式(47)所示，流体的速度中与配管A的轴平行的分量Vcos ε使用测量流体的速度V之前已知的数值和沿径向横断配管A的内部偶数次时的传播时间差例如传播时间差ΔΤ2(ηη0来表示。因此，流体速度测量处理S200即使在流体的流动相对于配管A的轴具有角度ε、流体的速度V含有与配管A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V中与配管A的轴平行的分量Vcos ε。因此，超声波流量计100能够根据流体的速度V中与配管A的轴平行的分量Vcos ε，准确地测量流体的流量Q。
[0231]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V中与配管A的轴平行的分量，所以不需要为了抑制流体的速度V中与配管A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100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。
[0232]此外，第一超声波收发部20的第一超声波传感器20Α及第二超声波收发部30的第二超声波传感器30Α隔着在配管A的内部流动的流体配置。由此，第一超声波收发部20的第一超声波传感器20Α及第二超声波收发部30的第二超声波传感器30Α的尺寸(配管A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)。因此，超声波流量计100能够增大第一超声波收发部20及第二超声波收发部30的尺寸(配管A的轴向的长度)而容易地扩展可测量的流速范围。
[0233]此外，通过将第一超声波收发部20的第一超声波传感器20Α及第二超声波收发部30的第二超声波传感器30Α隔着在配管A的内部流动的流体配置，从而与如图14及图15所示的假设的超声波流量那样将第一超声波传感器120Α及第二超声波传感器130Α配置在配管A的同一直线上的情况相比，变得难以收到配管传播波。因此，超声波流量计100能够提尚SN比。
[0234]第二实施方式
[0235]图16及图17示出了本发明所涉及的超声波流量计、流体速度测量方法及流体速度测量程序、以及流体速度测量方法的第二实施方式。此外，只要没有特别记载，与上述第一实施方式相同的结构部分用相同符号表示，并省略其说明。此外，与上述第一实施方式类似的构成部分用类似符号表示，并省略其详细说明。另外，未图示的结构、动作及配置与上述的第一实施方式一样。
[0236]图16是示出第二实施方式的超声波流量计100Α的概略构成的构成图。如图16所示，超声波流量计100Α与超声波流量计100 —样具有第一超声波收发部20、第二超声波收发部30、以及主体部50。
[0237]第一超声波收发部20具有设置在配管A的外周的第一超声波传感器20Α及第一超声波传感器20B这两个。此外，第二超声波收发部30具有设置在配管A的外周的第二超声波传感器30A及第二超声波传感器30B这两个。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20及第二超声波收发部30容易地设置在配管A。
[0238]第一超声波收发部20的第一超声波传感器20A设置在配管A的规定位置，第二超声波收发部30的第二超声波传感器30A相对于第一超声波收发部20的第一超声波传感器20A设置在下游侧(图16中的右侧)的配管A。换句话说，第一超声波收发部20的第一超声波传感器20A相对于第二超声波收发部30的第二超声波传感器30A设置在上游侧(图16中的左侧)的配管A。
[0239]同样地，第一超声波收发部20的第一超声波传感器20B设置在配管A的规定位置，第二超声波收发部30的第二超声波传感器30B相对于第一超声波收发部20的第一超声波传感器20B设置在下游侧(图16中的右侧)的配管A。换句话说，第一超声波收发部20的第一超声波传感器20B相对于第二超声波收发部30的第二超声波传感器30B设置在上游侧(图16中的左侧)的配管A。
[0240]此外，第一超声波收发部20的第一超声波传感器20A和第二超声波收发部30的第二超声波传感器30A隔着在配管A的内部流动的流体对向配置。同样地，第一超声波收发部20的第一超声波传感器20B和第二超声波收发部30的第二超声波传感器30B隔着在配管A的内部流动的流体对向配置。
[0241]主体部50的切换部51连接有第一超声波传感器20A、第一超声波传感器20B、第二超声波传感器30A及第二超声波传感器30B这四个。切换部51根据从演算控制部55输入的控制信号切换切换开关，例如，使第一超声波传感器20A、第一超声波传感器20B、第二超声波传感器30A及第二超声波传感器30B中的任一个与发送电路部52连接，并且使可接收从这一个发送的超声波的部件与接收电路部53连接。具体地说，例如，使第一超声波传感器20A与发送电路部52连接时，使可接收从第一超声波传感器20A发送的超声波的第二超声波传感器30A与接收电路部53连接。
[0242]图17是用来说明第二实施方式的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。此外，和第一实施方式一样，在图17中，将与配管A的轴平行的方向设为X轴(或X轴方向)、将与X轴垂直即与配管A的径向平行的方向设为y轴(或者y轴方向)、将与X轴及y轴垂直的方向设为z轴(或z轴方向)。另外，在图17中，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。图17所示的例子中，第一流体传播路径是沿径向横断(横穿)配管A的内部五次的路径，第二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。这种情况下，与图9所示的情况一样，第一流体传播路径与第二流体传播路径的差分的路径如图17中在配管A的内部实线所示，是沿径向横断(横穿)配管A的内部两次的路径。
[0243]另一方面，与图9所示的情况不同，图17中，在第一流体传播路径使用第一超声波传感器20A及第二超声波传感器30A计测第一传播时间差，在第二流体传播路径使用第一超声波传感器20B及第二超声波传感器30B计测第二传播时间差。
[0244]即便是图17所示的情况，演算控制部55也与第一实施方式一样，能够根据在图5所示的S204中计算的时间差例如传播时间差ΑΤ2(ηηι)和数学式(47)，在S205中计算流体的速度V中与配管A的轴平行的分量Vcos ε。
[0245]在本实施方式中，虽在图17中示出了第一流体传播路径是沿径向横断(横穿)配管A的内部五次的路径、第二流体传播路径是沿径向横断(横穿)配管A的内部三次的路径的例子，但是并不限定于此。与第一实施方式一样，第一流体传播路径只要是沿径向横断(横穿)配管A的内部2η— I次(η是正整数)的路径即可，第二流体传播路径只要是沿径向横断(横穿)配管A的内部2m — I次(m是除η以外的正整数)的路径即可。
[0246]这样，根据本实施方式的超声波流量计100Α，第一超声波收发部20具有设置在配管A的外周的第一超声波传感器20Α及第一超声波传感器20Β这两个，第二超声波收发部30具有设置在配管A的外周的第二超声波传感器30Α及第二超声波传感器30Β这两个。由此，能够获得与第一实施方式的超声波流量计100 —样的作用效果，并且不需要配管施工，就可以将进行超声波的发送和接收的第一超声波收发部20及第二超声波收发部30容易地设置在配管Α。
[0247]此外，因为第一超声波收发部20具有两个第一超声波传感器20Α及第一超声波传感器20Β，第二超声波收发部30具有两个第二超声波传感器30Α及第二超声波传感器30Β，因此，例如可以使用第一超声波传感器20Α及第二超声波传感器30Α计测第一传播时间差，使用第一超声波传感器20Β及第二超声波传感器30Β计测第二传播时间差。
[0248]另外，根据本实施方式的使用超声波流量计100Α的流体速度测量方法，能够获得与第一实施方式的超声波流量计100使用的流体速度测量方法相同的作用效果。
[0249]另外，根据本实施方式的超声波流量计100Α执行的流体速度测量程序，能够获得与第一实施方式的超声波流量计100执行的流体速度测量程序相同的作用效果。
[0250]此外，上述的各实施方式的构成可以进行组合、或者替换一部分构成部分。此外，本发明的构成并不仅限于上述的各实施方式，在不脱离本发明思想的范围内可以进行各种变更。
[0251]工业上的可利用性
[0252]本发明能够适用于使用超声波来测量在配管中流动的流体的速度的技术。
【主权项】
1.一种超声波流量计，其特征在于，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，其相对于所述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 主体部，其测量所述流体的速度， 所述第一超声波收发部和所述第二超声波收发部隔着所述流体配置， 所述主体部根据第一传播时间差和第二传播时间差来计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次的第一流体传播路径中从所述第二超声波收发部发送的所述超声波进行传播的时间与从所述第一超声波收发部发送的所述超声波进行传播的时间的差值，且η是正整数，该第二传播时间差是在沿径向横断所述配管的内部2m -1次的第二流体传播路径中从所述第二超声波收发部发送的所述超声波进行传播的时间与从所述第一超声波收发部发送的所述超声波进行传播的时间的差值，且m是除η以外的正整数。2.根据权利要求1所述的超声波流量计，其特征在于， 所述第一超声波收发部及所述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。3.根据权利要求1所述的超声波流量计，其特征在于， 所述第一超声波收发部及所述第二超声波收发部分别具有两个设置于所述配管的外周的超声波传感器。4.根据权利要求1?3中任一项所述的超声波流量计，其特征在于， 所述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， 所述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。5.根据权利要求1?3中任一项所述的超声波流量计，其特征在于， 所述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， 所述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。6.根据权利要求1?3中任一项所述的超声波流量计，其特征在于， 所述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， 所述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。7.—种流体速度测量方法，其特征在于， 所述流体速度测量方法使用超声波流量计，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，其相对于所述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；以及主体部，其测量所述流体的速度，所述第一超声波收发部和所述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次的第一流体传播路径中从所述第二超声波收发部发送的所述超声波进行传播的时间与从所述第一超声波收发部发送的所述超声波进行传播的时间的差值，且η是正整数，该第二传播时间差是在沿径向横断所述配管的内部2m — I次的第二流体传播路径中从所述第二超声波收发部发送的所述超声波进行传播的时间与从所述第一超声波收发部发送的所述超声波进行传播的时间的差值，且m是除η以外的正整数。8.—种流体速度测量程序，其特征在于， 所述流体速度测量程序由超声波流量计执行，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，其相对于所述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；以及主体部，其测量所述流体的速度，所述第一超声波收发部和所述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次的第一流体传播路径中从所述第二超声波收发部发送的所述超声波进行传播的时间与从所述第一超声波收发部发送的所述超声波进行传播的时间的差值，且η是正整数，该第二传播时间差是在沿径向横断所述配管的内部2m — I次的第二流体传播路径中从所述第二超声波收发部发送的所述超声波进行传播的时间与从所述第一超声波收发部发送的所述超声波进行传播的时间的差值，且m是除η以外的正整数。
【专利摘要】本发明提供能够使超声波收发部不发生干涉而准确测量流体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。主体部(50)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(A)的内部2n－1次(n是正整数)的第一流体传播路径中从第二超声波收发部(30)发送的超声波进行传播的时间与从第一超声波收发部(20)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(A)的内部2m－1次(m是除n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(30)发送的超声波进行传播的时间与从第一超声波收发部(20)发送的超声波进行传播的时间的差值。
【IPC分类】G01F1/66
【公开号】CN105209865
【申请号】CN201480027577
【发明人】村木浩二
【申请人】阿自倍尔株式会社
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2014年1月20日
【公告号】WO2014148081A1