[发明专利]流量测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用时间测量来对燃气、水等被测定流体的流量进行测量的流量测量装置。

背景技术

以往，作为这种流体的流量测量装置，一般为下面使用图9进行说明的流量测量装置(例如，参照专利文献1)。图9是以往的流量测量装置的框图。

如图9所示，以往的流量测量装置由在流路101的上游侧和下游侧相向设置的第一振子102和第二振子103构成。此时，流路101内的空心箭头104表示在流路101内流动的流体的流动方向。而且，第一振子102和第二振子103被配置成从第一振子102和第二振子103发送以及由第一振子102和第二振子103接收的超声波的传播路径105以角度θ与流路101内的流体的用一点划线表示的流动方向相交叉。

下面，参照图9说明利用以往的流量测量装置测量流体的流量的动作。

首先，如图9所示，将发送信号从发送部107经由切换部108传递到上游侧的第一振子102。通过发送信号驱动第一振子102，向流路101内发送基于发送信号的超声波。

然后，在流路101内传播的超声波被设置于下游侧的第二振子103接收。接收到的该超声波信号经由切换部108被传递到接收部109。此时，时间测量部110对从第一振子102发送超声波直到由第二振子103接收超声波为止的时间进行测量。

接着，将发送信号从发送部107经由切换部108传递到下游侧的第二振子103。通过发送信号驱动第二振子103，向流路101内发送基于发送信号的超声波。

然后，在流路101内传播的超声波被上游侧的第一振子102接收。接收到的超声波信号经由切换部108被传递到接收部109。此时，时间测量部110与上述同样地，对从第二振子103发送超声波直到由第一振子102接收超声波为止的时间进行测量。

此外，在想要提高时间分辨率的情况下，利用所谓的回振测量方法。回振测量方法是一种重复将由接收部109接收到的超声波信号经由时间测量部110传递到发送部107的动作例如2次～256次来进行测量的方法。此时，时间测量部110对将超声波信号从接收部109传递到发送部107的动作的重复次数和总时间进行测量。

下面，利用流量测量装置具体地说明被测定流体的流量和流速的一般的运算方法。

此外，将第一振子102与第二振子103之间的有效距离设为L，将流体的流速设为V，将在流体中传播的超声波的声速设为C，将流体的流动方向与超声波的传播方向的交叉角设为θ。

此时，超声波从上游侧的第一振子102向下游侧的第二振子103的传播时间Ta以及超声波从下游侧的第二振子103向上游侧的第一振子102的传播时间Tb表示如下。

Ta＝L/(C+Vcosθ)······(1)

Tb＝L/(C-Vcosθ)······(2)A

然后，当对上述式(1)、式(2)进行变形时，得到下面的式子。

C+Vcosθ＝L/Ta········(3)

C-Vcosθ＝L/Tb········(4)

并且，当将上述的式(3)、式(4)相加时得到下面的式子。

2×C＝L(1/Ta+1/Tb)

由此，如式(5)所示那样求出超声波的声速C。

C＝(L/2)×(1/Ta+1/Tb)··(5)

另外，当将上述式(3)、式(4)相减时，得到流体的流速V。

2×Vcos(θ)＝L(1/Ta-1/Tb)

由此，流体的流速V能够根据以下示出的式(6)求出。

V＝L/2×cosθ×(1/Ta-1/Tb)··(6)

在此，由第一振子102和第二振子103构成的超声波收发器之间的有效距离L和交叉角θ是预先决定的常数。

因而，如果通过时间测量部110测量出超声波的传播时间Ta和传播时间Tb，则能够根据式(6)求出流体的流速V。

另外，如果乘以预先决定的流路101的截面积，则能够求出流体的流量Q。

通过如图9所示的流量运算部111执行以上说明的运算处理，能够求出流体的流速V、流体的流量Q。

下面，使用图10说明以往的流量测量装置中的超声波信号的传播时间的一般测量方法。

图10是表示以往的流量测量装置的接收波的时序图。