JP5884014B2 - 流れ計測装置 - Google Patents

Description

本発明は超音波を利用してガス、水などの流体の流れを計測する流体の流れ計測装置に関するものである。

従来のこの種の流体の流れ計測装置は、図１１に示すようなものが一般的であった（例えば、特許文献１参照）。

この装置は流体の流れる流路３１に設置した第１超音波振動子３２および第２超音波振動子３３と、第１超音波振動子３２、第２超音波振動子３３の送受信を切り換える切換手段３４と、第１超音波振動子３２及び第２超音波振動子３３を駆動する送信手段３５と、受信側の超音波振動子で受信し切換手段３４を通過した信号を所定の振幅まで増幅する増幅手段３６と、増幅手段３６で増幅された受信信号の電圧と基準電圧とを比較する基準比較手段３７を備えている。

また、図１２に示すように基準比較手段３７は、基準電圧と増幅された受信信号Ａとを比較し、大小関係が反転したタイミングｃから後の最初のゼロクロス点ａまでの出力信号Ｃを出力し、判定手段３８は、ゼロクロス点ａで繰り返し手段３９へ出力信号Ｄを出力する。

繰り返し手段３９は、この判定手段３８からの信号をカウントし予め設定された回数だけカウントすると共に判定手段３８からの信号を制御手段４２へ出力する。計時手段４０は、繰り返し手段３９で予め設定された回数をカウントした時間を計時し、計時手段４０の計時した時間に応じて流量算出手段４１は流量を算出する。

そして、制御手段４２は、流量算出手段４１から算出された流量出力、繰り返し手段３９からの信号を受け送信手段３５の動作を制御する構成である。

この構成において、制御手段４２により送信手段３５を動作させ超音波振動子３２で発信された超音波信号が、流れの中を伝搬し第２超音波振動子３３で受信され、増幅手段３６で増幅後、基準比較手段３７と判定手段３８で信号処理され、繰り返し手段３９を通り制御手段４２に入力される。この動作を予め設定されたｎ回数繰り返し行い、この間の時間を計時手段４０により測定する。

そして、第１超音波振動子３２と第２超音波振動子３３とを切換手段３４により送受信を切り替えて、同様な動作を行い、被測定流体の上流から下流（この方向を正流とする）と下流から上流（この方向を逆流とする）のそれぞれの伝搬時間を測定し、被測定流体の流速を求め、式１より流量Ｑを求めていた。

ここで、超音波振動子間の流れ方向の有効距離をＬ、上流から下流へのｎ回分の測定時間をｔ１、下流から上流へのｎ回分の測定時間をｔ２、被測定流体の流速をｖ、流路の断面積をＳ、超音波振動子間の超音波の伝播経路と被測定流体の流れとの角度をφとすると、被測定流体の流量Ｑは次式で表される。

Ｑ＝Ｓ・ｖ＝Ｓ・Ｌ／２・ｃｏｓφ（（ｎ／ｔ１）−（ｎ／ｔ２））・・・（式１）
実際には、式１に流量に応じた係数をさらに乗じて流量を算出する。

また、増幅手段３６のゲインは、受信側の超音波振動子で受信した信号を一定振幅となるようゲインを調整しており、受信信号のピーク電圧値が所定の電圧範囲に入るように調整される。

図１３は、増幅後の受信信号と、各設定電圧との関係を示す図で、繰り返し手段３９に設定された回数の計測を繰り返し中に、図１３の点線で示す受信信号ｂに示すように受信信号のピーク電圧値が所定の電圧範囲の下限より下回った回数と、同じく図１３の点線で示す受信信号ｃに示すように所定の電圧範囲の上限より上回った回数をカウントしておきその大小関係で次回の流量計測時のゲインを調整する。

例えば、下限より下回った回数が多ければゲインをアップして、図１３の実線で示す受信信号ａのように電圧範囲の上限、下限の内に入るようにするのである。

また、増幅手段３６により増幅された受信信号の電圧と比較する基準比較手段３７の基準電圧は判定手段３８により検知するゼロクロス点の位置を決めるもので、図１３を例にすると受信信号の３波目のゼロクロス点ａを判定手段３８により検知するよう、受信信号の２波と３波のピーク電圧の中点の電圧に設定される。そうすることにより何らかの原因で受信信号の２波のピーク電圧が上昇、または３波のピーク電圧が減少しても双方に対してマージンをとれ、安定に判定手段３８により３波目のゼロクロス点ａが検知できるものである。

しかしながら、上記従来の流体の流れ計測装置は、基準比較手段３７において所定の振幅レベルに増幅された受信信号と比較する基準電圧の電圧設定方法として、固定抵抗器と半固定抵抗器を用い抵抗分圧で設定することが多く用いられてきたが、この方法では所定の電圧を発生するように基準電圧を監視しながら半固定抵抗器を手動で調節を行うので基準電圧設定に時間が掛かり、また、調整ミスの発生の可能性も有していた。

さらに、調整後の経年変化や機械振動、熱衝撃等を受けることによって調整位置が変化することもあった。そして、温度変化や流量の変化、または超音波振動子の経年変化等でその感度が変化すると再度、基準電圧を設定し直す必要があるという課題を有していた。

また、このような流体の流れ計測装置は電池を電源とするので低消費電力であることが求められており、従来のこの種の流体の流れ計測装置は、再度基準電圧を設定することが考えられていた（例えば、特許文献２参照）。

特開２００３−１０６８８２号公報 特許第４５７２５４６号公報

しかしながら、上記従来の流体の流れ計測装置は、計測中に基準電圧の調整を行うこととなるため、調整のタイミングや頻度が大きく計測に影響する。また、調整時は電圧を変えながら調整を行うことから処理が多く、頻繁に行うことは電池の消耗を早めることとなっていた。

また、ガス種により特性が異なり、電圧の変動が異なるため調整回数が多くなるガス種もあった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、基準電圧の設定を迅速かつ、精度良く行い、最適な基準電圧に保ち、かつガス種にも対応した低消費電力である流体の流れ計測装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の流体の流れ計測装置は、基準設定手段の基準電圧をあらかじめ覚えている第１ピーク電圧と第２ピーク電圧の付近から変化させ、ピーク電圧位置を再認識させて、このピーク電圧を元に基準電圧を設定するようにしたものである。

また、ピーク間の比を計測時間より変えることにより、ガス種の特性に合わせた比での基準電圧値を設定できるようにして、ガス種毎に最適な基準電圧を設定することで、再調整の回数を減らすことができる。

これによって基準設定手段が設定する基準電圧は超音波信号の受信波に基づき、受信波の特定の波のピーク電圧間に設定され、時間差計時手段が計時する時間差が最適となる基準電圧に人手を介することなく、設定動作が迅速に行われ、かつ継続的に最適な基準電圧に保つ流体の流れ計測装置とすることができる。

本発明の流体の流れ計測装置は、基準電圧を最小から最大に変化させ、そのときの時間差計時手段の計時する時間差が大きく変化する複数の変曲点から受信波の各波のピーク電圧を認識し、ピーク電圧の比より特定の２つの波のピーク電圧間の任意の点に基準電圧を自動的に設定する基準設定手段を有し、再基準設定時はこの２つの波のピーク電圧付近から基準電圧を変化させて、ピーク電圧を再認識させるのみとしたことにより、調整時間を短縮し流量計測中に流量計測を中断することなく基準電圧の再設定が短時間で行うことができる。

これにより基準電圧の設定が人手を介することなく迅速に行われかつ、設定後、流量計測時にも計測の合間に短時間かつ省電力で基準電圧が最適な電圧に保つことの出来る流体の流れ計測装置とすることが出来る効果がある。

本発明の実施の形態１における流体の流れ計測装置のブロック図 同装置の動作を説明する図 同装置の初期設定時のゲイン調整方法を示すフローチャート 同装置の更新時のゲイン調整方法を示すフローチャート 基準電圧を変化させて受信波の各波のピーク電圧を検出する方法を説明する図 受信波の各波のピーク電圧の比を説明する図 同装置における初期設定時と更新時のゲイン調整の電圧設定範囲を比較した図 本発明の実施の形態２における流体の流れ計測装置のブロック図 同装置の更新時のゲイン調整方法を示すフローチャート 本発明の実施の形態３における流体の流れ計測装置のブロック図 従来の流体の流れ計測装置のブロック図 従来の流体の流れ計測装置の動作説明図 従来の流体の流れ計測装置の増幅手段の動作説明図

第１の発明は、流体管路に設けられ超音波信号を送受信する第１振動子及び第２振動子と、前記第１、第２振動子を駆動する送信手段と、前記第１、第２振動子の送受信を切り換える切換手段と、前記第１、第２振動子の受信信号を増幅する増幅手段と、前記超音波信号の送受信の繰り返し時の伝播時間の累積時間を計時する計時手段と、前記計時手段の計時した時間に基づいて流速及びまたは流量を算出する算出手段と、前記増幅手段から出力される受信信号の電圧と基準電圧とを比較し、その大小関係が反転した時点で信号を出力する基準比較手段と、前記基準比較手段から出力される信号を受信後、前記増幅手段から出力される受信信号の電圧が正から負に変わる最初の負のゼロクロス点を判定した時点で信号を出力する判定手段と、前記送信手段からの信号出力から前記判定手段の信号出力までの時間差を計時する時間差計時手段と、前記基準電圧を設定範囲の最小電圧から最大電圧に変化させたときの前記時間差計時手段の計時する時間差が急激に変化する値をピーク電圧として複数認識すると共に、前記複数のピーク電圧のうち任意の第１ピーク電圧値と第２ピーク電圧値の比が所定の値となった場合に、前記第１ピーク電圧と前記第２ピーク電圧の所定の比の値を前記基準電圧として設定する基準設定手段と、前記時間差計時手段の計時する時間差を前記基準電圧の設定時に記憶する時間差記憶手段と、前記基準設定手段の任意の第１ピーク電圧値と第２ピーク電圧値を記憶するピーク記憶手段と、前記基準電圧を設定範囲の第１ピーク電圧値付近から第２ピーク電圧値付近に変化させたときの前記時間差計時手段の計時する時間差が急激に変化する値を第１ピーク電圧および第２ピーク電圧と再認識して、前記第１ピーク電圧と前記第２ピーク電圧の所定の比の値を前記基準電圧として設定する基準再設定手段と、を備え、前記基準電圧の設定後に前記時間差計時手段が計時した値と前記時間差記憶手段に記憶された値との差が所定値以上であれば、前記基準設定手段に前記基準電圧を再度設定させる流体の流れ計測装置であり、基準電圧の設定を迅速かつ、精度良く行い、超音波の受信信号の変動に対し一番安定な基準電圧に設定出来る流体の流れ計測装置とすることが出来る。

第２の発明は、特に第１の発明において、前記時間差記憶手段の時間差によって基準設定手段の前記第１ピーク電圧と前記第２ピーク電圧の比の値の関係を決定する電圧比判断手段を備えたもので、時間差記憶手段の時間差によって比の値を変更することで流体の特性に対応した比を設定することが可能となり、より安定した計測が可能となる。

第３の発明は、特に第１または２の発明において、温度を計測する温度計測手段を備え、前記温度計測手段で計測された温度がある一定以上変動した場合に前記基準電圧の調整動作を行うもので、温度による特性変化にも調整することで安定した基準電圧に設定することが可能である。

第４の発明は、特に第１〜３のいずれか１つの発明において、前記基準設定手段は、前記増幅手段の増幅度を調整後に前記基準電圧の変更を行うもので、再基準設定手段は流体の流れ計測装置本体の増幅度の調整時に基準電圧を受信波の特定の波間に設定した際の特定の波のピーク電圧間に基準電圧の設定範囲を限定することにより、流量計測中の超音波の受信信号の変動により基準電圧とピーク電圧の大小関係が崩れたても、増幅度を調整した後に基準電圧を再設定することで、最適な基準電圧に保つことの出来る流体の流れ計測装置とすることが出来る。

第５の発明は、特に第１〜４のいずれか１つの発明において、前前記時間差記憶手段の記憶値を計時手段の累積時間から求める時間差記憶手段を備えたもので、計時時間を平均から求めることでより精度のよい流体の判定をすることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における流体の流れ計測装置のブロック図を示すものである。図２及び図５は同実施の形態の流体の流れ計測装置の動作説明図であり、図３、及び図４は同フローチャートである。

図１において、流路１の途中に超音波を送信する第１超音波振動子２（第１振動子）と受信する第２超音波振動子３（第２振動子）は、超音波の伝播経路が流れ方向に対し、角度φになるように配置されている。

送信手段５から出力された駆動信号は、切換手段４により、送信側に選択された第１超音波振動子２または第２超音波振動子３へ出力される。また、切換手段４により、受信側に選択された第１超音波振動子２または第２超音波振動子３で受信した信号を制御手段１２からの指示によるゲインで増幅手段６で増幅され、基準比較手段７で基準電圧とを比較し信号を出力する。

基準比較手段７の出力と増幅手段６で増幅された受信信号とから超音波の到達時期を判定手段８で判定され、繰り返し手段９は判定手段８の信号をカウントし予め設定された回数だけ制御手段１２へ繰り返し信号を出力する。計時手段１０は繰り返し手段９で予め設定された回数をカウントした時間を計時し、流量算出手段（算出手段）１１は計時手段１０の計時した時間に応じて流体の流速を検出し、さらに管路の大きさや流れの状態を考慮して流量を算出する。

また、制御手段１２は流量算出手段１１、繰り返し手段９からの信号を受け送信手段５、増幅手段６の動作を制御する。時間差計時手段１３は送信手段５の出力と判定手段８の出力との時間差を計時し、基準設定手段１４は基準比較手段７の基準電圧を設定し、かつ受信信号の３波と４波から所定の比の電圧を設定する。時間差記憶手段１５は基準設定手段１４が基準電圧を設定後の時間差計時手段１３の計時する時間差を記憶する。

ピーク記憶手段１６は基準設定手段１４で使用した受信信号の第２波と第３波のピーク電圧を記憶し、基準再設定手段１７は時間差記憶手段１５にて時間差が所定以上であった場合に再度基準電圧を設定する。

以上のように構成された流体の流れ計測装置について、以下その動作、作用を説明する。

まず、制御手段１２は図示していないモード切替のための入力により製造工程時に製造工程専用のモードで以下の様に動作を開始する。

電源投入後、制御手段１２は、ゲイン調整のために暫定の基準電圧を設定する（図３のステップ１）。ゲイン調整は図２に示すように、例えば受信波の最大振幅である５波のピーク電圧値を所定の電圧値になるようにゲインを調整し設定するものであり、このときの基準電圧は１波のピーク電圧より高く、５波のピーク電圧より低ければどのような値の電圧でもよい。

また、ゲイン調整中は、基準電圧は固定である。これは基準電圧を変更することで基準電圧が５波のピーク電圧以上になったり、１波のピーク電圧以下になったり基準比較手段７、判定手段８が正しく動作しなくなることを防ぐためである。

流体の流れ計測装置のゲイン調整自体は従来例と同等であるので本実施の形態ではその説明は省略する。

最初に、受信側の第２超音波振動子３で受信した信号を一定振幅となるようゲインを調整した後（ステップ２）、基準設定手段１４は基準電圧を設定範囲の最小電圧に設定する（ステップ３）。

最低の基準電圧に設定後、制御手段１２は繰り返し手段９の繰り返し回数を１回に設定して、送信手段５を動作させ第１超音波振動子２より超音波信号を送信する（ステップ４）。

第１超音波振動子２より送信された超音波信号は流路１の流れの中を伝搬し、第２超音波振動子３で受信され、増幅手段６で増幅されて、基準比較手段７、判定手段８へ出力される。

図２は、増幅後の受信信号を示すもので、図２に示すように時間差計時手段１３は、計時開始タイミングである送信手段５からの出力信号Ｅを受けると計時を開始し（ステップ５）、基準比較手段７は増幅手段６の出力（受信信号Ａ）と基準電圧とを比較し（図３のステップ６）、その大小関係が反転した時点（タイミングｃ）で時間差計時手段１３と判定手段８に出力信号Ｃを出力する。

判定手段８ではタイミングｃ以降の増幅手段６出力の符号が正から負に変わる最初の負のゼロクロス点ａを超音波の到達ポイントと判定し（ステップ７）、出力信号Ｄを繰り返し手段９、時間差計時手段１３に出力する。

時間差計時手段１３は、この判定手段８の出力信号Ｄを受けると計時を終了し（ステップ８）、計時した時間差Ｔｄ（即ち、超音波の送信開始からゼロクロス点ｃまでの時間）を基準設定手段１４へ出力する。

基準設定手段１４は、基準電圧を基準電圧の可変範囲の１制御単位分（例えば２ｍＶ）だけ増加させる（ステップ９）。

制御手段１２は、繰り返し手段９に設定された繰り返し回数が１回であるので、繰り返し動作が終了した旨の信号を繰り返し手段９より入力して、再度、送信手段５を動作させ、第１超音波振動子２より超音波信号を送信する。

そして、基準設定手段１４が基準電圧の設定範囲の最大電圧に基準電圧を設定するまで、ここまでの動作を繰り返す。

基準設定手段１４が基準電圧の最大電圧まで設定が終わると、基準設定手段１４は基準電圧を設定範囲の最小電圧から最大電圧に変化させたときの時間差計時手段１３の計時する時間差が大きく変化する変曲点は複数存在している。

この変曲点が複数存在することを、図５、図６を用いて説明する。図５は基準設定手段１４が基準電圧を設定範囲の最小電圧から最大電圧に変化させたときの基準電圧と、基準比較手段７からの出力信号Ｃの出力時点（即ち、タイミングｃ）からゼロクロス点ａまでの時間（以降、時間Ａと記す）を示した図である。

時間Ａは、ピーク電圧付近（図６における、それぞれのピークｐ１、ｐ２、ｐ３、・・・）に基準電圧がある場合に時間が最小（ｐ１、ｐ２、ｐ３、・・・に対応してそれぞれＴｐ１、Ｔｐ２、Ｔｐ３、・・・とする。）になり、その値は超音波の周期の約１／４（駆動周波数が５００ＫＨｚの場合、５００ｎｓ）になる。

そこから基準電圧を増加させ、各波のピーク電圧を超えるとこの時間Ａは急に大きくなり、図５に示すように時間Ａの変曲点（時間Ａの最小であるＴｐ１、Ｔｐ２、Ｔｐ３、・・・）として現れる。そして、この時間Ａは図５に示すように、変曲点では、１．３倍以上変化している。

例えば、基準電圧が２波のピークｐ２付近（但しｐ２を越えない）にあった場合から２波のピーク電圧ｐ２を超えた場合、変曲点はＴｐ２となる。これは時間差の変曲点になる基準電圧が受信信号の各波のピーク電圧付近の電圧となることを意味している。

これらのピーク電圧の比は流路、センサによりほぼ一定の値となることが実験で確認されている。例えば、図６に示すように１波のピーク電圧ｐ１と２波のピーク電圧ｐ２の比ｐ２／ｐ１≒２．５、２波のピーク電圧ｐ２と３波のピーク電圧ｐ３の比ｐ３／ｐ２≒１．８、更に３波のピーク電圧ｐ３と４波のピーク電圧ｐ４の比ｐ４／ｐ３≒１．３といった具合である。

このように各波のピーク電圧の比が一定の値を示すことから、受信波の各波を認識することが可能である。つまり、あるピーク電圧と一つ前（基準電圧が低い方に一つ前）のピーク電圧との比が２．５倍程度となるピーク電圧は２波のピーク電圧であり、１．８倍程度となるのは３波のピーク電圧である。

基準設定手段１４では以上のようにピーク電圧の比を確認し、そのピーク電圧比によって受信波の特定の波（２波と３波）のピーク電圧を認識し、その特定の波（２波、３波）のピーク電圧の所定の比のＶｒｅｆに基準電圧を設定する（図３のステップ１１）。

そして、この特定の波（２波、３波）のピーク電圧の所定の比のＶｒｅｆに基準電圧を設定した後の時間差計時手段１３が計時する時間差を時間差記憶手段１５が記憶し、また２波のピーク電圧と３波のピーク電圧（基準電圧の設定範囲）を基準設定手段が記憶して（ステップ１２）、製造工程専用のモードを終了する。

２波のピーク電圧と３波のピーク電圧を記憶することで、製造工程時における超音波信号の到達時期を検知するためのポイント（例えば図２における３波の負のゼロクロス点ａ）を検知できる基準電圧の設定可能範囲が記憶される。

基準電圧を２波、３波間に設定する意図はピーク電圧の幅が一番広い基準電圧範囲（図６において２波、３波のピーク電圧範囲）に基準電圧を設定すれば、受信信号の各波のピーク電圧差の一番大きい部分に設定することになり、例えば図５において２波、３波のピーク電圧の所定の比のＶｒｅｆに基準電圧を設定すれば２波、３波のピーク電圧と基準電圧との間にマージンを大きく取ることが出来、受信信号の電圧変動に対して最も安定に判定手段８が超音波の受信信号の到達時期を検知出来るからである。また、３波，４波をピークとして計測することも可能で、この場合は範囲は狭まるがゼロクロス点ａにおける傾きが急峻となるため、より精度がよい計測が可能となる。

そして、製造工程での基準電圧の設定後、流体の流れ計測装置の設置現場で、図示していないモード切替のための入力により制御手段１２が通常モードに切り替後、電源を投入すると以下の様に動作を開始する。

最初に受信側の超音波振動子で受信した信号を一定振幅となるようゲインを調整した後（この動作は流量計測ですでに調整を行っているのであれば省略してもよい）（図４のステップ２１）、計測中の時間差計時手段１３の値が所定の時間を超えた場合、或いは、時
間差計時手段１３が計時した値と時間差記憶手段１５に記憶された値との差が所定値以上の場合において、基準再設定を行う動作を開始した後、基準再設定手段１７の動作を図４で説明する。

動作を開始すると基準再設定手段１７は記憶している第２波ピーク付近の電圧を設定し、制御手段１２は送信手段５を動作させ第１超音波振動子２より超音波信号を送信し（ステップ２２）、時間差計時手段１３の計時した時間差は急に大きくなった地点で第２波ピークとして更新する（ステップ２３、２４）。同様に第３波ピーク値付近から電圧を設定し第３波ピーク値を更新する（ステップ２５、２６、２７）。

図７は、基準電圧更新時の電圧計測の範囲を図示したのもで、製造工程で行う初期時の電圧計測の最小電圧から最大電圧までを行うより範囲よりも、設置時における更新時の電圧計測の範囲が非常に少ないことがわかる。

得られた２−３波ピーク値より再度所定比の電圧を求めて基準電圧設定し時間差記憶手段の時間を更新する（ステップ２８）。その後、流速計測，流量演算の処理へ移行する。

つまり、製造時に時間差記憶手段１５に記憶した時と被計測流体や構成部品の特性等の条件の変化が無ければ、ゲイン調整された受信波と基準電圧の関係には変化が無く、時間差記憶手段１５に記憶された時間差と計測時の時間差が同じになるが、何らかの要因で２つの時間差が所定値以上異なる場合は、基準電圧の設定をやり直すことになる。

以上のように、再基準設定時は３波、４波のピーク電圧付近から基準電圧を変化させて、ピーク電圧を再認識させるのみとしたことにより、調整時間を短縮し流量計測中に流量計測を中断することなく基準電圧の再設定が短時間で行うことができる。

従って、基準電圧の設定が人手を介することなく迅速に行われかつ、設定後、流量計測時にも計測の合間に短時間かつ省電力で基準電圧が最適な電圧に保つことの出来る流体の流れ計測装置とすることが出来る。

（実施の形態２）
次に、本発明の第２の実施の形態にについて図８、図９を用いて説明する。

図８は同実施の形態のブロック図、図９は基準再設定時のフローチャートである。

実施の形態１と異なる点は、図９に於いて時間差計時手段１３で計測される時間差から、あらかじめ設定もしくは記憶しているテーブルより所定の比を基準再設定手段１７に設定する（ステップ３２）電圧比判断手段１８を備えた点である。

この電圧比判断手段１８は、例えば、時間差計時手段１３で計測される時間が、２００μｓ以上であればピーク電圧間の５０％の電圧を基準電圧に、２００μ未満であればピーク電圧間の７５％の電圧を基準電圧になどと基準再設定手段１７に設定するものである。

（実施の形態３）
次に、本発明の第３の実施の形態について図１０を用いて説明する。

本実施の形態が、実施の形態１、実施の形態２と異なる点は、温度計測手段１９を有する点である。

時間差は計時手段１０での累積時間を繰り返し回数で割った平均値を用いて時間差記憶
手段１５に記憶させる。また、この平均値を用いて、電圧比判断手段１８に用いることができる。

また、温度計測手段１９を用いて定期的に制御手段より温度を計測し、所定温度差以上のときに基準再設定手段１７に再判定動作の出力をすることができる。

以上のように本実施の形態においては基準電圧の設定が人手を介することなく迅速に行われかつ、設定後も、流量計測時に基準電圧が最適な電圧に保つことの出来る流体の流れ計測装置とすることが出来る。さらにピーク値を記憶しておき、ピーク値付近でピーク値を更新することができるため時間を短縮することができ、流量計測中の合間に基準電圧を更新することが可能となり、システムとして精度よく計測できる。

また、本実施の形態の流体の流れ計測装置の動作を実行させるプログラムを格納した記録媒体とすることにより、制御手段１２や基準設定手段１４の所定比率や繰り返し手段９の繰り返し回数等の設定値の変更や超音波振動子の変更または経年変化等にも柔軟に対応できるものである。

以上のように、本発明に係る流体の流れ計測装置は、基準電圧の設定を迅速かつ精度良く行うことが可能となるので、ガス，水などの流体の流速，流量などの計測に適用できる。

１ 流路
２ 第１超音波振動子（第１振動子）
３ 第２超音波振動子（第２振動子）
４ 切換手段
５ 送信手段
６ 増幅手段
７ 基準比較手段
８ 判定手段
９ 繰り返し手段
１０ 計時手段
１１ 流量算出手段（算出手段）
１２ 制御手段
１３ 時間差計時手段
１４ 基準設定手段
１５ 時間差記憶手段
１６ ピーク記憶手段
１７ 基準再設定手段
１８ 電圧比判断手段

Claims (5)

1. 流体管路に設けられ超音波信号を送受信する第１振動子及び第２振動子と、
   前記第１、第２振動子を駆動する送信手段と、
   前記第１、第２振動子の送受信を切り換える切換手段と、
   前記第１、第２振動子の受信信号を増幅する増幅手段と、
   前記超音波信号の送受信の繰り返し時の伝播時間の累積時間を計時する計時手段と、
   前記計時手段の計時した時間に基づいて流速及びまたは流量を算出する算出手段と、
   前記増幅手段から出力される受信信号の電圧と基準電圧とを比較し、その大小関係が反転した時点で信号を出力する基準比較手段と、
   前記基準比較手段から出力される信号を受信後、前記増幅手段から出力される受信信号の電圧が正から負に変わる最初の負のゼロクロス点を判定した時点で信号を出力する判定手段と、
   前記送信手段からの信号出力から前記判定手段の信号出力までの時間差を計時する時間差計時手段と、
   前記基準電圧を設定範囲の最小電圧から最大電圧に変化させたときの前記時間差計時手段の計時する時間差が急激に変化する値をピーク電圧として複数認識すると共に、前記複数のピーク電圧のうち任意の第１ピーク電圧値と第２ピーク電圧値の比が所定の値となった場合に、前記第１ピーク電圧と前記第２ピーク電圧の所定の比の値を前記基準電圧として設定する基準設定手段と、
   前記時間差計時手段の計時する時間差を前記基準電圧の設定時に記憶する時間差記憶手段と、
   前記基準設定手段の任意の第１ピーク電圧値と第２ピーク電圧値を記憶するピーク記憶手段と、
   前記基準電圧を設定範囲の第１ピーク電圧値付近から第２ピーク電圧値付近に変化させたときの前記時間差計時手段の計時する時間差が急激に変化する値を第１ピーク電圧および第２ピーク電圧と再認識して、前記第１ピーク電圧と前記第２ピーク電圧の所定の比の値を前記基準電圧として設定する基準再設定手段と、を備え、
   前記基準電圧の設定後に前記時間差計時手段が計時した値と前記時間差記憶手段に記憶された値との差が所定値以上であれば、前記基準設定手段に前記基準電圧を再度設定させる流体の流れ計測装置。
2. 前記時間差記憶手段の時間差によって基準設定手段の前記第１ピーク電圧と前記第２ピーク電圧の比の値の関係を決定する電圧比判断手段を備えた請求項１記載の流体の流れ計測装置。
3. 温度を計測する温度計測手段を備え、前記温度計測手段で計測された温度がある一定以上変動した場合に前記基準電圧の調整動作を行う請求項１または２記載の流体の流れ計測装置。
4. 前記基準設定手段は、前記増幅手段の増幅度を調整後に前記基準電圧の変更を行う請求項１〜３のいずれか１項記載の流体の流れ計測装置。
5. 前記時間差記憶手段の記憶値を計時手段の累積時間から求める時間差記憶手段を備えた、請求項１〜４のいずれか１項記載の流体の流れ計測装置。