JPS6040916A - 超音波流速・流量計の温度変化誤差の補正法 - Google Patents

超音波流速・流量計の温度変化誤差の補正法

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JPS6040916A
JPS6040916A JP58149242A JP14924283A JPS6040916A JP S6040916 A JPS6040916 A JP S6040916A JP 58149242 A JP58149242 A JP 58149242A JP 14924283 A JP14924283 A JP 14924283A JP S6040916 A JPS6040916 A JP S6040916A
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JP
Japan
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ultrasonic
ultrasonic wave
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temperature
fluid
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JP58149242A
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Shigeru Tanizawa
谷澤　茂
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
    • G01F1/667—Arrangements of transducers for ultrasonic flowmeters; Circuits for operating ultrasonic flowmeters
    • G01F1/668—Compensating or correcting for variations in velocity of sound
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/74—Devices for measuring flow of a fluid or flow of a fluent solid material in suspension in another fluid
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
    • G01F15/02—Compensating or correcting for variations in pressure, density or temperature
    • G01F15/022—Compensating or correcting for variations in pressure, density or temperature using electrical means
    • G01F15/024—Compensating or correcting for variations in pressure, density or temperature using electrical means involving digital counting

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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】 本発明は超音波を利用したドツプラ方式１時間差方式を
位相差方式などの流速・流量計において流体温度変化に
よる誤差をきわめて小さくする方法に関するものである
。
ここではこの補正方法を超音波ドツプラ流量計に利用し
た例について説明する。
従来の超音波ドツプラ流速・流量計は第１図に示すよう
にパイプ１に取付けられた送信用超音波振動子３Ａより
放射された超音波は流体６中の微粒子ＰＫより散乱・反
射され、その反射波は再びシュー２を通り受信用超音波
振動子３Ｂにて受信される。この受信された超音波の振
動数はドツプラ効果により送信された超音波の振動数と
異なり、パイプ１中を流れる流体６の流速■に比例して
いる。
従来はこの現象をオリ用して、流体６の流速Ｖを測定し
ていた。これを数式で表わすとく１２式となる。
Ｖ　＝　［Ｃ／　２ｃｏ−ｓθ）　（（Ｆｒ　−Ｆｔ　
）／Ｆｔ）　−・−・−−＝・（１）ここで　Ｃ：静止
流体中の超音波の１速θ：流速と超音波伝搬方向とのな
す角 Ｆｔ：送信超音波の振動数 Ｆｒ：受信超音波の振動数 ■式の流速■は音速Ｃの関数となっている。
また、この音速Ｃは被測定流体の温度の関数となってい
るため、計測中忙流体の温度が変化すると測定された流
速及び流量に大きな誤差を与えてしまった。そのため温
度変化による誤差を補正する方法としてサーミスタ等の
温度センサをパイプＩＫ固着させて貫１測誤差を小さく
する手法が従来より行われていたが、この方法では流体
の急激な温度変化に追従できず計測誤差が太きい、セン
サの非線形性を補正する回路が必要などの問題があった
。
そこで本発明は上記の流体温度変化による誤差を従来方
法よりはるかに小さくできるばかりでなく応答速度が早
い、従来のような非線形補正回路が必要ないなどの特長
をもつものである。
以下、本発明による一実施例を図面と共に詳細に説明す
る。
第２図に於いて、パイプ１．シー−２，送信用超音波振
動子３Ａ、受信用超音波振動子３Ｂは、第１図と同一の
ものである。本発明の一構成方法は第１図のような従来
のドツプラ流量計に３個目の超音波振動子４とシ＆−５
（なくてもよい）を加える事により、流体温度変化によ
る誤差を補正しようとするものである。
すなわち、振動子４から放射された超音波パルスはシュ
ー５、流体６を通過し管壁ＱＡにおいて反射され再び流
体６、シュー５を通過し、振動子４で受信される。この
受信パルスで再び超音波パルスを振動子４から放射させ
、送信・受信を繰返す。
小口径のパイプではこの超音波パルスの繰返し周波数Ｆ
ｃは振動子４が流速Ｖと直角罠なっているため、流体の
移動による影響をほとんど受けない。
そのため（２）式が成立する。
Ｆｃ＝１／（２Ｄ／Ｃ＋Ｔ）・・・・・・・・・・・・
・・・・・・　（２）ここで　Ｔ：遅れ時間の合計 Ｃ：静止流体中の超音波の音速 Ｄ：パイプ直径 （１）式と（２）式より流速■は下式となる。
Ｖ＝ＣＤ／ＣＯ８θ：］　（ＣＦｒ−Ｆｔ　）／Ｆ’ｔ
　）　ＣＦ’。／（１−ＴＦｅ）：１・・・・・・・・
・・・・（３） （３）式のように、従来のドツプラ流量計のビート周波
数（Ｆｒ−Ｆｔ）と超音波振動子４によるパルス繰返し
周波数Ｆｃを計測し、これらに簡単な計算をほどこすこ
とＫより、流体の音速変化による誤差を正確に補正する
事が可能である◎ 第３図に超音波パルスの送・受信を繰返すための構成図
を示す。この図の制御回路７よシ発生したスタートパル
スがパルス発生回路６に人力され電気的なパルスが発生
される。
このパルスは振動４にょシ超音波パルスに変換し、これ
を水中に放射する。この超音波パルスは管壁のＱ点で反
射され再び振動子４で電気信号に変換され制御回路７に
久方される。この動作を繰返し行う。ここで８はその繰
返し周波数Ｆｃあるいは周期を測定するだめのカウンタ
である。本実施例では超音波パルスの繰返し周波数によ
る誤差補正方法について述べたが、これを平均周期ある
いは一回の送・受信の時間々隔にょシ補正してもよい◎
本発明により超音波流速・流量計の流体温度変化による
誤差を簡単な方法でかなシ軽減できる。
また本方法は従来方法と比べ、音速の測定精度及び温度
変化に対する応答性ががなり向上し、誤差の軽減に有用
な方法と考えられる。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の超音波ドツプラ流量計、第２図、第３図
は本発明にかかる温度変化誤差を補正した超音波トップ
２流量計の一実施例を示す。 ｌ・・・・・・・・・パ　イ　プ ２・・・・・・・・・シ　ュ　− ４・・・・・・・・・超音波振動子 ６・・・・・・・・・流　体 特許出願人　谷　澤　茂 才１　図 第２．図 才３図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 各種超音波流速及び流量計において、流体温度変化によ
    る誤差の補正のため、送・受信兼用である一個あるいは
    送・受信用の一組の超音波振動子を流速方向と直角に配
    置し、超音波パルスを放射し管壁からの反射パルスまた
    は透過パルスを測定し、その送・受信の時間々隔あるい
    は送受信を繰返し、その平均時間々隔、繰返し周波数な
    どを測定し、このデータより流体音速をめこれを利用し
    、各種超音波流速・流量計の温度変化による誤差を補正
    する方法。
JP58149242A 1983-08-17 1983-08-17 超音波流速・流量計の温度変化誤差の補正法 Pending JPS6040916A (ja)

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