[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

WO2015008526A1 - 超音波流量計及び超音波流量計用の超音波吸収体 - Google Patents

超音波流量計及び超音波流量計用の超音波吸収体 Download PDF

Info

Publication number
WO2015008526A1
WO2015008526A1 PCT/JP2014/062694 JP2014062694W WO2015008526A1 WO 2015008526 A1 WO2015008526 A1 WO 2015008526A1 JP 2014062694 W JP2014062694 W JP 2014062694W WO 2015008526 A1 WO2015008526 A1 WO 2015008526A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ultrasonic
rubber layer
pipe
reception unit
absorber
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/062694
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
林　智仁
Original Assignee
アズビル株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by アズビル株式会社 filed Critical アズビル株式会社
Priority to CN201480040147.1A priority Critical patent/CN105408726B/zh
Priority to US14/905,607 priority patent/US9671261B2/en
Publication of WO2015008526A1 publication Critical patent/WO2015008526A1/ja

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic flow meter, and more particularly to an ultrasonic flow meter that measures the flow rate of a fluid flowing through a pipe.
  • an ultrasonic transmitter / receiver is installed on each of the outer circumference on the upstream side of the pipe and the outer circumference on the downstream side of the pipe.
  • One that measures time and calculates the flow velocity of a fluid based on these propagation times is known.
  • the ultrasonic wave emitted from the transmitter propagates through the fluid and reaches the receiver, and the pipe propagates through the pipe wall and propagates to the receiver.
  • the fluid propagation wave is a signal component necessary for measurement, and the pipe propagation wave is a noise component superimposed on the signal component.
  • Patent Document 1 discloses an example of an ultrasonic flowmeter in which a damping material is provided on a pipe.
  • the material of the damping material In order to further attenuate the energy of the pipe propagation wave, it is preferable to select the material of the damping material and increase the film thickness of the damping material.
  • the SN ratio in measurement is improved. For example, when the fluid pressure is low, the signal energy of the fluid propagation wave decreases and the S / N ratio decreases, but the damping material is made thick to reduce the energy of the pipe propagation wave and suppress the S / N ratio decrease. Is possible.
  • Such a damping material is often rubber. If a soft damping material mainly made of rubber is formed thick on the outer wall of the pipe, the damping material may move due to the weight of the damping material over a long period of time, and uneven thickness may occur. When the damping material contains particles for adjusting the acoustic impedance, the weight increases further, and the tendency of the thickness to change increases. If the thickness of the damping material covering the pipe surface becomes non-uniform, the damping performance is hindered and the SN ratio of the ultrasonic flowmeter is lowered.
  • an object of the present invention is to provide an ultrasonic flowmeter that suppresses the movement of the damping material applied to the pipe of the ultrasonic flowmeter so that the SN ratio does not decrease. Moreover, it aims at providing the damping material suitable for an ultrasonic flowmeter.
  • one aspect of the ultrasonic flowmeter of the present invention is provided on the outer periphery on the upstream side in a pipe through which gas flows, and a first ultrasonic transmission / reception unit that transmits and receives ultrasonic waves,
  • a second ultrasonic transmission / reception unit that is provided on the downstream outer periphery of the pipe and transmits and receives ultrasonic waves, and the ultrasonic waves transmitted from the first ultrasonic transmission / reception unit are the second ultrasonic waves.
  • a main body for measuring a flow rate and an ultrasonic absorber that is provided on an outer periphery of the pipe and absorbs a pipe propagation wave through which the ultrasonic wave propagates through the pipe.
  • the ultrasonic absorber is an outer periphery of the pipe.
  • the first rubber layer makes a round with less viscoelasticity (hardness) than the first rubber layer.
  • the particles in the rubber layer be adjusted so that the first and second rubber layers have the same acoustic impedance.
  • the pipe propagation wave is prevented from being reflected at the rubber layer interface, and the pipe propagation wave is diffused to the first rubber layer and the second rubber layer to propagate the pipe. Wave energy is absorbed.
  • This adjustment is performed, for example, so that the total weight of the particles contained in each of the first and second rubber layers is equal.
  • metal particles tungsten, ferrite, barium sulfate, etc.
  • the time until the ultrasonic wave transmitted from the outer periphery on the upstream side in the pipe through which gas flows is received on the outer periphery on the downstream side in the pipe,
  • An ultrasonic absorber for an ultrasonic flowmeter that measures the flow rate of the gas based on the time until the ultrasonic wave transmitted from the outer circumference is received at the outer circumference on the upstream side of the pipe,
  • the acoustic impedances of the first and second rubber layers are equal by adjusting the total weight of the particles contained in the first rubber layer and the total weight of the particles contained in the second rubber layer. It is adjusted to become. As a result, the pipe propagation wave diffuses into the first and second rubber layers and attenuates the energy of the noise component.
  • the ultrasonic absorber (damping material) covering the pipe since the time-dependent deformation of the ultrasonic absorber (damping material) covering the pipe is suppressed, the deterioration of the damping performance of the ultrasonic absorber with respect to the pipe propagation wave is suppressed. Since the ultrasonic absorber covering the pipe is less deformed, the SN ratio in the ultrasonic flowmeter is prevented from decreasing over time.
  • FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an example of a schematic configuration of the ultrasonic flowmeter 100.
  • the ultrasonic flowmeter 100 is for measuring the flow rate of a gas (gas) flowing inside the pipe A.
  • the gas that is the measurement target of the ultrasonic flowmeter 100 flows in the direction indicated by the white arrow in FIG. 1 (the direction from left to right in FIG. 1).
  • the ultrasonic flowmeter 100 includes a first ultrasonic transmission / reception unit 20A, a second ultrasonic transmission / reception unit 20B, a main body unit 50, and an ultrasonic absorber 10.
  • the first ultrasonic transmission / reception unit 20A and the second ultrasonic transmission / reception unit 20B are provided on the outer periphery of the pipe A, respectively.
  • the first ultrasonic transmission / reception unit 20 ⁇ / b> A is disposed on the upstream side in the pipe A
  • the second ultrasonic transmission / reception unit 20 ⁇ / b> B is disposed on the downstream side in the pipe A.
  • the first ultrasonic transmission / reception unit 20A and the second ultrasonic transmission / reception unit 20B transmit and receive ultrasonic waves, and transmit and receive ultrasonic waves to and from each other.
  • the ultrasonic wave transmitted by the first ultrasonic transmission / reception unit 20A is received by the second ultrasonic transmission / reception unit 20B, and the ultrasonic wave transmitted by the second ultrasonic transmission / reception unit 20B is received by the first ultrasonic transmission / reception unit 20A. Is done.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view for explaining the configuration of the first ultrasonic transmission / reception unit 20A shown in FIG.
  • the first ultrasonic transmission / reception unit 20 ⁇ / b> A includes a wedge 21 and a piezoelectric element 22.
  • the wedge 21 is for making ultrasonic waves incident on the outer peripheral surface of the pipe A at a predetermined angle, and is a resin or metal member.
  • the wedge 21 is installed such that the bottom surface 21 a contacts the outer peripheral surface of the pipe A. Further, the wedge 21 is formed with a slope 21b having a predetermined angle with respect to the bottom surface 21a.
  • a piezoelectric element 22 is installed on the slope 21b.
  • a contact medium may be interposed between the bottom surface 21a and the outer peripheral surface of the pipe A.
  • the piezoelectric element 22 is for transmitting ultrasonic waves and receiving ultrasonic waves.
  • a lead wire (not shown) is electrically connected to the piezoelectric element 22.
  • the piezoelectric element 22 vibrates at the predetermined frequency and emits an ultrasonic wave. Thereby, an ultrasonic wave is transmitted.
  • the ultrasonic wave transmitted from the piezoelectric element 22 propagates through the wedge 21 at an angle of the inclined surface 21b.
  • the ultrasonic wave propagating through the wedge 21 is refracted at the interface between the wedge 21 and the outer wall of the pipe A to change the incident angle, and further refracted and incident at the interface between the inner wall of the pipe A and the gas flowing in the pipe A.
  • the angle changes and propagates through the gas. Since the refraction at the interface follows Snell's law, the angle of the inclined surface 21b is set in advance based on the speed of the ultrasonic wave when propagating through the pipe A and the speed of the ultrasonic wave when propagating through the gas. Can be incident on the gas at a desired incident angle and propagated.
  • the piezoelectric element 22 vibrates at the frequency of the ultrasonic wave to generate an electric signal. Thereby, an ultrasonic wave is received. An electrical signal generated in the piezoelectric element 22 is detected by a main body 50 described later via a lead wire.
  • the second ultrasonic transmission / reception unit 20B has the same configuration as the first ultrasonic transmission / reception unit 20A. That is, the second ultrasonic transmission / reception unit 20 ⁇ / b> B also includes a wedge 21 and a piezoelectric element 22. Therefore, the detailed description of the second ultrasonic transmission / reception unit 20B is omitted from the description of the first ultrasonic transmission / reception unit 20A.
  • the main body 50 shown in FIG. 1 is for measuring the flow rate of the gas based on the time during which the ultrasonic wave propagates through the gas flowing in the pipe A.
  • the main body unit 50 includes an outline, a switching unit 51, a transmission circuit unit 52, a reception circuit unit 53, a timer unit 54, a calculation control unit 55, and an input / output unit 56.
  • the switching unit 51 is for switching between transmission and reception of ultrasonic waves.
  • the switching unit 51 is connected to the first ultrasonic transmission / reception unit 20A and the second ultrasonic transmission / reception unit 20B.
  • the switching unit 51 can be configured to include, for example, a changeover switch.
  • the switching unit 51 switches the changeover switch based on a control signal input from the arithmetic control unit 55 and connects one of the first ultrasonic transmission / reception unit 20A and the second ultrasonic transmission / reception unit 20B to the transmission circuit unit 52.
  • the other of the first ultrasonic transmission / reception unit 20 ⁇ / b> A and the second ultrasonic transmission / reception unit 20 ⁇ / b> B is connected to the reception circuit unit 53.
  • one of the first ultrasonic transmission / reception unit 20A and the second ultrasonic transmission / reception unit 20B transmits an ultrasonic wave, and the other of the first ultrasonic transmission / reception unit 20A and the second ultrasonic transmission / reception unit 20B Ultrasound can be received.
  • the transmission circuit unit 52 is for causing the first ultrasonic transmission / reception unit 20A and the second ultrasonic transmission / reception unit 20B to transmit ultrasonic waves.
  • the transmission circuit unit 52 can be configured to include, for example, an oscillation circuit that generates a rectangular wave with a predetermined frequency, a drive circuit that drives the first ultrasonic transmission / reception unit 20A, and the second ultrasonic transmission / reception unit 20B. .
  • the first ultrasonic transmission / reception unit 20B and the second ultrasonic transmission / reception unit 20B using the rectangular wave generated by the oscillation circuit as a drive signal. Is output to one of the piezoelectric elements 22. Thereby, one piezoelectric element 22 of the first ultrasonic transmission / reception unit 20A and the second ultrasonic transmission / reception unit 20B is driven, and the piezoelectric element 22 transmits ultrasonic waves.
  • the receiving circuit unit 53 is for detecting the ultrasonic waves received by the first ultrasonic transmitting / receiving unit 20A and the second ultrasonic transmitting / receiving unit 20B.
  • the receiving circuit unit 53 can include, for example, an amplifier circuit that amplifies a signal with a predetermined gain (gain), a filter circuit that extracts an electric signal with a predetermined frequency, and the like.
  • gain a predetermined gain
  • filter circuit that extracts an electric signal with a predetermined frequency
  • the reception circuit unit 53 Based on the control signal input from the arithmetic control unit 55, the reception circuit unit 53 receives the electrical signal output from one piezoelectric element 22 of the first ultrasonic transmission / reception unit 20A and the second ultrasonic transmission / reception unit 20B. Amplify, filter and convert to received signal.
  • the reception circuit unit 53 outputs the converted reception signal to the calculation control unit 55.
  • the timer 54 is for measuring time in a predetermined period.
  • the timer unit 54 can be constituted by, for example, an oscillation circuit. Note that the oscillation circuit may be shared with the transmission circuit unit 52.
  • the timer 54 measures the time by counting the number of reference waves of the oscillation circuit based on the start signal and stop signal input from the arithmetic control unit 55.
  • the time measuring unit 54 outputs the measured time to the calculation control unit 55.
  • the calculation control unit 55 is for calculating the flow rate of the gas flowing inside the pipe A by calculation.
  • the arithmetic control unit 55 can be configured by, for example, a CPU, a memory such as a ROM or a RAM, an input / output interface, or the like.
  • the arithmetic control unit 55 controls each part of the main body unit 50 such as the switching unit 51, the transmission circuit unit 52, the reception circuit unit 53, the time measuring unit 54, and the input / output unit 56. Note that a method by which the arithmetic control unit 55 calculates the gas flow rate will be described later.
  • the input / output unit 56 is for a user (user) to input information and to output information to the user.
  • the input / output unit 56 can be configured by, for example, input means such as operation buttons, output means such as a display display, and the like.
  • input means such as operation buttons
  • output means such as a display display, and the like.
  • various types of information such as settings are input to the arithmetic control unit 55 via the input / output unit 56.
  • the input / output unit 56 displays and outputs information such as the gas flow rate, the gas velocity, and the integrated flow rate during a predetermined period calculated by the calculation control unit 55 on a display display or the like.
  • FIG. 3 is a side sectional view for explaining a method of calculating the flow rate of the gas flowing inside the pipe A.
  • the velocity (hereinafter referred to as the flow velocity) of the gas flowing in a predetermined direction (the direction from the left side to the right side in FIG. 3) inside the pipe A is V [m / s], and exceeds the inside of the gas.
  • the velocity at which the sound wave propagates (hereinafter referred to as the sound velocity) is C [m / s]
  • the propagation path length of the ultrasonic wave propagating through the gas is L [m]
  • the propagation axis of the pipe A and the ultrasonic wave of the pipe A Let ⁇ be the angle formed with the path.
  • the propagation time t 12 to the ultrasonic wave propagates through the gas inside the pipe a is represented by the following formula (1).
  • t 12 L / (C + V cos ⁇ ) (1)
  • V (L / 2 cos ⁇ ) ⁇ ⁇ (1 / t 12 ) ⁇ (1 / t 21 ) ⁇ (3)
  • the flow rate Q [m 3 / s] of the gas flowing inside the pipe A is determined using the flow velocity V [m / s], the complement coefficient K and the cross-sectional area S [m 2 / s] of the pipe A. It is represented by the following formula (4).
  • Q KVS (4)
  • the arithmetic control unit 55 stores the propagation path length L, the angle ⁇ , the complement coefficient K, and the cross-sectional area S of the pipe A in a memory or the like in advance. Then, the arithmetic control unit 55 based on the reception signal input from the reception circuit unit 53, by measuring the propagation time t 12 and the propagation time t 21 by the timer 54, from the equation (3) and (4) The flow rate Q of the gas flowing inside the pipe A can be calculated.
  • the arithmetic control unit 55 may calculate the gas flow rate by another method, for example, a known propagation time difference method.
  • the ultrasonic wave transmitted by one of the first ultrasonic transmission / reception unit 20A and the second ultrasonic transmission / reception unit 20A propagates the gas inside the pipe A, and the first ultrasonic transmission / reception unit 20A and the first ultrasonic transmission / reception unit 20A.
  • the example which receives directly in the other of 2 ultrasonic transmission / reception part 20A was shown, it is not limited to this.
  • the first ultrasonic transmission / reception unit 20 ⁇ / b> A and the second ultrasonic transmission / reception unit 20 ⁇ / b> B are both disposed on the same side surface side of the pipe A, and are reflected once in a V shape on the inner wall of the pipe A and propagate in the gas. It is good also as measuring.
  • an ultrasonic wave reflected n times (n is a natural number) on the inner wall of the pipe A may be received.
  • the ultrasonic absorber 10 shown in FIG. 1 is provided on the outer peripheral surface of the pipe A. Specifically, the ultrasonic absorber 10 is disposed on the outer peripheral surface of the pipe A so as to cover at least a region between the first ultrasonic transmission / reception unit 20A and the second ultrasonic transmission / reception unit 20B. It is fixed in close contact with the outer peripheral surface. First ultrasonic transmission / reception unit 20A and second ultrasonic transmission / reception unit of ultrasonic absorber 10 such that first ultrasonic transmission / reception unit 20A and second ultrasonic transmission / reception unit 20B are in direct contact with the outer peripheral surface of pipe A. In the portion where 20B is arranged, a part of the ultrasonic absorber 10 is cut into a frame shape.
  • the ultrasonic absorber 10 can use, for example, uncrosslinked butyl rubber (IIR, a copolymer of isobutylene and isoprene) as a main material.
  • IIR uncrosslinked butyl rubber
  • FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining how the ultrasonic wave transmitted from the first ultrasonic wave transmitting / receiving unit 20A is received by the second ultrasonic wave transmitting / receiving unit 20B.
  • the ultrasonic absorber 10 is composed of a single layer.
  • the ultrasonic absorber 10 is formed of a plurality of layers. Yes.
  • ultrasonic waves transmitted from the first ultrasonic transmitter-receiver 20A includes a gas propagating wave W 1 which passes through the pipe A (transmitted) to propagating inside of the gas pipe A, pipe It is divided into a pipe propagating wave W 2 propagating in the a.
  • Gas propagating wave W 1 reaches the second ultrasonic transmitter-receiver 20B through the pipe A again.
  • the pipe propagating wave W 2 may also reach the second ultrasonic transmitter-receiver 20B while being reflected several times by the inner wall and the outer wall of the pipe A.
  • the ultrasonic waves transmitted from the second ultrasonic transmitter-receiver 20A is also a gas propagating wave W 1 pipe
  • the propagation wave W 2 is divided into the propagation wave W 2
  • the gas propagation wave W 1 passes through the pipe A and reaches the first ultrasonic transmission / reception unit 20 A
  • the pipe propagation wave W 2 also reflects the inner wall and the outer wall of the pipe A multiple times. However, it can reach the first ultrasonic transmission / reception unit 20A.
  • a sound wave propagating through one medium is transmitted (passed) or reflected at an interface with the other medium is determined by a difference in acoustic impedance between the one medium and the other medium. That is, the smaller the difference in acoustic impedance, the more the sound wave propagating through one medium is transmitted to the other medium, and the greater the difference in acoustic impedance, the more sound wave propagating through one medium is reflected at the interface with the other medium.
  • the difference between the acoustic impedance of the liquid and the acoustic impedance of the pipe material for example, a metal such as stainless steel (SUS) or a polymer compound such as synthetic resin is Since the ultrasonic wave is relatively small, the ultrasonic wave transmits (passes) through the pipe A and propagates (flows) through the liquid flowing in the inside (transmission) is large (large). rate) is small (small), the piping propagating wave W 2 energy (size or strength) is small. On the other hand, the acoustic impedance of gas is small compared to the acoustic impedance of liquid.
  • a metal such as stainless steel (SUS) or a polymer compound such as synthetic resin
  • the difference between the acoustic impedance of the gas and the acoustic impedance of the pipe A is relatively large, so that the ultrasonic wave transmits (passes) the pipe A.
  • the gas propagation wave W 1 is a signal to be detected (signal component). is S)
  • piping propagating wave W 2 is the noise to the signal (noise component N). Therefore, the gas propagating wave W 1 of the energy (size or strength) pipe propagating wave W 2 of the energy (size or strength) with respect to the is not sufficiently small, the pipe propagates a gas propagating wave W 1 it is difficult to distinguish the wave W 2. As a result, there is a possibility that the gas propagation wave W 1 and the pipe propagation wave W 2 will be mistaken for the measurement of the propagation time and the gas flow rate will be measured based on the erroneous propagation time.
  • Ultrasonic absorber 10 is provided on the outer circumference of the pipe A, it absorbs pipe propagating wave W 2 propagating through pipe A. Moreover, the ultrasonic absorber 10 contains uncrosslinked butyl rubber as described above. Here, uncrosslinked butyl rubber has an acoustic impedance value close to that of the material of the pipe A, and has a high ability to absorb vibrations in the ultrasonic frequency band (absorption performance).
  • the ultrasonic absorber 10 can attenuate the pipe propagating wave W 2 in the process of propagating through the pipe A, reaches the first ultrasonic transmitter-receiver 20A and the second ultrasonic transmitter-receiver 20B, that is, sufficiently small pipe propagating wave W 2 of the energy (size or strength) received a gas propagating wave W 1 of the energy (size or strength) with respect to, i.e., SN ratio (gas propagating wave the maximum amplitude value of W 1 and the ratio) between the maximum amplitude value of the pipe propagating wave W 2 can be improved.
  • SN ratio gas propagating wave the maximum amplitude value of W 1 and the ratio
  • uncrosslinked butyl rubber is also a viscoelastic body having adhesiveness and elasticity.
  • the ultrasonic absorber 10 is easy to adhere, it can be adhered and fixed to the outer periphery of the pipe A, and the ultrasonic absorber 10 is easily deformed by elasticity, so various materials, shapes, and surface states The pipe A can be easily provided.
  • uncrosslinked butyl rubber has sufficient durability (environmental resistance) with respect to, for example, temperature and humidity in the environment where the ultrasonic flowmeter 100 is used.
  • the ultrasonic absorber 10 can utilize uncrosslinked butyl rubber without performing crosslinking (vulcanization) using sulfur or the like in order to enhance strength and environmental resistance.
  • ultrasonic waves mean sound waves in a frequency band of 20 [kHz] or higher. Therefore, the ultrasonic waves transmitted by the first ultrasonic transmission / reception unit 20A and the second ultrasonic transmission / reception unit 20B are sound waves in a frequency band of 20 [kHz] or higher. Preferably, the ultrasonic waves transmitted by the first ultrasonic transmission / reception unit 20A and the second ultrasonic transmission / reception unit 20B are ultrasonic waves in a frequency band of 100 [kHz] or more and 2.0 [MHz] or less.
  • the ultrasonic waves transmitted by the first ultrasonic transmission / reception unit 20A and the second ultrasonic transmission / reception unit 20B are ultrasonic waves in a frequency band of 0.5 [MHz] or more and 1.0 [MHz] or less. is there.
  • the ultrasonic wave transmitted by the first ultrasonic transmission / reception unit 20A and the ultrasonic wave transmitted by the second ultrasonic transmission / reception unit 20B may be the same frequency or at different frequencies. There may be.
  • 5 and 6 are graphs of received signals output from the receiving circuit unit 53 shown in FIG. 5 and 6, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents amplitude (voltage).
  • the upper graph is a graph in which the pressure of the gas flowing inside the pipe A is 0.5 [MPa]
  • the lower graph is the pressure of the gas flowing in the pipe A within 0.3 [MPa]. It is a graph of.
  • FIG. 5 is a graph in which the frequency of ultrasonic waves transmitted by the first ultrasonic transmission / reception unit 20A and the second ultrasonic transmission / reception unit 20B is 0.5 [MHz]
  • FIG. 6 shows the first ultrasonic transmission / reception unit 20A and It is a graph whose frequency of the ultrasonic wave which the 2nd ultrasonic transmission / reception part 20B transmits is 1.0 [MHz].
  • the gas pressure is 0.5 [MPa]
  • the frequency of the ultrasonic waves transmitted by the first ultrasonic transmission / reception unit 20A and the second ultrasonic transmission / reception unit 20B is 0. 5 in the case of [MHz]
  • ultrasound absorber 10 is able to attenuate the pipe propagating wave W 2
  • the calculation control unit 55 is the gas propagation wave W 1 larger relatively amplitude generated in the vicinity of the center of the graph Can be identified and detected.
  • the pressure of the gas is 0.5 [MPa]
  • the frequency of the ultrasonic waves transmitted by the first ultrasonic transmission / reception unit 20A and the second ultrasonic transmission / reception unit 20B is 1.
  • ultrasound absorber 10 is able to attenuate the pipe propagating wave W 2
  • the calculation control unit 55 is larger gas propagation of relatively amplitude generated in the vicinity of the center of the graph it can be detected to identify a wave W 1.
  • the acoustic impedance of the gas is proportional to the pressure. become large, gas propagating wave W 1 of the energy (size or strength) is further reduced.
  • the pressure of the gas flowing through the pipe A is low, for example, even when the pressure of the gas is 0.3 [MPa], as shown in the lower graphs of FIGS. the absorbent body 10 can be attenuated piping propagating wave W 2, the calculation control unit 55 may be detected to identify the gas propagation wave W 1 larger relatively amplitude generated in the vicinity of the center of the graph.
  • ultrasound absorber 10 even if gas propagating wave W 1 of the energy (size or strength) is small, it is possible to sufficiently attenuate the pipe propagating wave W 2, SN ratio Can be improved.
  • the S / N ratio is desirably 2 or more.
  • FIG. 7 is a reference example of a received signal of an ultrasonic flowmeter provided with another ultrasonic absorber (when the absorption rate of ultrasonic waves is low).
  • the ultrasonic flowmeter of the reference example is the same as the ultrasonic flowmeter 100 except that an ultrasonic absorber different from the ultrasonic absorber 10 is provided.
  • the horizontal axis represents time
  • the vertical axis represents amplitude (voltage).
  • the frequency of the ultrasonic wave is 0.5 [MHz]
  • the upper part is a graph in which the pressure of the gas flowing inside the pipe is 0.5 [MPa]
  • the lower part is the gas flowing inside the pipe. Is a graph with a pressure of 0.3 [MPa].
  • a virtual ultrasonic flowmeter provided with another ultrasonic absorber including asphalt as a main material is shown in FIG. 7 in comparison with the graph of the ultrasonic flowmeter 100 of the present embodiment shown in FIG. as such, it is not possible to ultrasound absorber sufficiently attenuate the pipe propagating wave W 2, SN ratio becomes difficult to distinguish between the pipe propagating wave W 2 and the gas propagating wave W 1 decreases.
  • FIG. 8 is a table showing SN ratios of ultrasonic absorbers of various materials.
  • the pressure of the gas flowing inside the pipe A is 0.3 [MPa]
  • the frequency of the ultrasonic waves transmitted by the first ultrasonic transmission / reception unit 20A and the second ultrasonic transmission / reception unit 20B is 0.5. [MHz].
  • the ratio (SN ratio) between the maximum amplitude of the gas propagation wave W 1 and the maximum amplitude of the pipe propagation wave W 2 is 3. 8.
  • the ultrasonic absorber 10 including uncrosslinked butyl rubber is provided, the SN ratio is 7.4, which is improved to about twice.
  • rubbers such as natural rubber and synthetic rubber have high vibration absorption performance.
  • uncrosslinked butyl rubber is SN compared to other rubbers (rubber compositions). Since the ratio is high, it is good as a main material of the ultrasonic absorber 10.
  • the ultrasonic absorber 10 is not limited to a case where the ultrasonic absorber 10 is composed of only uncrosslinked butyl rubber or rubber alone.
  • the ultrasonic absorber 10 may include predetermined mixed particles mixed with uncrosslinked butyl rubber. Thereby, as a predetermined mixed particle, the value of the acoustic impedance is close to that of the material of the pipe A and / or the mixed particle that improves the ability to absorb vibrations in the frequency band of the ultrasonic wave (absorption performance) is uncrosslinked. By mixing with butyl rubber or rubber, the ultrasonic absorber 10 can further improve the SN ratio.
  • the predetermined mixed particles include metal particles such as tungsten, metal compound particles such as ferrite, and inorganic compound particles such as barium sulfate.
  • the shape of the particles is not limited to a spherical shape, and may be a polyhedron or a surface with irregularities on the surface. It is sufficient that a desired effect is obtained, and the shape is not limited to a specific shape.
  • FIG. 9 is a table showing the SN ratio of the ultrasonic absorber 10.
  • the pressure of the gas flowing inside the pipe A is 0.3 [MPa]
  • the frequency of the ultrasonic waves transmitted by the first ultrasonic transmission / reception unit 20A and the second ultrasonic transmission / reception unit 20B is 0.5. [MHz].
  • the SN ratio is 7.4.
  • the ultrasonic absorber 10 includes ferrite as the predetermined mixed particles 11, the SN ratio is 8.9, when the tungsten is included, the SN ratio is 11.7, and barium sulfate is included. Has an SN ratio of 34.2. Compared with the ultrasonic absorber 10 containing only uncrosslinked butyl rubber, the SN ratio is further improved.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between the viscoelasticity of the ultrasonic absorber and the S / N ratio in the received signal of the ultrasonic flowmeter.
  • the vertical axis represents the SN ratio, and the horizontal axis represents viscoelasticity (penetration).
  • As the ultrasonic absorber uncrosslinked butyl rubber was used, and various viscoelastic properties were set by preparing additives.
  • the film thickness of the ultrasonic absorber formed on the outer periphery of the pipe A is 2 [mm]
  • the pressure of the gas inside the pipe A is 0.3 [MPa]
  • the frequency of the ultrasonic wave transmitted by the unit 20B is 0.5 [MHz].
  • Pipe A is a stainless steel sanitary pipe (JIS G3447, outer diameter 101.6 [mm], inner diameter 97.6 [mm], thickness 2.0 [mm], commonly called 4S), and the gas flow rate is 0 [m / sec]. It is.
  • the viscoelasticity of the ultrasonic absorber was measured by the penetration according to JIS 2207 for convenience. A penetration distance of 0.1 [mm] is shown as a penetration depth of 1 when a test needle with a load of 100 [g] is placed on an ultrasonic absorber at a temperature of 25 ° C. for 5 seconds. When the value of penetration (viscoelasticity) is large, the viscoelasticity is large (relatively soft), and when the value of penetration (viscoelasticity) is small, the viscoelasticity is small (relatively hard).
  • the SN ratio tends to be better as the penetration is higher up to 10th to 45th.
  • the SN ratio is 4 when the penetration is 10
  • the SN ratio is 7.4 when the penetration is 33
  • the SN ratio is 12 when the penetration is 42
  • the SN ratio is about 8 when the penetration is 45.
  • the SN ratio is about 2 at a penetration of 60, butyl rubber is not shown in FIG. Therefore, as shown in FIG. 11 (A), it is possible to efficiently attenuate the pipe propagating wave W 2 by applying or coating the outer periphery of the pipe A large uncrosslinked butyl rubber viscoelasticity as an ultrasound absorber 10 . Further, the pipe propagation wave W 2 can be further attenuated by forming a thick film of uncrosslinked butyl rubber on the outer periphery of the pipe A.
  • the ultrasonic absorber 10 is soft, and if the film thickness is thick, the weight of the ultrasonic absorber 10 further increases. Therefore, as shown in FIG. Moves downward and deforms.
  • the ultrasonic absorber 10 contains metal particles or the like for adjusting the acoustic impedance, the weight of the ultrasonic absorber 10 increases and the deformation tends to become more remarkable.
  • the portion where the film thickness becomes thinner reduces the energy absorption capacity of the piping propagating wave W 2, the noise component Is insufficiently attenuated. This means that the SN ratio of the received signal decreases with time.
  • FIG. 12 shows an embodiment of the present invention.
  • the ultrasonic absorber 10 is formed of two layers 10a and 10b.
  • the first layer is a soft layer that is in close contact with the pipe A due to self-bonding properties, and has a relatively large viscoelasticity (high penetration) than the second layer.
  • the self-bonding property is a property that the sticky butyl rubber flows little by little as time passes and fills up a little space formed between the pipe surface and the butyl rubber.
  • the second layer is a hard layer that is in close contact with the first layer by self-bonding property and has a relatively small viscoelasticity value (small penetration) than the first layer.
  • butyl rubber having a penetration of 5 is used.
  • a pipe propagating wave W 2 in order to reduce the energy diffused in the ultrasound absorber 10, the interface between the pipe A and the first layer 10A, the first layer 10A and the second layer 10B achieving a reduction in reflection of the pipe propagating wave W 2 at the interface.
  • the particle diameter is a value smaller than the propagation sound wave length, and is determined according to the thickness of the first layer. For example, the particle diameter is about 15 [ ⁇ m].
  • particles adjusted so that the total particle weight is the same as the total particle weight of the first layer 10A. It mixes in the second layer 10B.
  • the particles of the second layer have a particle diameter smaller than the propagation acoustic wave length, and are determined according to the thickness of the second layer. As an example, the particles have a particle size of 15 [ ⁇ m] or more.
  • the noise component is absorbed by acoustic impedance propagates piping propagating waves W 2 from the first layer 10A by adjusting so as to be approximately the same in the second layer 10B scattering attenuation.
  • the noise absorption performance of the ultrasonic absorber 10 as a whole is improved.
  • FIG. 13 shows another embodiment of the present invention, and shows an example in which the ultrasonic absorber 10 is composed of three rubber layers 10A to 10C.
  • the ultrasonic absorber 10 is composed of a plurality of layers, it is possible to prevent deformation of the ultrasonic absorber 10 by making the outermost rubber layer 10C harder than the inner rubber layer. Become. Further, it is possible to reduce the reflection at the layer interfaces of the pipe propagating wave W 2 by approximating the acoustic impedance of each layer by adjusting the particle to be mixed in each layer.
  • the region having a good noise absorption characteristic (S / N ratio) of a damping material such as rubber is soft in material, so that the deformation resistance as an ultrasonic absorber is lacking.
  • S / N ratio noise absorption characteristic
  • the first rubber that adheres to the outer periphery of the pipe is soft, so even if it is a small diameter pipe, the first rubber It is relatively easy to provide as an ultrasonic absorber. It is relatively easy to apply the second harder rubber to the pipe whose outer diameter is increased by the application of the first rubber. Further, if the second rubber is a self-bonding material, the second rubber can be easily attached.
  • the present invention is well applied to ultrasonic flow measurement of fluids such as air, cold air, hot air, steam, hot water, cold water, and various gases.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

超音波流量計の配管に施されるダンピング材の移動を抑制して、ＳＮ比が低下しないようにした超音波流量計を提供する。内部を気体が流れる配管(A)における上流側の外周に設けられた第１の超音波送受信部(20A)と、配管における下流側の外周に設けられた第２の超音波送受信部(20B)と、第１の超音波送受信部から第２の超音波送受信部への超音波伝搬時間と、第２の超音波送受信部から第１の超音波送受信部への超音波伝搬時間とに基づいて、気体の流量を測定する本体部(50)と、配管の外周に設けられ、超音波が配管を伝搬する配管伝搬波を吸収する超音波吸収体(10)と、を備え、超音波吸収体(10)は配管の外周に形成される第１のゴム層(10A)と第１のゴム層上に形成される第２のゴム層(10B)とを含み、第１のゴム層は材質が第２のゴム層よりも柔らかく、第２のゴム層は材質が第１のゴム層よりも固くかつ第１のゴム層を一周する。

Description

超音波流量計及び超音波流量計用の超音波吸収体
　本発明は超音波流量計に関し、特に、配管を流れる流体の流量を計測する超音波流量計に関する。
　この種の超音波流量計として配管の上流側の外周と配管の下流側の外周にそれぞれ超音波送受信器を設置し、流体の流れ方向及び逆方向に超音波を伝搬させたときの２つの伝搬時間を計測し、これら伝搬時間に基づいて流体の流速を計算するものが知られている。この種の流量計では、送信器から発せられた超音波は流体中を伝搬して受信器に到達する流体伝搬波と、配管壁を伝搬して受信器に伝搬する配管伝搬波として受信器に到達する。流体伝搬波は計測に必要な信号成分であり、配管伝搬波は信号成分に重畳するノイズ成分である。
　このノイズ成分を減衰させるために２つの超音波送受信器間の配管の外壁に配管伝搬波のエネルギーを減衰させるダンピング材（超音波吸収体）を円筒状に形成してＳＮ比(信号対ノイズ比)の向上を図っている。例えば、特許文献１には配管にダンピング材を設けた超音波流量計の例が開示されている。
米国特許６６２６０４９号公報
　上記配管伝搬波のエネルギーをより減衰させるにはダンピング材の材質を選択し、ダンピング材の膜厚を増すと良い。ダンピング材により配管伝搬波のエネルギーの吸収量が増えると計測におけるＳＮ比が向上する。例えば、流体の圧力が低い場合には流体伝搬波の信号エネルギーが減少してＳＮ比が低下するが、ダンピング材を厚く形成することで配管伝搬波のエネルギーを減少してＳＮ比の低下を抑制することが可能である。
　このような、ダンピング材の主材料はゴムであることが多い。ゴムを主材料とする柔らかいダンピング材を配管の外壁に厚く形成すると、長期の時間経過に伴ってダンピング材の自重によってダンピング材が移動し厚みに不均一な部位が発生し得る。ダンピング材が音響インピーダンスを調整するための粒子を含む場合には更に自重が増し、この厚みが変化する傾向は増大する。配管表面を覆うダンピング材の厚みが不均一になるとダンピング性能が阻害され、超音波流量計のＳＮ比が低下する。
　よって、本発明は超音波流量計の配管に施されるダンピング材の移動を抑制して、ＳＮ比が低下しないようにした超音波流量計を提供することを目的とする。また、超音波流量計に好適なダンピング材を提供することを目的とする。
　上記課題を達成するため本発明の超音波流量計の一態様は、内部を気体が流れる配管における上流側の外周に設けられ、超音波の送信および受信を行う第１の超音波送受信部と、上記配管における下流側の外周に設けられ、超音波の送信および受信を行う第２の超音波送受信部と、上記第１の超音波送受信部から送信された上記超音波が上記第２の超音波送受信部に受信されるまでの時間と、上記第２の超音波送受信部から送信された上記超音波が上記第１の超音波送受信部に受信されるまでの時間とに基づいて、上記気体の流量を測定する本体部と、上記配管の外周に設けられ、上記超音波が上記配管を伝搬する配管伝搬波を吸収する超音波吸収体と、を備え、上記超音波吸収体は上記配管の外周に形成される第１のゴム層と上記第１のゴム層上に形成される第２のゴム層とを含み、上記第１のゴム層は粘弾性が上記第２のゴム層の粘弾性よりも大きく（柔らかい）、上記第２のゴム層は上記第１のゴム層よりも小さい粘弾性（固い）で上記第１のゴム層を一周する。
　かかる構成とすることによって、超音波吸収体の相対的に柔らかい第１のゴム層で配管伝搬波が吸収され、相対的に固い第２のゴム層で超音波吸収体の変形が防止される。
　上記第１及び第２のゴム層は音響インピーダンスが等しくなるようにゴム層中の粒子が調整されることが望ましい。２つのゴム層の音響インピーダンスを等しくすることによってゴム層界面において配管伝搬波の反射が発生することが防止され、配管伝搬波が第１のゴム層及び第２のゴム層に拡散し、配管伝搬波のエネルギーが吸収される。この調整は、例えば、上記第１及び第２のゴム層の各層に含まれる粒子の総重量が等しくなるようにする。粒子は金属粒子（タングステン、フェライト、硫酸バリウム等）を使用することが可能である。
　また、本発明の他の態様は、内部を気体が流れる配管における上流側の外周から送信された超音波が上記配管における下流側の外周で受信されるまでの時間と、上記配管における下流側の外周から送信された超音波が上記配管における上流側の外周で受信されるまでの時間とに基づいて、上記気体の流量を測定する超音波流量計用の超音波吸収体であって、上記配管の外周に形成される第１のゴム層と上記第１のゴム層上に形成される第２のゴム層とを含み、上記第１のゴム層は粘弾性が上記第２のゴム層の粘弾性よりも大きく（柔らかい）、上記第２のゴム層は上記第１のゴム層よりも小さい粘弾性（固い）で上記第１のゴム層を一周する。
　かかる構成とすることによって、柔らかい第１のゴム層の外周を固い第２のゴム層で把持する構成として第１のゴム層の変形を防止することが可能となる。
　望ましくは、上記第１のゴム層に含まれる粒子の総重量と上記第２のゴム層に含まれる粒子の総重量とを調整することによって上記第１及び第２のゴム層の音響インピーダンスが等しくなるように調整される。それにより、配管伝搬波が第１及び第２のゴム層中に拡散してノイズ成分のエネルギーを減衰させる。
　本発明によれば、配管を被覆する超音波吸収体（ダンピング材)の経時的な変形が抑制されるので配管伝搬波に対する超音波吸収体のダンピング性能の低下が抑制される。配管を被覆する超音波吸収体の変形が少ないために超音波流量計におけるＳＮ比の経時的低下が防止される。
本発明に使用される超音波流量計を説明する説明図である。 超音波流量計の超音波送受信部を説明する説明図である。 超音波流量計の動作原理を説明する説明図である。 超音波流量計における超音波信号と配管伝搬波を説明する説明図である。 超音波流量計における受信信号の例を説明する説明図である。 超音波流量計における受信信号の例を説明する説明図である。 超音波流量計における受信信号の例(ＳＮ比が低い場合)を説明する説明図である。 超音波吸収体の例を説明する説明図である。 音響インピーダンスを調整するために超音波吸収体に混入する粒子の例を説明する説明図である。 超音波吸収体の粘弾性(針入度)とＳＮ比の関係を説明するグラフである。 超音波吸収体の変形を説明する説明図である。 超音波吸収体を柔らかさの異なる複数の層で形成する例を説明する説明図である。 超音波吸収体を柔らかさの異なる複数の層で形成する他の例を説明する説明図である。
　以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法などは以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。なお、以下の説明において、図面の上側を「上」、下側を「下」、左側を「左」、右側を「右」という。
　図１ないし図１３は、本発明に係る超音波流量計および超音波流量計用の超音波吸収体の一実施形態を示すためのものである。図１は、超音波流量計１００の概略構成の一例を示す構成図である。図１に示すように、超音波流量計１００は、配管Ａの内部を流れる気体（ガス）の流量を測定するためのものである。超音波流量計１００の測定対象である気体は、図１において白抜き矢印で示す方向（図１における左から右の方向）に流れている。超音波流量計１００は、第１超音波送受信部２０Ａと、第２超音波送受信部２０Ｂと、本体部５０と、超音波吸収体１０と、を備える。
　第１超音波送受信部２０Ａおよび第２超音波送受信部２０Ｂは、それぞれ配管Ａの外周に設けられる。図１に示す例では、第１超音波送受信部２０Ａが配管Ａにおける上流側に、第２超音波送受信部２０Ｂは配管Ａにおける下流側に、それぞれ配置される。第１超音波送受信部２０Ａおよび第２超音波送受信部２０Ｂは、それぞれ超音波の送信および受信を行い、相互に超音波を送受信する。すなわち、第１超音波送受信部２０Ａが送信した超音波は、第２超音波送受信部２０Ｂによって受信され、第２超音波送受信部２０Ｂが送信した超音波は、第１超音波送受信部２０Ａによって受信される。
　図２は、図１に示した第１超音波送受信部２０Ａの構成を説明する拡大断面図である。図２に示すように、第１超音波送受信部２０Ａは、くさび２１と、圧電素子２２と、を備える。
　くさび２１は、配管Ａの外周面に対して所定の角度で超音波を入射させるためのものであり、樹脂製または金属製の部材である。くさび２１は、底面２１ａが配管Ａの外周面に接触するように設置される。また、くさび２１は、底面２１ａに対して所定の角度を有する斜面２１ｂが形成されている。斜面２１ｂには、圧電素子２２が設置される。
　本実施形態では、底面２１ａが配管Ａの外周面に接触する例を示したが、これに限定されない。底面２１ａと配管Ａの外周面との間に接触媒質（カプラント）を介在させてもよい。
　圧電素子２２は、超音波を送信するとともに、超音波を受信するためのものである。圧電素子２２には、リード線（図示省略）が電気的に接続されている。リード線を介して所定周波数の電気信号が印加されと、圧電素子２２は、当該所定周波数で振動して超音波を発する。これにより、超音波が送信される。図２において破線の矢印で示すように、圧電素子２２から送信された超音波は、斜面２１ｂの角度でくさび２１を伝搬する。くさび２１を伝搬する超音波は、くさび２１と配管Ａの外壁との界面で屈折して入射角が変化し、配管Ａの内壁と配管Ａの内部を流れる気体との界面でさらに屈折して入射角が変化し、当該気体を伝搬する。界面おける屈折は、スネルの法則に従うので、配管Ａを伝搬するときの超音波の速度、気体を伝搬するときの超音波の速度に基づいて、斜面２１ｂの角度をあらかじめ設定することにより、超音波を所望の入射角で気体に入射させ、伝搬させることができる。
　一方、圧電素子２２に超音波が到達すると、圧電素子２２は、当該超音波の周波数で振動して電気信号を発生させる。これにより、超音波が受信される。圧電素子２２に発生した電気信号は、リード線を介して後述する本体部５０で検出される。
　なお、第２超音波送受信部２０Ｂは、第１超音波送受信部２０Ａと同様の構成を備える。すなわち、第２超音波送受信部２０Ｂも、くさび２１と、圧電素子２２と、を備える。よって、前述した第１超音波送受信部２０Ａの説明をもって、第２超音波送受信部２０Ｂの詳細な説明を省略する。
　図１に示す本体部５０は、超音波が配管Ａの内部を流れる気体を伝搬する時間に基づいて当該気体の流量を測定するためのものである。本体部５０は、概略、切替部５１と、送信回路部５２と、受信回路部５３と、計時部５４と、演算制御部５５と、入出力部５６と、を備える。
　切替部５１は、超音波の送信および受信を切り替えるためのものである。切替部５１は、第１超音波送受信部２０Ａおよび第２超音波送受信部２０Ｂに接続されている。切替部５１は、例えば、切替スイッチなどを含んで構成することが可能である。切替部５１は、演算制御部５５から入力される制御信号に基づいて切替スイッチを切り替え、第１超音波送受信部２０Ａおよび第２超音波送受信部２０Ｂのうちの一方を送信回路部５２に接続させるとともに、第１超音波送受信部２０Ａおよび第２超音波送受信部２０Ｂのうちの他方を受信回路部５３と接続させる。これにより、第１超音波送受信部２０Ａおよび第２超音波送受信部２０Ｂのうちの一方が超音波を送信し、第１超音波送受信部２０Ａおよび第２超音波送受信部２０Ｂのうちの他方が当該超音波を受信することができる。
　送信回路部５２は、第１超音波送受信部２０Ａおよび第２超音波送受信部２０Ｂに超音波を送信させるためのものである。送信回路部５２は、例えば、所定周波数の矩形波を生成する発振回路、第１超音波送受信部２０Ａおよび第２超音波送受信部２０Ｂを駆動する駆動回路などを含んで構成することが可能である。送信回路部５２は、演算制御部５５から入力される制御信号に基づいて、駆動回路が発振回路により生成された矩形波を駆動信号として第１超音波送受信部２０Ａおよび第２超音波送受信部２０Ｂのうちの一方の圧電素子２２に出力する。これにより、第１超音波送受信部２０Ａおよび第２超音波送受信部２０Ｂの一方の圧電素子２２が駆動され、当該圧電素子２２が超音波を送信する。
　受信回路部５３は、第１超音波送受信部２０Ａおよび第２超音波送受信部２０Ｂが受信した超音波を検出するためのものである。受信回路部５３は、例えば、信号を所定の利得（ゲイン）で増幅する増幅回路、所定周波数の電気信号を取り出すためのフィルタ回路などを含んで構成することが可能である。受信回路部５３は、演算制御部５５から入力される制御信号に基づいて、第１超音波送受信部２０Ａおよび第２超音波送受信部２０Ｂのうちの一方の圧電素子２２から出力された電気信号を増幅し、フィルタリングして受信信号に変換する。受信回路部５３は、変換した受信信号を演算制御部５５に出力する。
　計時部５４は、所定の期間における時間を計測するためのものである。計時部５４は、例えば、発振回路などで構成することが可能である。なお、発振回路は、送信回路部５２と共有するようにしてもよい。計時部５４は、演算制御部５５から入力されるスタート信号およびストップ信号に基づいて、発振回路の基準波の数をカウントして時間を計測する。計時部５４は、計測した時間を演算制御部５５に出力する。
　演算制御部５５は、配管Ａの内部を流れる気体の流量を演算により算出するためのものである。演算制御部５５は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリ、入出力インターフェースなどで構成することが可能である。また、演算制御部５５は、切替部５１、送信回路部５２、受信回路部５３、計時部５４、および、入出力部５６などの本体部５０の各部を制御する。なお、演算制御部５５が気体の流量を算出する方法については、後述する。
　入出力部５６は、ユーザ（利用者）が情報を入力し、かつ、ユーザに対して情報を出力するためのものである。入出力部５６は、例えば、操作ボタンなどの入力手段、表示ディスプレイなどの出力手段などで構成することが可能である。ユーザが操作ボタンなどを操作することにより、設定などの各種の情報が入出力部５６を介して演算制御部５５に入力される。また、入出力部５６は、演算制御部５５により算出された気体の流量、気体の速度、所定期間における積算流量などの情報を、表示ディスプレイなどに表示して出力する。
　図３は、配管Ａの内部を流れる気体の流量の算出方法を説明するための側方断面図である。図３に示すように、配管Ａの内部を所定の方向（図３において左側から右側への方向）に流れる気体の速度（以下、流速という）をＶ［ｍ／ｓ］、当該気体中を超音波が伝搬するときの速度（以下、音速という）をＣ［ｍ／ｓ］とし、当該気体を伝搬する超音波の伝搬経路長をＬ［ｍ］とし、配管Ａの管軸と超音波の伝搬経路とのなす角度をθとする。
　ここで、配管Ａの上流側（図３において左側）に設置された第１超音波送受信部２０Ａが超音波を送信し、配管Ａの下流側（図３において右側）に設置された第２超音波送受信部２０Ｂが当該超音波を受信するときに、当該超音波が配管Ａの内部の気体を伝搬する伝搬時間ｔ１２は、以下の式（１）で表される。
　　　ｔ１２＝Ｌ／（Ｃ＋Ｖｃｏｓθ）　…（１）
　一方、配管Ａの下流側に設置された第２超音波送受信部２０Ｂが超音波を送信し、配管Ａの上流側に設置された第１超音波送受信部２０Ａが当該超音波を受信するときに、当該超音波が配管Ａの内部の気体を伝搬する伝搬時間ｔ２１は、以下の式（２）で表される。
　　　ｔ２１＝Ｌ／（Ｃ－Ｖｃｏｓθ）　…（２）
　式（１）および式（２）から、気体の流速Ｖは、以下の式（３）で表される。
　　　Ｖ＝（Ｌ／２ｃｏｓθ）・｛（１／ｔ１２）－（１／ｔ２１）｝　…（３）
　式（３）において、伝搬経路長Ｌおよび角度θは、流量の測定前に既知の値であるから、流速Ｖは、伝搬時間ｔ１２および伝搬時間ｔ２１を計測することで、式（３）から算出することができる。
　そして、配管Ａの内部を流れる気体の流量Ｑ［ｍ３／ｓ］は、流速Ｖ［ｍ／ｓ］と、補数係数Ｋおよび配管Ａの断面積Ｓ［ｍ２／ｓ］と、を用いて以下の式（４）で表される。
　　　Ｑ＝ＫＶＳ　…（４）
　したがって、演算制御部５５は、伝搬経路長Ｌ、角度θ、補数係数Ｋ、および、配管Ａの断面積Ｓを、あらかじめメモリなどに記憶しておく。そして、演算制御部５５は、受信回路部５３から入力される受信信号に基づいて、計時５４により伝搬時間ｔ１２および伝搬時間ｔ２１を計測することで、式（３）および式（４）から、配管Ａの内部を流れる気体の流量Ｑを算出することができる。
　本実施形態では、図３および式（１）ないし式（４）を用いて、伝搬時間逆数差法により気体の流量を算出する例を示したが、これに限定されない。演算制御部５５は、他の方法、例えば、周知の伝搬時間差法により気体の流量を算出するようにしてもよい。
　また、本実施形態では、第１超音波送受信部２０Ａおよび第２超音波送受信部２０Ａの一方が送信した超音波が、配管Ａの内部の気体を伝搬し、第１超音波送受信部２０Ａおよび第２超音波送受信部２０Ａの他方で直接受信する例を示したが、これに限定されない。例えば、第１超音波送受信部２０Ａおよび第２超音波送受信部２０Ｂを共に配管Ａの同一側面側に配置し、配管Ａの内壁でＶ字状に１回反射して気体中を伝搬する超音波を計測することとしても良い。また、配管Ａの内壁でｎ回（ｎは自然数）反射した超音波を受信するようにしても良い。
　図１に示す超音波吸収体１０は、配管Ａの外周面に設けられる。具体的には、超音波吸収体１０は、配管Ａの外周面において、少なくとも第１超音波送受信部２０Ａと第２超音波送受信部２０Ｂとの間の領域を覆うように配置され、配管Ａの外周面に密着して固定される。第１超音波送受信部２０Ａおよび第２超音波送受信部２０Ｂが配管Ａの外周面に直接接触するように、超音波吸収体１０のうちの第１超音波送受信部２０Ａおよび第２超音波送受信部２０Ｂが配置される部分は、超音波吸収体１０の一部が枠状に切り取られる。超音波吸収体１０は、例えば、主材料として、架橋していないブチルゴム（ＩＩＲ、イソブチレンとイソプレンとの共重合体）を使用することが可能である。
　図４は、第１超音波送受信部２０Ａから送信された超音波が第２超音波送受信部２０Ｂに受信される様子を説明するための断面図である。同図の例では、説明の便宜上、超音波吸収体１０が一層で構成された場合を示しているが、後述の実施例の特徴的な構成では超音波吸収体１０は複数層で形成されている。
　図４に示すように、例えば、第１超音波送受信部２０Ａから送信された超音波は、配管Ａを通過（透過）して配管Ａの内部の気体を伝搬する気体伝搬波Ｗ１と、配管Ａ内を伝搬する配管伝搬波Ｗ２とに分けられる。気体伝搬波Ｗ１は、再び配管Ａを通過して第２超音波送受信部２０Ｂに到達する。一方、配管伝搬波Ｗ２も、配管Ａの内壁および外壁で複数回反射しながら第２超音波送受信部２０Ｂに到達し得る。図示およびその詳細な説明を省略するが、第１超音波送受信部２０Ａから送信された超音波と同様に、第２超音波送受信部２０Ａから送信された超音波も、気体伝搬波Ｗ１と配管伝搬波Ｗ２とに分けられ、気体伝搬波Ｗ１は配管Ａを通過して第１超音波送受信部２０Ａに到達するとともに、配管伝搬波Ｗ２も配管Ａの内壁および外壁を複数回反射しながら第１超音波送受信部２０Ａに到達し得る。
　一般に、一方の媒質を伝搬する音波が、他方の媒質との界面で透過（通過）するか、反射するかは、一方の媒質と他方の媒質との音響インピーダンスの差によって決まる。すなわち、音響インピーダンスの差が小さいほど、一方の媒質を伝搬する音波は他方の媒質に透過し、音響インピーダンスの差が大きいほど、一方の媒質を伝搬する音波は他方の媒質との界面で反射する傾向がある。
　配管Ａの内部を流れる流体が、例えば、液体である場合、液体の音響インピーダンスと、配管の材料、例えば、ステンレス（ＳＵＳ）などの金属や合成樹脂などの高分子化合物の音響インピーダンスとの差が相対的に小さいので、超音波は、配管Ａを透過（通過）して内部を流れる液体を伝搬する割合（透過率）が多く（大きく）、つまり、配管Ａの管壁で反射する割合（反射率）が少なく（小さく）、配管伝搬波Ｗ２のエネルギー（の大きさ、または強度）は小さい。これに対し、気体の音響インピーダンスは、液体の音響インピーダンスと比較して小さい。そのため、配管Ａの内部を流れる流体が気体である場合、気体の音響インピーダンスと、配管Ａの音響インピーダンスとの差が相対的に大きくなるので、超音波は、配管Ａを透過（通過）して内部を流れる液体を伝搬する割合（透過率）が少なく（小さく）、つまり、配管Ａの管壁で反射する割合（反射率）が多く（大きく）、配管伝搬波Ｗ２のエネルギー（の大きさ、または強度）は大きい。
　ここで、超音波の気体伝搬波Ｗ１を受信して伝搬時間を計測し、当該伝搬時間に基づいて流量を測定する超音波流量計において、気体伝搬波Ｗ１は検出すべき信号（信号成分Ｓ）であり、配管伝搬波Ｗ２は信号に対するノイズ（ノイズ成分Ｎ）である。そのため、気体伝搬波Ｗ１のエネルギー（の大きさ、または強度）に対して配管伝搬波Ｗ２のエネルギー（の大きさ、または強度）が十分に小さくないと、気体伝搬波Ｗ１と配管伝搬波Ｗ２との識別が困難になる。その結果、気体伝搬波Ｗ１と配管伝搬波Ｗ２とを取り違えて伝搬時間の計測を誤り、誤った伝搬時間に基づいて気体の流量を測定してしまう可能性がある。
　超音波吸収体１０は、配管Ａの外周に設けられており、配管Ａを伝搬する配管伝搬波Ｗ２を吸収する。また、超音波吸収体１０は、前述したように、未架橋のブチルゴムを含んでいる。ここで、未架橋のブチルゴムは、音響インピーダンスの値が配管Ａの材料と近く、かつ、超音波の周波数帯の振動を吸収する能力（吸収性能）が高い。これにより、超音波吸収体１０は、配管Ａを伝搬する過程で配管伝搬波Ｗ２を減衰させることができ、第１超音波送受信部２０Ａおよび第２超音波送受信部２０Ｂに到達する、つまり、受信される配管伝搬波Ｗ２のエネルギー（の大きさ、または強度）を気体伝搬波Ｗ１のエネルギー（の大きさ、または強度）に対して十分に小さくする、すなわち、ＳＮ比（気体伝搬波Ｗ１の最大振幅値と配管伝搬波Ｗ２の最大振幅値との比）を向上させることができる。
　また、未架橋のブチルゴムは、粘着性および弾性を有する粘弾性体でもある。これにより、超音波吸収体１０は粘着しやすいので、配管Ａの外周に密着して固定することができるとともに、超音波吸収体１０は弾性により変形しやすいので、様々な材料、形状、表面状態の配管Ａに容易に設けることができる。
　さらに、未架橋のブチルゴムは、超音波流量計１００の使用環境において、例えば、温度や湿度などについて、十分な耐久性（耐環境性）を有することが実験などで確認された。これにより、超音波吸収体１０は、強度や耐環境性を高めるために、硫黄などを用いた架橋（加硫）を行うことなく、未架橋のブチルゴムを利用することができる。
　一般に、超音波は、２０［ｋＨｚ］以上の周波数帯の音波を意味する。よって、第１超音波送受信部２０Ａおよび第２超音波送受信部２０Ｂが送信する超音波は、２０［ｋＨｚ］以上の周波数帯の音波である。好ましくは、第１超音波送受信部２０Ａおよび第２超音波送受信部２０Ｂが送信する超音波は、１００［ｋＨｚ］以上であって２．０［ＭＨｚ］以下の周波数帯の超音波である。より好ましくは、第１超音波送受信部２０Ａおよび第２超音波送受信部２０Ｂが送信する超音波は、０．５［ＭＨｚ］以上であって１．０［ＭＨｚ］以下の周波数帯の超音波である。なお、いずれの場合であっても、第１超音波送受信部２０Ａが送信する超音波と第２超音波送受信部２０Ｂが送信する超音波とは、同一周波数であってもよいし、異なる周波数であってもよい。
　図５および図６は、図１に示した受信回路部５３が出力する受信信号のグラフである。図５および図６において、横軸は時間であり、縦軸は振幅（電圧）である。また、図５および図６において、上段は配管Ａの内部を流れる気体の圧力が０．５［ＭＰａ］のグラフであり、下段は配管Ａの内部を流れる気体の圧力が０．３［ＭＰａ］のグラフである。さらに、図５は第１超音波送受信部２０Ａおよび第２超音波送受信部２０Ｂが送信する超音波の周波数が０．５［ＭＨｚ］のグラフであり、図６は第１超音波送受信部２０Ａおよび第２超音波送受信部２０Ｂが送信する超音波の周波数が１．０［ＭＨｚ］のグラフである。
　図５の上段のグラフに示すように、気体の圧力が０．５［ＭＰａ］であって、第１超音波送受信部２０Ａおよび第２超音波送受信部２０Ｂが送信する超音波の周波数が０．５［ＭＨｚ］である場合に、超音波吸収体１０は配管伝搬波Ｗ２を減衰させることができ、演算制御部５５はグラフの中央付近に発生する相対的に振幅の大きい気体伝搬波Ｗ１を識別して検出することができる。また、図６の上段のグラフに示すように、気体の圧力が０．５［ＭＰａ］であって第１超音波送受信部２０Ａおよび第２超音波送受信部２０Ｂが送信する超音波の周波数が１．０［ＭＨｚ］である場合も同様に、超音波吸収体１０は配管伝搬波Ｗ２を減衰させることができ、演算制御部５５はグラフの中央付近に発生する相対的に振幅の大きい気体伝搬波Ｗ１を識別して検出することができる。
　配管Ａの内部を流れる気体の圧力が低い場合、例えば、気体の圧力が０．５［ＭＰａ］より低い場合、気体の音響インピーダンスは圧力に比例するので、配管Ａの音響インピーダンスとの差はさらに大きくなり、気体伝搬波Ｗ１のエネルギー（大きさ、または強度）はさらに小さくなる。しかし、配管Ａの内部を流れる気体の圧力が低い場合、例えば、気体の圧力が０．３［ＭＰａ］の場合であっても、図５および図６の下段のグラフに示すように、超音波吸収体１０は配管伝搬波Ｗ２を減衰させることができ、演算制御部５５はグラフの中央付近に発生する相対的に振幅の大きい気体伝搬波Ｗ１を識別して検出することができる。このように、超音波吸収体１０は、気体伝搬波Ｗ１のエネルギー（の大きさ、または強度）が小さい場合であっても、配管伝搬波Ｗ２を十分に減衰させることができ、ＳＮ比を向上させることができる。経験的にＳＮ比は２以上であることが望ましい。
　図７は、他の超音波吸収体を備える超音波流量計の受信信号の参考例（超音波の吸収率が低い場合）である。なお、参考例の超音波流量計は、超音波吸収体１０とは異なる超音波吸収体を備える点を除き、超音波流量計１００と同様とする。図７において、横軸は時間であり、縦軸は振幅（電圧）である。また、図７において、超音波の周波数は０．５［ＭＨｚ］であり、上段は配管の内部を流れる気体の圧力が０．５［ＭＰａ］のグラフであり、下段は配管の内部を流れる気体の圧力が０．３［ＭＰａ］のグラフである。主な材料としてアスファルトを含む他の超音波吸収体を備えた仮想的な超音波流量計は、図５に示した本実施形態の超音波流量計１００のグラフと比較して、図７に示すように、超音波吸収体が配管伝搬波Ｗ２を十分に減衰させることができず、ＳＮ比が低下して配管伝搬波Ｗ２と気体伝搬波Ｗ１とを識別するのが困難になる。
　図８は、様々な材料の超音波吸収体のＳＮ比を示す表である。図８において、配管Ａの内部を流れる気体の圧力は０．３［ＭＰａ］であり、第１超音波送受信部２０Ａおよび第２超音波送受信部２０Ｂが送信する超音波の周波数は、０．５［ＭＨｚ］である。図８に示すように、アスファルトを主材とする超音波吸収体を使用した場合、気体伝搬波Ｗ１の最大振幅と配管伝搬波Ｗ２の最大振幅との比（ＳＮ比）は、３．８である。一方、未架橋のブチルゴムを含む超音波吸収体１０を備える場合、ＳＮ比は７．４となって約２倍にまで向上する。
　一般に、天然ゴムや合成ゴムなどのゴム類（ゴム組成物）は、振動吸収性能が高いが、図８に示すように、未架橋のブチルゴムはその他のゴム類（ゴム組成物）に比べるとＳＮ比が高いので超音波吸収体１０の主たる材料として具合が良い。
　超音波吸収体１０は、未架橋のブチルゴムあるいはゴム類単体のみからなる場合に限定されない。超音波吸収体１０は、未架橋のブチルゴムと混合される所定の混合粒子を含んでいてもよい。これにより、所定の混合粒子として、音響インピーダンスの値が配管Ａの材料と近くなる、および／または、超音波の周波数帯の振動を吸収する能力（吸収性能）を向上させる混合粒子を未架橋のブチルゴムあるいはゴム類と混合することで、超音波吸収体１０はＳＮ比をさらに向上させることができる。
　所定の混合粒子としては、例えば、タングステンなどの金属の粒子、フェライトなどの金属化合物の粒子、または、硫酸バリウムなどの無機化合物の粒子などが挙げられる。粒子の形状は球形に限られず、多面体、表面に凹凸があるものなどであっても良い。所望の効果が得られれば良く、特定の形状に限定されるものではない。
　図９は、超音波吸収体１０のＳＮ比を示す表である。図９において、配管Ａの内部を流れる気体の圧力は０．３［ＭＰａ］であり、第１超音波送受信部２０Ａおよび第２超音波送受信部２０Ｂが送信する超音波の周波数は、０．５［ＭＨｚ］である。図９に示すように、未架橋のブチルゴムのみを含む超音波吸収体１０を備える場合、前述したように、ＳＮ比は７．４である。一方、超音波吸収体１０が、所定の混合粒子１１として、フェライトを含む場合にはＳＮ比は８．９に、タングステンを含む場合にはＳＮ比は１１．７に、硫酸バリウムを含む場合にはＳＮ比は３４．２である。未架橋のブチルゴムのみを含む超音波吸収体１０と比較して、それぞれＳＮ比がさらに向上する。
　図１０は、超音波吸収体の粘弾性と超音波流量計の受信信号におけるＳＮ比との関係を示すグラフである。縦軸はＳＮ比を、横軸は粘弾性（針入度）を表している。超音波吸収体としては、未架橋ブチルゴムを用い、添加剤の調製によって種々の粘弾性を設定した。配管Ａの外周に形成した超音波吸収体の膜厚は２［ｍｍ］、配管Ａ内部の気体の圧力は０．３［ＭＰａ］であり、第１超音波送受信部２０Ａおよび第２超音波送受信部２０Ｂが送信する超音波の周波数は、０．５［ＭＨｚ］である。配管Ａはステンレス鋼サニタリー管（ＪＩＳ Ｇ３４４７、外径１０１．６［ｍｍ］、内径９７．６［ｍｍ］、厚さ２．０［ｍｍ］、通称４Ｓ）、気体流量は０［ｍ／秒］である。超音波吸収体の粘弾性は、便宜的にＪＩＳ２２０７による針入度によって計測した。温度２５℃、超音波吸収体上に荷重１００［ｇ］の試験針を５秒間乗せたときに針入距離を０．１［ｍｍ］を針入度１として示している。針入度（粘弾性）の値が大きいとき粘弾性が大きく（相対的に柔らかい）、針入度（粘弾性）の値が小さいとき粘弾性が小さい（相対的に固い）。
　図１０に示すように、針入度１０～４５位までは針入度が大きいほどＳＮ比が良い傾向があることが判る。概略、針入度１０ではＳＮ比は４、針入度３３でＳＮ比は７．４、針入度４２でＳＮ比１２、針入度４５でＳＮ比は８程度である。なお、針入度６０ではＳＮ比は２程度であるが、ブチルゴムはべとべとした状態で実用的ではないので図１０中には示していない。
　そこで、図１１（Ａ）に示すように、粘弾性の大きい未架橋ブチルゴムを超音波吸収体１０として配管Ａの外周に塗布あるいは被覆することで配管伝搬波Ｗ２を効率よく減衰させることができる。また、配管Ａの外周に未架橋ブチルゴムを厚く成膜することで配管伝搬波Ｗ２をより減衰させることができる。
　しかしながら、粘弾性の値が大きいと超音波吸収体１０が柔らかいため、また、膜厚が厚いと自重も更に増すため、図１１（Ｂ）に示すように、時間の経過と共に超音波吸収体１０が下方に移動し変形する。超音波吸収体１０が音響インピーダンス調整のために金属粒子等を含む場合には自重が増し、より変形が顕著になる傾向がある。このような結果、長時間が経過すると配管Ａを覆う超音波吸収体１０の膜厚にムラが生じ、膜厚が薄くなった部分では配管伝搬波Ｗ２のエネルギー吸収能力が低下し、ノイズ成分の減衰が不十分となる。これは時間の経過と共に受信信号のＳＮ比が低下することを意味する。
　図１２は、本発明の実施例を示している。実施例では、同図に示すように、超音波吸収体１０を２つの層１０ａおよび１０ｂで形成している。第１の層は自己融着性により配管Ａに密着し、第２の層よりも相対的に粘弾性の値が大きい（針入度が大きい）柔らかい層である。例えば、針入度が４０のブチルゴムである。自己融着性は、時間が経つにつれ粘着性のブチルゴムが少しずつ流れて配管表面とブチルゴムとの間にほんの少し生じた空間を埋め尽くす性質である。第２の層は自己融着性によって第１の層に密着する、第１の層よりも相対的に粘弾性の値が小さい（針入度が小さい）固い層である。例えば、針入度が５のブチルゴムである。第１の層よりも固い第２の層で第１の層を囲むことによって柔らかい第１の層の変形が防止される。
　更に、配管伝搬波Ｗ２を超音波吸収体１０中に拡散してエネルギーを減少させるために、配管Ａと第１の層１０Ａとの界面、第１の層１０Ａと第２の層１０Ｂとの界面での配管伝搬波Ｗ２の反射の減少を図る。このため、配管Ａ、第１の層１０Ａ、第２の層１０Ｂの各音響インピーダンスが等しくなるようにする。音響インピーダンスＺは、媒質の密度をρ、媒質の音速をＣとすると、Ｚ＝ρ・Ｃとして表される。
　実施例では、配管Ａと第１の層１０Ａの音響インピーダンスを等しくするために、第１の層１０Ａに音響インピーダンス調整の粒子を混入する。例えば、粒子径は伝搬音波長よりも小さい値で、第１の層の膜厚の大小に対応して決める。一例を挙げれば粒子径が１５［μｍ］程度である。また、第２の層１０Ｂの音響インピーダンスが第１の層１０Ａの音響インピーダンスと同様になるようにするため、粒子総重量が第１の層１０Ａの粒子総重量と同じによるように調整した粒子を第２の層１０Ｂに混入する。第２の層の粒子は、伝搬音波長よりも小さい粒子径で、第２の層の膜厚の大小に対応して決める。一例を挙げれば粒子径が１５［μｍ］以上の適宜な大きさの粒子である。このように、音響インピーダンスが略同じになるように調整することで第１の層１０Ａから第２の層１０Ｂ内に配管伝搬波Ｗ２が伝搬し散乱減衰してノイズ成分が吸収される。超音波吸収体１０全体としてのノイズ吸収性能が向上する。
　図１３は、本発明の他の実施例を示しており、超音波吸収体１０を３つのゴム層１０Ａ～１０Ｃで構成した例を示している。このような超音波吸収体１０を複数層で構成する例において、最外周のゴム層１０Ｃを内側のゴム層よりも固い材質とすることによって超音波吸収体１０の変形を防止することが可能となる。また、各層に混入する粒子を調整することによって各層の音響インピーダンスを近似させて配管伝搬波Ｗ２の層界面における反射を減少させることが可能である。
　以上説明したように、本発明の実施例によれば、ゴム類などのダンピング材のノイズ吸収特性（ＳＮ比）の良い領域が材質的に柔らかいために超音波吸収体としての耐変形性に欠けるときに、形状の崩れない固いゴム類でダンピング材を覆うことによってダンピング材に厚み不均一となる部位が発生することを回避可能となる。
　また、固いゴムを小径の配管に巻くのはゴムの反発力によって容易ではないが、実施例では、配管の外周に粘着する第１のゴムは柔らかいので小径の配管であっても第１のゴムを超音波吸収体として設けるのは比較的に容易である。第１のゴムの貼着によって外径が増した配管に第２のより固いゴムを貼着するのは比較的に容易である。また、第２のゴムが自己融着性の材質であれば、更に、第２のゴムの貼着は容易である。
　また、複数層のゴムの各音響インピーダンスを近似させることによって超音波流速計の受信信号中のノイズ成分となる配管伝搬波Ｗ２を超音波吸収体中に拡散させ減衰させることができて具合が良い。
　本発明は、空気、冷風、温風、蒸気、温水、冷水、各種ガスなどの流体の超音波流量計測に適用して具合が良い。
　１０…超音波吸収体
　１０Ａ…第１のゴム層
　１０Ｂ…第２のゴム層
　１０Ｃ…第３のゴム層
　２０Ａ…第１超音波送受信部
　２０Ｂ…第２超音波送受信部
　２１…くさび
　２１ａ…底面
　２１ｂ…斜面
　２２…圧電素子
　５０…本体部
　５１…切替部
　５２…送信回路部
　５３…受信回路部
　５４…計時部
　５５…演算制御部
　５６…入出力部
　１００…超音波流量計
　Ａ…配管
　Ｗ１…気体伝搬波
　Ｗ２…配管伝搬波

Claims (6)

  1. 　内部を気体が流れる配管における上流側の外周に設けられ、超音波の送信および受信を行う第１の超音波送受信部と、
    　前記配管における下流側の外周に設けられ、超音波の送信および受信を行う第２の超音波送受信部と、
    　前記第１の超音波送受信部から送信された前記超音波が前記第２の超音波送受信部に受信されるまでの時間と、前記第２の超音波送受信部から送信された前記超音波が前記第１の超音波送受信部に受信されるまでの時間とに基づいて、前記気体の流量を測定する本体部と、
    　前記配管の外周に設けられ、前記超音波が前記配管を伝搬する配管伝搬波を吸収する超音波吸収体と、を備え、
    　前記超音波吸収体は前記配管の外周に形成される第１のゴム層と前記第１のゴム層上に形成される第２のゴム層とを含み、
    　前記第１のゴム層は粘弾性が前記第２のゴム層の粘弾性よりも大きく、前記第２のゴム層は前記第１のゴム層よりも小さい粘弾性で前記第１のゴム層を一周する、超音波流量計。
  2. 　前記第１及び第２のゴム層は音響インピーダンスが等しくなるようにゴム層中の粒子が調整される請求項１に記載の超音波流量計。
  3. 　前記第１のゴム層に含まれる粒子の総重量と前記第２のゴム層に含まれる粒子の総重量とが同じになるように調整することによって前記第１及び第２のゴム層の音響インピーダンスが等しくなるようにゴム層が調整される請求項２に記載の超音波流量計。
  4. 　前記粒子は、タングステン、フェライト、硫酸バリウムのうちのいずれかを含む、請求項２又は３に記載の超音波流量計。
  5. 　内部を気体が流れる配管における上流側の外周から送信された超音波が前記配管における下流側の外周で受信されるまでの時間と、前記配管における下流側の外周から送信された超音波が前記配管における上流側の外周で受信されるまでの時間とに基づいて、前記気体の流量を測定する超音波流量計用の超音波吸収体であって、
    　前記配管の外周に形成される第１のゴム層と前記第１のゴム層上に形成される第２のゴム層とを含み、
    　前記第１のゴム層は粘弾性が前記第２のゴム層の粘弾性よりも大きく、前記第２のゴム層は前記第１のゴム層よりも小さい粘弾性で前記第１のゴム層を一周する、超音波流量計用の超音波吸収体。
  6. 　前記第１のゴム層に含まれる粒子の総重量と前記第２のゴム層に含まれる粒子の総重量とを調整することによって前記第１及び第２のゴム層の音響インピーダンスが等しくなるように調整される請求項５に記載の超音波流量計用の超音波吸収体。
PCT/JP2014/062694 2013-07-17 2014-05-13 超音波流量計及び超音波流量計用の超音波吸収体 WO2015008526A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201480040147.1A CN105408726B (zh) 2013-07-17 2014-05-13 超声波流量计以及超声波流量计用的超声波吸收体
US14/905,607 US9671261B2 (en) 2013-07-17 2014-05-13 Ultrasonic flowmeter having multilayer ultrasonic wave damper

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013148926A JP6161448B2 (ja) 2013-07-17 2013-07-17 超音波流量計及び超音波流量計用の超音波吸収体
JP2013-148926 2013-07-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015008526A1 true WO2015008526A1 (ja) 2015-01-22

Family

ID=52346001

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2014/062694 WO2015008526A1 (ja) 2013-07-17 2014-05-13 超音波流量計及び超音波流量計用の超音波吸収体

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9671261B2 (ja)
JP (1) JP6161448B2 (ja)
CN (1) CN105408726B (ja)
WO (1) WO2015008526A1 (ja)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103995146B (zh) * 2014-04-30 2016-03-30 北京爱信德科技有限公司 超声波测风装置与方法
JP2015215171A (ja) * 2014-05-07 2015-12-03 アズビル株式会社 超音波流量計及び超音波吸収体の異常判定方法
EP3246668B1 (de) * 2016-05-19 2018-07-25 SICK Engineering GmbH Messvorrichtung und verfahren zum bestimmen der strömungsgeschwindigkeit eines in einer leitung strömenden fluids
EP3333552B1 (de) * 2016-12-07 2019-02-13 SICK Engineering GmbH Ultraschall-durchflussmessvorrichtung und ihr herstellungsverfahren
JP6966963B2 (ja) * 2018-03-14 2021-11-17 株式会社キーエンス クランプオン式超音波流量センサ
DE102018006381B4 (de) * 2018-08-11 2022-05-12 Diehl Metering Gmbh Verfahren zum Betrieb einer Messeinrichtung
DE102018133066A1 (de) * 2018-12-20 2020-06-25 Endress+Hauser Flowtec Ag Ultraschall-Messgerät
EP4081765A1 (en) * 2019-12-23 2022-11-02 Belimo Holding AG System and method for improved measurement of a flow of fluid through a channel
AT523707B1 (de) * 2020-04-09 2021-11-15 Fachhochschule Kaernten Gemeinnuetzige Privatstiftung Vorrichtung zur kabellosen Übertragung von Energie und/oder Daten
CN114018330A (zh) * 2021-11-05 2022-02-08 北京化工大学 一种基于fpga的水流量标准装置多参量测量系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6128821A (ja) * 1984-07-19 1986-02-08 Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd 超音波流量計
JPS6155696A (ja) * 1984-08-27 1986-03-20 株式会社　富士電機総合研究所 音波吸収体
JPS63160830A (ja) * 1986-12-25 1988-07-04 日本特殊塗料株式会社 金属性導管の制振方法
JPH01150545A (ja) * 1987-12-08 1989-06-13 Mitsubishi Electric Corp 制振材

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3672330B2 (ja) * 1993-04-05 2005-07-20 トヨタ自動車株式会社 制振構造体
JP2869702B2 (ja) * 1995-03-29 1999-03-10 ニチアス株式会社 拘束型制振材
EP1173733B1 (en) * 1999-04-01 2011-05-18 Panametrics, Inc. Clamp-on ultrasonic flow meter for low density fluids
US6681641B2 (en) * 2001-09-10 2004-01-27 Joseph Baumoel Clamp-on gas flowmeter
DE102010029283A1 (de) * 2010-05-25 2011-12-01 Robert Bosch Gmbh Ultraschallwandler zum Einsatz in einem fluiden Medium

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6128821A (ja) * 1984-07-19 1986-02-08 Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd 超音波流量計
JPS6155696A (ja) * 1984-08-27 1986-03-20 株式会社　富士電機総合研究所 音波吸収体
JPS63160830A (ja) * 1986-12-25 1988-07-04 日本特殊塗料株式会社 金属性導管の制振方法
JPH01150545A (ja) * 1987-12-08 1989-06-13 Mitsubishi Electric Corp 制振材

Also Published As

Publication number Publication date
US20160153816A1 (en) 2016-06-02
US9671261B2 (en) 2017-06-06
CN105408726A (zh) 2016-03-16
CN105408726B (zh) 2018-12-14
JP2015021799A (ja) 2015-02-02
JP6161448B2 (ja) 2017-07-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6161448B2 (ja) 超音波流量計及び超音波流量計用の超音波吸収体
US9170240B2 (en) Ultrasonic particle measuring system
JP5548834B1 (ja) 超音波流量計
WO2014125720A1 (ja) 超音波流量計および超音波流量計用の超音波吸収体
JP2944206B2 (ja) 超音波流量計
JP4782327B2 (ja) クランプオン型超音波流量計
JP2015215171A (ja) 超音波流量計及び超音波吸収体の異常判定方法
US20130264142A1 (en) Coupling element of an ultrasonic transducer for an ultrasonic, flow measuring device
US10837851B2 (en) Measurement device and method for ascertaining a pressure in a measurement volume
JP3569799B2 (ja) 超音波流量計
US7963174B2 (en) Ultrasonic flowmeter having a rubber transmitting body
JP6781627B2 (ja) 超音波流量計、超音波緩衝装置、超音波流量計測方法、超音波緩衝方法、および超音波緩衝体取付方法
WO2014148081A1 (ja) 超音波流量計、流体速度測定方法、および流体速度測定プログラム
CN114111927B (zh) 一种适用于气体流量检测的高频超声波传感器
JP2015230260A (ja) 超音波流量計及び超音波流量計の取付方法
JP5548846B2 (ja) 超音波流量計
JP6393074B2 (ja) 超音波吸収体の貼付方法及び超音波流量計
JPH0449948B2 (ja)
JP6909100B2 (ja) 超音波流量計および超音波流量計測方法
JP2015081868A (ja) 超音波プローブ
JPS61132822A (ja) 超音波流量計
JP7151344B2 (ja) 圧力計測装置
JP2003202254A (ja) 超音波流量計測装置
JP2006292381A (ja) 超音波流量計
JP2003014513A (ja) 超音波流量計

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201480040147.1

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14826063

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14905607

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14826063

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1