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JP7675577B2 - Anomaly detection device and anomaly detection method - Google Patents
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Description

この発明は、超音波流量計の異常を検知する異常検知装置及び異常検知方法に関する。 This invention relates to an abnormality detection device and an abnormality detection method for detecting abnormalities in an ultrasonic flowmeter.

従来、一対の超音波センサにより送受信される超音波の伝播時間差に基づいて、測定対象である流体の流量を計測する超音波流量計が知られている。
このような超音波流量計において、超音波の送受信を行う超音波センサが故障した場合等に、受信信号の強度又はTOF時間には大きな変化が生じないが、センサ特性の変化により伝搬時間差に誤差が生じることがある。超音波流量計では、このような異常を検知できずに計測を続けていると、流量計測に誤差が生じてしまい、計測精度が担保できなくなる可能性がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, ultrasonic flowmeters are known that measure the flow rate of a fluid to be measured based on the difference in propagation time between ultrasonic waves transmitted and received by a pair of ultrasonic sensors.
In such ultrasonic flowmeters, when the ultrasonic sensor that transmits and receives ultrasonic waves breaks down, the strength of the received signal or the TOF time does not change significantly, but an error may occur in the propagation time difference due to a change in the sensor characteristics. If the ultrasonic flowmeter continues to measure without detecting such an abnormality, an error may occur in the flow measurement, and the measurement accuracy may not be guaranteed.

これに対し、例えば特許文献1には、受信信号の強度が所定の範囲を外れている場合、又は、伝搬時間が長すぎる場合に、警告を発する方法が示されている。 In response to this, for example, Patent Document 1 shows a method of issuing a warning if the strength of the received signal is outside a specified range or if the propagation time is too long.

特許第4673950号Patent No. 4673950

しかしながら、特許文献1に開示された従来方法では、受信信号の大きな変化をとらえる指標としては有効であるが、超音波センサの異常を早期に発見する指標としては不十分である。 However, while the conventional method disclosed in Patent Document 1 is effective as an indicator for detecting large changes in the received signal, it is insufficient as an indicator for early detection of abnormalities in the ultrasonic sensor.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、従来に対し、早期に超音波センサの異常を検知可能な異常検知装置を提供することを目的としている。 This invention was made to solve the above problems, and aims to provide an abnormality detection device that can detect abnormalities in ultrasonic sensors earlier than conventional devices.

この発明に係る異常検知装置は、超音波流量計が有する一方の超音波センサにより受信された受信信号を取得する第1の受信信号取得部と、超音波流量計が有する他方の超音波センサにより受信された受信信号を取得する第2の受信信号取得部と、第1の受信信号取得部による取得結果に基づいて、複数の単位計測工程毎に、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測する第1のゼロクロス点計測部と、第2の受信信号取得部による取得結果に基づいて、複数の単位計測工程毎に、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測する第2のゼロクロス点計測部と、第1のゼロクロス点計測部による計測結果と第2のゼロクロス点計測部による計測結果との時間差を算出する時間差算出部と、時間差算出部による算出結果に基づいて、前半ゼロクロス点での時間差の平均値を算出する第1の平均値算出部と、時間差算出部による算出結果に基づいて、後半ゼロクロス点での時間差の平均値を算出する第2の平均値算出部と、第1の平均値算出部による算出結果と第2の平均値算出部による算出結果との差分の絶対値を算出する差分算出部と、差分算出部により算出された差分の絶対値を閾値と比較することで、超音波流量計の異常を検知する異常検知部とを備えたことを特徴とする。 The anomaly detection device according to the present invention includes a first reception signal acquisition unit that acquires a reception signal received by one of the ultrasonic sensors of the ultrasonic flowmeter, a second reception signal acquisition unit that acquires a reception signal received by the other ultrasonic sensor of the ultrasonic flowmeter, a first zero-cross point measurement unit that measures the time from the start of transmission to the zero-cross point multiple times for each of multiple unit measurement steps based on the results acquired by the first reception signal acquisition unit, a second zero-cross point measurement unit that measures the time from the start of transmission to the zero-cross point multiple times for each of multiple unit measurement steps based on the results acquired by the second reception signal acquisition unit, and a first zero-cross point measurement unit that measures the time from the start of transmission to the zero-cross point multiple times for each of multiple unit measurement steps based on the results acquired by the second reception signal acquisition unit. The ultrasonic flowmeter is characterized by comprising a time difference calculation unit that calculates the time difference between the measurement result by the zero-cross point measurement unit and the measurement result by the second zero-cross point measurement unit, a first average value calculation unit that calculates the average value of the time difference at the first zero-cross point based on the calculation result by the time difference calculation unit, a second average value calculation unit that calculates the average value of the time difference at the second zero-cross point based on the calculation result by the time difference calculation unit, a difference calculation unit that calculates the absolute value of the difference between the calculation result by the first average value calculation unit and the calculation result by the second average value calculation unit, and an abnormality detection unit that detects an abnormality in the ultrasonic flowmeter by comparing the absolute value of the difference calculated by the difference calculation unit with a threshold value.

この発明によれば、上記のように構成したので、従来に対し、早期に超音波センサの異常を検知可能となる。 With the above-mentioned configuration, this invention makes it possible to detect abnormalities in the ultrasonic sensor earlier than in the past.

実施の形態1に係る超音波流量計の構成例を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration example of an ultrasonic flowmeter according to a first embodiment. 実施の形態1における演算部の構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of a calculation unit according to the first embodiment. ゼロクロス点を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining zero crossing points. 実施の形態1における演算部による異常検知動作例を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing an example of an abnormality detection operation by a calculation unit in the first embodiment. ゼロクロス点毎の時間差におけるゼロ点のドリフトを説明するための図である。FIG. 13 is a diagram for explaining the drift of the zero point in the time difference between the zero crossing points. 実施の形態1における演算部で用いられる各種パラメータの一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of various parameters used in a calculation unit in the first embodiment. 実施の形態2における演算部の構成例を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration example of a calculation unit in the second embodiment. 図8A、図8Bは、実施の形態2における演算部で用いられる各種パラメータの一例を示す図であり、図8Aは順方向に関する各種パラメータを示し、図8Bは逆方向に関する各種パラメータを示す図である。8A and 8B are diagrams showing an example of various parameters used in the calculation unit in embodiment 2, where FIG. 8A shows various parameters related to the forward direction and FIG. 8B shows various parameters related to the reverse direction.

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態1.
図1は実施の形態1に係る超音波流量計の構成例を示す図である。
超音波流量計は、超音波を用いて流体に対する計測を行う。この超音波流量計は、図1に示すように、測定管1、超音波センサ2、超音波センサ3及び演算部4を備えている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Embodiment 1.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an ultrasonic flowmeter according to a first embodiment.
The ultrasonic flowmeter measures a fluid by using ultrasonic waves. As shown in FIG. 1, the ultrasonic flowmeter includes a measuring tube 1, an ultrasonic sensor 2, an ultrasonic sensor 3, and a calculation unit 4.

測定管1は、内部に測定対象である流体が流れる円筒状部材である。 The measuring tube 1 is a cylindrical member through which the fluid to be measured flows.

超音波センサ2は、測定管1の側壁における上流側に取付けられ、測定管1内で超音波センサ3との間で超音波の送受信を行う超音波トランスデューサである。すなわち、超音波センサ2は、測定管1内で下流側(超音波センサ3)に対して超音波を送信し、下流側(超音波センサ3)からの超音波を受信信号として受信する。 The ultrasonic sensor 2 is an ultrasonic transducer that is attached to the upstream side of the side wall of the measuring pipe 1 and transmits and receives ultrasonic waves between the ultrasonic sensor 3 within the measuring pipe 1. In other words, the ultrasonic sensor 2 transmits ultrasonic waves to the downstream side (ultrasonic sensor 3) within the measuring pipe 1, and receives ultrasonic waves from the downstream side (ultrasonic sensor 3) as a received signal.

超音波センサ3は、測定管1の側壁における下流側に取付けられ、測定管1内で超音波センサ2との間で超音波の送受信を行う超音波トランスデューサである。すなわち、超音波センサ3は、測定管1内で上流側(超音波センサ2)に対して超音波を送信し、上流側(超音波センサ2)からの超音波を受信信号として受信する。 The ultrasonic sensor 3 is an ultrasonic transducer that is attached to the downstream side of the side wall of the measuring pipe 1 and transmits and receives ultrasonic waves between the ultrasonic sensor 2 within the measuring pipe 1. In other words, the ultrasonic sensor 3 transmits ultrasonic waves to the upstream side (ultrasonic sensor 2) within the measuring pipe 1 and receives ultrasonic waves from the upstream side (ultrasonic sensor 2) as a received signal.

なお、超音波センサ2及び超音波センサ3の位置関係は、超音波センサ2及び超音波センサ3により送受信される超音波の伝搬経路に応じて設計される。 The positional relationship between ultrasonic sensor 2 and ultrasonic sensor 3 is designed according to the propagation path of the ultrasonic waves transmitted and received by ultrasonic sensor 2 and ultrasonic sensor 3.

演算部4は、超音波センサ2による送受信結果及び超音波センサ3による送受信結果に基づいて、測定管1内における流体の流量を演算する。
また、演算部4は、超音波センサ2による送受信結果及び超音波センサ3による送受信結果に基づいて、超音波流量計の異常を検知する機能(異常検知装置の機能)も有している。
The calculation unit 4 calculates the flow rate of the fluid in the measuring pipe 1 based on the results of transmission and reception by the ultrasonic sensor 2 and the results of transmission and reception by the ultrasonic sensor 3 .
The calculation unit 4 also has a function of detecting an abnormality in the ultrasonic flowmeter based on the transmission and reception results by the ultrasonic sensor 2 and the transmission and reception results by the ultrasonic sensor 3 (function of an abnormality detection device).

この演算部4は、図2に示すように、受信信号取得部(第1の受信信号取得部)401、受信信号取得部(第2の受信信号取得部)402、ゼロクロス点計測部(第1のゼロクロス点計測部)403、ゼロクロス点計測部(第2のゼロクロス点計測部)404、時間差算出部405、平均値算出部(第1の平均値算出部)406、平均値算出部(第2の平均値算出部)407、差分算出部408、異常検知部409及び流量演算部410を備えている。 As shown in FIG. 2, the calculation unit 4 includes a received signal acquisition unit (first received signal acquisition unit) 401, a received signal acquisition unit (second received signal acquisition unit) 402, a zero-cross point measurement unit (first zero-cross point measurement unit) 403, a zero-cross point measurement unit (second zero-cross point measurement unit) 404, a time difference calculation unit 405, an average value calculation unit (first average value calculation unit) 406, an average value calculation unit (second average value calculation unit) 407, a difference calculation unit 408, an abnormality detection unit 409, and a flow rate calculation unit 410.

図2に示す演算部4が有する構成のうち、受信信号取得部401、受信信号取得部402、ゼロクロス点計測部403、ゼロクロス点計測部404、時間差算出部405、平均値算出部406、平均値算出部407、差分算出部408及び異常検知部409は、異常検知装置を構成する。 Of the components of the calculation unit 4 shown in FIG. 2, the received signal acquisition unit 401, the received signal acquisition unit 402, the zero-cross point measurement unit 403, the zero-cross point measurement unit 404, the time difference calculation unit 405, the average value calculation unit 406, the average value calculation unit 407, the difference calculation unit 408, and the anomaly detection unit 409 constitute an anomaly detection device.

なお、演算部4は、IC(Integrated Circuit)、システムLSI(Large Scale Integration)等の処理回路、又はメモリ等に記憶されたプログラムを実行するCPU(Central Processing Unit)等により実現される。 The calculation unit 4 is realized by a processing circuit such as an integrated circuit (IC) or a system large-scale integration (LSI), or a central processing unit (CPU) that executes a program stored in a memory or the like.

受信信号取得部401は、超音波センサ2により受信された受信信号を取得する。 The received signal acquisition unit 401 acquires the received signal received by the ultrasonic sensor 2.

受信信号取得部402は、超音波センサ3により受信された受信信号を取得する。 The received signal acquisition unit 402 acquires the received signal received by the ultrasonic sensor 3.

ゼロクロス点計測部403は、受信信号取得部401による取得結果に基づいて、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測する。ゼロクロス点計測部403は、上記の処理を、複数の受信信号毎(単位計測工程毎)に実施する。
なお、例えば図3に示すように、ゼロクロス点は、受信の開始後、受信信号の強度が閾値(閾値電圧)を超えた後に当該受信信号の強度がゼロとなる点である。なお、このゼロクロス点は、通常、受信信号の受信開始点から当該受信信号が最大振幅となる点までに生じた点が計測対象とされる。図3において、上段は超音波の送信波形を示し、下段は超音波の受信波形(受信信号の波形)を示している。また、図3において、符号31は受信開始点を示し、符号32は閾値を示し、符号33はゼロクロス点を示し、符号34は受信信号が最大振幅となる点を示している。また、ゼロクロス点計測部403が1回の単位計測工程において、時間の計測を行うゼロクロス点の数は、事前に設定される。また、単位計測工程の回数は、事前に設定される。
The zero-crossing point measurement unit 403 measures the time from the start of transmission to the zero-crossing point multiple times based on the acquisition result by the received signal acquisition unit 401. The zero-crossing point measurement unit 403 performs the above process for each of the multiple received signals (each unit measurement step).
As shown in FIG. 3, for example, the zero cross point is a point where the strength of the received signal becomes zero after the strength of the received signal exceeds a threshold (threshold voltage) after the start of reception. The zero cross point is usually measured from the reception start point of the received signal to the point where the received signal has the maximum amplitude. In FIG. 3, the upper part shows the transmission waveform of the ultrasonic wave, and the lower part shows the reception waveform (waveform of the received signal). In FIG. 3, the reference numeral 31 indicates the reception start point, the reference numeral 32 indicates the threshold, the reference numeral 33 indicates the zero cross point, and the reference numeral 34 indicates the point where the received signal has the maximum amplitude. In addition, the number of zero cross points at which the zero cross point measuring unit 403 measures the time in one unit measurement step is set in advance. In addition, the number of unit measurement steps is set in advance.

ゼロクロス点計測部404は、受信信号取得部402による取得結果に基づいて、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測する。ゼロクロス点計測部404は、上記の処理を、複数の受信信号毎(単位計測工程毎)に実施する。
なお、ゼロクロス点計測部404が1回の単位計測工程において、時間の計測を行うゼロクロス点の数は、事前に設定される。また、単位計測工程の回数は、事前に設定される。
The zero-crossing point measurement unit 404 measures the time from the start of transmission to the zero-crossing point multiple times based on the acquisition result by the received signal acquisition unit 402. The zero-crossing point measurement unit 404 performs the above process for each of the multiple received signals (each unit measurement step).
The number of zero crossing points at which the zero crossing point measuring unit 404 measures time in one unit measurement step is set in advance. Also, the number of unit measurement steps is set in advance.

なお、受信信号取得部401,402及びゼロクロス点計測部403,404による動作は、1系統の回路で実現可能である。すなわち、順方向の送受信と逆方向の送受信とに応じて、上記回路と超音波センサ2,3の接続が切替えられることで、上記の動作を実現可能である。 The operations of the received signal acquisition units 401, 402 and the zero-crossing point measurement units 403, 404 can be realized by a single circuit. In other words, the above operations can be realized by switching the connection between the above circuits and the ultrasonic sensors 2, 3 depending on whether transmission and reception is in the forward direction or the reverse direction.

時間差算出部405は、ゼロクロス点計測部403による計測結果とゼロクロス点計測部404による計測結果との時間差を算出する。この際、まず、時間差算出部405は、ゼロクロス点毎に、ゼロクロス点計測部403による各単位計測工程での計測結果を平均化することで、平均値を算出する。同様に、時間差算出部405は、ゼロクロス点毎に、ゼロクロス点計測部404による各単位計測工程での計測結果を平均化することで、平均値を算出する。そして、時間差算出部405は、ゼロクロス点毎に上記2つの平均値の差分を算出することで、各ゼロクロス点での時間差を算出する。 The time difference calculation unit 405 calculates the time difference between the measurement result by the zero-cross point measurement unit 403 and the measurement result by the zero-cross point measurement unit 404. At this time, the time difference calculation unit 405 first calculates an average value by averaging the measurement results in each unit measurement process by the zero-cross point measurement unit 403 for each zero-cross point. Similarly, the time difference calculation unit 405 calculates an average value by averaging the measurement results in each unit measurement process by the zero-cross point measurement unit 404 for each zero-cross point. Then, the time difference calculation unit 405 calculates the difference between the above two average values for each zero-cross point, thereby calculating the time difference at each zero-cross point.

平均値算出部406は、時間差算出部405による算出結果に基づいて、前半ゼロクロス点での時間差の平均値を算出する。
なお、前半ゼロクロス点は、受信信号の受信開始点から当該受信信号が最大振幅となる点までに生じた複数個のゼロクロス点を時間順に並べた際に、受信開始点に近い1つ以上のゼロクロス点を指す。
Based on the calculation result by time difference calculation section 405, average value calculation section 406 calculates the average value of the time differences at the first half zero crossing points.
In addition, the first half zero crossing point refers to one or more zero crossing points that are close to the reception start point when multiple zero crossing points that occur from the reception start point of the received signal to the point where the received signal has the maximum amplitude are arranged in chronological order.

平均値算出部407は、時間差算出部405による算出結果に基づいて、後半ゼロクロス点での時間差の平均値を算出する。
なお、後半ゼロクロス点は、受信信号の受信開始点から当該受信信号が最大振幅となる点までに生じた複数個のゼロクロス点を時間順に並べた際に、受信開始点から遠い1つ以上のゼロクロス点を指し、前半ゼロクロス点より後に生じたゼロクロス点である。
Based on the calculation result by time difference calculation section 405, average value calculation section 407 calculates the average value of the time differences at the latter half zero crossing points.
In addition, the latter zero crossing point refers to one or more zero crossing points that are farther from the reception start point when multiple zero crossing points that occur from the reception start point of the received signal to the point where the received signal has the maximum amplitude are arranged in chronological order, and is a zero crossing point that occurs after the first zero crossing point.

差分算出部408は、平均値算出部406により算出された平均値と、平均値算出部407により算出された平均値との差分の絶対値を算出する。 The difference calculation unit 408 calculates the absolute value of the difference between the average value calculated by the average value calculation unit 406 and the average value calculated by the average value calculation unit 407.

異常検知部409は、差分算出部408により算出された差分の絶対値を閾値と比較することで、超音波流量計の異常を検知する。この際、異常検知部409は、上記差分の絶対値が閾値以下である場合には超音波流量計に異常は生じていないと判定し、上記差分の絶対値が閾値より大きい場合には超音波流量計に異常が生じていると判定する。なお、閾値は事前に設定される。 The abnormality detection unit 409 detects an abnormality in the ultrasonic flowmeter by comparing the absolute value of the difference calculated by the difference calculation unit 408 with a threshold value. In this case, the abnormality detection unit 409 determines that no abnormality has occurred in the ultrasonic flowmeter if the absolute value of the difference is equal to or less than the threshold value, and determines that an abnormality has occurred in the ultrasonic flowmeter if the absolute value of the difference is greater than the threshold value. The threshold value is set in advance.

流量演算部410は、時間差算出部405による算出結果に基づいて、測定管1内における流体の流量を算出する。流量演算部410の動作原理としては、従来の流量演算の原理を採用可能であり、その説明を省略する。 The flow rate calculation unit 410 calculates the flow rate of the fluid in the measuring tube 1 based on the calculation result by the time difference calculation unit 405. The operating principle of the flow rate calculation unit 410 can be the same as that of conventional flow rate calculation, and the explanation of this will be omitted.

なお上記では、超音波流量計に異常検知装置の機能が設けられた場合を示した。しかしながら、これに限らず、異常検知装置は超音波流量計とは別の装置として設けられていてもよい。 In the above, the ultrasonic flowmeter is provided with the anomaly detection device function. However, this is not limiting, and the anomaly detection device may be provided as a device separate from the ultrasonic flowmeter.

次に、図2に示す実施の形態1における演算部4(異常検知装置)による異常検知動作例について、図4を参照しながら説明する。
ここで、一対の超音波センサ2,3は、センサ特性の差により、温度に伴って、流量計測で用いられる時間差(伝播時間差)のゼロ点がドリフトする現象がある。このドリフトの変動幅が所定の範囲内であれば、超音波流量計の計測精度は満たされる。一方、図5に示すように、上記流量計測で用いられる時間差をゼロクロス点毎に分解すると、時間軸における後ろのゼロクロス点になる程、温度変化による影響がより大きくなっていることがわかる。そのため、超音波センサが故障した場合等には、後半ゼロクロス点の方が、前半ゼロクロス点に対してより大きく変動することになる。
Next, an example of an anomaly detection operation by the calculation unit 4 (anomaly detection device) in the first embodiment shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG.
Here, the pair of ultrasonic sensors 2, 3 have a phenomenon in which the zero point of the time difference (propagation time difference) used in flow measurement drifts with temperature due to differences in sensor characteristics. If the fluctuation width of this drift is within a predetermined range, the measurement accuracy of the ultrasonic flowmeter is satisfied. On the other hand, as shown in FIG. 5, when the time difference used in the above flow measurement is broken down into zero crossing points, it can be seen that the later the zero crossing point on the time axis, the greater the influence of temperature change. Therefore, if the ultrasonic sensor breaks down, the latter zero crossing point will fluctuate more than the first zero crossing point.

そこで、実施の形態1に係る異常検知装置では、後半ゼロクロス点での時間差と前半ゼロクロス点での時間差とをモニタリングし、その差が正常時での想定値より大きくなった場合に異常として検知する。なお、超音波流量計による流量計測では、各ゼロクロス点での時間差を利用するため、計測精度が担保できなくなる前に、異常検知が可能となる。 Therefore, the anomaly detection device according to embodiment 1 monitors the time difference at the latter half zero crossing point and the time difference at the first half zero crossing point, and detects an anomaly when the difference becomes larger than the expected value under normal conditions. Note that, in flow measurement using an ultrasonic flowmeter, the time difference at each zero crossing point is used, making it possible to detect an anomaly before measurement accuracy can no longer be guaranteed.

図2に示す実施の形態1における演算部4による異常検知動作例では、図4に示すように、まず、受信信号取得部401及び受信信号取得部402は、受信信号を取得する(ステップST401)。
すなわち、受信信号取得部401は、超音波センサ2により受信された受信信号を取得する。
同様に、受信信号取得部402は、超音波センサ3により受信された受信信号を取得する。
In the example of an abnormality detection operation by the calculation unit 4 in the first embodiment shown in FIG. 2, first, as shown in FIG. 4, the received signal acquisition units 401 and 402 acquire received signals (step ST401).
That is, the reception signal acquisition unit 401 acquires the reception signal received by the ultrasonic sensor 2 .
Similarly, the received signal acquisition unit 402 acquires the received signal received by the ultrasonic sensor 3 .

次いで、ゼロクロス点計測部403及びゼロクロス点計測部404は、単位計測工程毎に、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測する(ステップST402)。
すなわち、ゼロクロス点計測部403は、単位計測工程毎に、受信信号取得部401による取得結果に基づいて、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測する。
同様に、ゼロクロス点計測部404は、単位計測工程毎に、受信信号取得部402による取得結果に基づいて、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測する。
Next, zero-crossing point measuring section 403 and zero-crossing point measuring section 404 measure the time from the start of transmission to the zero-crossing point a plurality of times for each unit measurement step (step ST402).
That is, the zero-crossing point measuring unit 403 measures the time from the start of transmission to the zero-crossing point multiple times for each unit measurement step, based on the results acquired by the received signal acquiring unit 401 .
Similarly, the zero-crossing point measuring unit 404 measures the time from the start of transmission to the zero-crossing point multiple times for each unit measurement step, based on the results acquired by the received signal acquiring unit 402 .

図3では、ゼロクロス点計測部403及びゼロクロス点計測部404が、1回の単位計測工程において、6点のゼロクロス点の時間を計測した場合を示している。また、単位計測工程の回数は、例えば31回である。 Figure 3 shows a case where the zero-crossing point measurement unit 403 and the zero-crossing point measurement unit 404 measure the times of six zero-crossing points in one unit measurement process. The number of unit measurement processes is, for example, 31.

なお、ゼロクロス点計測部403により計測された、k回目の単位計測工程におけるm番目のゼロクロス点の時間を順ZCm(k)と表す。
また、ゼロクロス点計測部404により計測された、k回目の単位計測工程におけるm番目のゼロクロス点の時間を逆ZCm(k)と表す。
The time of the m-th zero-cross point in the k-th unit measurement step measured by the zero-cross point measuring unit 403 is represented as ZCm(k).
The time of the m-th zero-cross point in the k-th unit measurement step measured by the zero-cross point measuring unit 404 is represented as inverse ZCm(k).

次いで、時間差算出部405は、下式(1)に示すように、ゼロクロス点計測部403による計測結果とゼロクロス点計測部404による計測結果との時間差(ZCmΔt)を算出する(ステップST403)。この際、まず、時間差算出部405は、ゼロクロス点毎に、ゼロクロス点計測部403による各単位計測工程での計測結果を平均化することで、平均値を算出する。同様に、時間差算出部405は、ゼロクロス点毎に、ゼロクロス点計測部404による各単位計測工程での計測結果を平均化することで、平均値を算出する。そして、時間差算出部405は、ゼロクロス点毎に上記2つの平均値の差分を算出することで、各ゼロクロス点での時間差を算出する。
ZCmΔt=(Σ逆ZCm(k)/k)-(Σ順ZCm(k)/k) (1)
Next, the time difference calculation unit 405 calculates the time difference (ZCmΔt) between the measurement result by the zero-cross point measurement unit 403 and the measurement result by the zero-cross point measurement unit 404 as shown in the following formula (1) (step ST403). At this time, the time difference calculation unit 405 first calculates an average value by averaging the measurement results in each unit measurement process by the zero-cross point measurement unit 403 for each zero-cross point. Similarly, the time difference calculation unit 405 calculates an average value by averaging the measurement results in each unit measurement process by the zero-cross point measurement unit 404 for each zero-cross point. Then, the time difference calculation unit 405 calculates the difference between the above two average values for each zero-cross point to calculate the time difference at each zero-cross point.
ZCmΔt=(ΣReverse ZCm(k)/k)-(ΣOrder ZCm(k)/k) (1)

なお、流量演算部410は、時間差算出部405による算出結果に基づいて、測定管1内における流体の流量を算出可能である。すなわち、流量演算部410は、下式(2)に従って算出した時間差(Δt)に基づいて、流体の流量を算出可能である。
Δt=ΣZCmΔt/m (2)
The flow rate calculation unit 410 can calculate the flow rate of the fluid in the measuring tube 1 based on the calculation result by the time difference calculation unit 405. That is, the flow rate calculation unit 410 can calculate the flow rate of the fluid based on the time difference (Δt) calculated according to the following formula (2).
Δt=ΣZCmΔt/m (2)

次いで、平均値算出部406は、時間差算出部405による算出結果に基づいて、前半ゼロクロス点での時間差の平均値を算出する(ステップST404)。この際、例えば、平均値算出部406は、下式(3)に示すように、1番目と2番目のゼロクロス点での時間差の平均値(Δt1_2)を算出する。なお、平均値算出部406は、ばらつきを減らし、異常判定精度を向上させるため、N平均を実施することで、すなわち、上記の平均値の算出をN回(複数回)繰返して平均化することで、最終的な平均値(Δt1_2_N)を算出してもよい。Nは、偶然誤差の影響を低減するのに十分な数とされる。
Δt1_2=(ZC1Δt+ZC2Δt)/2 (3)
Next, the average value calculation unit 406 calculates the average value of the time differences at the first zero crossing points based on the calculation result by the time difference calculation unit 405 (step ST404). At this time, for example, the average value calculation unit 406 calculates the average value (Δt1_2) of the time differences at the first and second zero crossing points as shown in the following formula (3). Note that, in order to reduce the variation and improve the accuracy of the abnormality determination, the average value calculation unit 406 may calculate the final average value (Δt1_2_N) by performing N averaging, that is, by repeating the calculation of the above average value N times (multiple times) and averaging. N is a number sufficient to reduce the influence of random errors.
Δt1_2=(ZC1Δt+ZC2Δt)/2 (3)

次いで、平均値算出部407は、時間差算出部405による算出結果に基づいて、後半ゼロクロス点での時間差の平均値を算出する(ステップST405)。この際、例えば、平均値算出部407は、下式(4)に示すように、5番目と6番目のゼロクロス点での時間差の平均値(Δt5_6)を算出する。なお、平均値算出部407は、ばらつきを減らし、異常判定精度を向上させるため、N平均を実施することで、すなわち、上記の平均値の算出をN回(複数回)繰返して平均化することで、最終的な平均(Δt5_6_N)を算出してもよい。Nは、偶然誤差の影響を低減するのに十分な数とされる。
Δt5_6=(ZC5Δt+ZC6Δt)/2 (4)
Next, the average value calculation unit 407 calculates the average value of the time differences at the latter zero crossing points based on the calculation result by the time difference calculation unit 405 (step ST405). At this time, for example, the average value calculation unit 407 calculates the average value (Δt5_6) of the time differences at the fifth and sixth zero crossing points as shown in the following formula (4). Note that, in order to reduce the variation and improve the accuracy of the abnormality determination, the average value calculation unit 407 may calculate the final average (Δt5_6_N) by performing N averaging, that is, by repeating the calculation of the above average value N times (multiple times) and averaging the results. N is a number sufficient to reduce the influence of random errors.
Δt5_6=(ZC5Δt+ZC6Δt)/2 (4)

次いで、差分算出部408は、平均値算出部406により算出された平均値と、平均値算出部407により算出された平均値との差分の絶対値を算出する(ステップST406)。この際、上記の例では、下式(5)のように、差分算出部408は、5番目と6番目のゼロクロス点での時間差の平均値から、1番目と2番目のゼロクロス点での時間差の平均値を差し引いて絶対値を得ることで、差分の絶対値(異常判定値)を算出する。この異常判定値は、超音波流量計の異常を検知するための指標値である。
異常判定値=|Δt5_6_N-Δt1_2_N| (5)
Next, the difference calculation unit 408 calculates the absolute value of the difference between the average value calculated by the average value calculation unit 406 and the average value calculated by the average value calculation unit 407 (step ST406). At this time, in the above example, as shown in the following formula (5), the difference calculation unit 408 calculates the absolute value of the difference (abnormality determination value) by subtracting the average value of the time differences at the first and second zero crossing points from the average value of the time differences at the fifth and sixth zero crossing points. This abnormality determination value is an index value for detecting an abnormality in the ultrasonic flowmeter.
Abnormality determination value = |Δt5_6_N - Δt1_2_N| (5)

次いで、異常検知部409は、差分算出部408により算出された差分の絶対値を閾値と比較することで、超音波流量計の異常を検知する(ステップST407)。ここで、異常検知部409は、上記差分の絶対値が閾値以下である場合には超音波流量計に異常は生じていないと判定し、上記差分の絶対値が閾値より大きい場合には超音波流量計に異常が生じていると判定する。
なお、異常検知部409で用いられる閾値は、測定対象である流体の流量、圧力又は温度等に応じて値が適宜変更されてもよい。
Next, the abnormality detection unit 409 detects an abnormality in the ultrasonic flowmeter by comparing the absolute value of the difference calculated by the difference calculation unit 408 with a threshold value (step ST407). Here, the abnormality detection unit 409 determines that no abnormality has occurred in the ultrasonic flowmeter when the absolute value of the difference is equal to or smaller than the threshold value, and determines that an abnormality has occurred in the ultrasonic flowmeter when the absolute value of the difference is greater than the threshold value.
The threshold value used by the abnormality detection unit 409 may be changed as appropriate depending on the flow rate, pressure, temperature, or the like of the fluid to be measured.

図6は実施の形態1における演算部4で用いられる各種パラメータの値の一例を示している。 Figure 6 shows an example of the values of various parameters used by the calculation unit 4 in embodiment 1.

なお上記では、一例として、演算部4が、Δt5_6とΔt1_2を用いて異常検知を行う場合を示した。しかしながら、これに限らず、演算部4は、他の前半ゼロクロス点での時間差と後半ゼロクロス点での時間差を用いて異常検知を行ってもよい。すなわち、演算部4が用いるゼロクロス点の数、前半ゼロクロス点に含めるゼロクロス点の数、及び、後半ゼロクロス点に含めるゼロクロス点の数は、上記の例に限らない。また、演算部4は、Rise-Fallペア(偶数個のゼロクロス点)の平均をとることで、基準電位(0点)のずれ及び信号強度(傾き)の変化に伴うゼロクロス点の誤差を緩和できる。 In the above, as an example, the calculation unit 4 detects an abnormality using Δt5_6 and Δt1_2. However, this is not limited to the above, and the calculation unit 4 may detect an abnormality using the time difference at other first-half zero crossing points and the time difference at the second-half zero crossing points. In other words, the number of zero crossing points used by the calculation unit 4, the number of zero crossing points included in the first-half zero crossing points, and the number of zero crossing points included in the second-half zero crossing points are not limited to the above example. In addition, the calculation unit 4 can reduce errors in the zero crossing points due to a shift in the reference potential (0 point) and a change in the signal strength (slope) by averaging the rise-fall pairs (an even number of zero crossing points).

以上のように、この実施の形態1によれば、異常検知装置は、超音波センサ2により受信された受信信号を取得する受信信号取得部401と、超音波センサ3により受信された受信信号を取得する受信信号取得部402と、受信信号取得部401による取得結果に基づいて、複数の単位計測工程毎に、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測するゼロクロス点計測部403と、受信信号取得部402による取得結果に基づいて、複数の単位計測工程毎に、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測するゼロクロス点計測部404と、ゼロクロス点計測部403による計測結果とゼロクロス点計測部404による計測結果との時間差を算出する時間差算出部405と、時間差算出部405による算出結果に基づいて、前半ゼロクロス点での時間差の平均値を算出する平均値算出部406と、時間差算出部405による算出結果に基づいて、後半ゼロクロス点での時間差の平均値を算出する平均値算出部407と、平均値算出部406による算出結果と平均値算出部407による算出結果との差分の絶対値を算出する差分算出部408と、差分算出部408により算出された差分の絶対値を閾値と比較することで、超音波流量計の異常を検知する異常検知部409とを備えた。これにより、実施の形態1に係る異常検知装置は、従来に対し、早期に超音波流量計の異常を検知可能となる。また、この実施の形態1に係る異常検知装置では、超音波流量計が計測中に、超音波流量計の異常をリアルタイムに検知可能となる。 As described above, according to this embodiment 1, the abnormality detection device includes a received signal acquisition unit 401 that acquires a received signal received by the ultrasonic sensor 2, a received signal acquisition unit 402 that acquires a received signal received by the ultrasonic sensor 3, a zero-cross point measurement unit 403 that measures the time from the start of transmission to the zero-cross point multiple times for each of multiple unit measurement steps based on the acquisition results by the received signal acquisition unit 401, a zero-cross point measurement unit 404 that measures the time from the start of transmission to the zero-cross point multiple times for each of multiple unit measurement steps based on the acquisition results by the received signal acquisition unit 402, and a measurement result by the zero-cross point measurement unit 403. and the measurement result by the zero cross point measurement unit 404; an average value calculation unit 406 that calculates the average value of the time difference at the first zero cross point based on the calculation result by the time difference calculation unit 405; an average value calculation unit 407 that calculates the average value of the time difference at the second zero cross point based on the calculation result by the time difference calculation unit 405; a difference calculation unit 408 that calculates the absolute value of the difference between the calculation result by the average value calculation unit 406 and the calculation result by the average value calculation unit 407; and an abnormality detection unit 409 that detects an abnormality in the ultrasonic flowmeter by comparing the absolute value of the difference calculated by the difference calculation unit 408 with a threshold value. As a result, the abnormality detection device according to the first embodiment can detect an abnormality in the ultrasonic flowmeter earlier than the conventional one. In addition, the abnormality detection device according to the first embodiment can detect an abnormality in the ultrasonic flowmeter in real time while the ultrasonic flowmeter is measuring.

実施の形態2.
実施の形態1に係る異常検知装置では、ゼロクロス点での時間差を用いることで、超音波流量計の異常を検知することは可能であるが、超音波センサ2又は超音波センサ3の何れに異常が生じているかを検知することはできない。そこで、実施の形態2では、超音波センサ2又は超音波センサ3の何れに異常が生じているかを検知可能とする構成例について説明する。
Embodiment 2.
In the anomaly detection device according to the first embodiment, it is possible to detect an anomaly in the ultrasonic flowmeter by using the time difference at the zero crossing points, but it is not possible to detect whether an anomaly has occurred in the ultrasonic sensor 2 or the ultrasonic sensor 3. Therefore, in the second embodiment, a configuration example that makes it possible to detect whether an anomaly has occurred in the ultrasonic sensor 2 or the ultrasonic sensor 3 will be described.

図7は実施の形態2における演算部4の構成例を示す図である。この図7に示す実施の形態2における演算部4では、図2に示す実施の形態1における演算部4に対し、平均値算出部406,平均値算出部407、差分算出部408及び異常検知部409が、平均値算出部(第1の平均値算出部)406b、平均値算出部(第2の平均値算出部)407b、差分算出部408b及び異常検知部409bに変更されている。図7に示す実施の形態2における演算部4のその他の構成例は、図2に示す実施の形態1における演算部4の構成例と同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。 Figure 7 is a diagram showing an example of the configuration of the calculation unit 4 in the second embodiment. In the calculation unit 4 in the second embodiment shown in Figure 7, the average value calculation unit 406, the average value calculation unit 407, the difference calculation unit 408, and the anomaly detection unit 409 in the calculation unit 4 in the first embodiment shown in Figure 2 are changed to an average value calculation unit (first average value calculation unit) 406b, an average value calculation unit (second average value calculation unit) 407b, a difference calculation unit 408b, and an anomaly detection unit 409b. The other configuration examples of the calculation unit 4 in the second embodiment shown in Figure 7 are the same as the configuration examples of the calculation unit 4 in the first embodiment shown in Figure 2, and only the different parts will be described with the same reference numerals.

平均値算出部406bは、ゼロクロス点計測部403による計測結果に基づいて、前半ゼロクロス点の時間の平均値(第1の平均値)を算出する。この際、まず、平均値算出部406bは、前半ゼロクロス点毎に、ゼロクロス点計測部403による各単位計測工程での計測結果を平均化することで、平均値を算出する。そして、平均値算出部406bは、上記各平均値を平均化することで、上記第1の平均値を算出する。
また、平均値算出部406bは、ゼロクロス点計測部404による計測結果に基づいて、前半ゼロクロス点の時間の平均値(第2の平均値)を算出する。この際、まず、平均値算出部406bは、前半ゼロクロス点毎に、ゼロクロス点計測部404による各単位計測工程での計測結果を平均化することで、平均値を算出する。そして、平均値算出部406bは、上記各平均値を平均化することで、上記第2の平均値を算出する。
The average value calculation unit 406b calculates an average value (first average value) of the time of the first half zero crossing points based on the measurement results by the zero crossing point measurement unit 403. In this case, the average value calculation unit 406b first calculates an average value by averaging the measurement results in each unit measurement step by the zero crossing point measurement unit 403 for each first half zero crossing point. Then, the average value calculation unit 406b calculates the first average value by averaging the above average values.
Furthermore, the average value calculation unit 406b calculates an average value (second average value) of the time of the first half zero crossing points based on the measurement results by the zero crossing point measurement unit 404. In this case, the average value calculation unit 406b first calculates an average value for each first half zero crossing point by averaging the measurement results in each unit measurement step by the zero crossing point measurement unit 404. Then, the average value calculation unit 406b calculates the second average value by averaging the above average values.

平均値算出部407bは、ゼロクロス点計測部403による計測結果に基づいて、後半ゼロクロス点の時間の平均値(第1の平均値)を算出する。この際、まず、平均値算出部407bは、後半ゼロクロス点毎に、ゼロクロス点計測部403による各単位計測工程での計測結果を平均化することで、平均値を算出する。そして、平均値算出部407bは、上記各平均値を平均化することで、上記第1の平均値を算出する。
また、平均値算出部407bは、ゼロクロス点計測部404による計測結果に基づいて、後半ゼロクロス点の時間の平均値(第2の平均値)を算出する。この際、まず、平均値算出部407bは、後半ゼロクロス点毎に、ゼロクロス点計測部404による各単位計測工程での計測結果を平均化することで、平均値を算出する。そして、平均値算出部407bは、上記各平均値を平均化することで、上記第2の平均値を算出する。
The average value calculation unit 407b calculates an average value (first average value) of the time of the latter zero crossing points based on the measurement results by the zero crossing point measurement unit 403. In this case, the average value calculation unit 407b first calculates an average value for each latter zero crossing point by averaging the measurement results in each unit measurement step by the zero crossing point measurement unit 403. Then, the average value calculation unit 407b calculates the first average value by averaging the above average values.
Furthermore, the average value calculation unit 407b calculates an average value (second average value) of the time of the latter zero crossing points based on the measurement results by the zero crossing point measurement unit 404. In this case, the average value calculation unit 407b first calculates an average value for each latter zero crossing point by averaging the measurement results in each unit measurement step by the zero crossing point measurement unit 404. Then, the average value calculation unit 407b calculates the second average value by averaging the above average values.

差分算出部408bは、平均値算出部406bによる算出結果と平均値算出部407bによる算出結果との差分の絶対値を算出する。この際、差分算出部408bは、平均値算出部406bにより算出された第1の平均値と、平均値算出部407bにより算出された第1の平均値との差分の絶対値を第1の差分値として算出する。また、差分算出部408bは、平均値算出部406bにより算出された第2の平均値と、平均値算出部407bにより算出された第2の平均値との差分の絶対値を第2の差分値として算出する。 The difference calculation unit 408b calculates the absolute value of the difference between the calculation result by the average calculation unit 406b and the calculation result by the average calculation unit 407b. At this time, the difference calculation unit 408b calculates the absolute value of the difference between the first average value calculated by the average calculation unit 406b and the first average value calculated by the average calculation unit 407b as the first difference value. In addition, the difference calculation unit 408b calculates the absolute value of the difference between the second average value calculated by the average calculation unit 406b and the second average value calculated by the average calculation unit 407b as the second difference value.

異常検知部409bは、差分算出部408bにより算出された第1の差分値及び第2の差分値をそれぞれ閾値と比較することで、超音波流量計の異常を検知する。この際、異常検知部409bは、第1の差分値が閾値以下である場合には超音波流量計に異常は生じていないと判定し、第1の差分値が閾値より大きい場合には超音波流量計に異常が生じている(順方向に異常が生じている)と判定する。また、異常検知部409bは、第2の差分値が閾値以下である場合には超音波流量計に異常は生じていないと判定し、第2の差分値が閾値より大きい場合には超音波流量計に異常が生じている(逆方向に異常が生じている)と判定する。なお、閾値は事前に設定される。 The abnormality detection unit 409b detects an abnormality in the ultrasonic flowmeter by comparing the first difference value and the second difference value calculated by the difference calculation unit 408b with a threshold value. At this time, the abnormality detection unit 409b determines that no abnormality has occurred in the ultrasonic flowmeter if the first difference value is equal to or less than the threshold value, and determines that an abnormality has occurred in the ultrasonic flowmeter (an abnormality has occurred in the forward direction) if the first difference value is greater than the threshold value. Furthermore, the abnormality detection unit 409b determines that no abnormality has occurred in the ultrasonic flowmeter if the second difference value is equal to or less than the threshold value, and determines that an abnormality has occurred in the ultrasonic flowmeter (an abnormality has occurred in the reverse direction) if the second difference value is greater than the threshold value. The threshold value is set in advance.

ここで、例えば、平均値算出部406bは、下式(6)に示すように、ゼロクロス点計測部403による計測結果に基づいて、1番目と2番目のゼロクロス点の時間の平均値(順ZC1_2)を、第1の平均値として算出する。
同様に、平均値算出部406bは、下式(7)に示すように、ゼロクロス点計測部404による計測結果に基づいて、1番目と2番目のゼロクロス点の時間の平均値(逆ZC1_2)を、第2の平均値として算出する。
なお、平均値算出部406bは、ばらつきを減らし、異常判定精度を向上させるため、第1の平均値及び第2の平均値の算出を複数回繰返して平均化することで、最終的な平均値(順ZC1_2_N,逆ZC1_2_N)をそれぞれ算出してもよい。
順ZC1_2={(Σ順ZC1(k)/k)+(Σ順ZC2(k)/k)}/2 (6)
逆ZC1_2={(Σ逆ZC1(k)/k)+(Σ逆ZC2(k)/k)}/2 (7)
Here, for example, the average value calculation unit 406b calculates the average value (forward ZC1_2) of the times of the first and second zero crossing points as the first average value based on the measurement results by the zero crossing point measurement unit 403, as shown in the following equation (6).
Similarly, the average value calculation unit 406b calculates the average value (inverse ZC1_2) of the times of the first and second zero crossing points as a second average value based on the measurement results by the zero crossing point measurement unit 404, as shown in the following equation (7).
In addition, in order to reduce variation and improve the accuracy of abnormality judgment, the average value calculation unit 406b may calculate the final average values (forward ZC1_2_N, reverse ZC1_2_N) by repeating the calculation of the first average value and the second average value multiple times and averaging them.
Order ZC1_2={(Σorder ZC1(k)/k)+(Σorder ZC2(k)/k)}/2 (6)
Inverse ZC1_2={(ΣInverse ZC1(k)/k)+(ΣInverse ZC2(k)/k)}/2 (7)

次いで、例えば、平均値算出部407bは、下式(8)に示すように、ゼロクロス点計測部403による計測結果に基づいて、5番目と6番目のゼロクロス点の時間の平均値(順ZC5_6)を、第1の平均値として算出する。
同様に、平均値算出部407bは、下式(9)に示すように、ゼロクロス点計測部404による計測結果に基づいて、5番目と6番目のゼロクロス点の時間の平均値(逆ZC5_6)を、第2の平均値として算出する。
なお、平均値算出部407bは、ばらつきを減らし、異常判定精度を向上させるため、第1の平均値及び第2の平均値の算出を複数回繰返して平均化することで、最終的な平均値(順ZC5_6_N,逆ZC5_6_N)をそれぞれ算出してもよい。
順ZC5_6={(Σ順ZC5(k)/k)+(Σ順ZC6(k)/k)}/2 (8)
逆ZC5_6={(Σ逆ZC5(k)/k)+(Σ逆ZC6(k)/k)}/2 (9)
Next, for example, the average value calculation unit 407b calculates the average value (forward ZC5_6) of the times of the fifth and sixth zero crossing points as the first average value based on the measurement results by the zero crossing point measurement unit 403, as shown in the following equation (8).
Similarly, the average value calculation unit 407b calculates the average value (inverse ZC5_6) of the times of the fifth and sixth zero crossing points as a second average value based on the measurement results by the zero crossing point measurement unit 404, as shown in the following equation (9).
In addition, in order to reduce variation and improve the accuracy of abnormality judgment, the average value calculation unit 407b may calculate the final average values (forward ZC5_6_N, reverse ZC5_6_N) by repeating the calculation of the first average value and the second average value multiple times and averaging them.
Order ZC5_6={(Σorder ZC5(k)/k)+(Σorder ZC6(k)/k)}/2 (8)
Inverse ZC5_6={(ΣInverse ZC5(k)/k)+(ΣInverse ZC6(k)/k)}/2 (9)

次いで、例えば、差分算出部408bは、下式(10)のように、平均値算出部406bにより算出された第1の平均値と、平均値算出部407bにより算出された第1の平均値との差分の絶対値を、第1の差分値(異常判定値(順))として算出する。
同様に、差分算出部408bは、下式(11)のように、平均値算出部406bにより算出された第2の平均値と、平均値算出部407bにより算出された第2の平均値との差分の絶対値を、第2の差分値(異常判定値(逆))として算出する。
異常判定値(順)=|順ZC5_6_N-順ZC1_2_N| (10)
異常判定値(逆)=|逆ZC5_6_N-逆ZC1_2_N| (11)
Next, for example, the difference calculation unit 408b calculates the absolute value of the difference between the first average value calculated by the average value calculation unit 406b and the first average value calculated by the average value calculation unit 407b as a first difference value (abnormality determination value (order)) as shown in the following equation (10).
Similarly, the difference calculation unit 408b calculates the absolute value of the difference between the second average value calculated by the average value calculation unit 406b and the second average value calculated by the average value calculation unit 407b as a second difference value (abnormality determination value (inverse)) as shown in the following equation (11).
Abnormality determination value (order) = |Order ZC5_6_N - Order ZC1_2_N | (10)
Abnormality determination value (inverse) = | inverse ZC5_6_N - inverse ZC1_2_N | (11)

次いで、異常検知部409bは、差分算出部408bにより算出された第1の差分値及び第2の差分値を閾値とそれぞれ比較することで、超音波流量計の異常を検知する。 Next, the abnormality detection unit 409b detects an abnormality in the ultrasonic flowmeter by comparing the first difference value and the second difference value calculated by the difference calculation unit 408b with a threshold value.

図8は実施の形態1における演算部4で用いられる各種パラメータの値の一例を示している。図8Aは順方向に関する各種パラメータの値の一例を示し、図8Bは逆方向に関する各種パラメータの値の一例を示している。 Figure 8 shows an example of the values of various parameters used by the calculation unit 4 in embodiment 1. Figure 8A shows an example of the values of various parameters related to the forward direction, and Figure 8B shows an example of the values of various parameters related to the reverse direction.

このように、実施の形態1に係る異常検知装置では、ゼロクロス点での時間差を用いて異常検知を行っていたのに対し、実施の形態2に係る異常検知装置では、ゼロクロス点の時間を用いて異常検知を行う。これにより、実施の形態2に係る異常検知装置では、実施の形態1に係る効果に加え、超音波センサ2,3に対して順方向と逆方向とで区別して異常判定を行うことが可能であるため、作業者は異常が生じている超音波センサ2,3を特定可能となる。 In this way, the anomaly detection device according to embodiment 1 detects anomalies using the time difference at the zero crossing points, whereas the anomaly detection device according to embodiment 2 detects anomalies using the time at the zero crossing points. As a result, in addition to the effect according to embodiment 1, the anomaly detection device according to embodiment 2 can distinguish between the forward and reverse directions of the ultrasonic sensors 2 and 3 and perform anomaly determination, allowing the operator to identify the ultrasonic sensor 2 or 3 in which an abnormality is occurring.

以上のように、この実施の形態2によれば、異常検知装置は、超音波センサ2により受信された受信信号を取得する受信信号取得部401と、超音波センサ3により受信された受信信号を取得する受信信号取得部402と、受信信号取得部401による取得結果に基づいて、複数の単位計測工程毎に、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測するゼロクロス点計測部403と、受信信号取得部402による取得結果に基づいて、複数の単位計測工程毎に、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測するゼロクロス点計測部404と、ゼロクロス点計測部403による計測結果及びゼロクロス点計測部404による計測結果に基づいて、前半ゼロクロス点の時間の平均値を算出する平均値算出部406bと、ゼロクロス点計測部403による計測結果及びゼロクロス点計測部404による計測結果に基づいて、後半ゼロクロス点の時間の平均値を算出する平均値算出部407bと、平均値算出部406による算出結果と平均値算出部407による算出結果との差分の絶対値を算出する差分算出部408bと、差分算出部408bにより算出された差分の絶対値を閾値と比較することで、超音波流量計の異常を検知する異常検知部409bとを備えた。これにより、実施の形態2に係る異常検知装置は、従来に対し、早期に超音波流量計の異常を検知可能となる。また、この実施の形態2に係る異常検知装置では、超音波流量計が計測中に、超音波流量計の異常をリアルタイムに検知可能となる。 As described above, according to this embodiment 2, the abnormality detection device includes a received signal acquisition unit 401 that acquires a received signal received by the ultrasonic sensor 2, a received signal acquisition unit 402 that acquires a received signal received by the ultrasonic sensor 3, a zero-cross point measurement unit 403 that measures the time from the start of transmission to the zero-cross point multiple times for each of multiple unit measurement steps based on the acquisition results by the received signal acquisition unit 401, a zero-cross point measurement unit 404 that measures the time from the start of transmission to the zero-cross point multiple times for each of multiple unit measurement steps based on the acquisition results by the received signal acquisition unit 402, and Based on the measurement results by the zero-cross point measurement unit 403 and the zero-cross point measurement unit 404, an average value calculation unit 406b calculates an average value of the time of the first half zero-cross point, based on the measurement results by the zero-cross point measurement unit 403 and the measurement results by the zero-cross point measurement unit 404, an average value calculation unit 407b calculates an average value of the time of the second half zero-cross point, based on the measurement results by the zero-cross point measurement unit 403 and the measurement results by the zero-cross point measurement unit 404, a difference calculation unit 408b calculates the absolute value of the difference between the calculation result by the average value calculation unit 406 and the calculation result by the average value calculation unit 407, and an abnormality detection unit 409b detects an abnormality of the ultrasonic flowmeter by comparing the absolute value of the difference calculated by the difference calculation unit 408b with a threshold value. As a result, the abnormality detection device according to the second embodiment can detect an abnormality of the ultrasonic flowmeter earlier than the conventional one. In addition, the abnormality detection device according to the second embodiment can detect an abnormality of the ultrasonic flowmeter in real time while the ultrasonic flowmeter is measuring.

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組合わせ、或いは各実施の形態の任意の構成要素の変形、若しくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。 In addition, within the scope of the present invention, it is possible to freely combine the various embodiments, modify any of the components of each embodiment, or omit any of the components of each embodiment.

1 測定管
2 超音波センサ
3 超音波センサ
4 演算部
401 受信信号取得部(第1の受信信号取得部)
402 受信信号取得部(第2の受信信号取得部)
403 ゼロクロス点計測部(第1のゼロクロス点計測部)
404 ゼロクロス点計測部(第2のゼロクロス点計測部)
405 時間差算出部
406,406b 平均値算出部(第1の平均値算出部)
407,407b 平均値算出部(第2の平均値算出部)
408,408b 差分算出部
409,409b 異常検知部
410 流量演算部
1 Measuring pipe 2 Ultrasonic sensor 3 Ultrasonic sensor 4 Calculation unit 401 Reception signal acquisition unit (first reception signal acquisition unit)
402 Received signal acquisition unit (second received signal acquisition unit)
403 Zero-cross point measurement unit (first zero-cross point measurement unit)
404 Zero cross point measurement unit (second zero cross point measurement unit)
405 Time difference calculation unit 406, 406b Average value calculation unit (first average value calculation unit)
407, 407b Average value calculation unit (second average value calculation unit)
408, 408b Difference calculation unit 409, 409b Abnormality detection unit 410 Flow rate calculation unit

Claims (5)

超音波流量計が有する一方の超音波センサにより受信された受信信号を取得する第1の受信信号取得部と、
前記超音波流量計が有する他方の超音波センサにより受信された受信信号を取得する第2の受信信号取得部と、
前記第1の受信信号取得部による取得結果に基づいて、複数の単位計測工程毎に、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測する第1のゼロクロス点計測部と、
前記第2の受信信号取得部による取得結果に基づいて、複数の単位計測工程毎に、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測する第2のゼロクロス点計測部と、
前記第1のゼロクロス点計測部による計測結果と前記第2のゼロクロス点計測部による計測結果との時間差を算出する時間差算出部と、
前記時間差算出部による算出結果に基づいて、前半ゼロクロス点での時間差の平均値を算出する第1の平均値算出部と、
前記時間差算出部による算出結果に基づいて、後半ゼロクロス点での時間差の平均値を算出する第2の平均値算出部と、
前記第1の平均値算出部による算出結果と前記第2の平均値算出部による算出結果との差分の絶対値を算出する差分算出部と、
前記差分算出部により算出された差分の絶対値を閾値と比較することで、前記超音波流量計の異常を検知する異常検知部と
を備えた異常検知装置。
a first reception signal acquisition unit that acquires a reception signal received by one of the ultrasonic sensors included in the ultrasonic flowmeter;
a second reception signal acquisition unit that acquires a reception signal received by the other ultrasonic sensor of the ultrasonic flowmeter;
a first zero-crossing point measurement unit that measures a time from a start of transmission to a zero-crossing point multiple times for each of multiple unit measurement steps based on an acquisition result by the first received signal acquisition unit;
a second zero-crossing point measurement unit that measures a time from a start of transmission to a zero-crossing point multiple times for each of multiple unit measurement steps based on an acquisition result by the second received signal acquisition unit;
a time difference calculation unit that calculates a time difference between a measurement result by the first zero cross point measurement unit and a measurement result by the second zero cross point measurement unit;
a first average value calculation unit that calculates an average value of time differences at a first half zero crossing point based on a calculation result by the time difference calculation unit;
a second average value calculation unit that calculates an average value of time differences at a second zero crossing point based on a calculation result by the time difference calculation unit;
a difference calculation unit that calculates an absolute value of a difference between a calculation result by the first average value calculation unit and a calculation result by the second average value calculation unit;
and an abnormality detection unit that detects an abnormality in the ultrasonic flowmeter by comparing the absolute value of the difference calculated by the difference calculation unit with a threshold value.
超音波流量計が有する一方の超音波センサにより受信された受信信号を取得する第1の受信信号取得部と、
前記超音波流量計が有する他方の超音波センサにより受信された受信信号を取得する第2の受信信号取得部と、
前記第1の受信信号取得部による取得結果に基づいて、複数の単位計測工程毎に、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測する第1のゼロクロス点計測部と、
前記第2の受信信号取得部による取得結果に基づいて、複数の単位計測工程毎に、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測する第2のゼロクロス点計測部と、
前記第1のゼロクロス点計測部による計測結果及び前記第2のゼロクロス点計測部による計測結果に基づいて、前半ゼロクロス点の時間の平均値を算出する第1の平均値算出部と、
前記第1のゼロクロス点計測部による計測結果及び前記第2のゼロクロス点計測部による計測結果に基づいて、後半ゼロクロス点の時間の平均値を算出する第2の平均値算出部と、
前記第1の平均値算出部による算出結果と前記第2の平均値算出部による算出結果との差分の絶対値を算出する差分算出部と、
前記差分算出部により算出された差分の絶対値を閾値と比較することで、前記超音波流量計の異常を検知する異常検知部と
を備えた異常検知装置。
a first reception signal acquisition unit that acquires a reception signal received by one of the ultrasonic sensors included in the ultrasonic flowmeter;
a second reception signal acquisition unit that acquires a reception signal received by the other ultrasonic sensor of the ultrasonic flowmeter;
a first zero-crossing point measurement unit that measures a time from a start of transmission to a zero-crossing point multiple times for each of multiple unit measurement steps based on an acquisition result by the first received signal acquisition unit;
a second zero-crossing point measurement unit that measures a time from a start of transmission to a zero-crossing point multiple times for each of multiple unit measurement steps based on an acquisition result by the second received signal acquisition unit;
a first average value calculation unit that calculates an average value of a time of a first half zero cross point based on a measurement result by the first zero cross point measurement unit and a measurement result by the second zero cross point measurement unit;
a second average value calculation unit that calculates an average value of a time of a second half zero cross point based on the measurement result by the first zero cross point measurement unit and the measurement result by the second zero cross point measurement unit;
a difference calculation unit that calculates an absolute value of a difference between a calculation result by the first average value calculation unit and a calculation result by the second average value calculation unit;
and an abnormality detection unit that detects an abnormality in the ultrasonic flowmeter by comparing the absolute value of the difference calculated by the difference calculation unit with a threshold value.
前記第1の平均値算出部は、平均値の算出をN回繰返して平均化することで、最終的な平均値を算出し、
前記第2の平均値算出部は、平均値の算出をN回繰返して平均化することで、最終的な平均値を算出する
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の異常検知装置。
The first average value calculation unit calculates a final average value by repeating the calculation of the average value N times and averaging the results,
3. The anomaly detection device according to claim 1, wherein the second average value calculation unit calculates a final average value by repeating the calculation of the average value N times and averaging the results.
第1の受信信号取得部が、超音波流量計が有する一方の超音波センサにより受信された受信信号を取得するステップと、
第2の受信信号取得部が、前記超音波流量計が有する他方の超音波センサにより受信された受信信号を取得するステップと、
第1のゼロクロス点計測部が、前記第1の受信信号取得部による取得結果に基づいて、複数の単位計測工程毎に、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測するステップと、
第2のゼロクロス点計測部が、前記第2の受信信号取得部による取得結果に基づいて、複数の単位計測工程毎に、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測するステップと、
時間差算出部が、前記第1のゼロクロス点計測部による計測結果と前記第2のゼロクロス点計測部による計測結果との時間差を算出するステップと、
第1の平均値算出部が、前記時間差算出部による算出結果に基づいて、前半ゼロクロス点での時間差の平均値を算出するステップと、
第2の平均値算出部が、前記時間差算出部による算出結果に基づいて、後半ゼロクロス点での時間差の平均値を算出するステップと、
差分算出部が、前記第1の平均値算出部による算出結果と前記第2の平均値算出部による算出結果との差分の絶対値を算出するステップと、
異常検知部が、前記差分算出部により算出された差分の絶対値を閾値と比較することで、前記超音波流量計の異常を検知するステップと
を有する異常検知方法。
A step in which a first reception signal acquisition unit acquires a reception signal received by one of the ultrasonic sensors included in the ultrasonic flowmeter;
A step in which a second reception signal acquisition unit acquires a reception signal received by the other ultrasonic sensor of the ultrasonic flowmeter;
a first zero-crossing point measuring unit measuring a time from a start of transmission to a zero-crossing point multiple times for each of multiple unit measurement steps based on an acquisition result by the first received signal acquiring unit;
a second zero-crossing point measuring unit measuring a time from a start of transmission to a zero-crossing point multiple times for each of multiple unit measurement steps based on an acquisition result by the second received signal acquiring unit;
A time difference calculation unit calculates a time difference between a measurement result by the first zero cross point measurement unit and a measurement result by the second zero cross point measurement unit;
A first average value calculation unit calculates an average value of time differences at first zero crossing points based on a calculation result by the time difference calculation unit;
A second average value calculation unit calculates an average value of time differences at a second zero crossing point based on a calculation result by the time difference calculation unit;
A difference calculation unit calculates an absolute value of a difference between a calculation result by the first average value calculation unit and a calculation result by the second average value calculation unit;
and an abnormality detection unit detecting an abnormality in the ultrasonic flowmeter by comparing the absolute value of the difference calculated by the difference calculation unit with a threshold value.
第1の受信信号取得部が、超音波流量計が有する一方の超音波センサにより受信された受信信号を取得するステップと、
第2の受信信号取得部が、前記超音波流量計が有する他方の超音波センサにより受信された受信信号を取得するステップと、
第1のゼロクロス点計測部が、前記第1の受信信号取得部による取得結果に基づいて、複数の単位計測工程毎に、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測するステップと、
第2のゼロクロス点計測部が、前記第2の受信信号取得部による取得結果に基づいて、複数の単位計測工程毎に、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測するステップと、
第1の平均値算出部が、前記第1のゼロクロス点計測部による計測結果及び前記第2のゼロクロス点計測部による計測結果に基づいて、前半ゼロクロス点の時間の平均値を算出するステップと、
第2の平均値算出部が、前記第1のゼロクロス点計測部による計測結果及び前記第2のゼロクロス点計測部による計測結果に基づいて、後半ゼロクロス点の時間の平均値を算出するステップと、
差分算出部が、前記第1の平均値算出部による算出結果と前記第2の平均値算出部による算出結果との差分の絶対値を算出するステップと、
異常検知部が、前記差分算出部により算出された差分の絶対値を閾値と比較することで、前記超音波流量計の異常を検知するステップと
を有する異常検知方法。
A step in which a first reception signal acquisition unit acquires a reception signal received by one of the ultrasonic sensors included in the ultrasonic flowmeter;
A step in which a second reception signal acquisition unit acquires a reception signal received by the other ultrasonic sensor of the ultrasonic flowmeter;
a first zero-crossing point measuring unit measuring a time from a start of transmission to a zero-crossing point multiple times for each of multiple unit measurement steps based on an acquisition result by the first received signal acquiring unit;
a second zero-crossing point measuring unit measuring a time from a start of transmission to a zero-crossing point multiple times for each of multiple unit measurement steps based on an acquisition result by the second received signal acquiring unit;
A first average value calculation unit calculates an average value of a time of a first half zero cross point based on a measurement result by the first zero cross point measurement unit and a measurement result by the second zero cross point measurement unit;
A second average value calculation unit calculates an average value of a time of a latter zero cross point based on the measurement result by the first zero cross point measurement unit and the measurement result by the second zero cross point measurement unit;
A difference calculation unit calculates an absolute value of a difference between a calculation result by the first average value calculation unit and a calculation result by the second average value calculation unit;
and an abnormality detection unit detecting an abnormality in the ultrasonic flowmeter by comparing the absolute value of the difference calculated by the difference calculation unit with a threshold value.
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