JPWO2020183720A1 - 流量測定装置 - Google Patents
流量測定装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2020183720A1 JPWO2020183720A1 JP2021505467A JP2021505467A JPWO2020183720A1 JP WO2020183720 A1 JPWO2020183720 A1 JP WO2020183720A1 JP 2021505467 A JP2021505467 A JP 2021505467A JP 2021505467 A JP2021505467 A JP 2021505467A JP WO2020183720 A1 JPWO2020183720 A1 JP WO2020183720A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fluid
- flow rate
- measurement signal
- measuring device
- transducer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- 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
- G01F1/66—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
- G01F1/66—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
- G01F1/662—Constructional details
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F25/00—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume
- G01F25/10—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of flowmeters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
- G01N11/02—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material
- G01N11/04—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material through a restricted passage, e.g. tube, aperture
-
- 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
- G01F1/66—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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
- G01N2011/006—Determining flow properties indirectly by measuring other parameters of the system
- G01N2011/0073—Determining flow properties indirectly by measuring other parameters of the system acoustic properties
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
Description
所定の断面積を有する管路の内部における流体の流量を測定する流量測定装置であって、
前記流量測定装置は、前記管路にそれぞれ設けられた第1〜第4のトランスデューサであって、電気信号を音響信号に変換する第1及び第3のトランスデューサと、音響信号を電気信号に変換する第2及び第4のトランスデューサとに接続され、
前記流量測定装置は、
前記第1のトランスデューサから、少なくとも1つの第1の周波数を有する第1の測定信号を送信し、前記管路の内部における流体を介して、前記第2のトランスデューサにより前記第1の測定信号を受信し、
前記第1の測定信号に基づいて第2の周波数を決定し、
前記第3のトランスデューサから、前記管路及び前記流体の界面に向けて、前記第2の周波数を有する第2の測定信号を送信し、前記第4のトランスデューサにより、前記界面において反射された前記第2の測定信号を受信し、
前記第1及び第2の測定信号に基づいて、前記流体の粘度を反映するように、前記管路の内部における前記流体の流量を計算する。
前記流量測定装置は、
前記第1の測定信号に基づいて前記流体の第1の速度を計算し、
前記流体の第1の速度に基づいて前記流体の剪断速度を計算し、
前記流体の剪断速度に比例するように前記第2の周波数を決定する。
前記流量測定装置は、
前記第1の測定信号に基づいて前記流体の第1の速度を計算し、
前記第2の測定信号に基づいて、前記管路及び前記流体の界面における反射率を計算し、前記反射率に基づいて前記流体の粘度を計算し、
前記流体の粘度に基づいて、前記流体の第1の速度を補正して前記流体の第2の速度を計算し、
前記第2の速度に基づいて、前記管路の内部における前記流体の流量を計算する。
前記流量測定装置は、
前記流体の粘度に基づいて、前記流体のレイノルズ数を計算し、
前記レイノルズ数に基づいて、前記流体が層流であるか、それとも乱流であるかを決定し、
前記流体の第1の速度に対して層流の補正係数又は乱流の補正係数を乗算して前記流体の第2の速度を計算する。
前記第1の測定信号は複数の周波数を含み、
前記第2の測定信号は単一の周波数を含む。
前記第1の測定信号は、先頭からの時間経過に応じて変化する周波数を有する。
前記流量測定装置は、前記第3及び第4のトランスデューサとして機能する1つのトランスデューサに接続される。
前記流量測定装置は、前記第1、第3、及び第4のトランスデューサとして機能する1つのトランスデューサに接続される。
図1は、実施形態に係る流量測定装置1の構成を示すブロック図である。流量測定装置1は、所定の断面積を有する管路6の内部における流体7の流量を測定する。流体7は、液体であってもよく、気体であってもよい。図1では、管路6が、内側の直径2aを有する円形の横断面形状を有する場合を示すが、それに限定されず、管路6は他の任意の横断面形状を有してもよい。
図1〜図11を参照して、実施形態に係る流量測定装置について説明する。
図1は、実施形態に係る流量測定装置1の構成を示すブロック図である。流量測定装置1は、制御回路11、送信回路12、受信回路13、スイッチ回路14、入力装置15、及び表示装置16を備える。
図2は、図1の制御回路11によって実行される流量測定処理を示すフローチャートである。
図10は、実施形態の第1の変形例に係る流量測定装置によって使用されるトランスデューサ2−1〜2−3,3−1〜3−3の配置を示す図である。流量測定装置は、複数ペアのトランスデューサ2−1〜2−3,3−1〜3−3の間で第1の測定信号M1をそれぞれ送受信して流体7の流量をそれぞれ計算し、計算された複数の流量の平均値を計算してもよい。これにより、一対のトランスデューサ2,3のみを用いる場合よりも、流体7の流量をより高精度に計算することができる。
トランスデューサ2−1,2−2,3−1,3−2は、トランスデューサ2−1,3−1の間の第1の測定信号M1の経路と、トランスデューサ2−2,3−2の間の第1の測定信号M1の経路とが交差するように配置されてもよい。空間的な制約により、トランスデューサ2,3を図12に示すように配置できないことがある。この場合、トランスデューサ2−1,2−2,3−1,3−2を図13に示すように配置することにより、図12の場合と同様に、管路6の半径方向における流体7の速度成分を相殺することができ、誤差が生じにくくなる。
実施形態に係る流量測定装置1によれば、特別な形状の管路を必要とすることなく、かつ、粘度及び他のパラメータの関係を示す予め与えられたテーブルを必要とすることなく、流体7の粘度を反映して流体7の流量を高精度に測定することができる。
第1の測定信号M1は、流体7の第1の速度v1及び剪断速度D(従って、第2の測定信号M2の第2の周波数)を決定することができるのであれば、チャープ信号に限らず、他の任意の信号であってもよい。第1の測定信号M1は、単一の周波数を含むものであってもよい。
本開示の各側面に係る流量測定装置は、以下のように表現されてもよい。
2,2−1〜2−3,3,3−1〜3−3,4,5…トランスデューサ、
6…管路、
7…流体、
11…制御回路、
12…送信回路、
13…受信回路、
14…スイッチ回路、
15…入力装置、
16…表示装置。
Claims (8)
- 所定の断面積を有する管路の内部における流体の流量を測定する流量測定装置であって、
前記流量測定装置は、前記管路にそれぞれ設けられた第1〜第4のトランスデューサであって、電気信号を音響信号に変換する第1及び第3のトランスデューサと、音響信号を電気信号に変換する第2及び第4のトランスデューサとに接続され、
前記流量測定装置は、
前記第1のトランスデューサから、少なくとも1つの第1の周波数を有する第1の測定信号を送信し、前記管路の内部における流体を介して、前記第2のトランスデューサにより前記第1の測定信号を受信し、
前記第1の測定信号に基づいて第2の周波数を決定し、
前記第3のトランスデューサから、前記管路及び前記流体の界面に向けて、前記第2の周波数を有する第2の測定信号を送信し、前記第4のトランスデューサにより、前記界面において反射された前記第2の測定信号を受信し、
前記第1及び第2の測定信号に基づいて、前記流体の粘度を反映するように、前記管路の内部における前記流体の流量を計算する、
流量測定装置。 - 前記流量測定装置は、
前記第1の測定信号に基づいて前記流体の第1の速度を計算し、
前記流体の第1の速度に基づいて前記流体の剪断速度を計算し、
前記流体の剪断速度に比例するように前記第2の周波数を決定する、
請求項1記載の流量測定装置。 - 前記流量測定装置は、
前記第1の測定信号に基づいて前記流体の第1の速度を計算し、
前記第2の測定信号に基づいて、前記管路及び前記流体の界面における反射率を計算し、前記反射率に基づいて前記流体の粘度を計算し、
前記流体の粘度に基づいて、前記流体の第1の速度を補正して前記流体の第2の速度を計算し、
前記第2の速度に基づいて、前記管路の内部における前記流体の流量を計算する、
請求項1又は2記載の流量測定装置。 - 前記流量測定装置は、
前記流体の粘度に基づいて、前記流体のレイノルズ数を計算し、
前記レイノルズ数に基づいて、前記流体が層流であるか、それとも乱流であるかを決定し、
前記流体の第1の速度に対して層流の補正係数又は乱流の補正係数を乗算して前記流体の第2の速度を計算する、
請求項3記載の流量測定装置。 - 前記第1の測定信号は複数の周波数を含み、
前記第2の測定信号は単一の周波数を含む、
請求項1〜4のうちの1つに記載の流量測定装置。 - 前記第1の測定信号は、先頭からの時間経過に応じて変化する周波数を有する、
請求項5記載の流量測定装置。 - 前記流量測定装置は、前記第3及び第4のトランスデューサとして機能する1つのトランスデューサに接続された、
請求項1〜6のうちの1つに記載の流量測定装置。 - 前記流量測定装置は、前記第1、第3、及び第4のトランスデューサとして機能する1つのトランスデューサに接続された、
請求項7記載の流量測定装置。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2019/010625 WO2020183720A1 (ja) | 2019-03-14 | 2019-03-14 | 流量測定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2020183720A1 true JPWO2020183720A1 (ja) | 2021-10-21 |
JP7140266B2 JP7140266B2 (ja) | 2022-09-21 |
Family
ID=72426583
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021505467A Active JP7140266B2 (ja) | 2019-03-14 | 2019-03-14 | 流量測定装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11885656B2 (ja) |
EP (1) | EP3832266B1 (ja) |
JP (1) | JP7140266B2 (ja) |
CN (1) | CN112673238B (ja) |
WO (1) | WO2020183720A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7026820B2 (ja) * | 2019-11-15 | 2022-02-28 | シェンチェン グディックス テクノロジー カンパニー,リミテッド | 流速検出回路および関連するチップ及び流速計 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010261873A (ja) * | 2009-05-09 | 2010-11-18 | Honda Electronic Co Ltd | 超音波流量計、超音波計測器、及び流体供給システム |
Family Cites Families (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5120759A (en) | 1974-08-14 | 1976-02-19 | Nippon Steel Corp | Denjotetsupunno seizohoho |
FR2634557A1 (fr) * | 1988-07-22 | 1990-01-26 | Pluss Stauffer Ag | Dispositif et procede de mesure simultanee dans un conduit, de la densite, concentration, vitesse d'ecoulement, debit et temperature d'un fluide liquide ou pateux par transmission ultrasonore |
TW283763B (ja) * | 1992-10-06 | 1996-08-21 | Caldon Inc | |
GB2276240B (en) * | 1993-03-16 | 1997-01-15 | British Gas Plc | Fluid flowmeter |
US5365778A (en) | 1994-01-28 | 1994-11-22 | The University Of Chicago | Method for measuring liquid viscosity and ultrasonic viscometer |
FR2803032B1 (fr) * | 1999-12-28 | 2002-06-07 | Gaz De France | Procede et dispositif de mesure d'un debit de fluide circulant dans une canalisation |
DE10227918A1 (de) * | 2002-06-21 | 2004-01-15 | Bühler AG | Verfahren zum Bestimmen rheologischer Parameter eines Fluids |
JP4186645B2 (ja) * | 2003-02-24 | 2008-11-26 | 松下電器産業株式会社 | 超音波流量計測装置 |
JP2007024681A (ja) * | 2005-07-15 | 2007-02-01 | Nissan Motor Co Ltd | 超音波流体計測装置 |
RU66029U1 (ru) * | 2007-03-19 | 2007-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева | Комплексное устройство измерения расхода, плотности и вязкости нефтепродуктов |
US7966882B2 (en) * | 2008-04-23 | 2011-06-28 | Battelle Memorial Institute | Self-calibrating method for measuring the density and velocity of sound from two reflections of ultrasound at a solid-liquid interface |
JP5282955B2 (ja) | 2008-12-10 | 2013-09-04 | 本多電子株式会社 | 超音波流量計の補正方法、及び超音波流量計 |
DE102009059851A1 (de) * | 2008-12-22 | 2010-07-01 | Hydro Vision Gmbh | Ultraschalldurchflussmessgerät und Verfahren für Dopplerfrequenzverschiebungsmesstechnik |
EP2522963A4 (en) * | 2010-01-07 | 2013-09-25 | Panasonic Corp | ULTRASOUND FLOWMETER |
GB2481831A (en) * | 2010-07-08 | 2012-01-11 | Bios Technologies Llp | Ultrasonic material property measurement |
JP5972373B2 (ja) * | 2011-08-04 | 2016-08-17 | エスピー・テクニカル・リサーチ・インスティテュート・オブ・スウェーデン | 流体可視化および流体特性化のシステムならびに方法、トランスデューサ |
CN103868555B (zh) * | 2012-12-11 | 2017-08-04 | 南京理工大学 | 一种用于超声波流量计的循环时差检测方法 |
MX2015013758A (es) * | 2013-04-04 | 2016-10-03 | Los Alamos Nat Security Llc | Metodos para medir las propiedades multifase de las mezclas de petróleo-agua-gas. |
US9816848B2 (en) | 2014-01-23 | 2017-11-14 | Ultimo Measurement Llc | Method and apparatus for non-invasively measuring physical properties of materials in a conduit |
US9448150B2 (en) * | 2014-02-03 | 2016-09-20 | Cameron International Corporation | Method and apparatus for determining kinematic viscosity through the transmission and reception of ultrasonic energy |
JP6207428B2 (ja) * | 2014-03-04 | 2017-10-04 | 大阪瓦斯株式会社 | 超音波式音速測定装置及び超音波式音速測定方法 |
JP6309405B2 (ja) * | 2014-09-05 | 2018-04-11 | アズビル株式会社 | 超音波流量計及び流量の計測方法 |
WO2017005268A1 (en) * | 2015-07-03 | 2017-01-12 | Kamstrup A/S | Turbidity sensor based on ultrasound measurements |
EP3489634B1 (de) * | 2017-11-22 | 2020-08-05 | Levitronix GmbH | Ultraschall-messvorrichtung und verfahren zur ultraschallmessung an einem strömenden fluid |
-
2019
- 2019-03-14 US US17/274,972 patent/US11885656B2/en active Active
- 2019-03-14 CN CN201980058689.4A patent/CN112673238B/zh active Active
- 2019-03-14 WO PCT/JP2019/010625 patent/WO2020183720A1/ja unknown
- 2019-03-14 EP EP19918915.0A patent/EP3832266B1/en active Active
- 2019-03-14 JP JP2021505467A patent/JP7140266B2/ja active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010261873A (ja) * | 2009-05-09 | 2010-11-18 | Honda Electronic Co Ltd | 超音波流量計、超音波計測器、及び流体供給システム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112673238A (zh) | 2021-04-16 |
US20220057243A1 (en) | 2022-02-24 |
WO2020183720A1 (ja) | 2020-09-17 |
CN112673238B (zh) | 2024-06-18 |
EP3832266A4 (en) | 2022-03-23 |
EP3832266B1 (en) | 2023-10-18 |
EP3832266A1 (en) | 2021-06-09 |
JP7140266B2 (ja) | 2022-09-21 |
US11885656B2 (en) | 2024-01-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101798716B1 (ko) | 초음파 유량계 및 유량 계측 방법 | |
JP6568085B2 (ja) | 超音波エネルギーの発信及び受信を通して動粘度を求めるための方法及び装置 | |
AU2009302284B2 (en) | Viscous fluid flow measurement using a differential pressure measurement and a sonar measured velocity | |
CA2509128A1 (en) | Clamp-on doppler ultrasonic flow velocity profile meter | |
JP2008134267A (ja) | 超音波流量測定方法 | |
WO2016013623A1 (ja) | 流量計測装置および流量計測方法 | |
JP4535065B2 (ja) | ドップラー式超音波流量計 | |
WO2020183720A1 (ja) | 流量測定装置 | |
JP5282955B2 (ja) | 超音波流量計の補正方法、及び超音波流量計 | |
RU2396518C2 (ru) | Способ и устройство акустического измерения расхода газа | |
EP2657658B1 (en) | Ultrasonic flow measurement system | |
JP7111247B2 (ja) | 流量測定装置 | |
JP7151344B2 (ja) | 圧力計測装置 | |
JP6187343B2 (ja) | 超音波測定器 | |
RU2375682C1 (ru) | Датчик ультразвукового расходомера | |
WO2018079269A1 (ja) | 流体計測装置 | |
WO2024134908A1 (ja) | 超音波流量計及び計測方法 | |
JP4561071B2 (ja) | 流量計測装置 | |
JP4239106B2 (ja) | 位相差式超音波流量計 | |
KR101119998B1 (ko) | 다회선 외벽부착식 초음파 트랜스듀서 | |
KR101043344B1 (ko) | 다회선 외벽부착식 초음파 트랜스듀서 제조방법 | |
JP2005195372A (ja) | 超音波流量計および超音波流量計に用いるくさび |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210304 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210304 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220510 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220621 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220705 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220729 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220809 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220822 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7140266 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |