(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定管内を流れる測定流体の流量あるいは物理量を超音波を利用して計測する超音波伝播装置において、
断面積は一定で一方の対向する壁面間は流路方向に徐々に拡大した後縮小し前記一方の壁面に対し直交する壁面間は流路方向に徐々に縮小した後拡大する形状を有し前記一方の壁面あるいは前記直交する壁面の対向する壁面の内の一方の壁面は流路方向に拡大あるいは縮小せずフラットである測定管と、
この測定管の前記一方の壁面に凹凸を生ずること無く取付けられこの壁面に対して垂直方向に超音波の送受信がなされる超音波送受信器と
を具備したことを特徴とする超音波伝播装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、安定で正確な信号処理が可能となる超音波伝播装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来より一般に使用されている従来例の構成説明図で、例えば、特開平９−２１６６６号（特願平７−１６９４７１号）に示されている。
【０００３】
図において、１は測定流体ＦＬが流れる測定管である。
２は、測定管１に斜交して設けられた超音波伝播路である。
３，４は、超音波伝播路２の両端に設けられた超音波振動子である。
【０００４】
５は、測定管１内を流れる測定流体ＦＬが乱れたり、渦が発生したり、淀み点が発生したりしないように、測定管１と超音波伝播路２との交差部に設けられたスクリーンメッシュよりなる超音波透過膜である。
【０００５】
以上の構成において、上流側の超音波振動子３から流れの方向に超音波を発信し、この超音波を下流側の超音波振動子４で受信し、超音波振動子３から超音波振動子４への超音波の伝搬時間Ｔ１を計測する。
【０００６】
また、逆に、下流側の超音波振動子４から流れに逆らって超音波を発信し、この超音波を上流側の超音波振動子３で受信し、超音波振動子４から超音波振動子３への超音波の伝搬時間Ｔ２を計測する。
【０００７】
この２つの伝搬時間から測定管１内を流れる流体の平均的な流速を演算し、あらかじめ解っている測定管１の断面積、超音波伝搬路と流路との交叉角などから、測定流体ＦＬの流量を検知する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図４従来例の超音波伝播装置では、測定管１と超音波伝播路２との交差部の凹部に渦等が発生せず、その局所的な圧力変動、すなわち乱れにより、超音波の受信強度が変動しない。
【０００９】
この受信強度の変動は、正確な超音波の伝達時間を求める上で外乱となり安定な測定を行う上で好ましくない。
図４従来例では、送受信器の凹部での気流の乱れを無くすために、測定流体ＦＬは通さないで、超音波はある程度透過させる超音波透過膜５を取り付けている。
【００１０】
しかしながら、超音波透過膜５での超音波の減衰や、流体内のダスト等が付着した場合にダスト等の除去が困難である。
測定管１の内径面に超音波透過膜５を貼り付けるので、組み立て性に問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、本発明は、送受信機部での流体の乱れによる超音波の受信レベルの変動をなくし、安定で正確な信号処理が可能となる超音波伝播装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明では、請求項１記載の超音波伝播装置においては、
を具備した事を特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。
図１は本発明の一実施例の要部構成説明図、図２は図１の平面図、図３は図１の動作説明図である。
図において、図４と同一記号の構成は同一機能を表す。
以下、図４と相違部分のみ説明する。
【００１４】
図において、５１は、断面積は一定で、一方の対向する壁面間は流路方向に徐々に拡大した後縮小し、一方の壁面に対し直交する壁面間は流路方向に徐々に縮小した後拡大する形状を有し、一方の壁面あるいは直交する壁面の対向する壁面の内の一方の壁面５１１は流路方向に拡大あるいは縮小せずフラットにした測定管である。
１２，１３は、測定管１１の一方の壁面に凹凸を生ずること無く取付けられ、この壁面に対して垂直方向に超音波の送受信がなされる超音波送受信器である。
【００１５】
以上の構成において、測定管１１の壁面に対して垂直方向に超音波Ｓの送信を行い、流路内部での反射波を超音波受信器で捕捉する。
【００１６】
この結果、
（１）超音波送受信器１２，１３近傍の凹凸がないため、超音波送受信器１２，１３の周囲の凹部での圧力変動に基づく受信信号の減衰や流体の乱れ（渦）による受信信号の振幅の変動が抑えられる超音波伝播装置が得られる。
【００１７】
従来の凹部がある形状では、流速が早くなるにしたがい超音波透過部分の圧力分布が不均一になる、そのために超音波の受信振幅が小さくる。
また凹部での圧力低下による気泡の発生などもなくすことが可能である。
また、凹部で発生する気流の変化（渦）による圧力変動により、受信信号の振幅が安定せず変動し、到達時間を捕捉する等の信号処理上、外乱となった。
【００１８】
（２）断面積を一定のままに徐々に流路を拡大、縮小したために、流れの剥離等による測定管路１１部での圧力損失が最小限に抑えられる超音波伝播装置が得られる。
【００１９】
（３）流路部の拡大及び縮小を一方だけにしたので、水平配管時のダスト、ミスト等の堆積、滞留を避けることが出来る超音波伝播装置が得られる。
（４）流路部の拡大及び縮小を一方だけにしたので、上側をフラットにすることにより、気泡の滞留を避けることが出来る超音波伝播装置が得られる。
【００２０】
なお、本発明は超音波流量計だけでなく、流体内の音あるいは超音波の伝播時間から音速を測定することによる、あるいは、超音波の受信レベルを観測することによる濃度計や成分分析装置、気泡検出器などにも適用が可能である。
【００２１】
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１によれば、次のような効果がある。
（１）超音波送受信器近傍の凹凸がないため、超音波送受信器周囲の凹部での圧力変動に基づく受信信号の減衰や流体の乱れ（渦）による受信信号の振幅の変動が抑えられる超音波伝播装置が得られる。
【００２３】
従来の凹部がある形状では、流速が早くなるにしたがい、超音波透過部分の圧力分布が不均一になる、そのために超音波の受信振幅が小さくる。
また凹部での圧力低下による気泡の発生などもなくすことが可能である。
また、凹部で発生する気流の変化（渦）による圧力変動により、受信信号の振幅が安定せず変動し、到達時間を捕捉する等の信号処理上、外乱となった。
【００２４】
（２）断面積を一定のままに徐々に流路を拡大、縮小したために、流れの剥離等による測定管路部での圧力損失が最小限に抑えられる超音波伝播装置が得られる。
（３）流路部の拡大及び縮小を一方だけにしたので、水平配管時のダスト、ミスト等の堆積、滞留を避けることが出来る超音波伝播装置が得られる。
（４）流路部の拡大及び縮小を一方だけにしたので、上側をフラットにすることにより、気泡の滞留を避けることが出来る超音波伝播装置が得られる。
【００２５】
従って、本発明によれば、安定で正確な信号処理が可能となる超音波伝播装置を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例の要部構成説明図である。
【図２】  図１の平面図である。
【図３】  図１の動作説明図である。
【図４】  従来より一般に使用されている従来例の要部構成説明図である。
【符号の説明】
１２    第１の超音波振動子
１３    第２の超音波振動子
５１    測定管
５１１  壁面
Ｓ      超音波
ＦＬ    測定流体
【図１】
0003722368.tif 000002
【図２】
0003722368.tif 000003
【図３】
0003722368.tif 000004
【図４】
0003722368.tif 000005