JP2019124581A - 計測量演算装置、計測量表示システム、及び計測量演算方法 - Google Patents

Abstract

【課題】積算カウント値の積算を長時間に亘って行い、かつ、表示データが必ず表示機器の上限値を経て０に戻るように調整する計測量演算装置、計測量表示システム、及び計測量演算方法を提供すること。【解決手段】瞬時計測データに測定周期を乗じた周期計測量の積算値に応じた積算カウント値を求めるカウント値演算部と、積算カウント値を記録するカウンタ部と、積算カウント値に対応する表示データを求める表示処理部と、を有する計測量演算装置。計測量演算装置は、カウンタ部の上限値を、１０の整数桁数乗をカウント重みで除した値で割った余りである端数値を求める端数演算部と、積算カウント値が、カウンタ部の上限値から端数値を減算した値である限度値以上となったとき、積算カウント値から限度値を減算する端数調整部と、を有している。【選択図】図１

Description

本発明は、検出器による検出データをもとに流量又は熱量などの計測量を演算する計測量演算装置、計測量表示システム、及び計測量演算方法に関する。

流量計などの計測機器は、検出器による検出データから流量又は熱量などの計測量を求め、求めた計測量を積算して表示するようになっている（例えば、特許文献１参照）。こうした計測機器は、計測量の積算値に応じた積算カウント値をカウンタ部に記録する計測量演算装置を備えている。カウンタ部としては、積算カウント値を２進数でカウントするバイナリカウンタが採用される。

ところで、カウンタ部のビット数は有限であるため、積算カウント値がカウンタ部の上限値を超えると０に戻る。例えば、カウンタ部が３２ビットのバイナリカウンタである場合、上限値「０ｘＦＦＦＦＦＦＦＦ」を超えると「０ｘ００００００００」に戻る。ここで、「０ｘ」は１６進数であることを示す符号である。「０ｘＦＦＦＦＦＦＦＦ」は、１０進数の「４２９４９６７２９５（２^３２−１）」に対応する。

一方、計測量演算装置の外部に設けられ、計測量の積算値を表示する表示機器は、１０進表示を行うようになっている。よって、計測量演算装置は、積算カウント値に１カウントあたりの計測量を示すカウント重みを乗じて積算値を求め、求めた積算値から１０進数の表示データを抽出する。

ここで、表示データの１０進表示は、上限値に到達してから０に戻るのが望ましい。例えば、表示機器が１０進数の８桁表示を行う場合において、小数点以下が３桁に設定されているとき、表示機器への表示用の表示データは、上限値である「９９９９９．９９９」を経て「０．０００」に戻るのが望ましい。

ただし、カウンタ部の上限値「４２９４９６７２９５」にカウント重みを乗じた値が「９９９９９．９９９」になるとは限らない。すなわち、カウンタ部の上限値「４２９４９６７２９５」よりも小さな数にカウント重みを乗じた値が「９９９９９．９９９」を超えてしまう。そのため、表示機器の表示、つまり表示データは、例えば「９４９６７．２９５」のような中途半端な値を超えたときに「０．０００」となってしまう。

よって、従来は、表示データが「９９９９９．９９９」を超えたときにカウンタ部をリセットするなど、カウンタ部を上限値までカウントさせずに、表示機器の上限値を基準としてカウンタ部のリセットを行っている。

特開２０１２−１２７７５０号公報

しかしながら、表示データが表示機器の上限値に到達しても、カウンタ部には積算を継続する十分な余裕がある。それにもかかわらず、従来のように、カウンタ部を上限値までカウントさせずにリセットすると、積算値に応じた積算カウント値を長時間記録することができなくなる。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、積算カウント値の積算を長時間に亘って行い、かつ、表示データが必ず表示機器の上限値を経て０に戻るように調整する計測量演算装置、計測量表示システム、及び計測量演算方法を提供することを目的とする。

本発明に係る計測量演算装置は、測定周期ごとに、単位時間あたりの計測量を示す瞬時計測データを取得し、取得した瞬時計測データに測定周期を乗じた周期計測量の積算値に応じた積算カウント値を求めるカウント値演算部と、積算カウント値を２進数のデータで記録するカウンタ部と、積算カウント値に対応する１０進数の表示用のデータである表示データを求める表示処理部と、表示データの整数部分の桁数を整数桁数とすると、カウンタ部の上限値を、１０の整数桁数乗をカウント重みで除した値で割った余りである端数値を求める端数演算部と、積算カウント値が、上限値から端数値を減算した値である限度値以上となったとき、積算カウント値から限度値を減算して積算カウント値を調整する端数調整部と、を有するものである。

本発明に係る及び計測量表示システムは、上記の計測量演算装置と、表示処理部において求められた表示データを表示する表示機器と、を有するものである。

本発明に係る及び計測量演算方法は、測定周期ごとに、単位時間あたりの計測量を示す瞬時計測データを取得する取得ステップと、瞬時計測データに測定周期を乗じた値を用いて、計測量を経時的に積算した値に対応する積算カウント値を求めるカウント値演算ステップと、積算カウント値をカウンタ部に２進数で記録する記録ステップと、積算カウント値を調整するカウント値調整ステップと、積算カウント値に対応する１０進数の表示用のデータである表示データを求める表示処理ステップと、を有し、カウント値調整ステップは、１０を表示データの整数部分の桁数回だけ乗じた数をカウント重みで除した値によってカウンタ部の上限値を割った余りである端数値を求める端数演算ステップと、積算カウント値が、上限値から端数値を減算した値である限度値以上であるか否かを判定する判定ステップと、判定ステップにおいて積算カウント値が限度値以上であると判定したとき、積算カウント値から限度値を減算して積算カウント値を調整する端数調整ステップと、を含んでいる。

本発明によれば、積算カウント値が限度値以上となったときに、積算カウント値から限度値を減算することから、カウント部を限度値まで利用することができると共に、カウント部が上限値でリセットされることを回避することができる。よって、積算カウント値の積算を長時間に亘って行い、かつ、表示データが必ず表示機器の上限値を経て０に戻るように調整することができる。

本発明の実施の形態１に係る計測量演算装置及び計測量表示システムの構成を概略的に示すブロック図である。 図１の計測量演算装置による積算カウント値の調整処理を示す説明図である。 図１の計測量演算装置の動作を例示したフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る計測量演算装置及び計測量表示システムの構成を概略的に示すブロック図である。 図４の計測量演算装置による積算カウント値の調整処理を示す説明図である。 図４の計測量演算装置による積算カウント値の調整処理の利点を示す説明図である。 本発明の実施の形態２の比較例を示す説明図である。 図４の計測量演算装置の動作を例示したフローチャートである。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る計測量演算装置及び計測量表示システムの構成を概略的に示すブロック図である。計測量表示システム１０００は、計測機器１００と表示機器５００とにより構成されている。計測機器１００は、電磁流量計、積算熱量計、及び差圧流量計などの計測機器である。本実施の形態１では、計測機器１００として、導電性を有する流体の流量を測定する電磁流量計を例示している。

図１に示すように、計測機器１００は、検出器１０と、変換器２０と、を有している。検出器１０は、測定管１１と、励磁コイル１２と、電極１３ａと、電極１３ｂと、を有している。測定管１１は、パイプ状に形成され、流体を通過させるものである。計測機器１００は、導電性を有する流体が測定管１１内を流れるように配設される。励磁コイル１２は、測定管１１内に磁界を発生させ、測定管１１内を流れる流体に磁界を印加するものである。励磁コイル１２は、磁界の発生方向が、測定管１１内を流れる流体の流れ方向に対して垂直となるように配置されている。

電極１３ａ及び電極１３ｂは、電極１３ａと電極１３ｂとを結ぶ直線が、測定管１１内を流れる流体の流れ方向、及び励磁コイル１２が発生させる磁界の方向に対して直交するように測定管１１内に配置され、一対の電極を構成している。電極１３ａ及び電極１３ｂは、励磁コイル１２が発生させる磁界中を流体が流れることで発生する起電力を検出し、検出した起電力を示す起電力信号を変換器２０へ出力するものである。

変換器２０は、増幅処理回路３０と、ＡＤ変換器４０と、計測量演算装置５０と、表示装置（表示機器）６０と、励磁制御装置７０と、励磁回路８０と、を有している。増幅処理回路３０は、電極１３ａ及び電極１３ｂから出力される起電力信号を増幅させる。増幅処理回路３０は、例えば、交流増幅回路と、サンプルホールド回路と、直流増幅回路と、を含んで構成することができる。交流増幅回路は、電極１３ａからの起電力信号と電極１３ｂからの起電力信号との差を増幅する。サンプルホールド回路は、励磁電流Ｉｅｘが正極性及び負極性のそれぞれのときの起電力信号の電圧を保持する。直流増幅回路は、励磁電流Ｉｅｘが正極性のときの起電力信号の電圧と、励磁電流Ｉｅｘが負極性のときの起電力信号の電圧との差を増幅する。

ＡＤ変換器４０は、増幅処理回路３０において増幅されたアナログの起電力信号をデジタルの起電力信号に変換し、変換した起電力信号を計測量演算装置５０へ出力する。励磁制御装置７０は、励磁回路８０に対し、励磁電流Ｉｅｘの生成を指示する。励磁回路８０は、励磁制御装置７０からの指示に応じて、極性が交互に変化する励磁周波数ｆｅｘの励磁電流Ｉｅｘを励磁コイル１２に供給する。

表示装置６０は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ）、又は７セグメント式のＬＥＤディスプレイなどからなり、表示処理部５５からの制御信号に従い、１０進数で桁数ｎの表示データを表示する。つまり、表示装置６０は、ｎ桁の数値を１０進表示することができる。ここで、表示データの小数点以下の桁数をｍとする。すると、表示データの整数部分の桁数である整数桁数は「ｎ−ｍ」となる。

計測量演算装置５０は、計測量処理部５１と、カウント値演算部５２と、カウント値調整部５３と、記憶部５４と、表示処理部５５と、を有している。記憶部５４は、積算カウント値Ｎ_ｉを２進数で記録するカウンタ部５４ａを含んでいる。

カウンタ部５４ａは、ビット数がｋであり、積算カウント値Ｎ_ｉを２進数でカウントするバイナリカウンタである。本実施の形態１では、カウンタ部５４ａとして、３２ビットのバイナリカウンタ（ｌｏｎｇ型）又は６４ビットのバイナリカウンタ（ｌｏｎｇ ｌｏｎｇ型）などを採用し、積算カウント値Ｎ_ｉの長時間の記録を実現している。

ここで、表示データの桁数ｎとカウンタ部５４ａのビット数ｋとの間には、ｌｏｇ_１０２^ｋ＞ｎという関係が必要である。記憶部５４には、計測量演算装置５０の動作プログラムが格納されている。また、記憶部５４には、積算カウント値Ｎ_ｉ、周期積算値ΔＰ_ｉ、及び周期カウント値ΔＮ_ｉなどの種々のデータが記憶される。

計測量処理部５１は、測定周期ΔＴごとに、検出器１０による検出データ、すなわち検出器１０が検出した起電力に基づいて、単位時間あたりの計測量を示す瞬時計測データＰＶを求める。測定周期ΔＴは、例えば２００［ｍｓ］に設定され、適宜変更することができる。本実施の形態１の計測量処理部５１は、測定周期ΔＴごとに、ＡＤ変換器４０から出力される起電力信号の値を示すＡＤ値を用いて、測定管１１内を流れる流体の流速を求める。

より具体的に、計測量処理部５１は、下記の式（１）により、測定管１１内を流れる流体の流速を求める。最大流速、最大流速ＡＤ値、及びゼロ点ＡＤ値は、電磁流量計の回路の特性のバラツキなどに応じて決まる値であり、キャリブレーション等で予め記憶部５４に記憶されている。ゼロ点とは、流体の流量が０の状態でも流れるオフセット電流などのバイアスを差し引いて調整された点である。ゼロ点ＡＤ値は、ゼロ点におけるＡＤ値である。

［数１］
流速［ｍ／ｓ］＝最大流速［ｍ／ｓ］×（ＡＤ値−ゼロ点ＡＤ値）／（最大流速ＡＤ値−ゼロ点ＡＤ値） ・・・ （１）

また、計測量処理部５１は、式（１）から求めた流速をもとに、下記の式（２）により、１［ｓ］あたりの流量である瞬時流量を求める。式（２）の断面積は、測定管１１の断面積のことであり、下記の式（３）のように、測定管１１の口径から求まる。

［数２］
瞬時流量［ｍ^３／ｓ］＝流速［ｍ／ｓ］×断面積［ｍ^２］ ・・・ （２）

［数３］
断面積［ｍ^２］＝π×口径［ｍ］×口径［ｍ］／４ ・・・ （３）

測定管１１の断面積の情報は、予め記憶部５４に記憶されていてもよいし、計測量処理部５１が、式（３）により、都度計算するようにしてもよい。いずれにせよ、計測量処理部５１は、求めた流速に測定管１１の断面積を乗算して瞬時流量を求める。そして、計測量処理部５１は、求めた瞬時流量を、瞬時計測データＰＶとしてカウント値演算部５２へ出力する。

ここで、計測量処理部５１は、測定管１１内を流れる流体の１［ｓ］あたりの熱量である瞬時熱量を演算する機能を有していてもよい。すなわち、計測機器１００は、ビル空調などの熱交換器で消費した熱量を計測する機能を有していてもよい。この場合、例えば、検出器１０は、流体の流れにおける熱交換器の下流側に設けられる。流体の流れにおける熱交換器の上流側には、熱交換器に流入する流体の温度である往温度を計測する往温度センサを含む往側感温部が設けられる。流体の流れにおける熱交換器の下流側には、熱交換器から流出する流体の温度である還温度を計測する還温度センサを含む還側感温部が設けられる。そして、計測量処理部５１は、往温度センサから往温度を取得すると共に、還温度センサから還温度を取得し、下記の式（４）により瞬時熱量を求める。

［数４］
瞬時熱量［ＭＪ／ｓ］＝瞬時流量［ｍ^３／ｓ］×往還温度差［℃］×熱量換算係数 ・・・ （４）

往還温度差は、往温度センサにおいて計測された往温度と、還温度センサにおいて計測された還温度との差分のことである。なお、測定管１１内を流れる流体が水の場合、熱量換算係数は「４．１２３」に設定される。計測量処理部５１は、求めた瞬時熱量を、瞬時計測データＰＶとしてカウント値演算部５２へ出力する。

カウント値演算部５２は、測定周期ΔＴごとに、瞬時流量及び瞬時熱量のうちの少なくとも１つを、計測量処理部５１から瞬時計測データＰＶとして取得する。そして、カウント値演算部５２は、瞬時計測データＰＶに測定周期ΔＴを乗じた周期計測量（ＰＶ×ΔＴ）の積算値Ｐに応じた積算カウント値Ｎ_ｉを求める。

より具体的に、カウント値演算部５２は、周期積算値演算部５２ａと、カウント値算定部５２ｂと、残余量演算部５２ｃと、積算値演算部５２ｄと、を有している。周期積算値演算部５２ａは、測定周期ΔＴごとに取得する瞬時計測データＰＶに測定周期ΔＴを乗じて周期計測量を求める。すなわち、周期積算値演算部５２ａは、測定周期ΔＴごとに、下記の式（５）により、前回の残余量ΔＲ_ｉ−１に周期計測量を加算して周期積算値ΔＰ_ｉを求める。

［数５］
ΔＰ_ｉ＝ΔＲ_ｉ−１＋ＰＶ×ΔＴ ・・・ （５）

前回の残余量ΔＲ_ｉ−１は、後述する残余量演算部５２ｃが前回の演算処理で求めた残余量ΔＲ_ｉである。ここで、１回目の残余量ΔＲ_ｉ−１、すなわち残余量ΔＲ_０は０に設定されている。周期積算値演算部５２ａは、測定周期ΔＴごとに、求めた周期積算値ΔＰ_ｉを記憶部５４に記憶させる。

カウント値算定部５２ｂは、測定周期ΔＴごとに、下記の式（６）により、周期積算値ΔＰ_ｉをカウント重みＷで除した商である周期カウント値ΔＮ_ｉを求める。また、カウント値算定部５２ｂは、求めた周期カウント値ΔＮ_ｉを記憶部５４に記憶させる。周期カウント値ΔＮ_ｉは、測定周期ΔＴごとにカウンタ部５４ａに加算される値である。式（６）において、ｉｎｔは、整数部を抽出する関数であることを示す記号である。すなわち、カウント値算定部５２ｂは、周期積算値ΔＰ_ｉをカウント重みＷで除した値の整数部分である周期カウント値ΔＮ_ｉを抽出する。

［数６］
ΔＮ_ｉ＝ｉｎｔ（ΔＰ_ｉ／Ｗ） ・・・ （６）

残余量演算部５２ｃは、測定周期ΔＴごとに、下記の式（７）により、周期積算値ΔＰ_ｉから、周期カウント値ΔＮ_ｉにカウント重みＷを乗じた値を減算して、今回の残余量ΔＲ_ｉを求める。今回の残余量ΔＲ_ｉは、周期積算値ΔＰ_ｉをカウント重みＷで除した余りに相当する。

［数７］
ΔＲ_ｉ＝ΔＰ_ｉ−（ΔＮ_ｉ×Ｗ） ・・・ （７）

積算値演算部５２ｄは、測定周期ΔＴごとに、下記の式（８）により、前回の積算カウント値Ｎ_ｉ−１に周期カウント値ΔＮ_ｉを加算して、今回の積算カウント値Ｎ_ｉを求める。すなわち、積算値演算部５２ｄは、測定周期ΔＴごとにカウント値算定部５２ｂが求める周期カウント値ΔＮ_ｉを前回の積算カウント値Ｎ_ｉ−１に加算して、積算カウント値Ｎ_ｉを更新する。ここで、１回目の積算カウント値Ｎ_ｉ−１、すなわち積算カウント値Ｎ_０は０に設定されている。

［数８］
Ｎ_ｉ＝Ｎ_ｉ−１＋ΔＮ_ｉ・・・ （８）

表示処理部５５は、積算カウント値Ｎ_ｉに対応する１０進数の表示用のデータである表示データを求める。すなわち、表示処理部５５は、下記の式（９）により、積算カウント値Ｎ_ｉにカウント重みＷを乗じて積算値Ｐを求める。加えて、表示処理部５５は、求めた積算値のうち、下位の桁から、表示装置６０及び表示機器５００に表示可能な桁数分の値を表示データとして求める。そして、表示処理部５５は、表示データを表示装置６０に表示させる。また、本実施の形態１の表示処理部５５は、表示データを表示機器５００へ送信する機能を有している。

［数９］
積算値Ｐ＝積算カウント値Ｎ_ｉ×Ｗ・・・ （９）

カウント値調整部５３は、端数演算部５３ａと、端数調整部５３ｂと、を有している。
端数演算部５３ａは、測定周期ΔＴごとに、下記の式（１０）により端数値を求める。ｍｏｄは、割り算の余りを求める関数であることを示す記号である。すなわち、カウント値調整部５３は、カウンタ部５４ａの上限値である２^ｋを、１０の整数桁数乗をカウント重みＷで除した値で割った余りである端数値を求める。

［数１０］
端数値＝ｍｏｄ（２^ｋ，１０^ｎ−ｍ／Ｗ）・・・ （１０）

端数調整部５３ｂは、積算カウント値Ｎ_ｉが、カウンタ部５４ａの上限値から端数値を減算した値である限度値以上となったとき、積算カウント値Ｎ_ｉから限度値を減算して積算カウント値Ｎ_ｉを調整する。本実施の形態１の端数調整部５３ｂは、限度判定手段５３１と、カウント値更新手段５３２と、を有している。

限度判定手段５３１は、積算カウント値Ｎ_ｉが限度値以上であるか否かを判定する。つまり、限度判定手段５３１は、下記の式（１１）により、カウンタ部５４ａの上限値から端数値を減算して限度値を求める。そして、限度判定手段５３１は、下記の条件式（１２）により、積算カウント値Ｎ_ｉが限度値以上であるか否かを判定する。

［数１１］
限度値＝２^ｋ−ｍｏｄ（２^ｋ，１０^ｎ−ｍ／Ｗ） ・・・ （１１）

［数１２］
ｉｆ［Ｎ_ｉ≧（２^ｋ−ｍｏｄ（２^ｋ，１０^ｎ−ｍ／Ｗ））］ ・・・ （１２）

カウント値更新手段５３２は、限度判定手段５３１において、積算カウント値Ｎ_ｉが限度値以上であると判定されたとき、下記の更新式（１３）により、積算カウント値Ｎ_ｉから限度値を減算して積算カウント値Ｎ_ｉを更新する。

［数１３］
積算カウント値Ｎ_ｉ＝積算カウント値Ｎ_ｉ−（２^ｋ−ｍｏｄ（２^ｋ，１０^ｎ−ｍ／Ｗ））・・・ （１３）

ここで、更新式（１３）から求まる積算カウント値Ｎ_ｉを限度超過値という。すなわち、計測量演算装置５０では、積算カウント値Ｎ_ｉが限度値以上になったとき、限度超過値が、カウンタ部５４ａのリセット後の初期値として持ち越される。限度超過値は、カウント重みＷなどによって決まり、０になる場合もある。

表示機器５００は、表示制御部５１０と、表示部５２０と、を有している。表示制御部５１０は、表示処理部５５から表示データを取得し、取得した表示データを表示部５２０に表示させる。表示部５２０は、液晶ディスプレイ又は７セグメント式のＬＥＤディスプレイなどからなり、表示制御部５１０によって制御され、１０進数で桁数ｎの表示データを表示する。つまり、表示部５２０は、ｎ桁の数値を１０進表示することができる。

ここで、計測量処理部５１、カウント値演算部５２、カウント値調整部５３、及び表示処理部５５は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などの演算装置と、こうした演算装置と協働して上記の各種機能を実現させる動作プログラムとによって構成することができる。記憶部５４は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ等のＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、又はＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等により構成することができる。

ところで、上記の説明では、表示装置６０と表示機器５００とに同じ桁数の表示データを表示させる例を示したが、表示装置６０と表示機器５００とは、表示可能な数値の桁数が互いに異なることも想定される。よって、表示処理部５５は、表示装置６０に表示させる表示データと、表示機器５００へ送信する表示データとを、積算値Ｐから個別に抽出してもよい。

図２は、図１の計測量演算装置による積算カウント値の調整処理を示す説明図である。図２では、横軸に積算カウント値Ｎ_ｉをとり、縦軸に表示データ、すなわち表示装置６０又は表示部５２０の１０進表示をとっている。ここでは、カウンタ部５４ａのビット数ｋが３２、つまり、カウンタ部５４ａが３２ビットのバイナリカウンタであることを想定する。また、表示データは、桁数が８（ｎ＝８）で、小数点以下の桁数が０（ｍ＝０）であることを想定する。さらに、カウント重みＷが１．０であることを想定する。

この場合、図２に示すように、カウンタ部５４ａの積算カウント値Ｎ_ｉが「００９９９９９９９９」、「０１９９９９９９９９」、「０２９９９９９９９９」、・・・、「４１９９９９９９９９」のとき、積算カウント値Ｎ_ｉの下位８桁を抽出した表示データは「９９９９９９９９」となる。そして、カウンタ部５４ａの積算カウント値Ｎ_ｉが「０１００００００００」、「０２００００００００」、「０３００００００００」、・・・、「４２００００００００」のとき、表示データは「００００００００」となる。したがって、表示装置６０及び表示部５２０の表示データは、上限値である「９９９９９９９９」を経て「００００００００」に戻る。

測定周期ΔＴごとに求める積算カウント値Ｎ_ｉが、限度値である「４２００００００００」を超えると、端数調整部５３ｂは、更新式（１３）により、積算カウント値Ｎ_ｉから限度値を減算する。すなわち、積算カウント値Ｎ_ｉがカウンタ部５４ａの上限値以上になったとき、図２に示すように、カウンタ部５４ａの積算カウント値Ｎ_ｉがリセットされ、次の周回におけるカウンタ部５４ａの初期値が限度超過値となる（破線矢印参照）。

このように、計測量演算装置５０によれば、表示装置６０及び表示部５２０の表示データが、カウンタ部５４ａの上限値でのリセットにより、「９９９９９９９９」に到達する前に「００００００００」に戻るという事態を回避することができる。つまり、表示データが必ず表示装置６０及び表示部５２０の上限値を経て０に戻るように調整することができる。また、計測量演算装置５０によれば、カウンタ部５４ａの上限値の直前である限度値まで積算カウント値Ｎ_ｉを積算することができる。よって、積算カウント値Ｎ_ｉの積算を長時間に亘って行うことができる。

図３は、図１の計測量演算装置の動作を例示したフローチャートである。図３を参照して、本実施の形態１における計測量演算方法について説明する。

まず、計測量処理部５１は、検出器１０による検出データ、すなわち検出器１０が検出した起電力に基づいて、単位時間あたりの計測量を示す瞬時計測データＰＶを求める。そして、計測量処理部５１は、求めた瞬時計測データＰＶをカウント値演算部５２へ出力する（ステップＳ１０１：計測データ演算ステップ）。

カウント値演算部５２は、単位時間あたりの計測量を示す瞬時計測データＰＶを計測量処理部５１から取得する（ステップＳ１０２：取得ステップ）。カウント値演算部５２は、取得した瞬時計測データＰＶに測定周期ΔＴを乗じた値を用いて、計測量を経時的に積算した値に対応する積算カウント値Ｎ_ｉを求める（ステップＳ１０３：カウント値演算ステップ）。そして、カウント値演算部５２は、積算カウント値Ｎ_ｉをカウンタ部５４ａに２進数で記録する。すなわち、カウント値演算部５２は、カウンタ部５４ａの積算カウント値Ｎ_ｉを更新する（ステップＳ１０４：記録ステップ）。

次いで、カウント値調整部５３は、１０を表示データの整数部分の桁数回だけ乗じた数をカウント重みＷで除した値によってカウンタ部５４ａの上限値を割った余りである端数値を求める（ステップＳ１０５：端数演算ステップ）。そして、カウント値調整部５３は、カウンタ部５４ａの上限値から端数値を減算して限度値を求め、積算カウント値Ｎ_ｉが限度値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０６：判定ステップ）。

カウント値調整部５３は、積算カウント値Ｎ_ｉが限度値以上であれば（ステップＳ１０６／Ｙｅｓ）、積算カウント値Ｎ_ｉから限度値を減算して積算カウント値Ｎ_ｉを調整する（ステップＳ１０７：端数調整ステップ）。一方、カウント値調整部５３は、積算カウント値Ｎ_ｉが限度値未満であれば（ステップＳ１０６／Ｎｏ）、積算カウント値Ｎ_ｉの調整を行わず、ステップＳ１０８の処理へ移行する。ここで、ステップＳ１０５〜Ｓ１０７の一連の処理は、カウント値調整ステップに相当する。

表示処理部５５は、式（９）により表示データを求める。つまり、表示処理部５５は、積算カウント値Ｎ_ｉにカウント重みを乗じて積算値Ｐを求め、求めた積算値Ｐの下位ｎ桁を表示データとして抽出する。そして、表示処理部５５は、求めた表示データを表示装置６０に表示させる。また、表示処理部５５は、求めた表示データを表示機器５００へ出力することにより、表示データを表示部５２０に表示させる（ステップＳ１０８：表示処理ステップ）。計測量演算装置５０は、上記ステップＳ１０１〜Ｓ１０８の一連の処理を、測定周期ΔＴごとに繰り返し実行する。

以上のように、本実施の形態１の計測量演算装置５０は、積算カウント値Ｎ_ｉが限度値以上となったときに積算カウント値Ｎ_ｉから限度値を減算することから、カウント部を限度値まで利用することができる。すなわち、計測量演算装置５０によれば、カウンタ部５４ａの上限値の直前である限度値まで積算カウント値Ｎ_ｉを積算することができる。また、表示装置６０及び表示部５２０の表示データが上限値に到達する前に０に戻るという事態を回避することができる。よって、積算カウント値Ｎ_ｉの積算を長時間に亘って行い、かつ、表示データが必ず表示装置６０あるいは表示機器５００の上限値を経て０に戻るように調整することができる。

実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２に係る計測量演算装置及び計測量表示システムの構成を概略的に示すブロック図である。前述した実施の形態１と同等の構成については同一の符号を用いて説明は省略する。

計測量表示システム２０００は、検出器１０及び変換器１２０を有する計測機器２００と表示機器５００とにより構成されている。変換器１２０は、増幅処理回路３０と、ＡＤ変換器４０と、計測量演算装置１５０と、表示装置６０と、励磁制御装置７０と、励磁回路８０と、を有している。

計測量演算装置１５０は、計測量処理部５１と、カウント値演算部５２と、カウント値調整部１５３と、記憶部５４と、表示処理部５５と、を有している。カウント値調整部１５３は、端数演算部５３ａと、端数調整部１５３ｂと、を有している。端数演算部５３ａは、式（１０）により端数値を求める。

端数調整部１５３ｂは、今回の積算カウント値Ｎ_ｉが前回の積算カウント値Ｎ_ｉ−１よりも小さくなったとき、今回の積算カウント値Ｎ_ｉに端数値を加算して、今回の積算カウント値Ｎ_ｉを調整する。本実施の形態２の端数調整部１５３ｂは、周回判定手段５３３と、カウント値更新手段５３４と、を有している。

周回判定手段５３３は、下記の条件式（１４）により、今回の積算カウント値Ｎ_ｉが前回の積算カウント値Ｎ_ｉ−１よりも小さいか否かを判定する。カウント値更新手段５３４は、周回判定手段５２３において、前回の積算カウント値Ｎ_ｉ−１が今回の積算カウント値Ｎ_ｉよりも小さいと判定されたとき、下記の式（１５）により、今回の積算カウント値Ｎ_ｉに端数値を加算して、今回の積算カウント値Ｎ_ｉを更新する。

［数１４］
Ｎ_ｉ−１＞Ｎ_ｉ ・・・ （１４）

［数１５］
積算カウント値Ｎ_ｉ＝積算カウント値Ｎ_ｉ＋ｍｏｄ（２^ｋ，１０^ｎ−ｍ／Ｗ） ・・・ （１５）

ここで、計測量処理部５１、カウント値演算部５２、カウント値調整部１５３、及び表示処理部５５は、ＣＰＵなどの演算装置と、こうした演算装置と協働して上記の各種機能を実現させる動作プログラムとによって構成することができる。

図５は、図４の計測量演算装置による積算カウント値の調整処理を示す説明図である。図６は、図４の計測量演算装置による積算カウント値の調整処理の利点を示す説明図である。図７は、本発明の実施の形態２の比較例を示す説明図である。図５〜図７では、横軸に積算カウント値Ｎ_ｉをとり、縦軸に表示データをとっている。そして、図２の場合と同様、ｋ＝３２、ｎ＝８、ｍ＝０、Ｗ＝１．０であることを想定する。

この場合、測定周期ΔＴごとに求める今回の積算カウント値Ｎ_ｉが、前回の積算カウント値Ｎ_ｉ−１よりも小さくなると、端数調整部１５３ｂは、式（１５）により、今回の積算カウント値Ｎ_ｉに端数値を加算して、今回の積算カウント値Ｎ_ｉを更新する。したがって、今回の積算カウント値Ｎ_ｉが前回の積算カウント値Ｎ_ｉ−１よりも小さくなるタイミングにおいて、カウンタ部５４ａの積算カウント値Ｎ_ｉは、図５に示す状態を経て図６に示す状態となる。図６では、前回の積算カウント値Ｎ_ｉ−１に周期カウント値ΔＮ_ｉを加算した値のうち、カウンタ部５４ａの上限値を超えた分であるカウント超過値に対応するグラフを、端数値に対応するグラフよりも太く示している。

仮に、図７に示す比較例のように、積算カウント値Ｎ_ｉの調整処理を行わなければ、図５に示す状態を経て図７に示す状態となる。そうすると、カウンタ部５４ａの積算カウント値Ｎ_ｉは、「４２９４９６７２９５」から「００００００００００」に戻るため、表示装置６０及び表示部５２０の表示データは、「９４９６７２９５」から「００００００００」に移行することとなる。

これに対し、本実施の形態２では、図６に示すように、カウンタ部５４ａの積算カウント値Ｎ_ｉは、「４２９４９６７２９５」から、カウント超過値に「００９４９６７２９５」を加えた値（カウント超過値＋端数値）に移行する。すなわち、計測量演算装置１５０では、今回の積算カウント値Ｎ_ｉが前回の積算カウント値Ｎ_ｉ−１よりも小さくなったとき、カウント超過値に端数値を加えた値が、次の周回におけるカウンタ部５４ａの初期値となる。

このように、計測量演算装置１５０によれば、積算カウント値Ｎ_ｉが上限値からカウント超過値に移行し、表示データが上限値に到達する前の「９４９６７２９５」から「００００００００」に戻るといった事態を回避することができる。よって、表示データが必ず表示装置６０及び表示部５２０の上限値を経て０に戻るように調整することができる。また、計測量演算装置１５０によれば、積算カウント値Ｎ_ｉをカウンタ部５４ａの上限値まで積算することができる。よって、積算カウント値Ｎ_ｉの積算を長時間に亘って行うことができる。

図８は、図４の計測量演算装置の動作を例示したフローチャートである。図８を参照して、本実施の形態２における計測量演算方法について説明する。図３と同様の工程については同一の番号を付して説明は省略する。

計測量演算装置１５０は、ステップＳ１０１〜Ｓ１０４の一連の処理を図３の場合と同様に実行する。次に、カウント値調整部１５３は、今回の積算カウント値Ｎ_ｉが前回の積算カウント値Ｎ_ｉ−１よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２０１：判定ステップ）。

カウント値調整部１５３は、今回の積算カウント値Ｎ_ｉが前回の積算カウント値Ｎ_ｉ−１よりも小さければ（ステップＳ２０１／Ｙｅｓ）、図３の場合と同様に端数値を求める（ステップＳ１０５：端数演算ステップ）。そして、カウント値調整部１５３は、今回の積算カウント値Ｎ_ｉに端数値を加算して、今回の積算カウント値Ｎ_ｉを調整する（ステップＳ２０２：端数調整ステップ）。

一方、カウント値調整部１５３は、今回の積算カウント値Ｎ_ｉが前回の積算カウント値Ｎ_ｉ−１以上であれば（ステップＳ２０１／Ｎｏ）、積算カウント値Ｎ_ｉの調整を行わず、ステップＳ１０８の処理へ移行する。ここで、ステップＳ２０１、Ｓ１０５、及びＳ２０２の一連の処理は、カウント値調整ステップに相当する。

表示処理部５５は、図３の場合と同様に、ステップＳ１０８の表示処理ステップを実行する。計測量演算装置１５０は、上記ステップＳ１０１〜Ｓ１０４、Ｓ２０１、Ｓ１０５、Ｓ２０２、及びＳ１０８の一連の処理を、測定周期ΔＴごとに繰り返し実行する。

ところで、上記の説明では、条件式（１４）を満たすか否かを判定することにより、カウンタ部５４ａが一周したか否かを判断する場合を例示したが、これに限定されない。例えば、計測量演算装置１５０は、カウンタ部５４ａにキャリーが発生したか否かを判定することで、カウンタ部５４ａが一周したか否かを判断するように構成してもよい。

以上のように、本実施の形態２の計測量演算装置１５０は、今回の積算カウント値Ｎ_ｉが前回の積算カウント値Ｎ_ｉ−１よりも小さくなったとき、今回の積算カウント値Ｎ_ｉに端数値を加算する。すなわち、計測量演算装置１５０によれば、表示装置６０及び表示部５２０の表示データが上限値に到達することなく０に戻るという事態を回避することができる。また、カウンタ部５４ａを上限値まで利用することができる。よって、積算カウント値Ｎ_ｉの積算を長時間に亘って行い、かつ、表示データが必ず表示装置６０あるいは表示機器５００の上限値を経て０に戻るように調整することができる。

上述した各実施の形態は、計測量演算装置及び計測量演算方法における好適な具体例であり、本発明の技術的範囲は、これらの態様に限定されるものではない。例えば、上記各実施の形態では、記憶部５４をカウンタ部５４ａとして機能させる場合を例示したが、これに限らず、計測量演算装置５０及び１５０は、カウンタ部５４ａと同様に機能するハードウェアのバイナリカウンタを有していてもよい。また、上記各実施の形態では、計測機器１００及び２００が電磁流量計である場合を例示したが、これに限らず、計測機器１００及び２００は、積算熱量計、差圧流量計、渦流量計、又はコリオリ質量流量計などであってもよい。

１０ 検出器、１１ 測定管、１２ 励磁コイル、１３ａ 電極、１３ｂ 電極、２０ 変換器、３０ 増幅処理回路、４０ ＡＤ変換器、５０ 計測量演算装置、５１ 計測量処理部、５２ カウント値演算部、５２ａ 周期積算値演算部、５２ｂ カウント値算定部、５２ｃ 残余量演算部、５２ｄ 積算値演算部、５３ カウント値調整部、５３ａ 端数演算部、５３ｂ 端数調整部、５４ 記憶部、５４ａ カウンタ部、５５ 表示処理部、６０ 表示装置、７０ 励磁制御装置、８０ 励磁回路、１００ 計測機器、１２０ 変換器、１５０ 計測量演算装置、１５３ カウント値調整部、１５３ｂ 端数調整部、２００ 計測機器、５００ 表示機器、５１０ 表示制御部、５２０ 表示部、５２３ 周回判定手段、５３１ 限度判定手段、５３２、５３４ カウント値更新手段、５３３ 周回判定手段、１０００、２０００ 計測量表示システム、Ｉｅｘ 励磁電流、Ｎ_０、Ｎｉ、Ｎ_ｉ−１ 積算カウント値、Ｐ 積算値、ＰＶ 瞬時計測データ、Ｗ カウント重み、ｆｅｘ 励磁周波数、ｋ ビット数、ｎ 桁数、ΔＮ 周期カウント値、ΔＰ 周期積算値、ΔＲ_０、ΔＲ_ｉ、ΔＲ_ｉ−１、残余量、ΔＴ 測定周期。

Claims (6)

1. 測定周期ごとに、単位時間あたりの計測量を示す瞬時計測データを取得し、取得した前記瞬時計測データに前記測定周期を乗じた周期計測量の積算値に応じた積算カウント値を求めるカウント値演算部と、
   前記積算カウント値を２進数のデータで記録するカウンタ部と、
   前記積算カウント値に対応する１０進数の表示用のデータである表示データを求める表示処理部と、
   前記表示データの整数部分の桁数を整数桁数とすると、前記カウンタ部の上限値を、１０の整数桁数乗をカウント重みで除した値で割った余りである端数値を求める端数演算部と、
   前記積算カウント値が、前記上限値から前記端数値を減算した値である限度値以上となったとき、前記積算カウント値から前記限度値を減算して前記積算カウント値を調整する端数調整部と、を有する、計測量演算装置。
2. 測定周期ごとに、単位時間あたりの計測量を示す瞬時計測データを取得し、取得した前記瞬時計測データに前記測定周期を乗じた周期計測量の積算値に応じた積算カウント値を求めるカウント値演算部と、
   前記積算カウント値を２進数で記録するカウンタ部と、
   前記積算カウント値に対応する１０進数の表示用のデータである表示データを求める表示処理部と、
   前記表示データの整数部分の桁数を整数桁数としたとき、前記カウンタ部の上限値を、１０の整数桁数乗をカウント重みで除した値で割った余りである端数値を求める端数演算部と、
   今回の前記積算カウント値が前回の前記積算カウント値よりも小さくなったとき、今回の前記積算カウント値に前記端数値を加算して今回の前記積算カウント値を調整する端数調整部と、を有する、計測量演算装置。
3. 請求項１又は２に記載の計測量演算装置と、
   前記表示処理部において求められた前記表示データを表示する表示機器と、を有する、計測量表示システム。
4. 前記表示処理部は、
   前記積算カウント値にカウント重みを乗じて積算値を求め、求めた積算値のうち、下位の桁から、前記表示機器に表示可能な桁数分の値を前記表示データとして求める、請求項３に記載の計測量表示システム。
5. 測定周期ごとに、単位時間あたりの計測量を示す瞬時計測データを取得する取得ステップと、
   前記瞬時計測データに前記測定周期を乗じた値を用いて、前記計測量を経時的に積算した値に対応する積算カウント値を求めるカウント値演算ステップと、
   前記積算カウント値をカウンタ部に２進数で記録する記録ステップと、
   前記積算カウント値を調整するカウント値調整ステップと、
   前記積算カウント値に対応する１０進数の表示用のデータである表示データを求める表示処理ステップと、を有し、
   前記カウント値調整ステップは、
   １０を前記表示データの整数部分の桁数回だけ乗じた数をカウント重みで除した値によって前記カウンタ部の上限値を割った余りである端数値を求める端数演算ステップと、
   前記積算カウント値が、前記上限値から前記端数値を減算した値である限度値以上であるか否かを判定する判定ステップと、
   前記判定ステップにおいて前記積算カウント値が前記限度値以上であると判定したとき、前記積算カウント値から前記限度値を減算して前記積算カウント値を調整する端数調整ステップと、を含む、計測量演算方法。
6. 測定周期ごとに、単位時間あたりの計測量を示す瞬時計測データを取得する取得ステップと、
   前記瞬時計測データに前記測定周期を乗じた値を用いて、前記計測量を経時的に積算した値に対応する積算カウント値を求めるカウント値演算ステップと、
   前記積算カウント値をカウンタ部に２進数で記録する記録ステップと、
   前記積算カウント値を調整するカウント値調整ステップと、
   前記積算カウント値に対応する１０進数の表示用のデータである表示データを求める表示処理ステップと、を有し、
   前記カウント値調整ステップは、
   今回の前記積算カウント値が前回の前記積算カウント値よりも小さいか否かを判定する判定ステップと、
   前記判定ステップにおいて今回の前記積算カウント値が前回の前記積算カウント値よりも小さいと判定したとき、１０を前記表示データの整数部分の桁数回だけ乗じた数をカウント重みで除した値によって前記カウンタ部の上限値を割った余りである端数値を求める端数演算ステップと、
   今回の前記積算カウント値に、前記端数演算ステップで求めた前記端数値を加算して、今回の前記積算カウント値を調整する端数調整ステップと、を含む、計測量演算方法。

Images