JPS61132823A - 超音波流量計 - Google Patents
超音波流量計Info
- Publication number
- JPS61132823A JPS61132823A JP59254148A JP25414884A JPS61132823A JP S61132823 A JPS61132823 A JP S61132823A JP 59254148 A JP59254148 A JP 59254148A JP 25414884 A JP25414884 A JP 25414884A JP S61132823 A JPS61132823 A JP S61132823A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flow tube
- ultrasonic
- fluid
- ring
- flow
- 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
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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
- G01F1/662—Constructional details
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- 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〕
本発明は流体中和超音波を伝搬させ、この超音波の伝搬
時間に基づいて流体の流量を測定する超音波流量計に関
する。
時間に基づいて流体の流量を測定する超音波流量計に関
する。
超音波を用いて流体流量を測定する超音波流量計は水中
伝搬時間が流速によって変化することを利用したもので
ある。
伝搬時間が流速によって変化することを利用したもので
ある。
第３図は従来の超音波流量計の原理図であり、第３図（
ａ）が側面図、第３図（ｂ）が第３図（ａ）のＡ −Ａ
’線に沿う正面断面図である。第３図において、１は流
体が流れている流管、５，５′および５“は超音波な流
管１の中心軸１ａＫ対して所定の角度で流体中に入射さ
せるための楔、６，６′および６“はそれぞれ電気音響
変換機能および音響電気変換機能を有する振動子である
。
ａ）が側面図、第３図（ｂ）が第３図（ａ）のＡ −Ａ
’線に沿う正面断面図である。第３図において、１は流
体が流れている流管、５，５′および５“は超音波な流
管１の中心軸１ａＫ対して所定の角度で流体中に入射さ
せるための楔、６，６′および６“はそれぞれ電気音響
変換機能および音響電気変換機能を有する振動子である
。
かかる従来の超音波流量計の動作を説明すると、まず、
振動子６に加えられた電気信号は超音波信号に変換され
て流体中を伝搬し、振動子６“または６’に到達し、再
び電気信号に変換されて出力される。この超音波信号の
流体の流れる方向■への伝搬が所定回数行なわれると、
今度は振動子６′または６“に電気信号が加えられる。
振動子６に加えられた電気信号は超音波信号に変換され
て流体中を伝搬し、振動子６“または６’に到達し、再
び電気信号に変換されて出力される。この超音波信号の
流体の流れる方向■への伝搬が所定回数行なわれると、
今度は振動子６′または６“に電気信号が加えられる。
この電気信号は超音波信号に変換されて流体中を伝搬し
、振動子乙に到達し、電気信号に変換されて出力される
。
、振動子乙に到達し、電気信号に変換されて出力される
。
超音波信号の流体の流れる方向■と逆方向への伝搬も所
定回数行なわれる。流体の流れる方向Ｖおよび逆方向へ
の超音波信号の伝搬時間の差、該伝搬時間の逆数に対応
した周波数の差あるいは送信信号と受信信号の位相差に
基づいて流量が測定される。
定回数行なわれる。流体の流れる方向Ｖおよび逆方向へ
の超音波信号の伝搬時間の差、該伝搬時間の逆数に対応
した周波数の差あるいは送信信号と受信信号の位相差に
基づいて流量が測定される。
ところで、振動子６．６’、６”は流管１の断面の一つ
の直径上に配設された１ｍ！ ５ 、５’ 、 ５“に
取り付けられているので、この振動子６．６’、６“か
ら送出される超音波は流管１の断面の一つの直径上を伝
搬することになる。したがって、この超音波の伝搬によ
って得られる流速はあくまでも一つの直径上の平均値で
あり、流管１の断面全体の平均値ではない。しかし、流
管１に流れる流体の流速はその位置によって異なるので
、従来の超音波流量計によって測定される流速は大きな
誤差を含んでおり、正確な流量を得られないという問題
があつにし、かつ振動子６と６′あるいは振動子６と６
″の取付間隔を正確にしていたが、配管上の制約および
取付けに手間がかかるという問題があった。
の直径上に配設された１ｍ！ ５ 、５’ 、 ５“に
取り付けられているので、この振動子６．６’、６“か
ら送出される超音波は流管１の断面の一つの直径上を伝
搬することになる。したがって、この超音波の伝搬によ
って得られる流速はあくまでも一つの直径上の平均値で
あり、流管１の断面全体の平均値ではない。しかし、流
管１に流れる流体の流速はその位置によって異なるので
、従来の超音波流量計によって測定される流速は大きな
誤差を含んでおり、正確な流量を得られないという問題
があつにし、かつ振動子６と６′あるいは振動子６と６
″の取付間隔を正確にしていたが、配管上の制約および
取付けに手間がかかるという問題があった。
本発明は上記問題点を解決する目的でなされたもので、
流管の全域にわたる流速の平均値を測定し、正確な流量
を算出できる超音波流量計を提供するものである。
流管の全域にわたる流速の平均値を測定し、正確な流量
を算出できる超音波流量計を提供するものである。
そこで本発明では、所定周波数の電気信号を加えること
によって振動して、流体中に超音波信号を送信し、かつ
超音波信号を受信することによって振動して該超音波信
号に対応する電気信号を出力する振動子として、中空部
分の内径が流管の内径にほぼ等しい大きさであるリング
状振動子を用い、このリング状振動子一対を、音響的絶
縁材を介して、該リング、状振動子の中心軸が前記流管
の中心軸に一致するように適宜の間隔をおいて取り付け
た超音波流量計を構成する。
によって振動して、流体中に超音波信号を送信し、かつ
超音波信号を受信することによって振動して該超音波信
号に対応する電気信号を出力する振動子として、中空部
分の内径が流管の内径にほぼ等しい大きさであるリング
状振動子を用い、このリング状振動子一対を、音響的絶
縁材を介して、該リング、状振動子の中心軸が前記流管
の中心軸に一致するように適宜の間隔をおいて取り付け
た超音波流量計を構成する。
上記構成の超音波流量計は、一方のリング状振動子が所
定周波数の電気信号を加えられると流体が流れる流管の
軸方向に沿って超音波を発信し、他方のリング状振動子
が一方の振動子から送信された超音波を受信すると、受
信した超音波に対応する電気信号を出力する。そして、
この超音波の送信および受信をそれぞれ一方および他方
のリング状振動子に交互に行なわせ、超音波信号の伝搬
時間に基づいて流管を流れる流体の流速、さらには流量
を得るものである。
定周波数の電気信号を加えられると流体が流れる流管の
軸方向に沿って超音波を発信し、他方のリング状振動子
が一方の振動子から送信された超音波を受信すると、受
信した超音波に対応する電気信号を出力する。そして、
この超音波の送信および受信をそれぞれ一方および他方
のリング状振動子に交互に行なわせ、超音波信号の伝搬
時間に基づいて流管を流れる流体の流速、さらには流量
を得るものである。
以下、本発明の一実施例を添付図面を参照して詳細に説
明する。
明する。
第１図は本発明に係る超音波流量計の特徴的な部分の概
略図であり、第１図（ａ）が側面図、第１図（ｂ）が第
１図（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った正面断面図である。第
１図において、１は流・体が矢印■方向に流れる流管、
２および２′はリング状振動子、４および４′は音響的
絶縁材である。
略図であり、第１図（ａ）が側面図、第１図（ｂ）が第
１図（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った正面断面図である。第
１図において、１は流・体が矢印■方向に流れる流管、
２および２′はリング状振動子、４および４′は音響的
絶縁材である。
リング状振動子２および２′はそれぞれその中心軸が流
管１の中心軸１ａに一致するように適宜の間隔をおいて
流管１に取り付けられており、第１図（ｂ）Ｋ示すよう
にそれぞれ中空部分が流管１の内径とほば同じ大きさで
あり、かつそれぞれ環状部分が流管１の肉厚以上の幅を
有している。
管１の中心軸１ａに一致するように適宜の間隔をおいて
流管１に取り付けられており、第１図（ｂ）Ｋ示すよう
にそれぞれ中空部分が流管１の内径とほば同じ大きさで
あり、かつそれぞれ環状部分が流管１の肉厚以上の幅を
有している。
また、このリング状振動子２および２′は所定周波数の
電気信号が加えられると、半径方向く振動し、流管１の
中心軸１ａを対称軸として流管全体にわたり該中心軸方
向に超音波信号を送出し、また超音波信号が中空部分を
通ると振動し、該超音波信号〈対応する電気信号を出力
する。
電気信号が加えられると、半径方向く振動し、流管１の
中心軸１ａを対称軸として流管全体にわたり該中心軸方
向に超音波信号を送出し、また超音波信号が中空部分を
通ると振動し、該超音波信号〈対応する電気信号を出力
する。
上記リング状振動子２および２′を備えた超音波流量計
の動作を説明すると、まず送信回路（図示せず）から出
力された所定周波数の電気信号はリング状振動子２に入
力され、超音波信号として流体中を矢印■方向に伝搬し
てリング状振動子２′に到達し、さらに該リング状振動
子２′によって電気信号に変換され、受信回路（図示せ
ず）に入力される。この超音波信号の矢印■方向の伝搬
が所定回数行なわれると、今度は送信回路から出力され
た電気信号はリング状振動子２′に入力され、超音波信
号として流体中を矢印■方向と逆方向に伝搬してリング
状振動子２に到達し、さらに該リング状振動子２によっ
て電気信号に変換され、受信回路に入力される。この超
音波信号の矢印■方向と逆方向の伝搬が所定回数行なわ
れると、信号処理回路（図示せず）は超音波信号の矢印
■方向への伝搬時間と超音波信号の矢印Ｖ方向と逆方向
への伝搬時間の差、両伝搬時間の逆数に対応した周波数
の差または送信回路の送信信号と受信回路の受信信号の
位相差に基づいて流体の流速さら・には流体の流量を算
出する。
の動作を説明すると、まず送信回路（図示せず）から出
力された所定周波数の電気信号はリング状振動子２に入
力され、超音波信号として流体中を矢印■方向に伝搬し
てリング状振動子２′に到達し、さらに該リング状振動
子２′によって電気信号に変換され、受信回路（図示せ
ず）に入力される。この超音波信号の矢印■方向の伝搬
が所定回数行なわれると、今度は送信回路から出力され
た電気信号はリング状振動子２′に入力され、超音波信
号として流体中を矢印■方向と逆方向に伝搬してリング
状振動子２に到達し、さらに該リング状振動子２によっ
て電気信号に変換され、受信回路に入力される。この超
音波信号の矢印■方向と逆方向の伝搬が所定回数行なわ
れると、信号処理回路（図示せず）は超音波信号の矢印
■方向への伝搬時間と超音波信号の矢印Ｖ方向と逆方向
への伝搬時間の差、両伝搬時間の逆数に対応した周波数
の差または送信回路の送信信号と受信回路の受信信号の
位相差に基づいて流体の流速さら・には流体の流量を算
出する。
なお、超音波信号は流体の流速および流量の算出方法に
応じて、パルス状、バースト状または連、 続波のい
ずれかとする。
応じて、パルス状、バースト状または連、 続波のい
ずれかとする。
第２図は本発明に係る超音波流量計の他の実施例を示す
概略図であり、＠２図（ａ）が側面図、第２図Φ）が第
２図（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った正面断面図である。な
お、第２図において第１図と同様の機能な果たす部分に
ついては同一の符号を付し、その説明は省略する。
概略図であり、＠２図（ａ）が側面図、第２図Φ）が第
２図（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った正面断面図である。な
お、第２図において第１図と同様の機能な果たす部分に
ついては同一の符号を付し、その説明は省略する。
本実施例は、第１図に示した超音波、流量計ではリング
状振動子２，２′が直接流体に接触する接液構造である
のに対し、保護材７および７′をリング状振動子２およ
び２′にそれぞれ取り付けることによってリング状振動
子２，２１が直接流体に接しないようにしたものである
。保護材７，７′を取り付けることにより、流体とリン
グ状振動子２゜２１どの電気的絶縁を保ち、リング状振
動子２，２′を機械的な衝撃から保護し、さらにリング
状振動子２，２′を腐蝕性流体から保護することができ
る。
状振動子２，２′が直接流体に接触する接液構造である
のに対し、保護材７および７′をリング状振動子２およ
び２′にそれぞれ取り付けることによってリング状振動
子２，２１が直接流体に接しないようにしたものである
。保護材７，７′を取り付けることにより、流体とリン
グ状振動子２゜２１どの電気的絶縁を保ち、リング状振
動子２，２′を機械的な衝撃から保護し、さらにリング
状振動子２，２′を腐蝕性流体から保護することができ
る。
以上説明したよ５に本発明によれば、中空部分の径が円
管状流管の内径にほぼ等しいリング状振動子一対を、音
響的絶縁材を介して、該リング状振動子の中心軸・が前
記流管の中心軸に一致するように適宜の間隔をおいて取
り付けること（より、該リング状振動子から送出された
超音波が流管の へ全体にわたケ、該流管の軸方向
に伝搬するので、この超音波の伝搬時間によって得られ
る流体の流速および流量は誤差がほとんどない流管全体
の平均値であるという効果を得る。
管状流管の内径にほぼ等しいリング状振動子一対を、音
響的絶縁材を介して、該リング状振動子の中心軸・が前
記流管の中心軸に一致するように適宜の間隔をおいて取
り付けること（より、該リング状振動子から送出された
超音波が流管の へ全体にわたケ、該流管の軸方向
に伝搬するので、この超音波の伝搬時間によって得られ
る流体の流速および流量は誤差がほとんどない流管全体
の平均値であるという効果を得る。
第１図は本発明忙係る超音波流量計の特徴的な部分の概
略図、第２図は本発明に係る超音波流量計の他の実施例
を示す概略図（第３図は従来の超音波流量計の概略図で
ある。 １・・・流管、２・・・リング状振動子、４・・・音響
的絶縁材、５・・・楔、６・・・振動子、７・・・保護
材。 代理人 弁理士 木 村 三 朗 １、事件の表示 特願昭５９−２５４１４８号４０代理
人 ６、補正の対象 明細書の「発明の名称」、「特許請求
の範囲」、「発明の詳細な説明」および［図面の簡単な
説（１） 明細書の発明の名称「超音波流量計」を、
「超音波流体測定装置」に訂正する。 （２）明細書の特許請求の範囲を別紙の通り訂正する。 （３） 明細書第１頁第１７行の「ｆＬ体中に・・・
」から第１９行の「・・・に関する。」を、「超音波流
体測定装置に関し、特に流体中に超音ａ、を伝搬させ、
この超音波の伝搬時間に基づいて流体の流速または流ｔ
ｔ−測定する超音波流速計または超音波流量計の振動子
およびその取付構造に関する。」に訂正する。 （４）明細薔第４頁第６行の「シ、正鑵な流量を算出で
きるｌＩ！ｉ音波流量計」を、「でき、または工種な流
量を測定できる超音波流量測定装置」に訂正する。 （５） 明細薔第４頁第９行の「所定周波数の」を、
「所定の」に訂正する。 （６）明細書第４頁第１８行の「超音波計量計」を、「
起ｆ反流体測定装置」に訂正する。 （力 明細書第１頁第１７行の「超音波流量計」を、「
超音波流体測定装置」に訂正する。 （８） 明細書第５頁第１行の「所定周波数の」を、
「所定の」に訂正する。 （９） 明則書第５頁５ｇ８行の「さらに」を、「ま
た」に訂正する。 （至）明細書第５頁第１６行の「超音波流量計」を、「
超音波流体測定装置の一つである超音波流量計」に訂正
する。 （ｌ］）明細書第６頁第６行の「周及数」ｔ−削除する
。 （６）明細書第６頁第１３行の「所定周波数の」を、「
所定の」に訂正する。 （至）明細書第７頁第１，５行の「超音波流量計」を、
「超音波流体測定装置の一つでめる超ｆ彼流盆計」に訂
正する。 α◆ 明細書第８頁第１０行の「できる。」ヲ「できる
。なお、本実施例では超音波流量計について説明したが
、超音波流速計であっても同様である。 叫 明細書第９頁第３行の「超音波流量計」を、「超音
波流体測定装置の一つである超音波流量計」に訂正する
。 （ト）明細書第９頁第４行の「本発明に係る」を、「本
発明に係る超音波流体測定装置の一つである」に訂正す
る。 特許請求の範囲 所定の電気信号を加えることによって超音波信号を出力
し、超音波信号を受信することによって該超音波信号に
対応する電気信号を出力する振動子を流管の軸方向に適
宜の間隔をおいて取り付けた超音波流体測定装置におい
て、中空部分の径が前記流管の内径にほぼ等しいリング
状振動子一対を、音響的絶縁材を介して、該リング状振
動子の中心軸が前記流管の中心軸に一致するように適宜
の間隔をおいて取り付けたことを特徴とする超音波流体
測定装置。
略図、第２図は本発明に係る超音波流量計の他の実施例
を示す概略図（第３図は従来の超音波流量計の概略図で
ある。 １・・・流管、２・・・リング状振動子、４・・・音響
的絶縁材、５・・・楔、６・・・振動子、７・・・保護
材。 代理人 弁理士 木 村 三 朗 １、事件の表示 特願昭５９−２５４１４８号４０代理
人 ６、補正の対象 明細書の「発明の名称」、「特許請求
の範囲」、「発明の詳細な説明」および［図面の簡単な
説（１） 明細書の発明の名称「超音波流量計」を、
「超音波流体測定装置」に訂正する。 （２）明細書の特許請求の範囲を別紙の通り訂正する。 （３） 明細書第１頁第１７行の「ｆＬ体中に・・・
」から第１９行の「・・・に関する。」を、「超音波流
体測定装置に関し、特に流体中に超音ａ、を伝搬させ、
この超音波の伝搬時間に基づいて流体の流速または流ｔ
ｔ−測定する超音波流速計または超音波流量計の振動子
およびその取付構造に関する。」に訂正する。 （４）明細薔第４頁第６行の「シ、正鑵な流量を算出で
きるｌＩ！ｉ音波流量計」を、「でき、または工種な流
量を測定できる超音波流量測定装置」に訂正する。 （５） 明細薔第４頁第９行の「所定周波数の」を、
「所定の」に訂正する。 （６）明細書第４頁第１８行の「超音波計量計」を、「
起ｆ反流体測定装置」に訂正する。 （力 明細書第１頁第１７行の「超音波流量計」を、「
超音波流体測定装置」に訂正する。 （８） 明細書第５頁第１行の「所定周波数の」を、
「所定の」に訂正する。 （９） 明則書第５頁５ｇ８行の「さらに」を、「ま
た」に訂正する。 （至）明細書第５頁第１６行の「超音波流量計」を、「
超音波流体測定装置の一つである超音波流量計」に訂正
する。 （ｌ］）明細書第６頁第６行の「周及数」ｔ−削除する
。 （６）明細書第６頁第１３行の「所定周波数の」を、「
所定の」に訂正する。 （至）明細書第７頁第１，５行の「超音波流量計」を、
「超音波流体測定装置の一つでめる超ｆ彼流盆計」に訂
正する。 α◆ 明細書第８頁第１０行の「できる。」ヲ「できる
。なお、本実施例では超音波流量計について説明したが
、超音波流速計であっても同様である。 叫 明細書第９頁第３行の「超音波流量計」を、「超音
波流体測定装置の一つである超音波流量計」に訂正する
。 （ト）明細書第９頁第４行の「本発明に係る」を、「本
発明に係る超音波流体測定装置の一つである」に訂正す
る。 特許請求の範囲 所定の電気信号を加えることによって超音波信号を出力
し、超音波信号を受信することによって該超音波信号に
対応する電気信号を出力する振動子を流管の軸方向に適
宜の間隔をおいて取り付けた超音波流体測定装置におい
て、中空部分の径が前記流管の内径にほぼ等しいリング
状振動子一対を、音響的絶縁材を介して、該リング状振
動子の中心軸が前記流管の中心軸に一致するように適宜
の間隔をおいて取り付けたことを特徴とする超音波流体
測定装置。
Claims (1)
- 所定周波数の電気信号を加えることによつて振動して、
超音波信号を送信し、超音波信号を受信することによつ
て振動して、該超音波信号に対応する電気信号を出力す
る振動子を流管の軸方向に適宜の間隔をおいて取り付け
た超音波流量計において、中空部分の径が前記流管の内
径にほぼ等しいリング状振動子一対を、音響的絶縁材を
介して、該リング状振動子の中心軸が前記流管の中心軸
に一致するように適宜の間隔をおいて取り付けたことを
特徴とする超音波流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59254148A JPS61132823A (ja) | 1984-12-03 | 1984-12-03 | 超音波流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59254148A JPS61132823A (ja) | 1984-12-03 | 1984-12-03 | 超音波流量計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61132823A true JPS61132823A (ja) | 1986-06-20 |
Family
ID=17260889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59254148A Pending JPS61132823A (ja) | 1984-12-03 | 1984-12-03 | 超音波流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61132823A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5131279A (en) * | 1990-05-19 | 1992-07-21 | Flowtec Ag | Sensing element for an ultrasonic volumetric flowmeter |
| WO1998044318A1 (de) * | 1997-04-01 | 1998-10-08 | Elster Produktion Gmbh | Ultraschalldurchflussmesser in kompakter bauform |
| US5970269A (en) * | 1997-07-18 | 1999-10-19 | Olympus Optical Co., Ltd. | Camera with low-friction elastic insert on cover |
| DE4341542C2 (de) * | 1993-12-07 | 2003-04-17 | Abb Patent Gmbh | Durchflussmessvorrichtung |
| GB2400439A (en) * | 2003-04-10 | 2004-10-13 | Univ Cranfield | Ultrasonic flowmeter with flush mounting ring shaped transducers for propagating axisymmetric waves along a flowtube |
| US6978683B2 (en) | 2003-06-20 | 2005-12-27 | Surpass Industry Co., Ltd. | Ultrasonic flow meter |
| US7069793B2 (en) | 2003-11-11 | 2006-07-04 | Kaijo Sonic Corporation | Ultrasonic flow meter and ultrasonic sensor |
-
1984
- 1984-12-03 JP JP59254148A patent/JPS61132823A/ja active Pending
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