CN102272560B

CN102272560B - 流量测量装置

Info

Publication number: CN102272560B
Application number: CN2009801538678A
Authority: CN
Inventors: 竹村晃一; 芝文一; 别荘大介
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-01-06
Filing date: 2009-12-25
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2029-12-25
Also published as: EP2375223A4; US20110246098A1; EP2375223A1; WO2010079568A1; CN102272560A; US8548755B2; JP2010181401A; JP5402620B2; EP2375223B1

Abstract

本发明的流量测量装置具备：时间差存储部(17b)，其在每次进行了K次单位测量行程后，存储通过单位测量行程测量出的顺逆方向的传播时间的时间差，其中，上述单位测量行程如下：切换两个换能器(2、3)的顺逆方向的发送接收方向，同时测量超声波信号的顺逆方向的传播时间；流量运算部(15)，其根据至少进行了K次单位测量行程时的顺逆方向的传播时间的总和来求出流体的通过流量；以及估计部(18)，其根据时间差存储部(17b)所存储的每K次单位测量行程的时间差来估计流体的瞬时流量的变化，由此该流量测量装置能够在求出正确的通过流量的同时检测到瞬时的流量变化。

Description

流量测量装置

技术领域

本发明涉及一种通过测量超声波信号的传播时间来检测流速、根据检测出的流速来测量流体的流量的流量测量装置。

背景技术

以往，在这种流量测量装置中，提出了一种使用回振法(Sing-around Method)的装置，该回振法如下：通过重复进行多次两个换能器之间的发送接收来提高测量分辨率。使用图7来说明将这种流量测量装置应用于家庭用燃气表的例子。

图7是使用了回振法的流量测量装置的框图。如图7所示，流量测量装置在流体管路31的中途配置有发送超声波的第一换能器32和接收所发送的超声波的第二换能器33，该第一换能器32和第二换能器33与流动方向相对置。并且，流量测量装置包括：测量部34，其使用两个换能器32、33来测量超声波的传播时间；控制部35，其控制测量部34；以及运算部36，其根据测量部34的测量结果来求出流体流量。

在图7中，设音速为C、流速为v、两个换能器之间的距离为L、超声波的传播方向与流体流的方向所形成的角度为θ。另外，在将从配置于流体管路31的上游侧的第一换能器32发送超声波、由配置于下游侧的第二换能器33接收超声波的情况下的传播时间设为t1、将逆方向的传播时间设为t2的情况下，能够通过下式求出t1和t2。

t1＝L/(C+vcosθ)(式1)

t2＝L/(C-vcosθ)(式2)

将(式1)和(式2)变形，利用(式3)求出流速v。

v＝L·(1/t1-1/t2)/2cosθ(式3)

将利用(式3)求出的值与流体管路31的截面面积S相乘则可以求出流体的流量。

另外，在(式3)中，能够如(式4)那样对括弧内的项进行变形。

(t2-t1)/t1t2 (式4)

在此，一般来说，这种流量测量装置在流速v远小于音速C的条件下被使用。另外，已知可以利用温度的一次函数近似地求出音速C。但是，如果假设短时间内没有急剧的温度变化，则可以认为音速C是固定的，因此(式4)的分母项与流速的变化无关而为大致固定的值。因而，分子项为与流速大致成正比的值。因而，为了高精确度地求出流速v，需要高精确度地测量两个传播时间之差。因此，流速越慢，越需要求出微小的时间差，若要一次就测量出来，则为了测量，测量部34例如需要具有ns级别的非常小的时间分辨率。实现这么小的时间分辨率是很难的，即使能够实现也会招致提高时间分辨率所引起的耗电的增大。因此，重复执行多次超声波的发送，由测量部34测量该一系列重复测量所需的时间。然后，通过求出其平均值来实现所需的时间分辨率。即，如果将测量部34的时间分辨率设为TA、将重复次数设为M，则通过在该重复测量的期间内使测量部34连续动作，能够使传播时间的测量分辨率为TA/M。

这种流量测量装置在流体流路内的压力稳定时能够实现高精确度的测量。但是，在例如将这种流量测量装置应用于一般家庭中测量作为能源而提供的燃气的流量的燃气表的情况下，要面对被称为脉动现象的固有问题。它是如下的现象：例如如利用了被称为GHP的燃气引擎的空调机那样，与燃气引擎的旋转同步地使周边的燃气供给配管内的压力产生变动。在产生了该脉动的情况下，即使不使用燃气器具，燃气也会与压力的变动同步地在配管内移动，受该移动的影响，会导致如同燃气在流动那样检测到测量值。

作为抑制这种现象带来的影响的方法，例如提出了专利文献1所示的方法。即，将重复测量次数M抑制为能够维持测量精确度的最低限度的次数。在这种条件下，在缩短测量间隔的基础上，在比较长的时间内细碎地连续执行测量，使用连续测量出的结果来进行流量运算。特别是通过以与压力变动周期相比足够短的间隔来进行测量，能够无遗漏地捕捉流速变动波形的相位状态。其结果是能够通过将它们平均化来检测去除了变动成分的真正的流速(流量)。

图8示出了使用该方式并将重复次数M设为4的情况下的例子。在图8中，时间T1是从上游侧向下游侧的传播时间，时间T2是从下游侧向上游侧的传播时间。之后同样地，切换发送方向，并测量到T40为止的总计20次的每次的传播时间。最后，求出各个传播时间的总和，将其平均化来求出双方向的传播时间，从而算出流量。如果使用这种方式，则无论是否存在脉动都能够实现流速的平均化，从而能够求出正确的流量。因此，近年来与这种方式有关的提案不断增加。

另外，家庭用的燃气表除了作为计量器的作用以外，还具备安保功能。近年来，为了提高其安保方面的性能，存在想要以短间隔(例如0.2秒等不到1秒的值)来追踪燃气器具的流量变化的要求。然而，在上述以往的流量测量装置中，在比较长的时间(例如2秒钟)内将流速平均化来求出流速并换算成流量，因此无法检测到瞬时的流量变化。

专利文献1：日本特开2002-350202号公报

发明内容

本发明用于提供一种无损于流速的平均化这种原本的目的而能够检测出瞬时的流量变化的流量测量装置。

本发明具有：第一换能器和第二换能器，它们设置于流体所要通过的流体流路上，分别发送和接收超声波信号；以及计时部，其测量超声波信号在第一换能器与第二换能器之间的传播时间。还具有计时控制部，其对顺方向和逆方向的发送接收方向进行切换，并且通过计时部执行测量超声波信号的顺方向的传播时间和逆方向的传播时间的单位测量行程，其中，该顺方向是第一换能器发送超声波信号、第二换能器接收超声波信号的方向，该逆方向是第二换能器发送超声波信号、第一换能器接收超声波信号的方向。还具有时间差存储部，其在每进行K次单位测量行程后，存储通过单位测量行程测量出的超声波信号的顺方向的传播时间和逆方向的传播时间之间的时间差。还具有流量运算部，其根据至少进行了K次单位测量行程时的顺方向的传播时间的总和以及逆方向的传播时间的总和来求出流体流路内的流体的通过流量。还具有估计部，其根据时间差存储部每K次单位测量行程存储一次的时间差来估计流体的瞬时流量的变化。

由此，可以由流量运算部求出在一段较长的时间内进行平均化后得到的正确流量。而另一方面，通过使用间隔剔除地提取单位测量行程的测量结果而得到的值，还能够利用估计部来估计出瞬时的流量。因而，本发明在将流速平均化来求出正确的通过流量的同时，也能够检测瞬时的流量变化。

附图说明

图1是本发明的实施方式1中的流量测量装置的框图。

图2是表示上述实施方式中的流量测量装置的动作的流程图。

图3是说明上述装置的动作的时间图。

图4是表示上述装置中的存储装置所存储的流量变化图案的图。

图5是表示上述装置中的存储装置所存储的其它流量变化图案的图。

图6是说明上述装置中的辨别部的动作的时间图。

图7是以往的流量测量装置的框图。

图8是说明以往的流量测量装置的动作的时间图。

附图标记说明

1：流体流路；2：第一换能器；3：第二换能器；4：发送部；5：接收部；6：切换部；7：计时控制部；8：触发部；9：重复部；10：延迟部；11：测量行程控制部；12：计时部；13：第一加法运算部；14：第二加法运算部；15：流量运算部；16：累计部；17a：时间差检测部；17b：时间差存储部；18：估计部；19：存储部；20：辨别部。

具体实施方式

(实施方式1)

图1是本发明的实施方式1中的流量测量装置的框图。在图1中，在流体流路1的中途配置有发送和接收超声波信号的第一换能器2以及接收和发送超声波信号的第二换能器3，该第一换能器2和第二换能器3与流动方向F相对置。发送部4向第一换能器2输出驱动信号。在基于驱动信号而从第一换能器2输出超声波信号时，由第二换能器3接收该超声波。由第二换能器3接收到的接收信号在接收部5中进行信号处理。切换部6对第一换能器2和第二换能器3的发送接收功能进行切换。

测量控制部7对在两个换能器2、3之间执行的发送接收的动作整体进行控制，其包括触发部8、重复部9、延迟部10以及测量行程控制部11。

首先，当触发部8输出测量开始的触发时，切换部6将第一换能器2和发送部4进行连接，并将第二换能器3和接收部5进行连接。由此，开始以第一换能器2为发送侧、以第二换能器3为接收侧的测量。为了进行下面的说明，将其称为流体流的顺方向测量。当从发送部4输出驱动信号时，从第一换能器2输出超声波信号，当该超声波信号到达第二换能器3时，在接收部5中对其进行接收处理。姑且设定当进行接收处理时，在重复部9的作用下重复执行了规定的回振次数的流体流的顺方向测量。在本实施方式中将回振次数设为四次，但是并不限于此。例如，并非必须进行多次重复，也可以是一次完成的结构。当完成了四次重复时，从延迟部10产生规定的延迟时间，之后触发部8对切换部6输出切换发送接收的切换信号。由此，这次将第二换能器3和发送部4进行连接，并将第一换能器2和接收部5进行连接，从而开始以第二换能器3为发送侧、以第一换能器2为接收侧的测量。为了进行下面的说明，将其称为流体流的逆方向测量。另外，此时，从触发部8输出测量开始的触发信号。由此，在切换了发送接收功能后的逆方向的测量中也执行四次重复测量。

如上所述，将交替进行一次流体流的顺方向测量(测量四次回振)和逆方向测量(四次回振)的一系列动作称为单位测量行程。当将首次执行的单位测量行程设为第一测量行程时，当该第一测量行程完成时，从延迟部10输出延迟信号，之后重复与第一测量行程同样的动作。将其设为第二测量行程。在通过测量行程控制部11执行了规定次数的单位测量行程后，执行流量运算。

计时部12测量从触发部8输出触发信号的时刻起到回振结束为止的时间。第一加法运算部13对计时部12中的进行各单位测量行程的顺方向测量的测量值进行累计。第二加法运算部14对计时部12中的进行各测量行程的逆方向测量的测量值进行累计。而且，当固定的N次(在本实施方式中设为100次，但并不限于此)的单位测量行程的动作完成时，流量运算部15使用第一加法运算部13和第二加法运算部14的输出值来计算流量值。第一加法运算部13和第二加法运算部14中存储了执行N次单位测量行程所需的时间中的顺方向的传播时间的总和以及逆方向的传播时间的总和。因而，通过用这些值除以(4×N)能够求出顺逆两方的每次传播时间的平均值。将顺方向的该值设为t1，将逆方向的该值设为t2，则可通过使用式(3)来求出平均流速。接着，通过将在此求出的平均流速乘以流体流路1的截面面积S来求出平均流量。并且，通过乘以上一次求出流量之后经过的时间，能够求出通过流量。并且，通过在累计部16中对在此求出的通过流量进行加法运算，能够求出累计流量。

另一方面，时间差检测部17a使用以适当的间隔在N次单位测量行程的测量结果中进行间隔剔除而提取出的测量结果来执行时间差的运算。例如，如果设为每五次进行一次间隔剔除运算，则首先在第一测量行程中，将顺方向的四次回振测量所需的时间与逆方向的四次回振测量所需的时间的时间差定义为传播时间差并求出该值。将由时间差检测部17a求出的传播时间差存储在时间差存储部17b中。然后，接着，在第六测量行程中求出顺逆两方向的传播时间差。时间差存储部17b将每次间隔剔除运算中运算出的传播时间差与进行运算的时刻相对应地连续地进行存储。

估计部18如后所述那样将由时间差检测部17a求出的传播时间差本身的值或者传播时间差的常数倍的值作为流体的瞬时流量估计值而输出。

存储部19中存储有与估计部18输出的时序变化的特征有关的几个图案。而且，在辨别部20中，辨别从估计部18输出的估计流量的数据的时序变化是否与存储部20所存储的图案一致。

接着，使用图2和图3来说明之前说明的各部的动作流程。图2是本实施方式中的流量测量装置所进行的动作的流程图。图3是说明上述装置的动作的时间图。在图3中，以触发部8输出表示在第一测量行程中开始进行流体流的顺方向测量的触发信号的时刻为原点，横轴表示从原点起经过的时间，纵轴表示各部的动作。

首先，当触发部8输出了测量开始的触发信号TS时，切换部6将第一换能器2和发送部4进行连接，并将第二换能器3和接收部5进行连接。即，进行顺方向测量的连接(步骤S1)。接着，将第一换能器2作为发送侧、将第二换能器3作为接收侧，由计时部12开始测量动作M(步骤S2)。在此，计时部12以接收到从触发部8输出的触发信号TS的时刻为测量的基点来进行测量。另外，在本实施方式中，如上所述，将以第一换能器2为发送侧、以第二换能器3为接收侧的情况称为顺方向，将以第一换能器2为接收侧、以第二换能器3为发送侧的情况称为逆方向。

当进行步骤S2时，发送侧的换能器2发出超声波(步骤S3)，检测接收侧的换能器3是否能够接收到该超声波(步骤S4)。在接收侧的换能器3能够接收到发送侧的换能器2所发送的超声波之前进行步骤S4(步骤S4，“否”)。

如果在步骤S4中检测到接收侧的换能器3能够接收到超声波(步骤S4，“是”)，则重复部9对发送侧的换能器2发出超声波后接收侧的换能器3能够接收到该超声波的重复次数进行计数(步骤S5)。重复部9检测该计数值是否已达到规定次数(在本实施方式中将规定次数设为4来进行说明，但是并不限于该次数)(步骤S6)。在重复部9检测为计数值已达到规定次数之前，重复进行步骤S3到步骤S6的处理(步骤S6，“否”)。

当在步骤S6中重复部9检测到计数值已达到规定次数时(步骤S6，“是”)，该重复部9将计数值初始化(归零)，并且例如在图3的时刻t1停止计时部12的测量动作M(步骤S7)。

接着，重复部9判断通过步骤S3到步骤S6的处理进行的测量是否是顺方向的测量(步骤S8)，如果是顺方向的测量(步骤S8，“是”)，则在将利用计时部12得到的测量值Td输出到时间差检测部17a的同时，在第一加法运算部13中对测量值Td进行累积加法运算(步骤S9)。

在进行了步骤S9之后，测量行程控制部11判断是否已进行了顺方向和逆方向的、通过步骤S3到步骤S6的处理进行的测量(步骤S11)。如果未进行顺方向和逆方向两方向的测量(步骤S11，“否”)，则从延迟部10产生规定的延迟时间Tint。之后，切换部6将第一换能器2作为接收侧、将第二换能器3作为发送侧进行连接(步骤S18)，并且，例如在图3的时刻t2，触发部8向计时部12输出触发信号TS。之后，返回到步骤S2。

在步骤S8中，如果判断为通过步骤S3到步骤S6的处理进行的测量是逆方向的测量(步骤S8，“否”)，则在将利用计时部12得到的测量值Tu输出到时间差检测部17a的同时，在第二加法运算部14中对测量值Tu进行累积加法运算(步骤S10)。

在步骤S11中，如果判断为已进行了顺方向和逆方向的通过步骤S3～步骤S6的处理进行的测量(步骤S11，“是”)，则对测量行程的行程次数进行计数(步骤S12)。此外，测量行程是指图3所记载的“第一测量行程P1”、“第二测量行程P2”。

另外，测量行程控制部11判断测量行程的行程次数是否已达到规定次数(例如5n(n是正整数)+1)(步骤S13)。当判断为测量行程的行程次数已达到规定次数时(步骤S13，“是”)，测量行程控制部11例如在图3的时刻t3使用(式5)来求出时间差Tdif，该时间差Tdif是存储在时间差检测部17a中的测量值Td与测量值Tu之差，将时间差Tdif存储在时间差存储部17b中(步骤S14)。

Tdif＝Tu-Td (式5)

另一方面，在测量行程的行程次数未达到规定值的情况下(步骤S13，“否”)不需要求出时间差，因此存储在时间差检测部17a中的测量值Td与测量值Tu被初始化。通过这样，时间差存储部17b存储每5n(n是正整数)个测量行程求出的时间差Tdif以可知该时间差Tdif的时序变化。另外，在进行了通过步骤S14的处理所进行的运算之后，将存储在时间差检测部17a中的测量值Td和测量值Tu初始化。

在步骤S14之后，测量行程控制部11判断测量行程的行程次数是否达到了总测量行程次数(在本实施方式中为100个行程，但是并不限定于此)(步骤S15)。如果判断结果是尚未达到总测量行程次数(步骤S15，“否”)，则进行步骤S18之后的步骤。另外，在步骤S15中判断为判断结果是已达到总测量行程次数的情况下(步骤S15，“是”)，流量运算部15使用第一加法运算部13中存储的值和第二加法运算部14中存储的值来运算通过流量(步骤S16)。在累计部16中对由流量运算部15运算出来的通过流量进行加法运算(步骤S17)。

另外，在本实施方式中，如步骤S14中说明的那样，每五个测量行程求出顺逆两方向的传播时间差Tdif。估计部18使用传播时间差Tdif来估计瞬时流量。

以上，本实施方式的动作结束。此外，定期地重复执行图2所示的处理。

在此，当将每次回振所需的时间设为约250μs时，图3的测量值Tu(将各个测量值Tu1、Tu2、Tu3...总称为Tu)、测量值Td(将各个测量值Td1、Td2、Td3...总称为Td)分别为约1ms。另外，将切换测量方向的延迟时间Tint设为4ms。在这种情况下，每个测量行程所需要的时间为6ms。因而，当使时间差检测部17a每五个测量行程动作一次时，在各测量行程之间设置延迟时间Tint以使执行单位测量行程的时间间隔为10ms，因此每50ms检测到一个传播时间差Tdif。

另外，每执行合计100次测量行程(所用时间约为1秒)就求一次通过流量和累计流量。

接着，对使用传播时间差Tdif来估计瞬时流量的方法进行说明。

当将第n测量行程中的传播时间差设为传播时间差Tdifn时，使用(式1)和(式2)来如式(6)所示那样求出传播时间差Tdifn。

Tdifn＝4(t2-t1)＝4L/(C+vcosθ)-4L/(C-vcosθ)

＝8Lvcosθ/(C²-v²cos²θ)(式6)

在此，通常超声波式流量计是在C＞＞v的条件下来使用的，因此(式6)还能够如(式7)那样变形。

Tdifn＝8Lvcosθ/C² (式7)

已知音速C是根据温度而变化的，但是特别的是在不足一秒的很短的时间内，可以认为流体的温度变化非常小，因此能够将(式7)的分母视为常数。因而，能够将传播时间差Tdifn视为与流速、即流量成正比的值。因而，可以认为求出传播时间差Tdifn的变化与求出流量的变化是等同的。即，能够将传播时间差Tdifn的值本身、或者其常数倍的值作为流体的瞬时流量的估计值来进行处理。如果要求出精密的流量变化，则需要在使用(式3)求出流量的基础上求出其变化量。但是在已知流量的相对变化时，即使仅求出顺逆两方向的传播时间差也不会产生较大的矛盾。

通过利用时间差的变化来估计流量变动时的运算量远少于使用(式3)求出精密的流量变化量的情况。特别是在要求电池电源可连续动作较长的年月(例如十年)的家庭用燃气表、水表中，运算量(特别是乘除法次数)的减少给削减耗电带来很大的效果。同时，在要求判断短时间内的流量变化的情况下也同样有很大的效果。

接着，使用图4、图5、图6来说明存储部19和辨别部20的动作，并且叙述估计部18使用传播时间差Tdifn来估计瞬时流量的方法。图4和图5是存储在存储部19中的流量变化图案的例子。图4是被称作图案1的流量变化。图案1是如下图案：大致固定的流量持续规定时间τa之后流量急剧上升(上升幅度Qal/h)，之后在规定时间τb的期间内再次以Qal/h的固定流量持续流动。在此，在存储部19中，将流量的持续时间τa、τb的范围、变化流量Qa的值存储为具有某个范围的数值。某个范围是为了使对持续时间τa、τb的范围、变化流量Qa的值进行的判断有余裕而设定的。

图5是被称作图案2的流量变化。图案2是如下图案：每固定时间τc流量以大致固定的变化幅度Qbl/h变化一次，流量台阶状地进行变化。在此，在存储部19中，将固定时间τc、变化流量Qb的范围和台阶状变化的持续时宽τd的值存储为具有某个范围的数值。这种情况下的某个范围也与上述同样地，是为了使对固定时间τc、变化流量Qb、持续时宽τd的值进行的判断有余裕而设定的。

图6是从估计部18输出的瞬时流量的估计值的时序数据的一例。在图6中，如黑点所示，可以看出传播时间差的变化呈每0.1s升一个台阶的台阶状。在辨别部20中，将图6的黑点所示的数据与存储部19中存储的两个图案1、2进行比较来辨别符合哪个图案。在本实施方式的情况下，图6所示的数据的每个台阶的时宽0.1s以及作为传播时间差变化量的台阶的每阶的值与存储部19中存储的图案2相近。因而，判断图6的数据的时宽0.1s以及台阶的每阶的值是否符合图案2的固定时间τc、流量Qb的范围，并判断台阶状变化的持续时间0.5s是否符合图案2的持续时宽τd。在辨别部2判断为两方均符合的情况下，判断为出现了图案2的变化、即出现了图6中以虚线表示的图案。此外，在此，根据式7，将流量Qa、Qb等与流量值有关的存储数据作为传播时间差的值来进行存储。

在如图6那样每50ms由时间差检测部17a进行一次传播时间差运算的情况下，由于持续时间τd为0.5s(500ms)，因此时间差检测部17a的运算周期(50ms)相对于持续时间τd(500ms)来说足够短，从而能够容易地进行检测。另一方面，当将流量运算部15所进行的精密流量运算的时刻设为时间Tx和时间Ty且每秒进行一次流量运算时，在时间Ty得到的流量的值仅仅是将Tx到Ty的期间的瞬时流量平均化后得到的值，因此无法识别一秒以下的台阶状变化。

此外，辨别部20中的符合性判断并非必须是每50ms(在本实施方式中为每五个测量行程)执行一次。例如，也可以是如下的方法：在每适当的时间(例如每十秒)进行一次划分、来作为一组数据存储在存储器(未图示)中之后，随后统一求出所存储的数据的每次的变化量来进行判定。

作为事先存储在存储部19中的流量变化图案，如果是例如第一换能器2和第二换能器3发生故障时估计出的输出变化，则能够用于故障分析。

另外，作为存储部19的其它利用方法，也可以将事先存储在存储部19中的流量变化图案设为特定的燃气器具启动时的流量变化图案。在这种情况下，如果利用本发明的流量测量装置作为家庭用的燃气表，则在将该燃气器具连接到流量计的下游侧的情况下，能够检测到开始使用了该燃气器具。能够利用这一点来识别特定的燃气器具开始运转，从而掌握该燃气器具的运转状况以用作安保信息。

如以上所说明的，本发明具有：第一换能器和第二换能器，它们设置于流体所要通过的流体流路上，分别发送和接收超声波信号；以及计时部，其测量超声波信号在第一换能器与第二换能器之间的传播时间。还具有计时控制部，其对顺方向和逆方向的发送接收方向进行切换，并且通过计时部执行测量超声波信号的顺方向的传播时间和逆方向的传播时间的单位测量行程，其中，该顺方向是第一换能器发送超声波信号、第二换能器接收超声波信号的方向，该逆方向是第二换能器发送超声波信号、第一换能器接收超声波信号的方向。还具有时间差存储部，其在每进行K次单位测量行程后，存储通过单位测量行程测量出的超声波信号的顺方向的传播时间和逆方向的传播时间之间的时间差。还具有流量运算部，其根据至少进行了K次单位测量行程时的顺方向的传播时间的总和以及逆方向的传播时间的总和来求出流体流路内的流体的通过流量。还具有估计部，其根据时间差存储部每K次单位测量行程存储一次的时间差来估计流体的瞬时流量的变化。

这样，在将流速平均化来求出正确的通过流量的同时，也能够检测瞬时的流量变化。

另外，本发明的流量运算部具有以下结构：根据进行了K×A次(A是自然数)单位测量行程时的顺方向的传播时间的总和以及逆方向的传播时间的总和，来求出流体流路内的流体的通过流量。因此，能够按每K×A次的单位测量行程求取通过流量。

另外，本发明具有以下结构：还具备存储部和辨别部，该存储部至少存储一个瞬时流量的时序变化的代表性图案，该辨别部对存储部所存储的代表性图案和估计部所估计出的时间差的推移进行比较，来判断时间差的推移与代表性图案是否一致。

由此，能够识别特征性的流量变化图案，从而能够用于辨别流体的使用状况。

另外，本发明具有以下的结构：配置于连接燃气供给源和燃气器具的燃气供给线上，存储部至少存储一个特定的燃气器具使用时的流量变化图案，辨别部在辨别为估计部所估计出的时间差的推移与存储部所存储的特定的燃气器具的流量变化图案一致时，判断为在供给线的下游侧使用了特定的燃气器具。由此，能够更可靠地辨别燃气器具。

产业上的可利用性

本发明的流量测量装置在求出正确的通过流量的同时能够以短间隔来估计瞬时流量，因此能够作为具备器具辨别功能的燃气表等来进行应用。

Claims

1.一种流量测量装置，具备：

第一换能器和第二换能器，它们设置于流体所要通过的流体流路上，各自均发送和接收超声波信号；

计时部，其测量超声波信号在上述第一换能器与上述第二换能器之间的传播时间；

计时控制部，其对顺方向和逆方向的发送接收方向进行切换，并且通过上述计时部执行测量上述超声波信号的上述顺方向的传播时间和上述逆方向的传播时间的单位测量行程，其中，该顺方向是上述第一换能器发送上述超声波信号且上述第二换能器接收上述超声波信号的方向，该逆方向是上述第二换能器发送上述超声波信号且上述第一换能器接收上述超声波信号的方向；

时间差存储部，其在每进行K次上述单位测量行程时，存储通过上述单位测量行程测量出的上述超声波信号的上述顺方向的传播时间与上述逆方向的传播时间之间的时间差；

流量运算部，其根据至少进行了N次上述单位测量行程时的上述顺方向的传播时间的总和以及上述逆方向的传播时间的总和来求出上述流体流路内的上述流体的通过流量，其中，N≥K；

估计部，其根据上述时间差存储部每K次上述单位测量行程而存储的上述时间差来估计上述流体的瞬时流量的变化；以及

第一加法运算部和第二加法运算部，其分别存储N次单位测量行程期间的上述顺方向的传播时间的总和以及上述逆方向的传播时间的总和，

其中，上述流量运算部基于来自上述第一加法运算部和上述第二加法运算部的输出值来求出上述流体流路内的上述流体的通过流量，

上述流量测量装置还具备时间差检测部，该时间差检测部使用在N次单位测量行程中每K次进行一次间隔剔除而提取出的测量结果来执行上述超声波信号的上述顺方向的传播时间与上述逆方向的传播时间之间的时间差的运算，由该时间差检测部求出的时间差存储在上述时间差存储部中。

2.根据权利要求1所述的流量测量装置，其特征在于，

上述流量运算部根据进行了K×A次上述单位测量行程时的上述顺方向的传播时间的总和以及上述逆方向的传播时间的总和，来求出上述流体流路内的上述流体的通过流量，其中，A是自然数。

3.根据权利要求1所述的流量测量装置，其特征在于，还具备：

存储部，其至少存储了一个瞬时流量的时序变化的代表性图案；以及

辨别部，其将上述存储部所存储的代表性图案与上述估计部估计出的上述时间差的推移进行比较，判断上述时间差的推移与上述代表性图案是否一致。

4.根据权利要求3所述的流量测量装置，其特征在于，

该流量测量装置配置于连接燃气供给源和燃气器具的燃气供给线上，

上述存储部至少存储了一个特定燃气器具使用时的流量变化图案，

在上述辨别部判断为上述估计部估计出的上述时间差的推移与上述存储部所存储的上述特定燃气器具的流量变化图案一致时，上述辨别部判断为在上述燃气供给线的下游侧使用了上述特定燃气器具。