JPH06501548A - 改良流れ測定システム - Google Patents

改良流れ測定システム

Info

Publication number
JPH06501548A
JPH06501548A JP3512298A JP51229891A JPH06501548A JP H06501548 A JPH06501548 A JP H06501548A JP 3512298 A JP3512298 A JP 3512298A JP 51229891 A JP51229891 A JP 51229891A JP H06501548 A JPH06501548 A JP H06501548A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transducer
conduit
ultrasonic
signal
fluid
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
JP3512298A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2989264B2 (ja
Inventor
リンワス，ロレンス　シー．
Original Assignee
パナメトリクス　インコーポレイテッド
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
Priority claimed from US07/546,586 external-priority patent/US5179862A/en
Application filed by パナメトリクス　インコーポレイテッド filed Critical パナメトリクス　インコーポレイテッド
Publication of JPH06501548A publication Critical patent/JPH06501548A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2989264B2 publication Critical patent/JP2989264B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

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
    • G01F1/662—Constructional details

Landscapes

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

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
１れ１　システム
【発明の分野］ 本発明は導管中を移動する流体の流れ、即ち流速の測定に関し、詳しくは流動す る流体を通しての超音波信号の伝搬及び伝搬された超音波信号の通過時間並びに 振幅の特性を検出することによるそうした流速の測定に関する。代表的には、流 体の上流側及び下流側の各方向に向けての超音波信号伝搬の時間差が検出される 。この時間差は、超音波信号が伝搬される流動流体中の有効通路長さに厳密に比 例する。従来の超音波流速測定システムでは従って、トランスデユーサ−を導管 及び流路と関連させて配設しそれにより超音波信号の伝搬通路を、超音波信号の 伝搬及び検出上の効率と有効に整合させるに十分長くするための努力が為されて きた。 大型の、例えば直径が２０センチ或はそれ以上の導管に於て、ストラップ締着式 の■型ブロック或は楔部材によって導管に取付けた一組のトランスデエーサーを 使用することで、測定対象となる多くの流体を測定するための有効通路長が提供 される。前記トランスデユーサ−は屈折路或は斜行路に沿って超音波信号を発射 及び受信しする。この超音波信号は前記導管中を軸方向に流動する流体を斜めに 横断して通過し或は反射される。超音波信号はトランスデユーサ−と導管壁との 間を通過する際、また導管壁及び流動する流体間を通過する際に屈折されること から、そうしたシステムでは各トランスデニーサーの締着間隔を、それらトラン スデユーサ−が伝搬通路に沿って整列するよう設定した上で、トランスデユーサ −どうしの間隔及び導管の寸法形状とから通路長を算出せねばならない、こうし た態様でのストラップ締ｌｆ型のトランスデユーサ−を大型の導管の外側に使用 することで測定に有効な流路が提供され得るが、そのためには特定寸法の導管毎 の調整及び較正が必要となる。 直径数センチメートル以下、特に１センチメートル以下の、取り分は金属製の小 型の導管での、もし可能であれば非−温潤式の或は外部のトランスデユーサ−を 使用しての斜め方向での測定は、信号伝搬路が良好に確立されないこと及びクロ ストークが発生するという悩みがある。更には、速度に関る情報を引き出すため には、極めて短時間、例えば数ピコ秒からおそう（は数十ピコ秒での時間的な分 割が必要となる。従って一般に、小径の導管内での流速の測定は異なる様式、即 ち、より長い通路で較正された流れセルを流路に連接しこの流れセル内の流速を 測定することによって為される。この測定では例えば、Ｔ型フィッティングによ ってその各端部を流入口及び流出口に接続して成る軸方向の導管にして、前記Ｔ 型フィッティングの各々に、この軸方向導管の軸方向に沿って超音波信号を発射 及び受信するためのトランスデユーサ−を設けた前記導管が使用される。しかし ながらそうした構成では接続部分、例えばＴ型フィッティング部分が流体の流れ セルの各端部位置での流れを不規則にし、また沈殿物或はガスが収集する部分を そこに創出する。従って、流速は、トランスデユーサ−の実際の間隔りを有効流 速測定通路を決定するべ（補正した後に於てのみ決定される。かくして、そのた めには特別の流れセグメントを流れの内部に送通させる必要があるばかりか、流 路パラメーターを個々に較正或は補正しなければならないことになる。 本発明はまた、媒体が例久ばガス状媒体の如く低密度の、しかも導管の大きさ或 は媒体を通る超音波信号のための通路長さがクロストークを生じる超音波測定シ ステムにも関する。 こうした条件では媒体を通して受信し得る超音波信号量は比較的少ない、更には 、超音波信号が導管の中実構造部分を通して伝搬する速度とは相違する速度でも ってガス中を伝搬することから、導管壁内を直接伝搬される共鳴その他の信号か ら、受信した超音波信号を識別可能とするに好適な調時窓を見出すのは困難であ る。 超音波信号の強さの問題は、適宜のインピーダンス整合器及び大面積のダイヤフ ラムを使用して媒体に圧電素子を連結することによりある程度解決可能である。 しかしながら、好適な超音波信号の識別に関わる問題が未解決のまま残される。 従って、導管及び小直径の導管に適用し得る簡易且つ有効な流速測定システムを 提供すること、更には、トランスデユーサ−がより一層隔離化された前記流速測 定システムを提供することが所望される。 【解決しようとする課題］ 解決しようとする課題は、導管に非−侵入態様で付設される流速測定システムを 提供することである。 解決しようとする他の課題は、小直径導管を貫く超音波信号のための有効通路を 具備する流速測定システムを提供することである。 解決しようとする他の課題は、既存の導管に迅速且つ釈放自在に付設される流速 測定システムを提供することである。 解決しようとする他の課題は、トランスデユーサ−の隔離状態が改善され且つ共 鳴を生じない流速測定システムを提供することである。 これら及びその他の課題は、本発明に従う流速測定システムに於て、導管の周囲 に近接状態で嵌着させて成るブロックが、前記導管と少なくとも１つのトランス デニーサーとを相互に精密に整合させる状態で固着しそこに超音波信号測定のた めの通路を画定することにより解決される。 【課題を解決するための手段】 本発明の１様相に従久ば、第１の端部ブロックが流線曲線内で導管を、トランス デユーサ−に関しこのトランスデユーサ−からの超音波信号が導管内の軸方向流 路に沿って接続されるよう固着し且つ配向する。類似の第２の端部ブロック及び トランスデユーサ−配列構成が導管の下流側に付設されアセンブリーが完成され る。２つのトランスデユーサーは相互に対向され、各々前記軸方向通路に沿って 超音波信号を発射しそして受信することが出来る。これにより、比較的粗い基準 での超音波信号プロセス処理を使用しての速度の極めて微細な分解が可能な軸方 向の測定通路が提供される。可撓性の及び剛性の導管に於て、その内部への侵入 を伴う管工作成は固定作業を施すことなく正確な測定が為され得る。 本発明の他の様相に従えば、溝をその内部に具備する本体部或はハウジングが導 管上に弾性的にスナップ係合されそれにより一対のトランスデニーサーが、逆向 きに伝搬される超音波信号を発射及び受信するべく画定された位！に於て導管に 対し正確に固着される。この様相では超音波信号は斜めの測定通路に沿って伝搬 される０色々な具体例に於て、前記本体部には、ある範囲内で寸法の異なる各導 管を溝の中央で保持するべく調節自在とし得る複数の異なる接触部材と、またそ れら接触部材によって溝の中央に位置付けた色々な寸法の各導管に対応する一定 数の個別の位Ｉにトランスデニーサーを再位置決めするための手段とが含まれる 。溝はその一方側が開放されそれによりハウジングを、障害物の多い或は一方向 のみから接近し得る導管にスナップ係合させることが出来るようになっている。 本発明の他の様相に従えば、超音波信号増長のために、ガス測定通路に沿って超 音波信号を伝搬させるためのトランスデユーサーがハウジング或は容器内に取付 けられ、また複数の超音波信号吸収要素が、前記ハウジング或は容器の中実の本 体部を貫（超音波伝搬通路内で、超音波発射用のトランスデユーサ−及び超音波 受信用のトランスデユーサ−間に配設される。 この様相の好ましい具体例では超音波信号吸収要素はリングである。このリング は、トランスデユーサ−を導管壁から離間させる状態に保持されたチューブの薄 肉の壁内部に配設される。好ましくはリングはその間隔が接近し或は接触さλ為 されるが相互には、実質的に全ての超音波信号が薄肉のチューブを介して各リン グに流入及び流出するよう、点状の小領域に沿って接触されるのみである。ある 具体例では肉厚の導管に交互するリングと同等の構造部分を生じさせるための複 数の長孔が半径方向に形成される。関連する具体例では、そうした複数の長孔を 設けた肉厚壁を有する内外の各導管に外側溝及び内側溝が夫々形成されこれらの 溝の各端部を連結することで減衰用のより長い通路が提供される。
【図面の簡単な説明］ 図ＩＡは従来からの流速測定システムの例示図である。 図ＩＢは従来からの流速測定システムの例示図である。 図２は本発明に従うシステムの１具体例の斜視図である。 図２Ａは図２のシステムのトランスデユーサ−接続形態の詳細を示す側面図であ る。 図２Ｂは図２のシステムのトランスデユーサ−接続形態の詳細を示す側面図であ る。 図２０は図２のシステムのトランスデユーサ−接続形態の詳細を示す側面図であ る。 図３は本発明に従うシステムの他のトランスデニーサー接続形態の詳細を示す側 面図である。 図４は本発明に従う２ピース型及び１ピース型の流速測定システムの部分断面側 面図である。 図５は本発明に従う２ピース型及び１ピース型の流速測定システムの部分断面側 面図である。 図６は本発明の案内状態における超音波波具体例の概略側面図である。 図７は本発明の流れセル及び関連するスナップオン型トランスデユーサ−ブロッ クの詳細を示す概略側面図である。 図７Ａは本発明の流れセル及び関連するスナップオン型トランスデユーサ−ブロ ックの詳細を示す部分断面詳細側面図である。 図７Ｂは本発明の流れセル及び関連するスナップオン型トランスデユーサ−ブロ ックの詳細を示す部分断面詳細側面図である。 図７０は本発明の流れセル及び関連するスナップオン型トランスデユーサ−ブロ ックの詳細を示す部分破除した正面図である。 図７Ｄは本発明の流れセル及び関連するスナップオン型トランスデユーサ−ブロ ックの詳細を示す概略側面図である。 図７Ｅは本発明の流れセル及び関連するスナップオン型トランスデユーサ−ブロ ックの詳細を示す概略平面図である。 図７Ｆは本発明の流れセル及び関連するスナップオン型トランスデユーサ−ブロ ックの詳細を示す部分側面図である。 図８は本発明のシステムを使用して得られる流速測定のグラフである。 図８Ａは本発明のシステムを使用して得られる流速測定のグラフである。 図９はより大型の導管のためのスナップオン型トランスデユーサ−の分解斜視図 である。 図９Ａはより大型の導管のためのスナップオン型トランスデユーサ−の部分破除 した分解斜視図である。 図１０は図９に示されると類似のスナップオン型トランスデユーサ−の構造の別 懇様を示す部分破除した斜視図である。 図１Ｏは図９に示されると類似のスナップオン型トランスデユーサ−の構造の別 懇様を示す部分破除した斜視図である。 図１０Ａは図１０に示されるスナップオン型トランスデユーサ−の構造の正面図 である。 図１１は図９に示されると類似のスナップオン型トランスデユーサ−の構造の別 懇様の部分的に断面で示す側面図である。 図１１Ａは図１１に示されるスナップオン型トランスデユーサ−の構造の正面図 である。 図１２は図９に示されると類似のスナップオン型トランスデニーサーの構造の別 懇様を示す例示図である。 図１３Ａは図９に示されると類似のスナップオン型トランスデニーサーの構造の 別懇様を示す側方断面図である。 図１３Ｂは図１３Ａに示されるスナップオン型トランスデユーサ−の構造の部分 詳細側面図である。 図１３Ｃは図１３Ａに示されるスナップオン型トランスデユーサ−の正面図であ る。 図１４Ａは図９に示されると類似のスナップオン型トランスデユーサ−の構造の 別懇様を示す側面図である。 図１４Ｂは図１４Ａに示されるスナップオン型トランスデユーサ−の正面図であ る。 図１４Ｃは図９に示されると類似のスナップオン型トランスデユーサ−の構造の 別懇様を示す側面図である。 図１４Ｄは図１４Ｃに示されるスナップオン型トランスデエーサーの正面図であ る。 図１５は多重溝或は多重モードシステムの例示図である。 図１５Ａは、ガス流れセンサー隔離システムの例示図である。 図１６は多重溝或は多重モードシステムの概略平面図である。 図１７は本発明の１様相に従う別懇様のトランスデユーサ−アセンブリーの部分 断面側面図である。 図１８は高温取付けされた、図１７のアセンブリーの部分破除した部分断面側面 図である。 図１９は弁付きの導管ノズルに着脱自在に取付けられるようになっている本発明 の１具体例の断面側面図である。 図２０はトランスデユーサ−及び導管間に介装される隔離体の部分断面側面図で ある。 図２１はトランスデユーサ−及び導管間に介装される別Ｉ！！様の隔離体の部分 断面側面図である。 図２２は検知用導管内に組み込んだ隔離体の側面図である。 図２２Ａは図２２の検知用導管の超音波信号特性の例示図である。 図２３は導管反射波システムでの隔離取付けを示す部分破除した概略平面図であ る。 図２４は流体或はハウジングへのトランスデユーサ−の接続が流体条件の変化と 共に変化する状態を示す部分断面側面図である。 図２４Ａは流体或はハウジングへのトランスデユーサ−の接続が変化する流体条 件と共に変化する状態を示す部分断面側面図である。 図２５は本発明に従うシステム中のトランスデユーサ−の傾斜及びオフセット取 付けの寸法を例示する平面断面図である。 図２６は低インピーダンス媒体と共に使用するためのトランスデユーサー構造を 示す部分断面側面図である。 図２７は本発明の急速連結体の具体例の分解斜視図である。 【具体例の説明】 本発明の種々の様相及びその利益は従来の流速測定システムとの関連に於て最も 良く理解され得る１図ＩＡには従来からの一般的な流速測定装置が例示される。 この装置は例えば２．５乃至５０センチ或はそれ以上の寸法の直径を有し得る導 管ｌ内での流速を′ａ定するためのものである。超音波信号プロセッサー５が、 導管に嵌着され且つクランプ機構例えば、例示されるストラップ１８によって然 るべ（固着されたアセンブリー１０からの超音波信号を受ける。アセンブリー１ ０には、導管１に超音波信号を斜めに差し向ける第１の模型／トランスデユーサ ーアセンブリー１２と導管１に超音波信号を逆方向から斜めの通路に沿って差し 向ける第２の模型／トランスデユーサーアセンブリー１４とが含まれる。第１及 び第２の各／トランスデユーサーアセンブリー１２及び１４は較正された整合フ レーム１６に沿って摺動するよう調節自在である。また所定寸法の導管で使用す るためのその位１は、そこでの移動時間の測定により流速の測定が可能な既知の 寸法形状の測定通路２０を提供するべく算出され、或は経験上測定される。従来 のストラップ固定型のシステムでは、測定通路２０の長さを数十センチとするこ とが出来、そうすることにより流速値の分解能が向上するのみならず、導管壁に 沿って伝搬する干渉信号からの一次的な且つ音響的な隔離が提供される。 この斜めの、導管内壁での反射を伴う信号通路は、より小径の導管での流体流速 測定のためには使用されない。そうした小径導管での測定はむしろ、導管を流れ セルに付設することによって従来為されている。こうすることで超音波信号の通 路長さを斜めの測定通路によって得られるよりもずっと長くすることが出来るの 。そうした流れセル３０が図ＩＢに例示される。この配列構成では流れセル３０ は、入口導管１ａ及び出口導管ｌｂ間でＴ型フィッティング３１．３２を介して 分割されそれにより、流体（＝各Ｔ型フィッティング間を伸延する１本の長い精 密な導管部材から成る信号通路チューブ３３を貫通する。Ｔ型フィッティング３ １．３２における各トランスデユーサ−３４，３５１よ信号通路チューブ３３の 各端部位置に設けられそれにより、トランスデユーサ−のための比較的長い軸方 向測定通路が提供される。こうした構造上、流体の流れ方向は信号通路チューブ ３３の入口及び出口位置で直角方向に急激に変化するが、これによって測定値が 重大な影響を受けることは無い。なぜなら流れ信号通路チューブ３３及びトラン スデユーサ−は剛性アセンブリーであって、組立以前に個別に較正可能だからで ある。にもかかわらず、各Ｔ型フィッティングのデッドスペース３６．３７は多 くの状況に於て問題となり得るものであり、またこの態様では分割型の流れセル は導管内部に侵入させた状態で使用されることから、導管を特別に加工する必要 もある。 本発明に従えば、スナップオン型のハウジングがトランスデユーサ−を保持し且 つ導管を、前記トランスデユーサ−が精密に画定された信号通路と信号上連通さ れるよう位置決めしてなる、非−侵入式の流速測定システムが提供される。 図２には小径の剛性或は可撓性の導管に適合した本発明の流速１ｉＩ１１定シス テムの１具体例が全体を番号４ｏで示されている。ここではブロック４１が導管 を受けるための精密に画定された溝４２を有し、この溝に導管４３（点線で示さ れる）が嵌入され、トランスデユーサ−５０が前記導管を貫いて精密に画定され た流路に沿って測定用の超音波信号を発射する。この流路の長さは導管の内径と 比較して長（、しかも逆方向での信号伝搬の測定長もトランスデユーサ−と比較 して長くなっている。溝４２はそこに嵌入される可撓性の導管を密着状態で受け 且つ保持するためにその断面を鍵穴状とし得る。別様には導管を急速作動式のト グルクランプで保持させ得る。 この急速作動式トグルクランプは可撓性の導管をブロック内で固定するに際し、 この導管の断面形状を精密な円形とするための湾曲表面を有し得る。 図２に示される具体例は可撓性導管部材或は予め形状付けされた金属製の導管の ために好適である。溝４２が入口軸”ニー及び出口軸”Ｏ”間の円清な或は流れ 曲線に追従し、それら２つの軸間部分はエルボ状或はジグザグ状部分４４を形成 している。ブロックの、エルボ状部分４４の一部にはトランスデニーサーを受容 するための凹所４６が形成される。この凹所４６はトランスデニーサーを、それ が導管内の流体中に発射した超音波信号が導管の出口軸”Ｏ”に沿って直線的に 進むよう位置決めする。 トランスデユーサ−５０は凹所４６から離間した状態で示されると共に、能動ト ランスデユース要素５１として例示されている。能動トランスデユース要素５１ は代表的には、ステンレスｗ４製のケーシング内に取付けた圧電素子と導管及び 能動トランスデユース要素５１間を信号上相互に連結する部材５２とから構成さ れる。部材５２はその幾つかが図２Ａ、２Ｂ及び２Ｃに例示されるような異なる 形態のものとすることが出来る。 図２Ａに示されるように、楔部材５２は超音波信号の伝搬速度がＣ１である材料 から形成した鉛直の円筒体でありこれにトランスデユーサーが導管の直線軸Ａに 関し角度αを為す状態で取付けられる。この角度αは、伝搬される超音波信号が 流体の超音波信号伝搬速度に関してトランスデニーサーの軸から前記角度αだけ 屈折されそれによって導管の軸と平行になるよう選択される。 図２Ｂには、円筒体の先端部５３に、トランスデニーサーの軸Ｔ及び導管の直線 軸Ａが整合された場合に導管と接触するよう適合された輪郭を荷するフェースが 設けられた点を除き、類似の配列構成が示される。この具体例では楔部材５２を 成す材料中の超音波信号の伝搬速度は導管内の流体の超音波信号伝搬速度と概略 等しくなるよう選択される。これにより、トランスデユーサ−５０からの超音波 信号は導管壁を通過する際に若千横方向に偏倚される他は、導管の直線軸に沿っ て直線的に送達される。 図２０には別懇様の配列構成が示され、ここでは楔部材５２が成る超音波速度を 有する鉛直の円筒状スタブから形成され、別体の、導管と合致する超音波信号伝 搬速度及び輪郭を有するプラグ５４が、前記鉛直の円筒状スタブの出力面を導管 の壁と連結している。プラグ５４の第１の面５４ａは鉛直の円筒状スタブにおけ る超音波信号の伝搬軸と直角に係合しそれにより、超音波信号を屈折させること なく受け、また第２の面５４ｂは導管と密着される。この具体例ではプラグ５４ のみを、導管内を流動する流体のそれと殆ど合致する超音波信号伝搬速度を有す る材料から形成する必要がある。 閃３には更に他の別懇様が例示され、ここではプラグ５４は流体を充填した連結 用キャビティ５６によって代替されている。この連結用キャビティ５６には、導 管内の測定されるべき流体のそれと概略同一の超音波信号伝搬速度及び温度係数 を有する液体が充填される。例えば、ＩＶ送達導管内の医療用流体の流れを監視 するために使用される場合、前記連結用キャビティ５６には、ぶどう糖或は塩類 を含んだ導管内にこれを連結するための少量の水が充填され得る。 和音１皮信号の対向しての伝搬を測定するための完全なシステムには、第１のト ランスデユーサ−ブロックと対向する第２のトランスデユーサ−ブロックが含ま れる。 図４にはそうした一対のトランスデユーサ−ブロック４０及び６０が示される。 トランスデユーサ−ブロック４０は図２のそれと同一のものであり、一方、トラ ンスデユーサ−ブロック６０はトランスデユーサ−ブロック４０と鏡面対称を成 す。従ってトランスデユーサ−ブロック６０はトランスデユーサ−ブロック４０ として適合可能であると共に、トランスデユーサ−ブロック４０に向けて超音波 信号を発射するようになっている。例示された各トランスデユーサ−ブロック４ ０．６０は更に、各トランスデユーサ−ブロック間に固定間隔を固定しそれによ り、ｍｉに制御された超音波信号伝搬通路を画定する受容空間を創出するように なっているロッドのための穿孔４７．６７を有している。固定用ボルト４８．６ ８が各トランスデユーサ−ブロックを前記ロッドに沿った位置に固定する。 本発明ではまた、トランスデユーサ−ブロック４０．６０は単一の連続ブロック の各端部として形成され、貫通型の溝が、そこに送通された導管を固定する。そ うした具体例が図５に於てスナップオン型或はクランプオン型のトランスデエー サーハウジング７０として例示される。この具体例ではトランスデユーサ−ハウ ジング７０内の溝７１が、トランスデユーサ−７２，７３間に精密な信号伝搬通 路を画定する。連続ブロック内の減衰用プラグその他の、超音波信号を不連続と する不連続部分７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７４ｄが、それらがない場合には超音 波信号をクロストークとして干渉するバルク波を阻止する。 しかしながら本件出願人は導管それ自体が、トランスデユーサ−から発射された 超音波信号のバルク波を案内波モードに於て案内し得るものであり、従って直線 的な導管は厳密には不要であることを見出した。かくして図４の具体例ではトラ ンスデユーサ−ブロック４０．６０を、図６に示されるような導管６１の中央湾 曲部分の長手方向に沿って付設することが出来る。可撓性プラスチック製の直径 ６ミリの導管を使用して、明瞭に識別可能な対向状態での超音波の伝搬時間差Δ ｔを得るためには１５乃至３０センチメートルの既知の且つ十分に長い信号通路 を設けるのが望ましい、しかしながら前記中央湾曲部分は、導管壁に移行する超 音波信号の割合がこの中央湾曲部分によって増大され、また伝達される超音波信 号が著しく減衰されることから余り長くするべきではなし１　。 図７には本発明の更に他の態様が例示される。この具体例では流れセル８０が、 好適な導管折り曲げ装置によってライン内に形成し得る或は別様には通常の流れ ラインに接続し得る特別の流れセグメントとして形成されている。流れセル８０ には入口部分８１と、流速測定部分８２と、出口部分８３どを具備する導管セグ メントが含まれ、前記各部分は好ましくは共通軸に対して平行に伸延される。入 口部分及び出口部分は好ましくは円筒状であり、或は両者はその各々並びに中央 流れ部分間のエルボ一部８４ａ、８４ｂによって創出されるオフセット部分と平 行である。これらエルボ一部は、流体がその周囲を自然な流れラインにて流動し しかも、図ＩＢに示される従来のオフセット型の流れセルとは対照的に、ポケッ ト或は乱流部分を形成しないよう円滑な湾曲形状に形成される。各エルボ一部に はトランスデユーサ−８５が、超音波信号伝搬速度を合致させるための注封材料 によって保持される。前記注封材料は導管と係合され模型部材８６として作用す る。図７Ａは一方のエルボ一部８４ａの断面の詳細図である０例示されるように 、トランスデユーサ−８５はその超音波信号を流速測定部分８２の中心軸に沿っ た方向に直接発射するべく配向される。ＰＡ型部材８６がトランスデユーサ−及 び導管のこの配向を保持し、前記連結用媒体は流速セル８０内の流体のそれと実 質的に等しい超音波信号伝搬速度を有するべく選択される。トランスデユーサ− ８５から引き出された貞」泉は超音波信号通路を示すものであり、またエルボ一 部に於ける特定の導管寸法形状に対し模型部材８６が相対的な影響を与えないこ とが示されている。詳しくは、模型部材の超音波信号伝搬速度Ｃ１及び流体の超 音波信号伝搬速度Ｃ８を一致させるに際しては、導管壁は超音波信号通路内に壁 厚及び壁内部の超音波信号伝搬速度と比例する大きさで僅かにオフセットされる に過ぎない。このオフセット量は、薄肉の金属製の導管及び任意の標嘔的な導管 肉厚を有し、同等の超音波信号伝搬速度を有するポリマー導管の場合には事実上 無視し得るものである。ここで”肉薄の”とは１波長よりも小さいことを意味す る。 鋳造ブロックとして形成した模型部材８６ではな（スナップオン型の溝付きブロ ックを使用して同じ結果を得ることが出来る。この具体例では図７Ｂに、また図 ７０にその端部方向から見た状態が示されるように、ばね負荷されたプランジャ ー８７ａ、８７ｂが、導管をトランスデユーサ−からの軸方向通路に沿った超音 波信号に接続させるための位置へと付勢する。 図７Ｄにはこのトランスデユーサ−ブロックの他の具体例８８が示される。この 具体例は流体配合物の範囲或は温度或は圧力の各範囲が変化することにより流体 の超音波伝搬速度Ｃ１が広範囲に変化する環境での流速測定に適合される。ここ では有焦点型のトランスデユーサ−８５ａが使用される。トランスデユーサ−８ ５８は、導管の軸方向に伸延する部分の入口位置或はその近辺位置に至る焦点距 離Ｆを有する。これにより、超音波信号の入射角度はある一定範囲のものとなり 従って、トランスデユーサ−からの超音波信号の一部が、楔部材の超音波伝搬速 度と流体のそれとが一致せず相互に広範囲に変化しそれによって超音波信号通路 が広範囲に変化する場合に於てさ＾も、軸方向通路に追従するようになる。本発 明に於ては更に、温度が広範に変化する場合（ホット及びコールド側の脚を設け てのヒートメーター用途における如し）、トランスデユーサ−及び導管間の楔部 材をユニオンカーバイド社の製造するＡ　Ｔ　、Ｊグラファイトの如きイソボー ズティック材料（ｉ　ｓ　ｏ　ｐ　ａ　ｕ　Ｓ　ｔ　ｉ　ｃ　ｍａｔｅｒｉａｌ ）を使用して形成することが意図される。流体が超音波伝搬速度を極めて遅くす る場合、例えば毎秒５００メートル以下（例えば空気でのそれ、即ちＣ３は室温 で毎秒３４３メートルである）とする場合、楔状部材の超音波伝搬速度を比較的 遅（するためにはゴム、ウレタン或はポリエチレンのような軟質材料中での剪断 波の使用が必要となり得る。この用途例では導管を図７Ｄに示されるように９０ 度近くに曲折させるのが望ましい、空気その他のガス中での流れを計測するため には、ＰＶＣのようなプラスチック製の管が１００ｋＨｚを充分に減衰しそれに より、超音波信号のフィードスルーはガス伴出された信号が到達する充分前に急 速に減衰され且つ過剰な妨害を受けることなく検出されることを見出した。この 導管に超音波信号吸収性のジャケットをコーティングし、フィードスルーの減衰 速度を増長させ得る。幾つかの場合に於てはフィードスルーをデジタル記録し、 電子的に控除し、流体中を伝搬する超音波信号のみを残留させることが出来る。 本発明は更に、前述のスナップオン型のトランスデユーサーの、非直線流れ軸を 既に有する剛性の導管、例文ば銅製の、装置の前後を通る直線部分間にＵ字状の 折り返し部分を有する配管を設けた熱交換器への適合が意図される。図７Ｅには そうした熱交換器が例示され、図７Ｂ或は７Ｄのトランスデユーサ−ブロック８ ８がそこに取付けられている０例示されるように、トランスデユーサ−ブロック ８８は従来通り、そうでなければ閉塞され或は被覆される流体−保持アセンブリ ー内の配管の露出セグメントにのみ嵌合されている。 従来のクランブーオン型流れ計測装置の他の間Ｊは、これを極低温液体のような 超音波伝搬速度の遅い流体中で軸方向成分の強い通路に沿って移動させることが 困難なことである。そうした液体中の超音波伝搬速度は極めて遅くそれが、発射 される超音波信号を厳しく屈折せしめる。極低温下では前記問題は超音波伝搬速 度の遅い楔状部材が存在しないという問題によって複雑化される。 この問題は複数の分散性要素、例えばロッド或は薄板から作製した楔状部材を最 低オーダーにおける非対称（ａσ）の屈曲モードで使用する本発明の他の具体例 に従う構成によって解決される。これらの超音波信号の相速度ｃｆは、ｄが超音 波信号の周波数と比較して小さいものとして、周波数−厚さの或は周波数−直径 の積、即ちｆｄの関数である。この構成ではでをコントロールすることで入射波 の相速度が制御される。これにより周波数を振らせることが可能となり、導管中 に所望の超音波信号を発射するための最適の入射速度を見出すことが出来る。 図７Ｆには流体の超音波信号伝搬速度Ｃ８の比較的遅い、例文ば液体窒素、酸素 、アルゴン素のがガスの如き流体を使用しての軸方向流れ検知システム７００に おけるそうした楔状部材が示される。トランスデユーサ−７５１は楔状部材７５ ２により導管７４３に連結されている。楔状部材７５２は、その各々が導管の湾 曲面に沿った異なる位置で導管のエルボ一部と接触してなる複数の薄肉のロッド 、薄板或は中空管７５２ａ、７５２ｂ−−−から構成される。ロッド、薄板或は 中空管は分散性要素として作用しその内部を最低オーダーでの屈曲波が、軸方向 通路内で屈折するための所望の入射相速度を提供する周波数で伝搬される。 図８は、内径３ミリメートルの軟質ポリマー製の医療用点滴管内での流速の測定 を、図４に示されるブロック／トランスデユーサ−構成及び２．２５ＭＨｚで作 動されるバナメトリクス社のモデル番号Ｖ−３２３型の広帯域トランスデユーサ −を使用して計測した結果を表すグラフである。グラフには、移動時間の測定か ら予測された容積流れが２０℃の水の実測した容積流れに対しプロットされてい る。測定プロトコル中に於て流量増大（×で表す）シーケンスと流量減少（○で 表す）シーケンスとが使用された６時計周波数を１．６　Ｍ　Ｈｚとするデジタ ル信号プロセス処理を使用して毎分１０乃至７００ｃｃの流量に関し数パーセン ト範囲内での精度が得られた。 毎分率リッターを上回る流量での図示された直線からのずれは、管（図４では番 号４１で示される）の支持されない中央部分がより高圧の条件下でトランスデユ ーサ−ブロック４０及び６０間で膨張することに起因するものと考えられる。か くして、図５に示される具体例では導管は溝に密着する状態で弾発係入されそれ により、その膨張が拘束されることで精度が一段と向上すると考えられる０図４ で要素４２として点線で示されトランスデユーサ−ブロック４ｏ及び６０間を伸 延するＵ字型断面の直線案内導管がこの目的を達成する。 実験室での別の較正結果が図８Ａにプロットされている。ここでは図７の構成の 如く湾曲されその内径が０゜６２５インチ（１５，８７ミリメードル）の、剛性 壁を有する導管に於て水温１８℃の水の流速測定が実施された。この具体例では 入口導管セグメント及び出口導管セグメントは同軸であり、トランスデユーサ− の周ｌ皮数はスチール製の導管壁が波長と比較して薄くなるよう十分に小さい（ ０，５ＭＨｚ）ものであった。６４１０ウレタンから作製されその超音波伝搬速 度Ｃが毎秒１５１０メートルである楔状部材が、流動する水を貫く軸方向通路内 にトランスデユーサ−からの超音波信号を接続させるために使用された。この測 定で図８Ａに示された散音な直線は、本件出願人の軸方向測定用のトランスデュ ーサーブロックの精度を裏付けるものである。 導管を、超音波信号の伝搬を測定するための精密な形状に固定する上記トランス デユーサ−ブロックの具体例が、内径が約３乃至２５ミリメートルの種々の剛性 及び可撓性を有する導管のために有効であることが分かった。直径のより大きな 、例えば約２５及び１００ミリメートルの間の導管のためにはこれと異なるスナ ップオン型のトランスデユーサ−ブロック構造が有益であることが分かった。 叉９にはそうしたトランスデユーサ−ブロック構造の１具体例９０が示される。 トランスデエーサーブロック構造９０には、導管或はバイブ１００（点線で示さ れる）を嵌合状態で受容するための実質的にＵ字型の、１１９１が形成されてい る。２つの傾斜面９２ａ、９２ｂの各々には好ましくは、トランスデユーサ−９ ５を受容するための寸法を有するねじ溝付き穿孔９３が形成される。トランスデ ユーサ−９５は例えば、マサチューセッツ州つォルサムのバナメトリックス社製 の、ステンレス鋼製ケースに収納され５００ｋＨｚから２ＭＨｚの有効出力／受 信周波数を有する標準型の広帯域トランスデユーサーである。トランスデユーサ −９５には弾性或は類似構造のプラグ９５ａが含まれる。このプラグ９５ａが穿 孔９３の底部に密着状態で押しつけられそれにより、トランスデユーサ−からの 超音波信号をトランスデユーサ−ブロック構造９０本体に接続し、超音波信号は そこで例＾ば、その直線通路から斜行する通路、例文ば導管を斜めに貫くπ／６ 反射通路内に屈折する状態で導管へと接続される。反射された超音波信号は、導 管に沿って精密な距離離間して位置付けられた第２のトランスデユーサ−に入射 角度と同一の角度に於て受信される。図にはそのための２本の通路が示される。 図９Ａには別懇様のトランスデユーづ一取付はアセンブリー１９０の詳細が例示 される。この具体例ではトランスデユーサ−は細長の、貫通孔１９３に受容され た出力ノーズ１９５を有し、その一方の端部表面１９５ａが、導管上面の中心を 通り且つ導管の軸と平行な線に沿って導管と接触している。こうした幾何学的形 状に於て超音波信号は、導管の中心に沿って通る平面内で発射及び受信される・ 従って超音波信号は導管の中心部を流れる流体部分を貫（ことから、その伝搬時 間が導管壁の湾曲部分での反射による影響を受けることは比較的少い。 以下に謀しく説明するように、幾つかの具体例では貫通孔１９３は好ましくはそ の端部が横長断面状態に拡大され、トランスデユーサ−マウントアセンブリーを 前後に移動させ得るようにまた、流動する屈折特性の異なる流体中に、或は異な るトランスデユーサ−間隔並びに異なる発射角度が要求される直径の相違する導 管中にビームを発射するために、入射角度を変化させ得るように為し得るやこの 具体例では小径の凹部１９５ｂ内のクランプねじ１９６が出力ノーズ１９５と係 合されそれにより、トランスデユーサ−の楔状端部を導管に押しつけている。従 って貫通孔１９３が出力ノーズ１９５と密着状態で嵌合されると、クランプねじ １９６がトランスデユーサ−保持ねじとしても作用することになる。 図９．９Ａに示される構成では、トランスデユーサ−ブロック構造９０は半剛性 であり、溝９１は鍵穴形状のものとして示さｈる。この鍵穴形状の（ｊ！は、１ ８０度を僅かに越えそこに嵌合される導管の直径と等しい直径を有する”Ｃ”字 型の円形部分と前記導管の直径よりも若干小さい幅寸法の長孔からなる”Ｒ”字 型の直線部分とから構成される。点線で示される導管１００は包囲構造体によっ て実質的には接近し得ない或はブロックされるが、トランスデニーサーブロック 嘴造９０は、これを導管の一方の側面に単に押し当てて変形させ導管の周囲に弾 発係合させることにより導管に取付けられる。 上記具体例、即ち弾性偏倚する小さい溝が導管を把持する弾発的結合部を画定す る具体例に代久て本発明はまた、正確な或は過大な寸法に於て導管と整合する溝 を、超音波信号発射のために画定された位置へと整合或は偏倚させるための別体 の突出要素と共に具備するトランスデユーサ−ブロック構造をも意図している０ 図１０にはそうした別態様のトランスデユーサ−ブロック構造１１０が示される 。この具体例では溝１１９は、パイプ１００が溝の湾曲された内面１１１に押し つけられた時、パイプ１００を正確に受け且つ整合するための朧純なＵ字形状を 有している。ばね負荷された１本以上のビン１１２が、溝１１９の一方の面に沿 ってパイプ半径よりも大きい距離前記内面１１１から離間して位置決めされ、パ イプを整合状態に負荷する作用を為す０図１０Ａには、トランスデユーサ−ブロ ック構造１１０を導管に沿って切断し端部方向から見た状態が示される。ビン１ ２の胴部がトランスデエーサーブロック構造１１０内にねじ込まれ、内側ばね（ 図示せず）が入れ子式の中央ビン１１２ａを、導管に当接した状態で上方に偏倚 する。これらのビンの内の１本を蝶ねじと代替し得る。この蝶ねじは１回或は２ 回の締め付けによりアセンブリーを導管に当接した正しい位置に錠止する。 図１０Ａに示されるように、そこを通して超音波信号の入出力が導管に接続され る部分１１３は好ましくは、導管の中心を通り且つ流れ軸と平行な伝搬面”Ｐ” 内に存在する狭幅の線に沿ってのみ、導管と接触するよう平坦表面とされる。こ れにより、測定された移動時間パラメーターが導管の中心線を通過する流速と実 質的に一致することが保証され、従って、流体／導管システム及び物理的パラメ ーターの既知の流れプロフィールに基き、前記移動時間パラメーターを容積流量 或は質量流量に容易に変換可能となる。 図１６には本発明の幾つかのその他の様相を例示する、持に用途の広いスナップ オン型のトランスデユーサ−ブロック構造１０００が示されトランスデユーサ− が各々別個に配設されている。この具体例ではトランスゲ１−サーブロック１０ １０は溝１０２０を有し、この、ｌ！１０２０は導管１０３０を画定された方向 に於て受け且つ保持する。第１のトランスデユーサ一対１０３５．１０３６は軸 線に沿って離間して、しかし導管の同じ側に位１決めされ、第１の伝達モードｖ （１）での超音波信号、例えば図９に関連して先に説明したような対向伝搬状態 で超音波信号を発射及び受信する。トランスデユーサ−１０４５として示される その他１つ以上のトランスデユーサ−が、第２の（反射）モードｖ（２）に於て 信号を発射及び受信するために導管の反対側に位置決めさハる。例示された具体 例ではトランスデユーサ−１０４５が、トランスデユーサ−１０３５から発射さ れまた流動する流体中に散乱して反射する信号を受ける。トランスデユーサ−１ ０４５はまたトランスデユーサ−１０３６と対を為す状態で伝達モードに於て作 動され得る。導管に沿った異なる軸方向位置に間隔を置いてトランスデユーサ− ブロックに位置付けした３つのトランスデユーサ−１０５０，１０５１，１０５ ２を作動させ、トランスデユース作動、即ち導管壁内に於ける軸方向に伝播する 屈曲波を発射及び受信させることが出来る。更には、各フェースを導管の対向す る側に相互に位置付けてなる３対のトランスデユーサ−１０６０，１０６０ａ、 １０６１．１０６１ａ、１０６２そして１０６２ａを作動させ、円周方向に伝搬 する屈曲波を発射及び受信させることが可能である。この３対のトランスデユー サ−はまた、端子を相互に関連付けしての測定を実施するモード■（３）にて作 動され得る。何れの場合でもトランスデユーサ−ブロック１０１０が各トランス デユーサ−を導管壁に接続するための精密な配向及び幾何寸法を提供しそれによ り、検出された信号は測定された流速、粘度、流体水位、密度その他流体パラメ ーターを直接表すものとなる。 図１１、ＩＩＡには、所定のスナップオン型アセンブリー内部に収納されたトラ ンスデユーサ−間での超音波信号のフィードスルーを阻止及び或は減衰すること が望ましいケースに対しトランスデユーサ−ブロックの用途を広げるための好ま しい構造例の詳細が示される。成るの構造例（図示せず）では超音波信号の入射 する平面に直交する一連の穴が穿孔される。これらの穴は未充填のままとされ或 は減衰用の配合物がそこに充填される０図１１にはトランスデユーサ−ブロック ２９０の構造例が示され、一般に各トランスデユーサ−間に位置付けられた空洞 部には減衰用プラグ或はブロック２９１が組み込まれる０本件出願人は、３次元 的に補強したグラファイト複合材料が、メガヘルツ周波数における高度の減衰作 用を為しつつも極めて強靭であり、その製造会社であるメイン州ベッドフォード のファイバーマテリアル社の提供する仕様に従う高温に於てさえも、２００００ ｐｓ　ｉ（約１４０６．１ｋｇ／ｃｍ”　）の圧力に耐久得ることを見出した。 この、３次元的に補強されたグラフディト複合材料をニッケルメッキし、次いで はんだ、エポキシその他によって空洞部内に固着可能である。図示される保持用 プラグ２９２が、充填された繊維材料を空洞部内で固定する。 スナップオン型アセンブリーの耐損耗性を向上させるために、約１ミリメートル よりも薄い、代表的には０゜２５乃至０．５ミリメートルの薄板金属から成るス テンレスｉｌｌ製のシム素材の如きストリップ２９５もまた、アセンブリーを導 管に弾発係合した場合に導管に１点接触するようトランスデユーサ−ブロックに 結合される。このストリップは連結用ストリップとして且つ耐損耗性の補強部材 として作用する。 図１１Ａにはストリップ２９５の、取付は用ブロック本体、減衰用プラグ２９１ 、導管中央測定平面２９９との関連が、端部方向から見た状態に於て示される。 液体継ぎ手或はグリース継ぎ手の必要性を無くするべく、ストリップ２０５は弾 性材料、例えばウレタン、ゴムその他の、メガヘルツ波を伝達可能な非−剛性材 料として選択され得る。 図１２には２部材トランスデユーサー取付は用ブロックに於ける別態様の具体例 ３０或は追加的変化例と本発明のこの様相に従うシステムとが例示される。この 具体例では溝３９１が、各々点線で示される直径の異なる任意の導管４０１．４ ０２．４０３をシム２９５と、超音波信号発射面と整合する状態で接触するよう に導管を受け且つ固定するよう適合される０例えば、１つの取付は用ブロックが 、図９の具体例に示される一定の鍵穴形状の溝ではな（むしろ矩形の溝を有し得 る。シム２９５或は溝の上面によって画定される連結面が、ブロック３９０の長 手方向に沿って軸方向に平行に位置決めされた複数のビン４１１．４１２或は４ １３（その１つが図示される）かばね負荷された１つ以上の導管維持用ビン４２ ０と共に導管をそこに押し当てるところのフェースを画定する０例示されるよう に、各ビン４１１．４１２或は４１３はその各々の導管４０１乃至４０３をシム ２９５の下方で心合せするべく位置決めされ、一方、導管保持用ビン４２０が中 央測定平面の反対側に位置付けられる。前記導管保持用ビン４２０は導管位置で その軸方向が正しく整合する状態に於て、導管をその寸法にかかわらず、シム２ ９５によって画定される平面と各ビン４１１．４１２或は４１３の端部により画 定される共通平面とに押し付ける。 ビン・４１１．４１２或は４１３は、ある特定寸法の導管のために必要なビンの みを所定時間に所定位百へと移動させてｆｆｌ３９１内へと伸延させるよう引込 み自在である。ビン４１１のために特に例示されるように、ビンを然るべき位百 に釈放し得る状態で伸延させるための１横４１５には、ブロック３９０内の穿孔 内に原着されたばね負荷プランジャー４１６が含まれ得る。このばね負荷プラン ジャーは、ビンが押し嵌めされた場合にビン４１１内の円周方向溝４１７に衝接 しそれにより、１本のビン或は−組のビンを１３９１内部に正確に伸延させた状 態でこれを好都合に固定しそれにより、導管中心からの距離を一定とする。 １つ以上のビン４１１．４１２或ば４１３をへん平な広い端部プレートを具備す るねじ溝付きねじとし得る。 このねじを螺動させることによりその縁部が、不整形成は不整直径の導管、或は ビン４１１乃至４１３に対応する一組の個別の寸法とは異なる直径の導管を収受 するための任意の補正調整部を提供する６図１４Ｄにはそうした補正調節部４１ １ａを具備するデバイス５１０の断面図が示される。ｌ５ｉｌｌ　４Ｄにはまた 、ブロックが導管に弾発的に係合された際に作動されるマイクロスイッチ５１１ もまた例示されている。図１３ａから１３ｃ図には別態様の具体例４９０の詳細 が例示され、先に説明された構造が一定寸法形状のプラスチック製導管４１０に おける流速測定のために更に適合されている。この具体例では一定半径Ｒのｐｖ ｃｓ管に適合させるためのものとして例示され、内側半径がＲの溝４１９が導管 を受け、これを一対のトランスデユーサ−アセンブリー４２０．４３０と整合さ せる。各トランスデユーサ−アセンブリーは縦方向に極性付けされた剪断波を発 射し或は受信するべくカッティングされ且つ整合された結晶体を有している。前 記剪断波は対向するプラグ式の楔状部材４２１．４３１の各々を横断する。これ らプラグ式の楔状部材は比較的浅い角度、即ち標準平面に対しπ／３の角度を為 してパイプと接触され、またそのインピーダンスが導管壁と整合させたＰｖＣ配 合物の如き低−減衰材料から形成される。より高い周波数での作動のためには、 ゼネラルエレクトリック社の製造するＵｌｔｅｍＬＯＯＯのような減衰度のもっ と低い材料が好ましい、より高温での作動のためにはアモコ社のＴｏｒｌｏｎの 如きポリイミドが好ましい０図１３Ｃに最も良く示されるように、プラグ式の楔 状部材４２１．４３１の各々にはバイブ壁とぴったり適合する半溝曲形状のフェ ース４２２．４３２が形成される。 スナップオン型トランスデユーサ−ブロックの他の具体例５９０が図１４Ａから １４Ｃに例示される。この具体側では、導管と熱的に接触する超音波信号遅延ラ イン５００により温度を検知するための形状を有する更に別の超音波信号伝搬通 路が、流れ導管の外側に設けられている。この超音波信号遅延ライン５００は導 管の周囲に締着或は押しつけた金属ワイヤー或は金属ストリップである。この金 属ワイヤーは導管と熱的に良好に接触する位置に位置決めされると共に、周囲環 境から熱的に隔絶されている。超音波信号遅延ライン５００は磁気歪性トランス デユーサ−１例えば、その端部コイルによって賦活されるＲｅｍｅｎｄｕｒロッ ドの如きによって構成或は作動され得、超音波信号遅延ライン内に発射された超 音波信号の時間差Δｔを測定することにより、ライン内の温度に伴う超音波信号 伝搬速度の変化のみならずその既知の熱膨張係数の変化に関する温度値を発生す る。 図１４Ａ、１４Ｂに示される具体例では温度検知用の要素はブロックアセンブリ ー５９０に担持され且つ導管に押し当てられた直線状の金属ワイヤーである。こ の金属ワイヤーは導管と熱平衡状態にあり、また導管の実質長さに渡り伸延され それにより、これによって得られる１度値は極部的温度では無くむしろ、より全 体的な温度を表す平均温度となる。金属ワイヤーは図１４ｃに示されるブロック アセンブリー５０１内で軸方向に或は円周方向に伸延され得る。この様式での温 度検知における経済上及び構成の簡易さから来る更に他の有益性は、対向状態で の超音波伝搬による流速測定のために使用されると同一のインターバロメーター エレクトロニクスが基本的に使用されるということである。これは例えば、バナ メトリクス社モデル番号６４６８Ｔ型の多溝式の超音波信号インターバロメータ ーであり得る０図１４Ｄに示されるような導管表示用マイクロスイッチを具備す るトランスデユーサ−ブロックではマイクロスイッチは、導管へのその付設に際 し、流れセンサー或は関連するプロセス処理装置を作動させるべく好ましく結合 される。 多（の場合、流体の超音波信号伝搬速度Ｃｓが十分な精度での局部的な液体温度 Ｔを提供する。同じ（、流路内の、必ずしも流速を測定するために設置されたの ではない遠方の導管では、同−或は類似のクランプによって第２の温度値Ｔ゛が 測定され得る６次いで超音波信号の量が流速Ｖ及び温度差Ｔ−Ｔ’に比例する項 目として算出される。この設計形状ではサーミスタセンサー、ＲＴＤ熱電対その 他の如きデバイスに於ける別体の温度トランスミツターの必要性が回避される。 コールド側及びホット側の両脚の位置での質量流量は一般には同一であることか ら、測定された”冗長性”を用い、前記２つの位置での質量流量の差がゼロで無 いことに基いて漏れを検出することも出来る。そうした漏れ検出システムに於て は各位置での質量流量は、容積流量Ｑと各位置で測定された温度の関数である密 度とから算出される。 かくして、本具体例のスナップオン型トランスデユーサ−ブロックはインターバ ロメーターと共に、流速及び容積流量測定システムでは無く、温度測定システム 、質量流量及び超音波信号量測定システム、そして漏れ検出器を構成する。 本発明では更に、導管内を屈曲或は曲折する超音波速度の測定値から密度を算出 する方法による質量流量の測定が為される。測定された温度の既知の関数として 或は測定された超音波信号の減衰量の既知の関数としての粘度を決定することに より、粘性に関わる影響に対する補正量の導入が為され得る。２相流体を含むシ ステムのためには、屈曲する超音波信号速度の測定値から２つの異なる帯域の密 度を測定することにより、相互相関された場合、タグ（ｔ　ａ　ｇ）相互相関に よる流速を発生するデータが提供される。流速に密度を乗ずれば質量流量に比例 する積が得られる。スナップオン型アセンブリーは好ましくは流速を測定するた めの複数のトランスデエーサーを含む。これらのトランスデユーサ−は導管への 所定の取付は状態に於て、時間に伴い流速がどのように変化するか或はアセンブ リーを工場周辺の異なるパイプにスナップ係合させた場合に条件がどう変化する かに基いて測定モードを変λるためのものである。異なる測定モードの使用が、 本件出願人が１９８９年にアカデミツクブレス社から出版した「プロセス制御の ための超音波信号測定」の第３５９乃至３６１頁に議論される。こうした測定モ ードは、多溝プログラムが可能なインターバロメータ／流量計ユニット、例えば 先に言及したパナメトリックス社のモデル番号６４６８Ｔ型の多溝式超音波信号 インターバロメーターを複数のトランスデユーサ−の何れかに連結することで実 施される。 前述のスナップオン型のトランスデエーサーの主たる使用目的は液体の特性、例 えば流速の測定であるが、液体の流速を測定するために必要なエレクトロニクス は気体速度及びその超音波信号伝搬速度を測定するために必要とされるものとむ しろ類似のものであることが判明した。更には、二種の気体混合物における超音 波信号伝搬速度は分析的に或は経験的に前記混合物の何れかの成分の濃度に関与 し得るものである。そうした成分の例には空気中の酸素、所定の窒素／酸素混合 物中の麻酔ガスハロセイン等が含まれる。病院の手術室環境内では、整理食塩水 或は血液の如き静脈内流体のみならず、麻酔性混合物の濃度、また患者から出入 りする気体の容積流量Ｑを測定する必要がある。スナップオン型トランスデユー サ−の制約上、これらの個々の測定の全てを必ずしも最高精度に於て為し得るも のではないが、現在それらの幾つかを前記方法によって十分な精度で実施可能で ある。 従って、本発明は図１５に示される如きシステム６００を更に提供するものであ る。システム６００には多重の超音波信号の対向伝搬時間を測定するユニット６ １０、例えばパナメトリクス社モデル番号６４６８型ユニット或は類似ユニット が含まれる。ユニット６１０では、（１）溝４が、患者に導通される静脈内チュ ーブ内での流速Ｖ及び超音波信号伝搬速度Ｃを本発明の原理に従って測定し、 （２）溝３が、患者の排出する気体の流速Ｖ及び超音波信号伝搬速度Ｃを測定し 、 （３）溝１が、麻酔薬供給源から供給される第１の二種の気体混合物の流速Ｖ及 び超音波信号伝搬速度Ｃを測定し、 （４）　／＃ｌＩ２が、第２の二種の気体混合物の流速Ｖ及び超音波信号伝搬速 度Ｃを（ここで二種のとは、溝３内での超音波信号伝搬速度から導出される混合 物の如き既知の混合物にただ１つの新規成分が追加されたものを意味する）測定 する。 溝１から４で測定される超音波信号の振幅が、ガス圧力、或は静脈内溶液中にお ける粒状物か或は気泡散布状況の出現といった更に他の情報を提供する。かくし て、図１５は病院或は外科的環境での流体取り扱いシステムを表す、この流体取 り扱いシステムでは少なくとも１つの流体パラメーターが、スナップオン型の及 び或は非侵入式の軸方向オフセット通路を具備するトランスデユーサ−ブロック により測定される。またこの流体取り扱いシステムでは、ガス混合物内の超音波 信号伝搬速度と配合物との関係が温度変化によって隠され或は歪められるという 問題を解決するために、超音波信号インターバロメーター（例えば前記モデル番 号６４６８型ユニツト或は類似物）の１つの溝を、前述の、本件出願人の「プロ セス制御のための超音波信号測定」の第５章に論議される本発明の原理に従う温 度測定専用のものとすることが出来る０本発明は更に、導波管の端部位！或は導 波管の主要セグメントの端部位置に設けた熱電対を使用して導管内に対称状態で のねじれ波の発射を提供する０本件出願人は、屈曲波の発射を回避するためには 熱電対が必要であり、また、主導波管を固定するために直径のずっと小さい延長 部分を使用可能であることを見出した。（シかしながらこの場合は、直径段差部 分及び支持部分間での減衰が生じる）。 ここで病院内での流体取り扱いシステム、特に溝１から３のためのものとして示 されたガス流れセルを再度参照するに、これらのガス流れセルは殺菌可能である ことが必要である。類似の状況が、流れセルを清浄性を保証しまた、１種類のガ ス或はガス混合物を、先に使用され壁面に尚付着する残留ガスによる汚染から防 止するために高真空状態でベークアウトする必要のある工業用半導体製造設備に 於て生じ得る。何れの場合も、トランスデユーサ−が低コストであることが望ま しい。 低コストで好適なガス流れトランスデユーサ−を製造する一つの方法は、測定さ れるべきガスからそれを化学的意味に於て完全に隔離させることである。言い換 えれば、トランスデユーサ−がガスと接触しないようなりランプオン型の或はス ナップオン型のトランスデユーサーを作製することである。適切な超音波信号上 の隔離を達成することが技術上の主たる問題である。この問題！±ガス中に超音 波信号を発射するためのトランスデユーサ−が４つだ場合にも問題となる。これ らクランプオン型の或はスナップオン型のトランスデユーサ一番二対する図１５ Ａを９照して以下に説明する解決策の一部分力ぶ、こうした湿ったトランスデユ ーサ−にも適用し得ると考えられる。 説明される解決策は幾つかの要素、即ち、（ａ）取外し得る単数或は複数のトラ ンスデユーサ−と、 （ｂ）単数或は複数のトランスデユーサ−の再位置決め上の信頼性及び反復性を 保証するためのフイクスチャリングと、 （ｃ）速度の遅い波を超音波信号から隔離する構造部分と、 （ｄ）前記速度の遍い波を超音波信号から隔離する構造部分の形状を、セルが、 ベークアウト手順における如く脱気されたような場合でも永久変形させることな く実質的に維持するような機械的補強構造部分と、（ｅ）セル外部に設けられる がセルに対しその単数或は複数の端部窓を構造的に補強する態様で付設されそれ により、セルがベータアウト手順におけるが如（脱気された場合の永久変形を防 止する４分の１波長インピ一ダンス整合器と、 （ｆ）セルに外部から塗布し得る減衰材料とを結合したものである。 前記（ａ）から（ｆ）までの各要素は、測定されるべきガスのインピーダンス及 び減衰量、超音波信号伝搬速度に基き、またセルが実際に脱気及びベークアウト されているか否かに基き、また要求される信号体雑音比に基いて含まれるもので あって、全部が含まれる必要は無い０例えば幾つかの場合に於ては、（ｄ）から （ｆ）までの要素は省略される。 特に、前記（ａ）から（ｆ）までの全ての要素を具体化した図１５Ａの具体例を 参照するに、周波数ｆ（例えばｆ＝ｌｏｏｋＨ２）の超音波信号１９を取り外し 自在のトランスデエーサーハウジング１内部の電子式の超音波信号発生要素１７ での超音波信号発生位置からトレースされたい、超音波信号１９はプラスチック 、セラミック或は金属箔製とし得るその端部窓１ａを通して比較適剛性の肉厚ｘ ０のプレート２を貫き、トランスデニーサーハウジングを出る。プレート２及び 前記端部窓１ａはへん平に例示されるが、これらは連結の簡易化その他の理由の ために若干湾曲させることが出来る。プレート２は肉厚ｘ０が例えば０．２５ミ リメートルであるステンレス鋼部材であり得る。このプレート２は肉厚がｎλ／ ４である４分の１波長インピ一ダンス整合器３（ｎは奇数の整数であり、λは４ 分の１波長インピ一ダンス整合器の波長である）に接続或は結合される。超音波 信号１９は次いでセルの、その肉厚ｘ１が波長と比較して小さくなければならな い端部窓４を通過する１例えばｆ＝１００ｋＨｚであってＳＳでの波長が約５０ ミリメートルである場合、Ｘ、≦０．１ミリメートルとするのが適切である。こ のように肉薄の端部窓はセルの脱気に際し、そこに大気圧力が作用しないように しない限り、或は端部窓を補強及び剛性化しない限り変形してしまう０図１５Ａ ではそうした補強及び剛性化が、４分の１波長インピ一ダンス整合器を端部窓に 接着し、またＯ−リング６によってシールすることにより為されている。アダプ ター１５及びプレート２そして４分の１波長インピ一ダンス整合器３が超音波信 号吸収性のリング２２に付設される。このリング２２はセル９の主要部分を含む 薄肉の導管状導管４ａの端部の周囲にろう付けされ、エポキシ接着され或はその 他方法により結合される。このリングの取付けは、ねじ溝付きのスタッド７及び ナツト８その他の従来手段によって達成される。ガス入口ボート２０がセル９の 入口付近に位！付けられ、図示されないもう１つのガス入口ボートが中心線２１ に関して対称配置されたセルの他方の端部付近に対称的に位！付けられる。ガス ５はこれらのボートを通して出入りし、またガスの物理的性質が、前記ボートを 貫通する超音波信号を検知しそして対比することによって測定される。 大抵のガス中に於ける音速はステンレス鋼のような代表的な工学金属におけるよ りもずっと遅く、これが通常は、前述の本件出願人の「プロセス制御のための超 音波信号測定」の第３及び４章で議論されるように、超音波信号の短絡の問題を 引き起こす、しかし、壁４ａの肉厚Ｗ、が十分に厚い（ｆｘ＋　＜＜ＩＭＨｚ、 ｍｍ）と、最低オーダーでの非対称性（以下、単に８０とも称する）の屈曲波と して伝搬する超音波信号がＣｆ＜Ｃｇａｓの相速度で伝搬される０本発明の例示 された様相に従えばａ０モードのみならずその他のモードで伝搬する超音波信号 は、導管に沿って多くのインピーダンス不整合を故意に導入することによって減 衰される。この減衰効果を実現するための構造が図１５Ａに例示されそこには、 超音波吸収性のリング１０及び１１と、超音波吸収性の螺旋体１２とが含まれる 。リング及び螺旋体はいずれも、肉薄の導管壁を導管の脱気中に支持するための 機械的補強部材としても作用する。 この具体例では壁に起因する好ましからざる超音波信号を減衰させるために、導 管壁４ａが少なくとも部分的に減衰材料１３で包囲される。この減衰材料１３は ｗ２〈くんの肉厚を有する別の薄肉の導管１４で包囲され得る。テフロン、軟質 エラストマー、ウレタン或はＦａｂｅｒ−Ｃａｓｔｅｌ”Ｍａｇｉｃ　Ｒｕｂ″ 消去ビットを含む混合物が１００ｋＨｚ或はそれ以上の超音波信号を良く吸収す ることが分かった。そうした材料はまた、トランスデニーサーアセンブリーｌの 内部でボッティング媒体１８として使用され得る。リング１ｏ及び１１間或は螺 旋間の間隔Ｘ、は好ましくはバイブ直径りよりも小さい。幅Ｘ、は好ましくは、 阻止されるべき超音波信号の４分の１（ｉ長のオーダーである。周波数の異なる 幾つかの超音波信号を阻止するためには、リング間の内側間隔ｘ２がリング毎に 変更される。らせん体具体側では螺旋ピッチ或は螺旋肉厚を順次変更可能である 。 インピーダンス整合器３はエマージンカミング社製のき成フオームから作製し得 、或いはそうしたフオームの規格を上回るもっと高い温度で使用するためには、 低密度等級のグラファイト或いはグラファイトの層状複合物から作製し得る。前 記グラファイトの層状複合物は各層の肉厚がえ／４と比較して薄くまた、インピ ーダンス整合器を含むその数層を挟んだ状態で積属固定した場合に整合しない多 数の小孔が穿孔される。個々の層を無電解ニッケルめっき処理し、次で全ての贋 を相互に半田付けして良い。こうした別懇様の構造では、インピーダンス整合器 は堅固であって圧力差を支持可能である。このように、インピーダンス整合器は インピーダンスを整合させるのみならず、肉薄の端部窓４を支持する作用をも為 す。端部窓４の外側表面もまた、オイルその他の超音波信号を連結する物質から 成る薄１をインターフェース３ａに沿って使用することにより、インピーダンス 整合器３に当接状態で”巻き付け”することが可能である。そのように超音波信 号上連結させることで、端部窓４を平坦な、しかしインピーダンス整合器に着脱 自在に接続する状態で保持可能となる。プレート２は肉薄ではあるが、それが回 路の高インピーダンス側に設けられ端部窓４は低インピーダンス側にあることか ら、その肉厚を端部窓４の２乃至１０倍とし得る。 トランスデユーサ−アセンブリー１のハウジングは金属製、例文ばアルミニュー ム、ステンレス鋼或いはチタンで良く、或いはプラスチック製としても良い、プ ラスチック製とする場合は好ましくはその内側が電気的にシールドされる。前記 ハウジングはまた、インピーダンスが２０である第１のインピーダンス整合層（ 図示せず）もまた収納し得る。その場合インピーダンス整合器３のインピーダン ス２．は、Ｋｈｕｒ　１−Ｙａｋｕｂその他の研究（１９８８）から推論してＺ Ｘ＜２０とすべきである。前記研究は前述の本件出願人の「プロセス制御のため の超音波信号測定Ｊの第１２５頁に記載される。 図１５Ａに示される具体例では、インピーダンスを変化させる隔離用のリング或 いは螺旋部材が導管に沿って配設され、従って導管は超音波信号隔離のための構 造部分を含み、一方、トランスデユーサ−のハウジングにはガス中に超音波信号 を発射するためのインピーダンス整合要素が収納される。図１７には別の具体例 が示され、ここではトランスデユーサ−のハウジング自体に超音波信号隔離構造 部分が含まれている。 この具体例ではトランスデニーサーアセンブリー１５０がねじ溝付き台座１５２ を含んでいる。このねじ溝付き台座は、肉厚が約２０ミルの円筒状ハウジング１ ５４を固定し、円筒状ハウジング１５４の先端部には超音波信号発射用のトラン スデユーサ−１５６が取り付けられている。そしてこの超音波信号発射用のトラ ンスデユ−サー１５６１こは、好適なカップリングを介し、図１５Ａに関連して 説明したインピーダンス整合及びシール用要素が接続される。ねじ溝付き台座１ ５２を取り付は孔にねじ込むとトランスデユーサ−１５６の端部が円筒体或いは 導管中に突出される。薄肉の円筒状ハウジング１５４内には複数の、超音波吸収 性のリング１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、、が位置付けられる。これらリング は然るべき位置に押し嵌めされ次で溶接される。各リングは挿通を容易化するべ く面取りされ、またトランスデユーサ−のワイヤー通しのための孔がその中心位 ｉに設けられる。各リングは内厚が約０．２５インチ（約６．４ミリメートル） であり、縁部の０．０６インチ（約１．５ミリメートル）が面取りされる。リン グの軸方向を向いた各フェース部分には、例えばポンチによって１つ以上の窪み が形成される。各リングは次で相互に押し付けられそれにより、天際にはそうし た窪み部分のみに於て互いに接触し、従って、薄肉のシェルを介しての他には相 互に実質的に超音波信号的に隔離される。これによりトランスデユーサ−１５６ とトランスデユーサ−を円筒体或いは導管に付設する位Ｉとの間の超音波信号通 路が、交互する前記一連のリングを貫通することが保証される。４つのリングが 示されるが、本発明は一般に３乃至６個のそうしたリングを使用することを意図 する。リングの数は用途に応じて変更されまた一般に、以下に更に議論されると ころの所望のトランスデユーサ−寸法及び重量、許容挿入損失その他を考慮した 上で選択される。 図１８には図１７に示したトランスデ二−サーアセンブリー１５０が煙道ガスそ の他の高温流体の流速の測定のために取り付けられた状態が例示される。先に説 明したトランスデユーサ−アセンブリー１５０が外付は用アセンブリー内に取り 付けられている。この外付は用アセンブリーは台座部１６０とその周囲を取り巻 くスリーブ或いはシェル１６２とそして保護用の端部キャップ１６４とから構成 され、それら各部材が相互に、通路１６１を通しそして端部キャップを介し検知 された流体中に冷却用／バージ用空気を流入させるためのジャケットを画定する 。端部キャップ１６４には例えば、ニッケル、スデン１／ス銅或いはめっき処理 したグラファイト製の１つ以上のスクリーン１６３が含まれる。スクリーン１６ ３は取り付は用リング１６５によって固定される。この取り付は用リングは結局 、キャップねじ１６７と共にシェル１６２に固定される。 成る取り付け！ＩＪｍではトランスデユーサ−アセンブリーを、パイプを減圧さ せることなく且つ各ノズル位置に”隔離弁“を恒久的に組み付けた状態で残すた めの費用を要することなく取外し得るようにすることが重要である。この条件を 満足させるための１つの方法が図１９に示される。ここではノズル延長体１８１ が、取外し自在のボール弁１８０（恒久的なものではないことを強調するために 点線で示される）によって、パイプに溶接されたノズル１８３に付設される。ノ ズル及びノズル延長体は直径Ｄ１．ｌにて同軸に穿孔されそれにより、ボール弁 を開放すれば少なくとも直径り、の通路がそこに出現する。グランド１８５がト ランスデニーサーアセンブリーに付設され或いはその一部として形成される。こ のグランド１８５は、０−リング１８２その他のバッキング手段として例示され るシール手段を収納し、挿入或いは取外し用工具をその一方の端部のねじ溝１８ ４に連結することにより、或いはその他の類似のｆ！械的付設方式によりその組 み付は或いは取外しが為される９例示された具体例ではトランスデユーサ−アセ ンブリーは若干後退した位置に組み込まれている。ポツティング材料８６がトラ ンスデユーサ−の隔Ｍ１１４造内でのリンクダウン（ｒｉｎｇｄｏｗｎ）を吸収 する０円周方向溶接により薄肉のスリーブに超音波信号吸収体が接続される１本 件出願人はこの、電子ビーム溶接によって形成し得る円周方向溶接が実用的な接 続部を構成することを見出した。その他の接続方法には超音波信号吸収体とその 周囲の肉薄のスリーブとの間部分のろう接或いはエポキシ接着が含まれる。 図１７から１９の設計形状に関する限り、高低のインピーダンスを交互させて成 る隔離構造がトランスデユーサ−上に恒久的に取り付けられる。トランスデユー サ−の補修を容易化するため及び開発費用並びに幾つかの場合に予想し得る製作 コストを低減させるために、前記高低のインピーダンスを交互させて成る隔離構 造から圧電素子を分離さゼることが所望され得る。そのための１つの方法が図２ ０に示される。 図２０に示されるトランスデユーサ−ハウジング２２０には圧電素子が収納され る。この圧電素子は、本件出願人が１００ＫＨｚのオーダーの周波数のために適 当であることを見出した肉厚が５０乃至２５０マイクロメーターであるスチール 膜の如き膜の前面に当接状態で取り付けられる。先に言及したように、４分の１ 波長インピ一ダンス整合器を圧電素子及び肉薄の端部窓間に組み付は得る。トラ ンスデユーサ−ハウジング２２０は隔離用セクション２３０内にねじ込まれ、こ の隔離用セクション２２０は結局、導管或いは円筒体のノズル中にねじ込まれる 。前記トランスデユーサ−ハウジング、即ち隔離用セクション２２０は詳しくは 、交互する超音波信号吸収体２３１及びギマップ２３２によって創出される多（ のインピーダンス不整合を含んでいる。ギャップ２３２は隔離用セクションの外 側或いは内側に設は得、図２０では外側に設けた状態が示されている。導管壁内 の、荷動水準での減衰を達成するために必要とされるインピーダンス不整合の数 は用途、即ちガスのインピーダンス及び導管の材料及び幾何形状寸法によって決 まる。極めて大型のスチール製の導管１例えば直径が１メートルの、通常の空気 を充填した円筒状導管ではその直径部分によって創出される空気通路内での温度 ２０℃に於ける超音波信号の横断時間は約３ミリ秒である。こうした短時間での １００ＫＨｚにおける短絡或いはクロストークの減衰量は極めて少なく従って、 インピーダンス不整合の数セクションのみが必要とされるに過ぎない、しかし、 直径が約５０ミリメートルといった小型のスチール製導管では、室温での超音波 の横断時間は約１５０ミリ秒にしか過ぎない、その場合、好ましくは空気通路の 各側に各３つを配列して成る約６つのセクションが必要となる。 前記数値例は極めて肉薄の、またその内部構造に於て音響的隔離作用を為す端部 窓を通して超音波を発射するトランスデユーサ−のために適用されるものとして 例示されたものである。仮にもつと肉厚の端部窓を使用する場合はより多（のイ ンピーダンス不整合が必要となる。 より多くのインピーダンス不整合が必要ではあるがノズルの軸方向空間が制限さ れるといった場合は、図２１に示されるような凹入型の隔離構造を使用すること が出来る０図２１の具体例では、トランスデユーサ−ハウジング２２０は凹入型 の隔離構造の一方の［１２４０の端部に取り付けられ、他方の１１１２５０の遠 方端は導管に付設られる。各脚には、半径方向に差し向けられた円周方向長孔に よって交互するインピーダンス不整合が創出される０図示されるように２つの脚 の、円周方向長孔を不規則に設けて成る各表面が脚自体によって実質的に包囲さ れそれにより、この隔離構造の目詰まりを引き起こす堆積に対する抵抗性を大き くしている。 トランスデユーサ−を信号から隔離するために従来使用されて来たバッキングワ ッシャーその他の構造とは異なり、この隔離構造は浸水、劣化或いは変質を生じ ることな（蒸気環境内での使用が可能であり、またその全体を粘弾性要素的なも のではなくむしろ完全弾性的な構成とし得る。 トランスデユーサーの圧電素子からハウジング或いは導管に沿った距離の関数と して見た場合、この隔離構造のインピーダンスは方形波の輪郭を有し、その最大 最小比は素材の肉厚及びギャップ２３２（図２０譬照）の深さに対応する。好ま しくはインピーダンスの高低比は３：１、より好ましくは６：１以上である。 本発明のこの様相はまた、従来通りの導管及びフィッティングのいろいろな方式 での使用を提供する９例えば交互する超音波信号吸収体が導管の周囲に、トラン スデユーサ−の圧電素子と導管との間ではなくむしろ２つのトランスデユーサ− 間に配設された図２２に示されるような構成とされる。このシステム２６０では 対向する一対のトランスデユーサ−２６１，２６２が、交互する１、５インチ（ 約３．８１センチメートル）の導管連結部分２６３及び長さ６インチ（約１５． ２センチメート０ル）の導管部分２６４から形成された導管によって１成される 流路な通し、超音波信号の発射及び受信を行う、導管接続部分２６３の肉厚は導 管長さよりもずっと大きく且つ音響的インピーダンスも導管のそれよりもずっと 大きい。図２２Ａには図２２に示される信号隔離用構造体内の空気を通して伝搬 される超音波信号の受信時のオシログラフが示され、クロストークが極めて小さ く（領域Ａ）且つ伝送される信号が良好に画定（領域Ｂ）されていることが示さ れている。 交互しての超音波信号吸収体によって生み出されるインピーダンス不整合の性格 及び特定の信号に対するその影響を定量化するためには波動インピーダンスを取 り扱わねばならずそしてそれは、順次してのインピーダンス不整合によって隔離 し或いは阻止されることになる特定の波がどれかを正確に見極めることを意味す る。ここで対象となる周波数及び寸法の多くに対しては、異なったモード、例え ば屈曲性、対称性そして被対称性を含めて、ただ１つのではなく幾つかの波が関 与する。対象となる波の各モードでのインピーダンスの正確な式は知り得ないか も知れないが、インピーダンスの大きさが超音波信号吸収体の軸方向に直行する 平面内での単位面積当りの質量に比例することを予測することは可能である。 これは、方形波のようなインピーダンス関数を、単位面積当りの質量をＹ軸にそ してインピーダンスの大きさをＸ軸に取ることによって表わし得ることを意味す る。 ”方形波”では最大値及び最小値が等しい持続時間を有する必要はない。本件出 願人は超音波信号吸収体どうしの間の間隙は極く小さいもので十分であることを 見出した。 交互する材料、例λばアスベスト状ガスケットをスチールワッシャーに挟持させ て成る従来構造での代表的なインピーダンス不整合とは異なり、本具体例では量 の異なる実質的に同一の、代表的には金属である材料によって交互する高低の各 インピーダンス部分が創出される。 この新規な交互する高低の各インピーダンス部分では、薄肉壁を有する同軸のス リーブ間に超音波信号吸収体を挟み込むことが可能でありそれにより、低インピ ーダンス部分を水或いは氷からシールすることが、従って防水性を与えることが 可能である。これと対照的に、従来からのガスケットによる超音波信号吸収体は 天候その他多くの周囲環境からの、例えば蒸気流量計の受ける蒸気の如き水分に よって機能低下を生じ易い。 方形波のインピーダンスステップの数或いは大きさを大きくする程、超音波信号 の隔離作用が良好になるとの予測が為され得るが、必ずしもそうではない、最小 重量、最小長さ等の特定条件に関し超音波信号吸収体を最適化するために１本件 出願人は簡単な形式のエネルギー伝達式、即ちＴ＝４λ／　（ｒ　＋　１　）　 （ｒ　＋　１　）に基づ（分析を実施した。ここでｒは小さい超音波信号吸収体 及び大きい超音波信号吸収体のインピーダンスの比である、多少の数値例を参照 して以下の表に示されるような最適化が説明される。 ｒ　Ｔ　送通ロス、１０　ｌｏｇ　Ｔ、ｄｂ　ＩＬ／ｒ、ｄｂ／セクション２　 ．８８９　．５１　．２５５ ３　．７５０　１．２５　．４１７ ４　．６４０　１．９４　．４８５ ５　、５５６　２．５５　、５１０ ５．８１　．５０１　３．００　．５１６６　．４９０　３．１０　．５１７ ７　．４３８　３．５９　．５１３ １０　．３３１　４．８１　．４８１ １４　．２４９　６．０４　．４３１ ２０　．１８１　７．４１　．３７１ ３０　。１２５　９．０４　．３０１ ３ｇ　、１００　１０．００　．２６３５０　．０７７　１１．１４　．２２３ 表１には幾つかの興味深い点が示される。第１には、インピーダンスの最大及び 最小の比、即ちｒが増大するに従い、送通損失（以下ＩＬとも称する）が増大す るがその増大は直線的ではないことである。これはｒ＝６．１４そして３８のと きＩＬは夫々約３．６、そして１０ｄＢであるという事実によって理解される。 第２には、少なくとも３ｄＢである”有益な”送通損失を得るためにはｒ値を５ ．８１以上とする必要があることであり、そして第３には、特定水準の送通損失 を達成するためにはｒ値の大きな超音波信号吸収体或いは各々ｒ値の半分の値を 有する２つの超音波信号吸収体の何れを使用するのが”より良い”のか即座には 分からない点である０例えばｒ＝４である超音波信号吸収体でのＩＬはｒ＝２の ２つの超音波信号吸収体のそれよりも大きい、同様に、ｒ＝６ではｒ＝３の２つ の超音波信号吸収体を設けた場合よりも大きい、しかしｒ＝１０になるとｒ＝５ の２つの超音波信号吸収体の場合より太き（は”ならない−のである。これは仮 に特定水準のＩＬが必要である場合、また超音波信号吸収体が特定の重量限度を 超えてはならない場合には単純に極めて大きいｒを選択することは出来ないこと を意味する。その場合は中間値のｒを有するｎ個の超音波信号吸収体を使用して 、（ｎＸＩＬｏ）／（ｎ　ｘ　ｒ　ｏ　）　＝　Ｉ　Ｌ　ｏ　／　ｒ　ｏの値を 最大成いは最大に近いものとする必要があり得る０表１の最下欄にはｒを６とし た場合にＩ　Ｌ　／　ｒが最大になることが示される。その他の条件が合うので あればこのｒの値の選択は好ましい、なぜならそうすることにより、３ｄＢ以上 のＩＬのための所定のＩＬを最小数の超音波信号吸収体で達成可能となるからで ある。 多くの超音波信号吸収体の全てを１つのトランスデユーサ−に設け、２つのトラ ンスデユーサ−に分け、或いはトランスデユーサ−とこのトランスデユーサ−と は別のマウント内部或いはその上部に、或いは導管の周囲の”超音波信号隔離” セクションに分けることが可能である。 本発明では、超音波信号的に隔離されたトランスデユーサーをダクト以外の設備 部分内に組み込むこともまた意図される０例λばトランスデエーサーを弁本体の 、好ましくは弁構造部分の上流側に組み込みし得る。クロストークが排除される ことにより、本発明の超音波信号的に隔離されたトランスデユーサ−を使用して 、特別に設計された流れセル及び専用マウントを要することなく、そうし、た構 造での高精度の多様な測定を実施可能である。 図２３にはそのようなシステム２７０が例示され、左右の流れセグメント２７１ ．２７２が弁本体部２７３に導通され、各流れセグメントには超音波信号的に隔 離された一対のトランスデユーサ−２７１ａ、２７１ｂ、２７２ａ、２７２ｂが そこでの流速を検出するべく配設されている。この具体例では双方向流れが対象 とされ、弁本体部の上流側の一対のトランスデユーサ−を選択することにより流 れの方向に好ましく対応させての流速測定が実施される。最小長さが絶対的に必 要とされる場合では、一対のトランスデユーサ−２７３ａ、２７３ｂを弁部がこ れらのトランスデユース対間の超音波信号通路を干渉する度合い上、弁磯慣部を そうした干渉を生じない幾つかの設定位置とした場合に於てのみ可能であり得る 。 肉薄のダイヤフラム或は端部窓を含む図１５Ａ及び１７に示される構造を再度参 照するに、偶発或は事故の何れかによって測定対象の流体中に過剰圧力が生じた 場合の安全対策上、特定の好ましい構造が提案された。トランスデユーサ−取付 は構造の１変化例に於て、約１ミリメートルの若干距離だけ端部窓から離間して 支持手段が設けられる１図２４にはそうした具体例２７５が示される。ここでは 圧電素子はλ／４のインピーダンス整合用ブロック２７７を介し端部窓２７８に 付設されている。 この端部窓は通常、間隙２７９の位置に於て支持用胴部２７４から１ミリメート ル離間されている。かくして低圧の、通常の作動条件と見なし得る圧力下では前 記支持手段に遊びが生じず、従ってそれに基く音響的クロストークは発生しない 、この条件下でのガス圧力は、発生される超音波信号を強いクロストークでその 測定が危うくなる弱さのものとするほどに低い、しかし、圧力を高めると支持手 段２７４が前記端部窓に衝接して端部窓の移動を制限しそれにより、端部窓の偏 倚を安全なものとすお、これによりクロストークは増大するが同時に信号強度が 、トランスデエーサー及びガス間のインピーダンスがより良好に整合されること で増大する。従って、信号対雑音比を尚、有益な測定を可能とするに十分大きい ままのものと為し得る。残留クロストークの影響は、それを圧力及び或は温度の 関数として記録し、次いで最終的に測定された信号（信号中雑音）から記録した それらの値を減することにより減少させ得る。 図２４Ａには図２３の構造を超音波信号的に隔離されたトランスデエーサーハウ ジング及び取付は体２８０に適用した具体例が示される。圧電素子２８２は結合 体によってその一方側が端部窓２８１に接続され、ペデスタル２８３が、圧電素 子２８２の端部窓２８１に接続された側とは反対のその他方側と肉薄の筒状の断 路セクション２８５から成る肩部との間の空間の殆どを埋める状態で配設されて いる。前記筒状の断路セクションは例文ば図１７に例示されるものと類似のもの である。測定チャンバー内での、圧電素子の図で右側部分に外側から加わるガス 圧が上昇するに従い、肩部”Ａ”に累積される圧力により、適切な信号強度が達 成される高圧条件下でのクロストークが増加する。かくして、トランスデユーサ −は広範囲の圧力条件での正確な作動が可能となる。 前述の構造を有する１具体例は例えば、ガス状の水素その他ガス状寒剤を含む航 空宇宙状況での低インピーダンスのガスに詩に適用可能である。その場合の付帯 的問題の１つに、圧電素子の端部窓への接続がある。しばしば接着が使用される が、これは膨張係数が相違することから結合体にある程度の可撓性を持たせるの が有益である。実際に”可撓性“を有し、液体窒素温度（−１９６℃）及びそれ 以下の温度で機能する結合体は知られておらず或は入手出来ない、しかしながら 、本件出願人はＮｅｖｅｒ−Ｓｅｅｚの商標で販売される抗−擦傷性配合物（イ リノイ州ブロードヴイルのＮｅｖｅｒ−ＳｅｅｚＣｏｍｐｏｕｎｄ社が製造）が 、室温で２つの表面間に塗布しこれを絞って薄（することにより、室温及び−１ ９６℃でも超音波信号が良好にカップリングされ得ることを見出した０図示され る、超音波信号的に隔離されたトランスデユーサ−を極低温に至るまで適用させ るために、この配合物を前記トランスデユーサ−の圧電素子及び端部窓間の結合 体として導入し得る。前記抗−擦傷性配合物は１０００℃を越える高温で使用す るために開発されたものであり、従ってこの１つの結合体は両極端温度に於て作 動する。従来のトランスデユーサ−の温度上の規格は＋／−２００或は＋／−２ ５０”Ｃである０本件出願人は第２の抗−擦傷性配合物を見出した。この抗−擦 傷性配合物はオハイオ州クリーブランドのＬｏｃｔｉｔｅがＰｅｒｍａｔｅｘ、 部品番号第１３３にの商標名で製造販売するものであって、これもまた通常は高 温のために使用されるが、室温で塗布可能な極低温結合体として使用可能である 。その他の好適な極低温結合体は“抗−擦傷性”潤滑用配合物中から見出し得る 。 本発明の捕捉的様相に於て扱われる他の要因は高温のガス流れに一層関係するも のである０本発明に従って作製したトランスデユーサ−を両極端温度に於て導管 に組み込んだ場合、トランスデユーサ−の軸が導管と為す角度は、超音波信号の 移行時間が流れに影響されるものとするか或はそうした影響を受けないようにす るかと言う目的上の相違に部分的に依存する。流れの影響を受けないようにした 、例文ば密度その他の測定のためにはトランスデユーサ−は代表的には導管の軸 と直交する状態で組付けされる。しかし逆伝搬法（前記本件出願人の「プロセス 制御のための超音波信号測定」の第４章に説明される）での流速の測定が為され る場合、一般的にはトランスデユーサ−は流れの軸に対して４５度の角度で組み つけられる。しかしながら両極端温度では、トランスデユーサ−をノズル内で後 退して設けると、ノズルポートが自由流速に入る部分に静止部分或は楔状の屈折 が生じこれが伝搬通路を著しく転向させ得る。 屈折を最小化するために、本件出願人は実際上は入射角度を殆どゼロとすべきで あることを認諏している。一方、入射角度が余りに小さいと、上流側から下流側 への通路距離が短（なり、その時間差Δｔは正確に測定するには余りに小さくな ってしまう、入射角度を直交的なものとし、て前記両極端温度での楔状の屈折を 回避しつつも、ゼロよりも大きい有益な超音波信号伝搬通路を得るのが理想的で ある。１００ＫＨｚに於ては、パナメトリックス社のモデル番号Ｇ　１）　６８ のような市販の超音波信号流量計が時間差Δｔの１０ナノ秒での分解を為し得る が、最小Δｔは１μ秒でありその場合のΔｔ＝２ＬＶ／Ｃ２である。（この感度 は１％の流速分解能力に相当する）直径３００ミリメートル以上の大型の導管中 を流体が高速で流動する場合、Ｌはしばしば数センチメートル、例えば３センチ メートル、即ち３０ミリメートルで十分である。従って、Ｌ／Ｄは３０ｍｍ／３ ００ｍｍ＝０．１のオーダーのものであり得る。−３ｄＢ位置で測定した超音波 信号のラジアン角度の半分の角度がＬ／Ｄの値を越＾た場合は直交する入射角度 を使用可能であり、従ってトランスデユーサ−を軸方向に距離り偏倚するのみで 取付けることが出来る。こうした簡易性は、高温タッピング及びノズル取付は作 業の大幅な簡素化を可能とすることからそうした作業の安全上重要である。 例えば高温状態で低速及び高速にて流体が流動される場合１本発明では更に複合 組のボートが設けられる０図２５に示されるように、円筒体システム２８６には 異なる流速を測定するための異なる固定ボートが設けられている。非常に早い流 速のためにはボート２８７ａ、２８７ｂ、２８８ａ、２８８ｂの入射角度を直交 させる一方、低流速のためのボート２８９ａ、２８９ｂを傾斜させ得る。低速側 ボートを傾斜させるのは、低流速では自由な温度での流れがそれらボートに侵入 することから楔状の屈折が明瞭ではないがらである。 図１８に示される流れ冷却型のトランスデユーサ−を低流速流れに使用する場合 、ベルヌーイ効果は、冷却用の空気を自由流れ中に引き込み、それによる自己冷 却及び自己パージを提供するには不十分であり得る。他の場合には空気は、円筒 体システム内の測定対象であるガス成分に対し危険或は厄介な追加物となり得る 。そのような場合には、受容し得る。恐らくは不活性ガス、例えば加圧窒素の積 極的な流れが好ましいパージガスとして導入され得る。 更に他の、電気的放電を消滅させるような場合はイオウ六フッ化物を好ましいパ ージガスとして使用出来る。 そのような場合の一例では、ＳＦ、の最小質量流れをより低圧力のライン中へと 流動させるべきであり、また（３６２ｋＶ及び８００ｋＶの二重式圧力回路ブレ ーカ−が使用される適用例では）６０秒以内に、必要な流速が生じていることを 超音波信号によって確証する必要があり、その流速が生じていない場合には安全 回路によって別の、一段と破裂的な保護デバイスを作動させる必要がある。この 適用例では流れは一次的且つ乱流的であって、そのような短時間で流速を正確に 測定するのは困難である０本件出願人はむしろ、音速に基づく温度変化を超音波 信号によって間接的に測定することを提案する（前記本件出願人の「プロセス制 御のための超音波信号測定」の第５１に説明される如し）やこの場合、温度は１ つ以上の通路に関して測定されそれにより有意の平均温度を得る。この平均温度 を時間で積分することにより、供給用のりザーバー内に維持されるガス質量の変 化が測定される。全ての導管が既存のプラント内で相互に溶接されてなる適用例 のためのトランスデユーサ−は好ましくはクランプオン型とされる。しかし、そ のようなガス導管システムを超音波信号伝搬のための設計形状としようとする場 合、トランスデユーサ−或は導管に本発明の隔離体を設けることが出来る。これ により、クランプオン型のトランスデユーサ−を使用して得られるよりも精度が ずっと向上することが期待される。 図２６には隔離取り付は型のトランスデユーサ−２００のための他の具体例が例 示される。ここではインピーダンス変更用の隔離体２１０が圧電素子２１５及び 導管管壁内の中実の通路間に介設され、前記圧電素子が俯角入射にて信号を発射 し、延長部信号源２２０を励起させる。この延長信号源２２０は薄肉壁を有し、 周囲の媒体を通して伝搬波の受発信を行う、延長部信号源２２０は波長と比較し て薄く、例λば好ましくけλ／１０以下であり、より好ましくはλ／２であり、 また好ましくは、例えばＣＭＧ或はＡＴＪグラファイトの如き低音響速度材料か ら、或はカルコゲン化物ガラス或はプラスチックから作製した楔状部分２１８を 含むステンレススチールである。音響速度が低いことにより、屈折角度はスネル の法則に従い大きくなる。他方、屈折角度を小さくするには音響速度が高い材料 を使用するのが好ましい。それら材料には例えばアルミナ、ベリリア、或はおそ らくはベリリウムがある。 上記多くの適用例に於て、導管に於ける何度かの測定を、流体パラメーターの継 続的な監視を要することなく不定期に実施するのが望ましく、或は図１０に示さ れるように、現在の流速水成に基きトランスデユーサ−を異なる位！に配設する のが望ましい、こうした適用例のために、本件出願人は導管とトランスデユーサ −との間の、図２７に示されるような取付は様式を提案する。ここでは急速脱着 用のステム型フィッティング５０ａが設けられ、これに対応する急速脱着用の本 体部５０ｂが導管或はリザーバー壁に嵌着される。好適な本体部及びステム型フ ィッティングには例文ばＳｗａｇｅｌｏｃｋフィッティングＳＳ−ＱＦ−１２− Ｂ−１２−ＰＭ及び５Ｓ−ＱＦ−１２−５−１２−ＰＦがある。もつと低圧の用 途のためにはトランスデユーサ−アセンブリーにそうしたフィッティングを設け る必要は無（、対応するマウントには精密に穿孔された単なるノズルとこのノズ ルの前記穿孔に単に配設され且つばね負荷されたボール式戻止めによって位置決 めさね或は保持されて成る、ぴったりと嵌合する円筒状のトランスデユーサ−の 本体部が含まれ得る。急速脱着はトランスデユーサ−を取り外した際に作動する 自動遮断部を具備し或は別様にはプラグが設けられ得る。 以上本発明を具体例を参照して説明したが、本発明の内で多くの変更を成し得る ことを理解されたい。 （従来技術） （従来技術） ）α← ＦＩＧ、７Ａ ＦＩＧ、１５ ＦＩＧ、Ｉθ 国際調査報告 フロントページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。 ＤＫ、　ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、　ＧＲ，ＩＴ、　ＬＵ、　ＮＬ、ＳＥ）、ＪＰ

Claims (45)

    【特許請求の範囲】
  1. １．小直径のチューブ内を流動する流体の流量を非侵入様式に於て決定するため の流れ測定システムであって、 第１の信号トランスデューサーがそこに取付けられて成る第１の端部ブロックに して、チューブを流線曲線状に固定し且つ第１の信号トランスデューサーを、前 記チューブの一部分に沿って軸方向に伸延する流路に沿って音響信号をカップリ ングするよう前記第１の信号トランスデューサーを位置決めするための手段とを 含む前記第１の端部ブロックと、 第２の信号トランスデューサーがそこに取付けられて成る第２の端部ブロックに して、チューブを流線曲線状に固定し且つ第２の信号トランスデューサーを、前 記流路に沿った軸方向に於て音響信号をカップリングするよう位置決めするため の手段とを含む前記第２の端部ブロックとを含み、 前記第１の端部ブロック及び第２の端部ブロックが、前記流路に沿って逆方向伝 搬信号を発射及び受信するために相対的に上流位置及び下流位置に配設されてい る前記流れ測定システム。
  2. ２．第１の端部ブロック及び第２の端部ブロックは単一のハウジングの端部を構 成し、該単一のハウジングはチューブを、その中央の直線部分が音響流れ測定通 路を画定するよう固定するようになっている請求の範囲１の流れ測定システム。
  3. ３．流路は湾曲され流体内の音響信号はチューブによってその軸方向に案内され る請求の範囲１の流れ測定システム。
  4. ４．第１の端部ブロック及び第２の端部ブロック間に一定の空間間隔を画定する ための手段を含んでいる請求の範囲１の流れ測定システム。
  5. ５．流路はチューブの直径と比較して長い請求の範囲１の流れ測定システム。
  6. ６．音響信号は屈曲波でありこれら屈曲波はチユーブの外壁によって案内される 請求の範囲１の流れ測定システム。
  7. ７．チューブは可撓性であり、第１の端部ブロック及び第２の端部ブロックは、 チューブが釈放自在にそこに嵌着されるところの輪郭付けされた溝を含みまた、 音響信号がそこに沿って軸方向にカップリングされるところの流路を構成する溝 によって位置決めされる請求の範囲１の流れ測定システム。
  8. ８．トランスデューサーをチューブに連結する楔状部分を含み、該楔状部分に於 ける音響速度は、チューブ内の流体における音響速度に関し該楔状部分内の音波 を前記チューブ内の軸方向流路に追従するよう屈折させるために選択されている ことを特徴とする請求の範囲７の流れ測定システム。
  9. ９．チューブは弾性的に伸長自在であり流体圧力の増加と共に膨張する寸法形状 を有し、輪郭付けされた溝がチューブを実質的に一定の寸法に拘束しそれにより 、流速測定の精度が増長されるように成っている請求の範囲７の流れ測定システ ム。
  10. １０．超音波トランスデューサーアセンブリーであって、 本体部と、 該本体部に形成された細長のチャンネルにして、導管を釈放自在に且つ弾性的に 受容し且つ前記導管をその軸方向に沿って整列する状態で保持するようになって いる前記細長のチャンネルと、 導管が前記チャンネル内に保持されている場合に該導管内を流動する流体を通し て対向伝搬信号を発射及び受診するために前記本体部に取付けられて成る一対の トランスデューサー要素にして、信号を導管の内壁でその間部分の信号通路に沿 って反射させるために対称的に位置決めされている前記一対のトランスデューサ ー要素とから成る超音波トランスデューサーアセンブリー。
  11. １１．チャンネルは弧状輪郭部分を有し、該弧状輪郭部分は導管の外壁の形状に 整合する弧状輪郭部分を有し、導管は該弧状輪郭部分に当接する状態で弾性手段 によって偏倚されてなる請求の範囲１０の超音波トランスデューサーアセンブリ ー。
  12. １２．弧状輪郭部分は、導管の半径と実質的に等しい半径に沿った円弧をπ以上 のラジアン角度に於て伸延する湾曲壁を具備し、導管は該湾曲壁の内部に弾発的 に係入し且つ前記超音波トランスデューサーアセンブリーの本体部と接触する状 態でそこに保持されてなる湾曲壁を含んでいる請求の範囲１１の超音波トランス デューサーアセンブリー。
  13. １３．チャンネルの内側を伸延し、該チャンネルと軸方向に整合する寸法の異な る複数の導管の任意の導管を位置決めする接触点を画定する位置決め手段と、前 記複数の導管の任意の導管を、対応する位置決め手段と音響的に接触する状態に 偏倚しそれにより、導管をチャンネルに沿ってトランスデューサー要素と接触す る状態に軸方向に伸延するようになっている偏倚手段とを含んで成る請求項１０ の超音波トランスデューサーアセンブリー。
  14. １４．トランスデューサー要素を複数の別個の位置の内の任意の位置に位置決め するための位置決め手段を含み、前記複数の別個の位置は対を為し、トランスデ ューサーからの信号を、チャンネル内に前記位置決め手段によって位置決めされ た異なる寸法の導管をトランスデューサー要素間で対称状態に貫く反射通路に沿 って伝搬させるべく位置付けられている請求項１３の超音波トランスデューサー アセンブリー。
  15. １５．位置決め手段は、不規則な導管をトランスデューサーに関して精密に心合 せするために接触点を連続的に変更させるためのバーニヤ式調節体を含んでいる 請求項１３の超音波トランスデューサーアセンブリー。
  16. １６．トランスデューサー要素には２つの異なるモードで超音波を発射するよう になっている結晶体が含まれる請求項１０の超音波トランスデューサーアセンブ リー。
  17. １７．トランスデューサー要素は、導管の外壁形状に整合する輪郭の楔状部分を 開始導管内に縦方向に極性付けされた剪断波を発射するようになっている請求項 １０の超音波トランスデューサーアセンブリー。
  18. １８．トランスデューサー要素は導管の軸に沿って中央を通る縦方向平面に沿っ て超音波を発射し且つ受けるようになっている請求項１０の超音波トランスデュ ーサーアセンブリー。
  19. １９．導管内を流動する流体のタグ相互相関による測定を実施するため的位置決 めされたトランスデューサーを含む請求項１０の超音波トランスデューサーアセ ンブリー。
  20. ２０．導管内を流動する流体からの、反射モードに於て受信した音響信号を測定 するべく位置決めされたトランスデューサーを含んでいる請求項１０の超音波ト ランスデューサーアセンブリー。
  21. ２１．超音波トランスデューサーアセンブリーであって、 本体部と、 該本体部内に形成され、軸を具備する細長のチャンネルにして、導管を受け且つ 導管を前記軸に沿って整列させるようになっている軸及び側壁を具備する前記チ ャンネルと、 前記導管内の流体に関する精密な伝搬通路を決定するための位置に於て前記本体 部に取付けられたトランスデューサーにして、該トランスデューサーによって発 射され且つ受信された超音波信号が、前記導管内の流体の特性を検知するように 適合された通路に沿ってカップリングされるようになっている前記トランスデュ ーサーとを含んで成る前記超音波トランスデューサーアセンブリー。
  22. ２２．トランスデューサーは流体を貫く軸方向流路に沿って内部波エネルギーを 発射し且つ受けるために位置決めされている請求の範囲第２１項記載の超音波ト ランスデューサーアセンブリー。
  23. ２３．トランスデューサーは、導管壁を介し案内された波エネルギーを発射し且 つ受信するために位置決めされ、前記波エネルギーの伝搬は導管内に収納された 流体の密度によって変化するようになっている請求の範囲第２１項記載の超音波 トランスデューサーアセンブリー。
  24. ２４．トランスデューサーは導管内の流体に反射された波エネルギーを導管壁を 介して発射及び受信するために位置決めされている請求の範囲第２１項の超音波 トランスデューサーアセンブリー。
  25. ２５．本体部には複数のトランスデューサーが取付けられ、これら複数のトラン スデューサーは導管に沿って軸方向に流動する流体のタグ相互相関での測定を実 施するために位置決めされている請求の範囲第２１項の超音波トランスデューサ ーアセンブリー。
  26. ２６．本体部には少なくとも３つのトランスデューサーが取付けられ、これらト ランスデューサーはチャンネルの同じ側にはその全てが取付けられない請求の範 囲第２１項の超音波トランスデューサーアセンブリー。
  27. ２７．トランスデューサーの内の１つは伝達モード及び反射モードで作動するよ うになっている請求の範囲第２１項の超音波トランスデューサーアセンブリー。
  28. ２８．トランスデューサーの１つは伝達モード及び反射モードで作動するように なっている請求の範囲第２６項の超音波トランスデューサーアセンブリー。
  29. ２９．本体部に取付けられチャンネル内に伸延された電気的切替手段を含み、該 電気的切替手段は導管が前記チャンネル内に保持された場合に賦活されるように なっている伝達モード及び反射モードで作動するようになっている請求の範囲第 ２１項の超音波トランスデューサーアセンブリー。
  30. ３０．トランスデューサーによって発生された前記超音波信号が流体を通して測 定信号として部分的に伝搬され、またトランスデューサー及び測定するべき流体 を支持或いは収納する材料或いは構造部分を通して干渉信号として部分的に伝搬 されてなる、トランスデューサーを使用しての超音波信号の発生と流体中での超 音波信号の伝搬とにより流体の特性を測定するためのシステムであって、 交互する複数の質量体が前記干渉信号の通路内で、発信用のトランスデューサー 及び受信用のトランスデューサー管に介設されていることを特徴と検る前記シス テム。
  31. ３１．交互する複数の質量体は、低インピーダンス部分とこの低インピーダンス 部分に交互する高インピーダンス部分を構成し、実質的に同一材料から成る請求 の範囲第３０項のシステム。
  32. ３２．交互する複数の質量体は、相互に交互配設されて成る肉厚のリング及び薄 肉の円筒体である請求の範囲第３０項のシステム。
  33. ３３．薄肉の円筒体波長音波を発信するトランスデューサーを導管或いはリザー バー壁から離間する状態に支持する円筒状シェルである請求の範囲第３２項のシ ステム。
  34. ３４．肉厚のリングは連続体であり且つ音響エネルギーがその間部分を伝搬し得 ない不規則な狭幅表面を具備しそれにより、音響エネルギーは隣り合う薄肉の円 筒体を介してのみ、連続する肉厚のリンクを通して伝搬するようになっている請 求の範囲第３３項のシステム。
  35. ３５．トランスデューサーを、回転させることなく流体ハウジングに釈放自在に 連結するための急速連結手段を含んでいる請求の範囲第３１項のシステム。
  36. ３６．トランスデューサーを流体に連結するための薄肉のダイヤフラムと、トラ ンスデューサーを支持するための支持構造部分にして、トランスデューサーを該 支持構造部分と少なくとも１つのトランスデューサー或いは薄肉のダイヤフラム との間に常態で間隙を画定するように収納する前記支持構造部分とを含み、該支 持構造部分及び薄肉のダイヤフラムの可撓性が、媒体の圧力が増大される的従い 薄肉のダイヤフラムを堅固に支持するために協動しそれにより、伝達される信号 強度もまた増大されるところの圧力条件下でのクロストークが増大し、従ってト ランスデューサーの有益な作動範囲が延長されるようになっている請求の範囲第 ３１項のシステム。
  37. ３７．交互する質量体には、測定するべき信号がそこに沿って伝搬されるところ の流路を包囲する導管に沿って隔設された塊状のリングが含まれる請求の範囲第 ３１項のシステム。
  38. ３８．交互する質量体には、支持部材的沿ってトランスデューサーと測定すべき 信号の追随する通路とは反対の方向に伸延する導管取り付け開口部との間に隔設 された複数の塊状のリングが含まれる請求の範囲第３１項のシステム。
  39. ３９．交互する質量体には少なくとも３つの音響吸収性のリングが含まれる請求 の範囲第３１項のシステム。
  40. ４０．交互する質量体には少なくとも５つの音響吸収性のリングが含まれる請求 の範囲第３１項のシステム。
  41. ４１．円筒状シェルを取り巻くスリーブにして、トランスデューサーの周囲にパ ージ流体を流通させるための円筒状シェルの周囲の冷媒包囲体を形成するスリー ブを具備している請求の範囲第３３項のシステム。
  42. ４２．発信用トランスデューサー及び受信用トランスデューサーにして、導管に 沿って直角の入射角度に於て相互に軸方向に偏倚して然るべく位置決めされた前 記発信用トランスデューサー及び受信用トランスデューサーを含む請求の範囲第 ３３項のシステム。
  43. ４３．交互するインピーダンスは少なくとも３：１の比を有する請求の範囲第３ ３項のシステム。
  44. ４４．超音波発信用のトランスデューサー及び流体容器内の導管取り付け開口部 間に介設するための隔離部材にして、超音波発信用のトランスデューサーをその 一端で受け且つその他端を前記導管取り付け開口部に取り付けるようになってい る円筒状シェルを含み、複数の質量体が該円筒状シェルの長手方向に沿って付設 されて成る前記隔離部材。
  45. ４５．複数の質量体は内側の円筒状壁及び外側の円筒状壁間でシールされる請求 の範囲第４４項の隔離部材。
JP3512298A 1990-06-29 1991-06-26 改良流れ測定システム Expired - Fee Related JP2989264B2 (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/546,586 US5179862A (en) 1990-06-29 1990-06-29 Snap-on flow measurement system
US546,586 1990-06-29
US670,702 1991-03-18
US07/670,702 US5275060A (en) 1990-06-29 1991-03-18 Ultrasonic transducer system with crosstalk isolation
PCT/US1991/004563 WO1992000507A1 (en) 1990-06-29 1991-06-26 Improved flow measurement system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06501548A true JPH06501548A (ja) 1994-02-17
JP2989264B2 JP2989264B2 (ja) 1999-12-13

Family

ID=27068293

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3512298A Expired - Fee Related JP2989264B2 (ja) 1990-06-29 1991-06-26 改良流れ測定システム

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5275060A (ja)
EP (1) EP0536313A4 (ja)
JP (1) JP2989264B2 (ja)
WO (1) WO1992000507A1 (ja)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005031084A (ja) * 2003-07-09 2005-02-03 General Electric Co <Ge> ガス用超音波変換器の短絡ノイズ軽減装置及び方法
JP2009109299A (ja) * 2007-10-29 2009-05-21 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 流量測定装置
JP2009236850A (ja) * 2008-03-28 2009-10-15 Advance Denki Kogyo Kk 超音波流量計
JP2010081579A (ja) * 2008-07-15 2010-04-08 Krohne Ag 超音波変換器
JP2010519506A (ja) * 2007-02-20 2010-06-03 ジーイー・ヘルスケア・バイオ−サイエンシズ・アーベー 超音波流量計
JP2015052591A (ja) * 2013-08-08 2015-03-19 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ トランスデューサシステム
JP2020085896A (ja) * 2018-11-16 2020-06-04 レヴィトロニクス ゲーエムベーハー 流れる流体における超音波測定のための超音波測定装置
WO2021033389A1 (ja) * 2019-08-21 2021-02-25 株式会社堀場アドバンスドテクノ 流体センサ
JP2023510695A (ja) * 2020-04-03 2023-03-15 キム，ヨンタク 超音波水道メーター

Families Citing this family (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5277070A (en) * 1991-08-01 1994-01-11 Xecutek Corporation Ultrasonic gas flow measurement method and apparatus
DE4415889A1 (de) * 1994-05-05 1995-11-16 Hydrometer Gmbh Meßwertgeber zur Messung von Flüssigkeitsströmungen mit Ultraschall
AU3813895A (en) * 1994-10-21 1996-05-23 Daniel Industries, Inc. Apparatus for and method of draining ultrasonic transducer port cavities
JP3246851B2 (ja) * 1995-04-10 2002-01-15 東京計装株式会社 超音波流量計用検出器
DE19530807C2 (de) * 1995-08-22 1999-11-18 Krohne Ag Basel Verfahren zur Bestimmung des Volumendurchflusses von strömenden Medien
DE19533814C2 (de) * 1995-09-13 1999-11-18 Iwk Regler Kompensatoren Vorrichtung zur Ultraschall-Durchflußmessung
RU2205369C2 (ru) * 1996-10-28 2003-05-27 Шлюмберже Эндюстри, С.А. Ультразвуковой счетчик жидкостей и газов с усовершенствованной защитой от паразитных ультразвуковых волн
EP1173733B1 (en) * 1999-04-01 2011-05-18 Panametrics, Inc. Clamp-on ultrasonic flow meter for low density fluids
AU5041500A (en) * 1999-05-24 2000-12-12 Joseph Baumoel Transducer for sonic measurement of gas flow and related characteristics
DE19951874C2 (de) * 1999-10-28 2003-05-22 Krohne Ag Basel Ultraschall-Durchflußmeßgerät
DE50202211D1 (de) 2002-03-01 2005-03-17 Sick Engineering Gmbh Ultraschallwandleranordnung mit Ultraschallfilter
US20040123666A1 (en) * 2002-12-31 2004-07-01 Ao Xiaolei S. Ultrasonic damping material
US7062972B2 (en) * 2003-07-21 2006-06-20 Horiba Instruments, Inc. Acoustic transducer
US7481827B2 (en) 2003-10-09 2009-01-27 Synthes (U.S.A.) Linking transconnector for coupling spinal rods
DE10350021B3 (de) * 2003-10-27 2005-05-25 Sick Engineering Gmbh Ultraschallsonde
US8033173B2 (en) * 2005-12-12 2011-10-11 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Amplifying ultrasonic waveguides
US20070130771A1 (en) * 2005-12-12 2007-06-14 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Methods for producing ultrasonic waveguides having improved amplification
US7775110B2 (en) * 2006-09-22 2010-08-17 Denso Corporation Ultrasonic sensor
JP4835366B2 (ja) * 2006-10-04 2011-12-14 株式会社デンソー 超音波センサ
JP4702255B2 (ja) * 2006-10-13 2011-06-15 株式会社デンソー 超音波センサ
RU2346244C1 (ru) * 2007-06-07 2009-02-10 АО "Тахион" Ультразвуковой преобразователь
HUP0700785A2 (en) * 2007-12-05 2009-06-29 Thormed Kft Method and apparatus for determining the flow parameters of a streaming medium
DE102008033098C5 (de) 2008-07-15 2016-02-18 Krohne Ag Ultraschallwandler
US7954387B1 (en) * 2010-08-18 2011-06-07 General Electric Company Ultrasonic transducer device
EP2762842B1 (de) 2013-01-28 2024-02-14 Krohne AG Ultraschallwandler für ein ultraschalldurchflussmessgerät
US9322690B2 (en) * 2013-01-28 2016-04-26 Canada Pipeline Accessories, Co. Ltd Metering tubes for improved fluid flow measurement
US8959998B2 (en) 2013-05-15 2015-02-24 Air Products And Chemicals, Inc. Ultrasonic liquid level sensing systems
US9304024B2 (en) * 2014-01-13 2016-04-05 Cameron International Corporation Acoustic flow measurement device including a plurality of chordal planes each having a plurality of axial velocity measurements using transducer pairs
DE102015106352A1 (de) * 2015-04-24 2016-10-27 Endress + Hauser Flowtec Ag Anordnung und Ultraschall-Durchflussmessgerät
JP6453156B2 (ja) * 2015-05-14 2019-01-16 株式会社キーエンス 超音波流量スイッチ
DE102016125745B4 (de) 2016-12-27 2021-12-23 Krohne Ag Ultraschalldurchflussmessgerät und Verfahren zur Messung des Durchflusses
JP6175206B1 (ja) * 2017-03-31 2017-08-02 株式会社琉Sok 超音波式流量計
CN112714862A (zh) 2018-07-12 2021-04-27 艾伯林基督大学 高温管道中流量的非侵入性测量的装置、系统和方法
EP3699395B1 (en) 2019-02-22 2022-11-30 OneSubsea IP UK Limited Oilfield production particulate monitoring assembly
US12320686B2 (en) 2019-02-22 2025-06-03 Onesubsea Ip Uk Limited Flowmeter with attenuating ribbed transducer housings
US12460958B2 (en) 2019-02-22 2025-11-04 Onesubsea Ip Uk Limited Flowmeter with attenuating ribbed transducer housings
JP6900568B2 (ja) * 2019-12-25 2021-07-07 株式会社キーエンス 超音波流量スイッチ
JP7058814B2 (ja) * 2020-12-22 2022-04-22 株式会社キーエンス 超音波流量スイッチ
JP7007514B2 (ja) * 2020-12-22 2022-01-24 株式会社キーエンス 超音波流量スイッチ
JP7105393B2 (ja) * 2020-12-22 2022-07-22 株式会社キーエンス 超音波流量スイッチ
WO2023274557A1 (en) * 2021-07-02 2023-01-05 SONOTEC GmbH Ultrasonic measuring cell and method for measuring the volume flow of a liquid in a tube
WO2025015124A2 (en) 2023-07-11 2025-01-16 Abilene Christian University Nuclear reactor fluid level control system
US12444514B2 (en) 2023-08-07 2025-10-14 Abilene Christian University Calibration of power monitors in molten salt reactors
US12596817B2 (en) 2023-12-08 2026-04-07 The Texas A&M University System Secure remote controls package for semi-autonomous systems

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2211644B1 (ja) * 1972-12-27 1976-04-23 Onera (Off Nat Aerospatiale)
US4098117A (en) * 1977-04-29 1978-07-04 Joseph Baumoel Open channel flow transducer for sewerage system
US4227407A (en) * 1978-11-30 1980-10-14 Cornell Research Foundation, Inc. Volume flow measurement system
US4195517A (en) * 1978-12-18 1980-04-01 The Foxboro Company Ultrasonic flowmeter
EP0036658B1 (de) * 1980-03-25 1985-01-23 Fuji Electric Co. Ltd. Ultraschall-Messgerät zur Bestimmung der Strömung eines Mediums in einer Leitung
US4417480A (en) * 1981-06-02 1983-11-29 Mapco, Inc. Dampened ultrasonic transducer
DE3239770C2 (de) * 1982-10-27 1984-11-22 Danfoss A/S, Nordborg Ultraschall-Meßvorrichtung
US4532812A (en) * 1983-06-30 1985-08-06 Nl Industries, Inc. Parametric acoustic flow meter
US4742717A (en) * 1986-09-16 1988-05-10 Kaijo Denki Co., Ltd. Gas flow rate measuring device
US4783997A (en) * 1987-02-26 1988-11-15 Panametrics, Inc. Ultrasonic transducers for high temperature applications
GB8710064D0 (en) * 1987-04-28 1987-06-03 Micronics Ltd Ultrasonic fluid flowmeter
GB2205645A (en) * 1987-06-12 1988-12-14 Milan Herman Miessler Fluid flow measurement

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005031084A (ja) * 2003-07-09 2005-02-03 General Electric Co <Ge> ガス用超音波変換器の短絡ノイズ軽減装置及び方法
JP2010519506A (ja) * 2007-02-20 2010-06-03 ジーイー・ヘルスケア・バイオ−サイエンシズ・アーベー 超音波流量計
JP2009109299A (ja) * 2007-10-29 2009-05-21 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 流量測定装置
JP2009236850A (ja) * 2008-03-28 2009-10-15 Advance Denki Kogyo Kk 超音波流量計
JP2010081579A (ja) * 2008-07-15 2010-04-08 Krohne Ag 超音波変換器
JP2015052591A (ja) * 2013-08-08 2015-03-19 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ トランスデューサシステム
CN111473825A (zh) * 2013-08-08 2020-07-31 通用电气公司 换能器系统
CN111473825B (zh) * 2013-08-08 2022-02-11 通用电气公司 换能器系统
JP2020085896A (ja) * 2018-11-16 2020-06-04 レヴィトロニクス ゲーエムベーハー 流れる流体における超音波測定のための超音波測定装置
WO2021033389A1 (ja) * 2019-08-21 2021-02-25 株式会社堀場アドバンスドテクノ 流体センサ
JP2023510695A (ja) * 2020-04-03 2023-03-15 キム，ヨンタク 超音波水道メーター

Also Published As

Publication number Publication date
JP2989264B2 (ja) 1999-12-13
EP0536313A4 (en) 1993-12-22
WO1992000507A1 (en) 1992-01-09
EP0536313A1 (en) 1993-04-14
US5275060A (en) 1994-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH06501548A (ja) 改良流れ測定システム
US5515733A (en) Ultrasonic transducer system with crosstalk isolation
US5437194A (en) Ultrasonic transducer system with temporal crosstalk isolation
US5179862A (en) Snap-on flow measurement system
US10352744B2 (en) Chordal gas flow meter with transducers installed outside the pressure boundary
US5159838A (en) Marginally dispersive ultrasonic waveguides
US8534138B2 (en) Chordal gas flowmeter with transducers installed outside the pressure boundary, housing and method
CN102426037B (zh) 超声换能器装置
US6047602A (en) Ultrasonic buffer/waveguide
US5962790A (en) Ultrasonic path bundle and systems
US6343511B1 (en) Ultrasonic path bundle and systems
US7481114B2 (en) Noninvasive measurement of fluid characteristics using reversibly deformed conduit
US7185547B2 (en) Extreme temperature clamp-on ultrasonic flowmeter transducer
US20040129088A1 (en) Single-body dual-chip orthogonal sensing transit-time flow device using a parabolic reflecting surface
US20020104384A1 (en) Transmitting and/or receiving head for sonic flowmeters
Scelzo A Clamp-On Ultrasonic Flowmeter for Gases
Lynnworth Waveguides in acoustic sensor systems
Lynnworth Engineering Aspects of Ultrasonic Process Control—Flow, Temperature and Liquid Level Applications
Ao et al. Paper 3.1 Evaluation of Clamp-on Ultrasonic Gas Transit Time Flowmeters for Natural Gas Applications
Greene et al. Leak location in a double wall tube steam generator.[LMFBR]

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees