JPH0760160B2 - 流体の速度測定装置 - Google Patents
流体の速度測定装置Info
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- JPH0760160B2 JPH0760160B2 JP3255369A JP25536991A JPH0760160B2 JP H0760160 B2 JPH0760160 B2 JP H0760160B2 JP 3255369 A JP3255369 A JP 3255369A JP 25536991 A JP25536991 A JP 25536991A JP H0760160 B2 JPH0760160 B2 JP H0760160B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
-
- 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
- G01F1/662—Constructional details
-
- 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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
- G01P5/24—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave
- G01P5/245—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave by measuring transit time of acoustical waves
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- Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は測定装置に関し、より詳
しくは、２つのトランスデューサ（変換器）を用いて流
速を測定できる流体の速度測定装置に関する。
しくは、２つのトランスデューサ（変換器）を用いて流
速を測定できる流体の速度測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】上述の如き装置が、特に、ガスメータに
おけるガス流量の測定装置に関する本件出願人の英国特
許出願（ＵＫ 8813640 、係属中) に記載されている。
この測定装置は、互いに対向して測定ダクトに配置され
た第１トランスデューサと第２トランスデューサとの間
で、両方向における超音波信号の伝播時間を検出するこ
とによって、ガスの速度又は体積を測定するように構成
されている。
おけるガス流量の測定装置に関する本件出願人の英国特
許出願（ＵＫ 8813640 、係属中) に記載されている。
この測定装置は、互いに対向して測定ダクトに配置され
た第１トランスデューサと第２トランスデューサとの間
で、両方向における超音波信号の伝播時間を検出するこ
とによって、ガスの速度又は体積を測定するように構成
されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の装置は、かか
る測定構造の改良に係り、正確で反復可能な結果が得ら
れるようにするものである。
る測定構造の改良に係り、正確で反復可能な結果が得ら
れるようにするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、流体の
流れを測定する装置において、音響経路を形成すべく互
いに間隔を隔ててダクト内に配置された第１及び第２の
トランスデューサ手段と、音響経路の少なくとも一部に
沿う流体の速度を増大させるべく、前記ダクト内で前記
両トランスデューサ手段の間に配置された測定管と、前
記トランスデューサ手段から前記測定管内の音響経路を
通る音響信号の実質的に平行なビームを形成する手段と
を有しており、該平行ビーム形成手段が、孔を備えた隔
壁手段を備えており、該隔壁手段が、前記測定管に沿っ
て進む前記トランスデューサ手段からの非平行伝達を防
止できる形状を有しており、流体の流れを測定する装置
が、流体の流量を計算するため前記両トランスデューサ
手段の間の音響経路に沿って進む音響信号の速度を測定
する手段を更に有していることを特徴とする流体の流れ
を測定する装置が提供される。
流れを測定する装置において、音響経路を形成すべく互
いに間隔を隔ててダクト内に配置された第１及び第２の
トランスデューサ手段と、音響経路の少なくとも一部に
沿う流体の速度を増大させるべく、前記ダクト内で前記
両トランスデューサ手段の間に配置された測定管と、前
記トランスデューサ手段から前記測定管内の音響経路を
通る音響信号の実質的に平行なビームを形成する手段と
を有しており、該平行ビーム形成手段が、孔を備えた隔
壁手段を備えており、該隔壁手段が、前記測定管に沿っ
て進む前記トランスデューサ手段からの非平行伝達を防
止できる形状を有しており、流体の流れを測定する装置
が、流体の流量を計算するため前記両トランスデューサ
手段の間の音響経路に沿って進む音響信号の速度を測定
する手段を更に有していることを特徴とする流体の流れ
を測定する装置が提供される。
【０００５】また、本発明によれば、流体の流れを測定
する装置において、音響経路を形成すべく互いに間隔を
隔ててダクト内に配置された第１及び第２のトランスデ
ューサ手段と、流体経路の少なくとも一部に沿う流体の
速度を増大させるべく前記ダクト内に配置された測定管
と、流体を受け入れる入口手段と、該入口手段と前記測
定管との間に配置されていて、乱流の小さな流体経路を
形成するラビリンス手段と、流体の流量を計算するため
前記両トランスデューサ手段の間の音響経路に沿って進
む音響信号の速度を測定する手段とを有していることを
特徴とする流体の流れを測定する装置が提供される。
する装置において、音響経路を形成すべく互いに間隔を
隔ててダクト内に配置された第１及び第２のトランスデ
ューサ手段と、流体経路の少なくとも一部に沿う流体の
速度を増大させるべく前記ダクト内に配置された測定管
と、流体を受け入れる入口手段と、該入口手段と前記測
定管との間に配置されていて、乱流の小さな流体経路を
形成するラビリンス手段と、流体の流量を計算するため
前記両トランスデューサ手段の間の音響経路に沿って進
む音響信号の速度を測定する手段とを有していることを
特徴とする流体の流れを測定する装置が提供される。
【０００６】更に、本発明によれば、流体の流れを測定
する装置において、音響経路を形成すべく互いに間隔を
隔ててダクト内に配置された第１及び第２のトランスデ
ューサ手段と、流体経路の少なくとも一部に沿う流体の
速度を増大させるべく前記ダクト内に配置された測定管
と、該測定管と同心状の第１チャンバと、前記測定管と
同心状の第２チャンバと、前記第１チャンバから延びて
いる第３チャンバと、前記第２チャンバから延びている
第４チャンバとを有しており、前記第１トランスデュー
サが前記第３チャンバ内に配置されており、前記第２ト
ランスデューサが前記第４チャンバ内に配置されてお
り、流体の流れを測定する装置が、流体の流量を計算す
るため前記両トランスデューサ手段の間の音響経路に沿
って進む音響信号の速度を測定する手段を更に有してい
ることを特徴とする流体の流れを測定する装置ことを特
徴とする流体の流れを測定する装置が提供される。
する装置において、音響経路を形成すべく互いに間隔を
隔ててダクト内に配置された第１及び第２のトランスデ
ューサ手段と、流体経路の少なくとも一部に沿う流体の
速度を増大させるべく前記ダクト内に配置された測定管
と、該測定管と同心状の第１チャンバと、前記測定管と
同心状の第２チャンバと、前記第１チャンバから延びて
いる第３チャンバと、前記第２チャンバから延びている
第４チャンバとを有しており、前記第１トランスデュー
サが前記第３チャンバ内に配置されており、前記第２ト
ランスデューサが前記第４チャンバ内に配置されてお
り、流体の流れを測定する装置が、流体の流量を計算す
るため前記両トランスデューサ手段の間の音響経路に沿
って進む音響信号の速度を測定する手段を更に有してい
ることを特徴とする流体の流れを測定する装置ことを特
徴とする流体の流れを測定する装置が提供される。
【０００７】
【実施例】以下、添付図面に関連して本発明の実施例を
説明する。図１の装置は、流体の流れの入口１３及び出
口１４が設けられたダクト１１を備えたハウジング（例
えばプラスチック材料で作られている）を有している。
ダクト１１の上には、ハウジング１０の第２部分１２が
設けられている。該第２部分１２は、スクリュープレー
ト１５によりアクセスできる電池隔室を有しており且つ
装置を作動させる電子部品を支持する回路基板１６を有
している。ディスプレイ（例えばＬＣＤ）１７によりメ
ータリング（測定）の視覚表示が行われ、スイッチ１
８、１９によりディスプレイを選択できる。
説明する。図１の装置は、流体の流れの入口１３及び出
口１４が設けられたダクト１１を備えたハウジング（例
えばプラスチック材料で作られている）を有している。
ダクト１１の上には、ハウジング１０の第２部分１２が
設けられている。該第２部分１２は、スクリュープレー
ト１５によりアクセスできる電池隔室を有しており且つ
装置を作動させる電子部品を支持する回路基板１６を有
している。ディスプレイ（例えばＬＣＤ）１７によりメ
ータリング（測定）の視覚表示が行われ、スイッチ１
８、１９によりディスプレイを選択できる。
【０００８】ダクト１１の内部には１対のトランスデュ
ーサ３６、３７（図２）が配置されており、これらのト
ランスデューサ３６、３７は、以下に詳述する方法でダ
クト１１内の流速（流量）を測定するのに用いられ、例
えばメータリング装置として機能する。超音波の周波数
で作動するトランスデューサ３６、３７は、ダクト１１
内のフローチャンバ組立体２０内に配置されている（図
３及び図４も参照されたい）。
ーサ３６、３７（図２）が配置されており、これらのト
ランスデューサ３６、３７は、以下に詳述する方法でダ
クト１１内の流速（流量）を測定するのに用いられ、例
えばメータリング装置として機能する。超音波の周波数
で作動するトランスデューサ３６、３７は、ダクト１１
内のフローチャンバ組立体２０内に配置されている（図
３及び図４も参照されたい）。
【０００９】フローチャンバ組立体２０は２つの円筒状
チャンバ２１、２２を有しており、これらのチャンバ２
１、２２は中央の円形支持体２３に取り付けられてい
る。また、この支持体２３は、チャンバ２１、２２内に
同心状に配置される全体として管状の部材４０を支持し
ている。支持体２３の外周部には２つのＯリング２６、
２７（例えばゴムで作られている）が取り付けられてお
り、これらのＯリング２６、２７は、ハウジング（ダク
ト）１１内に取り付けられたときにシールとして作用す
る。このため、両チャンバ２１、２２は互いに隔絶さ
れ、両チャンバ２１、２２間の通路は管４０のみにより
形成されている。
チャンバ２１、２２を有しており、これらのチャンバ２
１、２２は中央の円形支持体２３に取り付けられてい
る。また、この支持体２３は、チャンバ２１、２２内に
同心状に配置される全体として管状の部材４０を支持し
ている。支持体２３の外周部には２つのＯリング２６、
２７（例えばゴムで作られている）が取り付けられてお
り、これらのＯリング２６、２７は、ハウジング（ダク
ト）１１内に取り付けられたときにシールとして作用す
る。このため、両チャンバ２１、２２は互いに隔絶さ
れ、両チャンバ２１、２２間の通路は管４０のみにより
形成されている。
【００１０】管４０の両端部にはディスク状延長部４１
が設けられている。管４０のボアの直径は、各端部に隣
接する領域４２において増大していて、以下により詳細
に説明するように流体の流路に改良が加えられている。
各チャンバ２１、２２の周囲には多数の円形孔４７が設
けられていて、流体が流入又は流出するための通路を形
成している。
が設けられている。管４０のボアの直径は、各端部に隣
接する領域４２において増大していて、以下により詳細
に説明するように流体の流路に改良が加えられている。
各チャンバ２１、２２の周囲には多数の円形孔４７が設
けられていて、流体が流入又は流出するための通路を形
成している。
【００１１】図３から理解されるように、流体は、入口
１３から測定装置内に流入し、ハウジング１０のダクト
１１内を移動してチャンバ２１の外周を通り、次いで孔
４７を通ってチャンバ２１内に流入する。流体はチャン
バ２１を通り、ディスク状延長部４１の周囲を通って管
４０の定形領域４２に流入する。管４０内を移動して、
流体は延長部４１から流出し、該延長部４１の周囲を通
ってチャンバ２２の孔４７から流出する。このチャンバ
２２の外側で、流体はハウジング１０を通り、出口１４
から流出する。
１３から測定装置内に流入し、ハウジング１０のダクト
１１内を移動してチャンバ２１の外周を通り、次いで孔
４７を通ってチャンバ２１内に流入する。流体はチャン
バ２１を通り、ディスク状延長部４１の周囲を通って管
４０の定形領域４２に流入する。管４０内を移動して、
流体は延長部４１から流出し、該延長部４１の周囲を通
ってチャンバ２２の孔４７から流出する。このチャンバ
２２の外側で、流体はハウジング１０を通り、出口１４
から流出する。
【００１２】従って、種々の通路が流体のラビリンスを
形成し、管４０の近くでの乱流を低減することが理解さ
れよう。この乱流の低減は、管４０の端部領域４２及び
延長部４１の形状により補助される。家庭用のメタンの
ようなガスを取り扱う場合には、流れの中に塵埃粒子が
運ばれることがあり、ラビリンスは、測定管４０内への
これらの塵埃粒子の流入防止を補助する。このため、塵
埃は、管２１の外側でハウジング１０の底部に沈澱す
る。
形成し、管４０の近くでの乱流を低減することが理解さ
れよう。この乱流の低減は、管４０の端部領域４２及び
延長部４１の形状により補助される。家庭用のメタンの
ようなガスを取り扱う場合には、流れの中に塵埃粒子が
運ばれることがあり、ラビリンスは、測定管４０内への
これらの塵埃粒子の流入防止を補助する。このため、塵
埃は、管２１の外側でハウジング１０の底部に沈澱す
る。
【００１３】管４０のボアサイズとして細いものを選択
する１つの理由は、流体の速度が充分に大きくなるよう
にして、ラビリンスを逃れて迷い込むあらゆる塵埃粒子
を除去できるようにすることにある。一般に、両チャン
バ２１、２２の直径に対するボアサイズは、速度を４倍
に増大できるように選択される。しかしながら、管を細
くし過ぎると、好ましくない圧力降下が引き起こされ
る。また、流体の速度が増大されると、以下に説明する
ように流速の測定が助けられる。管４０から出るガス
は、該管４０の湾曲テーパ形状及びディスク状延長部４
１により、高速から低速へと滑らかに移行する。
する１つの理由は、流体の速度が充分に大きくなるよう
にして、ラビリンスを逃れて迷い込むあらゆる塵埃粒子
を除去できるようにすることにある。一般に、両チャン
バ２１、２２の直径に対するボアサイズは、速度を４倍
に増大できるように選択される。しかしながら、管を細
くし過ぎると、好ましくない圧力降下が引き起こされ
る。また、流体の速度が増大されると、以下に説明する
ように流速の測定が助けられる。管４０から出るガス
は、該管４０の湾曲テーパ形状及びディスク状延長部４
１により、高速から低速へと滑らかに移行する。
【００１４】従って、このようにして（すなわち半径方
向の膨張により）、管４０の出口における高速流から低
速流への変化を制御することにより、運動エネルギ（こ
の運動エネルギは、一般に乱流として失われるものであ
り且つ大きな圧力降下を生じさせるものである）の大部
分が回収される。この結果、所与の圧力降下に対し大き
な流速を得ることができる。流速が大きければ大きいほ
ど、超音波トランスデューサの感度を高くでき、且つ管
４０内のあらゆる塵埃粒子の除去作用が得られる。この
ため、上記のように、測定装置の敏感領域内に塵埃が沈
澱することが防止される。
向の膨張により）、管４０の出口における高速流から低
速流への変化を制御することにより、運動エネルギ（こ
の運動エネルギは、一般に乱流として失われるものであ
り且つ大きな圧力降下を生じさせるものである）の大部
分が回収される。この結果、所与の圧力降下に対し大き
な流速を得ることができる。流速が大きければ大きいほ
ど、超音波トランスデューサの感度を高くでき、且つ管
４０内のあらゆる塵埃粒子の除去作用が得られる。この
ため、上記のように、測定装置の敏感領域内に塵埃が沈
澱することが防止される。
【００１５】管４０への入口側では上記と逆の事象が生
じ、ガスは、ディスク状延長部４１の周囲を通って管４
０の細くなるボア内に流入するとき、半径方向の収縮に
より、制御された方法で流速が増大される。チャンバ２
１からはトランスデューサハウジング２９が延びてい
て、一方の超音波トランスデューサ３７を収容してい
る。図２から分かるように、トランスデューサ３７は、
隔壁４５によりチャンバ２１から分離されている。トラ
ンスデューサ３７はチャンバ５０の一端に配置されてお
り、隔壁４５はチャンバ５０の他端に配置されている。
チャンバ５０には吸音材４３が内張りされていて、超音
波周波数における好ましくない反射を防止している。
じ、ガスは、ディスク状延長部４１の周囲を通って管４
０の細くなるボア内に流入するとき、半径方向の収縮に
より、制御された方法で流速が増大される。チャンバ２
１からはトランスデューサハウジング２９が延びてい
て、一方の超音波トランスデューサ３７を収容してい
る。図２から分かるように、トランスデューサ３７は、
隔壁４５によりチャンバ２１から分離されている。トラ
ンスデューサ３７はチャンバ５０の一端に配置されてお
り、隔壁４５はチャンバ５０の他端に配置されている。
チャンバ５０には吸音材４３が内張りされていて、超音
波周波数における好ましくない反射を防止している。
【００１６】隔壁４５には円形孔４６が設けられてい
る。この孔４６はトランスデューサ３７と整合してい
て、超音波信号が管４０を通り得るようにしている。孔
４６は、ガーゼ５１又はこれと同等の材料で覆われてい
る（図４）。チャンバ５０に小さな孔のみを設けておけ
ば、全体として平行な超音波のみがこの孔を通ることが
でき、従って拡散ビームからの幾分かの超音波は隔壁４
５により遮断される。チャンバ５０の隔壁４５から離れ
た端部にトランスデューサ３７が配置されていること
は、この作用を助け且つトランスデューサ３７が塵埃に
より汚染される危険性を少なくしている。また、チャン
バの隔壁４５は、トランスデューサチャンバ５０を流体
の流路からも隔絶している。
る。この孔４６はトランスデューサ３７と整合してい
て、超音波信号が管４０を通り得るようにしている。孔
４６は、ガーゼ５１又はこれと同等の材料で覆われてい
る（図４）。チャンバ５０に小さな孔のみを設けておけ
ば、全体として平行な超音波のみがこの孔を通ることが
でき、従って拡散ビームからの幾分かの超音波は隔壁４
５により遮断される。チャンバ５０の隔壁４５から離れ
た端部にトランスデューサ３７が配置されていること
は、この作用を助け且つトランスデューサ３７が塵埃に
より汚染される危険性を少なくしている。また、チャン
バの隔壁４５は、トランスデューサチャンバ５０を流体
の流路からも隔絶している。
【００１７】超音波は平行な波が好ましい。なぜなら
ば、拡散する波は管４０の内壁により偏向される経路を
たどる傾向にあり、このため偽の速度測定が得られてし
まうからである。従って、極端な多モード伝播が回避さ
れ、良好な結果が得られる。トランスデューサ３６につ
いても同様な構成が設けられている。トランスデューサ
３６はハウジング２８を有しており、且つ隔壁４５から
離れた端部においてチャンバ５３内に配置されている。
このように構成する理由は、両トランスデューサ３６、
３７を交互に送信器及び受信器として切り換え、各トラ
ンスデューサが、或る期間、孔４６を介して実質的に平
行なビームを発生できるようにすることが必要だからで
ある。チャンバ５３にも吸音ライニング４３が設けられ
ている。
ば、拡散する波は管４０の内壁により偏向される経路を
たどる傾向にあり、このため偽の速度測定が得られてし
まうからである。従って、極端な多モード伝播が回避さ
れ、良好な結果が得られる。トランスデューサ３６につ
いても同様な構成が設けられている。トランスデューサ
３６はハウジング２８を有しており、且つ隔壁４５から
離れた端部においてチャンバ５３内に配置されている。
このように構成する理由は、両トランスデューサ３６、
３７を交互に送信器及び受信器として切り換え、各トラ
ンスデューサが、或る期間、孔４６を介して実質的に平
行なビームを発生できるようにすることが必要だからで
ある。チャンバ５３にも吸音ライニング４３が設けられ
ている。
【００１８】トランスデューサ３６、３７は、ワイヤ３
２、３３及び電気コネクタ４８を介して電子回路基板に
接続されている。両トランスデューサ３６、３７と共に
作動する電子回路用の電源は、電池３５により形成され
ている。本発明の測定装置の作動が図５に示されてい
る。この簡単化したブロック図において、両トランスデ
ューサ３６、３７は距離Ｌだけ間隔を隔てている。送信
器／受信器ブロック（ＴＸ／ＲＸ）６０は、トランスデ
ューサ３６を用いて信号のバーストを伝達する。信号
は、図３の管４０を通過した後にトランスデューサ３７
により受信され、該トランスデューサ３７は該信号を送
信器／受信器ブロック６０を介してプロセッサ／制御装
置６１に導く。超音波信号の伝播時間は、距離Ｌ及びガ
スの速度に基づいている。超音波信号のバーストの伝播
時間をより正確に検出するため、信号に位相反転マーカ
を設けることもできる。
２、３３及び電気コネクタ４８を介して電子回路基板に
接続されている。両トランスデューサ３６、３７と共に
作動する電子回路用の電源は、電池３５により形成され
ている。本発明の測定装置の作動が図５に示されてい
る。この簡単化したブロック図において、両トランスデ
ューサ３６、３７は距離Ｌだけ間隔を隔てている。送信
器／受信器ブロック（ＴＸ／ＲＸ）６０は、トランスデ
ューサ３６を用いて信号のバーストを伝達する。信号
は、図３の管４０を通過した後にトランスデューサ３７
により受信され、該トランスデューサ３７は該信号を送
信器／受信器ブロック６０を介してプロセッサ／制御装
置６１に導く。超音波信号の伝播時間は、距離Ｌ及びガ
スの速度に基づいている。超音波信号のバーストの伝播
時間をより正確に検出するため、信号に位相反転マーカ
を設けることもできる。
【００１９】次に、トランスデューサの作動を逆にすれ
ば、トランスデューサ３７は送信器になり、トランスデ
ューサ３６は受信器になる。バーストの伝播時間を再び
計算する。この測定した時間差は、ガスの流速に基づく
ものである。管４０の制限されたボアサイズのために相
対流速が増大し、伝播時間差が明確になる。
ば、トランスデューサ３７は送信器になり、トランスデ
ューサ３６は受信器になる。バーストの伝播時間を再び
計算する。この測定した時間差は、ガスの流速に基づく
ものである。管４０の制限されたボアサイズのために相
対流速が増大し、伝播時間差が明確になる。
【００２０】この値を測定することにより、流れの体積
及びガスの累積使用量を計算できる。これらの結果は、
ディスプレイ６２に導かれる。実際には、両トランスデ
ューサ間の距離を決定する必要だけでなく、両トランス
デューサ間のガス流路の長さをも正確に知っておく必要
がある。正確な結果を維持するためには、移動ガス柱
（moving gas column)の有効長さを実質的に一定に維持
しなければならない。
及びガスの累積使用量を計算できる。これらの結果は、
ディスプレイ６２に導かれる。実際には、両トランスデ
ューサ間の距離を決定する必要だけでなく、両トランス
デューサ間のガス流路の長さをも正確に知っておく必要
がある。正確な結果を維持するためには、移動ガス柱
（moving gas column)の有効長さを実質的に一定に維持
しなければならない。
【００２１】本発明の特別な構成においては、このガス
流路は、両トランスデューサ３６、３７間の距離よりも
短い。本発明の測定装置では、実際には、移動ガス柱の
有効長さは、測定管４０のもつそのユニークな入口及び
出口構造により、測定管４０の長さに非常に近いものと
なっている。従って、流れ管４０への入口及び該管４０
からの出口の半径方向形状により、移行領域が最小にな
り、移動ガス柱の長さを良く確定することができる。移
行領域におけるガスの挙動は、密度及び粘度等の特性に
より影響を受ける。従って、移行領域を小さくすること
は、測定性能をガスの組成とは無関係にする上で非常に
有効である。
流路は、両トランスデューサ３６、３７間の距離よりも
短い。本発明の測定装置では、実際には、移動ガス柱の
有効長さは、測定管４０のもつそのユニークな入口及び
出口構造により、測定管４０の長さに非常に近いものと
なっている。従って、流れ管４０への入口及び該管４０
からの出口の半径方向形状により、移行領域が最小にな
り、移動ガス柱の長さを良く確定することができる。移
行領域におけるガスの挙動は、密度及び粘度等の特性に
より影響を受ける。従って、移行領域を小さくすること
は、測定性能をガスの組成とは無関係にする上で非常に
有効である。
【図１】測定チャンバ、電子部品及び電源（電池）を備
えたダクトを有するハウジングを示すものである。
えたダクトを有するハウジングを示すものである。
【図２】図１のハウジングの断面図である。
【図３】フローチャンバ及びトランスデューサの特徴を
より詳細に示すものである。
より詳細に示すものである。
【図４】図３の構造の分解図である。
【図５】流速の測定に関連する電子回路の詳細を示すも
のである。
のである。
１０ ハウジング １１ ダクト １２ ハウジングの第２部分 １３ 流体の入口 １４ 流体の出口 １５ スクリュウプレート １６ 回路基板 １７ ディスプレイ １８ スイッチ １９ スイッチ ２０ フローチャンバ組立体 ２１ 円筒状チャンバ ２２ 円筒状チャンバ ２３ 円形支持体 ２６ Ｏリング ２７ Ｏリング ２８ トランスデューサハウジング ２９ トランスデューサハウジング ３５ 電池 ３６ トランスデューサ ３７ トランスデューサ ４０ 管状部材（管、測定管） ４１ 管状部材のディスク状延長部 ４２ 管状部材の領域（定形領域） ４３ 吸音材（吸音ライニング） ４５ 隔壁 ４６ 円形孔 ４７ 円形孔 ４８ 電気コネクタ ５０ チャンバ（トランスデューサチャンバ） ５１ ガーゼ ５３ チャンバ（トランスデューサチャンバ） ６０ 送信器／受信器ブロック ６１ プロセッサ／制御装置 ６２ ディスプレイ
Claims (28)
- 【請求項１】 流体の流れを測定する装置において、音
響経路を形成すべく互いに間隔を隔ててダクト内に配置
された第１及び第２のトランスデューサ手段と、音響経
路の少なくとも一部に沿う流体の速度を増大させるべ
く、前記ダクト内で前記両トランスデューサ手段の間に
配置された測定管と、前記トランスデューサ手段から前
記測定管内の音響経路を通る音響信号の実質的に平行な
ビームを形成する手段とを有しており、該平行ビーム形
成手段が、孔を備えた隔壁手段を備えており、該隔壁手
段が、前記測定管に沿って進む前記トランスデューサ手
段からの非平行伝達を防止できる形状を有しており、流
体の流れを測定する装置が、流体の流量を計算するため
前記両トランスデューサ手段の間の音響経路に沿って進
む音響信号の速度を測定する手段を更に有していること
を特徴とする流体の流れを測定する装置。 - 【請求項２】 平行経路を形成する前記手段がチャンバ
を備えており、前記隔壁手段が前記チャンバの一端に配
置されており、伝達に使用される前記トランスデューサ
手段の一方が、前記隔壁手段から間隔を隔てて前記チャ
ンバ内に配置されており、前記隔壁手段が、前記音響経
路から偏倚している拡散伝達を遮断すると同時に、平行
伝達は隔壁手段の前記孔を通り得るように構成したこと
を特徴とする請求項１に記載の測定装置。 - 【請求項３】 前記音響手段には吸音ライニングが設け
られていることを特徴とする請求項２に記載の測定装
置。 - 【請求項４】 前記隔壁手段の孔には、好ましくない粒
子の侵入を防止するガーゼ、メッシュ等が設けられてい
ることを特徴とする請求項３に記載の測定装置。 - 【請求項５】 前記ダクト内において前記測定管の一部
を包囲して該測定管と同心状に配置されており且つ流体
が前記測定管内に流入できるようにする複数の開口を備
えている第１チャンバと、前記ダクト内において前記測
定管の一部を包囲して該測定管と同心状に配置されてお
り且つ流体が前記測定管内から流出できるようにする複
数の開口を備えている第２チャンバとを有しており、こ
れらの第１及び第２チャンバは、流体が、前記測定管を
介してのみ、これらの両チャンバ間を流れることができ
る形状を有していることを特徴とする請求項１〜４のい
ずれか１項に記載の測定装置。 - 【請求項６】 前記第１及び第２チャンバが支持手段に
より分離されており、該支持手段は、流体が前記測定管
以外を流れないようにすべく前記ダクトと協働するシー
ルを備えていることを特徴とする請求項５に記載の測定
装置。 - 【請求項７】 前記各トランスデューサ手段が、送信及
び受信の両方に使用できるように構成されており、音響
信号の送信又は受信を選択するスイッチ手段が設けられ
ていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に
記載の測定装置。 - 【請求項８】 前記測定管が延長手段を備えており、該
延長手段が測定管の両端部に隣接して配置されていて、
流体の流れを修正し、乱流の形成を低減させることを特
徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の測定装
置。 - 【請求項９】 前記測定管を通る流体の速度及び／又は
体積を決定する計算手段が設けられており、且つその計
算結果を視覚表示するディスプレイ手段が設けられてい
ることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載
の測定装置。 - 【請求項１０】 流体の流れを測定する装置において、
音響経路を形成すべく互いに間隔を隔ててダクト内に配
置された第１及び第２のトランスデューサ手段と、流体
経路の少なくとも一部に沿う流体の速度を増大させるべ
く前記ダクト内に配置された測定管と、流体を受け入れ
る入口手段と、該入口手段と前記測定管との間に配置さ
れていて、乱流の小さな流体経路を形成するラビリンス
手段と、流体の流量を計算するため前記両トランスデュ
ーサ手段の間の音響経路に沿って進む音響信号の速度を
測定する手段とを有していることを特徴とする流体の流
れを測定する装置。 - 【請求項１１】 前記ラビリンス手段が、前記ダクト内
において前記測定管の一部を包囲して該測定管と同心状
に配置されており且つ流体が前記測定管内に流入できる
ようにする複数の開口を備えている第１チャンバと、前
記ダクト内において前記測定管の一部を包囲して該測定
管と同心状に配置されており且つ流体が前記測定管内か
ら流出できるようにする複数の開口を備えている第２チ
ャンバとを有しており、これらの第１及び第２チャンバ
は、流体が、前記測定管を介してのみ、これらの両チャ
ンバ間を流れることができる形状を有していることを特
徴とする請求項１０に記載の測定装置。 - 【請求項１２】 前記第１チャンバの前記開口が前記測
定管の入口に対して下流側に配置されており、開口を通
る流体が測定管の入口に戻るように流れなければならな
いようにしてラビリンスの長さを増大していることを特
徴とする請求項１１に記載の測定装置。 - 【請求項１３】 前記第２チャンバの前記開口が前記測
定管の出口に対して上流側に配置されており、開口を通
る流体が測定管の出口に戻るように流れなければならな
いようにしてラビリンスの長さを増大していることを特
徴とする請求項１１又は１２に記載の測定装置。 - 【請求項１４】 前記第１及び第２チャンバが支持手段
により分離されており、該支持手段は、流体が前記測定
管以外を流れないようにすべく前記ダクトと協働するシ
ールを備えていることを特徴とする請求項１１〜１３の
いずれか１項に記載の測定装置。 - 【請求項１５】 前記測定管が延長手段を備えており、
該延長手段が測定管の両端部に隣接して配置されてい
て、流体の流れを修正し、乱流の形成を更に低減させる
ことを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか１項に記
載の測定装置。 - 【請求項１６】 前記各トランスデューサ手段が、送信
及び受信の両方に使用できるように構成されており、音
響信号の送信又は受信を選択するスイッチ手段が設けら
れていることを特徴とする請求項１０〜１５のいずれか
１項に記載の測定装置。 - 【請求項１７】 前記測定管を通る流体の速度及び／又
は体積を決定する計算手段が設けられており、且つその
計算結果を視覚表示するディスプレイ手段が設けられて
いることを特徴とする請求項１０〜１６のいずれか１項
に記載の測定装置。 - 【請求項１８】 前記ダクト、前記測定管及び前記ラビ
リンス手段が、同心状に配置された３つの管からなるこ
とを特徴とする請求項１０に記載の測定装置。 - 【請求項１９】 前記同心状の３つの管は、流体が、前
記ダクトの一部、前記ラビリンス手段の一部、前記測定
管、前記ラビリンス手段の別の一部、及び前記ダクトの
別の一部を通って流れるように配置されていることを特
徴とする請求項１８に記載の測定装置。 - 【請求項２０】 流体の流れを測定する装置において、
音響経路を形成すべく互いに間隔を隔ててダクト内に配
置された第１及び第２のトランスデューサ手段と、流体
経路の少なくとも一部に沿う流体の速度を増大させるべ
く前記ダクト内に配置された測定管と、該測定管と同心
状の第１チャンバと、前記測定管と同心状の第２チャン
バと、前記第１チャンバから延びている第３チャンバ
と、前記第２チャンバから延びている第４チャンバとを
有しており、前記第１トランスデューサが前記第３チャ
ンバ内に配置されており、前記第２トランスデューサが
前記第４チャンバ内に配置されており、流体の流れを測
定する装置が、流体の流量を計算するため前記両トラン
スデューサ手段の間の音響経路に沿って進む音響信号の
速度を測定する手段を更に有していることを特徴とする
流体の流れを測定する装置ことを特徴とする流体の流れ
を測定する装置。 - 【請求項２１】 前記第３及び第４チャンバには吸音ラ
イニングが設けられていることを特徴とする請求項２０
に記載の測定装置。 - 【請求項２２】 前記第１及び第２チャンバが支持手段
により分離されており、該支持手段は、流体が前記測定
管以外を流れないようにすべく前記ダクトと協働するシ
ールを備えていることを特徴とする請求項２０又は２１
に記載の測定装置。 - 【請求項２３】 前記測定管が延長手段を備えており、
該延長手段が測定管の両端部に隣接して配置されてい
て、流体の流れを修正し、乱流の形成を更に低減させる
ことを特徴とする請求項２０〜２２のいずれか１項に記
載の測定装置。 - 【請求項２４】 前記第１及び第２チャンバの各々が複
数の開口を備えていて、流体が前記開口を通り前記測定
管に沿って流れ得るようにしたことを特徴とする請求項
２０〜２３項のいずれか１項に記載の装置。 - 【請求項２５】 前記第３及び第４チャンバが、前記ト
ランスデューサ手段から離れた側の端部に制限手段を備
えていて、流体が通ることを防止していることを特徴と
する請求項２０〜２４のいずれか１項に記載の測定装
置。 - 【請求項２６】 前記各トランスデューサ手段が、送信
及び受信の両方に使用できるように構成されており、音
響信号の送信又は受信を選択するスイッチ手段が設けら
れていることを特徴とする請求項２０〜２５のいずれか
１項に記載の測定装置。 - 【請求項２７】 前記測定管を通る流体の速度及び／又
は体積を決定する計算手段が設けられており、且つその
計算結果を視覚表示するディスプレイ手段が設けられて
いることを特徴とする請求項２０〜２６のいずれか１項
に記載の測定装置。 - 【請求項２８】 電源用の取替え可能な電池を収容でき
る電池収容手段が設けられていることを特徴とする請求
項２０〜２７項のいずれか１項に記載の測定装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB909021441A GB9021441D0 (en) | 1990-10-02 | 1990-10-02 | Measurement system |
| GB90214412 | 1990-10-02 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04248466A JPH04248466A (ja) | 1992-09-03 |
| JPH0760160B2 true JPH0760160B2 (ja) | 1995-06-28 |
Family
ID=10683123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3255369A Expired - Lifetime JPH0760160B2 (ja) | 1990-10-02 | 1991-10-02 | 流体の速度測定装置 |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5243863A (ja) |
| EP (3) | EP0708314B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0760160B2 (ja) |
| KR (1) | KR950002058B1 (ja) |
| AT (1) | ATE227420T1 (ja) |
| AU (2) | AU639144B2 (ja) |
| CA (1) | CA2052462C (ja) |
| DE (1) | DE69133145T2 (ja) |
| DK (1) | DK0708314T3 (ja) |
| ES (1) | ES2186702T3 (ja) |
| GB (1) | GB9021441D0 (ja) |
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