在使用导波的流量测量装置中，通过优化超声波的频率，并且使从超声波收发单元注入的能量增大并提高流速灵敏度，由此来改善测量精度。该流量测量装置的特征在于，设定为使导波的群速度的多个峰值中的孤立的导波的群速度峰值的频率与超声波发送单元∕接收单元的谐振频率一致，并将超声波发送单元∕接收单元激励并接收的超声波的功率谱的半值宽度设定为与群速度的其他峰值不重合的大小。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种使用超声波的流量测量装置，尤其涉及一种非接触性地测量流过用于半导体制造装置等的细管内部的流体的流速的装置。
技术介绍
以往，作为使用超声波的流量测量装置公知有如下的被称为传播速度差式超声波流量计的流量计在流过管路的流体内传播超声波，通过从流的上游至下游的超声波传播速度与从下游至上游的超声波传播速度之差，求出流体的速度，并根据该流体的速度对流 过管路的流体的流量进行计测。但是，在使用超声波的上述流量测量装置中，没有恰当地进行关于用于在管中传播的波的理论性分析，因此其优化很困难。本专利技术的专利技术者们在对于流过管内的流体的流速与由超声波发送单元激发的导波的传播速度之间的关系进行研究后得出以下看法，即，流体的流速变化时，对于在管中传播的导波的传播速度存在影响，并且目前还在继续研究中。另外，在本说明书中“导波”是指在板、棒、管等具有边界的介质中沿长度方向传播的超声波。此外，本专利技术的申请人们对于使用导波的流量测量装置的专利技术到目前为止正在进行以下申请日本特愿2006-109218 (参考日本特开2007-298275号公报。以下，称作“现有技术I”。)以及日本特愿2007-280888 (参考日本特开2009-109299号公报。以下，称作“现有技术2”。)。现有技术I对于在充满了静水的管中传播的波是导波这一内容进行了验证，同时提出了一种具有控制/分析装置的流量测量装置，该流量测量装置在流过流体的管的外面隔开距离L设置2个超声波振子，将所述2个超声波振子中的一个作为发送单元，另一个作为接收单元并使它们相互动作，并根据通过超声波振子的驱动使管与内部流体作为一个介质被激发的导波在相距间隔L的超声波收发单元之间从上游向下游传播的传播时间Tl与从下游向上游传播时的传播时间T2之间的传播时间差，求出流体的流速。此外，现有技术2是对现有技术I的流量测量装置的改进，提出了一种具有控制/分析装置并使用超声波的流量测量装置，其中，该流量测量装置是在流过流体的管的外面隔开距离L设置2个超声波振子，将所述2个超声波振子中的一个作为发送单元，另一个作为接收单元并使它们相互动作，并根据通过超声波振子的驱动使管与内部流体作为一个介质被激发的导波在相距间隔L的超声波收发单元之间从上游向下游传播时的传播时间Tl与从下游向上游传播时的传播时间T2之间的传播时间差，求出流体的流速，该流量测量装置的特征在于，使用在流体的纵波声速附近相位速度的变化量变小的模式的导波。另一方面，已知有非专利文献I和2进行了在充满静水的管中传播的导波的分析。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开2007-298275号公报专利文献2 :日本特开2009-109299号公报非专利文献非专利文献I :佐藤治道、^ V ^ ^ r' 7 ^ 明渡純Proc. Symp. Ultrason.Electron. 26 (2005)443.非专利文献2 :佐藤治道他、JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS,45-5B(2006)pp. 4573-457
技术实现思路
专利技术要解决的课题虽然现有技术I和现有技术2是使用导波的流量测量装置，但是存在以下的问题。(I)虽然示出了使用在流体的纵波声速附近相位速度的变化量变小的模式的导波，但是，并没有具体地示出选定哪个频率，此外，即便假设使超声波收发单元按所选定的频率振荡，实际上也存在压电元件的个体差异或管的个体差异、电子电路的特性等，难以使所选定的频率与超声波收发单元振荡的频率一致。(2)同时检测多个频率的导波而生成“拍频”，由于温度的影响等在频率的峰值错开时，该“拍频”的波形形状发生变化，对流量测量造成不良影响。(3)流体流通的管径变小时，超声波收发单元的径也变小，能够注入的能量变小。此外，流体流通的管径变大时，流速变小，流速灵敏度下降。本专利技术鉴于现有技术中的问题而提出，本专利技术的目的在于，提供如下的流量测量装置通过优化超声波频率而能够计测作为群速度的峰值的频率的导波(最初传播来的波)，而且通过使从超声波收发单元注入的能量增大并提高接收灵敏度，以及通过提高流速灵敏度，改善了测量精度。用于解决课题的手段为了实现上述目的，本专利技术的流量测量装置在流量测量部的两侧隔开距离L分别设置超声波发送单元/接收单元，并根据由超声波发送单元的驱动激励的导波从上游向下游传播至隔开间隔L的超声波接收单元时的传播时间T1、与从下游向上游传播时的传播时间T2之间的传播时间差，求出流体的流速，该流量测量装置的第I特征在于，设定为使导波的群速度的多个峰值中的孤立的导波群速度峰值的频率与超声波发送单元/接收单元的谐振频率一致，并将超声波发送单元/接收单元激励/接收的超声波的功率谱的半值宽度设定为与群速度的其他峰值不重合的大小。另外，所述的“设定为使导波的群速度的多个峰值中的孤立的导波的群速度峰值的频率与超声波发送单元/接收单元的谐振频率一致”中的“一致”除严格意义上一致的情况之外，也包括在超声波发送单元/接收单元激励并接收的超声波的功率谱的半值宽度的范围内一致的情况。此外，实际用于流速的计算的信号由于是经过了谐振电路或放大器的信号，因此，经过了这些单元的信号在功率谱的半值宽度的范围内与导波的群速度的多个峰值中的孤立的导波的群速度的峰值的频率一致很重要。根据第I特征，使从超声波发送单元发送来的频率优化，并能够仅测量作为多个群速度的峰值的频率的导波(最初传播来的波)，因而能够防止在同时检测多个频率的导波而生成“拍频”，进而，能够防止在由于温度的影响等频率的峰值错开时的“拍频”的波形形状发生变化而对流量测量造成不良影响的情况。此外，本专利技术的流量测量装置的第2特征在于，在第I特征中，在脉冲发生电路与两侧的超声波发送单元/接收单元之间设置有由顺次排列的谐振电路、放大器、谐振电路以及放大器构成的放大电路。此外，本专利技术的流量测量装置的第3特征在于，在第I特征中，在两侧的超声波发送单元/接收单元与流量测量侧的控制器之间设置有由顺次排列的谐振电路、放大器、谐振电路以及放大器构成的放大电路。 根据第2和第3特征，能够放大信号，并且使激发或者检测出的超声波的功率谱的半值宽度△ f较小，能够对防止同时检测多个频率的导波做出贡献。此外，本专利技术的流量测量装置的第4特征在于，在第I特征至第3特征中任一个特征中，将流量测量部的流路的入口侧以及出口侧的直径设定为较大，将中央部的直径设定为较小，并且使入口侧及出口侧与中央部连接成锥状。此外，本专利技术的流量测量装置的第5特征在于，在第4特征中，在设流量测量部的流路的入口侧及出口侧中的大径流路的直径为fi并设中央部中的小径流路的直径为φ2的情况下，设定为φ2/φ = 1 / IO 2/3的范围。此外，本专利技术的流量测量装置的第6特征在于，在第4特征或者第5特征中，当设流量测量部的流路的全长为Ltl并设中央部的小径流路的长为L1的情况下，设定SL1 / L0=O. 6 O. 98的范围。根据第4至第6的特征，能够使可从超声波发送单元注入流路的能量增大并且能够提高接收灵敏度，进而，能够提高流路的流速，因此，能够大幅度提高流量测量的检测灵敏度。专利技术效果本专利技术具有以下的优良效果。(I)通过设定为使导波的群速度的多个峰值中的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤治道，明渡纯，村上英一，
申请(专利权)人：独立行政法人产业技术综合研究所，阿茲登股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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