JPH0349373B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、流路管内を流れる流体の複数個所に
超音波を通過させ、その伝搬時間差から流体の流
量を測定する超音波流量計に関し、内燃機関の空
気吸入量測定等に利用されるものである。

（従来の技術） 従来、流路管内を流れる気体や液体等の流体に
対し超音波を発信し、その伝搬時間の差から流体
の流速を計算して、流体流量を求めることからな
る、いわゆる超音波流量計は広く知られている
（例えば特開昭59−196423公報）。

第３図は、従来の超音波流量計を示す断面図お
よび付属電気回路のブロツク図である。

図において、１は流体が通過する流路管、４は
流体に向けて超音波を発信する超音波発信器、５
ａ，５ｂは受信器、６は受信器５ｂの位置を調整
する調整ネジ、７，７ａ，７ｂはリード線、８は
整流板、９はバイパス、１０は分流量調整ネジ、
１１は流路管１の内壁に設けられた吸音ライニン
グである。

また、図における電気回路は、発信回路２０、
増幅器２１ａ，２１ｂ、波形整形器２２ａ，２２
ｂ、位相を制御する位相器２３ａ，２３ｂ、位相
比較器２４および積分器２５によつて形成されて
いる。

このような超音波流量計においては、超音波発
信器４から発信される超音波を位置の異なる２個
の受信器５ａ，５ｂで受信し、これを増幅、位相
比較して、主流路管１内を流れる流体の流量が算
出されるのである。

そのためには、超音波発信器４を受信器５ａ，
５ｂの中央に位置させ、流路管１の側面に垂直に
配置する必要がある。

また、超音波発信器４から発信された超音波
は、受信器５ａ，５ｂに対し直接到達するもの
と、流路管１の内壁を反射してから到達するもの
があり、後者を防ぐために流路管１の内壁に吸音
ライニング１１が付設されている。

しかしながら、上述した従来の超音波流量計に
あつては、低流量の場合の測定精度を向上させよ
うとすると、流路管１の内径を細くし、さらには
超音波発信器４と受信器５ａ，５ｂとの間の距離
を大きくする必要があつた。

そして、超音波発信器は一般に指向性が大き
く、振動面から垂直方向へ進む超音波の音圧が最
も高くなる構造となつているため、超音波発信器
４から斜め方向に受信器５ａ，５ｂへ到達する超
音波は、指向性が低く、最も有効な範囲では使わ
れていなかつた。

したがつて、最も指向性の強い（音圧の高い）
範囲の超音波は、流路管１の内壁に設けられた吸
音ライニング１１に吸収されてしまい、直接受信
される超音波と、反射してから受信される超音波
のレベル差が小さくなり、測定精度が劣るという
不具合があつた。

だからといつて、このような超音波流量計にお
いては、低流量の場合の測定精度を向上するため
に流路管１の内径を小さくすることも、また超音
波発信器４と受信器５ａ，５ｂとの間の距離を大
きくすることも、構造上むつかしいという問題が
あつた。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上述した従来技術の問題点を解決す
べく鋭意検討した結果、発明されたものである。

したがつて、本発明の目的は、流体の流量が低
い場合であつても測定精度がすぐれ、SN比を改
善すると共に、流体の管内圧損が小さい超音波流
量計を提供することにある。

（課題を解決するための手段） すなわち、本発明の超音波流量計は、流体が通
過する流路管、この流路管の側方に配置される超
音波発信器、この超音波発信器から発信された超
音波を前記超音波発信器に対し垂直に対向する位
置で受けてこれを複数方向に反射するプリズム型
の反射体、この反射体から反射された超音波を受
信する少なくとも一対の受信器とを具備すると共
に、上記流路管の超音波通過面に、流体を遮断し
超音波を通す透過箔を備えたことを特徴とする。

本発明の超音波流量計においては、発信器に対
し垂直に対向する位置、つまり超音波発信器から
発信された超音波を最も良い指向性の状態で受け
る位置に反射体を配置する。

反射体としては、複数方向、好ましくは二方向
へ超音波を反射させることができるプリズム型の
ものが用いられる。

また、流路管の超音波通過面に配置する透過箔
としては、目の詰まつた布等の使用が好ましい。

（実施例） 以下、本発明の超音波流量計の実施例につい
て、図面を参照しつつ詳細に説明する。

第１図は本発明の超音波流量計の第１実施例を
示す。

すなわち、第１図において、ガス等の流体が通
過する流路管１には、その一方の側面に超音波発
信器（以下、単に発信器と呼ぶ）４が配設されて
おり、また流路管１の他方の側面には、超音波を
受信する受信器５ａ，５ｂが、上記発信器４の上
流側および下流側の等間隔位置に夫々配設されて
いる。

発信器４に対し垂直に対向する位置には、この
発信器４から発信される超音波を、その最も指向
性の強い範囲で受けて、効率良く受信器５ａ，５
ｂへ伝搬するプリズム型の反射体が配置されてお
り、さらに流路管１の受信器５ａ，５ｂ側には、
超音波の伝搬距離を等しく調整するための調整ネ
ジ６が配設されている。

しかして、発信回路２０から電気信号を受け
て、発信器４から発信された超音波は、受信器５
ａ，５ｂに対し効率的に受信され、その受信信号
は増幅器２１ａ，２１ｂで増幅され、波形整形器
２２ａ，２２ｂで波形整形された後、位相比較器
２４、積分器２５により流体（ガス等）流量が演
算され、出力されるようになつている。。

透過箔３，３ａ，３ｂは、超音波を通すが流体
を遮断し得る材質（例えば目の細かな布等）によ
り形成されており、流路管１内壁の超音波通過面
（発信器４及び受信器５ａ，５ｂに該当する個所）
に配設されている。

次に、本発明の超音波流量計の作用について説
明する。

まず、発信回路２０から発信器４へ電気信号を
送ると、この電気信号は発信器４の共振周波数で
共振振動し、超音波に変換されて発信器４から発
信される。

そして、発信器４から発信された超音波は、プ
リズム型の反射体２によつて受信器５ａ，５ｂへ
向けて反射される。

このとき、超音波は発信器４に対し垂直に対向
する位置に配置された反射体２によつて、指向性
の最もレベルが高い角度から反射されるため、受
信器５ａ，５ｂに到達する超音波の音圧レベルは
強く、受信効率がすぐれている。

また、低流量の場合の測定精度を向上させるた
めに、流路管１の内径を小さくしたり、発信器４
と受信器５ａ，５ｂとの間の距離を大きくする場
合でも、反射体２の角度を適切に設定することに
より高精度が得られる。

次に、発信器４から流路管１の上流側および下
流側へ同時に発信された超音波は、流路管１内を
通過する流体の流量に比例した時間差をもつて受
信器５ａ，５ｂへと到達する。

そして、受信器５ａ，５ｂからの受信信号は、
増幅器２１ａ，２１ｂを経て、波形整形器２２
ａ，２２ｂで波形整形され、次いで位相比較器２
４で伝搬時間差を検出し、さらに積分器２５で演
算することによつて、流体（ガス等）の流量が出
力される。

なお、透過箔３，３ａ，３ｂを設けることによ
つて、流体の流れが円滑化され、流路管１内の圧
力損失が小さくなる。

第２図は、本発明の超音波流量計の第２実施例
を示す。

この第２実施例においては、流路管１の同一側
方に発信器４および一対の受信器５ａ，５ｂを配
設すると共に、反射体２を流路管１の他方側に配
設した点が、上述した第１実施例と相違してい
る。

すなわち、流路管１の一方の側方にある発信器
４から発信された超音波は、流路管１の他方の側
方における前記発信器４の垂直対向位置、つまり
最も指向性の強い位置に配置された反射体２によ
つて二方向へ反射されて、前記発信器４と同じ側
に配置された受信器５ａ，５ｂへと受信されるの
である。

なお、本発明の超音波流量計においては、発信
器および受信器を流路管の外壁の外に配置するこ
とも可能である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の超音波流量計
は、下記のようなすぐれた効果を発揮し、内燃機
関の空気吸入量測定等の用途にとつてきわわめて
有用である。

(イ) 発信器に対し垂直に対向する、最も音圧指向
性の強い位置にプリズム型の反射体を配置し
て、超音波を反射させるため、受信器の超音波
受信感度が高く、特に低流量の流体測定精度を
高くすることができる。

(ロ) 音圧指向性の強い範囲の超音波を受信するこ
とができるため、流路管の内径を小さくした
り、また発信器と受信器との間の距離を大きく
したりしても、受信感度が高く、SN比を改善
することができる。

(ハ) 流路管の超音波通過面に透過箔を使用するこ
とにより、流体の流れが円滑になり、流路管内
の圧力損失が小さくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超音波流量計の第１実施例を
示す断面図および付属電気回路のブロツク図、第
２図は同じく第２実施例を示す断面図、第３図は
従来の超音波流量計を示す断面図および付属電気
回路のブロツク図である。 １……流路管、２……反射体、３，３ａ，３ｂ
……透過箔、４……発信器、５ａ，５ｂ……受信
器、２１ａ，２１ｂ……増幅器、２２ａ，２２ｂ
……波形調整器、２４……位相比較器、２５……
積分器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 流体が通過する流路管、この流路管の側方に
   配置される超音波発信器、この超音波発信器から
   発信された超音波を前記超音波発信器に対し垂直
   に対向する位置で受けて、これを複数方向に反射
   するプリズム型の反射体、この反射体から反射さ
   れた超音波を受信する少なくとも一対の受信器と
   を具備すると共に、上記流路管の超音波通過面
   に、流体を遮断し超音波を通す透過箔を備えたこ
   とを特徴とする超音波流量計。