JPH1082677A - 超音波渦流量計 - Google Patents
超音波渦流量計Info
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- JPH1082677A JPH1082677A JP8260218A JP26021896A JPH1082677A JP H1082677 A JPH1082677 A JP H1082677A JP 8260218 A JP8260218 A JP 8260218A JP 26021896 A JP26021896 A JP 26021896A JP H1082677 A JPH1082677 A JP H1082677A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 パーティクルの発生、微生物の繁殖、腐食の
発生を招くことがなく、かつ精度高い流量計測を図るこ
とができる超音波渦流量計を提供する。 【解決手段】 管の外周側の凹部に超音波センサを接合
した。管には、水の音響インピーダンス（1.5 ×106
〔N・s・m-3 〕）ないし｛超音波センサの音響インピーダ
ンス（30×106 〔N・s・m-3 〕）と水の音響インピーダン
スとの積の平方根（8.0 ×106 〔N・s・m-3 〕）｝の範囲
の大きさの音響インピーダンス（2.7 ×106〔N・s・m
-3 〕）を持つ材料を用いた。管の外周側に超音波セン
サを接合したので、パーティクルの発生、微生物の繁
殖、腐食の発生を招かない。管に超音波が吸収されて管
を伝搬して超音波受信器に受信される超音波がほとんど
なくなるので、透過率（Ｓ／Ｎ）が良好になり、流量計
測が精度高いものになる。
発生を招くことがなく、かつ精度高い流量計測を図るこ
とができる超音波渦流量計を提供する。 【解決手段】 管の外周側の凹部に超音波センサを接合
した。管には、水の音響インピーダンス（1.5 ×106
〔N・s・m-3 〕）ないし｛超音波センサの音響インピーダ
ンス（30×106 〔N・s・m-3 〕）と水の音響インピーダン
スとの積の平方根（8.0 ×106 〔N・s・m-3 〕）｝の範囲
の大きさの音響インピーダンス（2.7 ×106〔N・s・m
-3 〕）を持つ材料を用いた。管の外周側に超音波セン
サを接合したので、パーティクルの発生、微生物の繁
殖、腐食の発生を招かない。管に超音波が吸収されて管
を伝搬して超音波受信器に受信される超音波がほとんど
なくなるので、透過率（Ｓ／Ｎ）が良好になり、流量計
測が精度高いものになる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被測定流体の流量
を計測する超音波渦流量計に関する。
を計測する超音波渦流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の超音波渦流量計の一例として、図
７及び図８に示す超音波渦流量計がある。図において、
被測定流体が流れる管１内には、渦発生柱２が設けられ
ており、両側に交番的にカルマン渦を発生させるように
なっている。管１には、超音波送・受信器３，４からな
る超音波センサ５が設けられている。超音波送・受信器
３，４は、管１内の渦発生領域を間にして相対向して管
１に形成された孔６，６に挿通され、かつねじ７により
固定されている。この場合、超音波送・受信器３，４に
おけるねじ装着部と管１との間には、パッキン８が介装
されており、被測定流体の漏れ防止及び音響吸収機能を
発揮するようにしている。また、超音波送・受信器３，
４が被測定流体と接する部分（以下、接液部という。）
１３には、超音波送・受信器３，４が直接管１に接触し
て管１に超音波が伝搬することがないようにするため、
隙間１４が形成されている
７及び図８に示す超音波渦流量計がある。図において、
被測定流体が流れる管１内には、渦発生柱２が設けられ
ており、両側に交番的にカルマン渦を発生させるように
なっている。管１には、超音波送・受信器３，４からな
る超音波センサ５が設けられている。超音波送・受信器
３，４は、管１内の渦発生領域を間にして相対向して管
１に形成された孔６，６に挿通され、かつねじ７により
固定されている。この場合、超音波送・受信器３，４に
おけるねじ装着部と管１との間には、パッキン８が介装
されており、被測定流体の漏れ防止及び音響吸収機能を
発揮するようにしている。また、超音波送・受信器３，
４が被測定流体と接する部分（以下、接液部という。）
１３には、超音波送・受信器３，４が直接管１に接触し
て管１に超音波が伝搬することがないようにするため、
隙間１４が形成されている
【０００３】超音波送信器３には発振回路９が接続され
ており、駆動信号を出力することにより超音波送信器３
を励振して超音波Ｕを発生させる。超音波受信器４は、
被測定流体中を伝搬してカルマン渦から変調を受けた超
音波Ｕを受信し電気信号に変換する。超音波受信器４に
は増幅回路１０が接続されている。増幅回路１０及び発
振回路９には位相比較回路１１が接続されており、発振
回路９の駆動信号と増幅回路１０を介した超音波受信器
４からの信号とを位相比較し、超音波Ｕがカルマン渦か
ら受けた変調分を示す渦信号を出力する。位相比較回路
１１の出力側には、波形成形回路１２が接続されてお
り、渦信号に基づいて被測定流体の流量を示す流量信号
を出力する。
ており、駆動信号を出力することにより超音波送信器３
を励振して超音波Ｕを発生させる。超音波受信器４は、
被測定流体中を伝搬してカルマン渦から変調を受けた超
音波Ｕを受信し電気信号に変換する。超音波受信器４に
は増幅回路１０が接続されている。増幅回路１０及び発
振回路９には位相比較回路１１が接続されており、発振
回路９の駆動信号と増幅回路１０を介した超音波受信器
４からの信号とを位相比較し、超音波Ｕがカルマン渦か
ら受けた変調分を示す渦信号を出力する。位相比較回路
１１の出力側には、波形成形回路１２が接続されてお
り、渦信号に基づいて被測定流体の流量を示す流量信号
を出力する。
【０００４】この超音波渦流量計では、渦発生柱２の下
流側に流速に比例した周波数で交番的に変化するカルマ
ン渦を発生する。一方、発振回路９からの駆動信号によ
り超音波送信器３から超音波Ｕが発生されて超音波受信
器４に受信される。この際、超音波Ｕはカルマン渦発生
領域を通過することによりカルマン渦の発生周期に対応
した変調を受ける。そして、位相比較回路１１による位
相比較により、超音波Ｕがカルマン渦から受けた変調分
を示す渦信号が出力され、渦信号を受けた波形成形回路
１２から流量信号が出力され、被測定流体の流量が求め
られるようになっている。
流側に流速に比例した周波数で交番的に変化するカルマ
ン渦を発生する。一方、発振回路９からの駆動信号によ
り超音波送信器３から超音波Ｕが発生されて超音波受信
器４に受信される。この際、超音波Ｕはカルマン渦発生
領域を通過することによりカルマン渦の発生周期に対応
した変調を受ける。そして、位相比較回路１１による位
相比較により、超音波Ｕがカルマン渦から受けた変調分
を示す渦信号が出力され、渦信号を受けた波形成形回路
１２から流量信号が出力され、被測定流体の流量が求め
られるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、接液部１３に隙間１４が形成されているの
で、この隙間１４に被測定流体が滞留しやすくなってい
る。このため、パーティクル（流体中の粒子）の発生、
微生物の繁殖、さらには腐食の発生を招く虞があった。
なお、管１の外周側に超音波送・受信器３，４を接合し
て、超音波送・受信器３，４が直接、被測定流体に接触
しないように構成することが考えられるが、この場合、
管１を直接伝搬して超音波受信器４に受信される超音波
Ｕの割合が大きくなり、その分、Ｓ／Ｎ｛＝（流体中を
伝搬した超音波）／（管中を伝搬した超音波）｝が低下
する。
来技術では、接液部１３に隙間１４が形成されているの
で、この隙間１４に被測定流体が滞留しやすくなってい
る。このため、パーティクル（流体中の粒子）の発生、
微生物の繁殖、さらには腐食の発生を招く虞があった。
なお、管１の外周側に超音波送・受信器３，４を接合し
て、超音波送・受信器３，４が直接、被測定流体に接触
しないように構成することが考えられるが、この場合、
管１を直接伝搬して超音波受信器４に受信される超音波
Ｕの割合が大きくなり、その分、Ｓ／Ｎ｛＝（流体中を
伝搬した超音波）／（管中を伝搬した超音波）｝が低下
する。
【０００６】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、パーティクルの発生、微生物の繁殖、腐食の発生を
招くことがなく、かつ精度高い流量計測を図ることがで
きる超音波渦流量計を提供することを目的とする。
で、パーティクルの発生、微生物の繁殖、腐食の発生を
招くことがなく、かつ精度高い流量計測を図ることがで
きる超音波渦流量計を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
被測定流体の流れる管内に設けられ、被測定流体の流れ
にカルマン渦を発生させる渦発生体と、前記カルマン渦
の発生領域を間にして相対向して配置される超音波送・
受信器からなる超音波センサとを有する超音波渦流量計
であって、前記超音波送・受信器を前記管の外周側に設
け、前記超音波送・受信器のそれぞれの相対向する面の
うち、少なくともいずれか一方の面と前記管の内周面と
の間には、前記被測定流体の音響インピーダンスないし
前記超音波送・受信器の音響インピーダンスの範囲の大
きさの音響インピーダンスを持つ材料を用いたことを特
徴とする。
被測定流体の流れる管内に設けられ、被測定流体の流れ
にカルマン渦を発生させる渦発生体と、前記カルマン渦
の発生領域を間にして相対向して配置される超音波送・
受信器からなる超音波センサとを有する超音波渦流量計
であって、前記超音波送・受信器を前記管の外周側に設
け、前記超音波送・受信器のそれぞれの相対向する面の
うち、少なくともいずれか一方の面と前記管の内周面と
の間には、前記被測定流体の音響インピーダンスないし
前記超音波送・受信器の音響インピーダンスの範囲の大
きさの音響インピーダンスを持つ材料を用いたことを特
徴とする。
【０００８】請求項２記載の発明は、被測定流体の流れ
る管内に設けられ、被測定流体の流れにカルマン渦を発
生させる渦発生体と、前記カルマン渦の発生領域を間に
して相対向して配置される超音波送・受信器からなる超
音波センサとを有する超音波渦流量計であって、前記超
音波送・受信器を前記管の外周側に設け、前記超音波送
・受信器のそれぞれの相対向する面のうち、少なくとも
いずれか一方の面と前記管の内周面との間には、前記被
測定流体の音響インピーダンスないし前記超音波送・受
信器の音響インピーダンス及び前記被測定流体の音響イ
ンピーダンスの積の平方根の範囲の大きさの音響インピ
ーダンスを持つ材料を用いたことを特徴とする。
る管内に設けられ、被測定流体の流れにカルマン渦を発
生させる渦発生体と、前記カルマン渦の発生領域を間に
して相対向して配置される超音波送・受信器からなる超
音波センサとを有する超音波渦流量計であって、前記超
音波送・受信器を前記管の外周側に設け、前記超音波送
・受信器のそれぞれの相対向する面のうち、少なくとも
いずれか一方の面と前記管の内周面との間には、前記被
測定流体の音響インピーダンスないし前記超音波送・受
信器の音響インピーダンス及び前記被測定流体の音響イ
ンピーダンスの積の平方根の範囲の大きさの音響インピ
ーダンスを持つ材料を用いたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態の超
音波渦流量計を図１ないし図４に基づいて説明する。な
お、図７及び図８に示す部材、部分と同等の部材、部分
は同等の符号を付し、その説明は適宜、省略する。
音波渦流量計を図１ないし図４に基づいて説明する。な
お、図７及び図８に示す部材、部分と同等の部材、部分
は同等の符号を付し、その説明は適宜、省略する。
【００１０】図１ないし図３において、管１の外周側に
は、相対向して凹部２０が形成されており、凹部２０の
底部２０ａにはそれぞれ、超音波送・受信器３，４が接
合されている。超音波送・受信器３，４の超音波送・受
信部３ａ，４ａの音響インピーダンスＺn ［Ｚn ＝ρｃ
（ただし、ρ；密度、ｃ；音速）］は、Ｚ1 （以下、適
宜、超音波センサの音響インピーダンスＺ1 という。）
に設定されている。本実施の形態では、超音波送・受信
部３ａ，４ａとして、例えばジルコン・チタン酸鉛（Ｐ
ＺＴ）セラミックス製の圧電素子（図示省略）が用いら
れている。なお、圧電素子の音響インピーダンスは約30
×106 〔N・s・m-3 〕となっている。
は、相対向して凹部２０が形成されており、凹部２０の
底部２０ａにはそれぞれ、超音波送・受信器３，４が接
合されている。超音波送・受信器３，４の超音波送・受
信部３ａ，４ａの音響インピーダンスＺn ［Ｚn ＝ρｃ
（ただし、ρ；密度、ｃ；音速）］は、Ｚ1 （以下、適
宜、超音波センサの音響インピーダンスＺ1 という。）
に設定されている。本実施の形態では、超音波送・受信
部３ａ，４ａとして、例えばジルコン・チタン酸鉛（Ｐ
ＺＴ）セラミックス製の圧電素子（図示省略）が用いら
れている。なお、圧電素子の音響インピーダンスは約30
×106 〔N・s・m-3 〕となっている。
【００１１】また、被測定流体は、Ｚ3 （Ｚ3 ＜Ｚ1 ）
の音響インピーダンスＺn を持つ流体が用いられてい
る。そして、管１は、Ｚ3 〜Ｚ1 の範囲の大きさ（Ｚ1
＞Ｚ2 ＞Ｚ3 ）の音響インピーダンスＺ2 を持つ材料が
用いられている。
の音響インピーダンスＺn を持つ流体が用いられてい
る。そして、管１は、Ｚ3 〜Ｚ1 の範囲の大きさ（Ｚ1
＞Ｚ2 ＞Ｚ3 ）の音響インピーダンスＺ2 を持つ材料が
用いられている。
【００１２】管１にＺ3 〜Ｚ1 の範囲の大きさの音響イ
ンピーダンスＺ2 を持つ材料を用いたのは、管１が被測
定流体と超音波送・受信器３，４との中間介在物であ
り、管１にＺ3 〜Ｚ1 の範囲の大きさの音響インピーダ
ンスＺ2 を持つ材料を用いることによりＳ／Ｎを向上さ
せることが可能となるからである。なお、音響インピー
ダンスＺ2 が被測定流体の音響インピーダンスＺ3 また
は超音波センサの音響インピーダンスＺ1 に対して種々
異なる複数の管１を対象にして、それぞれ超音波Ｕの透
過率を測定したところ、図４に示す結果が得られた。そ
して、Ｚ3 〜Ｚ1の範囲の大きさの音響インピーダンス
Ｚ2 を持つ材料を用いた管１の場合、超音波Ｕの透過率
の向上（すなわちＳ／Ｎの向上）が図れることを確認で
きた。前記超音波Ｕの透過率は、（伝導後エネルギー）
／（入射エネルギー）で得られるものであり、前記Ｓ／
Ｎに対応するものである。
ンピーダンスＺ2 を持つ材料を用いたのは、管１が被測
定流体と超音波送・受信器３，４との中間介在物であ
り、管１にＺ3 〜Ｚ1 の範囲の大きさの音響インピーダ
ンスＺ2 を持つ材料を用いることによりＳ／Ｎを向上さ
せることが可能となるからである。なお、音響インピー
ダンスＺ2 が被測定流体の音響インピーダンスＺ3 また
は超音波センサの音響インピーダンスＺ1 に対して種々
異なる複数の管１を対象にして、それぞれ超音波Ｕの透
過率を測定したところ、図４に示す結果が得られた。そ
して、Ｚ3 〜Ｚ1の範囲の大きさの音響インピーダンス
Ｚ2 を持つ材料を用いた管１の場合、超音波Ｕの透過率
の向上（すなわちＳ／Ｎの向上）が図れることを確認で
きた。前記超音波Ｕの透過率は、（伝導後エネルギー）
／（入射エネルギー）で得られるものであり、前記Ｓ／
Ｎに対応するものである。
【００１３】ここで、図４の横軸はＬ／λ［Ｌ；管１に
おける凹部２０の底部２０ａから内壁までの長さ（以
下、適宜、管１の厚さという。）、λ；音波の波長］で
ある。図４において、管１の音響インピーダンスＺ2 が
被測定流体の音響インピーダンスＺ3 または超音波セン
サの音響インピーダンスＺ1 と同等の場合には、音響イ
ンピーダンスが同等の大きさの両部材の境界層での減衰
がなく、超音波Ｕの透過率は、直線Ｂで示すように管１
の厚さに関わらず一定値Ａになる。
おける凹部２０の底部２０ａから内壁までの長さ（以
下、適宜、管１の厚さという。）、λ；音波の波長］で
ある。図４において、管１の音響インピーダンスＺ2 が
被測定流体の音響インピーダンスＺ3 または超音波セン
サの音響インピーダンスＺ1 と同等の場合には、音響イ
ンピーダンスが同等の大きさの両部材の境界層での減衰
がなく、超音波Ｕの透過率は、直線Ｂで示すように管１
の厚さに関わらず一定値Ａになる。
【００１４】また、管１の音響インピーダンスＺ2 が超
音波センサの音響インピーダンスＺ1 に比して大きい
（Ｚ2 ＞Ｚ1 ）場合、超音波Ｕの吸収割合が少なく、す
なわち管１を介した超音波Ｕの伝搬量（回り込み）が多
くなり、超音波Ｕの透過率は、一定値Ａに比して小さく
なる。一方、管１の音響インピーダンスＺ2 がＺ3 〜Ｚ
1 の範囲の大きさ（Ｚ1 ＞Ｚ2 ＞Ｚ3 ）である場合、超
音波Ｕの透過率は曲線Ｄとなり、一定値Ａに比して大き
くなるという結果が得られ、Ｓ／Ｎの向上が図れること
を確認できた。
音波センサの音響インピーダンスＺ1 に比して大きい
（Ｚ2 ＞Ｚ1 ）場合、超音波Ｕの吸収割合が少なく、す
なわち管１を介した超音波Ｕの伝搬量（回り込み）が多
くなり、超音波Ｕの透過率は、一定値Ａに比して小さく
なる。一方、管１の音響インピーダンスＺ2 がＺ3 〜Ｚ
1 の範囲の大きさ（Ｚ1 ＞Ｚ2 ＞Ｚ3 ）である場合、超
音波Ｕの透過率は曲線Ｄとなり、一定値Ａに比して大き
くなるという結果が得られ、Ｓ／Ｎの向上が図れること
を確認できた。
【００１５】なお、理論上、管１に、超音波センサの音
響インピーダンスＺ1 及び被測定流体の音響インピーダ
ンスＺ3 の幾何平均、即ち次式（１）で示すように超音
波センサの音響インピーダンスＺ1 及び被測定流体の音
響インピーダンスＺ3 の積の平方根の大きさの音響イン
ピーダンスＺ2 を持つ材料を用いることにより、透過率
が最大になることが知られているが、音響インピーダン
スＺ2 が次式（１）で示される大きさ（この場合、Ｚ2
＞Ｚ3 となっている。）の材料を用いた管１を対象にし
て超音波Ｕの透過率を測定したところ、曲線Ｅに示すデ
ータが得られた。この曲線Ｅで示されるように、管１の
厚さが所定値［略（１／４）λ、（３／４）λ、 …
｛（２ｎ＋１）／４｝λ、 … （ｎ；整数）］の際、
透過率は100 ％となり、特に優れた伝搬特性を得られる
ことが検証された。
響インピーダンスＺ1 及び被測定流体の音響インピーダ
ンスＺ3 の幾何平均、即ち次式（１）で示すように超音
波センサの音響インピーダンスＺ1 及び被測定流体の音
響インピーダンスＺ3 の積の平方根の大きさの音響イン
ピーダンスＺ2 を持つ材料を用いることにより、透過率
が最大になることが知られているが、音響インピーダン
スＺ2 が次式（１）で示される大きさ（この場合、Ｚ2
＞Ｚ3 となっている。）の材料を用いた管１を対象にし
て超音波Ｕの透過率を測定したところ、曲線Ｅに示すデ
ータが得られた。この曲線Ｅで示されるように、管１の
厚さが所定値［略（１／４）λ、（３／４）λ、 …
｛（２ｎ＋１）／４｝λ、 … （ｎ；整数）］の際、
透過率は100 ％となり、特に優れた伝搬特性を得られる
ことが検証された。
【００１６】
【数１】
【００１７】上述したように管１の音響インピーダンス
Ｚ2 が式（１）で示される大きさの場合、図４の曲線Ｅ
に示すように、特に優れた伝搬特性を得られることか
ら、管１の音響インピーダンスＺ2 が次式（２）で示さ
れる範囲にある場合、優れた伝搬特性を得られることが
分かる。
Ｚ2 が式（１）で示される大きさの場合、図４の曲線Ｅ
に示すように、特に優れた伝搬特性を得られることか
ら、管１の音響インピーダンスＺ2 が次式（２）で示さ
れる範囲にある場合、優れた伝搬特性を得られることが
分かる。
【００１８】
【数２】
【００１９】上述したように構成した超音波渦流量計で
は、管１の外周側に形成した凹部２０に超音波送・受信
器３，４を配置しており、従来技術で生じた接液部の隙
間がなくなるため、被測定流体は滞留することなく良好
に流れる。このため、パーティクルの発生、微生物の繁
殖、さらには腐食の発生を招くことがない。さらに、管
１にＺ3 〜Ｚ1 の範囲の大きさ（Ｚ1 ＞Ｚ2 ＞Ｚ3 ）の
音響インピーダンスＺ2 を持つ材料を用いたので、超音
波Ｕの透過率、ひいてはＳ／Ｎが優れたものになる。
は、管１の外周側に形成した凹部２０に超音波送・受信
器３，４を配置しており、従来技術で生じた接液部の隙
間がなくなるため、被測定流体は滞留することなく良好
に流れる。このため、パーティクルの発生、微生物の繁
殖、さらには腐食の発生を招くことがない。さらに、管
１にＺ3 〜Ｚ1 の範囲の大きさ（Ｚ1 ＞Ｚ2 ＞Ｚ3 ）の
音響インピーダンスＺ2 を持つ材料を用いたので、超音
波Ｕの透過率、ひいてはＳ／Ｎが優れたものになる。
【００２０】
【実施例】次に、本発明の一実施例の超音波渦流量計を
図５及び図６に基づき、図１ないし図４を参照して説明
する。この超音波渦流量計は、被測定流体を水としてお
り、その音響インピーダンスが約1.5 ×106 〔N・s・m
-3 〕となっている。また、超音波送・受信部３ａ，４
ａとして、上記実施の形態と同様に、例えばジルコン・
チタン酸鉛（ＰＺＴ）セラミックス製の圧電素子が用い
られており、その音響インピーダンスは約30×106 〔N・
s・m-3 〕となっている。また、管１には、上記実施の形
態と同様にＺ3 〜Ｚ1 の音響インピーダンスＺ2 を持つ
材料を用いている。この場合、上述したように被測定流
体を水｛音響インピーダンス約1.5 ×106 〔N・s・m
-3 〕｝とし、超音波送・受信部３ａ，４ａとして、Ｐ
ＺＴセラミックス製の圧電素子｛音響インピーダンス約
30×106 〔N・s・m-3 〕｝が用いられている。そして、管
１には、1.5 ×106 〜30×106 〔N・s・m- 3 〕の音響イン
ピーダンスＺ2 を持つ材料が用いられている。
図５及び図６に基づき、図１ないし図４を参照して説明
する。この超音波渦流量計は、被測定流体を水としてお
り、その音響インピーダンスが約1.5 ×106 〔N・s・m
-3 〕となっている。また、超音波送・受信部３ａ，４
ａとして、上記実施の形態と同様に、例えばジルコン・
チタン酸鉛（ＰＺＴ）セラミックス製の圧電素子が用い
られており、その音響インピーダンスは約30×106 〔N・
s・m-3 〕となっている。また、管１には、上記実施の形
態と同様にＺ3 〜Ｚ1 の音響インピーダンスＺ2 を持つ
材料を用いている。この場合、上述したように被測定流
体を水｛音響インピーダンス約1.5 ×106 〔N・s・m
-3 〕｝とし、超音波送・受信部３ａ，４ａとして、Ｐ
ＺＴセラミックス製の圧電素子｛音響インピーダンス約
30×106 〔N・s・m-3 〕｝が用いられている。そして、管
１には、1.5 ×106 〜30×106 〔N・s・m- 3 〕の音響イン
ピーダンスＺ2 を持つ材料が用いられている。
【００２１】上述したように管１の音響インピーダンス
Ｚ2 を1.5 ×106 〜30×106 〔N・s・m-3 〕としたことに
より、管１中での超音波Ｕの吸収が大きくなって管１を
直接伝搬する超音波Ｕの割合が少なくなり、Ｓ／Ｎが良
好なものになる。Ｓ／Ｎが良好なものになることを、管
１に、音響インピーダンスＺ2 が40×106 〔N・s・m-3 〕
の材料、2.7 ×106 〔N・s・m-3 〕の材料をそれぞれ用い
て比較検証した。
Ｚ2 を1.5 ×106 〜30×106 〔N・s・m-3 〕としたことに
より、管１中での超音波Ｕの吸収が大きくなって管１を
直接伝搬する超音波Ｕの割合が少なくなり、Ｓ／Ｎが良
好なものになる。Ｓ／Ｎが良好なものになることを、管
１に、音響インピーダンスＺ2 が40×106 〔N・s・m-3 〕
の材料、2.7 ×106 〔N・s・m-3 〕の材料をそれぞれ用い
て比較検証した。
【００２２】すなわち、管１に、音響インピーダンスＺ
2 が40×106 〔N・s・m-3 〕の材料を用いて、水を伝搬し
た超音波Ｕと管１を伝搬した超音波Ｕの透過率を測定す
ると、図５に示すような伝搬特性が得られ、管１を伝搬
した超音波Ｕが多く、透過率（Ｓ／Ｎ）が悪くなってい
るという結果を得た。これに対し、管１に、音響インピ
ーダンスＺ2 が2.7 ×106 〔N・s・m-3 〕の材料を用い
て、水を伝搬した超音波Ｕと管１を伝搬した超音波Ｕの
透過率を測定すると、図６に示すような伝搬特性が得ら
れ、管１を伝搬して超音波受信器４に受信される超音波
Ｕがほとんどなく、すなわち、管１により超音波Ｕが吸
収され、透過率（Ｓ／Ｎ）が良好になっているという結
果を得た。
2 が40×106 〔N・s・m-3 〕の材料を用いて、水を伝搬し
た超音波Ｕと管１を伝搬した超音波Ｕの透過率を測定す
ると、図５に示すような伝搬特性が得られ、管１を伝搬
した超音波Ｕが多く、透過率（Ｓ／Ｎ）が悪くなってい
るという結果を得た。これに対し、管１に、音響インピ
ーダンスＺ2 が2.7 ×106 〔N・s・m-3 〕の材料を用い
て、水を伝搬した超音波Ｕと管１を伝搬した超音波Ｕの
透過率を測定すると、図６に示すような伝搬特性が得ら
れ、管１を伝搬して超音波受信器４に受信される超音波
Ｕがほとんどなく、すなわち、管１により超音波Ｕが吸
収され、透過率（Ｓ／Ｎ）が良好になっているという結
果を得た。
【００２３】なお、管１として、｛被測定流体の音響イ
ンピーダンスＺ3 ｝（本実施例では、1.5 ×106 ）ない
し｛式（１）で求められる音響インピーダンス｝（本実
施例では、8.0 ×106 ）〔N・s・m-3 〕の範囲の音響イン
ピーダンスＺ2 を有する材料を用いることにより、透過
率を極めて大きくすること、すなわちＳ／Ｎの向上を図
ることができる。音響インピーダンスＺ2 が1.5 ×106
〜8.0 ×106 〔N・s・m-3 〕の材料としては例えば表１に
示すものがある。
ンピーダンスＺ3 ｝（本実施例では、1.5 ×106 ）ない
し｛式（１）で求められる音響インピーダンス｝（本実
施例では、8.0 ×106 ）〔N・s・m-3 〕の範囲の音響イン
ピーダンスＺ2 を有する材料を用いることにより、透過
率を極めて大きくすること、すなわちＳ／Ｎの向上を図
ることができる。音響インピーダンスＺ2 が1.5 ×106
〜8.0 ×106 〔N・s・m-3 〕の材料としては例えば表１に
示すものがある。
【００２４】
【００２５】上記実施の形態及び実施例では、管１の外
周側に凹部２０を形成し、凹部２０の底部２０ａに超音
波送・受信器３，４を接合した場合を例にしたが、本発
明は、これに限るものではなく、凹部２０を設けず、管
１の外周面部に超音波送・受信器３，４を接合するよう
に構成してもよい。
周側に凹部２０を形成し、凹部２０の底部２０ａに超音
波送・受信器３，４を接合した場合を例にしたが、本発
明は、これに限るものではなく、凹部２０を設けず、管
１の外周面部に超音波送・受信器３，４を接合するよう
に構成してもよい。
【００２６】また、上記実施の形態及び実施例では、管
１全体を同一材料で構成した場合を例にしたが、これに
代えて、次のように管１の一部の材料を異にして構成し
てもよい。すなわち、超音波送・受信器３，４のそれぞ
れの相対向する面のうち、少なくともいずれか一方の面
と管１の内周面との間の部分に、被測定流体の音響イン
ピーダンスないし超音波送・受信器３，４の音響インピ
ーダンスの範囲の大きさの音響インピーダンスを持つ材
料を用いるように構成してもよい。この場合、管１の他
の部分に、超音波の吸収がよい材料を用いることによ
り、透過率（Ｓ／Ｎ）をさらに向上させることができ
る。また、超音波送・受信器３，４のそれぞれの相対向
する面のうち、少なくともいずれか一方の面と管１の内
周面との間の部分に、被測定流体の音響インピーダンス
ないし超音波送・受信器３，４の音響インピーダンス及
び被測定流体の音響インピーダンスの積の平方根の範囲
の大きさの音響インピーダンスを持つ材料を用いるよう
に構成してもよい。この場合、管１の他の部分に、超音
波の吸収がよい材料を用いることにより、上述したのと
同様に透過率（Ｓ／Ｎ）をさらに向上させることができ
る。
１全体を同一材料で構成した場合を例にしたが、これに
代えて、次のように管１の一部の材料を異にして構成し
てもよい。すなわち、超音波送・受信器３，４のそれぞ
れの相対向する面のうち、少なくともいずれか一方の面
と管１の内周面との間の部分に、被測定流体の音響イン
ピーダンスないし超音波送・受信器３，４の音響インピ
ーダンスの範囲の大きさの音響インピーダンスを持つ材
料を用いるように構成してもよい。この場合、管１の他
の部分に、超音波の吸収がよい材料を用いることによ
り、透過率（Ｓ／Ｎ）をさらに向上させることができ
る。また、超音波送・受信器３，４のそれぞれの相対向
する面のうち、少なくともいずれか一方の面と管１の内
周面との間の部分に、被測定流体の音響インピーダンス
ないし超音波送・受信器３，４の音響インピーダンス及
び被測定流体の音響インピーダンスの積の平方根の範囲
の大きさの音響インピーダンスを持つ材料を用いるよう
に構成してもよい。この場合、管１の他の部分に、超音
波の吸収がよい材料を用いることにより、上述したのと
同様に透過率（Ｓ／Ｎ）をさらに向上させることができ
る。
【００２７】
【発明の効果】請求項１記載の発明は、管の外周側に超
音波送・受信器を配置しており、従来技術で生じた接液
部の隙間がなくなって被測定流体は滞留することなく良
好に流れるので、パーティクルの発生、微生物の繁殖、
さらには腐食の発生を招くことがない。さらに、超音波
送・受信器のそれぞれの相対向する面のうち、少なくと
もいずれか一方の面と管の内周面との間には、被測定流
体の音響インピーダンスないし超音波送・受信器の音響
インピーダンスの範囲の大きさの音響インピーダンスを
持つ材料を用いたので、超音波の透過率（Ｓ／Ｎ）が優
れたものになり、流量計測の精度向上を図ることができ
る。
音波送・受信器を配置しており、従来技術で生じた接液
部の隙間がなくなって被測定流体は滞留することなく良
好に流れるので、パーティクルの発生、微生物の繁殖、
さらには腐食の発生を招くことがない。さらに、超音波
送・受信器のそれぞれの相対向する面のうち、少なくと
もいずれか一方の面と管の内周面との間には、被測定流
体の音響インピーダンスないし超音波送・受信器の音響
インピーダンスの範囲の大きさの音響インピーダンスを
持つ材料を用いたので、超音波の透過率（Ｓ／Ｎ）が優
れたものになり、流量計測の精度向上を図ることができ
る。
【００２８】請求項２記載の発明は、超音波送・受信器
のそれぞれの相対向する面のうち、少なくともいずれか
一方の面と管の内周面との間には、被測定流体の音響イ
ンピーダンスないし超音波送・受信器の音響インピーダ
ンス及び被測定流体の音響インピーダンスの積の平方根
の範囲の大きさの音響インピーダンスを持つ材料を用い
たので、超音波の透過率（Ｓ／Ｎ）がより優れたものに
なる。
のそれぞれの相対向する面のうち、少なくともいずれか
一方の面と管の内周面との間には、被測定流体の音響イ
ンピーダンスないし超音波送・受信器の音響インピーダ
ンス及び被測定流体の音響インピーダンスの積の平方根
の範囲の大きさの音響インピーダンスを持つ材料を用い
たので、超音波の透過率（Ｓ／Ｎ）がより優れたものに
なる。
【図１】本発明の一実施の形態の超音波渦流量計を模式
的に示す図である。
的に示す図である。
【図２】同超音波渦流量計を模式的に示す断面図であ
る。
る。
【図３】図１の部分拡大図である。
【図４】同超音波渦流量計の管、被測定流体、超音波セ
ンサの音響インピーダンスと透過率との関係を示す図で
ある。
ンサの音響インピーダンスと透過率との関係を示す図で
ある。
【図５】管の音響インピーダンスが40×106 〔N・s・m
-3 〕の場合の伝搬特性を示す図である。
-3 〕の場合の伝搬特性を示す図である。
【図６】管の音響インピーダンスが2.7 ×106 〔N・s・m
-3 〕の場合の伝搬特性を示す図である。
-3 〕の場合の伝搬特性を示す図である。
【図７】従来の超音波渦流量計の一例を模式的に示す図
である。
である。
【図８】図７の超音波渦流量計を模式的に示す断面図で
ある。
ある。
１ 管 ２ 渦発生柱 ３ 超音波送信器 ４ 超音波受信器 ５ 超音波センサ ２０ 凹部 ２０ａ 底部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田辺 稔 神奈川県川崎市川崎区富士見１丁目６番３ 号 トキコ株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 被測定流体の流れる管内に設けられ、被
測定流体の流れにカルマン渦を発生させる渦発生体と、
前記カルマン渦の発生領域を間にして相対向して配置さ
れる超音波送・受信器からなる超音波センサとを有する
超音波渦流量計であって、 前記超音波送・受信器を前記管の外周側に設け、前記超
音波送・受信器のそれぞれの相対向する面のうち、少な
くともいずれか一方の面と前記管の内周面との間には、
前記被測定流体の音響インピーダンスないし前記超音波
送・受信器の音響インピーダンスの範囲の大きさの音響
インピーダンスを持つ材料を用いたことを特徴とする超
音波渦流量計。 - 【請求項２】 被測定流体の流れる管内に設けられ、被
測定流体の流れにカルマン渦を発生させる渦発生体と、
前記カルマン渦の発生領域を間にして相対向して配置さ
れる超音波送・受信器からなる超音波センサとを有する
超音波渦流量計であって、 前記超音波送・受信器を前記管の外周側に設け、前記超
音波送・受信器のそれぞれの相対向する面のうち、少な
くともいずれか一方の面と前記管の内周面との間には、
前記被測定流体の音響インピーダンスないし前記超音波
送・受信器の音響インピーダンス及び前記被測定流体の
音響インピーダンスの積の平方根の範囲の大きさの音響
インピーダンスを持つ材料を用いたことを特徴とする超
音波渦流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8260218A JPH1082677A (ja) | 1996-09-09 | 1996-09-09 | 超音波渦流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8260218A JPH1082677A (ja) | 1996-09-09 | 1996-09-09 | 超音波渦流量計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1082677A true JPH1082677A (ja) | 1998-03-31 |
Family
ID=17344997
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8260218A Pending JPH1082677A (ja) | 1996-09-09 | 1996-09-09 | 超音波渦流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1082677A (ja) |
-
1996
- 1996-09-09 JP JP8260218A patent/JPH1082677A/ja active Pending
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