Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP6909100B2 - Ultrasonic flow meter and ultrasonic flow measurement method - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP6909100B2 - Ultrasonic flow meter and ultrasonic flow measurement method - Google Patents

Ultrasonic flow meter and ultrasonic flow measurement method Download PDF

Info

Publication number
JP6909100B2
JP6909100B2 JP2017162031A JP2017162031A JP6909100B2 JP 6909100 B2 JP6909100 B2 JP 6909100B2 JP 2017162031 A JP2017162031 A JP 2017162031A JP 2017162031 A JP2017162031 A JP 2017162031A JP 6909100 B2 JP6909100 B2 JP 6909100B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ultrasonic
pipe
absorber
shock absorber
propagating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017162031A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2019039805A (en
Inventor
林 智仁
智仁 林
梅沢 修一
修一 梅沢
杉田 勝彦
勝彦 杉田
雅樹 横坂
雅樹 横坂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Azbil Corp
Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Original Assignee
Tokyo Electric Power Co Inc
Azbil Corp
Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electric Power Co Inc, Azbil Corp, Tokyo Electric Power Co Holdings Inc filed Critical Tokyo Electric Power Co Inc
Priority to JP2017162031A priority Critical patent/JP6909100B2/en
Publication of JP2019039805A publication Critical patent/JP2019039805A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6909100B2 publication Critical patent/JP6909100B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Volume Flow (AREA)

Description

本発明は、流量計測時に、配管の外周面に取り付けた超音波吸収体を伝搬する超音波のノイズ成分を低減するための超音波流量計測技術に関する。 The present invention relates to an ultrasonic flow rate measurement technique for reducing a noise component of ultrasonic waves propagating in an ultrasonic absorber attached to an outer peripheral surface of a pipe during flow rate measurement.

一般に、クランプオン式の超音波流量計は、配管の外側に取り付けられた一方のトランスデューサから配管内に向けて超音波を送信するとともに、同じく配管の外側に取り付けられた他方のトランスデューサにより、配管内を流れる流体を通過した超音波を受信し、その受信結果に応じて流体の流速および流量を計測するものとなっている。
この際、超音波送信器で得られる受信結果には、配管内を流れる流体を伝搬した流体伝搬波からなる信号成分のほか、配管の外周面、内周面、あるいは壁部内を伝搬した配管伝搬波からなるノイズ成分が含まれる。このため、このノイズ成分により、流量の計測精度が低下することになる。
In general, a clamp-on type ultrasonic flowmeter transmits ultrasonic waves into the pipe from one transducer mounted on the outside of the pipe, and the other transducer also mounted on the outside of the pipe transmits ultrasonic waves into the pipe. It receives ultrasonic waves that have passed through the fluid flowing through the pipe, and measures the flow velocity and flow rate of the fluid according to the reception result.
At this time, in the reception result obtained by the ultrasonic transmitter, in addition to the signal component consisting of the fluid propagating wave propagating in the fluid flowing in the pipe, the pipe propagating propagating in the outer peripheral surface, the inner peripheral surface, or the wall portion of the pipe. A noise component consisting of waves is included. Therefore, this noise component lowers the measurement accuracy of the flow rate.

従来、このようなノイズ成分を低減する技術として、配管の外周面にマット状の超音波吸収体を取り付けて、配管の外周面、内周面、あるいは壁部内を伝搬する配管伝搬波を吸収する技術が提案されている(例えば、特許文献1など参照)。
この超音波吸収体は、例えば、未架橋のブルチゴムなど、ゴムや高分子材料を主材料とする、弾性を有するマット状の弾性体からなる。
Conventionally, as a technique for reducing such a noise component, a mat-shaped ultrasonic absorber is attached to the outer peripheral surface of the pipe to absorb the pipe propagating wave propagating in the outer peripheral surface, the inner peripheral surface, or the wall of the pipe. A technique has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
This ultrasonic absorber is made of an elastic mat-like elastic body whose main material is rubber or a polymer material, such as uncrosslinked buruchi rubber.

超音波(音波)は、異なる媒質を伝搬する場合、媒質間の音響インピーダンスの差の大小によって、媒質界面における透過率および反射率が変化する。一般的には、配管とその外側の大気との音響インピーダンス差が大きいため、配管を伝搬する配管伝搬波が大気に伝搬する割合は小さい。一方、上記超音波吸収体は、大気と比較して音響インピーダンスが大きいため、配管との音響インピーダンス差は、配管とその外側の大気との音響インピーダンス差に比べて小さくなる。これにより、配管の外周面に超音波吸収体を取り付けることにより、配管伝搬波からなるノイズ成分を低減することができる。 When ultrasonic waves propagate in different media, the transmittance and reflectance at the medium interface change depending on the magnitude of the difference in acoustic impedance between the media. In general, since the acoustic impedance difference between the pipe and the atmosphere outside the pipe is large, the ratio of the pipe propagating wave propagating through the pipe to the atmosphere is small. On the other hand, since the ultrasonic absorber has a larger acoustic impedance than the atmosphere, the difference in acoustic impedance from the pipe is smaller than the difference in acoustic impedance between the pipe and the atmosphere outside the pipe. As a result, the noise component composed of the pipe propagating wave can be reduced by attaching the ultrasonic absorber to the outer peripheral surface of the pipe.

特開2014−157129号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-157129

しかしながら、このような従来技術では、配管の外周面に取り付けた超音波吸収体により、配管を伝搬する配管伝搬波からなるノイズ成分を低減できるものの、超音波吸収体自体を伝搬する吸収体伝搬波からなるノイズ成分が発生するという問題点があった。
特に、配管が25A以下の小口径配管である場合、超音波を送受信するトランスデューサ間の距離が短く、配管の外周面のうちこれらトランスデューサ間に取り付けられる超音波吸収体も短くなる。このため、吸収体伝搬波からなるノイズ成分も大きくなる傾向があり、流量の計測精度が低下しやすい。
However, in such a conventional technique, although the noise component consisting of the pipe propagating wave propagating in the pipe can be reduced by the ultrasonic absorber attached to the outer peripheral surface of the pipe, the absorber propagating wave propagating in the ultrasonic absorber itself. There was a problem that a noise component consisting of the above was generated.
In particular, when the pipe is a small-diameter pipe having a diameter of 25 A or less, the distance between the transducers that transmit and receive ultrasonic waves is short, and the ultrasonic absorber attached between these transducers on the outer peripheral surface of the pipe is also short. Therefore, the noise component composed of the absorber propagating wave tends to be large, and the measurement accuracy of the flow rate tends to be lowered.

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、配管の外周面に取り付けた超音波吸収体を伝搬する超音波に起因するノイズ成分を低減できる超音波流量計測技術を提供することを目的としている。 The present invention is for solving such a problem, and provides an ultrasonic flow measurement technique capable of reducing noise components caused by ultrasonic waves propagating in an ultrasonic absorber attached to an outer peripheral surface of a pipe. I am aiming.

このような目的を達成するために、本発明にかかる超音波流量計は、配管の外周面に設けたトランスデューサにより前記配管内を流れる流体を通過するよう送受信した超音波に基づいて、前記流体の流量を計測する超音波流量計であって、前記配管の外周面に設けられて、前記超音波のうち前記配管を伝搬する配管伝搬波を吸収する超音波吸収体と、前記配管の外周面のうち前記超音波吸収体と前記トランスデューサとの間に設けられて、前記超音波のうち前記超音波吸収体を伝搬してきた吸収体伝搬波の、前記トランスデューサに対する伝搬を抑制する伝搬抑制部とを備えている。 In order to achieve such an object, the ultrasonic flow meter according to the present invention is based on ultrasonic waves transmitted and received so as to pass through the fluid flowing in the pipe by a transducer provided on the outer peripheral surface of the pipe. An ultrasonic flowmeter that measures the flow rate, and is an ultrasonic absorber that is provided on the outer peripheral surface of the pipe and absorbs the pipe propagating wave propagating in the pipe among the ultrasonic waves, and the outer peripheral surface of the pipe. Among them, a propagation suppressing unit provided between the ultrasonic absorber and the transducer and suppressing the propagation of the absorber propagating wave of the ultrasonic waves that has propagated through the ultrasonic absorber to the transducer is provided. ing.

また、本発明にかかる上記超音波流量計の一構成例は、前記超音波吸収体の外側面に設けられたマット状の弾性多孔体からなり、前記配管と前記超音波吸収体との界面における前記配管伝搬波の反射を緩衝する超音波緩衝体と、前記超音波緩衝体の外側面に設けられて、前記超音波緩衝体を前記配管の方向に押圧して締め付ける締付部と、操作に応じて前記締付部の締付力を変更して、前記押圧による前記超音波緩衝体の変形度合を変化させて前記超音波緩衝体の音響インピーダンスを変化させることにより、前記界面で反射される前記配管伝搬波の強度を左右する、前記配管、前記超音波吸収体、および前記超音波緩衝体の音響インピーダンスに関する音響整合状況を調整する音響整合調整部とをさらに備え、前記伝搬抑制部は、前記配管の外周面のうち前記超音波吸収体、前記超音波緩衝体、および前記締付部と前記トランスデューサとの間に設けられているものである。 Further, one configuration example of the ultrasonic flowmeter according to the present invention is made of a mat-like elastic porous body provided on the outer surface of the ultrasonic absorber, and is formed at an interface between the pipe and the ultrasonic absorber. For operation, an ultrasonic shock absorber that buffers the reflection of the pipe propagating wave, and a tightening portion that is provided on the outer surface of the ultrasonic shock absorber and presses and tightens the ultrasonic shock absorber in the direction of the pipe. By changing the tightening force of the tightening portion accordingly and changing the degree of deformation of the ultrasonic shock absorber due to the pressing to change the acoustic impedance of the ultrasonic shock absorber, it is reflected at the interface. The pipe, the ultrasonic absorber, and an acoustic matching adjusting unit for adjusting the acoustic matching status regarding the acoustic impedance of the ultrasonic buffer, which influence the intensity of the pipe propagating wave, are further provided, and the propagation suppressing unit is provided. Of the outer peripheral surfaces of the pipe, the ultrasonic absorber, the ultrasonic shock absorber, and the tightening portion and the transducer are provided.

また、本発明にかかる上記超音波流量計の一構成例は、前記伝搬抑制部が、空気を含むための多数の空隙を有する多孔質材または空気層からなるものである。 Further, in one configuration example of the ultrasonic flow meter according to the present invention, the propagation suppressing portion is made of a porous material or an air layer having a large number of voids for containing air.

また、本発明にかかる超音波流量計測方法は、配管の外周面に設けたトランスデューサにより前記配管内を流れる流体を通過するよう送受信した超音波に基づいて、前記流体の流量を計測する超音波流量計で用いられる超音波流量計測方法であって、前記配管の外周面に設けられた超音波吸収体が、前記超音波のうち前記配管を伝搬する配管伝搬波を吸収する超音波吸収ステップと、前記配管の外周面のうち前記超音波吸収体と前記トランスデューサとの間に設けられた伝搬抑制部が、前記超音波のうち前記超音波吸収体を伝搬してきた吸収体伝搬波の、前記トランスデューサに対する伝搬を抑制する伝搬抑制ステップとを備えている。 Further, the ultrasonic flow rate measuring method according to the present invention measures the flow rate of the fluid based on the ultrasonic waves transmitted and received so as to pass through the fluid flowing in the pipe by a transducer provided on the outer peripheral surface of the pipe. An ultrasonic flow measurement method used in a meter, wherein an ultrasonic absorber provided on the outer peripheral surface of the pipe absorbs a pipe propagating wave propagating in the pipe among the ultrasonic waves, and an ultrasonic absorption step. The propagation suppressing portion provided between the ultrasonic absorber and the transducer on the outer peripheral surface of the pipe is the absorber propagating wave of the ultrasonic waves that has propagated through the ultrasonic absorber with respect to the transducer. It includes a propagation suppression step that suppresses propagation.

本発明によれば、配管を伝搬する配管伝搬波からなるノイズ成分を低減できるとともに、超音波吸収体自体を伝搬する吸収体伝搬波からなるノイズ成分も低減することができる。したがって、流体Xを伝搬する流体伝搬波に相当する信号成分に対するノイズ成分の割合を示すS/N比を向上させることができ、結果として、極めて良好な計測精度を得ることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to reduce the noise component composed of the pipe propagating wave propagating in the pipe, and also reduce the noise component composed of the absorber propagating wave propagating in the ultrasonic absorber itself. Therefore, it is possible to improve the S / N ratio indicating the ratio of the noise component to the signal component corresponding to the fluid propagating wave propagating in the fluid X, and as a result, it is possible to obtain extremely good measurement accuracy.

超音波流量計の外観図である。It is an external view of an ultrasonic flow meter. 配管径方向に関する超音波流量計の断面図である。It is sectional drawing of the ultrasonic flowmeter in the radial direction of a pipe. 配管の長手方向に関する超音波流量計の断面図である。It is sectional drawing of the ultrasonic flowmeter about the longitudinal direction of a pipe. 音響整合の原理を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the principle of acoustic matching. 音響整合特性を示すグラフである。It is a graph which shows the acoustic matching characteristic. ノイズ成分の吸収を示す信号波形図である。It is a signal waveform diagram which shows absorption of a noise component.

次に、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
[超音波流量計]
まず、図1〜図3を参照して、本発明の一実施の形態にかかる超音波流量計1について説明する。図1は、超音波流量計の外観図である。図2は、配管径方向に関する超音波流量計の断面図である。図3は、配管の長手方向に関する超音波流量計の断面図である。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Ultrasonic flowmeter]
First, the ultrasonic flow meter 1 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. 1 is an external view of an ultrasonic flowmeter. FIG. 2 is a cross-sectional view of an ultrasonic flowmeter in the radial direction of the pipe. FIG. 3 is a cross-sectional view of an ultrasonic flowmeter in the longitudinal direction of the pipe.

この超音波流量計1は、全体としてクランプオン超音波流量計からなり、配管30の外周面31に取り付けられた一方のトランスデューサ13A(13B)から配管30内に向けて超音波を送信するとともに、配管30の外周面31に取り付けられた他方のトランスデューサ13B(13A)により、配管30内を流れる蒸気などの流体Xを通過した超音波を受信し、その受信結果に応じて流体Xの流量を計測する機能を有している。 The ultrasonic flowmeter 1 is composed of a clamp-on ultrasonic flowmeter as a whole, and transmits ultrasonic waves from one of the transducers 13A (13B) attached to the outer peripheral surface 31 of the pipe 30 toward the inside of the pipe 30. The other transducer 13B (13A) attached to the outer peripheral surface 31 of the pipe 30 receives ultrasonic waves that have passed through the fluid X such as steam flowing in the pipe 30, and measures the flow rate of the fluid X according to the reception result. Has the function of

図1に示すように、本実施の形態にかかる超音波流量計1には、主な構成として、流量計本体10、トランスデューサ13A,13B、超音波吸収体14、超音波緩衝体21、締付部22、音響整合調整部23、および伝搬抑制部24A,24Bが設けられている。これら構成のうち、超音波緩衝体21、締付部22、音響整合調整部23、および伝搬抑制部24A,24Bが、超音波緩衝装置20を構成している。 As shown in FIG. 1, the ultrasonic flow meter 1 according to the present embodiment mainly includes a flow meter main body 10, transducers 13A and 13B, an ultrasonic absorber 14, an ultrasonic buffer 21, and tightening. A unit 22, an acoustic matching adjustment unit 23, and propagation suppression units 24A and 24B are provided. Of these configurations, the ultrasonic shock absorber 21, the tightening section 22, the acoustic matching adjustment section 23, and the propagation suppression sections 24A and 24B constitute the ultrasonic shock absorber 20.

流量計本体10は、超音波流量計測のための各種回路部が収容される筐体からなり、主な回路部として、切替部11と計測処理部12が設けられている。 The flow meter main body 10 is composed of a housing in which various circuit units for ultrasonic flow rate measurement are housed, and a switching unit 11 and a measurement processing unit 12 are provided as main circuit units.

切替部11は、計測処理部12から出力された切替信号に応じて、計測処理部12とトランスデューサ13A,13Bとを切替接続する回路部である。これにより、トランスデューサ13Aから超音波を送信する場合には、計測処理部12からの電気送信信号がトランスデューサ13Aへ出力されるとともに、トランスデューサ13Bからの電気受信信号が計測処理部12へ出力され、トランスデューサ13Bから超音波を送信する場合には、計測処理部12からの電気送信信号がトランスデューサ13Bへ出力されるとともに、トランスデューサ13Aからの電気受信信号が計測処理部12へ出力される。 The switching unit 11 is a circuit unit that switches and connects the measurement processing unit 12 and the transducers 13A and 13B according to the switching signal output from the measurement processing unit 12. As a result, when transmitting ultrasonic waves from the transducer 13A, the electric transmission signal from the measurement processing unit 12 is output to the transducer 13A, and the electric reception signal from the transducer 13B is output to the measurement processing unit 12, and the transducer is When the ultrasonic waves are transmitted from the 13B, the electric transmission signal from the measurement processing unit 12 is output to the transducer 13B, and the electric reception signal from the transducer 13A is output to the measurement processing unit 12.

計測処理部12は、全体としてCPUおよび信号処理回路からなり、一定周波数で変調されたパルス信号からなる電気送信信号を生成する機能と、生成した電気送信信号を切替部11によりトランスデューサ13A,13Bに切替出力することにより、トランスデューサ13A,13B間で上り方向および下り方向に超音波をやり取する機能と、これにより得られた上り電気受信信号と下り電気受信信号とから得られた伝搬時間差に基づき、配管30内を流れる流体の速度さらには流量を計算する機能とを有している。 The measurement processing unit 12 is composed of a CPU and a signal processing circuit as a whole, and has a function of generating an electric transmission signal composed of a pulse signal modulated at a constant frequency, and the generated electric transmission signal is transmitted to the transducers 13A and 13B by the switching unit 11. Based on the function of exchanging ultrasonic waves in the up and down directions between the transducers 13A and 13B by switching output, and the propagation time difference obtained from the uplink and downlink electric reception signals obtained thereby. It has a function of calculating the speed and the flow rate of the fluid flowing in the pipe 30.

トランスデューサ13A,13Bは、全体として超音波送受信器からなり、流量計本体10から出力された電気送信信号を超音波に変換し、配管30の管壁32を介して配管30内の量体Xに向けて送信する機能と、管壁32を介して配管30内から届いた超音波を受信して電気受信信号に変換し、流量計本体10へ出力する機能とを有している。これらトランスデューサ13A,13Bは、配管30の外周面31のうち、例えば配管30内側の中央位置に設けられた基準となる測定点Pを挟んで流体Xの上流側位置と下流側位置とに、斜めに対向配置されている。 The transducers 13A and 13B are composed of an ultrasonic transmitter / receiver as a whole, convert an electric transmission signal output from the flow meter main body 10 into ultrasonic waves, and convert the electric transmission signal into ultrasonic waves into a body X in the pipe 30 via the pipe wall 32 of the pipe 30. It has a function of transmitting the ultrasonic waves toward the pipe wall 32 and a function of receiving ultrasonic waves arriving from the inside of the pipe 30 via the pipe wall 32, converting the ultrasonic waves into an electric reception signal, and outputting the ultrasonic waves to the flow meter main body 10. These transducers 13A and 13B are obliquely inclined to the upstream position and the downstream side position of the fluid X with the reference measurement point P provided at the center position inside the pipe 30 on the outer peripheral surface 31 of the pipe 30. It is arranged to face each other.

一般に、トランスデューサ13A,13B間で流体Xの流れ方向Fに対する上り方向Uおよび下り方向Dに超音波を送受信した際、このような斜め対向配置により、流体Xの流速に応じて流体を伝搬した流体伝搬波に伝搬時間差が生じる。したがって、この伝搬時間差と流体Xに対する超音波の角度とから流体Xの流量を計算することができる。本実施の形態では、前述した特許文献1と同様に、このような伝搬時間差方式により流量を計測する場合を例として説明するが、これに限定されるものではなく、ドップラー方式の場合にも本実施の形態を同様にして適用することができる。 Generally, when ultrasonic waves are transmitted and received between the transducers 13A and 13B in the up direction U and the down direction D with respect to the flow direction F of the fluid X, the fluid propagating the fluid according to the flow velocity of the fluid X due to such an obliquely opposed arrangement. There is a propagation time difference in the propagated wave. Therefore, the flow rate of the fluid X can be calculated from this propagation time difference and the angle of the ultrasonic wave with respect to the fluid X. In the present embodiment, as in Patent Document 1 described above, a case where the flow rate is measured by such a propagation time difference method will be described as an example, but the present invention is not limited to this, and the Doppler method is also used. The embodiments can be applied in the same manner.

超音波吸収体14は、例えば、未架橋のブルチゴムなど、ゴムや高分子材料を主材料とする、マット状の弾性体からなり、配管30の外周面31に設けられて、トランスデューサ13A,13Bから送信された超音波のうち、配管30の外周面31、内周面32、あるいは壁部33内など、配管30自体を伝搬する配管伝搬波を吸収する機能を有している。 The ultrasonic absorber 14 is made of a mat-like elastic body mainly made of rubber or a polymer material such as uncrosslinked buruchi rubber, and is provided on the outer peripheral surface 31 of the pipe 30 from the transducers 13A and 13B. Among the transmitted ultrasonic waves, it has a function of absorbing a pipe propagating wave propagating in the pipe 30 itself, such as in the outer peripheral surface 31, the inner peripheral surface 32, or the wall portion 33 of the pipe 30.

超音波緩衝体21は、例えばシリコーンゴムスポンジなどのように、シリコーン樹脂などの有機材料を主材料とする、連続気泡型のマット状の弾性多孔体からなり、超音波吸収体14の外側面に設けられて、配管30と超音波吸収体14との界面における配管伝搬波の反射を緩衝する機能を有している。
流体Xが蒸気などのように高い温度である場合には、耐熱性のシリコーン樹脂を用いればよく、それ以外にも例えばポリイミド樹脂からなるスポンジを用いれば、より高い温度の流体Xにも対応できる。
The ultrasonic shock absorber 21 is made of an open-cell mat-like elastic porous body mainly made of an organic material such as a silicone resin, such as a silicone rubber sponge, and is formed on the outer surface of the ultrasonic absorber 14. It is provided and has a function of buffering the reflection of the pipe propagating wave at the interface between the pipe 30 and the ultrasonic absorber 14.
When the fluid X has a high temperature such as steam, a heat-resistant silicone resin may be used. In addition, if a sponge made of a polyimide resin is used, for example, a fluid X having a higher temperature can be used. ..

締付部22は、超音波緩衝体21の外側面に設けられて、超音波緩衝体21を配管30の方向に押圧して締め付ける機能を有しており、押さえ板22Aと締付バンド22Bとから構成されている。 The tightening portion 22 is provided on the outer surface of the ultrasonic shock absorber 21 and has a function of pressing and tightening the ultrasonic shock absorber 21 in the direction of the pipe 30, and includes the pressing plate 22A and the tightening band 22B. It is composed of.

押さえ板22Aは、例えばステンレスなどの金属板からなり、超音波緩衝体21の外側面に設けられて、締付バンド22Bの締付力を分散させる機能を有している。
締付バンド22Bは、例えばステンレスなどの金属板からなり、押さえ板22Aの外側面を周回するように設けられて、押さえ板22Aを締め付けることにより、押さえ板22Aを介して超音波緩衝体21さらには超音波吸収体14の全体を、配管30の外側面に対して均等に押圧する機能を有している。
The pressing plate 22A is made of a metal plate such as stainless steel, is provided on the outer surface of the ultrasonic shock absorber 21, and has a function of dispersing the tightening force of the tightening band 22B.
The tightening band 22B is made of, for example, a metal plate such as stainless steel, is provided so as to orbit the outer surface of the pressing plate 22A, and by tightening the pressing plate 22A, the ultrasonic shock absorber 21 further via the pressing plate 22A. Has a function of evenly pressing the entire ultrasonic absorber 14 against the outer surface of the pipe 30.

音響整合調整部23は、作業者の締付操作により締付部22の締付バンド22Bによる締付力を変更して、押圧による超音波緩衝体21の変形度合を変化させることにより、配管30と超音波吸収体14との界面で反射される配管伝搬波の強度を左右する、配管30、超音波吸収体14、および超音波緩衝体21の音響インピーダンスに関する音響整合状況を左右する、超音波緩衝体21の音響インピーダンスを調整する機能を有している。 The acoustic matching adjustment unit 23 changes the tightening force of the tightening unit 22 by the tightening band 22B by the tightening operation of the operator, and changes the degree of deformation of the ultrasonic shock absorber 21 due to pressing, thereby changing the pipe 30. Ultrasonic waves that influence the acoustic matching status regarding the acoustic impedance of the pipe 30, the ultrasonic absorber 14, and the ultrasonic shock absorber 21, which influence the intensity of the pipe propagating wave reflected at the interface between the ultrasonic absorber 14 and the ultrasonic absorber 14. It has a function of adjusting the acoustic impedance of the buffer 21.

伝搬抑制部24Aは、配管30の外周面31のうち、超音波吸収体14とトランスデューサ13Aとの間、さらには超音波緩衝体21および締付部22(押さえ板22A)とトランスデューサ13Aとの間に設けられて、トランスデューサ13Bから送信された超音波のうち超音波吸収体14を伝搬してきた吸収体伝搬波の、トランスデューサ13Aに対する伝搬を抑制する機能を有している。 The propagation suppression portion 24A is located between the ultrasonic absorber 14 and the transducer 13A, and further between the ultrasonic shock absorber 21 and the tightening portion 22 (holding plate 22A) and the transducer 13A in the outer peripheral surface 31 of the pipe 30. It has a function of suppressing the propagation of the absorber-propagated wave propagating in the ultrasonic absorber 14 among the ultrasonic waves transmitted from the transducer 13B to the transducer 13A.

伝搬抑制部24Bは、配管30の外周面31のうち、超音波吸収体14とトランスデューサ13Aとの間、さらには超音波緩衝体21および締付部22(押さえ板22A)とトランスデューサ13Aとの間に設けられて、に設けられて、トランスデューサ13Aから送信された超音波のうち超音波吸収体14を伝搬してきた吸収体伝搬波の、トランスデューサ13Bに対する伝搬を抑制する機能を有している。 The propagation suppression portion 24B is located between the ultrasonic absorber 14 and the transducer 13A, and further between the ultrasonic shock absorber 21 and the tightening portion 22 (holding plate 22A) and the transducer 13A in the outer peripheral surface 31 of the pipe 30. It is provided in and has a function of suppressing the propagation of the absorber-propagated wave propagating in the ultrasonic absorber 14 among the ultrasonic waves transmitted from the transducer 13A to the transducer 13B.

伝搬抑制部24A,24Bは、空気を含むための多数の空隙を有する連続気泡型の多孔質材からなる。流体Xが蒸気などのように高い温度である場合には、耐熱性のシリコーン樹脂を用いればよく、それ以外にも例えばポリイミド樹脂からなるスポンジを用いれば、より高い温度の流体Xにも対応できる。さらに、伝搬抑制部24A,24Bとして、連続気泡型の多孔質材である、グラスウール、ロックウール、ウレタンフォームなどの無機質繊維を用いてもよい。なお、これら伝搬抑制部24A,24Bは、このような多孔質材のほか空気層から構成してもよく、簡素な構成で伝搬抑制部24A,24Bを実現できる。 The propagation suppressing portions 24A and 24B are made of a continuous cell type porous material having a large number of voids for containing air. When the fluid X has a high temperature such as steam, a heat-resistant silicone resin may be used. In addition, if a sponge made of a polyimide resin is used, for example, a fluid X having a higher temperature can be used. .. Further, as the propagation suppressing portions 24A and 24B, inorganic fibers such as glass wool, rock wool and urethane foam, which are open cell type porous materials, may be used. The propagation suppression units 24A and 24B may be composed of an air layer in addition to such a porous material, and the propagation suppression units 24A and 24B can be realized with a simple configuration.

[超音波緩衝体の取付方法]
次に、図1〜図3を参照して、超音波流量計1に対する超音波緩衝体21の取付方法について説明する。
ここでは、前述した特許文献1のように、すでに超音波吸収体14が配管30に設けられている超音波流量計1に対して、超音波緩衝装置20を後から取り付ける場合を例として説明する。
[How to attach the ultrasonic shock absorber]
Next, a method of attaching the ultrasonic buffer 21 to the ultrasonic flow meter 1 will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
Here, as in Patent Document 1 described above, a case where the ultrasonic shock absorber 20 is later attached to the ultrasonic flow meter 1 in which the ultrasonic absorber 14 is already provided in the pipe 30 will be described as an example. ..

まず、超音波吸収体14の外側面に、巻き付けさらには接着などの工程により超音波緩衝体21を取り付けた後、超音波緩衝体21の外側面に設けられた締付部22により、超音波緩衝体21を配管30の方向に押圧して締め付ける。この際、締付部22については、超音波緩衝体21の外側面に押さえ板22Aを巻き付けた後、締付バンド22Bを押さえ板22Aの外側面を周回させる。 First, the ultrasonic shock absorber 21 is attached to the outer surface of the ultrasonic absorber 14 by a process such as winding and bonding, and then ultrasonic waves are provided by a tightening portion 22 provided on the outer surface of the ultrasonic shock absorber 21. The shock absorber 21 is pressed and tightened in the direction of the pipe 30. At this time, with respect to the tightening portion 22, after the pressing plate 22A is wound around the outer surface of the ultrasonic shock absorber 21, the tightening band 22B is circulated around the outer surface of the pressing plate 22A.

その後、音響整合調整部23を操作して、締付部22の締付バンド22Bの締付力を変更する。これにより、締付部22の押圧による超音波緩衝体21の変形度合が変化して超音波緩衝体21の音響インピーダンスが変化することになる。このため、配管30、超音波吸収体14、および超音波緩衝体21の音響インピーダンスに関する音響整合状況が調整されて、配管30と超音波吸収体14との界面で反射される配管伝搬波の強度が低減される。 After that, the acoustic matching adjustment unit 23 is operated to change the tightening force of the tightening band 22B of the tightening unit 22. As a result, the degree of deformation of the ultrasonic buffer 21 due to the pressing of the tightening portion 22 changes, and the acoustic impedance of the ultrasonic buffer 21 changes. Therefore, the acoustic matching status regarding the acoustic impedance of the pipe 30, the ultrasonic absorber 14, and the ultrasonic shock absorber 21 is adjusted, and the intensity of the pipe propagating wave reflected at the interface between the pipe 30 and the ultrasonic absorber 14 is adjusted. Is reduced.

なお、本実施の形態では、押さえ板22Aを用いる場合を例として説明したが、超音波緩衝体21が締付バンド22Bにより部分的に変形しないのであれば、押さえ板22Aを省いて、締付バンド22Bにより超音波緩衝体21を直接締め付けるようにしてもよい。
また、本実施の形態では、締付バンド22Bを用いる場合を例として説明したが、音響整合調整部23により押さえ板22Aを直接締め付けるようにしてもよい。
In this embodiment, the case where the pressing plate 22A is used has been described as an example, but if the ultrasonic buffer 21 is not partially deformed by the tightening band 22B, the pressing plate 22A is omitted and tightening is performed. The ultrasonic buffer 21 may be directly tightened by the band 22B.
Further, in the present embodiment, the case where the tightening band 22B is used has been described as an example, but the holding plate 22A may be directly tightened by the acoustic matching adjusting unit 23.

[本実施の形態の動作]
次に、図4を参照して、本実施の形態にかかる超音波流量計1の動作として、配管30を伝搬する配管伝搬波の吸収作用について説明する。図4は、音響整合の原理を示す説明図である。
[Operation of the present embodiment]
Next, with reference to FIG. 4, the absorption action of the pipe propagating wave propagating in the pipe 30 will be described as the operation of the ultrasonic flow meter 1 according to the present embodiment. FIG. 4 is an explanatory diagram showing the principle of acoustic matching.

超音波が任意の媒質内を伝搬する場合、一定の音圧で媒質粒子が振動する速度が媒質よって異なる。一般に、このような媒質粒子の振動のし易さ(し難さ)を音響インピーダンスといい、音響インピーダンスZは、媒質の密度ρと媒質内を超音波が伝搬する音速cとの積、Z=ρ・cで表される。 When ultrasonic waves propagate in an arbitrary medium, the speed at which the medium particles vibrate at a constant sound pressure differs depending on the medium. Generally, the ease (difficulty) of vibration of such medium particles is called acoustic impedance, and the acoustic impedance Z is the product of the density ρ of the medium and the speed of sound c in which ultrasonic waves propagate in the medium, Z =. It is represented by ρ · c.

超音波が異なる媒質間を伝搬する場合、それぞれの媒質の音響インピーダンス差に応じて、媒質界面における超音波の透過率や反射率が変化し、音響インピーダンス差が大きいほど反射率が高くなる。
このような音響インピーダンス差が大きい媒質間を伝搬させる場合、2つの媒質間に音響整合層という第3の媒質を挿入することにより、音響インピーダンスを整合させる方法がある。
When ultrasonic waves propagate between different media, the transmittance and reflectance of ultrasonic waves at the medium interface change according to the difference in acoustic impedance of each medium, and the larger the difference in acoustic impedance, the higher the reflectance.
When propagating between media having such a large difference in acoustic impedance, there is a method of matching the acoustic impedance by inserting a third medium called an acoustic matching layer between the two media.

図4に示すように、音響インピーダンスZ1の媒質M1と音響インピーダンスZ2の媒質M2との間に、幅Lで音響インピーダンスZ3の媒質M3を挿入した場合、媒質M1,M3,M2全体で音響インピーダンスが整合する音響整合条件は、次の式(1)および式(2)で表される。
L=λ3/4 …(1)
3=√Z12 …(2)
なお、λ3は媒質M3の固有波長であり、媒質M3内での音速をC3とし媒質M3の密度をρ3とした場合、λ3=C3/ρ3で求められる。
As shown in FIG. 4, if between the medium M 1 and the medium M 2 of the acoustic impedance Z 2 of the acoustic impedance Z 1, was inserted medium M 3 in the acoustic impedance Z 3 in the width L, the medium M 1, M 3. The acoustic matching conditions for matching the acoustic impedance in the entire M 2 are expressed by the following equations (1) and (2).
L = λ 3 /4… (1)
Z 3 = √ Z 1 Z 2 … (2)
Note that lambda 3 is the characteristic wavelength of the medium M 3, if the density of the medium M 3 and the speed of sound in the medium M 3 and C 3 has a [rho 3, obtained by λ 3 = C 3 / ρ 3 .

このような音響整合条件が成立した場合、音響整合状況が整合状態となって、各媒質界面R13,R23における反射率がゼロとなり、媒質M1に入射した超音波に対する反射波の強度I3がセロとなる。これにより、反射損失がゼロとなって、媒質M1に入射した超音波の強度I1と、媒質M2から出射される超音波の強度I2とが等しくなる。 When such an acoustic matching condition is satisfied, the acoustic matching condition becomes a matching state, the reflectance at each medium interface R 13 and R 23 becomes zero, and the intensity I of the reflected wave with respect to the ultrasonic wave incident on the medium M 1 3 becomes the cello. As a result, the reflection loss becomes zero, and the intensity I 1 of the ultrasonic waves incident on the medium M 1 becomes equal to the intensity I 2 of the ultrasonic waves emitted from the medium M 2.

本発明は、このような3つの媒質M1,M3,M2の音響インピーダンスZ1,Z3,Z2がそれぞれ異なる場合でも、音響整合状況を向上させることにより、超音波の良好な伝搬特性が得られることに着目し、これら媒質M1,M3を配管30の壁部33および超音波吸収体14に見立てるとともに、媒質M2に相当する超音波緩衝体21を超音波吸収体14の外側面に設けて、配管30を伝搬する配管伝搬波を効率よく吸収するようにしたものである。 The present invention provides good propagation of ultrasonic waves by improving the acoustic matching condition even when the acoustic impedances Z 1 , Z 3 , and Z 2 of these three media M 1 , M 3 , and M 2 are different from each other. Focusing on the fact that the characteristics can be obtained, these media M 1 and M 3 are regarded as the wall 33 of the pipe 30 and the ultrasonic absorber 14, and the ultrasonic shock absorber 21 corresponding to the medium M 2 is regarded as the ultrasonic absorber 14. It is provided on the outer surface of the pipe 30 so as to efficiently absorb the pipe propagating wave propagating in the pipe 30.

また、シリコーンゴムスポンジなどの弾性多孔体は、押圧変形させることにより気泡の体積が縮小して密度が変化して、音響インピーダンスも変化することに着目し、弾性多孔体からなる超音波緩衝体21の外側面に締付部22を設け、音響整合調整部23により超音波緩衝体21に対する締付力すなわち押圧力を調整することにより、管材料により異なる配管30の音響インピーダンスに応じて、配管30、超音波吸収体14、および超音波緩衝体21の音響整合状況を左右する、超音波緩衝体21の音響インピーダンスを調整するようにしたものである。 Further, in an elastic porous body such as a silicone rubber sponge, attention is paid to the fact that the volume of bubbles is reduced and the density is changed by pressing and deforming, and the acoustic impedance is also changed. By providing a tightening portion 22 on the outer surface of the pipe and adjusting the tightening force, that is, the pressing pressure on the ultrasonic shock absorber 21 by the acoustic matching adjusting portion 23, the pipe 30 is adjusted according to the acoustic impedance of the pipe 30 which differs depending on the pipe material. , The acoustic impedance of the ultrasonic shock absorber 21, which affects the acoustic matching status of the ultrasonic absorber 14 and the ultrasonic shock absorber 21, is adjusted.

図5は、音響整合特性を示すグラフであり、横軸が配管音響インピーダンスZ1を示し、縦軸が超音波緩衝体音響インピーダンスZ2を示している。図5において、音響整合特性Qは、超音波吸収体14の音響インピーダンスZ3を1.9e+06[Pa・s/m]に固定した場合に、音響整合自要件が成立する配管音響インピーダンスZ1と超音波緩衝体音響インピーダンスZ2との関係を示している。 FIG. 5 is a graph showing the acoustic matching characteristics, in which the horizontal axis represents the pipe acoustic impedance Z 1 and the vertical axis represents the ultrasonic buffer acoustic impedance Z 2 . In FIG. 5, the acoustic matching characteristic Q is the pipe acoustic impedance Z 1 in which the acoustic matching self-requirement is satisfied when the acoustic impedance Z 3 of the ultrasonic absorber 14 is fixed to 1.9e + 06 [Pa · s / m]. The relationship with the ultrasonic buffer acoustic impedance Z 2 is shown.

例えば、配管30がアルミニウム配管(AL)からなる場合、その音響インピーダンスZ1は約17e+06[Pa・s/m]となる。したがって、この配管30と良好な音響整合状況が得られる超音波緩衝体音響インピーダンスZ2は、音響整合特性Qから、約0.22e+06[Pa・s/m]であることが分かる。
一方、配管30がステンレス配管(SUS)からなる場合、その配管音響インピーダンスZ1は約45〜46e+06[Pa・s/m]となり、SGP配管(SGP)からなる場合、その配管音響インピーダンスZ1は約46e+06[Pa・s/m]となる。したがって、これら配管30と良好な音響整合状況が得られる超音波緩衝体音響インピーダンスZ2は、音響整合特性Qから、約0.08e+06[Pa・s/m]であることが分かる。
For example, when the pipe 30 is made of an aluminum pipe (AL), its acoustic impedance Z 1 is about 17e + 06 [Pa · s / m]. Therefore, it can be seen from the acoustic matching characteristic Q that the ultrasonic buffer acoustic impedance Z 2 from which a good acoustic matching condition can be obtained with the pipe 30 is about 0.22e + 06 [Pa · s / m].
On the other hand, when the pipe 30 is made of stainless steel pipe (SUS), the pipe acoustic impedance Z 1 is about 45 to 46e + 06 [Pa · s / m], and when the pipe 30 is made of SGP pipe (SGP), the pipe acoustic impedance Z 1 is. It becomes about 46e + 06 [Pa · s / m]. Therefore, it can be seen from the acoustic matching characteristic Q that the ultrasonic buffer acoustic impedance Z 2 from which a good acoustic matching condition can be obtained with these pipes 30 is about 0.08e + 06 [Pa · s / m].

これに対して、気泡のないシリコーンゴム(SG)自体の超音波緩衝体音響インピーダンスZ2は約0.2e+06[Pa・s/m]であるから、アルミニウム配管の場合には、気泡のないシリコーンゴムを超音波緩衝体21とすることにより、良好な音響整合状況が得られることになる。
一方、空気(Air)の超音波緩衝体音響インピーダンスは約0.0004e+06[Pa・s/m]であるから、シリコーンゴムスポンジを超音波緩衝体21とすることにより、良好な音響整合状況が得られることになる。
On the other hand, since the ultrasonic buffer acoustic impedance Z 2 of the bubble-free silicone rubber (SG) itself is about 0.2e + 06 [Pa · s / m], in the case of aluminum piping, the bubble-free silicone By using the rubber as the ultrasonic buffer 21, a good acoustic matching condition can be obtained.
On the other hand, since the acoustic impedance of the ultrasonic shock absorber of air (Air) is about 0.0004e + 06 [Pa · s / m], a good acoustic matching condition can be obtained by using the silicone rubber sponge as the ultrasonic shock absorber 21. Will be.

したがって、超音波緩衝体21としてシリコーンゴムスポンジを用いて、これを押圧変形させることにより、アルミニウム配管からステンレス配管やSGP配管までの各種配管と良好な音響整合状況が得られる超音波緩衝体音響インピーダンスZ2を得ることができる。
これにより、締付操作により締付部22の締付力を変更するという極めて簡単な作業で、配管30、超音波吸収体14、および超音波緩衝体21の音響整合状況を向上させることができ、配管30を伝搬する配管伝搬波、すなわちノイズ成分を効率よく吸収することが可能となる。
Therefore, by using a silicone rubber sponge as the ultrasonic buffer 21 and pressing and deforming it, it is possible to obtain a good acoustic matching condition with various pipes from aluminum pipes to stainless steel pipes and SGP pipes. Z 2 can be obtained.
As a result, the acoustic matching condition of the pipe 30, the ultrasonic absorber 14, and the ultrasonic buffer 21 can be improved by an extremely simple operation of changing the tightening force of the tightening portion 22 by the tightening operation. , The pipe propagating wave propagating in the pipe 30, that is, the noise component can be efficiently absorbed.

また、本発明は、配管30の外周面31のうち、超音波吸収体14とトランスデューサ13A,13Bとの間に伝搬抑制部24A,24Bを設け、超音波吸収体14を伝搬してきた吸収体伝搬波の、トランスデューサ13A,13Bに対する伝搬を抑制している。
この際、超音波吸収体14から伝搬抑制部24A,24Bへの伝搬、および、伝搬抑制部24A,24Bからトランスデューサ13A,13Bへの伝搬については、超音波が通過するこれら媒質の音響インピーダンスにより決定される。
Further, in the present invention, among the outer peripheral surfaces 31 of the pipe 30, propagation suppressing portions 24A and 24B are provided between the ultrasonic absorber 14 and the transducers 13A and 13B, and the absorber propagates through the ultrasonic absorber 14. The propagation of the wave to the transducers 13A and 13B is suppressed.
At this time, the propagation from the ultrasonic absorber 14 to the propagation suppression units 24A and 24B and the propagation from the propagation suppression units 24A and 24B to the transducers 13A and 13B are determined by the acoustic impedance of these media through which the ultrasonic waves pass. Will be done.

一般的には、2つの媒質M1,M2の音響インピーダンスをZ1,Z2とした場合、両M1,M2の境界における反射率rは、次の式(3)で求められる。
r={(Z2−Z1)/(Z2+Z1)}2 …(3)
したがって、Z1とZ2との差が大きいほど反射率rは大きくなる傾向がある。
In general, if the two acoustic impedance of the medium M 1, M 2 and the Z 1, Z 2, the reflectance r in the boundary between the two M 1, M 2 is obtained by the following expression (3).
r = {(Z 2 −Z 1 ) / (Z 2 + Z 1 )} 2 … (3)
Therefore, the larger the difference between Z 1 and Z 2 , the larger the reflectance r tends to be.

例えば、前述したように、ステンレス配管(SUS)やSGP配管(SGP)の音響インピーダンスZ1は約46e+06[Pa・s/m]であり、空気の音響インピーダンスZ2が約0.0004e+06[Pa・s/m]であることから、前述した式(3)によれば、両者間の反射率rは約99.9%となり、超音波の伝搬がほぼ抑止されることになる。 For example, as described above, the acoustic impedance Z 1 of the stainless steel pipe (SUS) or the SGP pipe (SGP) is about 46e + 06 [Pa · s / m], and the acoustic impedance Z 2 of the air is about 0.0004e + 06 [Pa ·. Since it is s / m], according to the above-mentioned equation (3), the reflectance r between the two is about 99.9%, and the propagation of ultrasonic waves is almost suppressed.

通常、配管30の外周面31に対して斜めにトランスデューサ13A,13Bを固定する際に用いられるウエッジ樹脂は、ポリイミドベースのものが多く、その音響インピーダンスは3e+06[Pa・s/m]である。したがって、前述のように、超音波吸収体14として音響インピーダンスが1.9e+06[Pa・s/m]である弾性体を用いた場合、トランスデューサ13A,13Bと超音波吸収体14との音響インピーダンスが近くなる。この場合、前述した式(3)によれば、両者間の反射率rは約0.08%となり、って超音波が伝搬しやすくなる。 Usually, the wedge resin used when fixing the transducers 13A and 13B diagonally to the outer peripheral surface 31 of the pipe 30 is mostly polyimide-based, and its acoustic impedance is 3e + 06 [Pa · s / m]. Therefore, as described above, when an elastic body having an acoustic impedance of 1.9e + 06 [Pa · s / m] is used as the ultrasonic absorber 14, the acoustic impedance between the transducers 13A and 13B and the ultrasonic absorber 14 becomes high. Get closer. In this case, according to the above-mentioned equation (3), the reflectance r between the two is about 0.08%, which makes it easier for ultrasonic waves to propagate.

したがって、伝搬抑制部24A,24Bは、これらの音響インピーダンスと一定程度異なる材料が望ましい。仮に、伝搬抑制部24A,24Bとして空気層を用いた場合、前述した式(3)によれば、超音波吸収体14の弾性体と空気との反射率rは約99.9%となり、超音波の伝搬がほぼ抑止されることになる。
一般に、多孔質材は、空隙率(単位体積あたりの隙間体積の割合)が高くなるほど空気層に近くなり、音響インピーダンスも低下する。したがって、伝搬抑制部24A,24Bとして、超音波吸収体14より空隙率の高く空気の音響インピーダンスに近い多孔質材、、例えばグラスウール、ロックウール、ウレタンフォームなどの多孔質材を用いればよいことが分かる。
Therefore, it is desirable that the propagation suppression units 24A and 24B are made of materials having a certain degree of difference from these acoustic impedances. If an air layer is used as the propagation suppressing portions 24A and 24B, the reflectance r between the elastic body of the ultrasonic absorber 14 and the air is about 99.9% according to the above-mentioned equation (3), which is super. Propagation of sound waves will be almost suppressed.
In general, the higher the porosity (ratio of the gap volume per unit volume), the closer the porous material is to the air layer, and the lower the acoustic impedance. Therefore, as the propagation suppressing portions 24A and 24B, a porous material having a higher porosity than the ultrasonic absorber 14 and closer to the acoustic impedance of air, for example, a porous material such as glass wool, rock wool, or urethane foam may be used. I understand.

図6は、ノイズ成分の吸収を示す信号波形図であり、図6(a)は伝搬抑制部24A,24Bなしの場合の受信超音波波形(電気受信波形)を示し、図6(b)は伝搬抑制部24A,24Bありの場合における受信超音波波形(電気受信波形)を示している。この際、流体Xは0.9MPaGの圧力で配管30内を流量12m/sで流れる蒸気とし、配管30は25AのSGP配管を用い、超音波の周波数は1MHzとした。 FIG. 6 is a signal waveform diagram showing absorption of noise components, FIG. 6 (a) shows a received ultrasonic waveform (electrically received waveform) without the propagation suppression units 24A and 24B, and FIG. 6 (b) is a signal waveform diagram. The received ultrasonic waveforms (electrically received waveforms) in the case where the propagation suppression units 24A and 24B are present are shown. At this time, the fluid X was steam flowing in the pipe 30 at a pressure of 0.9 MPaG at a flow rate of 12 m / s, the pipe 30 used an SGP pipe of 25 A, and the ultrasonic frequency was set to 1 MHz.

図6のうち、信号成分が流体Xを伝搬した流体伝搬波に相当し、ノイズ成分が配管30自体を伝搬した配管伝搬波に相当している。
これら図6(a)と図6(b)とを比較すると、超音波緩衝体21を設けて音響インピーダンスを調整したことにより、吸収体伝搬波すなわちノイズ成分の振幅が大幅に減衰しており、伝搬抑制部24A,24Bで効果的に抑制されていることが分かる。
In FIG. 6, the signal component corresponds to the fluid propagating wave propagating in the fluid X, and the noise component corresponds to the pipe propagating wave propagating in the pipe 30 itself.
Comparing these FIGS. 6 (a) and 6 (b), the amplitude of the absorber propagating wave, that is, the noise component is significantly attenuated by adjusting the acoustic impedance by providing the ultrasonic buffer 21. It can be seen that the propagation suppression units 24A and 24B are effectively suppressed.

[本実施の形態の効果]
このように、本実施の形態は、配管30の外周面31に、超音波のうち配管30を伝搬する配管伝搬波を吸収する超音波吸収体14を設け、配管30の外周面31のうち超音波吸収体14とトランスデューサ13A,13Bとの間に設けた伝搬抑制部24A,24Bにおいて、超音波のうち超音波吸収体14を伝搬してきた吸収体伝搬波の、トランスデューサ13A,13Bに対する伝搬を抑制するようにしたものである。
[Effect of this embodiment]
As described above, in the present embodiment, the ultrasonic absorber 14 for absorbing the pipe propagating wave propagating in the pipe 30 among the ultrasonic waves is provided on the outer peripheral surface 31 of the pipe 30, and the outer peripheral surface 31 of the pipe 30 is super-ultrasonic. The propagation suppression units 24A and 24B provided between the sound absorber 14 and the transducers 13A and 13B suppress the propagation of the absorber propagating wave that has propagated through the ultrasonic absorber 14 among the ultrasonic waves to the transducers 13A and 13B. It is something that I tried to do.

これにより、配管30を伝搬する配管伝搬波からなるノイズ成分を低減できるとともに、超音波吸収体14自体を伝搬する吸収体伝搬波に起因するノイズ成分も低減することができる。したがって、流体Xを伝搬する流体伝搬波に相当する信号成分に対するノイズ成分の割合を示すS/N比を向上させることができ、結果として、極めて良好な計測精度を得ることが可能となる。 As a result, the noise component composed of the pipe propagating wave propagating in the pipe 30 can be reduced, and the noise component caused by the absorber propagating wave propagating in the ultrasonic absorber 14 itself can also be reduced. Therefore, it is possible to improve the S / N ratio indicating the ratio of the noise component to the signal component corresponding to the fluid propagating wave propagating in the fluid X, and as a result, it is possible to obtain extremely good measurement accuracy.

また、本実施の形態において、超音波吸収体14の外側面31に設けられたマット状の弾性多孔体からなり、配管30および超音波吸収体14の音響インピーダンスの差に起因する、配管30と超音波吸収体14との界面における配管伝搬波の反射を緩衝する超音波緩衝体21を設け、音響整合調整部23が、超音波緩衝体21の外側面に設けられた締付部22の締付力を締付操作に応じて変更して、押圧による超音波緩衝体21の変形度合を変化させることにより、配管30、超音波吸収体14、および超音波緩衝体21の音響整合状況を左右する、超音波緩衝体21の音響インピーダンスを調整するものとし、伝搬抑制部24A,24Bを、配管30の外周面のうち超音波吸収体14、超音波緩衝体21、および締付部22とトランスデューサ13A,13Bとの間に設けてもよい。 Further, in the present embodiment, the pipe 30 and the pipe 30 are made of a mat-like elastic porous body provided on the outer surface 31 of the ultrasonic absorber 14 and are caused by the difference in acoustic impedance between the pipe 30 and the ultrasonic absorber 14. An ultrasonic shock absorber 21 for buffering the reflection of the pipe propagating wave at the interface with the ultrasonic absorber 14 is provided, and the acoustic matching adjustment unit 23 tightens the tightening portion 22 provided on the outer surface of the ultrasonic shock absorber 21. By changing the applying force according to the tightening operation and changing the degree of deformation of the ultrasonic shock absorber 21 due to pressing, the acoustic matching status of the pipe 30, the ultrasonic absorber 14, and the ultrasonic shock absorber 21 is affected. The acoustic impedance of the ultrasonic shock absorber 21 is adjusted, and the propagation suppression portions 24A and 24B are connected to the ultrasonic absorber 14, the ultrasonic shock absorber 21, the tightening portion 22 and the transducer on the outer peripheral surface of the pipe 30. It may be provided between 13A and 13B.

これにより、締付操作により締付部22の締付力を変更するという極めて簡単な作業で、配管30、超音波吸収体14、および超音波緩衝体21の音響整合状況を向上させることができ、超音波吸収体14を取り換えることなく同一超音波吸収体14で、配管30を伝搬する配管伝搬波、すなわちノイズ成分を効率よく吸収することができるとともに、超音波吸収体14、超音波緩衝体21、および締付部22を伝搬する超音波の、トランスデューサ13A,13Bへの伝搬を抑制でき、極めて良好な計測精度を得ることが可能となる。 As a result, the acoustic matching condition of the pipe 30, the ultrasonic absorber 14, and the ultrasonic buffer 21 can be improved by an extremely simple operation of changing the tightening force of the tightening portion 22 by the tightening operation. The same ultrasonic absorber 14 can efficiently absorb the pipe propagating wave propagating in the pipe 30, that is, the noise component, and the ultrasonic absorber 14 and the ultrasonic shock absorber can be used without replacing the ultrasonic absorber 14. It is possible to suppress the propagation of the ultrasonic waves propagating through the 21 and the tightening portion 22 to the transducers 13A and 13B, and it is possible to obtain extremely good measurement accuracy.

[実施の形態の拡張]
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
[Extension of Embodiment]
Although the present invention has been described above with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the structure and details of the present invention within the scope of the present invention.

1…超音波流量計、10…流量計本体、11…切替部、12…計測処理部、13A,13B…トランスデューサ、14…超音波吸収体、20…超音波緩衝装置、21…超音波緩衝体、22…締付部、22A…押さえ板、22B…締付バンド、23…音響整合調整部、24A,24B…伝搬抑制部、30…配管、31…外周面、32…内周面、33…壁部。 1 ... Ultrasonic flow meter, 10 ... Flow meter body, 11 ... Switching unit, 12 ... Measurement processing unit, 13A, 13B ... Transducer, 14 ... Ultrasonic absorber, 20 ... Ultrasonic shock absorber, 21 ... Ultrasonic shock absorber , 22 ... Tightening part, 22A ... Holding plate, 22B ... Tightening band, 23 ... Acoustic matching adjustment part, 24A, 24B ... Propagation suppression part, 30 ... Piping, 31 ... Outer surface surface, 32 ... Inner peripheral surface, 33 ... The wall part.

Claims (3)

配管の外周面に設けたトランスデューサにより前記配管内を流れる流体を通過するよう送受信した超音波に基づいて、前記流体の流量を計測する超音波流量計であって、
前記配管の外周面に設けられて、前記超音波のうち前記配管を伝搬する配管伝搬波を吸収する超音波吸収体と、
前記超音波吸収体の外側面に設けられたマット状の弾性多孔体からなり、前記配管と前記超音波吸収体との界面における前記配管伝搬波の反射を緩衝する超音波緩衝体と、
前記超音波緩衝体の外側面に設けられて、前記超音波緩衝体を前記配管の方向に押圧して締め付ける締付部と、
操作に応じて前記締付部の締付力を変更して、前記押圧による前記超音波緩衝体の変形度合を変化させて前記超音波緩衝体の音響インピーダンスを変化させることにより、前記界面で反射される前記配管伝搬波の強度を左右する、前記配管、前記超音波吸収体、および前記超音波緩衝体の音響インピーダンスに関する音響整合状況を調整する音響整合調整部と、
記配管の外周面のうち前記超音波吸収体、前記超音波緩衝体、および前記締付部と前記トランスデューサとの間に設けられて、前記超音波のうち前記超音波吸収体を伝搬してきた吸収体伝搬波の、前記トランスデューサに対する伝搬を抑制する伝搬抑制部と、
を備えることを特徴とする超音波流量計。
An ultrasonic flowmeter that measures the flow rate of the fluid based on ultrasonic waves transmitted and received so as to pass through the fluid flowing in the pipe by a transducer provided on the outer peripheral surface of the pipe.
An ultrasonic absorber provided on the outer peripheral surface of the pipe and absorbing the pipe propagating wave propagating in the pipe among the ultrasonic waves, and an ultrasonic absorber.
An ultrasonic shock absorber made of a mat-like elastic porous body provided on the outer surface of the ultrasonic absorber and buffering the reflection of the pipe propagating wave at the interface between the pipe and the ultrasonic absorber.
A tightening portion provided on the outer surface of the ultrasonic shock absorber and pressing and tightening the ultrasonic shock absorber in the direction of the pipe.
Reflection at the interface by changing the tightening force of the tightening portion according to the operation and changing the degree of deformation of the ultrasonic shock absorber due to the pressing to change the acoustic impedance of the ultrasonic shock absorber. An acoustic matching adjustment unit that adjusts the acoustic matching status regarding the acoustic impedance of the piping, the ultrasonic absorber, and the ultrasonic shock absorber, which influences the intensity of the pipe propagating wave .
The ultrasound absorber of the outer peripheral surface of the front Symbol pipe, the ultrasonic shock absorber, and said provided between the fastening portion and the transducer, propagating the ultrasonic absorber of the ultrasonic A propagation suppression unit that suppresses the propagation of the absorber-propagated wave to the transducer,
An ultrasonic flowmeter characterized by being equipped with.
請求項1に記載の超音波流量計において、
前記伝搬抑制部は、空気を含むための多数の空隙を有する多孔質材または空気層からなることを特徴とする超音波流量計。
In the ultrasonic flow meter according to claim 1,
The ultrasonic flowmeter is characterized in that the propagation suppressing portion is made of a porous material or an air layer having a large number of voids for containing air.
配管の外周面に設けたトランスデューサにより前記配管内を流れる流体を通過するよう送受信した超音波に基づいて、前記流体の流量を計測する超音波流量計で用いられる超音波流量計測方法であって、
前記配管の外周面に設けられた超音波吸収体が、前記超音波のうち前記配管を伝搬する配管伝搬波を吸収する超音波吸収ステップと、
前記超音波吸収体の外側面に設けられたマット状の弾性多孔体からなる超音波緩衝体が、前記配管と前記超音波吸収体との界面における前記配管伝搬波の反射を緩衝する超音波緩衝ステップと、
前記超音波緩衝体の外側面に設けられた締付部が、前記超音波緩衝体を前記配管の方向に押圧して締め付ける締付ステップと、
音響整合調整部が、操作に応じて前記締付部の締付力を変更して、前記押圧による前記超音波緩衝体の変形度合を変化させて前記超音波緩衝体の音響インピーダンスを変化させることにより、前記界面で反射される前記配管伝搬波の強度を左右する、前記配管、前記超音波吸収体、および前記超音波緩衝体の音響インピーダンスに関する音響整合状況を調整する音響整合調整ステップと、
前記配管の外周面のうち前記超音波吸収体、前記超音波緩衝体、および前記締付部と前記トランスデューサとの間に設けられた伝搬抑制部が、前記超音波のうち前記超音波吸収体を伝搬してきた吸収体伝搬波の、前記トランスデューサに対する伝搬を抑制する伝搬抑制ステップと
を備えることを特徴とする超音波流量計測方法。
An ultrasonic flow rate measuring method used in an ultrasonic flow meter that measures the flow rate of the fluid based on ultrasonic waves transmitted and received so as to pass through the fluid flowing in the pipe by a transducer provided on the outer peripheral surface of the pipe.
An ultrasonic absorption step in which an ultrasonic absorber provided on the outer peripheral surface of the pipe absorbs a pipe propagating wave propagating in the pipe among the ultrasonic waves.
An ultrasonic shock absorber made of a mat-like elastic porous body provided on the outer surface of the ultrasonic absorber buffers the reflection of the pipe propagating wave at the interface between the pipe and the ultrasonic absorber. Steps and
A tightening step in which a tightening portion provided on the outer surface of the ultrasonic shock absorber presses and tightens the ultrasonic shock absorber in the direction of the pipe.
The acoustic matching adjustment unit changes the tightening force of the tightening portion according to the operation to change the degree of deformation of the ultrasonic shock absorber due to the pressing to change the acoustic impedance of the ultrasonic shock absorber. The acoustic matching adjustment step for adjusting the acoustic matching status regarding the acoustic impedance of the pipe, the ultrasonic absorber, and the ultrasonic shock absorber, which influences the intensity of the pipe propagating wave reflected at the interface.
The ultrasonic absorber, the ultrasonic shock absorber, and the propagation suppressing portion provided between the tightening portion and the transducer on the outer peripheral surface of the pipe make the ultrasonic absorber of the ultrasonic waves. A propagation suppression step that suppresses the propagation of the propagating absorber-propagated wave to the transducer , and
An ultrasonic flow rate measuring method characterized by being provided with.
JP2017162031A 2017-08-25 2017-08-25 Ultrasonic flow meter and ultrasonic flow measurement method Active JP6909100B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017162031A JP6909100B2 (en) 2017-08-25 2017-08-25 Ultrasonic flow meter and ultrasonic flow measurement method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017162031A JP6909100B2 (en) 2017-08-25 2017-08-25 Ultrasonic flow meter and ultrasonic flow measurement method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019039805A JP2019039805A (en) 2019-03-14
JP6909100B2 true JP6909100B2 (en) 2021-07-28

Family

ID=65726445

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017162031A Active JP6909100B2 (en) 2017-08-25 2017-08-25 Ultrasonic flow meter and ultrasonic flow measurement method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6909100B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7056096B2 (en) * 2017-11-24 2022-04-19 富士電機株式会社 Ultrasonic flow measurement structure
NL2023675B1 (en) * 2019-08-21 2021-05-25 Berkin Bv Improved ultrasonic flow meter

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61132822A (en) * 1984-12-03 1986-06-20 Fuji Electric Co Ltd Ultrasonic flowmeter
JPH06117894A (en) * 1992-10-02 1994-04-28 Fuji Electric Co Ltd Ultrasonic flow meter
EP1173733B1 (en) * 1999-04-01 2011-05-18 Panametrics, Inc. Clamp-on ultrasonic flow meter for low density fluids
JP2014178202A (en) * 2013-03-14 2014-09-25 Osaka Gas Co Ltd Ultrasonic flowmeter and method for measuring ultrasonic flow
JP6781627B2 (en) * 2016-12-27 2020-11-04 アズビル株式会社 Ultrasonic flow meter, ultrasonic shock absorber, ultrasonic flow measurement method, ultrasonic buffer method, and ultrasonic shock absorber mounting method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019039805A (en) 2019-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7373840B2 (en) Ultrasonic flowmeter having a transmitting body fixed on the outer peripheral surface of the pipe
JP5629265B2 (en) Ultrasonic flow meter
JP4782327B2 (en) Clamp-on type ultrasonic flowmeter
CN110199179B (en) Ultrasonic flowmeter and method for detecting flow parameters
JP5548834B1 (en) Ultrasonic flow meter
EP1434039A1 (en) Liquid level measuring device
JP6781627B2 (en) Ultrasonic flow meter, ultrasonic shock absorber, ultrasonic flow measurement method, ultrasonic buffer method, and ultrasonic shock absorber mounting method
CN103477194B (en) Coupling elements for ultrasonic transducers of ultrasonic flow measuring devices
US10845225B2 (en) Clamp-on type ultrasonic flowmeter
JP3569799B2 (en) Ultrasonic flow meter
CN106537098A (en) Flow measuring device and flow measuring method
JP6909100B2 (en) Ultrasonic flow meter and ultrasonic flow measurement method
JP2006275686A (en) Ultrasonic flow meter
US20150355004A1 (en) Ultrasonic flowmeter and ultrasonic flowmeter attaching method
JP4180396B2 (en) Ultrasonic flow meter and ultrasonic flow measurement method
JP2002236042A (en) Flowmeter
JP6179343B2 (en) Ultrasonic probe
JPH11230799A (en) Ultrasonic flowmeter
JP6393074B2 (en) Ultrasonic absorber pasting method and ultrasonic flow meter
JP4704447B2 (en) Acoustic matching body, ultrasonic transducer, and ultrasonic flowmeter
JP2005180988A (en) Ultrasonic flow meter
JPS61132822A (en) Ultrasonic flowmeter
JP2006292381A (en) Ultrasonic flow meter
CN109212026B (en) Surface wave-based structure-borne sound detection device
JP2003014513A (en) Ultrasonic flow meter

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200618

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210317

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210323

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210514

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210615

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210702

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6909100

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250