JPS6123920A - 流速・流量測定装置およびその装置を備えた流体搬送管 - Google Patents
流速・流量測定装置およびその装置を備えた流体搬送管Info
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- JPS6123920A JPS6123920A JP14582784A JP14582784A JPS6123920A JP S6123920 A JPS6123920 A JP S6123920A JP 14582784 A JP14582784 A JP 14582784A JP 14582784 A JP14582784 A JP 14582784A JP S6123920 A JPS6123920 A JP S6123920A
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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
- G01F1/667—Arrangements of transducers for ultrasonic flowmeters; Circuits for operating ultrasonic flowmeters
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- 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】
〈発明の技術分野〉
本発明は、例えば超音波を利用して、流体の流速ないし
は流量を測定する流速・流量測定装置に関する。
は流量を測定する流速・流量測定装置に関する。
〈発明の背景〉
従来超音波を利用したこの種装置には、伝播時間差方式
およびドツプラ一方式の２種類が実用化されている。前
者の方式は、流体の流れに沿う方向と、流れに反する方
向とに超音波を発するとき、超音波の伝播時間に差が生
ずるのを利用して、流速や流量を求める方式であり、ま
た後者の方式は、流体中のごみ、泡等の混在物に超音波
を発するとき、その反射波との間にドツプラー効果が生
ずるのを利用して、流速や流量を求める方式である。と
ころが前者の伝播時間差方式の場合、流体中にごみ等の
混入物が存在すると、超音波の径路が妨害されるため、
流速・流量の測定が困難となり、一方後者のドツプラ一
方式の場合、流体中に混入物が混在しないと、反射波が
得られず、同様に流速・流量測定が困難となる。従って
これらの各方式は、流体中の混入物の有無によって、流
速・流量の測定可否やその精度が左右される。そこで近
年、混入物の有無とは無関係に流速・流量の測定が可能
な相関型の流速・流量測定装置が提案された。この相関
型の装置は、被測定流体中を伝播する超音波が流体中の
微粒子の存在や、流体の渦更には振動等により変調を受
けることに着目したものであり、この変調成分を復調し
、その流体の状態を一種の雑音性の信号として抽出する
方式である。
およびドツプラ一方式の２種類が実用化されている。前
者の方式は、流体の流れに沿う方向と、流れに反する方
向とに超音波を発するとき、超音波の伝播時間に差が生
ずるのを利用して、流速や流量を求める方式であり、ま
た後者の方式は、流体中のごみ、泡等の混在物に超音波
を発するとき、その反射波との間にドツプラー効果が生
ずるのを利用して、流速や流量を求める方式である。と
ころが前者の伝播時間差方式の場合、流体中にごみ等の
混入物が存在すると、超音波の径路が妨害されるため、
流速・流量の測定が困難となり、一方後者のドツプラ一
方式の場合、流体中に混入物が混在しないと、反射波が
得られず、同様に流速・流量測定が困難となる。従って
これらの各方式は、流体中の混入物の有無によって、流
速・流量の測定可否やその精度が左右される。そこで近
年、混入物の有無とは無関係に流速・流量の測定が可能
な相関型の流速・流量測定装置が提案された。この相関
型の装置は、被測定流体中を伝播する超音波が流体中の
微粒子の存在や、流体の渦更には振動等により変調を受
けることに着目したものであり、この変調成分を復調し
、その流体の状態を一種の雑音性の信号として抽出する
方式である。
第２図に示す従来あ相関型流速・流量測定装置は、流体
の流れ（図中、矢印で示す）と直交する方向に、超音波
を発する送信体ＩＡと、これを受信する受信体２Ａとを
対向配備し、更に一定距離り下流位置に同様の送信体Ｉ
Ｂおよび受信体２Ｂを配備したものであり、これら２地
点において前記雑音性の信号を抽出し、両信号の相関か
ら流体の流量や流量を測定している。
の流れ（図中、矢印で示す）と直交する方向に、超音波
を発する送信体ＩＡと、これを受信する受信体２Ａとを
対向配備し、更に一定距離り下流位置に同様の送信体Ｉ
Ｂおよび受信体２Ｂを配備したものであり、これら２地
点において前記雑音性の信号を抽出し、両信号の相関か
ら流体の流量や流量を測定している。
すなわち第２図において、流体の流速を■、２組の送受
信体間の距離をＬ、相関が最大となる時間を７とすると
、流速■はつきの０式で求めることができる。
信体間の距離をＬ、相関が最大となる時間を７とすると
、流速■はつきの０式で求めることができる。
Ｖ ＝ Ｌ ／ Ｔ ・・・・・・・・ ■ところ
が上記の相関型装置においては、前記雑音性信号の保存
性が乏しく、流体が距離り、）移動する間に流体の状態
がくずれ、信号／ＮＩＬターンが変化するという問題が
ある。このため一致しない信号相互間につき相関をとる
結果となり、十分な測定精度を得るのに、測定時間を長
く設定してデータを平均化する等の処置が必要である。
が上記の相関型装置においては、前記雑音性信号の保存
性が乏しく、流体が距離り、）移動する間に流体の状態
がくずれ、信号／ＮＩＬターンが変化するという問題が
ある。このため一致しない信号相互間につき相関をとる
結果となり、十分な測定精度を得るのに、測定時間を長
く設定してデータを平均化する等の処置が必要である。
〈発明の目的〉
本発明は、伝播時間差方式やドツプラ一方式のように液
体中の混入物の有無とは無関係に流速や流量の測定が可
能であり、かつ従来の相関型のものの欠点を改善した新
規な流速・流量測定装置を提供することを目的とする。
体中の混入物の有無とは無関係に流速や流量の測定が可
能であり、かつ従来の相関型のものの欠点を改善した新
規な流速・流量測定装置を提供することを目的とする。
〈発明の構成および効果〉
上記目的を達成するため、本発明では、例えば複数の受
信子を整列配置した状態の受信体を送信体と対向配備し
、各受信子を流速に比べて十分に速く切換えることによ
り、前記雑音性の信号の送受波を行なうよう構成した。
信子を整列配置した状態の受信体を送信体と対向配備し
、各受信子を流速に比べて十分に速く切換えることによ
り、前記雑音性の信号の送受波を行なうよう構成した。
本発明によれば、高速切換えて得た雑音性信号をもって
相関をとるから、相関されるべき信号の保存性が高く、
流速、流量測定を短時間かつ高精度で実施可能となった
。而も本発明の方式の場合、従前の伝播時間差方式やド
ツプラ一方式のように流体中の混入物の有無により測定
の可否やその精度が左右されることが全くない等、発明
目的を達成した顕著な効果を奏する。
相関をとるから、相関されるべき信号の保存性が高く、
流速、流量測定を短時間かつ高精度で実施可能となった
。而も本発明の方式の場合、従前の伝播時間差方式やド
ツプラ一方式のように流体中の混入物の有無により測定
の可否やその精度が左右されることが全くない等、発明
目的を達成した顕著な効果を奏する。
〈実施例の説明〉
第１図は本発明にかかる流速・流量測定装置を示す。図
示例の装置は、超音波を利用して、管９内を流れる流体
の流速や流量を測定するものであり、管９の外面には流
れと直交する方向に一対の超音波送信体１および受信体
２が対向配備されている。送信体１は超音波発振器３が
出力する高周波信号を超音波に変換し、これを管９内の
流体中へ投射する。この超音波は、流体中の微粒子の存
在や、流体の渦更には振動等によって振幅変調或いは位
相変調を受けつつ伝播され、前記受信体２に到達して受
波される。
示例の装置は、超音波を利用して、管９内を流れる流体
の流速や流量を測定するものであり、管９の外面には流
れと直交する方向に一対の超音波送信体１および受信体
２が対向配備されている。送信体１は超音波発振器３が
出力する高周波信号を超音波に変換し、これを管９内の
流体中へ投射する。この超音波は、流体中の微粒子の存
在や、流体の渦更には振動等によって振幅変調或いは位
相変調を受けつつ伝播され、前記受信体２に到達して受
波される。
本発明の受信体２は、複数の受信子２０．２０を流れの
方向に沿い整列配置して構成されており、各受信子２０
を切換回路４を用いて流れ方向へ順次切り換えて、変調
を受けた超音波を受信する。この切換操作はスキャニン
グと称され、その切換え速度は流速に比べて十分に速い
値に設定する。ここで受信体２の長さをし、受信体２を
構成する受信子２０の数をＮ、発振器４０ユミ出力する
切換回路４の切換信号の周波数をｆ□とすると、切換え
速度Ｖｓは、つぎの■式て与えられる。
方向に沿い整列配置して構成されており、各受信子２０
を切換回路４を用いて流れ方向へ順次切り換えて、変調
を受けた超音波を受信する。この切換操作はスキャニン
グと称され、その切換え速度は流速に比べて十分に速い
値に設定する。ここで受信体２の長さをし、受信体２を
構成する受信子２０の数をＮ、発振器４０ユミ出力する
切換回路４の切換信号の周波数をｆ□とすると、切換え
速度Ｖｓは、つぎの■式て与えられる。
前記の切換回路４は受信体２より取り込んだ超音波信号
を増幅回路４１を介して復調回路５へ出力する。この復
調回路５は前記変調成分を復調し、これを流体中の雑音
性信号■として検出するものである。この雑音性信号Ｉ
は、波形判別回路６および可変遅延回路７へ夫々送られ
、波形判別回路６は雑音性信号Ｉと遅延出力信号Ｊとの
位相差をチェックする。
を増幅回路４１を介して復調回路５へ出力する。この復
調回路５は前記変調成分を復調し、これを流体中の雑音
性信号■として検出するものである。この雑音性信号Ｉ
は、波形判別回路６および可変遅延回路７へ夫々送られ
、波形判別回路６は雑音性信号Ｉと遅延出力信号Ｊとの
位相差をチェックする。
前記可変遅延回路７は、例えばＢ Ｂ Ｄ （Ｂｕｃｋ
ｅｔＢｒｉｇａｄｅ Ｄｅｖｉｃｅ ）、ＣＣＤ （Ｃ
ｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等をもっ
て形成され、その段数を前記受信子数と同しＮとし、ま
た遅延量制御用のクロック周波数をｆ２とすれば、遅延
量Ｔはつぎの０式で表わされる。
ｅｔＢｒｉｇａｄｅ Ｄｅｖｉｃｅ ）、ＣＣＤ （Ｃ
ｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等をもっ
て形成され、その段数を前記受信子数と同しＮとし、ま
た遅延量制御用のクロック周波数をｆ２とすれば、遅延
量Ｔはつぎの０式で表わされる。
Ｔ＝−・・・・・・・■
波形判別回路６は、雑音性信号■をスキャニング周期毎
に観測し、前回のスキャンにかかる雑音性信号（可変遅
延回路７の出力に相当する）と今回のスキャンにかかる
雑音性信号（復調回路５の出力に相当する）とを比較し
、両者の波形が一致するか否かを判別する。尚スキャン
ニング周期とは、全ての受信子２０の切換えに要する時
間を指す。
に観測し、前回のスキャンにかかる雑音性信号（可変遅
延回路７の出力に相当する）と今回のスキャンにかかる
雑音性信号（復調回路５の出力に相当する）とを比較し
、両者の波形が一致するか否かを判別する。尚スキャン
ニング周期とは、全ての受信子２０の切換えに要する時
間を指す。
今復調回路５が出力する雑音性”信号■の波形をＳ （
ｔ）とすると、波形判別回路６において波形の一致が認
められる場合には、照合される信号波形間にはつぎの０
式が成立する。
ｔ）とすると、波形判別回路６において波形の一致が認
められる場合には、照合される信号波形間にはつぎの０
式が成立する。
そして前記■式およ゛ひ０式から、流速■はつきの０式
で与えられる。但しΔｆ：ｆ２−ｆｌである。
で与えられる。但しΔｆ：ｆ２−ｆｌである。
かくて波形判別回路６は２つの信号入力波形に位相差が
生じているとき、可変遅延回路７の遅延量を制御するク
ロック周波数１２を変化させて、両波形を一致させる。
生じているとき、可変遅延回路７の遅延量を制御するク
ロック周波数１２を変化させて、両波形を一致させる。
尚この場合、切換周波数１１を変化させても、波形の一
致を得ることかできる。そして波形判別回路６が一致判
別を行なったとき、演算回路８において、切換回路４の
切換え周波数ｆ１およびクロック周波数ｆ２をデータ入
力して、前記０式により流速■を求め、更に流速■に流
体の断面積を乗じて流量を算出する。
致を得ることかできる。そして波形判別回路６が一致判
別を行なったとき、演算回路８において、切換回路４の
切換え周波数ｆ１およびクロック周波数ｆ２をデータ入
力して、前記０式により流速■を求め、更に流速■に流
体の断面積を乗じて流量を算出する。
尚上記実施例は超音波を利用した流速・流量測定装置で
あるが、本発明は超音波に限らず、電磁波を用いる装置
にも適用実施できる。
あるが、本発明は超音波に限らず、電磁波を用いる装置
にも適用実施できる。
第１図は本発明にかかる流速・流量測定装置の原理およ
び回路構成を示すブロック図、第２図は従来例の構成を
示す説明図である。
び回路構成を示すブロック図、第２図は従来例の構成を
示す説明図である。
Claims (1)
- 超音波等の検出波を被測定流体中へ発して、流体より雑
音性の信号を検出すると共に、雑音性の信号の移動速度
に基づき、流体の流速、流量を測定する装置において、
被測定流体の流れと直交する方向に、前記検出波を送出
する送信手段と、これを受信する受信手段とを対向配備
し、送信手段、受信手段の少なくとも一方は、複数の送
信若しくは受信子を整列配置して構成すると共に、送信
若しくは受信子の集合体には各送信若しくは受信子を順
次切り換えて検出波の送受波を行なう切換回路を接続し
た流速・流量測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59145827A JPH0643908B2 (ja) | 1984-07-12 | 1984-07-12 | 流速・流量測定装置およびその装置を備えた流体搬送管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59145827A JPH0643908B2 (ja) | 1984-07-12 | 1984-07-12 | 流速・流量測定装置およびその装置を備えた流体搬送管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6123920A true JPS6123920A (ja) | 1986-02-01 |
| JPH0643908B2 JPH0643908B2 (ja) | 1994-06-08 |
Family
ID=15394035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59145827A Expired - Lifetime JPH0643908B2 (ja) | 1984-07-12 | 1984-07-12 | 流速・流量測定装置およびその装置を備えた流体搬送管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0643908B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7706986B2 (en) * | 2005-05-09 | 2010-04-27 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Apparatus for determining and/or monitoring volume and/or mass flow of a medium |
| CN112875261A (zh) * | 2021-02-02 | 2021-06-01 | 宁夏天地西北煤机有限公司 | 输送装置 |
-
1984
- 1984-07-12 JP JP59145827A patent/JPH0643908B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7706986B2 (en) * | 2005-05-09 | 2010-04-27 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Apparatus for determining and/or monitoring volume and/or mass flow of a medium |
| CN112875261A (zh) * | 2021-02-02 | 2021-06-01 | 宁夏天地西北煤机有限公司 | 输送装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0643908B2 (ja) | 1994-06-08 |
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