超声波流量计以及超声波流量计用的超声波吸收体的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种超声波流量计，尤其涉及对在配管中流动的流体的流量进行计测的超声波流量计。
【背景技术】
[0002]作为这种超声波流量计，已知有分别在配管的上游侧的外周和配管的下游侧的外周设置超声波收发器，对使超声波向流体的流动方向以及反方向传送时的两个传送时间进行计测，基于这些传送时间来计算流体的流速的流量计。在这种流量计中，从发送器发出的超声波作为在流体中传送而达到接收器的流体传送波和在配管壁中传送而传送到接收器的配管传送波到达接收器。流体传送波是计测所需要的信号分量，配管传送波是与信号分量重叠的噪声分量。
[0003]为了使该噪声分量衰减，在两个超声波收发器间的配管的外壁上将使配管传送波的能量衰减的减震材料(超声波吸收体)形成为圆筒状，以谋求SN比(信号噪声比)的提高。例如，在专利文献1中揭示了在配管上设置了减震材料的超声波流量计的例子。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:美国专利6626049号公报
【发明内容】
[0007]发明所要解决的课题
[0008]要使上述配管传送波的能量进一步衰减，选择减震材料的材质，增加减震材料的膜厚即可。配管传送波的能量的吸收量由于减震材料而增加的话，则计测时的SN比提高。例如，在流体的压力低的情况下，流体传送波的信号能量减少，SN比降低，但通过将减震材料形成得较厚，能够减少配管传送波的能量从而抑制SN比的降低。
[0009]这样的减震材料的主材料多为橡胶。如果使以橡胶为主材料的柔软的减震材料较厚地形成于配管的外壁，则伴随着时间长期流逝，减震材料由于减震材料的自重而移动，可能会产生厚度不均匀的部位。在减震材料包含有用于调整声阻抗的粒子的情况下，自重进一步增加，该厚度变化的倾向增大。覆盖配管表面的减震材料的厚度变得不均匀的话，则减震性能受阻，超声波流量计的SN比降低。
[0010]因此，本发明以提供一种抑制被设在超声波流量计的配管上的减震材料的移动以避免SN比降低的超声波流量计为目的。又，以提供一种适合于超声波流量计的减震材料为目的。
[0011]用于解决课题的手段
[0012]为了解决上述课题，本发明的超声波流量计的一个形态为，包括:第一超声波收发部，其设置在气体流动于内部的配管的上游侧的外周，进行超声波的发送以及接收；第二超声波收发部，其设置在所述配管的下游侧的外周，进行超声波的发送以及接收；主体部，其基于从所述第一超声波收发部发送的所述超声波被所述第二超声波收发部接收为止的时间和从所述第二超声波收发部发送的所述超声波被所述第一超声波收发部接收为止的时间，对所述气体的流量进行测定；以及超声波吸收体，其设置在所述配管的外周，吸收Y由所述超声波在所述配管中传送而成的配管传送波，所述超声波吸收体包含被形成于所述配管的外周的第一橡胶层以及被形成于所述第一橡胶层上的第二橡胶层，所述第一橡胶层的粘弹性比所述第二橡胶层的粘弹性大(柔软)，所述第二橡胶层以比所述第一橡胶层小的粘弹性(硬)围绕所述第一橡胶层一周。
[0013]通过采用该结构，利用超声波吸收体的相对柔软的第一橡胶层吸收配管传送波，利用相对较硬的第二橡胶层防止超声波吸收体的变形。
[0014]优选为，调整橡胶层中的粒子，以使得所述第一橡胶层以及所述第二橡胶层的声阻抗相等。通过使两层橡胶层的声阻抗相等，防止了在橡胶层界面发生配管传送波的反射，配管传送波扩散于第一橡胶层以及第二橡胶层，配管传送波的能量被吸收。该调整例如使得所述第一橡胶层以及所述第二橡胶层的各层所包含的粒子的总重量相等。粒子可以使用金属粒子(妈、铁氧体、硫酸锁等)。
[0015]又，本发明的其他形态为一种超声波流量计用的超声波吸收体，该超声波流量计基于从气体流动于内部的配管的上游侧的外周发送的超声波在所述配管的下游侧的外周被接收为止的时间和从所述配管的下游侧的外周发送的超声波在所述配管的上游侧的外周被接收为止的时间，对所述气体的流量进行测定，所述超声波吸收体包含被形成于所述配管的外周的第一橡胶层以及被形成于所述第一橡胶层上的第二橡胶层，所述第一橡胶层的粘弹性比所述第二橡胶层的粘弹性大(柔软)，所述第二橡胶层以比所述第一橡胶层小的粘弹性(硬)围绕所述第一橡胶层一周。
[0016]通过采用该结构，做成用硬的第二橡胶层夹持柔软的第一橡胶层的外周的结构，能够防止第一橡胶层的变形。
[0017]优选为，通过调整所述第一橡胶层中所包含的粒子的总重量和所述第二橡胶层中所包含的粒子的总重量，将所述第一橡胶层以及所述第二橡胶层的声阻抗调整为相等。由此，配管传送波在第一橡胶层以及第二橡胶层中扩散，使得噪声分量的能量衰减。
[0018]发明效果
[0019]根据本发明，由于抑制了包覆配管的超声波吸收体(减震材料)的历时变形，所以相对于配管传送波的超声波吸收体的减震性能的降低得以抑制。由于包覆配管的超声波吸收体的变形少，所以超声波流量计的SN比的历时降低得以防止。
【附图说明】
[0020]图1是说明使用于本发明的超声波流量计的说明图。
[0021]图2是说明超声波流量计的超声波收发部的说明图。
[0022]图3是说明超声波流量计的动作原理的说明图。
[0023]图4是说明超声波流量计中的超声波信号与配管传送波的说明图。
[0024]图5是说明超声波流量计中的接收信号的例子的说明图。
[0025]图6是说明超声波流量计中的接收信号的例子的说明图。
[0026]图7是说明超声波流量计中的接收信号的例子(SN比低的情况)的说明图。
[0027]图8是说明超声波吸收体的例子的说明图。
[0028]图9是说明为了调整声阻抗而混入超声波吸收体的粒子的例子的说明图。
[0029]图10是说明超声波吸收体的粘弹性(针入度)与SN比的关系的图表。
[0030]图11是说明超声波吸收体的变形的说明图。
[0031]图12是说明以柔软度不同的多个层形成超声波吸收体的例子的说明图。
[0032]图13是说明以柔软度不同的多个层形成超声波吸收体的其他例子的说明图。
【具体实施方式】
[0033]以下，对本发明的实施形态进行说明。在以下的附图的记载中，对于相同或类似的部分，以相同或类似的符号来表示。然而，附图是适应性的图。因此具体的尺寸等应该参照以下说明来进行判断。又，当然在附图相互之间包含了相互的尺寸关系、比率不同的部分。另外，在以下的说明中，将附图的上侧称为“上”、将下侧称为“下”，将左侧称为“左”，将右侧称为“右”。
[0034]图1至图13示出本发明所涉及的超声波流量计以及超声波流量计用的超声波吸收体的一实施形态。图1是示出超声波流量计100的概略结构的一例的结构图。如图1所示，超声波流量计100用于对在配管A的内部流动的气体(gas)的流量进行测定。作为超声波流量计100的测定对象的气体在图1中向空心箭头所示的方向(图1中的从左至右的方向)流动。超声波流量计100具有第一超声波收发部20A、第二超声波收发部20B、主体部50、以及超声波吸收体10。
[0035]第一超声波收发部20A以及第二超声波收发部20B分别设置在配管A的外周。在图1所示的例子中，第一超声波收发部20A被配置在配管A的上游侧，第二超声波收发部20B被配置在配管A的下游侧。第一超声波收发部20A以及第二超声波收发部20B分别进行超声波的发送以及接收，相互收发超声波。即，第一超声波收发部20A发送的超声波由第二超声波收发部20B接收，第二超声波收发部20B发送的超声波由第一超声波收发部20A接收。
[0036]图2是说明图1所示的第1超声波收发部20A的结构的放大截面图。如图2所示，第1超声波收发部20A具备楔形体21和压电元件22。
[0037]楔形体21是用于使超声波以规定的角度入射至配管A的外周面的构件，是树脂制或者金属制的构件。楔形体21被配置为底面21a与配管A的外周面接触。又，楔形体21形成有相对于底面21a具有规定的角度的斜面21b。在斜面21b上，设置有压电元件22。
[0038]在本实施形态中，例示了底面21a与配管A的外周面接触的例子，但并不限定于此。也可以使接触介质(耦合剂(力7°歹 > 卜))介于底面21a和配管A的外周面之间。
[0039]压电元件22是用于在发送超声波的同时接收超声波的器件。导线(图示省略)与压电元件22电连接。通过导线施加规定频率的电信号的话，压电元件22以该规定频率振动而发出超声波。由此，超声波被发送。如图2的虚线的箭头所示，从压电元件22发送的超声波以斜面21b的角度在楔形体21中传送。在楔形体21中传送的超声波在楔形体21和配管A的外壁的界面折射，入射角发生变化，在配管A的内壁和流动于配管A的内部的气体之间的界面