(57)【要約】【課題】送受信反転を伴う繰返し測定における遅延時間の精度は測定精度にそのまま影響を与えるので、繰返し動作の前後と切換え動作時で遅延時間を実測して補正する。【解決手段】繰返し動作の前で遅延時間制御手段２１は遅延手段１６を動作し、動作時間を遅延時間計測手段１７で計測される。同様に切換え手段２３の動作時と送受信動作を反転して一連の繰返し動作が終了した時点の３箇所で遅延時間を測定する。そして３つの遅延時間を基に遅延時間補正手段２２は繰返し動作中の遅延手段の動作時間を推定する。【選択図】図１
2008032748.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定流体の流れる流路に配置され超音波を送受信する一対の振動子と、前記振動子からの信号発信の遅延時間を発生する遅延手段と、前記遅延手段の遅延時間を計測する遅延時間計測手段と、前記振動子間相互の超音波伝達を複数回行う繰返し手段と、前記遅延手段を動作し前記遅延時間計測手段の計測値を基に、遅延時間を制御する遅延時間制御手段と、前記繰返し手段による超音波伝達の累積時間を計測する計時手段と、前記計時手段と前記遅延時間制御手段で求めた遅延時間の信号から流量を算出する流量演算手段と、前記一対の振動子の送信機能と受信機能を切換え設定する切換え手段を備え、前記遅延時間制御手段は前記繰返し手段による超音波伝達開始時および切換え手段動作後の超音波伝達終了時にそれぞれ前記遅延手段を動作し前記遅延時間計測手段でその時間を計測し、前記遅延時間計測手段で求めた遅延時間の計測差が超音波伝達前後で予め定めた値より大きい場合に前記繰り返し手段による超音波伝達開始時の直前に所定時間だけ遅延手段を動作させる流量計測装置。
【請求項２】
遅延時間制御手段は、切換え手段の動作前の繰返し手段による超音波伝達開始時および切換え手段動作後の繰返し手段による超音波伝達終了時にそれぞれ前記遅延手段を動作し前記遅延時間計測手段でその時間を計測し、前記遅延時間計測手段で求めた遅延時間の計測差に応じて切換え手段動作前の前記繰り返し手段による超音波伝達開始時の直前に所定時間だけ遅延手段を動作させる請求項１記載の流量計測装置。
【請求項３】
遅延時間制御手段は、切換え手段の動作前の繰返し手段による超音波伝達開始時および切換え手段動作後の繰返し手段による超音波伝達終了時にそれぞれ前記遅延手段を動作し前記遅延時間計測手段でその時間を計測し、前記遅延時間計測手段で求めた遅延時間の計測差が予め定めた値以内になるよう切換え手段動作前の前記繰り返し手段による超音波伝達開始時の直前に所定時間だけ遅延手段を動作させる請求項１記載の流量計測装置。
【請求項４】
遅延時間制御手段は、切換え手段の動作前の繰返し手段による超音波伝達開始時および切換え手段動作後の繰返し手段による超音波伝達終了時にそれぞれ前記遅延手段を動作し前記遅延時間計測手段でその時間を計測し、前記遅延時間計測手段で求めた遅延時間の計測差が予め定めた値より大きい場合に前記切換え手段動作後の前記繰り返し手段による超音波伝達開始時の直前に所定時間だけ遅延手段を動作させる請求項１記載の流量計測装置。
【請求項５】
遅延時間制御手段は、切換え手段の動作前の繰返し手段による超音波伝達開始時および切換え手段動作後の繰返し手段による超音波伝達終了時にそれぞれ前記遅延手段を動作し前記遅延時間計測手段でその時間を計測し、前記遅延時間計測手段で求めた遅延時間の計測差に応じて前記切換え手段動作後の前記繰り返し手段による超音波伝達開始時の直前に所定時間だけ遅延手段を動作させる請求項１記載の流量計測装置。
【請求項６】
遅延時間制御手段は、切換え手段の動作前の繰返し手段による超音波伝達開始時および切換え手段動作後の繰返し手段による超音波伝達終了時にそれぞれ前記遅延手段を動作し前記遅延時間計測手段でその時間を計測し、前記遅延時間計測手段で求めた遅延時間の計測差が予め定めた値以内になるよう前記切換え手段動作後の前記繰り返し手段による超音波伝達開始時の直前に所定時間だけ遅延手段を動作させる請求項１記載の流量計測装置。
【請求項７】
遅延時間制御手段は、切換え手段の動作前の繰返し手段による超音波伝達開始時および切換え手段動作後の繰返し手段による超音波伝達終了時にそれぞれ前記遅延手段を動作し前記遅延時間計測手段でその時間を計測し、前記遅延時間計測手段で求めた遅延時間の計測差が予め定めた値未満の場合は前記繰り返し手段による超音波伝達開始時の直前、もしくは前記切換え手段動作後の前記繰り返し手段による超音波伝達開始時の直前における遅延
手段の動作の少なくとも一つを停止する請求項１記載の流量計測装置。
【請求項８】
遅延時間制御手段は、切換え手段の動作前の繰返し手段による超音波伝達開始時および切換え手段動作後の繰返し手段による超音波伝達終了時にそれぞれ前記遅延手段を動作し前記遅延時間計測手段でその時間を計測し、前記遅延時間計測手段で求めた遅延時間の計測差が超音波伝達前後で予め定めた値より大きい場合には前記切換え手段の動作時間を調節する切換え時間調節手段を有する請求項１記載の流量計測装置。
【請求項９】
遅延時間制御手段は、切換え手段の動作前の繰返し手段による超音波伝達開始時および切換え手段動作後の繰返し手段による超音波伝達終了時にそれぞれ前記遅延手段を動作し前記遅延時間計測手段でその時間を計測し、前記遅延時間計測手段で求めた遅延時間の計測差に応じて前記切換え手段の動作時間を調節する切換え時間調節手段を有する請求項１記載の流量計測装置。
【請求項１０】
遅延時間制御手段は、切換え手段の動作前の繰返し手段による超音波伝達開始時および切換え手段動作後の繰返し手段による超音波伝達終了時にそれぞれ前記遅延手段を動作し前記遅延時間計測手段でその時間を計測し、前記遅延時間計測手段で求めた遅延時間の計測差が予め定めた値以内になるよう切換え手段動作前の前記繰り返し手段による前記切換え手段の動作時間を調節する切換え時間調節手段を有する請求項１記載の流量計測装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１１のいずれか１項記載の遅延時間制御手段としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を利用して気体や液体などの流量を計測する流量計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波を利用して気体や液体などの流量を計測する超音波流量計があった（例えば特許文献１参照）。図２２は、前記従来の超音波流量計の構成を示すブロック図である。
【０００３】
図２２において、流体流路１の途中に超音波を発信する第１振動子２と受信する第２振動子３が流れ方向に配置されている。４は第１振動子２への送信回路、５は第２振動子３で受信した超音波を信号処理する受信回路である。６は受信回路５で超音波を検知した後第１振動子２からの送信と第２振動子３での受信を複数回繰り返す繰返し手段である。９は受信回路で超音波を検出した後、再度第１振動子２から超音波を送信するまでの遅延時間を発生させる遅延時間発生手段であり、１０は遅延時間発生手段９により発生した遅延時間を計測する遅延時間計測手段、１１は遅延時間発生手段９の計測値を基に、遅延時間を制御する遅延時間制御手段、１２はは繰返し手段により行われる複数回の超音波伝達の所要時間を計測する累積時間計測手段、８は遅延時間計測手段１２および累積時間計測手段１２の計測値から流量を求める流量演算手段である。送信回路５より送出されたバースト信号により第１振動子２から発信された超音波信号は、流れの中を伝搬し、第２振動子３で受信され受信回路６で検知され、遅延時間発生手段９で発生した遅延時間を置いた後、再び送信回路５よりバースト信号が送出される。送信回路５からのバースト信号は、予め定められた回数だけ繰り返され、この繰返しに要した時間を累積時間計測手段１２で、また、遅延時間を遅延時間計測手段１０により計測する。
【０００４】
更に、流量演算手段８では、累積時間計測手段１２で求めた値から遅延時間計測手段１０で求めた遅延時間を差し引くことにより、超音波の伝達のみの所要時間Ｔを求める。
【０００５】
次に、遅延時間の計測方法について説明する。計測開始時には、遅延時間制御手段１１により計測繰返し中の遅延時間の設定値の指示が遅延時間発生手段９に与えられる。更に、繰返し手段６により遅延時間発生手段９にトリガ信号が送出される。この時、累積時間計測手段１２により、超音波伝達時間の計測が開始されると共に、遅延時間計測手段１１で１回目の遅延時間の計測を開始する。次に、所定の遅延時間が完了すると、遅延時間計測１１は計測動作を終了し、この時求めた遅延時間ｔ１を流量演算手段８へ記憶させる。その後、繰返し手段６により、遅延→送受信→送受信→・・・・の如く規定の回数だけ動作を繰り返す。受信回路５でｎ回目の受信信号を検知されると、最後にもう一度、遅延時間発生手段９により遅延時間と同等の時間が発生し、遅延時間計測手段１０が計測を開始する。所定の遅延時間が終了した後は、実施の形態１と同様に、累積時間計測手段１２ではｎ回分の超音波伝達時間とｎ＋１回の遅延時間の合計値Ｔａ、遅延時間計測手段１１では、ｎ＋１回目の遅延時間ｔ（ｎ＋１）が得られる。
【０００６】
遅延時間発生手段９で生成される時間が変化するものと考えれば、ｎ回の送受信の前後の遅延時間を計測すれば、繰返し動作の間の遅延時間の変化を推定できる。すなわち、直線的に変化していると仮定すれば、ｔ１とｔ（ｎ＋１）の平均値を遅延時間の代表値と考えることが可能であるし、何らかの曲線変化を示すのであれば、荷重平均値を代表値と考えることができる。
【特許文献１】特開２０００−２９２２３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら従来の超音波流量計における、遅延時間の演算のように繰返しの最初と最後だけの時間を参考にしていては、繰返し回数や伝搬時間の違いにより遅延時間の精度が期待したほど高まらない場合がある。例えば繰り返し動作の途中で回路電流による発熱などが影響し遅延発生手段の動作の特性が変化する場合があり、遅延時間が一定にならないことがある。また、これを解決するために繰り返し回数を増加して平均するなどの対策があるが、時間が長くなると周囲温度の状態や電源電圧の変化、さらに動作時間により遅延時間の精度に影響がでてくる。
【０００８】
また超音波の送受信を切換え動作すると、その切換え動作中は遅延発生手段の動作は停止しているため再度動作を開始する時は遅延時間の変動が発生する可能性が大きい。
【０００９】
遅延時間の精度は流量の測定精度にそのまま影響を与えるので、高精度の遅延時間をもつ遅延回路の実現が課題であった。例えば、音速を３４０ｍ／ｓは０．３４ｍｍ／μｓとなり、数ｎｓの時間のずれが測定精度に大きな影響を与える。また、繰り返し回数を増加すれば電力も増大するなどの付随的な問題も発生してくる。
【００１０】
本発明は上記の課題を解決するもので、繰返しの最初と最後および切換え動作後の繰り返し動作終了後に計測した遅延時間の時間差を基に演算上の遅延時間を調整する遅延制御手段を用いることで、時間計測の誤差をできるだけ小さくし、精度の良い流量計測を実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記従来の課題を解決するために、本発明の遅延制御手段は遅延時間計測手段を繰返し手段による超音波伝達開始時および終了時と切換え手段動作後の超音波伝達終了時に動作し、超音波伝達前後の遅延手段における遅延時間の計測差を求め、この時間から流量演算時の遅延時間を調節する遅延時間補正手段を有し、これにより精度良く演算上の遅延時間を求めることができ、その結果高精度の流量計測が実現できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の流量計測装置によれば、切換え手段動作の前後における繰り返し動作の最初と最後で遅延時間を計測し、その値を基に演算上の遅延時間を調整しているため精度良くな遅延時間を求めることができ、その結果高精度の流量計測が可能になる。
【００１３】
また、超音波伝達開始時および切換え手段動作後の超音波伝達終了時に遅延時間を計測し、その差が予め定めた値より大きい場合に切換え手段動作前の超音波伝達開始時の直前に所定時間だけ遅延手段の特性を考慮した初期動作を行うことにより、遅延手段は安定した動作を行うため精度のよい測定を実現することが可能になる。
【００１４】
さらに、超音波伝達開始時および終了時と切換え手段動作後の超音波伝達終了時に遅延時間を計測し、その差が予め定めた値より大きい場合に切換え手段の動作時間を調節することにより、切換え動作前後における遅延手段の動作が大きく異ならないようにすることができ精度のよい測定を実現することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、被測定流体の流れる流路に配置され超音波を送受信する一対の振動子と、前記振動子からの信号発信の遅延時間を発生する遅延手段と、前記遅延手段の遅延時間を計測する遅延時間計測手段と、前記振動子間相互の超音波伝達を複数回行う繰返し手段と、前記遅延手段を動作し前記遅延時間計測手段の計測値を基に、遅延時間を制御する遅延時
間制御手段と、前記繰返し手段による超音波伝達の累積時間を計測する計時手段と、前記計時手段と前記遅延時間制御手段で求めた遅延時間の信号から流量を算出する流量演算手段と、前記一対の振動子の送信機能と受信機能を切換え設定する切換え手段を備え、前記遅延時間制御手段は前記繰返し手段による超音波伝達開始時および切換え手段動作後の超音波伝達終了時にそれぞれ前記遅延手段を動作し前記遅延時間計測手段でその時間を計測し、前記遅延時間計測手段で求めた遅延時間の計測差が超音波伝達前後で予め定めた値より大きい場合に前記繰り返し手段による超音波伝達開始時の直前に所定時間だけ遅延手段を動作させるものであり、遅延時間計測手段で求めた遅延時間の計測差が超音波伝達前後で予め定めた値より大きい場合に繰り返し手段による超音波伝達開始時の直前に所定時間だけ遅延手段を動作させることにより、遅延手段の特性を考慮した初期動作を行うことで、遅延手段は安定した動作を行うため精度のよい測定を実現することが可能になる。
【００１６】
本発明は、遅延時間制御手段は、切換え手段の動作前の繰返し手段による超音波伝達開始時および切換え手段動作後の繰返し手段による超音波伝達終了時にそれぞれ前記遅延手段を動作し前記遅延時間計測手段でその時間を計測し、前記遅延時間計測手段で求めた遅延時間の計測差に応じて切換え手段動作前の前記繰り返し手段による超音波伝達開始時の直前に所定時間だけ遅延手段を動作させるものであり、遅延時間計測手段で求めた遅延時間の計測差に応じて切換え手段動作前の繰り返し手段による超音波伝達開始時の直前に所定時間だけ遅延手段を動作させることにより、遅延手段の特性を考慮した初期動作を行うことにより、遅延手段は安定した動作を行うため精度のよい測定を実現することが可能になる。
【００１７】
本発明は、遅延時間制御手段は、切換え手段の動作前の繰返し手段による超音波伝達開始時および切換え手段動作後の繰返し手段による超音波伝達終了時にそれぞれ前記遅延手段を動作し前記遅延時間計測手段でその時間を計測し、前記遅延時間計測手段で求めた遅延時間の計測差が予め定めた値以内になるよう切換え手段動作前の前記繰り返し手段による超音波伝達開始時の直前に所定時間だけ遅延手段を動作させることにより、遅延手段は安定した動作を行い、かつ必用以上の遅延時間精度を得るために電力を使用しないため省電力で精度のよい測定を実現することが可能になる。
【００１８】
本発明は、遅延時間制御手段は、切換え手段の動作前の繰返し手段による超音波伝達開始時および切換え手段動作後の繰返し手段による超音波伝達終了時にそれぞれ前記遅延手段を動作し前記遅延時間計測手段でその時間を計測し、前記遅延時間計測手段で求めた遅延時間の計測差が予め定めた値より大きい場合に前記切換え手段動作後の前記繰り返し手段による超音波伝達開始時の直前に所定時間だけ遅延手段を動作させるものであり、遅延時間計測手段で求めた遅延時間の計測差が（超音波伝達前後で）予め定めた値より大きい場合に切換え手段動作後の繰り返し手段による超音波伝達開始時の直前に所定時間だけ遅延手段を動作させることにより、遅延手段の特性を考慮した初期動作を行うことで、切換え動作時間中における遅延手段の特性を考慮しているため遅延手段はより安定した動作を行うため精度のよい測定を実現することが可能になる。
【００１９】
本発明は、遅延時間制御手段は、切換え手段の動作前の繰返し手段による超音波伝達開始時および切換え手段動作後の繰返し手段による超音波伝達終了時にそれぞれ前記遅延手段を動作し前記遅延時間計測手段でその時間を計測し、前記遅延時間計測手段で求めた遅延時間の計測差に応じて前記切換え手段動作後の前記繰り返し手段による超音波伝達開始時の直前に所定時間だけ遅延手段を動作させることにより、遅延手段の特性を考慮した動作を行うことで、切換え動作時間中における遅延手段の特性を考慮し遅延手段はより安定した動作を行うため精度のよい測定を実現することが可能になる。
【００２０】
本発明は、遅延時間制御手段は、切換え手段の動作前の繰返し手段による超音波伝達開
始時および切換え手段動作後の繰返し手段による超音波伝達終了時にそれぞれ前記遅延手段を動作し前記遅延時間計測手段でその時間を計測し、前記遅延時間計測手段で求めた遅延時間の計測差が予め定めた値以内になるよう前記切換え手段動作後の前記繰り返し手段による超音波伝達開始時の直前に所定時間だけ遅延手段を動作させることにより、遅延手段の特性を考慮した動作を行うことで、切換え動作時間中における遅延手段の特性を考慮し遅延手段はより安定した動作を行い、かつ必用以上の遅延時間精度を得るための電力を使用しないため省電力で精度のよい測定を実現することが可能になる。
【００２１】
本発明は、遅延時間制御手段は、切換え手段の動作前の繰返し手段による超音波伝達開始時および切換え手段動作後の繰返し手段による超音波伝達終了時にそれぞれ前記遅延手段を動作し前記遅延時間計測手段でその時間を計測し、前記遅延時間計測手段で求めた遅延時間の計測差が予め定めた値未満の場合は前記繰り返し手段による超音波伝達開始時の直前、もしくは前記切換え手段動作後の前記繰り返し手段による超音波伝達開始時の直前における遅延手段の動作の少なくとも一つを停止することにより、その遅延時間の差が予め定めた値未満の場合は、遅延手段が放熱や蓄熱などの初期動作特性が小さいく安定であると判断し、遅延手段の動作を安定にするための初期動作を省略することで、計測時間を短くでき省電力動作が可能になる。
【００２２】
本発明は、遅延時間制御手段は、切換え手段の動作前の繰返し手段による超音波伝達開始時および切換え手段動作後の繰返し手段による超音波伝達終了時にそれぞれ前記遅延手段を動作し前記遅延時間計測手段でその時間を計測し、前記遅延時間計測手段で求めた遅延時間の計測差が超音波伝達前後で予め定めた値より大きい場合には前記切換え手段の動作時間を調節する切換え時間調節手段を有するものであり、遅延時間計測手段で求めた遅延時間の計測差が超音波伝達前後で予め定めた値より大きい場合には切換え手段の動作時間を調節することにより、切換え動作前後における遅延手段の動作が大きく異ならないようにすることができ精度のよい測定を実現することが可能になる。
【００２３】
本発明は、遅延時間制御手段は、切換え手段の動作前の繰返し手段による超音波伝達開始時および切換え手段動作後の繰返し手段による超音波伝達終了時にそれぞれ前記遅延手段を動作し前記遅延時間計測手段でその時間を計測し、前記遅延時間計測手段で求めた遅延時間の計測差に応じて前記切換え手段の動作時間を調節する切換え時間調節手段を有するものであり、遅延時間計測手段で求めた遅延時間の計測差に応じて前記切換え手段の動作時間を調節することにより、切換え動作前後における遅延手段の動作がほぼ等しくなるようにでき遅延時間の演算の誤差を少なくし測定の精度向上を実現することが可能になる。
【００２４】
本発明は、遅延時間制御手段は、切換え手段の動作前の繰返し手段による超音波伝達開始時および切換え手段動作後の繰返し手段による超音波伝達終了時にそれぞれ前記遅延手段を動作し前記遅延時間計測手段でその時間を計測し、前記遅延時間計測手段で求めた遅延時間の計測差が予め定めた値以内になるよう切換え手段動作前の前記繰り返し手段による前記切換え手段の動作時間を調節する切換え時間調節手段を有するものであり、遅延時間計測手段で求めた遅延時間の計測差が予め定めた値以内になるよう切換え手段動作前の繰り返し手段による切換え手段の動作時間を調節することにより、切換え動作前後の遅延手段の動作をほぼ等しくすることが可能になりるため流量演算の精度を向上することが可能になる。
【００２５】
本発明は、遅延時間制御手段の動作を確実にすりためのコンピュータを機能させるためのプログラムを有する構成としたもので、これにより遅延時間制御手段の動作をソフトで行うことにより判定などの条件設定、変更が容易にでき、また経年変化などにも柔軟に対応できるためよりフレキシブルに遅延時間の精度向上を行い、その結果流量演算精度の向
上が可能となる。
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２７】
（実施の形態１）
請求項１および請求項２に係る発明を実施の形態１の流量計測装置として説明する。図１は本実施の形態の構成を示す流量計測装置のブロック図である。図１おいて、本発明の超音波流量計は被測定流体の流れる流路１と、流路１に配置された超音波を送受信する第１の振動子２、第２の振動子３と、第１の振動子２を駆動する駆動手段１３と、駆動手段１３を動作する計測スタート信号を出力する制御手段１４と、第２の振動子３の受信信号を受け受信タイミングを決定するタイミング検知手段１５と、タイミング検知手段１５の出力を所定の遅延時間遅れて駆動手段１３のトリガ信号として出力する遅延手段１６と、遅延手段１６の動作時間すなわち遅延時間を計測する遅延時間計測手段１７と、超音波の送受信そして遅延手段１６で遅延時間の後に再度超音波の送受信を繰り返すという動作回数を計測し所定の回数で動作を停止する繰返し手段１８と、少なくとも駆動手段１３による第１の振動子２の駆動開始から繰返し手段１８の動作停止までの超音波の伝搬時間を測定する計時手段１９と、計時手段１９の値から一対の振動子間の流速を演算し、それから流量を求める流量演算手段２０と、遅延時間計測手段の計測値を基に遅延時間を制御する遅延時間制御手段２１と、遅延時間制御手段２１で計測差から遅延時間を調節する遅延時間補正手段２２を有するものである。さらに駆動手段１３と第１の振動子２、および第２の振動子３とタイミング検知手段１５の間に切換手段２３を設け、超音波の送受信を第１の振動子２と第２の振動子３の間で交互に行うようにしている。
【００２８】
通常の動作を説明する。制御手段１４からスタート信号を受けた駆動手段１３が第１の振動子２を一定時間パルス駆動を行うと同時に計時手段２０は制御手段１４からの信号によってに時間計測始める。パルス駆動された第１の振動子２からは超音波が送信される。第１の振動子２から送信した超音波は被測定流体中を伝搬し第２の振動子３で受信される。第２の振動子３の受信出力は、タイミング検知手段１５で信号を増幅された後、予め定められている受信タイミングの信号レベルで超音波の受信を決定する。繰返し動作を行わない場合はこの超音波の受信を決定した時点で計時手段２１の動作を停止し、その時間情報ｔから（式１）によって流速を求める。
【００２９】
（計時手段２０から得た測定時間をｔ、超音波振動子間の流れ方向の有効距離をＬ、音速をｃ、被測定流体の流速をｖとする）
ｖ＝（Ｌ／ｔ）−ｃ・・・（式１）
タイミング検知手段１５は通常コンパレータによって基準電圧と受信信号を比較するようになっていることが多い。
【００３０】
繰返し手段１８を用いる今回の動作はタイミング検知手段１５の判定結果を遅延手段１６で一定時間遅延させた後に駆動手段１３に返し、再度送信を行う。繰返し動作を決められた回数行い、その時間を計時手段２０で測定し、計時手段２０の測定時間を元に（式２）の計算によって流速を求める。
【００３１】
（遅延手段の遅延時間をＴｄ、繰返しの回数をｎ、測定時間をｔｓ、超音波振動子間の流れ方向の有効距離をＬ、音速をｃ、被測定流体の流速をｖとする）
ｖ＝Ｌ／（ｔｓ／ｎ−Ｔｄ）−ｃ・・・（式２）
この方法によれば（式１）の方法に比べ精度よく測定することができる。
【００３２】
また、第１の超音波振動子２と第２の超音波振動子３とを切り替え、被測定流体の上流から下流と下流から上流へのそれぞれの伝搬時間を測定し、（式３）より速度ｖを求める
。
【００３３】
（上流から下流への測定時間時間をｔ１、下流から上流への測定時間時間をｔ２とする）
ｖ＝Ｌ／２（（１／ｔ１）−（１／ｔ２））・・・（式３）
この方法によれば音速の変化の影響を受けずに流度を測定することが出来るので、流速・流量・距離などの測定に広く利用されている。
【００３４】
流速ｖが求まると、それに流路１の断面積を乗ずることにより流量を導くことができる。
【００３５】
通常の動作は図３に示すタイミング図のようになる。すなわち、制御手段１４による時刻ｔ０における開始信号から計測を開始し、ｔ１で駆動手段１３を介して第１の超音波振動子２を駆動する。そこで発生した超音波信号は流路内を伝搬し時刻ｔ２で第２の超音波振動子３に到達し、タイミング検知手段１５で受信点を検知すると時刻ｔ３から遅延手段１６が動作し、予め定めた時間だけ動作した後時刻ｔ４で繰返し手段１８に信号を送る。繰返し手段１８はこの信号を入力すると駆動手段１３に信号を送出し、再び第１の超音波振動子２を駆動する。以下、この繰返しを行っている。
【００３６】
繰返し手段１８で決められた回数動作すると図３時刻ｔ５で送受信動作は停止し、その時間は図に示すＴとなる。その後、切換え手段２３が送受信を切換える。すなわち第１の超音波振動子２が受信側、第２の超音波振動子３が送信側になる。そして同様な繰返し動作を行う。時間的な動作は図４に示すようにＴ１の間は第１の超音波振動子２が送信側、第２の超音波振動子３が受信側、Ｔｃｈで切換え動作を行い、Ｔ２では反対に第１の超音波振動子２が受信側、第２の超音波振動子３が送信側となる。
【００３７】
なお、図３に示す送信波、受信波の動作は図４以下の説明では同じため記述を省略しているが、内部動作は図３と同じである。
【００３８】
このように繰返し手段１８で決められた回数動作する場合に１回目と最終回目では遅延手段１６の動作が異なることがある。通常、遅延手段１６としてはＬＣ分布定数回路等が用いられているが、これらの素子には抵抗成分も含まれている。遅延手段１６に抵抗分があると電流を流していけば繰返し１回目では問題無いが、回数を重ねていくにつれ電流による発熱が発生し、その結果遅延時間が変化してくる。しかし、この発熱も平衡点があるためある一定回数以上の繰返し回数では遅延時間が一定とみて良い。図２（ａ）に繰返し回数と遅延手段１６の１回当たりの遅延時間の概念図を示す。これより繰返し回数が少ないと遅延時間の差が大きいことがわかる。遅延時間の差が大きいと流量演算手段で計時手段２０が測定した時間から遅延時間の繰返し回数分を差し引き超音波伝搬時間分のみから流量を求める際、遅延時間の合計に誤差が生じてくる。この問題を回避する方法を以下に説明する。
【００３９】
図２（ａ）に示しているように遅延手段１６の１回当たりの遅延手段は異なっている。具体的には図３のＤ０、Ｄ１とＤ２の時間が等しくないということである。ここでＤ０は制御手段１４から最初遅延手段１６に信号を送出して作成しても良いし、制御手段１４自身で作成しても良い。
【００４０】
流量を算出する場合は時刻ｔ０からｔ５までの時間Ｔから実際超音波の伝搬した時間だけを用いるためＤ０，Ｄ１，Ｄ２の時間を差し引かなければならない。この時間を正確に求めるため、図５に示すように時刻ｔ０の前ｔａで制御手段１４から遅延時間制御手段２１に信号が入力される。この信号により遅延時間制御手段は遅延手段１６を動作する。そ
して動作時間は遅延時間計測手段１７で計測される。また時刻ｔ５で一連の繰返し動作が終了すると時刻ｔｂにおいて時刻ｔａの場合と同様に遅延時間制御手段２１が遅延手段１６を動作し、その動作時間を遅延時間計測手段１７で測定する。その後切換え手段２３が送受信動作を切換え（時間Ｔｃｈ）Ｔ１と同じ動作をＴ２時間行い、一連の繰返し動作が終了後、同様に時刻ｔｃにおいて時刻ｔａの場合と同様に遅延時間制御手段２１が遅延手段１６を動作し、その動作時間を遅延時間計測手段１７で測定する。そしてｔａとｔｂ、ｔｃで計測された遅延時間を基に遅延時間補正手段２２は繰返し動作中の遅延手段の動作時間を推定する。例えばこれはｔａとｔｂの時に測定した遅延時間の単純平均に繰返し回数に関するある係数を乗じた時間とｔｂとｔｃの時に測定した遅延時間の単純平均に繰返し回数に関するある係数を乗じた時間を遅延時間として用いるなどである。
【００４１】
この遅延時間制御手段２１内部で遅延時間補正手段２２が求めた遅延時間を流量演算手段２０に送出すると、計時手段１９からの時間信号から正確な遅延時間を差し引くことができる。遅延時間補正手段２２による補正としては図２（ａ），（ｂ）および（ｃ）に示しているような繰返し回数による要因、繰返し時間による要因、１回の繰返しにかかる時間による要因など色々な要因を考慮して求めることが必要になる。ここで繰返し回数は（式２）の説明にある繰返し回数ｎに相当する。また繰返し時間は（式２）の説明にある繰返し手段１８を用いる場合のタイミング検知手段１５の判定結果を遅延手段１６で一定時間遅延させた後に駆動手段１３に返すまでの時間の繰返し回数分で遅延手段の遅延時間Ｔｄの繰り返し回数ｎ分の時間に相当する。また、１回の繰返しのかかる時間は（式２）の説明にある繰返し動作をする場合の繰返し回数ｎ分動作した遅延時間Ｔｄの１回分に相当する。このため計測の前後で求めた遅延時間と本来の遅延時間の関係を実験等で求めて記憶手段などに保管しておき、その情報を基に補正したり、経年変化を考えると記憶手段に遅延時間の状態を動作中に一定期間ごと刻々と記録し、その変移を参考に遅延時間の補正を行うことが可能である。さらにこの記憶手段の情報は外部から書き換えることが可能にしておくと実測した値を入力するなど利用範囲が広がる。
【００４２】
このように繰返し動作の前後で遅延時間を計測し、切換え動作後にも同様な遅延時間を計測を行い、その値を基に演算上の遅延時間を調整しているため精度良くな遅延時間を求めることができ、その結果高精度の流量計測が可能になる。
【００４３】
また、図２（ａ）に示すように繰返し回数により遅延時間の変化することがわかっている。切換え動作を含めると遅延時間の動作は図２（ｄ）のようになるため、制御手段１４は遅延時間制御手段に信号を送出し、計測の最初、電源を投入した時や一定時間毎に繰返し回数を変化して、その前後に図５のような遅延時間の差を調べてみる。例えば図２（ａ）のＰ，Ｑ，Ｒのように繰返し回数を変化しその動作の前後で遅延時間を調べることで繰返し回数による遅延時間の変化ｔＰ，ｔＱ，ｔＲを遅延時間計測手段１７で実測することができる。この動作は切換え手段２３で送受信を反転しても行う。これにより遅延時間補正手段２２はこの時間変化を基に遅延時間の平均値を精度よく求めることが可能になる。
【００４４】
例えば繰り返し回数がＰしかない時の遅延時間とＲまで繰り返す時の遅延時間は流量演算に用いる場合大きく異なってくる。式２を変形すると式２‘となる。
【００４５】
ｖ＝Ｌ／（ｔｓ−ΣＴｄ）／ｎ−ｃ・・・（式２‘）
ここでΣＴｄとは遅延手段１６の遅延時間の繰り返し回数分における合計値である。この値を直接求めることができれば精度良く演算ができるが実際には推定値や演算値を用いている。遅延時間の合計値と考えると繰り返し回数ＰとＲでは大きく異なることが図２より容易に理解できる。そこですべての繰り返し回数を調べることまでしなくてもある特定の繰り返し回数において遅延時間を調べることは十分可能である。そこで実際に繰り返し回数を変化してその繰り返し回数後の遅延時間を実測することで流量演算に用いる遅延時
間の平均値を精度良く求めることが可能になる。
【００４６】
このように切換え手段動作前後において繰り返し回数を変化した場合の遅延時間の変動を調べることにより、切換え手段動作前と後における実際の繰り返し回数で計測している場合の繰り返し途中における遅延時間の変移を把握しているため流量演算の精度を向上することが可能になる。
【００４７】
（実施の形態２）
請求項３、請求項４および請求項５に係る発明を実施の形態２の流量計測装置として説明する。図１、図６、図７、図８および図９を用いて動作を説明する。実施の形態１と異なるところは、切換え手段動作前後における超音波伝送動作の前後に測定した遅延時間の計測差によって遅延手段１６の初期動作を変更することである。まず図１、図６および図７を用いて説明する。
【００４８】
図６内において時刻ｔ０からｔ５までの動作は図３と同じのため詳細な図中の記述と説明を省略する。図６において時刻ｔ０の前ｔａで制御手段１４から遅延時間制御手段２１に信号が入力され、遅延時間制御手段２１は遅延手段１６を動作する。そして図７の１００で遅延手段１６の動作時間Ｔｄ１は遅延時間計測手段１７で計測される。Ｔ１時間経過後、切換え動作を行い、同様な一連の繰返し動作が終了すると時刻ｔｃにおいて時刻ｔａの場合と同様に遅延時間制御手段２１が遅延手段１６を動作し、１０１でその動作時間Ｔｄ２を遅延時間計測手段１７で測定する。そして１０２でＴｄ１とＴｄ２の差ｄを求め、１０３においてｄが予め定めた値Ｔｘより大きいと繰返し動作中の遅延時間の変動も大きいと推測できるため、極力この差を小さくするように１０４で時刻ｔａ１からｔ０１の間にＴｄの時間だけ遅延時間制御手段２１は遅延手段１６を動作する。なお、ｔａ１、ｔ０１は次の繰返し動作の前の時間を示し、それぞれｔａ、ｔ０に相当する。繰り返し手段１８による超音波伝達開始の前に初期動作として遅延手段１６を動作することで遅延手段内部の動作が例えば回路電流が流れることにより発熱作用による安定領域にすることができる。
【００４９】
このように超音波伝達開始時および切換え手段２３動作後の超音波伝達終了時に遅延時間を計測し、その差が予め定めた値より大きい場合に切換え手段２３動作前の超音波伝達開始時の直前に所定時間だけ遅延手段１６の特性を考慮した初期動作を行うことにより、遅延手段は安定した動作を行うため精度のよい測定を実現することが可能になる。
【００５０】
遅延手段１６を動作させる所定の時間は予め定めた一定時間でも良いし、周囲温度や供給電圧に対応し、それらの値を用いて演算した時間を用いても良い。
【００５１】
また、図６と図８を用いて他の動作を説明する。周囲温度や繰返し回数などにより繰返し動作内の遅延時間の推移は変動する。したがって、時刻ｔ０の前ｔａにおいて１１０で遅延手段１６の動作時間Ｔｄ１を計測する。そして、切換え手段２３動作後の一連の繰返し動作が終了する時刻ｔｃにおいて１１１で遅延手段１６の動作時間Ｔｄ２を測定する。そして１１２でＴｄ１とＴｄ２の差ｄを求め、１１３においてｄが予め定めた値Ｔｘより大きいが判定する。大きい場合は１１４で差ｄに関する関数とした時間ｔｄｌを求め、１１５で時刻ｔａ１からｔ０１の間にこの時間ｔｄｌだけ遅延時間制御手段２１は遅延手段１６を動作する。１１４の関数ｆ（ｄ）は単純なｄに比例した演算でも良いし、遅延手段１６の非線形動作現象に対応できるような関数を選定しても良い。
【００５２】
このように、超音波伝達開始時および切換え手段動作後の超音波伝達終了時に遅延時間を計測し、その差に応じて切換え手段動作前の超音波伝達開始時の直前に所定時間だけ遅延手段の特性を考慮した初期動作を行うことにより、遅延手段は安定した動作を行うため
精度のよい測定を実現することが可能になる。
【００５３】
また、図５と図９を用いて他の動作を説明する。周囲温度や繰返し回数などにより繰返し動作内の遅延時間の推移は時間とともに変動する。したがって、時刻ｔ０の前ｔａにおいて１２０で遅延手段１６の動作時間Ｔｄ１を計測する。そして、切換え手段２３が動作し送受信を判定した一連の繰返し動作が終了すると時刻ｔｃにおいて１２１で遅延手段１６の動作時間Ｔｄ２を測定する。そして１２２でＴｄ１とＴｄ２の差ｄを求め、１２３においてｄが予め定めた値Ｔｘより大きいが判定する。大きい場合は１２４で動作時間ｔｄｌを前回の値よりαだけ長くする。反対にｄが予め定めた値Ｔｘより小さい場合は１２５でｔｄｌを前回の値よりαだけ短くする。そして１２６で時刻ｔａ１からｔ０１の間にこの時間ｔｄｌだけ遅延時間制御手段２１は遅延手段１６を動作する。ｔｄｌの長さは時間であるため０より大きく、また上限も常識程度の時間までしか長くしないのは言うまでもない。
【００５４】
図９中に記述している遅延時間の変化幅αの値は予め定めた値Ｔｘより小さいことは言うまでもない。具体的な値としては流路の構成にもよるが数１０ｎｓから数μｓの時間幅で設定するのが実用上便利である。そしてこの動作は繰り返し手段１８による繰り返し動作が終了するたびにαずつ遅延時間を微調整し続けることができる。これにより種々の外乱などが発生しても常に遅延時間を調整することで流量演算精度を一定値以内に保つことが可能になる。
【００５５】
遅延手段１６の初期動作を行うことにより計測前後の遅延時間の差が一定時間より短くなるように説明したが、１２３で上限と下限を設けてその間に入るようにすれば収束はより早くなり、電力で動作する回路においては省電力効果が大きくなる。
【００５６】
このように、超音波伝達開始時および切換え手段２３動作後の超音波伝達終了時に遅延時間を計測し、その差が予め定めた値以内になるよう切換え手段２３動作前の超音波伝達開始時の直前に所定時間だけ遅延手段１６の特性を考慮した初期動作を行うことにより、遅延手段１６は安定した動作を行い、かつ必用以上の遅延時間精度を得るために電力を使用しないため省電力で精度のよい測定を実現することが可能になる。
【００５７】
（実施の形態３）
請求項６、請求項７、請求項８および請求項９に係る発明を実施の形態３の流量計測装置として説明する。図１、図１０および図１１を用いて動作を説明する。実施の形態１と異なるところは、超音波伝送前後の遅延時間の計測差によって切換え動作時にも遅延手段の初期動作を変更しながら動作することである。
【００５８】
まず図１０、図１１を用いて動作を説明する。図１０内において時刻ｔ０からｔ５までの動作は図３と同じのため詳細な図中の記述と説明を省略する。図１０において時刻ｔ０の前ｔａで制御手段１４から遅延時間制御手段２１に信号が入力され、遅延時間制御手段２１は遅延手段１６を動作する。そして図１１の１３０で遅延手段１６の動作時間Ｔｄ１は遅延時間計測手段１７で計測される。Ｔ１時間経過後、切換え動作を行う。この切換え動作の前もしくは後において時刻ｔｂで制御手段１４から遅延時間制御手段２１に信号が入力され、遅延時間１６の動作時間Ｔｄ２を計測する。その後、送受信が切換わり同様な一連の繰返し動作がＴ２経過後に終了すると時刻ｔｃにおいて時刻ｔａ、ｔｂの場合と同様に遅延時間制御手段２１が遅延手段１６を動作し、１０１でその動作時間Ｔｄ２を遅延時間計測手段１７で測定する。そして１３１でＴｄ１とＴｄ３の差ｄ１を求め、１３２で同様にＴｄ１とＴｄ２の差ｄ２を求め１３３においてｄ１もしくはｄ２が予め定めた値Ｔｘより大きいと切換え動作中の時間においても遅延時間の変動が大きいと推測できるため、極力この差を小さくするように１３４で切換え時間の間にＴｄｃｈの時間だけ遅延時間
制御手段２１は遅延手段１６を動作する。なお、ｔａ１、ｔ０１は次の繰返し動作の前の時間を示し、それぞれｔａ、ｔ０に相当する。繰り返し手段１８による超音波伝達開始の前に初期動作として遅延手段１６を動作することで遅延手段内部の動作が例えば回路電流が流れることにより発熱作用による安定領域にすることができる。
【００５９】
このように超音波伝達開始時および終了時と切換え手段動作後の超音波伝達終了時に遅延時間を計測し、その差が予め定めた値より大きい場合に切換え手段２３動作後の超音波伝達開始時の直前に所定時間だけ遅延手段の特性を考慮した初期動作を行うことにより、切換え動作時間中における遅延手段の特性を考慮しているため遅延手段はより安定した動作を行うため精度のよい測定を実現することが可能になる。遅延手段１６を動作させる所定の時間は予め定めた一定時間でも良いし、周囲温度や供給電圧に対応し、それらの値を用いて演算した時間を用いても良い。
【００６０】
また、図１０と図１２を用いて他の動作を説明する。周囲温度や繰返し回数などにより繰返し動作内の遅延時間の推移は変動する。さらには切換え手段２３の動作中、一旦遅延手段１６の動作が停止するため、ここでも遅延時間の変動が発生する。したがって、時刻ｔ０の前ｔａにおいて１４０で遅延手段１６の動作時間Ｔｄ１を計測する。そして、Ｔ１時間経過後、切換え動作を行う。この切換え動作の前もしくは後において時刻ｔｂで制御手段１４から遅延時間制御手段２１に信号が入力され、遅延時間１６の動作時間Ｔｄ２を計測する。その後、送受信が切換わり同様な一連の繰返し動作がＴ２経過後に終了すると時刻ｔｃにおいて時刻ｔａ、ｔｂの場合と同様に遅延時間制御手段２１が遅延手段１６を動作し、その動作時間Ｔｄ３を遅延時間計測手段１７で測定する。
【００６１】
そして１４１でＴｄ１とＴｄ３の差ｄ１を求め、１４２でＴｄ２とＴｄ１の差ｄ２を求める。１４３においてｄ１もしくはｄ２が予め定めた値Ｔｘより大きいが判定する。大きい場合は切換え動作中の時間においても遅延時間の変動が大きいと推測できるため、極力この差を小さくするように１４４で差ｄ１、ｄ２に関する関数とした時間ｔｄｃｈを求め、１４５で時刻ｔｂ１以降にこの時間ｔｄｃｈだけ遅延時間制御手段２１は遅延手段１６を動作する。１４４の関数ｆ（ｄ１、ｄ２）は単純なｄ１、ｄ２に比例した演算でも良いし、遅延手段１６の非線形動作現象に対応できるような関数を選定しても良い。
【００６２】
このように、超音波伝達開始時および終了時と切換え手段動作後の超音波伝達終了時に遅延時間を計測し、その差の応じた時間だけ切換え手段２３動作後の超音波伝達開始時の直前に所定時間だけ遅延手段１６の特性を考慮した動作を行うことにより、切換え動作時間中における遅延手段１６の特性を考慮し遅延手段はより安定した動作を行うため精度のよい測定を実現することが可能になる。
【００６３】
また、図１０と図１３を用いて他の動作を説明する。周囲温度や繰返し回数などにより繰返し動作内の遅延時間の推移は時間とともに変動する。したがって、時刻ｔ０の前ｔａにおいて１５０で遅延手段１６の動作時間Ｔｄ１を計測する。そして、切換え手段２３が動作する前後に再度時刻ｔｂにおいて遅延手段１６の動作時間Ｔｄ２を計測する。送受信を反転し一連の繰返し動作が終了すると時刻ｔｃにおいても遅延手段１６の動作時間Ｔｄ３を測定する。
【００６４】
そして１５１でＴｄ１とＴｄ３の差ｄ１を求め、１５２でＴｄ２とＴｄ１の差ｄ２を求める。１５３においてｄ１もしくはｄ２が予め定めた値Ｔｘより大きいが判定する。大きい場合は切換え動作中の時間においても遅延時間の変動が大きいと推測できるため、極力この差を小さくするように１５４で動作時間Ｔｄｃｈを前回の値よりαだけ長くする。
【００６５】
反対にｄ１もしくはｄ２が予め定めた値Ｔｘより小さい場合は１５５でＴｄｃｈを前回
の値よりαだけ短くする。そして１５６で時刻ｔｂ１からｔ０１の間にこの時間Ｔｄｃｈだけ遅延時間制御手段２１は遅延手段１６を動作する。Ｔｄｃｈの長さは時間であるため０より大きく、また上限も常識程度の時間までしか長くしないのは言うまでもない。
【００６６】
図１３中に記述している遅延時間の変化幅αの値は予め定めた値Ｔｘより小さいことは言うまでもない。具体的な値としては流路の構成にもよるが数１０ｎｓから数μｓの時間幅で設定するのが実用上便利である。そしてこの動作は繰り返し手段１８による繰り返し動作が終了するたびにαずつ遅延時間を微調整し続けることができる。これにより種々の外乱などが発生しても常に遅延時間を調整することで流量演算精度を一定値以内に保つことが可能になる。
【００６７】
切換え動作中に遅延手段１６の初期動作を行うことにより計測前後の遅延時間の差が一定時間より短くなるように説明したが、１５３で上限と下限を設けてその間に入るようにすれば収束はより早くなり、電力で動作する回路においては省電力効果が大きくなる。
【００６８】
このように、超音波伝達開始時および終了時と切換え手段動作後の超音波伝達終了時に遅延時間を計測し、その差が予め定めた値以内になるよう切換え手段２３動作後の超音波伝達開始時の直前に所定時間だけ遅延手段１６の特性を考慮した動作を行うことにより、切換え動作時間中における遅延手段１６の特性を考慮し遅延手段はより安定した動作を行い、かつ必用以上の遅延時間精度を得るための電力を使用しないため省電力で精度のよい測定を実現することが可能になる。
【００６９】
また、図１０と図１４を用いて他の動作を説明する。連続動作を行ったり、周囲温度が安定している場合は遅延時間の差が安定してくる場合がる。したがって、１６０において時刻ｔ０の前ｔａ、切換え動作時ｔｂ、送受信の反転後の繰返し動作終了時ｔｃにおいてそれぞれ遅延手段１６の動作時間Ｔｄ１、Ｔｄ２，Ｔｄ３を計測する。そして１６１でＴｄ１とＴｄ３の差ｄ１を求め、１６２でＴｄ１とＴｄ２の差ｄ２を求める。１６３においてｄ１もしくはｄ２が予め定めた値Ｔｘより大きいが判定する。大きい場合は１６４で切換え動作時にＴｄｃｈだけ遅延時間制御手段２１は遅延手段１６を動作する。反対にｄ１もしくはｄ２が予め定めた値Ｔｘより小さい場合は１６５でＴｄｃｈを０とし、切換え動作時に遅延手段１６の初期動作を行わない。さらに図１０に示しているＴｄの分だけ時間を削除し、次の動作を早めることも可能である。このように動作を早くすると省電力の点でも有利である。
【００７０】
このように、切換え手段動作前後の超音波伝達開始時および終了時に遅延時間を計測し、その差が予め定めた値未満の場合は、遅延手段が放熱や蓄熱などの初期動作特性が小さいく安定であると判断し、遅延手段の動作を安定にするための初期動作を省略することで、計測時間を短くでき省電力動作が可能になる。
【００７１】
また、図１５に示すように実施の形態２の動作においても１７０において時刻ｔ０の前ｔａにおける遅延手段１６の動作時間Ｔｄ１を求め、１７１で送受信の反転後の繰返し動作終了時ｔｃにおいて遅延手段１６の動作時間Ｔｄ２を計測する。そして１７２でＴｄ１とＴｄ２の差ｄを求める。１７３においてｄが予め定めた値Ｔｘより大きいが判定する。大きい場合は１７４で繰り返し動作の初期にＴｄだけ遅延時間制御手段２１は遅延手段１６を動作する。反対にｄが予め定めた値Ｔｘより小さい場合は１７５でＴｄを０とし、遅延手段１６の初期動作を行わないようにしても同様の効果がある。
【００７２】
（実施の形態４）
請求項１０、請求項１１および請求項１２に係る発明を実施の形態４の流量計測装置として説明する。図１６、図１７および図１８を用いて動作を説明する。実施の形態１と異
なるところは、切換え時間調節手段２４を有し、切換え手段２３の切換え時間を遅延時間の計測差によって変更して動作することである。まず図１６、図１７および図１８を用いて動作を説明する。図１７内において時刻ｔ０からｔ５までの動作は図３と同じのため詳細な図中の記述と説明を省略する。図１７において時刻ｔ０の前ｔａで制御手段１４から遅延時間制御手段２１に信号が入力され、遅延時間制御手段２１は遅延手段１６を動作する。そして図１８の１８０で動作時間Ｔｄ１は遅延時間計測手段１７で計測される。同様に切換え手段２３が動作する前もしくは後の時刻ｔｂにおいても遅延手段１６の動作時間Ｔｄ２を計測する。さらに送受信を反転しＴ２時間かけ所定の繰返し動作を行った後ｔｃにおいて遅延手段１６の動作時間Ｔｄ３を計測する。
【００７３】
１８１でＴｄ１とＴｄ３の差ｄ１を求め、同様に１８２でＴｄ１とＴｄ２の差ｄ２を求める。１８３においてｄ１もしくはｄ２が予め定めた値Ｔｘより大きいか判定する。Ｔｘより大きい場合は切換え動作時間が長くかかり遅延手段１６の停止時間が長く冷却されていると判断し、切換え時間調節手段２４は１８４で遅延時間の変動を極力小さくするように切換え動作の時間を調節する。具体的には切換え時間を早くするなどの動作である。切換え手段２３動作前後は、その動作により電気的なノイズが発生する可能性があるため一定時間ムダ時間を設けていることが多い。この時間を調節することで遅延手段１６の動作特性を改善していく。
【００７４】
このように、超音波伝達開始時および終了時と切換え手段動作後の超音波伝達終了時に遅延時間を計測し、その差が予め定めた値より大きい場合に切換え手段２３の動作する時間を切換え時間調節手段２４で調節することにより、切換え動作前後における遅延手段の動作が大きく異ならないようにすることができ精度のよい測定を実現することが可能になる。切換え時間調節手段２４を動作させる所定の時間は予め定めた一定時間でも良いし、周囲温度や供給電圧に対応し、それらの値を用いて演算した時間を用いても良い。
【００７５】
また、図１６、図１７および図１９を用いて他の動作を説明する。周囲温度や繰返し回数などにより繰返し動作内の遅延時間の推移は変動する。したがって、図１７において時刻ｔ０の前ｔａで制御手段１４から遅延時間制御手段２１に信号が入力され、遅延時間制御手段２１は遅延手段１６を動作する。そして図１９の１９０で動作時間Ｔｄ１は遅延時間計測手段１７で計測される。同様に切換え手段２３が動作する前もしくは後の時刻ｔｂにおいても遅延手段１６の動作時間Ｔｄ２を計測する。さらに送受信を反転しＴ２時間かけ所定の繰返し動作を行った後ｔｃにおいて遅延手段１６の動作時間Ｔｄ３を計測する。そして１９１でＴｄ１とＴｄ３の差ｄ１を求め、同様に１９２でＴｄ１とＴｄ２の差ｄ２を求める。１９３においてｄ１もしくはｄ２が予め定めた値Ｔｘより大きいが判定する。大きい場合は１９４で差ｄ１、ｄ２に関する関数とした時間Ｔｃｈｎｇを求め、１９５で切換え時間調節手段２４が切換え動作時間Ｔｃｈｎｇをこの時間にする。
【００７６】
１９４の関数ｆ（ｄ１、ｄ２）は単純なｄ１、ｄ２に比例した演算でも良いし、切換え手段２３の動作時間の非線形動作現象に対応できるような関数を選定しても良い。
【００７７】
このように、超音波伝達開始時および終了時と切換え手段動作後の超音波伝達終了時に遅延時間を計測し、その差の応じて切換え時間調節手段２４が切換え時間を調節することにより、切換え動作前後における遅延手段の動作がほぼ等しくなるようにでき遅延時間の演算の誤差を少なくし測定の精度向上を実現することが可能になる。
【００７８】
また、図１６、図１７および図２０を用いて他の動作を説明する。周囲温度や繰返し回数などにより繰返し動作内の遅延時間の推移は変動する。したがって、図１７において時刻ｔ０の前ｔａで制御手段１４から遅延時間制御手段２１に信号が入力され、遅延時間制御手段２１は遅延手段１６を動作する。そして図２０の２００で動作時間Ｔｄ１は遅延時
間計測手段１７で計測される。同様に切換え手段２３が動作する前もしくは後の時刻ｔｂにおいても遅延手段１６の動作時間Ｔｄ２を計測する。さらに送受信を反転しＴ２時間かけ所定の繰返し動作を行った後ｔｃにおいて遅延手段１６の動作時間Ｔｄ３を計測する。そして２０１でＴｄ１とＴｄ３の差ｄ１を求め、同様に２０２でＴｄ１とＴｄ２の差ｄ２を求める。２０３においてｄ１もしくはｄ２が予め定めた値Ｔｘより大きいが判定する。
【００７９】
大きい場合は２０４で切換え時間を前回の値よりαだけ長くする。反対にｄ１もしくはｄ２が予め定めた値Ｔｘより小さい場合は２０５で切換え時間を前回の値よりαだけ短くする。そして２０６で切換え時間調節手段２４が切換え動作時間Ｔｃｈｎｇｗｏこの時間にする。ｔｄｌの長さは時間であるため０より大きく、また上限も常識程度の時間までしか長くしないのは言うまでもない。
【００８０】
このように、超音波伝達開始時および終了時と切換え手段動作後の超音波伝達終了時に遅延時間を計測し、その差が予め定めた値以内になるよう切換え時間調節手段２４が切換え動作時間を調節することにより、切換え動作前後の遅延手段の動作をほぼ等しくすることが可能になるため流量演算の精度を向上することが可能になる。
【００８１】
（実施の形態５）
請求項１３に係る発明を実施の形態５の流量計測装置として説明する。実施の形態１と異なるところは、流量計測装置において、遅延時間制御手段の動作を確実にするためのコンピュータを機能させるためのプログラムを有する記憶媒体２５を用いていることである。図２１を用いて動作を説明する。実施の形態１から実施の形態４で示した遅延時間制御手段２１や遅延時間補正手段２２および切換え時間調節手段２４の動作を行うには、予め実験等により流量と繰返し回数、繰返し時間、超音波の伝搬時間などの相関を求め、例えばファジィ制御のメンバーシップ関数のように適合度というような形で判断する判定ソフトをプログラムとして記憶媒体２５に格納しておく。通常マイクロコンピュータのメモリやフラッシュメモリ等電気的に書き込み可能なものにしておくと利用が便利である。
【００８２】
このように遅延時間制御手段２１や切換え時間調節手段２４の動作をプログラムで行うことができるようになると遅延時間の補正などの条件設定、変更が容易でできるためよりフレキシブルに流量演算の精度向上を行うことができる。また経年変化などにも柔軟に対応できるためよりフレキシブルに遅延時間の精度向上を行うことができる。
【００８３】
なお本実施の形態において遅延時間制御手段２１以外の動作もマイコン等によりプログラムで行ってもよい。
【００８４】
以上の説明から明らかのように本発明の流量計測装置によれば、切換え手段動作の前後における繰り返し動作の最初と最後で遅延時間を計測し、その値を基に演算上の遅延時間を調整しているため精度良くな遅延時間を求めることができ、その結果高精度の流量計測が可能になる。
【００８５】
また、超音波伝達開始時および切換え手段動作後の超音波伝達終了時に遅延時間を計測し、その差が予め定めた値より大きい場合に切換え手段動作前の超音波伝達開始時の直前に所定時間だけ遅延手段の特性を考慮した初期動作を行うことにより、遅延手段は安定した動作を行うため精度のよい測定を実現することが可能になる。
【００８６】
さらに、超音波伝達開始時および終了時と切換え手段動作後の超音波伝達終了時に遅延時間を計測し、その差が予め定めた値より大きい場合に切換え手段の動作時間を調節することにより、切換え動作前後における遅延手段の動作が大きく異ならないようにすることができ精度のよい測定を実現することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の実施の形態１における流量計測装置の全体のブロック図
【図２】（ａ）同流量計測装置における繰返し回数と遅延時間の関係を示す図（ｂ）同流量計測装置における繰返し時間と遅延時間の関係を示す図（ｃ）同流量計測装置における１回の繰返し時間と遅延時間の関係を示す図（ｄ）同流量計測装置における動作時間と遅延時間の関係を示す図
【図３】（ａ）同流量計測装置における制御手段の動作を示すタイミング図（ｂ）同流量計測装置における送信波の動作を示すタイミング図（ｃ）同流量計測装置における受信波の動作を示すタイミング図（ｄ）同流量計測装置における遅延手段の動作を示すタイミング図
【図４】同流量計測装置における制御手段の動作を示すタイミング図
【図５】（ａ）同流量計測装置における制御手段の動作を示すタイミング図（ｄ）同流量計測装置における遅延手段の動作を示すタイミング図
【図６】（ａ）本発明の実施の形態２の流量計測装置における制御手段の動作を示すタイミング図（ｄ）同流量計測装置における遅延手段の動作を示すタイミング図
【図７】同流量計測装置における遅延時間制御手段の動作を示すフローチャート
【図８】同流量計測装置における遅延時間制御手段の動作を示すフローチャート
【図９】同流量計測装置における遅延時間制御手段の動作を示すフローチャート
【図１０】（ａ）本発明の実施の形態３の流量計測装置における制御手段の動作を示すタイミング図（ｄ）同流量計測装置における遅延手段の動作を示すタイミング図
【図１１】同流量計測装置における遅延時間制御手段の動作を示すフローチャート
【図１２】同流量計測装置における遅延時間制御手段の動作を示すフローチャート
【図１３】同流量計測装置における遅延時間制御手段の動作を示すフローチャート
【図１４】同流量計測装置における遅延時間制御手段の動作を示すフローチャート
【図１５】同流量計測装置における遅延時間制御手段の動作を示すフローチャート
【図１６】本発明の実施の形態４における流量計測装置の全体のブロック図
【図１７】（ａ）同流量計測装置における制御手段の動作を示すタイミング図（ｄ）同流量計測装置における遅延手段の動作を示すタイミング図
【図１８】同流量計測装置における遅延時間制御手段の動作を示すフローチャート
【図１９】同流量計測装置における遅延時間制御手段の動作を示すフローチャート
【図２０】同流量計測装置における遅延時間制御手段の動作を示すフローチャート
【図２１】本発明の実施の形態５における流量計測装置の全体のブロック図
【図２２】従来の流量計測装置の全体のブロック図
【符号の説明】
【００８８】
１  流路
２  第１の振動子
３  第２の振動子
１６  遅延手段
１７  遅延時間計測手段
１８  繰返し手段
１９  計時手段
２０  流量演算手段
２１  遅延時間制御手段
２２  遅延時間補正手段
２４  切換え時間調節手段
２５  記憶媒体
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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