算回路
６８平均化回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic vortex flow meter, and more particularly to an ultrasonic vortex flow meter that measures the flow rate of a gas as a fluid to be measured using an ultrasonic sensor.
[0002]
[Prior art]
In general, in a conventional ultrasonic vortex flowmeter, a vortex generator extending in a direction perpendicular to the flow direction is provided in a flow path in which a fluid to be measured flows, and one or two vortex generators are provided downstream of the vortex generator. A set of ultrasonic sensors is provided to detect Karman vortices generated downstream of the vortex generator. One set of ultrasonic sensors is provided in the flow path so as to face each other, one is a transmitting side that transmits ultrasonic waves, and the other is a receiving side that receives ultrasonic waves propagated in the fluid to be measured It becomes.
[0003]
In this type of ultrasonic vortex flowmeter, the phase modulation that the ultrasonic wave receives from the fluid to be measured is detected, and the flow rate of the fluid to be measured is obtained from this phase modulation amount. Measurement error due to erroneous flow rate measurement is reduced by fluid sound velocity change (adiabatic compression) due to pressure pulsation.
[0004]
Furthermore, by comparing the amount of phase modulation detected by each of the two ultrasonic sensors, an ultrasonic vortex configured to cancel the change in the sound velocity of the fluid (adiabatic compression) due to a temperature change or pressure pulsation affecting the phase modulation. There is also a flow meter. Here, this type of ultrasonic vortex flowmeter will be described in more detail.
[0005]
This type of ultrasonic vortex flowmeter includes a flowmeter body in which a flow path for the fluid to be measured is formed, a vortex generator provided in the flow path so as to be orthogonal to the flow direction, a plurality of first passages extending longitudinally, provided each of the plurality of first passages husband, an ultrasonic sensor for detecting the flow of the measurement fluid that flows through the respective first passage, a plurality of provided s first passage husband, and a pair of second passage communicating the side wall of each of the first passage and the vortex generation body consists of ultrasonic sensors each is for one Karman vortex It is configured to receive phase modulation in the reverse direction, and the generation of alternating Karman vortices is detected by comparing the phases of the ultrasonic waves subjected to phase modulation obtained from the ultrasonic sensors. As a result, disturbances received in the same phase by both ultrasonic sensors, such as temperature change and pulsation of the fluid to be measured, are canceled.
[0006]
Next, the ultrasonic vortex flowmeter according to the conventional technique will be described with reference to FIGS.
[0007]
FIG. 14 is a block diagram showing an example of a conventional ultrasonic vortex flowmeter. FIG. 15 is a longitudinal sectional view taken along line AA in FIG.
[0008]
As shown in FIGS. 14 and 15, the ultrasonic vortex flowmeter 10 includes a flowmeter body 14 having a flow path 12 through which city gas as a fluid to be measured flows, and a flow path 12 of the flowmeter body 14. And a vortex generator 16 extending in a vertical direction perpendicular to the flow direction of the fluid to be measured (indicated by an arrow in FIG. 14). The vortex generator 16 has a substantially trapezoidal cross section when viewed in the axial direction.
[0009]
Then, in the process in which the fluid to be measured flows to the downstream side while colliding with the front surface 16 a of the vortex generator 16 facing the upstream side, Karman vortices 17 are alternately generated on the left and right sides of the vortex generator 16. Since the cycle in which the Karman vortex is generated is proportional to the flow velocity of the fluid to be measured, the flow rate of the fluid to be measured can be obtained by detecting the generation frequency of the Karman vortex generated in the fluid to be measured.
[0010]
The vortex generator 16 penetrates so that a pair of ultrasonic propagation paths (first paths) 18 and 20 arranged in a direction orthogonal to the flow direction of the fluid to be measured extend in the longitudinal direction. The ultrasonic wave propagation paths 18 and 20 are communicated with first to fourth fluid inlet / outlet holes 22, 24, 26, and 28 that open to slopes 16 b and 16 c formed on the downstream side of the vortex generator 16, respectively. .
[0011]
Since the ultrasonic propagation paths 18 and 20 are arranged in a direction perpendicular to the flow direction of the fluid to be measured, each fluid inlet / outlet (pressure introduction hole) 22, 24, 26, 28 (second path) is The vortex generators 16 are shifted in the longitudinal direction (height direction) of the vortex generators 16 so that they do not cross each other. The fluid inlet / outlet holes 22 and 24 have a long total length (La) from the ultrasonic propagation passages 18 and 20 to the inclined surfaces 16b and 16c, and the fluid inlet / outlet holes 26 and 28 extend from the ultrasonic propagation passages 18 and 20. The total length until opening to the inclined surfaces 16b and 16c is short (Lb) (La> Lb).
[0012]
One end of the first fluid inlet / outlet hole 22 opens on the inclined surface 16 b and the other end communicates with the ultrasonic wave propagation path 18. The second fluid inlet / outlet hole 24 has one end opened to the inclined surface 16 c and the other end communicated with the ultrasonic wave propagation passage 20. The third fluid inlet / outlet hole 26 has one end opened to the inclined surface 16 b and the other end communicated with the ultrasonic wave propagation passage 20. The fourth fluid inlet / outlet hole 28 has one end opened to the inclined surface 16 c and the other end communicated with the ultrasonic wave propagation passage 18.
[0013]
Accordingly, when a Karman vortex is generated in the fluid to be measured flowing downstream of the vortex generator 16, a pressure difference is generated on both the left and right sides of the vortex generator 16 due to a pressure change accompanying the generation of the Karman vortex. A flow of the fluid to be measured (indicated by a broken line in FIG. 14) is generated in the ultrasonic wave propagation paths 18 and 20 extending to. That is, in the ultrasonic wave propagation paths 18 and 20, a reverse flow is alternately generated at the same cycle as the generation of the Karman vortex.
[0014]
Thus, in the conventional one, since the ultrasonic propagation paths 18 and 20 are arranged in a direction orthogonal to the flow direction of the fluid to be measured, the total length of the fluid inlet / outlet holes 22 and 24 and the fluid inlet / outlet holes 26 and 28 is increased. The time required for inflow and discharge of the fluid to be measured when the Karman vortices are alternately generated on both sides of the vortex generator 16 cannot be made the same.
[0015]
At the upper and lower ends of the vortex generator 16, holding members 38 and 40 for holding the transmitting ultrasonic sensors 30 and 32 and the receiving ultrasonic sensors 34 and 36 are provided. Each ultrasonic sensor 30, 32, 34, 36 is held by mounting holes 38 a, 38 b, 40 a, 40 b provided in the holding members 38, 40.
[0016]
The mounting holes 38 a, 38 b, 40 a, 40 b into which the ultrasonic sensors 30, 32, 34, 36 are inserted communicate with both end openings of the ultrasonic propagation paths 18, 20. The ultrasonic waves transmitted from the transmission ultrasonic sensors 30 and 32 propagate through the fluid in the ultrasonic propagation paths 18 and 20 and are received by the reception ultrasonic sensors 34 and 36. At that time, the ultrasonic wave propagating in the ultrasonic propagation paths 18 and 20 is flow velocity of the fluid to be measured flowing in the ultrasonic propagation paths 18 and 20 due to the pressure difference between the upper and lower sides of the vortex generator 16 accompanying the generation of Karman vortex. Is modulated by. Therefore, the detection signals output from the reception ultrasonic sensors 34 and 36 are demodulated to detect the Karman vortex generation frequency, and the flow rate of the fluid to be measured flowing in the flow path 12 is measured based on this frequency. it can.
[0017]
The transmitting ultrasonic sensors 30 and 32 are connected to the oscillation circuit 46, and vibrate by a signal from the oscillation circuit 46 to transmit ultrasonic waves into the fluid in the ultrasonic propagation paths 18 and 20. The ultrasonic waves propagated in the ultrasonic propagation paths 18 and 20 are received by the reception ultrasonic sensors 34 and 36. The receiving ultrasonic sensors 34 and 36 are connected to a calculation unit 47 that calculates the flow rate.
[0018]
The calculation unit 47 includes amplifier circuits 48 and 50, waveform shaping circuits 52 and 54, a phase comparison circuit 56, a flow rate calculation circuit 62, a display circuit 64, and an output circuit 66. In the flow rate calculation circuit 62, the flow rate of the fluid to be measured flowing through the flow path 12 based on the frequency of the Karman vortex obtained from the phase difference of the detection signals output from the receiving ultrasonic sensors 34 and 36 as will be described later. Is calculated.
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional ultrasonic vortex flowmeter configured as described above, the fluid inlet / outlet holes 22 and 24 have a short overall length (Lb) and the fluid inlet / outlet holes 26 and 28 have a long overall length (La). Therefore, when the measured fluid flows into the fluid inlet / outlet holes 22 and 26 opened on the upper surface side of the vortex generator 16 with the generation of the Karman vortex, the total length of the fluid inlet / outlet holes 22 and 26 is different. There is a problem that a time delay occurs in the long fluid inlet / outlet 26.
[0020]
Therefore, conventionally, the positions of the fluid inlet / outlet holes 22, 24, 26, 28 opened on the side surfaces of the vortex generator cannot be arranged symmetrically with respect to the center of the flow path 12. Due to the difference in the flow velocity distribution, the modulation amount varies, and there is a possibility that the instrumental error may be deteriorated.
[0021]
Furthermore, in the ultrasonic vortex flowmeter of the type that obtains the phase modulation amount by comparing the detection values detected by the two ultrasonic propagation paths 18 and 20, the vortices inside the two ultrasonic propagation paths 18 and 20 are used. Therefore, this deviation affects the phase modulation amount, resulting in a flow rate measurement error.
[0022]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an ultrasonic vortex flowmeter that solves the above-described problems.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention has the following features.
[0024]
According to the first aspect of the present invention, there is provided a flow meter body in which a flow path through which a fluid to be measured flows is formed, a vortex generator provided in the flow path so as to be orthogonal to the flow direction, and a longitudinal direction of the vortex generator a plurality of first passageway extending, provided each of the plurality of first passages husband, an ultrasonic sensor for detecting the flow of the measurement fluid that flows through the respective first passage, a plurality of first provided people in the passage husband, and a pair of second passage communicating the side wall between said respective first passage the vortex generator, the ultrasonic type vortex flowmeter provided with a plurality of first passage between Are arranged so that they are positioned on the upstream side and the downstream side in the flow direction of the fluid to be measured, and the entire length of the second passage can be made the same size, so that the alternate flow generation timing inside the plurality of passages The same, can eliminate the Karman vortex time detection deviation due to multiple passages, The deterioration of the instrumental error due to the difference of the flow velocity distribution inside the number of passages can be prevented.
[0025]
According to a second aspect of the invention, both the length of the pair of second passage communicating with the first passage is obtained by the same dimension, passing time of the measured fluid flow into or out the second passage And the detection delay of Karman vortices detected by a pair of ultrasonic sensors can be eliminated.
[0027]
According to a third aspect of the present invention, there is provided phase comparison means for comparing the phase differences of the respective detection signals output from the plurality of ultrasonic sensors for detecting the flow of the fluid under measurement flowing in the plurality of first passages, And a flow rate calculation means for calculating the flow rate of the fluid to be measured from the phase comparison result by the comparison means, and can cancel disturbances received by both ultrasonic sensors in the same phase, such as temperature change and pulsation of the fluid to be measured. . Therefore, the phase modulation signal (vortex signal) obtained when each phase is compared changes sinusoidally, thereby reducing noise superposition, preventing loss of vortex detection pulses, and measuring during low flow measurement. Sensitivity can be improved.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0029]
FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment of an ultrasonic vortex flowmeter according to the present invention. 2 is a longitudinal sectional view taken along line BB in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 1 to 3, the same parts as those in FIGS. 14 and 15 described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0030]
As shown in FIGS. 1 to 3, the ultrasonic vortex flowmeter 70 has a pair of ultrasonic propagation paths (first paths) 18A and 20A penetrating in the extending direction of the vortex generator 16A. It arrange | positions so that it may line up in the flow direction (upstream / downstream side). That is, one ultrasonic wave propagation path 18A is located on the upstream side close to the front surface 16a, and the other ultrasonic wave propagation path 20A is located on the downstream side separated from the front surface 16a.
[0031]
Therefore, the ultrasonic wave transmission paths 30A and 32A are opposed to one end of the ultrasonic wave propagation paths 18A and 20A, and the ultrasonic wave reception waves 34A and 36A are opposed to the other end of the ultrasonic wave propagation paths 18A and 20A. Opposite. In the ultrasonic sensors 30A, 32A and 34A, 36A, the mounting holes 38a, 38b, 40a, 40b of the holding members 38A, 40A are communicated with the ends of the ultrasonic wave propagation paths 18A, 20A from the extending direction. The ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic sensors 30A and 32A go straight through the ultrasonic propagation paths 18A and 20A and reach the ultrasonic sensors 34A and 36A. Therefore, the ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic sensors 30 and 32 are less susceptible to noise when reflected by the inner walls of the ultrasonic propagation paths 18A and 20A.
The calculation unit 47A of the first embodiment has the same configuration as the calculation unit 47 described above.
[0032]
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the vortex generator 16A of the first embodiment viewed from the downstream side. FIG. 5 is a longitudinal sectional view taken along line DD in FIG. 6 is a longitudinal sectional view taken along line EE in FIG.
As shown in FIGS. 4 and 5, in the DD cross section of the vortex generator 16A, fluid inlet / outlet holes 26 and 28 communicating with the ultrasonic wave propagation paths 18A and 20A are formed toward the inclined surfaces 16b and 16c, respectively. Yes. Since the ultrasonic propagation paths 18A and 20A are arranged in the flow direction of the fluid to be measured on the center line O of the vortex generator 16A, they are provided at positions where the distances to the openings of the inclined surfaces 16b and 16c are equal. Therefore, the fluid inlet / outlet holes 26 and 28 have the same overall length (L3 = L4) from the ultrasonic propagation paths 18A and 20A to the inclined surfaces 16b and 16c.
[0033]
As shown in FIGS. 4 and 6, in the EE cross section of the vortex generator 16 A, fluid inlet / outlet holes 22 A and 24 A communicating with the ultrasonic wave propagation paths 18 A and 20 A are formed toward the inclined surfaces 16 b and 16 c, respectively. Yes. Since the ultrasonic propagation paths 18A and 20A are arranged in the flow direction of the fluid to be measured, the ultrasonic propagation paths 18A and 20A are provided at positions where the distances to the openings of the inclined surfaces 16b and 16c are equal. Therefore, the fluid inlet / outlet holes 22A and 24A have the same overall length (L1 = L2) from the ultrasonic wave propagation paths 18A and 20A to the inclined surfaces 16b and 16c.
[0034]
Thus, since the fluid inlet / outlet holes 22A, 24A, 26A, and 28A have the same overall length (L1 = L2 = L3 = L4), the fluid inlet / outlet hole 22A is detected when the pressure change accompanying the generation of the Karman vortex 17 is detected. And the inflow timing of the fluid to be measured flowing into the ultrasonic propagation passages 18A and 20A from the fluid inlet / outlet 26A, and the inflow timing of the fluid to be measured flowing into the ultrasonic propagation passages 18A and 20A from the fluid inlet / outlet 24A and the fluid inlet / outlet 28A. And the detection delay of the Karman vortex 17 can be eliminated.
[0035]
Thereby, the generation timing of the alternating flow inside the plurality of passages (fluid inlet / outlet holes 22A and 26A, 24A and 28A) becomes the same, and the Karman vortex by the plurality of passages (fluid inlet / outlet holes 22A, 24A, 26A, 28A). It is possible to eliminate the temporal detection deviation. As a result, deterioration of the instrumental error due to the difference in flow velocity distribution inside the plurality of passages (fluid inlet / outlet holes 22A, 24A, 26A, 28A) can be prevented, and the flow rate measurement accuracy can be further improved.
[0036]
At the time of flow rate measurement, the alternating flow accompanying the generation of the Karman vortex 17 is detected in the ultrasonic propagation paths 18A and 20A by the reception ultrasonic sensors 34A and 36A, and the detection is output from the reception ultrasonic sensors 34A and 36A. By comparing the signals, the flow rate can be obtained while canceling disturbance such as temperature change and pulsation of the fluid to be measured. Therefore, the phase difference between the signals output from the receiving ultrasonic sensors 34A and 36A is compared to cancel the sound speed change caused by the disturbance received in the same way, and the fluid sound speed change caused by pressure pulsation in the flow path 12 (adiabatic compression). Incorrect measurement due to the influence of
[0037]
Further, since the entire length of the fluid inlet / outlet holes 22A, 24A, 26A, and 28A can be made the same dimension (L1 = L2 = L3 = L4), the fluctuation generation timings inside the two ultrasonic wave propagation paths 18A, 20A are the same. Since each phase difference output changes sinusoidally and noise is not superimposed, it is possible to prevent missing vortex detection pulses and improve measurement sensitivity during low flow rate measurement.
[0038]
Next, the ultrasonic vortex flowmeter 80 of the second embodiment will be described.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of the vortex generator 16B of the second embodiment as viewed from the downstream side. FIG. 8 is a longitudinal sectional view taken along line FF in FIG. FIG. 9 is a longitudinal sectional view taken along line GG in FIG.
[0039]
As shown in FIGS. 7 and 8, in the FF cross section of the vortex generator 16B, fluid inlet / outlet holes 26B and 28B communicating with the ultrasonic wave propagation paths 18B and 20B are formed at different angles toward the inclined surface 16b. Yes. Since the ultrasonic propagation paths 18A and 20A are arranged in the flow direction of the fluid to be measured on the center line O of the vortex generator 16B, the ultrasonic propagation paths 18A and 20A are provided at positions where the distances to the openings of the inclined surfaces 16b are equal. Therefore, the fluid inlet / outlet holes 26B and 28B are formed in a V shape and are formed so as to cross and communicate with each other at the inclined surface 16b, and the total length from the ultrasonic wave propagation paths 18B and 20B to the inclined surface 16b (L3 = L4). Have the same dimensions.
[0040]
As shown in FIGS. 7 and 9, in the GG cross section of the vortex generator 16B, fluid inlet / outlet holes 22B and 24B communicating with the ultrasonic wave propagation paths 18B and 20B are formed at different angles toward the inclined surface 16c. Yes. Since the ultrasonic propagation paths 18B and 20B are arranged in the flow direction of the fluid to be measured, the ultrasonic propagation paths 18B and 20B are provided at positions where the distances to the openings of the inclined surfaces 16c are equal. Therefore, the fluid inlet / outlet holes 22B and 24B are formed in a V shape and are formed so as to intersect and communicate with each other at the inclined surface 16c, and the total length from the ultrasonic wave propagation paths 18B and 20B to the inclined surface 16c (L1 = L2). Have the same dimensions.
[0041]
Therefore, as in the first embodiment, the fluid inlet / outlet holes 22A, 24A, 26A, and 28A have the same overall length (L1 = L2 = L3 = L4), so that a pressure change accompanying the generation of the Karman vortex 17 is detected. At this time, the inflow timing of the fluid to be measured flowing into the ultrasonic propagation passages 18A and 20A from the fluid inlet / outlet 22A and the fluid inlet / outlet 26A, and the ultrasonic propagation passages 18A and 20A from the fluid inlet / outlet 24A and the fluid inlet / outlet 28A. The detection timing of the Karman vortex 17 can be eliminated by matching the inflow timing of the fluid to be measured. Thereby, the stable Karman vortex 17 can be detected.
[0042]
Next, an ultrasonic vortex flow meter 90 of the third embodiment will be described.
FIG. 10 is a longitudinal sectional view of the vortex generator 16C of the third embodiment as viewed from the downstream side. FIG. 11 is a longitudinal sectional view taken along line HH in FIG. 12 is a longitudinal sectional view taken along the line II in FIG.
[0043]
As shown in FIGS. 10 and 11, in the HH cross section of the vortex generator 16 C, fluid inlet / outlet holes 26 C and 28 C communicating with the ultrasonic wave propagation paths 18 C and 20 C are formed toward the inclined surfaces 16 b and 16 c, respectively. Yes. The ultrasonic propagation paths 18C and 20C constitute individual flow meters, respectively, and do not cancel two sets of sensor outputs, but are provided with two sets of normal ultrasonic vortex flow meters. is there.
[0044]
The ultrasonic wave propagation paths 18C and 20C are arranged in the flow direction of the fluid to be measured on the center line O of the vortex generator 16B. However, in order to form independent measurement paths, the fluid inlet / outlet holes 26C and 28C Are different in length (L3 ≠ L4).
[0045]
As shown in FIGS. 10 and 12, in the II cross section of the vortex generator 16B, fluid inlet / outlet holes 22C and 24C communicating with the ultrasonic wave propagation paths 18C and 20C are formed toward the inclined surfaces 16b and 16c, respectively. Yes. The fluid inlet / outlet holes 22C and 24C have different overall lengths (L1 ≠ L2), similar to the HH cross section.
[0046]
The total length of the fluid inlet / outlet holes 22C and 28C communicated with the ultrasonic propagation passage 18C is the same (L1 = L4), and the total length of the fluid inlet / outlet holes 24C and 26C communicated with the ultrasonic propagation passage 20C is the same. (L2 = L3).
[0047]
Therefore, in the ultrasonic wave propagation path 18C and the ultrasonic wave propagation path 20C, since the fluid inlet / outlet holes 22C and 28C and the fluid inlet / outlet holes 24C and 26C communicating with the inclined surfaces 16b and 16c are equal in length, the individual ultrasonic wave propagation paths In 18C and 20C, there is no delay in the Karman vortex detection operation due to the difference in total length.
[0048]
FIG. 13 is a block diagram of an ultrasonic vortex flow meter 90 of the third embodiment.
As shown in FIG. 13, in the ultrasonic vortex flowmeter 90, a pair of ultrasonic propagation paths 18C and 20C penetrating in the extending direction of the vortex generator 16C are arranged in the flow direction (upstream / downstream side) of the fluid to be measured. They are arranged side by side. One ultrasonic wave propagation path 18C is located on the upstream side close to the front surface 16a, and the other ultrasonic wave propagation path 20C is located on the downstream side separated from the front surface 16a.
[0049]
The ultrasonic wave propagation paths 18C and 20C are opposed to the transmission ultrasonic sensors 30C and 32C, and the ultrasonic wave propagation paths 18C and 20C are opposite to the reception ultrasonic sensors 34C and 36C. Opposite.
[0050]
In the third embodiment, the ultrasonic sensors 30C and 34C provided at both ends of the ultrasonic propagation passage 18C constitute a first flow meter, and the ultrasonic sensors 36C and 38C provided at both ends of the ultrasonic propagation passage 20C. Constitutes a second flow meter.
[0051]
The ultrasonic waves transmitted from the transmission ultrasonic sensors 30C and 32C propagate through the fluid in the ultrasonic propagation paths 18C and 20C and are received by the reception ultrasonic sensors 34C and 36C. In addition, when receiving ultrasonic waves, the receiving ultrasonic sensors 34C and 36C output respective detection signals to the calculation unit 47C.
[0052]
The calculation unit 47C includes amplifier circuits 48 and 50, waveform shaping circuits 52 and 54, a flow rate calculation circuit 62, an averaging circuit 68, a display circuit 64, and an output circuit 66. The flow rate calculation circuit 62 calculates the flow rate of the fluid to be measured flowing through the flow path 12 based on the frequency of the Karman vortex from the detection signals output from the reception ultrasonic sensors 34 and 36 in parallel processing. Then, the averaging circuit 68 calculates an average value of the two types of flow rate values obtained from the detection signals measured by the reception ultrasonic sensors 34 and 36 and outputs the average value to the display circuit 64 and the output circuit 66.
[0053]
As described above, since the ultrasonic vortex flowmeter 90 calculates the average value of the various flow values, it is possible to reduce the variation due to the measurement error of the reception ultrasonic sensors 34 and 36 and stabilize the measurement accuracy. it can.
[0054]
Further, in the ultrasonic vortex flow meter 90, even when one of the two flow meters fails, the flow rate can be measured with the other flow meter.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the invention, since a plurality of the first passage between so as to be positioned on the upstream side and the downstream side of the flow direction of the measured fluid, the overall length of the second passage Can be made the same size, the generation timing of the alternating flow inside the plurality of passages becomes the same, and the time detection deviation of Karman vortex due to the plurality of passages can be eliminated, and the flow velocity inside the plurality of passages The deterioration of the instrumental error due to the difference in distribution can be prevented, and the measurement accuracy can be improved by making the ultrasonic modulation conditions in each ultrasonic sensor the same.
[0056]
According to the second aspect of the present invention, since both the length of the pair of second passage communicating with the first passage and the same size, the passing time of the measured fluid flow into or out the second passage The detection delay of the Karman vortex detected by the pair of ultrasonic sensors can be eliminated.
[0058]
According to the third aspect of the invention, the phase comparison means for comparing the phase differences of the respective detection signals output from the plurality of ultrasonic sensors for detecting the flow of the fluid to be measured flowing through the plurality of first passages. And a flow rate calculation means for calculating the flow rate of the fluid to be measured from the phase comparison result by the phase comparison means, so that disturbances received by both ultrasonic sensors in the same phase, such as temperature change and pulsation of the fluid to be measured, are cancelled. Measurement accuracy can be further increased. Therefore, the phase modulation signal (vortex signal) obtained when each phase is compared changes sinusoidally, thereby reducing noise superposition, preventing loss of vortex detection pulses, and measuring during low flow measurement. Sensitivity can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment of an ultrasonic vortex flowmeter according to the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view taken along the line BB in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 1;
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the vortex generator 16A of the first embodiment as viewed from the downstream side.
5 is a longitudinal sectional view taken along line DD in FIG.
6 is a longitudinal sectional view taken along line EE in FIG.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a vortex generator 16B according to a second embodiment as viewed from the downstream side.
8 is a longitudinal sectional view taken along line FF in FIG.
9 is a longitudinal sectional view taken along line GG in FIG.
FIG. 10 is a longitudinal sectional view of a vortex generator 16C according to a third embodiment as viewed from the downstream side.
11 is a longitudinal sectional view taken along line HH in FIG.
12 is a longitudinal sectional view taken along line II in FIG.
FIG. 13 is a configuration diagram of an ultrasonic vortex flowmeter 90 according to a third embodiment.
FIG. 14 is a configuration diagram showing an example of a conventional ultrasonic vortex flowmeter.
15 is a longitudinal sectional view taken along line AA in FIG.
[Explanation of symbols]
10, 70, 80, 90 Ultrasonic vortex flow meter 12 Flow path 14 Flow meter body 16A-16D Vortex generators 18A-18D, 20A-20D Passages 22A-22D, 24A-24D, 26A-26D, 28A-28D Fluid Entry / exit holes 30A-30D, 32A-32D Transmission ultrasonic sensors 34A-34D, 36A-36D Reception ultrasonic sensors 38, 40 Holding members 38a, 38b, 40a, 40b Mounting holes 46 Oscillation circuit 47 Calculation units 48, 50 Amplifier Circuits 52 and 54 Waveform shaping circuit 56 Phase comparison circuit 62 Flow rate calculation circuit 68 Averaging circuit

Claims

A flow meter body in which a flow path for the fluid to be measured is formed;
A vortex generator provided in the flow path so as to be orthogonal to the flow direction;
A plurality of first passages extending in the longitudinal direction of the vortex generation body,
Provided people in the plurality of first passages husband, an ultrasonic sensor for detecting the flow of the measurement fluid that flows through the respective first passage,
Provided people the plurality of first passages husband, and a pair of second passage communicating the side wall between said respective first passage the vortex shedder,
In an ultrasonic vortex flowmeter equipped with
Ultrasonic type vortex flowmeter, characterized in that a first passage between said plurality so as to be positioned on the upstream side and the downstream side of the flow direction of the object to be measured on the fluid.

The ultrasonic vortex flowmeter according to claim 1 , wherein the length of both of the pair of second passages communicating with the first passage is the same.

Phase comparison means for comparing the phase differences of the detection signals output from the plurality of ultrasonic sensors for detecting the flow of the fluid under measurement flowing in the plurality of first passages;
Flow rate calculation means for calculating the flow rate of the fluid to be measured from the phase comparison result by the phase comparison means;
The ultrasonic vortex flowmeter according to claim 1, wherein the ultrasonic vortex flowmeter is provided.