WO2024043315A1 - 超音波流量計 - Google Patents

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WO2024043315A1
WO2024043315A1 PCT/JP2023/030558 JP2023030558W WO2024043315A1 WO 2024043315 A1 WO2024043315 A1 WO 2024043315A1 JP 2023030558 W JP2023030558 W JP 2023030558W WO 2024043315 A1 WO2024043315 A1 WO 2024043315A1
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WO
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fluid
ultrasonic
measured
ultrasonic transducer
temperature
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/030558
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
浩 櫻井
広樹 中上
武 新宮
Original Assignee
トキコシステムソリューションズ株式会社
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by トキコシステムソリューションズ株式会社 filed Critical トキコシステムソリューションズ株式会社
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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

Definitions

  • the present disclosure relates to an ultrasonic flowmeter.
  • an ultrasonic flowmeter measures (calculates) the flow rate of a fluid to be measured using a propagation time difference method using a thin measuring tube (see, for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 two annular ultrasonic transducers are attached to the outer surface of a thin linear measuring tube and are spaced apart from each other in the direction in which the measuring tube extends. The propagation time in each direction is measured, and the flow velocity and flow rate are calculated from these using the propagation time difference method.
  • the sound velocity of the fluid to be measured is calculated from a theoretical formula using the physical properties of the fluid to be measured, the physical properties of the measurement pipe, etc., and the flow velocity and flow rate are calculated by a propagation time difference method based on the calculated sound speed. .
  • the density of the fluid to be measured is required in order to determine the sound speed of the fluid to be measured. Therefore, for example, if a fixed value is used as the density, the density changes depending on the temperature of the fluid to be measured, so the accuracy of measuring the flow rate may decrease depending on the temperature of the fluid to be measured.
  • the density value used in the theoretical formula it is possible to vary the density value used in the theoretical formula according to the correlation between the temperature and density of the fluid to be measured, but it is not necessary to measure or estimate the temperature of the fluid to be measured. arise. Also, for example, if the type of fluid to be measured is not determined, it may be necessary to prepare data on the correlation between temperature and density in advance for the assumed type of fluid to be measured, or there may be no data available. There is a possibility that it may not be possible to measure the flow rate of a certain type of fluid to be measured.
  • a measurement tube that is provided to extend in a straight line and through which a fluid to be measured flows; a first ultrasonic vibrator attached to the outer surface of the measurement tube; a second ultrasonic transducer mounted on the outer surface of the measurement tube so as to be spaced apart from the first ultrasonic transducer along a first direction in which the measurement tube extends; a third ultrasonic transducer mounted on the outer surface of the measurement tube so as to face the first ultrasonic transducer in a second direction perpendicular to the first direction; An ultrasonic flow meter is provided.
  • the flow rate can be measured more easily and more accurately in the ultrasonic flowmeter without performing actual flow calibration.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view schematically showing an example of an ultrasonic flowmeter.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of an example of an ultrasonic flowmeter.
  • FIG. 2 is a sectional view showing an example of an ultrasonic flowmeter.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a first example of the configuration of an ultrasonic flowmeter.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a second example of the configuration of an ultrasonic flowmeter.
  • the arrangement of the components of the ultrasonic flowmeter 1, the flow direction of the fluid to be measured, etc. will be explained below using the orthogonal coordinate system of the X-axis, Y-axis, and Z-axis shown in FIGS. 1 to 3.
  • the positive X-axis direction and the negative X-axis direction may be collectively referred to as the X-axis direction
  • the positive Z-axis direction and the negative Z-axis direction may be collectively referred to as the "Z-axis direction.”
  • the radial direction and circumferential direction viewed from the measurement tube 2 may be simply referred to as the "radial direction” and the "circumferential direction.”
  • FIG. 1 is an exploded perspective view schematically showing an example of an ultrasonic flowmeter 1.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of an example of the ultrasonic flowmeter 1.
  • FIG. 3 is a sectional view showing an example of the ultrasonic flowmeter 1.
  • FIG. 4 is a diagram showing a first example of the configuration of the ultrasonic flowmeter 1.
  • FIG. 5 is a diagram showing a second example of the configuration of the ultrasonic flowmeter 1.
  • the structure of the holding part 7 is common to each of the ultrasonic transducers 3 to 5, so in FIG. 3, only the cross section of the holding part 7 corresponding to the ultrasonic transducer 3 is drawn. Further, in FIG. 3, the portion of the acoustic coupling material 6 that contacts the ultrasonic transducer 3 is crushed and is substantially invisible.
  • the ultrasonic flowmeter 1 includes a measurement tube 2, ultrasonic transducers 3 to 5, an acoustic coupling material 6, a holding section 7, a transmission/reception processing section 8, and a measurement processing section. 9.
  • the ultrasonic flow meter 1 measures (calculates) the flow rate of the fluid to be measured flowing through the measurement tube 2 and outputs it.
  • the ultrasonic flowmeter 1 is used, for example, in the semiconductor manufacturing field. Specifically, the ultrasonic flow meter 1 is used to control the flow rate of, for example, pure water for plants, polishing chemicals for silicon wafers, cleaning liquid, etc. as the fluid to be measured. Furthermore, the ultrasonic flowmeter 1 may be used in the medical field. Specifically, the ultrasonic flowmeter 1 may be used to measure the flow rate of an artificial dialysate or the like as a fluid to be measured.
  • the measurement tube 2 is a tube through which the fluid to be measured flows.
  • the measuring tube 2 is made of, for example, a fluororesin such as PFA (tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer) resin, which has excellent corrosion resistance.
  • PFA tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer
  • the measurement tube 2 is formed linearly so as to extend along the X-axis, and has a circular cross section.
  • the inner diameter (diameter of the inner surface) of the measuring tube 2 is very small.
  • the inner diameter of the measuring tube 2 is about several millimeters in diameter, which is about the same as the wavelength of the ultrasonic wave in the fluid to be measured.
  • the inner diameter of the measurement tube 2 falls within the wavelength range of the ultrasonic waves of the fluid to be measured within the allowable temperature range defined by the ultrasonic flowmeter 1 .
  • the ultrasonic transducers 3 to 5 are connected to the outer surface of the measurement tube 2 via an acoustic coupling material 6.
  • the ultrasonic transducers 3 to 5 function as ultrasonic transmitters that transmit ultrasonic waves toward the measurement tube 2 and the fluid to be measured inside the measurement tube 2, and the measurement tube 2 and the fluid to be measured inside the measurement tube 2. It can function as an ultrasound receiver that receives ultrasound waves propagating through the measurement fluid.
  • the ultrasonic transducers 3 to 5 are, for example, piezoelectric elements based on zircon-lead titanate (PZT).
  • the ultrasonic transducers 3 to 5 have a cylindrical shape (disk shape) with a circular cross section. Further, the ultrasonic transducers 3 to 5 may have a rectangular column shape (rectangular plate shape) having a rectangular cross section or a column shape having an elliptical cross section (elliptical plate shape).
  • the ultrasonic transducers 3 and 4 are arranged on the outer surface of the measurement tube 2 so as to be spaced apart from each other by a predetermined distance L in the flow direction of the fluid to be measured, that is, in the X-axis direction. Specifically, the ultrasonic transducers 3 and 4 are arranged side by side at the top of a circle in the Z-axis positive direction on the outer surface of the measurement tube 2 so as to be separated by a distance L. In this example (FIGS. 1 and 2), the ultrasonic transducer 3 is provided on the upstream side of the flow of the fluid to be measured, and the ultrasonic transducer 4 is provided on the downstream side of the flow of the fluid to be measured.
  • the ultrasonic vibrator 5 is arranged on the outer surface of the measurement tube 2 so as to face the ultrasonic vibrator 3 in a direction perpendicular to the flow direction of the fluid to be measured, that is, in the Z-axis direction. Specifically, the ultrasonic transducer 5 is arranged at the top of a circle in the negative Z-axis direction on the outer surface of the measurement tube 2 at the same position in the X-axis direction as the ultrasonic transducer 3.
  • the acoustic coupling material 6 is a member for acoustically coupling each of the ultrasonic transducers 3 to 5 and the measurement tube 2 so that ultrasonic waves can propagate.
  • the acoustic coupling material 6 is, for example, adhesive silicone gel.
  • the holding section 7 is provided for each of the ultrasonic transducers 3 to 5, and holds any one of the ultrasonic transducers 3 to 5 attached to the measurement tube 2.
  • the holding unit 7 is provided for the purpose of stable and efficient propagation (transmission/reception) of ultrasonic waves, protection of lead wires (not shown) connecting the transmission/reception processing unit 8 and the ultrasonic transducers 3 to 5, etc. provided.
  • the configuration of the holding section 7 may be arbitrarily configured as long as the above-mentioned purpose can be achieved.
  • the holding part 7 includes a housing part 7A, pressing members 7B and 7C, and a lid member 7D.
  • the accommodating portion 7A accommodates any one of the ultrasonic transducers 3 to 5 and the acoustic coupling material 6 therein.
  • the accommodating portion 7A is made of, for example, a fluororesin such as PFA resin, like the measurement tube 2, and is integrated with the measurement tube 2.
  • the accommodating section 7A has an accommodating space inside with a bottom on the inside in the radial direction and an opening on the outside in the radial direction with respect to the measurement tube 2, and A coupling material 6 is placed, and one of the ultrasonic transducers 3 to 5 is placed on the outside of the acoustic coupling material 6 in the radial direction.
  • the pressing members 7B and 7C are members for pressing any one of the ultrasonic transducers 3 to 5 inward in the radial direction with an appropriate pressure while the opening of the housing portion 7A is closed by the lid member 7D. be.
  • the pressing members 7B and 7C are made of resin, for example.
  • the pressing member 7B is placed on the radially outer side of any one of the ultrasonic transducers 3 to 5, and the pressing member 7C is placed on the radially outer side of the pressing member 7B.
  • the radial dimension of the combined natural length of the acoustic coupling material 6, any one of the ultrasonic transducers 3 to 5, the pressing member 7B, and the pressing member 7C is the radial dimension of the housing space of the housing section 7A. is configured to be smaller than the dimensions of As a result, the opening of the housing portion 7A is closed by the lid member 7D, and the pressing members 7B and 7C press the ultrasonic transducers 3 to 5 with appropriate pressure by elastic force, and transmit the vibrations through the acoustic coupling material 6. It can be fixed to the measuring tube 2 by
  • the lid member 7D is attached to the radially outer end surface of the accommodating portion 7A, and closes the opening of the accommodating portion 7A.
  • the lid member 7D is made of resin, for example.
  • the lid member 7D may be made of metal.
  • the lid member 7D is fixed to the housing portion 7A with a plurality of (two in this example) screws.
  • the transmission/reception processing unit 8 performs processing related to transmission and reception of ultrasound using the ultrasound transducers 3 to 5.
  • the functions of the transmission/reception processing unit 8 are realized by arbitrary hardware or a combination of arbitrary hardware and software. Further, the hardware for realizing the functions of the transmission/reception processing section 8 may be mounted on one board, or may be distributed and mounted on a plurality of boards. Furthermore, part or all of the hardware for realizing the functions of the transmission/reception processing unit 8 may be mounted on the same board as part or all of the hardware for realizing the functions of the measurement processing unit 9.
  • the measurement processing unit 9 performs a process of measuring (calculating) the flow rate of the fluid to be measured flowing through the measurement tube 2 based on the data obtained by the transmission/reception processing unit 8.
  • the functions of the measurement processing section 9 are realized by arbitrary hardware or a combination of arbitrary hardware and software. Moreover, the hardware for realizing the functions of the measurement processing section 9 may be mounted on one board, or may be distributed and mounted on a plurality of boards.
  • the transmission/reception processing section 8 includes a control section 10, a transmission circuit 11, a transmission switching circuit 12, a reception switching circuit 13, a reception circuit 14, and an ADC (Analog-Digital Converter). 15.
  • the control unit 10 controls transmission and reception of ultrasound from the ultrasound transducers 3 to 5.
  • the functions of the control unit 10 are realized by arbitrary hardware or a combination of arbitrary hardware and software.
  • the functions of the control unit 10 are realized mainly by a microcomputer having a CPU (Central Processing Unit), a memory device, an auxiliary storage device, an interface device for external input/output, and the like.
  • the memory device is, for example, SRAM (Static Random Access Memory).
  • the auxiliary storage device is, for example, an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) or a flash memory.
  • control unit 10 transmits a signal S51 to the transmission switching circuit 12 for connecting the transmission circuit 11 and one of the ultrasonic transducers 3 and 4.
  • control unit 10 transmits a signal S52 to the reception switching circuit 13 for connecting any one of the ultrasonic transducers 3 to 5 and the reception circuit 14.
  • control unit 10 transmits a transmission command S53 to the transmission circuit 11 to cause either one of the ultrasound transducers 3 and 4 to transmit ultrasound.
  • control unit 10 notifies the ADC 15 of the reference time for time measurement by transmitting a signal S54 in which the reference time for time measurement is defined.
  • the transmission circuit 11 transmits ultrasound from either one of the ultrasound transducers 3 and 4 via the transmission switching circuit 12 under the control of the control unit 10 .
  • the transmission circuit 11 transmits an excitation pulse S55 for exciting one of the ultrasonic transducers 3 and 4 to the transmission switching circuit 12.
  • the transmission switching circuit 12 switches between a state in which the transmission circuit 11 and the ultrasound transducer 3 are connected and a state in which the transmission circuit 11 and the ultrasound transducer 4 are connected under the control of the control unit 10.
  • the transmission switching circuit 12 when the transmission switching circuit 12 receives the signal S51 for connecting the transmission circuit 11 and the ultrasound transducer 3 from the control unit 10, the transmission switching circuit 12 connects the transmission circuit 11 and the ultrasound transducer 3. Similarly, upon receiving a signal S51 for connecting the transmitting circuit 11 and the ultrasonic transducer 4 from the control unit 10, the transmitting switching circuit 12 connects the transmitting circuit 11 and the ultrasonic transducer 4. .
  • the transmitter switching circuit 12 is connected to the transmitter circuit 11 of the ultrasonic transducers 3 and 4 in such a way as to relay the excitation pulse S55. Outputs a signal to excite the ultrasonic transducer.
  • the transmission switching circuit 12 outputs a signal S56 corresponding to the excitation pulse S55 to the ultrasonic transducer 3. .
  • the control unit 10 can control the transmission circuit 11 and the transmission switching circuit 12 to cause the ultrasound transducer 3 to transmit ultrasound.
  • the transmission switching circuit 12 transmits a signal S60 corresponding to the excitation pulse S55 to the ultrasonic transducer 4. Output.
  • the control unit 10 can control the transmission circuit 11 and the transmission switching circuit 12 to cause the ultrasound transducer 4 to transmit ultrasound.
  • the reception switching circuit 13 is configured to connect the reception circuit 14 and the ultrasound transducer 3, to connect the reception circuit 14 and the ultrasound transducer 4, and to connect the reception circuit 14 and the ultrasound transducer 4. The state in which the ultrasonic transducer 5 is connected is switched.
  • the receiving switching circuit 13 upon receiving the signal S52 for connecting the receiving circuit 14 and the ultrasonic transducer 3 from the control unit 10, the receiving switching circuit 13 connects the receiving circuit 14 and the ultrasonic transducer 3. Similarly, upon receiving the signal S52 for connecting the receiving circuit 14 and the ultrasonic transducer 4 from the control unit 10, the receiving switching circuit 13 connects the receiving circuit 14 and the ultrasonic transducer 4. . Similarly, upon receiving the signal S52 for connecting the receiving circuit 14 and the ultrasonic transducer 5 from the control unit 10, the receiving switching circuit 13 connects the receiving circuit 14 and the ultrasonic transducer 5. .
  • the reception switching circuit 13 relays the reception signal. , outputs the ultrasonic signal received by the ultrasonic transducer to the receiving circuit 14.
  • the receiving switching circuit 13 receives the receiving signal S58 corresponding to the receiving signal S61. Output to circuit 14. Thereby, the control unit 10 can input the ultrasound reception signal from the ultrasound transducer 3 to the reception circuit 14 by controlling the reception switching circuit 13 .
  • the reception switching circuit 13 when the reception switching circuit 13 receives the reception signal S57 from the ultrasound transducer 4 in a state where the reception circuit 14 and the ultrasound transducer 4 are connected, the reception switching circuit 13 switches the reception switching circuit 13 to a reception signal S57 corresponding to the reception signal S57. is output to the receiving circuit 14. Thereby, the control unit 10 can input the ultrasonic reception signal from the ultrasonic transducer 4 to the reception circuit 14 by controlling the reception switching circuit 13 .
  • the reception switching circuit 13 when the reception switching circuit 13 receives the reception signal S62 from the ultrasound transducer 5 in a state where the reception circuit 14 and the ultrasound transducer 5 are connected, the reception switching circuit 13 outputs a reception signal S58 corresponding to the reception signal S62. is output to the receiving circuit 14. Thereby, the control unit 10 can input the ultrasonic reception signal from the ultrasonic transducer 5 to the reception circuit 14 by controlling the reception switching circuit 13 .
  • the reception circuit 14 receives an ultrasonic reception signal from any one of the ultrasonic transducers 3 to 5 through the reception switching circuit 13, and receives an ultrasonic signal from any one of the ultrasonic transducers 3 to 5. A signal corresponding to the received signal is output to the ADC 15. Further, the receiving circuit 14 performs predetermined processing such as waveform amplification processing on the received ultrasonic signal from any one of the ultrasonic transducers 3 to 5. A signal corresponding to the received ultrasonic signal from any one of them may be output to the ADC 15.
  • the receiving circuit 14 when the receiving circuit 14 receives an ultrasonic reception signal S58 from any one of the ultrasonic transducers 3 to 5 from the receiving switching circuit 13, it performs predetermined processing such as waveform amplification, and then performs predetermined processing such as waveform amplification. , is output to the ADC 15 as a received signal S59.
  • the ADC 15 converts the received ultrasound signal, which is an analog signal, into a digital signal (time-series digital data) under the control of the control unit 10.
  • the ADC 15 converts the received signal inputted from the receiving circuit 14 into time-series digital data based on the reference time for time measurement specified by the signal S54 inputted from the control unit 10, and performs measurement processing as data D70. Send to Department 9.
  • the transmission/reception processing section 8 performs processing for causing the ultrasonic transducer 3 to transmit ultrasonic waves and for the ultrasonic transducer 4 to receive the ultrasonic waves according to the following procedure.
  • the control unit 10 transmits signals S51 and S52 for connecting the transmitting circuit 11 and the ultrasonic transducer 3 and for connecting the receiving circuit 14 and the ultrasonic transducer 4 to the transmitting switching circuit 12 and the receiving switching circuit 13, respectively. Send to. As a result, the transmitting circuit 11 and the ultrasonic transducer 3 are connected through the transmitting switching circuit 12, and the receiving circuit 14 and the ultrasonic transducer 4 are connected through the receiving switching circuit 13.
  • the control unit 10 transmits a transmission command S53 to the transmission circuit 11, and also transmits a signal S54 defining a reference time for time measurement to the ADC 15.
  • the ADC 15 converts the received ultrasound signal from the ultrasound transducer 4 into time-series digital data based on the reference time that has a correlation with the timing of ultrasound transmission from the ultrasound transducer 3. be able to.
  • the transmission circuit 11 When the transmission command S53 is received from the control unit 10, the transmission circuit 11 outputs an excitation pulse S55 to the transmission switching circuit 12. As a result, the ultrasonic transducer 3 is excited by the signal S56 corresponding to the excitation pulse S55 output from the transmission switching circuit 12, and ultrasonic waves are transmitted from the ultrasonic transducer 3 to the measuring tube 2.
  • the ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic transducer 3 to the measurement tube 2 propagate as guided waves through both the measurement tube 2 and the fluid to be measured inside the measurement tube 2, and are received by the ultrasonic transducer 4. .
  • reception circuit 14 When the reception circuit 14 receives a reception signal S58 corresponding to the reception signal S57 of the ultrasound (guided wave) from the ultrasound transducer 3 in the ultrasound transducer 4 through the reception switching circuit 13, the reception circuit 14 performs a predetermined process. The received signal S59 is then outputted to the ADC 15.
  • the ADC 15 converts the received signal S59 (analog signal) inputted from the receiving circuit 14 into a digital signal (time-series digital data) based on the reference time for time measurement notified from the control unit 10 through the signal S54, and converts the received signal S59 (analog signal) inputted from the receiving circuit 14 into a digital signal (time-series digital data). It is output to the measurement processing section 9 as D70. Thereby, time-series digital data of the waveform of the ultrasound transmitted from the ultrasound transducer 3 and received by the ultrasound transducer 4 can be stored in the measurement processing section 9 (recording section 20 described later).
  • the transmission/reception processing unit 8 performs processing for causing the ultrasonic transducer 4 to transmit ultrasonic waves and causing the ultrasonic transducer 3 to receive the ultrasonic waves in the following procedure.
  • the control unit 10 transmits signals S51 and S52 for connecting the transmitting circuit 11 and the ultrasonic transducer 4 and for connecting the receiving circuit 14 and the ultrasonic transducer 3 to the transmitting switching circuit 12 and the receiving switching circuit 13, respectively. Send to. As a result, the transmitting circuit 11 and the ultrasound transducer 4 are connected through the transmission switching circuit 12, and the receiving circuit 14 and the ultrasound transducer 3 are connected through the receiving switching circuit 13.
  • step (2-1) the control unit 10 transmits a transmission command S53 to the transmission circuit 11, and transmits a signal S54 defining a reference time for time measurement to the ADC 15.
  • the ADC 15 converts the received ultrasound signal from the ultrasound transducer 3 into time-series digital data based on the reference time that has a correlation with the timing of ultrasound transmission from the ultrasound transducer 4. be able to.
  • the transmission circuit 11 When the transmission command S53 is received from the control unit 10, the transmission circuit 11 outputs an excitation pulse S55 to the transmission switching circuit 12. As a result, the ultrasonic transducer 4 is excited by the signal S56 corresponding to the excitation pulse S55 output from the transmission switching circuit 12, and ultrasonic waves are transmitted from the ultrasonic transducer 4 to the measuring tube 2.
  • the ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic transducer 4 to the measurement tube 2 propagate as guided waves through both the measurement tube 2 and the fluid to be measured inside the measurement tube 2, and are received by the ultrasonic transducer 3. .
  • reception circuit 14 When the reception circuit 14 receives a reception signal S58 corresponding to the reception signal S61 of the ultrasound (guided wave) from the ultrasound transducer 4 in the ultrasound transducer 3 through the reception switching circuit 13, the reception circuit 14 performs a predetermined process. The received signal S59 is then outputted to the ADC 15.
  • the ADC 15 converts the received signal S59 (analog signal) inputted from the receiving circuit 14 into a digital signal (time-series digital data) based on the reference time for time measurement notified from the control unit 10 through the signal S54, and converts the received signal S59 (analog signal) inputted from the receiving circuit 14 into a digital signal (time-series digital data). It is output to the measurement processing section 9 as D70. Thereby, time-series digital data of the waveform of the ultrasound transmitted from the ultrasound transducer 4 and received by the ultrasound transducer 3 can be stored in the measurement processing section 9 (recording section 20 described below).
  • the transmission/reception processing section 8 performs processing for causing the ultrasound transducer 3 to transmit ultrasound and for the ultrasound transducer 5 to receive the ultrasound in the following procedure.
  • the control unit 10 transmits a signal S51 and a signal S52 for connecting the transmitting circuit 11 and the ultrasonic transducer 3 and connecting the receiving circuit 14 and the ultrasonic transducer 5 to the transmitting switching circuit 12 and the receiving switching circuit 13, respectively. Send to. As a result, the transmitting circuit 11 and the ultrasonic transducer 3 are connected through the transmitting switching circuit 12, and the receiving circuit 14 and the ultrasonic transducer 5 are connected through the receiving switching circuit 13.
  • step (3-1) When step (3-1) is completed, the control unit 10 transmits a transmission command S53 to the transmission circuit 11, and transmits a signal S54 defining a reference time for time measurement to the ADC 15. Thereby, the ADC 15 converts the ultrasound reception signal from the ultrasound transducer 5 into time-series digital data based on the reference time that has a correlation with the timing of ultrasound transmission from the ultrasound transducer 3. I can do it.
  • the transmission circuit 11 When the transmission command S53 is received from the control unit 10, the transmission circuit 11 outputs an excitation pulse S55 to the transmission switching circuit 12. As a result, the ultrasonic transducer 3 is excited by the signal S56 corresponding to the excitation pulse S55 output from the transmission switching circuit 12, and ultrasonic waves are transmitted from the ultrasonic transducer 3 to the measuring tube 2.
  • the ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic transducer 3 to the measurement tube 2 propagate as beam waves in the order of the tube wall of the measurement tube 2, the fluid to be measured inside the measurement tube 2, and the tube wall of the measurement tube 2. , are received by the ultrasonic transducer 5.
  • reception circuit 14 When the reception circuit 14 receives a reception signal S58 corresponding to the reception signal S62 of the ultrasound (beam wave) from the ultrasound transducer 3 in the ultrasound transducer 5 through the reception switching circuit 13, the reception circuit 14 performs a predetermined process. The received signal S59 is then outputted to the ADC 15.
  • the ADC 15 converts the received signal S59 (analog signal) inputted from the receiving circuit 14 into a digital signal (time-series digital data) based on the reference time for time measurement notified from the control unit 10 through the signal S54, and converts the received signal S59 (analog signal) inputted from the receiving circuit 14 into a digital signal (time-series digital data). It is output to the measurement processing section 9 as D70. Thereby, time-series digital data of the waveform of the ultrasound transmitted from the ultrasound transducer 3 and received by the ultrasound transducer 5 can be stored in the measurement processing section 9 (recording section 20 described below).
  • the transmission/reception processing unit 8 repeatedly executes the above steps (1) to (3) as one set at every predetermined processing cycle.
  • the processing cycle is, for example, 1/100 second.
  • the transmission/reception processing section 8 may repeatedly execute the processes of steps (1) and (2) described above as one set at every predetermined processing cycle. Then, the transmission/reception processing unit 8 may execute the process of step (3) once every time the processes of steps (1) and (2) are executed a predetermined number N (>2) times. As described later, the data R3 obtained in step (3) is used to calculate the sound speed C of the measured fluid, so the rate of change in temperature of the measured fluid that affects the sound speed C of the measured fluid is taken into account. This is because there is no need to perform the process of step (3) so frequently. Therefore, the processing load on the transmission/reception processing section 8 can be reduced. In this case, the transmission/reception processing unit 8 executes step (3) after steps (1) and (2), for example, once every predetermined number N times of repeating steps (1) and (2). Execute the process.
  • the predetermined number N is, for example, 50.
  • the measurement processing section 9 includes a recording section 20, a time calculation section 21, a sound velocity calculation section 22, a flow velocity calculation section 23, and a flow rate calculation section 24.
  • the functions of the recording section 20, the time calculation section 21, the sound speed calculation section 22, the flow velocity calculation section 23, and the flow rate calculation section 24 are, for example, a microprocessor having a CPU, a memory device, an auxiliary storage device, an input/output interface device, etc. Realized mainly by computers. Further, the functions of the recording section 20, the time calculation section 21, the sound velocity calculation section 22, the flow velocity calculation section 23, and the flow rate calculation section 24 may all be realized by the same hardware (for example, a microcomputer), or at least one The parts may be realized by mutually different hardware.
  • the recording unit 20 receives the data D70 transmitted from the transmission/reception processing unit 8 (ADC 15) and records (stores) it.
  • the recording unit 20 records the data D70 transmitted from the ADC 15 in the above procedure (1-5) as data R1.
  • the data R1 is time-series digital data of an ultrasound waveform transmitted from the ultrasound transducer 3 and received by the ultrasound transducer 4.
  • the recording unit 20 records the data D70 transmitted from the ADC 15 in the above procedure (2-5) as data R2.
  • the data R2 is time-series digital data of the ultrasound waveform transmitted from the ultrasound transducer 4 and received by the ultrasound transducer 3.
  • the recording unit 20 records the data D70 transmitted from the ADC 15 in the above procedure (3-5) as data R3.
  • the data R3 is time-series digital data of an ultrasound waveform transmitted from the ultrasound transducer 3 and received by the ultrasound transducer 5.
  • the time calculation unit 21 reads the data R1 and R2 recorded in the recording unit 20 as data D71, and calculates the average propagation time T0 and the propagation time difference ⁇ T based on the data R1 and R2.
  • the time calculation unit 21 may calculate the average propagation time T0 and the propagation time difference ⁇ T based on the data R1 and R2 by arbitrarily applying a known method.
  • the time calculation unit 21 applies the reference voltage cross method, reference voltage envelope method, etc. to each of the data R1 and R2, and calculates the average propagation time T0 by individually obtaining the propagation times T1 and T2. good.
  • the time calculation unit 21 may calculate the propagation time difference ⁇ T from the correlation calculation of the data R1 and R2, without using the propagation times T1 and T2 that are calculated individually. Thereby, the propagation time difference ⁇ T can be calculated while suppressing the influence of noise on the data R1 and R2.
  • the time calculation unit 21 After calculating the average propagation time T0 and the propagation time difference ⁇ T, the time calculation unit 21 sends the average propagation time T0 and the propagation time difference ⁇ T to the flow velocity calculation unit 23 as data D73.
  • the sound speed calculation section 22 reads out the data R3 recorded in the recording section 20 as data D72, and calculates the sound speed C of the fluid to be measured based on the data R3.
  • the sound velocity calculation unit 22 calculates the propagation time T3 from when the ultrasound is transmitted from the ultrasound transducer 3 until it is received by the ultrasound transducer 5 based on the data R3.
  • the sound velocity calculation unit 22 may calculate the propagation time T3 based on the data R3 by arbitrarily applying a known method.
  • the sound velocity calculation unit 22 calculates the propagation time T3 by applying, for example, the reference voltage zero cross method, the reference voltage envelope method, etc. to the data R3.
  • the ultrasonic wave (beam wave) transmitted from the ultrasonic transducer 3 and received by the ultrasonic transducer 5 propagates through the tube wall of the measurement tube 2 at the sonic speed Cp of the material. Furthermore, since the inner diameter a of the measurement tube 2 is very small, the flow velocity distribution in the direction (Z-axis direction) perpendicular to the flow direction (X-axis direction) of the fluid to be measured can be ignored. Therefore, the ultrasonic wave (beam wave) transmitted from the ultrasonic transducer 3 and received by the ultrasonic transducer 5 propagates through the fluid to be measured inside the measurement tube 2 at its sonic speed C.
  • the sound speed calculation unit 22 transforms equation (1) by using the thickness h of the measurement tube 2, the inner diameter a, and the sound speed Cp of the material of the measurement tube 2 as constant parameters defined in advance.
  • the sound speed C of the fluid to be measured can be calculated using the following equation (2).
  • the sound speed calculation section 22 After calculating the sound speed C of the fluid to be measured, the sound speed calculation section 22 sends the sound speed C of the fluid to be measured to the flow speed calculation section 23 as data D74.
  • the flow velocity calculation unit 23 uses the propagation time difference method based on data D73 (average propagation time T0 and propagation time difference ⁇ T) input from the time calculation unit 21 and data D74 (sound velocity C) input from the sound velocity calculation unit 22. , calculate the flow velocity V of the fluid to be measured.
  • the flow velocity V of the measured fluid is calculated using the fact that the flow velocity V of the measured fluid is proportional to the propagation time difference ⁇ T (see equation (3)).
  • the flow velocity V can be expressed by the following equations (4) and (5) (for example, Ultrasonic Technology Handbook (published by Nikkan Kogyo Shimbun) "1.10 Propagation of sound waves in pipes” and patents (See Reference 1).
  • the flow velocity calculation unit 23 calculates the flow rate according to equation (4), using the distance L between the ultrasonic transducers 3 and 4 as a constant parameter.
  • the flow velocity V of the measurement fluid can be calculated.
  • the flow velocity calculation unit 23 After calculating the flow velocity V of the fluid to be measured, the flow velocity calculation unit 23 sends the flow velocity V of the fluid to be measured to the flow rate calculation unit 24 as data D75.
  • the flow rate calculation unit 24 calculates the flow rate Q of the fluid to be measured based on the data D75 (flow velocity V of the fluid to be measured) input from the flow rate calculation unit 23.
  • the flow rate calculation unit 24 calculates the flow rate Q of the fluid to be measured based on the flow velocity V of the fluid to be measured, using the inner diameter a of the measurement tube 2 as a constant parameter, using the following equation (6).
  • the flow velocity V and flow rate Q of the fluid to be measured are displayed on, for example, a display unit provided in the ultrasonic flowmeter 1. Further, the flow velocity V and the flow rate Q of the fluid to be measured, which are measured (calculated) by the flow velocity calculation unit 23 and the flow rate calculation unit 24, may be transmitted to an external device through a predetermined communication line. This allows the user to check the flow velocity V and flow rate Q of the fluid to be measured measured by the ultrasonic flowmeter 1 (measurement processing unit 9), and to use it for controlling the flow rate of the fluid to be measured. .
  • a series of processes by the time calculation section 21, the sound velocity calculation section 22, the flow velocity calculation section 23, and the flow rate calculation section 24 are, for example, the above-mentioned steps (1) to ( The process following 3) is executed at every predetermined process cycle.
  • a series of processes by the time calculation section 21, sound velocity calculation section 22, flow velocity calculation section 23, and flow rate calculation section 24 are performed by the transmission/reception processing section 8 at each predetermined processing cycle.
  • it may be performed at every predetermined process cycle.
  • the process of step (3) is performed once every time steps (1) and (2) are performed a predetermined number N times
  • the data R3 of the recording unit 20 is It is updated once every time R1 and R2 are updated a predetermined number N times.
  • the sound speed calculation section 22 performs a process of calculating the sound speed V of the fluid to be measured once every time the time calculation section 21 performs the process of calculating the average propagation time T0 and the propagation time difference ⁇ T a predetermined number N times. may be executed. Then, at a processing timing when the sound velocity C of the fluid to be measured is not calculated by the sound velocity calculation unit 22, the flow velocity calculation unit 23 uses the sound velocity C of the fluid to be measured that has been calculated most recently by the sound velocity calculation unit 22 to The flow velocity V may be calculated.
  • the measurement processing unit 9 uses the ultrasonic transducers 3 and 5 that are arranged facing each other in the direction orthogonal to the flow direction of the fluid to be measured on the outer surface of the measurement tube 2.
  • the sound velocity of the fluid to be measured can be measured (calculated).
  • the ultrasonic flowmeter 1 can measure the flow rate of the fluid to be measured based on the measured sound velocity of the fluid to be measured without performing actual flow calibration. Therefore, for example, when calculating the sound velocity of a fluid to be measured from a theoretical formula, it is necessary to measure or estimate the temperature of the fluid to be measured in order to take into account the temperature characteristics of the density of the fluid to be measured. do not have.
  • the ultrasonic flowmeter 1 can measure the flow rate of the fluid to be measured more simply and more accurately without performing actual flow calibration.
  • the measurement processing unit 9 includes a recording unit 20, a time calculation unit 21, a sound velocity calculation unit 22, a flow velocity calculation unit 23, and a flow rate calculation unit 24, as in the first example described above. include. Furthermore, the measurement processing section 9 includes a temperature calculation section 25 and a data storage section 26, unlike the first example described above.
  • the temperature calculation section 25 reads out the data R3 recorded in the recording section 20 as data D72, and calculates the temperature t of the fluid to be measured based on the data R3.
  • the temperature calculation unit 25 calculates the period ⁇ c of the waveform of the received signal of the ultrasound transducer 5 based on the data R3, and calculates the resonance frequency Fc of the ultrasound transducer 5 from the period ⁇ c. Then, the temperature calculation unit 25 calculates the temperature t of the fluid to be measured based on the calculated resonant frequency Fc of the ultrasonic transducer 5 and data on the correlation between the resonant frequency of the ultrasonic transducer 5 and the temperature.
  • the ultrasonic vibrator 5 such as a piezoelectric element based on zircon/lead titanate, has a unique characteristic that its resonant frequency changes depending on its temperature.
  • the temperature calculation unit 25 compares the inherent correlation between the resonant frequency of the ultrasonic transducer 5 and the temperature with the calculated resonant frequency Fc, and calculates the temperature of the ultrasonic transducer 5 and the fluid to be measured. Assuming that they are equal, the temperature t of the fluid to be measured can be calculated.
  • Data on the correlation between the resonant frequency of the ultrasonic transducer 5 and the temperature is obtained, for example, through experiments, computer simulations, etc., and is stored in the data storage unit 26 in advance.
  • the temperature calculation unit 25 calculates the sound velocity Cp(t) of the material of the measurement tube 2 at the temperature t, based on the temperature t of the fluid to be measured.
  • the temperature calculation unit 25 assumes that the temperatures of the fluid to be measured and the measurement tube 2 are equal, and uses the calculated temperature t of the fluid to be measured and data on the correlation between the sound velocity and temperature of the material of the measurement tube 2. Based on this, the sound velocity Cp(t) of the material of the measuring tube 2 at the temperature t is calculated.
  • the sound velocity of the material of the measuring tube 2 has a unique characteristic that changes depending on the temperature. Therefore, the temperature calculation section 25 compares the inherent correlation between the sound velocity of the material of the measuring tube 2 and the temperature with the calculated temperature t of the fluid to be measured, thereby determining the sound velocity of the material of the measuring tube 2 at the temperature t. Cp(t) can be calculated.
  • the data on the correlation between the sound speed and temperature of the material of the measurement tube 2 is obtained through, for example, an experiment in which the propagation time T3 is measured using water, for which the correlation between sound speed and temperature is known, as a fluid, and the data is stored in the data storage section. 26 is stored in advance. Furthermore, data on the correlation between the sound speed and temperature of the material of the measurement tube 2 may be obtained through computer simulation or the like and stored in the data storage section 26 in advance.
  • the temperature calculation section 25 calculates the temperature t of the fluid to be measured and the sound velocity of the material of the measurement tube 2 at the temperature t.
  • Cp(t) is sent to the sound velocity calculation section 22 as data D76.
  • the sound speed calculation unit 22 calculates the sound speed C of the fluid to be measured based on the propagation time T3 and data D76 (temperature t of the fluid to be measured and sound speed Cp(t) of the material of the measurement tube 2 at the temperature t). .
  • the sound speed calculation unit 22 calculates the propagation time T3, the sound speed Cp(t) of the measuring tube 2 at the temperature t, the inner diameter a(t) of the measuring tube 2 at the temperature t, and the thickness h( t), the sound velocity C(t) of the fluid to be measured at the temperature t is calculated using the following equation (7).
  • the sound speed calculation unit 22 calculates the sound speed C(t) of the fluid to be measured at the temperature t using the following equation (10), which is obtained by substituting equations (8) and (9) into equation (7). I can do it.
  • the sound speed calculation section 22 After calculating the sound speed C(t) at the temperature t of the fluid to be measured, the sound speed calculation section 22 sends the sound speed C(t) to the flow speed calculation section 23 as data D74.
  • the flow velocity calculation unit 23 may calculate the flow velocity V by the same process as in the first example described above, except that the sonic velocity C(t) is used instead of the sonic velocity C.
  • the flow rate calculation unit 24 may calculate the flow rate Q by the same process as in the first example described above.
  • the flow rate calculation section 23 and the flow rate calculation section 24 use the inner diameter a(t) of the measuring tube 2 at the temperature t and the distance L(t) between the ultrasonic transducers 3 and 4 at the temperature t, respectively.
  • the flow velocity V and the flow rate Q of the fluid to be measured may be calculated.
  • the distance L(t) between the ultrasonic transducers 3 and 4 at the temperature t may be used.
  • the flow velocity calculation unit 23 calculates the linear expansion coefficient ⁇ of the material of the measuring tube 2, the temperature change ⁇ t of the temperature t with respect to the reference temperature t0, and the distance L0 between the ultrasonic transducers 3 and 4 at the reference temperature t0. can be used to calculate the distance L(t) at the temperature t.
  • the measurement processing unit 9 measures (calculates) the temperature t of the fluid to be measured, and calculates the temperature dependence of the sound velocity of the material of the measurement tube 2 and the dimensions (inner diameter and thickness) of the measurement tube 2.
  • the flow rate of the fluid to be measured can be measured (calculated) in consideration of the change. Therefore, the ultrasonic flowmeter 1 can further improve the measurement accuracy of the flow rate of the fluid to be measured.
  • the temperature of the fluid to be measured t The speed of sound Cp(t) of the material of the measuring tube 2 at the temperature t can be calculated. Therefore, for example, when preparing in advance data regarding the temperature characteristics of density for each assumed fluid to be measured, there is a wide variety of assumed fluids to be measured, and the amount of data that must be prepared in advance becomes enormous. Nor. Therefore, the ultrasonic flowmeter 1 can measure the flow rate of the fluid to be measured more easily and more accurately.
  • FIG. It may be attached to the tube 2.
  • the ultrasonic transducer 5 may be attached to the outer surface of the measurement tube 2 at a position facing the ultrasonic transducer 4 on the downstream side in the Z-axis direction.
  • step (3) of the transmission/reception processing unit 8 ultrasound is transmitted from the ultrasound transducer 4 and received from the ultrasound transducer 5.
  • step (3) of the transmission/reception processing unit 8 ultrasonic waves are transmitted from the ultrasonic transducer 5 and are opposed to the ultrasonic transducer 5 in the Z-axis direction.
  • the received signal may be received by the ultrasonic transducer 3 or 4 that uses the ultrasonic transducer 3 or 4.
  • the transmission switching circuit 12 is omitted, and the transmission circuit 11 is provided for each ultrasonic transducer that transmits ultrasonic waves among the ultrasonic transducers 3 to 5. It's okay to be hit.
  • the reception switching circuit 13 may be omitted, and the reception circuit 14 may be provided for each ultrasonic transducer that receives ultrasonic waves among the ultrasonic transducers 3 to 5.
  • the propagation time T3 may be calculated by the time calculation unit 21.
  • the data R3 is sent to the time calculation section 21, and the data of the propagation time T3 calculated by the time calculation section 21 is sent to the sound speed calculation section 22.
  • the sound speed Cp(t) of the material of the measuring tube 2 at the temperature t may be calculated by the sound speed calculation section 22.
  • the ultrasonic flowmeter includes a measurement tube, a first ultrasonic transducer, a second ultrasonic transducer, and a third ultrasonic transducer.
  • the ultrasonic flowmeter is, for example, the ultrasonic flowmeter 1 described above.
  • the measurement tube is, for example, the measurement tube 2 described above.
  • the first ultrasonic transducer is, for example, the ultrasonic transducer 3 described above.
  • the second ultrasonic transducer is, for example, the ultrasonic transducer 4 described above.
  • the third ultrasonic transducer is, for example, the ultrasonic transducer 5 described above.
  • the measurement tube is provided so as to extend linearly, and the fluid to be measured flows therethrough.
  • first ultrasonic transducer is attached to the outer surface of the measurement tube.
  • second ultrasonic transducer is attached to the outer surface of the measurement tube so as to be separated from the first ultrasonic transducer along the first direction in which the measurement tube extends.
  • the first direction is, for example, the above-mentioned X-axis direction.
  • the third ultrasonic transducer is mounted on the outer surface of the measurement tube so as to face the second direction perpendicular to the first direction when viewed from the first ultrasonic transducer.
  • the second direction is, for example, the above-mentioned Z-axis direction.
  • the ultrasonic flowmeter can transmit and receive ultrasonic waves between the first ultrasonic vibrator and the third ultrasonic vibrator. Therefore, for example, if the velocity distribution of the measured fluid in the second direction perpendicular to the first direction in which the measured fluid flows is negligible, the difference between the first ultrasonic transducer and the second ultrasonic transducer The sound speed of the fluid to be measured can be measured (calculated) from the propagation time of the ultrasonic waves.
  • the ultrasonic flowmeter uses the propagation time difference method by transmitting and receiving ultrasonic waves between the first ultrasonic transducer and the second ultrasonic transducer to calibrate the actual flow based on the sound velocity of the fluid to be measured.
  • the ultrasonic flowmeter can measure the flow rate of the fluid to be measured more easily and more accurately without performing actual flow correction.
  • the ultrasonic flowmeter may include a flow rate calculation section.
  • the flow rate calculation unit is, for example, the flow rate calculation unit 24 described above.
  • the flow rate calculation unit is configured to calculate the flow rate of the ultrasonic wave transmitted from the first ultrasonic transducer until the ultrasonic wave is received by the second ultrasonic transducer as a guided wave that propagates through the measurement pipe and the fluid to be measured.
  • the ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic transducer on the transmitting side of either the first ultrasonic transducer or the third ultrasonic transducer propagate through the fluid to be measured, and the ultrasonic vibrations on the receiving side of the other one propagate through the fluid to be measured.
  • the flow rate of the fluid to be measured is calculated based on the third time until it is received by the child.
  • the first time is, for example, the above-mentioned propagation time T1.
  • the second time is, for example, the above-mentioned propagation time T2.
  • the third time is, for example, the above-mentioned propagation time T3.
  • the ultrasonic flowmeter measures (calculates) the sound speed of the fluid to be measured from the third time, and uses the propagation time difference method based on the first time, the second time, and the measured sound speed of the fluid to be measured. Accordingly, the flow rate of the fluid to be measured can be calculated.
  • the ultrasonic flowmeter may include a sonic velocity calculation section and a flow velocity calculation section.
  • the speed of sound calculation section is, for example, the speed of sound calculation section 22 described above.
  • the flow velocity calculation unit is the flow velocity calculation unit 23 described above.
  • the sound speed calculation section calculates the sound speed of the fluid to be measured based on the third time.
  • the flow velocity calculating section calculates the flow velocity of the fluid to be measured based on the first time, the second time, and the sound velocity of the fluid to be measured.
  • the flow rate calculation section may calculate the flow rate of the fluid to be measured based on the flow velocity of the fluid to be measured.
  • the ultrasonic flowmeter can calculate the flow rate of the fluid to be measured based on the first time, the second time, and the third time.
  • the sound velocity calculation unit calculates the following equation based on the third time (propagation time T3), the inner diameter a of the measurement tube, the thickness h of the measurement tube, and the sound velocity Cp of the material of the measurement tube.
  • the sound speed C of the fluid to be measured may be calculated.
  • the flow velocity calculation unit calculates an average value (average propagation time T0) of the first time (propagation time T1) and the second time (propagation time T2), an average value of the first time (propagation time T1) and the second time (propagation time T2) (propagation time difference ⁇ T), the distance L between the first ultrasonic transducer and the second ultrasonic transducer, and the sound speed C of the measured fluid, the following formula is used to calculate the The flow velocity V may also be calculated.
  • the flow rate calculation unit may calculate the flow rate Q of the fluid to be measured based on the inner diameter a of the measurement tube and the flow velocity V of the fluid to be measured using the following formula.
  • the ultrasonic flowmeter can calculate the flow rate of the fluid to be measured based on the first time, the second time, and the third time.
  • the flow rate calculation section and the flow rate calculation section transmit ultrasonic waves from the first ultrasonic transducer, receive guided waves from the second ultrasonic transducer, and transmit ultrasonic waves from the second ultrasonic transducer.
  • the flow velocity and flow rate of the fluid to be measured may be calculated each time the ultrasonic transducer transmits the ultrasonic wave and the first ultrasonic transducer receives the guided wave.
  • the sound velocity calculation unit may calculate the sound velocity of the fluid to be measured at a frequency lower than the frequency at which the flow velocity calculation unit and the flow rate calculation unit calculate the flow velocity and flow rate of the fluid to be measured.
  • the ultrasonic flowmeter can reduce the processing load related to calculation of the flow rate of the fluid to be measured.
  • the ultrasonic flowmeter may include a temperature calculation section.
  • the temperature calculation unit is, for example, the temperature calculation unit 25 described above. Specifically, the temperature calculation unit calculates the ultrasonic wave transmitted from the transmitting ultrasonic transducer of the first ultrasonic transducer and the third ultrasonic transducer and received by the receiving ultrasonic transducer. The temperature of the fluid to be measured is calculated based on the waveform of the sound wave. The sound velocity calculation unit may calculate the sound velocity of the fluid to be measured based on the temperature of the fluid to be measured.
  • the ultrasonic flowmeter can calculate the sound velocity of the fluid to be measured, taking into consideration the temperature of the fluid to be measured. Therefore, the ultrasonic flowmeter can more accurately measure the flow rate of the fluid to be measured.
  • the temperature calculation unit is configured to calculate the temperature that is transmitted from the transmitting-side ultrasonic transducer of the first ultrasonic transducer and the third ultrasonic transducer and received by the receiving-side ultrasonic transducer.
  • the resonant frequency Fc of the ultrasonic transducer on the transmitting side is calculated based on the waveform of the ultrasonic transducer on the transmitting side, and based on the information regarding the correlation between the calculated resonant frequency Fc and the resonant frequency of the ultrasonic transducer on the receiving side and temperature.
  • the temperature t of the fluid to be measured may be calculated.
  • the sound velocity calculation unit calculates the sound speed Cp(t) of the material of the measurement tube at the temperature t based on the information regarding the correlation between the sound velocity of the material of the measurement tube and the temperature and the temperature t of the fluid to be measured. 3 (propagation time T3), the inner diameter a of the measuring tube, the thickness h of the measuring tube, and the sound velocity Cp(t) of the material of the measuring tube at the temperature t. The speed of sound C(t) may also be calculated.
  • the flow velocity calculation unit calculates an average value (average propagation time T0) of the first time (propagation time T1) and the second time (propagation time T2), an average value of the first time (propagation time T1) and the second time (propagation time T2) (propagation time difference ⁇ T), distance L between the first ultrasonic transducer and second ultrasonic transducer, and sound speed C(t) of the measured fluid at temperature t, the following
  • the flow velocity V of the fluid to be measured may be calculated using the formula.
  • the flow rate calculation unit may calculate the flow rate Q of the fluid to be measured based on the inner diameter a of the measurement tube and the flow velocity V of the fluid to be measured using the following formula.
  • the ultrasonic flowmeter can measure (calculate) the sound speed of the fluid to be measured, taking into account changes in the sound speed of the material of the measurement tube due to temperature. Therefore, the ultrasonic flowmeter can more accurately measure the flow rate of the fluid to be measured.
  • the temperature calculation unit is configured to calculate the temperature that is transmitted from the transmitting-side ultrasonic transducer of the first ultrasonic transducer and the third ultrasonic transducer and received by the receiving-side ultrasonic transducer.
  • the resonant frequency Fc of the ultrasonic transducer on the receiving side is calculated based on the waveform of the ultrasonic transducer on the receiving side, and based on the information regarding the calculated resonant frequency Fc and the correlation between the resonant frequency of the ultrasonic transducer on the receiving side and temperature.
  • the temperature t of the fluid to be measured may be calculated.
  • the sound velocity calculation unit calculates the sound speed Cp(t) of the material of the measurement tube at the temperature t based on the information regarding the correlation between the sound velocity of the material of the measurement tube and the temperature and the temperature t of the fluid to be measured. Based on the time T3 of 3, the inner diameter a(t) of the measuring tube at temperature t, the thickness h(t) of the measuring tube at temperature t, and the sound velocity Cp(t) of the material of the measuring tube at temperature t, the following formula is used.
  • the sound velocity C(t) of the fluid to be measured may be calculated by .
  • the flow velocity calculation unit calculates an average value (average propagation time T0) of the first time (propagation time T1) and the second time (propagation time T2), an average value of the first time (propagation time T1) and the second time (propagation time T2) (propagation time difference ⁇ T), distance L between the first ultrasonic transducer and second ultrasonic transducer, and sound speed C(t) of the measured fluid at temperature t, the following
  • the flow velocity V of the fluid to be measured may be calculated using the formula.
  • the flow rate calculation unit may calculate the flow rate Q of the fluid to be measured based on the inner diameter a of the measurement tube and the flow velocity V of the fluid to be measured using the following formula.
  • the ultrasonic flowmeter can measure (calculate) the sound speed of the fluid being measured, taking into account not only temperature-related changes in the sound speed of the material of the measurement tube, but also temperature-related changes in the dimensions of the measurement tube. . Therefore, the ultrasonic flowmeter can more accurately measure the flow rate of the fluid to be measured.
  • the inner diameter a(t) and thickness h(t) of the measuring tube at the temperature t are determined by the temperature change ⁇ t of the temperature t with respect to the reference temperature t0, the linear expansion coefficient ⁇ of the material of the measuring tube, and the reference temperature. The calculation may be performed using the following formula based on the inner diameter a0 of the measuring tube at t0 and the thickness h0 of the measuring tube at the reference temperature t0.
  • the ultrasonic flowmeter can measure (calculate) the sound velocity of the fluid to be measured, taking into account changes in the inner diameter and thickness of the measurement tube due to temperature.
  • the flow rate calculation section and the flow rate calculation section transmit ultrasonic waves from the first ultrasonic transducer, receive guided waves at the second ultrasonic transducer, and transmit the ultrasonic waves from the second ultrasonic transducer.
  • the flow velocity and flow rate of the fluid to be measured may be calculated each time the ultrasonic wave is transmitted from the sonic transducer and the guided wave is received by the first ultrasonic transducer.
  • the temperature calculation section and the sound velocity calculation section may calculate the temperature and sound velocity of the fluid to be measured at a frequency lower than the frequency at which the flow velocity and flow rate of the fluid to be measured are calculated by the flow velocity calculation section and the flow rate calculation section.
  • the ultrasonic flowmeter can reduce the processing load related to calculation of the flow rate of the fluid to be measured.
  • the inner diameter of the measurement tube may be within the wavelength range of the ultrasonic waves within the allowable temperature range of the fluid to be measured.
  • the ultrasonic flowmeter can measure the flow rate of the fluid to be measured more easily and accurately even when the inner diameter of the measurement tube is very thin, comparable to the wavelength of the ultrasonic wave of the fluid to be measured. .
  • the measurement tube may be made of resin.
  • the ultrasonic flowmeter can more easily and accurately measure the flow rate of the fluid to be measured flowing through the resin measurement tube.
  • the ultrasonic flowmeter may include a transmitting section, a transmitting switching section, a receiving section, and a receiving switching section.
  • the transmitter is, for example, the transmitter circuit 11 described above.
  • the transmission switching section is, for example, the transmission switching circuit 12 described above.
  • the receiving section is, for example, the above-mentioned receiving circuit 14.
  • the reception switching section is, for example, the reception switching circuit 13 described above.
  • the transmitter outputs a signal for the ultrasound transducer to transmit ultrasound.
  • the transmission switching unit connects the transmitting unit to one of the first ultrasonic transducer and the second ultrasonic transducer, or the first ultrasonic transducer, the second ultrasonic transducer, and one of the third ultrasonic transducers.
  • the receiving unit receives an ultrasonic signal received by the ultrasonic transducer.
  • the reception switching section connects the reception section and any one of the first ultrasonic transducer, the second ultrasonic transducer, and the third ultrasonic transducer, or the first ultrasonic transducer. and the second ultrasonic transducer.
  • the ultrasonic flowmeter to transmit ultrasonic waves from different ultrasonic transducers using one transmitting circuit, and to respond to ultrasonic waves received by different ultrasonic transducers using one receiving circuit. Can receive signals. Therefore, the hardware configuration of the ultrasonic flowmeter can be simplified.
  • the first ultrasonic vibrator, the second ultrasonic vibrator, and the third ultrasonic vibrator may be zircon-lead titanate-based piezoelectric elements.
  • the ultrasonic flowmeter can transmit and receive ultrasonic waves using a zircon-lead titanate-based piezoelectric element.

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Abstract

超音波流量計において、実流校正を行うことなく、より簡易且つより正確に流量を測定することが可能な技術を提供する。一実施形態に係る超音波流量計１は、直線状に延びるように設けられ、被測定流体が通流する測定管２と、測定管２の外面に取り付けられる超音波振動子３と、測定管２の外面において、超音波振動子３から見て測定管２が延びるＸ軸方向に沿って離隔するように取り付けられる超音波振動子４と、測定管２の外面において、超音波振動子３から見てＸ軸方向に垂直なＺ軸方向に対向するように取り付けられる超音波振動子５と、を備える。

Description

超音波流量計
　本開示は、超音波流量計に関する。
　従来、細い測定管を用いて伝播時間差方式で被測定流体の流量を計測（演算）する超音波流量計が知られている（例えば、特許文献１参照）。
　特許文献１では、直線状の細い測定管の外面に測定管の延びる方向に離隔して配置される２つの円環状の超音波振動子が取り付けられ、下流方向への超音波の伝播時間と上流方向への伝播時間を計測し、これらから伝播時間差方式で流速及び流量を演算する。この際、特許文献１では、被測定流体の物性や測定管の物性等を用いて理論式から被測定流体の音速を演算し、演算した音速に基づき、伝播時間差方式で流速及び流量を演算する。
　通常、細い測定管の場合、超音波振動子から送信される超音波に対する測定管の振動の影響を無視することができず、実流校正によって、温度や圧力が変化したときのデータを蓄積し、これらの変化に対して補正しながら測定が行われる。これに対して、特許文献１では、実流校正を行うことなく、正確な流量を測定することができる。
特許第４８５１９３６号公報
　しかしながら、特許文献１では、被測定流体の音速を求めるために、被測定流体の密度が必要になる。そのため、例えば、密度として固定値を用いると、被測定流体の温度によって密度は変化することから、被測定流体の温度によっては、流量の測定精度が低下する可能性がある。
　一方、例えば、被測定流体の温度と密度との相関関係に合わせて、理論式に用いる密度の値を可変させることもできるが、被測定流体の温度を計測したり、推定したりする必要が生じる。また、例えば、被測定流体の種類が確定されていない場合、想定される種類の被測定流体に合わせて温度と密度との相関関係に関するデータを予め準備する必要が生じたり、データの準備がない種類の被測定流体の流量の測定ができなかったりする可能性がある。
　そこで、上記課題に鑑み、超音波流量計において、実流校正を行うことなく、より簡易且つより正確に流量を測定することが可能な技術を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本開示の一実施形態では、
　直線状に延びるように設けられ、被測定流体が通流する測定管と、
　前記測定管の外面に取り付けられる第１の超音波振動子と、
　前記測定管の外面において、前記第１の超音波振動子から見て前記測定管が延びる第１の方向に沿って離隔するように取り付けられる第２の超音波振動子と、
　前記測定管の外面において、前記第１の超音波振動子から見て前記第１の方向に垂直な第２の方向に対向するように取り付けられる第３の超音波振動子と、を備える、
　超音波流量計が提供される。
　上述の実施形態によれば、超音波流量計において、実流校正を行うことなく、より簡易且つより正確に流量を測定することができる。
超音波流量計の一例を模式的に示す分解斜視図である。 超音波流量計の一例の外観を示す斜視図である。 超音波流量計の一例を示す断面図である。 超音波流量計の構成の第１例を示すブロック図である。 超音波流量計の構成の第２例を示すブロック図である。
　以下、図面を参照して実施形態について説明する。
　［超音波流量計の概要］
　図１～図５を参照して、本実施形態に係る超音波流量計１の概要について説明する。
　以下、便宜的に、図１～図３のＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の直交座標系を用いて、超音波流量計１の構成要素の配置や被測定流体の流れの向き等を説明する場合がある。また、Ｘ軸正方向及びＸ軸負方向を包括的にＸ軸方向と称し、Ｚ軸正方向及びＺ軸負方向を包括的に「Ｚ軸方向」と称する場合がある。また、便宜的に、測定管２から見た径方向及び周方向を単に「径方向」及び「周方向」と称する場合がある。
　図１は、超音波流量計１の一例を模式的に示す分解斜視図である。図２は、超音波流量計１の一例の外観を示す斜視図である。図３は、超音波流量計１の一例を示す断面図である。図４は、超音波流量計１の構成の第１例を示す図である。図５は、超音波流量計１の構成の第２例を示す図である。
　尚、保持部７の構造は、超音波振動子３～５のそれぞれについて共通であるため、図３では、超音波振動子３に対応する保持部７の断面のみが描画されている。また、図３では、音響結合材６のうちの超音波振動子３と接触する箇所が押し潰されて実質的に見えない状態になっている。
　図１～図５に示すように、超音波流量計１は、測定管２と、超音波振動子３～５と、音響結合材６と、保持部７と、送受信処理部８と、測定処理部９とを含む。
　超音波流量計１は、測定管２に通流する被測定流体の流量を測定（演算）し出力する。
　超音波流量計１は、例えば、半導体製造分野で使用される。具体的には、超音波流量計１は、例えば、被測定流体としてのプラント向けの純水、シリコンウエハの研磨薬液、洗浄液等の流量制御のために使用される。また、超音波流量計１は、医療分野で使用されてもよい。具体的には、超音波流量計１は、被測定流体としての人工透析液等の流量計測のために使用されてもよい。
　測定管２は、被測定流体が通流する管である。測定管２は、例えば、耐食性に優れたＰＦＡ（テトラフルオロエチレン－パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）樹脂等のフッ素樹脂製である。
　図１、図２に示すように、測定管２は、Ｘ軸に沿って延びるように直線状に形成され、円形の断面を有する。測定管２の内径（内面の直径）は、非常に小さい。例えば、測定管２の内径の寸法は、直径数ミリ程度であり、被測定流体における超音波の波長と同程度である。具体的には、測定管２の内径の寸法は、超音波流量計１で規定される許容温度範囲における被測定流体の超音波の波長の範囲に含まれる。
　超音波振動子３～５は、測定管２の外面に音響結合材６を介して接続される。これにより、超音波振動子３～５は、測定管２及び測定管２の内部の被測定流体に向けて超音波を送信する超音波送信機、及び測定管２や測定管２の内部の被測定流体を伝播する超音波を受信する超音波受信機として機能することができる。超音波振動子３～５は、例えば、ジルコン・チタン酸鉛（ＰＺＴ）系の圧電素子である。
　例えば、図１に示すように、超音波振動子３～５は、円断面を有する円柱形状（円板形状）である。また、超音波振動子３～５は、矩形断面を有する矩形の柱形状（矩形板形状）や楕円断面を有する柱形状（楕円板形状）であってもよい。
　超音波振動子３，４は、測定管２の外面において、被測定流体の流れの方向、即ち、Ｘ軸方向に所定の距離Ｌの間隔で離隔する形で並ぶように配置される。具体的には、超音波振動子３，４は、測定管２の外面のＺ軸正方向の円頂部に距離Ｌの間隔で離隔されるように並べて配置される。本例（図１、図２）では、超音波振動子３は、被測定流体の流れの上流側に設けられ、超音波振動子４は、被測定流体の流れの下流側に設けられる。
　超音波振動子５は、測定管２の外面において、被測定流体の流れの方向に垂直な方向、即ち、Ｚ軸方向で超音波振動子３に対向するように配置される。具体的には、超音波振動子５は、超音波振動子３と同じＸ軸方向の位置の測定管２の外面におけるＺ軸負方向の円頂部に配置される。
　音響結合材６は、超音波振動子３～５のそれぞれと、測定管２との間を超音波が伝播可能なように音響結合するための部材である。音響結合材６は、例えば、粘着性シリコンゲルである。
　保持部７は、超音波振動子３～５のそれぞれに対して設けられ、超音波振動子３～５の何れか１つを測定管２に取り付けられた状態で保持する。
　保持部７は、超音波の安定した効率の良い伝播（送受信）や、送受信処理部８と超音波振動子３～５とを接続するリード線（図示せず）の保護等の目的のために設けられる。保持部７の構成は、上述の目的を実現可能な限り、任意に構成されてよい。
　例えば、図３に示すように、保持部７は、収容部７Ａと、押圧部材７Ｂ，７Ｃと、蓋部材７Ｄとを含む。
　収容部７Ａは、超音波振動子３～５の何れか１つと、音響結合材６とを内部に収容する。収容部７Ａは、例えば、測定管２と同様、ＰＦＡ樹脂等のフッ素樹脂製であり、測定管２と一体化されている。
　例えば、図３に示すように、収容部７Ａは、測定管２を基準として径方向の内側に底部を有し径方向の外側に開口を有する形で内部に収容空間を有し、底部に音響結合材６が載置され、音響結合材６の径方向の外側に超音波振動子３～５の何れか１つが載置される。
　押圧部材７Ｂ，７Ｃは、蓋部材７Ｄによって収容部７Ａの開口が閉塞された状態で径方向の内側に超音波振動子３～５の何れか１つを適切な圧力で押圧するための部材である。押圧部材７Ｂ，７Ｃは、例えば、樹脂製である。
　押圧部材７Ｂは、超音波振動子３～５の何れか１つの径方向の外側に載置され、押圧部材７Ｃは、押圧部材７Ｂの径方向の外側に載置される。そして、音響結合材６、超音波振動子３～５の何れか１つ、押圧部材７Ｂ、及び押圧部材７Ｃを合わせた自然長での径方向の寸法は、収容部７Ａの収容空間の径方向の寸法より小さくなるように構成されている。これにより、押圧部材７Ｂ，７Ｃは、収容部７Ａの開口が蓋部材７Ｄにより閉塞されることで、弾性力によって超音波振動子３～５を適切な圧力で押圧し、音響結合材６を介して測定管２に固定することができる。
　蓋部材７Ｄは、収容部７Ａの径方向の外側の端面に取り付けられ、収容部７Ａの開口を閉塞する。蓋部材７Ｄは、例えば、樹脂製である。また、蓋部材７Ｄは、金属製であってもよい。
　例えば、図２に示すように、蓋部材７Ｄは、複数（本例では、２つ）のねじによって収容部７Ａに固定される。
　送受信処理部８は、超音波振動子３～５を用いた超音波の送信及び受信に関する処理を行う。
　送受信処理部８の機能は、任意のハードウェア、或いは、任意のハードウェア及びソフトウェアの組み合わせ等により実現される。また、送受信処理部８の機能を実現するためのハードウェアは、１つの基板に実装されてもよいし、複数の基板に分散して実装されてもよい。また、送受信処理部８の機能を実現するためのハードウェアの一部又は全部は、測定処理部９の機能を実現するハードウェアの一部又は全部と同じ基板に実装されてもよい。
　測定処理部９は、送受信処理部８により得られるデータに基づき、測定管２を通流する被測定流体の流量を測定（演算）する処理を行う。
　測定処理部９の機能は、任意のハードウェア、或いは、任意のハードウェア及びソフトウェアの組み合わせ等により実現される。また、測定処理部９の機能を実現するためのハードウェアは、１つの基板に実装されてもよいし、複数の基板に分散して実装されてもよい。
　［送受信処理部］
　次に、引き続き、図４、図５を参照して、送受信処理部８について説明する。
　　＜構成＞
　図４、図５に示すように、送受信処理部８は、制御部１０と、送信回路１１と、送信切換回路１２と、受信切換回路１３と、受信回路１４と、ＡＤＣ（Analog-Digital Converter）１５とを含む。
　制御部１０は、超音波振動子３～５の超音波の送信及び受信に関する制御を行う。
　制御部１０の機能は、任意のハードウェア、或いは、任意のハードウェア及びソフトウェアの組み合わせ等により実現される。例えば、制御部１０の機能は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ装置、補助記憶装置、及び外部との入出力用のインタフェース装置等を有するマイクロコンピュータを中心に実現される。メモリ装置は、例えば、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）である。補助記憶装置は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）やフラッシュメモリである。
　例えば、制御部１０は、送信回路１１と超音波振動子３，４の何れか一方とを接続させるための信号Ｓ５１を送信切換回路１２に送信する。
　また、例えば、制御部１０は、超音波振動子３～５の何れか１つと、受信回路１４とを接続させるための信号Ｓ５２を受信切換回路１３に送信する。
　また、例えば、制御部１０は、送信回路１１に対して、超音波振動子３，４の何れか一方から超音波を送信させるための発信指令Ｓ５３を送信する。
　また、例えば、制御部１０は、ＡＤＣ１５に対して、時間計測の基準時刻が規定される信号Ｓ５４を送信することにより、時間計測の基準時刻を通知する。
　送信回路１１は、制御部１０の制御下で、送信切換回路１２を介して、超音波振動子３，４の何れか一方から超音波を送信させる。
　例えば、送信回路１１は、制御部１０から発信指令Ｓ５３を受信すると、超音波振動子３，４の何れか一方を励磁させるための励磁パルスＳ５５を送信切換回路１２に送信する。
　送信切換回路１２は、制御部１０の制御下で、送信回路１１と超音波振動子３とを接続する状態と、送信回路１１と超音波振動子４とを接続する状態とを切り換える。
　例えば、送信切換回路１２は、制御部１０から送信回路１１と超音波振動子３とを接続させるための信号Ｓ５１を受信すると、送信回路１１と超音波振動子３とを接続した状態にする。同様に、送信切換回路１２は、制御部１０から送信回路１１と超音波振動子４とを接続させるための信号Ｓ５１を受信すると、送信回路１１と超音波振動子４とを接続した状態にする。
　また、送信切換回路１２は、送信回路１１から励磁パルスＳ５５が入力されると、励磁パルスＳ５５を中継する形で、超音波振動子３，４のうちの送信回路１１と接続した状態にある一方の超音波振動子を励磁するための信号を出力する。
　例えば、送信切換回路１２は、送信回路１１と超音波振動子３とを接続した状態で、励磁パルスＳ５５が入力されると、励磁パルスＳ５５に相当する信号Ｓ５６を超音波振動子３に出力する。これにより、制御部１０は、送信回路１１及び送信切換回路１２を制御し、超音波振動子３から超音波を送信させることができる。
　また、例えば、送信切換回路１２は、送信回路１１と超音波振動子４とを接続した状態で、励磁パルスＳ５５が入力されると、励磁パルスＳ５５に相当する信号Ｓ６０を超音波振動子４に出力する。これにより、制御部１０は、送信回路１１及び送信切換回路１２を制御し、超音波振動子４から超音波を送信させることができる。
　受信切換回路１３は、制御部１０の制御下で、受信回路１４と超音波振動子３とを接続する状態と、受信回路１４と超音波振動子４とを接続する状態と、受信回路１４と超音波振動子５とを接続する状態とを切り換える。
　例えば、受信切換回路１３は、制御部１０から受信回路１４と超音波振動子３とを接続させるための信号Ｓ５２を受信すると、受信回路１４と超音波振動子３とを接続した状態にする。同様に、受信切換回路１３は、制御部１０から受信回路１４と超音波振動子４とを接続させるための信号Ｓ５２を受信すると、受信回路１４と超音波振動子４とを接続した状態にする。同様に、受信切換回路１３は、制御部１０から受信回路１４と超音波振動子５とを接続させるための信号Ｓ５２を受信すると、受信回路１４と超音波振動子５とを接続した状態にする。
　また、受信切換回路１３は、超音波振動子３～５のうちの受信回路１４と接続した状態の超音波振動子から超音波の受信信号が入力されると、その受信信号を中継する形で、超音波振動子で受信された超音波の信号を受信回路１４に出力する。
　例えば、受信切換回路１３は、受信回路１４と超音波振動子３とを接続した状態で、超音波振動子３から受信信号Ｓ６１が入力されると、受信信号Ｓ６１に相当する受信信号Ｓ５８を受信回路１４に出力する。これにより、制御部１０は、受信切換回路１３を制御することで、超音波振動子３による超音波の受信信号を受信回路１４に入力させることができる。
　また、例えば、受信切換回路１３は、受信回路１４と超音波振動子４とを接続した状態で、超音波振動子４から受信信号Ｓ５７が入力されると、受信信号Ｓ５７に相当する受信信号Ｓ５８を受信回路１４に出力する。これにより、制御部１０は、受信切換回路１３を制御することで、超音波振動子４による超音波の受信信号を受信回路１４に入力させることができる。
　また、例えば、受信切換回路１３は、受信回路１４と超音波振動子５とを接続した状態で、超音波振動子５から受信信号Ｓ６２が入力されると、受信信号Ｓ６２に相当する受信信号Ｓ５８を受信回路１４に出力する。これにより、制御部１０は、受信切換回路１３を制御することで、超音波振動子５による超音波の受信信号を受信回路１４に入力させることができる。
　受信回路１４は、受信切換回路１３を通じて、超音波振動子３～５の何れか１つからの超音波の受信信号が入力され、超音波振動子３～５の何れか１つでの超音波の受信信号に相当する信号をＡＤＣ１５に出力する。また、受信回路１４は、超音波振動子３～５の何れか１つからの超音波の受信信号に対して波形増幅処理等の所定の処理を施すことにより、超音波振動子３～５の何れか１つでの超音波の受信信号に相当する信号をＡＤＣ１５に出力してもよい。
　例えば、受信回路１４は、受信切換回路１３から超音波振動子３～５の何れか１つでの超音波の受信信号Ｓ５８が入力されると、波形増幅等の所定の処理を施した上で、受信信号Ｓ５９としてＡＤＣ１５に出力する。
　ＡＤＣ１５は、制御部１０の制御下で、アナログ信号である超音波の受信信号をデジタル信号（時系列のデジタルデータ）に変換する。
　例えば、ＡＤＣ１５は、制御部１０から入力される信号Ｓ５４で規定される時間計測の基準時刻に基づき、受信回路１４から入力される受信信号を時系列のデジタルデータに変換し、データＤ７０として測定処理部９に送信する。
　　＜処理の流れ＞
　送受信処理部８の処理の流れの一例について説明する。
　（１）
　まず、送受信処理部８は、超音波振動子３から超音波を送信させ、超音波振動子４で超音波を受信させるための処理を以下の手順で行う。
　（１－１）
　制御部１０は、送信回路１１と超音波振動子３を接続させ、受信回路１４と超音波振動子４とを接続させるための信号Ｓ５１及び信号Ｓ５２を送信切換回路１２及び受信切換回路１３のそれぞれに送信する。これにより、送信切換回路１２を通じて、送信回路１１と超音波振動子３が接続されると共に、受信切換回路１３を通じて、受信回路１４と超音波振動子４とが接続される。
　（１－２）
　制御部１０は、手順（１－１）が完了すると、送信回路１１に発信指令Ｓ５３を送信すると共に、時間計測の基準時刻が規定される信号Ｓ５４をＡＤＣ１５に送信する。これにより、ＡＤＣ１５は、超音波振動子３からの超音波の送信のタイミングと相関関係を有する基準時刻に基づき、超音波振動子４での超音波の受信信号を時系列のデジタルデータに変換することができる。
　（１－３）
　送信回路１１は、制御部１０から発信指令Ｓ５３が受信されると、励磁パルスＳ５５を送信切換回路１２に出力する。その結果、送信切換回路１２から出力される、励磁パルスＳ５５に相当する信号Ｓ５６によって超音波振動子３が励磁され、超音波振動子３から測定管２に超音波が送信される。そして、超音波振動子３から測定管２に送信される超音波は、ガイド波として測定管２及び測定管２の内部の被測定流体の双方を伝播し、超音波振動子４によって受信される。
　（１－４）
　受信回路１４は、受信切換回路１３を通じて、超音波振動子４での超音波振動子３からの超音波（ガイド波）の受信信号Ｓ５７に相当する受信信号Ｓ５８が入力されると、所定の処理を施した上で、受信信号Ｓ５９としてＡＤＣ１５に出力する。
　（１－５）
　ＡＤＣ１５は、制御部１０から信号Ｓ５４を通じて通知された時間計測の基準時刻に基づき、受信回路１４から入力される受信信号Ｓ５９（アナログ信号）をデジタル信号（時系列のデジタルデータ）に変換し、データＤ７０として測定処理部９に出力する。これにより、超音波振動子３から送信され超音波振動子４で受信された超音波の波形の時系列のデジタルデータを測定処理部９（後述の記録部２０）に保存することができる。
　（２）続いて、送受信処理部８は、超音波振動子４から超音波を送信させ、超音波振動子３で超音波を受信させるための処理を以下の手順で行う。
　（２－１）
　制御部１０は、送信回路１１と超音波振動子４を接続させ、受信回路１４と超音波振動子３とを接続させるための信号Ｓ５１及び信号Ｓ５２を送信切換回路１２及び受信切換回路１３のそれぞれに送信する。これにより、送信切換回路１２を通じて、送信回路１１と超音波振動子４が接続されると共に、受信切換回路１３を通じて、受信回路１４と超音波振動子３とが接続される。
　（２－２）
　制御部１０は、手順（２－１）が完了すると、送信回路１１に発信指令Ｓ５３を送信すると共に、時間計測の基準時刻が規定される信号Ｓ５４をＡＤＣ１５に送信する。これにより、ＡＤＣ１５は、超音波振動子４からの超音波の送信のタイミングと相関関係を有する基準時刻に基づき、超音波振動子３での超音波の受信信号を時系列のデジタルデータに変換することができる。
　（２－３）
　送信回路１１は、制御部１０から発信指令Ｓ５３が受信されると、励磁パルスＳ５５を送信切換回路１２に出力する。その結果、送信切換回路１２から出力される、励磁パルスＳ５５に相当する信号Ｓ５６によって超音波振動子４が励磁され、超音波振動子４から測定管２に超音波が送信される。そして、超音波振動子４から測定管２に送信される超音波は、ガイド波として測定管２及び測定管２の内部の被測定流体の双方を伝播し、超音波振動子３によって受信される。
　（２－４）
　受信回路１４は、受信切換回路１３を通じて、超音波振動子３での超音波振動子４からの超音波（ガイド波）の受信信号Ｓ６１に相当する受信信号Ｓ５８が入力されると、所定の処理を施した上で、受信信号Ｓ５９としてＡＤＣ１５に出力する。
　（２－５）
　ＡＤＣ１５は、制御部１０から信号Ｓ５４を通じて通知された時間計測の基準時刻に基づき、受信回路１４から入力される受信信号Ｓ５９（アナログ信号）をデジタル信号（時系列のデジタルデータ）に変換し、データＤ７０として測定処理部９に出力する。これにより、超音波振動子４から送信され超音波振動子３で受信された超音波の波形の時系列のデジタルデータを測定処理部９（後述の記録部２０）に保存することができる。
　（３）
　続いて、送受信処理部８は、超音波振動子３から超音波を送信させ、超音波振動子５で超音波を受信させるための処理を以下の手順で行う。
　（３－１）
　制御部１０は、送信回路１１と超音波振動子３を接続させ、受信回路１４と超音波振動子５とを接続させるための信号Ｓ５１及び信号Ｓ５２を送信切換回路１２及び受信切換回路１３のそれぞれに送信する。これにより、送信切換回路１２を通じて、送信回路１１と超音波振動子３が接続されると共に、受信切換回路１３を通じて、受信回路１４と超音波振動子５とが接続される。
　（３－２）
　制御部１０は、手順（３－１）が完了すると、送信回路１１に発信指令Ｓ５３を送信すると共に、時間計測の基準時刻が規定される信号Ｓ５４をＡＤＣ１５に送信する。これにより、ＡＤＣ１５は、超音波振動子３からの超音波の送信のタイミングと相関関係を有する基準時刻に基づき、超音波振動子５による超音波の受信信号を時系列のデジタルデータに変換することができる。
　（３－３）
　送信回路１１は、制御部１０から発信指令Ｓ５３が受信されると、励磁パルスＳ５５を送信切換回路１２に出力する。その結果、送信切換回路１２から出力される、励磁パルスＳ５５に相当する信号Ｓ５６によって超音波振動子３が励磁され、超音波振動子３から測定管２に超音波が送信される。そして、超音波振動子３から測定管２に送信される超音波は、ビーム波として測定管２の管壁、測定管２の内部の被測定流体、及び測定管２の管壁の順に伝播し、超音波振動子５によって受信される。
　（３－４）
　受信回路１４は、受信切換回路１３を通じて、超音波振動子５での超音波振動子３からの超音波（ビーム波）の受信信号Ｓ６２に相当する受信信号Ｓ５８が入力されると、所定の処理を施した上で、受信信号Ｓ５９としてＡＤＣ１５に出力する。
　（３－５）
　ＡＤＣ１５は、制御部１０から信号Ｓ５４を通じて通知された時間計測の基準時刻に基づき、受信回路１４から入力される受信信号Ｓ５９（アナログ信号）をデジタル信号（時系列のデジタルデータ）に変換し、データＤ７０として測定処理部９に出力する。これにより、超音波振動子３から送信され超音波振動子５で受信された超音波の波形の時系列のデジタルデータを測定処理部９（後述の記録部２０）に保存することができる。
　例えば、送受信処理部８は、超音波流量計１の稼働中において、上記の手順（１）～（３）の処理を１セットとして、所定の処理周期ごとに繰り返し実行する。処理周期は、例えば、１／１００秒である。
　また、送受信処理部８は、超音波流量計１の稼働中において、上記の手順（１），（２）の処理を１セットとして、所定の処理周期ごとに繰り返し実行してもよい。そして、送受信処理部８は、手順（１），（２）の処理が所定数Ｎ（＞２）回実行されるごとに１回の割合で手順（３）の処理を実行してもよい。後述の如く、手順（３）で得られるデータＲ３は、被測定流体の音速Ｃを演算するために用いられることから、被測定流体の音速Ｃに影響する被測定流体の温度の変化速度を考慮すると、手順（３）の処理をそれほど頻繁に実施する必要がないからである。そのため、送受信処理部８の処理負荷を低減することができる。この場合、送受信処理部８は、例えば、手順（１），（２）の繰り返し処理の所定数Ｎ回に１回の割合で、手順（１），（２）の処理の後に手順（３）の処理を実行する。所定数Ｎは、例えば、５０である。
　［測定処理部の第１例］
　次に、図４を参照して、測定処理部９の第１例について説明する。
　図４に示すように、測定処理部９は、記録部２０と、時間演算部２１と、音速演算部２２と、流速演算部２３と、流量演算部２４とを含む。
　記録部２０、時間演算部２１、音速演算部２２、流速演算部２３、及び流量演算部２４の機能は、例えば、ＣＰＵ、メモリ装置、補助記憶装置、及び入出力用のインタフェース装置等を有するマイクロコンピュータを中心に実現される。また、記録部２０、時間演算部２１、音速演算部２２、流速演算部２３、及び流量演算部２４の機能は、全て同じハードウェア（例えば、マイクロコンピュータ）によって実現されてもよいし、少なくとも一部が互いに異なるハードウェアにより実現されてもよい。
　記録部２０は、送受信処理部８（ＡＤＣ１５）から送信されるデータＤ７０を受信し、記録（記憶）する。
　例えば、記録部２０は、上記の手順（１－５）でＡＤＣ１５から送信されるデータＤ７０をデータＲ１として記録する。データＲ１は、超音波振動子３から送信され超音波振動子４で受信された超音波の波形の時系列のデジタルデータである。
　また、例えば、記録部２０は、上記の手順（２－５）でＡＤＣ１５から送信されるデータＤ７０をデータＲ２として記録する。データＲ２は、超音波振動子４から送信され超音波振動子３で受信された超音波の波形の時系列のデジタルデータである。
　また、例えば、記録部２０は、上記の手順（３－５）でＡＤＣ１５から送信されるデータＤ７０をデータＲ３として記録する。データＲ３は、超音波振動子３から送信され超音波振動子５で受信された超音波の波形の時系列のデジタルデータである。
　時間演算部２１は、記録部２０に記録されたデータＲ１，Ｒ２をデータＤ７１として読み出し、データＲ１，Ｒ２に基づき、平均伝播時間Ｔ０及び伝播時間差ΔＴを演算する。平均伝播時間Ｔ０は、超音波振動子３から超音波が送信され超音波振動子４で受信されるまでの伝播時間Ｔ１と、超音波振動子４から超音波が送信され超音波振動子３で受信されるまでの伝播時間Ｔ２との平均値である（Ｔ０＝（Ｔ１＋Ｔ２）／２）。伝播時間差ΔＴは、伝播時間Ｔ１と伝播時間Ｔ２との差である（ΔＴ＝Ｔ２－Ｔ１）。
　時間演算部２１は、データＲ１，Ｒ２に基づき、既知の方法を任意に適用して平均伝播時間Ｔ０及び伝播時間差ΔＴを演算してよい。
　例えば、被測定流体の流速が非常に小さい場合、平均伝播時間Ｔ０は、数十マイクロ秒程度であるのに対して、伝播時間差ΔＴは、平均伝播時間Ｔ０の１／１，０００～１／１００，０００程度の大きさになる。そのため、時間演算部２１は、データＲ１，Ｒ２のそれぞれについて、基準電圧クロス法や基準電圧エンベロープ法等を適用し、伝播時間Ｔ１，Ｔ２を個別に求めることにより、平均伝播時間Ｔ０を演算してよい。一方、時間演算部２１は、個別に演算される伝播時間Ｔ１，Ｔ２を用いずに、データＲ１，Ｒ２の相関計算から伝播時間差ΔＴを演算してよい。これにより、データＲ１，Ｒ２におけるノイズの影響を抑制して伝播時間差ΔＴを演算することができる。
　時間演算部２１は、平均伝播時間Ｔ０及び伝播時間差ΔＴを演算すると、平均伝播時間Ｔ０及び伝播時間差ΔＴをデータＤ７３として流速演算部２３に送る。
　音速演算部２２は、記録部２０に記録されたデータＲ３をデータＤ７２として読み出し、データＲ３に基づき、被測定流体の音速Ｃを演算する。
　例えば、音速演算部２２は、データＲ３に基づき、超音波振動子３から超音波が送信され超音波振動子５で受信されるまでの伝播時間Ｔ３を演算する。
　音速演算部２２は、データＲ３に基づき、既知の方法を任意に適用して伝播時間Ｔ３を演算してよい。音速演算部２２は、例えば、データＲ３について、基準電圧ゼロクロス法や基準電圧エンベロープ法等を適用し、伝播時間Ｔ３を演算する。
　超音波振動子３から送信され超音波振動子５で受信される超音波（ビーム波）は、測定管２の管壁をその材質の音速Ｃｐで伝播する。また、測定管２の内径ａが非常に小さいことから、被測定流体の流れの向き（Ｘ軸方向）に垂直な方向（Ｚ軸方向）の流速分布を無視することができる。そのため、超音波振動子３から送信され超音波振動子５で受信される超音波（ビーム波）は、測定管２の内部の被測定流体をその音速Ｃで伝播する。よって、伝播時間Ｔ３について、測定管２の厚さｈ、内径ａを用いて、以下の式（１）が成立する。測定管２の厚さｈは、測定管２の外径ｂと内径ａとの差の半分に相当する（ｈ＝（ｂ－ａ）／２）。
　Ｔ３＝ａ／Ｃ＋２ｈ／Ｃｐ　　　・・・（１）
　よって、音速演算部２２は、演算した伝播時間Ｔ３に基づき、測定管２の厚さｈ、内径ａ、測定管２の材質の音速Ｃｐを予め規定される定数パラメータとして、式（１）を変形した以下の式（２）により被測定流体の音速Ｃを演算することができる。
　Ｃ＝ａ／（Ｔ３－２ｈ／Ｃｐ）　　　・・・（２）
　音速演算部２２は、被測定流体の音速Ｃを演算すると、被測定流体の音速ＣをデータＤ７４として流速演算部２３に送る。
　流速演算部２３は、時間演算部２１から入力されるデータＤ７３（平均伝播時間Ｔ０および伝播時間差ΔＴ）と、音速演算部２２から入力されるデータＤ７４（音速Ｃ）とに基づき、伝播時間差方式によって、被測定流体の流速Ｖを演算する。
　伝播時間差方式では、被測定流体の流速Ｖが伝播時間差ΔＴに比例することを利用して被測定流体の流速Ｖが演算される（式（３）参照）。
　Ｖ＝γΔＴ　　　・・・（３）
　ここで、流速Ｖは、以下の式（４），（５）で表すことができる（例えば、超音波技術便覧（日刊工業新聞社刊）「１．１０　管の中の音波の伝播」や特許文献１等参照）。
　Ｖ＝Ｔ０・Ｃ３・ΔＴ／（２Ｌ２）　　　・・・（４）
　γ＝Ｔ０・Ｃ３／２Ｌ2　　　・・・（５）
　よって、流速演算部２３は、平均伝播時間Ｔ０、伝播時間差ΔＴ、及び被測定流体の音速Ｃに基づき、超音波振動子３，４の間の距離Ｌを定数パラメータとして、式（４）により被測定流体の流速Ｖを演算することができる。
　流速演算部２３は、被測定流体の流速Ｖを演算すると、被測定流体の流速ＶをデータＤ７５として流量演算部２４に送る。
　流量演算部２４は、流速演算部２３から入力されるデータＤ７５（被測定流体の流速Ｖ）に基づき、被測定流体の流量Ｑを演算する。
　例えば、流量演算部２４は、被測定流体の流速Ｖに基づき、測定管２の内径ａを定数パラメータとして、以下の式（６）により被測定流体の流量Ｑを演算する。
　Ｑ＝（πａ２／４）Ｖ　　　・・・（６）
　流速演算部２３や流量演算部２４により測定（演算）される、被測定流体の流速Ｖや流量Ｑは、例えば、超音波流量計１に設けられる表示部等に表示される。また、流速演算部２３や流量演算部２４により測定（演算）される、被測定流体の流速Ｖや流量Ｑは、所定の通信線を通じて、外部装置に送信されてもよい。これにより、ユーザは、超音波流量計１（測定処理部９）により測定された被測定流体の流速Ｖや流量Ｑを確認したり、被測定流体の流量制御等に利用したりすることができる。
　時間演算部２１、音速演算部２２、流速演算部２３、及び流量演算部２４による一連の処理は、例えば、送受信処理部８により所定の処理周期ごとに実施される上記の手順（１）～（３）に続く処理として、所定の処理周期ごとに実施される。
　また、時間演算部２１、音速演算部２２、流速演算部２３、及び流量演算部２４による一連の処理は、送受信処理部８により所定の処理周期ごとに実施される上記の手順（１），（２）の処理に続く処理として、所定の処理周期ごとに実施されてもよい。この場合、手順（３）の処理は、上述の如く、手順（１），（２）が所定数Ｎ回実施されるたびに１回の割合で実施され、記録部２０のデータＲ３は、データＲ１，Ｒ２が所定数Ｎ回更新されるたびに１回の割合で更新される。そのため、音速演算部２２は、時間演算部２１が平均伝播時間Ｔ０及び伝播時間差ΔＴを演算する処理を所定数Ｎ回実施するたびに１回の割合で、被測定流体の音速Ｖを演算する処理を実行してもよい。そして、音速演算部２２により被測定流体の音速Ｃが演算されない処理タイミングでは、流速演算部２３は、音速演算部２２により直近で演算済みの被測定流体の音速Ｃを利用して、被測定流体の流速Ｖを演算してよい。
　このように、本例では、測定処理部９は、測定管２の外面において、被測定流体の流れの向きに直交する方向で対向して配置される超音波振動子３，５を用いて、被測定流体の音速を測定（演算）することができる。その結果、超音波流量計１は、測定した被測定流体の音速に基づき、実流校正を行うことなく、被測定流体の流量を測定することができる。そのため、例えば、被測定流体の音速を理論式から演算する場合のように、被測定流体の密度の温度特性を考慮するために、被測定流体の温度を測定したり、推定したりする必要がない。また、例えば、半導体製造装置の洗浄液のように、多種多様な被測定流体が想定される場合に、被測定流体ごとに密度の温度特性に関するデータを予め準備する必要もない。そのため、超音波流量計１は、実流校正を行うことなく、より簡易且つより正確に被測定流体の流量を測定することができる。
　［測定処理部の第２例］
　次に、図５を参照して、測定処理部９の第２例について説明する。
　以下、上述の第１例と同じ或いは対応する構成には同じ符号を付し、上述の第１例と異なる内容を中心に説明を行う。
　図５に示すように、測定処理部９は、上述の第１例と同様、記録部２０と、時間演算部２１と、音速演算部２２と、流速演算部２３と、流量演算部２４とを含む。また、測定処理部９は、上述の第１例と異なり、温度演算部２５と、データ格納部２６とを含む。
　温度演算部２５は、記録部２０に記録されたデータＲ３をデータＤ７２として読み出し、データＲ３に基づき、被測定流体の温度ｔを演算する。
　例えば、温度演算部２５は、データＲ３に基づき、超音波振動子５の受信信号の波形の周期λｃを演算し、周期λｃから超音波振動子５の共振周波数Ｆｃを演算する。そして、温度演算部２５は、演算した超音波振動子５の共振周波数Ｆｃと、超音波振動子５の共振周波数と温度との相関関係のデータとに基づき、被測定流体の温度ｔを演算する。例えば、ジルコン・チタン酸鉛系の圧電素子等の超音波振動子５は、その温度によって共振周波数が変化する固有の特性を有している。そのため、温度演算部２５は、超音波振動子５の共振周波数と温度との固有の相関関係と、演算した共振周波数Ｆｃとを比較することで、超音波振動子５及び被測定流体の温度は等しいとみなして、被測定流体の温度ｔを演算することができる。
　超音波振動子５の共振周波数と温度との相関関係のデータは、例えば、実験やコンピュータシミュレーション等を通じて取得され、データ格納部２６に予め格納されている。
　また、温度演算部２５は、被測定流体の温度ｔに基づき、その温度ｔにおける測定管２の材質の音速Ｃｐ（ｔ）を演算する。
　例えば、温度演算部２５は、被測定流体及び測定管２の温度が等しいとみなして、演算した被測定流体の温度ｔと、測定管２の材質の音速と温度との相関関係のデータとに基づき、温度ｔにおける測定管２の材質の音速Ｃｐ（ｔ）を演算する。測定管２の材質の音速は、温度によって変化する固有の特性を有している。そのため、温度演算部２５は、測定管２の材質の音速と温度との固有の相関関係と、演算した被測定流体の温度ｔとを比較することで、温度ｔにおける測定管２の材質の音速Ｃｐ（ｔ）を演算することができる。
　測定管２の材質の音速と温度との相関関係のデータは、例えば、音速と温度の相関関係が公知である水を流体として用いて伝播時間Ｔ３を計測する実験等を通じて取得され、データ格納部２６に予め格納されている。また、測定管２の材質の音速と温度との相関関係のデータは、コンピュータシミュレーション等を通じて取得され、データ格納部２６に予め格納されてもよい。
　温度演算部２５は、被測定流体の温度ｔ、及び温度ｔにおける測定管２の材質の音速Ｃｐ（ｔ）を演算すると、被測定流体の温度ｔ、及び温度ｔにおける測定管２の材質の音速Ｃｐ（ｔ）をデータＤ７６として音速演算部２２に送る。
　音速演算部２２は、伝播時間Ｔ３と、データＤ７６（被測定流体の温度ｔ、及び温度ｔにおける測定管２の材質の音速Ｃｐ（ｔ））とに基づき、被測定流体の音速Ｃを演算する。
　例えば、音速演算部２２は、伝播時間Ｔ３、温度ｔにおける測定管２の音速Ｃｐ（ｔ）、温度ｔにおける測定管２の内径ａ（ｔ）、及び温度ｔにおける測定管２の厚さｈ（ｔ）に基づき、以下の式（７）で温度ｔにおける被測定流体の音速Ｃ（ｔ）を演算する。
　Ｃ（ｔ）＝ａ（ｔ）／｛Ｔ３－２ｈ（ｔ）／Ｃｐ（ｔ）｝　　　・・・（７）
　例えば、定数パラメータとして、測定管２の線膨張係数α、基準温度ｔ０、並びに基準温度ｔ０における測定管２の内径ａ０及び厚さｈ０を用いて、以下の式（８），（９）が成立する。Δｔは、基準温度ｔ０に対する温度ｔの温度変化を表す（Δｔ＝ｔ－ｔ０）。
　ａ（ｔ）＝ａ０（１＋α・Δｔ）　　　・・・（８）
　ｈ（ｔ）＝ｈ０（１＋α・Δｔ）　　　・・・（９）
　よって、音速演算部２２は、式（７）に式（８），（９）を代入した以下の式（１０）を用いて、温度ｔにおける被測定流体の音速Ｃ（ｔ）を演算することができる。
　Ｃ（ｔ）＝ａ０（１＋α・Δｔ）／［Ｔ３－２ｈ０（１＋α・Δｔ）／Ｃｐ（ｔ）］
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（１０）
　音速演算部２２は、被測定流体の温度ｔにおける音速Ｃ（ｔ）を演算すると、音速Ｃ（ｔ）をデータＤ７４として流速演算部２３に送る。
　流速演算部２３は、音速Ｃの代わりに、音速Ｃ（ｔ）を利用する以外、上述の第１例と同様の処理によって、流速Ｖを演算してよい。
　流量演算部２４は、上述第１例と同様の処理によって、流量Ｑを演算してよい。
　尚、上記の式（５），（６）から、流量Ｑは、測定管２の内径ａ、及び超音波振動子３，４の間の距離Ｌの比の２乗（＝（ａ／Ｌ）２）に比例することが分かる。そして、測定管２の内径ａと、超音波振動子３，４の間の距離Ｌは、温度によって、同じ比率で変化すると考えることができる。そのため、式（５），（６）の内径ａ、及び超音波振動子３，４の間の距離Ｌについては、温度ｔを考慮せずに、特定の同じ温度での固定値を用いても問題ない。但し、流速演算部２３及び流量演算部２４は、それぞれ、温度ｔにおける測定管２の内径ａ（ｔ）、及び温度ｔにおける超音波振動子３，４の間の距離Ｌ（ｔ）を用いて、被測定流体の流速Ｖ及び流量Ｑを演算してもよい。例えば、流量Ｑだけでなく、流速Ｖについても正確性を要する場合には、温度ｔにおける超音波振動子３，４の間の距離Ｌ（ｔ）を用いてもよい。この場合、流速演算部２３は、測定管２の材質の線膨張係数α、温度ｔの基準温度ｔ０に対する温度変化Δｔ、及び基準温度ｔ０での超音波振動子３，４の間の距離Ｌ０を用いて、温度ｔにおける距離Ｌ（ｔ）を演算することができる。
　このように、本例では、測定処理部９は、被測定流体の温度ｔを測定（演算）することにより、測定管２の材質の音速や測定管２の寸法（内径や厚み）の温度による変化を考慮して、被測定流体の流量を測定（演算）することができる。そのため、超音波流量計１は、被測定流体の流量の測定精度を更に向上させることができる。
　また、本例では、超音波振動子５の共振周波数と温度との相関関係に関するデータや測定管２の材質の音速と温度との相関関係に関するデータを準備するだけで、被測定流体の温度ｔや温度ｔにおける測定管２の材質の音速Ｃｐ（ｔ）を演算することができる。そのため、例えば、想定される被測定流体ごとに密度の温度特性に関するデータを予め準備する場合のように、想定される被測定流体が多岐に亘り、予め準備すべきデータが膨大になるようなこともない。よって、超音波流量計１は、より簡易且つより正確に被測定流体の流量を測定することができる。
　［他の実施形態］
　次に、他の実施形態について説明する。
　上述の実施形態の内容は、適宜、変形や変更が加えられてもよい。
　例えば、上述の実施形態では、図４に示すように、保持部７の収容部７Ａは、測定管２と一体的に成形されているが、測定管２と別体で成形された後に、測定管２に取り付けられてもよい。
　また、上述の実施形態やその変形・変更の例では、超音波振動子５は、測定管２の外面における下流側の超音波振動子４とＺ軸方向で対向する位置に取り付けられてもよい。この場合、送受信処理部８の手順（３）では、超音波振動子４から超音波が送信され超音波振動子５より受信される。
　また、上述の実施形態やその変形・変更の例では、送受信処理部８の手順（３）の処理において、超音波振動子５から超音波が送信され超音波振動子５とＺ軸方向で対向する超音波振動子３或いは超音波振動子４により受信されてもよい。
　また、上述の実施形態やその変形・変更の例では、送信切換回路１２が省略され、超音波振動子３～５のうちの超音波の送信を行う超音波振動子ごとに送信回路１１が設けられてもよい。同様に、受信切換回路１３が省略され、超音波振動子３～５のうちの超音波の受信を行う超音波振動子ごとに受信回路１４が設けられてもよい。
　また、上述の実施形態やその変形・変更の例では、時間演算部２１により伝播時間Ｔ３が演算されてもよい。この場合、データＲ３は、時間演算部２１に送られ、時間演算部２１により演算された伝播時間Ｔ３のデータが音速演算部２２に送られる。
　また、上述の実施形態（図５）やその変形・変更の例では、音速演算部２２により温度ｔにおける測定管２の材質の音速Ｃｐ（ｔ）が演算されてもよい。
　また、上述の実施形態（図５）やその変形・変更の例では、測定管２の材質の音速、及び測定管２の寸法（測定管２の内径、及び超音波振動子３，４の間の距離）の双方に温度による変化が考慮されるが、何れか一方のみに考慮されてもよい。
　［作用］
　次に、本実施形態に係る超音波流量計の作用について説明する。
　本実施形態では、超音波流量計は、測定管と、第１の超音波振動子と、第２の超音波振動子と、第３の超音波振動子と、を備える。超音波流量計は、例えば、上述の超音波流量計１である。測定管は、例えば、上述の測定管２である。第１の超音波振動子は、例えば、上述の超音波振動子３である。第２の超音波振動子は、例えば、上述の超音波振動子４である。第３の超音波振動子は、例えば、上述の超音波振動子５である。具体的には、測定管は、直線状に延びるように設けられ、被測定流体が通流する。また、第１の超音波振動子は、測定管の外面に取り付けられる。また、第２の超音波振動子は、測定管の外面において、第１の超音波振動子から見て測定管が延びる第１の方向に沿って離隔するように取り付けられる。第１の方向は、例えば、上述のＸ軸方向である。そして、第３の超音波振動子は、測定管の外面において、第１の超音波振動子から見て第１の方向に垂直な第２の方向に対向するように取り付けられる。第２の方向は、例えば、上述のＺ軸方向である。
　これにより、超音波流量計は、第１の超音波振動子及び第３の超音波振動子の間で超音波の送受信を行うことができる。そのため、例えば、被測定流体が流れる第１の方向に垂直な第２の方向における被測定流体の速度分布が無視できる場合、第１の超音波振動子及び第２の超音波振動子の間の超音波の伝播時間から被測定流体の音速を測定（演算）することができる。その結果、超音波流量計は、第１の超音波振動子及び第２の超音波振動子の相互間での超音波の送受信による伝播時間差方式によって、被測定流体の音速に基づき、実流校正を行うことなく、より正確に被測定流体の流量を測定することができる。また、例えば、被測定流体の音速を理論式から演算する場合のように、被測定流体の密度の温度特性を考慮するために、想定される多種多様な被測定流体に合わせて被測定流体ごとの密度の温度特性に関するデータを予め準備する必要がない。よって、超音波流量計は、実流補正を行うことなく、より簡易に且つより正確に被測定流体の流量を測定することができる。
　また、本実施形態では、超音波流量計は、流量演算部を備えてもよい。流量演算部は、例えば、上述の流量演算部２４である。具体的には、流量演算部は、第１の超音波振動子から送信される超音波が測定管及び被測定流体を伝播するガイド波として第２の超音波振動子に受信されるまでの第１の時間と、第２の超音波振動子から送信される超音波が測定管及び被測定流体を伝播するガイド波として第１の超音波振動子に受信されるまでの第２の時間と、第１の超音波振動子及び第３の超音波振動子の何れか一方の送信側の超音波振動子から送信される超音波が被測定流体を伝播し何れか他方の受信側の超音波振動子に受信されるまでの第３の時間とに基づき、被測定流体の流量を演算する。第１の時間は、例えば、上述の伝播時間Ｔ１である。第２の時間は、例えば、上述の伝播時間Ｔ２である。第３の時間は、例えば、上述の伝播時間Ｔ３である。
　これにより、超音波流量計は、第３の時間から被測定流体の音速を測定（演算）し、第１の時間、第２の時間、及び測定した被測定流体の音速に基づき、伝播時間差方式により、被測定流体の流量を演算することができる。
　また、本実施形態では、超音波流量計は、音速演算部と、流速演算部と、を備えてもよい。音速演算部は、例えば、上述の音速演算部２２である。流速演算部は、上述の流速演算部２３である。具体的には、音速演算部は、第３の時間に基づき、被測定流体の音速を演算する。また、流速演算部は、第１の時間及び第２の時間と、被測定流体の音速とに基づき、被測定流体の流速を演算する。そして、流量演算部は、被測定流体の流速に基づき、被測定流体の流量を演算してもよい。
　これにより、超音波流量計は、第１の時間及び第２の時間、並びに第３の時間に基づき、被測定流体の流量を演算することができる。
　また、本実施形態では、音速演算部は、第３の時間（伝播時間Ｔ３）、測定管の内径ａ、測定管の厚さｈ、及び測定管の材質の音速Ｃｐに基づき、以下の式で被測定流体の音速Ｃを演算してもよい。
　Ｃ＝ａ／（Ｔ３－２ｈ／Ｃｐ）
また、流速演算部は、第１の時間（伝播時間Ｔ１）及び第２の時間（伝播時間Ｔ２）の平均値（平均伝播時間Ｔ０）、第１の時間（伝播時間Ｔ１）及び第２の時間（伝播時間Ｔ２）の差（伝播時間差ΔＴ）、第１の超音波振動子及び第２の超音波振動子の距離Ｌ、及び被測定流体の音速Ｃに基づき、以下の式で被測定流体の流速Ｖを演算してもよい。
　Ｖ＝Ｔ０・Ｃ３・ΔＴ／（２Ｌ２）
そして、流量演算部は、測定管の内径ａ、及び被測定流体の流速Ｖに基づき、以下の式で被測定流体の流量Ｑを演算してもよい。
　Ｑ＝（πａ２／４）・Ｖ
　これにより、超音波流量計は、第１の時間及び第２の時間、並びに第３の時間に基づき、被測定流体の流量を演算することができる。
　また、本実施形態では、流速演算部及び流量演算部は、第１の超音波振動子からの超音波の送信、及び第２の超音波振動子でのガイド波の受信、並びに第２の超音波振動子からの超音波の送信、及び第１の超音波振動子でのガイド波の受信が実施されるたびに、被測定流体の流速及び流量を演算してもよい。そして、音速演算部は、流速演算部及び流量演算部による被測定流体の流速及び流量の演算の頻度よりも小さい頻度で被測定流体の音速を演算してもよい。
　これにより、超音波流量計は、被測定流体の流量の演算に関する処理負荷を軽減することができる。
　また、本実施形態では、超音波流量計は、温度演算部を備えてもよい。温度演算部は、例えば、上述の温度演算部２５である。具体的には、温度演算部は、第１の超音波振動子及び第３の超音波振動子のうちの送信側の超音波振動子から送信され受信側の超音波振動子で受信された超音波の波形に基づき、被測定流体の温度を演算する。そして、音速演算部は、被測定流体の温度に基づき、被測定流体の音速を演算してもよい。
　これにより、超音波流量計は、被測定流体の温度を考慮して、被測定流体の音速を演算することができる。そのため、超音波流量計は、より正確に被測定流体の流量を測定することができる。
　また、本実施形態では、温度演算部は、第１の超音波振動子及び第３の超音波振動子のうちの送信側の超音波振動子から送信され受信側の超音波振動子で受信された超音波の波形に基づき、送信側の超音波振動子の共振周波数Ｆｃを演算し、演算した共振周波数Ｆｃ、及び受信側の超音波振動子の共振周波数と温度との相関関係に関する情報に基づき、被測定流体の温度ｔを演算してもよい。また、音速演算部は、測定管の材質の音速と温度との相関関係に関する情報、及び被測定流体の温度ｔに基づき、温度ｔにおける測定管の材質の音速Ｃｐ（ｔ）を演算し、第３の時間（伝播時間Ｔ３）、測定管の内径ａ、測定管の厚さｈ、及び温度ｔにおける測定管の材質の音速Ｃｐ（ｔ）に基づき、以下の式で温度ｔにおける被測定流体の音速Ｃ（ｔ）を演算してもよい。
　Ｃ（ｔ）＝ａ／｛Ｔ３－２・ｈ／Ｃｐ（ｔ）｝
また、流速演算部は、第１の時間（伝播時間Ｔ１）及び第２の時間（伝播時間Ｔ２）の平均値（平均伝播時間Ｔ０）、第１の時間（伝播時間Ｔ１）及び第２の時間（伝播時間Ｔ２）の差（伝播時間差ΔＴ）、第１の超音波振動子及び第２の超音波振動子の距離Ｌ、及び温度ｔにおける被測定流体の音速Ｃ（ｔ）に基づき、以下の式で被測定流体の流速Ｖを演算してもよい。
　Ｖ＝Ｔ０・Ｃ（ｔ）３・ΔＴ／（２Ｌ２）
そして、流量演算部は、測定管の内径ａ、及び被測定流体の流速Ｖに基づき、以下の式で被測定流体の流量Ｑを演算してもよい。
　　Ｑ＝（πａ２／４）・Ｖ
　これにより、超音波流量計は、測定管の材質の音速の温度による変化を考慮して、被測定流体の音速を測定（演算）することができる。そのため、超音波流量計は、より正確に被測定流体の流量を測定することができる。
　また、本実施形態では、温度演算部は、第１の超音波振動子及び第３の超音波振動子のうちの送信側の超音波振動子から送信され受信側の超音波振動子で受信された超音波の波形に基づき、受信側の超音波振動子の共振周波数Ｆｃを演算し、演算した共振周波数Ｆｃ、及び受信側の超音波振動子の共振周波数と温度との相関関係に関する情報に基づき、被測定流体の温度ｔを演算してもよい。また、音速演算部は、測定管の材質の音速と温度との相関関係に関する情報、及び被測定流体の温度ｔに基づき、温度ｔにおける測定管の材質の音速Ｃｐ（ｔ）を演算し、第３の時間Ｔ３、温度ｔにおける測定管の内径ａ（ｔ）、温度ｔにおける測定管の厚さｈ（ｔ）、及び温度ｔにおける測定管の材質の音速Ｃｐ（ｔ）に基づき、以下の式で被測定流体の音速Ｃ（ｔ）を演算してもよい。
　Ｃ（ｔ）＝ａ（ｔ）／｛Ｔ３－２・ｈ（ｔ）／Ｃｐ（ｔ）｝
また、流速演算部は、第１の時間（伝播時間Ｔ１）及び第２の時間（伝播時間Ｔ２）の平均値（平均伝播時間Ｔ０）、第１の時間（伝播時間Ｔ１）及び第２の時間（伝播時間Ｔ２）の差（伝播時間差ΔＴ）、第１の超音波振動子及び第２の超音波振動子の距離Ｌ、及び温度ｔにおける被測定流体の音速Ｃ（ｔ）に基づき、以下の式で被測定流体の流速Ｖを演算してもよい。
　Ｖ＝Ｔ０・Ｃ（ｔ）３・ΔＴ／（２Ｌ２）
そして、流量演算部は、測定管の内径ａ、及び被測定流体の流速Ｖに基づき、以下の式で被測定流体の流量Ｑを演算してもよい。
　Ｑ＝（πａ２／４）・Ｖ
　これにより、超音波流量計は、測定管の材質の音速の温度による変化に加えて、測定管の寸法の温度による変化を考慮して、被測定流体の音速を測定（演算）することができる。そのため、超音波流量計は、より正確に被測定流体の流量を測定することができる。
　また、本実施形態では、温度ｔにおける測定管の内径ａ（ｔ）及び厚さｈ（ｔ）は、温度ｔの基準温度ｔ０に対する温度変化Δｔ、測定管の材質の線膨張係数α、基準温度ｔ０での測定管の内径ａ０、及び基準温度ｔ０での測定管の厚さｈ０に基づき、以下の式で演算されてもよい。
　ａ（ｔ）＝ａ０・（１＋α・Δｔ）
　ｈ（ｔ）＝ｈ０（１＋α・Δｔ）
　これにより、超音波流量計は、測定管の内径及び厚さの温度による変化を考慮して、被測定流体の音速を測定（演算）することができる。
　また、本実施形態では、流速演算部及び流量演算部は、第１の超音波振動子からの超音波の送信、及び第２の超音波振動子でのガイド波の受信、並びに第２の超音波振動子からの超音波の送信、及び第１の超音波振動子でのガイド波の受信が実施されるたびに、被測定流体の流速及び流量を演算してもよい。そして、温度演算部及び音速演算部は、流速演算部及び流量演算部による被測定流体の流速及び流量の演算の頻度よりも小さい頻度で被測定流体の温度及び音速を演算してもよい。
　これにより、超音波流量計は、被測定流体の流量の演算に関する処理負荷を軽減することができる。
　また、本実施形態では、測定管の内径の寸法は、被測定流体の許容温度範囲における超音波の波長の範囲に含まれてもよい。
　これにより、超音波流量計は、測定管の内径が被測定流体の超音波の波長程度と非常に細い場合であっても、より簡易且つより正確に被測定流体の流量を測定することができる。
　また、本実施形態では、測定管は、樹脂製であってもよい。
　これにより、超音波流量計は、樹脂製の測定管を通流する被測定流体の流量をより簡易且つ正確に測定することができる。
　また、本実施形態では、超音波流量計は、送信部と、送信切換部と、受信部と、受信切換部と、を備えてもよい。送信部は、例えば、上述の送信回路１１である。送信切換部は、例えば、上述の送信切換回路１２である。受信部は、例えば、上述の受信回路１４である。受信切換部は、例えば、上述の受信切換回路１３である。具体的には、送信部は、超音波振動子が超音波を送信するための信号を出力する。また、送信切換部は、送信部と、第１の超音波振動子及び第２の超音波振動子の何れか一方と、又は、第１の超音波振動子、第２の超音波振動子、及び第３の超音波振動子の何れか１つとを切り換えて接続する。また、受信部は、超音波振動子で受信された超音波の信号が入力される。そして、受信切換部は、受信部と、第１の超音波振動子、第２の超音波振動子、及び第３の超音波振動子の何れか１つとを、又は第１の超音波振動子及び第２の超音波振動子の何れか一方とを切り換えて接続する。
　これにより、超音波流量計は、１つの送信回路によって、異なる超音波振動子から超音波を発信させることができ、１つの受信回路によって、異なる超音波振動子で受信される超音波に対応する信号を受信することができる。そのため、超音波流量計のハードウェア構成を簡素化することができる。
　また、本実施形態では、第１の超音波振動子、第２の超音波振動子、及び第３の超音波振動子は、ジルコン・チタン酸鉛系の圧電素子であってもよい。
　これにより、超音波流量計は、ジルコン・チタン酸鉛系の圧電素子を用いて、超音波の送信及び受信を行うことができる。
　以上、実施形態について詳述したが、本開示はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
　最後に、本願は、２０２２年８月２６日に出願した日本国特許出願２０２２－１３５０３０号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願の全内容を本願に参照により援用する。
１　超音波流量計
２　測定管
３　超音波振動子
４　超音波振動子
５　超音波振動子
６　音響結合材
７　保持部
７Ａ　収容部
７Ｂ　押圧部材
７Ｃ　押圧部材
７Ｄ　蓋部材
８　送受信処理部
９　測定処理部
１０　制御部
１１　送信回路
１２　送信切換回路
１３　受信切換回路
１４　受信回路
１５　ＡＤＣ
２０　記録部
２１　時間演算部
２２　音速演算部
２３　流速演算部
２４　流量演算部
２５　温度演算部
２６　データ格納部

Claims (14)

  1. 　直線状に延びるように設けられ、被測定流体が通流する測定管と、
    　前記測定管の外面に取り付けられる第１の超音波振動子と、
    　前記測定管の外面において、前記第１の超音波振動子から見て前記測定管が延びる第１の方向に沿って離隔するように取り付けられる第２の超音波振動子と、
    　前記測定管の外面において、前記第１の超音波振動子から見て前記第１の方向に垂直な第２の方向に対向するように取り付けられる第３の超音波振動子と、を備える、
    　超音波流量計。
  2. 　前記第１の超音波振動子から送信される超音波が前記測定管及び前記被測定流体を伝播するガイド波として前記第２の超音波振動子に受信されるまでの第１の時間と、前記第２の超音波振動子から送信される超音波が前記測定管及び前記被測定流体を伝播するガイド波として前記第１の超音波振動子に受信されるまでの第２の時間と、前記第１の超音波振動子及び前記第３の超音波振動子の何れか一方の送信側の超音波振動子から送信される超音波が前記被測定流体を伝播し何れか他方の受信側の超音波振動子に受信されるまでの第３の時間とに基づき、前記被測定流体の流量を演算する流量演算部を備える、
    　請求項１に記載の超音波流量計。
  3. 　前記第３の時間に基づき、前記被測定流体の音速を演算する音速演算部と、
    　前記第１の時間及び前記第２の時間と、前記被測定流体の音速とに基づき、前記被測定流体の流速を演算する流速演算部と、を備え、
    　前記流量演算部は、前記被測定流体の流速に基づき、前記被測定流体の流量を演算する、
    　請求項２に記載の超音波流量計。
  4. 　前記音速演算部は、前記第３の時間Ｔ３、前記測定管の内径ａ、前記測定管の厚さｈ、及び前記測定管の材質の音速Ｃｐに基づき、以下の式で前記被測定流体の音速Ｃを演算し、
    　　Ｃ＝ａ／（Ｔ３－２ｈ／Ｃｐ）
    　前記流速演算部は、前記第１の時間Ｔ１及び前記第２の時間Ｔ２の平均値Ｔ０、前記第１の時間Ｔ１及び前記第２の時間Ｔ２の差ΔＴ、前記第１の超音波振動子及び前記第２の超音波振動子の距離Ｌ、及び前記被測定流体の音速Ｃに基づき、以下の式で前記被測定流体の流速Ｖを演算し、
    　　Ｖ＝Ｔ０・Ｃ３・ΔＴ／（２Ｌ２）
    　前記流量演算部は、前記測定管の内径ａ、及び前記被測定流体の流速Ｖに基づき、以下の式で前記被測定流体の流量Ｑを演算する、
    　　Ｑ＝（πａ２／４）・Ｖ
    　請求項３に記載の超音波流量計。
  5. 　前記送信側の超音波振動子から送信され前記受信側の超音波振動子で受信された超音波の波形に基づき、前記被測定流体の温度を演算する温度演算部を備え、
    　前記音速演算部は、前記被測定流体の温度に基づき、前記被測定流体の音速を演算する、
    　請求項３に記載の超音波流量計。
  6. 　前記温度演算部は、前記送信側の超音波振動子から送信され前記受信側の超音波振動子で受信された超音波の波形に基づき、前記受信側の超音波振動子の共振周波数Ｆｃを演算し、演算した共振周波数Ｆｃ、及び前記受信側の超音波振動子の共振周波数と温度との相関関係に関する情報に基づき、前記被測定流体の温度ｔを演算し、
    　前記音速演算部は、前記測定管の材質の音速と温度との相関関係に関する情報、及び前記被測定流体の温度ｔに基づき、前記温度ｔにおける前記測定管の材質の音速Ｃｐ（ｔ）を演算し、前記第３の時間Ｔ３、前記測定管の内径ａ、前記測定管の厚さｈ、及び前記温度ｔにおける前記測定管の材質の音速Ｃｐ（ｔ）に基づき、以下の式で前記温度ｔにおける前記被測定流体の音速Ｃ（ｔ）を演算し、
    　　Ｃ（ｔ）＝ａ／｛Ｔ３－２・ｈ／Ｃｐ（ｔ）｝
    　前記流速演算部は、前記第１の時間Ｔ１及び前記第２の時間Ｔ２の平均値Ｔ０、前記第１の時間Ｔ１及び前記第２の時間Ｔ２の差ΔＴ、前記第１の超音波振動子及び前記第２の超音波振動子の距離Ｌ、及び前記温度ｔにおける前記被測定流体の音速Ｃ（ｔ）に基づき、以下の式で前記被測定流体の流速Ｖを演算し、
    　　Ｖ＝Ｔ０・Ｃ（ｔ）３・ΔＴ／（２Ｌ２）
    　前記流量演算部は、前記測定管の内径ａ、及び前記被測定流体の流速Ｖに基づき、以下の式で前記被測定流体の流量Ｑを演算する、
    　　Ｑ＝（πａ２／４）・Ｖ
    　請求項５に記載の超音波流量計。
  7. 　前記温度演算部は、前記送信側の超音波振動子から送信され前記受信側の超音波振動子で受信された超音波の波形に基づき、前記受信側の超音波振動子の共振周波数Ｆｃを演算し、演算した共振周波数Ｆｃ、及び前記受信側の超音波振動子の共振周波数と温度との相関関係に関する情報に基づき、前記被測定流体の温度ｔを演算し、
    　前記音速演算部は、前記測定管の材質の音速と温度との相関関係に関する情報、及び前記被測定流体の温度ｔに基づき、前記温度ｔにおける前記測定管の材質の音速Ｃｐ（ｔ）を演算し、前記第３の時間Ｔ３、前記温度ｔにおける前記測定管の内径ａ（ｔ）、前記温度ｔにおける前記測定管の厚さｈ（ｔ）、及び前記温度ｔにおける前記測定管の材質の音速Ｃｐ（ｔ）に基づき、以下の式で前記被測定流体の音速Ｃ（ｔ）を演算し、
    　　Ｃ（ｔ）＝ａ（ｔ）／｛Ｔ３－２・ｈ（ｔ）／Ｃｐ（ｔ）｝
    　前記流速演算部は、前記第１の時間Ｔ１及び前記第２の時間Ｔ２の平均値Ｔ０、前記第１の時間Ｔ１及び前記第２の時間Ｔ２の差ΔＴ、前記第１の超音波振動子及び前記第２の超音波振動子の距離Ｌ、及び前記温度ｔにおける前記被測定流体の音速Ｃ（ｔ）に基づき、以下の式で前記被測定流体の流速Ｖを演算し、
    　　Ｖ＝Ｔ０・Ｃ（ｔ）３・ΔＴ／（２Ｌ２）
    　前記流量演算部は、前記測定管の内径ａ、及び前記被測定流体の流速Ｖに基づき、以下の式で前記被測定流体の流量Ｑを演算する、
    　　Ｑ＝（πａ２／４）・Ｖ
    　請求項５に記載の超音波流量計。
  8. 　前記温度ｔにおける前記測定管の内径ａ（ｔ）及び厚さｈ（ｔ）は、前記温度ｔの基準温度ｔ０に対する温度変化Δｔ、前記測定管の材質の線膨張係数α、前記基準温度ｔ０での前記測定管の内径ａ０、及び前記基準温度ｔ０での前記測定管の厚さｈ０に基づき、以下の式で演算される、
    　　ａ（ｔ）＝ａ０・（１＋α・Δｔ）
    　　ｈ（ｔ）＝ｈ０（１＋α・Δｔ）
    　請求項７に記載の超音波流量計。
  9. 　前記流速演算部及び前記流量演算部は、前記第１の超音波振動子からの超音波の送信、及び前記第２の超音波振動子でのガイド波の受信、並びに前記第２の超音波振動子からの超音波の送信、及び前記第１の超音波振動子でのガイド波の受信が実施されるたびに、前記被測定流体の流速及び流量を演算し、
    　前記音速演算部は、前記流速演算部及び前記流量演算部による前記被測定流体の流速及び流量の演算の頻度よりも小さい頻度で前記被測定流体の音速を演算する、
    　請求項３又は４に記載の超音波流量計。
  10. 　前記流速演算部及び前記流量演算部は、前記第１の超音波振動子からの超音波の送信、及び前記第２の超音波振動子でのガイド波の受信、並びに前記第２の超音波振動子からの超音波の送信、及び前記第１の超音波振動子でのガイド波の受信が実施されるたびに、前記被測定流体の流速及び流量を演算し、
    　前記温度演算部及び前記音速演算部は、前記流速演算部及び前記流量演算部による前記被測定流体の流速及び流量の演算の頻度よりも小さい頻度で前記被測定流体の温度及び音速を演算する、
    　請求項５乃至８の何れか一項に記載の超音波流量計。
  11. 　前記測定管の内径の寸法は、前記被測定流体の許容温度範囲における超音波の波長の範囲に含まれる、
    　請求項１乃至８の何れか一項に記載の超音波流量計。
  12. 　前記測定管は、樹脂製である、
    　請求項１乃至８の何れか一項に記載の超音波流量計。
  13. 　超音波を送信するための信号を出力する送信部と、
    　前記送信部と、前記第１の超音波振動子及び前記第２の超音波振動子の何れか一方と、又は、前記第１の超音波振動子、前記第２の超音波振動子、及び前記第３の超音波振動子の何れか１つとを切り換えて接続する送信切換部と、
    　受信された超音波の信号が入力される受信部と、
    　前記受信部と、前記第１の超音波振動子、前記第２の超音波振動子、及び前記第３の超音波振動子の何れか１つとを、又は前記第１の超音波振動子及び前記第２の超音波振動子の何れか一方とを切り換えて接続する受信切換部と、を備える、
    　請求項１乃至８の何れか一項に記載の超音波流量計。
  14. 　前記第１の超音波振動子、前記第２の超音波振動子、及び前記第３の超音波振動子は、ジルコン・チタン酸鉛系の圧電素子である、
    　請求項１乃至８の何れか一項に記載の超音波流量計。
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