TW202346801A - 轉動式流量計於低流速狀態的流量推估方法 - Google Patents

Abstract

一種轉動式流量計在低流速狀態的流量推估方法，應用於具有葉輪、感測器及微控制單元的流量計，包括：感測器受葉輪觸發產生接入訊號(pick-up signal)並獲得電子訊號轉換為流速資訊；記錄複數周期的流速資訊，其中流速資訊包括周期內的多個間隔時間；依據所記錄的多個周期的多個間隔時間，作為計算本周期的多個推估間隔時間；依據多個推估間隔時間計算，並顯示本周期的多個推估接入訊號搭配實際觸發時間點，推估本周期對應的流量。本發明在低流速狀態下，於兩筆實際接入訊號之間計算並提供流量的推估值，以提升流量計在低流速狀態時的準確性與解析度。

Description

轉動式流量計於低流速狀態的流量推估方法

本發明涉及一種轉動式流量計，尤其涉及一種轉動式流量計的流量推估方法。

請參閱圖1及圖2，其中圖1為相關技術的流量計的示意圖，圖2為相關技術的接入訊號感測示意圖。如圖1所示，一般的流量計1至少具有流體入口11、流體出口12、葉輪13、感測器14及顯示單元15。流量計1可被安裝於需要計算流體的流速／流量的位置。流體(例如水)從流體入口11流入流量計，並從流體出口12流出流量計。流體流入流量計1內時，葉輪13受到流體的流動動量影響而進行轉動。感測器14設置於葉輪13一側。當葉輪13轉動而使其上的一個葉片經過感測器14時，可觸發感測器14產生一筆接入訊號(pick-up signal)2。

圖2的實施例以具有四個葉片的葉輪13為例。感測器14於感測到一個葉片經過時產生一筆接入訊號2，並且流量計1將感測器14感測到完整的四筆接入訊號2所需的時間視為一個周期。

於流體的流速正常的狀態下，葉輪的轉動會很穩定，因此上述接入訊號2的時間點也會很穩定，即，每一筆接入訊號2之間的間隔時間很穩定。如圖2所示，在一個固定量測時間(t)內就可以穩定地獲得四筆接入訊號2(即，形成一個完整周期)。並且，通過 的計算公式，就可以得到流量當前的流速。接著，再經由特定公式的轉換，即可得到流量計1在這段時間內的累計流量。

再請參閱圖3，為低流速狀態時的接入訊號感測示意圖。在低流速的狀態下，葉輪13從流體接收到的動量較小，導致葉輪13轉動緩慢與不穩定。並且，再加上靜摩擦力的因素以及流量計1本身的結構限制，將會使得每一筆接入訊號2的間隔時間具有較大的差異，進而形成不穩定的周期。

如圖3所示，於上述的固定量測時間(t)內所能偵測到的接入訊號2的數量，有可能會小於一，也就是說可能會發生完全量測不到訊號的情況。因此，在低流速的狀態下，流量計1必須使用低流動態擷取時間(T)來偵測所述接入訊號2。然而，流量計1於任兩筆接入訊號2之間並不會產生與輸出任何的資料，因此，流量計1在低流速的狀態下會產生量測結果不準，或是量測解析度過低的問題。

本發明的主要目的，在於提供一種轉動式流量計在低流速狀態的流量推估方法，可藉由先前記錄的資料來於兩筆接入訊號之間計算並提供流量的推估值。

為了達成上述的目的，本發明的流量推估方法主要可應用在具有葉輪、感測器以及微控制單元的流量計上，並且主要包括下列步驟：

a)由該感測器受該葉輪的觸發而產生多筆接入訊號(pick-up signal)，其中該葉輪旋轉一圈所觸發產生的多筆該接入訊號的多個間隔時間形成一個周期；

b)由該微控制單元依據該多個間隔時間計算該流量計內的一流體的一流速；

c)記錄複數周期的一流速資訊，其中該流速資訊至少包括一個周期內的多個該間隔時間；

d)由該微控制單元依據所記錄的該複數周期中的多個該間隔時間分別計算本周期中的多個推估間隔時間；及

e)依據該多個推估間隔時間計算本周期中的多筆推估接入訊號的一觸發時間點，並且計算與顯示各該觸發時間點上的一推估流量。

其中，所記錄的該複數周期中的多個該間隔時間，用於計算本周期中的多個推估間隔時間，其所建立的推估函數，是以所記錄的該複數周期中的資料表現，以加權移動平均、中位數、眾數，機率函數等作為推估方法。

相較於相關技術，本發明可在兩筆真實的接入訊號間計算並提供流量的推估值。藉此，可以解決一般流量計在兩筆接入訊號之間無法判斷流量的問題，進而可改善流量計在低流速狀態下的量測準確性，並可提昇量測解析度。

茲就本發明之一較佳實施例，配合圖式，詳細說明如後。

首請參閱圖4，為本發明的具體實施例的流量計的電路方塊圖。本發明揭露了一種轉動式流量計於低流速時的流量推估方法(下面將於說明書中簡稱為推估方法)，所述推估方法主要應用於如圖4所示的轉動式流量計(下面簡稱為流量計4)中。

本發明中，流量計4可為蹼輪式流量計或是家用電子水錶，不加以限定。如圖4所示，流量計4主要具有葉輪41、感測器42、微控制單元(Micro Control Unit, MCU)43及顯示單元44。當流體經由流體入口(圖未標示)流入流量計4並從流體出口(圖未標示)流出流量計4時，可帶動葉輪41轉動。感測器42可設置於葉輪41的一側，用以感測葉輪41的轉動。

於圖4的實施例中，葉輪41共具有四個感應葉片，包含第一感應葉片411、第二感應葉片412、第三感應葉片413及第四感應葉片414。當葉輪41旋轉並使得第一感應葉片411被感測器42所感應時，感測器14可產生第一筆接入訊號(pick-up signal)。當第二感應葉片412被感測器42感應時，感測器14可產生第二筆接入訊號。當第三感應葉片413被感測器42所感應時，感測器14可產生第三筆接入訊號。當第四感應葉片414被感測器42所感應時，感測器14可產生第四筆接入訊號。當感測器42被觸發(pick-up)四次並產生了四筆接入訊號後，即可視為一個周期經過。上列的實施例是以葉輪41具有四個感應葉片為陳述，然而實務上運用，葉輪41可具有n個感應葉片，其中n≧1的整數，而不以圖4的實施例為限。

具體地，所述葉輪41主要可配置在感測器42下方，使得感應葉片411-414在感測器42的下方旋轉。感測器42可例如為霍倫感測器，朝下方產生磁場。當葉輪41藉由任一感應葉片411-414對磁場產生擾動時，感測器42即可受觸發而產生對應的接入訊號。

圖4的實施例是以具有四個感應葉片411-414的葉輪41為例，但葉輪41的感應葉片的數量並不以四個為限。

本發明中，流量計4的微控制單元43記錄有可執行程式碼，當微控制單元43執行了所述可執行程式碼後，即可實現本發明的推估方法。並且，本發明的推估方法主要於流量計4內的流體處於低流速狀態時被啟動(容後詳述)。

流量計4的微控制單元43可進行時脈(clock)計算，因此可以記錄每一筆接入訊號的觸發時間點，並且可計算任兩筆接入訊號間的間隔時間(例如圖3所示的間隔時間(T))。在獲得了多個間隔時間後，微控制單元43可藉由計算這些間隔時間的倒數，換算出流體在這段時間中的流速。並且，流量計4可將微控制單元43計算所得的流速顯示在流量計4的顯示單元44上。

值得一提的是，流量計4可於原廠生產時經過測試與校正，而針對低流速狀態產生一個標定補償的轉換因子(Convert coefficient，即K係數)。當微控制單元43於低流速狀態下計算出流體的當前流速後，可再將流速乘上所述轉換因子，以令計算結果更接近真實。

另，流量計4在經過前述測試與校正後，還可記錄流速與流量的對應參數。微控制單元43將流體在各個間隔時間中的流速乘上所述對應參數，即可得到各個間時間內增加的對應流量。並且，流量計4可將微控制單元43計算所得的流量(增加的流量或累計流量)顯示於顯示單元44上。

請同時參閱圖5，為本發明的具體實施例的推估流量示意圖。於圖5的實施例中，感測器42在時間點T _n-2受到其中一個感應葉片的觸發而產生第一筆接入訊號，並且在時間點T _n-1時受到另一個感應葉片的觸發而產生第二筆接入訊號。基於這兩筆接入訊號的間隔時間(Δt ₀)，微控制單元43可以計算出這段時間內增加的流量ΔQ。並且，微控制單元43將第一筆接入訊號的觸發時間點T _n-2的累計流量Q _n-2加上這段時間內增加的流量ΔQ，即可得到時間點T _n-1的累計流量Q _n-1。值得一是的是，此處的累計流量Q _n-1及Q _n-2皆為真實累計流量21。

如圖5所示，感測器42在時間點T _n時再受到下一個感應葉片的觸發而產生第三筆接入訊號。基於第二筆接入訊號與第三筆接入訊號的間隔時間(ΔT)，微控制單元43可以計算出這段時間內增加的流量ΔQ。並且，微控制單元43將時間點T _n-1時的累計流量Q _n-1加上增加的流量ΔQ，即可得到時間點T _n的累計流量Q _n。同樣的，此處的累計流量Q _n為真實累計流量21。

當流量計4處於低流速狀態時，各筆接入訊號的間隔時間會變長且變得不穩定(例如圖5中的間隔時間ΔT)。若兩筆接入訊號的間隔時間很長，則流量計4對於流速／流量的量測結果可能會不準確，並且解析度也會變低。

如圖5所示，本發明的主要目的在於，當流量計4處於低流速狀態下，於兩筆真實接入訊號間計算一或多個推估間隔時間，並且基於這些推估間隔時間來於兩個真實累計流量21間提供一或多個推估累計流量3。

於圖5的實施例中，流量計4於時間點T _n-1後處於低流速狀態。於此實施例中，微控制單元43會以上一筆真實的接入訊號的觸發時間點T _n-1做為起點，並以先前記錄的多個周期中的多個間隔時間來計算第一推估間隔時間Δt ₁、第二推估間隔時間Δt ₂、第m推估間隔時間Δt _m。並且，微控制單元43依據這些推估間隔時間來推估多個時間點上的第一推估累計流量q ₁、第二推估累計流量q ₂、第m推估累計流量q _m。

藉由上述多個推估間隔時間以及多個推估累計流量3的計算，微控制單元43可以提高流量計4在低流速狀態時的量測準確率以及解析度。

續請參閱圖6A及圖6B，其中圖6A為本發明的具體實施例的推估方法的第一流程圖，圖6B為本發明的具體實施例的推估方法的第二流程圖。圖6A及圖6B揭露了本發明的推估方法的具體執行步驟，並且所述推估方法主要可應用在如可4所示的流量計4上，但並不以此為限。

如圖6A所示，流量計4被安裝完成並啟動後，即可由感測器42來持續受葉輪41的觸發而產生多筆接入訊號，並由微控制單元43依據內部時脈(Clock)來依序計算並記錄多筆接入訊號間的間隔時間。並且，微控制單元43可依據多個間隔時間計算流體當前的流速(步驟S10)。以具有四個感應葉片411-414的葉輪41為例，葉輪41旋轉一圈共可觸發感測器42產生四筆接入訊號。這四筆接入訊號分別相對於前一筆接入訊號具有一個間隔時間，微控制單元43將四個間隔時間(即，感測器42產生四筆接入訊號的時間)視為一個完整的周期。

當流體的流速高於一個預設的門檻值時，流量計4會運行於正常模式。當流體的流速低於門檻值時，流量計4會運行於低流速推估模式。

具體地，當流體的流速高於門檻值時，流體可讓葉輪41穩定的轉動。在正常模式下，多筆接入訊號的間隔時間相當穩定，並可構成穩定周期。因此，流量計4在正常模式下並不需要進行流速／流量的推估。

值得一提的是，本發明的推估方法是採用已經發生的多個完整周期的資料來推估未來周期的資料(例如流速與流量)。為了讓流量計4能夠隨時開始進行推估程序，微控制單元43需在感測器42運作時持續記錄並更新一定數量的周期的流速資訊。其中，所述流速資訊包含了一個完整周期中的多個間隔時間。

於一實施例中，微控制單元43可記錄的三個周期的流速資訊，並且於新的資料產生時，刪除最舊的資料，藉此保持參考資料的正確性。於另一實施例中，微控制單元43可記錄最新的五個周期的流速資訊。惟，上述僅為本發明的部分具體實施範例，但並不以此為限。

如上所述，若葉輪41具有四個感應葉片411-414，則感測器42可受四個感應葉片411-414的觸發而依序產生四筆接入訊號。並且，所述一個周期中涵蓋了這四筆接入訊號的間隔時間，並且所述流速資訊包含了一個周期內的四個間隔時間。

於流量計4的運作過程中，微控制單元43持續判斷流體當前的流速是否低於一個預設的門檻值(步驟S12)。若流體當前的流速未低於門檻值(例如 )，代表葉輪41的轉動穩定。此時，微控制單元43持續執行步驟S10，以令感測器42持續感測並產生接入訊號，並且微控制單元43持續更新的流速資訊。

於另一實施例中，微控制單元43可以持續進行時脈(Clock)的計算，並且於感測器42沒有產生接入訊號的時間超過門檻時間時，判斷流體當前的流速低於門檻值。惟，上述僅為本發明的部分具體實施範例，但並不以此為限。

若流體當前的流速低於門檻值，代表流量計4目前處於低流速狀態，因此葉輪41的轉動相對不穩定。此時，微控制單元43即可啟動低流速推估模式(步驟S14)。於低流速推估模式中，微控制單元43藉由可執行程式碼的執行來實現推估程序(例如圖6A及圖6B所示的步驟S16至步驟S30，但不以此為限)。

於進入低流速推估模式後，微控制單元43判斷已經記錄的資料是否達到目標數量(步驟S16)。於一實施例中，微控制單元43判斷是否記錄了目標數量的周期(例如三個周期或五個周期等)的流速資訊。於另一實施例中，微控制單元43判斷是否記錄了目標數量的間隔時間(例如十五個或二十個等)。

若所記錄的流速資訊尚未達到目標數量，則微控制單元43暫不執行流量的推估程序。然而，雖然流量計4處於低流速狀態且微控制單元43不執行流量估程序，但流量計4仍然藉由感測器42對葉輪41進行感測並產生對應的接入訊號，並且藉由微控制單元43來計算接入訊號的間隔時間(步驟S18)。藉此，微控制單元43可以持續記錄並累計足以用來進行推估程序的流速資訊。

若所記錄的流速資訊達到目標數量，則微控制單元43可執行流量的推估程序。具體地，微控制單元43首先依據所記錄的複數周期中的各個區段的間隔時間來分別計算本周期中的各個對應區段的推估間隔時間(步驟S20)。

具體地，微控制單元43主要是以過去多個周期中相同區段的間隔時間，來計算本周期中的相同區段的推估間隔時間。

請同時參閱圖9，為本發明的具體實施例的推估間隔時間的示意圖。圖9的實施例是以葉輪41上具有四個感應葉片411-414，並且旋轉一圈可觸發感測器42產生四筆接入訊號為例。

圖9的實施例中，因為流體的流速低於門檻值，故微控制單元43在感測器42於時間點T _n產生了第一真實接入訊號81並進入新的周期C _n後，開始執行流量推估。於時間點T _n時，微控制單元43已經記錄了在先的三個周期C _n-3、C _n-2及C _n-1的流速資訊。於圖9的實施例中，微控制單元43記錄的流速資訊包括了在先的三個周期C _n-3、C _n-2、C _n-1內的第一區段的間隔時間 、 及 、第二區段的間隔時間 、 及 、第三區段的間隔時間 、 及 ，以及第四區段的間隔時間 、 及 。

於周期C _n-3中，感測器42在第一區段的間隔時間 結束後產生第二真實接入訊號52、在第二區段的間隔時間 結束後產生第三真實接入訊號53、在第三區段的間隔時間 結束後產生第四真實接入訊號54，並且在第四區段的間隔時間 結束後進入周期C _n-2並產生周期C _n-2的第一真實接入訊號51。周期C _n-2與周期C _n-1的流速資訊的規則與周期C _n-3相同，下面不再贅述。

微控制單元43要計算本周期(例如圖9的周期C _n)中多個時間點的流速，就需要先計算本周期內的多個推估間隔時間。於上述步驟S20中，微控制單元43可取得周期C _n-3、周期C _n-2以及周期C _n-1中的第一區段的間隔時間 、 以及間隔時間 ，並以這三筆數據計算本周期C _n中的對應區段(即，第一區段)的推估間隔時間 。

根據本周期的第一真實接入訊號81的觸發時間點以及第一區段的推估間隔時間 ，微控制單元43可以推估出第二推估接入訊號62的觸發時間點。

同樣的，於步驟S20中，微控制單元43還可取得周期C _n-3、周期C _n-2以及周期C _n-1中的第二區段的間隔時間 、 以及間隔時間 ，並以這三筆數據計算本周期C _n中的對應區段(即，第二區段)的推估間隔時間 。並且，根據第二推估接入訊號62的觸發時間點以及第二區段的推估間隔時間 ，微控制單元43可以推估出第三推估接入訊號63的觸發時間點。

並且，基於與上述相同的方式，微控制單元43可推估第三區段的推估間隔時間 及第四推估接入訊號64的觸發時間點，以及第四區段的推估間隔時間 以及下一周期Cn+1的第一推估接入訊號71的觸發時間點。

值得一提的是，本發明主要是將流量計4進入低流速狀態後的第一筆真實接入訊號的觸發時間點做為推估起始點，並且向後進行推估。因此，一個完整周期中的任一筆真實接入訊號皆可能被用來做為推估起始點。

回到圖6A。步驟S20後，微控制單元43已計算出本周期中的多個推估間隔時間(例如圖9中所示的周期C _n中的多個推估間隔時間 、 、 及 )。藉此，微控制單元43可進一步依據多個推估間隔時間來計算本周期中的多筆推估接入訊號的觸發時間點，並且計算並顯示各個觸發時間點上的推估流量(步驟S22)。

如圖9所示，微控制單元43可依據本周期C _n的第一真實推估訊號81的觸發時間點及第一區段的推估間隔時間 來計算第二推估接入訊號62的觸發時間點，依據第二推估接入訊號62的觸發時間點及第二區段的推估間隔時間 來計算第三推估接入訊號63的觸發時間點，依據第三推估接入訊號63的觸發時間點及第三區段的推估間隔時間 來計算第四推估接入訊號64的觸發時間點，並且依據第四推估接入訊號64的觸發時間點及第四區段的推估間隔時間 來計算下一周期C _n-1的第一推估接入訊號71的觸發時間點，以此類推。

並且，如上所述，微控制單元43藉由計算各個區段的推估間隔時間的倒數，即可獲得流體在各個時間點的流速。更具體地，微控制單元43可依據下列公式計算流速： 。並且，微控制單元43將所推估的流速乘上流量計4預設的對應參數，即可推估出各個區段中增加的對應流量。藉此，微控制單元43可進一步推估流體在各個時間點上的累計流量。並且，上述由微控制單元43所推估的流速及累計流量都可被流量計4顯示於顯示單元44上，以供使用者查看。藉由上述流速及累計流量的推估及顯示，流量計4的量測結果與量測解析度可以被有效地提昇。

值得一提的是，雖然葉輪41的轉動在低流速狀態下較不穩定，但在微控制單元43執行推估程序的同時，感測器42仍然會持續感測葉輪41的轉動並產生對應的真實接入訊號(例如圖9中的真實接入訊號8)。如圖6B所示，當感測器42產生一筆新的真實接入訊號8時，微控制單元43同樣可以基於上一筆真實接入訊號與當前的真實接入訊號計算對應的間隔時間、流速以及流量，並通過顯示單元44進行顯示(步驟S24)。

於上述推估程序中，微控制單元43持續判斷本周期是否結束(步驟S26)，並且於本周期結束前持續執行步驟S22及步驟S24。藉此，流量計4除了可以依據真實接入訊號來計算並提供流速及流量外，亦可在兩筆真實接入訊號之間提供推估的流速及流量，使得流量計4的量測結果更準確，並且提昇所提供資料的解析度。

本發明中，微控制單元43在啟動了低流速推估模式後，可持續判斷流體當前的流速是否不低於門檻值。換句話說，微控制單元43可以在啟動低流速推估模式後，持續判斷是否要離開低流速推估模式(步驟S28)。

於一實施例中，微控制單元43在步驟S14中是於判斷流速低於第一門檻值(例如 )時啟動低流速推估模式。於步驟S28中，微控制單元43在判斷流速已經不低於第一門檻值時，離開低流速推估模式。

於另一實施例中，微控制單元43在步驟S14中是於判斷流速低於第一門檻值(例如 )時啟動低流速推估模式。於步驟S28中，微控制單元43在判斷流速不低於略高於第一門檻值的第二門檻值(例如 )時，離開低流速推估模式。藉由設定一個略高於第一門檻值的第二門檻值，可避免流體瞬間的流速變化而造成微控制單元43的誤判。

於另一實施例中，微控制單元43可以在判斷流速不低於第一門檻值或第二門檻值，並且判斷次數高於一設定值(例如三次或五次)時，離開低流速推估模式。通過上述設定值的設定，可避免流體瞬間的變化而造成微控制單元43的誤判。

於離開低流速推估模式後，微控制單元43返回步驟S10，以在不執行推估程序的情況下，令感測器42繼續感測葉輪41並產生對應的接入訊號。

若於步驟S28中判斷不離開低流速推估模式(即，當前的流速仍低於門檻值)，則在本周期結束後，微控制單元43接著計算下一周期的多個推估間隔時間。如前文所述，在推估上一周期的多個推估間隔時間時，感測器42仍會產生真實接入訊號(只是觸發時間點不穩定且間隔時間較長)。為了讓推估資料更貼近真實，在執行了一次推估程序後，微處理單元43可依據上一周期的多個區段的推估間隔時間以及多個區段的真實的間隔時間來計算下一周期的多個區段的推估間隔時間(步驟S30)。

以圖9的實施例為例，在時間點T _n後，微控制單元43產生了四個區段的推估間隔時間 、 、 及 。當周期C _n結束後，微控制單元43在時間點T _n+1收到下一個周期的第一真實接入訊號811。此時，微控制單元43可以時間點T _n+1為起始點，開始推估下一周期C _n+1的多個推估間隔時間。

具體地，在步驟S30中，微控制單元43主要可以依據上一周期的第一區段的間隔時間 以及推估間隔時間 來計算下一周期的對應區段(即，第一區段)的推估間隔時間 、依據上一周期的第二區段的間隔時間 以及推估間隔時間 來計算下一周期的對應區段(即，第二區段)的推估間隔時間 、依據上一周期的第三區段的間隔時間 以及推估間隔時間 來計算下一周期的對應區段(即，第三區段)的推估間隔時間 ，並依據上一周期的第四區段的間隔時間 以及推估間隔時間 來計算下一周期的對應區段(即，第四區段)的推估間隔時間 。

換句話說，在流量計4啟動低流速推估模式後進行第一次推估程序時，微控制單元43僅使用過去多個周期的真實資料來計算下一周期的推估資料。而在第一次推估程序之後，微控制單元43會同時使用上一周期的真實資料以及上一周基的推估資料來計算下一周期的推估資料。

步驟S30後，微控制單元43已計算出下一周期中的多個推估間隔時間(例如圖9中所示的周期C _n+1中的多個推估間隔時間 、 、 及 )。藉此，微控制單元43再次執行步驟S22，以依據多個推估間隔時間來計算下一周期中的多筆推估接入訊號72、73、74的觸發時間點，並且計算並顯示各個觸發時間點的推估流量(步驟S22)。

本發明中，微控制單元43會持續地執行步驟S22至步驟S30，直到流量計4離開低流速推估模式為止。並且，本發明的微控制單元43會在流量計4啟用後持續執行步驟S10至步驟S30，直到流量計4不再需要偵測流體的流速／流量為止。

續請同時參閱圖6A、圖6B及圖7，其中圖7為本發明的第一具體實施例的推估間隔時間的計算流程圖。圖7用以對圖6A的步驟S20做更進一步的說明。

如圖所示，在感測器42產生一筆真實接入訊號並開始一個新的周期時，微控制單元43由所記錄的複數周期中取出第n區段的多個間隔時間(步驟S40)。接著，微控制單元43依據第n區段的多個間隔時間計算本周期中的第n區段的推估間隔時間(步驟S42)。本實施例中，所述n為從1起算的正整數。

於步驟S42後，微控制單元43判斷本周期中所有區段的推估間隔時間是否皆計算完成(步驟S44)。於一實施例中，一個周期中的區段數量相等於葉輪41上的感應葉片411-414的數量，但不加以限定。

若於步驟S40中判斷本周期中的推估間隔時間尚未計算完畢，則微控制單元43將n+1(步驟S46)，並且再次執行步驟S40及步驟S42，以依據所記錄的多個周期中的第n+1區段的多個間隔時間計算本周期中的第n+1區段的推估間隔時間。

若於步驟S44中判斷本周期中的推估間隔時間已全部計算完畢，則微控制單元43可以結束本次推估程序，並且接著執行圖6A所示的步驟S22。

於圖9的實施例中，微控制單元43可以在感測器42產生第一真實接入訊號81並開始新的周期C _n時，從所記錄的資料中取得周期C _n-3的第一區段的間隔時間 、周期C _n-2的第一區段的間隔時間 以及周期C _n-1的第一區段的間隔時間 ，並據此計算本周期C _n的第一區段的間隔時間 。並且，微控制單元43可以依據周期C _n-3的第二區段的間隔時間 、周期C _n-2的第二區段的間隔時間 以及周期C _n-1的第二區段的間隔時間 來計算本周期C _n的第二區段的間隔時間 ，以此類推。

於一實施例中，微控制單元43可以採用移動平均法(Moving Average Method)來計算所記錄的相同區段的多個間隔時間的移動平均值，並將此移動平均值做為本周期中對應區段的推估間隔時間。

於一實施例中，微控制單元43可以計算所記錄的相同區段的多個間隔時間的中位數，以做為本周期中對應區段的推估間隔時間。例如，若相同區段的三個間隔時間分別為1秒、2秒與7秒，則微控制單元43以屬於中位數的2秒做為本周期中對應區段的推估間隔時間。

於一實施例中，微控制單元43可以計算所記錄的相同區段的多個間隔時間的眾數(mode)，以做為本周期中對應區段的推估間隔時間。例如，若相同區段的三個間隔時間分別為1秒、5秒與1秒，則微控制單元43以1秒做為本周期中對應區段的推估間隔時間。

於一實施例中，微控制單元43可以依據所記錄的相同區段的多個間隔時間計算一個機率密度函數(Probability Density Function, PDF)，並以此機率密度函數來猜測本周期中對應區段的推估間隔時間。

惟，上述僅為本發明的部分具體實施範例，但並不以上述者為限。

值得一提的是，為了避免流量的劇烈變化影響微控制單元43的推估結果，本發明的微控制單元43可在執行推估程序時，對所參考的多個間隔時間進行加權運算。具體地，微控制單元43可令最後一個周期的間隔時間的計算權重小於其他周期的間隔時間的計算權重，藉此降低最後一個周期的資料對於整體計算的影響力。

舉例來說，若所記錄的相同區段的三個間隔時間分別為4秒、2秒與12秒，則在計算平均值時，微控制單元43可將三個間隔時間相加後除以三，以得到6秒的平均值，並將6秒做為本周期中相同區段的推估間隔時間。

為了達到上述目的，微控制單元43可令最後一個間隔時間的計算權重小於其他兩個間隔時間的計算權重(例如依序為0.4、0.4及0.2)。於此實施例中，微控制單元43可藉由計算公式： 得到4.8秒的平均值，並將4.8秒做為本周期中相同區段的推估間隔時間。藉此，微控制單元43可以避免在流速瞬間改變時造成推估失準。

續請同時參閱圖6A、圖6B及圖8，其中圖8為本發明的第一具體實施例的推估間隔時間的計算流程圖。圖8用以對圖6B的步驟S30做更進一步的說明。

如圖所示，在感測器42產生一個真實接入訊號並開始一個新的周期後，微控制單元43從所記錄的資料中取得上一周期中的第n區段的間隔時間以及上一周期中的第n區段的推估間隔時間(步驟S50)。接著，微控制單元43依據第n區段的間隔時間以及第n區段的推估間隔時間來計算下一周期中的第n區段的推估間隔時間(步驟S52)。本實施例中，所述n為一個從1起算的正整數。

於步驟S52後，微控制單元43判斷本周期中的所有推估間隔時間是否皆計算完畢 (步驟S54)。

若於步驟S54中判斷本周期中的推估間隔時間尚未計算完畢，則微控制單元43將n+1(步驟S56)，並且再次執行步驟S50及步驟S52，以依據上一周期中的第n+1區段的間隔時間以及第n+1區段的推估間隔時間計算下一周期中的第n+1區段的推估間隔時間。

若於步驟S54中判斷下一周期的推估間隔時間已全部計算完畢，則微控制單元43可以結束本次推估程序，並且接著執行圖6A所示的步驟S22。

於圖9的實施例中，微控制單元43可以在感測器42產生第一真實接入訊號811並開始新的周期C _n+1時，從所記錄的資料中取得周期C _n的第一區段的間隔時間 以及推估間隔時間 ，以計算本周期C _n+1的對應區段(即，第一區段)的間隔時間 。並且，微控制單元43可以依據周期C _n的第二區段的間隔時間 以及推估間隔時間 來計算本周期C _n+1的第二區段的間隔時間 ，以此類推。

值得一提的是，本實施例中的微控制單元43是基於上一周期的真實的間隔時間以及推估間隔時間來計算下一周期的推估資料，因此可以針對真實的間隔時間以及推估間隔時間分別設定不同的計算權重。

於一實施例中，微控制單元43主要可以依據下列公式來計算下一周期中的第m區段的推估間隔時間： ，其中 ， 為下一周期中的第m區段的推估間隔時間， 為上一周期中的第m區段的推估間隔時間， 為上一周期中的第m區段的間隔時間。藉此，微控制單元43可以藉由對 值的設定，調整真實的間隔時間與推估間隔時間於推估程序中的計算權重。

更具體地，於執行推估程序時，微控制單元43可以依據下列第一公式來計算下一周期中的第一區段的推估間隔時間： ，其中 為下一周期中的第一區段的推估間隔時間， 為上一周期中的第一區段的推估間隔時間， 為上一周期中的第一區段的間隔時間。並且，微控制單元43可以依據下列第二公式來計算下一周期中的第二區段的推估間隔時間： ，其中 為下一周期中的第二區段的推估間隔時間， 為上一周期中的第二區段的推估間隔時間， 為上一周期中的第二區段的間隔時間，以此類推。

通過本發明的技術方案，流量計可以在兩個真實接入訊號之間提供流速或流量的推估值，藉此解決在低流速狀態下，流量計的量測準確性與量測解析度較低的問題。

以上所述僅為本發明之較佳具體實例，非因此即侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明內容所為之等效變化，均同理皆包含於本發明之範圍內，合予陳明。

1:流量計 11:流體入口 12:流體出口 13:葉輪 14:感測器 15:顯示單元 2:接入訊號 21:真實累計流量 3:推估累計流量 4:流量計 41:葉輪 411:第一感應葉片 412:第二感應葉片 413:第三感應葉片 414:第四感應葉片 42:感測器 43:微控制單元 44:顯示單元 51:第一真實接入訊號 52:第二真實接入訊號 53:第三真實接入訊號 54:第四真實接入訊號 71:第一推估接入訊號 62、72:第二推估接入訊號 63、73:第三推估接入訊號 64、74:第四推估接入訊號 8:真實接入訊號 81、811:第一真實接入訊號 S10~S22、S24~S30:推估步驟 S40~S46、S50~S56:計算步驟

圖1為相關技術的流量計的示意圖。

圖2為相關技術的接入訊號感測示意圖。

圖3為低流速狀態時的接入訊號感測示意圖。

圖4為本發明的具體實施例的流量計的電路方塊圖。

圖5為本發明的具體實施例的推估流量示意圖。

圖6A為本發明的具體實施例的推估方法的第一流程圖。

圖6B為本發明的具體實施例的推估方法的第二流程圖。

圖7為本發明的第一具體實施例的推估間隔時間的計算流程圖。

圖8為本發明的第二具體實施例的推估間隔時間的計算流程圖。

圖9為本發明的具體實施例的推估間隔時間的示意圖。

S10~S22:推估步驟

Claims (10)

1. 一種轉動式流量計在低流速狀態的流量推估方法，應用於具有一葉輪、一感測器及一微控制單元的一流量計，並且包括： a)由該感測器受該葉輪的觸發而產生多筆接入訊號(pick-up signal)，其中該葉輪旋轉一圈所觸發產生的多筆該接入訊號的多個間隔時間形成一個周期； b)由該微控制單元依據該多個間隔時間計算該流量計內的一流體的一流速； c)記錄複數周期的一流速資訊，其中該流速資訊至少包括一個周期內的多個該間隔時間； d)由該微控制單元依據所記錄的該複數周期中的多個該間隔時間分別計算本周期中的多個推估間隔時間；及 e)依據該多個推估間隔時間計算本周期中的多筆推估接入訊號的一觸發時間點，並且計算與顯示各該觸發時間點上的一推估流量。
2. 如請求項1所述的流量推估方法，其中更包括： f1)由該微控制單元判斷該流速是否低於一第一門檻值； f2)於該流速不低於該第一門檻值時重覆執行該步驟a)、該步驟b)及該步驟c)； f3)於該流速低於該第一門檻值時啟動一低流速推估模式；及 f4)於該低流速推估模式中執行該步驟d)及該步驟e)。
3. 如請求項2所述的流量推估方法，其中該葉輪包括n個感應葉片，該感測器受該n個感應葉片的觸發而依序產生n筆該接入訊號，並且該流速資訊包括一個周期內的n個區段的該間隔時間，其中n為≧1的整數。
4. 如請求項2所述的流量推估方法，其中該步驟d)包括： d1)由該微控制單元取得所記錄的該複數周期中的一第一區段的該間隔時間； d2)依據該第一區段的多個該間隔時間計算本周期中的該第一區段的該推估間隔時間； d3)由該微控制單元取得所記錄的該複數周期中的下一個區段的該間隔時間； d4)依據下一個區段的多個該間隔時間計算本周期中的下一個區段的該推估間隔時間；及 d5)於本周期的複數區段的該推估間隔時間皆計算完成前，重覆執行該步驟d3)及該步驟d4)。
5. 如請求項4所述的流量推估方法，其中該步驟d2)與該步驟d4)是計算該多個間隔時間的一移動平均值、一中位數、一眾數或一機率密度函數，以產生該推估間隔時間。
6. 如請求項5所述的流量推估方法，其中於該步驟d2)與該步驟d4)中，最後一個周期的該間隔時間的一計算權重小於其他周期的該間隔時間的該計算權重。
7. 如請求項2所述的流量推估方法，其中更包括： g)判斷本周期是否結束； h)於本周期結束前持續執行該步驟e)； i)於本周期結束後，依據前一周期的多個該推估間隔時間以及前一周期的多個該間隔時間計算下一周期的多個該推估間隔時間，並依據下一周期的多個該推估間隔時間執行該步驟e)。
8. 如請求項7所述的流量推估方法，其中該步驟i)包括： i1)由該微控制單元取得上一周期的該第一區段的該推估間隔時間及該間隔時間； i2)依據上一周期的該第一區段的該推估間隔時間及該間隔時間計算下一周期中的該第一區段的該推估間隔時間； i3)由該微控制單元取得上一周期的下一個區段的該推估間隔時間及該間隔時間； i4)依據上一周期的下一個區段的該推估間隔時間及該間隔時間計算下一周期的下一個區段的該推估間隔時間；及 i5)於下一周期的複數區段的該推估間隔時間皆計算完畢前，重覆執行該步驟i3)及該步驟i4)。
9. 如請求項8所述的流量推估方法，其中該步驟i2)依據一第一公式計算下一周期的該第一區段的該推估間隔時間： ，其中 ， 為下一周期的該第一區段的該推估間隔時間， 為上一周期的該第一區段的該推估間隔時間， 為上一周期的該第一區段的該間隔時間；其中該步驟i4)依據一第二公式計算下一周期的下一個區段的該推估間隔時間： ，其中 ， 為下一周期的下一個區段的該推估間隔時間， 為上一周期的下一個區段的該推估間隔時間， 為上一周期的下一個區段的該間隔時間。
10. 如請求項7所述的流量推估方法，其中更包括： j)該微控制單元於該低流速推估模式中持續判斷該流速是否不低於一第二門檻值；及 k)於該流速不低於該第二門檻值時離開該低流速推估模式，其中該第二門檻值大於該第一門檻值。

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