JP2001296153A

JP2001296153A - 流量計の器差補正装置

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Publication number: JP2001296153A
Application number: JP2000115667A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Osada; 裕長田; Hiroyuki Yamada; 博之山田
Original assignee: Oval Corp
Current assignee: Oval Corp
Priority date: 2000-04-17
Filing date: 2000-04-17
Publication date: 2001-10-26

Abstract

(57)【要約】【課題】器差が小流量域で大きく大流量域に漸減して
小さくなる連続曲線となる流量計に対し、簡単で、安価
な、しかも高精度な器差補正を行う。【解決手段】回転検出回路からの流量パルス信号は波
形整形回路２で整形される。カウンタ回路３３は、ＡＮ
Ｄ回路３１を介し、タイマ回路３２から発せられたゲー
トパルス内に出力された流量パルスをカウントし、取り
込みパルスＳが入力されたときに、積算されたカウント
値Ａを比較回路３４に送る。比較回路３４は、カウント
値Ａが、設定された所定の範囲内（Ｘ≧Ａ≧Ｙ）の数値
か否かを判定し、該範囲内である場合、ダミーパルス発
生回路３５は、予め設定されたＢ個のダミーパルスをＯ
Ｒ回路３６に出力する。スケーラ回路４は、ＯＲ回路３
６を介し、波形整形回路２から入力された流量パルス
に、ダミーパルス発生回路３５からのダミーパルスＢ
が、加算されたパルス信号を、補正された流量を示す容
積信号に変換する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流量計の器差補正
装置に関し、より詳細には、器差が、小流量域で大き
く、大流量域に向けて連続的に減少する特性を有する流
量計の器差を、ディジタル的に補正する器差補正装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】流量計には直接、測定流体の体積を測定
する実測流量計と、流体の流速又は流量に比例した物理
量から流量を測定する推測流量計がある。この実測流量
計の代表としては容積流量計がある。容積流量計は、流
量計本体に形成された計量室内で回転可能に配設された
回転子が排除する流体の体積が一定で、一種の升を形成
することを利用した流量計である。また、推測流量計と
しては、タービン流量計、渦流量計、電磁流量計、超音
波流量計等があるが、中でも渦流量計は、流管内に渦発
生体を配設した簡単な構造であり、安価であることから
各種の流体の流量計分野に多用されている。

【０００３】容積流量計の代表的なものに、計量室内で
流量に応じて回転する一対の回転子を有する２ロータ形
の流量計があり、回転子は、回転子前後の差圧により回
転される。回転子の回転は、差圧に基づく回転子に作用
する回転トルクと、軸摩擦トルクを代表とする機械トル
クとが平衡する流量に達したとき、回転子が、回転を始
め、機械トルクが、回転トルクに対して無視される流量
では略一定の器差となる。

【０００４】ここで器差（Ｅ）は、計量法によると流量
計の流量の読み値から真の流量値を減じて、これを流量
計の真の値で除算した百分率であらわされる。Ｅ＝［（流量計の示す値−真の値）／真の値］×１００
（％）２ロータ形流量計では、小流量域において、計量室と回
転子との微小隙間から計測に掛からないリーク流が生
じ、これが負の器差となり、大流量域に向けて器差が、
次第に漸減する連続曲線の器差特性を呈することにな
る。

【０００５】流量計は、流れている流体の量を測定する
もので、それが流体の取引に使用される場合も多く、当
然、所定の精度が確保されている必要があり、この器差
をなるべく小さくし、且つ測定可能な流量範囲を大きく
することが要求される。したがって、上述のように特定
の器差特性を有する流量計においては、流量範囲は、当
該流量計に定められた器差により制限されるので、小流
量域での器差の大きい部分は、規定された流量範囲から
除かれて、結果的には流量範囲は狭くなっている。この
ため、従来は、器差の大きい小流域での器差補正を行
い、小流量域を所定の器差とすることで流量範囲の拡大
に努めていた。

【０００６】そして、そのための器差補正の手段として
は、対象とする流量計一台毎に、器差を測定し、器差曲
線を求め、それを折れ線で近似して、各々の折れ線に対
して補正を加え、全体を器差零に近似するようにする
「折れ線近似法」とか、回帰分析を利用した統計的な手
法等を利用した「回帰分析法」等が適用されていたが、
これら従来の器差補正方法は、手間が掛かり、また、処
理情報量が多く、複雑で、安価な器差補正を行うことが
できなかった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述のごと
き実情に鑑みてなされたもので、流量計の器差が、小流
量域で大きく、大流量域に漸減して器差が小さくなる連
続曲線である場合において、その形式の流量計の代表的
な器差特性を基に、個々の流量計に対して校正のために
測定試験を行うことなく、簡単で、安価に、しかも高精
度な器差補正を行うことを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、前記式に従って得られた器差Ｅが、小流
量域で、最大で、大流量に向けて漸次減少し、器差零に
収れんする連続した特性を有する流量計に対して、前記
器差の大きい小流量域において、器差が所定範囲内とな
るように、該小流量域での流量の出力パルス値に対し、
単に、一定数のパルスを加算又は減算することにより、
最大器差を零に近づけ、一定精度内の器差に補正するよ
うにしたものである。

【０００９】本発明は、器差が小流量域において大き
く、大流量域に向けて漸減して小さくなる連続器差特性
を有する流量計において、該流量計から流量に比例した
パルス信号を取り出す流量検出回路と、該流量検出回路
から出力されるパルス信号を所定時間の間カウントする
回路と、前記所定時間カウントされたカウント値が、所
定数値範囲内にあるとき、前記カウント値に所定の数値
を加算又は減算する器差補正回路と、該器差補正回路か
ら出力された、器差補正された流量信号を所定の電気量
に変換して出力する出力回路とから構成した器差補正装
置である。更に、本発明は、前記器差補正装置を容積流
量計に適用したものである。更に、本発明は、前記器差
補正装置を渦流量計に適用したものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の器差補正装置を、
容積流量計、例として前記した２ロータ形流量計に適用
した実施例について説明する。図１は、本発明の器差補
正装置の構成を示すブロック図である。、図中、１は、
２ロータ形流量計のロータの回転検出回路、２は波形整
形回路、３は器差補正回路、４はスケーラ回路、５は出
力回路、６は表示手段である。

【００１１】回転検出回路１は、例えば、オーバル歯車
のような非円形回転子を用いた容積流量計において、流
量計本体の計量室内に回転自在に収納された前記回転子
の回転数を検出し、被測定流体の流量に対応した数のパ
ルス信号（以下、「流量パルス」と称する。）を出力す
る。回転子の回転数を検出するために、例えば、回転子
に磁石を埋設し、回転子に対向した計量室の隔壁に磁気
検出素子を設け、回転子の回転を、磁気抵抗素子やリー
ドスイッチ等の磁気検出素子により検出している。回転
子の回転を検出する手段としては、上記のもののほか
に、光検出器による方法等があるが、ここでは回転子に
埋設した磁石の位置変化を磁気検出素子で検出する方法
について述べる。

【００１２】波形整形回路２は、回転検出回路１から出
力された流量パルス信号を、波形整形された矩形波に変
換して出力する回路である。器差補正回路３は、後述す
る本発明の特徴とする回路で、波形整形回路２から入力
された波形整形された流量パルス信号に器差補正を施
し、次段のスケーラ回路４に出力する。スケーラ回路４
は、器差補正回路３により器差補正された流量信号を、
実際の流量を示す容積信号に変換すると共に、必要に応
じて被測定流体を標準状態に換算する回路で、スケール
値は可変で、外部から設定できるようになっている。

【００１３】出力回路５は、スケーラ回路４からの容積
信号を表示すべき計数単位に変換し、測定された流量の
現在値と積算値を演算する回路である。表示手段６は、
測定された流量の瞬時値及び積算値を表示するもので、
例えば液晶表示手段が用いられる。

【００１４】図２は、本発明に係る器差補正回路の一実
施例を示すブロック図である。図において、３１はＡＮ
Ｄ回路、３２はタイマ回路、３３はカウンタ回路、３４
は比較回路、３５はダミーパルス発生回路、３６はＯＲ
回路である。ＡＮＤ回路３１は、図１の波形整形回路２
の出力と、後述のタイマ回路３２からのゲートパルスＧ
を入力とし、そのＡＮＤ出力であるゲート時間Ｔ内に入
力される流量パルス信号Ｉを、後述のカウンタ回路３３
に出力する。

【００１５】タイマ回路３２は、外部からゲート時間Ｔ
を任意に設定することができ、設定されたゲート時間Ｔ
のゲートパルスＧを、後で説明する所定の時間Ｔ₀を間
において連続して発生し、ゲートパルスＧの先端部で、
後述のカウンタ回路３３をリセットするリセットパルス
Ｒを発生し、ゲートパルスＧの後端部で、カウンタ回路
３３のカウント値Ａを後段の比較回路３４に転送するた
めの取り込みパルスＳを発生する。カウンタ回路３３
は、ＡＮＤ回路３１から出力された流量パルス信号Ｉを
カウントするもので、タイマ回路３２から発せられるリ
セットパルスＲにより、前回のゲート時間Ｔにカウント
されたカウント値Ａをリセットし、次のゲート時間Ｔに
入力される流量パルス信号Ｉのカウントに備える。そし
て、タイマ回路３２から発せられる取り込みパルスＳに
より、ゲート時間Ｔにカウントされた流量パルス信号Ｉ
のカウント値Ａを後述の比較回路３４に転送する。

【００１６】比較回路３４は、カウンタ回路３３から転
送されてきたカウント値Ａを、設定値Ｘ，Ｙと比較する
もので、カウント値ＡがＸ≧Ａ≧Ｙのとき、後段のダミ
ーパルス発生回路３５に、ダミーパルスの出力を指令す
る指令パルスＣを出力する。この設定値Ｘ，Ｙは、器差
補正すべき流量範囲の上限値及び下限値を示す値で外部
から設定できる。ダミーパルス発生回路３５は、比較回
路３４からの指令パルスＣにより、Ｂ個のダミーパルス
を、ＯＲ回路３６に出力するものである。このＢの値
も、やはり外部から設定することができるようになって
いる。

【００１７】以上、タイマ回路３２から出力されるゲー
トパルスＧのゲート時間Ｔ、間隔時間Ｔ₀、器差補正す
べき流量範囲の上限値及び下限値を示す値であるＸ、Ｙ
の値、及びダミーパルスの数Ｂの値は、それぞれ任意に
設定することができるのであるが、ゲートパルスＧのゲ
ート時間Ｔ内にカウントされる流量パルス信号Ｉに、所
定数Ｂのダミーパルスを加減算することにより得られる
流量値による器差が、ある範囲内、例えば±１％以内に
なるように選択される。

【００１８】そのときの補正量をＦとすれば、Ｆ＝（Ｂ／（Ｔ・ｆ））×１００（％）（但し、ｆは、流量パルスの周波数）で表され、補正量
Ｆは、流量パルス信号Ｉのカウント数（＝ｆ）に反比例
し、カウント数の少ない小流量域で大きく、カウント数
の多い大流量域にかけて漸減した値となり、それにより
小流量域において大きく、大流量域に向けて漸減して小
さくなる連続器差特性を、有効に補正することができ
る。

【００１９】ＯＲ回路３６は、波形整形された流量パル
ス信号と、ダミーパルス発生回路３５からのダミーパル
スＢを入力とし、そのＯＲ出力を、次段の図１に示した
スケーラ回路４に出力する。

【００２０】次に、本発明の器差補正装置の動作を説明
する。被測定流体が流れると、流量計本体の計量室内に
回転自在に収納された回転子が回転し、回転子の回転
を、回転検出回路１が検出し、被測定流体の流量に対応
した数のパルス信号を出力する。該パルス信号は、波形
整形回路２に入力され、一定矩形波形のパルスに整形さ
れる。

【００２１】一方、タイマ回路３２が作動し、設定した
時間ＴのゲートパルスＧを、時間Ｔ ₀を間に挟み連続し
て発生すると共に、ゲートパルスＧの先端部で、カウン
タ回路３３をリセットするリセットパルスＲを発生し、
ゲートパルスＧの後端部で、比較回路３４にカウンタ回
路３３のカウント値を転送指示する取り込みパルスＳを
発生する。

【００２２】この時間Ｔ₀は、比較回路３４が、取り込
みパルスＳにより転送されてきたカウンタ回路３３のカ
ウント値Ａを、設定値Ｘ，Ｙと比較し、Ｘ≧Ａ≧Ｙのと
き指令パルスＣを出力し、ダミーパルス発生回路３５
が、それに応じて、Ｂ個のダミーパルスを、ＯＲ回路３
６に出力するのに要する時間であり、ゲートパルスＧの
ゲート時間Ｔに比較して、極めて短時間に設定されてお
り、この期間内に入力するであろう流量パルスの存在確
率は、非常に小さく、器差補正に対して、大きな影響を
与えることはない。カウンタ回路３３は、タイマ回路３
２からリセットパルスＲが入力されると、前回カウント
したカウント値をリセットし、新たにＡＮＤ回路３１を
介し、タイマ回路３２から発せられたゲート時間Ｔ内に
出力された流量パルスＩをカウント積算する。そして、
取り込みパルスＳが入力されると、積算されたカウント
値Ａを、次段の比較回路３４に転送する。

【００２３】比較回路３４は、カウンタ回路３３から転
送されてきたカウント値Ａが、設定された所定の範囲内
（Ｘ≧Ａ≧Ｙ）の数値か否かを判定し、該範囲内である
場合、次段のダミーパルス発生回路３５に、Ｂ個のダミ
ーパルスを出力するよう指令する指令パルスＣを出す。
ダミーパルス発生回路３５は、指令パルスＣが入力され
ると、予め設定されたＢ個のダミーパルスをＯＲ回路３
６に出力する。ＯＲ回路３６を介し、波形整形回路２か
ら入力された流量パルスに、ダミーパルス発生回路３５
からのＢ個のダミーパルスが、加算されたパルス信号
は、スケーラ回路４に入力され、真の流量を示す容積信
号に変換される。

【００２４】図３は、本発明の器差補正回路の要部にお
ける信号波形のタイムチャートを示す図である。図３
（Ａ）は、タイマ回路３２からＡＮＤ回路３１に出力さ
れるゲートパルスＧ、図３（Ｂ）は、タイマ回路３２か
らカウンタ回路３３に出力されるリセットパルスＲ、図
３（Ｃ）は、カウンタ回路３３に入力される流量パルス
Ｉ、図３（Ｄ）は、カウンタ回路３３のカウント値Ａ
を、比較回路３４に転送する指示をする取り込みパルス
Ｓ、図３（Ｅ）は、比較回路３４からダミーパルス発生
回路３５に出力される指令パルスＣ、図３（Ｆ）は、ダ
ミーパルス発生回路３５から出力されるダミーパルスＢ
を示している。なお、時間軸の（１）は、カウント値Ａ
＞上限値Ｘ、（２）は、上限値Ｘ≧カウント値Ａ≧下限
値Ｙ、（３）は、下限値Ｙ＞カウント値Ａの場合のもの
をそれぞれ示している。図に示されるように、（２）の
上限値Ｘ≧カウント値Ａ≧下限値Ｙの場合、すなわち、
検出された流量値が、補正すべき流量範囲の流量のと
き、ダミーパルスＢが、流量パルス信号に付加され、器
差補正がなされることになる。

【００２５】なお、本実施例では、各信号のタイムチャ
ートを図３に示されるようにしたが、比較回路３４に流
量パルスＩを取り込んでしまえば、カウンタ回路３３を
リセットしてもよいので、取り込みパルスＳの立ち下が
り時からゲートパルスＧの発信時の間に、リセットパル
スＲを発信し、カウンタ３３のカウント値Ａをリセット
するようにしてもよい。また、比較回路３４における比
較処理は、取り込みパルスＳの立ち下がり時から、次の
取り込みパルスＳの立ち上がり時前までに行ってもよ
く、同様に、ダミーパルスＢは、指令パルスＣから、次
のゲートパルスＧの立ち下がり時の間に挿入してもよ
い。

【００２６】次に、実際に得られた器差特性に基づい
て、上記各設定値を求めてみる。図４は、２ロータ形流
量計の一例として、Ｍ.Ｆ＝０.１６０８（cc／Ｐ）
（Ｍ.Ｆはメータ係数）のオーバルギヤ形流量計におけ
る本発明の器差補正処理前（図４（Ａ））と、処理後
（図４（Ｂ））の器差特性の実測値である。このオーバ
ルギヤ形流量計において、前記ゲート時間Ｔを１２０
（ｓｅｃ）、上限値Ｘを１００Ｐ、下限値Ｙを１０Ｐ、
ダミーパルスの数Ｂを１として、器差補正を実施する。
流量パルスの周波数ｆは、ｆ＝Ｑ／（Ｍ.Ｆ×３６００）（ｓ／ｈ）＝Ｑ／５７８.９（但し、Ｑは真の流量）その時の補正量ＦはＦ＝［１／（１２０×ｆ）］×１００（％）＝（４.８／Ｑ）×１００と表すことができ、上限の流量４８０（cc／ｈ）のとき
＋１.０（％）、下限の４８（cc／ｈ）のとき＋１０
（％）の補正がなされることとなる。

【００２７】図５は、上記器差特性をグラフ化した図
で、実線は補正前器差曲線を示し、破線は補正後器差曲
線を示している。図に示されるように、補正前は、流量
が３００（cc／ｈ）以下の小流量域で、−１％以上の大
きな器差が存在したものが、補正後は、補正対象の流量
４８〜４８０（cc／ｈ）の範囲で、すべて±１％以内に
収束していることがわかる。この結果、器差補正後の曲
線で示すような器差が略零の直線に近い曲線の特性が得
られる。

【００２８】以上説明してきた器差補正装置は、器差特
性が、図５の器差補正前の特性に示すように、小流量域
で器差が、マイナスとなる流量計に対して適用されたも
のであるが、渦流量計のように、小流域でプラス器差と
なり、大流量で器差が零に向かって漸減する器差特性の
場合には、ダミーパルスを減算するようにすれば同じよ
うに適用できることは明らかである。また、実施例で
は、パルス回路により発明を構成したが、マイコンに本
発明の機能を実現させるようにしてもよいこともいうま
でもない。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の器差補正装置によれば、小流量域で器差が大きく、大
流量域に向けて漸次小さくなる連続した器差特性を有す
る流量計に対して、特に、機械的に精度を高めるのが困
難な極微小流量においても、安定した器差特性が得られ
れば、個々の流量計の特性を試験して器差補正の設定を
しなくとも、代表的な器差特性曲線から一律に器差補正
ができ、簡単で安価に流量計の流量適用範囲を拡大でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の器差補正装置の構成を示すブロック
図である。

【図２】図１における器差補正回路の一実施例を示す
ブロック図である。

【図３】本発明の器差補正回路の要部における信号波
形のタイムチャートを示す図である。

【図４】本発明の器差補正処理後の器差特性の実測値
を示す図である。

【図５】図５の器差特性をグラフ化した図である。

【符号の説明】

１…回転検出回路、２…波形整形回路、３…器差補正回
路、３１…ＡＮＤ回路、３２…タイマ回路、３３…カウ
ンタ回路、３４…比較回路、３５…ダミーパルス発生回
路、３６…ＯＲ回路、４…スケーラ回路、５…出力回
路、６…表示手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】器差が、小流量域において大きく、大流
量域に向けて漸減して小さくなる連続器差特性を有する
流量計において、該流量計から流量に比例したパルス信
号を取り出す流量検出回路と、該流量検出回路から出力
されるパルス信号を、所定時間の間カウントする回路
と、前記所定時間カウントされたカウント値が所定数値
範囲内にあるとき、前記カウント値に所定の数値を、加
算又は減算する器差補正回路と、該器差補正回路から出
力された器差補正された流量信号を、所定の電気量に変
換して出力する出力回路とから構成したことを特徴とす
る流量計の器差補正装置。
【請求項２】前記流量計を容積流量計としたことを特
徴とする請求項１記載の流量計の器差補正装置。
【請求項３】前記流量計を渦流量計としたことを特徴
とする請求項１記載の流量計の器差補正装置。