以下、本発明に係る超音波混相流量計、� ��音波混相流量計測プログラム、および超音� ��を用いた混相流量計測方法の実施形態につ� ��て図面を用いて説明する。図1は本実施形態 における超音波混相流量計1の構成を示すブ� �ック図である。

 なお、本実施形態は、図2に示すような、 円管P内を流れる液体Wと気体Gとからなる二相 流の流量を計測する際の構成であるが、本発 明において、計測対象とする管の断面形状や 材質は特に限定されず、断面形状については 円管の他、略円管、楕円管、多角管、三日月 管等でもよく、材質については単体金属や合 金の他、樹脂等を用いてもよい。また、本発 明における混相も特に限定されず、液体と気 体とからなる二相の他、液体と液体とからな る二相、液体と固体とからなる二相、気体と 固体とからなる二相、気体と液体と固体とか らなる三相でもよい。なお、液体と液体とか らなる二相の例としては、水と油脂または有 機溶媒等の、極性分子が構成する液体と非極 性分子が構成する液体とからなる二相が挙げ られる。

 次に、本実施形態における超音波混相流� ��計1は、超音波を発射するとともに、少なく とも反射体からの反射波および混相流の界面 からの反射波を受信する超音波送受信手段2� �、各種データ等を表示する表示手段3と、ユ� ��ザーから各種の指令を入力する入力手段4と 、各種データを記憶する記憶手段5と、各種� �演算処理を実行する演算処理手段6と、流速� ��布を算出する流速分布算出手段7と、界面位 置を決定する界面位置決定手段8と、流速分� �および界面位置から流量を算出する流量算� �手段9と、界面を構成する相の種類を判別す� ��相判別手段10とから構成されている。

 一方、本実施形態における超音波混相流� ��計測プログラム1aは、記憶手段5のプログラ� ��記憶部51に記憶されており、各種データを� �憶する記憶手段5と、流速分布を算出する流� ��分布算出手段7と、界面位置を決定する界面 位置決定手段8と、流速分布および界面位置� �ら流量を算出する流量算出手段9と、界面を� ��成する相の種類を判別する相判別手段10と� �て機能させる。

 以下、本実施形態の各構成のうち、超音� ��混相流量計1の構成について詳細に説明する 。

 超音波送受信手段2は、図2および図3に示� ��ように、超音波を発射するとともに、少な� ��とも反射体からの反射波および混相流の界� ��からの反射波を受信する超音波トランスデ� ��ーサ21と、この超音波トランスデューサ21を 円管Pの周囲に配置し固定させるトランスデ� �ーサホルダー22と、残響超音波を除去するた めの残響超音波吸収シート23とからなる。

 本実施形態における超音波トランスデュ� ��サ21は略円筒状に形成されており、先端面� �は任意の超音波を発生させる振動素子(図示� ��ない)が備えられている。この振動素子は、 振動する電圧が与えられることにより、その 振動数に対応して振動することができる。例 えば、1MHz、2MHz、4MHz等の所定の振動数で振動 する電圧を与えることにより、同周波数・同 波長の超音波パルスを発射する。また、振動 素子は振動が与えられると、その振動に対応 した電圧を発生することができる。すなわち 、流体中を流れる反射体(図示しない)および� ��面から反射される反射波を受信することに� ��り、その反射波の振動に対応した電圧が発� ��する。

 なお、本発明において、「反射体」とは� ��超音波を反射するものを意味し、例えば、� ��気に限らず水素等の任意の気体が形成する� ��小気泡や、ナイロンやガラス等の任意の材� ��からなる微小粒子等が挙げられる。

 また、本実施形態における超音波トランス� ��ューサ21は図3に示すように、少なくとも円� ��Pの半周180度を網羅できるよう円管Pの周囲� �複数個配置されている。なお、配置される� �音波トランスデューサ21の数は特に限定され るものではなく、例えば、各相の体積割合で あるボイド率α _g 、各相の形状、およびそれぞれの数等を仮定 することにより決定することができる。

 以下、ボイド率α _g 、各相の形状、それぞれの数、および離散化 による誤差eを仮定した場合の超音波トラン� �デューサ21の数を決定する方法について説明 する。

 図4に示されるような円管Pを流れる液相W� ��気相Gとによる二相流を仮定した場合、ボイ ド率αは管壁から界面位置までの距離h(θ)に� �り次式で表される。

 ここでRは円管Pの半径、r(図示しない)は� �管Pの中心軸からの距離を示している。また� ��この積分式である数式1は、超音波トランス デューサ21の数に相当する計測線Lの数である 計測線数n(=1,2,3・・・)により次式のように離 散化される。

 上記数式2のi(=1,2,3・・・)は各計測線Lに付� �れた添え字である。ここで、上記数式1によ� ��仮定した流れのボイド率αと、上記数式2に� ��り超音波トランスデューサ21の数をnとする� ��イド率α _g とを算出し、誤差e=(1-α _g /α)を求めることにより、離散化による誤差e� ��所定の範囲内になるように超音波トランス� ��ューサ21の数nを決定することができる。

 なお、超音波トランスデューサ21の数の� �定方法はこれに限定されるものではない。� �えば、一般的に、超音波トランスデューサ21 の数を増やすことにより誤差eは抑制される� �、それに伴い製造コストも増加してしまう� �そこで、誤差eと製造コストとを比較・検討� ��て適当な超音波トランスデューサ21の数の� �定が行われる。

 次に、トランスデューサホルダー22につ� �て説明する。本実施形態におけるトランス� �ューサホルダー22は、複数の超音波トランス デューサ21を流れ方向に対して共通の角度で� ��斜させ、かつ円管Pの中心軸上の共通する一 点に向けて円管Pの周囲に配置し固定できる� �のであるが、超音波トランスデューサ21を管 の周囲に配置し固定できるものであれば特に 限定されない。なお、超音波の伝達をよりよ くするため、超音波トランスデューサ21の先� ��と円管Pとの間には超音波ジェル(図示しな� �)を塗布しているが、本発明に係る超音波混� ��流量計1はこれに限定されない。

 残響超音波吸収シート23は、円管P内で反� ��を繰り返す残響超音波を除去するためのも� ��であり、ゴム等の樹脂で形成され、トラン� ��デューサホルダー22近傍の上流側および下� �側の円管P外面に設けられている。なお、残� ��超音波吸収シート23の材質や設置位置は適� �選択されるものである。

 次に、本実施形態における表示手段3はブ ラウン管や液晶等のディスプレイ装置からな る。演算処理手段6を構成する流速分布算出� �段7、界面位置決定手段8、流量算出手段9、� �よび相判別手段10により得られた各種データ は、そのまま表示手段3において表示される� �、または一旦記憶手段5のデータ記憶部52に� �納された後、再度演算処理手段6に送信され� ��表示手段3において表示される。

 また、本実施形態における入力手段4は、 演算処理手段6の操作を行うものである。前� �入力手段4は、例えばキーボードやマウス、� ��ッチパネル等から構成されており、本実施� ��態における超音波混相流量計1のユーザーは 、表示手段3に表示される各種データに基づ� �て、例えば界面位置決定手段8の差分演算部8 1、二値化演算部82、音響強度取得部83および� ��力振幅取得部84を操作し、界面位置の決定� �行うことや、二値化演算部82で用いられる閾 値を入力することができる。

 次に、本実施形態における超音波混相流� ��計1と超音波混相流量計測プログラム1aとで� ��通する手段について以下説明する。

 本実施形態における記憶手段5は、例えば ROMやRAM、ハードディスクドライブ等のデータ 記憶装置から構成され、超音波混相流量計測 プログラム1aを記憶するプログラム記憶部51� �、各種データを記憶するデータ記憶部52を備 えている。このデータ記憶部52は、例えば前� ��超音波送受信手段2で受信された各反射波デ ータ、流速分布算出手段7で算出された流速� �布データ、界面位置決定手段8で決定された� ��面位置データ、流量算出手段9で算出された 流量データ、および相判別手段10で判別され� ��判別データ等が記憶されている。

 本実施形態における演算処理手段6は、CPU (中央演算処理装置)等の演算処理装置から構� ��されており、プログラム記憶部51から超音� �混相流量計測プログラム1aを読み出して当該 プログラムに従って流速分布算出手段7、界� �位置決定手段8、流量算出手段9および相判別 手段10として機能する。

 また、本実施形態における流速分布算出� ��段7は、超音波送受信手段2によって受信さ� �た各反射波データに基づいて前記超音波の� �射方向における複数位置での時間方向に対� �て略連続する円管P内の時空間流速分布を算� ��する機能を有している。具体的には、円管P の周囲に配置し固定された複数の超音波トラ ンスデューサ21の各反射波データを読み出し� ��その各反射波データから超音波パルスの発� ��方向上における複数の位置での各反射波が� ��複数の位置における流速に応じたドップラ� ��波数を含むものと仮定して、前記複数位置� ��おける各反射波からドップラ周波数を取得� ��、そのドップラ周波数から前記複数位置の� ��速を算出する機能である。この機能により� ��超音波パルス発射方向上における複数の位� ��(空間方向)における時間方向に対して略連� �する時空間流速分布を得ることができる。� �お、超音波発射から反射体からの反射波お� �び混相流の界面からの反射波の受信までに� �する時間から反射体の移動速度を求めるこ� �により超音波発射方向上における時空間流� �分布を得ることもできる。

 本実施形態における界面位置決定手段8は 、前記流速分布算出手段7で算出された時空� �流速分布の所定時間における流速分布に対� �る空間差分または前記時空間流速分布の所� �位置における流速分布に対する時間差分か� �界面位置を決定する差分演算部81および前記 時空間流速分布における各流速が所定の閾値 以下であるか否かを判別する二値化演算部82� ��、当該演算情報に基づいて界面位置を決定� ��る音響強度取得部83および圧力振幅取得部84 とから構成されている。

 本実施形態における差分演算部81は、フ� �ルタ関数を用いて前記流速分布算出手段7に� ��って得られた時空間流速分布の差分演算を� ��行し、界面位置を決定する機能を有する。� ��の差分演算部81による界面位置の決定手法� �、図5に示すように、超音波が界面位置で反� ��すると、入射波と反射波との干渉により振� ��が極めて小さい局所定在波が発生し、この� ��所定在波の領域からは、本来、ドップラ周� ��数を得ることができないため、時空間流速� ��布の界面位置では速度が零と算出されるこ� ��を利用したものである。すなわち、所定時� ��における流速分布は界面位置で不連続ある� ��は急激な変化を呈するため、空間差分値は� ��大を示す。一方、所定位置における流速は� ��面位置で零となるため時間差分値は極小を� ��す。

 すなわち、差分演算部81は、フィルタ関� �による差分演算に限られず、空間方向、時� �方向、または時空間方向に差分演算して極� �や極小を得られる機能を有していればよい� �

 次に、本実施形態における差分演算部81� �用いられるフィルタ関数について説明する� �

 フィルタ関数とは、一般的にはX軸および Y軸の空間二次元からなる二次元画像のエッ� �検出等の処理に用いられるものであり、差� �演算に基づいた3行3列の正方行列等で構成さ れている。このフィルタ関数は、周囲のデー タを使用しながらX方向およびY方向の二次元� ��向の差分演算することによって行列の中心� ��おける極大極小を求める処理が可能である� ��

 本実施形態におけるフィルタ関数は、図6 から図15に示すような3行3列の行列からなり� �図21に示すような、横軸を時間軸と、縦軸を 空間軸とした時空間二次元の流速分布におけ る極大極小を求めるために用いられる。なお 、本実施形態におけるフィルタ関数は、3行3� ��の正方行列としたが、これに限定されるも� ��ではなく、例えば、時間方向に5行、空間方 向に5列、あるいは時間方向に7行、空間方向� ��7列等としてもよい。

 また、本実施形態におけるフィルタ関数� ��して、空間一次片側差分、空間二次中心差� ��、通常ゾーベル差分(時間拡散空間勾配差分 )、補強ゾーベル差分(時間強拡散空間勾配差� ��)、面平均差分(時空間平均化差分)、二次元� ��プラシアン差分、空間ラプラシアン差分、� ��空間ラプラシアン差分(時間拡散空間ラプラ シアン差分)、補強時空間ラプラシアン差分� �フロッグ時空間ラプラシアン差分等が挙げ� �れる。

 次に、空間一次片側差分を例に説明しな� ��ら、本実施形態におけるフィルタ関数によ� ��具体的な処理方法について説明する。空間� ��次片側差分の行列は、図6に示すように、1� �目全列が-1、2行目全列が1、3行目全列が0で� �る。

 これは、時間方向の場所を表す記号をt(=1 ,2,3・・・)、空間方向の場所を表す記号をx(=1 ,2,3・・・)とし、所定の場所(t,x)における時� �間流速分布の極大極小の値をg(t,x)として、� �のg(t,x)を流速fの空間一次片側差により求め� ��場合、g(t,x)=f(t,x)-f(t,x-1)と表されることに基 づく。すなわち、空間一次片側差分は、空間 方向の場所(x)と(x-1)との差を表すものである� ��

 次に、空間一次片側差分により、所定の� ��所(t,x)の極大極小の値g(t,x)の算出方法につ� �て説明する。所定の場所(t,x)における時空間 流速分布の極大極小の値g(t,x)は、フィルタ関 数の1行目の1~3列に対応する流速f(t-1,x-1)、f(t, x-1)、およびf(t+1,x-1)に対して-1を、2行目の1~3� ��に対応する流速f(t-1,x)、f(t,x)、およびf(t+1,x) に対して1を、3行目の1~3列に対応する流速f(t- 1,x+1)、f(t,x+1)、およびf(t+1,x+1)に対して0をそ� �ぞれ乗じ、その各値を合算した値となる。

 この流速分布の極大極小の値g(t,x)が大き� ��ほど、所定の場所(t,x)における流速f(t,x)と� �囲の流速f(t-1,x-1)、f(t,x-1)、f(t+1,x-1)、f(t-1,x)� �f(t+1,x)、f(t-1,x+1)、f(t,x+1)およびf(t+1,x+1)との� �が大きく、この所定の場所(t,x)において、時 空間流速分布の不連続あるいは急激な変化が 起きている可能性が高いことを示すことにな る。

 以上により、極大極小の値g(t,x)の算出を� ��空間流速分布の全域に対して実行し、それ� ��の値g(t,x)が、所定の閾値以上となる点を選� ��することにより、界面位置を決定すること� ��可能となる。

 なお、上記フィルタ関数のうち、面平均� ��分における極大極小の値g(t,x)の算出方法は� ��フィルタ関数と対応する流速とを乗じ、そ� ��各値を合算した後、行列の数である9で割る 必要がある。また、フィルタ関数が所定位置 (t,x)における時間差分に基づいている場合は� ��得られた値g(t,x)が所定の閾値以上となる点� ��選択することにより、界面位置を決定する� ��とが可能となる。

 以下に、各フィルタ関数の基となる差分� ��、その行列について簡単に説明する。

 空間二次中心差分とは、空間方向に二次� ��心差分をとり、空間(x-1)と(x+1)との流速差に 基づくものである。具体的にこの行列は、図 7に示すように、1行目の1列目と3列目とが0、� ��2列目が-1であるとともに、2行目の全列が0� �あり、さらに3行目1列目と3列目とが0、同2列 目が1である。

 同様に、通常ゾーベル差分とは、空間方� ��に二次中心差分をとり、かつ時間方向に平� ��化したものであり、空間(x-1)と(x+1)との流速 差に基づくものである。具体的にこの行列は 、図8に示すように、1行目の1列目と3列目と� �-1、同2列目が-2であるとともに、2行目の全� �が0であり、さらに3行目1列目と3列目とが1、 同2列目が2である。

 補強ゾーベル差分とは、通常ゾーベル差� ��の時間方向の平均化を増すものであり、空� ��方向の(x-1)と(x+1)との流速差に基づくもので ある。具体的にこの行列は、図9に示すよう� �、1行目全列が-1、2行目全列が1、3行目全列� �1である。

 面平均差分とは、流速分布の平均化を行� ��ことにより、時空間流速分布の計測器側を� ��因とする流速データの脱落等によるノイズ� ��除去するものである。具体的にこの行列は� ��図10に示すように、全行全列が1である。

 二次元ラプラシアン差分とは、二階微分� ��よって空間方向と時間方向との差分をとり� ��空間方向の(x-1)と(x)、および(x)と(x+1)におけ る流速差とともに、時間方向の(t-1)と(t)、お� ��び(t)と(t+1)における流速差に基づくもので� �る。具体的にこの行列は、図11に示すように 、1行目の1列目と3列目とが0、同2列目が1であ り、2行目の1列目と3列目とが1、同2列目が-4� �あるとともに、3行目1列目と3列目とが0、同2 列目が1である。

 空間ラプラシアン差分とは、二階微分に� ��り空間方向の差分をとり、空間方向の(x-1)� �(x)、および(x)と(x+1)における流速差に基づく ものである。具体的にこの行列は、図12に示� ��ように、1行目の1列目と3列目とが0、同2列� �が1であり、2行目の1列目と3列目とが0、同2� �目が-2であるとともに、3行目1列目と3列目と が0、同2列目が1である。

 時空間ラプラシアン差分とは、二階微分� ��より空間方向と時間方向との差分をとり、� ��間方向に平均化させたものであり、空間方� ��の(x-1)と(x)、および(x)と(x+1)における流速差 とともに、時間方向の(t-1)と(t)、および(t)と( t+1)における流速差に基づくものである。具� �的にこの行列は、図13に示すように、1行目� �1列目と3列目とが1、同2列目が2であり、2行� �の1列目と3列目とが-2、同2列目が-4であると� ��もに、3行目1列目と3列目とが1、同2列目が2� ��ある。

 補強時空間ラプラシアン差分とは、時空� ��ラプラシアン差分の時間方向の平均化をよ� ��増すものであり、空間方向の(x-1)と(x)、お� �び(x)と(x+1)における流速差とともに、時間方 向の(t-1)と(t)、および(t)と(t+1)における流速� �に基づくものである。具体的にこの行列は� �図14に示すように、1行目全列が1、2行目全列 が-2、3行目全列が1である。

 フロッグ時空間ラプラシアン差分とは、� ��ープ・フロッグ法を用いた差分をとり、空� ��方向の(x-1)と(x)、および(x)と(x+1)における流 速差とともに、時間方向の(t-1)と(t)、および( t)と(t+1)における流速差に基づくものである� �具体的にこの行列は、図15に示すように、1� �目の1列目と3列目とが1、同2列目が0であり、 2行目の1列目と3列目とが-2、同2列目が0であ� �とともに、3行目1列目と3列目とが1、同2列目 が0である。

 以上、差分演算に用いられるフィルタ関� ��は複数挙げられるが、本発明においてはこ� ��らに限定されず、適宜選択することができ� ��。

 次に、本実施形態における二値化演算部8 2は、流速分布算出手段7によって得られた時� ��間流速分布の二値化演算を実行し、界面位� ��を決定する機能を有する。具体的には、適� ��な閾値を与え、時空間流速分布の流速が当� ��閾値以下になった位置を界面位置と決定す� ��。

 また、本実施形態における音響強度取得� ��83は、超音波送受信手段2によって得られた� ��反射波データから反射波の音響強度を取得� ��、界面位置を決定する機能を有する。界面� ��置で反射する反射波の音響強度は反射体に� ��射する反射波の音響強度より強いことを利� ��したものであり、音響強度の強弱により界� ��位置を決定するものである。つまり、各位� ��および各時間における反射波の音響強度を� ��れぞれ比較して音響強度が所定の値より強� ��位置を界面位置と決定する。

 最後に、本実施形態における圧力振幅取� ��部84は、超音波送受信手段2によって得られ� ��各反射波データから反射波の圧力振幅を取� ��し、界面位置を決定する機能を有する。界� ��位置で反射する反射波の圧力振幅は反射体� ��反射する反射波の圧力振幅より大きいこと� ��利用したものであり、圧力振幅の大小によ� ��界面位置を決定するものである。つまり、� ��位置および各時間における反射波の圧力振� ��をそれぞれ比較して圧力振幅が所定の値よ� ��強い位置を界面位置と決定する。

 以上の界面位置決定手段8による界面位置 の決定は、差分演算部81、二値化演算部82、� �響強度取得部83、および圧力振幅取得部84の� ��ずれか一つを選択して位置決定してもよい� ��、より精度を高めるために2以上を組み合わ せて位置決定してもよい。

 次に、本実施形態における流量算出手段9 は、流速分布算出手段7で算出された流速分� �と、界面位置決定手段8で決定された界面位� ��とから流量を算出する機能を有している。� ��体的には、流速分布のうち界面位置までの� ��速分布を断面積に対して積分することによ� ��流量を算出するものである。

 以下に本発明に係る流量算出手段9におい て用いられる流量算出式を以下に示す。

 まず、単相流の場合、流量Qは次式で求め られる。

 ここで、vは流速であり流速分布算出手段 7により得られる。またAは管の断面積である� ��

 一方、混相流の場合、流量は次式で求め� ��れる。

 ここで、添字kは、計測対象とする流体の相 を意味している。また、f _k は計測対象とする流体が存在するか否かを表 す相指数関数であり0か1かの値をとる。本発� ��における相指数関数f _k は界面位置決定手段8により決定した界面位� �により決定する。

 例えば、計測対象が液相の場合に添字をk =1とし、気体の場合にk=2とすると各相の流量� ��次式で表される。

なお、上記数式5の相指数関数f _k は以下のように定義される。
1)計測点が液相のときf ₁ =1、気相のときf ₁ =0
2)計測点が気相のときf ₂ =1、液相のときf ₂ =0

 したがって、本発明に係る流量算出手段9は 、流速分布算出手段7により算出された流速� �布と、界面位置決定手段8により決定した界� ��位置から得られる相指数関数f _k とを上記数式4に代入して各相の流量を算出� �るものである。なお、以上の流量算出手段9� ��基づけば気相、液相および固相からなる三� ��流の流量計測ができ、また、水と油のよう� ��液相と液相の同種からなる二相流の流量計� ��もできる。

 また、本実施形態における相判別手段10� �、界面を構成している相の種類を判別する� �能を有しており、位相差取得部11と相判別部 12とから構成される。具体的には、相の違い� ��よる音の伝わり易さの程度を表す音響イン� ��ーダンスの差により、入射波と反射波との� ��で発生する位相差を利用して判別する。す� ��わち、音響インピーダンスの低い相から高� ��相に入射して反射する場合、入射波と反射� ��の振動の位相は変わらない。一方、音響イ� ��ピーダンスの高い相から低い相に入射して� ��射する場合、入射波と反射波の振動の位相� ��逆転する。よって、界面位置における入射� ��と反射波との振動の位相を取得し、界面を� ��成する各相の種類を判別するものである。

 ここで、本実施形態における相判別手段1 0の位相差取得部11は、超音波送受信手段2に� �って得られた各反射波データから、界面位� �における超音波の入射波と反射波との波形� �取り出し、位相差を取得する機能を有する� �また、本実施形態における相判別手段の相� �別部12は、位相差取得部11で取得した位相差� ��基づいて、界面を構成している相の種類を� ��別する機能を有している。

 つぎに、本実施形態の超音波混相流量計1 を使用した超音波混相流量計測方法について 図16のフローチャートを参照しつつ説明する� ��

 まず、超音波トランスデューサ21が混相� �に対して超音波パルスを所定の時間間隔で� �連続的に発射し、同一の超音波トランスデ� �ーサ21によって反射体および混相流の界面か ら反射する反射波を受信する。この超音波の 送受信を複数の超音波トランスデューサ21で� ��ぼ同時に行う(超音波送受信ステップS1)。

 各超音波トランスデューサ21が受信した� �反射波を各反射波データとしてデータ記憶� �51に記憶する(各反射波データ記憶ステップS2 )。

 つぎに、流速分布算出手段7が、データ記 憶部52に記憶されている各反射波データを読� ��出し、超音波の発射方向における複数の位� ��での各反射波が、複数の位置における流速� ��応じたドップラ周波数を含むものと仮定し� ��、前記複数位置における各反射波からドッ� ��ラ周波数を取得し、このドップラ周波数か� ��各位置の流速を算出し、超音波パルスの発� ��方向上の複数位置における時間方向に対し� ��略連続する流速分布を算出し、データ記憶� ��52に記憶する(流速分布算出ステップS3)。

 界面位置決定手段8が、データ記憶部52に� ��憶されている流速分布データまたは各反射� ��データを読み出し、流速分布の差分演算ま� ��は二値化演算の少なくともいずれかを実行� ��、前記演算に代えて、または前記演算とと� ��に各反射波データから音響強度または圧力� ��幅の少なくともいずれかを取得し、当該演� ��情報と当該取得情報との少なくともいずれ� ��に基づいて界面位置を決定し、データ記憶� ��52に記憶する(界面位置決定ステップS4)。な� ��、差分演算部81、二値化演算部82、音響強度 取得部83および圧力振幅取得部84のいずれを� �いるかはユーザーが入力手段4から任意に選� ��することができる。

 そして、流量算出手段9が、データ記憶部 52に記憶されている流速分布データおよび界� ��位置データを読み出し、流速分布のうち界� ��位置までの流速分布を断面積に対して積分� ��て液相の流量を算出し、データ記憶部52に� �憶する(流量算出ステップS5)。これにより、� ��々刻々変化する液相の流量を計測すること� ��できる。また、液相の流量と管の断面積と� ��関係から気相の流量を算出することも可能� ��ある。

 一方、混相の種類を判別する場合、相判� ��手段10が、データ記憶部52に記憶されている 各反射波データおよび界面位置データを読み 出し、界面位置における入射波と反射波との 振動の位相差を取得し(位相差取得ステップS6 )、その位相差に基づいて界面を構成する各� �の種類を判別し、この判別結果をデータ記� �部52に記憶する(相判別ステップS7)。例えば� �本実施形態においては、界面位置における� �射波の位相が反転していた場合には界面を� �成する相が液相と気相とであると判別し、� �相が反転していなかった場合には界面を構� �する相が液相と固相とであると判別する。

 なお、データ記憶部52に記憶した反射波� �ータ、流速分布、流量および界面を構成す� �各相の種類は、表示手段3によってリアルタ� ��ムに表示することができる。また、ユーザ� ��は表示手段3に表示された各種の結果に基づ いて、入力手段4により界面位置決定手段8の� ��択、二値化演算部82に用いる閾値等の指令� �入力することができる。

 以上のような本実施形態によれば以下の効� ��を得ることができる。
1.混相流において、相と相との界面位置を正� ��に決定できる。
2.混相流の流量を相ごとに正確に算出できる� ��
3.界面を構成する各相の種類を判別できる。
4.ユーザーは各計測結果をリアルタイムに確� ��できる。

 つぎに、前述した本実施形態の具体的な� ��験例を実施例として説明する。