JPS60162925A - 超音波流量計 - Google Patents
超音波流量計Info
- Publication number
- JPS60162925A JPS60162925A JP59018873A JP1887384A JPS60162925A JP S60162925 A JPS60162925 A JP S60162925A JP 59018873 A JP59018873 A JP 59018873A JP 1887384 A JP1887384 A JP 1887384A JP S60162925 A JPS60162925 A JP S60162925A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oil
- correction
- correction coefficient
- temperature
- arithmetic
- Prior art date
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-
- 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
- G01F1/66—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 measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、１対の発受信器によυ測定流体の流れに対し
て順方向及び逆方向に放射された超音波の伝達時間差に
より、測定流体の流速又は流量を測定する超音波流量計
に関するものである。
て順方向及び逆方向に放射された超音波の伝達時間差に
より、測定流体の流速又は流量を測定する超音波流量計
に関するものである。
更に詳述すれば、本発明は、１つの配管に多くの種類の
油を、その種類ごとに時間を異にして流し、それぞれの
油の流量を測定し得る超音波流量計に関するものである
。
油を、その種類ごとに時間を異にして流し、それぞれの
油の流量を測定し得る超音波流量計に関するものである
。
第１図は従来より一般に使用されている従来例の構成説
明図である。
明図である。
図において、１は測定流体の流れる配管、２１゜２２は
管路１の外周面に設けられ、測定流体の流れ方向におい
てずらされて設けられた一対の超音波発・受信器〔以下
、総称する場合には「２」とする。〕である。２３．２
４は配管１に取付けられ超音披見受信器２１．２２をそ
れぞれ収納する収納箱であるＯＤは配管１の内径、θは
２つの発受信器２１及び２２を結ぶ線と配管１の断面と
がなす角、即ち、音波の測定流体から配管１への入射角
、■は被測定流体の流速である。
管路１の外周面に設けられ、測定流体の流れ方向におい
てずらされて設けられた一対の超音波発・受信器〔以下
、総称する場合には「２」とする。〕である。２３．２
４は配管１に取付けられ超音披見受信器２１．２２をそ
れぞれ収納する収納箱であるＯＤは配管１の内径、θは
２つの発受信器２１及び２２を結ぶ線と配管１の断面と
がなす角、即ち、音波の測定流体から配管１への入射角
、■は被測定流体の流速である。
超音波発受信器により発受信する超音波パルスが、流体
中を通過する場合に、流速によって生ずる１往復の時間
差を利用して流量Ｑをめることができる。流速Ｖによっ
て生ずる周波数差ΔＦは流量Ｑは流速×断面積によ請求
めることができるので、 で示される。この式は、たとえば、実開昭５５−４８６
８５号公報ページ４の式（３）に示されている。
中を通過する場合に、流速によって生ずる１往復の時間
差を利用して流量Ｑをめることができる。流速Ｖによっ
て生ずる周波数差ΔＦは流量Ｑは流速×断面積によ請求
めることができるので、 で示される。この式は、たとえば、実開昭５５−４８６
８５号公報ページ４の式（３）に示されている。
（２）式において、配管の内径わが一定で、がっ、入射
角θが一定であれば、周波数差ΔＦを測定することによ
シ、流量Ｑをめることができる。（す式における入射角
θは、一般に測定流体中の音速Ｃに関係する。流体が油
の場合油中の音速Ｃは、油の比重と温度によって変化す
ることが知られている。しだがって、入射角θは一般に
油の比重（油種ごとに異なる）と温度の関数となる。
角θが一定であれば、周波数差ΔＦを測定することによ
シ、流量Ｑをめることができる。（す式における入射角
θは、一般に測定流体中の音速Ｃに関係する。流体が油
の場合油中の音速Ｃは、油の比重と温度によって変化す
ることが知られている。しだがって、入射角θは一般に
油の比重（油種ごとに異なる）と温度の関数となる。
また、入射角θは、一般に音波が１つの物質から他の物
質へ伝播するとき、境界面で成立するスネルの屈折の法
則と超音披見・受信器間の距離に関する束縛条件から決
る。第１図中に示す記号を用いれば、 ０スネルの屈折の法則より ０束縛条件より Ｒｔａｎθ＋ｔｐ−ｔａｎ Ｉ９Ｐ＋ｔｓｔａｎθ５＝
−（４）ここで ＣＰ；配管１の肉厚中の音速 Ｃ８；収納箱２５．２４中の音速。
質へ伝播するとき、境界面で成立するスネルの屈折の法
則と超音披見・受信器間の距離に関する束縛条件から決
る。第１図中に示す記号を用いれば、 ０スネルの屈折の法則より ０束縛条件より Ｒｔａｎθ＋ｔｐ−ｔａｎ Ｉ９Ｐ＋ｔｓｔａｎθ５＝
−（４）ここで ＣＰ；配管１の肉厚中の音速 Ｃ８；収納箱２５．２４中の音速。
θＰ；音波の配管１の肉厚中での屈折角（３）
θ８；音波の発射角
Ｒ；配管１の内半径（＝−）
ｔｐ ＋配管の肉厚
ｔｓ；発・受信器Ｈ，２２から配管１表面までの垂直距
離。
離。
Ｌ：発・受信器２１．２２間の水平距離Ｒ，ｔｐＸｔＢ
、 Ｃｐ、 Ｃ８は配管１、収納箱２１．２２の形状、
材質から決る。Ｌを決定するとＣが一定であればθは一
定となる。
、 Ｃｐ、 Ｃ８は配管１、収納箱２１．２２の形状、
材質から決る。Ｌを決定するとＣが一定であればθは一
定となる。
このようなものにおいては、水あるいは、１種類の油の
みを測定する場合においては、流量計の目盛シを校正す
ることによシ水、あるいは、油の流量を測定することが
できる。
みを測定する場合においては、流量計の目盛シを校正す
ることによシ水、あるいは、油の流量を測定することが
できる。
しかしながら、同一配管内に、多くのＳ類の油を、その
種類ごとに時間を異にして流し、それぞれの油の流量を
測定する場合には、それぞれの油の比重が異なり、また
、時々刻々温度も変化するものとすると、測定流体中で
の、音速も変化することになる、そこで比重と温度とに
よるスパン補正が必要となる。
種類ごとに時間を異にして流し、それぞれの油の流量を
測定する場合には、それぞれの油の比重が異なり、また
、時々刻々温度も変化するものとすると、測定流体中で
の、音速も変化することになる、そこで比重と温度とに
よるスパン補正が必要となる。
（４）
したがって従来装置においては、このような場合には、
正しい流量を測定することができない。
正しい流量を測定することができない。
本発明は、この問題点を解決するものである。
本発明の目的は、スパンをオンライン補正出来る超音波
流量計を提供するにある。
流量計を提供するにある。
この目的を達成するために、測定流体の流れる配管と、
該配管の外周に設けられた二個の超音波発受信器とを具
備する超音波流量計において、測定流体の比重に基づき
測定流体の音速を演算する音速演算手段々、肢音速演算
手段により演算された測定流体の音速に基づき前記超音
波発受信器と配管と測定流体間に成立するスネルの法則
と二個の超音波発受信器の距離による束縛条件に基づき
音波が測定流体から配管への入射角を演算してスパン補
正係数を計算する補正係数計算手段と、該補正係数を測
定流体の測定結果に補正演算する補正演算手段とを具備
したことを特徴とする超音波流量計を構成したものであ
る。
該配管の外周に設けられた二個の超音波発受信器とを具
備する超音波流量計において、測定流体の比重に基づき
測定流体の音速を演算する音速演算手段々、肢音速演算
手段により演算された測定流体の音速に基づき前記超音
波発受信器と配管と測定流体間に成立するスネルの法則
と二個の超音波発受信器の距離による束縛条件に基づき
音波が測定流体から配管への入射角を演算してスパン補
正係数を計算する補正係数計算手段と、該補正係数を測
定流体の測定結果に補正演算する補正演算手段とを具備
したことを特徴とする超音波流量計を構成したものであ
る。
以下、実施例について説明する。
第２図は、本発明の一実施例の構成説明図である。
図において、第１図と同一記号は同一機能を示す０
以下、第１図と相違部分のみ説明する０３は発受信器２
１．２２の信号を受けてその信号を補正するスパン補正
器部である。スパン補正器部６は第３図に示す如く、比
重入力部３４．温度入力′ 部３２．音速演算手段３５
、補正係数計算手段３４、補正演算手段３５よりなる。
１．２２の信号を受けてその信号を補正するスパン補正
器部である。スパン補正器部６は第３図に示す如く、比
重入力部３４．温度入力′ 部３２．音速演算手段３５
、補正係数計算手段３４、補正演算手段３５よりなる。
比重入力部３１には測定流体の比重Ｇがマニュアルで入
力される。温度入力部３２にはマニュアルで、あるいは
、配管１に設けられた測温抵抗体Ｓからの温度信号Ｔが
入力される。４は、超音波発受信器２の信号を変換して
スパン補正器部３に加える変換器である。
力される。温度入力部３２にはマニュアルで、あるいは
、配管１に設けられた測温抵抗体Ｓからの温度信号Ｔが
入力される。４は、超音波発受信器２の信号を変換して
スパン補正器部３に加える変換器である。
以上の構成において、その動作を説明する。
１つの配管を利用して２種類以上の油を別々に流し、各
々の油種中で音速が大きく異なる場合の入射角θは、各
々の油種で異なる。今、ある１種類の油種について、流
量計の目盛りを校正し、同じ流量計を用いて別の油種の
同一流量を測定しても、入射角θが変るため指示値は一
般的に変る。
々の油種中で音速が大きく異なる場合の入射角θは、各
々の油種で異なる。今、ある１種類の油種について、流
量計の目盛りを校正し、同じ流量計を用いて別の油種の
同一流量を測定しても、入射角θが変るため指示値は一
般的に変る。
目盛り校正に使用した油（以下「基準油種」と称する。
）以外の油の流量に対する指示値を基準油種の指示値に
一致させるためには、スパン補正係数Ｋが必要となる。
一致させるためには、スパン補正係数Ｋが必要となる。
基準油種に対する入射角をθ。とじ、配管１に流量Ｑを
流したときの指示値は（２）式より油種Ｘの同一流量Ｑ
を流したときの周波数差ΔＦＸは、入射角をθえとして
、 この周波数差による流量計の指示値ＱＸは（６）式を（
５）式のΔＦへ代入して、 （７） 指示値ＱＸはＱとならなければならないので、スノくン
補正係数に′Ｉｒ、ＱＸに乗じて、Ｑと等しくするよう
にする。Ｑ−ＫＱＸから しだがって、θ。とθ工をめれば補正係数はまる。
流したときの指示値は（２）式より油種Ｘの同一流量Ｑ
を流したときの周波数差ΔＦＸは、入射角をθえとして
、 この周波数差による流量計の指示値ＱＸは（６）式を（
５）式のΔＦへ代入して、 （７） 指示値ＱＸはＱとならなければならないので、スノくン
補正係数に′Ｉｒ、ＱＸに乗じて、Ｑと等しくするよう
にする。Ｑ−ＫＱＸから しだがって、θ。とθ工をめれば補正係数はまる。
■ θ。をめる
基準油種中の音速Ｃ８、この場合は１３００ ｎ）／ｓ
とし、音速の配管１への入射角θ８、この場合は４５
°、とする。
とし、音速の配管１への入射角θ８、この場合は４５
°、とする。
前述の如く、Ｒ、ｔｐ 、ｔｓ ＋ Ｃｐ 、 Ｃｓは
一定、（３） （４）式より したがって Ｌｏ＝２ＣＲｔａｎθｏ＋ ｔｐ ｔａｎ １９ｐｏ
＋ ｔＢ ｔａｎθｓ′３０カよりり。が決定される。
一定、（３） （４）式より したがって Ｌｏ＝２ＣＲｔａｎθｏ＋ ｔｐ ｔａｎ １９ｐｏ
＋ ｔＢ ｔａｎθｓ′３０カよりり。が決定される。
■ θ工をめる。
（８）
測定しようとする油の比重を０１温度Ｔ（℃）とすると
、音速Ｃｘ（ｍ／ｓ ）は、下記の式よりめられる。
、音速Ｃｘ（ｍ／ｓ ）は、下記の式よりめられる。
ＣＸ＝ １７７９．４Ｇ−４，０（Ｔ−１５） −＋３
９．５ ０２（２）式は、たとえば オイル・アンド・
ガスジャーナル・１９８１年１１月５０号（ＯＩＬ ＆
ＧＡＳ ＪＯＵＲＮＡＴ。
９．５ ０２（２）式は、たとえば オイル・アンド・
ガスジャーナル・１９８１年１１月５０号（ＯＩＬ ＆
ＧＡＳ ＪＯＵＲＮＡＴ。
ＮＯＶ、３Ｑ、 ４９８１ ） Ｐ ８０−８９より導
かれる。
かれる。
この演算は、音速演算手段３３において演算される。
０埠式のＣｘとθカ式で計算したり。を用いて、（３）
、（４）式を解く。
、（４）式を解く。
この場合、θ８を適当に設定して０１ｌＩ、０４式をめ
、その結果を０！１式へ代入して、右辺と等しくなるか
をチェックし、等しくなければ、さらに、θ８を館えて
上記手順をくり返し００式を満足するθ８をめる。
、その結果を０！１式へ代入して、右辺と等しくなるか
をチェックし、等しくなければ、さらに、θ８を館えて
上記手順をくり返し００式を満足するθ８をめる。
以上によりめられた、θ。、θ工より
がめられる。
この計算は補正係数計算手段５４において計算される。
次に、（８）式から、測定流体の測定流量数にスパン補
正係数Ｋを乗じて真の流量Ｑをめる。
正係数Ｋを乗じて真の流量Ｑをめる。
Ｑ−ＫＱＸ 幅）
この計算は補正演算手段６５において演算される。
この結果、多くの種類の油を、その種類ごとに時間を異
にして流しても、スパンをオンラインで補正できるので
、それぞれの油の流量を正確に測定することができる。
にして流しても、スパンをオンラインで補正できるので
、それぞれの油の流量を正確に測定することができる。
なお、前述の実施例においては、音速Ｃｘは比重Ｇと測
定流体の温度Ｔよりめると説明したが、油種による比重
の差は、たとえば、０．旧オーダーで７あり、温度は数
度程度変化する。１だ、比重は温度の変化により変わる
ものであるから、油種を変える際に比重を設定し、測定
中の比重の変化は温度によるものと考えてよい。したが
って、油種変更時に比重を設定し、同一油種測定中は温
度のみでスパン補正が可能である。このようにすれば、
油種が一定の場合には好都合となる。
定流体の温度Ｔよりめると説明したが、油種による比重
の差は、たとえば、０．旧オーダーで７あり、温度は数
度程度変化する。１だ、比重は温度の変化により変わる
ものであるから、油種を変える際に比重を設定し、測定
中の比重の変化は温度によるものと考えてよい。したが
って、油種変更時に比重を設定し、同一油種測定中は温
度のみでスパン補正が可能である。このようにすれば、
油種が一定の場合には好都合となる。
以上訝、明したように、本発明は測定流体の温度から測
定流体の音速を音速演算手段において演算し、この演算
結果と、超音波発受信器と配管と測定流体間に成立する
スネルの法則と、二個の超音発受信器の距離による束縛
争件に基つき音波が測定流体から配管への入射角を演算
して補正係数を補正係数計算手段によって計算し、この
補正係数を測定流体の測定結果に補正演算手段において
スパン補正演算するようにした。
定流体の音速を音速演算手段において演算し、この演算
結果と、超音波発受信器と配管と測定流体間に成立する
スネルの法則と、二個の超音発受信器の距離による束縛
争件に基つき音波が測定流体から配管への入射角を演算
して補正係数を補正係数計算手段によって計算し、この
補正係数を測定流体の測定結果に補正演算手段において
スパン補正演算するようにした。
この結果、１つの配管を用いて、２種類以上の油を別々
に流し、その各々の流量をオンライン補正できる超音波
流量計を得ることができる。
に流し、その各々の流量をオンライン補正できる超音波
流量計を得ることができる。
（１１）
第１図は従来↓り一般に使用されている従来例の構成説
明図、第２図は本発明の一実施例の構成説明図、第３図
は第２図の要部構成説明図である。 １・・・配管、２１ 、２１・・・超音波発受信器、２
３．２４・・・収納箱、３・・・スパン補正器部、３１
・・・比重入力部、３２・・・温度入力部、５３・・・
音速演算手段、３４・・・補正係数計算手段、６５・・
・補正演算手段、Ｇ・・・比重、Ｔ・・・温度、Ｓ・・
・測温抵抗体、Ｑ・・・流量。 （１２） 諮２図 第３図
明図、第２図は本発明の一実施例の構成説明図、第３図
は第２図の要部構成説明図である。 １・・・配管、２１ 、２１・・・超音波発受信器、２
３．２４・・・収納箱、３・・・スパン補正器部、３１
・・・比重入力部、３２・・・温度入力部、５３・・・
音速演算手段、３４・・・補正係数計算手段、６５・・
・補正演算手段、Ｇ・・・比重、Ｔ・・・温度、Ｓ・・
・測温抵抗体、Ｑ・・・流量。 （１２） 諮２図 第３図
Claims (2)
- （１） 測定流体の流れる配管と、該配管の外周に設け
られた二個の超音波発受信器とを具備する超音波流量計
において、 測定流体の温度に基づき測定流体の音速を演算する音速
演算手段と、該音速演算手段によシ演算された測定流体
の音速に基づき前記超音波発受信器と配管と測定流体間
に成立するスネルの法則と二個の超音波発受信器の距離
による束縛条件に基づき音波が測定流体から配管へ入射
する入射角を演算して補正係数を計算する補正係数計算
手段と、該補正係数を測定流体の測定結果にスパン補正
演算する補正演算手段とを具備したことを特徴とする超
音波流量計 - （２） 音速演算手段において、測定流体の比重と温度
とによシ測定流体の音速を演算するようにしたことを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の超音波流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59018873A JPS60162925A (ja) | 1984-02-03 | 1984-02-03 | 超音波流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59018873A JPS60162925A (ja) | 1984-02-03 | 1984-02-03 | 超音波流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60162925A true JPS60162925A (ja) | 1985-08-24 |
| JPH0527048B2 JPH0527048B2 (ja) | 1993-04-20 |
Family
ID=11983658
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59018873A Granted JPS60162925A (ja) | 1984-02-03 | 1984-02-03 | 超音波流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60162925A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7409871B2 (en) * | 2006-03-16 | 2008-08-12 | Celerity, Inc. | Mass flow meter or controller with inclination sensor |
-
1984
- 1984-02-03 JP JP59018873A patent/JPS60162925A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7409871B2 (en) * | 2006-03-16 | 2008-08-12 | Celerity, Inc. | Mass flow meter or controller with inclination sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0527048B2 (ja) | 1993-04-20 |
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