JPS6249566B2 - - Google Patents
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- JPS6249566B2 JPS6249566B2 JP53029387A JP2938778A JPS6249566B2 JP S6249566 B2 JPS6249566 B2 JP S6249566B2 JP 53029387 A JP53029387 A JP 53029387A JP 2938778 A JP2938778 A JP 2938778A JP S6249566 B2 JPS6249566 B2 JP S6249566B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は超音波を用いて流体の流量を測定する
超音波流量計に係り、特に流体中に超音波を発射
して気泡を発生させてドツプラ効果により流体の
流量を測定する超音波流量計に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an ultrasonic flow meter that measures the flow rate of a fluid using ultrasonic waves. Concerning an ultrasonic flowmeter for measurement.
従来の超音波流量計は、超音波発信素子から超
音波ビームを発射して流体と一諸に流れている固
形浮遊物にあて、その浮遊物から反射してくる超
音波の周波数を測定して流体の流速を知り、これ
を適宜信号処理して流体の流量を測定している。
即ち、この流量計は、超音波をSS（Suspendend
Solid）にあてた後ドツプラ効果を利用して流体
の流量を測定している。 Conventional ultrasonic flowmeters emit an ultrasonic beam from an ultrasonic transmitting element to solid floating objects flowing together with the fluid, and measure the frequency of the ultrasonic waves reflected from the floating objects. The flow rate of the fluid is measured by knowing the flow rate of the fluid and processing this signal appropriately.
In other words, this flowmeter transmits ultrasonic waves to SS (Suspend
The Doppler effect is used to measure the flow rate of the fluid.
以上のように従来の超音波流量計では、流体に
SSの如き浮遊物が存在していなければならず、
しかもSSが10mg／程度以上含有していなけれ
ば測定できなかつた。従つて、例えば浄水、にご
りのない河川水、湖水等の清水や海水の測定は不
可能である。 As mentioned above, conventional ultrasonic flowmeters
Floating objects such as SS must exist,
Furthermore, measurement could not be performed unless SS contained approximately 10 mg/or more. Therefore, it is impossible to measure clean water, clear water such as river water, lake water, etc., or seawater.
本発明は以上の点にかんがみてなされたもの
で、超音波を流体に発射してキヤビテーシヨン現
象により気泡を発生させ、この気泡からドツプラ
効果により流量を測定するようにし、これにより
SSの如き浮遊物を含有しない流体でも正確に流
量を測定する超音波流量計を提供するものであ
る。 The present invention has been made in view of the above points. Ultrasonic waves are emitted into a fluid to generate bubbles by cavitation phenomenon, and the flow rate is measured from the bubbles by the Doppler effect.
The present invention provides an ultrasonic flowmeter that accurately measures the flow rate even of fluids that do not contain suspended matter, such as SS.
以下、本発明の実施例について図面を参照して
説明する。第１図は超音波流量計の一構成例であ
つて１０は流体を流通する流体流通管路である。
この管路１０を流通する流体は例えばSSの如き
浮遊物を含有しないもの、又は固形含有量の少な
いもの、固形含有物が時々とだえるもの等があ
る。１１は流体中に含有する固形物である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example of the configuration of an ultrasonic flowmeter, and numeral 10 indicates a fluid flow pipe through which fluid flows.
The fluid flowing through this conduit 10 may be one that does not contain suspended matter such as SS, or one that has a low solid content, or one in which the solid content sometimes stagnates. 11 is a solid substance contained in the fluid.
而して、このような流体を流通する流体流通管
路１０にあつて、その管路１０の外壁部に強力な
超音波を発生する超音波発生装置１２を取り付
け、この装置１２で発生した超音波を流体にあて
てキヤビテーシヨン（Cavitation）現象を起し気
泡１３を形成する。一方、超音波発生装置１２よ
り下流側に位置して管路一側部に超音波を発生す
る発信子１４を、管路他側部に超音波のあたつた
気泡１３より反射する超音波の周波数を受信する
受信子１５を取着している。これら発信子１４お
よび受信子１５は例えば下流側に多少傾け、かつ
発信子１４、受信子１５の中心軸線が流体流通管
路１０のほぼ中央部で交叉するように取着する。
１２ａは超音波発生装置であつて流体の流れ方向
が反対となつて発信子１４および受信子１５より
上流側になつた時に使用するものである。 In the fluid distribution pipe 10 through which such a fluid flows, an ultrasonic generator 12 that generates strong ultrasonic waves is attached to the outer wall of the pipe 10, and the ultrasonic wave generated by this device 12 is attached to the outer wall of the pipe 10. A cavitation phenomenon is caused by applying sound waves to the fluid to form bubbles 13. On the other hand, a transmitter 14 that is located downstream of the ultrasonic generator 12 and generates ultrasonic waves on one side of the pipe is used to generate ultrasonic waves that are reflected from the bubbles 13 that are hit by the ultrasonic waves on the other side of the pipe. A receiver 15 for receiving frequencies is attached. The transmitter 14 and the receiver 15 are mounted, for example, at a slight angle toward the downstream side, and so that the center axes of the transmitter 14 and the receiver 15 intersect approximately at the center of the fluid flow conduit 10.
Reference numeral 12a denotes an ultrasonic generator, which is used when the flow direction of the fluid is reversed and is on the upstream side of the transmitter 14 and the receiver 15.
次に、以上のような超音波流量計の作用を説明
する。先ず、流体流通管路１０の内部を流通する
流体の流れが図示Ａ矢印方向である場合、超音波
発生装置１２を用いて同装置１２より強力な超音
波を発生する。この超音波が流体にあたると、キ
ヤビテーシヨン現象を起し溶解気体であればガス
化し、液体流体であれば蒸気化し流体内に気泡１
３を形成する。 Next, the operation of the ultrasonic flowmeter as described above will be explained. First, when the flow of fluid flowing inside the fluid circulation conduit 10 is in the direction of the arrow A in the figure, the ultrasonic wave generating device 12 is used to generate ultrasonic waves that are more powerful than the device 12 . When this ultrasonic wave hits a fluid, it causes a cavitation phenomenon, and if it is a dissolved gas, it will be gasified, if it is a liquid, it will be vaporized, and bubbles will be created in the fluid.
form 3.
而して、この気泡１３は流体の流れと一諸に下
流側に移行し図示Ｓ点に到達すると、発信子１４
から発生した超音波が気泡１３にあたる。この結
果、SSによる流量測定と同様に気泡１３にあた
つた超音波は流体の速度によつて変化する超音波
の周波数として反射するので、この反射した超音
波の周波数を受信子１５で受信し流体の流速を測
定する。そして、この流体の流速信号を適宜信号
処理して流体の流量を測定する。従つて、本発明
の超音波流量計は特にSSが存在しなくても流体
の流量を測定できる。 When the bubble 13 moves downstream along with the fluid flow and reaches point S in the figure, the transmitter 14
The ultrasonic waves generated from the air bubbles 13 hit the bubbles 13. As a result, the ultrasonic waves that hit the bubble 13 are reflected as an ultrasonic frequency that changes depending on the velocity of the fluid, similar to flow rate measurement by SS, and the receiver 15 receives the frequency of this reflected ultrasonic wave. Measure the fluid flow rate. Then, the flow rate signal of the fluid is appropriately processed to measure the flow rate of the fluid. Therefore, the ultrasonic flowmeter of the present invention can measure the flow rate of fluid even without the presence of SS.
次に、第２図ないし第４図は超音波流量計の他
の実施例である。第２図は発信子１４および受信
子１５に対して上流側に位置する超音波発生装置
１２又は１２ａをそれぞれ２個用意し、これを管
路１０の両壁部に対向するように設けたものであ
る。このようにすれば、両超音波発生装置１２，
１２で発生した超音波により管路１０のほぼ中央
部に気泡１３を形成することが可能となり、流体
の流量をより正確に測定できる。 Next, FIGS. 2 to 4 show other embodiments of the ultrasonic flowmeter. FIG. 2 shows an example in which two ultrasonic generators 12 or 12a are provided, each located upstream of a transmitter 14 and a receiver 15, and these are installed so as to face both walls of a conduit 10. It is. In this way, both ultrasonic generators 12,
The ultrasonic waves generated at 12 make it possible to form a bubble 13 approximately in the center of the conduit 10, making it possible to measure the flow rate of the fluid more accurately.
第３図ａ，ｂは複数の超音波発生装置１２１〜
１２o又は１２a1〜１２anを流体の流れ方向と直
交するように管路１０の外壁で同一円周上に取着
したものである。この場合も第２図と同様の動作
を行なうものであつて複数の超音波発生装置１２
１〜１２oから発生した超音波が互いに交わる部
分で気泡１３を形成する。 FIGS. 3a and 3b show a plurality of ultrasonic generators 12 1 -
12 o or 12 a 1 to 12 an are attached on the same circumference on the outer wall of the conduit 10 so as to be orthogonal to the flow direction of the fluid. In this case as well, the operation is similar to that in FIG. 2, and a plurality of ultrasonic generators 12
Bubbles 13 are formed where the ultrasonic waves generated from 1 to 12 degrees intersect with each other.
第４図は発信子１４、受信子１５と超音波発生
装置１２，１２ａとの間に位置する流体流通管路
１０にパツキング１６を介在し、超音波発生装置
１２又は１２ａの振動をパツキング１６で吸収し
て発信子１４および受信子１５に影響を与えない
構成である。 In FIG. 4, a packing 16 is interposed in the fluid flow conduit 10 located between the transmitter 14, the receiver 15 and the ultrasonic generators 12 and 12a, and the packing 16 absorbs the vibrations of the ultrasonic generator 12 or 12a. The configuration is such that it is absorbed and does not affect the transmitter 14 and receiver 15.
また、本発明の超音波流量計は、常時は流体に
SSが含まれているが、時々SSが全くなくなるよ
うな流体についても適用できる。このような流体
の流量測定は第５図に示す構成によつて実現す
る。即ち、SSの存在の有無によつて受信子１５
の出力信号量が減少したり、全く無くなつたりす
るので、この状態を駆動検出回路１７で検出して
後続のスイツチ１８を閉成するなり、図示してい
ないが電源制御部に信号を与えて電源回路部１９
より超音波発生装置１２に対し超音波の出力を増
大するように制御する構成である。あるいはスイ
ツチ１８の閉成によつて超音波発生装置１２より
超音波を発生しないように制御してもよい。 In addition, the ultrasonic flowmeter of the present invention is always connected to a fluid.
It can also be applied to fluids that contain SS but sometimes are completely free of SS. Such fluid flow rate measurement is realized by the configuration shown in FIG. That is, depending on the presence or absence of SS, the receiver 15
Since the amount of the output signal decreases or disappears completely, the drive detection circuit 17 detects this state and closes the subsequent switch 18, which then sends a signal to the power supply control section (not shown). Power supply circuit section 19
This configuration controls the ultrasonic generator 12 to increase the output of ultrasonic waves. Alternatively, the ultrasonic generator 12 may be controlled not to generate ultrasonic waves by closing the switch 18.
次に、第６図は同じく本発明超音波流量計の変
形例を示すものであつて、以下のように２通りの
流量測定手段について述べる。その１つは、タイ
マー回路２１から信号を発生してスイツチ２２を
閉成し超音波発生装置１２から超音波を発生して
気泡１３を作り、この気泡１３をドツプラ効果に
よつて受信子１５で検出する。そして、超音波発
生装置１２と受信子１５との距離Ｌを移動する気
泡１３の時間を測定して流体の流量を求めるもの
である。 Next, FIG. 6 similarly shows a modification of the ultrasonic flowmeter of the present invention, and two types of flow rate measuring means will be described below. One is to generate a signal from the timer circuit 21 to close the switch 22, generate ultrasonic waves from the ultrasonic generator 12 to create bubbles 13, and use the Doppler effect to send the bubbles 13 to the receiver 15. To detect. Then, the flow rate of the fluid is determined by measuring the time taken for the bubble 13 to move the distance L between the ultrasonic generator 12 and the receiver 15.
他の１つは、下両側に所定距離L′を隔てて２組
の発信子と受信子１４−１５，１４′−１５′を取
着し、この距離L′を通過する気泡１３の時間を測
定して流量を求めるものである。 The other one is to attach two sets of transmitters and receivers 14-15, 14'-15' at a predetermined distance L' on both sides of the bottom, and to time the bubble 13 passing through this distance L'. The flow rate is determined by measurement.
これら２つの手段は何れも気泡１３によつて反
射する超音波を直接周波数としてではなく、周波
数の変化をタイミング信号として利用し流量測定
を行なうものである。従つて、構成およびその動
作は基本的には第１図のものと同様である。 In both of these two means, the flow rate is measured not by directly using the ultrasonic waves reflected by the bubbles 13 as a frequency, but by using changes in the frequency as a timing signal. Therefore, the configuration and operation thereof are basically the same as those shown in FIG.
その他、本発明は上記実施例に限らずその要旨
を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である
ことは勿論である。 In addition, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and that various modifications can be made without departing from the gist thereof.
以上詳記したように本発明によれば、上流側に
超音波発生装置を設けてこの装置の超音波により
気泡を形成し、この気泡に下流側の発信子より超
音波をあててその気泡から反射される超音波の周
波数を受信子で受信する構成としたので、SSの
如き浮有物が含有しない流体でもキヤビテーシヨ
ン現象およびドツプラ効果を利用して正確に流体
の流量を測定できる。 As described in detail above, according to the present invention, an ultrasonic generator is provided on the upstream side, bubbles are formed by the ultrasonic waves of this device, and ultrasonic waves are applied to the bubbles from the transmitter on the downstream side to remove the bubbles. Since the receiver receives the frequency of the reflected ultrasonic waves, the flow rate of the fluid can be accurately measured using the cavitation phenomenon and the Doppler effect even in fluids that do not contain floating objects such as SS.
第１図は本発明に係る超音波流量計の一実施例
を示す一部縦断面図、第２図ないし第４図はそれ
ぞれ本発明の他の実施例を説明するために示した
もので、第２図は超音波流量計の外観図、第３図
ａは縦断面図、同図ｂは横断面図、第４図は外観
図、第５図は流体にSSの如き浮遊物を含有する
場合の制御手段を示す構成図、第６図は気泡の移
動する時間から流量を測定する概略構成図であ
る。
１０……流体流通管路、１２，１２１〜１２
o，１２ａ，１２a1〜１２an……超音波発生装
置、１３……気泡、１４，１４′……発信子、１
５，１５′……受信子、１６……パツキング、１
７……駆動検出回路、１９……電源回路部。
FIG. 1 is a partial vertical sectional view showing one embodiment of an ultrasonic flowmeter according to the present invention, and FIGS. 2 to 4 are shown to explain other embodiments of the present invention, respectively. Figure 2 is an external view of the ultrasonic flowmeter, Figure 3a is a vertical cross-sectional view, Figure b is a cross-sectional view, Figure 4 is an external view, and Figure 5 shows the fluid containing suspended matter such as SS. FIG. 6 is a schematic diagram showing the control means for measuring the flow rate based on the time the bubbles travel. 10...Fluid distribution pipe, 12, 12 1 to 12
o , 12a, 12a 1 ~ 12an... Ultrasonic generator, 13... Bubbles, 14, 14'... Transmitter, 1
5, 15'...Receiver, 16...Packing, 1
7... Drive detection circuit, 19... Power supply circuit section.
Claims (1)
の流量を測定する超音波流量計において、前記流
体流通管路の両外壁部に超音波を発生する発信子
とその超音波を受信する受信子とを設けるととも
に、これらの発信子および受信子より上流側に位
置する前記流体流通管路の外壁部に１個又は複数
個の超音波発生装置を設け、この発生装置により
発生した超音波を流体にあてて気泡を形成させ、
前記発信子から発生した超音波を前記気泡にあて
てその気泡から反射してくる超音波の周波数を前
記受信子で受信して流体の流量を測定するように
したことを特徴とする超音波流量計。 ２ 流体に固形物を含有する場合、その固形物で
反射して得た超音波の周波数を受信する受信子の
出力信号量を検出して超音波発生装置の超音波出
力を増大又は停止させるようにした特許請求の範
囲第１項記載の超音波流量計。[Scope of Claims] 1. An ultrasonic flowmeter that uses ultrasonic waves to measure the flow rate of fluid flowing through a fluid flow pipe, comprising: an emitter that generates ultrasonic waves on both outer walls of the fluid flow pipe; A receiver for receiving ultrasonic waves is provided, and one or more ultrasonic generators are provided on the outer wall of the fluid flow conduit located upstream from these transmitters and receivers, and the generator The ultrasonic waves generated by this are applied to the fluid to form bubbles,
The ultrasonic flow rate is characterized in that the ultrasonic wave generated from the transmitter is applied to the bubble and the frequency of the ultrasonic wave reflected from the bubble is received by the receiver to measure the flow rate of the fluid. Total. 2. When the fluid contains solid matter, it is possible to increase or stop the ultrasonic output of the ultrasonic generator by detecting the output signal amount of the receiver that receives the frequency of the ultrasonic wave reflected by the solid substance. An ultrasonic flowmeter according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2938778A JPS54121769A (en) | 1978-03-15 | 1978-03-15 | Ultrasonic flowmeter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2938778A JPS54121769A (en) | 1978-03-15 | 1978-03-15 | Ultrasonic flowmeter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54121769A JPS54121769A (en) | 1979-09-21 |
| JPS6249566B2 true JPS6249566B2 (en) | 1987-10-20 |
Family
ID=12274718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2938778A Granted JPS54121769A (en) | 1978-03-15 | 1978-03-15 | Ultrasonic flowmeter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS54121769A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004106862A1 (en) * | 2003-05-28 | 2004-12-09 | The Tokyo Electric Power Company, Incorporated | Bubble generator for use in doppler ultrasonic flowmeter and doppler ultrasonic flowmeter |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005009233A1 (en) * | 2003-07-25 | 2005-02-03 | Philips Intellectual Property & Standards Gmbh | Means for performing measurements in a vessel |
| JP2005351771A (en) * | 2004-06-10 | 2005-12-22 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | Ultrasonic cavitation generator and doppler type ultrasonic flowmeter |
| JP7383256B2 (en) * | 2019-09-18 | 2023-11-20 | 善胤 田村 | Fluid behavior measurement method using reticular ultrasound |
-
1978
- 1978-03-15 JP JP2938778A patent/JPS54121769A/en active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004106862A1 (en) * | 2003-05-28 | 2004-12-09 | The Tokyo Electric Power Company, Incorporated | Bubble generator for use in doppler ultrasonic flowmeter and doppler ultrasonic flowmeter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54121769A (en) | 1979-09-21 |
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