TWI223055B - Doppler type ultrasonic flow-meter, flow rate measuring method using Doppler type ultrasonic flow-meter and flow rate measuring program used in this Doppler type ultrasonic flow-meter - Google Patents

Description

1223055 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種利用超音波脈衝來測定流體的流速 分佈及流量的都卜勒式超音波流量計，使用都卜勒式超音 波流量計的流量測定方法及其流量測定程式，特別是可非 接觸測定各種流體的流速分佈及流量的都卜勒式超音波流 量計，使用都卜勒式超音波流量計的流量測定方法及使用 該流量計的流量測定程式。 【先前技術】 形成利用超音波脈衝的都卜勒效應的都卜勒式超音波 流量計，則有揭示於日本特開第2 0 0 0 - 9 7 7 4 2號公報中的 技術。 該都卜勒式超音波流量計是由轉換器向著流體配管內 的測定線發射超音波脈衝，且由流經流體配管內之流體內 的懸濁微粒子，來解析反射波的超音波回波信號，而由懸 濁微粒子的位置和速度求得沿著測定線的流體的流速分佈 及流量的裝置。測定線是藉著由轉換器發射的超音波脈衝 的波束所形成。 都卜勒式超音波流量計適合應用於不透明流體、不透 明流體配管內，可非接觸測定流經流體配管內的流體，可 利用沿著測定線的線測定來測定流體配管內的流速分佈、 流量，另一方面也適用於不透明流體的流速分佈、流量測 定，也具有可利用於水銀、鈉等之液體金屬的流動測定的 -6- (2)1223055 優點。 因爲都卜勒式超音波流量計會得到從轉換器發射至流 體內的超音波脈衝的測定線上的流速分佈的歷經時間變化 ，所以期待可應用至流經流體配管內的流體的過度流動、 亂流時之流體的速度分佈、流量測定。 上述超音波流速分佈及流量計之一例乃揭示記載於曰 本特開第200 0-97 742號公報中。（例如參考特許文獻1 [特許文獻1] 日本特開第2 000-97742號公報（詳細說明書段落編 號[0015]〜[0019]，[0026]〜[0032]，[0078]〜[0082])。

習知都卜勒式超音波流量計是以存在包含於被測定流 體內的氣泡或反射至固形物的超音波回波爲前提。因而， 被測定流體的流動極不穩定時，是造成氣泡密度差等的原 因，會有流速分佈測定値發生誤差的情形。而流量的測定 是使用流速分佈的測定値，於流速分佈發生誤差的時候， 也會影響到流量的演算，流量的測定値也會發生誤差。 更且，習知都卜勒式超音波流量計從與確保所謂瞬間 演算並測定短時間變化之流量的應答性的硬體能力的關係 來看，接收最大1 2 8處的超音波回波，但該超音波回波測 定點之間隔（以下稱爲頻道距離。）的最小値係爲用超音 波脈衝的基本頻率fG的兩倍除以被測定流體中的超音波 速度Cw的値。 (3) (3)1223055 因而利用該都卜勒式超音波流量計可測定的最長距離 是指最小頻道距離乘以測定頻道數的値，在此爲最小頻道 距離之1 2 8倍的距離，流體配管之配管徑很大的情形下， 有無法獲得配管內全區之流速分佈的情形。 更又，被測定流體中的超音波速度C w、超音波脈衝 的基本頻率fQ、超音波脈衝的入射角度α等，施行最適當 測定的設定値會因被測定流體的種類、配管的厚度、材質 等而異，需要使該些設定値配合測定對象而求得最適値的 予備測定，測定的準備很費事，即使現狀没有「流量補正 係數」，現狀還是無法充分靈活的執行誤差少的測定特性 〇 一方面，雖具備配合測定對象、可測定的範圍的硬體 種類，例如也可配合、管徑的大小、最大流速範圍來設計 具備複數種硬體的都卜勒式超音波流量計，但從設計及成 本等觀點來看並不理想。 而就可測定的距離來看，藉著增加可測定處的上限延 伸’但由測定短時間變化流量的應答性的見解來看，對硬 體的性能、經濟性上會有限制。假設能突破硬體之性能上 、經濟上的限制，對目前可測定的範圍而言，超過規格很 不理想。 另一方面，習知的都卜勒式超音波流量計是構成即使 存在部分逆流亦即流速爲負之値的流動還是能進行測定， 但於現實測定中，速度快的流動中，連部分具有逆流的機 率都是極低的。因而若以不存在逆流爲前提的流量計，雖 -8- (4) (4)1223055 然有可能擴大可測定速度範圍，但此情形下，在不具有不 確認不存在逆流之手段的這點會有問題。 於是，本發明欲解決之課題係在於提供一即使在流速 分佈的測定値發生誤差的情形下，得使用更適當施行流速 分佈測定或是流量測定的都卜勒式超音波流量計，使用都 卜勒式超音波流量計的流量測定方法及使用都卜勒式超音 波流量計的流量測定程式。 而其他欲解決的課題係在於提供一配合隨著測定對象 的變數自動算出可調整的最適値所使用的都卜勒式超音波 流量計，使用都卜勒式超音波流量計的流量測定方法及使 用都卜勒式超音波流量計的流量測定程式。 更且另外欲解決的課題係在於提供一不受硬體的限制 ，可測定的範圍比習知更廣的都卜勒式超音波流量計，使 用都卜勒式超音波流量計的流量測定方法及使用都卜勒式 超音波流量計的流量測定程式。 更又，其他欲解決的課題係在於提供一判斷是否具有 流速爲負値的流動，同時於不具負値的情形下’能擴大可 測定的速度範圍的都卜勒式超音波流量計，使用都卜勒式 超音波流量計的流量測定方法及使用都卜勒式超音波流量 計的流量測定程式。 【發明內容】 有關本發明之都卜勒式超音波流量計乃爲解決上述課 題’如申請專利範圍第1項所記載’具備有：使得所要頻 -9 - (5) (5)1223055 率的超音波脈衝自超音波轉換器沿著測定線入射至流體配 管內的被測定流體中的超音波發送手段；和入射至被測定 流體的超音波脈衝中’以接收自測定區域所反射的超音波 回波，來測定測定區域的被測定流體的流速分佈的流速分 佈測定手段；和根據前述被測定流體的流速分佈’來測定 前述測定區域的被測定流體之流量的流量測定手段；和自 動選擇針對流動被測定流體的流體配管的管壁所產生共鳴 性穿透現象的基本頻率f。的最適頻率的頻率選擇設定手 段；前述超音波發送手段是構成形成振盪前述頻率選擇設 定手段所選擇的最適頻率爲其特徵。 而有關本發明之都卜勒式超音波流量計乃爲解決上述 課題，如申請專利範圍第2項所記載，具備有：使所要頻 率的超音波脈衝自超音波轉換器沿著測定線入射至流體配 管內的被測定流體中的超音波發送手段；和入射至被測定 流體的超音波脈衝中，接收自測定區域反射的超音波回波 ，來測定測定區域的被測定流體的流速分佈的流速分佈資 料測定手段；和根據前述被測定流體的流速分佈，來測定 前述測定區域的被測定流體的流量的流量測定手段；和調 整設定自前述超音波轉換器入射至被測定流體內的超音波 脈衝的入射角度的入射角調整設定手段；該入射角調整設 定手段是針對流體配管的管壁而使超音波脈衝產成共鳴性 穿透現象的入射角度，構成可針對流體配管調整設定超音 波轉換器爲其特徵。 而有關本發明之都卜勒式超音波流量計乃爲解決上述 -10- (6) (6)1223055 課題，如申請專利範圍第3項所記載，具備有：使所要頻 率的超音波脈衝自超音波轉換器沿著測定線入射至流體配 管內的被測定流體中的超音波發送手段；和入射至被測定 流體的超音波脈衝中’接收自測定區域反射的超音波回波 ，來測定測定區域的被測定流體的流速分佈的流速分佈測 定手段；和根據前述被測定流體的流速分佈，來測定前述 測定區域的被測定流體的流量的流量測定手段；和前述超 音波發送手段的超音波轉換器爲一具有第一轉換器以及與 該第一轉換器隔著距離設置在流體配管軸向的第二轉換器 ，且使前述第一轉換器及第二轉換器相對移動的轉換器移 動機構；前述轉換器移動機構是使第一轉換器及第二轉換 器振盪的超音波脈衝正交於流體配管內的測定區域的方式 構成可移動爲其特徵。 爲解決上述課題，有關本發明之都卜勒式超音波流量 計乃如申請專利範圍第4項所記載，其備有：自前述第一 轉換器及第二轉換器分別接收來自振盪的超音波脈衝的流 體配管內的測定區域反射波的超音波回波的第一反射波接 收器及第二反射波接收器；和自利用第一反射波接收器及 第二反射波接收器所接收的超音波回波強度，分別算出超 音波測定線方向的速度向量的速度向量算出手段；和自該 速度向量算出手段所算出的各個速度向量的向量和算出被 測定流體的流速向量的流速向量算出手段；流速分佈測定 手段是用前述流速向量來測定流速分佈；流量測定手段是 用該流速分佈來演算被測定流體的流量爲其特徵。 -11 - (7) (7)1223055 爲解決上述課題，有關本發明之都卜勒式超音波流量 計乃如申請專利範圍第5項所記載，前述流速分佈測定手 段係具備有算出測定區域的被測定流體的流速分佈的流速 分佈算出手段；該流速分佈算出手段係具備有：算出流體 配管的被測定流體的流速分佈的流速分佈算出部；和求得 流體配管的中央位置的中央位置檢出部；和以在中央位置 一分爲二的分割區域單位選擇出算出流速分佈之際所使用 的流體配管內區域的區域選擇部；前述流速分佈測定手段 是構成用於算出前述區域選擇部所選擇的其中一方的分割 區域的流速分佈之際所加以演算’且流速分佈相對於中央 位置爲對稱，而測定前述測定區域的被測定流體的流速分 佈爲其特徵。 更爲解決上述課題，有關本發明之都卜勒式超音波流 量計乃如申請專利範圍第6項所記載，前述流速分佈測定 手段係具備有算出測定區域的被測定流體的流速分佈的流 速分佈算出手段；該流速分佈算出手段是算出流體配管的 被測定流體的流速分佈的流速分佈算出部；和求得流體配 管的中央位置的中央位置檢出部；和以在中央位置一分爲 二的分割區域單位自動選擇出算出流速分佈之際所使用的 流體配管內的區域的自動區域選擇部；前述流速分佈測定 手段是構成用於算出前述自動區域選擇部所選擇的其中一 方的區域的流速分佈之際所加以演算，流速分佈相對於中 央位置爲對稱，而測定前述測定區域的被測定流體的流速 分佈之方式所構成爲其特徵。 -12- (8)1223055 「自動區域選擇部」包括：例如選擇被測定流體的測 定點之連續性保持到配管內壁的區域，或測定點使用齒條 處理等技術加以圓滑化而選擇蛇行寬度小的區域的算法。

更爲解決上述課題，有關本發明之都卜勒式超音波流 量計乃如申請專利範圍第7項所記載，具備有：使振盪頻 率f〇的超音波脈衝自超音波轉換器沿著測定線以角度α 入射至流體配管內的被測定流體中的超音波發送手段；和 入射至被測定流體的超音波脈衝中，接收自測定區域反射 的反覆頻率fPRF的超音波回波’來測定測定區域的被測定 流體的流速分佈的流速分佈測定手段；和根據前述被測定 流體的流速分佈，來演算前述測定區域的被測定流體的流 量的流量測定手段；和配合隨著測定對象的變數自動算出 可調整的最適値的最適値算出手段爲其特徵。

一方面，爲解決上述課題’有關本發明之都卜勒式超 音波流量計乃如申請專利範圍第8項所記載’具備有：使 振盪頻率f〇的超音波脈衝自超音波轉換器沿著測定線以 角度α入射至流體配管內的被測定流體中的超音波發送手 段；和入射至被測定流體的超音波脈衝中’接收自測定區 域反射的反覆頻率fp R f的超音波回波’來測定測定區域的 被測定流體的流速分佈的流速分佈測定手段；和根據前述 被測定流體的流速分佈，來演算前述測定區域的被測定流 體的流量的流量測定手段；和配合隨著測定對象的變數自 動算出可調整的最適値的最適値算出手段；該最適値算出 手段係具備有：輸入流體配管的管內徑Di、被測定流體 -13- (9) (9)1223055 中的超首波速度C w及超首波脈衝的入射角α的資料輸入 部；和自前述流速分佈測定手段算出最大流速V的最大 流速算出部；和算出用被測定流體中的超音波速度Cw除 以算出的最大流速V的速度無次元數v G的速度無次元數 算出部；和算出用振盪頻率F 〇除以反覆頻率fP R F的頻率 無次元數F 〇的頻率無次元數算出部；和在所算出的速度 無次元數V G和頻率無次元數F 〇，於期間滿足 F〇^ 4V〇*sina 及 fpRF^ Cw/2Di 的再設定振盪頻率F i的頻率設定部；前述流速分佈測定 手段是接收利用再設定的振盪頻率F !的超音波回波來測 定流速分佈之方式所構成爲其特徵。 而爲解決上述課題，有關本發明之都卜勒式超音波流 量計乃如申請專利範圍第9項所記載，具備有：振盪頻率 f〇的超音波脈衝自超音波轉換器沿著測定線以角度a入射 至流體配管內的被測定流體中的超音波發送手段；和入射 至被測定流體的超音波脈衝中，接收自測定區域反射的反 覆頻率fPRF的超音波回波，來測定測定區域的被測定流體 的流速分佈的流速分佈測定手段；和根據前述被測定流體 的流速分佈來演算前述測定區域的被測定流體之流量的流 量測定手段；和配合隨著測定對象的變數自動算出可調整 的最適値的最適値算出手段；該最適値算出手段係具備有 :輸入流體配管的管內徑D i、被測定流體中的超苜波速 -14- (10)1223055

度C w及超音波脈衝的入射角α的資料輸入部；和自前述 流速分佈測定手段算出最大流速V的最大流速算出部； 和算出被測定流體中的超音波速度Cw除以所算出的最大 流速V的速度無次元數v G的速度無次元數算出部；和算 出振盪頻率fG除以反覆頻率fPRF的頻率無次元數F〇的頻 率無次元數算出部；和在所算出的速度無次元數 和頻 率無次元數F〇，於期間滿足 F〇^ 4V〇-sina 及 fpRF ^ Cw/2Di 的再設定超音波的入射角度a !的入射角度設定部；前述 流速分佈測定手段是以再設定的入射角度a!來接收因超 音波脈衝引起的超音波回波來測定流速分佈之方式所構成 爲其特徵。

更爲解決上述課題，有關本發明之都卜勒式超音波流 量計乃如申請專利範圍第1 〇項所記載，具備有：所要頻 率的超音波脈衝自超音波轉換器沿著測定線入射至流體配 管內的被測定流體中的超音波發送手段；和入射至被測定 流體的超音波脈衝中’接收自測定區域反射的超音波回波 ，來測定測定區域的被測定流體的流速分佈的流速分佈測 定手段；和根據前述被測定流體的流速分佈，來演算前述 測定區域的被測定流體的流量的流量測定手段；和自超音 波脈衝的頻率及速度演算最小頻道距離的頻道距離演算手 段；和自演算的最小頻道距離顯示可測定範圍的可測定範 •15- (11) (11)1223055 圍顯示手段；和執行輸入最小頻道距離是否爲整數倍的變 更、決定，以及配合輸入之內容的最小頻道距離是否爲整 數倍的變更、決定的頻道距離變更決定手段；前述流速分 佈測定手段是利用決定的頻道距離來測定流速分佈之方式 所構成爲其特徵。 更而爲解決上述課題，有關本發明之都卜勒式超音波 流量計乃如申請專利範圍第1 1項所記載，具備有： 所要頻率的超音波脈衝自超音波轉換器沿著測定線入 射至流體配管內的被測定流體中的超音波發送手段；和入 射至被測定流體的超音波脈衝中，接收自測定區域反射的 超音波回波，來測定測定區域的被測定流體的流速分佈的 流速分佈測定手段；和根據前述被測定流體的流速分佈， 來演算前述測定區域的被測定流體的流量的流量測定手段 ;和自超音波脈衝的頻率及速度演算最小頻道距離的頻道 距離演算手段；和輸入被測定流體的流體配管的管內徑等 的資料，在與可測定範圍的關係所需要的情形下，自動進 行最小頻道距離是否爲整數倍的變更、決定的頻道距離自 動變更決定手段；前述流速分佈測定手段是利用決定的頻 道距離來測定流速分佈之方式所構成爲其特徵。 另一方面，爲解決上述課題，有關本發明之都卜勒式 超音波流量計乃如申請專利範圍第1 2項所記載，具備有 所要頻率的超音波脈衝自超音波轉換器沿著測定線入 射至流體配管內的被測定流體中的超音波發送手段；和入 -16- (12)1223055

射至被測定流體的超音波脈衝中’接收自測定區域反射的 超音波回波，來測定測定區域的被測定流體的流速分佈的 流速分佈測定手段；和根據前述被測定流體的流速分佈’ 來演算前述測定區域的被測定流體的流量的流量測定手段 ;和使測定區域的被測定流體的流速分佈利用與測定線的 距離方向的關係而畫面輸出的流速分佈輸出手段，針d該 流速分佈輸出手段輸出的流速分佈’連續顯示流速零位點 的流速零位點顯示手段；經由選擇，對流速分佈測定手段 而言，正流速的流速測定範圍爲兩倍的流速測定範圍切換 手段；對該流速測定範圍切換手段輸入要求切換流速測定 範圍的時，前述流速分佈輸出手段只會輸出正流速分佈， 同時前述流速分佈測定手段是構成根據兩倍的可測定速度 來測定流速分佈之方式所構成爲其特徵。 而爲解決上述課題，有關本發明之都卜勒式超音波流 量計乃如申請專利範圍第1 3項所記載，具備有：

所要頻率的超音波脈衝自超音波轉換器沿著測定線入 射至流體配管內的被測定流體中的超音波發送手段；和入 射至被測定流體的超音波脈衝中，接收自測定區域反射的 超音波回波，來測定測定區域的被測定流體的流速分佈的 流速分佈測定手段；和根據前述被測定流體的流速分佈， 來演算前述測定區域的被測定流體的流量的流量測定手段 ;和判定測定區域的被測定流體的流速分佈是否存在負値 的正負判斷手段；和判斷不存在負値時，對前述流速分佈 '測定手段而言’正流速的測定範圍爲兩倍的流速測定範圍 -17- (13) (13)1223055 切換手段；流速分佈測定手段是根據兩倍的可測定速度來 測定流速分佈之方式所構成爲其特徵。 使用有關本發明之都卜勒式超音波流量計的流量測定 方法（流量測定方法），爲解決上述課題乃如申請專利範 圍第1 4項所記載，具備有： 超音波脈衝入射至被測定流體，接收超音波回波並算 出多數混合於前述被測定流體的反射體群的速度的反射體 群速度算出行程；和由在該反射體群速度算出行程所取得 的前述反射體的速度分佈資料，來測定前述被測定流體的 流速分佈的流速分佈測定處理行程；進一步演算處理前述 被測定流體的速度分佈資料且測定流量的流量測定處理行 程；前述流速分佈測定處理行程係具備有··演算處理前述 反射體的速度分佈，且算出前述被測定流體的流速分佈資 料及流體配管的中央位置資料的流速分佈算出步驟；和將 在該流速分佈算出步驟所取得的流速分佈資料及中央位置 資料可顯示在顯示手段加以輸出的流速分佈資料輸出步驟 ;和旨意要求選擇算出前述流速分佈之際所使用的反射體 群時’指定並選擇算出流速分佈之際所使用的反射體群在 流體配管的中央位置一分爲二之分割區域的區域指定步驟 爲其特徵。 而有關本發明之流量測定方法，爲解決上述課題乃如 申請專利範圍第1 5項所記載，具備有： 超音波脈衝入射至被測定流體，接收超音波回波並算 出多數混合於前述被測定流體的反射體群的速度的反射體 -18- (14)1223055

群速度算出行程；和由在該反射體群速度算出行程所取得 的前述反射體的速度分佈資料，來測定前述被測定流體的 流速分佈的流速分佈測定處理行程；和進一步演算前述被 測定流體的速度分佈資料且測定流量的流量測定處理行程 ;前述流速分佈測定處理行程是演算處理前述反射體的速 度分佈，並算出前述被測定流體的流速分佈資料及流體配 管的中央位置資料的流速分佈算出步驟；和自動選擇算出 前述流速分佈之際使使用的反射體群在流體配管之中央位 置一分爲二的分割區域的自動區域選擇步驟；和將在流速 分佈算出步驟及自動區域選擇步驟所得到的流速分佈資料 及中央位置資料顯示在顯示手段之可輸出的流速分佈資料 輸出步驟爲其特徵。 而有關本發明之流量測定方法，爲解決上述課題乃如 申請專利範圍第1 6項所記載，具備有：

超音波脈衝入射至被測定流體，接收超音波回波並算 出多數混合於前述被測定流體的反射體群的速度的反射體 群速度算出行程；和由在該反射體群速度算出行程所取得 的前述反射體的速度分佈資料，來測定前述被測定流體的 流速分佈的流速分佈測定處理行程；和算出基本頻率f〇、 反覆頻率fPRF及入射角α之最適値的最適値設定行程； 和進一步演算前述被測定流體的速度分佈資料且測定流量 的流量測定處理行程；前述反射體群速度算出行程係具備 有：辨識測定開始時之基本頻率f〇、反覆頻率fPRF及入 射角α之初期値的初期値辨識步驟、和對被測定流體入射 -19- (15) (15)1223055 超音波脈衝，且接收超音波回波，算出多數混合於前述被 測定流體的反射體群之速度的反射體群速度算出步驟； 前述最適値設定行程係具備有=再設定成滿足 F〇^ 4V〇-sina 及 fpRF= Cw/2Di 的振盪頻率f!的振盪頻率再設定步驟爲其特徵。 而有關本發明之流量測定方法，爲解決上述課題乃如 申請專利範圍第1 7項所記載，具備有： 超音波脈衝入射至被測定流體，接收超音波回波並算 出多數混合於前述被測定流體的反射體群的速度的反射體 群速度算出行程；和由在該反射體群速度算出行程所取得 的前述反射體的速度分佈資料，來測定前述被測定流體的 流速分佈的流速分佈測定處理行程；和進一步演算前述被 測定流體的速度分佈資料且測定流量的流量測定處理行程 ;前述反射體群速度算出行程係具備有：辨識測定開始時 之基本頻率f〇、反覆頻率fpRF及入射角a之初期値的初 期値辨識步驟、和對被測定流體入射超音波脈衝，且接收 超音波回波，算出多數混合於前述被測定流體的反射體群 之速度的反射體群速度算出步驟； 前述最適値設定丫了程係具備有·再設疋成滿足 F〇 ^ 4V〇*sina 及 fpRF= Cw/2Di (16) (16)1223055 的振盪頻率f!的振盪頻率再設定步驟爲其特徵。 而有關本發明之流量測定方法，爲解決上述課題乃如 申請專利範圍第1 8項所記載，具備有： 對被測定流體入射超音波脈衝，且接收超音波回波， 算出多數混合於前述被測定流體的反射體群之速度的反射 體群速度算出行程；和自該反射體群速度算出行程所得到 的前述反射體的速度分佈資料，測定前述被測定流體之流 速分佈的流速分佈測定處理行程；和自超音波脈衝的頻率 及速度演算最小頻道距離的頻道距離演算手段；和自演算 的最小頻道距離顯示可測定範圍的可測定範圍顯示手段； 和執行輸入最小頻道距離是否爲整數倍的變更、決定，以 及配合輸入之內容的最小頻道距離是否爲整數倍的變更、 決定的頻道距離變更決定手段；和進一步演算處理前述被 測定流體的速度分佈資料，且測定流量的流量測定處理行 程爲其特徵。 而有關本發明之流量測定方法，爲解決上述課題乃如 申請專利範圍第1 9項所記載，具備有： 對被測定流體入射超音波脈衝，且接收超音波回波， 算出多數混合於前述被測定流體的反射體群之速度的反射 體群速度算出行程·，和自該反射體群速度算出行程所得到 的前述反射體的速度分佈資料，測定前述被測定流體的流 速分佈的流速分佈測定處理行程；和自超音波脈衝的頻率 及速度演算最小頻道距離的頻道距離演算行程；和自演算 的最小頻道距離算出可測定範圍的可測定範圍算出行程； -21 - (17) (17)1223055 和自該測定可能範圍算出行程所算出的可測定範圍，以頻 道距離自動變更決定手段判斷最小頻道距離是否整數倍的 變更、決定，自動地進行頻道距離之變更的頻道距離變更 行程；和進一步演算處理前述被測定流體的速度分佈資料 ，旦測定流量的流量測定處理行程爲其特徵。 而有關本發明之流量測定方法，爲解決上述課題乃如 申請專利範圍第2 0項所記載，具備有： 對被測疋流體入射超音波脈衝，且接收超音波回波， 算出多數混合於前述被測定流體的反射體群之速度的反射 體群速度算出行程；和自該反射體群速度算出行程所得到 的前述反射體的速度分佈資料，測定前述被測定流體的流 速分佈的流速分佈測定處理行程·，和被測定流體之流速分 佈利用與測定線M L之距離方向的關係做畫面輸出的流速 分佈輸出行程；和針對該流速分佈輸出行程以畫面輸出的 流速分佈’而重疊顯示流速零位線的流速零位線顯示行程 •，和確認流速測定範圍是否進行切換的流速測定範圍切換 確認行程；和該流速測定範圍切換確認行程要求切換流速 測定範圍時’以正常流速的流速測定範圍爲兩倍的流速測 定範圍切換行程；和進一步演算處理前述被測定流體的速 度分佈資料’且測定流量的流量測定處理行程爲其特徵。 而有關本發明之流量測定方法，爲解決上述課題乃如 申請專利範圍第2 1項所記載，具備有： 對被測定流體入射超音波脈衝，且接收超音波回波， 胃tb多數混合於前述被測定流體的反射體群之速度的反射 -22- (18) (18)1223055 體群速度算出行程；和自該反射體群速度算出行程所得到 的前述反射體的速度分佈資料，測定前述被測定流體的流 速分佈的流速分佈測定處理行程；和判斷是否切換流速測 定範圍的流速範圍切換判斷行程；和被測定流體之流速分 佈利用與測定線ML之距離方向的關係做畫面輸出的流速 分佈輸出行程；和針對該流速分佈輸出行程以畫面輸出的 流速分佈，而重疊顯示流速零位線的流速零位線顯示行程 ;和該流速測定範圍切換確認行程要求切換流速測定範圍 時，以正常流速的流速測定範圍爲兩倍的流速測定範圍切 換行程；和進一步演算處理前述被測定流體的速度分佈資 料，且測定流量的流量測定處理行程爲其特徵。 應用於有關本發明的都卜勒式超音波流量計的程式（ 流量測定程式），爲解決上述課題乃如申請專利範圍第 22項所記載，具備有： 對被測定流體入射超音波脈衝，且接收超音波回波， 算出多數混合於前述被測定流體的反射體群之速度的反射 體群速度算出行程；和自該反射體群速度算出行程所得到 的前述反射體的速度分佈資料，測定前述被測定流體的流 速分佈的流速分佈測定處理行程；和進一步演算處理前述 被測定流體的速度分佈資料，且測定流量的流量測定處理 行程；前述流速分佈測定處理行程係具備有：演算處理前 述反射體的速度分佈，算出前述被測定流體的流速分佈資 料及流體配管的中央位置資料的流速分佈算出步驟；和該 流速分佈算出步驟所得到的流速分佈資料及中央位置資料 -23- (19) (19)1223055 顯示在顯示手段之可輸出的流速分佈資料輸出步驟；和旨 意要求選擇算出前述流速分佈之際所使用的反射體群時， 指定並選擇算出流速分佈之際所使用的反射體群在流體配 管的中央位置一分爲二之分割區域的區域指定步驟爲其特 徵之應用於在電腦實行前述反射體群速度算出行程、流速 分佈測定處理行程以及流量測定處理行程的超音波流量計 的程式。 而有關本發明之流量測定程式，爲解決上述課題乃如 申請專利範圍第23項所記載，具備有： 對被測定流體入射超音波脈衝，且接收超音波回波， 算出多數混合於前述被測定流體的反射體群之速度的反射 體群速度算出行程；和自該反射體群速度算出行程所得到 的前述反射體的速度分佈資料，測定前述被測定流體的流 速分佈的流速分佈測定處理行程；和進一步演算處理前述 被測定流體的速度分佈資料，且測定流量的流量測定處理 行程；前述流速分佈測定處理行程係具備有：演算處理前 述反射體的速度分佈，算出前述被測定流體的流速分佈資 料及流體配管的中央位置資料的流速分佈算出步驟；和自 動選擇算出前述流速分佈之際所使用的反射體群在流體配 管的中央位置一分爲二的分割區域的自動區域選擇步驟； 和將流速分佈算出步驟及自動區域選擇步驟所得到的流速 分佈資料及中央位置資料顯示在顯示手段之可輸出的流速 分佈資料輸出步驟爲其特徵之應用於在電腦實行前述反射 體群速度算出行程、流速分佈測定處理行程以及流量測定 -24- (20)1223055 處理行程的超音波流量計的程式。 而有關本發明之流量測定程式，爲解決上述課題乃如 申請專利範圍第24項所記載，具備有： 超音波脈衝入射至被測定流體，接收超音波回波而算 出多數混合於前述被測定流體的反射體群速度的反射體群 速度算出行程；和由在該反射體群速度算出行程所取得的 前述反射體的速度分佈資料來測定前述被測定流體的流速 分佈的流速分佈測定處理行程；和算出基本頻率f〇、反覆 頻率fpRF及入射角（X的最適値的最適値設定行程；和進 一步演算處理前述被測定流體的速度分佈資料且測定流量 的流量測定處理行程；前述反射體群速度算出行程係具備 有·辨識測疋開始時的基本頻率f〇、反覆頻率fRPF及入 射角α的初期値的初期値辨識步驟、和超音波脈衝入射至 被測定流體，接收超音波回波而算出多數混合於前述被測 定流體的反射體群速度的反射體群速度算出步驟；

前述最適値設定行程係具備有再設定滿足 F〇^ 4V〇*sina 及 fpRF = Cw/2Di 之振盪頻率f!的振盪頻率再設定步驟爲其特徵之應用於 在電腦實行前述反射體群速度算出行程、流速分佈測定處 理行程、最適値設定行程以及流量測定處理行程的超音波 流量計的程式。 而有關本發明之流量測定程式，爲解決上述課題乃如 -25- (21)1223055 申請專利範圍第2 5項所記載，具備有： 超音波脈衝入射至被測定流體，且接收超音波 出多數混合在前述被測定流體的反射體群速度的反 速度算出行程；和由該反射體群速度算出行程所得 述反射體的速度分佈資料，測定前述被測定流體的 佈的流速分佈測定處理行程；和算出基本頻率f〇、 率 fpRF及入射角CX的最適値的最適値設定行程； 演算處理前述被測定流體的速度分佈資料來測定流 量測定處理行程；前述反射體群速度算出行程係具 辨識測定開始時的基本頻率fG、反覆頻率fPRF及入 的初期値的初期値辨識步驟、和超音波脈衝入射至 流體，且接收超音波回波而算出多數混合在前述被 體的反射體群速度的反射體群速度算出步驟； 前述最適値設定行程係具備有滿足 F〇^ 4V〇*sina 及 fPRF ^ Cw/2Di 的方式，再設定入射角度al的入射角度再設定步 特徵之應用於使電腦實行前述反射體群速度算出行 速分佈測定處理行程、最適値設定行程和流量測定 程的超音波流量計的程式。 而有關本發明之流量測定程式，爲解決上述課 申請專利範圍第2 6項所記載，其應用於在電腦實 音波脈衝入射至被測定流體，接收超音波回波而算 回波算 射體群 到的前 流速分 反覆頻 和進而 量的流 備有： 射角（X 被測定 測定流 驟爲其 程、流 處理行 題乃如 行，超 出多數 -26- (15) (15)1223055 超音波脈衝’且接收超音波回波，算出多數混合於前述被 測定流體的反射體群之速度的反射體群速度算出步驟； 前述最適値設定行程係具備有：再設定成滿足 F〇^ 4V〇-sina 及 fPRF ^ Cw/2Di 的振盪頻率6的振盪頻率再設定步驟爲其特徵。 而有關本發明之流量測定方法，爲解決上述課題乃如 申請專利範圍第1 7項所記載，具備有： 超音波脈衝入射至被測定流體，接收超音波回波並算 出多數混合於前述被測定流體的反射體群的速度的反射體 群速度算出行程；和由在該反射體群速度算出行程所取得 的前述反射體的速度分佈資料，來測定前述被測定流體的 流速分佈的流速分佈測定處理行程；和進一步演算前述被 測定流體的速度分佈資料且測定流量的流量測定處理行程 ;前述反射體群速度算出行程係具備有：辨識測定開始時 之基本頻率f〇、反覆頻率fPRF及入射角a之初期値的初 期値辨識步驟、和對被測定流體入射超音波脈衝，且接收 超音波回波，算出多數混合於前述被測定流體的反射體群 之速度的反射體群速度算出步驟； 前述最適値設定行程係具備有：再設定成滿足 F〇^ 4V〇*sina 及 fpRF^ Cw/2Di -20- (23) (23)1223055 量測定處理行程的超音波流量計的程式。 而有關本發明之流量測定程式，爲解決上述課題乃如 申請專利範圍第2 8項所記載，其應用於在電腦實行，超 音波脈衝入射至被測定流體，接收超音波回波而算出多算 混合於前述被測定流體的反射體群速度的反射體群速度算 出行程；和由在該反射體群速度算出行程所取得的前述反 射體的速度分佈資料來測定前述被測定流體的流速分佈的 流速分佈測定處理行程；和將被測定流體的流速分佈利用 與測定線ML的距離方向的關係做畫面輸出的流速分佈輸 出行程；和針對在該流速分佈輸出行程做畫面輸出的流速 分佈，而重疊顯示流速零位線的流速零位線顯示行程；和 確認是否進行流速測定範圍切換的流速測定範圍切換確認 行程；和在該流速測定範圍切換確認行程，要求切換流速 測定範圍的情形下，正流速的流速測定範圍爲兩倍的流速 測定範圍切換行程；和進一步演算處理前述被測定流體的 速度分佈資料且測定流量的流量測定處理行程的超音波流 量計的程式。 而有關本發明之流量測定程式，爲解決上述課題乃如 申請專利範圍第2 9項所記載，其應用於在電腦實行，超 音波脈衝入射至被測定流體，接收超音波回波而算出多數 混合於前述被測定流體的反射體群速度的反射體群速度算 出行程；和由在該反射體群速度算出行程所取得的前述反 射體的速度分佈資料來測定前述被測定流體的流速分佈的 流速分佈測定處理行程；和判斷是否進行流速測定範圍切 -28- (24) (24)1223055 換的流速範圍切換判斷行程；和將被測定流體的流速分佈 利用與測定線M L之距離方向的關係進行畫面輸出的流速 分佈輸出行程；和針對在該流速分佈輸出行程以畫面輸出 的流速分佈，而重疊顯示流速零位線的流速零位線顯示行 程；和在該流速測定範圍切換確認行程，要求切換流速測 定範圍的情形下，正流速的流速測定範圍爲兩倍的流速測 定範圍切換行程；和進一步演算處理前述被測定流體的速 度分佈資料且測定流量的流量測定處理行程的超音波流量 計的程式。 【實施方式】 用以實施發明的最佳形態 針對有關本發明的都卜勒式超音波流量計的實施形態 ，參照所附圖面做說明。 [第1實施形態] 第1圖係槪略表示有關本發明之第1實施形態的都卜 勒式超音波流量計的構成例的都卜勒式超音波流量計10 的構成槪略圖。 都卜勒式超音波流量計10是構成測定流經流體配管 u內的被測定流體1 2 (液體、氣體）的流速分佈’且能 仰賴時間於瞬間測定流量。都卜勒式超音波流纛^ 1 0係 具備有：以非接觸來測定流經流體配管1 1內的被測定流 體12之流速的超音波流速分佈測定單元（以下稱爲 -29- (25) (25)1223055

Ud flow單元。）13、和爲了演算處理自該Ud flow單元13 輸出的電子信號（資料）並測定被測定流體1 2之流量， 演算處理被測定流體1 2之流速分佈並顯示可時系列式顯 示的演算處理結果的電腦1 4， U d f 1 〇 w單元1 3和電腦1 4 係藉著信號傳送電纜1 5電氣連接。 U d f 1 〇 w單元1 3係具備有：使被測定流體1 2沿著測 定線ML發送所要頻率（基本頻率f())的超音波脈衝的超 音波發送手段1 7、和接收從入射至被測定流體1 2的超音 波脈衝的測定區域反射的超音波回波，且以測定區域的被 測定流體1 2的速度分佈作爲速度分佈資料所取得的流速 分佈資料取得手段1 8、和自動選定流經流體配管1 1內的 被測定流體1 2的流速分佈或流量可最佳狀態良測定的超 音波頻率（以下稱爲最適頻率。）的頻率選擇設定手段 19。 超音波發送手段1 7係具備有：當作使所要頻率的超 音波脈衝的超音波轉換器20、和使該超音波轉換器20振 盪的超音波振盪信號生成手段的振盪用放大器2 1。振盪 用放大器21係具有：產生所要基本頻率fG之電子信號的 振盪器（石英振盪器）2 3、和接收自該振盪器2 3輸出的 電子信號，並對每個所定時間間隔（1/ Frpf)輸出脈衝狀 電子信號（以下稱爲超音波振盪信號。）的發射體24。 執行被測定流體1 2之流速分佈或流量測定之際，自 屬於超音波振盪信號生成手段的振盪用放大器2 1對超音 波轉換器20輸入所要基本頻率f〇的超音波振盪信號。超 -30· (26) (26)1223055 音波轉換器2 0 —旦輸入脈衝狀超音波振盪信號，即振盪 基本頻率fG的超音波脈衝，且沿著測定線ML對被測定流 體1 2方向入射振盪的超音波脈衝。超音波脈衝係例如爲 脈衝寬5 mm左右，幾乎是保持擴大的直進性波束。 超音波轉換器20爲超音波發送手段，同時也兼具超 音波接收手段。超音波轉換器2 0係接受相當於入射的超 音波脈衝多數存在於被測定流體1 2中的超音波反射體（ 以下簡稱反射體。）2 5反射的反射波之超音波回波。在 此，反射體2 5就是例如一樣包含在被測定流體1 2中的氣 泡、鋁粉末等的微粒子或是不同於被測定流體1 2和音響 阻抗的物質亦即異物。 超音波轉換器20接收的超音波回波會發送到Udflow 單元1 3內的反射波接收器2 7，反射波接收器2 7會將超 音波回波轉換爲電子信號。轉換爲電子信號的超音波回波 (以下稱爲超苜波回波倍號。）會從反射波接收器2 7輸 入至放大器28，以放大器28放大信號後，輸入至A/ D 變換器2 9。 而來自振盪用放大器21的基本頻率fG的電子信號（ 以下稱爲基本頻率信號。）會輸入至A/D變換器29，超 音波回波信號及基本頻率信號則利用A / D變換器2 9由 類比信號轉換爲數位信號（以下稱爲A / D變換。）。而 以A/D變換器29數位化的超音波回波信號及基本頻率 信號會輸入至速度分佈資料取得裝置3 〇。 速度分佈資料取得裝置3 〇係具有執行演算處理的處 -31 - (27) (27)1223055 理器，利用由A / D變換器所取得的時系列資料的數位超 音波回波信號和基本頻率信號，由兩信號的頻率差根據都 卜勒移位來測定流速變化，算出沿著混合於被測定流體 1 2中的多數反射體（以下稱爲反射體群。）2 5的測定線 ML的速度。然後以傾斜角α較正確，就能測定流體配管 1 1之橫斷面的反射體2 5的流速分佈。 假設混合於被測定流體1 2中的反射體群2 5的速度等 於被測定流體1 2的流速，就能求得被測定流體1 2中的反 射體群2 5的速度，並求得被測定流體1 2的流速。然後以 演算處理取得的反射體群25的速度資料係自速度分佈資 料取得裝置3 0輸出，透過信號傳送電纜1 5輸入至當作流 速分佈算出手段及流量算出手段的電腦1 4。 利用電腦1 4演算處理自速度分佈資料取得裝置3 〇接 收的反射體群2 5的速度資料，測定被測定流體1 2的速度 分佈，執行顯示於具有電腦1 4的顯示手段的流速分佈測 定處理行程。然後進一步演算處理所得的被測定流體i 2 的速度分佈，且執行測定流量所顯示的流量測定處理行程 〇 頻率選擇設定手段1 9係具備有：將控制振盪用放大 器2 1的振盪頻率的控制信號輸入至振盪用放大器2 1的振 盪頻率可變手段3 1、和在事先指定該振盪頻率可變裝置 3 1的範圍內例如2 0 0 k Η z〜4 Μ Η z的頻率區域內所動作的 基本頻率區域設定手段3 2、和接收來自流體配管1 1內的 反射體2 5的反射波的超音波回波，且轉換爲超音波回波 -32- (28) (28)1223055 信號而輸出的反射波接收器2 7、和接收來自反射波接收 器2 7的超音波回波信號並執行信號放大的放大器2 8、和 抽出自放大器2 8輸出的超音波回波信號的強度，且具有 記憶著所抽出的信號強度的記憶體的反射波強度抽出手段 33 〇 頻率選擇設定手段1 9係一同作用反射波強度抽出手 段3 3及振盪頻率可變手段3 1等，並重覆執行超音波振盪 頻率的抽出選擇操作，輸出自動選擇最適合測定的超音波 振盪頻率的控制信號。然後自頻率選擇設定手段1 9輸出 的控制信號就會回饋到振盪用放大器2 1，就能利用接收 控制信號的振盪用放大器2 1自由且自動地選擇控制振盪 頻率。 此時’頻率選擇設定手段1 9例如針對被測定流體1 2 所流過的流體配管1 1的管壁，自動選擇產生共鳴性穿透 現象的基本頻率fG的最適頻率，且構成使超音波轉換器 20以最適當頻率振盪。最適當頻率是以設定的超音波脈 衝的半波長的整數倍和被測定流體i 2所流過的流體配管 1 1的管厚相等的頻率作爲最適當頻率而自動地選擇。此 乃基於流體配管1 1的壁厚是當超音波的基本頻率f()的半 波長爲整數倍時，超音波的透過特性非常高的見解。 於第2圖表示顯示電腦14之基本構成槪略的槪略圖 。電腦1 4係具備：實行演算處理的CPU、M PU等的演算 處理手段3 5、和暫時記憶電子資料的記憶體3 6、和記錄 且保存電子資料的記錄手段3 7、和測定者輸入指令的輸 -33- (29) (29)1223055 入手段3 8、和顯示演算處理結果的顯示監視器3 9、和與 外部機器導電連接的介面（以下簡稱爲I / F。）手段4 〇 ’於gfi錄手段3 7儲存著於演算處理手段3 5實行流速分佈 & ^ @演算；胃1里操作（也包括附帶產生的演算處理操作 )的流量測定程式（以下程式簡稱爲pG。）4 !。 都卜勒式超音波流量計1 〇是以電腦1 4實行流量測定 PG41 ’電腦14與流量測定pG41 一起作用而執行流速分 佈測定處理彳了程或是流速分佈測定處理行及流量測定處理 ί了程’將被沏I定流體1 2的流速分佈或是流量測定結果顯 示於電腦1 4的顯示監視器3 9。 尙於第1圖中，符號43是指得令由超音波轉換器20 振盪的超音波在流體配管丨丨內順利振盪的接觸媒體。接 觸媒體43是爲了使得由超音波轉換器2〇振盪並入射至流 體配管1 1內的音響阻抗小，音響開關良好所設的。 而都卜勒式超音波流量計1 0是利用信號傳送電纜]5 導電連接Ud flow單元13與電腦14，但Ud flow單元13 與電腦1 4不一定是信號傳送電纜丨5的有線連接，也可爲 無線連接。 更且反射波接收器27也可爲在第1圖所示的Ud flow 單元13具備有超音波轉換器20的構成。更且速度分佈資 料取得裝置30是設在Ud flow單兀13內，但不一定要設 在Ud flow單元13內，也可藉著軟體與電腦14 一起作用 ’構成以電腦1 4作爲速度分佈資料取得裝置3 〇的機能。 若按照如第1圖所示構成的都卜勒式超音波流量計 -34- (30) (30)1223055 1 〇，一旦流體配管1 1的壁厚爲超音波半波長整數倍，藉 著共鳴效果，流體配管1 1之界面的超音波透過率明顯增 加，超苜波透過率增大的結果，來自被測定流體1 2的反 射體的反射波的超音波回波信號增大，藉著頻率選擇設定 手段1 9，由超音波轉換器20振盪的超音波脈衝的振盪頻 率，針對流體配管1 1的壁厚選擇最適當的基本頻率fc的 話，在超苜波路徑（測定線ML方向的移行路）中的衰減 變小，而且在流體配管1 1之界面的超音波透過率增加， 就可得到充分的反射波強度。 [第2實施形態] 第3圖係槪略表示有關本發明第2實施形態的都卜勒 式超音波流量計的構成例的都卜勒式超音波流量計5 〇的 構成槪略圖。 都卜勒式超音波流量計5 〇係爲取代選定入射至流體 配管1 1內的超音波脈衝的最適當頻率，構成提昇反射波 之S / N比的都卜勒式超苜波流量計的構成例。 提昇反射波的S / N比則可以改變流體配管1 1的壁 厚，產生共鳴性穿透現象，但改變流體配管1 1的厚度實 際上是不可能。因而’本構成例藉著改變超音波轉換器 2 0的安裝角度’即具有與改變流體配管π之厚度等値的 手段。 都卜勒式超音波流量計5 〇是用入射角調節設定手段 5 1來調節設定由超首波轉換器2 0振盪的超音波脈衝的入 -35- (31)1223055 射角度α，自動選定適合流體配管1 1之壁厚的超音波入 射角度。其他則在與第1實施形態所示的都卜勒式超音波 流量計1 〇相同的構成位置附上同一符號，而省略其說明 第3圖所示的都卜勒式超音波流量計5 0是取代頻率 選定設定手段1 9，設有入射角調節設定手段5 1。

入射角調節設定手段5 1係具備有：自外側將安裝角 度調整自如地設在流體配管1 1的超音波轉換器2 0、和可 調整設定由該超音波轉換器20振盪的超音波脈衝的入射 角度的入射角變換機構52、和可在事先指定的入射角區 域的範圍內例如入射角度α爲5度〜4 5度的角度區域寬 的範圍內變化使入射角變換機構52動作的入射角區域設 定手段5 3、和接收自前述流體配管1 1內的測定區域反射 的超音波回波並抽出超音波回波的強度且記憶的反射波強 度抽出手段5 4，以反射波強度抽出手段5 4所抽出、記憶 的超音波回波強度會輸入到電腦1 4，顯示在顯示監視器 39上。 則述入射角調自卩設疋手段5 1是指令入射角變換機構 52以超音波入射角度α在約5度〜45度的範圍變化的機 構，藉著自該入射角變換機構5 2輸出的輸出信號，以超 音波轉換器20的安裝角度形成最適切地自動調整設定。 超音波轉換器20的安裝角度是藉著自入射角變換機構52 輸出的輸出信號例如驅動步進馬達5 6等的安裝角變更調 整機構，而變更自如地調整設定超音波轉換器2 0的安裝 -36- (32)1223055 角度。 自超音波轉換器2 0振盪的超音波的入射角度α是指 形成在流體配管1 1的管表面垂直線或垂直面之間的角度 。自超音波轉換器2 0振盪的超音波脈衝的入射角度是形 成針對流體配管1 1的壁厚產生共鳴性穿透現象地以入射 角調卽設疋手段51來設定最適當的角度。

入射角調節設定手段5 1是藉著來自入射角變換機構 52的輸出信號，在約5度〜45度左右入射角的角度範圍 內變化由超音波轉換器2 0振盪的超音波脈衝的入射角度 ，並藉著反射波強度抽出手段5 4抽出且記憶反射波強度 。以反射波強度抽出手段5 4記憶的反射波強度會經顯示 監視器3 9顯示，一方面超音波脈衝的入射角度的抽出選 擇操作是利用入射角調節設定手段5 1重覆進行，就能自 動選擇、選定超音波脈衝的最適當入射角度。

藉著入射角調節設定手段5 1將由超音波轉換器2 0振 邊的超苜波脈衝的入射角度S周整設在最適呈角度，藉此成 爲與物理性變化流體配管1 1的壁厚等値，藉著由超音波 轉換器20振盪的超音波脈衝’就能正確精度良好的測定 流經流體配管Π內的被測定流體1 2的流速分佈及流量。 一旦改變由超音波轉換器2 0振盪的超音波入射角度 (進入角度），物質內的傳遞距離亦即流體配管1 1內的 超音波傳遞距離會產生變化。超音波傳遞距離符合超音波 半波長的整數倍，藉此就會針對流體配管1 1的壁厚產生 共鳴性穿透現象，確保充分的反射波S / Ν比’還能確保 -37- (33) (33)1223055 反射波的超音波回波強度。因而能以非接觸度良好的測定 流經流體配管1 1內的被測定流體的流速分佈、流量。 尙且，都卜勒式超音波流量計5 0是表示取代頻率選 擇設定手段1 9設寘入射角調節設定手段5 1的例，但也可 爲在一台都卜勒式超音波流量計組合頻率選擇設定手段 1 9與入射角調節設定手段5 1的構成。一旦組合而具備有 頻率選擇設定手段1 9和入射角調節設定手段5 1，就很容 易以都卜勒式超音波流量計自動選擇、設定最適頻率及最 適入射角度。 第1圖或第3圖所示的都卜勒式超音波流量計1 〇、 5 0是以利用超音波脈衝和超音波回波的都卜勒移位的流 速分佈的線測定法來測定被測定流體的流量，爲了提昇測 定精度需增加測定線ML的數量以及超音波轉換器23的 設置台數。 提昇測定精度之一實施例，例如將N個超音波轉換 器 2 0隔者所要間隔設置在配管1 1的周方向，測定線μ L 是針對向者管壁的垂線傾斜角度α，全部的測定線M L也 可以設定成通過配管1 1的軸線。如此所求得的被測定流 體1 2的流量可依賴時間而瞬間顯示，可於顯示監視器3 9 顯示沿著被測定流體1 2的流體配管1 1內的測定線]Vi L的 流速分佈' 配管橫斷面的流速分佈或流量測定結果。 [第3實施形態] 第4圖至第6圖是槪略表示有關本發明第3實施形態 -38 - (34) (34)1223055 的都卜勒式超音波流量計構成例的都卜勒式超音波流量計 6 〇構成的槪略圖。 都卜勒式超音波流量計6 0乃如第4圖所示，利用都 卜勒頻率算出流經流體配管i i內的被測定流體丨2的超音 波入射角度（進入角度）方向的速度成份V2，且自該算 出的都卜勒頻率以線測定法求得沿著測定線M L的流速分 佈，算出被測定流體1 2的流量。 利用該都卜勒式超音波流量計6 0自都卜勒頻率算出 沿著超音波路徑方向（測定線ML )的速度向量V2，sinα 除以速度向量V2，藉此算出沿著流體配管1 1軸向的速度 向量V1。 都卜勒式超音波流量計60是在被測定流體1 2的流動 不平行於流體配管1 1的時候，一旦於流體配管1 1內發生 旋流、亂流於流體配管Π內不平行的流動，就無法算出 正確的流速。例如第5圖所示，存在具有速度向量V，之 氣泡的情形下，該速度向量 V，同時具有與被測定流體 12之速度向量V，同方向的速度向量V，的緣故，外觀上 被測定流體1 2的氣泡速度，要是在很大的流體配管1 1之 軸向速度的話就會算錯。 爲解決該外觀上的速度算出流量，都卜勒式超音波流 量計60具備兩個超音波轉換器20、20a，安裝在流體配 管1 1。 一方的超音波轉換器20是設置形成正交於另一方的 超音波轉換器2 0 a，以兩超音波轉換器2 0和2 0 a各別求 -39- (35) (35)1223055 得雙方的速度向量v2、v4，藉由算出該速度向量V、V 的向量和，就能正確求得被測定流體1 2的流速、氣泡的 流速。該都卜勒式超音波流量計6 0爲了正確測定被測定 流體1 2的流速，針對一方的超音波轉換器2 0將另一方的 超音波轉換器20a形成可在流體配管1 1上動作的構造。 因此，都卜勒式超音波流量計60具備有使另一方的轉換 器20a針對一方的超音波轉換器20相對式進退的超音波 轉換器移動機構61，構成如第6圖所示的信號處理方塊 圖。 第6圖所示的都卜勒式超音波流量計60 ’係形成由 兩超音波轉換器20、20a振盪的超音波脈衝的入射方向以 互相正交的配置在流體配管1 1內。亦即都卜勒式超音波 流量計60係形成由兩超音波轉換器20、20a振盪的超音 波脈衝，成正交配設在流體配管1 1內的測定區域。 前述都卜勒式超音波流量計60係具備有：分別接收 來自由兩超音波轉換器20、20a振盪的超音波脈衝之流體 配管1 1內的測定區域之屬於反射波的超音波回波的反射 波接收器27、27a、和由利用各反射波接收器27、27a所 接收的超音波回波強度分別算出超音波測定線方向之速度 向量的速度向量算出手段62、62a、和由利用各速度向量 算出手段62、62a所算出的速度向量之向量和算出被測定 流體之流速向量的流速向量算出手段6 3，形成由利用流 速向量算出手段63所算出的流體配管1 1內的測定線方向 ML之流速分佈算出被測定流體1 2的流量。 -40- (36) (36)1223055 然後從由兩超音波轉換器2 0、2 0 a振盪的超音波脈衝 的流體配管1 1內的測定區域被反射的反射波之超音波回 波是分別利用各反射波接收器2 7、2 7 a所接收。利用各反 射波接收器2 7、2 7 a所接收的超音波回波之強度信號，係 藉由速度向量算出手段62、62a轉換爲測定線ML方向（ 路徑方向）的速度向量。藉由流速向量算出手段6 3算出 所取得之路徑方向的速度向量之向量和，算出被測定流體 12流速的正確速度向量。 藉由上述速度向量算出手段62、623及流速向量算出 手段63構成流速分佈資料取得裝置3〇a，流經流體配管 1 1內之被測定流體1 2的流速分佈是沿著路徑方向（測定 線）M L而測定’該流速分佈積分於超音波之路徑方向的 演算’藉此就能求得被測定流體1 2的流量。 算出流速分佈資料取得裝置3 〇 Α的流速向量算出手 段6 3之位置的流速後’藉著使超音波轉換器2 〇或2 〇 a利 用超首波轉換器移動機構6 1在流體配管丨〗上移動，採取 下一個位置的資料。藉著利用超音波轉換器移動機構6 j 一個〜個移動操作超音波轉換器2 〇、2 〇 a，涉及於超音波 脈衝之路徑方向整體’求得被測定流體1 2的流速分佈， 就能經由演算正確求得其流量。 [第4實施形態] & T實施形態中’就第1圖所示的都卜勒式超音波流 星# 1 〇而言’電腦1 4會讀出並實行儲存在記錄手段3 7 的k奧測定p G 4丨’形成硬體的u d f ][ 〇〜單元1 3以及電腦 -41 - (37) (37)1223055 1 4與軟體的流量測定PG4 1會一起作用而當作都卜勒式^ 音波流量計的機能，實施形態之不同在於流量測定PG4 1 的內容相異，藉此實行的處理順序或實現的機能就會+胃 〇 因而，第4實施形態以後只表示機能方塊圖’針對都 卜勒式超音波流量計的構成做簡略說明。而第2圖所示的 流量測定P G4 1是取代每個實施形態實現流量測定P G4 1 A 等的各實施形態的程式，但於第2圖表示流量測定P G 4 1 實現各實施形態的流量測定PG4 1 A等。 第7圖係有關本發明第4實施形態的都卜勒式超音波 流量計之一實施形態的都卜勒式超音波流量計1 0A之機 能方塊圖。 第7圖所示的都卜勒式超音波流量計1 〇 A，就第1圖 所示的都卜勒立超音波流量計1 0來看’電腦1 4會讀出並 實行儲存在記錄手段3 7的流量測定P G 4 1 A，構成硬體的 Udflow單元13及電腦14與軟體的流量測定PG41 A會一 起作用而當作都卜勒式超音波流量計的機能。 若按照第7圖，都卜勒式超音波流量計1 〇 A係具備 有：形成反射體群速度算出行程並當作算出多數混合於被 測定流體1 2的反射體群2 5之速度的流速資料取得手段的 U d fl 〇 w 1 3、和形成流速分佈測定處理行程並演算處理由 Udflow單元13輸入的反射體群25的速度資料，來測定 被測定流體1 2的速度分佈的流速分佈算出手段6 7、和形 成流量測定處理行程進而演算處理被測定流體1 2之速度 -42- (38) (38)1223055 分佈，加以測定流量的流量算出手段6 8。 都卜勒式超音波流量計1 〇 A是以當作流速資料取得 手段的U d fl 〇 w單元1 3和流速分佈算出手段6 7構成流速 分佈測定手段。然後流量算出手段6 8根據利用流速分佈 測定手段所取得的流量測定結果來測定流量。亦即， U d f 1 〇 w單元1 3、流速分佈算出手段6 7及流量算出手段 6 8是構成流量測定手段。而由流量算出手段6 7及流量算 出手段6 8的至少一方輸出的測定結果，例如顯示於可顯 示電腦1 4之顯示監視器3 9的各種測定結果的顯示手段。 都卜勒式超音波流量計1 〇 A的流速分佈算出手段6 7 係具備有：演算處理所輸入的反射體群2 5的速度資料並 算出流體配管1 1的被測定流體1 2的流速分佈的流速分佈 算出部7 〇、和求得流體配管1 1之半徑方向的中心亦即流 體配管11之中央位置的中央位置檢出部7 1、和將流體配 管1 1內的區域在中央位置一分爲二的區域（以下形成分 割區域。）單位來選擇算出流速分佈之際所使用的反射體 群25的區域選擇部72。 而流量算出手段6 8會演算處理所輸入的流速分佈並 測定被測定流體1 2的流量。被測定流體1 2的流量是可在 流體配管1 1的半徑方向（r方向）積分所輸入的流速分 佈而求得的。算出的流量値會從流量算出手段68輸出， 例如顯示於可顯示電腦1 4的顯示監視器3 9等之演算結果 的顯示手段。 在此，於都卜勒式超音波流量計1 0 A成爲被測定流 -43- (39) (39)1223055 體1 2之流量測定所施行的超音波流量測定順序中’追加 其處理行程而加以說明。 第8圖係追加處理順序來說明採行都卜勒式超音波流 量計1 0 A的超音波流量測定方法的超音波流量測定順序 (於第8圖中記載第1超音波流量測定順序。）的說明圖 〇 若按照第8圖，超音波流量測定順序係具備有：算出 多數混合於被測定流體1 2之反射體群2 5的速度，且以所 算出的反射體 2 5的速度分佈作爲速度分佈資料並自 Ud flow單元13輸出的反射體時速度算出行程（步驟S1) 、和演算處理所輸入的反射體2 5的速度分佈資料，而測 定被測定流體1 2的速度分佈的流速分佈測定處理行程（ 步驟S2〜步驟S5 )、和進一步演算處理被測定流體1 2的 速度分佈來測定流量的流量測定處理行程（步驟S 6〜步 驟 S 7 )。 超音波流量測定順序係在最初步驟S 1的反射體群速 度算出行程，Udflow單元13會使超音波脈衝入射至被測 定流體1 2，且接收來自被測定流體1 2的超音波回波，算 出混合於被測定流體1 2的反射體2 5的速度分佈，並輸出 反射體25的速度分佈資料。而一旦流速分佈算出手段67 接收到所輸出的反射體2 5的速度分佈資料，接著流速分 佈算出手段67就會進行流速分佈測定處理行程（步驟S2 〜步驟S 5 )。 流速分佈測定處理行程（步驟S2〜步驟S5 )係具備 -44- (40) (40)1223055 有：演算處理反射體2 5的速度分佈資料並算出被測定@ 體1 2的流速分佈資料以及流體配管1 1的中央位置資料的 流速分佈算出步驟（步驟52)、和爲了將在流速分佈算 出步驟所得到的流速分佈及中央位置顯示在例如顯示監視 器3 9等的顯示手段，輸出所算出的流速分佈資料及中央 位置資料的流速分佈資料輸出步驟（步驟S3)、和進行 算出流速分佈之際所使用選擇反射體群2 5的主要要求情 形（步驟S4爲YES的情形），指定並選擇將算出流速分 佈之際所使用的反射體群2 5在流體配管1 1的中央位置一 分爲二的分割區域的區域指定步驟（步驟5 5 )。 在流速分佈測定處理行程先以步驟S2的流速分佈算 出步驟算出流速分佈及流體配管1 1的中央位置。算出流 速分佈是第3圖所示的流速分佈算出手段6 7之流速分佈 算出部70所執行的，算出中央位置是中央位置檢出部7 1 所執行的。 流速分佈算出部70是由各個反射體25的位置及速度 ，以被測定流體1 2中之存在反射體25的位置的反射體 2 5的速度爲流速而算出。然後，由所輸入的速度分佈資 料，以全部的反射體2 5的速度作爲流速而算出。而中央 位置檢出部7 1考慮到超音波回波會多重反射在流體配管 11的壁面，而由超音波回波信號來檢出引起超音波回波 多重反射的位置’以檢出的位置中點作爲流體配管11的 中央位置而算出。一旦流速分佈算出部70及中央位置檢 出部7 1算出流速分佈及流體配管1 1的中央位置’即完成 -45- (41) (41)1223055 步驟S 2的流速分佈算出步驟。 一旦完成步驟S 2的流速分佈算出步驟’接著在步驟 S3進行流速分佈資料輸出步驟，由流速分佈算出部及 中央位置檢出部7 1輸出流速分佈資料及中央位置資料。 一旦輸出流速分佈資料及中央位置資料，即完成步驟s 3 的流速分佈資料輸出步驟。此時，輸出的兩資料內容亦即 流速分佈及中央位置就會顯示在電腦1 4之演算處理手段 3 5執行演算處理的顯示監視器3 9。 一旦完成步驟S 3的流速分佈資料輸出步驟，使用都 卜勒式超苜波流重1 0 A施行流量測定的測定者就能看 著顯示監視器3 9確認被測定流體1 2的流速分佈。測定者 確認被測定流體1 2的流速分佈，且判斷測定處落後等沒 有問題的情形下（步驟S4爲NO的情形），即完成流速 分佈測定處理行程。 一方面，判斷在中央位置所分割的兩個分割區域間不 能測定流速的位置產生差異等問題的情形，可透過電腦 1 4的輸入手段3 8以區域指定來選擇算出流速分佈之際所 使用的反射體群25。 流速測定區域的分割是以中央位置爲基準分割爲超音 波轉換器2 0側的分割區域（以下形成正前側區域。）、 和離超音波轉換器2 0較遠亦即 側的分割區域（以下形 成 側區域。）。算出流速分佈之際所使用的反射體群 2 5的分割區域指定是選擇前側區域、深側區域及整個區 域（正前側區域與 側區域）的三個區域所進行。 -46- (42) (42)1223055 於第9圖表示執行算出流速分佈之際所使用的反射體 群2 5的分割區域指定之際顯示在顯示監視器3 9的流速分 佈之一例的槪略圖。 算出流速分佈之際所使用的反射體群2 5的分割區域 指定，乃如第9圖所示，例如選擇經由圖形化使用者介面 (GUI: Graphic User Interface)所獲得的選擇項目之一' 而執行。第9圖所示的舉例係爲針對表示中央位置之中央 線7 3，成爲左側區域的爲正前側區域，右側區域的爲深 側區域。 反射體群2 5的分割區域指定是選擇對應於顯示在顯 示監視器3 9的區域選擇74之正前側區域的「正前側」、 對應於深側區域的「深側」以及對應於整個區域的「整個 」的任一個區域，就可選擇算出流速分佈之際所使用的反 射體群25的分割區域。因而第9圖所示的舉例是選擇整 個區域。 測定者一旦透過電腦1 4之輸入手段3 8來執行區域指 定的要求（步驟S4爲YES的情形），即進入步驟S5，在 步驟S 5的區域指定步驟，配合指定要求於區域選擇部72 選擇出算出流速分佈之際所使用的反射體群2 5的分割區 域。一旦完成區域指定步驟，即進入驟S 2，重覆步驟s 2 以後的處理步驟。 尙且，有區域之指定要求時的流速分佈之算出是在步 驟S 2的流速分佈算出步驟計算出選擇正前側區域或深側 區域的任一個區域的區域流速分佈。流速分佈的算出是一 -47· (43) (43)1223055 旦槪略看出流體配管1 1內的流速分佈，即試著在中央位 置（配管軸）成爲對稱的分佈，算出在中央位置（配管軸 )形成對稱的分佈。然後一旦算出流速分佈，即完成爲步 驟s 3的流速分佈資料輸出步驟，算出的流速分佈會顯示 在顯示監視器3 9中。 一'旦完成流速分佈測定處理行程（步驟S 2〜步驟S 5 )，接著即進入步驟S 6，流量算出手段6 8會執行流量測 定處理行程（步驟S 6〜步驟S 7 )。流量測定處理行程係 具備有：流量算出步驟（步驟S6 )和流量資料輸出步驟 (步驟S 7 )。 流量測定處理行程是先在步驟S 6完成流量算出步驟 。在流量算出步驟中，流量算出手段6 8會接收到在流速 分佈測定處理行程所算出的流速分佈資料，流量算出手段 6 8就會在流體配管1 1的半徑方向（Γ方向）積分所輸入 的流速分佈而算出被測定流體1 2的流量。然後一旦算出 被測定流體1 2的流量，即完成步驟S 6，接著在步驟S 7 完成流量資料輸出步驟。 在流量資料輸出步驟中，在流量算出步驟所算出的流 量算出資料會形成流量測定結果而輸出。一旦流量算出資 料自流量算出手段6 8輸出，即完成步驟S 7，且完成流量 測定處理行程。而在步驟S 7所輸出的流量測定結果係電 腦1 4的演算處理手段3 5進行演算處理，例如第9圖所示 ，顯示在顯示監視器39中。 以上若按照有關本實施形態的都卜勒式超音波流量計 • 48 - (44)1223055 1 0 A、利用都卜勒式超音波流量計1 〇 A的流量測定方法以 及利用該都卜勒式超音波流量計1 0 A的流量測定程式， 就算在測定的流速分佈發生誤差的時候，還是能接受適當 進fj測疋的區域選擇，根據選擇的區域的流速分佈進行演 算，測定更適當的流速分佈。而連流量測定也能根據適當 的流速分佈進行演算，就能測定更適當的流量。

尙且，本實施形態中，就第1圖所示的都卜勒式超音 波流量計1 0來看，電腦1 4會讀出並實行儲存在記錄手段 37的流量測定PG41 A，硬體的Ud flow單元13及電腦14 與軟體的流量測定PG41 A會一起作用，而構成形成都卜 勒式超音波流量計1 0 A的機能，但取代都卜勒式超音波 流量計1 〇也可應用都卜勒式超音波流量計5 0或都卜勒式 超首波流量計6 0。

而流量測定結果的顯示不一定要如第9圖所示的例子 ，與流速分佈一倂顯示，也可以像是只另外顯示流量的構 成都卜勒式超音波流量計1 〇 A。 [第5實施形態] 於第1 〇圖表示有關本發明第5實施形態的都卜勒式 超苜波流量計之一實施形態的都卜勒式超音波流量計1 〇 B 的機能方塊圖。 第1 0圖所示的都卜勒式超音波流量計；I 0B，就第1 圖所示的都卜勒式超音波流量計1 0來看，電腦1 4會讀出 並實行儲存在記錄手段3 7的流量測定PG4 1 B，構成硬體 -49- (45) (45)1223055 的U d f 1 o w單元1 3及電腦1 4與軟體的流量測定P G 4 1 B會 —起作用而當作都卜勒式超音波流量計的機能。 若按照第1 0圖，都卜勒式超音波流量計1 0B係針對 都卜勒式超苜波流量4 1 〇 A，取代流速分佈算出手段6 7 具備有流速分佈算出手段6 7 A的這點是不同的，但其他 部分是相同的，於不同的部分附上相同符號省略其說明。 尙且，作爲流速資料取得手段的U d Π 〇 w單元1 3與流速分 佈算出手段6 7 A是構成流速分佈測定手段，U d fl 〇 w單元 13、流速分佈算出手段67A及流量算出手段68構成流量 測定手段的這點，連本實施形態也一樣。 流速分佈算出手段6 7 A係具備有流速分佈算出部7 0 、和中央位置檢出部71，取代區域選擇部72更具備有自 動選擇算出流速分佈之際所使用的反射體群2 5的分割區 域的自動區域選擇部75。 於第1 1圖表示追加處理順序來說明都卜勒式超音波 流量計1 〇 B的超音波流量測定方法之超音波流量測定順序 (於第1 1圖中記載於第2超音波流量測定順序。）的說 明圖。 若按照第U圖，都卜勒式超音波流量計1 0B的超音 波流量測定順序稍微與第8圖所示的都卜勒式超音波流量 計1 0 A的超音波流量測定順序的流速分佈測定處理行程 不同，不同點在於在流速分佈測定處理行程之流速分佈算 出步驟（步驟S2)與流速分佈資料輸出步驟（步驟S3) 之間算出流速分佈之際所使用的反射體群2 5自動選擇分 -50- (46) (46)1223055 割區域的自動區域選擇步驟。 若按照第1 1圖，都卜勒式超音波流量計1 ο B的超音 波流量測定順序係具備有：反射體群速度算出行程（步驟 S i厂）；和流速分佈測定處理行程（步驟s 1 2〜步驟S 1 4 ) ;和流量測定處理行程（步驟S 1 5 )，先進行反射體群速 度算出行程（步驟S 1 1 )，接著進行流速分佈測定處理行 程（步驟 S 1 2〜步驟 S 1 4 )，其次進行流量測定處理行程 (步驟S 1 5 )。 以都卜勒式超音波流量計1 0 B的超音波流量測定順序 ，先進行與第8圖所示的反射體群速度算出行程（步驟 S 1 )同樣的反射體群速度算出行程（步驟S 1 1 )，接著進 行流速分佈測定處理行程（步驟S 1 2〜步驟S 1 4 )。 在流速分佈測定處理行程（步驟S 1 2〜步驟S 1 4 )進 行與第8圖所示的流速分佈算出步驟（步驟S 2 )同樣的 流速分佈算出步驟（步驟S 1 2 )，接著在步驟S 1 3的自動 區域選擇步驟自動選擇流速分佈算出手段67A算出流速 分佈之際所使用的反射體群2 5的分割區域。 一旦在步驟S 1 3的自動區域選擇步驟自動選擇算出流 速分佈之際所使用的反射體群2 5的分割區域，接著在步 驟S 1 4進行流速分佈資料輸出步驟（步驟s〗4 )，例如爲 顯不在顯不監視器3 9等的顯示手段，輸出在步驟s 1 2及 步驟S 1 3所算出的流速分佈資料及中央位置資料，完成步 驟S 1 4的流速分佈資料輸出步驟。 一旦完成步驟S 1 4的流速分佈資料輸出步驟，即完成 -51 - (47) (47)1223055 流速分佈測定處理行程’接著流量算出手段6 8就會進行 流量測定處理行程（步驟S 1 5 ) °第1 1圖所示的流量測 定處理行程（步驟S 1 5 )由於是與第8圖所示的流量測定 處理行程（步驟S 6〜步驟S 7 )同樣的處理步驟故簡略圖 示。 以上若按照有關本實施形態的都卜勒式超音波流量計 1 0 B、利用都卜勒式超音波流量計1 0 B的流量測定方法及 利用都卜勒式超音波流量計1 0B的流量測定程式，就算在 測定的流速分佈產生誤差的情形下，還是能自動選擇適合 進行測定的區域，且根據選擇的區域的流速分佈進行演算 ，就能測定適當的流速分佈。而連流量測定也能根據適當 的流速分佈進行演算，故可測定更適當的流量。 尙且，都卜勒式超音波流量計1 0B係於流速分佈算出 手段6 7 A取代區域選擇部7 2具備有自動區域選擇部7 5， 但也可構成具備有區域選擇部72及自動區域選擇部7 5。 此時可提供準備藉由測定者進行手動選擇和自動選擇的兩 種都卜勒式超音波流量計，於進行區域選擇的時候，能準 備自動選擇更良好的流速分佈的功能表。 更在本實施形態中，就第1圖所示的都卜勒式超音波 流量計1 0來看，電腦1 4會讀出並實行儲存在記錄手段 37的流量測定PG41B，而硬體的Udflow單元13及電腦 W與軟體的流量測定PG41B會一起作用，構成當作都卜 勒式超音波流量計1 0B的機能，但取代都卜勒式超音波流 量計1 〇也適用於都卜勒式超音波流量計5 0或都卜勒式超 -52- (48) (48)1223055 音波流量計6 0。 [第6實施形態] 於第1 2圖表示有關本發明第6實施形態的都卜勒式 超音波流量計之一實施形態的都卜勒式超音波流量計1 0C 之機能方塊圖。 第1 2圖所示的都卜勒式超音波流量計1 0C，就第1 圖所示的都卜勒式超音波流量計1 0來自，電腦1 4會讀出 並實行儲存在記錄手段3 7的流量測定PG4 1 C，硬體的 Udflow單元13及電腦14與軟體的流量測定PG41C會一 起作用，而構成都卜勒式超音波流量計的機能。 若按照第1 2圖，都卜勒式超音波流量計1 0C係具備 有：Udflow單元13、和流速分佈算出手段67、和流量算 出手段6 8、和配合隨著測定對象的變數而自動算出可調 聲的最適値的最適値算出手段7 7。尙且，當作流速資料 取得手段的Udflow單元13與流速分佈算出手段67是構 成流速分佈測定手段，Udflow單元13、流速分佈算出手 段67及流量算出手段68是構成流量測定手段的這點連本 實施形態也是同樣的。 最適値算出手段7 7係具備有：接受流體配管n的內 徑Di、被測定流體1 2中的超音波速度Cw及超音波脈衝 的入射角α之輸入的資料輸入部7 8、和流速度分佈算出 手段6 7算出測定之流速中最大流速ν的最大流速算出部 7 9、和算出被測定流體1 2中的超音波速度c w除以算出 -53· (49) (49)1223055 的最大流速V的速度無次元數v G的速度無次兀數算出部 8〇、和算出振盪頻率fG除以反覆頻率fpRF的頻率無次元 數F 〇的頻率無次元數算出部8 1、和在算出的速度無次元 數V Q與頻率無次元數F 〇之間再設定滿足 [數1] F〇 ^ 4 V〇*sina 及 fPRFS Cw/2Di 的振盪頻率f 〇的頻率設定部8 2 ° 都卜勒式超音波流量計1 0 C中’最適値算出手段7 7 的資料輸入部78是以流體配管1 1的內徑Di、被測定流 體1 2中的超音波速度C w及超音波脈衝的入射角a爲初 期値，接受輸入的同時，在最大流速算出部79中，流速

度分佈算出手段67會算出所測定之流速中的最大流速V 〇 速度無次元數算出部80會算出最大流速算出部79所 算出的最大流速V除以資料輸入部7 8接受輸入的被測定 流體12中的超音波速度Cw的速度無次元數v〇。而頻率 無次兀數算出部81會算出振盪頻率f〇除以反覆頻率fpRF 的頻率無次元數F 〇。 頻率設定部8 2係利用速度無次元數算出部8 〇算出的 速度無次元數V〇和頻率無次元數算出部81算出的頻率無 次兀數F 〇，並以數式丨所示的關係式，再設定滿足 F〇^4V0 Sina 及 fPRFSCw/2Di 的振邊頻率fl°尙且，數式1是表示存在最適値的範圍， 該些是本發明人重覆實驗而提出。 -54- (50) (50)1223055 於第13圖〜第15圖表示存在本發明人反覆實驗而提 出之最適値的範圍的說明圖。 第1 3圖係表示設定橫軸爲速度無次元數V Q，縱軸爲 頻率無次兀數F〇，且可測定最適化的區域和不能最適化 的區域的方塊圖。亦即，F * - 4 V 〇 s i η α的區域，圖中爲 左上的區域’並未經由實驗提出啓發可測定最適化的情形 〇 第1 4圖係表不設定橫軸爲C w / D i的對數，縱軸爲 反覆頻率（fpRF )的對數，可測定最適化的區域和不可最 適化的區域的說明圖。 亦即，fPRF$Cw/2Di的區域，圖中爲右下的區域， 並未經由實驗提出啓發可測定最適化的情形。 第1 5圖係表示有關代表性配管的種類及其區域，測 定可最適化的區域和不可最適化的區域的說明圖。測定者 一邊閲覧一邊事先印刷第1 5圖所示的輸出，測定者判斷 目標爲是否可在最適化之條件下進行流量測定並加以利用 〇 在此，都卜勒式超音波流量計1 0C是針對進行被測定 流體1 2的流量測定的超音波流量測定順序追加其處理行 程而做說明。 第1 6圖係追加處理順序來說明當作都卜勒式超音波 流量計1 0 C的超音波流量測定方法的超音波流量測定順序 (於第1 6圖中記載爲第3超音波流量測定順序。）的說 明圖。 -55- (51) (51)1223055 若按照第1 6圖，超音波流量測定順序係具備有：反 射體群速度算出行程（步驟S21〜步驟S22 )、和流速分 佈測定處理行程（步驟S23〜步驟S24 )、和算出基本頻 率f〇、反覆頻率fpRF及入射角α之最適値的最適値設定 行程（步驟S25 )、和流量測定處理行程（步驟S26 )。 反射體群速度算出行程（步驟S21〜步驟S22)係具 備有初期値辨識步驟（步驟S2 1 )和反射體群速度算出步 驟（步驟S22 )，先在步驟S21的初期値辨識步驟來辨識 測定開始時的基本頻率fG、反覆頻率fPRF及入射角（X的 初期値，接著在步驟S22的反射體群速度算出步驟算出使 超音波脈衝入射至被測定流體1 2，接收超音波回波而算 出多數混合於被測定流體1 2的反射體群2 5的速度，以算 出的反射體群 2 5的速度分佈作爲速度分佈資料並自 Ud flow單元13輸出。一旦完成反射體群速度算出步驟（ 步驟S22 )，即完成反射體料速度算出行程。 一旦完成反射體群速度算出行程，接著即進行流速分 佈測定處理行程（步驟S23〜步驟S24)，先在流速分佈 算出步驟（步驟S 2 3 )算出被測定流體1 2的流速分佈及 中央位置。接著在流速分佈資料輸出步驟（步驟S24 )所 算出的流速分佈資料及中央位置資料會自流速分佈算出手 段67輸出。一旦自流速分佈算出手段67輸出流速分佈資 料及中央位置資料，即完成流速分佈測定處理行程。 一旦完成流速分佈測定處理行程，接著進行最適値設 定行程（步驟S25 )，最適値算出手段77會算出基本頻 -56- (52) (52)1223055 率f〇、反覆頻率fpRF及入射角α的最適値。 最適値設定行程是進行再設定滿足 F〇^ 4V〇*sina 及 f p r f ‘ C w/2 D i， 算出最適値的振盪頻率f i的振盪頻率再設定步驟。振盪頻 率f!的再設定是最適値算出手段7 7所施行，一旦以最適 値算出手段7 7進行振盪頻率f!的再設定，即以再設定的 振盪頻率fi進行流量分佈處理行程，流速分佈測定處理行 程和振盪頻率再設定步驟重覆到成爲最適於測定的振盪頻 率爲止。而且一旦形成振盪頻率f!，即完成最適値設定行 程（步驟S 2 5 )。 一旦完成最適値設定行程，即接著在步驟S26進行流 量測定處理行程的步驟S26的流量測定處理行程係與第8 圖所示的流量測定處理行程（步驟S 6〜步驟S 7 )同樣的 以上若按照有關本實施形態的都卜勒式超音波流量計 1 0C、利用都卜勒式超音波流量計1 0C的流量測定方法及 利用都卜勒式超音波流量計1 0C的流量測定程式，最適値 算出手段77就可配合隨著測定對象的變數而自動算出可 調整的最適値，藉此就不需要配合測定對象求得最適値的 予備測定，就能減輕浪費準備測定的時間。 尙且，輸入至資料輸入部7 8的流體配管1 1之內徑 Di、被測定流體1 2中的超音波速度Cw及超音波脈衝的 入射角a可爲自動輸入也可爲手動輸入的構成。 而本實施形態中，就第1圖所示的都卜勒式超音波流 -57- (53) (53)1223055 量計1 0來看，電腦1 4會讀出並實行儲存在記錄手段3 7 的流量測定PG41C，而硬體的Udflow單元13及電腦I4 與軟體的流量測定P G4 1 C會一起作用，構成當作都卜勒 式超音波流量計1 〇 C的機能，但取代都卜勒式超音波流量 計1 〇也適用於都卜勒式超音波流量計5 0或都卜勒式超音 波流量計6 0。 [第7實施形態] 有關本發明第7實施形態的都卜勒式超音波流量計 50A，就第3圖所示的都卜勒式超音波流量計50來看’ 電腦1 4會讀出並實行儲存在記錄手段3 7的流量測定 PG4 1D，而硬體的Udflow單元13及電腦14與軟體的流 量測定P G 4 1 D會一起作用’構成當作都卜勒式超首波流 量計5 0 A的機能，於第1 7圖表示‘有關本發明第7實施形 態的都卜勒式超音波流量計5 0 A的機能館方塊圖。 都卜勒式超音波流量計5 0 A係具備有：設有入射角 調節設定手段5 1的Udflow單元1 3 '和流速分佈算出手 段6 7、和流量算出手段6 8、和配合隨著測定對象而自動 算出可調整的最適値的最適値算出手段77A。尙且，當作 流速資料取得手段的U d f 1 〇 w早兀1 3和速分佈具出手段 67是構成流速分佈測定手段，Udflow單元13、流速分佈 算出手段6 7以及流量算出手段6 8是構成流量測定手段的 這點，連本實施形態也是同樣的。 最適値算出手段7 7 A係具備有資料輸入部7 8、最大 -58- (54) (54) 1223055 流速算出部7 9、速度無次元數算出部8 0、頻率無次元數 算出部8 1、算出的速度無次元數VG和在頻率無次元數F〇 之間形成滿足數式1之關係式 F〇 ^ 4V〇*sina 及 fPRF$Cw/2Di 的再設定入射角度Cl 1的入射角度設定部8 4。 都卜勒式超音波流量計5 0 A中，最適値算出手段7 7 的資料輸入部78以流體配管1 1的內徑Di、被測定流體 1 2中的超音波速度Cw以及超音波脈衝的入射角a作爲初 期値而接受輸入的同時，利用最大流速算出部7 9算出流 速度分佈算出手段6 7測定之流速中的最大流速V。 速度無次元數算出部80係算出最大流速算出部79算 出的最大流速V除以資料輸入部7 8接受輸入的被測定流 體12中的超音波速度Cw所取得的速度無次元數F〇。而 頻率無次元數算出部8 1會算出振盪頻率f()除以反覆頻率 fpRF的頻率無次兀數F〇。 入射角度設定部84是滿足利用速度照次元數算出部 80算出的速度無次元數V。和頻率無次元數算出部81算 出的頻率無次元數F 〇，並以數式1所示的關係式 F02 4V0.sina 及 fPRF$Cw/2Di 的再设疋入射角度al。尙且，數式1係表示存在第13圖 〜第1 5圖所示的最適値的範圍，此等爲本發明人反覆實 驗而提出的發明。 第1 8圖係爲追加處理順序來說明都卜勒式超音波流 量計5 0 A的超音波流量測定方法的超音波流量測定順序 -59- (55) (55)1223055 (於第1 8圖中記載於第4超音波流量測定順序。）的說 明圖。 若按照第1 8圖，超音波流量測定順序即具備有：反 射體神速度算出行程（步驟S31〜步驟S32 )、和流速分 佈測定處理行程（步驟S 3 3〜步驟S 3 4 )、和算出基本頻 率f〇、反覆頻率fpRF以入射角α的最適値的最適値設定 行程（步驟S 3 5 )、和流量測定處理行程（步驟s 3 6 )。 反射體群速度算出行程（步驟S 3 1〜步驟S 3 2 )係具 備有：初期値辨識步驟（步驟S 3 1 )和反射體群速度算出 步驟（步驟S 3 2 )，在步驟S 3 1的初期値辨識步驟辨識測 定開始時的基本頻率fG、反覆頻率fPRF及入射角α的初 期値，接著在步驟S 3 2的反射體神速度算出步驟算出多數 混合於被測定流體1 2的反射體群2 5的速度，以算出的反 射體25的速度分佈作爲速度分佈資料並自udflow單元 13輸出。 其次’在流速分佈測定處理行程（步驟S 3 3〜步驟 s 3 4 )的流速分佈算出步驟（步驟S 3 3 )算出被測定流體 1 2的流速分佈及中央位置，在流速分佈資料輸出步驟（ 步驟S 3 4 )所算出的流速分佈資料及中央位置資料是從流 速分佈算出手段67輸出。一旦流速分佈資料及中央位置 資料被輸出，即完成流速分佈測定處理行程。 一旦完成流速分佈測定處理行程，其次即形成最適値 設定行程（步驟S35 )，最適値算出手段？7A會算出基本 頻率f〇、反覆頻率fPRF及入射角α的最適値。 -60- (56) (56)1223055 最適値設定行程是形成算出最適値’滿足 F〇^ 4V〇*sina 及 fPRF$ Cw/2Di 的進行再設定入射角度a 1的入射角度再設定步驟。入射 角度al的再設定係最適値算出手段77A進行的，在最適 値算出手段77A形成入射角度al的再設定，一旦設定最 適合測定的入射角度a 1，即完成最適値設定行程（步驟 S35 ) ° 一旦完成最適値設定行程’接著在步驟S26進行流量 測定處理行程的流量測定處理行程是與第8圖所示的流量 測定處理行程（步驟S 6〜步驟S 7 )同樣的。 以上若按照利用有關本實施形態的都卜勒式超音波流 量計50A、都卜勒式超音波流量計50A的流量測定方法及 利用該都卜勒式超音波流量計5 0 A的流量測定程式，最 適値算出手段7 7 A即可配合隨著測定對象的變數而自動 算出可調整的最適値，藉此就不需要配合測定對象求得最 適値的預備測定，就能減輕浪費準備測定的時間。 尙且，輸入至資料輸入部7 8的流體配管1 1的內徑 Di '被測定流體1 2中的超音波速度Cw及超音波脈衝的 入射角a，可爲自動輸入，也可爲手動輸入。 而最適値算出手段77A爲具備有：資料輸入部78、 和最大流速算出部79、和速度無次元數算出部8〇、和頻 率無次元數算出部8 1、和入射角度設定部84的構成，但 更可爲一倂具備有裝備在最適値算出手段77的頻宠 部8 2的構成。 -61 - (57) (57)1223055 更在本實施形態中，於第3圖所示的都卜勒式超音波 流量計5 0中，電腦1 4會讀出並實行儲存在記錄手段3 7 的流量測定PG41D，而硬體的Udflow單元13及電腦14 與軟體的流量測定PG41D會一起作用，構成當作都卜勒 式超音波流量計5 0 A的機能，但也可取代都卜勒式超音 波流量計5 0適用都卜勒式超音波流量計60。 [第8實施形態] 於第1 9圖表示有關本發明第8實施形態的都卜勒式 超音波流量計1 〇 D的機能方塊圖。 第1 9圖所示的都卜勒式超音波流量計1 0D，就第1 圖所示的都卜勒式超音波流量計1 〇來看，電腦1 4會讀出 並實行儲存在記錄手段3 7的流量測定PG4 1 E，而硬體的 Udflow單元13及電腦14與軟體的流量測定PG41E會一 起作用，構成當作都卜勒式超音波流量計的機能。 若按照第1 9圖，都卜勒式超音波流量計1 〇D係具備 有：Udflow單元13、和流速分佈算出手段67、和流量算 出手段68、和由超音波脈衝的頻率及速度演算最小頻道 距離的頻道距離演算手段8 7、和由演算並顯示的最小頻 道距離演算可測定範圍的可測定範圍顯示手段8 8、和進 行最小頻道距離是否爲整數倍的變更、決定的頻道距離變 更決定手段89。 頻道距離演算手段8 7係由超音波脈衝的頻率及速度 演算最小頻道距離。可測定範圍顯示手段8 8係由頻道距 -62- (58) (58)1223055 離演算手段8 7演算的最小頻道距離來演算可測定範圍例 如顯示在顯示監視器3 9等的顯示手段。頻道距離變更決 定手段8 9是接受最小頻道距離是否爲整數倍的變更、決 定之輸入，爲輸入的情形下，配合輸入內容來進行最小頻 道距離是否爲整數倍的變更、決定。 頻道距離變更決定手段8 9就可變更的頻道距離之上 限値爲反覆周期（=1/ fPRF )來看，入射的超音波等於在 流體配管1 1之管壁所反射，並正好往復時之流體配管i i 的配管徑。 右考慮此情形’就可在反覆頻率f p R F之任一設定値， 改變可變更的頻道距離之上限値。而反覆頻率fpRF爲最小 ，並自1Hz等級起自由地設定，若考慮被測定流體12中 之超音波速度Cw爲1 000m/s等級，連現狀實在獲得的 流體配管1 1之最大配管徑也能充分對應。 第2 0圖係追加處理順序來說明都卜勒式超音波流量 計1 0 D的超音波流量測定方法的超音波流量測定順序（ 於第2 0圖中記載爲第5超音波流量測定順序。）的說明 圖。 若按照第2 0圖，都卜勒式超音波流量計丨〇 〇進行的 超音波流量測定順序係具備有：反射體群速度算出行程（ 步驟S 4 1 )、和流速分佈測定處理行程（步驟s 4 2 )、和 頻道距離演算行程（步驟S 4 3 )、和可測定範圍顯示行程 (步驟S44〜步驟S46 )、和頻道距離變更行程（步驟 S47 )、和流量測定處理行程（步驟S48 )。 (59) (59)1223055 反射體群速度算出行程（步驟S4 1 )係與第8圖所示 的反射體群速度算出行程（步驟S 1 )同樣的行程， Udflow單元13係算出多數混合在被測定流體12的反射 體群2 5的速度，以算出的反射體群2 5的速度分佈作爲速 度分佈資料並自Ud flow單元13輸出。而Ud flow單元13 係輸出頻道距離演算行程（步驟S43 )之演算所需要的振 盪的超音波脈衝之頻率f〇以及速度Cw的資料。 一 S完成反射體群速度算出行程，接著進行流速分佈 測定處理行程（步驟S 4 2 )。 在步驟S42的流速分佈測定處理行程進行流速分佈算 出步驟（步驟S42 )，以流速分佈算出手段67來演算處 理反射體2 5的速度分佈資料，並算出被測定流體i 2的流 速分佈資料及流體配管i i的中央位置資料。一旦算出被 測定流體1 2的流速分佈資料及流體配管1 1的中央位置資 料，即完成流速分佈測定處理行程（步驟S42 )，接著進 行頻道距離演算行程（步驟SG )。 在步驟S43的頻道距離演算行程，頻道距離演算手段 8 7是由測定時的超音波脈衝的頻率fo及超音波速度Cw 來演算最小頻道距離。一旦演算最小頻道距離，即完成頻 道距離演算行程，接著進行可測定範圍顯示行程（步驟 S44〜步驟S46)。 可測定範圍顯示行程（步驟S44〜步驟S46)係具備 有：由頻道距離演算手段8 7演算的最小頻道距離來演算 可測定範圍的可測定範圍演算步驟（步驟S44 )、和將在 -64- (60) (60)1223055 可測定範圍演算步驟演算的可測定範圍的資料顯示在顯示 監視器3 9等的顯示手段的可測定範圍顯示步驟（步驟 S45 )、和確認顯示監視器39等的顯示手段是否爲頻道距 離變更、決定的頻道距離變更決定確認步驟（步驟S 4 6 ) 〇 可測定範圍顯示行程（步驟S 4 4〜步驟S 4 6 )是先在 步驟S 4 4的可測定範圍演算步驟’以可測定範圍顯示手段 8 8算出可測定範圍，接著在步驟S 4 5的可測定範圍顯示 步驟，以可測定範圍顯示手段8 8輸出可測定範圍的資料 ，且以電腦1 4的演算處理手段3 5將自可測定範圍顯示手 段8 8輸出的可測定範圍顯示在顯示監視器3 9。 於第2 1圖表示槪略表示可測定範圍顯示步驟後顯示 在顯示監視器3 9的畫面之一例的說明圖。 若按照第2 1圖所示之一例，可測定範圍9 1係顯示在 流速分佈顯示部92的上部，以測定者能看見可測定範圍 9 1而辨識可測定範圍地顯示。 尙且，第2 1圖只以圖表示說明上之最小限的顯示， 當然可配合需要追加顯示現在的超音波脈衝之頻率、超音 波速度等，而可測定範圍9 1顯示在顯示監視器3 9的同時 ，進行步驟S46的頻道距離變更決定確認步驟，確認是否 變更、決定頻道距離的主要顯示（以下稱爲頻道距離變更 、決定確認顯示。）9 3會與可測定範圍9 1 一起顯示在顯 示監視器3 9。一旦可測定範圍及頻道距離變更、決定確 認顯币’顯不在顯不監視器3 9，即完成可測定範圍顯示 -65- (61) (61)1223055 行程（步驟S44〜步驟S46 )。 於步驟S 4 6的頻道距離變更決定確認步驟中’看見顯 示在顯示監視器3 9的最小頻道距離變更、決定確認顯示 ，特別是測定者判斷不需要變更最小頻道距離的情形下（ 在步驟S46爲NO的情形），即接著進行流量測定處理行 程（步驟S 4 8 )。 該流量測定處理行程（步驟S 4 8 )係爲與第8圖所示 的流量測定處理行程（步驟S 6〜步驟S 7 )同樣的處理步 驟。以完成步驟S48的流量測定處理行程而完成超音波流 量測定順序。 一方面，於步驟S46的頻道距離變更決定確認步驟中 ，看見顯示在顯示監視器3 9的頻道距離變更、決定確認 顯示，測定者判斷需要變更頻道距離的情形下（在步驟 S46爲YES的情形），接著進行頻道距離變更行程（步驟 S47 )。 在頻道距離變更行程，頻道距離變更決定手段89會 配合輸入的內容以最小頻道距離爲整數倍進行頻道距離的 變更。例如在最小頻道距離爲兩倍的主要要求的輸入情形 下，頻道距離爲兩倍。 頻道距離的變更乃如第2 1圖所示，例如提供GUI， 且測定者自個人電腦1 4的輸入手段3 8輸入顯示在顯示監 視器39的頻道距離變更窗94之値，或者自個人電腦14 的輸入手段3 8輸入並選擇（卡嗒聲操作）顯示在頻道距 離變更窗94之橫的上下游標95，頻道距離爲最小頻道距 -66 - (62) (62)1223055 離的整數倍而上下移行。上述之最小頻道距離爲兩倍之舉 例的情形下，頻道距離變更窗94之値爲2。 頻道距離變更決定手段89是配合輸入至頻道距離變 更窗94的數値，一旦最小頻道距離爲整數倍，即完成頻 道距離變更行程（步驟S 4 7 )，接著進入步驟S 4 2，進行 步驟S 4 2以後的處理行程。 在此’頻道距離爲整數倍，並根據實測結果，就有關 都卜勒式超音波流量計1 〇 D的測定精度，於以下描述評 估的結果。 (頻道距離變更時的測定誤差評估） 第1測定於內徑1 5 0 m m之流體配管1 1中，取樣頻率 爲1 Μ Η z、被測定流體1 2爲水、頻道距離爲最小頻道距 離之兩倍，進行流量測定。 取樣頻率爲1 Μ Η ζ、被測定流體1 2爲水的話，超音 波速度爲1 4 8 0 m / s，最小頻道距離即爲約〇 · 7 5 m m。而這 次測定所用的都卜勒式超音波流量計1 〇 D係頻道數爲1 2 8 ’可測疋丨木度（距離）爲128/0.78111111 = 96111111°因而頻道 距離至少需爲最小頻道距離的兩倍以上。 於第1測定中，都卜勒式超音波流量計10 D需要構 成流速分佈的點數係爲使用的1 2 8點中的1 〇 〇點（二 150 mm/7 1.5mm) ° 其次，第2測定於內徑1 5 0mm的流體配管u中，以 取樣頻率爲1 Μ Η ζ、被測定流體1 2爲水、頻道距離爲最 -67- (63) (63)1223055 小頻道距離的三倍，來進行流量測定。 第2測定中，頻道距離爲最小頻道距離的三倍’亦即 爲 0.75x3=2.25mm，可測定涂度（距離）爲 128χ 2 · 2 5 m m = 2 8 8 m m。而於第2測定中’都卜勒式超苜波流量 計1 0 D需要構成流速分佈的點數係爲使用的1 2 8點中的 67 點（=150/2.25)。 其次，第3測定是減少測定點’以幾個測定點數進行 測定實驗。第3測定的結果，就算測定點數約爲一半的話 ，就能以遠小於正真之値的誤差1 %的高精度完成測定。 由以上情形，如當初檢討的超音波回波之可接收處由 現在的128處增爲256處或512處等，不須採用爲了對粗 配管的對應、提高精度之方針等的程度，就能確認測定性 能。 具體而言，於最大128處接收超音波回波並算出流速 分佈的都卜勒式超音波流量計，由內徑超過28 0mm的粗 配管至1 〇〇mm以下的細配管的配管徑，證實能以遠小於 測定誤差1 %的高精度（頻道距離爲最小頻道距離三倍的 情形下，爲0 · 0 0 5 6 % )完成測定。 以上若按照有關本實施形態之都卜勒式超音波流量計 1 0D、利用都卜勒式超音波流量計丨0D之流量測定方法及 利用該都卜勒式超音波流量計1 0D之流量測定程式，需 要由最小頻道距離算出的可測定範圍和被測定流體流經的 流體配管之管徑的話，測定者變更其可測定範圍外，進行 流速分佈的演算，就能擴大可測定範圍。 -68- (64) (64)1223055 尙且，本實施形態中，就第1圖所示的都卜勒式超音 波流量計1 〇來看，電腦1 4會讀出並實行儲存在記錄手段 37的流量測定PG41E，而硬體的Udflow單元；13及電腦 1 4與軟體的流量測定P G 4 1 E會一起作用，構成當作都卜 勒式超音波流量計1 〇D的機能’但也可以取代都卜勒式 超音波流量計1 0適用於都卜勒式超音波流量計5 0或都卜 勒式超音波流量計6 0。 而採用實行決定測定範圍的最小頻道距離爲整數倍的 測定以及演算上之觀念的都卜勒式超音波流量計1 〇 D，在 申請的時候，以測定處爲1 2 8處的都卜勒式超音波流量計 作爲實施形態等而舉例說明’但本發明案除看出都卜勒式 超音波流量計之測定處外’且以達到與增減同等效果的技 術思想爲本質，測定處的1 2 8處並未排除物理性事先增加 的都卜勒式超音波流量計。 [第9實施形態] 於第22圖表示有關本發明第9實施形態的都卜勒式 超音波流量計1 0E的機能方塊圖。 第22圖所示的都卜勒式超音波流量計10E，就第i 圖所示的都卜勒式超音波流量計1 〇來看，電腦1 4會讀出 實行儲存在記錄手段3 7的流量測定P G4 1 F，而硬體的 Udfl0w單元13及電腦14與軟體的流量測定PG41F會一 起作用，而構成當作都卜勒式超音波流量計的機能。 若按照第22圖，都卜勒式超音波流量計1 0E乃對第 -69- (65) (65)1223055 19圖所示的都卜勒式超音波流量計l〇D而言’取代頻道 距離變更決定手段89而具備有頻道距離自動變更決定手 段9 7這點不同’但其他不同點則在不同之處附上同一符 號並省略其說明。尙且’當作流速資料取得手段的 Udflow單元13和流速分佈算出手段67是構成流速分佈 測定手段，且Udflow單元13、流速分佈算出手段67及 流量算出手段6 8是構成流量測定手段的這點，連本實施 形態也是同樣的。 都卜勒式超音波流量計10E係具備有：Udflow單元 1 3、和流速分佈算出手段67、和流量算出手段68、和頻 道距離演算手段8 7、和可測定範圍顯示手段8 8、和自動 進行最小頻道距離是否爲整數倍的變更、決定的頻道距離 自動變更決定手段9 7。頻道距離自動變更決定手段9 7會 由最小頻道距離、流體配管1 1的配管徑及最大頻道數， 自動進行最小頻道距離是否爲整數倍的變更、決定。 於第2 3圖表示追加處理順通來說明都卜勒式超音波 流量計1 〇 E的超音波流量測定方法的超音波流量測定順序 (於第2 3圖中記載於第6超音波流量測定順序。）的說 明圖。 若按照第2 3圖，都卜勒式超音波流量計丨〇 e進行的 超音波流量測定順序即具備有：反射體群速度算出行程（ 步驟S 5 1 )、和流速分佈測定處理行程（步驟s 5 2 )、和 頻道距離演算行程（步驟S 5 3 )、和可測定範圍算出行程 (步驟S 5 4〜步驟S 5 5 )、和流速分佈等顯示行程（步驟 -70· (66) (66)1223055 s 5 6 )、和流量測定處理行程（步驟 S 5 7 )、和頻道距離 變更行程（步驟S 5 8 )。 反射體群速度算出行程（步驟S51 )係爲與第20圖 所示的反射體群速度算出行程（步驟S4 1 )同樣的行程， Udfl〇w單元13係算出多數混合於被測定流體12的反射 體群25的速度，若以算出的反射體25的速度分佈爲速度 分佈資料，振盪的超音波脈衝之頻率fG以及速度Cw的資 料會從Udflow單元13輸出。一旦完成反射體群速度算出 行程，即接著形成流速分佈測定處理行程（步驟S 5 2 )。 在步驟S 5 2的流速分佈測定處理行程進行流速分佈算 出步驟（步驟S 5 2 )，以流速分佈算出手段6 7演算處理 反射體25的速度分佈資料，算出被測定流體1 2的流速分 佈資料及流體配管1 1的中央位置資料。一旦算出被測定 流體1 2的流速分佈資料及流體配管！丨的中央位置資料， 即完成流速分佈測定處理行程（步驟S 5 2 )，接著進行頻 道距離演算行程（步驟S 5 3 )。 在步驟S 5 3的頻道距離演算行程，頻道距離演算手段 8 7是由測定時的超音波脈衝的頻率fQ及超音波速度c w 演算最小頻道距離。一旦演算最小頻道距離，即完成頻道 距離演算行程，接著進行可測定範圍算出行程（步驟S 5 4 〜步驟S 5 5 )。 可測定範圍算出行程（步驟S54〜步驟S55)是具備 有·由頻道距離演算手段8 7演算的最小頻道距離演算出 可測定範圍的可測定範圍演算步驟（步驟S54 )、和判斷 -71 - (67)1223055 是否需要變更_ S55 )。 在可測定範 可測定範圍顯示 算步驟算出可測 判斷步驟，頻道 圍顯示手段 8 8 徑判斷是否需要 接著，在頻 決定手段9 7判 驟S 55爲NO的 步驟 S 5 6 )，被 顯示在顯示監視 一旦被測定 顯示監視器3 9， ，接著進行流量 處理行程（步驟 行程（步驟S 6〜 並以完成步 超音波流量測定 一方面，在 更決定手段97 驟 S55爲 YES 離變更行程（步 丨道距離的頻道距離變更判斷步驟（步驟 圍算出行程（步驟S 5 4〜步驟S 5 5 )中， 手段8 8會先在步驟S 5 4的可測定範圍演 定範圍，接著在步驟S 5 5的頻道距離變更 距離自動變更決定手段9 7會由可測定範 所算出的可測定範圍以及現在測定的配管 變更頻道距離。 道距離變更判斷步驟，頻道距離自動變更 斷不需要變更頻道距離爲的情形下（在步 情形）’接著進行流速分佈等顯示行程（ 測疋^體1 2的流速分佈、可測定範圍會 器39。 流體1 2的流速分佈、可測定範圍顯示在 即完成流速分佈等顯示行程（步驟S 5 6 ) 測定處理行程（步驟S 5 7 )。該流量測定 S 5 7 )係爲與第8圖所示的流量測定處理 步驟S7 )同樣的處理步驟。 驟S ：) 7的流纛、測定處理行程爲原則來完成 順序。 頻道距離變窜也丨陛c也m &判斷步驟，頻道距離自動變 判斷爲需要_ Μ _ # p ★更頻道距離的情形下（在步 的情形下），屯/广辟$ , 進丫了變更頻道距離的頻道距 驟 S 5 8 )。 - 72- (68) (68)1223055 頻道距離變更行程（步驟S 5 8 )係爲與第2 0圖所示 的頻道距離變更行程（步驟S47 )同樣的處理行程，頻道 距離自動變更決定手段97是以最小頻道距離爲整數倍來 變更頻道距離。一日完成頻道距離變更行程，接著回到步 驟S 5 2，進行步驟S 5 2以後的處理行程。 以上若按照有關本實施形態的都卜勒式超音波流量計 1 0E、利用都卜勒式超音波流量計1 〇E的流量測定方法及 利用該都卜勒式超音波流量計1 〇 E的流量測定程式，頻道 距離自動變更決定手段97判斷需要由最小頻道距離算出 的可測定範圍和由被測定流體流經的流體配管的管徑，有 變更頻道距離的必要性的話，頻道距離自動變更決定手段 9 7除自動變更其可測定範圍外，還可算出流速分佈。 因而，與都卜勒式超音波流量計1 0D、利用都卜勒式 超音波流量計1 〇 D的流量測定方法及利用該都卜勒式超 音波流量計1 0D的流量測定程式的情形同樣地可擴大可 測定範圍。而擴大可測定範圍時的測定誤差也能以遠小於 測定誤差1 %的高精度完成測定。 尙且，本實施形態中，就第1圖所示的都卜勒式超音 波流量計1 〇來看，電腦1 4會讀出並實行儲存在記錄手段 37的流量測定PG41F，而硬體的Udflow單元13及電腦 14與軟體的流量測定PG41F會一起作用，而構成當作都 卜勒式超音波流量計1 0E的機能，但也可以取代都卜勒式 超音波流量計1 〇適用於都卜勒式超音波流量計5 0或都卜 勒式超音波流量計6 0。 -73- (69) (69)1223055 而都卜勒式超音波流量計1 0E係取代頻道距離變更決 定手段89具備有頻道距離自動變更決定手段97，但也可 構成具備有頻道距離變更決定手段8 9及頻道距離自動變 更決定手段9 7。此時，可提供準備經測定者之手動選擇 與自動選擇的兩種都卜勒式超音波流量計，於進行頻道距 離之變更決定的時候，準備更適合測定之自動變更頻道距 離的功能表。 [第1〇實施形態] 於第24圖表示有關本發明第1 〇實施形態的都卜勒式 超音波流量計1 0F的機能方塊圖。 第2 4圖所不的都卜勒式超音波流量計1 〇 f，就第1 圖所不的都卜勒式超音波流量計1 0來看，電腦1 4會讀出 並實行儲存在記錄手段3 7的流量測定P G4 1 G，而硬體的 Udflow單元13及電腦14與軟體的流量測定PG41G會一 起作用，而構成當作都卜勒式超音波流量計的機能。 右ί女照弟2 4圖’都卜勒式超苜波流量計1 〇 ρ係具備 有：Udflow單元13、和流速分佈算出手段67、和流量算 出手段68、和將被測定流體1 2的流速分佈與測定線ML 之距離方向的關係以畫面輸出的流速分佈輸出手段9 9、 和針對流速分佈輸出手段99以畫面輸出的流速分佈，連 續顯示在流速之零位點的流速零位點顯示手段1 〇〇、和針 對流速分佈測定手段以正流速的測定範圍（以下稱爲流速 測定範圍。）爲兩倍的流速測定範圍切換手段1 〇 i。 -74- (70) (70)1223055 尙且’當作流速資料取得手段的U d fl 〇 W單元1 3和流 速分佈算出手段67是構成流速分佈測定手段，且ud flow 單兀1 3、流速分佈算出手段6 7及流量算出手段6 8是構 成流量測定手段的這點，連本實施形態也是同樣的。 流速分佈輸出手段9 9係爲來自由流速分佈算出手段 6 7輸出的被測定流體丨2的流速分佈資料，利用與測定線 ML之距離方向的關係顯示在顯示監視器3 9。流速零位點 顯示手段1 00對顯示在顯示監視器3 9的流速分佈而言， 顯示在流速零位點的流速零位線會重疊顯示流速分佈。 流速測定範圍切換手段1 0 1是針對流速分佈輸出手段 99 ’無視於負流速，於流速分佈或流量的測定只採用正流 速’不需要正負資訊，就能在流速的測定使用不需要部分 的資訊量，就能成爲正流速之流速測定範圍的兩倍。 於第25圖表示都卜勒式超音波流量計10E之流速分 佈輸出手段99自流速分佈算出手段67輸出的被測定流體 1 2的流速分佈資料，利用與測定線ML之距離方向的關係 ，顯示在顯示監視器3 9的顯示畫面之一例。 尙且，第2 5圖（A )係表示流速測定範圍切換手段 1 〇 1將正流速的流速測定範圍切換至兩倍前的狀態，就是 所謂普通的情形，第2 5圖（B )係表示流速測定範圍切換 手段1 〇 1將正流速的流速測定範圍切換至兩倍的情形。 若按照第2 5圖（A )，流速分佈對於流速零位線1 〇 3 而言會集中在上側（流速正方向），而在配管1 1內之一 部的位置，流速會超過可測定範圍。此情形下’選擇（卡 -75- (71) (71)1223055 嗒聲）流速範圍切換1 〇 4之「正」，由普通切換到正的話 ，流速測定範圍切換手段1 0 1會將正流速的流速測定範圍 切換到兩倍。 一旦正流速的流速測定範圍切換到兩倍，如第2 5圖 (B)所示，流速零位線103會與橫軸重疊，沒有顯示負 流速的區域’正區域爲兩倍。而第2 5圖（B )所示的例子 中，流速測定範圍切換爲兩倍，就能測定配管1 1內所有 位置的流速。 於第2 6圖表示追加處理順序來說明都卜勒式超音波 流量計1 0F的超音波流量測定方法的超音波流量測定順序 (於第2 6圖中記載爲第7超音波流量測定順序。）的說 明圖。 若按照第2 6圖，都卜勒式超音波流量計1 〇F進行的 超音波流量測定順序係具備有：反射體群速度算出行程（ 步驟S61)、和流速分佈測定處理行程（步驟S62)、和 將被測定流體1 2的流速分佈在與測定線ML之距離方向 的關係做畫面輸出的流速分佈輸出行程（步驟S 6 3 )、和 針對在流速分佈輸出行程做畫面輸出的流速分佈，重疊顯 不流速零位線1 0 3的流速零位線顯示行程（步驟S 6 4 )、 和確認是否進行流速測定範圍切換的流速測定範圍切換確 認行程（步驟S65 )、和流量測定處理行程（步驟S66 ) 、和正流速的流速測定範圍爲兩倍的流速測定範圍切換行 程（步驟S 6 7 )。 首先，反射體群速度算出行程（步驟S 6 1 )係爲與第 -76- (72) (72)1223055 8圖所示的反射體群速度算出行程（步驟S 1 )同樣的。一 旦完成反射體群速度算出行程（步驟s 6 1 )，接著即完成 流速分佈測定處理行程（步驟S 6 2 )。 在流速分佈測定處理行程（步驟S 6 2 )完成與第8圖 所不的流速分佈算出步驟（步驟S2 )同樣的處理。一旦 完成流速分佈測定處理行程（步驟S62 )，接著即完成流 速分佈輸出行程（步驟S 6 3 )’流速分佈輸出手段9 9即 將被測定流體1 2的流速分佈如第2 5圖所示，在與測定線 M L的距離方向的關係以畫面輸出至顯示監視器3 9。 一旦完成流速分佈輸出行程，接著即完成流速零位線 顯示行程（步驟S 6 4 )，流速零位點顯示手段丨〇 〇會將流 速零位線1 03重疊顯示在以流速分佈輸出行程做畫面輸出 的流速分佈。一旦完成流速零位線顯示行程（步驟S 64 ) ’接著即完成流速測定範圍切換確認行程（步驟S65)， 流速測定範圍切換手段1 〇 1會在顯示監視器3 9顯示且確 認是否進行流速範圍切換。 測定者看到顯示監視器3 9的顯示，並判斷是否進行 流速範圍切換，且由電腦1 4的輸入手段3 8輸入是否進行 流速範圍切換。透過輸入手段3 8進行流速範圍切換的主 要輸入，在流速測定範圍切換手段1 〇 1進行的情形下（在 步驟S65爲NO的情形），接著進行流量測定處理行程（ 步驟S 6 6 )。流量測定處理行程（步驟S 6 6 )係爲與第8 圖所示的流量測定處理行程（步驟S 6〜步驟S 7 )同樣的 處理步驟。並以完成步驟S66的流量測定處理行程爲原則 -77- (73) (73)1223055 而完成超音波流量測定順序。 一方面，透過輸入手段3 8進行流速範圍切換的主要 要求輸入到流速測定範圍切換手段1 〇〗的情形下（在步驟 S 65爲YES的情形），接著進行流速測定範圍切換行程（ 步驟S 6 7 )。在流速測定範圍切換行程（步驟8 6 7 )，流 速測定範圍切換手段1 0 1會將正流速的流速測定範圍切換 到兩倍。一旦完成流速測定範圍切換行程，即進入步驟 S 6 5，實行步驟S 6 5以後的處理行程。 以上若按照有關本實施形態的都卜勒式超音波流量計 1 0 F、使用都卜勒式超音波流量計丨〇 f的流量測定方法及 使用都卜勒式超苜波流量計1 0 F的流量測定程式，就能配 合需要將可測定的流速的可測定範圍亦即流速測定範圍擴 大兩倍。 尙且，都卜勒式超音波流量計1 0 F的流速測定範圍切 換手段1 〇 1於正流速範圍爲流速測定範圍的兩倍，但負流 速範圍當然也可爲流速測定範圍的兩倍。於負流速範圍， 流速測定範圍爲兩倍的時候，只要選擇第25圖所示的流 速範圍切換104之「負」即可。 而本實施形態中，就第1圖所示的都卜勒式超音波流 量計1 0來看，電腦1 4會讀出並實行儲存在記錄手段3 7 的流量測定PG41G，而硬體的Udflow單元13及電腦14 與軟體的流量測定p G 4 1 G會一起作用，而構成當作都卜 勒式超音波流量計1 〇F的機能，但也可以取代都卜勒式超 音波流量計1 〇適用於都卜勒式超音波流量計5 0或都卜勒 -78- (74) (74)1223055 式超音波流量計6 0。 [第1 1實施形態] 於第2 7圖表示有關本發明第1 i實施形態的都卜勒式 超音波流量計1 0 G的機能方塊圖。 第2 7圖所示的都卜勒式超音波流量計1 〇 g，就第1 圖所示的都卜勒式超音波流量計1 0來看，電腦1 4會讀出 並貫行儲存在§5錄手段3 7的流量測定P G 4 1 Η，而硬體的 U d f 1 〇 w單元1 3及電腦1 4與軟體的流量測定ρ 〇 4 1 Η會一 起作用，而構作當作都卜勒式超音波流量計的機能。 若按照第2 7圖，都卜勒式超音波流量計1 〇 g乃針對 第2 4圖所不的都卜勒式超音波流量計1 〇 F，取代流速測 定範圍切換手段1 0 1，具備有：針對算出的被測定流體i 2 的流速分佈判斷是否存在負流速値的正負判斷手段1 〇 6、 和判斷不存在負値的時候，針對流速分佈測定手段將正流 速的流速測定範圍切換到兩倍的流速範圍自動切換手段 107 ° 尙且，當作流速資料取得手段的Udflow單元13和流 速分佈算出手段67是構成流速分佈測定手段，且ud flow 單元1 3、流速分佈算出手段6 7及流量算出手段6 8是構 成流量測定手段的這點，連本實施形態也是同樣的。 正負判斷手段1 06是針對流速分佈算出手段67算出 的被測定流體1 2的流速分佈，判斷是否存在負流速値。 流速範圍自動切換手段1 0 7在正負判斷手段1 〇 6判斷不存 -79- (75) (75)1223055 在負流速値的時候，測定者確認是否切換流速測定範圍， 將正流速的流速測定範圍自動切換到兩倍。 於第2 8圖表示追加處理順序來說明都卜勒式超音波 流量計1 0 G的超音波流量測定方法旳超音波流量測定順 序（於第2 8圖中記載爲第8超音波流量測定順序。）的 說明圖。 若按照第2 8圖，都卜勒式超音波流量計i 〇 G進行的 超音波流量測定順序係具備有：反射體耕速度算出行程（ 步驟S 7 1 )、和流速分佈測定處理行程（步驟S 7 2 )、和 判斷是否切換流速測定範圍的流速範圍切換判斷行程（步 驟S 7 3〜步驟S 7 4 )、和流速分佈輸出行程（步驟S 7 5 ) 、和流速零位線顯示行程（步驟S 7 6 )、和流量測定處理 行程（步驟S 77 )、和流速測定範圍切換行程（步驟S 7 8 )° 在都卜勒式超音波流量計1 0 G進行的超音波流量測 定順序，先完成反射體群速度算出行程（步驟S 7 1 )及流 速分佈測定處理行程（步驟S 7 2 )。反射體耕速度算出行 手壬（步驟S 7 1 )及流速分佈測定處理行程（步驟S 7 2 )係 爲與第26圖所示的反射體群速度算出行程（步驟S61) 及流速分佈測定處理行程（步驟S 6 2 )同樣的處理行程。 一旦完成反射體群速度算出行程（步驟S 7 1 )及流速 分佈測定處理行程（步驟S 7 2 )，接著即完成流速範圍切 換判斷行程（步驟S 7 3 )，正負判斷手段1 〇 6會判斷是否 切換流速測定範圍。 -80- (76) (76)1223055 在流速範圍切換判斷行程（步驟S73 )，正負判斷手 段1 06會針對流速分佈算出手段67算出的被測定流體1 2 的流速分佈’判斷是否存在負流速値，存在負流速値的情 形下（在步驟S73爲YES的情形），即不切換流速測定 範圍’接著進行流速分佈輸出行程（步驟S 7 4 )、流速零 位線顯示行程（步驟S75 )及流量測定處理行程（步驟 S76 ) 〇 流速分佈輸出行程（步驟S 74 )、流速零位線顯示行 程（步驟S 7 5 )及流量測定處理行程（步驟S 7 6 )係爲與 第26圖所示的流速分佈輸出行程（步驟S63 )、流速零 位線顯示行程（步驟S64 )及流量測定處理行程（步驟 S 66 )同樣的。而且一旦完成流速分佈輸出行程（步驟 S74 )、流速零位線顯示行程（步驟S75 )及流量測定處 理行程（步驟S76 )，即完成都卜勒式超音波流量計i〇G 進行的超音波流量測定順序。 一方面，在流速範圍切換判斷行程（步驟 S 7 3 )，存 在負流速値的情形下（在步驟S 7 3爲Ν Ο的情形），正負 判斷手段1 06會要求流速範圍自動切換手段1 〇7切換流速 測定範圍。然後進入步驟S 7 7，在步驟S 7 7進行流速測定 範圍切換行程。 步驟S77的流速測定範圍切換行程係爲與第26圖所 示的流速測定範圍切換行程（步驟S 6 7 )同樣的，在該步 驟S 7 7的流速測定範圍切換行程，流速範圍自動切換手段 1 07會將正流速的流速測定範圍切換到兩倍。一是完成流 -81 - (77) (77)1223055 速測定範圍切換行程（步驟S 7 7 )，即進入步驟S 7 2，實 行步驟S 7 2以後的處理行程。 以上若按有關本實施形態的都卜勒式超音波流量計 1 〇G、使用都卜勒式超音波流量計丨0G的流量測定方法及 使用都卜勒式超音波流量計1 0G的流量測定程式，就能 配合需要將可測定的流速之可測定範圍亦即流速測定範圍 擴大兩倍。 而都卜勒式超音波流量計1 0G的流速範圍自動切換 手段1 〇 7，就正流速範圍來看，形成流速測定範圍兩倍， 但負流速範圍的流速測定範圍當然也可爲兩倍。就負流速 範圍來看，流速測定範圍爲兩倍的時候，正負判斷手段 1 06判斷不存在正値的時候，只要成爲負流速的流速測定 範圍切換至兩倍來要求流速範圍自動切換手段1 07的構成 ，連對逆流的流速也能將流速測定範圍擴大兩倍。 尙且，本實施形態中，就第1圖所示的都卜勒式超音 波流量計1 〇來看，電腦1 4會讀出並實行儲存在記錄手段 37的流量測定PG41H，而硬體的Udflow單元13及電腦 14與軟體的流量測定PG41H會一起作用，而構成當作都 卜勒式超音波流量計1 0G的機能，但也可以取代都卜勒 式超音波流量計1 〇適用於都卜勒式超音波流量計5 0或都 卜勒式超音波流量計60。 更且，都卜勒式超音波流量計1 〇G係取代流速測定 範圍切換手段1 〇 1具備有流速範圍自動切換手段1 07，但 也可構成一併具備有流速測定朝圍切換手段1 0 1及流速簟β -82- (78) (78)1223055 圍自動切換手段1〇7。 此時就可提供準備經由測定者的手動切換和自動切換 的兩種都卜勒式超音波流量計1 0G。 更又，若只具備流速範圍自動切換手段1 〇 7的都卜勒 式超音波流量計1 〇 G的情形，與一倂具備有流速測定範 圍切換手段1 〇 1及流速範圍自動切換手段1 〇 7的都卜勒式 超音波流量計1 〇 G做比較的時候，一倂具備有流速測定 範圍切換手段1 0 1及流速範圍自動切換手段i 0 7的都卜勒 式超苜波流量計1 〇 G的情形下，對於測定者來說沒有意 圖的流速測定範圍切換，認爲可藉由流速範圍自動切換手 段1 〇 7形成，也可用手動切換，在利用上很便利的情形。 尙且，有關本發明的都卜勒式超音波流量計，無論那 一個實施形態，一旦測定被測定流體1 2的流速分佈，不 但可作爲測定被測定流體1 2之流量的流量計，當然連作 爲測定被測定流體1 2之流速分佈的流速分佈計的機能。 而流速分佈及流量測定結果的顯示，例如第9圖所示，也 可一倂顯示，也可各別顯示地構成都卜勒式超音波流量計 〇 一方面，使用於有關本發明的都卜勒式超音波流量計 1 〇的流量測定PG41，不只一種程式，電腦14可實行所 有的順序，也可構成適當分割。 而流量測定程式4 1等的程式也可以只提供記憶至記 錄媒體的程式。在此，所謂「記錄媒體」是指其本身不佔 空間可保存程式的媒體，例如撓性碟片、硬碟、CD - -83- (79) (79)1223055 ROM、MO (光磁碟片）、DVD— ROM、PD 等。 再者，儲存在電腦1 4之gH錄手段3 7的流量測定 PG41等的程式可透過1/ F手段40和電子通信線路而導 電連接，並在與其他電腦之間相互傳送。因而，也可由電 腦1 4對其他電腦傳送程式，而且也可以由儲存程式的其 他電腦，更新、下載其程式。 產業上的可利用性 若按照有關本發明的都卜勒式超音波流量計、使用都 卜勒式超音波流量計的流量測定方法及使用都卜勒式超音 波流量計的流量測定程式’連流速分佈的測定値產生誤差 的時候，還是可提供一更適當進行流速分佈測定或流量測 定的都卜勒式超音波流量計，使用都卜勒式超音波流量計 的流量測定方法及使用都卜勒式超音波流量計的流量測定 程式。 而且還提供一配合隨著測定對象的變數自動算出可調 整的最適値的都卜勒式超音波流量計，使用都卜勒式超音 波流量計的流量測定方法及使用都卜勒式超音波流量計的 流量測定程式。 再者，還提供一不受硬體限制，可測定的範圍比習知 更廣的都卜勒式超音波流量計，使用都卜勒式超音波流量 計的流量測定方法及使用都卜勒式超音波流量計的流量測 定程式。 更又，提供一判定流速是否存在負値的流速，同時在 -84- (80) (80)1223055 不存在負値的情形下可擴大可測定之速度範圍的都卜勒# 超音波流量計，使用都卜勒式超音波流量計的流量測定方 法及使用都卜勒式超音波流量計的流量測定程式。 [用語說明] 「流量測定手段」是當流量爲m ( t )時’演算 [數2] ^(t)^ pJv(x*t)*dA ( 1) 但，P :被測定流體的密度 V ( X.t ):時間t方面的速度成份 （X方向） A :被測定流體通過的斷面積（配管橫斷面積） 的手段。 並且可由上述式（1 )將流經流體配管之時間t的流 量m(t)重寫於下式中。 [數3] m (t) = p J J v X (r · θ · t ) r . d r · d θ …（2 ) · 但，vx ( r.e.t )自時間t方面的配管橫斷面上之中心 ’距離r， 角度Θ之管軸方向的速度成份 【圖式簡單說明】 第1圖係槪略表示有關本發明之第1實施形態的都卜 勒式超音波流量計的構成的槪略圖。 第2圖係表示具備有關本發明的都卜勒式超音波流量 -85- (81) (81)1223055 計的電腦基本構成槪略之槪略圖。 第3圖係槪略表示有關本發明之第2實施形態的都卜 勒式超音波流量計之構成的槪略圖。 第4圖係針對有關本發明的第3實施形態的都卜勒式 超音波流量計，說明利用都卜勒頻率算出超音波入射角度 方向之速度成份的說明圖。 第5圖係表示有關本發明的第3實施形態的都卜勒式 超音波流量計的測定原理的原理圖。 第6圖係有關本發明的第3實施形態的都卜勒式超音 波流量計的信號處理方塊圖。 第7圖係有關本發明的第4實施形態的都卜勒式超音 波流量計的機能方塊圖。 第8圖係追加處理順序說明有關本發明的第4實施形 態的都卜勒式超音波流量計的超音波流量測定順序的說明 圖。 第9圖係槪略表示算出流速分佈之際所使用的反射體 群之分割區域指定之時顯示在顯示監視器的流速分佈之一 例的槪略圖。 弟1 0圖係有關本發明的第5實施形態的都卜勒式超 音波流量計的機能方塊圖。 第1 1圖係追加處理順序說明有關本發明的第5實施 形態的都卜勒式超音波流量計的超音波流量測定順序的說 明圖。 第1 2圖係有關本發明的第6實施形態的都卜勒式超 -86- (82) (82)1223055 音波流量計的機能方塊圖。 第1 3圖係說明利用有關本發明的第6實施形態的都 卜勒式超音波流量計’於測定時是否可測定最適化，橫軸 設定爲速度無次元數V * ’縱軸設定爲頻率無次元數f * ’且表示可測定最適化的區域和不可最適化的區域之說明 圖。 第1 4圖係說明利用有關本發明的第6實施形態的都 卜勒式超音波流量計’於測定時是否可測定最適化，橫軸 設定爲Cw/ Di的對數，縱軸設定爲反覆頻率（fpRF )的 對數，且表示可測定最適化的區域和不可最適化的區域的 說明圖。 第1 5圖係說明利用有關本發明的第6實施形態的都 卜勒式超音波流量計，於測定時是否可測定最適化，有代 表性的配管種類及其區域而表示可測定最適化的區域和不 可最適化的區域的說明圖。 第1 6圖係追加處理順序來說明有關本發明的第6實 施形態的都卜勒式超音波流量計的超音波流量測定順序的 說明圖。 第1 7圖係有關本發明的第7實施形態的都卜勒式超 音波流量計的機能方塊圖。 第1 8圖係追加處理順序來說明有關本發明的第7實 施形態的都卜勒式超音波流量計的超音波流量測定順序的 說明圖。 第1 9圖係有關本發明的第8實施形態的都卜勒式超 -87- (83) (83)1223055 音波流量計的機能方塊圖。 第20圖係追加處理順序來說明有關本發明的第8實 施形態的都卜勒式超音波流量計的超音波流量測定順序的 說明圖。 第2 1圖係針對有關本發明的第8實施形態的都卜勒 式超苜波流量計的超音波流量測定順序的可測定範圍顯示 行程’槪略表示顯示在於顯示監視器之畫面之一例的說明 圖。 第2 2圖係有關本發明的第9實施形態的都卜勒式超 音波流量計的機能方塊圖。 桌2 3圖係追加處理順序來說明有關本發明的第9眚 施形態的都卜勒式超音波流量計的超音波流量測定順序的 說明圖。 第24圖係有關本發明的第丨〇實施形態的都卜勒式超 苜波流重I十的機能方塊圖。 第2 5圖係（A ) ， （ B )爲有關本發明的第1 〇實施 形態的都卜勒式超音波流量計的流速分佈輸出手段測定自 流速分佈算出手段輸出的被測定流體的流速分佈資料，利 用與測定線ML之距離方向的關係顯示在顯示監視器的顯 示畫面之一例的圖。 弟2 6 Η係追加處理順序來說明有關本發明的第1 〇實 施形態的都卜勒式超苜波流量計的超音波流量測定順序的 說明圖。 第2 7圖係有關本發明的第1 1實施形態的都卜勒式超 -88- (84) (84)1223055 音波流量計的機能方塊圖。 第2 8圖係追加處理順序來說明有關本發明的第11實 施形態的都卜勒式超音波流量計的超音波流量測定順序的 說明圖。 [圖號說明] 10，10A，10B，10C，10D，Ι0Ε…都卜勒式超音波流量計 11…流體配管 12…被測定流體 1 3…超音波流速分佈測定單元（Udflo W單元） 14…電腦 15…信號傳送電纜 17…超音波發送手段 1 8…流速分佈資料取得手段 19…頻率選擇設定手段 20…超音波轉換器 21…振盪用放大器 23."振邊器（石英振盪器） 24…發射體 25…超音波反射體（反射體） 27…反射波接收器 2 8…放大器 29…A/ D變換器 3 〇…速度分佈資料取得裝置 - 89- (85)1223055

31…振還頻率可變手段 32…基本頻率區域設定手段 33…反射波強度抽出手段 3 5…演算處理手段 36…記憶體 3 7···言己秦彔手I受 3 8…輸入手段 39…顯示監視器 40…1/ F手段 41，41A，41B，41C，41D541IE541F，41G，41H…流量測定 PG 43…接觸媒體

5 0，5 0 A…都卜勒式超音波流量計 51…入射角調節設定手段 52…入射角變換機構 53…入射角區域設定手段 54…反射波強度抽出手段 56…步進馬達 60…都卜勒式超音波流量計 61…超音波轉換器移動機構 62…速度向量算出手段 63…流速向量算出手段 67，67A…流速分佈算出手段 68…流量算出手段 70…流速分佈算出部 -90- (86)1223055 7 1…中央位置檢出部 72…區域選擇部 7 3…中央線 74…區域選擇 75…自動區域選擇部 77，77A…最適値算出手段 78…資料輸入部

79…最大流速算出部 80…速度無次元數算出部 81…頻率無次元數算出部 82…頻率設定部 84…入射角度設定部 87…頻道距離演算手段 88…可測定範圍顯示手段 89…頻道距離變更決定手段

91…可測定範圍 92…流速分佈顯示部 93…頻道距離變更決定確認顯示 94…頻道距離變更窗 95…上下游標 97…頻道距離自動變更決定手段 9 9…流速分佈輸出手段 100···流速零位點顯示手段 1 〇 1…流速測定範圍切換手段 -91 - (87) (87)1223055 103···流速零位線 104···流速範圍切換 106···正負判斷手段 107···流速範圍自動切換手段

-92-

Claims (1)

1. (1) (1)1223055 拾、申請專利範圍 1 · 一種都卜勒式超音波流量計，其特徵爲： 具備有： 使得所要頻率的超音波脈衝自超音波轉換器沿著測定 線入射至流體配管內的被測定流體中的超音波發送手段； 和入射至被測定流體的超音波脈衝中，以接收自測定 區域所反射的超音波回波，來測定測定區域的被測定流體 的流速分佈的流速分佈測定手段； _ 和根據前述被測定流體的流速分佈，來測定前述測定 區域的被測定流體之流量的流量測定手段； 和自動選擇針對流動被測定流體的流體配管的管壁所 產生共鳴性穿透現象的基本頻率fG的最適頻率的頻率選 擇設定手段； 前述超音波發送手段是構成形成振盪前述頻率選擇設 定手段所選擇的最適頻率。 2. —種都卜勒式超音波流量計，其特徵爲： · 具備有： 使所要頻率的超音波脈衝自超音波轉換器沿著測定線 入射至流體配管內的被測定流體中的超音波發送手段； 和入射至被測定流體的超音波脈衝中’以接收自測定 區域所反射的超音波回波’來 '測定 '測定區:t或的被測定流體 的流速分佈的流速分佈資料測定手段·’ 和根據前述被測定流體的流速分佈’來測定前述測定 區域的被測定流體之流量的流量測定手段； -93- (2) (2)!223〇55 和調整設定自前述超苜波轉換器入射至被測定流體內 的超音波脈衝的入射角度的入射角調整設定手段； 該入射角調整設定手段是針對流體配管的管壁而使超 音波脈衝產成共鳴性穿透現象的入射角度，構成可針對流 體配管調整設定超音波轉換器。 3 · —種都卜勒式超音波流量計，其特徵爲： 具備有： 使所要頻率的超音波脈衝自超音波轉換器沿著測定線 入射至流體配管內的被測定流體中的超音波發送手段； 和入射至被測定流體的超音波脈衝中，接收自測定區 域反射的超音波回波，來測定測定區域的被測定流體的流 速分佈的流速分佈測定手段； 和根據前述被測定流體的流速分佈，來測定前述測定 區域的被測定流體的流量的流量測定手段； 和前述超音波發送手段的超音波轉換器爲一具有第一 轉換器以及與該第一轉換器隔著距離設置在流體配管軸向 的第二轉換器，且使前述第一轉換器及第二轉換器相對移 動的轉換器移動機構； 前述轉換器移動機構是使第一轉換器及第二轉換器振 盪的超音波脈衝正交於流體配管內的測定區域的方式構成 可移動。 4 ·如申請專利範圍第3項所記載的都卜勒式超音波 流量計，其中，其備有： 自前述第一轉換器及第二轉換器分別接收來自振盪的 -94- (3) (3)1223055 超音波脈衝的流體配管內的測定區域反射波的超音波回波 的第一反射波接收器及第二反射波接收器； 和自利用第一反射波接收器及第二反射波接收器所接 收的超音波回波強度，分別算出超音波測定線方向的速度 向纛的速度向量算出手段； 和自該速度向量算出手段所算出的各個速度向量的向 量和算出被測定流體的流速向量的流速向量算出手段； 流速分佈測定手段是用前述流速向量來測定流速分佈 流量測定手段是用該流速分佈來演算被測定流體的流 量。 5.如申請專利範圍第1項所記載的都卜勒式超音波 流釁計’其中’前述流速分佈'測定手段係具備有算出測定 區域的被測定流體的流速分佈的流速分佈算出手段； 該流速分佈算出手段係具備有： 算出流體配管的被測定流體的流速分佈的流速分佈算 出部； 和求得流體配管的中央位置的中央位置檢出部； 和以在中央位置一分爲二的分割區域單位選擇出算出 流速分佈之際所使用的流體配管內區域的區域選擇部； 前述流速分佈測定手段是構成用於算出前述區域選擇 部所選擇的其中一方的分割區域的流速分佈之際所加以演 算，且流速分佈相對於中央位置爲對稱，而測定前述測定 區域的被測定流體的流速分佈。 -95· (4) (4)1223055 6.如申請專利範圍第1項所記載的都卜勒式超音波 流量計’其中’前述流速分佈 '測定手段係具備有算出測定 區域的被測定流體的流速分佈的流速分佈算出手段； 該流速分佈算出手段是算出流體配管的被測定流體的 流速分佈的流速分佈算出部’ 和求得流體配管的中央位置的中央位置檢出部； 和以在中央位置一分爲二的分割區域單位自動選擇出 算出流速分佈之際所使用的流體配管內的區域的自動區域 選擇部； 前述流速分佈測定手段是構成用於算出前述自動區域 選擇部所選擇的其中一方的區域的流速分佈之際所加以演 算，流速分佈相對於中央位置爲對稱，而測定前述測定區 域的被測定流體的流速分佈。 7 ·如申請專利範圍第1項所記載的都卜勒式超音波 流量計，其中，具備有： 使振盪頻率f〇的超音波脈衝自超音波轉換器沿著測 定線以角度α入射至流體配管內的被測定流體中的超音波 發送手段； 和入射至被測定流體的超音波脈衝中，接收自測定區 域反射的反覆頻率fpRF的超音波回波，來測定測定區域的 被測定流體的流速分佈的流速分佈測定手段； 和根據前述被測定流體的流速分佈，來演算前述測定 區域的被測定流體的流量的流量測定手段； 和配合隨著測定對象的變數自動算出可調整的最適値 -96- (5) (5)1223055 的最適値算出手段。 8 .如申請專利範圍第1項所記載的都卜勒式超音波 流量計，其中，具備有： 使振盪頻率f〇的超音波脈衝自超音波轉換器沿著測 定線以角度α入射至流體配管內的被測定流體中的超音波 發送手段； 和入射至被測定流體的超音波脈衝中，接收自測定區 域反射的反覆頻率fpRF的超音波回波，來測定測定區域的 被測定流體的流速分佈的流速分佈測定手段； 和根據前述被測定流體的流速分佈，來演算前述測定 區域的被測定流體的流量的流量測定手段； 和配合隨著測定對象的變數自動算出可調整的最適値 的最適値算出手段； 該最適値算出手段係具備有： 輸入流體配管的管內徑Di、被測定流體中的超音波 速度Cw及超音波脈衝的入射角ex的資料輸入部； 和自前述流速分佈測定手段算出最大流速V的最大 流速算出部； 和算出用被測定流體中的超音波速度Cw除以算出的 最大流速V的速度無次元數VG的速度無次元數算出部； 和算出用振盪頻率F 〇除以反覆頻率fPRF的頻率無次 元數F〇的頻率無次元數算出部； 和在所算出的速度無次元數V〇和頻率無次元數F〇, 於期間滿足 -97- (6) (6)1223055 F〇^ 4V〇 sina 及 fpRF$ C w/2 D i 的再設定振盪頻率F ;的頻率設定部； 前述流速分佈測定手段是構成接收利用再設定的振盪 頻率F :的超音波回波來測定流速分佈。 9.如申請專利範圍第2項所記載的都卜勒式超音波 流量計，其中，具備有： 振盪頻率f〇的超音波脈衝自超音波轉換器沿著測定 線以角度（X入射至流體配管內的被測定流體中的超音波發 送手段； 和入射至被測定流體的超音波脈衝中，接收自測定區 域反射的反覆頻率fPRF的超音波回波，來測定測定區域的 被測定流體的流速分佈的流速分佈測定手段； 和根據前述被測定流體的流速分佈來演算前述測定區 域的被測定流體之流量的流量測定手段； 和配合隨著測定對象的變數自動算出可調整的最適値 的最適値算出手段； 該最適値算出手段係具備有：輸入流體配管的管內徑 Di、被測定流體中的超音波速度Cw及超音波脈衝的入射 角a的資料輸入部； 和自前述流速分佈測定手段算出最大流速V的最大 流速算出邰； 和算出被測定流體中的超音波速度Cw除以所算出的 -98- (7) (7)1223055 最大流速V的速度無次元數VG的速度無次元數算出部； 和算出振盪頻率f。除以反覆頻率fpRF的頻率無次元 數F〇的頻率無次元數算出部； 和在所算出的速度無次元數V 〇和頻率無次元數F 〇， 於期間滿足 F〇^ 4V〇*sina 及 fpRF ^ Cw/2Di 的再設定超音波的入射角度a :的入射角度設定部； 前述流速分佈測定手段是構成以再設定的入射角度 a 1來接收因超音波脈衝引起的超音波回波來測定流速分佈 〇 10.如申請專利範圍第1項所記載的都卜勒式超音波 流量計，其中，具備有： 所要頻率的超音波脈衝自超音波轉換器沿著測定線入 射至流體配管內的被測定流體中的超音波發送手段； 和入射至被測定流體的超音波脈衝中，接收自測定區 域反射的超音波回波，來測定測定區域的被測定流體的流 速分佈的流速分佈測定手段； 和根據前述被測定流體的流速分佈’來演算則述測定 區域的被測定流體的流量的流量測定手段； 和自超音波脈衝的頻率及速度演算最小頻道距離的頻 道距離演算手段； 和自演算的最小頻道距離顯示可測定範圍的可測定範 -99- (8) (8)1223055 圍顯示手段； 和執行輸入最小頻道距離是否爲整數倍的變更、決定 ，以及配合輸入之內容的最小頻道距離是否爲整數倍的變 更、決定的頻道距離變更決定手段； 前述流速分佈測定手段係構成利用決定的頻道距離來 測定流速分佈。 11. 如申請專利範圍第1項所記載的都卜勒式超音波 流量計，其中，具備有： 所要頻率的超音波脈衝自超音波轉換器沿著測定線入 射至流體配管內的被測定流體中的超音波發送手段； 和入射至被測定流體的超音波脈衝中，接收自測定區 域反射的超音波回波，來測定測定區域的被測定流體的流 速分佈的流速分佈測定手段； 和根據前述被測定流體的流速分佈，來演算前述測定 區域的被測定流體的流量的流量測定手段； 和自超音波脈衝的頻率及速度演算最小頻道距離的頻 道距離演算手段； 和輸入被測定流體的流體配管的管內徑等的資料，在 與可測定範圍的關係所需要的情形下，自動進行最小頻道 距離是否爲整數倍的變更、決定的頻道距離自動變更決定 手段； 前述流速分佈測定手段係構成利用決定的頻道距離來 測定流速分佈。 12. 如申請專利範圍第1項所記載的都卜勒式超音波 -100- (9) (9)1223055 流量計’其中’具備有： 所要頻率的超音波脈衝自超音波轉換器沿著測定線入 射至流體配管內的被測定流體中的超音波發送手段； 和入射至被測疋流體的超苜波脈衝中，接收自測定區 域反射的超音波回波，來測定測定區域的被測定流體的流 速分佈的流速分佈測定手段； 和根據前述被測定流體的流速分佈，來演算前述測定 區域的被測定流體的流量的流量測定手段； 和使測定區域的被測定流體的流速分佈利用與測定線 的距離方向的關係而畫面輸出的流速分佈輸出手段； 針對該流速分佈輸出手段輸出的流速分佈，連續顯示 流速零位點的流速零位點顯示手段； 經由選擇，對流速分佈測定手段而言，正流速的流速 測定範圍爲兩倍的流速測定範圍切換手段； 對該流速測定範圍切換手段輸入要求切換流速測定範 圍的時，前述流速分佈輸出手段只會輸出正流速分佈，同 時前述流速分佈測定手段是構成根據兩倍的可測定速度來 測定流速分佈。 13.如申請專利範圍第1項所記載的都卜勒式超音波 流羹計，其中，具備有： 所要頻率的超音波脈衝自超音波轉換器沿著測定線入 射至流體配管內的被測定流體中的超音波發送手段； 和入射至被測定流體的超音波脈衝中’接收自測定區 域反射的超音波回波，來測定測定區域的被測定流體的流 -101 - (10) (10)1223055 速分佈的流速分佈測定手段； 和根據前述被測定流體的流速分佈，來演算前述測定 區域的被測定流體的流量的流量測定手段； 和判定測定區域的被測定流體的流速分佈是否存在負 値的正負判斷手段； 和判斷不存在負値時，對前述流速分佈測定手段而言 ，正流速的測定範圍爲兩倍的流速測定範圍切換手段； 流速分佈測定手段係構成根據兩倍的可測定速度來測 定流速分佈。 1 4 . 一種超音波流量測定方法，其特徵爲： 具備有： 超音波脈衝入射至被測定流體，接收超音波回波並算 出多數混合於前述被測定流體的反射體群的速度的反射體 群速度算出行程； 和由在該反射體群速度算出行程所取得的前述反射體 的速度分佈資料，來測定前述被測定流體的流速分佈的流 速分佈測定處理行程； 進一步演算處理前述被測定流體的速度分佈資料且測 定流量的流量測定處理行程； 前述流速分佈測定處理行程係具備有：演算處理前述 反射體的速度分佈，且算出前述被測定流體的流速分佈資 料及流體配管的中央位置資料的流速分佈算出步驟； 和將在該流速分佈算出步驟所取得的流速分佈資料及 中央位置資料可顯示在顯示手段加以輸出的流速分佈資料 -102- (11) (11)1223055 輸出步驟； 和旨意要求選擇算出前述流速分佈之際所使用的反射 體群時，指定並選擇算出流速分佈之際所使用的反射體群 在流體配管的中央位置一分爲二之分割區域的區域指定步 驟。 1 5 . —種超音波流量測定方法，其特徵爲： 具備有： 超音波脈衝入射至被測定流體，接收超音波回波並算 出多數混合於前述被測定流體的反射體群的速度的反射體 群速度算出行程； 和由在該反射體群速度算出行程所取得的前述反射體 的速度分佈資料’來測定前述被測定流體的流速分佈的流 速分佈測定處理行程； 和進一步演算前述被測定流體的速度分佈資料且測定 流量的流量測定處理行程； 前述流速分佈測定處理行程是演算處理前述反射體的 速度分佈，並算出前述被測定流體的流速分佈資料及流體 配管的中央位置資料的流速分佈算出步驟； 和自動選擇算出前述流速分佈之際使使用的反射體群 在流體配管之中央位置一分爲二的分割區域的自動區域選 擇步驟； 和將在流速分佈算出步驟及自動區域選擇步驟所得到 的流速分佈資料及中央位置資料顯示在顯示手段之可輸出 的流速分佈資料輸出步驟。 •103- (12) (12)1223055 1 6 · —種超苜波流量測定方法，其特徵爲： 具備有： 超音波脈衝入射至被測定流體，接收超音波回波並算 出多數混合於前述被測定流體的反射體群的速度的反射體 群速度算出行程； 和由在該反射體群速度算出行程所取得的前述反射體 的速度分佈資料，來測定前述被測定流體的流速分佈的流 速分佈測定處理行程； 和算出基本頻率h、反覆頻率fPRF及入射角α之最 適値的最適値設定行程； 和進一步演算前述被測定流體的速度分佈資料且測定 流量的流量測定處理行程； 前述反射體群速度算出行程係具備有：辨識測定開始 時之基本頻率f〇、反覆頻率fPRF及入射角α之初期値的 初期値辨識步驟、和對被測定流體入射超音波脈衝，且接 收超音波回波’算出多數混合於前述被測定流體的反射體 群之速度的反射體群速度算出步驟； 前述最適値設定行程係具備有：再設定成滿足 F〇^ 4V〇-sina 及 fpRF ^ C w/2Di 的振盪頻率fl的振盪頻率再設定步驟。 1 7 · —種超音波流量測定方法，其特徵爲： 具備有： -104- (13) (13)1223055 超音波脈衝入射至被測定流體，接收超音波回波並算 出多數混合於前述被測定流體的反射體群的速度的反射體 群速度算出行程； 和由在該反射體群速度算出行程所取得的前述反射體 的速度分佈資料，來測定前述被測定流體的流速分佈的流 速分佈測定處理行程； 和進一步演算前述被測定流體的速度分佈資料且測定 流量的流量測定處理行程； 前述反射體群速度算出行程係具備有：辨識測定開始 時之基本頻率f。、反覆頻率fPRF及入射角α之初期値的 初期値辨識步驟、和對被測定流體入射超音波脈衝，且接 收超音波回波，算出多數混合於前述被測定流體的反射體 群之速度的反射體群速度算出步驟； 前述最適値設定行程係具備有：再設定成滿足 F〇^ 4V〇*sina 及 fPRF ^ Cw/2Di 的振盪頻率f!的振盪頻率再設定步驟。 1 8 . —種超音波流量測定方法，其特徵爲： 具備有： 對被測定流體入射超音波脈衝，且接收超音波回波’ 算出多數混合於前述被測定流體的反射體群之速度的反射 體群速度算出行程； 和自該反射體群速度算出行程所得到的前述反射體的 -105- (14) (14)1223055 速度分佈資料，測定前述被測定流體之流速分佈的流速分 佈測定處理行程； 和自超音波脈衝的頻率及速度演算最小頻道距離的頻 道距離演算手段； 和自演算的最小頻道距離顯示可測定範圍的可測定範 圍顯示手段； 和執行輸入最小頻道距離是否爲整數倍的變更、決定 ，以及配合輸入之內容的最小頻道距離是否爲整數倍的變 更、決定的頻道距離變更決定手段； 和進一步演算處理前述被測定流體的速度分佈資料， 且測定流量的流量測定處理行程。 1 9 . 一種超音波流量測定方法，其特徵爲： 具備有： 對被測定流體入射超音波脈衝，且接收超音波回波， 算出多數混合於前述被測定流體的反射體群之速度的反射 體群速度算出行程； 和自該反射體群速度算出行程所得到的前述反射體的 速度分佈資料，測定前述被測定流體的流速分佈的流速分 佈測定處理行程； 和自超音波脈衝的頻率及速度演算最小頻道距離的頻 道距離演算行程； 和自演算的最小頻道距離算出可測定範圍的可測定範 圍算出行程； 和自該測定可能範圍算出行程所算出的可測定範圍， -106- (15) (15)1223055 以頻道距離自動變更決定手段判斷最小頻道距離是否整數 倍的變更、決定，自動地進行頻道距離之變更的頻道距離 變更行程； 和進一步演算處理前述被測定流體的速度分佈資料， 且測定流量的流量測定處理行程。 2 0. —種超音波流量測定方法，其特徵爲： 具備有： 對被測定流體入射超音波脈衝，且接收超音波回波， 算出多數混合於前述被測定流體的反射體群之速度的反射 體群速度算出行程； 和自該反射體群速度算出行程所得到的前述反射體的 速度分佈資料，測定前述被測定流體的流速分佈的流速分 佈測定處理行程； 和被測定流體之流速分佈利用與測定線ML之距離方 向的關係做畫面輸出的流速分佈輸出行程； 和針對該流速分佈輸出行程以畫面輸出的流速分佈， 重疊顯示流速零位線的流速零位線顯示行程； 和確認流速測定範圍是否進行切換的流速測定範圍切 換確認行程； 和該流速測定範圍切換確認行程要求切換流速測定範 圍時，以正常流速的流速測定範圍爲兩倍的流速測定範圍 切換行程； 和進一步演算處理前述被測定流體的速度分佈資料， 且測定流量的流量測定處理行程。 -107- (16) (16)1223055 2 1 · —種超音波流量測定方法，其特徵爲： 具備有： 對被測定流體入射超音波脈衝，且接收超音波回波， 算出多數混合於前述被測定流體的反射體群之速度的反射 體群速度算出行程； 和自該反射體群速度算出行程所得到的前述反射體的 速度分佈資料，測定前述被測定流體的流速分佈的流速分 佈測定處理行程； 和判斷是否切換流速測定範圍的流速範圍切換判斷行 程； 和被測定流體之流速分佈利用與測定線M L之距離方 向的關係做畫面輸出的流速分佈輸出行程； 和針對該流速分佈輸出行程以畫面輸出的流速分佈， 而重疊顯示流速零位線的流速零位線顯示行程； 和該流速測定範圍切換確認行程要求切換流速測定範 圍時，以正常流速的流速測定範圍爲兩倍的流速測定範圍 切換行程； 和進一步演算處理前述被測定流體的速度分佈資料， 且測定流量的流量測定處理行程。 2 2. —種流量測定程式，乃屬於應用於在電腦實行前 述反射體群速度算出行程、流速分佈測定處理行程以及流 量測定處理行程的超音波流量計的流量測定程式，其特徵 爲. 具備有： -108 (17) (17)1223055 對被測定流體入射超音波脈衝，且接收超音波回波， 算出多數混合於前述被測定流體的反射體群之速度的反射 體群速度算出行程； 和自該反射體群速度算出行程所得到的前述反射體的 速度分佈資料，測定前述被測定流體的流速分佈的流速分 佈測定處理行程； 和進一步演算處理前述被測定流體的速度分佈資料， 且測定流量的流量測定處理行程； 前述流速分佈測定處理行程係具備有：演算處理前述 反射體的速度分佈，算出前述被測定流體的流速分佈資料 及流體配管的中央位置資料的流速分佈算出步驟； 和該流速分佈算出步驟所得到的流速分佈資料及中央 位置資料顯示在顯示手段之可輸出的流速分佈資料輸出步 驟； 和旨意要求選擇算出前述流速分佈之際所使用的反射 體群時，指定並選擇算出流速分佈之際所使用的反射體群 在流體配管的中央位置一分爲二之分割區域的區域指定步 驟。 23 · —種流量測定程式，乃屬於應用於在電腦實行前 述反射體群速度算出行程、流速分佈測定處理行程以及流 量測定處理行程的超音波流量計的流量測定程式，其特徵 爲： 具備有： 對被測定流體入射超音波脈衝，且接收超音波回波， -109- (18) (18)1223055 算出多數混合於前述被測定流體的反射體群之速度的反射 體群速度算出行程； 和自該反射體群速度算出行程所得到的前述反射體的 速度分佈資料，測定前述被測定流體的流速分佈的流速分 佈測定處理行程； 和進一步演算處理前述被測定流體的速度分佈資料， 且測定流量的流量測定處理行程； 前述流速分佈測定處理行程係具備有：演算處理前述 反射體的速度分佈，算出前述被測定流體的流速分佈資料 及流體配管的中央位置資料的流速分佈算出步驟； 和自動選擇算出前述流速分佈之際所使用的反射體群 在流體配管的中央位置一分爲二的分割區域的自動區域選 擇步驟； 和將流速分佈算出步驟及自動區域選擇步驟所得到的 流速分佈資料及中央位置資料顯示在顯示手段之可輸出的 流速分佈資料輸出步驟。 24* 種流量測定程式，乃屬於應用於在電腦實行前 述反射體群速度算出行程、流速分佈測定處理行程、最適 値設定行程以及流量測定處理行程的超音波流量計的流量 測定程式，其特徵爲： 具備有：超音波脈衝入射至被測定流體，接收超音波 回波而算出多數混合於前述被測定流體的反射體群速度的 反射體群速度算出行程； 和由在該反射體群速度算出行程所取得的前述反射體 -110- (19) (19)1223055 的速度分佈資料來測定前述被測定流體的流速分佈的流速 分佈測定處理行程； 和算出基本頻率f。、反覆頻率fpRF及入射角α的最 適値的最適値設定行程； 和進一步演算處理前述被測定流體的速度分佈資料且 測定流量的流量測定處理行程； 前述反射體群速度算出行程係具備有：辨識測定開始 時的基本頻率f。、反覆頻率fRPF及入射角α的初期値的 初期値辨識步驟、和超音波脈衝入射至被測定流體’接收 超音波回波而算出多數混合於前述被測定流體的反射體群 速度的反射體群速度算出步驟； 前述最適値設定行程係具備有再設定滿足 F 〇 ^ 4 V 〇 * sina 及 fpRF ^ Cw/2Di 之振盪頻率6的振盪頻率再設定步驟。 2 5 . —種流量測定程式，乃屬於應用於使電腦實行前 述反射體群速度算出行程、流速分佈測定處理行程、最適 値設定行程和流量測定處理行程的超音波流量計的流量測 定程式，其特徵爲： 具備有： 超音波脈衝入射至被測定流體，且接收超音波回波算 出多數混合在前述被測定流體的反射體群速度的反射體群 速度算出行程； -111 - (20) (20)1223055 和由該反射體群速度算出行程所得到的前述反射體的 速度分佈資料，測定前述被測定流體的流速分佈的流速分 佈測定處理行程； 和算出基本頻率f〇、反覆頻率fPRF及入射角α的最 適値的最適値設定行程、 和進而演算處理前述被測定流體的速度分佈資料來測 定流量的流量測定處理行程； 前述反射體群速度算出行程係具備有：辨識測定開始 時的基本頻率fG、反覆頻率fPRF及入射角（X的初期値的 初期値辨識步驟、和超音波脈衝入射至被測定流體，且接 收超音波回波而算出多數混合在前述被測定流體的反射體 群速度的反射體群速度算出步驟； 前述最適値設定行程係具備有滿足 F〇^ 4V〇*sina 及 f p r f — C w / 2 D i 的方式，再設定入射角度〇t 1的入射角度再設定步驟。 26. 一種流量測定程式，乃屬於應用於超音波流量計 的流量測定程，其特徵爲： 於電腦實行，超音波脈衝入射至被測定流體’接收超 音波回波而算出多數混合於前述被測定流體的反射體群速 度的反射體群速度算出行程； 和由在該反射體群速度算出行程所取得的前述$ Μ 11 的速度分佈資料來測定前述被測定流體的流速分佈@ ^ @ -112- (21) (21)1223055 分佈測定處理行程； 和由超音波脈衝的頻率及速度演算最小頻道距離的頻 道距離演算行程； 和由演算的最小頻道距離顯示可測定範圍及頻道距離 是否爲整數倍的可測定範圍顯示行程； 和進行輸入最小頻道距離是否爲整數倍的變更、決定 以及對應輸入之內容的最小頻道距離是否爲整數倍的變更 、決定的頻道距離變更行程； 和進一步演算處理前述被測定流體的速度分佈資料且 測定流量的流量測定處理行程。 2 7. —種流重測定程式，乃屬於應用於超音波流量計 的流量測定程式，其特徵爲： 於電腦實行’超音波脈衝入射至被測定流體，接收超 音波回波而算出多數混合於前述被測定流體的反射體群速 度的反射體群速度算出行程； 和由在該反射體群速度算出行程所取得的前述反射體 的速度分佈資料來測定前述被測定流體的流速分佈的流速 分佈測定處理彳了程； 和由超音波脈衝的頻率及速度演算最小頻道距離的頻 道距離演算行程； 和自演算的最小頻道距離算出可測定範圍的可測定範 圍算出行程； 和由在該可測定範圍算出行程所算出的可測定範圍， 判斷頻道距離自動變更決定手段是否最小頻道距離爲整數 -113- (22) (22)1223055 倍的變更、決定，而自動變更頻道距離的頻道距離變更行 壬口 * 不壬， 和進一步演算處理前述被測定流體的速度分佈資料且 測定流量的流量測定處理行程。 28. 一種流量測定程式，乃屬於應用於超音波流量計 的流量測定程式，其特徵爲： 於電腦實行，超音波脈衝入射至被測定流體，接收超 音波回波而算出多算混合於前述被測定流體的反射體群速 度的反射體群速度算出行程； 和由在該反射體群速度算出行程所取得的前述反射體 的速度分佈資料來測定前述被測定流體的流速分佈的流速 分佈測定處理行程； 和將被測定流體的流速分佈利用與測定線ML的距離 方向的關係做畫面輸出的流速分佈輸出行程； 和針對在該流速分佈輸出行程做畫面輸出的流速分佈 ，而重疊顯示流速零位線的流速零位線顯示行程； 和確認是否進行流速測定範圍切換的流速測定範圍切 換確認行程； 和在該流速測定範圍切換確認行程，要求切換流速測 定範圍的情形下，正流速的流速測定範圍爲兩倍的流速測 定範圍切換行程； 和進一步演算處理前述被測定流體的速度分佈資料且 測定流量的流量測定處理行程。 29. 一種流量測定程式，乃屬於應用於超音波流量計 -114- (23) (23)1223055 的流量測定程式，其特徵爲： 於電腦實行，超音波脈衝入射至被測定流體，接收超 音波回波而算出多數混合於前述被測定流體的反射體群速 度的反射體群速度算出行程； 和由在該反射體群速度算出行程所取得的前述反射體 的速度分佈資料來測定前述被測定流體的流速分佈的流速 分佈測定處理行程； 和判斷是否進行流速測定範圍切換的流速範圍切換判 斷行程； 和將被測定流體的流速分佈利用與測定線ML之距離 方向的關係進行畫面輸出的流速分佈輸出行程； 和針對在該流速分佈輸出行程以畫面輸出的流速分佈 ，而重疊顯示流速零位線的流速零位線顯示行程； 和在該流速測定範圍切換確認行程，要求切換流速測 定範圍的情形下，正流速的流速測定範圍爲兩倍的流速測 定範圍切換行程； 和進一步演算處理前述被測定流體的速度分佈資料且 測定流量的流量測定處理行程。 115-