超声波流量计、流体速度测量方法及流体速度测量程序的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明所涉及的几个技术方案涉及一种使用超声波测量在配管中流动的流体的速度的超声波流量计、流体速度测量方法及流体速度测量程序。
【背景技术】
[0002]以前，作为这种超声波流量计，已知有一种在配管的流动方向的上游侧和下游侧配置一对超声波收发器、在这些超声波收发器之间的配管内安装了超声波反射体的超声波流量计(例如，参照对比文献I)。
[0003]现有技术文献:
[0004]专利文献1:日本专利第4939907号公报
【发明内容】
[0005]发明要解决的问题
[0006]但是，像以前的超声波流量计那样，在一对超声波收发器配置在配管的同一直线上的超声波流量计中，如果为了增大可测量的流体的速度而增大超声波收发器的尺寸、特别是增大配管的轴向长度，则超声波收发器之间可能会发生干涉。
[0007]另一方面，作为又一超声波流量计，存在一对超声波收发器隔着配管配置的超声波流量计。
[0008]但是，该超声波流量计中存在这样一种问题:在配管内部流动的流体的速度在含有与配管的轴向垂直的分量时不能准确地测量流体的速度。
[0009]本发明的几个技术方案是鉴于上述问题而做的，其目的之一在于提供一种能够在超声波收发部不干涉的情况下准确地测量流体的速度的超声波流量计、流体速度测量方法及流体速度测量程序。
[0010]用于解决课题的手段
[0011]本发明所涉及的超声波流量计，其具有:第一超声波收发部，其设置于内部流动流体的配管，进行超声波的发送和接收；第二超声波收发部，其相对于第一超声波收发部设置于下游侧的所述配管，进行超声波的发送和接收；以及测量所述流体的速度的主体部，第一超声波收发部和第二超声波收发部隔着所述流体配置，主体部根据第一传播时间差和第二传播时间差，计算所述流体的速度中与所述配管的轴平行的分量，该第一传播时间差是在沿径向横断所述配管的内部2η — I次(η是正整数)的第一流体传播路径中从第二超声波收发部发送的超声波进行传播的时间与从第一超声波收发部发送的超声波进行传播的时间的差值，该第二传播时间差是在沿径向横断所述配管的内部2m — I次(m是除η以外的正整数)的第二流体传播路径中从第二超声波收发部发送的超声波进行传播的时间与从第一超声波收发部发送的超声波进行传播的时间的差值。
[0012]根据该构成，第一超声波收发部及第二超声波收发部隔着在配管的内部流动的流体配置，主体部根据第一传播时间差和第二传播时间差，计算流体的速度中与配管的轴平行的分量，该第一传播时间差是在沿径向横断配管的内部2η — I次(η是正整数)的第一流体传播路径中从第二超声波收发部发送的超声波进行传播的时间与从第一超声波收发部发送的超声波进行传播的时间的差值，该第二传播时间差是在沿径向横断配管的内部2m— I次(m是除η以外的正整数)的第二流体传播路径中从第二超声波收发部发送的超声波进行传播的时间与从第一超声波收发部发送的超声波进行传播的时间的差值。这里，根据第一传播时间差与第二传播时间差的差值，可以求出在沿径向横断配管的内部2(n - m)次即偶数次的流体传播路径中超声波从下游侧向上游侧传播的时间与超声波从上游侧向下游侧传播的时间的传播时间差。而且，流体的速度中与配管的轴平行的分量使用测量流体的速度之前已知的数值和沿径向横断配管的内部偶数次时的传播时间差来表示。因此，主体部即使在流体的流动相对于配管的轴具有角度、流体的速度含有与配管的轴垂直的分量的情况下，根据第一传播时间差与第二传播时间差也能够准确地计算流体的速度中与配管的轴平行的分量。
[0013]此外，因为根据第一传播时间差与第二传播时间差，计算流体的速度中与配管的轴平行的分量，所以不需要为了抑制流体的速度中与配管的轴垂直的分量的影响而在上游侧配置长的直管。
[0014]此外，第一超声波收发部及第二超声波收发部隔着在配管的内部流动的流体配置。由此，第一超声波收发部及第二超声波收发部的尺寸(配管的轴向的长度)即使变大，也不会相互干涉而成为设置的障碍(妨碍)。
[0015]此外，通过将第一超声波收发部及第二超声波收发部隔着在配管的内部流动的流体配置，从而与将第一超声波收发部及第二超声波收发部配置在配管的同一直线上的情况相比，变得难以收到配管传播波。
[0016]优选地，第一超声波收发部及第二超声波收发部分别具有设置于所述配管的外周的超声波传感器。
[0017]根据该构成，第一超声波收发部具有设置在配管的外周的超声波传感器，第二超声波收发部具有设置在配管的外周的超声波传感器。由此，不需要配管施工，就可以将进行超声波的发送和接收的第一超声波收发部及第二超声波收发部容易地设置在配管。
[0018]优选地，第一超声波收发部及第二超声波收发部分别具有两个设置在所述配管的外周的超声波传感器。
[0019]根据该构成，第一超声波收发部具有两个设置在配管的外周的超声波传感器，第二超声波收发部具有两个设置在配管的外周的超声波传感器。由此，不需要配管施工，就可以将进行超声波的发送和接收的第一超声波收发部及第二超声波收发部容易地设置在配管。
[0020]此外，因为第一超声波收发部具有两个超声波传感器，第二超声波收发部具有两个超声波传感器，因此，例如可以使用第一超声波收发部的一个超声波传感器及第二超声波收发部的一个超声波传感器计测第一传播时间差，使用第一超声波收发部的另一个超声波传感器及第二超声波收发部的另一个超声波传感器计测第二传播时间差。
[0021]此外，第一流体传播路径是沿径向横断所述配管的内部3次的路径，第二流体传播路径是沿径向横断所述配管的内部I次的路径。
[0022]根据该构成，第一流体传播路径是沿径向横断配管的内部三次的路径，第二流体传播路径是沿径向横断配管的内部一次的路径。由此，根据第一传播时间差和第二传播时间差，能够容易地求出沿径向横断配管的内部两次的路径的传播时间差，能够容易地实现(构成)计算流体的速度中与配管的轴平行的分量的主体部。
[0023]此外，第一流体传播路径是沿径向横断所述配管的内部5次的路径，第二流体传播路径是沿径向横断所述配管的内部3次的路径。
[0024]根据该构成，第一流体传播路径是沿径向横断配管的内部五次的路径，第二流体传播路径是沿径向横断配管的内部三次的路径。由此，根据第一传播时间差和第二传播时间差，能够容易地求出沿径向横断配管的内部两次的路径的传播时间差，能够容易地实现(构成)计算流体的速度中与配管的轴平行的分量的主体部。
[0025]此外，第一流体传播路径是沿径向横断所述配管的内部7次的路径，第二流体传播路径是沿径向横断所述配管的内部5次的路径。
[0026]根据该构成，第一流体传播路径是沿径向横断配管的内部七次的路径，第二流体传播路径是沿径向横断配管的内部五次的路径。由此，根据第一传播时间差和第二传播时间差，能够容易地求出沿径向横断配管的内部两次的路径的传播时间差，能够容易地实现(构成)计算流体的速度中与配管的轴平行的分量的主体部。
[0027]根据本发明所涉及的流体速度测量方法，其使用超声波流量计，超声波流量计具有:第一超声波收发部，其设置于内部流动流体的配管，进行超声波的发送和接收；第二超声波收发部，其相对于第一超声波收发部设置于下游侧的配管，进行超声波的发送和接收；以及测量所述流体的速度的主体部，第一超声波收发部和第二超声波收发部隔着所述流体配置，该流体速度测量方法包括根据第一传播时间差和第二传播时间差计算所述流体的速度中与所述配管的轴平行的分量的步骤，该第一传播时间差是在沿径向横断所述配管的内部2η — I次(η是正整数)的第一流体传播路径中从第二超声波收发部发送的超声波进行传播的时间与从第一超声波收发部发送的超声波进行传播的时间的差值，该第二传播时间差是在沿径向横断所述配管的内部2m — I次(m是除η以外的正整数)的第二流体传播路径中从第二超声波收发部发送的超声波进行传播的时间与从第一超声波收发部发送的超声波进行传播的时间的差值。
[0028]根据该构成，包括根据第一传播时间差和第二传播时间差计算流体的速度中与配管的轴平行的分量的步骤，该第一传播时间差是在沿径向横断配管的内部2η — I次(η是正整数)的第一流体传播路径中从第二超声波收发部发送的超声波进行传播的时间与从第一超声波收发部发送的超声波进行传播的时间的差值，该第二传播时间差是在沿径向横断配管的内部2m — I次(m是除η以外的正整数)的第二流体传播路径中从第二超声波收发部发送的超声波进行传播的时间与从第一超声波收发部发送的超声波进行传播的时间的差值。这里，根据第一传播时间差与第二传播时间差的差值，可以求出在沿径向横断配管的内部2(n - m)次即偶数次的流体传播路径中超声波从下游侧向上游侧传播的时间与超声波从上游侧向下游侧传播的时间的传播时间差。而且，流体的速度中与配管的轴平行的分量使用测量流体的速度之前已知的数值和沿径向横断配管的内部偶数次时的传播时间差来表示。因此，主体部即使在流体的流动相对于配管的轴具有角度、流体的速度含有与配管的轴垂直的分量的情况下，根据第一传播时间差与第二传播时间差也能够准确地计算流体的速度中与配管的轴平行的分量。
[0029]此外，因为根据第一传播时间差与第二传播时间差计算流体的速度中与配管的轴平行的分量，所以不需要为了抑制流体的速度中与配管的轴垂直的分量的影响而在上游侧配置长的直管。
[0030]进而，第一超声波收发部及第二超声波收发部隔着在配管的内部流动的流体配置。由此，第一超声波收发部及第二超声波收发部的尺寸(配管的轴向的长度)即使变大，也不会相互干涉而成为设置的障碍(妨碍)。
[0031]此外，通过将第一超声波收发部及第二超声波收发部隔着在配管的内部流动的流体配置，从而与将第一超声波收发部及第二超声波收发部配置在配管的同一直线上的情况相比，变得难以收到配管传播波。
[0032]根据本发明所涉及的流体速度测量程序，其由超声波流量计所执行，所述超声波流量计具有:第一超声波收发部，其设置于内部流动流体的配管、进行超声波的发送和接收；第二超声波收发部，其相对于第一超声波收发部设置于下游侧的配管、进行超声波的发送和接收；以及测量所述流体的速度的主体部，第一超声波收发部和第二超声波收发部隔着所述流体配置，该流体速度测量程序包括根据第一传播时间差和第二传播时间差计算所述流体的速度中与所述配管的轴平行的分量的步骤，该第一传播时间差是在沿径向横断所述配管的内部2η — I次(η是正整数)的第一流体传播路径中从第二超声波收发部发送的超声波进行传播的时间与从第一超声波收发部发送的超声波进行传播的时间的差值，该第二传播时间差是在沿径向横断所述配管的内部2m — I次(m是除η以外的正整数)的第二流体传播路径中从第二超声波收发部发送的超声波进行传播的时间与从第一超声波收发部发送的超声波进行传播的时间的差值。
[0033]根据该构成，包括根据第一传播时间差和第二传播时间差计算流体的速度中与配管的轴平行的分量的步骤，该第一传播时间差是在沿径向横断配管的内部2η — I次(η是正整数)的第一流体传播路径中从第二超声波收发部发送的超声波进行传播的时间与从第一超声波收发部发送的超声波进行传播的时间的差值，该第二传播时间差是在沿径向横断配管的内部2m — I次(m是除η以外的正整数)的第二流体传播路径中从第二超声波收发部发送的超声波进行传播的时间与从第一超声波收发部发送的超声波进行传播的时间的差值。这里，根据第一传播时间差与第二传播时间差的差值，针对沿径向横断配管的内部2(n-m)次即偶数次的流体传播路径，可以求出超声波从下游侧向上游侧传播的时间与超声波从上游侧向下游侧传播的时间的传播时间差。而且，流体的速度中与配管的轴平行的分量使用测量流体的速度之前已知的数值和沿径向横断配管的内部偶数次时的传播时间差来表示。因此，主体部即使在流体的流动相对于配管的轴具有角度、流体的速度含有与配管的轴垂直的分量的情况下，根据第一传播时间差与第二传播时间差也能够准确地计算流体的速度中与配管的轴平行的分量。
[0034]此外，因为根据第一传播时间差与第二传播时间差计算流体的速度中与配管的轴平行的分量，所以不需要为了抑制流体的速度中与配管的轴垂直的分量的影响而在上游侧配置长的直管。
[0035]进而，第一超声波收发部及第二超声波收发部隔着在配管的内部流动的流体配置。由此，第一超声波收发部及第二超声波收发部的尺寸(配管的轴向的长度)即使变大，也不会相互干涉而成为设置的障碍(妨碍)。
[0036]此外，通过将第一超声波收发部及第二超声波收发部隔着在配管的内部流动的流体配置，从而与将第一超声波收发部及第二超声波收发部配置在配管的同一直线上的情况相比，变得难以收到配管传播波。
[0037]发明效果
[0038]根据本发明的超声波流量计，主体部即使在流体的流动相对于配管的轴具有角度、流体的速度含有与配管的轴垂直的分量的情况下，根据第一传播时间差与第二传播时间差也能够准确地计算流体的速度中与配管的轴平行的分量。因此，超声波流量计根据流体的速度中与配管的轴平行的分量能够准确地测量流体的流量。
[0039]此外，不需要为了抑制流体的速度中与配管的轴垂直的分量的影响而在上游侧配置长的直管。因此，超声波流量计能够缓和设置位置的制约(限制)，例如可以设置在弯曲的配管的正后面等任意的地方。
[0040]另外，即使第一超声波收发部及第二超声波收发部的尺寸(配管的轴向的长度)变大，也不会相互干涉而成为设置的障碍(妨碍)。因此，超声波流量计能够增大第一超声波收发部及第二超声波收发部的尺寸(配管的轴向的长度)而容易地扩展可测量的流速