(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定流体の流れる管に配置され前記被測定流体を介して超音波を送受信する超音波送・受信器からなる超音波センサと、
前記超音波送信器にあらかじめ設定される所定周波数のパルスを印加することにより前記超音波送信器を励振して超音波を発生させるパルス発生手段と、
前記超音波受信器で受信される超音波の伝搬特性に基づいて前記被測定流体の流量を検出する流量検出手段と、
前記超音波センサのインピーダンスを計測するインピーダンス計測手段と、
前記超音波センサの伝達利得を計測する伝達利得計測手段と、
温度をパラメータとした前記超音波センサのインピーダンス−周波数データを記憶しているインピーダンス−周波数データ記憶手段と、
温度をパラメータとした前記超音波センサの伝達利得−周波数データを記憶している利得−周波数データ記憶手段と、
前記インピーダンス計測手段により計測されたインピーダンスに基づいて、前記インピーダンス−周波数データから温度を求める第１の温度算出手段と、
前記伝達利得計測手段により計測された伝達利得に基づいて、前記第１の温度算出手段の算出結果及び前記伝達利得−周波数データから温度を求める第２の温度算出手段と、
前記第１、または、第２の温度算出手段によって求められた温度に基づいて前記パルス発生手段が発生するパルスの周波数を調整するパルス調整手段と、
を備えたことを特徴とする超音波流量計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体の流量を計測する超音波流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の超音波流量計の一例を図７に示す。
図において、流体が流れる管１内には、渦発生柱２が設けられており、両側に交番的にカルマン渦を発生させるようになっている。管１には、超音波送・受信器３，４からなる超音波センサ５が設けられている。超音波送・受信器３，４は、管１内の渦発生領域を間にして相対向して管１の壁に取り付けられている。
【０００３】
超音波送信器３には、この超音波送信器３に所定周波数のパルスを印加して超音波を送信させるパルス発生器６が接続されている。
パルス発生器６のパルス信号出力側及び超音波受信器４に接続して流量検出回路（図示省略）が設けられている。流量検出回路は、超音波送・受信器３，４間の超音波伝搬特性の変化に基づいてカルマン渦の発生周期、ひいては流体の流量を求める。
【０００４】
ところで、流体の温度が変化すると、流体の体積及び超音波伝搬速度等が変化する。このため、正確な流量計測を行うためには、温度変化による流体の体積変化及び超音波伝搬速度の変化を考慮した補正を行う必要がある。
【０００５】
図７の超音波流量計は、上述した温度変化を考慮した補正を達成するために、管１の内周側に温度センサ７を設け、温度センサ７及びパルス発生器６に接続して温度補正回路８を設けている。温度センサ７の出力信号は温度補正回路８に供給され、温度補正回路８は、供給された信号から流体の温度データを求める。温度補正回路８は、温度データに基づいて補正信号を得てパルス発生器６に出力し、超音波送信器３に印加するパルスの周波数を調整し、超音波受信器４の受信レベルが所望値以上になるようにし、これにより良好な計測データを得るようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術では、温度センサ７が管１の内周側に設けられているので、流体の流れが温度センサ７により乱されることにより、カルマン渦の発生に影響を及ぼし、これが、流量測定の誤差となる虞があった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、温度補正を行え、かつ測定精度の向上を図ることができる超音波流量計を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被測定流体の流れる管に配置され前記被測定流体を介して超音波を送受信する超音波送・受信器からなる超音波センサと、
前記超音波送信器にあらかじめ設定される所定周波数のパルスを印加することにより前記超音波送信器を励振して超音波を発生させるパルス発生手段と、
前記超音波受信器で受信される超音波の伝搬特性に基づいて前記被測定流体の流量を検出する流量検出手段と、
前記超音波センサのインピーダンスを計測するインピーダンス計測手段と、
前記超音波センサの伝達利得を計測する伝達利得計測手段と、
温度をパラメータとした前記超音波センサのインピーダンス−周波数データを記憶しているインピーダンス−周波数データ記憶手段と、
温度をパラメータとした前記超音波センサの伝達利得−周波数データを記憶している利得−周波数データ記憶手段と、
前記インピーダンス計測手段により計測されたインピーダンスに基づいて、前記インピーダンス−周波数データから温度を求める第１の温度算出手段と、
前記伝達利得計測手段により計測された伝達利得に基づいて、前記第１の温度算出手段の算出結果及び前記伝達利得−周波数データから温度を求める第２の温度算出手段と、
前記第１、または、第２の温度算出手段によって求められた温度に基づいて前記パルス発生手段が発生するパルスの周波数を調整するパルス調整手段と、
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態の超音波流量計を図１ないし図６に基づいて説明する。
【００１０】
図１において、流体が流れる管１内には、渦発生柱２が設けられており、両側に交番的にカルマン渦を発生させるようになっている。管１には、超音波送・受信器３，４からなる超音波センサ５が設けられている。超音波送・受信器３，４は、管１内の渦発生領域を間にして相対向して管１に取り付けられている。
【００１１】
超音波送信器３には、この超音波送信器３に所定周波数のパルスを印加して超音波を送信させるパルス発生器６が接続されている。
パルス発生器６のパルス信号出力側及び超音波受信器４には流量検出手段としての流量検出回路（図示省略）が接続されている。流量検出回路は、超音波送・受信器３，４間の超音波伝搬特性の変化に基づいてカルマン渦の発生周期、ひいては流体の流量を求める。
パルス発生器６（パルス発生手段）と超音波送信器３との間には、パルス発生器６からのパルス信号を超音波送信器３に供給可能にインピーダンス計測器９（インピーダンス計測手段）が介装されている。インピーダンス計測器９は、パルス発生器６からのパルス信号の電圧値と電流値を求め、超音波センサ５のインピーダンスを計測する。
【００１２】
パルス発生器６は、超音波送信器３に所定周波数のパルスを印加することにより超音波送信器３を励振して超音波を放射させる。
インピーダンス計測器９のパルス出力側と超音波受信器４とに接続して利得計測器（伝達利得計測手段）１０が設けられている。利得計測器１０は、超音波送信器３に印加されるパルスの振幅と、超音波受信器４が受信した超音波（パルス）の振幅とを比較し、流体中を伝達する超音波の伝達利得を計測する。
【００１３】
パルス発生器６、インピーダンス計測器９及び利得計測器１０に接続して演算装置１１が設けられている。この演算装置１１は超音波送・受信器３，４に接続されており、超音波送・受信器３，４間の超音波伝搬特性の変化に基づいてカルマン渦の発生周期、ひいては流体の流量を求めるようになっており、流量検出手段を構成している。この演算装置１１には、さらに、インピーダンス−周波数データ格納回路（インピーダンス−周波数データ記憶手段）１２、利得−周波数データ格納回路（利得−周波数データ記憶手段）１３、対応データ格納回路１４及び出力回路１５が接続されている。
【００１４】
インピーダンス−周波数データ格納回路１２は、温度をパラメータとした複数のインピーダンス−周波数データ（後述する曲線Ｋ１０，Ｋ２０，Ｋ２２，Ｋ２９  …  等）を格納している。
利得−周波数データ格納回路１３は、温度をパラメータとした複数の伝達利得−周波数データ（後述する曲線Ｊ１５，Ｊ２０，Ｊ２４  …  等）を格納している。
出力回路１５は、入力した計測温度ｔから流体の温度を求めて、この流体の温度データを図示しないディスプレイやプリンタに出力する。
【００１５】
ここで、超音波センサ５のインピーダンス−周波数データ及び伝達利得−周波数データについて説明する。
まず、超音波センサ５のインピーダンス−周波数データについて、図４及び図５に基づいて説明する。
例えば温度ｔ２０における超音波センサ５のインピーダンスと周波数との対応関係を、周波数ｆを横軸に、インピーダンスＺを縦軸にして表すと、図４に示すような曲線Ｋ２０となる。この曲線Ｋ２０は、共振周波数ｆ２０に対応した部分（共振点）で極小（インピーダンスＺｒ  ）となり、共振周波数ｆ２０に比して大きい値の周波数の部分（反共振点）で極大となる。
【００１６】
曲線Ｋ２０の共振周波数ｆ２０以下の周波数の部分（以下、共振周波数以下部分という。）Ｋ２０ａは、周波数の低下に伴ってインピーダンス（以下、適宜、飽和インピーダンスという。）ＺＳ  に飽和するように逓増する。
曲線Ｋ２０の共振点から反共振点までの部分（共振点−反共振点間部分）Ｋ２０ｂは、周波数の増加に伴って急増し、反共振点のインピーダンスはインピーダンスＺＳ  を大きく越えた値になっている。また、反共振点の周波数以上の部分Ｋ２０ｃは、周波数の増加に伴い、インピーダンスＺＳ  を大きく越えた所定値に収束するように逓減する。
なお、前記飽和インピーダンスＺＳ  から共振点のインピーダンスＺｒ  を引いた差分（以下、インピーダンス基準変化量という。）ΔＺＨ  は一定値（例えば、５００Ω）になっている。
【００１７】
超音波センサ５のインピーダンス−周波数データの曲線の形状は、温度変化にかかわらず一定であり、かつ温度変化に応じ周波数に対してドリフト（遷移）し、さらにそのドリフト割合が一定（〔周波数変化量〕／〔温度変化量〕＝一定）になることが知られている。
例えば、図５に示すように、温度ｔ２０に比して低い温度ｔ１０（ｔ１０＜ｔ２０）におけるインピーダンス−周波数データの曲線Ｋ１０は、曲線Ｋ２０を右側に（周波数が大きくなる方向に）ドリフトしたものとなる。
すなわち、曲線Ｋ２０の共振周波数以下部分Ｋ２０ａ、共振点−反共振点間部分Ｋ２０ｂ、反共振点の周波数以上の部分Ｋ２０ｃに対応する曲線Ｋ１０の共振周波数以下部分Ｋ１０ａ、共振点−反共振点間部分Ｋ１０ｂ、反共振点の周波数以上の部分Ｋ１０ｃは、周波数が大きい方にドリフトしている。同様に、極小点（共振点）がドリフトして、温度ｔ１０における超音波センサ５（曲線Ｋ１０）の共振周波数ｆ１０は、温度ｔ２０における超音波センサ５（曲線Ｋ２０）の共振周波数ｆ２０に比して大きくなっている（ｆ１０＞ｆ２０）。そして、曲線Ｋ１０が曲線Ｋ２０を右側にドリフトしたものであることにより、曲線Ｋ１０の極小点（共振点）のインピーダンスの値は、前記インピーダンスＺｒ  になっている。
また、温度ｔ２０に比して高い温度ｔ２２（ｔ２２＞ｔ２０）における曲線Ｋ２２あるいはｔ２９（ｔ２９＞ｔ２２）における曲線Ｋ２９は、温度曲線Ｋ２０を左側にドリフトしたものとなる。
【００１８】
上述したように、温度がｔ２９、ｔ２２、ｔ２０、ｔ１０のように低くなるに伴い、対応する曲線Ｋ２９、Ｋ２２、Ｋ２０、Ｋ１０は、図５のように右側にドリフトして示されることになり、「温度低下方向」として右方向の矢印で示している。また、温度がｔ１０、ｔ２０、ｔ２２、ｔ２９のように高くなるに伴い、対応する曲線Ｋ１０、Ｋ２０、Ｋ２２、Ｋ２９は、図５のように左側にドリフトして示されることになり、「温度上昇方向」として左方向の矢印で示している。
【００１９】
インピーダンス−周波数データの曲線は、温度変化に伴い、図５のように右方向、または左方向にドリフトしたものとして示されるが、そのドリフト割合（〔周波数変化量〕／〔温度変化量〕）は一定になっている。例えば各曲線Ｋ２９、Ｋ２２、Ｋ２０、Ｋ１０で共通な値Ｚｒ  に対応する共振周波数ｆ２９、ｆ２２、ｆ２０、ｆ１０を例にすると、〔ｆ２９−ｆ２２〕／〔ｔ２９−ｔ２２〕＝〔ｆ２２−ｆ２０〕／〔ｔ２２−ｔ２０〕＝〔ｆ２０−ｆ１０〕／〔ｔ２０−ｔ１０〕＝一定となる。インピーダンスＺｒ  以外の他のインピーダンス値に対応する周波数についても上述したのと同様にドリフト割合（〔周波数変化量〕／〔温度変化量〕）＝一定となっている。
【００２０】
インピーダンスＺと周波数ｆとが温度をパラメータとして図５に示されるような対応関係にあることにより、インピーダンス変化量ΔＺと温度変化量Δｔとは一定の対応関係を有するものになっている。そして、この対応関係を示すΔＺ−Δｔ対応データが対応データ格納回路１４に格納されている。なお、ここで、インピーダンス変化量ΔＺは、今回測定時のインピーダンスＺｎ  と前回測定時のインピーダンスＺｎ−１  との差分（Ｚｎ  −Ｚｎ−１  ）である。
後述するように、前回測定により求められた温度における共振周波数でパルスを発信してその時のインピーダンスを求めるが、インピーダンスＺが飽和インピーダンスＺＳ  未満の際には、対応する曲線が温度上昇方向側とそれに比して温度低下方向側の２つ〔一方の曲線は共振周波数以下部分が対応し、他方の曲線は共振点−反共振点間部分が対応する。〕となり、図５のみでは共振周波数に対応する曲線を特定できない。これに対処するために、インピーダンス変化量ΔＺと温度低下方向の温度変化量Δｔｄ  、温度上昇方向の温度変化量Δｔｕ  それぞれとの対応を示すΔＺ−Δｔｕ  、Δｔｄ  対応データを予め求めておき、この対応データが対応データ格納回路１４に格納されている。
【００２１】
なお、後述するステップＳ１５  で用いるΔｔｕ  ，Δｔｄ  −ΔＧｕ  ，ΔＧｄ  対応データは、前記温度低下方向の温度変化量Δｔｄ  、温度上昇方向の温度変化量Δｔｕ  にそれぞれ対応して予め求められる温度低下方向の利得変化量ΔＧｄ  、温度上昇方向の利得変化量ΔＧｕ  であり、この対応データは上述したΔＺ−Δｔ対応データ及びΔＺ−Δｔｕ  、Δｔｄ  対応データと共に、対応データ格納回路１４に格納されている。
【００２２】
次に、超音波センサ５の伝達利得−周波数データについて、図６に基づいて説明する。
例えば温度ｔ２０における超音波センサ５の伝達利得と周波数との対応関係を、周波数ｆを横軸に、利得Ｇ〔ｄＢ〕を縦軸にして表すと、図６に示すように上に凸の曲線Ｊ２０となる。この曲線Ｊ２０は、共振周波数ｆ２０に対応した部分（共振点）で極大（最大利得）となる。また、曲線Ｊ２０は、共振点を境界にして、変化の仕方が大きく異なっている。
【００２３】
すなわち、共振周波数ｆ２０より小さい周波数の部分（以下、小周波数部分という。）Ｊ２０ａでは、周波数の低下に伴って利得Ｇが急減する傾向となっている。また、共振周波数ｆ２０より大きい周波数の部分（以下、大周波数部分という。）Ｊ２０ｂでは、共振点に近い部分で、周波数の増加に伴い利得Ｇが逓減し、さらに周波数が大きい部分で、周波数の増加に伴い利得Ｇが急減する傾向となっている。
【００２４】
超音波センサ５の伝達利得−周波数データの曲線の形状は、温度変化にかかわらず一定であり、かつ温度変化に応じて周波数に対してドリフト（遷移）し、さらにそのドリフト割合が一定（〔周波数変化量〕／〔温度変化量〕＝一定）になることが知られている。
【００２５】
例えば、図６に示すように、温度ｔ２０に比して低い温度ｔ１５（ｔ１５＜ｔ２０）における伝達利得−周波数データの曲線Ｊ１５は、曲線Ｊ２０を右側に（周波数が大きくなる方向に）ドリフトしたものとなる。
すなわち、曲線Ｊ２０の小周波数部分Ｊ２０ａ、大周波数部分Ｊ２０ｂに対応する曲線Ｊ１５の小周波数部分Ｊ１５ａ、大周波数部分Ｊ１５ｂは、周波数が大きい方（図６右側）にドリフトし、温度ｔ１５における超音波センサ５（曲線Ｊ１５）の共振周波数ｆ１５は、温度ｔ２０における超音波センサ５（曲線Ｊ２０）の共振周波数ｆ２０に比して大きくなる（ｆ１５＞ｆ２０）。同様に、曲線Ｊ２０の共振点も、図６右方向にドリフトし、曲線Ｊ２０、曲線Ｊ１５それぞれの利得は同等の利得値Ｇｒ  になっている。
【００２６】
また、温度ｔ２０に比して高い温度ｔ２４（ｔ２４＞ｔ２０）における伝達利得−周波数データの曲線Ｊ２４は、曲線Ｊ２０を左側に（周波数が小さくなる方向に）ドリフトしたものとなる。
すなわち、曲線Ｊ２０の小周波数部分Ｊ２０ａ、大周波数部分Ｊ２０ｂに対応する曲線Ｊ２４の小周波数部分Ｊ２４ａ、大周波数部分Ｊ２４ｂは、周波数が小さい方（図６右側）にドリフトし、温度ｔ２４における超音波センサ５（曲線Ｊ２４）の共振周波数ｆ２４は、温度ｔ２０における超音波センサ５（曲線Ｊ２０）の共振周波数ｆ２０に比して小さくなる（ｆ２４＜ｆ２０）。同様に、曲線Ｊ２４の共振点も、図６左方向にドリフトし、曲線Ｊ２４の利得は、曲線Ｊ２０、曲線Ｊ１５それぞれの利得と同等の利得値Ｇｒ  になっている。
【００２７】
上述したように、温度がｔ２４、ｔ２０、ｔ１５のように低くなるに伴い、対応する曲線Ｊ２４、Ｊ２０、Ｊ１５は、図６のように右側にドリフトして示されることになり、「温度低下方向」として右方向の矢印で示している。また、温度がｔ１５、ｔ２０、ｔ２４のように高くなるに伴い、対応する曲線Ｊ１５、Ｊ２０、Ｊ２４は、図６のように左側にドリフトして示されることになり、「温度上昇方向」として左方向の矢印で示している。
【００２８】
伝達利得−周波数データの曲線は、温度変化に伴い、図６のように右方向、または左方向にドリフトしたものとして示されるが、そのドリフト割合（〔周波数変化量〕／〔温度変化量〕）は一定になっている。例えば各曲線Ｊ２４、Ｊ２０、Ｊ１５で共通な値Ｇｒ  に対応する共振周波数ｆ２４、ｆ２０、ｆ１５を例にすると、〔ｆ２４−ｆ２０〕／〔ｔ２４−ｔ２０〕＝〔ｆ２０−ｆ１５〕／〔ｔ２０−ｔ１５〕＝一定となる。伝達利得Ｇｒ  以外の他の伝達利得値に対応する周波数についても上述したのと同様にドリフト割合（〔周波数変化量〕／〔温度変化量〕）が一定となっている。
【００２９】
前記演算装置１１は、後述するようにインピーダンス計測器９の計測データ、利得計測器１０の計測データ、対応データ格納回路１４の格納データ及び図５及び図６のデータを用いて（図２及び図３の演算処理を行って）、流体の温度影響を受けた超音波センサ５の温度を求める。さらに、演算装置１１は、温度データに基づいて前記超音波送信器３に印加するパルスの周波数を調整する（ステップＳ１３  ）。この場合、パルスの周波数を、求められた温度における超音波センサ５の共振周波数と同等の大きさに設定し、これにより超音波送信器３を確実に共振させて良好に超音波を放射するようにしている。
【００３０】
次に、演算装置１１の演算処理内容を図２及び図３のフローチャートに基づいて説明する。
まず、ステップＳ１で測定回数Ｎを「０」にし、次のステップＳ２で測定回数Ｎに「１」を加える。続くステップＳ３で、測定回数Ｎが１（Ｎ＝１？）であるか否かを判定する。
【００３１】
ステップＳ３でＹＥＳ  と判定すると、ステップＳ４に進み、ＮＯと判定する（２回目以降の測定ではＮＯと判定される。）とステップＳ５に進んで処理を行う。
ステップＳ４では、前回測定時の温度ｔ（ｎ−１）  ＝２０℃に設定し、後述するステップＳ１１  における温度ｔ（ｎ）  （以下、前回測定時の温度ｔ（ｎ−１）  に対比して、便宜上、適宜、前回測定時における今回測定時の温度ｔ（ｎ）  という。）算出に対処すると共に、前回測定時の共振周波数ｆ（ｎ−１）  ＝ｆ２０に設定し、次のステップＳ６でのパルス発信に用いてステップＳ１２  における共振周波数ｆ（ｎ）  （以下、前回測定時の共振周波数ｆ（ｎ−１）  に対比して、便宜上、適宜、前回測定時における今回の共振周波数ｆ（ｎ）  という。）算出に対処するようにしている。
【００３２】
ステップＳ５では、前回測定時の「今回」を今回測定時の「前回」とするように、今回の測定時における前回測定時の温度ｔ（ｎ−１）  及び前回測定時の共振周波数ｆ（ｎ−１）  を設定し、後述するステップＳ１１  及びステップＳ６の処理に対処する。
ステップＳ４またはステップＳ５の処理に続いて、前回〔（Ｎ−１）回〕測定時の共振周波数ｆ（ｎ−１）  でパルスを発信する（ステップＳ６）。なお、ステップＳ４処理の後のステップＳ６では、前回測定時の共振周波数ｆ（ｎ−１）  は前述したようにｆ２０である。
【００３３】
次に、インピーダンス計測器９が計測する超音波センサ５のインピーダンスＺ（ｎ）  を入力する（ステップＳ７）。ステップＳ７に続くステップＳ８で、インピーダンス変化量ΔＺを次式（１）により求める。
ΔＺ＝Ｚ（ｎ）  −Ｚ（ｎ−１）        …    （１）
Ｚ（ｎ）    ；今回測定時のインピーダンス
Ｚ（ｎ−１）  ；前回測定時のインピーダンス
【００３４】
次のステップＳ９で、今回測定時のインピーダンスＺ（ｎ）  が飽和インピーダンスＺＳ  以上であるか否か判定する。ステップＳ９でＹＥＳ  と判定すると、ステップＳ１０  ないしステップＳ１３  の処理を行う一方、ＮＯと判定すると、ステップＳ１４  に進んで処理を行う。
ステップＳ１０  では、ステップＳ８で求めたインピーダンス変化量ΔＺを対応データ格納回路１４のΔＺ−Δｔ対応データに照合し、対応する温度変化量Δｔを読出す。
【００３５】
そして、ステップＳ１１  （第１の温度算出手段）で、前記温度変化量Δｔを前回測定時の温度ｔ（ｎ−１）  （ステップＳ４またはステップＳ５）に加えて今回測定時の温度ｔ（ｎ）  を求める。
次のステップＳ１２  で、今回測定時の温度ｔ（ｎ）  に対応する共振周波数ｆ（ｎ）  （図５参照）をインピーダンス−周波数格納回路１２から読出す。ステップＳ１１  に続くステップＳ１３  で、パルス発生器６のパルス発生周波数をｆ（ｎ）  に補正し、補正したｆ（ｎ）  で超音波パルスを発信させ、流量計測を行えるようにする。
ステップＳ１３  を終了すると、ステップＳ２に戻って、新たな温度変化に対処し得るようにしている。
【００３６】
前記ステップＳ９でＮＯと判定すると、上述したようにステップＳ１４  に進むが、ＮＯと判定するのは、次のような状況になっている。
すなわち、インピーダンスＺ（ｎ）  が飽和インピーダンスＺＳ  未満の際には、インピーダンス−周波数曲線のうち、共振点−反共振点間部分（例えばＫ１０ｂ）のみならず共振周波数以下部分（例えばＫ１０ａ）が対象になっており、図５の特性（インピーダンス−周波数特性）のみからではステップＳ１０  の温度変化量Δｔを求めることができない。そして、ステップＳ１０  の温度変化量Δｔを得るために、次のステップＳ１４  ないしステップＳ２２  の処理を行う。
図３に示すように、ステップＳ１４  では、ステップＳ８で求めたインピーダンス変化量ΔＺを対応データ格納回路１４に格納されたΔＺ−Δｔｕ  、Δｔｄ  対応データに照合し、対応するΔｔｕ  、Δｔｄ  を読出す。
【００３７】
続いて、ステップＳ１４  で読み出されたΔｔｕ  、Δｔｄ  を対応データ格納回路１４のΔｔｕ  ，Δｔｄ  −ΔＧｕ  ，ΔＧｄ  対応データに照合して、対応する温度低下方向の利得変化量ΔＧｄ  及び温度上昇方向の利得変化量ΔＧｕ  を読出す。
次のステップＳ１６  で、利得計測器１０が計測した利得Ｇを入力する。
続いて、利得変化量ΔＧを次式（２）により求める（ステップＳ１７  ）。
【００３８】
ΔＧ＝Ｇ（ｎ）  −Ｇ（ｎ−１）        …    （２）
Ｇ（ｎ）    ；今回測定時の利得
Ｇ（ｎ−１）  ；前回測定時の利得
【００３９】
ステップＳ１７  に続くステップＳ１８  で、利得変化量ΔＧが前記温度上昇方向の利得変化量ΔＧｕ  に一致しているか否かの判定を行い、ＮＯと判定すると、利得変化量ΔＧが前記温度低下方向の利得変化量ΔＧｄ  に一致しているか否かの判定を行う（ステップＳ１９  ）。ステップＳ１８  でＹＥＳ  と判定すると、ステップＳ２０  で温度低下方向の温度変化量Δｔｄ  を温度変化量Δｔに設定して処理を図２のステップＳ１１  に戻って行う。また、ステップＳ１９  でＹＥＳ  と判定すると、ステップＳ２１  で温度上昇方向の温度変化量Δｔｕ  を温度変化量Δｔに設定して処理を図２のステップＳ１１  に戻って行う。また、ステップＳ１９  でＮＯと判定すると、エラーとして図示しない警報機によりエラー状態になったことを報知する（ステップＳ２２  ）。
本実施の形態では、ステップＳ１４  ないしＳ２１  及びステップＳ１１  から第２の温度算出手段を構成し、ステップＳ１３  からパルス調整手段を構成している。
【００４０】
上述したように構成した超音波流量計では、インピーダンス計測器９及び利得計測器１０の計測データを、あらかじめ求められる図５のインピーダンス−周波数データ及び図６の利得−周波数データにそれぞれ照合して、前回計測された温度との差分に相当する温度変化量Δｔを求め、この温度変化量Δｔを前回測定時の温度ｔ（ｎ−１）  に加えて今回測定時の温度ｔ（ｎ）  を得（ステップＳ１１  ）、今回測定時の温度ｔ（ｎ）  に対応する共振周波数等しい周波数でパルスを発生させるようにパルス発生器６のパルス発生周波数をｆ（ｎ）  に補正する（ステップＳ１３  ）。このため、超音波送信器３を確実に共振させて良好な超音波を発信することができる。
また、上記実施の形態では、ステップＳ２２  でエラー状態となったことが報知されることで、超音波送・受信器３，４間で正常な超音波の送・受信が行われていないことが判断できるため、超音波センサ５の故障や、管１内への気泡の混入等の異常があることがわかる。
【００４１】
このように超音波センサ５が従来技術で用いられた温度センサの機能を果たすので、前記温度センサを別個に設けなくて済むことになる。このため、管１内に温度センサを設けることで起こり得た流体の流れの変化を招くことがなく、計測精度の向上を図ることができる。また、部品数が少なくなること及び管１内に温度センサを設けなくて済むことにより、装置の構造が簡素化され、ひいては、装置の低廉化を図ることができる。
【００４２】
上記実施の形態では、渦発生体を設けて流体の流量を計測する超音波流量計を例にしたが、本発明は、これに限らず、超音波の伝搬速度が、上流から下流に向かう場合と、下流から上流に向かう場合で異なることを利用し、渦発生体を設けずに流体の流量を計測するように構成した超音波流量計であってもよい。
【００４３】
【発明の効果】
本発明は、超音波センサが従来技術で用いられた温度センサの機能を果たすので、前記温度センサを別個に設けなくて済むことになる。このため、管内に温度センサを設けることで起こり得た流体の流れの変化を招くことがなく、計測精度の向上を図ることができる。また、部品数が少なくなること及び管内に温度センサを設けなくて済むことにより、装置の構造が簡素化され、ひいては、装置の低廉化を図ることができる。
【００４４】
流体温度の変化に伴って変化する超音波センサの温度を測定し、この超音波センサの温度に対応する共振周波数を求めることが可能であり、これにより、温度変化による共振周波数の変化に対して、パルス発生手段のパルス発生周波数を最適化することができ、ひいては受信レベルを大きくして流量測定精度を向上できる。
【００４５】
超音波センサの温度測定値から流体温度を求め、この流体の温度をディスプレイに表示したり、あるいはプリントアウトすることが可能であり、計測者は、流体の温度を目視して流体温度の大きな変化時等に迅速に対処することが可能となる。
【００４６】
また、超音波流量計は、体積流量計であるため、流体温度に応じた流量換算が必要となるが、この流量換算に超音波センサの温度測定値から求められる流体温度を用いることによって新たに流量換算のための流体温度を測定する手段を設ける必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の超音波流量計を模式的に示す図である。
【図２】同超音波流量計の演算装置の処理内容を示すフローチャートの一部である。
【図３】図２のフローチャートのステップＳ９に続くフローチャートである。
【図４】同超音波流量計の超音波センサのインピーダンス−周波数特性を示す図である。
【図５】温度をパラメータとした複数のインピーダンス−周波数特性を示す図である。
【図６】同超音波流量計の超音波センサの伝達利得−周波数特性を示す図である。
【図７】従来の超音波流量計の一例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１    管
３    超音波送信器
４    超音波受信器
５    超音波センサ
９    インピーダンス計測器
１０  利得計測器
１１  演算装置
１２  インピーダンス−周波数データ格納回路
１３  利得−周波数データ格納回路
【図１】
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【図２】
0003590900.tif 000003
【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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