JPH1019620A - 流量測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】流体中に気泡や固形物が存在する場合でも、流
量を確実に測定する。 【解決手段】マイクロ波信号を発生する発振器１と、内
部を流体10が通過する配管９内に、発振器１からのマイ
クロ波を送信するマイクロ波送信アンテナ２と、送信ア
ンテナ２から送信されて流体10の気泡や固形物11で反射
屈折したマイクロ波を受信する反射屈折波受信アンテナ
３と、発振器１および反射屈折波受信アンテナ３からの
各信号を基に、ドップラー周波数を検出するドップラー
周波数検出手段５と、マイクロ波送信アンテナ２から送
信されて流体10を透過するマイクロ波を受信する透過波
受信アンテナ４と、発振器１および透過波受信アンテナ
４からの各信号を基に、マイクロ波の流体10内での伝搬
速度を検出する伝搬速度検出手段６と、この伝搬速度
と、ドップラー周波数検出手段５により検出されたドッ
プラー周波数とを基に、流体10の流量を算出する流量演
算手段７とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、配管の内部を通過
する水、溶液、汚水、粉体等の流体の流量を測定する流
量測定装置に係り、特に流体中に気泡や固形物が存在す
る場合でも、流体の流量を確実に測定できるようにした
流量測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、配管の内部を通過する水、溶
液、汚水、粉体等の流体の流量を測定する流量測定装置
が多く用いられている。図６は、この種の流量測定装置
のうち、従来の超音波による流量測定装置の構成例を示
す概要図である。

【０００３】図６において、流量測定装置は、超音波信
号発振器２７と、超音波送信器２８と、超音波受信器２
９と、超音波伝搬時間検出手段３０とから構成されてい
る。すなわち、超音波信号発振器２７からの超音波信号
を、超音波送信器２８により配管９内に送信する。

【０００４】すると、超音波信号は、配管９内を通過し
て超音波受信器２９で受信される。配管９の内部を、流
体１０がある速度で流れていると、超音波信号の伝搬時
間が流体１０の速度により短くなる。

【０００５】超音波伝搬時間検出手段３０により、超音
波信号の伝搬時間を求めて流体１０の速度を求める。と
ころで、このような超音波による流量測定装置では、配
管９の内部を通過する流体１０に、気泡や固形物１１が
存在する場合には、超音波送信器２８からの超音波信号
が、この気泡や固形物１１で遮られて超音波受信器２９
にまで到達せず、流体１０の流量を測定することができ
ない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
超音波による流量測定装置においては、流体中に気泡や
固形物が存在する場合に、流体の流量を測定することが
困難になるという問題があった。本発明の目的は、流体
中に気泡や固形物が存在する場合でも、流体の流量を確
実に測定することが可能な流量測定装置を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に対応する発明では、マイクロ波信号を
発生する発振器と、内部を流体が通過する配管内に、発
振器からのマイクロ波を送信するマイクロ波送信アンテ
ナと、マイクロ波送信アンテナから送信されて流体の気
泡や固形物で反射屈折したマイクロ波を受信する反射屈
折波受信アンテナと、発振器からのマイクロ波信号と反
射屈折波受信アンテナからの受信信号とに基づいて、ド
ップラー周波数を検出するドップラー周波数検出手段
と、ドップラー周波数検出手段により検出されたドップ
ラー周波数に基づいて、流体の流量を算出する流量演算
手段とを備えて成る。

【０００８】従って、請求項１に対応する発明の流量測
定装置においては、発振器ではマイクロ波信号を発生
し、マイクロ波送信アンテナでは流体が通過する配管内
にマイクロ波を送り込み、反射屈折波受信アンテナでは
流体の気泡や固形物で反射屈折したマイクロ波を受信
し、ドップラー周波数検出手段では発振器からのマイク
ロ波信号と反射屈折波受信アンテナからの受信信号とか
らドップラー周波数を検出し、流量演算手段ではドップ
ラー周波数から流体の流量を求める。

【０００９】これにより、流体の濃度変化が少ない（均
一）場合に、流体中に気泡や固形物が存在する流体の流
量を確実に測定することができる。また、請求項２に対
応する発明では、マイクロ波信号を発生する発振器と、
内部を流体が通過する配管内に、発振器からのマイクロ
波を送信するマイクロ波送信アンテナと、マイクロ波送
信アンテナから送信されて流体の気泡や固形物で反射屈
折したマイクロ波を受信する反射屈折波受信アンテナ
と、発振器からのマイクロ波信号と反射屈折波受信アン
テナからの受信信号とに基づいて、ドップラー周波数を
検出するドップラー周波数検出手段と、マイクロ波送信
アンテナから送信されて流体を透過するマイクロ波を受
信する透過波受信アンテナと、発振器からのマイクロ波
信号と透過波受信アンテナからの受信信号とに基づい
て、マイクロ波の流体内での伝搬速度を検出する伝搬速
度検出手段と、伝搬速度検出手段により検出された伝搬
速度と、ドップラー周波数検出手段により検出されたド
ップラー周波数とに基づいて、流体の流量を算出する流
量演算手段とを備えて成る。

【００１０】従って、請求項２に対応する発明の流量測
定装置においては、発振器ではマイクロ波信号を発生
し、マイクロ波送信アンテナでは流体が通過する配管内
にマイクロ波を送り込み、反射屈折波受信アンテナでは
流体の気泡や固形物で反射屈折したマイクロ波を受信
し、ドップラー周波数検出手段では発振器からのマイク
ロ波信号と反射屈折波受信アンテナからの受信信号とか
らドップラー周波数を検出し、透過波受信アンテナでは
流体を透過するマイクロ波を受信し、伝搬速度検出手段
では発振器からのマイクロ波信号と透過波受信アンテナ
からの受信信号とからマイクロ波の流体内での伝搬速度
を検出し、流量演算手段ではマイクロ波の伝搬速度およ
びドップラー周波数から流量を求める。

【００１１】これにより、ドップラー周波数から流量を
求める場合に、マイクロ波の伝搬速度の影響を受けない
演算を行なうことが可能であるため、流体１０の濃度変
化が多い（不均一）場合にも、流体中に気泡や固形物が
存在する流体の流量を、精度よくしかも確実に測定する
ことができる。

【００１２】一方、請求項３に対応する発明では、上記
請求項１または請求項２に対応する発明の流量測定装置
において、配管の一方の管外壁付近に、マイクロ波送信
アンテナを取り付け、またこれと対向する配管の他方の
管外壁付近に、反射屈折波受信アンテナ、および透過波
受信アンテナを取り付けるようにしている。

【００１３】従って、請求項３に対応する発明の流量測
定装置においては、マイクロ波送信アンテナと対向する
面に、反射屈折波受信アンテナ、および透過波受信アン
テナを配管に取り付けることにより、マイクロ波を確実
に送信・受信することができる。

【００１４】また、請求項４に対応する発明では、上記
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に対応する発明の
流量測定装置において、配管の管外壁に、誘電率が流体
とほぼ等しいくさび型の誘電体を取り付け、当該誘電体
を介してマイクロ波送信アンテナ、反射屈折波受信アン
テナ、および透過波受信アンテナをそれぞれ配管に取り
付けて、マイクロ波を配管内に所定の角度で斜めに送信
し受信するようにしている。

【００１５】従って、請求項４に対応する発明の流量測
定装置においては、流体と誘電率が同程度のくさび型の
誘電体を配管に取り付け、その誘電体を介してマイクロ
波送信アンテナ、反射屈折波受信アンテナ、および透過
波受信アンテナを配管に取り付け、マイクロ波を配管内
に所定角度で斜めに送信・受信することにより、マイク
ロ波を効率よく送信・受信することができる。

【００１６】さらに、請求項５に対応する発明では、上
記請求項１または請求項２に対応する発明の流量測定装
置において、配管の一方の管外壁付近に、配管方向に沿
ってマイクロ波送信アンテナ、および反射屈折波受信ア
ンテナを取り付け、またマイクロ波送信アンテナと対向
する配管の他方の管外壁付近に、透過波受信アンテナを
取り付けるようにしている。

【００１７】従って、請求項５に対応する発明の流量測
定装置においては、配管方向に沿ってマイクロ波送信ア
ンテナと同じ側に反射屈折波受信アンテナを配管に取り
付けることにより、十分な反射屈折波を受信することが
可能であるため、配管の直径が大きい場合でも、流体中
に気泡や固形物が存在する流体の流量を確実に測定する
ことができる。

【００１８】さらにまた、請求項６に対応する発明で
は、上記請求項５に対応する発明の流量測定装置におい
て、マイクロ波送信アンテナの配管方向上流側および下
流側のそれぞれに反射屈折波受信アンテナを取り付け、
当該各々の反射屈折波受信アンテナからの受信信号に基
づいてドップラー周波数を検出するようにしている。

【００１９】従って、請求項６に対応する発明の流量測
定装置においては、マイクロ波送信アンテナと同じ側の
上流と下流に反射屈折波受信アンテナを配管に取り付け
ることにより、十分な反射屈折波を受信してドップラー
周波数を検出することが可能であるため、配管の直径が
大きい場合でも、流体中に気泡や固形物が存在する流体
の流量を、感度よくしかも確実に測定することができ
る。

【００２０】一方、請求項７に対応する発明では、流体
での吸収が大きい周波数のマイクロ波信号を発生する加
熱波発振器と、内部を流体が通過する配管内に、加熱波
発振器からの加熱波を送信する加熱波送信アンテナと、
流体を透過するマイクロ波信号を発生する透過波発振器
と、加熱波送信アンテナの配管方向下流側に取り付けら
れ、配管内に透過波発振器からのマイクロ波を送信する
複数の透過波送信アンテナと、各々の透過波送信アンテ
ナから送信されて流体を透過するマイクロ波をそれぞれ
受信する複数の透過波受信アンテナと、透過波発振器か
らのマイクロ波信号と各々の透過波受信アンテナからの
受信信号とに基づいて、各々の透過波の位相を検出する
複数の位相検出手段と、位相検出手段により検出された
各々の透過波の位相の変化の相関に基づいて、流体の流
量を算出する流量演算手段とを備えて成る。

【００２１】従って、請求項７に対応する発明の流量測
定装置においては、加熱波発振器では流体での吸収が大
きい周波数のマイクロ波信号を発生し、加熱波送信アン
テナでは加熱波を配管内に送信し、透過波発振器では流
体を透過するマイクロ波信号を発生し、加熱波送信アン
テナの下流側に取り付けられた複数の透過波送信アンテ
ナからのマイクロ波を、透過波送信アンテナの対向面に
取り付けた複数の透過波受信アンテナで受信し、位相検
出手段では透過波発振器からのマイクロ波信号と各々の
透過波受信アンテナからの受信信号から各々の透過波の
位相を検出し、流量演算手段では各々の透過波の位相の
変化の相関から流量を求める。

【００２２】これにより、加熱波によって流体に温度の
異なる部分を生じさせ（流体にマークを付け）、温度変
化によって透過波の位相が変化することを検出し、流体
の流れによって温度の異なる部分が複数組の透過波送信
アンテナおよび透過波受信アンテナの間を通過すること
を位相の相関から求めることが可能であるため、流体中
に気泡や固形物が存在する流体の流量を、より一層精度
よくしかも確実に測定することができる。

【００２３】また、請求項８に対応する発明では、流体
での吸収が大きい周波数のマイクロ波信号を発生する加
熱波発振器と、内部を流体が通過する配管内に、加熱波
発振器からの加熱波を送信する加熱波送信アンテナと、
流体を透過するマイクロ波信号を発生する透過波発振器
と、加熱波送信アンテナの配管方向下流側に取り付けら
れ、配管内に透過波発振器からのマイクロ波を送信する
複数の透過波送信アンテナと、各々の透過波送信アンテ
ナから送信されて流体を透過するマイクロ波をそれぞれ
受信する複数の透過波受信アンテナと、各々の透過波受
信アンテナからの受信信号に基づいて、各々の透過波の
減衰を検出する複数の減衰検出手段と、減衰検出手段に
より検出された各々の透過波の減衰の変化の相関に基づ
いて、流体の流量を算出する流量演算手段とを備えて成
る。

【００２４】従って、請求項８に対応する発明の流量測
定装置においては、加熱波発振器では流体での吸収が大
きい周波数のマイクロ波信号を発生し、加熱波送信アン
テナでは加熱波を配管内に送信し、透過波発振器では流
体を透過するマイクロ波信号を発生し、加熱波送信アン
テナの下流側に取り付けられた複数の透過波送信アンテ
ナからのマイクロ波を、透過波送信アンテナの対向面に
取り付けた複数の透過波受信アンテナで受信し、減衰検
出手段では各々の透過波受信アンテナからの受信信号か
ら各々の透過波の減衰を検出し、流量演算手段では各々
の透過波の減衰の変化の相関から流量を求める。

【００２５】これにより、加熱波によって流体に温度の
異なる部分を生じさせ（流体にマークを付け）、温度変
化によって透過波の減衰が変化することを検出し、流体
の流れによって温度の異なる部分が複数組の透過波送信
アンテナおよび透過波受信アンテナの間を通過すること
を減衰の相関から求めることが可能であるため、流体中
に気泡や固形物が存在する流体の流量を、より一層精度
よくしかも確実に測定することができる。

【００２６】さらに、請求項９に対応する発明では、流
体での吸収が大きい周波数のマイクロ波信号を発生する
加熱波発振器と、内部を流体が通過する配管内に、加熱
波発振器からの加熱波を送信する加熱波送信アンテナ
と、流体を透過するマイクロ波信号を発生する透過波発
振器と、加熱波送信アンテナの配管方向下流側に取り付
けられ、配管内に透過波発振器からのマイクロ波を送信
する複数の透過波送信アンテナと、各々の透過波送信ア
ンテナから送信されて流体を透過するマイクロ波をそれ
ぞれ受信する複数の透過波受信アンテナと、透過波発振
器からのマイクロ波信号と各々の透過波受信アンテナか
らの受信信号とに基づいて、各々の透過波の位相および
減衰を検出する複数の位相・減衰検出手段と、位相・減
衰検出手段により検出された各々の透過波の位相および
減衰の変化の相関に基づいて、流体の流量を算出する流
量演算手段とを備えて成る。

【００２７】従って、請求項９に対応する発明の流量測
定装置においては、加熱波発振器では流体での吸収が大
きい周波数のマイクロ波信号を発生し、加熱波送信アン
テナでは加熱波を配管内に送信し、透過波発振器では流
体を透過するマイクロ波信号を発生し、加熱波送信アン
テナの下流側に取り付けられた複数の透過波送信アンテ
ナからのマイクロ波を、透過波送信アンテナの対向面に
取り付けた複数の透過波受信アンテナで受信し、位相・
減衰検出手段では透過波発振器からのマイクロ波信号と
各々の透過波受信アンテナからの受信信号から各々の透
過波の位相および減衰を検出し、流量演算手段では各々
の透過波の位相および減衰の変化の相関から流量を求め
る。

【００２８】これにより、加熱波によって流体に温度の
異なる部分を生じさせ（流体にマークを付け）、温度変
化によって透過波の位相および減衰が変化することを検
出し、流体の流れによって温度の異なる部分が複数組の
透過波送信アンテナおよび透過波受信アンテナの間を通
過することを位相および減衰の相関から求めることが可
能であるため、流体中に気泡や固形物が存在する流体の
流量を、より一層精度よくしかも確実に測定することが
できる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して詳細に説明する。 （第１の実施形態）図１は、本実施形態による流量測定
装置の構成例を示す概要図であり、図６と同一要素には
同一符号を付して示している。

【００３０】すなわち、本実施形態の流量測定装置は、
図１に示すように、発振器１と、マイクロ波送信アンテ
ナ２と、反射屈折波受信アンテナ３と、透過波受信アン
テナ４と、ドップラー周波数検出手段５と、伝搬速度検
出手段６と、流量演算手段７とから構成している。

【００３１】また、マイクロ波送信アンテナ２は、配管
９の一方の管外壁付近に取り付け、反射屈折波受信アン
テナ３、および透過波受信アンテナ４は、マイクロ波送
信アンテナ２と対向する配管９の他方の管外壁付近に取
り付けている。

【００３２】さらに、この場合、配管９の管外壁に、誘
電率が流体１０とほぼ等しいくさび型の誘電体８を取り
付け、この誘電体８を介してマイクロ波送信アンテナ
２、反射屈折波受信アンテナ３、および透過波受信アン
テナ４をそれぞれ配管９に取り付けて、マイクロ波を配
管９内に流体１０の流れの垂線に対して所定の角度θで
斜めに送信し受信するようにしている。

【００３３】なお、誘電体８の材料としては、例えばセ
ラミックを用いることができる。また、配管９の材料と
しては、例えばＦＲＰを用いることができる。ここで、
発振器１は、マイクロ波信号を発生するものである。

【００３４】また、マイクロ波送信アンテナ２は、内部
を流体１０が通過する配管９内に、発振器１からのマイ
クロ波を誘電体８を介して送信するものである。さら
に、反射屈折波受信アンテナ３は、マイクロ波送信アン
テナ２から送信されて流体１０の気泡や固形物１１で反
射屈折したマイクロ波を、誘電体８を介して受信するも
のである。

【００３５】さらにまた、透過波受信アンテナ４は、マ
イクロ波送信アンテナ２から送信されて流体１０を透過
するマイクロ波を、誘電体８を介して受信するものであ
る。一方、ドップラー周波数検出手段５は、発振器１か
らのマイクロ波信号と反射屈折波受信アンテナ３からの
受信信号とに基づいて、ドップラー周波数を検出するも
のである。

【００３６】また、伝搬速度検出手段６は、発振器１か
らのマイクロ波信号と透過波受信アンテナ４からの受信
信号とに基づいて、マイクロ波の流体１０内での伝搬速
度を検出するものである。

【００３７】さらに、流量演算手段７は、ドップラー周
波数検出手段５により検出されたドップラー周波数と、
伝搬速度検出手段６により検出された伝搬速度とに基づ
いて、流体１０の流量を算出するものである。

【００３８】次に、以上のように構成した本実施形態の
流量測定装置の作用について説明する。図１において、
発振器１では、マイクロ波信号を発生する。

【００３９】また、マイクロ波送信アンテナ２では、流
体１０と同程度の誘電率をもつくさび型の誘電体８を介
して、配管９内に流体１０の流れの垂線に対して所定の
角度θで斜めにマイクロ波を送信する。

【００４０】この場合、所定の角度θとしては、検出感
度の上昇とマイクロ波の減衰抑制との双方の実現を考慮
して、好ましくは３０〜６０度、より好ましくは４５度
としている。

【００４１】また、空気と流体１０では、通常誘電率が
異なるので、マイクロ波を配管９に斜めに送信するため
に、くさび形の誘電体８を用いている。すると、マイク
ロ波は、流体１０中の気泡や固形物１１で反射屈折し、
反射屈折波受信アンテナ３で受信する。

【００４２】さらに、ドップラー周波数検出手段５で
は、発振器１からのマイクロ波信号と、反射屈折波受信
アンテナ３からの受信信号とを比較して、ドップラー周
波数Δｆ_d を検出する。

【００４３】一方、透過波受信アンテナ４では、流体１
０中を透過したマイクロ波を受信する。また、伝搬速度
検出手段６では、発振器１からのマイクロ波信号と、透
過波受信アンテナ４からの受信信号とを比較して、マイ
クロ波の流体１０中での伝搬速度ｃを検出する。

【００４４】さらに、流量演算手段７では、ドップラー
周波数検出手段５からのドップラー周波数Δｆ_d と、伝
搬速度検出手段６からのマイクロ波の伝搬速度ｃとか
ら、流体１０の流量Ｆを算出する。

【００４５】すなわち、この場合、流体１０の流速Ｖ
は、 Ｖ＝Δｆ_d ・ｃ／（２ｆ・sin θ） ただし、Δｆ_d ：ドップラー周波数 ｃ：マイクロ波の伝搬速度 ｆ：発振器１からのマイクロ波の周波数（配管９の直径
に応じて、例えば１（配管９の直径大：２００mm程度）
〜２（配管９の直径小：５０mm程度）ＧＨｚの範囲で選
定する） θ：流体１０の流れの垂線に対するマイクロ波の角度 で求める。

【００４６】そして、この流体１０の流速Ｖ、および配
管９の直径から、流体１０の流量Ｆを求める。上述した
ように、本実施形態の流量測定装置は、マイクロ波信号
を発生する発振器１と、内部を流体１０が通過する配管
９内に、発振器１からのマイクロ波を誘電体８を介して
斜めに送信するマイクロ波送信アンテナ２と、マイクロ
波送信アンテナ２から送信されて流体１０の気泡や固形
物１１で反射屈折したマイクロ波を、誘電体８を介して
受信する反射屈折波受信アンテナ３と、マイクロ波送信
アンテナ２から送信されて流体１０を透過するマイクロ
波を、誘電体８を介して受信する透過波受信アンテナ４
と、発振器１からのマイクロ波信号と反射屈折波受信ア
ンテナ３からの受信信号とに基づいて、ドップラー周波
数を検出するドップラー周波数検出手段５と、発振器１
からのマイクロ波信号と透過波受信アンテナ４からの受
信信号とに基づいて、マイクロ波の流体１０内での伝搬
速度を検出する伝搬速度検出手段６と、ドップラー周波
数検出手段５により検出されたドップラー周波数と、伝
搬速度検出手段６により検出された伝搬速度とに基づい
て、流体１０の流量を算出する流量演算手段７とから構
成したものである。

【００４７】従って、流体１０の濃度変化が少ない（均
一）場合に、流体１０中に気泡や固形物１１が存在する
流体１０の流量を確実に測定することが可能となるのは
もちろんのこと、流体１０の濃度変化が多い（不均一）
場合にも、ドップラー周波数から流量を求める場合に、
マイクロ波の伝搬速度の影響を受けない演算を行なうこ
とができるため、流体１０中に気泡や固形物１１が存在
する流体１０の流量を、精度よくしかも確実に測定する
ことが可能となる。

【００４８】また、マイクロ波送信アンテナ２と対向す
る面に、反射屈折波受信アンテナ３、および透過波受信
アンテナ４を取り付けているため、マイクロ波を確実に
送信・受信することが可能となる。

【００４９】さらに、流体１０と誘電率が同程度のくさ
び型の誘電体８を配管９に取り付け、その誘電体８を介
してマイクロ波送信アンテナ２、反射屈折波受信アンテ
ナ３、および透過波受信アンテナ４を取り付けて、マイ
クロ波を配管９内に所定角度で斜めに送信・受信してい
るため、マイクロ波を効率よく送信・受信することが可
能となる。

【００５０】（第２の実施形態）図２は、本実施形態に
よる流量測定装置の構成例を示す概要図であり、図１と
同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここ
では異なる部分についてのみ述べる。

【００５１】すなわち、本実施形態の流量測定装置は、
図２に示すように、配管９の一方の管外壁付近に、マイ
クロ波送信アンテナ２を取り付け、またマイクロ波送信
アンテナ２の配管方向上流側および下流側のそれぞれに
反射屈折波受信アンテナ３ａ，３ｂを取り付け、さらに
マイクロ波送信アンテナ２と対向する配管９の他方の管
外壁付近に、透過波受信アンテナ４を取り付けている。

【００５２】一方、各々の反射屈折波受信アンテナ３
ａ，３ｂからの受信信号に基づいて、ドップラー周波数
を検出するようにしている。なお、誘電体８の取り付け
を省略している。

【００５３】次に、以上のように構成した本実施形態の
流量測定装置の作用について説明する。図２において、
発振器１では、マイクロ波信号を発生する。

【００５４】また、マイクロ波送信アンテナ２では、配
管９にマイクロ波を送信する。すると、マイクロ波は、
流体１０中の気泡や固形物１１で反射屈折し、２つの反
射屈折波受信アンテナ３ａ，３ｂで受信する。

【００５５】さらに、ドップラー周波数検出手段５で
は、各々の反射屈折波受信アンテナ３ａ，３ｂからの受
信信号を比較して、ドップラー周波数Δｆ_d を検出す
る。一方、透過波受信アンテナ４では、流体１０中を透
過したマイクロ波を受信する。

【００５６】また、伝搬速度検出手段６では、発振器１
からのマイクロ波信号と、透過波受信アンテナ４からの
受信信号とを比較して、マイクロ波の流体１０中での伝
搬速度ｃを検出する。

【００５７】さらに、流量演算手段７では、ドップラー
周波数検出手段５からのドップラー周波数Δｆ_d と、伝
搬速度検出手段６からのマイクロ波の伝搬速度ｃとか
ら、流体１０の流量Ｆを算出する。

【００５８】すなわち、この場合、流体１０の流速Ｖ
は、 Ｖ＝Δｆ_d ・ｃ／（２ｆ・sin θ） ただし、Δｆ_d ：ドップラー周波数 ｃ：マイクロ波の伝搬速度 ｆ：発振器１からのマイクロ波の周波数（配管９の直径
に応じて、例えば１（配管９の直径大：２００mm程度）
〜２（配管９の直径小：５０mm程度）ＧＨｚの範囲で選
定する） θ：流体１０の流れの垂線に対するマイクロ波の角度 で求める。

【００５９】そして、この流体１０の流速Ｖ、および配
管９の直径から、流体１０の流量Ｆを求める。上述した
ように、本実施形態の流量測定装置は、前記第１の実施
形態の流量測定装置において、配管９方向に沿ってマイ
クロ波送信アンテナ２と同じ側に反射屈折波受信アンテ
ナ３ａ，３ｂを取り付けているため、十分な反射屈折波
を受信することができるため、配管９の直径が大きい
（太い）場合でも、流体１０中に気泡や固形物１１が存
在する流体１０の流量を確実に測定することが可能とな
る。

【００６０】また、マイクロ波送信アンテナ２と同じ側
の上流と下流に反射屈折波受信アンテナ３ａ，３ｂを取
り付けているため、十分な反射屈折波を受信してドップ
ラー周波数を検出することができるため、配管９の直径
が大きい（太い）場合でも、流体１０中に気泡や固形物
１１が存在する流体１０の流量を、感度よくしかも確実
に測定することが可能となる。

【００６１】（第３の実施形態）図３は、本実施形態に
よる流量測定装置の構成例を示す概要図であり、図６と
同一要素には同一符号を付して示している。

【００６２】すなわち、本実施形態の流量測定装置は、
図３に示すように、加熱波発振器１７と、加熱波送信ア
ンテナ１８と、透過波発振器１９と、２個の透過波送信
アンテナ２０ａ，２０ｂと、２個の透過波受信アンテナ
２１ａ，２１ｂと、２個の位相・減衰検出手段２２ａ，
２２ｂと、流量演算手段２３とから構成している。

【００６３】また、加熱波送信アンテナ１８は、配管９
の一方の管外壁付近に取り付け、また、透過波送信アン
テナ２０ａ，２０ｂは、加熱波送信アンテナ１８の配管
９方向下流側に取り付け、さらに透過波受信アンテナ２
１ａ，２１ｂは、透過波送信アンテナ２０ａ，２０ｂと
対向する配管９の他方の管外壁付近に取り付けている。

【００６４】ここで、加熱波発振器１７は、流体での吸
収が大きい周波数のマイクロ波信号を発生するものであ
る。また、加熱波送信アンテナ１８は、内部を流体１０
が通過する配管９内に、加熱波発振器１７からの加熱波
を送信するものである。

【００６５】一方、透過波発振器１９は、流体１０を透
過するマイクロ波信号を発生するものである。また、透
過波送信アンテナ２０ａ，２０ｂは、配管９内に透過波
発振器１９からのマイクロ波を送信するものである。

【００６６】さらに、透過波受信アンテナ２１ａ，２１
ｂは、各々の透過波送信アンテナ２０ａ，２０ｂから送
信されて流体１０を透過するマイクロ波をそれぞれ受信
するものである。

【００６７】一方、位相・減衰検出手段２２ａ，２２ｂ
は、透過波発振器１９からのマイクロ波信号と各々の透
過波受信アンテナ２１ａ，２１ｂからの受信信号とに基
づいて、各々の透過波の位相および減衰を検出するもの
である。

【００６８】また、流量演算手段２３は、位相・減衰検
出手段２２ａ，２２ｂにより検出された各々の透過波の
位相および減衰の変化の相関に基づいて、流体１０の流
量を算出するものである。

【００６９】次に、以上のように構成した本実施形態の
流量測定装置の作用について説明する。図３において、
加熱波発振器１７では、流体１０での吸収が大きい周波
数のマイクロ波信号を発生し、加熱波送信アンテナ１８
では、加熱波を配管９内に送信する。特定のタイミング
で流体１０の加熱を行なうことにより、流体１０には流
れ方向に温度の異なる部分が生じる。

【００７０】また、透過波発振器１９では、流体１０を
透過するマイクロ波信号を発生し、加熱波送信アンテナ
１８の下流側に取り付けられた２つの透過波送信アンテ
ナ２０ａ，２０ｂからのマイクロ波を、透過波送信アン
テナ２０ａ，２０ｂと対向する面に取り付けられた２つ
の透過波受信アンテナ２１ａ，２１ｂで受信する。

【００７１】一方、位相・減衰検出手段２２ａ，２２ｂ
では、透過波発振器１９からのマイクロ波信号と、透過
波受信アンテナ２１ａ，２１ｂからの受信信号とから、
各々の透過波の位相および減衰を検出する。

【００７２】さらに、流量演算手段２３では、位相・減
衰検出手段２２ａ，２２ｂからの各々の透過波の位相お
よび減衰の変化の相関から、流体１０の流量Ｆを算出す
る。すなわち、この場合、水分を含む流体１０では、透
過するマイクロ波の位相と減衰が、温度変化によって変
化する。そこで、２つの透過波送受信アンテナ対２０ａ
・２１ａ，２０ｂ，２１ｂの距離と、２つの透過波の位
相および減衰の変化の相関の時間差から、流体１０の流
速Ｖを求める。

【００７３】そして、この流体１０の流速Ｖ、および配
管９の直径から、流体１０の流量Ｆを求める。上述した
ように、本実施形態の流量測定装置は、流体１０での吸
収が大きい周波数のマイクロ波信号を発生する加熱波発
振器１７と、内部を流体１０が通過する配管９内に、加
熱波発振器１７からの加熱波を送信する加熱波送信アン
テナ１８と、流体１０を透過するマイクロ波信号を発生
する透過波発振器１９と、加熱波送信アンテナ１８の配
管９方向下流側に取り付けられ、配管９内に透過波発振
器１９からのマイクロ波を送信する２つの透過波送信ア
ンテナ２０ａ，２０ｂと、各々の透過波送信アンテナ２
０ａ，２０ｂから送信されて流体１０を透過するマイク
ロ波をそれぞれ受信する２つの透過波受信アンテナ２１
ａ，２１ｂと、透過波発振器１９からのマイクロ波信号
と各々の透過波受信アンテナ２１ａ，２１ｂからの受信
信号とに基づいて、各々の透過波の位相および減衰を検
出する２つの位相・減衰検出手段２２ａ，２２ｂと、位
相・減衰検出手段２２ａ，２２ｂにより検出された各々
の透過波の位相および減衰の変化の相関に基づいて、流
体１０の流量を算出する流量演算手段２３とから構成し
たものである。

【００７４】従って、マイクロ波加熱により流体１０を
加熱して、流体１０に温度の異なる部分を生じさせ（流
体１０にマークを付け）、温度変化によって透過波の位
相および減衰が変化することを検出し、流体１０の流れ
によって温度の異なる部分が２組の透過波送信アンテナ
２０ａ，２０ｂおよび透過波受信アンテナ２１ａ，２１
ｂの間を通過することを位相および減衰の相関から求め
ることができるため、流体１０中に気泡や固形物１１が
存在する場合でも存在しない場合でも、流体１０の流量
を、より一層精度よくしかも確実に測定することが可能
となる。

【００７５】（第４の実施形態）図４は、本実施形態に
よる流量測定装置の構成例を示す概要図であり、図３と
同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここ
では異なる部分についてのみ述べる。

【００７６】すなわち、本実施形態の流量測定装置は、
図４に示すように、図３における位相・減衰検出手段２
２ａ，２２ｂを省略し、これに代えて、位相検出手段２
４ａ，２４ｂを備えた構成としている。

【００７７】ここで、位相検出手段２４ａ，２４ｂは、
透過波発振器１９からのマイクロ波信号と各々の透過波
受信アンテナ２１ａ，２１ｂからの受信信号とに基づい
て、各々の透過波の位相を検出するものである。

【００７８】次に、以上のように構成した本実施形態の
流量測定装置の作用について説明する。図４において、
加熱波発振器１７では、流体１０での吸収が大きい周波
数のマイクロ波信号を発生し、加熱波送信アンテナ１８
では、加熱波を配管９内に送信する。特定のタイミング
で流体１０の加熱を行なうことにより、流体１０には流
れ方向に温度の異なる部分が生じる。

【００７９】また、透過波発振器１９では、流体１０を
透過するマイクロ波信号を発生し、加熱波送信アンテナ
１８の下流側に取り付けられた２つの透過波送信アンテ
ナ２０ａ，２０ｂからのマイクロ波を、透過波送信アン
テナ２０ａ，２０ｂと対向する面に取り付けられた２つ
の透過波受信アンテナ２１ａ，２１ｂで受信する。

【００８０】一方、位相検出手段２４ａ，２４ｂでは、
透過波発振器１９からのマイクロ波信号と、透過波受信
アンテナ２１ａ，２１ｂからの受信信号とから、各々の
透過波の位相を検出する。

【００８１】さらに、流量演算手段２３では、位相検出
手段２４ａ，２４ｂからの各々の透過波の位相の変化の
相関から、流体１０の流量Ｆを算出する。すなわち、こ
の場合、水分を含む流体１０では、透過するマイクロ波
の位相が、温度変化によって変化する。そこで、２つの
透過波送受信アンテナ対２０ａ・２１ａ，２０ｂ，２１
ｂの距離と、２つの透過波の位相の変化の相関の時間差
から、流体１０の流速Ｖを求める。

【００８２】そして、この流体１０の流速Ｖ、および配
管９の直径から、流体１０の流量Ｆを求める。上述した
ように、本実施形態の流量測定装置は、流体１０での吸
収が大きい周波数のマイクロ波信号を発生する加熱波発
振器１７と、内部を流体１０が通過する配管９内に、加
熱波発振器１７からの加熱波を送信する加熱波送信アン
テナ１８と、流体１０を透過するマイクロ波信号を発生
する透過波発振器１９と、加熱波送信アンテナ１８の配
管９方向下流側に取り付けられ、配管９内に透過波発振
器１９からのマイクロ波を送信する２つの透過波送信ア
ンテナ２０ａ，２０ｂと、各々の透過波送信アンテナ２
０ａ，２０ｂから送信されて流体１０を透過するマイク
ロ波をそれぞれ受信する２つの透過波受信アンテナ２１
ａ，２１ｂと、透過波発振器１９からのマイクロ波信号
と各々の透過波受信アンテナ２１ａ，２１ｂからの受信
信号とに基づいて、各々の透過波の位相を検出する２つ
の位相検出手段２４ａ，２４ｂと、位相検出手段２４
ａ，２４ｂにより検出された各々の透過波の位相の変化
の相関に基づいて、流体１０の流量を算出する流量演算
手段２３とから構成したものである。

【００８３】従って、マイクロ波加熱により流体１０を
加熱して、流体１０に温度の異なる部分を生じさせ（流
体１０にマークを付け）、温度変化によって透過波の位
相が変化することを検出し、流体１０の流れによって温
度の異なる部分が２組の透過波送信アンテナ２０ａ，２
０ｂおよび透過波受信アンテナ２１ａ，２１ｂの間を通
過することを位相の相関から求めることができるため、
流体１０中に気泡や固形物１１が存在する場合でも存在
しない場合でも、流体１０の流量を、より一層精度よく
しかも確実に測定することが可能となる。

【００８４】（第５の実施形態）図５は、本実施形態に
よる流量測定装置の構成例を示す概要図であり、図３と
同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここ
では異なる部分についてのみ述べる。

【００８５】すなわち、本実施形態の流量測定装置は、
図５に示すように、図３における位相・減衰検出手段２
２ａ，２２ｂを省略し、これに代えて、減衰検出手段２
５ａ，２５ｂを備えた構成としている。

【００８６】ここで、減衰検出手段２５ａ，２５ｂは、
各々の透過波受信アンテナ２１ａ，２１ｂからの受信信
号に基づいて、各々の透過波の減衰を検出するものであ
る。次に、以上のように構成した本実施形態の流量測定
装置の作用について説明する。

【００８７】図５において、加熱波発振器１７では、流
体１０での吸収が大きい周波数のマイクロ波信号を発生
し、加熱波送信アンテナ１８では、加熱波を配管９内に
送信する。特定のタイミングで流体１０の加熱を行なう
ことにより、流体１０には流れ方向に温度の異なる部分
が生じる。

【００８８】また、透過波発振器１９では、流体１０を
透過するマイクロ波信号を発生し、加熱波送信アンテナ
１８の下流側に取り付けられた２つの透過波送信アンテ
ナ２０ａ，２０ｂからのマイクロ波を、透過波送信アン
テナ２０ａ，２０ｂと対向する面に取り付けられた２つ
の透過波受信アンテナ２１ａ，２１ｂで受信する。

【００８９】一方、減衰検出手段２５ａ，２５ｂでは、
透過波受信アンテナ２１ａ，２１ｂからの受信信号か
ら、各々の透過波の減衰を検出する。さらに、流量演算
手段２３では、減衰検出手段２５ａ，２５ｂからの各々
の透過波の減衰の変化の相関から、流体１０の流量Ｆを
算出する。

【００９０】すなわち、この場合、水分を含む流体１０
では、透過するマイクロ波の減衰が、温度変化によって
変化する。そこで、２つの透過波送受信アンテナ対２０
ａ・２１ａ，２０ｂ，２１ｂの距離と、２つの透過波の
減衰の変化の相関の時間差から、流体１０の流速Ｖを求
める。

【００９１】そして、この流体１０の流速Ｖ、および配
管９の直径から、流体１０の流量Ｆを求める。上述した
ように、本実施形態の流量測定装置は、流体１０での吸
収が大きい周波数のマイクロ波信号を発生する加熱波発
振器１７と、内部を流体１０が通過する配管９内に、加
熱波発振器１７からの加熱波を送信する加熱波送信アン
テナ１８と、流体１０を透過するマイクロ波信号を発生
する透過波発振器１９と、加熱波送信アンテナ１８の配
管９方向下流側に取り付けられ、配管９内に透過波発振
器１９からのマイクロ波を送信する２つの透過波送信ア
ンテナ２０ａ，２０ｂと、各々の透過波送信アンテナ２
０ａ，２０ｂから送信されて流体１０を透過するマイク
ロ波をそれぞれ受信する２つの透過波受信アンテナ２１
ａ，２１ｂと、各々の透過波受信アンテナ２１ａ，２１
ｂからの受信信号に基づいて、各々の透過波の減衰を検
出する２つの減衰検出手段２５ａ，２５ｂと、減衰検出
手段２５ａ，２５ｂにより検出された各々の透過波の減
衰の変化の相関に基づいて、流体１０の流量を算出する
流量演算手段２３とから構成したものである。

【００９２】従って、マイクロ波加熱により流体１０を
加熱して、流体１０に温度の異なる部分を生じさせ（流
体１０にマークを付け）、温度変化によって透過波の減
衰が変化することを検出し、流体１０の流れによって温
度の異なる部分が２組の透過波送信アンテナ２０ａ，２
０ｂおよび透過波受信アンテナ２１ａ，２１ｂの間を通
過することを減衰の相関から求めることができるため、
流体１０中に気泡や固形物１１が存在する場合でも存在
しない場合でも、流体１０の流量を、より一層精度よく
しかも確実に測定することが可能となる。

【００９３】（他の実施形態） （ａ）前記第１および第２の各実施形態では、ドップラ
ー周波数Δｆ_d およびマイクロ波の伝搬速度ｃの双方か
ら、流体１０の流量Ｆを算出する場合について説明した
が、これに限らず、流体１０の濃度変化が少ない（均
一）場合には、ドップラー周波数Δｆ_d のみから、流体
１０の流量Ｆを算出するようにしてもよい。

【００９４】これにより、流体１０の濃度変化が少ない
（均一）場合に、流体１０中に気泡や固形物１１が存在
する流体１０の流量を確実に測定することが可能とな
る。 （ｂ）前記第１の実施形態では、誘電体８の材料とし
て、セラミックを用いる場合について説明したが、これ
に限らず、誘電率が流体１０とほぼ等しいその他のもの
を用いるようにしてもよい。

【００９５】（ｃ）前記各実施形態では、配管９の材料
として、ＦＲＰを用いる場合について説明したが、これ
に限らず、配管９の材料として、マイクロ波を透過する
その他のものを用いるようにしてもよい。

【００９６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に対応す
る発明によれば、マイクロ波信号を発生する発振器と、
内部を流体が通過する配管内に、発振器からのマイクロ
波を送信するマイクロ波送信アンテナと、マイクロ波送
信アンテナから送信されて流体の気泡や固形物で反射屈
折したマイクロ波を受信する反射屈折波受信アンテナ
と、発振器からのマイクロ波信号と反射屈折波受信アン
テナからの受信信号とに基づいて、ドップラー周波数を
検出するドップラー周波数検出手段と、ドップラー周波
数検出手段により検出されたドップラー周波数に基づい
て、流体の流量を算出する流量演算手段とを備えるよう
にしたので、流体の濃度変化が少ない（均一）場合に、
流体中に気泡や固形物が存在する流体の流量を確実に測
定することが可能な流量測定装置が提供できる。

【００９７】また、請求項２に対応する発明によれば、
マイクロ波信号を発生する発振器と、内部を流体が通過
する配管内に、発振器からのマイクロ波を送信するマイ
クロ波送信アンテナと、マイクロ波送信アンテナから送
信されて流体の気泡や固形物で反射屈折したマイクロ波
を受信する反射屈折波受信アンテナと、発振器からのマ
イクロ波信号と反射屈折波受信アンテナからの受信信号
とに基づいて、ドップラー周波数を検出するドップラー
周波数検出手段と、マイクロ波送信アンテナから送信さ
れて流体を透過するマイクロ波を受信する透過波受信ア
ンテナと、発振器からのマイクロ波信号と透過波受信ア
ンテナからの受信信号とに基づいて、マイクロ波の流体
内での伝搬速度を検出する伝搬速度検出手段と、伝搬速
度検出手段により検出された伝搬速度と、ドップラー周
波数検出手段により検出されたドップラー周波数とに基
づいて、流体の流量を算出する流量演算手段とを備える
ようにしたので、流体１０の濃度変化が多い（不均一）
場合にも、流体中に気泡や固形物が存在する流体の流量
を精度よくしかも確実に測定することが可能な流量測定
装置が提供できる。

【００９８】一方、請求項３に対応する発明によれば、
上記請求項１または請求項２に対応する発明の流量測定
装置において、配管の一方の管外壁付近に、マイクロ波
送信アンテナを取り付け、またこれと対向する配管の他
方の管外壁付近に、反射屈折波受信アンテナ、および透
過波受信アンテナを取り付けるようにしたので、マイク
ロ波を確実に送信・受信することが可能な流量測定装置
が提供できる。

【００９９】また、請求項４に対応する発明によれば、
上記請求項１乃至請求項３のいずれか１項に対応する発
明の流量測定装置において、配管の管外壁に、誘電率が
流体とほぼ等しいくさび型の誘電体を取り付け、当該誘
電体を介してマイクロ波送信アンテナ、反射屈折波受信
アンテナ、および透過波受信アンテナをそれぞれ配管に
取り付けて、マイクロ波を配管内に所定の角度で斜めに
送信し受信するようにしたので、マイクロ波を効率よく
送信・受信することが可能な流量測定装置が提供でき
る。

【０１００】さらに、請求項５に対応する発明によれ
ば、上記請求項１または請求項２に対応する発明の流量
測定装置において、配管の一方の管外壁付近に、配管方
向に沿ってマイクロ波送信アンテナ、および反射屈折波
受信アンテナを取り付け、またマイクロ波送信アンテナ
と対向する配管の他方の管外壁付近に、透過波受信アン
テナを取り付けるようにしたので、配管の直径が大きい
場合でも、流体中に気泡や固形物が存在する流体の流量
を確実に測定することが可能な流量測定装置が提供でき
る。

【０１０１】さらにまた、請求項６に対応する発明によ
れば、上記請求項５に対応する発明の流量測定装置にお
いて、マイクロ波送信アンテナの配管方向上流側および
下流側のそれぞれに反射屈折波受信アンテナを取り付
け、当該各々の反射屈折波受信アンテナからの受信信号
に基づいてドップラー周波数を検出するようにしたの
で、配管の直径が大きい場合でも、流体中に気泡や固形
物が存在する流体の流量を感度よくしかも確実に測定す
ることが可能な流量測定装置が提供できる。

【０１０２】一方、請求項７に対応する発明によれば、
流体での吸収が大きい周波数のマイクロ波信号を発生す
る加熱波発振器と、内部を流体が通過する配管内に、加
熱波発振器からの加熱波を送信する加熱波送信アンテナ
と、流体を透過するマイクロ波信号を発生する透過波発
振器と、加熱波送信アンテナの配管方向下流側に取り付
けられ、配管内に透過波発振器からのマイクロ波を送信
する複数の透過波送信アンテナと、各々の透過波送信ア
ンテナから送信されて流体を透過するマイクロ波をそれ
ぞれ受信する複数の透過波受信アンテナと、透過波発振
器からのマイクロ波信号と各々の透過波受信アンテナか
らの受信信号とに基づいて、各々の透過波の位相を検出
する複数の位相検出手段と、位相検出手段により検出さ
れた各々の透過波の位相の変化の相関に基づいて、流体
の流量を算出する流量演算手段とを備えるようにしたの
で、流体中に気泡や固形物が存在する流体の流量をより
一層精度よくしかも確実に測定することが可能な流量測
定装置が提供できる。

【０１０３】また、請求項８に対応する発明によれば、
流体での吸収が大きい周波数のマイクロ波信号を発生す
る加熱波発振器と、内部を流体が通過する配管内に、加
熱波発振器からの加熱波を送信する加熱波送信アンテナ
と、流体を透過するマイクロ波信号を発生する透過波発
振器と、加熱波送信アンテナの配管方向下流側に取り付
けられ、配管内に透過波発振器からのマイクロ波を送信
する複数の透過波送信アンテナと、各々の透過波送信ア
ンテナから送信されて流体を透過するマイクロ波をそれ
ぞれ受信する複数の透過波受信アンテナと、各々の透過
波受信アンテナからの受信信号に基づいて、各々の透過
波の減衰を検出する複数の減衰検出手段と、減衰検出手
段により検出された各々の透過波の減衰の変化の相関に
基づいて、流体の流量を算出する流量演算手段とを備え
るようにしたので、流体中に気泡や固形物が存在する流
体の流量をより一層精度よくしかも確実に測定すること
が可能な流量測定装置が提供できる。

【０１０４】さらに、請求項９に対応する発明によれ
ば、流体での吸収が大きい周波数のマイクロ波信号を発
生する加熱波発振器と、内部を流体が通過する配管内
に、加熱波発振器からの加熱波を送信する加熱波送信ア
ンテナと、流体を透過するマイクロ波信号を発生する透
過波発振器と、加熱波送信アンテナの配管方向下流側に
取り付けられ、配管内に透過波発振器からのマイクロ波
を送信する複数の透過波送信アンテナと、各々の透過波
送信アンテナから送信されて流体を透過するマイクロ波
をそれぞれ受信する複数の透過波受信アンテナと、透過
波発振器からのマイクロ波信号と各々の透過波受信アン
テナからの受信信号とに基づいて、各々の透過波の位相
および減衰を検出する複数の位相・減衰検出手段と、位
相・減衰検出手段により検出された各々の透過波の位相
および減衰の変化の相関に基づいて、流体の流量を算出
する流量演算手段とを備えるようにしたので、流体中に
気泡や固形物が存在する流体の流量をより一層精度よく
しかも確実に測定することが可能な流量測定装置が提供
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による流量測定装置の第１の実施形態を
示す概要図。

【図２】本発明による流量測定装置の第２の実施形態を
示す概要図。

【図３】本発明による流量測定装置の第３の実施形態を
示す概要図。

【図４】本発明による流量測定装置の第４の実施形態を
示す概要図。

【図５】本発明による流量測定装置の第５の実施形態を
示す概要図。

【図６】従来の超音波による流量測定装置の構成例を示
す概要図。

【符号の説明】

１…発振器 ２…マイクロ波送信アンテナ、 ３…反射屈折波受信アンテナ、 ４…透過波受信アンテナ、 ５…ドップラー周波数検出手段、 ６…伝搬速度検出手段、 ７…流量演算手段、 ８…誘電体、 ９…配管、 １０…流体、 １１…気泡・固形物、 １２…加熱波発振器、 １３…加熱波送信アンテナ、 １４…加熱された流体、 １５ａ，１５ｂ…位相・減衰検出手段、 １６…流量演算手段、 １７…加熱波発振器、 １８…加熱波送信アンテナ、 １９…透過波発振器、 ２０ａ，２０ｂ…透過波送信アンテナ、 ２１ａ，２１ｂ…透過波受信アンテナ、 ２２ａ，２２ｂ…位相・減衰検出手段、 ２３…流量演算手段、 ２４ａ，２４ｂ…位相検出手段、 ２５ａ，２５ｂ…減衰検出手段、 ２７…超音波信号発振器、 ２８…超音波送信器、 ２９…超音波受信器、 ３０…超音波伝搬時間検出器。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロ波信号を発生する発振器と、 内部を流体が通過する配管内に、前記発振器からのマイ
   クロ波を送信するマイクロ波送信アンテナと、 前記マイクロ波送信アンテナから送信されて前記流体の
   気泡や固形物で反射屈折したマイクロ波を受信する反射
   屈折波受信アンテナと、 前記発振器からのマイクロ波信号と前記反射屈折波受信
   アンテナからの受信信号とに基づいて、ドップラー周波
   数を検出するドップラー周波数検出手段と、 前記ドップラー周波数検出手段により検出されたドップ
   ラー周波数に基づいて、前記流体の流量を算出する流量
   演算手段と、 を備えて成ることを特徴とする流量測定装置。
2. 【請求項２】 マイクロ波信号を発生する発振器と、 内部を流体が通過する配管内に、前記発振器からのマイ
   クロ波を送信するマイクロ波送信アンテナと、 前記マイクロ波送信アンテナから送信されて前記流体の
   気泡や固形物で反射屈折したマイクロ波を受信する反射
   屈折波受信アンテナと、 前記発振器からのマイクロ波信号と前記反射屈折波受信
   アンテナからの受信信号とに基づいて、ドップラー周波
   数を検出するドップラー周波数検出手段と、 前記マイクロ波送信アンテナから送信されて前記流体を
   透過するマイクロ波を受信する透過波受信アンテナと、 前記発振器からのマイクロ波信号と前記透過波受信アン
   テナからの受信信号とに基づいて、前記マイクロ波の流
   体内での伝搬速度を検出する伝搬速度検出手段と、 前記伝搬速度検出手段により検出された伝搬速度と、前
   記ドップラー周波数検出手段により検出されたドップラ
   ー周波数とに基づいて、前記流体の流量を算出する流量
   演算手段と、 を備えて成ることを特徴とする流量測定装置。
3. 【請求項３】 前記請求項１または請求項２に記載の流
   量測定装置において、 前記配管の一方の管外壁付近に、前記マイクロ波送信ア
   ンテナを取り付け、またこれと対向する前記配管の他方
   の管外壁付近に、前記反射屈折波受信アンテナ、および
   透過波受信アンテナを取り付けるようにしたことを特徴
   とする流量測定装置。
4. 【請求項４】 前記請求項１乃至請求項３のいずれか１
   項に記載の流量測定装置において、 前記配管の管外壁に、誘電率が前記流体とほぼ等しいく
   さび型の誘電体を取り付け、当該誘電体を介して前記マ
   イクロ波送信アンテナ、反射屈折波受信アンテナ、およ
   び透過波受信アンテナをそれぞれ配管に取り付けて、マ
   イクロ波を配管内に所定の角度で斜めに送信し受信する
   ようにしたことを特徴とする流量測定装置。
5. 【請求項５】 前記請求項１または請求項２に記載の流
   量測定装置において、 前記配管の一方の管外壁付近に、配管方向に沿って前記
   マイクロ波送信アンテナ、および反射屈折波受信アンテ
   ナを取り付け、また前記マイクロ波送信アンテナと対向
   する前記配管の他方の管外壁付近に、透過波受信アンテ
   ナを取り付けるようにしたことを特徴とする流量測定装
   置。
6. 【請求項６】 前記請求項５に記載の流量測定装置にお
   いて、 前記マイクロ波送信アンテナの配管方向上流側および下
   流側のそれぞれに前記反射屈折波受信アンテナを取り付
   け、当該各々の反射屈折波受信アンテナからの受信信号
   に基づいてドップラー周波数を検出するようにしたこと
   を特徴とする流量測定装置。
7. 【請求項７】 流体での吸収が大きい周波数のマイクロ
   波信号を発生する加熱波発振器と、 内部を前記流体が通過する配管内に、前記加熱波発振器
   からの加熱波を送信する加熱波送信アンテナと、 前記流体を透過するマイクロ波信号を発生する透過波発
   振器と、 前記加熱波送信アンテナの配管方向下流側に取り付けら
   れ、前記配管内に前記透過波発振器からのマイクロ波を
   送信する複数の透過波送信アンテナと、 前記各々の透過波送信アンテナから送信されて前記流体
   を透過するマイクロ波をそれぞれ受信する複数の透過波
   受信アンテナと、 前記透過波発振器からのマイクロ波信号と前記各々の透
   過波受信アンテナからの受信信号とに基づいて、各々の
   透過波の位相を検出する複数の位相検出手段と、 前記位相検出手段により検出された各々の透過波の位相
   の変化の相関に基づいて、前記流体の流量を算出する流
   量演算手段と、 を備えて成ることを特徴とする流量測定装置。
8. 【請求項８】 流体での吸収が大きい周波数のマイクロ
   波信号を発生する加熱波発振器と、 内部を前記流体が通過する配管内に、前記加熱波発振器
   からの加熱波を送信する加熱波送信アンテナと、 前記流体を透過するマイクロ波信号を発生する透過波発
   振器と、 前記加熱波送信アンテナの配管方向下流側に取り付けら
   れ、前記配管内に前記透過波発振器からのマイクロ波を
   送信する複数の透過波送信アンテナと、 前記各々の透過波送信アンテナから送信されて前記流体
   を透過するマイクロ波をそれぞれ受信する複数の透過波
   受信アンテナと、 前記各々の透過波受信アンテナからの受信信号に基づい
   て、各々の透過波の減衰を検出する複数の減衰検出手段
   と、 前記減衰検出手段により検出された各々の透過波の減衰
   の変化の相関に基づいて、前記流体の流量を算出する流
   量演算手段と、 を備えて成ることを特徴とする流量測定装置。
9. 【請求項９】 流体での吸収が大きい周波数のマイクロ
   波信号を発生する加熱波発振器と、 内部を前記流体が通過する配管内に、前記加熱波発振器
   からの加熱波を送信する加熱波送信アンテナと、 前記流体を透過するマイクロ波信号を発生する透過波発
   振器と、 前記加熱波送信アンテナの配管方向下流側に取り付けら
   れ、前記配管内に前記透過波発振器からのマイクロ波を
   送信する複数の透過波送信アンテナと、 前記各々の透過波送信アンテナから送信されて前記流体
   を透過するマイクロ波をそれぞれ受信する複数の透過波
   受信アンテナと、 前記透過波発振器からのマイクロ波信号と前記各々の透
   過波受信アンテナからの受信信号とに基づいて、各々の
   透過波の位相および減衰を検出する複数の位相・減衰検
   出手段と、 前記位相・減衰検出手段により検出された各々の透過波
   の位相および減衰の変化の相関に基づいて、前記流体の
   流量を算出する流量演算手段と、 を備えて成ることを特徴とする流量測定装置。