JPH1082700A

JPH1082700A - 流体温度測定装置

Info

Publication number: JPH1082700A
Application number: JP23916196A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Shioyama; 勉塩山; Takehiko Suzuki; 健彦鈴木; Hiroichi Karasawa; 博一唐沢
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-09-10
Filing date: 1996-09-10
Publication date: 1998-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】配管内の流体の流れを乱すことなく、ま
た簡単なセンサ取付け構造で配管内の流体温度を測定す
ることにある。【解決手段】配管を流れる流体の温度を測定する流体
温度測定装置において、配管の外壁に１個または複数設
置され管壁振動を計測する振動センサ２と、予め高次音
響モード周波数に比例する音速と流体温度との関連を規
定する温度変換データを記憶する温度変換データ記憶手
段７と、振動センサの出力信号を周波数分析する周波数
分析器３および周波数分析結果から配管内流体の管周方
向および半径方向の高次音響モード周波数を検出するピ
ーク検出器４よりなる周波数計測手段５と、ここで計測
される高次音響モード周波数と温度変換データ記憶手段
の温度変換データとを比較し、高次音響モードの周波数
に応じた配管内流体の温度信号に変換する周波数−温度
変換手段６とを設けた流体温度測定装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば発電プラン
ト，化学プラントなどの配管内の流体温度を測定する流
体温度測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、発電プラントや化学プラントな
どでは、水，蒸気その他各種の流体が配管を通して所要
とする設備，機器，場所などに輸送されている。ところ
で、従来、このような流体を輸送する配管内の流体温度
を測定する温度測定手段は、異種金属の熱起電力を利用
した熱電対を用いて流体温度を測定するとか、温度によ
る抵抗値の変化を利用した白金測温抵抗体などを用いて
流体温度を測定することが行われている。

【０００３】これら温度測定手段の多くは、配管内に温
度センサを挿入し、そのセンサの測温部を配管中心部近
傍若しくは少なくとも配管内に突出させて流体に浸すよ
うに設けることにより、配管内の流体温度を測定する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従って、以上のような
流体温度測定装置は、配管内に温度センサを挿入するこ
とから、配管内の流体の流れを乱す原因となり、それに
伴って流動抵抗が増加したり、極端な場合には流体の乱
れによって配管や付属構造物を破損する恐れがある。ま
た、配管内に温度センサを挿入する場合、配管内の流体
圧力、流動抵抗などによって温度センサを破損させる危
険性があることから、複雑、強固な温度センサ取り付け
構造や設置工事を必要とし、建設コストの増加をもたら
す問題がある。

【０００５】請求項１ないし請求項３に記載される発明
は、配管内の流体の流れを乱すことなく流体温度を測定
する流体温度測定装置を提供することにある。請求項４
ないし請求項９に記載される発明は、配管内の流体の流
れを乱すことなく流体温度を測定し、また不要な外部振
動の影響を除去して正確に配管内の流体温度を測定する
流体温度測定装置を提供することにある。

【０００６】請求項１０ないし請求項１３に記載される
発明は、配管内の流体の流れを乱すことなく管内圧力変
動を直接計測し、配管内流体温度を高精度に測定する流
体温度測定装置を提供することにある。

【０００７】請求項１４ないし請求項１６に記載される
発明は、配管内の流体の流動が微小な場合または全く流
体に流動が無い場合でも管壁の振動または管内圧力変動
を確実に計測し、配管内流体温度を測定する流体温度測
定装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に対応する発明
は、配管を流れる流体の温度を測定する流体温度測定装
置において、配管の外壁に設置され、管壁振動を計測す
る振動センサと、予め高次音響モード周波数、または高
次音響モードと管壁振動との連成振動の周波数と配管内
流体の温度との関連を規定する温度変換データを記憶す
る温度変換データ記憶手段と、前記振動センサの出力信
号を周波数分析し、前記配管内流体の管周方向および半
径方向の定在波である高次音響モードの周波数、または
高次音響モードと管壁振動との連成振動の周波数を計測
する周波数計測手段と、この周波数計測手段で計測され
る高次音響モードの周波数、または高次音響モードと管
壁振動との連成振動の周波数と前記温度変換データ記憶
手段の温度変換データとを比較し、前記高次音響モード
または連成振動の周波数に応じた配管内流体の温度信号
に変換する周波数−温度変換手段とを設けた流体温度測
定装置である。

【０００９】この請求項１ないし請求項３に対応する発
明は、以上のような手段を講じたことにより、振動セン
サにより管内圧力変動によって生じる管壁の振動を検出
した後、周波数計測手段にて振動信号を周波数分析した
後、高次音響モードまたは連成振動の周波数を計測し、
ここで計測された周波数と予め設定される高次音響モー
ドまたは連成振動の周波数と温度との関連を規定する温
度変換データとを比較し、配管内流体の温度を求めるの
で、従来のように配管内にセンサを突設させずに取り付
け可能であり、よって流体に乱れを生ぜしめることな
く、また特別なセンサ取り付け構造とすることなく、管
壁の振動から配管内流体の温度を測定できる。

【００１０】請求項４ないし請求項９に対応する発明
は、配管の外壁の周方向に１８０°，９０°，６０°の
何れかの角度間隔で設置され、管壁振動を計測する振動
センサと、これら振動センサの出力から管周方向の高次
音響モードまたは連成振動の周波数を計測する周波数計
測手段と、前記振動センサのうち、所要対の振動センサ
の出力信号間の位相またはコヒーレンスを検出する位相
検出器またはコヒーレンス検出器と、この位相検出器ま
たはコヒーレンス検出器によって検出された位相または
コヒーレンスが所望の状態のとき、管周方向１次，２
次，３次の高次音響モードまたは連成振動の周波数とし
て取り込む周波数取得手段とを設けた流体温度測定装置
である。

【００１１】請求項４ないし請求項９に対応する発明
は、以上のような手段を講じたことにより、位相検出器
またはコヒーレンス検出器によって検出された位相また
はコヒーレンスが所望の状態のとき、管周方向１次，２
次，３次の高次音響モードまたは連成振動の周波数を取
り込むので、外部の機械振動の影響を未然に除去でき、
管内圧力変動によって生じる管壁振動に応じた配管内流
体の温度を高精度に測定できる。

【００１２】請求項１０ないし請求項１３に対応する発
明は、配管の壁に埋設され、或いは配管の壁に１８０
°，９０°，６０°の何れかの角度間隔で設置され、管
内圧力変動を計測する圧力センサと、これら圧力センサ
の出力から管周方向の高次音響モードの周波数を計測す
る周波数計測手段と、前記圧力センサのうち、所要対の
圧力センサの出力信号間の位相またはコヒーレンスを検
出する位相検出器またはコヒーレンス検出器と、この位
相検出器またはコヒーレンス検出器によって検出された
位相またはコヒーレンスが所望の状態のとき、管周方向
１次，２次，３次の高次音響モードの周波数として取り
込む周波数取得手段とを設けた流体温度測定装置であ
る。

【００１３】この請求項１０ないし請求項１３に対応す
る発明は、以上のような手段を講じたことにより、請求
項１ないし請求項１３に対応する発明と同様な作用を奏
する他、圧力センサにより管内の圧力変動を直接計測す
ることから、より高精度に配管内流体の温度を計測でき
る。

【００１４】請求項１４ないし請求項１６に対応する発
明は、振動センサまたは圧力センサの上流側に位置する
配管内に絞り機構を付加し、若しくは配管内流体の温度
測定タイミングに同期して配管壁を加振する加振機構を
付加し、または配管内流体の温度測定範囲に見合う高次
音響モードの周波数範囲或いは高次音響モードと管壁振
動との連成振動周波数範囲で配管壁をスイープする加振
機構を付加したことにより、配管内の流体の流動が微小
な場合または全く流体に流動が無い場合でも管壁の振動
または管内圧力変動を確実に計測でき、ひいては配管内
流体温度を測定できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）この実施の形態は、配管の外壁に
１個の振動センサを設置し、配管内流体の高次音響モー
ド周波数から配管内流体の温度を測定する例である。以
下、図１を参照して説明する。

【００１６】同図において１は水，蒸気その他の各種の
流体をプラント設備，機器，場所等に輸送する配管であ
って、この配管１の外壁には配管内流体の高次音響モー
ドによる圧力変動の結果から生じる管壁振動から配管内
流体の温度を測定する振動センサ２が設置されている。
この振動センサ２は、振動の変位，速度，加速度などを
測定する素子であって、力学的エネルギーを電気その他
のエネルギーの振幅に変換する。

【００１７】この振動センサ２の出力側には当該振動セ
ンサ２の出力信号から各振動周波数ごとのレベル値，つ
まりＰＳＤ（Power spectral density：パワー・スペク
トラル密度）を分析する周波数分析器３およびこの周波
数分析器３の周波数ごとのＰＳＤから配管内流体の高次
音響モードのピーク周波数を検出するピーク検出器４等
をもつ周波数計測手段５が設けられている。

【００１８】また、流体温度測定装置には、ピーク検出
器４で検出される高次音響モード周波数を配管内流体温
度に変換する周波数−温度変換手段６および予め高次音
響モード周波数と配管内の流体温度との関連を規定する
温度変換データを記憶する温度変換データ記憶手段７と
が設けられている。この周波数−温度変換手段６は、ピ
ーク検出器４で検出される高次音響モード周波数を受け
ると、後記する（１）式または（４）式の演算式を用い
て音速を求めた後、温度変換データ記憶手段７に規定さ
れる温度変換データ，つまり高次音響モード周波数に比
例する音速と温度との関係から、配管内の流体温度に変
換し出力する機能をもっている。

【００１９】次に、以上のような構成の流体温度測定装
置の動作について説明する。水，蒸気などの流体が配管
１内を流れると、配管内流体の圧力変動などによって配
管壁に振動が生ずるので、その配管壁の振動を振動セン
サ２で検出し、振動分析器３およびピーク検出器４等の
周波数計測手段５に送出する。この周波数計測手段５
は、振動分析器３にて周波数ごとのＰＳＤを取り出し、
またピーク検出器４にてＰＳＤに基づいて配管内流体の
高次音響モード周波数を検出し、周波数−温度変換手段
６に送出する。この周波数−温度変換手段６は、ピーク
検出器４から送られてくる配管内流体の高次音響モード
周波数に基づいて、当該高次音響モード周波数に比例す
る音速と温度との関連を規定する温度変換データを参照
し、当該配管内流体の高次音響モード周波数を配管内流
体温度に変換して出力する。

【００２０】次に、高次音響モード周波数と温度との関
係について詳しく説明する。先ず、配管内流体の高次音
響モード周波数ｆと音速ｃは、次のような式で表すこと
ができる。

【００２１】

【数１】

【００２２】上式においてｒ_i は管内壁半径、ｕ_mnはｎ
次の第１種ベッセル関数Ｊ_n を用いて表される次式で示
すｍ番目の根である。ｋ_z は配管長で定まる定在波の軸
方向の波数である。

【００２３】

【数２】ここで、ｕ_mnは、ｎ＝１，２，３、ｍ＝１，２，３の範
囲では、下記の第１表に記載する値が与えられる。

【００２４】

【表１】

【００２５】また、定在波の軸方向の波数ｋ_z は、配管
長で定まることから、例えば配管両端が開放状態にある
配管系の場合には、配管長をＬとすれば、ｋ_z ＝（π／Ｌ）ｌ（ｌ＝１，２，３，…） …… （３）で表される。通常，配管の内径に比して配管長Ｌが十分
大きいことから、長い配管の場合には前記（１）式に代
えて下記する（４）式の近似式を用いてもよい。

【００２６】ｆ＝（ｃ／２π）・（ｕ_mn／ｒ_i ） …… （４）従って、これら（１）式または（４）式から明らかなよ
うに、高次音響モード周波数ｆと音速ｃは互いに比例関
係にある。

【００２７】一方、配管内流体の高次音響モードについ
ては、配管の周方向および径方向に分布をもつモードで
あるが、具体的にはｍおよびｎの値によって図２に示す
ように多数のモードがある。この図２中の＋符号は管内
流体の圧力変動が正圧の部分を表し、−符号は管内流体
の圧力変動が負圧の部分を表している。そのうち、ｎ＝
１についてみれば、管周方向に２個の節をもつ周方向１
次モードであって、管内圧力変動が前記（１）式または
（４）式で表されるような周波数ｆを発生し、これが配
管壁に伝わって振動するので、かかる配管壁振動を振動
センサ２によって計測する。

【００２８】しかる後、振動センサ２の計測信号は周波
数計測手段５に導入され、ここで周波数分析後、配管内
流体の高次音響モードの周波数ｆを検出すれば、周波数
ｆと配管内流体の音速ｃとが（１）式，（４）式のよう
に比例関係にあるので、配管内流体の音速ｃを計測でき
る。

【００２９】なお、ｎ＝２の場合には、管周方向に４個
の節をもつ周方向２次モードであり、ｎ＝３の場合には
管周方向に６個の節をもつ周方向３次モードであり、そ
れぞれ管内圧力変動が（１）式または（４）式で表され
る周波数を発生する。この場合にも振動センサ２は、ｎ
＝１の場合と同様に管内圧力変動によって発生する管壁
の振動を計測するとともに、周波数計測手段５による周
波数分析結果から配管内流体の音速ｃを計測できる。

【００３０】そして、以上のようにして音速ｃを求める
と、音速と流体温度が表２ないし表４に示すような関係
になっているので、温度変換データ記憶手段７の温度変
換データとして例えば高次音響モード周波数に比例する
音速と温度との関連を規定しておけば、周波数−温度変
換手段６は、配管内流体の高次音響モードの周波数ｆか
ら容易に流体温度を求めることができる。

【００３１】

【表２】

【００３２】

【表３】

【００３３】

【表４】

【００３４】因みに、表２ないし表４は、代表的な流体
である例えば空気、蒸気、水の音速と流体温度との関係
を示している。また、液体金属Ｎａでは、音速ｃ（ｍ／
ｓ）＝２５７７．２５−０．５２４Ｔ（Ｔ：温度）の関
係にあることは既に知られている。

【００３５】なお、流体が気体のときには系圧力の影響
を受け、流体が液体のときには液体中にわずか存在する
気泡の影響を受け、それぞれ音速が異なることがあるの
で、温度変換データ記憶手段７には予め同等の配管系の
流動条件（圧力，残存気体量）の下に校正した音速−温
度の関係を記憶しておけば、精度の高い流体温度を測定
できる。

【００３６】一具体例として、例えば流体である液体金
属Ｎａを用いた例について説明する。今、温度４００°
Ｃの液体金属Ｎａが配管内径半径０．２ｍの配管内を流
れていると仮定すると、この液体金属Ｎａの音速が２３
６７．７ｍ／ｓとなり、温度４１０°Ｃの液体金属Ｎａ
が流れるときには音速が２３６２．４ｍ／ｓとなる。さ
らに、配管１が十分長い場合には、（４）式から高次音
響モードの周波数ｆは表５に示すようになる。

【００３７】

【表５】

【００３８】そこで、管壁振動を計測する振動センサ２
の出力信号から周波数分析を行い、この周波数分析結果
から高次音響モードの周方向１次成分（ｎ＝１，ｍ＝
１）は、ピーク周波数が３４６９．０Ｈｚから３４６
１．３Ｈｚへと７．７Ｈｚ下がり、高次音響モードの周
方向２次成分（ｎ＝２，ｍ＝１）ではピーク周波数が５
７５４．５Ｈｚから５７４１．７Ｈｚへと１２．８Ｈｚ
下がり、或いは高次音響モードの周方向３次成分（ｎ＝
３，ｍ＝１）では、ピーク周波数が７９１５．５Ｈｚか
ら７８９８．０Ｈｚへと１７．７Ｈｚ下がったとき、流
体温度は４００°Ｃから４１０°Ｃに上昇したことが分
かる。

【００３９】従って、以上のような構成の実施の形態に
よれば、配管外壁に１個の振動センサ２を設け、配管外
壁の振動から流体温度を計測するので、測温部を配管内
に挿入せずに流体温度を測定でき、配管内の流体の流れ
を乱すことがなく、流動抵抗の増加によるセンサの破損
といった問題も解消できる。

【００４０】（第２の実施の形態）第１の実施の形態
は、配管内流体の高次音響モードとして、管軸方向のモ
ードを省略し、（１）式または（４）式に基づく高次音
響モード周波数から配管内の流体温度を求めているが、
これは配管１の管壁が厚い場合を想定しているためであ
る。

【００４１】これに対し、配管１の管壁が薄い場合に
は、管軸方向のモードも考慮する必要がある。すなわ
ち、管壁の薄い配管１の場合、管内高次音響モードと管
壁振動モードとの連成によって管軸方向にも特定のモー
ドをもった、管軸方向の波長ｋ_zが特定の周波数で高い
ピークをもつ管壁振動を発生することが知られている。

【００４２】そこで、この実施の形態では、管内高次音
響モードと管壁振動モードとの連成振動の周波数を求
め、この連成振動の周波数を流体温度に変換する例であ
る。図３は管内高次音響モードと管壁振動モードとから
なる連成振動のモードを説明する図である。そのうち、
同図（ａ）は周方向１次（ｎ＝１）、同図（ｂ）は周方
向２次（ｎ＝２）について示している。この図３に示す
連成振動モードは、配管の周方向および軸方向に音響モ
ードと管壁振動が一致しており、管内音響モードが正圧
（＋）となる部分では管壁振動も外側に膨らむ方向に振
動し、管内音響モードが負圧（−）となる部分では管壁
振動も内側に凹む方向に振動する。従って、このような
連成振動の場合、管内高次音響モードと管壁振動モード
が一致しているので、大きな管壁振動が発生し、管内高
次音響モードと管壁振動との連成振動の周波数の計測も
容易である。

【００４３】よって、この実施の形態における流体温度
測定装置は、図１と同様な構成，つまり，配管の外壁に
設置され、管壁振動を計測する振動センサ２と、この振
動センサ２の出力信号を周波数分析し、前記配管内流体
の管周方向および半径方向の定在波である高次音響モー
ドと管壁振動との連成振動の周波数を計測する周波数計
測手段５と、予め高次音響モードと管壁振動との連成振
動の周波数と配管内流体の温度との関係を規定する温度
変換データを記憶する温度変換データ記憶手段７と、周
波数計測手段５で計測される高次音響モードおよび管壁
振動の連成振動の周波数と前記温度変換データ記憶手段
７の温度変換データとを比較し、配管内流体の温度信号
に変換する周波数−温度変換手段６とによって構成され
ている。

【００４４】なお、図４は内径０．５ｍ、厚さ０．０３
５５ｍ、管内音速５００ｍ／ｓをもつ配管に適用したと
きの連成振動の周波数を説明する図である。同図（ａ）
は周方向１次（ｎ＝１）の例、同図（ｂ）は周方向２次
（ｎ＝２）の例である。

【００４５】つまり、図４に示すように、横軸に管軸方
向の波数ｋｚをとり、縦軸に周波数Ｈｚをとり、管内高
次音響モードと管壁振動モードとの周波数をプロットし
ていけば、その交点部分から連成振動の周波数を取得で
きる。そのうち、管壁振動モード周波数のプロット値は
管壁をシェルとみなした振動理論から得られる。また、
管内高次音響モードのプロット値は、前記（１）式また
は（４）式から求められるので、連成振動の周波数は管
内流体の音速に依存する。従って、管壁振動の周波数分
析からピーク周波数として連成振動の周波数を計測する
とともに、予め表２ないし表４のように連成振動周波数
と音速との関係を求めて第１の実施の形態と同様に温度
変換データ記憶手段７に温度変換データとして記憶して
おけば、周波数−温度変換手段６により、連成振動の周
波数から音速を求め、記憶手段７の温度変換データを参
照し、配管内の流体温度に変換できる。（第３の実施の形態）図５は本発明に係わる流体温度測
定装置の他の実施の形態を示す構成図である。

【００４６】第１の実施の形態の装置は、管内流体の圧
力変動によって生じる配管壁の振動を、振動センサ２を
用いて配管内流体の高次音響モードの周波数として測定
しているが、配管１の設置される環境条件，例えば他の
機械振動源からの振動（ノイズ）が加わって測定精度を
低下させることが考えられるので、この実施の形態では
他の機械振動源の振動の影響を除去する工夫を施したこ
とにある。

【００４７】具体的には、図５に示すように、配管外壁
の配管周方向に１８０°離れた位置に配管壁の振動を計
測する一対の振動センサ２ａ，２ｂを設置し、それぞれ
配管壁の振動エネルギーを電気その他のエネルギーの振
幅に変換し、周波数計測手段５に送出する。この周波数
計測手段５は、各振動センサ２ａ，２ｂの出力信号から
各振動周波数ごとのレベル値，つまりＰＳＤを分析する
周波数分析器３およびこの周波数分析器３の周波数ごと
のＰＳＤから配管内流体の高次音響モードのピーク周波
数を検出するピーク検出器４ａ，４ｂ等をもつ周波数計
測手段５が設けられている。

【００４８】さらに、周波数分析器３には、当該周波数
分析器３の出力から１８０°の角度間隔で設置される両
振動センサ２ａ，２ｂの出力信号の位相を検出する位相
検出器１１ａｂが設けられ、ここで両センサ出力信号の
位相を検出して周波数−温度変換手段６に送出する。こ
の周波数−温度変換手段６は、第１の実施の形態と同様
に、ピーク検出器４ａ，４ｂからの配管内流体の高次音
響モード周波数に基づき、温度変換データ記憶手段７に
記憶される音速−温度の関連を規定する温度変換データ
を参照し、配管内流体温度に変換するが、このとき位相
検出器１１ａｂからの出力を用いて高次音響モード周波
数であるか否かの検定を実施する。すなわち、この図２
からも明らかなように、各周方向に１８０°の角度間隔
をもって設置された振動センサ２ａ，２ｂの出力として
は、高次音響モードの周方向１次（ｎ＝１）では逆相、
高次音響モードの周方向２次（ｎ＝２）では同相、高次
音響モードの周方向３次（ｎ＝３）では逆相であるの
で、周波数−温度変換手段６では、位相検出器１１abか
らの信号が高次音響モードの各次数と位相との関係が一
致しているか否かを判断し、一致している場合には高次
音響モードであると判断し、その高次音響モード周波数
から第１の実施の形態と同様に温度変換データ記憶手段
７の温度変換データを参照し配管内流体温度を求める。
位相検出器１１abの出力信号から図２に示す高次音響モ
ードの各次数と位相との関係が一致していない場合、ピ
ーク検出器４ａ，４ｂによって検出される周波数は高次
音響モードでないので、得られた高次音響モードの周波
数を配管内流体温度に変換しない。

【００４９】次に、図６は本発明装置の他の実施の形態
を示す構成図である。図５に示す装置は、配管外壁の周
方向に１８０°の角度間隔をもって振動センサ２ａ，２
ｂを設置したが、高次音響モードの２次までを扱う場合
には周方向に９０°の角度間隔で設置してもよい。

【００５０】すなわち、高次音響モードの２次の場合、
配管１の外壁の周方向に１８０°の角度間隔で振動セン
サ２ａ，２ｂを設置する他、これら振動センサ２ａ，２
ｂの中間位置，つまり周方向に９０°の角度距離離れた
位置にも振動センサ２ｃを設置し、振動センサ２ａ，２
ｂの出力と振動センサ２ｃの出力との位相が逆相になる
ことを用いて、位相検出器１１ａｃにより振動センサ２
ａと振動センサ２ｃとの出力信号の位相を検出して周波
数−温度変換手段６に送出し、同様に位相検出器１１ｂ
ｃにより振動センサ２ｂと振動センサ２ｃとの出力信号
の位相を検出して周波数−温度変換手段６に送出する。

【００５１】この周波数−温度変換手段６は、位相検出
器１１ａｃ，１１ｂｃの出力信号が高次音響モードの２
次数と位相との関係を検定し、適正であれば何れかの振
動センサ２ａ，２ｂ，２ｃの高次音響モード周波数を選
択し、この高次音響モード周波数から第１の実施の形態
と同様に配管内流体温度に変換する。

【００５２】次に、図７は高次音響モードの３次までを
扱う場合、図２から明らかなように、振動センサ２ａの
出力に対し、周方向に６０°の角度間隔ごとに逆相と同
相とを繰り返すことに着目し、配管外壁の周方向に６０
°の角度間隔をもって振動センサ２ａ，２ｄ，２ｅ，２
ｂを設置するとともに、これら振動センサ２ａ，２ｄ，
２ｅ，２ｂによって流体温度の変化に伴う管内流体の圧
力変動などによって生じる配管壁の振動を検出し、周波
数計測手段５に送出する。この周波数計測手段５は、周
波数分析器３およびピーク検出器４ａ，４ｄ，４ｅ，４
ｂからなり、各振動センサ２ａ，２ｄ，２ｅ，２ｂの出
力から高次音響モード周波数を取り出し、周波数−温度
変換手段６に送出する。また、周波数分析器３には位相
検出器１１ａｄ、１１ｄｅ、１１ｅｂが接続され、各振
動センサ２ａ−２ｄ、２ｄ−２ｅ、２ｅ−２ｂの出力信
号の位相を検出し、周波数−温度変換手段６に送出す
る。

【００５３】この周波数−温度変換手段６は、周方向６
０°角度間隔ごとの位相関係を用いて、周波数計測手段
５の出力が高次音響モード周波数であるか否かを判断す
る。ここで、高次音響モード周波数であると判断された
とき、第１の実施の形態と同様の処理によって配管内流
体温度に変換し出力する。

【００５４】なお、図５ないし図７に示す測定装置は、
位相検出器１１ａｂ，１１ａｃ，１１ｂｃ等を用い、こ
れら位相検出器１１ａｂ，１１ａｃ，１１ｂｃ等で得ら
れる高次音響モードの次数と位相との関係を調べ、適正
であれば、振動センサ２ａ，２ｂ，２ｃの高次音響モー
ド周波数を取り込み、配管内流体温度に変換してが、高
次音響モードと管壁振動との連成振動の周波数を計測す
る第２の実施の形態の装置にも同様適用でき、連成振動
の周波数から配管流体内温度を取得できる。

【００５５】従って、この実施の形態によれば、配管外
壁の周方向に複数の振動センサを設置し、高次音響モー
ドに特有の周方向の位相関係に基づいて周波数検定を実
施し、配管１の設置される環境条件，例えば他の機械振
動源から振動（ノイズ）が加わった場合でも、確実に高
次音響モード周波数だけを取り出し、配管内流体温度に
変換するので、測定精度の向上を図ることができる。（第４の実施の形態）図８は本発明に係わる流体温度測
定装置の他の実施の形態を示す構成図である。この測
定装置は、配管１の外壁の周方向に１８０°の角度、或
いは周方向に所要の角度例えば９０°、６０°の角度間
隔ごとに設置され、管内流体の圧力変動によって生じる
配管壁の振動を検出する振動センサ２ａ，２ｂ，…と、
周波数分析器３および各振動センサ対応のピーク検出器
４ａ，４ｂ，…からなり、各振動センサ２ａ，２ｂ，…
の出力から配管流体の高次音響モード周波数を計測する
周波数計測手段５と、周波数分析器３の出力から複数の
振動センサ２ａ，２ｂ，…の出力信号間のコヒーレンス
を検出するコヒーレンス検出器１２abと、この検出器１
２abによるコヒーレンス値を取り込み、当該コヒーレン
ス値が所定の大きな値を示したとき、周波数計測手段５
によって計測された周波数が高次音響モードの周波数で
あると判断し、当該高次音響モード周波数に基づいて、
温度変換データ記憶手段７の温度変換データを用いて配
管内流体温度に変換する周波数−温度変換手段６とによ
って構成されている。

【００５６】次に、以上のように構成された装置の動作
について説明する。なお、この動作は、一対の振動セン
サ２ａ，２ｂを設けた例で説明する。各振動センサ２
ａ，２ｂにより配管壁の振動を検出して周波数計測手段
５に送出すると、この周波数計測手段５では、各振動セ
ンサ２ａ，２ｂの出力信号からそれぞれ配管内流体の高
次音響モード周波数を検出し、周波数−温度変換手段６
に供給する。

【００５７】一方、コヒーレンス検出器１２abは、周波
数分析器３の出力から複数の振動センサ２ａ，２ｂの出
力信号間のコヒーレンスを検出し、同様に周波数−温度
変換手段６に供給する。ここで、周波数−温度変換手段
６は、第１の実施の形態と同様にピーク検出器４ａ，４
ｂから配管内流体の高次音響モード周波数を検出する
が、このときコヒーレンス検出器９の出力値に基づいて
高次音響モード周波数であるか否かの検定を行う。

【００５８】すなわち、周波数−温度変換手段６は、高
次音響モードに起因する配管壁振動が周方向に一定のモ
ードをもつので、周方向に設置された振動センサ間の相
関度であるコヒーレンスが大きな値となることを前提と
し、コヒーレンス検出器１２abによって検出される振動
センサ２ａ，２ｂ間のコヒーレンスを用いて、ピーク検
出器４ａ，４ｂで検出された高次音響モード周波数のコ
ヒーレンスを検定する。具体的には、コヒーレンスが高
次音響モード周波数の前後の周波数よりも当該高次音響
モード周波数の方が大きい，すなわち極大値をもつか否
かにより検定する。

【００５９】ここで、高次音響モード周波数においてコ
ヒーレンスが極大値を示すとき、高次音響モードである
と判断し、第１の実施の形態と同様の処理によって高次
音響モード周波数から配管内流体温度を測定する。

【００６０】なお、図８に示す測定装置は、コヒーレン
ス検出器１２abを設け、コヒーレンスが極大値を示すと
き、振動センサ２ａ，２ｂの高次音響モード周波数を取
り込み、配管内流体温度に変換したが、高次音響モード
と管壁振動との連成振動の周波数を計測する第２の実施
の形態の装置にも同様に適用でき、連成振動の周波数か
ら配管流体内温度を取得できる。

【００６１】従って、以上のような実施の形態によれ
ば、第３の実施の形態で用いた位相検出器に代えてコヒ
ーレンス検出器１２abを設け、周波数計測手段５が高次
音響モード周波数およびその前後の周波数のコヒーレン
ス値の関係から高次音響モードに相当する周波数である
と判断し、この高次音響モード周波数から配管内流体温
度に変換するので、第３の実施の形態と同様に他の機械
振動源から振動（ノイズ）が加わっても、確実に高次音
響モード周波数だけを取り出し、配管内流体温度に変換
するので、測定精度を上げることができる。

【００６２】なお、配管の外壁の周方向に１８０°の角
度離れた位置に一対の振動センサ２ａ，２ｂを設けた例
であるが、周方向に９０°の角度離れた位置に順次１組
（３個）の振動センサを設置する場合、或いは周方向に
６０°の角度離れた位置に順次１組（４個）の振動セン
サを設置する場合にも同様にコヒーレンス検出器を設置
し、コヒーレンス値に基づいて高次音響モード周波数を
選択してもよい。（第５の実施の形態）この実施の形態は、配管壁に圧力
センサを埋設し、直接配管内流体の高次音響モードによ
る圧力変動を測定し、高次音響モード周波数を取り出
し、配管内流体温度に変換する例である。

【００６３】具体的には、図９に示すように、配管１の
所要とする箇所に貫通孔を形成するとともに、当該貫通
孔に配管内壁の圧力を計測する圧力センサ２１が埋設さ
れている。そして、この圧力センサ２１には、当該圧力
センサ２１の出力信号を周波数分析する周波数分析器３
およびこの周波数分析器３の出力から配管１の配管内流
体の高次音響モード周波数を検出するピーク検出器４等
をもつ周波数計測手段５が設けられている。さらに、６
はピーク検出器４から送られてくる配管内流体の高次音
響モード周波数に基づいて、当該高次音響モード周波数
に比例する音速と温度との関係データを参照し、当該配
管内流体の高次音響モード周波数に相当する温度に変換
し出力する周波数−温度変換手段、７は高次音響モード
周波数に比例する音速と温度との関係を記憶する温度変
換データ記憶手段である。

【００６４】次に、以上のような装置の動作について説
明する。圧力センサ２１によって配管内壁の圧力を計測
して周波数計測手段５に送出すると、この周波数計測手
段５を構成する周波数分析器３にて周波数ごとのＰＳＤ
を取り出し、さらにピーク検出器４にて周波数ごとのＰ
ＳＤから配管１の配管内流体の高次音響モード周波数を
検出し、周波数−温度変換手段６に送出する。

【００６５】この周波数−温度変換手段６は、ピーク検
出器４からの配管内流体の高次音響モード周波数と、予
め温度変換データ記憶手段７に記憶される高次音響モー
ド周波数と配管内流体温度との関連，つまり音速と温度
との関係を規定する温度変換データとを比較し、配管内
流体温度に変換して出力する。この高次音響モード周波
数から配管内流体温度に変換する処理例は第１の実施の
形態と同様である。

【００６６】このような実施の形態によれば、配管壁を
貫通して圧力センサ２１を埋設し、配管内壁の圧力を直
接計測するので、配管内流体温度を高精度に計測でき
る。また、圧力センサ２１の検出面が配管の内壁面とほ
ぼ同じ面位置となるように設置すれば、流体の乱れの問
題も解消でき、特に流動抵抗による圧力センサ２１の破
損の問題も解消できる。

【００６７】図１０および図１１は圧力センサ２１ａ，
２１ｂを用いた場合の他の例を示す図である。この流体
温度測定装置は、配管１の周方向に複数の圧力センサ２
１ａ，２１ｂを設置するとともに、周波数分析器３の出
力側に両圧力センサ２１ａ，１１ｂの出力信号の位相を
検出する位相検出器１１ab（図１０参照）または両圧力
センサ２１ａ，２１ｂの出力信号のコヒーレンスを検出
するコヒーレンス検出器１２ab（図１１参照）を設け、
周波数−温度変換手段６において高次音響モードに特有
の位相関係（図２参照）またはコヒーレンスの大きさか
ら、配管１の高次音響モード周波数を検定し、明確に高
次音響モード周波数であるとき、温度変換データ記憶手
段７の温度変換データと高次音響モード周波数とを比較
し、配管内流体温度に変換して出力する。

【００６８】なお、図１１に示す装置では、コヒーレン
ト検出器１２abを設けているが、このコヒーレンス検出
器１２abを用いて高次音響モード周波数を検定する理由
は次の通りである。つまり、圧力センサ２１ａ，２１ｂ
間のコヒーレンスには、特に周方向１次の高次音響モー
ド周波数以下の周波数のとき、非常に強くほぼ１に近い
値となる。これは、周方向１次の高次音響モード周波数
以下では平面波として配管内を圧力伝播するためであ
る。従って、周方向１次の高次音響モード周波数を検定
する際には、図１２に示すようにコヒーレンスが「１」
近くから急激に０．９以下の値を示すので、この０．９
以下のコヒーレンス値を指標として用い、高次音響モー
ド周波数であるか否かを判断する。（第６の実施の形態）第１ないし第５の実施の形態で
は、配管内高次音響モードが管内流動の乱れから生じる
ものと想定したが、管内流が微小な場合や全く管内流体
に流動がない場合には、管内高次音響モードがほとんど
励振されず、測定が不能となる場合が考えられる。この
ような場合は、管壁に設置される振動センサや圧力セン
サの近傍に、高次音響モードを励振する機構を設ける必
要がある。

【００６９】そこで、この実施の形態は、第１ないし第
５の実施の形態と同様の構成の他、管内高次音響モード
を励振する機構をもった構成とする。図１３は管内流体
に流動がある場合の一例を示す図であって、配管の壁に
設置される振動センサ２ａ，２ｂや圧力センサ２１ａ，
２１ｂの上流側に絞り機構３１を設け、この絞り機構３
１によって管内流に乱れを発生させ、高次音響モードを
励振する構成である。

【００７０】図１４は管内流体に流動がない場合に有効
な例であって、配管外壁に打撃によって振動を発生させ
る加振機構３２を設け、振動センサや圧力センサの測定
タイミングに同期して、前記加振機構３２を用いて配管
１を加振する構成である。この加振機構３２の発生する
自由振動によって固有振動モードである高次音響モード
も励振されるので、測定が可能となる。

【００７１】図１５は配管外壁に測定しようとする高次
音響モードを含む周波数帯をスイープするスープする加
振装置３３を設けた構成である。高次音響モードと一致
する周波数では、応答が大きくなるので、高次音響モー
ド周波数を検知できる。

【００７２】以上のように流体を加振させる図１３に示
す装置、配管構造系を加振する図１４および図１５に示
す装置の何れの場合においても、管内流体の高次音響モ
ードもしくは管壁との連成振動モードの周波数が検出さ
れれば、周波数−温度変換手段６を用いて、音速値の温
度依存性を介して管内流体温度の測定が可能である。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
のような種々の効果を奏する。請求項１ないし請求項３
の発明は、配管内の流体の流れを乱すことなく、また簡
単なセンサ取付け構造で配管内の流体温度を測定でき
る。

【００７４】請求項４ないし請求項９の発明は、配管内
の流体の流れを乱すことなく流体温度を測定でき、しか
も不要な外部振動の影響を除去して正確に配管内の流体
温度を測定できる。

【００７５】請求項１０ないし請求項１３の発明は、配
管内の流体の流れを乱すことなく管内圧力変動を直接計
測でき、配管内流体温度を高精度に測定できる。請求項
１４ないし請求項１６の発明は、配管内の流体の流動が
微小な場合または全く流体に流動が無い場合でも管壁の
振動または管内圧力変動を確実に計測でき、ひいては種
々の流体の配管内流体温度を測定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる流体温度測定装置の第１の実
施の形態を示す構成図。

【図２】配管内流体の高次音響モードを説明するモー
ド図。

【図３】本発明に係わる流体温度測定装置の第２の実
施の形態である管内高次音響モードと管壁振動モードと
の連成振動のモードを説明する図。

【図４】所定の配管を用いたときの連成振動の周波数
を得るための説明図。

【図５】本発明に係わる流体温度測定装置の第３の実
施の形態を示す構成図。

【図６】本発明に係わる流体温度測定装置の第３の実
施の形態の他の例を示す構成図。

【図７】本発明に係わる流体温度測定装置の第３の実
施の形態のさらに他の例を示す構成図。

【図８】本発明に係わる流体温度測定装置の第４の実
施の形態を示す構成図。

【図９】本発明に係わる流体温度測定装置の第５の実
施の形態を示す構成図。

【図１０】本発明に係わる流体温度測定装置の第５の
実施の形態の他の例を示す構成図。

【図１１】本発明に係わる流体温度測定装置の第５の
実施の形態のさらに他の例を示す構成図。

【図１２】指標とするコヒーレンスの現れる状態を説
明する図。

【図１３】本発明に係わる流体温度測定装置の第６の
実施の形態を説明する振動センサまたは圧力センサと絞
り機構との関係を示す図。

【図１４】本発明に係わる流体温度測定装置の第６の
実施の形態の他の例を説明する図。

【図１５】本発明に係わる流体温度測定装置の第６の
実施の形態のさらに他の例を説明する図。

【符号の説明】

１…配管２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ…振動センサ５…周波数計測手段６…周波数−温度変換手段７…温度変換データ記憶手段１１ａｂ，１１ａｃ，１１ｂｃ…位相検出器１２ａｂ…コヒーレンス検出器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】配管を流れる流体の温度を測定する流体
温度測定装置において、配管の外壁に設置され、管壁振動を計測する振動センサ
と、予め高次音響モード周波数と配管内流体の温度との関連
を規定する温度変換データを記憶する温度変換データ記
憶手段と、前記振動センサの出力信号を周波数分析し、前記配管内
流体の管周方向および半径方向の定在波である高次音響
モード周波数を計測する周波数計測手段と、この周波数計測手段で計測される高次音響モード周波数
と前記温度変換データ記憶手段の温度変換データとを比
較し、前記高次音響モードの周波数に応じた配管内流体
の温度信号に変換する周波数−温度変換手段と、を備えたことを特徴とする流体温度測定装置。
【請求項２】配管を流れる流体の温度を測定する流体
温度測定装置において、配管の外壁に設置され、管壁振動を計測する振動センサ
と、予め高次音響モードと管壁振動との連成振動の周波数と
配管内流体の温度との関係を規定する温度変換データを
記憶する温度変換データ記憶手段と、前記振動センサの出力信号を周波数分析し、前記配管内
流体の管周方向および半径方向の定在波である高次音響
モードと管壁振動との連成振動の周波数を計測する周波
数計測手段と、この周波数計測手段で計測される高次音響モードと管壁
振動との連成振動の周波数と前記温度変換データ記憶手
段の温度変換データとを比較し、前記連成振動の周波数
に応じた配管内流体の温度信号に変換する周波数−温度
変換手段と、を備えたことを特徴とする流体温度測定装置。
【請求項３】周波数−温度変換手段は、周波数計測手
段で計測される配管内流体の高次音響モードの周波数、
或いは配管内流体の高次音響モードと管壁振動との連成
振動の周波数として、管壁周方向に２個の節をもつ周方
向１次、管壁周方向に４個の節をもつ周方向２次、管壁
周方向に６個の節をもつ周方向３次、さらに周方向１
次，２次，３次相互の組み合わせ等の中から何れか１つ
の周波数と前記温度変換データ記憶手段の温度変換デー
タとを比較し、配管内流体の温度を得ることを特徴とす
る請求項１または請求項２に記載する流体温度測定装
置。
【請求項４】配管を流れる流体の温度を測定する流体
温度測定装置において、管壁周方向に２個の節をもつ周方向１次の高次音響モー
ドの周波数、或いは管周方向１次の高次音響モードと管
壁振動との連成振動の周波数を計測する場合、配管の外壁の周方向に１８０°の角度間隔で設置され、
管壁振動を計測する一対の振動センサと、前記一対の振動センサの出力信号をそれぞれ周波数分析
し、前記配管内流体の高次音響モード周波数、または前
記配管内流体の高次音響モードと管壁振動との連成振動
の周波数を計測する周波数計測手段と、前記一対の振動センサの出力信号間の位相を検出する位
相検出手段と、この位相検出手段によって前記一対の振動センサの出力
信号間の位相が逆相と検出されたとき、前記周波数計測
手段の出力から管周方向１次の高次音響モードの周波
数、或いは管周方向１次の高次音響モードと管壁振動と
の連成振動の周波数として取り込む周波数取得手段と、を備えたことを特徴とする流体温度測定装置。
【請求項５】配管を流れる流体の温度を測定する流体
温度測定装置において、管壁周方向に４個の節をもつ周方向２次の高次音響モー
ドの周波数、或いは管周方向２次の高次音響モードと管
壁振動との連成振動の周波数を計測する場合、配管の外壁の周方向に９０°の角度間隔で３個設置さ
れ、管壁振動を計測する１組の振動センサと、前記１組の振動センサの出力信号をそれぞれ周波数分析
し、前記配管内流体の高次音響モード周波数、または前
記配管内流体の高次音響モードと管壁振動との連成振動
の周波数を計測する周波数計測手段と、前記１組の振動センサのうち、所定対の振動センサの出
力信号間の位相を検出する位相検出手段と、この位相検出手段によって９０°の角度離れた位置の振
動センサの出力信号間の位相が逆相、１８０°の角度離
れた位置の振動センサの出力信号間の位相が同相である
とき、前記周波数計測手段の出力から管周方向２次の高
次音響モードの周波数、或いは管周方向２次の高次音響
モードと管壁振動との連成振動の周波数として取り込む
周波数取得手段と、を備えたことを特徴とする流体温度測定装置。
【請求項６】配管を流れる流体の温度を測定する流体
温度測定装置において、管壁周方向に６個の節をもつ周方向３次の高次音響モー
ドの周波数、或いは管周方向３次の高次音響モードと管
壁振動との連成振動の周波数を計測する場合、配管の外壁の周方向に６０°角度間隔で４個設置され、
管壁振動を計測する１組の振動センサと、前記１組の振動センサの出力信号をそれぞれ周波数分析
し、前記配管内流体の高次音響モード周波数、または前
記配管内流体の高次音響モードと管壁振動との連成振動
の周波数を計測する周波数計測手段と、前記１組の振動センサのうち、所定対の振動センサの出
力信号間の位相を検出する位相検出手段と、この位相検出手段によって６０°の角度離れた位置の振
動センサの出力信号間の位相が逆相、１２０°の角度離
れた位置の振動センサの出力信号間の位相が同相、１８
０°の角度離れた位置の振動センサの出力信号間の位相
が同相であるとき、前記周波数計測手段の出力から管周
方向３次の高次音響モードの周波数、或いは管周方向３
次の高次音響モードと管壁振動との連成振動の周波数と
して取り込む周波数取得手段と、を備えたことを特徴とする流体温度測定装置。
【請求項７】配管を流れる流体の温度を測定する流体
温度測定装置において、管壁周方向に２個の節をもつ周方向１次の高次音響モー
ドの周波数、或いは管周方向１次の高次音響モードと管
壁振動との連成振動の周波数を計測する場合、配管の外壁の周方向に１８０°角度間隔で設置され、管
壁振動を計測する一対の振動センサと、前記一対の振動センサの出力信号をそれぞれ周波数分析
し、前記配管内流体の高次音響モード周波数、または前
記配管内流体の高次音響モードと管壁振動との連成振動
の周波数を計測する周波数計測手段と、前記一対の振動センサの出力信号間のコヒーレンスを検
出するコヒーレンス検出手段と、このコヒーレンス検出手段で検出されたコヒーレンスが
極大値を示すとき、前記周波数計測手段の出力から管周
方向１次の高次音響モードの周波数、或いは管周方向１
次の高次音響モードと管壁振動との連成振動の周波数と
して取り込む周波数取得手段と、を備えたことを特徴とする流体温度測定装置。
【請求項８】配管を流れる流体の温度を測定する流体
温度測定装置において、管壁周方向に４個の節をもつ周方向２次の高次音響モー
ドの周波数、或いは管周方向２次の高次音響モードと管
壁振動との連成振動の周波数を計測する場合、配管の外壁の周方向に９０°角度間隔で３個設置され、
管壁振動を計測する１組の振動センサと、前記１組の振動センサの出力信号をそれぞれ周波数分析
し、前記配管内流体の高次音響モード周波数、または前
記配管内流体の高次音響モードと管壁振動との連成振動
の周波数を計測する周波数計測手段と、前記１組の振動センサのうち、所定対の振動センサの出
力信号間のコヒーレンスを検出するコヒーレンス検出手
段と、このコヒーレンス検出手段によって検出されたコヒーレ
ンスが極大値を示すとき、前記周波数計測手段の出力か
ら管周方向２次の高次音響モードの周波数、或いは管周
方向２次の高次音響モードと管壁振動との連成振動の周
波数として取り込む周波数取得手段と、を備えたことを特徴とする流体温度測定装置。
【請求項９】配管を流れる流体の温度を測定する流体
温度測定装置において、管壁周方向に６個の節をもつ周方向３次の高次音響モー
ドの周波数、或いは管周方向３次の高次音響モードと管
壁振動との連成振動の周波数を計測する場合、配管の外壁の周方向に６０°角度間隔で４個設置され、
管壁振動を計測する１組の振動センサと、前記１組の振動センサの出力信号をそれぞれ周波数分析
し、前記配管内流体の高次音響モード周波数、または前
記配管内流体の高次音響モードと管壁振動との連成振動
の周波数を計測する周波数計測手段と、前記１組の振動センサのうち、所定対の振動センサの出
力信号間のコヒーレンスを検出するコヒーレンス検出手
段と、このコヒーレンス検出手段によって検出されたコヒーレ
ンスが極大値を示すとき、前記周波数計測手段の出力か
ら管周方向３次の高次音響モードの周波数、或いは管周
方向３次の高次音響モードと管壁振動との連成振動の周
波数として取り込む周波数取得手段と、を備えたことを特徴とする流体温度測定装置。
【請求項１０】配管を流れる流体の温度を測定する流
体温度測定装置において、配管の壁に埋設され、管内圧力変動を計測する圧力セン
サと、予め高次音響モード周波数と配管内流体の温度との関連
を規定する温度変換データを記憶する温度変換データ記
憶手段と、前記圧力センサの出力信号を周波数分析し、前記配管内
流体の管周方向および半径方向の定在波である高次音響
モード周波数を計測する周波数計測手段と、この周波数計測手段で計測される高次音響モード周波数
と前記温度変換データ記憶手段の温度変換データとを比
較し、前記高次音響モードの周波数に応じた配管内流体
の温度信号に変換する周波数−温度変換手段と、を備えたことを特徴とする流体温度測定装置。
【請求項１１】周波数−温度変換手段は、周波数計測
手段で計測される配管内流体の高次音響モードの周波数
として、管壁周方向に２個の節をもつ周方向１次、管壁
周方向に４個の節をもつ周方向２次、管壁周方向に６個
の節をもつ周方向３次、周方向１次，２次，３次相互の
組み合わせ等の中から何れか１つの周波数と前記温度変
換データ記憶手段の温度変換データとを比較して配管内
流体の温度を得ることを特徴とする請求項１０に記載す
る流体温度測定装置。
【請求項１２】配管を流れる流体の温度を測定する流
体温度測定装置において、管壁周方向に２個の節をもつ周方向１次の高次音響モー
ドの周波数を計測する場合、配管壁の周方向に１８０°の角度間隔で管壁に埋設さ
れ、管内圧力変動を計測する一対の圧力センサと、前記一対の圧力センサの出力信号をそれぞれ周波数分析
し、前記配管内流体の高次音響モード周波数を計測する
周波数計測手段と、前記一対の振動センサの出力信号間の位相を検出する位
相検出手段と、この位相検出手段によって前記一対の振動センサの出力
信号間の位相が逆相と検出されたとき、前記周波数計測
手段の出力から管周方向１次の高次音響モードの周波数
として取り込む周波数取得手段と、を備えたことを特徴とする流体温度測定装置。
【請求項１３】配管を流れる流体の温度を測定する流
体温度測定装置において、管壁周方向に２個の節をもつ周方向１次の高次音響モー
ドの周波数を計測する場合、配管壁の周方向に１８０°の角度間隔で管壁に埋設さ
れ、管内圧力変動を計測する一対の圧力センサと、前記一対の圧力センサの出力信号をそれぞれ周波数分析
し、前記配管内流体の高次音響モード周波数を計測する
周波数計測手段と、前記一対の振動センサの出力信号間のコヒーレンスを検
出するコヒーレンス検出手段と、このコヒーレンス検出手段によって検出されたコヒーレ
ンスが０．９以下の値を示すとき、前記周波数計測手段
の出力から管周方向１次の高次音響モードの周波数とし
て取り込む周波数取得手段と、を備えたことを特徴とする流体温度測定装置。
【請求項１４】請求項１ないし請求項１３に記載され
る流体温度測定装置において、振動センサまたは圧力センサの上流側に位置する配管内
に絞り機構を付加してなることを特徴とする流体温度測
定装置。
【請求項１５】請求項１ないし請求項１３に記載され
る流体温度測定装置において、配管内流体の温度測定タイミングに同期して配管壁を加
振する加振機構を付加してなることを特徴とする流体温
度測定装置。
【請求項１６】請求項１ないし請求項１３に記載され
る流体温度測定装置において、配管内流体の温度測定範囲に見合う高次音響モードの周
波数範囲或いは高次音響モードと管壁振動との連成振動
周波数範囲で配管壁をスイープする加振機構を付加して
なることを特徴とする流体温度測定装置。