JPH11108717A - 超音波伝搬時間の測定方法とそれを用いた超音波流量計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波流量計の精度向上。 【解決手段】 一対の超音波送受信器３、４を対向して
備え、一方の超音波送受信器の表面から超音波が送信さ
れた時刻を起点とし、他方の超音波送受信器の表面で前
記超音波を受信した時刻を終点として、超音波伝搬時間
を計測する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一対の超音波送受
信器を用いて超音波の伝搬時間を計測する測定方法及び
この測定方法を用いた高精度な超音波流量計測装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の超音波流量計に用いられている超
音波伝搬時間の測定方法は、一対の超音波送受信器を対
向して配置し、一方の超音波送受信器をバ−スト信号で
駆動し、超音波を送信し、他方の超音波送受信器で受信
し測定していた。図１０に、送信側の超音波送受信器の
駆動波形１と、受信側の超音波送受信器で受信した受信
波形２を示す。図１０は、横軸に時間を、縦軸に電圧を
示す。図中のＴ0は駆動信号１の開始時点を、Ｔ1は駆動
開始後、第３波終了時点を示す。Ｒ0は受信開始時点
を、Ｒ1は受信開始後、第３波終了時点を示す。このよ
うに、駆動信号の第ｍ（ｍ＝３）波目のゼロクロス点Ｔ
1を起点とし、他方の超音波送受信器で受信した電気信
号の第ｍ（ｍ＝３）波目を終点Ｒ1として、前記起点Ｔ1
と前記終点Ｒ1との間の時間Ｔpを超音波伝搬時間として
計測し、この伝搬時間を用いて流体の流速を計測し、流
量を演算していた（特平開９−３３３０８号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の超音波伝搬時間の測定方法では、起点においては送
信側の超音波送受信器の特性で決まる第ｍ波目を、また
終点においては受信側の超音波送受信器の特性で決まる
第ｍ波目を用いていた。従って、Ｔ0とＴ1との間の時間
およびＲ0とＲ1との間の時間とが、全く同じであれば、
それぞれが相殺され、誤差とはならないが、一般に、２
つの超音波送受信器を用いた場合、それぞれの特性が全
く同じであるとは考えられないため、あるいは、周囲温
度の変化などによっても、それぞれの特性が全く同じよ
うに変化するとも考えられないため、送信側の超音波駆
動開始後の第ｍ波目までの時間、Ｔ0とＴ1との間の時間
と、受信側の超音波受信後の第ｍ波目までの時間、Ｒ0
とＲ1との間の時間、とは一致しないため、伝搬時間計
測に誤差として含まれる結果となっていた。従って、こ
の伝搬時間を用いて計測する流体の流速、流体の流量な
どに誤差として含まれ、超音波流量計の精度が良くなか
った。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の超音波伝搬時間
測定方法は上記課題を解決するため、一対の超音波送受
信器を対向して備え、一方の超音波送受信器の表面から
超音波が送信された時刻を起点とし、他方の超音波送受
信器の表面で前記超音波を受信した時刻を終点とし、起
点と終点との間の時間を超音波伝搬時間として測定す
る。この時間測定方法により、計測された超音波伝搬時
間の中に、超音波が音響整合層などの送受信器内部を伝
搬する時間を含まないで、純粋に流体中を伝搬する時間
として計測されるため、超音波の伝搬時間に誤差が入ら
ないので、時間計測の精度が大幅に向上する。

【０００５】また、この時間計測方法を用いて超音波流
量計測装置を構成するので、流体の流速あるいは流体の
流量計測において、精度が大幅に向上する。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明に超音波伝播時間の測定方
法は、一対の超音波送受信器を対向して備え、一方の超
音波送受信器の表面から超音波が送信された時刻を起点
とし、他方の超音波送受信器の表面で前記超音波を受信
した時刻を終点として、超音波伝搬時間を計測する。

【０００７】このようにして超音波伝播時間を計測する
ことにより、計測された超音波伝播時間には純粋に超音
波が流体中を伝播する時間のみが含まれることになる。
従って、計測された超音波伝播時間の中に、超音波が音
響整合層などの送受信器内部を伝搬する時間などの誤差
を含まないため、超音波伝搬時間の計測精度が向上す
る。

【０００８】また、本発明の超音波伝播時間の測定方法
は、一対の超音波送受信器を圧電性材料と音響整合層と
から構成し、バ−スト駆動した時に、（３／８）周期印
加直後を起点として超音波伝搬時間を計測する。このた
め、駆動電源そのものの周期を起点として用いるので、
回路構成が簡単になる。また、送信器としての送受信器
内部を伝搬する時間を含まないので、計測時間の精度が
向上する。

【０００９】また、本発明の超音波伝播時間の測定方法
は、一対の超音波送受信器を圧電性材料と音響整合層と
から構成し、受信された電気的受信波形の（３／４）周
期以前を、終点として超音波伝搬時間を計測する。この
ため、計測された超音波伝搬時間の中に、超音波が送受
信器内部を伝搬する時間を含まないので、計測時間の精
度が向上する。

【００１０】また、本発明の超音波伝播時間の測定方法
は、受信された電気的受信波形の最初の極大振幅を示し
た時の（１／２）周期を基準として、順次計測された波
形を（１／２）周期づつ前へ、周期を推測し、超音波伝
搬時間の終点を推定する測定方法であるので、多少の雑
音が有っても、確実に終点を推定することができる。

【００１１】また、本発明の超音波伝搬時間測定方法
は、受信された電気的受信波形の最初の極大振幅を示し
た時の（１／２）周期から、計測された波形の（１／
２）周期が、順次前に等比級数的に並んでいるとして、
超音波伝搬時間の終点を推定する測定方法であるので、
多少の雑音が有っても、確実に終点を推定することがで
きる。

【００１２】また、本発明の超音波伝搬時間測定方法
は、受信された電気的受信波形の最初の極大振幅を示し
た時の（１／２）周期から、計測された波形の（１／
２）周期が、順次前に等差級数的に並んでいるとして、
超音波伝搬時間の終点を推定する測定方法なので、多少
の雑音が有っても、確実に終点を推定することができ
る。

【００１３】また、本発明の超音波伝搬時間測定方法
は、受信された電気的受信波形の最初の極大振幅を示し
た時の（１／２）周期から、計測された波形の（１／
２）周期が、順次前に等周期で並んでいるとして、超音
波伝搬時間の終点を推定するので、多少の雑音が有って
も、確実に終点を推定することができる。

【００１４】また、本発明の超音波伝搬時間測定方法
は、受信された電気的受信波形の最初の極大振幅から、
順次振幅の包絡線をたどり超音波伝搬時間の終点を推定
する測定方法なので、多少の雑音が有っても、確実に終
点を推定することができる。

【００１５】また、本発明の超音波伝搬時間測定方法
は、受信側の超音波送受信器の反共振周波数で、送信側
の送受信器を駆動する超音波伝搬時間の測定方法である
ので、受信波形が等周期的に並び、このため、超音波伝
搬時間の終点を容易に推定することができる。

【００１６】また、本発明の超音波伝搬時間測定方法
は、１から数周期の駆動信号で受信側の超音波送受信器
を駆動し、残響振動から残響振動周期を検出し、反共振
周波数とする超音波伝搬時間の測定方法であるので、反
共振周波数を簡単に検出することができ、ＦＦＴなどの
複雑な回路構成が不要となる。

【００１７】また、本発明の超音波流量計測装置は、流
路の上流と下流とに一対の超音波送受信器を対向して設
け、前記一対の超音波送受信器の、上流側から下流側
へ、下流側から上流側への超音波伝搬時間を計測するの
に前記で説明した本発明による超音波伝搬時間計測方法
を用い、その伝搬時間差から流路を流れる流体の流速あ
るいは流量を演算するので、高精度な流量計測装置が実
現できる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説
明する。

【００１９】（実施例１）図１は、本発明の実施例１に
おける超音波伝播時間計測のブロック図を示す。３およ
び４は超音波の送受信に用いる対向して設置された一対
の超音波送受信器を示す。超音波送受信器３、４は、用
いる超音波の約（１／２）波長厚さの圧電セラミック５
と、用いる超音波波長の約（１／４）波長厚さの音響整
合６とから構成した。７は送信部を、８は受信部を、９
は制御部を示す。このような構成において、超音波の伝
搬時間を、超音波が送信側超音波送受信器３の音響整合
層６の表面から送出される時刻を起点とし計測し、この
送出された超音波が、受信側の超音波送受信器４の音響
整合層６の表面に到達した時刻を終点として計測する。
上述のように、超音波伝搬時間の中に、駆動信号が送信
部７から送信側の超音波送受信器３に印加されてから超
音波が音響整合層６の表面から送出されるまでの時間
と、送出された超音波が受信側超音波送受信器４の音響
整合層６の表面に到達してから受信部で信号として受信
されるまでの時間とを含まない構成としているので、超
音波伝搬時間を正確に評価することができる。すなわ
ち、送信側、受信側の超音波送受信器が全く同じ特性で
なくても、正確に評価できる。また、温度変化などで送
信側、受信側の超音波送受信器の特性が変化しても、正
確に評価できる。

【００２０】図２に、圧電セラミック５と音響整合６と
から構成される送信側の超音波送受信器３と受信側の超
音波送受信器４の拡大図を示す。１０、１１は送信側の
圧電セラミック５の表面に形成された電極１２、１３に
接続されたリ−ド線を、１４、１５は受信側の圧電セラ
ミック５の表面に形成された電極１４、１５に接続され
たリ−ド線を示す。図中のｄXは、超音波送受信器３、
４間の距離を示す。

【００２１】図３に、距離ｄXを非常に小さくした状態
で、送信側から受信側に超音波を伝搬させたときの波形
を示す。同図において、１８は送信濡７から送信側の超
音波送受信器３に印加したバ−スト駆動信号を、１９は
受信部８で受信した受信側の超音波送受信器４からの受
信波形を示す。図の横軸は時間を、縦軸は電圧を示し、
Ｔ0、Ｒ0は、それぞれ駆動信号の電気的な開始時刻、受
信信号の電気的な到着時刻を示す。この時刻差、Ｒ0
Ｔ0を、図２に示したｄXをパラメ−タとして計測した結
果、ｄX＝０（密着状態）での伝搬時間として、超音波
の周期に換算、約（３／４）周期が得られた。この伝搬
時間（Ｒ0−Ｔ0）、約（３／４）周期相当は、駆動信号
が送信側の超音波送受信器３の電極１２、１３に印加さ
れ、超音波が発生し、この発生した超音波が送信側の音
響整合層を伝搬し、受信側の音響整合層を伝搬して、超
音波送受信器４の圧電セラミック５に到達する。この伝
搬した超音波が電極１６、１７に電圧を発生させ、受信
波形として観測されるまでの時間を示す。

【００２２】従って、この伝搬時間（Ｒ0−Ｔ0）、（３
／４）周期相当、の半分、すなわち（３／８）周期相当
の時間が送信側の超音波送受信器３で発生した超音波
が、超音波送受信器３の表面から送信されるまでの時間
と考えることができる。また、この伝搬時間（Ｒ0−Ｔ
0）の半分、すなわち（３／８）周期相当分が受信側の
超音波送受信器４の表面で受信した超音波が、受信波形
として観測されるまでのまでの時間と考えることができ
る。このため、駆動信号印加開始後、（３／８）周期直
後が、超音波が送信側の超音波送受信器３の表面から送
信される時刻、すなわち起点と考えることができる。

【００２３】また、超音波が受信側の超音波送受信器４
で受信された受信波形の（３／８）周期以前の時刻、す
なわち終点と考えることができる。従って、駆動信号が
印加されてから、（３／８）周期直後を起点として計測
し、受信信号が観測される直前、（３／８）周期を終点
として超音波の伝搬時間を計測すると、計測された超音
波伝搬時間のなかに、超音波が発生してから超音波送受
信器の中を伝搬し、表面まで達する時間、および超音波
を表面で受信してから、その超音波が超音波送受信器の
中を伝搬し計測されるまでの時間が含まれないことにな
る。このため、送信側および受信側の超音波送受信器の
特性が異なっていても、あるいは温度変化などで、それ
らの特性が変動した場合にでも、正確に超音波の伝搬時
間を計測することができる。

【００２４】（実施例２）図４の受信波形を用いて、超
音波伝搬時間の終点を求める方法を以下に説明する。同
図は受信側の超音波送受信器４で受信した受信波形１９
（図３参照）の拡大図を示し、横軸に時間を、縦軸に電
圧を示す。図中のＲ0は観測された受信波形の始点を示
し、またＰ1、Ｐ2、Ｐ3、Ｐ4、Ｐ5、Ｐ6は、受信波形の
各ゼロクロス間の（１／２）周期を示す。この受信波形
の場合、Ｐ5は最初に観測された振幅が極大値を示した
部分の（１／２）周期を示す。図６、７にこのようにし
て得られた（１／２）周期の計測結果を示す。

【００２５】図６、７は、横軸に（１／２）周期を単位
とする波数番号を示し、縦軸に（１／２）周期の大きさ
を示している。Ｐ1にデ−タが無いのは、通常の場合、
最初の（１／２）周期が、受信波形の始点（Ｒ0）近傍
が雑音の中に埋もれ、明確に計測できないためである。
○印は、各（１／２）周期がほぼ等間隔に並んだ場合の
結果を示し、不明確なＰ1を破線２０のように、等間隔
に並んでいるとして受信波形の始まりＲ0を推定し、さ
らには、超音波伝搬時間の終点、受信波形の始点（Ｒ
0）の（３／８）周期以前も簡単に推定することができ
る。このように各（１／２）周期が破線２０のようにほ
ぼ等間隔に並ぶのは、送信側の超音波送受信器の駆動周
波数が、受信側の超音波送受信器の反共振周波数に、約
±２％以内に一致した場合に観測される。

【００２６】また、送信側の超音波送受信器の駆動周波
数が、受信側の超音波送受信器の反共振周波数よりも３
〜７％ほど大きい場合には、△印で示したように観測さ
れ、２点鎖線２１で示すように等差級数的に並ぶ。この
場合にも、等差級数的に、受信波形の始まりＲ0を推定
し、その延長線上にあるＲ0の前（３／８）周期である
終点を推定することができる。また、送信側の超音波送
受信器の駆動周波数が、受信側の超音波送受信器の反共
振周波数よりも３〜７％ほど小さい場合には、□印で示
したように観測され、１点鎖線２２で示すように等差級
数的に並ぶ。この場合にも、等差級数的に、受信波形の
始まりＲ0を推定し、その延長線上にあるＲ0の前（３／
８）周期である終点を推定することができる。

【００２７】さらにまた、図７の□、実線２３に示すよ
うに、送信側の超音波送受信器の駆動周波数が、受信側
の超音波送受信器の反共振周波数よりも８〜１２％ほど
ずれている場合には、実線２３で示すように等比級数的
に並ぶ。この場合にも、等比級数的に、受信波形の始ま
りＲ0を推定し、その延長線上にあるＲ0の前（３／８）
周期である終点を推定することができる。以上説明した
ように、送信側の超音波送受信器の駆動周波数が、受信
側の超音波送受信器の反共振周波数との一致度合いによ
り、観測される受信波形の（１／２）周期が、等周期的
に並んだり、等差級数的に並んだり、あるいは等比級数
的に並んだりする。このため、受信波形の最初に観測さ
れる極大振幅時の（１／２）周期から順次前へ、（１／
２）周期をそれぞれの大きさを計測し、その並び方を推
定することにより、受信波形の始まりＲ0および伝搬時
間の終点を簡単に推定することができる。このように超
音波伝搬時間の終点を簡単に推定することができるた
め、この方法で超音波伝搬時間を計測すれば、超音波伝
搬時間の中に、超音波が送信側あるいは受信側の超音波
送受信器の中を伝搬する時間を含まないことになり、正
確に超音波伝搬時間を計測することができる。

【００２８】（実施例３）図８を用いて、前記とは異な
る超音波伝搬時間の終点を求める方法を以下に説明す
る。同図は送信側の超音波送受信器４で受信した受信波
形１９（図３参照）の拡大図を示し、横軸に時間を、縦
軸に電圧を示す。図中のＲ0は観測された受信波形の始
点を示す。点線２４は、受信波形の振幅の極大値を結ん
だ包絡線を示し、基準線２５とこの包絡線２４との交点
２６を電気的受信開始点とする。

【００２９】一般に、この交点２６と、観測された受信
波形の始点Ｒ0とは一致しない。従って、この交点２６
の前、（３／８）周期を超音波伝搬時間の終点として推
定する。なお、包絡線は、各振幅の極大値を用い、最小
二乗法や二次曲線近似などで簡単に求めることができ
る。

【００３０】（実施例４）図９を用いて、受信側の超音
波送受信器４の反共振周波数計測方法について説明す
る。図９は、横軸に時間を、縦軸に電圧を示す。２７
は、受信側の超音波送受信器４を駆動する単一矩形波か
らなる駆動波形を示し、超音波送受信に用いる周波数の
２倍以上の周波数とした。２８は前記単一矩形波の駆動
信号２４により励振された受信側の超音波送受信器４に
発生した自己共振振動の残響振動波形を示す。通常の場
合、この自己共振振動の周波数が反共振周波数と一致す
るといわれている。この残響波形２８から、前記で説明
したように振幅のある程度大きい部分を用い、各ゼロク
ロス間の（１／２）周期を計測し、その平均値を自己共
振振動の周波数、すなわち反共振周波数とした。この場
合、おおむねインピ−ダンスメ−タなどの計測器で測定
する周波数と、ほぼ±１％程度で一致した。

【００３１】このように、送信側の超音波送受信器３に
駆動信号を送信する前に、受信側の超音波送受信器４
に、用いる周波数の２倍以上の単一矩形波からなる駆動
信号を印加し、その残響振動から自己共振振動の周波数
を予め求めることにより、受信側の超音波送受信器４の
反共振周波数を簡単に検知できる。この反共振周波数か
らなる駆動信号を送信側の超音波送受信器３に印加する
と、送信側の超音波送受信器３は受信側の超音波送受信
器４の反共振周波数で駆動したことになり、前記で説明
したように受信側の超音波送受信器４で受信される波形
の各ゼロクロス間の（１／２）周期は、ほぼ等間隔で並
ぶので、超音波伝搬時間の終点を推定しやすくなり、精
度も向上する。なお、反共振周波数を計測するための駆
動波は、前記実施例では単一としたが、数パルス以内で
あれば、精度よく計測することができる。

【００３２】（実施例５）図１０を用いて、前記で説明
した超音波伝搬時間を用いて構成した超音波流量計２９
を示す。図１０（ａ）は、超音波流量計の断面図を示
し、図１０（ｂ）は側面図を示す。一対の超音波送受信
器３０、３１が矩形流路３２を挟んで、対向して設置さ
れる。流体は矢印３３および一点鎖線３４の方向になが
れる。超音波送受信器間を伝搬する超音波の伝搬方向は
破線３５で示す。図示しているように超音波の伝搬方向
と流体の流れる方向とは角度θで交叉する。なお、図中
のＷ、Ｈは矩形流路の幅と高さとを示す。このような構
成の超音波流量計２９において、例えば、超音波送受信
器３０、３１間の距離をＬ、超音波の伝搬速度をＣ、流
体の流速をＶとすると、上流側の超音波送受信器３０か
ら下流側の超音波送受信器３１への超音波の伝搬時間Ｔ
u-dは、 Ｔu-d=Ｌ／［Ｃ＋Ｖ×COS（θ）］ となり、これより ［Ｃ＋Ｖ×COS（θ）］＝Ｌ／Ｔu-d (1) となる。

【００３３】また、下流側の超音波送受信器３１から上
流側の超音波送受信器３０への超音波の伝搬時間Ｔd-u
は Ｔd-u=Ｌ／［Ｃ−Ｖ×COS（θ）］ となり、これより ［Ｃ−Ｖ×COS（θ）］＝Ｌ／Ｔd-u (2) となる。

【００３４】従って、（１）−（２）を求めると、 ２×Ｖ×COS（θ）＝（Ｌ／Ｔu-d）−（Ｌ／Ｔd-u）、 Ｖ＝［（Ｌ／Ｔu-d）−（Ｌ／Ｔd-u）］／［２×COS（θ）］ (3) が得られる。

【００３５】これより、超音波の伝搬時間Ｔu-d、Ｔd-u
を計測することにより、流体の流速Ｖが計測できる。

【００３６】この流速Ｖが得られると、流体の流量Ｑ
は、Ｑ＝（Ｗ＊Ｈ）×Ｖ として演算できる。

【００３７】なお、（Ｗ＊Ｈ）は、矩形流路３２の断面
積を示している。この結果より、超音波の流量Ｑを求め
るのに、超音波伝搬時間Ｔu-d、Ｔd-u 以外は、すなわ
ち、Ｌ、Ｗ、Ｈ、θなどは予め解っている値であり、ほ
とんど変化しない。このため、超音波伝搬時間Ｔu-d、
Ｔd-uを正確に計測できれば、できるほど矩形流路３２
を流れる流体の流量Ｑを正確に演算することができる。
本発明に基づく超音波伝搬時間計測方法を用いると、正
確に流速を計測することができ、さらに流量をも正確に
演算でき、高精度な超音波流量計を実現できる。

【００３８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
流量計測装置によれば次の効果が得られる。

【００３９】（１）一方の超音波送受信器の表面から超
音波が送信された時刻を起点とし、他方の超音波送受信
器の表面で前記超音波を受信した時刻を終点として、超
音波伝搬時間を計測するので、計測された超音波伝播時
間には純粋に超音波が流体中を伝播する時間のみが含ま
れることになり、超音波が音響整合層などの送受信器内
部を伝搬する時間などを含まないので、計測時間の精度
が向上する。

【００４０】（２）超音波送受信器を圧電性材料と音響
整合層とから構成し、バ−スト駆動した時に、（３／
８）周期印加直後を起点として超音波伝搬時間を計測す
るので、駆動電源の周波数から起点を求めるため回路構
成が簡単になる。また、このように起点を求めるので、
超音波伝搬時間の中に超音波送受信器内部を伝搬する時
間を含まないので、計測時間の精度が向上する。

【００４１】（３）超音波送受信器を圧電性材料と音響
整合層とから構成し、受信された電気的受信波形の（３
／８）周期以前を、終点として超音波伝搬時間を計測す
るので、計測された超音波伝搬時間の中に、超音波が送
受信器内部を伝搬する時間を含まないので、計測時間の
精度が向上する。

【００４２】（４）受信された電気的受信波形の最初の
極大振幅を示した時の（１／２）周期を基準として、順
次計測された波形を（１／２）周期づつ前へ、周期を推
測して、超音波伝搬時間の終点を推定するので、受信波
形に多少の雑音が有っても、確実に終点を推定すること
ができる。

【００４３】（５）受信された電気的受信波形の最初の
極大振幅を示した時の（１／２）周期から、計測された
波形の（１／２）周期が、順次前に等比級数的に並んで
いるとして、超音波伝搬時間の終点を推定するので、受
信波形に多少の雑音が有っても、確実に終点を推定する
ことができる。

【００４４】（６）受信された電気的受信波形の最初の
極大振幅を示した時の（１／２）周期から、計測された
波形の（１／２）周期が、順次前に等差級数的に並んで
いるとして、超音波伝搬時間の終点を推定するので、受
信波形に多少の雑音が有っても、確実に終点を推定する
ことができる。

【００４５】（７）受信された電気的受信波形の最初の
極大振幅を示した時の（１／２）周期から、計測された
波形の（１／２）周期が、順次前に等周期で並んでいる
として、超音波伝搬時間の終点を推定するので、受信波
形に多少の雑音が有っても、確実に終点を推定すること
ができる。

【００４６】（８）受信された電気的受信波形の最初の
極大振幅から、順次振幅の包絡線をたどり超音波伝搬時
間の終点を推定するので、受信波形に多少の雑音が有っ
ても、確実に終点を推定することができる。

【００４７】（９）受信側の超音波送受信器の反共振周
波数で、送信側の送受信器を駆動するので、受信波形の
周期が安定しているので、超音波伝搬時間の終点を容易
に推定することができる。

【００４８】（１０）単一の矩形波からなる駆動信号で
受信側の超音波送受信器を駆動し、残響振動から残響振
動周期を検出し、反共振周波数とするので、反共振周波
数を簡単に検出するのことができる。

【００４９】（１１）流路の上流と下流とに一対の超音
波送受信器を対向して設け超音波流量計を構成し、上流
側から下流側へ、下流側から上流側への伝搬時間を、上
述の超音波伝搬時間計測方法を用いて計測するので、高
精度な流量計測装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における超音波伝搬時間の測
定方法のブロック図

【図２】同測定方法における超音波送受信器の拡大断面
図

【図３】同測定方法における超音波送受信の波形図

【図４】本発明の実施例２の超音波伝搬時間の測定方法
における受信波形図

【図５】同測定方法における波数と周期との特性図

【図６】同測定方法における波数と周期との特性図

【図７】本発明の実施例３の超音波伝搬時間の測定方法
における受信波形図

【図８】本発明の実施例４の超音波伝搬時間の測定方法
における残響振動波形図

【図９】本発明の実施例５における超音波流量計測装置
を示す図

【図１０】従来の超音波流量計測装置における超音波伝
搬時間の測定法を説明する図

【符号の説明】

３ 送信側の超音波送受信器 ４ 受信側の超音波送受信器 ５ 圧電セラミック ６ 音響整合層 １８ 駆動波形 １９ 受信波形 ２４ 包絡線 ２５ 基準線 ２６ 交点 ２７ 駆動用単一パルス ２８ 残響振動波形 ２９ 流量計 ３０ 上流側の超音波送受信器 ３１ 下流側の超音波送受信器 ３２ 流路

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一対の超音波送受信器を対向して備え、一
   方の超音波送受信器の表面から超音波が送信された時刻
   を起点とし、他方の超音波送受信器の表面で前記超音波
   を受信した時刻を終点とする超音波伝搬時間の測定方
   法。
2. 【請求項２】一対の超音波送受信器を圧電性材料と音響
   整合層とから構成し、バ−スト駆動した時に、（３／
   ８）周期印加直後を起点とする請求項１記載の超音波伝
   搬時間の測定方法。
3. 【請求項３】一対の超音波送受信器を圧電性材料と音響
   整合層とから構成し、受信された電気的受信波形の（３
   ／８）周期以前を、終点とする請求項１記載の超音波伝
   搬時間の測定方法。
4. 【請求項４】受信された電気的受信波形の最初の極大振
   幅を示した時の（１／２）周期から、順次計測された波
   形を（１／２）周期づつ前へ、周期を推測し終点を推定
   する請求項３記載の超音波伝搬時間の測定方法。
5. 【請求項５】受信された電気的受信波形の最初の極大振
   幅を示した時の（１／２）周期から、計測された波形の
   （１／２）周期が、順次前に等比級数的に並んでいると
   して、終点を推定する請求項４記載の超音波伝搬時間の
   測定方法。
6. 【請求項６】受信された電気的受信波形の最初の極大振
   幅を示した時の（１／２）周期から、計測された波形の
   （１／２）周期が、順次前に等差級数的に並んでいると
   して、終点を推定する請求項４記載の超音波伝搬時間の
   測定方法。
7. 【請求項７】受信された電気的受信波形の最初の極大振
   幅を示した時の（１／２）周期から、計測された波形の
   （１／２）周期が、順次前に等周期で並んでいるとし
   て、終点を推定する請求項４記載の超音波伝搬時間測定
   方法。
8. 【請求項８】受信された電気的受信波形の最初の極大振
   幅から、順次振幅の包絡線をたどり終点を推定する請求
   項４記載の超音波伝搬時間の測定方法。
9. 【請求項９】受信側の超音波送受信器の反共振周波数
   で、送信側の送受信器を駆動する請求項１記載の超音波
   伝搬時間の測定方法。
10. 【請求項１０】１から数周期の駆動信号で受信側の超音
    波送受信器を駆動し、残響振動から残響振動周期を検出
    し、反共振周波数とする請求項９記載の超音波伝搬時間
    の測定方法。
11. 【請求項１１】流路の上流と下流とに一対の超音波送受
    信器を対向して設け、前記一対の超音波送受信器の、上
    流側から下流側へ、下流側から上流側への伝搬時間を請
    求項１記載の方法で計測し、その伝搬時間の差から流路
    を流れる流体の流量を演算する超音波流量計測装置。