JPH03113324A - 流量検出装置 - Google Patents
流量検出装置Info
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- JPH03113324A JPH03113324A JP1250625A JP25062589A JPH03113324A JP H03113324 A JPH03113324 A JP H03113324A JP 1250625 A JP1250625 A JP 1250625A JP 25062589 A JP25062589 A JP 25062589A JP H03113324 A JPH03113324 A JP H03113324A
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Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、管内を移動する流体の流速を求めることによ
って流量を検出する流量検出装置に関するものである。
って流量を検出する流量検出装置に関するものである。
例えば、車両用エンジンに燃料タンクからの燃料を供給
する燃料管などには、燃料が任意の速度でエンジン方向
に移動する。このときの瞬時の燃料流量データはエンジ
ン制御のための重要なデータであり、また該燃料流量デ
ータにより燃費や燃料消費量を演算することも可能であ
る。
する燃料管などには、燃料が任意の速度でエンジン方向
に移動する。このときの瞬時の燃料流量データはエンジ
ン制御のための重要なデータであり、また該燃料流量デ
ータにより燃費や燃料消費量を演算することも可能であ
る。
このように管内を流れる流体の流速によって流量を検出
する流量検出装置の１つとして、超音波ドツプラ方式に
よる装置が提案されている。
する流量検出装置の１つとして、超音波ドツプラ方式に
よる装置が提案されている。
第１５図は該提案の流量検出装置の構成を示し、同図に
おいて、１は内部に燃料Ａが流される燃料管、１５．１
６はそれぞれ燃料管１の管壁に並べて設けられ、超音波
をそれぞれ送信及び受信する送信器及び受信器である。
おいて、１は内部に燃料Ａが流される燃料管、１５．１
６はそれぞれ燃料管１の管壁に並べて設けられ、超音波
をそれぞれ送信及び受信する送信器及び受信器である。
燃料Ａは上述のように燃料タンクからエンジン方向に所
定流速で移動する。また送信器１５からの超音波は、こ
の燃料Ａの移動方向に対して所定角度θを成す方向から
燃料Ａに対して送信される。
定流速で移動する。また送信器１５からの超音波は、こ
の燃料Ａの移動方向に対して所定角度θを成す方向から
燃料Ａに対して送信される。
以上の構成において、燃料管１内を流れる燃料への中に
は、微細な気泡Ｂが無数にかつランダムに含まれている
。そこで送信器１５より角度θで燃料Ａ内に超音波を送
信すると、燃料Ａ中の各気泡Ｂによって超音波が反射さ
れ、反射波が受信器１６により受信されて検出される。
は、微細な気泡Ｂが無数にかつランダムに含まれている
。そこで送信器１５より角度θで燃料Ａ内に超音波を送
信すると、燃料Ａ中の各気泡Ｂによって超音波が反射さ
れ、反射波が受信器１６により受信されて検出される。
このとき送信器１５からの超音波の送信周波数をｆ８と
すると、受信器１６において受信される反射波の周波数
ｆ。
すると、受信器１６において受信される反射波の周波数
ｆ。
は、
Ｖ：燃料Ａの流速 Ｃ：燃料Ａ中の音速となる。従って
ドツプラ周波数ｆ４は、となり、該ドツプラ周波数ｆ４
を測定することにより、燃料Ａの流速Ｖを求めることが
できる。また、燃料管ｌの断面積は既知であるので、燃
料Ａの流量を検出することができる。
ドツプラ周波数ｆ４は、となり、該ドツプラ周波数ｆ４
を測定することにより、燃料Ａの流速Ｖを求めることが
できる。また、燃料管ｌの断面積は既知であるので、燃
料Ａの流量を検出することができる。
上述の従来の装置にあっては、流速Ｖが低いときにはド
ツプラ周波数ｆ４が小さくなり、該周波数ｆ４を正確に
測定することが難しくなって、式（２）より求まる流速
Ｖに誤差が生じる。
ツプラ周波数ｆ４が小さくなり、該周波数ｆ４を正確に
測定することが難しくなって、式（２）より求まる流速
Ｖに誤差が生じる。
また、送信される超音波の角度θをθ＝９０゜とすれば
、反射波の強度が最も大きくなるが、式（２）において
ｃｏｓ θ＝０となってドツプラ周波数ｆ４が発生しな
くなる。−そこで、θく９０°に設定してドツプラ周波
数ｆ４を発生させるようにしているが、反射波の強度が
低下してしまい、Ｓ／Ｎが悪化するという問題を生じる
。
、反射波の強度が最も大きくなるが、式（２）において
ｃｏｓ θ＝０となってドツプラ周波数ｆ４が発生しな
くなる。−そこで、θく９０°に設定してドツプラ周波
数ｆ４を発生させるようにしているが、反射波の強度が
低下してしまい、Ｓ／Ｎが悪化するという問題を生じる
。
よって本発明は、流体の流速が低くても該流速による流
量を正確に検出できると共に、Ｓ／Ｈの良好な流量検出
装置を提供することを課題とする。
量を正確に検出できると共に、Ｓ／Ｈの良好な流量検出
装置を提供することを課題とする。
上記課題を解決するため本発明により成された流量検出
装置は、管内を流れる流体の流速により流体の流量を検
出する流量検出装置において、前記管の外側に設けられ
前記液体の移動方向に対して所定角度方向に超音波を送
信する送信手段と、前記管の外側に設けられ前記超音波
の液体中に含まれる気泡による点散乱体によって反射さ
れる反射波を受信する受信手段と、該受信手段により受
信した反射波から液体の流量を演算する演算手段とを備
えることを特徴としている。
装置は、管内を流れる流体の流速により流体の流量を検
出する流量検出装置において、前記管の外側に設けられ
前記液体の移動方向に対して所定角度方向に超音波を送
信する送信手段と、前記管の外側に設けられ前記超音波
の液体中に含まれる気泡による点散乱体によって反射さ
れる反射波を受信する受信手段と、該受信手段により受
信した反射波から液体の流量を演算する演算手段とを備
えることを特徴としている。
また、前記送信手段及び受信手段を管壁に設けたこと、
或いは管の内壁に音波吸収ラバーを設け、送信手段と受
信手段を管壁と音波吸収ラバーを貫通して設けたことを
特徴としている。
或いは管の内壁に音波吸収ラバーを設け、送信手段と受
信手段を管壁と音波吸収ラバーを貫通して設けたことを
特徴としている。
以上の構成において、送信手段より送信された超音波は
液体中の無数の気泡による点散乱体によって反射され、
空間中に時間的に音圧振幅の異なる分布の反射波が形成
される。このとき液体の移動に伴い点散乱体が移動する
と、前記反射波の分布も同様の速度で移動する。そこで
受信手段より前記反射波を受信し、該受信した反射波に
基づいて前記検出手段により液体の移動速度に応じた音
圧振幅の変動数を検出し、演算手段により前記変動数か
ら移動速度を算出することによって液体の流量を検出す
る。
液体中の無数の気泡による点散乱体によって反射され、
空間中に時間的に音圧振幅の異なる分布の反射波が形成
される。このとき液体の移動に伴い点散乱体が移動する
と、前記反射波の分布も同様の速度で移動する。そこで
受信手段より前記反射波を受信し、該受信した反射波に
基づいて前記検出手段により液体の移動速度に応じた音
圧振幅の変動数を検出し、演算手段により前記変動数か
ら移動速度を算出することによって液体の流量を検出す
る。
なお、送信手段及び受信手段を管壁に設けることにより
、送信された超音波の管壁による反射の影響をなくすこ
とができる。また音波吸収ラバーを設けることにより、
点散乱体で反射せずに通過し管壁に入射した超音波を吸
収することができる。
、送信された超音波の管壁による反射の影響をなくすこ
とができる。また音波吸収ラバーを設けることにより、
点散乱体で反射せずに通過し管壁に入射した超音波を吸
収することができる。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明による流量検出装置の一実施例を示す図
であり、同図において、２は燃料管１の外側に設けられ
た超音波を送信する送信器、３は燃料管１の外側に設け
られ、該超音波の反射波を受信する受信器である。送信
器２からの超音波は燃料管ｌ内の燃料への移動方向に対
して垂直方向に送信される。
であり、同図において、２は燃料管１の外側に設けられ
た超音波を送信する送信器、３は燃料管１の外側に設け
られ、該超音波の反射波を受信する受信器である。送信
器２からの超音波は燃料管ｌ内の燃料への移動方向に対
して垂直方向に送信される。
以上の構成において、本発明の動作原理について説明す
る。
る。
上述したように燃料Ａ中には無数の気泡Ｂが分布してい
るが、音波の発射から見ると多数の微小な点散乱体が不
規則かつ充分微細に分布している状況と考えられる。
るが、音波の発射から見ると多数の微小な点散乱体が不
規則かつ充分微細に分布している状況と考えられる。
このような点散乱体に超音波が入射すると、その反射波
により空間中に時間経過に対して異なる音圧振幅を有す
る音圧振幅分布を形成する。この音圧振幅分布を検出す
ることによって流速を検出することができる。
により空間中に時間経過に対して異なる音圧振幅を有す
る音圧振幅分布を形成する。この音圧振幅分布を検出す
ることによって流速を検出することができる。
すなわち、第１図に示すように送信器２からの超音波の
波長λが均一なものであり、また直進性も良好なとき、
該超音波が点散乱体の分布した検出対象面に入射すると
、各点散乱体にて反射が生じる。このとき各点散乱体か
らの反射波はその位相がランダムに干渉するため、この
干渉によって反射波が空間に形成する音圧は時間に対し
て音圧振幅の大きい部分と小さい部分がランダムに分布
したものとなる。ここで、超音波の波長λに比べて点散
乱体間の平均ピンチが小さくなると、空間中における反
射面である点散乱体から等距離にある面において、音圧
振幅の大小の分布の平均ピンチ（例えば音圧振幅の大き
い点から、次の大きい点までの平均距離）は、飽和した
値をとる。このように反射音圧の振幅の大小が空間中に
ランダムに分布した状態をスペックル状態という。
波長λが均一なものであり、また直進性も良好なとき、
該超音波が点散乱体の分布した検出対象面に入射すると
、各点散乱体にて反射が生じる。このとき各点散乱体か
らの反射波はその位相がランダムに干渉するため、この
干渉によって反射波が空間に形成する音圧は時間に対し
て音圧振幅の大きい部分と小さい部分がランダムに分布
したものとなる。ここで、超音波の波長λに比べて点散
乱体間の平均ピンチが小さくなると、空間中における反
射面である点散乱体から等距離にある面において、音圧
振幅の大小の分布の平均ピンチ（例えば音圧振幅の大き
い点から、次の大きい点までの平均距離）は、飽和した
値をとる。このように反射音圧の振幅の大小が空間中に
ランダムに分布した状態をスペックル状態という。
ここで第１図において、燃料へに対して送信された超音
波のビーム幅をＷとし、燃料管１の中心と受信器３の距
離をＲとし、反射面である点散乱体が速度■（大文字■
は速度のベクトル表示である）で移動したとすると、反
射波が空間中に形成する上記音圧振幅も同様に速度■で
移動する。そこで、第１図に示す燃料管１の外側に設け
た受信器３により、第２図（ａ）及び０））に示すよう
な音圧振幅分布の移動が時間的な出力振幅変動として検
出される。つまり、この出力振幅変動により空間のスペ
ックルが検出されたことになる。この第２（ａ）及び（
ｂ）から、反射面の移動速度■が速ければ単位時間当り
の音圧振幅数も多くなり、遅くなれば音圧振幅数も少な
くなる。
波のビーム幅をＷとし、燃料管１の中心と受信器３の距
離をＲとし、反射面である点散乱体が速度■（大文字■
は速度のベクトル表示である）で移動したとすると、反
射波が空間中に形成する上記音圧振幅も同様に速度■で
移動する。そこで、第１図に示す燃料管１の外側に設け
た受信器３により、第２図（ａ）及び０））に示すよう
な音圧振幅分布の移動が時間的な出力振幅変動として検
出される。つまり、この出力振幅変動により空間のスペ
ックルが検出されたことになる。この第２（ａ）及び（
ｂ）から、反射面の移動速度■が速ければ単位時間当り
の音圧振幅数も多くなり、遅くなれば音圧振幅数も少な
くなる。
第３図は上記受信器３により得られる反射波の音圧振幅
特性より燃料Ａの移動速度Ｖ（流速）を求める装置の一
実施例を示し、同図において、４はエンベロープ検波器
、５は直流阻止回路、６はゼロクロスカウンタ、７は演
算回路である。
特性より燃料Ａの移動速度Ｖ（流速）を求める装置の一
実施例を示し、同図において、４はエンベロープ検波器
、５は直流阻止回路、６はゼロクロスカウンタ、７は演
算回路である。
この構成において、受信器３から出力される第４図（ａ
）の音圧振幅信号はエンベロープ検波器４により第４図
ら）に示すそのエンベロープ成分が検出され、受信音圧
振幅の強度１（＝ｉＰＩＭ（大文字Ｐは音圧のベクトル
表示である）が検出される。次に、このエンベロープ成
分を直流阻止回路５を通過させることによりその直流成
分が阻止され、第４図（Ｃ）に示す交流成分のみ出力さ
れる。すなわち、強度Ｉの変動分ΔＩ （＝Ｉ−＜Ｉ＞
；＜■〉はＩの平均値）が求まる。そしてこの変動分Δ
Ｉはゼロクロスカウンタ６に入力され、単位時間当りの
ゼロクロスｎｌ＋ｎ！・・・の数Ｎ０を算出する。該ゼ
ロクロス数Ｎ０は点散乱体の移動速度■に対応した値と
なる。そこで検出されたゼロクロス数Ｎ０は演算回路７
に入力され、該演算回路７により移動速度■を算出する
。ここでゼロクロス数Ｎ０と移動速度■の関係は、 となるから、演算回路７は式（３）により、入力された
Ｎｏから移動速度■を算出する。
）の音圧振幅信号はエンベロープ検波器４により第４図
ら）に示すそのエンベロープ成分が検出され、受信音圧
振幅の強度１（＝ｉＰＩＭ（大文字Ｐは音圧のベクトル
表示である）が検出される。次に、このエンベロープ成
分を直流阻止回路５を通過させることによりその直流成
分が阻止され、第４図（Ｃ）に示す交流成分のみ出力さ
れる。すなわち、強度Ｉの変動分ΔＩ （＝Ｉ−＜Ｉ＞
；＜■〉はＩの平均値）が求まる。そしてこの変動分Δ
Ｉはゼロクロスカウンタ６に入力され、単位時間当りの
ゼロクロスｎｌ＋ｎ！・・・の数Ｎ０を算出する。該ゼ
ロクロス数Ｎ０は点散乱体の移動速度■に対応した値と
なる。そこで検出されたゼロクロス数Ｎ０は演算回路７
に入力され、該演算回路７により移動速度■を算出する
。ここでゼロクロス数Ｎ０と移動速度■の関係は、 となるから、演算回路７は式（３）により、入力された
Ｎｏから移動速度■を算出する。
上述のように、第１図及び第３図の装置では、燃料管１
の外側に設けた送信器２より燃料管１に対して超音波を
送信し、燃料Ａ中の気泡Ｂからの反射が反射空間を形成
する。そして、上記スペックルの移動を管外側の受信器
３で検出している。
の外側に設けた送信器２より燃料管１に対して超音波を
送信し、燃料Ａ中の気泡Ｂからの反射が反射空間を形成
する。そして、上記スペックルの移動を管外側の受信器
３で検出している。
このとき、超音波を連続的に送信すると、受信器３で検
出される反射波は送信器１の手前側の管壁１ａからの反
射と、燃料Ａ中の気泡Ｂからの反射と、管壁１ａと対向
する管壁１ｂからの反射との各成分を含んでいる。この
内気泡Ｂからの反射は管壁１ａ及び１ｂからの反射成分
に比して強度が小さいため、スペックルの検出が困難な
場合がある。
出される反射波は送信器１の手前側の管壁１ａからの反
射と、燃料Ａ中の気泡Ｂからの反射と、管壁１ａと対向
する管壁１ｂからの反射との各成分を含んでいる。この
内気泡Ｂからの反射は管壁１ａ及び１ｂからの反射成分
に比して強度が小さいため、スペックルの検出が困難な
場合がある。
第５図は気泡からの反射成分のみ検出するようにした流
量検出装置の他の実施例を示し、同図において、２はパ
ルス状に超音波を送信する送信器、８はエンベロープ検
波器、９はサンプリング回路、１０はホールド回路、１
１は直流阻止回路、１２はゼロクロスカウンタ、１３は
演算回路である。
量検出装置の他の実施例を示し、同図において、２はパ
ルス状に超音波を送信する送信器、８はエンベロープ検
波器、９はサンプリング回路、１０はホールド回路、１
１は直流阻止回路、１２はゼロクロスカウンタ、１３は
演算回路である。
以上の構成において、送信器２は第６図（ａ）に示すよ
うに超音波をパルス状に断続的に送信し、このことによ
って受信器３が検出する反射波は第６図（ｂ）に示すよ
うにパルス状となる。エンベロープ検波器８は受信器３
が受信した反射波をエンベロープ検波してその出力に第
６図（Ｃ）に示すエンベロープ信号を出力する。
うに超音波をパルス状に断続的に送信し、このことによ
って受信器３が検出する反射波は第６図（ｂ）に示すよ
うにパルス状となる。エンベロープ検波器８は受信器３
が受信した反射波をエンベロープ検波してその出力に第
６図（Ｃ）に示すエンベロープ信号を出力する。
ここで送信器２と燃料Ａとの距離Ｒを、音速で除算する
ことにより、送信器２よ′りの超音波が管壁１ａを通過
し、燃料Ａの中心部分に到達するまでの時間Ｔ０が算出
される。そこで、送信器２よリパルス状超音波が送信さ
れてから、２Ｔ、経過後の第６図（Ｃ）に示すエンベロ
ープ信号をサンプリング回路９がサンプリングしてその
出力に第６図（ｄ）に示すサンプル信号を出力し、その
後ホールド回路１０が該サンプル信号をホールドしてそ
の出力に第６図（ｅ）に示すホールド信号を得ることに
より、燃料Ａにおける反射波のみ検出することができる
。
ことにより、送信器２よ′りの超音波が管壁１ａを通過
し、燃料Ａの中心部分に到達するまでの時間Ｔ０が算出
される。そこで、送信器２よリパルス状超音波が送信さ
れてから、２Ｔ、経過後の第６図（Ｃ）に示すエンベロ
ープ信号をサンプリング回路９がサンプリングしてその
出力に第６図（ｄ）に示すサンプル信号を出力し、その
後ホールド回路１０が該サンプル信号をホールドしてそ
の出力に第６図（ｅ）に示すホールド信号を得ることに
より、燃料Ａにおける反射波のみ検出することができる
。
上記ホールド回路１０が出力するホールド信号を直流阻
止回路１１に通過させることにより、第６図（ｆ）に示
すサンプリング回路９によりＴ０毎に順次サンプリング
されたサンプリング値の軌跡の変動成分が検出される。
止回路１１に通過させることにより、第６図（ｆ）に示
すサンプリング回路９によりＴ０毎に順次サンプリング
されたサンプリング値の軌跡の変動成分が検出される。
そしてゼロクロスカウンタ１２により変動成分の単位時
間当りのゼロクロス数Ｎ。を検出し、演算回路１３によ
り上式（３）に示す演算を行い燃料Ａの流速Ｖを算出す
る。
間当りのゼロクロス数Ｎ。を検出し、演算回路１３によ
り上式（３）に示す演算を行い燃料Ａの流速Ｖを算出す
る。
なお、送信器２よりの超音波は、そのパルス幅が、該超
音波の数波長程度と短く設定され、第７図に示すように
振幅が徐々に増加した後減少するような波形である。
音波の数波長程度と短く設定され、第７図に示すように
振幅が徐々に増加した後減少するような波形である。
また、上述した各実施例において算出された流速■と、
既知の燃料管１の断面積より流量を算出する。
既知の燃料管１の断面積より流量を算出する。
第８図は本発明の更に他の実施例を示し、本実施例では
、燃料管１の外側に燃料管ｌ内の燃料への移動方向に対
して所定角度θ（〈９０°）を成して送信器２及び受信
器３を設けている。この実施例においても上述の場合同
様にスペックルが発生するので、第３図や第５図の装置
により燃料への流速及び該流速に基づく流量を検出する
ことができる。
、燃料管１の外側に燃料管ｌ内の燃料への移動方向に対
して所定角度θ（〈９０°）を成して送信器２及び受信
器３を設けている。この実施例においても上述の場合同
様にスペックルが発生するので、第３図や第５図の装置
により燃料への流速及び該流速に基づく流量を検出する
ことができる。
第９図は本発明の別の実施例を示し、同図において、燃
料管１の管壁には送信器２及び受信器３が隣接して設け
られており、送信器２と受信器３は燃料管ｌ内に露出さ
れ、燃料Ａと直接接触している。また送信器２は燃料Ａ
の移動方向と直角な方向に対して、所定角θ、傾斜して
設けられている。
料管１の管壁には送信器２及び受信器３が隣接して設け
られており、送信器２と受信器３は燃料管ｌ内に露出さ
れ、燃料Ａと直接接触している。また送信器２は燃料Ａ
の移動方向と直角な方向に対して、所定角θ、傾斜して
設けられている。
−ｉに、第１０図に示すように超音波が媒質Ｘから媒質
Ｙに傾斜して入射したとき、一部は媒質Ｘと媒体Ｙとの
界面により反射し、一部は媒質Ｙに入射する。このとき
、入射角θ８に対する反射角θ、及び透過角θ１は、 θ、−θ、 ・・・（４
）ｃｌ及びｃ２はそれぞれ媒質Ｘ及びＹ中の音速である
。上式（４）より入射角θ、と反射角θゎとは等しい。
Ｙに傾斜して入射したとき、一部は媒質Ｘと媒体Ｙとの
界面により反射し、一部は媒質Ｙに入射する。このとき
、入射角θ８に対する反射角θ、及び透過角θ１は、 θ、−θ、 ・・・（４
）ｃｌ及びｃ２はそれぞれ媒質Ｘ及びＹ中の音速である
。上式（４）より入射角θ、と反射角θゎとは等しい。
そこで第９図の構成において、送信器２から送信された
超音波は燃料Ａ中の気泡Ｂにて反射するものと、反射せ
ずに透過し、送信器２及び受信器３が取り付けられてい
る管壁と対向する管壁に到達するものとに分けられる。
超音波は燃料Ａ中の気泡Ｂにて反射するものと、反射せ
ずに透過し、送信器２及び受信器３が取り付けられてい
る管壁と対向する管壁に到達するものとに分けられる。
この内管壁に到達した超音波は更に一部が該管壁にて反
射され、一部が管壁内に入射する。ここで燃料Ａを媒質
Ｘ、管壁を媒質Ｙとすると、前者の反射波は上式（４）
に従って反射され、第９図に示すように反射波が進行す
るにつれて受信器３から遠ざかるので、受信器３には入
射されない。また後者の入射波も当然受信器３には入射
しない。従って、受信器３には燃料Ａ中の無数の気泡Ｂ
による反射波成分のみ入射され、スペックルの検出を容
易に行うことができる。
射され、一部が管壁内に入射する。ここで燃料Ａを媒質
Ｘ、管壁を媒質Ｙとすると、前者の反射波は上式（４）
に従って反射され、第９図に示すように反射波が進行す
るにつれて受信器３から遠ざかるので、受信器３には入
射されない。また後者の入射波も当然受信器３には入射
しない。従って、受信器３には燃料Ａ中の無数の気泡Ｂ
による反射波成分のみ入射され、スペックルの検出を容
易に行うことができる。
第１１図は本発明の更に別の実施例を示し、受信器３を
送信器２が取り付けられている管壁と対向する管壁に取
り付けたものであり、その他の構成は第９図と同様であ
る。受信器３は上述のように管壁にて反射された超音波
は受信せずに、燃料Ａによる反射波のみ受信する位置に
設置される。
送信器２が取り付けられている管壁と対向する管壁に取
り付けたものであり、その他の構成は第９図と同様であ
る。受信器３は上述のように管壁にて反射された超音波
は受信せずに、燃料Ａによる反射波のみ受信する位置に
設置される。
第１２図は更に本発明の他の実施例を示し、燃料管ｌの
流速を検出しようとする内壁全周に音波吸収ラバー１４
を取り付けたものであり、送信器２及び受信器３は管壁
と音波吸収ラバー１４を貫通して取り付けられ、それら
の音波送信面及び音波受信面が管内部の燃料Ａに接触さ
れている。送信器２は、それからの超音波が燃料Ａの移
動方向に対して直角方向に送信するように設定されてい
る。また音波吸収ラバー１４は、その密度ρと音速Ｃと
の積ｐＣ値が、燃料Ａの密度と音速との積と等しい値を
有するように設定されている。
流速を検出しようとする内壁全周に音波吸収ラバー１４
を取り付けたものであり、送信器２及び受信器３は管壁
と音波吸収ラバー１４を貫通して取り付けられ、それら
の音波送信面及び音波受信面が管内部の燃料Ａに接触さ
れている。送信器２は、それからの超音波が燃料Ａの移
動方向に対して直角方向に送信するように設定されてい
る。また音波吸収ラバー１４は、その密度ρと音速Ｃと
の積ｐＣ値が、燃料Ａの密度と音速との積と等しい値を
有するように設定されている。
ここで第１３図に示すように媒質Ｘから他の媒質Ｙに対
して超音波が両者の境界面に垂直に入射したとすると、
反射率Ｈ及び透過率Ｔは、となる。従って、式（６）よ
り２１＝ Ｚ ｚであれば、Ｈ＝Ｏとなり媒質Ｙに入射
する超音波は全て媒質Ｙに透過し、媒質Ｘには反射され
ない。
して超音波が両者の境界面に垂直に入射したとすると、
反射率Ｈ及び透過率Ｔは、となる。従って、式（６）よ
り２１＝ Ｚ ｚであれば、Ｈ＝Ｏとなり媒質Ｙに入射
する超音波は全て媒質Ｙに透過し、媒質Ｘには反射され
ない。
そこで第１２図において、音波吸収ラバー１４のρＣ値
を燃料ＡのρＣ値と等しくなるように設定すれば、送信
器２よりの超音波の中で、燃料Ａ中の気泡Ｂで反射せず
に通過したものは送信器２側の音波吸収ラバー１４と対
向する側の音波吸収ラバー１４に到達する。このとき音
波吸収ラバー１４のρＣ値は燃料へのρＣ値と等しいの
で、弐（６）よりＨ＝Ｏとなり超音波は全て音波吸収ラ
バー１４を透過する。該ラバー１４内を超音波が充分に
減衰され、再び燃料管１の壁面で反射して燃料Ａ内に入
射することはない。以上により、受信器３は燃料Ａ中の
気泡Ｂによる反射波のみ検出するので、スペックルの検
出を正確に行うことができる。
を燃料ＡのρＣ値と等しくなるように設定すれば、送信
器２よりの超音波の中で、燃料Ａ中の気泡Ｂで反射せず
に通過したものは送信器２側の音波吸収ラバー１４と対
向する側の音波吸収ラバー１４に到達する。このとき音
波吸収ラバー１４のρＣ値は燃料へのρＣ値と等しいの
で、弐（６）よりＨ＝Ｏとなり超音波は全て音波吸収ラ
バー１４を透過する。該ラバー１４内を超音波が充分に
減衰され、再び燃料管１の壁面で反射して燃料Ａ内に入
射することはない。以上により、受信器３は燃料Ａ中の
気泡Ｂによる反射波のみ検出するので、スペックルの検
出を正確に行うことができる。
第１４図（ａ）及び（ｂ）はまた、音波吸収ラバーを使
用した本発明の他の実施例を示し二同図（ａ）では送信
器２よりの超音波が燃料Ａの移動方向に対して所定角度
θ（＜９０’）方向に送信されるように設定され、更に
同図０））では同図（ａ）において受信器３を送信器２
と対向する側の音波吸収ラバー１４に取り付けたもので
あり、その他の構成は第１２図と同様である。
用した本発明の他の実施例を示し二同図（ａ）では送信
器２よりの超音波が燃料Ａの移動方向に対して所定角度
θ（＜９０’）方向に送信されるように設定され、更に
同図０））では同図（ａ）において受信器３を送信器２
と対向する側の音波吸収ラバー１４に取り付けたもので
あり、その他の構成は第１２図と同様である。
なお、第１２図並びに第１４図（ａ）及びΦ）において
、音波吸収ラバー１４のρＣ値は燃料ＡのρＣ値と近似
する値となるようにしてもよく、同様の効果を奏する。
、音波吸収ラバー１４のρＣ値は燃料ＡのρＣ値と近似
する値となるようにしてもよく、同様の効果を奏する。
また、第８図、第９図、第１１図、第１２図並びに第１
４図（ａ）及び（ロ）において、受信器３よりの反射波
から流速を検出する装置は、第３図や第５図の装置を用
いればよい。
４図（ａ）及び（ロ）において、受信器３よりの反射波
から流速を検出する装置は、第３図や第５図の装置を用
いればよい。
更に、上述の実施例では、流体としての燃料の流量を検
出する例を示している関係で、流体を流す管を燃料管と
しているが、これは流体を流すものであれば何でもよい
。
出する例を示している関係で、流体を流す管を燃料管と
しているが、これは流体を流すものであれば何でもよい
。
以上説明したように本発明によれば、液体の移動速度が
低くても、その速度及び流量を正確に検出することがで
き、またＳ／Ｎも良好となる。
低くても、その速度及び流量を正確に検出することがで
き、またＳ／Ｎも良好となる。
第１図は本発明による流量検出装置の一実施例を示す図
、 第２図は第１図の受信器より検出される反射波特性を示
す図、 第３図は本発明により流速及びこれに基づく流量を算出
する装置例を示す図、 第４図は第３図の装置の各部波形図、 第５図は本発明により流速及びこれに基づく流量を算出
する他の装置例を示す図、 第６図は第５図の装置の各部波形図、 第７図は第６図中の波形の一部の拡大図、第８図及び第
９図は本発明による流量検出装置の他の実施例を示す図 第１０図は第９図の実施例の動作を説明するための図、 第１１図及び第１２図は本発明による流量検出装置の更
に他の実施例を示す図、 第１３図は第１２図の実施例の動作を説明するための図
、 第１４図は本発明による流量検出装置の別の実施例を示
す図、 第１５図は従来の流量検出装置の一例を示す図である。 １・・・燃料管、２・・・送信器、３・・・受信器、４
，８・・・エンベロープ検波器、５，１１・・・直流阻
止回路、６．１２・・・ゼロクロスカウンタ、７，１３
・・・演算回路、９・・・サンプリング回路、１０・・
・ホールド回路、１４・・・音波吸収ラバー、Ａ・・・
燃料、Ｂ・・・気泡。
、 第２図は第１図の受信器より検出される反射波特性を示
す図、 第３図は本発明により流速及びこれに基づく流量を算出
する装置例を示す図、 第４図は第３図の装置の各部波形図、 第５図は本発明により流速及びこれに基づく流量を算出
する他の装置例を示す図、 第６図は第５図の装置の各部波形図、 第７図は第６図中の波形の一部の拡大図、第８図及び第
９図は本発明による流量検出装置の他の実施例を示す図 第１０図は第９図の実施例の動作を説明するための図、 第１１図及び第１２図は本発明による流量検出装置の更
に他の実施例を示す図、 第１３図は第１２図の実施例の動作を説明するための図
、 第１４図は本発明による流量検出装置の別の実施例を示
す図、 第１５図は従来の流量検出装置の一例を示す図である。 １・・・燃料管、２・・・送信器、３・・・受信器、４
，８・・・エンベロープ検波器、５，１１・・・直流阻
止回路、６．１２・・・ゼロクロスカウンタ、７，１３
・・・演算回路、９・・・サンプリング回路、１０・・
・ホールド回路、１４・・・音波吸収ラバー、Ａ・・・
燃料、Ｂ・・・気泡。
Claims (3)
- （１）管内を流れる流体の流速により流体の流量を検出
する流量検出装置において、 前記管の外側に設けられ前記流体の移動方向に対して所
定角度を成して超音波を送信する送信手段と、 前記管の外側に設けられ前記超音波の液体中に含まれる
気泡による点散乱体によって反射される反射波を受信す
る受信手段と、 該受信手段により受信した反射波に基づいて液体の移動
速度に応じた音圧振幅の変動数を検出する検出手段と、 該検出手段により検出した変動数から液体の流量を演算
する演算手段とを備える、 ことを特徴とする流量検出装置。 - （２）管内を流れる流体の流速により流体の流量を検出
する流量検出装置において、 前記管の管壁に設けられ前記液体の移動方向に対して所
定角度を成して超音波を送信する送信手段と、 前記管の管壁に設けられ前記超音波の液体中に含まれる
気泡による点散乱体によって反射される反射波を受信す
る受信手段と、 該受信手段により受信した反射波に基づいて液体の移動
速度に応じた音圧振幅の変動数を検出する検出手段と、 該検出手段により検出した変動数から液体の流量を演算
する演算手段とを備える、 ことを特徴とする流量検出装置。 - （３）管内を流れる流体の流速により流体の流量を検出
する流量検出装置において、 前記管の内壁に設けられた音波吸収ラバーと、前記管の
管壁及び音波吸収ラバーを貫通して設けられ前記液体の
移動方向に対して所定角度を成して超音波を送信する送
信手段と、 前記管の管壁及び音波吸収ラバーを貫通して設けられ前
記超音波の液体中に含まれる気泡による点散乱体によっ
て反射される反射波を受信する受信手段と、 該受信手段により受信した反射波に基づいて液体の移動
速度に応じた音圧振幅の変動数を検出する検出手段と、 該検出手段により検出した変動数から液体の流量を演算
する演算手段とを備える、 ことを特徴とする流量検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1250625A JP2775011B2 (ja) | 1989-09-28 | 1989-09-28 | 流量検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1250625A JP2775011B2 (ja) | 1989-09-28 | 1989-09-28 | 流量検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03113324A true JPH03113324A (ja) | 1991-05-14 |
| JP2775011B2 JP2775011B2 (ja) | 1998-07-09 |
Family
ID=17210639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1250625A Expired - Lifetime JP2775011B2 (ja) | 1989-09-28 | 1989-09-28 | 流量検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2775011B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998048247A1 (fr) * | 1997-04-18 | 1998-10-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Debitmetre a ultrasons |
| JP2021043121A (ja) * | 2019-09-12 | 2021-03-18 | 古野電気株式会社 | 水中探知装置および気泡検出方法 |
| CN115792273A (zh) * | 2022-11-02 | 2023-03-14 | 清华大学 | 用于测量流体流速的方法、测流设备和计算机存储介质 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005064286A1 (ja) * | 2003-12-26 | 2005-07-14 | The Tokyo Electric Power Company, Incorporated | 超音波流量計 |
-
1989
- 1989-09-28 JP JP1250625A patent/JP2775011B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998048247A1 (fr) * | 1997-04-18 | 1998-10-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Debitmetre a ultrasons |
| US6216544B1 (en) | 1997-04-18 | 2001-04-17 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Ultrasonic flowmeter having reduced phase difference |
| JP2021043121A (ja) * | 2019-09-12 | 2021-03-18 | 古野電気株式会社 | 水中探知装置および気泡検出方法 |
| CN115792273A (zh) * | 2022-11-02 | 2023-03-14 | 清华大学 | 用于测量流体流速的方法、测流设备和计算机存储介质 |
| CN115792273B (zh) * | 2022-11-02 | 2024-02-23 | 清华大学 | 用于测量流体流速的方法、测流设备和计算机存储介质 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2775011B2 (ja) | 1998-07-09 |
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