(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路を開閉する流路開閉手段と、流体中に設けられ超音波信号を送信または受信する第１送受信器及び第２送受信器と、前記第１送受信器から前記第２送受信器に送信する第１送信モードと前記第２送受信器から前記第１送受信器に送信する第２送信モードを変更する切換手段と、受信波形を所定の電圧に増幅する増幅手段と、増幅後の受信波形と基準信号とを比較する比較手段と、前記増幅手段の増幅度の変化を監視する増幅監視手段と、前記第１送信モード及び前記第２送信モードのそれぞれの伝搬時間を計測する計時手段と、前記計時手段のそれぞれの計時値の差に基づいて流量を検出する流量検出手段と、前記流路開閉手段が閉時の前記流量検出手段の測定値を記憶する誤差記憶手段と、前記流量検出手段の測定値と前記誤差記憶手段の記憶値とから流量を補正する流量補正手段と、前記増幅度監視部、前記流量検出手段からの入力により前記流路開閉手段の制御と前記流量検出手段の計測を開始させる制御手段とからなり、前記増幅手段で受信信号のピーク電圧を所定の電圧に増幅した際の増幅度が変化した旨を前記増幅監視手段により検知した際に、前記誤差記憶手段の更新を行わない流量計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガスなどの流量を計測する流量計測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の流量計測装置は図８に示すように流体管路１の一部に熱式のフローセンサのような流量検出手段２を備え、制御手段７の信号によって流量計測を開始し、その出力信号を信号処理手段１０で増幅あるいはデジタル化し、流量算出手段により流量を算出する。このように電子的に流量を計測する際、流路を流れる実際の流量がゼロでも信号処理手段１０を構成する電子部品の様々な要因（特性、バラツキ等）により、その流量算出結果がある値（オフセット量）を示すことがある。
【０００３】
この値は本来の流量値に上乗せされて出力され、その値自体が誤差となり流量計測の精度を低下させる。そのため、これを補正し精度を確保するために一般に流路の上流側に設けられる流路開閉手段を閉じて流路の流量をゼロにして計測した流量測定値を、以後（流路開閉手段を開に戻した状態）の流量測定値からキャンセルしていた。
【０００４】
そして、このような流量ゼロ時の流量計測（ゼロ点補正量計測）を一定時間毎または、一定積算流量に達する毎に行っていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば家庭用のガス消費量を計量するガスメーターでは、流路開閉手段は一般に流路の上流側に設けられ、流路開閉手段を閉じても近くでガスエンジンが運転されると圧力変動により流量がゼロにはならない。このような状態で流量を計測しても圧力変動による流量を計測するため、流路開閉手段を開状態に戻した後の流量計測値からこの流量測定値をキャンセルしても前述の回路のオフセット量をキャンセルできず、むしろ測定精度を低下させる原因となる。
【０００６】
また、流体中に超音波を送信又は受信する送受信器の間の超音波の伝搬時間より流量を検出する流量測定装置に於いて、超音波の受信波の電圧レベルが変動している不安定な状態に、ゼロ点の補正量の計測を行うと上記の場合と同様に以降の流量測定精度を低下させる可能性がある。
【０００７】
従って、ゼロ点補正量の計測を正しく行い測定精度を向上させるには、上記のようなゼロ点補正量の計測に適さない状態を認識し、正しくゼロ点補正量の計測が行える状態の時のみ、補正量の計測を行うことが課題となっていた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するため、流路を開閉する流路開閉手段と、流体中に設けられ超音波信号を送信または受信する第１送受信器及び第２送受信器と、前記第１送受信器から前記第２送受信器に送信する第１送信モードと前記第２送受信器から前記第１送受信器に送信する第２送信モードを変更する切換手段と、受信波形を所定の電圧に増幅する増幅手段と、増幅後の受信波形と基準信号とを比較する比較手段と、前記増幅手段の増幅度の変化を監視する増幅監視手段と、前記第１送信モード及び前記第２送信モードのそれぞれの伝搬時間を計測する計時手段と、前記計時手段のそれぞれの計時値の差に基づいて流量を検出する流量検出手段と、前記流路開閉手段が閉時の前記流量検出手段の測定値を記憶する誤差記憶手段と、前記流量検出手段の測定値と前記誤差記憶手段の記憶値とから流量を補正する流量補正手段と、前記増幅度監視部、前記流量検出手段からの入力により前記流路開閉手段の制御と前記流量検出手段の計測を開始させる制御手段とからなり、前記増幅手段で受信信号のピーク電圧を所定の電圧に増幅した際の増幅度が変化した旨を前記増幅監視手段により検知した際に、前記誤差記憶手段の更新を行わないようにしたものであり、以降の流量測定において回路のオフセット量をキャンセル出来、流量計測の精度を向上することが出来る。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の流量計測装置は、流路を開閉する流路開閉手段と、流体中に設けられ超音波信号を送信または受信する第１送受信器及び第２送受信器と、前記第１送受信器から前記第２送受信器に送信する第１送信モードと前記第２送受信器から前記第１送受信器に送信する第２送信モードを変更する切換手段と、受信波形を所定の電圧に増幅する増幅手段と、増幅後の受信波形と基準信号とを比較する比較手段と、前記増幅手段の増幅度の変化を監視する増幅監視手段と、前記第１送信モード及び前記第２送信モードのそれぞれの伝搬時間を計測する計時手段と、前記計時手段のそれぞれの計時値の差に基づいて流量を検出する流量検出手段と、前記流路開閉手段が閉時の前記流量検出手段の測定値を記憶する誤差記憶手段と、前記流量検出手段の測定値と前記誤差記憶手段の記憶値とから流量を補正する流量補正手段と、前記増幅度監視部、前記流量検出手段からの入力により前記流路開閉手段の制御と前記流量検出手段の計測を開始させる制御手段とからなり、前記増幅手段で受信信号のピーク電圧を所定の電圧に増幅した際の増幅度が変化した旨を前記増幅監視手段により検知した際に、前記誤差記憶手段の更新を行わないようにしたもので、流量の変化、圧力または温度の変化により増幅手段の増幅度が変化した時にオフセット量の測定を行い、誤ったオフセット量を以降の流量計測の補正に用いることを防ぐことが出来、流量計測の精度を確保することが出来る。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００１１】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１の流量計測装置を示すブロック図である。
【００１２】
図１において、流路８の流れの中に、例えば発熱体の温度変化によって流量を検出する熱式フローセンサのような流量検出部２を配置する。制御手段７の信号によって流量検出部２を加熱させ、流量検出部２の出力信号を信号処理手段１０で増幅、フィルタ、あるいはＡ／Ｄコンバータでデジタル化する。この信号処理手段１０の信号は流量算出手段４で流路８の大きさや流量サンプリングの時間などを考慮して流量値に変換される。前記流量検出部２、信号処理手段１０、流量算出手段４とで流量検出手段２１を構成している。流路８内の流れが安定している場合、すなわち大きく変動していない状態では、低消費電力化をはかるため流量サンプリングは数秒間に1回行われている。この状態で制御手段７により一定時間経過または一定の積算流量を測定する毎に、流路開閉手段１を閉じて、その時の流量算出手段４の値を流量ゼロ時のオフセット量として誤差記憶手段５に記憶して、流量補正手段６により以降の流量算出手段４の流量値よりキャンセルする。
【００１３】
しかし流路８内の流れに周期的な変動がある場合には、図２に示すように流量測定値がQ１、Q２、Q３のように変動が生じる。そこで流量検出手段４において流量測定値Q１〜Q３までの変動値が所定レベルより大きく流量変動があると判断したときは、オフセット量算出禁止の信号を制御手段７に出力し、これにより制御手段７では前述の流量ゼロ時の測定タイミングが到来しても、この測定は実行せず誤差記憶手段５の記憶値の更新は行わない。このように、流量オフセットのキャンセルのための流量誤差記憶手段５の記憶値は流量変動の少ないときに限り更新されるものである。それにより、近くでガスエンジンが使用され、流量変動の大きい場合に誤差記憶手段５の記憶値が更新され、それ以降の流量の測定値に影響することはない。
【００１４】
（実施例２）
図３は本発明の実施例２の流量計測装置のブロック図である。実施例１と異なるところは、流量検出手段の測定値の変動に基づいて周期を検出する周期検出手段を設けた点にある。すなわち、図２に示すように流量検出手段の測定値の変動所定レベルより大きい流量変動がある判断した場合には、図４に示すように小さい周期でｔ０〜ｔｎまで流量サンプリングを行う。このサンプリングにより周期検出手段３で周期Ｔを求め、この周期Ｔが所定より大きい値であればオフセット量算出禁止の信号を制御手段７に出力する。制御手段７ではこれにより、実施例１で述べた制御手段７による流量ゼロ時の測定タイミングが到来しても、オフセット量の測定は実行せず、従って誤差記憶手段５の記憶値の更新も行わない。
【００１５】
つまり誤差記憶手段５の記憶値の更新は周期検出手段３よりオフセット量算出禁止信号が出力されていない流量の変動が少ない場合に限られる。こうする事により、流量変動の大きい場合に誤差記憶手段５の記憶値を更新して、それ以降の流量の測定値に影響するということはなくなる。
【００１６】
（実施例３）
図５は本発明の実施例３の流量計測装置のブロック図である。実施例１と異なるところは、流れの変動を直接検出する検出器を設けた点にある。すなわち流路８の流れの中に流量変動検出手段１１を設ける。この流量変動検出手段１１によって周期的な流量の変動を検出し、その変動値がある値を超えた場合には、その旨のオフセット量算出禁止の信号を制御手段７に出力し、制御手段７ではこれにより、実施例１で述べた制御手段７による流量ゼロ時の測定タイミングが到来しても、オフセット量の測定は実行せず、従って誤差記憶手段５の記憶値の更新も行わない。つまり、誤差記憶手段５の記憶値の更新は流量変動検出手段１１よりオフセット量算出禁止信号が出力されていない流量の変動が少ない場合に限られる。こうする事により、流量変動の大きい場合に誤差記憶手段５の記憶値を更新して、それ以降の流量の測定値に影響するということはなくなる。
【００１７】
流量変動検出手段１１として圧力検出器を使用することができる。
【００１８】
圧力検出器は流路８内の圧力を検出し、圧力変動と流量変動の関係をあらかじめ求めておけば流量変動の大きさに換算でき、周期的な圧力変化の大きさが所定レベルを越えたときに、制御手段７にオフセット量測定禁止信号を出力する。
【００１９】
圧力検出器が流体の供給圧力の異常や流路８から外部への漏洩を検出するために設けられている場合には兼用することもできる。また、流量変動検出手段１１は常時流体の変動を監視している必要はなく、流量算出手段４によって周期的な変動がある場合のみ変動を監視すればよい。すなわち、図６に示すように流量算出手段４によって流量が周期的な変動を起こしたと判断されたとき、制御手段７で流量変動検出手段１１を起動して流路を流れる流体の変動を測定する。そして、流量変動検出手段１１により周期的な流量の変動を検出し、その変動値がある値を超えた場合には、その旨のオフセット量算出禁止の信号を制御手段７に出力し、制御手段７では、流量ゼロ時の測定タイミングが到来しても、オフセット量の測定を実行しない。
【００２０】
（実施例４）
図７は本発明の実施例４を示すもので、実施例１と異なるところは流量検出手段として超音波を使用している点にある。すなわち図７において、流路８の途中に超音波を送信する第１送受信器１１と受信する第２送受信器１２が流れ方向に配置されている。１３は第1送受信器１１への送信回路、１４は第2送受信器１２で受信した信号の増幅回路で、この増幅された信号は基準信号と比較回路１５で比較され、基準信号以上の信号が検出されたとき回数設定手段１６で設定された回数だけ繰り返し手段１７で、制御手段７で超音波信号を繰り返し発信する。繰り返しの回数設定手段１６で設定された回数が繰り返されたときの時間をタイマカウンタのような計時手段１８で求める。
【００２１】
次に切操手段１９で第１送受信器１１と第2送受信器１２の送受信を切り換えて、第2送受信器１２から第１送受信器１１すなわち下流から上流に向かって超音波信号を送信し、この送信を前述のように繰り返し、その時間を計時する。そしてその時間差から流路の大きさや流れの状態を考慮して流量算出手段４で流量値を求める。この流量値が周期的に変動している場合にはオフセット量算出禁止の信号を制御手段７に出力し、これにより制御手段７では前述の流量ゼロ時の測定タイミングが到来しても、オフセット量の測定は実行せず、従って誤差記憶手段５の記憶値の更新も行わない。
【００２２】
つまり流量変動検出手段３よりオフセット量測定の可否の信号が出力され、誤差記憶手段５の記憶値の更新は流量変動検出手段３よりオフセット量算出禁止信号が出力されていない流量の変動が少ない場合に限られる。
【００２３】
（実施例５）
図８は本発明の実施例５を示すもので、実施例３と異なるところは増幅手段の増幅度を監視し、制御手段に信号を送出する増幅監視手段を備えた点にある。すなわち図８において、増幅手段１４の増幅度を監視し、増幅度に変化があればその旨を制御手段７に知らせる増幅監視手段２０が設けられている。
【００２４】
図８は増幅手段１４の動作の説明図である。増幅手段１４は第１送受信器１１、及び第２送受信器１２で受信した信号が後段の比較手段１５において正確に比較が行われるように、図のように所定の電圧幅に信号のピーク又は平均値が入るように増幅する。この増幅度は流体の条件、例えば流量、流体の温度、圧力に変化がなければほぼ一定である。増幅監視手段２０では増幅手段１４の増幅度を監視していて、変化があれば制御手段７にその旨の信号を出力する。制御手段７ではこの増幅監視手段２０より増幅度に変化があった旨の信号を入力してから後、一定時間は、流量ゼロ時の測定タイミングが到来しても、この測定を実行せず誤差記憶手段５の記憶値の更新は行わない。誤差記憶手段５の記憶値が更新されないので、誤差記憶手段５の記憶値は前回測定されたオフセット量の測定値のままである。つまり、増幅手段１４の増幅度が何らかの原因で変化した時に、オフセットのキャンセルのための流量ゼロ時の測定を行わないようにするものである。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかのように本発明に係る流量計測装置は、増幅監視手段により増幅手段の増幅度の変化を検出し、増幅度の変化がある場合にはオフセットキャンセル量の測定を行わないようにしたもので、流量の変化、圧力または温度の変化により増幅手段の増幅度が変化した時にオフセット量の測定を行い、誤ったオフセット量を以降の流量計測の補正に用いることを防ぐことが出来、流量計測の精度を確保できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例１における流量計測装置のブロック図
【図２】  同装置における流量変動の波形図
【図３】  本発明の実施例２における流量計測装置のブロック図
【図４】  同装置における周期検出手段の動作を説明する波形図
【図５】  本発明の実施例３における流量計測装置のブロック図
【図６】  同装置に於いて流量変動検出装置を制御手段により起動する場合を示すブロック図
【図７】  本発明の実施例４における流量計測装置のブロック図
【図８】  同装置における流量計測装置のブロック図
【図９】  従来の流量計測装置のブロック図
【符号の説明】
１  流路開閉手段
４  流量算出手段
５  誤差記憶手段
６  流量補正手段
７  制御手段
８  流路
【図１】
0004069521.tif 000002
【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】
0004069521.tif 000008
【図８】
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【図９】
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