JP5247604B2 - Ultrasonic gas meter and detection method for entering water - Google Patents
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Description
本発明は、超音波式ガスメータ、及びその水入り検出方法に関する。 The present invention relates to an ultrasonic gas meter and a method for detecting water entering thereof.
従来、超音波式流速センサを使用した超音波式ガスメータが提案されている(例えば、特許文献1)。上述した超音波式ガスメータは、ガス流路内に一定距離だけ離れて配置された超音波周波数で作動する例えば圧電式振動子からなる2つの音響トランスジューサによって超音波式流速センサを構成している。 Conventionally, an ultrasonic gas meter using an ultrasonic flow velocity sensor has been proposed (for example, Patent Document 1). In the ultrasonic gas meter described above, an ultrasonic flow sensor is constituted by two acoustic transducers composed of, for example, piezoelectric transducers that operate at an ultrasonic frequency that are arranged at a predetermined distance in the gas flow path.
そして、一方のトランスジューサの発生する超音波信号を他方のトランスジューサに受信させる動作を行って超音波信号がトランスジューサ間で伝搬される伝搬時間を計測し、この計測した伝搬時間に基づいてガス流速を間欠的に求める。 Then, the ultrasonic signal generated by one transducer is received by the other transducer to measure the propagation time during which the ultrasonic signal propagates between the transducers, and the gas flow rate is intermittent based on the measured propagation time. Ask for.
ところで、ガスメータは配管に亀裂が入ることなどによってメータ内に水が浸入して溜まってしまうことがある。そこで、メータ内に水の浸入を検出するために水分センサを設けることが考えられるが、この場合、センサ費用が掛かるだけでなく、センサ配線のシール構造なども必要となりコスト高となってしまう。 By the way, in a gas meter, water may enter and accumulate in the meter due to a crack in the pipe. Therefore, it is conceivable to provide a moisture sensor in order to detect the intrusion of water in the meter. In this case, not only the sensor cost is required, but also a sensor wiring seal structure is required, resulting in an increase in cost.
本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、コストを抑えつつ、水の浸入を判断することが可能な超音波式ガスメータ、及び、その水入り検出方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic gas meter capable of determining the intrusion of water while suppressing the cost, and its The object is to provide a water detection method.
本発明の超音波式ガスメータは、ガス流路内に間欠的に超音波信号を送信する送信手段と、前記超音波信号を受信する受信手段と、前記受信手段により受信された信号を所定の強さまで増幅する増幅手段と、前記送信手段から送信されて前記受信手段により受信された超音波信号の伝搬時間が規定値以下である場合、及び、前記増幅手段による増幅度が所定値以下である場合の少なくとも一方の場合に、メータ流路内に水が浸入していると判断する水入り判断手段と、を備えることを特徴とする。さらに、前記送信手段から送信されて前記受信手段により受信された超音波信号の伝搬時間に基づいて、ガス流路内を流れるガスの流量を計測する流量計測手段と、前記伝搬時間を判断するための閾値電圧を発生させる閾値電圧発生手段と、をさらに備え、前記閾値電圧発生手段は、メータ流路内に水が浸入しているか否かを前記水入り判断手段に判断させる場合、前記閾値電圧を発生させるタイミングを前記流量計測手段により伝搬時間を求めるときよりも早くすることを特徴とする。
An ultrasonic gas meter according to the present invention includes a transmitting unit that intermittently transmits an ultrasonic signal in a gas flow path, a receiving unit that receives the ultrasonic signal, and a signal received by the receiving unit with a predetermined strength. When the propagation time of the ultrasonic signal transmitted from the transmitting means and received by the receiving means is not more than a specified value, and when the amplification degree by the amplifying means is not more than a predetermined value In at least one of the cases, a water entering judging means for judging that water has entered the meter flow path is provided. Further, based on the propagation time of the ultrasonic signal transmitted from the transmitting means and received by the receiving means, flow rate measuring means for measuring the flow rate of the gas flowing in the gas flow path, and for determining the propagation time Threshold voltage generating means for generating a threshold voltage of the threshold voltage generating means, wherein the threshold voltage generating means allows the water entry determining means to determine whether or not water has entered the meter flow path. It is characterized in that the timing at which the flow rate is generated is earlier than when the propagation time is obtained by the flow rate measuring means.
この超音波式ガスメータによれば、超音波信号の伝搬時間が規定値以下である場合、及び、増幅度が所定値以下である場合の少なくとも一方の場合に、メータ流路内に水が浸入していると判断する。ここで、超音波信号はガス中よりも水中で速く且つ減衰し難く伝わる特性を有している。このため、メータ内にある程度の量の水が溜まった場合、伝搬時間が短くなると共に増幅度が小さくなる傾向があり、これによりメータ流路内への水の浸入を判断することができる。特に、水入りは水入り判断手段による処理によって判断されるため、水分センサをメータ内に設ける必要がない。従って、コストを抑えつつ、流路内に水が浸入したことを検出することができる。また、メータ流路内に水が浸入しているか否かを水入り判断手段に判断させる場合、閾値電圧を発生させるタイミングを流量計測手段により伝搬時間を求めるときよりも早くする。このように、閾値電圧の発生タイミングを早めることで、水入り時に短くなる伝搬時間をとらえ易くすることができ、適切に水入り判断を行うことができる。
According to this ultrasonic gas meter, when at least one of the case where the propagation time of the ultrasonic signal is not more than the specified value and the case where the amplification degree is not more than the predetermined value, water enters the meter flow path. Judge that Here, the ultrasonic signal has a characteristic that it is transmitted faster in water than in gas and less easily attenuated. For this reason, when a certain amount of water accumulates in the meter, the propagation time tends to be short and the amplification degree tends to be small, so that the intrusion of water into the meter channel can be determined. In particular, since water is determined by processing by the water determining means, it is not necessary to provide a moisture sensor in the meter. Therefore, it is possible to detect that water has entered the flow path while reducing the cost. In addition, when the water entry determination means determines whether water has entered the meter flow path, the timing for generating the threshold voltage is set earlier than when the propagation time is obtained by the flow measurement means. Thus, by advancing the generation timing of the threshold voltage, it is possible to easily grasp the propagation time that is shortened at the time of entering the water, and it is possible to appropriately determine the entering of the water.
また、本発明の超音波式ガスメータにおいて、前記閾値電圧発生手段は、メータ流路内に水が浸入しているか否かを前記水入り判断手段に判断させるにあたり、前記閾値電圧を前記流量計測手段により伝搬時間を求めるときの電圧値よりも低い電圧値に設定することが好ましい。
In the ultrasonic gas meter according to the present invention, the threshold voltage generating means may use the flow rate measuring means to determine whether or not water has entered the meter flow path. Therefore, it is preferable to set the voltage value lower than the voltage value when the propagation time is obtained.
この超音波式ガスメータによれば、メータ流路内に水が浸入しているか否かを水入り判断手段に判断させるにあたり、伝搬時間を判断するための閾値電圧を流量計測手段により伝搬時間を求めるときの電圧値よりも低い電圧値に設定する。ここで、メータ内にある程度の量の水が溜まる直前、すなわち比較的水量が少ない時点では、比較的早い段階で超音波信号が弱く受信される傾向にある。よって、閾値電圧を流量計測時よりも低くすることで、この弱く受信される超音波信号を検出することができ、比較的少ない水量の水入りを検出することができる。 According to this ultrasonic gas meter, when the water entering judgment means judges whether or not water has entered the meter flow path, a threshold voltage for judging the propagation time is obtained by the flow measuring means. The voltage value is set lower than the current voltage value. Here, immediately before a certain amount of water accumulates in the meter, that is, when the amount of water is relatively small, the ultrasonic signal tends to be received weakly at a relatively early stage. Therefore, by making the threshold voltage lower than that at the time of flow rate measurement, this weakly received ultrasonic signal can be detected, and a relatively small amount of water can be detected.
また、本発明の超音波式ガスメータにおいて、前記水入り判断手段による判断間隔は、前記流量計測手段による計測間隔よりも長くされていることが好ましい。 In the ultrasonic gas meter of the present invention, it is preferable that the determination interval by the water entering determination unit is longer than the measurement interval by the flow rate measurement unit.
この超音波式ガスメータによれば、水入り判断手段による判断間隔は、流量計測手段による計測間隔よりも長くされている。このため、流量計測回数に比較して水入りの判断回数は少なくなり、水入り判断を実行するための消費電力の増大を抑えることができる。 According to this ultrasonic gas meter, the determination interval by the water entry determination means is longer than the measurement interval by the flow rate measurement means. For this reason, the number of times of determination of entering water is smaller than the number of times of flow rate measurement, and an increase in power consumption for executing the determination of entering water can be suppressed.
また、本発明の超音波式ガスメータにおいて、前記水入り判断手段に複数回連続して流路内に水が浸入していると判断された場合に、警報、警報のための信号出力、及び遮断弁の弁閉の少なくとも1つを行う保安手段をさらに備えることが好ましい。 Further, in the ultrasonic gas meter of the present invention, when it is determined that water has entered the flow path a plurality of times in succession to the water entering determination means, an alarm, a signal output for alarming, and a cutoff are provided. It is preferable to further include security means for performing at least one of valve closing.
この超音波式ガスメータによれば、複数回連続してメータ流路内に水が浸入していると判断された場合に、警報、警報のための信号出力、及び遮断弁の弁閉の少なくとも1つを行う保安手段をさらに備える。このため、警報等を行えるだけでなく、複数回連続して水が浸入していると判断された場合に警報等を行うことで、外来ノイズによる誤判断で警報等をしてしまうことを防止することができる。 According to this ultrasonic gas meter, when it is determined that water has infiltrated into the meter flow path several times in succession, at least one of alarm, signal output for alarm, and valve closing of the shut-off valve It is further provided with a security means for performing one. For this reason, not only can alarms be performed, but it is also possible to prevent alarms due to misjudgment due to external noise by performing alarms when it is determined that water has infiltrated multiple times in succession. can do.
また、本発明の超音波式ガスメータの水入り検出方法は、ガス流路内に間欠的に超音波信号を送信する送信工程と、前記超音波信号を受信する受信工程と、前記送信工程において送信されて前記受信工程にて受信された超音波信号の伝搬時間が規定値以下である場合に、メータ流路内に水が浸入していると判断する水入り判断工程と、前記送信工程にて送信されて受信工程において受信された超音波信号の伝搬時間に基づいて、ガス流路内を流れるガスの流量を計測する流量計測工程と、伝搬時間を判断するための閾値電圧を発生させる閾値電圧発生工程と、を備え、閾値電圧発生工程では、メータ流路内に水が浸入しているか否かを前記水入り判断工程にて判断する場合、前記閾値電圧を発生させるタイミングを前記流量計測工程において伝搬時間を求めるときよりも早くすることを特徴とする。
The ultrasonic gas meter water detection method according to the present invention includes a transmission step of intermittently transmitting an ultrasonic signal in a gas flow path, a reception step of receiving the ultrasonic signal, and transmission in the transmission step. In the step of determining whether water has entered the meter flow path when the propagation time of the ultrasonic signal received in the receiving step is less than or equal to a predetermined value, and in the transmitting step A flow rate measuring step for measuring the flow rate of the gas flowing in the gas flow path based on the propagation time of the ultrasonic signal transmitted and received in the reception step, and a threshold voltage for generating a threshold voltage for determining the propagation time And in the threshold voltage generation step, when determining whether or not water has entered the meter flow path in the water entry determination step, the timing for generating the threshold voltage is the flow measurement step. In Characterized in that it faster than when determining the inter搬時.
この超音波式ガスメータの水入り検出方法によれば、超音波信号の伝搬時間が規定値以下である場合、及び、増幅度が所定値以下である場合の少なくとも一方の場合に、メータ流路内に水が浸入していると判断する。ここで、超音波信号はガス中よりも水中で速く且つ減衰し難く伝わる特性を有している。このため、メータ内にある程度の量の水が溜まった場合、伝搬時間が短くなると共に増幅度が小さくなる傾向があり、これによりメータ流路内への水の浸入を判断することができる。特に、水入りは水入り判断工程における処理によって判断されるため、水分センサをメータ内に設ける必要がない。従って、コストを抑えつつ、流路内に水が浸入したことを検出することができる。さらに、メータ流路内に水が浸入しているか否かを水入り判断手段に判断させる場合、閾値電圧を発生させるタイミングを流量計測手段により伝搬時間を求めるときよりも早くする。このように、閾値電圧の発生タイミングを早めることで、水入り時に短くなる伝搬時間をとらえ易くすることができ、適切に水入り判断を行うことができる。
According to this ultrasonic gas meter water detection method, when the propagation time of the ultrasonic signal is not more than a specified value and at least one of the cases where the amplification degree is not more than a predetermined value, It is judged that water has infiltrated. Here, the ultrasonic signal has a characteristic that it is transmitted faster in water than in gas and less easily attenuated. For this reason, when a certain amount of water accumulates in the meter, the propagation time tends to be short and the amplification degree tends to be small, so that the intrusion of water into the meter channel can be determined. In particular, since water entry is determined by processing in the water entry determination step, it is not necessary to provide a moisture sensor in the meter. Therefore, it is possible to detect that water has entered the flow path while reducing the cost. Furthermore, when making the water entering judgment means determine whether or not water has entered the meter flow path, the timing for generating the threshold voltage is set earlier than when the propagation time is obtained by the flow measurement means. Thus, by advancing the generation timing of the threshold voltage, it is possible to easily grasp the propagation time that is shortened at the time of entering the water, and it is possible to appropriately determine the entering of the water.
本発明によれば、コストを抑えつつ、水の浸入を判断することができる。 According to the present invention, it is possible to determine the intrusion of water while suppressing the cost.
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の実施形態に係る超音波式ガスメータを示す構成図である。同図に示す超音波式ガスメータ1は、ガス流路内に距離Lだけ離され、かつ、ガス流方向Yに対して角度θをなすように、互いに対向して配置された2つの音響トランスジューサ(送信手段,受信手段)TD1,TD2を有している。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an ultrasonic gas meter according to an embodiment of the present invention. The
2つの音響トランスジューサTD1,TD2は、超音波周波数で作動する例えば圧電式振動子から構成されている。ガス流路には、両音響トランスジューサTD1,TD2の上流側に弁閉によってガス流路を遮断するガス遮断弁10が設けられている。
The two acoustic transducers TD1, TD2 are composed of, for example, piezoelectric vibrators that operate at an ultrasonic frequency. The gas flow path is provided with a gas shut-off
各トランスジューサTD1,TD2はトランスジューサインタフェース(I/F)回路11a,11bをそれぞれ介して送信回路12及び受信回路13に接続されている。送信回路12は、マイクロコンピュータ(μCOM)14の制御の下で、トランスジューサTD1,TD2の一方を駆動して超音波信号を発生させる信号を間欠的に送信する。
Each transducer TD1, TD2 is connected to a
受信回路13は、ガス流路を通過した超音波信号を受信した他方のトランスジューサTD1,TD2からの信号を入力して超音波信号を所定の強さまで増幅する増幅器(増幅手段)13aを内蔵している。この増幅器13aの増幅度は、μCOM14によって調整することができる。また、μCOM14には、表示器15が接続されている。
The
また、トランスジューサTD1,TD2が設けられる流路には複数の仕切板16が設けられている。複数の仕切板16は、ガス流入時における渦の発生などを防止するものであり、正確な流量測定に寄与するものである。なお、図1において仕切板16と超音波信号の送受信方向とは交差するように図示されているが、実際には両者は並行関係にあり、仕切板16は超音波信号の送受信を阻害しないように設置されている。
In addition, a plurality of
図2は、図1に示したμCOM14の内部を示す構成図である。μCOM14は、図2に示すように、プログラムに従って各種の処理を行う中央処理ユニット(CPU)14a、CPU14aが行う処理のプログラムなどを格納した読み出し専用のメモリであるROM14b、及び、CPU14aでの各種の処理過程で利用するワークエリア、各種データを格納するデータ格納エリアなどを有する読み出し書き込み自在のメモリであるRAM14cなどを内蔵している。また、これらはバスライン14dによって互いに接続されている。
FIG. 2 is a block diagram showing the inside of the
また、CPU14aは、サンプリング時間毎に2つのトランスジューサTD1,TD2にて送受信された超音波信号の伝搬時間に基づいてガス流速を計測し、計測したガス流速にガス流路の断面積を乗じて瞬時流量を計測する流量計測機能を備えている。ここで、流量計測機能は、図示しない閾値電圧発生回路(閾値電圧発生手段)からの閾値電圧に基づいて、伝搬時間を判断している。すなわち、一方のトランスジューサTD1,TD2から間欠的に送信された超音波信号は、反射、屈折、減衰などをしながら他方のトランスジューサTD1,TD2に受信される。このため、超音波信号は送信後比較的早くに受信されるものと、比較的遅くに受信されるものとがある。このような超音波信号の伝搬時間を判断するために、流量計測機能は、受信された超音波信号の強度が、閾値電圧発生回路より発生される閾値電圧以上となった場合に、伝搬時間を求めることとなる。すなわち、流量計測機能は、超音波信号を送信してから、受信された超音波信号の強度が閾値電圧発生回路より発生される閾値電圧以上となった時点までの時間を伝搬時間とする。
Further, the
さらに、本実施形態に係るCPU14aは、トランスジューサTD1,TD2により送受信された超音波信号の伝搬時間が規定値以下である場合、及び、増幅器13aによる増幅度が所定値以下である場合の少なくとも一方の場合に、メータ流路内に水が浸入していると判断する水入り判断機能(水入り判断手段)を有している。ここで、超音波信号は、ガス中よりも水中で速く且つ減衰し難く伝わる特性を有している。このため、メータ内にある程度の量の水が溜まった場合、伝搬時間が短くなると共に増幅度が小さくなる傾向があり、これによりメータ流路内への水の浸入を判断することができる。
Furthermore, the
図3は、超音波信号の受信の様子を示す図であり、(a)は0〜35ccの水が浸入したときの超音波信号の受信特性を示し、(b)は40ccの水が浸入したときの超音波信号の受信特性を示し、(c)は42cc以上の水が浸入したときの超音波信号の受信特性を示している。 3A and 3B are diagrams showing how an ultrasonic signal is received. FIG. 3A shows the reception characteristics of an ultrasonic signal when 0 to 35 cc of water enters, and FIG. 3B shows that 40 cc of water has entered. (C) shows the reception characteristic of the ultrasonic signal when 42 cc or more of water has entered.
まず、図3(a)を参照して0〜35ccの水が浸入した場合を説明する。時刻0において超音波信号の送信が開始されたとすると、超音波信号はすぐには受信されず、時刻t1において受信され始める。そして、時刻t2において超音波信号の受信レベルが閾値電圧以上となる。このため、伝搬時間は時間t2であると判断される。なお、本実施形態において、伝搬時間t2は約195マイクロ秒となる。
First, a case where 0 to 35 cc of water has entered will be described with reference to FIG. If transmission of an ultrasonic signal is started at
次に、図3(b)を参照して40ccの水が浸入した場合を説明する。超音波信号はガスよりも早く且つ減衰し難く水を伝わる。このため、時刻0において超音波信号の送信が開始されたとすると、比較的弱い受信レベルの超音波信号が時刻t1以前の時刻t3(50マイクロ秒)付近で観測される。その後、図3(a)を参照して説明した場合と同様となる。なお、水が40cc浸入した場合とは仕切板16により構成される多層流路の2.8層目程度まで水が浸入した場合である。
Next, a case where 40 cc of water has entered will be described with reference to FIG. Ultrasonic signals travel through water faster and less easily than gas. For this reason, if transmission of an ultrasonic signal is started at
次に、図3(c)を参照して42ccの水が浸入した場合を説明する。水が2.8層目以上浸入した場合、水量が多くなることにより、多くの超音波信号が水中を伝搬し易くなる。このため、時刻t3(50マイクロ秒)付近で超音波信号の受信レベルが閾値電圧以上となる。このため、伝搬時間は時間t3であると判断される。 Next, a case where 42 cc of water has entered will be described with reference to FIG. When water enters the 2.8th layer or more, the amount of water increases, so that many ultrasonic signals easily propagate in the water. Therefore, the reception level of the ultrasonic signal becomes equal to or higher than the threshold voltage near time t3 (50 microseconds). For this reason, the propagation time is determined to be time t3.
図4は、浸入した水量に応じた伝搬時間と増幅度とを示すグラフであり、表1は、浸入した水量に応じた伝搬時間と増幅度との詳細な値を示す表である。図4や表1に示すように、水量が40ccと42ccとを境として、伝搬時間が急激に短くなる。また、42cc以上の水が浸入すると、多くの超音波信号が水中を伝搬するため、超音波信号は減衰し難くなり、増幅度についても小さくなる。水入り判断機能は、図4や表1に示す特徴をとらえることにより、水入りを判断することとなる。 FIG. 4 is a graph showing the propagation time and the amplification degree according to the amount of the infiltrated water, and Table 1 is a table showing detailed values of the propagation time and the amplification degree according to the amount of the infiltrated water. As shown in FIG. 4 and Table 1, the propagation time is abruptly shortened at the boundary between 40 cc and 42 cc. Further, when water of 42 cc or more enters, many ultrasonic signals propagate in the water, so that the ultrasonic signals are difficult to attenuate and the amplification degree is also reduced. The water entry judgment function judges the water entry by capturing the features shown in FIG. 4 and Table 1.
加えて、本実施形態に係るCPU14aは、保安機能を備えている。保安機能は、流路内に水が浸入していると判断された場合に、警報、警報のための信号出力、及び遮断弁10の弁閉の少なくとも1つを行う機能である。
In addition, the
さらに、本実施形態に係る閾値電圧発生回路は、閾値電圧を可変に構成されている。具体的に本実施形態に係る超音波式ガスメータ1は、流量を計測する計測モードと、水入りを判断する水入り判断モードとがあり、流量計測を2秒に1回実行し(計測モード)、水入り判断を例えば10分に1回行う(水入り判断モード)。そして、流量計測時には閾値電圧を通常値とし、水入り判断を行う場合には閾値電圧を流量計測時の電圧値よりも低い電圧値に設定する。
Furthermore, the threshold voltage generation circuit according to the present embodiment is configured so that the threshold voltage is variable. Specifically, the
すなわち、図3(b)に示すように、流量計測機能によって流量計測を行う場合には、伝搬時間を判断するための閾値電圧を通常値にし(閾値電圧1参照)、水入り判断を行う場合には、流量計測機能により伝搬時間を求めるときの電圧値よりも低い電圧値に閾値電圧を設定する(閾値電圧2参照)。これにより、42ccに至る以前の40ccの水入りについても判断することができる。 That is, as shown in FIG. 3B, when performing flow rate measurement with the flow rate measurement function, the threshold voltage for determining the propagation time is set to a normal value (see threshold voltage 1), and the determination of entering water is performed The threshold voltage is set to a voltage value lower than the voltage value when the propagation time is obtained by the flow measurement function (see threshold voltage 2). Thereby, it can also be judged about 40 cc of water before reaching 42 cc.
図5は、本実施形態に係る超音波式ガスメータ1による水入り検出方法を示すフローチャートである。まず、CPU14aは所定時間経過したか否かを判断する(S1)。ここで、所定時間とは例えば2秒である。所定時間経過したと判断した場合(S1:YES)、トランスジューサTD1,TD2は間欠的に超音波信号を送信する(S2)。
FIG. 5 is a flowchart showing a water entry detection method by the
その後、CPU14aは第2所定時間経過したか否かを判断する(S3)。ここで、第2所定時間とは例えば約190マイクロ秒である。そして、閾値電圧発生回路は一時的にオンとなる(S4)。このように、本実施形態に係る超音波式ガスメータ1では、経験上伝搬時間がどの程度になるかを予めわかっているため、予測される伝搬時間の直前などに閾値電圧発生回路をオンすることにより、消費電力を低減している。
Thereafter, the
次いで、増幅器13aは、受信した超音波信号を所定レベルまで増幅し(S5)、流量計測機能は伝搬時間を計測する(S6)。その後、流量計測機能は伝搬時間からガス流速を演算し(S7)、ガス流速と流路径などからガス流量を演算する(S8)。そして、処理はステップS1に移行する。なお、ステップS1〜S8までの処理が上記した計測モードに対応する。
Next, the
ところで、所定時間経過していないと判断した場合(S1:NO)、CPU14aは第3所定時間経過したか否かを判断する(S9)。ここで、第3所定時間は例えば10分である。そして、第3所定時間経過したと判断された場合(S9:YES)、水入り判断モードが開始することとなり、処理はステップS10に移行する。一方、第3所定時間経過していないと判断された場合(S9:NO)、処理はステップS1に移行する。このように、本実施形態では水入り判断機能による水入り検出の間隔が、流量計測機能による計測間隔よりも長く設定されている。
When it is determined that the predetermined time has not elapsed (S1: NO), the
ステップS10においてトランスジューサTD1,TD2は、間欠的に超音波信号を送信する(S10)。その後、CPU14aは第4所定時間経過したか否かを判断する(S11)。ここで、第4所定時間とは例えば約30マイクロ秒である。次に、閾値電圧発生回路は、閾値電圧を計測モード時よりも低い電圧値に設定する(S12)。これにより、メータ内にある程度の量の水が溜まる直前、すなわち比較的水量が少ない時点での水入りを検出し易くしている。
In step S10, the transducers TD1 and TD2 intermittently transmit ultrasonic signals (S10). Thereafter, the
そして、閾値電圧発生回路は一時的にオンとなる(S13)。ここで、ステップS4では、閾値電圧回路がオンとなるタイミングは、超音波信号の送信を開始してから、約190マイクロ秒後であったが、ステップS13では30マイクロ秒後となっている。このように、閾値電圧発生回路は、メータ流路内に水が浸入しているか否かを判断する場合、閾値電圧を発生させるタイミングを計測モード時よりも早くする。これにより、水入り時に短くなる伝搬時間をとらえ易くすることができ、適切に水入り判断を行うことができる。 Then, the threshold voltage generation circuit is temporarily turned on (S13). Here, in step S4, the timing at which the threshold voltage circuit is turned on is about 190 microseconds after the start of transmission of the ultrasonic signal, but in step S13, it is 30 microseconds later. Thus, when the threshold voltage generation circuit determines whether water has entered the meter flow path, the threshold voltage generation circuit makes the threshold voltage generation timing earlier than in the measurement mode. Thereby, the propagation time which becomes short at the time of entering water can be easily grasped, and the entering of water can be appropriately determined.
次いで、増幅器13aは、受信した超音波信号を所定レベルまで増幅し(S14)、水入り判断機能は伝搬時間を計測する(S15)。その後、水入り判断機能は、伝搬時間が規定時間以下であるか否かを判断する(S16)。ここで、規定時間とは、例えば60マイクロ秒などであるが、水入り時に伝搬時間が短くなる度合いは流路形状、多層流路のありなし、流量のありなしなどによっても異なる。このため、規定時間は、水が浸入していないときの伝搬時間の半分又は約4分の1程度に設定されていることが望ましい。
Next, the
伝搬時間が規定時間以下であると判断した場合(S16:YES)、処理はステップS18に移行する。一方、伝搬時間が規定時間以下でないと判断した場合(S16:NO)、水入り判断機能は、増幅度が所定値以下であるか否かを判断する(S17)。ここで、本実施形態において所定値は、「35」程度であるが、増幅度が小さくなる度合いは種々の要因によって変化する。このため、所定値は、水が浸入していないときの増幅度の約9割に設定されていることが望ましい。 If it is determined that the propagation time is equal to or shorter than the specified time (S16: YES), the process proceeds to step S18. On the other hand, when it is determined that the propagation time is not less than the specified time (S16: NO), the water entering determination function determines whether or not the amplification degree is equal to or less than a predetermined value (S17). Here, in the present embodiment, the predetermined value is about “35”, but the degree of decrease in the degree of amplification varies depending on various factors. For this reason, it is desirable that the predetermined value is set to about 90% of the amplification degree when water does not enter.
増幅度が所定値以下でないと判断した場合(S17:NO)、処理はステップS1に移行する。一方、増幅度が所定値以下であると判断した場合(S17:YES)、処理はステップS18に移行する。ステップS18において水入り判断機能は、伝搬時間が規定時間以下、又は、増幅度が所定値以下のいずれか一方の条件を満たしているため、流路内に水が浸入していると判断する(S18)。 When it is determined that the amplification degree is not less than or equal to the predetermined value (S17: NO), the process proceeds to step S1. On the other hand, when it is determined that the amplification degree is equal to or less than the predetermined value (S17: YES), the process proceeds to step S18. In step S18, the water entry determination function determines that water has entered the flow path because the propagation time satisfies a condition of either the specified time or less or the amplification degree satisfies a predetermined value or less ( S18).
次いで、保安機能は、n(nは2以上の整数)回連続して、水の浸入が検出された否かを判断する(S19)。n回連続して水の浸入が検出されていないと判断した場合(S19:NO)、処理はステップS1に移行する。他方、n回連続して水の浸入が検出されたと判断した場合(S19:YES)、保安機能は、警報、警報のための信号出力、及び遮断弁10の弁閉の少なくとも1つを行い(S20)、その後図5に示す処理は終了する。
Next, the security function determines whether or not water intrusion is detected continuously (n is an integer of 2 or more) times (S19). When it is determined that water intrusion has not been detected n times consecutively (S19: NO), the process proceeds to step S1. On the other hand, when it is determined that water intrusion has been detected n times consecutively (S19: YES), the security function performs at least one of alarm, signal output for alarm, and shut-off
このようにして、本実施形態に係る超音波式ガスメータ1及びその水入り検出方法によれば、超音波信号の伝搬時間が規定値以下である場合、及び、増幅度が所定値以下である場合の少なくとも一方の場合に、メータ流路内に水が浸入していると判断する。ここで、超音波信号はガス中よりも水中で速く且つ減衰し難く伝わる特性を有している。このため、メータ内にある程度の量の水が溜まった場合、伝搬時間が短くなると共に増幅度が小さくなる傾向があり、これによりメータ流路内への水の浸入を判断することができる。特に、水入りは水入り判断機能による処理によって判断されるため、水分センサをメータ内に設ける必要がない。従って、コストを抑えつつ、流路内に水が浸入したことを検出することができる。
As described above, according to the
また、メータ流路内に水が浸入しているか否かを水入り判断機能に判断させるにあたり、伝搬時間を判断するための閾値電圧を流量計測機能により伝搬時間を求めるときの電圧値よりも低い電圧値に設定する。ここで、メータ内にある程度の量の水が溜まる直前、すなわち比較的水量が少ない時点では、比較的早い段階で超音波信号が弱く受信される傾向にある。よって、閾値電圧を流量計測時よりも低くすることで、この弱く受信される超音波信号を検出することができ、比較的少ない水量の水入りを検出することができる。 In addition, when making the water determination function determine whether water has entered the meter flow path, the threshold voltage for determining the propagation time is lower than the voltage value when the propagation time is determined by the flow measurement function Set to voltage value. Here, immediately before a certain amount of water accumulates in the meter, that is, when the amount of water is relatively small, the ultrasonic signal tends to be received weakly at a relatively early stage. Therefore, by making the threshold voltage lower than that at the time of flow rate measurement, this weakly received ultrasonic signal can be detected, and a relatively small amount of water can be detected.
また、水入り判断機能による判断間隔は、流量計測機能による計測間隔よりも長くされている。このため、流量計測回数に比較して水入りの判断回数は少なくなり、水入り判断を実行するための消費電力の増大を抑えることができる。 Further, the determination interval by the water entry determination function is longer than the measurement interval by the flow rate measurement function. For this reason, the number of times of determination of entering water is smaller than the number of times of flow rate measurement, and an increase in power consumption for executing the determination of entering water can be suppressed.
また、メータ流路内に水が浸入しているか否かを水入り判断機能に判断させる場合、閾値電圧を発生させるタイミングを流量計測手段により伝搬時間を求めるときよりも早くする。このように、閾値電圧の発生タイミングを早めることで、水入り時に短くなる伝搬時間をとらえ易くすることができ、適切に水入り判断を行うことができる。 Further, when the water entering determination function determines whether water has entered the meter flow path, the timing for generating the threshold voltage is set earlier than when the propagation time is obtained by the flow rate measuring means. Thus, by advancing the generation timing of the threshold voltage, it is possible to easily grasp the propagation time that is shortened at the time of entering the water, and it is possible to appropriately determine the entering of the water.
また、複数回連続してメータ流路内に水が浸入していると判断された場合に、警報、警報のための信号出力、及び遮断弁の弁閉の少なくとも1つを行う保安機能をさらに備える。このため、警報等を行えるだけでなく、複数回連続して水が浸入していると判断された場合に警報等を行うことで、外来ノイズによる誤判断で警報等をしてしまうことを防止することができる。なお、外来ノイズとは、例えばTV電波塔からのノイズや、携帯電話からのノイズである。また、超音波式ガスメータ1と伝送装置との接続ケーブルにノイズが乗った場合にも、外来ノイズを受ける。
In addition, when it is determined that water has infiltrated into the meter flow path several times in succession, a safety function is further provided that performs at least one of an alarm, a signal output for alarm, and a shut-off valve closing. Prepare. For this reason, not only can alarms be performed, but it is also possible to prevent alarms due to misjudgment due to external noise by performing alarms when it is determined that water has infiltrated multiple times in succession. can do. The external noise is, for example, noise from a TV radio tower or noise from a mobile phone. Also, external noise is received when noise is applied to the connection cable between the
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。例えば、本実施形態に係る超音波式ガスメータ1では、図5に示すように、伝搬時間が規定時間以下、又は、増幅度が所定値以下のいずれか一方の条件を満たしている場合に、流路内に水が浸入していると判断していた。しかし、いずれか一方でなく双方を満たす場合に、流路内に水が浸入していると判断してもよい。これにより、より確実に水の浸入を判断することができるからである。
As described above, the present invention has been described based on the embodiment, but the present invention is not limited to the above embodiment, and may be modified without departing from the gist of the present invention. For example, in the
さらに、本実施形態に係る超音波式ガスメータ1において示した各種数値については、メータの設置環境や仕様などによって種々の値に変更可能である。
Furthermore, various numerical values shown in the
1…超音波式ガスメータ
10…ガス遮断弁
11a,11b…トランスジューサI/F回路
12…送信回路
13…受信回路
13a…増幅器(増幅手段)
14…μCOM
14a…CPU(水入り判断手段、流量計測手段、保安手段)
14b…ROM
14b…RAM
14b…バスライン
15…表示器
16…仕切板
TD1,TD2…トランスジューサ(送信手段、受信手段)
DESCRIPTION OF
14 ... μCOM
14a ... CPU (water determining means, flow rate measuring means, security means)
14b ... ROM
14b ... RAM
14b ...
Claims (5)
前記超音波信号を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信された信号を所定の強さまで増幅する増幅手段と、
前記送信手段から送信されて前記受信手段により受信された超音波信号の伝搬時間が規定値以下である場合、及び、前記増幅手段による増幅度が所定値以下である場合の少なくとも一方の場合に、メータ流路内に水が浸入していると判断する水入り判断手段と、
前記送信手段から送信されて前記受信手段により受信された超音波信号の伝搬時間に基づいて、ガス流路内を流れるガスの流量を計測する流量計測手段と、
前記伝搬時間を判断するための閾値電圧を発生させる閾値電圧発生手段と、を備え、
前記閾値電圧発生手段は、メータ流路内に水が浸入しているか否かを前記水入り判断手段に判断させる場合、前記閾値電圧を発生させるタイミングを前記流量計測手段により伝搬時間を求めるときよりも早くする
ことを特徴とする超音波式ガスメータ。 Transmission means for intermittently transmitting ultrasonic signals in the gas flow path;
Receiving means for receiving the ultrasonic signal;
Amplifying means for amplifying the signal received by the receiving means to a predetermined strength;
When the propagation time of the ultrasonic signal transmitted from the transmission unit and received by the reception unit is a specified value or less, and at least one of the cases where the amplification degree by the amplification unit is a predetermined value or less, A water entry judging means for judging that water has entered the meter flow path;
Flow rate measuring means for measuring the flow rate of the gas flowing in the gas flow path based on the propagation time of the ultrasonic signal transmitted from the transmitting means and received by the receiving means;
Threshold voltage generating means for generating a threshold voltage for determining the propagation time,
When the threshold voltage generation means causes the water entry determination means to determine whether or not water has entered the meter flow path, the threshold voltage generation means is more timely than the time when the flow rate measurement means obtains the propagation time. ultrasonic gas meter, characterized in that also fast.
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波式ガスメータ。 The ultrasonic gas meter according to claim 1 , wherein the determination interval by the water entering determination means is longer than the measurement interval by the flow rate measurement means .
ことを特徴とする請求項2に記載の超音波式ガスメータ。 The threshold voltage generating means, when making the water entering determining means determine whether or not water has entered the meter flow path, is more than a voltage value when the threshold voltage is determined by the flow rate measuring means to determine the propagation time. The ultrasonic gas meter according to claim 2, wherein the ultrasonic gas meter is set to a low voltage value .
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の超音波式ガスメータ。 Security that performs at least one of alarm, signal output for alarm, and shut-off of shut-off valve when it is determined that water has infiltrated into the flow path a plurality of times in succession to the water entering determination means The ultrasonic gas meter according to any one of claims 1 to 3 , further comprising means .
前記超音波信号を受信する受信工程と、
前記送信工程において送信されて前記受信工程にて受信された超音波信号の伝搬時間が規定値以下である場合に、メータ流路内に水が浸入していると判断する水入り判断工程と、
前記送信工程にて送信されて前記受信工程において受信された超音波信号の伝搬時間に基づいて、ガス流路内を流れるガスの流量を計測する流量計測工程と、
前記伝搬時間を判断するための閾値電圧を発生させる閾値電圧発生工程と、を備え、
前記閾値電圧発生工程では、メータ流路内に水が浸入しているか否かを前記水入り判断工程にて判断する場合、前記閾値電圧を発生させるタイミングを前記流量計測工程において伝搬時間を求めるときよりも早くする
ことを特徴とする超音波式ガスメータの水入り検出方法。
A transmission step of intermittently transmitting an ultrasonic signal in the gas flow path;
Receiving the ultrasonic signal; and
When the propagation time of the ultrasonic signal transmitted in the transmission step and received in the reception step is equal to or less than a specified value, a water entry determination step for determining that water has entered the meter flow path,
Based on the propagation time of the ultrasonic signal transmitted in the transmission step and received in the reception step, a flow rate measurement step of measuring the flow rate of the gas flowing in the gas flow path,
A threshold voltage generation step of generating a threshold voltage for determining the propagation time,
In the threshold voltage generation step, when determining whether or not water has entered the meter flow path in the water determination step, when determining the propagation time in the flow measurement step, the timing for generating the threshold voltage A method for detecting water entering an ultrasonic gas meter, characterized in that the method is faster .
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