JP2019109194A - Flow rate measuring device - Google Patents

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古田 太
Futoshi Furuta
太 古田
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Abstract

To provide a flow rate measuring device for measuring a flow rate by reducing an influence of an installation condition of a sensor and a piping state in passive type flow rate measurement.SOLUTION: A flow rate measuring device includes: a signal level calculation part for calculating a relationship between a frequency and a signal level on the basis of sensor data for indicating vibration of fluid from a sensor provided in piping; a band signal level calculation part for calculating a band signal level for a plurality of frequency bands on the basis of a signal level; a flow rate calculation part for calculating a flow rate for each frequency band for a plurality of frequency bands on the basis of a band signal level, and a model for expressing a relationship between a flow rate calculated for each frequency band and the band signal level; and an estimated result determination part for outputting an estimation result for a flow rate on the basis of a plurality of calculated flow rates.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、配管の流量を計測する技術に関し、特に、配管の外側から流体の流量を計測する装置に関する。   The present invention relates to technology for measuring the flow rate of piping, and more particularly to an apparatus for measuring the flow rate of fluid from the outside of piping.

一般に配管内の流体流量を計測するには、経路となる配管の一部に流量計を付加した配管部品を挿入し、計測する。この方法は、流体とセンサが直接接触するため、確実な検量が可能である。しかし、配管を新設する場合はともかく、既設配管網の切断と新規部品の挿入は必要であり、さらに、工事中は流体を送ることができない。この方法は工場設備によってはかならずしも最適な手段とはいえない。   Generally, in order to measure the fluid flow rate in the piping, a piping component to which a flow meter is added is inserted into a part of the piping that becomes a path, and measurement is performed. In this method, since the fluid and the sensor are in direct contact, reliable calibration is possible. However, in the case of new piping, it is necessary to cut the existing piping network and insert new parts, and it is not possible to send fluid during construction. This method is not always the best solution depending on the factory equipment.

そこで、配管を加工せずに配管の外から後付けで流量を検出する技術が開発された。ひとつはアクティブ型と呼ばれるもので、特許文献1は、配管に接触して設置され、配管の厚さ方向に縦波超音波を発振する発振部と、配管内を伝搬した縦波超音波を含む超音波を受信する受信部と、受信部による受信結果に基づいて気体の流量を算出する流量算出部とを備え、流量算出部は、受信部における超音波の受信時間と超音波の振幅との関係を示す関数について、予め定めた単位時間ごとにスペクトル解析などを行うことで気体の流量を算出する流量計測装置である。   Therefore, technology has been developed for detecting the flow rate from outside the pipe without processing the pipe. One is the so-called active type, and Patent Document 1 includes an oscillation unit installed in contact with the pipe and emitting longitudinal ultrasonic waves in the thickness direction of the pipe, and the longitudinal wave transmitted in the pipe. A receiving unit that receives ultrasonic waves, and a flow rate calculating unit that calculates the flow rate of gas based on the reception result by the receiving unit. The flow rate calculating unit calculates the ultrasonic wave reception time and the ultrasonic wave amplitude in the receiving unit. It is a flow rate measuring device which computes the flow rate of gas by performing spectrum analysis etc. for every predetermined unit time about the function which shows a relation.

一方、非特許文献1は、配管と流体の相互作用で発生する振動を直接計測するいわゆるパッシブ型の流量計測技術を提案する。この技術は、流体の移動で生じる配管の振動のエネルギーの大きさを流量と相関があることを利用するものである。   On the other hand, Non-Patent Document 1 proposes a so-called passive type flow rate measurement technology for directly measuring vibrations generated by the interaction between piping and fluid. This technique utilizes the correlation between the flow energy and the magnitude of pipe vibration energy generated by fluid movement.

特開2017−75834号公報JP, 2017-75834, A

中田他,“AEセンサを用いた液体流量計測方法”,日本フルードパワーシステム学会,2013年5月Nakata et al., "Method of measuring liquid flow rate using AE sensor", Japan Fluid Power System Society, May 2013

特許文献1に示したような従来のアクティブ型では、配管と流体間での音響インピーダンスの差の影響を受けやすい為、測定対象となる流体の種類を選ぶ必要がある。特に、空気のような、配管とのインピーダンスが異なる気体で精度よく計測するには、センサの設置条件やトランスジューサと配管を密着させる為のジグを、精密につくることが必要となり、装置が高価になる。もしくは、測定対象外とするしかなかった。   In the conventional active type as shown in Patent Document 1, since it is easily affected by the difference in acoustic impedance between the pipe and the fluid, it is necessary to select the type of fluid to be measured. In particular, in order to measure accurately with a gas such as air whose impedance is different from that of the piping, it is necessary to precisely create a jig for fitting the sensor installation conditions and the transducers to the piping, making the device expensive. Become. Or, I had no choice but to exclude from the measurement.

一方、非特許文献1に示したような従来のパッシブ型では、振動の流量相関から得られる情報は流量の相対量である。予め配管網に設置された最低限の流量計(たとえば圧縮機の出口)で得た流量と枝配管で配置された多数のセンサで得た個々の振動の相関を計測しておき、動作中の各配管の流量を推定するという利用方法である。   On the other hand, in the conventional passive type as shown in Non-Patent Document 1, the information obtained from the flow rate correlation of vibration is the relative amount of flow rate. The correlation between the flow rate obtained by the minimum flowmeter (for example, the outlet of the compressor) installed in the piping network and the individual vibrations obtained by a large number of sensors arranged in the branch piping is measured in advance. It is a use method of estimating the flow rate of each piping.

しかし、設置条件や流量でその相関係数が容易に変動することが予想される。とくに、配管構造物の状態によっては、特定の流量や周波数で共振が起こり、予めもとめた相関関係が使えないこととなる。この場合に問題になるのが、ある振動の大きさが得られたとしてそれが通常時と異なる場合に上記相関が正常なままで単に流量が変わっただけなのか、相関関係が変わって流量が正しく捕らえられないのか区別できないことである。   However, it is expected that the correlation coefficient easily fluctuates depending on the installation conditions and the flow rate. In particular, depending on the state of the piping structure, resonance occurs at a specific flow rate or frequency, and the previously determined correlation can not be used. In this case, the problem is that if the magnitude of the vibration is obtained and if it is different from the normal time, the correlation is normal and the flow is simply changed, or the correlation is changed and the flow is changed. It is indistinguishable whether it can not be caught correctly.

本発明の目的は、パッシブ型の流量計測において、センサの設置条件や配管状態の影響を少なくして、流量を計測する流量計測装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a flow rate measuring device which measures the flow rate by reducing the influence of the installation condition of the sensor and the piping state in the passive type flow rate measurement.

本発明の好ましい一例は、配管の振動により配管内の流体流量を計測する流量計測装置であって、前記配管に設けたセンサからの流体の振動を示すセンサデータに基づいて周波数と信号レベルの関係を算出する信号レベル算出部と、前記信号レベルに基づいて、複数の周波数帯域についての帯域信号レベルを算出する帯域信号レベル算出部と、前記帯域信号レベルと、前記周波数帯域ごとに算出しておいた流量と前記帯域信号レベルとの関係を表すモデルとに基づいて、前記周波数帯域ごとの前記流量を、複数の前記周波数帯域について算出する流量算出部と、算出した複数の前記流量に基づいて、前記流量についての推定結果を出力する推定結果判断部とを有する流量計測装置である。   A preferred example of the present invention is a flow rate measuring device for measuring a fluid flow rate in a pipe by vibration of the pipe, and a relationship between frequency and signal level based on sensor data indicating vibration of fluid from a sensor provided in the pipe. And a band signal level calculator for calculating band signal levels for a plurality of frequency bands based on the signal level, a band signal level for each band, and A flow rate calculating unit which calculates the flow rate for each of the frequency bands based on a flow rate and a model representing a relationship between the band signal level, and the plurality of flow rates which are calculated for the plurality of frequency bands; It is a flow measurement device which has the presumed result judgment part which outputs the presumed result about the above-mentioned flow.

本発明によれば、パッシブ型の流量計測において、センサの設置条件や配管状態の影響を少なくして、流量を計測する流量計測装置を得ることができる。   According to the present invention, in the passive type flow rate measurement, it is possible to obtain a flow rate measuring device which measures the flow rate by reducing the influence of the installation condition of the sensor and the piping state.

(A)は、実施例1における流体の流量計測装置全体の一例、(B)は、流量計測装置のセンサと配管の関係の一例、(C)は、流量計測装置のセンサの設置状況の一例を示す図。(A) is an example of the whole flow rate measuring device of fluid in Example 1, (B) is an example of a relation of a sensor of a flow rate measuring device and piping, (C) is an example of an installation situation of a sensor of a flow rate measuring device Figure showing. 実施例1における流量に対する配管振動のスペクトラムの一例を示す図。FIG. 6 is a view showing an example of a pipe vibration spectrum with respect to the flow rate in the first embodiment. (A)は、実施例1におけるある周波数帯域内での平均振動電圧と流量との相関性を示し、(B)は、ある周波数帯域内での平均振動電圧と流量との相関性を示す別の時間での相関を示す図。(A) shows the correlation between the average oscillating voltage and the flow rate within a certain frequency band in Example 1, and (B) shows another correlating the average oscillating voltage and the flow rate within a certain frequency range Showing the correlation in time. (A)は、実施例1における共振の無い条件でのセンサの周波数帯域と流量の相関性を説明する図であり、(B)は、共振のある条件でのセンサの周波数帯域と流量の相関性を説明する図。(A) is a figure explaining the correlation of the frequency band of a sensor and flow volume in the condition without resonance in Example 1, (B) is the correlation of the frequency band of a sensor and flow volume in the condition with resonance Explaining the nature. (A)は、実施例4における流体の流量計測装置全体の一例、(B)は、流体の流量計測装置のセンサの設置状況の一例を示す図。(A) is an example of the whole flow rate measuring device of the fluid in Example 4, (B) is a figure which shows an example of the installation condition of the sensor of the flow rate measuring device of a fluid. (A)は、実施例4における共振の無い条件でのセンサの周波数帯域と流量の相関性を説明する図であり、(B)は、共振のある条件でのセンサの周波数帯域と流量の相関性を説明する図。(A) is a figure explaining the correlation of the frequency band of a sensor and flow volume in the conditions without resonance in Example 4, (B) is the correlation of the frequency band of a sensor and flow volume in the condition with resonance Explaining the nature. (A)は、実施例7における共振の無い条件でのセンサの周波数帯域と流量の相関性を説明する図であり、(B)は、実施例7における共振のある条件でのセンサの周波数帯域と流量の相関性を説明する図。(A) is a figure explaining the correlation of the frequency band of a sensor and flow volume in the conditions without resonance in Example 7, (B) is the frequency band of the sensor in the condition with resonance in Example 7 The figure explaining the correlation of and flow volume. (A)は、実施例1における準備時のフローを示す図であり、(B)は、センサごとの校正時のフローを示す。(A) is a figure which shows the flow at the time of preparation in Example 1, (B) shows the flow at the time of the calibration for every sensor. 実施例1における流量算出時のフローを示す図。FIG. 6 is a diagram showing a flow at the time of flow rate calculation in the first embodiment. 実施例2における流量算出時のフローを示す図。FIG. 16 is a diagram showing a flow at the time of flow rate calculation in the second embodiment. 実施例3における校正時のフローを示す図。FIG. 18 is a diagram showing a flow of calibration in the third embodiment. 実施例3における流量算出時のフローを示す図。FIG. 18 is a diagram showing a flow at the time of flow rate calculation in Example 3. (A)は、実施例4における準備時のフローを示す図であり、(B)は、実施例4における校正時のフローを示す図。(A) is a figure which shows the flow at the time of preparation in Example 4, (B) is a figure which shows the flow at the time of calibration in Example 4. FIG. 実施例4における流量算出時のフローを示す図。FIG. 16 is a diagram showing a flow at the time of flow rate calculation in Example 4. 実施例5における流量算出時のフローを示す図。FIG. 18 is a diagram showing a flow at the time of flow rate calculation in Example 5. 実施例6における校正時のフローを示す図。FIG. 18 is a diagram showing a flow of calibration in the sixth embodiment. 実施例6における流量算出時のフローを示す図。FIG. 18 is a diagram showing a flow at the time of flow rate calculation in Example 6. (A)は、実施例7における準備時のフローを示す図であり、(B)は、実施例7における校正時のフローを示す図。(A) is a figure which shows the flow at the time of preparation in Example 7, (B) is a figure which shows the flow at the time of calibration in Example 7. FIG. 実施例7における流量算出時のフローを示す図。FIG. 18 is a diagram showing a flow at the time of flow rate calculation in Example 7;

以下に、図面を用いて実施例を詳細に説明する。   Below, an Example is described in detail using a drawing.

図1は、実施例1における流量の流量計測装置の構成図の一例である。図1(A)は、圧縮機と配管網を含めたシステム全体を示す。圧縮機101に接続した配管に配置した1個の流量センサ102と、配管網103には、複数の枝配管と、枝配管1本につき1つのセンサ104が配置される。センサ104a、104b、・・・104Nといった各センサは、それぞれのセンサデータを、ネットワーク経由でコンピュータ120に送り、コンピュータ120が、センサデータに基づいて処理する構成である。各配管には末端に末端装置105a、105b・・・105Nが接続される。   FIG. 1 is an example of a block diagram of a flow rate measuring apparatus according to a first embodiment. FIG. 1A shows the entire system including a compressor and a piping network. A plurality of branch pipes and one sensor 104 per branch pipe are arranged in the flow rate sensor 102 arranged in the pipe connected to the compressor 101 and the pipe network 103. The sensors 104a, 104b,... 104N send their respective sensor data to the computer 120 via the network, and the computer 120 processes the sensor data based on the sensor data. Terminal devices 105a, 105b... 105N are connected to the ends of the pipes.

実施例1でのセンサの構成を図1(B)と図1(C)に示す。本例ではセンサ104に、振動センサを想定している。配管内を通過する、流体である圧縮空気の乱流で発生する配管の振動を、センサで電圧に変換する。センサ104として加速度センサ、AEセンサを用いてもよい。詳細な設置状況は、図1(C)に示す。センサ111は、実装基板112に固定され、さらに、実装基板112は、クランプ固定具113にて配管110に固定される。センサ111と実装基板112と配管110とを固定するために、クランプ固定具113を使い、図示は省略したが、ネジなどで、締め上げる構成とする。   The structure of the sensor in Example 1 is shown in FIG. 1 (B) and FIG. 1 (C). In this example, a vibration sensor is assumed as the sensor 104. The vibration of the piping generated by the turbulent flow of compressed air, which is a fluid, passing through the piping is converted to a voltage by the sensor. As the sensor 104, an acceleration sensor or an AE sensor may be used. The detailed installation situation is shown in FIG. 1 (C). The sensor 111 is fixed to the mounting substrate 112, and the mounting substrate 112 is further fixed to the pipe 110 by the clamp fixture 113. In order to fix the sensor 111, the mounting substrate 112, and the pipe 110, the clamp fixture 113 is used, and although not shown, it is configured to be tightened with a screw or the like.

コンピュータ120は、流体の振動を示すセンサデータを受付けるI/Oインタフェイス121、演算装置122、コンソール123およびデータを記録する幾つかのストレージ124〜126で構成される。演算装置122は、例えば、CPUである。演算装置122が、後述する処理フローにおける各処理部を実行するために、ストレージ124〜126などの記録装置に格納したプログラムを呼び出して、各種の処理を実行する。   The computer 120 comprises an I / O interface 121 for receiving sensor data indicative of fluid vibrations, an arithmetic unit 122, a console 123 and several storages 124 to 126 for recording data. The arithmetic device 122 is, for example, a CPU. In order to execute each processing unit in the processing flow to be described later, the arithmetic unit 122 calls a program stored in a recording apparatus such as the storage 124 to 126 and executes various processes.

配管内の流体流量をその配管の振動で計測するパッシブ測定において、大元に設置された流量計をもって流量と各センサの出力電圧のある周波数帯域内での平均値(電圧二乗平均)が単調増加である相関関係を前もって求める。この関係を予め求めた上で、実際の圧縮空気の運用で実量を推定する。ここでは電圧を用いたが、相関関係が見出せれば電力でもかまわない。   In the passive measurement which measures the fluid flow rate in piping by the vibration of the piping, the average value (voltage root mean square) within a certain frequency band of the flow rate and the output voltage of each sensor monotonically increases with the flowmeter installed at the beginning Find in advance the correlation. After obtaining this relationship in advance, the actual amount is estimated by actual compressed air operation. Here, voltage is used, but if correlation can be found, it may be power.

図2は、鋼管20Aにおける圧力0.4MPa下での圧縮空気の流量を変えた状態でセンサでの0−50kHzでの周波数対電圧の図(スペクトラム)例を示す。図2の縦軸は、電圧レベル(相対値)であり、横軸は、周波数(Hz)である。図の右上の数値は、流量(L/min)であり、各流量をパラメータとしたスペクトラムを示す。
このスペクトラムは圧縮空気の流量により変化する。配管網の環境にもよるが、適切な周波数帯域を選択することで、その周波数帯域内の平均電圧は、流量に対して単調増加(ほぼ正比例)の関係を示す。
FIG. 2 shows an example of a diagram (spectrum) of frequency versus voltage at 0 to 50 kHz in the sensor in a state where the flow rate of compressed air under a pressure of 0.4 MPa in the steel pipe 20A is changed. The vertical axis in FIG. 2 is the voltage level (relative value), and the horizontal axis is the frequency (Hz). The numerical value at the upper right of the figure is the flow rate (L / min), and indicates the spectrum with each flow rate as a parameter.
This spectrum changes with the flow rate of compressed air. Depending on the environment of the piping network, by selecting an appropriate frequency band, the average voltage in the frequency band exhibits a monotonically increasing (approximately direct proportion) relationship to the flow rate.

例として、図3(A)に、時刻Aにおける20−30kHzの10kHzの周波数帯域幅での流量と平均電圧の関係を示す。図3(A)の縦軸は、10kHz帯域内電圧平均値(a.u.)であり、横軸は、流量(L/min)である。この関係を予め求めた上で、実際の圧縮空気の運用で実量を推定する。   As an example, FIG. 3A shows the relationship between the flow rate and the average voltage at a frequency bandwidth of 20 kHz to 30 kHz at time A. The vertical axis in FIG. 3A is the 10 kHz in-band voltage average value (au), and the horizontal axis is the flow rate (L / min). After obtaining this relationship in advance, the actual amount is estimated by actual compressed air operation.

図3(B)の縦軸は、10kHz帯域内電圧平均値(a.u.)、横軸は、流量(L/min)である。図3(A)と比べると、同一配置条件にもかかわらず、時間(時刻B)によってはセンサ付近配管の構造物と共鳴を起こす場合があり、特定の流量、周波数帯域内でピークが立ち、正確な流量が分からなくなる場合がある。例えば、得られる電圧平均値0.4レベルで流量125L/minか175L/minか見分けがつかない。   The vertical axis in FIG. 3B is the 10 kHz in-band voltage average value (au), and the horizontal axis is the flow rate (L / min). Compared with FIG. 3 (A), despite the same arrangement condition, depending on the time (time B), resonance may occur with the structure of the pipe in the vicinity of the sensor, and a peak may occur in a specific flow rate and frequency band, The exact flow may not be known. For example, it can not be discerned whether the flow rate is 125 L / min or 175 L / min at an average voltage level of 0.4 obtained.

その原因は、流量の変化に伴い配管周辺でのバルブの開閉状況の変化や装置の稼動状況の変化などがある。また、配管からのセンサのはがれで傾きが変わる可能性もある。一本の周波数帯域で電圧を評価するだけでは、推定した流量値が変わった場合に、実際に流量が変化したのか、流量とセンサの出力電圧との相関関係が変化したのかが区別できない。また、図3(B)では、流量125L/minで突出部分があり、200L/minを超えた流量においては、凹む部分が見られる。   The cause is, for example, a change in the open / close state of the valve around the pipe or a change in the operation state of the apparatus along with the change in the flow rate. In addition, there is a possibility that the inclination may change due to peeling of the sensor from the pipe. Only by evaluating the voltage in one frequency band, it can not be distinguished whether the flow rate has actually changed or the correlation between the flow rate and the output voltage of the sensor has changed when the estimated flow rate value has changed. Further, in FIG. 3B, there is a protruding portion at a flow rate of 125 L / min, and a recessed portion is observed at a flow rate exceeding 200 L / min.

そこで、配管内の流体流量をその配管の振動で計測するパッシブ測定において、流量とある周波数帯域での電圧平均値が単調増加の関係を前もって求めたうえで、1つのセンサおいて平均値をだす周波数帯域(以下、周波数帯域を帯域と略称する。)を複数本用意する。例えば、15kHz−20kHz、25−30kHz、45−50kHzなどである。   Therefore, in passive measurement that measures the fluid flow rate in a pipe by the vibration of the pipe, the relationship between the flow rate and the voltage average value in a certain frequency band monotonously increases is determined in advance, and then an average value is obtained for one sensor. A plurality of frequency bands (hereinafter, frequency bands are abbreviated as bands) are prepared. For example, 15 kHz to 20 kHz, 25 to 30 kHz, 45 to 50 kHz, and the like.

図4(A)と図4(B)の左側の図は、信号レベル(平均電圧)と周波数との関係を示す図であり、縦軸が信号レベルで、横軸が周波数を示す。図4(A)と図4(B)の右側の図は、信号レベル(平均電圧)と流量との関係を示す図であり、縦軸が信号レベルで、横軸が流量を示す。図4(A)に示すような共振ピークの無い正常な相関では、流量の変化、例えば流量1、流量2、流量3に対して、帯域A、帯域B、帯域Cともに予め求めた相関(傾き)に従った平均電圧変化を示す。   The diagrams on the left of FIG. 4A and FIG. 4B are diagrams showing the relationship between the signal level (average voltage) and the frequency, the vertical axis indicates the signal level, and the horizontal axis indicates the frequency. The diagrams on the right side of FIG. 4A and FIG. 4B are diagrams showing the relationship between the signal level (average voltage) and the flow rate, the vertical axis is the signal level, and the horizontal axis is the flow rate. In a normal correlation having no resonance peak as shown in FIG. 4A, the correlations (inclination of slope A, band B, and band C with respect to changes in flow rate, for example, flow rate 1, flow rate 2 and flow rate 3) Shows an average voltage change according to.

しかし、図4(B)に示すような共振ピークが、例えば帯域Bに発生すると、帯域Bのみ電圧の変化が予定値から外れる。言い換えると、帯域A、帯域Cと帯域Bの間で同じ流量を推定しているにもかかわらず共振のある帯域Bでは、その他の帯域に対して平均電圧に矛盾が生じる。この矛盾を起こす帯域を排除した上で、残りの帯域で平均電圧をもとめて、流量を推定すればよい。   However, when a resonance peak as shown in FIG. 4B occurs in, for example, the band B, the change in voltage of only the band B deviates from the predetermined value. In other words, in the band B with resonance although the same flow rate is estimated between the band A, the band C, and the band B, the average voltage contradicts with the other bands. After excluding the zone causing the contradiction, the flow rate can be estimated by obtaining an average voltage in the remaining zones.

本例において共振ある帯域とそうでない帯域の具体的な判別は、各帯域で平均電圧を求めた上で、予めもとめた相関で得られる流量の多数決をもって最終的な流量と判断する。少数になった帯域は共振などで傾きが変化した可能性があり、流量推定から排除する。もっというと予めもとめた流量に対する電圧の変化が異なる場合は、共振だけでなくセンサと配管の設置状況が変わったと考えられる為、排除することができる。本例は、評価時に流量が変化しない状況で有効である。   In this example, the specific determination of the resonance band and the non-resonance band is performed by determining the average voltage in each band, and determining the final flow rate based on the majority of the flow rate obtained by the correlation obtained in advance. The small number of bands may have changed in slope due to resonance, etc., and are excluded from the flow rate estimation. More specifically, when the change in voltage with respect to the previously determined flow rate is different, it is considered that the installation situation of the sensor and the pipe has changed as well as the resonance, and therefore, it can be excluded. This example is effective in the situation where the flow rate does not change at the time of evaluation.

図8(A)に、実施例1の準備時におけるフローを示す。圧縮空気を生成するように、圧縮機101の動作を開始させる(S1001)。圧縮機101に接続した配管に設置された流量計を動作させて、流量データを継続的に取得する(S1002)。末端配管1(例えば、図1(A)の末端装置105aに接続する配管)を開く(S1011)。センサを動作させて異なる流量数点でセンサの電圧データを取得する(S1012)。データは、校正データストレージ124に時系列データとして記録される。取得するレートは、後に行う高速フーリエ変換(以下、FFTという)解析で必要な周波数の2倍、期間は必要な周波数解像度に合わせればよい。末端配管1を閉じる(S1013)。   FIG. 8A shows a flow at the time of preparation of the first embodiment. The operation of the compressor 101 is started to generate compressed air (S1001). The flow meter installed in the pipe connected to the compressor 101 is operated to continuously acquire flow data (S1002). The end pipe 1 (for example, a pipe connected to the end device 105a of FIG. 1A) is opened (S1011). The sensor is operated to acquire voltage data of the sensor at several different flow rates (S1012). The data is recorded in the calibration data storage 124 as time series data. The rate to be acquired may be twice the frequency required for the fast Fourier transform (hereinafter referred to as FFT) analysis to be performed later, and the period may be adjusted to the necessary frequency resolution. Close the end pipe 1 (S1013).

S1011−S1013における一連の動作を末端配管の数だけ繰り返し実行する(80)。最後に、流量計、圧縮機101を停止(それぞれS1003、S1004)させて、終了する。図8(A)の各ステップは、演算装置122が圧縮機101や各配管の弁の開閉の制御、流量計の流量データの取得、記録などを制御するようにしてもよいし、利用者などが一部を実行するようにしてもよい。   The series of operations in S1011 to S1013 are repeatedly performed as many as the number of end pipes (80). Finally, the flow meter and the compressor 101 are stopped (S1003 and S1004, respectively), and the process ends. In each step in FIG. 8A, the arithmetic device 122 may control the opening and closing of the valve of the compressor 101 and each pipe, control acquisition of flow rate data of the flow meter, recording, etc. May perform a part.

図8(B)にセンサ1個あたりの校正フローを示す。図8(B)は、演算装置122が実行する処理である。S1012などで取得したセンサの電圧(記録された時系列データ)を、信号レベル算出部が、FFTにかけ、その結果を校正データストレージ124に周波数系列データとして記録する(S1051)。一般的にFFTで必要な前処理(帯域制限、窓関数処理)については、ここでは限定しない。   FIG. 8B shows a calibration flow per sensor. FIG. 8B is a process performed by the arithmetic device 122. The signal level calculation unit performs FFT on the sensor voltage (recorded time series data) acquired in S1012 and the like, and records the result as frequency series data in the calibration data storage 124 (S1051). In general, the preprocessing (band limitation, window function processing) required for the FFT is not limited here.

帯域信号レベル算出部が、記録された周波数系列データを用いて帯域内平均電圧を求める(S1052)。帯域内の平均電圧の求め方は、FFTで変換したデータを数kHz(たとえば、5kHz)で区切って、その帯域内での個々の電圧データを一旦二乗して全て積算する。その√をとれば、その帯域での平均電圧が求まる。相関関係算出部が、帯域ごとに流量と平均電圧の相関表を作成し、これを相関データストレージ125に記録する(S1053)。   The band signal level calculation unit obtains the in-band average voltage using the recorded frequency sequence data (S1052). In order to obtain the average voltage in the band, data converted by FFT is divided by several kHz (for example, 5 kHz), and individual voltage data in the band are once squared and integrated. By taking that を, the average voltage in that band can be obtained. The correlation calculation unit creates a correlation table of flow rate and average voltage for each band, and records this in the correlation data storage 125 (S1053).

モデル算出部が、得られた相関表から、最小二乗法で流量と平均電圧の相関モデルを生成する(S1054)。S1052からS1054は、センサ1についての測定帯域を網羅するように繰り返し実行する(81)。その結果は記録する。測定周波数帯域が0−50KHzであれば、帯域5KHzでは10本の帯域が取れることになる。   The model calculation unit generates a correlation model of the flow rate and the average voltage by the least square method from the obtained correlation table (S1054). Steps S1052 to S1054 are repeatedly executed to cover the measurement band of the sensor 1 (81). The results are recorded. If the measurement frequency band is 0 to 50 KHz, 10 bands can be taken at 5 KHz band.

帯域候補選択部が、複数の帯域において、乖離率を計算し、モデルとの乖離率から、正比例のモデルに適した複数の帯域候補を選択する。(S1055)。帯域候補の選択は、データを、出力し、目視で帯域を選択するようにしてもよい。   The band candidate selection unit calculates the divergence rate in a plurality of bands, and selects a plurality of band candidates suitable for the direct proportional model from the divergence rate with the model. (S1055). In the selection of band candidates, data may be output and bands may be selected visually.

前述した相関モデルは単純な正比例関係である下記(1)、(2)で表せる。
流量=α×平均電圧 (1)、
もしくは、管径が大きい場合だと不感流量の分を考慮して
流量=α×平均電圧+β (2)
また、電力を指標とする場合は2次の関数を用いる。
The correlation model described above can be expressed by the following (1) and (2) which are simple direct proportional relationships.
Flow rate = α × average voltage (1),
Alternatively, if the pipe diameter is large, the flow rate = α × average voltage + β (2) in consideration of the dead flow rate
When using power as an index, a quadratic function is used.

乖離率は、たとえば、
√(Σ(校正時の流量−モデルでもとめた算出流量)^2/サンプル数) (3)
で定義され、推定の誤差に反映される。
The divergence rate is, for example,
√ (Σ (flow rate during calibration-calculated flow rate even with model) ^ 2 / number of samples) (3)
Defined in, and reflected in the error of estimation.

最後に、センサごとに流量算出に使用する複数の帯域と、モデルに当てはめた上記数式のαやβを、相関モデルに関するデータとして相関データストレージ125に登録する(S1056)。そして終了する。   Finally, a plurality of bands used for flow rate calculation for each sensor and α and β of the above equation applied to the model are registered in the correlation data storage 125 as data related to the correlation model (S1056). And it ends.

以降の説明ではモデル(1)を前提に進めるが、モデル2でも同様のことが言える。実際の流量算出では、流量はセンサだけ駆動してセンサから得られた電圧信号を登録されや帯域内で平均電圧を計算し、数式モデル(1)から計算して求める。結果は、推定データストレージ126に登録する。   In the following description, the process proceeds on the basis of model (1), but the same applies to model 2. In the actual flow rate calculation, the flow rate is determined by driving only the sensor and registering a voltage signal obtained from the sensor or calculating an average voltage in a band and calculating it from the mathematical expression model (1). The results are registered in the estimated data storage 126.

図9は、実施例1の流量算出時のフローを示す。図9のフローの以下の各処理は、演算装置122が実行する。センサ1からネットワークを経由して、センサ1の電圧(時系列データ)を、データ取得部が、I/Oインタフェイス121が受付けたセンサ電圧を取得する(S1101)。   FIG. 9 shows a flow at the time of flow rate calculation of the first embodiment. The arithmetic device 122 executes the following processes of the flow of FIG. 9. The data acquisition unit acquires the sensor voltage received by the I / O interface 121 from the sensor 1 via the network (time-series data) (S1101).

信号レベル算出部が、取得したセンサ電圧1を、FFTにかけて、図2に示すような信号レベルの一例であるセンサ電圧と周波数との関係を算出する(S1102)。一般的にFFTで必要な前処理(帯域制限、窓関数処理)については、ここでは限定しない。   The signal level calculation unit subjects the acquired sensor voltage 1 to FFT to calculate the relationship between the sensor voltage and the frequency, which is an example of the signal level as shown in FIG. 2 (S1102). In general, the preprocessing (band limitation, window function processing) required for the FFT is not limited here.

帯域信号レベル算出部が、予め流量算出の候補となっている帯域1内での平均電圧を求める(S1111)。平均電圧の求め方は、S1052と同様である。S1056で記録した帯域1の相関モデルと、算出した帯域1内の平均電圧とにもとづいて、流量算出部が、流量を算出する(S1112)。   The band signal level calculation unit obtains an average voltage in the band 1 which is a candidate for flow rate calculation in advance (S1111). The method of determining the average voltage is the same as that of S1052. The flow rate calculating unit calculates the flow rate based on the correlation model of the band 1 recorded in S1056 and the calculated average voltage in the band 1 (S1112).

この一連の動作(S1111−1112)を選択した帯域の数だけ実施する(82)。推定結果判断部が、各帯域で算出した流量を比較する(S1113)。一致していれば(S1113のY)、その値を推定結果として出力する(S1103)そして、終了する。   This series of operations (S1111-1112) is performed by the number of selected bands (82). The estimation result judging unit compares the flow rates calculated in the respective bands (S1113). If they match (Y in S1113), the value is output as an estimation result (S1103), and the process ends.

不一致であれば(S1113のN)、推定結果判断部が、異なる流量値で多数決をとる(S1104)。そして、推定結果判断部が、推定流量の値に多数を占める流量値があるかどうかを判断する(S1105)。多数を占める流量値があれば(S1105でYES)、推定結果判断部が、それを推定結果として出力し(S1106)、終了する。   If they do not match (N in S1113), the estimation result judgment unit takes majority with different flow rate values (S1104). Then, the estimation result determination unit determines whether there is a flow rate value that occupies a large number of values of the estimated flow rate (S1105). If there is a flow rate value that occupies a large number (YES in S1105), the estimation result determination unit outputs it as an estimation result (S1106) and ends.

結果がばらついて多数決できない場合(S1105でNO)は、このセンサ1による流量センシングが不可能になったとして、その旨を、推定結果判断部が、表示装置などに表示させるようにする(S1107)。そして、終了する。   If the result is different and the majority can not be decided (NO in S1105), it is assumed that the flow rate sensing by this sensor 1 becomes impossible, and the estimation result judgment unit causes the display device or the like to display that (S1107) . And it ends.

実施例1により、より正確な流量の推定ができる。もしくは流量とセンサの出力電圧の相関を、再度求めるためのトリガを得ることができる。   According to the first embodiment, it is possible to estimate the flow rate more accurately. Alternatively, it is possible to obtain a trigger for finding the correlation between the flow rate and the sensor output voltage again.

実施例2では、実施例1で説明した共振ある帯域とそうでない帯域の判別方法の別の実施方法を説明する。本例においては、流量の変化に対して、平均値の変化を帯域ごとに求め、1本でもあらかじめ調べた傾きと異なる場合は、共鳴ピーク付近の可能性として、算出候補から排除する。   In the second embodiment, another implementation method of the method for determining the resonance band and the non-resonance band described in the first embodiment will be described. In this example, the change of the average value is obtained for each band with respect to the change of the flow rate, and even if one is different from the inclination examined in advance, it is excluded from the calculation candidates as the possibility near the resonance peak.

例えば、流量が変化している環境にて時刻A1で流量を、各帯域でそれぞれ算出し、時刻A2で流量を各帯域でそれぞれ算出する。時刻A1からA2での各帯域での算出流量の変化を記憶する。電圧と流量の相関が保たれている場合は、どの帯域でも算出される流量の変化は同じ値を示す。しかし、特定の帯域において共振などで校正時と同じ相関が保たれていない場合は、その変化量が他の帯域とは異なる値を示す。この帯域での算出流量は排除する。   For example, in an environment where the flow rate is changing, the flow rate is calculated in each zone at time A1, and the flow rate is calculated in each zone at time A2. Changes in the calculated flow rate in each zone from time A1 to time A2 are stored. If the correlation between voltage and flow rate is maintained, the change in flow rate calculated in any zone shows the same value. However, when the same correlation as that at the time of calibration is not maintained in a specific band due to resonance or the like, the amount of change shows a value different from that in the other bands. Calculated flow rate in this zone is excluded.

もっというと、予めもとめた流量に対する電圧の変化が異なる場合は、共振だけでなくセンサと配管の設置状況が変わったと考えられる為、排除することができる。本例は、評価時に流量が変化する状況で有効である。   More specifically, when the change in voltage with respect to the previously determined flow rate is different, it is considered that the installation situation of the sensor and the pipe has changed as well as the resonance, and therefore, it can be excluded. This example is effective in the situation where the flow rate changes at the time of evaluation.

実施例2における流量算出時の処理フローを、図10に示す。図10の処理は、演算装置122が実行する。時刻1におけるセンサ1の電圧(時系列データ)を、データ取得部が取得する(S1201)。時刻1におけるセンサ1の電圧(時系列データ)を、信号レベル算出部がFFTにかける(S1202)。   The process flow at the time of flow rate calculation in Example 2 is shown in FIG. The processing of FIG. 10 is executed by the arithmetic unit 122. The data acquisition unit acquires the voltage (time-series data) of the sensor 1 at time 1 (S1201). The signal level calculation unit performs FFT on the voltage (time-series data) of the sensor 1 at time 1 (S1202).

帯域信号レベル算出部が、予め流量を算出する候補となっている帯域1内での平均電圧を求める(S1203)。求め方はS1052と同様である。算出した平均電圧と帯域1の相関モデルにもとづいて、流量算出部が流量を算出する(S1204)。この一連の動作(S1203−S1210)を選択した複数の帯域の数だけ実行する(83)。   The band signal level calculation unit obtains an average voltage in the band 1 which is a candidate for calculating the flow rate in advance (S1203). The method of obtaining is the same as that of S1052. The flow rate calculating unit calculates the flow rate based on the calculated average voltage and the correlation model of band 1 (S1204). This series of operations (S1203 to S1210) is executed by the number of the plurality of selected bands (83).

つぎに、時刻2におけるセンサ1の電圧(時系列データ)を、データ取得部が、取得する(S1205)。時刻2におけるセンサ1の電圧(時系列データ)を、信号レベル算出部が、FFTにかける(S1206)。帯域信号レベル算出部が、予め流量を算出する帯域として選択された帯域1内での平均電圧を求める(S1207)。これは時刻1と同じ帯域である。平均電圧の求め方はS1052と同様である。   Next, the data acquisition unit acquires the voltage (time-series data) of the sensor 1 at time 2 (S1205). The signal level calculation unit subjects the voltage (time series data) of the sensor 1 at time 2 to FFT (S1206). The band signal level calculation unit obtains an average voltage in the band 1 selected in advance as a band for calculating the flow rate (S1207). This is the same band as time 1. The method of determining the average voltage is the same as that of S1052.

算出した平均電圧と帯域1の相関モデルにもとづいて、流量算出部が、流量を算出する(S1208)。この一連の動作(S1205−S1208)を選択した複数の帯域の数だけ実施する(83)。帯域ごとに、流量算出部が、時刻1と時刻2で算出した流量の変化である差分を求める(S1210)。   The flow rate calculating unit calculates the flow rate based on the calculated average voltage and the correlation model of band 1 (S1208). This series of operations (S1205-S1208) is performed by the number of the plurality of selected bands (83). For each zone, the flow rate calculating unit obtains a difference which is a change in the flow rate calculated at time 1 and time 2 (S1210).

次に、推定結果判断部が、帯域ごとの差分流量を比較する(S1211)。S1210とS1222も、選択した複数の帯域の数だけ実施する(83)。比較した結果、全ての帯域における差分流量が一致していれば(S1211のY)、時刻1もしくは時刻2のいずれかにおける推流流量を推定結果として出力してもよいし、時刻1と時刻2の両方における推定流量を出力してもよい。   Next, the estimation result judging unit compares the differential flow rates of the respective bands (S1211). S1210 and S1222 are also performed by the number of the plurality of selected bands (83). As a result of comparison, if the differential flow rates in all the bands are the same (Y in S1211), the flow rate at either time 1 or time 2 may be output as an estimation result, or time 1 and time 2 The estimated flow rate in both of

また、時刻とともに、その時刻の推定流量を出力するようにしてもよい(S1212)。推定結果を出力したら、終了する。算出した帯域における差分流量が1つでも不一致であれば(S1211のN)、推定結果判断部が、異なる流量値で多数決をとる(S1204)。そして、推定結果判断部が、多数を占める流量値があるかないかを判断する(S1214)。多数を占める流量値があれば(S1214でYES)、推定結果判断部が、多数を占める流量値を推定結果として出力させるようにし(S1206)、終了する。   In addition to the time, the estimated flow rate of the time may be output (S1212). When the estimation result is output, the process ends. If at least one difference flow rate in the calculated band does not match (N in S1211), the estimation result judgment unit takes majority with different flow rate values (S1204). Then, the estimation result determination unit determines whether there is a flow rate value that occupies a large number (S1214). If there is a flow rate value that occupies a large number (YES in S1214), the estimation result determination unit causes the flow rate value that occupies the large number to be output as an estimation result (S1206), and the process ends.

結果がばらついて多数決できない場合(S1214でNO)は、推定結果判断部が、このセンサによる流量センシングが不可能になったとして、その旨を表示させるようにする(S1206)。そして、終了する。実施例2によれば、校正時や算出時といった評価をする際に、流量が変化する状況で有効となる。   If the results vary and the majority decision can not be made (NO in S1214), the estimation result judgment unit displays the fact that the flow rate sensing by this sensor has become impossible (S1206). And it ends. According to the second embodiment, when evaluating at the time of calibration or calculation, it becomes effective in the situation where the flow rate changes.

実施例3では、実施例1で説明した共振ある帯域とそうでない帯域の判別方法の別の実施方法を説明する。本例においては校正の段階で決めておいた帯域つまり、その中での平均電圧が流量に対して正比例の相関関係に有る周波数領域を、さらに分割した帯域内での平均電圧と流量の相関関係を使用する。   In the third embodiment, another implementation method of the method for determining the resonance band and the non-resonance band described in the first embodiment will be described. In this example, the band determined in the calibration stage, that is, the frequency range in which the average voltage therein is in direct correlation with the flow rate, and the correlation between the average voltage and the flow rate in further divided bands Use

校正の段階で、分割された帯域での平均電圧と流量の相関を最小二乗法など用いて近似的に正比例の関係式を得ておく(ここでのαを“仮傾き”と命名しておく。この関係は、帯域内の共振の確認にのみ使用し、流量の算出では使用しない。各帯域において校正時と同じ相関が保たれている場合は、帯域内での周波数特性(曲線の形状)も変わらないため、分割された帯域間での相関関係、“仮傾き”も変化しない。   At the calibration stage, the correlation between the average voltage and the flow rate in the divided bands is approximately directly proportional using the least squares method etc. (here, α is named “provisional slope”. This relationship is used only to confirm the resonance within the band, not to calculate the flow rate, and if the same correlation is maintained in each band as at the time of calibration, the frequency characteristics within the band (shape of the curve) Also, the correlation between the divided bands, "temporary slope", does not change either.

このため、得られる“仮算出流量”にも矛盾は生じない。しかし、校正時から算出時に特定の帯域において共振などで同じ相関が保たれていない場合は、帯域内での周波数特性(曲線の形状)が変形するため、分割された帯域間での相関関係、 “仮傾き”も変化する。このため、分割された帯域間で得られる仮算出流量の間でも矛盾が生じる。よってこの帯域での算出流量は排除する。   Therefore, there is no contradiction in the "provisionally calculated flow rate" obtained. However, if the same correlation is not maintained due to resonance or the like in a specific band at the time of calculation from the time of calibration, the frequency characteristics (the shape of the curve) in the band are deformed, and thus the correlation between divided bands. The "provisional slope" also changes. For this reason, contradiction also arises between the temporarily calculated flow rates obtained between the divided bands. Therefore, the calculated flow rate in this zone is excluded.

もっというと予めもとめた流量に対する電圧の変化が異なる場合は、共振だけでなくセンサと配管の設置状況が変わったと考えられる為、排除することができる。本例は、ひとつの帯域内での周波数特性(曲線)の変形を検出できる為、実施例1や2のような多数値が得られない場合に有効である。   More specifically, when the change in voltage with respect to the previously determined flow rate is different, it is considered that the installation situation of the sensor and the pipe has changed as well as the resonance, and therefore, it can be excluded. The present embodiment is effective in the case where a large number of values as in the first and second embodiments can not be obtained because the deformation of the frequency characteristic (curve) in one band can be detected.

本例における具体的フローを図11および図12に示す。図11は、校正時のフローである。S1051からS1056までは実施例1、つまり図8(B)と同様である。また、図8(B)と同様に、測定帯域を網羅するように繰り返し実行する(84)。本例では、FFTの結果から、さらに各帯域を、例えば、帯域の真ん中を中心として、前半の帯域と後半の帯域にわけて、それぞれ、電圧の平均値を求める(S1307およびS1310)。   The specific flow in this example is shown in FIG. 11 and FIG. FIG. 11 is a flow of calibration. Steps S1051 to S1056 are the same as in the first embodiment, that is, FIG. 8B. Further, as in FIG. 8B, the process is repeatedly performed so as to cover the measurement band (84). In this example, each band is further divided into, for example, a first half band and a second half band centering on the middle of the bands from the result of the FFT, and the average value of the voltages is determined (S1307 and S1310).

そして、相関表作成部が、それぞれの分割帯域において流量と平均電圧の相関表を作成しておく(S1308およびS1311)。さらに、最小二乗法などを用いて、仮傾き(仮係数)を求めて、モデル算出部が、モデル化し、仮傾きをパラメータとして記録しておく(S1309およびS1312)。   Then, the correlation table creation unit creates a correlation table of flow rate and average voltage in each divided band (S1308 and S1311). Furthermore, a temporary slope (temporary coefficient) is obtained using the least squares method or the like, and the model calculation unit models and records the temporary slope as a parameter (S1309 and S1312).

図12に、算出時のフローを示す。S1101からS1102までは実施例1、つまり図9と同様である、図12は、演算装置122が実行する。本例では、さらに各帯域を、前半と後半にわけてそれぞれS1353およびS1355にて、帯域信号レベル算出部が、電圧の平均値を求めて、流量算出部が、S1354よびS1356にて仮流量を算出する。   The flow at the time of calculation is shown in FIG. Steps S1101 to S1102 are the same as in the first embodiment, that is, FIG. In this example, each band is further divided into the first half and the second half, the band signal level calculation unit obtains the average value of the voltage in S1353 and S1355, respectively, and the flow rate calculation unit calculates the provisional flow rate in S1354 and S1356. calculate.

推定結果判断部は、算出した前半の帯域と後半の帯域での2つの仮流量をS1357にて比較する。比較した結果で一致しなければ(S1357でN)、帯域1を、算出する帯域から排除する(S1358)。この一連の動作(S1353〜S1357)を、選択した全ての帯域で実施する(85)。S1357にて一致した場合には(S1357でY)、推定結果判断部は、一致した帯域が残っているかを判断する(S1359)。   The estimation result determination unit compares the calculated first half band and the two provisional flow rates in the second half band in S1357. If the comparison results do not match (N in S1357), band 1 is excluded from the calculated band (S1358). This series of operations (S1353 to S1357) is performed on all selected bands (85). If a match is found in S1357 (Y in S1357), the estimation result determination unit determines whether a matched band remains (S1359).

一致した帯域が残っていれば(S1359のYes)、その帯域で、流量を実際に算出して、結果を出力する(S1361)。一致した帯域が残っていなければ(S1359のNo)、このセンサによる流量センシングが不可能になったとして、推定結果判断部が、その旨を表示する(S1360)。そして、終了する。   If a coincident band remains (Yes at S1359), the flow rate is actually calculated in that band, and the result is output (S1361). If there is no remaining band (No at S1359), it is determined that the flow rate sensing by this sensor has become impossible, and the estimation result judgment unit displays that effect (S1360). And it ends.

実施例3によれば、ひとつの帯域内での周波数特性(曲線)の変形を検出でき実施例1や2において、算出した流量に、多数値が得られない場合であっても、多数値を得る可能性を高めることができる。   According to the third embodiment, it is possible to detect the deformation of the frequency characteristic (curve) in one band, and in the first and second embodiments, even if the calculated flow rate can not obtain a large number of values, a large number of values can be obtained. You can increase the chances of getting it.

図5は、実施例4における流体流量計測装置の構成図の一例である。図5(A)は、圧縮機と配管網を含めたシステム全体を示す。圧縮機101に接続した配管に、1個の流量センサ102を配置する。配管網103には、複数の枝配管と、その枝配管それぞれに複数のセンサ104が設置される。   FIG. 5 is an example of a configuration diagram of a fluid flow rate measuring device according to a fourth embodiment. FIG. 5A shows the entire system including the compressor and the piping network. One flow rate sensor 102 is disposed in a pipe connected to the compressor 101. In the piping network 103, a plurality of branch pipes and a plurality of sensors 104 are installed in each of the branch pipes.

センサ104−1a、104−1b、104−2a、104−2b、・・・104−Na、104−Nbといった、各センサが、それぞれのセンサデータを、ネットワーク経由でコンピュータ120に送り、コンピュータ120がセンサデータに基づいて処理する構成である。各配管には末端に末端装置105−1、105−Nが接続される。   Each sensor, such as sensors 104-1a, 104-1b, 104-2a, 104-2b,... 104-Na, 104-Nb, sends respective sensor data to the computer 120 via the network, and the computer 120 Processing is performed based on sensor data. End devices 105-1 and 105-N are connected to the ends of the pipes.

実施例4でのセンサの構成を図5(B)に示す。本例ではセンサに振動センサを想定しており、流体の移動に伴う配管の振動を、センサで拾う。1つの配管に対して2個のセンサ111A、111Bが、対称に配置される。また、センサ111A、111Bは、それぞれ実装基板112A、112Bに固定される。   The configuration of the sensor in the fourth embodiment is shown in FIG. 5 (B). In this example, a vibration sensor is assumed as the sensor, and the vibration of the pipe accompanying the movement of the fluid is picked up by the sensor. Two sensors 111A and 111B are symmetrically arranged for one pipe. Also, the sensors 111A and 111B are fixed to the mounting boards 112A and 112B, respectively.

さらに実装基板112Aと112B、センサ111A、111Bは、図示しないがクランプで締め付けることで配管110に固定される。コンピュータ120は、図1の構成と同じである。1つの配管に対して、3個以上のセンサを固定するようにしてもよい。   Although not shown, the mounting boards 112A and 112B and the sensors 111A and 111B are fixed to the pipe 110 by being clamped with a clamp. The computer 120 is the same as the configuration of FIG. Three or more sensors may be fixed to one pipe.

配管内の流体流量をその配管の振動で計測するパッシブ測定において、大元に設置された流量計をもって流量と各センサの出力電圧のある帯域内での平均値(電圧二乗平均)が単調増加の関係を前もって求める。上記帯域は1つのセンサにおいて1本用意する。同様のことを複数のセンサで実施する。この関係を予め求めた上で、実際の圧縮空気の流量を算出する。   In the passive measurement which measures the fluid flow rate in piping by the vibration of the piping, the average value (voltage root mean square) within a certain zone of the flow rate and the output voltage of each sensor monotonically increases with the flowmeter installed at the beginning Find the relationship in advance. One band is prepared in one sensor. The same is done with multiple sensors. After obtaining this relationship in advance, the actual flow rate of compressed air is calculated.

本例では、複数のセンサを同一配管に配置することで、共振した条件のセンサを検出して、流量算出から排除する。図13(A)に、実施例4の準備時におけるフローを示す。S1001、S1002、S1011、S1013、S1003、S1004は、図8と同じである。そして、複数のセンサ(センサ1、2など)を動作させて異なる流量数点でセンサの電圧データを取得する(S1412−1、S1412−2・・・)。   In this example, by arranging a plurality of sensors in the same pipe, the sensor of the resonated condition is detected and excluded from the flow rate calculation. FIG. 13A shows a flow at the time of preparation of the fourth embodiment. S1001, S1002, S1011, S1013, S1003, and S1004 are the same as in FIG. Then, a plurality of sensors (such as sensors 1 and 2) are operated to acquire voltage data of the sensors at several different flow rates (S1412-1, S1412-2, ...).

この動作は、末端配管1本あたりセンサの数だけ実施する(86)。センサの電圧データは、校正データストレージ124に時系列データとして記録される。取得するレートは、後に行うFFT解析で必要な周波数の2倍、期間は必要な周波数解像度に合わせればよい。一連の動作(S1411−S1013)は末端配管の数だけ繰り返し実行する(87)。最後に、流量計、圧縮機101を停止させて(それぞれS1003、1004)、終了する。   This operation is performed as many as the number of sensors per end pipe (86). The voltage data of the sensor is recorded in the calibration data storage 124 as time series data. The acquisition rate may be adjusted to twice the frequency required for the later FFT analysis, and the period may be adjusted to the required frequency resolution. A series of operations (S1411-S1013) are repeatedly performed as many as the number of end pipes (87). Finally, the flow meter and the compressor 101 are stopped (S1003 and 1004, respectively), and the process ends.

図13(A)の各ステップは、図8(A)と同様に、演算装置122が圧縮機101や各配管の弁の開閉の制御、流量計の流量データの取得、記録などを制御するようにしてもよい。   In each step of FIG. 13A, as in FIG. 8A, the arithmetic unit 122 controls the opening and closing of the valve of the compressor 101 and each pipe, and controls acquisition of flow rate data of the flowmeter, recording, and the like. You may

次に、本例での校正フローを図13(B)に示す。図13(B)は、演算装置122が実行する処理である。内容は、実施例1における図8(B)の各ステップとほぼ同様である。異なるのは、1つの配管で複数のセンサデータがあること、1つのセンサで用意する帯域は一本ということでS1455では、流量を算出する帯域はセンサごとに、ひとつを選択することになる。   Next, the calibration flow in this example is shown in FIG. FIG. 13B is a process performed by the arithmetic device 122. The contents are substantially the same as the steps in FIG. 8B in the first embodiment. The difference is that there is a plurality of sensor data in one pipe, and one band is prepared by one sensor. In S1455, one band is selected for calculating the flow rate in each sensor.

さらに、S1051からS1056を、全てのセンサの数だけ繰り返して実行する(88)ことである。実際の算出では、流量はセンサだけ駆動してセンサから得られた平均電圧計算と数式モデル(1)から計算して求める。流量とセンサごとの平均電圧値つまり相関データは、相関データストレージ125に記録され、算出データは、推定データストレージ126に記録される。   Further, the steps S1051 to S1056 are repeated (88) by the number of all sensors. In actual calculation, the flow rate is determined by driving only the sensor and calculating from the average voltage calculation obtained from the sensor and the mathematical expression model (1). The flow rate and the average voltage value for each sensor, that is, the correlation data are recorded in the correlation data storage 125, and the calculation data is recorded in the estimation data storage 126.

図6(A)と図6(B)の左側の図は、信号レベル(平均電圧)と周波数との関係を示す図であり、縦軸が信号レベルで、横軸が周波数を示す。図6(A)と図6(B)の右側の図は、信号レベル(平均電圧)と流量との関係を示す図であり、縦軸が信号レベルで、横軸が流量を示す。図6(A)に示すような共振ピークの無い正常な相関では、流量の変化に対して、センサA、センサBとセンサCともに予め求めた相関に従った平均電圧変化を示す。図のように同じ傾きでもよいし、配置状況では異なる傾きの場合もある。   The diagrams on the left side of FIGS. 6A and 6B are diagrams showing the relationship between the signal level (average voltage) and the frequency, the vertical axis indicates the signal level, and the horizontal axis indicates the frequency. The diagrams on the right side of FIGS. 6A and 6B are diagrams showing the relationship between the signal level (average voltage) and the flow rate, the vertical axis is the signal level, and the horizontal axis is the flow rate. The normal correlation without resonance peak as shown in FIG. 6A shows an average voltage change according to the correlation obtained in advance for the sensor A, the sensor B and the sensor C with respect to the change of the flow rate. The same inclination may be used as illustrated, or may be different depending on the arrangement.

しかし、図6(B)に示すような共振ピークが例えばセンサBに発生すると、センサBのみ電圧の変化が予定値から外れる。もっと言うと、センサA、センサCとセンサBの間で同じ流量の変化にもかかわらず対応する電圧の変化幅に矛盾が生じる。このことからセンサA、センサB、センサCのいずれかもしくは複数のセンサに共振などの予め求めた相関が崩れるような現象が起きていることを検出する。よって、その後のステップでそれを排除した上で、流量を算出すればよい。   However, when a resonance peak as shown in FIG. 6B occurs in, for example, the sensor B, the change in voltage of only the sensor B deviates from the planned value. More specifically, in spite of the change in the same flow rate between the sensor A, the sensor C and the sensor B, a contradiction arises in the corresponding change in voltage. From this, it is detected that a phenomenon such as resonance or the like in which a predetermined correlation is broken occurs in any one or a plurality of sensors of the sensor A, the sensor B, and the sensor C. Therefore, the flow rate may be calculated after excluding it in the subsequent steps.

本例において、共振あるセンサとそうでないセンサの判別方法は、各センサでそれぞれの帯域で平均電圧を求めた上で、予めもとめた相関で得られる算出した流量の多数決をもって最終的な流量と判断する。少数になった帯域は、共振などで傾きが変化した可能性があり、流量算出から排除する。もっというと予めもとめた流量に対する電圧の変化が異なる場合は、共振だけでなくセンサと配管の設置状況が変わったと考えられる為、排除することができる。本例は、評価時に流量が変化しない状況で有効である。   In this example, the method of discriminating between the sensor having resonance and the sensor not having determined the final flow rate by determining the average voltage in each zone with each sensor and then determining the calculated flow rate obtained by the correlation obtained in advance. Do. The small number of bands may have changed in inclination due to resonance or the like, and are excluded from the flow rate calculation. More specifically, when the change in voltage with respect to the previously determined flow rate is different, it is considered that the installation situation of the sensor and the pipe has changed as well as the resonance, and therefore, it can be excluded. This example is effective in the situation where the flow rate does not change at the time of evaluation.

実施例4の算出時の処理フローを図14に示す。図14の各処理は演算装置122が実行する。S1101からS1112は、図9の処理と同様である。異なるのは、この一連の動作(S1101−S1112)をセンサの数だけ繰り返し実行する(89)。さらに、推定結果判断部が、各センサで推定した流量を比較する(S1505)。全ての算出流量が一致していれば(S1505のY)、その値を推定結果として出力するように(S1103)して、終了する。   The process flow at the time of calculation of the fourth embodiment is shown in FIG. The arithmetic device 122 executes each process of FIG. Steps S1101 to S1112 are similar to the processing of FIG. The difference is that the series of operations (S1101-S1112) are repeatedly executed by the number of sensors (89). Further, the estimation result judging unit compares the flow rates estimated by the respective sensors (S1505). If all the calculated flow rates match (Y in S1505), the value is output as an estimation result (S1103), and the process is ended.

不一致であれば(S1505のN)、推定結果判断部が、多数決をとる(S1104)。多数を占める流量値があれば(S1105でYes)、多数を占める流量値を推定結果として出力させるようにして(S1106)、終了する。結果がばらついて多数決できない場合は(S1105でNo)、配管流量の流量センシングが不可能になったとして、推定結果判断部が、その旨を表示させるようにして(S1510)、終了する。   If they do not match (N in S1505), the estimation result judging unit takes a majority decision (S1104). If there is a flow rate value that occupies a large number (Yes in S1105), the flow rate value that occupies the large number is output as an estimation result (S1106), and the process ends. If the results vary and it is not possible to determine the majority (No in S1105), it is determined that the flow rate sensing of the flow rate of the pipe has become impossible, and the estimation result determination unit displays the effect (S1510) and ends.

実施例4によれば、複数のセンサにおける推定流量を比較することで、より正確な流量の推定ができる。あるいは、流量とセンサの出力電圧の相関(校正)を、再度求めるためのトリガを得ることができる。   According to the fourth embodiment, by comparing the estimated flow rates of a plurality of sensors, it is possible to estimate the flow rate more accurately. Alternatively, it is possible to obtain a trigger for determining the correlation (calibration) of the flow rate and the output voltage of the sensor again.

実施例5では、実施例4で説明した共振ある帯域とそうでない帯域の判別方法の別の実施方法を説明する。本例においては、流量のわずかな変化に対して、電圧平均値の変化をセンサごとに求め、1つでもあらかじめ調べた傾きと異なる場合は、共鳴ピーク付近の可能性として、算出から排除する。例えば、流量が変化している環境にて時刻A1で流量を各帯域でそれぞれ算出し、時刻A2で流量を各センサでそれぞれ算出する。   In the fifth embodiment, another implementation method of the method for determining the resonance band and the non-resonance band described in the fourth embodiment will be described. In this example, for a slight change in the flow rate, a change in the voltage average value is obtained for each sensor, and if any one is different from the previously examined inclination, it is excluded from the calculation as a possibility near the resonance peak. For example, in an environment where the flow rate is changing, the flow rate is calculated in each zone at time A1, and the flow rate is calculated by each sensor at time A2.

時刻A1からA2での各帯域での算出流量の変化を記憶する。電圧と流量の相関が保たれている場合は、どのセンサでも算出される流量の変化は同じ値を示す。しかし、特定のセンサにおいて共振などで校正時と同じ相関が保たれていない場合は、その変化量が他のセンサとは異なる値を示す。このセンサでの算出流量は排除する。もっというと予めもとめた流量に対する電圧の変化が異なる場合は、共振だけでなくセンサと配管の設置状況が変わったと考えられる為、排除することができる。本例は、評価時に流量が変化する状況で有効である。   Changes in the calculated flow rate in each zone from time A1 to time A2 are stored. If the correlation between voltage and flow rate is maintained, the change in flow rate calculated by any sensor shows the same value. However, when the same correlation as that at the time of calibration is not maintained due to resonance or the like in a particular sensor, the amount of change shows a value different from that of the other sensors. Calculated flow rate with this sensor is excluded. More specifically, when the change in voltage with respect to the previously determined flow rate is different, it is considered that the installation situation of the sensor and the pipe has changed as well as the resonance, and therefore, it can be excluded. This example is effective in the situation where the flow rate changes at the time of evaluation.

図15は、実施例5における算出時の処理フローである。図15の各処理は、図10と同様である。ただし、この一連の動作(S1201−S1210)をセンサの数だけ繰り返し実行する(90)。   FIG. 15 is a process flow at the time of calculation in the fifth embodiment. Each process of FIG. 15 is the same as that of FIG. However, this series of operations (S1201 to S1210) are repeatedly executed by the number of sensors (90).

実施例5によれば、複数のセンサからの推定流量を比較する場合であって、校正時や流量算出時といった評価をする際に、流量が変化する状況で有効となる。   According to the fifth embodiment, in the case where estimated flow rates from a plurality of sensors are compared, it is effective in a situation where the flow rate changes when making an evaluation such as at the time of calibration or at the time of flow rate calculation.

実施例6では、実施例2で説明した共振ある帯域とそうでない帯域の判別方法の別の実施方法を説明する。本例においては校正の段階で決めておいたセンサごとの帯域つまり、その中での平均電圧が流量に対して正比例の相関関係に有る周波数領域を、さらに分割した帯域内での平均電圧と流量の相関関係を使用する。校正の段階で、分割された帯域での平均電圧と流量の相関を最小二乗法など用いて近似的に正比例の関係式を得ておく(ここでのαを“仮傾き”と命名しておく。   In the sixth embodiment, another implementation method of the method for determining the resonance band and the non-resonance band described in the second embodiment will be described. In this example, the sensor-specific band determined at the calibration stage, that is, the average voltage and the flow rate in the band further divided into the frequency range in which the average voltage therein is directly proportional to the flow rate Use correlations of At the calibration stage, the correlation between the average voltage and the flow rate in the divided bands is approximately directly proportional using the least squares method etc. (here, α is named “provisional slope”. .

この関係は、帯域内の共振の確認にのみ使用し流量の算出では使用しない。各帯域において校正時と同じ相関が保たれている場合は、帯域内での周波数特性(曲線の形状)も変わらないため、分割された帯域間での相関関係、“仮傾き”も変化しない。このため、得られる“仮算出流量”にも矛盾は生じない。しかし、校正時から算出時に特定の帯域において共振などで同じ相関が保たれていない場合は、帯域内での周波数特性(曲線の形状)が変形するため、分割された帯域間での相関関係、 “仮傾き”も変化する。   This relationship is used only to check the resonance in the band and not used to calculate the flow rate. When the same correlation as in the calibration is maintained in each band, the frequency characteristic (shape of the curve) in the band does not change either, so the correlation between the divided bands and the "provisional slope" also do not change. Therefore, there is no contradiction in the "provisionally calculated flow rate" obtained. However, if the same correlation is not maintained due to resonance or the like in a specific band at the time of calculation from the time of calibration, the frequency characteristics (the shape of the curve) in the band are deformed, and thus the correlation between divided bands. The "provisional slope" also changes.

このため、分割された帯域間で得られる仮算出流量の間でも矛盾が生じる。よってこの帯域での算出流量は排除する。
もっというと予めもとめた流量に対する電圧の変化が異なる場合は、共振だけでなくセンサと配管の設置状況が変わったと考えられる為、排除することができる。本例は、ひとつのセンサの帯域内での周波数特性(曲線)の変形を検出できる為、実施例4や実施例5のようなセンサ間で多数値が得られない場合に有効である。
For this reason, contradiction also arises between the temporarily calculated flow rates obtained between the divided bands. Therefore, the calculated flow rate in this zone is excluded.
More specifically, when the change in voltage with respect to the previously determined flow rate is different, it is considered that the installation situation of the sensor and the pipe has changed as well as the resonance, and therefore, it can be excluded. The present example can detect the deformation of the frequency characteristic (curve) in the band of one sensor, and is thus effective when a large number of values can not be obtained between the sensors as in the fourth and fifth embodiments.

本例における具体的フローを図16に示す。図16は,校正時のフローである。S1051からS1056までは図8(B)と同様である。ただし、S1051からS1056は、センサの数だけ繰り返し実施する(91)。また実施例6では、センサ1個あたりの帯域は1本としている。   The specific flow in this example is shown in FIG. FIG. 16 is a flow at the time of calibration. Steps S1051 to S1056 are the same as in FIG. 8B. However, S1051 to S1056 are repeatedly performed by the number of sensors (91). Further, in the sixth embodiment, there is one band per sensor.

本例では、さらに各帯域を、前半と後半にわけてそれぞれS1307からS1312を実行する。それらのステップは、図11と同じである。   In this example, each band is further divided into the first half and the second half, and steps S1307 to S1312 are executed. The steps are the same as in FIG.

図17に、実施例6での算出時の処理フローを示す。本処理ステップS1101、S1102は、図9と同じである。また、S1353からS1361は、図12と同じである。ただし、この一連の動作(S1101〜S1357)を全てのセンサについて実施する(92)する。   FIG. 17 shows a process flow at the time of calculation in the sixth embodiment. The main processing steps S1101 and S1102 are the same as in FIG. Moreover, S1353 to S1361 are the same as FIG. However, this series of operations (S1101 to S1357) are performed on all the sensors (92).

実施例6によれば、複数のセンサからの算出流量を比較する場合であって、実施例4や実施例5においては算出流量の多数値が得られない場合であっても、多数値を得る可能性を高めることができる。   According to the sixth embodiment, the calculated flow rates from the plurality of sensors are compared, and in the fourth and fifth embodiments, even if the multiple values of the calculated flow rates can not be obtained, the multiple values are obtained. The possibilities can be increased.

実施例7における流体流量計測装置の構成図は、図5と同じなので、説明は省略する。
本例では、実施例4とは、異なり、複数のセンサを同一配管に配置しかつ、1つのセンサで算出に使用する帯域を複数用いることで、共振した条件のセンサを検出して、流量算出から排除する。
The configuration diagram of the fluid flow rate measuring device in the seventh embodiment is the same as that of FIG.
In this example, unlike the fourth embodiment, a plurality of sensors are arranged in the same pipe, and one sensor uses a plurality of bands to be used for calculation, thereby detecting a sensor in a resonated condition and calculating the flow rate. Exclude from

図18(A)は、実施例7の準備時のフローを示す。この図は、図13(A)と同様である。ただし、S1412−1などのセンサ電圧の取得の動作は、末端配管1本あたりに配置したセンサの数だけ繰り返し実施する(93)。また、一連の動作(S1011−S1013)は配管の数だけ繰り返し実施する(94)。   FIG. 18A shows a flow of preparation of the seventh embodiment. This figure is similar to FIG. 13 (A). However, the operation of obtaining sensor voltages such as S1412-1 is repeatedly performed as many as the number of sensors disposed per one end pipe (93). Moreover, a series of operation (S1011-S1013) is repeatedly implemented by the number of piping (94).

次に、本例での校正フローを図18(B)に示す。図18(B)は、図8(B)のフローとほぼ同様である。ただし、S1051からS1056は、センサの数だけ繰り返し実行する(95)。さらに、1つのセンサにつき、帯域候補を複数選択するステップ(S1855)を有することである。本実施例では、1つの配管で複数のセンサデータがあり、1つのセンサで用意する帯域は複数本ということである。   Next, the calibration flow in this example is shown in FIG. FIG. 18B is substantially the same as the flow of FIG. However, S1051 to S1056 are repeatedly executed by the number of sensors (95). Furthermore, it is to have the step (S1855) of selecting a plurality of band candidates for one sensor. In this embodiment, one pipe has a plurality of sensor data, and one sensor prepares a plurality of bands.

実際の算出では、流量はセンサだけ駆動してセンサから得られた平均電圧計算と数式モデル(1)から計算して求める。流量とセンサごとの平均電圧値つまり相関データは、相関データストレージ125に記録され、推定データは推定データストレージ126に記録される。   In actual calculation, the flow rate is determined by driving only the sensor and calculating from the average voltage calculation obtained from the sensor and the mathematical expression model (1). The flow rate and the average voltage value for each sensor, that is, the correlation data are recorded in the correlation data storage 125, and the estimation data is recorded in the estimation data storage 126.

しかし、同一配置条件にもかかわらず時間によってはセンサ付近配管の構造物と共鳴を起こす場合があり、特定の流量、周波数対域内でピークが立ち、正確な流量が分からなくなる場合がある。   However, in spite of the same arrangement condition, depending on the time, resonance may occur with the structure of the piping near the sensor, and a peak may appear in a specific flow rate and frequency vs. range, and the accurate flow rate may not be known.

そこで、配管内の流体流量をその配管の振動で計測するパッシブ測定において、流量とある帯域での電圧平均値が単調増加の関係を前もって求めておく。そのうえで、流量のわずかな変化に対して、平均値の変化(傾き)を、センサごとに求める。平均値の変化(傾き)を求めた結果、同じ帯域同士で比較を行い、1本でもあらかじめ調べた傾きと異なる場合は、共鳴ピーク付近の可能性として、算出から排除する。   Therefore, in the passive measurement in which the fluid flow rate in the pipe is measured by the vibration of the pipe, the relationship between the flow rate and the voltage average value in a certain band is monotonously increased is previously obtained. Then, for a slight change in flow rate, the change (slope) of the average value is determined for each sensor. As a result of finding the change (inclination) of the average value, the same band is compared with each other, and even if one of them is different from the inclination examined in advance, it is excluded from the calculation as the possibility near the resonance peak.

図7(A)と図7(B)の左側の図は、信号レベル(平均電圧)と周波数との関係を示す図であり、縦軸が信号レベルで、横軸が周波数を示す。図7(A)と図7(B)の右側の図は、信号レベル(平均電圧)と流量との関係を示す図であり、縦軸が信号レベルで、横軸が流量を示す。
図7(A)に示すような共振ピークの無い正常な相関では、流量の変化に対して、センサA、センサB、センサCともに各帯域A,B,Cにおいて予め求めた相関に従った平均電圧変化を示す。
The diagrams on the left of FIG. 7A and FIG. 7B are diagrams showing the relationship between the signal level (average voltage) and the frequency, the vertical axis indicates the signal level, and the horizontal axis indicates the frequency. The diagrams on the right side of FIGS. 7A and 7B show the relationship between the signal level (average voltage) and the flow rate, the vertical axis indicates the signal level, and the horizontal axis indicates the flow rate.
In the normal correlation having no resonance peak as shown in FIG. 7A, the sensor A, the sensor B, and the sensor C all have an average according to the correlation determined in advance in each of the bands A, B and C with respect to changes in the flow rate. Indicates a change in voltage.

しかし、図7(B)に示すような共振ピークが例えばセンサBの帯域Bに発生すると、センサBの帯域Bのみ電圧の変化が予定値から外れる。もっと言うと、センサBで帯域A、帯域Cと帯域Bの間で同じ流量の変化にもかかわらず対応する電圧の変化幅に矛盾が生じる。さらに、同じ帯域Bにおいても、センサA、センサCとセンサBの間で同じ流量の変化にもかかわらず対応する電圧の変化幅に矛盾が生じる。   However, when a resonance peak as shown in FIG. 7B occurs, for example, in the band B of the sensor B, the change in voltage of only the band B of the sensor B deviates from the planned value. More specifically, in the sensor B, in spite of the change of the same flow rate between the band A and the band C and the band B, contradiction occurs in the corresponding voltage change width. Furthermore, even in the same zone B, in spite of the change in the same flow rate between the sensor A, the sensor C and the sensor B, a contradiction arises in the corresponding voltage change width.

このことからセンサA、センサB、センサCのいずれか、もしくは複数の帯域に、共振などの予め求めた相関が崩れるような現象が起きていることを検出する。よって、その後のステップで、それを排除した上で、流量を算出すればよい。   From this, it is detected that a phenomenon such as resonance that is broken in advance has occurred in any of the sensor A, the sensor B, and the sensor C, or a plurality of bands. Therefore, the flow rate may be calculated after eliminating it in the subsequent steps.

本例において共振あるセンサとそうでないセンサの判別方法は、各帯域で平均電圧を求めた上で、予めもとめた相関で得られる算出流量の多数決をもって最終的な、算出すべき流量と判断する。少数になった帯域は共振などで傾きが変化した可能性があり、流量算出対象から排除する。
もっというと、予めもとめた流量に対する電圧の変化が異なる場合は、共振だけでなく、センサと配管の設置状況が変わったと考えられる為、排除することができる。本例は、評価時に流量が変化しない状況で有効である。
In this embodiment, the method of discriminating between the sensor having resonance and the sensor not determining the average voltage in each band, determines the final flow rate to be calculated based on the majority of the calculated flow rate obtained by the correlation obtained in advance. There is a possibility that the slope has changed due to resonance or the like, and it is excluded from the flow rate calculation target.
More specifically, when the change in voltage with respect to the previously determined flow rate is different, not only the resonance but also the installation situation of the sensor and the pipe is considered to have changed, so that it can be excluded. This example is effective in the situation where the flow rate does not change at the time of evaluation.

実施例7の流量算出時の処理フローを図19に示す。図19での処理は、図9の処理と同様である。ただし、この一連の動作(S1111−S1112)を候補となっている帯域の数だけ実行する(96)。さらに、この一連の動作(S1101−S1112)を同じ配管に設置されたセンサの数だけ実行する(97)。   The process flow at the time of flow rate calculation of Example 7 is shown in FIG. The process in FIG. 19 is similar to the process in FIG. However, this series of operations (S1111-S1112) are executed as many as the number of candidate bands (96). Further, this series of operations (S1101-S1112) are executed by the number of sensors installed in the same pipe (97).

実施例7によれば、複数のセンサを使い、さらに、ひとつのセンサについて複数の周波数帯域での流量算出結果を利用するので、より正確な流量の算出ができる。あるいは、流量とセンサの出力電圧の相関(校正)を再度求めるためのトリガをより得やすくすることができる。   According to the seventh embodiment, since a plurality of sensors are used and the flow rate calculation results in a plurality of frequency bands are used for one sensor, the flow rate can be calculated more accurately. Alternatively, it is possible to make it easier to obtain a trigger for determining the correlation (calibration) of the flow rate and the output voltage of the sensor again.

101:圧縮機、102:流量センサ、104:センサ、110:配管、120:コンピュータ、121:I/Oインタフェイス、122:演算装置 101: compressor, 102: flow sensor, 104: sensor, 110: piping, 120: computer, 121: I / O interface, 122: arithmetic device

Claims (12)

配管の振動により配管内の流体流量を計測する流量計測装置であって、
前記配管に設けたセンサからの流体の振動を示すセンサデータに基づいて周波数と信号レベルの関係を算出する信号レベル算出部と、
前記信号レベルに基づいて、複数の周波数帯域についての帯域信号レベルを算出する帯域信号レベル算出部と、
前記帯域信号レベルと、前記周波数帯域ごとに算出しておいた流量と前記帯域信号レベルとの関係を表すモデルとに基づいて、前記周波数帯域ごとの前記流量を、複数の前記周波数帯域について算出する流量算出部と、
算出した複数の前記流量に基づいて、前記流量についての推定結果を出力するように判断をする推定結果判断部とを有することを特徴とする流量計測装置。
A flow rate measuring device for measuring a fluid flow rate in a pipe by vibration of the pipe,
A signal level calculation unit that calculates the relationship between frequency and signal level based on sensor data indicating vibration of fluid from a sensor provided in the pipe;
A band signal level calculator configured to calculate band signal levels for a plurality of frequency bands based on the signal levels;
The flow rate for each of the frequency bands is calculated for a plurality of the frequency bands based on the band signal level, and a model representing the relationship between the flow rate calculated for each frequency band and the band signal level. A flow rate calculation unit,
A flow rate measuring apparatus comprising: an estimation result judging unit which judges to output an estimation result of the flow rate based on a plurality of calculated flow rates.
請求項1に記載の流量計測装置において、前記推定結果判断部は、複数の前記周波数帯域の前記流量を比較し、比較した結果に基づいて、複数の前記流量のうちいずれかの前記流量を推定結果として出力するように判断することを特徴とする流量計測装置。 The flow rate measurement apparatus according to claim 1, wherein the estimation result determination unit compares the flow rates of the plurality of frequency bands, and estimates the flow rate of any one of the plurality of flow rates based on the comparison result. A flow rate measuring device characterized by judging to output as a result. 請求項2に記載の流量計測装置において、前記推定結果判断部は、前記比較した複数の前記流量が全て同じである場合には、前記流量を推定結果として出力し、前記比較した結果が一致しない場合には、多数となった前記流量を推定結果として出力することを特徴とする流量計測装置。 The flow rate measuring apparatus according to claim 2, wherein the estimation result judging unit outputs the flow rate as an estimation result when the compared plurality of flow rates are all the same, and the comparison results do not match In the case, the flow rate measuring device characterized by outputting the flow rate which became many as an estimation result. 請求項1に記載の流量計測装置において、前記流量算出部は、前記周波数帯域ごとに、第1の時刻と第2の時刻での前記流量を算出し、前記第1の時刻の前記流量と前記第2の時刻での前記流量の差分を算出し、
前記推定結果判断部は、
複数の前記周波数帯域について、前記算出した前記差分を比較し、前記比較した結果に基づいて、複数の前記流量のうちいずれかの前記流量を推定結果として出力するように判断することを特徴とする流量計測装置。
The flow rate measuring device according to claim 1, wherein the flow rate calculating unit calculates the flow rate at a first time and a second time for each of the frequency bands, and the flow rate at the first time and the flow rate Calculating the difference of the flow rate at the second time,
The estimation result judgment unit
The calculated differences are compared for a plurality of the frequency bands, and it is determined based on the comparison result that one of the plurality of flow rates is output as an estimation result. Flow measurement device.
請求項1に記載の流量計測装置において、前記流量算出部は、前記周波数帯域をさらに分割した分割帯域ごとに、前記流量を算出し、
前記推定結果判断部は、
分割帯域ごとの前記流量を比較し、複数の前記周波数帯域について、前記比較を繰り返し、前記比較した結果に基づいて、複数の前記流量のうちいずれかの前記流量を推定結果として出力するように判断することを特徴とする流量計測装置。
The flow rate measuring device according to claim 1, wherein the flow rate calculating unit calculates the flow rate for each divided band obtained by further dividing the frequency band,
The estimation result judgment unit
The flow rates of the divided bands are compared, and the comparison is repeated for a plurality of the frequency bands, and it is determined that the flow rate of any one of the plurality of flow rates is output as an estimation result based on the comparison result. A flow rate measuring device characterized by
請求項1に記載の流量計測装置において、1つの前記配管に、複数の前記センサを配置し、前記センサには特定のひとつの前記周波数帯域が割り当てられており、
前記流量算出部は、
前記センサからの前記センサデータに基づいて、前記センサごとに前記流量を算出し、複数の前記センサについて、前記流量の算出をした後に、
前記推定結果判断部は、
複数の前記流量に基づいて、複数の前記流量のうちいずれかの前記流量を推定結果として出力するように判断することを特徴とする流量計測装置。
The flow rate measuring apparatus according to claim 1, wherein a plurality of the sensors are disposed in one of the pipes, and the sensor is assigned a specific one of the frequency bands,
The flow rate calculation unit
After the flow rate is calculated for each of the sensors based on the sensor data from the sensors and the flow rates of the plurality of sensors are calculated,
The estimation result judgment unit
A flow rate measuring device, which is determined to output the flow rate of any one of a plurality of flow rates as an estimation result based on a plurality of the flow rates.
請求項6に記載の流量計測装置において、前記流量算出部は、前記センサについて、第1の時刻と第2の時刻での前記流量を算出し、前記第1の時刻の前記流量と前記第2の時刻での前記流量の差分を算出し、複数の前記センサについて、前記差分の算出をした後に、
前記推定結果判断部は、
複数の前記センサごとに算出した前記差分を比較し、前記比較した結果に基づいて、複数の前記流量のうちいずれかの前記流量を推定結果として出力するように判断することを特徴とする流量計測装置。
The flow rate measuring device according to claim 6, wherein the flow rate calculating unit calculates the flow rate at a first time and a second time for the sensor, and the flow rate at the first time and the second time After calculating the difference of the flow rate at the time of and calculating the difference for a plurality of the sensors,
The estimation result judgment unit
The flow rate measurement is characterized by comparing the differences calculated for each of the plurality of sensors, and based on a result of the comparison, outputting any one of the flow rates among the plurality of flow rates as an estimation result. apparatus.
請求項6に記載の流量計測装置において、前記流量算出部は、前記センサに割り当てられた前記周波数帯域をさらに分割した分割帯域ごとに、前記流量を算出し、
前記推定結果判断部は、
前記分割帯域の前記流量を比較し、複数の前記センサについて、前記分割帯域の前記流量の比較を繰り返し、前記比較した結果に基づいて、複数の前記流量のうちいずれかの前記流量を推定結果として出力するように判断することを特徴とする流量計測装置。
The flow rate measuring device according to claim 6, wherein the flow rate calculating unit calculates the flow rate for each divided band obtained by further dividing the frequency band allocated to the sensor,
The estimation result judgment unit
The flow rates of the divided zones are compared, and the flow rates of the divided zones are repeated for a plurality of sensors, and the flow rate of any one of the plurality of flow rates is estimated as a result of the comparison. A flow rate measuring device characterized by judging to output.
請求項1に記載の流量計測装置において、1つの前記配管に、複数の前記センサを配置し、前記センサには、それぞれ複数の前記周波数帯域が選択されており、
前記流量算出部は、
前記センサからの前記センサデータに基づいて、複数の前記センサについて、それぞれに選択された複数の前記周波数帯域について前記流量の算出をした後に、
前記推定結果判断部が、
複数の前記流量に基づいて、複数の前記流量のうちいずれかの前記流量を推定結果として出力するように判断することを特徴とする流量計測装置。
The flow rate measuring device according to claim 1, wherein a plurality of the sensors are disposed in one of the pipes, and a plurality of the frequency bands are selected for the sensors, respectively.
The flow rate calculation unit
After the flow rate is calculated for the plurality of frequency bands selected for each of the plurality of sensors based on the sensor data from the sensors,
The estimation result judgment unit
A flow rate measuring device, which is determined to output the flow rate of any one of a plurality of flow rates as an estimation result based on a plurality of the flow rates.
請求項1に記載の流量計測装置において、前記推定結果判断部は、複数の前記周波数帯域の前記流量を比較し、前記比較した結果が一致しない場合であり、多数となる前記流量が無い場合には、流量センシングが不可能であることを出力することを特徴とする流量計測装置。 The flow rate measurement apparatus according to claim 1, wherein the estimation result determination unit compares the flow rates of a plurality of the frequency bands, and the comparison results do not match, and there is no large number of flow rates. Is a flow rate measuring device characterized by outputting that flow rate sensing is impossible. 請求項1に記載の流量計測装置において、前記配管の流量データを取得する流量計を配置しておき、取得した前記流量データと、前記周波数帯域における平均電圧を示す前記帯域信号レベルとから、前記帯域信号レベルを算出する前記周波数帯域を選択する帯域候補選択部を有することを特徴とする流量計測装置。 The flow rate measuring apparatus according to claim 1, wherein a flowmeter for acquiring flow rate data of the pipe is disposed, and the acquired flow rate data and the band signal level indicating an average voltage in the frequency band are used. A flow rate measuring apparatus comprising a band candidate selection unit for selecting the frequency band for calculating a band signal level. 請求項11に記載の流量計測装置において、前記流量データと前記帯域信号レベルに基づいて、前記周波数帯域ごとに、前記流量と前記帯域信号レベルとの相関関係を算出する相関関係算出部と、前記相関関係に基づいて、前記モデルを算出するモデル算出部を有することを特徴とする流量計測装置。 The flow rate measurement apparatus according to claim 11, wherein the correlation calculation unit calculates a correlation between the flow rate and the band signal level for each frequency band based on the flow rate data and the band signal level, and A flow rate measuring apparatus comprising: a model calculation unit that calculates the model based on a correlation.
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JP7409577B1 (en) 2022-07-21 2024-01-09 Jfeスチール株式会社 Vertical carbonization furnace operating method, ferro coke production method, and vertical carbonization furnace equipment
WO2024018821A1 (en) * 2022-07-21 2024-01-25 Jfeスチール株式会社 Operation method of vertical dry distillation furnace, production method of ferrocoke and vertical dry distillation furnace equipment

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