(57)【要約】【課題】ガイド波の受信信号に埋もれている超音波の受信信号を顕在化させる。【解決手段】配管内の流量を計測する超音波流量計は、第１超音波を送信する第１送信部と第１受信部とを有する第１超音波トランスデューサと、第２超音波を送信する第２送信部と第２受信部とを有し、第１超音波トランスデューサよりも流体の流れの下流側に配置された第２超音波トランスデューサと、第１超音波の伝播時間と第２超音波の伝播時間との差を算出し流量を算出する演算部とを備え、第１送信部から複数回送信された第１超音波を受信して複数回分の第１受信信号を出力し、第２送信部から複数回送信された第２超音波を受信して複数回分の第２受信信号を出力し、第１超音波の受信期間を含む期間中の各時刻における複数回分の第１受信信号の振幅の標準偏差同等値と第２超音波の受信期間を含む期間中の各時刻における複数回分の第２受信信号の振幅の標準偏差同等値とを算出する。【選択図】図１
2020159810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管内を流れる流体の流量を計測する超音波流量計であって、
第１超音波を送信する第１送信部と第１受信部とを有する第１超音波トランスデューサと、
第２超音波を送信する第２送信部と第２受信部とを有し、前記第１超音波トランスデューサよりも前記流体の流れの下流側に配置された第２超音波トランスデューサと、
前記第１超音波を受信した前記第２受信部によって出力される第１受信信号と、前記第２超音波を受信した前記第１受信部によって出力される第２受信信号とに基づいて、前記第１超音波の伝播時間と前記第２超音波の伝播時間との差分である伝播時間差を算出することによって、前記流体の流量を算出する演算部とを備え、
前記第１送信部は、前記第１超音波を複数回送信し、
前記第２送信部は、前記第２超音波を複数回送信し、
前記第２受信部は、前記第１送信部から複数回送信された前記第１超音波を受信して、複数回分の前記第１受信信号を出力し、
前記第１受信部は、前記第２送信部から複数回送信された前記第２超音波を受信して、複数回分の前記第２受信信号を出力し、
前記演算部は、
前記第２受信部による前記第１超音波の受信期間を含む期間中の各時刻における複数回分の前記第１受信信号の振幅の標準偏差、分散、および、標準偏差から得られる値のいずれかである前記第１受信信号の振幅の標準偏差同等値を算出すると共に、
前記第１受信部による前記第２超音波の受信期間を含む期間中の各時刻における複数回分の前記第２受信信号の振幅の標準偏差、分散、および、標準偏差から得られる値のいずれかである前記第２受信信号の振幅の標準偏差同等値を算出する、
超音波流量計。
【請求項２】
前記演算部は、
前記第２受信部による前記第１超音波の受信期間を含む期間中の各時刻における複数回分の前記第１受信信号の振幅の標準偏差同等値を算出する第１標準偏差算出部と、
前記第１受信部による前記第２超音波の受信期間を含む期間中の各時刻における複数回分の前記第２受信信号の振幅の標準偏差同等値を算出する第２標準偏差算出部と、
前記第１標準偏差算出部によって算出された前記第１受信信号の振幅の標準偏差同等値と、前記第２標準偏差算出部によって算出された前記第２受信信号の振幅の標準偏差同等値とに基づいて、前記第１超音波の伝播時間と前記第２超音波の伝播時間との差分である伝播時間差を算出する伝播時間差算出部とを備える、
請求項１に記載の超音波流量計。
【請求項３】
前記伝播時間差算出部は、
前記第１受信信号の振幅の標準偏差同等値の時間波形と前記第２受信信号の振幅の標準偏差同等値の時間波形との相関処理を実行することによって、前記伝播時間差を算出する、
請求項２に記載の超音波流量計。
【請求項４】
前記演算部は、
前記伝播時間差算出部によって算出された前記伝播時間差に基づいて、前記配管内を流れる前記流体の流量を算出する流量算出部を備える、
請求項２または請求項３に記載の超音波流量計。
【請求項５】
配管内を流れる流体の流量を計測する超音波流量計測システムであって、
前記超音波流量計測システムは、超音波流量計と、演算部とを備え、
前記超音波流量計は、
第１超音波を送信する第１送信部と第１受信部とを有する第１超音波トランスデューサと、
第２超音波を送信する第２送信部と第２受信部とを有し、前記第１超音波トランスデューサよりも前記流体の流れの下流側に配置された第２超音波トランスデューサとを備え、
前記演算部は、
前記第１超音波を受信した前記第２受信部によって出力される第１受信信号と、前記第２超音波を受信した前記第１受信部によって出力される第２受信信号とに基づいて、前記第１超音波の伝播時間と前記第２超音波の伝播時間との差分である伝播時間差を算出することによって、前記流体の流量を算出し、
前記第１送信部は、前記第１超音波を複数回送信し、
前記第２送信部は、前記第２超音波を複数回送信し、
前記第２受信部は、前記第１送信部から複数回送信された前記第１超音波を受信して、複数回分の前記第１受信信号を出力し、
前記第１受信部は、前記第２送信部から複数回送信された前記第２超音波を受信して、複数回分の前記第２受信信号を出力し、
前記演算部は、
前記第２受信部による前記第１超音波の受信期間を含む期間中の各時刻における複数回分の前記第１受信信号の振幅の標準偏差、分散、および、標準偏差から得られる値のいずれかである前記第１受信信号の振幅の標準偏差同等値を算出すると共に、
前記第１受信部による前記第２超音波の受信期間を含む期間中の各時刻における複数回分の前記第２受信信号の振幅の標準偏差、分散、および、標準偏差から得られる値のいずれかである前記第２受信信号の振幅の標準偏差同等値を算出する、
超音波流量計測システム。
【請求項６】
前記演算部は、
前記第２受信部による前記第１超音波の受信期間を含む期間中の各時刻における複数回分の前記第１受信信号の振幅の標準偏差同等値を算出する第１標準偏差算出部と、
前記第１受信部による前記第２超音波の受信期間を含む期間中の各時刻における複数回分の前記第２受信信号の振幅の標準偏差同等値を算出する第２標準偏差算出部と、
前記第１標準偏差算出部によって算出された前記第１受信信号の振幅の標準偏差同等値と、前記第２標準偏差算出部によって算出された前記第２受信信号の振幅の標準偏差同等値とに基づいて、前記第１超音波の伝播時間と前記第２超音波の伝播時間との差分である伝播時間差を算出する伝播時間差算出部とを備える、
請求項５に記載の超音波流量計測システム。
【請求項７】
前記伝播時間差算出部は、
前記第１受信信号の振幅の標準偏差同等値の時間波形と前記第２受信信号の振幅の標準偏差同等値の時間波形との相関処理を実行することによって、前記伝播時間差を算出する、
請求項６に記載の超音波流量計測システム。
【請求項８】
前記演算部は、
前記伝播時間差算出部によって算出された前記伝播時間差に基づいて、前記配管内を流れる前記流体の流量を算出する流量算出部を備える、
請求項６または請求項７に記載の超音波流量計測システム。
【請求項９】
第１超音波を送信する第１送信部と第１受信部とを有する第１超音波トランスデューサと、
第２超音波を送信する第２送信部と第２受信部とを有し、前記第１超音波トランスデューサよりも流体の流れの下流側に配置された第２超音波トランスデューサと
を用いて配管内を流れる前記流体の流量を計測する超音波流量計測方法であって、
前記第１超音波を受信した前記第２受信部によって出力される第１受信信号と、前記第２超音波を受信した前記第１受信部によって出力される第２受信信号とに基づいて、前記第１超音波の伝播時間と前記第２超音波の伝播時間との差分である伝播時間差を算出することによって、前記流体の流量を算出する演算ステップと、
前記第１送信部が前記第１超音波を複数回送信する第１超音波送信ステップと、
前記第２送信部が前記第２超音波を複数回送信する第２超音波送信ステップと、
前記第２受信部が、前記第１送信部から複数回送信された前記第１超音波を受信して、複数回分の前記第１受信信号を出力する第１受信信号出力ステップと、
前記第１受信部が、前記第２送信部から複数回送信された前記第２超音波を受信して、複数回分の前記第２受信信号を出力する第２受信信号出力ステップとを備え、
前記演算ステップには、
前記第２受信部による前記第１超音波の受信期間を含む期間中の各時刻における複数回分の前記第１受信信号の振幅の標準偏差、分散、および、標準偏差から得られる値のいずれかである前記第１受信信号の振幅の標準偏差同等値を算出する第１受信信号振幅標準偏差算出ステップと、
前記第１受信部による前記第２超音波の受信期間を含む期間中の各時刻における複数回分の前記第２受信信号の振幅の標準偏差、分散、および、標準偏差から得られる値のいずれかである前記第２受信信号の振幅の標準偏差同等値を算出する第２受信信号振幅標準偏差算出ステップとが含まれる、
超音波流量計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波流量計、超音波流量計測システムおよび超音波流量計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、上流側トランスデューサと下流側トランスデューサとを用いて管路の内部を流れる流体の流量を測定する超音波流量計が知られている（例えば特許文献１参照）。
特許文献１に記載された超音波流量計では、上流側トランスデューサによって送信された超音波が、下流側トランスデューサにおいて受信され、制御部が、上流から下流への超音波の伝播時間を算出する。また、下流側トランスデューサによって送信された超音波が、上流側トランスデューサにおいて受信され、制御部が、下流から上流への超音波の伝播時間を算出する。更に、制御部が、下流から上流への超音波の伝播時間から、上流から下流への超音波の伝播時間を減算して伝播時間差を算出し、伝搬時間差を用いて流体の流速および流量を演算する。
【０００３】
ところで、特許文献１に記載された技術では、下流側トランスデューサが、上流側トランスデューサから送信された超音波を受信するのみならず、ガイド波（雑音）も受信する。つまり、下流側トランスデューサが出力する受信信号には、上流側トランスデューサから送信され下流側トランスデューサによって受信された超音波の受信信号が含まれるのみならず、ガイド波（雑音）の受信信号も含まれる。
同様に、上流側トランスデューサは、下流側トランスデューサから送信された超音波を受信するのみならず、ガイド波（雑音）も受信する。つまり、上流側トランスデューサが出力する受信信号には、下流側トランスデューサから送信され上流側トランスデューサによって受信された超音波の受信信号が含まれるのみならず、ガイド波（雑音）の受信信号も含まれる。
【０００４】
管路の内部を流れる流体が、液体ではなく、例えば気体、蒸気などである場合には、下流側トランスデューサが出力する受信信号の全体における、下流側トランスデューサによって受信されたガイド波（雑音）の受信信号の割合が大きくなる。つまり、下流側トランスデューサが出力する受信信号の全体における、上流側トランスデューサから送信され下流側トランスデューサによって受信された超音波の受信信号の割合が小さくなる。
そのため、下流側トランスデューサが出力する受信信号においては、上流側トランスデューサから送信され下流側トランスデューサによって受信された超音波の受信信号が、下流側トランスデューサによって受信されたガイド波（雑音）の受信信号に埋もれてしまい、その結果、上流側トランスデューサから送信され下流側トランスデューサによって受信された超音波の受信信号を把握することができなくなる。
同様に、管路の内部を流れる流体が、液体ではなく、例えば気体、蒸気などである場合には、上流側トランスデューサが出力する受信信号の全体における、上流側トランスデューサによって受信されたガイド波（雑音）の受信信号の割合が大きくなる。つまり、上流側トランスデューサが出力する受信信号の全体における、下流側トランスデューサから送信され上流側トランスデューサによって受信された超音波の受信信号の割合が小さくなる。
そのため、上流側トランスデューサが出力する受信信号においては、下流側トランスデューサから送信され上流側トランスデューサによって受信された超音波の受信信号が、上流側トランスデューサによって受信されたガイド波（雑音）の受信信号に埋もれてしまい、その結果、下流側トランスデューサから送信され上流側トランスデューサによって受信された超音波の受信信号を把握することができなくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−２２２１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者等は、鋭意研究において、上流側トランスデューサが超音波を複数回送信し、下流側トランスデューサが上流側トランスデューサから複数回送信された超音波を受信して複数回分の受信信号を出力し、上流側トランスデューサから送信された超音波を下流側トランスデューサが受信する期間を含む期間中の各時刻における複数回分の受信信号の振幅の標準偏差、分散、および、標準偏差から得られる値のいずれかを算出することによって、ガイド波（雑音）の受信信号に埋もれてしまっていた、上流側トランスデューサから送信され下流側トランスデューサによって受信された超音波の受信信号が、顕在化することを見い出したのである。
同様に、本発明者等は、下流側トランスデューサが超音波を複数回送信し、上流側トランスデューサが下流側トランスデューサから複数回送信された超音波を受信して複数回分の受信信号を出力し、下流側トランスデューサから送信された超音波を上流側トランスデューサが受信する期間を含む期間中の各時刻における複数回分の受信信号の振幅の標準偏差、分散、および、標準偏差から得られる値のいずれかを算出することによって、ガイド波（雑音）の受信信号に埋もれてしまっていた、下流側トランスデューサから送信され上流側トランスデューサによって受信された超音波の受信信号が、顕在化することを見い出したのである。
すなわち、本発明は、ガイド波の受信信号に埋もれている超音波の受信信号を顕在化させることができる超音波流量計、超音波流量計測システムおよび超音波流量計測方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、配管内を流れる流体の流量を計測する超音波流量計であって、第１超音波を送信する第１送信部と第１受信部とを有する第１超音波トランスデューサと、第２超音波を送信する第２送信部と第２受信部とを有し、前記第１超音波トランスデューサよりも前記流体の流れの下流側に配置された第２超音波トランスデューサと、前記第１超音波を受信した前記第２受信部によって出力される第１受信信号と、前記第２超音波を受信した前記第１受信部によって出力される第２受信信号とに基づいて、前記第１超音波の伝播時間と前記第２超音波の伝播時間との差分である伝播時間差を算出することによって、前記流体の流量を算出する演算部とを備え、前記第１送信部は、前記第１超音波を複数回送信し、前記第２送信部は、前記第２超音波を複数回送信し、前記第２受信部は、前記第１送信部から複数回送信された前記第１超音波を受信して、複数回分の前記第１受信信号を出力し、前記第１受信部は、前記第２送信部から複数回送信された前記第２超音波を受信して、複数回分の前記第２受信信号を出力し、前記演算部は、前記第２受信部による前記第１超音波の受信期間を含む期間中の各時刻における複数回分の前記第１受信信号の振幅の標準偏差、分散、および、標準偏差から得られる値のいずれかである前記第１受信信号の振幅の標準偏差同等値を算出すると共に、前記第１受信部による前記第２超音波の受信期間を含む期間中の各時刻における複数回分の前記第２受信信号の振幅の標準偏差、分散、および、標準偏差から得られる値のいずれかである前記第２受信信号の振幅の標準偏差同等値を算出する、超音波流量計である。
【０００８】
本発明の一態様の超音波流量計では、前記演算部は、前記第２受信部による前記第１超音波の受信期間を含む期間中の各時刻における複数回分の前記第１受信信号の振幅の標準偏差同等値を算出する第１標準偏差算出部と、前記第１受信部による前記第２超音波の受信期間を含む期間中の各時刻における複数回分の前記第２受信信号の振幅の標準偏差同等値を算出する第２標準偏差算出部と、前記第１標準偏差算出部によって算出された前記第１受信信号の振幅の標準偏差同等値と、前記第２標準偏差算出部によって算出された前記第２受信信号の振幅の標準偏差同等値とに基づいて、前記第１超音波の伝播時間と前記第２超音波の伝播時間との差分である伝播時間差を算出する伝播時間差算出部とを備えてもよい。
【０００９】
本発明の一態様の超音波流量計では、前記伝播時間差算出部は、前記第１受信信号の振幅の標準偏差同等値の時間波形と前記第２受信信号の振幅の標準偏差同等値の時間波形との相関処理を実行することによって、前記伝播時間差を算出してもよい。
【００１０】
本発明の一態様の超音波流量計では、前記演算部は、前記伝播時間差算出部によって算出された前記伝播時間差に基づいて、前記配管内を流れる前記流体の流量を算出する流量算出部を備えてもよい。
【００１１】
本発明の一態様は、配管内を流れる流体の流量を計測する超音波流量計測システムであって、前記超音波流量計測システムは、超音波流量計と、演算部とを備え、前記超音波流量計は、第１超音波を送信する第１送信部と第１受信部とを有する第１超音波トランスデューサと、第２超音波を送信する第２送信部と第２受信部とを有し、前記第１超音波トランスデューサよりも前記流体の流れの下流側に配置された第２超音波トランスデューサとを備え、前記演算部は、前記第１超音波を受信した前記第２受信部によって出力される第１受信信号と、前記第２超音波を受信した前記第１受信部によって出力される第２受信信号とに基づいて、前記第１超音波の伝播時間と前記第２超音波の伝播時間との差分である伝播時間差を算出することによって、前記流体の流量を算出し、前記第１送信部は、前記第１超音波を複数回送信し、前記第２送信部は、前記第２超音波を複数回送信し、前記第２受信部は、前記第１送信部から複数回送信された前記第１超音波を受信して、複数回分の前記第１受信信号を出力し、前記第１受信部は、前記第２送信部から複数回送信された前記第２超音波を受信して、複数回分の前記第２受信信号を出力し、前記演算部は、前記第２受信部による前記第１超音波の受信期間を含む期間中の各時刻における複数回分の前記第１受信信号の振幅の標準偏差、分散、および、標準偏差から得られる値のいずれかである前記第１受信信号の振幅の標準偏差同等値を算出すると共に、前記第１受信部による前記第２超音波の受信期間を含む期間中の各時刻における複数回分の前記第２受信信号の振幅の標準偏差、分散、および、標準偏差から得られる値のいずれかである前記第２受信信号の振幅の標準偏差同等値を算出する、超音波流量計測システムである。
【００１２】
本発明の一態様の超音波流量計測システムでは、前記演算部は、前記第２受信部による前記第１超音波の受信期間を含む期間中の各時刻における複数回分の前記第１受信信号の振幅の標準偏差同等値を算出する第１標準偏差算出部と、前記第１受信部による前記第２超音波の受信期間を含む期間中の各時刻における複数回分の前記第２受信信号の振幅の標準偏差同等値を算出する第２標準偏差算出部と、前記第１標準偏差算出部によって算出された前記第１受信信号の振幅の標準偏差同等値と、前記第２標準偏差算出部によって算出された前記第２受信信号の振幅の標準偏差同等値とに基づいて、前記第１超音波の伝播時間と前記第２超音波の伝播時間との差分である伝播時間差を算出する伝播時間差算出部とを備えてもよい。
【００１３】
本発明の一態様の超音波流量計測システムでは、前記伝播時間差算出部は、前記第１受信信号の振幅の標準偏差同等値の時間波形と前記第２受信信号の振幅の標準偏差同等値の時間波形との相関処理を実行することによって、前記伝播時間差を算出してもよい。
【００１４】
本発明の一態様の超音波流量計測システムでは、前記演算部は、前記伝播時間差算出部によって算出された前記伝播時間差に基づいて、前記配管内を流れる前記流体の流量を算出する流量算出部を備えてもよい。
【００１５】
本発明の一態様は、第１超音波を送信する第１送信部と第１受信部とを有する第１超音波トランスデューサと、第２超音波を送信する第２送信部と第２受信部とを有し、前記第１超音波トランスデューサよりも流体の流れの下流側に配置された第２超音波トランスデューサとを用いて配管内を流れる前記流体の流量を計測する超音波流量計測方法であって、前記第１超音波を受信した前記第２受信部によって出力される第１受信信号と、前記第２超音波を受信した前記第１受信部によって出力される第２受信信号とに基づいて、前記第１超音波の伝播時間と前記第２超音波の伝播時間との差分である伝播時間差を算出することによって、前記流体の流量を算出する演算ステップと、前記第１送信部が前記第１超音波を複数回送信する第１超音波送信ステップと、前記第２送信部が前記第２超音波を複数回送信する第２超音波送信ステップと、前記第２受信部が、前記第１送信部から複数回送信された前記第１超音波を受信して、複数回分の前記第１受信信号を出力する第１受信信号出力ステップと、前記第１受信部が、前記第２送信部から複数回送信された前記第２超音波を受信して、複数回分の前記第２受信信号を出力する第２受信信号出力ステップとを備え、前記演算ステップには、前記第２受信部による前記第１超音波の受信期間を含む期間中の各時刻における複数回分の前記第１受信信号の振幅の標準偏差、分散、および、標準偏差から得られる値のいずれかである前記第１受信信号の振幅の標準偏差同等値を算出する第１受信信号振幅標準偏差算出ステップと、前記第１受信部による前記第２超音波の受信期間を含む期間中の各時刻における複数回分の前記第２受信信号の振幅の標準偏差、分散、および、標準偏差から得られる値のいずれかである前記第２受信信号の振幅の標準偏差同等値を算出する第２受信信号振幅標準偏差算出ステップとが含まれる、超音波流量計測方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ガイド波の受信信号に埋もれている超音波の受信信号を顕在化させることができる超音波流量計、超音波流量計測システムおよび超音波流量計測方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態の超音波流量計の一例などを示す図である。
【図２】第１超音波トランスデューサの送信部からの超音波などを受信した第２超音波トランスデューサの受信部によって出力される受信信号の時間波形、および、第２超音波トランスデューサの送信部からの超音波などを受信した第１超音波トランスデューサの受信部によって出力される受信信号の時間波形の一例を示す図である。
【図３】演算部の第１標準偏差算出部によって算出された第２超音波トランスデューサの受信部の受信信号の振幅の標準偏差同等値の時間波形と、演算部の第２標準偏差算出部によって算出された第１超音波トランスデューサの受信部の受信信号の振幅の標準偏差同等値の時間波形とを図２に追記した図である。
【図４】第１実施形態の超音波流量計の効果を説明するための図である。
【図５】第１実施形態の超音波流量計において実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。
【図６】第２実施形態の超音波流量計測システムの一例などを示す図である。
【図７】第２実施形態の超音波流量計測システムにおいて実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照し、本発明の超音波流量計、超音波流量計測システムおよび超音波流量計測方法の実施形態について説明する。
【００１９】
［第１実施形態］
図１は第１実施形態の超音波流量計１の一例などを示す図である。詳細には、図１（Ａ）は第１実施形態の超音波流量計１の一例を示しており、図１（Ｂ）は第１実施形態の超音波流量計１が適用される配管Ａと第１実施形態の超音波流量計１の第１超音波トランスデューサ１１および第２超音波トランスデューサ１２との位置関係の一例を示している。
図１に示す例では、超音波流量計１が、配管Ａ内を流れる流体の流量を計測する。超音波流量計１は、第１超音波トランスデューサ１１と、第２超音波トランスデューサ１２と、演算部１３と、制御部１４とを備えている。
第１超音波トランスデューサ１１は、送信部１１Ａと、受信部１１Ｂとを備えており、第２超音波トランスデューサ１２は、送信部１２Ａと、受信部１２Ｂとを備えている。第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａは、超音波を送信し、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂは、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａから送信された超音波などを受信する。詳細には、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂは、受信した第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａからの超音波などを受信信号（電圧信号）に変換して出力する。
第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａは、超音波を送信し、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂは、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信された超音波などを受信する。詳細には、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂは、受信した第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａからの超音波などを受信信号（電圧信号）に変換して出力する。
第２超音波トランスデューサ１２は、第１超音波トランスデューサ１１よりも、配管Ａ内を流れる流体の流れ（図１（Ａ）の右向き）の下流側（図１（Ａ）の右側）に配置されている。
【００２０】
図１（Ｂ）に示す例では、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａから送信された超音波が、配管Ａの壁部Ａ１の内側表面で反射することなく第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって受信され、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信された超音波が、配管Ａの壁部Ａ１の内側表面で反射することなく第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって受信されるように、第１超音波トランスデューサ１１と第２超音波トランスデューサ１２とが配置され、いわゆるＺ法の流体の流量計測が行われる。
他の例では、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａから送信された超音波が、配管Ａの壁部Ａ１の内側表面で１回反射した後に第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって受信され、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信された超音波が、配管Ａの壁部Ａ１の内側表面で１回反射した後に第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって受信されるように、第１超音波トランスデューサ１１と第２超音波トランスデューサ１２とが配置され、いわゆるＶ法の流体の流量計測が行われてもよい。
更に他の例では、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａから送信された超音波が、配管Ａの壁部Ａ１の内側表面で２回反射した後に第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって受信され、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信された超音波が、配管Ａの壁部Ａ１の内側表面で２回反射した後に第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって受信されるように、第１超音波トランスデューサ１１と第２超音波トランスデューサ１２とが配置され、いわゆるＮ法の流体の流量計測が行われてもよい。
【００２１】
また、図１（Ｂ）に示す例では、第１超音波トランスデューサ１１および第２超音波トランスデューサ１２が、配管Ａの壁部Ａ１の外側に配置され、配管Ａ内を流れる流体に接触しないが、他の例では、第１超音波トランスデューサ１１および第２超音波トランスデューサ１２が、配管Ａ内を流れる流体に接触するように、配管Ａに対して配置されていてもよい。
【００２２】
また、図１（Ｂ）に示す例では、ダンピング材Ｂが、配管Ａの壁部Ａ１の外側に配置されているが、他の例では、ダンピング材Ｂが、配管Ａの壁部Ａ１の外側に配置されていなくてもよい。
【００２３】
図１に示す例では、演算部１３が、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａからの超音波などを受信した第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって出力される受信信号、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａからの超音波などを受信した第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって出力される受信信号などに基づいて、配管Ａ内を流れる流体の流量の算出などの演算を行う。制御部１４は、第１超音波トランスデューサ１１の制御および第２超音波トランスデューサ１２の制御を実行する。
詳細には図１に示す例では、配管Ａ内を流れる流体の流量を算出するために、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａが超音波を複数回（例えば２０００回以上）送信し、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂは、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａから複数回送信された超音波を受信して、複数回分の受信信号（電圧信号）を出力する。
更に、配管Ａ内を流れる流体の流量を算出するために、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａも超音波を複数回（例えば２０００回以上）送信し、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂが、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから複数回送信された超音波を受信して、複数回分の受信信号（電圧信号）を出力する。
また、配管Ａ内を流れる流体の流量を算出するために、演算部１３が、第１受信信号取得部１３Ａと、第２受信信号取得部１３Ｂと、第１標準偏差算出部１３Ｃと、第２標準偏差算出部１３Ｄと、第１超音波受信時刻算出部１３Ｅと、第２超音波受信時刻算出部１３Ｆと、第１超音波伝播時間算出部１３Ｇと、第２超音波伝播時間算出部１３Ｈと、伝播時間差算出部１３Ｊと、流量算出部１３Ｋとを備えている。
図１に示す例では、演算部１３が、第１超音波受信時刻算出部１３Ｅと、第２超音波受信時刻算出部１３Ｆと、第１超音波伝播時間算出部１３Ｇと、第２超音波伝播時間算出部１３Ｈとを備えているが、他の例では、演算部１３が、第１超音波受信時刻算出部１３Ｅと、第２超音波受信時刻算出部１３Ｆと、第１超音波伝播時間算出部１３Ｇと、第２超音波伝播時間算出部１３Ｈとを備えていなくてもよい。
【００２４】
第１受信信号取得部１３Ａは、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって出力される受信信号（つまり、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂが、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａから送信された超音波などを受信して電圧信号に変換したもの）を取得する。詳細には、第１受信信号取得部１３Ａは、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって出力された複数回分の受信信号（電圧信号）を取得する。
第２受信信号取得部１３Ｂは、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって出力される受信信号（つまり、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂが、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信された超音波などを受信して電圧信号に変換したもの）を取得する。詳細には、第２受信信号取得部１３Ｂは、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって出力された複数回分の受信信号（電圧信号）を取得する。
【００２５】
第１標準偏差算出部１３Ｃは、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａが超音波を送信した送信時刻Ｔ０（図２（Ａ）および図３（Ａ）参照）から所定時間経過後の時刻に第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって出力される受信信号の振幅（図２（Ａ）および図２（Ｂ）の縦軸）の標準偏差（詳細には、複数回分の受信信号の振幅の標準偏差）、分散、および、標準偏差から得られる値のいずれかである標準偏差同等値を算出する。
また、第１標準偏差算出部１３Ｃは、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって出力される受信信号の振幅の標準偏差同等値の時間波形Ｗ３（図３（Ｂ）参照）を描くことができる程度の時間間隔で、複数の時刻における受信信号の振幅の標準偏差同等値を算出する。
詳細には、第１標準偏差算出部１３Ｃは、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａから送信された超音波を、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂが受信する受信期間（詳細には、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂが受信すると予測される受信期間）Ｔ４Ａ〜Ｔ４Ｂ（図３（Ｂ）参照）を含む期間（つまり、受信期間よりも長い期間）Ｔ０〜Ｔ３（図３（Ａ）参照）中の各時刻における複数回分の受信信号の標準偏差同等値を算出する。
すなわち、第１標準偏差算出部１３Ｃは、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによる第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａからの超音波の受信期間Ｔ４Ａ〜Ｔ４Ｂを含む期間Ｔ０〜Ｔ３中の各時刻における複数回分の第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂの受信信号の振幅の標準偏差同等値を算出する。
その結果、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによる第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａからの超音波の受信期間Ｔ４Ａ〜Ｔ４Ｂを含む期間Ｔ０〜Ｔ３中における第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂの受信信号の振幅の標準偏差同等値の時間波形Ｗ３（図３（Ａ）および図３（Ｂ）参照）が得られる。
【００２６】
第２標準偏差算出部１３Ｄは、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａが超音波を送信した送信時刻Ｔ０（図２（Ａ）および図３（Ａ）参照）から所定時間経過後の時刻に第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって出力される受信信号の振幅（図２（Ａ）および図２（Ｂ）の縦軸）の標準偏差（詳細には、複数回分の受信信号の振幅の標準偏差）、分散、および、標準偏差から得られる値のいずれかである標準偏差同等値を算出する。
また、第２標準偏差算出部１３Ｄは、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって出力される受信信号の振幅の標準偏差同等値の時間波形Ｗ４（図３（Ｂ）参照）を描くことができる程度の時間間隔で、複数の時刻における受信信号の振幅の標準偏差同等値を算出する。
詳細には、第２標準偏差算出部１３Ｄは、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信された超音波を、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂが受信する受信期間（詳細には、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂが受信すると予測される受信期間）Ｔ５Ａ〜Ｔ５Ｂ（図３（Ｂ）参照）を含む期間（つまり、受信期間よりも長い期間）Ｔ０〜Ｔ３（図３（Ａ）参照）中の各時刻における複数回分の受信信号の標準偏差同等値を算出する。
すなわち、第２標準偏差算出部１３Ｄは、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによる第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａからの超音波の受信期間Ｔ５Ａ〜Ｔ５Ｂを含む期間Ｔ０〜Ｔ３中の各時刻における複数回分の第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂの受信信号の振幅の標準偏差同等値を算出する。
その結果、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによる第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａからの超音波の受信期間Ｔ５Ａ〜Ｔ５Ｂを含む期間Ｔ０〜Ｔ３中における第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂの受信信号の振幅の標準偏差同等値の時間波形Ｗ４（図３（Ａ）および図３（Ｂ）参照）が得られる。
【００２７】
第１超音波受信時刻算出部１３Ｅは、第１標準偏差算出部１３Ｃによって算出された第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによる第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａからの超音波の受信期間Ｔ４Ａ〜Ｔ４Ｂ（図３（Ｂ）参照）を含む期間Ｔ０〜Ｔ３（図３（Ａ）参照）中の各時刻における複数回分の第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂの受信信号の振幅の標準偏差同等値に基づいて、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによる第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａからの超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ４Ａ（図３（Ｂ）参照））を算出する。
詳細には、第１超音波受信時刻算出部１３Ｅは、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによる第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａからの超音波の受信期間Ｔ４Ａ〜Ｔ４Ｂを含む期間Ｔ０〜Ｔ３中における第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂの受信信号の振幅の標準偏差同等値の時間波形Ｗ３（図３（Ａ）および図３（Ｂ）参照）に基づいて、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによる第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａからの超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ４Ａ）を算出する。
【００２８】
第２超音波受信時刻算出部１３Ｆは、第２標準偏差算出部１３Ｄによって算出された第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによる第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａからの超音波の受信期間Ｔ５Ａ〜Ｔ５Ｂ（図３（Ｂ）参照）を含む期間Ｔ０〜Ｔ３（図３（Ａ）参照）中の各時刻における複数回分の第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂの受信信号の振幅の標準偏差同等値に基づいて、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによる第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａからの超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ５Ａ（図３（Ｂ）参照））を算出する。
詳細には、第２超音波受信時刻算出部１３Ｆは、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによる第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａからの超音波の受信期間Ｔ５Ａ〜Ｔ５Ｂを含む期間Ｔ０〜Ｔ３中における第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂの受信信号の振幅の標準偏差同等値の時間波形Ｗ４（図３（Ａ）および図３（Ｂ）参照）に基づいて、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによる第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａからの超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ５Ａ）を算出する。
【００２９】
第１超音波伝播時間算出部１３Ｇは、第１超音波受信時刻算出部１３Ｅによって算出された第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによる第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａからの超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ４Ａ（図３（Ｂ）参照））と、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａによる超音波の送信時刻Ｔ０（図２（Ａ）および図３（Ａ）参照）とに基づいて、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａからの超音波の伝播時間（例えば伝播時間（Ｔ４Ａ−Ｔ０））を算出する。
第２超音波伝播時間算出部１３Ｈは、第２超音波受信時刻算出部１３Ｆによって算出された第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによる第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａからの超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ５Ａ（図３（Ｂ）参照））と、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａによる超音波の送信時刻Ｔ０（図２（Ａ）および図３（Ａ）参照）とに基づいて、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａからの超音波の伝播時間（例えば伝播時間（Ｔ５Ａ−Ｔ０））を算出する。
【００３０】
伝播時間差算出部１３Ｊは、第１超音波伝播時間算出部１３Ｇによって算出された第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａからの超音波の伝播時間（例えば伝播時間（Ｔ４Ａ−Ｔ０））と、第２超音波伝播時間算出部１３Ｈによって算出された第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａからの超音波の伝播時間（例えば伝播時間（Ｔ５Ａ−Ｔ０））との差分である伝播時間差（例えば伝播時間差（Ｔ５Ａ−Ｔ４Ａ））を算出する。
他の例では、伝播時間差算出部１３Ｊが、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによる第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａからの超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ４Ａ）と、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによる第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａからの超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ５Ａ）とを用いることなく、伝播時間差（例えば伝播時間差（Ｔ５Ａ−Ｔ４Ａ））を算出してもよい。
具体的には、伝播時間差算出部１３Ｊは、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって出力される受信信号の振幅の標準偏差同等値の時間波形と、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって出力される受信信号の振幅の標準偏差同等値の時間波形との相関処理（例えば特開２０１６−１８０６７９号公報に記載されているような公知の相関処理）を実行することによって、伝播時間差（例えば伝播時間差（Ｔ５Ａ−Ｔ４Ａ））を算出することができる。
【００３１】
流量算出部１３Ｋは、伝播時間差算出部１３Ｊによって算出された伝播時間差（例えば伝播時間差（Ｔ５Ａ−Ｔ４Ａ））に基づいて、配管Ａ内を流れる流体の流量を算出する。詳細には、流量算出部１３Ｋは、伝播時間差算出部１３Ｊによって算出された伝播時間差、音速、配管Ａの内径、角度θ（図１（Ｂ）参照）、公知の流量算出式などに基づいて、配管Ａ内を流れる流体の流量を算出する。
【００３２】
図２は第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａからの超音波などを受信した第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって出力される受信信号の時間波形Ｗ１、および、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａからの超音波などを受信した第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって出力される受信信号の時間波形Ｗ２の一例を示す図である。詳細には、図２（Ａ）は時間波形Ｗ１および時間波形Ｗ２の全体を示しており、図２（Ｂ）は図２（Ａ）の主要部を拡大して示している。図２（Ａ）および図２（Ｂ）の縦軸は電圧［Ｖ］を示しており、図２（Ａ）および図２（Ｂ）の横軸は時刻［μｓ］を示している。
図３は演算部１３の第１標準偏差算出部１３Ｃによって算出された第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂの受信信号の振幅の標準偏差同等値の時間波形Ｗ３と、演算部１３の第２標準偏差算出部１３Ｄによって算出された第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂの受信信号の振幅の標準偏差同等値の時間波形Ｗ４とを図２に追記した図である。図３（Ａ）および図３（Ｂ）の縦軸は電圧［Ｖ］および標準偏差［Ｖ］を示しており、図３（Ａ）および図３（Ｂ）の横軸は時刻［μｓ］を示している。
【００３３】
図２および図３において、「単相流：ｕ＝２９．１ｍ／ｓ」は、配管Ａ内の流体の流れが、水を含まない空気の単相流であって、配管Ａ内における空気の平均流速が２９．１［ｍ／ｓ］であることを示している。
図２（Ａ）および図２（Ｂ）の時間波形Ｗ１は、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａが超音波を例えば５０００回送信したときに第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって出力される受信信号の時間波形の平均を示している。また、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａによる超音波の送信時刻が、図２（Ａ）の横軸の時刻Ｔ０に設定されている。
図２（Ａ）および図２（Ｂ）の時間波形Ｗ２は、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａが超音波を例えば５０００回送信したときに第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって出力される受信信号の時間波形の平均を示している。また、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａによる超音波の送信時刻が、図２（Ａ）の横軸の時刻Ｔ０に設定されている。
【００３４】
図２および図３に示す例では、演算部１３の第１受信信号取得部１３Ａが、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって出力される受信信号（例えば図２（Ａ）および図２（Ｂ）に時間波形Ｗ１で示す受信信号）を取得する。
詳細には、第１受信信号取得部１３Ａは、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａから例えば５０００回送信された超音波などを受信した第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって出力された例えば５０００回分の受信信号の時間波形の平均（図２および図３に「Ｗ１」で示す時間波形）を取得する。
演算部１３の第１標準偏差算出部１３Ｃは、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって出力された例えば５０００回数分の受信信号のそれぞれの時間波形（図示せず）の振幅の標準偏差同等値を算出する。
図３（Ａ）および図３（Ｂ）の時間波形Ｗ３は、第１標準偏差算出部１３Ｃによって算出された第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂの例えば５０００回分の受信信号の振幅の標準偏差の時間波形を示している。
つまり、図３（Ａ）および図３（Ｂ）の時間波形Ｗ３は、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって出力された例えば５０００回数分の受信信号のそれぞれの時間波形（図示せず）の振幅の標準偏差の時間波形を示している。
【００３５】
図２および図３に示す例では、演算部１３の第１超音波受信時刻算出部１３Ｅが、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示す第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂの例えば５０００回分の受信信号の振幅の標準偏差の時間波形Ｗ３に基づいて、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによる第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａからの超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ４Ａ（図３（Ｂ）参照））を算出する。
【００３６】
また、図２および図３に示す例では、演算部１３の第２受信信号取得部１３Ｂが、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって出力される受信信号（例えば図２（Ａ）および図２（Ｂ）に時間波形Ｗ２で示す受信信号）を取得する。
詳細には、第２受信信号取得部１３Ｂは、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから例えば５０００回送信された超音波などを受信した第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって出力された例えば５０００回分の受信信号の時間波形の平均（図２および図３に「Ｗ２」で示す時間波形）を取得する。
演算部１３の第２標準偏差算出部１３Ｄは、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって出力された例えば５０００回数分の受信信号のそれぞれの時間波形（図示せず）の振幅の標準偏差同等値を算出する。
図３（Ａ）および図３（Ｂ）の時間波形Ｗ４は、第２標準偏差算出部１３Ｄによって算出された第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂの例えば５０００回分の受信信号の振幅の標準偏差の時間波形を示している。
つまり、図３（Ａ）および図３（Ｂ）の時間波形Ｗ４は、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって出力された例えば５０００回数分の受信信号のそれぞれの時間波形（図示せず）の振幅の標準偏差の時間波形を示している。
【００３７】
図２および図３に示す例では、演算部１３の第２超音波受信時刻算出部１３Ｆが、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示す第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂの例えば５０００回分の受信信号の振幅の標準偏差の時間波形Ｗ４に基づいて、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによる第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａからの超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ５Ａ（図３（Ｂ）参照））を算出する。
【００３８】
また、図２および図３に示す例では、演算部１３の第１超音波伝播時間算出部１３Ｇが、第１超音波受信時刻算出部１３Ｅによって算出された第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａからの超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ４Ａ（図３（Ｂ）参照））と、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａによる超音波の送信時刻Ｔ０（図２（Ａ）および図３（Ａ）参照）とに基づいて、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａからの超音波の伝播時間（例えば伝播時間（Ｔ４Ａ−Ｔ０））を算出する。
演算部１３の第２超音波伝播時間算出部１３Ｈは、第２超音波受信時刻算出部１３Ｆによって算出された第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａからの超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ５Ａ（図３（Ｂ）参照））と、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａによる超音波の送信時刻Ｔ０（図２（Ａ）および図３（Ａ）参照）とに基づいて、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａからの超音波の伝播時間（例えば伝播時間（Ｔ５Ａ−Ｔ０））を算出する。
演算部１３の伝播時間差算出部１３Ｊは、第１超音波伝播時間算出部１３Ｇによって算出された伝播時間（例えば伝播時間（Ｔ４Ａ−Ｔ０））と、第２超音波伝播時間算出部１３Ｈによって算出された伝播時間（例えば伝播時間（Ｔ５Ａ−Ｔ０））との差分である伝播時間差（例えば伝播時間差（Ｔ５Ａ−Ｔ４Ａ））を算出する。
上述したように、他の例では、第１超音波伝播時間算出部１３Ｇが伝播時間（例えば伝播時間（Ｔ４Ａ−Ｔ０））を算出することなく、第２超音波伝播時間算出部１３Ｈが伝播時間（例えば伝播時間（Ｔ５Ａ−Ｔ０））を算出することもなく、演算部１３の伝播時間差算出部１３Ｊが、伝播時間差（例えば伝播時間差（Ｔ５Ａ−Ｔ４Ａ））を算出してもよい。
図２および図３に示す例では、流量算出部１３Ｋは、伝播時間差算出部１３Ｊによって算出された伝播時間差（例えば伝播時間差（Ｔ５Ａ−Ｔ４Ａ））に基づいて、配管Ａ内を流れる流体の流量を算出する。
【００３９】
図４は第１実施形態の超音波流量計１の効果を説明するための図である。詳細には、図４（Ａ）は比較例の超音波流量計により得られる伝播時間差と流速との関係を示しており、図４（Ｂ）は第１実施形態の超音波流量計１の実施例により得られる伝播時間差と流速との関係を示している。図４（Ａ）および図４（Ｂ）の縦軸は伝播時間差［μｓ］を示しており、図４（Ａ）および図４（Ｂ）の横軸は空気の流速［ｍ／ｓ］を示している。
詳細には、図４（Ａ）に示す比較例では、標準偏差の算出が行われることなく、例えば時間波形Ｗ１、Ｗ２（図２および図３参照）などのような超音波トランスデューサの受信部によって出力される５０００回分の受信信号の時間波形を用いることによって、伝播時間差を算出した。
一方、図４（Ｂ）に示す第１実施形態の超音波流量計１の実施例では、第１標準偏差算出部１３Ｃおよび第２標準偏差算出部１３Ｄによる標準偏差の算出結果を用いて、伝播時間差を算出した。
詳細には、図４（Ａ）および図４（Ｂ）において、実線は、空気単相流での実験を別途行い求めた線を示しており、破線は、流量計の誤差に基づく計測誤差の範囲を示している。
図４（Ａ）に示す比較例では、実線および破線から大きく外れる点が４点確認される。一方、図４（Ｂ）に示す第１実施形態の超音波流量計１の実施例では、図４（Ａ）に示す比較例と同一の条件下においても、伝播時間差を良好に算出することができた。
【００４０】
図５は第１実施形態の超音波流量計１において実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。
図５（Ａ）に示す例では、ステップＳ１１Ａにおいて、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａが、超音波を送信する。
次いで、ステップＳ１１Ｂでは、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂが、ステップＳ１１Ａにおいて第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａから送信された超音波などを受信する。
次いで、ステップＳ１１Ｃでは、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂが、ステップＳ１１Ｂにおいて受信した第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａからの超音波などを受信信号（電圧信号）に変換して出力する。
次いで、ステップＳ１１Ｄでは、演算部１３の第１受信信号取得部１３Ａが、ステップＳ１１Ｃにおいて出力された第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂの受信信号（電圧信号）を取得する。
次いで、ステップＳ１１Ｅでは、例えば制御部１４が、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａによる超音波の送信回数が予め設定された回数に到達したか否かを判定する。第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａによる超音波の送信回数が予め設定された回数に到達した場合には、図５（Ａ）に示すルーチンを終了する。一方、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａによる超音波の送信回数が予め設定された回数に到達していない場合には、ステップＳ１１Ａに戻る。
【００４１】
図５（Ｂ）に示す例では、ステップＳ１２Ａにおいて、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａが、超音波を送信する。
次いで、ステップＳ１２Ｂでは、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂが、ステップＳ１２Ａにおいて第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信された超音波などを受信する。
次いで、ステップＳ１２Ｃでは、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂが、ステップＳ１２Ｂにおいて受信した第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａからの超音波などを受信信号（電圧信号）に変換して出力する。
次いで、ステップＳ１２Ｄでは、演算部１３の第２受信信号取得部１３Ｂが、ステップＳ１２Ｃにおいて出力された第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂの受信信号（電圧信号）を取得する。
次いで、ステップＳ１２Ｅでは、例えば制御部１４が、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａによる超音波の送信回数が予め設定された回数に到達したか否かを判定する。第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａによる超音波の送信回数が予め設定された回数に到達した場合には、図５（Ｂ）に示すルーチンを終了する。一方、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａによる超音波の送信回数が予め設定された回数に到達していない場合には、ステップＳ１２Ａに戻る。
【００４２】
図５（Ｃ）に示すステップＳ１３は、図５（Ａ）に示すルーチンが終了し、かつ、図５（Ｂ）に示すルーチンが終了した場合に実行される。
図５（Ｃ）に示す例では、ステップＳ１３Ａにおいて、演算部１３の第１標準偏差算出部１３Ｃが、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによる第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａからの超音波の受信期間Ｔ４Ａ〜Ｔ４Ｂを含む期間Ｔ０〜Ｔ３中の各時刻における上述した回数分の第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂの受信信号の振幅の標準偏差同等値を算出する。
また、ステップＳ１３Ｂでは、演算部１３の第２標準偏差算出部１３Ｄが、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによる第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａからの超音波の受信期間Ｔ５Ａ〜Ｔ５Ｂを含む期間Ｔ０〜Ｔ３中の各時刻における上述した回数分の第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂの受信信号の振幅の標準偏差同等値を算出する。
【００４３】
次いで、ステップＳ１３Ｃでは、演算部１３の第１超音波受信時刻算出部１３Ｅが、ステップＳ１３Ａにおいて算出された第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂの受信信号の振幅の標準偏差同等値に基づいて、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによる第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａからの超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ４Ａ）を算出する。
また、ステップＳ１３Ｄでは、演算部１３の第２超音波受信時刻算出部１３Ｆが、ステップＳ１３Ｂにおいて算出された第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂの受信信号の振幅の標準偏差同等値に基づいて、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによる第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａからの超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ５Ａ）を算出する。
【００４４】
次いで、ステップＳ１３Ｅでは、演算部１３の第１超音波伝播時間算出部１３Ｇが、ステップＳ１３Ｃにおいて算出された第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによる第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａからの超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ４Ａ）と、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａによる超音波の送信時刻Ｔ０とに基づいて、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａからの超音波の伝播時間（例えば伝播時間（Ｔ４Ａ−Ｔ０））を算出する。
また、ステップＳ１３Ｆでは、演算部１３の第２超音波伝播時間算出部１３Ｈが、ステップＳ１３Ｄにおいて算出された第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによる第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａからの超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ５Ａ）と、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａによる超音波の送信時刻Ｔ０とに基づいて、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａからの超音波の伝播時間（例えば伝播時間（Ｔ５Ａ−Ｔ０））を算出する。
【００４５】
次いで、ステップＳ１３Ｇでは、演算部１３の伝播時間差算出部１３Ｊが、ステップＳ１３Ｅにおいて算出された第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａからの超音波の伝播時間（例えば伝播時間（Ｔ４Ａ−Ｔ０））と、ステップＳ１３Ｆにおいて算出された第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａからの超音波の伝播時間（例えば伝播時間（Ｔ５Ａ−Ｔ０））との差分である伝播時間差（例えば伝播時間差（Ｔ５Ａ−Ｔ４Ａ））を算出する。
次いで、ステップＳ１３Ｈでは、演算部１３の流量算出部１３Ｋが、ステップＳ１３Ｇにおいて算出された伝播時間差（例えば伝播時間差（Ｔ５Ａ−Ｔ４Ａ））に基づいて、配管Ａ内を流れる流体の流量を算出する。
【００４６】
上述したように第１実施形態の超音波流量計１では、演算部１３の第１標準偏差算出部１３Ｃが、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによる第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａからの超音波の受信期間Ｔ４Ａ〜Ｔ４Ｂを含む期間Ｔ０〜Ｔ３中の各時刻における複数回分の第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂの受信信号の振幅の標準偏差同等値を算出する。
そのため、第１実施形態の超音波流量計１では、図２（Ｂ）に時間波形Ｗ１で示すように、ガイド波（雑音）の受信信号に埋もれてしまっている、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａから送信され第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって受信された超音波の受信信号を、図３（Ｂ）に時間波形Ｗ３で示すように顕在化することができる。
標準偏差同等値を算出すると、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによる第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａからの超音波の受信信号が（流速の揺らぎがあるため）大きくなるのに対し、基本的にガイド波は大きな振幅を持つが時間的にその振幅は変動しないので標準偏差同等値が小さいからである。
【００４７】
また、第１実施形態の超音波流量計１では、演算部１３の第２標準偏差算出部１３Ｄが、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによる第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａからの超音波の受信期間Ｔ５Ａ〜Ｔ５Ｂを含む期間Ｔ０〜Ｔ３中の各時刻における複数回分の第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂの受信信号の振幅の標準偏差同等値を算出する。
そのため、第１実施形態の超音波流量計１では、図２（Ｂ）に時間波形Ｗ２で示すように、ガイド波（雑音）の受信信号に埋もれてしまっている、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信され第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって受信された超音波の受信信号を、図３（Ｂ）に時間波形Ｗ４で示すように顕在化することができる。
【００４８】
また、第１実施形態の超音波流量計１では、演算部１３の第１超音波受信時刻算出部１３Ｅが、第１標準偏差算出部１３Ｃによって算出された第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂの受信信号の振幅の標準偏差同等値の時間波形Ｗ３（図３（Ａ）および図３（Ｂ）参照）に基づいて、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによる第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａからの超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ４Ａ）を算出する。
そのため、第１実施形態の超音波流量計１では、例えば図２（Ｂ）に示すようにガイド波（雑音）の受信信号に埋もれてしまっている、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａから送信され第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって受信された超音波の受信信号の時間波形Ｗ１に基づいて算出される場合よりも高精度に、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによる第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａからの超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ４Ａ）を算出することができる。
【００４９】
また、第１実施形態の超音波流量計１では、演算部１３の第２超音波受信時刻算出部１３Ｆが、第２標準偏差算出部１３Ｄによって算出された第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂの受信信号の振幅の標準偏差同等値の時間波形Ｗ４（図３（Ａ）および図３（Ｂ）参照）に基づいて、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによる第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａからの超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ５Ａ）を算出する。
そのため、第１実施形態の超音波流量計１では、例えば図２（Ｂ）に示すようにガイド波（雑音）の受信信号に埋もれてしまっている、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信され第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって受信された超音波の受信信号の時間波形Ｗ２に基づいて算出される場合よりも高精度に、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによる第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａからの超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ５Ａ）を算出することができる。
【００５０】
また、第１実施形態の超音波流量計１では、演算部１３の第１超音波伝播時間算出部１３Ｇが、第１標準偏差算出部１３Ｃによって算出された第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂの受信信号の振幅の標準偏差同等値の時間波形Ｗ３（図３（Ａ）および図３（Ｂ）参照）に基づいて、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａからの超音波の伝播時間（例えば伝播時間（Ｔ４Ａ−Ｔ０））を算出する。
そのため、第１実施形態の超音波流量計１では、例えば図２（Ｂ）に示すようにガイド波（雑音）の受信信号に埋もれてしまっている、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａから送信され第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって受信された超音波の受信信号の時間波形Ｗ１に基づいて算出される場合よりも高精度に、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａからの超音波の伝播時間（例えば伝播時間（Ｔ４Ａ−Ｔ０））を算出することができる。
【００５１】
また、第１実施形態の超音波流量計１では、演算部１３の第２超音波伝播時間算出部１３Ｈが、第２標準偏差算出部１３Ｄによって算出された第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂの受信信号の振幅の標準偏差同等値の時間波形Ｗ４（図３（Ａ）および図３（Ｂ）参照）に基づいて、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａからの超音波の伝播時間（例えば伝播時間（Ｔ５Ａ−Ｔ０））を算出する。
そのため、第１実施形態の超音波流量計１では、例えば図２（Ｂ）に示すようにガイド波（雑音）の受信信号に埋もれてしまっている、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信され第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって受信された超音波の受信信号の時間波形Ｗ２に基づいて算出される場合よりも高精度に、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａからの超音波の伝播時間（例えば伝播時間（Ｔ５Ａ−Ｔ０））を算出することができる。
【００５２】
また、第１実施形態の超音波流量計１では、演算部１３の流量算出部１３Ｋが、第１標準偏差算出部１３Ｃによって算出された第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂの受信信号の振幅の標準偏差同等値の時間波形Ｗ３（図３（Ａ）および図３（Ｂ）参照）と、第２標準偏差算出部１３Ｄによって算出された第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂの受信信号の振幅の標準偏差同等値の時間波形Ｗ４（図３（Ａ）および図３（Ｂ）参照）とに基づいて、配管Ａ内を流れる流体の流量を算出する。
そのため、第１実施形態の超音波流量計１では、例えば図２（Ｂ）に示すようにガイド波（雑音）の受信信号に埋もれてしまっている、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａから送信され第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって受信された超音波の受信信号の時間波形Ｗ１と、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信され第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって受信された超音波の受信信号の時間波形Ｗ２とに基づいて算出される場合よりも高精度に、配管Ａ内を流れる流体の流量を算出することができる。
【００５３】
＜適用例＞
エネルギーの有効利用の観点から、工場などの既設配管において蒸気流量を計測することが重要とされる。その手法の一つとして、第１実施形態の超音波流量計１を適用したクランプオン式超音波流量計が考えられる。
クランプオン式超音波流量計を用いて蒸気流量を計測する場合、蒸気と配管の音響インピーダンスの違いによる透過強度の低下、高温によるウェッジ材・センサ感度の低下、蒸気の湿りによる液滴・液膜の影響により、超音波透過強度が低下する。
第１実施形態の超音波流量計１を適用したクランプオン式超音波流量計では、低信号ノイズ比条件下においても、配管Ａ内を流れる流体の流量を適切に算出することができる。
第１実施形態の超音波流量計１を適用することにより、蒸気流量計測の実現によるエネルギーマネジメントへの応用の他、従来、伝播時間差式流量計では困難であった条件（低圧気体、天然ガスなどの混相流）において、計測を可能とする可能性がある。
蒸気を主力熱源とする工場などでは、省エネルギー、エネルギー診断から最適なエネルギーシステムの提案、設計などを行うＥＳＰ（エネルギーサービスプロバイダ）の観点から、蒸気流量計測を行うことが望まれる。第１実施形態の超音波流量計１を適用して蒸気流量計測を行うことによって、蒸気管を抜管する必要なく、蒸気の流量を把握することができる。第１実施形態の超音波流量計１を適用して蒸気流量計測を行うことにより、ガイド波（雑音）が大きい場合であっても、適切に蒸気の流量を計測することができ、省エネルギーに資することができる。
【００５４】
［第２実施形態］
以下、本発明の超音波流量計、超音波流量計測システムおよび超音波流量計測方法の第２実施形態について説明する。
第２実施形態の超音波流量計測システムＳは、後述する点を除き、上述した第１実施形態の超音波流量計１と同様に構成されている。従って、第２実施形態の超音波流量計測システムＳによれば、後述する点を除き、上述した第１実施形態の超音波流量計１と同様の効果を奏することができる。
【００５５】
図６は第２実施形態の超音波流量計測システムＳの一例などを示す図である。
図６に示す例では、超音波流量計測システムＳが、配管Ａ（図１（Ｂ）参照）内を流れる流体の流量を計測する。超音波流量計測システムＳは、超音波流量計１と、演算部２とを備えている。演算部２は、例えば配管Ａから離れた位置に配置される。
図１に示す例では、超音波流量計１が、第１超音波トランスデューサ１１と、第２超音波トランスデューサ１２と、演算部１３と、制御部１４とを備えているが、図６に示す例では、超音波流量計１が、第１超音波トランスデューサ１１、第２超音波トランスデューサ１２および制御部１４の他に、記憶部１５を備えており、演算部１３を備えていない。
記憶部１５は、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａによる超音波の送信時刻、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａによる超音波の送信時刻、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって出力される受信信号、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって出力される受信信号などを記憶する。
【００５６】
図６に示す例では、演算部２が、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａからの超音波などを受信した第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって出力される受信信号、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａからの超音波などを受信した第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって出力される受信信号などに基づいて、配管Ａ内を流れる流体の流量の算出などの演算を行う。
詳細には図６に示す例では、配管Ａ内を流れる流体の流量を算出するために、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａが超音波を複数回（例えば２０００回以上）送信し、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂは、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａから複数回送信された超音波を受信して、複数回分の受信信号（電圧信号）を出力する。
更に、配管Ａ内を流れる流体の流量を算出するために、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａも超音波を複数回（例えば２０００回以上）送信し、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂが、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから複数回送信された超音波を受信して、複数回分の受信信号（電圧信号）を出力する。
また、配管Ａ内を流れる流体の流量を算出するために、演算部２が、第１受信信号取得部２Ａと、第２受信信号取得部２Ｂと、第１標準偏差算出部２Ｃと、第２標準偏差算出部２Ｄと、第１超音波受信時刻算出部２Ｅと、第２超音波受信時刻算出部２Ｆと、第１超音波伝播時間算出部２Ｇと、第２超音波伝播時間算出部２Ｈと、伝播時間差算出部２Ｊと、流量算出部２Ｋとを備えている。
図６に示す例では、演算部２が、第１超音波受信時刻算出部２Ｅと、第２超音波受信時刻算出部２Ｆと、第１超音波伝播時間算出部２Ｇと、第２超音波伝播時間算出部２Ｈとを備えているが、他の例では、演算部２が、第１超音波受信時刻算出部２Ｅと、第２超音波受信時刻算出部２Ｆと、第１超音波伝播時間算出部２Ｇと、第２超音波伝播時間算出部２Ｈとを備えていなくてもよい。
【００５７】
第１受信信号取得部２Ａは、図１に示す第１受信信号取得部１３Ａと同様の機能を有する。第２受信信号取得部２Ｂは、図１に示す第２受信信号取得部１３Ｂと同様の機能を有する。第１標準偏差算出部２Ｃは、図１に示す第１標準偏差算出部１３Ｃと同様の機能を有する。第２標準偏差算出部２Ｄは、図１に示す第２標準偏差算出部１３Ｄと同様の機能を有する。第１超音波受信時刻算出部２Ｅは、図１に示す第１超音波受信時刻算出部１３Ｅと同様の機能を有する。第２超音波受信時刻算出部２Ｆは、図１に示す第２超音波受信時刻算出部１３Ｆと同様の機能を有する。第１超音波伝播時間算出部２Ｇは、図１に示す第１超音波伝播時間算出部１３Ｇと同様の機能を有する。第２超音波伝播時間算出部２Ｈは、図１に示す第２超音波伝播時間算出部１３Ｈと同様の機能を有する。伝播時間差算出部２Ｊは、図１に示す伝播時間差算出部１３Ｊと同様の機能を有する。流量算出部２Ｋは、図１に示す流量算出部１３Ｋと同様の機能を有する。
他の例では、伝播時間差算出部２Ｊが、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによる第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａからの超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ４Ａ）と、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによる第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａからの超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ５Ａ）とを用いることなく、伝播時間差（例えば伝播時間差（Ｔ５Ａ−Ｔ４Ａ））を算出してもよい。
具体的には、伝播時間差算出部２Ｊは、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって出力される受信信号の振幅の標準偏差同等値の時間波形と、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによって出力される受信信号の振幅の標準偏差同等値の時間波形との相関処理（例えば特開２０１６−１８０６７９号公報に記載されているような公知の相関処理）を実行することによって、伝播時間差（例えば伝播時間差（Ｔ５Ａ−Ｔ４Ａ））を算出することができる。
【００５８】
図７は第２実施形態の超音波流量計測システムＳにおいて実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。
図７（Ａ）に示す例では、ステップＳ２１Ａにおいて、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａが、超音波を送信する。
次いで、ステップＳ２１Ｂでは、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂが、ステップＳ２１Ａにおいて第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａから送信された超音波などを受信する。
次いで、ステップＳ２１Ｃでは、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂが、ステップＳ２１Ｂにおいて受信した第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａからの超音波などを受信信号（電圧信号）に変換して出力する。
次いで、ステップＳ２１Ｄでは、記憶部１５が、ステップＳ２１Ｃにおいて出力された第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂの受信信号（電圧信号）を記憶する。
次いで、ステップＳ２１Ｅでは、例えば制御部１４が、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａによる超音波の送信回数が予め設定された回数に到達したか否かを判定する。第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａによる超音波の送信回数が予め設定された回数に到達した場合には、図７（Ａ）に示すルーチンを終了する。一方、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａによる超音波の送信回数が予め設定された回数に到達していない場合には、ステップＳ２１Ａに戻る。
【００５９】
図７（Ｂ）に示す例では、ステップＳ２２Ａにおいて、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａが、超音波を送信する。
次いで、ステップＳ２２Ｂでは、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂが、ステップＳ２２Ａにおいて第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信された超音波などを受信する。
次いで、ステップＳ２２Ｃでは、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂが、ステップＳ２２Ｂにおいて受信した第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａからの超音波などを受信信号（電圧信号）に変換して出力する。
次いで、ステップＳ２２Ｄでは、記憶部１５が、ステップＳ２２Ｃにおいて出力された第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂの受信信号（電圧信号）を記憶する。
次いで、ステップＳ２２Ｅでは、例えば制御部１４が、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａによる超音波の送信回数が予め設定された回数に到達したか否かを判定する。第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａによる超音波の送信回数が予め設定された回数に到達した場合には、図７（Ｂ）に示すルーチンを終了する。一方、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａによる超音波の送信回数が予め設定された回数に到達していない場合には、ステップＳ２２Ａに戻る。
【００６０】
図７（Ｃ）に示すステップＳ２３は、図７（Ａ）に示すルーチンが終了し、かつ、図７（Ｂ）に示すルーチンが終了した場合に実行される。
図７（Ｃ）に示す例では、ステップＳ２３Ｘにおいて、演算部２の第１受信信号取得部２Ａが、ステップＳ２１Ｄにおいて記憶された第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂの受信信号（電圧信号）を取得する。
また、ステップＳ２３Ｙでは、演算部２の第２受信信号取得部２Ｂが、ステップＳ２２Ｄにおいて記憶された第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂの受信信号（電圧信号）を取得する。
【００６１】
次いで、ステップＳ２３Ａでは、演算部２の第１標準偏差算出部２Ｃが、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによる第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａからの超音波の受信期間Ｔ４Ａ〜Ｔ４Ｂを含む期間Ｔ０〜Ｔ３中の各時刻における上述した回数分の第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂの受信信号の振幅の標準偏差同等値を算出する。
また、ステップＳ２３Ｂでは、演算部２の第２標準偏差算出部２Ｄが、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによる第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａからの超音波の受信期間Ｔ５Ａ〜Ｔ５Ｂを含む期間Ｔ０〜Ｔ３中の各時刻における上述した回数分の第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂの受信信号の振幅の標準偏差同等値を算出する。
【００６２】
次いで、ステップＳ２３Ｃでは、演算部２の第１超音波受信時刻算出部２Ｅが、ステップＳ２３Ａにおいて算出された第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂの受信信号の振幅の標準偏差同等値に基づいて、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによる第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａからの超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ４Ａ）を算出する。
また、ステップＳ２３Ｄでは、演算部２の第２超音波受信時刻算出部２Ｆが、ステップＳ２３Ｂにおいて算出された第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂの受信信号の振幅の標準偏差同等値に基づいて、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによる第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａからの超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ５Ａ）を算出する。
【００６３】
次いで、ステップＳ２３Ｅでは、演算部２の第１超音波伝播時間算出部２Ｇが、ステップＳ２３Ｃにおいて算出された第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによる第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａからの超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ４Ａ）と、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａによる超音波の送信時刻Ｔ０とに基づいて、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａからの超音波の伝播時間（例えば伝播時間（Ｔ４Ａ−Ｔ０））を算出する。
また、ステップＳ２３Ｆでは、演算部２の第２超音波伝播時間算出部２Ｈが、ステップＳ２３Ｄにおいて算出された第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂによる第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａからの超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ５Ａ）と、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａによる超音波の送信時刻Ｔ０とに基づいて、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａからの超音波の伝播時間（例えば伝播時間（Ｔ５Ａ−Ｔ０））を算出する。
【００６４】
次いで、ステップＳ２３Ｇでは、演算部２の伝播時間差算出部２Ｊが、ステップＳ２３Ｅにおいて算出された第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａからの超音波の伝播時間（例えば伝播時間（Ｔ４Ａ−Ｔ０））と、ステップＳ２３Ｆにおいて算出された第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａからの超音波の伝播時間（例えば伝播時間（Ｔ５Ａ−Ｔ０））との差分である伝播時間差（例えば伝播時間差（Ｔ５Ａ−Ｔ４Ａ））を算出する。
次いで、ステップＳ２３Ｈでは、演算部２の流量算出部２Ｋが、ステップＳ２３Ｇにおいて算出された伝播時間差（例えば伝播時間差（Ｔ５Ａ−Ｔ４Ａ））に基づいて、配管Ａ内を流れる流体の流量を算出する。
【００６５】
以上、本発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態および各例に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。上述した各実施形態および各例に記載の構成を組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１…超音波流量計、１１…第１超音波トランスデューサ、１１Ａ…送信部、１１Ｂ…受信部、１２…第２超音波トランスデューサ、１２Ａ…送信部、１２Ｂ…受信部、１３…演算部、１３Ａ…第１受信信号取得部、１３Ｂ…第２受信信号取得部、１３Ｃ…第１標準偏差算出部、１３Ｄ…第２標準偏差算出部、１３Ｅ…第１超音波受信時刻算出部、１３Ｆ…第２超音波受信時刻算出部、１３Ｇ…第１超音波伝播時間算出部、１３Ｈ…第２超音波伝播時間算出部、１３Ｊ…伝播時間差算出部、１３Ｋ…流量算出部、１４…制御部、１５…記憶部、Ｓ…超音波流量計測システム、２…演算部、２Ａ…第１受信信号取得部、２Ｂ…第２受信信号取得部、２Ｃ…第１標準偏差算出部、２Ｄ…第２標準偏差算出部、２Ｅ…第１超音波受信時刻算出部、２Ｆ…第２超音波受信時刻算出部、２Ｇ…第１超音波伝播時間算出部、２Ｈ…第２超音波伝播時間算出部、２Ｊ…伝播時間差算出部、２Ｋ…流量算出部、Ａ…配管、Ａ１…壁部、Ｂ…ダンピング材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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