JPS6310525Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6310525Y2 JPS6310525Y2 JP1981158050U JP15805081U JPS6310525Y2 JP S6310525 Y2 JPS6310525 Y2 JP S6310525Y2 JP 1981158050 U JP1981158050 U JP 1981158050U JP 15805081 U JP15805081 U JP 15805081U JP S6310525 Y2 JPS6310525 Y2 JP S6310525Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- support frame
- ultrasonic
- transducer
- horizontal
- wave
- 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.)
- Expired
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- Measuring Volume Flow (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
本考案は開水路中の各所の流速を超音波ドツプ
ラー方式で計測する超音波式カレントメータとし
て利用される超音波式計測装置に関する。 従来から流量測定において流速分布の影響を受
けない測定法、すなわち測定流速と真の平均流速
との関係である補正係数の要らない測定法に対す
る要望があつて従来からのピトー管やカレントメ
ータの大きさが流速に影響を及ぼさない状況下に
ある例えば大流量の場合や流体の流れの方向が管
軸方向と必ずしも平行せず甚だしい誤差を生ずる
場合の測定には区分流量を集計することにより、
開水路の流量を精度よく測定する区分流量法が行
われている。その原理を第１図について説明す
る。第１図において開水路の流体断面７を区分線
により水平方向にｎ個、垂直方向にｍ個づつ区分
し、その各々の区分面の流速vijを測定し、この
区分面積Aijを乗じて区分流量qij＝Vij・Aijを得
てこれら集計して全流量ＱをＱ＝〓ij qij＝〓ij Vij・
Aijにより求めるのが区分流量法である。このよ
うな流量測定法を実施するにあたり従来の超音波
式カレントメータでは一対の送受波素子の配置が
開水路に対して垂直型のものと水平型のものとが
必要であつた。第１図において、開水路の水面お
よび底面に近い区分面積A12……A1o-1およびAn2
……Ano-1の近辺では水平型の送受波器が必要で
垂直型は役に立たず、また開水路の両側面に近い
区分面積A11……An1およびA1o……Anoの近辺で
は垂直型の送受波器が必要で水平型は役に立たな
いということで頻繁に水平型と垂直型とを交換し
なくてはならず、計測能率がわるいという欠陥が
あつた。 本考案は開水路の流体断面の各区分面積毎に流
速を計測する場合には超音波式カレントメータの
一対の送受波素子が簡単に垂直型にも水平型にも
変換できる構造にするようにして計測能率を格段
に向上した超音波式計測装置を提供することを目
的とする。 以下図面にもとづき詳細に実施例を説明する。
第２図は従来の超音波式カレントメータの送受波
器の１例を示す説明図である。第２図ａは送受波
素子の配置が直線上で送波部と受波部に分れ開水
路に対して垂直状態で利用される垂直型送受波器
の正面図、第２図ｂは第２図ａの側面図である。
第２図ｃは２又状に送波部と受波部とが分かれて
配置され開水路に対して水平状態で利用される水
平型の送受波器の正面図、第２図ｄは第２図ｃの
平面図である。第２図において１と２とは超音波
を送波しかつ受波する一対の送受波素子で超音波
振動子から作製される。３と１５とは送受波素子
１と２を保持する支持棒である。４は支持棒３あ
るいは１５の中を貫通し送受波素子１と２とそれ
ぞれ外部回路（図示せず）と接続する導線で、５
と１６とは垂直型送受波器と水平型送受波器とを
示す。矢印×は流体の流れ方向を示す。送受波素
子１と２とは素子表面からの法線が支持棒３ある
いは１５の前方で流体の流れ方向×とほぼ等しい
角θをもつて交差するような位置に保持される。
６はその交差点を示す。次にこれらの送受波器を
利用して開水路中の任意の点の流速ｖを測定する
方法を説明する。まず開水路中の流速を測定すべ
き点を第２図に示す交差点６と一致させるように
送受波器５または１６の支持棒３または１５を水
路中に垂直に設定する。次に導線４と接続された
外部回路（図示しない）からは周波数tの送信波
が送受波素子１と２の何れか一方の送波部に印加
される。送波部をなす送受波素子から周波数tの
超音波が放射される。この超音波は交差点６付近
に存在する微粒子により散乱され、その一部分の
超音波は送受波素子１または２の受波部に入射さ
れる。今交差点６における開水路の流体の流速を
ｖとし、この流体中の音速ｃをとすると、受波さ
れた超音波の周波数はドツプラー効果をうけて下
記に示す周波数rとなる。周波数rとtとの間に
は次の関係式が成立する。 r＝（１＋2vcosθ／ｃ）t …(1) 次に周波数d＝r−tとすると(1)式は d＝2v・cosθ／ｃt …(2) (2)式に変形され、さらに(3)式に変形される ｖ＝ｃ／2cosθ・d／t …(3) 従つて受波部の送受波素子により受波された超音
波の周波数rは電圧に変換され外部回路に導か
れ、同じく電圧に変換された送信波の周波数tと
ともに(3)式に示される演算を行い流速ｖが計測で
きる。 しかしながら前述のように開水路の流体断面を
多数に区分し、区分面積に該当する位置で流速を
数多く測定する必要がある場合に第１図に示す開
水路の底面に近い例えば区分面積An2の付近では
垂直型送受波器５は使用できず水平型送受波器１
６によらねばならず、また開水路の側面に近い例
えば区分面積A21の付近では水平型送受波器１６
は使用できず垂直型送受波器５によらねばならな
いというように送受波器の構造によつて利用場所
が限定されるので、その都度両者を交換する労力
が計測上の一大欠陥であつた。 第３図は本考案になる超音波式計測装置の送受
波器の１実施例を示す説明図である。第３図ａは
送受波器１８の正面図、第３図ｂは第３図ａの側
面図、第３図ｃは送受波器１８の姿勢を変えたと
きの正面図、第３図ｄは支持棒１７の一部の拡大
斜視図、第３図ｅは支持枠１０の一部の拡大斜視
図である。第３図において１０は梁状の支持枠で
一対の送受波素子１と２が支持枠１０の前面に密
着してその中心軸方向に間隔をもつてその両端に
近く配置され、送受波素子１と２とからの超音波
ビームが支持枠１０の前方でそれぞれほぼ等しい
角度で流体の流れ方向と交差するように放射かつ
入射される。また支持枠１０の裏面中央には上記
中心軸方向に突起をもち、中心穴をもつ円板状の
回転合せ台９が固着される。この支持枠１０を先
端で支持して水路中に沈めるための支持棒１７は
その先端表面に水平および垂直方向の溝をもち、
中心ねじ穴をもつ円板状の回転受台８を固着す
る。回転受台８の溝に回転合せ台９の突起を嵌合
し、支持棒１７の回転受台８の中心ねじ穴を利用
し、支持枠１０を水平または垂直位置にスプリン
グ１９を介して締付ねじ１１で固定する。すなわ
ちスプリング１９の圧力に抗して支持枠１０を容
易に水平または垂直位置に変換出来る。勿論スプ
リング１９を利用せず締付ねじ１１をゆるめて支
持枠１０の姿勢変換を行い固着するようにしても
よい。また水深測定用の目盛１２を支持棒１７の
表面に、または片側面を含む二面に、または両側
面を含む三面に、または更に裏面をも含む四面に
刻めば、従来から計測にあたり、送受波器の交差
点６が示す水深を所定の位置に設置するため、一
つ一つ物さしで測定するわづらしさを解消でき更
に計測能率を向上させる。送受波素子１と２とか
らの導線４は支持枠１０と支持棒１７との間は支
持枠１０の姿勢変換に支障を来たさぬように余裕
をもつようにする。また支持枠１０の側面の何れ
かに回転止めの止め板を備ければ支持枠１０が同
一方向に多重回転することを防止できる。 本考案になる超音波式計測装置のその他の作用
については従来と変らないので省略する。 本考案になる超音波式計測装置を利用するとき
は同一の送受波器１８で開水路の側面近辺から底
面近辺へ測定を進めるあたり、支持枠１０を垂直
位置から水平位置に簡単に変換が可能でわずらわ
しい手間を要せず計測能率を格段に向上すること
ができる。
ラー方式で計測する超音波式カレントメータとし
て利用される超音波式計測装置に関する。 従来から流量測定において流速分布の影響を受
けない測定法、すなわち測定流速と真の平均流速
との関係である補正係数の要らない測定法に対す
る要望があつて従来からのピトー管やカレントメ
ータの大きさが流速に影響を及ぼさない状況下に
ある例えば大流量の場合や流体の流れの方向が管
軸方向と必ずしも平行せず甚だしい誤差を生ずる
場合の測定には区分流量を集計することにより、
開水路の流量を精度よく測定する区分流量法が行
われている。その原理を第１図について説明す
る。第１図において開水路の流体断面７を区分線
により水平方向にｎ個、垂直方向にｍ個づつ区分
し、その各々の区分面の流速vijを測定し、この
区分面積Aijを乗じて区分流量qij＝Vij・Aijを得
てこれら集計して全流量ＱをＱ＝〓ij qij＝〓ij Vij・
Aijにより求めるのが区分流量法である。このよ
うな流量測定法を実施するにあたり従来の超音波
式カレントメータでは一対の送受波素子の配置が
開水路に対して垂直型のものと水平型のものとが
必要であつた。第１図において、開水路の水面お
よび底面に近い区分面積A12……A1o-1およびAn2
……Ano-1の近辺では水平型の送受波器が必要で
垂直型は役に立たず、また開水路の両側面に近い
区分面積A11……An1およびA1o……Anoの近辺で
は垂直型の送受波器が必要で水平型は役に立たな
いということで頻繁に水平型と垂直型とを交換し
なくてはならず、計測能率がわるいという欠陥が
あつた。 本考案は開水路の流体断面の各区分面積毎に流
速を計測する場合には超音波式カレントメータの
一対の送受波素子が簡単に垂直型にも水平型にも
変換できる構造にするようにして計測能率を格段
に向上した超音波式計測装置を提供することを目
的とする。 以下図面にもとづき詳細に実施例を説明する。
第２図は従来の超音波式カレントメータの送受波
器の１例を示す説明図である。第２図ａは送受波
素子の配置が直線上で送波部と受波部に分れ開水
路に対して垂直状態で利用される垂直型送受波器
の正面図、第２図ｂは第２図ａの側面図である。
第２図ｃは２又状に送波部と受波部とが分かれて
配置され開水路に対して水平状態で利用される水
平型の送受波器の正面図、第２図ｄは第２図ｃの
平面図である。第２図において１と２とは超音波
を送波しかつ受波する一対の送受波素子で超音波
振動子から作製される。３と１５とは送受波素子
１と２を保持する支持棒である。４は支持棒３あ
るいは１５の中を貫通し送受波素子１と２とそれ
ぞれ外部回路（図示せず）と接続する導線で、５
と１６とは垂直型送受波器と水平型送受波器とを
示す。矢印×は流体の流れ方向を示す。送受波素
子１と２とは素子表面からの法線が支持棒３ある
いは１５の前方で流体の流れ方向×とほぼ等しい
角θをもつて交差するような位置に保持される。
６はその交差点を示す。次にこれらの送受波器を
利用して開水路中の任意の点の流速ｖを測定する
方法を説明する。まず開水路中の流速を測定すべ
き点を第２図に示す交差点６と一致させるように
送受波器５または１６の支持棒３または１５を水
路中に垂直に設定する。次に導線４と接続された
外部回路（図示しない）からは周波数tの送信波
が送受波素子１と２の何れか一方の送波部に印加
される。送波部をなす送受波素子から周波数tの
超音波が放射される。この超音波は交差点６付近
に存在する微粒子により散乱され、その一部分の
超音波は送受波素子１または２の受波部に入射さ
れる。今交差点６における開水路の流体の流速を
ｖとし、この流体中の音速ｃをとすると、受波さ
れた超音波の周波数はドツプラー効果をうけて下
記に示す周波数rとなる。周波数rとtとの間に
は次の関係式が成立する。 r＝（１＋2vcosθ／ｃ）t …(1) 次に周波数d＝r−tとすると(1)式は d＝2v・cosθ／ｃt …(2) (2)式に変形され、さらに(3)式に変形される ｖ＝ｃ／2cosθ・d／t …(3) 従つて受波部の送受波素子により受波された超音
波の周波数rは電圧に変換され外部回路に導か
れ、同じく電圧に変換された送信波の周波数tと
ともに(3)式に示される演算を行い流速ｖが計測で
きる。 しかしながら前述のように開水路の流体断面を
多数に区分し、区分面積に該当する位置で流速を
数多く測定する必要がある場合に第１図に示す開
水路の底面に近い例えば区分面積An2の付近では
垂直型送受波器５は使用できず水平型送受波器１
６によらねばならず、また開水路の側面に近い例
えば区分面積A21の付近では水平型送受波器１６
は使用できず垂直型送受波器５によらねばならな
いというように送受波器の構造によつて利用場所
が限定されるので、その都度両者を交換する労力
が計測上の一大欠陥であつた。 第３図は本考案になる超音波式計測装置の送受
波器の１実施例を示す説明図である。第３図ａは
送受波器１８の正面図、第３図ｂは第３図ａの側
面図、第３図ｃは送受波器１８の姿勢を変えたと
きの正面図、第３図ｄは支持棒１７の一部の拡大
斜視図、第３図ｅは支持枠１０の一部の拡大斜視
図である。第３図において１０は梁状の支持枠で
一対の送受波素子１と２が支持枠１０の前面に密
着してその中心軸方向に間隔をもつてその両端に
近く配置され、送受波素子１と２とからの超音波
ビームが支持枠１０の前方でそれぞれほぼ等しい
角度で流体の流れ方向と交差するように放射かつ
入射される。また支持枠１０の裏面中央には上記
中心軸方向に突起をもち、中心穴をもつ円板状の
回転合せ台９が固着される。この支持枠１０を先
端で支持して水路中に沈めるための支持棒１７は
その先端表面に水平および垂直方向の溝をもち、
中心ねじ穴をもつ円板状の回転受台８を固着す
る。回転受台８の溝に回転合せ台９の突起を嵌合
し、支持棒１７の回転受台８の中心ねじ穴を利用
し、支持枠１０を水平または垂直位置にスプリン
グ１９を介して締付ねじ１１で固定する。すなわ
ちスプリング１９の圧力に抗して支持枠１０を容
易に水平または垂直位置に変換出来る。勿論スプ
リング１９を利用せず締付ねじ１１をゆるめて支
持枠１０の姿勢変換を行い固着するようにしても
よい。また水深測定用の目盛１２を支持棒１７の
表面に、または片側面を含む二面に、または両側
面を含む三面に、または更に裏面をも含む四面に
刻めば、従来から計測にあたり、送受波器の交差
点６が示す水深を所定の位置に設置するため、一
つ一つ物さしで測定するわづらしさを解消でき更
に計測能率を向上させる。送受波素子１と２とか
らの導線４は支持枠１０と支持棒１７との間は支
持枠１０の姿勢変換に支障を来たさぬように余裕
をもつようにする。また支持枠１０の側面の何れ
かに回転止めの止め板を備ければ支持枠１０が同
一方向に多重回転することを防止できる。 本考案になる超音波式計測装置のその他の作用
については従来と変らないので省略する。 本考案になる超音波式計測装置を利用するとき
は同一の送受波器１８で開水路の側面近辺から底
面近辺へ測定を進めるあたり、支持枠１０を垂直
位置から水平位置に簡単に変換が可能でわずらわ
しい手間を要せず計測能率を格段に向上すること
ができる。
第１図は区分流量法の原理を示す開水路断面
図、第２図は従来の超音波式カレントメータの送
受波器の１例を示す説明図、第３図は本考案にな
る超音波式計測装置の送受波器の１実施例を示す
説明図である。 １と２……送受波素子、３と１５と１７……支
持棒、４……導線、５と１６と１８……送受波
器、６……交差点、７……流体断面、９……回転
合せ台、８……回転受台、１０……支持枠、１１
……締付ねじ、１２……目盛、１９……スプリン
グ。
図、第２図は従来の超音波式カレントメータの送
受波器の１例を示す説明図、第３図は本考案にな
る超音波式計測装置の送受波器の１実施例を示す
説明図である。 １と２……送受波素子、３と１５と１７……支
持棒、４……導線、５と１６と１８……送受波
器、６……交差点、７……流体断面、９……回転
合せ台、８……回転受台、１０……支持枠、１１
……締付ねじ、１２……目盛、１９……スプリン
グ。
Claims (1)
- 超音波のドツプラ効果を利用して水路中の流速
測定を行う計測装置において、梁状をなす支持枠
の前面に密着してその中心軸方向に間隔をもつて
その両端に近く配置され、超音波ビームが上記支
持枠の前方にてそれぞれほぼ等しい角度で流体の
流れ方向と交差するように放射かつ入射される一
対の送受波素子と、裏面中央に上記中心軸方向に
突起をもち、中心穴をもつ回転合せ台を固着する
上記支持枠と、この上記支持枠を先端で支持して
上記水路中に沈めるために、水平および垂直方向
の溝をもち、中心ねじ穴をもつ回転受台を先端表
面に固着する支持棒と、上記回転軸受台の溝に上
記回転合せ台の突起を嵌合し、上記支持棒の回転
軸受台の上記中心ねじ穴を利用し、上記支持枠を
水平または垂直位置にスプリングを介して固定す
る締付ねじとを具備することを特徴とする超音波
式計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1981158050U JPS5863565U (ja) | 1981-10-23 | 1981-10-23 | 超音波式計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1981158050U JPS5863565U (ja) | 1981-10-23 | 1981-10-23 | 超音波式計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5863565U JPS5863565U (ja) | 1983-04-28 |
| JPS6310525Y2 true JPS6310525Y2 (ja) | 1988-03-29 |
Family
ID=29950553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1981158050U Granted JPS5863565U (ja) | 1981-10-23 | 1981-10-23 | 超音波式計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5863565U (ja) |
-
1981
- 1981-10-23 JP JP1981158050U patent/JPS5863565U/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5863565U (ja) | 1983-04-28 |
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