JPH0710252Y2 - 超音波プローブ - Google Patents
超音波プローブInfo
- Publication number
- JPH0710252Y2 JPH0710252Y2 JP8426291U JP8426291U JPH0710252Y2 JP H0710252 Y2 JPH0710252 Y2 JP H0710252Y2 JP 8426291 U JP8426291 U JP 8426291U JP 8426291 U JP8426291 U JP 8426291U JP H0710252 Y2 JPH0710252 Y2 JP H0710252Y2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic
- probe
- case
- main body
- ultrasonic transducer
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- Expired - Lifetime
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本考案は、超音波を利用した計
器，例えば，超音波流量計や超音波式距離計等に使用し
て好適な超音波プローブに関する。
器，例えば，超音波流量計や超音波式距離計等に使用し
て好適な超音波プローブに関する。
【０００２】
【背景技術】従来の超音波を利用した計器の一例とし
て、超音波流量計が図３に示されている。ここで、この
超音波流量計の全体構成及び流量の測定原理について説
明する。図３において、符号２０は被測定物質（気体）
を通過させる測定管を示し、この測定管２０の管壁に
は、相互に対向し且それぞれの中心軸が測定管２０の中
心軸に対して所定の傾斜角θを成す状態で一対の超音波
プローブ用ホルダ部２３，２４が設けられている。そし
て、これらの超音波プローブ用ホルダ部２３，２４に
は、超音波を相互間で授受する図示しない超音波振動子
をそれぞれ備えた超音波プローブ２１，２２が保持され
ている。この超音波流量計による流量測定は、測定管２
０の中で被測定物質を一定方向（矢印Ｓ参照）に流し、
超音波プローブ２１、２２の間で超音波パルスを図中矢
印Ａ、Ｂ方向に交互に繰り返して送受信し、それぞれ発
せられる超音波パルスの方向が被測定物質の流れる方向
に対して、順方向の場合の超音波伝播時間と、逆方向の
場合の超音波伝播時間を測定することにより行われる。
そして、それぞれの伝播時間の差から被測定物質の流速
Ｖを求め、さらに測定管２０の内部断面積を用いること
により、単位時間当りの流量が算定される。
て、超音波流量計が図３に示されている。ここで、この
超音波流量計の全体構成及び流量の測定原理について説
明する。図３において、符号２０は被測定物質（気体）
を通過させる測定管を示し、この測定管２０の管壁に
は、相互に対向し且それぞれの中心軸が測定管２０の中
心軸に対して所定の傾斜角θを成す状態で一対の超音波
プローブ用ホルダ部２３，２４が設けられている。そし
て、これらの超音波プローブ用ホルダ部２３，２４に
は、超音波を相互間で授受する図示しない超音波振動子
をそれぞれ備えた超音波プローブ２１，２２が保持され
ている。この超音波流量計による流量測定は、測定管２
０の中で被測定物質を一定方向（矢印Ｓ参照）に流し、
超音波プローブ２１、２２の間で超音波パルスを図中矢
印Ａ、Ｂ方向に交互に繰り返して送受信し、それぞれ発
せられる超音波パルスの方向が被測定物質の流れる方向
に対して、順方向の場合の超音波伝播時間と、逆方向の
場合の超音波伝播時間を測定することにより行われる。
そして、それぞれの伝播時間の差から被測定物質の流速
Ｖを求め、さらに測定管２０の内部断面積を用いること
により、単位時間当りの流量が算定される。
【０００３】
【考案が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の超音波流量計にあっては、図４に示すように
本来の伝播経路Ａ（あるいはＢ）の他に、超音波振動子
の振動が超音波プローブ２２（あるいは２１）の該超音
波振動子の支持点から超音波プローブ本体に伝わり、更
に超音波プローブ用ホルダ部２４（あるいは２３）を経
て測定管２０の管壁を伝って伝播する伝播経路ａ（ある
いはｂ）が存在する。ここで、例えば伝播経路Ａにおけ
る超音波の伝播速度は、被測定物質が空気の場合で約３
５０ｍ／ｓであるのに対し、伝播経路ａにおける伝播速
度は、測定管２０が鋼管の場合で約５０００ｍ／ｓと遥
かに速いので、経路ａを伝播してくる波の方が、本来の
経路Ａを伝播してくる波より速く到達し、この経路ａを
伝播する波は、複数の経路が存在する上に複数の部品の
中を伝播することから境界における反射やその残響が重
畳され、著しく長い尾を引く傾向がある。これがため、
この経路ａを伝播してくる波（妨害波）が本来の経路Ａ
の波と重なってしまい、本来の受信波の正確な検出が困
難となり、超音波伝播時間の測定が不正確となり、結果
的に流量測定そのものの精度も低下するという不都合が
あった。
うな従来の超音波流量計にあっては、図４に示すように
本来の伝播経路Ａ（あるいはＢ）の他に、超音波振動子
の振動が超音波プローブ２２（あるいは２１）の該超音
波振動子の支持点から超音波プローブ本体に伝わり、更
に超音波プローブ用ホルダ部２４（あるいは２３）を経
て測定管２０の管壁を伝って伝播する伝播経路ａ（ある
いはｂ）が存在する。ここで、例えば伝播経路Ａにおけ
る超音波の伝播速度は、被測定物質が空気の場合で約３
５０ｍ／ｓであるのに対し、伝播経路ａにおける伝播速
度は、測定管２０が鋼管の場合で約５０００ｍ／ｓと遥
かに速いので、経路ａを伝播してくる波の方が、本来の
経路Ａを伝播してくる波より速く到達し、この経路ａを
伝播する波は、複数の経路が存在する上に複数の部品の
中を伝播することから境界における反射やその残響が重
畳され、著しく長い尾を引く傾向がある。これがため、
この経路ａを伝播してくる波（妨害波）が本来の経路Ａ
の波と重なってしまい、本来の受信波の正確な検出が困
難となり、超音波伝播時間の測定が不正確となり、結果
的に流量測定そのものの精度も低下するという不都合が
あった。
【０００４】この点につき、図５を参照しつつ具体的に
説明する。図５には、受信波形が示されており、図４の
経路Ａを伝播する本来の受信波を（ａ）、測定管２０を
伝播する妨害波を（ｂ）とする。また、一般に伝播時間
の測定はゼロクロス点において行うため、その点の拡大
図を（ｃ）および（ｄ）に示す。本来の受信波（ａ）と
妨害波（ｂ）の位相関係は、伝播経路長、音速（妨害
波）、被測定流体の流速等の条件によって変化するため
種々の場合が考えられるが、ゼロクロス点における妨害
波が＋の最大値になる場合（場合１）を（ｃ）、妨害波
が−の最大値になる場合（場合２）を（ｄ）に示す。こ
の場合、（ｃ）では測定値ｔ’が本来の受信時刻ｔより
後ろに、（ｄ）では測定値ｔ’が本来の受信時刻ｔより
前にそれぞれずれる。この結果、伝播時間の測定が不正
確になり測定精度の低下を余儀なくされていた。このよ
うな測定精度の低下は、超音波を利用した他の計器，例
えば，超音波距離計等においても問題となっていた。
説明する。図５には、受信波形が示されており、図４の
経路Ａを伝播する本来の受信波を（ａ）、測定管２０を
伝播する妨害波を（ｂ）とする。また、一般に伝播時間
の測定はゼロクロス点において行うため、その点の拡大
図を（ｃ）および（ｄ）に示す。本来の受信波（ａ）と
妨害波（ｂ）の位相関係は、伝播経路長、音速（妨害
波）、被測定流体の流速等の条件によって変化するため
種々の場合が考えられるが、ゼロクロス点における妨害
波が＋の最大値になる場合（場合１）を（ｃ）、妨害波
が−の最大値になる場合（場合２）を（ｄ）に示す。こ
の場合、（ｃ）では測定値ｔ’が本来の受信時刻ｔより
後ろに、（ｄ）では測定値ｔ’が本来の受信時刻ｔより
前にそれぞれずれる。この結果、伝播時間の測定が不正
確になり測定精度の低下を余儀なくされていた。このよ
うな測定精度の低下は、超音波を利用した他の計器，例
えば，超音波距離計等においても問題となっていた。
【０００５】
【考案の目的】本考案の目的は、かかる従来技術の有す
る不都合を改善し、本来の伝播経路以外の経路を通る妨
害波の伝播を防止することが可能な超音波プローブを提
供することにある。
る不都合を改善し、本来の伝播経路以外の経路を通る妨
害波の伝播を防止することが可能な超音波プローブを提
供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本考案の超音波プローブ
は、超音波振動子と、この超音波振動子がその先端に保
持されたプローブ本体部とを備えている。そして、超音
波振動子が振動の節の点で本体部に保持されている。具
体的には、超音波振動子がケース内に収納され、このケ
ースがプローブ本体部に超音波振動子の振動中心となる
面の延長面上部分のみで支持されている。このような構
成によって、前述した目的を達成しようとするものであ
る。
は、超音波振動子と、この超音波振動子がその先端に保
持されたプローブ本体部とを備えている。そして、超音
波振動子が振動の節の点で本体部に保持されている。具
体的には、超音波振動子がケース内に収納され、このケ
ースがプローブ本体部に超音波振動子の振動中心となる
面の延長面上部分のみで支持されている。このような構
成によって、前述した目的を達成しようとするものであ
る。
【０００７】
【作用】本考案によれば、超音波振動子が振動の節の点
でプローブ本体部に保持されている，即ち，超音波振動
子がケース内に収納され、このケースがプローブ本体部
に超音波振動子の振動中心となる面の延長面上部分のみ
で支持されていることから、超音波振動子が振動した場
合にも、振動が本体部に伝わらない。このため、例え
ば、超音波流量計の場合、プローブ本体から超音波プロ
ーブ用ホルダ部，測定管の管壁を経由して他方の超音波
プローブに至る妨害波の伝播が防止される。
でプローブ本体部に保持されている，即ち，超音波振動
子がケース内に収納され、このケースがプローブ本体部
に超音波振動子の振動中心となる面の延長面上部分のみ
で支持されていることから、超音波振動子が振動した場
合にも、振動が本体部に伝わらない。このため、例え
ば、超音波流量計の場合、プローブ本体から超音波プロ
ーブ用ホルダ部，測定管の管壁を経由して他方の超音波
プローブに至る妨害波の伝播が防止される。
【０００８】
【実施例】以下、本考案の好適な実施例を図１ないし図
２に基づいて説明する。ここで、前述した図３の従来例
と同一もしくは同等の構成部分については同一の符号を
用いるとともに、その説明を簡略化しあるいは省略する
ものとする。
２に基づいて説明する。ここで、前述した図３の従来例
と同一もしくは同等の構成部分については同一の符号を
用いるとともに、その説明を簡略化しあるいは省略する
ものとする。
【０００９】図１には、本考案に係る超音波プローブ１
が、超音波流量計に適用された場合の例が示されてい
る。この図において、符号２０Ａは測定管２０の管壁の
一部を示し、この管壁２０Ａには、超音波プローブ用ホ
ルダ部２３が設けられている。当該ホルダ部２３は、管
壁２０Ａに対して所定の角度傾斜した状態で設けられて
おり、その先端の開口部２０Ｂを介して測定管２０の内
部と連通されている。超音波プローブ用ホルダ部２３の
内部には超音波プローブ１が装着されている。この超音
波プローブ１は、プローブ本体部２と、その先端に保持
されたステンレス（またはプラスチック）からなるケー
ス３と、このケース３内部に収納された超音波振動子４
等を含んで構成されている。ケース３は、その内部の超
音波振動子４の振動中心となる面（中央面）の延長面上
部分でプローブ本体部２に支持されている。また、プロ
ーブ本体部２のケース３後方（図における上方）には、
ケース３の振動が妨げられないよう空間５が形成されて
おり、この空間５の圧力を測定管２０内と等しくするた
めに、プローブ本体部２の側面に通気孔６が設けられて
いる。前記超音波振動子４は、ケース３に設けられた貫
通孔を通ったリード線７，８によりケース３の後方に形
成された空間５を介して超音波プローブ１の後方に設置
されている制御部１０に電気的に接続されており、この
制御部１０からの駆動信号により駆動され、またこの制
御部１０へ受信信号を送出するようになっている。
が、超音波流量計に適用された場合の例が示されてい
る。この図において、符号２０Ａは測定管２０の管壁の
一部を示し、この管壁２０Ａには、超音波プローブ用ホ
ルダ部２３が設けられている。当該ホルダ部２３は、管
壁２０Ａに対して所定の角度傾斜した状態で設けられて
おり、その先端の開口部２０Ｂを介して測定管２０の内
部と連通されている。超音波プローブ用ホルダ部２３の
内部には超音波プローブ１が装着されている。この超音
波プローブ１は、プローブ本体部２と、その先端に保持
されたステンレス（またはプラスチック）からなるケー
ス３と、このケース３内部に収納された超音波振動子４
等を含んで構成されている。ケース３は、その内部の超
音波振動子４の振動中心となる面（中央面）の延長面上
部分でプローブ本体部２に支持されている。また、プロ
ーブ本体部２のケース３後方（図における上方）には、
ケース３の振動が妨げられないよう空間５が形成されて
おり、この空間５の圧力を測定管２０内と等しくするた
めに、プローブ本体部２の側面に通気孔６が設けられて
いる。前記超音波振動子４は、ケース３に設けられた貫
通孔を通ったリード線７，８によりケース３の後方に形
成された空間５を介して超音波プローブ１の後方に設置
されている制御部１０に電気的に接続されており、この
制御部１０からの駆動信号により駆動され、またこの制
御部１０へ受信信号を送出するようになっている。
【００１０】次にこの超音波流量計の作用を説明する。
流量測定に際しては、前述した従来例の場合と同様に、
超音波振動子４と測定管２０の反対側に設置された図示
しない他方の超音波プローブ内の超音波振動子との間
で、開口部２０Ａ及び測定管２０内部を介して超音波の
送受が行なわれる。超音波振動子４はその長手方向に振
動し、この方向に超音波を放射するが、プローブ本体部
２はケース３の超音波振動子４の振動中心となる面の延
長面上部分を支持しているので、プローブ本体部２には
超音波振動子４の振動が伝わらない。即ち、図２に示し
たように、超音波振動子４が長手方向に伸縮することで
超音波を送信するが、その中央面は振動の節となり不動
点となっている。従って、この超音波振動子４が収納さ
れたケース３の前記中央面の延長面上も不動点となり、
この部分のみと接触するプローブ本体部２には振動が伝
搬しないことになる。この結果、管壁２０Ａを伝搬する
妨害波の発生を防止することができる。従って、本実施
例では、本来の経路を伝播する本来の受信波を正確に受
信することが可能となり、流量測定の精度が向上する。
流量測定に際しては、前述した従来例の場合と同様に、
超音波振動子４と測定管２０の反対側に設置された図示
しない他方の超音波プローブ内の超音波振動子との間
で、開口部２０Ａ及び測定管２０内部を介して超音波の
送受が行なわれる。超音波振動子４はその長手方向に振
動し、この方向に超音波を放射するが、プローブ本体部
２はケース３の超音波振動子４の振動中心となる面の延
長面上部分を支持しているので、プローブ本体部２には
超音波振動子４の振動が伝わらない。即ち、図２に示し
たように、超音波振動子４が長手方向に伸縮することで
超音波を送信するが、その中央面は振動の節となり不動
点となっている。従って、この超音波振動子４が収納さ
れたケース３の前記中央面の延長面上も不動点となり、
この部分のみと接触するプローブ本体部２には振動が伝
搬しないことになる。この結果、管壁２０Ａを伝搬する
妨害波の発生を防止することができる。従って、本実施
例では、本来の経路を伝播する本来の受信波を正確に受
信することが可能となり、流量測定の精度が向上する。
【００１１】なお、上記実施例では本考案の超音波プロ
ーブを超音波流量計に適用した場合について例示した
が、本考案に係る超音波プローブの適用はこれに限定さ
れるものではなく、超音波を利用する他の計器，例え
ば，超音波距離計にも同様に適用可能である。例えば、
車の後部に超音波送信器（送波器）と超音波受信器（受
波器）をつけて、後方の物体との距離を検出する場合
に、超音波送信器からの超音波が車体等を伝播して妨害
波として超音波受信器で受信されてしまうことがある
が、かかる場合に、本考案に係る超音波プローブを用い
ることにより、妨害波の影響を防止することができる。
ーブを超音波流量計に適用した場合について例示した
が、本考案に係る超音波プローブの適用はこれに限定さ
れるものではなく、超音波を利用する他の計器，例え
ば，超音波距離計にも同様に適用可能である。例えば、
車の後部に超音波送信器（送波器）と超音波受信器（受
波器）をつけて、後方の物体との距離を検出する場合
に、超音波送信器からの超音波が車体等を伝播して妨害
波として超音波受信器で受信されてしまうことがある
が、かかる場合に、本考案に係る超音波プローブを用い
ることにより、妨害波の影響を防止することができる。
【００１２】
【考案の効果】以上説明したように、本考案によれば、
超音波振動子が振動した場合にも、振動がプローブ本体
部に伝わらないことから、例えば、超音波流量計に本考
案の超音波プローブを適用した場合には、プローブ本体
から超音波プローブ用ホルダ部，測定管の管壁を経由し
て他方の超音波プローブに至る妨害波の発生が防止さ
れ、また、超音波距離計に適用した場合には、超音波送
信器からの超音波が車体等を伝播して妨害波として超音
波受信器で受信されるのを防止することができ、結果的
に流量あるいは距離等の測定精度を向上せしめることが
できるという従来にない効果が得られる。
超音波振動子が振動した場合にも、振動がプローブ本体
部に伝わらないことから、例えば、超音波流量計に本考
案の超音波プローブを適用した場合には、プローブ本体
から超音波プローブ用ホルダ部，測定管の管壁を経由し
て他方の超音波プローブに至る妨害波の発生が防止さ
れ、また、超音波距離計に適用した場合には、超音波送
信器からの超音波が車体等を伝播して妨害波として超音
波受信器で受信されるのを防止することができ、結果的
に流量あるいは距離等の測定精度を向上せしめることが
できるという従来にない効果が得られる。
【図１】本考案の一実施例の超音波プローブを示す一部
断面した説明図である。
断面した説明図である。
【図２】図１の動作を示す説明図である。
【図３】従来の超音波流量計の一構成例を示す説明図で
ある。
ある。
【図４】図３における超音波伝播状況を示す説明図であ
る。
る。
【図５】図４における受信波の状況を示す説明図であ
る。
る。
１ 超音波プローブ ２ プローブ本体部 ３ ケース ４ 超音波振動子
Claims (2)
- 【請求項１】 超音波振動子と、この超音波振動子がそ
の先端に保持されたプローブ本体部とを備えた超音波プ
ローブにおいて、前記超音波振動子が振動の節の点で前
記プローブ本体部に保持されていることを特徴とした超
音波プローブ。 - 【請求項２】 前記超音波振動子がケース内に収納さ
れ、このケースが前記プローブ本体部に超音波振動子の
振動中心となる面の延長面上部分のみで支持されている
ことを特徴とした請求項１記載の超音波プローブ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8426291U JPH0710252Y2 (ja) | 1991-09-19 | 1991-09-19 | 超音波プローブ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8426291U JPH0710252Y2 (ja) | 1991-09-19 | 1991-09-19 | 超音波プローブ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0533028U JPH0533028U (ja) | 1993-04-30 |
| JPH0710252Y2 true JPH0710252Y2 (ja) | 1995-03-08 |
Family
ID=13825541
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8426291U Expired - Lifetime JPH0710252Y2 (ja) | 1991-09-19 | 1991-09-19 | 超音波プローブ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0710252Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9506789B2 (en) * | 2014-04-27 | 2016-11-29 | Cameron International Corporation | Acoustically isolated ultrasonic transducer housing and flow meter |
-
1991
- 1991-09-19 JP JP8426291U patent/JPH0710252Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0533028U (ja) | 1993-04-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19950905 |