(57)【要約】【課題】省電力化のため、増幅手段の電源投入タイミングを超音波信号の受信タイミングに近づける。【解決手段】伝搬時間予測手段１４で予測した超音波信号の伝搬時間の寸前の第１の設定時間で、受信振動子と増幅手段９の接続抵抗を高抵抗にした状態で電源７による電力供給を開始する。その際に発生する受信振動子端子間の振動ノイズにより発生する流速や流量の演算誤差が小さくなるように、伝搬時間予測手段１４で予測した伝搬時間に応じて高抵抗値を設定し、第２の設定時間で、受信振動子と増幅手段９との接続抵抗を低抵抗に切り換えて、超音波信号を受信しているので、増幅手段９の電力供給開始タイミングを受信タイミングに近づけることが可能になる。【選択図】図１
2010096689.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体流路に備えられ超音波信号を送信する送信振動子と、前記超音波信号を受信する受信振動子と、前記受信振動子と負荷抵抗を介して接続された増幅手段と、前記増幅手段に対する電力の供給／停止を切り換える電源スイッチと、前記受信振動子と前記増幅手段の接続抵抗値を切り換え可能な抵抗値切換手段と、前記増幅手段の出力に基づいて超音波信号の受信を判断する受信判定手段と、前記超音波信号の送信から受信までの伝搬時間を計測するタイマーと、前記タイマーで計測した過去の伝搬時間を元に次の予測伝搬時間を決定する伝搬時間予測手段と、前記電源スイッチおよび前記抵抗切換手段を制御する受信制御手段とを備え、前記受信制御手段は、前記予測伝搬時間より前の第１の設定時間で前記電源スイッチにより前記増幅手段へ電力供給を開始し、前記第１の設定時間と前記予測伝搬時間の間の第２の設定時間で前記抵抗値切換手段により前記受信振動子と前記増幅手段との接続抵抗を高抵抗値からほぼゼロとみなせる低抵抗値に切り換え、前記高抵抗値は前記予測伝搬時間の値に応じて可変としたことを特徴とする流体の流れ計測装置。
【請求項２】
高抵抗値の最大値を受信振動子の等価抵抗とほぼ同一の値に定め、予測伝搬時間が大きくなるに従って、高抵抗値を小さくなるように定めた請求項１に記載の流体の流れ計測装置。
【請求項３】
第２の設定時間において受信振動子で発生する不要振動電圧を予測伝搬時間の二乗に反比例するように定めた請求項２に記載の流体の流れ計測装置。
【請求項４】
送信振動子と受信振動子の役割を切り換えることにより流れの順方向と逆方向の双方の計測を可能とした送受信切換手段と、タイマーで計測した伝搬時間に基づいて流体流量を算出する演算手段を備え、受信制御手段は、流れの順方向と逆方向で個別の予測伝搬時間に基づいて、受信振動子と増幅手段の高抵抗値を設定する請求項１から３いずれか１項に記載の流体の流れ計測装置。
【請求項５】
送信振動子と受信振動子の役割を切り換えることにより流れの順方向と逆方向の双方の計測を可能とした送受信切換手段と、タイマーで計測した伝搬時間に基づいて流体流量を算出する演算手段を備え、受信制御手段は、流れの順方向と逆方向で個別の予測伝搬時間に基づいて第１および第２の設定時間を定めることを特徴とする請求項１から３いずれか一項に記載の流体の流れ計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波信号の伝搬時間を計測することにより、流体の流速、流量、温度等の物理量を計測する流れの計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の流量計において、逆数差法という手法が広く知られている。これは、流体の流れ方向の上流側と下流側にそれぞれ振動子を配置し、ふたつの振動子間を超音波が伝搬する伝搬時間を計測するもので、流れの順方向の伝搬時間と逆方向の伝搬時間が異なることを利用したものである。より具体的に言えば、相互の伝搬時間の逆数差が流量に比例する性質に基づいて計測を行なう。
【０００３】
図４は、逆数差法を用いた流量計測装置のブロック図である。図４に示すように、流体管路３１の途中に、超音波を送信する第１振動子３２と、送信された超音波を受信する第２振動子３３が流れ方向に配置されていて、ふたつの振動子を用いて超音波の伝搬時間を計測する計測部３４と、計測部３４を制御する制御部３５、計測部３４の計測結果を基に流体流量を求める演算部３６とで構成されている。
【０００４】
図３において、音速をＣ、流速をｖ、ふたつの振動子間の距離をＬ、超音波の伝搬方向と流れの方向とがなす角度をθとし、管路の上流側に配置された振動子３２から超音波を送信し、下流側に配置された振動子３３にで受信した場合の伝搬時間をｔ１、逆方向の伝搬時間をｔ２とした場合ｔ１およびｔ２は次式で求めることができる。
【０００５】
ｔ１＝Ｌ／（Ｃ＋ｖｃｏｓθ）      （式１）
ｔ２＝Ｌ／（Ｃ−ｖｃｏｓθ）      （式２）
（式１）および（式２）を変形し、（式３）で流速ｖが求まる。
ｖ＝Ｌ・（１／ｔ１  −１／ｔ２）／２ｃｏｓθ    （式３）
（式３）で求めた値に流体管路の断面積を掛ければ流体の流量を求めることができる。
【０００６】
超音波式の流れ測定装置は、先に述べた計測原理から明らかなように機械的な稼動部を有しない構成であるため、現在、国内外のガスメータで広く使われている機械式のいわゆる膜式ガスメータを代替するものとして期待されている。
【０００７】
ガスメータは、商用電源が確保できない屋外に設置されることがほとんどであり、また、民生器具と違って、メンテナンスフリーであることが要求される。したがって、例えば、日本国内では、電池駆動で１０年間の動作保証が必要である。そのため、消費電力の極めて小さい構成であることが望まれている。
【０００８】
一方、超音波振動子から出力される超音波信号は、一般に、気体中では減衰が極めて激しい。例えば、送信波のレベルを５ｖとした場合、受信波のレベルはμＶオーダーまで減衰することがある。このように極めて微小な受信信号は、増幅器を用いて大きく増幅する必要があり、消費電力の増加が避けられないという事情がある。
【０００９】
したがって、長寿命を満足するためには、増幅器を始めとする受信回路の動作時間をできるだけ短くすることが不可欠である。動作時間を短縮する方法として、超音波信号の受信点近傍でのみ電力を供給する実行する方法が考えられる。このような構成を取った場合、回路電源投入時に、受信振動子の両端に過渡的に大きな電圧変動が発生し、それが原因となって、受信振動子に不要振動が発生し、本来の受信信号にこの不要振動が重畳される
ため、計測精度を悪化させるという課題が生じる。
【００１０】
この課題を解決する手段として、例えば、特許文献１に示すような方式が提案されている。この方式においては、受信回路の電力供給の開始時点では、受信振動子を受信回路と切り離しておき、電源電圧が安定した後、受信振動子と受信回路とを接続している。
【特許文献１】特許第３９５６１６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記のような構成においても、受信振動子と受信回路を接続した瞬間の受信振動子両端に加わる過渡的な変化が完全に解消されるわけではなく、僅かではあるが不要振動を招くことは避けられない。一方、先に述べたように、特に、気体中を伝搬する超音波信号の減衰は激しいため、増幅回路の増幅率を相当に高める必要がある。そのため、受信振動子の接続時に発生する僅かな不要振動も最終的には大きく増幅される結果となる。
【００１２】
そのため、受信信号の到達する前に、電源電圧の安定待ち時間に加えて、受信振動子と受信回路を接続した時点で発生する不要振動が収まるまで待ち時間が必要となる。
【００１３】
結果として、受信回路に対する電力供給時間を思った程は短縮できず、意図した様に消費電力を低減できないという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記従来の課題を解決するために、本発明の流体の流れ流量計測装置は、予測される伝搬時間の寸前に、まず、受信振動子と増幅手段の接続抵抗を高抵抗にした状態で増幅手段に対する電力供給を開始し、その際に発生する受信振動子端子間の振動ノイズを急速に減衰させた後に受信振動子と増幅手段との接続抵抗を低抵抗に切り換えて、超音波信号を受信している。そして、この時の高抵抗値は、不用振動や外来ノイズの影響を受けにくくなるように、予測される伝搬時間に応じて可変としているので、増幅手段の電力供給開始タイミングを受信タイミングに近づけることが可能になる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の流体の流れ計測装置は、増幅手段の電力供給開始タイミングを受信タイミングに近づけることが可能になるため、省電力性能を保ちながら高精度の計測が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
第１の発明は、流体流路に備えられ超音波信号を送信する送信振動子と、前記超音波信号を受信する受信振動子と、前記受信振動子と負荷抵抗を介して接続された増幅手段と、前記増幅手段に対する電力の供給／停止を切り換える電源スイッチと、前記受信振動子と前記増幅手段の接続抵抗値を切り換え可能な抵抗値切換手段と、前記増幅手段の出力に基づいて超音波信号の受信を判断する受信判定手段と、前記超音波信号の送信から受信までの伝搬時間を計測するタイマーと、前記タイマーで計測した過去の伝搬時間を元に次の予測伝搬時間を決定する伝搬時間予測手段と、前記電源スイッチおよび前記抵抗切換手段を制御する受信制御手段とを備え、前記受信制御手段は、前記予測伝搬時間より前の第１の設定時間で前記電源スイッチにより前記増幅手段へ電力供給を開始し、前記第１の設定時間と前記予測伝搬時間の間の第２の設定時間で前記抵抗値切換手段により前記受信振動子と前記増幅手段との接続抵抗を高抵抗値からほぼゼロとみなせる低抵抗値に切り換え、前記高抵抗値を前記予測伝搬時間の値に応じて可変とする構成としているので、省電力性を保ちながら、ノイズの影響を受けにくい高精度の計測が可能となる。
【００１７】
第２の発明は、特に、第１の発明の高抵抗値の最大値を受信振動子の等価抵抗とほぼ同一の値に定め、予測伝搬時間が大きくなるに従って、高抵抗値を小さくなるように定める構成としているので、伝搬時間の変化に関わらず、省電力性能を保ちながら、ノイズの影響を受けにくい高精度の計測が可能となる。
【００１８】
第３の発明は、特に、第２の発明における第２の設定時間において受信振動子で発生する不要振動電圧を予測伝搬時間の二乗に反比例するように定める構成としているので、伝搬時間の変化に関わらず、省電力性能を保ちながら、ノイズの影響を受けにくい高精度の計測が可能となる。
【００１９】
第４の発明は、特に第１から第３の発明において、送信振動子と受信振動子の役割を切り換えることにより流れの順方向と逆方向の双方の計測を可能とした送受信切換手段と、タイマーで計測した伝搬時間に基づいて流体流量を算出する演算手段を備え、受信制御手段は、流れの順方向と逆方向で個別の予測伝搬時間に基づいて、受信振動子と増幅手段の高抵抗値を設定する構成としているので、流量変動に関わらず、よりノイズの影響を受けにくい高精度の流量計測が可能となる。
【００２０】
第５の発明は、特に第１から第３の発明において、送信振動子と受信振動子の役割を切り換えることにより流れの順方向と逆方向の双方の計測を可能とした送受信切換手段と、タイマーで計測した伝搬時間に基づいて流体流量を算出する演算手段を備え、受信制御手段は、流れの順方向と逆方向で個別の予測伝搬時間に基づいて第１および第２の設定時間を定める構成としているので、流量変動に関わらず、最適な制御タイミングが設定可能となり省電力性能を保ちつつ、より高精度の流量計測が可能となる。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における流量計側装置のブロック図である。まず、図１の各構成要素の概略の機能について説明する。
【００２２】
図１において、流体流路１の途中に超音波を送信する第１振動子２が流れの上流側に配置され、第１振動子２から送信された超音波を受信する第２振動子３が流れの下流側に配置されている。第１振動子２と第２振動子３は送受信の役割を反転する送受信切換手段４を介して後段の処理ブロックに繋がれている。送受信切換手段４は４連のスイッチで構成されていて、接点ａが閉じると第１振動子２が送信振動子、第２振動子３が受信振動子となり、接点ｂが閉じると第２振動子３が送信振動子、第１振動子２が受信振動子となる。
【００２３】
送信振動子は送信手段５と接続され、受信振動子は２連の可変抵抗６を介して後段の受信回路と接続される。なお、可変抵抗６は２連構成のボリウム抵抗であり、双方が連動して同じ値となるように構成されている。受信回路は回路駆動電力を供給する電源７（具体的には電池）、電源７の電力供給と停止を切り換える電源スイッチ８、受信振動子の出力を増幅する増幅手段９、増幅手段９の出力から超音波信号の受信を検知する受信判定手段１０とで構成される。
【００２４】
トリガ手段１１は一連の計測動作の開始を指示するトリガ信号を出力し、このトリガ信号と同期して、タイマー１２が超音波計測開始後の経過時間の計測を開始する。
【００２５】
受信判定手段１０で受信波の伝搬が判定された時のタイマー１２の計測値がこの回の計測の伝搬時間である。この伝搬時間は演算手段１３に出力され、ここでは、流量値などの流れの計測に関わる種々の値を算出される。ここで、算出される値のひとつが、予め定められた回数（例えば８回）の伝搬時間の平均値である。この値は、伝搬時間予測手段１４に記憶される。
【００２６】
受信制御手段１５は、電源スイッチの切り換えタイミングの制御や、可変抵抗６の抵抗値の制御を行うが、この時の制御タイミングは、伝搬時間予測手段１４に記憶されている過去の計測結果を基に決定される。
【００２７】
続いて、以上のように構成された流体の流れ計測装置の動作を説明する。
【００２８】
まず、第１振動子２を送信振動子とした場合の動作について説明する。最初にトリガ手段１１から、計測開始を指示するトリガ信号が出力されるが、この時点で送受信切換手段４の接点ａが閉じており、その結果、第１振動子２と送信手段５が接続され、第２振動子３と可変抵抗６を介して後段の受信回路が接続されることになる。なお、この時点で可変抵抗値は、受信振動子で発生する不要振動エネルギーが効率良く消費されるように設定されているが、詳細については後述する。更に、電源スイッチ８の接点は開いており、受信回路への電力供給は停止されている。
【００２９】
トリガ手段１１から出力されるトリガ信号の出力と同期して、送信手段５から駆動信号（例えば５００ｋＨｚの交流信号）が出力され、第１振動子２から超音波信号が出力される。また、これと同期して、タイマー１２がスタートし、超音波信号出力後の経過時間の計測が始まる。
【００３０】
第１振動子２から出力された超音波信号は、やがて受信回路に到達するが、その伝搬時間は、環境条件や流量が大きく変化しない限りはほとんど変化しないので、直近の計測値を利用して予測可能である。この予測データを元に伝搬時間の寸前で電力供給を開始する構成を実現すれば、常時通電する場合に比べて大幅な消費電力低減が可能になる。受信制御手段１５では、伝搬時間予測手段１４の記憶データを元に、電源スイッチ８の切り換えタイミングである第１の設定時間と、可変抵抗６の抵抗値切り換えタイミングである第２の設定時間を求めて、それらの時間で切り換え信号を出力する。これら設定時間の最適化方法については後述することとして、まず、第１および第２の設定時間における動作を先に説明する。
【００３１】
トリガ信号出力からスタートしたタイマー１２の計測値が第１の設定時間に達すると、受信制御手段１５から制御信号が出力され、電源スイッチ８の接点が閉じられて、電源７から増幅手段９および受信判定手段１０に駆動電力が供給される。この時、発生する不連続な電圧変化によって、受信振動子である第２振動子３の両端子間に過渡的に僅かな電位差が発生する。この電位差が受信振動子の不要振動のエネルギー源となる。ただし、このエネルギーは継続的に供給されるわけではないので、受信回路の負荷抵抗で消費され、やがて消滅する。この時、定性的には、負荷抵抗の値と受信振動子のインピーダンスの整合が取れている場合、すなわち同じ値の場合が、最も効率良く振動エネルギーが消費されることになる。
【００３２】
図２は、電源スイッチ８が閉じられて電力供給が開始されてからの経過時間Ｔと、受信振動子の両端子間の電圧Ｖ、すなわち不要振動の関係の一例を示した図である。図２に示すように、不用振動は、一定の周期性を保ちながら、減衰する曲線となる。可変抵抗６の値を変えることで、減衰の度合いが変化する。
【００３３】
図３は、可変抵抗６の抵抗値Ｒと不要振動の電圧レベルＶの関係を示す特性図である。同図は、電源７の通電開始からある所定時間が経過した後の不要振動曲線の包絡線の電圧レベルＶの大きさを示している。すなわち、電源投入時に発生する不要振動レベルが可変抵抗値Ｒの値によって、どのように変化するかを示したものである。
【００３４】
図３に基づいて、可変抵抗６の抵抗値Ｒの設定方法について説明する。図に示すように、抵抗値Ｒが受信振動子のインピーダンスＲ０と等しい時が最も不要振動が小さい。しかしながら、この時のＲ０の値は、数１００Ω程度の値であるため、逆に、振動ノイズ以外の外来ノイズの影響を受け易いという難点がある。そのため、Ｒの値はできるだけ小さく（ほぼ短絡状態）した方が外来ノイズの影響を受けにくくなる。そこで、伝搬時間予測手段１４で求めた予測伝搬時間の値に応じて、可変抵抗６の抵抗値を制御して、電源投入時の負荷抵抗値を出来るだけ小さくなるように制御する。これは、不用振動の電圧レベルが同じであっても、伝搬時間が異なれば、流速や流量などの物性値の演算誤差が異なることを利用し、不必要に高い抵抗値を設定することを避けるためである。
【００３５】
次に、不用振動レベルが要因で発生する演算誤差について定量的に説明する。
【００３６】
簡単化のため超音波信号を正弦波で近似し、この正弦波に、図２で示した不用振動が重畳した場合を考えると、不用振動の影響で、超音波の伝搬時間計測値に誤差を生じさせる。正弦波に対して不用振動の値が充分小さいとすれば、正弦波は直線近似されるため、不要振動レベルと伝搬時間の計測誤差は比例する。
【００３７】
ここで、不用振動の影響で発生する伝搬時間の誤差の値をδと仮定する。簡単化のため流れの順方向における計測においてのみ不用振動が発生した場合、（式３）で示した流速ｖの計算式に誤差δの影響を加味すると（式４）のようになる。
【００３８】
ｖ＝Ｌ・｛１／（ｔ１＋δ）  −１／ｔ２｝／２ｃｏｓθ    （式４）
ここで、δがｔ１よりも充分小さいと仮定すると、（式４）の括弧内の項は次のように変形できる。
【００３９】
１／（ｔ１＋δ）−１／ｔ２＝１／｛ｔ１×（１＋δ／ｔ１）｝−１／ｔ２
≒（１−δ／ｔ１）／ｔ１−１／ｔ２＝１／ｔ１  −１／ｔ２−δ／（ｔ１×ｔ１）  （式５）
（式３）と（式５）を比較すると、−δ／（ｔ１×ｔ１）  が不用振動による誤差成分ということになる。したがって、不用振動により伝搬時間誤差がδ発生したとすると、流速や流量の誤差は、伝搬時間が大きくなるにしたがって小さくなり、伝搬時間の二乗に反比例していることがわかる。
【００４０】
したがって、システム構成上、伝搬時間が最も短くなる（音速が最も早くなる）高温の状態での、δの値が小さくなるように、すなわち、不用振動レベルＶが最も小さくなるように、高抵抗値を定める。先に述べたように、受信振動子と高抵抗値の値が等しい時が、最も効率良く、不用振動が減衰するので、この時の高抵抗値をＲ０とし、これに対応する不要振動レベルをＶ０とする。
【００４１】
次に、伝搬時間の最小値と最大値の比が１：１．４と仮定する。この場合、不用振動レベルの許容値の比はおよそ、２：１となる。そこで、伝搬時間最大の条件における不用振動レベルの許容値Ｖ１はＶ０の２倍となる。図３に示すように、不用振動レベルＶ１を満たす抵抗値Ｒ１とＲ２の２点存在するが、外来ノイズの影響を防ぐ意味から、小さい方の値であるＲ１を採用する。したがって、伝搬時間が長くなるにしたがって、高抵抗値は小さく定めれば良いことがわかる。より、具体的に言えば、不用振動レベルが伝搬時間の二乗に反比例するように、抵抗値Ｒを制御すれば良い。
【００４２】
振動エネルギーが消費された後、タイマー１２の計測値が第２の設定時間に達すると、受信制御手段１５から制御信号が出力され、可変抵抗６の抵抗値をゼロに切り換える。
【００４３】
第２の設定時間の後、流路内を伝搬した超音波信号が第２振動子３に伝搬すると、その信号出力は、可変抵抗６を介して増幅手段９に出力される。接続抵抗がゼロに切り換っているので、第２振動子３の両端の受信信号電圧を高い効率で増幅手段９に伝送することが可能である。
【００４４】
増幅手段９で増幅された受信信号は、受信判定手段１０へ出力され、ここで受信判定処理が行われる。受信判定手段１０の構成は本発明の主題ではないので、詳細な説明は省略するが、ここでは、受信波形の特定部位を受信点と判断する構成とし、具体的には受信波形の３周期目のゼロクロス点の立ち下がりを受信ポイント判断するものとする。
【００４５】
受信判定手段１０で受信判定がなされると、第１振動子２を送信振動子、第２振動子３を受信振動子とした流れの順方向の超音波伝搬の時間計測が終了する。順方向の計測終了時に、タイマー１２の計測値は、流れの順方向の伝搬時間として、演算手段１３に出力される。同時に、受信制御手段１５から送受信を切り換えるための制御信号が出力される。この制御信号を受けて、送受信切換手段４の接点ｂが閉じられて、第２振動子３と送信手段５とが接続され、第１振動子２と受信回路が接続され、両振動子の送受信の関係が逆転する。また、電源スイッチ８の接点が開いて、電源７から増幅手段９および受信判定手段１０への電力供給が停止される。
【００４６】
受信制御手段１５は定められた遅延の後、トリガ手段１１にリセット信号を出力する。トリガ手段１１はリセット信号を受けて、計測開始のトリガ信号を、タイマー１２および送信手段５に出力する。ここから、第２振動子３を送信側とした計測が開始される。
【００４７】
その後の動作は、ふたつの振動子間の送受の関係が入れ替わるだけで先に述べた手順と同様に、受信判定手段１０における受信判定のまでの一連の処理が実行される。
【００４８】
受信判定手段１０で受信判定がなされると、第２振動子３を送信側、第１振動子２を受信側とした、流れと逆方向の超音波伝搬の時間計測が終了する。流れの逆方向の計測終了時に、タイマー１２の計測値は、流れの逆方向の伝搬時間として、演算手段１３に出力される。同時に、受信制御手段１５から送受信を切り換えるための制御信号が出力される。この制御信号を受けて、送受信切換手段４の接点ａが閉じられて、第１振動子２と送信手段５とが接続され、第２振動子３と受信回路が接続され、両振動子の送受信の関係が再度逆転する。また、第１スイッチ１０の接点が開いて、電源７から増幅手段９および受信判定手段１０への電力供給が停止される。
【００４９】
受信制御手段１５は定められた遅延の後、トリガ手段１１にリセット信号を出力し、今度は、第１振動子２を送信側とした計測が開始される。
【００５０】
以上のように、１回計測する毎に、一定の遅延時間を置きながら、ふたつの振動子の送受信関係を切り換えながら計測が続けられる。そして、予め定められた回数（例えば、順方向、逆方向それぞれ８回）の計測が完了した時点で、演算手段１３では、８回の計測結果を順方向、逆方向それぞれ別個に伝搬時間平均値を算出し、その値は伝搬時間予測手段１４に記憶される。更に、伝搬時間平均値を元に流量値が求められる。
【００５１】
続いて、伝搬時間予測手段１４に記憶された伝搬時間平均値を用いて、第１の設定時間および第２の設定時間を最適化する方法について説明する。
【００５２】
流路内の温度が急激に変化しない限り、伝搬時間の値はわずかな時間で急激に変化することがないので、前の８回の計測平均値が次の８回の計測のおおよその期待値と考えることができる。
【００５３】
流れの順方向の伝搬時間平均値をＴａとすると、次の８回の順方向の計測においては、第１の設定時間、第２の設定時間に係る振動子両端に発生する振動ノイズが、計測開始後の経過時間Ｔａの近傍で、充分小さくなるように適当なマージンを見込んで、各制御タイミングを設定すれば良い。電源スイッチ８を閉じた後、振動レベルが収束するまでの時間をα、可変抵抗６の抵抗値をゼロに切り換えた後、振動レベルが収束するまでの時間をβとすれば、タイマー１２の値が示す計測開始からの経過時間がＴａ−（α＋β）となる時間を第１の設定時間Ｔ１、経過時間がＴａ−βとなる時間を第２の設定時間Ｔ２として電源スイッチ８、およびの可変抵抗６の抵抗値の切り換えを行えば良い。
【００５４】
以上説明してきたように本発明の流体の流れ計測装置においては、伝搬時間予測手段１４に記憶された予測伝搬時間に基づいて、その時間の寸前に受信振動子と増幅手段９の接続抵抗値を、振動エネルギーによるノイズや外来ノイズによる影響を受けにくくなるように予測伝搬時間に応じて適切な値に設定した状態で、増幅手段９の電源を投入して、電力供給の際に発生する受信振動子端子間の振動ノイズを急速に減衰させている。その後、受信振動子と増幅手段９との接続抵抗をゼロに切り換えた後に、超音波信号を受信しているので、増幅手段９の電力供給開始タイミングを受信波形により近づけることが可能になるので、伝搬時間の変化に関わらず、省電力性能を保ちながら高精度の計測が可能である。
【００５５】
なお、振動エネルギーや外来ノイズによる影響を受けにくくなる値に設定する方法とは、具体的に言えば、受信振動子と増幅手段９の接続抵抗値は受信振動子の等価抵抗とほぼ同一の値に定め、予測伝搬時間が大きくなるに従って小さくなるように定める方法、更に具体的に言えば、第２の設定時間において受信振動子で発生する不要振動電圧を予測伝搬時間の二乗に反比例するように定める方法である。
【００５６】
なお、流速や流量が大きくなるに従って、流れの順方向と逆方向の伝搬時間の差は大きくなるが、大きな流れが発生した場合であっても、ふたつの方向毎の個別の予測伝搬時間に応じて、受信制御手段１５から出力される制御信号のタイミングや、受信振動子と受信回路の接続抵抗値を可変とすることで、省電力性能や計測精度をより高めることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上のように、本発明の流体の流れ計測装置は、増幅手段の電源投入タイミングを超音波信号の受信タイミングに近づけることができ、省電力化が可能となるので、電池駆動で長寿命を要求されるガスメータ、水道メータなどに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施の形態１における流体の流れ計測装置のブロック図
【図２】同装置の特性図
【図３】同装置の別の特性図
【図４】従来の流体の流れ計測装置のブロック図
【符号の説明】
【００５９】
１  流体流路
２  第１振動子
３  第２振動子
４  送受信切換手段
６  可変抵抗
７  電源
８  電源スイッチ
９  可変増幅手段
１０  受信判定手段
１２  タイマー
１３  演算手段
１４  伝搬時間予測手段
１５  受信制御手段
【図１】
2010096689.tif 000003
【図２】
2010096689.tif 000004
【図３】
2010096689.tif 000005
【図４】
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