超声波流量计及流量的计测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种流体计测技术，尤其涉及一种超声波流量计及流量的计测方法。
【背景技术】
[0002]钳式超声波流量计包括分别配置在配管外侧的上游侧和下游侧的超声波换能器。钳式的流量计由于一般利用超声波，所以下面在本说明书中，有时将“钳式超声波流量计”简单地称作“钳式流量计”。钳式流量计向配管中流动的流体送入超声波，根据按照从流体的上游朝下游方向进行传播的超声波的传播时间、和从下游朝上游方向逆向传播的超声波的传播时间，来计算出配管内流动的流体的流速及流量(参见例如专利文献1、2。) ο钳式流量计具有如下优点:由于将超声波换能器紧贴在配管的外侧，所以设置的时候不需要将配管切断；由于不与流经配管内的空腔部的流体接触，所以测量对象的流体可以也是腐蚀性的，不会对测量对象的流体的纯度造成影响；以及配管内不插入构造物，所以不会产生压力损失等。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1欧州专利第1173733号说明书
[0006]专利文献2日本特开平7-260532号公报
【发明内容】
[0007]发明要解决的课题
[0008]本发明以提供能够对流体的流量进行正确地计测的超声波流量计及流量的计测方法作为目的之一。这里，流体是指包含气体及液体。
[0009]用于解决课题的手段
[0010]根据本发明的方式，提供一种超声波流量计，包括:(a)第1超声波换能器，其将第1超声波信号入射到流体流动的配管；(b)第2超声波换能器，其被配置在能接收第1超声波信号的位置，将第2超声波信号入射到配管；(c)流速计算部，其根据第1超声波信号经过配管内而到达第2超声波换能器为止的第1时间、和第2超声波信号经过配管内而到达第1超声波换能器为止的第2时间，来计算出配管内的流体的流速；(d)利用对数校正函数保存部，其保存对雷诺数的对数和流速的校正系数的关系进行折线近似的利用对数校正函数；(e)利用对数校正部，用与流体的雷诺数的对数相对应的校正系数来对流速进行校正。
[0011]根据本发明的方式，提供一种流量的计测方法，包括以下步骤:(a)由第1超声波换能器将第1超声波信号入射到流体流动的配管；(b)由配置在能接收第1超声波信号的位置上的第2超声波换能器将第2超声波信号入射到所述配管；(c)基于所述第1超声波信号经过配管内而到达第2超声波换能器为止的第1时间和所述第2超声波信号经过所述配管内而到达第1超声波换能器为止第2时间，来计算出配管内的流体的流速；(d)准备对雷诺数的对数和流速的校正系数的关系进行折线近似的利用对数校正函数；(e)用与所述流体的雷诺数的对数相对应的所述校正系数来对所述流速进行校正。
[0012]根据本发明的方式，提供一种超声波流量计，包括:(a)第1超声波换能器，其将第1超声波信号入射到流体流动的配管；(b)第2超声波换能器，其被配置载能接收第1超声波信号的位置，将第2超声波信号入射到配管；(c)流速计算部，其根据所述第1超声波信号经过配管内而到达第2超声波换能器为止的第1时间、和第2超声波信号经过配管内而到达第1超声波换能器为止的第2时间，来计算出配管内的流体的流速；(d)利用规定值校正部，其在将流体视为层流的情况下，用第1规定值的校正系数对流速进行校正，在将流体视为紊流的情况下，用第2规定值的校正系数对流速进行校正。
[0013]根据本发明的方式，提供一种流量的计测方法，包括以下步骤:(a)由第1超声波换能器将第1超声波信号入射到流体流动的配管；(b)由配置在能接收第1超声波信号的位置上的第2超声波换能器将第2超声波信号入射到配管；(c)所述第1超声波信号经过配管内而到达第2超声波换能器为止的第1时间、和第2超声波信号经过配管内而到达第1超声波换能器为止的第2时间，来计算出配管内的流体的流速；(d)在将流体视为层流的情况下，用第1规定值的校正系数来对流速进行校正，在将流体视为紊流的情况下，用第2规定值的校正系数来对流速进行校正。
[0014]发明的效果
[0015]根据本发明，能够提供对流体的流量进行正确地计测的超声波流量计及流量的计测方法。
【附图说明】
[0016]图1是涉及本发明的第1实施方式的钳式流量计的示意性的截面图。
[0017]图2是涉及本发明的第1实施方式的钳式流量计的示意性的截面图。
[0018]图3是涉及本发明的第1实施方式的钳式流量计的示意性的截面图。
[0019]图4是涉及本发明的第1实施方式的钳式流量计的示意性的截面图。
[0020]图5是涉及本发明的第2实施方式的钳式流量计的示意性的截面图。
[0021]图6是示出涉及本发明的第1及2的实施方式的参考例的、雷诺数Re和校正系数k的关系的图表。
[0022]图7是示出涉及本发明的第1及2的实施方式的实施例的、雷诺数的对数log(Re)和校正系数k的关系的图表。
[0023]图8是涉及本发明的第3的实施方式的钳式流量计的示意性的截面图。
【具体实施方式】
[0024]下面，对本发明的实施方式进行说明。在下面的附图中，相同或类似的部分用相同或类似的符号来表示。但是，附图是示意性的。因此，具体的尺寸等应该对照以下的说明来进行判断。又，当然，在附图相互之间，也包含了相互的寸法关系及比率不同的部分。
[0025](第1实施方式)
[0026]如图1及图2所示，涉及第1实施方式的钳式超声波流量计包括:第1超声波换能器101，其将第1超声波信号以角度0wil斜向入射到流体流动的配管10 ;以及第2超声波换能器102，其被配置在能接收第1超声波信号的位置上，以与第1超声波信号的入射角度0wll相同的角度Θ wl2将第2超声波信号斜向入射到配管10。这里，流体包含气体或液体，但是下面作为气体来进行说明。
[0027]第1超声波换能器101配置在流经配管10内的流体的上游侧，第2超声波换能器102配置在下游侧。由第1超声波换能器101发出的第1超声波信号经配管10被第2超声波换能器102接收。由第2超声波换能器102发出的第2超声波信号经配管10被第1超声波换能器101接收。例如，第1超声波换能器101和第2超声波换能器102交替地外加驱动信号，交替地发出超声波信号。
[0028]第1超声波换能器101及第2超声波换能器102电连接在中央处理装置(CPU) 300上。CPU300包括:时间计测部301，其对第1超声波信号由第1超声波换能器101发出之后经配管10内而到达第2超声波换能器102为止的第1时间、及第2超声波信号由第2超声波换能器102发出之后经配管内而到达第1超声波换能器101为止的第2时间进行计测；和流速计算部302，其基于第1时间和第2时间来计算出配管10内的流体的流速。
[0029]CPU300上连接有利用对数校正函数保存部351，其保存对雷诺数的对数和流速的校正系数的关系进行折线近似的利用对数校正函数。作为利用对数校正函数保存部351，可以使用存储装置等。CPU300还包括:用与配管10内的流体的雷诺数的对数相对应的校正系数，对流速进行校正的利用对数校正部303。
[0030]第1超声波换能器101包括:例如，发出第1超声波信号的第1振动器1 ;和配置在配管10的外表面上的第1楔形体11，以使第1超声波信号以角度Θ wll朝配管10斜向入射。同样，第2超声波换能器102包括:例如，发出第2超声波信号的第2振动器2 ;和配置在配管10的外表面上的第2楔形体12，以使第2超声波信号以角度Θ wl2朝配管10斜向入射。配管10为由例如不锈钢等金属材料构成的金属配管。第1及第2楔形体11、12由例如聚醚酰亚胺等塑料等合成树脂等构成。
[0031]假设第1超声波换能器101的第1楔形体11中的超声波的音速为cw、配管10内的流体中的超声波的音速为ca、相对于第1楔形体11和配管10的界面的第1超声波信号的入射角为ΘΚ1、出射到配管10内的流体的第1超声波信号的出射角为0acil，根据斯涅尔定律，则满足下述式(1)。
[0032]sin( 9Wil)/cw
[0033]= sin( Θ aol)/ca (1)
[0034]为此，由第1超声波换能器101发出，且出射到配管10内的流体中的第1超声波信号的出射角ΘΜ1由下述式(2)给出。
[0035]Θ aol= sin 1 (sin Θ Wil.ca/cw) (2)
[0036]第1超声波信号在配管10内的流体中前进，且入射到与配管10的管壁出射的部分相对的部分。而且，第1超声波信号从配管10的管壁以与角度0wil相