JPS5948327B2

JPS5948327B2 - 流量計

Info

Publication number: JPS5948327B2
Application number: JP51088314A
Authority: JP
Inventors: ハーバート・エストラーダ・ジユニア
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1975-07-25
Filing date: 1976-07-26
Publication date: 1984-11-26
Also published as: CH611020A5; CA1050153A; NL7607054A; GB1554564A; DE2633003A1; DE2633003C2; JPS5216261A; US4024760A; FR2331002B1; FR2331002A1

Description

【発明の詳細な説明】この発明は一般的に流量計に関するものであり、特に高
残響が存在する場合に適用する音響流量計に関するもの
である。

流体を介して伝播する音響エネルギーを利用した流量計
が示したことは、流体の速度分布がかなり歪んでいたと
しても流量を高精度に測定できるということである。

このような流量計は米国特許明細書第３，５６４，９１
２号に記載されており、これは流体を媒体として、対向
した方向から伝播した音響パルスの時間測定を行うもの
である。数個の音響路から得られた測定値は積分法によ
り組み合わされ体積流動化（以下、流量という）が計算
される。このような多数路流量計に用いられる音響変換
器（以下、変換器という）は一般に流量計本体に封入さ
れており、音響伝播は流量計本体の音響窓を介して行わ
れる。高温流体の流量を計算するような場合には、この
音響窓は比較的厚くしてあるので残響の問題を誘起する
。残響は鳴り響くことであり、結果的に変換器自身が振
動することになる。この残響は音響路に沿つて対向した
変換器から受信した信号を歪ませるので、流量測定を計
算するのに必要な伝達時間は正確に検知されない。この
残響の大きさが非常に大きいと、受信装置はその残響を
受信信号と間違えてしまい誤まつた時間データ測定とな
つてしまう。この発明の主たる目的は先行技術の残響の
問題を除去した流量計を提供することである。

従ってこの発明に係る流量計の構成は広義には、流体中
に配置された少なくとも二対の音響変換器であつて各音
響変換器対が上流変換器と下流変換器とから成り流体が
流れる方向に対して音響路を形成するものと、前記音響
変換器に接続され、該音響変換器の第１の対の第１の音
響変換器から第２の音響変換器への上流方向音響パルス
、及び前記音響変換器の第２の対の第１の音響変換器か
ら第２の音響変換器への下流方向音響パルス．から成る
第１の組の二つの音響パルスを同時に発生するためのパ
ルス発生回路であつて、前記音響変換器における残響を
減らして満足できる受信を可能ならしめるに十分な所定
時間だけ経過させるように接続された時限回路を含むも
のと、前記音響変換器に接続されて前記音響パルスを受
信するパルス受信回路と、前記パルス発生回路及び受信
回路に接続され、少なくとも一つの上流方向音響パルス
と一つの下流方向音響パルスとの間の伝達時間差及び少
なくとも一つの伝播された音響パルスの伝達時間を求め
て流量を求める演算回路と、を備え、前記パルス発生回
路は更に該パルス発生回路及び受信回路並びにこれらの
回路にそれぞれ接続された前記音響変換器の接続を切換
えてそのパルス発生回路により、前記第１の対の音響変
換器の前記第２の音響変換器から第１の音響変換器への
下流方向音響パルス、及び前記第２の対の音響変換器の
前記第２の音響変換器から第１の音響変換器への上流方
向音響パルス、から成る次の第２の組の二つの音響パル
スを同時に発生させる切換回路を含むものであることを
特徴としている。

従来の流量計で行われているような、単一の音響路に沿
つて対向した方向に音響パルスを同時に発信する代わり
に、この発明ではある音響路に沿つたある方向と、他の
同様かつ分離された音響路の反対方向に音響パルスを発
信する流量計を提供する。残響レベルが消減した後は、
逆の過程を経て音響パルスの伝達時間及び伝達時間差を
得ることができる。この過程は他の音響路によつて行う
ことができ、得られた測定値は流量データとして処理さ
れる。第２の低残響変換器を相互接続することによつて
音響パルスは二つの音響路に沿つて同一の方向に同時に
伝播し、その後、音響パルスはそれらの同じ音響路に沿
つて逆方向に伝播する。

この方法により、個々の音響路に沿つた流体流動の計算
に役立つその他のデータを得ることができる。この発明
の好ましい実施例を、例えば図面を参照して、以下に述
べることにする。第１図は、矢印１２が示すように上流
から下流に流れる流体を運ぶための導管１０の一部を示
している。

多数音響路を用いる場合、複数対の変換器はそれぞれの
対のうちの一方の変換器が上流変換器となり一他方の変
換器が下流変換器となり、両方とも導管内の流体を介し
て音響伝達を行い、両者間に音響路を構成する。例えば
、上流変換器１Ｕと対向した下流変換器１Ｄとは長さ１
１なる音響路を構成し、第２の変換器対、即ち上流変換
器２Ｕと下流変換器２Ｄとは長さ１２なる第２の音響路
を構成している。

また対向した上流変換器３Ｕと下流変換器３Ｄとは長さ
１３なる第３の音響路を構成し、上流変換器４Ｕと下流
変換器４Ｄは長さ１４なる第４の音響路を構成している
。積分法により、これらの変換器は音響路がそれぞれ基
準点から決められた距離だけ離れているように所定の位
置に正確に配置されている。四音響路系でありかつ円形
導管の場合には、変換器は一般に音響路長１１が音響路
長１４に、音響路長１２が音響路長１３にそれぞれ等し
いように配置されている。第１Ａ図は変換器同土間の音
響波伝播、及び音響路と流体流動の方向との関係を一般
的に示したものである。

上流変換器をＴｕで、下流変換器をＴＤで、それぞれ表
わし６上流変換器Ｔｕと下流変換器ＴＤとの間の音響路
を長さｌで表わす。合成流体速度は、音響路に対して角
度θなる矢印Ｖで示され、流体速度Ｖｐの音響路に沿つ
た成分はＶｃＯｓθに等しぃ。第２図は導管壁に対する
変換器の取りつけを示している。

中央孔を有する延長部分若しくは突起部分２０は導管壁
１０に固定されており、この導管壁１０は変換器を所定
の位置に正確に配置するため、例えばドリルによつて正
確にあけられた孔を備えている。変換器そのものは変換
器入れ２２の中に入れられており、変換器入れ２２は延
長部分２０の孔及び導管壁１０を介してはめ込み、固定
されている。流体封印は普通０リング２５のようなもの
で行われ、電気的な接続は電気結合器２７によつて行わ
れる。極端に高い温度の流体の流量を測定するような場
合には、変換器入れ２２は延長部分２０に溶接してもよ
く、遭遇する高圧及び高温に耐え得る構造となつている
。

このような変換器入れ２２の音響窓は普通ステンレス鋼
のような金属でできており、その一例を第３図に示す。
変換器入れ２２の本体は溶接部分３１のようなものによ
つて固定された音響窓３０を有している。変換器動作素
子３５は磁器絶縁体３７と３８との間にはさまれており
、これらのものは圧縮によつて中央案内部４０によつて
一緒に保持されている。わかり易いように、変換器電極
及び電気接続は図示されていない。このような構造の場
合は、他の構造と同様に、変換器動作素子３５によつて
伝播される音響エネルギーが音響窓３０内で残響し、そ
の前方表面及び後方表面を振動させる。この影響は第４
Ａ図及び第４Ｂ図に示されている。第４Ａ図において、
波形４５は時刻ＴＯで変換器から送出された理想的な音
響パルスを示している。

時刻ＴＯでは同様の音響パルスがそれに対向した変換器
からその音響路に沿つてその変換器に伝播され、時刻ｔ
１で受信される。波形４６はこのような音響パルスの受
信に応答した変換器の出力パルスを表わしている。流体
速度は対向した音響パルスが到達するのに要する時間に
基づいて決められるので、これらの時間を正確に測定す
ることが最も重要なことである。しかしながら実際には
、第４Ｂ図に示されているように、時刻ＴＯで送出され
た最初のパルスは残響を生じ、残響波形４８で示すよう
に時間とともに徐々に減衰するが、対向した方向からの
音響パルスが受信される時刻ｔ１でも依然として残響は
存在する。

残響波形４９はこの受信したパルスを示す。音響パルス
の伝達時間を計算する場合、受信パルスの前縁、即ち、
最初の半サイクルが通常用いられる。もし残響波形４８
が時刻ｔ１までに消滅しなかつた場合には、受信パルス
を正確に検出することが害されることがある。この発明
では、たとえこのような残響の問題があつても高精度の
流量測定を達成することができる。

しかしながら、第５図に示されているようなこの発明の
流量計の詳細な説明を行う前に、音響パルスの伝達時間
を利用した流量測定を理解することは有益であろう。一
般に、例えば第１Ａ図に示されているような単一の音響
路流量計の場合には、流体速度及び流量は、上流変換器
Ｔｕ及び下流変換器ＴＤを同時に付勢し、かつ音響パル
スの下流方向伝達時間（上流変換器Ｔｕから下流変換器
ＴＤ）と音響パルスの上流方向伝達時間（下流変換器Ｔ
Ｄから上流変換器Ｔｕとを測定することによつて求める
ことができる。

ｔｌを下流方向伝達時間、Ｔ２を上流方向伝達時間とす
ると、流量Ｑは次の関係式から求まる。ここでＫは１、
θ、及び変換単位のような因子によつて決まる定数であ
る。

音響路に沿つて対向した音響パルスの伝達時間差をΔｔ
とすると、Ｔ２二ｔｌ＋Δｔであるから、式（３）は二
つの計数値を与えることによつて求めることができる。

その一つは計数値ｔｌで、これは音響パルスが上流変換
器Ｔｕから送出された時に始まり、下流変換器ＴＤがそ
の音響パルスを受信した時に終るものである。もう一つ
は、計数値Δｔで、これは上流方向音響パルスが下流変
換器ＴＤで受信されたときに始まり、下流方向音響パル
スが上流変換器Ｔｕで受偏されたときに終るもので、結
局伝達時間差を示したものである。導管中の更に正確な
流量は、ガウスの式、即ち、のような積分法を用いて、
多数音響路流量計によつて求めることができる。ここで
、Ｑは流量、Ｄは導管の直径、ｎは音響路の数、ｉは特定音響路番号、であり、Ｗｉはｉ番目の音響路についてのガウス重み関
数である。

従つて第１図に示すような四音響路系の場合には、次の
ようになる。短い方の音響路１及び４について調べると
、式（６）において、△ｔｌは音響路１における対向し
て発射された音響パルスの伝達時間差であり、ΔＴ４は
音響路４における対向して発射された音響パルスの伝達
時間差である。

この流量計においては、ある音響路から得られた時間測
定値は他の音響路から得られた時間測定値と組み合わさ
れる。特に、伝達時間差は単一音響路の場合とは違い、
二つの別々の音響路において対向して進行する音響パル
スから得られる。例えば、前にも述ぺたようなガウス積
分を用いると、ｑｌ’及びＱ４’は、となり、ここで同様に、長い方の音響路２及び３についても扱うことが
できるが、短い方の音響路１及び４についてのみ詳細に
説明する。

式（７）におぃて、ΔＴＡは音響路４において上流方向
へ発射した音響パルスと、音響路１において下流方向へ
発射した音響パルスとの伝達時間差であり、一方、△Ｔ
Ｂは音響路１において上流方向へ発射した音響パルスと
、音響路４において下流方向へ発射した音響パルスとの
伝達時間差である。即ち、であり、であるので、となる。

この考え方は第５図に示されており、以下、第５図につ
いて説明する。第５図はこの発明の流量計の第１実施例
を示しており、対向した変換器対１Ｕ、１Ｄと４Ｕ、４
Ｄは、各ＴＲ（送信Ｔｒａｎｓｍｉｔ）／ＡＴＲ（反送
信Ａｎｔｉ−Ｔｒａｎ８ｍｉｔ）スィツチ回路網５０〜
５３を介して他の回路網と信号伝達を行うものであり、
これは当業者によく知られたものである。中央時限制御
回路５６の制御下にある送侶装置は所定の変換器を選択
的に付勢することができる。

この送侶装置は、導線６０を介して上流変換器１Ｕを付
勢すると同時に導線６１を介して下流変換器４Ｄを付勢
するための第１送侶機５８を含むことができ、かつまた
導線６４を介しＴｌｌ計数器６３において計数動作を開
始させるように働くことができる。同様に、少し遅れて
第２送信機６７は、導線６９を介して下流変換器１Ｄを
付勢すると同時に導線７０を介して上流変換器４Ｕを付
勢するように働くことができる。

Ｔｌ４計数器７３も導線７４を介して第２送侶機６７か
ら侶号を受け計数動作を開始する。水を媒体として送出
された音響パルスの受侶を示すために、いろいろな変換
器に動作可能に接続した複数個の受侶機が設けられてい
る。

受信機８０は導線８１を介して下流変換器１Ｄからの出
力伯号を受けるように接続されており、受侶機８３は導
線８４を介して上流変換器４Ｕからの出力信号を受ける
ように接続されており、受信機８６は導線８７を介して
上流変換器１Ｕからの出力信号を受けるように接続され
ており、更に受信機８９は導線９０を介して下流変換器
４Ｄからの出力信号を受けるように接続されている。説
明がし易いように、このような回路に付属した様々な時
間遅れは無視したので受信機からの出力信号は音響パル
スが受信変換器に到着したことを示すことになる。

式（７）を求めるには伝達時間Ｔｌｌ及びＴｌ４のみな
らず伝達時間差△ＴＡ及び△ＴＢも決定しなければなら
ず、従つて△ｔ計数器（こノの場合には△ＴＡ計数器９
３及びΔＴＢ計数器９４）なる回路装置が設けられてい
る。

いろいろな計数器、即ち、Ｔｌｌ計数器６３，ΔＴＡ計
数器９３，ｔ１４計数器７３、及びΔＴＢ計数器９４に
よつて得られた音響パルスの伝達時間に関する一連の信
号は計算回路９６及び９７に供給され、ここで第５図に
示されるような演算処理が行われる。

演算処理の結果は定数回路１００及び１０１において、
それぞれ定数Ｋが乗算されるが、ここでＫは後述する表
示器１１０で表示すべき単位に必要な適当な計数因子を
含むのみならず、式（８）の平均ガウス重み関数及びそ
の他の因子を含んでいる。乗算された結果はそれぞれ導
線１０３及び１０４を介して加算平均化回路１０６に供
給され、ここでは、例えば式（７）の加算が行なわれ、
更に導線１０８及び１０９を介して他の回路（図示せず
）からの比較信号を受ける。この演算は何度も繰り返し
て行われ、平均値は表示器１１０のような実用装置で読
み取ることができる。代表的な動作を第５Ａ図から第５
Ｆ図を用いて説明するが、動作部分は太線で示してある
。

第５Ａ図において、第１送信機５８によつて付勢された
結果、音響パルス１２０は音響路１に沿つて下流方向へ
送出され、音響パルス１２１は音響路４に沿つて上流方
向へ送出される。これらの音響パルスの送出と同時に、
Ｔｌｌ計数器６３がオン（０Ｎ）状態となる。下流方向
に発射された音響パルス１２０は第５Ｂ図に示すように
対向した下流変換器１Ｄに到達する。そうすると受信機
８０は出力信号を発生する。この出力信号はＴｌｌ計数
器６３をオフ（０ＦＦ）状態にし、かつΔＴＡ計数器９
３をオン状態にする。音響パルス１２１が第５Ｃ図に示
すように上流変換器４Ｕで受信されると、受信機８３は
ΔＴＡ計数器９３をオフ状態にする出力信号を供給する
。従つてＴｌｌ計数器６３の計数値は音響路１における
下流方向の音響パルスの伝達時間を示しており、一方、
△ＴＡ計数器９３の計数値は従来の流量計のように同一
音響路を用いるのではなく、二つの別々の、しかも、同
様の音響路において対向して発射された音響パルス同士
の伝達時間差を示しているのである。第５Ｄ図は第２送
信機６７による次なる時点の信号送出状態を示しており
、第２送信機６７は音響パルス１２４を音響路１に沿つ
て上流方向に送出し、また音響パルス１２５を音響路４
に沿つて下流方向に送出する。

このときＴｌ４計数器Ｔ３はオン状態となる。第５Ｅ図
に示すように、音響路４に沿つて下流方向に進行する音
響パルス１２５は下流変換器４Ｄに到達し、受信機８９
はＴｌ４計数器Ｔ３をオフ状態にし、ΔＴＢ計数器９４
をオン状態にする出力信号を供給する。

音響路１に沿つて上流方向に進行する音響パルス１２４
は第５Ｆ図に示すように上流変換器ＩＵに到達し、受信
機８６は△ＴＢ計数器９４をオフ状態にする出力偏号を
供給する。

このように、以上述べたこの発明の流量計によれば、個
々の変換器は特定の音響路に沿つて音響パルスを発射し
、この音響パルスの正確な検出が行なえるように残響が
消滅した後のある時点でその音響路に沿つた音響パルス
を受信する。

音響路２及び３については同様の回路網を設けてもよい
し、あるいは幾可的に音響路の長さが非常に長くて音響
パルスが受信されるまでに残響が消滅しているような場
合には、従来の回路網を用いることもできる。

一度、関係ある時間についての信号が得られれば、必要
な数学的手法をいろいろな方法において用いることがで
きることは当業者には明らかである。

更に、送信機を分離し、侶号処理系統を別々にして示し
たが、この演算は適当なスイツチングゲート回路ととも
に単一の送偏機、単一のｔｌ計数器、単一のΔｔ計数器
、及び中央演算部を用いても行うことができる。ここに
記載した回路網においては、組み合わせた測定値ｑｌ’
及びＱ４’は短い方の音響路１及び４における数量（以
下、説明のため流量と呼びＱと同様に考える）ｑｌ及び
Ｑ４の合計に直接関連するものである。

即ち、ｑｌ’＋Ｑ４’。

ｑ１＋Ｑ４Ｑ４？）従つて、加算平均化回路１０６にお
いては、例えば音響路１だけの流量と音響路４だけの流
量を個々に算出するのと違い、音響路１及び４の個々の
流量の合計量を示すことができる。

もし、前者の個々の流量を知りたい場合には、修正を加
えた回路網によつて音響路の流量差を求めることができ
、合計流量及び流量差がわかれば、個々の音響路流量を
求めることができる。このことは次に示Ｊ．ιすことが
できる。

音響路１及び４における個々の流量の合計は式Ａ゜に示
されるが、流量の差は次の式Ａ９の関係で示される。ｑ
ｌ’及びＱ４’の数量とｑ’及びｑν数量とを組み合わ
せることによつて、個々の流量は次のように求めること
ができる。

この回路網により、次の測定値を得る式ａ樟とＡ９を組み合わせると、括弧内の項を共通分母にした後、変形すると次のように
なる。

この式Ｃ９Ｄは還元すると゛“ダとなる。

数量Ｑｒ及びＱ４’を得るための回路網は第６図にこの
発明の第２実施例として示されており、第６図における
個々の部分は第５図で説明したものと同一であり、従つ
て同一の符号が付けられている。

第５図と第６図との差違は接続にあり、異なつた動作姿
態となっている。二つの異なつた音響路上で対向した方
向に音響パルスを送出する代わりに、二つの異なつた音
響路上で同一方向に送出し、その後の時点では反対方向
から音響パルスを送出するものである。従つて、第１送
信機５８は導線１２Ｔ及び１２８を介してそれぞれ下流
変換器ＩＤ及び４Ｄを同時に附勢し、導線１２９を介し
て計数器６３をオン状態にする。上流変換器から下流変
換器へ音響パルスを同時に発射するためには、第２送信
機６Ｔは導線１３１及び１３２を介して、それぞれ上流
変換器ＩＵ及び４Ｕに接続されており、又、導線１３３
を介して計数器１３をオン状態にする。

受信機８０及び８３は、それぞれ導線１３４及び１３５
を介して上流変換器４Ｕ及び１Ｕからの音響パルスを受
信し、一方、受信機８６及び８９は、それぞれ導線１３
７及び１３８を介して下流変換器４Ｄ及び１Ｄからの出
力信号を受信するように接続されている。

計数器は第５図のと同じ符号が付けられているが、式（
自）及びσ９の流量を求めるためには基本的に異なつた
入力侶号を受侶する。

従つて計数器６３は音響路４に沿つた音響パルスの上流
方向への伝達時間Ｔ２４を示すことができ、一方、計数
器９３は、音響路１における音響パルスの上流方向伝達
時間Ｔ２ｌと音響路４における音響パルスの上流方向伝
達時間Ｔ２４との時間差を示すことができ、この数量を
△Ｔｕで表わす。音響路４の音響パルスの方が音響路１
の音響パルスより先に受信されたと仮定したが２正確に
は音響路４の音響パルスの方が後に受信されることにな
る。

しかしながら、この不明確さは、受信機８０及び８３の
出力信号に応答する回路１３９を設け、もしこれらの音
響パルスの順序が逆に受信された場合にはΔＴｕ計数器
９３における数量の符号を変更することによつて解消す
ることができる。音響路１及び４に沿つて音響パルスを
下流方向へ送出した結果、音響路１の下流変換器１Ｄが
先に音響パルスを受信すると仮定すれば、受信機８９は
音響路１における下流方向伝達時間Ｔｌｌを示す計数器
７３をオン状態にする。下流方向へ発射した二つの音響
パルス間の伝達時間差は２ΔＴＤ計数器として表わす計
数器９４で得られる。回路１４０は、これら二つの音響
パルスが逆の順序で到達する場合はΔＴＤ計数器９４に
おける数量の符号を変更するために設けられている。回
路１３９及び１４０は、前に係る図示されていないけれ
ども、両方向流量を測定するためには第５図に入れるこ
ともできる。計算回路９６及び９７は図示した演算を行
うもので、この結果には定数回路１００及び１０１の所
定の定数が乗じられ導線１０３に数量Ｑｒを、導線１０
４に数量ｑｌをそれぞれ与える。

これらの数量により、個々の音響路の流量は式１６及び
１７に従つて計算できる。この計算は手算若しくは第６
図に示されているような演算部１４２によつて行うこと
ができる。演算部１４２はこれらの数量ｑ１″及びＱ４
″並びに第５図において説明した前の演算から得られた
数量ｑ１′及びＱ４′を入力し式１６及び１７による演
算を行ない、それによつて音響路１及び４に沿つた個々
の流量を示す出力本量ｑ１及びＱ４を得る。この動作姿
態は、更に第６Ａ−６Ｆ図に示されているが、図におい
ては、動作部分は太線で顕著にした。

第６Ａ図において、第１送信機５８の附勢により、下流
変換器１Ｄ及び４Ｄは、それぞれ音響路１及び４に沿つ
てそれぞれ音響灼レス１５０及び１５１を同時に発射す
る。この第１送信器５８の付勢と同時に、Ｔ２４計数器
６３がオン状態となる。第６Ｂ図に示される如く、音響
パルス１５１の方が先に上流変換器４Ｕに到達したと仮
定すると、受信機８０はＴ２４計数器６３をオフ状態に
し、ΔＴｕ計数器９３をオン状態にする出力信号を供給
する。第６Ｃ図において、音響パルス１５０が士流変換
器１Ｕに到達すると、受信機８３は△Ｔｕ訂数器９３を
オフ状態にする出力信号を供給する。

次の段階では、第６Ｄ図に示されているように、第２送
信機６７は上流変換器１Ｕ及び４Ｕを同時に付勢し、音
響路１及び４に沿つて下流方向に音響パルス１５４及び
１５５を発射する。この第２送侶機６７の付勢と同時に
、Ｔｌｌ計数器７３はオン状態となる。第６Ｅ図におい
て、音響パルス１５４が先に下流変換器１Ｄに到達する
と、受信機８９はＴｌｌ計数器７３をオフ状態にし、△
ＴＤ計数器９４をオン状態にする出力信号を供給する。

第６Ｆ図において、音響パルス１５５が下流変換器４Ｄ
に到達すると、受信機８６はΔＴＤ計数器９４をオフ状
態にする出力信号を供給する。

数量ｑ１″及びｑｌを演出するための、この第２の動作
姿態は第１の動作姿態における異なつた部分を相互接続
することにより、同一の素子で行うことができる。この
相互接続は配線を人手を使つて行うか、又は、望むなら
適当なスイツチング回路網を設けて自動的に行うことも
できる。以上のように、本発明によれば残響の問題から
回避できることにより、音響変換器間の感度を向上させ
ることができ正確な計測が達成されるとともに雑音の多
い状態でも大きな導管等における正確な計測が可能とな
る。

更に、音響変換器を切換える回路を用いることにより一
つの伝達路における行程差を除去できるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は多数の音響路に変換器を配した流体運搬導管の
一部を示す図、第１Ａ図は第１図の導管内の流体流動に
対するある代表的な音響路の方向を示した図、第２図は
変換器入れと導管の一部との取り付けを示す断面図、第
３図は第２図の変換器入れの一部を示す断面図、第４Ａ
図は音響路に沿つて変換器から伝播する音響パルスの送
出と受入を理想化した波形図で第４Ｂ図は実際の波形図
、第５図はこの発明の流量計の第１実施例を示したプロ
ツク図で第５Ａ−５Ｆ図はその代表的な動作を示したプ
ロツク図、第６図はこの発明の流量計の第２実施例を示
したプロツク図で第６Ａ−６Ｆ図はその代表的な動作を
示したプロツク図である。

Claims

【特許請求の範囲】１流体中に配置された少なくとも二対の音響変換器で
あつて各音響変換器対が上流変換器と下流変換器とから
成り流体が流れる方向に対して音響路を形成するものと
、前記音響変換器に接続され、該音響変換器の第１の対
の第１の音響変換器から第２の音響変換器への上流方向
音響パルス、及び前記音響変換器の第２の対の第１の音
響変換器から第２の音響変換器への下流方向音響パルス
、から成る第１の組の二つの音響パルスを同時に発生す
るためのパルス発生回路であつて、前記音響変換器にお
ける残響を減らして満足できる受信を可能ならしめるに
十分な所定時間だけ経過させるように接続された時限回
路を含むものと、前記音響変換器に接続されて前記音響
パルスを受信するパルス受信回路と、前記パルス発生回
路及び受信回路に接続され、少なくとも一つの上流方向
音響パルスと一つの下流方向音響パルスとの間の伝達時
間差及び少なくとも一つの伝播された音響パルスの伝達
時間を求めて流量を求める演算回路と、を備え、前記パ
ルス発生回路は更に該パルス発生回路及び受信回路並び
にこれらの回路にそれぞれ接続された前記音響変換器の
接続を切換えてそのパルス発生回路により、前記第１の
対の音響変換器の前記第２の音響変換器から第１の音響
変換器への下流方向音響パルス、及び前記第２の対の音
響変換器の前記第２の音響変換器から第１の音響変換器
への上流方向音響パルス、から成る次の第２の組の二つ
の音響パルスを同時に発生させる切換回路を含むもので
あることを特徴とした流量計。２演算回路は、切換え回路が、それぞれの音響変換器
を切換えたとき第２の上流方向音響パルスと第２の下流
方向音響パルスとの間の伝達時間差を求める回路を含む
特許請求の範囲第１項記載の流量計。３演算回路は信号を変換するための定数回路を含み、
前記定数回路の定数が少なくとも音響路の長さの二乗の
関数でありかつ音響路と流体流動方向とのなす角度の平
均値の関数である特許請求の範囲第２項記載の流量計。４定数回路の定数は、関数Ｗｓｌｓ＾２ｔａｎθｓを
含み、ｌｓは第１の音響路の長さの二乗した値と第２の
音響路の長さの二乗した値との平均値であり、θｓは流
体流動に対するそれぞれの第１及び第２の音響路のなす
角度の平均値であり、Ｗｓは適当なガウス重み関数であ
る特許請求の範囲第３項記載の流量計。５音響変換器対が二つの端の音響路と二つの中間の音
響路を構成するように配置され、前記二つの端の音響路
同士は長さが等しく前記中間の音響路より短い特許請求
の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載の流量計。６切換え回路は、流体流動に対して同一の第１方向に
音響パルスを同時に発射し、そしてその次には第２のそ
して逆の方向から音響パルスを同時に発射するように音
響変換器を接続する回路を含む特許請求の範囲第１項な
いし第５項のいずれかに記載の流量計。７演算回路は、関係式 ▲数式、化学式、表等があります▼ を求めるため信号に応答する時間回路を含み、Ｑが流量
であり、にが定数、ｔｌ＿ｉがｉ番目の音響路における
上流音響変換器から下流音響変換器への音響パルスの伝
達時間、ｔｌ＿ｊがｊ番目の音響路における上流音響変
換器から下流音響変換器への音響パルスの伝達時間、Δ
ｔ＿Ａがｉ番目の音響路において上流方向に発射した音
響パルスとｊ番目の音響路において下流方向に発射した
音響パルスとの間の伝達時間差、Δｔ＿Ｂがｊ番目の音
響路において上流方向に発射した音響パルスとｉ番目の
音響路において下流方向に発射した音響パルスとの間の
伝達時間差であり、Ｂが他の音響路を付加した場合の関
数である、特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれ
かに記載の流量計。