JPS5892821A - 超音波流量計 - Google Patents
超音波流量計Info
- Publication number
- JPS5892821A JPS5892821A JP56190377A JP19037781A JPS5892821A JP S5892821 A JPS5892821 A JP S5892821A JP 56190377 A JP56190377 A JP 56190377A JP 19037781 A JP19037781 A JP 19037781A JP S5892821 A JPS5892821 A JP S5892821A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic
- wall
- magnetic field
- transmitters
- fluid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/56—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、電磁超音波を応用して金属管内を流れる流体
の流量を測定する超音波流量計に関するものであシ、更
に詳しくは、金属管内を流れる流体に対して超音波を発
生する送波器と、流体内を伝搬した超音波を受信する受
波器とを有し、超音波が流体粒子によって受ける影響を
利用して流量測定を行なう超音波流量針に関するもので
ある。
の流量を測定する超音波流量計に関するものであシ、更
に詳しくは、金属管内を流れる流体に対して超音波を発
生する送波器と、流体内を伝搬した超音波を受信する受
波器とを有し、超音波が流体粒子によって受ける影響を
利用して流量測定を行なう超音波流量針に関するもので
ある。
このような超音波流量計の従来例としては、超音波振動
子を利用した超音波送波器および受波器を流量測定を行
なう金属管の管壁に直接接触させ、超音波の発信と受信
を行ない流量測定を行なうものがあった。しかし、この
ような超音波流量針では、送波器と受波器が管壁に接触
しているため、流体が高温である等の原因により、管壁
が高温である場合には送波器と受波器が正常に作動せず
、流量測定が不可能であるという問題点があった。
子を利用した超音波送波器および受波器を流量測定を行
なう金属管の管壁に直接接触させ、超音波の発信と受信
を行ない流量測定を行なうものがあった。しかし、この
ような超音波流量針では、送波器と受波器が管壁に接触
しているため、流体が高温である等の原因により、管壁
が高温である場合には送波器と受波器が正常に作動せず
、流量測定が不可能であるという問題点があった。
本発明は上述したような問題点を除去する”ためになさ
れたもので、流量測定を行なう流体が流れる金属管の管
壁に送波器および受波器が非接触であっても流量測定を
行なうことができるようにすることにより、流体が高温
である等の原因により管壁が高温である場合にも送波器
と受波器が正常に作動し、流量測定が可能な超音波流量
計を実現することを目的としたものである。
れたもので、流量測定を行なう流体が流れる金属管の管
壁に送波器および受波器が非接触であっても流量測定を
行なうことができるようにすることにより、流体が高温
である等の原因により管壁が高温である場合にも送波器
と受波器が正常に作動し、流量測定が可能な超音波流量
計を実現することを目的としたものである。
第１図は、本発明にかかる超音波流量針の一実施例の構
成を示した図、第２図は第１図の超音波流量針の要部の
構成を示し九図である。
成を示した図、第２図は第１図の超音波流量針の要部の
構成を示し九図である。
第１図および第２図において、１は送波器であり、靜磁
界発生手段２およびドライバコイル５からなる。送波器
１け１□から１２で任意の数だけ設けられている。静磁
１界発生手段２において、２嘗は磁性体で構成され断面
が８字形のヨーク、２“°はヨーク２“に巻かれたコイ
ルである。なお、靜磁界発生手段２としては永久、磁石
を用”いてもよい。送波器１にはドライバコイル５に高
周波パルス電流を流す電流発生機構６が接続されている
。７は受波器であり、靜磁界発生手段８および検出コイ
ル１１からなる。受渡器７は７１から７−で送波器１と
同数だけ設けられている。靜磁界発生手段８におい８゛
はヨーク８°に巻かれたコイルである。なお、靜磁界発
生手段８としては永久磁石を用いてもよい。
界発生手段２およびドライバコイル５からなる。送波器
１け１□から１２で任意の数だけ設けられている。静磁
１界発生手段２において、２嘗は磁性体で構成され断面
が８字形のヨーク、２“°はヨーク２“に巻かれたコイ
ルである。なお、靜磁界発生手段２としては永久、磁石
を用”いてもよい。送波器１にはドライバコイル５に高
周波パルス電流を流す電流発生機構６が接続されている
。７は受波器であり、靜磁界発生手段８および検出コイ
ル１１からなる。受渡器７は７１から７−で送波器１と
同数だけ設けられている。靜磁界発生手段８におい８゛
はヨーク８°に巻かれたコイルである。なお、靜磁界発
生手段８としては永久磁石を用いてもよい。
受渡器７には検出コイ、ル１１で一検出した電圧を増幅
して超音波検出信号とする超音波検出機構１２が接続さ
れている。１３は金属材で構成された管壁で、内部を流
量測定すべき流体１４が流速Ｖで流れている。送波器１
および受波器７は、管壁１３を挾んで非接触に対向して
配置されている。１５は遅延回路テ、１５□〜１５ｎ−
□まで設けられ、それぞれの遅れ時間は異なる。これら
の遅延回路１５□〜１５ｎ−０は、各送波器１□〜１一
電流発生機構６との間にそれぞれ接続されている。１６
け信号処理回路であり、電流発生機構６と超音波検出機
構１２からの信号を受けて流体１４の流量を算出する。
して超音波検出信号とする超音波検出機構１２が接続さ
れている。１３は金属材で構成された管壁で、内部を流
量測定すべき流体１４が流速Ｖで流れている。送波器１
および受波器７は、管壁１３を挾んで非接触に対向して
配置されている。１５は遅延回路テ、１５□〜１５ｎ−
□まで設けられ、それぞれの遅れ時間は異なる。これら
の遅延回路１５□〜１５ｎ−０は、各送波器１□〜１一
電流発生機構６との間にそれぞれ接続されている。１６
け信号処理回路であり、電流発生機構６と超音波検出機
構１２からの信号を受けて流体１４の流量を算出する。
このような構成の超音波流量計において、超音波の発生
および検出は次のようにして行なわれる。
および検出は次のようにして行なわれる。
外部の回路（図示せず）Ｋよりコイル２・・およびｇｌ
＋を励磁して管壁１３内に破線矢印で示すような磁界Ｂ
ｌ、 Ｂ２を発生させておく。ここで、電流発生機構６
によりドライバコイル５に強い高周波のノくルス電流を
流すと、管壁１３内で電荷がＶ□、 Ｖ２の速度で移動
し、これにより渦電流が誘起される。速度Ｖの方向は紙
面の表から裏へ向かう方向であり、 − ｖ２はその逆方向である。このとき、渦電流は磁界Ｂ工
、Ｂ２と直角方向に実線矢印で示すような強い力わち超
音波が発生する。この超音波は、さらに流体１４内を球
面状に超音波ビームとなって伝搬する。
＋を励磁して管壁１３内に破線矢印で示すような磁界Ｂ
ｌ、 Ｂ２を発生させておく。ここで、電流発生機構６
によりドライバコイル５に強い高周波のノくルス電流を
流すと、管壁１３内で電荷がＶ□、 Ｖ２の速度で移動
し、これにより渦電流が誘起される。速度Ｖの方向は紙
面の表から裏へ向かう方向であり、 − ｖ２はその逆方向である。このとき、渦電流は磁界Ｂ工
、Ｂ２と直角方向に実線矢印で示すような強い力わち超
音波が発生する。この超音波は、さらに流体１４内を球
面状に超音波ビームとなって伝搬する。
流体１４内を伝搬した超音波は、受波器７が対向してい
る管壁１３に到達すると、管壁１３内に渦電流を誘起さ
せる。この渦電流の誘起による磁束変化から受波器７の
検出コイル１１は超音波を検出する。
る管壁１３に到達すると、管壁１３内に渦電流を誘起さ
せる。この渦電流の誘起による磁束変化から受波器７の
検出コイル１１は超音波を検出する。
このような超音波の発生および検出において、流量の測
定は次のようにして行なわれる。
定は次のようにして行なわれる。
１□〜１ｎにより管壁１３から超音波ビームが発生する
時刻はそれぞれ異なる。送波器１は１□から１ｎへいく
ほど管壁１３から超音波ビームが発生する時刻は遅れる
。ある時刻において、各送波器１１〜１ｎによって管壁
１３から発生したそれぞれの超音波ビームの先端に接す
る面すなわち包絡面１６を第３図に示す。第５図に示す
ように各超音波ビームの進行方向は、包絡面１６に直交
する方向で、しかも管壁１３このため、送波器１□〜１
ｎにより管壁１３から発生された超音波ビームは管壁１
３に対してθの角度をなす方向に進む。この超音波ビー
ムは流体１４の流体粒子によって反射され、受渡器７〜
７が対向し ｎ て配置されている管壁１３にθの角度をなして当たる。
時刻はそれぞれ異なる。送波器１は１□から１ｎへいく
ほど管壁１３から超音波ビームが発生する時刻は遅れる
。ある時刻において、各送波器１１〜１ｎによって管壁
１３から発生したそれぞれの超音波ビームの先端に接す
る面すなわち包絡面１６を第３図に示す。第５図に示す
ように各超音波ビームの進行方向は、包絡面１６に直交
する方向で、しかも管壁１３このため、送波器１□〜１
ｎにより管壁１３から発生された超音波ビームは管壁１
３に対してθの角度をなす方向に進む。この超音波ビー
ムは流体１４の流体粒子によって反射され、受渡器７〜
７が対向し ｎ て配置されている管壁１３にθの角度をなして当たる。
そして、超音波ビームは管壁１３内に渦電流を誘起する
ことにより受波器７１〜７ｎの検出コイルＵにより検出
される。超音波ビームは流体粒子によって反射されるこ
とによ沙、ドツプラー効果によって周波数が変化する。
ことにより受波器７１〜７ｎの検出コイルＵにより検出
される。超音波ビームは流体粒子によって反射されるこ
とによ沙、ドツプラー効果によって周波数が変化する。
ここで、送波器１１〜１ｎにより発生した超音波の送信
周波数をｆ、送信周波数ｆ、と受波器７１〜７ｎが受信
した超音波の周波数との差すなわちドツプラとなる。信
号処理回路１６は、送信周波数ｆ１ ドラプラーシフト
周波数ｆおよび超音波の伝搬速度Ｃの値を信号として受
け、上式から流速Ｖを算出し、さらに測定流量を求める
。
周波数をｆ、送信周波数ｆ、と受波器７１〜７ｎが受信
した超音波の周波数との差すなわちドツプラとなる。信
号処理回路１６は、送信周波数ｆ１ ドラプラーシフト
周波数ｆおよび超音波の伝搬速度Ｃの値を信号として受
け、上式から流速Ｖを算出し、さらに測定流量を求める
。
このよう々構成の超音波流量計によれば、送波器１□〜
１ｎおよび受波器７１〜７ｎが管壁１３に非接触である
ため、流体１４が高温である等の原因により管壁１３が
高温である場合にも送波器１□〜１ｎ、！：受波器７〜
７が正常に作動し流量測定を行なうことかで０ きる。
１ｎおよび受波器７１〜７ｎが管壁１３に非接触である
ため、流体１４が高温である等の原因により管壁１３が
高温である場合にも送波器１□〜１ｎ、！：受波器７〜
７が正常に作動し流量測定を行なうことかで０ きる。
なお 実施例では送波器から発生した超音波が流体内を
伝搬するときにドツプラー効果により受ける影響を利用
して流量測定を行なう場合について例示したが、これに
限らずパルス伝搬時間差法、位相差法あるいはシングア
ラウンド法を利用して流量測定を行なうものであってよ
い。
伝搬するときにドツプラー効果により受ける影響を利用
して流量測定を行なう場合について例示したが、これに
限らずパルス伝搬時間差法、位相差法あるいはシングア
ラウンド法を利用して流量測定を行なうものであってよ
い。
以上説明したように本発明によれば、流量測定を行なう
流体が流れる金属管の管壁に送波器および受波器が非接
触で、流体が高温である等の原因により管壁が高温であ
る場合にも送波器と受波器が正常に作動し、流量測定が
可能な超音波流量計を実現することができる。
流体が流れる金属管の管壁に送波器および受波器が非接
触で、流体が高温である等の原因により管壁が高温であ
る場合にも送波器と受波器が正常に作動し、流量測定が
可能な超音波流量計を実現することができる。
第１図は本発明にかかる超音波流量計の一実施例の構成
を示しだ図、＄２図は第１図の超音波流量計の要部の構
成を示した図、第３図は第１図の超音波流量計により流
体に発生された超音波ビームの包絡面を示した図である
。 １・・・送波器、２，８・・・静磁界発生手段、５・・
・ドライバコイル、７・・・受波器、１１・・・検出コ
イル、１３・・・管壁、１４・・・流体。 第 ｌ 図 夢 ３１２］ 茅 ２ 区 工 ／″
を示しだ図、＄２図は第１図の超音波流量計の要部の構
成を示した図、第３図は第１図の超音波流量計により流
体に発生された超音波ビームの包絡面を示した図である
。 １・・・送波器、２，８・・・静磁界発生手段、５・・
・ドライバコイル、７・・・受波器、１１・・・検出コ
イル、１３・・・管壁、１４・・・流体。 第 ｌ 図 夢 ３１２］ 茅 ２ 区 工 ／″
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 金属管内を流れる流体に対して超音波を発生する送波器
と、流体内を伝搬した超音波を受信する受信器とを有し
、超音波が流体粒子により受ける影響を利用して流量測
定を行なう超音波流量計において、 前配送波器が、前記金属管の管壁に靜磁界を発生する靜
磁界発生手段と、前記金属管の管壁に渦電流を誘起させ
前記靜磁界発生手段による靜磁界との相互作用により管
壁から超音波を発生させる４゜ ドライコイルとを有し、前記受波器が、前記金属管の管
壁に靜磁界を発生する靜磁界発生手段と、前記金属管の
管壁に渦電流が誘起したことによる磁束変化から超音波
を検出する検出コイルとを有る超音波流量針。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56190377A JPS5892821A (ja) | 1981-11-27 | 1981-11-27 | 超音波流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56190377A JPS5892821A (ja) | 1981-11-27 | 1981-11-27 | 超音波流量計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5892821A true JPS5892821A (ja) | 1983-06-02 |
Family
ID=16257159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56190377A Pending JPS5892821A (ja) | 1981-11-27 | 1981-11-27 | 超音波流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5892821A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01109255A (ja) * | 1987-09-24 | 1989-04-26 | Siemens Ag | 電磁式超音波変換法 |
| JP2015530595A (ja) * | 2012-10-01 | 2015-10-15 | ローゼン スイス アクチエンゲゼルシャフトＲｏｓｅｎ Ｓｗｉｓｓ ＡＧ | 音響流量計装置及び対象内の流量を測定するための方法 |
-
1981
- 1981-11-27 JP JP56190377A patent/JPS5892821A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01109255A (ja) * | 1987-09-24 | 1989-04-26 | Siemens Ag | 電磁式超音波変換法 |
| JP2015530595A (ja) * | 2012-10-01 | 2015-10-15 | ローゼン スイス アクチエンゲゼルシャフトＲｏｓｅｎ Ｓｗｉｓｓ ＡＧ | 音響流量計装置及び対象内の流量を測定するための方法 |
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