(57)【要約】【課題】同期して回転する噛み合い歯車（１０８、１１０）を含む流体流量メータ（１００）について記載する。【解決手段】流体流量メータ（１００）には、最大容積流量と最小容積流量との間の公称動作範囲（５００）がある。流量メータは、パルス出力を生じる流量センサと、データ記憶媒体（１５０）に動作可能に結合されたコントローラを有する。コントローラは、流量センサから検出信号を受信して、入力パルスを生成し、入力パルス周波数を決定することができる。コントローラは、流体流量メータが公称動作範囲（５００）の範囲外で動作しているかどうかを判定し、補正関数を入力パルスに適用して線形化された出力パルスを生成することができる。コントローラは、入力パルス周波数と既定のパルス周波数に基づいて、または、入力パルス間の時間間隔と入力パルス間の既定の間隔に基づいて、または、データ記憶媒体に保存された流体流量メータの一般的な較正に基づいて、補正関数を生成してもよい。【選択図】図５
2020529014.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体流量メータであって、前記流体流量メータは：
流動チャンバと；
第２の歯車と噛み合う第１の歯車であって、前記第１の歯車および前記第２の歯車が、前記流動チャンバ内に配置され、前記第１の歯車および前記第２の歯車の前記噛み合いにより、前記流動チャンバを通る流体の流れに応じて、前記第１の歯車および前記第２の歯車の同期回転を可能にし、
前記流体流量メータが、最大容積流量および最小容積流量を含む容積の公称動作範囲を有する、第１の歯車と；
前記流動チャンバを通る流体の前記通過ならびに／または前記第１の歯車および前記第２の歯車の同期回転に応じて、検出信号を生成するように構成された流量センサと；
データ記憶媒体に動作可能に結合されたコントローラであって、
前記流量センサから検出信号を受信して、入力パルスあたりの容積が前記公称動作範囲においてほぼ一定である入力パルスを生成し、
入力パルス周波数を決定し、それによって、前記入力パルス周波数が、秒あたりのパルスの数に対応し、
前記入力パルス周波数に基づいて、前記流体流量メータが前記公称動作範囲外で動作しているかどうかを判定し、
前記入力パルス周波数に基づいて、補正関数を生成し、
前記コントローラが、前記流体流量メータが前記公称動作範囲外で動作していると判定するとき、前記補正関数を入力パルスに適用するように構成されている、コントローラと、を備える、流体流量メータ。
【請求項２】
前記コントローラが、前記決定された補正関数を前記データ記憶媒体に保存するように構成されている、請求項１に記載の流体流量メータ。
【請求項３】
前記コントローラが、ルックアップテーブルの形態で前記データ記憶媒体に前記補正関数を保存するように構成されている、請求項１又は２に記載の流体流量メータ。
【請求項４】
前記コントローラが、前記補正関数を入力パルスの所与のパルス周波数に相関させるように構成されており、前記データ記憶媒体が、前記所与の入力パルスのレートに対応する前記補正関数を保存する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の流体流量メータ。
【請求項５】
前記コントローラが、入力パルスに対応する出力パルスを生成するように構成されており、それにより、
前記入力パルスに対応する前記補正関数を取得すること、および、
対応する入力パルスに前記補正関数を適用することにより、各出力パルスが生成される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の流体流量メータ。
【請求項６】
前記コントローラが、複数の入力パルスに対応する単一の出力パルスを生成するように構成されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の流体流量メータ。
【請求項７】
前記コントローラは、前記流量メータが前記公称動作範囲外で動作しているとき、出力パルスの生成を遅延させるように構成されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の流体流量メータ。
【請求項８】
前記コントローラが、前記補正関数に対応する量だけ出力パルスの生成を遅延させるように構成されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の流体流量メータ。
【請求項９】
流体流量メータであって、前記流体流量メータは：
流動チャンバと；
第２の歯車と噛み合う第１の歯車であって、前記第１の歯車および前記第２の歯車が、前記流動チャンバ内に配置され、前記第１の歯車および前記第２の歯車の前記噛み合いにより、前記流動チャンバを通る流体の流れに応じて前記第１の歯車および前記第２の歯車の同期回転を可能にし、
前記流体流量メータが、最大容積流量および最小容積流量を含む容積の公称動作範囲を有する、第１の歯車と；
前記流動チャンバを通る流体の前記通過ならびに／または前記第１の歯車および前記第２の歯車の同期回転に応じて、検出信号を生成するように構成された流量センサと；
前記流体流量メータの一般的な較正を保存するように構成されたデータ記憶媒体に動作可能に結合されたコントローラであって、前記一般的な較正が、入力パルスあたりの容積に相関する流体の容積流量間の既定の関係を表し、
前記コントローラが、
前記流体流量メータの前記一般的な較正を取得し、
前記一般的な較正に基づいて、入力パルス間の時間間隔の関数である補正関数を決定し、
前記流量センサから検出信号を受信して、入力パルスを生成し、
入力パルス間の前記時間間隔に前記補正関数を適用し、
出力パルスを生成するように構成されている、コントローラと、を備える、流体流量メータ。
【請求項１０】
前記流体流量メータが、前記一般的な較正の勾配に基づいて、入力パルス間の既定の時間間隔を決定するように構成されている、請求項９に記載の流体流量メータ。
【請求項１１】
前記流体流量メータが、公称動作範囲において動作可能であり、実際の入力パルスあたりの前記流体流量メータを通って流れる流体の容積が、前記公称動作範囲においてほぼ一定の値である、請求項９または１０に記載の流体流量メータ。
【請求項１２】
前記パルス周波数が、入力パルス間の実際の時間間隔の逆数を表し、前記入力パルス周波数が、前記公称動作範囲において前記容積流量に関して単調に増加する、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の流体流量メータ。
【請求項１３】
前記コントローラは、前記流体流量メータが前記公称動作範囲外で動作するときに前記入力パルスを補正するように構成されている、請求項９〜１２のいずれか一項に記載の流体流量メータ。
【請求項１４】
流体流量メータであって、前記流体流量メータは：
流動チャンバと；
第２の歯車と噛み合う第１の歯車であって、前記第１の歯車および前記第２の歯車が、前記流動チャンバ内に配置され、前記第１の歯車および前記第２の歯車の前記噛み合いにより、前記流動チャンバを通る流体の流れに応じて、前記第１の歯車および前記第２の歯車の同期回転を可能にする、第１の歯車と；
前記流動チャンバを通る流体の前記通過ならびに／または前記第１の歯車および前記第２の歯車の同期回転に応じて検出信号を生成するように構成された流量センサと；
出力パルス生成器を有するコントローラであって、
前記流量センサから検出信号を受信し、前記検出信号に応じて入力パルスを生成し、
入力パルス間の実際の時間間隔に基づいて、前記流体流量メータが公称動作範囲外で動作しているかどうかを判定し、
入力パルス間の既定の時間間隔と入力パルス間の前記実際の時間間隔に基づいて、補正関数を生成し、
前記補正関数によって補正された入力パルスの時間間隔に対応する時間に、入力パルスあたりの容積に等しい量だけ容積カウンタを増加させ、
前記容積カウンタが第１の基準容積を超えるときに、前記出力パルス生成器が出力パルスを生成しない状態から、前記出力パルス生成器が出力パルスの生成を開始する状態に、前記出力パルス生成器を遷移させ、
前記出力パルス生成器が前記出力パルスを生成する状態から、前記出力パルス生成器が出力パルスの生成を停止する状態に、前記出力パルス生成器を遷移し戻すように構成されている、コントローラと、を備える、流体流量メータ。
【請求項１５】
前記出力パルス生成器は、出力パルスあたりの前記容積が整数であるように、前記出力パルスを生成するように構成されている、請求項１４に記載の流体流量メータ。
【請求項１６】
前記コントローラが、生成された「Ｎ」個の入力パルスごとに単一の出力パルスを生成するように構成されており、それにより、Ｎが、１よりも大きい整数である、請求項１４または１５に記載の流体流量メータ。
【請求項１７】
前記コントローラは、容積カウンタが、第１の基準容積に対応するかどうかを判定するように構成されており、前記容積カウンタが、前記第１の基準容積に対応する場合、前記出力パルス生成器は、前記容積カウンタが第２の基準容積に対応するまで、単一の出力パルスを生成するようにさらに構成されている、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の流体流量メータ。
【請求項１８】
前記容積カウンタが、前記第２の基準容積を超える場合、前記コントローラが、前記容積カウンタをゼロにリセットするようにさらに構成されている、請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の流体流量メータ。
【請求項１９】
前記出力パルスのパルス周波数が、入力パルスのパルス周波数よりも低い、請求項１４〜１８のいずれか一項に記載の流体流量メータ。
【請求項２０】
前記公称動作範囲に対応する前記出力パルス、および前記流量メータが前記公称動作範囲外で動作するときに生成された出力パルスが、ほぼ等しいパルス特性を有し、前記パルス特性が、パルス持続時間、およびデューティサイクルのうちの少なくとも１つを含む、請求項１４〜１９のいずれか一項に記載の流体流量メータ。
【請求項２１】
流体の流れおよび線形化を測定するための、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の流体流量メータの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連事項
本出願は、２０１７年７月２５日出願の米国特許出願第１５／６５８，４３５号の優先権を主張し、その全体の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
容積式流体測定システムを使用して、流体または気体の流量または容積を測定することができる。例えば、分配システムは、容積式流体メータからのフィードバックを使用して、分配された流体の容積を制御する場合がある。このような制御システムは、精密な量の流体または気体をより正確に分配するために、タイムオン制御の代わりにしばしば使用され、産業、健康管理、製薬、食品、および飲料産業を含むがこれらに限定されない、様々な場面で、一般的に使用される。例えば、容積式流体メータは、２つの材料を単一のバッチに混合するための正確な測定を必要とする薬物の製造プロセスで使用することができる。容積式流体メータは、それぞれの材料の供給ラインに設置でき、メータからのフィードバックを使用して、混合する混合タンクに適切な量の各材料を分配することができる。他の多くのように、容積式メータのこの用途では、容積式メータが、例えば、品質管理または規制などに準拠するために、測定精度（＋／−０．５％）を必要とする場合がある。したがって、流体または気体の容積を正確に測定する容積式メータは、流体分配システムまたはプロセスの意図された機能を容易に実行することに役立つことができる。
【０００３】
例示的な流体流量メータは、ミネソタ州セントポールのＥｃｏｌａｂ  Ｉｎｃ．に譲渡された同一出願人によるＵＳ９，３８３，２３５に記載されており、その開示は参照により本明細書に組み込まれる。製造業者は通常、流体のポケットの容積を、様々な流量の流量メータ内の１つ以上のコンポーネント（例えば、楕円形歯車）の回転に対応する回転数に相関させる工場較正を提供する。したがって、流体流量メータによって生じたパルスの数をカウントすることにより、工場較正に基づいて容積流量を決定することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような工場較正は、流量範囲外では正確でない場合がある。例えば、最小の流量に近い低流量では、流量メータは入力パルスを生じない可能性があるが、流量メータの様々な機械的コンポーネントを通る流量は依然として存在する可能性がある。同様の問題は、最大の流量に近い動作で発生する可能性がある。したがって、製造業者は、流量メータの較正が信頼できる範囲を指定する。しかしながら、そうすることは、広範囲にわたって流量を測定するために流量メータを使用しようとするエンドユーザに限定されることがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一態様では、本開示は、第２の歯車と噛み合う第１の歯車を備え、それによって、それを通る流体の流量に応じて同期回転を有する流体流量メータを含む。流体流量メータは、最大容積流量と最小容積流量との間の公称動作範囲を有する。メータは、流動チャンバを通る流体の通過および／または第１の歯車および第２の歯車の同期回転に応じて検出信号を生成する流量センサを有することができる。メータはまた、データ記憶媒体に動作可能に結合されたコントローラを有することもできる。コントローラは、流量センサから検出信号を受信して入力パルスを生成し、入力パルスのパルス周波数を決定でき、これにより、パルス周波数は秒あたりのパルスの数に対応する。コントローラは、既定のパルス周波数からの入力パルスのパルス周波数の偏差をさらに決定することができる。コントローラは、偏差に基づいて補正関数を生成することができる。コントローラは、偏差および／または補正関数に基づいて、流体流量メータが公称動作範囲外で動作しているかどうかを判定し、流体流量メータが公称動作範囲外で動作しているとコントローラが判定するとき、補正機能を入力パルスに適用することができる。
【０００６】
別の態様では、コントローラは、流体流量メータの一般的な較正を取得することができる。コントローラは、一般的な較正に基づいて、入力パルス間の既定の時間間隔をさらに決定してもよい。加えて、コントローラは流量センサから検出信号を受信して、実際の入力パルスを生成することができる。コントローラは、使用中の入力パルス間の実際の時間間隔を決定し、既定の時間間隔と入力パルス間の実際の時間間隔との間の偏差を決定することができる。コントローラは、偏差に対応する量だけ入力パルスを補正して、出力パルスを生成してもよい。
【０００７】
別の態様では、コントローラは、出力パルス生成器に結合されてもよい。コントローラは、入力パルス間の既定の時間間隔と入力パルス間の実際の時間間隔とに基づいて、補正関数を生成することができる。コントローラは、補正関数によって補正された入力パルスの時間間隔に対応する時間に、入力パルスあたりの容積に等しい量だけ容積カウンタを増加させることができる。コントローラは、容積カウンタが第１の基準容積を超えるときに、出力パルス生成器が出力パルスを生成しない状態から、出力パルス生成器が出力パルスの生成を開始する状態に、出力パルス生成器を遷移させることができる。コントローラは、出力パルス生成器が出力パルスを生成する状態から出力パルス生成器が出力パルスの生成を停止する状態に出力パルス生成器を遷移し戻すことができる。
【０００８】
１つ以上の例の詳細が、添付の図面および以下の説明に記載される。他の特徴、目的、および利点は、説明および図面から、ならびに特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係る流体流量メータの概略図である。
【００１０】
【図２】図１に示した断面Ａ−Ａに沿った流体流量メータの側面断面図である。
【００１１】
【図３Ａ】楕円形歯車の第１の回転位置での流体流量メータを通る流体の流れを示す断面平面図である。
【００１２】
【図３Ｂ】楕円形歯車の第２の回転位置での流体流量メータを通る流体の流れを示す断面平面図である。
【００１３】
【図４Ａ】非接触センサを有する流体流量メータを示す別の断面平面図である。
【００１４】
【図４Ｂ】図４Ａに示した非接触センサが生成する検出信号を示す概略図である。
【００１５】
【図４Ｃ】実施形態に係るパルス生成方法を示す概略図である。
【００１６】
【図４Ｄ】非限定的な例示的実施形態に係る流体流量メータの楕円形歯車の一連の有効な回転状態を示す概略図である。
【００１７】
【図５】パルスあたりの容積と容積流量の関係を示す一般的な較正の非限定的な例である。
【００１８】
【図６】非限定的な例示的実施形態に係る、一般的な非線形性を補正するための例示的アルゴリズムである。
【００１９】
【図７】入力パルス間の時間と容積流量との関係を示す非限定的な例示的グラフである。
【００２０】
【図８】入力パルス周波数と容積流量との関係を示す非限定的な例示的グラフである。
【００２１】
【図９】パルスあたりの容積と入力パルス間の時間との関係を示す非限定的な例示的グラフである。
【００２２】
【図１０】入力パルスを補正する機能を示す非限定的な例示的グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、流体流量メータ１００を含む流体の流れ測定システム１０の平面図である。システム１０は、流体ポンプ１２、第１の流体ライン１４、第２の流体ライン１６、および流体流量メータ１００を含む。第１の流体ライン１４は、システム１０を通る流体の流れを提供するように構成された流体ポンプ１２と流体連通していてもよい。流体ポンプ１２は、流体源（図示せず）と流体連通していてもよく、システムを通る流体の流れを提供する任意の好適なポンプであってもよい。流体の流れは、様々な流体の流れ特性を有し、選択されたポンプのタイプまたはシステム１０の用途に依存し得る。例えば、様々な用途では、高い流体容積または低い流体容積のいずれかが必要になる場合がある。特定の例では、ぜん動ポンプまたは圧力維持流体ラインによって提供される均一な流体の流れが必要になる場合がある。他の例では、流体ポンプ１２は、特に用途が少量の流体容積を必要とする場合、不均一な流体の流れを提供し得る。
【００２４】
流体流量メータ１００は、システム１０を通る流体の流れを測定するように構成することができ、チャンバ１０６、流体入口１０４および流体出口１０５を画定するハウジング１０２を含むことができる。図示された実施形態では、流体流量メータ１００は、楕円形歯車１０８流量メータなどの容積式流量メータである。流体入口１０４は、第１の流体ライン１４と流体連通していてもよく、第１の流体ライン１４からチャンバ１０６への流体の流れを提供する。楕円形歯車１０８および１１０は、チャンバ１０６内に設置され、チャンバ１０６を通る流体の流れに応じて、それぞれ固定回転軸１１２および１１４の周りで協調して回転するように構成されている。流体は、第２の流体ライン１６と流体連通している流体出口１０５経由でチャンバ１０６を出る。
【００２５】
したがって、流体ポンプ１２によって提供される流体は、流体ライン１４を通って流れ、流体入口１０４を通って流体流量メータ１００に流れる。次いで、流体は、流体流量メータ１００を通って流れ、そこで容積が測定され、流体出口１０５を通って流体流量メータ１００から第２の流体ライン１６に出る。
【００２６】
図２は、図１に示した線Ａ−Ａに沿った流体流量メータ１００の側面断面図である。楕円形歯車１０８および１１０は、ハウジング１０２によって画定されたチャンバ１０６内に設置され、それぞれ軸１１３および１１５の周りを回転するように構成され得る。例示された実施形態では、流体流量メータ１００は、流量センサ１４０およびコントローラ１４１を含むことができる。流量センサ１４０は、（例えば、接続１４３経由で電気的に、またはワイヤレスで）コントローラ１４１と通信することができる。流量センサ１４０は、それぞれ楕円形歯車１０８および１１０の上面１４２および１４４上に設けられた検出可能な領域１４６（図示せず）を感知するように構成されてもよい。例えば、流量センサ１４０は、少なくとも１つの楕円形歯車１０８上または内部に設置された磁石を含む検出可能領域１４６を感知するように構成された磁気センサであってもよい。別の例では、流量センサ１４０は、検出可能領域１４６を含む楕円形歯車１０８の少なくとも１つの上面１４２または２４４上に波長を放出し、少なくとも１つの上面１４２からの波長の反射率を感知するように構成された光学センサであってもよい。２００７年１２月１９日に出願された米国特許第７，５２３，６６０号、および２００９年２月１１日に出願された米国特許第８，０６９，７１９号は、非接触センサを組み込んだ楕円形歯車１０８の例を提供し、それらの各々の全体の開示は、参照により本明細書に組み込まれる。流体流量メータ１００は、任意数の非接触センサと、メータの特別の用途に好適な任意数の検出可能な領域とを含み得ることが理解され得る。流量センサ１４０はまた、検出可能領域１４６の検出または検出の欠如に基づいて検出信号を生成するように構成されてもよい。
【００２７】
流体流量メータ１００は、流量センサ１４０の検出信号に基づいて、メータを通る流体の流れの容積を計算するように構成されたコントローラ１４１も含むことができる。コントローラ１４１は、流量センサ１４０の検出信号を受信し、検出信号に基づいて楕円形歯車１０８の回転に対応する入力パルスを生成するように構成されてもよい。コントローラ１４１は、マイクロプロセッサなどのプログラマブルコンピュータ、プログラマブルロジックコントローラ１４１などとすることができ、アルゴリズムおよび／またはデータ（例えば、較正データ）の形態で命令を保存するための非一時的記憶媒体（例えば、メモリまたは非一時的記憶媒体１５０）を含む（および／またはそれと通信する）ことができる。コントローラ１４１と非一時的記憶媒体１５０との間の電気的接続１５１が示されているが、コントローラ１４１と非一時的記憶媒体１５０との間のワイヤレス接続が企図されていることを理解されたい。さらに、コントローラ１４１、非一時的記憶媒体１５０および流体流量メータ１００の電気的接続は、図１では、流体流量メータ１００のハウジング１０２の外側にあるように示されているが、図２では、（図２に示すように）コントローラ１４１および非一時的記憶媒体１５０は、（関連する接続とともに）流体流量メータ１００のハウジング１０２内に収容されていることを理解されたい。本明細書でさらに説明するように、楕円形歯車１０８によって（完全におよび部分的に完全に）行われた回転数が既知であり、１回転あたりの流体の容積が既知である場合、流体流量メータ１００を通過している流体の容積を計算することができる。したがって、コントローラ１４１は、コントローラ１４１によって生成された入力パルスに基づいて、メータを通過する流体の容積を測定することが可能であり得る。そのような場合、コントローラ１４１は、生成された入力パルスと流体流量メータ１００を通過している流体の容積との間の較正を保存する非一時的記憶媒体１５０を含むことができる。
【００２８】
図３Ａおよび３Ｂは、流体流量メータ１００を通る流体の流れを示す断面平面図である。そこに見られるように、楕円形歯車１０８および１１０は、噛み合うように構成され、それにより、流体が流体入口１０４から歯車の間を通過する可能性を低減する。したがって、流体は、流体ポケット１１６および１１８経由で楕円形歯車１０８の周りを流れる。図３Ａは、流体が流体入口１０４を通ってチャンバ１０６に導入され得る第１の回転位置にある流体流量メータ１００を示す。上記のように、楕円形歯車１０８と１１０の噛み合いにより、流体が歯車間を通過する可能性を低減し、それによって、入ってくる流体を楕円形歯車１０８に向かって押し、楕円形歯車１０８を反時計回りの方向に回転させる。次に、楕円形歯車１０８に加えられた反時計回りのトルクは、楕円形歯車１１０の時計回りの回転を促す。
【００２９】
図３Ｂは、図３Ａに示された回転位置に対して半径方向に前進した回転位置にある流体流量メータ１００を示し、楕円形歯車１０８は反時計回りに９０度回転し、楕円形歯車１１０は時計回りに９０度回転している。流体流量メータ１００のこの回転位置では、楕円形歯車１０８の回転により、楕円形歯車１０８の表面とチャンバ１０６の壁によって画定された流体ポケット１１８が形成される。同時に、流体入口１０４からの流体は、楕円形歯車１１０の頂点１１１に向かって強制され、それにより、楕円形歯車１１０を時計回り方向に回転させる。これにより、楕円形歯車１０８が反時計回り方向に回転し続け、流体ポケット１１８内の流体が放出する。図３Ａに示されたように、同様の流体ポケット１１６が楕円形歯車１１０とチャンバ１０６の壁との間に形成され得ることが理解され得る。
【００３０】
本実施形態に係る流体流量メータは、測定の分解能を高めるように構成され得、それにより、メータを通る流体の流れのより精密な測定を可能にする。これらの構成は、流体の流れが少ない用途において有用である。一例では、流体流量メータ１００は、２つの流体ポケット１１６の容積に等しい容積に対応する楕円形歯車１０８の半回転を測定するように構成されてもよい。別の例では、流体流量メータ１００は、１つの流体ポケット１１６に等しい容積に対応する楕円形歯車１０８の４分の１回転を測定するように構成されてもよい。流体流量メータ１００の測定の分解能は、メータの流体ポケット１１６の容積にも依存し得る。一般に、より小さな容積の流体ポケット１１６は、より小さな容積の流体が楕円形歯車１０８の回転あたりに分配されるため、楕円形歯車１０８の測定分解能を高めることができる。逆に、より大きな流体ポケット１１６は、回転あたりにより大きな量の流体が分配される、分解能を低下させる可能性がある。異なる用途は異なる測定分解能を必要とする場合があり、本出願の例は広範囲の分解能を有するように構成できることを理解することができる。
【００３１】
図４Ａは、流量センサ１４０および検出可能領域１４６を含む流体流量メータ１００の断面平面図である。流量センサ１４０は、楕円形歯車１１０の表面上に設けられた検出可能領域１４６を感知し、検出信号を生成するように構成されてもよい。流量センサ１４０は、楕円形歯車１０８および１１０の上面１４２、１４４の上方に配置された流体流量メータ１００のハウジング（１０２、図４Ａには示されていない）に取り付けられてもよい。図４Ａに示されたように、楕円形歯車１０８および１１０は、チャンバ１０６を通る流体の流れに応じて、それぞれ反時計回りおよび時計回りに回転するように構成されている。楕円形歯車１１０の回転により、検出可能領域１４６は、センサの下に設けられ得る流量センサ１４０の感知領域を通過する。検出可能領域１４６を感知すると、流量センサ１４０は、検出信号を生成し得る。したがって、流量センサ１４０の検出信号は、検出可能な領域１４６が流量センサ１４０の下にある楕円形歯車１０８および１１０の回転位置を示し得る。この例では、流量センサ１４０は、センサが検出可能領域１４６を感知するときに「正」信号（例えば「１」または「ハイ」）、およびセンサが検出可能領域１４６を感知しないときに「負」信号（例えば「０」または「ロー」）を生成するように構成されている。流量センサ１４０によって生成された検出信号は、検出可能な領域１４６の感知を示すのに好適な任意のフォーマットの任意の形態のものであり得ることが理解され得る。特定の例では、流量センサ１４０は、検出可能領域１４６が感知されないときに、検出信号を生成しないように構成されてもよい。そのような一例では、信号の欠如は、依然として、検出可能な領域１４６がセンサの感知領域内にない回転位置を示している可能性がある。前述のように、流体流量メータ１００は、流量センサ１４０によって提供される検出信号に基づいてパルス出力を生成するように構成されたコントローラ１４１を含むことができる。この例では、流体流量メータ１００は、楕円形歯車１０８および１１０の回転により流量センサ１４０が検出可能領域１４６を感知するように構成される。したがって、コントローラ１４１は、以下でさらに記載されるように、流量センサ１４０によって感知されている検出可能領域１４６に応じてパルスを生成するように構成され得る。
【００３２】
図４Ｂは、一例に係る、経時的な流体流量メータ１００の流量センサ１４０の検出信号のプロット１９０である。より具体的には、プロット１９０は、楕円形歯車１０８および１１０がメータを通る流体の流れに応じて順方向に回転するときに、検出可能な領域１４６を感知する流量センサ１４０の検出信号を示す。プロット１９０は、時点１９１ａ、４９１ｂ、４９２ａ、および４９２ｂを含む。最初に、流量センサ１４０の検出信号は、ローであって、楕円形歯車１０８および１１０は、検出可能領域１４６がセンサの検知領域内にない回転位置にあることを示している。検出信号は、時点１９１ａと１９２ａとの間、また１９１ｂと１９２ｂとの間でハイであり、検出可能な領域１４６が、流量センサ１４０によって感知される楕円形歯車１０８の回転位置を示している。検出信号は、時点１９２ａと１９１ｂとの間で、および時点１９２ｂの後も再びローになり、検出可能な領域１４６がセンサによって感知されない楕円形歯車１０８の回転位置を示している。追加の、もしくはより少ない回転位置および／または検出可能な領域が、（以下でさらに記載されるように）本開示の範囲内で企図される。
【００３３】
この例では、流体流量メータ１００の１つの完全な回転における楕円形歯車１０８の回転位置は、回転状態ＡおよびＢに分類され得る。回転状態Ａは、検出可能な領域１４６が流量センサ１４０によって感知されない全ての回転位置を含み、時点１９１ａの前、時点１９２ａと１９１ｂとの間、およびさらに時点１９２ｂの後のプロット１９０に示されている。回転状態Ｂは、検出可能な領域１４６が流量センサ１４０によって感知される全ての回転位置を含み、時点１９１ａと１９２ａとの間、および１９１ｂと１９２ｂとの間のプロット１９０に示されている。流量センサ１４０が回転状態ＡおよびＢを感知するとき、それぞれ負および正の検出信号を生成する。そのような例では、流体流量メータ１００は、流量センサ１４０によって提供される検出信号に基づいて、メータを通る流体の流れの容積を計算するように構成されたコントローラ１４１を含むことができる。楕円形歯車１０８および１１０がメータを通る流体の流れに応じて順方向に回転すると、歯車は、最終的には、検出可能な領域１４６が流量センサ１４０の感知領域内にある回転位置に到達する。したがって、流量センサ１４０は回転状態Ｂを感知することができる。楕円形歯車１０８が流体流量メータ１００内で回転し続けるにつれて、流量センサ１４０は回転状態ＡおよびＢを含む一連の回転状態を順番に感知することを理解することができる。上記のように、流量センサ１４０は、それぞれ回転状態ＡおよびＢが感知されるときに負の検出信号および正の検出信号を生成し、コントローラ１４１に信号を提供するように構成されてもよい。
【００３４】
同時に、流体流量メータ１００のコントローラ１４１は、流量センサ１４０から検出信号を受信し、パルス出力を生じるように構成されている。楕円形歯車１０８および１１０の回転状態および回転位置の両方を示す検出信号を受信すると、コントローラ１４１は、検出信号が正であるかどうかを判定する。検出信号が正である場合、コントローラ１４１は１つ以上の入力パルスを生成してもよい。検出信号が負の場合、コントローラ１４１は何らの入力パルスも生成しなくてもよい。図４Ｂに戻って参照すると、検出信号がローからハイに移行する時点１９１ａおよび１９１ｂで、コントローラ１４１によって入力パルスを生成することができることを理解することができる。代替的に、コントローラ１４１は、ステップ１８７を改変して検出信号が負であるかどうかを確認することにより、検出信号がハイからローに移行するときに（例えば、時点１９２ａおよび１９２ｂで）入力パルスを生成するように構成することができる。
【００３５】
図１〜４Ｂに記載された実施形態は、楕円形歯車１０８流量メータの回転に応じてパルス出力を生じるアルゴリズムを使用することができる。例えば、図１〜４Ｂに記載された実施形態では、コントローラ１４１にパルスを生成させる命令でコントローラ１４１をプログラムすることができる。そのような場合、有効な回転状態から別の有効な回転状態への歯車の個々の遷移に対応する入力パルスを生成することにより、流量メータの精度と分解能を改善することができる。図４Ｃは、１つのそのようなアルゴリズム４００に対応するフローチャートである。
【００３６】
図４Ｃに示された例では、楕円形歯車１０８メータは、楕円形歯車１０８の完全な回転ごとに８つの回転状態を有することができる。例えば、８つの回転状態は、状態Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、およびＨと称され得る。図４Ｄは、シーケンス内の有効な状態を示すチャートを示す。そのような場合、楕円形歯車１０８メータのコントローラ１４１は、図４Ｃのアルゴリズムに従ってプログラムすることができ、それにより、コントローラ１４１は、（例えば、流量センサ１４０によって）検出された回転状態が、有効な回転状態であるかどうかをステップ４０２で判定するように構成されている。次に、コントローラ１４１は、チャート４Ｄに従って、楕円形歯車１０８が有効な回転状態から別の有効な回転状態に遷移するかどうかを（ステップ４０４で）判定するように構成されている。例えば、楕円形歯車１０８が状態Ａから状態Ｂに移行する場合、コントローラ１４１は、遷移が有効であると判定し、ステップ４０６でパルスを生成するように構成されている。一方、コントローラ１４１は、遷移が無効であると判定する場合（例えば、対応する各状態について図４Ｄの右列にリストされた状態以外の状態）、コントローラ１４１は、（エラー状態４０８に対応して）パルスを生成しない。したがって、この例では、コントローラ１４１は、回転状態間の８つの有効な遷移に対応する歯車の完全な回転のための８つの入力パルスを生成するように構成されている。８つの有効な回転状態が示されているが、（追加または少ない遷移および入力パルスに対応する）追加または少ない回転状態がそれぞれ本開示の範囲内で企図されることに留意されたい。そのような実施形態により、正確な測定が容易になり、流れの不均一性（ジッタまたは逆流など）に起因する測定の誤差を排除する。
【００３７】
特定の実施形態では、コントローラ１４１は、有効な回転状態から次の有効な回転状態への遷移のための時間よりも短い持続時間の入力パルスを生成するように構成される。そのような場合、歯車が「ｍ」個の有効な回転状態で毎秒「ｎ」回、回転する場合、楕円形歯車１０８が有効な回転状態から次の有効な回転状態に遷移するのにかかる時間は、
2020529014.tif 000003
によって与えられる。
そのような場合、コントローラ１４１は、有効な回転状態から次の有効な回転状態への遷移時間よりも短い入力パルス持続時間（Ｔｐｕｌｓｅ）を有する生成パルスを設定するように構成することができる。
Ｔｐｕｌｓｅ＜Ｔｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ
そのような実施形態は、歯車の１つ以上の回転状態への遷移と入力パルス生成との間に発生する可能性のある重複を低減することにより、正確な入力パルスカウントを容易にする。動作中、楕円形歯車１０８が有効な回転状態から別の有効な回転状態に遷移するたびに、コントローラ１４１は、入力パルス持続時間Ｔｐｕｌｓｅを有する入力パルスを生成する。隣接するパルス間の時間間隔は、Ｔｓである。そのような場合、入力パルス周波数Ｆｓを定義でき、それにより、入力パルス周波数は、隣接する入力パルスの時間間隔、
2020529014.tif 000004
の逆数になる。
図示の例では、流体流量メータ１００は８つの有効な回転状態を有している（図４Ｄに図示）。例えば、楕円形歯車１０８が毎秒１００回転している場合、上式に従えば、ある回転状態から次の回転状態への遷移時間は約１．２５ミリ秒である。したがって、コントローラ１４１は、約０．１〜約０．５ｍｓの持続時間を有する入力パルスを生成し得る。より一般的には、入力パルス持続時間（Ｔｐｕｌｓｅ）は、遷移時間（Ｔｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）の約５％〜約５０％であり得る。
【００３８】
再び図４Ｃを参照すると、コントローラ１４１は、ステップ４１０で、以前の入力パルスが生成されたかどうかをチェックし得る。そのような場合、コントローラ１４１は、ステップ４１２で、隣接する入力パルス間の時間間隔Ｔｓおよびステップ４１４で周波数Ｆｓを決定し得る。ステップ４１８で、入力パルスカウント、入力パルス間の時間間隔、および／または周波数などの関連データが出力される。
【００３９】
以下の例は、図１〜図４Ｂの図示された流体流量メータ１００に関するものであるが、本明細書に記載の例は、パルス出力を生じる他のタイプの容積式流量メータに適用されることを理解されたい。いくつかのそのような例示的な実施形態では、コントローラ１４１は、流動チャンバ１０６を通る流体の量の通過、および／または流体流量メータ１００の回転コンポーネントの変位に応じて入力パルスを生成することができる。例えば、コントローラ１４１は、非接触センサによって検出された第１歯車と第２歯車の同期回転に応じて入力パルスを生成することができる。コントローラ１４１は、広範囲の既知の動作条件および容積流量に対する入力パルス周波数Ｆｓを決定して、非一時的記憶媒体１５０に保存することができる較正データを確立するように構成することもできる。
【００４０】
特定の実施形態では、流体流量メータ１００は、それを通って既知の量の流体を供給し、流体の既知の容積流量について、（例えば、ミリリットル／パルスでのパルス速度「Ｐ」とも称される）入力パルスあたりの容積を決定することにより較正することができる。そのような方法は、本明細書では「工場較正」と称され得る。例えば、ここで図５を参照すると、例示的な流体流量メータ１００について、入力パルスあたりの容積「Ｐ」と容積流量「Ｖ」との関係を示す較正グラフの一例が示されている。この例では、流体流量メータ１００を通過している流体の容積が歯車の回転を引き起こすのに十分ではない可能性があるとき、入力パルスが生じない場合がある。容積流量のある非ゼロ値で、流体が流体流量メータ１００を流れ始め、非ゼロ入力パルス周波数Ｆｓでコントローラ１４１によって入力パルスが生成される。
【００４１】
いくつかのそのような実施形態では、流量メータは通常、入力パルスあたりの容積流量と流量（ｆｌｏｗ）（または流量（ｆｌｏｗ  ｒａｔｅ））との関係が、それ以上に線形である流量範囲（例えば、最大容積流量Ｖｍａｘと最小容積流量Ｖｍｉｎとの間）を有する。低流量（例えば、Ｖｍｉｎ未満）では、歯車が非回転である結果として、流量メータは入力パルスを生じない可能性があるが、流量メータの様々な機械的コンポーネントを通って流れる流体は依然として存在する可能性がある。同様の問題は、最大流量近くの動作で発生する場合があり、この場合、流量メータは、非ゼロ容積の流体がそれを通って流れても、滑りの結果としてパルスを生じない場合がある。その結果、パルスあたりの容積「Ｐ」は、最大容積流量Ｖｍａｘと最小容積流量Ｖｍｉｎとの間の範囲の値から逸脱する。したがって、製造業者は通常、流体流量メータ１００の「公称動作範囲」５００を指定し、その範囲以上に流体流量メータ１００の較正データは信頼することができると考えられている。
【００４２】
特定の例示的な例では、以上の流れの挙動は、いくつかの流量メータに一般的であり、したがって「一般的な較正」と称され得る。図５は、一般的な較正のそのような一例を表す。図５では、較正は、容積流量（「Ｖ」）に対してプロットされた流量メータの入力パルスあたりに流動チャンバ１０６を通過する容積（「Ｐ」）として表現されることができる。いくつかのそのような場合、図示されているように、（「パルス速度」と称される）入力パルスあたりの容積「Ｐ」には許容偏差があり得る。例えば、パルス速度には、公称動作範囲（ＶｍｉｎとＶｍａｘとの間）で±３％以上の偏差があり得る。一般的な較正は、（例えば、ルックアップテーブルの形態で）データ記憶デバイスに保存されることができる。使用中、入力パルスが生成されるたびに、流量メータのコントローラ１４１は、較正データを取得し、（毎秒ミリリットルなどの容積速度など）容積または他の関連する量の形態で出力を提供することができる。図５に示すように、公称動作範囲外では、入力パルスあたりの容積「Ｐ」に許容できない偏差値がある場合がある。容積が増加すると（例えば、容積が最大容積流量Ｖｍａｘの容積よりも大きいとき）、パルス速度は、滑りに起因して、公称動作範囲のパルス速度に対して大きな偏差を有する可能性がある。さらに、入力パルスが小さい容積で生成されない結果として、容積が最小容積流量Ｖｍｉｎより小さいとき、入力パルスあたりの容積が増加する可能性がある。そのような影響は、一般的な「非線形性」と称され得、流量メータの使用が制限されることにつながり得る。
【００４３】
以上に記載された流量特性は、いくつかの流量メータに一般的である可能性があり、したがって「一般的な」較正データの一部である可能性がある。したがって、図５の曲線Ｃ１は、「一般的な較正曲線」と称され得る。各個々の流体流量メータ１００の流量特性は、製造公差に起因して、一般的な較正曲線から逸脱する場合があるが、一般的な非線形性の大きさは、製造公差に起因する流量メータ間のそのような変動よりも大きくなる場合がある。これにより、流量メータが公称動作範囲内での動作に制限されることにつながる可能性があり、ユーザに不便をかける可能性がある。
【００４４】
したがって、いくつかの、そのような非限定的な例示的実施形態では、一般的な非線形性を考慮して出力パルスを補正することにより、動作範囲を拡張することができる流体流量メータ１００が提供される。補正は、本明細書に開示された方法に従って、コントローラ１４１により実行され得る。図６は、コントローラ１４１によって命令実行されるそのような例示的なアルゴリズム６００の１つを表す。アルゴリズムは、例えば、メモリまたはデータ記憶媒体に保存されることができ、機械可読および／または実行可能なプログラムまたはステップの形態にすることができる。
【００４５】
図６から分かるように、ステップ６０２で、コントローラ１４１は、流量センサ１４０から検出信号を受信して、入力パルスを生成することができる。ステップ６０４で、コントローラ１４１は、入力パルスのパルス周波数Ｆｓを決定することができ、それにより、パルス周波数は秒あたりのパルスの数に対応する。ステップ６０４で、コントローラ１４１は、既定のパルス周波数ＦＴからの入力パルスのパルス周波数Ｆｓの偏差も決定することができる。既定のパルス周波数ＦＴは、メモリまたは他のデータ記憶媒体のいずれかから取得することができる。代替的に、コントローラ１４１は、以下に記載するように、一般的な較正に基づいて既定のパルス周波数ＦＴを決定してもよい。有利なことに、コントローラ１４１は、ステップ６０８で、入力パルス間の時間間隔Ｔｓ、または既定の時間間隔ＴＴからの入力パルス周波数Ｆｓもしくは既定の入力パルス周波数ＦＴの偏差に基づいて、流体流量メータ１００が公称動作範囲５００外で動作しているかどうかを判定することができる。さらに、コントローラ１４１は、ステップ６１０で出力を線形化する必要があるかどうかを判定することができる。ステップ６１２で、コントローラ１４１は、入力パルス間の時間間隔または入力パルス周波数に基づいて補正関数を生成することができる。コントローラ１４１は、ステップ６１４で、補正関数を入力パルスに適用することができる。ステップ６１６で、コントローラ１４１は、入力パルスに適用された補正関数に基づいて出力パルスを生成する。出力パルスは、所望のパルス特性（例えば、パルス速度、入力パルス周波数、デューティサイクルなど）を有し、一般的な非線形性のもととなる。
【００４６】
特定の例において、コントローラ１４１は、流体流量メータ１００が（図５に見られる）公称動作範囲５００外で動作しているとコントローラ１４１が判定する場合にのみ補正機能を適用し得る。これにより、コントローラ１４１が公称動作範囲５００内および公称動作範囲５００外の個々のパルスを各々補正すべきであった場合よりも、コントローラ１４１および、ひいては流量メータがより最適化され、かつ／またはより少ない計算リソースを使用するようになる可能性がある。代替的に、より高い精度が所望される場合、コントローラ１４１は、公称動作範囲５００内および公称動作範囲５００外の各個々のパルスを補正し得る。
【００４７】
方法６００は、決定された補正関数をデータ記憶媒体に保存するなどの追加のステップも含み得る。そのような場合、コントローラ１４１は、異なる流量特性（例えば、パルス速度Ｐ、入力パルス間の時間Ｔｓおよび／または容積流量Ｖ）に対応する補正関数を決定および相関させ、それらをルックアップテーブルの形態でデータ記憶媒体に保存でき、これにより、その後の流量メータの使用には、１つ以上の流量特性が分かっているとき、補正関数の対応する値を取得するだけで済む。例えば、一例では、コントローラ１４１は、入力パルスに対応する出力パルスを生成することができ、それにより、各出力パルスは、入力パルス周波数Ｆｓに対応する補正関数を取得し、対応する入力パルスに補正関数を適用することにより生成される。
【００４８】
上述のように、出力パルスは、所望のパルス特性を有する場合がある。一例では、コントローラ１４１は、複数の入力パルスに対応する単一の出力パルスを生成するように構成される（出力パルスあたりの複数の入力パルス）。したがって、出力パルスのパルス周波数は、入力パルスのパルス周波数よりも低くなり得る。別の例では、出力パルスは、その内容全体が参照により組み込まれる、２０１７年７月２５日に出願された米国特許出願第１５／６５８，４３７号、発明の名称「Ｆｌｕｉｄ  Ｆｌｏｗ  Ｍｅｔｅｒ  ｗｉｔｈ  Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ  Ｏｕｔｐｕｔ」に記載されているように正規化されてもよい。そこに記載されているように、コントローラ１４１は、出力パルスあたりの容積が整数になるように出力パルスを生成することができる出力パルス生成器（１６０、図１に最もよく見られる）と通信することができる。
【００４９】
特定の例では、コントローラ１４１は、出力パルスのデューティサイクルを決定および制御することができる。一例では、コントローラ１４１は、入力パルスが生成されるたびに容積カウンタを増加させることができる。そのような一例では、コントローラ１４１は、容積カウンタが第１の基準容積に対応するかどうかを判定でき、容積カウンタが第１の基準容積に対応する場合、出力パルス生成器は容積カウンタが第２の基準容積に対応するまで単一の出力パルスを生成することができる。このような例では、容積カウンタが第２の基準容積を超えると、出力パルスが生成されない場合がある。したがって、出力パルスのパルス持続時間、ひいては、デューティサイクルは、（例えば、出力パルスあたりの容積の整数値）正規化された出力パルスを生じるようにコントローラ１４１によって調整されてもよい。
【００５０】
上述のように、何らの入力パルスも生じないように、容積流量が低い場合、公称動作範囲５００からの偏差が発生する可能性がある。そのような場合、入力パルスのパルス周波数Ｆｓ（秒あたりのパルスの数）は低くなる場合があり、いくつかの例では、ほぼゼロになる場合がある。明らかなように、パルス周波数Ｆｓがゼロに近づくとき、パルス周波数Ｆｓの逆数である入力パルス間の時間間隔Ｔｓが大きな値に近づき始める場合がある。入力パルス間の時間間隔Ｔｓまたはパルス周波数Ｆｓを決定することにより、コントローラ１４１は、流量メータが公称動作範囲５００外で動作しているかどうかを判定することができる。
【００５１】
一例では、コントローラ１４１は、入力パルス周波数Ｆｓおよび／または入力パルス間の時間間隔Ｔｓに基づいて補正関数を生成することができる。図７は、入力パルス間の時間間隔Ｔｓと容積流量Ｖとの間の例示的な関係を示し、図８は、周波数Ｆｓと容積流量Ｖとの間の例示的な関係を示している。図７〜８は、図５に示された一般的な較正曲線Ｃ１から決定することができる。一例では、補正関数は、（図７に示された）パルス間の時間Ｔｓと容積流量、および（図５に示された）パルス速度Ｐと容積流量の関係に基づいて生成することができる。図５と図７のデータを相関させることにより、パルス間の時間間隔とパルス速度の関係を示す図９を生成することができる。この例では、補正関数ｆは図９に示すグラフに対応しており、パルス間の時間間隔に基づいて正しいパルス速度を取得するために使用することができ、パルス速度は、（図５から）正しい容積流量を取得するために使用することができる。したがって、以下に記載するように、一般的な較正から導出された流量関連の量は、互いに相関し、補正関数を決定するために使用され得る。図５〜図９は非限定的な例示的な例であり、これらの図によって示された数値および数学的関係は、本出願の特許請求の範囲の範囲を限定するものとして解釈されるべきではないことに留意されたい。
【００５２】
例えば、図９を参照すると、入力パルス間の時間間隔はＴｓで、入力パルスあたりの容積は「Ｐ」である。入力パルスあたりの容積は、一般的な較正から知ることができ、公称動作範囲５００では、一般に偏差の値が低い可能性がある（例えば、公称動作範囲においては±３％だけ変動する）。このような場合、入力パルスあたりの容積は、次のようにパルス間の時間Ｔｓに関連する場合がある。
Ｐ＝ｆ（Ｔｓ）
上式で、「ｆ」は数学的関数を指す場合がある。複数の入力パルスが生成されるとき、総容積（例えば、「Ｎ」パルス以上）は次のように表される。
2020529014.tif 000005
入力パルスあたりの流量「Ｐ」と入力パルス間の時間間隔Ｔｓの関係に基づいて、いくつかの入力パルスに対応する容積は次のように表すことができる。
2020529014.tif 000006
したがって、コントローラ１４１は、入力パルス間の時間間隔に基づいて容積を決定することができる場合がある。この例では、コントローラ１４１は、以下でさらに記載するように、入力パルスあたりの流量Ｐと容積流量Ｖとの間の図示の関係を使用して、補正関数「ｆ」を決定することができる。
【００５３】
特定の例において、コントローラ１４１は、図５に示される一般的な較正に基づいて、入力パルス間の時間間隔Ｔｓと容積流量Ｖとを相関させる関数「ｆ」を決定することができる。そのような場合、コントローラ１４１は、（例えば、メモリまたはデータ記憶媒体から）流量メータの一般的な較正を取得することができる。コントローラ１４１は、以下のように（例えば、図５に見られる）一般的な較正曲線から関数「ｆ」を決定することができ、
ｆ（Ｔｓ）＝パルス速度（Ｐ）／容積流量（Ｖ）
したがって、補正関数「ｆ」は、パルス速度Ｐをパルス間の時間Ｔｓに相関させる。パルス速度Ｐとパルス間の時間間隔Ｔｓとの間の相関は、ルックアップテーブルの形態で（例えば、メモリまたはデータ記憶媒体に）保存されることができる。したがって、例えば、コントローラ１４１は、入力パルス間の時間Ｔｓが、公称範囲の入力パルス間の時間よりも、短いまたは長いと判定する場合、コントローラ１４１は、計算された補正関数「ｆ」を（例えば、ルックアップテーブルから）取得して、入力パルス間の時間Ｔｓに対応するパルス速度を決定する。次に、パルス速度の結果値は、ルックアップテーブルの形態から容積流量「Ｖ」を取得するために使用することができる。使用中、コントローラ１４１が、流量センサ１４０から検出信号を受信して実際の入力パルスを生成するとき、コントローラ１４１は、入力パルス間の実際の時間間隔Ｔｓを公称動作範囲の入力パルス間の時間間隔と比較することにより、流量メータが公称動作範囲５００外で動作しているかどうかを判定することができる。コントローラ１４１は、流量メータがその公称動作範囲５００外で動作していると判定する場合、コントローラ１４１は、関数「ｆ」に基づいて正しいパルス速度を取得することができる。次に、以下に記載するように、補正された入力パルスを使用して出力パルスを生成することができる。図８に提供された入力パルス間の時間間隔Ｔｓと容積流量との間の例示的な関係は、限定するものとして解釈されるべきではない。補正関数を決定するために、異なる数学的モデルを使用することができる。
【００５４】
図１０は、出力パルスを生成するためにコントローラ１４１によって使用されるステップ関数の例示的な例である。コントローラ１４１によって生成された出力パルスの非限定的な例が図１０に示されている。図１０では、公称動作に対応する例示的なステップ関数は、１組のステップ１００２によって示されている。（例えば、公称範囲内より）低速の歯車回転に対応するステップ関数は１組のステップ１００４で示され、（例えば、公称範囲内より）高速の歯車回転に対応するステップ関数は１組のステップ１００６で示されている。
【００５５】
図１０に示したようなステップ関数には、入力パルスに対応するステップを含めることができる。例えば、１組のステップ１００２によって示された公称動作範囲５００において、歯車のフル回転が６つの入力パルスに対応する場合、ステップ関数は６つのステップを有し得る。ステップ関数は、以下でさらに記載するように、基準容積に基づいて出力パルスのパルス特性（例えば、パルス周波数、デューティサイクルなど）を調整する。任意選択的に、図１０の非限定的な例に従って生成された出力パルスは、２０１７年７月２５日に出願された米国特許出願第１５／６５８，４３７号、発明の名称「Ｆｌｕｉｄ  Ｆｌｏｗ  Ｍｅｔｅｒ  ｗｉｔｈ  Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ  Ｏｕｔｐｕｔ」に記載されているように、出力パルスあたりの容積が整数値になるように「正規化」することができる。
【００５６】
図１０を参照すると、ステップ関数の各「ステップ」は、流体流量メータ１００を通って流れる流体の増分容積を表し、各ステップは、時間間隔（ΔＴ１、ΔＴ２、ΔＴ３など）にわたって延びる。公称動作範囲５００など、補正が所望されない、または非線形性がない状況では、時間間隔ΔＴ１は、一般に入力パルス間の時間間隔ＴＳ１に等しくてもよい。歯車が公称流量範囲におけるよりもはるかに遅く回転する流量条件では、ステップの時間間隔ΔＴ２は、公称流量範囲におけるステップの時間間隔ΔＴ１よりも小さく調整することができる。歯車が公称流量範囲におけるよりもはるかに速く回転する流量条件では、ステップの時間間隔ΔＴ３は、公称流量範囲におけるステップの時間間隔ΔＴ１よりも大きく調整することができる。
【００５７】
増分容積が（例えば、時間Ｔ１で）第１の基準容積Ｖ１に到達すると、コントローラ１４１は、出力パルスの生成を開始する。コントローラ１４１は、入力パルスが生成されるたびに、入力パルスあたりの容積に対応する量（例えば、パルス速度「Ｐ」）だけ、容積カウンタを増加させることができる。この間、流体は流量メータを通って流れ続け、コントローラ１４１は、パルスあたりの容積に対応する量だけ容積カウンタを増加し続ける。容積が（例えば、時間Ｔ２で）第２の基準容積Ｖ２に到達すると、出力パルスが停止され、容積カウンタがクリアされる。
【００５８】
さらに、コントローラ１４１は、入力パルス間の時間間隔Ｔｓ３が（例えば、公称動作範囲５００における既定の時間間隔と比較して）少ない場合、容積カウンタの増加を遅延させるようにステップ関数を調整し得る。遅延は、既定の時間間隔ＴＴ（例えば、一般的な較正から取得可能）と、使用中の入力パルス間の時間間隔ＴＳ３との間の偏差に対応する量であり得る。代替的に、遅延は、ルックアップテーブルの形態で保存された補正関数「ｆ」に対応し、以上に記載されたように単純に適用される（例えば、入力パルス間の時間間隔ＴＳに追加される）ことができる。したがって、ステップ関数の「ステップ」は、入力パルス間の時間間隔ＴＳ３が既定の時間間隔ＴＴより少ない（例えば、ギア回転が速い）場合、より長い時間間隔ΔＴ３にわたってまたがる。容積カウンタが第１の基準容積Ｖ１に到達すると、コントローラ１４１は出力パルスの生成を開始することができる。
【００５９】
同様に、コントローラ１４１は、入力パルス間の時間間隔Ｔｓ２が多い状況（例えば、低流量での歯車回転が遅い）でステップ機能持続時間を調整して、より短い持続時間ΔＴ２にわたって延びるステップを提供することができる。したがって、コントローラ１４１は、より少ないパルスを考慮するために、１組のステップ１００４から分かるように、出力パルスあたりにより多くのステップを生じ得る。同様に、ステップの持続時間は、既定の時間間隔ＴＴからの入力パルス間の時間間隔ＴＳの偏差に基づいて決定することができる（例えば、一般的な較正から決定可能）。明らかに、ステップは、公称流量範囲よりも短い持続時間（例えば、ΔＴ２＜ΔＴ１）で続く。有利なことに、そのような実施形態は、広範囲の歯車回転にわたって均一な出力パルスを生じる。図１０から分かるように、３組のステップ関数に対応する出力パルスは同様の特性を有している。
【００６０】
非線形性を補正するための例示的な補正関数が示されているが、そのような例は限定するものとして解釈されるべきではない。さらに、以上に記載された例は、流量メータが公称動作範囲５００外で動作しているときに補正関数を適用することを示しているが、入力パルスは、流量メータが公称動作範囲５００内で動作しているときにも補正されることができる。
【００６１】
有利なことに、開示された実施形態による流体流量メータは、個々のメータの製造におけるばらつき（例えば、公差）に起因する測定の不確実性よりも大きい可能性がある、一般的な非線形性を考慮するために、楕円形歯車メータの出力を補正することができる。本開示の実施形態のさらなる利点は、公称範囲外の範囲において楕円形歯車メータを動作させる能力である。
【００６２】
様々な実施例が記載されている。これらおよび他の実施例は、以下の特許請求の範囲の範囲内にある。
【図１】
2020529014.tif 000007
【図２】
2020529014.tif 000008
【図３Ａ】
2020529014.tif 000009
【図３Ｂ】
2020529014.tif 000010
【図４Ａ】
2020529014.tif 000011
【図４Ｂ】
2020529014.tif 000012
【図４Ｃ】
2020529014.tif 000013
【図４Ｄ】
2020529014.tif 000014
【図５】
2020529014.tif 000015
【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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【国際調査報告】
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