CN110274644B - 夹合式超声波流量传感器 - Google Patents

夹合式超声波流量传感器 Download PDF

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Abstract

提供能够防止由于管的变形而引起的流量测量准确性降低的夹合式超声波流量传感器。在通过两个夹持构件(131、132)的固定内表面(FS)使被形成为围绕管(P)的外周面的弹性耦合介质(CP1、CP2)压靠管(P)的情况下固定弹性耦合介质(CP1、CP2)。超声波通过弹性耦合介质(CP1、CP2)和管(P)中的流体在第一超声波元件(101)与第二超声波元件(102)之间传播。基于从第一超声波元件(101)发送到第二超声波元件(102)的超声波的传播时间与从第二超声波元件(102)发送到第一超声波元件(101)的超声波的传播时间之间的差异来计算在管(P)中流动的流体的流量。夹持构件(131、132)的固定内表面(FS)的截面具有以管的轴线为中心的偶数条边的正多边形形状。

Description

夹合式超声波流量传感器
技术领域
本发明涉及检测在管中流动的流体的流量的夹合式(clamp-on type)超声波流量传感器。
背景技术
流量传感器被用于测量在管中流动的流体的流量。作为流量传感器的示例，日本特开2016-217733号公报(专利文献1)说明了被构造为可安装于管的超声波流量开关。
具体地，在该超声波流量开关中，布置了上夹持构件和下夹持构件以夹住管并且使用螺钉联接上夹持构件和下夹持构件。收纳两个超声波元件的壳部可拆装地固定到上夹持构件。在该状态下，超声波从一个超声波元件经过管中的流体发送到另一超声波元件。超声波从另一超声波元件经过管中的流体发送到一个超声波元件。
超声波流量开关计算从超声波被一个超声波元件发送的时间点直到超声波被另一超声波元件接收的时间点的时间与从超声波被从另一超声波元件发送的时间点直到超声波被一个超声波元件接收的时间点的时间之间的时间差。超声波流量开关基于所计算的时间差与预定公式来计算在管中流动的流体的流量。
发明内容
发明要解决的问题
在超声波流量开关中，联接上夹持构件和下夹持构件以夹住管，由此从上夹持构件和下夹持构件对管施加固定的加压力。因此，当上夹持构件和下夹持构件安装到具有柔性的由树脂制成的管时，管容易随着时间流逝而缓慢变形。因对树脂连续施加负荷而产生的树脂的这种逐渐变形被称为蠕变变形(creep deformation)。
预定的用于计算流体的流量的公式包括管的内径的设计尺寸。因此，当在流量测量对象管中发生蠕变变形时，随着时间流逝很可能不能够计算准确的流量。
本发明的目的是提供能够防止由于管的变形而引起的流量测量准确性的降低的夹合式超声波流量传感器。
用于解决问题的方案
(1)根据本发明的夹合式超声波流量传感器是一种夹合式超声波流量传感器，其测量在管中流动的流体的流量，所述夹合式超声波流量传感器包括：第一超声波元件，其能够发送和接收超声波；第二超声波元件，其能够发送和接收超声波；固体弹性耦合介质，其被构造为能够将从所述第一超声波元件发送的超声波发送到所述管且将从所述管中的流体发送到所述管的超声波发送到所述第二超声波元件，并且所述固体弹性耦合介质被构造为能够将从所述第二超声波元件发送的超声波发送到所述管且将从所述管中的流体发送到所述管的超声波发送到所述第一超声波元件；固定构件，其被构造为在使所述弹性耦合介质压靠所述管的情况下固定所述弹性耦合介质；以及流量计算部，其被构造为基于从所述第一超声波元件发送到所述第二超声波元件的超声波的传播时间与从所述第二超声波元件发送到所述第一超声波元件的超声波的传播时间之间的差异来计算在所述管中流动的流体的流量。所述弹性耦合介质被形成为围绕所述管的外周面。所述固定构件被形成为围绕所述弹性耦合介质的外周面并且包括与所述弹性耦合介质接触的固定内表面。在所述固定构件的正交于所述管的轴线的截面中，所述固定内表面具有以所述管的所述轴线为中心的正多边形形状，并且所述正多边形形状的相对的两条边平行。
在夹合式超声波流量传感器中，通过固定构件使被形成为围绕管的外周面的弹性耦合介质在压靠管的情况下固定。在该状态下，通过弹性耦合介质使从第一超声波元件发送的超声波经过管发送到管中的流体。通过弹性耦合介质使从流体发送到管的超声波再被发送到第二超声波元件。此外，通过弹性耦合介质使从第二超声波发送的超声波经过管发送到管中的流体。通过弹性耦合介质使从流体发送到管的超声波再被发送到第一超声波元件。
基于发送到第二超声波元件的超声波的传播时间和从第二超声波元件发送到第一超声波元件的超声波的传播时间之间的差异来计算在管中流动的流体的流量。
此时，基于预定公式来计算在管中流动的流体的流量，该公式包括基于如下假设的内径的设计尺寸：管的内周面的正交于轴线的截面是以内径的设计尺寸作为直径的正圆(perfect circle)。因此，当管变形时，很可能不能通过预定公式准确地计算流量。然而，当管的内周面的截面的周长不改变并且内周面的截面从正圆变形为偶数条边的正多边形(regular even-numbered polygonal)形状时，能够通过使用包括内径的设计尺寸的预定公式分别在变形前后准确地计算流量。
利用如上所述的构造，固定构件的固定内表面在与弹性耦合介质的外周面接触的情况下使弹性耦合介质压靠管。在该情况下，由于固定内表面的截面具有以管的轴线为中心的偶数条边的正多边形形状，所以在管的截面中，加压力在从固定内表面的偶数条边的正多边形形状的边朝向轴线的方向上作用于管的外周面。因此，管的变形被限制为管的截面从正圆成为与固定内表面的截面对应的偶数条边的正多边形形状的变形。
结果，即使在管变形时，也能够在不改变计算方法的情况下计算准确的流量。结果，能够防止因管的变形引起的流量测量准确性降低。
(2)所述弹性耦合介质可以包括与所述管的外周面接触的声学接触面，以便在所述第一超声波元件和所述第二超声波元件与所述管之间发送超声波。在所述声学接触面与所述管的外周面接触的状态下，所述声学接触面的正交于所述管的所述轴线的截面可以具有与所述管的外周面对应的形状。
在该情况下，由于声学接触面具有与管的外周面的形状对应的形状，所以容易将弹性耦合介质安装到管。由于使弹性耦合介质压靠管而引起的管的变形减少。因此，在管的变形中涉及到的发生在管中的压力损失减少。
(3)所述弹性耦合介质可以包括：第一弹性耦合介质，其被设置为与所述管的外周面的周向上的一部分接触；和第二弹性耦合介质，其被设置为与所述管的外周面的周向上的另一部分接触。所述固定构件可以包括：第一安装构件，其被构造为使所述第一弹性耦合介质压靠所述管；第二安装构件，其被构造为使所述第二弹性耦合介质压靠所述管；以及联接构件，其被构造为使所述第一安装构件和所述第二安装构件联接。
在该情况下，在第一安装构件使第一弹性耦合介质压靠管的外周面的一部分并且第二安装构件使第二弹性耦合介质压靠管的外周面的另一部分的状态下，能够通过联接构件联接第一安装构件和第二安装构件。结果，容易将弹性耦合介质和固定构件安装到现有的管。
(4)所述第一安装构件可以包括半圆筒形的第一联接部。所述第二安装构件可以包括半圆筒形的第二联接部。当所述第一联接部的内表面和所述第二联接部的内表面被布置为在所述第一安装构件和所述第二安装构件安装到所述管的状态下彼此相对时，所述第一联接部和所述第二联接部可以形成圆筒形的一个紧固部。所述联接构件可以是被形成为能够紧固到所述一个紧固部的紧固构件。
结果，能够利用简单的构造容易地将固定构件安装到现有的管。
(5)所述紧固构件可以包括第一构件和第二构件。所述第一构件和所述第二构件可以被构造为能够彼此连接以夹住所述管并且能够从彼此拆卸。
结果，能够利用简单的构造容易地将固定构件安装到现有的管。
(6)所述夹合式超声波流量传感器还可以包括安装到所述第一安装构件和所述第二安装构件中的至少一者的弹性构件。所述弹性构件可以被构造为夹住所述管，从而使至少一个所述安装构件固定到所述管。
在该情况下，通过弹性构件使至少一个安装构件固定到管。因此，能够更容易地将固定构件安装到现有的管。
(7)所述第一安装构件可以包括被构造为保持所述第一超声波元件的第一元件保持部。所述第二安装构件可以包括被构造为保持所述第二超声波元件的第二元件保持部。
在该情况下，在第一超声波元件被第一元件保持部保持的状态下，第一安装构件能够安装到管。在第二超声波元件被第二元件保持部保持的状态下，第二安装构件能够安装到管。结果，容易将第一超声波元件和第二超声波元件安装到现有的管。
(8)所述固定构件可以由碳增强树脂形成。
在该情况下，由于确保了固定构件的强度，所以使固定构件安装到管的状态稳定，并且防止了固定构件变形。改善了固定构件的抗腐蚀性。
(9)所述声学接触面的截面可以具有与所述管的外周面对应的正多边形形状，且所述正多边形形状的相对的两条边平行。所述弹性耦合介质可以包括被分割面分割的第一弹性耦合介质和第二弹性耦合介质，所述分割面包括在所述声学接触面的所述正多边形形状的截面中穿过彼此相对的两个顶点和所述正多边形形状的中心的直线，并且所述分割面与所述管的轴线平行。
在该情况下，在与管的轴线正交的截面中，第一弹性耦合介质和第二弹性耦合介质的声学接触面包括相对于分割面倾斜的两端部。结果，能够容易地将管引导到位于第一弹性耦合介质和第二弹性耦合介质的声学接触面的适当位置。因此，容易将第一弹性耦合介质和第二弹性耦合介质安装到具有柔性的管。
发明的效果
根据本发明，能够防止由于管的变形而引起的流量测量准确性减低。
附图说明
图1是根据本发明的实施方式的流量传感器的外观立体图；
图2是示出图1所示的流量传感器的电气***的构造的框图；
图3是示出第一超声波元件、第二超声波元件以及它们的周边构件的示意性截面图，以说明在图1所示的流量传感器中的流量的计算方法；
图4是用于说明通过头固定机构的夹持构件的管变形限制功能的立体图；
图5是与管的轴线正交的图4所示的夹持构件和弹性耦合介质的截面图；
图6是图4所示的夹持构件和弹性耦合介质的分解立体图；
图7是示出彼此联接的夹持构件的截面的另一示例的示意图；
图8是示出在弹性耦合介质与夹持构件之间形成部分间隙的构造的示例的截面图；
图9是图1所示的头部的、与管的轴线平行的截面图；
图10是沿着图9所示的头部的A-A线截取的截面图；
图11是示出图9所示的头固定机构的一个夹持构件以及连接到夹持构件的多个构件的分解立体图；
图12是示出夹持构件通过暂时固定橡胶暂时固定到管的状态的外观立体图；
图13是说明用于将头部安装到管的两个夹持构件的联接的外观立体图；并且
图14A和图14B是示出根据另一实施方式的弹性耦合介质的一个示例和另一示例的示意性截面图。
具体实施方式
[1]夹合式超声波流量传感器的示意性构造
参照附图说明根据本发明的实施方式的夹合式超声波流量传感器(以下简称为流量传感器)。图1是根据本发明的实施方式的流量传感器的外观立体图。如图1所示，根据本实施方式的流量传感器1主要由头部10、中继部20以及主体部30构成。
头部10包括第一头部11、第二头部12以及头固定机构13。在第一头部11和第二头部12被头固定机构13保持的状态下，第一头部11和第二头部12安装到管P的外周面。在本实施方式中，管P是相对小的树脂管并且具有例如大于等于2mm且小于等于20mm的直径(外径)。流体在管P中流动。
第一头线缆CA1连接在第一头部11与中继部20之间。第二头线缆CA2连接在第二头部12与中继部20之间。中继线缆CA3连接在中继部20与主体部30之间。连接器CN1和CN2分别设置于主体部30和中继线缆CA3。连接器CN1和CN2被构造为能够安装于彼此和从彼此拆卸。主体线缆CA4的一端也连接到主体部30。主体线缆CA4的另一端连接到流量传感器1的外部设备(在图1中未示出)。外部设备是例如个人计算机或可编程逻辑控制器。
图2是示出图1所示的流量传感器1的电气***的构造的框图。如图2所示，在头部10中，第一头部11包括第一超声波元件101和显示灯103，第二头部12包括第二超声波元件102。
第一头部11的第一超声波元件101响应于由如下所述的第一发送回路202产生的第一驱动信号而发送超声波。第一超声波元件101接收超声波并且输出与所接收的超声波对应的模拟格式的超声波信号。
另一方面，第二头部12的第二超声波元件102响应于由如下所述的第二发送回路203产生的第二驱动信号发送超声波。第二超声波元件102接收超声波并且输出与所接收的超声波对应的模拟格式的超声波信号。显示灯103包括例如发射不同颜色的光的多个发光二极管。显示灯103响应于由如下所述的显示灯驱动回路210产生的第三驱动信号而以多种形式点亮或闪烁。
中继部20包括开关回路201、第一发送回路202、第二发送回路203、放大器回路204、A/D(模式/数字)转换器205、中继控制部206、校正信息存储部207、通信回路208、电源回路209以及显示灯驱动回路210。
开关回路201经由图1所示的第一头线缆CA1连接到第一超声波元件101并且经由图1所示的第二头线缆CA2连接到超声波元件102。在中继部20中，开关回路201连接到放大器回路204。开关回路201基于中继控制部206的控制使第一超声波元件101和第二超声波元件102与放大器回路204的连接状态在第一状态与第二状态之间切换。
第一状态是第二超声波元件102和放大器回路204连接且第一超声波元件101和放大器回路204未连接的状态。在第一状态下，第二超声波元件102接收超声波，由此将从第二超声波元件102输出的超声波信号赋予放大器回路204。
第二状态是第一超声波元件101和放大器回路204连接且第二超声波元件102和放大器回路204未连接的状态。在第二状态下，第一超声波元件101接收超声波，由此将从第一超声波元件101输出的超声波信号赋予放大器回路204。
第一发送回路202和第二发送回路203均包括三态驱动器。在第一发送回路202中，三态驱动器的输出状态基于中继控制部206的控制而在三个状态(H电平状态、L电平状态和高阻抗状态)之中切换。结果，产生第一驱动信号。在第二发送回路203中，三态驱动器的输出状态基于中继控制部206的控制在三个状态之中切换。结果，产生第二驱动信号。
在预定信号处理中，放大器回路204以预定增益放大从第一发送回路202或第二发送回路203赋予的超声波信号。放大器回路204在信号处理之后将超声波信号赋予A/D转换器205。A/D转换器205进行作为预定信号处理的、所赋予的超声波信号的A/D转换处理。A/D转换器205将信号处理之后的数字格式的超声波信号赋予中继控制部206。
中继控制部206由例如FPGA(现场可编程门阵列)或CPU(中央处理单元)和存储器构成。中继控制部206包括作为功能部的超声波控制部206a、测量信息产生部206b和显示灯控制部206c。当中继控制部206由CPU和存储器构成时，这些功能部通过执行存储在存储器中的计算机程序的CPU来实现。超声波控制部206a、测量信息产生部206b和显示灯控制部206c的一部分可以通过诸如FPGA的电子回路(硬件)来实现。剩余部分可以通过执行计算机程序的CPU来实现。
超声波控制部206a响应于从主体部30发送的如下所述的发送控制信号来控制开关回路201、第一发送回路202以及第二发送回路203。例如，超声波控制部206a将第一超声波元件101和第二超声波元件102与放大器回路204之间的连接状态转变为第一状态，与此同时，超声波控制部206a操作第一发送回路202产生第一驱动信号。在该情况下，从第一超声波元件101发送超声波。所发送的超声波经过图1所示的管P和管P中的流体而被第二超声波元件102接收。结果，从第二超声波元件102输出的超声波信号在被放大器回路204和A/D转换器205处理的情况下被赋予到中继控制部206。
超声波控制部206a将第一超声波元件101和第二超声波元件102与放大器回路204之间的连接状态转变为第二状态，与此同时，超声波控制部206a操作第二发送回路203产生第二驱动信号。在该情况下，从第二超声波元件102发送超声波。所发送的超声波经过图1所示的管P和管P中的流体而被第一超声波元件101接收。结果，从第一超声波元件101输出的超声波信号在被放大器回路204和A/D转换器205处理的情况下被赋予中继控制部206。
测量信息产生部206b基于从第一超声波元件101和第二超声波元件102输出的超声波信号而产生作为测量信息的从第一超声波元件101发送的超声波到第二超声波元件102的传播时间与从第二超声波元件102发送的超声波到第一超声波元件101的传播时间之间的差异(以下称为时间差)。具体地，测量信息产生部206b从所赋予的两个超声波信号的信号波形的互相关函数的峰值来计算时间差。
测量信息产生部206b可以分别测量直到从第一超声波元件101发送的超声波被第二超声波元件102接收的时间和直到从第二超声波元件102发送的超声波被第一超声波元件101接收的时间，并且计算作为时间差的时间之间的差异。
显示灯控制部206c响应于从主体部30发送的如下所述的显示控制信号而控制显示灯驱动回路210。显示灯驱动回路210经由图1所示的第一头线缆CA1连接到显示灯103。显示灯驱动回路210基于显示灯控制部206c的控制而产生用于驱动显示灯103的第三驱动信号。
校正信息存储部207由例如非易失性存储器构成。校正信息存储部207存储用于校正由测量信息产生部206产生的测量信息与管P中的流体的流量之间的预定关系的校正信息。以下说明校正信息的细节。
通信回路208连接到图1所示的中继线缆CA3的一端。通信回路208通过中继线缆CA3向主体部30输出校正信息和由测量信息产生部206b产生的数字格式的测量信息。通信回路208通过中继线缆CA3将从主体部30输入的发送控制信号和显示控制信号赋予中继控制部206。发送控制信号是用于控制第一发送回路202和第二发送回路203的控制信号。显示控制信号是用于控制显示灯驱动回路210的控制信号。
电源回路209通过中继线缆CA3接收从主体部30供应的电力，并且向中继部20中设置的其它部件供应所接收的电力。
主体部30包括通信回路301、主体控制部302、显示部303、操作部304、存储部305、输出回路306和电源回路307。通信回路301连接到图1所示的中继线缆CA3的另一端。通信回路301通过中继线缆CA3将从中继部20输出的测量信息和校正信息赋予主体控制部302。通信回路301如下所述地通过中继线缆CA3向中继部20输出主体控制部302中产生的发送控制信号和显示控制信号。
显示部303包括例如分段显示器或点阵显示器并且基于主体控制部302的控制显示例如在管P中流动的流体的流量。操作部304包括多个操作钮。使用者能够通过对操作部304进行操作输入用于测量流量的各种信息。用于测量流量的各种信息包括输入头部10所安装的管P的材料、管P的内径、管P的外径、超声波在流体中的速度、超声波对于流体的入射角以及如下所述的流量校正系数。使用者能够通过对操作部304进行操作来输入应当被输出到流量传感器1的外部的流量值的输出条件。存储部305由非易失性存储器或硬盘驱动器构成。
主体控制部302包括例如CPU和存储器并且产生将赋予中继部20的发送控制信号和显示控制信号，以便分别驱动第一超声波元件101、第二超声波元件102和显示灯103。主体控制部302进行通过操作部304输入的各种信息的设定。具体地，主体控制部302使存储部305存储通过操作部304输入的各种信息。此外，主体控制部302基于从通信回路301赋予的测量信息和校正信息以及预先设定的各种信息来计算在管P中流动的流体的流量。主体控制部302根据预先设定的输出条件来输出所计算的流量(流量值)。
在主体部30中，使用者能够通过对操作部304进行操作来输入关于流量测量的校正值等。在该情况下，主体控制部302能够基于输入信息来校正流量的计算结果。
输出回路306连接到图1所示的主体线缆CA4的一端。输出回路306将从主体控制部302输出的流量值通过主体线缆CA4输出到流量传感器1的外部设备。
电源回路307通过未示出的电源线缆接收从商用电源供应的电力并且向设置于主体部30的其它部件供应所接收的电力的一部分。电源回路307将剩余的所接收的电力通过中继线缆CA3供应到中继部20的电源回路209。
流量的阈值可以作为输出条件存储在存储部305中。在该情况下，主体控制部302可以基于所计算的流量和预先设定的流量的阈值的比较结果而产生ON/OFF信号。ON/OFF信号是用于切换通过主体线缆CA4连接到主体部30的外部设备的ON状态和OFF状态的信号。输出回路306向外部设备输出所产生的ON/OFF信号，由此流量传感器1用作为流量开关。通信回路301可以向中继部20输出所产生的ON/OFF信号以作为显示控制信号。在该情况下，在中继部20中，显示灯控制部206c基于ON/OFF信号产生第三驱动信号。结果，显示灯103的显示形式可以被控制为与流量和外部设备的状态对应的形式。
[2]流量的计算方法
图3是示出第一超声波元件101、第二超声波元件102以及它们的周边构件的示意性截面图，用于说明图1所示的流量传感器1中的流量的计算方法。
如图3所示，在图1所示的头部10中，固体弹性耦合介质CP1被设置为与管P的外周面的一部分接触。固体弹性耦合介质CP2被设置为与管P的外周面的另一部分接触。弹性耦合介质CP1和CP2由以固体高分子橡胶或固体凝胶物质制成的柔软的弹性材料形成。弹性耦合介质CP1和CP2的硬度为例如20度至40度。弹性耦合介质CP1和CP2以使它们的内周面粘附到管P的外周面的方式被形成为围绕管P的外周面并且在压靠管P的状态下被固定。
第一头部11包括传送超声波的楔形材料111。以使楔形材料111与弹性耦合介质CP1的外周面接触的方式设置第一头部11。与第一头部11相同，第二头部12包括传送超声波的楔形材料111。以使楔形材料111与弹性耦合介质CP2的外周面接触的方式设置第二头部12。楔形材料111由具有高刚性和高透声性(acoustic transparency)的非金属材料形成。楔形材料111优选由具有高耐环境性(environment resistance)的材料形成。
弹性耦合介质CP1和CP2被布置为与楔形材料111和管P接触，从而匹配楔形材料111和管P的声阻抗。
在第一头部11和第二头部12安装到管P的状态下，流体在管P中流动。结果，能够在第一超声波元件101与第二超声波元件102之间发送和接收超声波。在图2所示的中继部20中，以使超声波从第一超声波元件101发送到第二超声波元件102并且从第二超声波元件102输出的超声波信号输入到放大器回路204的方式控制各种回路。以使超声波从第二超声波元件102发送到第一超声波元件101并且从第一超声波元件101输出的超声波信号输入到放大器回路204的方式控制各种回路。此后，基于两个超声波信号计算时间差。
在测量流量之前，在流量传感器1中至少设定管P的内径、超声波在流体中的速度、超声波对于流体的入射角以及流量校正系数。流量校正系数是用于将在管P的截面中具有预定分布的流体的速度转换成平均速度的系数。
图2所示的主体控制部302能够在假设管P的内周面的正交于管P的轴线的截面是具有设计尺寸的内径的正圆的状态下基于以下表达式(1)从理论上计算在管P中流动的流体的流量Q。在表达式(1)中，Δt表示在中继部20中计算的时间差，d表示管P的内径，θ表示超声波在流体中的入射角，Vs表示超声波在流体中的速度，并且K表示流量校正系数。
Q＝(1/K)·(πdVs 2/8tanθ)·Δt (1)
在以上表达式(1)中，内径d、入射角θ、速度Vs以及流量校正系数K是预先在流量传感器1中设定的固定值。
顺便提及，根据头部10和中继部20的部件的操作特征，在中继部20中计算的时间差和管P中流动的流体的流量之间不满足表达式(1)的关系。
因此，在本实施方式中，使用上述校正信息来校正表达式(1)，以便准确地获得通过头部10和中继部20计算的时间差与要被实际测量的流量之间的固有关系。即，主体控制部302使用校正信息来校正用作测量信息与流体的流量之间的预定关系的以上表达式(1)。基于通过校正获得的公式(时间差与流量之间的关系)来计算实际流量。以该方式，校正信息是用于根据头部10和中继部20校正表达式(1)的信息。在该情况下，校正信息包括例如用于调整表达式(1)中的时间差Δt的系数的值和应加到表达式(1)中的包括时间差Δt的项的偏移值(相对于流量0的调整值)。
[3]管P的变形
在以下说明中，假设在中继部20中计算的时间差与管P中流动的流体的流量之间满足表达式(1)的关系。
当管P的内周面的正交于管P的轴线的截面从正圆变形时，由于管P的内径d改变而可能无法计算准确的流量。然而，当管P的内周面的截面的周长不改变并且管P的内周面的截面从正圆变形为偶数条边的正多边形形状时，在第一超声波元件101和第二超声波元件102以特定的位置关系布置在管P上的情况下，即使在管P变形之后，也可以使用以上表达式(1)来计算流量。说明其原因。
偶数条边的正多边形形状是正多边形形状，其彼此相对的两条边平行。偶数条边的正多边形形状能够被表示为正n边形形状，其中n被设定为2的倍数。第一超声波元件101和第二超声波元件102之间的特定位置关系指的是这样的位置关系：当沿着管P的轴线观察从圆筒形变形为偶数条边的正方管形(regular even-numbered square tube shape)的管P时，第一超声波元件101和第二超声波元件102分别安装于隔着管P的轴线平行并排布置的两个平坦外表面。
当管P的内周面的截面的周长不改变并且管P的内周面的截面从正圆变形为正n边形形状(n是2的倍数)时，以下表达式(2)成立。在表达式(2)中，S1表示在管P变形之前内部空间的截面积，S2表示在管P变形之后内部空间的截面积。
S2＝[π/{n·tan(π/n)}]·S1 (2)
当管P的内周面的截面的周长不改变并且管P的内周面的截面从正圆变形为正n边形形状(n是2的倍数)时，在假设变形前后管P中流动的流体的流量固定的情况下，以下表达式(3)成立。在表达式(3)中，V1表示管P的变形之前在管P中流动的流体的速度，V2表示管P的变形之后在管P中流动的流体的速度。
V2＝[{n·tan(π/n)}/π]·V1 (3)
在管P中流动的流体的流量是流量校正系数K的倒数、管P的内部空间的截面积以及管P中流动的流体的速度的积。根据以上表达式(2)的关系和表达式(3)的关系，管P的内部空间的截面积和在管P中流动的流体的速度的积在管P的变形前后不发生改变。
如上所述，在表达式(1)中，由于内径d、入射角θ、速度Vs和流量校正系数K被视为固定值，因此流量Q是由时间差Δt确定的。因此，当管P的内周面的截面从正圆变形为偶数条边的正多边形形状时，即，当管P从圆筒形变为偶数条边的正方管形时，即使在管P的变形之后，也可以通过使用以上表达式(1)以及实际计算的时间差Δt来计算准确的流量。
在由树脂形成的管P中，容易发生通过连续施加负荷而使树脂逐渐变形的蠕变变形。因此，在本实施方式中，头部10安装于管P的部分的变形被限制为从圆筒形到偶数条边的正方管形的变形。结果，即使在管P中发生蠕变变形时，也可以使用以上表达式(1)来计算准确的流量。
图1中示出的头固定机构13包括用于在使图3所示的弹性耦合介质CP1和CP2压靠管P的情况下分别使弹性耦合介质CP1和CP2固定的夹持构件。在本实施方式中，头固定机构13的夹持构件具有用于将管P的变形限制为上述变形的功能。
图4是用于说明通过头固定机构13的夹持构件实现的用于管P的变形限制功能的立体图。图5是图4所示的夹持构件131和132以及弹性耦合介质CP1和CP2的正交于管P的轴线的截面图。图6是图4所示的夹持构件131和132以及弹性耦合介质CP1和CP2的分解立体图。
在图4至图6中，示意性地示出了夹持构件131和132的形状以及弹性耦合介质CP1和CP2的形状，以便帮助理解通过夹持构件131和132实现的用于管P的变形限制功能。在图5中，通过点划线表示第一超声波元件101和第二超声波元件102之间的特定位置关系。
如图5和图6所示，弹性耦合介质CP1和CP2均包括彼此面向相反方向的接触面CS和外表面OS。接触面CS是与管P的外周面接触的表面。外表面OS是在接触面CS与管P的外周面接触的状态下面向管P的向外方向的表面。在接触面CS与管P的外周面接触的状态下，接触面CS的正交于管P的轴线的截面具有与管P的外周面对应的弧形形状。
一个弹性耦合介质CP1以使弹性耦合介质CP1的接触面CS与管P的外周面的半周部分接触的方式安装于管P。另一弹性耦合介质CP2以使弹性耦合介质CP2的接触面CS与管P的外周面的剩余的半周部分接触的方式安装于管P。结果，在弹性耦合介质CP1和CP2安装于管P的状态下，弹性耦合介质CP1和CP2在周向上围绕整个管P。在管P的周向上，可以在两个弹性耦合介质CP1与CP2之间形成间隙。
夹持构件131和132包括分别与弹性耦合介质CP1和CP2的外表面OS接触的固定内表面FS。夹持构件131以使固定内表面FS与一个弹性耦合介质CP1的外表面OS接触的方式布置。夹持构件132以使固定内表面FS与另一弹性耦合介质CP2的外表面OS接触的方式布置。在该状态下，两个夹持构件131和132彼此联接，由此夹持构件131和132的固定内表面FS使弹性耦合介质CP1和CP2压靠管P。
夹持构件131和132的固定内表面FS形成为：在夹持构件131和132彼此联接以夹住管P的状态下使正交于管P的轴线的截面具有偶数条边的正多边形形状(在该示例中，正六边形形状)。在该情况下，在正交于管P的轴线的平面中，在从具有偶数条边的正多边形形状的固定内表面FS的边朝向管P的轴线的方向上，加压力作用于管P的外周面。结果，管P的变形被限制为从圆筒形到偶数条边的正方管形的变形。
如上所述，图6所示的夹持构件131和132的固定内表面FS由平行于管P的轴线延伸的带状的多个(例如，三个)平面构成。在该情况下，弹性耦合介质CP1和CP2的外表面OS优选地具有分别与固定内表面FS的多个平面对应的带状的多个平面。结果，在正交于管P的轴线的平面中，稳定的加压力从夹持构件131和132的固定内表面FS的平面作用于管P。弹性耦合介质CP1和CP2的外表面OS不限于上述示例并且可以包括与管P的外周面对应的弯曲表面。
在本实施方式中，夹持构件131和132的固定内表面FS的正交于管P的轴线的截面仅需要具有偶数条边的大致正多边形形状，并且可以不具有偶数条边的完全正多边形形状。具体地，夹持构件131和132的固定内表面FS仅需要形成为：固定内表面FS的截面具有偶数条边的正多边形形状的多条边的各中央部。
图7是示出彼此联接的夹持构件131和132的截面的另一示例的示意图。在图7所示的示例中，夹持构件131和132的固定内表面FS的截面不具有由粗的点划线表示的偶数条边的完全正多边形形状(在该示例中，正六边形形状)。然而，固定内表面FS的截面具有偶数条边的正多边形形状的多条边的各中央部。结果，夹持构件131和132与弹性耦合介质CP1和CP2一起安装于管P，由此将管P的变形限制为从圆筒形到偶数条边的正方管形的变形。
在本实施方式中，弹性耦合介质CP1和CP2的外表面OS可以形成为不是整个外表面OS与夹持构件131和132的固定内表面FS接触。在弹性耦合介质CP1和CP2与夹持构件131和132之间可以部分地形成间隙。
图8是示出在弹性耦合介质CP1和CP2与夹持构件131和132之间形成部分间隙的构造的示例的截面图。在图8所示的示例中，在具有偶数条边的正多边形形状的固定内表面FS的截面中的顶点部分与弹性耦合介质CP1和CP2的外表面OS之间形成间隙G。即使在该情况下，在正交于管P的轴线的平面中，弹性耦合介质CP1和CP2的外表面OS也与固定内表面FS的偶数条边的正多边形形状的多条边的各中央部接触。结果，管P的变形被限定为从圆筒形到偶数条边的正方管形的变形。
在该情况下，管P以及夹持构件131和132的尺寸误差和组装误差被间隙G以及弹性耦合介质CP1和CP2的弹力容易地吸收。因此，优选在固定内表面FS和外表面OS中的至少一者上形成用于在固定内表面FS与外表面OS之间形成间隙G的槽部。
即使在不限于上述示例的情况下根据校正信息校正表达式(1)时，当管P的变形被限制为从圆筒形到偶数条边的正方管形的变形时，也能够在根据变形前后的校正信息进行校正之后使用表达式(1)来计算准确的流量。这是因为校正信息是根据头部10和中继部20的构造而决定的，并且不是根据管P的变形而改变的信息。
[4]头部10的具体内部结构
图9是图1所示的头部10的与管P的轴线平行的截面图。图10是沿着图9所示的头部10的A-A线截取的截面图。图9的截面图与图3的示意性截面图对应。图9和图10的比例尺彼此不同。
如图9所示，第一头部11包括壳体11c、第一超声波元件101、显示灯103和楔形材料111。壳体11c由树脂形成并且具有沿一个方向延伸的细长形状(在该示例中，大致长方体形状)。
在安装于管P的各构件中，面向管P的轴线的方向(接近管P的轴线的方向)被称为向内方向。向内方向的相反方向(远离管P的轴线的方向)被称为向外方向。
在壳体11c的面向向外方向的外侧端部处形成由透明构件形成的窗部119。透明构件由例如树脂形成。显示灯103布置于壳体11c的内部接近窗部119的位置。在该状态下，由使用者通过窗部119从壳体11c的外部目视识别显示灯103。
在壳体11c的面向向内方向的内侧端部处，形成了使壳体11c的内部空间和壳体11c的外部空间连通的开口118。楔形材料111安装于壳体11c的内侧端部并使开口118封闭。结果，在壳体11c的内部形成诸如水和油等的液体无法侵入的空间。
在楔形材料111的外侧部中形成有面向向外倾斜方向的接合面111a。在楔形材料111的内侧部中形成有在开口118的封闭状态下从壳体11c的内侧端部向向内方向突出的突出部111p。在突出部111p的末端处形成面向向内方向的平坦的入射/发射面111b。
在壳体11c的长度方向上的一端部处形成线缆***孔CH。第一头线缆CA1的一端***线缆***孔CH。第一头线缆CA1具有屏蔽线缆和非屏蔽线缆结合的构造。更具体地，构成第一头线缆CA1的一部分的屏蔽线缆包括连接到第一超声波元件101的双绞芯线和覆盖双绞芯线的屏蔽层。另一方面，构成第一头线缆CA1的另一部分的非屏蔽线缆包括连接到显示灯103的一条或多条芯线并且不包括屏蔽层。
树脂构件113以如下方式填充到壳体11c中：第一头线缆CA1和第一超声波元件101的电连接点与第一头线缆CA1和显示灯103的电连接点埋在树脂构件113中。结果，第一头线缆CA1和第一超声波元件101的电连接点以及第一头线缆CA1和显示灯103的电连接点被树脂构件113保护。结果，防止了连接点的破坏。改善了流量传感器1的可靠性并且实现了流量传感器1的寿命延长。
第二头部12包括壳体12c、第二超声波元件102以及楔形材料111。除了第二头部12不包括显示灯103、在壳体12c中未设置窗部119、以及安装于壳体12c的楔形材料111的方向关于壳体12c的长度方向相反之外，第二头部12具有与第一头部11的构造相同的构造。
第二头线缆CA2的一端***壳体12c的线缆***孔CH。第二头线缆CA2由屏蔽线缆构成。更具体地，构成第二头线缆CA2的屏蔽线缆包括连接到第二超声波元件102的双绞芯线和覆盖双绞芯线的屏蔽层。如同在第一头部11的内部构造中那样，树脂构件113以如下方式填充到壳体12c中：第二头线缆CA2和第二超声波元件102的电连接点埋在树脂构件113中。
头固定机构13包括夹持构件131和132、弹性耦合介质CP1和CP2、多个(在该示例中，两个)螺母构件133、多个(在该示例中，四个)压盖螺母橡胶140以及多个(在该示例中，四个)暂时固定橡胶150。
夹持构件131和132具有相同的形状并且由碳增强树脂形成。弹性耦合介质CP1和CP2、两个压盖螺母橡胶140以及两个暂时固定橡胶150预先使用例如粘接剂连接到夹持构件131和132。夹持构件131和132可以由不包括增强剂的普通树脂形成。
说明了代表夹持构件131和132的一个夹持构件132中的部件连接状态。图11是示出图9所示的头固定机构13中的一个夹持构件132以及连接到夹持构件132的多个构件的分解立体图。
如图11所示，夹持构件132具有比第二头部12延伸得更长的细长形状。在夹持构件132的两端部，分别形成具有半圆筒形且在夹持构件132的长度方向上延伸的联接部132p。对联接部132p的外周面施加螺纹。如图11中的白箭头指示的，具有大致半圆筒形形状的压盖螺母橡胶140安装于联接部132p的内周面。在压盖螺母橡胶140的两端部处形成凸缘部141和142。凸缘部141和142中的一个凸缘部141具有半环形形状并且在夹持构件132的长度方向上沿联接部132p的向外方向布置。
面向向内方向的固定内表面FS形成于夹持构件132的大致中央。如图11中的白箭头A2指示的，弹性耦合介质CP2安装于固定内表面FS。在该示例中的弹性耦合介质CP2包括两个凸缘部CPb以及具有大致半圆筒形形状的超声波发送部CPa。两个凸缘部CPb被形成为从超声波发送部CPa的周向上的两端部沿远离彼此的方向延伸固定距离。弹性耦合介质CP2的超声波发送部CPa包括如上所述的接触面CS和外表面OS。在弹性耦合介质CP2的外表面OS上形成有槽部gr，槽部gr用于形成弹性耦合介质CP2的外表面OS与夹持构件132的固定内表面FS之间的间隙G(图8)。在弹性耦合介质CP2安装于夹持构件132的状态下，夹持构件132的固定内表面FS与弹性耦合介质CP2的外表面OS中的除了槽部gr之外的部分接触。
在夹持构件132的形成固定内表面FS的一部分中形成有开口132o，开口132o用于使第二头部12的入射/发射面111b与弹性耦合介质CP2的外表面OS的一部分接触。
在夹持构件132中，橡胶嵌合部132g分别形成于固定内表面FS与一个联接部132p之间和固定内表面FS与另一联接部132p之间。各橡胶嵌合部132g均包括被形成为在夹持构件132的纬度方向上以固定距离彼此相对的两个支撑件ws。如图11中的白箭头A3指示的，具有大致U形截面的暂时固定橡胶150嵌合在橡胶嵌合部132g的两个支撑件ws之间。
夹持构件132的在夹持构件132安装于管P的状态下面向管P的向外方向的外侧部中形成有保持面132s。在第二头部12布置于保持面132s的状态下，如图11中的粗箭头A4指示的，夹持构件132和第二头部12使用两个螺钉S连接。此时，两个螺钉S的头位于夹持构件132的向内方向上。第二头部12的突出部111p***夹持构件132的开口132o。在该状态下，突出部111p的末端的入射/发射面111b与夹持构件132的固定内表面FS齐平(参照图9和图10)。结果，第二头部12的入射/发射面111b与弹性耦合介质CP2的外表面OS接触。在该情况下，入射/发射面111b起到超声波的发射路径的功能并且起到固定内表面FS的在使弹性耦合介质CP2压靠管P的情况下固定弹性耦合介质CP2的部分的功能。
如上所述，第二头部12被夹持构件132保持。结果，包括第二头部12和夹持构件132的部件能够被视为与管P一体。
各暂时固定橡胶150均包括彼此相对的两个壁部w。在暂时固定橡胶150嵌合于橡胶嵌合部132g的状态下，两个壁部w被橡胶嵌合部132g的两个支撑件ws支撑。此时，暂时固定橡胶150的两个壁部w之间的间隔稍小于管P的外径。结果，当第二头部12安装于管P时，管P能够容易地***各暂时固定橡胶150的两个壁部w之间。
图12是示出夹持构件132通过暂时固定橡胶150暂时固定到管P的状态的外观立体图。如图12所示，管P分别***到在两个暂时固定橡胶150中的每一个暂时固定橡胶150的两个壁部w之间，由此暂时固定橡胶150夹住管P。结果，夹持构件132通过两个暂时固定橡胶150的弹力暂时固定到管P。
如上所述，夹持构件131具有与夹持构件132的形状相同的形状。与夹持构件132相同，弹性耦合介质CP1、两个压盖螺母橡胶140以及两个暂时固定橡胶150连接到夹持构件131。在夹持构件131的外侧部形成有保持面131s(图9)。在第一头部11布置于保持面131s的状态下，夹持构件131和第一头部11使用两个螺钉S连接。结果，包括第一头部11和夹持构件131的部件能够被视为与管P一体。
图13是用于说明将头部10安装到管P的两个夹持构件131和132的联接的外观立体图。如图13所示，当夹持构件131和132联接时，首先，将两个夹持构件131和132分别暂时固定到管P以夹住管P。
在该状态下，对齐夹持构件131和132从而使夹持构件131和132隔着管P准确地彼此相对。根据该对齐，在夹持构件131的一端部处形成的联接部131p和在夹持构件132的一端部处形成的联接部132p形成一个阳螺纹(中空螺纹)。在夹持构件131的另一端部处形成的联接部131p和在夹持构件132的另一端部处形成的联接部132p形成一个阳螺纹(中空螺纹)。此后，将螺母构件133紧固到通过被布置为彼此相对的联接部131p和132p形成的阳螺纹。结果，夹持构件131和132被联接。
如图9所示，在螺母构件133的内周面形成有内径连续改变的锥形部tp。当螺母构件133被紧固到联接部131p和132p时，锥形部tp朝向管P的外周面以及联接部131p和132p的端部压压盖螺母橡胶140的凸缘部141。结果，在锥形部tp、联接部131p和132p以及管P的外周面之间压溃(crush)压盖螺母橡胶140的凸缘部141。此时，在螺母构件133、联接部131p和132p以及管P中通过压溃的凸缘部141的弹力产生强保持力。
螺母构件133由碳增强树脂形成。如图13所示，各螺母构件133均由两个构件133A和133B形成。螺母构件133可以由未增强的普通树脂形成。
两个构件133A和133B具有稍大于夹持构件131和132的联接部131p和132p的大致半圆筒形形状。对构件133A和133B的内周面施加螺纹。一个构件133A的周向上的两端部jp1被构造为能够连接到另一构件133B的周向上的两端部jp2以及能够从两端部jp2拆卸。结果，能够在不切断管P的情况下利用简单的构造联接夹持构件131和132。
在头部10安装到管P的状态下，如图10所示，使弹性耦合介质CP1压靠管P的外周面并且被夹持构件131的固定内表面FS以及第一头部11的入射/发射面111b固定。使弹性耦合介质CP2压靠管P的外周面并且被夹持构件132的固定内表面FS以及第二头部12的入射/发射面111b固定。
如同图8所示的示例那样，在本示例中，通过夹持构件131和132形成的固定内表面FS以及第一头部11和第二头部12的入射/发射面111b所形成的表面的截面具有不是偶数条边的完全正多边形形状的偶数条边的大致正多边形形状。然而，通过夹持构件131和132的固定内表面FS以及第一头部11和第二头部12的入射/发射面111b形成的表面的截面具有如图10中的虚线所指示的偶数条边的正多边形形状的多条边的各中央部。结果，管P的变形被限制为从圆筒形到偶数条边的正方管形的变形。
[5]效果
(a)在根据本实施方式的流量传感器1中，夹持构件131和132的固定内表面FS的截面具有以管P的轴线为中心的偶数条边的大致正多边形形状。因此，管P的变形被限制为从圆筒形到偶数条边的正方管形的变形。在该情况下，即使在管P变形时，也可以在不改变计算方法的情况下基于从第一超声波元件101发送到第二超声波元件102的超声波的传播时间与从第二超声波元件102发送到第一超声波元件101的超声波的传播时间之间的时间差来计算准确的流量。因此，能够防止由于管P的变形而引起的流量测量准确性的降低。
(b)在弹性耦合介质CP1和CP2的接触面CS与管P的外周面接触的状态下，接触面CS的正交于管P的轴线的截面具有弧形形状。结果，容易将头部10安装到管P。
(c)在如上所述的头部10中，弹性耦合介质CP1和CP2分别安装到彼此分离的夹持构件131和132。夹持构件131和132被联接以夹住管P。结果，能够在不切断管P的情况下容易地将头部10安装到现有的管P。
(d)根据本实施方式的夹持构件131和132由碳增强树脂形成。在该情况下，由于确保了夹持构件131和132的强度，所以使头部10到管P的安装状态稳定并且防止了夹持构件131和132的变形。改善了夹持构件131和132的抗腐蚀性。
(e)如上所述的头部10的外表面由壳体11c和12c、窗部119、夹持构件131和132以及螺母构件133形成。由于这些构件由树脂形成，所以在头部10中未露出包括金属材料的部件。因此，改善了头部10的耐环境性。
(6)其它实施方式
(a)在如上所述的实施方式中，具有大致六边形形状截面的固定内表面FS在图5中被示为具有偶数条边的正多边形形状的固定内表面FS的形状的示例。然而，本发明不限于此。固定内表面FS的截面形状除了正六边形形状之外还可以具有正方形形状或者可以具有正八边形形状。
(b)在如上所述的实施方式中，管P的外周面被彼此分离的两个弹性耦合介质CP1和CP2围绕。然而，本发明不限于此。可以使用被形成为围绕管P的整周或大致整周的单个弹性耦合介质来代替使用彼此分离的弹性耦合介质CP1和CP2。
(c)在如上所述的实施方式中，供头部10安装的管P是树脂管。然而，本发明不限于此。管P可以是金属管。
(d)在如上所述的实施方式中，使用螺母构件133以及在两个夹持构件131和132的端部处形成的阳螺纹(中空螺纹)来联接两个夹持构件131和132。然而，本发明不限于此。可以使用橡胶带、卡箍(clamping band)等使夹持构件131和132彼此联接。
(e)在如上所述的实施方式中，以所谓的Z型布置来设置第一头部11和第二头部12。然而，本发明不限于此。第一头部11和第二头部12可以被设置为在管P的延伸方向上并排布置第一头部11和第二头部12的布置(所谓的V型布置)。在该情况下，如在如上所述的示例中那样，弹性耦合介质被设置为围绕管P。弹性耦合介质通过两个夹持构件131和132固定到管P。结果，能够获得与在本实施方式中的效果相同的效果。
在V型布置中，使通过第一超声波元件101发送的超声波以入射角θ入射到管P中的流体，此后被管P的内表面以反射角θ反射并且被第二超声波元件102接收。类似地，使通过第二超声波元件102发送的超声波以入射角θ入射到管P中的流体，此后被管P的内表面以反射角θ反射并被第一超声波元件101接收。
在该情况下，基于如下说明的表达式(4)计算在管P中流动的流体的流量Q。在表达式(4)中，Δt表示在中继部20中计算的时间差，d表示管P的内径，θ表示超声波在流体中的入射角，Vs表示超声波在流体中的速度，K表示流量校正系数。
Q＝(1/K)·(πdVs 2/16tanθ)·Δt (4)
在该情况下，如在以上所述的实施方式中的用于流量的计算方法的示例中，通过校正表达式(4)，可以使用校正之后的公式来计算准确的流量。
(f)在如上所述的实施方式中，弹性耦合介质CP1和CP2的接触面CS的截面具有与管P的外周面对应的大致弧形形状。然而，本发明不限于此。在弹性耦合介质CP1和CP2处于在弹性耦合介质CP1和CP2安装到管P时的位置关系的状态下，弹性耦合介质CP1和CP2的接触面CS的截面可以具有与管P的外周面对应的正多边形形状。与管P的外周面对应的正多边形形状是接近管P的外周面的截面形状的正多边形形状。例如，正多边形形状指的是这样的正多边形形状：穿过中心连接相对的两个顶点的直线的长度等于管P的外径或接近该外径。
图14A和图14B是示出根据另一实施方式的弹性耦合介质的一个示例和另一示例的示意性截面图。在图14A所示的示例中，在弹性耦合介质CP1和CP2处于在弹性耦合介质CP1和CP2安装到管P时的位置关系的状态下，弹性耦合介质CP1和CP2的接触面CS的截面具有与管P的外周面对应的正六边形形状。在图14B所示的示例中，在弹性耦合介质CP1和CP2处于在弹性耦合介质CP1和CP2安装到管P时的位置关系的状态下，弹性耦合介质CP1和CP2的接触面CS的截面具有与管P的外周面对应的正十边形形状。
如上所述，如图14A和图14B所述，当接触面CS的截面被形成为与管P的外周面对应的正多边形形状时，弹性耦合介质CP1和CP2优选地被构造为被虚拟分割面DP分割，该虚拟分割面DP包括穿过正多边形形状的彼此相对的两个顶点和正多边形形状的中心的直线并且与管P的轴线平行。
在该情况下，弹性耦合介质CP1和CP2的接触面CS具有在正交于管P的轴线的截面中相对于虚拟分割面DP倾斜的两端部。结果，能够将管P容易地引导到位于弹性耦合介质CP1和CP2的接触面CS的适当位置。因此，容易将弹性耦合介质CP1和CP2安装到具有柔性的管P。
(7)技术方案的构成要素与实施方式的部分之间的对应关系
技术方案的构成要素与实施方式的部分之间的对应关系的示例如下所述。然而，本发明不限于如下所述的示例。
在实施方式中，管P是管的示例。流量传感器1是夹合式超声波流量传感器的示例。第一超声波元件101是第一超声波元件的示例。第二超声波元件102是第二超声波元件的示例。弹性耦合介质CP1和CP2是弹性耦合介质的示例。夹持构件131和132是固定构件的示例。中继控制部206和主体控制部302是流量计算部的示例。固定内表面FS是固定内表面的示例。
弹性耦合介质CP1和CP2的接触面CS是声学接触面的示例。弹性耦合介质CP1是第一弹性耦合介质的示例。弹性耦合介质CP2是第二弹性耦合介质的示例。夹持构件131是第一安装构件的示例。夹持构件132是第二安装构件的示例。螺母构件133是联接构件和紧固构件的示例。
夹持构件131的联接部131p是第一联接部的示例。夹持构件132的联接部132p是第二联接部的示例。通过联接部131p和132p形成的一个阳螺纹是紧固部的示例。螺母构件133的构件133A是第一构件的示例。螺母构件133的构件133B是第二构件的示例。
暂时固定橡胶150是弹性构件的示例。夹持构件131的保持面131s是第一元件保持部的示例。夹持构件132的保持面132s是第二元件保持部的示例。
还能够使用具有在技术方案中说明的构造或功能的其它各种要素来作为技术方案的构成要素。

Claims (9)

1.一种夹合式超声波流量传感器，其测量在管中流动的流体的流量，所述夹合式超声波流量传感器包括：
第一超声波元件，其能够发送和接收超声波；
第二超声波元件，其能够发送和接收超声波；
固体弹性耦合介质，其被构造为能够将从所述第一超声波元件发送的超声波发送到所述管且将从所述管中的流体发送到所述管的超声波发送到所述第二超声波元件，并且所述固体弹性耦合介质被构造为能够将从所述第二超声波元件发送的超声波发送到所述管且将从所述管中的流体发送到所述管的超声波发送到所述第一超声波元件；
固定构件，其被构造为在使所述弹性耦合介质压靠所述管的情况下固定所述弹性耦合介质；以及
流量计算部，其被构造为基于从所述第一超声波元件发送到所述第二超声波元件的超声波的传播时间与从所述第二超声波元件发送到所述第一超声波元件的超声波的传播时间之间的差异来计算在所述管中流动的流体的流量，其中
所述弹性耦合介质被形成为围绕所述管的外周面，
所述固定构件被形成为围绕所述弹性耦合介质的外周面并且包括与所述弹性耦合介质接触的固定内表面，并且
在所述固定构件的正交于所述管的轴线的截面中，所述固定内表面具有以所述管的所述轴线为中心的正多边形形状，并且所述正多边形形状的相对的两条边平行。
2.根据权利要求1所述的夹合式超声波流量传感器，其特征在于，
所述弹性耦合介质包括与所述管的外周面接触的声学接触面，以便在所述第一超声波元件和所述第二超声波元件与所述管之间发送超声波，并且
在所述声学接触面与所述管的外周面接触的状态下，所述声学接触面的正交于所述管的所述轴线的截面具有与所述管的外周面对应的形状。
3.根据权利要求1所述的夹合式超声波流量传感器，其特征在于，
所述弹性耦合介质包括：
第一弹性耦合介质，其被设置为与所述管的外周面的周向上的一部分接触；和
第二弹性耦合介质，其被设置为与所述管的外周面的周向上的另一部分接触，
所述固定构件包括：
第一安装构件，其被构造为使所述第一弹性耦合介质压靠所述管；
第二安装构件，其被构造为使所述第二弹性耦合介质压靠所述管；以及联接构件，其被构造为使所述第一安装构件和所述第二安装构件联接。
4.根据权利要求3所述的夹合式超声波流量传感器，其特征在于，
所述第一安装构件包括半圆筒形的第一联接部，
所述第二安装构件包括半圆筒形的第二联接部，
当所述第一联接部的内表面和所述第二联接部的内表面被布置为在所述第一安装构件和所述第二安装构件安装到所述管的状态下彼此相对时，所述第一联接部和所述第二联接部形成圆筒形的一个紧固部，并且
所述联接构件是被形成为能够紧固到所述一个紧固部的紧固构件。
5.根据权利要求4所述的夹合式超声波流量传感器，其特征在于，
所述紧固构件包括第一构件和第二构件，并且
所述第一构件和所述第二构件被构造为能够彼此连接以夹住所述管并且能够从彼此拆卸。
6.根据权利要求3所述的夹合式超声波流量传感器，其特征在于，所述夹合式超声波流量传感器还包括安装到所述第一安装构件和所述第二安装构件中的至少一者的弹性构件，其中
所述弹性构件被构造为夹住所述管，从而使至少一个所述安装构件固定到所述管。
7.根据权利要求3所述的夹合式超声波流量传感器，其特征在于，
所述第一安装构件包括被构造为保持所述第一超声波元件的第一元件保持部，并且
所述第二安装构件包括被构造为保持所述第二超声波元件的第二元件保持部。
8.根据权利要求1所述的夹合式超声波流量传感器，其特征在于，所述固定构件由碳增强树脂形成。
9.根据权利要求2所述的夹合式超声波流量传感器，其特征在于，
所述声学接触面的截面具有与所述管的外周面对应的正多边形形状，且所述正多边形形状的相对的两条边平行，并且
所述弹性耦合介质包括被分割面分割的第一弹性耦合介质和第二弹性耦合介质，所述分割面包括在所述声学接触面的所述正多边形形状的截面中穿过彼此相对的两个顶点和所述正多边形形状的中心的直线，并且所述分割面与所述管的轴线平行。
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