JP2010181321A - Ultrasonic flowmeter - Google Patents
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Abstract
【課題】測定に不適な外面反射波を生じないようにする。
【解決手段】超音波送受波器15a、15bからの超音波ビームBは、ビーム伝達体16を経て合成樹脂製の管体11内に入射し、流体Fを経由し管体の内面で反射し、内面反射波Baとなり再び流体Fを経てビーム伝達体16を介して他方の超音波送受波器15a、15bに入射する。一方、管体11を通過し外面に達した超音波ビームBは、粘性体17を経て振動吸収体13に入射して散乱吸収されるので、再び外面に戻ってくる外面反射波Bbは少ない。
従って、超音波送受信器15a、15bに達する超音波ビームBは内面反射によるものが殆どであり、外面反射波Bbとを回路的に区別することが容易となり、測定精度が向上する。
【選択図】図1An object of the present invention is to prevent an externally reflected wave unsuitable for measurement.
An ultrasonic beam B from ultrasonic transmitters / receivers 15a and 15b is incident on a synthetic resin tube 11 through a beam transmission body 16 and is reflected on an inner surface of the tube through a fluid F. Then, it becomes an internal reflection wave Ba and again enters the other ultrasonic transducers 15a and 15b through the fluid F through the beam transmission body 16. On the other hand, since the ultrasonic beam B that has passed through the tube 11 and reached the outer surface enters the vibration absorber 13 through the viscous body 17 and is scattered and absorbed, there are few outer surface reflected waves Bb that return to the outer surface again.
Therefore, most of the ultrasonic beam B reaching the ultrasonic transmitters / receivers 15a and 15b is caused by internal reflection, so that it is easy to distinguish the external reflected wave Bb from a circuit, and the measurement accuracy is improved.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、管路内の流体に超音波ビームを伝播させて管内流量を測定する超音波流量計に関するものである。 The present invention relates to an ultrasonic flowmeter that measures a flow rate in a pipe by propagating an ultrasonic beam to a fluid in the pipe line.
図3は超音波流量計の原理的説明図である。特許文献1〜3のように、流体Fが流れる管体1には、上流側と下流側の片側の外表面に、合成樹脂製のビーム伝達体2を介して、それぞれ超音波送受波器3a、3bが接着により固定されている。
FIG. 3 is a principle explanatory view of the ultrasonic flowmeter. As in
超音波送受波器3a、3bから、ビーム伝達体2、管体1を通過して管体1内に超音波ビームBが交互に発信され、対向する管体1の内面で反射され、再び管体1、ビーム伝達体2を通過して相手側の超音波送受波器3b、3aに到達する。これらの双方向の超音波ビームBの伝播時間差によって、管体1内を流れる水等の流体Fの流量が測定可能となる。
From the
超音波送受波器3aから出射した超音波ビームBは、図3に示すように管体1の内面で反射する内面反射波Baを発生すると共に、管体1を通過して管体1の外面で反射して超音波送受波器3bに達する外面反射波Bbが生ずる。
As shown in FIG. 3, the ultrasonic beam B emitted from the
管体1が金属製の場合には、例えば水から成る流体Fと金属との固有音響インピーダンスが十分に異なるために、反射部において超音波ビームBが管体1内に入り込むことは少なく、多くは管体1の内面での内面反射波Baとなる。
In the case where the
しかし、管体1が合成樹脂製の場合には、合成樹脂の固有音響インピーダンスが水と近いため、内面反射波Baの発生と共に、管体1中に超音波ビームBが入射し、管体1の外面からの外面反射波Bbが発生し易い。
However, when the
図4はこの場合に超音波送受波器3bで得られた超音波ビームBのグラフ図であり、実線で示す内面反射波Baと鎖線で示す外面反射波Bbとが同等程度に発生する。測定精度を向上させるためには、測定を不安定とする外面反射波Bbを排除し内面反射波Baのみを抽出するために、内面反射波Baと外面反射波Bbとを回路的に区別しなければならない。
FIG. 4 is a graph of the ultrasonic beam B obtained by the
本発明の目的は、上述の課題を解消し、管体が合成樹脂製であっても、外面反射波が殆ど発生しないようにし、測定精度を向上させる超音波流量計を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an ultrasonic flowmeter that solves the above-described problems and that hardly generates external reflection waves and improves measurement accuracy even when the tube is made of synthetic resin.
上記目的を達成するための本発明に係る超音波流量計は、管体の流体の流れ方向の上流側と下流側に取り付けた一対の超音波送受波器を有し、前記一方の超音波送受波器から発信した超音波ビームを前記管体の内壁の反射を経て前記他方の超音波送受波器で受信することを交互に繰り返し、前記管体内を流れる流体の流速により前記流体中を伝播する前記超音波ビームに生ずる伝播時間差を基に、前記管体内の流量を測定する超音波流量計であって、前記管体の内面反射部の外壁に粘性体を介して振動吸収体を取り付けたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, an ultrasonic flowmeter according to the present invention has a pair of ultrasonic transducers attached to an upstream side and a downstream side in a fluid flow direction of a tubular body. The ultrasonic beam transmitted from the wave generator is alternately and repeatedly received by the other ultrasonic wave transmitter / receiver through the reflection of the inner wall of the tube, and propagates in the fluid by the flow velocity of the fluid flowing through the tube. An ultrasonic flowmeter for measuring a flow rate in the tube based on a propagation time difference generated in the ultrasonic beam, wherein a vibration absorber is attached to an outer wall of an inner surface reflection portion of the tube via a viscous material. It is characterized by.
本発明に係る超音波流量計によれば、得られる超音波ビーム反射波の殆どは内面反射波であるので、精度の良い測定が可能となる。 According to the ultrasonic flowmeter of the present invention, most of the obtained ultrasonic beam reflected wave is an internally reflected wave, and therefore, accurate measurement is possible.
本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。 The present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the drawings.
図1は実施例の既設管体の外側に取り付けて使用するクランプ式の超音波流量計の構成図を示している。テフロン(登録商標)等の合成樹脂製の流路用管体11の片側に、合成樹脂又は金属から成るブロック体12が配置され、管体11の他側に例えば合成ゴムから成る振動吸収体13が取り付けられ、バンド14により管体11の周囲に固定されている。
FIG. 1 shows a configuration diagram of a clamp-type ultrasonic flowmeter that is used by being attached to the outside of an existing pipe body of an embodiment. A
ブロック体12内の上流側と下流側には、一対の超音波送受波器15a、15bが取り付けられており、超音波送受波器15a、15bの入出射側には合成樹脂から成るビーム伝達体16が配置されている。
A pair of
超音波流量計の管体11への固定に際しては、ブロック体12の内側、振動吸収体13の内側にグリス、シリコン油等の粘性体17を塗布して管体11の外壁に密着させる。ブロック体12の内側は管体11の外形に合わせて形成されており、振動吸収体13には可撓性を有する例えば合成ゴム板を使用して変形させ、同様に粘性体17を塗布して密着させることができ、ブロック体12、振動吸収体13をバンド14により取り外し自在に固定すればよい。
When the ultrasonic flowmeter is fixed to the
超音波送受波器15a、15bには、パルス信号を供給する駆動手段21の出力が接続され、超音波送受波器15a、15bの電気的出力は演算制御手段22に接続され、更に演算制御手段22の出力は表示手段23に接続されている。
The
流量測定に際しては、超音波送受波器15a、15bの一方から駆動手段21による信号により、ビーム伝達体16、粘性体17を介して管体11内に超音波ビームBを発信する。また、超音波送受波器15a、15bの他方において、流体Fを通過し管体11の内壁の内面反射部で反射した内面反射波Baを受信し、演算制御手段22に送信する。このように、超音波送受波器15a、15bにより超音波ビームBの発信、受信を交互に繰り返す。
When measuring the flow rate, an ultrasonic beam B is transmitted from one of the
超音波ビームBが流体Fの上流側から下流側に到達する往きの時間と、下流側から上流側に到達する戻りの時間との伝播時間差を演算制御手段22により平均的に求める。この伝播時間差を基に、演算制御手段22において公知の方法により流体Fの流速を求めて流量値を算出し、表示手段23に表示する。 The arithmetic control means 22 averages the propagation time difference between the time when the ultrasonic beam B reaches the downstream side from the upstream side of the fluid F and the return time when the ultrasonic beam B reaches the upstream side from the downstream side. Based on this propagation time difference, the calculation control means 22 obtains the flow velocity of the fluid F by a known method, calculates the flow value, and displays it on the display means 23.
本実施例においては、図1に示すように超音波送受波器15a、15bからの超音波ビームBは、管体11中に入射し、流体Fを通り一部は管体11の内壁で反射し内面反射波Baとなり、他の超音波ビームBは管体11の反射部を通過し管体11の外面に到達する。この外面には粘性体17が塗布されており、管体11の材料である合成樹脂と粘性体17との固有音響インピーダンスが近似しているため、外面に到達した超音波ビームBは粘性体17を通過し、同様に固有音響インピーダンスが近似している振動吸収体13内に入り込む。
In this embodiment, as shown in FIG. 1, the ultrasonic beam B from the
振動吸収体13に入射した超音波ビームBは、分子構造の配列方向がランダムな振動吸収体13内で散乱しながら吸収され熱に変換される。仮に、振動吸収体13に入射し、内部で散乱し振動吸収体13から出射して、粘性体17を通って管体11に戻ってきても、その方向はランダムであり、超音波送受波器15bの方向に向うことは少ない。
The ultrasonic beam B incident on the vibration absorber 13 is absorbed and converted into heat while being scattered in the vibration absorber 13 whose molecular structure is randomly arranged. Even if it is incident on the vibration absorber 13, scattered inside, emitted from the vibration absorber 13, returns to the
従って、図2に示すように外面反射波Bbのレベルは小さくなり、得られる反射波Ba、Bbに対してレベル閾値を基に、内面反射波Baを抽出すること可能となり、測定精度が向上する。 Therefore, as shown in FIG. 2, the level of the external reflection wave Bb is reduced, and the internal reflection wave Ba can be extracted from the obtained reflection waves Ba and Bb based on the level threshold value, thereby improving the measurement accuracy. .
なお、実施例においては、クランプ式の超音波流量計について説明したが、既設の超音波流量計においても、振動吸収体を取り付けることによって適用できることは勿論である。 Although the clamp type ultrasonic flowmeter has been described in the embodiments, it is needless to say that an existing ultrasonic flowmeter can be applied by attaching a vibration absorber.
11 流路用管体
12 ブロック体
13 振動吸収体
14 バンド
15a、15b 超音波送受波器
16 ビーム伝達体
17 粘性体
21 駆動手段
22 演算制御手段
23 表示手段
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2009
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