JP3562379B2

JP3562379B2 - Flowmeter

Info

Publication number: JP3562379B2
Application number: JP10624699A
Authority: JP
Inventors: 康裕梅景
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-04-14
Filing date: 1999-04-14
Publication date: 2004-09-08
Anticipated expiration: 2019-04-14
Also published as: JP2000298042A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気体や液体などの流量を計測する流量計に関し、計測した瞬時流量の値を算術処理して安定した流量値を算出するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の流量計は、特開平８−２７１３１３号公報や特開平９−１５００６号公報のようなものが知られていた。以下、その構成について図１０と図１１を参照しながら説明する。
【０００３】
図１０に示すように、フローセンサ計測（ステップ１）で検出した流量値が、あるか否かを確認（ステップ２）し、流量があるまでは先に進まず、フローセンサにより計測を続ける。そして、流量がある場合で、流量Ｑが規定値以上か否かを判別（ステップ３）し、規定値以上の場合において、圧力変動が所定値Ｃｆを超えるか否かを判別（ステップ４）する。そして、圧力変動が所定値Ｃｆを超えない場合は、フルイデック式流量計の圧電膜センサで計測（ステップ６）を行う。また、圧力変動が所定値Ｃｆを超える場合は、第２の規定値を超えるか否かを判別（ステップ５）し、第２の規定値を超える場合は、フルイデック式流量計の圧電膜センサで計測（ステップ６）を行う。また、第２の規定値未満の場合は、フローセンサで計測（ステップ１）を行うものである。
【０００４】
また、図１１に示すように、サンプリングプログラム７と、平均値演算プログラム８と、ガス消費量算出プログラム９と、圧力変動周期推定プログラム１０とを備えたＲＯＭ１１と、データ保管に用いるＲＡＭ１２とを備えたＣＰＵ１３と、フローセンサ１４からなるもので、平均化することで流量に変動が発生しても計測流量が影響されにくい構成としている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来技術では、第１の引例では、圧力変動のある無しで流量計測の方法を変えるもので、圧力計測手段および２つの流量計測手段を備えなければならないという課題があった。また、第２の引例では、平均値を用いてガス流量を計測するもので、安定した平均値を得るには大きな容量のＲＡＭ（メモリー）が必要になるという課題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、瞬時流量を検出する瞬時流量検出手段と、瞬時流量値が脈動しているか否かを判別する脈動判別手段を有し、前記脈動判別手段が脈動と判別した時に、瞬時流量値からデジタルフィルター処理するフィルター処理手段によって安定流量値を算出する安定流量算出手段を備えたものである。
【０００７】
上記発明によれば、デジタルフィルター処理によって、少ないメモリー容量で安定した流量検出が可能になる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は、瞬時流量を検出する瞬時流量検出手段と、瞬時流量値が脈動しているか否かを判別する脈動判別手段を有し、脈動判別手段が脈動と判別した時に、瞬時流量値からデジタルフィルター処理するフィルター処理手段によって安定流量値を算出する安定流量算出手段を備えた。そして、脈動時には、急峻なフィルター特性とすることで大きな脈動を安定させることができるとともに、脈動時のみデジタルフィルター処理することが可能である。
【００１０】
また、脈動判別手段は、瞬時流量値の変動幅が所定値以上か否かを判別する構成とした。そして、脈動の変動幅によって判別することで脈動の変動幅に応じてフィルター処理を変更することができる。
【００１１】
また、フィルター処理手段は、瞬時流量値の変動幅によってフィルター特性を変更する構成とした。そして、変動幅によってフィルター特性を変更することで、小さい変動時には緩やかなフィルター特性として流量の変動に速やかに変動できるようにするとともに、大きい変動時には、急峻なフィルター特性とすることで脈動による流量の変動を大きく抑制することができる。
【００１２】
また、フィルター処理手段によって複数個のフィルター処理を行った複数個の安定流量値から脈動の変動幅を検出する脈動幅検出手段を備えた。そして、複数個のフィルター特性を有するフィルターを備えることで、小さい脈動から大きな脈動まで幅広く対応することでできる。
【００１３】
また、瞬時流量検出手段が検出した瞬時流量値が、低流量時にのみフィルター処理を行う構成とした。そして、低流量時にのみフィルター処理を行うことで大流量時の流量変化に素早く対応するとともに、低流量時の脈動の影響を大幅に抑制することができる。
【００１４】
また、フィルター処理手段は、瞬時流量値によってフィルター特性を変更する構成とした。そして、流量値によってフィルター特性を変更することで、低流量時にのみフィルター処理を行うことで大流量時の流量変化に素早く対応するとともに、低流量時の脈動の影響を大幅に抑制することができる。
【００１５】
また、フィルター処理手段は、瞬時流量検出手段の流量時間の間隔によってフィルター特性を変更する構成とした。そして、流量検出時間の間隔によってフィルター特性を変更することで、計測間隔が短いときは、緩やかなフィルター特性で、間隔が広いときには急峻なフィルター特性で変動を抑えることができる。
【００１６】
また、大流量値の時には、フィルター特性のカットオフ周波数が高くなるように変更し、低流量時には、カットオフ周波数が低いフィルター特性を持つように変更するフィルター処理手段を備えた。そして、大流量時には、応答性が速くなり、低流量時には脈動を抑制する処理とすることができる。
【００１７】
また、フィルター処理手段は、瞬時流量値をＱ（ｉ）、ｉ番目の算出値をＤ（ｉ）、ｉ−１番目の算出値をＤ（ｉ−１）、フィルター係数をαとしたとき、Ｄ（ｉ）＝α＊Ｄ（ｉ−１）＋（１−α）＊Ｑ（ｉ）によって安定流量Ｄ（ｉ）を算出する構成とした。そして、上式のデジタルフィルターで構成することで簡単な算術計算でフィルター特性を実現することができ、流量の脈動を抑制した定常値を算出することがすることができる。
【００１８】
また、安定流量算出手段により算出した安定流量値の変動幅が所定値以内になるようにフィルター特性を変更する構成とした。そして、変動値が所定値内になるようにフィルター特性を変更することによって、流量変動を常に所定値以下に抑制することができる。
【００１９】
また、超音波により瞬時流量を検出する超音波流量計を瞬時流量検出手段とした。そして、超音波流量計を用いることで、大幅な流量変動が発生しても瞬時流量を計測することができるので、その流量値から算術により安定流量を求めることができる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００２１】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１の流量計のブロック図である。図１において、１５は瞬時流量を検出する超音波流量検出手段、１６は流量値が脈動しているか否か判別する脈動判別手段、１７は前記脈動判別手段の判定結果によって異なった手段を用いて流量値を算出する安定流量算出手段、１８は流量値をデジタルフィルター処理するフィルター処理手段である。
【００２２】
次に動作、作用について図２から図４を用いて説明する。図２に示すように、本発明の流量計は、超音波流量検出手段によって計測された瞬時流量Ｑ（ｉ）と、前回に測定された瞬時流量Ｑ（ｉ−１）との差をとり、その差が所定値（例えば、１リットル／時間）以上の場合、脈動判別手段が脈動ありと判別する。そして、脈動ありの場合、その差の大きさによってフィルター処理のフィルター係数を変更するようにしてデジタルフィルター処理を行う。また、脈動なしの場合は、フィルター処理を行わずに瞬時流量値を安定流量として処理することとする。ここで、デジタルフィルター処理は、図３に示すフローによって行うもので、数式では次のように表される。例えば、フィルター係数をα、ｉ番目の瞬時流量をＱ（ｉ）、求めるフィルター処理後の安定流量をＤ（ｉ）とすると、Ｄ（ｉ）＝α・Ｄ（ｉ−１）＋（１−α）・Ｑ（ｉ）となる。
【００２３】
このようなフィルターの特性は、図４に示すようにローパスフィルターの特性を有し、フィルター係数αが１に近い（通常０．９９９）ほど、低い周波数成分のみしか通過させないフィルターとすることができ、変動する値を濾過して通過させないことができる。そして、変動幅が小さい時は、フィルター係数α２（通常α２＝０．９）とし、緩やかなフィルター特性として流量変動への応答性をよくして流量変動にすみやかに応答できるようにしたものである。また、変動幅が大きい時は、フィルター係数α１（通常α１＝０．９９９９）とし、極度の低域フィルター特性として変動を抑制するようにしたものである。
【００２４】
また、脈動成分Ａ（ｉ）は、Ａ（ｉ）＝Ｑ（ｉ）−Ｄ（ｉ）により求めることが可能であり、Ａ（ｉ）を変動幅として使用することも可能である。
【００２５】
このように、脈動が所定値以上の時にフィルター処理を行うことで変動成分を除去することができ、脈動時に一つの超音波流量計測手段で安定した流量計測を行うことができる。そして、フィルター処理によって平均処理相当の算術計算が多くのデータ用メモリーを使用せずに行うことができるとともに、フィルター係数αという一つの変数を変更することで、フィルター特性を自由に変更することができ、脈動の大きさによってフィルター特性を変えることができる。
【００２６】
そして、脈動時には、急峻なフィルター特性とすることで大きな脈動を安定させることができるとともに、脈動時のみフィルター処理することが可能である。そして、脈動の変動幅によって判別することで脈動の変動幅に応じてフィルター処理を変更することができる。そして、変動幅によってフィルター特性を変更することで、小さい変動時には緩やかなフィルター特性として流量の変動に速やかに変動できるようにするとともに、大きい変動時には、急峻なフィルター特性とすることで脈動による流量の変動を大きく抑制することができる。
【００２７】
なお、本実施例では、デジタルフィルター処理の方法として図３のようなもので説明したが、他のフィルター処理の方法を用いても同様の効果が得られる。
【００２８】
また、流量計は一般計器として説明しているが、ガスメーターに本流量計を使用することで、ガスエンジンヒートポンプを使用している配管系など、脈動が発生する流路配管でも使用することが可能である。
【００２９】
（実施例２）
図５は本発明の実施例２の流量計を示すフローチャートである。実施例１と異なる点は、フィルター係数αを変えることによって２個のフィルター処理を行った２個の流量値から、脈動の変動幅を検出する脈動幅検出手段を備えたことにある。
【００３０】
図５に示すように、フィルター係数α１（例えば、α１＝０．９９９）によるフィルター処理を行った第1の流量値と、フィルター係数α２（例えば、α２＝０．９）によるフィルター処理を行った第２の流量値とを比較して、その差が所定値（例えば、１リットル／時間）より大きくなると、値の大きいフィルター係数α１を少しずつ小さくなるようにすることによって、安定流量算出後の流量値が早く安定するようにした。ただし、１＞α１＞α２＞０の時とする。
【００３１】
すなわち、フィルター係数の大きなフィルター処理をした安定流量を用いていると、脈動時に流量が変化した時、流量変化への応答性が遅れるが、２個のフィルター処理行うことで、小さい方の流量係数で算出している流量によって、脈動時に流量が急に変化しても速やかに追随することができるのである。
【００３２】
（実施例３）
図６は本発明の実施例３の流量計を示すフローチャートである。実施例１と異なる点は、瞬時流量検出手段が検出した流量値が、低流量時にのみフィルター処理を行う構成とした。
【００３３】
すなわち、図６に示すように、超音波流量計測手段で計測した瞬時流量が、所定流量（例えば、１２０リットル／時間）未満の時、フィルター処理を行うことで脈動が発生しても正しく安定流量を計測することができる。また、所定流量以上の時は、脈動による流量計測の変動幅の比率が小さいので、フィルター処理することなく正しく流量計測を行うことができる。そして、流量が小さい時なので、フィルター係数αは、大きい値（例えば、α＝０．９９９）を使用して行うこととした。
【００３４】
このように、低流量時にのみフィルター処理を行うことで大流量時の流量変化に素早く対応するとともに、低流量時の脈動の影響を大幅に抑制することができる。
【００３５】
（実施例４）
図７は本発明の実施例４の流量計を示すフローチャートである。実施例１と異なる点は、フィルター処理手段は、流量値によってフィルター特性を変更する構成とした。
【００３６】
すなわち、図７に示すように、超音波流量計測手段で計測した瞬時流量が所定値（例えば、１２０リットル／時間）以上の時、フィルター係数α１（例えば、α１＝０．９）、そして、所定値未満の流量の時、フィルター係数α２（例えば、α２＝０．９９９）とする。よって、低流量時はフィルター係数α２を大きくして、安定流量の計測に主眼をおき、例えばガスメーターに使用する場合、漏洩検知や器具判別、種火登録を正確に行うようにした。また、大流量の時は、フィルター係数α１を小さくして流量変化の敏速に応答するようにして積算流量の応答性を向上するようにした。
【００３７】
このように、流量値によってフィルター特性を変更することで、低流量時にフィルター処理を行うことで大流量時の流量変化に素早く対応するとともに、低流量時の脈動の影響を大幅に抑制することができる。そして、大流量時には、応答性が速くなり、低流量時には脈動を抑制する処理とすることができる。
【００３８】
（実施例５）
図８は本発明の実施例５の流量計を示すフローチャートである。実施例１と異なる点は、フィルター処理手段は、超音波流量検出手段の流量時間の間隔によってフィルター特性を変更する構成とした。
【００３９】
すなわち、図８に示すように、超音波流量計測手段で流量を計測する時間間隔が長い（例えば、１２秒）時は、フィルター係数α１が小さい値（例えば、α１＝０．９）を使用し、時間間隔が短い時は、フィルター係数α２が大きい値（例えば、α２＝０．９９９）を使用して、フィルター処理を行うこととした。
【００４０】
このように、流量検出時間の間隔によってフィルター特性を変更することで、計測間隔が短いときは、緩やかなフィルター特性で、間隔が広いときには急峻なフィルター特性で変動を抑えることができる。
【００４１】
（実施例６）
図９は本発明の実施例６の流量計を示すフローチャートである。実施例１と異なる点は、安定流量算出手段により算出した流量値の変動幅が所定値以内になるようにフィルター特性を変更する構成とした。
【００４２】
すなわち、図９に示すように、フィルター処理後の安定流量算出処理によって求められた流量の変動値が、所定値（例えば、１リットル／時間）以上の時は、フィルター係数αを増加して流量変動が抑制される方向に制御し、所定値未満の時はフィルター係数αを減少して流量変化に応答できる状態でフィルター処理を行うようにした。
【００４３】
このように、安定流量算出手段後の変動値が所定値内になるようにフィルター特性を適応しながら変更することによって、流量変動を常に所定値以下に抑制することができる。
【００４４】
なお、フィルター係数の増加幅は、流量の変動値によって変化させ、変動幅が大きい時は増加幅を大きくして、変動幅が小さい時は、増加幅を小さくしてフィルター係数を変化させることによって、流量の変動をすみやかに抑制することができる。
【００４５】
以上のように本実施の形態によれば、次の効果が得られる。
【００４６】
瞬時流量を検出する瞬時流量検出手段と、流量値が脈動しているか否か判別する脈動判別手段と、前記脈動判別手段の判定結果によって異なった手段を用いて流量値を算出する少なくとも１つ以上の安定流量算出手段を備えることによって、計測流量の変動を判別して流量の算出手段を切換えることで、変動量に応じて一つの流量計測手段で安定した流量の算出が可能とすることができる。
【００４７】
また、瞬時流量を検出する瞬時流量検出手段と、流量値をデジタルフィルター処理するフィルター処理手段と、前記フィルター処理手段によって流量値を算出する安定流量算出手段を備えることによって、デジタルフィルター処理することによって、平均処理相当の算術計算が多くのデータ用メモリーを使用せずに行うことができるとともに、フィルター係数という一つの変数を変更することで、フィルター特性を変更することができる。
【００４８】
また、脈動判別手段が脈動と判別した時に、流量値をデジタルフィルター処理手段によって安定値を算出する安定流量算出手段を備えることによって、脈動時には、急峻なフィルター特性とすることで大きな脈動を安定させることができるとともに、脈動時のみフィルター処理することが可能である。
【００４９】
また、脈動判別手段は、脈動の変動幅が所定値以上か否かを判別することによって、脈動の変動幅によって判別することで脈動の変動幅に応じてフィルター処理を変更することができる。
【００５０】
また、フィルター処理手段は、脈動の変動幅によってフィルター特性を変更することによって、変動幅によってフィルター特性を変更することで、小さい変動時には緩やかなフィルター特性として流量の変動に速やかに変動できるようにするとともに、大きい変動時には、急峻なフィルター特性とすることで脈動による流量の変動を大きく抑制することができる。
【００５１】
また、フィルター処理手段によって複数個のフィルター処理を行った複数個の流量値から脈動の変動幅を検出する脈動幅検出手段を備えることによって、複数個のフィルター特性を有するフィルターを備えることで、小さい脈動から大きな脈動まで幅広く対応することでできる。
【００５２】
また、瞬時流量検出手段が検出した流量値が、低流量時にのみフィルター処理を行うことによって、低流量時にのみフィルター処理を行うことで大流量時の流量変化に素早く対応するとともに、低流量時の脈動の影響を大幅に抑制することができる。
【００５３】
また、フィルター処理手段は、流量検出手段が検出した流量値によってフィルター特性を変更することによって、流量値によってフィルター特性を変更することで、低流量時にのみフィルター処理を行うことで大流量時の流量変化に素早く対応するとともに、低流量時の脈動の影響を大幅に抑制することができる。
【００５４】
また、フィルター処理手段は、流量検出手段の流量時間の間隔によってフィルター特性を変更することによって、流量検出時間の間隔によってフィルター特性を変更することで、計測間隔が短いときは、緩やかなフィルター特性で、間隔が広いときには急峻なフィルター特性で変動を抑えることができる。
【００５５】
また、大流量値の時には、フィルター特性のカットオフ周波数が高くなるように変更し、低流量時には、カットオフ周波数が低いフィルター特性を持つように変更するフィルター処理手段を備えることによって、大流量時には、応答性が速くなり、低流量時には脈動を抑制する処理とすることができる。
【００５６】
また、フィルター処理手段は、流量値をＱ、ｉ番目の算出値をＤ（ｉ）、ｉ＋１番目の算出値をＤ（ｉ＋１）、フィルター係数をαとしたとき、Ｄ（ｉ＋１）＝α＊Ｄ（ｉ）＋（１−α）＊Ｑによって算出する構成とすることによって、ＩＩＲフィルターで構成することで簡単な算術計算でフィルター特性を実現することができ、流量の脈動を抑制した定常値を算出することがすることができる。
【００５７】
また、安定流量算出手段により算出した流量値の変動幅が所定値以内になるようにフィルター特性を変更することによって、変動値が所定値内になるようにフィルター特性を変更することによって、流量変動を常に所定値以下に抑制することができる。
【００５８】
また、超音波により流量を検出する超音波流量計を瞬時流量検出手段とすることによって、大幅な流量変動が発生しても瞬時流量を計測することができるので、その流量値から算術により安定流量を求めることができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明の流量計によれば、算術計算が多くのデータ用メモリーを使用せずに行うことができるとともに、フィルター係数という一つの変数を変更することで、フィルター特性を変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の流量計のブロック図
【図２】同流量計の動作を示すフローチャート
【図３】同流量計の動作を示す別のフローチャート
【図４】同流量計の動作を説明するフィルター特性図
【図５】本発明の実施例２の流量計の動作を示すフローチャート
【図６】本発明の実施例３の流量計の動作を示すフローチャート
【図７】本発明の実施例４の流量計の動作を示すフローチャート
【図８】本発明の実施例５の流量計の動作を示すフローチャート
【図９】本発明の実施例６の流量計の動作を示すフローチャート
【図１０】従来の流量計の動作を示すフローチャート
【図１１】従来の流量計を示すブロック図
【符号の説明】
１５超音波流量検出手段
１６脈動判別手段
１７安定流量算出手段
１８フィルター処理手段[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a flowmeter for measuring the flow rate, such as gas or liquid, and calculates a stable flow rate value the value of the instantaneous flow rate measured by the arithmetic processing.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as this type of flow meter, those described in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 8-271313 and 9-15006 are known. Hereinafter, the configuration will be described with reference to FIGS. 10 and 11.
[0003]
As shown in FIG. 10, it is confirmed whether or not the flow rate value detected by the flow sensor measurement (step 1) is present (step 2). Until there is a flow rate, the flow does not proceed and the measurement is continued by the flow sensor. If there is a flow rate, it is determined whether or not the flow rate Q is equal to or more than a specified value (step 3). If the flow rate Q is equal to or more than the specified value, it is determined whether or not the pressure fluctuation exceeds a predetermined value Cf (step 4). . If the pressure fluctuation does not exceed the predetermined value Cf, measurement is performed by the piezoelectric film sensor of the fluidic flow meter (step 6). If the pressure fluctuation exceeds the predetermined value Cf, it is determined whether or not the pressure fluctuation exceeds a second specified value (step 5). If the pressure fluctuation exceeds the second specified value, the pressure is measured by a piezoelectric film sensor of a fluidic flow meter. The measurement (step 6) is performed. If the value is less than the second specified value, measurement (step 1) is performed by the flow sensor.
[0004]
As shown in FIG. 11, a ROM 11 including a sampling program 7, an average value calculation program 8, a gas consumption calculation program 9, and a pressure fluctuation cycle estimation program 10, and a RAM 12 used for data storage are provided. The CPU 13 and the flow sensor 14 are configured so that even if a change occurs in the flow rate by averaging, the measured flow rate is hardly affected.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above prior art, in the first reference, the method of measuring the flow rate is changed without pressure fluctuation, and there is a problem that the pressure measuring means and two flow rate measuring means must be provided. Further, in the second reference, the gas flow rate is measured using the average value, and there is a problem that a large capacity RAM (memory) is required to obtain a stable average value.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, the present invention has an instantaneous flow rate detecting means for detecting an instantaneous flow rate, and a pulsation discriminating means for judging whether or not the instantaneous flow value is pulsating, wherein the pulsation discriminating means judges that the pulsation is pulsating. when the, those having a stable flow rate calculation means for calculating a stable flow rate value by the full Iruta processing means for digitally filtering the instantaneous flow rate value.
[0007]
According to the invention, the digital filtering, allowing stable flow rate detected with a small memory capacity.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present invention has an instantaneous flow rate detecting means for detecting an instantaneous flow rate, and pulsation discriminating means for discriminating whether or not the instantaneous flow rate value is pulsating. A stable flow rate calculating means for calculating a stable flow rate value by a filter processing means for performing a filtering process is provided. Then, at the time of pulsation, it is possible to stabilize a large pulsation by providing a sharp filter characteristic, and it is possible to perform digital filter processing only at the time of pulsation.
[0010]
Further, the pulsation determination means is configured to determine whether or not the fluctuation width of the instantaneous flow value is equal to or greater than a predetermined value. Then, by performing the determination based on the fluctuation range of the pulsation, the filtering process can be changed according to the fluctuation range of the pulsation.
[0011]
Further, the filter processing means is configured to change the filter characteristics according to the fluctuation range of the instantaneous flow rate value. By changing the filter characteristics according to the fluctuation width, the filter characteristics can be quickly changed to a change in the flow rate as a gentle filter characteristic when the change is small, and the filter characteristic can be changed steeply when the change is large. Fluctuations can be greatly suppressed.
[0012]
Further, a pulsation width detecting means for detecting a fluctuation width of pulsation from a plurality of stable flow values subjected to a plurality of filtering processes by the filtering means is provided. By providing a filter having a plurality of filter characteristics, it is possible to handle a wide range from small pulsation to large pulsation.
[0013]
Further, the filter processing is performed only when the instantaneous flow rate value detected by the instantaneous flow rate detection means is low. By performing the filter processing only at the time of the low flow rate, it is possible to quickly respond to the flow rate change at the time of the large flow rate and to largely suppress the influence of the pulsation at the time of the low flow rate.
[0014]
Further, the filter processing means is configured to change the filter characteristics according to the instantaneous flow rate value. By changing the filter characteristics according to the flow rate value, the filter processing is performed only at the low flow rate, thereby quickly responding to the flow rate change at the large flow rate, and the influence of the pulsation at the low flow rate can be largely suppressed. .
[0015]
Further, the filter processing means is configured to change the filter characteristics according to the flow time interval of the instantaneous flow rate detection means. By changing the filter characteristic according to the interval of the flow rate detection time, the fluctuation can be suppressed by a gentle filter characteristic when the measurement interval is short, and by a steep filter characteristic when the measurement interval is wide.
[0016]
Further, a filter processing means is provided which changes the cutoff frequency of the filter characteristic to be higher when the flow rate is large, and changes the cutoff frequency to have a lower filter characteristic when the flow rate is low. Then, the response becomes faster when the flow rate is large, and the pulsation can be suppressed when the flow rate is low.
[0017]
Further, the filter processing means sets the instantaneous flow rate value to Q (i), the i-th calculated value to D (i), the (i-1) th calculated value to D (i-1), and the filter coefficient to α. D (i) = α * D (i−1) + (1−α) * Q (i) is used to calculate the stable flow rate D (i). By using the digital filter of the above formula, filter characteristics can be realized by simple arithmetic calculation, and a steady value in which pulsation of the flow rate is suppressed can be calculated.
[0018]
Further, the filter characteristics are changed so that the fluctuation range of the stable flow rate value calculated by the stable flow rate calculation means is within a predetermined value. Then, by changing the filter characteristic so that the fluctuation value falls within the predetermined value, the flow rate fluctuation can always be suppressed to a predetermined value or less.
[0019]
Further, an ultrasonic flowmeter for detecting an instantaneous flow rate by ultrasonic waves is used as an instantaneous flow rate detecting means. By using the ultrasonic flowmeter, the instantaneous flow rate can be measured even when a large flow rate fluctuation occurs, so that a stable flow rate can be obtained by arithmetic from the flow rate value.
[0020]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0021]
(Example 1)
FIG. 1 is a block diagram of a flow meter according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 15 is an ultrasonic flow rate detecting means for detecting an instantaneous flow rate, 16 is a pulsation determining means for determining whether or not the flow rate value is pulsating, and 17 is a means using different means depending on the determination result of the pulsation determining means. The stable flow rate calculating means 18 for calculating the flow rate value is a filter processing means for digitally filtering the flow rate value.
[0022]
Next, the operation and operation will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 2, the flow meter of the present invention calculates the difference between the instantaneous flow rate Q (i) measured by the ultrasonic flow rate detecting means and the instantaneous flow rate Q (i-1) measured last time, If the difference is equal to or greater than a predetermined value (for example, 1 liter / hour), the pulsation determination means determines that there is pulsation. When there is a pulsation, digital filter processing is performed by changing the filter coefficient of the filter processing according to the magnitude of the difference. When there is no pulsation, the instantaneous flow rate value is processed as a stable flow rate without performing the filter processing. Here, the digital filter processing is performed according to the flow shown in FIG. 3, and is represented by the following mathematical formula. For example, if the filter coefficient is α, the i-th instantaneous flow rate is Q (i), and the stable flow rate after filtering is D (i), D (i) = α · D (i−1) + (1− α) · Q (i).
[0023]
As shown in FIG. 4, the characteristics of such a filter have the characteristics of a low-pass filter. As the filter coefficient α is closer to 1 (usually 0.999), the filter can pass only low frequency components. , Fluctuating values can be filtered out. When the fluctuation width is small, the filter coefficient is set to α2 (normally α2 = 0.9), and the response to the flow rate fluctuation is improved as a gentle filter characteristic so that it can respond quickly to the flow rate fluctuation. . When the fluctuation width is large, the filter coefficient is set to α1 (normally α 1 = 0.9999), and the fluctuation is suppressed as an extremely low-pass filter characteristic.
[0024]
Further, the pulsation component A (i) can be obtained by A (i) = Q (i) -D (i), and A (i) can be used as a fluctuation width.
[0025]
As described above, by performing the filtering process when the pulsation is equal to or more than the predetermined value, the fluctuation component can be removed, and the flow rate can be stably measured by one ultrasonic flow measurement unit during the pulsation. The arithmetic processing equivalent to the averaging processing can be performed without using a lot of data memory by the filter processing, and the filter characteristic can be freely changed by changing one variable called the filter coefficient α. The filter characteristics can be changed according to the magnitude of the pulsation.
[0026]
Then, at the time of pulsation, a large pulsation can be stabilized by setting a steep filter characteristic, and the filter processing can be performed only at the time of pulsation. Then, by performing the determination based on the fluctuation range of the pulsation, the filtering process can be changed according to the fluctuation range of the pulsation. By changing the filter characteristics according to the fluctuation width, the filter characteristics can be quickly changed to a change in the flow rate as a gentle filter characteristic when the change is small, and the filter characteristic can be changed steeply when the change is large. Fluctuations can be greatly suppressed.
[0027]
Although the present embodiment has been described with reference to FIG. 3 as a digital filter processing method, similar effects can be obtained by using other filter processing methods.
[0028]
In addition, although the flow meter is described as a general instrument, the use of this flow meter as a gas meter allows it to be used in flow pipes that generate pulsations, such as piping systems that use gas engine heat pumps. It is.
[0029]
(Example 2)
FIG. 5 is a flowchart illustrating a flow meter according to the second embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is that a pulsation width detecting means for detecting a fluctuation width of pulsation from two flow values obtained by performing two filtering processes by changing a filter coefficient α is provided.
[0030]
As shown in FIG. 5, the first flow rate value subjected to the filter processing with the filter coefficient α1 (eg, α1 = 0.999) and the filter processing with the filter coefficient α2 (eg, α2 = 0.9) were performed. By comparing with the second flow rate value, if the difference is larger than a predetermined value (for example, 1 liter / hour), the filter coefficient α1 having a large value is gradually reduced to thereby reduce the value after the stable flow rate calculation. The flow value was set to stabilize quickly. However, it is assumed that 1>α1>α2> 0.
[0031]
In other words, if a stable flow rate with a large filter coefficient is used, the response to a change in the flow rate will be delayed when the flow rate changes during pulsation. According to the flow rate calculated in step (1), even if the flow rate changes suddenly during pulsation, the flow rate can be quickly followed.
[0032]
(Example 3)
FIG. 6 is a flowchart illustrating a flow meter according to the third embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is that the filter processing is performed only when the flow rate value detected by the instantaneous flow rate detection means is low.
[0033]
That is, as shown in FIG. 6, when the instantaneous flow rate measured by the ultrasonic flow rate measuring means is less than a predetermined flow rate (for example, 120 liters / hour), even if pulsation occurs by performing the filtering process, a stable flow rate can be obtained. Can be measured. In addition, when the flow rate is equal to or more than the predetermined flow rate, the ratio of the fluctuation width of the flow rate measurement due to the pulsation is small, so that the flow rate measurement can be performed correctly without performing the filtering process. Since the flow rate is small, the filter coefficient α is set to be large (for example, α = 0.999).
[0034]
As described above, by performing the filter processing only at the time of the low flow rate, it is possible to quickly respond to the flow rate change at the time of the large flow rate and to largely suppress the influence of the pulsation at the time of the low flow rate.
[0035]
(Example 4)
FIG. 7 is a flowchart illustrating a flow meter according to the fourth embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is that the filter processing means changes the filter characteristics according to the flow rate value.
[0036]
That is, as shown in FIG. 7, when the instantaneous flow rate measured by the ultrasonic flow rate measuring means is equal to or more than a predetermined value (for example, 120 liters / hour), the filter coefficient α1 (for example, α1 = 0.9), and When the flow rate is less than the value, the filter coefficient is set to α2 (for example, α2 = 0.999). Therefore, when the flow rate is low, the filter coefficient α2 is increased to focus on the measurement of the stable flow rate. For example, when the flow rate is used for a gas meter, leak detection, appliance discrimination, and seed fire registration are performed accurately. When the flow rate is large, the filter coefficient α1 is reduced to respond quickly to a change in the flow rate, thereby improving the responsiveness of the integrated flow rate.
[0037]
In this way, by changing the filter characteristics according to the flow rate value, it is possible to quickly respond to the flow rate change at the time of large flow rate by performing the filter processing at the time of low flow rate, and to significantly suppress the influence of pulsation at the time of low flow rate. it can. Then, the response becomes faster when the flow rate is large, and the pulsation can be suppressed when the flow rate is low.
[0038]
(Example 5)
FIG. 8 is a flowchart showing a flow meter according to the fifth embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is that the filter processing means changes the filter characteristics according to the flow time interval of the ultrasonic flow rate detection means.
[0039]
That is, as shown in FIG. 8, when the time interval for measuring the flow rate by the ultrasonic flow rate measuring means is long (for example, 12 seconds), a small value (for example, α1 = 0.9) is used for the filter coefficient α1. When the time interval is short, the filter processing is performed using a large value of the filter coefficient α2 (for example, α 2 = 0.999).
[0040]
As described above, by changing the filter characteristics according to the interval of the flow rate detection time, the fluctuation can be suppressed by a gentle filter characteristic when the measurement interval is short, and by a steep filter characteristic when the measurement interval is wide.
[0041]
(Example 6)
FIG. 9 is a flowchart showing a flow meter according to the sixth embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is that the filter characteristics are changed so that the fluctuation range of the flow rate value calculated by the stable flow rate calculation means is within a predetermined value.
[0042]
That is, as shown in FIG. 9, when the fluctuation value of the flow rate obtained by the stable flow rate calculation processing after the filter processing is equal to or more than a predetermined value (for example, 1 liter / hour), the filter coefficient α is increased and the flow rate is increased. The control is performed in a direction in which the fluctuation is suppressed, and when the fluctuation is less than a predetermined value, the filter coefficient α is reduced so that the filter processing is performed in a state where the filter can respond to the flow rate change.
[0043]
As described above, by changing the filter characteristics while adapting the fluctuation value after the stable flow rate calculating means to be within the predetermined value, the flow rate fluctuation can always be suppressed to a predetermined value or less.
[0044]
In addition, the increase width of the filter coefficient is changed according to the fluctuation value of the flow rate, and when the fluctuation width is large, the increase width is increased, and when the fluctuation width is small, the increase width is reduced and the filter coefficient is changed. In addition, the fluctuation of the flow rate can be promptly suppressed.
[0045]
As described above, according to the present embodiment , the following effects can be obtained.
[0046]
An instantaneous flow rate detection means for detecting the instantaneous current of the times amount of at least one of calculating a flow rate value using the pulsating discriminating means flow rate value is determined whether or not pulsating, different means by the judgment result of the pulsation determination means By providing the above-mentioned stable flow rate calculating means, it is possible to calculate a stable flow rate with one flow rate measuring means according to the fluctuation amount by determining the fluctuation of the measured flow rate and switching the flow rate calculating means. it can.
[0047]
Further, by providing an instantaneous flow rate detecting means for detecting an instantaneous flow rate, a filter processing means for digitally filtering a flow rate value, and a stable flow rate calculating means for calculating a flow rate value by the filter processing means, digital filtering is performed. Arithmetic calculation equivalent to the averaging process can be performed without using many data memories, and the filter characteristics can be changed by changing one variable called a filter coefficient.
[0048]
In addition, when the pulsation discriminating means determines a pulsation, by providing a stable flow rate calculating means for calculating a stable value of the flow rate value by the digital filter processing means, a large pulsation is stabilized by providing a steep filter characteristic at the time of pulsation. And it is possible to filter only during pulsation.
[0049]
Further, the pulsation determining means determines whether or not the pulsation fluctuation width is equal to or greater than a predetermined value, and can determine the filtering process according to the pulsation fluctuation width by determining based on the pulsation fluctuation width.
[0050]
Further, the filter processing means changes the filter characteristic according to the fluctuation range of the pulsation, thereby changing the filter characteristic according to the fluctuation range, so that when the fluctuation is small, the filter processing unit can quickly change to the flow rate fluctuation as a gentle filter characteristic. At the same time, when there is a large fluctuation, the fluctuation of the flow rate due to the pulsation can be largely suppressed by providing a steep filter characteristic.
[0051]
In addition, by providing a pulsation width detection unit that detects a fluctuation range of pulsation from a plurality of flow values subjected to a plurality of filter processes by the filter processing unit, by providing a filter having a plurality of filter characteristics, It is possible to respond widely from pulsation to large pulsation.
[0052]
In addition, the flow rate value detected by the instantaneous flow rate detection means performs filter processing only at a low flow rate, thereby quickly responding to a flow rate change at a large flow rate by performing a filter process only at a low flow rate, and The influence of the pulsation can be greatly suppressed.
[0053]
Further, the filter processing means changes the filter characteristic according to the flow rate value detected by the flow rate detection means, thereby changing the filter characteristic according to the flow rate value. It is possible to quickly respond to the change and significantly suppress the influence of pulsation at a low flow rate.
[0054]
In addition, the filter processing means changes the filter characteristic according to the interval of the flow time of the flow detection means, and changes the filter characteristic according to the interval of the flow detection time. When the interval is wide, the fluctuation can be suppressed by the steep filter characteristic.
[0055]
Also, at the time of a large flow rate, by providing a filter processing means that changes so that the cutoff frequency of the filter characteristic becomes high, and at the time of a low flow rate, changes the cutoff frequency to have a low filter characteristic. In this case, the responsiveness is increased, and the pulsation can be suppressed when the flow rate is low.
[0056]
When the flow rate value is Q, the i-th calculated value is D (i), the (i + 1) -th calculated value is D (i + 1), and the filter coefficient is α, the filter processing unit calculates D (i + 1) = α * D (I) By adopting a configuration calculated by + (1−α) * Q, filter characteristics can be realized by simple arithmetic calculation by configuring with an IIR filter, and a steady value in which pulsation of flow rate is suppressed is obtained. Can be calculated.
[0057]
In addition, by changing the filter characteristic so that the fluctuation range of the flow rate value calculated by the stable flow rate calculating means is within a predetermined value, the filter characteristic is changed so that the fluctuation value is within a predetermined value, so that the flow rate fluctuation is reduced. Can always be suppressed to a predetermined value or less.
[0058]
In addition, the instantaneous flow rate can be measured even if a large flow rate fluctuation occurs by using an ultrasonic flow meter that detects the flow rate using ultrasonic waves as the instantaneous flow rate detection means. Can be requested.
[0059]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the flow meter of the present invention, the arithmetic calculation can be performed without using a large amount of data memory, and the filter characteristic can be changed by changing one variable called a filter coefficient. Can be changed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a flow meter according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the flow meter. FIG. 3 is another flowchart showing the operation of the flow meter. FIG. FIG. 5 is a flow chart showing the operation of the flow meter according to the second embodiment of the present invention. FIG. 6 is a flow chart showing the operation of the flow meter according to the third embodiment of the present invention. FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the flow meter according to the fourth embodiment. FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the flow meter according to the fifth embodiment of the present invention. FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the flow meter according to the sixth embodiment of the present invention. Flow chart showing the operation of a conventional flow meter. FIG. 11 is a block diagram showing a conventional flow meter.
15 Ultrasonic flow rate detecting means 16 Pulsation determining means 17 Stable flow rate calculating means 18 Filter processing means

Claims

It has an instantaneous flow rate detecting means for detecting an instantaneous flow rate, and a pulsation discriminating means for discriminating whether or not the instantaneous flow rate value is pulsating. When the pulsation discriminating means determines that there is a pulsation, digital filtering is performed from the instantaneous flow rate value. A flowmeter provided with a stable flow rate calculating means for calculating a stable flow rate value by a filter processing means.

Pulsation determining means, a flow meter according to claim 1, wherein the fluctuation range of the instantaneous flow rate value is determined whether more than a predetermined value.

Filtering means, according to claim 1 or 2 flowmeter according to change the filter characteristic by the variation range of the instantaneous flow rate value.

Flowmeter according to claim 1, wherein with a pulsation width detection means for detecting the variation range plurality of digital filtering plurality of the stable flow rate value was performed by filtering means.

The flowmeter according to any one of claims 1 to 4 , wherein digital filter processing is performed only when the instantaneous flow rate value detected by the instantaneous flow rate detection means is low.

The flowmeter according to any one of claims 1 to 5 , wherein the filter processing means changes a filter characteristic according to an instantaneous flow rate value.

The flowmeter according to any one of claims 1 to 6 , wherein the filter processing unit changes the filter characteristic according to a measurement time interval of the instantaneous flow rate detection unit.

8. The flowmeter according to claim 7, further comprising a filter processing means for changing the cutoff frequency of the filter characteristic to be high when the flow rate is large, and changing the cutoff frequency to have a low filter characteristic when the flow rate is low. .

When the instantaneous flow rate value is Q (i), the i-th calculated value is D (i), the (i−1) -th calculated value is D (i−1), and the filter coefficient is α, The flow meter according to any one of claims 1 to 8 , wherein a stable flow rate D (i) is calculated by i) = α * D (i-1) + (1-α) * Q (i).

The flowmeter according to any one of claims 1 to 9 , wherein the filter characteristic is changed such that a fluctuation range of the stable flow rate value calculated by the stable flow rate calculation means is within a predetermined value.

The flow meter according to any one of claims 1 to 10, wherein an ultrasonic flow meter for detecting an instantaneous flow rate by ultrasonic waves is used as an instantaneous flow rate detecting means.