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3. 超音波の分類
超音波は、流れる流体中を伝播する際に、流体の流量に関する情報を伝えます。したがって、受信した超音波により流体の流量を検出し、流量に換算することができる。検出方法に応じて、さまざまなタイプに分類できます。 1MHz超音波流量計トランスデューサ。 伝播速度差法、ドップラー法、ビームオフセット法、ノイズ法およびその関連法などの超音波流量計には多くの種類があり、分類方法によってさまざまな種類の超音波流量計に分類できます。検出方法以外にも、チャネル数に応じて、性能や用途に応じて設置方法のプローブ（振動子）もございます。
現在、ドップラー超音波流量計とドップラー超音波流量計の 2 種類の超音波流量計が一般的に使用されています。 壁掛け超音波流量計 は時間差型超音波流量計です。ドップラー式は位相差法を利用して流量、つまり流体中を特定の周波数の音波が移動することを測定します。液体自体には移動速度があるため、2つの受信機（または送信機）間の超音波の周波数または位相が発生します。液体速度の相対変化は、この相対変化を測定することによって取得できます。時間差式は、時間差法を使用して流速を測定するもので、一定の速度の音波が流体の流れによって2つの受信機（または送信機）間に伝播時間を生じます。この相対変化を測定することで流体の流量を求めることができます。当社の工場のほとんどはタイムラプス超音波流量計を使用しています。以下にこれら 2 種類の超音波流量計と具体的な測定方法を簡単に紹介します。
ドップラー超音波流量計センサー: トランスデューサーは周波数 f1 の超音波信号を発します。パイプライン内の液体中の浮遊粒子または気泡を通過した後、周波数シフトは周波数 f2 でトランスデューサーに反映されます。つまり、ドップラーでは f2 と f1 の差がマルチスペクトル周波数差 fd になります。流体の流量を v、超音波の音速を c、ドップラー周波数シフト fd は流体の流速 v に比例するとします。つまり、配管条件、振動子の設置位置が送信周波数、音速が決まると c、f1、θ は一定となります。流体流量はドップラーシフトに比例し、周波数シフトを測定することにより流体流量が求められる。
超音波流量計の時間差方式
トランジットタイム外部超音波流量計トランスデューサの動作原理を示します。一対の超音波振動子を用いて超音波を交互（または同時に）送信・受信し、媒体中の超音波の滑らかな向流伝播時間差を観察することで流体の流速を間接的に測定し、その流量から流量を計算する間接測定法です。順流トランスデューサと逆流トランスデューサの 2 つの超音波トランスデューサがあります。 2 つのトランスデューサはそれぞれ流体パイプラインの両側に一定の距離を置いて設置されます。パイプラインの内径をD、超音波歩行の経路長をL、超音波流量をtu、向流速度をtd、超音波の伝播方向と流体の流れ方向の角度をθとします。超音波は流体の流れにより、L長を伝播する時間は向流伝播に比べて短くなり、その時間差は次式で表されます。 以上が時間差法による流量測定の基本原理です。実際のアプリケーションでは、設置方法によって異なります。 流量計の超音波トランスデューサクランプは、クリップオンタイプ（トランスデューサ用のスチールストリップがカップリング剤でパイプの外壁に固定および接着されており、流体と接触していません）と接触タイプ（超音波トランスデューサ）に分けられます。スプーンのセクションに取り付けられ、トランスデューサは測定対象の流体と直接接触します。
