JPH074995A - 流量測定方法及び音響変位式流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 流体の物理的パラメータの事前の知識を必要
とせず、流体流の経路に実質的な背圧をもたらさず、流
体経路に汚染をもたらさず、広範なガス及び液体の流体
流応用に適合する広範な測定可能流量を持ち、完全に自
動的な操作が可能な容積式流量計を提供する。 【構成】 本音響変位流量計では、高コンプライアンス
音響式変位トランデューサを使用して経路に沿った流体
の流れを一時的に制限することにより蓄積した流体の流
れを測定する。流体の流量を示す変位トランデューサ信
号は過度期間が経過した後に積算し、積算した信号は定
期的にサンプルする。ある測定サイクル中に取ったサン
プル数は積算信号の傾斜と可能な最大サンプル期間に依
存する。サンプルを合計し、マイクロコンピュータによ
り実際の流量を計算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は流体の流れを測定する装
置に関し、特に流体の流れを示す電気信号を出す流量測
定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、流体流の電子測定には多くの手法
が存在するが、一般的なそのような手法では、測定計器
を構成できるようにするため測定流体の物理的性質に関
する事前の知識を必要とする。そのような物理的パラメ
ータの典型的な例としては流体の比熱、圧縮率、濃度、
粘度、熱伝導性がある。それらの物理的パラメータの多
くは流体の成分に依存しており、流体の成分が分からな
いあるいは不確定に変化するものへの適用する場合に
は、そのような手法は不正確かつ不適切なものとなる。
多くの従来の手法の更なる欠点として、しばしば「負荷
調整範囲（turn-downratio 」と呼ばれる正確な測定を
信頼を持って行うことのできる流量の範囲の限界があ
り、また流量計を接続して作動するときに流路で許容で
きない背圧が生成することがある。

【０００３】上記の従来技術の欠点を克服するため、流
体の物理的パラメータに余り影響されない流量計が開発
された。このクラスの流量計は一般に容積式流量計と呼
ばれている。容積式流量計では、完全に適合したピスト
ンを有するシリンダのようにその体積が流体の流れに等
しい割合で増大する（例えばピストンの変位により）別
の閉じたチャンバに測定する流体を定期的に蓄積する。
閉じた体積の増大する割合を測定することで（例えばピ
ストンの変位量を示す信号を生成することにより）、流
体の流量を計算することができる。特定の流量計の詳細
（閉じた体積を定義する方法や体積変化割合を変換する
手法）は所与の容積流量計の型や適用方法により異なる
が、そのような流量計はすべて測定する流体の物理的パ
ラメータとは別に流体流の測定で妥当な精度の望ましい
性質を持っている。しかし既知の容積流量計の重大な欠
点は、測定信号を生成するため閉じたチャンバの移動面
を移動する必要があることで流体の流れに外乱が生じる
ことである。その結果背圧特性が発生し、流体の背圧の
定期的な発生に敏感なものへの適用を不適当なものとす
る。

【０００４】有害な背圧作用を削減するため開発された
１つの容積式ガス流量計が、石鹸膜式の容積流量計であ
る。このタイプの流量計では、閉じた体積を一般に透明
ガラスで作った滑らかな壁の円筒形の管で形成する。管
は流れを測定するガスに接続する入口端と周囲に開いた
出口端を有する。入口端は入って来るガスの流れにより
管の内部体積に沿って押し流される石鹸膜を導入するよ
うに構成されている。管に沿って所定位置に配備した光
学センサで管の内部に沿って移動する石鹸膜の通過時間
を測定し、この時間値を既知のアルゴリズムを用いて流
体の流量に変換する。粘性と表面張力による力は比較的
小さい作用しかもたらさず、石鹸膜の運動そしてガス流
の流れには影響を与えず、この種の流量計により生成さ
れる背圧は一般に受容できるほど十分に低い。更に石鹸
膜流量計は他の容積流量計のものよりもかなり広範な動
的測定範囲を有している（一般に約0.5 から約 500ミリ
リットル／分の範囲）。またこの種の流量計は製造や維
持が比較的安価である。石鹸膜流量計の大きな欠点は、
石鹸膜を定期的に生成し、流体の流れに導入し、何らか
の形で排除しなければならないことである。石鹸膜の生
成は一般に手動で作動するバブル生成装置で行い、それ
は人間のオペレータを必要とし、自動的ないし無人の作
動ができない。また濡れた膜をガス流に導入する点か
ら、流れは水蒸気により汚染され、ガスに関連した多く
のインライン機器に適さない。更に、石鹸膜式流量計は
液体に関するどの様な流量計応用にも全く適さない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、流体の物理的パラメータの事前の知識を必要とせ
ず、流体の流路に実質的な背圧をもたらさず、流路に汚
染をもたらさず、広範なガス及び液体の流体機器に適合
する広範な測定可能流量を持ち、完全に自動的な操作が
可能な容積式流量計を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】装置の観点からは、本発
明は流路に接続するようにした流体ポートと、変位要素
と、ポートを通る流体の進入による変位要素の移動を示
す信号を表す信号出力とを有する変位トランデューサ及
び変位トランデューサ信号出力に接続された入口を有
し、ある測定期間にかけて流体の流量の平均値を計算す
る手段からなる。計算手段には流路内にある制御可能バ
ルブが流体をトランデューサ流体ポートに転流できるよ
うにする制御信号を生成する手段と、制御信号の生成に
応答してトランデューサ出力信号の最初の部分をマスク
する手段と、最初の部分の後のトランデューサ出力信号
を積算する手段と、積算手段の値をサンプルする手段
と、サンプルした値を合計する手段と、a)サンプル値の
大きさが所定の最大値に到達するか、あるいはb)測定期
間が所定の最大値に到達するという状態の１つが生じた
ときに制御信号を終了する手段を含んでいる。計算手段
には次の式から流体の流量の値を判定する手段を含め
る。 Ｆ＝２Ｓ／［ｂｎ（ｎ＋１）］ ここでＦは測定流量、Ｓは合計サンプルの合計値、ｎは
取得したサンプル数、ｂは所定の校正定数である。マス
ク手段には以下のアルゴリズムを用いて、マスクする最
初の部分の長さＴを判定する手段を含める。 ｆ≧ＫならばＴ＝０ ｆ＜ＫならばＴ＝Ａ［（Ｋ−ｆ）／Ｋ］ ここでｆは先の測定で決定された流体の流量、Ｋは測定
する値の所望範囲内にある事前に選択した一定の流量
値、Ａは事前に選択した一定持続時間である。計算手段
には更にオプションとして流量計操作を開始する手動で
作動可能なスィッチ、所定の期間が経過した後に流量計
の操作を終了するタイマ、サンプル手段が手動で作動可
能なスィッチ手段が所定の期間の経過前に起動されたこ
とを示す場合にも流量計の操作を延長する手段を含める
ようにする。

【０００７】方法の観点からみれば、その方法は、流路
に沿って流れる流体の流れを形成させ、その流路を制限
して変位要素を持つトランデューサに流体の流れを導
き、流路を制限している間に流体の流れによる変位を示
すトランデューサからの信号を生成し、そのトランデュ
ーサ信号を用いて流体の流量を測定し、前記制限を取り
除くことにより流路に沿っての流体の流れを再開させて
いる。流路に沿って流れる流体の流れを形成するステッ
プは流路内に制御可能バルブを設けるステップを備え、
流体流をトランデューサに導くステップにはバルブを操
作して一時的な流路制限をもたらすステップを含めるこ
とが望ましい。トランデューサから信号を生成するステ
ップには、信号の大きさに依存した期間中に転流した流
体が変換要素を変位させるステップを含めることが望ま
しい。流体の流れを流路に沿って再び形成するステップ
は、流れをトランデューサに導くステップに応じて測定
期間を開始し、流体の流量信号の大きさをモニタし、a)
流量信号の積算の大きさが所定の最大値に到達するか、
あるいはb)測定期間が所定の最大値に到達するという条
件の１つが生じたときに制限の除去を開始するステップ
を含めるようにすることが望ましい。

【０００８】トランデューサから信号を生成するステッ
プには過渡状態を示すトランデューサ信号の初期部分を
無視するステップを含めることが望ましい。初期部分は
さきに判定した流体の流量から判定できる。特定の実施
例では、最初の部分は次のアルゴリズムにしたがって判
定する。 ｆ≧ＫならばＴ＝０ ｆ＜Ｋならばｔ＝Ａ［（Ｋ−ｆ）／Ｋ］ ここでｆは先の測定で判定された流体の流量、Ｋは測定
する値の所望範囲内にある事前に選択した一定の流量
値、Ｔは初期部分の時間値、Ａは事前に選択した一定持
続時間である。トランデューサ信号を用いて流体の流量
を測定するステップには、測定期間にわたって信号を積
算し、積算した信号の値をサンプルし、サンプルした値
を合計し、次の式から流量を判定するステップを含める
ことが望ましい。 Ｆ＝２Ｓ／［ｂｎ（ｎ＋１）］ ここでＦは測定流量、Ｓは合計サンプルの合計値、ｎは
獲得したサンプル数、ｂは所定の校正定数である。

【０００９】他の方法の態様では、本発明は流体の流れ
を示す変位トランデューサ信号を用いて流量を測定する
方法からなり、その方法はある期間トランデューサ信号
の最初の部分をマスクし、測定期間にかけてトランデュ
ーサ信号を積算し、積算した信号の値をサンプルし、サ
ンプルした値を合計し、次の式から流量を判定するステ
ップからなる。 Ｆ＝２Ｓ／［ｂｎ（ｎ＋１）］ ここでＦは測定流量、Ｓは合計サンプルの合計値、ｎは
獲得したサンプル数、ｂは所定の校正定数である。初期
部分の期間は次のアルゴリズムにしたがってさきに判定
された流体の流量から判定する。 ｆ≧ＫならばＴ＝０ ｆ＜Ｋならばｔ＝Ａ［（Ｋ−ｆ）／Ｋ］ ここでｆは先の測定で決定された流体の流量、Ｋは測定
する値の所望範囲内にある事前に選択した一定の流量
値、Ｔは初期部分の時間値、Ａは事前に選択した一定持
続時間である。

【００１０】

【実施例】図において、図１は本発明の実施例を構成す
る主要部分を示す概略的なブロック図である。図から分
かるように、流体の流路部分にはガスないし液体の流体
を導入する流入口11と流路の下流部分に接続された流出
口12がある。電気的に作動する流れ制限バルブ14が出口
12の上流、入口11の下流に配置されている。入口11とバ
ルブ14の間の流路部分は15で分岐し、下部16は変位トラ
ンデューサ20の入口ポートに接続されている。流れ制限
バルブ14はエドムンド・サイエンティフック社、ニュー
ジャージー州バーリングトン、グロウセスター・パイク
101から市販されているタイプC42533バルブといった通
常は開かれているバルブとする。このバルブはマイクロ
コンピュータ30から「バルブ・オン」という制御信号を
受け取るバルブ制御装置18により制御される。バルブ14
は図２に示すように「バルブ・オン」信号がアクティブ
状態の場合はいつでも閉じた状態に操作される。

【００１１】モウサー・エレクトリック社、ニュージャ
ージー州ランドルフ、エメリー街12から市販されている
タイプ 255P223トランデューサのような高コンプライア
ンス音響式変位トランデューサで校正する変位トランデ
ューサ20は、図２で信号Ｓとして示した電気信号を信号
出力ライン21に生成する。出力導電体21上での変位トラ
ンデューサ出力信号はコンデンサ23を経てゲート化積算
器25の信号入力に接続されている。ゲート化積算器25は
「バルブ・オン」駆動信号で開始した後、固定された期
間の後、マイクロコンピュータ30からの積算イネーブル
信号により制御される。２つの信号間のこの遅延の目的
は、変位トランデューサ出力信号ライン21上に存在する
初期過渡信号をマスクする安定時間を設けるためであ
る。ゲート化積算器25の出力は図３に詳細に示すアナロ
グ−ディジタル変換器27の信号入力に接続する。

【００１２】アナログ−ディジタル変換器27はサンプル
速度を制御するサンプル制御信号入力を有し、サンプリ
ング信号はマイクロコンピュータ30により供給される。
アナログ−ディジタル変換器27から定期的に出力される
ディジタルサンプルは、マイクロコンピュータ30の専用
入力ポートに供給される。アナログ−ディジタル変換器
27への電力は電力制御装置29により制御される。電力制
御装置29はマイクロコンピュータ30から電力オン制御信
号を受け取るとともに、測定操作の開始の手動制御を可
能にする手動可能スィッチ32を含む。マイクロコンピュ
ータ30は接続36を介してディスプレイ装置35に接続され
る出力ポートを有している。そのディスプレイでは計算
結果とシステム状況とを視覚的に表示する。本実施例で
はマイクロコンピュータ30には、図３に示す構成でジロ
グ社、カリフォルニア州キャンプベル、デル街1315から
市販されているタイプZ84C004を使用する。電力調整は
図３に詳細に示す電力調整装置38により与えられる。

【００１３】作動の際は、測定する流体の流れは入口11
に加えられ、通常開いたバルブ14を通過して出口12に至
る。従ってバルブ14がオフされている間、流路を遮るも
のはなく、入ってきた流体は出口12を通して排出され
る。バルブ・オン信号をバルブ制御装置18が受けること
に対応してバルブ14が付勢されると、バルブ14は流体の
流れを流路16を経て変位トランデューサ20に転じる。本
実施例の変位トランデューサは２つのダイヤフラムによ
り仕切られたチャンバに流体を導入できるように対面し
た関係で取り付けられた２つのマイラー・ダイヤフラム
音響トランデューサ（オーディオ・イヤホン要素のよう
な）からなる。トランデューサの電磁アウトレット・コ
イル（図３に示す）は、流れにより誘起されたダイヤフ
ラムの運動により生成される電気信号を同調し、合計で
きるように電気的に直列に接続されている。しかし機械
的振動及び周囲の雑音によるダイヤフラムの運動が振幅
の等しい信号を生成するが、極性が反対なので要素の製
作許容度について干渉され、相殺される。これにより測
定の安定性にかなりの改善をもたらすことができる。流
体がトランデューサ・チャンバに転じた結果、ダイヤフ
ラムは反対方向に変位し、従って流体の蓄積速度、そし
て流れに比例した電気信号が生成される。流体の流れの
転向とダイヤフラムの変位をもたらすバルブの閉鎖の周
期は音響周波数の範囲内程度に短く、そして流量計の容
積的な性質のため、本発明では音響変位という用語を作
った。

【００１４】バルブ14がバルブ・オン信号に応えてバル
ブ制御装置18により動作させられると、バルブ14は完全
開放状態から完全閉鎖状態へ変わる。これが生じる期間
は図２でＴ１により示している。バルブ14が閉じると、
変位トランデューサ20は出力信号Ｓを生成し始める。最
初の部分は過渡部分で、本実施例は信号のこの過渡部分
を無視することを意図している。このため、別の期間Ｔ
２を用意し、その間変位トランデューサ20からの出力信
号Ｓを無視する。期間Ｔ２を選択する方法は後述する。
初期部分が経過すると、期間Ｔ３の開始時に積算器25が
動作し、積算器出力が変位トランデューサ信号Ｓの大き
さにより決定される速度で上昇する。積算器出力信号Ｉ
はＡＤＣサンプル信号を受けることに対応してアナログ
−ディジタル変換器27により定期的にサンプルされる。
そのサンプル値はマイクロコンピュータ30に供給されて
後述する方法で計算される。サンプル数のｎは実施例で
は1.09ミリ秒の割合で生成されるが、これは固定されて
おらず、後述する方法で決定される。最後のサンプルを
獲得した後、バルブ14はマイクロコンピュータ30により
消勢され、バルブは通常の開位置に戻る。この不活性期
間Ｔ０中、マイクロコンピュータ30はスィッチ32が再活
性化されているかどうかを判定するため、電源制御装置
29を通して制御スィッチ32の状態をサンプルするなどと
いった別の制御機能を行う。更にマイクロコンピュータ
30はシステムに電源を与えるのに使用するバッテリ40の
状態をサンプルして低バッテリ状態が存在するかどうか
を判定することができ、そのようなことがあれば低バッ
テリ状態をディスプレイ装置35に表示する。

【００１５】実施例の１つの流れサンプルは図２に示す
４段階測定サイクルを必要とする。第１段階のＴ０は実
施例では約 450ミリ秒の固定持続時間を有する。この段
階ではバルブ14は消勢され、アナログ−ディジタル変換
器27は使用不能とされ、積算器25はリセットされたまま
となる。積算器25のこの持続的なリセットとトランデュ
ーサ出力信号に対するコンデンサ23によるＡＣ結合と
で、積算器入力によるいかなるＤＣオフセット誤差もこ
の段階中にゼロになる。バルブ14が開放状態にあると
き、前の測定サイクル中に蓄積した流体は出口12を通し
て排出することができ、変位トランデューサ20内のダイ
ヤフラムを非変位位置に戻すことができる。

【００１６】測定サイクルＴ１の第２段階は実施例では
10ミリ秒の固定持続時間を有する。この段階の間、バル
ブ制御装置18を通して電力がソレノイドバルブ14に供給
される。電力をバルブに印加すると、使用する特定のバ
ルブに固有の機械的な遅延に従ってバルブが閉じ、流れ
はトランデューサのダイヤフラム内のチャンバに転じる
ようになる。実施例で使用するバルブに付いては、この
作用を完了するのに約７ミリ秒が必要である。許容され
る追加の３ミリ秒は電源の変動や機械的振動から生じる
可能性のあるバルブ作動遅延の不確定性に対応するため
である。バルブ14が閉じることで変位トランデューサ出
力信号Ｓにかなり大きい振動性の外乱が生じる。低流量
では（実施例では１分当り 128ミリリットル）、この外
乱の最初の振幅は測定流によるトランデューサの変位の
割合に比較して非常に大きいことがある。この初期の振
幅が流れ信号取得に含まれていれば、測定精度は重大な
影響を受けることになる。この潜在的な誤差源を抑制す
るため、マイクロコンピュータ30により第３段階のＴ２
の測定サイクルが付け加えられている。段階Ｔ２の持続
時間は次のアルゴリズムにしたがってマイクロコンピュ
ータ30により計算する。 1. ｆを先行する測定サイクルからのｍｌ／分による測
定流れとする（電源をオンにした直後のようにそのよう
な流れ量が得られなければｆ＝０にセットする）。 2. ｆ≧ 128ｍｌ／分ならばＴ２＝０ 3. ｆ＜ 128ｍｌ／分ならばＴ２＝［（128-ｆ）／12.
8］ミリ秒 従って、Ｔ２の持続時間は流れが０から 128ｍｌ／分に
増大すると10ミリ秒からゼロに減少する。流れが低いと
きにバルブ作動の外乱をダンプする余分な時間で、測定
の安定性に重要な改善がもたらされる。しかし流れが早
いときは（＞ 128ｍｌ／分）、流れ関連信号は非常に大
きいので可能な外乱関連誤差は比較的取るに足らないも
のとなり、非ゼロＴ２期間は不必要となる。

【００１７】更に非ゼロＴ２は実際には早い流速では測
定精度に有害となる。この現象はトランデューサ・ダイ
ヤフラムの走行可能な範囲の有限性から生じる。実施例
で使用するトランデューサは線形測定に対して約 0.1ｍ
ｌの変位限度を有する。これより大きな体積を測定サイ
クル過程で蓄積できるようにすると、マイラーダイヤフ
ラムはその休止位置からはるかに変位され、ダイヤフラ
ムの運動とトランデューサ出力信号振幅の間の一定した
関係は壊され、流れ測定を害することになる。実施例の
流量計の正確な流れ測定の範囲が1000ｍｌ／分＝16.7ｍ
ｌ／秒＝0.0167ｍｌ／マイクロ秒を越えて拡張すること
が望まれ、トランデューサの容量は 0.1ｍｌであるの
で、最大合計流れの変位間隔は1000ｍｌ／分のとき0.1
／.0167＝６マイクロ秒である。合計流れ変位間隔は次
の式の合計であるので、Ｔ２の固定値で全ての流れ測定
方式と合い入れることはできない。 （Ｔ１、バルブ作動遅延）＋Ｔ２＋Ｔ３ 例えば10マイクロ秒の固定値のＴ２は、Ｔ３持続時間を
ゼロに想定しても 462ｍｌ／分の流れで使用可能なトラ
ンデューサ変位容量を「使いきって」しまうことにな
る。

【００１８】測定サイクルの４番目の最後の段階のＴ３
は、流れ関連信号の取得が実際の生じる段階である。実
施例のＴ３の持続時間は流量の関数であり最低 2.8ミリ
秒から最大43.6ミリ秒まで変化する。これは変位トラン
デューサ20のアナログ出力をマイクロコンピュータ30で
受け入れることのできるディジタル読取り値に変換する
のに使用する方法による。Ｔ３の開始時に、リセット信
号は積算器25から取り除かれ、積算器25の出力Ｉが変位
トランデューサ20からの出力信号Ｓに比例した速度で上
昇する。これは次のように表すことができる。 Ｉ＝ａＦｔ ここでＩは積算器出力、ａはトランデューサ校正定数、
Ｆは流量、ｔは積算器25を使用可能にして以来の経過時
間である。実施例では、アナログ−ディジタル変換器27
を制御して定期的にＴ３段階中に積算器25の出力Ｉをサ
ンプルする（サンプル間で1.09ミリ秒のサンプル速度
で）。ｎ番目のサンプル結果は次のように表すことがで
きる。 Ａ＝ｂＦｎ ここでＡはアナログからディジタルへのサンプル値、ｂ
はアナログ−ディジタル変換器27の校正定数、Ｆは流体
の流量、ｎはＴ３段階の立ち上がりに関したサンプル数
である。

【００１９】実施例では、流量信号サンプルの取得は以
下のアルゴリズムにしたがってＴ３段階の初めから進め
られる。 1. 合計Ｓ＝０にセット、カウントｎ＝０をサンプル。 2. 最後のサンプルから1.09マイクロ秒待機。 3. 積算器25出力Ｉを８ビット（フルスケール／256）
分解度でサンプル、Ａ＝ ＡＤＣ結果にセット。 4. Ａ＞255（積算器出力信号ＩがＡＤＣフルスケール
を越える）ならば、サン プルを廃棄してステップ
６に進む。 5. Ｓ＝Ｓ＋Ａ，ｎ＝ｎ＋１をセット、ｎ＜40ならば、
ステップ２にいく。Ａ＝ｂＦｎなので、Ｓ＝ｂＦｎ（ｎ
＋１）／２と示すことができる。 6. ｎ＝０ならば、流量は流量計が測定できる最大を越
える（実施例では1024ｍｌ／分）。読取りディスプレイ
35で超過を通知し、測定サイクルを終了する。 7. Ｅ＝測定サイクルの流れ推定値＝２Ｓ／［ｂｎ（ｎ
＋１）］をセット。

【００２０】このように実施した信号取得は、いくつか
の望ましい特徴を示す。まず、非常に広範囲の流れを適
切な分解度でディジタル化することができる。実施例で
は読取り値の１％の最低分解度を有する１から1024ｍｌ
／分の流れ測定範囲が所望された。これは 100,000：１
のダイナミック・レンジに相当する。単独で使用すれ
ば、８ビット分解度のＡＤＣ27は 256：１のダイナミッ
クレンジしか有しない。実際、従来の 100,000：１のダ
イナミックレンジのＡＤＣは実施例のような低コストの
計器に組み込むには非常に高くなると思われる。しか
し、ゲート化積算器25、低分解度アナログ−ディジタル
変換器27及び上記のアルゴリズムを組み合わせることで
好ましい要件に容易に合致させることができる。流量と
Ｔ３中に例示したアルゴリズムが合計するＡＤＣサンプ
ルの数、ｎの間の関係の分析では、測定分解度は 512ｍ
ｌ／分（ｎ＝１）の流れに対する１／128 の読取り値の
最大値から25.6ｍｌ／分（ｎ＝40、ｎ（ｎ＋１）／２＝
820）での１／8166の読取り値の最低値まで変化するこ
とが分かる。 800,000：１のダイナミックレンジに対応
して分解度は0.125ｍｌ／分まで読取り値の１％よりも
良くなっている。

【００２１】更に遅い流れに対して適用される比較的長
い積算時間故に（43.6マイクロ秒まで）、ノイズにより
誘起される誤差に対する比較的高いノイズ免疫性を享受
することができる。また信号取得アルゴリズムを完了し
た直後に測定サイクルのＴ３段階を終了し、バルブ14は
消勢されるので、早い流れに対して流れ積算間隔は短い
ままとされる（Ｆ＞ 512ｍｌ／分で2.18マイクロ秒ほど
の短さ）。これにより最高流れでもトランデューサの変
位限度を越えることを防ぐことができる。Ｔ３段階の完
了により１つの測定サイクルは終了する。流量計の操作
は次のサイクルのＴ０で続ける。Ｔ０の間、上述したこ
の段階の機能に加えて、最も最近に完了したサイクルか
らのＥ値を先の３つのサイクルからのＥ値と合計し、流
れの２秒のランニング平均を形成する。この合計は次に
ディスプレイ装置35に表示される。更にＴ０の間、流量
計オペレータ・アクセス可能制御スィッチ32をサンプル
し、いくつかのコマンド（例：電源オフ）を入力できる
ようにし、放電状態が切迫していれば、警告メッセージ
をディスプレイ装置35に表示することができる。

【００２２】参考資料として添付した付録Ｉは本実施例
で使用するプログラムから形成した10進法でのオブジェ
クト・コード・プログラムである。本実施例のような電
池式の計器は、通常、オペレータの不注意で電池の寿命
が短くなるのを防ぐために電源オフ機能を備えている。
この機能は本実施例では電源制御装置29が行う。電源オ
ン状態はオペレータが瞬間スィッチ32を始動することに
よりなされる。流量計の10分間の操作後、スィッチ32が
タイムアウトを変更するために始動されなければ、マイ
クロコンピュータ30は電源制御装置29に信号を送って電
池の電源を切り、流量計を停止する。様々な流量計の要
素の適切な操作はバッテリの電圧を一定に調節して一定
した電圧源をもたらすことに依存している。この機能は
実施例ではレギュレータ38が行う。

【００２３】上述したように、変位トランデューサ20は
一対の高コンプライアンス音響タイプ変位式トランデュ
ーサからなっている。ダイヤフラムのコンプライアンス
が高いことは高コンプライアンス型トランデューサを変
位するのに低圧しか必要としないので、ガスなどの圧縮
可能流体を測定するときに測定精度にとって非常に重要
である。ダイヤフラムの弾力性と測定誤差の間の正確な
関係は流源のデッドボリューム（dead volume ）に依存
する。測定誤差全体に対してこの誤差源からの１％の影
響が受容可能とみなされ、10ｍｌの最大流源デッドボリ
ュームを想定すると、ダイヤフラム合計コンプライアン
スは10ｍｌ／.01＝ａｔｍ当り１リットルとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す概略的なブロック図であ
る。

【図２】図１の実施例の作動を示すタイミング図であ
る。

【図３】本発明の実施例の詳細な概略図である。

【符号の説明】

11:流入 12:流出 18:バルブ制御装置 20:変位トランデューサ 27:アナログ−ディジタル変換器 29:電源制御装置 30:マイクロコンピュータ 35:ディスプレイ 38:電源レギュレータ

【手続補正書】

【提出日】平成６年１月１３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す概略的なブロック図であ
る。

【図２】図１の実施例の作動を示すタイミング図であ
る。

【図３】図４と図５との関係を示す図である。

【図４】本発明の実施例の詳細な概略図の一部である。

【図５】本発明の実施例の詳細な概略図の一部である。

【符号の説明】 １１：流入 １２：流出 １８：バルブ制御装置 ２０：変位トランデューサ ２７：アナログ−ディジタル変換器 ２９：電源制御装置 ３０：マイクロコンピュータ ３５：ディスプレイ ３８：電源レギュレータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流路に沿って流れる流体の流量を測定す
   る方法において、 (a) 流路に沿う流体の流れを形成し、 (b) 流路を制限することにより流体の流れを変位要素を
   有するトランデューサに導き、 (c) 流路を制限している間、流体の流れによる変位を示
   すトランデューサからの信号を生成し、 (d) トランデューサからの信号を用いて流体の流量を判
   定し、 (e) 前記制限を取り除くことで流路に沿った流体の流れ
   を再び形成させることからなる方法。
2. 【請求項２】 流体の流れを示す変位トランデューサ信
   号を用いて流体の流量を測定する方法において、 (a) ある期間トランデューサ信号の最初の部分をマスク
   し、 (b) トランデューサ信号をある測定期間にわたって積算
   し、 (c) 積算信号の値をサンプルし、 (d) サンプルした値を合計し、 (e) Ｆ＝２Ｓ／［ｂｎ（ｎ＋１）］の式（ここでＦは測
   定する流量、Ｓはサンプルの合計値、ｎは取得したサン
   プル数、ｂは所定の校正定数）から流体の流量を測定す
   る方法。
3. 【請求項３】 制御可能バルブを含む流路内の流体の流
   量を測定する音響変位流量計において、 前記流路に接続するようにした流体ポートと変位要素と
   を有し、前記ポートを通して進入した流体による前記変
   位要素の運動を示す信号を出力信号として出力する変位
   トランデューサと、 前記トランデューサ信号出力に接続されて測定期間の流
   体の流量の平均値を計算する手段とからなり、前記計算
   手段は制御バルブを流体が前記流体ポートに転じるよう
   に制御する制御信号を生成する手段と、前記制御信号の
   生成に応じてトランデューサ出力信号の最初の部分をマ
   スクする手段と、その最初の部分の後トランデューサ出
   力信号を積算する手段と、積算手段の値をサンプルする
   手段と、サンプル値を合計する手段と、 (a) サンプル値の積算値の大きさが所定の最大値に達す
   るか、 (b) 測定期間が所定の最大値に達するかの状態の１つが
   生じたときに制御信号を終了する手段とからなる音響変
   位流量計。