CN105403263A - 超声波流量计及流量的计测方法 - Google Patents

超声波流量计及流量的计测方法 Download PDF

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CN105403263A CN201510557039.8A CN201510557039A CN105403263A CN 105403263 A CN105403263 A CN 105403263A CN 201510557039 A CN201510557039 A CN 201510557039A CN 105403263 A CN105403263 A CN 105403263A
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Abstract

提供可以正确地计测流体流量的超声波流量计及流量的计测方法。该超声波流量计包括：第1超声波换能器(101)，其将第1超声波信号入射到流体流动的配管(10)；第2超声波换能器(102)，其被配置在能接收第1超声波信号的位置，将第2超声波信号入射到配管(10)；流速计算部(302)，其根据第1超声波信号到达第2超声波换能器(102)为止的第1时间、和第2超声波信号到达第1超声波换能器(101)为止的第2时间，来算出管(10)内的流体的流速；利用对数校正函数保存部(351)，其保存对雷诺数的对数和流速的校正系数的关系进行折线近似的利用对数校正函数；以及利用对数校正部(303)，其用与流体的雷诺数相对应的校正系数，来对流速进行校正。

Description

超声波流量计及流量的计测方法
技术领域
本发明涉及一种流体计测技术，尤其涉及一种超声波流量计及流量的计测方法。
背景技术
钳式超声波流量计包括分别配置在配管外侧的上游侧和下游侧的超声波换能器。钳式的流量计由于一般利用超声波，所以下面在本说明书中，有时将“钳式超声波流量计”简单地称作“钳式流量计”。钳式流量计向配管中流动的流体送入超声波，根据按照从流体的上游朝下游方向进行传播的超声波的传播时间、和从下游朝上游方向逆向传播的超声波的传播时间，来计算出配管内流动的流体的流速及流量(参见例如专利文献1、2。)。钳式流量计具有如下优点：由于将超声波换能器紧贴在配管的外侧，所以设置的时候不需要将配管切断；由于不与流经配管内的空腔部的流体接触，所以测量对象的流体可以也是腐蚀性的，不会对测量对象的流体的纯度造成影响；以及配管内不***构造物，所以不会产生压力损失等。
现有技术文献
专利文献
专利文献1欧州专利第1173733号说明书
专利文献2日本特开平7-260532号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明以提供能够对流体的流量进行正确地计测的超声波流量计及流量的计测方法作为目的之一。这里，流体是指包含气体及液体。
用于解决课题的手段
根据本发明的方式，提供一种超声波流量计，包括：(a)第1超声波换能器，其将第1超声波信号入射到流体流动的配管；(b)第2超声波换能器，其被配置在能接收第1超声波信号的位置，将第2超声波信号入射到配管；(c)流速计算部，其根据第1超声波信号经过配管内而到达第2超声波换能器为止的第1时间、和第2超声波信号经过配管内而到达第1超声波换能器为止的第2时间，来计算出配管内的流体的流速；(d)利用对数校正函数保存部，其保存对雷诺数的对数和流速的校正系数的关系进行折线近似的利用对数校正函数；(e)利用对数校正部，用与流体的雷诺数的对数相对应的校正系数来对流速进行校正。
根据本发明的方式，提供一种流量的计测方法，包括以下步骤：(a)由第1超声波换能器将第1超声波信号入射到流体流动的配管；(b)由配置在能接收第1超声波信号的位置上的第2超声波换能器将第2超声波信号入射到所述配管；(c)基于所述第1超声波信号经过配管内而到达第2超声波换能器为止的第1时间和所述第2超声波信号经过所述配管内而到达第1超声波换能器为止第2时间，来计算出配管内的流体的流速；(d)准备对雷诺数的对数和流速的校正系数的关系进行折线近似的利用对数校正函数；(e)用与所述流体的雷诺数的对数相对应的所述校正系数来对所述流速进行校正。
根据本发明的方式，提供一种超声波流量计，包括：(a)第1超声波换能器，其将第1超声波信号入射到流体流动的配管；(b)第2超声波换能器，其被配置载能接收第1超声波信号的位置，将第2超声波信号入射到配管；(c)流速计算部，其根据所述第1超声波信号经过配管内而到达第2超声波换能器为止的第1时间、和第2超声波信号经过配管内而到达第1超声波换能器为止的第2时间，来计算出配管内的流体的流速；(d)利用规定值校正部，其在将流体视为层流的情况下，用第1规定值的校正系数对流速进行校正，在将流体视为紊流的情况下，用第2规定值的校正系数对流速进行校正。
根据本发明的方式，提供一种流量的计测方法，包括以下步骤：(a)由第1超声波换能器将第1超声波信号入射到流体流动的配管；(b)由配置在能接收第1超声波信号的位置上的第2超声波换能器将第2超声波信号入射到配管；(c)所述第1超声波信号经过配管内而到达第2超声波换能器为止的第1时间、和第2超声波信号经过配管内而到达第1超声波换能器为止的第2时间，来计算出配管内的流体的流速；(d)在将流体视为层流的情况下，用第1规定值的校正系数来对流速进行校正，在将流体视为紊流的情况下，用第2规定值的校正系数来对流速进行校正。
发明的效果
根据本发明，能够提供对流体的流量进行正确地计测的超声波流量计及流量的计测方法。
附图说明
图1是涉及本发明的第1实施方式的钳式流量计的示意性的截面图。
图2是涉及本发明的第1实施方式的钳式流量计的示意性的截面图。
图3是涉及本发明的第1实施方式的钳式流量计的示意性的截面图。
图4是涉及本发明的第1实施方式的钳式流量计的示意性的截面图。
图5是涉及本发明的第2实施方式的钳式流量计的示意性的截面图。
图6是示出涉及本发明的第1及2的实施方式的参考例的、雷诺数Re和校正系数k的关系的图表。
图7是示出涉及本发明的第1及2的实施方式的实施例的、雷诺数的对数log(Re)和校正系数k的关系的图表。
图8是涉及本发明的第3的实施方式的钳式流量计的示意性的截面图。
具体实施方式
下面，对本发明的实施方式进行说明。在下面的附图中，相同或类似的部分用相同或类似的符号来表示。但是，附图是示意性的。因此，具体的尺寸等应该对照以下的说明来进行判断。又，当然，在附图相互之间，也包含了相互的寸法关系及比率不同的部分。
(第1实施方式)
如图1及图2所示，涉及第1实施方式的钳式超声波流量计包括：第1超声波换能器101，其将第1超声波信号以角度θwi1斜向入射到流体流动的配管10；以及第2超声波换能器102，其被配置在能接收第1超声波信号的位置上，以与第1超声波信号的入射角度θwi1相同的角度θwi2将第2超声波信号斜向入射到配管10。这里，流体包含气体或液体，但是下面作为气体来进行说明。
第1超声波换能器101配置在流经配管10内的流体的上游侧，第2超声波换能器102配置在下游侧。由第1超声波换能器101发出的第1超声波信号经配管10被第2超声波换能器102接收。由第2超声波换能器102发出的第2超声波信号经配管10被第1超声波换能器101接收。例如，第1超声波换能器101和第2超声波换能器102交替地外加驱动信号，交替地发出超声波信号。
第1超声波换能器101及第2超声波换能器102电连接在中央处理装置(CPU)300上。CPU300包括：时间计测部301，其对第1超声波信号由第1超声波换能器101发出之后经配管10内而到达第2超声波换能器102为止的第1时间、及第2超声波信号由第2超声波换能器102发出之后经配管内而到达第1超声波换能器101为止的第2时间进行计测；和流速计算部302，其基于第1时间和第2时间来计算出配管10内的流体的流速。
CPU300上连接有利用对数校正函数保存部351，其保存对雷诺数的对数和流速的校正系数的关系进行折线近似的利用对数校正函数。作为利用对数校正函数保存部351，可以使用存储装置等。CPU300还包括：用与配管10内的流体的雷诺数的对数相对应的校正系数，对流速进行校正的利用对数校正部303。
第1超声波换能器101包括：例如，发出第1超声波信号的第1振动器1；和配置在配管10的外表面上的第1楔形体11，以使第1超声波信号以角度θwi1朝配管10斜向入射。同样，第2超声波换能器102包括：例如，发出第2超声波信号的第2振动器2；和配置在配管10的外表面上的第2楔形体12，以使第2超声波信号以角度θwi2朝配管10斜向入射。配管10为由例如不锈钢等金属材料构成的金属配管。第1及第2楔形体11、12由例如聚醚酰亚胺等塑料等合成树脂等构成。
假设第1超声波换能器101的第1楔形体11中的超声波的音速为cW、配管10内的流体中的超声波的音速为ca、相对于第1楔形体11和配管10的界面的第1超声波信号的入射角为θWi1、出射到配管10内的流体的第1超声波信号的出射角为θao1，根据斯涅尔定律，则满足下述式(1)。
sin(θWi1)/cW
＝sin(θao1)/ca(1)
为此，由第1超声波换能器101发出，且出射到配管10内的流体中的第1超声波信号的出射角θao1由下述式(2)给出。
θao1＝sin-1(sinθWi1·ca/cW)(2)
第1超声波信号在配管10内的流体中前进，且入射到与配管10的管壁出射的部分相对的部分。而且，第1超声波信号从配管10的管壁以与角度θwi1相同的角度θwo1出射到配管外部并由第2超声波换能器102接收。
又，第2超声波换能器102的第2楔形体12中的超声波的音速也为cW，假设相对于第2楔形体12和配管10的界面的第2超声波信号的入射角为θWi2、出射到配管10内的流体的第2超声波信号的出射角为θao2，根据斯涅尔定律，则满足下述式(3)：
sin(θWi2)/cW
＝sin(θao2)/ca(3)
为此，从第2超声波换能器102发出，且出射到配管10内的流体的第2超声波信号的出射角θao2由下述式(4)给出：
θao2＝sin-1(sinθWi2·ca/cW)(4)
第2超声波信号在配管10内的流体中前进，且入射到与配管10的管壁出射的部分相对的部分。而且，第2超声波信号从配管10的管壁以与角度θwi2相同的角度θwo2出射到配管外部并由第1超声波换能器101接收。
在配管10的内部，流体以流速v流动。如上所述，第1超声波换能器101配置在流经配管10内的流体的上游侧，第2超声波换能器102配置在下游侧。为此，从第1超声波换能器101发出的第1超声波信号随流体的流动在配管10内的空腔部中传播。相反，从第2超声波换能器102发出的第2超声波信号则与流体的流动逆向地在配管10内的空腔部中传播。因而，在配管10内的空腔部，第1超声波信号的传播时间和第2超声波信号的传播时间之间，因流体的流速v而产生差异。
第1超声波信号为了横穿配管10内的空腔部所需要的传播时间t1由下述式(5)给出：
t1＝L/(ca+v·cos((π/2)-θao1))(5)
又，第2超声波信号为了横穿配管10内的空腔部所需要的传播时间t2由下述式(6)给出：
t2＝L/(ca-v·cos((π/2)-θao2))(6)
这里，如图3及图4所示，L表示第1超声波信号及第2超声波信号分别横穿配管10内的空腔部的长度。
又，由于θao2与θao1相等，所以根据上述式(6)，可以得到下述式(7)。
t2＝L/(ca-v·cos((π/2)-θao1))(7)
由上述式(5)及(7)，传播时间t2和传播时间t1之差Δt可以由下述式(8)给出。
Δt＝t2-t1≒(2Lv·sinθao1)/ca 2(8)
由上述式(8)，流经配管10内的空腔部的流体的流速v可以由下述式(9)给出。
v＝ca 2Δt/(2L·sinθao1)(9)
这里，出射角θao1可以由上述式(2)计算出。长度L可以由配管10的直径和出射角θao1计算出。又，流经配管10内的空腔部的流体中的音速ca是由流体的种类及温度决定的常数。因此，通过对第1及第2超声波信号的传送时间之差Δt进行计测，可以计算出流经配管10内的空腔部的流体的流速v。
图1至图4所示的时间计测部301对第1超声波换能器101发出第1超声波信号的时机和第2超声波换能器102接收第1超声波信号的时机进行监视，对第1超声波信号从第1超声波换能器101被发出之后经配管10内而到达第2超声波换能器102为止的第1时间进行计测。又，时间计测部301对第2超声波换能器102被发出第2超声波信号的时机和第1超声波换能器101接收第2超声波信号的时机进行监视，对第2超声波信号从第2超声波换能器102发出之后经配管10内而到达第1超声波换能器101为止的第2时间进行计测。
时间计测部301计算出第2时间和第1时间之差值，并传送给流速计算部302。但是，时间计测部301也可以直接计测第2时间和第1时间之差。这里，在第1及第2楔形体11、12以及配管10的管壁内部，第1超声波信号的传播时间和第2超声波信号的传播时间之间不会产生差。因此，第2时间和第1时间之差只通过由上述式(8)给出的配管10内的空腔部中的传播时间t2和传播时间t1之差Δt而产生。
流速计算部302根据例如上述式(2)，计算出从配管10的管壁出射到空腔部的第1超声波信号的出射角θao1的值。此外，流速计算部302也可以存储预先计算出的出射角θao1。
流速计算部302将计算出的值代入上述式(9)右边的变量，并计算出流经配管10内的空腔部的流体的流速v。此外，流速计算部302也可以根据第1时间的倒数和第2时间的倒数之差来计算出流速v。
这里，配管10内的流体在配管10的截面上具有流速分布，一般地，在配管10的截面的中心附近比起配管10的内壁近旁流速要快。由于第1及第2超声波信号为束状，且线状地横穿过配管10内的流体，因而基于上述式(9)计算出的流速v是从第1及第2超声波信号横穿过配管10内的流体的线状轨迹的端到端为止的流体的平均流速。
因此，将校正系数乘以基于上述式(9)计算出的流速v，可以求得配管10截面上的平均流速。具体地，将基于上述式(9)计算出的流体的流速v除以比1大的校正系数，或者将基于上述式(9)计算出的流体的流速v乘以比1小的校正系数进行校正，来计算出配管10截面上的平均流速。如日本工业标准(JIS)B7556：2008“气体用流量计的校正方法及试验方法”的附属书C中也有的那样，校正系数k如下述(10)式所示，作为流体的雷诺数Re的函数来给出。
k＝f(Re)(10)
给出校正系数k的函数有时也以连续的曲线来表示。但是，因计测流速v的位置的上游侧的直管长度较短、或者带有整流器等的配管的连接状况，要理论上求得给出校正系数k的曲线性的非线性函数有时是不现实的。又，因配管的内壁的表面状态，校正系数k也有可能产生变动。为此，用雷诺数Re不同的多个流体，以实际测量来求出超声波流量计中应该使用的校正系数k，将表示得到的值的组合的点以直线进行连接，由此对雷诺数Re和流速的校正系数k的关系进行折线近似的校正函数在超声波流量计中被使用。
但是，超声波流量计能计测的最小流量和最大流量之比(变化幅度)较大，计测对象的流体的雷诺数Re的范围也较宽广。为此，对于雷诺数Re将校正系数k进行折线近似时，有时会产生需要取得大量给出用于连结折线的点的实际测量值。
这里，校正系数k比起相对于雷诺数Re本身，相对于雷诺数的对数log(Re)，直线性地变化的情况要多。这里，对数的底是例如10，但也可以是不限于此的任意的值，可以是纳皮尔常数(e)等。为了将直线性地变化进行折线近似所需要的点比，为将曲线性的变化进行折线近似所需要的点少。为此，与相对于雷诺数Re本身将校正系数k进行折线近似相比，相对于雷诺数的对数log(Re)将校正系数k进行折线近似更能够保持精度，且减少折线近似所需要的点数。
为此，涉及第1实施方式的超声波流量计对雷诺数的对数log(Re)和流速的校正系数k的关系进行折线近似的利用对数校正函数保存至利用对数校正函数保存部351。由此，比起保存对雷诺数Re和流速的校正系数k的关系进行折线近似的校正函数，能够削减利用对数校正函数保存部351所需要的存储容量。
雷诺数Re一般地是用运动粘度除特征长度和流速之乘积而得到的无量纲数。利用对数校正部303用作为特征长度的配管10的直径的值、流速计算部302计算出的流速v的值、以及流体的运动粘度的已知的值，来计算出流经配管10的流体的雷诺数Re的值。此外，流体的运动粘度也可以通过测量流经配管10的流体的温度和压力来求得。而且，利用对数校正部303从利用对数校正函数保存部351读出利用对数校正函数，计算出与配管10内的流体的雷诺数的对数log(Re)的值相对应的校正系数k的值。
在校正系数k被设定成大于1的情况下，利用对数校正部303将流速计算部302计算出的流速v的值除以校正系数k来进行校正，计算出配管10的截面上的平均流速vc。在校正系数k被设定成小于1的情况下，利用对数校正部303将流速计算部302计算出的流速v的值乘上校正系数k来进行校正，计算出配管10的截面上的平均流速。
在校正系数k被设定成大于1的情况下，利用对数校正部303也可以由下述式(11)来计算出流经配管10内的空腔部的流体的流量q。
q＝S(1/k)v(11)
在校正系数k被设定成小于1的情况下，利用对数校正部303也可以由下述式(12)来计算出流经配管10内的空腔部的流体的流量q。
q＝Skv(12)
在上述式(11)、(12)中，S表示配管10的截面积。设配管10的内直径为D，则由于
L＝D/cos(θao1)
S＝πD2/4
所以根据式(9)及(11)，也可以将流体的流量q表示为下述式(13)。
q＝π(1/k)Dca 2Δt/(8·tanθao1)(13)
或者，根据式(9)及(12)，也可以将流体的流量q表示为下述式(14)。
q＝πkDca 2Δt/(8·tanθao1)(14)
CPU300连接有测量值保存部352及输出装置401。利用对数校正部303将经计算出的流体的被校正的流速vc及流量q保存到作为存储装置的测量值保存部352，并输出至输出装置401。
(第2实施方式)
图5所示的涉及第2实施方式的超声波流量计还包括输入装置402和利用对数校正函数制作部304。涉及第2实施方式的超声波流量计的其他构成要素与第1实施方式相同。输入装置402接收雷诺数Re的值和校正系数k的值的多个组合(Re，k)的输入。雷诺数Re的值和校正系数k的值的多个组合(Re，k)例如通过使多个具有不同的雷诺数Re的流体流经配管10，以实际测量来得到。
CPU300所包含的利用对数校正函数制作部304根据从输入装置402接收的雷诺数Re的值和校正系数k的值的多个组合(Re，k)，来生成雷诺数的对数log(Re)的值和校正系数k的值的多个组合(log(Re)，k)。进一步地，利用对数校正函数制作部304对雷诺数的对数log(Re)的值和校正系数k的值的多个组合(log(Re)，k)进行标绘图并以折线相连结，来制作对雷诺数的对数log(Re)和流速的校正系数k的关系进行折线近似的利用对数校正函数。利用对数校正函数制作部304将制作的利用对数校正函数保存至利用对数校正函数保存部351。
此外，输入装置402也可以接收雷诺数的对数log(Re)的值和校正系数k的值的多个组合(log(Re)，k)的输入。在这种情况下，利用对数校正函数制作部304将从输入装置402接收的雷诺数的对数log(Re)的值和校正系数k的值的多个组合(log(Re)，k)进行标绘图并以折线相连结，来制作对雷诺数的对数log(Re)和流速的校正系数k的关系进行折线近似的利用对数校正函数。
(第1及第2实施方式的实施例)
对雷诺数Re在从100到100000的范围内，为了以±0.5％以内的精度对原来的校正系数k进行折线近似所需要的点数进行了验证。首先，准备了下述式(15)作为曲线性的非线性校正函数。
k＝1+0.01(6.25+431Re-0.237)1/2(15)
为了将由式(15)给出的校正函数以±0.5％以内的精度进行折线近似，如图6所示，有必要对雷诺数Re为100、1000、10000、100000的4点进行标绘图。
相反，以取雷诺数的对数log10(Re)为横轴、校正系数k为纵轴的图表中，为了要将由式(15)给出的校正函数以±0.5％以内的精度进行折线近似，则如图7所示，有必要仅对雷诺数Re为100、100000的2点进行标绘图。
根据以上的结果，显示以取雷诺数的对数log(Re)为横轴、校正系数k为纵轴的图表进行折线近似，比起以取雷诺数Re横轴、校正系数k为纵轴的图表进行折线近似，标绘图所需要点数较少。这表示，式(15)给出的曲线性的非线性校正函数是未知的，即使在雷诺数Re的值和校正系数k的值的多个组合(Re，k)由实际测量来取得的情况下，制作对雷诺数的对数log(Re)和流速的校正系数k的关系进行折线近似的利用对数校正函数，比起制作对雷诺数Re和流速的校正系数k的关系进行折线近似的校正函数，也可以使由实际测量应该取得的雷诺数Re的值和校正系数k的值的组合(Re，k)数减少。
(第3实施方式)
相对于图1所示的涉及第1实施方式的钳式超声波流量计包括利用对数校正部303及利用对数校正函数保存部351，图8所示的涉及第3实施方式的超声波流量计包括利用规定值校正部333、及校正函数保存部381。涉及第3实施方式的超声波流量计的其他构成要素与涉及第1实施方式的超声波流量计相同。
连接于CPU300的校正函数保存部381保存对雷诺数Re和流速的校正系数k的关系进行近似的校正函数。此外，校正函数保存部381也可以保存对雷诺数的对数log(Re)和流速的校正系数k的关系进行近似的校正函数。近似的方法是任意的，也可以不是折线近似。在第3实施方式中都称作校正函数。
在流经配管10的流体处于层流和紊流之间的过渡区域的状态的情况下，利用规定值校正部333读出被保存于校正函数保存部381中的校正函数，基于流经配管10的流体的雷诺数Re和校正函数来计算出校正系数k，由流速计算部302对计算出的流速v进行校正。
进一步地，利用规定值校正部333在配管10将流体视为层流的情况下，用第1规定值的校正系数k对流速v进行校正，在将流体视为紊流的情况下，用第2规定值的校正系数k对流速v进行校正。
例如，在比起配管10上设置有超声波流量计的部分，上游及下游侧的直管部分充分地长，且配管10为理想的圆管，流经配管10的流体的雷诺数Re充分地小，流体被视为层流的情况下，用于除流速v的校正系数k理论上收敛于4/3(约等于1.3)。此外，用于乘流速v的校正系数收敛于3/4。
在配管10上设置有超声波流量计的部分的上游及下游侧存在不是直管的折弯的管等，或者配管10的空腔部截面不是理想的圆形的情况下，流经配管10的雷诺数Re充分地小时，校正系数k收敛的值与理论值有可能不同，但收敛于一定值。
为此，在将流体视为层流的情况下，利用规定值校正部333无需基于流体的雷诺数Re和校正函数保存部381中所保存的校正函数来计算校正系数k，而用预先求出的、流体为层流情况下的第1规定值的校正系数k来对流速v进行校正。在第3实施方式中，第1规定值是指：例如，当流经配管10的雷诺数Re充分小时，校正系数k收敛的值。
又，例如，在配管10上设置有超声波流量计的部分的上游及下游侧的直管部分充分地长，且配管10为理想的圆管，流经配管10的流体的雷诺数Re充分大，流体被视为紊流的情况下，校正系数k理论上收敛于1。
在配管10上设置有超声波流量计的部分的上游及下游侧存在不是直管的折弯的管等，或者配管10的空腔部截面不是理想的圆形的情况下，流经配管10的雷诺数Re充分地大时，校正系数k收敛的值与理论值有可能不同，但收敛于一定值。
为此，在将流体视为紊流的情况下，利用规定值校正部333无需基于流体的雷诺数Re和、校正函数保存部381中所保存的校正函数来计算出校正系数k，而用预先求出的、流体为紊流情况下的第2规定值的校正系数k来对流速v进行校正。在第3实施方式中，第2规定值是指：例如，当流经配管10的雷诺数Re充分大时，校正系数k收敛的值。
根据涉及第3实施方式的超声波流量计，在将流体视为层流或紊流的情况下，可以省略基于流体的雷诺数Re和校正函数保存部381中所保存的校正函数来计算校正系数k。
(第3实施方式的变形例)
图8所示的校正函数保存部381中所保存的校正函数也可以在雷诺数Re的规定的范围内，对雷诺数Re和流速的校正系数k的关系进行折线近似。或者，校正函数也可以在雷诺数Re的规定的范围内，对雷诺数的对数log(Re)和流速的校正系数k的关系进行折线近似。
在这种情况下，利用规定值校正部333也可以在流经配管10内的流体的雷诺数Re的范围比规定校正函数保存部381中所保存的校正函数的雷诺数Re的范围小的情况下，用与规定校正函数的雷诺数Re的最小值相对应的校正系数k来对流速v进行校正，流体的雷诺数Re的范围比规定校正函数的雷诺数Re的范围大的情况下，用与规定校正函数的雷诺数Re的最大值相对应的校正系数k来对流速进行校正。
具体地，在第3实施方式的变形例中，校正函数被规定在从第1雷诺数到第2雷诺数的范围内，也可以在流经配管10内的流体的雷诺数Re小于第1雷诺数的情况下，用与第1雷诺数对应的第1规定值的校正系数k来对流速v进行校正；在流体的雷诺数Re大于第2雷诺数的情况下，用与第2雷诺数对应的第2规定值的校正系数k来对流速进行校正。由此，可以减少折线近似计算所需要的点数。
(其他实施方式)
如上所述，对本发明通过实施方式进行了说明，但构成该公开的一部分的记述及附图不应该理解成是对本发明的限定。根据该公开对于本领域技术人员来说各种各样的替代实施方式、实施例及运用技术应该是显而易见。例如，楔形体的材料不限于聚醚酰亚胺，配管的材料也不限于不锈钢。这样，应该理解为本发明是包含在这里未记述的各种各样的实施方式等。
符号说明
10配管
11第1楔形体
12第2楔形体
101第1超声波换能器
102第2超声波换能器
301时间计测部
302流速计算部
303利用对数校正部
304利用对数校正函数制作部
333利用规定值校正部
351利用对数校正函数保存部
352测量值保存部
381校正函数保存部
401输出装置
402输入装置。

Claims (18)

1.一种超声波流量计，其特征在于，包括：
第1超声波换能器，其将第1超声波信号入射到流体流动的配管；
第2超声波换能器，其被配置在能接收所述第1超声波信号的位置，将第2超声波信号入射到所述配管；
流速计算部，其根据所述第1超声波信号经过所述配管内而到达所述第2超声波换能器为止的第1时间、和所述第2超声波信号经过所述配管内而到达所述第1超声波换能器为止的第2时间，来计算出所述配管内的流体的流速；
利用对数校正函数保存部，其保存对雷诺数的对数和所述流速的校正系数的关系进行折线近似的利用对数校正函数；以及
利用对数校正部，其用与所述流体的雷诺数的对数相对应的所述校正系数来对所述流速进行校正。
2.根据权利要求1所述的超声波流量计，其特征在于，还包括：接受雷诺数和校正系数的多个组合，制作所述利用对数校正函数的利用对数校正函数制作部。
3.根据权利要求1所述的超声波流量计，其特征在于，还包括：接受雷诺数的对数和校正系数的多个组合，制作所述利用对数校正函数的利用对数校正函数制作部。
4.一种超声波流量计，其特征在于，包括：
第1超声波换能器，其将第1超声波信号入射到流体流动的配管；
第2超声波换能器，其被配置在能接收所述第1超声波信号的位置，将第2超声波信号入射到所述配管；
流速计算部，其根据所述第1超声波信号经过所述配管内而到达所述第2超声波换能器为止的第1时间、和所述第2超声波信号经过所述配管内而到达所述第1超声波换能器为止的第2时间，来计算出所述配管内的流体的流速；以及
利用规定值校正部，其在将所述流体视为层流的情况下，用第1规定值的校正系数对所述流速进行校正，在将所述流体视为紊流的情况下，用第2规定值的校正系数对所述流速进行校正。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的超声波流量计，其特征在于，所述第1超声波换能器包括：发出所述第1超声波信号的第1振动器，和配置在所述配管上以使所述第1超声波信号斜向入射到所述配管的第1楔形体。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的超声波流量计，其特征在于，所述第2超声波换能器包括：发出所述第2超声波信号的第2振动器、和配置在所述配管上以使所述第2超声波信号斜向入射到所述配管的第2楔形体。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的超声波流量计，其特征在于，所述流速计算部根据从所述配管的管壁出射到所述配管内的空腔部的所述第1超声波信号及所述第2超声波信号的出射角，来计算出所述配管内的流体的流速。
8.根据权利要求7所述的超声波流量计，其特征在于，从所述配管的管壁出射到所述空腔部的所述第1超声波信号的出射角是基于自所述第1超声波换能器向所述配管的所述第1超声波信号的入射角、所述第1超声波换能器中的所述第1超声波信号的音速、及流经所述空腔部的流体中的所述第1超声波信号的音速被计算出的。
9.根据权利要求7或8所述的超声波流量计，其特征在于，从所述配管的管壁出射到所述空腔部的所述第2超声波信号的出射角是基于自所述第2超声波换能器向所述配管的所述第2超声波信号的入射角、所述第2超声波换能器中的所述第2超声波信号的音速、及流经所述空腔部的流体中的所述第2超声波信号的音速被计算出的。
10.一种流量的计测方法，其特征在于，包括以下步骤：
由第1超声波换能器将第1超声波信号入射到流体流动的配管；
由配置在能接收所述第1超声波信号的位置上的第2超声波换能器将第2超声波信号入射到所述配管；
基于所述第1超声波信号经过所述配管内而到达所述第2超声波换能器为止的第1时间和所述第2超声波信号经过所述配管内而到达所述第1超声波换能器为止第2时间，来计算出所述配管内的流体的流速；
准备对雷诺数的对数和所述流速的校正系数的关系进行折线近似的利用对数校正函数；以及
用与所述流体的雷诺数的对数相对应的所述校正系数来对所述流速进行校正。
11.根据权利要求10所述的流量的计测方法，其特征在于，还包括：根据雷诺数和校正系数的多个组合，来制作所述利用对数校正函数。
12.根据权利要求10所述的流量的计测方法，其特征在于，还包括：根据雷诺数的对数和校正系数的多个组合，来制作所述利用对数校正函数。
13.一种流量的计测方法，其特征在于，包括以下步骤：
由第1超声波换能器将第1超声波信号入射到流体流动的配管；
由配置在能接收所述第1超声波信号的位置上的第2超声波换能器将第2超声波信号入射到所述配管；
基于所述第1超声波信号经过所述配管内而到达所述第2超声波换能器为止的第1时间、和所述第2超声波信号经过所述配管内而到达所述第1超声波换能器为止的第2时间，来计算出所述配管内的流体的流速；以及
在将所述流体视为层流的情况下，用第1规定值的校正系数来对所述流速进行校正，在将所述流体视为紊流的情况下，用第2规定值的校正系数来对所述流速进行校正。
14.根据权利要求10至13中的任一项所述的流量的计测方法，其特征在于，所述第1超声波换能器包括：发出所述第1超声波信号的第1振动器、和配置在所述配管上以使所述第1超声波信号斜向入射到所述配管的第1楔形体。
15.根据权利要求10至14中的任一项所述的流量的计测方法，其特征在于，所述第2超声波换能器包括：发出所述第2超声波信号的第2振动器、和配置在所述配管上以使所述第2超声波信号斜向入射到所述配管的第2楔形体。
16.根据权利要求10至15中的任一项所述的流量的计测方法，基于从所述配管的管壁出射到所述配管内的空腔部的所述第1超声波信号及所述第2超声波信号的出射角，来计算出所述配管内的流体的流速。
17.根据权利要求16所述的流量的计测方法，其特征在于，从所述配管的管壁出射到所述空腔部的所述第1超声波信号的出射角是基于自所述第1超声波换能器向所述配管的所述第1超声波信号的入射角、所述第1超声波换能器中的所述第1超声波信号的音速、及流经所述空腔部的流体中的所述第1超声波信号的音速被计算出的。
18.根据权利要求16或17所述的流量的计测方法，其特征在于，从所述配管的管壁出射到所述空腔部的所述第2超声波信号的出射角是基于自所述第2超声波换能器向所述配管的所述第2超声波信号的入射角、所述第2超声波换能器中的所述第2超声波信号的音速、及流经所述空腔部的流体中的所述第2超声波信号的音速被计算出的。
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