(57)【要約】【課題】ノイズによる計測異常を判定することが流量計測装置を提供する。【解決手段】第１超音波振動子２と第２超音波振動子３間の超音波の伝播時間を所定回数計測して平均した順方向の上流側伝播時間と逆方向の下流側伝播時間を求める伝播時間演算手段１５と、伝播時間の計測異常を判定する計測異常判定手段１６を備え、計測異常判定手段１６は、上流側伝播時間の今回値Ｃ１（ｎ）と前回値Ｃ１（ｎ−１）と下流側伝播時間の今回値Ｃ２（ｎ）と前回値Ｃ２（ｎ−１）に基づき計測異常を判定する。【選択図】図１
2019049422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定流体の流れる流路の上流と下流に配置され超音波を送受信する一対の超音波振動子と、
前記超音波振動子を駆動する送信手段と、
前記超音波振動子の送受信を切り換える切換手段と、
前記超音波振動子の受信信号を振幅まで増幅する増幅手段と、
前記増幅手段の出力と基準電圧とを比較する基準比較手段と、
前記基準比較手段と前記増幅手段の出力とから超音波信号の到達時期を判定する判定手段と、
前記判定手段で判定した超音波信号の到達時期から前記超音波信号の送受信の伝播時間を計時する計時手段と、
上流側の前記超音波振動子から下流側の前記超音波振動子への超音波の伝播時間を所定回数計測して平均した上流側伝播時間と下流側の前記超音波振動子から上流側の前記超音波振動子への超音波の伝播時間を所定回数計測して平均した下流側伝播時間を求める伝播時間演算手段と、
伝播時間の計測異常を判定する計測異常判定手段と、
前記上流側伝播時間と前記下流側伝播時間の時間差から流量を演算する流量演算手段と、を備え、
前記伝播時間演算手段は、所定時間間隔で前記上流側伝播時間と前記下流側伝播時間を演算し、
前記計測異常判定手段は、前記上流側伝播時間の今回値Ｃ１（ｎ）と前回値Ｃ１（ｎ−１）と前記下流側伝播時間の今回値Ｃ２（ｎ）と前回値Ｃ２（ｎ−１）に基づき計測異常を判定する流量計測装置。
【請求項２】
前記計測異常判定手段は、前記上流側伝播時間の今回値Ｃ１（ｎ）と前回Ｃ１（ｎ−１）の変化量ΔＣ１（ｎ）と前記下流側伝播時間の今回値Ｃ２（ｎ）と前回値Ｃ２（ｎ−１）の変化量ΔＣ２（ｎ）に基づき計測異常を判定する請求項１に記載の流量計測装置。
【請求項３】
前記計測異常判定手段は、前記上流側伝播時間の今回値Ｃ１（ｎ）と前記下流側伝播時間の今回値Ｃ２（ｎ）の平均値Ａｖｅ．Ｃ（ｎ）と前記上流側伝播時間の前回値Ｃ１（ｎ−１）と前記下流側伝播時間の前回値Ｃ２（ｎ−１）の平均値Ａｖｅ．Ｃ（ｎ-１）の平均値Ａｖｅ．Ｃ（ｎ−１）を算出し、更に前記平均値Ａｖｅ．Ｃ（ｎ）と前記平均値Ａｖｅ．Ｃ（ｎ−１）の平均値Ａｖｅと前記上流側伝播時間の今回値Ｃ１（ｎ）との差分ΔＣ１と前記平均値Ａｖｅと前記下流側伝播時間の今回値Ｃ２（ｎ）との差分値ΔＣ２に基づき計測異常を判定することを特徴とする請求項１記載の流量計測装置。
【請求項４】
前記計測異常判定手段は、前記差分値ΔＣ１と前記差分値ΔＣ２の比率に基づき計測異常を判定することを特徴とする請求項３記載の流量計測装置。
【請求項５】
前記計測異常判定手段は、前記流量演算手段で求めた流量が所定流量以下の場合に計測異常の判定を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の流量計測装置。
【請求項６】
前記流量演算手段で求めた流量を積算する積算手段を備え、該積算手段は、前記計測異常判定手段で計測異常と判定した場合、積算を行わないことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の流量計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波を利用してガスなどの流体の流れを計測する流量計測装置に関するもので、ノイズによる計測異常を判定する機能を有する流量計測装置である。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の流体の流量計測装置構成は、図７に示すようなものが一般的であった。
【０００３】
この装置は流体の流れる流路１２１に設置した第１超音波振動子１２２および第２超音波振動子１２３と、第１超音波振動子１２２、第２超音波振動子１２３の送受信を切り換える切換手段１２４と、第１超音波振動子１２２及び第２超音波振動子１２３を駆動する送信手段１２５と、受信側の超音波振動子で受信し切換手段１２４を通過した受信信号を所定の振幅まで増幅する増幅手段１２６と、増幅手段１２６で増幅された受信信号の電圧と基準電圧とを比較する基準比較手段１２７とを備えている。
【０００４】
そして、図８に示すように基準比較手段１２７で増幅後の受信信号Ａと基準電圧Ｖｒを比較し基準電圧Ｖｒより受信信号が大きくなった時に出力される出力信号Ｃから後の受信信号のゼロクロス点ａを検知する判定手段１２８と、この判定手段１２８で検知した時に出力される信号出力Ｄのタイミングから超音波の送受信の伝播時間を計時する計時手段１２９と、送信手段１２５や増幅手段１２６の制御を行い、計時手段１２９の計時した時間に基づいて流速及びまたは流量を算出する制御手段１３０、から構成されている。
【０００５】
この構成において、基準電圧Ｖｒを受信信号Ａの４波目を検出できる電圧に設定しておくことで、常に４波目を検出することができる。
【０００６】
この装置は制御手段１３０により送信手段１２５を動作させ第１超音波振動子１２２で発信された超音波信号が、流れの中を伝播し第２超音波振動子１２３で受信され、増幅手段１２６で増幅後、基準比較手段１２７と判定手段１２８で信号処理され、計時手段１２９に入力される。
【０００７】
次に、第１超音波振動子１２２と第２超音波振動子１２３とを切換手段１２４により切り替えて、同様な動作を行うことで、被測定流体の上流から下流（この方向を正流とする）と下流から上流（この方向を逆流とする）のそれぞれの伝播時間を計時手段１２９により測定する。
【０００８】
ここで、超音波振動子間の流れ方向の有効距離をＬ、上流から下流への伝播時間をｔ１、下流から上流への伝播時間をｔ２、被測定流体の流速をｖ、流路の断面積をＳ、センサ角度をφとすると、流量Ｑは次式で求めることが出来る。
【０００９】
Ｑ＝Ｓ・ｖ＝Ｓ・Ｌ／２・ｃｏｓφ（ｎ／ｔ１−ｎ／ｔ２）  ・・・式（Ａ）
実際には、式（Ａ）に流量に応じた係数をさらに乗じて流量を算出する。
【００１０】
そして、何らかのノイズにより受信波形に歪みが生じるなどで正確な計測ができなかったことを検出する方法として、前回と今回の伝播時間の差分が超音波受信信号の波長に等しい場合には正規の波（図８の４波目）を検出できずに前後の波（図８の３波や５波）を検出したとして誤計測と判定する誤計測判定手段を有する超音波流量計が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１４−２２４６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記の特許文献１に記載のものでは、前回と今回の伝播時間の差分が超音波受信信号の波長に等しい場合のみ誤計測と判定する為、伝播時間を計測するゼロクロスのタイミングがノイズにより変化するような場合は、誤計測と判定することでできないという課題が有った。
【００１３】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、外乱等でノイズが混入し受信波形に大きな歪が生じてゼロクロス点がずれるような場合でも、精度よくノイズによる計測異常と判定することができる。
【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、本発明の流量計測装置は、被測定流体の流れる流路の上流と下流に配置され超音波を送受信する一対の超音波振動子と、前記超音波振動子を駆動する送信手段と、前記超音波振動子の送受信を切り換える切換手段と、前記超音波振動子の受信信号を振幅まで増幅する増幅手段と、前記増幅手段の出力と基準電圧とを比較する基準比較手段と、前記基準比較手段と前記増幅手段の出力とから超音波信号の到達時期を判定する判定手段と、前記判定手段で判定した超音波信号の到達時期から前記超音波信号の送受信の伝播時間を計時する計時手段と、上流側の前記超音波振動子から下流側の前記超音波振動子への超音波の伝播時間を所定回数計測して平均した上流側伝播時間と下流側の前記超音波振動子から上流側の前記超音波振動子への超音波の伝播時間を所定回数計測して平均した下流側伝播時間を求める伝播時間演算手段と、伝播時間の計測異常を判定する計測異常判定手段と、前記上流側伝播時間と前記下流側伝播時間の時間差から流量を演算する流量演算手段と、を備え、前記伝播時間演算手段は、所定時間間隔で前記上流側伝播時間と前記下流側伝播時間を演算し、前記計測異常判定手段は、前記上流側伝播時間の今回値Ｃ１（ｎ）と前回値Ｃ１（ｎ−１）と前記下流側伝播時間の今回値Ｃ２（ｎ）と前回値Ｃ２（ｎ−１）に基づき計測異常を判定するものである。
【００１５】
これによって、外乱等でノイズが混入し受信波形に大きな歪が生じてゼロクロス点がずれるような場合でも、精度よくノイズによる計測異常と判定することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の流量計測装置は、外乱等でノイズが混入し受信波形に大きな歪が生じてゼロクロス点がずれるような場合でも、精度よくノイズによる計測異常と判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１における流量計測装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態１における計測タイミングと伝播時間の計測方法を説明する図
【図３】ノイズにより受信波形に歪みが生じた場合の伝播時間の計測を説明する図
【図４】本発明の実施の形態１における計測異常判定方法を説明する図
【図５】本発明の実施の形態１における流量無しの場合の計測異常判定方法を説明する図
【図６】本発明の実施の形態１における流量有りの場合の計測異常判定方法を説明する図
【図７】従来の流量計測装置の構成図
【図８】受信信号からゼロクロス点ａの判定の動作説明図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
第１の発明は、被測定流体の流れる流路の上流と下流に配置され超音波を送受信する一対の超音波振動子と、前記超音波振動子を駆動する送信手段と、前記超音波振動子の送受信を切り換える切換手段と、前記超音波振動子の受信信号を振幅まで増幅する増幅手段と、前記増幅手段の出力と基準電圧とを比較する基準比較手段と、前記基準比較手段と前記増幅手段の出力とから超音波信号の到達時期を判定する判定手段と、前記判定手段で判定した超音波信号の到達時期から前記超音波信号の送受信の伝播時間を計時する計時手段と、上流側の前記超音波振動子から下流側の前記超音波振動子への超音波の伝播時間を所定回数計測して平均した上流側伝播時間と下流側の前記超音波振動子から上流側の前記超音波振動子への超音波の伝播時間を所定回数計測して平均した下流側伝播時間を求める伝播時間演算手段と、伝播時間の計測異常を判定する計測異常判定手段と、前記上流側伝播時間と前記下流側伝播時間の時間差から流量を演算する流量演算手段と、を備え、前記伝播時間演算手段は、所定時間間隔で前記上流側伝播時間と前記下流側伝播時間を演算し、前記計測異常判定手段は、前記上流側伝播時間の今回値Ｃ１（ｎ）と前回値Ｃ１（ｎ−１）と前記下流側伝播時間の今回値Ｃ２（ｎ）と前回値Ｃ２（ｎ−１）に基づき計測異常を判定する流量計測装置である。
【００１９】
第２の発明は、特に、第１の発明の流量計測装置において、前記計測異常判定手段は、前記上流側伝播時間の今回値Ｃ１（ｎ）と前回Ｃ１（ｎ−１）の変化量ΔＣ１（ｎ）と前記下流側伝播時間の今回値Ｃ２（ｎ）と前回値Ｃ２（ｎ−１）の変化量ΔＣ２（ｎ）に基づき計測異常を判定するものである。
【００２０】
第３の発明は、特に、第１の発明の流量計測装置において、前記計測異常判定手段は、前記上流側伝播時間の今回値Ｃ１（ｎ）と前記下流側伝播時間の今回値Ｃ２（ｎ）の平均値Ａｖｅ．Ｃ（ｎ）と前記上流側伝播時間の前回値Ｃ１（ｎ−１）と前記下流側伝播時間の前回値Ｃ２（ｎ−１）の平均値Ａｖｅ．Ｃ（ｎ-１）の平均値Ａｖｅ．Ｃ（ｎ−１）を算出し、更に前記平均値Ａｖｅ．Ｃ（ｎ）と前記平均値Ａｖｅ．Ｃ（ｎ−１）の平均値Ａｖｅと前記上流側伝播時間の今回値Ｃ１（ｎ）との差分ΔＣ１と前記平均値Ａｖｅと前記下流側伝播時間の今回値Ｃ２（ｎ）との差分値ΔＣ２に基づき計測異常を判定することを特徴とするものである。
【００２１】
第４の発明は、特に、第３の発明の流量計測装置において、前記計測異常判定手段は、前記差分値ΔＣ１と前記差分値ΔＣ２の比率に基づき計測異常を判定することを特徴とするものである。
【００２２】
第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明の流量計測装置において、前記計測異常判定手段は、前記流量演算手段で求めた流量が所定流量以下の場合に計測異常の判定を行うことを特徴とするものである。
【００２３】
第６の発明は、特に、第１〜５のいずれか１つの発明の流量計測装置において、前記流量演算手段で求めた流量を積算する積算手段を備え、該積算手段は、前記計測異常判定手段で計測異常と判定した場合、積算を行わないことを特徴とするものである。
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２５】
（実施の形態１）
実施の形態１について、図１〜４を用いて説明する。
【００２６】
図１は、本発明の実施の形態１における流量計測装置の構成図を示すものである。
【００２７】
図１において、本発明の流量計測装置１４は、被測定流体が流れる流路１の途中に超音波を送受信する上流側の超音波振動子（第１超音波振動子２）と下流側の超音波振動子（第２超音波振動子３）が距離を置いて流路１の同じ面１ｂ(図では上面)に配置されている。
【００２８】
第１超音波振動子２と第２超音波振動子３は共に超音波の送信と受信の機能を備えており、切換手段４によりその機能が選択され、送信側に選択された超音波振動子（第１超音波振動子２又は第２超音波振動子３）には、送信手段５の出力信号が供給され、受信側に選択された超音波振動子（第１超音波振動子２又は第２超音波振動子３）で受信された超音波は超音波信号として受信手段６に供給される。
【００２９】
第１超音波振動子２が送信側、第２超音波振動子３が受信側に設定された場合には超音波は図の矢印Ａ、Ｂで示すように、第１超音波振動子２で送信された超音波は流路１の内壁１ａに反射して第２超音波振動子３に到達する伝播経路をたどる。第１超音波振動子２が受信側、第２超音波振動子３が送信側に設定された場合にはこの逆の伝播経路をたどることになる。
【００３０】
受信手段６で供給された超音波信号は受信信号として、次の増幅手段７に送られ、増幅手段７で受信信号の最大電圧値が所定の電圧範囲に入るように調整される。なお、増幅手段７における増幅率の調整方法は従来と同様であり説明は省略する。
【００３１】
基準比較手段８は、増幅手段７で増幅された受信信号と基準電圧設定手段９で設定された基準電圧とを比較し信号を出力する。
【００３２】
基準電圧設定手段９は、受信信号の検知対象の波を検知できるように適切に基準電圧を設定するものであり、本実施の形態では検知対象の波を４波としており、従来と同様に増幅後の受信信号の３波のピークと４波のピークの中間の電圧に基準電圧を設定する。
【００３３】
次に、基準比較手段８の出力と増幅手段７で増幅された受信信号とから超音波の到達時期が判定手段１０で判定され、計時手段１１は、判定手段１０で判定された超音波の到達時期から超音波の送受信の伝播時間を計時する。
【００３４】
伝播時間演算手段１５は後述する方法により、第１超音波振動子２から第２超音波振動子３への超音波の伝播時間（上流側伝播時間Ｃ１）と第２超音波振動子３から第１超音波振動子２への超音波の伝播時間（下流側伝播時間Ｃ２）を求める。
【００３５】
計測異常判定手段１６は、伝播時間演算手段１５で求めた伝播時間に基づいてノイズ等による計測異常の有無を判定する。
【００３６】
なお、これら図１の点線で囲まれた各手段は、制御手段１３としてのマイクロコンピュータ等によって制御される。
【００３７】
次に、図２を用いて伝播時間演算手段１５における上流側伝播時間Ｃ１と下流側伝播時間Ｃ２の計測方法を説明する。
【００３８】
図２（ａ）は流量計測のタイミングを示しており、所定時間Ｔ毎（本実施の形態では２
秒周期）に伝播時間の計測とそれに基づく演算処理が行われる。この周期は、流量演算手段１２で流量を求める周期と同じである。図２（ｂ）は流量計測ｎ−１番目（前回）とｎ番目（今回）における伝播時間の計測方法を示すもので、制御手段１３は、この１周期の２秒間に、切換手段４により第１超音波振動子２と第２超音波振動子３の送受信を切り換えながら計時手段１１により上流から下流、下流から上流への伝播時間の計測を１組として、６０組分の計測を行う。
【００３９】
そして、演算処理において、伝播時間演算手段１５は上流から下流への伝播時間の計測値６０個を平均して上流側伝播時間Ｃ１を求め、同様に、下流から上流への伝播時間の計測値６０個を平均して下流側伝播時間Ｃ２を求める。
【００４０】
また、演算処理において、流量演算手段１２は伝播時間演算手段１５で求めた上流側伝播時間Ｃ１と下流側伝播時間Ｃ２を用い、前述の式（Ａ）においてｔ１＝Ｃ１、ｔ２＝Ｃ２として流量を算出し、積算手段１７は、流量演算手段１２で算出された流量を積算する。
【００４１】
以降の説明において、上流側伝播時間Ｃ１の今回と前回の値を区別する必要がある場合は、ｎ又はｎ−１を（）中に付記する。下流側伝播時間Ｃ２、その他についても同様である。
【００４２】
次に、計測異常判定手段１６における計測異常の判定方法を説明する。
【００４３】
図３は、外部からのノイズが計測回路に侵入して受信波形の３波目に歪が生じた状態を示している。なお、波形に歪みを生じるようなノイズは常に発生するものではなく、本実施の形態においては計測周期の数回に１度起きる程度のノイズを想定して説明する。
【００４４】
図に示すようにノイズで受信波形にひずみが生じ、本来受信すべき４波目より手前に基準電圧Ｖｒを超える波形が発生した場合、基準比較手段８は出力信号Ｃ’を出力し、判定手段１０は次のゼロクロス点ａ’を受信点と判断して出力信号Ｄ’を出力する。計時手段１１は、この出力信号Ｄ’に基づいて伝播時間を求めることになる。
【００４５】
図４は、図２に示す今回（ｎ番目）の計測周期の下流から上流への６０回の伝播時間計測の内、何れかの１つの計測中に上記の歪が生じて計測時間が通常より短くなった場合の上流側伝播時間Ｃ１と下流側伝播時間Ｃ２の前回と今回の関係を説明する為の説明図である。
【００４６】
図４において、今回の計測（ｎ番目）では、６０組計測された伝播時間の内、下流側から上流側への伝播時間計測の１つが図３に示す本来のゼロクロス点ａの計測時間に対して時間ｔだけ短く計測された為に、下流側伝播時間Ｃ２（ｎ）がＸ（＝ｔ／６０）だけ前回に比べ短く算出されている。
【００４７】
まず、前回と今回における上流側伝播時間Ｃ１と下流側伝播時間Ｃ２の平均値Ａｖｅ．Ｃ（ｎ−１）、Ａｖｅ．Ｃ（ｎ）はそれぞれ次式で求めることができる。
【００４８】
Ａｖｅ．Ｃ（ｎ−１）＝（Ｃ１（ｎ−１）＋Ｃ２（ｎ−１））／２  ・・・式（１）
Ａｖｅ．Ｃ（ｎ）＝（Ｃ１（ｎ）＋Ｃ２（ｎ））／２              ・・・式（２）
また、前回の平均値と今回の平均値との平均値Ａｖｅは、次式で求めることができる。
【００４９】
Ａｖｅ＝（Ａｖｅ．Ｃ（ｎ−１）+Ａｖｅ．Ｃ（ｎ））／２        ・・・式（３）
ここで、式（１）、（２）及びＣ１（ｎ−１）＝Ｃ１（ｎ）、Ｃ２（ｎ）＝Ｃ２（ｎ−１
）−Ｘの関係から、
Ａｖｅ＝（Ｃ１（ｎ）＋Ｃ２（ｎ））／２＋Ｘ／４                ・・・式（４）
即ち、平均値Ａｖｅは、今回の上流側伝播時間Ｃ１（ｎ）と下流側伝播時間Ｃ２（ｎ）の平均値に下流側伝播時間の変化量Ｘ／４を加算した値となる。
【００５０】
従って、平均値Ａｖｅと今回の上流側伝播時間Ｃ１（ｎ）との差分ΔＣ１は、
ΔＣ１＝Ｃ１（ｎ）−Ａｖｅ
＝（Ｃ１（ｎ）−Ｃ２（ｎ））／２−Ｘ／４              ・・・式（５）
また、平均値Ａｖｅと今回の下流側伝播時間Ｃ２（ｎ）との差分ΔＣ２は、
ΔＣ２＝Ａｖｅ−Ｃ２（ｎ）
＝（Ｃ１（ｎ）−Ｃ２（ｎ））／２＋Ｘ・３／４          ・・・式（６）
となる。
【００５１】
（流量無しの場合）
図５は、図４において、流量がほぼゼロの場合の状態を示しており、この場合、Ｃ１（ｎ）＝Ｃ２（ｎ）となるので、式（５）、式（６）から、ΔＣ１＝−Ｘ／４、ΔＣ２＝＋Ｘ・３／４となり、｜ΔＣ１｜：｜ΔＣ２｜＝１：３の関係が成り立つ。
【００５２】
従って、計測異常判定手段１６は、流量がほぼゼロの場合には、式（５）、（６）により、差分ΔＣ１、ΔＣ２を演算し、｜ΔＣ１｜：｜ΔＣ２｜＝１：３の関係が成り立つ場合、ノイズにより計測異常が発生していると判断することができる。
【００５３】
なお、実際の判断においては、計測誤差等を考慮して、例えば、次式で示すように範囲で判定する。
【００５４】
２．５≦｜ΔＣ２｜／｜ΔＣ１｜≦３．５                      ・・・式（７）
そして、この差分ΔＣ１、ΔＣ２は、上流側伝播時間の今回値Ｃ１（ｎ）と前回値Ｃ１（ｎ−１）、前記下流側伝播時間の今回値Ｃ２（ｎ）と前回値Ｃ２（ｎ−１）により、容易に求めることが可能であり、制御手段１３を構成するマイクロコンピュータにより容易に実現することができる。
【００５５】
また、積算手段１７は、計測異常判定手段１６で計測異常が発生していると判断された場合には、流量演算手段１２で計測された流量を積算しないようにすることで、流量が流れていない場合に誤って積算することを防止することができる。
【００５６】
なお、上記実施の形態では、下流側伝播時間がノイズによる影響で短くなった場合で説明したが、上流側伝播時間がノイズによる影響で短くなった場合でも同様であることは言うまでも無い。この場合、式（７）おいて、分子と分母を入れ替える。
【００５７】
（流量有りの場合）
式（５）、（６）から分かるように、流量が大きく（Ｃ１（ｎ）−Ｃ２（ｎ））／２に対して、Ｘ／４が無視できる程小さい場合には、ΔＣ１（ｎ）：ΔＣ２（ｎ）≒１：１となる。従って、流量が大きい場合には、ノイズ判定を行う必要はないが、Ｘ／４が無視できない場合の流量域における判定方法を次に説明する。
【００５８】
図６は、図４において前回の上流側伝播時間Ｃ１（ｎ−１）と下流側伝播時間Ｃ２（ｎ−１）と平均値Ａｖｅ．Ｃ（ｎ−１）との差分ΔＣ１（ｎ−１）、ΔＣ２（ｎ−１）について付記したものである。即ち、
ΔＣ１（ｎ−１）＝Ｃ１（ｎ−１）−Ａｖｅ．Ｃ（ｎ−１）      ・・・式（８）
ΔＣ２（ｎ−１）＝Ａｖｅ．Ｃ（ｎ−１）−Ｃ２（ｎ−１）      ・・・式（９）
ここで、流量が安定している場合、差分値は変化しないので、差分ΔＣ１と差分ΔＣ１（ｎ−１）の差分ΔＣ１’と差分ΔＣ２と差分ΔＣ２（ｎ−１）の差分ΔＣ２’とは、ノイズによって生じた変化量であり、ノイズで生じた変化量Ｘを用いて次式で求めることができる。
【００５９】
ΔＣ１’＝ΔＣ１−ΔＣ１（ｎ−１）＝−Ｘ／４                  ・・・式（１０）
ΔＣ２’＝ΔＣ２−ΔＣ２（ｎ−１）＝＋Ｘ・３／４              ・・・式（１１）ここで、差分ΔＣ１’：ΔＣ２’＝−１：＋３の関係となることがわかる。
【００６０】
従って、計測異常判定手段１６は、流量有りの場合において、式（８）、（９）により前回の差分ΔＣ１（ｎ−１）と  ΔＣ２（ｎ−１）を求めて保存しておき、今回の伝播時間測定時に式（１０）、（１１）で差分ΔＣ１’、ΔＣ２’を演算して、このΔＣ１’、ΔＣ２’の比率が１：３であればノイズにより計測異常が生じていると判断することができる。
【００６１】
そして、積算手段１７は、計測異常判定手段１６で計測異常が発生していると判断された場合には、今回、流量演算手段１２で計測された流量を積算せず、前回の流量値を積算するなど適切な処理を行うことで、誤った流量を積算することを防止することができる。
【００６２】
なお、差分ΔＣ１（ｎ）、ΔＣ２（ｎ）が共に小さい場合は、ノイズによる計測異常は発生していないと見なすことが出来、逆に、差分ΔＣ１（ｎ）、ΔＣ２（ｎ）が共に大きい場合は、ノイズによる以外の要因で大きな流量変化やガス種の切替による伝播時間の変動が発生していると判断できることから、｜ΔＣ１（ｎ）＋ΔＣ２（ｎ）｜が所定範囲の場合に限って計測異常判定手段１６における計測異常の判定の実行するようにしてもよい。
【００６３】
さらに、差分ΔＣ１または、差分ΔＣ２の値が極小の場合、｜ΔＣ２｜と｜ΔＣ１｜の比率計算（上記の｜ΔＣ２｜／｜ΔＣ１｜や、｜ΔＣ１｜／｜ΔＣ２｜の計算）をしたとき、計測誤差や、演算誤差の差から、偶然に式（７）を満たす可能性がある。そのため、比率計算を行う前に、例えば、次式で示す条件を満たしたときに、比率の計算を行うようにしてもよい。
【００６４】
ｍ ＜｜差分ΔＣ１＋差分ΔＣ２｜                      ・・・式（１２）
ここで、｜差分ΔＣ１＋差分ΔＣ２｜は、ノイズがないときはゼロと演算されるものであり、ｍは０以上の値（例えば、１０ｎｓ）に設定される。従って、式（１２）を満たす場合にノイズによる計測異常の可能性が有るとして、計測異常判定手段１６による計測異常の判定を行うことに、誤判定を防止することができる。
【００６５】
以上のように、本実施の形態によると、外乱等でノイズが混入し受信波形に大きな歪が生じてゼロクロス点がずれるような場合でも、精度よくノイズによる計測異常と判定することができる。そして、ノイズにより計測異常が生じていると判断される場合、積算手段における流量積算を適切に行うことが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
以上のように、本発明にかかる流量計測装置は、乱等でノイズが混入し受信波形に大きな歪が生じてゼロクロス点がずれるような場合でも、精度よくノイズによる計測異常と判定することができるので、様々な気体の計測器や家庭用から業務用に至る大型のガスメータ等の幅広い用途に適用できる。
【符号の説明】
【００６７】
１  流路
２  第１超音波振動子
３  第２超音波振動子
４  切換手段
５  送信手段
６  受信手段
７  増幅手段
８  基準比較手段
９  基準電圧設定手段
１０  判定手段
１１  計時手段
１２  流量演算手段
１３  制御手段
１４  流量計測装置
１５  伝播時間演算手段
１６  計測異常判定手段 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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