JPS60115825A - フレアガスの平均分子量決定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 多くの流体流利用の応用分野において＆よ、流体流旭そ
の他の流体特性の測定が悠条件下で遂ｒＴされることを
必要とする。例え番よ、石油工業について考察−［ると
、容器、配管および機械類のような設う：ｉを過圧から
保護すること７５に１拙々の処理ステーションで安全弁
の使用により行なわれている０これらのステーションか
らの放出物は、ヘッダで集められ、大きな主放出導管に
送られる。普通、単一のヘッダは、例えば１０〜２０の
少数の安全弁からの放出物を集める。複数のこれらの単
一のヘソクは、全製造ユニットに対する大きな収集ヘッ
ダに集めることができる。ガスをま、点火されたフレア
またはバーナピットで燃焼され、そこから大気中に安全
に排気される。

特定時点において、多くの安全弁が漏洩して（・ること
かある。しかしながら、普通、１つの弁力＼らの漏洩速
度は非常に小さく、大きな間知とならない。しかしブエ
がら、弁は、例えレイ、安全弁設定イＩムに余りに近い
１」ニカでの動作のだ２／）、ある−・４上ｉ１Ａ圧中
のイ幾椋的破撰のため、あるし・をま浸食や腐食やファ
ウリングに起因ずる劣化のため、あるし・ｔｉその他の
原因で過度に漏洩することカ一ときど註ある。

安全弁からのＱ＋１洩は、価値のある生成物の損失や、
製造されつつある生成物の劣化や、燃焼システムの動作
」−生ずる間組のため蕎価につくことｈ″−ある。

℃・８長期間修正されない恐れがある。

収集ヘッダの漏洩を検出することについて多くの試みが
なされて来た。しかし、これらの従来の方法は好くいか
ないことが分った。フレアヘッダの有害なｙ囲気が主な
理由の一つである。フレアスタックは多くのソースから
の物質を受け入れるから、工程条件は機器にとって非常
に敵対的である。一般的に、７アウリング、腐食、固形
物の沈降、高分子証ボリマの沈降、そして時間が経過す
るとこれらの条件の種々の組合せがあり得る。それゆえ
、例えばクーとンメータが採用されたが、それらの可動
部利の詰りを生ずるので不適当であることが分った。ま
た、普通の工学的月料は、腐食のため不十分である。さ
らに、急激な圧力ザージから生ずる何撃、温反トランジ
エント、蒸気、センサから電子桟器までの長い距離、振
Ｓ等、これらが上述のように組み合わさり、従来のチ１
（１定システムを不作動にするような好ましくない環境
をもたらす。さらに、差圧用益を使用して漏洩検出を行
なう流門検出法は、系の背圧を安全にするとといつ考慮
から除外される。この配置ａに依れば、フレアヘッダの
圧力の増大は禁止される。加えて、ヘッダ内における流
れ条件は、正負両方向の流れを含む。上述の計器システ
ムは、流れ方向を区別しないし、負の流れを補償もしな
い。

測定中のフレアスタックの流量と関連する他の考慮事項
は、既存のパイプの位置およびそれに対するアクセスが
限定されること、ならびに単に流Ｍｈ１を設置するため
に特定のパイプを使用状態から取り出すことが不可能な
ことである。これは、例えばオンラインポットタップ手
法を使って、既存の設ｊ＋ｉ＋に流に計のような計器を
遡及的に取り付けることができることがＭ要であること
を意味する。さらに、仮での流体の尋問が、予定された
経路に沿つ−（、例えばパイプ軸紛に対して４５°で、
または傾斜直径上で、またはＩＪｉ腺分に沿って、ある
いは−１一方向にオ６いてパイプから予定された距離で
行なわれ、その結果、流れ分布のヅンプルされた部分が
面積平均流速に関して割算可能で再現可能な関係を有す
るように、ホットタップは異常に正確に配置されねばな
らない。

フレアスタックヘッダにより与えられる敵対的環境に加
えて、たとえ機器が敵対的環境に抗するように設けるこ
とかできるとしても、ヘッダ内のガス流特性が袖々の理
由で時間とともに迅速に変わる可能性があると−いう他
の困難性がある。それゆえ、Ｌｙｎｎｗｏ　ｒ　ｔｈ　
Ｕ　、　Ｓ　、特許＆Ｋ　４．１０３．５５１および第
３．５７５．０５０号に記載される超音波流量測定の代
表的応用は直接利用できなｔ・。これらの文献にあって
は、流速が時間に関して比較的一定であること、６１５
体特性が激しく変わらないこと、媒体の組成および／ま
たはパイプを通過する音速が既知であるだけでなく、少
な（とも測定機器の応答時間に匹敵する間隔の間一定で
あることが一般に仮定される。また、瞬接する流体要素
が実質的に同一の流体特性を有し、交叉した尋問路を採
用できるようにすることが仮定されることはしばしばあ
る。

上流および下流向きになされた測定から受信される（Ｈ
号の振幅が同一であることもしばしば仮定きれる。しか
しながら、振幅は、尋問路が上流に向けられるが下ｂ１
ｃに向けられるかに依存して異なることが多いことが分
った。例えば、Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆｔｈｅ　Ａｃｏｕ
ｓｔｌｃａｌ　５ｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ａｍｅｒｌｃａ
、　Ｖｏｌ　６６゜１２１３〜］２１５貝、１９７６年
発行の　Ｕ。

ＩｎｇａｒｄおよびＶ、に、　Ｓｉｎｇｈａｌの論文お
照。

それゆえ、本発明のまたる目的は、特に収集ヘッダまた
は主フレア管における流れ条件のような悪条件下で流動
流体の種々の特性を確実かつ正確に６川定することであ
る。

本発明の他の目的は、下流および上流に伝送されるパル
スの振幅および／または形状間の差や、％ｆ度、圧力お
よび乱流変動、組成の変動、さらには時間に関して迅速
に変化する音速および流値に拘りなく流体流れを正確に
測定することである。

本発明のさらに他の目的は、質量流拒、流体流速の測定
、漏洩源の確認、アクセスの制限に拘りなく高度に正確
で確実な配置で流れ測定装置を導管内に設置′すること
を可能にすることである。

５ｅ明の概要 本発明は、９１０体の特性、特に流量およびその音速を
測定する方法および装置に関する。多くの流体流は、以
外にも、？ｔ１．ｉおよび組成において迅速なすなわち
高周波の変化を示す。本発明は、精度の損失を伴なうこ
となく流量または流体組成の迅速な変動（定常状態条件
に比して）を受け入れる測定技術を提供するものである
。

本発明は、０〜５０フィート／秒の範囲を含む種々の流
量にて低濃度のキー成分を含むガス流を測定するのに特
に有用である。本発明の装置および方法は、非常に低速
、例えばＯ〜１フィート／゛秒にて適当かつ有用である
。本発明は、フレアスタックのような有害な環境におけ
るこのような低流量にて特に顕著である。何故ならば、
従来、普通の（非音響式）流量計では、定常状態条件に
おいてさえこのような針を正確かつ実際的に測定するこ
とはできなかったからである。高速度範囲をイ１する流
量計は、それらの範囲の下端では不感知すぎたからであ
る。従来の音響流量計は、この種の応用には直接適応で
きない。加えて、変動の迅速なずつと慾（・環境下では
、オリフィスプレートのような圧力降下装置は直線的に
応答しない。

特に、本発明は、フレアスタックシステムの漏洩の検出
および分析と関連して説明される。フレアスタックシス
テムは、関連する安全放出導管および安全放出弁を各々
有する複数の処理ステーションを有する。安全放出弁は
、処理ステーションから導管への放出を制御するように
接続されている。ヘッダ導管が複数の放出専管に接続さ
れる。

検出装置は、ヘッダ導管の第１の位置に取り付けられた
第１のトランスジューサと、ヘッダ導管の第２の（ｉ’
を置に取り付けられた紀２のトランスジューツーを有し
ており、第１トランスジユーサと第２トランスジューサ
間に尋問路が画定される。音響エネルギを放出するため
、第１および第２トランスジユーザな好ましくは後述の
ように交互に励起するための回路が設けられている。回
路は、上流および下流向ぎにおいて第１および第２トラ
ンスジューサ間でエネルギな伝送するための上流方向伝
送時間および下流方向伝送時間を測定する。励起および
測定動作は、１秒間に少なくとも１０度以上の高速でト
ランジットタイム測定値を発生するように反復され、そ
してトランジットクイムから、流体内における音速を時
間の関数として、また流体流速を時間の関数として測定
するための回路が設けられている。それにより、安全弁
中のガスの漏洩が検出される。

漏洩検出装置は、さらに、流体中の音響速度から、流体
の平均分子刊を時間の関数として決定する。これは、漏
洩が生ずる特定の処理ステーションを識別するために採
用できる。

漏洩検出装置はさらに、Ｎｙｇｕ１ｓｔ規準を満足させ
る周波数で励起および測定動作を繰り返３ことを特徴と
する。この周波数は、予測される音速変動および予測さ
れる流速変動の最高周波数の２倍より大きい周波数であ
る。流体を繁敏にサンプリングすることにより、本装置
および方法は、時間平均流速の正確な測定値を提供でき
る。これは、一般に流量の二乗平均値を生ずるオリフィ
スプレート、ベンチュリおよびその他の圧力降下センサ
と著しく違っている。二乗平均（ｒｍｓ　）値は、相当
の非定常成分を有する流れに対する真の時間平均１直よ
り相当大きいことがあり得る。

本発明は、他の１側面と１−で、トランスジユーザをヘ
ッダＬＥ４管壁に取り付ける方法に関する。本方法は、
ヘッダをサービス下から取り除くことなく設置するホッ
トタッピング手法が採用されるが、物理的凹み付けまた
はけかき交点により、導管外壁上にトランスジューサが
取り付けられるべき位置を印し、この凹みまたは交点を
使用してスタート構造体を外壁上に位置づけ↓、構造体
を外壁上に溶接する諸段階を含む。ついで、スタート構
造体を案内として側壁に孔を切除するため、機械加工ま
たはホットタッピング手法が遂行される。ついで、トラ
ンスジューサが、導管壁の準備された位置に、あるいは
軸線、または凹みまたはゆがきされた交点により画定さ
れた経路に沿って取り付けられる。

印付けは、外部導管壁の中心ポンチまたはドリル孔開け
、およびスタートブロックを凹みに関して位置づけるた
めの位置孔をスタートブロックに設けることを含むこと
ができる。位置づけは、凹みに関して位置づけられたス
タート構造体の位置孔に先のとがった位置決めシャフト
を通すことにより行なうことができる。好ましくは、ス
タート構造体は、その底部が外壁の輪郭に合うように型
づけられているのがよい。

他の側面として、導管外壁上に凹み位置を印付けし、整
合線をけがきするため、例えばマイラの型板オーバーレ
イが採用される。型板オーバーレイを導管に巻き付けた
ときマーキングが型板オーバーレイの外側にあれば、オ
ーバーレイのレイアウトでオーバーレイの厚さを補償で
きる。本方法はさらに、凹みおよびけがき線の両方を使
用してスタート構造体を位置づけることを含む。本方法
にしたがえば、ジグおよびスタブ組立体が溶接されたス
タート構造体にボルト付けされ、しかる後、スタブ組立
体が導管に溶接される。ジグはその後取り除かれ、弁が
スタブにボルト付けされる。その後、標準的なホットタ
ッピング処理が行なわれる。

本発明の他の側面として、既存のフレアスタック設備で
は、一般に、ヘッダ導管へのアクセスが非常に制限され
る。［７たがって、トランスジューサを導管構造体内の
適当な位置に挿入して上流向きおよび下流向きのトラン
ジットタイムを提供するため種々の新規な方法が採用さ
れる。１＠而として、本発明の装置は、導管の単一の開
口を介してトランスジユーザを取り付けることを可能に
する。この装置に依ると、取付は方で上流向きおよび下
流向きトランスジューサを音響的に隔絶することができ
る。さらに、経路が傾斜半径であると、１ボートまたは
２ボ一ト尋問方式のいずれにおいても、トランスジュー
サおよびそれらの支持体の撹乱作用は別として、メータ
ファクタ（追って詳細に定義される）は、ｊ−流に対し
て傾斜直径路に対するのと同じ、すなわち０．７５００
．乱流に対してレイノルズ数の既知の関数である。

上流トランスシュ〜すおよび下流トランスジューサが導
管中の別個のアクセス開口を介して提供される場合、設
備の制限された性質のため、導管の弦線分を採用するこ
とを必要としよう。弦線分はまた、全直径または余弦線
分が長すぎパルス化信号に対して過度の減りを生ずる場
合にも採用されよう。さらに他の取付は形態にお（・て
は、尋問路は、導管内壁からの反射を利用し、トランス
ジ二−サ間に長い尋問路を提供することができる。

この応用においては、十分の反射特性を提供するため、
１または複数の反射部材が取り付けられ、反射パルスと
関連する減衰または散乱を減じ、さらに信号の拡散を減
するのが都合がよい。好ましい具体例において、反射部
拐は、導管の内部に突出させ、反射部材の自己清浄化を
補助することができる。

以上の説明け、特に本発明の装置および方法のフレアス
タックガスへの応用についてなしたが、本発明を利用す
るに特に適当な多くの他σ）流体の応用分野がある。こ
れらの類似の応用は医学、生物学、自動車工業、航空宇
宙、軍φ応用、海洋学、気象学、低温学齢の種々の分野
に見出りことができる。、これらすべての応用分野にお
ける共通の分母は、それらが気体であれ液体であれ、音
響速度、流体速度、信号の減衰、流体の特性音響インピ
ーダンス等に顕在的または潜在的に急速な変化の発止が
見られることである。

医学または生物学の若干の応用分野においては、呼吸の
ような基本的な現象が、温度ガス組成および湿度の変化
に関して非定常的で双方向性の流れを有する。せきやし
やつくり等の衝撃作用が一時的な流れの反映であり、そ
して肉体的な活動に対するレスポンスとして、ランプ態
様および振動態様の呼吸や血液の流れがあり得る。また
、海洋学や気象学においては、気流の混合や突風のよう
な現象、雨や雪の風に対する影響等が、本発明を応用し
街る応用分野である。さらに、若干の低温学的流れプロ
セスにおいては、異なる密度および異なる音速の２釉の
液体が混合し、流速に無関係な非定常的なすなわち可変
の音速を惹起する。

本発明は、さらに、実装的に無変化で穏やかな流体例え
ば室温における水のような定常的流体であると仮定され
るものに対しても有利である。このような応用にあって
は、弁の設定値の不注意な変化、制御素子の故障、偶発
的熱入力に起因して非定常的な流れが時折化ずることも
ある。それゆえ、本発明は、充填サイクルが一定速度で
行なわれるが（すなわち流体流速が一定）、充填サイク
ルの終了が緩速で行なわれるようなある種の充填作業に
も応用できる。そしてこのような充填作業にあっては、
作業者または制御システムが容器の充填を終えようとす
るとき流速のトランジェントを生ずることがあり得る。

このような低速度では、熱入力または熱伝達が高速度に
おけるよりも音速に影響を及ぼしそうである。

ある種の航空宇宙および高性能エンジンの応用分野にお
いては、高ボンピング速度のため液体燃料が加熱し、そ
の結果音速が一定でなく、液体の温朋履歴および時間に
依存する割合で減少することがある。音速の温度係数は
普通数ｍ７秒／℃、例えば−４ｍ／秒／℃であるから、
流体流速Ｈ１算に際して音速が一定であると仮定した場
合、温度の少しのただし定常的変化がこの計算に誤差を
もたらすことがあることは明らかである。かくして、上
流および下流尋問点間において音速が１ｍ／秒異なると
、受信データの誤った解釈が行なわれることがある。す
なわち、音速の変化が、誤って流速の変化として解釈さ
れる可能性がある。

好ましい具体例の説明 第１図を参照すると、石油製造設備が複数の処理ステー
ション１２ａ、１２ｂ、−−−−−１２ｎを有しており
、ここで異なる製造プロセスないし処理段階を遂行でき
る。普通これらの製造段階は相互に接続され、配管およ
び制御接続（図示せず）により完全な製造プロセスを形
成する。各処理段階は単一の放出導管１４ａ、１４ｂ＋
−−−−−１４ｎを有しており、そし又各導管は関連す
る安全弁１６ａ、１６ｂ、−−−−−１６ｎをそれぞれ
有している。これらのステーションからの放出物は、単
一のヘッダ１８で集められるが、このヘッダは、普通１
０〜２００安全弁およびそれに接続された導管を有して
いる。さらに、他の製造ステーションからの単一のヘッ
ダ２０．２２および２４を段段犬形のヘッダに集めるこ
とができ、全製造プロセスからの放出物を単一の大形の
ヘッダ２６に集めることができる。ヘッダ２６からのガ
スは、高められたフレアまたはバーナビットで点火、燃
焼でき、そこから環境中に安全に排気できる。

本発明のこの具体例において、安全弁１６ａ。

１６　ｂ　、　−−−−−１＝６　ｎの１または複数の
ものが漏洩することがあるが、一般に漏洩速度は小さく
、問題とならない。しかしながら、時折、多くの理由の
ため過度に漏洩し、種々のヘッダ中に相当の流れを生ず
ることがあり得る。ヘッダ中の流量ならびにその含有景
は、製造プロセスの効率ならびにフレアシステムの安全
性および効率を決定する上での重要なパラメータとなり
得る。したがって、各ヘッダは、流量および、もし可能
ならば導管中のガスの含有せを決定することが望ましい
。それゆえ、この点に関し、本発明にしたがえば、ガス
流速測定および分析装置が採用されており、導管中のガ
ス流量ならびに質量流量を決定する。そのため、各ヘッ
ダは流量測定トランスジューサ装置２８に接続されてお
り、そしてこの流量測定装置は、ケーブル３０を介して
マイクロプロセッサ制御測定分析決定装置３２に接続さ
れている。

第２図を参照すると、音響流量計３４は、分析および測
定装置３２および測定システム２８を備えており、導管
すなわちパイプヘッダ４２中の流体４２を介して上流お
よび下流に超音波エネルギを測定装置３２０制御下で伝
送するため、上流トランスジューサ３６および下流トラ
ンスジューサ３８を使用している。周知のように、流体
の速度を決定するためには、２つの測定が必要とされる
。

紀１の測定は、超音波信号（超音波エネルギパルス）を
トランスジューサ３８からトランスジューサ３６へ向っ
て上流向きに送り、トランジットタイムＴ１を測定する
こと木必要とする。次に、音響信号を、反対に下流向き
に送り、両トランジスタ間の下流向きのトランジットタ
イムＴ２を測定する。これらの２つの測定から、媒体中
の信号の音速Ｃ，導体中の流体の流速Ｖおよび、追って
詳細に説明されるように質量流ｉＭＶを決定できる。

文献に十分に記述されているように、媒体内の音速Ｃは
、下記の式１によりＲＩ算される。

０　＝　Ｔ／Ｄ　（式１） ここでＴ　−（Ｔｌ＋Ｔ２）／２は平均トランジットタ
イム、Ｄは流路すなわちトランスジューサ間の距離であ
る（厳格にいうと、Ｔ　−（ＴＩ＋Ｔ２−２ＴＷ）２、
ここでＴＷは流体自体内にない全遅延に等しい）。

さらに、周知のように、流速ＶはＣ２ｄｔ／２Ｄに比例
する。ここで、ｄｔは記録されたトランジットタイムの
差、すなわちｄｔ＝ＴＩ−Ｔ２に等しい。

さらに、発明者は、所与の温度で、ガスＣ中の音速は、
比熱が分子量に無関係でないガスに対しては、ガスの平
均分子菫を表わすことを見出した。

分子量の相関関係は、通常の動作においてフレアシステ
ムに見出されるパラフィン系炭化水素の種類について確
認された。さらに、入手できるデータは、オレフィンお
よびジオレフィンに対して類似の相関が存在し得ること
を示唆している。さらに、接触分解ガスに関する実験デ
ータは、音速および分子量間の相関は、既知の温度では
芳香族生成物についても有効であることを指示している
。

それゆえ、音速および流体の音速の音響測定値ならびに
温度情報に基づき、少なくとも数種のガス組成物に対し
て、流体中の音速および分子量間の従来未知の相間関係
により、約１％の精度で質量６ｆｒ、　１ｌｌｉを決定
することができる。そこで、音速測定値と流速とで、周
知の式を含む計算より質量流量１直が得られる。

賀１１．（流址測定 所与の温度および圧力にてかつ数種の炭化水素ガス混合
物についてガス中の音速を比較する実験データから、音
速と分子量な相関づけることができる。第３図を参照す
ると、例示される実験的関係を近似する１つの式が成立
する（約７０の範囲の分子）止に対して）。すなわち、 λ嘆Ｗ−真数（７，０１２−１，８３６Ｃｌｏｇｏ　］
）　（式２）ここで、ＭＷはガスの分子ｉｌｂ　１モル
、Ｃはガス中の音速ｆｔ／ｓｅｃである。

音速は温度とともに変わるから、異なる温度のガスに対
しては異なる温速を測定することがあり得る。フレアガ
ス炭化水素混合物に典型的な１組のデータを第４図に提
示する。式２の分子量相聞を使用するため、温度を修正
することが望ましい。

第４図のグラフの近似は次のようになる。

Ｔｏ＝（２，１１Ｘ１０−８）Ｏｏ”＋（７，５Ｘ１０
’）Ｏｏ　（式３）０＋ｏｏ＝Ｏｏ　Ｔｃ（Ｔｏ　１０
０）　（式４）ここで、　Ｔｃ−音声の温度係数 ｃｏ−観測された音速ｆｐｓ Ｔｏ＝ガスの温度 Ｃ１゜。＝１００下における音速ｆｐｓそこで、下記の
式により質量流量を決定できる。

すなわち、 ここで、Ｍ−質量流量 ■。−観測された速度ｆｐｔ Ｐｏ−観測された圧力ｐｓｉａ 式３および４を組み合わせると、 ０ｃ＝Ｏｏ（（２，１１Ｘ１０−８）Ｏｏ２＋（７，５
刈ｏ−’）Ｏｏ〕（Ｔｏ−ｚｏｏ）（式６） １’ｉｌｉ単化し、式２．３．４および６を結合すると
ＭＷ　＝　１０　’゛０”／Ｃ！ｃ　（式７）式７を［
ｔＪ級畝上より近似すると、 式５は下記のように書き換えることができる。

（式９） 音速Ｏおよび観測された温度Ｔｏを、フレアスタックヘ
ッダ内のガスの分子量したがって質量流量Ｍに関係づけ
る上に提示された実験結果は、ＰＶｒ＝一定で始まり、 ＰＶ　＝　ＲＴまたはＰ−ρＲ’ｌ’　（式１０）％式
％ 絶対気体圧力、Ｖ　（＝　１／ｐ）は気体比体積、γ−
Ｃｐ／Ｃｖ　は理想気体の比熱比、Ｒは気体定数、Ｔは
絶対気体温度である。

また、ガス中の音速０は次式から計算できることも周知
である。

０−（γＲＴ／ＭＷ）”（式１１） ここで、Δｒｗはガスの平均分子ｌ：である。一般に、
γは約１．０〜１．６７の範囲である。かくして、任意
に１．３３に等しいγを選択すると、つねに約３３−％
の精度内でガスの平均分子量を計算することができる。

上述の実験的相関により、平均分子址決定の精度を１ま
たは２％に改善することが可能となる。

換言すると、より高い精度が必要とされる場合は、式１
１はγが既知であることを必要とする。

他力、ヘッダ１８．２０．２２．２４内に存在するガス
は未知であり、したがって、式１１から、分子量の計算
は、ガス内の音速およびガスの比熱比両者の関数となる
と思われる。しかしながら、フレアスタック環境におい
て関心のあるガスについては、γおよび分子値は独立の
パラメータでなく相互に関係するものであることが分っ
た。かくして、石油精製の場においては、分子量ＭＷお
よびγは、両者とも音速に関係づけられ、したがって相
互にも関係づけられることが分った。それゆえ、へ関は
、ＭＷおよびγが独立変数でない程度において、かつ、
それらの関係が単純な値化されている程度において、単
にＣ（およびＴ）から計算できる。説明を簡単にするた
め、第５図に例示されるγと分子量との実験的関係は、
下式により近似できる。すなわち、 ｒ　＝　ａＭＷ−）　ｂ　（式１２　）次に、式１１お
よび１２を使用して、ＭＷ＝　Ｃａ　ＭＷ十ｔ：＋　）
　Ｒ’Ｉ’／Ｃ”、これからＭＷ＝（ｂＲ’Ｉ’１０”
）／（１ａｕＴ／ｃ２）、それゆえ、ガスＣ中の音速お
よび流速Ｖの両者を測定するためにインクバロメータを
使用すると、ｔ＋器は、ＭＷの値、ついでγの値を決定
できる。

取付は 第２図を参照しで説明すると、音響流量計を設置するた
めの第１段階は、ガスが移動するパイプまたは導管（す
なわちヘッダ）上の精確な位置に感知トランスジューサ
を正しく位置づけることである。普通、導管は、すでに
適所にかつ互いに近接して位置づけられている。さらに
、トランスジューサの１し付げは、ヘッダ内の通常のガ
ス流と干渉することなく行なわれなければならない。そ
の結果、構造およびカッティング部材を導管壁土に精確
に配置された中心位置から兼列させることを基本とする
新しい取付は手法を使用するホットタッピング技術が採
用される。

本発明にしたがえば、関係のある特定のパイプ寸法に対
して印を付した型板４４（例えばマイラオーバーレイ）
が用意される。パイプの頂部を見つけ、「整合マーク」
を使って型板をパイプの回りに巻き付ける。ついで結合
の中心位置（後で使用される）に、センタポンチで、ま
たはけがき線の交点により印を付けることができる。他
の具体例では、輪郭形成管表面に垂直に真位置穴をドリ
ル明けしてもよい。

加えて、型板を使用してパイプ上に垂直および水平けが
き線４８．４９をつけるのがよい。これらのけかき綜は
、スタートブロックないし「ボス」５０を位置づけるの
を補助するのに使用される。

第７図を参照すると、ボス５０は、ジグ５２を１確に位
１ｄづけるのに採用され、ジグ５２はパイプスタブ５４
を溶接のため適所に保持するのに使用されるものとする
。各パイプ寸法に対するボスが、１Ｍ！々の形式の傾斜
ホットタップすなわち９００．６３°または４５°のタ
ップに対して用意される。

枯死は、少なくとも２つの手法にしたがって行なえる。

１つの手法においては、ボスは、マイラーオーバーレイ
からパイプに転写されたけかき線を使用してパイプと整
列される。本発明の第２の手法にあっては、ボスは、導
管の表面と整合するように輪郭を形成される。いずれの
手法においても、普通ボス底部の輪郭形成表面の中心に
て該表面に垂直にボス中にドリル孔明けされた位置づけ
孔５３が、ボスに対する基準取付は位置を提供する。

かくして、針のような先の尖ったロンドが、位置づけ孔
５３を介してパイプ上の凹み（センタポンチにより形成
された）に滑入される。この位置づけ点と、ボスの輪郭
形成表面（第２の手法にしたがう）とで、ボスを独特の
やり方で位置づける。

〜゛ずれにしても、ボスはパイプに仮付は溶接その他の
方法で堅固に取り付けられる。

次ニ、ボスの回りに嵌め合いカップリング６゜が位置づ
けられる。このカップリングは、普通、ブランクスリッ
プオンフランジ６４が溶接されたノズルないしスタブ５
４の溶接組立体であり、ブランクスリップオンフランジ
６４には、プレス嵌め状態で孔が穿たれている。スタブ
の端部６６をパイプ壁の輪郭と嵌合するように切除する
ため、型板が採用される。スタブ端部はついで傾斜がつ
けられる。

ジグ５２はついでスタブ５４にボルトで結合され、そし
てボルト付けされ溶接されたカップリング赳立体６０は
、ボスにボルトで結合される。ボスは、パイプに関して
適正な配向を維持するため、必要に応じて両側でパイプ
にゆっくり溶接される。

（他の具体例では、嵌め合いカップリング、スタブ５４
は、導管と接触させてスタードブルックすなわちボス５
００回りに直接位置づけ、そして例えば溶接により接続
されている。）この代りの例についての詳述は、Ａｄｖ
ａｎｃｅ　ｉｎ　Ｔｅ５ｔ　ｍｅａｓｕｅｍｅｎｔ。

Ｖｏｌ、　２０．　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　５ｏｃｉｅ
ｔｙ　ｏｆ　Ａｍｅｒｉｃａ、　１９８３年５月発行の
Ｗａｒｂｕｒｔｏｎ及びＬｙｎｎｗｏｒｔｈの「Ｈｏｔ
’［’ａｐｐｅｄ　Ｖｌｔｏｒａｓｏｎｉｃ　Ｆｌｏｗ
ｍｅｔｅｒ　Ｐｏｒｔｓ　ｉｎ　ＨｏｔＳｔｅｅｌ　Ｐ
ｉｐθ」と鎮する論文に見出される。溶接後、ジグは除
去され、溶接部が試験され、弁が取り付けられ、そして
ホットタッピングがなされる。

ホットタッピングは、ホットタップマシンの弁およびバ
ッキング押えを介してドリルを挿入し、ついでパイプを
貫通することにより実行できる。

ついで、ドリルを弁およびバッキング押えを介して引き
出し、次いで、クーポンを捕捉するのに適当な装置を備
える長孔のこぎりまたはカッタ片が挿入される。パイプ
壁の切断がなされ、クーポンが引き出され、そしてタッ
プはセンナの取付けの用意が整う。ついで、センサが斯
界で周知の態様で取り付けられる。しかして、カップリ
ングの内部ねじは、テフμンテープその他の受け入れら
れる封止材で封止される。ついで、第２のトランスジュ
ーサが、対応する相対する位置に取り付けられる。この
手法は、マシンショップまたは現場ザービス部隊で「活
」パイプでも空のパイプでも実施できる。本方法が利益
があることは、入手し得る工場フライス盤またはポーリ
ング盤に比して非常に大形のパイプの場合全く明らかで
ある。

音響トランジスタの取付は位置 次に第８ａ〜８ｑ図を参照して説明すると、音響トラン
スジューサすなわちセンサは、普通、製造設備に既存の
導管すなわちバイブロ０上に取り付けられる。製造設備
は、普通、近接離間された複数のパイプを有しており（
第８図参照）、トランスジューサの取付けに少しの余裕
しかな℃・。

トランスジューサの幾何学的関係は自在的であり、数種
の幾何学的形態を満足に使用できる。代表的形態として
、（ａ）側面中央４５°傾斜経路（第８ｂ〜８ｄ図）、
（ｂ）上面中央４５°傾斜経路（第８ｅ〜８ｇ図）、（
Ｃ）側面中央４５°−９０°経路（第８ｈ〜８ｊ図）、
（ａ）側面中央６３°−９０°経路（第８に〜８ｍ図）
、およびパイプを４５°で横切る９０″バイアス経路（
第８ｎ〜８９図）が挙げられる。これらの種々の形態の
使用は、一部は取付は者が利用できる特定の幾何形態に
依存する。加えて、パイプの幾何形態に依存して他の変
形も使用でき、例えば経路はパイプ軸線と平行とし得る
。

第１の形態、すなわち従来の傾斜直径すなわち側面中央
４５°傾斜経路（第８ｂ〜８ｄ図）は、恐らくもつとも
有用性が大きい。トランスジューサは、パイプ内壁また
はその近傍に位置し、軸方向成分りを有する傾斜直径路
に対する音速値を提供する。

しかしながら、トランスジューサはまた、ガス特性によ
り指示されるところにしたがって、パイプ直径に関して
異なる位置に配置することもできる。すなわち、音響経
路が長ずざる程大きいパイプの場合、またはパイプに対
するアクセスが限定されて側面中央４５°傾斜経路が使
用できない場合には、一方をパイプの中央に移動したり
（Ｊ８ｈ、８１．８ｊ図）、両者を中央に向って内方に
動かしたりしてセンサを接近させることもできる。弦を
使用することもできる。また、パイプ側壁の普通の配置
では音榔経路が短かすぎるような小形のパイプの場合に
は、センサをパイプスタブ中に戻したり、多重反射（第
９図）を使用したりできる。

トランスジューサを引込ませるのは、流路を一定に維持
しながら異なる直径のパイプの流れを測定する１つの方
法である。

隣接するパイプがアクセスを制限する場合、層流および
乱流両者において高精度を得る可能性のかなり高い第２
の形態は、上面中央経路（第８ｆ３゜８ｆ、８ｇ図）で
ある。トランスジ二−サは、パイプ壁の上面中央位置ま
たはその近傍に取り取けられる。１つの組合せとして、
パイプタブは、パイプに対して約６３°の角度に位置づ
けられ、トランスジューサの軸ｍ〔この例示の具体例に
おいては尋問路６９と同軸と仮定される〕とトランジス
タホルダ管７１ａの４ｄ１７１間の角度が１５０°とな
るようになっている。他の形態では、スタブ軸線はパイ
プに垂直である。これはホットタッピングに容易な幾何
形態である。いずれの形Ｍ４ｋｃおいても、センサはパ
イプを横切って一定角度で、普通４５°で配置される。

いずれの形態においても、測定は、上述のように、上流
向きおよび下流向きに交互に尋問することにより行なわ
れる。

いずれのパイプ取付は形態が採用されるにせよ、Ｕ＋＋
＋定値をメータ７アクタと呼ばれるものに関して適正に
較正するように配慮がなされねばならな（・。

このファクタは、サンプルされた流量を、種々の流れ断
面分布でパイプ中を流れる流体の面積平均ｉ１＋ｉｊ　
ｊｉに関係づけるものである。乱流の場合、パイプの中
心近傍の流体の流速は、パイプの内側またはその近傍の
流速より大きい。それゆえ、パイプの中心軸線にある軸
線方向流路では、測定された流量を減することを必要と
し、すなわち１より小さいファクタを掛けることを必要
とし、内壁近傍の軸方向測定値は、測定流量が増大され
ること、すなわちｌより大ぎいファクタを掛けることを
必要とする。例えば、従来のパイプ側面中央４５°の傾
斜経路に対するメータファクタには周知であり、乱流に
対して次のごとくである。すなわち、Ｋ　＝　（１，１
１９−０，０１１１ｏｇ　Ｒｅ　）ここでＲｅはレイノ
ルズ数である。

上に言及されるメータ７アクタＸは、サンプルされる流
路の平均速度と面積平均流速との対比に依存する。例え
ば、傾斜弦線分の場合（第８　ｎ　＋ｓｐ、ｓｑ図）に
対して、メータ７アクタには少なくとも３つのファクタ
に依存する。すなわち、軸線から経路を含む平面までの
距離、垂直中心線の回りに対称的に分布され得る投影経
路長およびレイノルズ数である。分布したがってメータ
ファクタに影響する他のファクタは、パイプの粗さ、ト
ランスジューサそれ自体、上流条件等である。

第８ｎ、８ｐ、８ｑ図の傾斜弦経路の場合、および１４
．５インチの内径を有する滑らかな壁の直線パイプの場
合、メータ７アクタは下記のファクタで計算できる。経
路が、垂直中心線の回りに水平な平面内にあり、端面図
で１２インチの投影経路長を有し、そしてグローブそれ
自体に起因する分布の乱れが無視できるものとすると、
１０１′のレイノルズ数でメータファクタは０．８９と
なる。このＫの値は、水平弦経路が両壁まで延びている
場合に比し、約り１％小さい。後者の経路の場合、周知
のように、Ｋは層分布および乱流分布両者に対して、Ｋ
は実質的に１である。

第９図を参照して説明すると、上述のように、流体中の
尋問路が十分に長くないことがあり、その場合尋問路を
実効的に長めるためにパイプ内面からの反射を利用する
ことがある。同じ形態は、パイプへのアクセスが例えば
埋込みパイプのように一側のみに制限される場合にも必
要とされる。

第９図においては、特別の反射器７２．７４．７６が「
フローセル」内に導入されており、（ａ）きれいな状態
に保たれるか保守作業により容易に浄化されるステンレ
ススチール、テフ四ンまたはチタンのような物質より成
る反射器により十分の反射を得るか、（ｂ）反射器が不
存在の場合に実際にあつた限界を越えて尋問ビームの有
効軸線方向投影線を増すようになされている。例示の具
体例においては、折り曲げ尋問路上に３つの反射器が設
けられているが、他の具体例においては、これ以上また
はこれ以下の数の反射器を採用し得る。反射器７２は、
ステンレススチールとし得るものであるが、フローセル
内から（例えば開ロア７を介して）取り付けられ、パイ
プ壁７８の逆くり孔により捕捉される。パイプは普通炭
素鋼であるが、ある応用ではガラス繊維その他の材料か
ら作ることができる。溶接シンボル８０は、漏洩を防ぐ
ために反射器を壁部に固定する好まし〜・方法を指示し
ている。

反射器７４は同様の方法で捕捉固定してもよいし、エボ
ギシにより適所に保持し、密封を維持するように従来の
ｏ＠（図示せず）と協働させてもよい。第３の反射器７
６は、パイググクグ８２の延長部分である。プラグ８２
は、カップリング８４に除去できるように取り付けられ
、そしてカップリング８４はパイプ壁に溶接できる。端
而図（第９Ａ図）は、反射器が流れ中に若干突出してい
る状態な示して（・る。この突出は意図的なものであり
、流動流体の浄化作用を増すように設計されている。他
の場合には、反射器をパイプ内面と同一平面にしたり、
パイプ内面から凹ませたりしてもよ〜・。

実際に、反射器の平担な反射面（面８６のような）の直
径ｄまたは最大の主寸法の好ましい上限は、トランスジ
ューサポート８８および９０に形成されるトランスジュ
ーサ孔の直径の２倍に等し℃−０ 導管が一側からしか利用できない場合や反射器を採用す
る［ｖ−１字型経路が、例えば擾乱や吸収に起因する流
体中の減りのために長すぎる場合には、トランスジュー
サ３６および３８を担持する挿入可能なプローブ９２を
採用できる。グローブ９２は、単一の開口を介して堝管
中に挿入される。

挿入−ａＪ能なプローブは、タービン流量削、ピトー管
オ６よび運動縫装置等との関連において周知であるｈｔ
１超音波流鼠計において特に有利である。何故ならば、
このプローブは、可動部品を有せず、詰りかなく、応答
が迅速であり、高精度を有するからである。一方、超音
波挿入グローブと関連する特に困難な問題は、送信要素
を受信要素から音響的に隔絶することである。グローブ
にかかる流体力に抗し、また、装置に対して小直径ポー
トしか得られない場合に渦巻の発生により誘起される振
動に起因する疲労や故障を避けるために強い支持が必要
とされるため、送信器および受信器間の距離は余り大き
くな（・。この結果、例示の超音波挿入プローブハ、ト
ランスジューサ間に最大の音　。

切曲隔絶を提供するように構成されており、十分の音響
的隔絶を提供するため異なる音響インピーダンスの交互
の材料、繊維状拐料のような高減衰のガスケットまたは
封止材、隔絶されるべき部品間の接触面積の最小化、迂
回減衰路部材を採用している。

第１０図には、これらの隔絶Ｍ埋を組み合わせた挿入式
流量計構造体が示されているが、この構造体にあっては
、トランスジユーザ３６および３８がスェージ型取付具
９２．９４にエポキシ接着され、そして該取付具は、金
属製またはより良好な隔絶性を得るためテフロンフェル
ールを採用することにより円筒状表面を封止している。

ある場合には、ロンドまたは支持管９８の回りに迂回路
部材９６が設けられよう。７エルールは迂回路９６を封
止している。

構造体のできるだけ多くのものと接触させた減衰材１０
０を導入することもできる。迂回路部材９６は、適当に
スェージ加工された薄い管の回りに金属フェルールを封
止する手段を提供している。

しかして、迂回路部材内の構造部材すなわち支持管は、
標準的な締付は作業では、安全封止に所望される程度の
スェージ変形が達成されるのを阻止するような厚さの壁
とし得る。音響経路１０２を介しての尋問から面積平均
流速を正確に決定するには、通常の較正、適当なメータ
ファクタの選択、尋問経路の幾何形態の精確な情報を必
要とする。

萼き的機熊 例示の目的のためやはりフレアスタックシステムを使用
して説明すると、電気的分析および測定装置３２は、複
数の７レアスタツクヘツダから信号データを受信し、体
積流量および質量流量に関する出力情報を各ヘッダに対
して時間の関数として供給する。流体の性質を表わすパ
ラメータが迅速に（例えば１０Ｈｚの速さで）変化しつ
つあるとき、流体媒体中の音速および流速の正確な測定
値を提供するためには、電気装置は上流向きおよび下流
向きトランジットタイムを迅速かつ反復的に測定する。

したがって、例示の具体例においては、トランスジュー
サ３６および３８を使用しての音ン′ｊ的尋問は、約８
回／秒の割合で、好ましくは交番的に行なわれる。その
ため、尋問の方向は、１秒当り約８回の割合で変化し、
迅速な圧力および媒体組成の変動に拘らず正確な測定値
を供給する。

かくして、この例においては、音響信号の逆転は、音速
または流速の最高有量周波数の変化割合の２倍よりもか
なり速い。これは、Ｎｙｇｕ１ｓｔ規準を満足させる［
−サンプリング−１速度を提供する。

Ｎｙｑｕｉ６を規準を満足させるよ５に設定された他の
迅速尋−間パターンも採用できよう。

例示の具体例にお（・て、「交番」という言葉は、本発
明との関連においては、尋問経路を上流向きから下流向
きに変化させることを記述するために使用されている。

しかしながら、重要なことは、有限の（普通少な℃・）
回数ｎの尋問が所定の方向で行なわれた後方向を変える
ことを含むことをも意図することである。事実、パルス
が普通のガス充填満管の０．３〜１ｍを横断するのに要
する数ミリ秒内におし・て、励起されたトランスジュー
サが平常状態の受信トランスジューサとして振舞うに十
分＆ｒ静化されるほどトランスジューサが十分に減衰さ
れて（・れば、「交番」という言葉は両トランジスタを
同時に付勢することをも含むことができ、受信されたパ
ルスは、導管内における実質的に同じ流体部分をザンブ
ルしたことになろう。ここで鎮静化とは、流体中で生ま
れる音蕃圧力バルスの受信で発生されるレベルの少なく
とも２０ｄＢ以下のレベルへの低下をいう。かくして極
端な場合、方向の交番とは、上流−下流トランスジュー
サの同時励起を含むこともあり得る。（・ずれにしても
、上述のように、大事なことは収集されたデータがＮｙ
ｑｕｉｓｔ規準を満足するサンプリング割合で得られる
ということである。

また、ここで使用される「パルス」という言葉は、振幅
、位相または周波数においてコード化ないし変調でき、
かつ所与の時間間隔中導管中の所与の空間を連続的でな
く反復的に占有するということができる音響エネルギパ
ケットを意味するということを確認することも重要であ
る。かくして、極端な場合、「パルス」という言葉は、
整合ｐ減法を使用して周期的に褒詞、受信される持続波
を含む。

本発明のマイクロプロセッサ制御の電気的装置３２は、
１つのトランスジューサからのパルスの送信と、必須で
はないが一般に異なるトランスジューサにおける受信と
の間の時間間隔を精確、忠実しかも迅速に測定するよう
に股引されている。

例示される電気的励起信号は、第１１図の線（ａ）に例
示されるパルスのごとき時限パルス１０４である。伝送
される音響パルスは、トランスジューサＪｔｉ＆および
トランスジューサハウジング共振に起因して周波数が比
較的狭く、受信パルスは、さらに流体による減衰ｐ波に
より影響されて、第１１図の線（ｂ）に例示されるよう
なパルス外観１０６を有する。このパルスは、比較的に
緩やかに増大する振幅を有することが多い。すなわち、
ピーク対ピークの振幅差は、過半な広帯域トランスジュ
ーサを作ることが不可能なこと、ノイズ低減のための意
図的な狭帯域化、媒体によるｐ波、またはこれらの理由
の組合せのため比較的小さい。本発明の他の具体例にお
いては、他の音響励起、例えば、変調持続波信号、方形
波信号バースト、切頭ガウス分布またはＣｏＳｎ　（こ
こにｎは正数）により変調された正弦波等のごときもの
を採用し得よう。

これらの場合には、電気回路は、異なる励起信号を受け
入れるため必然的に異なるものとなろう。

第１１図の緑（ｂ）に示されるパルスの場合、パルスは
約１０のｌ−Ｑ　ｌを有し、パルスの開始時近傍の振幅
ピーク対ピークの振幅差は、はんの１０％、すなわち約
１ｄＢ程度であろう。したがって、小輩の雑音その他の
干渉があると、振幅スレッショルドアーミング手法は容
易に打破されることがあり、アーミング（動作準備完了
）後、最初００交叉でパルス信号の到達時間が決定され
る。上述のように、第１１図の線（ｂ）のパルスの形状
は、主として、例えばパイプ壁の構造体やパルスが通過
する層状媒体の共振作用、あるいは超音波パルス伝送お
よび受信に使用されるトランスジューサの固有の共振に
起因して起こる。物質の固有の共振も、受信される信号
パルスの形状に影響を及ぼすことがある。

したがって、受（ｇ信号の振幅のみに基づ（普通のスレ
ッショルドアーミング方法は、狭帯域の信号に十分に確
実性がな℃・。上述のように、約１０のＱを有する信号
に対しては、１つのサイクルから次のサイクルへの振幅
の変化は、約１０％すなわち１　ｄＢを越えない。それ
ゆえ、受信信号のジッタが１ｄＢを越えると、従来の振
幅基準アーミング方法が使用された場合には、誤ったサ
イクルで不正に動作準備状態におかわることがしげしば
ある。

それゆえ、本発明にしたがえば、異なったアーミング方
法および装置が採用される。第１２図を＃照すると、本
発明の具体例にお〜・では、トランスジユーザ１１４は
、線１１８を介して受信出力（ｇ号を供給する。トラン
スジューサ１１４は、ヘッダ内に取り付けられた複数の
トランスジューサを表わす。下に説明される電気回路に
対応する電気回路が、各トランスジューサとの関連にお
（・て採用される（あるいは同じ回路がスイッチで切替
接続される）。例示の具体例において、受信信号は、自
動利得制御回路１１９により処理され、整流１回路１２
０により半波整流される（本発明の他の具体例において
は全波整流される）。整流出力は、線１２２を介して積
分回路の出力１２８を各パルス毎に予定されたスレッシ
ョルド値と比較する。積分［１路の出力がスレッショル
ド値と交叉すると、装置は動作ＱＬ備状態に置かれ、そ
して事象検出器１３０（ここではＯ交叉検出器として示
される）は、線１３１を介して入力受信信号の次の事象
（次００交叉）を検出する。整流は、全波でも半波でも
よいが、本発明の好ましい具体例にしたがえば半波整流
が好ましい。ここに採用される特定のアーミング方法お
よび装置は特に動作確実であり、後述のように雑音およ
びジッタにかなり不感知である。

本積分スレッショルドアーミング方法および装置に依る
と、第１１図、線（ｃ）に見られるように、受信信号の
整流結果は、振幅が最初増大しついで減少する複数の半
サイクル正弦波１３４である。

本具体例に依れば、エネルギパルスの実際の到達時間を
決定するのに使用される０交叉（または他の事象）をマ
ークするのに採用されるのは、例えば受信信号の各（正
）の半サイクルの下の面積の累積値である。

次に第１３図を診照して説明すると、本発明の特定の好
ましい具体例において、積分回路１２４は、演算増幅器
１５２と、その負入力１５５に至るフィードバック回路
に接続されたコンデンサ１５４を含む。増幅器１５２の
正入力１５６は接地されている。ポテンショメータ１５
７と直列の抵抗１５８を採用するオフセット調節器が、
増幅器１５２の０設定を行なう。

演算増幅器１５２の負の入力端子１５５に対する入力信
号は、整流回路１２０から得られる。回路１２０は、入
力端子１６４．１６６（端子１６６は接地されている）
から入力を受け取る変圧器１６２を備えており、整流器
１６８から線１７０を介して整流出力（半波整流）を供
給する。抵抗１７２は、増幅器１５２がその直線動作領
域にな（・とき、バイアス回路１７３に対して負荷を提
供する。バイアス回路１７３は、ダイオード１６８に対
する温度補償を行なう整流ダイオード１７３ａを有して
℃・る。両ダイオード１６８および１７３ａともショッ
トキーダイオードである。

本発明に依ると、積分回路１２４は、受信）（ルス信号
の半サイクルを積分する。雑音の問題を減じ受信パルス
の開始時における積分回路の出力を０にするため、積分
回路は、入力信号）くルスの受信が予測される直前迄リ
セット状態にある。リセット機能は、エミッタおよびコ
レクタがコンデンサ１５４に接続されたトランジスタ１
７４を使って提供される。ターンオン（すなわちリセッ
ト）にて、積分回路の出力は約−０，１ｖに傾斜する。

これは約０．１〜０．２ミリ秒かかるが、その時間はポ
テンショメータ１５７により設定される。トランジスタ
１７４の状態はそのベースの信号により制御されるが、
この信号は、トランジスタのターンオフ時、エネルギパ
ルスが得られることが予測される受信窓に対応する。積
分回路１２４は、トランジスタ１７４のターンオフで、
線１７０上の整流信号を積分する。

雑音不感知性は、さらに、不感帯、すなわちそれ以下で
は入力信号を積分しなし・スレッショルド電圧の設定に
より向上される。例示の具体例において、不感帯は、ダ
イオード１６８に対して必要とされるターンオン電圧、
ショットキーダイオードの場合、普通約０．４〜０．５
　Ｖである。この電圧はさらにバイアス回路１７３によ
り有効に減ぜられる。

受信ゲート信号は、線１８０を介して得られる。

ゲート信号はインバータ１８２により反転され、トラン
ジスタ１７４に供給される。積分回路１２４の出力は、
抵抗分割器から線１８４を介して得られ、コンパレータ
に結合される。コンパレータ１２６はコンパレータ集積
回路１８６を採用しており、その一方の入力は線１８４
を介して積分回路の出力に接続され、その他方の入力は
ポテンショメータ１８８の出力に接続されている。ポテ
ンショメータ１８８は、基準電圧と接地間に接続されて
いる。コンパレータ出力はアーミング信号（動作準備完
了信号）であり、ゲート回路１９０を介して線１９２上
に現われる。この信号は、積分回路１２４からの積分信
号がポテンショメータ１８８により決定されるスレッシ
ョルド値と交叉するとき状態を変える。

第１４図を参照すると、線１９２を介して供給されるス
レッショルド回路の出力、すなわちアーミング信号は、
積分値がスレッショルド値と交叉して出力信号状態を変
えるときのみアーミング信号を指示する。「こ状態の変
化」により、事象確認回路、ここでは０交叉検出器１３
０は動作を可能化される。検出器１３０は７リツプフロ
ツプ２００を採用しており、該フリップ７０ツブは、最
初に動作可能化状態に置かれるとき、リセット状態にあ
る。７リツグ７０ツク２００は、［１８０（およびイン
バータ２０２）を介して供給されるゲート窓信号により
リセットされている。フリップフロッグ２００は、線２
０４からの信号によりクロックされるとき、トランスジ
ューサにより発生される受信信号の０交叉を指示し、線
２０６を介して供給されるフリッ交叉−ツブ２００００
交叉信号出力は、受信パルスの到達時間を設定するため
、マイク四コントローラ２２０を含む他の回路に供給さ
れる。

０交叉検出器１３０はさらに、コンパレータ集積回路２
３２を有するゲート付コンパレータ２３０を採用してお
り、該コンパレータの一側は、線２３４を介して供給さ
れるトランスジューサからの電気的パルス受信信号を受
信している。ゲート２３５は、線１８０を介して供給さ
れるゲート信号により動作を可能化される。線２３４上
のパルス信号は、自動利得制御（ＡＧＯ）回路を通過し
たものであり、監視されつつある物理的媒体に変化が生
じても実質的に一定の入力信号振幅レベルを供給する。

０交叉検出器は、０交叉検出器度を改善するため変化す
るスレッショルドレベルを採用スる。動作に際して、信
号が存在しないと、Ｏ交叉検出器コンパレータ２３０の
出力は、線２３６を介して？ｔ１０８Ｆ’Ｂ’ｌ！　２
３８を「オン」状態に維持する。それによりスレッショ
ルドレベルは、アーミングレベルポテンショメータ２４
０により設定される。例ボの其体例において、この静止
レベルは０でない正血圧である。その後、信号パルスが
受信されると、コンパレータ２３０はその出力イδ号の
状態を大工、静ｆＦ−スレッショルドレベルを越える。

このため、ＭＯ８ＦＢ’Ｌ’２３８はターンオフされ、
可変抵抗２４２はポテンショメータ２４０と直列に入る
。

スレッショルドレベルはそれにより有効に降下される。

しかして、可変抵抗２４２は、ポテンショメータ２４０
の抵抗より相当大きい抵抗を有している。かくして、入
力信号が０に近づき正電圧から負電圧に向うとき（スイ
ッチ２４４が例示の位置にあるとき）、線２３６上の信
号状態の変化により低位のスレッショルド交叉がマーク
される。

フリップフロップ２００をクロックする働きをするのは
この状態変化であり、それにより、線２０６上の信号に
よって１．ｉ！ｉ！１９２上のアーミング信号が受信さ
れた後発生する最初の負向き０交叉をマークする。スイ
ッチ２４４は、反対の位置にあっては、インバータ２４
８をコンパレータ２３ｏの出力と直列に入れ、それによ
りポテンショメータ２４０により設定されるスレッショ
ルドレベルにて負から正に向う０交叉が検出される。

以上本発明なＯ交叉検出器との関連で説明したが、準備
完了状態（アーミング）後時間を測定する実際の点は、
種々の信号スレッショルドレベルの任意のものとし得る
ことが分ろう。例えば、到着時間と決定されるレベルは
、任意の都合のよい絶対何ぢレベルでもよいし、ピーク
信号レベルノ何分の−かでもよいし、蒔定リサイクルの
最大値より大き〜・値、例えばアーミングに続く最初の
サイクルのピーク値より５０％大きいレベルであってさ
えよい。この最後の方法は、信号対雑比が特にλ６精度
を得るのに十分大きい点にて時間を測定するのに選択で
きる。

このようにして、積分スレッショルドアーミング技術は
、線１１８から受信される各信号パルスの同じサイクル
で事象検出器を正確に、忠実にかつ反復的に動作準備状
態におく。

トランスジューサ、媒体および尋問構造体により広帯域
の音すパルスの受信が可能となるような具体例にあって
は、より従来的なアーミング方法、例えば固定振幅スレ
ッショルドやピーク振幅の一５ｉｊ　バーセントを採用
できる。

自動利得制御 例示の具体例に依ると、自動利得制御回路１１９は、迅
速に増大する振幅および迅速に減少する振幅の両方を有
する信号のエンベロープを追跡することができる。第１
５図において、例示の回路１１９は、両設定可能なゲー
ト付きピーク検出器３０２、記憶素子３０４（普通コン
デンサである）、スイッチ３０６および３０８、フィー
ドバックルーズに積分用コンデンサ３１１を有する差動
「チャージドボンプド」積分回路３１０および利得制御
増幅器３１２（利得は線３１４上の自動利得制御信号レ
ベルにより制御される）を有する。利得制御増幅器の入
力は、例えば液体内の超音波パルスエネルギを受信する
トランスジューサ１１４からの「生の」入力信号である
。トランスジューサの出力は、線１１８を介して利得制
御回路１１９に供給される。かくして、線１３１上の利
得制御すΔ幅器の出力は安定化信号出力であり、この出
力は、就中、整流回路１２０および０交叉検出器１３０
に供給される。この安定化信号出力は、両設定可能なゲ
ート付検出器３０２にも供給され、そして自動利得制御
増幅器はフィードバックルーズ形態で動作する。

第１５図および第１６図を参照して動作について説明す
ると、パルスの開始時、時点ムにて、ピーク検出器３０
２は０にリセットされている。ピーク検出器は、例えば
線１８０上の受信機窓パルス（第１３図および第１４図
参照）を使用して０にリセットできる。所望の信号の受
信にて、ピーク検出器は、記憶素子３０４を受信信号の
ピークに対応する電圧に充電する。この時間中、スイッ
チ３０６は閉成されており、スイッチ３０８は開放され
ている。エネルギパルスが受信された後、スイッチ３０
６は開放され、スイッチ３０８はその稜閉成される。こ
れは、エネルギパルスの受信後、ただし次の信−号エネ
ルギパルスの受信前に起こる。

スイッチ３０８が開成されると、記憶素子３０４に蓄積
された電荷は、差動積分回路３１０内に放出される。積
分回路３１０内に放電される電荷の月、は、ポテンショ
メータ３２０により決定される信月振幅札制御電圧と、
実際の受信ピーク信号振幅の善に比例する。放出された
電荷は、積分回路３１０に自動利得制御＠号電圧である
出力を生じさせ、増幅器３１２にその利得を制御する制
御電圧を印加する。その後、ピーク検出器は、線１８０
を介して供給されるゲート信号によりリセットされ、ス
イッチ３０６および３０８はその状態を変えるから、記
憶素子は放電され、次の受信パルスに対してサイクルが
繰り返される。

次に第１７図を参照して説明すると、本発明に依ると、
同期スイッチ装置を各測定路と関連する記憶素子ととも
に採用することにより、単一の自動利得制御増幅器受信
回路を多重の測定路と関連して採用できる。本発明のこ
の側面にしたがうと、回路はマルチ位置スイッチ４００
．４０２を備えており、そしてこれらのスイッチは、自
動利得制御増幅器４０４、および増幅器４０８と関連し
て動作する自動利得制御ピーク検出器４０６を、異なる
測定路（１，２、−−−−−＋　ｎ　１　＋　ｎ　）お
よび異なる記憶素子４１０ａ、４１０ｂ、−−−−４１
０ｎ−ｘ、４１０ｎと同期的に接続する。このように、
本発明にしたがえば、各記憶素子は、関連する伝送路に
対して正確な自動利得制御レベルデ−タを保持するのに
採用される。各測定路に対して以前に記憶された自動利
得制御レベルを使用することにより、自動利得制御回路
は、各測定路の選択の際直ちに各測定路に対して正しい
補償を行なうことができる。

このように、スイッチ４００および４０２は同期的に動
作するから、スイッチの測定路「ｎ」への移動は、自動
的に、記憶素子４１０　（ｎ）を回路に接吐するスイッ
チ４０２の切替えを伴なう。記憶素子はまた、１つの測
定路が選択される度ごとに更新し、自動利得制御ループ
により測定路依存性の信号強度の変化を補償するように
することもできる。

加えて、単一の自動利得制御受信機を使用してマルチ測
定路を使用する場合、第１５図と関連して前述した自動
利得制御回路を採用するのが好ましい。第１５図の回路
は、第１７図に示されるマルチ記憶素子に類似のマルチ
記憶素子を使用できるように変更できる。第１８図に例
示される得られたＡＧＯ回路は、同期スイッチ３０６，
３０８が採用される以外第１５図と関連して説明したも
のと同様に動作する。同期スイッチ３０６．３０８は、
Ａ（ｉｏ制御信号をコンダン？３１　ｘ（ａ）、　３１
１（ｂ）、　−−−−−３１１（ｎ）に保持、蓄積し、
増幅器３１２を正しい入力線に接続するのを同期的に行
なうに必要なスイッチング回路を提供する。

第１２図を参照して説明すると、マイクルフロセッサコ
ントローラは、流速および音速を時間の関数として測定
するためにヘッダを尋問する目的で・　トランスジュー
サ３６および３８を反復的かつ交番的に作動させるよう
に動作する。マイクルフロセッサコントローラはまた、
尋問すれつつある特定の経路にしたがって自動利得制御
回路を同期、作動させる。それゆえ、マイクロプロセッ
サは、それに相応して０交叉検出器からデータを受信ｔ
−１そのデータを尋問されつつある特定の経路と同期さ
せる。

マイクロプロセッサまたは、第１８図の１００回路を利
用してヘッダの種々のトラ汐ジューサ対間の確実かつ迅
速な切替えを行ない、所定時間の間ヘッダ内の流量およ
び質量流量を反映する出力を提供するように適合される
。かくして、第１８図のマルチｉ１１＋１定路ＡＧＯは
、異なる尋問路または同じ尋問路に沿う反対方向におけ
る４８号減衰が変わることがあっても、迅速な切替えを
可能にする。しかしながら、さらに、誤出力読取りを避
けるため、平均化がメモリフェーディング技術とともに
採用される。これは「ボックスカー（有蓋貨車）」形態
の平均と見ることができる。この形式の平均では、加重
により、古い「ボックスカー」データの寄与度合は新し
いデータのそれと同じとならない。

これは、平均が、一時的な値に調節自在に応答できるこ
とを意味する。代表的な加重手法は、２進切りつめ加重
法であり、下表に例示される。

ボックスカー轟　加重 ８ ４ ３ ２ ５以上　Ｏ トランジェントに対して応答性の低（・滑らかな出力を
得るために、より「エレファント態様」のメモリ、すな
わちより以前になされた測定値からの寄与が大きいメモ
リが採用され得ることに留意されたい。かくして、得ら
れた流量測定装置は、数種の祠定経路間で迅速に切り替
°わり、自動利得制御増幅回路を使って各測定経路に対
して迅速に調節され、到来パルスの到来時刻を正確に決
定し、もって絶対トランジットタイムの値（これにより
流体内のエネルギパルスの速度、したがって質ｙ流量を
決定できる）および上流向きトランジットタイムおよび
下流向きトランジットタイム間の時間差の値（これによ
り体積流蓋を決定できる）を正確に提供できる。

マイクロプロセッサ制御装置は、実際に追加の温度セン
サを使用することな（流体の温度を測定することかでき
る。トランスジューサを励起するパルスジェネレータの
設計によって、伝送パルスの中心周波数が、トランスジ
ューサの共振周波数またはトランスジューサ組立体の主
構造部材により制御されるようになされていると、そし
てまた共振周波数が温度の既知の関数であると、パルス
の中心周波数は原体温度の測定値として採用できる。そ
れゆえ、式２−１１との関連において上述したごとき質
量流量の決定を、追加の温度測定値の必要なしに果すこ
とかできる。この場合、マイクロプロセッサは、受信さ
れたパルスの共振周波数を表わす信号を追加の入力とし
て有することとなろう。これを遂行する回路は技術的に
周知である。

同様に、静流について、受信された音ｌ１ｉｌｌｌ信号
レベルを流体内の圧力に関係づけることができることも
周知である。それゆえ、マイクロプレセッサは、音響測
定値から流体圧力および温度の値を決定できる。かくし
て、質量流量は、式９にしたがい単に音響トランスジュ
ーサを使用して決定できる。

上述の具体例に対する追加、省略その他の変更が本発明
の技術思想の範囲内で可能なことは、本技術に精通した
ものには明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用するのが特に有用な代表的精製設
備の概路線図、第２図は上流および下流音響尋問装置の
概路線図、第３図はガス中の音響速度および分子蓋の関
係を例示するグラフ、第４図はガス中の音響速度および
ガスに対する温度修正ファクタの関係を示すグラフ、第
５図はγおよび分子量を関係づける実験データの直線に
よる近似を表わすグラフ、第６因は本発明の好ましい具
体例のオーバーレイ型板パターンの線図、第７図は導管
壁内にトランスジューサを正確に取り付けるための装置
の組立図、第７Ａ図は第７図のボスの詳細図、記８ａ〜
８ｑ図はトランスジューサの専管への異なった取付は法
を示す概略図、第９図は制限されたパイプ形態内におけ
るマルチ反射経路な略示するパイプの断面図、第９ム図
は第９図の９Ａ〜９ム線に依る断面図、第１０図は本発
明の挿入式超音波構造体の好ましい具体例の正面図、第
１１図は本発明を説明するための送信、受信および整流
信号のグラフ、第１２図は本発明の主屓素を示す電気的
ブロック図、第１３図および嬉１４図は本発明の電気回
路の特に好ましい実施例の詳細回路図、第１５図は本発
明の自動利得制御回路の回路図、第１６図は第１５図の
自動利得制御］ｕ路の動作を説明するだめのグラフ、第
１７図は本発明の多側定路式自動利得制御回路の概略ブ
ロック図、第１８図は多側定路方式における第１５図の
自動利得制御増幅器を示す回路図である。 １２ａ、１２ｂ、−−−，１２ｎ：処理ステーション１
６ａ、１６ｂ、−＝、１６ｎ　：安全弁１８．２０．２
２および２４：ヘッダ ２６＝犬形ヘツダ ２８：流Ｍ測定トランスジューサ装置 ３２：マイクロプロセッサ制御測定分析決定装置３４：
音響流ｔ１計 ３６．３８：）ランスジューサ ４２：ヘッダ ５０：ボス ５２：ジグ ５４；パイプスタブ ６０：カップリング ６４ニブランクフリツプオンフランジ １１４：）ランスジューサ １１９：ムＧ０ １２０：整流回路 １２４：積分回路 ：比較回路 １３０：０交叉検出器 ２２０：マイクロプロセッサコン）　ロ−ラ図面の浄書
（内容に変更なし） ＦＩＧ　／ に嶋ト（ヤ蕾咬かく 認ゼ・・→と十セ榴整 ＦＩＧ　８σ ｔｃ＋　ＩＪ” ＨＣｌ２ ＨＣｌ２ ＦＩＧ　／６ 手続袖正書（方式） 昭和５９年１２月１０１ｊ 才、Ｙ　Ｗ’ｒ庁長官　志　賀　学　殿事件の表示　昭
和５９年特　願第１５７７１、発明の名称　流体流パラ
メータ測定方法および装置補１１［をする省 ・１１件との関係　特許出願人 名称　バナメトリクス・インコーホレイテッドｔｌｌ！
　ＩＮ−ｒｉｉ　’、′ｒ通知）１１４−１’　１Ｍ１
５９年１１月２７日−一→１ｒ１１−に一マ￥’！：１
．．％’ｉＦ、’ご二づ＝Ｔ−−−補正の対象 願書の出願人の（ｌ′１′１ 委任状及びその訳文　各１　辿 明細書 図　面　１　面 補正の内容　別紙の通り

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　各々、関連する安全数ｔＩＩ導管、および当該
   処理ステーションから該導管への放出を制御するように
   接続された安全放出弁を備える複数の処理ステーション
   と、複数の前記放出導管に接続されるヘッダ導管とを備
   えるフレアスタックシステムの漏洩を検出する装置にお
   いて、前記ヘッダ２本管の第１の位置にある第１のトラ
   ンスシュ・−サと、前記ヘッダ導管の第２の位置にある
   第２のトランスジューサと、前記第１および第２トラン
   スジ、：＋−−１，１−間に画定される尋問路と、音４
   ｇエネルギを放出するため前記第１および２へ２トラン
   スジユーサ゛■励起する手段と、上流向きおよび下流向
   き方向において前記トランジスタ間をエネルギが伝搬す
   る一ヒ流向きトう／ジットタイムおＬび下流向き１ラン
   ジツトタイムを測定するための手段と、前記励起手段お
   よび測定手段を制御し、１秒当り少なくとも１０回以上
   の割合で前記のトランジットタイムの測定値を発生する
   ための手段と、前記トランジットタイムから、前記流体
   中の音響速度および流体流速をそれぞれ時間の関数とし
   て決定する手段とを備え、前記安全弁中のガスの漏洩を
   検出できるようにしたことを特徴とするフレアスタック
   システムの漏洩検出装置。 （２）　前記流体中の音響速度から、前記流体の平均分
   子量を時間の関数として決定する手段を備え、漏洩が起
   こるプロセスステーションの確認がなされ得るようにし
   た特許請求の範囲第１項記載の漏洩検出装置。 （３）　前記反復手段が、時間の関数としての予測され
   る平均分子量および時間の関数としての予測される流速
   の最高周波数の２倍より大きい周波数で前記測定を反復
   する手段〉￥備える特許請求の範囲第２項記載の漏洩検
   出装置。 （４）　各々複数の異なる放ｔＨ帳管に接続されたＭ数
   のヘッダ導管と為漏洩検出のため各ヘッダ導管を監視す
   る手段と、各ヘッダに対して時間の関数として流体流速
   および平均分子量を決定する手段を備える特許請求の範
   囲第１項記載の漏洩検出装置。 （５）各々、関連する放出導管、および当該処理ステー
   ションから該導管への放出を制御するように接続された
   安全放出弁を存する複数の処理ステーションと、ａ故の
   前記放出導管に接続されたヘッダ導管とを備えるフレア
   スタックシステムの漏洩を検出する方法において、前記
   ヘッダ導管の第１位置に位置する第１のトランスジュー
   サおよび前記ヘッダ専管の第２位置にある第２のトラン
   スジューサを励起して音響エネルギを放出し、上流向き
   および下流向き方向において前記トランスジューサＩ！
   Ｊを前記エネルギが伝搬する上流向きおよび下流向きト
   ランジットタイムを測定し、１秒当り少なくとも１０回
   以上の割合で前記の励起および測定を反復し、前記トラ
   ンジットタイムから、前記流体中の音響速度および流体
   流速を時間の関数として決定し、’＋ｉｉＪ記安全弁を
   介してフレアシステムおよびフレアスタックへのガスの
   ｔ弓ン曵ヲ（実用−することを特徴とするフレアスタッ
   ク７ステＬの漏洩検出方法。 （６）　前記の流体中の音ｖＪ速度から１１１ｆ記が「
   １体の３１−均分子蓋を時間の関数として決定すること
   を含み、前記流体のこの決定された平均分子ｈ」がら漏
   洩が起こった処理ステーションなイ１゛よ謂する特Ｎ’
   ｌ’　請求の範ＦＩＥ第５項記載の漏洩検ｊ１５方法。 （７）　前記の反復段階が、１時間のＮ敗としての予測
   される平均分子量および時１ム１の関数どしての一′Ｆ
   祠される流体速度の最高周波数の２倍より大ぎい周波数
   で前記の測定な反復することを含むＱ、′ｆ許錆求の範
   囲第６項記載の漏洩検出方法。 （８）　各々複数の異なる放出導管に接続されている複
   数のヘッダ２８管を主スタックヘッダに接続し、各ヘッ
   ダ４管の漏洩を検出するため各ヘッダ導管を監視し、各
   ヘッダに対して流体流速および平均分子量を時間の関数
   として決定することを含む特許請求の範ＦＩＥ第５項記
   載の漏洩検出方法。 （９）　上流トランスジューサと、下流トランスジュー
   サと１専管内の流体中の音響エネルギの上流向きトラン
   ジットタイムと下流向きトランジットタイムを測定する
   手段とを備え、該測定手段が、前記流体に対するＮｙｑ
   ｕｉｓｔ規準に依存する最小値およびトランスジューサ
   減衰に依存する最小値を存する繰返し割合で前記上流向
   きトランジットタイムおよび下流向き１ランジツトタ・
   イムな反復的かつ交番的に測定する手段をもみ、迅速に
   変化する流速が監視され得るようにしたことを特徴とす
   るり９．管中の流体速度測定装置。 α→　前記測定手段が、１秒間少なくとも４０回のν１
   （」台で１１１Ｊ記流速を測定する特許請求の範囲第９
   項記載の流体速度測定装置。 ａυ　専臂゛中の流路な横切る音響エネルギの上流向き
   トランジットクイムおよび下流向きトランジットタイム
   を測定し、流体に対するＮｙｑｕ４　ａ　を規準に依存
   する最小値およびトランスジユーザ減衰に依存する最大
   値に依存する最大値χを有する繰返し割合で前記測定を
   交番的に反復し、５ｉ１ｚより小さい岐大周波数を仔す
   る流体速度を追跡することな特徴とする導管中の流体）
   １（度測定方法。 ６タ　導管中の流体速度および該流体中の音％速度を測
   定する装置であって、前記流体速度が、関係する第１の
   最高周波数により特徴づけられ、前記音響速度が関係す
   る第２の最高周波数により特徴づけられるものにおいて
   、上流トランスジューサと、下流トランスジューサと、
   前記２ｓ管中のｎＩＩ記流体流体る音響エネルギの上流
   および下流向きトランジットタイムを測定する手段と、
   前記４Ｔ　１１．５よび第２周波数の高い方の周波数の
   ２倍より大きい繰返し周波数で前記測定手段を始動する
   手段とを含み、前記測定手段が、交番的に上流向きおよ
   び下流向きトランジットクイＪ、の前記測定を行ない、
   迅速に変化する流体速度および流体組成が正確に測定さ
   れ得るようにしたことを特徴とする流体速度測定装置ｆ
   ０ （１３）前記繰返し周波数が少なくとも１０１１ｚであ
   る特許請求の範囲第１２項記載の流体速度測定装置。 ０４　前記測定手段が、一群の上流向きおよび下流向き
   の尋問を交番的に行ない、各群の尋問が、ｉｉｔＪ泥上
   流向きおよび下流向きトランジットタイムの一方を測定
   するための複数の尋問を含む特許請求の範囲第１２項記
   載の流体速度測定装置。 θ９　導管中の流体の流速および前記流体内の音響速度
   を測定する方法であって、前記流体速度が関係する第１
   の最高周波数により特徴づけられ、前記音響速度が関係
   する第２の最高周波数により特徴づけられるものにおい
   て、前記導管内の流体を通る音響エネルギの上流トラン
   スジユーザおよび下流トランスジューサ間の上流向きお
   よび下流向きトランジットタイムを測定し、そしてこの
   測定を、前記第１および第２周波数のうちの高い周波数
   の２倍より大きい繰返し周波数で開始し、上流向きおよ
   び下流向きトランジットタイムの前記測定を交番的に遂
   行し、迅速に変化する流速および流体組成を正確に追跡
   することを特徴とする流体速度および音響速度測定装置
   。 Ｈ前記上流向きおよび下流向きトランジットタイムの一
   方の複数回の測定より成る測定群を交番的に行なうこと
   を含む特許請求の範囲第１５項記載の測定装置。 ａη　導管中の経路を横切る音響エネルギのトランジッ
   トタイムを測定するトランジットタイツ・測餡手段と、
   トランジットタイムに応答して、前記トランジットタイ
   ム測定時に４管中を流れるガスの平均分子量を決定する
   手段とを備えることを特徴とする導管中を流れるガスの
   平均分子量を決定する装置。 （ハ）前記決定手段が、前記平均分子量大決定するため
   、ガスの分子量と比熱比間の実験的関係を採用する特許
   請求の範囲第１７項記載の平均分子量決定装置。 員　前記関係が直線により近似され得る特許請求の範囲
   第１８項記載の平均分子量決定装置。 （２０）前記トランジットタイムを上流および下流向き
   方向において交番的かつ反復的に測定する手段を備え、
   前記決定手段が、前記トランジットタイムの測定に応答
   して測定値を特徴とする特許請求の範囲第１７項記載の
   平均分子量決定装置。 （２１）前記決定手段が、トランジットタイムの新しい
   測定値に応答しかつ過去の測定値を前祝するため、前記
   トランジットタイム測定値を一時的に浦波する手段を含
   む特許請求の範囲ｍ２０項記載の平均分子量決定装置。 ｔｐ）前記浦波手段が、前記トランジットタイム測定値
   の２進切詰め取み付けを行なう手段を備える特許請求の
   範囲第２１項記載の平均分子量決定装置。 （２３）導管中の経路を横切る音響エネルギのトランジ
   ットタイムを測定し、該トランジットタイムに応答して
   、前記トランジットタイムの測定時に導管中を流れるガ
   スの平均分子Ｍを決定することを含む４管中を流れるガ
   スの平均分子量を決定する方法。 （２（）　ガスの分子量および比熱比間の実験的関係を
   使用して前記平均分子量を決定することを含む特ｆＩｆ
   請求の範囲第２３項記載の平均分子量決定方法。 （２５）上流向きおよび下流向き方向においてＭｉＪ記
   トシトランジットタイム番的かつ反復的に測定し、この
   トランジットタイム測定に応答してトランジットタイム
   測定値を平均し、それによりトランジットタイムデータ
   を平滑化することを含む特許請求の範囲第２３項記載の
   平均分子量決定方法。 （勾　前記の平均化の段階が、前記トランジットタイム
   データの２進切詰め社み付けを採用する特許請求の範囲
   第２５項記載の平均分子量決定方法。 （２７）　前記導管外壁上のトランスジューサを取り付
   けるべき位置にマーク付けし、このマークを使用して前
   記外壁上にスタート構造体を位置づけし、該構造体を前
   記外壁上に溶接し、前記構造体を使用してホットタッピ
   ングを行なって導管壁に孔を穿ち、前記導管壁の前記位
   置に前記トランスジューサを取り付けることを含むホッ
   トタッピングにより導管壁にトランスジューサを取り付
   ける方法。 （（ロ）前記マーク付は段階が、前記導管外壁上の前記
   位置に物理的凹みを設けることを含み、そして前記構造
   体底部を前記外壁の輪郭と整合するように輪郭形成し、
   前記スタート構造体に位置孔を設け、この位１ａ孔に位
   置決めシャフトを通し、前記構造体を前記凹みに関して
   位１ａづけすることを含む特許請求の範囲第２７項記載
   のトランスシュ・−サ取付は方法。 （乙）型板オーバーレイを使）Ｈして、前記導管外壁上
   に前記位置をマーク付けしかつ整合線をけがきし、前記
   けがき綜を使用してけがき線交叉点に前記構造体を位置
   づけし、前記の溶接された構造体にジグおよびパイプス
   タブ組立体をボルト付けし、該パイプスタブを前記導管
   に溶接し、前記ジグを除去し、弁を前記スタブにボルト
   付けすることを含む特許請求の範囲第２７項記載のトラ
   ンスジューサ取付は方法。 （力）前記スタブの底壁な前記導管外壁に合うように輪
   郭形成し、輪郭形成されたパイプスタブの端部を斜断す
   ることを含む特許請求の範囲第２９項記載のトランスジ
   ューサ取付は方法。 （３Ｉ）上流トランスジューサと、下流トランスジュー
   サと、上流および下流トランスジューサ間において音響
   エネルギに対する上流向きおよび下流向きトランジット
   タイムを測定する手段と、導管の単一の開口から前記ト
   ランスジューサを取り付ける手段を備え、該取付手段が
   、上流および下流トランスジューサを音響的に隔絶する
   手段を備えることを特徴とするアクセスを限定された導
   管内における流体速度を測定する装置。 （３→　上流トランスジューサと、下流トランスジュー
   サと、両トランスジューサ間において音響エネルギに対
   する上流向きおよび下流向きトランジットタイムを測定
   する手段と、両トランスジューサ間において前記導管の
   弦線分をなす尋問経路を画定するトランスジューサ取付
   は手段とを備えることを特徴とする導管中の流体速度測
   定装置。 （３３）前記取付は手段が、前記゛導管壁に第１のトラ
   ンスジューサを取り付ける手段と、前記導管壁の内部の
   位置に他のトランスジューサを取り付ける手段を備える
   特許請求の範囲第３２項記載の流体速度測定装置。 （３→　上流トランスジューサと、下流トランスジュー
   サと、両トランスジユーザ間において音（゛ｙエネルギ
   に対する上流向きおよび下流向きトランジットタイムを
   測定する手段と、前記導＋ｆ壁に取り付けられ、前記ト
   ランスジューサ間の尋問路を％ｆｉさ仕るだめの反射手
   段とを備えろこと特徴どする導管内の流体速度測定装置
   。 （３５）　前記反射手段を導管壁内に突Ｌ１１するよう
   に取り付ける手段を備えていて、流体が前記反射手段を
   浄化する働きをする特許請求の範囲第３４項記載の流体
   速度測定装＋ｒｊ０ （３→　流体が流れる導管と、該導管内の第１の位置に
   取り付けられた第１のトランスジューサと、前記導管内
   の第２の位置に取り付けられた第２のトランスジユーザ
   と１両トランスジューサ間に画定され、前記流体流のＯ
   ｈ線方向に少なくともその成分をイｆする尋問路と、音
   響エネルギを放出するため前記第１および第２トランス
   ジユーサを励起する手段と、上流向きおよび下流向き方
   向において前記エネルギが両トランジスタ間を伝搬する
   上流向きおよび下流向きトランジットタイムを測定する
   手段と、前記励起および測定手段を励起して、１秒間１
   ０回以上の１２１合でトランジットタ・イム１ｌｌｌ定
   植を発生させる手段と、該トランジットタイムから、流
   体中の音響速度および前記流体の流床をそれぞれ時間の
   関数として決定する手段とを俯え、１〕「ｊ記制御手段
   が前記励起手段を交番態様で制御し、＋ｉｉ＋記トラン
   ジットタイム測定値を十分に混合し、少なくとも５１１
   ２稈良の周波数で起こる前記音Ｗ速度ｊ、ｉよびＭｉ＋
   記派体流速の変動を正確に測定できるようにしたことを
   相徴とする音響速度および流体９ｉｌ速決定装５゜ Ｍ　＆ｔｆ、体が流ねる導管の第１の位置にある第１　
   （７）トランスジューサおよび前記専管の第２位置にあ
   る第２のトランスジューサを励起して音響エネルギを放
   出させ、両トランスジューサ間に、流体流の方向に少な
   くとも一１方向成分を有する尋問路が画定されており、
   上シ；を向きおよび下流向き方向に４５いて１−ＪＩＩ
   記エネルギがトランスジューサ間を伝搬する上ｂ１′を
   同ぎｔｊよび下流向きトランジットタイムも・ン則λｉ
   ４Ｌ、１＋Ｊ’当り少なくとも１０回より大きい割ａで
   トランジソトクイムデータ乞供給するため＋ｉｉＪ記の
   τ則ｊ、ｉ、２お工び励起を繰り返えし、Ｏげ記トラン
   ジアノ１タイふかし、ＥｊＩｊ記流体回流体内ＪｉＪ沙
   ！見およびｂｉう体’ｒＭＥ迩ぞ時１ニス］の関数とし
   て決定し、１４！Ｊ記の励起を交番態様で制御すること
   を含み１前記トランジツトタイム測定値を十分に混合し
   、少なくとも５Ｈｚ程度の周波数で起こる前記音響速度
   および前記流体流速の変動を正確に測定すること′１ｇ
   ｔ特徴とする音響速度および流体流速決定方法。 ０８）各々、関連する安全放出導管および処理ステーシ
   ョンから該専管への放出を制御するように接続された安
   全放出弁を有する複数の処理ステーションと、複数の放
   出導管に接続されたヘッダ導管トラ備えるスレアスタッ
   クシステム内の流体速度を測定する装置において、前記
   ヘッダ導管の第１の位置にある第１のトランスジューサ
   と、前記ヘッダ碍管の第２位置にある第２のトランスジ
   ューサと、両トランスジューサ間に画定された尋問経路
   ど、音響エネルギを放出するため前記第１および第２ト
   ランスジユーサを励起する手段と、上流向きおよび下流
   向き方向において前記エネルギが両トランジスタ間を伝
   搬する上流向きおよび下流向きトランジットタイムを測
   定する手段と、前記励起および測定手段を制御し、１秒
   当りタカくと６１０回より大きい割合でトランジットタ
   イム測定値を発生する手段と、前記トランジットタイム
   から流体流速を時間の関数として決定する手段とを含み
   、該決定手段が、前記上流向きおよび下流向きトランジ
   ットタイムの和、および前記上流向き下流向きトランジ
   ットタイム間の差を採用して前記流体流速を決定するこ
   とを特徴とする流体速度測定装置。 （３９）前記制御手段が、最小割合としてＮ７ｑｕｉｓ
   ｔ規準によりそして最大割合としてトランスジューサ減
   衰により限定される割合で前記トランジットタイム測定
   値を発生する特許請求の範囲第３８項記記載の体速度測
   定装置。 （４０）前記第１トランスジ、ユーザが信号受信機とし
   て働くとき振幅を制御する第１の動作状態と、前記第２
   トランスジユーサが信号受信機として動作するとき第２
   の独立振幅動作状態を有する自動利得制御回路を備え、
   該自動利得制御回路が関係する最大周波数を含む周波数
   にて前記トランスジューサに応答し得る特許請求の範０
   第３８項記載の流体速度測定装置。 （ロ）　各々、関連する安全放出２ｓ管および処理ステ
   ーションから該尋菅への放ＢＪを制御するように接続さ
   れた安全放出弁を有する複数の処理ステーションと複数
   の前記放出導管に接続されたヘッダ導管とを備えるフレ
   アスタックの流体流速を測定する方法において、前記ヘ
   ッダ導管の第１の位ｆｆｉ［ある第１のトランスジュー
   サおよびヘッダ前記ヘッダ専晋の第２の位置にある第２
   のトランスジューサを励起して音響エネルギを放出させ
   、上流向きおよび下流向き方向において前記エネルギが
   前記トランスジューサ間を伝搬する上流向きおよびト°
   流向きトランジットタイムを測定し、１秒当り１０回以
   上の割合で前記の励起および測定を反復し、ＴＮＮヒト
   ランジットタイムら流体流速を時間の関数として決定す
   ることを含み、この決定段階が、前記上流向きおよび下
   流向きトランジットタイムの和と前記上流向きおよび下
   流向きトランジットタイムの差を採用して前記流体流速
   夕決定することを特徴とする流速測定方法。 （４２）最小割合としてＮｙｑｕｉｓｔ規準により最大
   割合としてトランスジューサ減衰により限定される割合
   で前記トランジットタイム測定値を発生することを含む
   特許請求の範囲第４１項記載の流速測定方法。 （４３１前記第１トランスジユーザが信号受信機どして
   働くとき第１の振幅レベルにて、前記第２トランスジユ
   ーサが信号受信機として動作するとき第２の振幅レベル
   にて自動利得制御装置を制御することを含み、該自動利
   得制御装置が関係する最大周波数を含む周波数で前記ト
   ランスジューサに応答する特許請求の範囲第４１項記載
   の流速測定方法。 （ロ）　前記フレアスタックがフレアスタック導管を有
   し、該７レアスタツク導管内の全流速を、Ｏ〜５０フィ
   ート／秒の速度範囲にわたり時間の関数として決定する
   手段を備える特許請求の範囲第３８項記載の流体速度測
   定装置。 （４５）前記尋問路が管の側面を通る水平面における傾
   斜弦線分である特許請求の範囲第３２項記載の流体速度
   測定装置。 （４つ　前記反射手段が、前記導管の開口力１ら挿入さ
   れて前記専管壁に取り付けられる特許請求の範囲第３４
   項記載の流体速度測定装置。 （４７）前記取付は手段が、前記トランスジューサを管
   の側面を通る紅路に沿って尋問を行なうように取り付＆
   ノる手段を備えており、各トランスジユーザ軸石１がト
   ランスジューサ保持管の軸線に関して１５０°の角度を
   なし、前記専管が管の軸線に閃して約６３°の角をなし
   ている特許請求の範囲第３２項記載の流体流速測定装置
   。 （４８）前記取付は手段が、ホットタッピングを使用し
   て前記トランスジューサを導管に垂直に取付番す、管側
   面を通る面に対し７て４５°にて尋問路を提供する手段
   を含む特！Ｆｆ＠１４求の範囲第３２項舊己載の流体速
   度測装置。 （４！Ｉ）受信音響測定データを採用して流体にり　Ｉ
   Ｎ度および圧力を決定ｊろことｔ含み１、音響トランス
   ジューサから得かれたデータのみを使って質ＪｉｉＭＥ
   組を決定し得るようになされた特許請求の範囲項記載の
   平均分子鼠決定方法。 Ｈ　ＭｉＪ記弦記号線分尋問経路管側面を通る而にあっ
   て顔面に対する垂直線について対称であり、ｉｒＪ記経
   路が０．８９にほぼ等しいメータファクタを有゛する特
   許請求の範囲第３２項記載の流体ｔＡｔ速測定装Ｕ。 （５Ｉ）各々複数の異なる放出導管に接続される複数の
   ヘッダ導管を主フレアスタックへラダＩｃ接続し、Ｕ−
   ｙレアスタックヘッダの漏洩を検出するたメ該ヘソｆを
   監視し、該ヘッダに対する流体がし速および平均分子量
   を時間の関数として決定することを含む特許請求の範囲
   第５項記載の漏洩検Ｉｎ方法。