JPH09236462A - 超音波流量計 - Google Patents
超音波流量計Info
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- JPH09236462A JPH09236462A JP4472596A JP4472596A JPH09236462A JP H09236462 A JPH09236462 A JP H09236462A JP 4472596 A JP4472596 A JP 4472596A JP 4472596 A JP4472596 A JP 4472596A JP H09236462 A JPH09236462 A JP H09236462A
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- tube
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 流管の内壁からの反射波による計測への要影
響を防止して流量計の計測精度を上げる。 【構成】 流管１の軸線Ｘ−Ｘ上に配設した１組の超音
波振動子３，４の一方３から超音波パルスを右方へ発射
する。軸線Ｘ−Ｘと平行な音波５は流体中を通過して直
接受信用の振動子４に受信される。軸線Ｘ−Ｘに平行で
ない方向に発射された音波は流路１のテーパ状の内壁６
Ｃや６Ｄに当って反射波７となって減衰する。
響を防止して流量計の計測精度を上げる。 【構成】 流管１の軸線Ｘ−Ｘ上に配設した１組の超音
波振動子３，４の一方３から超音波パルスを右方へ発射
する。軸線Ｘ−Ｘと平行な音波５は流体中を通過して直
接受信用の振動子４に受信される。軸線Ｘ−Ｘに平行で
ない方向に発射された音波は流路１のテーパ状の内壁６
Ｃや６Ｄに当って反射波７となって減衰する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は超音波流量計の改良
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】図７に示すように、流管１で形成される
流路２内に流管１の軸線方向（図示左右方向）に離れて
１組の超音波振動子３，４を設け、一方の振動子３から
他方の振動子４に向けて超音波パルスを発射し、振動子
４でこれを受信して、流路２内を流れる流体中を振動子
３から振動子４に超音波パルスが伝搬する時間に基いて
流体の流れの速さＶを求め、更に流量や、流量の積算値
（体積）を演算して求める超音波流量計が周知である。
流路２内に流管１の軸線方向（図示左右方向）に離れて
１組の超音波振動子３，４を設け、一方の振動子３から
他方の振動子４に向けて超音波パルスを発射し、振動子
４でこれを受信して、流路２内を流れる流体中を振動子
３から振動子４に超音波パルスが伝搬する時間に基いて
流体の流れの速さＶを求め、更に流量や、流量の積算値
（体積）を演算して求める超音波流量計が周知である。
【０００３】この種の超音波流量計として伝搬速度差
法、時間差法又はシングアラウンド法などの測定法を用
いたものが知られている。
法、時間差法又はシングアラウンド法などの測定法を用
いたものが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の技術では、
送波器としての振動子３から流路２の軸線に平行に、つ
まり流体の流れと平行に伝搬して直接振動子４に到達し
て受信される音波５と、振動子３から流体の流れ方向と
平行でない方向に発射されて流管１の内壁６に反射され
て振動子４に到達する反射波７があり、音波５と反射波
７とが重なり合ったり干渉したりして超音波パルスの振
動子４への到達時点を正確に検出しにくく、そのために
流速の測定値に誤差が生じ、流量計の計測精度を低減さ
せるという問題点があった。
送波器としての振動子３から流路２の軸線に平行に、つ
まり流体の流れと平行に伝搬して直接振動子４に到達し
て受信される音波５と、振動子３から流体の流れ方向と
平行でない方向に発射されて流管１の内壁６に反射され
て振動子４に到達する反射波７があり、音波５と反射波
７とが重なり合ったり干渉したりして超音波パルスの振
動子４への到達時点を正確に検出しにくく、そのために
流速の測定値に誤差が生じ、流量計の計測精度を低減さ
せるという問題点があった。
【０００５】図８（ａ）のように内径φ２０の流管１で
形成される流路２内に距離Ｌだけ離れて振動子３と４を
流管１の軸線上に設けて、一方の振動子３から他方の振
動子４に向けて超音波パルスを発射し、距離Ｌを変えた
ときの振動子４に生じる電気信号の出力を測定した。
形成される流路２内に距離Ｌだけ離れて振動子３と４を
流管１の軸線上に設けて、一方の振動子３から他方の振
動子４に向けて超音波パルスを発射し、距離Ｌを変えた
ときの振動子４に生じる電気信号の出力を測定した。
【０００６】電気信号波形は図８（ｂ）のように第１，
第２，第３，第４，第５，第６の波の極大値が次第に増
加し、第７の波のピーク値を過ぎてから次第に減衰する
波形になった。
第２，第３，第４，第５，第６の波の極大値が次第に増
加し、第７の波のピーク値を過ぎてから次第に減衰する
波形になった。
【０００７】そこで、同図の出力の第３の波の極大値と
第４の波の極大値の両絶対値の和Ｖｐｐ45と、第５の波
の極大値と第６の波の極大値の両絶対値の和Ｖｐｐ56を
測定したところ、図９のような特性曲線を得た。
第４の波の極大値の両絶対値の和Ｖｐｐ45と、第５の波
の極大値と第６の波の極大値の両絶対値の和Ｖｐｐ56を
測定したところ、図９のような特性曲線を得た。
【０００８】因みに流管１内ではなく、広い自由空間内
に１組の振動子３と４を対向配置し、振動子間距離を変
えて受信側の振動子４に生じる電気信号波形の出力Ｖｐ
ｐ45とＶｐｐ56を測定したところ、図１０のように振動
子間距離が大きくなるにつれて単調減少する特性を示し
た。
に１組の振動子３と４を対向配置し、振動子間距離を変
えて受信側の振動子４に生じる電気信号波形の出力Ｖｐ
ｐ45とＶｐｐ56を測定したところ、図１０のように振動
子間距離が大きくなるにつれて単調減少する特性を示し
た。
【０００９】これらの実験結果から、先に述べた図７の
反射波４の影響が裏付けられ、その悪影響による前記問
題点が生じることが明らかである。そこで、本発明はか
かる問題点を解消出来る超音波流量計を提供することを
目的とする。
反射波４の影響が裏付けられ、その悪影響による前記問
題点が生じることが明らかである。そこで、本発明はか
かる問題点を解消出来る超音波流量計を提供することを
目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、流管（１）のほぼ軸線上に一定
の距離をおいて対向配置された１組の超音波振動子
（３）（４）を有する超音波流量計において、流路（２
Ａ）を流管（１）の軸線とほぼ平行な複数の孔（９）を
明けた多孔管（８）で形成したことを特徴とする超音波
流量計である。
に、請求項１の発明は、流管（１）のほぼ軸線上に一定
の距離をおいて対向配置された１組の超音波振動子
（３）（４）を有する超音波流量計において、流路（２
Ａ）を流管（１）の軸線とほぼ平行な複数の孔（９）を
明けた多孔管（８）で形成したことを特徴とする超音波
流量計である。
【００１１】請求項２の発明は、請求項１の超音波流量
計において、流管（１）内の両振動子（３）（４）の間
に多孔管（８）を同軸に嵌入したことを特徴とするもの
である。
計において、流管（１）内の両振動子（３）（４）の間
に多孔管（８）を同軸に嵌入したことを特徴とするもの
である。
【００１２】請求項３の発明は、流管（１）のほぼ軸線
上に一定の距離をおいて対向配置した１組の超音波振動
子（３）（４）を有する超音波流量計において、流管
（１）が両振動子（３）（４）間の間隔の中間に内径の
最小径部（６Ｂ）を備えるとともに、該最小径部（６
Ｂ）から各振動子（３又は４）方向に向って次第に拡径
するテーパ状の内壁（６Ｃ）（６Ｄ）を具備したことを
特徴とする超音波流量計である。そして、請求項４の発
明は、請求項３の超音波流量計において、最小径部（６
Ｂ）が両振動子（３）（４）間の間隔のほぼ中央に位置
することを特徴とするものである。
上に一定の距離をおいて対向配置した１組の超音波振動
子（３）（４）を有する超音波流量計において、流管
（１）が両振動子（３）（４）間の間隔の中間に内径の
最小径部（６Ｂ）を備えるとともに、該最小径部（６
Ｂ）から各振動子（３又は４）方向に向って次第に拡径
するテーパ状の内壁（６Ｃ）（６Ｄ）を具備したことを
特徴とする超音波流量計である。そして、請求項４の発
明は、請求項３の超音波流量計において、最小径部（６
Ｂ）が両振動子（３）（４）間の間隔のほぼ中央に位置
することを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１（ａ）〜（ｃ）はこの発明の
好ましい実施の形態で、請求項１と２の発明に対応する
ものである。
好ましい実施の形態で、請求項１と２の発明に対応する
ものである。
【００１４】同図において、１は内壁６が円筒面状の流
管、３，４は流管１の軸線上に一定の距離（間隔）をお
いて対向配置された１組の超音波振動子、８は外周が円
筒面の多孔管で流管１内に同軸に嵌入固定されている。
多孔管８の位置は超音波振動子３と４の間、特に両振動
子間の間隔の中央に定めてある。
管、３，４は流管１の軸線上に一定の距離（間隔）をお
いて対向配置された１組の超音波振動子、８は外周が円
筒面の多孔管で流管１内に同軸に嵌入固定されている。
多孔管８の位置は超音波振動子３と４の間、特に両振動
子間の間隔の中央に定めてある。
【００１５】９は流管１の軸線と平行に、多孔管８に明
けた複数の孔で、図の場合２１個あり、これらの複数の
孔９を明けた多孔管８で流路２Ａを形成している。図２
は図１の実施態様の作用を原理的に説明する図で、小さ
い孔９に進入した振動子３からの超音波パルスのうち、
流れ方向と平行でなく、流れ方向と一定以上の角度で発
射された音波は、図示のように孔９の壁面に何回も当っ
て反射して、反射波７はその反射回数が多いために大幅
に減衰する。
けた複数の孔で、図の場合２１個あり、これらの複数の
孔９を明けた多孔管８で流路２Ａを形成している。図２
は図１の実施態様の作用を原理的に説明する図で、小さ
い孔９に進入した振動子３からの超音波パルスのうち、
流れ方向と平行でなく、流れ方向と一定以上の角度で発
射された音波は、図示のように孔９の壁面に何回も当っ
て反射して、反射波７はその反射回数が多いために大幅
に減衰する。
【００１６】そして、振動子３から流れ方向に平行に発
射された超音波パルスは孔９を通過して直接振動子４に
到達して受信される。図３（ａ）（ｂ）は第２の実施形
態で、請求項３，４の発明に対応する。
射された超音波パルスは孔９を通過して直接振動子４に
到達して受信される。図３（ａ）（ｂ）は第２の実施形
態で、請求項３，４の発明に対応する。
【００１７】流管１はその軸線Ｘ−Ｘの回りに回転対称
形の断面円形内壁６Ａを備え、１組の超音波振動子３，
４が一定の間隔（距離）をおいて軸線、Ｘ−Ｘ上に対向
配置されている。６Ｂは流管１の内径の最小径部で、両
振動子３，４間の間隔の中央に位置する。
形の断面円形内壁６Ａを備え、１組の超音波振動子３，
４が一定の間隔（距離）をおいて軸線、Ｘ−Ｘ上に対向
配置されている。６Ｂは流管１の内径の最小径部で、両
振動子３，４間の間隔の中央に位置する。
【００１８】最小径部６Ｂから振動子３と４の方向に向
って次第に拡径するテーパ状の内壁６Ｃと６Ｄがそれぞ
れ流管１の内壁６Ａに形成されている。この実施態様で
は、振動子３から発射された超音波パルスのうち、流体
の流れ方向と平行な音波５は同図（ｂ）に示すように流
体中を通過して直接振動子４に到達受信される。
って次第に拡径するテーパ状の内壁６Ｃと６Ｄがそれぞ
れ流管１の内壁６Ａに形成されている。この実施態様で
は、振動子３から発射された超音波パルスのうち、流体
の流れ方向と平行な音波５は同図（ｂ）に示すように流
体中を通過して直接振動子４に到達受信される。
【００１９】また流れ方向に平行でない音波は、テーパ
状の内壁６Ｃ，６Ｄの一方又は両方に反射されて符号７
で示す反射波となり、受信側の振動子４に到達しない
か、到達しても流量計としては問題を生じない程度に減
衰する。
状の内壁６Ｃ，６Ｄの一方又は両方に反射されて符号７
で示す反射波となり、受信側の振動子４に到達しない
か、到達しても流量計としては問題を生じない程度に減
衰する。
【００２０】なお、図１と図３の各実施形態について、
図８，９で説明したと同様の実験を行ったところ、それ
ぞれ図４，５に示すようなＶｐｐ45とＶｐｐ56の特性を
得た。これらの実験で、図１の流管１の内径と、図３の
流管１の内壁６Ａの大径部の内径は何れもφ２０であ
る。
図８，９で説明したと同様の実験を行ったところ、それ
ぞれ図４，５に示すようなＶｐｐ45とＶｐｐ56の特性を
得た。これらの実験で、図１の流管１の内径と、図３の
流管１の内壁６Ａの大径部の内径は何れもφ２０であ
る。
【００２１】図４，５の特性曲線からみて、上記実施形
態が、本発明の目的を達成するのに効果的であることが
明らかである。
態が、本発明の目的を達成するのに効果的であることが
明らかである。
【００２２】
【実施例】図６の実施例は前記図３（ａ）（ｂ）の実施
態様をわずかに変形したもので、テーパ状の内壁６Ｃと
６Ｄのテーパが図３（ａ）（ｂ）の実施態様に比較して
穏やかになっている点だけが相異する。
態様をわずかに変形したもので、テーパ状の内壁６Ｃと
６Ｄのテーパが図３（ａ）（ｂ）の実施態様に比較して
穏やかになっている点だけが相異する。
【００２３】この図６の実施例でも図３の実施態様と同
様の作用効果が得られる。
様の作用効果が得られる。
【００２４】
【発明の効果】本発明の超音波流量計は上述のように構
成されているので、反射波を少なくしてその悪影響をな
くしたり、小さくできるため、流量計の計測精度向上に
効果的である。
成されているので、反射波を少なくしてその悪影響をな
くしたり、小さくできるため、流量計の計測精度向上に
効果的である。
【００２５】また、請求項２と４の発明では、振動子
３，４を送信用と受信用に切り替えて、超音波の発射方
向を切り替え使用する流量計に適用して、流れと同じ方
向に超音波を発射する順方向の計測と、流れと逆の方向
に超音波を発射する逆方向の計測の特性を揃えることが
でき、その面からも、流量計の計測精度をより向上でき
る効果がある。
３，４を送信用と受信用に切り替えて、超音波の発射方
向を切り替え使用する流量計に適用して、流れと同じ方
向に超音波を発射する順方向の計測と、流れと逆の方向
に超音波を発射する逆方向の計測の特性を揃えることが
でき、その面からも、流量計の計測精度をより向上でき
る効果がある。
【図１】本発明の好ましい実施形態で、（ａ）は縦断面
図、（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は多孔
管の斜視図である。
図、（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は多孔
管の斜視図である。
【図２】図１の実施形態の作用原理を説明する略図であ
る。
る。
【図３】本発明の第２の実施形態で、（ａ）は縦断面
図、（ｂ）は作用効果を説明する説明図である。
図、（ｂ）は作用効果を説明する説明図である。
【図４】図１の実施形態の受信出力の特性線図である。
【図５】図３の実施形態の受信出力の特性線図である。
【図６】本発明の実施例の縦断面図である。
【図７】従来技術の縦断面図である。
【図８】（ａ）は従来技術の縦断面図、（ｂ）は同図
（ａ）の従来技術の受信信号の波形を説明する略図であ
る。
（ａ）の従来技術の受信信号の波形を説明する略図であ
る。
【図９】図８（ａ）の従来技術の受信出力の特性線図で
ある。
ある。
【図１０】自由空間に対向配置した振動子の受信出力の
特性線図である。
特性線図である。
１ 流管 ２Ａ 流路 ３，４ 振動子 ５ 軸線に平行な音波 ６Ａ 内壁 ６Ｂ 最小径部 ６Ｃ，６Ｄ テーパ状の内壁 ７ 反射波 ８ 多孔管 ９ 孔
Claims (4)
- 【請求項１】 流管（１）のほぼ軸線上に一定の距離を
おいて対向配置された１組の超音波振動子（３）（４）
を有する超音波流量計において、 流路（２Ａ）を流管（１）の軸線とほぼ平行な複数の孔
（９）を明けた多孔管（８）で形成したことを特徴とす
る超音波流量計。 - 【請求項２】 流管（１）内の両振動子（３）（４）の
間に多孔管（８）を同軸に嵌入したことを特徴とする請
求項１記載の超音波流量計。 - 【請求項３】 流管（１）のほぼ軸線上に一定の距離を
おいて対向配置した１組の超音波振動子（３）（４）を
有する超音波流量計において、 流管（１）が両振動子（３）（４）間の間隔の中間に内
径の最小径部（６Ｂ）を備えるとともに、該最小径部
（６Ｂ）から各振動子（３又は４）方向に向って次第に
拡径するテーパ状の内壁（６Ｃ）（６Ｄ）を具備したこ
とを特徴とする超音波流量計。 - 【請求項４】 最小径部（６Ｂ）が両振動子（３）
（４）間の間隔のほぼ中央に位置することを特徴とする
請求項３記載の超音波流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4472596A JPH09236462A (ja) | 1996-03-01 | 1996-03-01 | 超音波流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4472596A JPH09236462A (ja) | 1996-03-01 | 1996-03-01 | 超音波流量計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09236462A true JPH09236462A (ja) | 1997-09-09 |
Family
ID=12699425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4472596A Pending JPH09236462A (ja) | 1996-03-01 | 1996-03-01 | 超音波流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09236462A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002214010A (ja) * | 2000-11-17 | 2002-07-31 | Osaka Gas Co Ltd | 超音波流速測定装置 |
| JP2004004115A (ja) * | 1997-04-18 | 2004-01-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波流量計 |
| KR20220101357A (ko) | 2021-01-11 | 2022-07-19 | 한양대학교 산학협력단 | 다공탄성물질 내에서의 유체 속도 측정을 위한 초음파 유량계 및 이를 이용한 유체 속도 측정 방법 및 장치 |
-
1996
- 1996-03-01 JP JP4472596A patent/JPH09236462A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004004115A (ja) * | 1997-04-18 | 2004-01-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波流量計 |
| JP2002214010A (ja) * | 2000-11-17 | 2002-07-31 | Osaka Gas Co Ltd | 超音波流速測定装置 |
| KR20220101357A (ko) | 2021-01-11 | 2022-07-19 | 한양대학교 산학협력단 | 다공탄성물질 내에서의 유체 속도 측정을 위한 초음파 유량계 및 이를 이용한 유체 속도 측정 방법 및 장치 |
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