JP6454982B2

JP6454982B2 - Ultrasonic flow meter

Info

Publication number: JP6454982B2
Application number: JP2014105929A
Authority: JP
Inventors: 悠一林; 来伊藤
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2014-05-22
Filing date: 2014-05-22
Publication date: 2019-01-23
Anticipated expiration: 2034-05-22
Also published as: JP2015222186A

Description

本発明は、トランスデューサを用いて管路内部を流れる流体の流量を測定する超音波流量計に関する。 The present invention relates to an ultrasonic flowmeter that measures a flow rate of a fluid flowing inside a pipe line using a transducer.

従来から、超音波が物質を透過して伝搬する性質を利用して、流体が流れる配管の外側や内側から超音波を出力（入射）し、かかる流体の流速および流量を測定する超音波流量計が知られている。超音波流量計の原理としては、伝搬時間差法、ドップラ法および反射相関法等さまざまな方法を用いたものがある。 Conventionally, an ultrasonic flowmeter that measures the flow rate and flow rate of fluid by outputting (injecting) the ultrasonic wave from the outside or inside of the pipe through which the fluid flows, utilizing the property of ultrasonic waves propagating through the substance. It has been known. As the principle of the ultrasonic flowmeter, there are those using various methods such as a propagation time difference method, a Doppler method, and a reflection correlation method.

上記の超音波流量計としては、例えば特許文献１の超音波流量計を挙げることができる。特許文献１の超音波流量計では、配管の上流側および下流側に一対の送受信超音波振動子（以下、トランスデューサと称する）を配置している。かかる超音波流量計では、上流側から下流側に向かう超音波の伝播時間、および下流側から上流側へ向かう超音波の伝搬時間の時間差を求めることにより、伝搬時間差法を利用して配管中を流れる流体の流速ひいては流量を算出することができる。また特許文献１の超音波流量計では、一方のトランスデューサから入射した超音波が、配管内を流れる流体に含まれる超音波反射体に反射した反射波を他方のトランスデューサで受信することにより、反射相関法およびドップラ法による流体の流速および流量を算出することも可能である。 As said ultrasonic flow meter, the ultrasonic flow meter of patent document 1 can be mentioned, for example. In the ultrasonic flowmeter of Patent Document 1, a pair of transmission / reception ultrasonic transducers (hereinafter referred to as transducers) are arranged on the upstream side and the downstream side of a pipe. In such an ultrasonic flow meter, the time difference between the propagation time of the ultrasonic wave from the upstream side to the downstream side and the propagation time of the ultrasonic wave from the downstream side to the upstream side is obtained by using the propagation time difference method. The flow velocity of the flowing fluid and the flow rate can be calculated. Further, in the ultrasonic flowmeter of Patent Document 1, the ultrasonic wave incident from one transducer receives the reflected wave reflected by the ultrasonic reflector included in the fluid flowing in the pipe by the other transducer, thereby reflecting the correlation. It is also possible to calculate the flow velocity and flow rate of the fluid by the method and the Doppler method.

特開２０１０−１０１７６７号公報JP 2010-101767 A

上記特許文献１の超音波流量計によれば、測定対象に応じて伝搬時間差法と反射相関法およびドップラ法を使い分けることにより、より正確な流量測定が可能となる。しかしながら、特許文献１のように２つのトランスデューサを用いる場合、上流側用トランスデューサと下流側用トランスデューサを逆に配置してしまうということが起こりうる。 According to the ultrasonic flowmeter of the above-mentioned patent document 1, more accurate flow measurement can be performed by properly using the propagation time difference method, the reflection correlation method, and the Doppler method according to the measurement target. However, when two transducers are used as in Patent Document 1, it may happen that the upstream transducer and the downstream transducer are arranged in reverse.

例えば伝搬時間差法では、下記の式１によって伝搬時間差を算出し、算出した伝搬時間差を用いて式２により流体の流速を求め、求めた流速に配管の断面積を乗算することにより流量を求める。なお、Δｔは伝搬時間差であり、ｔｕは上流から下流へ向かう超音波の伝搬時間であり、ｔｄは下流から上流へ向かう超音波の伝搬時間である。またＣは流体中の音速、Ｌは配管内の超音波伝搬経路、θは配管内の超音波の進行方向と流れの軸方向との成す角度（＜９０°）である。
Δｔ＝ｔｕ−ｔｄ …式１
Ｖ＝（Ｃ^２／２Ｌｃｏｓθ）・Δｔ …式２ For example, in the propagation time difference method, the propagation time difference is calculated by the following equation 1, the flow velocity of the fluid is obtained by equation 2 using the calculated propagation time difference, and the flow rate is obtained by multiplying the obtained flow velocity by the sectional area of the pipe. Note that Δt is the propagation time difference, tu is the propagation time of the ultrasonic wave from upstream to downstream, and td is the propagation time of the ultrasonic wave from downstream to upstream. C is the speed of sound in the fluid, L is the ultrasonic wave propagation path in the pipe, and θ is the angle (<90 °) between the traveling direction of the ultrasonic wave in the pipe and the axial direction of the flow.
Δt = tu−td Equation 1
V = (C ² / 2L cos θ) · Δt Equation 2

上記式１および式２からわかるように、上流側用トランスデューサと下流側用トランスデューサが逆に配置されると、伝搬時間差Δｔの正負が逆になってしまうため、流速Ｖの符号も当然にして逆となる。すると、流体が上流側から下流側に向かって流れているのか、または下流側から上流側へ向かう逆流が生じているのかを判断することができなくなってしまう。このため、上流側用トランスデューサと下流側用トランスデューサが逆に配置された場合には正確な測定を行うことができず、トランスデューサを設置し直す必要がある。 As can be seen from Equation 1 and Equation 2 above, if the upstream transducer and the downstream transducer are disposed in reverse, the sign of the flow velocity V is naturally reversed because the propagation time difference Δt is reversed. It becomes. Then, it becomes impossible to determine whether the fluid is flowing from the upstream side toward the downstream side or whether there is a backflow from the downstream side toward the upstream side. For this reason, when the upstream transducer and the downstream transducer are arranged in reverse, accurate measurement cannot be performed, and the transducer needs to be re-installed.

しかしながら、設置時において上流側用トランスデューサおよび下流側用トランスデューサの位置は一意に決められるものではなく、作業員が超音波信号をモニタしながら、トランスデューサ間をｍｍ単位で調整しなくてはならない。このため、トランスデューサを設置し直す際には煩雑な手間と時間を要し、作業効率の低下を招いてしまう。特に、トランスデューサ、およびそれを配管に固定するための固定具が一体となったタイプの超音波流量計であると、設置し直しの作業により多くの手間および時間がかかるため、作業効率は更に低下してしまう。 However, the positions of the upstream transducer and the downstream transducer are not uniquely determined at the time of installation, and an operator must adjust the distance between the transducers in mm while monitoring the ultrasonic signal. For this reason, when the transducer is re-installed, complicated labor and time are required, leading to a reduction in work efficiency. In particular, in the case of an ultrasonic flow meter of a type in which a transducer and a fixture for fixing it to a pipe are integrated, the work of re-installation requires more labor and time, so the work efficiency is further reduced. Resulting in.

トランスデューサを設置し直す際の手間および時間を低減する手段としては、例えばトランスデューサと変換器（演算部）とを接続するケーブルとを別体、すなわち脱着可能とすることが考えられる。しかし、そのためにはトランスデューサの接続口に専用の接続プラグを設けなくてはならないため、装置コストの増大を招いてしまう。またこのような構成であっても、上流側と下流側とのケーブルの交換が必要となるため、低減されたとは言え、やはり手間や時間がかかることには変わりない。 As a means for reducing labor and time when the transducer is re-installed, for example, it is conceivable that the cable connecting the transducer and the converter (calculation unit) can be separated, that is, detachable. However, for that purpose, a dedicated connection plug must be provided at the connection port of the transducer, which increases the cost of the apparatus. Even in such a configuration, since it is necessary to exchange the cable between the upstream side and the downstream side, it is still reduced in time and effort even though it is reduced.

本発明は、このような課題に鑑み、上流側用および下流側用トランスデューサを逆に設置してしまった場合であっても、装置コストの増大を招かず且つ設置し直す際の手間および時間を要することなく測定を良好に行うことが可能な超音波流量計を提供することを目的としている。 In view of such a problem, the present invention does not increase the cost of the apparatus and save time and time for re-installation even when the upstream-side and downstream-side transducers are installed in reverse. An object of the present invention is to provide an ultrasonic flowmeter that can perform measurement satisfactorily.

上記課題を解決するために、本発明にかかる超音波流量計の代表的な構成は、少なくとも一対となる上流側用トランスデューサと下流側用トランスデューサを用いて管路内部を流れる流体の流量を測定する超音波流量計であって、当該超音波流量計の動作を制御する制御部と、超音波を出力するための信号を送信する超音波送信部と、受信した信号を増幅してＡ／Ｄ変換する超音波受信部と、超音波送信部および超音波受信部と、上流側用トランスデューサおよび下流側用トランスデューサとの接続を切り換える切換部と、を備え、制御部は、通常モードでは時間をおいて出力した超音波の反射信号の相関をとって移動量を求め、さらに上下逆転モードを設定可能であって、上下逆転モードにおいては、切換部における上流側用トランスデューサと下流側用トランスデューサの接続を逆転させることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a typical configuration of an ultrasonic flowmeter according to the present invention measures the flow rate of a fluid flowing in a pipe using at least a pair of upstream-side transducer and downstream-side transducer. An ultrasonic flow meter, a control unit for controlling the operation of the ultrasonic flow meter, an ultrasonic transmission unit for transmitting a signal for outputting an ultrasonic wave, and A / D conversion by amplifying the received signal An ultrasonic receiving unit, an ultrasonic transmitting unit and an ultrasonic receiving unit, and a switching unit that switches connection between the upstream transducer and the downstream transducer, and the control unit waits in the normal mode. determine the amount of movement taking the correlation of the output ultrasound reflected signals, a further capable of setting a vertical reversal mode, the upside-down mode, trans du for the upstream side in the switching unit Characterized in that to reverse the connections of Sa and downstream transducers.

上記構成によれば、上下逆転モードにおいて上流側用トランスデューサおよび下流側用トランスデューサの切換を逆転させることができる。これにより、上流側用トランスデューサおよび下流側用トランスデューサを逆に設置してしまった際に、上流側に配置された下流側用トランスデューサを上流側用トランスデューサとして、下流側に配置された上流側用トランスデューサを下流側用トランスデューサとして機能させることができる。 According to the above configuration, the switching between the upstream transducer and the downstream transducer can be reversed in the up / down reversal mode. As a result, when the upstream transducer and the downstream transducer are installed in reverse, the downstream transducer disposed upstream is used as the upstream transducer, and the upstream transducer disposed downstream. Can function as a downstream transducer.

このとき、超音波流量計の動作モードを上下逆転モードにする処理だけでよいことから、装置への新たな部品の追加や、トランスデューサを設置し直す作業が不要である。したがって、上流側用および下流側用トランスデューサを逆に設置してしまった場合であっても、装置コストの増大を招かず且つ設置し直す際の手間および時間を要することなく測定を良好に行うことが可能となる。 At this time, it is only necessary to set the operation mode of the ultrasonic flowmeter to the upside down mode, so that it is not necessary to add a new part to the apparatus or to re-install the transducer. Therefore, even if the upstream and downstream transducers are installed in reverse, the measurement can be carried out satisfactorily without increasing the cost of the apparatus and without requiring time and effort for re-installation. Is possible.

上記課題を解決するために、本発明にかかる超音波流量計の他の構成は、上流側または下流側に超音波の出力方向を傾けて設置されるトランスデューサを用いて管路内部を流れる流体の流量を測定する超音波流量計であって、当該超音波流量計の動作を制御する制御部と、超音波を出力するための信号を送信する超音波送信部と、受信した信号を増幅してＡ／Ｄ変換する超音波受信部と、を備え、さらに上下逆転モードを設定可能であって、上下逆転モードにおいては、測定された流速の符号を反転することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, another configuration of the ultrasonic flowmeter according to the present invention is that the flow of fluid flowing through the inside of a pipeline using a transducer installed with the output direction of the ultrasonic wave inclined upstream or downstream. An ultrasonic flow meter for measuring a flow rate, a control unit for controlling the operation of the ultrasonic flow meter, an ultrasonic transmission unit for transmitting a signal for outputting ultrasonic waves, and amplifying the received signal An ultrasonic receiving unit that performs A / D conversion, and can further set the up / down inversion mode. In the up / down inversion mode, the sign of the measured flow velocity is inverted.

このように、測定された流速の符号を反転させることによっても、上流側用および下流側用トランスデューサを逆に設置してしまった際の流速を正しい値に補正することができる。したがって、上述した超音波流量計と同様の効果を得ることが可能である。 Thus, by inverting the sign of the measured flow velocity, the flow velocity when the upstream and downstream transducers are installed in reverse can be corrected to a correct value. Therefore, it is possible to obtain the same effect as the ultrasonic flowmeter described above.

上記課題を解決するために、本発明にかかる超音波流量計の他の構成は、少なくとも一対となる上流側用トランスデューサと下流側用トランスデューサを用いて管路内部を流れる流体の流量を測定する超音波流量計であって、当該超音波流量計の動作を制御する制御部と、超音波を出力するための信号を送信する超音波送信部と、受信した信号を増幅してＡ／Ｄ変換する超音波受信部と、を備え、制御部は、通常時は切換部を切り替えて上流側用トランスデューサと下流側用トランスデューサで交互に超音波の送信と受信を行うことにより伝搬時間差にもとづいて流速を算出し、さらに上下逆転モードを設定可能であって、上下逆転モードにおいては、上流から下流に送信した際の伝搬時間の変数と、下流から上流に送信した際の伝搬時間の変数の定義を入れ換えて演算を行うことを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, another configuration of the ultrasonic flowmeter according to the present invention includes an ultrasonic flowmeter that measures the flow rate of a fluid flowing in a pipe using at least a pair of an upstream transducer and a downstream transducer. A sonic flow meter, a control unit for controlling the operation of the ultrasonic flow meter, an ultrasonic transmission unit for transmitting a signal for outputting an ultrasonic wave, and amplifying the received signal for A / D conversion An ultrasonic receiving unit, and the control unit normally switches the switching unit and alternately transmits and receives ultrasonic waves by the upstream side transducer and the downstream side transducer, thereby reducing the flow velocity based on the propagation time difference. It is possible to calculate and further set up / down inversion mode. In up / down inversion mode, the propagation time variable when transmitting from upstream to downstream and the propagation time when transmitting from downstream to upstream And performing an arithmetic operation by interchanging the definition of a few.

このように、上流から下流、および下流から上流に送信した際の伝搬時間の変数の定義を入れ替えて演算を行うことによっても、上流側用および下流側用トランスデューサを逆に設置してしまった際の流速を正しい値とすることができる。したがって、上述した超音波流量計と同様の効果が得られる。 In this way, when the upstream side and downstream side transducers are installed in reverse by changing the definition of the variable of the propagation time when transmitting from upstream to downstream and from downstream to upstream, The flow rate can be set to the correct value. Therefore, the same effect as the above-described ultrasonic flow meter can be obtained.

本発明によれば、上流側用および下流側用トランスデューサを逆に設置してしまった場合であっても、装置コストの増大を招かず且つ設置し直す際の手間および時間を要することなく測定を良好に行うことが可能な超音波流量計を提供することができる。 According to the present invention, even if the upstream and downstream transducers are installed in reverse, the measurement can be performed without increasing the cost of the apparatus and without the effort and time required for re-installation. An ultrasonic flow meter that can be performed well can be provided.

本実施形態にかかる超音波流量計を例示する図である。It is a figure which illustrates the ultrasonic flowmeter concerning this embodiment. 本実施形態にかかる超音波流量計を例示する図である。It is a figure which illustrates the ultrasonic flowmeter concerning this embodiment. 図１および図２に示す超音波流量計の動作の第１実施形態について説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining 1st Embodiment of operation | movement of the ultrasonic flowmeter shown in FIG. 1 and FIG. 図１および図２に示す超音波流量計の動作の第２実施形態について説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining 2nd Embodiment of operation | movement of the ultrasonic flowmeter shown in FIG. 1 and FIG. 図１および図２に示す超音波流量計の動作の第３実施形態について説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining 3rd Embodiment of operation | movement of the ultrasonic flowmeter shown in FIG. 1 and FIG. 図１および図２に示す超音波流量計の動作の第４実施形態について説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining 4th Embodiment of operation | movement of the ultrasonic flowmeter shown in FIG. 1 and FIG. 図１および図２に示す超音波流量計の動作の第５実施形態について説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining 5th Embodiment of operation | movement of the ultrasonic flowmeter shown to FIG. 1 and FIG.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted, and elements not directly related to the present invention are not illustrated. To do.

図１および図２は、本実施形態にかかる超音波流量計１００を例示する図である。図１は、上流側用トランスデューサ１１０ａおよび下流側用トランスデューサ１１０ｂを配管１０２に対して正しい位置に設置した場合を例示していて、図２は、上流側用トランスデューサ１１０ａおよび下流側用トランスデューサ１１０ｂを逆の位置に設置した場合を例示している。 1 and 2 are diagrams illustrating an ultrasonic flow meter 100 according to this embodiment. FIG. 1 illustrates the case where the upstream transducer 110a and the downstream transducer 110b are installed in the correct positions with respect to the pipe 102, and FIG. 2 shows the upstream transducer 110a and the downstream transducer 110b reversed. The case where it installed in the position of is illustrated.

本実施形態にかかる超音波流量計１００は、一対となる上流側用トランスデューサ１１０ａと下流側用トランスデューサ１１０ｂを用いて配管１０２（管路）の内部を流れる流体の流量を測定する。図１および図２に示すように、本実施形態の超音波流量計１００は、上流側用トランスデューサ１１０ａ、下流側用トランスデューサ１１０ｂおよび変換器１２０を含んで構成される。 The ultrasonic flowmeter 100 according to the present embodiment measures the flow rate of the fluid flowing in the pipe 102 (pipe) using the upstream-side transducer 110a and the downstream-side transducer 110b. As shown in FIGS. 1 and 2, the ultrasonic flowmeter 100 of the present embodiment includes an upstream transducer 110 a, a downstream transducer 110 b, and a converter 120.

図１に示すように、上流側用トランスデューサ１１０ａは、配管１０２内を流れる流体の流れ方向の上流側において、かかる配管１０２の外側に固定金具１１２ａによって取り付けられる。下流側用トランスデューサ１１０ｂは、配管１０２内を流れる流体の流れ方向の下流側において、かかる配管１０２の外側に固定金具１１２ｂによって取り付けられる。また上流側用トランスデューサ１１０ａおよび下流側用トランスデューサ１１０ｂは、結合ケーブル１１４によって束ねられた接続ケーブル１１４ａ・１１４ｂによってそれぞれ変換器１２０の接続口１２０ａに接続されている。 As shown in FIG. 1, the upstream-side transducer 110 a is attached to the outside of the pipe 102 by a fixing bracket 112 a on the upstream side in the flow direction of the fluid flowing in the pipe 102. The downstream-side transducer 110b is attached to the outside of the pipe 102 by a fixing bracket 112b on the downstream side in the flow direction of the fluid flowing in the pipe 102. The upstream transducer 110a and the downstream transducer 110b are connected to the connection port 120a of the converter 120 by connection cables 114a and 114b bundled by a coupling cable 114, respectively.

変換器１２０は、制御部１２２、操作部１２４、表示部１２６、超音波送信部１２８ａ、超音波受信部１２８ｂおよび切換部１３０を含んで構成される。制御部１２２は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路により超音波流量計１００の動作を管理および制御する。操作部１２４は、キーボード、十字キー、ジョイスティック等の複数のキー（スイッチ）およびマウスから構成され、ユーザの操作入力を受け付ける。 The converter 120 includes a control unit 122, an operation unit 124, a display unit 126, an ultrasonic transmission unit 128a, an ultrasonic reception unit 128b, and a switching unit 130. The control unit 122 manages and controls the operation of the ultrasonic flowmeter 100 using a semiconductor integrated circuit including a central processing unit (CPU). The operation unit 124 includes a plurality of keys (switches) such as a keyboard, a cross key, and a joystick, and a mouse, and accepts user operation inputs.

表示部１２６は、液晶ディスプレイ、ＥＬ（Electro Luminescence）、ＰＤＰ(Plasma Display Panel)等で構成され、アプリケーションのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示することができる。また感圧式または静電式のタッチセンサを操作部１２４とし、それを表示部１２６に重畳することにより、表示部１２６を、タッチパネル式の操作部として機能させることも可能である。 The display unit 126 includes a liquid crystal display, EL (Electro Luminescence), PDP (Plasma Display Panel), and the like, and can display an application GUI (Graphical User Interface). In addition, by using a pressure-sensitive or electrostatic touch sensor as the operation unit 124 and superimposing it on the display unit 126, the display unit 126 can function as a touch panel type operation unit.

超音波送信部１２８ａ（送信回路とも称される）は、上流側用トランスデューサ１１０ａまたは下流側用トランスデューサ１１０ｂのうち、超音波の送信側となるトランスデューサに、超音波を出力するための信号である超音波入力信号（送信電圧）を送信する、すなわちパルサー（パルスジェネレーター）である。超音波受信部１２８ｂ（受信回路とも称される）は、上流側用トランスデューサ１１０ａまたは下流側用トランスデューサ１１０ｂのうち、超音波またはその反射波を受信したトランスデューサの信号（受信信号）を増幅し、アナログ信号としての受信信号をデジタル信号に変換する（Ａ／Ｄ変換する）。 The ultrasonic transmission unit 128a (also referred to as a transmission circuit) is a signal for outputting ultrasonic waves to the transducer on the ultrasonic transmission side of the upstream-side transducer 110a or the downstream-side transducer 110b. A sound wave input signal (transmission voltage) is transmitted, that is, a pulser (pulse generator). The ultrasonic receiving unit 128b (also referred to as a receiving circuit) amplifies the signal (received signal) of the transducer that has received the ultrasonic wave or its reflected wave from the upstream transducer 110a or the downstream transducer 110b, and outputs the analog signal. A received signal as a signal is converted into a digital signal (A / D conversion).

切換部１３０は、制御部１２２による制御に基づき、超音波送信部１２８ａおよび超音波受信部１２８ｂと、上流側用トランスデューサ１１０ａおよび下流側用トランスデューサ１１０ｂとの接続を切り換える。詳細には、図１および図２に示すように、切換部１３０は、上流側送信スイッチ１３２ａ、下流側送信スイッチ１３２ｂ、上流側受信スイッチ１３４ａおよび下流側受信スイッチ１３４ｂを含んで構成される。 Based on the control by the control unit 122, the switching unit 130 switches the connection between the ultrasonic transmission unit 128a and the ultrasonic reception unit 128b and the upstream transducer 110a and the downstream transducer 110b. Specifically, as shown in FIGS. 1 and 2, the switching unit 130 includes an upstream transmission switch 132a, a downstream transmission switch 132b, an upstream reception switch 134a, and a downstream reception switch 134b.

切換部１３０において、超音波送信部１２８ａと上流側送信スイッチ１３２ａが接続されることにより、超音波送信部１２８ａからの超音波入力信号は上流側用トランスデューサ１１０ａに送信される。これにより、上流側用トランスデューサ１１０ａが超音波を送信する側のトランスデューサとして機能する（上流側用トランスデューサ１１０ａから超音波が発振される）。一方、切換部１３０において、超音波送信部１２８ａと下流側送信スイッチ１３２ｂが接続されることにより、超音波送信部１２８ａからの超音波入力信号が下流側用トランスデューサ１１０ｂに送信される。これにより、下流側用トランスデューサ１１０ｂが超音波を送信する側のトランスデューサとして機能する（下流側用トランスデューサ１１０ｂから超音波が発振される）。 In the switching unit 130, the ultrasonic transmission unit 128a and the upstream transmission switch 132a are connected to transmit the ultrasonic input signal from the ultrasonic transmission unit 128a to the upstream transducer 110a. As a result, the upstream transducer 110a functions as a transducer on the ultrasonic transmission side (ultrasonic waves are oscillated from the upstream transducer 110a). On the other hand, in the switching unit 130, the ultrasonic transmission unit 128a and the downstream transmission switch 132b are connected, so that an ultrasonic input signal from the ultrasonic transmission unit 128a is transmitted to the downstream transducer 110b. As a result, the downstream transducer 110b functions as a transducer on the ultrasonic transmission side (ultrasonic waves are oscillated from the downstream transducer 110b).

また切換部１３０において、超音波受信部１２８ｂと上流側受信スイッチ１３４ａが接続されることにより、上流側用トランスデューサ１１０ａにおいて受信された超音波または反射波の受信信号が超音波受信部１２８ｂに送信される（上流側用トランスデューサ１１０ａが受信側のトランスデューサとして機能する）。一方、切換部１３０において、超音波受信部１２８ｂと下流側受信スイッチ１３４ｂが接続されることにより、下流側用トランスデューサ１１０ｂにおいて受信された超音波または反射波の受信信号が超音波受信部１２８ｂに送信される（下流側用トランスデューサ１１０ｂが受信側のトランスデューサとして機能する）。 In the switching unit 130, the ultrasonic receiving unit 128b and the upstream receiving switch 134a are connected, so that the reception signal of the ultrasonic wave or the reflected wave received by the upstream transducer 110a is transmitted to the ultrasonic receiving unit 128b. (The upstream-side transducer 110a functions as a receiving-side transducer). On the other hand, in the switching unit 130, the ultrasonic reception unit 128b and the downstream reception switch 134b are connected, so that the reception signal of the ultrasonic wave or the reflected wave received by the downstream transducer 110b is transmitted to the ultrasonic reception unit 128b. (The downstream transducer 110b functions as a receiving transducer).

本実施形態の特徴として、超音波流量計１００では、操作部１２４を介したユーザ入力に応じて上下反転モードを設定可能である。以下、通常モードおよび上下反転モードにおける超音波流量計１００の動作を、フローチャートを参照して説明する。 As a feature of the present embodiment, the ultrasonic flowmeter 100 can set the upside down mode according to the user input via the operation unit 124. Hereinafter, the operation of the ultrasonic flowmeter 100 in the normal mode and the upside down mode will be described with reference to flowcharts.

（第１実施形態）
図３は、図１および図２に示す超音波流量計１００の動作の第１実施形態について説明するフローチャートである。図３に示すように、第１実施形態の超音波流量計１００では、操作部１２４においてユーザ入力を受け付けたら（ステップＳ２０２のＹＥＳ）、制御部１２２は、そのユーザ入力が上下逆転モードであるか否かを判断する（ステップＳ２０４）。 (First embodiment)
FIG. 3 is a flowchart for explaining the first embodiment of the operation of the ultrasonic flowmeter 100 shown in FIGS. 1 and 2. As shown in FIG. 3, in the ultrasonic flow meter 100 of the first embodiment, when a user input is received in the operation unit 124 (YES in step S202), the control unit 122 determines whether the user input is the upside down mode. It is determined whether or not (step S204).

図１に示すように、上流側用トランスデューサ１１０ａが配管１０２の上流側に、下流側用トランスデューサ１１０ｂが配管１０２の下流側に設置されている場合、すなわち上流側用トランスデューサ１１０ａおよび下流側用トランスデューサ１１０ｂが正しく設置されている場合、ユーザは通常モードを選択する。一方、下流側用トランスデューサ１１０ｂが配管１０２の上流側に、上流側用トランスデューサ１１０ａが配管１０２の下流側に設置されている場合、すなわち上流側用トランスデューサ１１０ａと下流側用トランスデューサ１１０ｂとが逆に設置されている場合ユーザは、上下逆転モードを選択する。 As shown in FIG. 1, when the upstream transducer 110a is installed on the upstream side of the pipe 102 and the downstream transducer 110b is installed on the downstream side of the pipe 102, that is, the upstream transducer 110a and the downstream transducer 110b. If is installed correctly, the user selects the normal mode. On the other hand, when the downstream transducer 110b is installed on the upstream side of the pipe 102 and the upstream transducer 110a is installed on the downstream side of the pipe 102, that is, the upstream transducer 110a and the downstream transducer 110b are installed in reverse. If so, the user selects the upside down mode.

制御部１２２は、ユーザ入力が上下逆転モードでなかった場合（ステップＳ２０４のＮＯ）、超音波流量計１００の動作モードを通常モードに設定する（ステップＳ２０６）。通常モード（ステップＳ２０６）での動作では、制御部１２２は、切換部１３０のスイッチング（スイッチの切換）を制御し、超音波送信部１２８ａと上流側送信スイッチ１３２ａを接続し（ステップＳ２１０）、超音波受信部１２８ｂと下流側受信スイッチ１３４ｂを接続する（ステップＳ２１２）。これにより、上流側送信スイッチ１３２ａおよび下流側受信スイッチ１３４ｂがＯＮの状態となり、上流側用トランスデューサ１１０ａが送信側トランスデューサとして、下流側用トランスデューサ１１０ｂが受信側トランスデューサとして機能する。 When the user input is not the upside down mode (NO in step S204), the control unit 122 sets the operation mode of the ultrasonic flowmeter 100 to the normal mode (step S206). In the operation in the normal mode (step S206), the control unit 122 controls switching (switching of the switch) of the switching unit 130, connects the ultrasonic transmission unit 128a and the upstream transmission switch 132a (step S210), The sound wave receiving unit 128b and the downstream receiving switch 134b are connected (step S212). As a result, the upstream transmission switch 132a and the downstream reception switch 134b are turned on, and the upstream transducer 110a functions as a transmission transducer and the downstream transducer 110b functions as a reception transducer.

続いて制御部１２２は、上流から下流への超音波の伝搬時間データを取得する（ステップＳ２１４）。詳細には、制御部１２２は、超音波送信部１２８ａによって上流側用トランスデューサ１１０ａに超音波入力信号を送信することにより上流側用トランスデューサ１１０ａから超音波を出力する。そして、制御部１２２は、配管１０２内の流体を通過して下流側用トランスデューサ１１０ｂで受信された超音波の受信信号を超音波受信部１２８ｂにおいて増幅およびＡ／Ｄ変換することにより、上流から下流へ伝搬した超音波の伝搬時間ｔｕを算出する。 Subsequently, the control unit 122 acquires ultrasonic propagation time data from upstream to downstream (step S214). Specifically, the control unit 122 outputs an ultrasonic wave from the upstream transducer 110a by transmitting an ultrasonic input signal to the upstream transducer 110a by the ultrasonic transmission unit 128a. And the control part 122 amplifies and A / D-converts the ultrasonic reception signal which passed the fluid in the piping 102, and was received with the transducer 110b for the downstream side in the ultrasonic reception part 128b, from upstream to downstream. The propagation time tu of the ultrasonic wave propagated to is calculated.

上流から下流へ伝搬した超音波の伝搬時間ｔｕを算出したら、制御部１２２は切換部１３０を制御し、スイッチの切換を行う。具体的には、制御部１２２は、超音波送信部１２８ａと下流側送信スイッチ１３２ｂを接続し（ステップＳ２１６）、超音波受信部１２８ｂと上流側受信スイッチ１３４ａを接続する（ステップＳ２１８）。これにより、下流側送信スイッチ１３２ｂおよび上流側受信スイッチ１３４ａがＯＮの状態となり、下流側用トランスデューサ１１０ｂが送信側トランスデューサとして、上流側用トランスデューサ１１０ａが受信側トランスデューサとして機能する。 After calculating the propagation time tu of the ultrasonic wave propagated from the upstream to the downstream, the control unit 122 controls the switching unit 130 to switch the switch. Specifically, the control unit 122 connects the ultrasonic transmission unit 128a and the downstream transmission switch 132b (step S216), and connects the ultrasonic reception unit 128b and the upstream reception switch 134a (step S218). As a result, the downstream transmission switch 132b and the upstream reception switch 134a are turned on, and the downstream transducer 110b functions as a transmission transducer and the upstream transducer 110a functions as a reception transducer.

続いて制御部１２２は、下流から上流への超音波の伝搬時間データを取得する（ステップＳ２２０）。詳細には、制御部１２２は、超音波送信部１２８ａによって下流側用トランスデューサ１１０ｂに超音波入力信号を送信することにより下流側用トランスデューサ１１０ｂから超音波を出力する。そして、制御部１２２は、配管１０２内の流体を通過して上流側用トランスデューサ１１０ａで受信された超音波の受信信号を超音波受信部１２８ｂにおいて増幅およびＡ／Ｄ変換することにより、下流から上流へ伝搬した超音波の伝搬時間ｔｄを算出する。 Subsequently, the control unit 122 acquires ultrasonic propagation time data from downstream to upstream (step S220). Specifically, the control unit 122 outputs an ultrasonic wave from the downstream transducer 110b by transmitting an ultrasonic input signal to the downstream transducer 110b by the ultrasonic transmission unit 128a. Then, the control unit 122 amplifies and A / D-converts the ultrasonic reception signal that passes through the fluid in the pipe 102 and is received by the upstream transducer 110a in the ultrasonic reception unit 128b. The propagation time td of the ultrasonic wave propagated to is calculated.

ステップＳ２１４において伝搬時間ｔｕを、ステップＳ２２０において伝搬時間ｔｄのデータを取得したら、制御部１２２は、伝搬時間ｔｕから伝搬時間ｔｄを減算して伝搬時間差Δｔを算出し、かかる伝搬時間差Δｔを用いて流体の流速および流量を演算する（ステップＳ２２２）。すなわち第１実施形態では、制御部１２２は、切換部１３０を切り替えて上流側用トランスデューサ１１０ａと下流側用トランスデューサ１１０ｂで交互に超音波の送信と受信を行うことにより伝搬時間差にもとづいて流速を算出している。そして、制御部１２２は、ステップＳ２２２において算出した流速および流体の演算結果を表示部１２６に出力する（ステップＳ２２４）。 After acquiring the propagation time tu in step S214 and the data of the propagation time td in step S220, the control unit 122 calculates the propagation time difference Δt by subtracting the propagation time td from the propagation time tu, and uses the propagation time difference Δt. The fluid flow rate and flow rate are calculated (step S222). That is, in the first embodiment, the control unit 122 calculates the flow velocity based on the propagation time difference by switching the switching unit 130 and alternately transmitting and receiving ultrasonic waves by the upstream transducer 110a and the downstream transducer 110b. doing. Then, the control unit 122 outputs the flow velocity and fluid calculation result calculated in step S222 to the display unit 126 (step S224).

ここで図２に示すように、上流側用トランスデューサ１１０ａと下流側用トランスデューサ１１０ｂとが逆に設置されている場合、上述した通常モード（ステップＳ２０６〜ステップＳ２２４）によって測定を行うと、伝搬時間ｔｕと伝播時間ｔｄとの差分である伝搬時間差Δｔの正負、ひいては流速Ｖの符号が逆になってしまう。すると、流体が上流側から下流側に向かって流れているのか、または下流側から上流側へ向かう逆流が生じているのかを判断することができなくなってしまう。このため、上流側用トランスデューサ１１０ａと下流側用トランスデューサ１１０ｂとを正しい位置に設置しなおす必要があるが、位置を設置し直す作業には多大な手間および時間を要し、作業効率が低下してしまう。 Here, as shown in FIG. 2, when the upstream transducer 110a and the downstream transducer 110b are installed in reverse, if the measurement is performed in the normal mode (steps S206 to S224) described above, the propagation time tu And the sign of the flow velocity V will be reversed. Then, it becomes impossible to determine whether the fluid is flowing from the upstream side toward the downstream side or whether there is a backflow from the downstream side toward the upstream side. For this reason, it is necessary to re-install the upstream transducer 110a and the downstream transducer 110b at the correct positions. However, the work to re-install the positions requires a lot of labor and time, and the work efficiency is reduced. End up.

そこで本実施形態では、図２に示すように上流側用トランスデューサ１１０ａと下流側用トランスデューサ１１０ｂとが逆に設置されている場合、すなわちユーザ入力が上下逆転モードであった場合（ステップＳ２０４のＹＥＳ）、制御部１２２は、超音波流量計１００の動作モードを上下逆転モードに設定する（ステップＳ２０８）。具体的には、上下逆転モードでは、制御部１２２は、切換部１３０における上流側用トランスデューサ１１０ａと下流側用トランスデューサ１１０ｂの切り換えを、通常モードのスイッチング（ステップＳ２１０、ステップＳ２１２、ステップＳ２１６、ステップＳ２１８）と逆転させる。

Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 2, when the upstream transducer 110a and the downstream transducer 110b are installed in reverse, that is, when the user input is the upside down mode (YES in step S204). The control unit 122 sets the operation mode of the ultrasonic flowmeter 100 to the upside down mode (step S208). Specifically, in the upside down mode, the control unit 122 switches the upstream side transducer 110a and the downstream side transducer 110b in the switching unit 130 in the normal mode switching (step S210, step S212, step S216, step S218). ) And reverse.

上下逆転モード（ステップＳ２０８）での動作では、制御部１２２は、切換部１３０のスイッチング（スイッチの切換）を制御し、超音波送信部１２８ａと下流側送信スイッチ１３２ｂを接続し（ステップＳ２３０）、超音波受信部１２８ｂと上流側受信スイッチ１３４ａを接続する（ステップＳ２３２）。これにより、下流側送信スイッチ１３２ｂおよび上流側受信スイッチ１３４ａがＯＮの状態となり、上流側に設置された下流側用トランスデューサ１１０ｂが送信側トランスデューサとして、下流側に設置された上流側用トランスデューサ１１０ａが受信側トランスデューサとして機能する。 In the operation in the upside down mode (step S208), the control unit 122 controls switching (switching of the switch) of the switching unit 130, and connects the ultrasonic transmission unit 128a and the downstream transmission switch 132b (step S230). The ultrasonic receiving unit 128b and the upstream receiving switch 134a are connected (step S232). As a result, the downstream transmission switch 132b and the upstream reception switch 134a are turned on, and the downstream transducer 110b installed upstream is used as the transmission transducer, and the upstream transducer 110a installed downstream is received. Functions as a side transducer.

続いて制御部１２２は、上流から下流への超音波の伝搬時間データを取得する（ステップＳ２３４）。詳細には、制御部１２２は、下流側用トランスデューサ１１０ｂから超音波を出力し、配管１０２内の流体を通過して上流側用トランスデューサ１１０ａで受信された超音波の受信信号により、上流から下流へ伝搬した超音波の伝搬時間ｔｕを算出する。 Subsequently, the control unit 122 acquires ultrasonic propagation time data from upstream to downstream (step S234). Specifically, the control unit 122 outputs an ultrasonic wave from the downstream transducer 110b, and passes from the upstream side to the downstream side according to the ultrasonic reception signal that passes through the fluid in the pipe 102 and is received by the upstream side transducer 110a. The propagation time tu of the propagated ultrasonic wave is calculated.

上流から下流へ伝搬した超音波の伝搬時間ｔｕを算出したら、制御部１２２は切換部１３０を制御し、スイッチの切換を行う。具体的には、制御部１２２は、超音波送信部１２８ａと上流側送信スイッチ１３２ａを接続し（ステップＳ２３６）、超音波受信部１２８ｂと下流側受信スイッチ１３４ｂを接続する（ステップＳ２３８）。これにより、上流側送信スイッチ１３２ａおよび下流側受信スイッチ１３４ｂがＯＮの状態となり、下流側に設置された上流側用トランスデューサ１１０ａが送信側トランスデューサとして、上流側に設置された下流側用トランスデューサ１１０ｂが受信側トランスデューサとして機能する。 After calculating the propagation time tu of the ultrasonic wave propagated from the upstream to the downstream, the control unit 122 controls the switching unit 130 to switch the switch. Specifically, the control unit 122 connects the ultrasonic transmission unit 128a and the upstream transmission switch 132a (step S236), and connects the ultrasonic reception unit 128b and the downstream reception switch 134b (step S238). As a result, the upstream transmission switch 132a and the downstream reception switch 134b are turned on, and the upstream transducer 110a installed downstream is used as the transmission transducer, and the downstream transducer 110b installed upstream is received. Functions as a side transducer.

続いて制御部１２２は、下流から上流への超音波の伝搬時間データを取得する（ステップＳ２４０）。詳細には、制御部１２２は、上流側用トランスデューサ１１０ａから超音波を出力し、配管１０２内の流体を通過して下流側用トランスデューサ１１０ｂで受信された超音波の受信信号により、下流から上流へ伝搬した超音波の伝搬時間ｔｄを算出する。 Subsequently, the control unit 122 acquires ultrasonic propagation time data from downstream to upstream (step S240). Specifically, the control unit 122 outputs an ultrasonic wave from the upstream transducer 110a, and passes from the fluid in the pipe 102, and receives the ultrasonic wave received by the downstream transducer 110b from the downstream to the upstream. The propagation time td of the propagated ultrasonic wave is calculated.

ステップＳ２３４において伝搬時間ｔｕを、ステップＳ２４０において伝搬時間ｔｄのデータを取得したら、制御部は、伝搬時間ｔｕから伝搬時間ｔｄを減算して伝搬時間差Δｔを算出し、かかる伝搬時間差Δｔを用いて流体の流速および流量を演算する（ステップＳ２４２）。そして、制御部１２２は、ステップＳ２４２において算出した流速および流体の演算結果を表示部に出力する（ステップＳ２４４）。 After acquiring the propagation time tu in step S234 and the data of the propagation time td in step S240, the control unit calculates the propagation time difference Δt by subtracting the propagation time td from the propagation time tu, and uses the propagation time difference Δt to calculate the fluid. Are calculated (step S242). Then, the control unit 122 outputs the flow velocity and fluid calculation result calculated in step S242 to the display unit (step S244).

上記説明したように、超音波流量計１００における第１実施形態の動作では、上下逆転モードでは、切換部１３０のスイッチング、すなわち上流側用トランスデューサ１１０ａおよび下流側用トランスデューサ１１０ｂの切換を通常時と逆転させることにより、下流側に配置された上流側用トランスデューサ１１０ａを下流側のトランスデューサとして、上流側に配置された下流側用トランスデューサ１１０ｂを上流側のトランスデューサとして機能させている。したがって、伝搬時間ｔｕから伝搬時間ｔｄを減算して求められる伝搬時間差Δｔの符号は正しい符号となるため、それによって算出する流速Ｖも正しい値となる。 As described above, in the operation of the ultrasonic flow meter 100 according to the first embodiment, in the upside down mode, the switching of the switching unit 130, that is, the switching of the upstream side transducer 110a and the downstream side transducer 110b is reversed from the normal time. As a result, the upstream transducer 110a disposed on the downstream side functions as a downstream transducer, and the downstream transducer 110b disposed on the upstream side functions as an upstream transducer. Accordingly, since the sign of the propagation time difference Δt obtained by subtracting the propagation time td from the propagation time tu is a correct sign, the flow velocity V calculated thereby is also a correct value.

上記のように、超音波流量計１００の第１実施形態の動作によれば、装置への新たな部品の追加や、トランスデューサを設置し直す必要なく、超音波流量計の動作モードを上下逆転モードにする１つの処理のみで正しい流速Ｖひいては流量を算出することができる。したがって、したがって、上流側用および下流側用のトランスデューサを逆に設置してしまった場合であっても、装置コストの増大を招かず且つ設置し直す際の手間および時間を要することなく正確な測定を行うことが可能となる。 As described above, according to the operation of the first embodiment of the ultrasonic flow meter 100, the operation mode of the ultrasonic flow meter is changed to the upside down mode without adding new parts to the apparatus or re-installing the transducer. The correct flow velocity V and thus the flow rate can be calculated by only one process. Therefore, even if the upstream and downstream transducers are installed in reverse, accurate measurement is possible without increasing the equipment cost and requiring time and effort for re-installation. Can be performed.

（第２実施形態）
図４は、図１および図２に示す超音波流量計１００の動作の第２実施形態について説明するフローチャートである。なお、以下に説明する第２実施形態以降では、第１実施形態と同様の処理については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。図４に示すように、第２実施形態の動作においても、通常モード（ステップＳ２０６）では、第１実施形態と同様にステップＳ２１０〜ステップＳ２２４と同様の処理が行われる。 (Second Embodiment)
FIG. 4 is a flowchart for explaining a second embodiment of the operation of the ultrasonic flowmeter 100 shown in FIGS. 1 and 2. In the second and subsequent embodiments described below, the same processes as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. As shown in FIG. 4, also in the operation of the second embodiment, in the normal mode (step S206), the same processes as in steps S210 to S224 are performed in the same manner as in the first embodiment.

一方、第２実施形態の上下逆転モードでは、制御部１２２は、符号反転処理（ステップＳ２５０）を行う。詳細には、第２実施形態では、上下反転モードにおいて、制御部１２２は、第１実施形態のステップＳ２１０〜ステップＳ２２０と同様の処理（第１実施形態の通常モードの処理）を行うことにより、流速および流量を演算する（ステップＳ２２２）。 On the other hand, in the upside down mode of the second embodiment, the control unit 122 performs a sign inversion process (step S250). Specifically, in the second embodiment, in the upside down mode, the control unit 122 performs the same processing (the normal mode processing of the first embodiment) as the steps S210 to S220 of the first embodiment. The flow rate and flow rate are calculated (step S222).

ここで第１実施形態において説明したように、図２に示すように上流側用トランスデューサ１１０ａと下流側用トランスデューサ１１０ｂが逆に設置されている場合、ステップＳ２２２において算出される流速は符号が逆転してしまう。そこで第２実施形態の上下逆転モードでは、ステップＳ２５０の符号反転処理において、ステップＳ２２２で算出された（測定された）流速および流量の符号を反転させる。これにより、超音波流量計１００の動作モードを上下逆転モードにする１つの処理のみで正しい流速Ｖひいては流量を算出することができるため、第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。 As described in the first embodiment, when the upstream transducer 110a and the downstream transducer 110b are installed in reverse as shown in FIG. 2, the sign of the flow velocity calculated in step S222 is reversed. End up. Therefore, in the upside down mode of the second embodiment, in the sign inversion process in step S250, the signs of the flow velocity and the flow rate calculated (measured) in step S222 are inverted. As a result, the correct flow velocity V and hence the flow rate can be calculated by only one process of setting the operation mode of the ultrasonic flowmeter 100 to the upside down mode, and therefore the same effect as in the first embodiment can be obtained. .

（第３実施形態）
図５は、図１および図２に示す超音波流量計１００の動作の第３実施形態について説明するフローチャートである。図５に示すように、第３実施形態の動作においても、通常モード（ステップＳ２０６）では、第１実施形態と同様にステップＳ２１０〜ステップＳ２２４と同様の処理が行われる。 (Third embodiment)
FIG. 5 is a flowchart for explaining a third embodiment of the operation of the ultrasonic flowmeter 100 shown in FIGS. 1 and 2. As shown in FIG. 5, also in the operation of the third embodiment, in the normal mode (step S206), the same processes as in steps S210 to S224 are performed in the same manner as in the first embodiment.

一方、第３実施形態の上下逆転モードでは、ステップＳ２１４において伝搬時間ｔｕを、ステップＳ２２０において伝搬時間ｔｄのデータを取得したら、制御部１２２は、変数定義入換処理（ステップＳ２５２）を行う。変数定義入換処理（ステップＳ２５２）では、制御部１２２は、上流から下流に送信した際の伝搬時間の変数と、下流から上流に送信した際の伝搬時間の変数の定義を入れ換える。 On the other hand, in the upside down mode of the third embodiment, when the propagation time tu is acquired in step S214 and the data of the propagation time td is acquired in step S220, the control unit 122 performs variable definition replacement processing (step S252). In the variable definition replacement process (step S252), the control unit 122 interchanges the definition of the variable of the propagation time when transmitted from the upstream to the downstream and the variable of the propagation time when transmitted from the downstream to the upstream.

すなわち、図２に示すように上流側用トランスデューサ１１０ａと下流側用トランスデューサ１１０ｂが逆に設置されていると、ステップＳ２１４において取得した伝搬時間ｔｕは、実際には上流から下流に送信した超音波の伝搬時間である。同様にステップＳ２２０において取得した伝搬時間ｔｄは、実際には下流から上流に送信した超音波の伝搬時間である。したがって、それらの変数の定義を入れ換えることにより、ステップＳ２１４およびステップＳ２２０において取得された伝搬時間を正しい伝搬時間とみなすことができる。そして、ステップＳ２２２では、ステップＳ２５２において変数定義が入れ換えられた伝搬時間を用いて流速および流量を算出する演算を行う。 That is, as shown in FIG. 2, when the upstream transducer 110a and the downstream transducer 110b are installed in reverse, the propagation time tu acquired in step S214 is actually the ultrasonic wave transmitted from upstream to downstream. Propagation time. Similarly, the propagation time td acquired in step S220 is actually the propagation time of the ultrasonic wave transmitted from downstream to upstream. Therefore, by changing the definitions of these variables, the propagation time acquired in step S214 and step S220 can be regarded as the correct propagation time. In step S222, an operation for calculating the flow velocity and the flow rate is performed using the propagation time in which the variable definitions are replaced in step S252.

上記説明したように、第３実施形態の動作によっても、上流側用トランスデューサ１１０ａと下流側用トランスデューサ１１０ｂとを逆に設置してしまった場合でも、変数定義入換処理のみによって流速Ｖひいては流量を算出することができる。したがって、上述した第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。 As described above, even if the upstream side transducer 110a and the downstream side transducer 110b are installed in reverse by the operation of the third embodiment, the flow velocity V and thus the flow rate are changed only by the variable definition replacement process. Can be calculated. Therefore, it is possible to obtain the same effect as that of the first embodiment described above.

（第４実施形態）
図６は、図１および図２に示す超音波流量計１００の動作の第４実施形態について説明するフローチャートである。上述した第１実施形態〜第３実施形態では、伝搬時間差法によって流速および流量を測定する構成を例示したのに対し、第４実施形態以降では、図１および図２に示す超音波流量計１００において、反射相関法およびドップラ法によって流速および流量を測定する場合について説明する。 (Fourth embodiment)
FIG. 6 is a flowchart for explaining a fourth embodiment of the operation of the ultrasonic flowmeter 100 shown in FIGS. 1 and 2. In the first embodiment to the third embodiment described above, the configuration for measuring the flow velocity and the flow rate by the propagation time difference method is illustrated, but in the fourth embodiment and later, the ultrasonic flowmeter 100 shown in FIGS. 1 and 2 is used. The case where the flow velocity and the flow rate are measured by the reflection correlation method and the Doppler method will be described.

ここで、第１実施形態〜第３実施形態において用いていた伝播時間差法では、上流側用トランスデューサ１１０ａおよび下流側用トランスデューサ１１０ｂの一方から送信した超音波が配管１０２内の流体を透過して他方において受信されるまでの伝搬時間を用いて流速および流量を測定していた。このような方法は、超音波が流体内を良好に透過可能な場合には最適であるものの、流体内に気泡や粒子（以下、反射体と称する）が多く含まれている場合には、超音波が透過しづらく流量測定が困難になるという欠点がある。 Here, in the propagation time difference method used in the first to third embodiments, the ultrasonic wave transmitted from one of the upstream-side transducer 110a and the downstream-side transducer 110b transmits the fluid in the pipe 102 and the other. The flow rate and flow rate were measured using the propagation time until the signal was received. Such a method is optimal when ultrasonic waves can be transmitted through the fluid well, but when the fluid contains many bubbles and particles (hereinafter referred to as reflectors), There is a drawback that it is difficult to transmit sound waves and it becomes difficult to measure the flow rate.

上記に対し、反射相関法およびドップラ法では、トランスデューサから出力された超音波と、かかる超音波が流体中に含まれる反射体に反射した反射波との信号の相関によって流量および流速を測定する。このため、反射相関法およびドップラ法は、気泡や粒子が多く含まれる流体の流速および流量の測定に適している。 On the other hand, in the reflection correlation method and the Doppler method, the flow rate and the flow velocity are measured by the correlation between the ultrasonic wave output from the transducer and the reflected wave of the ultrasonic wave reflected by the reflector included in the fluid. For this reason, the reflection correlation method and the Doppler method are suitable for measuring the flow velocity and flow rate of a fluid containing a large amount of bubbles and particles.

図６に示すように、第４実施形態の動作では、通常モード（ステップＳ２０６）において、まず制御部１２２は、切換部１３０のスイッチング（スイッチの切換）を制御し、超音波送信部１２８ａと上流側送信スイッチ１３２ａを接続し、上流側用トランスデューサ１１０ａから超音波を出力する（ステップＳ２１０）。そして、制御部１２２は、超音波受信部１２８ｂと上流側受信スイッチ１３４ａを接続し、出力された超音波が流体中の反射体に反射した反射波を上流側用トランスデューサ１１０ａで受信し（ステップＳ２１８）、上流側流速プロファイル（流速分布）を取得する（ステップＳ２６２）。なお、流速プロファイルは、時間をおいて出力した超音波の反射信号の相関をとって移動量を求める（相関演算を行う）ことによって流速を算出することにより作成することができる。 As shown in FIG. 6, in the operation of the fourth embodiment, in the normal mode (step S206), first, the control unit 122 controls switching of the switching unit 130 (switching of the switch) and upstream of the ultrasonic transmission unit 128a. The side transmission switch 132a is connected, and ultrasonic waves are output from the upstream side transducer 110a (step S210). Then, the control unit 122 connects the ultrasonic receiving unit 128b and the upstream receiving switch 134a, and the reflected wave reflected by the reflector in the fluid is received by the upstream transducer 110a (step S218). ), An upstream flow velocity profile (flow velocity distribution) is acquired (step S262). The flow velocity profile can be created by calculating the flow velocity by obtaining the amount of movement (correlation calculation is performed) by correlating the reflected signal of the ultrasonic wave output with time.

続いて制御部１２２は、切換部１３０のスイッチング（スイッチの切換）を制御し、超音波送信部１２８ａと下流側送信スイッチ１３２ｂを接続し、下流側用トランスデューサ１１０ｂから超音波を出力する（ステップＳ２１６）。そして制御部１２２は、超音波受信部１２８ｂと下流側受信スイッチ１３４ｂを接続し、出力された超音波が流体中の気泡や粒子等の反射体に反射した反射波の信号を下流側用トランスデューサ１１０ｂで受信し（ステップＳ２１２）、下流側流速プロファイルを取得する（ステップＳ２６４）。ステップＳ２６２およびステップＳ２６４において上流側用および下流側の流速プロファイルを取得したら、制御部１２２はこれらの流速プロファイルから流体の流量を演算する（ステップＳ２６６）。 Subsequently, the control unit 122 controls switching of the switching unit 130 (switch switching), connects the ultrasonic transmission unit 128a and the downstream transmission switch 132b, and outputs ultrasonic waves from the downstream transducer 110b (step S216). ). Then, the control unit 122 connects the ultrasonic receiving unit 128b and the downstream receiving switch 134b, and outputs the reflected wave signal reflected by the reflector such as bubbles or particles in the fluid to the downstream transducer 110b. (Step S212), and a downstream flow velocity profile is acquired (Step S264). When the upstream flow velocity profile and the downstream flow velocity profile are acquired in step S262 and step S264, the control unit 122 calculates the fluid flow rate from these flow velocity profiles (step S266).

一方、第４実施形態の上下逆転モード（ステップＳ２０８）では、制御部１２２は、切換部１３０のスイッチング（スイッチの切換）を制御し、超音波送信部１２８ａと下流側送信スイッチ１３２ｂを接続し、下流側用トランスデューサ１１０ｂにおいて超音波の出力する（ステップＳ２３０）。そして、制御部１２２は、超音波受信部１２８ｂと下流側受信スイッチ１３４ｂを接続し、下流側用トランスデューサ１１０ｂにおいて反射波の受信を行うことにより（ステップＳ２３８）、上流側流速プロファイルを取得する（ステップＳ２７２）。 On the other hand, in the upside down mode (step S208) of the fourth embodiment, the control unit 122 controls switching of the switching unit 130 (switching of the switch), connects the ultrasonic transmission unit 128a and the downstream transmission switch 132b, An ultrasonic wave is output from the downstream transducer 110b (step S230). Then, the control unit 122 connects the ultrasonic reception unit 128b and the downstream reception switch 134b, and receives the reflected wave in the downstream transducer 110b (step S238), thereby acquiring the upstream flow velocity profile (step S238). S272).

続いて制御部１２２は、切換部１３０のスイッチング（スイッチの切換）を制御し、超音波送信部１２８ａと上流側送信スイッチ１３２ａを接続し、上流側用トランスデューサ１１０ａにおいて超音波を出力する（ステップＳ２３６）。そして、制御部１２２は、超音波受信部１２８ｂと上流側受信スイッチ１３４ａを接続し、上流側用トランスデューサ１１０ａにおいて反射波の受信を行うことにより（ステップＳ２３２）、下流側流速プロファイルを取得する（ステップＳ２７４）。 Subsequently, the control unit 122 controls switching (switching of the switch) of the switching unit 130, connects the ultrasonic transmission unit 128a and the upstream transmission switch 132a, and outputs ultrasonic waves in the upstream transducer 110a (step S236). ). Then, the control unit 122 connects the ultrasonic receiving unit 128b and the upstream receiving switch 134a, and receives the reflected wave in the upstream transducer 110a (Step S232), thereby acquiring the downstream flow velocity profile (Step S232). S274).

上記説明したように、第４実施形態の上下逆転モードでは、切換部１３０において、超音波送信部１２８ａおよび超音波受信部１２８ｂと、上流側用トランスデューサ１１０ａおよび下流側用トランスデューサ１１０ｂとの接続を、通常モード時とは逆転させる。これにより、反射相関法およびドップラ法を用いる場合において上流側用トランスデューサ１１０ａと下流側用トランスデューサ１１０ｂとを逆に配置してしまった場合であっても、上流側流速プロファイルおよび下流側流速プロファイルを正しい値で取得することができる。したがって、第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。 As described above, in the upside down mode of the fourth embodiment, the switching unit 130 connects the ultrasonic transmission unit 128a and the ultrasonic reception unit 128b to the upstream transducer 110a and the downstream transducer 110b. Reverse the normal mode. Accordingly, even when the upstream-side transducer 110a and the downstream-side transducer 110b are reversely arranged when the reflection correlation method and the Doppler method are used, the upstream-side flow velocity profile and the downstream-side flow velocity profile are correct. Can be obtained by value. Therefore, it is possible to obtain the same effect as in the first embodiment.

（第５実施形態）
図７は、図１および図２に示す超音波流量計１００の動作の第５実施形態について説明するフローチャートである。なお、第５実施形態における通常モードの動作は第４実施形態と同様であるため、説明を省略する。 (Fifth embodiment)
FIG. 7 is a flowchart for explaining a fifth embodiment of the operation of the ultrasonic flowmeter 100 shown in FIGS. 1 and 2. Note that the operation in the normal mode in the fifth embodiment is the same as that in the fourth embodiment, and a description thereof will be omitted.

第５実施形態の上下逆転モードでは、制御部１２２は、第４実施形態の通常モードと同様にステップＳ２１０〜ステップＳ２６４までの処理を行い、上流側流速プロファイルおよび下流側流速プロファイルを取得する。第５実施形態の上下逆転モードの特徴として、制御部１２２は、ステップＳ２６２、Ｓ２６４において作成した流速プロファイルの符号を反転させる符号反転処理を行う（ステップＳ２８２）。そして、制御部１２２は、この符号反転処理が行われた流速プロファイルを用いて流量の演算を行う（ステップＳ２６６）。第５実施形態の上下逆転モードによれば、反射相関法およびドップラ法を用いる場合において上流側用トランスデューサ１１０ａと下流側用トランスデューサ１１０ｂとを逆に配置してしまった場合であっても、上流側流速プロファイルおよび下流側流速プロファイルを正しい値に補正することができ、上述した第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。 In the upside down mode of the fifth embodiment, the control unit 122 performs the processing from step S210 to step S264 as in the normal mode of the fourth embodiment, and acquires the upstream flow velocity profile and the downstream flow velocity profile. As a feature of the upside down mode of the fifth embodiment, the control unit 122 performs a code inversion process for inverting the sign of the flow velocity profile created in steps S262 and S264 (step S282). And the control part 122 calculates a flow volume using the flow velocity profile in which this sign inversion process was performed (step S266). According to the upside down mode of the fifth embodiment, when the reflection correlation method and the Doppler method are used, even if the upstream side transducer 110a and the downstream side transducer 110b are arranged reversely, the upstream side The flow velocity profile and the downstream flow velocity profile can be corrected to correct values, and the same effects as those in the first embodiment described above can be obtained.

なお、反射相関法およびドップラ法を用いる第４実施形態および第５実施形態では、上流側用トランスデューサ１１０ａおよび下流側用トランスデューサ１１０ｂの両方によって流速プロファイルを取得する構成を例示したが、これに限定するものではない。上述したように、反射相関法およびドップラ法では超音波を出力したトランスデューサにおいて反射波を受信するため、超音波流量計１００は必ずしも２つのトランスデューサを備える必要はなく、１つのトランスデューサを備える超音波流量計においても本発明を適用可能である。 In the fourth and fifth embodiments using the reflection correlation method and the Doppler method, the configuration in which the flow velocity profile is acquired by both the upstream transducer 110a and the downstream transducer 110b is illustrated, but the present invention is limited to this. It is not a thing. As described above, in the reflection correlation method and the Doppler method, since the reflected wave is received by the transducer that outputs the ultrasonic wave, the ultrasonic flowmeter 100 does not necessarily need to include two transducers, and the ultrasonic flow rate including one transducer. The present invention can also be applied to the total.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the example which concerns. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.

本発明は、トランスデューサを用いて管路内部を流れる流体の流量を測定する超音波流量計に利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for an ultrasonic flowmeter that measures the flow rate of a fluid flowing inside a pipe line using a transducer.

１００…超音波流量計、１０２…配管、１１０ａ…上流側用トランスデューサ、１１０ｂ…下流側用トランスデューサ、１１２ａ…固定金具、１１２ｂ…固定金具、１１４…結合ケーブル、１１４ａ…接続ケーブル、１１４ｂ…接続ケーブル、１２０…変換器、１２０ａ…接続口、１２２…制御部、１２４…操作部、１２６…表示部、１２８ａ…超音波送信部、１２８ｂ…超音波受信部、１３０…切換部、１３２ａ…上流側送信スイッチ、１３２ｂ…下流側送信スイッチ、１３４ａ…上流側受信スイッチ、１３４ｂ…下流側受信スイッチ DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Ultrasonic flowmeter, 102 ... Piping, 110a ... Upstream transducer, 110b ... Downstream transducer, 112a ... Fixed metal fitting, 112b ... Fixed metal fitting, 114 ... Connection cable, 114a ... Connection cable, 114b ... Connection cable, DESCRIPTION OF SYMBOLS 120 ... Converter, 120a ... Connection port, 122 ... Control part, 124 ... Operation part, 126 ... Display part, 128a ... Ultrasonic transmission part, 128b ... Ultrasonic reception part, 130 ... Switching part, 132a ... Upstream transmission switch 132b: downstream transmission switch, 134a: upstream reception switch, 134b: downstream reception switch

Claims

少なくとも一対となる上流側用トランスデューサと下流側用トランスデューサを用いて管路内部を流れる流体の流量を測定する超音波流量計であって、
当該超音波流量計の動作を制御する制御部と、
超音波を出力するための信号を送信する超音波送信部と、
受信した信号を増幅してＡ／Ｄ変換する超音波受信部と、
前記超音波送信部および超音波受信部と、前記上流側用トランスデューサおよび下流側用トランスデューサとの接続を切り換える切換部と、
を備え、
前記制御部は、通常モードでは時間をおいて出力した超音波の反射信号の相関をとって移動量を求め、
さらに上下逆転モードを設定可能であって、
前記上下逆転モードにおいては、前記切換部における前記上流側用トランスデューサと下流側用トランスデューサの接続を逆転させることを特徴とする超音波流量計。 An ultrasonic flowmeter that measures a flow rate of a fluid flowing in a pipe using at least a pair of an upstream transducer and a downstream transducer,
A control unit for controlling the operation of the ultrasonic flowmeter;
An ultrasonic transmitter that transmits a signal for outputting an ultrasonic wave;
An ultrasonic receiving unit that amplifies the received signal and performs A / D conversion;
A switching unit that switches connection between the ultrasonic transmission unit and the ultrasonic reception unit, and the upstream transducer and the downstream transducer;
With
In the normal mode, the control unit obtains the movement amount by correlating the reflected signal of the ultrasonic wave output at a time,
You can also set upside down mode,
In the upside down mode, the ultrasonic flowmeter is characterized in that the connection of the upstream transducer and the downstream transducer in the switching unit is reversed.