JP6781627B2 - Ultrasonic flow meter, ultrasonic shock absorber, ultrasonic flow measurement method, ultrasonic buffer method, and ultrasonic shock absorber mounting method - Google Patents

Ultrasonic flow meter, ultrasonic shock absorber, ultrasonic flow measurement method, ultrasonic buffer method, and ultrasonic shock absorber mounting method Download PDF

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本発明は、流量計測時に配管から伝搬する超音波のノイズ成分を超音波吸収体で効率よく低減するための超音波流量計測技術に関する。 The present invention relates to an ultrasonic flow rate measurement technique for efficiently reducing an ultrasonic noise component propagating from a pipe during flow rate measurement by an ultrasonic absorber.

一般に、クランプオン式の超音波流量計は、配管の外側に取り付けられた一方のトランスデューサから配管内に向けて超音波を送信するとともに、同じく配管の外側に取り付けられた他方のトランスデューサにより、配管内を流れる流体を通過した超音波を受信し、その受信結果に応じて流体の流速および流量を計測するものとなっている。
この際、超音波送信器で得られる受信結果には、配管内を流れる流体を伝搬した流体伝搬波からなる信号成分のほか、配管の外周面、内周面、あるいは壁部内を伝搬した配管伝搬波からなるノイズ成分が含まれる。このため、このノイズ成分により、流量の計測精度が低下することになる。 In general, a clamp-on type ultrasonic flowmeter transmits ultrasonic waves into the pipe from one transducer mounted on the outside of the pipe, and the other transducer also mounted on the outside of the pipe transmits ultrasonic waves into the pipe. The ultrasonic waves that have passed through the fluid flowing through the water are received, and the flow velocity and flow rate of the fluid are measured according to the reception result.
At this time, the reception result obtained by the ultrasonic transmitter includes the signal component consisting of the fluid propagating wave propagating in the fluid flowing in the pipe, and the pipe propagating propagating in the outer peripheral surface, the inner peripheral surface, or the wall portion of the pipe. A noise component consisting of waves is included. Therefore, this noise component lowers the measurement accuracy of the flow rate.

従来、このようなノイズ成分を低減する技術として、配管の外周面にマット状の超音波吸収体を取り付けて、配管の外周面、内周面、あるいは壁部内を伝搬する配管伝搬波を吸収する技術が提案されている（例えば、特許文献１など参照）。
この超音波吸収体は、例えば、未架橋のブルチゴムなど、ゴムや高分子材料を主材料とする、弾性を有するマット状の弾性体からなる。 Conventionally, as a technique for reducing such a noise component, a mat-shaped ultrasonic absorber is attached to the outer peripheral surface of the pipe to absorb the pipe propagating wave propagating in the outer peripheral surface, the inner peripheral surface, or the wall of the pipe. A technique has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
This ultrasonic absorber is made of an elastic mat-like elastic body whose main material is rubber or a polymer material, such as uncrosslinked buruchi rubber.

超音波（音波）は、異なる媒質を伝搬する場合、媒質間の音響インピーダンスの差の大小によって、媒質界面における透過率および反射率が変化する。一般的には、配管とその外側の大気との音響インピーダンス差が大きいため、配管を伝搬する配管伝搬波が大気に伝搬する割合は小さい。一方、上記超音波吸収体は、大気と比較して音響インピーダンスが大きいため、配管との音響インピーダンス差は、配管とその外側の大気との音響インピーダンス差に比べて小さくなる。これにより、配管の外周面に超音波吸収体を取り付けることにより、配管伝搬波からなるノイズ成分を低減することができる。 When ultrasonic waves propagate in different media, the transmittance and reflectance at the medium interface change depending on the magnitude of the difference in acoustic impedance between the media. In general, since the acoustic impedance difference between the pipe and the atmosphere outside the pipe is large, the ratio of the pipe propagating wave propagating through the pipe propagating to the atmosphere is small. On the other hand, since the ultrasonic absorber has a larger acoustic impedance than the atmosphere, the difference in acoustic impedance from the pipe is smaller than the difference in acoustic impedance between the pipe and the atmosphere outside the pipe. As a result, the noise component composed of the pipe propagating wave can be reduced by attaching the ultrasonic absorber to the outer peripheral surface of the pipe.

特開２０１４−１５７１２９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-157129

しかしながら、このような従来技術では、配管の外周面に取り付けた超音波吸収体により、配管伝搬波からなるノイズ成分を低減できるものの、配管の材料によっては効率的にノイズ成分を低減できないという問題点があった。 However, in such a conventional technique, although the noise component composed of the pipe propagating wave can be reduced by the ultrasonic absorber attached to the outer peripheral surface of the pipe, there is a problem that the noise component cannot be efficiently reduced depending on the material of the pipe. was there.

前述したように、配管とダンピング材との音響インピーダンス差は、配管の音響インピーダンスと超音波吸収体の音響インピーダンスとの差からなり、配管の音響インピーダンスは、配管の材質によって変化するため、配管の材質が異なれば配管の音響インピーダンスとダンピング材の音響インピーダンス差も変化する。 As described above, the acoustic impedance difference between the pipe and the damping material consists of the difference between the acoustic impedance of the pipe and the acoustic impedance of the ultrasonic absorber, and the acoustic impedance of the pipe changes depending on the material of the pipe. If the material is different, the difference between the acoustic impedance of the piping and the acoustic impedance of the damping material will also change.

例えば、ゴムを主材料とした超音波吸収体の音響インピーダンス（特性インピーダンス）は、２ｅ＋０６［Ｐａ・ｓ／ｍ］程度であり、アルミニウム配管の音響インピーダンス（特性インピーダンス）は、約１７ｅ＋０６［Ｐａ・ｓ／ｍ］である。このため、両者の音響インピーダンス差は、約１５ｅ＋０６［Ｐａ・ｓ／ｍ］となる。
一方、ステンレス配管やＳＧＰ配管の音響インピーダンス（特性インピーダンス）は、約４５ｅ＋０６［Ｐａ・ｓ／ｍ］であり、超音波吸収体の音響インピーダンス差は、約４３ｅ＋０６［Ｐａ・ｓ／ｍ］となる。 For example, the acoustic impedance (characteristic impedance) of an ultrasonic absorber using rubber as a main material is about 2e + 06 [Pa · s / m], and the acoustic impedance (characteristic impedance) of an aluminum pipe is about 17e + 06 [Pa · s]. / M]. Therefore, the difference in acoustic impedance between the two is about 15e + 06 [Pa · s / m].
On the other hand, the acoustic impedance (characteristic impedance) of the stainless steel pipe and the SGP pipe is about 45e + 06 [Pa · s / m], and the acoustic impedance difference of the ultrasonic absorber is about 43e + 06 [Pa · s / m].

これにより、ステンレス配管やＳＧＰ配管の場合には、アルミニウム配管の場合と比較して、音響インピーダンス差が約３倍まで増大し、配管と超音波吸収体との媒質界面における超音波の反射率も３倍程度まで増大することになる。このため、ステンレス配管やＳＧＰ配管の場合には、上記超音波吸収体により配管伝搬波を効率よく吸収できず、結果としてノイズ成分が増大して流量の計測精度が低下することになる。 As a result, in the case of stainless steel piping and SGP piping, the acoustic impedance difference is increased up to about 3 times compared to the case of aluminum piping, and the reflectance of ultrasonic waves at the medium interface between the piping and the ultrasonic absorber is also increased. It will increase up to about 3 times. Therefore, in the case of stainless steel pipes and SGP pipes, the ultrasonic absorber cannot efficiently absorb the pipe propagating waves, and as a result, the noise component increases and the flow rate measurement accuracy deteriorates.

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、材料が異なる配管であっても、同一超音波吸収体で配管伝搬波を効率よく吸収できる超音波流量計測技術を提供することを目的としている。 The present invention is to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic flow measurement technique capable of efficiently absorbing a pipe propagating wave with the same ultrasonic absorber even if the pipes are made of different materials. It is said.

このような目的を達成するために、本発明にかかる超音波流量計は、配管の外周面に設けたトランスデューサにより前記配管内を流れる流体を通過するよう送受信した超音波に基づいて、前記流体の流量を計測する超音波流量計であって、前記配管の外周面に設けられたマット状の弾性体からなり、前記超音波のうち前記配管を伝搬する配管伝搬波を吸収する超音波吸収体と、前記超音波吸収体の外側面に設けられたマット状の弾性多孔体からなり、前記配管と前記超音波吸収体との界面における前記配管伝搬波の反射を緩衝する超音波緩衝体と、前記超音波緩衝体の外側面に設けられて、前記超音波緩衝体を前記配管の方向に押圧して締め付ける締付部と、操作に応じて前記締付部の締付力を変更して、前記押圧による前記超音波緩衝体の変形度合を変化させて前記超音波緩衝体の音響インピーダンスを変化させることにより、前記界面で反射される前記配管伝搬波の強度を左右する、前記配管、前記超音波吸収体、および前記超音波緩衝体の音響インピーダンスに関する音響整合状況を調整する音響整合調整部とを備えている。 In order to achieve such an object, the ultrasonic flow meter according to the present invention is based on ultrasonic waves transmitted and received so as to pass through the fluid flowing in the pipe by a transducer provided on the outer peripheral surface of the pipe. An ultrasonic flowmeter that measures the flow rate, and is composed of a mat-like elastic body provided on the outer peripheral surface of the pipe, and is an ultrasonic absorber that absorbs the pipe propagating wave propagating in the pipe among the ultrasonic waves. An ultrasonic shock absorber made of a mat-like elastic porous body provided on the outer surface of the ultrasonic absorber and buffering the reflection of the pipe propagating wave at the interface between the pipe and the ultrasonic absorber, and the above. A tightening portion provided on the outer surface of the ultrasonic shock absorber and pressing and tightening the ultrasonic shock absorber in the direction of the pipe, and a tightening force of the tightening portion are changed according to an operation to obtain the above. The pipe and the ultrasonic wave that influence the intensity of the pipe propagating wave reflected at the interface by changing the degree of deformation of the ultrasonic shock absorber due to pressing to change the acoustic impedance of the ultrasonic shock absorber. It includes an absorber and an acoustic matching adjustment unit that adjusts the acoustic matching status regarding the acoustic impedance of the ultrasonic shock absorber.

また、本発明にかかる上記超音波流量計の一構成例は、前記超音波緩衝体が、連続気泡型の耐熱ゴムスポンジからなるものである。 Further, in one configuration example of the ultrasonic flow meter according to the present invention, the ultrasonic shock absorber is made of an open cell type heat-resistant rubber sponge.

また、本発明にかかる超音波緩衝装置は、配管の外周面に設けたトランスデューサにより前記配管内を流れる流体を通過するよう送受信した超音波に基づいて前記流体の流量を計測するとともに、前記配管の外周面に設けられたマット状の弾性体からなる超音波吸収体により、前記超音波のうち前記配管を伝搬する配管伝搬波を吸収する超音波流量計で用いられて、前記配管と前記超音波吸収体との界面における前記配管伝搬波の反射を緩衝する超音波緩衝装置であって、前記超音波吸収体の外側面に設けられたマット状の弾性多孔体からなる超音波緩衝体と、前記超音波緩衝体の外側面に設けられて、前記超音波緩衝体を前記配管の方向に押圧して締め付ける締付部と、操作に応じて前記締付部の締付力を変更して、前記押圧による前記超音波緩衝体の変形度合を変化させて前記超音波緩衝体の音響インピーダンスを変化させることにより、前記界面で反射される前記配管伝搬波の強度を左右する、前記配管、前記超音波吸収体、および前記超音波緩衝体の音響インピーダンスに関する音響整合状況を調整する音響整合調整部とを備えている。 Further, the ultrasonic shock absorber according to the present invention measures the flow rate of the fluid based on ultrasonic waves transmitted and received so as to pass through the fluid flowing in the pipe by a transducer provided on the outer peripheral surface of the pipe, and also measures the flow rate of the pipe. An ultrasonic absorber made of a mat-like elastic body provided on the outer peripheral surface is used in an ultrasonic flowmeter that absorbs a pipe propagating wave propagating in the pipe among the ultrasonic waves, and is used in the pipe and the ultrasonic wave. An ultrasonic shock absorber for buffering the reflection of the pipe propagating wave at the interface with the absorber, the ultrasonic shock absorber made of a mat-like elastic porous body provided on the outer surface of the ultrasonic absorber, and the above-mentioned. A tightening portion provided on the outer surface of the ultrasonic shock absorber and pressing and tightening the ultrasonic shock absorber in the direction of the pipe, and a tightening force of the tightening portion are changed according to an operation to obtain the above. The pipe and the ultrasonic wave that influence the intensity of the pipe propagating wave reflected at the interface by changing the degree of deformation of the ultrasonic shock absorber due to pressing to change the acoustic impedance of the ultrasonic shock absorber. It includes an absorber and an acoustic matching adjustment unit that adjusts the acoustic matching status regarding the acoustic impedance of the ultrasonic shock absorber.

また、本発明にかかる上記超音波緩衝装置の一構成例は、前記超音波緩衝体が、連続気泡型の耐熱ゴムスポンジからなるものである。 Further, in one configuration example of the ultrasonic shock absorber according to the present invention, the ultrasonic shock absorber is made of an open cell type heat-resistant rubber sponge.

また、本発明にかかる超音波流量計測方法は、配管の外周面に設けたトランスデューサにより前記配管内を流れる流体を通過するよう送受信した超音波に基づいて、前記流体の流量を計測する超音波流量計で用いられる超音波流量計測方法であって、前記配管の外周面に設けられたマット状の弾性体からなる超音波吸収体が、前記超音波のうち前記配管を伝搬する配管伝搬波を吸収する超音波吸収ステップと、前記超音波吸収体の外側面に設けられたマット状の弾性多孔体からなる超音波緩衝体が、前記配管と前記超音波吸収体との界面における前記配管伝搬波の反射を緩衝する緩衝ステップと、前記超音波緩衝体の外側面に設けられた締付部が、前記超音波緩衝体を前記配管の方向に押圧して締め付ける締付ステップと、音響整合調整部が、操作に応じて前記締付部の締付力を変更して、前記押圧による前記超音波緩衝体の変形度合を変化させて前記超音波緩衝体の音響インピーダンスを変化させることにより、前記界面で反射される前記配管伝搬波の強度を左右する、前記配管、前記超音波吸収体、および前記超音波緩衝体の音響インピーダンスに関する音響整合状況を調整する音響整合調整ステップとを備えている。 Further, the ultrasonic flow rate measuring method according to the present invention measures the flow rate of the fluid based on the ultrasonic waves transmitted and received so as to pass through the fluid flowing in the pipe by a transducer provided on the outer peripheral surface of the pipe. An ultrasonic flow measurement method used in a meter, in which an ultrasonic absorber made of a mat-like elastic body provided on the outer peripheral surface of the pipe absorbs a pipe propagating wave propagating in the pipe among the ultrasonic waves. An ultrasonic shock absorber composed of an ultrasonic absorption step to be performed and a mat-like elastic porous body provided on the outer surface of the ultrasonic absorber of the ultrasonic absorber of the pipe propagating wave at the interface between the pipe and the ultrasonic absorber. A cushioning step that buffers reflection, a tightening step that the tightening portion provided on the outer surface of the ultrasonic shock absorber presses the ultrasonic shock absorber in the direction of the pipe and tightens the ultrasonic shock absorber, and an acoustic matching adjustment unit. At the interface, the tightening force of the tightening portion is changed according to the operation to change the degree of deformation of the ultrasonic shock absorber due to the pressing to change the acoustic impedance of the ultrasonic shock absorber. It includes an acoustic matching adjustment step for adjusting the acoustic matching status regarding the acoustic impedance of the pipe, the ultrasonic absorber, and the ultrasonic shock absorber, which influences the intensity of the reflected pipe propagating wave.

また、本発明にかかる超音波緩衝方法は、配管の外周面に設けたトランスデューサにより前記配管内を流れる流体を通過するよう送受信した超音波に基づいて前記流体の流量を計測するとともに、前記配管の外周面に設けられたマット状の弾性体からなる超音波吸収体により、前記超音波のうち前記配管を伝搬する配管伝搬波を吸収する超音波流量計で用いられて、前記配管と前記超音波吸収体との界面における前記配管伝搬波の反射を緩衝する超音波緩衝方法であって、前記超音波吸収体の外側面に設けられたマット状の弾性多孔体からなる超音波緩衝体が、前記配管と前記超音波吸収体との界面における前記配管伝搬波の反射を緩衝する緩衝ステップと、前記超音波緩衝体の外側面に設けられた締付部が、前記超音波緩衝体を前記配管の方向に押圧して締め付ける締付ステップと、音響整合調整部が、操作に応じて前記締付部の締付力を変更して、前記押圧による前記超音波緩衝体の変形度合を変化させて前記超音波緩衝体の音響インピーダンスを変化させることにより、前記界面で反射される前記配管伝搬波の強度を左右する、前記配管、前記超音波吸収体、および前記超音波緩衝体の音響インピーダンスに関する音響整合状況を調整する音響整合調整ステップとを備えている。 Further, in the ultrasonic buffering method according to the present invention, the flow rate of the fluid is measured based on the ultrasonic waves transmitted and received so as to pass through the fluid flowing in the pipe by a transducer provided on the outer peripheral surface of the pipe, and the flow rate of the fluid is measured. An ultrasonic absorber made of a mat-like elastic body provided on the outer peripheral surface is used in an ultrasonic flowmeter that absorbs a pipe propagating wave propagating in the pipe among the ultrasonic waves, and is used in the pipe and the ultrasonic wave. An ultrasonic buffering method for buffering the reflection of the pipe propagating wave at the interface with the absorber, wherein the ultrasonic shock absorber made of a mat-shaped elastic porous body provided on the outer surface of the ultrasonic absorber is described above. A buffer step that buffers the reflection of the propagation wave of the pipe at the interface between the pipe and the ultrasonic absorber and a tightening portion provided on the outer surface of the ultrasonic shock absorber make the ultrasonic shock absorber of the pipe. The tightening step of pressing and tightening in the direction and the acoustic matching adjusting unit change the tightening force of the tightening portion according to the operation to change the degree of deformation of the ultrasonic shock absorber due to the pressing. Acoustic matching of the acoustic impedance of the pipe, the ultrasonic absorber, and the ultrasonic shock absorber, which influences the intensity of the pipe propagating wave reflected at the interface by changing the acoustic impedance of the ultrasonic shock absorber. It has an acoustic matching adjustment step to adjust the situation.

また、本発明にかかる超音波緩衝体取付方法は、配管の外周面に設けたトランスデューサにより前記配管内を流れる流体を通過するよう送受信した超音波に基づいて前記流体の流量を計測するとともに、前記配管の外周面に設けられたマット状の弾性体からなる超音波吸収体により、前記超音波のうち前記配管を伝搬する配管伝搬波を吸収する超音波流量計で用いられて、前記配管と前記超音波吸収体との界面における前記配管伝搬波の反射を緩衝する超音波緩衝体を取り付けるための超音波緩衝体取付方法であって、マット状の弾性多孔体からなり、前記配管と前記超音波吸収体との界面における前記配管伝搬波の反射を緩衝する超音波緩衝体を、前記超音波吸収体の外側面に取り付けるステップと、前記超音波緩衝体の外側面に設けられた締付部により、前記超音波緩衝体を前記配管の方向に押圧して締め付けるステップと、操作に応じて前記締付部の締付力を変更する音響整合調整部により、前記押圧による前記超音波緩衝体の変形度合を変化させて前記超音波緩衝体の音響インピーダンスを変化させることにより、前記界面で反射される前記配管伝搬波の強度を左右する、前記配管、前記超音波吸収体、および前記超音波緩衝体の音響インピーダンスに関する音響整合状況を調整するステップとを備えている。 Further, in the ultrasonic shock absorber mounting method according to the present invention, the flow rate of the fluid is measured based on the ultrasonic waves transmitted and received so as to pass through the fluid flowing in the pipe by a transducer provided on the outer peripheral surface of the pipe, and the flow rate of the fluid is measured. An ultrasonic absorber made of a mat-like elastic body provided on the outer peripheral surface of a pipe is used in an ultrasonic flow meter that absorbs a pipe propagating wave propagating in the pipe among the ultrasonic waves. It is an ultrasonic shock absorber mounting method for mounting an ultrasonic shock absorber that buffers the reflection of the pipe propagating wave at the interface with the ultrasonic absorber, and is composed of a mat-shaped elastic porous body, and is composed of the pipe and the ultrasonic wave. By the step of attaching the ultrasonic shock absorber for buffering the reflection of the pipe propagating wave at the interface with the absorber to the outer surface of the ultrasonic absorber and the tightening portion provided on the outer surface of the ultrasonic shock absorber. , Deformation of the ultrasonic shock absorber due to the pressing by the step of pressing and tightening the ultrasonic shock absorber in the direction of the pipe and the acoustic matching adjusting unit that changes the tightening force of the tightening portion according to the operation. The pipe, the ultrasonic absorber, and the ultrasonic shock absorber, which influence the intensity of the pipe propagating wave reflected at the interface by changing the degree and changing the acoustic impedance of the ultrasonic shock absorber. It includes a step to adjust the acoustic matching status regarding the acoustic impedance of.

本発明によれば、締付操作により締付部の締付力を変更するという極めて簡単な作業で、配管、超音波吸収体、および超音波緩衝体の音響整合状況を向上させることができ、超音波吸収体を取り換えることなく同一超音波吸収体で、配管を伝搬する配管伝搬波、すなわちノイズ成分を効率よく吸収することが可能となる。
したがって、流体を伝搬する流体伝搬波に相当する信号成分に対するノイズ成分の割合を示すＳ／Ｎ比を向上させることができ、結果として、材料が異なる配管であっても、良好な計測精度を得ることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to improve the acoustic matching condition of the piping, the ultrasonic absorber, and the ultrasonic shock absorber by an extremely simple operation of changing the tightening force of the tightening portion by the tightening operation. It is possible to efficiently absorb the pipe propagating wave propagating in the pipe, that is, the noise component, with the same ultrasonic absorber without replacing the ultrasonic absorber.
Therefore, it is possible to improve the S / N ratio indicating the ratio of the noise component to the signal component corresponding to the fluid propagating wave propagating in the fluid, and as a result, good measurement accuracy can be obtained even if the pipes are made of different materials. It becomes possible.

超音波流量計の外観図である。It is an external view of an ultrasonic flow meter. 配管径方向に関する超音波流量計の断面図である。It is sectional drawing of the ultrasonic flowmeter in the radial direction of a pipe. 配管の長手方向に関する超音波流量計の断面図である。It is sectional drawing of the ultrasonic flowmeter with respect to the longitudinal direction of a pipe. 音響整合の原理を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the principle of acoustic matching. 音響整合特性を示すグラフである。It is a graph which shows the acoustic matching characteristic. ノイズ成分の吸収を示す信号波形図である。It is a signal waveform diagram which shows absorption of a noise component.

次に、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
［超音波流量計］
まず、図１〜図３を参照して、本発明の一実施の形態にかかる超音波流量計１について説明する。図１は、超音波流量計の外観図である。図２は、配管径方向に関する超音波流量計の断面図である。図３は、配管の長手方向に関する超音波流量計の断面図である。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Ultrasonic flowmeter]
First, the ultrasonic flow meter 1 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. 1 is an external view of an ultrasonic flowmeter. FIG. 2 is a cross-sectional view of an ultrasonic flowmeter in the radial direction of the pipe. FIG. 3 is a cross-sectional view of an ultrasonic flowmeter in the longitudinal direction of the pipe.

この超音波流量計１は、全体としてクランプオン超音波流量計からなり、配管３０の外周面３１に取り付けられた一方のトランスデューサ１３Ａ（１３Ｂ）から配管３０内に向けて超音波を送信するとともに、配管３０の外周面３１に取り付けられた他方のトランスデューサ１３Ｂ（１３Ａ）により、配管３０内を流れる蒸気などの流体Ｘを通過した超音波を受信し、その受信結果に応じて流体Ｘの流量を計測する機能を有している。 The ultrasonic flowmeter 1 is composed of a clamp-on ultrasonic flowmeter as a whole, and transmits ultrasonic waves from one of the transducers 13A (13B) attached to the outer peripheral surface 31 of the pipe 30 toward the inside of the pipe 30. The other transducer 13B (13A) attached to the outer peripheral surface 31 of the pipe 30 receives ultrasonic waves that have passed through the fluid X such as steam flowing in the pipe 30, and measures the flow rate of the fluid X according to the reception result. Has the function of

図１に示すように、本実施の形態にかかる超音波流量計１には、主な構成として、流量計本体１０、トランスデューサ１３Ａ，１３Ｂ、超音波吸収体１４、超音波緩衝体２１、締付部２２、および音響整合調整部２３が設けられている。これら構成のうち、超音波緩衝体２１、締付部２２、および音響整合調整部２３が、超音波緩衝装置２０を構成している。 As shown in FIG. 1, the ultrasonic flow meter 1 according to the present embodiment mainly includes a flow meter main body 10, transducers 13A and 13B, an ultrasonic absorber 14, an ultrasonic buffer 21, and tightening. A unit 22 and an acoustic matching adjustment unit 23 are provided. Of these configurations, the ultrasonic shock absorber 21, the tightening section 22, and the acoustic matching adjustment section 23 constitute the ultrasonic shock absorber 20.

流量計本体１０は、超音波流量計測のための各種回路部が収容される筐体からなり、主な回路部として、切替部１１と計測処理部１２が設けられている。 The flow meter main body 10 is composed of a housing in which various circuit units for ultrasonic flow rate measurement are housed, and a switching unit 11 and a measurement processing unit 12 are provided as main circuit units.

切替部１１は、計測処理部１２から出力された切替信号に応じて、計測処理部１２とトランスデューサ１３Ａ，１３Ｂとを切替接続する回路部である。これにより、トランスデューサ１３Ａから超音波を送信する場合には、計測処理部１２からの電気送信信号がトランスデューサ１３Ａへ出力されるとともに、トランスデューサ１３Ｂからの電気受信信号が計測処理部１２へ出力され、トランスデューサ１３Ｂから超音波を送信する場合には、計測処理部１２からの電気送信信号がトランスデューサ１３Ｂへ出力されるとともに、トランスデューサ１３Ａからの電気受信信号が計測処理部１２へ出力される。 The switching unit 11 is a circuit unit that switches and connects the measurement processing unit 12 and the transducers 13A and 13B according to the switching signal output from the measurement processing unit 12. As a result, when transmitting ultrasonic waves from the transducer 13A, the electric transmission signal from the measurement processing unit 12 is output to the transducer 13A, and the electric reception signal from the transducer 13B is output to the measurement processing unit 12, and the transducer is When the ultrasonic waves are transmitted from the 13B, the electric transmission signal from the measurement processing unit 12 is output to the transducer 13B, and the electric reception signal from the transducer 13A is output to the measurement processing unit 12.

計測処理部１２は、全体としてＣＰＵおよび信号処理回路からなり、一定周波数で変調されたパルス信号からなる電気送信信号を生成する機能と、生成した電気送信信号を切替部１１によりトランスデューサ１３Ａ，１３Ｂに切替出力することにより、トランスデューサ１３Ａ，１３Ｂ間で上り方向および下り方向に超音波をやり取する機能と、これにより得られた上り電気受信信号と下り電気受信信号とから得られた伝搬時間差に基づき、配管３０内を流れる流体の速度さらには流量を計算する機能とを有している。 The measurement processing unit 12 is composed of a CPU and a signal processing circuit as a whole, and has a function of generating an electric transmission signal composed of a pulse signal modulated at a constant frequency, and the generated electric transmission signal is transmitted to the transducers 13A and 13B by the switching unit 11. Based on the function of exchanging ultrasonic waves in the upward and downward directions between the transducers 13A and 13B by switching output, and the propagation time difference obtained from the uplink and downlink electric reception signals obtained thereby. It has a function of calculating the speed and flow rate of the fluid flowing in the pipe 30.

トランスデューサ１３Ａ，１３Ｂは、全体として超音波送受信器からなり、流量計本体１０から出力された電気送信信号を超音波に変換し、配管３０の管壁３２を介して配管３０内の量体Ｘに向けて送信する機能と、管壁３２を介して配管３０内から届いた超音波を受信して電気受信信号に変換し、流量計本体１０へ出力する機能とを有している。これらトランスデューサ１３Ａ，１３Ｂは、配管３０の外周面３１のうち、例えば配管３０内側の中央位置に設けられた基準となる測定点Ｐを挟んで流体Ｘの上流側位置と下流側位置とに、斜めに対向配置されている。 The transducers 13A and 13B are composed of an ultrasonic transmitter / receiver as a whole, convert an electric transmission signal output from the flow meter main body 10 into ultrasonic waves, and convert the electric transmission signal into ultrasonic waves into a body X in the pipe 30 via the pipe wall 32 of the pipe 30. It has a function of transmitting the ultrasonic waves toward the pipe wall 32 and a function of receiving ultrasonic waves arriving from the inside of the pipe 30 via the pipe wall 32, converting them into an electric reception signal, and outputting the ultrasonic waves to the flow meter main body 10. These transducers 13A and 13B are obliquely inclined to the upstream position and the downstream side position of the fluid X with the reference measurement point P provided at the center position inside the pipe 30 on the outer peripheral surface 31 of the pipe 30. It is arranged to face each other.

一般に、トランスデューサ１３Ａ，１３Ｂ間で流体Ｘの流れ方向Ｆに対する上り方向Ｕおよび下り方向Ｄに超音波を送受信した際、このような斜め対向配置により、流体Ｘの流速に応じて流体を伝搬した流体伝搬波に伝搬時間差が生じる。したがって、この伝搬時間差と流体Ｘに対する超音波の角度とから流体Ｘの流量を計算することができる。本実施の形態では、前述した特許文献１と同様に、このような伝搬時間差方式により流量を計測する場合を例として説明するが、これに限定されるものではなく、ドップラー方式の場合にも本実施の形態を同様にして適用することができる。 Generally, when ultrasonic waves are transmitted and received between the transducers 13A and 13B in the up direction U and the down direction D with respect to the flow direction F of the fluid X, the fluid propagating the fluid according to the flow velocity of the fluid X due to such an obliquely opposed arrangement. There is a propagation time difference in the propagated wave. Therefore, the flow rate of the fluid X can be calculated from this propagation time difference and the angle of the ultrasonic wave with respect to the fluid X. In the present embodiment, as in Patent Document 1 described above, a case where the flow rate is measured by such a propagation time difference method will be described as an example, but the present invention is not limited to this, and the Doppler method is also used. The embodiments can be applied in the same manner.

超音波吸収体１４は、例えば、未架橋のブルチゴムなど、ゴムや高分子材料を主材料とする、マット状の弾性体からなり、配管３０の外周面３１に設けられて、トランスデューサ１３Ａ，１３Ｂから送信された超音波のうち、配管３０の外周面３１、内周面３２、あるいは壁部３３内など、配管３０自体を伝搬する配管伝搬波を吸収する機能を有している。 The ultrasonic absorber 14 is made of a mat-like elastic body whose main material is rubber or a polymer material, such as uncrosslinked buruchi rubber, and is provided on the outer peripheral surface 31 of the pipe 30 from the transducers 13A and 13B. Among the transmitted ultrasonic waves, it has a function of absorbing a pipe propagating wave propagating in the pipe 30 itself, such as in the outer peripheral surface 31, the inner peripheral surface 32, or the wall portion 33 of the pipe 30.

超音波緩衝体２１は、例えばシリコーンゴムスポンジなどのように、シリコーン樹脂などの有機材料を主材料とする、連続気泡型のマット状の弾性多孔体からなり、超音波吸収体１４の外側面に設けられて、配管３０と超音波吸収体１４との界面における配管伝搬波の反射を緩衝する機能を有している。
流体Ｘが蒸気などのように高い温度である場合には、耐熱性のシリコーン樹脂を用いればよく、それ以外にも例えばポリイミド樹脂からなるスポンジを用いれば、より高い温度の流体Ｘにも対応できる。 The ultrasonic shock absorber 21 is made of an open-cell mat-like elastic porous body mainly made of an organic material such as a silicone resin, such as a silicone rubber sponge, and is formed on the outer surface of the ultrasonic absorber 14. It is provided and has a function of buffering the reflection of the pipe propagating wave at the interface between the pipe 30 and the ultrasonic absorber 14.
When the fluid X has a high temperature such as steam, a heat-resistant silicone resin may be used. In addition, if a sponge made of a polyimide resin is used, for example, a fluid X having a higher temperature can be used. ..

締付部２２は、超音波緩衝体２１の外側面に設けられて、超音波緩衝体２１を配管３０の方向に押圧して締め付ける機能を有しており、押さえ板２２Ａと締付バンド２２Ｂとから構成されている。 The tightening portion 22 is provided on the outer surface of the ultrasonic shock absorber 21 and has a function of pressing and tightening the ultrasonic shock absorber 21 in the direction of the pipe 30, and includes the pressing plate 22A and the tightening band 22B. It is composed of.

押さえ板２２Ａは、例えばステンレスなどの金属板からなり、超音波緩衝体２１の外側面に設けられて、締付バンド２２Ｂの締付力を分散させる機能を有している。
締付バンド２２Ｂは、例えばステンレスなどの金属板からなり、押さえ板２２Ａの外側面を周回するように設けられて、押さえ板２２Ａを締め付けることにより、押さえ板２２Ａを介して超音波緩衝体２１さらには超音波吸収体１４の全体を、配管３０の外側面に対して均等に押圧する機能を有している。 The pressing plate 22A is made of a metal plate such as stainless steel, is provided on the outer surface of the ultrasonic shock absorber 21, and has a function of dispersing the tightening force of the tightening band 22B.
The tightening band 22B is made of a metal plate such as stainless steel, is provided so as to orbit the outer surface of the pressing plate 22A, and by tightening the pressing plate 22A, the ultrasonic shock absorber 21 further via the pressing plate 22A. Has a function of evenly pressing the entire ultrasonic absorber 14 against the outer surface of the pipe 30.

音響整合調整部２３は、作業者の締付操作により締付部２２の締付バンド２２Ｂによる締付力を変更して、押圧による超音波緩衝体２１の変形度合を変化させることにより、配管３０と超音波吸収体１４との界面で反射される配管伝搬波の強度を左右する、配管３０、超音波吸収体１４、および超音波緩衝体２１の音響インピーダンスに関する音響整合状況を左右する、超音波緩衝体２１の音響インピーダンスを調整する機能を有している。 The acoustic matching adjustment unit 23 changes the tightening force of the tightening unit 22 by the tightening band 22B by the tightening operation of the operator, and changes the degree of deformation of the ultrasonic shock absorber 21 due to pressing, thereby changing the pipe 30. Ultrasonic waves that influence the acoustic matching status regarding the acoustic impedance of the pipe 30, the ultrasonic absorber 14, and the ultrasonic shock absorber 21, which influence the intensity of the pipe propagating wave reflected at the interface between the ultrasonic absorber 14 and the ultrasonic absorber 14. It has a function of adjusting the acoustic impedance of the buffer 21.

［超音波緩衝体の取付方法］
次に、図１〜図３を参照して、超音波流量計１に対する超音波緩衝体２１の取付方法について説明する。
ここでは、前述した特許文献１のように、すでに超音波吸収体１４が配管３０に設けられている超音波流量計１に対して、超音波緩衝装置２０を後から取り付ける場合を例として説明する。 [How to attach the ultrasonic shock absorber]
Next, a method of attaching the ultrasonic buffer 21 to the ultrasonic flow meter 1 will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
Here, as in Patent Document 1 described above, a case where the ultrasonic shock absorber 20 is later attached to the ultrasonic flow meter 1 in which the ultrasonic absorber 14 is already provided in the pipe 30 will be described as an example. ..

まず、超音波吸収体１４の外側面に、巻き付けさらには接着などの工程により超音波緩衝体２１を取り付けた後、超音波緩衝体２１の外側面に設けられた締付部２２により、超音波緩衝体２１を配管３０の方向に押圧して締め付ける。この際、締付部２２については、超音波緩衝体２１の外側面に押さえ板２２Ａを巻き付けた後、締付バンド２２Ｂを押さえ板２２Ａの外側面を周回させる。 First, the ultrasonic shock absorber 21 is attached to the outer surface of the ultrasonic absorber 14 by a process such as winding or bonding, and then ultrasonic waves are provided by a tightening portion 22 provided on the outer surface of the ultrasonic shock absorber 21. The shock absorber 21 is pressed and tightened in the direction of the pipe 30. At this time, with respect to the tightening portion 22, after the pressing plate 22A is wound around the outer surface of the ultrasonic shock absorber 21, the tightening band 22B is rotated around the outer surface of the pressing plate 22A.

その後、音響整合調整部２３を操作して、締付部２２の締付バンド２２Ｂの締付力を変更する。これにより、締付部２２の押圧による超音波緩衝体２１の変形度合が変化して超音波緩衝体２１の音響インピーダンスが変化することになる。このため、配管３０、超音波吸収体１４、および超音波緩衝体２１の音響インピーダンスに関する音響整合状況が調整されて、配管３０と超音波吸収体１４との界面で反射される配管伝搬波の強度が低減される。 After that, the acoustic matching adjustment unit 23 is operated to change the tightening force of the tightening band 22B of the tightening unit 22. As a result, the degree of deformation of the ultrasonic buffer 21 due to the pressing of the tightening portion 22 changes, and the acoustic impedance of the ultrasonic buffer 21 changes. Therefore, the acoustic matching status regarding the acoustic impedance of the pipe 30, the ultrasonic absorber 14, and the ultrasonic shock absorber 21 is adjusted, and the intensity of the pipe propagating wave reflected at the interface between the pipe 30 and the ultrasonic absorber 14 is adjusted. Is reduced.

なお、本実施の形態では、押さえ板２２Ａを用いる場合を例として説明したが、超音波緩衝体２１が締付バンド２２Ｂにより部分的に変形しないのであれば、押さえ板２２Ａを省いて、締付バンド２２Ｂにより超音波緩衝体２１を直接締め付けるようにしてもよい。
また、本実施の形態では、締付バンド２２Ｂを用いる場合を例として説明したが、音響整合調整部２３により押さえ板２２Ａを直接締め付けるようにしてもよい。 In this embodiment, the case where the pressing plate 22A is used has been described as an example, but if the ultrasonic buffer 21 is not partially deformed by the tightening band 22B, the pressing plate 22A is omitted and tightening is performed. The ultrasonic buffer 21 may be directly tightened by the band 22B.
Further, in the present embodiment, the case where the tightening band 22B is used has been described as an example, but the holding plate 22A may be directly tightened by the acoustic matching adjusting unit 23.

［本実施の形態の動作］
次に、図４を参照して、本実施の形態にかかる超音波流量計１の動作として、配管３０を伝搬する配管伝搬波の吸収作用について説明する。図４は、音響整合の原理を示す説明図である。 [Operation of the present embodiment]
Next, with reference to FIG. 4, the absorption action of the pipe propagating wave propagating in the pipe 30 will be described as the operation of the ultrasonic flow meter 1 according to the present embodiment. FIG. 4 is an explanatory diagram showing the principle of acoustic matching.

超音波が任意の媒質内を伝搬する場合、一定の音圧で媒質粒子が振動する速度が媒質よって異なる。一般に、このような媒質粒子の振動のし易さ（し難さ）を音響インピーダンスといい、音響インピーダンスＺは、媒質の密度ρと媒質内を超音波が伝搬する音速ｃとの積、Ｚ＝ρ・ｃで表される。 When ultrasonic waves propagate in an arbitrary medium, the speed at which the medium particles vibrate at a constant sound pressure differs depending on the medium. Generally, the ease (difficulty) of vibration of such medium particles is called acoustic impedance, and the acoustic impedance Z is the product of the density ρ of the medium and the speed of sound c in which ultrasonic waves propagate in the medium, Z =. It is represented by ρ · c.

超音波が異なる媒質間を伝搬する場合、それぞれの媒質の音響インピーダンス差に応じて、媒質界面における超音波の透過率や反射率が変化し、音響インピーダンス差が大きいほど反射率が高くなる。
このような音響インピーダンス差が大きい媒質間を伝搬させる場合、２つの媒質間に音響整合層という第３の媒質を挿入することにより、音響インピーダンスを整合させる方法がある。 When ultrasonic waves propagate between different media, the transmittance and reflectance of ultrasonic waves at the medium interface change according to the difference in acoustic impedance of each medium, and the larger the difference in acoustic impedance, the higher the reflectance.
When propagating between media having such a large difference in acoustic impedance, there is a method of matching the acoustic impedance by inserting a third medium called an acoustic matching layer between the two media.

図４に示すように、音響インピーダンスＺ1の媒質Ｍ1と音響インピーダンスＺ2の媒質Ｍ2との間に、幅Ｌで音響インピーダンスＺ3の媒質Ｍ3を挿入した場合、媒質Ｍ1，Ｍ3，Ｍ2全体で音響インピーダンスが整合する音響整合条件は、次の式（１）および式（２）で表される。
Ｌ＝λ3／４ …（１）
Ｚ3＝√Ｚ1Ｚ2 …（２）
なお、λ3は媒質Ｍ3の固有波長であり、媒質Ｍ3内での音速をＣ3とし媒質Ｍ3の密度をρ3とした場合、λ3＝Ｃ3／ρ3で求められる。 As shown in FIG. 4, if between the medium M 1 and the medium M 2 of the acoustic impedance Z 2 of the acoustic impedance Z 1, was inserted medium M 3 in the acoustic impedance Z 3 in the width L, the medium M 1, M 3. The acoustic matching conditions for matching the acoustic impedance of the entire M 2 are expressed by the following equations (1) and (2).
L = λ 3 /4… (1)
Z 3 = √ Z 1 Z 2 … (2)
Note that lambda 3 is the characteristic wavelength of the medium M 3, if the density of the medium M 3 and the speed of sound in the medium M 3 and C 3 has a [rho 3, obtained by λ 3 = C 3 / ρ 3 .

このような音響整合条件が成立した場合、音響整合状況が整合状態となって、各媒質界面Ｒ13，Ｒ23における反射率がゼロとなり、媒質Ｍ1に入射した超音波に対する反射波の強度Ｉ3がセロとなる。これにより、反射損失がゼロとなって、媒質Ｍ1に入射した超音波の強度Ｉ1と、媒質Ｍ２から出射される超音波の強度Ｉ2とが等しくなる。 When such an acoustic matching condition is satisfied, the acoustic matching condition becomes a matching state, the reflectance at each medium interface R 13 and R 23 becomes zero, and the intensity I of the reflected wave with respect to the ultrasonic wave incident on the medium M 1 3 becomes the cello. As a result, the reflection loss becomes zero, and the intensity I 1 of the ultrasonic waves incident on the medium M 1 becomes equal to the intensity I 2 of the ultrasonic waves emitted from the medium M 2 .

本発明は、このような３つの媒質Ｍ1，Ｍ3，Ｍ2の音響インピーダンスＺ1，Ｚ3，Ｚ2がそれぞれ異なる場合でも、音響整合状況を向上させることにより、超音波の良好な伝搬特性が得られることに着目し、これら媒質Ｍ1，Ｍ3を配管３０の壁部３３および超音波吸収体１４に見立てるとともに、媒質Ｍ2に相当する超音波緩衝体２１を超音波吸収体１４の外側面に設けて、配管３０を伝搬する配管伝搬波を効率よく吸収するようにしたものである。 The present invention provides good propagation of ultrasonic waves by improving the acoustic matching condition even when the acoustic impedances Z 1 , Z 3 , and Z 2 of these three media M 1 , M 3 , and M 2 are different from each other. Focusing on the fact that the characteristics can be obtained, these media M 1 and M 3 are regarded as the wall 33 of the pipe 30 and the ultrasonic absorber 14, and the ultrasonic shock absorber 21 corresponding to the medium M 2 is regarded as the ultrasonic absorber 14. It is provided on the outer surface of the pipe 30 so as to efficiently absorb the pipe propagating wave propagating in the pipe 30.

また、シリコーンゴムスポンジなどの弾性多孔体は、押圧変形させることにより気泡の体積が縮小して密度が変化して、音響インピーダンスも変化することに着目し、弾性多孔体からなる超音波緩衝体２１の外側面に締付部２２を設け、音響整合調整部２３により超音波緩衝体２１に対する締付力すなわち押圧力を調整することにより、管材料により異なる配管３０の音響インピーダンスに応じて、配管３０、超音波吸収体１４、および超音波緩衝体２１の音響整合状況を左右する、超音波緩衝体２１の音響インピーダンスを調整するようにしたものである。 Further, in an elastic porous body such as a silicone rubber sponge, attention is paid to the fact that the volume of bubbles is reduced, the density is changed, and the acoustic impedance is also changed by pressing and deforming, and the ultrasonic buffer 21 made of the elastic porous body By providing a tightening portion 22 on the outer surface of the pipe and adjusting the tightening force, that is, the pressing pressure on the ultrasonic shock absorber 21 by the acoustic matching adjusting portion 23, the pipe 30 is adjusted according to the acoustic impedance of the pipe 30 which differs depending on the pipe material. , The acoustic impedance of the ultrasonic shock absorber 21, which affects the acoustic matching status of the ultrasonic absorber 14 and the ultrasonic shock absorber 21, is adjusted.

図５は、音響整合特性を示すグラフであり、横軸が配管音響インピーダンスＺ1を示し、縦軸が超音波緩衝体音響インピーダンスＺ2を示している。図５において、音響整合特性Ｑは、超音波吸収体１４の音響インピーダンスＺ3を１．９ｅ＋０６［Ｐａ・ｓ／ｍ］に固定した場合に、音響整合自要件が成立する配管音響インピーダンスＺ1と超音波緩衝体音響インピーダンスＺ2との関係を示している。 FIG. 5 is a graph showing the acoustic matching characteristics, in which the horizontal axis represents the pipe acoustic impedance Z 1 and the vertical axis represents the ultrasonic buffer acoustic impedance Z 2 . In FIG. 5, the acoustic matching characteristic Q is the pipe acoustic impedance Z 1 in which the acoustic matching self-requirement is satisfied when the acoustic impedance Z 3 of the ultrasonic absorber 14 is fixed to 1.9e + 06 [Pa · s / m]. The relationship with the ultrasonic buffer acoustic impedance Z 2 is shown.

例えば、配管３０がアルミニウム配管（ＡＬ）からなる場合、その音響インピーダンスＺ1は約１７ｅ＋０６［Ｐａ・ｓ／ｍ］となる。したがって、この配管３０と良好な音響整合状況が得られる超音波緩衝体音響インピーダンスＺ2は、音響整合特性Ｑから、約０．２２ｅ＋０６［Ｐａ・ｓ／ｍ］であることが分かる。
一方、配管３０がステンレス配管（ＳＵＳ）からなる場合、その配管音響インピーダンスＺ1は約４５〜４６ｅ＋０６［Ｐａ・ｓ／ｍ］となり、ＳＧＰ配管（ＳＧＰ）からなる場合、その配管音響インピーダンスＺ1は約４６ｅ＋０６［Ｐａ・ｓ／ｍ］となる。したがって、これら配管３０と良好な音響整合状況が得られる超音波緩衝体音響インピーダンスＺ2は、音響整合特性Ｑから、約０．０８ｅ＋０６［Ｐａ・ｓ／ｍ］であることが分かる。 For example, when the pipe 30 is made of an aluminum pipe (AL), its acoustic impedance Z 1 is about 17e + 06 [Pa · s / m]. Therefore, it can be seen from the acoustic matching characteristic Q that the ultrasonic buffer acoustic impedance Z 2 from which a good acoustic matching condition can be obtained with the pipe 30 is about 0.22e + 06 [Pa · s / m].
On the other hand, when the pipe 30 is made of stainless steel pipe (SUS), the pipe acoustic impedance Z 1 is about 45 to 46e + 06 [Pa · s / m], and when the pipe 30 is made of SGP pipe (SGP), the pipe acoustic impedance Z 1 is. It becomes about 46e + 06 [Pa · s / m]. Therefore, it can be seen from the acoustic matching characteristic Q that the ultrasonic buffer acoustic impedance Z 2 from which a good acoustic matching condition can be obtained with these pipes 30 is about 0.08e + 06 [Pa · s / m].

これに対して、気泡のないシリコーンゴム（ＳＧ）自体の超音波緩衝体音響インピーダンスＺ2は約０．２ｅ＋０６［Ｐａ・ｓ／ｍ］であるから、アルミニウム配管の場合には、気泡のないシリコーンゴムを超音波緩衝体２１とすることにより、良好な音響整合状況が得られることになる。
一方、空気（Ａｉｒ）の超音波緩衝体音響インピーダンスＺ2は約０．０３ｅ＋０６［Ｐａ・ｓ／ｍ］であるから、シリコーンゴムスポンジを超音波緩衝体２１とすることにより、良好な音響整合状況が得られることになる。 On the other hand, since the ultrasonic buffer acoustic impedance Z 2 of the bubble-free silicone rubber (SG) itself is about 0.2e + 06 [Pa · s / m], in the case of aluminum piping, the bubble-free silicone By using the rubber as the ultrasonic shock absorber 21, a good acoustic matching condition can be obtained.
On the other hand, the acoustic impedance Z 2 of the ultrasonic shock absorber of air (Air) is about 0.03e + 06 [Pa · s / m]. Therefore, by using the silicone rubber sponge as the ultrasonic shock absorber 21, a good acoustic matching condition can be obtained. Will be obtained.

したがって、超音波緩衝体２１としてシリコーンゴムスポンジを用いて、これを押圧変形させることにより、アルミニウム配管からステンレス配管やＳＧＰ配管までの各種配管と良好な音響整合状況が得られる超音波緩衝体音響インピーダンスＺ2を得ることができる。
これにより、締付操作により締付部２２の締付力を変更するという極めて簡単な作業で、配管３０、超音波吸収体１４、および超音波緩衝体２１の音響整合状況を向上させることができ、配管３０を伝搬する配管伝搬波、すなわちノイズ成分を効率よく吸収することが可能となる。 Therefore, by using a silicone rubber sponge as the ultrasonic buffer 21 and pressing and deforming it, it is possible to obtain a good acoustic matching condition with various pipes from aluminum pipes to stainless steel pipes and SGP pipes. Z 2 can be obtained.
As a result, the acoustic matching condition of the pipe 30, the ultrasonic absorber 14, and the ultrasonic buffer 21 can be improved by an extremely simple operation of changing the tightening force of the tightening portion 22 by the tightening operation. , The pipe propagating wave propagating in the pipe 30, that is, the noise component can be efficiently absorbed.

図６は、ノイズ成分の吸収を示す信号波形図であり、図６（ａ）は超音波緩衝体なしの場合の受信超音波波形（電気受信波形）を示し、図６（ｂ）は超音波緩衝体を設けて音響インピーダンスを調整した場合における受信超音波波形（電気受信波形）を示している。この際、流体Ｘは０．５ＭＰａＧの圧力で配管３０内を流れる空気とし、配管３０は５０ＡのＳＧＰ配管を用い、超音波吸収体１４および超音波緩衝体２１の厚さは２ｍｍおよび１０ｍｍであり、超音波の周波数は１ＭＨｚとした。 FIG. 6 is a signal waveform diagram showing absorption of noise components, FIG. 6 (a) shows a received ultrasonic waveform (electrically received waveform) without an ultrasonic buffer, and FIG. 6 (b) is an ultrasonic wave. The received ultrasonic waveform (electric reception waveform) when the acoustic impedance is adjusted by providing a shock absorber is shown. At this time, the fluid X is the air flowing through the pipe 30 at a pressure of 0.5 MPaG, the pipe 30 uses an SGP pipe of 50 A, and the thicknesses of the ultrasonic absorber 14 and the ultrasonic buffer 21 are 2 mm and 10 mm. The ultrasonic frequency was set to 1 MHz.

図６のうち、信号成分が流体Ｘを伝搬した流体伝搬波に相当し、ノイズ成分が配管３０自体を伝搬した配管伝搬波に相当している。
これら図６（ａ）と図６（ｂ）とを比較すると、超音波緩衝体２１を設けて音響インピーダンスを調整したことにより、配管伝搬波すなわちノイズ成分の振幅が大幅に減衰しており、超音波吸収体１４に対して効果的に吸収されていることが分かる。 In FIG. 6, the signal component corresponds to the fluid propagating wave propagating in the fluid X, and the noise component corresponds to the pipe propagating wave propagating in the pipe 30 itself.
Comparing these FIGS. 6 (a) and 6 (b), the amplitude of the pipe propagating wave, that is, the noise component is significantly attenuated by adjusting the acoustic impedance by providing the ultrasonic buffer 21. It can be seen that the sound wave absorber 14 is effectively absorbed.

［本実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、超音波吸収体１４の外側面に設けられたマット状の弾性多孔体からなり、配管３０および超音波吸収体１４の音響インピーダンスの差に起因する、配管３０と超音波吸収体１４との界面における配管伝搬波の反射を緩衝する超音波緩衝体２１を設け、音響整合調整部２３が、超音波緩衝体２１の外側面に設けられた締付部２２の締付力を締付操作に応じて変更して、押圧による超音波緩衝体２１の変形度合を変化させることにより、配管３０、超音波吸収体１４、および超音波緩衝体２１の音響整合状況を左右する、超音波緩衝体２１の音響インピーダンスを調整するようにしたものである。 [Effect of this embodiment]
As described above, the present embodiment is composed of a mat-like elastic porous body provided on the outer surface of the ultrasonic absorber 14, and is caused by the difference in acoustic impedance between the pipe 30 and the ultrasonic absorber 14. An ultrasonic shock absorber 21 for buffering the reflection of the pipe propagating wave at the interface between the ultrasonic absorber 14 and the ultrasonic absorber 14 is provided, and the acoustic matching adjustment unit 23 is provided on the outer surface of the ultrasonic shock absorber 21. By changing the tightening force according to the tightening operation and changing the degree of deformation of the ultrasonic shock absorber 21 due to pressing, the acoustic matching status of the pipe 30, the ultrasonic absorber 14, and the ultrasonic shock absorber 21 can be adjusted. The acoustic impedance of the ultrasonic shock absorber 21, which is influential, is adjusted.

これにより、締付操作により締付部２２の締付力を変更するという極めて簡単な作業で、配管３０、超音波吸収体１４、および超音波緩衝体２１の音響整合状況を向上させることができ、超音波吸収体１４を取り換えることなく同一超音波吸収体１４で、配管３０を伝搬する配管伝搬波、すなわちノイズ成分を効率よく吸収することが可能となる。
したがって、流体Ｘを伝搬する流体伝搬波に相当する信号成分に対するノイズ成分の割合を示すＳ／Ｎ比を向上させることができ、結果として、材料が異なる配管３０であっても、良好な計測精度を得ることが可能となる。 As a result, the acoustic matching condition of the pipe 30, the ultrasonic absorber 14, and the ultrasonic buffer 21 can be improved by an extremely simple operation of changing the tightening force of the tightening portion 22 by the tightening operation. The same ultrasonic absorber 14 can efficiently absorb the pipe propagating wave propagating in the pipe 30, that is, the noise component, without replacing the ultrasonic absorber 14.
Therefore, it is possible to improve the S / N ratio indicating the ratio of the noise component to the signal component corresponding to the fluid propagating wave propagating in the fluid X, and as a result, even if the pipes 30 are made of different materials, the measurement accuracy is good. Can be obtained.

［実施の形態の拡張］
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。 [Extension of Embodiment]
Although the present invention has been described above with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the structure and details of the present invention within the scope of the present invention.

１…超音波流量計、１０…流量計本体、１１…切替部、１２…計測処理部、１３Ａ，１３Ｂ…トランスデューサ、１４…超音波吸収体、２０…超音波緩衝装置、２１…超音波緩衝体、２２…締付部、２２Ａ…押さえ板、２２Ｂ…締付バンド、２３…音響整合調整部、３０…配管、３１…外周面、３２…内周面、３３…壁部。 1 ... Ultrasonic flow meter, 10 ... Flow meter body, 11 ... Switching unit, 12 ... Measurement processing unit, 13A, 13B ... Transducer, 14 ... Ultrasonic absorber, 20 ... Ultrasonic shock absorber, 21 ... Ultrasonic shock absorber , 22 ... Tightening part, 22A ... Holding plate, 22B ... Tightening band, 23 ... Acoustic matching adjustment part, 30 ... Piping, 31 ... Outer surface surface, 32 ... Inner peripheral surface, 33 ... Wall part.

Claims (7)

配管の外周面に設けたトランスデューサにより前記配管内を流れる流体を通過するよう送受信した超音波に基づいて、前記流体の流量を計測する超音波流量計であって、
前記配管の外周面に設けられたマット状の弾性体からなり、前記超音波のうち前記配管を伝搬する配管伝搬波を吸収する超音波吸収体と、
前記超音波吸収体の外側面に設けられたマット状の弾性多孔体からなり、前記配管と前記超音波吸収体との界面における前記配管伝搬波の反射を緩衝する超音波緩衝体と、
前記超音波緩衝体の外側面に設けられて、前記超音波緩衝体を前記配管の方向に押圧して締め付ける締付部と、
操作に応じて前記締付部の締付力を変更して、前記押圧による前記超音波緩衝体の変形度合を変化させて前記超音波緩衝体の音響インピーダンスを変化させることにより、前記界面で反射される前記配管伝搬波の強度を左右する、前記配管、前記超音波吸収体、および前記超音波緩衝体の音響インピーダンスに関する音響整合状況を調整する音響整合調整部と
を備えることを特徴とする超音波流量計。 An ultrasonic flowmeter that measures the flow rate of the fluid based on ultrasonic waves transmitted and received so as to pass through the fluid flowing in the pipe by a transducer provided on the outer peripheral surface of the pipe.
An ultrasonic absorber composed of a mat-like elastic body provided on the outer peripheral surface of the pipe and absorbing the pipe propagating wave propagating in the pipe among the ultrasonic waves, and an ultrasonic absorber.
An ultrasonic buffer made of a mat-like elastic porous body provided on the outer surface of the ultrasonic absorber and buffering the reflection of the pipe propagating wave at the interface between the pipe and the ultrasonic absorber.
A tightening portion provided on the outer surface of the ultrasonic shock absorber and pressing and tightening the ultrasonic shock absorber in the direction of the pipe.
Reflection at the interface by changing the tightening force of the tightening portion according to the operation and changing the degree of deformation of the ultrasonic shock absorber due to the pressing to change the acoustic impedance of the ultrasonic shock absorber. It is characterized by including an acoustic matching adjusting unit for adjusting the acoustic matching status of the piping, the ultrasonic absorber, and the acoustic impedance of the ultrasonic shock absorber, which influences the intensity of the pipe propagating wave. Ultrasonic flow meter. 請求項１に記載の超音波流量計において、
前記超音波緩衝体は、連続気泡型の耐熱ゴムスポンジからなることを特徴とする超音波流量計。 In the ultrasonic flow meter according to claim 1,
The ultrasonic buffer is an ultrasonic flowmeter characterized by being made of an open cell type heat-resistant rubber sponge. 配管の外周面に設けたトランスデューサにより前記配管内を流れる流体を通過するよう送受信した超音波に基づいて前記流体の流量を計測するとともに、前記配管の外周面に設けられたマット状の弾性体からなる超音波吸収体により、前記超音波のうち前記配管を伝搬する配管伝搬波を吸収する超音波流量計で用いられて、前記配管と前記超音波吸収体との界面における前記配管伝搬波の反射を緩衝する超音波緩衝装置であって、
前記超音波吸収体の外側面に設けられたマット状の弾性多孔体からなる超音波緩衝体と、
前記超音波緩衝体の外側面に設けられて、前記超音波緩衝体を前記配管の方向に押圧して締め付ける締付部と、
操作に応じて前記締付部の締付力を変更して、前記押圧による前記超音波緩衝体の変形度合を変化させて前記超音波緩衝体の音響インピーダンスを変化させることにより、前記界面で反射される前記配管伝搬波の強度を左右する、前記配管、前記超音波吸収体、および前記超音波緩衝体の音響インピーダンスに関する音響整合状況を調整する音響整合調整部と
を備えることを特徴とする超音波緩衝装置。 The flow rate of the fluid is measured based on ultrasonic waves transmitted and received so as to pass through the fluid flowing in the pipe by a transducer provided on the outer peripheral surface of the pipe, and from a mat-shaped elastic body provided on the outer peripheral surface of the pipe. The ultrasonic absorber is used in an ultrasonic flow meter that absorbs the pipe propagating wave propagating in the pipe among the ultrasonic waves, and reflects the pipe propagating wave at the interface between the pipe and the ultrasonic absorber. It is an ultrasonic shock absorber that buffers
An ultrasonic buffer made of a mat-like elastic porous body provided on the outer surface of the ultrasonic absorber, and
A tightening portion provided on the outer surface of the ultrasonic shock absorber and pressing and tightening the ultrasonic shock absorber in the direction of the pipe.
Reflection at the interface by changing the tightening force of the tightening portion according to the operation and changing the degree of deformation of the ultrasonic shock absorber due to the pressing to change the acoustic impedance of the ultrasonic shock absorber. It is characterized by including an acoustic matching adjusting unit for adjusting the acoustic matching status of the piping, the ultrasonic absorber, and the acoustic impedance of the ultrasonic shock absorber, which influences the intensity of the pipe propagating wave. Ultrasonic shock absorber. 請求項３に記載の超音波緩衝装置において、
前記超音波緩衝体は、連続気泡型の耐熱ゴムスポンジからなることを特徴とする超音波緩衝装置。 In the ultrasonic shock absorber according to claim 3,
The ultrasonic shock absorber is an ultrasonic shock absorber made of an open-cell heat-resistant rubber sponge. 配管の外周面に設けたトランスデューサにより前記配管内を流れる流体を通過するよう送受信した超音波に基づいて、前記流体の流量を計測する超音波流量計で用いられる超音波流量計測方法であって、
前記配管の外周面に設けられたマット状の弾性体からなる超音波吸収体が、前記超音波のうち前記配管を伝搬する配管伝搬波を吸収する超音波吸収ステップと、
前記超音波吸収体の外側面に設けられたマット状の弾性多孔体からなる超音波緩衝体が、前記配管と前記超音波吸収体との界面における前記配管伝搬波の反射を緩衝する緩衝ステップと、
前記超音波緩衝体の外側面に設けられた締付部が、前記超音波緩衝体を前記配管の方向に押圧して締め付ける締付ステップと、
音響整合調整部が、操作に応じて前記締付部の締付力を変更して、前記押圧による前記超音波緩衝体の変形度合を変化させて前記超音波緩衝体の音響インピーダンスを変化させることにより、前記界面で反射される前記配管伝搬波の強度を左右する、前記配管、前記超音波吸収体、および前記超音波緩衝体の音響インピーダンスに関する音響整合状況を調整する音響整合調整ステップと
を備えることを特徴とする超音波流量計測方法。 An ultrasonic flow rate measuring method used in an ultrasonic flow meter that measures the flow rate of the fluid based on ultrasonic waves transmitted and received so as to pass through the fluid flowing in the pipe by a transducer provided on the outer peripheral surface of the pipe.
An ultrasonic absorption step in which an ultrasonic absorber made of a mat-like elastic body provided on the outer peripheral surface of the pipe absorbs a pipe propagating wave propagating in the pipe among the ultrasonic waves.
An ultrasonic buffer made of a mat-like elastic porous body provided on the outer surface of the ultrasonic absorber is a buffer step that buffers the reflection of the pipe propagating wave at the interface between the pipe and the ultrasonic absorber. ,
A tightening step in which a tightening portion provided on the outer surface of the ultrasonic shock absorber presses and tightens the ultrasonic shock absorber in the direction of the pipe.
The acoustic matching adjustment unit changes the tightening force of the tightening portion according to the operation to change the degree of deformation of the ultrasonic shock absorber due to the pressing to change the acoustic impedance of the ultrasonic shock absorber. Provided with an acoustic matching adjustment step for adjusting the acoustic matching status regarding the acoustic impedance of the piping, the ultrasonic absorber, and the ultrasonic shock absorber, which influences the intensity of the pipe propagating wave reflected at the interface. An ultrasonic flow measurement method characterized by this. 配管の外周面に設けたトランスデューサにより前記配管内を流れる流体を通過するよう送受信した超音波に基づいて前記流体の流量を計測するとともに、前記配管の外周面に設けられたマット状の弾性体からなる超音波吸収体により、前記超音波のうち前記配管を伝搬する配管伝搬波を吸収する超音波流量計で用いられて、前記配管と前記超音波吸収体との界面における前記配管伝搬波の反射を緩衝する超音波緩衝方法であって、
前記超音波吸収体の外側面に設けられたマット状の弾性多孔体からなる超音波緩衝体が、前記配管と前記超音波吸収体との界面における前記配管伝搬波の反射を緩衝する緩衝ステップと、
前記超音波緩衝体の外側面に設けられた締付部が、前記超音波緩衝体を前記配管の方向に押圧して締め付ける締付ステップと、
音響整合調整部が、操作に応じて前記締付部の締付力を変更して、前記押圧による前記超音波緩衝体の変形度合を変化させて前記超音波緩衝体の音響インピーダンスを変化させることにより、前記界面で反射される前記配管伝搬波の強度を左右する、前記配管、前記超音波吸収体、および前記超音波緩衝体の音響インピーダンスに関する音響整合状況を調整する音響整合調整ステップと
を備えることを特徴とする超音波緩衝方法。 The flow rate of the fluid is measured based on ultrasonic waves transmitted and received so as to pass through the fluid flowing in the pipe by a transducer provided on the outer peripheral surface of the pipe, and from a mat-shaped elastic body provided on the outer peripheral surface of the pipe. The ultrasonic absorber is used in an ultrasonic flow meter that absorbs the pipe propagating wave propagating in the pipe among the ultrasonic waves, and reflects the pipe propagating wave at the interface between the pipe and the ultrasonic absorber. It is an ultrasonic buffering method that buffers
An ultrasonic buffer made of a mat-like elastic porous body provided on the outer surface of the ultrasonic absorber is a buffer step that buffers the reflection of the pipe propagating wave at the interface between the pipe and the ultrasonic absorber. ,
A tightening step in which a tightening portion provided on the outer surface of the ultrasonic shock absorber presses and tightens the ultrasonic shock absorber in the direction of the pipe.
The acoustic matching adjustment unit changes the tightening force of the tightening portion according to the operation to change the degree of deformation of the ultrasonic shock absorber due to the pressing to change the acoustic impedance of the ultrasonic shock absorber. Provided with an acoustic matching adjustment step for adjusting the acoustic matching status regarding the acoustic impedance of the piping, the ultrasonic absorber, and the ultrasonic shock absorber, which influences the intensity of the pipe propagating wave reflected at the interface. An ultrasonic buffering method characterized by that. 配管の外周面に設けたトランスデューサにより前記配管内を流れる流体を通過するよう送受信した超音波に基づいて前記流体の流量を計測するとともに、前記配管の外周面に設けられたマット状の弾性体からなる超音波吸収体により、前記超音波のうち前記配管を伝搬する配管伝搬波を吸収する超音波流量計で用いられて、前記配管と前記超音波吸収体との界面における前記配管伝搬波の反射を緩衝する超音波緩衝体を取り付けるための超音波緩衝体取付方法であって、
マット状の弾性多孔体からなり、前記配管と前記超音波吸収体との界面における前記配管伝搬波の反射を緩衝する超音波緩衝体を、前記超音波吸収体の外側面に取り付けるステップと、
前記超音波緩衝体の外側面に設けられた締付部により、前記超音波緩衝体を前記配管の方向に押圧して締め付けるステップと、
操作に応じて前記締付部の締付力を変更する音響整合調整部により、前記押圧による前記超音波緩衝体の変形度合を変化させて前記超音波緩衝体の音響インピーダンスを変化させることにより、前記界面で反射される前記配管伝搬波の強度を左右する、前記配管、前記超音波吸収体、および前記超音波緩衝体の音響インピーダンスに関する音響整合状況を調整するステップと
を備えることを特徴とする超音波緩衝体取付方法。 The flow rate of the fluid is measured based on ultrasonic waves transmitted and received so as to pass through the fluid flowing in the pipe by a transducer provided on the outer peripheral surface of the pipe, and from a mat-shaped elastic body provided on the outer peripheral surface of the pipe. The ultrasonic absorber is used in an ultrasonic flow meter that absorbs the pipe propagating wave propagating in the pipe among the ultrasonic waves, and reflects the pipe propagating wave at the interface between the pipe and the ultrasonic absorber. It is an ultrasonic buffer mounting method for mounting an ultrasonic buffer that buffers
A step of attaching an ultrasonic shock absorber, which is made of a mat-like elastic porous body and buffers the reflection of the pipe propagating wave at the interface between the pipe and the ultrasonic absorber, to the outer surface of the ultrasonic absorber.
A step of pressing and tightening the ultrasonic shock absorber in the direction of the pipe by a tightening portion provided on the outer surface of the ultrasonic shock absorber.
The acoustic matching adjusting unit that changes the tightening force of the tightening portion according to the operation changes the degree of deformation of the ultrasonic shock absorber due to the pressing to change the acoustic impedance of the ultrasonic shock absorber. It is characterized by comprising a step of adjusting the acoustic matching state regarding the acoustic impedance of the pipe, the ultrasonic absorber, and the ultrasonic shock absorber, which influences the intensity of the pipe propagating wave reflected at the interface. Ultrasonic shock absorber mounting method.
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