JPH07311063A - 超音波流量計 - Google Patents
超音波流量計Info
- Publication number
- JPH07311063A JPH07311063A JP6129703A JP12970394A JPH07311063A JP H07311063 A JPH07311063 A JP H07311063A JP 6129703 A JP6129703 A JP 6129703A JP 12970394 A JP12970394 A JP 12970394A JP H07311063 A JPH07311063 A JP H07311063A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic
- degrees
- flow rate
- equation
- ultrasonic wave
- Prior art date
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- Pending
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- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 流体が流過する管路に流体を間にして超音波
送受波器を対向させた超音波流量計において、超音波送
受波器取付けの傾斜角度の誤差による測定流量誤差を最
小にする。 【構成】 超音波送受波器の対向軸線と管路の管軸方向
とのなす設計角度θを４５度にする。こうすることによ
り実際の傾斜角度θ′の関数として表される流量誤差率
εの１次微係数が４５度で０となり傾斜角度の誤差によ
る測定流量誤差が最小となる。
送受波器を対向させた超音波流量計において、超音波送
受波器取付けの傾斜角度の誤差による測定流量誤差を最
小にする。 【構成】 超音波送受波器の対向軸線と管路の管軸方向
とのなす設計角度θを４５度にする。こうすることによ
り実際の傾斜角度θ′の関数として表される流量誤差率
εの１次微係数が４５度で０となり傾斜角度の誤差によ
る測定流量誤差が最小となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、流体が流過する管路に
送受波面を対向させて超音波送受波器を設け、超音波の
伝搬時間を測定することにより流量を測定する超音波流
量計の改良に関する。
送受波面を対向させて超音波送受波器を設け、超音波の
伝搬時間を測定することにより流量を測定する超音波流
量計の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１は超音波流量計の基本構成を示す図
である。１は流体の流過する管路であり、２および３は
送受波面が対向し合った超音波送受波器（以下、単に送
受波器という）である。Ｖは流体の流速、Ｄは管路の直
径、θは送受波器２および同３の対向軸線と管路１の管
軸方向とのなす角（以下、傾斜角という）、Ｌは対向す
る送受波面間の距離、ＶL は流速Ｖの対向軸線方向成分
である。図１より明らかなように次の数式１および数式
２が成立する。
である。１は流体の流過する管路であり、２および３は
送受波面が対向し合った超音波送受波器（以下、単に送
受波器という）である。Ｖは流体の流速、Ｄは管路の直
径、θは送受波器２および同３の対向軸線と管路１の管
軸方向とのなす角（以下、傾斜角という）、Ｌは対向す
る送受波面間の距離、ＶL は流速Ｖの対向軸線方向成分
である。図１より明らかなように次の数式１および数式
２が成立する。
【０００３】
【数１】Ｄ＝Ｌ sinθ
【０００４】
【数２】ＶL ＝Ｖ cosθ
【０００５】今、静止流体中における超音波の伝搬速度
をＣとすれば、送受波器３から同２へ伝搬する超音波の
速度は対向軸方向成分ＶL が加算されることになるの
で、Ｃ＋Ｖ cosθとなり、逆に送受波器２から同３へ伝
搬する超音波の速度はＶL が減算されることになるので
Ｃ−Ｖ cosθとなる。
をＣとすれば、送受波器３から同２へ伝搬する超音波の
速度は対向軸方向成分ＶL が加算されることになるの
で、Ｃ＋Ｖ cosθとなり、逆に送受波器２から同３へ伝
搬する超音波の速度はＶL が減算されることになるので
Ｃ−Ｖ cosθとなる。
【０００６】従って、送受波器３から同２への伝搬時間
ｔ1 および逆に送受波器２から同３への伝搬時間ｔ2 は
それぞれ数式３および数式４のようになる。
ｔ1 および逆に送受波器２から同３への伝搬時間ｔ2 は
それぞれ数式３および数式４のようになる。
【０００７】
【数３】
【０００８】
【数４】
【０００９】この両式の逆数はそれぞれ数式５および数
式６のようになる。
式６のようになる。
【００１０】
【数５】
【００１１】
【数６】
【００１２】数式５の両辺から数式６の両辺をそれぞれ
引くと数式７のようになり、これより流速Ｖは数式８の
ように求められる。
引くと数式７のようになり、これより流速Ｖは数式８の
ように求められる。
【００１３】
【数７】
【００１４】
【数８】
【００１５】数式８のＬに数式１で求めたＬを代入する
と流速Ｖは数式９のようになる。
と流速Ｖは数式９のようになる。
【００１６】
【数９】
【００１７】数式９において直径Ｄおよび傾斜角θは既
知固定の値であるから、ｔ1 およびｔ2 を実測すること
により流速Ｖを求めている。
知固定の値であるから、ｔ1 およびｔ2 を実測すること
により流速Ｖを求めている。
【００１８】管路１の断面が直径Ｄの円であればその断
面積Ｓは数式１０で表され、単位時間に管路１を流れる
流量Ｑは断面積Ｓと流速Ｖの積であるから数式１１によ
り求められる。
面積Ｓは数式１０で表され、単位時間に管路１を流れる
流量Ｑは断面積Ｓと流速Ｖの積であるから数式１１によ
り求められる。
【００１９】
【数１０】
【００２０】
【数１１】
【００２１】こうして、管路１の直径Ｄおよび傾斜角θ
が定まっていればｔ1 およびｔ2 を実測することにより
管路１を流過する流量Ｑを測定することができる。そし
て従来の流量計においてはθが６０度に設定されてい
る。
が定まっていればｔ1 およびｔ2 を実測することにより
管路１を流過する流量Ｑを測定することができる。そし
て従来の流量計においてはθが６０度に設定されてい
る。
【００２２】ところで、傾斜角の設計値がθであるにも
かかわらず実際の傾斜角が、工作精度や製造誤差等によ
り、θ′であった場合流量測定に誤差を生じる。実際の
傾斜角がθ′であるならば、真の流量Ｑ′は数式１２で
計算されなければならない。
かかわらず実際の傾斜角が、工作精度や製造誤差等によ
り、θ′であった場合流量測定に誤差を生じる。実際の
傾斜角がθ′であるならば、真の流量Ｑ′は数式１２で
計算されなければならない。
【００２３】
【数１２】
【００２４】にもかかわらず、設計値θを用いた数式１
１で算出するので誤差が生ずることになる。その誤差率
εは、数式１１と数式１２とから数式１３のように求め
られる。
１で算出するので誤差が生ずることになる。その誤差率
εは、数式１１と数式１２とから数式１３のように求め
られる。
【００２５】
【数１３】
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】そこで、設計傾斜角θ
が６０度である従来の装置について、実際の傾斜角θ′
が５５度〜６５度（１度ステップ）であった場合の誤差
率εを数式１３により算出すると表１のようになる。
が６０度である従来の装置について、実際の傾斜角θ′
が５５度〜６５度（１度ステップ）であった場合の誤差
率εを数式１３により算出すると表１のようになる。
【００２７】
【表１】
【００２８】これによれば、傾斜角度に＋１度の誤差が
あると−２．０８％、−１度の誤差があると＋１．９５
％という大きな誤差を生ずる。この誤差を±１％以下に
するには傾斜角度の精度を＋０．４５度以下、−０．５
度以下にしなければならないという問題がある。
あると−２．０８％、−１度の誤差があると＋１．９５
％という大きな誤差を生ずる。この誤差を±１％以下に
するには傾斜角度の精度を＋０．４５度以下、−０．５
度以下にしなければならないという問題がある。
【００２９】本発明の目的は、上記従来の問題点に鑑み
て、流量誤差に対する傾斜角誤差の影響の最も小さい傾
斜角度を傾斜角の設計値とすることにより、傾斜角度に
対する精度要求が緩やかにできる超音波流量計を提供す
ることにある。
て、流量誤差に対する傾斜角誤差の影響の最も小さい傾
斜角度を傾斜角の設計値とすることにより、傾斜角度に
対する精度要求が緩やかにできる超音波流量計を提供す
ることにある。
【００３０】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために次の如き手段構成を有する。即ち、本発
明の超音波流量計は、流体が流過する管路の一方の管壁
と他方の管壁とに、超音波送受波面を対向させて、それ
ぞれ超音波送受波器が設けられ、対向する一方の超音波
送受波器から他方の超音波送受波器へ伝搬する超音波の
伝搬時間と逆に他方の超音波送受波器から一方の超音波
送受波器へ伝搬する超音波の伝搬時間とから管路内の流
量を求める超音波流量計において、超音波送受波器の対
向軸線と管路の管軸方向とのなす角度が４５度であるこ
とを特徴とする超音波流量計である。
達成するために次の如き手段構成を有する。即ち、本発
明の超音波流量計は、流体が流過する管路の一方の管壁
と他方の管壁とに、超音波送受波面を対向させて、それ
ぞれ超音波送受波器が設けられ、対向する一方の超音波
送受波器から他方の超音波送受波器へ伝搬する超音波の
伝搬時間と逆に他方の超音波送受波器から一方の超音波
送受波器へ伝搬する超音波の伝搬時間とから管路内の流
量を求める超音波流量計において、超音波送受波器の対
向軸線と管路の管軸方向とのなす角度が４５度であるこ
とを特徴とする超音波流量計である。
【００３１】
【作用】次に、前記の如く構成される本発明の作用を説
明する。数式１３により、傾斜角度の設計値θを４５度
とした場合の、実際の傾斜角度θ′が４０度〜５０度
（１度ステップ）であるときの誤差率εを算出すると表
２のようになる。
明する。数式１３により、傾斜角度の設計値θを４５度
とした場合の、実際の傾斜角度θ′が４０度〜５０度
（１度ステップ）であるときの誤差率εを算出すると表
２のようになる。
【００３２】
【表２】
【００３３】同様のことをθ＝５５度、θ＝５２度の場
合についてεを算出し、表１および表２の場合ととも
に、横軸がθ′、縦がεの座標に表すと図２ような曲線
となる。この図から明らかなように、θ′がθに一致す
る点の曲線の傾斜が急な程、実際傾斜角の設計値からの
ずれに対する誤差率が大きくなる。
合についてεを算出し、表１および表２の場合ととも
に、横軸がθ′、縦がεの座標に表すと図２ような曲線
となる。この図から明らかなように、θ′がθに一致す
る点の曲線の傾斜が急な程、実際傾斜角の設計値からの
ずれに対する誤差率が大きくなる。
【００３４】図２ではθ＝６０度の場合が最も急であ
り、５５度、５２度となるにつれ傾斜が緩やかとなりθ
＝４５度の場合には、θ′＝４５度の点における傾斜は
零となっている。即ち、設計値を４５度にしたときが設
計値からのずれに対する誤差が最も小さいことを示して
いる。
り、５５度、５２度となるにつれ傾斜が緩やかとなりθ
＝４５度の場合には、θ′＝４５度の点における傾斜は
零となっている。即ち、設計値を４５度にしたときが設
計値からのずれに対する誤差が最も小さいことを示して
いる。
【００３５】表２から具体的にいうなら、傾斜角度に±
１度の誤差があっても、流量誤差は±０．０６％であ
り、±４度の誤差があっても流量誤差は±０．９７％と
いう非常に小さな値となっている。
１度の誤差があっても、流量誤差は±０．０６％であ
り、±４度の誤差があっても流量誤差は±０．９７％と
いう非常に小さな値となっている。
【００３６】本発明では、超音波送受波器の対向軸線と
管路の管軸方向とのなす角、即ち傾斜角の設計値を４５
度としてあるので、先に述べて来たところより、設計値
からのずれによる流量誤差率が最も小さいことになる。
管路の管軸方向とのなす角、即ち傾斜角の設計値を４５
度としてあるので、先に述べて来たところより、設計値
からのずれによる流量誤差率が最も小さいことになる。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の超音波流
量計は、超音波送受波器の対向軸線と流体が流過する管
路の管軸方向とのなす角度（傾斜角度）を４５度とした
ので、その角度誤差による流量誤差率を最も小さくする
ことができ、このため、傾斜角度に対する精度要求を緩
やかにでるという利点がある。
量計は、超音波送受波器の対向軸線と流体が流過する管
路の管軸方向とのなす角度（傾斜角度）を４５度とした
ので、その角度誤差による流量誤差率を最も小さくする
ことができ、このため、傾斜角度に対する精度要求を緩
やかにでるという利点がある。
【図１】本発明の原理を説明するための管路および超音
波送受波器の位置関係を示す図である。
波送受波器の位置関係を示す図である。
【図２】傾斜角度の各設計値の場合における、設計値か
らのずれに対する流量測定誤差率を示す図である。
らのずれに対する流量測定誤差率を示す図である。
１ 管路 ２ 超音波送受波器 ３ 超音波送受波器 Ｄ 管路の直径 Ｌ 超音波送受波器の送受波面間の距離 Ｖ 管路を流過する流体の流速 ＶL 流速Ｖの超音波送受波器対向軸線方向成分
Claims (1)
- 【請求項１】 流体が流過する管路の一方の管壁と他方
の管壁とに、超音波送受波面を対向させて、それぞれ超
音波送受波器が設けられ、対向する一方の超音波送受波
器から他方の超音波送受波器へ伝搬する超音波の伝搬時
間と逆に他方の超音波送受波器から一方の超音波送受波
器へ伝搬する超音波の伝搬時間とから管路内の流量を求
める超音波流量計において、超音波送受波器の対向軸線
と管路の管軸方向とのなす角度が４５度であることを特
徴とする超音波流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6129703A JPH07311063A (ja) | 1994-05-19 | 1994-05-19 | 超音波流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6129703A JPH07311063A (ja) | 1994-05-19 | 1994-05-19 | 超音波流量計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07311063A true JPH07311063A (ja) | 1995-11-28 |
Family
ID=15016119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6129703A Pending JPH07311063A (ja) | 1994-05-19 | 1994-05-19 | 超音波流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07311063A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3569386A1 (en) | 2018-05-16 | 2019-11-20 | Ryusok Co., Ltd | Method for manufacturing measurement pipeline portion of ultrasonic flow meter |
-
1994
- 1994-05-19 JP JP6129703A patent/JPH07311063A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3569386A1 (en) | 2018-05-16 | 2019-11-20 | Ryusok Co., Ltd | Method for manufacturing measurement pipeline portion of ultrasonic flow meter |
| KR20190131432A (ko) | 2018-05-16 | 2019-11-26 | 가부시키가이샤 류소쿠 | 초음파 유량계의 측정 관로부의 제조 방법 |
| US11480454B2 (en) | 2018-05-16 | 2022-10-25 | Ryusok Co., Ltd. | Method for manufacturing measurement pipeline portion of ultrasonic flow meter |
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