JP6902169B2 - 信号処理回路および関連するチップ、流量計、および方法 - Google Patents

Description

本出願は、一般に、信号処理回路に関し、関連するチップ、流量計、および方法を提供する。

一般的に使用される流量計は超音波流量計である。流量計は流体の流速を検出するために広く使用されている。他のタイプの流量計と比較して、超音波流量計は、とりわけ、圧力損失、最小検出可能流量、および設置コストの点で有利であるが、その精度は依然として改善される必要があり、さらなる改善および革新が必要である。

本出願の1つの目的は、上述の問題に対処するために、信号処理回路および関連するチップ、流量計、ならびに信号を受信するトランスデューサを処理するための方法を対象とする。

本出願の一実施形態は、第一のトランスデューサと第二のトランスデューサとに結合された信号処理回路であって、第一のトランスデューサと第二のトランスデューサとの間にゼロよりも大きい距離があり、流速を有する流体が、第一のトランスデューサおよび第二のトランスデューサを順次流れる、信号処理回路を開示し、この信号処理回路は、第一のトランスデューサに結合された第一の送信器と、第一のトランスデューサに結合された第一の受信器と、第二のトランスデューサに結合された第二の送信器と、第二のトランスデューサに結合された第二の受信器と、第一の送信器、第一の受信器、第二の送信器、および第二の受信器に結合された制御ユニットと、を備え、制御ユニットが、流速がゼロである場合、第一の信号を生成し、第一の送信器および第一のトランスデューサを通過し、第二のトランスデューサに至り、次いで第二の受信器を通過する第一の信号のための第一の遅延時間を決定し、流速がゼロである場合、第二の信号を生成し、第二の送信器および第二のトランスデューサを通過し、第一のトランスデューサに至り、次いで第一の受信器を通過する第二の信号のための第二の遅延時間を決定し、第一の遅延時間および第二の遅延時間を用いて、特定ファクタを取得し、流速がゼロより大きい特定流速である場合、第三の信号を生成し、第一の送信器および第一のトランスデューサを通過し、第二のトランスデューサに至り、次いで第二の受信器を通過する第三の信号のための第三の遅延時間を決定し、流速が特定流速である場合、第四の信号を生成し、第二の送信器および第二のトランスデューサを通過し、第一のトランスデューサに至り、次いで第一の受信器を通過する第四の信号のための第四の遅延時間を決定し、特定流速、特定ファクタ、第三の遅延時間および第四の遅延時間を用いて、距離を取得するように構成されている。

本出願の一実施形態は、上記信号処理回路を含むチップを開示する。

本出願の一実施形態は、上記信号処理回路と、上記第一のトランスデューサと、上記第二のトランスデューサとを含み、信号処理回路が第一のトランスデューサおよび第二のトランスデューサに結合された流量計を開示する。

本出願の一実施形態は、第一の送信器、第一の受信器、第二の送信器、および第二の受信器を制御するように構成され、第一の送信器および第一の受信器は、第一のトランスデューサに結合され、第二の送信器および第二の受信器は、第二のトランスデューサに結合され、第一のトランスデューサと第二のトランスデューサとの間にはゼロよりも大きい距離があり、流速を有する流体が第一のトランスデューサおよび第二のトランスデューサを順次流れる、信号処理方法を開示し、この信号処方法は、流速がゼロである場合、第一の信号を生成し、第一の送信器および第一のトランスデューサを通過し、第二のトランスデューサに至り、次いで第二の受信器を通過する第一の信号のための第一の遅延時間を決定するステップと、流速がゼロである場合、第二の信号を生成し、第二の送信器および第二のトランスデューサを通過し、第一のトランスデューサに至り、次いで第一の受信器を通過する第二の信号のための第二の遅延時間を決定するステップと、第一の遅延時間および第二の遅延時間を用いて、特定ファクタを取得するステップと、流速がゼロより大きい特定流速である場合、第三の信号を生成し、第一の送信器および第一のトランスデューサを通過し、第二のトランスデューサに至り、次いで第二の受信器を通過する第三の信号のための第三の遅延時間を決定するステップと、流速が特定流速である場合、第四の信号を生成し、第二の送信器および第二のトランスデューサを通過し、第一のトランスデューサに至り、次いで第一の受信器を通過する第四の信号のための第四の遅延時間を決定するステップと、特定流速、特定ファクタ、第三の遅延時間および第四の遅延時間を用いて、距離を取得するステップと、を含む。

本出願は、信号処理回路および関連するチップ、流量計、およびトランスデューサ受信信号を処理するための方法を提供し、流量計の精度を向上させることができる。

本出願の実施形態に従って、流量計で使用するための信号処理回路を示す模式図である。 本出願の実施形態に従って、制御ユニットが第一のトランスデューサと第二のトランスデューサとの間の距離を計算するプロセスを示すフロー図である。 本出願の第一の実施形態に従って、制御ユニットが現在の音響速度を計算するプロセスを示すフロー図である。 本出願の第二の実施形態に従って、制御ユニットが現在の音響速度を計算するプロセスを示すフロー図である。 本出願の第三の実施形態に従って、制御ユニットが現在の音響速度を計算する処理を示すフロー図である。

図面で使用される参照番号を、以下に要約する。
１００ ：信号処理回路
１０２，１０４ ：トランスデューサ
１０６，１１０ ：発信器
１０８，１１２ ：受信器
１１４ ：制御ユニット
２０２〜２２０，３１４〜３２０，４１４〜４２４：ステップ

以下の開示は、本出願の異なる特徴を実施するための多くの異なる実施形態または例を提供する。本開示を簡略化するために、以下で、構成要素および配置の具体例を説明する。当然、これらは単なる例であり、限定を意図するものではない。例えば、以下の説明において、第二の特徴の全体に、またはその上に第一の特徴を形成することは、第一および第二の特徴が直接接触して形成される実施形態を含むことができ、第一および第二の特徴が直接接触しないように、第一および第二の特徴の間に追加の特徴を形成し得る実施形態を含むこともできる。さらに、本開示では、様々な例において、参照番号および／または文字を繰り返すこともある。この繰り返しは、単純化および明確化を目的としており、それ自体では、議論される様々な実施形態および／または構成の間の関係を指示するものではない。

さらに、「下方に」、「下に」、「下部」、「上に」、「上部」などの空間的に相対的な用語は、本明細書では、説明を容易にするために、１つの要素または特徴について、図面に示すような別の要素または特徴に対する関係を説明するために使用することもある。空間的に相対的な用語は、図に描かれている向きに加えて、使用または動作中のデバイスの異なる向きを包含することが意図されている。装装置は、別の向きを向いていてもよく（例えば、９０°回転されてもよいし、他の向きに回転されてもよい）、本明細書で使用される空間的に相対的な記述子は、同様に、それに応じて解釈されてもよい。

本出願の広い範囲を記載する数値範囲およびパラメータは近似値であるにもかかわらず、特定の具体例に記載される数値は、可能な限り正確に報告される。しかしながら、任意の数値は、それぞれの試験測定において見出される標準偏差から必然的に生じる特定の誤差を本質的に含む。また、本明細書で使用される場合、「約」という用語は、一般に、所与の値または範囲の１０％、５％、１％、または０．５％以内を意味する。あるいは、用語「約」は、当業者によって考慮される場合、平均の許容可能な標準誤差内を意味する。理解されるように、動作／作業の例以外では、または特に明記されない限り、本明細書で開示される材料の量、持続時間、温度、動作条件、量の比率などの数値範囲、量、値、およびパーセンテージのすべては、すべての場合において、「約」という用語によって修飾されるものと理解されるべきである。したがって、反対の指示がない限り、本開示および添付の特許請求の範囲に記載される数値パラメータは、所望に応じて変化し得る近似値である。少なく見積もっても、各数値パラメータは、少なくとも、報告された有効数字の桁数に照らして、通常の丸め技術を適用することによって解釈されるべきである。範囲は、本明細書では、１つのエンドポイントから別のエンドポイントまで、または２つのエンドポイントの間として表すことができる。本明細書に開示される全ての範囲は、特に明記しない限り、エンドポイントを含む。

流量を計算するときは、システムを較正する必要があるかどうかを決定するために、検出されたデータが意味をなすかどうかを決定することが重要である。いくつかの実施形態では、音響速度は、そのような決定の基礎として使用することができ、例えば、温度センサによって測定された温度値を適用して、理論的音響速度を得ることができ、この理論的音響速度は、その後、実測値から推定された現在の音響速度との比較として使用される。これは、システムの超音波流量計および温度センサが正常に動作するかどうかを監視するためである。

本出願は、現在の音響速度ｃおよび現在の温度Ｔを計算するように構成された信号処理回路１００を提供する。また、本出願は、信号処理回路１００を含むチップも提供する。いくつかの実施形態では、信号処理回路１００は、トランスデューサデバイスに使用することができ、例えば、本出願は、信号処理回路１００およびトランスデューサ１０２を含む流量計も提供する。例えば、前記流量計は、気体または液体の流速および／または流量を検出するために使用することができるが、本出願はそれに限定されない。

図１は、本出願の実施形態に従って、流量計に使用される信号処理回路１００を示す模式図である。信号処理回路１００は、第一のトランスデューサ１０２および第二のトランスデューサ１０４に結合されている。トランスデューサは、エネルギを１つの形態から別の形態に変換することができる構成要素である。これらのエネルギ形態には、電気エネルギ、機械エネルギ、電磁エネルギ、太陽エネルギ、化学エネルギ、音響エネルギおよび熱エネルギ等が含まれるが、本出願はこれらに限定されず、トランスデューサは、エネルギを変換することができる任意の構成要素を含むことができる。

第一のトランスデューサ１０２および第二のトランスデューサ１０４は、パイプライン１１６内に配置され、第一のトランスデューサ１０２の送信方向は、第二のトランスデューサ１０４に面し、第二のトランスデューサ１０４の送信方向は、第一のトランスデューサ１０２に面する。第一のトランスデューサ１０２と第二のトランスデューサ１０４との間には距離Ｌがあり、Ｌはゼロより大きい。流速ｖを有する流体（例えば、液体または気体）は、パイプライン１１６の配置方向Ｄに沿って流れ、第一のトランスデューサ１０２および第二のトランスデューサ１０４を順次通過する。

信号処理回路１００は、第一の送信器１０６と、第一の受信器１０８とを含み、この両方ともが第一のトランスデューサ１０２に結合されており、また第二の送信器１１０と第二の受信器１１２とを含み、この両方ともが第二のトランスデューサ１０４に結合されている。信号処理回路１００は、さらに、第一の送信器１０６、第一の受信器１０８、第二の送信器１１０および第二の受信器１１２に結合された制御ユニット１１４を含む。信号処理回路１００は、第一のトランスデューサ１０２および第二のトランスデューサ１０４から得られた結果を用いて、現在の音響速度ｃおよび現在の温度Ｔを生成するように構成される。

図２および図３のフロー図は、制御ユニット１１４が本出願の第一の実施形態に従って、現在の音響速度ｃを計算するプロセスを示す。まず、流量計の初期化段階（図２のステップ２０２〜ステップ２１２）の間、流速ｖは制御され、したがって、既知の値を有する。流量計の一般的段階（図３のステップ２１４〜ステップ２２０）の間、流速ｖの値は未知である。ステップ２０２〜ステップ２１２の初期化段階では、信号処理回路１００は、第一のトランスデューサ１０２と第二のトランスデューサ１０４との間の距離Ｌを取得するために使用される。第一のトランスデューサ１０２および第二のトランスデューサ１０４は、事前に配置されているが、依然として、距離Ｌの若干の偏差が存在する可能性がある。したがって、ステップ２０２〜ステップ２１２の初期化段階を使用して、より正確な距離Ｌを得ることができ、その結果、ステップ２１４〜ステップ２２０において、現在の音響速度ｃおよび現在の温度Ｔを推定することが実現可能になる。

ステップ２０２では、パイプライン１１６内の流体の流速ｖは、０で制御され、これは、流体が流れていないことを意味する。制御ユニット１１４は、第一の信号を生成し、第一の送信器１０６および第一のトランスデューサ１０２を通過し、第二のトランスデューサ１０４を直接トリガし、次いで第二の受信器１１２を通過する第一の信号のための第一の遅延時間ＴＭ１２を決定する。第一の遅延時間ＴＭ１２は、以下の式を使用して表すことができる：
ＴＭ１２＝ｔ_ＴＸ１＋ｔ_ＲＸ１２＋ｔ_１２＝ｔ_ＴＸ１＋ｔ_ＲＸ１２＋Ｌ／ｃ （１）
ここで、ｔ_ＴＸ１は、信号（例えば、第一の信号）を送信する第一の送信器１０６および第一のトランスデューサ１０２の遅延時間であり、ｔ_ＲＸ１２は、第二のトランスデューサ１０４および第二の受信器１１２によって受信される第一の送信器１０６からの信号（例えば、第一の信号）の遅延時間であり、ｔ_１２は、第一のトランスデューサ１０２から第二のトランスデューサ１０４に進む信号（例えば、第一の信号）の時間であり、ｃは、現在の音響速度である。

次に、ステップ２０４では、パイプライン１１６内の流体の流速ｖは、依然として、ゼロで制御され、制御ユニット１１４は、第二の信号を生成し、第二の送信器１１０および第二のトランスデューサ１０４を通過し、第一のトランスデューサ１０２を直接トリガし、次いで第一の受信器１０８を通過する第二の信号のための第二の遅延時間ＴＭ２１を決定する。この第二の遅延時間ＴＭ２１は、以下の式を使用して表すことができる：
ＴＭ２１＝ｔ_ＴＸ２＋ｔ_ＲＸ２１＋ｔ_２１＝ｔ_ＴＸ２＋ｔ_ＲＸ２１＋Ｌ／ｃ （２）
ここで、ｔ_ＴＸ２は、信号（例えば、第二の信号）を送信する第二の送信器１１０および第二のトランスデューサ１０４の遅延時間であり、ｔ_ＲＸ２１は、第一のトランスデューサ１０２および第一の受信器１０８によって受信される第二の送信器１１０からの信号（例えば、第二の信号）の遅延時間であり、ｔ_２１は、第二のトランスデューサ１０４から第一のトランスデューサ１０２に進む信号（例えば、第二の信号）の時間である。

したがって、ステップ２０６では、第二の遅延時間ＴＭ２１から第一の遅延時間ＴＭ１２を減ずることにより、後の使用のための特定ファクタｔ_ＴＸ２＋ｔ_ＲＸ２１−ｔ_ＴＸ１−ｔ_ＲＸ１２を得ることが可能である。
ＴＭ２１−ＴＭ１２＝ｔ_ＴＸ２＋ｔ_ＲＸ２１−ｔ_ＴＸ１−ｔ_ＲＸ１２ （３）

次に、ステップ２０８において、流速ｖは、ゼロより大きい特定流速ｖｓで制御され、制御ユニット１１４は、第三の信号を生成し、第一の送信器１０６および第一のトランスデューサ１０２を通過し、第二のトランスデューサ１０４を直接トリガし、次いで第二の受信器１１２を通過する第三の信号のための第三の遅延時間ＴＭ１２_ｖｓを決定する。第三の遅延時間ＴＭ１２_ｖｓは、以下の式を使用して表すことができる：
ＴＭ１２_ｖｓ＝ｔ_ＴＸ１＋ｔ_ＲＸ１２＋Ｌ／（ｃ＋ｖｓ） （４）

ステップ２１０において、流体の流速ｖは、依然として、ゼロより大きい特定流速ｖｓで制御され、制御ユニット１１４は、第四の信号を生成し、第二の送信器１１０および第二のトランスデューサ１０４を通過し、第一のトランスデューサ１０２を直接トリガし、次いで第一の受信器１０８を通過する第四の信号のための第四の遅延時間ＴＭ２１_ｖｓを決定する。第四の遅延時間ＴＭ２１_ｖｓは、以下の式を使用して表すことができる：
ＴＭ２１_ｖｓ＝ｔ_ＴＸ２＋ｔ_ＲＸ２１＋Ｌ／（ｃ−ｖｓ） （５）

したがって、式（４）および式（５）により、式（６）が得られる：
Ｌ≒２＊ｖｓ＊ＴＭ１２_ｖｓ＊ＴＭ２１_ｖｓ／（（ＴＭ２１_ｖｓ−ＴＭ１２_ｖｓ）−（ｔ_ＴＸ２＋ｔ_ＲＸ２１−ｔ_ＴＸ１−ｔ_ＲＸ１２）） （６）

したがって、ステップ２１２において、特定流速ｖｓ、特定ファクタｔ_ＴＸ２＋ｔ_ＲＸ２１−ｔ_ＴＸ１−ｔ_ＲＸ１２、第三の遅延時間ＴＭ１２_ｖｓおよび第四の遅延時間ＴＭ２１_ｖｓを用いて、距離Ｌを式（６）から求めることが可能である。

次に、ステップ２１４において、流量計は一般的段階に入り、その時点で、流速ｖは未知であり、制御ユニット１１４は、第五の信号を生成し、第一の送信器１０６および第一のトランスデューサ１０２を通過し、第二のトランスデューサ１０４を直接トリガし、次いで第二の受信器１１２を通過する第五の信号のための第五の遅延時間ＴＭ１２_ｖを決定する。この第五の遅延時間ＴＭ１２_ｖは、以下の式を使用して表すことができる：
ＴＭ１２_ｖ＝ｔ_ＴＸ１＋ｔ_ＲＸ１２＋Ｌ／（ｃ＋ｖ） （７）

ステップ２１６において、制御ユニット１１４は、第六の信号を生成し、第二の送信器１１０および第二のトランスデューサ１０４を通過し、第一のトランスデューサ１０２を直接トリガし、次いで第一の受信器１０８を通過する第六の信号のための第六の遅延時間ＴＭ２１_ｖを決定する。この第六の遅延時間ＴＭ２１_ｖは、以下の式を使用して表すことができる：
ＴＭ２１_ｖ＝ｔ_ＴＸ２＋ｔ_ＲＸ２１＋Ｌ／（ｃ−ｖ） （８）

したがって、式（７）および式（８）により、式（９）が得られる：
ｃ≒（Ｌ／２）＊（ＴＭ１２_ｖ＋ＴＭ２１_ｖ）／（ＴＭ２１_ｖ＊ＴＭ１２_ｖ） （９）

したがって、ステップ２１８において、距離Ｌ、第五の遅延時間ＴＭ１２_ｖ、および第六の遅延時間ＴＭ２１_ｖを用いて、現在の音響速度ｃを式（９）から求めることができる。
ｃ＝３４３＋０．６＊Ｔ （１０）

ステップ２２０において、制御ユニット１１４は、さらに、現在の音響速度ｃを用いて、現在の温度Ｔを式（１０）から求める。

図４は、本出願の第二の実施形態に従って、制御ユニット１１４が現在の音響速度ｃを計算するプロセスを示すフロー図である。図４のステップ３１４〜ステップ３２０において、流量計は、一般的段階に入り、このとき、流速ｖは未知である。図４のステップ３１４〜ステップ３２０は、図２のステップ２０２〜ステップ２１２に関連して使用することができる。換言すれば、図３のステップ２１４〜ステップ２２０は、図４のステップ３１４〜ステップ３２０に置き換えることができ、これにより、現在の音響速度ｃおよび現在の温度Ｔをより正確に推定することができる。

ステップ３１４において、流速ｖは未知であり、制御ユニット１１４は、第七の信号を生成し、第一の送信器１０６および第一のトランスデューサ１０２を通過し、第二のトランスデューサ１０４を直接トリガし、次いで第二の受信器１１２を通過する第七の信号のための第七の遅延時間ＴＭ１２_ｖを決定する。この第七の遅延時間ＴＭ１２_ｖは、以下の式（式（７）と同じ）を使用して表すことができる：
ＴＭ１２_ｖ＝ｔ_ＴＸ１＋ｔ_ＲＸ１２＋Ｌ／（ｃ＋ｖ） （１１）

ステップ３１６において、流速ｖは未知であり、制御ユニット１１４は、第八の信号を生成し、第一の送信器１０６および第一のトランスデューサ１０２を通過し、第二のトランスデューサ１０４に至り、第一のトランスデューサ１０２へ戻り、次いで第二のトランスデューサ１０４へ戻り、次いで第二の受信器１１２を通過する第八の信号のための第八の遅延時間ＴＥ１２_ｖを決定する。この第八の遅延時間ＴＥ１２_ｖは、以下の式を使用して表すことができる：
ＴＥ１２_ｖ＝ｔ_ＴＸ１＋ｔ_ＲＸ１２＋ｔ_１２＋ｔ_２１＋ｔ_１２＝ｔ_ＴＸ１＋ｔ_ＲＸ１２＋Ｌ／（ｃ＋ｖ）＋Ｌ／（ｃ−ｖ）＋Ｌ／（ｃ＋ｖ） （１２）

式（１２）から式（１１）を減じると、以下の式が得られる：
ＴＥ１２_ｖ−ＴＭ１２_ｖ≒２＊Ｌ／ｃ （１３）

したがって、ステップ３１８において、制御ユニット１１４は、距離Ｌ、第七の遅延時間ＴＭ１２_ｖ、および第八の遅延時間ＴＥ１２_ｖを用いて、現在の音響速度ｃを式（１３）から求めることができる。

続いて、ステップ３２０において、制御ユニット１１４は、さらに、現在の音響速度ｃを用いて、現在の温度Ｔを式（１０）から求める。

音響速度ｃと比較すると、流速ｖは比較的小さいため、式（１３）の簡略化プロセスにおける歪みの度合いは式（９）よりも小さく、ステップ３１４〜ステップ３２０で得られる現在の音響速度ｃおよび現在の温度Ｔは、ステップ２１４〜ステップ２２０で得られるものよりも正確である。

図５は、本出願の第三の実施形態に従って、制御ユニット１１４が現在の音響速度ｃを計算するプロセスを示すフロー図である。図５のステップ４１４〜ステップ４２０では、流量計は一般的段階に入り、このとき、流速ｖは未知の値である。図５のステップ４１４〜ステップ４２０は、図２のステップ２０２〜ステップ２１２に関連して使用することができる。換言すれば、図３のステップ２１４〜ステップ２２０は、図５のステップ４１４〜ステップ４２０に置き換えることができ、これにより、現在の音響速度ｃおよび現在の温度Ｔをより正確に推定することができる。

ステップ４１４において、流速ｖは未知であり、制御ユニット１１４は、第九の信号を生成し、第一の送信器１０６および第一のトランスデューサ１０２を通過し、第二のトランスデューサ１０４を直接トリガし、次いで第二の受信器１１２を通過する第九の信号のための第九の遅延時間ＴＭ１２_ｖを決定する。この第九の遅延時間ＴＭ１２_ｖは、以下の式（式（７）と同じ）を使用して表すことができる：
ＴＭ１２_ｖ＝ｔ_ＴＸ１＋ｔ_ＲＸ１２＋Ｌ／（ｃ＋ｖ） （１４）

ステップ４１６において、制御ユニット１１４は、第十の信号を生成し、第二の送信器１１０および第二のトランスデューサ１０４を通過し、第一のトランスデューサ１０２を直接トリガし、次いで第一の受信器１０８を通過する第十の信号のための第十の遅延時間ＴＭ２１_ｖを決定する。この第十の遅延時間ＴＭ２１_ｖは、以下の式（式（８）と同じ）を使用して表すことができる：
ＴＭ２１_ｖ＝ｔ_ＴＸ２＋ｔ_ＲＸ２１＋Ｌ／（ｃ−ｖ） （１５）

ステップ４１８において、制御ユニット１１４は、第十一の信号を生成し、第一の送信器１０６および第一のトランスデューサ１０２を通過し、第二のトランスデューサ１０４に至り、第一のトランスデューサ１０２に戻り、次いで第一のトランスデューサ１０２および第一の受信器１０８を通過する第十一の信号のための第十一の遅延時間ＴＥ１１_ｖを決定する。この第十一の遅延時間ＴＥ１１_ｖは、以下の式を使用して表すことができる：
ＴＥ１１_ｖ＝ｔ_ＴＸ１＋ｔ_ＲＸ１１＋ｔ_１２＋ｔ_２１＝ｔ_ＴＸ１＋ｔ_ＲＸ１１＋Ｌ／（ｃ＋ｖ）＋Ｌ／（ｃ−ｖ） （１６）
ここで、ｔ_ＲＸ１１は、第一のトランスデューサ１０２および第一の受信器１０８における第一の送信器１０６からの信号（例えば、第十一の信号）の遅延時間である。

ステップ４２０において、制御ユニット１１４は、第十二の信号を生成し、第二の送信器１１０および第二のトランスデューサ１０４を通過し、第一のトランスデューサ１０２に至り、第二のトランスデューサ１０４に戻り、次いで第二の受信器１１２を通過する第十二の信号のための第十二の遅延時間ＴＥ２２_ｖを決定する。この遅延時間は、以下の式を使用して表すことができる：
ＴＥ２２_ｖ＝ｔ_ＴＸ２＋ｔ_ＲＸ２２＋ｔ_２１＋ｔ_１２＝ｔ_ＴＸ２＋ｔ_ＲＸ２２＋Ｌ／（ｃ−ｖ）＋Ｌ／（ｃ＋ｖ） （１７）
ここで、ｔ_ＲＸ２２は、第二のトランスデューサ１０４および第二の受信器１１２における第二の送信器１１０からの信号（例えば、第十二の信号）の遅延時間である。

式（１６）から式（１４）を減じると、以下の式が得られる：
ＴＥ１１_ｖ−ＴＭ１２_ｖ＝ｔ_ＲＸ１１−ｔ_ＲＸ１２＋Ｌ／（ｃ−ｖ） （１８）

式（１７）から式（１５）を減じると、以下の式が得られる：
ＴＥ２２_ｖ−ＴＭ２１_ｖ＝ｔ_ＲＸ２２−ｔ_ＲＸ２１＋Ｌ／（ｃ＋ｖ） （１９）

したがって、式（１８）および式（１９）により、以下の式が得られる：
２＊Ｌ／ｃ≒ＴＥ１１_ｖ−ＴＭ１２_ｖ＋ＴＥ２２_ｖ−ＴＭ２１_ｖ （２０）

したがって、ステップ４２２において、制御ユニット１１４は、距離Ｌ、第九の遅延時間ＴＭ１２_ｖ、第十の遅延時間ＴＭ２１_ｖ、第十一の遅延時間ＴＥ１１_ｖ、第十二の遅延時間ＴＥ２２_ｖを用いて、音響速度ｃを式（２０）から求めることができる。

次いで、ステップ４２４において、制御ユニット１１４は、さらに、現在の音響速度ｃを用いて、現在の温度Ｔを（１０）式から求める。

式（２０）の簡略化の度合いは、式（９）の簡略化の度合いよりも小さいため、ステップ４１４〜ステップ４２４で得られた現在の音響速度ｃおよび現在の温度Ｔは、ステップ２１４〜ステップ２２０で得られた現在の音響速度ｃおよび現在の温度Ｔよりも精度が高い。

上記は、当業者が本開示の様々な態様をより良く理解することができるように、いくつかの実施形態の特徴を概説したものである。当業者は、同じ目的を実行するために、および／または本明細書で導入された実施形態の同じ利点を達成するために、本開示を、他のプロセスおよび構造を設計または修正するための基礎として容易に使用することができることを理解されたい。当業者は、また、そのような同等の実施形態が依然として本開示の精神および範囲内にあり、それらは、本開示の精神および範囲から逸脱することなく、それらに対して種々の変更、置換、および改変を行うことができることを認識すべきである。

Claims (15)

1. 第一のトランスデューサおよび第二のトランスデューサに結合された信号処理回路であって、前記第一のトランスデューサと前記第二のトランスデューサとの間にゼロよりも大きい距離があり、流速を有する流体が、前記第一のトランスデューサおよび前記第二のトランスデューサを順次流れる、信号処理回路において、前記信号処理回路は、
   前記第一のトランスデューサに結合された第一の送信器と、
   前記第一のトランスデューサに結合された第一の受信器と、
   前記第二のトランスデューサに結合された第二の送信器と、
   前記第二のトランスデューサに結合された第二の受信器と、
   前記第一の送信器、前記第一の受信器、前記第二の送信器、および前記第二の受信器に結合された制御ユニットと、を備え、前記制御ユニットが、
   前記流速がゼロである場合、第一の信号を生成し、前記第一の送信器および前記第一のトランスデューサを通過し、前記第二のトランスデューサに至り、次いで前記第二の受信器を通過する前記第一の信号のための第一の遅延時間を決定し、
   前記流速がゼロである場合、第二の信号を生成し、前記第二の送信器および前記第二のトランスデューサを通過し、前記第一のトランスデューサに至り、次いで前記第一の受信器を通過する前記第二の信号のための第二の遅延時間を決定し、
   前記第一の遅延時間および前記第二の遅延時間を用いて、特定ファクタを取得し、
   前記流速がゼロより大きい特定流速である場合、第三の信号を生成し、前記第一の送信器および前記第一のトランスデューサを通過し、前記第二のトランスデューサに至り、次いで前記第二の受信器を通過する前記第三の信号のための第三の遅延時間を決定し、
   前記流速が前記特定流速である場合、第四の信号を生成し、前記第二の送信器および前記第二のトランスデューサを通過し、前記第一のトランスデューサに至り、次いで前記第一の受信器を通過する前記第四の信号のための第四の遅延時間を決定し、
   前記特定流速、前記特定ファクタ、前記第三の遅延時間および前記第四の遅延時間を用いて、前記距離を取得するように構成されていることを特徴とする、信号処理回路。
2. 前記制御ユニットは、
   第五の信号を生成し、前記第一の送信器および前記第一のトランスデューサを通過し、前記第二のトランスデューサに至り、次いで前記第二の受信器を通過する前記第五の信号のための第五の遅延時間を決定し、
   第六の信号を生成し、前記第二の送信器および前記第二のトランスデューサを通過し、前記第一のトランスデューサに至り、次いで前記第一の受信器を通過する前記第六の信号のための第六の遅延時間を決定し、
   前記距離、前記第五の遅延時間および前記第六の遅延時間を用いて、現在の音響速度を取得するように、さらに構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の信号処理回路。
3. 前記制御ユニットは、
   第七の信号を生成し、前記第一の送信器および前記第一のトランスデューサを通過し、前記第二のトランスデューサに至り、次いで前記第二の受信器を通過する前記第七の信号のための第七の遅延時間を決定し、
   第八の信号を生成し、前記第一の送信器および前記第一のトランスデューサを通過し、前記第二のトランスデューサに至り、前記第一のトランスデューサに戻り、次いで前記第二のトランスデューサに戻り、次いで前記第二のトランスデューサおよび前記第二の受信器を通過する前記第八の信号のための第八の遅延時間を決定し、
   前記距離、前記第七の遅延時間および前記第八の遅延時間を用いて、現在の音響速度を取得するように、さらに構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の信号処理回路。
4. 前記制御ユニットは、
   第九の信号を生成し、前記第一の送信器および前記第一のトランスデューサを通過し、前記第二のトランスデューサに至り、次いで前記第二の受信器を通過する前記第九の信号のための第九の遅延時間を決定し、
   第十の信号を生成し、前記第二の送信器および前記第二のトランスデューサを通過し、前記第一のトランスデューサに至り、次いで前記第一の受信器を通過する前記第十の信号のための第十の遅延時間を決定し、
   第十一の信号を生成し、前記第一の送信器および前記第一のトランスデューサを通過し、前記第二のトランスデューサに至り、前記第一のトランスデューサに戻り、次いで前記第一のトランスデューサおよび前記第一の受信器を通過する前記第十一の信号のための第十一の遅延時間を決定し、
   第十二の信号を生成し、前記第二の送信器および前記第二のトランスデューサを通過し、前記第一のトランスデューサに至り、前記第二のトランスデューサに戻り、次いで前記第二のトランスデューサおよび前記第二の受信器を通過する前記第十二の信号のための第十二の遅延時間を決定し、
   前記距離、前記第九の遅延時間、前記第十の遅延時間、前記第十一の遅延時間、および前記第十二の遅延時間を用いて、現在の音響速度を取得する、ように、さらに構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の信号処理回路。
5. 前記制御ユニットは、前記現在の音響速度を用いて、現在の温度を取得するように、さらに構成されていることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載の信号処理回路。
6. 前記制御ユニットは、前記第二の遅延時間から前記第一の遅延時間を減じることによって、前記特定ファクタを取得するように、さらに構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の信号処理回路。
7. 前記特定ファクタは、前記第二の送信器および前記第二のトランスデューサを通過する前記第二の信号のための遅延時間に、前記第一のトランスデューサおよび前記第一の受信器を通過する前記第二の信号のための遅延時間をプラスし、前記第一の送信器および前記第一のトランスデューサを通過する前記第一の信号のための遅延時間をマイナスし、前記第二のトランスデューサおよび前記第二の受信器を通過する前記第一の信号のための遅延時間をマイナスすることを特徴とする、請求項６に記載の信号処理回路。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の信号処理回路を備えることを特徴とする、チップ。
9. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の信号処理回路と、
   前記第一のトランスデューサと、
   前記第二のトランスデューサと、
   を備える流量計であって、
   前記信号処理回路が、前記第一のトランスデューサおよび前記第二のトランスデューサに結合されることを特徴とする、流量計。
10. 信号処理方法であって、第一の送信器、第一の受信器、第二の送信器、および第二の受信器を制御するように構成され、前記第一の送信器および前記第一の受信器は、第一のトランスデューサに結合され、前記第二の送信器および前記第二の受信器は、第二のトランスデューサに結合され、前記第一のトランスデューサと前記第二のトランスデューサとの間にはゼロよりも大きい距離があり、流速を有する流体が前記第一のトランスデューサおよび前記第二のトランスデューサを順次流れる、信号処理方法において、
    前記流速がゼロである場合、第一の信号を生成し、前記第一の送信器および前記第一のトランスデューサを通過し、前記第二のトランスデューサに至り、次いで前記第二の受信器を通過する前記第一の信号のための第一の遅延時間を決定するステップと、
    前記流速がゼロである場合、第二の信号を生成し、前記第二の送信器および前記第二のトランスデューサを通過し、前記第一のトランスデューサに至り、次いで前記第一の受信器を通過する前記第二の信号のための第二の遅延時間を決定するステップと、
    前記第一の遅延時間および前記第二の遅延時間を用いて、特定ファクタを取得するステップと、
    前記流速がゼロより大きい特定流速である場合、第三の信号を生成し、前記第一の送信器および前記第一のトランスデューサを通過し、前記第二のトランスデューサに至り、次いで前記第二の受信器を通過する前記第三の信号のための第三の遅延時間を決定するステップと、
    前記流速が前記特定流速である場合、第四の信号を生成し、前記第二の送信器および前記第二のトランスデューサを通過し、前記第一のトランスデューサに至り、次いで前記第一の受信器を通過する前記第四の信号のための第四の遅延時間を決定するステップと、
    前記特定流速、前記特定ファクタ、前記第三の遅延時間および前記第四の遅延時間を用いて、前記距離を取得するステップと、
    を含むことを特徴とする、信号処理方法。
11. 第五の信号を生成し、前記第一の送信器および前記第一のトランスデューサを通過し、前記第二のトランスデューサに至り、次いで前記第二の受信器を通過する前記第五の信号のための第五の遅延時間を決定するステップと、
    第六の信号を生成し、前記第二の送信器および前記第二のトランスデューサを通過し、前記第一のトランスデューサに至り、次いで前記第一の受信器を通過する前記第六の信号のための第六の遅延時間を決定するステップと、
    前記距離、前記第五の遅延時間および前記第六の遅延時間を用いて、現在の音響速度を取得するステップと、
    をさらに含むことを特徴とする、請求項１０に記載の信号処理方法。
12. 第七の信号を生成し、前記第一の送信器および前記第一のトランスデューサを通過し、前記第二のトランスデューサに至り、次いで前記第二の受信器を通過する前記第七の信号のための第七の遅延時間を決定するステップと、
    第八の信号を生成し、前記第一の送信器および前記第一のトランスデューサを通過し、前記第二のトランスデューサに至り、前記第一のトランスデューサに戻り、次いで前記第二のトランスデューサに戻り、次いで前記第二のトランスデューサおよび前記第二の受信器を通過する前記第八の信号のための第八の遅延時間を決定するステップと、
    前記距離、前記第七の遅延時間および前記第八の遅延時間を用いて、現在の音響速度を取得するステップと、
    をさらに含むことを特徴とする、請求項１０に記載の信号処理方法。
13. 第九の信号を生成し、前記第一の送信器および前記第一のトランスデューサを通過し、前記第二のトランスデューサに至り、次いで前記第二の受信器を通過する前記第九の信号のための第九の遅延時間を決定するステップと、
    第十の信号を生成し、前記第二の送信器および前記第二のトランスデューサを通過し、前記第一のトランスデューサに至り、次いで前記第一の受信器を通過する前記第十の信号のための第十の遅延時間を決定するステップと、
    第十一の信号を生成し、前記第一の送信器および前記第一のトランスデューサを通過し、前記第二のトランスデューサに至り、前記第一のトランスデューサに戻り、次いで前記第一のトランスデューサおよび前記第一の受信器を通過する前記第十一の信号のための第十一の遅延時間を決定するステップと、
    第十二の信号を生成し、前記第二の送信器および前記第二のトランスデューサを通過し、前記第一のトランスデューサに至り、前記第二のトランスデューサに戻り、次いで前記第二のトランスデューサおよび前記第二の受信器を通過する前記第十二の信号のための第十二の遅延時間を決定するステップと、
    前記距離、前記第九の遅延時間、前記第十の遅延時間、前記第十一の遅延時間、および前記第十二の遅延時間を用いて、現在の音響速度を取得するステップと、
    をさらに含むことを特徴とする、請求項１０に記載の信号処理方法。
14. 前記第二の遅延時間から前記第一の遅延時間を減じて、前記特定ファクタを取得するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１０に記載の信号処理方法。
15. 前記特定ファクタは、前記第二の送信器および前記第二のトランスデューサを通過する前記第二の信号のための遅延時間に、前記第一のトランスデューサおよび前記第一の受信器を通過する前記第二の信号のための遅延時間をプラスし、前記第一の送信器および前記第一のトランスデューサを通過する前記第一の信号のための遅延時間をマイナスし、前記第二のトランスデューサおよび前記第二の受信器を通過する前記第一の信号のための遅延時間をマイナスすることを特徴とする、請求項１４に記載の信号処理方法。

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