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JP4424959B2 - Ultrasonic flow meter - Google Patents
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Description

本発明は、超音波流量計、特に電池電源で作動する超音波流量計の改良に関するものである。   The present invention relates to an improvement in an ultrasonic flow meter, particularly an ultrasonic flow meter operated by a battery power source.

超音波流量計では、流体の流れと同じ順方向の超音波の伝搬時間と、流体の流れと逆の逆方向の超音波の伝搬時間とから流速を求め、この流速に流路断面積を乗じて流量(瞬間流量ともいう)を求めている。   The ultrasonic flowmeter calculates the flow velocity from the ultrasonic propagation time in the same forward direction as the fluid flow and the ultrasonic propagation time in the opposite direction to the fluid flow, and multiplies this flow velocity by the cross-sectional area of the flow path. To obtain the flow rate (also called instantaneous flow rate).

図1で、流管1内の上流側と下流側に距離Lをおいて送受波器2,3を配置し、送受波器2から流体の流れに沿った方向(順方向)に超音波を送信して、この超音波が受信側の送受波器3に到達するまでの順方向到達時間tと、下流側の送受波器3から流体の流れと逆方向に超音波を送信して、この超音波が受信側の送受波器2に到達するまでの逆方向到達時間tとから、流速・流量を求める、いわゆる時間差法が周知である(例えば、特許文献1参照)。 In FIG. 1, the transducers 2 and 3 are arranged at a distance L on the upstream side and the downstream side in the flow tube 1, and ultrasonic waves are transmitted from the transducer 2 in the direction along the fluid flow (forward direction). Transmit the ultrasonic wave in the direction opposite to the flow of the fluid from the forward-side arrival time t 1 until the ultrasonic wave reaches the receiving-side transducer 3, and the downstream-side transducer 3, this ultrasound is reverse arrival time t 2 Metropolitan to reach the transducer 2 on the receiving side to determine the flow rate, flow rate, a so-called time difference method is known (e.g., see Patent Document 1).

静止流体中の音速をC、流体の流速をVとすると、超音波の順方向伝搬速度は(C+V)となり、逆方向伝搬速度は(C−V)となる。順方向と逆方向計測時において、それぞれ送信側の送受波器2,3から受信側の送受波器3,2に超音波が到達するまでの、順方向と逆方向の各到達時間t,tは、
=L/(C+V) ・・・(1)
=L/(C−V) ・・・(2)
となる。一般に音速Cに比べて流速Vは小さく、C≧Vであるから、
−t=2LV/C ・・・(3)
を得る。したがって、順方向と逆方向の各到達時間(伝搬時間ともいう)を直接測定し、その差である時間差Δt=t−tを算出し、更に、流速Vを、
V=Δt・C/2L ・・・(4)
として演算し、この流速Vに流路断面積Sを乗じて流量(瞬間流量ともいう)を演算していた。このような流速・流量計測方法を時間差法と呼んでいる。
Assuming that the speed of sound in the static fluid is C and the flow velocity of the fluid is V, the forward propagation velocity of the ultrasonic wave is (C + V) and the backward propagation velocity is (C−V). At the time of measuring the forward direction and the reverse direction, the arrival times t 1 in the forward direction and the reverse direction, respectively, until the ultrasonic waves reach the transmitting and receiving transducers 3 and 2 from the transmitting and receiving transducers 2 and 3, respectively. t 2 is,
t 1 = L / (C + V) (1)
t 2 = L / (C−V) (2)
It becomes. Generally, the flow velocity V is smaller than the sound velocity C, and C 2 ≧ V 2 .
t 2 −t 1 = 2LV / C 2 (3)
Get. Therefore, each arrival time (also referred to as propagation time) in the forward direction and the reverse direction is directly measured, and a time difference Δt = t 2 −t 1 as a difference between the arrival times is calculated.
V = Δt · C 2 / 2L (4)
And the flow rate (also referred to as the instantaneous flow rate) is calculated by multiplying the flow velocity V by the channel cross-sectional area S. Such a flow velocity / flow rate measuring method is called a time difference method.

順方向と逆方向の到達時間(伝播時間)t,tを計測した後、流速・流量を演算するのに、上記時間差法とは違う時間逆数差法も用いられていた(例えば、特許文献1参照)。これは、
1/t=(C+V)/L ・・・(5)
1/t=(C−V)/L ・・・(6)
の関係に注目して、流速Vを、
V={(1/t)−(1/t)}L/2 ・・・(7)
として求め、更に流量Qを、
Q=S・V ・・・(8)
として求めるものである。この時間逆数差法では、流速Vを求める(7)式にはC項を含まず音速に無関係に流速測定ができる。
After measuring the arrival times (propagation times) t 1 and t 2 in the forward direction and the reverse direction, a time reciprocal difference method different from the above time difference method was also used to calculate the flow velocity and flow rate (for example, patents) Reference 1). this is,
1 / t 1 = (C + V) / L (5)
1 / t 2 = (C−V) / L (6)
Paying attention to the relationship, the flow velocity V is
V = {(1 / t 1 ) - (1 / t 2)} L / 2 ··· (7)
And the flow rate Q
Q = S · V (8)
Is what you want. In this time reciprocal difference method, equation (7) for obtaining the flow velocity V does not include the C term, and the flow velocity can be measured regardless of the sound velocity.

ところで、上記時間差法にしろ、時間逆数差法にしても、t,tは非常に小さいため、計測誤差が問題となる。そこで、送信側の送受波器2から超音波を送信して、受信側の送受波器の信号を入力とする(図示されていない)受信波検知部が受信波を検知すると、それと同時に再び送信側の送受波器2から超音波を送信させるようにし、このようにして一定回数(n回)連続して順方向への超音波の送信を繰り返すようにして、最初の送信から一定回数(n回)目の受信までの総到達時間Tを測定し、次に逆方向への超音波の送信を一定回数(n回)連続して繰り返して、その最初の送信から一定回数(n回)目の受信までの総到達時間Tを測定すると、もともと順方向到達時間tや逆方向到達時間tは極めて小さく、一定回数の連続繰り返し送受信の間には流速Vはほとんど変化せずほぼ一定と見なせるため、
=nt ・・・(9)
=nt ・・・(10)
と表せる。したがって、順方向の総到達時間Tと、逆方向の総到達時間Tとから、順方向到達時間tと逆方向到達時間tとを、
=T/n ・・・(11)
=T/n ・・・(12)
として演算し、(11)(12)式で求めたt,tを前記(3)式に代入して、(4)式で流速Vを演算し、更に流路断面積Sを乗じて流量Qを求めると、測定精度の高いT,Tに基づいて流速Vや流量Qを求めることができるため、流量計としての計測精度が向上する。例えば一定回数を整数nとすれば、計測精度はほぼn倍に向上する。
Incidentally, even if the time difference method is used or the time reciprocal difference method is employed, t 1 and t 2 are very small, so that measurement error becomes a problem. Therefore, when an ultrasonic wave is transmitted from the transmitter / receiver 2 on the transmission side and a reception wave detector (not shown) receiving the signal of the transmitter / receiver on the reception side detects the received wave, it is transmitted again at the same time. The ultrasonic wave is transmitted from the transmitter / receiver 2 on the side, and the transmission of the ultrasonic wave in the forward direction is continuously repeated a certain number of times (n times) in this way, so that a certain number of times (n the total arrival time T 1 of the up reception times) th measured, then the ultrasonic transmitting a certain number of reverse direction (n times) repeated continuously, a predetermined number of times (n times from the first transmission) When measuring the total arrival time T 2 of the up eyes received originally forward arrival time t 1 and reverse arrival time t 2 is very small, between the continuous and repetitive transmission and reception of a certain number of times almost unchanged little flow velocity V Because it can be considered constant,
T 1 = nt 1 (9)
T 2 = nt 2 (10)
It can be expressed. Therefore, the total arrival time T 1 of the forward, the backward of the total arrival time T 2 Prefecture, the forward arrival time t 1 and reverse arrival time t 2,
t 1 = T 1 / n (11)
t 2 = T 2 / n (12)
Substituting t 1 and t 2 obtained by the equations (11) and (12) into the equation (3), calculating the flow velocity V by the equation (4), and further multiplying by the cross-sectional area S of the flow path. When the flow rate Q is obtained, the flow velocity V and the flow rate Q can be obtained based on T 1 and T 2 with high measurement accuracy, so that the measurement accuracy as a flow meter is improved. For example, if the fixed number of times is an integer n, the measurement accuracy is improved approximately n times.

また、総到達時間TとTとから、
n/T=1/t ・・・(13)
n/T=1/t ・・・(14)
を求め、これらを前記(7)式に代入すれば、時間逆数差法での計測精度を向上し、流速Vや流量Qを高精度で計測できることになる。このとき、流速Vは、
V={(1/T)−(1/T)}nL/2 ・・・(15)
となる。この流速Vに流路断面積Sを乗じて流量Qを求める。
From the total arrival times T 1 and T 2 ,
n / T 1 = 1 / t 1 (13)
n / T 2 = 1 / t 2 (14)
And substituting them into the equation (7) improves the measurement accuracy by the time reciprocal difference method and can measure the flow velocity V and the flow rate Q with high accuracy. At this time, the flow velocity V is
V = {(1 / T 1 ) − (1 / T 2 )} nL / 2 (15)
It becomes. The flow rate Q is obtained by multiplying the flow velocity V by the flow path cross-sectional area S.

都市ガスの使用量を計量するガスメータとして用いる超音波流量計では、電池電源で作動する電池駆動のものが要望されるため、消費電流を軽減しないと実用的に満足できる電池寿命が得られない。そこで、一定のサンプリング間隔で前記到達時間tやt又は総到達時間TとTを計測して、計測した到達時間tとt又は総到達時間TとTに基づいて流速Vとか流量Qを演算して求めている。そして、流量Qを積算することでガス使用量を算出している。サンプリング間隔を大きく(長時間に)すれば、平均消費電流が減少して電池寿命が長くできる。 In an ultrasonic flowmeter used as a gas meter for measuring the amount of city gas used, a battery-driven one that is operated by a battery power source is required. Therefore, a practically satisfactory battery life cannot be obtained unless current consumption is reduced. Therefore, the arrival times t 1 and t 2 or the total arrival times T 1 and T 2 are measured at a fixed sampling interval, and based on the measured arrival times t 1 and t 2 or the total arrival times T 1 and T 2. It is obtained by calculating the flow velocity V or the flow rate Q. Then, the amount of gas used is calculated by integrating the flow rate Q. If the sampling interval is increased (long time), the average current consumption is reduced and the battery life can be extended.

また、ガスメータは、常時ガス流量を監視して、異常流量を検知するとガス供給を自動的に停止して、未然に事故を防止するためのセキュリティ機能(安全機能)が組み込まれるため、なるべく短時間で流量計測を行って、異常流量であるかないかの判断を速やかにできるようにしなければならない。また、ガスメータでは、ガス供給配管に接続されている他のガス機器の影響を受けて、ガス圧の脈動が発生し、ガス流量が脈動することがある。この脈動の周波数は3Hz〜60Hzである。
特開平10−90029号公報(第2〜3頁、第5図)
In addition, the gas meter constantly monitors the gas flow rate and automatically stops the gas supply when an abnormal flow rate is detected, and it incorporates a security function (safety function) to prevent accidents in advance. The flow rate must be measured in order to be able to quickly determine whether the flow rate is abnormal. In the gas meter, gas pressure pulsation may occur due to the influence of other gas equipment connected to the gas supply pipe, and the gas flow rate may pulsate. The frequency of this pulsation is 3 Hz to 60 Hz.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-90029 (pages 2 and 3, FIG. 5)

前記従来の技術では、脈動を平均化するためサンプリング間隔を小さくし多く測定する場合でも、順方向と逆方向の到達時間tとtを1回測定する都度流速・流量を演算していた。繰り返して連続的にn回送受信を行う方式の場合でも総到達時間TとTを1回測定する都度流速・流量の演算をしていた。これらの演算はメータ(流量計)に内蔵するマイコンで行っているため、演算の都度大きな電流を消費し、結果的に電池寿命に悪影響を与え、電池容量を大きくし、ガスメータの寸法、コストを上昇させる要因となるという第1の問題点があった。 In the conventional technique, even when the sampling interval is reduced and many measurements are performed in order to average the pulsation, the flow velocity and flow rate are calculated each time the arrival times t 1 and t 2 in the forward direction and the reverse direction are measured once. . Even in the case where the transmission / reception is repeated n times continuously, the flow velocity / flow rate are calculated each time the total arrival times T 1 and T 2 are measured once. Since these calculations are performed by a microcomputer built in the meter (flow meter), a large amount of current is consumed for each calculation, resulting in adversely affecting battery life, increasing battery capacity, and reducing the size and cost of the gas meter. There was a first problem that it was a factor to raise.

また、サンプリング時期がガスの脈動と同期すると、計測値に大きな片寄りが発生して、流量Qの測定誤差が大きくなってガスメータのセキュリティ機能の判断に大きな誤差となるという第2の問題点があった。   In addition, when the sampling timing is synchronized with the pulsation of gas, a large deviation occurs in the measured value, the measurement error of the flow rate Q becomes large, and the second problem is that the determination of the security function of the gas meter becomes a large error. there were.

そこで、本発明はこれらの問題点を解消できるガスメータに好適な超音波流量計を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an ultrasonic flowmeter suitable for a gas meter that can solve these problems.

前記第1の目的を達成するために、参考例1のものは、超音波の到達時間の計測を、順方向と逆方向について行う流量計であって、
順方向と逆方向の超音波の到達時間の計測を一定のサンプリング間隔で一定複数回繰り返し、こうして計測した順方向の超音波の到達時間の一定複数回での総和と、逆方向の超音波の到達時間の一定複数回での総和とに基づいて流量を演算する超音波流量計である。
In order to achieve the first object, those of Reference Example 1, the measurement of the ultrasonic wave arrival time, a flow meter that performs the forward and reverse direction,
The measurement of the arrival time of the forward and backward ultrasonic waves is repeated a plurality of times at a fixed sampling interval, and the sum of the arrival times of the forward ultrasonic waves thus measured and the ultrasonic waves in the reverse direction is repeated. It is an ultrasonic flowmeter that calculates a flow rate based on the sum total of a plurality of arrival times.

交互に順方向と逆方向の送受信を複数回(m回)繰り返したときの各回毎の超音波の到達時間を順に、t11,t21,t12,t22,…,ti,t2i,…,tm,tmとすると、順方向の到達時間の総和Σtiは、
Σti=t11+t12+…+ti+…+t
となり、また、逆方向の到達時間の総和Σtiは、
Σti=t21+t22+…+ti+…+t
となるため、これらの総和ΣtiとΣtiとを用いて流量を演算する。こうすることで、順方向と逆方向の到達時間を1回測定する都度、例えばt11とt21を測定したら直ちにt11とt21を用いて流速Vを演算する従来方式と比較して、流量演算の回数が1/mに減る。よって、演算に要する消費電流が少なくて済む。
The arrival times of the ultrasonic waves at each time when transmission / reception in the forward direction and the reverse direction are repeated a plurality of times (m times) alternately are sequentially t 11 , t 21 , t 12 , t 22 ,..., T 1 i, t2i. ,..., T 1 m, t 2 m, the total arrival time Σt 1 i in the forward direction is
Σt 1 i = t 11 + t 12 + ... + t 1 i + ... + t 1 m
And the total arrival time Σt 2 i in the reverse direction is
Σt 2 i = t 21 + t 22 + ... + t 2 i + ... + t 2 m
Therefore, the flow rate is calculated using the sum Σt 1 i and Σt 2 i. In this way, each time to measure once forward and reverse arrival time, for example as compared with the conventional method for calculating the flow velocity V by using the immediately t 11 and t 21 After measuring t 11 and t 21, The number of flow calculations is reduced to 1 / m. Therefore, less current consumption is required for calculation.

参考例2のものは、参考例1の超音波流量計において、前記一定のサンプリング間隔の1/2の間隔で順方向の超音波の到達時間と逆方向の超音波の到達時間の計測を行うものである。 Those of Reference Example 2, in the ultrasonic flowmeter of Example 1, the fixed line measurement of the forward direction of the ultrasonic transit time and the reverse direction of the ultrasonic arrival time at half the spacing of the sampling interval is Umo's.

参考例3のものは、同じく第1の目的を達成するために、まず送信側の送受波器から超音波を送信し、受信側送受波器の信号を入力とする受信波検知部が受信波を検知すると同時に再び送信側の送受波器から超音波を送信することを連続して一定回数繰り返して、最初の送信から一定回数目の受信までの総到達時間を計測するとともに、このようにして計測する総到達時間を順方向と逆方向について求める流量計であって、
順方向と逆方向の超音波の総到達時間の計測を一定のサンプリング間隔で一定複数回繰り返し、こうして計測した順方向の超音波の総到達時間の一定複数回での総和と、逆方向の超音波の総到達時間の一定複数回での総和とに基づいて流量を演算する超音波流量計である。
Those of Reference Example 3, also in order to achieve the first object, ultrasonic waves are transmitted first from the transmission side of the transducer, receiving wave detection unit received wave which receives a signal of the reception-side transducer At the same time, transmitting the ultrasonic wave from the transmitter / receiver again is repeated a certain number of times, and the total arrival time from the first transmission to the certain number of receptions is measured. A flowmeter that determines the total arrival time to be measured in the forward and reverse directions,
The measurement of the total arrival time of the ultrasonic waves in the forward direction and the reverse direction is repeated a certain number of times at a fixed sampling interval, and the sum of the total arrival times of the ultrasonic waves in the forward direction measured in this way and the super based on the sum of a constant multiple of the total arrival time of the acoustic wave is an ultrasonic flowmeter you calculating the flow rate.

このものでは、順方向と逆方向の総到達時間(Ti,Ti)を交互に測定し、その複数回(m回)を終了してからそれらの総和ΣTiとΣTiを演算し、この総和に基づいて流量を算出する。
ΣTi=T11+T12+…+Ti+…+T
ΣTi=T21+T22+…+Ti+…+T
である。T11〜Tmは順方向の各総到達時間、T21〜Tmは逆方向の各総到達時間で、この場合も従来技術と比較して流量演算回数が1/mに減少し、消費電流が減らせる。
In this case , the total arrival times (T 1 i, T 2 i) in the forward direction and the reverse direction are alternately measured, and the sum total ΣT 1 i and ΣT 2 i is finished after the plural times (m times) are finished. And the flow rate is calculated based on this sum.
ΣT 1 i = T 11 + T 12 + ... + T 1 i + ... + T 1 m
ΣT 2 i = T 21 + T 22 + ... + T 2 i + ... + T 2 m
It is. T 11 to T 1 m are the total arrival times in the forward direction, and T 21 to T 2 m are the total arrival times in the reverse direction. In this case as well, the number of times of flow rate calculation is reduced to 1 / m as compared with the prior art. , Current consumption can be reduced.

参考例4のものは、参考例3の超音波流量計において、前記一定のサンプリング間隔の1/2の間隔で順方向の超音波の総到達時間と逆方向の超音波の総到達時間の計測を行うものである。 Those of Reference Example 4, the ultrasonic flowmeter of Example 3, of the total arrival time of the forward ultrasound at half the interval of a constant sampling interval in the opposite direction of the total arrival time of the ultrasonic measuring the is the Umo line.

前記第1と第2の目的を達成するために、請求項の発明は、超音波の到達時間の計測を、順方向と逆方向について行う流量計で、順方向と逆方向の超音波の到達時間の計測を一定のサンプリング間隔で一定複数回繰り返し、こうして計測した順方向の超音波の到達時間の一定複数回での総和と、逆方向の超音波の到達時間の一定複数回での総和とに基づいて流量を演算する超音波流量計において、
1回の流量測定期間(T)の間に、複数回(m回)の到達時間の計測を行い、このような流量測定をある測定間隔で行う流量計であって、
各到達時間の順方向最大値[ti]max、順方向最小値[ti]min、逆方向最大値[ti]max、あるいは逆方向最小値[ti]minのうち何れか1種類の値の流量測定期間毎の変化を監視し、その変化が一定以上のときには、サンプリング間隔(Ts)を変更するように構成した超音波流量計である。
In order to achieve the first and second objects, the invention of claim 1 is a flowmeter that measures the arrival time of ultrasonic waves in the forward direction and the reverse direction. The arrival time measurement is repeated a certain number of times at a certain sampling interval, and the total sum of the forward ultrasonic arrival times measured in this way at a certain number of times and the total sum of the arrival times of the ultrasonic waves in the reverse direction at a certain number of times. In the ultrasonic flowmeter that calculates the flow rate based on
During one flow measurement period (T Q), perform measurements between arrival time of multiple (m times), a flow meter for performing the measurement interval with such a flow measurement,
The forward maximum between at each arrival [t 1 i] ma x, forward minimum [t 1 i] mi n, the maximum reverse value [t 2 i] ma x, Oh Rui reverse minimum [t 2 i] to monitor the changes in each flow measurement period of any one of the values of mi n, when the change is more than a certain is the ultrasonic flow meter that is configured to change the sampling interval (Ts) .

脈動の周波数は通常数Hz以上で、同じ脈動が連続的に継続する。従って、脈動分を含めない真のガス流量が一定なら、脈動を含むガス流量の極大値と極小値は時間的にほぼ一定となる。従って、m回の到達時間計測のどれかが極大極小をとらえれば、それらは最大値、最小値となり、毎回殆ど一定の値となる。しかし、サンプリングが同期あるいは同期に近い状態となると、図2のように極大極小をとらえていないため、最大値、最小値は毎回どの位置で同期するかにより、異なった値となる。よって、順方向か逆方向の最大値か最小値のいずれかの変化を監視することでサンプリングが同期していることを検知して同期しないようにサンプリング間隔(周期)を変更する。   The frequency of pulsation is usually several Hz or more, and the same pulsation continues continuously. Therefore, if the true gas flow rate not including the pulsation is constant, the maximum value and the minimum value of the gas flow rate including the pulsation are substantially constant in time. Therefore, if any of the m arrival time measurements captures the maximum or minimum, they become the maximum value and the minimum value, and are almost constant each time. However, when the sampling is in synchronization or close to synchronization, the maximum and minimum values are not captured as shown in FIG. 2, and the maximum value and the minimum value are different values depending on which position is synchronized each time. Therefore, the sampling interval (period) is changed so as not to synchronize by detecting that the sampling is synchronized by monitoring the change in either the maximum value or the minimum value in the forward direction or the reverse direction.

図2は、実線で脈動と示したのは、脈動を含むガス流量を示し、脈動の周波数が36Hz、サンプリング間隔が28mSの場合である。図中、白丸は順方向の総到達時間の計測時点を、四角は逆方向の総到達時間の測定時点を示す。サンプリング間隔(周期)と脈動周期との関係で、測定時点が脈動のどの部分に相当するか次第に変わっていく状況がわかる。図2は、ほぼ同期した状態を示す。この測定では偶然計測の最大値が真の極大値となっているが、この測定で得られた最小値Qminは極小値をとらえていない。   In FIG. 2, the solid line indicates pulsation when the gas flow rate includes pulsation, the pulsation frequency is 36 Hz, and the sampling interval is 28 mS. In the figure, white circles indicate the measurement times of the total arrival time in the forward direction, and squares indicate the measurement points of the total arrival time in the reverse direction. From the relationship between the sampling interval (cycle) and the pulsation cycle, it can be seen that the measurement point corresponds to which part of the pulsation gradually changes. FIG. 2 shows a substantially synchronized state. In this measurement, the maximum value of accidental measurement is a true maximum value, but the minimum value Qmin obtained by this measurement does not capture the minimum value.

請求項の発明は、超音波の到達時間の計測を、順方向と逆方向について行う流量計で、順方向と逆方向の超音波の到達時間の計測を一定のサンプリング間隔で一定複数回繰り返し、こうして計測した順方向の超音波の到達時間の一定複数回での総和と、逆方向の超音波の到達時間の一定複数回での総和とに基づいて流量を演算する超音波流量計において、
1回の流量測定期間(T)の間に、複数回(m回)の到達時間(ti,t)の計測を行い、このような流量測定をある測定間隔で行う流量計であって、
各流量測定期間(T)毎の到達時間の順方向あるいは逆方向の、最大値と最小値を出力できるようにし、各流量測定毎の最大値又は最小値の、前回の流量測定時からの変化が今回の(最大値−最小値)の一定分の1より大きいときに、前記サンプリング間隔(Ts)を変更するように構成したことを特徴とする超音波流量計である。
The invention of claim 2 is a flowmeter that measures the arrival time of the ultrasonic wave in the forward direction and the reverse direction, and repeats the measurement of the arrival time of the ultrasonic wave in the forward direction and the reverse direction a plurality of times at a constant sampling interval. In the ultrasonic flowmeter that calculates the flow rate based on the total sum of the arrival times of the ultrasonic waves in the forward direction measured in this way and the sum of the arrival times of the ultrasonic waves in the reverse direction in a plurality of times,
A flowmeter that measures a plurality of (m times) arrival times (t 1 i, t 2 i ) during one flow rate measurement period (T Q ) and performs such a flow rate measurement at a certain measurement interval. Because
Forward or backward between the time arrival of each flow measurement period (T Q), to allow the output of the maximum value and the minimum value, the maximum or minimum value for each flow measurement from the previous flow measurement The ultrasonic flowmeter is configured so that the sampling interval (Ts) is changed when the change of the sampling rate is larger than a certain constant of (maximum value−minimum value) this time.

到達時間測定又は総到達時間測定が脈動に同期していなくて真の最大値、最小値を検知できている場合、最大値と最小値の差に比べて、最大値あるいは最小値のそれぞれ変化は小さいといえる。よって、今回の(最大値−最小値)と、(前回最大値−今回最大値)の絶対値又は(前回最小値−今回最小値)の絶対値を比較することで確実に同期しているかどうかの判断が可能である。   If the arrival time measurement or total arrival time measurement is not synchronized with the pulsation and the true maximum and minimum values can be detected, the change in the maximum or minimum value is different from the difference between the maximum and minimum values. It can be said that it is small. Therefore, whether the current (maximum value-minimum value) and the absolute value of (previous maximum value-current maximum value) or the absolute value of (previous minimum value-current minimum value) are compared to ensure synchronization. Is possible.

請求項の発明は、超音波の到達時間の計測を、順方向と逆方向について行う流量計で、順方向と逆方向の超音波の到達時間の計測を一定のサンプリング間隔で一定複数回繰り返し、こうして計測した順方向の超音波の到達時間の一定複数回での総和と、逆方向の超音波の到達時間の一定複数回での総和とに基づいて流量を演算する超音波流量計において、
1回の流量測定期間(T)の間に、複数回(m回)の到達時間(ti,t)の計測を行い、このような流量測定をある測定間隔で(即ちある測定期間(T)毎に)行う流量計であって、
各流量測定期間(T)内において、順方向あるいは逆方向の各到達時間の増減回数を計数するとともに、計数した増減回数が一定以下のときは、前記サンプリング間隔(Ts)を変更することを特徴とする超音波流量計である。
The invention of claim 3 is a flowmeter that measures the arrival time of the ultrasonic wave in the forward direction and the reverse direction, and repeats the measurement of the arrival time of the ultrasonic wave in the forward direction and the reverse direction a plurality of times at a constant sampling interval. In the ultrasonic flowmeter that calculates the flow rate based on the total sum of the arrival times of the ultrasonic waves in the forward direction measured in this way and the sum of the arrival times of the ultrasonic waves in the reverse direction in a plurality of times,
During one flow measurement period (T Q ), a plurality of (m) arrival times (t 1 i, t 2 i ) are measured, and such flow measurement is performed at a certain measurement interval (that is, there is a certain one). A flow meter for every measurement period (T Q ),
In each flow measurement period (T Q), as well as counting the increase and decrease times between when the arrival of the forward or reverse direction, when increasing or decreasing the number of times counted is constant below to change the sampling interval (Ts) Is an ultrasonic flowmeter characterized by

脈動の周期が長いとき、サンプリング間隔(Ts)が小さすぎると、脈動の1部しか測定できず1回の測定では真の流量を得られないことが起きる。脈動の周期のちょうど整数倍の時間測定して流量を演算することが有効であるが、脈動の周期が分からないためそれは難しい。   When the pulsation cycle is long, if the sampling interval (Ts) is too small, only a part of the pulsation can be measured, and a true flow rate cannot be obtained by one measurement. It is effective to calculate the flow rate by measuring a time that is an integral multiple of the pulsation period, but this is difficult because the pulsation period is unknown.

結局、脈動の数周期(3周期以上)に相当する流量測定期間(T)とすることが望ましい。 In the end, it is desirable to set the flow rate measurement period (T Q ) corresponding to several pulsation cycles (3 cycles or more).

サンプリング周期が脈動周期より十分小さければ、到達時間や総到達時間の増減回数が、到達時間測定が脈動の何周期にわたっているかを示すことになり、その値が小さいときは平均化が効率よく行われていないことが分かる。その場合、サンプリング間隔を長くすることで、脈動の数周期間の測定にできる。   If the sampling period is sufficiently smaller than the pulsation period, the arrival time and the total number of increase / decrease times will indicate how many pulsation periods the arrival time measurement has, and if the value is small, the averaging is performed efficiently. I understand that it is not. In that case, it is possible to measure for several cycles of pulsation by increasing the sampling interval.

また、サンプリングが同期している場合、増減数が周期数を正しく反映しないことがあるが、請求項6の発明を併用すると、同期することがないため更に有効である。
また、サンプリングと脈動の同期を防ぐことで、サンプリング間隔をそれほど小さくしないで脈動する流量の効率の良い平均化が可能である。図10にサンプリング周期が脈動周期に比べ大きいケースでの脈動に同期していない例を示す。サンプリングが脈動のいろいろな位相にばらついていて効率よく平均化ができている。(真の流量ゼロに、±1m3
/hの脈動がある場合。増減回数は、増と減の両方をカウント。平均はゼロ(真値)に近い値に平均化されている。)
図3は、脈動の1.3周期分程度しか測定を行っていないケースである。1周期分はうまくキャンセルされるが、残りの0.3周期分は誤差になる。
Further, when the sampling is synchronized, the increase / decrease number may not correctly reflect the number of periods. However, when the invention of claim 6 is used together, it is more effective because it does not synchronize.
Further, by preventing synchronization between sampling and pulsation, it is possible to efficiently average the flow rate of pulsation without reducing the sampling interval so much. FIG. 10 shows an example in which the sampling period is not synchronized with the pulsation in the case where the sampling period is larger than the pulsation period. Sampling varies in various phases of pulsation, and averaging can be performed efficiently. (± 1m 3 at zero true flow rate
When there is / h pulsation. The number of increase / decrease counts both increase and decrease. The average is averaged to a value close to zero (true value). )
FIG. 3 shows a case where measurement is performed only for about 1.3 cycles of pulsation. One period is canceled well, but the remaining 0.3 period is an error.

請求項4の発明は、請求項2記載の超音波流量計において、1回の流量測定期間(TAccording to a fourth aspect of the present invention, there is provided the ultrasonic flowmeter according to the second aspect, wherein one flow rate measurement period (T Q )の間に、複数回(m回)の到達時間(t) During multiple times (m times) 1 i,ti, t 2 i)の計測を行い、このような流量測定をある測定間隔で行う流量計であって、a flowmeter which performs the measurement of i) and performs such a flow rate measurement at a certain measurement interval,
各流量測定期間(T  Each flow measurement period (T Q )内において、順方向あるいは逆方向の各到達時間の増減回数を計数するとともに、計数した増減回数が一定以下のときは、前記サンプリング間隔(Ts)を変更することを特徴とする超音波流量計である。), The number of increase / decrease times of each arrival time in the forward direction or the reverse direction is counted, and the sampling interval (Ts) is changed when the counted increase / decrease number is not more than a certain value. It is.

請求項の発明は、請求項3又は4の超音波流量計において、1回の流量測定期間(T)における順方向あるいは逆方向の到達時間(ti,t)の測定値がサンプリング毎に得られるたびに、それらの測定値の最大値と最小値及びそれらの中間値を得られるようにするとともに、取得した到達時間が前記中間値を横切る回数を計数することで増減回数を検知することを特徴とするものである。 The invention according to claim 5 is the ultrasonic flowmeter according to claim 3 or 4 , wherein the measurement value of the arrival time (t 1 i, t 2 i ) in the forward direction or the reverse direction in one flow measurement period (T Q ). each time but obtained at each sampling, increased or decreased by as well as to obtain the maximum and minimum values and their intermediate values of the measured values, and counts the number of times the while upon reaching acquired across the intermediate value It is characterized by detecting the number of times.

脈動はきれいな正弦波とは限らないため(主たる大きな周期の脈動、短い周期の小さな脈動が重畳されているような場合に)、単純に到達時間の増減では脈動の何周期にわたって測定したかがわからないことが起こる。
この発明では、最大値と最小値の中間値を横切る回数を増減回数としているので、重畳された小さな脈動に惑わされることなく、主たる大きな脈動に対して何周期測定したかを知ることが可能である。
Since the pulsation is not necessarily clean sine wave (pulsation of the main large period shorter when small pulsation cycle as is superimposed), or is at increased or decreased between the time simply reached was measured over several periods of the pulsation Things that don't understand happen.
In the present invention, since the number of times of crossing the intermediate value between the maximum value and the minimum value is set as the increase / decrease number, it is possible to know how many cycles were measured for the main large pulsation without being confused by the superimposed small pulsation. is there.

請求項6の発明は、まず送信側の送受波器から超音波を送信し、受信側送受波器の信号を入力とする受信波検知部が受信波を検知すると同時に再び送信側の送受波器から超音波を送信することを連続して一定回数繰り返して、最初の送信から一定回数目の受信までの総到達時間を計測するとともに、このようにして計測する総到達時間を順方向と逆方向について求める流量計で、
順方向と逆方向の超音波の総到達時間の計測を一定のサンプリング間隔で一定複数回繰り返し、こうして計測した順方向の超音波の総到達時間の一定複数回での総和と、逆方向の超音波の総到達時間の一定複数回での総和とに基づいて流量を演算する超音波流量計において、
1回の流量測定期間(T )の間に、複数回(m回)の総到達時間の計測を行い、このような流量測定をある測定間隔で行う流量計であって、
各到達時間又は総到達時間の順方向最大値[T i]max、順方向最小値[T i]min、逆方向最大値[T i]max、あるいは逆方向最小値[T i]minのうち何れか1種類の値の流量測定期間毎の変化を監視し、その変化が一定以上のときには、サンプリング間隔(Ts)を変更するように構成したことを特徴とする超音波流量計である。
請求項7の発明は、まず送信側の送受波器から超音波を送信し、受信側送受波器の信号を入力とする受信波検知部が受信波を検知すると同時に再び送信側の送受波器から超音波を送信することを連続して一定回数繰り返して、最初の送信から一定回数目の受信までの総到達時間を計測するとともに、このようにして計測する総到達時間を順方向と逆方向について求める流量計で、
順方向と逆方向の超音波の総到達時間の計測を一定のサンプリング間隔で一定複数回繰り返し、こうして計測した順方向の超音波の総到達時間の一定複数回での総和と、逆方向の超音波の総到達時間の一定複数回での総和とに基づいて流量を演算する超音波流量計において、
1回の流量測定期間(T )の間に、複数回(m回)の総到達時間(T i,T i)の計測を行い、このような流量測定をある測定間隔で行う流量計であって、
各流量測定期間(T )毎の総到達時間の順方向あるいは逆方向の、最大値と最小値を出力できるようにし、各流量測定毎の最大値又は最小値の、前回の流量測定時からの変化が今回の(最大値−最小値)の一定分の1より大きいときに、前記サンプリング間隔(Ts)を変更するように構成したことを特徴とする超音波流量計である。
請求項8の発明は、まず送信側の送受波器から超音波を送信し、受信側送受波器の信号を入力とする受信波検知部が受信波を検知すると同時に再び送信側の送受波器から超音波を送信することを連続して一定回数繰り返して、最初の送信から一定回数目の受信までの総到達時間を計測するとともに、このようにして計測する総到達時間を順方向と逆方向について求める流量計で、
順方向と逆方向の超音波の総到達時間の計測を一定のサンプリング間隔で一定複数回繰り返し、こうして計測した順方向の超音波の総到達時間の一定複数回での総和と、逆方向の超音波の総到達時間の一定複数回での総和とに基づいて流量を演算する超音波流量計において、
1回の流量測定期間(T )の間に、複数回(m回)の総到達時間(T i,T i)の計測を行い、このような流量測定をある測定間隔で行う流量計であって、
各流量測定期間(T )内において、順方向あるいは逆方向の各総到達時間の増減回数を計数するとともに、計数した増減回数が一定以下のときは、前記サンプリング間隔(Ts)を変更することを特徴とする超音波流量計である。
請求項9の発明は、1回の流量測定期間(T )の間に、複数回(m回)の総到達時間(T i,T i)の計測を行い、このような流量測定をある測定間隔で行う流量計であって、
各流量測定期間(T )内において、順方向あるいは逆方向の各総到達時間の増減回数を計数するとともに、計数した増減回数が一定以下のときは、前記サンプリング間隔(Ts)を変更することを特徴とする請求項7記載の超音波流量計である。
請求項10の発明は、1回の流量測定期間(T )における順方向あるいは逆方向の総到達時間(T i,T i)の測定値がサンプリング毎に得られるたびに、それらの測定値の最大値と最小値及びそれらの中間値を得られるようにするとともに、取得した総到達時間が前記中間値を横切る回数を計数することで増減回数を検知することを特徴とする請求項8又は9記載の超音波流量計である
請求項11の発明は、前記一定のサンプリング間隔の1/2の間隔で順方向の超音波の到達時間と逆方向の超音波の到達時間の計測を行うことを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の超音波流量計である。
請求項12の発明は、前記一定のサンプリング間隔の1/2の間隔で順方向の超音波の総到達時間と逆方向の超音波の総到達時間の計測を行うことを特徴とする請求項6乃至10の何れかに記載の超音波流量計である。
According to the sixth aspect of the present invention, first, an ultrasonic wave is transmitted from the transmitter / receiver on the transmission side, and the reception wave detector that receives the signal of the receiver / transmitter / receiver detects the received wave, and at the same time, the transmitter / receiver on the transmission side again. Transmitting ultrasonic waves continuously from a certain number of times, measuring the total arrival time from the first transmission to the reception of a certain number of times, and the total arrival time measured in this way in the forward and reverse directions With a flowmeter that
The measurement of the total arrival time of the ultrasonic waves in the forward direction and the reverse direction is repeated a certain number of times at a fixed sampling interval, and the sum of the total arrival times of the ultrasonic waves in the forward direction measured in this way and the super In the ultrasonic flowmeter that calculates the flow rate based on the sum total of a certain number of times the total arrival time of sound waves,
A flowmeter that measures the total arrival time multiple times (m times) during one flow rate measurement period (T Q ), and performs such flow rate measurement at a certain measurement interval,
Forward maximum value [T 1 i] max, forward minimum value [T 1 i] min, reverse maximum value [T 2 i] max, or reverse minimum value [T 2 i for each arrival time or total arrival time ] An ultrasonic flowmeter configured to monitor a change of any one value of min in the flow rate measurement period and change the sampling interval (Ts) when the change is equal to or greater than a certain value. It is.
According to the seventh aspect of the present invention, first, an ultrasonic wave is transmitted from a transmitter / receiver on the transmission side, and a reception wave detector that receives a signal from the receiver / transmitter / receiver detects a received wave, and at the same time, the transmitter / receiver on the transmission side again. Transmitting ultrasonic waves continuously from a certain number of times, measuring the total arrival time from the first transmission to the reception of a certain number of times, and the total arrival time measured in this way in the forward and reverse directions With a flowmeter that
The measurement of the total arrival time of the ultrasonic waves in the forward direction and the reverse direction is repeated a certain number of times at a fixed sampling interval, and the sum of the total arrival times of the ultrasonic waves in the forward direction measured in this way and the super In the ultrasonic flowmeter that calculates the flow rate based on the sum total of a certain number of times the total arrival time of sound waves,
During one flow rate measurement period (T Q ), a plurality of (m times) total arrival times (T 1 i, T 2 i) are measured, and such a flow rate is measured at a certain measurement interval. A total of
The maximum and minimum values in the forward or reverse direction of the total arrival time for each flow rate measurement period (T Q ) can be output, and the maximum or minimum value for each flow rate measurement from the previous flow rate measurement The ultrasonic flowmeter is configured so that the sampling interval (Ts) is changed when the change of the sampling rate is larger than a certain constant of (maximum value−minimum value) this time.
In the invention of claim 8, first, an ultrasonic wave is transmitted from a transmitter / receiver on the transmission side, and a reception wave detector that receives a signal of the receiver / transmitter / receiver detects a received wave at the same time. Transmitting ultrasonic waves continuously from a certain number of times, measuring the total arrival time from the first transmission to the reception of a certain number of times, and the total arrival time measured in this way in the forward and reverse directions With a flowmeter that
The measurement of the total arrival time of the ultrasonic waves in the forward direction and the reverse direction is repeated a certain number of times at a fixed sampling interval, and the sum of the total arrival times of the ultrasonic waves in the forward direction measured in this way and the super In the ultrasonic flowmeter that calculates the flow rate based on the sum total of a certain number of times the total arrival time of sound waves,
During one flow rate measurement period (T Q ), a plurality of (m times) total arrival times (T 1 i, T 2 i) are measured, and such a flow rate is measured at a certain measurement interval. A total of
Within each flow rate measurement period (T Q ), count the number of increases / decreases in the total arrival time in the forward direction or the reverse direction, and change the sampling interval (Ts) when the counted number of increases / decreases is less than a certain value. Is an ultrasonic flowmeter characterized by
The invention according to claim 9 measures the total arrival time (T 1 i, T 2 i) a plurality of times (m times) during one flow rate measurement period (T Q ), and measures such a flow rate. A flowmeter that performs at a measurement interval,
Within each flow rate measurement period (T Q ), count the number of increases / decreases in the total arrival time in the forward direction or the reverse direction, and change the sampling interval (Ts) when the counted number of increases / decreases is less than a certain value. The ultrasonic flowmeter according to claim 7.
In the invention of claim 10, every time a measurement value of the total arrival time (T 1 i, T 2 i) in the forward direction or the reverse direction in one flow rate measurement period (T Q ) is obtained for each sampling, The maximum and minimum values of measurement values and their intermediate values can be obtained, and the number of times of increase / decrease is detected by counting the number of times the acquired total arrival time crosses the intermediate value. The ultrasonic flowmeter according to 8 or 9 .
The invention according to claim 11 is characterized in that the arrival time of the ultrasonic wave in the forward direction and the arrival time of the ultrasonic wave in the reverse direction are measured at an interval of 1/2 of the fixed sampling interval. The ultrasonic flowmeter according to any one of the above.
According to a twelfth aspect of the present invention, the total arrival time of the ultrasonic waves in the forward direction and the total arrival time of the ultrasonic waves in the reverse direction are measured at an interval ½ of the fixed sampling interval. It is an ultrasonic flowmeter in any one of thru | or 10.

参考例5ものは、前記第1と第2の目的を達成するために、
超音波の到達時間の計測を、順方向と逆方向について行う流量計であって、
順方向と逆方向の超音波の到達時間の計測を所定のサンプリング間隔で行い、それらの到達時間に基づいて流量を演算する通常モードと、
順方向と逆方向の超音波の到達時間の計測を前記所定のサンプリング間隔と異なるサンプリング間隔で一定複数回(m回)繰り返し、こうして計測した順方向の超音波の到達時間の一定複数回(m回)での総和と、逆方向での超音波の到達時間の一定複数回(m回)での総和とに基づいて流量を演算する脈動モードとを具備し、
前記通常モードにおいて、一定以上の流速変化を認めたときに、通常モードから脈動モードに移行するとともに、
前記脈動モードにおいて、各到達時間の最大値と最小値の差が一定以下のときに脈動モードから通常モードに戻すことを特徴とする超音波流量計である。
Those of Reference Example 5, in order to achieve the first and second objects,
A flowmeter that measures the arrival time of ultrasonic waves in the forward and reverse directions,
Normal mode for measuring the arrival time of the ultrasonic waves in the forward direction and the reverse direction at a predetermined sampling interval, and calculating the flow rate based on the arrival time,
The measurement of the arrival times of the ultrasonic waves in the forward direction and the reverse direction is repeated a plurality of times (m times) at a sampling interval different from the predetermined sampling interval, and the arrival times of the ultrasonic waves in the forward direction thus measured are constant times (m And a pulsation mode for calculating the flow rate based on the sum of the arrival times of the ultrasonic waves in the reverse direction at a fixed number of times (m times),
In the normal mode, when a change in flow velocity above a certain level is recognized, the mode shifts from the normal mode to the pulsation mode,
In the pulsation mode, the ultrasonic flowmeter is returned to the normal mode from the pulsation mode when the difference between the maximum value and the minimum value of each arrival time is not more than a certain value.

通常モードでは、順方向や逆方向の到達時間の計測を所定のサンプリング間隔で行い、それらの到達時間又はその総和に基づいて流量を演算する。そして、一定以上の流量変化があると脈動モードに移行する。
脈動モードでは、前記所定のサンプリング間隔と異なるサンプリング間隔で一定複数回(m回)の到達時間の総和を計測する。順方向到達時間の総和は、例えば、
Σti=t11+t12+…+ti+…+t
であり、逆方向到達時間の総和は、例えば、
Σti=t21+t22+…+ti+…+t
である。
In the normal mode, the arrival times in the forward direction and the backward direction are measured at predetermined sampling intervals, and the flow rate is calculated based on these arrival times or the sum thereof. When there is a change in the flow rate above a certain level, the mode changes to the pulsation mode.
In the pulsation mode, the total sum of arrival times of a plurality of times (m times) is measured at a sampling interval different from the predetermined sampling interval. The total forward arrival time is, for example,
Σt 1 i = t 11 + t 12 + ... + t 1 i + ... + t 1 m
The sum of the arrival times in the reverse direction is, for example,
Σt 2 i = t 21 + t 22 + ... + t 2 i + ... + t 2 m
It is.

これらの総和ΣtiとΣtiとに基づいて脈動時の流量を演算する。流量演算は、複数回(m回)の到達時間の計測毎に行うだけであるので、演算に要する消費電流は少なくなる。
また、通常モードでは、流量の脈動がない定常流のときに使用するため、所定のサンプリング間隔を長く(大きく)定めても流量計測誤差は大きくならず、そのぶん消費電流を軽減できる。
Based on the total Σt 1 i and Σt 2 i, the flow rate during pulsation is calculated. Since the flow rate calculation is only performed every time the arrival time is measured a plurality of times (m times), the current consumption required for the calculation is reduced.
Further, in the normal mode, since it is used in a steady flow with no flow pulsation, even if the predetermined sampling interval is set long (large), the flow measurement error does not increase, and the current consumption can be reduced.

参考例6ものは、参考例5の超音波流量計で、脈動モードにおいて、まず送信側の送受波器から超音波を送信し、受信側送受波器の信号を入力とする受信波検知部が受信波を検知すると同時に再び送信側の送受波器から超音波を送信することを連続して一定回数(n回)繰り返して、最初の送信から一定回数(n回)目の受信までの総到達時間を計測するとともに、このようにして計測する総到達時間を前記到達時間として使用するものである。 Those of Reference Example 6, the ultrasonic flowmeter of Example 5, the pulsating mode, first from the transmission side of the transducer transmits ultrasound, receiving wave detection section that receives the signal of the reception-side transducer At the same time that it detects the received wave, it repeats transmitting the ultrasonic wave from the transmitter on the transmitting side again a fixed number of times (n times), and the total from the first transmission to the reception of the fixed number of times (n times) with measuring the arrival time is the total arrival time measured in this way to be to use as the arrival time.

こうすることで、順方向の総到達時間の総和ΣTiは、
ΣTi=T11+T12+…+Ti+…+T
と表され、逆方向の総到達時間の総和ΣTiは、
ΣTi=T21+T22+…+Ti+…+T
となる。
By doing this, the total total arrival time ΣT 1 i in the forward direction is
ΣT 1 i = T 11 + T 12 + ... + T 1 i + ... + T 1 m
The total sum of arrival times in the reverse direction ΣT 2 i is
ΣT 2 i = T 21 + T 22 + ... + T 2 i + ... + T 2 m
It becomes.

参考例7ものは、参考例5又はの超音波流量計において、複数の脈動モードを具備し、各脈動モードが異なるサンプリング間隔で超音波の到達時間の計測を行うものである。 Those of Reference Example 7, the ultrasonic flowmeter of Example 5 or 6, comprising a plurality of pulsation modes, each pulsating mode is to Umo line measurement of ultrasonic wave arrival time at different sampling intervals.

このものでは、脈動の状態、例えば脈動の周波数に対応して脈動モード時のサンプリング間隔を切り替えて、計測誤差を軽減することができる。 In this case , the measurement error can be reduced by switching the sampling interval in the pulsation mode corresponding to the pulsation state, for example, the pulsation frequency.

参考例8ものは、参考例5,6又はの超音波流量計において、通常モードのサンプリング間隔よりも、脈動モードのサンプリング間隔を短く定めたものである。 Those of Reference Example 8, the ultrasonic flowmeter of Example 5, 6 or 7, than the sampling interval of the normal mode, is the ash defined short sampling interval of the pulsating mode.

この発明では、脈動モードにおけるサンプリング間隔を短く(小さく)することにより、脈動、即ち流量変動に追従して正確な計測を行うことができる。   In this invention, by shortening (decreasing) the sampling interval in the pulsation mode, accurate measurement can be performed following pulsation, that is, flow rate fluctuation.

参考例9ものは、参考例5のうちの何れかの超音波流量計で、通常モードの測定において、前回の測定値と今回の測定値との差が一定以上のときに脈動モードに移行するものである。 Those of reference example 9, either in the ultrasonic flowmeter of Example 5-8, the pulsation mode in the measurement of the normal mode, when the difference between the measured value and the present measured values of the last time above a certain it is also of to migrate to.

この発明では、所定のサンプリング間隔で測定した到達時間の前回の測定値と今回の測定値との差に基づいて計測モードを通常モードから脈動モードに簡単に切り替えることができる。   In the present invention, the measurement mode can be easily switched from the normal mode to the pulsation mode based on the difference between the previous measurement value of the arrival time measured at a predetermined sampling interval and the current measurement value.

参考例10ものは、前記第1と第2の目的を達成するために、超音波の到達時間の計測を、順方向と逆方向について行う流量計であって、
順方向と逆方向の超音波の到達時間の計測を所定のサンプリング間隔で行い、それらの到達時間に基づいて流量を演算する通常モードと、
順方向と逆方向の超音波の到達時間の計測を前記所定のサンプリング間隔と異なる第1のサンプリング間隔で一定複数回(m回)繰り返し、こうして計測した順方向の超音波の到達時間の一定複数回(m回)での総和と、逆方向の超音波の到達時間の一定複数回(m回)での総和とに基づいて流量を演算する第1の脈動モードと、
順方向と逆方向の超音波の到達時間の計測を前記所定のサンプリング間隔及び第1のサンプリング間隔とは異なる第2のサンプリング間隔で一定複数回(m回)繰り返し、こうして計測した順方向の超音波の到達時間の一定複数回(m回)での総和と、逆方向の超音波の到達時間の一定複数回(m回)での総和とに基づいて流量を演算する第2の脈動モードとを具備し、
前記通常モードにおいて、一定以上の流速変化を認めたときに、通常モードから第1の脈動モードに移行するとともに、
各脈動モードにおいて、各到達時間の最大値と最小値の差及び各到達時間の増減回数に基づいてモードの切り替え又は継続を決める超音波流量計である。
Those of Reference Example 10, in order to achieve the first and second object, a measurement of the ultrasonic wave arrival time, a flow meter that performs the forward and reverse direction,
Normal mode for measuring the arrival time of the ultrasonic waves in the forward direction and the reverse direction at a predetermined sampling interval, and calculating the flow rate based on the arrival time,
The measurement of the arrival times of the ultrasonic waves in the forward direction and the reverse direction is repeated a fixed number of times (m times) at a first sampling interval different from the predetermined sampling interval, and the fixed arrival times of the ultrasonic waves in the forward direction thus measured are determined. A first pulsation mode for calculating a flow rate based on the sum total at the number of times (m times) and the sum of the arrival times of the ultrasonic waves in the reverse direction at a fixed number of times (m times);
The measurement of the arrival time of the ultrasonic waves in the forward direction and the reverse direction is repeated a predetermined number of times (m times) at a second sampling interval different from the predetermined sampling interval and the first sampling interval, and thus the forward super A second pulsation mode for calculating a flow rate based on a sum of the arrival times of the sound waves at a plurality of times (m times) and a sum of the arrival times of the ultrasonic waves in the reverse direction at a plurality of times (m times); Comprising
In the normal mode, when a change in flow velocity of a certain level or more is recognized, the normal mode shifts to the first pulsation mode,
In each pulse mode, an ultrasonic flowmeter that determines the switching or continued modes based on the difference and increase or decrease the number of the arrival time of the maximum and minimum values of each arrival time.

このものでは、各脈動モードにおいて、各到達時間の最大値と最小値の差、及び各到達時間の増減回数に基づいてモードの切り替え又は継続を決めるので、脈動の状態に応じて、よりきめ細かい対応ができ、そのぶん計測精度が向上する。
なお、各到達時間の最大値と最小値は、前記請求項又はの場合と同様にして求めることができ、また各到達時間の増減回数は、前記請求項の場合と同様にして求めることができる。
This shall, in each pulse mode, the difference between the maximum value and the minimum value of each arrival time, and so determine the switching or continued modes based on the increase or decrease the number of the arrival time, according to the state of pulsation, and more detailed response Can improve the measurement accuracy.
The maximum value and the minimum value of each arrival time can be obtained in the same manner as in the first or second aspect , and the increase / decrease number of each arrival time is obtained in the same manner as in the third aspect. be able to.

参考例11ものは、参考例10の超音波流量計で、第1と第2の各脈動モードにおいて、まず送信側の送受波器から超音波を送信し、受信側送受波器の信号を入力とする受信波検知部が受信波を検知すると同時に再び送信側の送受波器から超音波を送信することを連続して一定回数(n回)繰り返して、最初の送信から一定回数(n回)目の受信までの総到達時間を計測するとともに、このようにして計測する総到達時間を前記到達時間として使用するものである。 Those of Reference Example 11, the ultrasonic flowmeter of Example 10, the first and second of each pulse mode, ultrasonic waves are transmitted first from the transmission side of the transducer, a signal of the reception-side transducer The reception wave detection unit as an input detects the reception wave and simultaneously transmits the ultrasonic wave again from the transmitter on the transmission side a predetermined number of times (n times). ) eye with measuring the total time to reach the reception of is the total arrival time measured in this way to be to use as the arrival time.

このものでは、脈動時に、順方向と逆方向について、それぞれn×m回の送受信の到達時間の和を直接計測し、その和に基づいて流量を演算できるため、計測精度がより向上する。 In this case , at the time of pulsation, the sum of arrival times of n × m transmission / reception times can be directly measured in the forward direction and the reverse direction, and the flow rate can be calculated based on the sum, so that the measurement accuracy is further improved.

参考例12ものは、参考例10又は11の超音波流量計で、通常モードの測定において、前回の測定値と今回の測定値との差が一定以上のときに脈動モードに移行するものである。 Those of Reference Example 12, the ultrasonic flowmeter of Example 10 or 11, in the measurement of the normal mode, the difference between the measured value and the present measured values of the last time to migrate to the pulsation mode when more than a predetermined It is.

この発明では、通常モード時において、前回と今回の測定値の差が一定以上の時に、流量変動が一定以上になったと判断して第1の脈動モードに切り替え、脈動に対応したサンプリングを行う。   In the present invention, in the normal mode, when the difference between the previous measurement value and the current measurement value is greater than or equal to a certain value, it is determined that the flow rate fluctuation is greater than or equal to a certain value, and the first pulsation mode is switched to perform sampling corresponding to the pulsation.

本発明は上述のように構成されているので、流量演算の回数が従来技術の1/mと少なくなり、そのぶん消費電流が小さくなるため、電池の小型化を図ることができ、電池駆動の超音波流量計の実用化に寄与する。 The present invention than being constructed as described above, the flow amount the number of operations is reduced and 1 / m of the prior art, since that amount consumed current is reduced, it is possible to reduce the size of the battery, the battery Contributes to the practical use of driving ultrasonic flowmeters.

また、サンプリング時点が脈動に同期することを防止でき、流量計測の精度が高くなる。そして、サンプリング間隔を最適値にすることができるため、脈動の数周期分を流量測定の1回分としてサンプリングすることが可能となり、この面からも流量計の計測精度を高くできる。   In addition, the sampling time can be prevented from synchronizing with the pulsation, and the accuracy of flow rate measurement is increased. Since the sampling interval can be set to the optimum value, it is possible to sample several pulsation cycles as one flow rate measurement, and the measurement accuracy of the flow meter can be increased also from this aspect.

また更に、サンプリングの周期を脈動の周期に比べそれほど小さくすることなく脈動する流量の平均化が可能なため、更に消費電流を抑えることが可能である。
そして、参考例5〜12の発明では、脈動モード時の流量演算の回数が1/mに減少するので、そのぶん流量計の消費電流が減少する。
Furthermore, since the pulsating flow rate can be averaged without making the sampling period so small as compared with the pulsation period, the current consumption can be further suppressed.
In the inventions of Reference Examples 5 to 12 , since the number of times of flow rate calculation in the pulsation mode is reduced to 1 / m, the current consumption of the flow meter is reduced.

また、脈動がない定常流量時は、通常モードで、サンプリング間隔を長く(大きく)することにより、その計測モードでの消費電流を、脈動とは無関係に下げることができるため、結局、流量計としての消費電流が低減できる。
更にまた、の発明では、サンプリング時点から脈動と同期することを回避できるため、同期による計測誤差を軽減でき、超音波流量計をガスメータとして利用する場合に効果的である。
In addition, when the steady flow rate has no pulsation, the current consumption in the measurement mode can be lowered regardless of the pulsation by increasing the sampling interval in the normal mode. Current consumption can be reduced.
Furthermore, in the invention of this, it is possible to avoid having to synchronize the pulsation from the sampling point, can reduce the measurement error due to the synchronization, which is effective when using an ultrasonic flowmeter as gas meter.

次に、本発明の好ましい実施の形態をいくつかの実施例に従って説明する。   Next, preferred embodiments of the present invention will be described according to some examples.

図4(a)において、送受波器2と3は図1で説明したと同様に上流側と下流側に距離Lだけ離れて配設された送受波器で、超音波振動子で構成され、送信側としても受信側としても作動できるもので、切替スイッチS1とS2が図示の状態のときは、送受波器2は送波器駆動部4に接続されて送信側として作動し、送受波器3は受信波検知部5に接続されて受信側として作動する。   In FIG. 4 (a), the transducers 2 and 3 are transducers arranged at a distance L on the upstream side and the downstream side as described in FIG. The transmitter / receiver 2 can be operated as both the transmitting side and the receiving side. When the changeover switches S1 and S2 are in the illustrated state, the transmitter / receiver 2 is connected to the transmitter driver 4 and operates as the transmitting side. 3 is connected to the received wave detector 5 and operates as a receiving side.

送波器駆動部4は測定制御部6からの第1送信指令信号を受けると送信側の送受波器(この場合2)をまず駆動し、その後は受信側の送受波器(この場合3)に接続された受信波検知部5より受信波検知信号を受ける都度、送信側の送受波器(2)を駆動する。ただし、第1のカウンタ7から第n受信波検知信号を受けると、それ以後は新たに第1送信指令信号を受けるまでは駆動を停止する。   Upon receiving the first transmission command signal from the measurement controller 6, the transmitter driver 4 first drives the transmitter / receiver (in this case, 2), and thereafter receives the transmitter / receiver (in this case, 3). Each time the reception wave detection signal is received from the reception wave detection unit 5 connected to the transmitter, the transmitter / receiver (2) on the transmission side is driven. However, when the nth received wave detection signal is received from the first counter 7, the driving is stopped until a new first transmission command signal is received thereafter.

本実施例2では無意味なn+1回目の駆動を行ってしまうようになっているが、受信側で無視するので問題はない。   In the second embodiment, the meaningless (n + 1) th driving is performed, but there is no problem because it is ignored on the receiving side.

第1のカウンタ7は受信波検知部5からの受信波検知信号を計数し、n番目の受信波検知信号を第n受信波検知信号として出力する。この第1のカウンタ7は測定制御部6からの第1送信指令信号でリセットされるようになっている。   The first counter 7 counts the received wave detection signal from the received wave detector 5 and outputs the nth received wave detection signal as the nth received wave detection signal. The first counter 7 is reset by a first transmission command signal from the measurement control unit 6.

第2のカウンタ8は、図6のように、測定開始信号を入力リセットされた後、送信方向信号によって、順方向測定時の第1送信指令信号でカウントスタートし、第n受信波検知信号でカウントストップすることを繰り返し、総到達時間(T11,T12,…,Ti,Tm)の総和を計数測定する。また、同様に、逆方向測定時の第1送信指令信号から第n受信波検知信号までの総到達時間(T21,T22,…,Ti,Tm)の総和を計数測定する。測定値の総到達時間の総和は順方向の値と逆方向の値とが別々にマイコンからなる演算部9が測定制御部6の測定終了信号が入力された後に読み取る(図4,図6参照)。 As shown in FIG. 6, after the measurement start signal is input and reset, the second counter 8 starts counting with the first transmission command signal at the time of forward measurement by the transmission direction signal, and with the nth received wave detection signal. repeatedly counting stop, total arrival time (T 11, T 12, ... , T 1 i, T 1 m) for counting measure the sum of. Similarly, the total sum of arrival times (T 21 , T 22 ,..., T 2 i, T 2 m) from the first transmission command signal to the n-th received wave detection signal at the time of reverse direction measurement is counted and measured. . The sum of the total arrival times of the measurement values is read after the measurement end signal of the measurement control unit 6 is input by the calculation unit 9 composed of a microcomputer separately for the forward value and the reverse value (see FIGS. 4 and 6). ).

測定制御部6はマイコンからなる演算部9から測定開始信号が入力されると、送信方向信号を順方向のまま第1送信指令信号を出力し、一定時間後、送信方向信号を反転させて逆方向とし、再び第1送信指令信号を出力することを、演算部9のマイコンが設定した一定の複数回(m回)繰り返すように構成してある。図4(b)(c)や図6に示す第1送信指令信号の間隔TsとTsも演算部9を構成するマイコンが測定制御部6に設定(セット)するようになっているが、これらの流れは図示していない。 When a measurement start signal is input from the calculation unit 9 composed of a microcomputer, the measurement control unit 6 outputs the first transmission command signal while keeping the transmission direction signal in the forward direction, and after a certain time, inverts the transmission direction signal and reverses it. The direction and the output of the first transmission command signal again are configured to be repeated a plurality of times (m times) set by the microcomputer of the calculation unit 9. The intervals Ts 1 and Ts 2 of the first transmission command signal shown in FIGS. 4B and 4C and FIG. 6 are set (set) in the measurement control unit 6 by the microcomputer constituting the calculation unit 9. These flows are not shown.

また、測定制御部6は、前述のように演算部9を構成するマイコンにより設定(セット)された一定の複数回(m回)第1送信指令信号を出力後、間隔Tsをおいて測定終了信号をマイコンに出力し、マイコンはこの信号を受け取ると第2のカウンタ8の順方向総到達時間の総和ΣTiと逆方向総到達時間の総和ΣTiであるカウント値(測定値)を読み取る。演算部9は、こうして順方向総到達時間Tiの総和ΣTiと、逆方向総到達時間Tiの総和ΣTiを読み取り、両総和に基づいて流量を演算する。演算部9を構成するマイコンは、サンプリング期間Tより長い時間間隔で測定開始信号を出力し、そして測定終了信号を受ける毎に上記動作を行い流量演算する。総和ΣTiと総和ΣTiは次式で表される。 The measurement control unit 6 outputs the first transmission command signal that is set (set) by the microcomputer constituting the calculation unit 9 as described above and is measured at intervals Ts 2. The microcomputer outputs an end signal to the microcomputer. When the microcomputer receives this signal, the count value (measured value) is the sum total ΣT 1 i of the total forward arrival times of the second counter 8 and the sum ΣT 2 i of the total backward arrival times. Read. Calculation unit 9 is thus read-sum oT 1 i of the forward total arrival time T 1 i, the sum oT 2 i reverse total arrival time T 2 i, calculates the flow rate based on both the sum. Microcomputer constituting the operation unit 9 outputs the measurement start signal at longer time intervals than the sampling period T Q, and the flow rate operation perform the above operation for each receiving a measurement end signal. The sum ΣT 1 i and the sum ΣT 2 i are expressed by the following equations.

ΣTi=T11+T12+T13+…+T−1+Tm ・・(16)
ΣTi=T21+T22+T23+…+T−1+Tm ・・(17)
もっともカウンタ8aと8bは式(16)と(17)の演算は行わないで、直接ΣTiとΣTiを計測する。
図5は、図4(a)の第2のカウンタ8の構成を示す。順方向総到達時間総和カウンタ8aと、逆方向総到達時間総和カウンタ8bは、ともに測定開始信号でカウント値(総到達時間の総和の測定値)が零リセットされ、第1送信指令信号で、基準クロック発振部8cからの基準クロックのカウント(計数)を開始し、第n受信波検知信号でカウントを停止するように構成されている。基準クロックは、送信方向信号で切り換えられるスイッチS3によって、順方向測定時は順方向総到達時間総和カウンタ8aのみに、逆方向測定時は逆方向総到達時間総和カウンタ8bのみに入力される。こうして、順方向と逆方向の各総到達時間の総和ΣTi,ΣTiを夫々カウンタ8aと8bで別々に測定する(図4(b)(c)、図6参照)。
ΣT 1 i = T 11 + T 12 + T 13 +... + T 1 m −1 + T 1 m (16)
ΣT 2 i = T 21 + T 22 + T 23 + ... + T 2 m -1 + T 2 m ·· (17)
However counter 8a and 8b are not perform calculation of the equation (16) (17), to measure directly oT 1 i and oT 2 i.
FIG. 5 shows the configuration of the second counter 8 of FIG. In both the forward total arrival time total counter 8a and the reverse total arrival time total counter 8b, the count value (measured value of the total total arrival time) is reset to zero with the measurement start signal, and the first transmission command signal The reference clock is counted (counted) from the clock oscillating unit 8c, and the counting is stopped by the nth received wave detection signal. The reference clock is input to only the forward total arrival time total counter 8a during forward measurement and only to the backward total arrival time total counter 8b during backward measurement by the switch S3 that is switched by the transmission direction signal. Thus, the total sums ΣT 1 i and ΣT 2 i of the total arrival times in the forward and reverse directions are separately measured by the counters 8a and 8b (see FIGS. 4B, 4C, and 6).

なお、図4(b)(c)と、図6で、Tsは一定のサンプリング間隔、Tsは順方向測定とそれに続く逆方向測定との間隔時間、Tsは逆方向測定とそれに続く順方向測定との間隔時間で、必ずしもTs=Tsに定める必要はないが、参考例2と参考例4ではTs=Tsに限定している。 In FIGS. 4B and 4C and FIG. 6, Ts is a constant sampling interval, Ts 1 is an interval time between the forward measurement and the subsequent reverse measurement, and Ts 2 is a reverse measurement and the subsequent order. The interval time with the direction measurement is not necessarily set to Ts 1 = Ts 2 , but in Reference Example 2 and Reference Example 4, it is limited to Ts 1 = Ts 2 .

上記実施例1では、順方向と逆方向にそれぞれ連続して一定回数(n回)の超音波の送受を繰り返して、順方向と逆方向毎の総到達時間の総和T11+T12+…+Ti+…+TmとT21+T22+…+Ti+…+Tmを計測し、これらに基づいて流量を算出する。ΣTiとΣTiは順方向と逆方向にそれぞれn×m回の送受を行った到達時間の総和、例えば(n×m)tと(n×m)tに相当するので、次の(18)式を用いて、時間差法に準じて流速Vを求め、流路断面積を乗じて流量を求める。 In the first embodiment, by repeating the ultrasonic transmission and reception of each consecutive predetermined number of times in the forward and backward direction (n times), the sum of the forward and the total arrival time of each reverse T 11 + T 12+ ... + T 1 i +... + T 1 m and T 21 + T 22 +... + T 2 i +... + T 2 m are measured, and the flow rate is calculated based on these. Since ΣT 1 i and ΣT 2 i correspond to the sum of arrival times in which transmission and reception were performed n × m times in the forward direction and in the reverse direction, respectively, for example, (n × m) t 1 and (n × m) t 2 . Using the following equation (18), the flow velocity V is obtained according to the time difference method, and the flow rate is obtained by multiplying the flow path cross-sectional area.

V=(ΣTi−ΣTi)C/2L(n×m)・・・(18)
この(18)式を用いて時間差法に準じて流速Vを求める代わりに、次のようにして、時間逆数差法に準じて流速Vを求めることもできる。
この方法は、順逆それぞれの平均の到達時間を先ず求めて、それらを用いて流速Vを求める考え方とも言える。
即ち、
=ΣTi/n・m ・・・(19)
=ΣTi/n・m ・・・(20)
であり、時間逆数差法は前記(7)式のように次式であらわされる。
V={(1/t)−(1/t)}L/2 ・・・(7)
この(7)式に(19)(20)式を代入すれば、
V={(1/ΣTi)−(1/ΣTi)}n・m・L/2・・・(21)
となり、この(21)式を用いることで、到達時間の総和に相当するΣTiとΣTiを用いて、時間逆数差法に準じて、流速Vを求めることもできる。
V = (ΣT 2 i−ΣT 1 i) C 2 / 2L (n × m) (18)
Instead of obtaining the flow velocity V according to the time difference method using the equation (18), the flow velocity V can also be obtained according to the time reciprocal difference method as follows.
This method can be said to be an idea of first obtaining the average arrival times in forward and reverse directions and obtaining the flow velocity V using them.
That is,
t 1 = ΣT 1 i / n · m (19)
t 2 = ΣT 2 i / n · m (20)
The time reciprocal difference method is expressed by the following equation as in the equation (7).
V = {(1 / t 1 ) - (1 / t 2)} L / 2 ··· (7)
Substituting Equations (19) and (20) into Equation (7),
V = {(1 / ΣT 1 i) − (1 / ΣT 2 i)} n · m · L / 2 (21)
Thus, by using this equation (21), the flow velocity V can also be obtained according to the time reciprocal difference method using ΣT 1 i and ΣT 2 i corresponding to the sum of arrival times.

なお、実施例1のように、順方向と逆方向の超音波の送受を一定回数(n回)ずつ連続して繰り返すことなく、1回ずつの送受にして、直接到達時間tとtをm回測定し、Σti、すなわち、
Σti=t11+t12+…+ti+…+t
Σti=t21+t22+…+ti+…+t
として、順方向到達時間tiの総和Σtiと逆方向到達時間tiの総和Σtiに基づいて流速・流量を演算するようにすることもできる(参考例1,2)。
As in the first embodiment, transmission and reception of ultrasonic waves in the forward direction and the reverse direction are not performed continuously by a certain number of times (n times), but are performed one by one, and the direct arrival times t 1 and t 2 are directly transmitted. Is measured m times and Σt 1 i, ie,
Σt 1 i = t 11 + t 12 + ... + t 1 i + ... + t 1 m
Σt 2 i = t 21 + t 22 + ... + t 2 i + ... + t 2 m
As it can also be adapted to calculating the velocity-flow rate based on the sum .SIGMA.t 2 i of the sum of the forward reaching time t 1 i Σt 1 i and reverse arrival time t 2 i (Reference Examples 1 and 2).

図7は請求項の発明に対応する実施例2で、流量計全体の構成は図4(a)と類似で、その第2のカウンタ8の構成が図7のようになっていて、図4,5の実施例1と構成が異なる。 FIG. 7 shows a second embodiment corresponding to the first aspect of the invention. The overall configuration of the flowmeter is similar to that of FIG. 4A, and the configuration of the second counter 8 is as shown in FIG. The configuration is different from the first and fourth embodiments.

この実施例2では、総到達時間カウンタ8Aとその最大値を保持する最大値ホールダ10が図5の構成に追加されて図7のブロック図の構成になっている。最大値ホールダには送信方向信号が入力されていて図6の測定開始信号が入力されると内容が零リセットされ、図4(b)や図6に示す1回の流量測定期間Tの間の順方向総到達時間Tiの最大値[Ti]maxを保持して図4(a)の演算部9へ出力する。 In the second embodiment, the total arrival time counter 8A and the maximum value holder 10 for holding the maximum value are added to the configuration of FIG. 5 and have the configuration of the block diagram of FIG. When the transmission direction signal is input to the maximum value holder and the measurement start signal of FIG. 6 is input, the content is reset to zero, and during the single flow rate measurement period T Q shown in FIG. 4B or FIG. The maximum value [T 1 i] max of the total forward arrival time T 1 i is held and output to the calculation unit 9 in FIG.

演算部9はこの最大値[Ti]maxを記憶し、前回の流量測定期間Tの間の順方向総到達時間の最大値の記憶値と比較して、その差を求め、差、すなわち変動が一定以上に大きいときは、一定複数回繰り返す総到達時間の総和の測定がガス流量の脈動と同期していると見なして、サンプリング間隔Tsを変更する。こうすることで、脈動との同期を避けて、誤差の少ない流量計測を行う。 Calculation unit 9 stores the maximum value [T 1 i] max, as compared to the stored value of the maximum value of the forward total arrival time between the previous flow measurement period T Q, obtains the difference, the difference, That is, when the fluctuation is larger than a certain value, the sampling interval Ts is changed on the assumption that the measurement of the sum of the total arrival times repeated a plurality of times is synchronized with the pulsation of the gas flow rate. In this way, flow rate measurement with less error is performed avoiding synchronization with pulsation.

脈動の周波数は数Hz以上で、ほとんど変化しない。従って、脈動を除いた真の流量(ガスの使用流量)が一定なら、脈動を含むガス流量の最大値と最小値は変化せず、ほぼ一定値を保つと考えられる。しかし、総到達時間測定のサンプリング間隔Tsが脈動と同期していると、図2のように、真の最大値や最小値を捉えていないため、流量測定毎に毎回異なった値になる。よって、順方向か逆方向の最大値か最小値のいずれかの変化を監視して、変化が一定以上のときは、サンプリング時期が脈動に同期していると見なして、サンプリング間隔を変え、測定誤差を小さくするものである。   The frequency of pulsation is a few Hz or higher and hardly changes. Therefore, if the true flow rate excluding pulsation (the flow rate of gas used) is constant, the maximum and minimum values of the gas flow rate including pulsation do not change, and it is considered that the value is kept almost constant. However, when the sampling interval Ts of the total arrival time measurement is synchronized with the pulsation, the true maximum value and the minimum value are not captured as shown in FIG. Therefore, the change of either the maximum value or the minimum value in the forward direction or the reverse direction is monitored, and if the change is more than a certain value, the sampling timing is considered to be synchronized with the pulsation, and the sampling interval is changed and measured. The error is reduced.

実施例2は、順方向総到達時間の流量測定期間T毎の最大値の変化に注目したが、順方向総到達時間の流量測定期間T毎の最小値を監視して同期の有無を判断しても良いし、逆方向総到達時間の流量測定期間T毎の最大値又は最小値の変化を捉えて同期の有無を判断しても良い。 Example 2 has been focused on variation of the maximum value of the flow rate per measurement period T Q of the forward total arrival time, the presence of monitors synchronously the minimum flow rate for each measurement period T Q of the forward total arrival time may be determined, it may be determined whether the synchronization capture the change of the maximum or minimum value of the flow rate per measurement period T Q reverse total arrival time.

また、総到達時間ではなくて、1回の送受の到達時間を複数回(m回)繰り返して計測し、その総和ΣtiとΣtiとから流量を求める参考例1や2の発明においても同様にして脈動との同期を避けて計測精度の向上を図ることができる。 In the inventions of Reference Examples 1 and 2 in which the arrival time of one transmission / reception is measured a plurality of times (m times), not the total arrival time, and the flow rate is calculated from the sum Σt 1 i and Σt 2 i Similarly, it is possible to improve the measurement accuracy by avoiding synchronization with pulsation.

実施例3を図8と前記実施例の図4〜6を用いて説明する。この実施例は請求項の発明のうち、総到達時間を計測して流量演算を行うものに対応する。 A third embodiment will be described with reference to FIG. 8 and FIGS. This embodiment corresponds to the invention of claim 2 in which the total arrival time is measured and the flow rate is calculated.

第2のカウンタ8の構成を図8に示す。順方向最大値と順方向最小値は演算部9に出力される。図7の説明と同様であるが、最小値ホールダ11は送信方向信号が順方向を示すときのみ総到達時間の最小値を検知記憶し、測定開始信号入力時は、全ビット1(カウントできる最大数)にセットされる。その値より小さな総到達時間があればその値を記憶し続けるため測定終了時は総到達時間の最小値を記憶していることになる。   The configuration of the second counter 8 is shown in FIG. The forward maximum value and the forward minimum value are output to the calculation unit 9. As in the description of FIG. 7, the minimum value holder 11 detects and stores the minimum value of the total arrival time only when the transmission direction signal indicates the forward direction, and when the measurement start signal is input, all the bits 1 (maximum that can be counted). Number). If the total arrival time is smaller than the value, the value is continuously stored, so that the minimum value of the total arrival time is stored at the end of the measurement.

演算部9は、測定終了信号が測定制御部6より入力されると、順逆の総到達時間の総和とともに、この順方向最大値と順方向最小値を読み取り、順方向最大値の前回値との差を求め、(順方向最大値−順方向最小値)×1/4より大きいときは、制御部6へセットするサンプリング間隔を変更する。また、今回読み取った該最大値は、次回のための前回値として記憶する。
また、演算部9において、(順方向最大値−順方向最小値)が一定値より小さいときは、制御部6へセットするサンプリング間隔を変更することで後述する参考例5〜12の実施例5,6とできる。
When the measurement end signal is input from the measurement control unit 6, the calculation unit 9 reads the forward maximum value and the forward minimum value together with the total sum of the forward and reverse total arrival times, and calculates the previous value of the forward maximum value. When the difference is obtained and larger than (maximum forward value−minimum forward value) × 1/4, the sampling interval set in the control unit 6 is changed. The maximum value read this time is stored as the previous value for the next time.
Further, in the calculation unit 9, when (maximum forward value−minimum forward value) is smaller than a certain value, the sampling interval set in the control unit 6 is changed to change Embodiments 5 to Reference Examples 5 to 12 described later. , 6.

次に、請求項の発明のうち、総到達時間を計測して流量演算を行うものに対応する実施例を、図4〜6と図9に従って説明する。 Next, an embodiment corresponding to the invention of claims 3 and 5 that measures the total arrival time and performs the flow rate calculation will be described with reference to FIGS.

この実施例4における第2のカウンタ8の構成を図9に示す。最大値最小値ホールダ10,11は図8の場合と同じで順方向の最大値、最小値をホールドする。これらの出力は中間値出力部12に入力されていて、中間値出力部12は2つの入力の中間値を出力する。なお、中間値出力部12は加算器で構成されている。   FIG. 9 shows the configuration of the second counter 8 in the fourth embodiment. The maximum and minimum value holders 10 and 11 hold the maximum value and the minimum value in the forward direction in the same manner as in FIG. These outputs are input to the intermediate value output unit 12, and the intermediate value output unit 12 outputs an intermediate value of two inputs. The intermediate value output unit 12 is composed of an adder.

この中間値は比較器13のA入力に総到達時間カウンタの出力がB入力に入力されている。この比較器13の出力はA入力がB入力より大きいと“High”となる信号で、出力更新信号として入力されている方向信号と第n受信波検知信号で出力が更新されるようになっている。したがって、総到達時間カウンタがカウントアップする過程では出力は変化せず、あくまで順方向測定終了毎の結果を出力する。   This intermediate value is input to the A input of the comparator 13 and the output of the total arrival time counter is input to the B input. The output of the comparator 13 is a signal that becomes “High” when the A input is greater than the B input, and the output is updated by the direction signal input as the output update signal and the nth received wave detection signal. Yes. Therefore, the output does not change in the process of counting up the total arrival time counter, and outputs the result every time the forward measurement is completed.

よって、比較器13の出力は、到達時間が中間値より小さいとき“High”、等しいか大きいとき“Low”となる。カウンタ14はこの出力の立ち上がりをカウントする。したがって、出力されるカウント値は到達時間が中間値より小さくなる回数をカウントすることになる。増減という見方でいうと減の数をカウントするものとできる。
回路の変更により、増をカウントするようにしても、増と減の両方をカウントするようにしても良い。
Therefore, the output of the comparator 13 is “High” when the arrival time is smaller than the intermediate value, and “Low” when equal or larger. The counter 14 counts the rise of this output. Accordingly, the output count value counts the number of times the arrival time is smaller than the intermediate value. In terms of increase / decrease, the number of decrease can be counted.
By changing the circuit, the increase may be counted, or both the increase and decrease may be counted.

次に参考例5〜9ものに対応する実施例5を説明する。この実施例は、流量計全体のハードウェアの構成は、図4(a)を使う。その動作を図11のフロー図に従って説明する。図4(a)自体の説明は前述の説明で詳記されているので、あらためて記述しない。 Next, Example 5 corresponding to those of Reference Examples 5 to 9 will be described. In this embodiment, the hardware configuration of the entire flow meter uses FIG. The operation will be described with reference to the flowchart of FIG. Since the description of FIG. 4A itself has been described in detail in the above description, it will not be described again.

図11において、ステップ101で通常モードの測定を行う。この通常モードでは、所定のサンプリング間隔Tsで順方向と逆方向の総到達時間を一定の複数回(m回)計測する。順方向と逆方向の測定間隔Tsは、サンプリング間隔Tsに比較して小さい値に定める。そして、逆方向と次の順方向の測定間隔TsはTsに近い値に定める。換言すれば、
Ts≪Ts
Ts≒Ts
Ts≪Ts
に定める。
In FIG. 11, normal mode measurement is performed in step 101. In this normal mode, the total arrival time in the forward direction and in the reverse direction is measured a plurality of times (m times) at a predetermined sampling interval Ts. The measurement interval Ts 1 in the forward direction and the reverse direction is set to a smaller value than the sampling interval Ts. The measurement interval Ts 2 reverse the next forward defines a value close to Ts. In other words,
Ts 1 ≪Ts
Ts 2 ≒ Ts
Ts 1 << Ts 2
Stipulated in

連続した送受信回数は、順方向と逆方向それぞれについて、n=100回とし、所定のサンプリング間隔Tsを1秒としている。こうすることで、n=100回分の総到達時間を、順方向と逆方向の両方について、2秒のサンプリング間隔で計測し、定常時の流量を2秒毎に演算する。   The number of continuous transmissions and receptions is n = 100 times in each of the forward direction and the reverse direction, and the predetermined sampling interval Ts is 1 second. By doing so, the total arrival time for n = 100 times is measured at a sampling interval of 2 seconds in both the forward direction and the backward direction, and the flow rate during steady state is calculated every 2 seconds.

そして、ステップ101の通常モードでの前回値と今回値との差が一定以上かどうか判断し、一定以上の時、つまり一定より大きい時は、流量の変化があるので脈動があると判断して、ステップ105の脈動モードに移行する(切り替える)。なお、ステップ103では、ステップ101の通常モードで計測した前回の到達時間(厳密には総到達時間)と今回の到達時間(総到達時間)との差から判断しても良いし、到達時間(厳密には総到達時間)から演算した前回の流量と今回の流量との差から判断しても良い。要するに、前回の計測値である総到達時間又は流量と、今回の計測値である到達時間又は流量との差が一定以上であるかないかで判断する。これが一定以上でない時、即ち、小さい時は脈動がない定常流と判断してステップ101に戻る。   Then, it is determined whether or not the difference between the previous value and the current value in the normal mode in step 101 is a certain value or more. , Transition to the pulsation mode of step 105 (switch). In step 103, it may be determined from the difference between the previous arrival time (strictly, the total arrival time) measured in the normal mode in step 101 and the current arrival time (total arrival time), or the arrival time ( Strictly speaking, it may be determined from the difference between the previous flow rate and the current flow rate calculated from the total arrival time). In short, it is determined whether or not the difference between the total arrival time or flow rate that is the previous measurement value and the arrival time or flow rate that is the current measurement value is greater than or equal to a certain value. When this is not more than a certain value, that is, when it is small, it is determined that there is a steady flow without pulsation, and the process returns to step 101.

ステップ105の脈動モードでは、サンプリング間隔Tsは56ms、連続する送受信回数nは4回、期間T間に行うサンプリング回数、即ち前記一定複数回のnは16回と定めている。従って、4回の総到達時間を16回のサンプリング回数まとめて計測した総到達時間の順方向と逆方向後との総和に基づいて流量を演算する。 In pulsed mode in step 105, the sampling interval Ts is 56 ms, transmission and reception number n is four consecutive sampling times performed between the period T Q, i.e. n of said predetermined plurality of times is defined as 16 times. Accordingly, the flow rate is calculated based on the sum of the total arrival time obtained by collecting the four total arrival times and the total number of sampling times of 16 times in the forward direction and after the reverse direction.

なお、この実施例5では、脈動モードにおけるサンプリング間隔Ts=56msの1/2の間隔でTsとTsが定めてあり、Ts=Ts=Ts/2としてある。こうすることで、脈動の1周期の1/2以下のサンプリング間隔をもたせて、流動変動の全体像を確実に捉えることができ、いわゆるシャノンの定理に沿って、計測精度を高めることが可能となる。 In the fifth embodiment, Ts 1 and Ts 2 are determined at intervals of 1/2 of the sampling interval Ts = 56 ms in the pulsation mode, and Ts 1 = Ts 2 = Ts / 2. By doing this, it is possible to reliably capture the whole picture of flow fluctuations with a sampling interval of ½ or less of one cycle of pulsation, and to improve the measurement accuracy according to the so-called Shannon's theorem. Become.

本実施例では、2秒に1回通常モードによる定常測定か、脈動モードによる脈動時測定を行うが、ステップ103での差が一定以上の時は、再測定として脈動モードでの脈動測定を続けて実行することも可能である。実際に脈動であった場合、より正確な測定結果を得ることができる。またステップ103で流量変化を検知した結果を放棄し、変化前(即ち脈動が起こる前)の結果である前回値を採用することも可能である。   In the present embodiment, steady measurement in the normal mode or measurement in the pulsation mode is performed once every 2 seconds. When the difference in step 103 is equal to or larger than a certain value, the pulsation measurement in the pulsation mode is continued as a re-measurement. It is also possible to execute. In the case of actual pulsation, a more accurate measurement result can be obtained. It is also possible to abandon the result of detecting the flow rate change in step 103 and adopt the previous value that is the result before the change (that is, before pulsation occurs).

ステップ105の脈動モードによる脈動時測定では、順方向と逆方向のそれぞれについて、連続したn=4回の繰り返し送受信で、サンプリング間隔56msで16回ずつ行うサンプリングの(送受信回数がn×m回)の総到達時間の総和から流量を演算するが、各サンプリング間隔毎に測定した総到達時間のうち順方向のみの最大値と最小値を基準発振部のクロック数で記憶するようになっている(ステップ106)。   In the pulsation measurement in the pulsation mode in step 105, sampling is performed 16 times at a sampling interval of 56 ms with n = 4 repeated transmissions / receptions in each of the forward direction and the reverse direction (the number of transmissions / receptions is n × m). The flow rate is calculated from the sum of the total arrival times, and the maximum and minimum values only in the forward direction among the total arrival times measured at each sampling interval are stored as the number of clocks of the reference oscillation unit ( Step 106).

そして、その(最大値)−(最小値)が一定値より大きい時は、サンプリングが脈動に同期していないと判断して(ステップ107)、そのままのサンプリング周期56msで脈動測定を継続する。即ち、ステップ106からステップ105に戻る。また、ステップ107で(最大値)−(最小値)が一定値より大きくない時(小さい時)は、サンプリングが脈動と同期していると判断して、ステップ109に移行し、サンプリング間隔(周期)Tsを違う値16msに変更して脈動時測定を続ける。   When the (maximum value) − (minimum value) is larger than a certain value, it is determined that the sampling is not synchronized with the pulsation (step 107), and the pulsation measurement is continued with the sampling period of 56 ms as it is. That is, the process returns from step 106 to step 105. When (maximum value) − (minimum value) is not greater than a certain value (small value) in step 107, it is determined that sampling is synchronized with pulsation, and the process proceeds to step 109, where a sampling interval (period) is determined. ) Change Ts to a different value of 16 ms and continue measurement during pulsation.

なお、ステップ106で、m回のサンプリング毎の最大値と最小値を、順方向だけについて記憶するようにし、それらの値の差が一定値以上のとき(ステップ107)に、同期していないと判断して脈動モード105に戻る条件にしたが、順方向と逆方向の両方向の最大値と最小値を記憶するようにして、(最大値)−(最小値)が順方向と逆方向の両方について、一定値より大きい時にサンプリングが脈動に同期していないと判断して、ステップ107からステップ105に戻るように条件付けをするようにすることもできる。このように順逆両方向の値に基づいて判断した方が精度良く判定できる。   In step 106, the maximum value and the minimum value for each of the m times of sampling are stored only in the forward direction, and when the difference between these values is equal to or greater than a certain value (step 107), it is not synchronized. The condition is determined to return to the pulsation mode 105. However, the maximum value and the minimum value in both the forward direction and the reverse direction are stored, and (maximum value) − (minimum value) is both in the forward direction and the reverse direction. If it is determined that the sampling is not synchronized with the pulsation when the value is larger than a certain value, the condition may be set so as to return from step 107 to step 105. In this way, the determination can be made with higher accuracy when the determination is made based on the values in the forward and reverse directions.

さて、ステップ109の脈動時測定の数値に基づき、(最大値)−(最小値)が一定以上に大きい時(ステップ111)は脈動があり同期を回避したと判断してサンプリング間隔はそのままでステップ105に戻る。また、(最大値)−(最小値)が一定未満の時は脈動はなく、定常流と判断してステップ101の通常モードに戻す。   Now, based on the measurement value at the time of pulsation in step 109, when (maximum value)-(minimum value) is larger than a certain value (step 111), it is judged that there is pulsation and synchronization is avoided, and the sampling interval is left as it is. Return to 105. Further, when (maximum value) − (minimum value) is less than a certain value, there is no pulsation and it is determined that the flow is a steady flow, and the normal mode of step 101 is restored.

なお、上記説明では、ステップ103からステップ105に移行して、サンプリング間隔を56msに変え、ステップ107からステップ109に移行してサンプリング間隔を16msに変えたが、サンプリング間隔を上記説明と逆の関係、即ちステップ103からステップ105への移行で16ms、ステップ109で56msと定めても良い。   In the above description, the process shifts from step 103 to step 105 to change the sampling interval to 56 ms, and the process shifts from step 107 to step 109 to change the sampling interval to 16 ms. However, the sampling interval is inversely related to the above description. That is, 16 ms may be set in the transition from step 103 to step 105, and 56 ms may be set in step 109.

サンプリング間隔Tsが56msの場合で、脈動の周波数が37Hz、Ts=Ts=Ts/2、サンプリング開始点が脈動の波の0点から脈動の周期の1/10の点である場合の流量波形(脈動波形)と順方向、逆方向の測定点(サンプリング点)との関係を図12に示す。この条件の場合、流量の真の平均値は0、脈動の振幅は1m3/hで、サンプリング点が脈動と同期しているため測定値の平均は0.58m3/hとなった。なお、図12で横軸は時間、縦軸は流量で、流量変動は正弦波状の脈動そのものであり、平均値は0である。同期のため、(最大値)−(最小値)は一定値未満である。この脈動を16msの間隔でサンプリングしたのが図13である。同期を回避して、脈動の最大と最小を捉えていて、(最大値)−(最小値)が脈動のP−Pの幅とほぼ同じになり、大きな値となっている。ここでは、脈動波形に対してサンプリング点がばらつくことで、脈動波形のいろいろな位相で測定することになり、測定値の平均を求めることで真の平均値が得られる。 Flow rate when sampling interval Ts is 56 ms, pulsation frequency is 37 Hz, Ts 1 = Ts 2 = Ts / 2, and sampling start point is 0 point of pulsation wave to 1/10 of pulsation cycle FIG. 12 shows the relationship between the waveform (pulsation waveform) and the forward and backward measurement points (sampling points). Under this condition, the true average value of the flow rate was 0, the amplitude of pulsation was 1 m 3 / h, and the average of measured values was 0.58 m 3 / h because the sampling point was synchronized with pulsation. In FIG. 12, the horizontal axis represents time, the vertical axis represents the flow rate, the flow rate fluctuation is a sinusoidal pulsation itself, and the average value is zero. For synchronization, (maximum value) − (minimum value) is less than a certain value. This pulsation is sampled at intervals of 16 ms in FIG. By avoiding synchronization, the maximum and minimum of pulsation are captured, and (maximum value) − (minimum value) is almost the same as the width of PP of pulsation, which is a large value. Here, the sampling points vary with respect to the pulsation waveform, so that measurement is performed at various phases of the pulsation waveform, and a true average value is obtained by obtaining an average of the measurement values.

上記実施例では、56msと16msの2つのサンプリング間隔(周期)を用いたが、同じ脈動周期に2つともが同期することがないように選べば、他のサンプリング間隔の組み合わせでも問題ない。また、2つではなく、3つ以上のサンプリング間隔を用意して、3つのサンプリング周期のすべてで最大値と最小値の差が一定未満のときに通常モードに切り替えて、定常測定をするようにしてもよい。   In the above embodiment, two sampling intervals (cycles) of 56 ms and 16 ms are used. However, if the two sampling intervals (cycles) are selected so as not to be synchronized with the same pulsation cycle, there is no problem even if other sampling intervals are combined. Also, prepare three or more sampling intervals instead of two, and switch to the normal mode when the difference between the maximum and minimum values is less than a fixed value in all three sampling periods to perform steady measurement. May be.

次に、参考例10〜12に対応する実施例6を説明する。ハードウェアの構成は実施例5と同様に図4(a)を使う。その動作を図13〜15のフロー図に従って説明する。図14,15,16の各フロー図は全体のフローを分解した図で、図15は図14のaに、図16は図14のbに接続されるものである。 Next, Example 6 corresponding to Reference Examples 10 to 12 will be described. As in the fifth embodiment, FIG. 4A is used for the hardware configuration. The operation will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 14, 15, and 16 are exploded views of the entire flow. FIG. 15 is connected to a in FIG. 14, and FIG. 16 is connected to b in FIG. 14.

本実施例でも流量変化やサンプリングの同期判断結果により測定モードを切り替えるもので、測定モードとして、通常モード、第1の脈動モード及び第2の脈動モードの3つを持つものである。   In this embodiment, the measurement mode is switched according to the flow rate change or the sampling synchronization determination result, and the measurement mode has three modes, a normal mode, a first pulsation mode, and a second pulsation mode.

通常モードは、脈動(流量変動)がないときの測定モードで、順方向逆方向の両方でそれぞれmが32回の繰り返し測定を実施し、その両方の総到達時間の総和より流量を求めるモードであり、第1の脈動モード、第2の脈動モードは、実施例では連続してn=4回の測定を順逆交互に等間隔(決められたサンプリング間隔)で各方向16回、計64回行い、各方向の総到達時間の総和より流量を求めるものである。第1の脈動モードと第2の脈動モードではサンプリング間隔が異なる。   The normal mode is a measurement mode when there is no pulsation (flow rate fluctuation), in which m is repeatedly measured 32 times in both the forward and reverse directions, and the flow rate is obtained from the sum of the total arrival times of both. Yes, in the first pulsation mode and the second pulsation mode, in the embodiment, n = 4 measurements are continuously performed in reverse and forward alternately at equal intervals (determined sampling intervals) 16 times in each direction, for a total of 64 times. The flow rate is obtained from the sum of the total arrival times in each direction. The sampling interval is different between the first pulsation mode and the second pulsation mode.

図14〜16のフロー16,15,14図に沿って説明する。このフローは、2秒に1回実行されるものである。上記3つのモードに相当する図16,15,14の3つの大きな流れに分けられている。   Description will be made along the flow 16, 15, and 14 diagrams of FIGS. This flow is executed once every 2 seconds. It is divided into three major flows shown in FIGS. 16, 15, and 14 corresponding to the above three modes.

1)通常モードからの切換
脈動のない(変動の小さい)ときは、図16の流れで、測定は通常モード(ステップ203)がセットされていて通常モードで測定を行う。
脈動もしくは流量変化により前回値との差がある範囲を超えたとき流量変化ありと判断し(ステップ205)、測定方法を通常モードから第1の脈動モードに変更する(ステップ207)。
このときの流量値は、脈動による変化の影響が考えられるため、前回値を採用することも可能である。超えない場合は流量変化無しとして、通常モードを継続する(ステップ209)。
1) Switching from the normal mode When there is no pulsation (small fluctuation), the normal mode (step 203) is set in the flow of FIG. 16, and the measurement is performed in the normal mode.
When the difference from the previous value exceeds a certain range due to pulsation or flow rate change, it is determined that there is a flow rate change (step 205), and the measurement method is changed from the normal mode to the first pulsation mode (step 207).
Since the flow rate value at this time can be influenced by changes due to pulsation, the previous value can also be adopted. If not, the normal mode is continued with no change in flow rate (step 209).

2)第1の脈動モードからの切換
脈動モードでは、1サンプリングであるn=4回の連続送受信の各総到達時間(実際は基準クロックのカウント値)のうち、順方向の最大値及び最小値と増減回数を記憶するようになっている。この点は実施例2と4に類似である。
第1の脈動モードでは、フロー図において図15の流れとなる(ステップ211)。はじめに最大と最小の差が一定値より小さいと判断したとき(ステップ213)は定常流、またはサンプリングによる同期と考えられ、測定モードを第2の脈動モードに変更する(ステップ215)。
差が一定値より大きい時は増減回数を確認し(ステップ215)、ある回数より多い場合は脈動をうまく捉えているものとして第1の脈動モードを継続する(ステップ217)。
少ない場合は、脈動の周期が長く収束が遅いと考えられるが、第2の脈動モードから第1の脈動モードに変更されて測定を行った場合(ステップ219でYES)は、第1の脈動モードを優先し継続する(ステップ217)。
通常のモードから変更された場合(ステップ219でNO)は第2の脈動モードに変更する。
2) Switching from the first pulsation mode In the pulsation mode, the maximum value and the minimum value in the forward direction among the total arrival times (actually, the count value of the reference clock) of n = 4 consecutive transmissions and receptions that are one sampling The number of changes is memorized. This is similar to the second and fourth embodiments.
In the first pulsation mode, the flow chart of FIG. 15 is obtained (step 211). First, when it is determined that the difference between the maximum and minimum values is smaller than a certain value (step 213), it is considered as a steady flow or synchronization by sampling, and the measurement mode is changed to the second pulsation mode (step 215).
When the difference is larger than a certain value, the number of times of increase / decrease is confirmed (step 215). When the difference is larger than a certain number, the first pulsation mode is continued assuming that the pulsation is well captured (step 217).
When the number is small, it is considered that the pulsation cycle is long and the convergence is slow, but when the measurement is performed after changing from the second pulsation mode to the first pulsation mode (YES in step 219), the first pulsation mode And continue (step 217).
When the mode is changed from the normal mode (NO in step 219), the mode is changed to the second pulsation mode.

3)第2の脈動モードからの切換
第2の脈動モード(ステップ221)では図14の流れとなる。第1の脈動モード(図15のステップ211)と同様に最大値、最小値、増減回数が記憶されており、最大と最小の差が小さいとき(ステップ223でNO)は、第1の脈動モードで測定した最大、最小の差を確認(ステップ225)し、一定値より小さい場合は定常流と判断し、通常モードに変更する(ステップ227)。
ステップ225において、第1の脈動モードで差が一定値より大きかったが増減数が少なかったため、第2の脈動モードに移行していた場合(ステップ225)は、第2の脈動モードではサンプリングに同期しているものと判断し、第1の脈動モードに変更する(ステップ235)。
第2の脈動モードでの差が大きいとき(ステップ223でYES)は、第1の脈動モードと同様に増減回数を確認(ステップ229)し、一定回数より多いときは第2の脈動モードを継続する(ステップ231)。
回数が少ないとき(ステップ229のYES)は、第1の脈動モードで差が一定値より大きかったが増減回数が少なくて第2の脈動モードに移行していた場合(ステップ233のNO)には第1の脈動モードを優先し第1の脈動モードに変更する(ステップ235)、第1の脈動モードで差が一定値より小さくて第2の脈動モードへ移行していた場合(ステップ233のYES)は第2の脈動モードを維持する。
3) Switching from the second pulsation mode In the second pulsation mode (step 221), the flow is as shown in FIG. Similarly to the first pulsation mode (step 211 in FIG. 15), the maximum value, minimum value, and increase / decrease count are stored, and when the difference between the maximum and minimum is small (NO in step 223), the first pulsation mode The difference between the maximum and the minimum measured in step (2) is confirmed (step 225). If the difference is smaller than a certain value, it is determined that the flow is steady and the mode is changed to the normal mode (step 227).
In step 225, if the difference was greater than a certain value in the first pulsation mode but the number of increase / decrease was small, the transition to the second pulsation mode (step 225) is synchronized with sampling in the second pulsation mode. Therefore, the first pulsation mode is changed (step 235).
If the difference in the second pulsation mode is large (YES in step 223), the number of increase / decrease is confirmed (step 229) as in the first pulsation mode, and if the difference is greater than the predetermined number, the second pulsation mode is continued. (Step 231).
When the number of times is small (YES in step 229), the difference is larger than a certain value in the first pulsation mode, but when the number of increase / decrease is small and the mode is shifted to the second pulsation mode (NO in step 233). The first pulsation mode is prioritized and changed to the first pulsation mode (step 235). When the difference is smaller than a predetermined value in the first pulsation mode and the mode is shifted to the second pulsation mode (YES in step 233) ) Maintains the second pulsation mode.

本実施例では、総到達時間の増減回数が一定値以下の場合の時はサンプリングが脈動に同期していると判断しサンプリング間隔を切り替えるようにしているので、サンプリングの脈動同期に近い状態も検知できてサンプリング間隔を変更できるため、より効果的に脈動する流量の平均化が可能で、より精度の良い流量計測ができる。
なお、この実施例6の場合も、前の実施例5と同様にTs=Ts=Ts/2に定めていて、計測精度を高めるようにしている。
また、いずれの実施例も流量を時間的に積算してガス使用量を算出し、ガスメータとして活用できる。
In this embodiment, when the total arrival time increase / decrease count is less than a certain value, the sampling is judged to be synchronized with the pulsation and the sampling interval is switched, so a state close to the sampling pulsation synchronization is also detected. Since the sampling interval can be changed, the flow rate that pulsates more effectively can be averaged, and the flow rate can be measured with higher accuracy.
Also in the case of this embodiment 6, we have determined in the same manner as the previous Example 5 to Ts 1 = Ts 2 = Ts / 2, has been to enhance the measurement accuracy.
In any of the embodiments, the flow rate is integrated over time to calculate the amount of gas used and can be used as a gas meter.

超音波流量計の動作原理の説明図。Explanatory drawing of the operation principle of an ultrasonic flowmeter. 流量の脈動とサンプリング時点を示す図。The figure which shows the pulsation of flow volume, and a sampling time. 流量の脈動とサンプリング時点を示す図。The figure which shows the pulsation of flow volume, and a sampling time. 本発明の実施例1を示す図で、(a)は流量計のブロック図、(b)は総到達時間の測定タイミングを示す図、(c)は同図(b)の一部を拡大した図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows Example 1 of this invention, (a) is a block diagram of a flowmeter, (b) is a figure which shows the measurement timing of total arrival time, (c) is expanded a part of the figure (b). Figure. 図4のカウンタ8の詳細ブロック図。FIG. 5 is a detailed block diagram of the counter 8 in FIG. 4. 実施例1のタイミング図。FIG. 3 is a timing chart of the first embodiment. 実施例2の要部ブロック図。The principal part block diagram of Example 2. FIG. 実施例3の要部ブロック図。The principal part block diagram of Example 3. FIG. 実施例4の要部ブロック図。The principal part block diagram of Example 4. FIG. 請求項の発明を説明するための説明図で、流量の脈動とサンプリング時点を示す図。It is explanatory drawing for demonstrating invention of Claim 5 , and is a figure which shows the pulsation of flow volume, and a sampling time. 実施例5のフロー図。FIG. 10 is a flowchart of the fifth embodiment. 実施例5の流量脈動とサンプリング時点を示す図。The figure which shows the flow rate pulsation and sampling time of Example 5. 実施例5の流量脈動とサンプリング時点を示す図。The figure which shows the flow rate pulsation and sampling time of Example 5. 実施例6のフロー図。FIG. 11 is a flowchart of Example 6. 実施例6のフロー図。FIG. 11 is a flowchart of Example 6. 実施例6のフロー図。FIG. 11 is a flowchart of Example 6.

符号の説明Explanation of symbols

1 流管
2,3 送受波器
4 送波器駆動部
5 受信波検知部
7 第1のカウンタ
8 第2のカウンタ
8A 総到達時間カウンタ
8a 順方向総到達時間総和カウンタ
8b 逆方向総到達時間総和カウンタ
9 演算部
10 最大値ホールダ
11 最小値ホールダ
13 比較器
14 カウンタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Flow tube 2,3 Transmitter / receiver 4 Transmitter drive part 5 Received wave detection part 7 1st counter 8 2nd counter 8A Total arrival time counter 8a Forward total arrival time total counter 8b Reverse direction total arrival time total Counter 9 Calculation unit 10 Maximum value holder 11 Minimum value holder 13 Comparator 14 Counter

Claims (12)

超音波の到達時間の計測を、順方向と逆方向について行う流量計
順方向と逆方向の超音波の到達時間の計測を一定のサンプリング間隔で一定複数回繰り返し、こうして計測した順方向の超音波の到達時間の一定複数回での総和と、逆方向の超音波の到達時間の一定複数回での総和とに基づいて流量を演算する超音波流量計において、
1回の流量測定期間(T )の間に、複数回(m回)の到達時間の計測を行い、このような流量測定をある測定間隔で行う流量計であって、
各到達時間の順方向最大値[t i]max、順方向最小値[t i]min、逆方向最大値[t i]max、あるいは逆方向最小値[t i]minのうち何れか1種類の値の流量測定期間毎の変化を監視し、その変化が一定以上のときには、サンプリング間隔(Ts)を変更するように構成したことを特徴とする超音波流量計。
The measurement of the ultrasonic wave arrival time, a flowmeter to perform the forward and reverse
The measurement of the arrival time of the forward and backward ultrasonic waves is repeated a plurality of times at a fixed sampling interval, and the sum of the arrival times of the forward ultrasonic waves thus measured and the ultrasonic waves in the reverse direction is repeated. in the ultrasonic flowmeter calculating the flow rate based on the sum of a constant multiple of the arrival time,
A flowmeter that measures the arrival time multiple times (m times) during one flow rate measurement period (T Q ) and performs such flow rate measurement at a certain measurement interval,
Forward maximum value [t 1 i] max, forward minimum value [t 1 i] min, reverse maximum value [t 2 i] max, or reverse minimum value [t 2 i] min of each arrival time An ultrasonic flowmeter configured to monitor a change of any one value for each flow rate measurement period and to change a sampling interval (Ts) when the change is equal to or greater than a certain value.
超音波の到達時間の計測を、順方向と逆方向について行う流量計でA flowmeter that measures the arrival time of ultrasonic waves in the forward and reverse directions.
順方向と逆方向の超音波の到達時間の計測を一定のサンプリング間隔で一定複数回繰り返し、こうして計測した順方向の超音波の到達時間の一定複数回での総和と、逆方向の超音波の到達時間の一定複数回での総和とに基づいて流量を演算する超音波流量計において、  The measurement of the arrival time of the forward and backward ultrasonic waves is repeated a plurality of times at a fixed sampling interval, and the sum of the arrival times of the forward ultrasonic waves thus measured and the ultrasonic waves in the reverse direction is repeated. In the ultrasonic flowmeter that calculates the flow rate based on the sum of the arrival times at a certain number of times,
1回の流量測定期間(TOne flow measurement period (T Q )の間に、複数回(m回)の到達時間(t) During multiple times (m times) 1 i,ti, t 2 i)の計測を行い、このような流量測定をある測定間隔で行う流量計であって、a flowmeter which performs the measurement of i) and performs such a flow rate measurement at a certain measurement interval,
各流量測定期間(T  Each flow measurement period (T Q )毎の到達時間の順方向あるいは逆方向の、最大値と最小値を出力できるようにし、各流量測定毎の最大値又は最小値の、前回の流量測定時からの変化が今回の(最大値−最小値)の一定分の1より大きいときに、前記サンプリング間隔(Ts)を変更するように構成したことを特徴とする超音波流量計。) The maximum and minimum values in the forward or reverse direction of each arrival time can be output, and the change in the maximum or minimum value for each flow measurement from the previous flow measurement is the current (maximum value). The ultrasonic flowmeter is configured to change the sampling interval (Ts) when it is larger than a predetermined value of (minimum value).
超音波の到達時間の計測を、順方向と逆方向について行う流量計でA flowmeter that measures the arrival time of ultrasonic waves in the forward and reverse directions.
順方向と逆方向の超音波の到達時間の計測を一定のサンプリング間隔で一定複数回繰り返し、こうして計測した順方向の超音波の到達時間の一定複数回での総和と、逆方向の超音波の到達時間の一定複数回での総和とに基づいて流量を演算する超音波流量計において、  The measurement of the arrival time of the forward and backward ultrasonic waves is repeated a plurality of times at a fixed sampling interval, and the sum of the arrival times of the forward ultrasonic waves thus measured and the ultrasonic waves in the reverse direction is repeated. In the ultrasonic flowmeter that calculates the flow rate based on the sum of the arrival times at a certain number of times,
1回の流量測定期間(TOne flow measurement period (T Q )の間に、複数回(m回)の到達時間(t) During multiple times (m times) 1 i,ti, t 2 i)の計測を行い、このような流量測定をある測定間隔で行う流量計であって、a flowmeter which performs the measurement of i) and performs such a flow rate measurement at a certain measurement interval,
各流量測定期間(T  Each flow measurement period (T Q )内において、順方向あるいは逆方向の各到達時間の増減回数を計数するとともに、計数した増減回数が一定以下のときは、前記サンプリング間隔(Ts)を変更することを特徴とする超音波流量計。), The number of increase / decrease times of each arrival time in the forward direction or the reverse direction is counted, and the sampling interval (Ts) is changed when the counted increase / decrease number is not more than a certain value. .
1回の流量測定期間(TOne flow measurement period (T Q )の間に、複数回(m回)の到達時間(t) During multiple times (m times) 1 i,ti, t 2 i)の計測を行い、このような流量測定をある測定間隔で行う流量計であって、a flowmeter which performs the measurement of i) and performs such a flow rate measurement at a certain measurement interval,
各流量測定期間(T  Each flow measurement period (T Q )内において、順方向あるいは逆方向の各到達時間の増減回数を計数するとともに、計数した増減回数が一定以下のときは、前記サンプリング間隔(Ts)を変更することを特徴とする請求項2記載の超音波流量計。The number of times of increase / decrease of each arrival time in the forward direction or the reverse direction is counted in (), and the sampling interval (Ts) is changed when the counted number of increase / decrease is less than a certain value. Ultrasonic flow meter.
1回の流量測定期間(TOne flow measurement period (T Q )における順方向あるいは逆方向の到達時間(t) Forward or reverse arrival time (t 1 i,ti, t 2 i)の測定値がサンプリング毎に得られるたびに、それらの測定値の最大値と最小値及びそれらの中間値を得られるようにするとともに、取得した到達時間が前記中間値を横切る回数を計数することで増減回数を検知することを特徴とする請求項3又は4記載の超音波流量計。Each time the measurement value of i) is obtained for each sampling, the maximum value, the minimum value, and the intermediate value of those measurement values can be obtained, and the number of times the acquired arrival time crosses the intermediate value is counted. 5. The ultrasonic flowmeter according to claim 3, wherein the number of times of increase / decrease is detected by まず送信側の送受波器から超音波を送信し、受信側送受波器の信号を入力とする受信波検知部が受信波を検知すると同時に再び送信側の送受波器から超音波を送信することを連続して一定回数繰り返して、最初の送信から一定回数目の受信までの総到達時間を計測するとともに、このようにして計測する総到達時間を順方向と逆方向について求める流量計で、First, send ultrasonic waves from the transmitter / receiver, and the received wave detector that receives the signal from the receiver / transmitter detects the received wave, and at the same time transmits the ultrasonic waves from the transmitter / receiver again. Is a flow meter that repeats a certain number of times continuously to measure the total arrival time from the first transmission to the reception of a certain number of times, and obtains the total arrival time measured in this way in the forward and reverse directions,
順方向と逆方向の超音波の総到達時間の計測を一定のサンプリング間隔で一定複数回繰り返し、こうして計測した順方向の超音波の総到達時間の一定複数回での総和と、逆方向の超音波の総到達時間の一定複数回での総和とに基づいて流量を演算する超音波流量計において、  The measurement of the total arrival time of the ultrasonic waves in the forward direction and the reverse direction is repeated a certain number of times at a fixed sampling interval, and the sum of the total arrival times of the ultrasonic waves in the forward direction measured in this way and the super In the ultrasonic flowmeter that calculates the flow rate based on the sum total of a certain number of times the total arrival time of sound waves,
1回の流量測定期間(T  One flow measurement period (T Q )の間に、複数回(m回)の総到達時間の計測を行い、このような流量測定をある測定間隔で行う流量計であって、), The total arrival time is measured a plurality of times (m times), and such a flow rate measurement is performed at a certain measurement interval,
各総到達時間の順方向最大値[T  Forward maximum value of each total arrival time [T 1 i]max、順方向最小値[Ti] max, forward minimum [T 1 i]min、逆方向最大値[Ti] min, reverse maximum value [T 2 i]max、あるいは逆方向最小値[Ti] max or the minimum value in the reverse direction [T 2 i]minのうち何れか1種類の値の流量測定期間毎の変化を監視し、その変化が一定以上のときには、サンプリング間隔(Ts)を変更するように構成したことを特徴とする超音波流量計。i] An ultrasonic flow rate characterized in that a change in any one value of min among flow rate measurement periods is monitored, and when the change is greater than or equal to a certain value, the sampling interval (Ts) is changed. Total.
まず送信側の送受波器から超音波を送信し、受信側送受波器の信号を入力とする受信波検知部が受信波を検知すると同時に再び送信側の送受波器から超音波を送信することを連続して一定回数繰り返して、最初の送信から一定回数目の受信までの総到達時間を計測するとともに、このようにして計測する総到達時間を順方向と逆方向について求める流量計で、First, send ultrasonic waves from the transmitter / receiver, and the received wave detector that receives the signal from the receiver / transmitter detects the received wave, and at the same time transmits the ultrasonic waves from the transmitter / receiver again. Is a flow meter that repeats a certain number of times continuously to measure the total arrival time from the first transmission to the reception of a certain number of times, and obtains the total arrival time measured in this way in the forward and reverse directions,
順方向と逆方向の超音波の総到達時間の計測を一定のサンプリング間隔で一定複数回繰り返し、こうして計測した順方向の超音波の総到達時間の一定複数回での総和と、逆方向の超音波の総到達時間の一定複数回での総和とに基づいて流量を演算する超音波流量計において、  The measurement of the total arrival time of the ultrasonic waves in the forward direction and the reverse direction is repeated a certain number of times at a fixed sampling interval, and the sum of the total arrival times of the ultrasonic waves in the forward direction measured in this way and the super In the ultrasonic flowmeter that calculates the flow rate based on the sum total of a certain number of times the total arrival time of sound waves,
1回の流量測定期間(TOne flow measurement period (T Q )の間に、複数回(m回)の総到達時間(T) During multiple times (m times) total arrival time (T 1 i,Ti, T 2 i)の計測を行い、このような流量測定をある測定間隔で行う流量計であって、a flowmeter which performs the measurement of i) and performs such a flow rate measurement at a certain measurement interval,
各流量測定期間(T  Each flow measurement period (T Q )毎の総到達時間の順方向あるいは逆方向の、最大値と最小値を出力できるようにし、各流量測定毎の最大値又は最小値の、前回の流量測定時からの変化が今回の(最大値−最小値)の一定分の1より大きいときに、前記サンプリング間隔(Ts)を変更するように構成したことを特徴とする超音波流量計。) The maximum and minimum values in the forward or reverse direction of the total arrival time can be output, and the change in the maximum or minimum value for each flow measurement from the previous flow measurement is the current (maximum The ultrasonic flow meter is configured to change the sampling interval (Ts) when the value is larger than a predetermined value of (value−minimum value).
まず送信側の送受波器から超音波を送信し、受信側送受波器の信号を入力とする受信波検知部が受信波を検知すると同時に再び送信側の送受波器から超音波を送信することを連続して一定回数繰り返して、最初の送信から一定回数目の受信までの総到達時間を計測するとともに、このようにして計測する総到達時間を順方向と逆方向について求める流量計で、First, send ultrasonic waves from the transmitter / receiver, and the received wave detector that receives the signal from the receiver / transmitter detects the received wave, and at the same time transmits the ultrasonic waves from the transmitter / receiver again. Is a flow meter that repeats a certain number of times continuously to measure the total arrival time from the first transmission to the reception of a certain number of times, and obtains the total arrival time measured in this way in the forward and reverse directions,
順方向と逆方向の超音波の総到達時間の計測を一定のサンプリング間隔で一定複数回繰り返し、こうして計測した順方向の超音波の総到達時間の一定複数回での総和と、逆方向の超音波の総到達時間の一定複数回での総和とに基づいて流量を演算する超音波流量計において、  The measurement of the total arrival time of the ultrasonic waves in the forward direction and the reverse direction is repeated a certain number of times at a fixed sampling interval, and the sum of the total arrival times of the ultrasonic waves in the forward direction measured in this way and the super In the ultrasonic flowmeter that calculates the flow rate based on the sum total of a certain number of times the total arrival time of sound waves,
1回の流量測定期間(TOne flow measurement period (T Q )の間に、複数回(m回)の総到達時間(T) During multiple times (m times) total arrival time (T 1 i,Ti, T 2 i)の計測を行い、このような流量測定をある測定間隔で行う流量計であって、a flowmeter which performs the measurement of i) and performs such a flow rate measurement at a certain measurement interval,
各流量測定期間(T  Each flow measurement period (T Q )内において、順方向あるいは逆方向の各総到達時間の増減回数を計数するとともに、計数した増減回数が一定以下のときは、前記サンプリング間隔(Ts)を変更することを特徴とする超音波流量計。), The number of increase / decrease times of the total arrival time in the forward direction or the reverse direction is counted, and the sampling interval (Ts) is changed when the counted increase / decrease number is less than a certain value. Total.
1回の流量測定期間(TOne flow measurement period (T Q )の間に、複数回(m回)の総到達時間(T) During multiple times (m times) total arrival time (T 1 i,Ti, T 2 i)の計測を行い、このような流量測定をある測定間隔で行う流量計であって、a flowmeter which performs the measurement of i) and performs such a flow rate measurement at a certain measurement interval,
各流量測定期間(T  Each flow measurement period (T Q )内において、順方向あるいは逆方向の各総到達時間の増減回数を計数するとともに、計数した増減回数が一定以下のときは、前記サンプリング間隔(Ts)を変更することを特徴とする請求項7記載の超音波流量計。8), the number of increase / decrease of the total arrival time in the forward direction or the reverse direction is counted, and the sampling interval (Ts) is changed when the counted increase / decrease number is less than a certain value. The described ultrasonic flowmeter.
1回の流量測定期間(TOne flow measurement period (T Q )における順方向あるいは逆方向の総到達時間(T) Total arrival time in the forward or reverse direction (T 1 i,Ti, T 2 i)の測定値がサンプリング毎に得られるたびに、それらの測定値の最大値と最小値及びそれらの中間値を得られるようにするとともに、取得した到達時間又は総到達時間が前記中間値を横切る回数を計数することで増減回数を検知することを特徴とする請求項8又は9記載の超音波流量計。Each time the measurement value of i) is obtained for each sampling, the maximum value and the minimum value of those measurement values and their intermediate values can be obtained, and the obtained arrival time or total arrival time is set to the intermediate value. The ultrasonic flowmeter according to claim 8 or 9, wherein the number of times of increase / decrease is detected by counting the number of crossings. 前記一定のサンプリング間隔の1/2の間隔で順方向の超音波の到達時間と逆方向の超音波の到達時間の計測を行うことを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の超音波流量計。The supersonic wave arrival time in the forward direction and the ultrasonic wave arrival time in the reverse direction are measured at an interval that is 1/2 of the fixed sampling interval. Sonic flow meter. 前記一定のサンプリング間隔の1/2の間隔で順方向の超音波の総到達時間と逆方向の超音波の総到達時間の計測を行うことを特徴とする請求項6乃至10の何れかに記載の超音波流量計。The total arrival time of the ultrasonic waves in the forward direction and the total arrival time of the ultrasonic waves in the reverse direction are measured at an interval that is ½ of the fixed sampling interval. Ultrasonic flow meter.
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