KR100487690B1 - 유량계 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 유로에 설치되어 유체의 상태 변화를 사용하여 송수신하는 송수신 수단과, 상기 송수신을 반복하는 반복 수단과, 상기 반복 수단에 의해 반복되는 전파 시간을 계측하는 계시 수단과, 상기 계시 수단의 측정값에 기초하여 유량을 검출하는 유량 검출 수단과, 소정 반복 횟수를 변경하는 횟수변경 수단을 구비한다. 그에 의해서, 반복 횟수를 변동에 적합한 수로 변경시키는 것에 의해, 유동의 변동에 의한 영향을 억제할 수 있고, 따라서, 고정밀도로 안정한 유량 계측이 가능하다.
Description
본 발명은 액체나 기체의 유량을 계측하는 유량계에 관한 것이다. 본 발명은 압력 또는 온도 변화가 있는 경우에도 양호한 정밀도로 유량값을 계측하는 수단에 관한 것이다.
종래의 이런 종류의 유량계는 예를 들면 일본 특개평 9-15006호 공보에 개시되어 있고, 도 64에 도시하는 바와 같이, 가스 유량을 계측하는 아날로그 플로우 센서(1)로부터 소정의 제 1 샘플링 시간마다 계측치를 판독하는 샘플링 프로그램(2)과, 소정 시간에 있어서의 가스 소비 유량을 산출하는 가스 소비량 산출 프로그램(3)과, 제 1 샘플링 시간에 소정 시간 내에서 제 2 샘플링 시간마다 아날로그 플로우 센서의 계측치를 판독하여 그 평균치를 연산하는 평균치 연산 프로그램(4)과, 플로우 센서의 출력으로부터 압력 변동의 주기를 추정하는 압력 변동 주기 추정 프로그램(5)과, 메모리로서의 RAM(6)으로 구성되어 있었다. 여기서, 7a는 그 프로그램을 실행하는 CPU, 7b는 상기 각 프로그램을 기억하여 두는 메모리인 ROM이다. 이 구성에 의해, 소정 계측 시간이 펌프의 진동 주기의 1주기 이상, 또는 그 주기의 배수가 되도록 계측 처리가 수행된다. 평균화가 수행되어 유량의 변동을 억제하는 것이다.
또한, 다른 종래예로서, 일본 특개평 10-197303호 공보와 같은 것이 알려져 있다. 도 65에 도시하는 바와 같이, 유량을 검출하는 유량 검출수단(8)과, 흐름의 변동 주기를 검출하는 주기 검출수단(9)과, 유량 검출의 측정 시간을 상기 주기의 거의 정수 배로 설정하는 측정 시간 변경 수단(10)을 구비한 구성이다. 여기서, 11은 유량 연산수단, 12는 계측 개시수단, 13은 신호 처리수단, 14는 유로이다. 이 구성에 의해, 변동 파형의 주기에 맞추어 유량을 계측하여 단시간에 정확한 유량 계측을 행하는 것이다.
또한, 다른 종래예로서, 일본 특개평 1l-44563호 공보와 같은 것이 알려져 있다. 도 66에 도시하는 바와 같이, 유량을 검출하는 유량 검출수단(15)과, 유체의 변동 파형을 검출하는 변동 검출수단(16)과, 변동 파형의 교류 성분이 제로(zero) 부근일 때, 유량 검출수단의 측정을 개시하는 맥동 계측수단(17)과, 유량 검출수단의 신호를 처리하는 유량 연산수단(18)을 구비한 구성이다. 여기서, 19는 신호 처리회로, 20은 계시 회로, 21은 트리거회로, 22는 송신회로, 23은 비교회로, 24는 증폭회로, 25는 전환기, 26은 계측 개시 신호회로, 27은 기동수단, 28은 유로이다. 이 구성에 의해, 변동 파형의 평균 부근의 유량을 계측하여 단시간에 정확한 유량 계측을 행하는 것이다.
또한, 다른 종래예로서, 일본 특개평 8-271313호 공보와 같은 것이 알려져 있다. 도 67에 도시하는 바와 같이, 플로우 센서 계측(29)으로 검출한 유량 값이 있는지의 여부를 확인하고(30), 유량이 있을 때까지는 앞으로 진행하지 않고, 플로우 센서에 의해 계측을 계속한다. 그리고, 유량이 있는 경우에 유량(Q)이 규정치 이상인지의 여부를 판별하고(31), 규정치 이상인 경우에 있어서, 압력 변동이 소정 값(Cf)을 초과하는지의 여부를 판별한다(32). 그리고, 압력 변동이 소정 값(Cf)을 넘지 않는 경우는 유체식 유량계의 압전막 센서로 계측(34)을 행한다. 또한, 압력 변동이 소정 값(Cf)을 초과한 경우는 제 2 규정치를 초과하는지의 여부를 판별하고(33), 제 2 규정치를 초과한 경우는 유체식 유량계의 압전막 센서로 계측(34)을 행한다. 또한, 제 2 규정치 미만인 경우는 플로우 센서로 계측(29)을 행하는 것이다.
또한, 도 68에 도시하는 바와 같이, 유량 측정부(50)에 초음파 진동자(51 및 52)를 흐름 방향으로 마주 대하여 설치하고, 제어부(53)는 타이머(54)를 시작시키는 동시에, 구동회로(55)로 발신 신호를 출력한다. 구동회로(55)의 출력을 받은 초음파 진동자(51)로부터 초음파를 송신하고, 초음파 진동자(52)로 수신한다. 그리고, 초음파 진동자(52)의 출력을 받은 수신 검지회로(56)로 초음파를 검지하여 타이머(54)를 정지시킨다. 이 동작에 의해서 초음파가 초음파 진동자(51)로부터 송신되고 나서 초음파 진동자(52)에 검지되기까지의 시간(t1)을 측정한다. 다음으로 제어부(53)의 신호에 의해서 전환회로(58)를 동작시키고, 구동회로(55)와 초음파 진동자(52)를 접속하고 수신 검지회로(56)와 초음파 진동자(51)를 접속시킨다. 이 상태에서 다시 초음파의 송수신을 행하여 초음파가 초음파 진동자(52)로부터 송신되고 나서 초음파 진동자(51)에 검지되기까지의 시간(t2)을 측정한다. 이 2개의 전파 시간(t1, t2)으로부터 연산부(57)에서, 전파 시간의 역수의 차로부터 유량을 구하였다.
이 종류의 유량계의 종래예로서는 일본 특개평 6-269528호 공보와 같은 것이 알려져 있다.
그러나, 상기 종래 기술의 제 1 인용예에서는 평균치를 사용하여 가스 유량을 계측하기 때문에, 안정된 평균치를 얻기 위해서는 장시간의 계측이 필요하고, 순간의 유량 계측은 곤란하다는 과제가 있었다. 또한, 제 2 인용예에서는 주기가 변동한 경우에 적응할 수 없다는 과제가 있었다. 또한, 제 3 인용예와 제 4 인용예에서는 압력 변동의 유무로 유량 계측방법을 바꾸기 때문에 압력 계측수단 및 유량 계측수단 2개의 수단을 구비하지 않으면 안된다는 과제가 있었다. 그리고, 제 1에서 제 4 인용예에서는 계측에 이상이 생겼을 때에는 계측할 수 없거나 정밀도가 저하된 상태에서 계측된다는 과제가 있었다.
그러나, 상기 종래의 구성에서는 수신시에 측정 주기 또는 초음파의 송신 주기에 동기한 잡음이 존재하면서, 전파 시간이 같으면 수신시에는 항상 같은 위상으로 중첩하기 때문에 그 잡음은 측정 오차로서 계측되어, 정확한 측정을 할 수 없다는 과제가 있었다. 또한, 온도 변동 등에 의해서 전파 시간이 변동한 경우, 중첩하는 위상이 변화하고, 측정 오차가 변동하여 보정치를 일정하게 할 수 없다는 과제가 있었다. 또한, 측정 분해 능력이 타이머(54)의 분해 능력에 의해서 결정되기 때문에 단지 측정치를 평균 처리한 것으로는 측정 정밀도가 오르지 않고, 분해 능력이 필요한 측정을 행하기 위해서는 타이머(54)의 분해 능력을 높게 할 필요가 있다. 그리고, 타이머(54)의 동작 클록을 높은 주파수로 하면, 소비 전류의 증대, 고주파 노이즈의 증대, 회로의 대형화 등의 문제가 있다, 따라서, 계측 정밀도를 향상시키기 위해 낮은 주파수에서 동작하는 타이머로 측정의 분해 능력을 향상시켜야 한다는 과제가 있었다.
제 5 인용예에서는 지연수단을 제어부와 구동회로 사이에 삽입하여 이 지연량을 변화시킴으로써 반사파를 피하여 반사파의 영향을 작게 하는 것으로, 예를 들면 초음파 송신시에 발생하는 노이즈에 의해서 수신측의 초음파 진동자가 진동하고, 그 진동의 잔향과 초음파 수신 신호가 겹침으로써 생기는 수신 검지 시간의 변동을 작게 할 수 없다는 과제가 있었다.
본 발명은 상기 과제를 해결하는 것으로, 새로운 변동 검출장치를 사용하지 않고서, 소프트웨어를 사용하여 변동 주기를 검출하고, 차차 반복 횟수를 변경함으로써 흐름의 변동에 따라서 최적의 반복 횟수를 설정할 수 있고, 압력 변동이나 변동 주기의 변화가 있는 경우에도, 단시간에, 또한, 안정된 계측 유량을 양호한 정밀도로 계측하는 것을 제 1 목적으로 하고 있다. 또한, 새로운 변동 검출장치를 사용하지 않고서, 송수신수단으로 변동을 검출하도록 바꾸는 동시에, 변동에 동기한 계측 처리를 행함으로써 정밀도가 높은 유량 계측을 순간에 행하는 것을 제 2 목적으로 한다. 또한, 계측 감시수단에 의해서 이상을 민첩하게 찾아내어 계측을 정확하게 처리함으로써 계측 처리에 이상이 발생하였을 때에도 정밀도가 높은 유량 계측을 행하는 것을 제 3 목적으로 하고 있다. 또한, 순간 유량 계측수단과 디지털 필터수단을 사용함으로써 단시간에 안정된 정밀도가 높은 유량 계측을 행하는 것을 제 4 목적으로 하고 있다. 또한, 온도 변동이 있는 경우에도, 양호한 정밀도로 유량 값을 계측하는 것을 제 5 목적으로 하고 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 유량계의 블록도.
도 2는 동 유량계의 동작을 설명하는 타이밍 차트.
도 3은 동 유량계의 동작을 설명하는 변동 파형도.
도 4는 동 유량계의 동작을 도시하는 플로우 차트.
도 5는 동 유량계의 동작을 도시하는 플로우 차트.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예의 유량계의 동작을 도시하는 플로우 차트.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예의 유량계의 블록도.
도 8은 동 유량계의 동작을 도시하는 플로우 차트.
도 9는 동 유량계의 동작을 도시하는 다른 플로우 차트.
도 10은 본 발명의 제 4 실시예의 유량계의 블록도.
도 11은 동 유량계의 동작을 도시하는 플로우 차트.
도 12는 본 발명의 제 5 실시예의 유량계의 블록도.
도 13은 본 발명의 제 6 실시예의 유량계의 블록도.
도 14는 동 유량계의 구성도.
도 15는 동 유량계의 동작을 도시하는 타이밍 차트.
도 16은 동 유량계의 동작을 도시하는 다른 타이밍 차트.
도 17은 동 유량계의 동작을 도시하는 플로우 차트.
도 18은 동 유량계의 동작을 도시하는 다른 플로우 차트.
도 19는 동 유량계의 다른 블록도.
도 20은 본 발명의 제 7 실시예의 유량계의 동작을 도시하는 타이밍 차트.
도 21은 동 유량계의 동작을 도시하는 플로우 차트.
도 22는 본 발명의 제 8 실시예의 유량계의 동작을 도시하는 타이밍 차트.
도 23은 동 유량계의 동작을 도시하는 플로우 차트.
도 24는 본 발명의 제 9 실시예의 유량계의 블록도.
도 25는 동 유량계의 동작을 도시하는 타이밍 차트.
도 26은 본 발명의 제 10 실시예의 유량계의 블록도.
도 27은 동 유량계의 동작을 도시하는 플로우 차트.
도 28은 본 발명의 제 11 실시예의 유량계의 동작을 도시하는 타이밍 차트.
도 29는 본 발명의 제 12 실시예의 유량계의 동작을 도시하는 타이밍 차트.
도 30은 동 유량계의 동작을 도시하는 타이밍 차트.
도 31은 동 유량계의 동작을 도시하는 다른 타이밍 차트.
도 32는 본 발명의 제 13 실시예의 유량계의 동작을 도시하는 타이밍 차트.
도 33은 본 발명의 제 14 실시예의 유량계의 동작을 도시하는 타이밍 차트.
도 34는 본 발명의 제 15 실시예의 유량계의 동작을 도시하는 플로우 차트.
도 35는 본 발명의 제 16 실시예의 유량계의 동작을 도시하는 플로우 차트.
도 36은 본 발명의 제 17 실시예의 유량계의 동작을 도시하는 플로우 차트.
도 37은 본 발명의 제 18 실시예의 유량계의 동작을 도시하는 플로우 차트.
도 38은 본 발명의 제 19 실시예의 유량계의 동작을 도시하는 플로우 차트.
도 39는 본 발명의 제 20 실시예의 유량계의 동작을 도시하는 플로우 차트.
도 40은 본 발명의 제 21 실시예의 유량계의 동작을 도시하는 플로우 차트.
도 41은 본 발명의 제 22 실시예의 유량계의 블록도.
도 42는 본 발명의 제 23 실시예의 유량계의 블록도.
도 43은 동 유량계의 동작을 도시하는 플로우 차트.
도 44는 동 유량계의 디지털 필터 처리를 도시하는 플로우 차트.
도 45는 동 유량계의 동작을 설명하는 필터 특성도.
도 46은 본 발명의 제 24 실시예의 유량계의 동작을 도시하는 플로우 차트.
도 47은 본 발명의 제 25 실시예의 유량계의 동작을 도시하는 플로우 차트.
도 48은 본 발명의 제 26 실시예의 유량계의 동작을 도시하는 플로우 차트.
도 49는 본 발명의 제 27 실시예의 유량계의 동작을 도시하는 플로우 차트.
도 50은 본 발명의 제 28 실시예의 유량계의 동작을 도시하는 플로우 차트.
도 51은 본 발명의 제 29 실시예의 유량계의 블록도.
도 52는 본 발명의 제 30 실시예의 유량계의 블록도.
도 53은 동 유량계의 주기성 변경 수단의 블록도.
도 54는 동 유량계의 수신 검지 타이밍을 도시하는 도면.
도 55는 본 발명의 제 31 실시예의 유량계의 블록도.
도 56은 동 유량계의 주기성 변경 수단의 블록도.
도 57a는 본 발명의 제 32 실시예의 유량계의 주기성 변경 수단의 블록도.
도 57b는 동 유량계의 수신 검지 타이밍을 도시하는 도면.
도 58은 본 발명의 제 33 실시예의 유량계의 주기성 변경 수단의 블록도.
도 59는 본 발명의 제 34 실시예의 유량계의 주기성 변경 수단의 블록도.
도 60은 본 발명의 제 35 실시예의 유량계의 주기성 변경 수단의 블록도.
도 61은 본 발명의 제 36 실시예의 유량계의 블록도.
도 62는 본 발명의 제 36 실시예의 제 1 타이머 및 제 2 타이머의 동작을 도시하는 도면.
도 63은 본 발명의 제 37 실시예의 유량계의 블록도.
도 64는 종래의 유량계의 블록도.
도 65는 종래의 다른 유량계의 블록도.
도 66은 종래의 다른 유량계의 블록도.
도 67은 종래의 다른 유량계의 동작을 도시하는 플로우 차트.
도 68은 종래의 유량계의 블록도.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서, 유로에 설치되고 유체의 상태 변화를 이용하여 송수신하는 송수신수단과, 상기 송수신을 반복하여 행하는 반복수단과, 상기 반복수단으로 반복되는 전파 시간을 계측하는 계시 수단과, 상기 계시 수단의 값에 근거하여 유량을 검출하는 유량 검출수단과, 소정의 반복 횟수로 변경하는 횟수 변경 수단을 구비한 구성으로 하였다. 그리고, 변동에 알맞은 반복 횟수로 변경함으로써 흐름의 변동에 의한 영향을 억제할 수 있고, 안정된 유량 계측을 고정밀도로 실현할 수 있다.
또한, 유체의 상태 변화로서 음파의 전파를 사용한 한 쌍의 송수신수단을 구비하였다. 그리고, 음파의 송수신수단을 사용함으로써 유체의 상태 변화가 있는 경우에도 음파의 전파를 행할 수 있고, 변동에 알맞은 반복 횟수로 변경함으로써 양호한 정밀도로 안정되게 유량 계측을 행할 수 있다.
또한, 유체의 상태 변화로서 열의 전파를 사용한 송수신수단을 구비하였다. 그리고, 열의 송수신수단을 이용함으로써 유체의 상태 변화가 있는 경우에도 열의 전파를 행할 수 있고, 변동에 알맞은 반복 횟수를 변경함으로써 양호한 정밀도로 안정되게 유량 계측을 행할 수 있다.
또한, 반복수단으로 반복하여 계측하는 전파 시간의 도중 정보를 검출하는 경과 시간 검출수단과, 상기 경과 시간 검출수단의 정보로부터 유량 변동의 주기를 검출하는 주기 검출수단과, 상기 주기 검출수단으로 검출된 주기의 거의 정수 배의 측정 시간으로 설정하는 횟수 변경 수단을 구비한 구성으로 하였다. 그리고, 특정한 검출수단을 필요로 하지 않고, 유량 검출을 행하기 전에 계시 수단의 도중 정보로부터 주기를 검출하여 주기의 정수배로 할 수 있기 때문에 유량 계측은 안정되고 양호한 정밀도로 계측할 수 있다.
또한, 경과 시간 검출수단에 의해 얻어진 반복하여 행하여지는 송수신의 각 전파 시간을 적어도 1개 이상 유지하는 데이터 유지수단과, 상기 데이터 유지수단에 의해 유지된 데이터와 계측된 전파 시간의 데이터를 비교함으로써 주기를 검출하는 주기 검출수단을 구비한 구성으로 하였다. 그리고, 데이터 유지수단에 의해서 순간 순간의 계시 정보를 유지하여 비교함으로써 주기를 검출할 수 있다.
또한, 횟수 변경 수단은 소정의 처리시에 동작하는 구성으로 하였다. 그리고, 소정의 처리시에만 행함으로써 필요 최저한의 처리로 할 수 있어 소비 전력을 대폭으로 저감할 수 있다.
또한, 횟수 변경 수단은 소정 유량 계측마다 동작하는 구성으로 하였다. 그리고, 소정 유량 계측마다 행함으로써 심하게 변동하는 흐름에 있어서도 안정되게 유량을 양호한 정밀도로 계측할 수 있다.
또한, 횟수 변경 수단은 유량 계측 처리 전에 행하여지는 구성으로 하였다. 그리고, 유량 계측을 행하기 전에 반복 횟수를 소정의 횟수로 설정하기 때문에 유량 계측은 안정되고 양호한 정밀도로 행할 수 있다.
또한, 소정 처리는 계측 유량으로부터 유량의 이상 상태를 판별하는 이상 판별수단과, 계측 유량으로부터 유량의 사용 상황을 관리하는 유량 관리수단을 행하는 구성으로 하였다. 그리고, 이상 판별이나 유량 관리의 처리시에만 함으로써 횟수 변경을 행하는 처리를 최저한 억제하고 저소비 전력으로 할 수 있다.
또한, 주기 검출수단으로 얻어진 주기에 맞춘 반복 횟수는 다음 번의 유량 계측시에 사용되는 구성으로 하였다. 그리고, 다음 번의 계측에 사용함으로써 주기 검출을 위한 반복 계측이 불필요해져, 저소비 전력으로 할 수 있다.
또한, 계측 유량이 소정 유량 미만일 때에 횟수 변경 수단을 동작시키는 구성으로 하였다. 그리고, 소정 유량 이하일 때만 행함으로써 대유량시에는 처리하지 않고 저소비 전력으로 할 수 있다.
또한, 유로에 설치되어 유체의 상태 변화를 송수신하는 송수신수단과, 상기 송수신수단으로 송수신되는 전파 시간을 계측하는 계시 수단과, 상기 계시 수단의 값에 근거하여 유량을 검출하는 유량 검출수단과, 상기 송수신수단으로 유로 내의 변동을 계측하는 변동 검출수단과, 상기 변동 검출수단의 변동의 타이밍에 동기하여 계측을 개시하는 계측 제어수단을 구비하였다. 그리고, 송수신수단으로 유로 내의 변동을 계측함으로써 변동 검출용의 다른 센서를 설치할 필요가 없어, 소형화나 유로 등을 간소화할 수 있는 동시에, 변동이 발생한 경우에도 단시간에 안정되고 양호한 정밀도로 유량을 계측할 수 있다.
또한, 유체의 상태 변화로서 음파의 전파를 사용한 한 쌍의 송수신수단을 구비하였다. 그리고, 유체의 상태 변화를 음파의 송수신수단으로 검출할 수 있고, 변동의 타이밍에 동기하여 계측을 개시함으로써 양호한 정밀도로 안정되게 유량 계측을 행할 수 있다.
또한, 유체의 상태 변화로서 열의 전파를 사용한 송수신수단을 구비하였다. 그리고, 유체의 상태 변화를 열의 송수신수단으로 검출할 수 있고, 변동의 타이밍에 동기하여 계측을 개시함으로써 양호한 정밀도로 안정되게 유량 계측을 행할 수 있다.
또한, 유로에 설치되어 음파를 송수신하는 제 1 진동수단 및 제 2 진동수단과, 상기 제 1 진동수단 및 제 2 진동수단의 송수신의 동작을 바꾸는 전환수단과, 상기 제 1 진동수단 및 제 2 진동수단의 적어도 한쪽으로 유로 내의 압력 변동을 검출하는 변동 검출수단과, 상기 제 1 진동수단 및 제 2 진동수단으로 송수신되는 음파의 전파 시간을 계측하는 계시 수단과, 상기 변동 검출수단의 출력이 소정 변화하였을 때에 유로의 상류측의 제 1 진동수단으로부터 하류측의 제 2 진동수단으로 전파하는 제 1 계시 시간(T1)을 상기 계시 수단이 측정하고, 또한, 상기 변동 검출수단의 출력이 상기 소정 변화와 반대로 변화하였을 때에는 유로의 하류측의 제 2 진동수단으로부터 상류측의 제 1 진동수단으로 전파하는 제 2 계시 시간(T2)을 상기 계시 수단이 측정하는 제어를 행하는 계측 제어수단과, 상기 제 1 계시 시간(T1)과 상기 제 2 계시 시간(T2)을 사용하여 유량을 산출하는 유량 검출수단을 구비한 구성으로 하였다. 그리고, 압력 변동의 변화가 반대로 되는 타이밍으로 계측함으로써 압력 변동과 계측하는 타이밍의 위상을 겹치지 않도록 할 수 있고, 압력 변동에 의한 계측 오차를 상쇄할 수 있다.
또한, 변동 검출수단의 출력이 소정 변화하였을 때에 제 1 계시 시간(T1)의 측정을 개시하고, 상기 변동 검출수단의 출력이 상기 소정 변화와 반대로 변화하였을 때에 제 2 계시 시간(T2)의 측정을 개시하는 계측 제어와, 다음 번의 계측시는 변동 검출수단의 출력이 상기 소정 변화와 반대로 변화하였을 때에 제 1 계시 시간(T1)의 측정을 개시하고, 상기 변동 검출수단의 출력이 소정 변화하였을 때에 제 2 계시 시간(T2)의 측정을 개시 계측 제어를 행하는 계측 제어수단과, 계측 개시를 교대로 변경하면서 전 회의 제 1 계시 시간(T1)과 제 2 계시 시간(T2)을 사용하여 구한 제 1 유량과, 다음 번의 제 1 계시 시간(T1)과 제 2 계시 시간(T2)을 사용하여 구한 제 2 유량을 차차 평균 처리함으로써 유량을 산출하는 유량 검출수단을 구비한 구성으로 하였다. 그리고, 계측하는 타이밍을 상술한 바와 같이 바꾸어 제 1 계시 시간(T1)과 제 2 계시 시간(T2)으로 함으로써 압력 변동이 고압측, 저압측에서 비대칭으로 되어 있어도, 그 압력 변동의 영향을 상쇄할 수 있다.
또한, 송수신을 복수회 행하는 반복수단을 구비한 구성으로 하였다. 그리고, 계측 횟수를 증가시킴으로써 평균화할 수 있고, 안정된 유량 계측을 행할 수 있다.
또한, 변동 주기의 정수 배 시간에 걸쳐 송수신을 복수회 행하는 반복수단을 구비한 구성으로 하였다. 그리고, 변동 주기로 계측함으로써 압력 변동이 평균화되어 안정된 유량을 계측할 수 있다.
또한, 변동 검출수단의 출력이 소정 변화하였을 때에 송수신 계측을 개시하고, 상기 변동 검출수단의 출력이 상기 소정 변화와 동일하게 변화를 할 때까지 반복하여 음파의 송수신 계측을 행하는 반복수단을 구비하였다. 그리고, 계측의 개시와 정지를 압력 변동의 주기와 일치시킬 수 있기 때문에 변동 주기에서 계측할 수 있어 압력 변동이 평균화되어 안정된 유량을 계측할 수 있다.
또한, 제 1 진동수단 및 제 2 진동수단을 음파의 송수신에 사용하는 경우와, 압력 변동의 검출에 사용하는 경우를 바꾸는 선택수단을 구비한 구성으로 하였다. 그리고, 제 1 진동수단 및 제 2 진동수단의 적어도 한쪽을 압력 검출에 사용할 수 있고, 유량 계측과 압력 계측을 양립할 수 있다.
또한, 변동 파형의 교류 성분의 제로 부근을 검출하는 변동 검출수단을 구비한 구성으로 하였다. 그리고, 변동의 제로 성분 부근에서 변동을 검출함으로써 유량 계측을 행하는 시간의 범위가 변동 제로 부근으로부터 계측을 개시할 수 있고, 변동이 적은 시간 내에 유량 계측을 행함으로써 유체 변동시의 계측을 안정화시킬 수 있다.
또한, 변동 검출수단의 신호의 주기를 검출하는 주기 검출수단과, 상기 주기 검출수단이 검출한 주기가 소정의 주기일 때만 계측을 개시하는 계측 제어수단을 구비한 구성으로 하였다. 그리고, 소정 주기시에만 계측을 개시함으로써 소정의 변동시에, 계측을 행할 수 있고, 안정된 유량을 계측할 수 있다.
또한, 변동 검출수단의 신호를 검출할 수 없을 때에는 소정 시간 후에 계측을 자동적으로 시작하기 위한 검출 해제 수단을 구비한 구성으로 하였다. 그리고, 변동이 없어진 경우에도 소정 시간이 되면 자동적으로 유량을 계측할 수 있다.
또한, 송수신수단 및 제 1 진동수단 및 제 2 진동수단은 압전식 진동자로 이루어지는 구성으로 하였다. 그리고, 압전식 진동자로 함으로써 초음파를 송수신에 사용하면서, 또한, 압력 변동도 검출할 수 있다.
또한, 유로에 설치되고 유체의 상태 변화를 이용하여 송수신하는 송수신수단과, 상기 송수신수단의 신호 전파를 반복하여 행하는 반복수단과, 상기 반복수단으로 반복되는 동안의 전파 시간을 계측하는 계시 수단과, 상기 계시 수단의 값에 근거하여 유량을 검출하는 유량 검출수단과, 유로 내의 유체 변동을 검출하는 변동 검출수단과, 상기 각 수단을 제어하는 계측 제어수단과, 상기 각 수단의 이상 상태를 감시하는 계측 감시수단을 구비하였다. 그리고, 유로 내의 흐름에 변동이 있는 경우, 그 변동에 맞추어 유량을 계측하는 동시에, 계측 감시수단에 의해서 이상을 민첩하게 검출할 수 있기 때문에 이상시의 처치를 정확하게 행할 수 있고, 계측치가 안정되고 양호한 정밀도로 유량을 계측할 수 있어 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 유체의 상태 변화로서 음파의 전파를 사용한 한 쌍의 송수신수단을 구비하였다. 그리고, 음파를 사용함으로써 유체에 변동이 있어도 유량 계측을 행할 수 있는 동시에, 계측 감시수단에 의해서 이상시의 처치를 정확하게 행할 수 있어 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 유체의 상태 변화로서 열의 전파를 사용한 송수신수단을 구비하였다. 그리고, 열 전파를 사용함으로써 유체에 변동이 있어도 유량 계측을 행할 수 있는 동시에, 계측 감시수단에 의해서 이상시의 처치를 정확하게 행할 수 있어 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 유로에 설치되어 음파를 송수신하는 1쌍의 송수신수단과, 상기 송수신수단의 신호 전파를 반복하여 행하는 반복수단과, 상기 반복수단으로 반복되는 동안의 음파의 전파 시간을 계측하는 계시 수단과, 상기 계시 수단의 값에 근거하여 유량을 검출하는 유량 검출수단과, 유로 내의 유체 변동을 검출하는 변동 검출수단과, 상기 각 수단을 제어하는 계측 제어수단과, 상기 계측 제어수단의 지시 신호 후, 상기 변동 검출수단의 제 1 출력 신호시에 음파의 송신 개시를 지시하는 개시 신호와, 상기 변동 검출수단의 제 2 출력 신호시에 음파의 송수신의 반복 종료를 지시하는 종료 신호와, 상기 개시 신호와 상기 종료 신호의 이상 상태를 감시하는 계측 감시수단을 구비하였다. 그리고, 유로 내의 흐름에 변동이 있는 경우, 그 변동 주기에 동기하여 계측하는 동시에, 계측 감시수단에 의해서 이상을 검출할 수 있기 때문에 계측치를 안정되고 양호한 정밀도로 유량을 계측할 수 있고, 또한, 이상시의 처치를 정확하게 행할 수 있어, 계측 유량 값의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 계측 제어수단의 지시 후, 소정 시간 내에 개시 신호가 발생하지 않았을 때, 소정 시간 후에 음파의 송신 개시를 지시하는 계측 감시수단을 구비하였다. 그리고, 변동이 없고 소정 시간 내에 개시 신호가 없는 경우에도, 소정 시간마다 유량을 계측할 수 있는 동시에, 데이터의 결핍을 방지할 수 있다.
또한, 계측 제어수단의 지시 후, 소정 시간 내에 개시 신호가 발생하지 않았을 때, 소정 시간 후에 음파의 송신 개시를 지시하고, 소정의 반복 횟수로 계측을 행하는 계측 감시수단을 구비하였다. 그리고, 변동이 없고 소정 시간 내에 개시 신호가 없는 경우에도, 소정 시간마다 소정의 반복 횟수로 유량을 계측할 수 있는 동시에, 데이터의 결핍을 방지할 수 있다.
또한, 계측 제어수단의 지시 후, 소정 시간 내에 개시 신호가 발생하지 않았을 때, 다음의 계측 제어수단의 지시까지 계측을 행하지 않는 계측 감시수단을 구비하였다. 그리고, 다음의 계측 지시까지 대기함으로써 불필요한 계측을 하지 않아 소비 전력의 절감을 행할 수 있다.
또한, 개시 신호 후, 소정 시간 내에 종료 신호가 발생하지 않았을 때, 음파의 수신을 종료하는 계측 감시수단을 구비하였다. 그리고, 강제적으로 종료함으로써 종료 대기로 계측이 정지하지 않고, 다음 처리로 진행할 수 있어, 안정된 계측 동작을 행할 수 있다.
또한, 개시 신호 후, 소정 시간 내에 종료 신호가 발생하지 않았을 때, 음파의 수신을 종료하고, 다시 개시 신호를 출력하는 계측 감시수단을 구비하였다. 그리고, 강제적으로 종료함으로써 종료 대기로 계측이 정지하지 않고, 다시 개시 신호를 출력함으로써 재계측을 행하여, 안정된 계측 동작을 행할 수 있다.
또한, 반복 횟수가 이상 상태일 때, 송수신의 처리를 정지하는 계측 감시수단을 구비하였다. 그리고, 반복 횟수가 이상 상태일 때에는 계측을 정지함으로써 정밀도가 좋은 데이터만을 사용하여 유량 계측을 행할 수 있다.
또한, 1쌍의 송수신수단 중, 한쪽의 송수신수단으로부터 송신을 행하고 다른쪽의 송수신수단으로 수신하는 계측시의 제 1 반복 횟수와, 다른쪽의 송수신수단으로부터 송신을 행하고 한쪽의 송수신수단으로 수신하는 계측시의 제 2 반복 횟수를 비교하여, 양 반복 횟수의 차가 소정 횟수 이상일 때, 다시 개시 신호를 출력하는 계측 감시수단을 구비하였다. 그리고, 반복 횟수가 크게 다를 때에는 재계측을 행함으로써 변동 주기가 안정된 상태에서 계측함으로써 정밀도가 높은 유량 계측을 행할 수 있다.
또한, 1쌍의 송수신수단 중, 한쪽의 송수신수단으로부터 송신을 행하고 다른쪽의 송수신수단으로 수신하는 계측시의 제 1 반복 횟수와, 다른쪽의 송수신수단으로부터 송신을 행하고 한쪽의 송수신수단으로 수신하는 계측시의 제 2 반복 횟수는 동일한 횟수가 되도록 설정하는 반복수단을 구비하였다. 그리고, 동일한 반복 횟수로 함으로써 변동 주기가 불안정한 경우에도 소정의 유량 계측을 행할 수 있다.
또한, 다시 개시 신호를 출력하는 횟수는 소정 횟수까지로 하고, 영구히 반복하지 않도록 감시하는 계측 감시수단을 구비하였다. 그리고, 재계측의 횟수를 제한함으로써 무한하게 처리가 계속되지 않도록 하여 안정된 유량 계측을 행할 수 있다.
또한, 초음파의 송수신을 복수회 반복하여 계측한 전파 시간의 역수 차로부터 유량을 계측하는 것으로 하였다. 그리고, 초음파를 사용함으로써 유로 내의 변동 주파수의 영향을 받지 않고서 송수신이 가능하고, 또한, 송수신을 반복하여 전파 시간을 계측한 시간의 역수 차로부터 유량을 계측함으로써 주기가 긴 변동이라도 1주기 단위로 계측할 수 있는 동시에, 역수 차에 의해 변동에 의한 전파 시간의 차를 상쇄할 수 있다.
또한, 순간 유량을 검출하는 순간 유량 검출수단과, 유량 값이 맥동하고 있는지의 여부를 판별하는 맥동 판별수단과, 상기 맥동 판별수단의 판정 결과에 따라서 다른 수단을 사용하여 유량 값을 산출하는 적어도 1개 이상의 안정 유량 산출수단을 구비하였다. 그리고, 계측 유량의 변동을 판별하여 유량의 산출수단을 바꿈으로써 변동량에 따라서 하나의 유량 계측수단으로 안정된 유량의 산출을 가능하게 할 수 있다.
또한, 순간 유량을 검출하는 순간 유량 검출수단과, 유량 값을 디지털 필터 처리하는 필터 처리수단과, 상기 필터 처리수단에 의해서 유량 값을 산출하는 안정 유량 산출수단을 구비한 구성으로 하였다. 그리고, 디지털 필터 처리함으로써 평균 처리 상당의 산술 계산이 많은 데이터용 메모리를 사용하지 않고서 행할 수 있는 동시에, 필터 계수라는 하나의 변수를 변경함으로써 필터 특성을 변경할 수 있다.
또한, 맥동 판별수단이 맥동이라고 판별하였을 때에 유량 값을 디지털 필터 처리수단에 의해서 안정치를 산출하는 안정 유량 산출수단을 구비하였다. 그리고, 맥동시에는 급준한 필터 특성으로 함으로써 큰 맥동을 안정시킬 수 있는 동시에, 맥동시만 필터 처리하는 것이 가능하다.
또한, 맥동 판별수단은 유량 값의 변동폭이 소정 값 이상인지의 여부를 판별하는 구성으로 하였다. 그리고, 맥동의 변동폭에 의해서 판별함으로써 맥동의 변동폭에 따라서 필터 처리를 변경할 수 있다.
또한, 필터 처리수단은 유량 값의 변동폭에 의해서 필터 특성을 변경하는 구성으로 하였다. 그리고, 변동폭에 의해서 필터 특성을 변경함으로써 작은 변동시에는 완만한 필터 특성으로 하여 유량의 변동에 빠르게 변동할 수 있도록 하는 동시에, 큰 변동시에는 급준한 필터 특성으로 함으로써 맥동에 의한 유량의 변동을 크게 억제할 수 있다.
또한, 순간 유량 검출수단이 검출한 유량 값이 저유량시에만 필터 처리를 행하는 구성으로 하였다. 그리고, 저유량시에만 필터 처리를 행함으로써 대유량시의 유량 변화에 민첩하게 대응하는 동시에, 저유량시의 맥동의 영향을 대폭으로 억제할 수 있다.
또한, 필터 처리수단은 유량 값에 의해서 필터 특성을 변경하는 구성으로 하였다. 그리고, 유량 값에 의해서 필터 특성을 변경함으로써 저유량시에만 필터 처리를 행함으로써 대유량시의 유량 변화에 민첩하게 대응하는 동시에, 저유량시의 맥동의 영향을 대폭으로 억제할 수 있다.
또한, 필터 처리수단은 순간 유량 검출수단의 유량 시간의 간격에 의해서 필터 특성을 변경하는 구성으로 하였다. 그리고, 유량 검출 시간의 간격에 따라서 필터 특성을 변경함으로써 계측 간격이 짧을 때에는 완만한 필터 특성으로, 간격이 넓을 때에는 급준한 필터 특성으로 변동을 억제할 수 있다.
또한, 대유량 값일 때에는 필터 특성의 컷 오프 주파수가 높아지도록 변경하고, 저유량시에는 컷 오프 주파수가 낮은 필터 특성을 갖도록 변경하는 필터 처리수단을 구비하였다. 그리고, 대유량시에는 응답성이 빨라지고, 저유량시에는 맥동을 억제하는 처리로 할 수 있다.
또한, 안정 유량 산출수단에 의해 산출한 유량 값의 변동폭이 소정 값 이내가 되도록 필터 특성을 변경하는 구성으로 하였다. 그리고, 변동치가 소정 값 내가 되도록 필터 특성을 변경함으로써 유량 변동을 항상 소정 값 이하로 억제할 수 있다.
또한, 초음파에 의해 유량을 검출하는 초음파 유량계를 순간 유량 검출수단으로 하였다. 그리고, 초음파 유량계를 사용함으로써 대폭적인 유량 변동이 발생하여도 순간 유량을 계측할 수 있기 때문에 그 유량 값으로부터 산술에 의해 안정 유량을 구할 수 있다.
또한, 열식 유량계를 순간 유량 검출수단으로 하였다. 그리고, 열식 유량계를 사용함으로써 대폭적인 유량 변동이 발생하여도 순간 유량을 계측할 수 있기 때문에 그 유량 값으로부터 산술에 의해 안정 유량을 구할 수 있다.
또한, 피측정 유체가 흐르는 유량 측정부와, 이 유량 측정부에 설치되어 초음파를 송수신하는 한 쌍의 초음파 진동자와, 한쪽의 상기 초음파 진동자를 구동하는 구동회로와, 다른쪽의 상기 초음파 진동자에 접속되어 초음파 신호를 검지하는 수신 검지회로와, 상기 초음파 신호의 전파 시간을 측정하는 타이머와, 상기 구동회로를 제어하는 제어부와, 상기 타이머의 출력으로부터 유량을 연산에 의해서 구하는 연산부와, 구동회로의 구동방법을 순차 변경하는 주기성 변경 수단을 구비하고, 측정의 주기가 일정해지지 않도록 상기 제어부가 유량 계측에 있어서의 주기를 순차 변경하도록 상기 주기성 변경 수단을 제어한다. 이 때문에 측정 주기 또는 초음파의 송신 주기에 동기한 잡음이 수신시에 항상 같은 위상에 존재하지 않고 분산되기 때문에 측정 오차를 작게 할 수 있다.
또한, 피측정 유체가 흐르는 유량 측정부와, 이 유량 측정부에 설치되어 초음파를 송수신하는 한 쌍의 초음파 진동자와, 한쪽의 상기 초음파 진동자를 구동하는 구동회로와, 다른쪽의 상기 초음파 진동자에 접속되어 초음파 신호를 검지하는 수신 검지회로와, 수신 검지회로의 출력을 받아 다시 초음파 진동자를 구동하도록 상기 구동회로를 소정 횟수 제어하는 제어부와, 상기 소정 횟수의 경과 시간을 측정하는 타이머와, 상기 타이머의 출력으로부터 유량을 연산에 의해서 구하는 연산부와, 구동회로의 구동방법을 순차 변경하는 주기성 변경 수단을 구비하고, 주기가 일정해지지 않도록 제어부는 상기 수신 검지회로의 출력을 받으면 상기 수신 검지회로의 수신 검지마다 주기성 변경 수단을 변경한다. 1회의 유량 측정 중에서 주기 변경 수단을 복수의 설정으로 동작시켜 측정할 수 있기 때문에 잡음이 분산 평균화된 측정 결과가 되어 안정된 측정 결과를 얻을 수 있다.
또한, 주기성 변경 수단을 복수의 주파수의 출력 신호를 바꾸어 출력하는 구성으로 하고, 제어부는 계측마다 상기 주기성 변경 수단의 주파수 설정을 변경하여 구동회로의 구동 주파수를 변경하도록 제어하기 때문에 구동 주파수 변경에 의해서 수신 검지 타이밍을 구동 신호의 주기 변동에 상당하는 시간 변화시킬 수 있다. 이 때문에 측정 주기 또는 초음파의 송신 주기에 동기한 잡음이 수신시에 항상 같은 위상에 존재하지 않고, 분산되기 때문에 측정 오차를 작게 할 수 있다.
또한, 주기성 변경 수단을 같은 주파수에서 복수의 위상을 갖는 출력 신호를 출력하는 구성으로 하고, 제어부는 계측마다 상기 주기성 변경 수단의 출력 신호의 위상 설정을 변경하여 구동회로의 구동 위상을 변경하도록 제어하기 때문에 구동 위상 변경에 의해서 수신 검지 타이밍을 구동 신호의 위상 변동을 시간으로 환산한 시간 변화시킬 수 있다. 이 때문에 측정 주기 또는 초음파의 송신 주기에 동기한 잡음이 수신시에 항상 같은 위상에 존재하지 않고, 분산되기 때문에 측정 오차를 작게 할 수 있다.
또한, 주파수 변경 수단을 초음파 진동자의 사용 주파수인 제 1 주파수와 상기 제 1 주파수와는 다른 제 2 주파수의 신호를 겹쳐서 출력하는 구성으로 하고, 제어부는 계측마다 상기 주기성 변경 수단의 제 2 주파수의 설정을 변경한 출력 신호를 상기 구동회로를 통해서 출력하기 때문에 유량 계측에 있어서의 주기성을 산란시킬 수 있다. 이 때문에 측정 주기 또는 초음파의 송신 주기에 동기한 잡음이 수신시에 항상 같은 위상에 존재하지 않고, 분산되기 때문에 측정 오차를 작게 할 수 있다.
또한, 주기성 변경 수단은 제 2 주파수가 있는 경우와 없는 경우의 설정을 바꿈으로써 송신시의 초음파 진동자의 진동을 바꾸고 수신 검지 타이밍을 바꾸기 때문에 유량 계측에 있어서의 주기성을 산란시킬 수 있고, 측정 주기 또는 초음파의 송신 주기에 동기한 잡음이 수신시에 항상 같은 위상에 존재하지 않고, 분산되기 때문에 측정 오차를 작게 할 수 있다.
또한, 주기성 변경 수단은 제 2 주파수의 위상 설정을 변경하기 때문에 송신시의 초음파 진동자의 진동을 바꾸고 수신 검지 타이밍을 바꾸므로 유량 계측에 있어서의 주기성을 산란시킬 수 있고, 측정 주기 또는 초음파의 송신 주기에 동기한 잡음이 수신시에 항상 같은 위상에 존재하지 않고, 분산 평균화되기 때문에 측정 오차를 작게 할 수 있다.
또한, 주기성 변경 수단은 제 2 주파수의 주파수 설정을 변경하기 때문에 송신시의 초음파 진동자의 진동을 바꾸고 수신 검지 타이밍을 바꾸기 때문에 유량 계측에 있어서의 주기성을 산란시킬 수 있고, 측정 주기 또는 초음파의 송신 주기에 동기한 잡음이 수신시에 항상 같은 위상에 존재하지 않고, 분산되기 때문에 측정 오차를 작게 할 수 있다.
또한, 주기성 변경 수단은 다른 지연 시간이 설정 가능한 지연부를 구비하고, 제어부는 초음파의 송신 또는 초음파의 수신 검지마다 상기 지연의 설정을 변경하기 때문에 일회의 측정 중에서 직전에 송신한 초음파의 잔향이나 초음파 진동자의 테일링(tailing)의 영향을 분산시킬 수 있고, 측정 오차를 작게 할 수 있다.
또한, 주기 변경 수단이 변경하는 주기의 폭이 측정 오차에 의한 전파 시간 변동에 상당하는 값의 정수 배로 하기 때문에 모든 설정을 합계하여 평균을 취했을 때 오차를 최소로 할 수 있다.
또한, 주기 변경 수단이 변경하는 주기의 폭이 초음파 진동자의 공진 주파수의 주기로 하기 때문에 모든 설정을 합계를 평균한 값은 초음파 센서의 잔향이나 테일링에 의해서 발생하는 측정 오차가 최소가 되기 때문에 측정 오차를 작게 할 수 있다.
또한, 주기성을 변경하는 패턴의 순서를 상류 방향으로의 측정과 하류 방향으로의 측정을 같게 하기 때문에 상류 방향과 하류 방향으로의 측정이 항상 같은 조건이 되어 유량 변동이 있는 경우의 측정 결과를 안정화시킬 수 있다.
또한, 소정 횟수가 주기성 변경 수단의 변경 수의 정수 배이기 때문에 일회의 유량 계측 중에서 상기 주기성 변경 수단의 모든 설정치를 균일하게 설정할 수 있고, 측정 결과를 안정시킬 수 있다.
또한, 피측정 유체가 흐르는 유량 측정부와, 이 유량 측정부에 설치되어 초음파를 송수신하는 한 쌍의 초음파 진동자와, 한쪽의 상기 초음파 진동자를 구동하는 구동회로와, 다른쪽의 상기 초음파 진동자에 접속되어 초음파 신호를 검지하는 수신 검지회로와, 상기 초음파 신호의 전파 시간을 측정하는 제 1 타이머와, 상기 수신 검지회로가 수신 검지하고 나서 상기 제 1 타이머의 값이 변화하기까지의 시간을 측정하는 제 2 타이머와, 상기 구동회로를 제어하는 제어부와, 상기 제 1 타이머 및 상기 제 2 타이머의 출력으로부터 유량을 연산에 의해서 구하는 연산부를 구비하고, 제 2 타이머를 제 1 타이머로 보정하는 구성을 구비하는 것이다. 그리고 상기 제 1 타이머의 값으로부터 상기 제 2 타이머의 값을 뺀 값에 의해서 유량의 연산을 행하기 때문에 계시 분해 능력은 상기 제 2 타이머와 동등해진다. 그리고 제 2 타이머의 동작 시간은 대단히 짧기 때문에 소비 전력을 작게 할 수 있고, 분해 능력이 높은 유량계를 저소비 전력으로 실현할 수 있다. 또한, 보정 후 유량 측정하기까지의 동안 상기 제 2 타이머가 안정되게 동작하면 정확한 유량 측정을 할 수 있기 때문에 상기 제 2 타이머에 장기적인 안정성이 없어도 정확한 측정을 행할 수 있다. 일반적인 부품으로 용이하게 고정밀도의 유량계를 실현할 수 있다.
또한, 온도 센서를 설치하고, 온도 센서의 출력이 설정치 이상 변화하였을 때에 제 2 타이머를 제 1 타이머로 보정하는 것이다. 이 때문에 상기 제 2 타이머가 온도 변화에 대하여 특성이 변화하는 것이라도 온도 변화가 일어날 때마다 보정하여 정확한 측정을 행할 수 있는 동시에, 필요할 때만 보정을 행하기 때문에 소비 전력을 작게 할 수 있다.
또한, 회로의 전원전압을 검지하는 전압 센서를 설치하고, 전압 센서의 출력이 설정치 이상 변화하였을 때에 제 2 타이머를 제 1 타이머로 보정하는 구성으로 하는 것이다. 이 때문에 상기 제 2 타이머가 전원전압 변화에 대하여 특성이 변화하는 것이라도 전원전압 변화가 일어날 때마다 보정하여 정확한 측정을 행할 수 있다. 동시에, 정기적으로 보정을 행할 필요가 없기 때문에 소비 전력을 작게 할 수 있다.
또한, 피측정 유체가 흐르는 유량 측정부와, 이 유량 측정부에 설치되어 초음파를 송수신하는 한 쌍의 초음파 진동자와, 한쪽의 상기 초음파 진동자를 구동하는 구동회로와, 다른쪽의 상기 초음파 진동자에 접속되어 초음파 신호를 검지하는 수신 검지회로와, 수신 검지회로의 출력을 받아 다시 초음파 진동자를 구동하도록 상기 구동회로를 소정 횟수 제어하는 제어부와, 상기 소정 횟수의 경과 시간을 측정하는 타이머와, 상기 타이머의 출력으로부터 유량을 연산에 의해서 구하는 연산부와, 구동회로의 구동방법을 순차 변경하는 주기성 안정화 수단을 구비하고, 제어부는 측정 주기가 항상 일정해지도록 주기성 안정화 수단을 제어하는 것이다. 그리고, 이 구성에 의해서, 전파 시간이 변화하였을 때에도 측정 주기가 항상 일정해지기 때문에 측정 주기 또는 초음파의 송신 주기에 동기한 잡음이 전파 시간 변동에 관계없이 수신시에 항상 같은 위상이기 때문에 측정 오차를 일정치로 할 수 있고, 대단히 긴 잡음 주기라도 유량 계측을 안정화시킬 수 있다.
또한, 제어부는 다른 지연 시간이 설정 가능한 지연부로 이루어지는 주기성 안정화 수단을 갖고, 상기 제어부는 지연 시간을 바꾸어 구동회로의 출력 타이밍을 변경하는 것이다. 그리고, 지연 시간을 변경함으로써 측정 주기를 안정화시키기 때문에 초음파 진동자의 구동에 영향을 주지 않고 측정 주기를 안정화시킬 수 있다.
또한, 제어부는 측정 시간을 일정하도록 구동회로를 제어하기 때문에 일회 일회의 초음파의 전파 시간을 연산하지 않고, 간단한 연산으로 측정 주기를 일정하게 제어할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
(제 1 실시예)
도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 유량계의 블록도이다. 도 1에 있어서, 117은 유로(116)에 설치되고 유체의 상태 변화로서 음파의 전파를 사용하여 송수신하는 송수신수단으로서의 제 1 송수신수단, 118은 송수신수단으로서의 제 2 송수신수단, 119는 상기 제 1 송수신수단(117)과 제 2 송수신수단(118)의 신호 전파를 반복하여 행하는 반복수단, 120은 상기 반복수단(119)으로 반복되는 동안의 음파의 전파 시간을 계측하는 계시 수단, 121은 상기 계시 수단(120)의 값에 근거하여 유량을 검출하는 유량 검출수단, 122는 소정의 반복 횟수로 차차 변경하는 횟수 변경 수단이다. 그리고, 반복수단(119)으로 반복하는 전파 시간의 도중 정보를 검출하는 경과 시간 검출수단(123)과, 상기 경과 시간 검출수단(123)의 정보로부터 유량 변동의 주기를 검출하는 주기 검출수단(124)과, 상기 주기 검출수단(124)으로 검출된 주기의 거의 정수 배의 측정 시간이 되도록 설정 변경하는 횟수 변경 수단(122)을 구비한 구성으로 하였다. 여기서, 경과 시간 검출수단(123)에 의해 얻어진 송수신의 각 전파 시간을 1개 유지하는 데이터 유지수단(125)과, 상기 데이터 유지수단(125)에 의해 유지된 데이터와 계측된 전파 시간의 데이터를 비교함으로써 주기를 주기 검출수단(124)에 의해 검출하는 것으로 하였다. 그리고, 126은 제 1 진동자(117)와 제 2 진동자(118)의 송수신의 동작을 바꾸는 전환수단, 127은 초음파 신호를 송신하는 송신기, 128은 초음파 신호를 수신하는 수신기이다.
다음으로 동작, 작용에 대해서 도 2에서 도 5를 참조하여 설명한다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 유량계는 반복 개시 신호에 의해 계측이 개시되어, 입력 신호를 제 1 진동자에 입력함으로써 제 1 진동자가 진동하여 음파를 발신한다. 그 음파를 제 2 진동자가 수신하고, 이 동안의 전파 시간을 계시 수단이 소정 클록으로 카운트하면서 계측하는 것이다. 도면 중의 지연 시간은 음파의 감쇠를 기다리기 위한 대기 시간이며 고정의 것이다. 그리고, 이 지연 시간과 전파 시간을 카운트한 값을 Ci로서 검출한 후, 다시 제 1 진동자에 입력 신호를 넣어 음파를 발신하고, 제 2 진동자로 수신하는 반복 계측을 소정 횟수 행한다. 이 때, 제 2 진동시에, 수신하였을 때의 카운트 수(Ci+1)는 전 회의 Ci와 비교하여, 유속 변동이 반복하여 발생하는 주기를 검출한다. 예를 들면, 도 3에 도시하는 바와 같이, 유속 변동의 V5와 V6은 카운트 수의 차(C5-C6)는 음의 값이 되어 있었지만, V6과 V7의 유속 변동으로서는 카운트 수의 차(C6-C7)는 양의 값이 되어 부호가 반전한다. 그리고, 다시, 카운트 수의 차(Ci-Ci+1)가 음의 값으로부터 양의 값이 될 때를, 도 4의 플로우 차트에서 도시하는 바와 같은 처리에 따라서 반복할 때마다 행하여, 주기를 검출하는 것이다.
도 4의 플로우 차트에서는 주기를 검출하는 흐름에 대해서 도시하고, 계시 카운터를 1개 유지하여 다음 번의 계시 카운터와 비교함으로써 유속 변동의 변화를 검출하는 것을 도시하고 있다. 또한, 도 5에 도시하는 바와 같이, ①의 처리와 횟수 변경 수단은 유량 계측 전에 매회 행하여지는 구성으로 하였다. 이와 같이, 주기를 검출하고, 그 주기 동안, 반복하여 전파 시간의 계측을 행함으로써 흐름의 변동이 있어도 변동의 1주기로 계측함으로써 평균화되기 때문에 계측 유량은 변동의 영향을 받지 않고 계측되게 된다. 1주기에 한하지 않고, 복수의 주기에 걸쳐 계측하면 더욱 안정되고 정밀도가 높은 유량 계측을 할 수 있다.
또, 주기의 검출에 대해서는 카운트치의 차를 취하여 부호가 반전함으로써 검출하는 방법에 대해서 설명하였지만, 차가 최대가 되는 포인트를 검출하여도 좋고, 유지된 카운트치와 가장 가까운 카운트치가 다시 계측되는 포인트를 검출하여 주기를 구하여도 좋다. 또한, 1개의 유지 데이터를 비교하는 것으로 설명하였지만, 복수개의 유지 데이터를 사용하여, 자기 상관이나 주파수 해석 수법을 사용하여 주기를 구하여도 좋고, 또는 복수개의 유지 데이터로부터 상술한 바와 같이 차를 구하여 주기를 검출하여도 좋다.
이와 같이, 흐름의 변동 검출수단을 필요로 하지 않고 구성을 간소화할 수 있는 것과, 유량 검출을 행하기 전에 계시 수단의 도중 정보로부터 주기를 검출하고, 반복 계측의 시간을 주기의 정수 배로 할 수 있기 때문에 유량 계측은 안정되고 양호한 정밀도로 계측할 수 있다. 그리고, 데이터 유지수단에 의해서 순간 순간의 계시 정보를 유지하여 비교함으로써 주기를 그 때마다 검출할 수 있다. 또한, 차차 반복 횟수를 변경함으로써 흐름의 변동의 변화에 의한 영향을 억제할 수 있어 안정된 유량 계측을 실현할 수 있다. 그리고, 유량 계측을 행하기 직전에 반복 횟수를 주기의 정수 배의 횟수로 설정하기 때문에 흐름의 변동이 평균화되어 유량 계측은 안정되고 양호한 정밀도로 행할 수 있다.
(제 2 실시예)
도 6은 본 발명의 제 2 실시예의 유량계의 동작을 도시하는 플로우 차트이다. 제 1 실시예와 다른 점은 주기 검출수단으로 얻어진 주기에 맞춘 반복 횟수는 다음 번의 유량 계측시에 사용되는 처리 구성으로 한 것에 있다. 구성은 도 1에 도시하는 것이다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 제 1 진동자로부터의 전파 시간의 계측(T1)을 행하면서, 한쪽에서 그 때의 계시 수단의 계시 정보(Ci)를 데이터 유지수단에 유지하여 둔다. 그리고, 제 2 진동자로부터의 전파 시간의 계측(T2)을 행하여, 상기 T1과 T2로부터 유속, 유량을 산출한다. 그리고, 유지해 둔 계시 정보(Ci)로부터 제 1 실시예에서 도시한 바와 같은 방법으로, 흐름 변동의 주기를 검출하고, 다음 번의 반복 횟수를 변경하여 다음 번의 계측에 반영시킨다.
이와 같이, 다음 번의 계측에 사용함으로써 유량 계측과 주기의 계측을 겸용으로 행할 수 있고, 주기 검출만을 위해서 음파의 전파를 행하는 반복 계측이 불필요해져, 저소비 전력으로 할 수 있다. 그리고, 변동 주기에 맞추어 반복 횟수를 설정함으로써 변동이 평균화되어, 안정되고 양호한 정밀도로 유량을 계측할 수 있다.
(제 3 실시예)
도 7은 본 발명의 제 3 실시예의 유량계의 블록도이다. 제 1 실시예와 다른 점은 유량 검출수단(121)으로 검출한 유량의 변동의 대소를 판정하는 유량 변동 판별수단(129)과, 상기 유량 변동 판별수단(129)에 의해 판별하는 유량 변동이 작아지도록 반복 횟수를 변경하는 횟수 변경 수단(122)을 구비하고, 상기 유량 변동 판별수단(129)은 유량의 표준 편차를 사용하여 행하는 구성으로 한 것이다.
그리고, 도 8의 플로우 차트에 도시하는 바와 같이, 유량(Qi)을 계측하고, 우선, 그 유량이 소정 값(Qm) 이상(예를 들면, 100리터/시간)이면, 반복 횟수는 그대로 하지만, 소정 값(Qm) 미만인 경우, 계측 유량(Qi)의 전의 n개의 데이터를 기초로 표준 편차(Hi)를 구한다. 그리고, 그 표준 편차(Hi)가 소정 값(Hm) 이상(예를 들면, 1리터/시간)일 때, 반복 횟수를 변경한다. 이 때, 반복 횟수는 초기치(K0)로부터 소정 값(dK)(예를 들면, 2회)만 증가하도록 하여 변경해간다. 그리고, 소정 횟수(Km) 이상일 때에는 횟수를 초기치로 되돌려, 다시 변경해간다.
이와 같이, 계측 유량이 소정 유량 미만일 때에만, 횟수 변경의 처리를 행함으로써 대유량시에는 처리하지 않고 저소비 전력으로 할 수 있다. 그리고, 표준 편차가 소정 값 이상일 때에 유량 변동이 작아지도록, 횟수를 변경함으로써 흐름의 변동이 있어도, 횟수를 변경해감으로써 안정된 유량 계측을 행할 수 있도록 할 수 있다. 그리고, 유량 변동을 표준 편차를 사용하여 판별함으로써 정확하게 변동을 검출할 수 있다. 또한, 반복 횟수는 소정 횟수로부터 서서히 증가하는 방향으로 변경함으로써 적은 횟수로 검토할 수 있기 때문에 단시간에 필요 횟수를 찾아 낼 수 있다.
또한, 도 9에 도시하는 바와 같이, 계측 유량이 소정 유량 이하이고 또한, 표준 편차가 소정 값 이상일 때에만, 반복 횟수 변경 수단을 동작시킴으로써 횟수 변경의 처리의 횟수가 더욱 제한되어 저소비 전력으로 할 수 있다.
또, 횟수 변경을 서서히 증가시키는 방법으로 설명하였지만, 변경하였을 때의 표준 편차가 커졌을 때에는 감소하는 방향으로 변경하는 방법을 사용하여, 표준 편차의 변화에 따라서 횟수의 증가 감소의 변경 방향을 제어하면 더욱 안정되게 계측할 수 있다. 또한, 본 유량계의 전원을 전지로 한 경우, 저소비 전력이 되는 것은 유량계를 장시간 사용할 수 있는 효과가 있다.
(제 4 실시예)
도 10은 본 발명의 제 4 실시예의 유량계의 블록도이다. 제 1 실시예와 다른 점은 이상 판별수단(130)과, 유량 관리수단(131)을 설치한 것에 있다. 그리고, 횟수 변경 수단은 소정의 처리로서의 이상 판별수단(130)의 실행시, 및 유량 관리수단(131)의 실행시에 동작하는 구성으로 하였다.
그리고, 도 11에 도시하는 플로우 차트와 같이, 이상 판별수단의 실행시, 및 유량 관리수단의 실행시에 행함으로써 필요할 때만 횟수 변경을 처리할 수 있어 소비 전력을 저감할 수 있다. 즉, 이상 판별은 그 긴급성으로부터 단시간에 유량을 계측할 필요가 있다. 그 때문에, 흐름의 변동을 받아 변동하고 있는 계측 유량으로서는 이상 판별이 느려지기 때문에 변동 주기에 있던 반복 횟수로 변경하여 계측함으로써 단시간에 계측할 수 있다. 또한, 유량 관리는 하류측에서 어떠한 부하가 사용되고 있는지를 관리하기 위한 것으로, 단시간에 유량을 검출하고 판별할 필요가 있고, 이상 판별과 같이 변동 주기에 있던 반복 횟수로 변경하여 계측함으로써 단시간에 계측할 수 있다.
(제 5 실시예)
도 12는 본 발명의 제 5 실시예의 유량계의 블록도이다. 제 1 실시예와 다른 점은 유체의 상태 변화로서 열의 전파를 이용한 송수신수단으로 한 것에 있다. 132는 열을 송신하는 히터, 133은 열을 수신하는 온도 센서이다.
그리고, 열의 송신수단과 수신수단을 사용하는 것이라도 마찬가지로, 열의 전파 시간의 변동으로부터 변동 주기를 검출할 수 있기 때문에 구성을 간소화할 수 있고, 반복 계측의 시간을 변경할 수 있기 때문에 주기의 정수 배로 함으로써 유량 계측은 안정되고 양호한 정밀도로 계측할 수 있다. 또한, 차차 반복 횟수를 흐름의 변동의 변화에 맞추어 변경할 수 있고 변동의 영향을 곧 억제할 수 있어 안정된 유량 계측을 실현할 수 있다. 그리고, 유량 계측을 행하기 직전에 반복 횟수를 주기의 정수 배의 횟수로 설정하기 때문에 흐름의 변동이 평균화되어 유량 계측은 안정되고 양호한 정밀도로 행할 수 있다.
(제 6 실시예)
도 13은 본 발명의 제 6 실시예의 유량계의 블록도이다. 도 13에 있어서, 223은 유로(224)에 설치되고 유체의 상태 변화로서 초음파를 사용하여 송수신하는 송수신수단의 제 1 진동수단으로서의 제 1 압전 진동자, 225는 초음파를 송수신하는 송수신수단의 제 2 진동수단으로서의 제 2 압전 진동자, 226은 상기 제 1 압전 진동자 및 제 2 압전 진동자의 송수신의 동작을 바꾸는 전환수단으로서의 전환 스위치, 227은 상기 제 1 압전 진동자(223) 및 제 2 압전 진동자(225)로 반복하여 송수신되는 음파의 전파 시간을 싱 어라운드(sing-around)법으로 계측하는 계시 수단, 228은 상기 계시 수단의 값에 근거하여 유량을 검출하는 유량 검출수단, 229는 상기 제 1 압전 진동자(223) 및 제 2 압전 진동자(225)로 유로 내의 압력 변동을 계측하는 변동 검출수단, 230은 상기 변동 검출수단의 압력 변동의 타이밍에 동기하여 계측을 개시하는 계측 제어수단이다.
여기서, 계측 제어수단(230)은 변동 검출수단(229)의 출력의 상승시에 제 1 계시 시간(T1)의 측정을 개시하고, 상기 변동 검출수단(229)의 출력의 하강시에 제 2 계시 시간(T2)의 측정을 개시하는 계측 제어와, 다음 번의 계측시는 변동 검출수단의 출력이 하강시에 제 1 계시 시간(T1)의 측정을 개시하고, 상기 변동 검출수단의 출력이 상승시에 제 2 계시 시간(T2)의 측정을 개시 계측 제어를 행하고, 유량 계측수단(228)은 계측 개시를 교대로 변경하면서 전 회의 제 1 계시 시간(T1)과 제 2 계시 시간(T2)을 사용하여 구한 제 1 유량과, 다음 번의 제 1 계시 시간(T1)과 제 2 계시 시간(T2)을 사용하여 구한 제 2 유량을 차차 평균 처리함으로써 유량을 산출하는 구성으로 하였다. 그리고, 231은 제 2 압전 진동자를 초음파의 송수신을 행할지 압력 변동을 검출할지를 선택하는 선택수단으로서의 선택 스위치, 232는 초음파 신호의 송신기, 233은 초음파 신호의 수신기, 234는 싱 어라운드 계측을 행하는 반복수단, 235는 제 1 압전 진동자와 제 2 압전 진동자의 동작 체크수단이다.
다음으로 동작, 작용에 대해서 도 14로부터 도 19를 참조하여 설명한다. 도 14와 같은 구성의 유로에 있어서, 제 1 압전 진동자(223)로부터 제 2 압전 진동자(225)를 향해서 전파하는 시간(T1)을 계측하면, T1=L/(C+Vcosθ)가 된다. 또한, 제 2 압전 진동자(225)로부터 제 1 압전 진동자(223)를 향해서 전파하는 시간(T2)을 계측하면, T2=L/(C-Vcosθ)가 된다. 여기서, V는 유로 내의 유속, C는 음속, θ는 경사 각도이다. 그리고, T1과 T2의 역수의 차를 취하면, 하기의 수학식 1과 같이 하여 T1, T2로부터 유속(V)이 구해진다.
여기서, 유로 내에 압력 변동이 있으면, 그 압력 변동에 따라서 유속이 변화한다. 따라서, 변동 주파수(f), 변동 유속(u)으로 하면, T1, T2는 하기의 수학식 2와 같다.
여기서, ψ는, T1 계측의 개시와 T2 계측의 개시의 시간 차(위상 차)이다. 그리고, T1과 T2의 역수의 차를 취하면, 하기의 수학식 3과 같이 표현된다.
여기서, ψ=π일 때, sin(2πft+ψ))=-sin(2πft)가 되고, 변동의 영향은 캔슬되게 된다. 따라서, 하기의 수학식 4가 성립된다.
즉, 변동시에 있어서도 유속(V)을 계측할 수 있고, 유로의 단면적 등을 고려하여 유량을 산출할 수 있는 것이다. 1회의 송수신의 계측에 관하여 설명하였지만, 반복수단(234)으로 전파 시간을 반복하여 계측하는 싱 어라운드 수법으로 적산 시간을 구하는 경우도 마찬가지로 하기의 수학식 5와 같이 구할 수 있다.
여기서, 첨자(i)는 싱 어라운드의 횟수, Σ는 i:1로부터 N회까지의 적산을 도시한다. 또, 싱 어라운드 수법의 계측 처리에 대한 상세한 설명은 생략하지만, 초음파의 송수신 전파를 반복하여 행하여, 토탈의 전파 시간을 길게 하여 계측 정밀도를 높이는 방법이다.
그리고, T1, T2의 역수 차로부터, 하기의 수학식 6이 얻어진다.
ψ=π일 때, sin(2πft+ψ))=-sin(2πft)가 된다. 싱 어라운드 수법을 사용하여도 변동의 영향은 캔슬되게 된다. 따라서, 하기의 수학식 7이 성립된다.
따라서, 변동시에 있어서도 유속(V)을 계측할 수 있고, 유로의 단면적 등을 고려하여 유량을 산출할 수 있는 것이다.
여기서, 이 시간 차(ψ)가 π가 되는 계측의 개시 타이밍을 도 15에서 설명한다. 변동 검출수단(229)의 출력 신호는 압력 변동의 교류 성분의 제로 크로스점을 비교기로 비교하여 검출함으로써 실현하고 있다. 즉, T1 계측의 개시는 변동 검출수단의 출력 신호의 상승에서 행하여, 소정의 싱 어라운드 횟수로 적산 시간(T1)을 계측한다. 한편, T2 계측의 개시는 변동 검출수단(29)의 출력 신호의 하강에서 행하여, 마찬가지로 소정의 싱 어라운드 횟수로 적산 시간(T2)을 계측한다. 도 15로 도시하면, T1은 압력 파형의 A, B, C간을 계측하고, T2는 A, B, C와 반대의 진폭이 되는 F, G, H간을 계측한다. 따라서, 압력 변동은 캔슬되게 된다.
또한, 도 15와 같은 양음 대칭의 압력 변동인 경우는 1회의 T1과 T2의 계측으로 캔슬할 수 있지만, 도 16과 같은 양음 비대칭인 경우는 계측의 개시를 연구함으로써 캔슬할 수 있다. 즉, T1 계측의 개시는 변동 검출수단(229)의 출력 신호의 상승에서 행하여, 소정의 싱 어라운드 횟수로 적산 시간(T1)을 계측한다. 한편, T2 계측의 개시는 변동 검출수단(229)의 출력 신호의 하강에서 행하여, 마찬가지로 소정의 싱 어라운드 횟수로 적산 시간(T2)을 계측한다. 그리고, 다음 번의 계측에서는 T1 계측의 개시는 변동 검출수단(29)의 출력 신호의 하강에서 행하여, 소정의 싱 어라운드 횟수로 적산 시간(T1)을 계측한다. 한편, T2 계측의 개시는 변동 검출수단(229)의 출력 신호의 상승에서 행하여, 마찬가지로 소정의 싱 어라운드 횟수로 적산 시간(T2)을 계측한다. 도 16으로 도시하면, 1회째의 T1은 압력 파형의 A, B, C간을 계측하고, T2는 D, E, F간을 계측한다. 여기서는 C와 F는 파형이 다르기 때문에 C와 F의 분이 오차 C-(-F)로서 남지만, 2회째의 계측일 때에는 T1은 역파형의 H, I, J에서 계측하고, T2는 K, L, M에서 계측한다. 여기서도, J와 M은 파형이 달라 오차로서 남지만, 2회째의 계측에서는 상류측에서 계측하였을 때의 M과 하류에서 계측하였을 때의 J로 되고 있고, 부호가 반전하기 때문에 J와 M의 분이 오차(-J-M)로서 남는다. 그리고, C=M, F=J이므로, C-(-F)와 (-J-M)을 가산하여 평균을 취하면 제로가 되어 압력 변동은 캔슬되게 된다. 또, 초음파의 송수신의 방향을 계측할 때마다 교대로 반전하고 있는 경우는 계측의 개시 타이밍은 일정하여도 좋은 것은 명백하다. 또한, 여기서는 2회의 계측으로 설명하였지만, 압력 변동의 파형이 비대칭으로 복잡한 경우에는 계측의 개시를 파형의 주기성에 따라서 순차, 변경하여 반복함으로써 평균화되어, 오차는 최소한으로 억제할 수 있다.
다음으로 도 17과 도 18의 플로우 차트를 사용하여 계측의 흐름을 설명한다. 우선, 변동 검출수단의 신호가 상승인지의 여부를 판별한다. 상승이 아니면, 변동 검출수단(229)의 출력 신호가 상승일 때까지 판별을 반복한다. 여기서, 소정 시간 지나도 상승이 발생하지 않을 때에는 검출 해제 수단으로서의 처리가 상승 검출을 중지하고, 압력 변동이 없는 것으로 하여 제 1 계시 시간(T1)과 제 2 계시 시간(T2)의 계측을 행한다. 또한, 상승이 검출되었을 때에는 제 1 계시 시간(T1)의 계측을 행한다. 그리고, 다음으로 변동 검출수단(229)의 신호가 하강인지의 여부를 판별한다. 여기서 하강이 검출되었을 때에는 제 2 계시 시간(T2)의 계측을 행한다. 또한, 소정 시간 지나도, 하강이 검출되지 않을 때에는 검출 해제 수단으로서의 처리가 하강 검출을 중지하고, 압력 변동이 없는 것으로 하여 제 2 계시 시간(T2)의 계측을 행하고, 제 1 계시 시간(T1)과 제 2 계시 시간(T2)으로부터 유량(Q(j))을 산출한다.
그리고, 다음의 계측시에는 도 18에 도시하는 바와 같이, 이번에는 하강 검출로부터 시작하여, 하강 검출 후, 제 1 계시 시간(T1)의 계측을 행한 후, 상승 검출을 행하고, 제 2 계시 시간(T2)의 계측을 행하여, 제 1 계시 시간(T1)과 제 2 계시 시간(T2)으로부터 유량(Q(j+1))을 산출한다. 그리고, 이 계측 개시를 교대로 변경하면서 반복하여, 제 1 유량(Q(D))과 제 2 유량(Q(j+1))을 계측하여 차차 평균 처리함으로써 유량(Q)을 산출하는 것으로, 평균화되어 오차를 원리적으로 없앨 수 있다.
이와 같이, 제 2 압전 진동자(225)로 유로 내의 압력 변동을 계측할 수 있기 때문에 압력 센서를 설치할 필요가 없고, 소형화나 유로 등을 간소화할 수 있는 동시에, 압력 변동이 발생한 경우에도 순간 유량의 계측을 안정되고 양호한 정밀도로 행할 수 있다. 그리고, 압력 변동의 변화가 반대가 되는 타이밍으로 계측함으로써 압력 변동과 계측하는 타이밍의 위상을 겹치지 않게 할 수 있고, 압력 변동에 의한 계측 오차를 상쇄할 수 있다. 그리고, 계측할 때마다 타이밍을 양음 반대로 취함으로써 압력 변동이 고압측, 저압측에서 비대칭이 되어 있어도, 그 압력 변동의 영향을 상쇄할 수 있다. 그리고, 싱 어라운드로 반복하여 계측함으로써 1회의 계측으로 평균화할 수 있고, 안정된 유량 계측을 행할 수 있다. 그리고, 선택수단을 사용함으로써 제 1 진동수단 및 제 2 진동수단의 적어도 한쪽을 압력 검출에 사용할 수 있고, 유량 계측과 압력 계측을 양립할 수 있다. 그리고, 압력 변동의 제로 성분 부근에서 변동을 검출함으로써 변동의 주기를 정확하게 파악할 수 있고, 유량의 상쇄를 행할 수 있다. 그리고, 변동이 없어진 경우에도 소정 시간이 되면 자동적으로 유량을 계측할 수 있다. 그리고, 압전식 진동자를 변동 검출수단으로 사용함으로써 초음파를 송수신에 사용하면서, 또한, 압력 변동도 검출할 수 있고, 또한, 전용의 압력 검출수단을 설치할 장소가 불필요하고, 누설의 요인이 되는 부위를 삭감할 수 있는 효과가 있다.
또, 본 실시예에서 설명한 압력 변동의 검출은 전용의 압력 검출수단을 사용하여 행하여도 기능적으로는 같은 효과를 얻을 수 있다. 또한, 하류측의 제 2 압전 진동자를 사용하는 경우로 설명하였지만, 상류측의 제 1 압전 진동자를 사용하는 경우에도 같은 효과를 얻을 수 있다. 또한, 도 19에 도시하는 바와 같이, 상류측과 하류측의 압전 진동자를 교대로 사용하여도 같은 효과를 얻을 수 있지만, 교대로 사용함으로써 서로의 압전 진동자의 동작 상태를 체크하는 것도 가능하게 된다. 즉, 변동 검출수단의 신호가 어느쪽의 압전 진동자로부터의 신호에 있어서도 같은 주기의 신호일 때에는 어느쪽이나 정상으로 동작하고 있다고 판정할 수 있다.
또한, 유량계는 일반 계기로서 설명하고 있지만, 가스 미터에 본 유량계를 사용함으로써 가스 엔진 히트 펌프를 사용하고 있는 배관계 등, 맥동이 발생하는 유로 배관에서 사용하는 것이 가능하다. 또한, 압력 변동으로 설명하고 있지만, 유량 변동이 있는 경우도 같은 효과가 있는 것은 명백하다.
(제 7 실시예)
도 20은 본 발명의 제 7 실시예의 유량계의 동작을 도시하는 타이밍 차트이다. 제 6 실시예와 다른 점은 변동 주기의 정수 배 시간에 걸쳐 어라운드의 송수신을 복수회 행하는 반복수단(234)을 구비한 것에 있다. 구성은 도 13에 도시한다.
도 21에 도시하는 바와 같이, 소정 시간(예를 들면, 2초 주기) 간격으로, 계측을 개시하는 경우, 소정 시간이 되면, 변동 검출수단(229)이 검출하는 변동의 주기를 계측한다. 그리고, 그 주기에 거의 일치하는 싱 어라운드의 횟수를 설정한다. 예를 들면 초음파의 압전 진동자간의 거리를 음속으로 나누면 1회의 전파 시간을 산출할 수 있다. 그리고, 계측한 주기를 그 전파 시간으로 나눔으로써 필요한 싱 어라운드의 횟수를 산출할 수 있다. 그 싱 어라운드 횟수로 반복하여 유량의 계측을 행하는 것이다. 도 21 중의 ⑦은 도 17의 ⑦의 처리를 행하는 것이다. 인장
이와 같이, 싱 어라운드 횟수를 변동 주기에 맞춤으로써 변동의 1주기를 계측할 수 있고, 압력 변동이 평균화되어 안정된 유량을 계측할 수 있는 것이다. 그리고, 압력 동기와 싱 어라운드 횟수를 주기의 정수 배에 맞추어 계측함으로써 더욱 유량의 계측을 안정되게 행할 수 있다. 또한, 압력 동기를 압전 진동자의 신호로 검출할 수 있기 때문에 주기의 검출이 가능하고, 또한, 안정된 유량 계측을 행할 수 있다는 상승 효과가 있다.
또, 도 20에서는, 2주기를 계측하는 경우에 대해서 도시하였다. 전파 거리가 짧은 경우는 계측 정밀도를 올리기 위해서, 소정 횟수 이상의 싱 어라운드가 필요해지기 때문에 변동 주기로부터 구할 수 있는 싱 어라운드 횟수가 그 소정 횟수보다도 작을 때에는 주기의 배수가 되도록 싱 어라운드 횟수를 결정하면 좋다.
(제 8 실시예)
도 22는 본 발명의 제 8 실시예의 유량계의 동작을 도시하는 타이밍 차트이다. 제 6 실시예와 다른 점은 변동 검출수단(229)의 출력이 소정 변화하였을 때(예를 들면, 하강시)에 음파의 송수신 계측을 개시하고, 상기 변동 검출수단의 출력이 상기 소정 변화와 동일하게 변화(예를 들면, 하강시)를 하기까지 싱 어라운드를 반복하여, 음파의 송수신 계측을 행하는 반복수단(234)을 구비한 구성으로 하였다. 구성은 도 13에 도시한다.
도 23에 도시하는 바와 같이, 계측의 개시에 변동 검출 신호의 상승을 검출하고, 싱 어라운드를 개시한다. 그리고, 다시 변동 검출 신호의 신호가 상승했을 때에 싱 어라운드를 정지하여 제 1 계시 시간(T1)을 계측한다. 다음으로 계측의 개시에 변동 검출 신호의 하강을 검출하고, 싱 어라운드를 개시한다. 그리고, 다시 변동 검출 신호의 신호가 하강했을 때에 싱 어라운드를 정지하여 제 2 계시 시간(T2)을 계측한다. 그것들의 T1과 T2로부터 유량을 산출하는 것이다.
이와 같이, 계측의 개시와 정지를 압력 변동의 주기와 일치시킬 수 있기 때문에 변동 주기에서 계측할 수 있고, 압력 변동이 평균화되어 안정된 유량을 계측할 수 있다.
(제 8 실시예)
도 24는 본 발명의 제 9 실시예의 유량계를 도시하는 구성도이다. 제 6 실시예와 다른 점은 변동 검출수단(229)의 출력 신호의 변동을 카운트하는 2비트의 카운트 수단(236)과, 상기 카운트 수단(236)의 카운트치가 제 1 계시시와 제 2 계시시에서 다르도록 하여 계측하고, 2비트의 모든 조합이 같은 횟수만큼 실현하였을 때에 유량을 계측하는 유량 검출수단(228)을 구비한 구성으로 하였다.
도 25에 그 타이밍 차트를 도시한다.
도 25에 도시하는 바와 같이, 변동이 2주기로 반복되는 경우, 예를 들면, T1 계측은 카운트 수단의 출력이 (1, 0)이고, 또한, 변동 검출수단의 출력이 상승일 때에 개시하고, T2 계측은 그 후 변동 검출수단의 하강에서 계측이 개시된다. 이 때의 계측 유량을 개념적으로 표현하여, Q(i)=(A-B+C)-(-B+C-D)=A+D로 한다. 그리고, 다음 번의 계측을 T1 계측은 카운트 수단의 출력이 (1,1)이고, 또한, 변동 검출수단의 하강에서 개시하고, T2 계측은 그 후의 상승에서 개시된다. 이 때의 계측 유량을 개념적으로 표현하여, Q(i+1)=(-B+C-D)-(C-D+A)=-A-B로 한다. 이와 같이 반복 계측을 행하면, Q(i+2)=(C-D+A)-(-D+A-B)=C+B, Q(i+3)=(-D+A-B)-(A-B+C)=-C-D가 된다. 여기서, Q(i)+Q(i+1)+Q(i+2)+Q(i+3)=0이 되어, 압력 변동은 캔슬되게 된다. 또한, 여기서는 4회의 계측으로 설명하였지만, 압력 변동의 파형이 비대칭으로 복잡한 경우는 계측의 개시를 파형의 주기성에 따라서 순차 변경하여 반복함으로써 평균화되어, 오차는 최소한으로 억제할 수 있다. 모든 변동 타이밍으로 계측할 수 있기 때문에 평균화가 행하여져 안정되게 유량을 계측할 수 있다.
(제 10 실시예)
도 26은 본 발명의 제 5 실시예의 유량계를 도시하는 구성도이다. 제 6 실시예와 다른 점은 변동 검출수단(229)의 신호의 주기를 검출하는 주기 검출수단(237)과, 상기 주기 검출수단(237)의 검출한 주기가 소정의 주기일 때만 계측을 개시하는 계측 제어수단(230)을 구비한 구성으로 하였다.
즉, 도 27에 도시하는 바와 같이, 변동 검출수단(229)의 신호가 소정 주기(Tm)일 때에만 계측을 개시함으로써 주기가 변동하는 경우에도 소정의 변동 주기시에 계측을 행할 수 있다. 도 25에 도시하는 바와 같은 압력 파형인 경우에도, 주기를 검출하면 특정한 압력 변동일 때에만, 유량을 계측할 수 있다. 따라서, 압력 변동의 주기가 변동하는 경우에도, 안정된 유량을 단시간에 계측할 수 있다. 또, 주기의 검출은 소정의 시간 폭(예를 들면, 2밀리초)을 갖고 검출함으로써 유연성을 갖게 하여 계측이 도중에서 끊기지 않고 계속된다.
(제 11 실시예)
도 28은 본 발명의 제 11 실시예의 유량계를 도시하는 구성도이다. 제 6 실시예와 다른 점은 유체의 상태 변화로서 열의 전파를 이용한 송수신수단으로 한 것이다. 238은 열을 송신하는 히터, 239는 열을 수신하는 제 1 온도 센서, 240은 열을 수신하는 제 2 온도 센서이다. 또한, 제 2 온도 센서(240)는 스스로 발열하여 자기 저항치의 변화로 유체의 상태 변화를 검출할 수 있다.
그리고, 열의 송수신수단인 제 2 온도 센서를 겸용함으로써 유체의 상태 변화, 즉 유속 변동이나 압력 변동을 검출할 수 있다. 그리고, 검출한 변동에 동기하여, 1주기의 계측을 행함으로써 상술한 실시예 동시에, 유량 계측은 안정되고 양호한 정밀도로 행할 수 있다.
(제 12 실시예)
도 29는 본 발명의 제 12 실시예의 유량계의 블록도이다. 도 29에 있어서, 323은 유로(324)에 설치되고 유체의 상태 변화로서의 초음파를 사용하여 송수신하는 송수신수단의 제 1 진동수단으로서의 제 1 압전 진동자, 325는 마찬가지로 초음파를 송수신하는 송수신수단의 제 2 진동수단으로서의 제 2 압전 진동자, 326은 상기 제 1 압전 진동자 및 제 2 압전 진동자의 송수신의 동작을 바꾸는 전환수단으로서의 전환 스위치, 327은 상기 제 1 압전 진동자(323) 및 제 2 압전 진동자(325)로 반복하여 송수신되는 음파의 전파 시간을 계측하는 계시 수단, 328은 상기 계시 수단의 값에 근거하여 유량을 계측하는 유량 검출수단, 329는 유로(324) 내의 압력 변동을 계측하는 변동 검출수단으로서의 압력 변동 검출기, 330은 압력 검출기(329)의 압력 신호를 디지털 신호로 변환하는 변동 검출수단으로서의 동기 펄스 출력수단, 331은 상기 변동 검출수단의 압력 변동의 타이밍에 동기하여 계측을 지시하는 계측 제어수단이다. 여기서, 332는 초음파 신호의 송수신수단의 송신기, 333은 초음파 신호의 송수신수단의 수신기, 334는 초음파의 송수신을 반복하여 행하는 반복수단, 335는 계측 제어수단의 이상 상태를 감시하는 계측 감시수단이다.
다음으로 동작, 작용에 대해서 도 14와, 도 30으로부터 도 31을 참조하여 설명한다. 도 14와 같은 구성의 유로에 있어서, 제 1 압전 진동자(323)로부터 제 2 압전 진동자(325)를 향해서 전파하는 시간(T1)을 계측하면, T1=L/(C+Vcosθ)가 된다. 또한, 제 2 압전 진동자(325)로부터 제 1 압전 진동자(323)를 향해서 전파하는 시간(T2)을 계측하면, T2=L/(C-Vcosθ)가 된다. 여기서, V는 유로 내의 유속, C는 음속, θ는 경사 각도이다. 그리고, T1과 T2의 역수의 차를 취하여, 식을 변형하면 T1, T2로부터 유속(V)이 하기의 수학식 8과 같이 구해진다.
여기서, 유로 내에 압력 변동이 있으면, 그 압력 변동에 따라서 유속이 변화한다. 따라서, 압력의 변동 주파수(f), 변동 유속(u)으로 하면, T1, T2는 하기의 수학식 9와 같아진다.
여기서, ψ는, T1 계측의 개시와 T2 계측의 개시의 시간 차(위상 차)이다. 그리고, T1과 T2의 역수의 차를 취하면, 하기의 수학식 10과 같다.
ψ=π일 때, sin(2πft+ψ))=-sin(2πft)가 된다. 변동의 영향은 캔슬되게 된다. 따라서, V=(L/2cosθ)·(1/T1-1/T2)로서, 변동시에 있어서도 유속(V)을 계측할 수 있고, 유로의 단면적 등을 고려하여 유량을 산출할 수 있는 것이다. 이와 같이, 압력 변동을 검출하면서 유량을 계측하는 계측 제어수단을 ψ=π로 함으로써 압력 변동의 영향을 받지 않고서 양호한 정밀도로 유량을 계측할 수 있다. 1회의 송수신의 계측에 관하여 상술하였지만, 반복수단(34)으로 전파 시간을 반복하여 계측하는 방법으로 적산 시간을 구하는 경우도 마찬가지로 구할 수 있는 것은 명백하다.
그리고, 도 30에 도시하는 바와 같이, 계측 제어수단(331)은 소정의 계측 시기(예를 들면, 2초 경과마다)가 되면, 계측 개시 신호를 출력하고, 압력 변동의 제로 크로스점을 임계치로 한 동기 펄스 출력수단의 출력 신호의 변화를 기다린다. 그리고, 동기 펄스 출력수단(330)의 출력 신호가 제 1 출력 신호로서의 출력 신호의 하강 신호를 출력하였을 때에 제 1 계시 시간(T1)의 측정을 개시하고, 동기 펄스 출력수단(330)의 제 2 출력 신호로서의 출력 신호의 상승 신호가 출력될 때까지 전파 시간의 계측을 반복하여 행한다. 그 다음의 계측은 상기 동기 펄스 출력수단(330)의 제 1 출력 신호로서의 출력 신호의 상승 신호가 출력하였을 때에 제 2 계시 시간(T2)의 측정을 개시하고, 동기 펄스 출력수단(330)의 제 2 출력 신호로서의 출력 신호의 하강 신호가 출력될 때까지 전파 시간의 계측을 반복하여 행한다. 그리고, 그 때의 계시 수단(327)의 계시 시간(T1, T2)으로부터 유량 검출수단(328)이 유량으로 환산하여 유량 계측을 완료하는 것이다.
그러나, 도 31에 도시하는 바와 같이, 계측 제어수단(331)은 소정의 계측 시기가 되면, 계측 개시 신호를 출력하지만, 동기 펄스 출력수단(330)의 출력 신호의 변화를 소정 시간 기다려도, 동기 펄스 출력수단의 출력 신호의 변화가 나타나지 않은 경우, 자동적으로 계측 개시 신호를 출력하여 소정의 반복 횟수(예를 들면, 256회)로 계측을 행한다. 예를 들면, 계측의 간격이 2초로서, 압력 변동의 주파수가 10㎐에서 20㎐의 범위로 발생하면, 대기 시간의 소정 시간은 0.1초에서 2초 사이로 설정할 수 있지만, 1초를 최적치로서 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 소정의 반복 횟수는 2회부터 512회로 설정할 수 있고, 압력 변동의 주파수에 의해서 최적치를 설정하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 계측 개시 신호를 출력하고 나서 압력의 변동이 없는 경우에도, 소정 시간 후에 계측을 개시하고, 유량 계측을 행하지 않으면 안될 때에는 반드시 유량 계측을 행할 수 있다. 예를 들면, 가스 미터 등으로 지진이 발생하였을 때에 유량의 유무를 계측하지만, 그 때에 압력 변동을 대기하고 있는 경우, 압력 변동에 이상이 생겨 동기 펄스 출력 신호를 얻을 수 없는 때라도, 자동적으로 유량 계측을 행할 수 있어, 이상 사태에 대처할 수 있다.
또, 흐름의 변동은 유로 내의 압력 변동으로 설명하고 있지만, 유속 변동이 있는 경우도, 유속 변동 검출수단을 사용함으로써 같은 효과가 있는 것은 명백하다.
(제 13 실시예)
도 32는 본 발명의 제 13 실시예의 유량계의 동작을 도시하는 타이밍 차트이다. 제 13 실시예와 다른 점은 계측 제어수단(331)의 지시 후, 소정 시간 내에 개시 신호가 발생하지 않았을 때, 다음의 계측 제어수단의 지시까지 계측을 행하지 않는 계측 감시수단(335)을 구비한 것에 있다. 구성은 도 29에 도시한다.
도 32에 도시하는 바와 같이, 계측 제어수단(331)은 소정의 계측 시기가 되면, 계측 개시 신호를 출력한다. 그리고, 동기 펄스 출력수단(330)의 출력 신호의 변화를 소정 시간 기다려도, 동기 펄스 출력수단의 출력 신호의 변화가 나타나지 않는 경우, 계측 감시수단(335)이 동기 펄스 신호의 대기를 종료하도록, 계측 제어수단(331)에 지시하고, 다음의 계측 시기인 계측 타이밍(예를 들면, 2초 후)을 기다리는 것으로 하였다. 여기서, 계측의 간격이 2초로서, 압력 변동의 주파수가 10㎐에서 20㎐의 범위로 발생하면, 대기 시간의 소정 시간은 0.1초에서 2초 사이로 설정할 수 있지만, 1초를 최적치로서 설정하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 계측 개시 신호를 출력하고 나서 압력의 변동이 없는 경우, 소정 시간 후에 대기를 종료하고, 유량 계측을 행하지 않음으로써 정밀도가 나쁜 유량 계측을 피할 수 있다. 도 32에서는 제 1 전파 시간(T1)을 계측하는 타이밍으로 도시하고 있지만, 제 2 전파 시간(T2)을 계측할 때에 동기 펄스가 발생하지 않으면, T1과 T2의 계측 시간의 간격이 매우 길어지기 때문에 계측 정밀도가 저하한다. 이러한 계측 정밀도가 저하하는 계측을 회피할 수 있는 것이다. 그리고, 다음의 계측 지시까지 대기함으로써 불필요한 계측을 하지 않아 소비 전력의 절감을 행할 수 있는 것이다. 예를 들면, 가스 미터와 같이 전지로 보안 기능을 제어하는 마이크로 컴퓨터를 구동하고 있을 때에는 이 소비 전력을 저감함으로써 수명을 길게 할 수 있다.
(제 14 실시예)
도 33은 본 발명의 제 14 실시예의 유량계의 동작을 도시하는 타이밍 차트이다. 제 12 실시예와 다른 점은 개시 신호 후, 소정 시간 내에 종료 신호가 발생하지 않았을 때 음파의 수신을 종료하는 동시에, 소정 시간 내에 종료 신호가 발생하지 않았을 때 음파의 수신을 종료하고, 다시 개시 신호를 출력하는 계측 감시수단(335)을 구비한 구성으로 하였다. 구성은 도 29에 도시한다.
도 33에 도시하는 바와 같이, 계측 제어수단(331)은 소정의 계측 시기가 되면, 계측 개시 신호를 출력하고, 동기 펄스 출력수단의 출력 신호가 하강시에 제 1 출력 신호를 검출하여 계측을 개시한다. 그리고, 동기 펄스 출력수단의 출력 신호가 하강하는 제 2 출력 신호가 소정 시간 기다려도 나타나지 않는 경우, 동기 펄스 신호의 대기를 종료하고, 다시 개시 신호를 출력하여 계측을 행하는 것으로 하였다. 여기서, 계측의 간격이 2초로서, 압력 변동의 주파수가 10㎐에서 20㎐의 범위에서 발생하면, 대기 시간의 소정 시간은 0.1초에서 2초 사이로 설정할 수 있지만, 1초를 최적치로서 설정하는 것이 바람직하다. 1초이면, 재계측을 행하여도 다음의 계측 시기로서의 2초 후까지 계측을 완료할 수 있기 때문이다. 여기서, 재계측일 때에도, 제 2 출력 신호가 나타나지 않을 때에는 다음의 계측 시기까지 기다리는 것으로 한다.
이와 같이, 계측을 개시하고 나서 압력의 변동이 없는 경우, 소정 시간 후에 대기를 종료하고, 유량 계측을 행하지 않음으로써 잘못된 유량 계측을 피할 수 있다. 또한, 재계측을 행함으로써 소정의 정기 계측의 데이터 누락을 방지하고, 평균화 등의 계측 처리를 원활하게 행하여 계측 유량 값의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 계측의 종료가 지시되지 않으면, 계시 수단 등이 오류 계측하여, 계측 정밀도가 저하한다. 이러한 계측 정밀도가 저하하는 계측을 회피할 수 있는 것이다. 그리고, 강제적으로 종료함으로써 종료 대기로 계측이 정지하지 않고, 다음 처리로 진행할 수 있고, 안정된 계측 동작을 행할 수 있다.
(제 15 실시예)
도 34는 본 발명의 제 15 실시예의 유량계의 동작을 도시하는 플로우 차트이다. 제 12 실시예와 다른 점은 개시 신호 후, 소정 시간(T) 내에 종료 신호가 발생하지 않았을 때, 음파의 수신을 종료하고, 계측 데이터를 파기하는 계측 감시수단(335)을 구비한 구성으로 하였다. 구성은 도 29에 도시한다.
도 34에 도시하는 바와 같이, 제 1 출력 신호를 출력한 후, 소정 시간(T)(예를 들면, 0.5초) 경과하여도, 1주기의 종료를 나타내는 제 2 출력 신호가 발생하지 않을 때, 송수신의 반복을 종료하여 그 때까지의 계측 데이터를 파기하는 것으로 하였다. 그리고, 소정 시간 대기한 후, 계측을 재개하는 것으로 하였다.
이와 같이, 계측이 잘 해하여지지 않았을 때, 그 데이터를 파기함으로써 정밀도가 좋은 데이터만을 사용할 수 있어 안정된 계측 동작을 행할 수 있다. 또한, 계측 데이터를 유지해 둘 필요가 없고, 계측에 필요한 소비 전력도 저감할 수 있다. 또한, 소정 시간(T)을 관리함으로써 정기적인 계측 주기(예를 들면, 2초)를 넘는 것 등을 관리할 수 있고, 계측 타이밍이 겹치지 않도록 계측을 할 수 있다. 그리고, 온도가 변화하여 초음파의 전파 시간이 변화한 경우에도, 같은 소정 시간(T)으로 관리할 수 있다.
(제 16 실시예)
도 35는 본 발명의 제 16 실시예의 유량계의 동작을 도시하는 플로우 차트이다. 제 12 실시예와 다른 점은 반복 횟수가 소정 횟수(N1) 이상이 되었을 때에 음파의 수신을 종료하고, 계측 데이터를 파기하는 계측 감시수단(335)을 구비한 구성으로 하였다. 구성은 도 29에 도시한다.
도 35에 도시하는 바와 같이, 제 1 출력 신호를 출력한 후, 소정 횟수(N1)(예를 들면, 512회) 이상이 되더라도, 1주기의 종료를 도시하는 제 2 출력 신호가 발생하지 않을 때, 송수신의 반복을 종료하고 그 때까지의 계측 데이터를 파기하는 것으로 하였다. 그리고, 소정 시간 대기한 후, 계측을 재개하는 것으로 하였다.
이와 같이, 계측이 잘 행하여지지 않았을 때, 그 데이터를 파기함으로써 정밀도가 좋은 데이터만을 사용할 수 있고 안정된 계측 동작을 행할 수 있다. 또한, 계측 데이터를 유지해 둘 필요가 없고, 계측에 필요한 소비 전력도 저감할 수 있다. 또한, 반복 횟수로 관리함으로써 온도가 변화하여 초음파의 전파 시간이 변화한 경우에도, 반복 횟수의 한계까지 전파 시간에 관계없이 계측할 수 있다.
(제 17 실시예)
도 36은 본 발명의 제 17 실시예의 유량계의 동작을 도시하는 플로우 차트이다. 제 12 실시예와 다른 점은 반복 횟수가 소정 횟수(N2) 이하일 때, 계측 데이터를 파기하는 계측 감시수단(335)을 구비하고, 반복 횟수가 소정 횟수 이하일 때, 계측 데이터를 파기하고, 다시 개시 신호를 출력하는 계측 감시수단(335)을 구비한 구성으로 하였다. 구성은 도 12에 도시한다.
도 36에 도시하는 바와 같이, 변동 주기를 기초로 한 소정의 계측에 있어서 반복 횟수가 소정 횟수(N2)(예를 들면, 100회) 이하일 때, 그 때까지의 계측 데이터를 파기하는 것으로 하였다. 그리고, 소정 시간 대기한 후, 계측을 재개하는 것으로 하였다.
이와 같이, 정상으로 계측이 행하여지더라도, 그 반복 횟수가 소정의 횟수 이하일 때에는 압력 변동을 정확하게 취할 수 없을 가능성이 있고, 1주기의 계측이 아니기 때문에 그 데이터를 파기하여 다시 계측을 행함으로써 안정된 계측 동작을 행할 수 있다. 또한, 계측 데이터를 유지해 둘 필요가 없고, 계측에 필요한 소비 전력도 저감할 수 있다.
(제 18 실시예)
도 37은 본 발명의 제 18 실시예의 유량계의 동작을 도시하는 플로우 차트이다. 제 12 실시예와 다른 점은 반복 횟수가 소정 횟수(N2) 이하일 때, 계측 데이터를 파기하고, 다시 개시 신호를 출력하는 동시에, 변동 검출수단으로서의 동기 펄스 출력수단(330)은 2주기째에 달하였을 때에 제 2 출력 신호를 출력하고, 2주기째의 종료 신호까지 계측을 계속하는 계측 감시수단(35)을 구비한 구성으로 하였다. 구성은 도 29에 도시한다.
도 37에 도시하는 바와 같이, 변동 주기를 기초로 한 소정의 계측에 있어서 반복 횟수가 소정 횟수(N2)(예를 들면, 100회) 이하일 때, 그 때까지의 계측 데이터를 파기하는 것으로 하였다. 그리고, 소정 시간 대기한 후, 동기 펄스 출력수단(330)의 신호가 2주기째에 달하였을 때에 제 2 출력 신호를 출력하고, 2주기째의 종료 신호까지 계측을 계속하는 계측을 재개하는 것으로 하였다.
이와 같이, 정상으로 계측이 행하여지더라도, 그 반복 횟수가 소정의 횟수 이하일 때에는 압력 변동을 정확하게 취할 수 없을 가능성이 있고, 1주기의 계측이 아니기 때문에 그 데이터를 파기하여 다시 계측을 행함으로써 안정된 계측 동작을 행할 수 있다. 또한, 재계측일 때에는 2주기의 계측을 행함으로써 장시간의 계측을 행할 수 있어 계측 정밀도를 향상시킬 수 있다.
(제 19 실시예)
도 38은 본 발명의 제 19 실시예의 유량계의 동작을 도시하는 플로우 차트이다. 제 12 실시예와 다른 점은 1쌍의 송수신수단 중, 한쪽의 송수신수단으로부터 송신을 행하고 다른쪽의 송수신수단으로 수신하는 계측시의 제 1 반복 횟수(N3)와, 다른쪽의 송수신수단으로부터 송신을 행하고 한쪽의 송수신수단으로 수신하는 계측시의 제 2 반복 횟수(N4)를 비교하여, 양 반복 횟수의 차가 소정 횟수 이상일 때, 다시 개시 신호를 출력하는 계측 감시수단(335)을 구비한 구성으로 하였다. 구성은 도 29에 도시한다.
도 38에 도시하는 바와 같이, 변동 주기를 기초로 행한 소정의 계측에 있어서 제 1 반복 횟수(N3)와, 제 2 반복 횟수(N4)의 차가 소정 횟수(M)(예를 들면, 10회) 이상일 때, 그 때까지의 계측 데이터를 파기하는 동시에, 소정 시간 대기한 후, 계측을 재개하는 것으로 하였다.
이와 같이, 정상으로 계측이 행하여지더라도, 제 1 반복 횟수(N3)와 제 2 반복 횟수(N4)의 차가 클 때는 압력 변동을 정확하게 취할 수 없거나, 압력 변동의 주기가 변동되어 있을 가능성이 있고, 바르게 계측할 수 있기 때문에 그 데이터를 파기하여 다시 계측을 행함으로써 안정된 계측 동작을 행할 수 있다.
(제 20 실시예)
도 39는 본 발명의 제 20 실시예의 유량계의 동작을 도시하는 플로우 차트이다. 제 12 실시예와 다른 점은 1쌍의 송수신수단 중, 한쪽의 송수신수단으로부터 송신을 행하고 다른쪽의 송수신수단으로 수신하는 계측시의 제 1 반복 횟수(N3)와, 다른쪽의 송수신수단으로부터 송신을 행하고 한쪽의 송수신수단으로 수신하는 계측시의 제 2 반복 횟수(N4)는 같은 횟수가 되도록 설정하는 반복수단(334)을 구비한 구성으로 하였다. 구성은 도 29에 도시한다.
도 39에 도시하는 바와 같이, 변동 주기를 기초로 한 소정의 계측에 있어서 제 1 반복 횟수(N3)와 동일한 반복 횟수로 제 2 반복 횟수를 행함으로써 압력 변동의 주기 변동이 심할 때에도, 제 1 반복 횟수(N3)로 제 2 계측을 행함으로써 참 값과의 차를 크게 다르지 않고 계측할 수 있다.
이와 같이, 압력 변동의 주기 변동이 심할 때에도, 유량 계측을 행할 수 있다. 예를 들면, 가스 미터인 경우, 보안을 위한 유량 계측이 필요한 시기가 있지만, 이와 같이 압력 변동의 주기 변동이 심할 때에도, 이러한 계측을 행함으로써 소정 유량 부근인지 여부의 판정을 순간에 행할 수 있다.
(제 21 실시예)
도 40은 본 발명의 제 21 실시예의 유량계의 동작을 도시하는 플로우 차트이다. 제 12 실시예와 다른 점은 다시 개시 신호를 출력하는 횟수는 소정 횟수(C)까지로 하고, 영구히 반복하지 않도록 감시하는 계측 감시수단(335)을 구비한 구성으로 하였다. 구성은 도 29에 도시한다.
도 40에 도시하는 바와 같이, 압력 변동에 근거하여 계측하는 것에 실패하고 다시 계측하는 경우에는 그 재계측의 횟수(C)를 제한함(예를 들면, 2회까지)으로써 무한히 처리가 계속되지 않도록 하여 안정된 유량 계측을 행할 수 있다.
(제 22 실시예)
도 41은 본 발명의 제 22 실시예의 유량계의 블록도이다. 제 12 실시예와 다른 점은 유체의 상태 변화로서 열의 전파를 이용한 송수신수단으로 한 것이다. 336은 열을 송신하는 히터, 337은 열을 수신하는 온도 센서이다.
그리고, 열의 송수신수단인 온도 센서를 사용한 경우에도, 상술한 실시예와 마찬가지로, 계측 감시수단이 각 이상을 검출하여 각각의 처리를 행함으로써 유량 계측은 계속하여 양호한 정밀도로 행할 수 있다.
(제 23 실시예)
도 42는 본 발명의 제 23 실시예의 유량계의 블록도이다. 도 42에 있어서, 4 15는 순간 유량을 검출하는 초음파 유량 검출수단, 416은 유량 값이 맥동하고 있는지의 여부를 판별하는 맥동 판별수단, 417은 상기 맥동 판별수단의 판정 결과에 따라서 다른 수단을 사용하여 유량 값을 산출하는 안정 유량 산출수단, 418은 유량 값을 디지털 필터 처리하는 필터 처리수단이다.
다음으로 동작, 작용에 대해서 도 43에서 도 45를 참조하여 설명한다. 도 43에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 유량계는 초음파 유량 검출수단에 의해서 계측된 순간 유량(Q(i))과, 전 회에 측정된 순간 유량(Q(i-1))의 차를 취하고, 그 차가 소정 값(예를 들면, 1리터/시간) 이상인 경우, 맥동 판별수단이 맥동이 있다고 판별한다. 그리고, 맥동이 있는 경우, 그 차의 크기에 따라서 필터 처리의 필터 계수를 변경하도록 하여 디지털 필터 처리를 행한다. 또한, 맥동이 없는 경우는 필터 처리를 행하지 않고서 순간 유량 값을 안정 유량으로서 처리하는 것으로 한다. 여기서, 디지털 필터 처리는 도 3에 도시하는 플로에 의해서 행하기 때문에, 수식으로서는 다음과 같이 표시된다. 예를 들면, 필터 계수를 α, i번째의 순간 유량을 Q(i), 구하는 필터 처리 후의 안정 유량을 D(i)로 하면, D(i)=α·D(i-1)+(1-α)·Q(i)가 된다. 이러한 필터의 특성은 도 45에 도시하는 바와 같이 로 패스 필터의 특성을 갖고, 필터 계수(α)가 1에 가까울 (통상 0.999) 수록, 낮은 주파수 성분밖에 통과시키지 않는 필터로 할 수 있고, 변동하는 값을 여과하여 통과시키지 않을 수 있다. 그리고, 변동폭이 작을 때에는 필터 계수(α2) (통상 α2=0.9)로 하고, 완만한 필터 특성으로서 유량 변동으로의 응답성을 좋게 하여 유량 변동에 신속하게 응답할 수 있도록 한 것이다. 또한, 변동폭이 클 때에는 필터 계수(α1) (통상 α2=0.9999)로 하고, 극도의 저역 필터 특성으로서 변동을 억제하도록 한 것이다.
또한, 맥동 성분 A(i)는 A(i)=Q(i)-D(i)에 의해 구하는 것이 가능하고, A(i)를 변동폭으로서 사용하는 것도 가능하다.
이와 같이, 맥동이 소정 값 이상일 때에 필터 처리를 행함으로써 변동 성분을 제거할 수 있고, 맥동시에 하나의 초음파 유량 계측수단으로 안정된 유량 계측을 행할 수 있다. 그리고, 필터 처리에 의해서 평균 처리 상당의 산술 계산이 많은 데이터용 메모리를 사용하지 않고서 행할 수 있는 동시에, 필터 계수(α)라는 하나의 변수를 변경함으로써 필터 특성을 자유롭게 변경할 수 있고, 맥동의 크기에 따라서 필터 특성을 바꿀 수 있다. 그리고, 맥동시에는 급준한 필터 특성으로 함으로써 큰 맥동을 안정시킬 수 있는 동시에, 맥동시에만 필터 처리하는 것이 가능하다. 그리고, 맥동의 변동폭에 의해서 판별함으로써 맥동의 변동폭에 따라서 필터 처리를 변경할 수 있다. 그리고, 변동폭에 의해서 필터 특성을 변경함으로써 작은 변동시에는 완만한 필터 특성으로 하여 유량의 변동에 빠르게 변동할 수 있도록 하는 동시에, 큰 변동시에는 급준한 필터 특성으로 함으로써 맥동에 의한 유량의 변동을 크게 억제할 수 있다.
또, 본 실시예에서는 디지털 필터 처리방법으로서 도 44와 같은 것으로 설명하였지만, 다른 필터 처리방법을 사용하여도 같은 효과를 얻을 수 있다.
또한, 유량계는 일반 계기로서 설명하고 있지만, 가스 미터에 본 유량계를 사용함으로써 가스 엔진 히트 펌프를 사용하고 있는 배관계 등, 맥동이 발생하는 유로 배관에서도 사용하는 것이 가능하다.
(제 24 실시예)
도 46은 본 발명의 제 24 실시예의 유량계의 동작을 도시하는 플로우 차트이다. 제 23 실시예와 다른 점은 필터 계수(α)를 바꿈으로써 2개의 필터 처리를 행한 2개의 유량 값으로부터, 맥동의 변동폭을 검출하는 맥동 폭 검출수단을 구비한 것에 있다.
도 46에 도시하는 바와 같이, 필터 계수(α1)(예를 들면, α1=0.999)에 의한 필터 처리를 행한 제 1 유량 값과, 필터 계수(α2)(예를 들면, α2=0.9)에 의한 필터 처리를 행한 제 2 유량 값을 비교하여, 그 차가 소정 값(예를 들면, 1리터/시간)보다 커지면, 값이 큰 필터 계수(α1)를 조금씩 작아지도록 한다. 이에 의하여, 안정 유량 산출 후의 유량 값이 빨리 안정되도록 하였다. 단, 1>α1>α2>0일 때로 한다.
즉, 필터 계수가 큰 필터 처리를 한 안정 유량을 사용하고 있으면, 맥동시에 유량이 변화하였을 때, 유량 변화로의 응답성이 늦지만, 2개의 필터 처리를 행함으로써 작은 쪽의 유량 계수로 산출하는 유량에 의해서, 맥동시에 유량이 갑자기 변화하여도 빠르게 추종할 수 있는 것이다.
(제 25 실시예)
도 47은 본 발명의 제 25 실시예의 유량계를 도시하는 플로우 차트이다. 제 23 실시예와 다른 점은 순간 유량 검출수단이 검출한 유량 값이 저유량시에만 필터 처리를 행하는 구성으로 하였다.
즉, 도 47에 도시하는 바와 같이, 초음파 유량 계측수단으로 계측한 순간 유량이, 소정 유량(예를 들면, 120리터/시간) 미만일 때, 필터 처리를 행함으로써 맥동이 발생하여도 바르게 안정 유량을 계측할 수 있다. 또한, 소정 유량 이상일 때에는 맥동에 의한 유량 계측의 변동폭의 비율이 작기 때문에 필터 처리하지 않고 바르게 유량 계측을 행할 수 있다. 그리고, 유량이 작기 때문에 필터 계수(α)는 큰 값(예를 들면, α=0.999)을 사용하여 행하는 것으로 하였다.
이와 같이, 저유량시에만 필터 처리를 행함으로써 대유량시의 유량 변화에 민첩하게 대응하는 동시에, 저유량시의 맥동의 영향을 대폭으로 억제할 수 있다.
(제 26 실시예)
도 48은 본 발명의 제 26 실시예의 유량계의 동작을 도시하는 플로우 차트이다. 제 23 실시예와 다른 점은 필터 처리수단은 유량 값에 따라서 필터 특성을 변경하는 구성으로 하였다.
즉 도 48에 도시하는 바와 같이 초음파 유량 계측 수단으로 계측한 순간 유량이 소정 값(예를 들면 120리터/시간) 이상일 때, 필터 계수(α1) (예를 들면 α1=0.9), 그리고, 소정 값 미만의 유량일 때, 필터 계수(α2) (예를 들면 α2=0.999)로 한다. 따라서 저유량시는 필터 계수(α2)를 크게 하여, 안정 유량의 계측에 주안을 두고, 예를 들면 가스 미터에 사용하는 경우, 누설 검지나 기구 판별, 종화 등록을 정확하게 행하도록 하였다. 또한, 대유량일 때는 필터 계수(α1)를 작게 하여 유량 변화에 빠르게 대응하도록 하여 적산 유량의 응답성을 향상하도록 하였다.
이와 같이 유량 값에 따라서 필터 특성을 변경하는 것으로 저유량시에 필터 처리를 행함으로써 대유량시의 유량 변화에 빠르게 대응하는 동시에 저유량시의 맥동의 영향을 대폭으로 억제할 수 있다. 그리고 대유량시에는 응답성이 빨라지고, 저유량시에는 맥동을 억제하는 처리를 할 수 있다.
(제 27 실시예)
도 49는 본 발명의 제 27 실시예의 유량계의 동작을 도시하는 플로우 차트이다. 제 23 실시예와 다른 점은 필터 처리 수단은 초음파 유량 검출수단의 유량 시간의 간격에 의해서 필터 특성을 변경하는 구성으로 하였다.
즉, 도 49에 도시하는 바와 같이 초음파 유량 계측수단으로 유량을 계측하는 시간 간격이 길 때(예를 들면 12초)는 필터 계수(α1)가 작은 값(예를 들면 α=0.9)을 사용하고, 시간 간격이 짧을 때는 필터 계수(α2)가 큰 값(예를 들면 α=0.999)을 사용하여 필터 처리를 행하는 것으로 하였다.
이와 같이 유량 검출 시간의 간격에 의해서 필터 특성을 변경함으로써 계측 간격이 짧을 때에는 완만한 필터 특성으로, 간격이 넓을 때에는 급준한 필터 특성으로 변동을 억제할 수 있다.
(제 28 실시예)
도 50은 본 발명의 제 28 실시예의 유량계의 동작을 도시하는 플로우 차트이다. 제 23 실시예와 다른 점은 안정 유량 산출수단에 의해 산출한 유량 값의 변동폭이 소정 값 이내가 되도록 필터 특성을 변경하는 구성으로 하였다.
즉, 도 50에 도시하는 바와 같이, 필터 처리 후의 안정 유량 산출 처리에 의해서 요청된 유량의 변동치가 소정 값(예는 1리터/시간) 이상일 때에는 필터 계수(α)를 증가시켜 유량 변동이 억제되는 방향으로 제어하고, 소정 값 미만일 때에는 필터 계수(α)를 감소시켜 유량 변화에 응답할 수 있는 상태에서 필터 처리를 행하도록 하였다.
이와 같이, 안정 유량 산출수단 후의 변동치가 소정 값 내가 되도록 필터 특성을 적응하면서 변경함으로써 유량 변동을 항상 소정 값 이하로 억제할 수 있다.
또, 필터 계수의 증가폭은 유량의 변동치에 의해서 변화시켜서, 변동폭이 클 때에는 증가폭을 크게 하고, 변동폭이 작을 때에는 증가폭을 작게 하여 필터 계수를 변화시킴으로써 유량의 변동을 신속하게 억제할 수 있다.
(제 29 실시예)
도 51은 본 발명의 제 29 실시예의 유량계의 블록도이다. 제 23 실시예와 다른 점은 순간 유량 검출수단을 열식 유량 검출수단(419)으로 한 것이다. 도 51에 도시하는 바와 같이, 열식 유량 검출수단(419)을 사용함으로써 압력 변동이 있는 경우에 계측 유량이 변동하지만, 상기 제 23 내지 제 28 실시예의 방법을 사용함으로써 같은 효과를 얻을 수 있고, 유량을 안정되고 양호한 정밀도로 계측할 수 있다.
(제 30 실시예)
도 52는 본 발명의 제 30 실시예를 도시하는 유량계의 블록도이다.
피측정 유체가 흐르는 유량 측정부(500)와, 이 유량 측정부(500)에 설치되어 초음파를 송수신하는 한 쌍의 초음파 진동자(501, 502)와, 한쪽의 초음파 진동자(502)를 구동하는 구동회로(503)와, 다른쪽의 초음파 진동자(501)에 접속되어 초음파 신호를 검지하는 수신 검지회로(504)와, 초음파 신호의 전파 시간을 측정하는 타이머(505)와, 구동회로(503)를 제어하는 제어부(507)와, 타이머의 출력으로부터 유량을 연산에 의해서 구하는 연산부(506)와, 구동회로(503)의 구동방법을 순차 변경하는 주기성 변경 수단(508)을 구비한다. 종래 예와 다른 것은 주기성 변경 수단(509)을 설치한 것으로, 주기성 변경 수단(508)의 상세한 도면을 도 53에 도시한다. 510은 제 1 발진기로 500㎑의 발진 신호를 발생한다. 511은 제 2 발진기로 520㎑의 발진 신호를 발생한다. 512는 전환기로, 제 1 발진기(510)의 출력이나 제 2 발진기(511)의 출력을 제어부(507)의 출력에 의해서 전환 구동회로(503)로 출력한다.
우선 제어부(507)가 전환기(512)로 전환 신호를 출력하여 제 1 발진기(510)를 선택한다. 다음으로 타이머(505)의 시간 계측을 개시하는 동시에, 구동회로(503)로 송신 개시 신호를 출력한다. 송신 개시 신호를 받은 구동회로(503)는 전환기(512)로부터의 입력인 500㎑의 발진 신호에 의해서 초음파 진동자(502)를 구동한다. 그 후의 동작은 종래 예와 같다. 다음으로 제어부(507)는 전환기(512)로 전환 신호를 출력하고 제 2 발진기(511)를 선택한다. 그리고 전 회의 유량 측정과 마찬가지로 타이머(505)의 시간 계측을 개시하는 동시에, 구동회로(503)로 송신 개시 신호를 출력한다. 송신 개시 신호를 받은 구동회로(503)는 전환기(512)로부터의 입력인 520㎑의 발진 신호에 의해서 초음파 진동자(501)를 구동한다.
그 후는 교대로 이 동작을 계속하여 유량 측정한다. 이러한 측정을 한 경우의 수신 검지 타이밍을 도 54에 도시한다. 이 도면에 도시하는 바와 같이 500㎑와 520㎑의 수신 신호는 시간적으로 어긋나 있고, 각각의 수신 검지 타이밍은 도 54a, 도 54b에 도시하는 바와 같이 시간적으로 시프트한다. 이 때문에 이 실시예에서는 측정의 주기가 일정해지지 않도록 제어부가 유량 계측에 있어서의 주기를 순차 변경하도록 주기성 변경 수단을 제어하게 되고, 측정 주기 또는 초음파의 송신 주기에 동기한 잡음이 수신시에 항상 같은 위상에 존재하지 않고 분산되기 때문에 측정 오차를 작게 할 수 있다.
또한, 주기성 변경 수단을 복수의 주파수의 출력 신호를 바꾸어 출력하는 구성으로 하고, 제어부는 계측마다 주기성 변경 수단의 주파수 설정을 변경하여 구동회로의 구동 주파수를 변경하도록 제어하기 때문에 구동 주파수 변경에 의해서 수신 검지 타이밍을 구동 신호의 주기 변동에 상당하는 시간 변화시킬 수 있기 때문에 측정 주기 또는 초음파의 송신 주기에 동기한 잡음이 수신시에 항상 같은 위상에 존재하지 않고, 분산되기 때문에 측정 오차를 작게 할 수 있다.
또, 제 30 실시예에서는 2개의 발진기를 바꿈으로써 구동 주파수를 변화시키고 있지만, 구동 주파수를 변화시켜 초음파 진동자를 구동할 수 있으면 같은 효과를 얻을 수 있고, 발진기의 개수, 구동 주파수, 전환기의 구성에 구애되는 것은 아니다.
(제 31 실시예)
도 55는 본 발명의 제 31 실시예를 도시하는 유량계의 블록도이다.
피측정 유체가 흐르는 유량 측정부(500)와, 이 유량 측정부(500)에 설치되어 초음파를 송수신하는 한 쌍의 초음파 진동자(501, 502)와, 한쪽의 초음파 진동자를 구동하는 구동회로(503)와, 다른쪽의 초음파 진동자에 접속되어 초음파 신호를 검지하는 수신 검지회로(504)와, 수신 검지회로(504)의 출력을 받아 다시 초음파 진동자를 구동하도록 구동회로(503)를 소정 횟수 제어하는 제어부(507)와, 소정 횟수의 경과 시간을 측정하는 타이머(505)와, 타이머(505)의 출력으로부터 유량을 연산에 의해서 구하는 연산부(506)와, 구동회로(503)의 구동방법을 순차 변경하는 주기성 변경 수단(508)을 구비한다.
도 56은 주기성 변경 수단의 상세한 블록도이다.
512는 제 1 지연으로 제어부(507)로부터의 입력 신호를 받은 후 150㎲ 후에 출력 신호를 발생시키고, 513은 제 2 지연으로 제어부(507)로부터의 입력 신호를 받은 후 150.5㎲ 후에 출력 신호를 발생시킨다. 514는 제 3 지연으로 제어부(507)로부터의 입력 신호를 받은 후 151㎲ 후에 출력 신호를 발생시킨다, 515는 제 4 지연으로 제어부(507)로부터의 입력 신호를 받은 후 151.5㎲ 후에 출력 신호를 발생시킨다, 515는 전환기로 제 1에서 제 4 지연 출력을 제어부(507)의 출력에 따라서 선별하여 구동회로(503)로 출력한다.
제 1 실시예와 다른 것은 제어부(507)가 수신 검지회로(504)의 출력을 받아 다시 초음파 진동자를 구동하는 것과, 이 동작을 지연 설정 수인 4의 정수 배 반복하고, 그 반복하는 중에서, 초음파의 수신마다 주기성 변경 수단(508)의 지연 시간을 순차 바꾸는 것이다.
이 구성에 의해서, 제어부(507)가 초음파의 수신 검지와 지연의 설정을 변경하기 때문에 일회의 측정 중에서 직전에 송신한 초음파의 잔향이나 초음파 진동자의 테일링의 영향을 분산·평균화할 수 있고, 측정 오차를 작게 할 수 있다.
또한, 주기 변경 수단이 변경하는 주기의 폭을 초음파 진동자의 공진 주파수 500㎑의 위치 주기인 2㎲를 균등하게 분할한 값으로 하고 있기 때문에 모든 설정을 합계하여 평균한 값은 주기 2㎲의 잡음인 초음파 센서의 잔향이나 테일링에 의해서 발생하는 오차를 최소로 할 수 있다.
더욱 또한, 측정을 반복하는 횟수가 주기성 변경 수단의 변경 수인 4의 정수 배로 하고 있기 때문에 일회의 유량 계측 중에서 주기성 변경 수단의 각 설정치에서의 측정을 같은 수 행함으로써 측정 결과가 기울지 않게 되기 때문에 측정 결과를 안정시킬 수 있다.
더욱 또, 주기성을 변경하는 패턴의 순서를 상류 방향으로의 측정과 하류 방향으로의 측정을 같게 하고 있다. 구체적으로는 상류로부터 하류로의 측정에서는 처음은 제 1 지연, 다음으로 제 2 지연, 다음으로 제 3 지연, 다음으로 제 4 지연, 그리고 제 1 지연으로 되돌아가 이것을 반복한다. 하류로부터 상류로의 측정에서는 반드시 같은 순서로 지연을 선택하도록 동작하고 있다. 이와 같이 함으로써 상류 방향과 하류 방향으로의 유량 계측이 항상 같은 조건이 되어 특히 유량 변동이 있는 경우의 측정 결과를 안정화시킬 수 있다.
또, 제 31 실시예에서는 4개의 지연을 바꿈으로써 지연 시간을 변화시키고 있지만, 구동 타이밍을 변화시켜 초음파 진동자를 구동할 수 있으면 같은 효과를 얻는 수 있고, 지연 시간, 지연의 개수, 전환기의 구성에 구애되는 것은 아니다.
또한, 변경하는 지연 시간을 제어부(507)와 구동회로(503) 사이에 넣고 있지만 수신 검지회로(504)와 제어부(507) 사이에서도 같은 효과를 얻을 수 있다.
또한, 지연을 변화시키는 폭을 2㎲, 변화시키는 설정수를 4, 이웃하는 설정마다의 변화는 2㎲를 4분할한 0.5㎲로 하고 있지만, 1주기의 정수 배의 값을 등간격으로 분할한 값이면 좋고 이 값으로 제한되는 것은 아니다.
(제 32 실시예)
도 57a는 제 32 실시예의 유량계의 주기성 변경 수단의 블록도이다.
518은 발진기로, 519는 위상 변환기이다. 발진기는 500㎑의 주파수로 신호를 출력하고, 위상 변환기에서는 제어부(507)로부터의 위상 변환 신호에 따라서 발진기의 신호의 위상을 진행하거나 또는 늦추어 출력한다. 예를 들면 위상 제어 신호가 Hi일 때에는 발진기(518)의 출력을 그대로 출력하고, 위상 제어 신호가 Lo일 때에는 발진기(518)의 출력 신호의 위상을 180° 진행시켜 출력한다. 이 때의 수신 신호 및 수신 검지 타이밍을 도 57b에 도시한다.
이 도면과 같이, 수신 포인트가 1/2주기 어긋나 있기 때문에 시프트 시간은 1㎲가 된다.
이와 같이 구동 위상 변경에 의해서 수신 검지 타이밍을 구동 신호의 위상 변동을 시간으로 환산한 시간 변화시킬 수 있다. 이 때문에 측정 주기 또는 초음파의 송신 주기에 동기한 잡음이 수신시에 항상 같은 위상에 존재하지 않고, 분산되기 때문에 측정 오차를 작게 할 수 있다.
또, 제 32 실시예에서는 2개의 위상을 바꿈으로써 구동 신호의 위상을 변화시키고 있지만, 구동 위상을 변화시켜 초음파 진동자를 구동할 수 있으면 같은 효과를 얻을 수 있고, 변화시키는 위상, 전환기의 구성에 구애되는 것은 아니다.
(제 33 실시예)
도 58은 제 33 실시예의 유량계의 주기성 변경 수단의 블록도이다.
520은 제 1 발진기로 초음파 진동자의 공진 주파수 500㎑의 발진 신호를 출력한다. 521은 제 2 발진기로, 200㎑의 발진 신호를 출력한다. 522는 ON/OFF 회로로, 제어부(507)의 ON/OFF 전환 신호에 의해서 제 2 발진기의 출력을 파형 가산부(523)로 출력 함/하지 않음을 전환하다. 파형 가산기(523)는 입력 파형을 합성하여 구동회로(503)로 출력한다.
초음파 진동자는 약 500㎑로 구동하면 진폭이 큰 초음파 신호를 수신할 수 있고, 200㎑의 신호 성분만으로 구동하여도 초음파 신호는 거의 수신할 수 없다. 그러나, 약 500㎑의 발진 주파수에 대하여 약 200㎑의 발진 신호를 가산하거나 하지 않거나 함으로써 수신되는 초음파 신호의 주기가 미묘하게 변화한다. 이 결과 수신 검지 타이밍을 변화시킬 수 있다. 이 때문에 측정 주기 또는 초음파의 송신 주기에 동기한 잡음이 수신시에 항상 같은 위상에 존재하지 않고, 분산되기 때문에 측정 오차를 작게 할 수 있다.
(제 34 실시예)
도 59는 제 34 실시예의 유량계의 주기성 변경 수단의 블록도이다.
520은 제 1 발진기로 초음파 진동자의 공진 주파수 500㎑의 발진 신호를 출력한다. 521은 제 2 발진기로, 200㎑의 발진 신호를 출력한다. 524는 위상 변환부로, 제어부(507)의 출력에 따라서 제 2 발진기(521)의 출력 신호의 위상을 180° 변환하여 출력한다. 523은 파형 가산부로, 입력 파형을 합성하여 구동회로(503)로 출력한다.
초음파 진동자는 약 500㎑로 구동하면 진폭이 큰 초음파 신호를 수신할 수 있고, 200㎑의 신호 성분만으로 구동하여도 초음파 신호는 거의 수신할 수 없다. 그러나, 약 500㎑의 발진 주파수에 대하여 약 200㎑의 발진 신호의 위상을 계측마다 180° 변전하여 가산한 가산 신호를 기초로 구동하여 수신되는 초음파 신호의 주기가 미묘하게 변화한다. 이 결과 수신 검지 타이밍을 변화시킬 수 있다. 이 때문에 측정 주기 또는 초음파의 송신 주기에 동기한 잡음이 수신시에 항상 같은 위상에 존재하지 않고, 분산되기 때문에 측정 오차를 작게 할 수 있다.
(제 35 실시예)
도 60은 제 35 실시예의 유량계의 주기성 변경 수단의 블록도이다.
525는 제 1 발진기로 초음파 진동자의 공진 주파수 500㎑의 발진 신호를 출력한다. 526은 제 2 발진기로, 200㎑의 발진 신호를 출력한다. 522는 주파수 변환부 입력한 신호의 주파수를 변환하여 출력한다. 여기서는 1/2의 100㎑로 변환한다. 523은 파형 가산부로, 입력 파형을 합성하여 구동회로(503)로 출력한다.
초음파 진동자는 약 500㎑로 구동하면 진폭이 큰 초음파 신호를 수신할 수 있고, 200㎑나 100㎑의 신호 성분만으로 구동하여도 초음파 신호는 거의 수신할 수 없다. 그러나, 약 500㎑의 발진 주파수에 대하여 약 200㎑를 가산한 가산 신호와 500㎑의 발진 주파수에 대하여 100㎑를 가산한 가산 신호를 기초로 구동하여 수신되는 초음파 신호의 주기가 미묘하게 변화한다. 이 결과 수신 검지 타이밍을 변화시킬 수 있다. 이 때문에 측정 주기 또는 초음파의 송신 주기에 동기한 잡음이 수신시에 항상 같은 위상에 존재하지 않고, 분산되기 때문에 측정 오차를 작게 할 수 있다.
(제 36 실시예)
도 61은 제 36 실시예의 유량계의 블록도이다.
피측정 유체가 흐르는 유량 측정부(500)와, 이 유량 측정부에 설치되어 초음파를 송수신하는 한 쌍의 초음파 진동자(501, 502)와, 한쪽의 초음파 진동자(502)를 구동하는 구동회로(503)와, 다른쪽의 초음파 진동자(501)에 접속되어 초음파 신호를 검지하는 수신 검지회로(504)와, 초음파 신호의 전파 시간을 측정하는 제 1 타이머(527)와, 수신 검지회로(504)가 수신 검지하고 나서 제 1 타이머(527)의 값이 변화하기까지의 시간을 측정하는 제 2 타이머(528)와, 구동회로(503)를 제어하는 제어부(530)와, 제 1 타이머(527) 및 제 2 타이머(528)의 출력으로부터 유량을 연산에 의해서 구하는 연산부(506)와, 초음파 진동자(501, 502)와 구동회로(503), 수신 검지회로(504)의 접속을 바꾸는 전환회로(509)와, 유량계의 온도를 측정하여 제어부(530)에 출력하는 온도 센서(531)와, 유량계를 동작시키는 전원의 전압을 측정하는 전압 센서(532)를 구비한다.
그리고 제어부(530)는 구동회로(503)에 계측 개시의 신호를 출력하는 동시에, 제 1 타이머(527)의 시간 계측을 시작시킨다. 구동회로(503)는 신호 입력이 있으면 초음파 진동자(502)를 구동하여 초음파를 발신한다. 발신된 초음파는 유체를 전파하여 초음파 진동자(501)로 수신된다. 수신 검지회로(504)는 수신한 초음파 신호를 제 1 타이머(527) 및 제 2 타이머(528)로 출력한다. 제 1 타이머(527)는 수신 검지회로(504)로부터의 입력 신호를 받아 시간 계측을 정지시킨다. 제 2 타이머(528)는 수신 검지회로(504)의 출력을 받아 계시를 개시하고, 제 1 타이머(527)로부터 출력되고 있는 카운트 업 타이밍에 동기하여 계시를 정지시킨다. 연산부(506)에서는 제 1 타이머(527) 및 제 2 타이머(528)의 시간 계측 결과를 받아 연산에 의해서 유량을 구한다.
도 62에 제 1 타이머(527) 및 제 2 타이머(528)의 동작 타이밍을 도시한다. 도 62에 도시하는 바와 같이 제 1 타이머(527)는 클록의 상승에서 상태가 변화하기 때문에 A로 도시하는 부분을 여분으로 측정하고 있다. 제 1 타이머(527)의 측정 분해 능력이 도 62b로 도시하는 간격으로 되어 있기 때문에 측정 오차가 되는 A의 부분은 측정마다 발생하고 있다. 그래서 여분의 A부를 제 2 타이머(528)로 측정하여 연산부(506)에서 빼고, 더욱 분해 능력이 높은 초음파의 전파 시간을 구하여 정확한 유량 값을 얻고 있다.
또한, 제어부(530)는 제 1 타이머(527)를 시작하는 동시에, 제 2 타이머(528)로 시작 신호를 출력하여 제 2 타이머(528)를 시작시킨다. 제 1 타이머(527)가 카운트 업하는 타이밍이 되면, 제 1 타이머(527)로부터 제 2 타이머(528)로 카운트 업 타이밍과 동기한 출력 신호가 출력되어 제 2 타이머(528)를 정지시킨다. 이 때의 타이머(528)의 값은 제 1 타이머 1클록의 시간에 측정하는 시간이 된다. 이 시간을 연산부(506)에서 처리하고, 제 2 타이머(528)의 1클록당 시간을 구하여 연산에 사용하는 제 2 타이머(528)의 1클록당 시간을 보정한다.
이 동작을 온도 센서(531) 또는 전원전압 센서(532)의 출력이 각각 설정한 값 이상 변동한 경우에 행한다. 이와 같이 함으로써 타이머(528)는 온도, 전원전압에 대한 안정도는 불필요해지고, 저가의 부품을 사용할 수 있게 된다. 또한, 빈번히 보정을 행할 필요도 없고, 소비 전력을 낮게 억제할 수 있다.
그리고 제 1 타이머(527)의 값으로부터 제 2 타이머(528)의 값을 뺀 값에 의해서 유량의 연산을 행하기 때문에 계시 분해 능력은 제 2 타이머(528)와 동등해진다. 그리고 제 2 타이머(528)의 동작 시간은 대단히 짧기 때문에 소비 전력을 작게 할 수 있고, 분해 능력이 높은 유량계를 저소비 전력으로 실현할 수 있다. 또한, 보정 후 유량 측정하기까지의 동안 제 2 타이머(528)가 안정되게 동작하면 정확한 유량을 측정할 수 있기 때문에 제 2 타이머(528)에 장기적인 안정성이 없더라도 정확한 측정을 행할 수 있다. 일반적인 부품으로 용이하게 고정밀도의 유량계를 실현할 수 있다.
또한, 온도 센서(531)를 설치하고, 온도 센서(531)의 출력이 설정치 이상 변화하였을 때에 제 2 타이머(528)를 제 1 타이머(527)로 보정하는 것이다. 이 때문에 제 2 타이머(528)가 온도 변화에 대하여 특성이 변화하는 것이라도 온도 변화가 일어날 때마다 보정하여 정확한 측정을 행할 수 있다. 그리고 필요할 때만 보정을 행하기 때문에 소비 전력을 작게 할 수 있다.
또한, 전압 센서(532)를 설치하고, 전압 센서(532)의 출력이 설정치 이상 변화하였을 때에 제 2 타이머(528)를 제 1 타이머(527)로 보정하는 것이다. 이 때문에 제 2 타이머(528)가 전원전압 변화에 대하여 특성이 변화하는 것이라도 전원전압 변화가 일어날 때마다 보정하여 정확한 측정을 행할 수 있다. 그리고 필요할 때만 보정을 행하기 때문에 소비 전력을 작게 할 수 있다.
또한, 이러한 보정을 행하기 때문에 제 1 타이머(527)의 클록에 수정 진동자, 제 2 타이머(528)의 클록에 CR 발진회로를 사용하고 있다. 수정 진동자를 사용한 클록 등에서는 대단히 안정하지만 동작 개시로부터 안정 동작까지 시간이 걸린다. 또한, CR 발진회로는 장시간에 걸친 안정성은 확보할 수 없지만, 동작이 곧 안정되어 비동기에서 재빠르게 동작하는 타이머를 용이하게 실현할 수 있다. 제 1 타이머(527)의 클록에 수정 진동자, 제 2 타이머(528)의 클록에 CR 발진회로를 사용함으로써 분해 능력이 높고 안정된 타이머를 용이하게 실현할 수 있다.
또, 제 36 실시예의 도 62에서는 제 2 타이머가 정지하는 타이밍을 제 2 타이머가 동작한 후에 다음으로 제 1 타이머의 클록이 하강하는 타이밍으로 하고 있지만, 제 1 타이머와 동기한 타이밍이면 그 후의 연산에 의해서 정확한 시간을 구할 수 있기 때문에 이 타이밍에 제한되는 것은 아니다.
(제 37 실시예)
도 63은 제 37 실시예의 유량계의 블록도이다.
또한, 유량 측정부(500)와, 이 유량 측정부(500)에 설치되어 초음파를 송수신하는 한 쌍의 초음파 진동자(501, 502)와, 한쪽의 초음파 진동자(502)를 구동하는 구동회로(503)와, 다른쪽의 초음파 진동자(501)에 접속되어 초음파 수신 신호를 검지하는 수신 검지회로(504)와, 수신 검지회로(504)의 출력을 받아 다시 초음파 진동자(502)를 구동하도록 구동회로(503)를 소정 횟수 제어하는 제어부(507)와, 소정 횟수의 경과 시간을 측정하는 타이머(505)와, 타이머(505)의 출력으로부터 유량을 연산에 의해서 구하는 연산부(506)와, 구동회로(503)의 구동방법을 순차 변경하는 주기성 안정화 수단인 지연부(533)를 구비한다.
그리고 제어부(507)는 지연부(533)에 계측 개시의 신호를 출력하는 동시에, 타이머(505)의 시간 계측을 시작시킨다. 지연부(533)는 제어부로부터의 설정 신호로 설정한 지연 시간 후에 구동회로(503)로 신호를 출력한다. 구동회로(503)는 신호 입력이 있으면 초음파 진동자(502)를 구동하여 초음파를 발신한다. 발신된 초음파는 유체를 전파하여 초음파 진동자(501)로 수신된다. 수신 검지회로(504)는 수신한 초음파 신호를 지연부(533)로 출력하고 구동회로를 전 회와 마찬가지로 동작시켜 다시 초음파를 송신시킨다. 수신 검지회로(504)의 출력 신호를 받은 제어부(507)는 이 반복 동작을 카운트하여 소정 횟수에 달하면 타이머(505)를 정지시킨다. 연산부(506)에서는 타이머(505)의 시간 계측 결과를 받아 연산에 의해서 유량을 구한다.
제어부(507)는 타이머(505)의 값을 수취하여, 항상 일정해지도록 지연부(533)의 지연 시간을 설정한다. 이렇게 함으로써 제어부(507)는 측정 주기가 항상 일정해지도록 제어하는 것이다. 그리고, 이 구성에 의해서, 전파 시간이 변화하였을 때라도 측정 주기가 항상 일정해지기 때문에 측정 주기 또는 초음파의 송신 주기에 동기한 잡음이 전파 시간 변동에 관계없이 수신시에 항상 같은 위상이므로 측정 오차를 일정치로 할 수 있고, 대단히 긴 잡음 주기라도 유량 계측을 안정화시킬 수 있다.
또한, 제어부(507)는 측정 시간을 일정하도록 지연부(533)를 제어하기 때문에 일회 일회의 초음파의 전파 시간을 연산하지 않고, 간단한 연산으로 측정 주기를 일정하게 제어할 수 있다.
또, 제 37 실시예에서는 지연 시간을 바꾸어 측정 주기를 일정하게 하였지만, 측정 주기가 일정해지면 같은 효과를 얻는 수 있고, 예를 들면 초음파 진동자간의 거리를 변경하는 등의 방법을 취하더라도 같은 효과를 얻을 수 있다.
또한, 흐름이 있는 경우에는 상류로부터 하류 방향으로의 초음파의 전파 시간과 하류로부터 상류 방향으로의 초음파의 전파 시간이 다르기 때문에 측정 주기 안정을 위해서 다른 지연을 설정하는 것도 가능하다.
또한, 유량이 더욱 크고 주기적인 잡음에 의한 오차를 무시할 수 있는 경우에는 주기성 안정화 수단의 동작을 정지하고, 전력을 저감할 수 있다.
또한, 측정 개시시에 측정 주기 안정화 수단의 설정을 변경하면서 유량 측정하고, 측정 주기 변동에 대하여 측정 결과가 가장 변화하지 않는 측정 주기를 목표의 측정 주기로 설정함으로써 더욱 안정된 측정 결과를 얻을 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 유량계에 의하면, 다음 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서, 유로에 설치되고 유체의 상태 변화를 이용하여 송수신하는 송수신수단과, 상기 송수신을 반복하여 행하는 반복수단과, 상기 반복수단으로 반복되는 전파 시간을 계측하는 계시 수단과, 상기 계시 수단의 값에 근거하여 유량을 검출하는 유량 검출수단과, 소정의 반복 횟수로 변경하는 횟수 변경 수단을 구비하고 있기 때문에 최적의 반복 횟수로 변경함으로써 흐름의 변동에 의한 영향을 억제할 수 있어 안정된 유량 계측을 고정밀도로 실현할 수 있다.
또한, 유체의 상태 변화로서 음파의 전파를 사용한 한 쌍의 송수신수단을 구비하고 있기 때문에 음파의 송수신수단을 사용함으로써 유체의 상태 변화가 있는 경우에도 음파의 전파를 행할 수 있고, 변동에 최적인 반복 횟수로 변경함으로써 양호한 정밀도로 안정되게 유량 계측을 행할 수 있다.
또한, 유체의 상태 변화로서 열의 전파를 사용한 송수신수단을 구비하고 있기 때문에 열의 송수신수단을 이용함으로써 유체의 상태 변화가 있는 경우에도 열의 전파를 행할 수 있고, 변동에 최적의 반복 횟수로 변경함으로써 양호한 정밀도로 안정되게 유량 계측을 행할 수 있다.
또한, 반복수단으로 반복하여 계측하는 전파 시간의 도중 정보를 검출하는 경과 시간 검출수단과, 상기 경과 시간 검출수단의 정보로부터 유량 변동의 주기를 검출하는 주기 검출수단과, 상기 주기 검출수단으로 검출된 주기의 거의 정수 배의 측정 시간으로 설정하는 횟수 변경 수단을 구비하고 있기 때문에 특정한 검출수단을 필요로 하지 않고, 유량 검출을 행하기 전에 계시 수단의 도중 정보로부터 주기를 검출하여 주기의 정수 배로 할 수 있기 때문에 유량 계측은 안정되고 양호한 정밀도로 계측할 수 있다.
또한, 경과 시간 검출수단에 의해 얻어진 반복하여 행하여지는 송수신의 각 전파 시간을 적어도 1개 이상 유지하는 데이터 유지수단과, 상기 데이터 유지수단에 의해 유지된 데이터와 계측된 전파 시간의 데이터를 비교함으로써 주기를 검출하는 주기 검출수단을 구비하고 있기 때문에 데이터 유지수단에 의해서 순간 순간의 계시 정보를 유지하여 비교함으로써 주기를 검출할 수 있다.
또한, 횟수 변경 수단은 소정의 처리시에 동작하는 구성으로 하고 있기 때문에 소정의 처리시에만 행함으로써 필요 최저한의 처리로 할 수 있어 소비 전력을 대폭으로 저감할 수 있다.
또한, 횟수 변경 수단은 소정 유량 계측마다 동작하는 구성으로 하고 있기 때문에 소정 유량 계측마다 행함으로써 심하게 변동하는 흐름에 있어서도 안정되게 유량을 양호한 정밀도로 계측할 수 있다.
또한, 횟수 변경 수단은 유량 계측 처리 전에 행하여지는 구성으로 하고 있기 때문에 유량 계측을 행하기 전에 반복 횟수를 소정의 횟수로 설정하기 때문에 유량 계측은 안정되고 양호한 정밀도로 행할 수 있다.
또한, 소정 처리는 계측 유량으로부터 유량의 이상 상태를 판별하는 이상 판별수단과, 계측 유량으로부터 유량의 사용 상황을 관리하는 유량 관리수단을 행하는 구성으로 하고 있기 때문에 이상 판별이나 유량 관리의 처리시에만 함으로써 횟수 변경을 행하는 처리를 최저한 억제하여 저소비 전력으로 할 수 있다.
또한, 주기 검출수단으로 얻어진 주기에 맞춘 반복 횟수는 다음 번의 유량 계측시에 사용되는 구성으로 하고 있기 때문에 다음 번의 계측에 사용함으로써 주기 검출을 위한 반복 계측이 불필요해져, 저소비 전력으로 할 수 있다.
또한, 계측 유량이 소정 유량 미만일 때에 횟수 변경 수단을 동작시키는 구성으로 하고 있기 때문에 소정 유량 이하일 때만 행함으로써 대유량시에는 처리하지 않고 저소비 전력으로 할 수 있다.
또한, 유로에 설치되어 유체의 상태 변화를 송수신하는 송수신수단과, 상기 송수신수단으로 송수신되는 전파 시간을 계측하는 계시 수단과, 상기 계시 수단의 값에 근거하여 유량을 검출하는 유량 검출수단과, 상기 송수신수단으로 유로 내의 변동을 계측하는 변동 검출수단과, 상기 변동 검출수단의 변동의 타이밍에 동기하여 계측을 개시하는 계측 제어수단을 구비하고 있기 때문에 송수신수단으로 유로 내의 변동을 계측함으로써 변동 검출용의 다른 센서를 설치할 필요가 없고, 소형화나 유로 등을 간소화할 수 있는 동시에, 변동이 발생하는 경우에도 단시간에 안정하고 양호한 정밀도로 유량을 계측할 수 있다.
또한, 유체의 상태 변화로서 음파의 전파를 사용한 한 쌍의 송수신수단을 구비하고 있기 때문에 유체의 상태 변화를 음파의 송수신수단으로 검출할 수 있고, 변동의 타이밍에 동기하여 계측을 개시함으로써 양호한 정밀도로 안정되게 유량 계측을 행할 수 있다.
또한, 유체의 상태 변화로서 열의 전파를 사용한 송수신수단을 구비하고 있기 때문에 유체의 상태 변화를 열의 송수신수단으로 검출할 수 있고, 변동의 타이밍에 동기하여 계측을 개시함으로써 양호한 정밀도로 안정되게 유량 계측을 행할 수 있다.
또한, 유로에 설치되어 음파를 송수신하는 제 1 진동수단 및 제 2 진동수단과, 상기 제 1 진동수단 및 제 2 진동수단의 송수신의 동작을 바꾸는 전환수단과, 상기 제 1 진동수단 및 제 2 진동수단의 적어도 한쪽으로 유로 내의 압력 변동을 검출하는 변동 검출수단과, 상기 제 1 진동수단 및 제 2 진동수단으로 송수신되는 음파의 전파 시간을 계측하는 계시 수단과, 상기 변동 검출수단의 출력이 소정 변화하였을 때에 유로의 상류측의 제 1 진동수단으로부터 하류측의 제 2 진동수단으로 전파하는 제 1 계시 시간(T1)을 상기 계시 수단이 측정하고, 또한, 상기 변동 검출수단의 출력이 상기 소정 변화와 반대로 변화하였을 때에는 유로의 하류측의 제 2 진동수단으로부터 상류측의 제 1 진동수단으로 전파하는 제 2 계시 시간(T2)을 상기 계시 수단이 측정하는 제어를 행하는 계측 제어수단과, 상기 제 1 계시 시간(T1)과 상기 제 2 계시 시간(T2)을 사용하여 유량을 산출하는 유량 검출수단을 구비한 구성으로 하고 있기 때문에 압력 변동의 변화가 반대가 되는 타이밍으로 계측함으로써 압력 변동과 계측하는 타이밍의 위상을 겹치지 않게 할 수 있고, 압력 변동에 의한 계측 오차를 상쇄할 수 있다.
또한, 변동 검출수단의 출력이 소정 변화하였을 때에 제 1 계시 시간(T1)의 측정을 개시하고, 상기 변동 검출수단의 출력이 상기 소정 변화와 반대로 변화하였을 때에 제 2 계시 시간(T2)의 측정을 개시하는 계측 제어와, 다음 번의 계측시는 변동 검출수단의 출력이 상기 소정 변화와 반대로 변화하였을 때에 제 1 계시 시간(T1)의 측정을 개시하고, 상기 변동 검출수단의 출력이 소정 변화하였을 때에 제 2 계시 시간(T2)의 측정을 개시 계측 제어를 행하는 계측 제어수단과, 계측 개시를 교대로 변경하면서 전 회의 제 1 계시 시간(T1)과 제 2 계시 시간(T2)을 사용하여 구한 제 1 유량과, 다음 번의 제 1 계시 시간(T1)과 제 2 계시 시간(T2)을 사용하여 구한 제 2 유량을 차차 평균 처리함으로써 유량을 산출하는 유량 검출수단을 구비한 구성으로 하고 있기 때문에 계측하는 타이밍을 상술한 바와 같이 바꾸어 제 1 계시 시간(T1)과 제 2 계시 시간(T2)함으로써 압력 변동이 고압측, 저압측에서 비대칭으로 되어 있어도, 그 압력 변동의 영향을 상쇄할 수 있다.
또한, 송수신을 복수회 행하는 반복수단을 구비한 구성으로 하고 있기 때문에 계측 횟수를 증가시킴으로써 평균화할 수 있고, 안정된 유량 계측을 행할 수 있다.
또한, 변동 주기의 정수 배 시간에 걸쳐 송수신을 복수회 행하는 반복수단을 구비하고 있기 때문에 변동 주기로 계측함으로써 압력 변동이 평균화되어 안정된 유량을 계측할 수 있다.
또한, 변동 검출수단의 출력이 소정 변화하였을 때에 송수신 계측을 개시하고, 상기 변동 검출수단의 출력이 상기 소정 변화와 동일하게 변화를 할 때까지 반복하여 음파의 송수신 계측을 행하는 반복수단을 구비하고 있어 계측의 개시와 정지를 압력 변동의 주기와 일치시킬 수 있기 때문에 변동 주기에서 계측할 수 있어 압력 변동이 평균화되어 안정된 유량을 계측할 수 있다.
또한, 제 1 진동수단 및 제 2 진동수단을 음파의 송수신에 사용하는 경우와, 압력 변동의 검출에 사용하는 경우를 바꾸는 선택수단을 구비한 구성으로 하고 있기 때문에 제 1 진동수단 및 제 2 진동수단의 적어도 한쪽을 압력 검출에 사용할 수 있고, 유량 계측과 압력 계측을 양립할 수 있다.
또한, 변동 파형의 교류 성분의 제로 부근을 검출하는 변동 검출수단을 구비하고 있기 때문에, 변동의 제로 성분 부근에서 변동을 검출함으로써 유량 계측을 행하는 시간의 범위가 변동 제로 부근에서 계측을 개시할 수 있고, 변동이 적은 시간 내에 유량 계측을 행함으로써 유체 변동시의 계측을 안정화시킬 수 있다.
또한, 변동 검출수단의 신호의 주기를 검출하는 주기 검출수단과, 상기 주기 검출수단이 검출한 주기가 소정의 주기일 때만 계측을 개시하는 계측 제어수단을 구비하고 있기 때문에 소정 주기시에만 계측을 개시함으로써 소정의 변동시에 계측을 행할 수 있고, 안정된 유량을 계측할 수 있다.
또한, 변동 검출수단의 신호를 검출할 수 없을 때에는 소정 시간 후에 계측을 자동적으로 시작하기 위한 검출 해제 수단을 구비하고 있기 때문에 변동이 없어진 경우에도 소정 시간이 되면 자동적으로 유량을 계측할 수 있다.
또한, 송수신수단 및 제 1 진동수단 및 제 2 진동수단은 압전식 진동자로 이루어지는 구성으로 하고 있기 때문에 압전식 진동자로 함으로써 초음파를 송수신에 사용하면서, 또한, 압력 변동도 검출할 수 있다.
또한, 유로에 설치되고 유체의 상태 변화를 이용하여 송수신하는 송수신수단과, 상기 송수신수단의 신호 전파를 반복하여 행하는 반복수단과, 상기 반복수단으로 반복되는 동안의 전파 시간을 계측하는 계시 수단과, 상기 계시 수단의 값에 근거하여 유량을 검출하는 유량 검출수단과, 유로 내의 유체 변동을 검출하는 변동 검출수단과, 상기 각 수단을 제어하는 계측 제어수단과, 상기 각 수단의 이상 상태를 감시하는 계측 감시수단을 구비하고 있기 때문에 유로 내의 흐름에 변동이 있는 경우, 그 변동에 맞추어 유량을 계측하는 동시에, 계측 감시수단에 의해서 이상을 민첩하게 검출할 수 있기 때문에 이상시의 처치를 정확하게 행할 수 있고, 계측치가 안정되고 양호한 정밀도로 유량을 계측할 수 있어 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 유체의 상태 변화로서 음파의 전파를 사용한 한 쌍의 송수신수단을 구비하고 있기 때문에 음파를 사용함으로써 유체에 변동이 있어도 유량 계측을 행할 수 있는 동시에, 계측 감시수단에 의해서 이상시의 처치를 정확하게 행할 수 있어 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 유체의 상태 변화로서 열의 전파를 사용한 송수신수단을 구비하고 있기 때문에 열 전파를 사용함으로써 유체에 변동이 있어도 유량 계측을 행할 수 있는 동시에, 계측 감시수단에 의해서 이상시의 처치를 정확하게 행할 수 있어 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 유로에 설치되어 음파를 송수신하는 1쌍의 송수신수단과, 상기 송수신수단의 신호 전파를 반복하여 행하는 반복수단과, 상기 반복수단으로 반복되는 동안의 음파의 전파 시간을 계측하는 계시 수단과, 상기 계시 수단의 값에 근거하여 유량을 검출하는 유량 검출수단과, 유로 내의 유체 변동을 검출하는 변동 검출수단과, 상기 각 수단을 제어하는 계측 제어수단과, 상기 계측 제어수단의 지시 신호 후, 상기 변동 검출수단의 제 1 출력 신호시에 음파의 송신 개시를 지시하는 개시 신호와, 상기 변동 검출수단의 제 2 출력 신호시에 음파의 송수신의 반복 종료를 지시하는 종료 신호와, 상기 개시 신호와 상기 종료 신호의 이상을 감시하는 계측 감시수단을 구비하고 있기 때문에 유로 내의 흐름에 변동이 있는 경우, 그 변동 주기에 동기하여 계측하는 동시에, 계측 감시수단에 의해서 이상 상태를 검출할 수 있기 때문에 계측치가 안정되고 양호한 정밀도로 유량을 계측할 수 있고, 또한, 이상시의 처치가 정확하게 행할 수 있고, 계측 유량 값의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 계측 제어수단의 지시 후, 소정 시간 내에 개시 신호가 발생하지 않았을 때, 소정 시간 후에 음파의 송신 개시를 지시하는 계측 감시수단을 구비하고 있기 때문에 변동이 없고 소정 시간 내에 개시 신호가 없는 경우에도, 소정 시간마다 유량을 계측할 수 있는 동시에, 데이터의 결핍을 방지할 수 있다.
또한, 계측 제어수단의 지시 후, 소정 시간 내에 개시 신호가 발생하지 않았을 때, 소정 시간 후에 음파의 송신 개시를 지시하고, 소정의 반복 횟수로 계측을 행하는 계측 감시수단을 구비하고 있기 때문에 변동이 없고 소정 시간 내에 개시 신호가 없는 경우에도, 소정 시간마다 소정의 반복 횟수로 유량을 계측할 수 있는 동시에, 데이터의 결핍을 방지할 수 있다.
또한, 계측 제어수단의 지시 후, 소정 시간 내에 개시 신호가 발생하지 않았을 때, 다음의 계측 제어수단의 지시까지 계측을 행하지 않는 계측 감시수단을 구비하고 있기 때문에 다음의 계측 지시까지 대기함으로써 불필요한 계측을 하지 않고 소비 전력의 절감을 행할 수 있다.
또한, 개시 신호 후, 소정 시간 내에 종료 신호가 발생하지 않았을 때, 음파의 수신을 종료하는 계측 감시수단을 구비하고 있기 때문에 강제적으로 종료함으로써 종료 대기로 계측이 정지하지 않고 다음의 처리로 진행할 수 있고, 안정된 계측 동작을 행할 수 있다.
또한, 개시 신호 후, 소정 시간 내에 종료 신호가 발생하지 않았을 때, 음파의 수신을 종료하고, 다시 개시 신호를 출력하는 계측 감시수단을 구비하고 있기 때문에 강제적으로 종료함으로써 종료 대기로 계측이 정지하지 않고, 다시 개시 신호를 출력함으로써 재계측을 행하고, 안정된 계측 동작을 행할 수 있다.
또한, 반복 횟수가 이상이 되었을 때, 송수신의 처리를 정지하는 계측 감시수단을 구비하고 있기 때문에 반복 횟수가 이상 상태일 때에는 계측을 정지함으로써 정밀도가 좋은 데이터만을 사용하여 유량 계측을 행할 수 있다.
또한, 1쌍의 송수신수단 중, 한쪽의 송수신수단으로부터 송신을 행하고 다른쪽의 송수신수단으로 수신하는 계측시의 제 1 반복 횟수와, 다른쪽의 송수신수단으로부터 송신을 행하고 한쪽의 송수신수단으로 수신하는 계측시의 제 2 반복 횟수를 비교하여, 양 반복 횟수의 차가 소정 횟수 이상일 때, 다시 개시 신호를 출력하는 계측 감시수단을 구비하고 있기 때문에 반복 횟수가 크게 다를 때에는 재계측을 행함으로써 변동 주기가 안정된 상태에서 계측하는 것으로 정밀도가 높은 유량 계측을 행할 수 있다.
또한, 1쌍의 송수신수단 중, 한쪽의 송수신수단으로부터 송신을 행하고 다른쪽의 송수신수단으로 수신하는 계측시의 제 1 반복 횟수와, 다른쪽의 송수신수단으로부터 송신을 행하고 한쪽의 송수신수단으로 수신하는 계측시의 제 2 반복 횟수는 동일한 횟수가 되도록 설정하는 반복수단을 구비하고 있기 때문에 동일한 반복 횟수로 함으로써 변동 주기가 불안정된 경우에도 소정의 유량 계측을 행할 수 있다.
또한, 다시 개시 신호를 출력하는 횟수는 소정 횟수까지로 하고, 영구히 반복하지 않도록 감시하는 계측 감시수단을 구비하고 있기 때문에 재계측의 횟수를 제한함으로써 무한히 처리가 계속되지 않도록 하여 안정된 유량 계측을 행할 수 있다.
또한, 초음파의 송수신을 복수회 반복하여 계측한 전파 시간의 역수 차로부터 유량을 계측하는 것으로 하고 있기 때문에, 초음파를 사용함으로써 유로 내의 변동 주파수의 영향을 받지 않고서 송수신이 가능하고, 또한, 송수신을 반복하여 전파 시간을 계측한 시간의 역수 차로부터 유량을 계측함으로써 주기가 긴 변동이라도 1주기 단위로 계측할 수 있는 동시에, 역수 차에 의해 변동에 의한 전파 시간의 차를 상쇄할 수 있다.
또한, 순간 유량을 검출하는 순간 유량 검출수단과, 유량 값이 맥동하고 있는지의 여부를 판별하는 맥동 판별수단과, 상기 맥동 판별수단의 판정 결과에 따라서 다른 수단을 사용하여 유량 값을 산출하는 적어도 1개 이상의 안정 유량 산출수단을 구비하고 있기 때문에 계측 유량의 변동을 판별하여 유량의 산출수단을 바꿈으로써 변동량에 따라서 하나의 유량 계측수단으로 안정된 유량의 산출을 가능하게 할 수 있다.
또한, 순간 유량을 검출하는 순간 유량 검출수단과, 유량 값을 디지털 필터 처리하는 필터 처리수단과, 상기 필터 처리수단에 의해서 유량 값을 산출하는 안정 유량 산출수단을 구비하고 있기 때문에 디지털 필터 처리함으로써 평균 처리 상당의 산술 계산이 많은 데이터용 메모리를 사용하지 않고서 행할 수 있는 동시에, 필터 계수라는 하나의 변수를 변경함으로써 필터 특성을 변경할 수 있다.
또한, 맥동 판별수단이 맥동이라고 판별하였을 때에 유량 값을 디지털 필터 처리수단에 의해서 안정치를 산출하는 안정 유량 산출수단을 구비하고 있기 때문에 맥동시에는 급준한 필터 특성으로 함으로써 큰 맥동을 안정시킬 수 있는 동시에, 맥동시만 필터 처리하는 것이 가능하다.
또한, 맥동 판별수단은 유량 값의 변동폭이 소정 값 이상인지의 여부를 판별하는 구성으로 하고 있기 때문에 맥동의 변동폭에 의해서 판별함으로써 맥동의 변동폭에 따라서 필터 처리를 변경할 수 있다.
또한, 필터 처리수단은 유량 값의 변동폭에 따라서 필터 특성을 변경하는 구성으로 하고 있기 때문에 변동폭에 따라서 필터 특성을 변경함으로써 작은 변동시에는 완만한 필터 특성으로 하여 유량의 변동에 빠르게 변동할 수 있도록 하는 동시에, 큰 변동시에는 급준한 필터 특성으로 함으로써 맥동에 의한 유량의 변동을 크게 억제할 수 있다.
또한, 순간 유량 검출수단이 검출한 유량 값이, 저유량시에만 필터 처리를 행하는 구성으로 하고 있기 때문에 저유량시에만 필터 처리를 행함으로써 대유량시의 유량 변화에 민첩하게 대응하는 동시에, 저유량시의 맥동의 영향을 대폭으로 억제할 수 있다.
또한, 필터 처리수단은 유량 값에 의해서 필터 특성을 변경하는 구성으로 하고 있기 때문에 유량 값에 의해서 필터 특성을 변경함으로써 저유량시에만 필터 처리를 행함으로써 대유량시의 유량 변화에 민첩하게 대응하는 동시에, 저유량시의 맥동의 영향을 대폭으로 억제할 수 있다.
또한, 필터 처리수단은 순간 유량 검출수단의 유량 시간의 간격에 따라서 필터 특성을 변경하는 구성으로 하고 있기 때문에 유량 검출 시간의 간격에 따라서 필터 특성을 변경함으로써 계측 간격이 짧을 때에는 완만한 필터 특성으로, 간격이 넓을 때에는 급준한 필터 특성으로 변동을 억제할 수 있다.
또한, 대유량 값일 때에는 필터 특성의 컷 오프 주파수가 높아지도록 변경하고, 저유량시에는 컷 오프 주파수가 낮은 필터 특성을 갖도록 변경하는 필터 처리수단을 구비하고 있기 때문에 대유량시에는 응답성이 빨라지고, 저유량시에는 맥동을 억제하는 처리로 할 수 있다.
또한, 안정 유량 산출수단에 의해 산출한 유량 값의 변동폭이 소정 값 이내가 되도록 필터 특성을 변경하는 구성으로 하고 있기 때문에 변동치가 소정 값 내가 되도록 필터 특성을 변경함으로써 유량 변동을 항상 소정 값 이하로 억제할 수 있다.
또한, 초음파에 의해 유량을 검출하는 초음파 유량계를 순간 유량 검출수단으로 하고 있기 때문에 초음파 유량계를 사용함으로써 대폭적인 유량 변동이 발생하여도 순간 유량을 계측할 수 있기 때문에 그 유량 값으로부터 산술에 의해 안정 유량을 구할 수 있다.
또한, 열식 유량계를 순간 유량 검출수단으로 하고 있기 때문에 열식 유량계를 사용함으로써 대폭적인 유량 변동이 발생하여도 순간 유량을 계측할 수 있기 때문에 그 유량 값으로부터 산술에 의해 안정 유량을 구할 수 있다.
또한, 측정의 주기가 일정해지지 않도록 제어부가 유량 계측에 있어서의 주기를 순차 변경하도록 주기성 변경 수단을 제어하는 것으로, 측정 주기 또는 초음파의 송신 주기에 동기한 잡음이 수신시에 항상 같은 위상에 존재하지 않고 분산되기 때문에 측정 오차를 작게 할 수 있다.
또한, 구동회로의 구동방법을 순차 변경하는 주기성 변경 수단을 구비하고, 주기가 일정해지지 않도록 제어부는 상기 수신 검지회로의 출력을 받으면 상기 수신 검지회로의 수신 검지마다 주기성 변경 수단을 변경하는 것으로, 1회의 유량 측정 중에 주기 변경 수단을 복수의 설정으로 동작시켜 측정할 수 있기 때문에 잡음이 분산 평균화한 측정 결과가 되어 안정된 측정 결과를 얻을 수 있다.
또한, 주기성 변경 수단을 복수의 주파수의 출력 신호를 바꾸어 출력하는 구성으로 하고, 제어부는 계측마다 상기 주기성 변경 수단의 주파수 설정을 변경하여 구동회로의 구동 주파수를 변경하도록 제어하기 때문에 구동 주파수 변경에 의해서 수신 검지 타이밍을 구동 신호의 주기 변동에 상당하는 시간 변화시킬 수 있다. 이 때문에 측정 주기 또는 초음파의 송신 주기에 동기한 잡음이 수신시에 항상 같은 위상에 존재하지 않고, 분산되기 때문에 측정 오차를 작게 할 수 있다.
또한, 주기성 변경 수단을 같은 주파수로 복수의 위상을 갖는 출력 신호를 출력하는 구성으로 하고, 제어부는 계측마다 상기 주기성 변경 수단의 출력 신호의 위상 설정을 변경하여 구동회로의 구동 위상을 변경하도록 제어하기 때문에 구동 위상 변경에 의해서 수신 검지 타이밍을 구동 신호의 위상 변동을 시간으로 환산한 시간 변화시킬 수 있다. 이 때문에 측정 주기 또는 초음파의 송신 주기에 동기한 잡음이 수신시에 항상 같은 위상에 존재하지 않고, 분산되기 때문에 측정 오차를 작게 할 수 있다.
또한, 주파수 변경 수단을 초음파 진동자의 사용 주파수인 제 1 주파수와 상기 제 1 주파수와는 다른 제 2 주파수의 신호를 겹쳐서 출력하는 구성으로 하고, 제어부는 계측마다 상기 주기성 변경 수단의 제 2 주파수의 설정을 변경한 출력 신호를 상기 구동회로를 통해서 출력하기 때문에 유량 계측에 있어서의 주기성을 산란시킬 수 있다. 이 때문에 측정 주기 또는 초음파의 송신 주기에 동기한 잡음이 수신시에 항상 같은 위상에 존재하지 않고, 분산되기 때문에 측정 오차를 작게 할 수 있다.
또한, 주기성 변경 수단은 제 2 주파수가 있는 경우와 없는 경우의 설정을 바꿈으로써 송신시의 초음파 진동자의 진동을 바꾸고 수신 검지 타이밍을 바꾸기 때문에 유량 계측에 있어서의 주기성을 산란시킬 수 있고, 측정 주기 또는 초음파의 송신 주기에 동기한 잡음이 수신시에 항상 같은 위상에 존재하지 않고, 분산되기 때문에 측정 오차를 작게 할 수 있다.
또한, 주기성 변경 수단은 제 2 주파수의 위상 설정을 변경하기 때문에 송신시의 초음파 진동자의 진동을 바꾸고 수신 검지 타이밍을 바꾸기 때문에 유량 계측에 있어서의 주기성을 산란시킬 수 있고, 측정 주기 또는 초음파의 송신 주기에 동기한 잡음이 수신시에 항상 같은 위상에 존재하지 않고, 분산·평균화되기 때문에 측정 오차를 작게 할 수 있다.
또한, 주기성 변경 수단은 제 2 주파수의 주파수 설정을 변경하기 때문에 송신시의 초음파 진동자의 진동을 바꾸고 수신 검지 타이밍을 바꾸기 때문에 유량 계측에 있어서의 주기성을 산란시킬 수 있고, 측정 주기 또는 초음파의 송신 주기에 동기한 잡음이 수신시에 항상 같은 위상에 존재하지 않고, 분산되기 때문에 측정 오차를 작게 할 수 있다.
또한, 주기성 변경 수단은 다른 지연 시간이 설정 가능한 지연부를 구비하고, 제어부는 초음파의 송신 또는 초음파의 수신 검지마다 상기 지연의 설정을 변경하기 때문에 일회의 측정 중에서 직전에 송신한 초음파의 잔향이나 초음파 진동자의 테일링의 영향을 분산시킬 수 있고, 측정 오차를 작게 할 수 있다.
또한, 주기 변경 수단이 변경하는 주기의 폭이 측정 오차에 의한 전파 시간 변동에 상당하는 값의 정수 배로 하기 때문에 모든 설정을 합계하여 평균을 취했을 때에 오차를 최소로 할 수 있다.
또한, 주기 변경 수단이 변경하는 주기의 폭이 초음파 진동자의 공진 주파수의 주기로 하기 때문에 모든 설정을 합계를 평균한 값은 초음파 센서의 잔향이나 테일링에 의해서 발생하는 측정 오차가 최소가 되기 때문에 측정 오차를 작게 할 수 있다.
또한, 주기성을 변경하는 패턴의 순서를 상류 방향으로의 측정과 하류 방향으로의 측정을 같게 하기 때문에 상류 방향과 하류 방향으로의 측정이 항상 같은 조건이 되어 유량 변동이 있는 경우의 측정 결과를 안정화시킬 수 있다.
또한, 소정 횟수가 주기성 변경 수단의 변경 수의 정수 배이기 때문에 일회의 유량 계측 중에서 상기 주기성 변경 수단의 모든 설정치를 균일하게 설정할 수 있고, 측정 결과를 안정시킬 수 있다.
또한, 제 2 타이머에 의해서, 수신 검지로부터 다음 타이머의 카운트 업 타임까지의 시간을 측정함으로써 제 1 타이머보다 분해 능력이 높은 측정을 할 수 있다. 또한, 같은 분해 능력의 유량계와 비교하여, 수신 검지 후에 약간의 시간 제 2 타이머를 동작시키면 되기 때문에 소비 전력도 작게 할 수 있다.
또한, 제 2 타이머를 제 1 타이머로 보정하기 때문에 제 2 타이머는 짧은 시간의 안정만 있으면 되고, 특수한 부품을 사용할 필요가 없다. 이 때문에 고분해 능력의 유량계를 용이하게 실현할 수 있다.
또한, 온도 센서의 출력이 설정치 이상 변동한 경우에 제 1 타이머에 의해서 제 2 타이머를 보정하기 때문에 제 2 타이머가 온도의 변화에 의해서 동작이 크게 변화하는 것에도 사용하는 것이 가능해진다.
또한, 전압 센서의 출력이 설정치 이상 변동한 경우에 제 1 타이머에 의해서 제 2 타이머를 보정하기 때문에 제 2 타이머가 전압의 변화에 의해서 동작이 크게 변화하는 것에도 사용하는 것이 가능해진다.
또한, 피측정 유체가 흐르는 유량 측정부와, 이 유량 측정부에 설치되어 초음파를 송수신하는 한 쌍의 초음파 진동자와, 한쪽의 상기 초음파 진동자를 구동하는 구동회로와, 다른쪽의 상기 초음파 진동자에 접속되어 초음파 신호를 검지하는 수신 검지회로와, 수신 검지회로의 출력을 받아 다시 초음파 진동자를 구동하도록 상기 구동회로를 소정 횟수 제어하는 제어부와, 상기 소정 횟수의 경과 시간을 측정하는 타이머와, 상기 타이머의 출력에 의해 유량을 산출함으로써 구하는 연산부와, 구동 회로의 구동 방법을 순차 변경하는 주기성 안정화 수단을 구비하고, 제어부는 측정 주기가 항상 일정해지도록 주기성안정화 수단을 제어하는 것이다. 그리고 이 구성에 의해서 전파 시간이 변화하였을 때라도 측정 주기가 항상 일정해지기 때문에 측정 주기 또는 초음파의 송신 주기에 동기한 잡음이 전파 시간 변동에 관계없이 수신시에 항상 같은 위상이기 때문에 측정 오차를 일정치로 할 수 있고, 상당히 긴 잡음 주기라도 유량 계측을 안정화할 수 있다.
또한, 제어부는 다른 지연 시간이 설정 가능한 지연부로 이루어지는 주기성 안정화 수단을 갖고, 상기 제어부는 지연 시간을 바꾸어 구동 회로의 출력 타이밍을 변경하는 것이다. 그리고 지연 시간을 변경함으로써 측정 주기를 안정화시키기 때문에, 초음파 진동자의 구동에 영향을 주지 않고 측정 주기를 안정화할 수 있다.
또한, 제어부는 측정 시간을 일정하도록 구동 회로를 제어하기 때문에, 일회 일회의 초음파의 전파 시간을 연산하지 않고, 간단한 연산으로 측정 주기를 일정하게 제어할 수 있다.
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- 유로내에서 흐르는 유체의 상태 변화를 사용하여 신호를 송수신하는 송수신 수단과,상기 송수신 수단에 의한 신호의 송수신을 소정 횟수 반복하는 반복 수단과,상기 반복 수단에 의해 신호의 송수신이 반복되는 동안의 상기 유체의 상태 변화의 전파 시간을 측정하는 계시 수단과,상기 계시 수단에 의해 측정된 전파 시간에 기초하여 유체의 유량을 검출하는 유량 검출 수단과,유체의 유량이 변화되는 주기를 검출하는 주기 검출 수단과,주기 검출 수단에 의해 검출된 주기에 따라서 상기 소정의 반복 횟수를 변경하는 횟수 변경 수단을 구비하는 유량계.
- 제 141 항에 있어서, 상기 송수신 수단은 유체의 상태 변화로서 음파의 전파를 사용하여 상기 신호를 송수신하는 유량계.
- 제 141 항에 있어서, 상기 송수신 수단은 유체의 상태 변화로서 열의 전파를 사용하여 상기 신호를 송수신하는 유량계.
- 제 141 항에 있어서, 상기 계시 수단으로부터의 출력에 기초하여 상기 유체의 상태 변화의 경과 시간을 검출하기 위한 경과 시간 검출 수단을 추가로 구비하고,상기 주기 검출 수단은 상기 경과 시간 검출 수단으로부터의 출력에 근거하여 상기 주기를 검출하는 유량계.
- 제 141 항에 있어서, 상기 횟수 변경 수단은 상기 소정의 반복 횟수를 실질적으로 상기 주기의 배수가 되도록 설정하는 유량계.
- 제 141 항에 있어서, 상기 경과 시간 검출 수단으로부터의 출력을 유지하는 데이터 유지 수단을 추가로 포함하고,상기 주기 검출 수단은 계시 수단에 의해 계측된 전파 시간의 데이터와, 데이터 유지 수단에 의해 유지된 데이터 사이의 비교에 근거하여 주기를 검출하는 유량계.
- 제 141 항에 있어서, 상기 횟수 변경 수단은 소정의 처리가 수행될 때 동작하는 유량계.
- 제 147 항에 있어서, 상기 횟수 변경 수단은 유량 검출 수단이 유량 계측을 실행할 때 마다 동작하는 유량계.
- 제 147 항에 있어서, 상기 횟수 변경 수단은 유량 검출 수단이 유량 계측을 수행하기 이전에 상기 소정의 반복 횟수를 변경하는 유량계.
- 제 147 항에 있어서, 상기 소정의 처리는 상기 유량 검출 수단에 의해 검출된 유량이 이상이 있는지 아닌지를 판별하기 위한 이상 판별 처리와, 상기 유량의 사용 상태를 관리하기 위한 유량 관리 처리를 포함하는 유량계.
- 제 141 항에 있어서, 상기 소정 반복 횟수는 유량 검출 수단이 다음 번 유량을 검출할 때 사용되는 유량계.
- 제 141 항에 있어서, 상기 횟수 변경 수단은 유량 검출 수단에 의해 검출된 유량이 소정의 유량 미만일 때 동작하는 유량계.
- 유로내에서 흐르는 유체의 상태 변화를 사용하여 신호를 송수신하는 송수신 수단과,상기 송수신 수단에 의해 신호가 송수신되는 동안에 유체의 상태 변화의 전파 시간을 계측하는 계시 수단과,상기 계시 수단에 의해 계측된 전파 시간에 기초하여 유체의 유량을 검출하는 유량 검출 수단과,상기 송수신 수단으로부터의 출력에 근거하여 유량의 압력 변동을 검출하는 변동 검출 수단과,상기 송수신 수단으로부터의 출력을 유로내의 압력 변동을 검출하기 위해, 그리고, 유체의 유량을 검출하기 위해 사용할 수 있도록 상기 송수신 수단의 출력을 전환시키는 선택 수단을 포함하는 유량계.
- 제 153 항에 있어서, 상기 변동 검출 수단에 의해 검출된 압력 변동의 타이밍에 동기하여 계측을 개시하는 계측 제어 수단을 추가로 포함하는 유량계.
- 제 153 항에 있어서, 상기 송수신 수단은 상기 유체의 상태 변화로서 음파의 전파 시간을 사용하여 신호를 송수신하는 유량계.
- 제 153 항에 있어서, 상기 송수신 수단은 상기 유체의 상태 변화로서 열의 전파를 사용하여 신호를 송수신하는 유량계.
- 제 153 항에 있어서, 상기 송수신 수단은 상기 유로의 상류측에 설치되어 음파를 송수신하는 제 1 진동 수단과, 상기 유로의 하류측에 설치되어 음파를 송수신하는 제 2 진동 수단을 포함하고,상기 변동 검출 수단은 상기 제 1 및 제 2 진동 수단 중 적어도 한쪽으로부터의 출력에 기초하여 압력 변동을 검출하며,상기 유량계는 상기 제 1 및 제 2 진동 수단에 의한 신호의 송수신을 전환하기 위한 전환 수단과, 상기 계시 수단을 제어하는 계측 제어 수단을 추가로 포함하고,상기 계측 제어 수단은 변동 검출 수단에 의해 소정 압력 변동이 검출될 때, 제 1 진동 수단으로부터 제 2 진동 수단으로 유체의 상태 변화를 송신하기 위해 필요한 제 1 계측 시간(T1)이 계측되고, 변동 검출 수단에 의해 그 방향이 상기 소정 압력 변동의 방향에 대향한 압력 변동이 검출될 때, 제 2 진동 수단으로부터 제 1 진동 수단으로 유체의 상태 변화를 송신하기 위해 필요한 제 2 계측 시간(T2)이 계측되도록 계시 수단을 제어하며,상기 유량 검출 수단은 제 1 계측 시간(T1)과 제 2 계측 시간(T2)을 사용하여 유체의 유량을 검출하는 유량계.
- 제 157 항에 있어서, 상기 계측 제어 수단은 변동 검출 수단에 의해 소정 압력 변동이 검출되었을 때, 제 1 계측 시간(T1)이 시작되고, 변동 검출 수단에 의해 그 방향이 상기 소정 압력 변동의 방향에 대향한 압력 변동이 검출되었을 때, 제 2 계측 시간(T2)의 계측이 시작되며, 다음 번 계측 시간에서, 변동 검출 수단에 의해 그 방향이 소정 압력 변동의 방향에 대향한 압력 변동이 검출되었을 때, 제 1 계측 시간(T1)의 다음번 계측이 시작되고, 변동 검출 수단에 의해 소정 압력 변동이 검출되었을 때, 제 2 계측 시간(T2)의 다음 번 계측이 시작되도록 계측을 제어하며,유량 검출 수단은 제 1 계측 시간(T1)과 제 2 계측 시간(T2)을 사용하여 유체의 제 1 유량을 검출하고, 다음 번 계측 시간에 계측된 제 1 계측 시간(T1)과 제 2 계측 시간(T2)을 사용하여 유체의 제 2 유량을 검출하며, 제 1 유량과 제 2 유량을 평균화함으로써 유체의 유량을 검출하는 유량계.
- 제 153 항에 있어서, 상기 송수신 수단에 의한 신호의 송수신을 소정의 반복 횟수 반복하기 위한 반복 수단을 추가로 포함하는 유량계.
- 제 159 항에 있어서, 상기 반복 수단은 압력 변동의 주기의 배수인 시간 주기에 걸쳐 신호의 송수신을 반복하는 유량계.
- 제 159 항에 있어서, 상기 반복 수단은 변동 검출 수단에 의해 소정 압력 변동이 검출될 때 신호의 송수신을 시작하고, 소정 압력 변동과 동일한 압력 변동이 변동 검출 수단에 의해 다음에 검출될 때까지 신호의 송수신을 반복하는 유량계.
- 제 153 항에 있어서, 상기 변동 검출 수단은 유로내의 압력 변동을 나타내는 파형을 가진 교류 성분의 실질적으로 제로(0)인 부분을 검출하는 유량계.
- 제 153 항에 있어서, 상기 변동 검출 수단에 의해 검출된 압력 변동의 주기를 검출하는 주기 검출 수단과, 상기 주기 검출 수단에 의해 검출된 주기가 소정의 주기와 같을 때 유량 계측을 개시하는 계측 제어 수단을 추가로 포함하는 유량계.
- 제 153 항에 있어서, 상기 압력 변동이 상기 변동 검출 수단에 의해 검출되지 않았을 때, 소정 시간 주기 이후에 유량 계측을 자동으로 시작하기 위한 검출 해제 수단을 추가로 포함하는 유량계.
- 제 157 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 진동 수단 각각은 압전식 진동자를 포함하는 유량계.
- 유로내에서 흐르는 유체의 상태 변화를 사용하여 신호를 송수신하는 송수신 수단과,송수신 수단에 의한 신호의 송수신을 소정 횟수 반복하는 반복 수단과,상기 반복 수단에 의해 신호의 송수신이 반복되는 동안에 유체의 상태 변화의 전파 시간을 계측하기 위한 계시 수단과,상기 계시 수단에 의해 계측된 전파 시간에 기초하여 유체의 유량을 검출하는 유량 검출 수단과,유로내의 압력 변동을 검출하는 변동 검출 수단과,상기 송수신 수단, 반복 수단, 계시 수단, 유량 검출 수단 및 변동 검출 수단 각각을 제어하는 계측 제어 수단과,송수신 수단, 반복 수단, 계시 수단, 유량 검출 수단 및 변동 검출 수단 각각의 계측 타이밍에 관련한 시간 신호를 감시하거나, 신호의 송수신이 반복되는 횟수를 감시하는 계측 감시 수단을 포함하는 유량계.
- 제 166 항에 있어서, 상기 송수신 수단은 유체의 상태 변화로서 음파의 전파를 사용하여 신호를 송수신하는 유량계.
- 제 166 항에 있어서, 상기 송수신 수단은 유체의 상태 변화로서 열의 전파를 사용하여 신호를 송수신하는 유량계.
- 제 166 항에 있어서, 상기 송수신 수단은 음파를 송수신하기 위한 한 쌍의 진동 수단을 포함하고,상기 계측 제어 수단은 제 1 출력 신호가 변동 검출 수단으로부터의 출력일 때, 음파의 송신의 개시를 지시하는 개시 신호를 출력하고, 제 2 출력 신호가 변동 검출 수단으로부터의 출력일 때, 음파의 송수신의 반복의 종료를 지시하는 종료 신호를 출력하며,상기 계측 감시 수단은 개시 신호와 종료 신호의 계측 시기의 이상을 감시하는 유량계.
- 제 169 항에 있어서, 계측 제어 수단의 지시 이후에, 소정 시간 주기 내에 개시 신호가 발령되지 않는 계측 타이밍일 때, 계측 감시 수단은 소정 시간이 경과된 이후 음파의 송신의 개시를 지시하는 유량계.
- 제 169 항에 있어서, 계측 제어 수단의 지시 이후에 소정 시간 주기 내에 개시 신호가 발령되지 않는 계측 타이밍일 때, 상기 계측 감시 수단은 소정 시간의 경과 이후에 음파의 송신의 개시를 지시하며, 음파의 송수신의 소정 횟수 반복을 지시하는 유량계.
- 제 169 항에 있어서, 계측 제어 수단의 지시 이후에 소정 시간 주기내에 개시 신호가 발령되지 않는 계측 타이밍일 때, 상기 계측 감시 수단은 계측 제어 수단에 의해 다음번 지시가 발령될 때까지 유량 계측을 수행하지 않는 유량계.
- 제 169 항에 있어서, 개시 신호가 발령된 이후에 소정 시간 주기내에 종료 신호가 발령되지 않는 계측 타이밍일 때, 상기 계측 감시 수단은 음파의 수신의 종결을 지시하는 유량계.
- 제 169 항에 있어서, 개시 신호가 발령된 이후에, 소정 시간 주기내에 종료 신호가 발령되지 않는 계측 타이밍일 때, 상기 계측 감시 수단은 음파의 수신의 종결을 지시하고, 개시 신호의 출력을 지시하는 유량계.
- 제 166 항에 있어서, 상기 계측 감시 수단은 신호의 송수신이 반복되는 횟수에 이상이 있을 때, 신호의 송수신 처리의 정지를 지시하는 유량계.
- 제 169 항에 있어서, 상기 계측 감시 수단은 음파가 한 쌍의 진동 수단 중 제 1 진동 수단으로부터 송신되고 제 2 진동 수단에 의해 수신되는 경우의, 계측을 위한 제 1 반복 횟수와, 음파가 제 2 진동 수단으로부터 송신되고 제 1 진동 수단에 의해 수신되는 경우의, 측정을 위한 제 2 반복 횟수를 비교하고,상기 제 1 반복 횟수와 제 2 반복 횟수가 소정 횟수 이상일 때, 계측 감시 수단은 개시 신호의 출력을 지시하는 유량계.
- 제 169 항에 있어서, 음파가 한 쌍의 진동 수단 중 제 1 진동 수단으로부터 송신되고 제 2 진동 수단에 의해 수신되는 경우의, 계측을 위한 제 1 반복 횟수는 음파가 제 2 진동 수단으로부터 송신되고 제 1 진동 수단에 의해 수신되는 경우의, 계측을 위한 제 2 반복 횟수와 동일하도록 설정되는 유량계.
- 제 169 항에 있어서, 상기 계측 감시 수단은 개시 신호가 출력되는 횟수를 소정 횟수 이하로 제한하여, 상기 개시 신호의 출력이 영구적으로 반복되지 않도록 하는 유량계.
- 제 166 항에 있어서, 상기 유량 검출 수단은 상기 신호의 송수신이 반복될 때, 유체의 상태 변화의 전파 시간의 역수들 사이의 차에 기초하여 유체의 유량을 검출하는 유량계.
- 유체의 순간 유량을 검출하기 위한 순간 유량 검출 수단과,상기 유체의 순간 유량이 맥동하는지 아닌지를 판정하는 맥동 판별 수단과,상기 맥동 판별 수단의 판별 결과에 따라 순간 유량 검출 수단에 의해 계측된 순간 유량값에 기초하여 서로 다른 유량 연산 프로그램을 사용함으로써 유체의 안정 유량을 연산하는 안정 유량 산출 수단을 포함하는 유량계.
- 유체의 순간 유량을 검출하는 순간 유량 검출 수단과,상기 순간 유량 검출 수단에 의해 검출된 유체의 순간 유량을 디지털 필터 처리에 의해 유체의 순간 유량의 맥동 유량 성분을 제거하는 필터 처리 수단과,상기 필터 처리 수단으로부터의 출력에 기초하여 유체의 안정 유량을 산출하는 안정 유량 산출 수단을 포함하는 유량계.
- 제 181 항에 있어서, 유체의 순간 유량이 맥동하는지 아닌지를 결정하는 맥동 판별 수단을 추가로 포함하고,상기 맥동 판별 수단이 유체의 순간 유량이 맥동하는 것으로 판정하였을 때, 상기 안정 유량 산출 수단이 필터 처리 수단으로부터의 출력에 기초하여 유체의 안정 유량을 산출하는 유량계.
- 제 180 항에 있어서, 상기 맥동 판별 수단은 유체의 순간 유량의 변동폭이 소정값 이상인지 아닌지를 판정함으로써 유체의 순간 유량이 맥동하는지 아닌지를 판정하는 유량계.
- 제 182 항에 있어서, 상기 맥동 판별 수단은 유체의 순간 유량의 변동폭이 소정값 이상인지 아닌지를 판정함으로써 유체의 순간 유량이 맥동하는지 아닌지를 판정하는 유량계.
- 제 181 항에 있어서, 상기 필터 처리 수단은 유체의 순간 유량의 변동폭에 따라 필터 특성을 변경하는 유량계.
- 제 181 항에 있어서, 순간 유량 검출 수단에 의해 검출된 유체의 순간 유량이 소정 유량 보다 낮을 때, 필터 처리 수단은 상기 유체의 순간 유량의 맥동 성분을 제거하는 유량계.
- 제 181 항에 있어서, 상기 필터 처리 수단은 유체의 순간 유량에 따라 필터 특성을 변경하는 유량계.
- 제 181 항에 있어서, 상기 필터 처리 수단은 순간 유량 검출 수단의 계측 시간 간격에 따라 필터 특성을 변경하는 유량계.
- 제 188 항에 있어서, 상기 유량이 높을 때, 상기 필터 처리 수단은 필터 특성의 컷오프 주파수가 높아지도록 필터 특성을 변경하고,상기 유량이 낮을 때, 필터 처리 수단은 필터 특성의 컷오프 주파수가 낮아지도록 필터 특성을 변경하는 유량계.
- 제 181 항에 있어서, 상기 필터 처리 수단은 상기 안정 유량 산출 수단에 의해 산출된 안정 유량의 변동폭이 소정값 범위 이내가 되도록 필터 특성을 변경하는 유량계.
- 제 180 항에 있어서, 상기 순간 유량 검출 수단은 초음파를 사용하여 순간 유량을 검출하는 유량계.
- 제 181 항에 있어서, 상기 순간 유량 검출 수단은 초음파를 사용하여 순간 유량을 검출하는 유량계.
- 제 180 항에 있어서, 상기 순간 유량 검출 수단은 열을 사용하여 순간 유량을 검출하는 유량계.
- 제 181 항에 있어서, 상기 순간 유량 검출 수단은 열을 사용하여 순간 유량을 검출하는 유량계.
- 계측 대상 유체가 그를 통해 흐르는 유량 계측부와,초음파를 송수신하기 위해 상기 유량 측정부내에 제공된 한 쌍의 초음파 진동자와,상기 초음파 진동자들 중 하나를 구동하는 구동 회로와,초음파 펄스를 검출하기 위해 상기 초음파 진동자 중 다른 하나에 연결된 수신 검출 회로와,상기 초음파 펄스의 수신 검출 시기에 기초하여 전파 시간을 계측하는 타이머와,상기 구동 회로를 제어하는 제어부와,상기 타이머로부터의 출력에 기초하여 측정 대상 유체의 유량을 연산하는 연산부와,상기 구동 회로의 구동 방법을 연속적으로 변화시키는 주기성 변경 수단을 포함하고,상기 제어부는 초음파 펄스의 전파 시간에 기초한 유량 계측의 송수신 신호의 주파수가 연속적으로 변화되도록 상기 주기성 변경 수단을 제어하는 유량계.
- 계측 대상 유체가 그를 통해 흐르는 유량 측정부와,초음파를 송수신하기 위해 상기 유량 측정부내에 제공된 한 쌍의 초음파 진동자와,상기 초음파 진동자들 중 하나를 구동하는 구동 회로와,초음파 펄스를 검출하기 위해 상기 초음파 진동자 중 다른 하나에 연결된 수신 검출 회로와,상기 수신 검출 회로로부터의 출력에 기초하여 초음파 발진기 중 하나를 다시 구동하도록 소정 횟수만큼 구동 회로를 제어하는 제어부와,상기 소정 횟수 동안 경과 시간을 계측하는 타이머와,상기 타이머로부터의 출력에 기초하여 측정 대상 유체의 유량을 연산하는 연산부와,상기 구동 회로의 구동 방법을 연속적으로 변화시키는 주기성 변경 수단을 포함하고,상기 제어부는 초음파의 수신이 상기 수신 검출 회로에 의해 검출될 때 마다 상기 주기성 변경 수단으로 구동 방법을 변화시키는 유량계.
- 제 195 항에 있어서, 상기 주기성 변경 수단은 서로 다른 주파수를 가진 복수의 출력 신호들을 전환적으로 출력하고,상기 제어부는 매 유량 계측시 상기 주기성 변경 수단의 주파수 설정을 변화시킴으로써 구동 회로의 구동 주파수를 변경하는 유량계.
- 제 196 항에 있어서, 상기 주기성 변경 수단은 서로 다른 주파수를 가진 복수의 출력 신호들을 전환적으로 출력하고,상기 제어부는 매 유량 계측시 상기 주기성 변경 수단의 주파수 설정을 변화시킴으로써 구동 회로의 구동 주파수를 변경하는 유량계.
- 제 195 항에 있어서, 상기 주기성 변경 수단은 서로 동일한 주파수와 복수의 서로 다른 위상을 가진 출력 신호들을 출력하고,상기 제어부는 매 유량 변경시 상기 주기성 변경 수단의 출력 신호의 위상 설정을 변화시킴으로써 구동 회로의 구동 위상을 변화시키는 유량계.
- 제 196 항에 있어서, 상기 주기성 변경 수단은 서로 동일한 주파수와 복수의 서로 다른 위상을 가진 출력 신호들을 출력하고,상기 제어부는 매 유량 변경시 상기 주기성 변경 수단의 출력 신호의 위상 설정을 변화시킴으로써 구동 회로의 구동 위상을 변화시키는 유량계.
- 제 195 항에 있어서, 상기 주기성 변경 수단은 초음파 진동자의 동작 주파수인 제 1 주파수의 신호와, 상기 제 1 주파수와는 상이한 제 2 주파수의 신호를 중첩시킴으로써 얻어진 합성 신호를 출력하고,상기 제어부는 매 유량 계측시 구동 회로를 통해 상기 주기성 변경 수단의 제 2 주파수가 변경되는 출력 신호를 출력하는 유량계.
- 제 196 항에 있어서, 상기 주기성 변경 수단은 초음파 진동자의 동작 주파수인 제 1 주파수의 신호와, 상기 제 1 주파수와는 상이한 제 2 주파수의 신호를 중첩시킴으로써 얻어진 합성 신호를 출력하고,상기 제어부는 매 유량 계측시 구동 회로를 통해 상기 주기성 변경 수단의 제 2 주파수가 변경되는 출력 신호를 출력하는 유량계.
- 제 201 항에 있어서, 상기 주기성 변경 수단은 제 2 주파수가 있는 경우와, 제 2 주파수가 없는 경우 사이에서 설정을 변경하는 유량계.
- 제 201 항에 있어서, 상기 주기성 변경 수단은 제 2 주파수의 위상 설정을 변화시키는 유량계.
- 제 201 항에 있어서, 상기 주기성 변경 수단은 제 2 주파수의 주파수 설정을 변화시키는 유량계.
- 제 196 항에 있어서, 상기 주기성 변경 수단은 서로 다른 지연 시간들이 설정될 수 있는 지연부를 포함하고,상기 제어부는 초음파의 송신 또는 수신이 검출될 때 마다 지연부의 지연 시간 설정을 변화시키는 유량계.
- 제 195 항에 있어서, 상기 주기성 변경 수단에 의해 변경된 주기의 폭은 계측 에러에 의해 유발된 전파 시간 변동에 대응하는 값의 배수인 유량계.
- 제 196 항에 있어서, 상기 주기성 변경 수단에 의해 변경된 주기의 폭은 계측 에러에 의해 유발된 전파 시간 변동에 대응하는 값의 배수인 유량계.
- 제 195 항에 있어서, 상기 주기성 변경 수단에 의해 변경된 주기의 폭은 초음파 진동자의 공진 주파수의 주기와 동일한 유량계.
- 제 196 항에 있어서, 상기 주기성 변경 수단에 의해 변경된 주기의 폭은 초음파 진동자의 공진 주파수의 주기와 동일한 유량계.
- 제 195 항에 있어서, 주기성을 변경하는 패턴의 순서는 상류 방향에서의 계측과 하류 방향에서의 계측 양자 모두에 대하여 동일한 유량계.
- 제 196 항에 있어서, 주기성을 변경하는 패턴의 순서는 상류 방향에서의 계측과 하류 방향에서의 계측 양자 모두에 대하여 동일한 유량계.
- 제 196 항에 있어서, 상기 소정 횟수는 주기성 변경 수단의 변경수의 배수인 유량계.
- 계측 대상 유체가 그를 통해 흐르는 유량 측정부와,초음파를 송수신하기 위해 상기 유량 측정부내에 제공된 한 쌍의 초음파 진동자와,상기 초음파 진동자들 중 하나를 구동하는 구동 회로와,초음파 펄스를 검출하기 위해 상기 초음파 진동자 중 다른 하나에 연결된 수신 검출 회로와,초음파 펄스의 전파 시간을 계측하는 제 1 타이머와,수신 검출 회로가 상기 초음파 펄스의 수신을 검출할 때로부터 상기 제 1 타이머의 값이 변화할 때까지의 시간을 계측하는 제 2 타이머와,구동 회로를 제어하는 제어부와,상기 제 1 타이머 및 제 2 타이머로부터의 출력에 기초하여 측정 대상 유체의 유량을 산출하는 연산부를 포함하고,상기 제 2 타이머는 제 1 타이머에 의해 보정되는 유량계.
- 제 214 항에 있어서, 온도 센서를 추가로 포함하고,온도 센서로부터의 출력이 설정값 이상이 되도록 변화될 때 상기 제 2 타이머가 제 1 타이머에 의해 보정되는 유량계.
- 제 214 항에 있어서, 전압 센서를 추가로 포함하고,전압 센서로부터의 출력이 설정값 이상이 되도록 변화될 때 상기 제 2 타이머가 제 1 타이머에 의해 보정되는 유량계.
- 계측 대상 유체가 그를 통해 흐르는 유량 측정부와,초음파를 송수신하기 위해 상기 유량 측정부내에 제공된 한 쌍의 초음파 진동자와,상기 초음파 진동자들 중 하나를 구동하는 구동 회로와,초음파 펄스를 검출하기 위해 상기 초음파 진동자 중 다른 하나에 연결된 수신 검출 회로와,초음파 펄스를 검출하기 위해 초음파 진동자 중 하나를 구동하도록 소정 횟수 상기 구동 회로를 제어하는 제어부와,상기 소정 횟수를 위해 경과된 시간을 계측하는 타이머와,상기 타이머로부터의 출력에 기초하여 측정 대상 유체의 유량을 산출하는 연산부와,구동 회로의 구동 방법을 연속적으로 변화시키는 주기성 안정화 수단을 포함하고,상기 제어부는 계측 주파수가 항상 일정하게 유지되도록 주기성 안정화 수단을 제어하는 유량계.
- 제 217 항에 있어서, 상기 주기성 안정화 수단은 서로 다른 지연 시간들이 설정될 수 있는 지연부를 포함하고,상기 제어부는 상기 지연부에 설정된 지연 시간들을 전환함으로써 구동 회로의 출력 시기를 변화시키는 유량계.
- 제 217 항에 있어서, 상기 제어부는 계측 시간이 일정하게 유지되도록 구동회로를 제어하는 유량계.
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