JPH0395420A - 流量計の器差補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は流量計、特にフルイディック発振素子を用いた
流量計の器差補正装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の膜式ガスメータに代替し得る小型で設置性に優れ
た流量計として、フルイディック発振素子を用いたフル
イディソク流量計（例えば特開昭５７−６６３１３号公
報）は小型で、可動部がないので耐久性にも優れている
という利点を有している。

フルイデインク発振素子を用いたフルイディック流量計
の流体振動現象を第２図（ａ）〜（ｄ）により説明ずる
。　流路の入口１から流入しノズル２から噴出した流体
がコアンダ効果により、側壁３又は３′に沿った流れに
なる。　　この流れがフィートバンク流路人口４又は４
′に到達すると、圧力がノズル部に伝わり流れを切り替
える。　この切り替えは交互に発生し、流量に比例した
周波数をもつ流体振動になる。　　５は噴出ノズル１の
下流中央部に位置する柱状物体（ターゲット）、６は出
口で、符号７はフルイデインク発振素子の全体である。

このようなフルイディック発振素子を用いたフルイデイ
ンク流量計では、微小流量から大流量までの広い流量範
囲にわたって誤差（器差）を小さくする為、特開昭６３
−１９１９２０号公報に記載されているように、発振素
子の形状及び発振素子を構成するターゲッｌ・の位置に
ついて、最適形状や位置を見つけ出して、厳しく寸法を
管理する必要があった。

実際のフルイディック流量計では、このようにフルイデ
インク発振素子の流体振動をトランスデューサで電気信
号に変換し、１振動毎の重み、つまり１バルス毎に流れ
る流体の体積を積算して、積算値を表示器に表示する。

〔発明が解決しようとする課題〕

フルイデインク流量計の器差特性を改善するには上述の
ように、発振素子の形状やターゲ・ットの位置を最適値
に定める必要があり、そのためには、多くの実験を行な
う必要があった。　又、製作誤差によっても器差特性が
個々に相異するため、ガスメータのような大量生産品で
、検定公差内に入るように歩留りを向上させることがむ
ずかしいという問題点がある。

本発明は上記に鑑み、電子的な器差補正手段を用いて、
誤差の少ない、器差特性の良好なフルイデインク流量計
を実現できる器差補正装置を提案するのが目的である。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達或するために本発明の流量計の器差補正装
置においては、フルイディック発振素子の流体振動を楡
知して電気信号に変換するセンサ（ＩＯ）と該センサ（
１０）の電気信号を増幅するアナログ増幅器（１７）と
、該アナログ増幅器（１７）の電気信号を矩形波に整形
する波形整形回路（１８）と、該波形整形回路（１８）
の出力信号の立上り点を桧出する立上り点椋出回路（１
９）と、前記電気信号の周期Ｔとパルス定数Ｋとの関係
を複数の線分からなる折線に近似して、この折線を構成
する各区分ｉ毎に、その区分におりる時間幅Ｔｎを記憶
ずる手段（２６）と、Ｔｎより比較的短い補正単位時間
ｔｉを記憶する千段（２３）と、補正単位量αｉを記憶
する手段（２４）と、パルス定数Ｋの定数ａｉを記憶す
る手段（２５）と、周期Ｔの間の時間経過を測定する周
期測定手段（２０）と、前記各区分ｉ毎に立上り点桧出
回路（１９）の信号を受ける都度その区分の定数項ａｉ
を、又それに続く補正単位時間ｔｉが経過する都度補正
単位量αｉを加算する加算回路（２１）とを設Ｉ′Ｊた
ちのである。

〔作用〕

フルイデインク流量計の流量をＱ、フルイデインク発振
素子の振動周波数をｆとすると、両者の間には、およそ
次の（１）式の関係が或立ずる。

Ｑ＝ａｆ十ｂ・・・（１） この関係を第３図に示す。

前記１振動毎の重み、即ちパルス定数Ｋは、Ｋ＝Ｑ／ｆ
＝ａ十ｂ／ｆ　−　−　＝（２）と表すことができ、パ
ルスの周期をＴとすると、Ｔ＝１／ｆであるから、上記
（２）式はＫ＝ａ十ｂＴ・・・（３） となる。　従って、パルス周期Ｔを測定したあとて、（
３）弐の右辺第２項の補正項ｂＴの乗算を行ない、パル
ス定数Ｋを補正し、積算流量を求めることが可能で、結
果として、器差補正をして、積算流量を求めることがで
きる。

しかし、このように、乗算を行なうと、マイクロコンピ
ュータで処理を行なう場合に、演算処理の中でこの乗算
を行なうため、処理が複雑になり、処理速度が問題とな
る。　そして処理速度を速くしようどしてクロソク周波
数を高くすると消費電力が増大ずる欠点が生しる。

本発明の器差補正装置は、上記に鑑み、乗算によらず加
減算で、しかも、低消費電力のものを実現する。

センサ（１０）の電気信号は、アナログ増幅器（１７）
で増幅されたあと、波形整形回路（１日）で矩形波に整
形される。　立上り点検出回路（１９）が前記矩形波の
立上り点を摘出すると、加算回路（２１）は周期Ｔに対
ずる折線の各区分ｉ毎に定数項の値ａｉを記憶手段（２
５）より取り出して設定し、次いで、補正単位時間ｔｉ
が経過する都度補正単位量αｉを加算し、次の立上り点
検出までの間これを行なうことでａｉ＋Σαｉを求める
。　　この値はその１周期の間のパルス定数Ｋ即ちパル
スの重みである。　次の１周期の間では同様にして、そ
の１周期に対応ずるパルス定数の値をａｉ＋Σαｉの加
算により求める。

このようにして求めたパルス定数Ｋを積算することで、
積算流量が求められる。

〔実施例〕

第４図はこの発明を適用する流量計で、理解し易いよう
にフルイデインク発振素子の蓋を取り外した状態を示し
ている。

フルイデインク発振素子７の側壁３、３′は円柱形で、
第２図の原理図の場合と形状が異なり他の部分の素子形
状もいくらか違うが、発振素子としての作動原理は同し
である。　流体は矢印Ａのようにフルイディック発振素
子の入口から入り、ノズル２から下流に噴出し、第２図
で説明したように流体振動を発生する。　　８はフルイ
デインク発振素子を形或するケース本体で、この素子形
状を工夫することで、３号ガスメータとして許容される
最大圧損水柱１５ｍｍの制限下において、発振可能な流
量範囲を１００〜３０００　Ｉ！．／　ｈとしている。

この流体振動は、圧力導入路９、９′によりセンサ１０
に導かれ、電気信号に変換されて電子回路１１に伝えら
れる。　流体振動を樟出するセンサ１０は、フィードバ
ック流路４と４′に開口する一対の圧力導入口１４、１
４′に前記圧力導入路９、９′の各一端を連通させ、圧
力導入路９、９′の各他端をセンサ１０の一対の圧力導
入口１５、１５′に夫々連通させることで、センサ１０
の高分子圧電膜１６の両側に作動的に流体振動による脈
動圧をかけ、フィトバソク流路４、４′の２点間の差圧
を検出するようにしている。

第４図のフルイデインク流量計の電子回路１１の構戒を
第１図に示す。　１７はセンサ１０の電気信号を増幅す
るアナログ増幅器、１８は該アナログ増幅器の出力信号
を矩形波に整形する波形整形回路、１９は該波形整形回
路の出力信号（第５図の信号Ａ）の立上り点検出回路、
２０は、信号Ａの立上り点から次の立上り点までの時間
の経過を測定する周期側定手段、２工はパルス定数Ｋを
計算する加算回路である。

２２は記憶回路で、信号Ａの周期Ｔとパルス定数Ｋの関
係をｎ個の線分からなる折線に近似して、この折線を構
成する各区分ｉ毎に、その区分における時間幅Ｔｎを記
憶する手段（２６）と、Ｔｎより比較的短かい補正単位
時間ｔｉを記憶する手段２３と、補正単位量αｉを記憶
する手段２４と、パルス定数Ｋの定数項ａｉを記憶する
千段２５とを有する。

そのため、これらの手段２３、２４、２５は折線の区分
１、２　・・・ｉ・・・ｎに対応してｎ個ずつ設けられ
ている。　３０は加算回路（２１）で１周期毎に求めた
パルス定数Ｋ＝ａｉ＋Σαｉを積算する積算回路、２７
は積算結果の流量積算値を表示器１３に表示する表示回
路、２８はクロック信号発生回路、２９は電池である。

第２図のフルイデインク流量計の流量Ｑと振動周波数ｆ
との関係は第３図に示すように全体としては・直線とな
るが、詳細にみると、そのパルス定＠Ｋ　（ＣＣ／Ｐ）
は、一定ではなく、第６図に示すように約８〜９　ＣＣ
／Ｐの範囲に変動している。　第６図では、流量Ｑの１
５０〜３０００　ｎ　／　ｈの範囲におけるパルス定数
Ｋ　（ＣＣ／Ｐ）を、イ〜二の四つの線分からなる折線
に区分して示している。

この発明では第６図複数の線分イ〜二の折線に対応して
、周朋Ｔとパルス定数Ｋを複数の区分（線分）からなる
折線に近似して、周期毎にパルス定数を計算するが、先
ず、或周期Ｔでのパルス定数の計算について説明する。

パルス定数Ｋは前記（３）式のように Ｋ＝ａ十ｂＴ・・・（３） と表わされる。　　ａは、この（３）式の定数項である
が、第３図の勾配でもある。　又、ｂはこの（３）式の
勾配であるが、第３図における横軸Ｑ（流Ｎ）の切片で
もある。

この発明ではパルス定数Ｋの値を表ずわず（３）式の第
２項、即ち補正項ｂＸＴを乗算で計算するのでなく、ｂ
ＸＴの値を、ｂＸＴの値よりはるかに小さい値、即ち単
位補正量αを積算（加算）して求める。　加算は、周期
Ｔより比較的短かい時間、即ち単位補正時間ｔ毎に行な
う。　従って、単位補正量αはｂｘｔと考えればよい。

　単位補正量α＝ｂｘｔの値は補正演算の誤差が０．１
％以下になるように、端数がないように決定する。

第７図と第８図に力Ｕ算回路によるこのパルス定数Ｋの
基本の計算手順を示す。　この図の例では、定数項αｉ
をα、補正単位時間ｔｉを１，、補正単位量αｉを０．
　０１　（ＣＣ／Ｐ）と定めている（第８図）。

周期Ｔの始点と終点は第５図に示す波形八の立」二り点
八、と次の立上り点Ａ２である。　立上り点れ，で測定
を開始し、加算回路で先ずａを設定する。

時間ｔが経過するとαの｛ｌ！ｏ．ｏ１を加算する。

その後時間ｔが経過する都度αの値０．０１を加算し、
ａ十Σαを求める。　立上りＡ２を楡知するまでこの加
算を行なうことで周朋Ｔに対応ずるパルス常数Ｋが求め
られる。　第７図における測定開始は立上り八．の時点
、測定終了は次の立上りＡ２の時点に対応する。

実施例のフルイデインク流量計では、前述のように、流
量Ｑとパルス定数Ｋとの関係がイ〜二の四つの区分から
なる折線となるため、周期Ｔとパルス定数Ｋとの関係は
第９図に示すように、第６図のイ〜二に対応する区分イ
〜二からなる折線で表わされる。　但し、第９図では、
区分イの線分は省略されている。　区分ロとハの境ば周
斯がＴ３（１／２０｝１７．）で、区分ハと二の境は周
期がＴ２（１／６６１号Ｚ）で、区分二の左端の周期は
ＴＩ　（１／９８１１Ｚ）である。

そして、区分ロ、ハ、二における補正単位量αはそれぞ
れ→−０．０１、−０．０１、−０．０１、補正単位時
間はそれぞれｔ３、ｔ２、１，、パルス定数Ｋの定数項
ａはそれぞれａ３・８．２、ａ２・８．８、ａ，＝８．
９と定め、第１図の記憶手段２２内の対応する各手段に
記憶されている。

記憶千段２２は、周期Ｔとパルス定数Ｋとの関係を１、
２・・・ｉ・・・ｎのｎ個の区分からなる折線に近似し
、各区分毎の補正単位時間ｔｉを記憶する手段２３、補
正単位量αｉを記憶する千段２４、１ｌ １２ 定数項ａ＋を記憶する手段２５を備えている。　これら
の定数はフルイデインク素子の特性毎にあらかじめ入力
しておく。　この場合、ｉ番目の区分のパルス定数Ｋｉ
は Ｋｉ＝ａｉ＋Σαｉ で計算されることになる。　これらの加算は、加算回路
２１で行われる。

第１０図は、第９図のように折算が複数の区分（線分）
よりなる場合のパルス定数を、周期の都度に次々と計算
していく場合のフロー示す。

なお、第１図の実施例の立上り点検出回路１９からクロ
ック信号発生回路２８までの回路は、マイクロコンピュ
ータで置きかえることができる。

第１工図は、補正前のフルイデインク素子の器差特性が
、この発明の補正装置で補正することで、図の補正後の
器差曲線となり、計量法で規定されている図の破線で示
ず瞼定公差内に入れることができたことを示している。

なお、補正単位時間ｔｉは、ｊ番目の定数項ａｉからｉ
番目の直前の定数項ａ１−１を引いた差を補正単位量α
ｉ　（例えば０．０１ＣＣ／Ｐ）で除算することで得ら
れた数値で、補正区分における周期Ｔｎを除算した値と
なる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、器差補正を入力信号Ａ毎にリアルタ
イムで実現出来るため補正の精度が向上し力日算回路に
よる演算で器差補正ができるため、乗算を利用した方法
より演算時間が短かくてすむ。

そのためクロック周波数が低くても、流量計の動作に追
従して器差補正ができるため、低消費電力で作動さセら
れる効果がある。

又、フルイディソク発振素子自体の特性（器差）のいか
んにかかわらず、流量計としては容易に許容器差内に補
正できるため、フルイディック発振素子自体で器差特性
を厳密に管理する必要がなくなり、大量生産が可能とな
った。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の器差補正装置を用いた流量計のブロ
ンク線図、第２図はフルイデインク発振素子の動作を説
明する図、第３図は流量とフルイディック発振素子の振
動周波数との関係を説明する図、第４図はこの発明を適
用したフルイディック流量計の概要図、第５図は第１図
の信号Ａを示す図、第６図は第４図の流量形の流量とパ
ルス定数との関係を示す図、第７図と第８図はこの発明
による器差補正の方法の原理を説明する図、第９図と第
１０図は、この発明の器差補正装置の動作を説明する図
、第ｌ１図は、フルイディック発振素子自体の器差と補
正後の流量計の器差を比較説明する図である。 １０・・・センサ、１７・・・アナログ増幅器、１８・
・・波形整形回路、１９・・・立上り点検出回路、２０
・・・周期測定回路、２１・・・加算回路、２３・・補
正単位時間ｔｆを記憶する手段、２４・・・補正単位量
αｉを記憶する手段、２５・・・定数ａｉを記憶する手
段。 １５ 一■注弗４ｔ〉・

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、フルイディック発振素子の流体振動を検知して電気
   信号に変換するセンサ（１０）と該センサ（１０）の電
   気信号を増幅するアナログ増幅器（１７）と、該アナロ
   グ増幅器（１７）の電気信号を矩形波に整形する波形整
   形回路（１８）と、該波形整形回路（１８）の出力信号
   の立上り点を検出する立上り点検出回路（１９）と、前
   記電気信号の周期Ｔとパルス定数Ｋとの関係を複数の線
   分からなる折線に近似して、この折線を構成する各区分
   ｉ毎に、その区分の時間幅Ｔｎを記憶する手段（２６）
   と、Ｔｎより比較的短い補正単位時間ｔｉを記憶する手
   段（２３）と、補正単位量αｉを記憶する手段（２４）
   と、パルス定数Ｋの定数ａｉを記憶する手段（２５）と
   、時間幅Ｔｎの時間経過を測定する周期測定手段（２０
   ）と、前記各区分ｉ毎に立上り点検出回路（１９）の信
   号を受ける都度その区分の定数項ａｉを、又それに続く
   補正単位時間ｔｉが経過する都度補正単位量αｉを加算
   する加算回路（２１）とを設けた流量計の器差補正装置
   。