JP2003156373A - Flow rate change detector for ultrasonic flowmeter, and ultrasonic flowmeter - Google Patents

Flow rate change detector for ultrasonic flowmeter, and ultrasonic flowmeter

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JP2003156373A
JP2003156373A JP2001353929A JP2001353929A JP2003156373A JP 2003156373 A JP2003156373 A JP 2003156373A JP 2001353929 A JP2001353929 A JP 2001353929A JP 2001353929 A JP2001353929 A JP 2001353929A JP 2003156373 A JP2003156373 A JP 2003156373A
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JP
Japan
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flow rate
ultrasonic
fluctuation
transmission
ultrasonic flowmeter
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JP2001353929A
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Akira Morita
晃 森田
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ultrasonic flowmeter, which is simple and low cost have a small current consumption and which can accurately detect the flow rate change frequency and a flow rate, and to provide a flow rate change detector for the ultrasonic flowmeter used therefor. SOLUTION: The flow rate change detector for the ultrasonic flowmeter comprises a transmitting circuit 5 for repeating the transmission and the reception of the ultrasonic waves in a faster period than that of the changing flow rate occurring in the flow by transmitting and receiving the wave between at least two vibrators 1 and 2 provided at the upstream side and the downstream side to the flow, a receiving wave detector 7, a time-measuring circuit 9 and a microcomputer 10 for detecting the fluctuation period of the flow rate, based on the propagation times of the transmitted and received ultrasonic waves.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、簡易な構成において流
量の変動を検出することができる超音波流量計の流量変
動検出装置、及び所定の周期で流量変動がある場合に精
度良く流量を検出することができる超音波流量計、並び
に流量変動周期(周波数)を検出して精度良く流量を検
出することができる超音波流量計に関するものであり、
例えば、超音波の伝播時間から流量を計測する電池駆動
型超音波式ガスメータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flow rate fluctuation detecting device for an ultrasonic flow meter capable of detecting fluctuations in flow rate with a simple structure, and accurately detects flow rate when there is fluctuation in flow rate in a predetermined cycle. The present invention relates to an ultrasonic flow meter capable of performing the above, and an ultrasonic flow meter capable of detecting a flow rate fluctuation period (frequency) to accurately detect a flow rate,
For example, the present invention relates to a battery-driven ultrasonic gas meter that measures the flow rate from the propagation time of ultrasonic waves.

【0002】[0002]

【従来の技術】流体の管路に沿って互いに所定距離だけ
離れた位置に1対の超音波振動子を対向配置し、ガスの
流れに対して順方向、逆方向に交互に超音波パルスを送
・受し、ガス流方向とその逆方向に伝播される超音波の
伝播時間に基づきガス流路内を流れるガスの流速を間欠
的に求め、この流速にガス流路の断面積を乗じて流量を
求めるようにした超音波流量計が知られている。この種
の超音波ガスメータでは、何らかの原因により供給ガス
圧に圧力変動が生じる場合があり、この圧力変動により
ガス流速が時間とともに変化する脈流または脈動を生じ
ることがある。このような要因の主なものとして、ガス
ヒートポンプや給湯器などがあげられる。
2. Description of the Related Art A pair of ultrasonic transducers are arranged to face each other at a predetermined distance along a fluid conduit, and ultrasonic pulses are alternately applied in a forward direction and a reverse direction with respect to a gas flow. The flow velocity of the gas flowing in the gas flow path is intermittently calculated based on the propagation time of the ultrasonic waves that are sent and received and propagated in the gas flow direction and the opposite direction, and this flow speed is multiplied by the cross-sectional area of the gas flow path. There is known an ultrasonic flow meter that is adapted to obtain a flow rate. In this type of ultrasonic gas meter, the supply gas pressure may fluctuate due to some cause, and this pressure fluctuation may cause a pulsating flow or pulsation in which the gas flow velocity changes with time. Gas heat pumps, water heaters, and the like are major causes of this.

【0003】このような脈流を検出して精度良く流量測
定を行う超音波流量計として、特開2001−4419
号公報が知られる。これは、流量変動や圧力変動がある
気体や液体などの流量を計測する際、変動情報を検出し
て計測することにより、変動が発生した場合にも安定し
て精度良く流量値を計測することを課題とし、その解決
手段として、音波を送受信する第1振動手段および第2
振動手段で送受信される音波の伝搬時間を計測して流量
を検出する流量検出手段と、第1振動手段及び第2振動
手段の少なくとも一方で流路内の圧力変動を計測する変
動検出手段と、変動検出手段の圧力変動のタイミングに
同期して計測を開始する計測制御手段とを備えるように
している。
An ultrasonic flowmeter for detecting such a pulsating flow and measuring the flow rate with high accuracy is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-4419.
The official gazette is known. This is because when measuring the flow rate of a gas or liquid that has flow rate fluctuations or pressure fluctuations, it is possible to measure the flow rate value stably and accurately by detecting and measuring the fluctuation information. And a first vibrating means and a second vibrating means for transmitting and receiving sound waves.
A flow rate detecting means for measuring a propagation time of a sound wave transmitted / received by the vibrating means to detect a flow rate; and a fluctuation detecting means for measuring a pressure fluctuation in the flow passage in at least one of the first vibrating means and the second vibrating means. A measurement control unit that starts measurement in synchronization with the timing of pressure fluctuation of the fluctuation detection unit is provided.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、2
つの振動子を圧電素子により構成し、これら振動子を伝
搬時間測定のための送受信に用いるほかに、これら振動
子の少なくとも一方を用いて圧力変動を検出している。
このため、振動子の使い方を伝搬時間の測定と圧力変動
の検出の両方に使い分けなければならず、そのための切
換手段などを構成しなければならない。また、伝搬時間
の測定、即ち流量測定を圧力変動に同期して且つその所
定の時間から行うようにしているため、その回路構成が
複雑化すると共に、圧力変動の検出精度、応答性などの
影響を受け、流量測定の精度向上に限界があるという問
題がある。また、従来技術では、流れにおいて生じる変
動(脈動)周期と関係なく、変動検出を行っているた
め、無駄な検出演算動作等も必要となり、消費電流が増
大するという問題も生じる。
In the above-mentioned prior art, 2
Two oscillators are composed of piezoelectric elements, and these oscillators are used for transmission and reception for measuring the propagation time, and at least one of these oscillators is used to detect pressure fluctuations.
For this reason, the usage of the vibrator must be properly used for both the measurement of the propagation time and the detection of the pressure fluctuation, and the switching means for that purpose must be configured. In addition, since the propagation time measurement, that is, the flow rate measurement is performed in synchronization with the pressure fluctuation and from the predetermined time, the circuit configuration becomes complicated, and the influence of the pressure fluctuation detection accuracy and responsiveness is affected. Therefore, there is a problem that there is a limit in improving the accuracy of flow rate measurement. Further, in the related art, since the fluctuation is detected regardless of the fluctuation (pulsation) cycle that occurs in the flow, useless detection calculation operation and the like are also required, which causes a problem that the current consumption increases.

【0005】本発明は、上述した課題を解決するために
なされたものであり、簡易、低コストで消費電流も少な
くてすみ、しかも精度良く流量変動周期や流量を検出す
ることができる超音波流量計及びそれに用いられる超音
波流量計の流量変動検出装置を提供することを目的とし
ている。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is simple, low-cost, consumes less current, and can accurately detect the flow rate fluctuation period and flow rate. An object of the present invention is to provide a flow rate fluctuation detection device for a flowmeter and an ultrasonic flowmeter used therefor.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、流れに対して上流側と下流側に設けられ
た少なくとも2つの振動子間で超音波を送受し、流量を
測定する超音波流量計の流量変動検出装置において、前
記流れにおいて生じる変動流量よりも速い周期で前記超
音波の送受を繰り返す第1送受繰り返し手段と、前記第
1送受繰り返し手段により送受された前記超音波の伝搬
時間に基づいて前記流量の変動周期を検出する変動周期
検出手段とを備えたことを特徴とするものである。ここ
で、第1送受繰り返し手段は、実施の形態においては、
タイミング回路8、送信回路5、増幅器6、受信波検出
回路7により構成され、変動周期検出手段は時間計測回
路9、マイコンにより構成されている。
In order to solve the above problems, the present invention measures the flow rate by transmitting and receiving ultrasonic waves between at least two transducers provided on the upstream side and the downstream side of a flow. In the flow rate fluctuation detecting device for an ultrasonic flow meter, a first transmission / reception repeating unit that repeats transmission / reception of the ultrasonic wave at a cycle faster than a variation flow rate generated in the flow, and the ultrasonic wave transmitted / received by the first transmission / reception repeating unit. And a fluctuation cycle detecting means for detecting the fluctuation cycle of the flow rate based on the propagation time of the flow rate. Here, the first transmission / reception repeating means, in the embodiment,
It is composed of a timing circuit 8, a transmission circuit 5, an amplifier 6, and a received wave detection circuit 7, and the fluctuation cycle detection means is composed of a time measurement circuit 9 and a microcomputer.

【0007】なお、上記構成において、前記第1送受繰
り返し手段は、超音波の送信時刻をタイマにより管理す
ることを特徴とすることができ、また、前記第1送受繰
り返し手段は、超音波の送信時刻を、計測した流量値又
はその変動の大きさに基づいて管理することを特徴とす
ることができ、更に、前記第1送受繰り返し手段による
超音波の送信は上流から下流、又は下流から上流の同一
方向に行い、その伝播時間の変動から流量の変動周期を
求めることを特徴とすることができる。また、得られた
伝播時間についてFFT演算や相関関数演算を用いて流
量の変動周期を検出することを特徴とすることもでき
る。
In the above structure, the first transmission / reception repeating unit may be characterized in that the transmission time of the ultrasonic wave is managed by a timer, and the first transmission / reception repeating unit may transmit the ultrasonic wave. The time can be managed based on the measured flow rate value or the magnitude of the fluctuation thereof, and further, the transmission of ultrasonic waves by the first transmission / reception repeating means is performed from upstream to downstream, or from downstream to upstream. It can be characterized in that it is performed in the same direction and the fluctuation period of the flow rate is obtained from the fluctuation of the propagation time. Further, it is possible to detect the fluctuation period of the flow rate by using FFT calculation or correlation function calculation for the obtained propagation time.

【0008】また、本発明は、所定の変動周期で変動す
る流れに対して上流側と下流側に設けられた少なくとも
2つの振動子間で超音波を送受し、流量を測定する超音
波流量計において、前記所定の変動周期を有する変動周
波数の整数倍の周波数で、前記超音波の送受を繰り返す
第2送受繰り返し手段と、前記第2送受繰り返し手段に
より送受された前記超音波の伝搬時間に基づいて前記流
量を検出する流量検出手段とを備えたことを特徴とする
ものである。ここで、第2送受繰り返し手段は、実施の
形態においては、タイミング回路8、送信回路5、増幅
器6、受信波検出回路7により構成され、変動周期検出
手段は時間計測回路9、マイコンにより構成されてい
る。
Further, the present invention is an ultrasonic flowmeter for transmitting and receiving ultrasonic waves between at least two transducers provided on the upstream side and the downstream side with respect to a flow that fluctuates in a predetermined fluctuation cycle and measuring the flow rate. At a frequency that is an integral multiple of a fluctuating frequency having the predetermined fluctuating period, based on a second transmission / reception repeating unit that repeats transmission / reception of the ultrasonic wave, and a propagation time of the ultrasonic wave transmitted / received by the second transmission / reception repeating unit. And a flow rate detecting means for detecting the flow rate. Here, the second transmission / reception repeating means is composed of the timing circuit 8, the transmitting circuit 5, the amplifier 6 and the received wave detecting circuit 7 in the embodiment, and the fluctuation cycle detecting means is composed of the time measuring circuit 9 and the microcomputer. ing.

【0009】なお、上記構成において、前記第2送受繰
り返し手段による超音波の送受を繰り返し行う期間を前
記変動周期の整数倍とすることを特徴とすることがで
き、また、前記変動周波数の整数倍の周波数で超音波の
送受を行う期間のうち、前記変動周期の奇数番目と前記
変動周期の偶数番目でお互いに異なる方向へ超音波を送
信することを特徴とすることもでき、更には、変動周期
を前記所定の周期として求める請求項1乃至請求項5の
いずれかに記載の超音波流量計の流量変動検出装置を備
えたことを特徴とすることができる。
In the above structure, the period for repeating the transmission / reception of ultrasonic waves by the second transmission / reception repeating means may be an integral multiple of the fluctuation period, and an integral multiple of the fluctuation frequency. Among the period of transmitting and receiving ultrasonic waves at the frequency of, it is also possible to transmit ultrasonic waves in mutually different directions in the odd number of the fluctuation cycle and the even number of the fluctuation cycle, and further, the fluctuation The flow rate fluctuation detecting device for an ultrasonic flowmeter according to any one of claims 1 to 5, wherein a cycle is obtained as the predetermined cycle.

【0010】以上の構成によれば、高速の計測サンプリ
ングにより得られる伝播時間の変動から、脈動(流量変
動)の有無および脈動周波数を検出し、その脈動に必要
な最低限の計測サンプリングを実施することで、振動子
の使い方を流量測定に必要な超音波の伝播時間の測定と
いう一つの使い方に統一でき、もって回路構成や演算回
路の簡易化と共に精度の向上化が容易に図れ、且つ低消
費電力化と耐脈動性能向上化を両立させることができ
る。
According to the above configuration, the presence or absence of a pulsation (fluctuation in flow rate) and the pulsation frequency are detected from the fluctuation of the propagation time obtained by the high-speed measurement sampling, and the minimum measurement sampling necessary for the pulsation is carried out. This makes it possible to unify the usage of the oscillator into one method of measuring the propagation time of ultrasonic waves required for flow rate measurement, which simplifies the circuit configuration and arithmetic circuit, and also facilitates improvement of accuracy and low consumption. It is possible to achieve both electric power and improved pulsation resistance.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を用いて説明する。 実施の形態1.図1は本発明の超音波流量計としての超
音波ガスメータの全体構成を示すブロック図である。図
1のように、超音波ガスメータは、例えば圧電素子など
から構成され、超音波を送信又は受信する少なくとも2
個の振動子1,2と、これら少なくとも2個の振動子を
送信側若しくは受信側に切換えるスイッチ手段3,4
と、超音波送信用の電圧を形成し送信側となる振動子
(例えば1)に印加する送信回路5と、超音波受信側と
なる振動子(例えば2)に接続され、該振動子2の出力
電圧を増幅する増幅器6と、増幅器6の出力から受信波
を検出する受信波検出回路7と、上記少なくとも2個の
振動子1,2で互いに超音波を送受し合い、流量や脈動
を検出するために必要な所定のタイミングパルスを形成
するタイミング回路8と、タイミング回路8の形成タイ
ミングに基づいて時間計測を行う時間計測回路9と、時
間計測回路9の計測時間に基づいて流量演算を行う流量
演算手段としてのマイクロコンピュータ(マイコン)1
0とを備えて構成されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Embodiment 1. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an ultrasonic gas meter as an ultrasonic flow meter of the present invention. As shown in FIG. 1, the ultrasonic gas meter is composed of, for example, a piezoelectric element, and has at least two units for transmitting or receiving ultrasonic waves.
Oscillators 1 and 2 and switch means 3 and 4 for switching at least two oscillators to a transmitting side or a receiving side.
And a transmission circuit 5 that forms a voltage for ultrasonic transmission and applies it to a transducer (for example, 1) on the transmission side, and a transducer (for example, 2) on the ultrasonic reception side. An amplifier 6 that amplifies the output voltage, a received wave detection circuit 7 that detects a received wave from the output of the amplifier 6, and the above-mentioned at least two vibrators 1 and 2 transmit and receive ultrasonic waves to each other to detect flow rate and pulsation. Timing circuit 8 that forms a predetermined timing pulse necessary for the operation, a time measurement circuit 9 that measures time based on the formation timing of timing circuit 8, and a flow rate calculation based on the measurement time of time measurement circuit 9. Microcomputer as a flow rate calculation means 1
It is configured with 0 and.

【0012】上記構成に基づく流量測定動作としては、
例えばある時点で、タイミング回路8より送信回路5を
経て上流側の振動子1が送信側振動子として励振される
と、図示されない流路を介して超音波が伝播され、これ
が下流側の振動子2で受信されると、その出力が増幅器
6で増幅されて受信波検出回路7で検出される。時間計
測回路9では超音波が発せられた時点と、受信波検出回
路7で超音波を受信した時点との差から、超音波が上流
から下流に伝播される伝播時間を求める。同様にして、
別のある時点で、振動子1,2の送信側と受信側を逆に
し、超音波が下流から上流に伝播される伝播時間を求め
る。そして、これらの伝播時間の差に基づいて、マイコ
ン10が流速・流量を演算する。なお、この演算方法は
公知であるので、ここでの説明は省略する。
The flow rate measuring operation based on the above configuration is as follows:
For example, at a certain point in time, when the oscillator 1 on the upstream side is excited as a transmitter oscillator by the timing circuit 8 via the transmitter circuit 5, an ultrasonic wave is propagated through a flow path (not shown), and this is an oscillator on the downstream side. When received at 2, the output is amplified by the amplifier 6 and detected by the received wave detection circuit 7. The time measurement circuit 9 determines the propagation time for the ultrasonic wave to propagate from the upstream side to the downstream side from the difference between the time point when the ultrasonic wave is emitted and the time point when the received wave detection circuit 7 receives the ultrasonic wave. Similarly,
At some other time, the transmitting side and the receiving side of the transducers 1 and 2 are reversed, and the propagation time for the ultrasonic wave to propagate from the downstream side to the upstream side is obtained. Then, the microcomputer 10 calculates the flow velocity / flow rate based on the difference between these propagation times. Since this calculation method is publicly known, its explanation is omitted here.

【0013】図2は実施の形態1における動作として、
脈動(流量変動)周波数を検出するための送信サンプリ
ングタイミングを示す図である。図2が示すサンプリン
グタイミングは、検出する脈動周波数よりも高い周波数
(例えば500Hzの脈動周波数に対し1000Hz以
上)の間隔で上流から下流、または下流から上流への一
定の方向に超音波を送信し、得られた伝播時間の変動か
ら脈動(流量変動)の有無とその周期を検出する。周期
の検出方法の一例としては、得られた伝播時間データに
ついてFFT演算を用いる。また、伝播時間データにつ
いての相関関数演算を用いるようにしても良い。図2に
示すサンプリングタイミングでは、超音波送信周期を1
msとしているため、サンプリング定理に従えば500
Hzまでの脈動周波数又はそれに対応する周波数を検出す
ることが可能である。
FIG. 2 shows the operation of the first embodiment.
It is a figure which shows the transmission sampling timing for detecting a pulsation (flow rate fluctuation) frequency. The sampling timing shown in FIG. 2 transmits ultrasonic waves in a fixed direction from upstream to downstream, or from downstream to upstream at intervals of a frequency higher than the pulsation frequency to be detected (for example, 1000 Hz or more for a pulsation frequency of 500 Hz), The presence or absence of pulsation (fluctuation in flow rate) and its cycle are detected from the obtained variation in propagation time. As an example of the period detection method, FFT calculation is used for the obtained propagation time data. Further, the correlation function calculation for the propagation time data may be used. At the sampling timing shown in FIG. 2, the ultrasonic transmission cycle is set to 1
Since it is ms, 500 according to the sampling theorem.
It is possible to detect pulsating frequencies up to Hz or frequencies corresponding thereto.

【0014】実施の形態2.図3は本発明の実施の形態
2における動作としての超音波送信タイミングを示す図
である。図2に示す実施の形態1では同一方向の超音波
送信を一定周期で繰り返しているが、実施の形態2は、
異なる方向を1ペアとして、同様の操作を繰り返すよう
にして脈動検出を行うようにしたものである。その場
合、単に超音波の伝播時間の変動のみならず、ペアで計
測される伝播時間から求められる流量値に基づいても変
動を求めることが可能となる。なお、ここでも、FFT
演算や相関関数演算を用いることができる。
Embodiment 2. FIG. 3 is a diagram showing ultrasonic wave transmission timing as an operation in the second embodiment of the present invention. In the first embodiment shown in FIG. 2, ultrasonic wave transmission in the same direction is repeated at a constant cycle, but in the second embodiment,
Pulsation detection is performed by repeating a similar operation with different directions as one pair. In that case, it is possible to obtain not only the change in the propagation time of the ultrasonic waves but also the change based on the flow rate value obtained from the propagation times measured in pairs. In addition, also here, FFT
Calculation or correlation function calculation can be used.

【0015】実施の形態3.図4は本発明の実施の形態
3における動作である計測サンプリングタイミングを示
す図である。図4に示すサンプリングは低消費電力で脈
動に対して誤差を少なくするサンプリング方法である。
実施の形態1および2の方法で検出された脈動の基本周
波数(周期)の情報を基に、脈動周波数の整数倍の周波
数でサンプリングする例である。図4では4倍について
示している。脈動の高調波成分の大きさにより脈動周波
数の何倍までを利用するかを決定する。1ペア内での送
信方向切換え時間は、計測誤差となり得るので、できる
限り短いほうが望ましい。また、図4では脈動周期の2
周期に渡って計測を実施している。この周期は短いほど
低消費電力となるが、長い場合には計測するデータ数が
増えるため平均化の効果により正確な計測が可能とな
る。この周期をどの程度にするかは脈動の大きさや目標
とする精度によって決定する。
Embodiment 3. FIG. 4 is a diagram showing measurement sampling timing which is an operation in the third embodiment of the present invention. The sampling shown in FIG. 4 is a sampling method that consumes low power and reduces an error with respect to pulsation.
It is an example of sampling at a frequency that is an integral multiple of the pulsation frequency based on the information of the fundamental frequency (cycle) of the pulsation detected by the methods of the first and second embodiments. In FIG. 4, 4 times is shown. The magnitude of the pulsation harmonic component determines how many times the pulsation frequency is used. Since the transmission direction switching time within one pair may cause a measurement error, it is desirable that the time is as short as possible. In addition, in FIG.
Measurement is carried out over a period. The shorter this cycle is, the lower the power consumption becomes. However, when the cycle is long, the number of data to be measured increases, and thus the averaging effect enables accurate measurement. The degree of this cycle is determined by the magnitude of pulsation and the target accuracy.

【0016】実施の形態4.図5は本発明の実施の形態
4における動作である計測サンプリングタイミングを示
す図である。図5は実施の形態3と同様に低消費電力で
脈動に対して誤差を少なくするサンプリング方法である
が、相違点は、脈動周期毎に超音波送信方向を切換える
点である。実施の形態3でも説明した様に、1ペア内で
の送信方向切換え時間は、計測誤差となり得るので、で
きるだけ短い方が望ましいが、時間計測の処理時間や回
路の安定化のために、この時間の短縮には限界がある。
それに対して、実施の形態4では、1周期毎に送信方向
を切換えるため、切換え時間を脈動周期の整数倍のサン
プリング間隔まで広げることができる。図5では1周期
目で上流から下流への送信、2周期目で下流から上流へ
の送信を行う例を示している。この方式の場合、計測に
必要な周期は脈動周波数の偶数周期となる。
Fourth Embodiment FIG. 5 is a diagram showing measurement sampling timing which is an operation in the fourth embodiment of the present invention. Although FIG. 5 shows a sampling method for reducing pulsation errors with low power consumption as in the third embodiment, the difference is that the ultrasonic wave transmission direction is switched for each pulsation cycle. As described in the third embodiment, the transmission direction switching time within one pair may cause a measurement error. Therefore, it is desirable that the transmission direction switching time be as short as possible. However, in order to stabilize the processing time of time measurement and the circuit, this time is required. There is a limit to the shortening of.
On the other hand, in the fourth embodiment, since the transmission direction is switched every cycle, the switching time can be extended to the sampling interval which is an integral multiple of the pulsation cycle. FIG. 5 shows an example of performing transmission from upstream to downstream in the first cycle and transmitting from downstream to upstream in the second cycle. In this system, the period required for measurement is an even period of the pulsation frequency.

【0017】実施の形態5.図6は本発明の実施の形態
5における動作アルゴリズムを示すフローチャートであ
る。実施の形態5では、例えばタイマ管理(S1)によ
る一定の時間(5分)ごとに1回(S1,Y)、脈動検
知用の超音波送信(例えば実施の形態1の動作)を行い
(S2)、その伝播時間から変動の大きさを求め、その
大きさが一定の閾値を超えた場合(S3,Y)には、脈
動があると判断し、その周期を計算する(S4)。一
方、一定の閾値以下の場合(S3,N)には、脈動が生
じていないと判定する(S5)。
Embodiment 5. FIG. 6 is a flowchart showing an operation algorithm in the fifth embodiment of the present invention. In the fifth embodiment, ultrasonic wave transmission for pulsation detection (for example, the operation of the first embodiment) is performed once (S1, Y) every fixed time (5 minutes) by timer management (S1) (S2). ), The magnitude of the fluctuation is obtained from the propagation time, and when the magnitude exceeds a certain threshold value (S3, Y), it is determined that there is pulsation, and the period is calculated (S4). On the other hand, when it is less than or equal to a certain threshold value (S3, N), it is determined that pulsation does not occur (S5).

【0018】上記の処理以外のタイミングでは(S1,
N)、約1秒ごとに脈動の有無によって処理を切換えて
いる(S6)。脈動があると判定された場合(S6,
N)には、脈動の基本周波数(基本周期)に基づき、実
施の形態3および実施の形態4のようなサンプリングを
1秒に1回(1ブロック)ごとに繰り返す(S7)。一
方、脈動がないと判定された場合(S6,Y)には、低
消費電力を重視し、例えば1秒間に1回ごとの超音波送
信とする(S8)。この場合、2秒で1ペアとなる。
At timings other than the above processing (S1,
N), the process is switched about every 1 second depending on the presence or absence of pulsation (S6). When it is determined that there is pulsation (S6,
In N), based on the basic frequency (basic cycle) of the pulsation, the sampling as in the third and fourth embodiments is repeated once per second (one block) (S7). On the other hand, when it is determined that there is no pulsation (S6, Y), low power consumption is emphasized and, for example, ultrasonic waves are transmitted once per second (S8). In this case, one pair will be formed in 2 seconds.

【0019】そして、実施の形態では5分としてある一
定時間の経過後に脈動の有無を確認することを再度繰り
返す。このようにすることで、脈動がない場合の消費電
力を低減することができるとともに、脈動がある場合に
はその脈動に応じて必要最低限の消費電力で脈動を対策
することが可能となる。また、脈動検知用の超音波送信
を実施する周期は一定周期とする他に、低消費電力化す
るために、脈動の大きさや平均流量の大きさを基に決定
することもできる。例えば、大流量時には脈動が発生し
ても誤差への影響が小さいことから脈動の確認周期を長
くして、低消費電力化することが可能となる。または、
平均流量変化が生じた場合には、使用ガス機器の変化が
生じた場合であり、これによって脈動状況が変化するこ
とが想定されるため、平均流量の変化時に脈動検知用の
超音波送信を実施し、それ以外の脈動検知周期をのばす
ことで、低消費電力化することが可能となる。
Then, in the embodiment, the confirmation of the presence or absence of pulsation is repeated again after the elapse of a certain fixed time of 5 minutes. By doing so, it is possible to reduce power consumption when there is no pulsation, and when there is pulsation, it is possible to cope with the pulsation with the minimum necessary power consumption according to the pulsation. In addition to the fixed cycle of the ultrasonic wave transmission for pulsation detection, in order to reduce the power consumption, it may be determined based on the pulsation size or the average flow rate. For example, even if pulsation occurs at a large flow rate, the influence on the error is small, so that it is possible to extend the pulsation confirmation cycle and reduce power consumption. Or
When the average flow rate changes, it means that there is a change in the gas equipment used, and it is expected that this will change the pulsation situation. However, the power consumption can be reduced by extending the pulsation detection period other than that.

【0020】本発明の実施の形態によれば、高速の計測
サンプリングにより得られる伝播時間の変動から、脈動
の有無および脈動周波数を検出するため、必要な最低限
の計測サンプリングを実施することで、低消費電力と脈
動性能向上を両立することができる。また、脈動の変動
を計測するために余分なセンサを設置する必要がないた
め、小型、低コストで脈動対策を実施することができ
る。
According to the embodiment of the present invention, since the presence or absence of pulsation and the pulsation frequency are detected from the fluctuation of the propagation time obtained by the high-speed measurement sampling, the minimum necessary measurement sampling is performed. It is possible to achieve both low power consumption and improved pulsation performance. Further, since it is not necessary to install an extra sensor for measuring the fluctuation of the pulsation, it is possible to implement the pulsation countermeasure with a small size and low cost.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上に詳述したように、本発明によれ
ば、簡易、低コストで消費電流も少なくてすみ、しかも
精度良く流量変動及び流量を検出することができる超音
波流量計及びそれに用いられる超音波流量計の流量変動
検出装置を提供することができるという効果を奏する。
As described above in detail, according to the present invention, an ultrasonic flowmeter and a flowmeter capable of detecting flow rate fluctuations and flow rates with high accuracy, low cost, low current consumption, and the like are provided. It is possible to provide a flow rate fluctuation detection device for an ultrasonic flow meter used.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の超音波流量計としての超音波ガスメー
タの全体構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of an ultrasonic gas meter as an ultrasonic flow meter of the present invention.

【図2】実施の形態1における動作としての超音波送信
タイミングを示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing ultrasonic wave transmission timing as an operation in the first embodiment.

【図3】本発明の実施の形態2における動作としての超
音波送信タイミングを示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing ultrasonic wave transmission timing as an operation in the second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態3における動作である計測
サンプリングタイミングを示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing measurement sampling timing, which is an operation in the third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施の形態4における動作である計測
サンプリングタイミングを示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing measurement sampling timing, which is an operation in the fourth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施の形態5における動作アルゴリズ
ムを示すフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing an operation algorithm in the fifth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2 振動子、3,4 切換え手段、5 送信回路、
6 増幅器、7 受信波検出回路、8 タイミング回
路、9 時間計測回路、10 マイコン。
1, 2 oscillators, 3, 4 switching means, 5 transmission circuits,
6 amplifier, 7 received wave detection circuit, 8 timing circuit, 9 time measuring circuit, 10 microcomputer.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 流れに対して上流側と下流側に設けられ
た少なくとも2つの振動子間で超音波を送受し、流量を
測定する超音波流量計の流量変動検出装置において、 前記流れにおいて生じる変動流量よりも速い周期で前記
超音波の送受を繰り返す第1送受繰り返し手段と、 前記第1送受繰り返し手段により送受された前記超音波
の伝搬時間に基づいて前記流量の変動周期を検出する変
動周期検出手段とを備えたことを特徴とする超音波流量
計の流量変動検出装置。
1. A flow rate fluctuation detecting device for an ultrasonic flow meter, which transmits and receives ultrasonic waves between at least two transducers provided on the upstream side and the downstream side with respect to a flow to measure the flow rate, and occurs in the flow. A first transmission / reception repeating unit that repeats transmission / reception of the ultrasonic wave at a cycle faster than the variation flow rate, and a variation cycle that detects the variation period of the flow rate based on the propagation time of the ultrasonic wave transmitted / received by the first transmission / reception repeating unit. A flow rate fluctuation detection device for an ultrasonic flow meter, comprising: a detection unit.
【請求項2】 請求項1に記載の超音波流量計の流量変
動検出装置において、 前記第1送受繰り返し手段は、超音波の送信時刻をタイ
マにより管理することを特徴とする置超音波流量計の流
量変動検出装置。
2. The ultrasonic flowmeter according to claim 1, wherein the first transmission / reception repeating unit manages an ultrasonic wave transmission time by a timer. Flow rate fluctuation detector.
【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載の超音波流
量計の流量変動検出装置において、 前記第1送受繰り返し手段は、超音波の送信時刻を、計
測した流量値又はその変動の大きさに基づいて管理する
ことを特徴とする超音波流量計の流量変動検出装置。
3. The flow rate fluctuation detecting device for an ultrasonic flowmeter according to claim 1 or 2, wherein the first transmission / reception repeating means measures the ultrasonic wave transmission time or the measured flow rate value or its fluctuation magnitude. A flow rate fluctuation detection device for an ultrasonic flow meter, characterized in that it is managed based on
【請求項4】 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載
の超音波流量計の流量変動検出装置において、 前記第1送受繰り返し手段による超音波の送信は上流か
ら下流、又は下流から上流の同一方向に行い、その伝播
時間の変動から流量の変動周期を求めることを特徴とす
る超音波流量計の流量変動検出装置。
4. The flow rate fluctuation detection device for an ultrasonic flowmeter according to claim 1, wherein the first transmission / reception repeating means transmits ultrasonic waves from upstream to downstream, or from downstream to upstream. A flow rate fluctuation detection device for an ultrasonic flow meter, characterized in that the flow rate fluctuation period is obtained from fluctuations in propagation time in the same direction.
【請求項5】 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載
の超音波流量計の流量変動検出装置において、 得られた伝播時間についてFFT演算を用いて流量の変
動周期を検出することを特徴とする超音波流量計の流量
変動検出装置。
5. The flow rate fluctuation detecting device for an ultrasonic flowmeter according to claim 1, wherein the fluctuation period of the flow rate is detected using FFT calculation for the obtained propagation time. Flow rate detection device for ultrasonic flowmeter.
【請求項6】 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載
の超音波流量計の流量変動検出装置において、 得られた伝播時間について相関関数演算を用いて流量の
変動周期を検出することを特徴とする超音波流量計の流
量変動検出装置。
6. The flow rate fluctuation detecting device for an ultrasonic flowmeter according to claim 1, wherein the fluctuation cycle of the flow rate is detected by using a correlation function calculation for the obtained propagation time. Characteristic ultrasonic flow meter flow rate fluctuation detection device.
【請求項7】 所定の変動周期で変動する流れに対して
上流側と下流側に設けられた少なくとも2つの振動子間
で超音波を送受し、流量を測定する超音波流量計におい
て、 前記所定の変動周期を有する変動周波数の整数倍の周波
数で、前記超音波の送受を繰り返す第2送受繰り返し手
段と、 前記第2送受繰り返し手段により送受された前記超音波
の伝搬時間に基づいて前記流量を検出する流量検出手段
とを備えたことを特徴とする超音波流量計。
7. An ultrasonic flowmeter for transmitting and receiving ultrasonic waves between at least two transducers provided on an upstream side and a downstream side with respect to a flow that fluctuates at a predetermined fluctuation cycle to measure a flow rate, wherein: The frequency based on the propagation time of the ultrasonic waves transmitted and received by the second transmission and reception repeating means, and the second transmission and reception repeating means that repeats the transmission and reception of the ultrasonic waves at a frequency that is an integral multiple of the fluctuation frequency having An ultrasonic flowmeter, comprising: a flow rate detecting means for detecting.
【請求項8】 請求項7に記載の超音波流量計におい
て、 前記第2送受繰り返し手段による超音波の送受を繰り返
し行う期間を前記変動周期の整数倍とすることを特徴と
する超音波流量計。
8. The ultrasonic flowmeter according to claim 7, wherein a period in which the ultrasonic wave is repeatedly transmitted and received by the second transmission / reception repeating means is an integral multiple of the fluctuation cycle. .
【請求項9】 請求項8に記載の超音波流量計におい
て、 前記変動周波数の整数倍の周波数で超音波の送受を行う
期間のうち、前記変動周期の奇数番目と前記変動周期の
偶数番目でお互いに異なる方向へ超音波を送信すること
を特徴とする超音波流量計。
9. The ultrasonic flowmeter according to claim 8, wherein an odd number of the fluctuation cycle and an even number of the fluctuation cycle are included in a period in which ultrasonic waves are transmitted and received at a frequency that is an integral multiple of the fluctuation frequency. An ultrasonic flowmeter, which transmits ultrasonic waves in different directions.
【請求項10】 請求項7乃至請求項9のいずれかに記
載の超音波流量計において、変動周期を前記所定の周期
として求める請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の
超音波流量計の流量変動検出装置を備えたことを特徴と
する超音波流量計。
10. The ultrasonic flowmeter according to any one of claims 7 to 9, wherein the fluctuation cycle is obtained as the predetermined cycle. An ultrasonic flowmeter, comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007024690A (en) * 2005-07-15 2007-02-01 Tokyo Gas Co Ltd Ultrasonic flowmeter

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