JPH0989615A - 超音波流速計 - Google Patents
超音波流速計Info
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- JPH0989615A JPH0989615A JP7247604A JP24760495A JPH0989615A JP H0989615 A JPH0989615 A JP H0989615A JP 7247604 A JP7247604 A JP 7247604A JP 24760495 A JP24760495 A JP 24760495A JP H0989615 A JPH0989615 A JP H0989615A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ノイズを減らして計測精度を上げる。小形に
して、かつ分解能を向上する。受信出力を大きくする。
平均流速を求めることができるようにする。 【解決手段】 管路１をＵ字管形状に曲げて蛇行させ、
その両端近くに送受波器２，３を設ける。送受波器２か
ら発射された超音波は回転抛物面鏡１０に反射されて直
管部１ａに入る。次に平面反射鏡４，５，６，７，８に
反射され、更に回転抛物面１１で反射されて送受波器３
に焦点を結んで受信される。
して、かつ分解能を向上する。受信出力を大きくする。
平均流速を求めることができるようにする。 【解決手段】 管路１をＵ字管形状に曲げて蛇行させ、
その両端近くに送受波器２，３を設ける。送受波器２か
ら発射された超音波は回転抛物面鏡１０に反射されて直
管部１ａに入る。次に平面反射鏡４，５，６，７，８に
反射され、更に回転抛物面１１で反射されて送受波器３
に焦点を結んで受信される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は超音波流速計の改良
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６に示すように真っすぐな管路（以下
単に直管という）１に距離Ｌの距離をおいて送受波器２
と３を配設し、一方の送受波器２から流体の流れと順方
向へ超音波を発射した場合に超音波が他方の送受波器３
に達するまでの伝播時間ｔｕと、前記他方の送受波器３
から流体の流れと逆方向へ超音波を発射した場合に超音
波が前記一方の送受波器２に達するまでの伝播時間ｔｄ
とから流体の流速を計測する超音波流速計が公知であ
る。
単に直管という）１に距離Ｌの距離をおいて送受波器２
と３を配設し、一方の送受波器２から流体の流れと順方
向へ超音波を発射した場合に超音波が他方の送受波器３
に達するまでの伝播時間ｔｕと、前記他方の送受波器３
から流体の流れと逆方向へ超音波を発射した場合に超音
波が前記一方の送受波器２に達するまでの伝播時間ｔｄ
とから流体の流速を計測する超音波流速計が公知であ
る。
【０００３】かかる超音波流速計では、送受波器２と３
の距離をＬ、静止流体中の音速をＣ、ｔｕ−ｔｄをΔｔ
とすると、いわゆる時間差法を用いたときの測定分解能
ΔＶは、 ΔＶ＝Ｃ2 ・Δｔ／２Ｌ となる。
の距離をＬ、静止流体中の音速をＣ、ｔｕ−ｔｄをΔｔ
とすると、いわゆる時間差法を用いたときの測定分解能
ΔＶは、 ΔＶ＝Ｃ2 ・Δｔ／２Ｌ となる。
【０００４】また、いわゆる時間逆数差法を用いたとき
の測定分解能は、 ΔＶ＝（Ｌ／２）・〔Δｔ／（ｔｕ・ｔｄ）〕≒Ｃ2 ・
Δｔ／２Ｌ となる。
の測定分解能は、 ΔＶ＝（Ｌ／２）・〔Δｔ／（ｔｕ・ｔｄ）〕≒Ｃ2 ・
Δｔ／２Ｌ となる。
【０００５】このように、時間差法を用いた場合でも、
時間逆数差法を用いた場合でも、送受波器間の距離Ｌを
長くすると測定分解能が向上する。なお、図６で矢印Ａ
は流体の流れ方向を示す。
時間逆数差法を用いた場合でも、送受波器間の距離Ｌを
長くすると測定分解能が向上する。なお、図６で矢印Ａ
は流体の流れ方向を示す。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】時間測定分解能を一定
とした場合、流速計と限られたスペース内で小形にし、
かつ伝播距離Ｌを長くして測定分解能を向上するには、
図７に示すように管路１をＵ字形に曲げて、曲げ部に超
音波を反射する反射鏡を配設することが考えられるが、
反射鏡に平面反射鏡４，５，６，７を用いると、何れか
一方の送受波器、例えば２から発射された超音波は広が
りながら伝播するため管内反射が発生し、信号波に対し
てノイズとなり精度の高い測定ができない。
とした場合、流速計と限られたスペース内で小形にし、
かつ伝播距離Ｌを長くして測定分解能を向上するには、
図７に示すように管路１をＵ字形に曲げて、曲げ部に超
音波を反射する反射鏡を配設することが考えられるが、
反射鏡に平面反射鏡４，５，６，７を用いると、何れか
一方の送受波器、例えば２から発射された超音波は広が
りながら伝播するため管内反射が発生し、信号波に対し
てノイズとなり精度の高い測定ができない。
【０００７】図８にこのような管内反射波を符号２０で
示す。なお、このような管内反射波は図７に示す送受波
器の配置でも発生する。そこで、本発明はこのような管
内反射波を少なくして、精度の高い測定ができる超音波
流速計を提供することを第１の目的とする。
示す。なお、このような管内反射波は図７に示す送受波
器の配置でも発生する。そこで、本発明はこのような管
内反射波を少なくして、精度の高い測定ができる超音波
流速計を提供することを第１の目的とする。
【０００８】そして、限られたスペース内で小形の流速
計を提供することを第２の目的とする。
計を提供することを第２の目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記第１の目的を達成す
るために、請求項１の発明は、流体を流す管路（１）の
内壁の一部に送受波器（２）（３）からの超音波を反射
する回転抛物面反射鏡（１０）（１１）を設けると共
に、送受波器（２）（３）を対応する回転抛物面反射鏡
（１０）（１１）の回転抛物面の軸（１２）上の焦点に
配置し、かつ回転抛物面反射鏡で反射した超音波が前記
回転抛物面の軸と平行な軸線を有する直管部からなる管
路（１ａ）（３ｃ）に直接入ることを特徴とする超音波
流速計である。
るために、請求項１の発明は、流体を流す管路（１）の
内壁の一部に送受波器（２）（３）からの超音波を反射
する回転抛物面反射鏡（１０）（１１）を設けると共
に、送受波器（２）（３）を対応する回転抛物面反射鏡
（１０）（１１）の回転抛物面の軸（１２）上の焦点に
配置し、かつ回転抛物面反射鏡で反射した超音波が前記
回転抛物面の軸と平行な軸線を有する直管部からなる管
路（１ａ）（３ｃ）に直接入ることを特徴とする超音波
流速計である。
【００１０】請求項２の発明は、前記第１と第２の目的
を達成するために、請求項１の発明において、両回転抛
物面反射鏡（１０）（１１）の間の管路にＵ字形部分を
有し、曲げ部に平面反射鏡（４）（５）（６）（７）
（８）（９）を配設したことを特徴とするものである。
を達成するために、請求項１の発明において、両回転抛
物面反射鏡（１０）（１１）の間の管路にＵ字形部分を
有し、曲げ部に平面反射鏡（４）（５）（６）（７）
（８）（９）を配設したことを特徴とするものである。
【００１１】そして請求項３の発明は、前記第１と第２
の目的を達成するために、請求項２の発明において、Ｕ
字形部分を複数有する蛇行部分を具備したことを特徴と
するものである。
の目的を達成するために、請求項２の発明において、Ｕ
字形部分を複数有する蛇行部分を具備したことを特徴と
するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は本発明の第１実施例で、断
面が円形の管路１は、三つのＵ字管部分１Ａ，２Ａ，３
Ａを有する蛇行部分を具備し、該蛇行部分の両端に送受
波器２，３が設けてある。
面が円形の管路１は、三つのＵ字管部分１Ａ，２Ａ，３
Ａを有する蛇行部分を具備し、該蛇行部分の両端に送受
波器２，３が設けてある。
【００１３】１０，１１はそれぞれ送受波器２と３に対
向して管路１の内壁の一部に設けた回転抛物面反射鏡
で、それらの回転抛物面の軸上の焦点に送受波器２と３
が配設されている。
向して管路１の内壁の一部に設けた回転抛物面反射鏡
で、それらの回転抛物面の軸上の焦点に送受波器２と３
が配設されている。
【００１４】また、Ｕ字管１Ａは直管部１ａ，１ｂ，１
ｃを有し、Ｕ字管２Ａは直管部２ａ，２ｂ，２ｃを有
し、またＵ字管３Ａは直管部３ａ，３ｂ，３ｃを有す
る。直管部１ｃと２ａは共通部分であり、直管部２ｃと
３ａは共通部分である。
ｃを有し、Ｕ字管２Ａは直管部２ａ，２ｂ，２ｃを有
し、またＵ字管３Ａは直管部３ａ，３ｂ，３ｃを有す
る。直管部１ｃと２ａは共通部分であり、直管部２ｃと
３ａは共通部分である。
【００１５】なお、Ｕ字管１Ａ，２Ａ，３Ａは中央部分
に直管部１ｂ，２ｂ，３ｂをそれぞれ備えているので、
厳密にはＵ字管というよりは、コの字形の管部と表現す
べきかも知れないが、ここではＵ字管と呼ぶことにす
る。
に直管部１ｂ，２ｂ，３ｂをそれぞれ備えているので、
厳密にはＵ字管というよりは、コの字形の管部と表現す
べきかも知れないが、ここではＵ字管と呼ぶことにす
る。
【００１６】送受波器２から発射された超音波は図２と
図３に示すように回転抛物面鏡１０で反射されて直管部
１ａの軸線と平行になって直管部１ａ内を伝播し、図１
の平面反射鏡４で反射されて直管部１ｂと平行になる。
そして平面反射鏡５で反射されて直管部１ｃ（２ａ）と
平行になる。更に平面反射鏡６で反射されて直管部２ｂ
と平行になり、次に平面反射鏡７で反射されて直管部２
ｃ（３ａ）と平行になる。
図３に示すように回転抛物面鏡１０で反射されて直管部
１ａの軸線と平行になって直管部１ａ内を伝播し、図１
の平面反射鏡４で反射されて直管部１ｂと平行になる。
そして平面反射鏡５で反射されて直管部１ｃ（２ａ）と
平行になる。更に平面反射鏡６で反射されて直管部２ｂ
と平行になり、次に平面反射鏡７で反射されて直管部２
ｃ（３ａ）と平行になる。
【００１７】更に平面反射鏡８で反射されて直管部３ｂ
と平行になり、次に平面反射鏡９で反射されて直管部３
ｃと平行になる。そして回転抛物面鏡１１で反射されて
送受波器３に焦点を結ぶ。
と平行になり、次に平面反射鏡９で反射されて直管部３
ｃと平行になる。そして回転抛物面鏡１１で反射されて
送受波器３に焦点を結ぶ。
【００１８】送受波器３から超音波が発射されるときは
上述と逆の経路で超音波が管路１内を伝播して送受波器
２に焦点を結ぶ。なお、図２で符号１２は回転抛物面反
射鏡１０の回転抛物面の軸で、この軸上の焦点に送受波
器２が配設されている。また、回転抛物面鏡１０で反射
した超音波は前記軸１２と平行になるので、直管部１ａ
の軸線は軸１２と平行にしてある。
上述と逆の経路で超音波が管路１内を伝播して送受波器
２に焦点を結ぶ。なお、図２で符号１２は回転抛物面反
射鏡１０の回転抛物面の軸で、この軸上の焦点に送受波
器２が配設されている。また、回転抛物面鏡１０で反射
した超音波は前記軸１２と平行になるので、直管部１ａ
の軸線は軸１２と平行にしてある。
【００１９】他方の送受波器３についても同様に、回転
抛物面鏡１１の回転抛物面の軸上の焦点に配設され、こ
の軸と平行に直管部３ｃが設けてある。なお、図２は、
超音波振動子からなる送受波器２から発射された超音波
が回転抛物面鏡１０で反射されて回転抛物面の軸１２と
平行になる原理を説明する図であって、図３とは９０度
向きを変えて画いてある。
抛物面鏡１１の回転抛物面の軸上の焦点に配設され、こ
の軸と平行に直管部３ｃが設けてある。なお、図２は、
超音波振動子からなる送受波器２から発射された超音波
が回転抛物面鏡１０で反射されて回転抛物面の軸１２と
平行になる原理を説明する図であって、図３とは９０度
向きを変えて画いてある。
【００２０】図４は本発明の第２実施例で、送受波器
２，３に対向する回転抛物面鏡１０，１１の間は直管部
１ａで連通されており、両回転抛物面鏡１０，１１の回
転抛物面の軸上の焦点に送受波器２，３が配設され、こ
の軸に平行に直管部１ａが形成されている。
２，３に対向する回転抛物面鏡１０，１１の間は直管部
１ａで連通されており、両回転抛物面鏡１０，１１の回
転抛物面の軸上の焦点に送受波器２，３が配設され、こ
の軸に平行に直管部１ａが形成されている。
【００２１】従って、超音波は直管部１ａに平行に伝播
するので、管内反射がなく、信号波に対してノイズが無
いため精度の高い計測ができる。なお、直管部では図５
に符号ａ1 ，ａ2 ，ａ3 で示す矢印のように超音波が平
行に進行する。そして、符号Ｂで示す流速分布の影響を
受けて、ａ1 ，ａ2 ，ａ 3 それぞれ異なった伝播時間と
なる。これにより流速分布が変化すると受信波形が変化
するため、受信波の特徴をとらえた特性値を使って演算
することにより、測定管路内の平均流速を求めることが
できる。
するので、管内反射がなく、信号波に対してノイズが無
いため精度の高い計測ができる。なお、直管部では図５
に符号ａ1 ，ａ2 ，ａ3 で示す矢印のように超音波が平
行に進行する。そして、符号Ｂで示す流速分布の影響を
受けて、ａ1 ，ａ2 ，ａ 3 それぞれ異なった伝播時間と
なる。これにより流速分布が変化すると受信波形が変化
するため、受信波の特徴をとらえた特性値を使って演算
することにより、測定管路内の平均流速を求めることが
できる。
【００２２】
【発明の効果】本発明の超音波流速計は上述のように構
成されているので、請求項１の発明では、ノイズの影響
がなくなり、精度の高い計測ができる。
成されているので、請求項１の発明では、ノイズの影響
がなくなり、精度の高い計測ができる。
【００２３】また請求項２、３の発明では、限られたス
ペース内で小形の割に管路が長くでき、流速計の分解能
を向上させることができる。また、超音波を管路に平行
に進行（伝播）させることにより、超音波の広がりによ
る単位面積当りの超音波エネルギーの減少を軽減して、
受信波出力を大きくできる。
ペース内で小形の割に管路が長くでき、流速計の分解能
を向上させることができる。また、超音波を管路に平行
に進行（伝播）させることにより、超音波の広がりによ
る単位面積当りの超音波エネルギーの減少を軽減して、
受信波出力を大きくできる。
【００２４】更にまた、測定管路内の平均流速を求める
ことができるため、流量計として用いるのに有効であ
る。
ことができるため、流量計として用いるのに有効であ
る。
【図１】本発明の第１実施例の縦断面図である。
【図２】図１の実施例の原理を説明するための略図であ
る。
る。
【図３】図１の実施例の要部拡大図である。
【図４】本発明の第２実施例の縦断面図である。
【図５】本発明における直管部の流速分布と超音波の伝
播を説明する図である。
播を説明する図である。
【図６】従来技術の縦断面略図である。
【図７】管路をＵ字形に曲げて、曲げ部に平面反射鏡を
設けた例の縦断面図である。
設けた例の縦断面図である。
【図８】図７の一部拡大図で、超音波の反射波を説明す
る図である。
る図である。
Claims (3)
- 【請求項１】 流体を流す管路（１）の内壁の一部に送
受波器（２）（３）からの超音波を反射する回転抛物面
反射鏡（１０）（１１）を設けると共に、送受波器
（２）（３）を対応する回転抛物面反射鏡（１０）（１
１）の回転抛物面の軸（１２）上の焦点に配置し、かつ
回転抛物面反射鏡で反射した超音波が前記回転抛物面の
軸と平行な軸線を有する直管部からなる管路（１ａ）
（３ｃ）に直接入ることを特徴とする超音波流速計。 - 【請求項２】 両回転抛物面反射鏡（１０）（１１）の
間の管路にＵ字形部分を有し、曲げ部に平面反射鏡
（４）（５）（６）（７）（８）（９）を配設したこと
を特徴とする請求項１記載の超音波流速計。 - 【請求項３】 Ｕ字形部分を複数有する蛇行部分を具備
したことを特徴とする請求項２記載の超音波流速計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24760495A JP3535625B2 (ja) | 1995-09-26 | 1995-09-26 | 超音波流速計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24760495A JP3535625B2 (ja) | 1995-09-26 | 1995-09-26 | 超音波流速計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0989615A true JPH0989615A (ja) | 1997-04-04 |
| JP3535625B2 JP3535625B2 (ja) | 2004-06-07 |
Family
ID=17165987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24760495A Expired - Fee Related JP3535625B2 (ja) | 1995-09-26 | 1995-09-26 | 超音波流速計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3535625B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002131104A (ja) * | 2000-10-26 | 2002-05-09 | Osaka Gas Co Ltd | 超音波流速測定装置 |
| JP2002538421A (ja) * | 1999-02-24 | 2002-11-12 | ベルガミニ、ジオルジオ | 超音波により気体流量を測定するための改良測定システム |
| CN102032933A (zh) * | 2010-11-08 | 2011-04-27 | 中国石油集团工程设计有限责任公司 | 新型超声波计量调压降噪器 |
| CN103076052A (zh) * | 2013-01-09 | 2013-05-01 | 深圳市建恒测控股份有限公司 | 一种探测器安装管组 |
| CN104198003A (zh) * | 2014-09-22 | 2014-12-10 | 北京昌民技术有限公司 | 超声流量计 |
-
1995
- 1995-09-26 JP JP24760495A patent/JP3535625B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002538421A (ja) * | 1999-02-24 | 2002-11-12 | ベルガミニ、ジオルジオ | 超音波により気体流量を測定するための改良測定システム |
| JP2002131104A (ja) * | 2000-10-26 | 2002-05-09 | Osaka Gas Co Ltd | 超音波流速測定装置 |
| CN102032933A (zh) * | 2010-11-08 | 2011-04-27 | 中国石油集团工程设计有限责任公司 | 新型超声波计量调压降噪器 |
| CN103076052A (zh) * | 2013-01-09 | 2013-05-01 | 深圳市建恒测控股份有限公司 | 一种探测器安装管组 |
| CN104198003A (zh) * | 2014-09-22 | 2014-12-10 | 北京昌民技术有限公司 | 超声流量计 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3535625B2 (ja) | 2004-06-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040220 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
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