、将与X轴及I轴垂直的方向设为z轴(z轴方向)来进行说明。
[0106]另外，在下面的图3、图4、及图6至图15中，除了特别写明的情况外，将流体的速度设为V[m/s]、将超声波在流体中传播时的速度(下面称为音速)设为C[m/s]、将在流体中传播的超声波的传播路径长度设为L[m]、将与配管A的轴平行的方向例如配管A的内壁与超声波的传播路径所成的角度设为Θ来进行说明。
[0107]图3是用来对在配管A的内部在与配管A的轴平行的方向上流动的流体的速度的计算方法进行说明的侧截面图。如图3所示，流体沿着X轴方向在配管A的内部以速度V流动。这里，当设置于配管A的上游侧(图3中左侧)的第一超声波传感器20A发送超声波、设置于配管A的下游侧(图3中右侧)的第二超声波传感器30A接收该超声波时，该超声波在配管A的内部的流体中传播的传播时间tld用下面的数学式(I)表示。
[0108]tld= L/ (C+Vcos θ )…⑴
[0109]另一方面，当设置于配管A的下游侧的第二超声波传感器30A发送超声波、设置于配管A的上游侧的第一超声波传感器20A接收该超声波时，该超声波在配管A的内部的流体中传播的传播时间tlu用下面的数学式(2)表示。
[0110]tlu= L/(C ― Vcos Θ )...⑵
[0111]根据数学式⑴和数学式(2)，传播时间tlu和传播时间tld的传播时间差AtA =tlu- t ld)用下面的数学式(3)表示。
[0112]At1= 2LVcos Θ /(C2-V2Cos Θ 2)…⑶
[0113]这里，音速C例如在流体为水(液体)时是1500[m/s]左右，在流体为空气(气体)时是343 [m/s]左右。另一方面，超声波流量计100所测量的流体的速度V最大是30 [m/s]左右。因此，在数学式(3)的分母中，因为数值V2COS02与音速C的平方相比极小，所以认为其可以省略。于是，传播时间差At1可以用下面的数学式(4)表示。
[0114]At1= 2LVcos Θ /C2- (4)
[0115]根据数学式(4)，流体的速度V用下面的数学式(5)表示。
[0116]V = C2.Δ t1/2Lcos Θ …(5)
[0117]在数学式(5)中，因为音速C、传播路径长度L、以及角度Θ是测量流体速度之前已知的数值，所以通过计测传播时间差At1，能够由数学式(5)计算流体的速度V。
[0118]此外，在配管A的内部流动的流体的流量Q[m3/s]使用修正系数K及配管A的截面积S [m2]、以及流体的速度V [m/s]，通过下面的数学式(6)来表示。
[0119]Q = KSV…(6)
[0120]因此，当流体在配管A的内部沿着X轴方向流动时，演算控制部55根据由数学式
(5)计算的流体的速度V，可以由数学式(6)计算在配管A的内部流动的流体的流量Q。
[0121]图4是用来对在配管A的内部相对于配管A的轴有角度地流动的流体的速度的计算方法进行说明的侧截面图。如图4所示，流体相对于配管A的轴(X轴)具有角度ε地流动，流体的速度V包括与配管A的轴(X轴)垂直的方向(y轴向)的分量。这种情况下，当设置在配管A的上游侧(图4中左侧)的第一超声波传感器20A发送超声波、设置在配管A的下游侧(图4中右侧)的第二超声波传感器30A接收该超声波时，该超声波在配管A的内部的流体中传播的传播时间Tld用下面的数学式(11)表示。
[0122]Tld= L/ {C+Vcos ( Θ + ε )}…(I I)
[0123]另一方面，当设置在配管A的下游侧的第二超声波传感器30Α发送超声波、设置在配管A的上游侧的第一超声波传感器20Α接收该超声波时，该超声波在配管A的内部的流体中传播的传播时间Tlu用下面的数学式(12)表示。
[0124]Tlu= L/{C - Vcos ( Θ + ε )}…(12)
[0125]根据数学式(11)和数学式(12)，传播时间Tlu和传播时间Tld的传播时间差AT1 ( = Tlu-Tld)用下面的数学式(13)表示。
[0126]AT1= 2LVcos ( θ + ε )/{C 2-V2Cos ( θ + ε )2}…(13)
[0127]这里，与上述的数学式(3)的情况一样，在数学式(13)的分母中，因为数值V2COS(0 + e)2与音速C的平方相比极小，所以认为其可以省略。于是，传播时间差八!\可以用下面的数学式(14)表示。
[0128]AT1= 2LVcos( Θ + ε )/C2— (14)
[0129]根据数学式(14)，流体的速度V用下面的数学式(15)表示。
[0130]V = C2.Δ V2LCOS ( Θ + ε )…(15)
[0131]在数学式(15)中，虽然传播路径长度L、以及角度Θ是测量流体速度之前已知的数值，但是角度ε在测量流体速度之前并不知道。此外，在流体速度的测量中测量角度ε很困难。另外，即使是流体只具有一点点角度ε的情况下，因为角度对数学式(15)中的流速的影响大，所以从数学式(15)计算流体的速度V很困难。
[0132]因此，以前的超声波流量计中，在第一超声波传感器20Α的更上游侧(图4中左侦D配置有充分长的直管，关于在配管A的内部流动的流体，设成使角度ε减小地，使流体在与配管A的轴向平行的方向上流动。
[0133]下面，对超声波流量计100测量流体的速度的动作进行说明。
[0134]图5是对图1所示的超声波流量计100测量在配管A的内部流动的流体的速度的动作的一例进行说明的流程图。
[0135]超声波流量计100中，例如在启动时，演算控制部55读取ROM等所存储的程序，执行图5所示的流体速度测量处理S200。
[0136]最开始，演算控制部55判断是否设定了规定的设定值(S201)。演算控制部55重复S201的步骤到设定规定的设定值为止。
[0137]规定的设定值例如可列举有音速C、传播路径长度L、角度Θ、修正系数K、配管A的截面积S等。用户(使用者)在测量流体速度之前，借助输入输出部56输入配管A的信息、流体的信息等。演算控制部55根据所输入的信息读取对应的规定的设定值，此外，计算规定的设定值，将该规定的设定值存储在非挥发性存储器等。演算控制部55通过访问该存储器，可以判断S201的步骤。
[0138]此外，演算控制部55在重复S201的步骤的期间，借助输入输出部56，可以使显示器等输出单元显示内容为促使用户(使用者)输入信息的消息等。
[0139]S201的判断结果为设定了规定的设定值的情况下，演算控制部55对第一传播时间差进行计测，所述第一传播时间差是在沿径向横断配管A的内部2η— I次(η是正整数)的第一流体传播路径，测量从第一超声波收发部20的第一超声波传感器20Α发送的超声波进行传播的时间与从第二超声波收发部30的第二超声波传感器30Α发送的超声波进行传播的时间的差值(S202)。
[0140]具体地说，首先，演算控制部55向切换部51输出控制信号，例如使第一超声波传感器20Α连接于发送电路部52，并使第二超声波传感器30Α连接于接收电路部53。此外，演算控制部55向发送电路部52输出控制信号使第一超声波传感器20Α发送超声波，并且向计时部54输出开始信号。接着，演算控制部55根据由接收电路部53输入的接收信号，向计时部54输出停止信号，计测超声波在第一流体传播路径中从上游侧传播到下游侧的传播时间。
[0141]接着，演算控制部55向切换部51输出控制信号，例如使第二超声波传感器30Α连接于发送电路部52，并使第一超声波传感器20Α连接于接收电路部53。此外，演算控制部55向发送电路部52输出控制信号使第二超声波传感器30A发送超声波，并且向计时部54输出开始信号。接着，演算控制部55根据由接收电路部53输入的接收信号，向计时部54输出停止信号，计测超声波在第一流体传播路径中从下游侧传播到上游侧的传播时间。
[0142]接着，演算控制部55根据在第一流体传播路径中从上游侧传播到下游侧的传播时间和在第一流体传播路径中从下游侧传播到上游侧的传播时间，求出第一传播时间差。
[0143]图6是用来说明第一流体传播路径的第一传播时间差的计测的一例的侧截面图。如图6所示，第一流体传播路径是例如η = 2即沿径向横断(横穿)配管A的内部三次的路径。这种情况下，演算控制部55测量图6中用箭头表示的传播时间T3d及传播时间T 3u。此外，演算控制部55根据传播时间T3d及传播时间T %求出作为第一传播时间差的传播时间差 AT3( = T3u—T3d)。
[0144]接着，如图5所示，演算控制部55对第二传播时间差进行计测，所述第二传播时间差是在横断2m — I次(m是除η以外的正整数)的第二流体传播路径，从第一超声波收发部20的第一超声波传感器20Α发送的超声波进行传播的时间与从第二超声波收发部30的第二超声波传感器30Α发送的超声波进行传播的时间的差值(S203)。
[0145]具体地说，首先，演算控制部55向切换部51输出控制信号，例如使第一超声波传感器20Α连接于发送电路部52，并使第二超声波传感器30Α连接于接收电路部53。此外，演算控制部55向发送电路部52输出控制信号使第一超声波传感器20Α发送超声波，并且向计时部54输出开始信号。接着，演算控制部55根据由接收电路部53输入的接收信号，向计时部54输出停止信号，计测超声波在第二流体传播路径中从上游侧传播到下游侧的传播时间。
[0146]接着，演算控制部55向切换部51输出控制信号，例如使第二超声波传感器30Α连接于发送电路部52，并使第一超声波传感器20Α连接于接收电路部53。此外，演算控制部55向发送电路部52输出控制信号以使第二超声波传感器30Α发送超声波，并且向计时部54输出开始信号。接着，演算控制部55根据由接收电路部53输入的接收信号，向计时部54输出停止信号，计测超声波在第二流体传播路径中超声波从下游侧传播到上游侧的传播时间。
[0147]接着，演算控制部55根据在第二流体传播路径中从上游侧传播到下游侧的传播时间和在第二流体传播路径中从下游侧传播到上游侧的传播时间，求出第二传播时间差。
[0148]图7是用来说明第二流体传播路径的第二传播时间差的计测的一例的侧截面图。如图7所示，第二流体传播路径是例如m= I即沿径向横断(横穿)配管A的内部一次的路径。这种情况下，演算控制部55计测图7中用箭头表示的传播时间Tld及传播时间T lu0此外，演算控制部55根据传播时间Tld及传播时间T ^求出作为第二传播时间差的传播时间差 ATJ = TluH
[0149]接着，如图5所示，演算控制部55计算在步骤S202中计测的第一传播时间差和在步骤S203中计测的第二传播时间差的差值(S204)。
[0150]这里，在步骤S204中计算的差值相当于在以径向横断配管A的内部2 (η — m)次(m Φ η)即偶数次的路径中超声波从下游侧传播到上游侧的时间与超声波从上游侧传播到下游侧的时间的时间差。
[0151]图8是用来说明第一传播时间差与第二传播时间差的差值的计算的一例的侧截面图。例如，在如图6所示第一流体传播路径是沿径向横断(横穿)配管A的内部三次的路径、如图7所示第二流体传播路径是沿径向横断(横穿)配管A的内部一次的路径的情况下，如图8中在配管A的内部实线所示，第一流体传播路径与第二流体传播路径的差分的路径为沿径向横断(横穿)配管A的内部两次的路径。
[0152]考虑将沿径向横断(横穿)该配管A的内部两次的路径一分为二。首先，从设置于配管A的上游侧(图8中左侧)的第一超声波传感器20A发送的超声波在路径中进行传播的传播时间T21d在流体相对于配管A的轴具有角度ε地流动的情况下，用下面的数学式
(21)表示，所述路径是在配管A的径向上从下向上地横断被图8中配管A的下侧的内壁反射、在配管A的内部流动的流体。
[0153]T21d= L/{C+Vcos ( Θ - ε)}…(21)
[0154]另一方面，从设置于配管A的下游侧(图8中左侧)的第二超声波传感器30Α发送的超声波在同一路径进行传播的传播时间T21u用下面的数学式(22)表示。
[0155]T21u= L/{C - Vcos ( Θ - ε )}…(22)
[0156]根据数学式(21)和数学式(22)，传播时间T21u和传播时间T21d的传播时间差AT21( = T21u-T21d)用下面的数学式(23)表示。
[0157]AT21= 2LVcos( Θ - ε ) / {C 2-V2cos ( θ - ε)2}...(23)
[0158]这里，与上述的数学式(3)及数学式(13)的情况一样，在数学式(23)的分母中，因为数值V2cos(0 - ε)2与音速C的平方相比极小，所以认为其可以省略。于是，传播时间差AT21可以用下面的数学式(24)表示。
[0159]AT21= 2LVcos( Θ - ε)/C 2 …(24)
[0160]接着，从设置在配管A的上游侧(图8中左侧)的第一超声波传感器20Α发送的超声波在路径中进行传播的传播时间T22d在流体相对于配管A的轴具有角度ε地流动的情况下，用下面的数学式(25)表示，所述路径沿配管A的径向从上向下横断被图8中配管A的上侧的内壁反射、在配管A的内部流动的流体。
[0161 ] T22d= L/ {C+Vcos ( Θ + ε )}…(25)
[0162]另一方面，在同一路径中，从设置于配管A的下游