CN1645060A - 钳型多普勒超声波流量计 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种钳型多普勒超声波流速分布计，它从设置在管体外侧的超声波传感器向管体内部的流体发射超声波，并利用存在于流体中的反射体所反射的超声波的频率根据多普勒效应而发生变化的原理，对流体的流速分布进行测定。当在配管(53)中传播的超声波的纵波及横波的声速大于等于楔子(52)中纵波的声速时，使超声波从楔子(52)入射配管(53)的入射角大于等于由楔子(52)中纵波的声速和配管(53)中纵波的声速所决定的纵波的临界角，且小于等于由楔子(52)中纵波的声速和配管(53)中横波的声速所决定的横波的临界角，以此使超声波振动子(51)倾斜而固定在楔子(52)上。

Description

钳型多普勒超声波流量计

技术领域

本发明涉及一种钳型普勒超声波流量计，它从设置在管体外侧的超声波传感器(transducer)向管体内部的被测定流体发射超声波，并利用多普勒效应，从而以非接触的方式测定被测定流体的流速分布。

背景技术

钳型超声波流量计是在配管等的管体外周面的一部分上安装超声波传感器，并从管体外侧测定在管体内部移动的被测定流体的流量的流量计。这种钳型超声波流量计主要可以分为传播时间差式和多普勒式。

传播时间差式是如下的方法，即、使超声波往返于斜穿在管体内部移动的被测定流体的路径，并从超声波在往返路径传播所需的时间差，测定被测定流体的流量。

而多普勒式是如下的方法，假设包含在被测定流体中的浮游粒子或气泡以与流体相同的速度移动，从而从浮游粒子等的移动速度来测定被测定流体的流量。换言之，若向被测定流体中发送超声波，因通过浮游粒子等反射的超声波的频率，根据基于多普勒效应的浮游粒子等的移动速度而发生变化，因此，检测反射超声波的频率并检测浮游粒子等的移动速度、即被测定流体的速度，从而测定流速分布和流量。

作为这种多普勒超声波流量计的目前技术，有例如后述的专利文献1中所公开的“多普勒超声波流量计”。图6表示了该流量计大致构造。

图6所示的多普勒超声波流量计具有超声波速度分布测定装置10(以下称UVP装置)，它以非接触的方式测定在配管21内部流动的被测定流体22的流速。该UVP装置10具有超声波发送设备11、流速分布测定电路12、作为流量运算设备的微型计算机、CPU、MPU等计算机31、显示装置32。其中，超声波发送设备11沿着测定线ML向被测定流体22发送所需频率(基本频率fo)的超声波脉冲；流速分布测定电路12接收从发射至被测定流体22的超声波脉冲的测定区域反射的超声波回波，并以此对测定区域内的被测定流体22的流速分布进行测定；计算机31根据被测定流体22的流速分布进行运算处理，从而通过进行配管21半径方向的积分，用时间相关求出被测定流体22的流量；显示装置32以时序显示计算机31的输出。

超声波发送设备11具有由发出1MHz、2MHz、4MHz等基本频率fo的电信号的发振器13和发射极14构成的信号发生器15，该发射极14在每个规定周期(1/F_rpf)将从该发振器13发出的电信号作为频率F_rpf的脉冲进行输出，而前述基本频率fo的脉冲电信号被从该信号发生器15输入至超声波传感器16内。

基本频率fo的超声波脉冲从超声波传感器16，沿着测定线ML被发送至配管21内部的被测定流体22。该超声波脉冲在脉冲宽度为5mm左右，是几乎没有保持的展宽的线性电子束。

超声波传感器16兼作收发器，其构造能够接收发出的超声波脉冲遇到被测定流体22中的反射体而被反射的超声波回波。上述反射体是一同包含在被测定流体22中的气泡或浮游粒子，换言之，它是与被测定流体22声响阻抗不同的异物。

通过超声波传感器16接收的超声波回波，在该传感器16内被转换成回波电信号。该回波电信号在通过UVP装置10内的放大器17被放大之后，通过AD转换器18从而使其数字化，并将该数字回波信号输入流速分布测定电路12内。

发振器13发出的基本频率fo的电信号通过AD转换器18、从而使其数字化并被输入流速分布测定电路12内，从两个信号的频率之差测定基于多普勒频移的流速的变化，并算出沿着测定线ML的测定区域的被测定流体22的流速分布。通过用超声波传感器16的倾斜角α(与配管21的纵向正交方向间的倾斜角)对该测定区域的流速分布进行补正，可以测定配管21的横截面中流体22的流速分布。

下面参照图7，对多普勒超声波流量计的操作原理进行更为详细的说明。

如图7(A)所示，仅以前述角度α向被测定流体22的流向倾斜超声波传感器16而设置的状态，若从超声波传感器16向配管内发射基本频率fo的超声波脉冲，该超声波脉冲遇到一同分布在测定线ML上的被测定流体22中的浮游粒子等的反射体进而反射，并如图7(B)所示，变成超声波回波a进而被超声波传感器16所接收。

此外，在图7(B)中，符号b是在超声波脉冲发射一侧的配管21的管壁所反射的多重反射回波，符号c是在相反一侧的配管21的管壁所反射的多重反射回波。由超声波传感器16发出的超声波脉冲的发送周期如图所示(1/F_rpf)。

若对通过超声波传感器16接收的回波信号a进行滤波处理，并利用多普勒频移法沿着测定线ML测定流速分布，则其成如图7(C)所示的形式。该流速分布被通过UVP装置10的流速分布测定电路12进行测定，并通过计算机31在显示装置32中显示。

如上所述，多普勒频移法是应用下一原理的一种方法，即、如果向在配管21内部流动的被测定流体22中发出超声波脉冲，则该超声波脉冲通过混杂或一同分布在流体22内的反射体反射，从而成为超声波回波，且该超声波回波的频率仅进行同流速成比例的大小的频率变换。

此外，通过流速分布测定电路12所测定的被测定流体22的流速分布信号被发送至计算机31，并通过对流速分布信号在配管21的半径方向进行积分，可以利用时间相关求出被测定流体22的流量。该流体22在时间t内的流量m(t)可以用公式1表示。

m(t)＝ρ∫v(x·t)·dA        (公式1)

其中ρ：被测定流体的密度

        v(x·t)：时间t内的速度成分(x方向)

        A：配管的截面面积

上述流量m(t)可以换成公式2。

m(t)＝ρ∫∫vx(r·θ·t)·r·dr·dθ  (公式2)

其中，vx(r·θ·t)：在时间t内的从配管横截面上中心处的距离r、角度θ的管轴方向的速度成分

上述现有的多普勒超声波流量计中，为了无论在被测定流体22的流量处于稳定状态还是非稳定状态，高精确度的进行测定，需要高精度地检测出配管21内部的被测定流体22的流速分布。

由前述的测定原理可知，为了将通过对被测定流体22中的反射体反射产生的超声波回波进行信号处理并进行运算而获得被测定流体22的流速分布，需要在该超声波回波中仅包含目标声信号，并需要消除声电噪音。

作为影响该超声波回波的声音噪音，虽然有由于声阻抗不同的介质之间的反射或散射等而产生的噪音，但除此之外也有在配管材料等的固体中产生的纵波和横波。

通常在金属等固体中存在纵波和横波两种声波，纵波具有与疏密波的波动传播方向相同方向的位移，而横波具有与剪切波的波动传播方向正交方向的位移。

此处，作为参考文献1，如《电声工程概论》((株式会社)昭晃堂出版(247～251页))中所记载的内容，在声波从流体斜射入固体的情况下，在固体中除了纵波还产生横波。此外，众所周知，在声波从固体向固体传播时，在透过及反射两者中产生纵波和横波。

下面对固体中纵波和横波对超声波回波的影响进行说明。

如图8所示，在声波从介质1向介质2传播的情况下，介质1、介质2中声波传播角度θ_in(两介质的界面处的入射角)、θ_out(两介质的界面处的折射角或出射角)的关系如公式3所示。

$\frac{\sin {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{in}}}{c_1}=\frac{\sin {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{out}}}{c_2}$ (公式3)

c₁：介质1中的声速

c₂：介质2中的声速

θ_in：介质1中的角度(入射角)

θ_out：介质2中的角度(折射角)

此外还有临界角，其在声波从介质1向介质2发射时，在介质2中的声速c₂比介质1中的声速c₁大(c₁＜c₂)的情况下，声波在两个介质的界面发生全反射。该临界角θ_c用公式4表示。

${\mathrm{\θ}}_c={\sin }^{-1}\left(\frac{c_1}{c_2}\right)$ (公式4)

(c₁＜c₂)

c₁：介质1中的声速

c₂：介质2中的声速

下面根据以下的参考文献2、3，对利用图6所示的目前技术的多普勒超声波流量计中超声波传感器16的倾斜角(向配管21发射超声波的入射角)进行说明。

参考文献2：《使用超声波流速分布测定(UVP)的流量测定设备的开发(6)NIST(美国)校准流量测定用回路进行测定—试验结果和精确度检验》(原子力学协会  1999年秋季大会H13)

参考文献3：“Development of a novel flow metering system usingultrasonic velocity profile measurement”(Experiments in Fluids，32，2002，153-160)

参考文献2是在不锈钢配管的外壁设置多普勒超声波流量计而进行测定的所谓钳型流量计的例子，超声波传感器的倾斜角是10度或者5度。

而在参考文献3中记述，虽然以1MHz的频率驱动的超声波传感器以对于配管成5度倾斜角的方式设置，且对于以4MHz的频率驱动的超声波传感器，它以对应配管成0～20度倾斜角的方式设置，但是超声波传感器和配管之间夹着厚度为2mm的丙烯作为楔子而夹持。

如果图示相当于参考文献3中所记载的测定条件的构造，则如图9所示。

在图9中，以丙烯为材料的楔子42上固定着超声波传感器41。其中，该超声波传感器41按照与配管43的纵向正交的方向成倾斜角θ_in的方式而设置。换言之，超声波从楔子42向配管43的入射角为θ_in。

根据参考文献2、3，图9所示的被测定流体44是水，且配管43是不锈钢制造。此外，水中的声速约为1500m/s，不锈钢内纵波的声速约为5750m/s，横波的声速约为3206m/s。而丙烯制的楔子42中纵波的声速约为2730m/s。

如果根据前述公式4计算纵波和横波的临界角θ_c，则楔子42和配管43的界面中纵波的临界角为28.3度，横波的临界角为58.4度。

例如，如果将声波从倾斜角(入射角)θ_in为20度的超声波传感器41发出，则在作为固体的楔子42和配管43的界面产生纵波和横波，但是由于上述界面中入射角θ_in小于等于纵波及横波两者的临界角，因此，纵波和横波这两种声波在配管43中传播。

此外，由于在配管43中传播的纵波、横波分别折射而入射水中，因此，产生两条测定线ML。

另外，在图9所示的配管43内，纵波的折射角(出射角)θ_pl为46.1度，而横波的折射角θ_ps为23.7度。

当声波从配管43入射水中时，声波被变换为纵波，它在水中的折射角θ_fl为10.84度。关于这样的声波从金属射入水中之时的声波透过率，参照以下的参考文献4。

参考文献4：“超声波手册”超声波手册编辑委员会丸善株式会社

参考文献4中所记载的例子是在图8中介质1为铝，介质2为水的情况。

此外，图10是该参考文献4中所记载的示意图，它表示当横波入射相当于介质1的铝板和相当于介质2的水的界面之时的、入射角和能量反射系数(反射率)、能量透过系数(透过率)之间的关系。SV波为横波，而L波为纵波。根据该图10可知，即使横波的入射角超过28度也不会产生全反射，因而纵波可以透过。

而且，图11表示纵波入射铝板和水的界面之时的，入射角和反射率及透过率之间的关系，由图11可知，只有纵波透过。

下面，图12是用于说明图9的构造中超声波回波的特性的示意图。

来自水中的反射体的超声波回波，经过与从配管43侧入射水中之时相同的路线，从水中返回超声波传感器41。由于从水中入射至铝制的配管43时的超声波回波的入射角θ_f为10.84度，因此，由后述的图2可知，产生纵波和横波两种波。

此外，如图12所示，由于当超声波回波从水中入射配管43之时，产生纵波、横波的两条测定线，因此，在配管43内存在四个超声波回波。而且，在超声波回波从配管43入射楔子42的情况下，虽然根据公式3声波发生折射，但是由于楔子42的材质的声波比配管43的材质的声速慢，因此，不存在临界角，从而不会发生全反射，四个超声波回波在楔子42内部向超声波传感器41行进。

因此，在楔子42内部传播的四个超声波回波，根据超声波传感器41的传播路线的声速，以一定的时间差入射超声波传感器41。

此外，在图12中，θ_pl是被测定流体(水)44和配管43的界面中纵波的折射角、θ_ps是横波的折射角、θ_wl是配管43和楔子42的界面中纵波的折射角、θ_ws是横波的折射角。

通过超声波传感器41接收的超声波回波的时间轴，相当于配管43内的直径方向的位置。此外，在配管43内，纵波和横波有声速差。

因此，通过超声波传感器41在某一时刻接收的超声波回波，成为合成了图13中通过配管43中的横波所测定的流体44的A点流速、和通过配管43中的纵波所测定的流体44的A’点(同所述A点在配管43的直径方向上不同的位置)流速后的回波。

换言之，如图14概念性所示，从通过超声波传感器41在某一时刻接收的超声波回波求出的流速，实际上是在不同的位置A点和A’点的流速的合成，因此无法测定配管43内部的流体44的正确流速分布甚至流量。

如上所述，在测定配管内部的流速分布而求出流量的多普勒超声波流量计中，由于从超声波传感器发出的声波在配管内产生纵波与横波，两条测定线入射被测定流体，而通过二者从各自的反射体所反射的超声波回波被接收，因此，有流速分布变得不准确，且对测定精度产生坏的影响的问题。

发明内容

于是本发明的目的在于提供一种钳型多普勒超声波流速分布计，其在配管等管体中传播的纵波与横波两条测定线所产生的超声波回波中，除去基于纵波的超声波回波，从而能够对流速分布和流量进行更为准确的测定。

专利文献1：日本特开2000-97742号公报(图1、图2)

为了解决上述课题，本发明第一方面提供一种钳型多普勒超声波流速分布计，它从设置在管体外侧的超声波传感器向管体内部的被测定流体发射超声波，利用存在于被测定流体中的反射体所反射的超声波的频率根据多普勒效应而发生变化的原理，对被测定流体的流速分布进行测定。在产生纵波超声波的超声波传感器的声波发生源与管体之间有声波传播性的楔子的钳型多普勒超声波流速分布计中，

当在管体中传播的超声波的纵波及横波的声速大于等于楔子中纵波的声速时，超声波从楔子入射管体的入射角大于等于由楔子中纵波的声速和管体中纵波的声速所决定的纵波的临界角，且小于等于由楔子中纵波的声速和管体中横波的声速所决定的横波的临界角，以此方式使声波发生源倾斜而固定在楔子上。

本发明第二方面提供一种钳型多普勒超声波流速分布计，它在管体中传播的超声波的纵波及横波的声速大于等于被测定流体中的声速时，使从管体入射被测定流体的超声波入射角大于等于由被测定流体中的声速和管体中纵波的声速所决定的纵波的临界角，且小于等于由被测定流体中的声速和管体中横波的声速所决定的横波的临界角，以此方式使声波发生源倾斜而固定在楔子上。

此外，本发明第三方面至本发明第六方面可以在前述楔子及管体中使用具有声波传播性的树脂或金属。

作为楔子所使用的树脂，例如是丙烯树脂、环氧树脂、聚氯乙烯树脂、聚苯硫醚(PPS)树脂等，而作为楔子所使用的金属是铁、钢、铸铁、不锈钢、铜、铅、铝、黄铜等。

此外作为管体所使用的金属是铁、钢、球墨铸铁、铸铁、不锈钢、铜、铅、铝、黄铜等，而作为管体所使用的树脂是聚氯乙烯树脂、丙烯树脂、FRP、聚乙烯树脂、特氟隆(注册商标)、焦油环氧树脂、砂浆等。

发明效果

根据本发明第一方面，可以消除由超声波传感器发出后从楔子在管体中传播的超声波的纵波成分，在被测定流体中仅存在沿着由管体中的横波产生的一条测定线的超声波。于是，被测定流体中的反射体所反射的超声波回波也仅成为管体中横波所产生的超声波回波，纵波所产生的超声波回波不会被超声波传感器接收，从而减少噪音。

此外，根据本发明第二方面，可以消除从被测定流体在管体中传播的超声波回波的纵波成分，仅超声波回波的横波被超声波传感器所接收，因此，与本发明第一方面相同，使噪音减少。

所以，在任何一项发明中，不仅可以提高流速分布的测定精度，还可以高精度地算出流量。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式主要部分的构造图。

图2是参考资料5中所记载的，从水中向配管的入射角与配管中纵波、横波的能量透过系数之间关系的特征图。

图3是超声波振动子的倾斜角为15度时，在配管的直径方向位置流速的测定例子。

图4超声波振动子的倾斜角为45度时，配管的直径方向位置流速的测定例子。

图5比较根据本发明的第1实施方式与传统技术的流量输出的测定误差的示意图。

图6传统技术的构造图。

图7多普勒超声波流量计的操作原理的说明图。

图8声波在不同的介质之间传播状态的示意图。

图9参考文献2、3中所记载的测定条件的说明图。

图10参考文献4中所记载的入射角与透过率及反射率之间的关系示意图。

图11参考文献4中所记载的入射角与透过率及反射率之间的关系示意图。

图12图9中超声波回波的运作说明图。

图13图9的扩大图。

图14说明本发明的课题的流速分布的说明图。

符号说明：51超声波振子(声波发生源)；52楔子；52a斜面；53配管；54被测定流体。

具体实施方式

下面参照附图，对本发明的实施方式进行说明。

首先，图1是第1实施方式的主要部分的构造图。该构造实际上与图9、图12、图13等所示的构造相同，但是为了方便起见而改变参照符号。

在图1中，51是作为超声波传感器的声波发生源的超声波振子，它由PZT(锆钛酸铅)等压电材料构成，并兼作超声波的收发器。52是丙烯树脂、环氧树脂、聚氯乙烯树脂、聚苯硫醚(PPS)树脂等具有声波传播性的树脂材料构成的楔子，在形成于其上端部的斜面52a上，用环氧类粘合剂固定着超声波振动子51。此处，前述斜面52a以如下方式倾斜，即其与配管53的纵向正交方向的超声波振子51的倾斜角(楔子52和配管53的界面内的超声波脉冲的入射角)为θ_in。此外，54是被测定流体。

在图1的构造中，假定配管53内的声速比楔子52内的声速快，且楔子52的材质例如为丙烯树脂，配管53的材质为铝，以此情况进行说明。此外，假定被测定流体54为水。

附带说明，丙烯树脂内的声速约为2730m/s，铝中纵波的声速约为6420m/s，横波的声速约为3040m/s，水中的声速约为1500m/s。

此处，作为前述配管53的材质，除了使用铝之外，还可以使用铁、钢、球墨铸铁、不锈钢、铜、铅、黄铜等具有声波传播性的金属材料。

在图1中，在超声波脉冲从楔子52向配管53入射时和超声波回波从被测定流体54向配管53入射时存在临界角。

而且，由众所周知的斯涅耳定律可知，各个材质中的角度存在公式5的关系。

【公式5】

$\frac{\sin {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{in}}}{c_w}=\frac{\sin {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{pl}}}{c_{\mathrm{pl}}}=\frac{\sin {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{ps}}}{c_{\mathrm{ps}}}=\frac{\sin {\mathrm{\θ}}_f}{c_f}$

c_w：楔子52中的声速

c_pl：配管53中纵波的声速

c_ps：配管53中横波的声速

c_f：流体54中的声速

θ_in：楔子52中声波的倾斜角(向配管53的入射角)

θ_pl：配管53中纵波的角度(折射角)

θ_ps：配管53中横波的角度(折射角)

θ_f：流体54中的入射角θ

关于各个构件的材质，在如前所述楔子52为丙烯树脂、配管53为铝、被测定流体54为水的情况下，超声波从楔子52向配管53入射时的纵波的临界角为25.2度，横波的临界角为63.9度。于是，如果使超声波振子51的倾斜角θ_in(楔子52和配管53的界面内的入射角)处于上述各个临界角的范围之内，即25.2度≤θ_in≤63.9度，则纵波在楔子52和配管53的界面发生全反射，因此在配管53内只有横波传播。

因此，只有配管53内的横波所产生的沿着一条测定线的超声波入射水中，来自水中的反射体的超声波回波也仅通过横波产生。换言之，由于纵波引起的超声波回波无法被超声波振子51所接收，且包含在将要测定的流速中的噪音减少。因此，不仅流速分布的测定精度得以提高，而且可以对流量进行高精度的运算。

其次，在图1的构造中，以楔子52内的声波的入射角θ_in为45度的具体例子进行说明。

在声波从楔子52向铝制的配管53中传播的情况下，由于上述入射角θ_in超过25.2度的纵波临界角，因此，纵波在楔子52和配管53的界面被全反射，并不在配管53内传播。而横波在配管53中以折射角51.9度进行传播。

再次，在声波从配管53向作为流体54的水入射的情况下，如前所述，由于横波在水中仅成为纵波，因此，纵波沿着向水中的折射角(图1中θ_fs)为22.8度的一条测定线进行传播。

而且，对于由纵波引起的来自反射体的超声波回波，它也以入射角22.8度向配管53入射。

此外，对于从水中向铝制的配管入射，有图2所示的数据，该图被记载在参考文献5中。

参考文献5：“Accoustic Wave(声波)”(Cordon S.Kino)

该图2表示从水中向配管的入射角和配管中纵波、横波的能量透过系数(透过率)之间的关系。

根据图2，由于向配管53的入射角为22.8度、大于等于纵波的临界角，因此，纵波在水和配管53的界面发生全反射。即纵波不在配管53中传播。于是，配管53中的测定线是因横波产生的超声波回波的一条，由于超声波子51仅接收该横波的超声波回波，因此，可以减少现有方式的纵波引起的噪音。

如上所述，以对超声波振动子51的倾斜角(向配管53的入射角)进行改善而除了配管53内的纵波，与现有技术相比可以改善流速分布的测定精度。

在此，图3、图4是在超声波振子51的倾斜角为15度的情况(图3)和45度的情况下(图4)，对配管53的直径方向位置的流速的测定例。

通过使超声波振动子51的倾斜角成为大于等于超声波从楔子52入射至配管53时的纵波的临界角(25.2度)且小于等于横波的临界角(63.9度)的45度，如图4所示，可以根据直径方向位置获得流速连续变换的准确的测定数值。

而图3所示的倾斜角为15度的情况下，由于在配管53中存在纵波、横波，其超声波回波被超声波振子51所接收，因此，它包含很多噪音，流速分布的测定数值也不稳定，从而导致测定精度降低。

与上述相同，图5是比较根据本实施方式使超声波振子51的倾斜角为45度时和按照传统方式使其角度为15度时的、通过流速分布而测定电磁流量计的流量输出时的测定误差的示意图。

从该图也可知，根据本实施方式，与目前方式相比，测定误差有了大幅度地改善。

此外，作为本发明的第2实施方式，仅除去从被测定流体54中的反射体进行反射而在配管53内传播的超声波回波的纵波成分。

例如，被测定流体54为水的情况下，通过水中的反射体反射而入射铝制的配管53的超声波回波中，如果使水中的声波为1500m/s，则纵波的临界角为13.5度，横波的临界角为29.6度。

因此，通过使声波从配管53入射水中的入射角大于等于13.5度且小于等于29.6度，于是当超声波回波从水入中入射配管53内之时，由于在配管53中只有横波成分透过，而纵波成分被除去，因此，减少纵波所产生的噪音。

于是，由于在超声波振子51仅接收配管53中的横波的超声波回波，因此，配管53中的纵波所产生的噪音被减少，这样不仅可以高精度地测定流速分布，同时还可以提高流量测定精度。

此外，作为楔子，也可以使用铁、钢、铸铁、不锈钢、铜、铅、铝、黄铜等具有声波传播性的金属，而作为配管也可以使用聚氯乙烯树脂、丙烯树脂、FRP、聚乙烯树脂、特氟隆(注册商标)、焦油环氧树脂、砂浆等具有声波传播性的树脂。

Claims (6)

1.一种钳型多普勒超声波流速分布计，它从设置在管体外侧的超声波传感器向管体内部的被测定流体发射超声波，并利用存在于被测定流体中的反射体所反射的超声波的频率根据多普勒效应而发生变化的原理，对被测定流体的流速分布进行测定，而这种钳型多普勒超声波流速分布计使具有声波传播性的楔子介于产生纵波超声波的超声波传感器的声波发生源和所述管体之间，其特征在于，

当在所述管体中传播的超声波的纵波及横波的声速大于等于所述楔子中纵波的声速时，使超声波从楔子入射管体的入射角大于等于由楔子中纵波的声速和管体中纵波的声速所决定的纵波的临界角，且小于等于由楔子中纵波的声速与管体中横波的声速所决定的横波的临界角，以此方式使所述声波发生源倾斜而固定在楔子上。

2.一种钳型多普勒超声波流速分布计，它从设置在管体外侧的超声波传感器向管体内部的被测定流体发射超声波，并利用存在于被测定流体中的反射体所反射的超声波的频率根据多普勒效应而发生变化的原理，对被测定流体的流速分布进行测定，这种钳型多普勒超声波流速分布计，使具有声波传播性的楔子介于产生纵波超声波的超声波传感器的声波发生源和所述管体之间，其特征在于，

当在所述管体中传播的超声波的纵波及横波的声速大于等于被测定流体中的声速时，使超声波从管体入射被测定流体的入射角大于等于由被测定流体中的声速和管体中纵波的声速所决定的纵波的临界角，且小于等于由被测定流体中的声速与管体中横波的声速所决定的横波的临界角，以此方式使所述声波发生源倾斜而固定在楔子上。

3.如权利要求1或权利要求2所述的钳型多普勒超声波流速分布计，其特征在于，

所述楔子是由丙烯树脂、环氧树脂、聚氯乙烯树脂、聚苯硫醚(PPS)树脂等具有声波传播性的树脂制成。

4.如权利要求1至权利要求3中任何一项所述的钳型多普勒超声波流速分布计，其特征在于，

所述管体由铁、钢、球墨铸铁、铸铁、不锈钢、铜、铅、铝、黄铜等具有声波传播性的金属制成。

5.如权利要求1～权利要求3中任一项所述的钳型多普勒超声波流速分布计，其特征在于，

所述管体由聚氯乙烯树脂、丙烯树脂、FRP、聚乙烯树脂、聚四氟乙烯、焦油环氧树脂、砂浆等具有声波传播性的树脂制成。

6.如权利要求1、2、4或者5中任一项所述的钳型多普勒超声波流速分布计，其特征在于，

所述楔子是由铁、钢、铸铁、不锈钢、铜、铅、铝、黄铜等具有声波传播性的金属制成。

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