JPH10300543A

JPH10300543A - 流量計

Info

Publication number: JPH10300543A
Application number: JP9127946A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yoshikura; 博史吉倉; Koichi Tashiro; 耕一田代
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 1997-05-01
Filing date: 1997-05-01
Publication date: 1998-11-13
Anticipated expiration: 2017-05-01
Also published as: JP3728530B2

Abstract

(57)【要約】【課題】超音波センサの故障判定を精度高く行える流
量計を提供する。【解決手段】ステップS2でNOと判定した〔（振幅Ｂ）
＜（振幅基準値Ｅ）〕後、ステップS4でYES （Ｂ≧Ｅ）
と判定すると、第２の送信用素子が送信する超音波の伝
搬路において気泡が通過したと想定して、ステップS6
（第２の超音波センサが故障したと報知）及びステップ
S7の処理を行うのを避ける。この分、故障の検出精度を
向上できる。一方、ステップS4でNO（Ｂ＜Ｅ）と判定
し、第１経過時間Ｔ₁ が基準時間Ｇ以上になる（ステッ
プS5でYES と判定する）と、ステップS4でのNO判定（Ｂ
＜Ｅ）が気泡通過でなく、第２の超音波センサ４２の故
障によるものであると判定し、警報器による報知を行い
（ステップS6）、さらに第２の受信用素子の受信信号に
代えて駆動信号を選択し（ステップS7）、駆動信号と受
信信号との位相比較を行い、流量算出を、継続して行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体の流量を計測
する流量計に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の流量計の一例として特開平4-2911
14号公報に示すものがある。この公報に示す流量計は、
被測定流体が流れる管と、この管内に設けたカルマン渦
発生用の渦発生柱とを有し、渦発生柱の下流側に超音波
送信器及び超音波受信器からなる２組の超音波センサ
と、２つの超音波受信器から受信信号を入力する位相比
較器とを備えている。２組の超音波センサ（超音波送信
器及び超音波受信器）はそれぞれの超音波伝搬路がクロ
スするように配置されている。

【０００３】この流量計では、被測定流体の流速に対応
して渦発生柱の下流側に交番にカルマン渦が発生し、こ
のカルマン渦により超音波が変調され、２つの超音波受
信器のうち一方が超音波を進み状態で受信したときに
は、他方の超音波受信器が超音波を遅れ状態で受信する
ようになっている。そして、位相比較器が、前記２つの
受信信号の位相差を求め、この位相差からカルマン渦の
発生周期を検出して流体速度、ひいては流量を検出する
ようにしている。また、この流量計では、異常検出回路
を設け、超音波センサに出力異常があったと判定できる
ようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、流量計で
は、管内を気泡が通過した場合、空気の超音波透過率が
非常に小さいために受信信号の振幅が一時的に小さくな
ることがある。このような場合に、上述した流量計で
は、受信信号の振幅が小さくなったことにより、気泡が
通過しただけであるにもかかわらず、超音波センサが異
常であると誤判定してしまうことになり、上述した流量
計は、その分、超音波センサの故障判定精度が劣ったも
のになっている。

【０００５】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、超音波センサの故障判定を精度高く行える流量計を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
被測定流体が流れる管と、超音波送信器及び超音波受信
器とからなる一組の超音波センサと、からなり、前記超
音波送信器から送信され、前記被測定流体を介して前記
超音波受信器で受信された超音波の受信信号の変調から
前記被測定流体の流量を検出する流量計において、前記
受信信号の振幅が予め定められた基準振幅以下になった
かを判断する振幅判断手段と、該振幅判断手段によって
前記受信信号の振幅が前記基準振幅以下になっていると
判断されている時間が予め定められた基準時間以上にな
ったときに前記超音波センサが故障したと判定するセン
サ故障判定手段と、を設けたことを特徴とする。

【０００７】請求項２記載の発明は、被測定流体が流れ
る管と、超音波送信器及び超音波受信器とからなる二組
の超音波センサと、前記超音波送信器に駆動信号を送信
する駆動回路と、前記超音波送信器から送信され、前記
被測定流体を介して前記超音波受信器で受信された２つ
の超音波の受信信号の変調から前記被測定流体の流量を
検出する流量検出手段と、からなる流量計において、前
記２つの受信信号の振幅のそれぞれが予め定められた基
準振幅以下になったかを判断する振幅判断手段と、該振
幅判断手段によって前記受信信号の振幅が前記基準振幅
以下になっていると判断されている時間が予め定められ
た基準時間以上になったときに前記超音波センサが故障
したと判定するセンサ故障判定手段と、を設け、前記流
量検出手段は、該センサ故障判定手段によって前記二組
の超音波センサのうちどちらか一方のみが故障したと判
定されたときに、前記駆動回路の駆動信号と、前記二組
の超音波センサのうちの故障したと判定されていない超
音波センサの受信信号とから前記被測定流体の流量を検
出することを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
の流量計を図１ないし図４に基づいて説明する。

【０００９】図１において、流量計は、被測定流体が流
れる管１と、この管１内に設けたカルマン渦発生用の渦
発生柱２とを有し、カルマン渦の発生領域に臨むように
管１には相対向して形成された２つの孔３が２組、計４
つの孔が形成されている。４つの孔３には、超音波送信
器及び超音波受信器からなる２組の超音波センサ４（以
下、適宜、第１、第２の超音波センサ４１，４２とい
う。）がそれぞれの超音波センサの超音波送信器と超音
波受信器とが相対向するように嵌合されている。

【００１０】第１の超音波センサ４１を構成する超音波
送信器及び超音波受信器（以下、適宜、第１の送、受信
器４１ａ，４１ｂという。）はカルマン渦の発生領域を
間にして対向し、かつ第２の超音波センサ４２を構成す
る超音波送信器及び超音波受信器（以下、適宜、第２の
送、受信器４２ａ，４２ｂという。）はカルマン渦の発
生領域を間にして対向しており、第１の超音波センサ４
１（第１の送、受信器４１ａ，４１ｂ）と第２の超音波
センサ４２（第２の送、受信器４２ａ，４２ｂ）とはそ
れぞれの超音波伝搬路がクロスして配置したものになっ
ている。

【００１１】第１、第２の送信器４１ａ，４２ａにはセ
ンサ駆動回路５が接続されており、駆動信号Ｐを出力し
て第１、第２の送信器４１ａ，４２ａに超音波を送信さ
せるようにしている。第１、第２の送信器４１ａ，４２
ａからの超音波は、被測定流体の流速に対応する周波数
で発生するカルマン渦により変調され、第１、第２の受
信器４１ｂ，４２ｂのうち一方（例えば第１の受信器４
１ｂ）が超音波を進み状態で受信したときには他方の受
信器（第２の受信器４２ｂ）が超音波を遅れ状態で受信
するようになっている。

【００１２】第１、第２の受信器４１ｂ，４２ｂには、
第１、第２の受信器４１ｂ，４２ｂの受信信号Ｒ₁ ，Ｒ
₂ を増幅する増幅回路６（第１、第２の受信器４１ｂ，
４２ｂに対応してそれぞれ第１、第２の増幅回路６１，
６２という。）、増幅・フィルタ回路７（第１、第２の
受信器４１ｂ，４２ｂに対応してそれぞれ第１、第２の
増幅・フィルタ回路７１，７２という。）、及びアナロ
グスイッチ等で構成される信号切換回路８（第１、第２
の受信器４１ｂ，４２ｂに対応してそれぞれ第１、第２
の信号切換回路８１，８２という。）を介して位相比較
回路９が接続されている。位相比較回路９は、前記２つ
の受信信号Ｒ₁ ，Ｒ₂ の位相差を求める。

【００１３】第１の増幅回路６１と第１の増幅・フィル
タ回路７１とを接続する線路、第２の増幅回路６２と第
２の増幅・フィルタ回路７２とを接続する線路にはそれ
ぞれ、第１、第２の振幅監視回路１０１，１０２が分岐
接続されており、第１、第２の増幅回路６１，６２から
の受信信号Ｒ₁ ，Ｒ₂ の振幅を検出するようにしてい
る。第１、第２の信号切換回路８１，８２は、センサ駆
動回路５に切換可能に接続されており、通常時は第１、
第２の増幅・フィルタ回路７１，７２と位相比較回路９
とを導通させる一方、後述する演算回路１１からの信号
により、第１、第２の増幅・フィルタ回路７１，７２と
位相比較回路９とを非導通とし、かつセンサ駆動回路５
と位相比較回路９とを導通させるように切換えられるよ
うになっている。

【００１４】この流量計には、超音波センサ４の故障を
検出した際、アラーム音を発生して超音波センサ４が故
障したことを報知する警報器（報知手段）１２が設けら
れている。また、センサ駆動回路５と第１、第２の信号
切換回路８１，８２とを接続する線路に分岐して第３の
振幅監視回路１０３が分岐接続されており、センサ駆動
回路５が出力する駆動信号Ｐの振幅を検出するようにし
ている。

【００１５】位相比較回路９、第１、第２、第３の振幅
監視回路１０１，１０２，１０３、第１、第２の信号切
換回路８１，８２及び警報器１２に接続して演算回路１
１（マイコン）が設けられている。演算回路１１は、位
相比較回路９が求めた位相差からカルマン渦の発生周期
を検出して流体速度、ひいては流量を検出し、流量信号
Ｊとして出力するようにしている（位相比較回路９及び
演算回路１１によって流量検出手段が構成される。）。
また、演算回路１１は、第１、第２、第３の振幅監視回
路１０１，１０２，１０３からその検出値を入力して、
後述する演算処理を行って、演算結果に基づいて第１、
第２の信号切換回路８１，８２の切換え制御等を行い、
第１、第２の超音波センサ４１，４２の故障時に対処し
得るようにしている。さらに、演算回路１１には、第
１、第２の受信器４１ｂ，４２ｂの受信信号Ｒ₁ ，Ｒ₂
の振幅Ａ，Ｂとの比較に用いる予め設定された振幅基準
値Ｅ、後述する経過時間との比較に用いる予め設定され
た基準時間Ｇが格納されていると共に、タイマ機能を有
している。なお、振幅基準値Ｅは、受信信号Ｒ₁ ，Ｒ₂
のそれぞれの受信振幅が振幅基準値Ｅ以上であれば正確
な流量検出ができる値に定めてあり、また基準時間Ｇ
は、本実施の形態の流量計の流量検出精度が保証できる
最低流量のときに、気泡が通過するのに要する時間以上
の時間に定めてある。

【００１６】以上のように構成された流量計の作用を、
演算回路１１の演算処理内容と共に、図２及び図３に基
づいて説明する。図２はセンサ異常検出ルーチン、図３
はセンサ劣化検出ルーチンを示し、演算回路１１は、前
記センサ異常検出機能及びセンサ劣化検出機能を合わせ
持っている。なお、前記第１、第２の受信器４１ｂ，４
２ｂの受信信号Ｒ₁ ，Ｒ₂ の振幅をそれぞれ振幅Ａ，Ｂ
として、以下に、説明する。

【００１７】演算回路１１は、流量検出のメインルーチ
ンを実行すると共にセンサ異常検出ルーチン及びセンサ
劣化検出ルーチンを並行して実行している。センサ異常
検出ルーチンでは、まず、振幅Ａが振幅基準値Ｅ以上か
否かを判定する（ステップS1）。ステップS1でYES と判
定すると、振幅Ｂが振幅基準値Ｅ以上か否かを判定する
（ステップS2）。ステップS2でYES と判定すると、処理
をステップS1に戻って行う。ステップS2でNOと判定する
〔即ち、（振幅Ｂ）＜（振幅基準値Ｅ）であり、この場
合、第２の送信器４２ａが送信する超音波の伝搬路にお
いて気泡が通過した可能性があり、また、第２の超音波
センサ４２が故障した可能性がある。〕と、タイマをス
タートさせて経過時間（便宜上、第１経過時間）Ｔ₁ を
計測する（ステップS3）。

【００１８】ステップS3に続いて、振幅Ｂが振幅基準値
Ｅ以上か否かを再度、判定する（ステップS4）。ステッ
プS4でYES 〔（振幅Ｂ）≧（振幅基準値Ｅ）である。〕
と判定すると処理をステップS1に戻って行う。ステップ
S4の判定は、ステップS2でNOと判定した〔（振幅Ｂ）＜
（振幅基準値Ｅ）〕後に行われるものであり、このステ
ップS4でYES と判定することは、第２の送信器４２ａが
送信する超音波の伝搬路において気泡が通過したと想定
できる。

【００１９】ステップS4でNOと判定すると、第１経過時
間Ｔ₁ が基準時間Ｇ以上であるか否かを判定する（ステ
ップS5）。ステップS5でNOと判定（Ｔ₁ ＜Ｇ）すると処
理をステップS4に戻って行い、（振幅Ｂ）＜（振幅基準
値Ｅ）となっている状態の時間の積算（第１経過時間Ｔ
₁ の累積）を行えるようにしている。ステップS5でYES
と判定すると第２の受信器４２ｂの受信信号Ｒ₂ の振幅
Ｂが基準時間Ｇ以上継続して振幅基準値Ｅ以下になって
いるため、演算回路１１は第２の超音波センサ４２が故
障したと判定し、この判定結果に基づいて警報信号を出
力して警報器１２にアラームを発生させる（ステップS
6）。

【００２０】ステップS6に続いて第２の信号切換回路８
２に切換信号を出力して第２の信号切換回路８２を作動
させ、第２の増幅・フィルタ回路７２と位相比較回路９
との接続を断つと共に、センサ駆動回路５、第２の信号
切換回路８２及び位相比較回路９のルートを形成し、第
２の増幅・フィルタ回路７２からの受信信号Ｒ₂ に代え
て、駆動信号Ｐが位相比較回路９に入力されるようにす
る（ステップS7）。ステップS7に続いて、前記ステップ
S3で開始したタイマの計測値（第１経過時間Ｔ₁ ）をリ
セットし（ステップS8）、センサ異常検出処理ルーチン
を終了する。

【００２１】ステップS1でNOと判定する（第１の送信器
４１ａが送信する超音波の伝搬路において気泡が通過し
た可能性があり、また、第１の超音波センサ４１が故障
した可能性がある。）と、振幅Ｂが振幅基準値Ｅ以上か
否かを判定する（ステップS9）。ステップS9に続いて、
タイマをスタートさせて経過時間（便宜上、第２経過時
間）Ｔ₂ を計測する（ステップS10 ）。

【００２２】ステップS10 に続いて、振幅Ａが振幅基準
値Ｅ以上か否かを再度、判定する（ステップS11 ）。ス
テップS11 でYES 〔（振幅Ａ）≧（振幅基準値Ｅ）であ
る。〕と判定すると処理をステップS1に戻って行う。ス
テップS11 の判定は、ステップS1でNOと判定した〔（振
幅Ａ）＜（振幅基準値Ｅ）〕後に行われるものであり、
このステップS11 でYES と判定することは、第１の送信
器４１ａが送信する超音波の伝搬路において気泡が通過
したと想定できる。

【００２３】ステップS11 でNOと判定すると、第２経過
時間Ｔ₂ が基準時間Ｇに達したか否かを判定する（ステ
ップS12 ）。ステップS12 でNOと判定すると処理をステ
ップS11 に戻って行う。ステップS12 でYES と判定する
と第１の受信器４１ｂの受信信号Ｒ₁ の振幅Ａが基準時
間Ｇ以上継続して振幅基準値Ｅ以下になっているため、
演算回路１１は第１の超音波センサ４１が故障したと判
定し、この判定結果に基づいて警報信号を出力して警報
器１２にアラームを発生させる（ステップS13 ）。

【００２４】ステップS13 に続いて、第１の信号切換回
路８１に切換信号を出力して第１の信号切換回路８１を
作動させ、第１の増幅・フィルタ回路７１と位相比較回
路９との接続を断つと共に、センサ駆動回路５、第１の
信号切換回路８１及び位相比較回路９のルートを形成
し、第１の増幅・フィルタ回路７１からの受信信号Ｒ₁
に代えて、駆動信号Ｐが位相比較回路９に入力されるよ
うにする（ステップS14）。ステップS14 に続いて、ス
テップS10 で開始したタイマの計測値（第２経過時間Ｔ
₂ ）をリセットし（ステップS15 ）、センサ異常検出処
理ルーチンを終了する。

【００２５】ステップS9でNOと判定する（第１、第２の
送信器４１ａ，４２ａが送信する超音波の伝搬路におい
て気泡が通過した可能性があり、また、第１、第２の超
音波センサ４１，４２が故障した可能性がある。）と、
第１、第２の超音波センサ４１，４２の受信信号Ｒ₁ ，
Ｒ₂ ともに基準振幅値Ｅ以下の受信振幅になっており、
正確な流量検出ができないため、流量信号Ｊの出力を停
止し（ステップS16 ）、タイマをスタートさせて経過時
間（便宜上、第３経過時間）Ｔ₃ を計測する（ステップ
S17 ）。

【００２６】ステップS17 に続いて、振幅Ａが振幅基準
値Ｅ以上か否かを再度、判定する（ステップS18 ）。ス
テップS18 でNOと判定すると、振幅Ｂが振幅基準値Ｅ以
上か否かを判定する（ステップS19 ）。ステップS19 で
NOと判定すると、第３経過時間Ｔ₃ が基準時間Ｇに達し
たか否かを判定する（ステップS20 ）。

【００２７】ステップS20 でYES と判定すると振幅Ａ，
Ｂともに基準時間Ｇ以上継続して振幅基準値Ｅ以下にな
っているため演算回路１１は第１、第２の超音波センサ
４１，４２が故障したと判定し、この判定結果に基づい
て警報信号を出力して警報器１２にアラームを発生させ
る（ステップS21 ）。ステップS21 に続いて、前記ステ
ップS17 で開始したタイマの計測値（第３経過時間Ｔ
₃ ）をリセットし（ステップS22 ）、センサ異常検出処
理ルーチンを終了する。前記ステップS18 でYES と判定
する（第１の超音波センサ４１の故障でなく気泡通過が
あった可能性が高い。）と、流量信号Ｊの出力を再開し
（ステップS23）、ステップS11 に戻って処理を行う。
前記ステップS19 でYES と判定（第２の超音波センサ４
２の故障でなく気泡通過があった可能性が高い。）と、
流量信号Ｊの出力を再開し（ステップS24 ）、ステップ
S4に戻って処理を行う。

【００２８】上述したように超音波センサ４が故障した
際には、受信信号Ｒ₁ ，Ｒ₂ の振幅について所定値以下
の状態が継続する一方、気泡等の通過の際には受信信号
Ｒ₁，Ｒ₂ の振幅は一時的に低下するものの、迅速に正
常レベルに復帰する。そして、本実施の形態では、超音
波センサ４の故障及び気泡等の通過により受信信号Ｒ
₁ ，Ｒ₂ の振幅について上述した相違が生じることに基
づいて、両者を識別し故障の誤判定を防止するようにし
ている。

【００２９】すなわち、ステップS2でNOと判定した
〔（振幅Ｂ）＜（振幅基準値Ｅ）〕後、ステップS4でYE
S 〔（振幅Ｂ）≧（振幅基準値Ｅ）である。〕と判定す
ると、第２の送信器４２ａが送信する超音波の伝搬路に
おいて気泡が通過したと想定して、ステップS6（第２の
超音波センサ４２が故障したと報知）及びステップS7の
処理を行うのを避けるようにしている。一方、ステップ
S4でNOと判定し〔（振幅Ｂ）＜（振幅基準値Ｅ）〕、第
１経過時間Ｔ₁ が基準時間Ｇ以上になる（ステップS5で
YES と判定する）と、ステップS4でのNO判定〔（振幅
Ｂ）＜（振幅基準値Ｅ）〕が気泡通過でなく、第２の超
音波センサ４２の故障によるものと判定し、第２の超音
波センサ４２が故障したと報知し（ステップS6）、さら
に第２の受信器の受信信号Ｒ₂ に代えて駆動信号Ｐを用
い（ステップS7）、この駆動信号Ｐと第１の受信器の受
信信号Ｒ₁ との位相比較を行い、流量算出を、継続して
行えるようにしている。

【００３０】上述したように、この第１の実施形態は、
受信信号Ｒ₁ ，Ｒ₂ の振幅Ａ，Ｂが振幅基準値Ｅ以下に
なったと判断した時点からの経過時間が基準時間以上に
なったかを判断し、経過時間が基準時間Ｇ以上になった
ときに超音波センサ４が故障したと判定する。このた
め、気泡が通過して受信信号Ｒ₁ ，Ｒ₂ の振幅が一時的
に低下したような場合には、超音波センサ４が故障した
と判定するような誤判定を避けることができ、その分、
故障の検出精度を向上できる。また、故障検出した場合
に、警報器１２にアラーム音を発生させるので、オペレ
ータに超音波センサ４が故障したことを確実に知らせる
ことができる。

【００３１】なお、第１の超音波センサ４１の故障検出
についても、ステップS1及びステップS11 及びステップ
S12 の処理により上述したのと同様に行われる。本実施
の形態では、上述したステップS1、S2、S4、S9、S11 、
S18 及びS19 が振幅判断手段を構成し、ステップS5、S1
2 及びS20 がセンサ故障判定手段を構成している。

【００３２】本実施の形態では、第１、第２の超音波セ
ンサ４１，４２の受信信号Ｒ₁ ，Ｒ₂ の振幅を求めてお
り、第１、第２の超音波センサ４１，４２のうちいずれ
の超音波センサが故障したかを判定することが可能にな
る。このため、本装置を使用している箇所（現地）で、
故障原因の調査が可能であると共に、現地で修理するこ
とにより修理工場への持ち帰り等のメンテナンス工程が
省略され、その分、継続使用時間を延ばすことができ
る。

【００３３】本実施の形態では、第１、第２の超音波セ
ンサ４１，４２のうち一方が故障した場合にも、故障し
た方の超音波センサ４の受信信号（Ｒ₁ ，Ｒ₂ のうち一
方）に代えて駆動信号Ｐを用い、この駆動信号Ｐと故障
してない方の超音波センサ４の受信信号（Ｒ₁ ，Ｒ₂ の
うち他方）とを位相比較して流量計測を行うので、流量
計測の中断を招くことがない。このため、例えば第１、
第２の超音波センサ４１，４２のうち一方が故障したと
しても、定期メンテナンス時まで応急的に流量検出が可
能であり、生産ライン等の中断を招くことがない。ま
た、本実施の形態では、第１、第２の超音波センサ４
１，４２の両者が故障した場合には、流量信号Ｊの出力
を停止するので、流量の誤検出の発生を防止可能であ
る。

【００３４】次に、センサ劣化検出について図３及び図
４に基づいて説明する。このセンサ劣化検出ルーチン
は、熱等により超音波センサ４が劣化した場合、受信振
幅が徐々に低下してくることを利用し、それぞれのセン
サ受信振幅を継続的に監視し超音波センサ４の交換時期
を予測するものである。図４は、超音波センサ４の共振
時、反共振時のインピーダンスｆ_a ，ｆ_r を対象にして
温度（２７０℃に設定した）による超音波センサ４の加
速劣化試験により得られた結果を示す。図４の横軸は対
数目盛りで示す日数、縦軸は対数目盛で示すインピーダ
ンス（Ω）であり、インピーダンスｆ_a ，ｆ_r の差が大
きい程特性が良い（受信信号Ｒ₁ ，Ｒ₂ の振幅が大きく
なる。）。また、図４に示すように、初期時に劣化が生
じた後は、インピーダンスｆ_a ，ｆ_r の差は徐々に小さ
くなり、急激に小さくなることがない。

【００３５】また、安定した流量演算に必要なセンサ受
信信号Ｒ₁ ，Ｒ₂ の振幅（受信振幅）は分かっているの
で、その受信振幅に対して余裕をもった値を判定値Ｅ₀
（Ｅ₀ ＞Ｅ）として、比較判定（後述するステップS32
）する。比較した結果、受信振幅が判定値Ｅ₀ よりも
小さくなった場合にはセンサ劣化が近い将来起こること
を知らせるアラームを発生させる（後述するステップS3
6 ）。

【００３６】以下に、このセンサ劣化検出ルーチンを説
明する。なお、演算回路１１は、流量検出のメインルー
チンを実行すると共に、このセンサ劣化検出ルーチンを
繰り返し実行している。また、図３は超音波センサ４１
のセンサ劣化検出ルーチンを示しており、ここでは、図
３を用いて超音波センサ４１のセンサ劣化検出ルーチン
について説明するが、超音波センサ４２についても図３
と同様のセンサ劣化検出ルーチンによりセンサ劣化検出
を行っている。センサ劣化検出ルーチンでは、図３に示
すように、まず、超音波センサ４１の受信信号Ｒ₁ の振
幅Ａを検出して記憶する（ステップS31 ）。続いて、受
信振幅Ａが判定値Ｅ₀ 以上であるか否かを判定する（ス
テップS32 ）。ステップS32 でYES と判定すると、処理
を終了する。ステップS32 でNOと判定すると、計測回数
Ｎを「１」インクリメントする（ステップS33 ）。

【００３７】次に、計測回数Ｎが予め設定した必要計測
回数Ｎ_K 以上になったか否かを判定する（ステップS34
）。すなわち、このステップS34 では、ステップS32
における受信振幅Ａが判定値Ｅ₀ 以下であるか否かとい
う判定をＮ_K 回繰り返すことにより、計測時にたまたま
気泡が通過するなどして受信振幅が一時的に下がったこ
とを超音波線の寿命が近づいていると判定するミスを防
止している。ステップS34 でNOと判定すると処理を終了
し、ステップS34 でYES と判定する（すなわち、Ｎ_K 回
受信振幅が判定値Ｅ₀ 以下であると判定する）と、ステ
ップS35 で後述のセンサ寿命予測を行う。続いて、ステ
ップS36 で超音波センサ４１が劣化したことと、ステッ
プS35 で判定した残り日数とを報知させて（ステップS3
7 ）、センサ劣化検出ルーチンを終了する。

【００３８】次に、図５に基づいて、本発明の第２の実
施の形態を説明する。この第２の実施の形態は、図１の
第１、第２の信号切換回路８１，８２に代えて、第１、
第２の信号加算回路（信号加算手段）１３１，１３２を
設け、かつ図２のステップS7、ステップS14 、ステップ
S21 の信号切換処理に代えて図示しない、後述する信号
加算処理を行うことが前記第１の実施の形態に比して異
なっている。

【００３９】第１、第２の信号加算回路１３１，１３２
は、図示しないスイッチ機構を有し、それぞれ、第１の
増幅・フィルタ回路７１と位相比較回路９とを接続する
線路、第２の増幅・フィルタ回路７２と位相比較回路９
とを接続する線路に分岐するように設けられ、かつセン
サ駆動回路５に接続している。第１の信号加算回路１３
１は、通常時、センサ駆動回路５と位相比較回路９とを
遮断し第１の増幅・フィルタ回路７１と位相比較回路９
のみが導通している状態で、第１の増幅・フィルタ回路
７１からの受信信号Ｒ₁ が位相比較回路９に入力するよ
うになっている一方、演算回路１１の故障判定により、
センサ駆動回路５と位相比較回路９とを導通させ駆動信
号Ｐが前記受信信号Ｒ₁ に加算されて位相比較回路９に
入力するようになっている。第２の信号加算回路１３２
は、通常時、センサ駆動回路５と位相比較回路９とを遮
断し第２の増幅・フィルタ回路７２と位相比較回路９と
を接続させており、第２の増幅・フィルタ回路７２から
の受信信号Ｒ₂ が位相比較回路９に入力するようになっ
ている一方、演算回路１１の故障判定により、センサ駆
動回路５と位相比較回路９とを接続し駆動信号Ｐが前記
受信信号Ｒ₂ に加算されて位相比較回路９に入力するよ
うになっている。

【００４０】この第２の実施の形態では、図２のステッ
プS7、ステップS14 、ステップS21に代わる図示しない
ステップを有しており、ステップS7に対応して第２の信
号加算回路１３２、ステップS14 に対応して第１の信号
加算回路１３１、ステップS21 に対応して第１、第２の
信号加算回路１３１，１３２を作動させるようにしてい
る。この第２の実施の形態では、超音波センサ４の故障
時に故障している側の受信信号（Ｒ₁ ，Ｒ₂ のうちいず
れか一方）に駆動信号Ｐを加算しているが、この際に
は、受信信号（Ｒ₁ ，Ｒ₂ のうち他方）の振幅は極めて
小さくなり、前記第１の実施の形態〔故障した側の受信
信号（Ｒ₁ ，Ｒ₂ のうち一方）に代えて駆動信号Ｐを用
いる。）〕と実質的に略同等のものになる。

【００４１】この第２の実施形態も、第１の実施の形態
と同様に、受信信号Ｒ₁ ，Ｒ₂ の振幅が振幅基準値Ｅ以
下になったと判断した時点からの経過時間が基準時間Ｇ
以上になったかを判断し、経過時間が基準時間Ｇ以上に
なったと判断したときに超音波センサ４が故障したと判
定する。このため、気泡が通過して受信信号Ｒ₁ ，Ｒ₂
の振幅が一時的に低下したような場合には、超音波セン
サ４が故障したと判定するような誤判定を避けることが
でき、その分、故障の検出精度を向上できる。また、故
障検出した場合に、警報器１２にアラーム音を発生させ
るので、オペレータに超音波センサ４が故障したことを
確実に知らせることができる。

【００４２】次に、本発明の第３の実施の形態を図６に
基づいて説明する。この第３の実施の形態は、前記第
１、第２の実施の形態が２組の超音波センサ４を有して
いたのに比して、１組の超音波センサ４（第１の超音波
センサ４１）を設けていることが主に異なっている。こ
の第３の実施の形態では、第１の実施の形態で用いた第
１、第２の信号切換回路８１，８２、第２の実施の形態
で用いた第１、第２の信号加算回路１３１，１３２を廃
止したものになっている。また、位相比較回路９は、駆
動信号Ｐ及び受信信号Ｒの位相を比較するようにしてい
る。

【００４３】この第３の実施の形態では、図２のステッ
プS1及びステップS2と同様にして、受信信号Ｒの振幅が
振幅基準値以下になったかを、演算回路１１内の振幅判
断手段が判断し、図２のステップS5及びステップS12 と
同様にして、受信信号Ｒの振幅が振幅基準値以下になっ
たと前記振幅判断手段が判断した時点からの経過時間が
基準時間以上になったときに第１の超音波センサ４１が
故障したと演算回路１１内のセンサ故障判定手段が判定
し、この判定結果に基づいて警報器１２を作動してアラ
ーム音を発生させる。

【００４４】この第３の実施形態は、受信信号Ｒの振幅
が振幅基準値以下になったと振幅判断手段が判断した時
点からの経過時間が基準時間以上になったときに第１の
超音波センサ４１が故障したと判定する。このため、気
泡が通過して受信信号Ｒの振幅が一時的に低下したよう
な場合には、第１の超音波センサ４１が故障したと判定
するような誤判定を避けることができ、その分、故障の
検出精度を向上できる。また、故障検出した場合に、警
報器１２にアラーム音を発生させるので、オペレータに
超音波センサ４が故障したことを確実に知らせることが
できる。

【００４５】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、受信信号の振幅
が振幅基準値以下になったと判断した時点からの経過時
間が基準時間以上になったときに超音波センサが故障し
たと判定する。このため、気泡が通過して受信信号の振
幅が一時的に低下したような場合には、超音波センサが
故障したと判定するような誤判定を避けることができ、
その分、故障の検出精度を向上できる。また、請求項２
記載の発明は、２組の超音波センサのうち一方が故障し
た場合にも、駆動信号と故障してない方の超音波センサ
の受信信号とから流量検出を行うので、流量計測の中断
を招くことがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の流量計を模式的に
示すブロック図である。

【図２】図１の演算回路が行うセンサ異常検出処理ルー
チンを示すフローチャートである。

【図３】図１の演算回路が行うセンサ劣化検出処理ルー
チンを示すフローチャートである。

【図４】図１の超音波センサの加速劣化試験結果を示す
図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態の流量計を模式的に
示すブロック図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態の流量計を模式的に
示すブロック図である。

【符号の説明】

４超音波センサ４１，４２第１、第２の超音波センサ４１ａ，４１ｂ第１の送、受信器４２ａ，４２ｂ第２の送、受信器９位相比較回路（流量検出手段）１１演算回路（流量検出手段、振幅判断手段、センサ
故障判定手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定流体が流れる管と、超音波送信器及び超音波受信器とからなる一組の超音波
センサと、からなり、前記超音波送信器から送信され、前記被測定流体を介し
て前記超音波受信器で受信された超音波の受信信号の変
調から前記被測定流体の流量を検出する流量計におい
て、前記受信信号の振幅が予め定められた基準振幅以下にな
ったかを判断する振幅判断手段と、該振幅判断手段によって前記受信信号の振幅が前記基準
振幅以下になっていると判断されている時間が予め定め
られた基準時間以上になったときに前記超音波センサが
故障したと判定するセンサ故障判定手段と、を設けたこ
とを特徴とする流量計。
【請求項２】被測定流体が流れる管と、超音波送信器及び超音波受信器とからなる二組の超音波
センサと、前記超音波送信器に駆動信号を送信する駆動回路と、前記超音波送信器から送信され、前記被測定流体を介し
て前記超音波受信器で受信された２つの超音波の受信信
号の変調から前記被測定流体の流量を検出する流量検出
手段と、からなる流量計において、前記２つの受信信号の振幅のそれぞれが予め定められた
基準振幅以下になったかを判断する振幅判断手段と、該振幅判断手段によって前記受信信号の振幅が前記基準
振幅以下になっていると判断されている時間が予め定め
られた基準時間以上になったときに前記超音波センサが
故障したと判定するセンサ故障判定手段と、を設け、前記流量検出手段は、該センサ故障判定手段によって前
記二組の超音波センサのうちどちらか一方のみが故障し
たと判定されたときに、前記駆動回路の駆動信号と、前
記二組の超音波センサのうちの故障したと判定されてい
ない超音波センサの受信信号とから前記被測定流体の流
量を検出することを特徴とする流量計。