CN109863372A - 流体测量设备 - Google Patents

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Abstract

一种流体测量设备被提供有：照射装置(120)，所述照射装置被配置成用光照射流体(200)；光接收装置(131)，所述光接收装置被配置成接收被流体散射的光；检测装置(310)，所述检测装置被配置成基于所述光接收装置的接收到的光信号检测流体的回流；以及计算装置(320)，所述计算装置被配置成基于所述检测装置的检测结果和所述光接收装置的接收到的光信号来计算指示流体的流量或流速的估计流体信息。由此，即使在流体中暂时发生所述回流，也可准确地测量流体的速度。

Description

流体测量设备
技术领域
本发明涉及被配置成通过用光照射流体来测量关于流体的信息的流体测量设备。
背景技术
对于这种类型的设备，已知一种被配置成用光照射流体并接收散射光从而测量流体浓度、流量、流速等的设备。例如，专利文献1公开了一种在人工透析设备中流动的血液被用光照射以测量血液浓度(或血细胞比容值)和血流量的科技/技术。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利No.5586476
发明内容
发明解决的技术问题
在人工透析设备中，从患者收集的血液通过泵的动力在管中流动。然而，由于泵的特性血液可以在管中暂时向后流动。结果，可能无法准确地执行使用光的测量。
在前述专利文献1中，没有关于血液的回流的描述。因此，如果发生血液的回流，则不能准确地测量血液浓度和血流量，这在技术上是有问题的。
以上是待由本发明解决的问题的示例。因此，本发明的目的是提供一种被配置成准确地测量关于流体的信息的流体测量设备。
问题的解决方案
本发明的上述目的可通过第一流体测量设备来实现，所述第一流体测量设备被提供有：照射装置，所述照射装置被配置成用光照射流体；光接收装置，所述光接收装置被配置成接收被流体散射的光；检测装置，所述检测装置被配置成基于所述光接收装置的接收到的光信号检测流体的回流；以及计算装置，所述计算装置被配置成基于所述检测装置的检测结果和所述光接收装置的接收到的光信号来计算指示流体的流量或流速的估计流体信息。
本发明的上述目的可通过第二流体测量设备来实现，所述第二流体测量设备被提供有：照射装置，所述照射装置被配置成用光照射流体；光接收装置，所述光接收装置被配置成接收被流体散射的光；检测装置，所述检测装置被配置成检测通过所述光接收装置的接收到的光信号所指示的接收到的光强度的变化量大于或等于预定值；以及计算装置，所述计算装置被配置成基于所述检测装置的检测结果和所述光接收装置的接收到的光信号来计算指示流体的流量或流速的估计流体信息。
附图说明
图1是图示根据第一实际示例的流体测量设备的整体配置的示意图。
图2是图示第一光接收元件和第一I-V转换器的配置的电路图。
图3是图示根据第一实际示例的回流检测器的配置的框图。
图4是图示根据第一实际示例的校正处理器的配置的框图。
图5是图示频率分析器的配置的框图。
图6是图示频率f与功率谱P(f)之间的关系的曲线图。
图7是图示流量Q与平均频率fm之间的关系的曲线图。
图8图示有关光量的每个信号中的时间变化的示例的曲线图。
图9是图示根据比较示例的流量的估计误差的曲线图。
图10是图示根据第一实际示例的流量的估计误差的曲线图。
图11是图示根据第二实际示例的校正处理器的配置的框图。
图12是图示根据第三实际示例的流体测量设备的整体配置的示意图。
图13是图示根据第四实际示例的回流检测器的配置的框图。
图14是图示限制有关回流的检测的时间宽度的方法的曲线图。
具体实施方式
<1>
根据实施例的第一流体测量设备被提供有：照射装置，所述照射装置被配置成用光照射流体；光接收装置，所述光接收装置被配置成接收被流体散射的光；检测装置，所述检测装置被配置成基于光接收装置的接收到的光信号检测流体的回流；以及计算装置，所述计算装置被配置成基于检测装置的检测结果和光接收装置的接收到的光信号来计算指示流体的流量或流速的估计流体信息。
在根据该实施例的第一流体测量设备的操作中，光被从照射装置施加到流体。所施加的光例如是激光，并且通过使用法布里-珀罗(FP)激光光源和分布式反馈激光光源来施加光。此外，流体的具体示例是血液等。流动并且可用来自照射装置的光照射的任何东西可能是测量目标。
从照射装置施加的光在流体中被散射(即，透射或者反射)，然后在光接收装置上被接收。光接收装置被配置成为例如光电二极管，并且被配置成检测光的强度，并且输出接收到的光信号(即，指示所接收到的光的强度的信号)。
在流体中散射的光的强度取决于流体的状态而变化。因此可以通过使用由在光接收装置上接收到的光所拥有的信息来测量关于流体的信息(例如，流量或流速等)。
特别在该实施例中，可在检测装置上检测流体的回流。本文中的“回流”可以意味着流体在与原始方向不同的方向上流动，其可以包括时间流动或部分流动。检测装置被配置成基于从光接收装置输出的接收到的光信号检测流体的回流。
有关流体的回流的检测结果用于与从光接收装置输出的接收到的光信号一起计算指示流体的流量或流速的估计流体信息。被配置成计算估计流体信息的计算装置被配置成例如基于在流体中是否发生回流并且基于通过接收到的光信号所指示的光的功率谱来估计流体的流量或流速。
这里，如果未检测到关于流体的回流的信息，则难以准确地计算估计流体信息。根据由本发明人进行的研究，已经发现，如果在流体中发生回流，则来自流体的散射光的强度暂时显著地改变。因此，如果仅基于接收到的光信号估计流体的流量或流速，则当发生回流时可以错误地估计流量或流速。
然而，在该实施例中，如上所述，估计流体信息是基于检测装置的检测结果和光接收装置的接收到的光信号而计算出的。换句话说，鉴于回流的发生而估计流体的流量或流速。因此，根据该实施例中的流体测量设备，可以准确地估计流体的流量或流速。
<2>
在根据该实施例的流体测量设备的一个方面中，检测装置被配置成如果由接收到的光信号指示的接收到的光强度的变化量大于或等于预定值，则检测到流体的回流。
根据这个方面，可以通过将接收到的光强度的变化量与预定值相比较来检测流体的回流。“预定值”可以是依照当流体向后流动时接收到的光强度的变化量而设定的值，并且可以被理论地、实验地或经验地提前获得和设定。
<3>
在根据该实施例的流体测量设备的另一方面中，流体测量设备还被提供有被配置成基于接收到的光信号输出平均频率信号的分析装置，其中，计算装置被配置成(i)在除了检测流体的回流的回流时段以外的时段中基于平均频率信号计算估计流体信息，并且(ii)在回流时段中基于通过校正的平均频率信号而获得的校正的平均频率信号来计算估计流体信息。
根据这个方面，在除了回流时段以外的时段中，基于平均频率信号计算估计流体信息。在回流时段中，基于通过校正的平均频率信号而获得的校正的平均频率信号来计算估计流体信息。
如上面所说明的，在回流时段中，散射光的强度暂时显著地改变。因此，即使在不改变的情况下使用从接收到的光信号获得的平均频率信号来估计流量或流速，也存在不能获得准确值的可能性。相比之下，如果在回流时段中使用校正的平均频率信号，则可以抑制由于回流而导致的接收到的光强度的变化的影响，并且准确地估计流量或流速。
<4>
在在上述的回流时段中使用校正的平均频率信号的方面中，校正的平均频率信号可以是通过将平均频率信号乘以预定系数而获得的信号。
根据由本发明人进行的研究，已经发现，当发生回流时的平均频率信号具有通过被折叠在作为规定的水平(例如，零)的中心线上而获得的波形。因此，如果通过将平均频率信号乘以预定系数来产生校正的平均频率信号，则可以抑制回流的影响并且准确地估计流量或流速。
“预定系数”在这里可以是被设定成使当发生回流时的平均频率信号接近于真实值的值，并且可以被例如设定为包括零的大于或等于-1且小于1的值(-1≦预定系数K<1)。如果预定系数是“-1”，则产生校正的平均频率信号作为通过使平均频率信号的极性反转而获得的信号。
可替选地，校正的平均频率信号可以是规定的区段中的最后的平均频率信号的平均值。
<5>
在根据该实施例的流体测量设备的另一方面中，流体测量设备还被提供有被配置成基于接收到的光信号输出平均频率信号的分析装置，其中，计算装置被配置成基于平均频率信号计算第一流体信息并且通过校正第一流体信息来计算第二流体信息，(i)以在除了检测到流体的回流的回流时段以外的时段中输出第一流体信息作为估计流体信息，并且(ii)以在回流时段中输出第二流体信息作为估计流体信息。
根据这个方面，首先基于从接收到的光信号获得的平均频率信号计算第一流体信息，并且通过校正第一流体信息进一步计算第二流体信息。换句话说，不管是否发生回流，都单独地计算两种类型的流体信息。
如果第一流体信息和第二流体信息被计算，则检测回流的发生。然后，在除了回流时段以外的时段中，第一流体信息(即，基于平均频率信号而计算出的流体信息)作为估计流体信息被输出。另一方面，在回流时段中，第二流体信息(即，通过校正第一流体信息而获得的流体信息)作为估计流体信息被输出。
如上所述，通过在回流时段中输出通过校正而获得的第二流体信息，可以抑制由于回流而导致的接收到的光强度的变化的影响，并且输出准确的估计流体信息。
<6>
在如上所述选择性地输出第一流体信息和第二流体信息的方面中，第二流体信息可以是通过使第一流体信息的极性反转而获得的信息。
根据由本发明人进行的研究，已经发现，当发生回流时的平均频率信号具有通过被折叠在作为规定的水平(例如，零)的中心线上而获得的波形。因此，可以在极性被确定的情形下计算根据当发生回流时的平均频率信号计算出的流体信息。
另一方面，如果平均频率信号的极性被反转以产生校正的平均频率信号，则可以抑制回流的影响并且准确地估计流量或流速。
此外，为了满足“校正的平均频率信号<校正之前的平均频率信号”的关系，如果校正之前的平均频率信号被乘以包括零的预定系数K(例如，-1≦K<1)以产生校正的平均频率信号，则然后可以更有效地抑制回流的影响。如果通过使用设定为负值的预定系数K来使平均频率信号的极性反转，则不必产生具有反转极性的第二流体信息。
<7>
在根据该实施例的流体测量设备的另一方面中，流体测量设备还被提供有：平均计算装置，所述平均计算装置被配置成计算过去的估计流体信息的平均值并且计算平均流体信息；以及限制装置，所述限制装置被配置成随着由平均流体信息指示的流量或流速增加而将检测到流体的回流的回流时段限制为较短的。
根据由本发明人进行的研究，已经发现，回流检测准确度随着由平均流体信息指示的流体的流量或流速增加而更可能具有误差，并且即便当未发生回流时也更可能检测到回流。
根据这个方面，回流时段随着由平均流体信息指示的流体的流量或流速增加而被限制为较短的(换句话说，几乎检测不到回流)。因此即使平均流体信息指示流体的高流量或高流速，也可以准确地检测回流。
<8>
在通过使用上述的预定值来检测回流的方面中，流体测量设备还可以被提供有：平均计算装置，所述平均计算装置被配置成计算过去的估计流体信息的平均值并且计算平均流体信息；以及改变装置，所述改变装置被配置成随着由平均流体信息指示的流体的流量或流速增加而将预定值改变为较高的。
在这种情况下，预定值随着由平均流体信息指示的流体的流量或流速增加而被改变为较高的，并且几乎检测不到回流。因此即使平均流体信息指示流体的高流量或高流速，也可以准确地检测回流。
<9>
在根据该实施例的流体测量设备的另一方面中，光接收装置包括：第一光接收元件和第二光接收元件，检测装置被配置成基于从第一光接收元件输出的第一接收到的光信号检测流体的回流，并且计算装置被配置成基于所述检测装置的检测结果和从第二光接收元件输出的第二接收到的光信号来计算估计流体信息。
根据这个方面，用于检测回流的第一接收到的光信号和用于计算估计流体信息的第二接收到的光信号由彼此不同的光接收元件(第一光接收元件和第二光接收元件)接收。因此可以分别对信号执行优选的过程，从而在信噪(S/N)比方面产生改进。
<10>
根据该实施例的第二流体测量设备被提供有：照射装置，所述照射装置被配置成用光照射流体；光接收装置，所述光接收装置被配置成接收被流体散射的光；检测装置，所述检测装置被配置成检测由光接收装置的接收到的光信号指示的接收到的光强度的变化量大于或等于预定值；以及计算装置，所述计算装置被配置成基于检测装置的检测结果和光接收装置的接收到的光信号来计算指示流体的流量或流速的估计流体信息。
根据该实施例中的第二流体测量设备，检测由光接收装置的接收到的光信号指示的接收到的光强度的变化量大于或等于预定值，并且估计流体信息是基于检测结果计算出的。如果接收到的光强度的变化量大于或等于预定值，则难以基于接收到的光信号准确地估计流量或流速。因此，如果可检测接收到的光强度的变化量大于或等于预定值，则可以抑制流体的流量或流速的估计准确度的劣化。
因此，根据该实施例中的第二流体测量设备，如在上述的实施例中的第一流体测量设备中一样，可以准确地估计流体的流量或流速。该实施例中的第二流体测量设备也可采用与上述的实施例中的第一流体测量设备的那些方面相同的各个方面。
将在以下实际示例中更详细地说明根据实施例的流体测量设备的操作和其他优点。
实际示例
在下文中，将参考附图详细地说明根据实际示例的流体测量设备。
<第一实际示例>
将参考图1至图10说明根据第一实际示例的流体测量设备。在下文中，将给出流体测量设备被配置成为用于测量血流量的设备的示例的说明。
<整体配置>
首先，参考图1，将说明根据第一实际示例的流体测量设备的整体配置。这里，图1是图示根据第一实际示例的流体测量设备的整体配置的示意图。
在图1中，根据第一实际示例的流体测量设备被提供有激光器驱动单元110、半导体激光器120、第一光接收元件131、第一I-V转换器141、LPF放大器151、BPF放大器152、第一A/D转换器161、第二A/D转换器162和回流校正流量估计器300。
激光器驱动单元110被配置成产生用于驱动半导体激光器120的电流。
半导体激光器120是“照射装置”的具体示例，并且被配置成用与在激光器驱动单元110上产生的驱动电流相对应的激光照射待测目标200(例如，血流等)。
第一光接收元件131是“光接收装置”的具体示例，并且被配置成从自半导体激光器120发射的激光当中接收被血液200散射的散射光(主要是包括反散射光的反射光)。第一光接收元件131被配置成依照接收到的反射光的强度来输出检测到的电流。
第一I-V转换器141被配置成将从第一光接收元件131输出的检测到的电流转换为电压，并且输出检测到的电压。
第一LPF放大器151被配置成从输入的检测到的电压中去除作为包括噪声的不必要分量的高频分量，并且放大它并将它作为散射DC信号输出。另一方面，BPF放大器152被配置成从输入的检测到的电压中去除作为包括噪声的不必要分量的高频分量和低频分量，并且放大它并将它作为散射AC信号输出。
第一A/D转换器161被配置成量化散射DC信号并且将它作为散射DC光量RDC输出到回流校正流量估计器300。第二A/D转换器162被配置成量化散射AC信号并且将它作为散射AC光量RAC输出到回流校正流量估计器300。
回流校正流量估计器300被提供有回流检测器310和校正处理器320。回流校正流量估计器300被配置成通过使用输入的散射DC光量RDC的时间变化来检测待测目标200的回流。回流校正流量估计器300还被配置成通过对输入的散射AC光量RAC进行频率分析来获得平均频率，并且根据平均频率来估计待测目标200的流量。在回流校正流量估计器300上计算出的估计流量Q被输出到外部设备(例如，显示器等)。
<每个单元的配置和操作>
接下来，参考图2至图8，将详细地说明流体测量设备的每个单元的配置和操作。
<光接收元件和I-V转换器>
参考图2，将说明光接收元件和I-V转换器的配置和操作。图2是图示第一光接收元件和第一I-V转换器的配置的电路图。
如图2中所图示的，可以在第一光接收元件131上检测主要包括来自待测目标200的散射光当中的反散射光的反射光。
第一光接收元件131包括通过半导体的光检测器。光检测器的阳极连接到地电位，所述地电位是参考电位，而光检测器的阴极连接到运算放大器Amp的反相端子。运算放大器Amp的非反相端子连接到地电位，所述地电位是参考电位。
反馈电阻器Rf连接在运算放大器Amp的反相端子和输出端子之间。运算放大器Amp和反馈电阻器Rf构成所谓的跨阻抗放大器。通过跨阻抗放大器的电流-电压转换动作，检测到的电流被转换为检测到的电压。
<回流检测器>
参考图3，将说明回流检测器的配置和操作。图3是图示根据第一实际示例的回流检测器的配置的框图。
如图3中所图示的，回流检测器310被提供有低通滤波器(LPF)311、阈值发生器312和比较器313。回流检测器310是“检测装置”的具体示例。
输入到回流检测器310的散射DC光量RDC由LPF 311平均以获得散射DC光量平均值RDCLp。RDCLp被输出到阈值发生器312。
阈值发生器312被配置成将所输入的过去散射DC光量平均值RDCLp乘以预定系数(例如，0.9)以产生阈值Thld。阈值Thld是“预定值”的具体示例，并且作为用于检测散射DC光量RDC的快速变化的值被产生。
比较器313被配置成接收未通过LPF 311的散射DC光量RDC的进入以及阈值Thld的进入。比较器313被配置成通过比较散射DC光量RDC与阈值Thld之间的幅度来检测散射DC光量RDC的快速减小。如果检测到散射DC光量RDC的快速减小，则确定发生回流，并且从比较器313输出回流检测标志RvsF＝1。另一方面，如果未检测到散射DC光量RDC的快速减小(即，散射DC光量RDC的时间变化是温和的并且变化小)，则确定未发生回流，并且从比较器313输出回流检测标志RvsF＝0。
作为回流检测器310的检测结果的回流检测标志RvsF被输入到校正处理器320的控制输入端。
<校正处理器>
参考图4，将说明校正处理器的配置和操作。图4是图示根据第一实际示例的校正处理器的配置的框图。
如图4中所图示的，校正处理器320被提供有频率分析器321、极性反转器322、选择器323、LPF 324和流量转换器325。校正处理器320是“计算装置”的具体示例。
输入到校正处理器320的散射AC光量RAC由频率分析器321进行频率分析。频率分析器321被配置成输出分析结果作为平均频率fm。平均频率fm被输入到极性反转器322和选择器333。
极性反转器322被配置成使平均频率的极性反转。具体地，极性反转器322可以使具有正极性的平均频率反转为具有负极性的反转平均频率fmN，并且输出它。反转平均频率fmN被输出到选择器323。
选择器323被配置成依照在回流检测器310上检测的回流检测标志RvsF来选择性地输出平均频率fm和极性反转的fmN中的任一个作为校正的平均频率fmC。
具体地，如果回流检测标志RvsF＝1，则确定发生回流，并且选择性地输出极性反转的fmN。另一方面，如果回流检测标志RvsF＝0，则确定未发生回流，并且选择性地输出极性未被反转的fm。
校正的平均频率fmC由LPF 324输入和平均。LPF的输出fmLp由流量转换器325转换为流量并且作为估计流量Q被输出。
极性反转器322执行仅简单地将平均频率fm乘以“-1”以使极性反转的过程；然而，代替此过程，极性反转器322可以执行将平均频率fm乘以预定系数K的过程。换句话说，可以满足fmN＝K×fm。在这里可以在-1≦K<1的范围内选择预定系数K。
<频率分析器>
参考图5，将说明频率分析器的配置和操作。图5是图示频率分析器的配置的框图。
如图5中所图示的，频率分析器321被提供有缓冲器401、汉宁窗口处理器402、快速傅里叶变换(FFT)处理器403、复共轭器404、第一矩积分器405、积分器406和除法器407。频率分析器321是“平均值计算装置”的具体示例。
散射AC光量RAC数据由缓冲器401存储。存储在缓冲器401中的n个点的数据阵列由汉宁窗口处理器402乘以窗口函数，并且n个点的FFT由FFT处理器403执行。
由FFT处理器403输出的分析结果由复共轭器404改变成功率谱P(f)，所述功率谱P(f)然后被输出。功率谱P(f)被乘以频率矢量并且在第一矩积分器405上被积分，并且第一矩1stM被输出。此外，功率谱P(f)在积分器406上被积分，并且积分值Ps被输出。第一矩1stM在除法器407上被除以积分值Ps，并且平均频率fm被输出。
<计算流量的方法>
这里，参考图6和图7，将更具体地说明计算估计流量Q的方法。图6是图示频率f与功率谱P(f)之间的关系的曲线图。图7是图示流量Q与平均频率fm之间的关系的曲线图。
如果待测目标200具有作为高移动速度的高流速，则散射激光通过光学多普勒频移的作用而具有高频率。另一方面，待测目标200的流动通路(例如，透明管)被固定而不移动。因此，被透明管散射的激光未被多普勒频移，并且频率不会被移位。
由于激光的相干性，两个散射光都在第一光接收元件131上干涉。结果，第一光接收元件131可以接收与待测目标200的流速(其为移动速度)相对应的光学差拍信号。散射AC光量RAC是通过放大并量化光学差拍信号而获得的信号。因此，散射AC光量RAC的频率分析提供功率谱P(f)，由此可以估计与待测目标200的移动速度相对应的流量。在第一实际示例中，通过激光流量计来配置流量估计设备。
如图6中所图示的，光学差拍信号的功率谱P(f)取决于待测目标200的移动速度而变化。具体地，具有慢移动速度的较低流速下的功率谱P(f)集中于较低频率。较低流速下的功率谱P(f)被以虚线表达为P1(f)。另一方面，具有高移动速度的较高流速下的功率谱集中于较高频率。较高流速下的功率谱P(f)被以实线表达为P2(f)。
如从附图中清楚的，在低频区域中满足P1(f)>P2(f)，而在高频区域中满足P2(f)>P1(f)。如果通过频率分析来计算并比较较低速度下的功率谱P1(f)的平均频率fm1和较高速度下的功率谱P2(f)的平均频率fm2，则满足fm1<fm2。
如图7中所图示的，随着流量Q增加，平均频率fm增加。通过使用此关系，可以根据通过频率分析而获得的平均频率fm来计算估计流量Q。
<回流检测和校正过程的具体示例>
接下来，参考图8，将更具体地说明由回流检测器310执行的回流检测和由校正处理器320执行的校正过程。图8是图示有关光量的每个信号中的时间变化的示例的曲线图。
作为根据第一实际示例的待测目标200的血液通过管泵(未图示)的动力在管中流动。管泵通过多个辊通过旋转挤压管来转移管中的流体。从泵的结构观点来看，脉动与旋转同步地发生。脉动可以引起血液的回流。具体地，流体反复地向前且向后流动，并且一般地在向前方向上转移；然而，存在流体与旋转同步地在短时间内由于回流而在相反方向上移动的区段。如果发生回流，则认为通过泵的脉动所引起的流体浓度中的压缩波从稠密变为稀疏，这导致反射光量的快速减小，所述反射光量是散射光(例如，反散射光)的光量。
在图8中，在区段A中，散射DC光量RDC快速地减小超过阈值Thld，使得按照推测发生回流。因此，在区段A中，通过使平均频率fm的极性反转而获得的fmN作为校正的平均频率fmC被输出。
相比之下，在区段B中，散射DC光量RDC具有温和的时间变化，使得流按照推测处于稳定的稠密状态并且按照推测未发生回流。因此，在区段B中，平均频率fm作为校正的平均频率fmC未被改变地输出。
如从附图中清楚的，可以通过在区段A中输出反转平均频率fmN来消除回流的影响。
<第一实际示例的效果>
接下来，参考图9和图10，将说明由根据第一实际示例的流体测量设备获得的技术效果。图9是图示根据比较示例的流量的估计误差的曲线图。图10是图示根据第一实际示例的流量的估计误差的曲线图。
如上面所说明的，如果在待测目标200中发生回流，则在估计流量Q中可能存在误差。特别是在人工透析设备中，如果去血针的直径细小，如果泵具有高转数，并且如果设定流量高，则回流量增加并且估计误差进一步增加，这已被实验地确认。
如图9中所图示的，与第一实际示例不同，如果未通过检测回流来校正平均频率fm，则回流的发生增加估计流量Q的估计误差。
相比之下，在第一实际示例中，如果检测到回流，则执行用反转平均频率fmN替换平均频率fm的过程。结果，校正的平均频率fmC的波形甚至在回流发生区段中也是正常的(例如参考图8等)。
如图10中所图示的，如果通过检测回流来校正平均频率fm，则估计流量的估计误差减小，并且示出令人满意的特性。
如上面所说明的，根据第一实际示例中的流体测量设备，即使在流体中暂时发生回流，也可准确地估计流量Q.
<第二实际示例>
将参考图11说明根据第二实际示例的流体测量设备。图11是图示根据第二实际示例的校正处理器的配置的框图。
第二实际示例仅在校正处理器的配置和操作方面与第一实际示例不同，并且在其他部分中与第一实际示例基本上相同。因此，在下文中，将详细地说明与第一实际示例的部分不同的部分，并且将在必要时省略对相同部分的说明。
如图11中所图示的，校正处理器320b被提供有频率分析器321b、极性反转器322b、选择器323b、LPF 324b和流量转换器325b。特别是在第二实际示例中，在极性反转器322b和选择器323b之前提供流量转换器325b，并且从频率分析器321b输出的平均频率fm被输入到流量转换器325b。
流量转换器325b被配置成计算流量中间值Qc并且将它输出到极性反转器322b和选择器323b。流量转换器325b可以在与在第一实际示例中计算由流量转换器325使用的估计流量Q的方法相同的方法中计算流量中间值Qc。
选择器323b被配置成接收流量中间值Qc的进入和通过在极性反转器322b上使极性反转而获得的反转流量中间值QcN的进入。选择器323b还被配置成接收从回流检测器310输出的回流检测标志RvsF的进入，并且依照回流检测标志RvsF来选择性地输出流量中间值Qc或流量中间值QcN。
具体地，选择器323b被配置成在输入RvsF＝1的回流时段中输出流量中间值QcN。另一方面，选择器323b被配置成在当未发生回流时输入RvsF＝0的时段中输出流量中间值Qc。
从选择器323b输出的流量中间值Qc或流量中间值QcN在LPF324b上被平均，使得选择性控制中的不连续性被去除。它然后作为最终估计流量Q被输出。
如上面所说明的，在根据第二实际示例的流体测量设备中，与第一实际示例不同，不是平均频率fm而是根据平均频率fm计算出的估计流量被校正。即使在这种情况下，如在第一实际示例中一样，也可以减小由于回流的发生的影响，并且可以准确地估计待测目标200的流速。
<第三实际示例>
将参考图12说明根据第三实际示例的流体测量设备。图12是图示根据第三实际示例的流体测量设备的整体结构的示意图。
第三实际示例仅在光接收元件附近的配置和操作方面与第一实际示例和第二实际示例部分地不同，并且在其他部分中与第一实际示例和第二实际示例基本上相同。因此，在下文中，将详细地说明与第一实际示例和第二实际示例的那些部分不同的部分，并且将在必要时省略对相同部分的说明。
如图12中所图示的，根据第三实际示例的流体测量设备被提供有不仅第一光接收元件131而且有第二光接收元件132作为被配置成从待测目标接收反射光的元件。换句话说，在第三实际示例中，提供了两个光接收元件。
从第一光接收元件131输出的检测到的电流在第一I-V转换器141上被转换为检测到的电压并且被输入到LPF放大器151。另一方面，从第二光接收元件132输出的检测到的电流在第二I-V转换器142上被转换为检测到的电压并且被输入到BPF放大器152。如上所述，在第三实际示例中，用于获得散射DC信号的第一光接收元件131和用于获得散射AC信号的第二光接收元件132被单独地提供。
在第三实际示例中，用于获得散射AC信号的电路与用于获得散射DC信号的电路分开地形成。因此可以优选地去除能被包括在散射AC信号中的DC分量(例如，电源噪声、交流声信号等)。为了去除DC分量，例如，可以使用被配置成通过连接彼此相对的两个光电二极管来消除DC分量的电路。
如上面所说明的，在根据第三实际示例的流体测量设备中，与第一实际示例相比较可以改进S/N比，因为可从散射AC信号中优选地去除DC分量。
<第四实际示例>
接下来，将参考图13和图14说明根据第四实际示例的流体测量设备。图13是图示根据第四实际示例的回流检测器的配置的框图。图14是图示限制有关回流的检测的时间宽度的方法的曲线图。
第四实际示例仅在回流检测器附近的配置和操作方面与第一实际示例至第三实际示例不同，并且在其他部分中与第一实际示例至第三实际示例基本上相同。因此，在下文中，将详细地说明与第一实际示例至第三实际示例的那些部分不同的部分，并且将在必要时省略对相同部分的说明。
如图13中所图示的，除了根据第一实际示例的回流检测器310的配置(参考图3)之外，根据第四实际示例的回流检测器310b还被提供有LPF 314和时间宽度限制器315。LPF314是“平均计算装置”的具体示例，并且时间宽度限制器315是“限制装置”的具体示例。
在根据第四实际示例的回流检测器310b上，比较器313它本身的输出被输入到时间宽度限制器315，而不作为回流检测标志RvsF被输出。此外，时间宽度限制器315被配置成接收通过在LPF 314上计算过去估计流量Q的平均值而获得的平均估计流量QLp的进入。
时间宽度限制器315被配置成依照平均估计流量QLp来限制从比较器313输出的脉冲宽度，并且将它作为回流检测标志RvsF输出。具体地，如果平均估计流量QLp高，则泵按照推测具有高旋转频率和相对短的回流时段。因此，可以将回流时段的宽度设定为相对短的(换句话说，可以将限制量设定为大的)。另一方面，如果平均估计流量QLp低，则泵按照推测具有低旋转频率和相对长的回流时段。因此，可以将回流时段的宽度设定为相对长的(换句话说，可以将限制量设定为小的)。
可通过改变阈值Thld而不是直接地限制回流时段的宽度来获得相同的效果。具体地，如果平均估计流量QLp高，则通过将阈值Thld设定为低的几乎检测不到发生回流。结果，回流时段被限制为具有相对短的宽度。另一方面，如果平均估计流量QLp低，则通过将阈值Thld设置为高的容易地检测到发生回流。结果，回流时间被限制为具有相对长的宽度。
如图14中所图示的，限制回流时段的宽度可以给校正的平均频率fmC提供平滑波形。具体地，与像图8中所图示的那样未限制回流时段的宽度的情况相比较，边界在回流时段与未发生回流的时段之间更平滑。这被认为是流量校正的过度校正的消除的结果。
在附图中图示的示例中，仅回流时段的后侧被限制为短的；然而，回流时段的前侧可以被限制为短的。然而，根据由本发明人进行的研究，已经发现，限制回流时段的后侧展示了比限制前侧的效果更高的效果。
如上面所说明的，在根据第四实际示例的流体测量设备中，可以通过依照过去估计流量Q限制回流时段的宽度来更准确地估计流量。
本发明不限于前述实施例和示例，但是在不脱离可从权利要求和整个说明书中读到的本发明的本质或精神的情况下，可以视需要而定做出各种改变。涉及此类改变的流体测量设备也旨在为在本发明的技术范围内。
附图标记和字母的描述
110 激光器驱动单元
120 半导体激光器
131 第一光接收元件
132 第二光接收元件
141 第一I-V转换器
142 第二I-V转换器
151 LPF放大器
152 BPF放大器
161 第一A/D转换器
162 第二A/D转换器
200 待测目标
300 回流校正流量估计器
310 回流检测器
320 校正处理器

Claims (10)

1.一种流体测量设备，包括：
照射装置，所述照射装置被配置成用光照射流体；
光接收装置，所述光接收装置被配置成接收被流体散射的光；
检测装置，所述检测装置被配置成基于所述光接收装置的接收到的光信号来检测流体的回流；以及
计算装置，所述计算装置被配置成基于所述检测装置的检测结果和所述光接收装置的接收到的光信号，来计算指示流体的流量或流速的估计流体信息。
2.根据权利要求1所述的流体测量设备，其中，所述检测装置被配置成如果由接收到的光信号指示的接收到的光强度的变化量大于或等于预定值，则检测到流体的回流。
3.根据权利要求1或2所述的流体测量设备，还包括被配置成基于接收到的光信号来输出平均频率信号的分析装置，其中
所述计算装置被配置成(i)在除了检测到流体的回流的回流时段以外的时段中基于平均频率信号来计算估计流体信息，并且(ii)在回流时段中基于通过校正平均频率信号而获得的校正的平均频率信号来计算估计流体信息。
4.根据权利要求3所述的流体测量设备，其中，校正的平均频率信号是通过将平均频率信号乘以预定系数而获得的信号。
5.根据权利要求1或2所述的流体测量设备，还包括被配置成基于接收到的光信号来输出平均频率信号的分析装置，其中
所述计算装置被配置成基于平均频率信号来计算第一流体信息并且通过校正第一流体信息来计算第二流体信息，(i)以在除了检测到流体的回流的回流时段以外的时段中输出第一流体信息作为估计流体信息，并且(ii)以在回流时段中输出第二流体信息作为估计流体信息。
6.根据权利要求5所述的流体测量设备，其中，第二流体信息是通过使第一流体信息的极性反转而获得的信息。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的流体测量设备，还包括：
平均计算装置，所述平均计算装置被配置成平均过去的估计流体信息并且计算平均流体信息；以及
限制装置，所述限制装置被配置成随着由平均流体信息指示的流体的流量或流速增加而将检测到流体的回流的回流时段限制为较短。
8.根据权利要求2所述的流体测量设备，还包括：
平均计算装置，所述平均计算装置被配置成平均过去的估计流体信息并且计算平均流体信息；以及
改变装置，所述改变装置被配置成随着由平均流体信息指示的流体的流量或流速增加而将预定值改变为较高。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的流体测量设备，其中
所述光接收装置包括：第一光接收元件和第二光接收元件，
所述检测装置被配置成基于从第一光接收元件输出的第一接收到的光信号来检测流体的回流，并且
所述计算装置被配置成基于所述检测装置的检测结果和从第二光接收元件输出的第二接收到的光信号来计算估计流体信息。
10.一种流体测量设备，包括：
照射装置，所述照射装置被配置成用光照射流体；
光接收装置，所述光接收装置被配置成接收被流体散射的光；
检测装置，所述检测装置被配置成检测由所述光接收装置的接收到的光信号指示的接收到的光强度的变化量大于或等于预定值；以及
计算装置，所述计算装置被配置成基于所述检测装置的检测结果和所述光接收装置的接收到的光信号，来计算指示流体的流量或流速的估计流体信息。
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