TWI248509B - Method of measuring flow of fluid moving in pipe or groove-like flow passage - Google Patents

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1248509 A7 B7 五、發明説明（1 ) 【技術領域】 本發明是關於用來測定移動於藉由壁體所區劃的管或 溝狀的流路的流體的流量的方法。 【技術背景】 作爲其中一種用來測定移動於管狀體的內部的流體的 流量的流量計，像習知的夾合式超音波流量計。夾合式超 音波流量計，是配設於管狀體的壁體的外側表面，在管狀 體的外部來測定移動於管狀體的內部的流體的流量的流量 計。 第1圖是用來說明使用夾合式超音波流量計的傳統的 流體的流量測定方法的剖面圖。夾合式超音波流量計，是 由一對超音波產生檢測手段1 a及1 b所構成。 超音波產生檢測手段1 a，是由超音波振動器2 a與 超音波傳播材料3 a所構成。超音波傳播材料3 a，是具 備有：底面4a、及與底面4a成銳角的斜面5a。超音 波振動器2 a，是附設在超音波傳播材料3 a的斜面5 a 。是使用壓電振動器來當作超音波振動器2 a。壓電振動 器，是由壓電陶瓷及用來將電壓附加在壓電陶瓷的一對電 極所構成。同樣地，超音波產生檢測手段1 b，是具有把 超音波振動器2 b附設在超音波傳播材料3 b的斜面5 b 的構造。 超音波振動器2 a及2 b，將電壓施加在其電極則會 產生超音波，施加超音波的話則會在其電極產生電壓。具 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X：297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 1^ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -5« 1248509 A7 B7 五、發明説明（2 ) 備有超音波振動器的超音波產生檢測手段1 a及1 b，既 是超音波的產生手段，也是檢測手段。 超音波產生檢測手段1 a及1 b，是配設於管狀體的 壁體6的外側表面，超音波是朝向傾斜於管狀體的內部的 流體的移動方向（第1圖的箭頭7的方向）傳播。第1圖 的虛線9，是顯示超音波傳播的經過路線的一個例子。 移動於管狀體的內部的流體的流量，是用以下的方式 所測定的。首先，是將電壓脈衝施加到超音波產生檢測手 段1 a的超音波振動器2 a，來使超音波產生。超音波， 是沿著第1圖的虛線9，依序傳播於：超音波傳播材料3 a、管狀體的壁體6、流體、管狀體的壁體6、及超音波 傳播材料3 b，然後到達到超音波產生檢測手段1 b的超 音波振動器2 b。來測定以超音波產生檢測手段1 a所產 生的超音波傳播於流體內到達到超音波產生檢測手段1 b 的傳達時間（T!)。 接著，是將電壓脈衝施加到超音波產生檢測手段1 b 的超音波振動器2 b，來使超音波產生。超音波，是朝相 反的方向傳播於上述的經過路線，然後到達到超音波產生 檢測手段1 a的超音波振動器2 a。來測定以超音波產生 檢測手段1 b所產生的超音波傳播於流體內到達到超音波 產生檢測手段1 a的傳達時間（T2)。 超音波傳播於超音波產生檢測手段1 a及1 b之間所 需要的傳達時間I及T2，會由於超音波傳播於流體內的 方向（第1圖所示的箭頭9 a及9b的方向），而會成爲 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ~ — (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1248509 A7 B7 五、發明説明（3 ) 互相不同的値。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 從超音波產生檢測手段1 a傳播到超音波產生檢測手 段1 b (箭頭9 a所示的方向）的超音波，是順著流體的 流動傳播於流體內，所以其傳達時間（T!)，是顯示較流 體靜止的情況更小的値。 從超音波產生檢測手段1 b傳播到超音波產生檢測手 段1 a (箭頭9 b所示的方向）的超音波，是相反於流體 的流動傳播於流體內，所以其傳達時間（T2)，是顯示較 流體靜止的情況更大的値。 這些傳達時間的差（Τ2—Τ!)，是與移動於管狀體的 內部的流體的流量相關。藉由比較該傳達時間的差値與另 外準備的顯示流量與傳達時間的差値的關係的校正用資料 ，來決定流體的流量。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 夾合式超音波流量計，是具有能以非接觸方式在流體 進行流量的測定這樣的優點。另一方面，夾合式超音波流 量計，在測定移動於內徑小的管狀體的內部的流體的流量 時，會有測定精度降低的缺點。在管狀體的內徑很小的情 況，超音波傳播於流體內的距離很短，上述的時間差會是 非常小的値。因此，測定的時間差所包含的誤差的比率會 變得很大，則流量的測定精度會降低。 在傳統的超音波流量計，是使用傳播於流體內的超音 波來測定流體的流量。因此，在測定對象的流體沒有完全 充滿於管狀體的內部的情況，或者在測定對象的流體內存 在有氣泡或浮游物等的不均勻相位的情況，超音波會因爲 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -7- 1248509 A7 B7 五、發明説明（4 ) 管狀體內的空氣或流體內的氣泡等產生反射或被分散，有 時無法測定流量。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在夾合式超音波流量計，藉由超音波傳播材料與管狀 體的介面、且藉由管狀體與流體的介面的超音波的入射角 與折射角，決定了超音波傳播的路線也就是決定了超音波 傳播於流體內的距離。 於是，藉由將超音波的入射角設定（將相對於超音波 傳播材料的底面的斜面的角度設定成很大的値）成很大的 値，則可以拉長超音波傳播於流體內的距離。可是，如果 將超音波的入射角設定爲某程度以上的很大的値，則超音 波在上述介面反射的比率會變大，超音波會很難傳播於流 體，並且將入射角設定爲很大的値的話，超音波會在上述 的介面被全反射，有時超音波會沒有傳播於流體。 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 而藉由選擇形成超音波傳播材料或管狀體的材料，藉 由將超音波的折射角設定爲很大的値，也可以拉長超音波 傳播於流體內的距離。可是，可以選擇作爲形成超音波傳 播材料的材料數量是有限的，要將超音波傳播於流體內的 距離拉長到某程度以上是很困難的。於是，在市面販賣的 夾合式超音波流量計，可測定的管狀體的內徑，通常是作 成25mm左右以上。 內徑小的管狀體，是使用在例如在製造食品、醫藥品 、化學製品、或半導體元件等時讓微量添加的流體移動。 是希望有以高精度來測定移動於這種內徑小的管狀體的內 部的流體的流量。內徑小的管狀體，內徑小的管狀體，也 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -8- 1248509 A7 B7 五、發明説明（5 ) 使用在對治療中的患者連續地給予藥液或血液。給予患者 的藥液或血液的流量是需要以高精度來加以測定。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 以往，要測定移動於小內徑的管狀體的內部的流體的 流量，例如，是使用面積流量計。在面積流量計，在長度 方向配置爲上下方向的管狀體的內部所收容的浮標，藉由 從於管狀體的內部朝上方移動的流體所受到的力，從其上 升的高度來設定流體的流量。面積流量計，需要將收容著 浮標的管狀體配置成其長度方向爲上下方向，在測定移動 於以往設置的管狀體的內部的流體的流量時，是具有需要 卸下以往設置的管狀體來設置流量計的問題。 其他在測定移動於小內徑的管狀體的內部的流體的流 量，習知的方式是使用環狀的超音波振動器的超音波流量 計。使用環狀的超音波振動器的超音波流量計，例如在石 川博朗等的論文（「液體用超音波微小流量計的感應器配 置與流量特性」，計量自動控制學會論文集，2000年， 第36卷·第12號，p .1 07 1 — 1 078 )的記載。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 這種超音波流量計，是由一對環狀的超音波振動器所 構成。一對環狀的超音波振動器，是藉由將讓測定對象的 流體移動的管狀體貫穿其各個孔部而被配設在管狀體的壁 體的外側表面。 藉由使用了環狀的超音波振動器的超音波流量計，移 動於管狀體的內部的流體的流量，是以下述的方式來測定 。首先，會以其中一方的超音波振動器來使超音波產生。 來測定該超音波沿著管狀體的長度方向傳播於流體內到達 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -Q - 1248509 A7 _ B7_ 五、發明説明（6 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 到另一方的超音波振動器的傳達時間。接著以上述的另一 方的超音波振動器來使超音波產生。來測定該超音波沿著 管狀體的長度方向傳播於流體內到達到上述其中一方的超 音波振動器的傳達時間。然後算出其傳達時間的差値。藉 由比較該傳達時間的差與預先準備的顯示流量與傳達時間 的差値的關係的校正用的資料，來測定流體的流量。 在使用環狀的超音波振動器的超音波流量計，超音波 是於流體內沿著管狀體的長度方向傳遞。藉由擴展具備有 環狀的超音波振動器的一對超音波產生檢測手段的間隔， 即使沒有考慮如上述的超音波的入射角或折射角，也可以 將超音波傳遞於流體內的距離設定得很長，因此，藉由使 用環狀的超音波振動器的超音波流量計，則可測定移動於 小內徑的管狀體的內部的流體的流量。 可是，使用環狀的超音波振動器的超音波流量計，是 與面積流量計的情況相同，在測定移動於管狀體的內部的 流體的流量的情況，則具有需要卸下已設的管狀體來設置 流量計這樣的問題。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明的目的，是要提供一種不用卸下已設的管狀體 而可測定移動於其內部的流體的流量，且能測定移動於小 內徑的管狀體的內部的流體的流量的流量測定方法。 本發明的目的，要提供能測定含有氣泡或浮游物等的 不均勻相位的流體的流量的流量測定方法。 【發明揭示】 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -^0 - 1248509 A7 B7 五、發明説明（7 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明者，在第1圖所示的傳統的夾合式超音波流量 計，爲了要拉長超音波傳播於流體內的距離，針對形成超 音波產生檢測手段的超音波振動器或超音波傳遞材料的材 料，及形成兩者的材料的組合來加以檢討。可是，即使進 行這種檢討，要以高精度來確認移動於小內徑的管狀體的 內部的流體的流量是很困難的。 本發明者考慮到以往測定流量時的干擾，著眼於傳播 於管狀體的壁體的振動波，詳加檢討。結果，本發明者發 現使用傳播於管狀體的壁體的振動波可以測定移動於管狀 體的內部的流體的流量。 本發明的移動於流路的流體的流量測定方法是包含下 述的流程。 (1 )準備了在藉由壁體所區劃的管或溝狀的流路、 及其壁體的外側表面或內側表面具有沿著流路配設的振動 波產生手段及振動波檢測手段的構造體的流程。 (2 )在流路使測定對象的流體移動的流程。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (3 )在振動波產生手段使振動波產生，將該振動波 附加到壁體的流程。 (4 )藉由上述振動波的附加，來測定上述振動波傳 播於與移動的流體一起振動的壁體而達到振動波檢測手段 的傳達時間的流程。 (5 )是以已知的流量來使在上述（2 )的流程所使用 .的流體或該流體的均等物質移動到在上述（1 )的流程所 使用的構造體或該構造體的均等物質的流路，進行上述（ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -11 - 1248509 A7 __ B7___ 五、發明説明（8 ) 3 )與（4 )的記載的測定所製作的’準備了顯示流量與振 動波的傳達時間的關係的校正用資料的流程。 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) (6 )藉由比較在上述（4 )的流程所測定的傳達時間 、與在上述（5 )的流程所準備的校正用資料，來決定在 上述（2 )的流程所移動的流體的流量的流程。 以下，將這種流體的流量的測定方法記載爲第一方法 。第一方法的較佳型態如下。 (A)振動波產生手段，是包含有振動器與振動方向 控制元件，該振動器所產生的振動波主要爲朝向垂直於壁 體的方向振動的振動波，將該振動波施加到壁體。 (B )流路，是藉由樹脂材料、金屬材料或陶瓷材料 的壁體所形成。 (C)流路，是藉由內徑爲0.1〜l〇mm的範圍的管 狀體所形成。 本發明還有包含下述流程的移動於流路的流體的流量 的測定方法。 (1 )準備了在藉由壁體所區劃的管或溝狀的流路、 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 及其壁體的外側表面或內側表面具有沿著流路配設的振動 波產生手段及第一振動波檢測手段與第二振動波檢測手段 的構造體的流程。 (2 )在流路使測定對象的流體移動的流程。 (3 )在振動波產生手段使振動波產生，將該振動波 附加到壁體的流程。 (4 )藉由上述振動波的附加，來測定上述振動波傳 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -12- 1248509 A7 _____ B7 五、發明説明（9 ) 播於與移動的流體一起振動的壁體而從到達到第一振動波 檢測手段到達到第二振動波檢測手段的傳達時間的流程。 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) (5 )是以已知的流量來使在上述（2 )的流程所使用 的流體或該流體的均等物質移動到在上述（1 )的流程所 使用的構造體或該構造體的均等物質的流路，進行上述（ 3 )與（4 )的記載的測定所製作的，準備了顯示流量與振 動波的傳達時間的關係的校正用資料的流程。 (6 )藉由比較在上述（4 )的流程所測定的傳達時間 、與在上述（5 )的流程所準備的校正用資料，來決定在 上述（2 )的流程所移動的流體的流量的流程。 以下，將這種流體的流量的測定方法記載爲第二方法 。第二方法的較佳型態如下。 (A )振動波產生手段，是包含有振動器與振動方向 控制元件，該振動器所產生的振動波主要爲朝向垂直於壁 體的方向振動的振動波，將該振動波施加到壁體。 (B )流路，是藉由樹脂材料、金屬材料或陶瓷材料 的壁體所形成。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (C )流路，是藉由內徑爲〇·ΐ〜i〇min的範圍的管 狀體所形成。 本發明還有包含下述流程的移動於流路的流體的流量 的測定方法。 (1 )準備了在藉由壁體所區劃的管或溝狀的流路、 及其壁體的外側表面或內側表面具有沿著流路配設的第一 振動波產生檢測手段與第二振動波產生檢測手段的構造體 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X297公釐） ' ' -13- 1248509 A7 B7 五、發明説明（10 ) 的流程。 (2 )在流路使測定對象的流體移動的流程。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) (3 )在第一振動波產生檢測手段使振動波產生，將 該振動波附加到壁體的流程。 (4 )藉由上述振動波的附加，來測定上述振動波傳 播於與移動的流體一起振動的壁體而到達到第二振動波產 生檢測手段的傳達時間的流程。 (5 )在第二振動波產生檢測手段使振動波產生，將 該振動波附加到壁體的流程。 (6 )藉由上述振動波的附加，來測定上述振動波傳 播於與移動的流體一起振動的壁體而到達到第一振動波產 生檢測手段的傳達時間的流程。 (7 )來算出在上述（4 )的流程所測定的傳達時間與 在上述（6 )的流程所測定的傳達時間的差値的流程。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (8 )是以已知的流量來使在上述（2 )的流程所使用 的流體或該流體的均等物質移動到在上述（1 )的流程所 使用的構造體或該構造體的均等物質的流路，進行上述（ 3 )與（4 )的記載的測定，且進行上述（5 )與（6 )的記 載的測定，然後算出上述（7 )所記載的傳達時間的差値 所製作的，準備了顯示流量與振動波的傳達時間的差値的 關係的校正用資料的流程。 (9 )藉由比較在上述（7 )的流程所算出的傳達時間 的差値、與在上述（8 )的流程所準備的校正用資料，來 決定在上述（2 )的流程所移動的流體的流量的流程。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -14- 1248509 A7 ____ B7 五、發明説明（11 ) 以下，將這種流體的流量的測定方法記載爲第三方法 。第三方法的較佳型態如下。 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) (A )各個振動波產生檢測手段，是包含有振動器與 振動方向控制元件，該振動器所產生的振動波主要爲朝向 垂直於壁體的方向振動的振動波，將該振動波施加到壁體 〇 (B )流路，是藉由樹脂材料、金屬材料或陶瓷材料 的壁體所形成。 (C )流路，是藉由內徑爲0.1〜l〇mm的範圍的管 狀體所形成。 本發明還有包含下述流程的移動於流路的流體的流量 的測定方法。 (1 )準備了在藉由壁體所區劃的管或溝狀的流路、 及其壁體的外側表面或內側表面具有沿著流路配設的第一 振動波檢測手段與第二振動波檢測手段以及配置在兩振動 波檢測手段之間的振動波產生手段的構造體的流程。 (2 )在流路使測定對象的流體移動的流程。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (3 )在振動波產生檢測手段使振動波產生，將該振 動波附加到壁體的流程。 (4 )藉由上述振動波的附加，來測定上述振動波傳 播於與移動的流體一起振動的壁體而到達到第一振動波檢 測手段的傳達時間、與到達到第二振動波檢測手段的傳達 時間的流程。 (5 )來算出在上述（4 )的流程所測定的，振動波到 本紙張尺度適用中國國家標準（ CNS ) A4規格（210X297公釐) -15 - 1248509 A7 五、發明説明（12 ) 達第一振動波檢測手段的傳達時間與到達第二振動波檢測 手段的傳達時間的差値的流程。 (6 )是以已知的流量來使在上述（2 )的流程所使用 的流體或該流體的均等物質移動到在上述（1 )的流程所 使用的構造體或該構造體的均等物質的流路，進行上述（ 3 )與（4 )的記載的測定，然後算出上述（5 )所記載的 傳達時間的差値所製作的，準備了顯示流量與振動波的傳 達時間的差値的關係的校正用資料的流程。 (7 )藉由比較在上述（5 )的流程所算出的傳達時間 的差値、與在上述（6 )的流程所準備的校正用資料，來 決定在上述（2 )的流程所移動的流體的流量的流程。 以下，將這種流體的流量的測定方法記載爲第四方法 。第四方法的較佳型態如下。 (A )振動波產生手段’是包含有振動器與振動方向 控制元件，該振動器所產生的振動波主要爲朝向垂直於壁 體的方向振動的振動波，將該振動波施加到壁體。 (B )流路，是藉由樹脂材料、金屬材料或陶瓷材料 的壁體所形成。 (C )流路，是藉由內徑爲0·1〜10mm的範圍的管 狀體所形成。 本發明還有包含下述流程的移動於流路的流體的流量 的測定方法。 (1 )準備了在藉由壁體所區劃的管或溝狀的流路、 及其壁體的外側表面或內側表面具有沿著流路配設的第一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） ϋ· m i^i I— ϋ-1_Ι ϋ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 __. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 16- 1248509 A7 B7 五、發明説明（13 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 振動波產生手段與第二振動波產生手段以及配置於兩振動 波產生手段之間的第一振動波檢測手段與第二振動波檢測 手段的構造體的流程。 (2 )在流路使測定對象的流體移動的流程。 (3 )在第一振動波產生檢測手段使振動波產生，將 該振動波附加到壁體的流程。 (4 )藉由上述振動波的附加，來測定上述振動波傳 播於與移動的流體一起振動的壁體而到達到第一振動波檢 測手段之後到達第二振動波檢測手段的傳達時間的流程。 (5 )在第二振動波產生手段使振動波產生，將該振 動波附加到壁體的流程。 (6 )藉由上述振動波的附加，來測定上述振動波傳 播於與移動的流體一起振動的壁體而從到達到第二振動波 檢測手段之後到達第一振動波檢測手段的傳達時間的流程 〇 (7 )來算出在上述（4 )的流程所測定的傳達時間與 在上述（6 )的流程所測定的傳達時間的差値的流程。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (8 )是以已知的流量來使在上述（2 )的流程所使用 的流體或該流體的均等物質移動到在上述（1 )的流程所 使用的構造體或該構造體的均等物質的流路，進行上述（ 3 )與（4 )的記載的測定，且進行上述（5 )與（6 )的記 載的測定，然後算出上述（7 )所記載的傳達時間的差値 所製作的，準備了顯示流量與振動波的傳達時間的差値的 關係的校正用資料的流程。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -17- 1248509 A7 __ B7 五、發明説明（14 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) (9 )藉由比較在上述（7 )的流程所算出的傳達時間 的差値、與在上述（8 )的流程所準備的校正用資料，來 決定在上述（2 )的流程所移動的流體的流量的流程。 以下，將這種流體的流量的測定方法記載爲第五方法 。第五方法的較佳型態如下。 (A )振動波產生檢測手段，是包含有振動器與振動 方向控制元件，該振動器所產生的振動波主要爲朝向垂直 於壁體的方向振動的振動波，將該振動波施加到壁體。 (B )流路，是藉由樹脂材料、金屬材料或陶瓷材料 的壁體所形成。 (C )流路，是藉由內徑爲0.1〜l〇mm的範圍的管 狀體所形成。 在本發明中，溝狀的流路也包含有河川，特別是藉由 人工的溝槽所形成的河川。在溝狀的流路是河川時，流路 的壁體的內側表面則代表河川的底部或側壁部。 與移動的流體一起振動的壁體’是代表相接於移動於 流路的流體而振動的壁體。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 用來實施本發明的均等物質’是代表使用與測定流量 的構造體有相同的物性的材料作成相同的構造的其他構造

Mffe 體。 用來實施本發明的移動於流路的測定對象的流體的均 等物質，是代表移動於構造體的均等物質的與測定對象相 同的流體，或代表與測定對象的流體密度實質上相同的流 體。所謂的密度實質上相同，代表流體的均等物質的密度 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -18- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1248509 A7 ^___ B7____五、發明説明（15 ) 的値，是測定對象的流體的密度的値的0.3〜1.7倍的範 圍。且流體的均等物質的密度的値，是測定對象的流體的 密度的値的0.4〜1.6倍的範圍較佳。流體的均等物質最 好是使用與測定對象的流體相同的流體。可是，在製作校 正用資料時、或測定對象的流體具有易燃性或毒性等需要 注意處理方式時，最好是用水來作爲流體的均等物質。 【圖面說明】 第1圖是用來說明傳統的流體的流量測定方法的剖面 圖。 第2圖是顯示用來實施本發明的流體的流量測定方法 (第三方法）的構造體的其中一例的構造的剖面圖。 第3圖是顯示第2圖的構造體的振動波產生檢測手段 22 a的構造的立體圖。 第4圖，是在使用丙烯樹脂製的管狀體來作爲第2圖 的構造體的管狀體，且將水裝滿於管狀體的內部的狀態， 附加在第一振動波產生檢測手段的超音波振動器的電壓的 波形（S!)、及以第二振動波產生檢測手段的超音波振動 器所檢測的與傳達於管狀體的壁體的振動波對應的電壓波 形（S2)的顯示圖。 第5圖，是在使用與第4圖的情況相同的丙烯樹脂製 的管狀體，且使水移動於管狀體的內部的狀態，用來顯示 以電磁流量計所測定的水的流量、與以本發明所測定的水 的流量的關係的曲線圖。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) II— J— -裝· 訂 •1%. -19- 1248509 A7 _ B7 五、發明説明（16 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 第6圖，是在使用不鏽鋼製的管狀體來作爲第2圖的 構造體的管狀體’且將水裝滿於管狀體的內部的狀態，附 加在第一振動波產生檢測手段的超音波振動器的電壓的波 形（S!)、及以第二振動波產生檢測手段的超音波振動器 所檢測的與傳達於管狀體的壁體的振動波對應的電壓波形 (S 2 )的顯示圖。 第7圖，是在使用與第6圖的情況相同的不鏽鋼製的 管狀體，且使水移動於管狀體的內部的狀態，用來顯示以 電磁流量計所測定的水的流量、與以本發明所測定的水的 流量的關係的曲線圖。 第8圖，是在使用氟化乙烯樹脂製的管狀體來作爲第 2圖的構造體的管狀體，且將水裝滿於管狀體的內部的狀 態，附加在第一振動波產生檢測手段的超音波振動器的電 壓的波形（S!)、及以第二振動波產生檢測手段的超音波 振動器所檢測的與傳達於管狀體的壁體的振動波對應的電 壓波形（S2)的顯示圖。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第9圖，是在使用與第8圖的情況相同的氟化乙烯樹 脂製的管狀體，且使水移動於管狀體的內部的狀態，用來 顯示以電磁流量計所測定的水的流量、與以本發明所測定 的水的流量的關係的曲線圖。 第10圖是顯示用來實施本發明的流體的流量的測定 方法（第三方法）的構造例的另外一個例子的構造的剖面 圖。 第11圖是第10圖的構造體的振動波產生檢測手段 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -20- 1248509 A7 B7 五、發明説明（17 ) 102 a的構造的顯示圖。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 第12圖，是在使用作爲第10圖的構造體的管狀體的 丙烯樹脂製的管狀體，且使水裝滿於管狀體的內部的狀態 ，附加在第一振動波產生檢測手段的超音波振動器的電壓 的波形（S!)、及以第二振動波產生檢測手段的超音波振 動器所檢測的與傳達於管狀體的壁體的振動波對應的電壓 波形（S2)的顯示圖。 第1 3圖是顯示用來實施本發明的流體的流量的測定 方法（第三方法）的構造例的另外一個例子的構造的平面 圖。 第14圖是沿著第13圖的切斷線I 一 I線切斷的構造 體的剖面圖。 第1 5圖，是在使用作爲第1 3圖的構造體的管狀體的 氟化乙烯樹脂製的管狀體，且使水移動於管狀體的內部的 狀態，用來顯示以電磁流量計所測定的水的流量、與以本 發明所測定的水的流量的關係的曲線圖。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第1 6圖是顯示用來實施本發明的流體的流量的測定 方法（第三方法）的構造例的另外一個例子的構造的平面 圖。 第1 7圖是沿著第1 6圖的切斷線11一11線切斷的 構造體的剖面圖。 第1 8圖是從管狀體的軸方向來看第1 6圖所示的振動 波產生檢測手段1 62 a的側面圖。 第19圖，是在使用氟化乙烯樹脂製的管狀體來作爲 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -21 - 1248509 A7 _ B7_ 五、發明説明（18 ) ^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 第1 6圖的構造體的管狀體，且將水裝滿於管狀體的內部 的狀態，將脈衝電壓附加到第一振動波產生檢測手段的超 音波振動器之後，用第二振動波產生檢測手段的超音波振 動器所檢測的與傳達於管狀體的壁體的振動波對應的電壓 波形（S2)的顯示圖。 第20圖，是使用與第1 9圖相同的氟化乙烯樹脂製的 管狀體，在使水移動於管狀體的內部的狀態，用來顯示以 電磁流量計所測定的水的流量、與用本發明測定的水的流 量的關係的曲線圖。 第2 1圖是顯示用來實施本發明的流體的流量的測定 方法（桌一*方法）的構造體的一^個例子的構造的剖面圖。 第22圖是顯示用來實施本發明的流體的流量的測定 方法（第二方法）的構造體的一個例子的構造的剖面圖。 第23圖是顯示用來實施本發明的流體的流量的測定 方法（第四方法）的構造體的一個例子的構造的剖面圖。 第24圖是顯示用來實施本發明的流體的流量的測定 方法（第五方法）的構造體的一個例子的構造的剖面圖。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第2 5圖是顯示用來實施本發明的流體的流量的測定 方法（第三方法）的構造體的一個例子的構造的一部分剖 面立體圖。 【圖號說明】 21 :管狀體 22 a :第一振動波產生檢測手段 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -22- 1248509 A7

五、發明説明（19 ) 22 b :第二振動波產生檢測手段 24 :壁體 25 a :振動方向控制元件 25 b :振動方向控制元件 27 a :超音波振動器 29 :高彈性纖維 30 a :底面 1 明 說 明 發 首先，用附圖來說明本發明的流體的流量的測定$法 中的代表的方法（第三方法）。 第2圖是顯示本發明的流體的流量的測定方法（第Ξ 方法）的構造體的一個例子的構造的剖面圖。如第2圖戶斤 示，在第三方法，是使用第一振動波產生檢測手段22 a 與第二振動波產生檢測手段22 b來測定移動於管狀體21 的內部的流體的流量。移動於管狀體21的內部的流體的 流量，可以藉由實施下述（1 )〜（9 )的流程來加以設定

{請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁J -裝 -訂· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (1 )準備在用來區劃流路的管狀體21的壁體24的 外側表面，沿著流路配設有第一振動波產生檢測手段22 a及第二振動波產生檢測手段22 b的構造體的流程。超 音波產生檢測手段的詳細情形，會在後面敘述。 (2 )用來使測定對象的流體移動於管狀體21的內部 (管狀的流路）的流程。第2圖的箭頭23，是顯示流體 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -23- 1248509 A7 ____ B7_ 五、發明説明（20 ) 的移動方向。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 第一方法所包含的（1 )與（2 )的流程，不管先實施 哪一個流程都可以（針對第三方法以外的方法也一樣）。 (3 )以第一振動波產生檢測手段22 a使振動波產生 ，將其振動波附加到壁體24的流程。 (4 )藉由上述振動波的附加，來測定上述振動波傳 播於與移動的流體一起振動的壁體24而到達到第二振動 波檢測手段22 b的傳達時間（T!)的流程。 (5 )以第二振動波產生檢測手段22 a使振動波產生 ，將其振動波附加到壁體24的流程。 (6 )藉由上述振動波的附加，來測定上述振動波傳 播於與移動的流體一起振動的壁體24而到達到第一振動 波檢測手段22 a的傳達時間（T2 )的流程。 (7 )來算出上述（4 )的流程所測定的傳達時間（Τ! )、與以上述（6 )的流程所測定的傳達時間（Τ2 )的差 値（Τ2 — TO (或（1一丁2))的流程。 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 如上述，本發明者針對傳播於管狀體的壁體的振動波 來進行詳細的檢討。結果，結果，傳達於管狀體的壁體的 振動波，從第一振動波產生檢測手段22 a到達到第二振 動波產生檢測手段22 b的傳達時間（T!)，會受到移動 的流體的影響，是顯示較液體靜止時的傳達時間（T〇)更 小的値。傳達於管狀體的壁體的振動波，從第二振動波產 生檢測手段22 b到達到第一振動波產生檢測手段22 a的 傳達時間（T2)，會受到移動的流體的影響，是顯示較液 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -24- 1248509 A7 _ B7 五、發明説明（21 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 體靜止時的傳達時間（To )更大的値。使流體的流量增加 的話，傳達時間（I )是顯示更小的値，傳達時間（T2 ) 是顯示更大的値。從這裡了解，各傳播時間，是與流體的 流量相關。於是可以用傳達時間（T!)、傳達時間（τ2 ) ，或傳達時間（Ti )及（τ2 )來測定流體的流量。 如第三方法，使用傳達時間（Τ!)及（το的差値來 測定流量的話，就很容易檢測出移動的流體的影響所造成 的振動波的傳達時間的變化。 (8 )是以已知的流量來使在上述（2 )的流程所使用 的流體或該流體的均等物質移動到在上述（1 )的流程所 使用的構造體或該構造體的均等物質的流路，進行上述（ 3 )與（4 )的記載的測定，且進行上述（5 )與（6 )的記 載的測定，然後算出上述（7 )所記載的傳達時間的差値 所製作的，準備了顯示流量與振動波的傳達時間的差値的 關係的校正用資料的流程。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 例如’不用卸下在工廠不具備有流量計的已設的管狀 體，在準備有校正用資料的情況，會在由與已設的管狀體 同一形狀且同一材料所形成的其他的管狀體配設有第一振 動波產生檢測手段與第二振動波產生檢測手段的校正的構 造體的均等物’使上述（2 )的流程所使用的流體的均等 物質移動，而可以準備上述記載的校正用資料。在這種情 況’與傳達時間對應的流量，例如可以藉由在構造體的均 等物質的管狀體設置電磁流量計來加以設定。 本發明的流量測定方法所包含（8 )的流程，只要是 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格） -25- 1248509 A7 ___B7_ 五、發明説明（22 ) 在（9 )的流程之前實施，何時實施都可以（第三方法以 外的方法也一樣）。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) (9 )藉由比較在上述（7 )的流程所算出的傳達時間 的差値、與以上述（8 )的流程所準備的校正用資料，來 決定在上述（2 )的流程移動的流體的流量的流程。 接下來針對振動波產生檢測手段來加以說明。在本發 明中，是使用傳播於區劃管狀或溝狀的流路的壁體的振動 波，來測定流體的流量。作爲振動波產生檢測手段，只要 可將振動波附加到壁體且進行檢測，其構造沒有特別的限 制。作爲振動波產生檢測手段，可以使用使用於傳統的超 音波流量計的習知的超音波產生檢測手段，例如可以使用 第1圖所示的超音波產生檢測手段、或上述的環狀的超音 波振動器等。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在本發明中，爲了有效率地將振動波附加到壁體，各 個振動波產生檢測手段是含有振動器與振動方向的控制元 件的構造較佳。藉由用振動方向控制元件控制振動波的振 動方向，振動波產生檢測手段，該振動器所產生的振動波 主要爲朝向垂直於壁體的方向振動的振動波，將該振動波 施加到壁體較佳。藉由使用這種振動波，則可效率良好地 將振動波附加到壁體。 在本發明中，爲了效率良好地將振動波附加到壁體， 最好是使振動波的頻率與壁體的原有頻率一致。壁體的原 有頻率，例如，可以藉由使用有限元素法的解析用的軟體 「ANSYS」（ANSYS公司製）的模擬來得到。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -26- 1248509 A7 ___ B7 五、發明説明（23 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在本發明中’雖然是藉由振動波產生檢測手段來將振 動波附加到壁體，而其頻率並不限定爲一般超音波的 20kHz以上的頻率。作爲附加到壁體的振動波，最好是使 用頻率範圍在10kHz〜1 MHz的範圍的振動波。 振動器的例子’列舉出電致伸縮振動器及磁致伸縮振 動器。作爲電致伸縮振動器的例子，則列舉出··壓電振動 器、及在一對金屬構件以螺栓鎖住壓電振動器的朗日凡型 振動器。作爲磁致伸縮振動器的例子，則列舉出：金屬磁 致伸縮振動器、及磁性振動器。振動器其構造很簡單，所 以最好使用電致伸縮振動器。 第3圖是顯示第2圖的構造體的第一振動波產生檢測 手段22 a的構造的立體圖。振動波產生檢測手段22 a， 是具有分別在振動方向控制元件25 a的兩個側面附設有 超音波振動器27 a的構造。各超音波振動器27 a，是用 環氧樹脂類的黏接劑而固定在振動方向控制元件25 a的 側面。振動波產生檢測手段22 b的構造，是與振動波產 生檢測手段22 a —樣。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在各振動波產生檢測手段與管狀體的接觸面，爲了防 止該接觸面的振動波的反射，最好是附設上由潤滑油或凡 士林等的接觸媒介所構成的薄層部。 作爲超音波振動器27 a，是使用由：板狀的壓電陶 瓷、及附設在各平面的電極（省略圖示）所構成的壓電振 動器。壓電陶瓷的寬度爲l〇mm、高度爲25mm、且其厚 度爲0.5 mm。壓電陶瓷在其厚度方向是被分極。壓電陶瓷 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -27- 1248509 A7 _— ____ B7 五、發明説明（24 ) ’例如是由鍩酸鈦酸鉛類的陶瓷材料所形成。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 作爲振動方向控制元件2 5 a，是使用在黏結樹脂2 8 中與超音波振動器27 a的平面平行地排列有複數條的高 彈性纖維29的纖維強化樹脂材料。纖維強化樹脂材料的 寬度爲10mm、筒度爲27mm、其厚度爲3mm。。作爲振 動方向控制元件25 a的黏結樹脂28是使用環氧樹脂，作 爲高彈性纖維是使用碳纖維。 作爲黏結樹脂的例子，則列舉出有：環氧樹脂、聚醯 胺樹脂、聚醯亞胺、聚醯胺亞胺樹脂、PEEK (聚醚醚酮 )樹脂 '酚醛樹脂、不飽和聚酯樹脂、以及聚碳酸酯樹脂 〇 而尚彈性纖維的例子，則列舉出：碳纖維、碳化砂樹 脂、尼龍樹脂、芳族聚醯胺纖維、聚醯胺纖維。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 藉由將電壓附加在振動波產生檢測手段22 a的各個 超音波振動器讓振動波產生，該振動波，會傳達於振動方 向控制元件25 a的內部。振動方向控制元件25 a的排列 配置於黏結樹脂28中的複數條碳纖維29，會抑制沿著其 長軸方向的振動的產生。因此，振動波，會朝向振動方向 控制元件25 a的底面30 a傳播。振動波，會以主要由縱 波成分所構成的振動波傳播於振動方向控制元件25 a的 內部，其振動方向，是垂直於振動方向控制元件的底面 30 a的方向。於是，振動波產生檢測手段22 a，其以超 音波振動器27 a所產生振動波，主要是朝向垂直於壁體 的方向振動的振動波，是將該振動波附加到壁體。在曰本 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ' -28- 1248509 A7 B7 五、發明説明（25 ) 特開平7— 284198號公報有針對振動方向控制元件的記載 〇 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在第2圖所示，以第一振動波產生檢測手段22 a來 使振動波產生，將其附加到管狀體21的壁體24的話，振 動波，會一邊受到移動於管狀體21的內部的流體的影響 一邊傳播於壁體24，然後到達第二振動波產生檢測手段 22 b。振動波到達第二振動波產生檢測手段的話’振動 波會傳播於第二振動波產生檢測手段22 b的振動方向元 件25 b的內部，然後以超音波振動器檢測出。振動波， 也可以使用從振動波產生檢測手段22 b所具備的兩個超 音波振動器的其中一個所輸出的電壓來檢測，也可以使用 從兩個超音波振動器所輸出的電壓來檢測。 同樣地，藉由利用第二振動波產生檢測手段22 b將 振動波附加在管狀體21的壁體24，振動波會一邊受到移 動於管狀體21的內部的流體的影響而傳達於壁體，且以 第一振動波產生檢測手段22 a的超音波振動器27 a所檢 測出。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 •接下來針對傳播於管狀體的壁體的振動波，與實施例 一起說明。 如第2圖所示，在管狀體21的壁體24的外側表面是 配設有第一振動波產生檢測手段22 a及第二振動波產生 檢測手段22 Id。藉由將電壓附加到振動波產生檢測手段 22 a的超音波振動器來將振動波附加到管狀體21的壁體 24，藉由傳播於壁體24的振動波到達第二振動波產生檢 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -29- 1248509 A7 ___ B7 五、發明説明（26 ) 測手段22 b而以第二振動波產生檢測手段的超音波振動 器來觀測所產生的電壓。 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 第4圖，作爲第2圖的構造體的管狀體，是使用外徑 6mm，內徑4mm的丙烯樹脂製的管狀體，將水裝滿於管 狀體的內部的狀態（水是靜止的狀態），附加在第一振動 波產生檢測手段的超音波振動器的電壓的波形（S:)、及 以第二振動波產生檢測手段所檢測的與傳達於管狀體的壁 體的振動波對應的電壓波形（S2 )的顯示圖。檢測出第4 圖所示的電壓波形（S2 )的時間，最好是將所檢測出的電 壓波形使用A — D轉換器（類比一數位轉換器）來轉換成 數位訊號，再使用D S P (數位訊號處理器）來將其計算 處理來加以測定較佳。 如第4圖的電壓波形（S!)所示，在第一振動波產生 檢測手段的超音波振動器附加上四週期的頻率爲52kHz， 且振幅爲3 0 V (峰間振幅値）的正弦波電壓。第一^振動 波產生檢測手段22 a與第二振動波產生檢測手段22 b的 間隔L是設定爲1 0 0 m m。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如第4圖所示，振動波從第一振動波產生檢測手段 22 a傳達到第二振動波產生手段22 b所需要的傳達時間 (T。）是 122// 秒。 由於第一振動波產生檢測手段22 a與第二振動波產 生檢測手段22 b的間隔爲100mm，所以傳達於壁體的振 動波的速度是大約820 m /秒。 一般來說，傳達於水的振動波的速度，是大約1450 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7

1248509 五、發明説明（27 ) m /秒。而以第二振動波產生檢測手段所檢測的振動波， 是傳達於管狀體的壁體的振動波。一般來說，傳播於丙烯 樹脂的僅由縱波成分所構成的振動波的速度是大約2730 m /秒。於是，傳播於壁體的振動波，是以低速傳播的橫 波爲主成分的振動波。 這種傳播於管狀體的壁體的振動波，在傳統的超音波 流量計是被認爲是測定流量時的干擾。例如，在日本特開 2000 — 1 80228號公報，是記載有：在使用超音波流量計 來測定流量時，爲了要去除傳播於管狀體的壁體的振動波 ’在管狀體的壁體附設有凸緣狀的音響過濾器的技術。 接下來，要測定，使流體移動於該丙烯樹脂製管狀體 的內部，振動波從第一振動波產生檢測手段22 a傳達到 第二振動波產生檢測手段22 b所需要的傳達時間（T!) 。第2圖的箭頭23，是表示流體移動的方向。其測定的 結果，振動波傳播於管狀體的壁體內部所需要的傳達時間 (Τι )，會受到管狀體內部的流動的影響，是顯示比在流 體爲靜止狀態時所需要的傳達時間（第4圖的Τ〇 )更小 的値。以第二振動波產生檢測手段22 b所檢測的電壓波 形，與第4圖的電壓波形S2的時間差非常小（數十毫微 秒左右），所以圖不省略。 並且，測定振動波從第二振動波產生檢測手段22 b 傳達到第二振動波產生檢測手段22 a所需要的傳達時間 (T2)。其結果，振動波傳播於管狀體的壁體內部所需要 的傳達時間（T2 )，會受到管狀體內部的流動的影響，是 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -----------|丨 C請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} -訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -31 - 1248509 A7 B7 五、發明説明（28 ) 顯示比在流體爲靜止狀態時所需要的傳達時間（第4圖白勺 T。）更大的値。 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁} 來算出所測定的傳達時間（ΊΊ )、傳達時間（T2 ) % 差，藉由比較該傳達時間的差（Τ2— Τ!)、校正用資料來 決定流體的流量。 校正用資料，是在丙烯樹脂製的管狀體的內部，以^ 知的流量使流體移動，測定與上述同樣的傳播時間，且舞； 出傳播時間的差，藉由對應該資料與上述已知的流量而預 先製作的。流體流量，是根據以電磁流量計所測定的流4 値所設定的。 第5圖，是使用與第4圖相同的丙烯樹脂製的管狀體 ，在使水移動於管狀體的內部的狀態，是顯示以電磁流量 計所測定的水的流量與以本發明所測定的水的流量的關係 的曲線圖。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如第5圖所示，用本發明所測定的水的流量，是與以 電磁流量計所測定的流量大略一致。而使用電磁流量計的 流量的測定方法，在與本發明的流量的測定方法比較時， 是具有無法測定沒有導電性的液體的流量，且需要卸下已 設的配管來設置流量計這樣的缺點。 第6圖，作爲第2圖的構造體的管狀體，是使用外徑 2mm，內徑1mm的不鏽鋼製的管狀體，將水裝滿於管狀 體的狀態（水是靜止的狀態），附加在第一振動波產生檢 測手段的超音波振動器的電壓的波形（ S!)、及以第二振 動波產生檢測手段所檢測的與傳達於管狀體的壁體的振動 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -32- 1248509 A7 __ _ B7 _ 五、發明説明（29 ) 波對應的電壓波形（S2 )的顯示圖。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 如第6圖的電壓波形（Si )所示，在第一振動波產生 檢測手段的超音波振動器附加上四週期的頻率爲56kHz， 且振幅爲30 V (峰間振幅値）的正弦波電壓。第一振動 波產生檢測手段22 a與第二振動波產生檢測手段22 b的 間隔L是設定爲3 0 0 m m。 如第6圖所示，振動波從第一振動波產生檢測手段傳 達到第二振動波產生手段所需要的傳達時間（To)是154 #秒。 由於第一振動波產生檢測手段與第二振動波產生檢測 手段的間隔爲300mm，所以傳達於壁體的振動波的速度是 大約1 948 m /秒。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一般來說，傳達於水的振動波的速度，是大約1450 m /秒。而以第二振動波產生檢測手段所檢測的振動波， 是傳達於管狀體的壁體的振動波。一般來說，傳播於不鏽 鋼的僅由縱波成分所構成的振動波的速度是大約5790 m /秒。於是，傳播於壁體的振動波，是以低速傳播的橫波 爲主成分的振動波。 第7圖，是使用與第6圖相同的不鏽鋼製的管狀體， 在使水移動於管狀體的內部的狀態，是顯示以電磁流量計 所測定的水的流量與以本發明所測定的水的流量的關係的 曲線圖。 如第7圖所示，用本發明所測定的水的流量，與以電 石啟流量計所測定的流量大略一致。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇、χ297公釐） -33- 1248509 A7 ___^_ B7 五、發明説明（30 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 第8圖，作爲第2圖的構造體的管狀體，是使用外徑 4mm，內徑2mm的氟化乙烯樹脂製的管狀體，將水裝滿 於管狀體的內部的狀態（水是靜止的狀態），附加在第一 振動波產生檢測手段的超音波振動器的電壓的波形（S!) 、及以第二振動波產生檢測手段所檢測的與傳達於管狀體 的壁體的振動波對應的電壓波形（S2)的顯示圖。 如第8圖的電壓波形（S!)所示，在第一振動波產生 檢測手段的超音波振動器附加上四週期的頻率爲268kHz ，且振幅爲30 V (峰間振幅値）的正弦波電壓。第一振 動波產生檢測手段22 a與第二振動波產生檢測手段22 b 的間隔L是設定爲50mm。 如第8圖所示，振動波從第一振動波產生檢測手段 22 a傳達到第二振動波產生手段22 b所需要的傳達時間 (T。）是 66.4μ 秒。 由於第一振動波產生檢測手段22 a與第二振動波產 生檢測手段22 b的間隔爲50mm，所以傳達於壁體的振動 波的速度是大約753 m/秒。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一般來說，傳達於水的振動波的速度，是大約1450 m /秒。而以第二振動波產生檢測手段所檢測的振動波， 是傳達於管狀體的壁體的振動波。一般來說，傳播於氟化 乙烯樹脂的僅由縱波成分所構成的振動波的速度是大約 1 250 m/秒。於是，傳播於壁體的振動波，是以低速傳 播的橫波爲主成分的振動波。 第9圖，是使用與第8圖相同的氟化乙烯樹脂製的管 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X297公釐） -34 ~ 1248509 A7 B7 五、發明説明（31 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 狀體，在使水移動於管狀體的內部的狀態，是顯示以電磁 流量計所測定的水的流量與以本發明所測定的水的流量的 關係的曲線圖。 如第9圖所示，用本發明所測定的水的流量，與以電 磁流量計所測定的流量大略一致。 本發明者，成功地使用至今在藉由超音波流量計測定 流量時被認爲是干擾的傳播於管狀體的壁體的振動波，來 測定移動於管狀體的內部的流體的流量。 在本發明中，由於是將傳播於管狀體的壁體內部的振 動波使用於流體的流量的測定，所以可以將一對振動波產 生檢測手段的間隔設置成與管狀體的內徑無關的較大的値 。於是，在本發明的流量測定方法，即使管狀體的內徑很 小時，也能夠以高精度來測定移動於其內部的流體的流量 。且在本發明，不需要爲了測定流量卸下已設的管狀體。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在傳統的超音波流量計，是使用傳播於流體內的超音 波來測定流體的流量。因此，在測定對象的流體沒有完全 充滿於管狀體的內部的情況，或是在測定對象的流體內存 在有氣泡或浮游物的情況，超音波會被管狀體內的空氣或 流體內的氣泡等反射，或是散亂開來，有時會無法進行流 量的測定。本發明的流量測定方法，其優點爲，由於是使 用傳播於壁體的振動波來測定流體的流量，即使是在測定 對象的流體沒有完全充滿於管狀體的內部、或有氣泡或浮 游物存在於測定對象的流體內的情況，也可以進行流體的 流量測定。 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) A4規格（210X297公慶) '~一 1248509 A7 _ B7 五、發明説明（32 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 而在測定對象的流體沒有完全充滿於管狀體的內部時 ，在與流體相接的壁體部分的外側表面，是配設有第一振 動波產生檢測手段與第二振動波產生檢測手段。在這種情 況，將第一振動波產生檢測手段與第二振動波產生檢測手 段配設在管狀體的下側表面更好。 本發明的流量測定方法，特別適合移動於內徑是〇. 1 〜1 0mm的範圍的管狀體的內部的流體的流量測定。在本 發明，爲了讓傳播於壁體的振動波效率更好，最好是將壁 體以樹脂材料、金屬材料、或陶瓷材料來形成。 第1 0圖是顯示用來實施本發明的流體的流量的測定 方法（第三方法）的構造體的其他例子的構造的剖面圖， 第11圖，是第1 0圖的構造體的振動波產生檢測手段1 02 a的構造的顯示圖。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在本發明的流量的測定方法，如第11圖所示，也可 以使用將平板狀的振動方向控制元件1 〇 5 a與平板狀的超 音波振動器107 a積疊組成的振動波產生檢測手段102 a 。第11圖的振動波產生檢測手段1 〇2 a，與第3圖的振 動波產生檢測手段相比構造更簡單，且使用於振動波產生 檢測手段的超音波振動器的數量只有一個，所以振動波產 生檢測手段的製作很容易。振動波產生檢測手段102 b的 構造，是與振動波產生檢測手段102 a相同。 第11圖的超音波振動器107 a，是使用壓電振動器 。壓電振動器，是由：平板狀的鍩酸鈦酸鉛類的壓電陶瓷 、及分別附設於其平面的電極（省略圖示）所構成。壓電 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) M規格（210X297公釐） -36- 1248509 A7 -— —_____Β7 五、發明説明（33 ) 陶瓷的直徑是l〇mm，其厚度爲l.〇mm。壓電陶瓷，是在 其厚度方向被分極。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 作爲振動方向控制元件1 〇5 a，是使用在環氧樹脂 1 08中與超音波振動器丨07 a的平面平行地排列設置有複 數條的碳纖維1 09的纖維強化樹脂材料。纖維強化樹脂材 料的直徑爲10mm，厚度爲2.5mm。而如第11圖所示，碳 纖維1 09只要是與超音波振動器1 〇7 a的平面平行地排列 配置就可以，碳纖維彼此也可以互相交叉。 第12圖，作爲第1〇圖的構造體的管狀體，是使用外 徑6mm，內徑4mm的丙烯樹脂製的管狀體，將水裝滿於 管狀體的內部的狀態（水是靜止的狀態），附加在第一振 動波產生檢測手段的超音波振動器的電壓的波形（S!)、 及以第二振動波產生檢測手段所檢測的與傳達於管狀體的 ’壁體的振動波對應的電壓波形（S2)的顯示圖。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如第12圖的電壓波形（S!)所示，在第一振動波產 生檢測手段的超音波振動器附加上四週期的頻率爲 248kHz，且振幅爲30 V (峰間振幅値）的正弦波電壓。 第一振動波產生檢測手段102 a與第二振動波產生檢測手 段102 b的間隔L是設定爲100mm。 如第1 2圖所示，振動波從第一振動波產生檢測手段 102 a傳達到第二振動波產生手段102 b所需要的傳達時 間（T〇)是 73·6μ 秒。 由於第一振動波產生檢測手段102 a與第二振動波產 生檢測手段102 b的間隔L爲100mm，所以傳達於壁體的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -37- 1248509 A7 B7 五、發明説明（34 ) 振動波的速度是大約1 3 5 9 m /秒。 如述’習知的傳達於水的振動波的速度，是大約 1450 m /秒。而以第二振動波產生檢測手段所檢測的振 雲力波’是傳達於管狀體的壁體的振動波。一般來說，傳播 於丙烯樹脂的僅由縱波成分所構成的振動波的速度是大約 2730 m /秒。於是，傳播於壁體的振動波，是以低速傳 播的橫波爲主成分的振動波。 在使用第11圖的振動波產生檢測手段的情況，用本 發明所測定的水的流量，也與以電磁流量計所測定的流量 大略一致。 第1 3圖是顯示用來實施本發明的流體的流量的測定 方法（第三方法）的構造例的另外一個例子的構造的平面 圖。第14圖是沿著第13圖的切斷線I 一 I線切斷的構造 體的剖面圖。在第13圖與第14圖所示的構造體的構造， 除了其管狀體的材質與尺寸不同之外，是與第10圖所示 的構造體相同。作爲管狀體1 3 1，是使用外徑1 2mm，且 內徑爲1 0mm的氟化乙烯樹脂的管狀體。各振動波產生檢 測手段，其音響振動控制元件的高彈性纖維的長度方向， 是與第13圖所示的箭頭Π2 a與132 b所示的方向一致 ，是配設於管狀體的壁體的外側表面。是配設成各與軸方 向成45° 。 藉由與上述同樣的測定方法（第三方法）’來測定移 動於管狀體內部的流體的流量。在進行測定時’在第一振 動波產生檢測手段與第二振動波產生檢、測手段的超音波振 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公楚） ------------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1248509 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（35 ) 動器，附加上四週期的頻率爲244kHz，且振幅爲30 V ( 峰間振幅値）的正弦波電壓。第一振動波產生檢測手段 1 3 2 a與第二振動波產生檢測手段1 3 2 b的間隔L是設定 爲 35mm 0 第1 5圖，是使用與第1 3圖相同的氟化乙烯樹脂製的 管狀體，在使水移動於管狀體的內部的狀態，是顯示以電 磁流量計所測定的水的流量與以本發明所測定的水的流量 的關係的曲線圖。 如第1 5圖所示，用本發明所測定的水的流量，與以 電磁流量計所測定的流量大略一致。 在關於使用上述環狀的超音波振動器的超音波流量計 的石川博朗等的論文，是記載有，當以環狀的超音波振動 器所產生的超音波的波長較管狀體的內徑更大時，則超音 波能夠沿著管狀體的長度方向傳播於流體內。 在第1 5圖的流量測定，以第一振動波產生檢測手段 1 32 a所產生的振動波的波長，如果將水的超音波傳播速 度算成1450 m /秒的話，則爲5.94mm。在第15圖的流 量的測定，以第一振動波產生檢測手段1 32 a所產生的振 動波的波長，是較管狀體的內徑更小的値。由此可得知， 以第二振動波產生檢測手段132 b所檢測的振動波，是傳 播於管狀體的壁體的振動波。 第1 6圖是顯示用來實施本發明的流體的流量的測定 方法（第三方法）的構造例的另外一個例子的構造的平面 圖，第17圖是沿著第16圖的切斷線I I 一 I I線切斷的 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Ί—---Ϊ-- 訂 iA^ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X297公釐） -39- 1248509 A7 B7 五、發明説明（36 ) 構造體的剖面福。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 第16圖與第17圖所示的構造體，是具有在管狀體 1 6 1的壁體1 64的外側表面配設有第一振動波產生檢測手 段162 a與第二振動波產生檢測手段162 b的構造。第一 振動波產生檢測手段1 62 a，是具有積疊著平板狀的超音 波振動器1 67 a與平板狀的振動方向控制元件的構造。 作爲超音波振動器1 67 a，是使用壓電振動器。壓電 振動器的壓電陶瓷，是具有一邊爲5.7mm的正方形平面 ，其厚度爲1.0mm。振動方向控制元件165 a，是具有一 邊爲5.7mm的正方形平面，其厚度爲2.0mm。第二振動波 產生檢測手段162 b的構造，是與第一振動波產生檢測手 段162 a相同。 第18圖是從管狀體161的軸方向來看第16圖所示的 第一振動波產生檢測手段1 62 a的側面圖。如第1 8圖所 示，在振動波產生檢測手段1 62 a的底面，是形成有用來 將振動波產生檢測手段穩定配設於管狀體161壁體的外側 表面的凹狀的溝槽187。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第19圖，作爲第16圖的構造體的管狀體，是使用外 徑3.17mm，內徑1.59mm的氟化乙烯樹脂製的管狀體，將 水裝滿於管狀體的內部的狀態（水是靜止的狀態），將脈 衝電壓附加到第一振動波產生檢測手段的超音波振動器之 後，以第二振動波產生檢測手段的超音波振動器所檢測的 與傳達於管狀體的壁體的振動波對應的電壓波形（S2 )的 顯示圖。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -40 - 1248509 A7 _ B7 五、發明説明（37 ) 附加在第一振動波產生檢測手段的超音波振動器的脈 衝電壓的振幅爲30 V，其寬度是760 η秒。如第19圖的 電壓波形（S 2)所示，即使在內徑小的管狀體’也可以將 振動波檢測爲振幅大（峰間振幅値6 V )的電壓波形。 第20圖，是使用與第1 9圖相同的氟化乙烯樹脂製的 管狀體，在使水移動於管狀體的內部的狀態，是顯示以電 磁流量計所測定的水的流量與以本發明所測定的水的流量 的關係的曲線圖。 如第20圖所示，即使是內徑小的管狀體，用本發明 所測定的水的流量，與以電磁流量計所測定的流量大略一 致。 第2 1圖是顯示用來實施本發明的流體的流量的測定 .方法（第一方法）的構造體的一個例子的構造的剖面圖。 如第21圖所示，在本發明，是使用振動波產生手段212 a與振動波檢測手段212 b來測定移動於管狀體161的內 部的流體的流量。移動於管狀體1 61的內部的流量，可以 藉由實施下述（1 )〜（6 )的流程來加以測定。 (1 )準備在區劃流路的管狀體1 6 1的壁體1 64的外 側表面，配設沿著流路的振動波產生手段2 1 2 a與振動波 檢測手段21 2 b的構造的構造體的流程。 (2 )使測定對象的流體移動於管狀體161的內部（ 管狀的流路）的流程。 (3 )以振動波產生手段21 2 a使振動波產生，將其 振動波附加到管狀體1 6 1的壁體1 64的流程。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ29?公釐） m I I- I -- I i ϋ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -41 - 1248509 A7 B7 _ 五、發明説明（38 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) (4 )藉由上述振動波的附加，來測定上述振動波傳 播於與移動的流體一起振動的壁體而到達到振動波檢測手 段2 1 2 b的傳達時間（Ti )的流程。 傳達時間（T!)的値，在流體的移動方向是第2 1圖 所示的箭頭23的方向時，是比流體靜止時的傳達時間更 短，且在流體的移動方向是與箭頭23所示的方向相反的 方向時，是比流體靜止時的傳達時間更短。於是’藉由將 傳播時間（T!)與校正用的資料比較，則可以測定流動於 管狀體的內部的流體的流量。 在該（4)的流程，最好是從傳達時間（I)減掉預 先測定的流體靜止時的傳達時間（To)(第一方法以外也 一樣）。在這種情況，即使準備了接下來的（5 )的校正 用資料的流程，也同樣的從傳達時間（T!)減去預先測定 的流體靜止時的傳達時間（T〇)。 如第2 1圖所示，最好是在管狀體1 64設置溫度計 210，來測定在測定流體的流量時的壁體的溫度，來進行 傳達時間的校正。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (5 )是以已知的流量來使在上述（2 )的流程所使用 的流體或該流體的均等物質移動到在上述（1 )的流程所 使用的構造體或該構造體的均等物質的流路，進行上述（ 3 )與（4 )的記載的測定所製作的，準備了顯示流量與振 動波的傳達時間的關係的校正用資料的流程。 (6 )藉由比較在上述（4 )的流程所測定的傳達時間 (T!)、與在上述（5 )的流程所準備的校正用資料，來 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -42- 1248509 A7 B7 五、發明説明（39 ) 決定在上述（2 )的流程移動的流體的流量的流程。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 第21圖的構造體的振動波產生檢測手段212 a與振 動波檢測手段212 b個別的構造，是與第16圖的構造體 所檢測的振動波產生檢測手段一樣。可是，在第一方法中 ，振動波產生手段212 a，由於不需要檢測振動波，所以 在振動波產生手段2 1 2 a，只需要附設電源等的用來產生 振動波的需要的電路就可以了。也就是，在振動波產生檢 測手段212 a不需要附設用來檢測振動波的電路。振動波 的產生或檢測所需要的電路，是與傳統的超音波流量計一 樣，所以省略記載。 如第1 6圖的振動波產生檢測手段，將振動波的產生 與檢測用一個振動波產生手段來進行的話，用來產生振動 波的電壓波形會重疊於所檢測的電壓波形，所檢測的電壓 波形的SN比（訊號雜訊比）有時會降低。第一方法，是 分別進行振動波的產生與檢測，所以具有其檢測的電壓訊 號的SN比會很高這樣的優點。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第22圖是顯示用來實施本發明的流體的流量的測定 方法（第二方法）的構造體的一個例子的構造的剖面圖。 如第22圖所示，在本發明，是使用振動波產生手段222 a與第一振動波檢測手段222 b以及第二振動波產生檢測 手段222 c來測定移動於管狀體161的內部的流體的流量 。移動於管狀體161的內部的流量，可以藉由實施下述（ 1 )〜（6 )的流程來加以測定。 (1)準備在區劃流路的管狀體161的壁體164的外 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公楚) -43- 1248509 A7 B7 五、發明説明（40 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 側表面，配設沿著流路的振動波產生手段222 a、第一振 動波產生檢測手段222 b與第二振動波檢測手段222 c的 構造的構造體的流程。 (2 )使測定對象的流體移動於管狀體161的內部（ 管狀的流路）的流程。 (3)以振動波產生手段222 a使振動波產生，將其 振動波附加到壁體1 64的流程。 (4 )藉由上述振動波的附加，來測定上述振動波傳 播於與移動的流體一起振動的壁體1 64而從到達到第一振 動波檢測手段222 b之後到達第二振動波檢測手段222 c 的傳達時間（T!)的流程。傳達時間（T!)，是藉由計算 出：以振動波產生裝置222 a所產生的振動波傳達到第二 振動波檢測手段222 c所需要的時間、與該振動波傳達到 第一振動波檢測手段222 b所需要的時間的差値所測定的 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (5 )是以已知的流量來使在上述（2 )的流程所使用 的流體或該流體的均等物質移動到在上述（1 )的流程所 使用的構造體或該構造體的均等物質的流路，進行上述（ 3 )與（4 )的記載的測定所製作的，準備了顯示流量與振 動波的傳達時間的關係的校正用資料的流程。 (6 )藉由比較在上述（4 )的流程所測定的傳達時間 、與在上述（5 )的流程所準備的校正用資料，來決定在 上述（2 )的流程移動的流體的流量的流程。 第二方法，是與上述第一方法同樣的，具有所檢測的 本紙*張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 一 -44- 1248509 A7 ___ B7 五、發明説明（41 ) 電壓波形的SN比很高這樣的優點。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第23圖是顯示用來實施本發明的流體的流量的測定 方法（第四方法）的構造體的一個例子的構造的剖面圖。 如第23圖所示，在第四方法，是使用振動波產生手段 232 b與第一振動波檢測手段232 a以及第二振動波產生 檢測手段232 c來測定移動於管狀體161的內部的流體的 流量。移動於管狀體1 61的內部的流量，可以藉由實施下 述（1 )〜（7 )的流程來加以測定。 (1 )準備在區劃流路的管狀體1 6 1的壁體1 64的外 側表面，配設沿著流路的第一振動波檢測手段232 a與第 二振動波檢測手段232 c，且在兩振動波檢測手段之間配 置振動波產生手段232 b的構造的構造體的流程。 (2 )使測定對象的流體移動於管狀體161的內部（ 管狀的流路）的流程。 (3 )以振動波產生手段232 b使振動波產生，將其 振動波附加到壁體1 64的流程。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (4 )藉由上述振動波的附加，來測定上述振動波傳 播於與移動的流體一起振動的壁體164，而到達第一振動 波檢測手段232 a的傳達時間（T:)、與到達第二振動波 檢測手段232 c的傳達時間（T2)的流程。 (5 )來計算出以上述（4 )的流程所測定的，振動波 到達第一振動波檢測手段的傳達時間（Τ!)、與到達第二 振動波檢測手段的傳達時間（Τ2 )的差値（Τ! 一 Τ2 )(或 Τ!)的流程。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐] ~~— -46 - 1248509 A7 _ B7 五、發明説明（42 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) (6 )是以已知的流量來使在上述（2 )的流程所使用 的流體或該流體的均等物質移動到在上述（1 )的流程所 使用的構造體或該構造體的均等物質的流路，進行上述（ 3 )與（4 )的記載的測定，然後算出上述（5 )所記載的 傳達時間的差値所製作的，準備了顯示流量與振動波的傳 達時間的差値的關係的校正用資料的流程。 (7)藉由比較在上述（5)的流程所算出的傳達時間 的差値、與在上述（6 )的流程所準備的校正用資料，來 決定在上述（2 )的流程移動的流體的流量的流程。 第24圖是顯示用來實施本發明的流體的流量的測定 方法（第五方法）的構造體的一個例子的構造的剖面圖。 如第24圖所示，在第五方法，是使用第一振動波產生手 段242 a、第一振動波檢測手段242 b、第二振動波檢測 手段242 c以及第二振動波產生手段242 d來測定移動於 管狀體161的內部的流體的流量。移動於管狀體161的內 部的流量，可以藉由實施下述（1 )〜（9 )的流程來加以 測定。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (1 )準備在區劃流路的管狀體的壁體的外側表面， 配設沿著流路的第一振動波產生手段242 a與第二振動波 產生手段242 d，且在兩振動波檢測手段之間配置第一振 動波檢測手段242 b與第二振動波檢測手段242 c的構造 的構造體的流程。 (2 )使測定對象的流體移動於管狀體的內部（管狀 的流路）的流程。 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -46- 1248509 A7 ___ B7_ 五、發明説明（43 ) (3 )以第一振動波產生手段242 a使振動波產生， 將其振動波附加到壁體1 64的流程。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) (4 )藉由上述振動波的附加，來測定上述振動波傳 播於與移動的流體一起振動的壁體1 64，而從到達第一振 動波檢測手段242 b至到達第二振動波檢測手段242 c的 傳達時間（T!)的流程。 (5 )以第二振動波產生手段242 a使振動波產生， 將其振動波附加到壁體1 64的流程。 (6 )藉由上述振動波的附加，來測定上述振動波傳 播於與移動的流體一起振動的壁體1 64，而從到達第二振 動波檢測手段242 c至到達第一振動波檢測手段242 b的 傳達時間（T2)的流程。 (7 )來計算出以上述（4 )的流程所測定的傳達時間 (Τ!)、與上述（6 )的流程所測定的傳達時間（Τ2 )的 差値（Τ2- Τ!)(或Τ!- Τ2)的流程。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (8 )是以已知的流量來使在上述（2 )的流程所使用 的流體或該流體的均等物質移動到在上述（1 )的流程所 使用的構造體或該構造體的均等物質的流路，進行上述（ 3 )與（4 )的記載的測定，且進行上述（5 )與（6 )所記 載的測定，然後算出上述（7 )所記載的傳達時間的差値 所製作的，準備了顯示流量與振動波的傳達時間的差値的 關係的校正用資料的流程。 (9 )藉由比較在上述（7 )的流程所算出的傳達時間 的差値、與在上述（8 )的流程所準備的校正用資料，來 本尺度適用中國國家標準「Cm ) A4規格（210X297公釐） ' -47- 1248509 A7 B7 五、發明説明（44 ) 決定在上述（2 )的流程移動的流體的流量的流程。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第25圖是顯示用來實施本發明的流體的流量的測定 方法（第三方法）的構造體的另外一個例子的構造的一部 分剖面立體圖。流量的測定方法，是與第三方法一樣。 第25圖的構造體，是使用把第一振動波產生檢測手 段252 a與第二振動波產生檢測手段252 b沿著流路配設 在河川（流路）的底部（壁體的內側表面）250的構造體 。各振動波產生檢測手段，是被固定在水密容器25 1的壁 體2 5 4的內側表面。在把各振動波產生檢測手段固定在壁 體254之後，再以水不穿透性的樹脂來覆蓋的話，也可以 代替水密容器使用板狀的壁體。 如第25圖所示，藉由本發明的流量測定方法，也可 .以測定河川的流量。在進行校正時，與振動波的傳達時間 的差値對應的流動於河川的水的流量，是藉由習知的流量 計（例如水路流量計等）所測定。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在本發明中，在將第一振動波產生檢測手段與第二振 動波產生檢測手段沿著流路配設在壁體的內側表面時，以 振動波產生檢測手段附加振動波的壁體，是代表固定著振 動波產生檢測手段的壁體，在第25圖的構造體的情況， 也就是代表水密容器的壁體254。 在本發明的流量測定方法，是使用一邊受到移動於管 狀體的內部的流體的影響一邊傳播於管狀體的壁體的振動 波來測定流體的流量。這種傳播於壁體的振動波，受到移 動於管狀體內部的流體的影響的原因，其推測如下。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -48- 1248509 A7 ___ B7 五、發明説明（45 ) 傳播於管狀體的壁體的振動波，是利用在與流量測定 不同的領域。N.Kanabe等的技術報告（J.Acoust.Soc.Am. ，Vol.93，Νο·6，ρ·3235，199 3— 06 )，是記載有··藉由 超音波振動器，使沿著其長度方向傳播於管狀體的壁體的 振動波產生，藉由該振動波來輸送管狀體的內部的粉體的 技術。該振動波，振動方向是垂直於管狀體的壁體，且沿 著管狀體的長度方向傳播主要是由橫波成分所構成的振動 波。也就是，壁體會朝垂直於管狀體的壁體的方向變動位 置，其位置變動會沿著管狀體的長度方向而移動。 在本發明也同樣的可以推測爲，振動波是如上述文獻 所記載的主要由橫波成分所構成的振動波且是傳播於管狀 體的壁體。且推測爲，管狀體的內部的流體移動的話，由 於振動波的附加而振動的管狀體的壁體，會受到移動於其 內部的流體所產生的科氏力，所以傳播於壁體的振動波（ 壁體的變動位置的移動）的相位會變化。 而且推測爲，在振動波從第一振動波產生檢測手段傳 播到第二振動波產生檢測手段時，與振動波從第二振動波 產生檢測手段傳播到第一振動波產生檢測手段時，管狀體 的壁體從流體所受到的科氏力的相位（方向）是相差1 80 ° ，所以當振動波沿著流體的移動方向傳播於壁體時，傳 達時間會變短，當振動波沿著相反於流體的移動方向傳播 於壁體時，傳達時間會變長。管狀體的壁體，由於會受到 對應於流體的流量的大小的科氏力，所以可以從傳播於壁 體的振動波的傳達時間來測定流動於管狀體的內部的流體 本紙張尺度適财酬家鱗（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 一 -49- -----------馨批衣-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1248509 A7

由於當流體是氣體時也會產生科氏力，所以也可以藉 由本發明的流量測定方法來測定氣體的流量。 【產業上的可利用性】 在本發明的流量測定方法，是使用一邊受到移動於管 狀體的內部的流體的影響而一邊傳播於管狀體的壁體的振 動波來測定流量。因此，可以將用來讓高精度的測定與流 體的流量相關的振動波的振動波傳播於壁體的距離與管狀 體的內徑無關地設定得很長。於是，藉由本發明的測定方 法’則可以高精度地測定移動於內徑小的管狀體的內部的 流體的流量。而且爲了實施本發明的流量測定方法，不需 要卸下已設的管狀體。並且，本發明的流量測定方法，是 使用測定流量的傳播於壁體的振動波，所以具有在流體沒 t---------着衣一丨 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 有完全充滿於管狀體的內部時，在有氣泡或浮游物等的不 均勻相位存在於流體內時，也可以測定流量這樣的優點。 本發明的流量測定方法，是使用傳播於壁體的振動波來進 行流量的測定，所以具有例如在壁體是非直線狀例如壁體 是彎曲的管狀體時不能測定流量這樣的優點。而在本發明 中，當流體是氣體時也可以測定流量。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇><297公釐） 4 -50-

Claims (1)

1248509 as B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 1、 一種移動於管或溝狀流路之流體流量的測定方法 ，其特徵爲： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 是包含有： (1 )準備了在藉由壁體所區劃的管或溝狀的流路、 及其壁體的外側表面或內側表面具有沿著流路配設的振動 波產生手段及振動波檢測手段的構造體的流程； (2 )在流路使測定對象的流體移動的流程； (3 )在振動波產生手段使振動波產生，將該振動波 附加到壁體的流程； (4 )藉由上述振動波的附加，來測定上述振動波傳 播於與移動的流體一起振動的壁體而達到振動波檢測手段 的傳達時間的流程； (5 )是以已知的流量來使在上述（2 )的流程所使用 的流體或該流體的均等物質移動到在上述（1 )的流程所 使用的構造體或該構造體的均等物質的流路，準備了進行 上述（3 )與（4 )的記載的測定所製作的，顯示流量與振 動波的傳達時間的關係的校正用資料的流程； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (6 )藉由比較在上述（4 )的流程所測定的傳達時間 、與在上述（5 )的流程所準備的校正用資料，來決定在 上述（2 )的流程所移動的流體的流量的流程。 2、 如申請專利範圍第1項的移動於管或溝狀流路之 流體流量的測定方法，其中振動波產生手段，是包含有振 動器與振動方向控制元件，該振動器所產生的振動波主要 爲朝向垂直於壁體的方向振動的振動波，將該振動波施加 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 1248509 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 2 到壁體。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 3、 如申請專利範圍第1項的移動於管或溝狀流路之 流體流量的測定方法，其中流路，是藉由樹脂材料、金屬 材料或陶瓷材料的壁體所形成。 4、 如申請專利範圍第1項的移動於管或溝狀流路之 流體流量的測定方法，其中流路，是藉由內徑爲〇. i〜 1 0 m m的範圍的管狀體所形成。 5、 一種移動於管或溝狀流路之流體流量的測定方法 ，其特徵爲： 是包含有： (1 )準備了在藉由壁體所區劃的管或溝狀的流路、 及其壁體的外側表面或內側表面具有沿著流路配設的振動 波產生手段及第一振動波檢測手段與第二振動波檢測手段 的構造體的流程； (2 )在流路使測定對象的流體移動的流程； (3 )在振動波產生手段使振動波產生，將該振動波 附加到壁體的流程； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (4 )藉由上述振動波的附加，來測定上述振動波傳 播於與移動的流體一起振動的壁體而從到達到第一振動波 檢測手段至達到第二振動波檢測手段的傳達時間的流程； (5 )是以已知的流量來使在上述（2 )的.流程所使用 的流體或該流體的均等物質移動到在上述（1 )的流程所 使用的構造體或該構造體的均等物質的流路，準備了進行 上述（3 )與（4 )的記載的測定所製作的，顯示流量與振 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 1248509 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 3 動波的傳達時間的關係的校正用資料的流程； (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) (6 )藉由比較在上述（4 )的流程所測定的傳達時間 、與在上述（5 )的流程所準備的校正用資料，來決定在 上述（2 )的流程所移動的流體的流量的流程。 6、 如申請專利範圍第5項的移動於管或溝狀流路之 流體流量的測定方法，其中振動波產生手段，是包含有振 動器與振動方向控制元件，該振動器所產生的振動波主要 爲朝向垂直於壁體的方向振動的振動波，將該振動波施加 到壁體。 7、 如申請專利範圍第5項的移動於管或溝狀流路之 流體流量的測定方法，其中流路，是藉由樹脂材料、金屬 材料或陶瓷材料的壁體所形成。 8、 如申請專利範圍第5項的移動於管或溝狀流路之 流體流量的測定方法，其中流路，是藉由內徑爲〇. 1〜 10mm的範圍的管狀體所形成。 9、 一種移動於管或溝狀流路之流體流量的測定方法 ，其特徵爲： 是包含有： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (1 )準備了在藉由壁體所區劃的管或溝狀的流路、 及其壁體的外側表面或內側表面具有沿著流路配設的第一 振動波產生檢測手段與第二振動波產生檢測手段的構造體 的流程； (2 )在流路使測定對象的流體移動的流程.； (3 )在第一振動波產生檢測手段使振動波產生，將 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -53- 1248509 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 4 該振動波附加到壁體的流程； (4 )藉由上述振動波的附加，來測定上述振動波傳 播於與移動的流體一起振動的壁體而到達到第二振動波產 生檢測手段的傳達時間的流程； (5 )在第二振動波產生檢測手段使振動波產生，將 該振動波附加到壁體的流程； (6 )藉由上述振動波的附加，來測定上述振動波傳 播於與移動的流體一起振動的壁體而到達到第一振動波產 生檢測手段的傳達時間的流程； (7 )來算出在上述（4 )的流程所測定的傳達時間與 在上述（6 )的流程所測定的傳達時間的差値的流程； (8 )是以已知的流量來使在上述（2 )的流程所使用 的流體或該流體的均等物質移動到在上述（1 )的流程所 使用的構造體或該構造體的均等物質的流路，準備了進行 上述（3 )與（4 )的記載的測定，且進行上述（5 )與（6 )的記載的測定，然後算出上述（7 )所記載的傳達時間 的差値所製作的，顯示流量與振動波的傳達時間的差値的 關係的校正用資料的流程； (9 )藉由比較在上述（7 )的流程所算出的傳達時間 的差値、與在上述（8 )的流程所準備的校正用資料，來 決定在上述（2 )的流程所移動的流體的流量的流程。 10、如申請專利範圍第9項的移動於管或溝狀流路之 流體流量的測定方法，其中各個振動波產生檢測手段，是 包含有振動器與振動方向控制元件，該振動器所產生的振 本紙張;?JL適用中關家揉準（CNS ) ( 21GX297公釐） L^i ϋϋ i.—^· _ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -IAW 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -54- 1248509 A8 B8 C8 D8 六、申請專利乾圍 5 動波主要爲朝向垂直於壁體的方向振動的振動波，將該振 動波施加到壁體。. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 11、如申g靑專利範圍第9項的移動於管或溝狀流路之 流體流量的測定方法，其中流路，是藉由樹脂材料、金屬 材料或陶瓷材料的壁體所形成。 1 2、如申請專利範圍第9項的移動於管或溝狀流路之 流體流量的測定方法，其中路，是藉由內徑爲O.i〜1〇mm 的範圍的管狀體所形成。 1 3、一種移動於管或溝狀流路之流體流量的測定方法 ，其特徵爲： 是包含有： (1 )準備了在藉由壁體所區劃的管或溝狀的流路、 及其壁體的外側表面或內側表面具有沿著流路配設的第一 振動波檢測手段與第二振動波檢測手段以及配置在兩振動 波檢測手段之間的振動波產生手段的構造體的流程； (2 )在流路使測定對象的流體移動的流程； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (3 )在振動波產生檢測手段使振動波產生，將該振 動波附加到壁體的流程； (4 )藉由上述振動波的附加，來測定上述振動波傳 播於與移動的流體一起振動的壁體而到達到第一振動波檢 沏I手段的傳達時間、與到達到第二振動波檢測手段的傳達 時間的流程； (5 )來算出在上述（4 )的流程所測定的，·振動波到 達第一振動波檢測手段的傳達時間與到達第二振動波檢測 本紙張尺度逋用中國國家橾率（CNS ) A4規格（210X297公釐） -55 - 1248509 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 e、申請專利範圍 6 手段的傳達時間的差値的流程； (6 )是以已知的流量來使在上述（2 )的流程所使用 的流體或該流體的均等物質移動到在上述（1 )的流程所 使用的構造體或該構造體的均等物質的流路，準備了進行 上述（3 )與（4 )的記載的測定，然後算出上述（5 )所 記載的傳達時間的差値所製作的，顯示流量與振動波的傳 達時間的差値的關係的校正用資料的流程； (7 )藉由比較在上述（5 )的流程所算出的傳達時間 的差値、與在上述（6 )的流程所準備的校正用資料，來 決定在上述（2 )的流程所移動的流體的流量的流程。 14、 如申請專利範圍第13項的移動於管或溝狀流路 之流體流量的測定方法，其中振動波產生手段，是包含有 振動器與振動方向控制元件，該振動器所產生的振動波主 要爲朝向垂直於壁體的方向振動的振動波，將該振動波施 加到壁體。 15、 如申請專利範圍第13項的移動於管或溝狀流路 之流體流量的測定方法，其中流路，是藉由樹脂材料、.金 JS材料或陶瓷材料的壁體所形成。 1 6、如申請專利範圍第1 3項的移動於管或溝狀流路 之流體流量的測定方法，其中流路，是藉由內徑爲〇. i〜 l〇mm的範圍的管狀體所形成。 1 7、一種移動於管或溝狀流路之流體流量的測定方法 ’其特徵爲： . 是包含有： S---r-----------訂------0 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)· -56- 1248509 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 7 (1 )準備了在藉由壁體所區劃的管或溝狀的流路、 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 及其壁體的外側表面或內側表面具有沿著流路配設的第一 振動波產生手段與第二振動波產生手段以及配置於兩振動 波產生手段之間的第一振動波檢測手段與第二振動波檢測 手段的構造體的流程； (2 )在流路使測定對象的流體移動的流程； (3 )在第一振動波產生檢測手段使振動波產生，將 該振動波附加到壁體的流程； (4 )藉由上述振動波的附加，來測定上述振動波傳 播於與移動的流體一起振動的壁體而到達到第一振動波檢 測手段之後到達第二振動波檢測手段的傳達時間的流程； (5 )在第二振動波產生手段使振動波產生，將該振 動波附加到壁體的流程； (6 )藉由上述振動波的附加，來測定上述振動波傳 播於與移動的流體一起振動的壁體而從到達到第二振動波 檢測手段之後到達第一振動波檢測手段的傳達時間的流程 j 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (7 )來算出在上述（4 )的流程所測定的傳達時間與 在上述（6 )的流程所測定的傳達時間的差値的流程； (8 )是以已知的流量來使在上述（2 )的流程所使用 的流體或該流體的均等物質移動到在上述（1 )的流程所 使用的構造體或該構造體的均等物質的流路，準備了進行 上述（3 )與（4 )的記載的測定，且進行上述（·5 )與（6 )的記載的測定，然後算出上述（7 )所記載的傳達時間 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公^) -57· 1248509 A8 B8 S__ 六、申請專利範圍 8 的差値所製作的，顯示流量與振動波的傳達時間的差値的 關係的校正用資料的流程； (9 )藉由比較在上述（7 )的流程所算出的傳達時間 的差値、與在上述（8 )的流程所準備的校正用資料，來 決定在上述（2 )的流程所移動的流體的流量的流程。 1 8、如申請專利範圍第丨7項的移動於管或溝狀流路 之流體流量的測定方法，其中振動波產生檢測手段，是包 含有振動器與振動方向控制元件，該振動器所產生的振動 波主要爲朝向垂直於壁體的方向振動的振動波，將該振動 波施加到壁體。 19、 如申請專利範圍第17項的移動於管或溝狀流路 之流體流量的測定方法，其中流路，是藉由樹脂材料、金 屬材料或陶瓷材料的壁體所形成。 20、 如申請專利範圍第17項的移動於管或溝狀流路 之流體流量的測定方法，其中流路，是藉由內徑爲〇丨〜工 0mm的範圍的管狀體所形成。 mi · ....... - —I— - I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2ΐ〇χ297公釐） -58-