JPH1048009A - 超音波温度流速計 - Google Patents
超音波温度流速計Info
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- JPH1048009A JPH1048009A JP8204794A JP20479496A JPH1048009A JP H1048009 A JPH1048009 A JP H1048009A JP 8204794 A JP8204794 A JP 8204794A JP 20479496 A JP20479496 A JP 20479496A JP H1048009 A JPH1048009 A JP H1048009A
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- piezoelectric element
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Abstract
(57)【要約】
【課題】容易かつ高精度に流体の温度および流速を計測
することのできる超音波温度流速計を提供する。 【解決手段】配管３０の外壁面３１上に、配管３０の長
手方向に対し垂直の方向に圧電素子２１および２２が対
向し、かつ圧電素子２３および２４が斜めの方向に対向
するようにセンサ１〜３を設置して、圧電素子２１から
圧電素子２２へ伝搬する超音波１０１の伝搬時間および
圧電素子２１から送信され配管３０の内壁面３２で反射
されて圧電素子２１に戻る反射波１０２の伝搬時間から
配管３０内を流れる流体中の音速を計測し、この音速か
ら配管３０内を流れる流体の温度を計測して、さらに圧
電素子２３から圧電素子２４へ伝搬する超音波１０３の
伝搬時間と圧電素子２４から圧電素子２３へ伝搬する超
音波１０４の伝搬時間との差および上述の計測した音速
から配管３０内を流れる流体の流速を計測する。
することのできる超音波温度流速計を提供する。 【解決手段】配管３０の外壁面３１上に、配管３０の長
手方向に対し垂直の方向に圧電素子２１および２２が対
向し、かつ圧電素子２３および２４が斜めの方向に対向
するようにセンサ１〜３を設置して、圧電素子２１から
圧電素子２２へ伝搬する超音波１０１の伝搬時間および
圧電素子２１から送信され配管３０の内壁面３２で反射
されて圧電素子２１に戻る反射波１０２の伝搬時間から
配管３０内を流れる流体中の音速を計測し、この音速か
ら配管３０内を流れる流体の温度を計測して、さらに圧
電素子２３から圧電素子２４へ伝搬する超音波１０３の
伝搬時間と圧電素子２４から圧電素子２３へ伝搬する超
音波１０４の伝搬時間との差および上述の計測した音速
から配管３０内を流れる流体の流速を計測する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波を用いて配
管内を流れる流体の温度および流速を計測する超音波温
度流速計に関する。
管内を流れる流体の温度および流速を計測する超音波温
度流速計に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、配管内を流れる流体の流速を計測
する装置として、配管の外壁面上に配管の長手方向に対
し斜めの方向に対向して第１および第２の超音波センサ
を設置し、第１の超音波センサから第２の超音波センサ
へ伝搬する超音波の伝搬時間と第２の超音波センサから
第１の超音波センサへ伝搬する超音波の伝搬時間との差
および予め設定された流体中の音速に基づいて流速を求
める超音波流速計が知られている。
する装置として、配管の外壁面上に配管の長手方向に対
し斜めの方向に対向して第１および第２の超音波センサ
を設置し、第１の超音波センサから第２の超音波センサ
へ伝搬する超音波の伝搬時間と第２の超音波センサから
第１の超音波センサへ伝搬する超音波の伝搬時間との差
および予め設定された流体中の音速に基づいて流速を求
める超音波流速計が知られている。
【０００３】また、流体中の音速の値は流体の温度によ
って変化するため、例えば実願平２−１１１６１７で示
される温度補償形熱式流量計のように、適当な測温素子
を用いて流体の温度を計測し、その温度に基づいて音速
を補正することにより、温度に影響されることなく流速
を求める方法が提案されている。
って変化するため、例えば実願平２−１１１６１７で示
される温度補償形熱式流量計のように、適当な測温素子
を用いて流体の温度を計測し、その温度に基づいて音速
を補正することにより、温度に影響されることなく流速
を求める方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したような流体の
温度による音速の変化の影響を取り除くために、測温素
子を用いて流体の温度を計測する従来の超音波流速計で
は、測温素子の設置のために配管に対して穴あけ等の加
工を行う必要があるという問題があり、さらに測温素子
の計測遅れのため、流体の温度および流速が時間的に激
しく変化するような場合には正確な計測を行うことがで
きないという問題があった。本発明は、容易かつ高精度
に流体の温度および流速を計測することのできる超音波
温度流速計を提供することを目的とする。
温度による音速の変化の影響を取り除くために、測温素
子を用いて流体の温度を計測する従来の超音波流速計で
は、測温素子の設置のために配管に対して穴あけ等の加
工を行う必要があるという問題があり、さらに測温素子
の計測遅れのため、流体の温度および流速が時間的に激
しく変化するような場合には正確な計測を行うことがで
きないという問題があった。本発明は、容易かつ高精度
に流体の温度および流速を計測することのできる超音波
温度流速計を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は配管の外壁面上に配管の長手方向に対し垂
直の方向に対向して設置された一対の超音波トランスデ
ューサを用いて、配管内を流れる流体中の音速と温度を
計測するようにしたものである。
め、本発明は配管の外壁面上に配管の長手方向に対し垂
直の方向に対向して設置された一対の超音波トランスデ
ューサを用いて、配管内を流れる流体中の音速と温度を
計測するようにしたものである。
【０００６】すなわち、本発明に係る超音波温度流速計
は、配管の外壁面上に配管の長手方向に対し垂直の方向
に対向して設置された第１および第２の超音波トランス
デューサと、配管の外壁面上に配管の長手方向に対し斜
めの方向に対向して設置された第３および第４の超音波
トランスデューサと、第１の超音波トランスデューサか
ら第２の超音波トランスデューサへ伝搬する超音波の伝
搬時間および第１の超音波トランスデューサから送信さ
れ配管の内壁面で反射されて第１の超音波トランスデュ
ーサに戻る超音波の伝搬時間に基づいて配管内を流れる
流体中の音速を計測する音速計測手段と、この音速計測
手段により計測された音速から配管内を流れる流体の温
度を計測する温度計測手段と、第３の超音波トランスデ
ューサから第４の超音波トランスデューサへ伝搬する超
音波の伝搬時間と第４の超音波トランスデューサから第
３の超音波トランスデューサへ伝搬する超音波の伝搬時
間との差および音速計測手段により計測された音速に基
づいて配管内を流れる流体の流速を計測する流速計測手
段とを備えている。
は、配管の外壁面上に配管の長手方向に対し垂直の方向
に対向して設置された第１および第２の超音波トランス
デューサと、配管の外壁面上に配管の長手方向に対し斜
めの方向に対向して設置された第３および第４の超音波
トランスデューサと、第１の超音波トランスデューサか
ら第２の超音波トランスデューサへ伝搬する超音波の伝
搬時間および第１の超音波トランスデューサから送信さ
れ配管の内壁面で反射されて第１の超音波トランスデュ
ーサに戻る超音波の伝搬時間に基づいて配管内を流れる
流体中の音速を計測する音速計測手段と、この音速計測
手段により計測された音速から配管内を流れる流体の温
度を計測する温度計測手段と、第３の超音波トランスデ
ューサから第４の超音波トランスデューサへ伝搬する超
音波の伝搬時間と第４の超音波トランスデューサから第
３の超音波トランスデューサへ伝搬する超音波の伝搬時
間との差および音速計測手段により計測された音速に基
づいて配管内を流れる流体の流速を計測する流速計測手
段とを備えている。
【０００７】本発明の超音波温度流速計では、第１の超
音波トランスデューサから第２の超音波トランスデュー
サへ伝搬する超音波の伝搬時間から第１の超音波トラン
スデューサから送信され配管の内壁面で反射されて第１
の超音波トランスデューサに戻る超音波の伝搬時間を差
し引くことによって配管の板厚の影響が除去され、流体
中の超音波の伝搬時間が求まる。
音波トランスデューサから第２の超音波トランスデュー
サへ伝搬する超音波の伝搬時間から第１の超音波トラン
スデューサから送信され配管の内壁面で反射されて第１
の超音波トランスデューサに戻る超音波の伝搬時間を差
し引くことによって配管の板厚の影響が除去され、流体
中の超音波の伝搬時間が求まる。
【０００８】この第１の超音波トランスデューサから送
信された超音波は、伝搬方向が配管内を流れる流体の流
れ方向に対して垂直の方向であるため、流体の流速によ
って伝搬時間の影響を受けることはない。従って、この
流体中の超音波が伝搬時間に基づいて正確な音速が得ら
れ、さらに、この音速から流体の温度を求めることがで
きる。
信された超音波は、伝搬方向が配管内を流れる流体の流
れ方向に対して垂直の方向であるため、流体の流速によ
って伝搬時間の影響を受けることはない。従って、この
流体中の超音波が伝搬時間に基づいて正確な音速が得ら
れ、さらに、この音速から流体の温度を求めることがで
きる。
【０００９】このようにして、測温素子を用いる場合の
ように配管に穴空け等をすることなく、また配管の板厚
や板厚の温度変化の影響を受けることなく、容易かつ高
精度に音速および温度を求めることができる。
ように配管に穴空け等をすることなく、また配管の板厚
や板厚の温度変化の影響を受けることなく、容易かつ高
精度に音速および温度を求めることができる。
【００１０】そして、第３の超音波トランスデューサか
ら第４の超音波トランスデューサへ伝搬する超音波の伝
搬時間と第４の超音波トランスデューサから第３の超音
波トランスデューサへ伝搬する超音波の伝搬時間の差と
上述の計測された音速とに基づいて配管内を流れる流体
の流速を計測することにより、流体の温度および流速が
時間的に激しく変化するような場合でも正確に流速を求
めることができる。
ら第４の超音波トランスデューサへ伝搬する超音波の伝
搬時間と第４の超音波トランスデューサから第３の超音
波トランスデューサへ伝搬する超音波の伝搬時間の差と
上述の計測された音速とに基づいて配管内を流れる流体
の流速を計測することにより、流体の温度および流速が
時間的に激しく変化するような場合でも正確に流速を求
めることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態に係
る超音波温度流速計の概略構成を示すブロック図であ
る。この超音波温度流速計は、センサ１〜３、切替器
４、送受信器５、ゲート回路６、カウンタ７、演算部
８、制御部９により構成されている。
る超音波温度流速計の概略構成を示すブロック図であ
る。この超音波温度流速計は、センサ１〜３、切替器
４、送受信器５、ゲート回路６、カウンタ７、演算部
８、制御部９により構成されている。
【００１２】センサ１〜３は、本実施形態において超音
波の送受信を行うためのものであり、図２にその具体的
な構成および配管への設置状態を示す。センサ１には圧
電素子２１，２３が設けられ、センサ２，３には圧電素
子２２，２４がそれぞれ設けられている。圧電素子２１
は、切替器４を介して送受信器５から出力される送信信
号により駆動されて配管３０側に超音波を送信すると共
に、配管３０側から入射する超音波を受信して電気信号
に変換し、受信信号として出力するものである。
波の送受信を行うためのものであり、図２にその具体的
な構成および配管への設置状態を示す。センサ１には圧
電素子２１，２３が設けられ、センサ２，３には圧電素
子２２，２４がそれぞれ設けられている。圧電素子２１
は、切替器４を介して送受信器５から出力される送信信
号により駆動されて配管３０側に超音波を送信すると共
に、配管３０側から入射する超音波を受信して電気信号
に変換し、受信信号として出力するものである。
【００１３】そして、センサ１〜３は圧電素子２１と圧
電素子２２とが配管３０の長手方向に対し垂直方向に対
向し、かつ圧電素子２３と圧電素子２４とが配管３０の
長手方向に対し斜めの方向に対向するように、すなわち
角度θ（０°＜θ＜９０°）の方向で対向するように配
管３０の外壁面３１に設置される。この場合、圧電素子
２１から送信される超音波１０１は、圧電素子２２で受
信されると共に、その一部が配管３０の内壁面３２で反
射し、その反射波１０２が圧電素子２１で受信される。
また、圧電素子２３から送信される超音波１０３は圧電
素子２４で受信され、圧電素子２４から送信される超音
波１０４は圧電素子２３で受信される。
電素子２２とが配管３０の長手方向に対し垂直方向に対
向し、かつ圧電素子２３と圧電素子２４とが配管３０の
長手方向に対し斜めの方向に対向するように、すなわち
角度θ（０°＜θ＜９０°）の方向で対向するように配
管３０の外壁面３１に設置される。この場合、圧電素子
２１から送信される超音波１０１は、圧電素子２２で受
信されると共に、その一部が配管３０の内壁面３２で反
射し、その反射波１０２が圧電素子２１で受信される。
また、圧電素子２３から送信される超音波１０３は圧電
素子２４で受信され、圧電素子２４から送信される超音
波１０４は圧電素子２３で受信される。
【００１４】切替器４は、センサ１〜３の各圧電素子２
１〜２４の送信状態と受信状態とを切り替えるためのも
のである。ここで、送信状態とは送受信器５から出力さ
れる送信信号が圧電素子２１〜２４に入力される状態を
いい、受信状態とは圧電素子から出力される受信信号が
送受信器５に入力される状態をいう。
１〜２４の送信状態と受信状態とを切り替えるためのも
のである。ここで、送信状態とは送受信器５から出力さ
れる送信信号が圧電素子２１〜２４に入力される状態を
いい、受信状態とは圧電素子から出力される受信信号が
送受信器５に入力される状態をいう。
【００１５】送受信器５は、切替器４を介して送信状態
の圧電素子２１〜２４に所定の周波数および電圧の送信
信号を出力すると共に、受信状態の圧電素子２１〜２４
から切替器４を介して入力される受信信号を適当に増幅
してゲート回路６に出力する。
の圧電素子２１〜２４に所定の周波数および電圧の送信
信号を出力すると共に、受信状態の圧電素子２１〜２４
から切替器４を介して入力される受信信号を適当に増幅
してゲート回路６に出力する。
【００１６】ゲート回路６は、送受信器５から出力され
る受信信号から計測に必要な信号を適宜選択してカウン
タ７に出力する。カウンタ７は、計測開始時に制御部９
から出力されるトリガ信号とゲート回路６から出力され
る受信信号に従って制御され、圧電素子２１から圧電素
子２２への超音波１０１の伝搬時間ｔ1 、圧電素子２１
から送信され配管３０の内壁面３２で反射した反射波１
０２が圧電素子２１に戻るまでの伝搬時間ｔ2 、圧電素
子２３から圧電素子２４への超音波１０３の伝搬時間と
圧電素子２４から圧電素子２４への超音波１０４の伝搬
時間との伝搬時間差Δｔを求める。
る受信信号から計測に必要な信号を適宜選択してカウン
タ７に出力する。カウンタ７は、計測開始時に制御部９
から出力されるトリガ信号とゲート回路６から出力され
る受信信号に従って制御され、圧電素子２１から圧電素
子２２への超音波１０１の伝搬時間ｔ1 、圧電素子２１
から送信され配管３０の内壁面３２で反射した反射波１
０２が圧電素子２１に戻るまでの伝搬時間ｔ2 、圧電素
子２３から圧電素子２４への超音波１０３の伝搬時間と
圧電素子２４から圧電素子２４への超音波１０４の伝搬
時間との伝搬時間差Δｔを求める。
【００１７】演算部８は、音速計測部１０と温度計測部
１１および流速計測部１２により構成されている。音速
計測部１０は、伝搬時間ｔ1 およびｔ2 に基づいて流体
中の音速Ｃを計測する。温度計測部１１は、この音速Ｃ
に基づいて流体の温度Ｔを計測する。流速計測部１２
は、伝搬時間差Δｔおよび音速Ｃに基づいて流体の流速
Ｖを計測する。
１１および流速計測部１２により構成されている。音速
計測部１０は、伝搬時間ｔ1 およびｔ2 に基づいて流体
中の音速Ｃを計測する。温度計測部１１は、この音速Ｃ
に基づいて流体の温度Ｔを計測する。流速計測部１２
は、伝搬時間差Δｔおよび音速Ｃに基づいて流体の流速
Ｖを計測する。
【００１８】制御部９は、この超音波温度流速計の制御
を司り、切替器４、送受信器５、ゲート回路６、カウン
タ７および演算部８の動作をそれぞれ制御する。以下、
この超音波温度流速計を用いた温度および流速の計測動
作について詳細に説明する。
を司り、切替器４、送受信器５、ゲート回路６、カウン
タ７および演算部８の動作をそれぞれ制御する。以下、
この超音波温度流速計を用いた温度および流速の計測動
作について詳細に説明する。
【００１９】まず、流体の温度Ｔの計測を以下のように
して行う。制御部９は、切替器４を制御してセンサ１の
圧電素子２１を送信状態にすると共に、センサ２の圧電
素子２２を受信状態にする。この状態で送受信器５から
送信信号が出力されることにより、圧電素子２１から超
音波１０１が送信され、それと同時にカウンタ７におい
て時間計測のためのカウント動作が開始される。なお、
圧電素子２１は超音波１０１を送信した後、制御部９に
よって制御された切替器４により受信状態に切り替えら
れる。
して行う。制御部９は、切替器４を制御してセンサ１の
圧電素子２１を送信状態にすると共に、センサ２の圧電
素子２２を受信状態にする。この状態で送受信器５から
送信信号が出力されることにより、圧電素子２１から超
音波１０１が送信され、それと同時にカウンタ７におい
て時間計測のためのカウント動作が開始される。なお、
圧電素子２１は超音波１０１を送信した後、制御部９に
よって制御された切替器４により受信状態に切り替えら
れる。
【００２０】圧電素子２１から送信された超音波１０１
は、配管３０の長手方向、すなわち流体の流れ方向３３
に対し垂直方向に流体中を伝搬して圧電素子２２で受信
される。圧電素子２２は受信した超音波１０１に応じた
受信信号２０１を出力し、この受信信号２０１は切替器
４を介して送受信器５に入力されて適当に増幅された
後、ゲート回路６を介してカウンタ７に入力される。カ
ウンタ７は、受信信号２０１が入力された時のカウント
数を伝搬時間ｔ1 を示すデータとして演算部８の音速計
測部１０に出力する。
は、配管３０の長手方向、すなわち流体の流れ方向３３
に対し垂直方向に流体中を伝搬して圧電素子２２で受信
される。圧電素子２２は受信した超音波１０１に応じた
受信信号２０１を出力し、この受信信号２０１は切替器
４を介して送受信器５に入力されて適当に増幅された
後、ゲート回路６を介してカウンタ７に入力される。カ
ウンタ７は、受信信号２０１が入力された時のカウント
数を伝搬時間ｔ1 を示すデータとして演算部８の音速計
測部１０に出力する。
【００２１】圧電素子２１から送信された超音波１０１
の一部は配管３０の内壁面３２で反射し、この反射波１
０２は受信状態に切り替えられた圧電素子２１で受信さ
れる。圧電素子２１は反射波１０１に応じた受信信号２
０２を出力し、この受信信号２０２は切替器４、送受信
器５およびゲート回路６を介してカウンタ７に入力され
る。カウンタ７は、受信信号２０２が入力された時のカ
ウント数を伝搬時間ｔ2 を示すデータとして音速計測部
１０に出力する。伝搬時間ｔ2 は、圧電素子２１から送
信された超音波１０１がセンサ１，２および配管３０な
どの流体中以外の部分を伝搬するのに要した時間に相当
するので、ｔ1 からｔ2 を差し引くことによって流体中
の超音波１０１の伝搬時間を求めることができる。
の一部は配管３０の内壁面３２で反射し、この反射波１
０２は受信状態に切り替えられた圧電素子２１で受信さ
れる。圧電素子２１は反射波１０１に応じた受信信号２
０２を出力し、この受信信号２０２は切替器４、送受信
器５およびゲート回路６を介してカウンタ７に入力され
る。カウンタ７は、受信信号２０２が入力された時のカ
ウント数を伝搬時間ｔ2 を示すデータとして音速計測部
１０に出力する。伝搬時間ｔ2 は、圧電素子２１から送
信された超音波１０１がセンサ１，２および配管３０な
どの流体中以外の部分を伝搬するのに要した時間に相当
するので、ｔ1 からｔ2 を差し引くことによって流体中
の超音波１０１の伝搬時間を求めることができる。
【００２２】音速計測部１０は、伝搬時間ｔ1 ，ｔ2 に
基づいて計測時における流体中の音速Ｃを計測する。こ
の場合、圧電素子２１から送信された超音波１０１は、
体の流れ方向３３に対して垂直方向に伝搬し、流速Ｖに
よって伝搬時間ｔ1 の影響を受けることがない。従っ
て、配管３０の内径をＬ1 とすると、音速Ｃは次式によ
って求められる。
基づいて計測時における流体中の音速Ｃを計測する。こ
の場合、圧電素子２１から送信された超音波１０１は、
体の流れ方向３３に対して垂直方向に伝搬し、流速Ｖに
よって伝搬時間ｔ1 の影響を受けることがない。従っ
て、配管３０の内径をＬ1 とすると、音速Ｃは次式によ
って求められる。
【００２３】 Ｃ＝Ｌ1 ／（ｔ1 −ｔ2 ） …（１） 温度計測部１１は、この音速Ｃに基づいて流体の温度Ｔ
を計測する。この場合、温度Ｔは次式によって求められ
る。なお、ｆは音速Ｃに対する温度Ｔの関数であり、流
体の種類によって定められる。
を計測する。この場合、温度Ｔは次式によって求められ
る。なお、ｆは音速Ｃに対する温度Ｔの関数であり、流
体の種類によって定められる。
【００２４】 Ｔ＝ｆ（Ｃ） …（２） 次に、流体の流速Ｖの計測を以下のようにして行う。制
御部９は、切替器４を制御してセンサ１の圧電素子２２
を送信状態にすると共に、センサ３の圧電素子２４を受
信状態にする。この状態で送受信器５から送信信号が出
力されることにより、圧電素子２３から超音波１０３が
送信され、それと同時にカウンタ７のカウント動作が開
始される。なお、圧電素子２３は超音波１０３を送信し
た後、制御部９によって制御された切替器４により受信
状態に切り替えられる。
御部９は、切替器４を制御してセンサ１の圧電素子２２
を送信状態にすると共に、センサ３の圧電素子２４を受
信状態にする。この状態で送受信器５から送信信号が出
力されることにより、圧電素子２３から超音波１０３が
送信され、それと同時にカウンタ７のカウント動作が開
始される。なお、圧電素子２３は超音波１０３を送信し
た後、制御部９によって制御された切替器４により受信
状態に切り替えられる。
【００２５】圧電素子２３から送信された超音波１０３
は、流体の流れ方向３３に対して角度θで流体中を伝搬
して圧電素子２４で受信される。圧電素子２４は受信し
た超音波１０３に応じた受信信号２０３を出力し、この
受信信号２０３は切替器４、送受信器５およびゲート回
路６を介してカウンタ７に入力される。カウンタ７は、
受信信号２０３が入力された時のカウント数を超音波１
０３の伝搬時間ｔ3 として蓄積しておく。
は、流体の流れ方向３３に対して角度θで流体中を伝搬
して圧電素子２４で受信される。圧電素子２４は受信し
た超音波１０３に応じた受信信号２０３を出力し、この
受信信号２０３は切替器４、送受信器５およびゲート回
路６を介してカウンタ７に入力される。カウンタ７は、
受信信号２０３が入力された時のカウント数を超音波１
０３の伝搬時間ｔ3 として蓄積しておく。
【００２６】一方、圧電素子２４において圧電素子２３
から送信された超音波１０３が受信されると、制御部９
は切替器４を制御して圧電素子２４を送信状態に、圧電
素子２３を受信状態にそれぞれ切り替える。そして、送
受信器５から送信信号を出力させることにより圧電素子
２４から超音波１０４を送信させると共に、カウンタ７
のカウント動作を開始させる。
から送信された超音波１０３が受信されると、制御部９
は切替器４を制御して圧電素子２４を送信状態に、圧電
素子２３を受信状態にそれぞれ切り替える。そして、送
受信器５から送信信号を出力させることにより圧電素子
２４から超音波１０４を送信させると共に、カウンタ７
のカウント動作を開始させる。
【００２７】圧電素子２４から送信された超音波１０４
は、圧電素子２３から送信された超音波１０３とは逆方
向に流体中を伝搬して圧電素子２３で受信される。圧電
素子２３は、受信した超音波１０４に応じた受信信号２
０４を出力し、この受信信号２０４は切替器４、送受信
器５およびゲート回路６を介してカウンタ７に入力され
る。
は、圧電素子２３から送信された超音波１０３とは逆方
向に流体中を伝搬して圧電素子２３で受信される。圧電
素子２３は、受信した超音波１０４に応じた受信信号２
０４を出力し、この受信信号２０４は切替器４、送受信
器５およびゲート回路６を介してカウンタ７に入力され
る。
【００２８】カウンタ７は、受信信号２０４が入力され
た時のカウント数を超音波１０４の伝搬時間ｔ4 とし
て、蓄積しておいた伝搬時間ｔ3 とこの伝搬時間ｔ4 と
の伝搬時間差Δｔ（＝ｔ3 −ｔ4 ）を求め、この伝搬時
間差Δｔを示すデータを演算部８の流速計測部１２に出
力する。
た時のカウント数を超音波１０４の伝搬時間ｔ4 とし
て、蓄積しておいた伝搬時間ｔ3 とこの伝搬時間ｔ4 と
の伝搬時間差Δｔ（＝ｔ3 −ｔ4 ）を求め、この伝搬時
間差Δｔを示すデータを演算部８の流速計測部１２に出
力する。
【００２９】流速計測部１２は、この伝搬時間差Δｔお
よび先に計測した音速Ｃに基づいて流体の流速Ｖを計測
する。この場合、流れ方向３３と超音波１０３の伝搬方
向との角度をθ、超音波１０３および１０４の流体中の
伝搬距離をＬ2 とすると、流速Ｖは次式により求められ
る。
よび先に計測した音速Ｃに基づいて流体の流速Ｖを計測
する。この場合、流れ方向３３と超音波１０３の伝搬方
向との角度をθ、超音波１０３および１０４の流体中の
伝搬距離をＬ2 とすると、流速Ｖは次式により求められ
る。
【００３０】
【数１】
【００３１】このように本実施形態の超音波温度流速計
では、圧電素子２１から圧電素子２２へ伝搬する超音波
１０１の伝搬時間ｔ1 から圧電素子２１から送信され配
管３０の内壁面３０で反射されて圧電素子２１に戻る反
射波１０２の伝搬時間ｔ2 を差し引くことによって、配
管３０の板厚の影響を除去した流体中の超音波１０１の
伝搬時間を求めている。ここで、圧電素子２１から送信
された超音波１０１の伝搬方向は流体の流れ方向３３に
対して垂直の方向であるため、流体の流速Ｖによって伝
搬時間が影響を受けることはない。従って、この流体中
の超音波１０１の伝搬時間に基づいて計測時における流
体中の正確な音速Ｃが得られる。さらに、この音速Ｃか
ら流体の温度Ｔを正確に求めることができる。
では、圧電素子２１から圧電素子２２へ伝搬する超音波
１０１の伝搬時間ｔ1 から圧電素子２１から送信され配
管３０の内壁面３０で反射されて圧電素子２１に戻る反
射波１０２の伝搬時間ｔ2 を差し引くことによって、配
管３０の板厚の影響を除去した流体中の超音波１０１の
伝搬時間を求めている。ここで、圧電素子２１から送信
された超音波１０１の伝搬方向は流体の流れ方向３３に
対して垂直の方向であるため、流体の流速Ｖによって伝
搬時間が影響を受けることはない。従って、この流体中
の超音波１０１の伝搬時間に基づいて計測時における流
体中の正確な音速Ｃが得られる。さらに、この音速Ｃか
ら流体の温度Ｔを正確に求めることができる。
【００３２】このように、従来のように配管３０への穴
空け等の加工を必要とせずに、また配管３０の板厚や板
厚の温度変化の影響を受けることなく、容易かつ正確に
音速Ｃおよび温度Ｔを求めることができる。
空け等の加工を必要とせずに、また配管３０の板厚や板
厚の温度変化の影響を受けることなく、容易かつ正確に
音速Ｃおよび温度Ｔを求めることができる。
【００３３】そして、圧電素子２３から圧電素子２４へ
と伝搬する超音波１０３の伝搬時間ｔ3 と圧電素子２４
から圧電素子２３伝搬する超音波１０４の伝搬時間ｔ4
との伝搬時間差Δｔおよび上述の計測された音速Ｃに基
づいて流体の流速Ｖを計測することにより、流体の温度
Ｔおよび流速Ｖが時間的に激しく変化するような場合で
も、正確に流速Ｖを求めることができる。
と伝搬する超音波１０３の伝搬時間ｔ3 と圧電素子２４
から圧電素子２３伝搬する超音波１０４の伝搬時間ｔ4
との伝搬時間差Δｔおよび上述の計測された音速Ｃに基
づいて流体の流速Ｖを計測することにより、流体の温度
Ｔおよび流速Ｖが時間的に激しく変化するような場合で
も、正確に流速Ｖを求めることができる。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、配
管内の流体の流れ方向に対し垂直方向に送信した超音波
の流体中の伝搬時間に基づいて流体の音速および温度を
求め、さらに、この音速を用いて流体の流速を求めるこ
とにより、容易かつ高精度に流体の温度および流速を計
測することが可能となる。
管内の流体の流れ方向に対し垂直方向に送信した超音波
の流体中の伝搬時間に基づいて流体の音速および温度を
求め、さらに、この音速を用いて流体の流速を求めるこ
とにより、容易かつ高精度に流体の温度および流速を計
測することが可能となる。
【図１】本発明の一実施形態に係る超音波温度流速計の
構成を示すブロック図
構成を示すブロック図
【図２】図１中のセンサの具体的な構成および配管への
設置状態を説明するための図
設置状態を説明するための図
１〜３…センサ ４…切替器 ５…送受信器 ６…ゲート回路 ７…カウンタ ８…演算部 ９…制御部 １０…音速計測部 １１…温度計測部 １２…流速計測部 ２１〜２４…圧電素子 ３０…配管 ３１…外壁面 ３２…内壁面 ３３…流れ方向
Claims (1)
- 【請求項１】配管の外壁面上に配管の長手方向に対し垂
直の方向に対向して設置された第１および第２の超音波
トランスデューサと、 前記配管の外壁面上に配管の長手方向に対し斜めの方向
に対向して設置された第３および第４の超音波トランス
デューサと、 前記第１の超音波トランスデューサから前記第２の超音
波トランスデューサへ伝搬する超音波の伝搬時間および
前記第１の超音波トランスデューサから送信され前記配
管の内壁面で反射されて前記第１の超音波トランスデュ
ーサに戻る超音波の伝搬時間に基づいて前記配管内を流
れる流体中の音速を計測する音速計測手段と、 この音速計測手段により計測された音速から前記配管内
を流れる流体の温度を計測する温度計測手段と、 前記第３の超音波トランスデューサから前記第４の超音
波トランスデューサへ伝搬する超音波の伝搬時間と前記
第４の超音波トランスデューサから前記第３の超音波ト
ランスデューサへ伝搬する超音波の伝搬時間との差およ
び前記音速計測手段により計測された音速に基づいて前
記配管内を流れる流体の流速を計測する流速計測手段と
を備えたことを特徴とする超音波温度流速計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8204794A JPH1048009A (ja) | 1996-08-02 | 1996-08-02 | 超音波温度流速計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8204794A JPH1048009A (ja) | 1996-08-02 | 1996-08-02 | 超音波温度流速計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1048009A true JPH1048009A (ja) | 1998-02-20 |
Family
ID=16496475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8204794A Pending JPH1048009A (ja) | 1996-08-02 | 1996-08-02 | 超音波温度流速計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1048009A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000206133A (ja) * | 1998-11-10 | 2000-07-28 | Babcock Hitachi Kk | 音響式流速計測装置 |
| JP2001074567A (ja) * | 1999-09-06 | 2001-03-23 | Masahiro Nishikawa | 電磁超音波を用いた非接触型流体温度測定方法 |
| JP2002277301A (ja) * | 2001-03-16 | 2002-09-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 流量計 |
| JP2005172547A (ja) * | 2003-12-10 | 2005-06-30 | Yokogawa Electric Corp | 超音波流量計 |
| JP2011127948A (ja) * | 2009-12-16 | 2011-06-30 | Toyota Central R&D Labs Inc | 流速測定装置 |
| JP2011232281A (ja) * | 2010-04-30 | 2011-11-17 | Jfe Steel Corp | 導電体の温度測定方法および温度測定装置 |
| CN104215356A (zh) * | 2014-05-13 | 2014-12-17 | 中国计量学院 | 一种基于超声波的管道流体温度测量方法 |
| CN104457871A (zh) * | 2014-10-27 | 2015-03-25 | 北京福星晓程电子科技股份有限公司 | 一种流量计及流体测量方法 |
| CN105486363A (zh) * | 2016-01-21 | 2016-04-13 | 成都声立德克技术有限公司 | 一种超声波气体流量计及测量方法 |
| CN106525169A (zh) * | 2016-12-14 | 2017-03-22 | 浙江圣地物联科技有限公司 | 管道供水物联网接入设备 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59102117A (ja) * | 1982-12-03 | 1984-06-13 | Hitachi Ltd | 超音波式流量・温度同時測定装置 |
| JPS61219843A (ja) * | 1985-03-19 | 1986-09-30 | フラマトーム | 超音波を用いて包囲体内の流体の温度を測定する方法及び装置 |
| JPH07260597A (ja) * | 1993-10-18 | 1995-10-13 | Westinghouse Electric Corp <We> | 非貫入型温度測定装置及び温度測定方法 |
-
1996
- 1996-08-02 JP JP8204794A patent/JPH1048009A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59102117A (ja) * | 1982-12-03 | 1984-06-13 | Hitachi Ltd | 超音波式流量・温度同時測定装置 |
| JPS61219843A (ja) * | 1985-03-19 | 1986-09-30 | フラマトーム | 超音波を用いて包囲体内の流体の温度を測定する方法及び装置 |
| JPH07260597A (ja) * | 1993-10-18 | 1995-10-13 | Westinghouse Electric Corp <We> | 非貫入型温度測定装置及び温度測定方法 |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000206133A (ja) * | 1998-11-10 | 2000-07-28 | Babcock Hitachi Kk | 音響式流速計測装置 |
| JP2001074567A (ja) * | 1999-09-06 | 2001-03-23 | Masahiro Nishikawa | 電磁超音波を用いた非接触型流体温度測定方法 |
| JP2002277301A (ja) * | 2001-03-16 | 2002-09-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 流量計 |
| JP2005172547A (ja) * | 2003-12-10 | 2005-06-30 | Yokogawa Electric Corp | 超音波流量計 |
| JP2011127948A (ja) * | 2009-12-16 | 2011-06-30 | Toyota Central R&D Labs Inc | 流速測定装置 |
| JP2011232281A (ja) * | 2010-04-30 | 2011-11-17 | Jfe Steel Corp | 導電体の温度測定方法および温度測定装置 |
| CN104215356A (zh) * | 2014-05-13 | 2014-12-17 | 中国计量学院 | 一种基于超声波的管道流体温度测量方法 |
| CN104457871A (zh) * | 2014-10-27 | 2015-03-25 | 北京福星晓程电子科技股份有限公司 | 一种流量计及流体测量方法 |
| CN105486363A (zh) * | 2016-01-21 | 2016-04-13 | 成都声立德克技术有限公司 | 一种超声波气体流量计及测量方法 |
| CN106525169A (zh) * | 2016-12-14 | 2017-03-22 | 浙江圣地物联科技有限公司 | 管道供水物联网接入设备 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050111 |