(57)【要約】【課題】測定流路の実際の寸法と制御部に設定されている流量計算用の流路寸法との差を、実際に流量を流さずに自動で補正する超音波流量計を実現する。【解決手段】測定流路１と、超音波信号を送受信可能な一対の超音波振動子２，７と、超音波振動子２から送信した超音波信号を超音波振動子７が受信するまでの伝搬時間を計測する伝搬時間測定部５と、伝搬時間から流量を求める制御部４と、超音波振動子７で受信した受信波形の振幅を測定する受信波形振幅測定部９と、この振幅と正規の受信波形の振幅との差から測定流路の寸法を補正する測定流路寸法補正部１１を備えることによって、実際の測定流路１と制御部４に設定された流量計算用の測定流路の寸法の差を補正する。【選択図】図１
2011117956.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流量を測定するための被測定流体を流す測定流路と、
前記測定流路に配置され超音波信号を送受信可能な一対の超音波振動子と、
一方の前記超音波振動子から送信され、被測定流体を伝搬した超音波信号を他方の超音波振動子が受信するまでの伝搬時間を計測する伝搬時間測定部と、
前記伝搬時間から演算によって前記超音波振動子間を満たす被測定流体の流量を求める制御部と、
前記超音波振動子で受信した受信波形の第ｍ波目の振幅を測定する受信波形振幅測定部と、
測定した受信波形の各波の振幅と正規の受信波形の第ｍ波目の振幅との差から実際の測定流路と流量計算用にあらかじめ設定された測定流路との寸法差を推定し、この推定結果に基づいて前記制御部において流量計算用に設定されている測定流路の寸法を補正する測定流路寸法補正部を備えていることを特徴とする、超音波流量計。
【請求項２】
前記受信波形振幅測定部が測定する第ｍ波目が、ピーク波であることを特徴とする、請求項１に記載の超音波流量計。
【請求項３】
流量を測定するための被測定流体を流す測定流路と、
前記測定流路に配置され超音波信号を送受信可能な一対の超音波振動子と、
一方の前記超音波振動子から送信され、被測定流体を伝搬した超音波信号を他方の超音波振動子が受信するまでの伝搬時間を計測する伝搬時間測定部と、
前記伝搬時間から演算によって前記超音波振動子間を満たす被測定流体の流量を求める制御部と、
前記超音波振動子で受信した受信波形の複数の波の振幅を測定する受信波形振幅測定部と、
測定した受信波形の各波の振幅と正規の受信波形の各波の振幅との差から実際の測定流路と流量計算用にあらかじめ設定された測定流路との寸法差を推定し、この推定結果に基づいて前記制御部において流量計算用に設定されている測定流路の寸法を補正する測定流路寸法補正部を備えていることを特徴とする、超音波流量計。
【請求項４】
前記受信波形振幅測定部が測定する複数の波の少なくとも１つを、ピーク波としたことを特徴とする、請求項３に記載の超音波流量計。
【請求項５】
流量を測定するための被測定流体を流す測定流路と、
前記測定流路に配置され超音波信号を送受信可能な一対の超音波振動子と、
一方の前記超音波振動子から送信され、被測定流体を伝搬した超音波信号を他方の超音波振動子が受信するまでの伝搬時間を計測する伝搬時間測定部と、
前記伝搬時間から演算によって前記超音波振動子間を満たす被測定流体の流量を求める制御部と、
前記一対の超音波振動子間を所定の温度に設定した所定の被測定流体で充満して、超音波振動子間の超音波の伝搬時間を計測し、あらかじめ前記制御部に設定された正規の伝搬時間と比較し、測定した伝搬時間と正規の伝搬時間の差から実際の超音波振動子間の距離と流量計算用に設定されている超音波振動子間の距離の差を推定し、前記推定結果に基づいて制御部に流量計算用に設定されている超音波振動子間の距離を補正する超音波振動子間距離補正部を備えていることを特徴とする、超音波流量計。
【請求項６】
前記一対の超音波振動子間を所定の温度に設定した所定の被測定流体で充満して、超音波振動子間の超音波の伝搬時間を計測し、あらかじめ前記制御部に設定された正規の伝搬時間と比較し、測定した伝搬時間と正規の伝搬時間の差から実際の超音波振動子間の距離
と流量計算用に設定されている超音波振動子間の距離の差を推定し、前記推定結果に基づいて制御部に流量計算用に設定されている超音波振動子間の距離を補正する超音波振動子間距離補正部を備えていることを特徴とする、請求項３又は４に記載の超音波流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の送受信可能な超音波振動子を用いて超音波の伝搬時間を計測し、被測定流体の流量を計測する超音波流量計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の超音波流量計に用いられている超音波伝搬時間の測定方法は、一対の送受信可能な超音波振動子を対向して配置し、一方の超音波振動子をバ−スト信号で駆動し、超音波を送信し、他方の超音波振動子で受信し測定していた。
【０００３】
図６に超音波流量計の送受信波形図を示す。なお、図６においては、横軸が時間を示し、縦軸が電圧を示す。また、図６の上側には、送信側の超音波振動子の駆動波形Ａを示し、図６の下側には、受信側の超音波振動子で受信した受信波形Ｂを示す。図中のＴ０は駆動波形Ａの開始時点を、Ｔ１は駆動開始後の第３波の終了時点を示す。Ｒ０は受信開始時点を、Ｒ１は受信開始後の第３波の終了時点を示す。例えば、特許文献１に開示の流体の流れ測定装置（超音波流量計）では、送信側の超音波振動子において、駆動波形Ａの第ｍ波目（ｍは整数であり、図６に示す例ではｍ＝３）のゼロクロス点Ｔ１を、伝搬時間の計測の起点とし、他方の超音波振動子で受信した受信波形Ｂの第ｍ（ｍ＝３）波目を終点Ｒ１としている。そして、当該流れ測定装置は、前記起点Ｔ１と前記終点Ｒ１との間の時間Ｔｐを超音波の伝搬時間として計測し、この伝搬時間を用いて被測定流体の流速を計測し、流量を演算していた。
【０００４】
特許文献１に開示の流体の流れ測定装置の構成を図７に示す。この流れ測定装置は、流体の流れる測定流路１に設置した超音波振動子２と、超音波振動子２を駆動する駆動回路３と、駆動回路３にスタート信号を出力する制御部２６と、超音波の伝搬時間を測定する伝搬時間測定部５と、超音波振動子２から送信した超音波を受ける超音波振動子７と、超音波振動子７の出力を増幅するアンプ６と、アンプ６の出力と基準電圧とを比較し大小関係が反転したときに伝搬時間測定部５を停止させる受信検知回路８と、から構成されている。
【０００５】
また、この流れ測定装置では、音速に対する温度の影響を無視できるように伝搬時間逆数差法を用いるが、そのために、一般的には、切り替えスイッチ１０を備えている。この切り替えスイッチ１０は、測定流路１の上流側から下流側への超音波の伝搬時間と、下流側から上流側への伝搬時間と、を測定するために用いられる。
【０００６】
また、この流れ測定装置では、第ｍ（ｍ＝３）波目の終了時のゼロクロス点を判定するために、基準電圧２５をあらかじめ２波目および３波目の振幅の間に設定しておき、受信信号が基準電圧２５を超えた次のゼロクロスが３波目となるように設定されている。そして、この流れ測定装置は、基準電圧２５を、当該流れ測定装置の初期設定時に自動で調整するために受信波形振幅測定部９を備えている。この受信波形振幅測定部９では、受信を検知する基準電圧２５を、低い電圧から少しずつ高くすることによって、伝搬時間が変化する電圧を、受信波のそれぞれの振幅として記憶することができる。
【０００７】
例えば、図６に示すように、基準電圧２５をＶ１からＶ２まで変化させても、当該基準電圧２５は第１波目の振幅の範囲内であるため、伝搬時間はＴａのままである。これに対して、基準電圧２５をＶ１からＶ３まで変化させれば、当該基準電圧２５は、第１波目の振幅（Ｖ２）より大きく第２波目の振幅（Ｖ３）よりも小さい範囲となるため、伝搬時間はＴｂとなる。よって、伝搬時間がＴａからＴｂに切り替わるときの電圧、この例ではＶ
２が、受信波の第１波目の振幅であることが判る。このようにして、伝搬時間の切り替りにより、受信波の第１波からピーク波（一連の受信波形Ｂを構成する各波のうち、最大振幅を有する波）までの各波の振幅（電圧）を測定することが可能となる。測定されたピーク波までの振幅から、第２波目と第３波目の振幅を選択し、第２波目の振幅である電圧と第３波目の振幅である電圧との中間に通常計測時の基準電圧２５を設定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−３０８４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記従来の技術では、測定流路の実際の寸法と制御部４に設定されている流量計算用の流路寸法との間に差があると、計測結果に誤差が生じる。そのため、超音波流量計の製造段階で、実際に所定の流量を流して、計測値を補正する必要があるという課題があった。
【００１０】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、製造段階において、被測定流体を実際の流量で流して測定流路の寸法の差を補正する必要がなく、従来に比べてより安価な費用で製造することが可能な超音波流量計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】
【００１１】
本発明に係る超音波流量計は、前記の課題を解決するために、流量を測定するための被測定流体を流す測定流路と、前記測定流路に配置され超音波信号を送受信可能な一対の超音波振動子と、一方の前記超音波振動子から送信され、被測定流体を伝搬した超音波信号を他方の超音波振動子が受信するまでの伝搬時間を計測する伝搬時間測定部と、前記伝搬時間から演算によって前記超音波振動子間を満たす被測定流体の流量を求める制御部と、前記超音波振動子で受信した受信波形の第ｍ波目の振幅を測定する受信波形振幅測定部と、測定した受信波形の各波の振幅と正規の受信波形の第ｍ波目の振幅との差から実際の測定流路と流量計算用にあらかじめ設定された測定流路との寸法差を推定し、この推定結果に基づいて前記制御部において流量計算用に設定されている測定流路の寸法を補正する測定流路寸法補正部と、を備えている構成である。
【００１２】
また、本発明に係る超音波流量計においては、前記測定流路寸法補正部は、測定した受信波形の各波の振幅と正規の受信波形の各波の振幅との差から実際の測定流路と流量計算用にあらかじめ設定された測定流路との寸法差を推定する構成であってもよい。
【００１３】
さらに、本発明に係る超音波流量計は、前記測定流路と、前記超音波振動子と、前記伝搬時間測定部と、前記制御部と、前記一対の超音波振動子間を所定の温度に設定した所定の被測定流体で充満して、超音波振動子間の超音波の伝搬時間を計測し、あらかじめ前記制御部に設定された正規の伝搬時間と比較し、測定した伝搬時間と正規の伝搬時間の差から実際の超音波振動子間の距離と流量計算用に設定されている超音波振動子間の距離の差を推定し、前記推定結果に基づいて制御部に流量計算用に設定されている超音波振動子間の距離を補正する超音波振動子間距離補正部と、を備える構成であってもよい。
【００１４】
本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明では、製造段階において、被測定流体を実際の流量で流して測定流路の寸法の差を補正する必要がなく、従来に比べてより安価な費用で製造することが可能な超音波流量計を提供することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る超音波流量計の概略構成を示すブロック図
【図２】（ａ）測定流路の高さ寸法が基準値の場合における、当該測定流路内での超音波の伝搬経路を示す模式図、（ｂ）（ａ）に示す伝搬経路における、超音波の受信波形を示す波形図
【図３】（ａ）測定流路の高さ寸法が基準値より高めの場合における、当該測定流路内での超音波の伝搬経路を示す模式図、（ｂ）（ａ）に示す伝搬経路における、超音波の受信波形を示す波形図
【図４】本発明の実施の形態２に係る超音波流量計の概略構成を示すブロック図
【図５】本発明の実施の形態３に係る超音波流量計の概略構成を示すブロック図
【図６】一般的な超音波流量計における典型的な送信波および受信波の一例を示す波形図
【図７】従来の超音波流量計である流体の流れ計測装置の概略構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
まず、本発明について説明すると、本発明は、流量を測定するための被測定流体を流す測定流路と、前記測定流路に配置され超音波信号を送受信可能な一対の超音波振動子と、一方の前記超音波振動子から送信され、被測定流体を伝搬した超音波信号を他方の超音波振動子が受信するまでの伝搬時間を計測する伝搬時間測定部と、前記伝搬時間から演算によって前記超音波振動子間を満たす被測定流体の流量を求める制御部と、前記超音波振動子で受信した受信波形の第ｍ波目の振幅を測定する受信波形振幅測定部と、測定した受信波形の各波の振幅と正規の受信波形の第ｍ波目の振幅との差から実際の測定流路と流量計算用にあらかじめ設定された測定流路との寸法差を推定し、この推定結果に基づいて前記制御部において流量計算用に設定されている測定流路の寸法を補正する測定流路寸法補正部と、を備えている構成の超音波流量計である。
【００１８】
前記構成によれば、前記超音波流量計の製造段階で、被測定流体を実際の流量で流して計測値の誤差を確認しなくても、実際の測定流路と設定されている測定流路との寸法の差を補正することができる。それゆえ、測定流路の寸法ずれによる流量値のずれも好適に補正することができる。したがって、製造工程に高価な流量発生装置が必要なく、寸法補正に要する時間も短くて済むため、従来に比べてより安価な費用で超音波流量計を製造することが可能となる。
【００１９】
また、本発明は、前記構成の超音波流量計において、前記受信波形振幅測定部が測定する第ｍ波目が、ピーク波である構成であってもよい。第ｍ波目をピーク波とすることで、寸法補正の精度を向上することができる。
【００２０】
また、本発明は、流量を測定するための被測定流体を流す測定流路と、前記測定流路に配置され超音波信号を送受信可能な一対の超音波振動子と、一方の前記超音波振動子から送信され、被測定流体を伝搬した超音波信号を他方の超音波振動子が受信するまでの伝搬時間を計測する伝搬時間測定部と、前記伝搬時間から演算によって前記超音波振動子間を満たす被測定流体の流量を求める制御部と、前記超音波振動子で受信した受信波形の複数の波の振幅を測定する受信波形振幅測定部と、測定した受信波形の各波の振幅と正規の受信波形の各波の振幅との差から実際の測定流路と流量計算用にあらかじめ設定された測定流路との寸法差を推定し、この推定結果に基づいて前記制御部において流量計算用に設定されている測定流路の寸法を補正する測定流路寸法補正部と、を備えている構成の超音波
流量計であってもよい。
【００２１】
前記構成によっても、製造段階で、被測定流体を実際の流量で流して計測値の誤差を確認しなくても、測定流路の寸法差を補正することができる。それゆえ、従来に比べてより安価な費用で超音波流量計を製造することが可能となる。
【００２２】
また、本発明は、前記構成の超音波流量計において、前記受信波形振幅測定部が測定する複数の波の少なくとも１つを、ピーク波とした構成であってもよい。測定する複数の波にピーク波を含めることで、寸法補正の精度を向上することができる。
【００２３】
また、本発明は、流量を測定するための被測定流体を流す測定流路と、前記測定流路に配置され超音波信号を送受信可能な一対の超音波振動子と、一方の前記超音波振動子から送信され、被測定流体を伝搬した超音波信号を他方の超音波振動子が受信するまでの伝搬時間を計測する伝搬時間測定部と、前記伝搬時間から演算によって前記超音波振動子間を満たす被測定流体の流量を求める制御部と、前記一対の超音波振動子間を所定の温度に設定した所定の被測定流体で充満して、超音波振動子間の超音波の伝搬時間を計測し、あらかじめ前記制御部に設定された正規の伝搬時間と比較し、測定した伝搬時間と正規の伝搬時間の差から実際の超音波振動子間の距離と流量計算用に設定されている超音波振動子間の距離の差を推定し、前記推定結果に基づいて制御部に流量計算用に設定されている超音波振動子間の距離を補正する超音波振動子間距離補正部と、を備えている構成の超音波流量計であってもよい。
【００２４】
前記構成によれば、超音波振動子間の距離の差を自動で補正できるため、被測定流体を実際の流量で流すことなく、より高精度な寸法補正が可能となる。
【００２５】
また、本発明は、前記構成の超音波流量計において、前記一対の超音波振動子間を所定の温度に設定した所定の被測定流体で充満して、超音波振動子間の超音波の伝搬時間を計測し、あらかじめ前記制御部に設定された正規の伝搬時間と比較し、測定した伝搬時間と正規の伝搬時間の差から実際の超音波振動子間の距離と流量計算用に設定されている超音波振動子間の距離の差を推定し、前記推定結果に基づいて制御部に流量計算用に設定されている超音波振動子間の距離を補正する超音波振動子間距離補正部を備えている構成であってもよい。
【００２６】
前記構成によれば、測定流路だけでなく、超音波振動子間の距離の差も自動で補正することができるため、被測定流体を実際の流量で流すことなく、より高精度な寸法補正および距離補正が可能となる。
【００２７】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る超音波流量計の構成の一例を示すブロック図である。
【００２９】
図１に示すように、本実施の形態に係る超音波流量計は、一対の超音波振動子２および超音波振動子７、駆動回路３、制御部４、伝搬時間測定部５、アンプ６、受信検知回路８、切り替えスイッチ１０、受信波形振幅測定部９、および測定流路寸法補正部１１を備えている。
【００３０】
超音波振動子２、７は、被測定流体の流れる測定流路１に設置されており、駆動回路３により超音波振動子２、７が駆動される。上流側の超音波振動子７と下流側の超音波振動子２との送受信は切り替えスイッチ１０により切り替えられる。アンプ６は、超音波振動子２、７の出力（特に超音波の受信波）を増幅し、受信検知回路８に出力する。受信検知回路８は、アンプ６の出力と基準電圧とを比較し大小関係が反転したときに伝搬時間測定部５を停止させる。
【００３１】
制御部４は、図１に示す超音波流量計の制御を行うものである。具体的には、駆動回路３にスタート信号を出力可能となっており、また、後述するように、伝搬時間測定部５を制御し、超音波振動子２、７間で送受信される超音波信号の伝搬時間から、これら超音波振動子２、７の間を満たす被測定流体の流量を求める演算を行い、切り替えスイッチ１０の制御を行い、受信波形振幅測定部９および測定流路寸法補正部１１の出力から、設定値の補正を行う。
【００３２】
伝搬時間測定部５は、前記のとおり、制御部４の制御によって演算に用いられる超音波振動子２、７間の超音波の伝搬時間を測定し、また、超音波の受信波形を受信波形振幅測定部９に出力する。受信波形振幅測定部９は、超音波の受信波形の第１波目からピーク波までの振幅を測定し、制御部４および測定流路寸法補正部１１に出力する。測定流路寸法補正部１１は、受信波形のそれぞれの波の振幅とあらかじめ設定された基準の受信波形の振幅との差から測定流路寸法を補正する（補正処理の詳細は後述する）。
【００３３】
制御部４の制御によって、切り替えスイッチ１０は、超音波振動子２を受信側、超音波振動子７を送信側に設定する。この状態で、駆動回路３により超音波振動子２を駆動し、被測定流体を伝搬した超音波を超音波振動子２で受信する。受信された超音波（受信波）は、アンプ６、受信検知回路８を介して伝搬時間測定部５に入力され、超音波の伝搬時間が測定される。制御部４において被測定流体の流量を求める演算を行う場合には、制御部４は、伝搬時間測定部５から間接的に前記伝搬時間を取得し、あるいは、図示しない信号伝達経路を経て伝搬時間測定部５から直接的に伝搬時間を取得してもよい。
【００３４】
超音波振動子２、超音波振動子７、駆動回路３、アンプ６、受信検知回路８、および切り替えスイッチ１０としては、超音波流量計の分野で公知のものが好適に用いられる。
【００３５】
制御部４は、本実施の形態では、例えば、マイクロコンピュータにより構成され、当該マイクロコンピュータは、図１には図示しないが、例えば、演算部および記憶部等から構成される。演算部は、マイクロコンピュータのＣＰＵで構成され、記憶部は内部メモリで構成される。記憶部には、種々のプログラムが記憶され、また、流量計算用にあらかじめ設定された測定流路等の寸法といった、種々の設定値が記憶されている。演算部は、記憶部に記憶されたプログラムを用いて、前述した流量を求める演算等を実行し、また、記憶部に記憶された設定値を必要に応じて補正する。なお、記憶部は内部メモリに限定されず、独立したメモリとして構成されてもよいし、複数の記憶装置から構成されてもよい。
【００３６】
さらに、伝搬時間測定部５、受信波形振幅測定部９、および測定流路寸法補正部１１は、公知のスイッチング素子、減算器、比較器等による論理回路等として構成されてもよいし、演算部が記憶部に格納されるプログラムに従って動作することにより実現される構成、すなわち、制御部４の機能構成であってもよい。
【００３７】
以上のように構成された超音波流量計について、以下その動作、作用を説明する。まず、基本的な流量測定動作等について、図６を参照して説明すると、本実施の形態に係る超音波流量計は、駆動波形の第ｍ波目（ｍは整数であり、図６に示す例ではｍ＝３）の終了時のゼロクロス点を判定するために、基準電圧２５があらかじめ２波目および３波目の振
幅の間に設定され、受信信号（受信波）が基準電圧２５を超えた次のゼロクロスが、３波目終了時のゼロクロスとなるように設定されている。基準電圧２５は、受信波の受信を検知するための電圧であり、受信波形振幅測定部９は、基準電圧２５を初期設定時に自動で調整するために、当該基準電圧２５を、低い電圧から少しずつ高くすることによって、伝搬時間が変化する電圧を、受信波のそれぞれの振幅として記憶する。
【００３８】
例えば、図６に示すように、基準電圧２５をＶ１からＶ２まで変化させても、当該基準電圧２５は第１波目の振幅の範囲内であるため、伝搬時間はＴａのままである。これに対して、基準電圧２５をＶ１からＶ３まで変化させれば、当該基準電圧２５は、第１波目の振幅（Ｖ２）より大きく第２波目の振幅（Ｖ３）よりも小さい範囲となるため、伝搬時間はＴｂとなる。よって、伝搬時間がＴａからＴｂに切り替わるときの電圧、この例ではＶ２が、受信波の第１波目の振幅であることが判る。このようにして、伝搬時間の切り替りにより、受信波の第１波からピーク波（一連の受信波形Ｂを構成する各波のうち、最大振幅を有する波）までの各波の振幅（電圧）を測定することが可能となる。測定されたピーク波までの振幅から、第２波目と第３波目の振幅を選択し、第２波目の振幅である電圧と第３波目の振幅である電圧との中間に通常計測時の基準電圧２５を設定することができる。
【００３９】
送信側である超音波振動子２の駆動波形Ａにおいては、前述のとおり、伝搬時間計測の起点は第ｍ（ｍ＝３）波目のゼロクロス点Ｔ１に設定されている。それゆえ、受信側の超音波振動子７で受信した受信波形Ｂの第ｍ（ｍ＝３）波目のゼロクロスを終点Ｒ１に設定すれば、伝搬時間測定部５は、起点Ｔ１と終点Ｒ１との間の時間Ｔｐを超音波の伝搬時間として計測することができる。そして、制御部４は、この伝搬時間を用いて被測定流体の流速を計測し、当該被測定流体の流量を演算する。
【００４０】
さらに、本実施の形態においては、測定流路寸法補正部１１では、実際の測定流路１の高さ寸法（測定流路１の流路径）と、あらかじめ流量値を計算するために、制御部４を構成する前記記憶部に記憶された基準となる高さ寸法との差から、当該記憶部に記憶された流量計算用の高さ寸法を補正する。補正する手段としては、超音波流量計の製造時に、測定流路１に流量が発生しない状態で、超音波を送受信し、受信波形の第１波目から第ｎ波目（ｎはピーク波までの任意の整数）までの各波の振幅を受信波形振幅測定部９で測定する。
【００４１】
ここで、測定流路１の高さ寸法が基準となる寸法からずれていた場合の現象をｎ＝２として、図２（ａ）、（ｂ）および図３（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。図２（ａ）は、測定流路１の寸法が基準どおりの場合における超音波の伝搬経路を示し、図２（ｂ）は、この伝搬経路における超音波の受信波形を示している。図３（ａ）は、測定流路１の高さ寸法が基準より高めの場合における超音波の伝搬経路を示し、図３（ｂ）は、この伝搬経路における超音波の受信波形を示している。
【００４２】
図２（ａ）に示すように、測定流路１の高さ寸法Ｈが基準どおりである場合、超音波の受信波形は、超音波振動子２、７の間を直進する経路１２を通ってきた超音波の波形と、測定流路１の内側面に当たって反射する経路１３を通ってきた超音波の波形との合成になる。それゆえ、超音波振動子２で受信される受信波は、図２（ｂ）に示すように、経路１２を通ってきた超音波の受信波形１５と経路１３を通ってきた超音波の受信波形１６との合成波形１７となり、各波（第１波目と第２波目）の振幅１８ａおよび振幅１８ｂは、いずれも、受信波形１５または受信波形１６の振幅よりも大きくなる。
【００４３】
これに対して、図３（ａ）に示すように、測定流路１の高さ寸法Ｈ'が基準となる測定流路１の高さ寸法Ｈよりも高めになっている場合は、測定流路１の内側面に当たって反射
する経路１４が図２（ａ）に示す例より長くなり、超音波が受信側の超音波振動子２に到着するまでの時間が遅くなる。そのため、超音波振動子２で受信される受信波は、図３（ｂ）に示すように、受信波形１５と受信波形１９との合成波形２０となる。
【００４４】
ここで、図２（ｂ）に示す合成波形１７を正規の波形（基準の波形）とすれば、当該合成波形２０と正規の波形（合成波形１７）とを比較することで、測定流路１の高さ寸法Ｈと寸法Ｈ’との差を推定することができる。つまり、図３（ｂ）に示すように、合成波形２０における各波（第１波目と第２波目）の振幅２１ａおよび振幅２１ｂは、正規の波形である合成波形１７の振幅１８ａおよび振幅１８ｂよりも小さくなっているので、実際に測定された振幅２１ａおよび振幅２１ｂは、基準の振幅１８ａおよび振幅１８ｂからずれることになる。このずれが高さ寸法ＨおよびＨ’の差（寸法のずれ）に対応する。
【００４５】
制御部４においては、以上の原理に基づいて、受信波形のそれぞれの波に振幅のずれが生じたときに形成される合成波の振幅と、測定流路１の高さ寸法との関係を、補正量として予め記憶部に設定記憶してある。そして、測定流路寸法補正部１１は、測定した各波の振幅と、予め記憶部に設定記憶された振幅との差に基づいて、予め設定されている補正量だけ、測定流路１の計算上の高さ寸法を補正する。これによって、実際の測定流路１の寸法ずれにより生じる計測値のずれを補正することができる。なお、補正量を予め記憶部に記憶せず、演算部にて演算して取得するようにしてもよい。
【００４６】
以上のように、本実施の形態においては測定流路寸法補正部１１を備えることによって、超音波流量計の製造時に、測定流路１に被測定流体を実際の流量で流すことがなくても、測定流路１の寸法ずれによる流量値のずれを好適に補正することができる。
【００４７】
ここで、記憶部に設定される補正量は、所定の被測定流体を用いた測定結果に基づいたものであり、補正を行うための測定も、同じ所定の被測定流体を用いて行っている。
【００４８】
なお、本実施の形態では、振幅を測定する波の数を２（第１波および第２波）として説明したが、第１波目からピーク波までの任意の数の波を測定して比較することも可能である。特に、振幅を測定する波にピーク波を含めると、ピーク波は受信波形中で最も振幅が大きくなるので、測定流路１の寸法がずれていれば、基準の場合の振幅との差が相対的に大きくなる。それゆえ、寸法補正の精度（並びに流量値のずれの精度）を向上することができる。
【００４９】
さらに、第１波目からピーク波までの全ての波について振幅を測定して、基準の場合の振幅と比較すれば、寸法補正の精度をより一層向上することができる。
【００５０】
また、本実施の形態では、振幅を測定する波の数が複数でなくてもよい。例えば、第ｍ波目（第１波目から第ｎ波目までの任意の波）の１つの波について、振幅を比較する構成であってもよい。この場合、第ｍ波目をピーク波、すなわち、ｍ＝ｎとすれば、寸法補正の精度をさらに一層向上することができる。
【００５１】
また、上述したように記憶部に記憶する補正量を決定する際に採用する基準となる構成（特に、測定流路１に対する超音波振動子２，７の配設位置）は、補正対象である測定流路１においても共通化させておくことが好ましい。言い換えれば、上記基準となる構成は常に所定の位置関係となるように設定することが好ましい。例えば、超音波振動子２，７を測定流路１の流路断面の中心に配置する点を、両者の共通の構成となるように設定する。これにより、補正精度の更なる向上を図ることができる。
【００５２】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係る超音波流量計について、図４を参照して説明する。図４は、実施の形態２に係る超音波流量計の構成の一例を示すブロック図である。本実施の形態に係る超音波流量計は、図４に示すように、基本的な構成は前記実施の形態１に係る超音波流量計と同様の構成を有しているが、測定流路寸法補正部１１を備えておらず、超音波振動子間距離補正部２２を備えている点で異なっている。
【００５３】
制御部２３は、前記実施の形態１における制御部４と同様に、例えば、演算部および記憶部で構成されている。当該記憶部には、前述したプログラムの他に、所定の温度に設定した所定の被測定流体を用いて測定した伝搬時間（設定値）が予め設定され、また、超音波振動子２、７の間の距離である振動子間距離について、その計算上の値（流量を算出する際に使用される設定値）が予め設定されている。もちろん他の設定値が記憶されてもよい。
【００５４】
超音波振動子間距離補正部２２は、公知のスイッチング素子、減算器、比較器等による論理回路等として構成されてもよいし、演算部が記憶部に格納されるプログラムに従って動作することにより実現される構成、すなわち、制御部２３の機能構成であってもよい。
【００５５】
本実施の形態に係る超音波流量計の基本的な動作は、前記実施の形態１に係る超音波流量計の動作と同じであるため省略し、超音波振動子間距離補正部２２の動作について説明する。
【００５６】
超音波振動子間距離補正部２２は、超音波流量計の製造時に、所定の温度に設定した所定の被測定流体で測定流路１を満たした状態で伝搬時間（測定値）を測定する。その後、予め設定されている伝搬時間の設定値と伝搬時間の測定値とのずれに基づいて、予め設定されている振動子間距離の設定値と実際の振動子間距離との差を求める。そして、求められた差から記憶部に記憶されている振動子間距離を補正する。これによって、計測値のずれを補正することができる。
【００５７】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３に係る超音波流量計について、図５を参照して説明する。図５は、実施の形態３に係る超音波流量計の構成の一例を示すブロック図である。本実施の形態に係る超音波流量計は、図５に示すように、基本的な構成は前記実施の形態２に係る超音波流量計と同様の構成を有しているが、さらに測定流路寸法補正部１１を備えている点で異なっている。
【００５８】
制御部２４は、前記実施の形態１における制御部４と同様に、例えば、演算部および記憶部で構成されており、当該記憶部には、前述した各種設定値が設定されている。
【００５９】
本実施の形態に係る超音波流量計の基本的な動作は、前記実施の形態１または２に係る超音波流量計の動作と同じであるため省略し、測定流路寸法補正部１１および超音波振動子間距離補正部２２の動作について説明する。
【００６０】
測定流路寸法補正部１１は、所定の温度に設定した所定の被測定流体で測定流路１を満たした状態で、受信波に含まれる各波の振幅の測定値と、記憶部に予め記憶されている振幅の設定値との差に基づいて、予め設定されている補正量だけ測定流路１の計算上の高さ寸法の補正を行い、次に、超音波振動子間距離補正部２２により、前述した振動子間距離のずれを補正する。
【００６１】
すなわち、測定流路寸法補正部１１では、振幅の測定値および設定値の差から測定流路１の寸法補正を行うが、振幅の測定は、振動子間距離のずれの影響をほとんど受けること
がない。そして、超音波振動子間距離補正部２２は、測定流路１の寸法補正に基づいて、伝搬距離を測定することによって振動子間距離のずれを補正する。それゆえ、測定流路寸法補正部１１で測定する対象（振幅）と、超音波振動子間距離補正部２２で測定する対象（伝搬距離）とは、実質的に互いに独立した測定対象であるので、超音波振動子間距離補正部２２における振動子間距離のずれの補正精度は、測定流路寸法補正部１１による寸法補正の結果、さらに向上することが可能となる。
【００６２】
以上のように、本実施の形態においては、測定流路寸法補正部１１および超音波振動子間距離補正部２２を備えることによって、超音波流量計の製造時に、測定流路１に被測定流体を実際の流量で流すことがなくても、測定流路１の寸法及び超音波振動子２、７の間の距離（振動子間距離）のずれによる流量値のすれを好適に補正することができる。
【００６３】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
以上のように、本発明にかかる超音波流量計は、製造段階で実際の流量を流して測定流路の寸法の差を補正する必要がないため、製造工程に高価な流量発生装置が必要なく、補正に要する時間も短くて済む。それゆえ、従来に比べてより安価な費用で超音波流量計を製造することが可能となるので、流量測定基準器、ガスメーター、あるいは水道メーター等、流体の流量を超音波で測定する用途に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１  測定流路
２、７  超音波振動子
３  駆動回路
４、２３、２４  制御部
５  伝搬時間測定部
８  受信検知回路
９  受信波形振幅測定部
１０  切り替えスイッチ
１１  測定流路寸法補正部
２２  超音波振動子間距離補正部
【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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