(57)【要約】【課題】配管内を流れる流体の流動様式を判別する。【解決手段】流動様式判別装置は、第１超音波トランスデューサと、第２超音波トランスデューサと、超音波を受信した第２超音波トランスデューサによって出力される受信信号に基づいて流体の流動様式を判別する演算部とを備え、第２超音波トランスデューサは、第１超音波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、演算部は、第１超音波トランスデューサによる超音波の送信時刻以降の期間である送信後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である標準偏差同等値に基づいて、流体の流動様式を判別し、送信後期間は、第１超音波トランスデューサから送信され、配管の壁部内を伝わったガイド波としての超音波が第２超音波トランスデューサによって受信される期間である。【選択図】図１
2020159809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管内を流れる流体の流動様式を判別する流動様式判別装置であって、
超音波を送信する第１超音波トランスデューサと、
前記第１超音波トランスデューサから送信された前記超音波を受信する第２超音波トランスデューサと、
前記超音波を受信した前記第２超音波トランスデューサによって出力される受信信号に基づいて、前記流体の流動様式を判別する演算部とを備え、
前記第１超音波トランスデューサは、前記超音波を複数回送信し、
前記第２超音波トランスデューサは、前記第１超音波トランスデューサから複数回送信された前記超音波を受信して、複数回分の前記受信信号を出力し、
前記演算部は、前記第１超音波トランスデューサによる前記超音波の送信時刻以降の期間である送信後期間中の各時刻における複数回分の前記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に基づいて、前記流体の流動様式を判別し、
前記送信後期間は、前記第１超音波トランスデューサから送信され、前記配管の壁部内を伝わったガイド波としての前記超音波が前記第２超音波トランスデューサによって受信される期間である、
流動様式判別装置。
【請求項２】
前記演算部は、前記送信後期間中の各時刻における複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値に基づいて、前記流体の流動様式が、乾き蒸気、層状流、波状流、波状環状遷移および環状噴霧流のいずれであるかを判別する、
請求項１に記載の流動様式判別装置。
【請求項３】
前記流体の流動様式が層状流である場合における前記送信後期間中の各時刻における複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値は、前記流体の流動様式が乾き蒸気である場合における前記送信後期間中の各時刻における複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値よりも大きく、
前記流体の流動様式が波状流である場合における前記送信後期間中の各時刻における複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値は、前記流体の流動様式が層状流である場合における前記送信後期間中の各時刻における複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値よりも大きく、
前記流体の流動様式が波状環状遷移である場合における前記送信後期間中の各時刻における複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値は、前記流体の流動様式が波状流である場合における前記送信後期間中の各時刻における複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値よりも大きく、
前記流体の流動様式が環状噴霧流である場合における前記送信後期間中の各時刻における複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値は、前記流体の流動様式が波状環状遷移である場合における前記送信後期間中の各時刻における複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値よりも大きい、
請求項２に記載の流動様式判別装置。
【請求項４】
前記第１超音波トランスデューサは、第１送信部と第１受信部とを有し、
前記第２超音波トランスデューサは、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ており、
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超音波を受信して、複数回分の前記受信信号を出力し、
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超音波を受信して、複数回分の前記受信信号を出力し、
前記演算部は、
前記第２受信部による前記第１送信部から送信された前記超音波の受信期間を含む期間中の各時刻における前記第２受信部の複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値を算出し、
前記第１受信部による前記第２送信部から送信された前記超音波の受信期間を含む期間中の各時刻における前記第１受信部の複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値を算出し、
前記第２受信部の複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値と、前記第１受信部の複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値とに基づいて、第１超音波の伝播時間と第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か、あるいは、前記第２受信部の前記受信信号と、前記第１受信部の前記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２受信部による前記第１送信部から送信された前記超音波の受信期間は、前記第１送信部から送信され、前記配管の流路内を透過した目的信号としての前記超音波が前記第２受信部によって受信される期間であり、
前記第１受信部による前記第２送信部から送信された前記超音波の受信期間は、前記第２送信部から送信され、前記配管の前記流路内を透過した前記目的信号としての前記超音波が前記第１受信部によって受信される期間である、
請求項２または請求項３に記載の流動様式判別装置。
【請求項５】
前記演算部は、
予め算出された前記流体の流動様式と前記配管内の気相容積流束と前記配管内の液相容積流束との関係と、
前記演算部によって判別された前記流体の流動様式と、
前記演算部によって算出された前記流体の流量とに基づいて、
前記流体の湿り度を算出する、
請求項４に記載の流動様式判別装置。
【請求項６】
配管内を流れる流体の流動様式を判別する流動様式判別システムであって、
前記流動様式判別システムは、超音波流量計と、演算部とを備え、
前記超音波流量計は、
超音波を送信する第１超音波トランスデューサと、
前記第１超音波トランスデューサから送信された前記超音波を受信する第２超音波トランスデューサとを備え、
前記第１超音波トランスデューサは、前記超音波を複数回送信し、
前記第２超音波トランスデューサは、前記第１超音波トランスデューサから複数回送信された前記超音波を受信して、複数回分の受信信号を出力し、
前記演算部は、前記第１超音波トランスデューサによる前記超音波の送信時刻以降の期間である送信後期間中の各時刻における複数回分の前記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に基づいて、前記流体の流動様式を判別し、
前記送信後期間は、前記第１超音波トランスデューサから送信され、前記配管の壁部内を伝わったガイド波としての前記超音波が前記第２超音波トランスデューサによって受信される期間である、
流動様式判別システム。
【請求項７】
前記演算部は、前記送信後期間中の各時刻における複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値に基づいて、前記流体の流動様式が、乾き蒸気、層状流、波状流、波状環状遷移および環状噴霧流のいずれであるかを判別する、
請求項６に記載の流動様式判別システム。
【請求項８】
前記流体の流動様式が層状流である場合における前記送信後期間中の各時刻における複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値は、前記流体の流動様式が乾き蒸気である場合における前記送信後期間中の各時刻における複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値よりも大きく、
前記流体の流動様式が波状流である場合における前記送信後期間中の各時刻における複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値は、前記流体の流動様式が層状流である場合における前記送信後期間中の各時刻における複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値よりも大きく、
前記流体の流動様式が波状環状遷移である場合における前記送信後期間中の各時刻における複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値は、前記流体の流動様式が波状流である場合における前記送信後期間中の各時刻における複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値よりも大きく、
前記流体の流動様式が環状噴霧流である場合における前記送信後期間中の各時刻における複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値は、前記流体の流動様式が波状環状遷移である場合における前記送信後期間中の各時刻における複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値よりも大きい、
請求項７に記載の流動様式判別システム。
【請求項９】
前記第１超音波トランスデューサは、第１送信部と第１受信部とを有し、
前記第２超音波トランスデューサは、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ており、
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超音波を受信して、複数回分の前記受信信号を出力し、
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超音波を受信して、複数回分の前記受信信号を出力し、
前記演算部は、
前記第２受信部による前記第１送信部から送信された前記超音波の受信期間を含む期間中の各時刻における前記第２受信部の複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値を算出し、
前記第１受信部による前記第２送信部から送信された前記超音波の受信期間を含む期間中の各時刻における前記第１受信部の複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値を算出し、
前記第２受信部の複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値と、前記第１受信部の複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値とに基づいて、第１超音波の伝播時間と第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か、あるいは、前記第２受信部の前記受信信号と、前記第１受信部の前記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２受信部による前記第１送信部から送信された前記超音波の受信期間は、前記第１送信部から送信され、前記配管の流路内を透過した目的信号としての前記超音波が前記第２受信部によって受信される期間であり、
前記第１受信部による前記第２送信部から送信された前記超音波の受信期間は、前記第２送信部から送信され、前記配管の前記流路内を透過した前記目的信号としての前記超音波が前記第１受信部によって受信される期間である、
請求項７または請求項８に記載の流動様式判別システム。
【請求項１０】
前記演算部は、
予め算出された前記流体の流動様式と前記配管内の気相容積流束と前記配管内の液相容積流束との関係と、
前記演算部によって判別された前記流体の流動様式と、
前記演算部によって算出された前記流体の流量とに基づいて、
前記流体の湿り度を算出する、
請求項９に記載の流動様式判別システム。
【請求項１１】
超音波を送信する第１超音波トランスデューサと、
前記第１超音波トランスデューサから送信された前記超音波を受信する第２超音波トランスデューサと
を用いて配管内を流れる流体の流動様式を判別する流動様式判別方法であって、
前記超音波を受信した前記第２超音波トランスデューサによって出力される受信信号に基づいて、前記流体の流動様式を判別する演算ステップと、
前記第１超音波トランスデューサが前記超音波を複数回送信する超音波送信ステップと、
前記第２超音波トランスデューサが前記第１超音波トランスデューサから複数回送信された前記超音波を受信して、複数回分の前記受信信号を出力する受信信号出力ステップとを備え、
前記演算ステップでは、前記第１超音波トランスデューサによる前記超音波の送信時刻以降の期間である送信後期間中の各時刻における複数回分の前記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に基づいて、前記流体の流動様式を判別し、
前記送信後期間は、前記第１超音波トランスデューサから送信され、前記配管の壁部内を伝わったガイド波としての前記超音波が前記第２超音波トランスデューサによって受信される期間である、
流動様式判別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流動様式判別装置、流動様式判別システムおよび流動様式判別方法に関する。
【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、管路の内部を流れる流体の流量が測定されるものの、管路の内部を流れる流体の流動様式は判別されない。
従来の一般的な技術においても、抜管する必要なく、例えば蒸気配管などのような配管内を流れる流体の流動様式を判別することは困難であり、提唱されている方式も存在しなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
本発明者等は、鋭意研究において、一方の超音波トランスデューサが超音波を複数回送信し、他方の超音波トランスデューサが一方の超音波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、更に、一方の超音波トランスデューサから送信されて配管の壁部内を伝わったガイド波としての超音波が他方の超音波トランスデューサによって受信される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の時間波形を比較することによって、配管内を流れる流体の流動様式を判別できることを見い出したのである。
つまり、本発明は、配管内を流れる流体の流動様式を判別することができる流動様式判別装置、流動様式判別システムおよび流動様式判別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】
【０００６】
本発明の一態様は、配管内を流れる流体の流動様式を判別する流動様式判別装置であって、超音波を送信する第１超音波トランスデューサと、前記第１超音波トランスデューサから送信された前記超音波を受信する第２超音波トランスデューサと、前記超音波を受信した前記第２超音波トランスデューサによって出力される受信信号に基づいて、前記流体の流動様式を判別する演算部とを備え、前記第１超音波トランスデューサは、前記超音波を複数回送信し、前記第２超音波トランスデューサは、前記第１超音波トランスデューサから複数回送信された前記超音波を受信して、複数回分の前記受信信号を出力し、前記演算部は、前記第１超音波トランスデューサによる前記超音波の送信時刻以降の期間である送信後期間中の各時刻における複数回分の前記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に基づいて、前記流体の流動様式を判別し、前記送信後期間は、前記第１超音波トランスデューサから送信され、前記配管の壁部内を伝わったガイド波としての前記超音波が前記第２超音波トランスデューサによって受信される期間である、流動様式判別装置である。
【０００７】
本発明の一態様の流動様式判別装置では、前記演算部は、前記送信後期間中の各時刻における複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値に基づいて、前記流体の流動様式が、乾き蒸気、層状流、波状流、波状環状遷移および環状噴霧流のいずれであるかを判別してもよい。
【０００８】
本発明の一態様の流動様式判別装置では、前記流体の流動様式が層状流である場合における前記送信後期間中の各時刻における複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値は、前記流体の流動様式が乾き蒸気である場合における前記送信後期間中の各時刻における複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値よりも大きく、前記流体の流動様式が波状流である場合における前記送信後期間中の各時刻における複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値は、前記流体の流動様式が層状流である場合における前記送信後期間中の各時刻における複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値よりも大きく、前記流体の流動様式が波状環状遷移である場合における前記送信後期間中の各時刻における複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値は、前記流体の流動様式が波状流である場合における前記送信後期間中の各時刻における複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値よりも大きく、前記流体の流動様式が環状噴霧流である場合における前記送信後期間中の各時刻における複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値は、前記流体の流動様式が波状環状遷移である場合における前記送信後期間中の各時刻における複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値よりも大きくてもよい。
【０００９】
本発明の一態様の流動様式判別装置では、前記第１超音波トランスデューサは、第１送信部と第１受信部とを有し、前記第２超音波トランスデューサは、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ており、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超音波を受信して、複数回分の前記受信信号を出力し、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超音波を受信して、複数回分の前記受信信号を出力し、前記演算部は、前記第２受信部による前記第１送信部から送信された前記超音波の受信期間を含む期間中の各時刻における前記第２受信部の複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値を算出し、前記第１受信部による前記第２送信部から送信された前記超音波の受信期間を含む期間中の各時刻における前記第１受信部の複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値を算出し、前記第２受信部の複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値と、前記第１受信部の複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値とに基づいて、第１超音波の伝播時間と第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か、あるいは、前記第２受信部の前記受信信号と、前記第１受信部の前記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２受信部による前記第１送信部から送信された前記超音波の受信期間は、前記第１送信部から送信され、前記配管の流路内を透過した目的信号としての前記超音波が前記第２受信部によって受信される期間であり、前記第１受信部による前記第２送信部から送信された前記超音波の受信期間は、前記第２送信部から送信され、前記配管の前記流路内を透過した前記目的信号としての前記超音波が前記第１受信部によって受信される期間であってもよい。
【００１０】
本発明の一態様の流動様式判別装置では、前記演算部は、予め算出された前記流体の流動様式と前記配管内の気相容積流束と前記配管内の液相容積流束との関係と、前記演算部によって判別された前記流体の流動様式と、前記演算部によって算出された前記流体の流量とに基づいて、前記流体の湿り度を算出してもよい。
【００１１】
本発明の一態様は、配管内を流れる流体の流動様式を判別する流動様式判別システムであって、前記流動様式判別システムは、超音波流量計と、演算部とを備え、前記超音波流量計は、超音波を送信する第１超音波トランスデューサと、前記第１超音波トランスデューサから送信された前記超音波を受信する第２超音波トランスデューサとを備え、前記第１超音波トランスデューサは、前記超音波を複数回送信し、前記第２超音波トランスデューサは、前記第１超音波トランスデューサから複数回送信された前記超音波を受信して、複数回分の受信信号を出力し、前記演算部は、前記第１超音波トランスデューサによる前記超音波の送信時刻以降の期間である送信後期間中の各時刻における複数回分の前記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に基づいて、前記流体の流動様式を判別し、前記送信後期間は、前記第１超音波トランスデューサから送信され、前記配管の壁部内を伝わったガイド波としての前記超音波が前記第２超音波トランスデューサによって受信される期間である、流動様式判別システムである。
【００１２】
本発明の一態様の流動様式判別システムでは、前記演算部は、前記送信後期間中の各時刻における複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値に基づいて、前記流体の流動様式が、乾き蒸気、層状流、波状流、波状環状遷移および環状噴霧流のいずれであるかを判別してもよい。
【００１３】
本発明の一態様の流動様式判別システムでは、前記流体の流動様式が層状流である場合における前記送信後期間中の各時刻における複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値は、前記流体の流動様式が乾き蒸気である場合における前記送信後期間中の各時刻における複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値よりも大きく、前記流体の流動様式が波状流である場合における前記送信後期間中の各時刻における複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値は、前記流体の流動様式が層状流である場合における前記送信後期間中の各時刻における複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値よりも大きく、前記流体の流動様式が波状環状遷移である場合における前記送信後期間中の各時刻における複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値は、前記流体の流動様式が波状流である場合における前記送信後期間中の各時刻における複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値よりも大きく、前記流体の流動様式が環状噴霧流である場合における前記送信後期間中の各時刻における複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値は、前記流体の流動様式が波状環状遷移である場合における前記送信後期間中の各時刻における複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値よりも大きくてもよい。
【００１４】
本発明の一態様の流動様式判別システムでは、前記第１超音波トランスデューサは、第１送信部と第１受信部とを有し、前記第２超音波トランスデューサは、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ており、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超音波を受信して、複数回分の前記受信信号を出力し、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超音波を受信して、複数回分の前記受信信号を出力し、前記演算部は、前記第２受信部による前記第１送信部から送信された前記超音波の受信期間を含む期間中の各時刻における前記第２受信部の複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値を算出し、前記第１受信部による前記第２送信部から送信された前記超音波の受信期間を含む期間中の各時刻における前記第１受信部の複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値を算出し、前記第２受信部の複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値と、前記第１受信部の複数回分の前記受信信号の振幅の標準偏差同等値とに基づいて、第１超音波の伝播時間と第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か、あるいは、前記第２受信部の前記受信信号と、前記第１受信部の前記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２受信部による前記第１送信部から送信された前記超音波の受信期間は、前記第１送信部から送信され、前記配管の流路内を透過した目的信号としての前記超音波が前記第２受信部によって受信される期間であり、前記第１受信部による前記第２送信部から送信された前記超音波の受信期間は、前記第２送信部から送信され、前記配管の前記流路内を透過した前記目的信号としての前記超音波が前記第１受信部によって受信される期間であってもよい。
【００１５】
本発明の一態様の流動様式判別システムでは、前記演算部は、予め算出された前記流体の流動様式と前記配管内の気相容積流束と前記配管内の液相容積流束との関係と、前記演算部によって判別された前記流体の流動様式と、前記演算部によって算出された前記流体の流量とに基づいて、前記流体の湿り度を算出してもよい。
【００１６】
本発明の一態様は、超音波を送信する第１超音波トランスデューサと、前記第１超音波トランスデューサから送信された前記超音波を受信する第２超音波トランスデューサとを用いて配管内を流れる流体の流動様式を判別する流動様式判別方法であって、前記超音波を受信した前記第２超音波トランスデューサによって出力される受信信号に基づいて、前記流体の流動様式を判別する演算ステップと、前記第１超音波トランスデューサが前記超音波を複数回送信する超音波送信ステップと、前記第２超音波トランスデューサが前記第１超音波トランスデューサから複数回送信された前記超音波を受信して、複数回分の前記受信信号を出力する受信信号出力ステップとを備え、前記演算ステップでは、前記第１超音波トランスデューサによる前記超音波の送信時刻以降の期間である送信後期間中の各時刻における複数回分の前記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に基づいて、前記流体の流動様式を判別し、前記送信後期間は、前記第１超音波トランスデューサから送信され、前記配管の壁部内を伝わったガイド波としての前記超音波が前記第２超音波トランスデューサによって受信される期間である、流動様式判別方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、配管内を流れる流体の流動様式を判別することができる流動様式判別装置、流動様式判別システムおよび流動様式判別方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態の流動様式判別装置の一例などを示す図である。
【図２】配管の流路内の流体の流れが水を含まない空気の単相流である場合に第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】配管の流路内の流体の流れが水を含まない空気の単相流である場合における第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、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】配管の流路内を流れる流体の流動様式が層状流である場合に第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、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、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、および、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の一例を示す図である。
【図５】演算部の流動様式線図取得部によって取得される流動様式線図の一例を示す図である。
【図６】配管の流路内を流れる流体の流動様式が波状流である場合に第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、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、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、および、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の一例を示す図である。
【図７】配管の流路内を流れる流体の流動様式が波状環状遷移である場合に第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、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、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、および、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の一例を示す図である。
【図８】配管の流路内を流れる流体の流動様式が環状噴霧流である場合に第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、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、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、および、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の一例を示す図である。
【図９】第１実施形態の流動様式判別装置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１０】第１実施形態の流動様式判別装置において実行される他の処理の一例を説明するためのフローチャートである。
【図１１】第２実施形態の流動様式判別システムの一例を示す図である。
【図１２】第２実施形態の流動様式判別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。
【図１３】第２実施形態の流動様式判別システムにおいて実行される他の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】
【００１９】
以下、図面を参照し、本発明の流動様式判別装置、流動様式判別システムおよび流動様式判別方法の実施形態について説明する。
【００２０】
［第１実施形態］
図１は第１実施形態の流動様式判別装置１の一例などを示す図である。詳細には、図１（Ａ）は第１実施形態の流動様式判別装置１の一例を示しており、図１（Ｂ）は第１実施形態の流動様式判別装置１が適用される配管Ａと第１実施形態の流動様式判別装置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、流動様式判別装置１が、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式を判別する。流動様式判別装置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の流路Ａ２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。
【００２１】
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から送信されて配管Ａの流路Ａ２内を透過した超音波が、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によって受信されるように、かつ、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信されて配管Ａの流路Ａ２内を透過した超音波が、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から送信されて配管Ａの流路Ａ２内を透過した超音波が、配管Ａの壁部Ａ１の内側表面で１回反射した後に配管Ａの流路Ａ２内を透過して第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって受信されるように、かつ、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信されて配管Ａの流路Ａ２内を透過した超音波が、配管Ａの壁部Ａ１の内側表面で１回反射した後に配管Ａの流路Ａ２内を透過して第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から送信されて配管Ａの流路Ａ２内を透過した超音波が、配管Ａの壁部Ａ１の内側表面で２回反射した後に配管Ａの流路Ａ２内を透過して第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって受信されるように、かつ、第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信されて配管Ａの流路Ａ２内を透過した超音波が、配管Ａの壁部Ａ１の内側表面で２回反射した後に配管Ａの流路Ａ２内を透過して第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。
【００２２】
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の流路Ａ２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の流路Ａ２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。
【００２３】
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。
【００２４】
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によって出力される受信信号に基づいて、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式を判別する等の演算を行う。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。
他の例では、演算部１３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に基づいて、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式を判別してもよい。
【００２５】
図１に示す例では、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式を判別するために、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。
第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂが出力する複数回分の受信信号（電圧信号）は、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流量の算出にも用いられる。
更に、配管Ａの流路Ａ２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。
つまり、演算部１３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によって出力される受信信号とに基づいて、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流量を算出する。
詳細には、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式の判別および流量の算出を行うために、演算部１３は、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、流動様式判別部１３Ｅと、第１超音波受信時刻算出部１３Ｆと、第２超音波受信時刻算出部１３Ｇと、第１超音波伝播時間算出部１３Ｈと、第２超音波伝播時間算出部１３Ｊと、伝播時間差算出部１３Ｋと、流量算出部１３Ｌと、流動様式線図取得部１３Ｍと、湿り度算出部１３Ｎ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１３Ｆと、第２超音波受信時刻算出部１３Ｇと、第１超音波伝播時間算出部１３Ｈと、第２超音波伝播時間算出部１３Ｊ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１３Ｆと、第２超音波受信時刻算出部１３Ｇと、第１超音波伝播時間算出部１３Ｈと、第２超音波伝播時間算出部１３Ｊとを備えていなくてもよい。
【００２６】
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）（例えば図２および図３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）（例えば図２および図３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。
【００２７】
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）（例えば図３（Ａ）および図３（Ｂ）に「時間波形Ｗ３」で示す標準偏差）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。
【００２８】
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、配管Ａの壁部Ａ１内を伝わったガイド波としての超音波を、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）ＴＡ〜ＴＢ（図２（Ａ）および図３（Ａ）参照）を含む期間（つまり、受信期間ＴＡ〜ＴＢよりも長い期間）Ｔ０〜Ｔ３（図２（Ａ）および図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から送信された超音波の受信期間ＴＡ〜ＴＢ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から送信された超音波の受信期間ＴＡ〜ＴＢ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。
つまり、受信期間ＴＡ〜ＴＢ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Ｔ０以降の期間である送信後期間に相当し、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａから送信されて配管Ａの壁部Ａ１内を伝わったガイド波としての超音波が第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂによって受信される期間である。
【００２９】
また、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、配管Ａの流路Ａ２内を透過した目的信号としての超音波を、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Ｔ４Ａ〜Ｔ４Ｂ（図３（Ｂ）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も算出する。
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から送信された超音波の受信期間Ｔ４Ａ〜Ｔ４Ｂ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も算出する。
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から送信された超音波の受信期間Ｔ４Ａ〜Ｔ４Ｂ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（Ｂ）参照）も得られる。
【００３０】
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）（例えば図３（Ａ）および図３（Ｂ）に「時間波形Ｗ４」で示す標準偏差）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、配管Ａの流路Ａ２内を透過した目的信号としての超音波を、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Ｔ５Ａ〜Ｔ５Ｂよりも長い期間）Ｔ０〜Ｔ３（図２（Ａ）および図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から送信された超音波の受信期間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から送信された超音波の受信期間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。
【００３１】
流動様式判別部１３Ｅは、受信期間ＴＡ〜ＴＢ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（例えば図３（Ａ）、図４（Ａ）、図６（Ａ）、図７（Ａ）および図８（Ａ）に「時間波形Ｗ３」で示す標準偏差）に基づいて、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式を判別する。
詳細には、流動様式判別部１３Ｅは、受信期間ＴＡ〜ＴＢ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、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式が、例えば、乾き蒸気、層状流、波状流、波状環状遷移および環状噴霧流のいずれであるかを判別する。
【００３２】
第１超音波受信時刻算出部１３Ｆ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から送信された超音波の受信期間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（例えば図３（Ｂ）に「時間波形Ｗ３」で示す標準偏差）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から送信された超音波の受信時刻（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１３Ｆ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から送信された超音波の受信期間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から送信された超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ４Ａ）を算出する。
他の例（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の受信期間Ｔ４Ａ〜Ｔ４Ｂ中における第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂの受信信号が、ノイズに埋もれていない例）では、第１超音波受信時刻算出部１３Ｆ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から送信された超音波の受信期間Ｔ４Ａ〜Ｔ４Ｂ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から送信された超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ４Ａ）を算出してもよい。
【００３３】
第２超音波受信時刻算出部１３Ｇ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から送信された超音波の受信期間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（例えば図３（Ｂ）に「時間波形Ｗ４」で示す標準偏差）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から送信された超音波の受信時刻（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１３Ｇ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から送信された超音波の受信期間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から送信された超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ５Ａ）を算出する。
他の例（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の受信期間Ｔ５Ａ〜Ｔ５Ｂ中における第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂの受信信号が、ノイズに埋もれていない例）では、第２超音波受信時刻算出部１３Ｇ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から送信された超音波の受信期間Ｔ５Ａ〜Ｔ５Ｂ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から送信された超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ５Ａ）を算出してもよい。
【００３４】
第１超音波伝播時間算出部１３Ｈは、第１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から送信された超音波の受信時刻（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から送信された超音波の伝播時間（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１３Ｊは、第２超音波受信時刻算出部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から送信された超音波の受信時刻（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から送信された超音波の伝播時間（例えば伝播時間（Ｔ５Ａ−Ｔ０））を算出する。
【００３５】
伝播時間差算出部１３Ｋは、第１超音波伝播時間算出部１３Ｈ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から送信された超音波の伝播時間（例えば伝播時間（Ｔ４Ａ−Ｔ０））と、第２超音波伝播時間算出部１３Ｊ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から送信された超音波の伝播時間（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。
つまり、伝播時間差算出部１３Ｋは、第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂの複数回分の受信信号の振幅の標準偏差（例えば図３（Ｂ）に「時間波形Ｗ３」で示す標準偏差）と、第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂの複数回分の受信信号の振幅の標準偏差（例えば図３（Ｂ）に「時間波形Ｗ４」で示す標準偏差）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から送信された超音波の伝播時間と第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信された超音波の伝播時間との差分である伝播時間差（Ｔ５Ａ−Ｔ４Ａ）を算出する。
他の例では、伝播時間差算出部１３Ｋ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１３Ｋ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。
更に他の例（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の受信期間Ｔ４Ａ〜Ｔ４Ｂ中における第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂの受信信号が、ノイズに埋もれておらず、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の受信期間Ｔ５Ａ〜Ｔ５Ｂ中における第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂの受信信号が、ノイズに埋もれていない例）では、伝播時間差算出部１３Ｋ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時間波形とに基づいて、伝播時間差（例えば伝播時間差（Ｔ５Ａ−Ｔ４Ａ））を算出してもよい。
【００３６】
流量算出部１３Ｌは、伝播時間差算出部１３Ｋ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の流路Ａ２内を流れる流体の流量を算出する。詳細には、流量算出部１３Ｌは、伝播時間差算出部１３Ｋ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の流路Ａ２内を流れる流体の流量を算出する。
【００３７】
流動様式線図取得部１３Ｍは、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式と配管Ａの流路Ａ２内の気相容積流束ＪＧと配管Ａの流路Ａ２内の液相容積流束ＪＬとの関係を示す流動様式線図（例えば図５参照）を取得する。流動様式線図は、第１実施形態の流動様式判別装置１によって、あるいは、流動様式判別装置１の外部において予め作成（算出）される。
湿り度算出部１３Ｎは、流動様式線図取得部１３Ｍによって取得された流動様式線図と、流動様式判別部１３Ｅによって判別された配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式と、流量算出部１３Ｌによって算出された配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流量とに基づいて、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の湿り度［％］を算出する。
【００３８】
図２は配管Ａの流路Ａ２内の流体の流れが水を含まない空気の単相流である場合（配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式が乾き蒸気である場合）に第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）の一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は配管Ａの流路Ａ２内の流体の流れが水を含まない空気の単相流である場合（配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式が乾き蒸気である場合）に演算部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。
【００３９】
図２および図３において、「単相流：ｕ＝２９．１ｍ／ｓ」は、配管Ａの流路Ａ２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の流路Ａ２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。
【００４０】
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。
【００４１】
図２および図３に示す例では、受信期間ＴＡ〜ＴＢ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（図３（Ａ）に時間波形Ｗ３で示す標準偏差同等値）がほぼ一定値である。そのため、演算部１３の流動様式判別部１３Ｅは、受信期間ＴＡ〜ＴＢ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の時間波形Ｗ３（図３（Ａ）参照）に基づいて、配管Ａの流路Ａ２内の流体の流れが、水を含まない空気の単相流である（配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式が乾き蒸気である）と判別する。
【００４２】
更に、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１３Ｆ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の複数回分の受信信号の振幅の標準偏差同等値の時間波形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から送信された超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ４Ａ（図３（Ｂ）参照））を算出する。
【００４３】
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。
【００４４】
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１３Ｇ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の複数回分の受信信号の振幅の標準偏差同等値の時間波形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から送信された超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ５Ａ（図３（Ｂ）参照））を算出する。
【００４５】
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１３Ｈが、第１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の送信部１１Ａから送信された超音波の受信時刻（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から送信された超音波の伝播時間（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１３Ｊは、第２超音波受信時刻算出部１３Ｇ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から送信された超音波の受信時刻（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から送信された超音波の伝播時間（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１３Ｋは、第１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（Ｔ４Ａ−Ｔ０））と、第２超音波伝播時間算出部１３Ｊ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１３Ｈ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１３Ｊ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１３Ｋ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１３Ｌは、伝播時間差算出部１３Ｋ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。
【００４６】
図４は配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式が層状流である場合に第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Ｗ１、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、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、および、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の一例を示す図である。詳細には、図４（Ａ）は時間波形Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４の全体を示しており、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の一部を拡大して示している。図４（Ａ）および図４（Ｂ）の縦軸は電圧［Ｖ］および標準偏差［Ｖ］を示しており、図４（Ａ）および図４（Ｂ）の横軸は時刻［μｓ］を示している。
【００４７】
図４において、「層状流：ＪＧ＝１２．０ｍ／ｓ、ＪＬ＝０．００２３ｍ／ｓ」は、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式が層状流であって、配管Ａの流路Ａ２内における気相容積流束ＪＧが１２．０［ｍ／ｓ］であり、配管Ａの流路Ａ２内における液相容積流束ＪＬが０．００２３［ｍ／ｓ］であることを示している。
図４（Ａ）および図４（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３（Ａ）に示す例と同様に、図４（Ａ）の横軸の時刻Ｔ０に設定されている。
図４（Ａ）および図４（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３（Ａ）に示す例と同様に、図４（Ａ）の横軸の時刻Ｔ０に設定されている。
【００４８】
図４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４に時間波形Ｗ１で示す受信信号）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４（Ａ）および図４（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。
【００４９】
図４に示す例では、受信期間ＴＡ〜ＴＢ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（図４（Ａ）に時間波形Ｗ３で示す標準偏差同等値）が、受信期間ＴＡ〜ＴＢの前後の期間中の標準偏差同等値（図４（Ａ）に時間波形Ｗ３で示す標準偏差同等値）よりもわずかに大きい。そのため、演算部１３の流動様式判別部１３Ｅは、受信期間ＴＡ〜ＴＢ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の時間波形Ｗ３（図４（Ａ）参照）に基づいて、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式が、層状流であると判別する。
【００５０】
更に、図４に示す例では、演算部１３の第１超音波受信時刻算出部１３Ｆが、図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示す第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂの複数回分の受信信号の振幅の標準偏差同等値の時間波形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から送信された超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ４Ａ（図４（Ｂ）参照））を算出する。
【００５１】
また、図４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４（Ａ）および図４（Ｂ）に時間波形Ｗ２で示す受信信号）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４（Ａ）および図４（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。
【００５２】
図４に示す例では、演算部１３の第２超音波受信時刻算出部１３Ｇが、図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示す第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂの複数回分の受信信号の振幅の標準偏差同等値の時間波形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から送信された超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ５Ａ（図４（Ｂ）参照））を算出する。
【００５３】
また、図４に示す例では、演算部１３の第１超音波伝播時間算出部１３Ｈが、第１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の送信部１１Ａから送信された超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ４Ａ（図４（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４（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から送信された超音波の伝播時間（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１３Ｊは、第２超音波受信時刻算出部１３Ｇ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から送信された超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ５Ａ（図４（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４（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から送信された超音波の伝播時間（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１３Ｋは、第１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（Ｔ４Ａ−Ｔ０））と、第２超音波伝播時間算出部１３Ｊ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１３Ｈ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１３Ｊ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１３Ｋ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４に示す例では、流量算出部１３Ｌは、伝播時間差算出部１３Ｋ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。
【００５４】
図４に示す例では、演算部１３の流動様式線図取得部１３Ｍが、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式と配管Ａの流路Ａ２内の気相容積流束ＪＧと配管Ａの流路Ａ２内の液相容積流束ＪＬとの関係を示す流動様式線図を取得する。
【００５５】
図５は演算部１３の流動様式線図取得部１３Ｍによって取得される流動様式線図の一例を示す図である。
図５の横軸は配管Ａの流路Ａ２内の気相容積流束ＪＧ［ｍ／ｓ］を示しており、図５の縦軸は配管Ａの流路Ａ２内の液相容積流束ＪＬ［ｍ／ｓ］を示している。図５において、プロット「●」は、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式が層状流である場合における気相容積流束ＪＧと液相容積流束ＪＬとの関係を示している。プロット「〇」は、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式が波状流である場合における気相容積流束ＪＧと液相容積流束ＪＬとの関係を示している。プロット「△」は、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式が波状環状遷移である場合における気相容積流束ＪＧと液相容積流束ＪＬとの関係を示している。プロット「×」は、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式が環状噴霧流である場合における気相容積流束ＪＧと液相容積流束ＪＬとの関係を示している。これらのプロットは、例えば実験などによって得られる。
「層状流」は、配管Ａの流路Ａ２の下部に存在する液相の界面に波立ちが確認できないものであって、気相と液相とが分離されている流れである。配管Ａの流路Ａ２の下部に液相が存在する「層状流」では、配管Ａの壁部Ａ１から流路Ａ２内に透過し伝播する超音波が影響を受けにくい。
「波状流」は、配管Ａの流路Ａ２の下部に存在する液相の界面に波立ちが確認できるものであって、気相と液相とが分離されている流れである。配管Ａの流路Ａ２の下部に液相が存在する「波状流」では、配管Ａの壁部Ａ１から流路Ａ２内に透過し伝播する超音波が影響を受けにくい。
「環状噴霧流」は、配管Ａの流路Ａ２の上部まで液膜が確認できるものであり、配管Ａの壁部Ａ１に液膜が存在し、気相の管断面中心部に多数の液滴を同伴している流れである。配管Ａの壁部Ａ１に液膜が存在する「環状噴霧流」では、配管Ａの壁部Ａ１から流路Ａ２内に透過し伝播する超音波が、液膜の影響を受け、減衰すると考えられる。詳細には、「環状噴霧流」では、第１超音波トランスデューサ１１の送信部１１Ａまたは第２超音波トランスデューサ１２の送信部１２Ａから送信され、配管Ａの壁部Ａ１内を伝わったガイド波としての超音波の一部が、液膜内に透過し、再度、壁部Ａ１内に透過することで複数の伝播経路が発生し、その影響で、ガイド波としての超音波が時間的に変化すると考えられる。
「波状環状遷移」は、「波状流」と「環状噴霧流」との遷移状態の流れである。
【００５６】
図４および図５に示す例では、演算部１３の湿り度算出部１３Ｎが、流動様式線図取得部１３Ｍによって取得された流動様式線図（図５参照）と、流動様式判別部１３Ｅによって判別された配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式「層状流」と、流量算出部１３Ｌによって算出された配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流量とに基づいて、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の湿り度［％］を算出する。
詳細には、湿り度算出部１３Ｎは、流量算出部１３Ｌによって算出された配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流量を、配管Ａの流路Ａ２内の気相容積流束ＪＧに変換する。配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流量の値が大きいほど、配管Ａの流路Ａ２内の気相容積流束ＪＧの値は大きくなる。
また、湿り度算出部１３Ｎは、変換によって得られた配管Ａの流路Ａ２内の気相容積流束ＪＧの値を、流動様式線図（図５参照）の横軸に当てはめる。
更に、湿り度算出部１３Ｎは、流動様式線図の横軸の気相容積流束ＪＧの値に対応するプロット「●」の縦軸の値を、配管Ａの流路Ａ２内の液相容積流束ＪＬの値として算出する。また、湿り度算出部１３Ｎは、配管Ａの流路Ａ２内の液相容積流束ＪＬの値を、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の湿り度［％］に変換する。配管Ａの流路Ａ２内の液相容積流束ＪＬの値が大きいほど、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の湿り度の値は大きくなる。
【００５７】
図６は配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式が波状流である場合に第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Ｗ１、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、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、および、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の一例を示す図である。詳細には、図６（Ａ）は時間波形Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４の全体を示しており、図６（Ｂ）は図６（Ａ）の一部を拡大して示している。図６（Ａ）および図６（Ｂ）の縦軸は電圧［Ｖ］および標準偏差［Ｖ］を示しており、図６（Ａ）および図６（Ｂ）の横軸は時刻［μｓ］を示している。
【００５８】
図６において、「波状流：ＪＧ＝１５．６ｍ／ｓ、ＪＬ＝０．００３４ｍ／ｓ」は、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式が波状流であって、配管Ａの流路Ａ２内における気相容積流束ＪＧが１５．６［ｍ／ｓ］であり、配管Ａの流路Ａ２内における液相容積流束ＪＬが０．００３４［ｍ／ｓ］であることを示している。
図６（Ａ）および図６（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３（Ａ）に示す例と同様に、図６（Ａ）の横軸の時刻Ｔ０に設定されている。
図６（Ａ）および図６（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３（Ａ）に示す例と同様に、図６（Ａ）の横軸の時刻Ｔ０に設定されている。
【００５９】
図６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６に時間波形Ｗ１で示す受信信号）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６（Ａ）および図６（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。
【００６０】
図６に示す例では、受信期間ＴＡ〜ＴＢ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（図６（Ａ）に時間波形Ｗ３で示す標準偏差同等値）が、図４（Ａ）に時間波形Ｗ３で示す受信期間ＴＡ〜ＴＢ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よりも大きい。そのため、演算部１３の流動様式判別部１３Ｅは、受信期間ＴＡ〜ＴＢ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の時間波形Ｗ３（図６（Ａ）参照）に基づいて、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式が、波状流であると判別する。
【００６１】
更に、図６に示す例では、演算部１３の第１超音波受信時刻算出部１３Ｆが、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示す第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂの複数回分の受信信号の振幅の標準偏差同等値の時間波形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から送信された超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ４Ａ（図６（Ｂ）参照））を算出する。
【００６２】
また、図６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６（Ａ）および図６（Ｂ）に時間波形Ｗ２で示す受信信号）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６（Ａ）および図６（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。
【００６３】
図６に示す例では、演算部１３の第２超音波受信時刻算出部１３Ｇが、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示す第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂの複数回分の受信信号の振幅の標準偏差同等値の時間波形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から送信された超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ５Ａ（図６（Ｂ）参照））を算出する。
【００６４】
また、図６に示す例では、演算部１３の第１超音波伝播時間算出部１３Ｈが、第１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の送信部１１Ａから送信された超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ４Ａ（図６（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６（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から送信された超音波の伝播時間（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１３Ｊは、第２超音波受信時刻算出部１３Ｇ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から送信された超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ５Ａ（図６（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６（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から送信された超音波の伝播時間（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１３Ｋは、第１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（Ｔ４Ａ−Ｔ０））と、第２超音波伝播時間算出部１３Ｊ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１３Ｈ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１３Ｊ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１３Ｋ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６に示す例では、流量算出部１３Ｌは、伝播時間差算出部１３Ｋ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。
【００６５】
図６に示す例では、演算部１３の流動様式線図取得部１３Ｍが、図５に示す流動様式線図を取得する。
【００６６】
図５および図６に示す例では、演算部１３の湿り度算出部１３Ｎが、流動様式線図取得部１３Ｍによって取得された流動様式線図（図５参照）と、流動様式判別部１３Ｅによって判別された配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式「波状流」と、流量算出部１３Ｌによって算出された配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流量とに基づいて、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の湿り度［％］を算出する。
詳細には、湿り度算出部１３Ｎは、流量算出部１３Ｌによって算出された配管Ａ内を流れる流体の流量を、配管Ａの流路Ａ２内の気相容積流束ＪＧに変換する。
また、湿り度算出部１３Ｎは、変換によって得られた配管Ａの流路Ａ２内の気相容積流束ＪＧの値を、流動様式線図（図５参照）の横軸に当てはめる。
更に、湿り度算出部１３Ｎは、流動様式線図の横軸の気相容積流束ＪＧの値に対応するプロット「〇」の縦軸の値を、配管Ａの流路Ａ２内の液相容積流束ＪＬの値として算出する。また、湿り度算出部１３Ｎは、配管Ａの流路Ａ２内の液相容積流束ＪＬの値を、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の湿り度［％］に変換する。
【００６７】
図７は配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式が波状環状遷移である場合に第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Ｗ１、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、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、および、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の一例を示す図である。詳細には、図７（Ａ）は時間波形Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４の全体を示しており、図７（Ｂ）は図７（Ａ）の一部を拡大して示している。図７（Ａ）および図７（Ｂ）の縦軸は電圧［Ｖ］および標準偏差［Ｖ］を示しており、図７（Ａ）および図７（Ｂ）の横軸は時刻［μｓ］を示している。
【００６８】
図７において、「波状環状遷移：ＪＧ＝２０．９ｍ／ｓ、ＪＬ＝０．００４６ｍ／ｓ」は、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式が波状環状遷移であって、配管Ａの流路Ａ２内における気相容積流束ＪＧが２０．９［ｍ／ｓ］であり、配管Ａの流路Ａ２内における液相容積流束ＪＬが０．００４６［ｍ／ｓ］であることを示している。
図７（Ａ）および図７（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３（Ａ）に示す例と同様に、図７（Ａ）の横軸の時刻Ｔ０に設定されている。
図７（Ａ）および図７（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３（Ａ）に示す例と同様に、図７（Ａ）の横軸の時刻Ｔ０に設定されている。
【００６９】
図７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７に時間波形Ｗ１で示す受信信号）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７（Ａ）および図７（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。
【００７０】
図７に示す例では、受信期間ＴＡ〜ＴＢ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（図７（Ａ）に時間波形Ｗ３で示す標準偏差同等値）が、図６（Ａ）に時間波形Ｗ３で示す受信期間ＴＡ〜ＴＢ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よりも大きい。そのため、演算部１３の流動様式判別部１３Ｅは、受信期間ＴＡ〜ＴＢ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の時間波形Ｗ３（図７（Ａ）参照）に基づいて、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式が、波状環状遷移であると判別する。
【００７１】
更に、図７に示す例では、演算部１３の第１超音波受信時刻算出部１３Ｆが、図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示す第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂの複数回分の受信信号の振幅の標準偏差同等値の時間波形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から送信された超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ４Ａ（図７（Ｂ）参照））を算出する。
【００７２】
また、図７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７（Ａ）および図７（Ｂ）に時間波形Ｗ２で示す受信信号）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７（Ａ）および図７（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。
【００７３】
図７に示す例では、演算部１３の第２超音波受信時刻算出部１３Ｇが、図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示す第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂの複数回分の受信信号の振幅の標準偏差同等値の時間波形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から送信された超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ５Ａ（図７（Ｂ）参照））を算出する。
【００７４】
また、図７に示す例では、演算部１３の第１超音波伝播時間算出部１３Ｈが、第１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の送信部１１Ａから送信された超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ４Ａ（図７（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７（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から送信された超音波の伝播時間（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１３Ｊは、第２超音波受信時刻算出部１３Ｇ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から送信された超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ５Ａ（図７（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７（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から送信された超音波の伝播時間（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１３Ｋは、第１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（Ｔ４Ａ−Ｔ０））と、第２超音波伝播時間算出部１３Ｊ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１３Ｈ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１３Ｊ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１３Ｋ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７に示す例では、流量算出部１３Ｌは、伝播時間差算出部１３Ｋ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。
【００７５】
図７に示す例では、演算部１３の流動様式線図取得部１３Ｍが、図５に示す流動様式線図を取得する。
【００７６】
図５および図７に示す例では、演算部１３の湿り度算出部１３Ｎが、流動様式線図取得部１３Ｍによって取得された流動様式線図（図５参照）と、流動様式判別部１３Ｅによって判別された配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式「波状環状遷移」と、流量算出部１３Ｌによって算出された配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流量とに基づいて、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の湿り度［％］を算出する。
詳細には、湿り度算出部１３Ｎは、流量算出部１３Ｌによって算出された配管Ａ内を流れる流体の流量を、配管Ａの流路Ａ２内の気相容積流束ＪＧに変換する。
また、湿り度算出部１３Ｎは、変換によって得られた配管Ａの流路Ａ２内の気相容積流束ＪＧの値を、流動様式線図（図５参照）の横軸に当てはめる。
更に、湿り度算出部１３Ｎは、流動様式線図の横軸の気相容積流束ＪＧの値に対応するプロット「△」の縦軸の値を、配管Ａの流路Ａ２内の液相容積流束ＪＬの値として算出する。また、湿り度算出部１３Ｎは、配管Ａの流路Ａ２内の液相容積流束ＪＬの値を、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の湿り度［％］に変換する。
【００７７】
図８は配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式が環状噴霧流である場合に第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Ｗ１、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、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、および、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の一例を示す図である。詳細には、図８（Ａ）は時間波形Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４の全体を示しており、図８（Ｂ）は図８（Ａ）の一部を拡大して示している。図８（Ａ）および図８（Ｂ）の縦軸は電圧［Ｖ］および標準偏差［Ｖ］を示しており、図８（Ａ）および図８（Ｂ）の横軸は時刻［μｓ］を示している。
【００７８】
図８において、「環状噴霧流：ＪＧ＝２５．３ｍ／ｓ、ＪＬ＝０．００５３ｍ／ｓ」は、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式が環状噴霧流であって、配管Ａの流路Ａ２内における気相容積流束ＪＧが２５．３［ｍ／ｓ］であり、配管Ａの流路Ａ２内における液相容積流束ＪＬが０．００５３［ｍ／ｓ］であることを示している。
図８（Ａ）および図８（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３（Ａ）に示す例と同様に、図８（Ａ）の横軸の時刻Ｔ０に設定されている。
図８（Ａ）および図８（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３（Ａ）に示す例と同様に、図８（Ａ）の横軸の時刻Ｔ０に設定されている。
【００７９】
図８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８に時間波形Ｗ１で示す受信信号）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８（Ａ）および図８（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。
【００８０】
図８に示す例では、受信期間ＴＡ〜ＴＢ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（図８（Ａ）に時間波形Ｗ３で示す標準偏差同等値）が、図７（Ａ）に時間波形Ｗ３で示す受信期間ＴＡ〜ＴＢ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よりも大きい。そのため、演算部１３の流動様式判別部１３Ｅは、受信期間ＴＡ〜ＴＢ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の時間波形Ｗ３（図８（Ａ）参照）に基づいて、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式が、環状噴霧流であると判別する。
【００８１】
更に、図８に示す例では、演算部１３の第１超音波受信時刻算出部１３Ｆが、図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示す第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂの複数回分の受信信号の振幅の標準偏差同等値の時間波形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から送信された超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ４Ａ（図８（Ｂ）参照））を算出する。
【００８２】
また、図８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８（Ａ）および図８（Ｂ）に時間波形Ｗ２で示す受信信号）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８（Ａ）および図８（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。
【００８３】
図８に示す例では、演算部１３の第２超音波受信時刻算出部１３Ｇが、図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示す第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂの複数回分の受信信号の振幅の標準偏差同等値の時間波形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から送信された超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ５Ａ（図８（Ｂ）参照））を算出する。
【００８４】
また、図８に示す例では、演算部１３の第１超音波伝播時間算出部１３Ｈが、第１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の送信部１１Ａから送信された超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ４Ａ（図８（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８（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から送信された超音波の伝播時間（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１３Ｊは、第２超音波受信時刻算出部１３Ｇ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から送信された超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ５Ａ（図８（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８（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から送信された超音波の伝播時間（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１３Ｋは、第１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（Ｔ４Ａ−Ｔ０））と、第２超音波伝播時間算出部１３Ｊ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１３Ｈ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１３Ｊ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１３Ｋ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８に示す例では、流量算出部１３Ｌは、伝播時間差算出部１３Ｋ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。
【００８５】
図８に示す例では、演算部１３の流動様式線図取得部１３Ｍが、図５に示す流動様式線図を取得する。
【００８６】
図５および図８に示す例では、演算部１３の湿り度算出部１３Ｎが、流動様式線図取得部１３Ｍによって取得された流動様式線図（図５参照）と、流動様式判別部１３Ｅによって判別された配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式「環状噴霧流」と、流量算出部１３Ｌによって算出された配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流量とに基づいて、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の湿り度［％］を算出する。
詳細には、湿り度算出部１３Ｎは、流量算出部１３Ｌによって算出された配管Ａ内を流れる流体の流量を、配管Ａの流路Ａ２内の気相容積流束ＪＧに変換する。
また、湿り度算出部１３Ｎは、変換によって得られた配管Ａの流路Ａ２内の気相容積流束ＪＧの値を、流動様式線図（図５参照）の横軸に当てはめる。
更に、湿り度算出部１３Ｎは、流動様式線図の横軸の気相容積流束ＪＧの値に対応するプロット「×」の縦軸の値を、配管Ａの流路Ａ２内の液相容積流束ＪＬの値として算出する。また、湿り度算出部１３Ｎは、配管Ａの流路Ａ２内の液相容積流束ＪＬの値を、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の湿り度［％］に変換する。
【００８７】
図９は第１実施形態の流動様式判別装置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９（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９（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。
【００８８】
図９（Ｂ）に示すステップＳ１２は、図９（Ａ）に示すルーチンが終了した場合に実行される。
図９（Ｂ）に示す例では、ステップＳ１２Ａ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から送信された超音波の受信期間ＴＡ〜ＴＢ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。
次いで、ステップＳ１２Ｂでは、演算部１３の流動様式判別部１３Ｅは、受信期間ＴＡ〜ＴＢ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（例えば図３（Ａ）、図４（Ａ）、図６（Ａ）、図７（Ａ）および図８（Ａ）に「時間波形Ｗ３」で示す標準偏差）に基づいて、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式を判別する。
【００８９】
図１０は第１実施形態の流動様式判別装置１において実行される他の処理の一例を説明するためのフローチャートである。
図１０（Ａ）に示す例では、ステップＳ１３Ａ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Ｓ１３Ｂ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Ｓ１３Ａ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Ｓ１３Ｃ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Ｓ１３Ｂ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Ｓ１３Ｄでは、演算部１３の第２受信信号取得部１３Ｂが、ステップＳ１３Ｃ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Ｓ１３Ｅ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１０（Ａ）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Ｓ１３Ａに戻る。
【００９０】
図１０（Ｂ）に示すステップＳ１４は、図９（Ａ）に示すルーチンが終了し、かつ、図１０（Ａ）に示すルーチンが終了した場合に実行される。
図１０（Ｂ）に示す例では、ステップＳ１４Ａにおいて、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から送信された超音波の受信期間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。
【００９１】
次いで、ステップＳ１４Ｂでは、演算部１３の第１超音波受信時刻算出部１３Ｆが、図９（Ｂ）のステップＳ１２Ａ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から送信された超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ４Ａ）を算出する。
また、ステップＳ１４Ｃでは、演算部１３の第２超音波受信時刻算出部１３Ｇが、ステップＳ１４Ａ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から送信された超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ５Ａ）を算出する。
【００９２】
次いで、ステップＳ１４Ｄでは、演算部１３の第１超音波伝播時間算出部１３Ｈが、ステップＳ１４Ｂ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から送信された超音波の受信時刻（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から送信された超音波の伝播時間（例えば伝播時間（Ｔ４Ａ−Ｔ０））を算出する。
また、ステップＳ１４Ｅでは、演算部１３の第２超音波伝播時間算出部１３Ｊが、ステップＳ１４Ｃ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から送信された超音波の受信時刻（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から送信された超音波の伝播時間（例えば伝播時間（Ｔ５Ａ−Ｔ０））を算出する。
【００９３】
次いで、ステップＳ１４Ｆでは、演算部１３の伝播時間差算出部１３Ｋが、ステップＳ１４Ｄ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から送信された超音波の伝播時間（例えば伝播時間（Ｔ４Ａ−Ｔ０））と、ステップＳ１４Ｅ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から送信された超音波の伝播時間（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（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の受信期間Ｔ４Ａ〜Ｔ４Ｂ中における第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂの受信信号が、ノイズに埋もれていない例）では、ステップＳ１４Ｆにおいて、演算部１３の伝播時間差算出部１３Ｋ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時間波形とに基づいて、伝播時間差（例えば伝播時間差（Ｔ５Ａ−Ｔ４Ａ））を算出してもよい。
図１０に示す例では、次いで、ステップＳ１４Ｇでは、演算部１３の流量算出部１３Ｌが、ステップＳ１４Ｆ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の流路Ａ２内を流れる流体の流量を算出する。
【００９４】
次いで、ステップＳ１４Ｈでは、演算部１３の流動様式線図取得部１３Ｍが、流動様式線図（例えば図５参照）を取得する。
次いで、ステップＳ１４Ｊでは、演算部１３の湿り度算出部１３Ｎが、ステップＳ１４Ｈにおいて取得された流動様式線図と、図９（Ｂ）のステップＳ１２Ｂにおいて判別された配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式と、ステップＳ１４Ｇにおいて算出された配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流量とに基づいて、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の湿り度［％］を算出する。
【００９５】
上述したように第１実施形態の流動様式判別装置１では、演算部１３の流動様式判別部１３Ｅが、受信期間ＴＡ〜ＴＢ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、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式を判別する。
そのため、第１実施形態の流動様式判別装置１では、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式を、抜管する必要なく判別することができる。
【００９６】
詳細には、第１実施形態の流動様式判別装置１では、演算部１３の流動様式判別部１３Ｅが、受信期間ＴＡ〜ＴＢ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の時間波形Ｗ３（図３（Ａ）、図４（Ａ）、図６（Ａ）、図７（Ａ）および図８（Ａ）参照）の形状に基づいて、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式が、乾き蒸気、層状流、波状流、波状環状遷移および環状噴霧流のいずれであるかを判別する。
そのため、第１実施形態の流動様式判別装置１では、抜管する必要なく、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式を詳細に判別することができる。
【００９７】
また、第１実施形態の流動様式判別装置１では、演算部１３の湿り度算出部１３Ｎが、流動様式線図（図５参照）と、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式と、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流量とに基づいて、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の湿り度を算出する。
そのため、第１実施形態の流動様式判別装置１では、抜管する必要なく、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の湿り度を得ることができる。
【００９８】
＜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実施形態の流動様式判別装置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実施形態の流動様式判別装置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実施形態の流動様式判別装置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実施形態の流動様式判別装置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実施形態の流動様式判別装置１を適用して蒸気流量計測を行うことにより、超音波トランスデューサによって受信される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。また、第１実施形態の流動様式判別装置１によって配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式、湿り度を把握することにより、配管Ａの熱ロスを解析し、適切な省エネルギー対策を施すことができる。
【００９９】
［第２実施形態］
以下、本発明の流動様式判別装置、流動様式判別システムおよび流動様式判別方法の第２実施形態について説明する。
第２実施形態の流動様式判別システムＳは、後述する点を除き、上述した第１実施形態の流動様式判別装置１と同様に構成されている。従って、第２実施形態の流動様式判別システムＳによれば、後述する点を除き、上述した第１実施形態の流動様式判別装置１と同様の効果を奏することができる。
【０１００】
図１１は第２実施形態の流動様式判別システムＳの一例を示す図である。
図１１に示す例では、流動様式判別システムＳが、配管Ａ（図１（Ｂ）参照）の流路Ａ２内を流れる流体の流動様式を判別する。流動様式判別システムＳは、超音波流量計Ｓ１と、演算部Ｓ２とを備えている。演算部Ｓ２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、流動様式判別装置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１１に示す例では、超音波流量計Ｓ１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、制御部１４と、記憶部１５とを備えている。
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。
【０１０１】
図１１に示す例では、演算部Ｓ２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に基づいて、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式を判別する等の演算を行う。
詳細には、図１１に示す例では、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式を判別するために、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。
第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂが出力する複数回分の受信信号（電圧信号）は、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流量の算出にも用いられる。
更に、配管Ａの流路Ａ２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。
つまり、演算部Ｓ２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によって出力される受信信号とに基づいて、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流量を算出する。
詳細には、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式の判別および流量の算出を行うために、演算部Ｓ２は、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、流動様式判別部２Ｅと、第１超音波受信時刻算出部２Ｆと、第２超音波受信時刻算出部２Ｇと、第１超音波伝播時間算出部２Ｈと、第２超音波伝播時間算出部２Ｊと、伝播時間差算出部２Ｋと、流量算出部２Ｌと、流動様式線図取得部２Ｍと、湿り度算出部２Ｎとを備えている。
図１１に示す例では、演算部Ｓ２が、第１超音波受信時刻算出部２Ｆと、第２超音波受信時刻算出部２Ｇと、第１超音波伝播時間算出部２Ｈと、第２超音波伝播時間算出部２Ｊとを備えているが、他の例では、演算部Ｓ２が、第１超音波受信時刻算出部２Ｆと、第２超音波受信時刻算出部２Ｇと、第１超音波伝播時間算出部２Ｈと、第２超音波伝播時間算出部２Ｊとを備えていなくてもよい。
【０１０２】
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。流動様式判別部２Ｅは、図１に示す流動様式判別部１３Ｅと同様の機能を有する。第１超音波受信時刻算出部２Ｆは、図１に示す第１超音波受信時刻算出部１３Ｆと同様の機能を有する。第２超音波受信時刻算出部２Ｇは、図１に示す第２超音波受信時刻算出部１３Ｇと同様の機能を有する。第１超音波伝播時間算出部２Ｈは、図１に示す第１超音波伝播時間算出部１３Ｈと同様の機能を有する。第２超音波伝播時間算出部２Ｊは、図１に示す第２超音波伝播時間算出部１３Ｊと同様の機能を有する。伝播時間差算出部２Ｋは、図１に示す伝播時間差算出部１３Ｋと同様の機能を有する。流量算出部２Ｌは、図１に示す流量算出部１３Ｌと同様の機能を有する。流動様式線図取得部２Ｍは、図１に示す流動様式線図取得部１３Ｍと同様の機能を有する。湿り度算出部２Ｎは、図１に示す湿り度算出部１３Ｎと同様の機能を有する。
他の例では、伝播時間差算出部２Ｋ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２Ｋ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。
更に他の例（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の受信期間Ｔ４Ａ〜Ｔ４Ｂ中における第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂの受信信号が、ノイズに埋もれておらず、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の受信期間Ｔ５Ａ〜Ｔ５Ｂ中における第１超音波トランスデューサ１１の受信部１１Ｂの受信信号が、ノイズに埋もれていない例）では、伝播時間差算出部２Ｋ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時間波形とに基づいて、伝播時間差（例えば伝播時間差（Ｔ５Ａ−Ｔ４Ａ））を算出してもよい。
【０１０３】
図１２は第２実施形態の流動様式判別システム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１２（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１２（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。
【０１０４】
図１２（Ｂ）に示すステップＳ２２は、図１２（Ａ）に示すルーチンが終了した場合に実行される。
図１２（Ｂ）に示す例では、ステップＳ２２Ｘにおいて、演算部Ｓ２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。
次いで、ステップＳ２２Ａでは、演算部Ｓ２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から送信された超音波の受信期間ＴＡ〜ＴＢ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。
次いで、ステップＳ２２Ｂでは、演算部Ｓ２の流動様式判別部２Ｅは、受信期間ＴＡ〜ＴＢ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、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式を判別する。
【０１０５】
図１３は第２実施形態の流動様式判別システムＳにおいて実行される他の処理の一例を説明するためのフローチャートである。
図１３（Ａ）に示す例では、ステップＳ２３Ａ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Ｓ２３Ｂ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Ｓ２３Ａ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Ｓ２３Ｃ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Ｓ２３Ｂ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Ｓ２３Ｄでは、記憶部１５が、ステップＳ２３Ｃ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Ｓ２３Ｅ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１３（Ａ）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Ｓ２３Ａに戻る。
【０１０６】
図１３（Ｂ）に示すステップＳ２４は、図１２（Ａ）に示すルーチンが終了し、かつ、図１３（Ａ）に示すルーチンが終了した場合に実行される。
図１３（Ｂ）に示す例では、ステップＳ２４Ｘにおいて、演算部Ｓ２の第２受信信号取得部２Ｂが、ステップＳ２３Ｄ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。
次いで、ステップＳ２４Ａでは、演算部Ｓ２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から送信された超音波の受信期間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。
【０１０７】
次いで、ステップＳ２４Ｂでは、演算部Ｓ２の第１超音波受信時刻算出部２Ｆが、図１２（Ｂ）のステップＳ２２Ａ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から送信された超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ４Ａ）を算出する。
また、ステップＳ２４Ｃでは、演算部Ｓ２の第２超音波受信時刻算出部２Ｇが、ステップＳ２４Ａ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から送信された超音波の受信時刻（例えば時刻Ｔ５Ａ）を算出する。
【０１０８】
次いで、ステップＳ２４Ｄでは、演算部Ｓ２の第１超音波伝播時間算出部２Ｈが、ステップＳ２４Ｂ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から送信された超音波の受信時刻（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から送信された超音波の伝播時間（例えば伝播時間（Ｔ４Ａ−Ｔ０））を算出する。
また、ステップＳ２４Ｅでは、演算部Ｓ２の第２超音波伝播時間算出部２Ｊが、ステップＳ２４Ｃ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から送信された超音波の受信時刻（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から送信された超音波の伝播時間（例えば伝播時間（Ｔ５Ａ−Ｔ０））を算出する。
【０１０９】
次いで、ステップＳ２４Ｆでは、演算部Ｓ２の伝播時間差算出部２Ｋが、ステップＳ２４Ｄ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から送信された超音波の伝播時間（例えば伝播時間（Ｔ４Ａ−Ｔ０））と、ステップＳ２４Ｅ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から送信された超音波の伝播時間（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（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の受信期間Ｔ４Ａ〜Ｔ４Ｂ中における第２超音波トランスデューサ１２の受信部１２Ｂの受信信号が、ノイズに埋もれていない例）では、ステップＳ２４Ｆにおいて、演算部Ｓ２の伝播時間差算出部２Ｋ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時間波形とに基づいて、伝播時間差（例えば伝播時間差（Ｔ５Ａ−Ｔ４Ａ））を算出してもよい。
図１３に示す例では、次いで、ステップＳ２４Ｇでは、演算部Ｓ２の流量算出部２Ｌが、ステップＳ２４Ｆ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の流路Ａ２内を流れる流体の流量を算出する。
【０１１０】
次いで、ステップＳ２４Ｈでは、演算部Ｓ２の流動様式線図取得部２Ｍが、流動様式線図（例えば図５参照）を取得する。
次いで、ステップＳ２４Ｊでは、演算部Ｓ２の湿り度算出部２Ｎが、ステップＳ２４Ｈにおいて取得された流動様式線図と、図１２（Ｂ）のステップＳ２２Ｂにおいて判別された配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流動様式と、ステップＳ２４Ｇにおいて算出された配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の流量とに基づいて、配管Ａの流路Ａ２内を流れる流体の湿り度［％］を算出する。
【０１１１】
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】
【０１１２】
１…流動様式判別装置、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…流動様式判別部、１３Ｆ…第１超音波受信時刻算出部、１３Ｇ…第２超音波受信時刻算出部、１３Ｈ…第１超音波伝播時間算出部、１３Ｊ…第２超音波伝播時間算出部、１３Ｋ…伝播時間差算出部、１３Ｌ…流量算出部、１３Ｍ…流動様式線図取得部、１３Ｎ…湿り度算出部、１４…制御部、１５…記憶部、Ｓ…流動様式判別システム、Ｓ１…超音波流量計、Ｓ２…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…流動様式判別部、２Ｆ…第１超音波受信時刻算出部、２Ｇ…第２超音波受信時刻算出部、２Ｈ…第１超音波伝播時間算出部、２Ｊ…第２超音波伝播時間算出部、２Ｋ…伝播時間差算出部、２Ｌ…流量算出部、２Ｍ…流動様式線図取得部、２Ｎ…湿り度算出部、Ａ…配管、Ａ１…壁部、Ａ２…流路、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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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