JP2023010241A - 異常検知装置及び異常検知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来に対し、早期に超音波流量計の異常を検知可能とする。【解決手段】受信信号を取得する受信信号取得部４０１及び受信信号取得部４０２と、複数の単位計測工程毎に、ゼロクロス点までの時間を複数回計測するゼロクロス点計測部４０３及びゼロクロス点計測部４０４と、ゼロクロス点計測部４０３による計測結果とゼロクロス点計測部４０４による計測結果との時間差を算出する時間差算出部４０５と、前半ゼロクロス点での時間差の平均値を算出する平均値算出部４０６と、後半ゼロクロス点での時間差の平均値を算出する平均値算出部４０７と、平均値算出部４０６による算出結果と平均値算出部４０７による算出結果との差分の絶対値を算出する差分算出部４０８と、差分算出部４０８により算出された差分の絶対値を閾値と比較することで、超音波流量計の異常を検知する異常検知部４０９とを備えた。【選択図】図２

Description

この発明は、超音波流量計の異常を検知する異常検知装置及び異常検知方法に関する。

従来、一対の超音波センサにより送受信される超音波の伝播時間差に基づいて、測定対象である流体の流量を計測する超音波流量計が知られている。
このような超音波流量計において、超音波の送受信を行う超音波センサが故障した場合等に、受信信号の強度又はＴＯＦ時間には大きな変化が生じないが、センサ特性の変化により伝搬時間差に誤差が生じることがある。超音波流量計では、このような異常を検知できずに計測を続けていると、流量計測に誤差が生じてしまい、計測精度が担保できなくなる可能性がある。

これに対し、例えば特許文献１には、受信信号の強度が所定の範囲を外れている場合、又は、伝搬時間が長すぎる場合に、警告を発する方法が示されている。

特許第４６７３９５０号

しかしながら、特許文献１に開示された従来方法では、受信信号の大きな変化をとらえる指標としては有効であるが、超音波センサの異常を早期に発見する指標としては不十分である。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、従来に対し、早期に超音波センサの異常を検知可能な異常検知装置を提供することを目的としている。

この発明に係る異常検知装置は、超音波流量計が有する一方の超音波センサにより受信された受信信号を取得する第１の受信信号取得部と、超音波流量計が有する他方の超音波センサにより受信された受信信号を取得する第２の受信信号取得部と、第１の受信信号取得部による取得結果に基づいて、複数の単位計測工程毎に、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測する第１のゼロクロス点計測部と、第２の受信信号取得部による取得結果に基づいて、複数の単位計測工程毎に、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測する第２のゼロクロス点計測部と、第１のゼロクロス点計測部による計測結果と第２のゼロクロス点計測部による計測結果との時間差を算出する時間差算出部と、時間差算出部による算出結果に基づいて、前半ゼロクロス点での時間差の平均値を算出する第１の平均値算出部と、時間差算出部による算出結果に基づいて、後半ゼロクロス点での時間差の平均値を算出する第２の平均値算出部と、第１の平均値算出部による算出結果と第２の平均値算出部による算出結果との差分の絶対値を算出する差分算出部と、差分算出部により算出された差分の絶対値を閾値と比較することで、超音波流量計の異常を検知する異常検知部とを備えたことを特徴とする。

この発明によれば、上記のように構成したので、従来に対し、早期に超音波センサの異常を検知可能となる。

実施の形態１に係る超音波流量計の構成例を示す図である。 実施の形態１における演算部の構成例を示す図である。 ゼロクロス点を説明するための図である。 実施の形態１における演算部による異常検知動作例を示すフローチャートである。 ゼロクロス点毎の時間差におけるゼロ点のドリフトを説明するための図である。 実施の形態１における演算部で用いられる各種パラメータの一例を示す図である。 実施の形態２における演算部の構成例を示す図である。 図８Ａ、図８Ｂは、実施の形態２における演算部で用いられる各種パラメータの一例を示す図であり、図８Ａは順方向に関する各種パラメータを示し、図８Ｂは逆方向に関する各種パラメータを示す図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る超音波流量計の構成例を示す図である。
超音波流量計は、超音波を用いて流体に対する計測を行う。この超音波流量計は、図１に示すように、測定管１、超音波センサ２、超音波センサ３及び演算部４を備えている。

測定管１は、内部に測定対象である流体が流れる円筒状部材である。

超音波センサ２は、測定管１の側壁における上流側に取付けられ、測定管１内で超音波センサ３との間で超音波の送受信を行う超音波トランスデューサである。すなわち、超音波センサ２は、測定管１内で下流側（超音波センサ３）に対して超音波を送信し、下流側（超音波センサ３）からの超音波を受信信号として受信する。

超音波センサ３は、測定管１の側壁における下流側に取付けられ、測定管１内で超音波センサ２との間で超音波の送受信を行う超音波トランスデューサである。すなわち、超音波センサ３は、測定管１内で上流側（超音波センサ２）に対して超音波を送信し、上流側（超音波センサ２）からの超音波を受信信号として受信する。

なお、超音波センサ２及び超音波センサ３の位置関係は、超音波センサ２及び超音波センサ３により送受信される超音波の伝搬経路に応じて設計される。

演算部４は、超音波センサ２による送受信結果及び超音波センサ３による送受信結果に基づいて、測定管１内における流体の流量を演算する。
また、演算部４は、超音波センサ２による送受信結果及び超音波センサ３による送受信結果に基づいて、超音波流量計の異常を検知する機能（異常検知装置の機能）も有している。

この演算部４は、図２に示すように、受信信号取得部（第１の受信信号取得部）４０１、受信信号取得部（第２の受信信号取得部）４０２、ゼロクロス点計測部（第１のゼロクロス点計測部）４０３、ゼロクロス点計測部（第２のゼロクロス点計測部）４０４、時間差算出部４０５、平均値算出部（第１の平均値算出部）４０６、平均値算出部（第２の平均値算出部）４０７、差分算出部４０８、異常検知部４０９及び流量演算部４１０を備えている。

図２に示す演算部４が有する構成のうち、受信信号取得部４０１、受信信号取得部４０２、ゼロクロス点計測部４０３、ゼロクロス点計測部４０４、時間差算出部４０５、平均値算出部４０６、平均値算出部４０７、差分算出部４０８及び異常検知部４０９は、異常検知装置を構成する。

なお、演算部４は、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、システムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の処理回路、又はメモリ等に記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等により実現される。

受信信号取得部４０１は、超音波センサ２により受信された受信信号を取得する。

受信信号取得部４０２は、超音波センサ３により受信された受信信号を取得する。

ゼロクロス点計測部４０３は、受信信号取得部４０１による取得結果に基づいて、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測する。ゼロクロス点計測部４０３は、上記の処理を、複数の受信信号毎（単位計測工程毎）に実施する。
なお、例えば図３に示すように、ゼロクロス点は、受信の開始後、受信信号の強度が閾値（閾値電圧）を超えた後に当該受信信号の強度がゼロとなる点である。なお、このゼロクロス点は、通常、受信信号の受信開始点から当該受信信号が最大振幅となる点までに生じた点が計測対象とされる。図３において、上段は超音波の送信波形を示し、下段は超音波の受信波形（受信信号の波形）を示している。また、図３において、符号３１は受信開始点を示し、符号３２は閾値を示し、符号３３はゼロクロス点を示し、符号３４は受信信号が最大振幅となる点を示している。また、ゼロクロス点計測部４０３が１回の単位計測工程において、時間の計測を行うゼロクロス点の数は、事前に設定される。また、単位計測工程の回数は、事前に設定される。

ゼロクロス点計測部４０４は、受信信号取得部４０２による取得結果に基づいて、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測する。ゼロクロス点計測部４０４は、上記の処理を、複数の受信信号毎（単位計測工程毎）に実施する。
なお、ゼロクロス点計測部４０４が１回の単位計測工程において、時間の計測を行うゼロクロス点の数は、事前に設定される。また、単位計測工程の回数は、事前に設定される。

なお、受信信号取得部４０１，４０２及びゼロクロス点計測部４０３，４０４による動作は、１系統の回路で実現可能である。すなわち、順方向の送受信と逆方向の送受信とに応じて、上記回路と超音波センサ２，３の接続が切替えられることで、上記の動作を実現可能である。

時間差算出部４０５は、ゼロクロス点計測部４０３による計測結果とゼロクロス点計測部４０４による計測結果との時間差を算出する。この際、まず、時間差算出部４０５は、ゼロクロス点毎に、ゼロクロス点計測部４０３による各単位計測工程での計測結果を平均化することで、平均値を算出する。同様に、時間差算出部４０５は、ゼロクロス点毎に、ゼロクロス点計測部４０４による各単位計測工程での計測結果を平均化することで、平均値を算出する。そして、時間差算出部４０５は、ゼロクロス点毎に上記２つの平均値の差分を算出することで、各ゼロクロス点での時間差を算出する。

平均値算出部４０６は、時間差算出部４０５による算出結果に基づいて、前半ゼロクロス点での時間差の平均値を算出する。
なお、前半ゼロクロス点は、受信信号の受信開始点から当該受信信号が最大振幅となる点までに生じた複数個のゼロクロス点を時間順に並べた際に、受信開始点に近い１つ以上のゼロクロス点を指す。

平均値算出部４０７は、時間差算出部４０５による算出結果に基づいて、後半ゼロクロス点での時間差の平均値を算出する。
なお、後半ゼロクロス点は、受信信号の受信開始点から当該受信信号が最大振幅となる点までに生じた複数個のゼロクロス点を時間順に並べた際に、受信開始点から遠い１つ以上のゼロクロス点を指し、前半ゼロクロス点より後に生じたゼロクロス点である。

差分算出部４０８は、平均値算出部４０６により算出された平均値と、平均値算出部４０７により算出された平均値との差分の絶対値を算出する。

異常検知部４０９は、差分算出部４０８により算出された差分の絶対値を閾値と比較することで、超音波流量計の異常を検知する。この際、異常検知部４０９は、上記差分の絶対値が閾値以下である場合には超音波流量計に異常は生じていないと判定し、上記差分の絶対値が閾値より大きい場合には超音波流量計に異常が生じていると判定する。なお、閾値は事前に設定される。

流量演算部４１０は、時間差算出部４０５による算出結果に基づいて、測定管１内における流体の流量を算出する。流量演算部４１０の動作原理としては、従来の流量演算の原理を採用可能であり、その説明を省略する。

なお上記では、超音波流量計に異常検知装置の機能が設けられた場合を示した。しかしながら、これに限らず、異常検知装置は超音波流量計とは別の装置として設けられていてもよい。

次に、図２に示す実施の形態１における演算部４（異常検知装置）による異常検知動作例について、図４を参照しながら説明する。
ここで、一対の超音波センサ２，３は、センサ特性の差により、温度に伴って、流量計測で用いられる時間差（伝播時間差）のゼロ点がドリフトする現象がある。このドリフトの変動幅が所定の範囲内であれば、超音波流量計の計測精度は満たされる。一方、図５に示すように、上記流量計測で用いられる時間差をゼロクロス点毎に分解すると、時間軸における後ろのゼロクロス点になる程、温度変化による影響がより大きくなっていることがわかる。そのため、超音波センサが故障した場合等には、後半ゼロクロス点の方が、前半ゼロクロス点に対してより大きく変動することになる。

そこで、実施の形態１に係る異常検知装置では、後半ゼロクロス点での時間差と前半ゼロクロス点での時間差とをモニタリングし、その差が正常時での想定値より大きくなった場合に異常として検知する。なお、超音波流量計による流量計測では、各ゼロクロス点での時間差を利用するため、計測精度が担保できなくなる前に、異常検知が可能となる。

図２に示す実施の形態１における演算部４による異常検知動作例では、図４に示すように、まず、受信信号取得部４０１及び受信信号取得部４０２は、受信信号を取得する（ステップＳＴ４０１）。
すなわち、受信信号取得部４０１は、超音波センサ２により受信された受信信号を取得する。
同様に、受信信号取得部４０２は、超音波センサ３により受信された受信信号を取得する。

次いで、ゼロクロス点計測部４０３及びゼロクロス点計測部４０４は、単位計測工程毎に、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測する（ステップＳＴ４０２）。
すなわち、ゼロクロス点計測部４０３は、単位計測工程毎に、受信信号取得部４０１による取得結果に基づいて、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測する。
同様に、ゼロクロス点計測部４０４は、単位計測工程毎に、受信信号取得部４０２による取得結果に基づいて、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測する。

図３では、ゼロクロス点計測部４０３及びゼロクロス点計測部４０４が、１回の単位計測工程において、６点のゼロクロス点の時間を計測した場合を示している。また、単位計測工程の回数は、例えば３１回である。

なお、ゼロクロス点計測部４０３により計測された、ｋ回目の単位計測工程におけるｍ番目のゼロクロス点の時間を順ＺＣｍ（ｋ）と表す。
また、ゼロクロス点計測部４０４により計測された、ｋ回目の単位計測工程におけるｍ番目のゼロクロス点の時間を逆ＺＣｍ（ｋ）と表す。

次いで、時間差算出部４０５は、下式（１）に示すように、ゼロクロス点計測部４０３による計測結果とゼロクロス点計測部４０４による計測結果との時間差（ＺＣｍΔｔ）を算出する（ステップＳＴ４０３）。この際、まず、時間差算出部４０５は、ゼロクロス点毎に、ゼロクロス点計測部４０３による各単位計測工程での計測結果を平均化することで、平均値を算出する。同様に、時間差算出部４０５は、ゼロクロス点毎に、ゼロクロス点計測部４０４による各単位計測工程での計測結果を平均化することで、平均値を算出する。そして、時間差算出部４０５は、ゼロクロス点毎に上記２つの平均値の差分を算出することで、各ゼロクロス点での時間差を算出する。
ＺＣｍΔｔ＝（Σ逆ＺＣｍ（ｋ）／ｋ）－（Σ順ＺＣｍ（ｋ）／ｋ） （１）

なお、流量演算部４１０は、時間差算出部４０５による算出結果に基づいて、測定管１内における流体の流量を算出可能である。すなわち、流量演算部４１０は、下式（２）に従って算出した時間差（Δｔ）に基づいて、流体の流量を算出可能である。
Δｔ＝ΣＺＣｍΔｔ／ｍ （２）

次いで、平均値算出部４０６は、時間差算出部４０５による算出結果に基づいて、前半ゼロクロス点での時間差の平均値を算出する（ステップＳＴ４０４）。この際、例えば、平均値算出部４０６は、下式（３）に示すように、１番目と２番目のゼロクロス点での時間差の平均値（Δｔ１＿２）を算出する。なお、平均値算出部４０６は、ばらつきを減らし、異常判定精度を向上させるため、Ｎ平均を実施することで、すなわち、上記の平均値の算出をＮ回（複数回）繰返して平均化することで、最終的な平均値（Δｔ１＿２＿Ｎ）を算出してもよい。Ｎは、偶然誤差の影響を低減するのに十分な数とされる。
Δｔ１＿２＝（ＺＣ１Δｔ＋ＺＣ２Δｔ）／２ （３）

次いで、平均値算出部４０７は、時間差算出部４０５による算出結果に基づいて、後半ゼロクロス点での時間差の平均値を算出する（ステップＳＴ４０５）。この際、例えば、平均値算出部４０７は、下式（４）に示すように、５番目と６番目のゼロクロス点での時間差の平均値（Δｔ５＿６）を算出する。なお、平均値算出部４０７は、ばらつきを減らし、異常判定精度を向上させるため、Ｎ平均を実施することで、すなわち、上記の平均値の算出をＮ回（複数回）繰返して平均化することで、最終的な平均（Δｔ５＿６＿Ｎ）を算出してもよい。Ｎは、偶然誤差の影響を低減するのに十分な数とされる。
Δｔ５＿６＝（ＺＣ５Δｔ＋ＺＣ６Δｔ）／２ （４）

次いで、差分算出部４０８は、平均値算出部４０６により算出された平均値と、平均値算出部４０７により算出された平均値との差分の絶対値を算出する（ステップＳＴ４０６）。この際、上記の例では、下式（５）のように、差分算出部４０８は、５番目と６番目のゼロクロス点での時間差の平均値から、１番目と２番目のゼロクロス点での時間差の平均値を差し引いて絶対値を得ることで、差分の絶対値（異常判定値）を算出する。この異常判定値は、超音波流量計の異常を検知するための指標値である。
異常判定値＝｜Δｔ５＿６＿Ｎ－Δｔ１＿２＿Ｎ｜ （５）

次いで、異常検知部４０９は、差分算出部４０８により算出された差分の絶対値を閾値と比較することで、超音波流量計の異常を検知する（ステップＳＴ４０７）。ここで、異常検知部４０９は、上記差分の絶対値が閾値以下である場合には超音波流量計に異常は生じていないと判定し、上記差分の絶対値が閾値より大きい場合には超音波流量計に異常が生じていると判定する。
なお、異常検知部４０９で用いられる閾値は、測定対象である流体の流量、圧力又は温度等に応じて値が適宜変更されてもよい。

図６は実施の形態１における演算部４で用いられる各種パラメータの値の一例を示している。

なお上記では、一例として、演算部４が、Δｔ５＿６とΔｔ１＿２を用いて異常検知を行う場合を示した。しかしながら、これに限らず、演算部４は、他の前半ゼロクロス点での時間差と後半ゼロクロス点での時間差を用いて異常検知を行ってもよい。すなわち、演算部４が用いるゼロクロス点の数、前半ゼロクロス点に含めるゼロクロス点の数、及び、後半ゼロクロス点に含めるゼロクロス点の数は、上記の例に限らない。また、演算部４は、Ｒｉｓｅ－Ｆａｌｌペア（偶数個のゼロクロス点）の平均をとることで、基準電位（０点）のずれ及び信号強度（傾き）の変化に伴うゼロクロス点の誤差を緩和できる。

以上のように、この実施の形態１によれば、異常検知装置は、超音波センサ２により受信された受信信号を取得する受信信号取得部４０１と、超音波センサ３により受信された受信信号を取得する受信信号取得部４０２と、受信信号取得部４０１による取得結果に基づいて、複数の単位計測工程毎に、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測するゼロクロス点計測部４０３と、受信信号取得部４０２による取得結果に基づいて、複数の単位計測工程毎に、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測するゼロクロス点計測部４０４と、ゼロクロス点計測部４０３による計測結果とゼロクロス点計測部４０４による計測結果との時間差を算出する時間差算出部４０５と、時間差算出部４０５による算出結果に基づいて、前半ゼロクロス点での時間差の平均値を算出する平均値算出部４０６と、時間差算出部４０５による算出結果に基づいて、後半ゼロクロス点での時間差の平均値を算出する平均値算出部４０７と、平均値算出部４０６による算出結果と平均値算出部４０７による算出結果との差分の絶対値を算出する差分算出部４０８と、差分算出部４０８により算出された差分の絶対値を閾値と比較することで、超音波流量計の異常を検知する異常検知部４０９とを備えた。これにより、実施の形態１に係る異常検知装置は、従来に対し、早期に超音波流量計の異常を検知可能となる。また、この実施の形態１に係る異常検知装置では、超音波流量計が計測中に、超音波流量計の異常をリアルタイムに検知可能となる。

実施の形態２．
実施の形態１に係る異常検知装置では、ゼロクロス点での時間差を用いることで、超音波流量計の異常を検知することは可能であるが、超音波センサ２又は超音波センサ３の何れに異常が生じているかを検知することはできない。そこで、実施の形態２では、超音波センサ２又は超音波センサ３の何れに異常が生じているかを検知可能とする構成例について説明する。

図７は実施の形態２における演算部４の構成例を示す図である。この図７に示す実施の形態２における演算部４では、図２に示す実施の形態１における演算部４に対し、平均値算出部４０６，平均値算出部４０７、差分算出部４０８及び異常検知部４０９が、平均値算出部（第１の平均値算出部）４０６ｂ、平均値算出部（第２の平均値算出部）４０７ｂ、差分算出部４０８ｂ及び異常検知部４０９ｂに変更されている。図７に示す実施の形態２における演算部４のその他の構成例は、図２に示す実施の形態１における演算部４の構成例と同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。

平均値算出部４０６ｂは、ゼロクロス点計測部４０３による計測結果に基づいて、前半ゼロクロス点の時間の平均値（第１の平均値）を算出する。この際、まず、平均値算出部４０６ｂは、前半ゼロクロス点毎に、ゼロクロス点計測部４０３による各単位計測工程での計測結果を平均化することで、平均値を算出する。そして、平均値算出部４０６ｂは、上記各平均値を平均化することで、上記第１の平均値を算出する。
また、平均値算出部４０６ｂは、ゼロクロス点計測部４０４による計測結果に基づいて、前半ゼロクロス点の時間の平均値（第２の平均値）を算出する。この際、まず、平均値算出部４０６ｂは、前半ゼロクロス点毎に、ゼロクロス点計測部４０４による各単位計測工程での計測結果を平均化することで、平均値を算出する。そして、平均値算出部４０６ｂは、上記各平均値を平均化することで、上記第２の平均値を算出する。

平均値算出部４０７ｂは、ゼロクロス点計測部４０３による計測結果に基づいて、後半ゼロクロス点の時間の平均値（第１の平均値）を算出する。この際、まず、平均値算出部４０７ｂは、後半ゼロクロス点毎に、ゼロクロス点計測部４０３による各単位計測工程での計測結果を平均化することで、平均値を算出する。そして、平均値算出部４０７ｂは、上記各平均値を平均化することで、上記第１の平均値を算出する。
また、平均値算出部４０７ｂは、ゼロクロス点計測部４０４による計測結果に基づいて、後半ゼロクロス点の時間の平均値（第２の平均値）を算出する。この際、まず、平均値算出部４０７ｂは、後半ゼロクロス点毎に、ゼロクロス点計測部４０４による各単位計測工程での計測結果を平均化することで、平均値を算出する。そして、平均値算出部４０７ｂは、上記各平均値を平均化することで、上記第２の平均値を算出する。

差分算出部４０８ｂは、平均値算出部４０６ｂによる算出結果と平均値算出部４０７ｂによる算出結果との差分の絶対値を算出する。この際、差分算出部４０８ｂは、平均値算出部４０６ｂにより算出された第１の平均値と、平均値算出部４０７ｂにより算出された第１の平均値との差分の絶対値を第１の差分値として算出する。また、差分算出部４０８ｂは、平均値算出部４０６ｂにより算出された第２の平均値と、平均値算出部４０７ｂにより算出された第２の平均値との差分の絶対値を第２の差分値として算出する。

異常検知部４０９ｂは、差分算出部４０８ｂにより算出された第１の差分値及び第２の差分値をそれぞれ閾値と比較することで、超音波流量計の異常を検知する。この際、異常検知部４０９ｂは、第１の差分値が閾値以下である場合には超音波流量計に異常は生じていないと判定し、第１の差分値が閾値より大きい場合には超音波流量計に異常が生じている（順方向に異常が生じている）と判定する。また、異常検知部４０９ｂは、第２の差分値が閾値以下である場合には超音波流量計に異常は生じていないと判定し、第２の差分値が閾値より大きい場合には超音波流量計に異常が生じている（逆方向に異常が生じている）と判定する。なお、閾値は事前に設定される。

ここで、例えば、平均値算出部４０６ｂは、下式（６）に示すように、ゼロクロス点計測部４０３による計測結果に基づいて、１番目と２番目のゼロクロス点の時間の平均値（順ＺＣ１＿２）を、第１の平均値として算出する。
同様に、平均値算出部４０６ｂは、下式（７）に示すように、ゼロクロス点計測部４０４による計測結果に基づいて、１番目と２番目のゼロクロス点の時間の平均値（逆ＺＣ１＿２）を、第２の平均値として算出する。
なお、平均値算出部４０６ｂは、ばらつきを減らし、異常判定精度を向上させるため、第１の平均値及び第２の平均値の算出を複数回繰返して平均化することで、最終的な平均値（順ＺＣ１＿２＿Ｎ，逆ＺＣ１＿２＿Ｎ）をそれぞれ算出してもよい。
順ＺＣ１＿２＝｛（Σ順ＺＣ１（ｋ）／ｋ）＋（Σ順ＺＣ２（ｋ）／ｋ）｝／２ （６）
逆ＺＣ１＿２＝｛（Σ逆ＺＣ１（ｋ）／ｋ）＋（Σ逆ＺＣ２（ｋ）／ｋ）｝／２ （７）

次いで、例えば、平均値算出部４０７ｂは、下式（８）に示すように、ゼロクロス点計測部４０３による計測結果に基づいて、５番目と６番目のゼロクロス点の時間の平均値（順ＺＣ５＿６）を、第１の平均値として算出する。
同様に、平均値算出部４０７ｂは、下式（９）に示すように、ゼロクロス点計測部４０４による計測結果に基づいて、５番目と６番目のゼロクロス点の時間の平均値（逆ＺＣ５＿６）を、第２の平均値として算出する。
なお、平均値算出部４０７ｂは、ばらつきを減らし、異常判定精度を向上させるため、第１の平均値及び第２の平均値の算出を複数回繰返して平均化することで、最終的な平均値（順ＺＣ５＿６＿Ｎ，逆ＺＣ５＿６＿Ｎ）をそれぞれ算出してもよい。
順ＺＣ５＿６＝｛（Σ順ＺＣ５（ｋ）／ｋ）＋（Σ順ＺＣ６（ｋ）／ｋ）｝／２ （８）
逆ＺＣ５＿６＝｛（Σ逆ＺＣ５（ｋ）／ｋ）＋（Σ逆ＺＣ６（ｋ）／ｋ）｝／２ （９）

次いで、例えば、差分算出部４０８ｂは、下式（１０）のように、平均値算出部４０６ｂにより算出された第１の平均値と、平均値算出部４０７ｂにより算出された第１の平均値との差分の絶対値を、第１の差分値（異常判定値（順））として算出する。
同様に、差分算出部４０８ｂは、下式（１１）のように、平均値算出部４０６ｂにより算出された第２の平均値と、平均値算出部４０７ｂにより算出された第２の平均値との差分の絶対値を、第２の差分値（異常判定値（逆））として算出する。
異常判定値（順）＝｜順ＺＣ５＿６＿Ｎ－順ＺＣ１＿２＿Ｎ｜ （１０）
異常判定値（逆）＝｜逆ＺＣ５＿６＿Ｎ－逆ＺＣ１＿２＿Ｎ｜ （１１）

次いで、異常検知部４０９ｂは、差分算出部４０８ｂにより算出された第１の差分値及び第２の差分値を閾値とそれぞれ比較することで、超音波流量計の異常を検知する。

図８は実施の形態１における演算部４で用いられる各種パラメータの値の一例を示している。図８Ａは順方向に関する各種パラメータの値の一例を示し、図８Ｂは逆方向に関する各種パラメータの値の一例を示している。

このように、実施の形態１に係る異常検知装置では、ゼロクロス点での時間差を用いて異常検知を行っていたのに対し、実施の形態２に係る異常検知装置では、ゼロクロス点の時間を用いて異常検知を行う。これにより、実施の形態２に係る異常検知装置では、実施の形態１に係る効果に加え、超音波センサ２，３に対して順方向と逆方向とで区別して異常判定を行うことが可能であるため、作業者は異常が生じている超音波センサ２，３を特定可能となる。

以上のように、この実施の形態２によれば、異常検知装置は、超音波センサ２により受信された受信信号を取得する受信信号取得部４０１と、超音波センサ３により受信された受信信号を取得する受信信号取得部４０２と、受信信号取得部４０１による取得結果に基づいて、複数の単位計測工程毎に、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測するゼロクロス点計測部４０３と、受信信号取得部４０２による取得結果に基づいて、複数の単位計測工程毎に、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測するゼロクロス点計測部４０４と、ゼロクロス点計測部４０３による計測結果及びゼロクロス点計測部４０４による計測結果に基づいて、前半ゼロクロス点の時間の平均値を算出する平均値算出部４０６ｂと、ゼロクロス点計測部４０３による計測結果及びゼロクロス点計測部４０４による計測結果に基づいて、後半ゼロクロス点の時間の平均値を算出する平均値算出部４０７ｂと、平均値算出部４０６による算出結果と平均値算出部４０７による算出結果との差分の絶対値を算出する差分算出部４０８ｂと、差分算出部４０８ｂにより算出された差分の絶対値を閾値と比較することで、超音波流量計の異常を検知する異常検知部４０９ｂとを備えた。これにより、実施の形態２に係る異常検知装置は、従来に対し、早期に超音波流量計の異常を検知可能となる。また、この実施の形態２に係る異常検知装置では、超音波流量計が計測中に、超音波流量計の異常をリアルタイムに検知可能となる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組合わせ、或いは各実施の形態の任意の構成要素の変形、若しくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１ 測定管
２ 超音波センサ
３ 超音波センサ
４ 演算部
４０１ 受信信号取得部（第１の受信信号取得部）
４０２ 受信信号取得部（第２の受信信号取得部）
４０３ ゼロクロス点計測部（第１のゼロクロス点計測部）
４０４ ゼロクロス点計測部（第２のゼロクロス点計測部）
４０５ 時間差算出部
４０６，４０６ｂ 平均値算出部（第１の平均値算出部）
４０７，４０７ｂ 平均値算出部（第２の平均値算出部）
４０８，４０８ｂ 差分算出部
４０９，４０９ｂ 異常検知部
４１０ 流量演算部

Claims (5)

1. 超音波流量計が有する一方の超音波センサにより受信された受信信号を取得する第１の受信信号取得部と、
   前記超音波流量計が有する他方の超音波センサにより受信された受信信号を取得する第２の受信信号取得部と、
   前記第１の受信信号取得部による取得結果に基づいて、複数の単位計測工程毎に、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測する第１のゼロクロス点計測部と、
   前記第２の受信信号取得部による取得結果に基づいて、複数の単位計測工程毎に、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測する第２のゼロクロス点計測部と、
   前記第１のゼロクロス点計測部による計測結果と前記第２のゼロクロス点計測部による計測結果との時間差を算出する時間差算出部と、
   前記時間差算出部による算出結果に基づいて、前半ゼロクロス点での時間差の平均値を算出する第１の平均値算出部と、
   前記時間差算出部による算出結果に基づいて、後半ゼロクロス点での時間差の平均値を算出する第２の平均値算出部と、
   前記第１の平均値算出部による算出結果と前記第２の平均値算出部による算出結果との差分の絶対値を算出する差分算出部と、
   前記差分算出部により算出された差分の絶対値を閾値と比較することで、前記超音波流量計の異常を検知する異常検知部と
   を備えた異常検知装置。
2. 超音波流量計が有する一方の超音波センサにより受信された受信信号を取得する第１の受信信号取得部と、
   前記超音波流量計が有する他方の超音波センサにより受信された受信信号を取得する第２の受信信号取得部と、
   前記第１の受信信号取得部による取得結果に基づいて、複数の単位計測工程毎に、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測する第１のゼロクロス点計測部と、
   前記第２の受信信号取得部による取得結果に基づいて、複数の単位計測工程毎に、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測する第２のゼロクロス点計測部と、
   前記第１のゼロクロス点計測部による計測結果及び前記第２のゼロクロス点計測部による計測結果に基づいて、前半ゼロクロス点の時間の平均値を算出する第１の平均値算出部と、
   前記第１のゼロクロス点計測部による計測結果及び前記第２のゼロクロス点計測部による計測結果に基づいて、後半ゼロクロス点の時間の平均値を算出する第２の平均値算出部と、
   前記第１の平均値算出部による算出結果と前記第２の平均値算出部による算出結果との差分の絶対値を算出する差分算出部と、
   前記差分算出部により算出された差分の絶対値を閾値と比較することで、前記超音波流量計の異常を検知する異常検知部と
   を備えた異常検知装置。
3. 前記第１の平均値算出部は、平均値の算出をＮ回繰返して平均化することで、最終的な平均値を算出し、
   前記第２の平均値算出部は、平均値の算出をＮ回繰返して平均化することで、最終的な平均値を算出する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の異常検知装置。
4. 第１の受信信号取得部が、超音波流量計が有する一方の超音波センサにより受信された受信信号を取得するステップと、
   第２の受信信号取得部が、前記超音波流量計が有する他方の超音波センサにより受信された受信信号を取得するステップと、
   第１のゼロクロス点計測部が、前記第１の受信信号取得部による取得結果に基づいて、複数の単位計測工程毎に、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測するステップと、
   第２のゼロクロス点計測部が、前記第２の受信信号取得部による取得結果に基づいて、複数の単位計測工程毎に、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測するステップと、
   時間差算出部が、前記第１のゼロクロス点計測部による計測結果と前記第２のゼロクロス点計測部による計測結果との時間差を算出するステップと、
   第１の平均値算出部が、前記時間差算出部による算出結果に基づいて、前半ゼロクロス点での時間差の平均値を算出するステップと、
   第２の平均値算出部が、前記時間差算出部による算出結果に基づいて、後半ゼロクロス点での時間差の平均値を算出するステップと、
   差分算出部が、前記第１の平均値算出部による算出結果と前記第２の平均値算出部による算出結果との差分の絶対値を算出するステップと、
   異常検知部が、前記差分算出部により算出された差分の絶対値を閾値と比較することで、前記超音波流量計の異常を検知するステップと
   を有する異常検知方法。
5. 第１の受信信号取得部が、超音波流量計が有する一方の超音波センサにより受信された受信信号を取得するステップと、
   第２の受信信号取得部が、前記超音波流量計が有する他方の超音波センサにより受信された受信信号を取得するステップと、
   第１のゼロクロス点計測部が、前記第１の受信信号取得部による取得結果に基づいて、複数の単位計測工程毎に、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測するステップと、
   第２のゼロクロス点計測部が、前記第２の受信信号取得部による取得結果に基づいて、複数の単位計測工程毎に、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測するステップと、
   第１の平均値算出部が、前記第１のゼロクロス点計測部による計測結果及び前記第２のゼロクロス点計測部による計測結果に基づいて、前半ゼロクロス点の時間の平均値を算出するステップと、
   第２の平均値算出部が、前記第１のゼロクロス点計測部による計測結果及び前記第２のゼロクロス点計測部による計測結果に基づいて、後半ゼロクロス点の時間の平均値を算出するステップと、
   差分算出部が、前記第１の平均値算出部による算出結果と前記第２の平均値算出部による算出結果との差分の絶対値を算出するステップと、
   異常検知部が、前記差分算出部により算出された差分の絶対値を閾値と比較することで、前記超音波流量計の異常を検知するステップと
   を有する異常検知方法。

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