JPH08278176A - 超音波流量計 - Google Patents
超音波流量計Info
- Publication number
- JPH08278176A JPH08278176A JP9943995A JP9943995A JPH08278176A JP H08278176 A JPH08278176 A JP H08278176A JP 9943995 A JP9943995 A JP 9943995A JP 9943995 A JP9943995 A JP 9943995A JP H08278176 A JPH08278176 A JP H08278176A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wave
- transducer
- transducers
- ultrasonic
- measuring tube
- Prior art date
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】測定管を流れる流体の流量を、測定管の中心線
を挟んで所定角度θで設置されたトランスデューサー相
互間の超音波の伝搬時間差により流量を測定する超音波
流量計に関し、特に測定精度の向上を図るものである。 【構成】測定管１１に該測定管１１の中心軸に対して流
体の流れる方向とその逆方向との２方向に向けてそれぞ
れ角度θをもって超音波を送波するよう設けられた単一
の振動子１３を有する送波用トランスデューサー１２
と、測定管１１内を流れる流体の方向に対して逆方向で
あって送波用トランスデューサー１２に角度θをもって
対向する測定管１１に設けられた第１の受波用トランス
デューサー１５と、測定管１１内を流れる流体の方向に
対して順方向であって送波用トランスデューサー１２に
角度θをもって対向する測定管１１に設けられた第２の
受波用トランスデューサー１７とを備えたものである。
を挟んで所定角度θで設置されたトランスデューサー相
互間の超音波の伝搬時間差により流量を測定する超音波
流量計に関し、特に測定精度の向上を図るものである。 【構成】測定管１１に該測定管１１の中心軸に対して流
体の流れる方向とその逆方向との２方向に向けてそれぞ
れ角度θをもって超音波を送波するよう設けられた単一
の振動子１３を有する送波用トランスデューサー１２
と、測定管１１内を流れる流体の方向に対して逆方向で
あって送波用トランスデューサー１２に角度θをもって
対向する測定管１１に設けられた第１の受波用トランス
デューサー１５と、測定管１１内を流れる流体の方向に
対して順方向であって送波用トランスデューサー１２に
角度θをもって対向する測定管１１に設けられた第２の
受波用トランスデューサー１７とを備えたものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、測定管を流れる気体や
液体等の流体の流量を、測定管の中心軸を挟んで所定角
度θで設置されたトランスデューサー相互間の超音波の
伝搬時間差により流量を測定する超音波流量計に関する
ものである。
液体等の流体の流量を、測定管の中心軸を挟んで所定角
度θで設置されたトランスデューサー相互間の超音波の
伝搬時間差により流量を測定する超音波流量計に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種超音波流量計およびその測
定管の構造は、図２に示すように、測定管１の中心軸を
所定の角度θをもって横断する中心軸上の対向する測定
管１の設置部２ａ，２ｂに一対の送受波兼用のトランス
デューサー３ａ，３ｂを設け、測定管１の中を、矢印方
向に通過する流体の流量を測定するもので、一方のトラ
ンスデューサー３ａから送波された音波が、他方のトラ
ンスデューサー３ｂで受波されるまでの伝搬時間と、他
方のトランスデューサー３ｂから送波された音波が、一
方のトランスデューサー３ａで受波されるまでの伝搬時
間との時間差から当該流体の流速を、トランスデューサ
ー３ａ，３ｂから接続ケーブル４により接続されている
測定部５で測定し、この流速から流体の体積流量（ｌ／
ｈ）を算出するものである。即ち、このような伝搬時間
差式の超音波流体測定装置は、トランスデューサー３
ａ，３ｂは相互間で交互に配管２内の流体中に超音波を
発射し、それを相互に受信することにより得られた伝搬
時間差から流体速度を算出し、これに測定管１の断面積
を乗じて流量を算出・測定するものである。
定管の構造は、図２に示すように、測定管１の中心軸を
所定の角度θをもって横断する中心軸上の対向する測定
管１の設置部２ａ，２ｂに一対の送受波兼用のトランス
デューサー３ａ，３ｂを設け、測定管１の中を、矢印方
向に通過する流体の流量を測定するもので、一方のトラ
ンスデューサー３ａから送波された音波が、他方のトラ
ンスデューサー３ｂで受波されるまでの伝搬時間と、他
方のトランスデューサー３ｂから送波された音波が、一
方のトランスデューサー３ａで受波されるまでの伝搬時
間との時間差から当該流体の流速を、トランスデューサ
ー３ａ，３ｂから接続ケーブル４により接続されている
測定部５で測定し、この流速から流体の体積流量（ｌ／
ｈ）を算出するものである。即ち、このような伝搬時間
差式の超音波流体測定装置は、トランスデューサー３
ａ，３ｂは相互間で交互に配管２内の流体中に超音波を
発射し、それを相互に受信することにより得られた伝搬
時間差から流体速度を算出し、これに測定管１の断面積
を乗じて流量を算出・測定するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この従来の測定管１に
設けられたトランスデューサー３ａ，３ｂは、それぞれ
が送波と受波の機能を有しているため次のような問題が
ある。 トランスデューサー３ａ，３ｂの送信周波数が若干で
はあるがずれる場合があるため、正確な流量測定が行い
得ないことがある。トランスデューサー３ａ，３ｂと
の間に相互性があるかどうかの問題がある。従って、従
来はトランスデューサーの設計に当たっては、細部に亘
って十分な注意をしなければならなかった。本発明はこ
のような、従来の流量計における問題を解決した超音波
流量計を提供するものである。
設けられたトランスデューサー３ａ，３ｂは、それぞれ
が送波と受波の機能を有しているため次のような問題が
ある。 トランスデューサー３ａ，３ｂの送信周波数が若干で
はあるがずれる場合があるため、正確な流量測定が行い
得ないことがある。トランスデューサー３ａ，３ｂと
の間に相互性があるかどうかの問題がある。従って、従
来はトランスデューサーの設計に当たっては、細部に亘
って十分な注意をしなければならなかった。本発明はこ
のような、従来の流量計における問題を解決した超音波
流量計を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の超音波流量計
は、測定管を流れる流体の流量を、該測定管の中心軸を
所定の角度θをもって横断する軸上の測定管の対向する
位置に配置されたトランスデューサーにより、該トラン
スデューサー相互間の超音波の各送波から受波までの伝
搬時間の時間差に基づいて流量を測定する超音波流量計
において、前記測定管に該測定管の中心軸に対して流体
の流れる方向とその逆方向との２方向に向けてそれぞれ
角度θをもって超音波を送波するよう設けられた単一の
振動子を有する送波用トランスデューサーと、前記測定
管内を流れる流体の方向に対して逆方向であって前記送
波用トランスデューサーに角度θをもって対向する位置
の測定管に設けられた第１の受波用トランスデューサー
と、前記測定管内を流れる流体の方向に対して順方向で
あって前記送波用トランスデューサーに角度θをもって
対向する位置の測定管に設けられた第２の受波用トラン
スデューサーとを備え、前記送波用トランスデューサー
の単一の振動子から送波される超音波を前記第１および
第２の受波用トランスデューサーで受波されるまでの各
伝搬時間の時間差から流量を測定するようにしたもので
ある。
は、測定管を流れる流体の流量を、該測定管の中心軸を
所定の角度θをもって横断する軸上の測定管の対向する
位置に配置されたトランスデューサーにより、該トラン
スデューサー相互間の超音波の各送波から受波までの伝
搬時間の時間差に基づいて流量を測定する超音波流量計
において、前記測定管に該測定管の中心軸に対して流体
の流れる方向とその逆方向との２方向に向けてそれぞれ
角度θをもって超音波を送波するよう設けられた単一の
振動子を有する送波用トランスデューサーと、前記測定
管内を流れる流体の方向に対して逆方向であって前記送
波用トランスデューサーに角度θをもって対向する位置
の測定管に設けられた第１の受波用トランスデューサー
と、前記測定管内を流れる流体の方向に対して順方向で
あって前記送波用トランスデューサーに角度θをもって
対向する位置の測定管に設けられた第２の受波用トラン
スデューサーとを備え、前記送波用トランスデューサー
の単一の振動子から送波される超音波を前記第１および
第２の受波用トランスデューサーで受波されるまでの各
伝搬時間の時間差から流量を測定するようにしたもので
ある。
【０００５】
【実施例】図１は、本発明の超音波流量計の一実施例を
示すもので、測定管におけるトランスデューサーの配置
状態を示している。図１において１１は測定管、１２は
単一の振動子１３を有して所定角度をもって測定管内の
２方向に送波する送波用トランスデューサーで、測定管
の設置部１４に設けられている。１５は第１の受波用ト
ランスデューサーで、測定管１１を流れる流体と逆方向
に測定管１１の中心軸との角度θをもって送波用トラン
スデューサー１２に対向する測定管の設置部１６に設け
られている。１７は第２の受波用トランスデューサー
で、測定管１１を流れる流体と順逆方向に測定管１１の
中心軸との角度θをもって送波用トランスデューサー１
２に対向する測定管の設置部１８に設けられている。な
お、第１の受波用トランスデューサーと第２の受波用ト
ランスデューサーとは、同一の共振点をもつ受波専用の
トランスデューサーである。１９、２０は測定管１１の
内面に設けられた超音波の干渉防止用部材で、ラバー．
ゴムなどの吸音材により送波される超音波の反射を防止
するものである。
示すもので、測定管におけるトランスデューサーの配置
状態を示している。図１において１１は測定管、１２は
単一の振動子１３を有して所定角度をもって測定管内の
２方向に送波する送波用トランスデューサーで、測定管
の設置部１４に設けられている。１５は第１の受波用ト
ランスデューサーで、測定管１１を流れる流体と逆方向
に測定管１１の中心軸との角度θをもって送波用トラン
スデューサー１２に対向する測定管の設置部１６に設け
られている。１７は第２の受波用トランスデューサー
で、測定管１１を流れる流体と順逆方向に測定管１１の
中心軸との角度θをもって送波用トランスデューサー１
２に対向する測定管の設置部１８に設けられている。な
お、第１の受波用トランスデューサーと第２の受波用ト
ランスデューサーとは、同一の共振点をもつ受波専用の
トランスデューサーである。１９、２０は測定管１１の
内面に設けられた超音波の干渉防止用部材で、ラバー．
ゴムなどの吸音材により送波される超音波の反射を防止
するものである。
【０００６】このように、送波用トランスデューサー１
２の振動子１３は単一であるため、受波用トランスデュ
ーサー１５，１７に送波される送信周波数は常に同一で
ある。また、受波用トランスデューサー１５，１７は受
波専用であるため、従来のような送受兼用による共振点
の制約を受けることがなく、必要に応じて共振周波数と
離れた周波数において受波することも可能となり、受波
共振点の制約を受けず、従来のように送受信周波数の誤
差による流量測定の誤差を生じることはない。また、前
述したように送波用トランスデューサー１２は送波専
用、受波用トランスデューサー１５，１７はそれぞれ受
波専用であるため、送波する送信回路と受波する受信回
路とに切替えるスイッチングを必要とせず、相互性を取
り易くしている。
２の振動子１３は単一であるため、受波用トランスデュ
ーサー１５，１７に送波される送信周波数は常に同一で
ある。また、受波用トランスデューサー１５，１７は受
波専用であるため、従来のような送受兼用による共振点
の制約を受けることがなく、必要に応じて共振周波数と
離れた周波数において受波することも可能となり、受波
共振点の制約を受けず、従来のように送受信周波数の誤
差による流量測定の誤差を生じることはない。また、前
述したように送波用トランスデューサー１２は送波専
用、受波用トランスデューサー１５，１７はそれぞれ受
波専用であるため、送波する送信回路と受波する受信回
路とに切替えるスイッチングを必要とせず、相互性を取
り易くしている。
【０００７】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、トラ
ンスデューサーの共振周波数について注意深く検討する
必要性をもたず設計することができる。また、超音波流
量計の基本原理は２つの音波の伝搬路を伝搬する時間差
の基づくものである。そのため、一般に伝搬時間を測定
する場合、ゼロクロス点を見付け出す方法が用いられる
が、若干でも周波数がずれていると、ゼロクロス点もず
れ、正確な時間は測定できなくなる。特に低流量の流体
を測定する場合に大きな誤差を生じる。本発明は、送波
に用いるトランスデューサーを１つにすることで、２つ
の伝搬路での周波数のずれを無くしており、正確な流量
測定が実現できる。更に送波、受波回路のスイッチング
不要として、相互性を保つことができる名どの優れた効
果を奏するものである。
ンスデューサーの共振周波数について注意深く検討する
必要性をもたず設計することができる。また、超音波流
量計の基本原理は２つの音波の伝搬路を伝搬する時間差
の基づくものである。そのため、一般に伝搬時間を測定
する場合、ゼロクロス点を見付け出す方法が用いられる
が、若干でも周波数がずれていると、ゼロクロス点もず
れ、正確な時間は測定できなくなる。特に低流量の流体
を測定する場合に大きな誤差を生じる。本発明は、送波
に用いるトランスデューサーを１つにすることで、２つ
の伝搬路での周波数のずれを無くしており、正確な流量
測定が実現できる。更に送波、受波回路のスイッチング
不要として、相互性を保つことができる名どの優れた効
果を奏するものである。
【図１】本発明の要部である測定管の一部縦断面図であ
る。
る。
【図２】従来の超音波流体測定装置の全体構成図であ
る。
る。
１，１１ 測定管 ２ａ，２ｂ 設置部 ３ａ，３ｂ 送受波兼用トランスデューサー ４ 接続ケーブル ５ 測定部 １２ 送波用トランスデューサー １３ 振動子 １４，１６，１８ 測定管の設置部 １５ 第１の受波用トランスデューサー １７ 第２の受波用トランスデューサー １９，２０ 干渉防止用部材
Claims (3)
- 【請求項１】 測定管を流れる流体の流量を、該測定管
の中心軸を所定の角度θをもって横断する軸上の測定管
の対向する位置に配置されたトランスデューサーによ
り、該トランスデューサー相互間の超音波の各送波から
受波までの伝搬時間の時間差に基づいて流量を測定する
超音波流量計において、 前記測定管に該測定管の中心軸に対して流体の流れる方
向とその逆方向との２方向に向けてそれぞれ角度θをも
って超音波を送波するよう設けられた単一の振動子を有
する送波用トランスデューサーと、前記測定管内を流れ
る流体の方向に対して逆方向であって前記送波用トラン
スデューサーに角度θをもって対向する位置の測定管に
設けられた第１の受波用トランスデューサーと、前記測
定管内を流れる流体の方向に対して順方向であって前記
送波用トランスデューサーに角度θをもって対向する位
置の測定管に設けられた第２の受波用トランスデューサ
ーとを備え、前記送波用トランスデューサーの単一の振
動子から送波される超音波を前記第１および第２の受波
用トランスデューサーで受波されるまでの各伝搬時間の
時間差から流量を測定するようにしたことを特徴とする
超音波流量計。 - 【請求項２】 前記送波用トランスデューサーの前記第
１および第２の受波用トランスデューサーに対して送波
する送波部に、それぞれ所要のフォーカスを設けた請求
項１記載の超音波流量計。 - 【請求項３】 前記送波用トランスデューサーの前記第
１および第２の受波用トランスデューサーに対する送波
が分離される測定管内面部と、前記第１および第２の受
波用トランスデューサー相互間周辺の測定管内面部に超
音波の干渉防止用部材を設けた請求項１または２記載の
超音波流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9943995A JPH08278176A (ja) | 1995-04-03 | 1995-04-03 | 超音波流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9943995A JPH08278176A (ja) | 1995-04-03 | 1995-04-03 | 超音波流量計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08278176A true JPH08278176A (ja) | 1996-10-22 |
Family
ID=14247449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9943995A Pending JPH08278176A (ja) | 1995-04-03 | 1995-04-03 | 超音波流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08278176A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008519964A (ja) * | 2004-11-12 | 2008-06-12 | ブイエフエス・テクノロジーズ・リミテッド | 流れ決定方法及び装置 |
-
1995
- 1995-04-03 JP JP9943995A patent/JPH08278176A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008519964A (ja) * | 2004-11-12 | 2008-06-12 | ブイエフエス・テクノロジーズ・リミテッド | 流れ決定方法及び装置 |
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