JP2001059758A - 超音波流量計の流量積算方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一回の積算流量を実際の測定流量よりも少な
く設定でき、かつ積算の回数を増やすことができる超音
波流量計の流量積算方法を提供する。 【解決手段】超音波流量計から一定の周期Ｔで間欠的に
出力される一周期Ｔ内の流量測定値Ｑｏに基づいて初期
流量値を設定する。初期流量値を所定の分割積算回数ｎ
で割ることにより、単位流量値Ｑｎを求める。前記周期
Ｔを前記分割積算回数ｎで分割した単位積算時間ｔｎ毎
に、前記初期流量値から前記単位流量値Ｑｎを減算する
一方、単位流量値Ｑｎを順に加算して分割積算流量値を
求める。前記分割積算流量値が所定の内部指針値単位量
Ｑｕに達すると、内部指針値単位量Ｑｕに対応する流量
を積算し、かつ分割積算流量値から内部指針値単位量Ｑ
ｕを減算して新たな分割積算流量値とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、超音波流量計に
よって測定された流量値を積算する場合に、１回の積算
量が目量を超えないように分割して積算するための超音
波流量計の流量積算方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスメータ等の流量計として、超音波を
利用したものが知られている。この超音波流量計は、流
体流れの順方向と逆方向にそれぞれ超音波を送受信し、
得られた超音波の伝搬時間差に基づいて流体の流速を求
め、さらには流量を演算するものである。

【０００３】このような超音波流量計では、前述のよう
な順方向と逆方向における超音波の送受信を行い、さら
に伝搬時間差に基づく演算を行う必要のあることから、
測定値が得られるまで比較的長い時間が必要となる。こ
のため、超音波流量計では、比較的長く設定された一定
の測定周期、例えば２秒ごとにその周期内の流量値を測
定するものとなされており、これを積算することによっ
て流体の積算流量を得ることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような超音波流量計では、流量が大きくなると、前記一
定の周期で得られる測定値も大きくなって、一回の測定
値が計量法の目量を超えてしまう事態が生じうる。この
ため、実用化に際して、前記測定値を単純に積算するこ
とはできなかった。

【０００５】また、超音波流量計を検定する場合におい
ても、前記測定周期が長いため、短時間で高精度な検定
を行うことが難しいという欠点があった。

【０００６】この発明は、このような技術的背景に鑑み
てなされたものであって、一回の積算流量を実際の測定
流量よりも少なく設定でき、かつ積算の回数を増やすこ
とができる超音波流量計の流量積算方法の提供を課題と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題は、超音波流量
計から一定の周期Ｔで間欠的に出力される一周期Ｔ内の
流量測定値Ｑｏに基づいて初期流量値を設定するステッ
プと、前記初期流量値を所定の分割積算回数ｎで割るこ
とにより、単位流量値Ｑｎを求めるステップと、前記超
音波流量計の前記周期Ｔを前記分割積算回数ｎで分割し
た単位積算時間ｔｎ毎に、前記初期流量値から前記単位
流量値Ｑｎを減算するステップと、前記超音波流量計の
前記周期Ｔを前記分割積算回数ｎで分割した単位積算時
間ｔｎ毎に、単位流量値Ｑｎを順に加算して分割積算流
量値を求めるステップと、前記分割積算流量値が所定の
内部指針値単位量Ｑｕに達すると、内部指針値単位量Ｑ
ｕに対応する流量を積算し、かつ分割積算流量値から内
部指針値単位量Ｑｕを減算して新たな分割積算流量値と
するステップと、を実施することを特徴とする超音波流
量計の流量積算方法によって解決される。

【０００８】この流量積算方法によれば、超音波流量計
の測定周期Ｔを分割積算回数ｎで割った単位積算時間ｔ
ｎ毎に単位流量値Ｑｎを分割積算していき、その合計値
である分割積算流量値が内部指針値単位量Ｑｕに達する
と、内部指針値単位量Ｑｕに対応する流量を積算する。
つまり、超音波流量計からの測定値を、量的かつ時間的
に分割積算するようにしたから、一回の積算流量を目量
よりも少なく設定できるとともに、積算回数も増やすこ
とができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の一実施形態に
係る積算方法を実施するための積算装置の構成を示すブ
ロック図である。

【００１０】図１において、１はガス流量を測定する２
５号〜１６０号の超音波流量計である。この超音波流量
計１は、ガス流れの順方向と逆方向の両方向において一
定距離間にて超音波を送受信し、それらの伝搬時間差に
基づいて流量を測定する公知構成のものであり、一定の
周期Ｔ（この実施形態では２秒）ごとにその一周期内の
ガス流量を測定して測定値Ｑｏを出力するものである。

【００１１】２は積算装置の全体動作を制御するＣＰ
Ｕ、３、４はそれぞれ記憶手段としての測定バッファと
積算バッファ、５はカウンタ、６は液晶からなるパイロ
ット表示部である。

【００１２】超音波流量計１からは、一定の周期Ｔでガ
ス流量測定値Ｑｏが出力されるが、この測定値Ｑｏは値
が大きいため、これをそのまま積算すると目量を超えて
しまうおそれがある。

【００１３】そこで、この実施形態では、次のようにし
て積算を行う。

【００１４】即ち、まず、超音波流量計１から一定の周
期Ｔで間欠的に出力される一周期Ｔ内の流量測定値Ｑｏ
を測定バッファ３に記憶する。この場合、測定バッファ
３には、後述するように前回までの積算の残存流量Ｑｒ
が記憶されており、従って、前記超音波流量計１からの
流量測定値Ｑｏと前記残存流量値Ｑｒとを加算し、流量
値Ｑｏ＋Ｑｒとして記憶する。

【００１５】次に、前記測定バッファに記憶されている
流量値Ｑｏ＋Ｑｒを、任意の整数からなる積算分割積算
回数ｎで割ることにより、単位流量値Ｑｎ（Ｑｎ＝（Ｑ
ｏ＋Ｑｒ）／ｎ）を求める。ここで、積算処理を２進計
算で行う場合、積算分割積算回数ｎの値としては、計算
を簡単にするため２のべき乗に設定するのがよい。

【００１６】次に、前記超音波流量計１の周期Ｔを前記
分割積算回数ｎで分割して単位積算時間ｔｎ（ｔｎ＝Ｔ
／ｎ）を求める。

【００１７】そして、求めた単位積算時間ｔｎ毎に、前
記測定バッファ３に記憶されている流量値Ｑｏ＋Ｑｒか
ら前記単位流量値Ｑｎを減算して測定バッファ３に記憶
するステップを繰り返す。

【００１８】一方、同じく単位積算時間ｔｎ毎に、単位
流量値Ｑｎを加算して分割積算流量値Ｑｂとし、これを
積算バッファ４に記憶するステップを繰り返す。従っ
て、積算バッファ４に記憶された分割積算流量値Ｑｂ
は、単位積算時間ｔｎ毎にＱｎずつ増加する。このよう
に、超音波流量計１の測定流量Ｑｏを単位流量値Ｑｎに
分割して積算するから、１回の積算量を従来よりも少な
くすることができる。

【００１９】そして、前記積算バッファ４に記憶された
分割積算流量値Ｑｂが、予め設定された所定の内部指針
値単位量Ｑｕに達する毎に、内部指針値単位量Ｑｕを積
算していくことにより、具体的な流量値を把握する。同
時に、積算バッファ４に記憶された分割積算流量値Ｑｂ
から内部指針値単位量Ｑｕを減算して新たな分割積算流
量値Ｑｂとし、これを積算バッファ４に記憶する。前記
内部指針値単位量Ｑｕは、目量よりも小さい値に設定さ
れており、この実施形態では１リットル（１０００ｃ
ｃ）を設定されている。

【００２０】以上の動作をｎ回繰り返すことで、超音波
流量計１から出力された流量測定値Ｑｏについての分割
積算が終了する。分割積算毎に測定バッファ３に記憶さ
れた流量値Ｑｍは初期設定値からＱｎずつ減少していく
が、Ｑｎである（Ｑｏ＋Ｑｒ）／ｎが割り切れない場合
には、１つの流量測定値Ｑｏについての分割積算の終了
時点で、測定バッファ３に記憶された流量値Ｑｍがゼロ
にならず、流量値Ｑｒが残存することがある。この残存
流量値Ｑｒは、前述したように、流量計１から次の流量
測定値Ｑｏが出力されたときにＱｏに加算すればよい。
なお、Ｑｎの値を小数点以下まで求めて実数演算を行う
ことにより、残存流量値Ｑｒをゼロにしあるいは可及的
にゼロに近づけることは可能であるが、ＣＰＵ２の負荷
が増大するため、Ｑｎの値を１の位まで求めて整数演算
を行い、残存流量値Ｑｒを生じさせる方が望ましい。

【００２１】そして、次に超音波流量計１から出力され
た流量測定値Ｑｏについても、同様の動作が連続的に繰
り返される。

【００２２】図２は、上述した積算方法を実施するため
に、ＣＰＵ２が実行するメインルーチンを示すフローチ
ャートである。このルーチンは、流量計１の測定周期が
Ｔ、分割積算回数ｎであるから、（ｎ／Ｔ）Ｈｚ即ち単
位積算時間ｔｎ＝Ｔ／ｎで繰り返される。なお、以下の
説明及び図面において、ステップをＳと省略する。

【００２３】まずＳ１０１で、超音波流量計１の測定タ
イミングであるかどうかを判断する。測定タイミングで
あれば（Ｓ１０１にてＹＥＳ）、Ｓ１０２で測定に関す
る処理を行う。この処理は割り込みによって行われ、処
理が完了するとフラグをオンにして終了する。

【００２４】測定タイミングでなければ（Ｓ１０１にて
ＮＯ）、Ｓ１０３で流量計１がガス流量の測定を終了し
ているかどうかを判断する。

【００２５】測定済みでなければ（Ｓ１０３にてＮ
Ｏ）、そのまま終了する。測定済みであれば（Ｓ１０３
にてＹＥＳ）、Ｓ１０４で、その測定値Ｑｏを測定バッ
ファ３に記憶されている前回までの残存流量値Ｑｒに加
算して初期設定値とし、この値を新たな流量値Ｑｍとし
て測定バッファ３に記憶する。

【００２６】次いで、Ｓ１０５で、前記初期設定値を分
割積算回数ｎで割り、単位流量値Ｑｎを求める。

【００２７】次に、Ｓ１０６で、積算バッファ４に記憶
されている流量値Ｑｂに前記単位流量値Ｑｎを加算し、
この値を新たな分割積算流量値Ｑｂとして積算バッファ
４の記憶内容を更新する。一方、Ｓ１０７では、測定バ
ッファ３に記憶されている流量値Ｑｍから前記単位流量
値Ｑｎを減算し、この値を新たな流量値Ｑｍとして測定
バッファ３の記憶内容を更新する。

【００２８】次に、Ｓ１０８で、次に述べる指針値積算
処理を行ったのち終了する。そして、以上の処理が単位
積算時間ｔｎごとに繰り返される。

【００２９】図３は、図２のＳ１０８に示した指針値積
算処理のサブルーチンを示すフローチャートである。

【００３０】図３において、まずＳ２０１でカウンタ５
をリセットしたのち、Ｓ２０２で、積算バッファ４に記
憶されている分割積算流量値Ｑｂが内部指針値単位量Ｑ
ｕである１０００ｃｃ以上かどうかを調べる。１０００
ｃｃ以上であれば（Ｓ２０２にてＹＥＳ）、Ｓ２０３
で、分割積算流量値Ｑｂの値から１０００を減じて、そ
の残りを新たな分割積算流量値Ｑｂとして積算バッファ
４に記憶する。そして、Ｓ２０４でカウンタに１を加え
たのち、Ｓ２０２に戻る。それでもなお、分割積算流量
値Ｑｂが１０００ｃｃ以上の場合には、Ｑｂが１０００
ｃｃを下回るまでＳ２０２〜Ｓ２０４の処理を繰り返
す。

【００３１】分割積算流量値Ｑｂが１０００ｃｃ以上で
なければ（Ｓ２０２にてＮＯ）、Ｓ２０５で、超音波流
量計１が号数で１６０号であるかどうかを判断する。１
６０号の流量計（ガスメータ）は、それより小さい号数
の流量計に較べて目量が大きいため、パイロット表示部
６の点灯制御に差を設けるためである。

【００３２】次に、Ｓ２０６でカウンタ５の値が１より
も大きいかどうか判断する。１よりも大きければ（Ｓ２
０６にてＹＥＳ）、Ｓ２０７でパイロット表示部６を点
灯させる。従って、Ｑｎが大流量の場合は、Ｓ２０４で
のカウンタ値が２以上となって、パイロット表示部６は
常時点灯となる。

【００３３】一方、カウンタ５の値が１よりも大きくな
ければ（Ｓ２０６にてＮＯ）、Ｓ２０８でカウンタ値が
１かどうか調べる。１であれば（Ｓ２０８にてＹＥ
Ｓ）、Ｓ２０９でパイロット表示部６を反転させる。１
でなければ（Ｓ２０８にてＮＯ）、分割積算流量値Ｑｂ
はまだ１０００ｃｃに達していないことから、そのまま
Ｓ２１０に進む。従って、１６０号より小さい流量計に
ついては、単位積算時間ｔｎ毎に繰り返される処理にお
いて、Ｓ２０４のカウント値が１となるたびにパイロッ
ト表示部２０９が点滅することになる。

【００３４】Ｓ２１０では、前記カウンタ値を積算す
る。前述したように、Ｓ２０４の処理において、積算バ
ッファ４の分割積算流量値Ｑｂが１０００ｃｃ以上とな
るごとにカウンタ値は１加算されるから、カウンタ値が
１であることは流量が１０００ｃｃであることを意味す
る。従ってＳ２１０の積算処理によって、１０００ｃｃ
の流量毎に即ち内部指針値単位量Ｑｕごとに積算される
ことになる。

【００３５】また、この実施形態では、１６０号より小
さい流量計について、ガス流量が１０リットルに達する
ごとに、ＣＰＵ２から単位流量信号が出力されるように
なっている。換言すればパルス定数（ｋＰ）を１０リッ
トルに設定してある。そこで、これを実現するために、
Ｓ２１１で、Ｓ２１０の積算値について１０ごとの桁上
げ処理が必要かどうかが判断される。桁上げ処理が必要
であれば（Ｓ２１１にてＹＥＳ）、単位流量信号の出力
タイミングに達していることから、Ｓ２１２で単位流量
信号を出力し、Ｓ２１３で桁上げ処理を行ったのち、メ
インルーチンへリターンする。桁上げ処理が必要でなけ
れば（Ｓ２１１にてＮＯ）、単位流量信号の出力タイミ
ングには達していないことから、そのままリターンす
る。

【００３６】Ｓ２０５の判断の結果、流量計１が１６０
号のものであるときは（Ｓ２０５にてＹＥＳ）、Ｓ２１
４でＳ２０４のカウンタ値を積算する。この実施形態で
は、１６０号の流量計について、ガス流量が１００リッ
トルに達するごとに、ＣＰＵ２から単位流量信号が出力
されるようになっている（パルス定数（ｋＰ）は１００
リットル）。そこで、これを実現するために、Ｓ２１５
で、Ｓ２１４の積算値について１００ごとの桁上げ処理
が必要かどうかが判断される。桁上げ処理が必要であれ
ば（Ｓ２１５にてＹＥＳ）、単位流量信号の出力タイミ
ングに達していることから、Ｓ２１６で単位流量信号を
出力する。

【００３７】次いで、Ｓ２１７でＳ２０４のカウンタ値
が１０よりも大きいかどうかを調べ、大きくなければ
（Ｓ２１７にてＮＯ）、Ｓ２１８でパイロット表示部６
を反転する。大きい場合は（Ｓ２１７にてＹＥＳ）、Ｓ
２１８でパイロット表示部６を点灯させる。その後、Ｓ
２１３で桁上げ処理を行ったのち、メインルーチンへリ
ターンする。

【００３８】一方、Ｓ２１５において、桁上げ処理が必
要でなければ（Ｓ２１５にてＮＯ）、単位流量信号の出
力タイミングには達していないことから、そのままリタ
ーンする。

【００３９】ところで、この実施形態における積算誤差
は、下記のようになる。即ち、測定バッファ３における
前回までの積算の残存流量（残差）Ｑｒは、流量測定値
Ｑｏの測定単位がｃｃである場合には、最大（ｎ−１）
ｃｃである。分割積算回数ｎを１６に設定した場合に
は、Ｑｒの最大は１５ｃｃとなる。

【００４０】一方、積算バッファ４の残差の最大はＱｎ
−１であるが、内部指針値単位Ｑｕを超えると誤差はＱ
ｕ−１となる。Ｑｕ＝１０００ｃｃに設定した場合、積
算バッファ４の残差はＱｎ＜１０００ｃｃのときは（Ｑ
ｎ−１）ｃｃ、Ｑｎ≧１０００ｃｃのときは９９９ｃｃ
となる。

【００４１】以上の実施形態では、分割積算回数ｎを１
６、測定周期Ｔを２秒、内部指針値単位量Ｑｕを１００
０ｃｃ、パルス定数（ｋＰ）を１０リットル（１６０号
以外）と１００リットル（１６０号）にそれぞれ設定し
たが、これらの値に限定されることはなく、任意に設定
が可能である。

【００４２】

【発明の効果】この発明は、上述の次第で、超音波流量
計から一定周期で出力される測定値を、量的にかつ時間
的に分割積算するから、一回の積算流量を目量よりも少
なく設定できるとともに、積算回数も増やすことができ
る。従って、超音波流量計を検定する場合においても、
短時間で高精度な検定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態を実施するための積算装
置の構成を示すブロック図である。

【図２】積算処理方法を実行するためのメインルーチン
を示すフローチャートである。

【図３】図２の積算処理のサブルーチンを示すフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１・・・・・・・超音波流量計 ２・・・・・・・ＣＰＵ ３・・・・・・・測定バッファ ４・・・・・・・積算バッファ ５・・・・・・・カウンタ ６・・・・・・・パイロット表示部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河野 明夫 大阪市東成区東小橋２丁目10番16号 関西 ガスメータ株式会社内 (72)発明者 保田 哲也 大阪市東成区東小橋２丁目10番16号 関西 ガスメータ株式会社内 Ｆターム(参考） 2F030 CA03 CC13 CE02 CE04 CE22 CE32 2F035 DA14

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波流量計から一定の周期Ｔで間欠的
   に出力される一周期Ｔ内の流量測定値Ｑｏに基づいて初
   期流量値を設定するステップと、 前記初期流量値を所定の分割積算回数ｎで割ることによ
   り、単位流量値Ｑｎを求めるステップと、 前記超音波流量計の前記周期Ｔを前記分割積算回数ｎで
   分割した単位積算時間ｔｎ毎に、前記初期流量値から前
   記単位流量値Ｑｎを減算するステップと、 前記超音波流量計の前記周期Ｔを前記分割積算回数ｎで
   分割した単位積算時間ｔｎ毎に、単位流量値Ｑｎを順に
   加算して分割積算流量値を求めるステップと、 前記分割積算流量値が所定の内部指針値単位量Ｑｕに達
   すると、内部指針値単位量Ｑｕに対応する流量を積算
   し、かつ分割積算流量値から内部指針値単位量Ｑｕを減
   算して新たな分割積算流量値とするステップと、 を実施することを特徴とする超音波流量計の流量積算方
   法。