CN104797908B - 流量测量装置及其流量计算方法 - Google Patents

Abstract

流量测量装置构成为具备第一振子(2)和第二振子(3)、控制部(100)、计时部(10)以及运算部(200)，上述运算部判定上述正方向的传播时间与上述反方向的传播时间的时间差是否小于规定值，在判定为小于规定值的情况下，根据上述时间差计算传播时间的校正量，使用上述传播时间的校正量计算上述流体的流量。

Description

流量测量装置及其流量计算方法

技术领域

本发明涉及一种流量测量装置及其流量计算方法，特别是涉及一种根据超声波信号在被设置于管路的一对振子之间传播的时间来测量通过管路内的流体的流量的流量测量装置及其流量计算方法。

背景技术

以往，作为利用在管路内传播的超声波信号的传播时间来测量流体的流量的流体测量装置，例如已知专利文献1所示的流量测量装置。

在该流量测量装置中，如图7所示，第一振子32和第二振子33被设置于流路31。计时部39测量超声波信号在这些振子32、33之间传播的时间。流量运算部40用预先存储在偏移存储部41中的偏移值对超声波信号的传播时间进行校正，根据校正得到的传播时间求出通过流路31的流体的流量。

即，在流路31中没有流体流动的情况下，来自振子32的超声波信号朝向振子33传播的正方向的传播时间和来自振子33的超声波朝向振子32传播的反方向的传播时间在理论上是一致的。但是，由于振子32、33的特性差别等，正方向和反方向的传播时间可能产生差(偏移值)。因而，通过使用偏移值校正传播时间，能够取得更准确的流量。

专利文献1：日本特开2007-64988号公报

发明内容

发明要解决的问题

上述专利文献1所示的流量测量装置中的偏移值是在流路31中没有流体流动的状态下测定出的。因此，该测定一般被限定在流量测量装置的工厂出厂时、或者流量测量装置的现场设置时。因此，无法考虑流量测量装置的经年变化等所引起的偏移值的变动。

另外，在假设在流量测量装置的现场设置后想要测定偏移值的情况下，需要利用截止阀等创建在流路31中没有流体流动的状态。然而，存在在该期间无法使用流体等便利性方面的问题。

本发明是为了解决这样的问题而完成的，其目的在于提供一种能够不破坏便利性地长期间地抑制测量精度下降的流量测量装置及其流量计算方法。

用于解决问题的方案

本发明的某个方式所涉及的流量测量装置测量通过管路内的流体的流量，具备：第一振子和第二振子，该第一振子和第二振子被设置于上述管路，进行超声波信号的发送和接收；控制部，其间歇性地在上述第一振子与上述第二振子之间切换上述超声波信号的发送和接收；计时部，其对上述超声波信号从上述第一振子向上述第二振子传播的正方向的传播时间以及上述超声波信号从上述第二振子向上述第一振子传播的反方向的传播时间进行测量；以及运算部，其根据上述超声波信号的传播时间来求出上述流体的流量，其中，上述运算部构成为，判定上述正方向的传播时间与上述反方向的传播时间的时间差是否小于规定值，在判定为小于规定值的情况下，根据上述时间差计算传播时间的校正量，使用上述传播时间的校正量计算上述流体的流量。

发明的效果

本发明具有以上说明的结构，起到能够提供一种能够不破坏便利性地长期间地抑制测量精度下降的流量测量装置及其流量计算方法的效果。

在参照添附附图的情况下，基于下面的优选实施方式的详细说明能够清楚本发明的上述目的、其它目的、特征以及优点。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1所涉及的流量测量装置的结构的功能框图。

图2是表示图1的流量测量装置中的驱动信号和接收信号的波形图。

图3是表示图1的流量测量装置的计算流量的计算方法的一例的流程图。

图4是表示本发明的实施方式2所涉及的流量测量装置的结构的功能框图。

图5是表示图2的流量测量装置中的温度检测部的结构的框图。

图6是表示本发明的实施方式3和4所涉及的流量测量装置的结构的功能框图。

图7是表示以往的流量测量装置的结构的功能框图。

具体实施方式

第一本发明所涉及的流量测量装置测量通过管路内的流体的流量，具备：第一振子和第二振子，该第一振子和第二振子被设置于上述管路，进行超声波信号的发送和接收；控制部，其间歇性地在上述第一振子与上述第二振子之间切换上述超声波信号的发送和接收；计时部，其对上述超声波信号从上述第一振子向上述第二振子传播的正方向的传播时间以及上述超声波信号从上述第二振子向上述第一振子传播的反方向的传播时间进行测量；以及运算部，其根据上述超声波信号的传播时间来求出上述流体的流量，其中，上述运算部构成为，判定上述正方向的传播时间与上述反方向的传播时间的时间差是否小于规定值，在判定为小于规定值的情况下，根据上述时间差计算传播时间的校正量，使用上述传播时间的校正量计算上述流体的流量。

第二本发明所涉及的流量测量装置也可以是，在第一发明中，还具备：温度检测部，其检测上述流体的温度；以及温度段判定部，其判定上述流体的温度所属的规定的温度段，其中，上述运算部构成为按每个上述温度段求出上述校正量。

第三本发明所涉及的流量测量装置也可以是，在第二发明中，构成为上述校正量的计算条件按每个上述温度段而不同。

第四本发明涉及流量测量装置的流量计算方法，该流量测量装置测量在管路内流动的流体的流量，具备设置于上述管路并进行超声波信号的发送和接收的第一振子和第二振子，在该流量测量装置的流量计算方法中，间歇性地切换上述第一振子与上述第二振子的发送和接收，对上述超声波信号从上述第一振子向上述第二振子传播的正方向的传播时间以及上述超声波信号从上述第二振子向上述第一振子传播的反方向的传播时间进行测量，判定上述正方向的传播时间与上述反方向的传播时间的时间差是否小于规定值，在判定为小于规定值的情况下，根据上述时间差计算传播时间的校正量，使用上述校正量计算上述流体的流量。

下面，参照附图具体地说明本发明的实施方式。此外，下面在所有附图中对相同或者相当的元素附加相同的参照标记，并省略其重复的说明。

(实施方式1)

(流量测量装置的结构)

图1是表示实施方式1所涉及的流量测量装置的结构的功能框图。下面，对将本发明所涉及的流量测量装置应用于求出向普通家庭供给的燃气的使用量的燃气表的情况进行说明。但是，流量测量装置不限定于燃气表。

如图1所示，流量测量装置被设置于管路1，是测量在管路1内流动的流体的流量的计量仪。流量测量装置具备第一振子2、第二振子3、控制块100、计时部10以及运算块200。控制块100、计时部10以及运算块200只要具备运算处理功能即可。作为具备运算处理功能的模块，例如例示MPU以及逻辑电路。此外，控制块100、计时部10以及运算块200可以由单个的运算处理器构成，也可以由相互协作的多个运算处理器构成。

第一振子2和第二振子3是进行超声波信号的发送和接收的超声波收发器。各振子2、3被安装于管路1。第一振子2被配置在第二振子3的上游侧。各振子2、3的放射面彼此相向。

控制块100是控制各振子2、3的超声波信号的发送和接收的控制部。控制块100由控制部6、发送部7、放大部8、切换部9以及接收判定部11构成。切换部9通过信号线与各振子2、3连接，间歇性地在第一振子2与第二振子3之间切换超声波信号的发送和接收。

计时部10只要具有计时功能即可，例如例示时钟电路。计时部10根据来自控制块100的切换定时信号、表示驱动信号的上升的信号以及计时停止定时信号来测量超声波信号的传播时间。作为该传播时间，列举正方向的传播时间和反方向的传播时间。正方向的传播时间是超声波信号从第一振子2向第二振子3传播的时间。反方向的传播时间是超声波信号从第二振子3向第一振子2传播的时间。

运算块200是根据超声波信号的传播时间求出流体的流量的运算部。运算块200由累积部12、时间差运算部13、校正量运算部14、校正量存储部15、传播时间校正部16以及流量运算部17构成。在以下的说明中适当提及这些各部12～17的详细内容。

(流量测量装置的动作)

图2的上图是表示用于使各振子2、3发送超声波信号的驱动信号51的波形图。图2的下图是表示各振子2、3接收到超声波信号时的接收信号52的波形图。在各图中，横轴表示时间，纵轴表示电压。此外，对接收判定部11由比较器构成的情况进行说明，但是接收判定部11不限定于比较器。

如图1所示，切换部9将第一振子2与发送部7连接、将第二振子3与放大部8连接。由此，第一振子2被切换部9设定成发送超声波信号，第二振子3被切换部9设定成接收超声波信号。在这种情况下，超声波信号的传播方向为超声波信号从第一振子2朝向第二振子3的正方向。

流体在管路1内沿图1中的箭头4(实线)所示的方向流动。在此，发送部7将驱动信号经由切换部9输出到第一振子2，并且将表示驱动信号的上升的信号输出到计时部10。该驱动信号是具有图2的上图所示的波形的信号51。计时部10从驱动信号51的上升定时54起开始计时。

第一振子2与驱动信号51相应地发送超声波信号。超声波信号在流体中向图1的箭头5(虚线)所示的方向传播，从而被第二振子3接收。第二振子3与超声波信号相应地输出接收信号。接收信号经由切换部9被输出到放大部8，在由放大部8放大之后被输出到接收判定部11。该放大后的接收信号是具有图2的下图所示的波形的信号52。

在图2中，超声波信号在第一振子2与第二振子3之间传播的时间Ts是从上升定时54起直到接收信号52的到达时点56为止的时间。然而，由于到达时点56时的接收信号52的电压小，因此难以将其与噪音信号进行区分。因此，为了高精度地辨别接收信号52而设置阈值。

具体地说，阈值如图2的下图的虚线53所示那样被设定为比较器的电压(Vref)。该比较器的设定电压53被预先设定为比较器不会由于噪音信号而进行错误动作的值。作为该值，例如是接收信号52的第三个波峰的电压(V3)与第四个波峰的电压(V4)之间的电压。

接收判定部11进行接收信号52与设定电压53的比较处理。该比较的结果是，接收判定部11在零交叉点55的定时向计时部10输出计时停止定时信号。零交叉点55是接收信号52紧接在超过比较器的设定电压53之后达到电压的零点的时点。

计时部10与计时停止定时信号相应地停止计时。由此，求出从驱动信号51的上升定时54起直到接收信号52的零交叉点55为止的检测时间Tp。零交叉点55是从到达时点56起经过与接收波形的3.5个波相应的延迟时间Ti的时点。因此，超声波信号的传播时间Ts如下述(式1)所示那样能够表示为从检测时间Tp减去延迟时间Ti得到的时间。

Ts=Tp-Ti (式1)

计时部10利用(式1)测量超声波信号从第一振子2向第二振子3传播的时间(正方向的传播时间)T1。

接着，控制部6将切换定时信号输出到切换部9。切换部9与切换定时信号相应地将第一振子2与放大部8连接、将第二振子3与发送部7连接。由此，第一振子2被设定成接收超声波信号，第二振子3被设定成发送超声波信号。在这种情况下，超声波信号的传播方向为超声波信号从第二振子3朝向第一振子2的反方向。

第二振子3与来自发送部7的驱动信号51相应地发送超声波信号。另外，计时部10从驱动信号51的上升定时54起开始计时。而且，第一振子2接收在管路1的流体内传播的超声波信号，将接收信号52经由放大部8输出到接收判定部11。接收判定部11将接收信号52与设定电压53进行比较，在零交叉点55的定时向计时部10输出计时停止定时信号。计时部10利用(式1)测量超声波信号从第二振子3向第一振子2传播的时间(反方向的传播时间)T2。

在此，正方向的传播时间T1用下述(式2)表示。反方向的传播时间T2用下述(式3)表示。在各式中，将声速设为C，将流体的流动速度设为V，将第一振子2与第二振子3之间的传播路径的长度设为L。另外，将图1的虚线5所示的传播路径与实线4所示的管路内的流体的流动之间的交叉角度设为θ。

T1=L/(C+Vcosθ) (式2)

T2＝L/(C-Vcosθ) (式3)

利用上述(式2)、(式3)，通过管路1内的流体的速度V用下述(式4)表示。

V＝(L/2cosθ)·(1/T1-1/T2) (式4)

并且，通过管路1内的每单位时间的流体的流量Q用下述(式5)表示。在该(式5)中，将管路1内的截面积设为S。根据(式5)，能够不依赖于声速C而求出流体的流量Q。

Q=S·V (式5)

在上述(式5)中，管路1内的截面积S是已知的，根据(式4)求出流体的速度V。在(式4)中，传播路径的长度L、交叉角度θ是已知的，各传播时间T1、T2是(式1)的传播时间Ts。根据(式1)，该传播时间Ts能够利用检测时间Tp和延迟时间Ti求出。延迟时间Ti是与接收信号52的3.5个波相应的时间。这样，流量运算部17能够利用(式1)、(式4)以及(式5)来根据来自计时部10的检测时间Tp求出流体的流量Q。

然而，(式1)的延迟时间Ti如图2的下图所示那样是从超声波信号到达接收侧的振子2、3的表面的时点56起直到由接收判定部11判定为接收到的时点(零交叉点)55为止的时间。因此，延迟时间Ti依赖于两个振子2、3的特性差别。例如，根据各振子2、3的温度特性、经时变化等，有时各振子2、3的接收频率或接收灵敏度发生变化。在这种情况下，延迟时间(Ti)发生变化。因此，依赖于延迟时间Ti的传播时间Ts(T1、T2)中产生误差，该误差成为流体的流量Q产生误差的原因。因此，为了提高测量精度，需要校正流体的流量Q。在本实施方式所涉及的流量测量装置中，在校正流体的流量Q时，使用正方向的传播时间T1与反方向的传播时间T2之差(传播时间差ΔT)。

(关于传播时间差ΔT)

在具体说明流体的流量Q的校正方法之前，首先说明求出传播时间差ΔT的意义。

在上述(式4)中，前项(L/2cosθ)是由流量测量装置的形状决定的常数。因而，流体的速度V与(式4)的后项(1/T1-1/T2)成比例。该后项展开为如下述(式6)。

1/T1-1/T2=(T2-T1)/(T1·T2) (式6)

接着，当将(式2)代入T1、将(式3)代入T2而展开时，上述(式6)的分母表示为下述(式7)。

T1·T2={L/(C+Vcosθ)}·{L/(C-Vcosθ)}

＝L²/(C²-V²cos²θ) (式7)

关于该流体的速度V，为了提高测量精度而一般设定为与声速C相比非常小的值。因而，将上述(式7)的分母(C²-V²cos²θ)近似为C²对于估计流体的流量Q没有影响。由此，根据上述(式7)，能够将T1·T2表示为近似值L²/C²。将该近似值代入上述(式6)，将传播时间差(T2-T1)表示为ΔT。由此，(式4)的后项能够用下述(式8)表示。

1/T1-1/T2=ΔT·(C²/L²) (式8)

在此，如果流体的种类已定，则声速C一般能够近似为流体温度的一次式。例如，在流体的种类是空气的情况下，声速C被表示为下式(式9)。在此，t表示流体的温度[℃]。

C=0.6t+331.5[m/s] (式9)

根据上述(式9)，如果流体的种类和温度已定，则声速C是固定的。因此，在上述(式8)中，声速C和传播路径的长度L是固定的，因此(式4)的后项与传播时间差ΔT成比例。因此，上述(式4)所示的流体的速度V与传播时间差ΔT成比例。并且，如上述(式5)所示，与流体的速度V成比例的流体的流量Q与传播时间差ΔT成比例。因而，如果已知流体的种类和温度，则通过求出传播时间差ΔT，能够获知流体的大致的流量Q。

并且，能够根据传播时间差ΔT估计在管路1内是否流动着流体。用于该判定的阈值(第一判定阈值)虽然不特别地限定，但是能够使用例如与燃气泄漏的判断基准流量对应的传播时间差的值。

具体地说，日本国内的家庭用燃气表除了具备燃气的使用量的测量功能以外，还具备安保功能。在该安保功能中，为了检测燃气泄漏，而将燃气的微小泄漏的判断基准流量设定为例如3L/h。该燃气泄漏的判断基准流量小于燃气使用时的最小流量。因此，如果流体的流量小于燃气泄漏的判断基准流量，则是没有燃气使用以及燃气泄漏的状态。也就是说，能够判断为燃气没有通过管路1内。因此，能够将燃气泄漏的判断基准流量使用为判断有无流体的流动的基准(第一判定阈值)。

例如设为在流体的温度t为室温时存在传播时间差ΔT：1ns相当于流体的流量Q：1L/h的关系。在这种情况下，燃气的微小泄漏的判断基准流量：3L/h能够表示为第一判定阈值Ta：3ns。因此，在传播时间差ΔT低于第一判定阈值Ta：3ns的情况下，能够判定为是燃气没有流动的状态。然后，将此时的传播时间差ΔT作为用于求出传播时间差ΔT的校正量(偏移值)Tof的数据使用。

如上所述，能够根据传播时间差ΔT来估计流体的流量Q。因此，能够根据传播时间差ΔT进行有无流体流动的判定以及用于计算校正量Tof的数据的获取。与根据流体的流量Q进行该判定以及校正量Tof的获取的情况相比，运算量得到抑制。因此，在流量测量装置的电源使用电池的情况下，不更换电池就能够在例如10年间长期地更新偏移值并使流量测量装置运转。

(流体的流量Q的校正方法)

接着，说明具体的流体的流量Q的校正方法。如上述(流量测量装置的动作)中所说明的那样，计时部10根据(式1)的传播时间Ts测量传播时间T1、T2。在此，为了利用平均化作用进一步提高测量精度而连续地求出多个传播时间T1、T2。图3是表示流量测量装置计算流量的计算方法的一例的流程图。

切换部9对第一振子2和第二振子3进行切换，从而各振子2、3交替地发送超声波信号(步骤S100)。例如，各振子2、3在测量时间2秒内交替地发送超声波信号各规定测量次数30次。每当第二振子3接收到超声波信号时，计时部10都求出正方向的传播时间T1并输出到累积部12。另外，每当第一振子2接收到超声波信号时，计时部10都求出反方向的传播时间T2并输出到累积部12(步骤S101)。

累积部12累积例如30次的传播时间T1，计算传播时间T1的累积值Tsum1并输出到时间差运算部13。另外，累积部12累积例如30次的传播时间T2，计算传播时间T2的累积值Tsum2并输出到时间差运算部13。

时间差运算部13得到各传播时间T1、T2的累积值Tsum1、Tsum2，利用下述(式10)求出传播时间差ΔT的平均值(平均传播时间差)ΔTs。在此，Tsum1如上述那样是正方向的传播时间T1的累积值，Tsum2是反方向的传播时间T2的累积值。N1是预先设定于控制部6的上述的规定测量次数(求累积值时的累积次数)，在本实施方式中，N1＝30。

ΔTs=(Tsum2-Tsum1)/N1 (式10)

校正量运算部14每隔测量时间2秒判定通过时间差运算部13求出的平均传播时间差ΔTs的绝对值是否小于第一判定阈值Ta(例如3ns)(步骤S102)。当该判定的结果为平均传播时间差ΔTs小于第一判定阈值Ta时，判定为管路1内没有流体流动的状态。此外，通过设为平均传播时间差ΔTs的绝对值，还能够检测逆向连接等异常配管所引起的逆流方向的流动。

校正量运算部14为了提高校正量Tof的可靠性，还求出规定次数N2(例如10次)的平均传播时间差ΔTs的平均值ΔTave。此时，校正量运算部14对校正条件进行判断，进一步提高校正量Tof的可靠性。作为校正条件，例如能够采用从时间差运算部13输入的平均传播时间差ΔTs连续规定次数N2：10次小于第一判定阈值Ta。但是，校正条件不限定于此。例如，也能够代替上述校正条件或者与上述校正条件一起将规定次数N2：10次的平均传播时间差ΔTs的最大值与最小值之差为限制值以下设为校正条件。

校正量运算部14进一步判定平均传播时间差ΔTs的平均值ΔTave是否小于第二判定阈值Tb而有助于校正量Tof的可靠性的进一步提高。第二判定阈值Tb被设定为比第一判定阈值Ta小的值(例如1.2ns)。如果判定的结果为平均值ΔTave小于第二判定阈值Tb，则将平均值ΔTave值设为校正量Tof(步骤S103)。

在此，由于被视为在管路1内没有流体流动的状态，因此平均传播时间差ΔTs本应为0。然而，如(流量测量装置的动作中)所说明的那样，由于各振子2、3的特性差别所引起的延迟时间Ti的差异而产生了平均传播时间差ΔTs。因此，为了获取更准确的传播时间，而将平均传播时间差ΔTs的平均值ΔTave作为校正量Tof来使各传播时间T1、T2偏移。

校正量运算部14将校正量Tof作为最新的校正量存储到校正量存储部15中。所存储的该校正量Tof在下一次校正量被更新之前在传播时间校正部16的校正运算中使用。

传播时间校正部16每隔测量时间2秒从累积部12获得各传播时间T1、T2的累积值Tsum1、Tsum2。另外，传播时间校正部16从校正量运算部14或校正量存储部15获取校正量Tof。然后，传播时间校正部16利用下述(式11)和(式12)求出校正得到的传播时间Tc1、Tc2。

Tc1=Tsum1/N1-Ti+Tof/2 (式11)

Tc2＝Tsum2/N1-Ti-Tof/2 (式12)

此外，由传播时间校正部16求出的校正后的平均传播时间差ΔTc通过下述(式13)表示。如该下述(式13)所示可知，校正后的平均传播时间差ΔTc为通过校正量Tof对由时间差运算部13求出的平均传播时间差ΔTs进行校正得到的值。

ΔTc=Tc2-Tc1

＝(Tsum2-Tsum1)/N1-Tof

=ΔTs-Tof (式13)

流量运算部17利用由传播时间校正部16求出的校正后的传播时间Tc1、Tc2，根据下述(式14)求出校正后的流体的流量Q(步骤S104)。

Q=S·L/2cosθ·(1/Tc1-1/Tc2) (式14)

根据上述结构，运算块200在平均传播时间差ΔTs小于第一阈值Ta的情况下，将平均传播时间差ΔTs的平均值ΔTave作为传播时间的校正量Tof，根据该校正量Tof校正流体的流量Q。因此，能够不使用阻止管路1内的流体流动的特别的机构而更新用于校正流体的流量Q的校正量Tof。其结果，能够不破坏便利性地长期间地抑制测量精度的下降。

另外，测定比第一阈值Ta小的规定次数N2的平均传播时间差ΔTs，将其平均值ΔTave作为传播时间的校正量Tof。由此，能够实现校正精度的提高。即，由于不具备阻止管路1内的流体流动的机构，因此无法断定是燃气的流动完全停止的状态。例如，考虑由于管路1中的局部的压力差而流体产生微小流动的情况。当考虑这样的情形时，相比于使用通过短时间的测量获得的平均传播时间差ΔTs作为校正量Tof，使用耗费长时间测量的平均值Δtave作为校正量Tof能够期待精度的提高。

并且，在每次根据平均值ΔTave求出校正量Tof时，都逐次更新校正量存储部15的校正量Tof。其结果，校正量Tof能够使用尽可能地反映出现状的最新的信息。其结果，能够符合现状地适当地校正流体的流量Q。

此外，将用于求出平均传播时间差ΔTs的平均值ΔTave的规定次数N2设为10次，但是不限定于此。使规定次数N2越多，越能够提高将平均传播时间差ΔTs平均化并根据其平均值Δtave而求出的校正量Tof的精度。

另外，在求出校正量Tof时，将第一判定阈值Ta、校正条件以及第二判定阈值Tb设为要件。但是，能够与所要求的流量测量装置的测量精度相应地适当地设定要件。

(实施方式2)

(流量测量装置的结构)

图4是实施方式2所涉及的流量测量装置的结构图。图5是表示环形振荡器20的结构的功能框图。如图4所示，实施方式2所涉及的流量测量装置除了实施方式1所涉及的流量测量装置所具备的结构部以外，还具备温度检测部18和温度段判定部19。另外，在实施方式2所涉及的流量测量装置中，计时部10包括环形振荡器20(图5)。

温度检测部18是检测通过管路1内的流体的温度t的传感器。此外，温度检测部18也能够检测管路1的温度或者管路1周围的温度作为管路1内的流体的温度t。在温度检测部18中使用特性与温度相应地变化的半导体元件。作为该半导体元件的具体例，列举环形振荡器20(图5)。即，在图4中，将计时部10和温度检测部18以相互独立存在的方式进行了记载，但是能够使用计时部10所具备的环形振荡器20构成温度检测部18。

温度段判定部19具备温度段信息，根据温度段信息判定由温度检测部18检测出的温度的温度段。温度段信息例如由以每10℃进行分割得到的温度段构成。具体地说，温度段信息包括与-30℃以下的检测温度对应的温度段：-40℃段、与-30℃～-20℃的检测温度对应的温度段：-30℃段、与-20℃～-10℃的检测温度对应的温度段：-20℃段、与-10℃～0℃的检测温度对应的温度段：-10℃段、与0℃～10℃的检测温度对应的温度段：0℃段、与10℃～20℃的检测温度对应的温度段：10℃段、与20℃～30℃的检测温度对应的温度段：20℃段、与30℃～40℃的检测温度对应的温度段：30℃段、与40℃～50℃的检测温度对应的温度段：40℃段、与50℃～60℃的检测温度对应的温度段：50℃段以及与60℃以上的检测温度对应的温度段：60℃段。

校正量运算部14根据由时间差运算部13求出的平均传播时间差ΔTs来求出校正量Tof，将该校正量Tof作为最新的校正量存储到校正量存储部15中。此时，校正量运算部14按每个温度段更新校正量存储部15的校正量Tof。

具体地说，校正量运算部14当求出校正量Tof时，按由温度段判定部19判定出的温度段将校正量Tof存储到校正量存储部15中。即，将校正量Tof与求出该校正量Tof时的温度所属的温度段相关联地进行存储。在此，在校正量运算部14存储校正量Tof时，如果已经存储了校正量Tof，则代替该既存的校正量Tof而将新的校正量Tof作为最新的校正量存储到校正量存储部15中。

传播时间校正部16根据来自累积部12的累积值Tsum1、Tsum2以及来自校正量运算部14或校正量存储部15的校正量Tof求出校正传播时间Tc1、Tc2。此时，传播时间校正部16从校正量运算部14或校正量存储部15获得与来自温度检测部18的检测温度对应的温度段的校正量Tof。在此，存在与检测温度对应的温度段的校正量Tof尚未求出的情况。在这种情况下，传播时间校正部16从校正量存储部15获得与检测温度接近的温度段的校正量Tof来求出校正传播时间Tc1、Tc2。

流量运算部17使用由传播时间校正部16求出的校正后的传播时间Tc1、Tc2，根据上述(式14)求出流体的流量Q。

根据上述结构，按每个温度段求出校正量Tof。由此，即使在超声波信号的传播时间的校正量(偏移值)与流体的温度t相应地发生变化的情况下，也能够使用与其变化相应地进行校正所得到的传播时间来获取流体的流量Q。由此，能够进一步实现流量测量装置的精度的提高。

(环形振荡器的结构)

如图5所示，环形振荡器20是振荡电路，与使能端子21和输出端子22连接。环形振荡器20由NAND门23、反相器24、反相器25这三个逻辑元件构成。使能端子21与NAND门23的一方的输入连接，输出端子22与反相器25的输出连接。

NAND门23的输出以及反相器24的输入通过数据线26被串联连接，反相器24的输出以及反相器25的输入通过数据线27被串联连接。另外，反相器25的输出分支为上述输出端子22和数据线28，该数据线28与NAND门23的另一方的输入连接。此外，只要将一个NAND门和多个反相器加在一起且逻辑元件以奇数个构成即可，因而，其个数不限定于图5所示的三个。

在使能端子21的逻辑电平为L(Low：低)时，数据线26的逻辑电平被固定为H(High：高)。随之，数据线27的逻辑电平被固定为L，数据线28的逻辑电平被固定为H，输出端子22的逻辑电平被固定为H。

接着，当将使能端子21的逻辑电平切换为H时，数据线26的逻辑电平经过少许的延迟时间后从H反转为L。随之，数据线27经过少许的延迟时间后反转为H，数据线28的各逻辑电平经过少许的延迟时间后反转为L。其结果，输出端子22的逻辑电平从H反转为L。

另外，当数据线28的逻辑电平反转为L时，通过NAND门23的作用而在少许的延迟时间之后数据线26的逻辑电平再次反转为H。随着该反转，数据线27、数据线28以及输出端子22的逻辑电平分别反转。

这样，如果是使能端子21的逻辑电平为H的状态，则输出端子22的逻辑电平以固定周期持续反转。因此，环形振荡器20作为振荡电路进行动作。如果将在环形振荡器20的三个逻辑元件23、24、25的数据反转时产生的延迟时间的总和设为Td，则环形振荡器20的振荡周期为2Td。

另外，各逻辑元件23、24、25中的延迟时间与温度成比例地变化。因此，如果预先求出温度与环形振荡器20的振荡周期之间的关系，则能够将环形振荡器20用作温度检测部18。此外，作为计时单元，已知有在一部分中具备这样的环形振荡器20的计时单元。因而，作为计时部10，能够采用具备环形振荡器20的结构。

根据上述结构，将构成计时部10的环形振荡器20使用为温度检测部18。由此，不需要另外设置温度检测部18，从而能够抑制流量测量装置的成本增高和大型化。

(实施方式3)

在实施方式2中，使用由校正量运算部14求出的每个温度段的校正量Tof计算出流体的流量Q。与此相对，在实施方式3中，根据与流体的温度t相应的条件求出校正量Tof，使用该校正量Tof计算流体的流量Q。

图6是表示实施方式3所涉及的流量测量装置的结构的功能框图。如图6所示，实施方式3所涉及的流量测量装置除了实施方式1所涉及的流量测量装置所具备的结构部以外，还具备温度检测部18。该温度检测部18与实施方式2所涉及的温度检测部18相同。

从上述的(式4)、(式5)、(式8)可知，流量Q与声速C的平方和传播时间差ΔT分别成比例。其中，如从(式9)可知，声速C通过流体的温度t的一次式表示。其结果，流体的流量Q与流体的温度t的平方和传播时间差ΔT分别成比例。因而，如果是相同的流量Q，则流体的温度t越高，传播时间差ΔT越小。因此，进行设定使得流体的温度t越高则各判定阈值Ta、Tb越小。例如，能够针对在实施方式2中说明的每个温度段设定这样的根据温度t的不同而不同的判定阈值Ta、Tb。

根据上述结构，与流体的温度t相应地改变用于求出校正量Tof的各判定阈值Ta、Tb。其结果，能够去除由于流体的温度t的变化而引起的传播时间差ΔT的偏差，抑制校正量Tof的精度下降。

(实施方式4)

在实施方式4中，根据与流体的温度t相应的条件求出校正量Tof，使用该校正量Tof计算流体的流量Q。此外，本实施方式所涉及的流量测量装置用与在实施方式3中示出的图6同样的功能框图表示。即，如图6所示，实施方式4所涉及的流量测量装置除了实施方式1所涉及的流量测量装置所具备的结构部以外还具备温度检测部18。

如实施方式3所说明的那样，流体的流量Q与流体的温度t的平方和传播时间差ΔT成比例。因此，如果是相同的流量Q，则流体的温度t越高，传播时间差ΔT越小。因此，传播时间差ΔT的测量变得更难，从而传播时间差ΔT的偏差变大。因此，使用于求出传播时间差ΔT的平均值ΔTave的规定次数N1、N2与流体的温度t相应地变化。

例如流体的温度t越高，使规定次数N1、N2越多。另一方面，流体的温度t越低，使规定次数N1、N2越少。此外，在使规定次数N1、N2变化的情况下，使规定次数N1和/或规定次数N2变化。

在像这样使规定次数N1减少的情况下，也能够将规定次数N1设为1。在这种情况下，校正量运算部14在求出传播时间差ΔT之后，无需求出其平均值ΔTave而将传播时间差ΔT设为校正量Tof。并且，也能够将规定次数N1、N2设为0。在这种情况下，不对传播时间差ΔT进行校正。

另外，也可以针对实施方式2中所提及的每个温度段预先设定用于求出平均值ΔTave的上述的规定次数N1、N2。在这种情况下，在求出校正量Tof时，获取该时点的流体的温度t。然后，使用与该温度t所属的温度段相关联地设定的规定次数N1、N2计算平均值ΔTave。

根据上述结构，与流体的温度t相应地改变用于求出校正量Tof的规定次数。其结果，能够去除由于流体的温度t的变化所引起的传播时间差ΔT的偏差，从而抑制校正量Tof的精度下降。

产业上的可利用性

如上所述，本发明所涉及的流量测量装置及其流量计算方法能够不中断燃气的使用地进行流量值的校正，从而能够不破坏便利性地长期间地进行准确的流量测量，因此从家庭用到商用的大型的燃气表的广泛的用途中都能够应用。另外，也能够应用于自来水表等液体用流量计。

附图标记说明

1：管路；2：第一振子；3：第二振子；9：切换部(控制部)；10：计时部；13：时间差运算部(运算部)；16：传播时间校正部(运算部)；17：流量运算部(运算部)；18：温度检测部；19：温度段判定部；100：控制块(控制部)；200：运算块(运算部)。

Claims (4)

1.一种流量测量装置，测量通过管路内的流体的流量，具备：

第一振子和第二振子，该第一振子和第二振子被设置于上述管路，进行超声波信号的发送和接收；

控制部，其间歇性地在上述第一振子与上述第二振子之间切换上述超声波信号的发送和接收；

计时部，其对上述超声波信号从上述第一振子向上述第二振子传播的正方向的传播时间以及上述超声波信号从上述第二振子向上述第一振子传播的反方向的传播时间进行测量；以及

运算部，其根据上述超声波信号的传播时间来求出上述流体的流量，

其中，上述运算部构成为，在上述正方向的传播时间与上述反方向的传播时间的时间差连续规定次数小于第一判定阈值的情况下，求出该规定次数的时间差的平均值，判定该平均值是否小于第二判定阈值，在判定为小于第二判定阈值的情况下，根据上述平均值计算传播时间的校正量，

使用上述传播时间的校正量计算上述流体的流量。

2.根据权利要求1所述的流量测量装置，其特征在于，还具备：

温度检测部，其检测上述流体的温度；以及

温度段判定部，其判定上述流体的温度所属的规定的温度段，

其中，上述运算部构成为按每个上述温度段求出上述校正量。

3.根据权利要求2所述的流量测量装置，其特征在于，

构成为上述校正量的计算条件按每个上述温度段而不同。

4.一种流量测量装置的流量计算方法，该流量测量装置测量在管路内流动的流体的流量，具备设置于上述管路并进行超声波信号的发送和接收的第一振子和第二振子，在该流量测量装置的流量计算方法中，

间歇性地切换上述第一振子与上述第二振子的发送和接收，

对上述超声波信号从上述第一振子向上述第二振子传播的正方向的传播时间以及上述超声波信号从上述第二振子向上述第一振子传播的反方向的传播时间进行测量，

在上述正方向的传播时间与上述反方向的传播时间的时间差连续规定次数小于第一判定阈值的情况下，求出该规定次数的时间差的平均值，判定该平均值是否小于第二判定阈值，在判定为小于第二判定阈值的情况下，根据上述平均值计算传播时间的校正量，

使用上述校正量计算上述流体的流量。