JPH109917A - 超音波送受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｓ／Ｎ比が向上され、且つ、特性が良好で、
特に、サニタリ等の用途に好適な超音波送受信装置を提
供するにある。 【解決手段】 測定流体が通過する管路の壁面に該測定
流体を介して相対向して設けられ、超音波振動子に接す
る第１の振動板を振動させることにより該測定流体中に
超音波を送信する超音波送信器と、前記測定流体を伝播
した前記超音波に第２の振動板が振動させられることに
より該第２の振動板に接する超音波振動子が前記超音波
を受信する超音波受信器とからなる超音波送受信装置に
おいて、前記第１及び第２の振動板の少なくとも一方の
測定流体に接する面の反対側の超音波振動子に接する面
を曲面又は曲面を含む形状としたことを特徴とする超音
波送受信装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｓ／Ｎ比が向上さ
れ、且つ、特性が良好で、特に、サニタリ等の用途に好
適な超音波送受信装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来より一般に使用されている
従来例の要部構成説明図で、例えば、実開平１−９５６
１７号に示されている。図において、図４（Ａ），
（Ｂ）はそれぞれ従来の超音波送受信装置の送信部１又
は受信部２である。図４より分かるように、送信部１と
受信部２の形状は、殆ど同じである。

【０００３】図において、１１，２１は超音波振動子、
１２，２２は振動板、１３，１４は超音波発信器より超
音波信号が供給される端子である。振動板１２，２２
は、表面形状のみを曲面又は曲面を含む形状とされてい
る。２３，２４は、受信された超音波信号を、後段の検
出器等へ供給する端子である。

【０００４】送信部１と受信部２とよりなる超音波送受
信装置は、例えば、図５に示すように、超音波流量計に
用いられる。図６は図５のＡ−Ａ断面図である。図５に
示すように、送信部１は、管路３の壁面に配置される。
受信部２は管路３の壁面に、送信部１に対向して配置さ
れる。

【０００５】図６において、測定流体４が図６の上方か
ら下方へ流れると、管路３の中央に設けられた渦発生体
５の下流には、左右交互に周知のカルマン渦が発生す
る。このカルマン渦の発生数は測定流体の流速に比例す
ることが知られている。

【０００６】超音波信号発生器（図示せず）より端子１
３，１４から送信部１へ超音波励振信号が供給される
と、超音波振動子１１が振動し、この振動は振動板１２
によって測定流体中に送信される。測定流体中を伝播し
て受信部２に到達した超音波は、受信部２の振動板２２
を振動させ、超音波振動子２１に伝え、更に超音波振動
子２１は、これを超音波信号として、後段の検出器等
（図示せず）へ出力する。

【０００７】超音波が測定流体中を伝播する途中におい
て、上記カルマン渦と遭遇すると、超音波はその位相に
変化を受けることになる。従って、この超音波を受信す
る受信部２の出力超音波信号から、検出器等により、こ
の位相の変化を検出することによって、カルマン渦の発
生数を知ることができ、これより測定流体の流量が求め
られる。

【０００８】しかして、振動板１２，２２は、表面形状
のみを曲面又は曲面を含む形状とされている。従って、
振動板１２より測定流体中に送信される超音波の進行方
向は、超音波が送信される曲面上の各点の略法線方向と
なる。

【０００９】振動板２２に達した超音波の一部は反射波
となるが、反射される超音波の大部分は流体中に拡散さ
れ、反射波の内、振動板１２に再び戻るものは僅かであ
る。振動板１２に到達した反射波が、振動板１２によっ
て更に反射される場合にも、その大部分は有限な反射角
を有する事から、これらのうちで、直接振動板１２から
送信される超音波と干渉するものは極く僅かとなる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】この様な装置において
は、第１及び第２の振動板の内、少なくとも一方の表面
形状のみを曲面又は曲面を含む形状とする事により、送
信波と反射波との干渉を防止することが出来る。しかし
ながら、曲面又は曲面を含む形状にするために、管壁よ
り表面が出っ張ることになる。

【００１１】このため、測定流体の流れを妨げることに
なり、良好な特性が得られない。また、管壁より表面が
出っ張る事になるので、測定流体の滞留が発生して、サ
ニタリ等の用途には使用できない。

【００１２】本発明は、この問題点を、解決するもので
ある。本発明の目的は、Ｓ／Ｎ比が向上され、且つ、特
性が良好で、特に、サニタリ等の用途に好適な超音波送
受信装置を提供するにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、測定流体が通過する管路の壁面に該測定
流体を介して相対向して設けられ、超音波振動子に接す
る第１の振動板を振動させることにより該測定流体中に
超音波を送信する超音波送信器と、前記測定流体を伝播
した前記超音波に第２の振動板が振動させられることに
より該第２の振動板に接する超音波振動子が前記超音波
を受信する超音波受信器とからなる超音波送受信装置に
おいて、前記第１及び第２の振動板の少なくとも一方の
測定流体に接する面の反対側の超音波振動子に接する面
を曲面又は曲面を含む形状としたことを特徴とする超音
波送受信装置を構成したものである。

【００１４】

【作用】以上の構成において、超音波信号発生器（図示
せず）から送信部へ超音波励振信号が供給されると、超
音波振動子が振動し、この振動は振動板によって測定流
体中に送信される。測定流体中を伝播して、カルマン渦
により位相に変化を受けて、受信部に到達した超音波
は、受信部の振動板を振動させ、超音波振動子に伝え、
更に超音波振動子は、これを超音波信号として、後段の
検出器等（図示せず）へ出力する。

【００１５】従って、この超音波を受信する受信部の出
力超音波信号から、検出器等により、この位相の変化を
検出することによって、カルマン渦の発生数を知ること
ができ、これより測定流体の流量が求められる。

【００１６】しかして、振動板は、測定流体に接する面
の反対側の超音波振動子に接する面を曲面又は曲面を含
む形状とされている。従って、送信部の振動板の、超音
波振動子に接する面より測定流体中に送信される超音波
の進行方向は、超音波が送信される曲面上の各点の略法
線方向となる。

【００１７】受信部の振動板に達した超音波の一部は反
射波となるが、反射される超音波の大部分は流体中に拡
散され、反射波の内、受信部の振動板に再び戻るものは
僅かである。

【００１８】受信部の振動板に到達した反射波が、振動
板の、超音波振動子に接する面によって更に反射される
場合にも、その大部分は有限な反射角を有する事から、
これらのうちで、直接受信部の振動板から送信される超
音波と干渉するものは、極く僅かとなる。以下、実施例
に基づき詳細に説明する。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例の要部構
成説明図である。図において、図４と同一記号の構成は
同一機能を表わす。以下、図４と相違部分のみ説明す
る。

【００２０】６１，７１は、超音波振動子６２，７２に
接する面の形状が、球面形状となる様に構成された振動
板である。

【００２１】以上の構成において、超音波信号発生器
（図示せず）から送信部６へ超音波励振信号が供給され
ると、超音波振動子６２が振動し、この振動は振動板６
１によって測定流体中に送信される。

【００２２】測定流体４中を伝播して、カルマン渦によ
り位相に変化を受けて、受信部７に到達した超音波は、
受信部７の振動板７１を振動させ、超音波振動子７２に
伝え、更に超音波振動子７２は、これを超音波信号とし
て、後段の検出器等（図示せず）へ出力する。

【００２３】従って、この超音波を受信する受信部７の
出力超音波信号から、検出器等により、この位相の変化
を検出することによって、カルマン渦の発生数を知るこ
とができ、これより測定流体の流量が求められる。しか
して、振動板６１，７１は、超音波振動子６２，７２に
接する面の形状が、球面形状となる様に構成されてい
る。

【００２４】従って、振動板６１より測定流体中に送信
される超音波の進行方向は、超音波が送信される球面上
の各点の略法線方向となる。振動板７１に達した超音波
の一部は反射波となるが、反射される超音波の大部分は
流体中に拡散され、反射波の内、振動板６１に再び戻る
ものは僅かである。

【００２５】振動板６１に到達した反射波が、振動板６
１によって更に反射される場合にも、その大部分は有限
な反射角を有する事から、これらのうちで、直接振動板
６１から送信される超音波と干渉するものは極く僅かと
なる。

【００２６】この結果、振動板６１，７１は、超音波振
動子に接する面の形状が、球面形状となる様に構成され
たので、振動板６１，７１の測定流体４に接する面が平
にすることができる。従って、管路３の壁面より表面が
出っ張る恐れがない。

【００２７】このため、測定流体４の流れを妨げること
がなく、且つ、超音波の反射波は発散されるので、良好
な特性が得られ、特に、Ｓ／Ｎ比が向上される。また、
管路３の管壁より表面が出っ張る事が無いので、測定流
体４の滞留が発生する恐れがなく、サニタリ等の用途に
好適な超音波送受信装置が得られる。

【００２８】図２は本発明の他の実施例の要部構成説明
図である。本実施例においては、振動板８１の、超音波
振動子８２に接する面の形状が、円錐形状となる様に構
成されたものである。円錐形状は球面形状より作りやす
く、製造コストを低減出来る超音波送受信装置が得られ
る。

【００２９】図３は本発明の他の実施例の要部構成説明
図である。本実施例においては、振動板９１の超音波振
動子９２に接する面の形状が、円錐台形状となる様に構
成されたものである。円錐台形状は円錐形状の形成途中
で、加工作業を止めれば良く、加工しやすく、製造コス
トを低減出来る超音波送受信装置が得られる。

【００３０】なお、前述の実施例においては、振動板６
１，７１，８１，９１の超音波振動子６２，７２，８
２，９２に接する面の形状を、球面状、円錐形状と説明
したが、これに限ることはない。要するに、超音波の反
射波が発散出来るように、曲面を含む形状であればよ
い。

【００３１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は、
第１及び第２の振動板の少なくとも一方の測定流体に接
する面の反対側の超音波振動子に接する面を曲面又は曲
面を含む形状となる様に構成されたので、振動板の測定
流体に接する面が、平にすることができる。従って、管
路の壁面より表面が出っ張る恐れがない。

【００３２】このため、測定流体の流れを妨げることが
なく、且つ、超音波の反射波は発散されるので、良好な
特性が得られ、特に、Ｓ／Ｎ比が向上される。また、管
路の管壁より表面が出っ張る事が無いので、測定流体の
滞留が発生する恐れがなく、サニタリ等の用途に好適な
超音波送受信装置が得られる。

【００３３】従って、本発明によれば、Ｓ／Ｎ比が向上
され、且つ、特性が良好で、サニタリ等の用途に好適な
超音波送受信装置を実現することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の要部構成説明図である。

【図２】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。

【図３】本発明の別の実施例の要部構成説明図である。

【図４】従来より一般に使用されている従来例の構成説
明図である。

【図５】図１の使用例の説明図である。

【図６】図５の動作説明図である。

【符号の説明】

６ 送信部 ７ 受信部 １１ 超音波振動子 １３ 端子 １４ 端子 ２１ 超音波振動子 ２３ 端子 ２４ 端子 ６１ 振動板 ６２ 超音波振動子 ７１ 振動板 ７２ 超音波振動子 ８１ 振動板 ８２ 超音波振動子 ９１ 振動板 ９２ 超音波振動子

フロントページの続き (72)発明者 藤田 晃朗 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】測定流体が通過する管路の壁面に該測定流
   体を介して相対向して設けられ、超音波振動子に接する
   第１の振動板を振動させることにより該測定流体中に超
   音波を送信する超音波送信器と、 前記測定流体を伝播した前記超音波に第２の振動板が振
   動させられることにより該第２の振動板に接する超音波
   振動子が前記超音波を受信する超音波受信器とからなる
   超音波送受信装置において、 前記第１及び第２の振動板の少なくとも一方の測定流体
   に接する面の反対側の超音波振動子に接する面を曲面又
   は曲面を含む形状としたことを特徴とする超音波送受信
   装置。