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JPH0369052B2 - - Google Patents
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JPH0369052B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0369052B2
JPH0369052B2 JP58073116A JP7311683A JPH0369052B2 JP H0369052 B2 JPH0369052 B2 JP H0369052B2 JP 58073116 A JP58073116 A JP 58073116A JP 7311683 A JP7311683 A JP 7311683A JP H0369052 B2 JPH0369052 B2 JP H0369052B2
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JP
Japan
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transducers
flow
transducer
fluid
velocity
Prior art date
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Expired
Application number
JP58073116A
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JPS58195122A (ja
Inventor
Ei Kiizu Marion
Eru Tomupuson Uiriamu
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.)
Babcock and Wilcox Co
Original Assignee
Babcock and Wilcox Co
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/86—Indirect mass flowmeters, e.g. measuring volume flow and density, temperature or pressure
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
    • G01F1/667—Arrangements of transducers for ultrasonic flowmeters; Circuits for operating ultrasonic flowmeters

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は流量測定法、特に質量流量の測定方法
に関する。
（従来の技術） 最も複雑でない音響（超音波）流量計は、測定
されるべき流れ中に配置された１対のトランスジ
ユーサを使用するものであり、１つは上流に１つ
は下流に配置される。これらのトランスジユーサ
が交互に送信、受信を行なう。上流方向および下
流方向における伝搬時間の差は、流速に関係す
る。この技術の欠点の１つは、流れが管または導
管中で一様でないことである。１対の流量計は、
仮定される流れ分布に基づいて修正フアクタを必
要とする。
ある種の流量計においては、個々の流路につい
ての流量を集計するため、多対のトランスジユー
サが使用される。この技術もやはり、流れ分布に
ついて仮定を必要とする。修正を行なうために
は、手の込んだ数値的集計系が使用される。
（発明が解決すべき課題） これらの流量計では、速度流量しか得られな
い。質量流量は、流れパターンおよび包含される
流体密度を知つて計算できる。しかしながら、密
度が空間的および／または時間的に均一でないと
問題が生ずる。
密度は、信号減衰（例えば、ガンマ線、音響ま
たは光学的）および容量等を含む数種の技術によ
り測定される。減衰および容量測定は、不均一な
分布により影響を受ける。質量流量は、運動量／
応力変換を使用することにより測定できるが、こ
れは、特別の彎曲導管およびその他の測定手段を
必要とするから実施が難しい。
本発明を理解する上で関係のある参照文献とし
て、Teyssandierに賦与された米国特許第
4109523号、Estraea Jr.に賦与された米国特許第
4024760号、Wylerに賦与された米国特許第
3940985号、およびHounsfieldに賦与された米国
特許第3778614号がある。これらの特許は、音響
および電磁信号のような種々の放射信号を利用す
る流れ測定技術を開示している。
他の関係のある文献として、Proceeding of
IEEE、Volume66、No.６、1978年発行、628〜
637頁のScudder，Henry J.の「Intrduction to
Computer Aided Tomography」と題する論文、
Proceeding of the IEEE、Volume63、No.10，
1974，1319〜1338頁のMesereaw，R.M.の
「Digital Reconstruction of Multidimensional
Signals from their Projections」と題する論
本、およびProceeding of1979JACC，437〜442
頁のRaptis等の「Instrumentationfor Process
Control by Acoustic Techniques in Coal Conversion Plants」と題する論文がある。
本発明の目的は、不均一な流れ分布及び密度分
布にもかかわらず、精密に質量流量を測定できる
方法を提供することにある。
（課題を解決するための技術手段） 本発明は、導管中を通り且つ流れ方向を横切る
第１平面内に分布された第１の複数の送信及び受
信トランスジユーサと、前記第１平面の下流にあ
つて導管を通り且つ流れ方向を横切る第２平面内
に分布された第２の複数の送信及び受信トランス
ジユーサとを使用する。前記トランスジユーサの
各々には、前記流体中を伝達されるべき信号を供
給し、各他のトランスジユーサを使用して各トラ
ンスジユーサの各信号を受信する。前記第１平面
に分布するトランスジユーサ間の信号の減衰を測
定して前記流体の密度を決定し、前記第１の複数
のトランスジユーサと前記第２の複数のトランス
ジユーサとの間の信号の下流方向の伝達時間及び
逆方向の伝達時間の差を測定して流体の速度を決
定する。そして、前記密度及び速度を使用して前
記流体の精密な質量流量を決定することができ
る。
実施例の説明 本発明のこれらおよびその他の目的および利点
は、好ましい具体例を例示する図面を参照して行
なつた以下の説明から明らかとなろう。
第１図を参照すると、図示された本発明の１具
体例は、導管４０内において５０で指示される流
れ方向に流れる流体の質量および速度を測定する
装置を構成している。
トランスジユーサ配列１０，１２は、短い流れ
導管部分１４の両端の周囲に配置されている。各
トランスジユーサ２０ないし２７は、両配列内の
すべての他のトランスジユーサと「トーク」し、
矢印５０の方向に移動する流体の各増分量の流体
中に複数の路（マルチパス）を設定する。１組の
トランスジユーサ内の１つのトランスジユーサ
と、他の１組のトランスジユーサ内の１つのトラ
ンスジユーサ間の伝搬時間の差は、その路におけ
る流速を与える。減衰特性は密度を与える。普
通、密度は、いずれかの１組のトランスジユーサ
１０または１２内の横断面３０または３２内で決
定され（矢印４０）、増分量の流体に対する速度
は２組のトランスジユーサ間で定められる（矢印
４２）。
複数の路に対する速度および減衰の式は、各流
れ要素の複数の測定値を含んでいる。これらの式
は、速度および質量流量を与える専用のマイクロ
コンピユータで、マトリツクス反転技術を使つて
解かれる。
この技術は、三次元測定であるから、流れの層
流または乱流特性を含む詳細な流れパターンを与
える。例えば、上述のIEEEのScudderの論文参
照。
コンピユータ利用の断層撮影法（CAT）にお
いて使用される技術は、マルチパス音響センサ組
合せと使用し、空間分布をもつて速度測定値を得
ることができる。密度分布に対する情報は、マル
チパス音響センサまたはガンマ線、光学的信号の
ような他のソース／センサ組合せまたは容量等に
依る減衰測定値を使用することにより得ることが
できる。
速度分布と密度分布の積は、質量流量の非常に
良好な測定値を与える。
本発明の好ましい具体例にしたがえば、トラン
スジユーサ２０〜２７は、各々音響発生／音響分
析回路１００に接続された超音波信号伝送／受信
ユニツトである。各トランスジユーサは、他のト
ランスジユーサに関して時間的に順番に特定の信
号を発する。トランスジユーサはパルス作動さ
れ、残りのユニツトで受信されるすべての信号
は、時間および受信された振幅について処理され
る。ついで、この動作が、すべてのトランスジユ
ーサが作動されてしまうまで、他のトランスジユ
ーサを順番にパルス作動することにより繰り返え
される。このようにして得られたデータは、計算
処理のためメモリに記憶される。
第２図は、個々のセンサと関連して設けられる
電子装置を示している。回路は、パルス命令を受
信し、パルス発生回路は、パルスをトランスジユ
ーサに送る。受信回路は、そのチヤンネルがパル
ス作動されている付勢を解除される。他の回路
（またはトランスジユーサ）がパルス作動されて
いる間、パルスタイミング信号が受信される。こ
のパルスタイミング信号は、タイミング感知回路
のタイマをスタートさせる。受信された信号はタ
イマをストツプさせる。そのとき、タイマは、そ
のセンサへのパルスの伝達時間に比例した出力を
生ずる。サンプル・ホールド回路は、受信された
信号の振幅を検出し、記憶する。この信号は、ア
ナログ−デイジタルコンバータによりデイジタル
形式に変換され、マイクロコンピユータのメモリ
に記憶される。タイミング信号も、コンピユータ
によりそのメモリに記憶され、そして次のトラン
スジユーサがパルス作動される。
電子装置および音響的伝送の速度は、流れ速度
に比して十分速いから、遂次のパルス作動および
記憶は、実質的に流れの静止像を与える。
以上、本発明の原理の応用を説明するため、本
発明の特定の具体例について図示説明したが、本
発明の技術思想から逸脱することなく、他の具体
例を作ることができることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は流体の流れを受入れ、本発明にしたが
つて周囲に配置されたトランスジユーサと回路を
備える導管の斜視図、第２図は個々のトランスジ
ユーサに対する送信／受信電子装置のブロツク図
である。 １０，１２：トランスジユーサ配列、１４：導
管部分、２１〜２７：トランスジユーサ、３０，
３２：横断面、４０：導管、５０：矢印、１０
０：音響発生／音響分析回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 導管中を通り且つ流れ方向を横切る第１平面
    内に分布された第１の複数の送信及び受信トラン
    スジユーサと、前記第１平面の下流にあつて導管
    を通り且つ流れ方向を横切る第２平面内に分布さ
    れた第２の複数の送信及び受信トランスジユーサ
    とを備える、前記導管中を前記流れ方向に流れる
    流体の質量流量を測定する方法において、前記ト
    ランスジユーサの各々に、前記流体中を伝達され
    るべき信号を供給し、各他のトランスジユーサを
    使用して各トランスジユーサの各信号を受信し、
    前記第１平面に分布するトランスジユーサ間の信
    号の減衰を測定して前記流体の密度を決定し、前
    記第１の複数のトランスジユーサと前記第２の複
    数のトランスジユーサとの間の信号の下流方向の
    伝達時間及び逆方向の伝達時間の差を測定して流
    体の速度を決定し、前記密度及び速度を使用して
    前記流体の質量流量を決定することによりなる質
    量流量測定方法。
JP58073116A 1982-04-27 1983-04-27 質量流量測定方法 Granted JPS58195122A (ja)

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