(57)【要約】【課題】ゼロ・ドリフトを減少させることができる超音波流量計を得る。【解決手段】流体の流れに沿って所定の距離を隔てて、測定管１に取り付けられる複数の超音波振動子２と、上流側の超音波振動子２から発信された超音波を下流側の超音波振動子２が受信するまでの伝搬時間と、下流側の超音波振動子２から発信された超音波を上流側の超音波振動子２が受信するまでの伝搬時間との時間差に基づいて流体の流速を求める演算回路７とを備え、超音波振動子２は、測定管１に応じて予め定めた、第１の周波数の超音波と第２の周波数の超音波とを交互に発信し、演算回路７は、第１の周波数の超音波での伝搬時間の第１の時間差を、流体の流速がゼロのときの時間差として求め、第２の周波数の超音波での伝搬時間の第２の時間差と、第１の時間差とに基づき、流体の流速を求める。【選択図】図１
2011007539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定管内を流れる流体の流速を求める超音波流量計において、
前記流体の流れに沿って所定の距離を隔てて、前記測定管に取り付けられる複数の振動子と、
上流側の前記振動子から発信された超音波を下流側の前記振動子が受信するまでの伝搬時間と、下流側の前記振動子から発信された超音波を上流側の前記振動子が受信するまでの伝搬時間との時間差に基づいて流体の流速を求める演算手段と
を備え、
前記振動子は、
前記測定管に応じて予め定めた、第１の周波数の超音波と第２の周波数の超音波とを交互に発信し、
前記演算手段は、
前記第１の周波数の超音波での伝搬時間の第１の時間差を、前記流体の流速がゼロのときの時間差として求め、
前記第２の周波数の超音波での伝搬時間の第２の時間差と、前記第１の時間差とに基づき、前記流体の流速を求める
ことを特徴とする超音波流量計。
【請求項２】
前記振動子は、
前記流体内を伝搬する超音波の減衰量より、前記測定管内を伝搬する超音波の減衰量が小さい周波数が、前記第１の周波数として設定され、
前記流体内を伝搬する超音波の減衰量より、前記測定管内を伝搬する超音波の減衰量が大きい超音波の周波数が、前記第２の周波数として設定される
ことを特徴とする請求項１記載の超音波流量計。
【請求項３】
前記振動子は、
前記第１の周波数が、前記第２の周波数より低く設定される
ことを特徴とする請求項１又は２記載の超音波流量計。
【請求項４】
前記振動子は、前記測定管の上流側及び下流側の２箇所に設けられ、
一方の振動子に交番電気エネルギーが与えられることにより発信した超音波を、他方の振動子によって受信し、発信側と受信側の振動子を交互に切り換える
ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の超音波流量計。
【請求項５】
前記振動子は、前記測定管の上流側、中央及び下流側の３箇所に設けられ、
中央に設けられた振動子に交番電気エネルギーが与えられることにより発信した超音波を、上流及び下流に位置する２つの前記振動子によって受信する
ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の超音波流量計。
【請求項６】
前記測定管の外周面に付設されるフランジにより構成され、前記測定管を伝搬する超音波の高域波成分をカットする音響フィルタを備えた
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか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、測定管内を流れる流体の流速を求め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おいては、例えば、測定管の上流側と下流側に２つの超音波振動子を設け、送信波と受信波の伝搬時間を計測することで流速を求めるものが提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
この種の超音波流量計においては、まず、上流側から超音波を送信し下流側で受信する。この時の伝搬時間をｔｕとする。次に、送受信方向を切り換えて、下流側から超音波を送信し上流側で受信する。この時の伝搬時間をｔｄとする。
この時、２つの超音波振動子の距離をＬ、音速をＣ、媒質の流速をｖとすると次式が成立する。
【０００４】
ｔｕ＝Ｌ／Ｃ＋ｖ  …（１）
ｔｄ＝Ｌ／Ｃ−ｖ  …（２）
（１）式、（２）式の逆数をとって差をとると、次式が得られる。
ｖ＝Ｌ／２（（ｔｕ−ｔｄ）／ｔｕ・ｔｄ）  …（３）
＝Ｌ／２（Δｔ／ｔｕ・ｔｄ）  …（４）
ここで、伝搬時間差Δｔ＝（ｔｕ−ｔｄ）である。
【０００５】
したがって、流速ｖは伝搬時間差Δｔに依存する。これより送信波と受信波との伝搬時間差Δｔから流速を検知する。そして、この流速に断面積を乗じる等の処理をして、測定管内を流れる媒質の流量を計測するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−９９１４号公報
【特許文献２】特開平１０−１２２９２３号公報
【特許文献３】特開２０００−１８０２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、上記（４）式より、流速ｖは受信波の伝搬時間差Δｔにより得られるものであるから、実際に測定管（以下「管体」ともいう。）内を流れる媒質（流体）の流速が「ゼロ」である場合、理論上はｔｕとｔｄは同じ値になる筈である。
【０００８】
しかしながら、現実には、超音波振動子は上流側と下流側とが別個のものであり、これらの超音波振動子の送波特性及び受波特性は同一にならない。
また、上記（１）式より求まる伝搬時間ｔｕと、上記（２）式により求める伝搬時間ｔｄは、それぞれ別の時刻における計測値である。
さらに、管体（パイプ又はチューブ等）や、超音波振動子を管体に接合する音響結合材の伝搬特性などのフィールドを含め、温度、圧力等多くの不確定要素を含んでいる。
即ち、実際の場面においては、ｔｕの計測時とｔｄの計測時とでは、送信側の超音波振動子及び受信側の超音波振動子、これらの音響結合材とが、信号伝達経路に複雑に介在して、その送信時と受信時の可逆性がいつも等しいとは限らないことが現実である。
このため、実際に管体内を流れる媒質の流速が「ゼロ」である場合に、伝搬時間ｔｕとｔｄとが全く同一となるとは限らない。
【０００９】
また、このような可逆性が定まらないとみるべき送信・受信の関係を、理論上の演算式を用いて求めても、長期に亘り環境の変化を伴う現実の場においては、実際の流速「ゼロ」における、測定流速の「ゼロ点」を定めることは至難な事象と考えられる。
【００１０】
このように、従来の超音波流量計においては、環境条件等による「揺らぎ」が計測値のゼロ点変動（以下「ゼロ・ドリフト」と称する。）を生じさせ、長時間における「ゼロ点」の安定度を悪化させる、という問題点があった。
このため超音波流量計の計測値の「ゼロ」が「相対ゼロ」として表現され、「絶対ゼロ」として得られず計測精度が低下する、という問題点があった。
【００１１】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ゼロ・ドリフトを減少させることができる超音波流量計を得るものである。
また、流速の計測精度を向上させることができる超音波流量計を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る超音波流量計は、測定管内を流れる流体の流速を求める超音波流量計において、前記流体の流れに沿って所定の距離を隔てて、前記測定管に取り付けられる複数の振動子と、上流側の前記振動子から発信された超音波を下流側の前記振動子が受信するまでの伝搬時間と、下流側の前記振動子から発信された超音波を上流側の前記振動子が受信するまでの伝搬時間との時間差に基づいて流体の流速を求める演算手段とを備え、前記振動子は、前記測定管に応じて予め定めた、第１の周波数の超音波と第２の周波数の超音波とを交互に発信し、前記演算手段は、前記第１の周波数の超音波での伝搬時間の時間差を、前記流体の流速がゼロのときの時間差として求め、前記第２の周波数の超音波での伝搬時間の時間差に基づき、前記流体の流速を求めるものである。
【００１３】
また、本発明に係る超音波流量計においては、前記振動子は、前記流体内を伝搬する超音波の減衰量より、前記測定管内を伝搬する超音波の減衰量が小さい周波数が、前記第１の周波数として設定され、前記流体内を伝搬する超音波の減衰量より、前記測定管内を伝搬する超音波の減衰量が大きい超音波の周波数が、前記第２の周波数として設定されるものである。
【００１４】
また、本発明に係る超音波流量計においては、前記振動子は、前記第１の周波数が、前記第２の周波数より低く設定されるものである。
【００１５】
また、本発明に係る超音波流量計においては、前記振動子は、前記測定管の上流側及び下流側の２箇所に設けられ、一方の振動子に交番電気エネルギーが与えられることにより発信した超音波を、他方の振動子によって受信し、発信側と受信側の振動子を交互に切り換えるものである。
【００１６】
また、本発明に係る超音波流量計においては、前記振動子は、前記測定管の上流側、中央及び下流側の３箇所に設けられ、中央に設けられた振動子に交番電気エネルギーが与えられることにより発信した超音波を、上流及び下流に位置する２つの前記振動子によって受信するものである。
【００１７】
また、本発明に係る超音波流量計は、前記測定管の外周面に付設されるフランジにより構成され、前記測定管を伝搬する超音波の高域波成分をカットする音響フィルタを備えたものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、測定管に応じて予め定めた、第１の周波数の超音波と第２の周波数の超音波とを交互に発信し、第１の周波数の超音波での伝搬時間の時間差を、流体の流速がゼロのときの時間差として求め、第２の周波数の超音波での伝搬時間の時間差に基づき、流体の流速を求める。
このため、ゼロ・ドリフトを減少させることができる超音波流量計を得ることができる。
また、流速の計測精度を向上させることができる超音波流量計を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施の形態１に係る超音波流量計の作動原理系統図である。
【図２】実施の形態１に係る超音波振動子の配置を示す斜視図である。
【図３】実施の形態１に係る超音波の伝搬経路を示す図である。
【図４】実施の形態１に係る送信波及び受信波を示す図である。
【図５】実施の形態１に係る超音波流量計の流量計測結果を示す図である。
【図６】従来の超音波流量計の流量計測結果を示す図である。
【図７】実施の形態２に係る超音波流量計の作動原理系統図である。
【図８】実施の形態３に係る超音波流量計の作動原理系統図である。
【図９】超音波流量計の他の構成例を示す図である。
【図１０】超音波流量計の他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る超音波流量計の作動原理系統図である。
図２は実施の形態１に係る超音波振動子の配置を示す斜視図である。
図１及び図２に示すように、本実施の形態に係る超音波流量計は、超音波振動子２Ａと、超音波振動子２Ｂと、電源４と、増幅器５と、比較回路６と、演算回路７とを備える。
この超音波流量計は、測定管１の管内を流れる媒質の流速ｖを求めるものである。
なお、本実施の形態１では、流速ｖを計測値として出力する場合を説明するが、本発明はこれに限るものではない。流速ｖに管内断面積等を乗じることで流量を求めることが可能である。
【００２１】
なお、「超音波振動子２Ａ」及び「超音波振動子２Ｂ」は、本発明における「振動子」に相当する。
なお、「比較回路６」及び「演算回路７」は、本発明における「演算手段」に相当する。
【００２２】
測定管１は、パイプ又はチューブ等により構成され、例えば全長に亘って外径が均一な直管である。
【００２３】
超音波振動子２Ａ及び２Ｂ（以下、区別しないときは「超音波振動子２」という。）は、測定管１の外径よりわずかに径の大きい内径を有する円環状又は円筒状に形成される。
この超音波振動子２は、測定管１の流体の流れに沿って所定の距離を隔てて配置される。
また、超音波振動子２の内周面と、測定管１の外周面との隙間には、グリース等の半流動体や半固形物よりなり、超音波が伝播しやすい音響結合材３を充填する。これにより、超音波振動子２と測定管１とを音響的に接触又は接合して、いわゆる音響結合状態とする。
また、超音波振動子２Ａ及び２Ｂは、それぞれ、スイッチＳＷ１を介して電源４と接続され、スイッチＳＷ２を介して増幅器５と接続される。
【００２４】
比較回路６は、増幅器５で増幅された受信波形信号が入力される。この比較回路６は、受信波が所定の閾値を超えた点を検出するためのコンパレータである。
【００２５】
演算回路７は、比較回路６から、入力された受信波に基づいて流速を求める。また、演算回路７は、電源４が発生する交番電気エネルギーの周波数を設定することが可能である。詳細は後述する。
【００２６】
このような構成において、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をａ側に切り換えることにより、超音波振動子２Ａを電源４と接続して発信器とし、超音波振動子２Ｂを増幅器５と接続して受信器とする。
上流側の超音波振動子２Ａは、電源４から交番電気エネルギーを与えられると、縮径、拡径して半径方向に振動する。測定管１内部が媒質（流体）で満たされているとき、超音波振動子２Ａから発生する超音波は、音響結合材３及び測定管１の管壁を経て流体に伝えられ、一旦振動子の中心（直管の中心）位置に向かって伝播した後、直角に向きを変えて管と平行に前後両方向に伝播する。このとき、超音波は圧力振動の一種であるため伝播の際には管の半径方向にも圧力変化が生じる。
下流側の超音波振動子２Ｂは、測定管１の管壁及び音響結合材３を経て半径方向の圧力変化（振動）が加えられると、振動波形と相似の電気信号を発生する。
そして、超音波振動子２Ｂで発生した振動波形と相似の電気信号（以下「受信波」という。）は、増幅器５により増幅され、比較回路６を介して演算回路７に入力される。
演算回路７は、入力された受信波に基づき、上流側の超音波振動子２Ａから発信された超音波を下流側の超音波振動子２Ｂが受信するまでの順流れの伝搬時間ｔｕを計測する。
【００２７】
また、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をｂ側に切り換えることにより、超音波振動子２Ａを増幅器５と接続して受信器とし、超音波振動子２Ｂを電源４と接続して発信器とする。
これにより、同様に、演算回路７は、入力された受信波に基づき、下流側の超音波振動子２Ｂから発信された超音波を上流側の超音波振動子２Ａが受信するまでの逆流れの伝搬時間ｔｄを計測する。
そして、演算回路７は、伝搬時間ｔｕと伝搬時間ｔｄとの時間差Δｔに基づいて流体の流速を求める。
【００２８】
ここで、超音波の伝搬経路と周波数との関係について図３を用いて説明する。
【００２９】
図３は実施の形態１に係る超音波の伝搬経路を示す図である。
上述したように、送信側の超音波振動子２は、交番電気エネルギーが与えられると振動する。そして、図３の（ａ）に示すように、送信側の超音波振動子２からの超音波は、媒質（流体）内を伝搬して受信側の超音波振動子２に到達する。以下、この伝搬経路を「媒質内伝搬」と称する。
また、このとき、図３（ｂ）に示すように、送信側の超音波振動子２からの超音波は、測定管１自体を伝搬して受信側の超音波振動子２にも到達する。以下、この伝搬経路を「管体内伝搬」と称する。
【００３０】
このような超音波の伝搬経路は、測定管１と媒質（流体）の周波数特性に依存する。このため、測定管１内を伝搬しやすい（測定管１内の減衰量が小さい）超音波を送信し、測定管１自体を伝搬した超音波を受信することにより、流速に依存しない伝搬時間を得ることができる。即ち、流速が「ゼロ」となる伝搬時間を得ることができる。
また、媒質内を伝搬しやすい（測定管１内の減衰量が大きい）超音波を送信し、媒質内を伝搬した超音波を受信することにより、流速に応じた伝搬時間を得ることができる。
【００３１】
このようなことから本実施の形態においては、管体内伝搬を目的とした周波数（以下「第１の周波数」という。）と、媒質内伝搬を目的とした周波数（以下「第２の周波数」という。）とを短時間で交互に送受信することにより、流速「ゼロ」の時間差と、流速「ｖ」の時間差とを、ほぼ同時に得ることができる。
【００３２】
次に、このような異なる周波数を用いて流速を計測する本実施の形態１の動作を、図４により説明する。
【００３３】
図４は実施の形態１に係る送信波及び受信波を示す図である。
まず、演算回路７には、予め、測定管１及び媒質（流体）に応じて、第１の周波数と第２の周波数とが設定される。
この第１の周波数としては、流体内を伝搬する超音波の減衰量より、測定管１内を伝搬する超音波の減衰量が小さい周波数が設定される。
また、第２の周波数としては、流体内を伝搬する超音波の減衰量より、測定管１内を伝搬する超音波の減衰量が大きい超音波の周波数が設定される。
例えば、測定管１の遮断周波数より低い周波数を第１の周波数として設定し、この周波数より高い周波数を第２の周波数として設定する。
【００３４】
図４に示すように、まず、上流側の超音波振動子２Ａは、第２の周波数の超音波（ｆ２）を発信する（発信Ａ２）。この超音波（ｆ２）は媒質内を伝搬して下流側の超音波振動子２Ｂにより受信される（受信Ｂ２）。これにより演算回路７は、伝搬時間ｔｕ２を得る。
次に、上流側の超音波振動子２Ａは、第１の周波数の超音波（ｆ１）を発信する（発信Ａ１）。この超音波（ｆ１）は測定管１を伝搬して下流側の超音波振動子２Ｂにより受信される（受信Ｂ１）。これにより演算回路７は、伝搬時間ｔｕ１を得る。
【００３５】
次に、スイッチＳＷ１及びＳＷ２を切り換えることにより、発信側と受信側の超音波振動子２を切り換える。
まず、下流側の超音波振動子２Ｂは、第２の周波数の超音波（ｆ２）を発信する（発信Ｂ２）。この超音波（ｆ２）は媒質内を伝搬して上流側の超音波振動子２Ａにより受信される（受信Ａ２）。これにより演算回路７は、伝搬時間ｔｄ２を得る。
次に、下流側の超音波振動子２Ｂは、第１の周波数の超音波（ｆ１）を発信する（発信Ｂ１）。この超音波（ｆ１）は測定管１を伝搬して上流側の超音波振動子２Ａにより受信される（受信Ａ１）。これにより演算回路７は、伝搬時間ｔｄ１を得る。
以降、同様の動作を繰り返し、第１及び第２の周波数による伝搬時間を交互に取得する。なお、環境条件の変化等の影響を極力減少させるため、第１及び第２の周波数の切り換えは短時間に行うことが望ましい。
【００３６】
そして、演算回路７は、第１の周波数の超音波での伝搬時間ｔｕ１及びｔｄ１の第１の時間差Δｔ１を、流体の流速が「ゼロ」のときの時間差として求める。また、第２の周波数の超音波での伝搬時間ｔｕ２及びｔｄ２の第２の時間差Δｔ２と、第１の時間差Δｔ１とに基づき、流体の流速ｖを求める。例えば、上記（４）式に第２の時間差Δｔ２を適用して、流速ｖを求めることができる。
なお、流速ｖの算出は、これに限らず、例えば所定の演算処理等により、第２の時間差Δｔ２を第１の時間差Δｔ１により補正して、当該補正後の第２の時間差Δｔ２を上記（４）式に適用しても良い。
【００３７】
なお、媒質の流量を得る場合には、演算回路７により求めた流速ｖに測定管１の内断面積を乗じる等の処理をして流量を得ることができる。
【００３８】
このような動作による本実施の形態における流量計測結果を図５に示す。また、従来技術における流量計測結果を図６に示す。
【００３９】
図５は実施の形態１に係る超音波流量計の流量計測結果を示す図である。
図５において、縦軸に流量を示し、横軸に経過時間を示す。また、図５においては、横軸の２８００目盛り辺りから３３００目盛り辺りまでの間（５分間）に、測定管１内の媒質に所定の流量（例えば約２０［ｍＬ／ｍｉｎ］）を与えた。その他の時間では流量は「ゼロ」である。
【００４０】
図６は従来の超音波流量計の流量計測結果を示す図である。
図６において、縦軸に流量を示し、横軸に経過時間を示す。また、図６においては、横軸の１７０００目盛り辺りの１０分間に、測定管内の媒質に所定の流量（例えば約１５［ｍＬ／ｍｉｎ］）を与えた。その他の時間では流量は「ゼロ」である。
【００４１】
図５に示すように、本実施の形態１における超音波流量計の流量計測結果では、媒質の流量が「ゼロ」のとき、流量計測値も「ゼロ」で安定している。また、媒質に所定の流量が与えられた場合には、当該媒質の流量を計測することができる。
一方、図６に示すように、従来技術における超音波流量計の流量計測結果では、媒質の流量が「ゼロ」のときであっても、時間の経過とともに、流量計測値が変動してゼロ・ドリフトが生じている。
【００４２】
以上のように本実施の形態においては、超音波振動子２は、測定管１に応じて予め定めた、第１の周波数の超音波と第２の周波数の超音波とを交互に発信し、演算回路７は、第１の周波数の超音波での伝搬時間の第１の時間差を、流体の流速がゼロのときの時間差として求め、第２の周波数の超音波での伝搬時間の第２の時間差と、第１の時間差とに基づき、流体の流速を求める。このため、ゼロ・ドリフトを減少させることができる。また、流速の計測精度を向上させることができる。
【００４３】
このように本実施の形態においては、媒質（流体）の流速に依存しない管体内伝搬における伝搬時間の時間差により、流体の流速「ゼロ」を求めることで、常に「ゼロ点」を参照した流速ｖを定めることができる。このため、流速の計測精度を向上させることができる。
【００４４】
また、第１の周波数と第２の周波数とを交互に切り換えて送信するので、流体の流速ｖと、流速「ゼロ」とを同一条件においてほぼ同時に得ている。このため、環境変化、特に温度、長時間における揺らぎを排除して、ゼロ・ドリフトを低減させることができる。このため、流速ｖの計測精度を向上させることができる。
【００４５】
また、常時「ゼロ点」を参照（認識）しながら流速ｖを計測していることになるから、流速を停止して「ゼロ点」を定める校正を行う必要性がない。このことは、長期に亘り環境の変化を伴う場合において、連続的に流速計測を行うときであっても、測定流速の「ゼロ点」を定めることができ、流速を精度良く計測できることを物語るものである。
【００４６】
実施の形態２．
図７は実施の形態２に係る超音波流量計の作動原理系統図である。
図７に示すように、本実施の形態２においては、測定管１の上流側、中央及び下流側の３箇所に超音波振動子２Ａ、２Ｂ、及び２Ｃを設ける。
超音波振動子２Ａ、２Ｂ、及び２Ｃは、上記実施の形態１と同様に、円環状に形成され、音響結合材３により、測定管１と音響結合される。
【００４７】
超音波振動子２Ｂは、電源４と接続される。そして、電源４から交番電気エネルギーが与えられると、縮径、拡径して半径方向に振動する。測定管１内部が媒質（流体）で満たされているとき、超音波振動子２Ｂから発生する超音波は、音響結合材３及び測定管１の管壁を経て流体に伝えられ、一旦振動子の中心（直管の中心）位置に向かって伝播した後、直角に向きを変えて管と平行に前後両方向に伝播する。このとき、超音波は圧力振動の一種であるため伝播の際には管の半径方向にも圧力変化が生じる。
【００４８】
上流側の超音波振動子２Ａ、及び下流側の超音波振動子２Ｃは、測定管１の管壁及び音響結合材３を経て半径方向の圧力変化（振動）が加えられると、振動波形と相似の電気信号を発生する。
そして、超音波振動子２Ａ及び２Ｂで発生した振動波形と相似の電気信号（受信波）は、それぞれ増幅器５Ａ及び５Ｃにより増幅され、比較回路６Ａ及び６Ｃを介して演算回路７に入力される。
演算回路７は、比較回路６Ａから入力された受信波に基づき、中央に設けられた超音波振動子２Ｂから発信された超音波を上流側の超音波振動子２Ａが受信するまでの逆流れの伝搬時間ｔｄを計測する。
また、比較回路６Ｃから入力された受信波に基づき、中央に設けられた超音波振動子２Ｂから発信された超音波を下流側の超音波振動子２Ｃが受信するまでの順流れの伝搬時間ｔｕを計測する。
そして、上記実施の形態１と同様に、第１及び第２の周波数の超音波を交互に送信し、演算回路７は、第１の時間差Δｔ１及び第２の時間差Δｔ２とに基づいて、流体の流速「ゼロ」及び流体の流速ｖを求める。
【００４９】
以上のように本実施の形態においても、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
さらに、本実施の形態２では、スイッチにより送信側と受信側の超音波振動子２を切り換える必要がない。即ち、順流れの伝搬遅延時間ｔｕと、逆流れの伝搬遅延時間ｔｄとを同時に得ることができる。
このため、計測時刻の差異による伝搬特性などの環境の変化による伝搬時間への影響をさらに減少させることができる。これにより、流速の計測精度を向上させることができる。
【００５０】
実施の形態３．
図８は実施の形態３に係る超音波流量計の作動原理系統図である。
図８に示すように、本実施の形態３においては、測定管１の外周面に音響フィルタ２１及び２２を備えている。
なお、その他の構成は、上記実施の形態１と同様であり同一部分には同一の符号を付する。
【００５１】
音響フィルタ２１及び２２は、測定管１の外周面に付設されるフランジにより構成され、測定管１を伝搬する超音波の高域波成分をカットするものである。
つまり、測定管１を超音波の伝搬路と考えれば、音響フィルタ２１及び２２は、低域通過形フィルタ、即ち高域カット形フィルタとなる。このとき、音響フィルタ２１及び２２の形状等により、所定の遮断周波数より高い周波数を減衰する。
なお、このような音響フィルタを備えるものは公知（例えば、特許文献３参照）であるので、詳細の説明は省略する。
【００５２】
以上のように本実施の形態においても、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
さらに、本実施の形態３では、音響フィルタ２１及び２２を備えるので、管体内伝搬を目的として第１の周波数の超音波を送信する際、高周波成分を減衰させてノイズ等を減少しつつ、遮断周波数より低い周波数の超音波により管体内伝搬による遅延時間の計測をすることができる。これにより、超音波によるノイズ等を低減させ、流速（流量）の計測精度を向上させることができる。
【００５３】
なお、上記実施の形態１〜３では、円環状の超音波振動子２を用いた超音波流量計について説明したが本発明はこれに限るものではない。
例えば、図９に示すように、２個一対の超音波振動子を、測定管１の管壁に軸方向にずれて固定され、発生する超音波は流体中を流体の流れに対して斜めに伝搬させるタイプの流量計であっても、本発明を適用することができる。
また、例えば図１０に示すように、測定管１の閉塞された両端部に２個一対の超音波振動子を備え、超音波振動子が発生する超音波は測定管を流れる流体内の流れと並行に伝搬するタイプの流量計であっても、本発明を適用することができる。
つまり、媒質内及び測定管１内に超音波を伝搬する構成であれば、任意の構成の超音波流量計に適用することが可能である。
なお、実際の適用に当たっては、測定管１（パイプ又はチューブ）の材質、寸法等、及び媒質の種類等により、パイプ又はチューブの材質中の音速と媒質中の音速等を考慮して、使用周波数を定める必要がある。
【符号の説明】
【００５４】
１  測定管、２Ａ  超音波振動子、２Ｂ  超音波振動子、２Ｃ  超音波振動子、３  音響結合材、４  電源、５  増幅器、５Ａ  増幅器、５Ｃ  増幅器、６  比較回路、６Ａ  比較回路、６Ｃ  比較回路、７  演算回路、２１  音響フィルタ、２２  音響フィルタ、ＳＷ１  スイッチ、ＳＷ２  スイッチ。
【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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