JP4775006B2 - 超音波送受波器および超音波流量計 - Google Patents
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Description
る方向識別手段を備えたため、超音波送受波器の指向性を所定の方向に制御することが容易となり、送受信感度の低下を防止することができ、測定精度の低下を防ぐことが可能となる。
図1は本発明の第1の実施の形態における超音波送受波器を用いた超音波流量計の概略構成図である。図1において、8は被測定流体が流れる流量測定部、9、10は流量測定部8の流れの方向に対し斜めに対向して配置された超音波送受波器、11は超音波送受波器9、10の使用周波数を発信する発振回路、12は発振回路11に接続され超音波送受波器9、10を駆動する駆動回路、13は送受信する超音波送受波器を切り替える切替回路、14は超音波パルスを検知する受信検知回路、15は超音波パルスの伝搬時間を計測するタイマ、16はタイマ15の出力より流量を演算する演算部、17は駆動回路12とタイマ15に制御信号を出力する制御部である。
t1=L/(C+Vcosθ) (1)
t2=L/(CーVcosθ) (2)
で示される。(1)(2)式より音速Cを消去して、流速Vを求めると
V=L/2cosθ(1/t1−1/t2) (3)
が得られる。L、θは既知であるのでt1とt2を測定すれば流速Vが求められる。この流速Vと流量測定部8の面積をS、補正係数をKとすれば、流量Qは
Q=KSV (4)
で演算できる。
、図2から図5を用いて説明する。
Rは指向性関数、kは波数、a=L/2またはa=W/2
(5)式のように、指向性関数Rは圧電体21の長さLや幅Wによって決定される。この超音波送受波器9はL>Wとなっているので、長さLの指向性は鋭く、幅Wの指向性は広くなり、楕円形のような指向性となることが推定できる。このように、圧電体21を配置する方向により超音波送受波器9の指向性はほぼ推定可能となる。
を備える必要はない。
図6は実施の形態2の端子板側から見た超音波送受波器の外観図である。8は流量測定部、8aは流量測定部8の天面、8bは流量測定部8の底面、19は端子板、21aは封止された圧電体21の電極面、22と23は端子板19に備えた外部電極端子で、以上は図5の構成と同様なものである。図5の構成と異なるのは、端子板19に3つめの外部電極端子25を設けた点である。
図7は実施の形態3の端子板側から見た超音波送受波器の外観図である。8は流量測定部、8aは流量測定部8の天面、8bは流量測定部8の底面、19は端子板、21aは封止された圧電体21の電極面、22と23は端子板19に備えた外部電極端子で、以上は図5の構成と同様なものである。図5の構成と異なるのは、端子板19に方向識別手段として方向指示線26を設けた点である。
9 超音波送受波器
10 超音波送受波器
12 駆動回路
14 受信検知回路
15 タイマ
16 演算部
17 制御部
18 ケース
18a 天部
18b フランジ部
19 端子板
20 整合層
21 圧電体
22 外部電極端子
23 外部電極端子
25 外部電極端子
26 方向指示線
Claims (5)
- 超音波の指向性に異方性を有し、天部と側壁部とフランジ部を有する有天筒状のケースと、前記天部の内壁面に接続された圧電体と、前記圧電体を前記ケース内に封止するように前記フランジ部に接続された端子板と、超音波送受波器の外観から前記指向性情報を推定可能とする方向識別手段とを備えた超音波送受波器であって、
前記方向識別手段は前記端子板に設けた複数の外部電極端子の中の所定の2本を結んでできる直線とし、前記方向識別手段が示す方向と超音波送受波器の指向性が所定の角度となるように設定する超音波送受波器。 - 端子板に3本以上の外部電極端子を設ける場合であって、方向識別手段に用いる2本の外部電極端子は他の外部電極端子と異なる形状を備えた請求項1記載の超音波送受波器。
- 圧電体の形状が超音波送受波器の指向性に異方性を与える請求項1または2に記載の超音波送受波器。
- ケースの天部の外壁面に整合層を備えた請求項1〜3のいずれか1項記載の超音波送受波器。
- 被測定流体が流れる流量測定部と、この流量測定部に設けられ超音波を送受信する請求項1〜4のいずれか1項記載の一対の超音波送受波器と、一方の前記超音波送受波器を駆動する駆動回路と、他方の前記超音波送受波器に接続され超音波パルスを検知する受信検知回路と、前記超音波パルスの伝搬時間を測定するタイマと、前記駆動回路と前記タイマを制御する制御部と、前記タイマの出力より流量を演算によって求める演算部とを備えた超音波流量計であって、前記超音波流量計では前記超音波送受波器の前記端子板の外側表面のみ観測可能な特徴を有し、前記超音波送受波器の取付角度は一方の超音波送受波器の方向識別手段が示す方向と他方の超音波送受波器の方向識別手段が示す方向が所定の角度となるように設定した超音波流量計。
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