JP2011064519A - 流体の流れ計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】頻度で計測を繰り返す場合でも伝搬時間の情報伝達にかかる処理時間を短くし、高精度な計測を実現しつつ、省電力動作を実現することを目的とする。
【解決手段】カウント差検出手段１０にて記憶手段９−１と９−２の差を調べ、時間差が閾値より大きい場合は流量変化があったとして信号を制御手段１２に送出する。制御手段１２は通信制御手段１５から指示を出し、伝搬時間情報を流量演算手段１１に送信するように通信制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、物理信号として特に超音波などを利用して気体や液体の流量などを計測するようにした流体の流れ計測装置に関する。

物理信号として超音波を用いた従来の流体の流れ計測装置を図８を参照して説明すると、流体が流れる流路１０１の上流側と下流側とに一対の超音波振動子１０２，１０３が配置されており、超音波が流体を斜めに横切るようにしてある。

そして、前記一対の超音波振動子１０２，１０３間を伝搬する超音波の伝搬時間から流体の流速を計測し、これにもとづき流量を演算していた。

例えば、超音波振動子１０２、１０３間で交互に超音波を送受信させて流体の流れに対して順方向と逆方向の超音波の伝搬時間の差を一定間隔を置いて計り、伝搬時間差信号として出力する働きを持つ。この伝搬時間差信号を受けて演算手段（図示せず）により被計測流体の流速及び流量を算出するものである。

なお、図中の実線矢印１０４は流体の流れる方向を示し、破線矢印１０５は超音波の伝搬する方向を示している。流体の流れる方向と、超音波の伝搬する方向とは角θで交叉している（例えば、特許文献１参照）。

流速の求め方を説明する。図９において、被測定流体の流れる流路１０６と、前記流路１０６に配置された超音波を送受信する第１の振動子１０７、第２の振動子１０８を設置し、前記第１の振動子１０７と前記第２の振動子１０８を駆動する送信手段１０９と、前記第１の振動子１０７と前記第２の振動子１０８の受信信号を受け、信号を増幅する受信手段１１０と、受信手段１１０の信号が予め定めた範囲になると信号を出す受信点検知手段１１１と、前記受信点検知手段１１１の出力を記憶する２つの受信点記憶手段１１２と、前記受信点記憶手段１１２の信号を用いて振動子間を伝搬した超音波信号の伝搬時間を計時する計時手段１１３と、前記計時手段１１３の計時差に基づいて流量を算出する流量演算手段１１４とを有するものである。

さらに、送信手段１０９と第１の振動子１０７、および第２の振動子１０８と受信手段１１０の間に切換手段１１５を設け、第１の振動子１０７と第２の振動子１０８が超音波の送受信を切換えて動作するようにしている。１１６は受信波判定手段、１１７は制御手段である。

特開２００６−２００８０２号公報

しかしながら、前記従来の計測装置では、超音波に限らず物理信号を用いて伝搬時間から流量を求めることは可能であるが、器具判別を行う等の特別な動作を必要とする場合は上記のように０．１秒程度の時間分解能を求められている。

このような高頻度で計測を行うシステムを構築する場合、計測回数が膨大になるため消
費電力の増大になってしまう。通常数秒に一回の程度の計測に比べて数十倍の計測回数になるからである。

また、計時手段で求めた伝搬時間を流量演算手段に通信するのに要する時間も多くなり、通常流量演算手段として用いられているマイクロコンピュータ等はこの通信時間の増大によりその他の処理が規定時間内に終了することが難しくなってくる。

しかしながら、例えば家庭用のガスメータのような場合はガスを利用している時間が一日のうちわずかであり、それ以外の時間は流量がゼロであることを計測していることになる。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、高頻度で計測を繰り返す場合でも伝搬時間の情報伝達にかかる処理時間を短くし、高精度な計測を実現しつつ、省電力動作を実現することを目的としている。

前記従来の課題を解決するために、本発明の流体の流れ計測装置は、被測定流体の流れる流路内に物理信号を出力し、前記流路内を伝播した物理信号を入力する一対の物理信号入出力手段と、前記一方の物理信号入出力手段を駆動する送信手段と、前記他方の物理信号入出力手段で検知した信号を電気信号に変換する受信手段と、前記物理信号入出力手段の送受信の切換手段と、前記受信手段の信号を用いて物理信号出力手段から物理信号入力手段までの物理信号の伝播時間を計時する計時手段と、前記計時手段の値を記憶する記憶手段と、前記記憶手段の値の差が一定値以上かを判断するカウント差検出手段と、前記計時手段の計時差に基づいて流量を算出する流量演算手段と、前記物理信号入出力手段、送信手段、受信手段、切換手段、計時手段、記憶手段、カウント差検出手段、および流量演算手段の少なくとも１つを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は前記カウント差検出手段の値に応じて前記記憶手段の値を前記流量演算手段に通信する通信制御手段を有するものである。

この構成により、高頻度で計測を繰り返す場合でも伝搬時間差が予め定めた時間以上発生した時にだけ伝搬時間情報を流量演算手段に伝送するようにして伝搬時間の情報伝達にかかる処理時間を短くし、高精度な計測を実現しつつ、省電力動作を実現できる。

本発明の流体の流れ計測装置は、伝搬時間差を確認することにより上流側から下流側への超音波の伝搬時間と下流側から上流側への超音波の伝搬時間の差がわかるため、伝搬時間差が予め定めた時間以上発生する場合、特に流れの変化があった時に伝搬時間情報を流量演算手段に伝送するようにして伝搬時間の情報伝達にかかる処理時間を短くすることができる。またそれ以外の条件では伝搬時間を伝送することを控えるため伝送時間の短縮や流量演算の簡素が可能になり、高精度な計測を実現しつつ、省電力動作を実現できる。

本発明の実施の形態１を示す流体の流れ計測装置の全体ブロック図 同計測装置の動作を示すタイミング図 同計測装置における受信波を示すタイミング図 同計測装置の流速または流量計測装置他の動作を示す記憶手段周辺のブロック図 同計測装置の他の動作を示す記憶手段周辺のブロック図 同計測装置の動作を示す記憶手段周辺のブロック図 同計測装置の他の例を示す記憶手段周辺のブロック図 従来の流量計測装置の断面図 従来の流量計測装置のブロック図

第１の発明は、被測定流体の流れる流路内に物理信号を出力し、前記流路内を伝播した物理信号を入力する一対の物理信号入出力手段と、前記一方の物理信号入出力手段を駆動する送信手段と、前記他方の物理信号入出力手段で検知した信号を電気信号に変換する受信手段と、前記物理信号入出力手段の送受信の切換手段と、前記受信手段の信号を用いて物理信号出力手段から物理信号入力手段までの物理信号の伝播時間を計時する計時手段と、前記計時手段の値を記憶する記憶手段と、前記記憶手段の値の差が一定値以上かを判断するカウント差検出手段と、前記計時手段の計時差に基づいて流量を算出する流量演算手段と、前記物理信号入出力手段、送信手段、受信手段、切換手段、計時手段、記憶手段、カウント差検出手段、および流量演算手段の少なくとも１つを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は前記カウント差検出手段の値に応じて前記記憶手段の値を前記流量演算手段に通信する通信制御手段を有するものである。

この構成により、高頻度で計測を繰り返す場合でも伝搬時間差が予め定めた時間以上発生した時にだけ伝搬時間情報を流量演算手段に伝送するようにして伝搬時間の情報伝達にかかる処理時間を短くし、高精度な計測を実現しつつ、省電力動作を実現できる。

第２の発明は、特に第１の発明において、計時手段は基準時間を計測する第１のカウンタ、詳細時間を計測する第２のカウンタを有し、記憶手段は前記前記第１のカウンタと前記第２のカウンタの出力を個々に記憶し、カウント差検出手段は前記記憶手段に個々に記憶した前記第１のカウンタと前記第２のカウンタの出力別に設けることにより、伝搬時間の差の発生している箇所をできるだけ小さい範囲で確実に捕らえることを可能にする。

第３の発明は、特に、第１、または２の発明で、制御手段は、第１のカウンタと第２のカウンタの出力に対して個々に設けたカウント差検出手段の出力により差が発生している信号を記憶手段から流量演算手段に通信する通信制御手段の通信選択手段を設けることにより伝搬時間の差の発生している箇所をできるだけ小さい範囲で確実に捕らえると共に、より短時間で通信することが可能になる。

第４の発明は、特に、第１の発明で制御手段は、記憶手段の値を流量演算手段に通信する際に２回目以降は最初の記憶手段の値との差分のみを通信する差分通信手段を設けることにより流量演算手段への通信量を減らすことにより、より短時間で通信することが可能になる。

第５の発明は、特に、第１の発明で制御手段は、記憶手段の値を流量演算手段に通信する際に用いる差分通信手段は正の差分となるように記憶手段の通信する順序を入れ替えることが可能な構成とすることにより伝搬時間情報を受け取った流量演算手段の演算が減算処理を無くすことができより短時間での処理が可能になる。

第６の発明は、特に、第１の発明でカウント差検出手段は閾値設定手段を有し、前記閾値設定手段の値は変更可能とすることにより伝搬時間の差として発生する時間を調節することが可能になり、より高精度の時間計測やより省電力の処理に対応する閾値を容易に設定することが可能になる。

第７の発明は、特に、第１の発明で制御手段はカウント差検出手段の値が一定回数以上変化しない場合は計時手段の値を確認する異常確認手段を有する構成とすることにより伝搬時間差が長時間発生しない場合は計時手段の値に異常が発生していないかを確認するこ
とができ、早期に異常を検知することが可能になる。

以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。なお、実施の形態が本発明を限定するものではない。

（実施の形態１）
図１おいて、流体の流れる流路１と、前記流路１に配置された超音波を送受信する第１の振動子２、第２の振動子３と、前記第１の振動子２と前記第２の振動子３を駆動する送信手段４と、前記第１の振動子２と前記第２の振動子３の受信信号を受け信号を増幅する受信手段５と、この受信手段５で受信した受信波を判定する受信波判定手段６と、受信手段５の信号が予め定めた範囲になると信号を出す受信点検知手段７と、前記受信点検知手段７の信号を用いて振動子間を伝搬した超音波信号の伝搬時間を計時する計時手段８と、前記計時手段８の値を記憶する記憶手段９と、前記記憶手段９の値の差が一定値以上かを判断するカウント差検出手段１０と、前記計時手段８の計時差に基づいて流量を算出する流量演算手段１１とを有し、制御手段１２は切替手段１３を介して送受信の方向を変え、伝搬時間の差を測定するものである。

また、制御手段１２は、前記第１の振動子２、第２の振動子３、切換手段１３、計時手段８、記憶手段１４、カウント差検出手段１０、流量演算手段１１の少なくとも１つを制御するとともに、前記カウント差検出手段１０の値に応じて前記記憶手段１４の値を前記流量演算手段１１に通信する通信制御手段１５を有するものである。

図２は送信から受信までのタイミングを、図３は受信波形を拡大したタイミングを示すものである。

動作を説明する。制御手段４２による時刻ｔ０における開始信号から計測を開始するとともに送信手段４を介して第１の超音波振動子２を駆動する。そこで発生した超音波信号は流路内を伝搬し時刻ｔ１で第１の超音波振動子２から出た超音波は第２の超音波振動子３に到達する。

その受信信号は受信手段５で増幅されその信号レベルが予め定めた値（Ｖｒｅｆ）になると受信波判定手段６が受信波が到達したことを判定して信号を出す。この信号を基に受信点検知手段７が動作を開始し、Ｖｒｅｆ後の最初の零クロス点を受信点として信号を出し、この点までの時間を計時手段８で求める。

ここで第１の超音波振動子２から第２の超音波振動子３までの伝搬時間を記憶手段９−１に記憶し、切換手段１３で送受信を切換えて第２の超音波振動子３から第１の超音波振動子２までの伝搬時間を同様の動作で計時手段８で求め、記憶手段９−２に記憶する。

通常の流速または流量計測の動作を説明する。制御手段１２からスタート信号を受けた送信手段４が第１の振動子２を一定時間パルス駆動行うと同時に計時手段８は時間計測始める。

パルス駆動された第１の振動子２からは超音波が送信される。第１の振動子２から送信した超音波は被測定流体中を伝搬し、第２の振動子３で受信される。

第２の振動子３の受信出力は、受信手段５で信号を増幅された後、予め定められている受信タイミングの信号レベルで超音波の受信を決定する。

ここで、計時手段８から得た測定時間をｔ、超音波振動子間の流れ方向の有効距離をＬ
、確度をφ、音速をｃ、被測定流体の流速をｖとすると
ｖ＝（１／ｃｏｓφ）＊（Ｌ／ｔ）−ｃ （式１）
となり、受信手段５は通常コンパレータによって基準電圧と受信信号を比較するようになっていることが多い。

また、第１の超音波振動子２と第２の超音波振動子３との送信、受信方向を切り替え、被測定流体の上流から下流と下流から上流へのそれぞれの伝搬時間を測定し、（式２、３，４）より速度ｖを求めることができる。

なお、上流から下流への測定時間時間をｔ１、下流から上流への測定時間時間をｔ２とする。

ｔ１＝Ｌ／（ｃ＋ｖ＊ｃｏｓφ） （式２）
ｔ２＝Ｌ／（ｃ−ｖ＊ｃｏｓφ） （式３）
ｖ＝（Ｌ／２＊ｃｏｓφ）＊［（１／ｔ１）−（１／ｔ２）］ （式４）
この方法によれば音速の変化の影響を受けずに流度を測定することが出来るので、流速・流量・距離などの測定に広く利用されている。流速ｖが求まると、それに流路３１の断面積を乗ずることにより流量を導くことができる。

このような方法で求めた流量により流路の下流側にある器具を判別するためには流量変化量を時系列で把握しておく必要がある。そのために計測の時間間隔は超音波の送受信が可能な範囲で設定できるが、器具判別を行うためには０．１秒の分解能があれば充分である。

しかし、通常の構成において送信手段４から記憶手段９までは計測誤差を少なくするために１つの回路、具体的には一つの半導体チップ内に収め、演算は別のチップであるマイクロコンピュータなどで行うことが多い。

このため、記憶手段９から流量演算手段１１まではある一定の通信規則に沿ってデータをやり取りする。

背景技術で示述べたように流量を求めるだけで無く、器具判別を行う等の特別な動作を必要とする場合は０．１秒程度の時間分解能を求められている。このような高頻度で計測を行うシステムを構築する場合、計測回数が膨大になるため消費電力の増大になってしまう。

通常数秒に一回の程度の計測に比べて数十倍の計測回数になるからである。そして通常流量演算手段として用いられているマイクロコンピュータ等はこの通信時間の増大によりその他の処理が規定時間内に終了することが難しくなってくる。

このような状態でも計測が継続できるようにする方法を説明する。例えば０．１秒単位などの高速でサンプリングする場合、計時手段８の出力から記憶手段９に送られた伝搬時間の情報はよほど大きな流量変化が無い場合、差が見られることは無い。

給湯器などの大量にガスを消費する機器が運転している場合でも１時間あたり数千リットル程度であるから１秒に換算すると１リットル程度、０．１秒ではその十分の一程度の流量変化である。

このため、閾値設定手段１６で設定されたカウント差検出手段１０の閾値として伝搬時間の差を一時間あたりに換算して１リットル程度、時間差として流路断面積にも影響する
が０．０１マイクロ秒として説明する。

第１の超音波振動子２から第２の超音波振動子３までの伝搬時間を記憶手段９−１に記憶し、切換手段１３で送受信を切換えて第２の超音波振動子３から第１の超音波振動子２までの伝搬時間を同様の動作で計時手段８で求め、記憶手段９−２に記憶する。カウント差検出手段１０にて記憶手段９−１と９−２の差を調べ、時間差が閾値である０．０１マイクロ秒より大きい場合は流量変化があったとして信号を制御手段４２に送出する。

制御手段１２はカウント差検出手段１０からの信号を受けると通信制御手段１５から指示を出し、記憶手段９−１、９−２の値を流量演算手段４０に送信するように通信制御を行う。

また、伝搬時間差が閾値である０．０１マイクロ秒より小さい場合は流量変化が無かったとして信号を制御手段１２に送出する。制御手段１２はカウント差検出手段１０からの信号を受けると通信制御手段１５から通信制御を行わず、記憶手段９−１、９−２の値を流量演算手段１１には送信しない。

このように高頻度で計測を繰り返す場合でも伝搬時間差が予め定めた時間以上発生した時にだけ伝搬時間情報を流量演算手段に伝送するようにして伝搬時間の情報伝達にかかる処理時間を短くし、高精度な計測を実現しつつ、省電力動作を実現できる。

また、計時手段８は基準時間を計測する第１のカウンタ、詳細時間を計測する第２のカウンタを有し、記憶手段は前記前記第１のカウンタと前記第２のカウンタの出力を個々に記憶し、カウント差検出手段１０は前記記憶手段に個々に記憶した前記第１のカウンタと前記第２のカウンタの出力別に設けることにより、流量変化を捉えることがさらに容易になる。

例えば、図４に示すように、計時手段８は基準時間を計測する第１のカウンタ１７、詳細時間を計測する第２のカウンタ１８を有する。

第１のカウンタ１７は図２，図３に示すように伝搬時間の大きな時間間隔のカウントを行う。

第２のカウンタ１８は図３に示すように受信波がゼロ点を通過した点から次の第１のカウンタ１７の計数するクロックの立ち上がりまでの時間を高速クロックでカウントする。例えば第１のカウンタに用いるクロックが１０ＭＨｚ（時間分解能０・１マイクロ秒）に対してその百倍以上、例えば１ＧＨｚ（時間分解能１ナノ秒）を用いるとする。

そして、第１の超音波振動子２から第２の超音波振動子３までの伝搬時間を第１のカウンタで測定した値を記憶手段９−１Ａに記憶し、第２のカウンタで測定した値を記憶手段９−１Ｂに記憶する。

切換手段１３で送受信を切換えて第２の超音波振動子３から第１の超音波振動子２までの伝搬時間を同様の動作で計時手段８で求め、第１のカウンタで測定した値を記憶手段９−２Ａに記憶し、第２のカウンタで測定した値を記憶手段９−２Ｂに記憶する。

カウント差検出手段１９も第１のカウンタの差を調べるカウント差検出部１９−Ａと、第２のカウンタの差を調べるカウント差検出部１９−Ｂを設けておく。

そして、カウント差検出手段はカウント差検出部９−Ａで記憶手段９−１Ａと９−２Ａ
の差を調べると共に、カウント差検出部１９−Ｂで記憶手段９−１Ｂと９−２Ｂの差を調べる。

通常はカウント差検出部１９−Ａで大まかな時間差があれば通信制御手段１５から指示を出し、記憶手段９−１，９−２の値を流量演算手段４０に送信するように通信制御を行うが、より詳細に流量変化を調べたいような場合はカウント差検出部１９−Ｂの時間差が予め定めた時間差より大きいと同様に記憶手段９の値を流量演算手段１１に送信するように通信制御を行う。

このように、第２のカウンタ１８を用いることにより伝搬時間の差の発生している箇所をできるだけ小さい範囲で確実に捕らえることが可能になる。

また、図５のように、制御手段１２は、第１のカウンタと第２のカウンタの出力に対して個々に設けたカウント差検出手段１０の出力により差が発生している信号を記憶手段５０から流量演算手段１１に通信する通信制御手段１５の通信選択手段２０を設けることにより通信量を削減することが可能になる。

例えば、伝搬時間を第１のカウンタと第２のカウンタで測定した場合、受信点がカウンタのカウントアップする近傍で無い限り、よほど大流量が流れている場合以外は第１のカウンタで測定した値は切換手段１３の動作前後で変化は無い。そして第２のカウンタで測定した値のみが時間差となっていることが多い。

このため、カウント差検出手段１０に設けているカウント差検出部１０−Ａとカウント差検出部１０−Ｂのそれぞれの閾値より大きいかを制御手段１２に送出する。

そして、制御手段１２では通信選択手段２０により送られてきた信号により例えば第１のカウンタの差が無い場合でかつ第２のカウンタの差が一定値以上あるような場合は第２のカウンタ値のみを記憶手段９−１Ｂ，９−２Ｂから流量演算手段１１に通信し、第１のカウンタ値は記憶手段９−１Ａのみを通信するように通信するデータを選択する。

このように、通信選択手段を用いることにより伝搬時間の差の発生している箇所をできるだけ小さい範囲で確実に捕らえると共に、差が発生している情報のみを詳しく通信し、差が無い情報は片側のみを通信するなどしてより短時間で通信することが可能になる。

また、制御手段１２は、図６のように、記憶手段９の値を流量演算手段１１に通信する際に２回目以降は最初の記憶手段９の値との差分のみを通信する差分通信手段２１を設けることにより流量演算手段への通信量を減らすことにより、より短時間で通信することが可能になる。

図６を用いて説明する。今までの説明と同様に伝搬時間を計時手段で求め、記憶手段９に記憶している。カウント差検出手段１１で差があるとの信号を制御手段１２に送った場合、制御手段は最初の伝搬時間情報である記憶手段９−１Ａ，９−１Ｂの値と切換手段１３を動作して伝搬時間を測定した値の記憶手段９−２Ａ，９−２Ｂの値において９−１Ａ、９−１Ｂの値はそのまま送信する。

しかし、９−２Ａと９−２Ｂの値は最初の９−１Ａおよび９−１Ｂとさほど変わらないため、全部のデータを通信すると動作時間が長くなり消費電力はマイクロコンピュータの負荷が多くなる。

そのため、制御手段１２は差分通信手段１５を用い、記憶手段９−２Ａと９−１Ａの差
、および記憶手段９−２Ｂと９−１Ｂの差を求め通信制御手段１５を用いて流量演算手段１１にその差分情報を送る。

流量演算手段１１は予め差分が送られてくることがわかっている場合に内部で差分を付加することで正しい伝搬時間情報を組み立てることが可能である。

通常制御手段５２は送信手段４からカウント差検出手段１９までと同じ回路内部に作られていることが多いため差分通信手段２１で演算が可能になる。

このように、差分通信手段２１を用い、最初の記憶手段の値との差分のみを通信することにより流量演算手段４０への通信量を減らすことにより、より短時間で通信することが可能になる。

また、伝搬時間の差分を流量演算手段１１に送信する際に、制御手段１２の差分通信手段２１は差分を正となるような演算をする。

例えば、流量が発生している場合は伝搬時間として下流側から上流に向けての方が流れに逆らっているため時間がかかる。

図１の流れの方向より第２の振動子３が下流側になるため、第１の振動子２から送信した場合の伝搬時間情報である記憶手段９−１より第２の振動子３から送信した伝搬時間情報である記憶手段９−２の値の方が通常大きい。

このため、差分通信手段２１は通常９−２から９−１の差分を求め、流量演算手段１１にその情報を送る。流量演算手段１１ではこの差分と記憶手段９−１からの情報により記憶手段９−２に相当する値を加算により求めることができる。

通常演算としては減算より加算の方がアルゴリズムが簡単なため演算処理を短くすることができる。

この説明は流れは常に一定方向を想定しているが、逆流のような場合は伝搬時間の大小は逆転する。そのような場合は差分通信手段２１はフラグなどを用いて差分方向が反対であることを流量演算手段１１に伝えることも可能である。

また、カウント差検出手段１０は閾値設定手段１６を有し、前記閾値設定手段１６の値は変更可能とする。

例えば、器具を判別するために高速繰返し計測を行う場合に器具として大型のものしか設置されていないような時は、閾値設定手段１６を介してカウント差検出手段１０のカウント差としての閾値を大きくしておくことが可能である。

また、ノイズの多いような環境ではカウント差の閾値を小さくしておくとノイズの影響で本来通信しなくてもよいような計測情報を頻繁に流量演算手段１１に送り、無駄が発生することもある。この場合も閾値を大きくしてノイズ成分による誤判定を少なくすることが可能である。

また、反対に小型器具を使用している環境では、第２のカウンタで測定する値の微小時間差を閾値として設定してよりきめ細かに流量情報を集め、器具の判定を可能にすることも可能になる。
このように、流量演算の目的や器具の種類により伝搬時間の差として発生する時間を調節
することが可能になり、より高精度の時間計測やより省電力の処理に対応する閾値を容易に設定することが可能になる。

また、制御手段１２はカウント差検出手段１９の値が一定回数以上変化しない場合は計時手段８の値を確認する異常確認手段５８を有する構成とする。

図７を用いて説明する。

今までの説明でカウント差検出手段１０の信号により伝搬時間に予め定めた値以上の時間差が発生した場合は流量変化があるとして伝搬時間情報を記憶手段９から流量演算手段１１に通信するようになっている。

ここで、ノイズなどの影響で記憶手段９の内容が正しく書き込まれていなかったり、またカウント差演算手段１０の演算処理が正常動作を行っていないようなことも長い動作環境では考えられる。

このような異常状態を回避する方法として、制御手段１２にはカウント差検出手段１０からの情報が伝えられるが、例えば一定回数（一定時間）以上カウント差が無いというような場合は本当に流量が発生していないのであれば問題ないが、異常状態である可能性も考えられる。

このため、予め定めた回数以上カウント差が発生しない状態が続くと制御手段１２内部に設けた異常確認手段が計時手段の値を直接確認し、記憶手段９と比較したり、カウント差検出手段１０の値と比較して正しく動作しているかを確認する。

もし、記憶手段９の値と一致しないような場合は一旦回路をリセットするとか、記憶手段の使用するエリアを変更するなどの処置を行う。

このように、異常確認手段２２を用いることにより伝搬時間差が長時間発生しない場合は計時手段８の値に異常が発生していないかを確認することができ、早期に異常を検知することが可能になる。

（実施の形態２）
実施の形態１と異なるところは、前記第１の振動子２と前記第２の振動子３と前記切換手段１３と前記計時手段８と前記記憶手段９と前記カウント差検出手段１０と前記流量演算手段１１との少なくとも１つを制御するとともに、前記カウント差検出手段１０の値に応じて前記記憶手段９の値を前記流量演算手段１１に通信する通信制御手段１５を有する制御手段１２の動作を確実にするためのコンピュータを機能させるためのプログラムを有する記憶媒体１４を用いていることである。

実施の形態１で示した制御手段１２の動作を行うには、予め実験等によりｔｘを求めるための受信点記憶手段の動作、通電方法を求めておいたり、経年変化、温度変化、システムの安定度に関して動作タイミングなどの相関を求め、ソフトをプログラムとして記憶媒体５９に格納しておく。

カウント差検出手段１０の閾値なども同様に格納しておく。通常マイクロコンピュータのメモリやフラッシュメモリ等電気的に書き込み可能なものにしておくと利用が便利である。切換手段４１の動作により送受信の方向が変化するため条件設定などの個数が増加してくるがこれをコンピュータによる動作で調整すると容易に実現可能である。

このように、制御手段１２の動作をプログラムで行うことができるようになると流量演算の補正係数の条件設定、変更や計測間隔の調整などが容易にでき、また経年変化などにも柔軟に対応できるためよりフレキシブルに流速または流量計測の精度向上を行うことができる。

なお、本実施の形態において、制御手段１２以外の動作もマイコン等によりプログラムで行ってもよい。

これにより、制御手段としてコンピュータを機能させるためのプログラムを有する構成としたもので、測定方法の動作設定、変更が容易にでき、また、経年変化などにも柔軟に対応できるためよりフレキシブルに計測の精度向上を行うことができる。

本発明の、流速または流量計測装置は、流路内部を伝搬する物理信号の伝搬時間差が予め定めた時間以上発生する場合、特に流れの変化があった時に伝搬時間情報を流量演算手段に伝送する。

これにより、流れの変化があった時に伝搬時間情報を流量演算手段に伝送するようにして伝搬時間の情報伝達にかかる処理時間を短くすることができる。またそれ以外の条件では伝搬時間を伝送することを控えるため伝送時間の短縮や流量演算の簡素が可能になり、高精度な計測を実現しつつ、省電力動作を実現できる。

１ 流路
２ 第１の振動子
３ 第２の振動子
４ 送信手段
５ 受信手段
７ 受信点検知手段
８ 計時手段
９ 記憶手段
１０ カウント差検出手段
１１ 流量演算手段
１２ 制御手段
１４ 記憶媒体
１５ 通信制御手段
１６ 閾値設定手段
１７ 第１のカウンタ
１８ 第２のカウンタ
２０ 通信選択手段
２１ 差分通信手段
２２ 異常確認手段

Claims (7)

1. 被測定流体の流れる流路内に物理信号を出力し、前記流路内を伝播した物理信号を入力する一対の物理信号入出力手段と、前記一方の物理信号入出力手段を駆動する送信手段と、前記他方の物理信号入出力手段で検知した信号を電気信号に変換する受信手段と、前記物理信号入出力手段の送受信の切換手段と、前記受信手段の信号を用いて物理信号出力手段から物理信号入力手段までの物理信号の伝播時間を計時する計時手段と、前記計時手段の値を記憶する記憶手段と、前記記憶手段の値の差が一定値以上かを判断するカウント差検出手段と、前記計時手段の計時差に基づいて流量を算出する流量演算手段と、前記物理信号入出力手段、送信手段、受信手段、切換手段、計時手段、記憶手段、カウント差検出手段、および流量演算手段の少なくとも１つを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は前記カウント差検出手段の値に応じて前記記憶手段の値を前記流量演算手段に通信する通信制御手段を有する流体の流れ計測装置。
2. 計時手段は、基準時間を計測する第１のカウンタ、および詳細時間を計測する第２のカウンタを有し、記憶手段は前記前記第１のカウンタと前記第２のカウンタの出力を個々に記憶し、カウント差検出手段は前記記憶手段に個々に記憶した前記第１のカウンタと前記第２のカウンタの出力別に設けた請求項１記載の流体の流れ計測装置。
3. 制御手段は、第１のカウンタと第２のカウンタの出力に対して個々に設けたカウント差検出手段の出力により差が発生している信号を記憶手段から流量演算手段に通信する通信制御手段の通信選択手段を設けた請求項１または２記載の流体の流れ計測装置。
4. 制御手段は、記憶手段の値を流量演算手段に通信する際に２回目以降は最初の記憶手段の値との差分のみを通信する差分通信手段を設けた請求項１記載の流体の流れ計測装置。
5. 制御手段は、記憶手段の値を流量演算手段に通信する際に用いる差分通信手段は正の差分となるように記憶手段の通信する順序を入れ替えることが可能な構成とした請求項１記載の流体の流れ計測装置。
6. カウント差検出手段は閾値設定手段を有し、前記閾値設定手段の値は変更可能とした請求項１記載の流体の流れ計測装置。
7. 制御手段はカウント差検出手段の値が一定回数以上変化しない場合は計時手段の値を確認する異常確認手段を有する構成とした請求項１記載の流体の流れ計測装置。

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