JP2000298042A - 流量計 - Google Patents

流量計

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JP2000298042A
JP2000298042A JP11106246A JP10624699A JP2000298042A JP 2000298042 A JP2000298042 A JP 2000298042A JP 11106246 A JP11106246 A JP 11106246A JP 10624699 A JP10624699 A JP 10624699A JP 2000298042 A JP2000298042 A JP 2000298042A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧力変動の伴う流量計測の際、計測値を算術
処理して平均値などを求める等して流量を容易に演算す
る。 【解決手段】 瞬時流量を検出する超音波流量検出手段
15と、この超音波流量検出手段15が検出した流量値
が脈動しているか否かを判別する脈動判別手段16と、
この脈動判別手段16の判定結果によって異なった手段
を用いて流量値を算出する少なくとも1つ以上の流量算
出手段を備えている。これによって、計測流量が変動し
ているか否かを判別することができ、変動量に応じて流
量の算出が容易にできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、気体や液体などの
流量を計測する流量計に関し、計測流量の値を算術処理
して平均値などを求める手段に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の流量計は、特開平8−2
71313号公報や特開平9−15006号公報のよう
なものが知られていた。以下、その構成について図10
と図11を参照しながら説明する。
【0003】図10に示すように、フローセンサ計測
(ステップ1)で検出した流量値が、あるか否かを確認
(ステップ2)し、流量があるまでは先に進まず、フロ
ーセンサにより計測を続ける。そして、流量がある場合
で、流量Qが規定値以上か否かを判別(ステップ3)
し、規定値以上の場合において、圧力変動が所定値Cf
を超えるか否かを判別(ステップ4)する。そして、圧
力変動が所定値Cfを超えない場合は、フルイデック式
流量計の圧電膜センサで計測(ステップ6)を行う。ま
た、圧力変動が所定値Cfを超える場合は、第2の規定
値を超えるか否かを判別(ステップ5)し、第2の規定
値を超える場合は、フルイデック式流量計の圧電膜セン
サで計測(ステップ6)を行う。また、第2の規定値未
満の場合は、フローセンサで計測(ステップ1)を行う
ものである。
【0004】また、図11に示すように、サンプリング
プログラム7と、平均値演算プログラム8と、ガス消費
量算出プログラム9と、圧力変動周期推定プログラム1
0とを備えたROM11と、データ保管に用いるRAM
12とを備えたCPU13と、フローセンサ14からな
るもので、平均化することで流量に変動が発生しても計
測流量が影響されにくい構成としている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
技術では、第1の引例では、圧力変動のある無しで流量
計測の方法を変えるもので、圧力計測手段および2つの
流量計測手段を備えなければならないという課題があっ
た。また、第2の引例では、平均値を用いてガス流量を
計測するもので、安定した平均値を得るには大きな容量
のRAM(メモリー)が必要になるという課題があっ
た。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、瞬時流量を検出する瞬時流量検出手段と、
流量値が脈動しているか否か判別する脈動判別手段と、
前記脈動判別手段の判定結果によって異なった手段を用
いて流量値を算出する少なくとも1つ以上の安定流量算
出手段を備えたものである。
【0007】上記発明によれば、計測流量の変動を判別
して流量の算出手段を切換えることで、変動量に応じて
一つの流量計測手段で安定した流量の算出が可能である
とともに、デジタルフィルター処理によって、少ないメ
モリー容量で安定した流量検出が可能になる。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明は、瞬時流量を検出する瞬
時流量検出手段と、流量値が脈動しているか否か判別す
る脈動判別手段と、前記脈動判別手段の判定結果によっ
て異なった手段を用いて流量値を算出する少なくとも1
つ以上の安定流量算出手段を備えた。そして、計測流量
の変動を判別して流量の算出手段を切換えることで、変
動量に応じて一つの流量計測手段で安定した流量の算出
が可能とすることができる。
【0009】また、瞬時流量を検出する瞬時流量検出手
段と、流量値をデジタルフィルター処理するフィルター
処理手段と、前記フィルター処理手段によって流量値を
算出する安定流量算出手段を備えた構成とした。そし
て、デジタルフィルター処理することによって、平均処
理相当の算術計算が多くのデータ用メモリーを使用せず
に行うことができるとともに、フィルター係数という一
つの変数を変更することで、フィルター特性を変更する
ことができる。
【0010】また、脈動判別手段が脈動と判別した時
に、流量値をデジタルフィルター処理手段によって安定
値を算出する安定流量算出手段を備えた。そして、脈動
時には、急峻なフィルター特性とすることで大きな脈動
を安定させることができるとともに、脈動時のみフィル
ター処理することが可能である。
【0011】また、脈動判別手段は、流量値の変動幅が
所定値以上か否かを判別する構成とした。そして、脈動
の変動幅によって判別することで脈動の変動幅に応じて
フィルター処理を変更することができる。
【0012】また、フィルター処理手段は、流量値の変
動幅によってフィルター特性を変更する構成とした。そ
して、変動幅によってフィルター特性を変更すること
で、小さい変動時には緩やかなフィルター特性として流
量の変動に速やかに変動できるようにするとともに、大
きい変動時には、急峻なフィルター特性とすることで脈
動による流量の変動を大きく抑制することができる。
【0013】また、フィルター処理手段によって複数個
のフィルター処理を行った複数個の流量値から脈動の変
動幅を検出する脈動幅検出手段を備えた。そして、複数
個のフィルター特性を有するフィルターを備えること
で、小さい脈動から大きな脈動まで幅広く対応すること
でできる。
【0014】また、瞬時流量検出手段が検出した流量値
が、低流量時にのみフィルター処理を行う構成とした。
そして、低流量時にのみフィルター処理を行うことで大
流量時の流量変化に素早く対応するとともに、低流量時
の脈動の影響を大幅に抑制することができる。
【0015】また、フィルター処理手段は、流量値によ
ってフィルター特性を変更する構成とした。そして、流
量値によってフィルター特性を変更することで、低流量
時にのみフィルター処理を行うことで大流量時の流量変
化に素早く対応するとともに、低流量時の脈動の影響を
大幅に抑制することができる。
【0016】また、フィルター処理手段は、瞬時流量検
出手段の流量時間の間隔によってフィルター特性を変更
する構成とした。そして、流量検出時間の間隔によって
フィルター特性を変更することで、計測間隔が短いとき
は、緩やかなフィルター特性で、間隔が広いときには急
峻なフィルター特性で変動を抑えることができる。
【0017】また、大流量値の時には、フィルター特性
のカットオフ周波数が高くなるように変更し、低流量時
には、カットオフ周波数が低いフィルター特性を持つよ
うに変更するフィルター処理手段を備えた。そして、大
流量時には、応答性が速くなり、低流量時には脈動を抑
制する処理とすることができる。
【0018】また、フィルター処理手段は、流量値をQ
(i)、i番目の算出値をD(i)、i−1番目の算出
値をD(i−1)、フィルター係数をαとしたとき、D
(i)=α*D(i−1)+(1−α)*Q(i)によ
って安定流量D(i)を算出する構成とした。そして、
上式のデジタルフィルターで構成することで簡単な算術
計算でフィルター特性を実現することができ、流量の脈
動を抑制した定常値を算出することがすることができ
る。
【0019】また、安定流量算出手段により算出した流
量値の変動幅が所定値以内になるようにフィルター特性
を変更する構成とした。そして、変動値が所定値内にな
るようにフィルター特性を変更することによって、流量
変動を常に所定値以下に抑制することができる。
【0020】また、超音波により流量を検出する超音波
流量計を瞬時流量検出手段とした。そして、超音波流量
計を用いることで、大幅な流量変動が発生しても瞬時流
量を計測することができるので、その流量値から算術に
より安定流量を求めることができる。
【0021】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0022】(実施例1)図1は本発明の実施例1の流
量計のブロック図である。図1において、15は瞬時流
量を検出する超音波流量検出手段、16は流量値が脈動
しているか否か判別する脈動判別手段、17は前記脈動
判別手段の判定結果によって異なった手段を用いて流量
値を算出する安定流量算出手段、18は流量値をデジタ
ルフィルター処理するフィルター処理手段である。
【0023】次に動作、作用について図2から図4を用
いて説明する。図2に示すように、本発明の流量計は、
超音波流量検出手段によって計測された瞬時流量Q
(i)と、前回に測定された瞬時流量Q(i−1)との
差をとり、その差が所定値(例えば、1リットル/時
間)以上の場合、脈動判別手段が脈動ありと判別する。
そして、脈動ありの場合、その差の大きさによってフィ
ルター処理のフィルター係数を変更するようにしてデジ
タルフィルター処理を行う。また、脈動なしの場合は、
フィルター処理を行わずに瞬時流量値を安定流量として
処理することとする。ここで、デジタルフィルター処理
は、図3に示すフローによって行うもので、数式では次
のように表される。例えば、フィルター係数をα、i番
目の瞬時流量をQ(i)、求めるフィルター処理後の安
定流量をD(i)とすると、D(i)=α・D(i−
1)+(1−α)・Q(i)となる。
【0024】このようなフィルターの特性は、図4に示
すようにローパスフィルターの特性を有し、フィルター
係数αが1に近い(通常0.999)ほど、低い周波数
成分のみしか通過させないフィルターとすることがで
き、変動する値を濾過して通過させないことができる。
そして、変動幅が小さい時は、フィルター係数α2(通
常α2=0.9)とし、緩やかなフィルター特性として
流量変動への応答性をよくして流量変動にすみやかに応
答できるようにしたものである。また、変動幅が大きい
時は、フィルター係数α1(通常α2=0.9999)
とし、極度の低域フィルター特性として変動を抑制する
ようにしたものである。
【0025】また、脈動成分A(i)は、A(i)=Q
(i)−D(i)により求めることが可能であり、A
(i)を変動幅として使用することも可能である。
【0026】このように、脈動が所定値以上の時にフィ
ルター処理を行うことで変動成分を除去することがで
き、脈動時に一つの超音波流量計測手段で安定した流量
計測を行うことができる。そして、フィルター処理によ
って平均処理相当の算術計算が多くのデータ用メモリー
を使用せずに行うことができるとともに、フィルター係
数αという一つの変数を変更することで、フィルター特
性を自由に変更することができ、脈動の大きさによって
フィルター特性を変えることができる。
【0027】そして、脈動時には、急峻なフィルター特
性とすることで大きな脈動を安定させることができると
ともに、脈動時のみフィルター処理することが可能であ
る。そして、脈動の変動幅によって判別することで脈動
の変動幅に応じてフィルター処理を変更することができ
る。そして、変動幅によってフィルター特性を変更する
ことで、小さい変動時には緩やかなフィルター特性とし
て流量の変動に速やかに変動できるようにするととも
に、大きい変動時には、急峻なフィルター特性とするこ
とで脈動による流量の変動を大きく抑制することができ
る。
【0028】なお、本実施例では、デジタルフィルター
処理の方法として図3のようなもので説明したが、他の
フィルター処理の方法を用いても同様の効果が得られ
る。
【0029】また、流量計は一般計器として説明してい
るが、ガスメーターに本流量計を使用することで、ガス
エンジンヒートポンプを使用している配管系など、脈動
が発生する流路配管でも使用することが可能である。
【0030】(実施例2)図5は本発明の実施例2の流
量計を示すフローチャートである。実施例1と異なる点
は、フィルター係数αを変えることによって2個のフィ
ルター処理を行った2個の流量値から、脈動の変動幅を
検出する脈動幅検出手段を備えたことにある。
【0031】図5に示すように、フィルター係数α1
(例えば、α1=0.999)によるフィルター処理を
行った第1の流量値と、フィルター係数α2(例えば、
α2=0.9)によるフィルター処理を行った第2の流
量値とを比較して、その差が所定値(例えば、1リット
ル/時間)より大きくなると、値の大きいフィルター係
数α1を少しずつ小さくなるようにすることによって、
安定流量算出後の流量値が早く安定するようにした。た
だし、1>α1>α2>0の時とする。
【0032】すなわち、フィルター係数の大きなフィル
ター処理をした安定流量を用いていると、脈動時に流量
が変化した時、流量変化への応答性が遅れるが、2個の
フィルター処理行うことで、小さい方の流量係数で算出
している流量によって、脈動時に流量が急に変化しても
速やかに追随することができるのである。
【0033】(実施例3)図6は本発明の実施例3の流
量計を示すフローチャートである。実施例1と異なる点
は、瞬時流量検出手段が検出した流量値が、低流量時に
のみフィルター処理を行う構成とした。
【0034】すなわち、図6に示すように、超音波流量
計測手段で計測した瞬時流量が、所定流量(例えば、1
20リットル/時間)未満の時、フィルター処理を行う
ことで脈動が発生しても正しく安定流量を計測すること
ができる。また、所定流量以上の時は、脈動による流量
計測の変動幅がの比率が小さいので、フィルター処理す
ることなく正しく流量計測を行うことができる。そし
て、流量が小さい時なので、フィルター係数αは、大き
い値(例えば、α=0.999)を使用して行うことと
した。
【0035】このように、低流量時にのみフィルター処
理を行うことで大流量時の流量変化に素早く対応すると
ともに、低流量時の脈動の影響を大幅に抑制することが
できる。
【0036】(実施例4)図7は本発明の実施例4の流
量計を示すフローチャートである。実施例1と異なる点
は、フィルター処理手段は、流量値によってフィルター
特性を変更する構成とした。
【0037】すなわち、図7に示すように、超音波流量
計測手段で計測した瞬時流量が所定値(例えば、120
リットル/時間)以上の時、フィルター係数α1(例え
ば、α1=0.9)、そして、所定値未満の流量の時、
フィルター係数α2(例えば、α2=0.999)とす
る。よって、低流量時はフィルター係数α2を大きくし
て、安定流量の計測に主眼をおき、例えばガスメーター
に使用する場合、漏洩検知や器具判別、種火登録を正確
に行うようにした。また、大流量の時は、フィルター係
数α1を小さくして流量変化の敏速に応答するようにし
て積算流量の応答性を向上するようにした。
【0038】このように、流量値によってフィルター特
性を変更することで、低流量時にフィルター処理を行う
ことで大流量時の流量変化に素早く対応するとともに、
低流量時の脈動の影響を大幅に抑制することができる。
そして、大流量時には、応答性が速くなり、低流量時に
は脈動を抑制する処理とすることができる。
【0039】(実施例5)図8は本発明の実施例5の流
量計を示すフローチャートである。実施例1と異なる点
は、フィルター処理手段は、超音波流量検出手段の流量
時間の間隔によってフィルター特性を変更する構成とし
た。
【0040】すなわち、図8に示すように、超音波流量
計測手段で流量を計測する時間間隔が長い(例えば、1
2秒)時は、フィルター係数α1が小さい値(例えば、
α1=0.9)を使用し、時間間隔が短い時は、フィル
ター係数α2が大きい値(例えば、α1=0.999)
を使用して、フィルター処理を行うこととした。
【0041】このように、流量検出時間の間隔によって
フィルター特性を変更することで、計測間隔が短いとき
は、緩やかなフィルター特性で、間隔が広いときには急
峻なフィルター特性で変動を抑えることができる。
【0042】(実施例6)図9は本発明の実施例6の流
量計を示すフローチャートである。実施例1と異なる点
は、安定流量算出手段により算出した流量値の変動幅が
所定値以内になるようにフィルター特性を変更する構成
とした。
【0043】すなわち、図9に示すように、フィルター
処理後の安定流量算出処理によって求められた流量の変
動値が、所定値(例えば、1リットル/時間)以上の時
は、フィルター係数αを増加して流量変動が抑制される
方向に制御し、所定値未満の時はフィルター係数αを減
少して流量変化に応答できる状態でフィルター処理を行
うようにした。
【0044】このように、安定流量算出手段後の変動値
が所定値内になるようにフィルター特性を適応しながら
変更することによって、流量変動を常に所定値以下に抑
制することができる。
【0045】なお、フィルター係数の増加幅は、流量の
変動値によって変化させ、変動幅が大きい時は増加幅を
大きくして、変動幅が小さい時は、増加幅を小さくして
フィルター係数を変化させることによって、流量の変動
をすみやかに抑制することができる。
【0046】
【発明の効果】以上の説明から明らかのように本発明の
流量計によれば、次の効果が得られる。
【0047】本発明は、瞬時流量を検出する瞬時流量検
出手段と、流量値が脈動しているか否か判別する脈動判
別手段と、前記脈動判別手段の判定結果によって異なっ
た手段を用いて流量値を算出する少なくとも1つ以上の
安定流量算出手段を備えることによって、計測流量の変
動を判別して流量の算出手段を切換えることで、変動量
に応じて一つの流量計測手段で安定した流量の算出が可
能とすることができる。
【0048】また、瞬時流量を検出する瞬時流量検出手
段と、流量値をデジタルフィルター処理するフィルター
処理手段と、前記フィルター処理手段によって流量値を
算出する安定流量算出手段を備えることによって、デジ
タルフィルター処理することによって、平均処理相当の
算術計算が多くのデータ用メモリーを使用せずに行うこ
とができるとともに、フィルター係数という一つの変数
を変更することで、フィルター特性を変更することがで
きる。
【0049】また、脈動判別手段が脈動と判別した時
に、流量値をデジタルフィルター処理手段によって安定
値を算出する安定流量算出手段を備えることによって、
脈動時には、急峻なフィルター特性とすることで大きな
脈動を安定させることができるとともに、脈動時のみフ
ィルター処理することが可能である。
【0050】また、脈動判別手段は、脈動の変動幅が所
定値以上か否かを判別することによって、脈動の変動幅
によって判別することで脈動の変動幅に応じてフィルタ
ー処理を変更することができる。
【0051】また、フィルター処理手段は、脈動の変動
幅によってフィルター特性を変更することによって、変
動幅によってフィルター特性を変更することで、小さい
変動時には緩やかなフィルター特性として流量の変動に
速やかに変動できるようにするとともに、大きい変動時
には、急峻なフィルター特性とすることで脈動による流
量の変動を大きく抑制することができる。
【0052】また、フィルター処理手段によって複数個
のフィルター処理を行った複数個の流量値から脈動の変
動幅を検出する脈動幅検出手段を備えることによって、
複数個のフィルター特性を有するフィルターを備えるこ
とで、小さい脈動から大きな脈動まで幅広く対応するこ
とでできる。
【0053】また、瞬時流量検出手段が検出した流量値
が、低流量時にのみフィルター処理を行うことによっ
て、低流量時にのみフィルター処理を行うことで大流量
時の流量変化に素早く対応するとともに、低流量時の脈
動の影響を大幅に抑制することができる。
【0054】また、フィルター処理手段は、流量検出手
段が検出した流量値によってフィルター特性を変更する
ことによって、流量値によってフィルター特性を変更す
ることで、低流量時にのみフィルター処理を行うことで
大流量時の流量変化に素早く対応するとともに、低流量
時の脈動の影響を大幅に抑制することができる。
【0055】また、フィルター処理手段は、流量検出手
段の流量時間の間隔によってフィルター特性を変更する
ことによって、流量検出時間の間隔によってフィルター
特性を変更することで、計測間隔が短いときは、緩やか
なフィルター特性で、間隔が広いときには急峻なフィル
ター特性で変動を抑えることができる。
【0056】また、大流量値の時には、フィルター特性
のカットオフ周波数が高くなるように変更し、低流量時
には、カットオフ周波数が低いフィルター特性を持つよ
うに変更するフィルター処理手段を備えることによっ
て、大流量時には、応答性が速くなり、低流量時には脈
動を抑制する処理とすることができる。
【0057】また、フィルター処理手段は、流量値を
Q、i番目の算出値をD(i)、i+1番目の算出値を
D(i+1)、フィルター係数をαとしたとき、D(i
+1)=α*D(i)+(1−α)*Qによって算出す
る構成とすることによって、IIRフィルターで構成す
ることで簡単な算術計算でフィルター特性を実現するこ
とができ、流量の脈動を抑制した定常値を算出すること
がすることができる。
【0058】また、安定流量算出手段により算出した流
量値の変動幅が所定値以内になるようにフィルター特性
を変更することによって、変動値が所定値内になるよう
にフィルター特性を変更することによって、流量変動を
常に所定値以下に抑制することができる。
【0059】また、超音波により流量を検出する超音波
流量計を瞬時流量検出手段とすることによって、大幅な
流量変動が発生しても瞬時流量を計測することができる
ので、その流量値から算術により安定流量を求めること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1の流量計のブロック図
【図2】同流量計の動作を示すフローチャート
【図3】同流量計の動作を示す別のフローチャート
【図4】同流量計の動作を説明するフィルター特性図
【図5】本発明の実施例2の流量計の動作を示すフロー
チャート
【図6】本発明の実施例3の流量計の動作を示すフロー
チャート
【図7】本発明の実施例4の流量計の動作を示すフロー
チャート
【図8】本発明の実施例5の流量計の動作を示すフロー
チャート
【図9】本発明の実施例6の流量計の動作を示すフロー
チャート
【図10】従来の流量計の動作を示すフローチャート
【図11】従来の流量計を示すブロック図
【符号の説明】
15 超音波流量検出手段 16 脈動判別手段 17 安定流量算出手段 18 フィルター処理手段

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】瞬時流量を検出する瞬時流量検出手段と、
    流量値が脈動しているか否かを判別する脈動判別手段
    と、前記脈動判別手段の判定結果によって異なった手段
    を用いて流量値を算出する少なくとも1つ以上の安定流
    量算出手段を備えた流量計。
  2. 【請求項2】瞬時流量を検出する瞬時流量検出手段と、
    流量値をデジタルフィルター処理するフィルター処理手
    段と、前記フィルター処理手段によって流量値を算出す
    る安定流量算出手段を備えた流量計。
  3. 【請求項3】脈動判別手段が脈動と判別した時に、流量
    値をデジタルフィルター処理手段によって安定値を算出
    する安定流量算出手段を備えた請求項1記載の流量計。
  4. 【請求項4】脈動判別手段は、流量値の変動幅が所定値
    以上か否かを判別する請求項1または3記載の流量計。
  5. 【請求項5】フィルター処理手段は、流量値の変動幅に
    よってフィルター特性を変更する請求項2、3または4
    記載の流量計。
  6. 【請求項6】フィルター処理手段によって複数個のフィ
    ルター処理を行った複数個の流量値から変動幅を検出す
    る脈動幅検出手段を備えた請求項3、4または5記載の
    流量計。
  7. 【請求項7】瞬時流量検出手段が検出した流量値が、低
    流量時にのみフィルター処理を行う請求項2〜6のいず
    れか1項記載の流量計。
  8. 【請求項8】フィルター処理手段は、流量値によってフ
    ィルター特性を変更する請求項2〜7のいずれか1項記
    載の流量計。
  9. 【請求項9】フィルター処理手段は、瞬時流量検出手段
    の計測時間の間隔によってフィルター特性を変更する請
    求項2〜8のいずれか1項記載の流量計。
  10. 【請求項10】大流量値の時には、フィルター特性のカ
    ットオフ周波数が高くなるように変更し、低流量時に
    は、カットオフ周波数が低いフィルター特性を持つよう
    に変更するフィルター処理手段を備えた請求項8記載の
    流量計。
  11. 【請求項11】フィルター処理手段は、流量値をQ
    (i)、i番目の算出値をD(i)、i−1番目の算出
    値をD(i−1)及びフィルター係数をαとしたとき、
    D(i)=α*D(i−1)+(1−α)*Q(i)に
    よって安定流量D(i)を算出する請求項2〜10のい
    ずれか1項記載の流量計。
  12. 【請求項12】安定流量算出手段により算出した流量値
    の変動幅が所定値以内になるようにフィルター特性を変
    更する請求項2〜11のいずれか1項記載の流量計。
  13. 【請求項13】超音波により流量を検出する超音波流量
    計を瞬時流量検出手段とした請求項1〜12のいずれか
    1項記載の流量計。
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