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JP7675579B2 - Ultrasonic flowmeter and flow rate calculation method - Google Patents
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Description

この発明は、超音波を用いて流量の計測を行う超音波流量計及び流量演算方法に関する。 This invention relates to an ultrasonic flowmeter that uses ultrasonic waves to measure flow rate and a flow rate calculation method.

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。
この超音波流量計として、ゼロクロス方式の超音波流量計が知られている。ゼロクロス方式の超音波流量計では、受信信号が閾値を超えた後、受信信号のゼロクロス点を予め定められた数だけ検出し、検出したゼロクロス点までの超音波の伝搬時間を計時し、計測した伝搬時間に基づいて流体の流量を求める。
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.
Known as such an ultrasonic flow meter is a zero-crossing ultrasonic flow meter, which detects a predetermined number of zero-crossing points of a received signal after the received signal exceeds a threshold, measures the propagation time of ultrasonic waves to the detected zero-crossing points, and calculates the flow rate of a fluid based on the measured propagation time.

このような超音波流量計では、伝搬時間差の計測の際に、受信信号の強度又は受信回路が受ける電気的雑音(ノイズ)の影響により、計測誤差が生じる場合がある。 In such ultrasonic flowmeters, when measuring the propagation time difference, measurement errors may occur due to the strength of the received signal or the influence of electrical noise (noise) received by the receiving circuit.

実際の超音波流量計の使用環境では、電源電圧の変動、装置の劣化、周囲温度、又は、計測対象である流体の組成の変化等が想定され、これらの外部要因に応じて超音波の送受信号の強度が変化する。また、設置環境によっては、計測信号に電気的雑音の影響が生じる場合があり、信号対ノイズ比は一定ではない。 In the actual environment in which an ultrasonic flowmeter is used, fluctuations in the power supply voltage, deterioration of the device, ambient temperature, or changes in the composition of the fluid being measured are expected, and the strength of the ultrasonic transmission and reception signals changes depending on these external factors. In addition, depending on the installation environment, the measurement signal may be affected by electrical noise, and the signal-to-noise ratio is not constant.

特に、電池で長期間動作させる必要がある場合等に、計測精度を維持すること、及び、省電力であることの両立が要求される。 In particular, when it is necessary to operate the device on batteries for long periods of time, it is necessary to maintain measurement accuracy while also being power-efficient.

これに対し、特許文献1には、上流から下流への送信若しくは下流から上流への送信の伝搬時間を計測する計測回路と、流路内の流体の種類を判定する流体判別手段と、計測回路の定数を流体判別手段の値によって変更する回路定数補正手段とを有する超音波流量計が示されている。この超音波流量計では、流体の変化に伴って計測装置の状態を適切に保って流量を高精度で計測することができる。 In response to this, Patent Document 1 shows an ultrasonic flowmeter that has a measurement circuit that measures the propagation time of transmission from upstream to downstream or downstream to upstream, a fluid discrimination means that determines the type of fluid in the flow path, and a circuit constant correction means that changes the constant of the measurement circuit based on the value of the fluid discrimination means. This ultrasonic flowmeter can measure the flow rate with high accuracy by maintaining the state of the measurement device appropriately in accordance with changes in the fluid.

また、特許文献2には、超音波の受信後に再度送信する繰り返し手段と、上流から下流への送信若しくは下流から上流への送信の繰り返し中の積算時間を計測する計時手段と、受信器の信号レベルに応じて繰り返し手段の回数を変更する回数設定手段とを備えた超音波流量計が示されている。この超音波流量計では、超音波の受信感度に応じて繰り返し回数を変化させ流量を高精度で計測することができる。 Patent Document 2 also shows an ultrasonic flowmeter that includes a repeating means for retransmitting ultrasonic waves after they are received, a timing means for measuring the accumulated time during the repeated transmission from upstream to downstream or from downstream to upstream, and a number setting means for changing the number of times the repeating means is performed depending on the signal level of the receiver. With this ultrasonic flowmeter, the number of repetitions can be changed depending on the reception sensitivity of the ultrasonic waves, making it possible to measure the flow rate with high accuracy.

特許第4292620号Patent No. 4292620 特許第4362890号Patent No. 4362890

特許文献1に開示された超音波流量計では、受信感度が小さい流体と予想される状況において、超音波送信の駆動波数を多くすることにより受信感度を高くし、流量の計測精度を高めている。しかしながら、この超音波流量計では、超音波送信の駆動波数の増加に伴って受信時間及び消費電流が増加することに対する対処方法は考慮されていない。また、この超音波流量計では、駆動波数を増やすことによるセンサ特性差による伝搬時間差の計測誤差の増大についても考慮されていない。 In the ultrasonic flowmeter disclosed in Patent Document 1, in a situation where a fluid with low reception sensitivity is expected, the reception sensitivity is increased by increasing the driving wave number of ultrasonic transmissions, thereby improving the measurement accuracy of the flow rate. However, this ultrasonic flowmeter does not take into consideration a method for dealing with the increase in reception time and current consumption that accompanies an increase in the driving wave number of ultrasonic transmissions. Furthermore, this ultrasonic flowmeter does not take into consideration the increase in measurement error in the propagation time difference due to differences in sensor characteristics caused by increasing the driving wave number.

また、特許文献2に開示された超音波流量計では、受信信号の強度を指標として、信号レベル低下時に送受信回数を増やすことで精度向上を図っている。しかしながら、この超音波流量計では、送受信回数を増やすことによる計測回路の立上げ、及び、データ送信の回数に比例した消費電流の増加が問題となる。 In addition, the ultrasonic flowmeter disclosed in Patent Document 2 uses the strength of the received signal as an index, and increases the number of transmissions and receptions when the signal level drops to improve accuracy. However, this ultrasonic flowmeter has problems with starting up the measurement circuit due to the increased number of transmissions and receptions, and with the increase in current consumption proportional to the number of data transmissions.

ここで、省電力を目指す場合には、特に、時間当たりの超音波の送受信回数の低減、及び、一回毎の送受信動作における受信回路の動作時間の短縮が、重要となる。
また、計測精度を高めたい場合には、信号雑音比の高い状態で受信を行う、又は、送受信回数を増やす等の方式が考えられる。しかしながら、受信回路の動作時間及び動作回数の増加は、消費電流の増加につながる。
また、超音波送信の駆動波数を増やすと、受信信号の後半部分の振幅が増大するので、信号雑音比は改善する反面、超音波センサの特性差、個体差の影響が大きく出る傾向があり、温度又は超音波センサの個体差に依存した計測誤差の発生が問題となる。
Here, when aiming for power saving, it is particularly important to reduce the number of times ultrasonic waves are transmitted and received per unit time, and to shorten the operating time of the receiving circuit for each transmission and reception operation.
Also, in order to improve the measurement accuracy, it is possible to perform reception in a state where the signal-to-noise ratio is high, or to increase the number of transmissions and receptions, etc. However, increasing the operating time and number of operations of the receiving circuit leads to an increase in current consumption.
Furthermore, when the driving wave number of ultrasonic transmission is increased, the amplitude of the latter half of the received signal increases, improving the signal-to-noise ratio. However, the influence of the characteristic differences and individual differences of the ultrasonic sensors tends to become significant, and measurement errors depending on temperature or individual differences of the ultrasonic sensors become a problem.

なお、超音波流量計における信号雑音比とノイズとの関係の一例について、図10を参照しながら説明する。図10では、3点のゼロクロス点の時間計測(ZC1~ZC3)を行った場合を示している。
図10Aは信号雑音比が高い場合でのゼロクロス点の時間計測を示している。この図10Aに示すように、信号雑音比が高い場合、ノイズが小さく、超音波の送受信強度は高くなる。すなわち、この場合、計測値に含まれるノイズ由来のランダムなばらつき(偶然誤差)は小さくなる。
一方、図10Bは信号雑音比が低い場合でのゼロクロス点の時間計測を示している。この図10Bに示すように、信号雑音比が低い場合、ノイズが大きく、超音波の送受信強度が低くなる。すなわち、この場合、計測値に含まれるノイズ由来のランダムなばらつき(偶然誤差)は大きくなる。よって、図10Bの場合には、ゼロクロス点の時間の計測値が、ノイズの影響でランダムにばらついてしまう。
An example of the relationship between the signal-to-noise ratio and noise in an ultrasonic flowmeter will be described with reference to Fig. 10. Fig. 10 shows a case where time measurements of three zero crossing points (ZC1 to ZC3) are performed.
Fig. 10A shows the time measurement of the zero crossing point when the signal-to-noise ratio is high. As shown in Fig. 10A, when the signal-to-noise ratio is high, the noise is small and the transmission and reception strength of the ultrasonic wave is high. In other words, in this case, the random variation (random error) due to noise contained in the measurement value is small.
On the other hand, Fig. 10B shows the time measurement of the zero crossing point when the signal-to-noise ratio is low. As shown in Fig. 10B, when the signal-to-noise ratio is low, the noise is large and the transmission and reception strength of the ultrasonic wave is low. That is, in this case, the random variation (random error) due to the noise contained in the measurement value is large. Therefore, in the case of Fig. 10B, the measurement value of the time of the zero crossing point varies randomly due to the influence of noise.

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、計測精度を維持しつつ、消費電流の増加を回避可能である超音波流量計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 ultrasonic flowmeter that can avoid an increase in current consumption while maintaining measurement accuracy compared to conventional methods.

この発明に係る超音波流量計は、超音波の送受信を行う一対の超音波センサのうちの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、超音波センサのうちの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、測定対象である流体の流量を演算する流量演算部と、第1の受信信号取得部及び第2の受信信号取得部による取得結果に基づいて、一対の超音波センサにおける超音波送信の駆動波数を制御する駆動波数制御部とを備え、第1のゼロクロス点計測部は、駆動波数制御部により他方の超音波センサにおける超音波送信の駆動波数が増加された場合、前半のゼロクロス点の時間計測を行った後、計測を一旦休止した後に、後半のゼロクロス点の時間計測を行い、第2のゼロクロス点計測部は、駆動波数制御部により一方の超音波センサにおける超音波送信の駆動波数が増加された場合、前半のゼロクロス点の時間計測を行った後、計測を一旦休止した後に、後半のゼロクロス点の時間計測を行うことを特徴とする。 The ultrasonic flowmeter according to the present invention includes a first reception signal acquisition unit that acquires a reception signal received by one of a pair of ultrasonic sensors that transmit and receive ultrasonic waves, a second reception signal acquisition unit that acquires a reception signal received by the other of the ultrasonic sensors, 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 a plurality of 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 a plurality of unit measurement steps based on the results acquired by the second reception signal acquisition unit, a time difference calculation unit that calculates the time difference between the measurement results by the first zero-cross point measurement unit and the measurement results by the second zero-cross point measurement unit, and a time difference calculation unit that calculates the time difference between the measurement results by the first zero-cross point measurement unit and the measurement results by the second zero-cross point measurement unit. The device includes a flow rate calculation unit that calculates the flow rate of the fluid to be measured based on the calculation result by the calculation unit, and a drive wave number control unit that controls the drive wave number of ultrasonic transmissions in a pair of ultrasonic sensors based on the results acquired by the first and second reception signal acquisition units. When the drive wave number control unit increases the drive wave number of ultrasonic transmissions in the other ultrasonic sensor, the first zero cross point measurement unit measures the time of the first zero cross point, pauses the measurement, and then measures the time of the second zero cross point. When the drive wave number control unit increases the drive wave number of ultrasonic transmissions in one ultrasonic sensor, the second zero cross point measurement unit measures the time of the first zero cross point, pauses the measurement, and then measures the time of the second zero cross point.

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、計測精度を維持しつつ、消費電流の増加を回避可能となる。 With the above-mentioned configuration, this invention makes it possible to avoid an increase in current consumption while maintaining measurement accuracy compared to conventional methods.

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 a configuration example of a calculation unit according to the first embodiment. 実施の形態1における演算部による駆動波数制御例を示すフローチャートである。5 is a flowchart showing an example of drive wave number control by a calculation unit in the first embodiment. 実施の形態1における演算部による流量演算動作例を示すフローチャートである。5 is a flowchart showing an example of a flow rate calculation operation by a calculation unit in the first embodiment. 図5A、図5Bは、実施の形態1における演算部の動作の具体例(駆動波数制御前の状態)を示す図であり、図5Aは超音波の受信波形を示し、図5Bは超音波の送信波形を示している。5A and 5B are diagrams showing a specific example of the operation of the calculation unit in embodiment 1 (state before drive wave number control), where FIG. 5A shows the received waveform of ultrasonic waves and FIG. 5B shows the transmitted waveform of ultrasonic waves. 図6A、図6Bは、実施の形態1における演算部の動作の具体例(駆動波数制御後の状態)を示す図であり、図6Aは超音波の受信波形を示し、図6Bは超音波の送信波形を示している。6A and 6B are diagrams showing a specific example of the operation of the calculation unit in embodiment 1 (state after drive wave number control), where FIG. 6A shows the received waveform of ultrasonic waves and FIG. 6B shows the transmitted waveform of ultrasonic waves. 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. 実施の形態2における演算部による流量演算動作例を示すフローチャートである。13 is a flowchart showing an example of a flow rate calculation operation by a calculation unit in the second 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 due to the time difference between each zero crossing point. 図10A、図10Bは、超音波流量計における信号雑音比とノイズとの関係の一例を示す図である。10A and 10B are diagrams showing an example of the relationship between the signal-to-noise ratio and noise in an ultrasonic flowmeter.

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で用いら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 used 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。 The calculation unit 4 calculates the flow rate of the fluid in the measuring tube 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.

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、流量演算部406及び駆動波数制御部407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, a flow rate calculation unit 406, and a drive wave number control unit 407.

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。なお、受信信号取得部401は、超音波センサ2から取得した受信信号を増幅する機能(アンプ)を有している。 The received signal acquisition unit 401 acquires the received signal received by the ultrasonic sensor 2. The received signal acquisition unit 401 has a function of amplifying the received signal acquired from the ultrasonic sensor 2 (an amplifier).

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。なお、受信信号取得部402は、超音波センサ3から取得した受信信号を増幅する機能(アンプ)を有している。 The received signal acquisition unit 402 acquires the received signal received by the ultrasonic sensor 3. The received signal acquisition unit 402 has a function of amplifying the received signal acquired from the ultrasonic sensor 3 (an amplifier).

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5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5において、図5Bは超音波の送信波形を示し、図5A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5において、符号51はゼロクロス点を示している。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。
なお、ゼロクロス点計測部403は、受信信号取得部401により取得された受信信号(増幅後の受信信号)を閾値と比較する機能(コンパレータ)を有している。
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. 5, for example, a zero cross point is a point where the strength of a received signal becomes zero after the strength of the received signal exceeds a threshold (threshold voltage) after reception starts. The zero cross point is usually measured at a point between the reception start point of the received signal and the point where the received signal has a maximum amplitude. In FIG. 5, FIG. 5B shows a transmission waveform of an ultrasonic wave, and FIG. 5A shows a reception waveform of an ultrasonic wave (waveform of a received signal). In FIG. 5, reference numeral 51 indicates a zero cross point. The number of zero cross points at which the zero cross point measurement unit 403 measures time in one unit measurement step is set in advance. The number of unit measurement steps is set in advance.
The zero-crossing point measuring unit 403 has a function (comparator) of comparing the received signal (amplified received signal) acquired by the received signal acquiring unit 401 with a threshold value.

また、ゼロクロス点計測部403は、駆動波数制御部407により超音波センサ3における超音波送信の駆動波数が増加された場合、前半のゼロクロス点(前半ゼロクロス点)の時間計測を行った後、計測を一旦休止した後に、後半のゼロクロス点(後半ゼロクロス点)の時間計測を行う。休止時間は、超音波センサ3により送信される超音波の周波数及び駆動波数に基づいて設定される。 When the drive wave number control unit 407 increases the drive wave number of ultrasonic transmissions in the ultrasonic sensor 3, the zero-cross point measurement unit 403 measures the time of the first half zero-cross point (first half zero-cross point), pauses the measurement, and then measures the time of the second half zero-cross point (second half zero-cross point). The pause time is set based on the frequency and drive wave number of the ultrasonic waves transmitted by the ultrasonic sensor 3.

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。
また、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。
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.
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.

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。
なお、ゼロクロス点計測部404は、受信信号取得部402により取得された受信信号(増幅後の受信信号)を閾値と比較する機能(コンパレータ)を有している。
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.
The zero-crossing point measuring unit 404 has a function (comparator) of comparing the received signal (amplified received signal) acquired by the received signal acquiring unit 402 with a threshold value.

また、ゼロクロス点計測部404は、駆動波数制御部407により超音波センサ2における超音波送信の駆動波数が増加された場合、前半のゼロクロス点(前半ゼロクロス点)の時間計測を行った後、計測を一旦休止した後に、後半のゼロクロス点(後半ゼロクロス点)の時間計測を行う。休止時間は、超音波センサ2により送信される超音波の周波数及び駆動波数に基づいて設定される。 When the drive wave number control unit 407 increases the drive wave number of ultrasonic transmissions in the ultrasonic sensor 2, the zero-cross point measurement unit 404 measures the time of the first half zero-cross point (first half zero-cross point), pauses the measurement, and then measures the time of the second half zero-cross point (second half zero-cross point). The pause time is set based on the frequency and drive wave number of the ultrasonic waves transmitted by the ultrasonic sensor 2.

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.

流量演算部406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406の動作原理は、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 406 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 406 can adopt the conventional flow rate calculation principle, and the explanation thereof will be omitted.

駆動波数制御部407は、超音波センサ2及び超音波センサ3における超音波送信の駆動波数を制御する。この駆動波数制御部407は、受信信号取得部401により取得された受信信号の強度が閾値以下となった場合又はノイズが閾値以上となった場合、超音波センサ3における超音波送信の駆動波数を増やすように超音波センサ3を制御する。また、駆動波数制御部407は、受信信号取得部402により取得された受信信号の強度が閾値以下となった場合又はノイズが閾値以上となった場合、超音波センサ2における超音波送信の駆動波数を増やすように超音波センサ2を制御する。 The drive wave number control unit 407 controls the drive wave number of ultrasonic transmissions in the ultrasonic sensor 2 and the ultrasonic sensor 3. When the strength of the received signal acquired by the received signal acquisition unit 401 falls below a threshold or when the noise exceeds a threshold, the drive wave number control unit 407 controls the ultrasonic sensor 3 to increase the drive wave number of ultrasonic transmissions in the ultrasonic sensor 3. In addition, when the strength of the received signal acquired by the received signal acquisition unit 402 falls below a threshold or when the noise exceeds a threshold, the drive wave number control unit 407 controls the ultrasonic sensor 2 to increase the drive wave number of ultrasonic transmissions in the ultrasonic sensor 2.

次に、図2に示す実施の形態1における演算部4の動作例について説明する。
まず、図2に示す実施の形態1における演算部4による駆動波数制御例について、図3を参照しながら説明する。
Next, an example of the operation of the calculation unit 4 in the first embodiment shown in FIG. 2 will be described.
First, an example of drive wave number control by the calculation unit 4 in the first embodiment shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG.

図2に示す実施の形態1における演算部4による駆動波数制御例では、図3に示すように、まず、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(ステップST301)。 In the example of drive wave number control by the calculation unit 4 in embodiment 1 shown in FIG. 2, as shown in FIG. 3, first, the received signal acquisition unit 401 acquires the received signal received by the ultrasonic sensor 2 (step ST301).

次いで、駆動波数制御部407は、受信信号取得部401により取得された受信信号について、強度が閾値以下であるか又はノイズが閾値以上であるかを判定する(ステップST302)。 Next, the drive wave number control unit 407 determines whether the strength of the received signal acquired by the received signal acquisition unit 401 is below a threshold or whether the noise is above a threshold (step ST302).

このステップST302において、駆動波数制御部407が、強度が閾値より大きく且つノイズが閾値未満であると判定した場合、シーケンスはステップST301に戻る。
一方、ステップST302において、駆動波数制御部407は、強度が閾値以下であると判定した場合又はノイズが閾値以上であると判定した場合、超音波センサ3における超音波送信の駆動波数を増やすように超音波センサ3を制御する(ステップST303)。
In step ST302, if the driving wave number control section 407 determines that the intensity is greater than the threshold and the noise is less than the threshold, the sequence returns to step ST301.
On the other hand, in step ST302, if the drive wave number control unit 407 determines that the intensity is below the threshold value or that the noise is above the threshold value, it controls the ultrasonic sensor 3 to increase the drive wave number for transmitting ultrasonic waves from the ultrasonic sensor 3 (step ST303).

なお上記では、駆動波数制御部407が、超音波センサ3における超音波送信の駆動波数を制御する場合の動作例について説明したが、超音波センサ2における超音波送信の駆動波数を制御する場合の動作例についても、受信信号取得部402により取得された受信信号を用いる点以外は上記と同様である。 The above describes an example of operation in which the drive wave number control unit 407 controls the drive wave number of ultrasonic transmission in the ultrasonic sensor 3. However, the example of operation in which the drive wave number of ultrasonic transmission in the ultrasonic sensor 2 is controlled is similar to the above, except that the received signal acquired by the received signal acquisition unit 402 is used.

次に、図2に示す実施の形態1における演算部4による流量演算動作例について、図4を参照しながら説明する。 Next, an example of the flow rate calculation operation by the calculation unit 4 in the embodiment 1 shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG. 4.

図2に示す実施の形態1における演算部4による流量演算動作例では、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 the flow rate calculation operation by the calculation unit 4 in the first embodiment shown in FIG. 2, first, as shown in FIG. 4, the received signal acquisition unit 401 and the received signal acquisition unit 402 acquire a received signal (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。なお、ゼロクロス点計測部403は、駆動波数制御部407により超音波センサ3における超音波送信の駆動波数が増加された場合、前半ゼロクロス点の時間計測を行った後、計測を一旦休止した後に、後半ゼロクロス点の時間計測を行う。このように、超音波送信の駆動波数が増加された場合、ゼロクロス点計測部404は、後半ゼロクロス点については、受信信号における振幅の大きい部分のものを使用することで、信号雑音比を高めることができる。
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。なお、ゼロクロス点計測部404は、駆動波数制御部407により超音波センサ2における超音波送信の駆動波数が増加された場合、前半ゼロクロス点の時間計測を行った後、計測を一旦休止した後に、後半ゼロクロス点の時間計測を行う。このように、超音波送信の駆動波数が増加された場合、ゼロクロス点計測部404は、後半ゼロクロス点については、受信信号における振幅の大きい部分のものを使用することで、信号雑音比を高めることができる。
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, for each unit measurement step, the zero-cross point measurement unit 403 measures the time from the start of transmission to the zero-cross point multiple times based on the acquisition result by the reception signal acquisition unit 401. When the drive wave number control unit 407 increases the drive wave number of ultrasonic transmission in the ultrasonic sensor 3, the zero-cross point measurement unit 403 measures the time of the first half zero-cross point, pauses the measurement, and then measures the time of the second half zero-cross point. In this way, when the drive wave number of ultrasonic transmission is increased, the zero-cross point measurement unit 404 uses the part of the reception signal with a large amplitude for the second half zero-cross point, thereby increasing the signal-to-noise ratio.
Similarly, the zero-cross point measurement unit 404 measures the time from the start of transmission to the zero-cross point multiple times for each unit measurement step, based on the acquisition result by the reception signal acquisition unit 402. When the drive wave number control unit 407 increases the drive wave number of ultrasonic transmission in the ultrasonic sensor 2, the zero-cross point measurement unit 404 measures the time of the first half zero-cross point, pauses the measurement, and then measures the time of the second half zero-cross point. In this way, when the drive wave number of ultrasonic transmission is increased, the zero-cross point measurement unit 404 uses the part of the reception signal with a large amplitude for the second half zero-cross point, thereby increasing the signal-to-noise ratio.

なお、ゼロクロス点計測部403及びゼロクロス点計測部404は、休止の有無に関わらず、時間計測の起点となる位置及び前半ゼロクロス点は同じ位置のものを使用することが望ましい。時間計測の起点となる位置及び前半ゼロクロス点として同じ位置のものを指定する方法としては、例えば特許文献3に開示された方法が挙げられるが、これに限らない。
特開2020-63972号公報
It is preferable that the zero-crossing point measuring unit 403 and the zero-crossing point measuring unit 404 use the same position as the starting point of the time measurement and the first half zero-crossing point regardless of the presence or absence of a pause. As a method for specifying the same position as the starting point of the time measurement and the first half zero-crossing point, for example, the method disclosed in Patent Document 3 can be mentioned, but is not limited to this.
JP 2020-63972 A

図5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、10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 5 shows a case where the zero-crossing point measurement unit 403 and the zero-crossing point measurement unit 404 measure the times of 10 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).
Moreover, 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)

次いで、流量演算部406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(ステップST404)。この際、流量演算部406は、例えば従来手法を用いる場合、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)
Next, the flow rate calculation unit 406 calculates the flow rate of the fluid in the measuring tube 1 based on the calculation result by the time difference calculation unit 405 (step ST404). At this time, when using a conventional method, for example, the flow rate calculation unit 406 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)

このように、実施の形態1に係る超音波流量計では、受信信号の強度が閾値以下となった場合又はノイズが閾値以上となった場合、超音波センサ2,3のうちの送信側の超音波センサにおける超音波送信の駆動波数を増やす。そして、実施の形態1に係る超音波流量計では、受信の際に、前半ゼロクロス点の時間計測が終了した後、計測を一旦休止して所定の周期が経過した後に、後半ゼロクロス点の時間計測を行う。 In this way, in the ultrasonic flowmeter according to the first embodiment, when the strength of the received signal falls below the threshold value or when the noise exceeds the threshold value, the driving wave number for ultrasonic transmission is increased in the transmitting ultrasonic sensor of the ultrasonic sensors 2 and 3. Then, in the ultrasonic flowmeter according to the first embodiment, when receiving, after the time measurement of the first half zero cross point is completed, the measurement is temporarily paused and a predetermined period has elapsed, and then the time measurement of the second half zero cross point is performed.

そして、実施の形態1に係る超音波流量計は、上記の計測休止中において、メモリ(不図示)へのゼロクロス点の時間を示すデータの記録を停止し、また、受信回路(アンプ、コンパレータ及び電源回路等)への電流供給を停止することで、消費電流を低減可能となる。 The ultrasonic flowmeter according to embodiment 1 can reduce current consumption by stopping recording data indicating the time of the zero crossing point in a memory (not shown) during the measurement pause and stopping the current supply to the receiving circuit (amplifier, comparator, power supply circuit, etc.).

次に、図2に示す実施の形態1における演算部4の動作の具体例について、図5,6を参照しながら説明する。なお図5,6では、演算部4が、前半ゼロクロス点を4点計測し、後半ゼロクロス点を6点計測する場合を示している。図5,6において、符号52は前半ゼロクロス点の計測期間を示し、符号53は後半ゼロクロス点の計測期間を示している。なお、図5,6におけるゼロクロス点の数及び波数は一例である。 Next, a specific example of the operation of the calculation unit 4 in the embodiment 1 shown in Fig. 2 will be described with reference to Figs. 5 and 6. Note that Figs. 5 and 6 show a case in which the calculation unit 4 measures four first-half zero-crossing points and six second-half zero-crossing points. In Figs. 5 and 6, reference numeral 52 indicates the measurement period of the first-half zero-crossing points, and reference numeral 53 indicates the measurement period of the second-half zero-crossing points. Note that the number of zero-crossing points and the wave number in Figs. 5 and 6 are merely examples.

図5は、駆動波数制御前の状態(通常の計測動作の場合)を示している。図5Aは超音波の受信波形(受信信号の波形)を示し、図5Bは超音波の送信波形を示している。図5Bに示すように、超音波は、波数が5波の矩形波とされている。
この場合、図5Aに示すように、演算部4は、途中で計測を休止することなく、前半ゼロクロス点の時間計測及び後半ゼロクロス点の時間計測を行う。
Fig. 5 shows a state before the drive wave number control (in the case of normal measurement operation). Fig. 5A shows the received waveform of the ultrasonic wave (waveform of the received signal), and Fig. 5B shows the transmitted waveform of the ultrasonic wave. As shown in Fig. 5B, the ultrasonic wave is a rectangular wave with a wave number of 5 waves.
In this case, as shown in FIG. 5A, the calculation unit 4 measures the time of the first half zero crossing point and the time of the second half zero crossing point without pausing the measurement midway.

図5に対し、図6は、駆動波数制御後の状態(低信号状態での計測動作の場合)を示している。図6Aは超音波の受信波形(受信信号の波形)を示し、図6Bは超音波の送信波形を示している。図6Bに示すように、超音波は、駆動波数制御前の5波に対して6波追加されて、波数が11波の矩形波とされている。
この場合、図6Aに示すように、演算部4は、まず、駆動波数制御前の場合と同様に、前半ゼロクロス点の時間計測を行う。その直後、演算部4は、所定の時間、計測を休止する。この際の休止時間は、例えば、駆動波数の増加数に応じた周期とする。図6では、波数が6波追加されているため、休止時間は6周期となる。その後、演算部4は、計測を再開し、後半ゼロクロス点の時間計測を行う。図6において、符号61は休止期間を示している。
In contrast to Fig. 5, Fig. 6 shows the state after the drive wave number control (in the case of measurement operation in a low signal state). Fig. 6A shows the received waveform of the ultrasonic wave (waveform of the received signal), and Fig. 6B shows the transmitted waveform of the ultrasonic wave. As shown in Fig. 6B, six waves are added to the five waves before the drive wave number control, making the ultrasonic wave a rectangular wave with 11 waves.
In this case, as shown in Fig. 6A, the calculation unit 4 first measures the time of the first half zero crossing point, as in the case before the drive wave number control. Immediately after that, the calculation unit 4 pauses the measurement for a predetermined period of time. The pause period at this time is, for example, a period corresponding to the increase in the drive wave number. In Fig. 6, six waves have been added, so the pause period is six periods. Thereafter, the calculation unit 4 resumes the measurement and measures the time of the second half zero crossing point. In Fig. 6, reference numeral 61 denotes a pause period.

このように、実施の形態1に係る超音波流量計では、信号雑音比が低下して誤差が大きい状態が生じた際に、超音波送信の駆動波数を増やすことで計測精度を改善させ、系統誤差の影響が少ない超音波受信直後のゼロクロス点の時間を計測した後、計測を所定の時間休止し、信号雑音比が高く偶然誤差の影響を受け難い大振幅の信号が到達してからゼロクロス点の時間の計測を再開する。これにより、実施の形態1に係る超音波流量計では、消費電流の低減と計測精度の向上を両立可能となる。 In this way, in the ultrasonic flowmeter according to embodiment 1, when a state occurs in which the signal-to-noise ratio decreases and the error is large, the number of drive waves for ultrasonic transmission is increased to improve measurement accuracy, and the measurement is paused for a predetermined period of time after measuring the time of the zero-cross point immediately after ultrasonic reception, which is less affected by systematic errors, and then measurement of the time of the zero-cross point is resumed after a large-amplitude signal with a high signal-to-noise ratio and less affected by random errors arrives. As a result, the ultrasonic flowmeter according to embodiment 1 can achieve both reduced current consumption and improved measurement accuracy.

以上のように、この実施の形態1によれば、超音波流量計は、超音波の送受信を行う一対の超音波センサ2,3のうちの超音波センサ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、測定対象である流体の流量を演算する流量演算部406と、受信信号取得部401及び受信信号取得部402による取得結果に基づいて、一対の超音波センサ2,3における超音波送信の駆動波数を制御する駆動波数制御部407とを備え、ゼロクロス点計測部403は、駆動波数制御部407により超音波センサ3における超音波送信の駆動波数が増加された場合、前半のゼロクロス点の時間計測を行った後、計測を一旦休止した後に、後半のゼロクロス点の時間計測を行い、ゼロクロス点計測部404は、駆動波数制御部407により超音波センサ2における超音波送信の駆動波数が増加された場合、前半のゼロクロス点の時間計測を行った後、計測を一旦休止した後に、後半のゼロクロス点の時間計測を行う。これにより、実施の形態1に係る超音波流量計は、従来に対し、計測精度を維持しつつ、消費電流の増加を回避可能となる。 As described above, according to this embodiment 1, the ultrasonic flowmeter includes a received signal acquisition unit 401 that acquires a received signal received by ultrasonic sensor 2 of a pair of ultrasonic sensors 2, 3 that transmit and receive ultrasonic waves, a received signal acquisition unit 402 that acquires a received signal received by 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, a time difference calculation unit 405 that calculates the time difference between the measurement results by the zero-cross point measurement unit 403 and the measurement results by the zero-cross point measurement unit 404, and a time difference calculation unit 406 that calculates the time difference between the measurement results by the zero-cross point measurement unit 403 and the measurement results by the zero-cross point measurement unit 404. The flow rate calculation unit 406 calculates the flow rate of the fluid to be measured based on the calculation result by the output unit 405, and the drive wave number control unit 407 controls the drive wave number of ultrasonic transmission in the pair of ultrasonic sensors 2 and 3 based on the acquisition results by the reception signal acquisition unit 401 and the reception signal acquisition unit 402. When the drive wave number control unit 407 increases the drive wave number of ultrasonic transmission in the ultrasonic sensor 3, the zero cross point measurement unit 403 measures the time of the first zero cross point, pauses the measurement, and then measures the time of the second zero cross point. When the drive wave number control unit 407 increases the drive wave number of ultrasonic transmission in the ultrasonic sensor 2, the zero cross point measurement unit 404 measures the time of the first zero cross point, pauses the measurement, and then measures the time of the second zero cross point. As a result, the ultrasonic flowmeter according to the first embodiment can avoid an increase in current consumption while maintaining measurement accuracy compared to conventional methods.

実施の形態2.
実施の形態2に係る超音波流量計では、超音波センサ2,3における超音波送信の駆動波数を増やした際に生じ易い温度又は超音波センサ2,3の個体差による誤差を低減するための方法について説明する。
Embodiment 2.
In the ultrasonic flowmeter according to the second embodiment, a method for reducing errors due to temperature or individual differences of the ultrasonic sensors 2 and 3 that tend to occur when the driving wave number for ultrasonic transmission in the ultrasonic sensors 2 and 3 is increased 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(第1の平均値算出部)408、平均値算出部(第2の平均値算出部)409及び差分算出部410が追加され、流量演算部406の処理が変更されている。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 embodiment 2. In the calculation unit 4 in embodiment 2 shown in Figure 7, an average value calculation unit (first average value calculation unit) 408, an average value calculation unit (second average value calculation unit) 409, and a difference calculation unit 410 are added to the calculation unit 4 in embodiment 1 shown in Figure 2, and the processing of the flow rate calculation unit 406 is changed. The other example of the configuration of the calculation unit 4 in embodiment 2 shown in Figure 7 is similar to the example of the configuration of the calculation unit 4 in embodiment 1 shown in Figure 2, and the same reference numerals are used and only the different parts will be described.

平均値算出部408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。 The average value calculation unit 408 calculates the average value of the time difference at the first zero crossing point based on the calculation result by the time difference calculation unit 405.

平均値算出部409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。 The average value calculation unit 409 calculates the average value of the time difference at the second half zero crossing point based on the calculation result by the time difference calculation unit 405.

差分算出部410は、平均値算出部408により算出された平均値と、平均値算出部409により算出された平均値との差分を、補正値として算出する。 The difference calculation unit 410 calculates the difference between the average value calculated by the average value calculation unit 408 and the average value calculated by the average value calculation unit 409 as a correction value.

流量演算部406は、時間差算出部405による算出結果及び差分算出部410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。この際、まず、流量演算部406は、時間差算出部405により算出された時間差を、差分算出部410により算出された補正値で補正する。そして、流量演算部406は、補正値で補正した時間差(補正後の時間差)に基づいて、流体の流量を算出する。流量演算部406の動作原理は、補正後の時間差を用いる点以外は、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 406 calculates the flow rate of the fluid in the measuring tube 1 based on the calculation result by the time difference calculation unit 405 and the calculation result by the difference calculation unit 410. At this time, the flow rate calculation unit 406 first corrects the time difference calculated by the time difference calculation unit 405 with the correction value calculated by the difference calculation unit 410. The flow rate calculation unit 406 then calculates the flow rate of the fluid based on the time difference corrected with the correction value (the corrected time difference). The operating principle of the flow rate calculation unit 406 can adopt the conventional flow rate calculation principle except for the use of the corrected time difference, and a description of this will be omitted.

次に、図7に示す実施の形態2における演算部4による流量演算動作例について、図8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、流体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9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。
Next, an example of the flow rate calculation operation by the calculation unit 4 in the second embodiment shown in FIG. 7 will be described with reference to FIG.
Here, the pair of ultrasonic sensors 2 and 3 have a phenomenon in which the zero point of the time difference (propagation time difference) used in the fluid 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 Figure 9, when the time difference used in the above flow rate measurement is resolved for each zero crossing point, it can be seen that the influence of temperature change becomes greater the later the zero crossing point on the time axis.

そして、超音波流量計による流量計測において、前半ゼロクロス点の時間差だけを用いると、系統誤差(温度変化に伴うゼロ点のドリフト等)は小さくなるが、SNが悪く、平均算出に使えるゼロクロス点の数も少なくなり、偶然誤差が大きくなってしまう。
一方、超音波流量計による流量計測において、後半ゼロクロス点の時間差を用いると、SNはよく、偶然誤差は小さくなるが、系統誤差が大きくなってしまう。
In flow rate measurement using an ultrasonic flowmeter, if only the time difference of the first zero crossing points is used, the systematic error (such as the drift of the zero point due to temperature changes) will be small, but the signal-to-noise ratio will be poor and the number of zero crossing points that can be used to calculate the average will be reduced, resulting in large random error.
On the other hand, in flow rate measurement using an ultrasonic flowmeter, if the time difference between the latter half of the zero crossing point is used, the signal-to-noise ratio is good and the random error is small, but the systematic error becomes large.

そこで、実施の形態2に係る超音波流量計では、前半ゼロクロス点での時間差から系統誤差を定量し、その値を補正値として後半ゼロクロス点での時間差を補正した上で、流量計測を行う。これにより、実施の形態2に係る超音波流量計では、偶然誤差を低く抑えたまま、系統誤差を低減可能となる。 Therefore, in the ultrasonic flowmeter according to the second embodiment, the systematic error is quantified from the time difference at the first zero crossing point, and the time difference at the second zero crossing point is corrected using this value as a correction value before measuring the flow rate. As a result, in the ultrasonic flowmeter according to the second embodiment, the systematic error can be reduced while keeping the random error low.

なお、図8に示すフローチャートのうち、ステップST801~803までの処理は、図4に示すステップST401~403までの処理と同様であり、その説明を省略する。 Note that in the flowchart shown in FIG. 8, the processing in steps ST801 to ST803 is similar to the processing in steps ST401 to ST403 shown in FIG. 4, and therefore the description thereof will be omitted.

図7に示す実施の形態2における演算部4による流量演算動作例では、図8に示すように、平均値算出部408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ST804)。この際、例えば、平均値算出部408は、下式(3)に示すように、1番目から4番目のゼロクロス点での時間差の平均値(Δt_forward)を算出する。なお、平均値算出部408は、標準偏差を維持するため、上記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(Δt_forward_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。
Δt_forward=(ZC1Δt+ZC2Δt+ZC3Δt+ZC4Δt)/4 (3)
In the flow rate calculation operation example by the calculation unit 4 in the second embodiment shown in FIG. 7, as shown in FIG. 8, the average value calculation unit 408 calculates the average value of the time difference at the first zero crossing point based on the calculation result by the time difference calculation unit 405 (step ST804). At this time, for example, the average value calculation unit 408 calculates the average value (Δt_forward) of the time differences at the first to fourth zero crossing points as shown in the following formula (3). Note that the average value calculation unit 408 may calculate the final average value (Δt_forward_N) by repeating the calculation of the above average value multiple times and averaging them in order to maintain the standard deviation. N is a number sufficient to reduce the influence of random errors.
Δt_forward=(ZC1Δt+ZC2Δt+ZC3Δt+ZC4Δt)/4 (3)

次いで、平均値算出部409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ST805)。この際、例えば、平均値算出部409は、下式(4)に示すように、5番目から10番目のゼロクロス点での時間差の平均値(Δt_backward)を算出する。なお、平均値算出部409は、標準偏差を維持するため、上記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(Δt_backward_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。
Δt_backward=(ZC5Δt+ZC6Δt+ZC7Δt+ZC8Δt+ZC9Δt+ZC10Δt)/6 (4)
Next, the average value calculation unit 409 calculates the average value of the time differences at the latter half zero crossing points based on the calculation result by the time difference calculation unit 405 (step ST805). At this time, for example, the average value calculation unit 409 calculates the average value (Δt_backward) of the time differences at the fifth to tenth zero crossing points as shown in the following formula (4). Note that, in order to maintain the standard deviation, the average value calculation unit 409 may calculate the final average value (Δt_backward_N) by repeating the calculation of the above average value multiple times and averaging them. N is a number sufficient to reduce the influence of random errors.
Δt_backward=(ZC5Δt+ZC6Δt+ZC7Δt+ZC8Δt+ZC9Δt+ZC10Δt)/6 (4)

次いで、差分算出部410は、平均値算出部408により算出された平均値と、平均値算出部409により算出された平均値との差分を、補正値として算出する(ステップST806)。この際、上記の例では、下式(5)のように、差分算出部410は、5番目から10番目のゼロクロス点での時間差の平均値から、1番目から4番目のゼロクロス点での時間差の平均値を差し引くことで、差分値(補正値)を算出する。この補正値は、後半ゼロクロス点での時間差における系統誤差を低減するための補正値である。
補正値=Δt_backward_N-Δt_forward_N (5)
Next, the difference calculation unit 410 calculates the difference between the average value calculated by the average value calculation unit 408 and the average value calculated by the average value calculation unit 409 as a correction value (step ST806). At this time, in the above example, as shown in the following formula (5), the difference calculation unit 410 calculates the difference value (correction value) by subtracting the average value of the time differences at the first to fourth zero crossing points from the average value of the time differences at the fifth to tenth zero crossing points. This correction value is a correction value for reducing a systematic error in the time differences at the latter half zero crossing points.
Correction value = Δt_backward_N - Δt_forward_N (5)

次いで、流量演算部406は、時間差算出部405による算出結果及び差分算出部410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(ステップST807)。この際、上記の例では、まず、流量演算部406は、下式(6)に示すように、5番目から10番目のゼロクロス点での時間差の平均値から補正値を差し引くことで、補正後の5番目から10番目のゼロクロス点での時間差の平均値(補正後Δt_backward)を算出する。これにより、流量演算部406は、ZC5Δt~ZC10Δtの標準偏差を維持しつつ、ZC5Δt~ZC10Δtの温度特性をZC1Δt~ZC4Δtの温度特性に近づくように補正することができる。そして、流量演算部406は、下式(7)に示すように、1番目から4番目のゼロクロス点での時間差の平均値、及び、補正後の5番目から10番目のゼロクロス点での時間差の平均値の平均値を算出することで、補正後の時間差(補正後Δt)を算出する。そして、流量演算部406は、この補正後の時間差を用いて、流体の流量を演算する。
補正後Δt_backward=Δt_backward-補正値 (6)
補正後Δt=(Δt_forward+補正後Δt_backward)/2 (7)
Next, the flow rate calculation unit 406 calculates the flow rate of the fluid in the measuring tube 1 based on the calculation results by the time difference calculation unit 405 and the calculation results by the difference calculation unit 410 (step ST807). In this case, in the above example, the flow rate calculation unit 406 first calculates the corrected average value of the time differences at the fifth to tenth zero crossing points (corrected Δt_backward) by subtracting the correction value from the average value of the time differences at the fifth to tenth zero crossing points as shown in the following formula (6). In this way, the flow rate calculation unit 406 can correct the temperature characteristics of ZC5Δt to ZC10Δt to approach the temperature characteristics of ZC1Δt to ZC4Δt while maintaining the standard deviation of ZC5Δt to ZC10Δt. Then, the flow rate calculation unit 406 calculates the average value of the time differences at the first to fourth zero crossing points and the average value of the corrected average values of the time differences at the fifth to tenth zero crossing points, as shown in the following formula (7).The flow rate calculation unit 406 then calculates the flow rate of the fluid using this corrected time difference.
Corrected Δt_backward=Δt_backward−corrected value (6)
Corrected Δt=(Δt_forward+corrected Δt_backward)/2 (7)

なお上記では、一例として、演算部4が、5番目から10番目のゼロクロス点での時間差と1番目から4番目のゼロクロス点での時間差との差を用いて補正値を得る場合を示した。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補正値を得てもよい。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 obtains the correction value using the difference between the time difference at the fifth to tenth zero crossing points and the time difference at the first to fourth zero crossing points. However, this is not limited to the above, and the calculation unit 4 may obtain the correction value 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 the error of the zero crossing points due to the shift in the reference potential (zero point) and the change in the signal strength (slope) by taking the average of the rise-fall pairs (an even number of zero crossing points).

また、実施の形態2に係る超音波流量計は、上記に示した補正処理の有効又は無効を、測定管1を流れる流体の流量に応じて切替えるように構成されていてもよい。 The ultrasonic flowmeter according to embodiment 2 may be configured to switch between enabling and disabling the correction process described above depending on the flow rate of the fluid flowing through the measuring tube 1.

このように、実施の形態2に係る超音波流量計では、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とを比較し、後半ゼロクロス点での系統誤差が前半ゼロクロス点での系統誤差と同じ水準になるように補正を行う。これにより、実施の形態2に係る超音波流量計では、全体の系統誤差を低減することが可能となる。その結果、実施の形態2に係る超音波流量計では、超音波センサ2,3における超音波の駆動波数を増やした際に生じ易い温度又は超音波センサ2,3の個体差による誤差を低減可能となる。 In this way, the ultrasonic flowmeter according to the second embodiment compares the time difference at the first zero crossing point with the time difference at the second zero crossing point, and performs correction so that the systematic error at the second zero crossing point is at the same level as the systematic error at the first zero crossing point. This makes it possible for the ultrasonic flowmeter according to the second embodiment to reduce the overall systematic error. As a result, the ultrasonic flowmeter according to the second embodiment makes it possible to reduce errors due to temperature or individual differences in the ultrasonic sensors 2 and 3 that are likely to occur when the driving wave number of the ultrasonic waves in the ultrasonic sensors 2 and 3 is increased.

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 流量演算部
407 駆動波数制御部
408 平均値算出部(第1の平均値算出部)
409 平均値算出部(第2の平均値算出部)
410 差分算出部
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 Flow rate calculation unit 407 Drive wave number control unit 408 Average value calculation unit (first average value calculation unit)
409 Average value calculation unit (second average value calculation unit)
410 Difference calculation unit

Claims (4)

超音波の送受信を行う一対の超音波センサのうちの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、
前記超音波センサのうちの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、測定対象である流体の流量を演算する流量演算部と、
前記第1の受信信号取得部及び前記第2の受信信号取得部による取得結果に基づいて、前記一対の超音波センサにおける超音波送信の駆動波数を制御する駆動波数制御部とを備え、
前記第1のゼロクロス点計測部は、前記駆動波数制御部により前記他方の超音波センサにおける超音波送信の駆動波数が増加された場合、前半のゼロクロス点の時間計測を行った後、計測を一旦休止した後に、後半のゼロクロス点の時間計測を行い、
前記第2のゼロクロス点計測部は、前記駆動波数制御部により前記一方の超音波センサにおける超音波送信の駆動波数が増加された場合、前半のゼロクロス点の時間計測を行った後、計測を一旦休止した後に、後半のゼロクロス点の時間計測を行う
をことを特徴とする超音波流量計。
a first reception signal acquisition unit that acquires a reception signal received by one of a pair of ultrasonic sensors that transmit and receive ultrasonic waves;
a second reception signal acquisition unit that acquires a reception signal received by the other of the ultrasonic sensors;
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 flow rate calculation unit that calculates a flow rate of the fluid to be measured based on a result of the calculation by the time difference calculation unit;
a drive wave number control unit that controls a drive wave number of ultrasonic transmission in the pair of ultrasonic sensors based on the results of acquisition by the first reception signal acquisition unit and the second reception signal acquisition unit,
When the drive wave number control unit increases the drive wave number of the ultrasonic transmission in the other ultrasonic sensor, the first zero cross point measurement unit performs a time measurement of the first half of the zero cross point, pauses the measurement, and then performs a time measurement of the second half of the zero cross point,
the second zero-cross point measurement unit, when the drive wave number control unit increases the drive wave number of ultrasonic transmission in one of the ultrasonic sensors, measures the time of a first half of the zero-cross point, pauses the measurement, and then measures the time of a second half of the zero-cross point.
前記駆動波数制御部は、前記第1の受信信号取得部により取得された受信信号の強度が閾値以下となった場合又はノイズが閾値以上となった場合、前記他方の超音波センサにおける超音波送信の駆動波数を増やし、前記第2の受信信号取得部により取得された受信信号の強度が閾値以下となった場合又はノイズが閾値以上となった場合、前記一方の超音波センサにおける超音波送信の駆動波数を増やす
ことを特徴とする請求項1記載の超音波流量計。
The ultrasonic flowmeter according to claim 1, characterized in that the drive wave number control unit increases the drive wave number of ultrasonic transmission in the other ultrasonic sensor when the strength of the received signal acquired by the first received signal acquisition unit becomes equal to or lower than a threshold value or when noise becomes equal to or higher than a threshold value, and increases the drive wave number of ultrasonic transmission in the one ultrasonic sensor when the strength of the received signal acquired by the second received signal acquisition unit becomes equal to or lower than a threshold value or when noise becomes equal to or higher than a threshold value.
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を、補正値として算出する差分算出部とを備え、
前記流量演算部は、前記時間差算出部による算出結果及び前記差分算出部により算出された補正値に基づいて、測定対象である流体の流量を演算する
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の超音波流量計。
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 a difference between a calculation result by the first average value calculation unit and a calculation result by the second average value calculation unit as a correction value;
3. The ultrasonic flowmeter according to claim 1, wherein the flow rate calculation unit calculates a flow rate of the fluid to be measured based on a result of the calculation by the time difference calculation unit and a correction value calculated by the difference calculation unit.
第1の受信信号取得部が、超音波の送受信を行う一対の超音波センサのうちの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、前記超音波センサのうちの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、
流量演算部が、前記時間差算出部による算出結果に基づいて、測定対象である流体の流量を演算するステップと、
駆動波数制御部が、前記第1の受信信号取得部及び前記第2の受信信号取得部による取得結果に基づいて、前記一対の超音波センサにおける超音波送信の駆動波数を制御するステップとを有し、
前記第1のゼロクロス点計測部は、前記駆動波数制御部により前記他方の超音波センサにおける超音波送信の駆動波数が増加された場合、前半のゼロクロス点の時間計測を行った後、計測を一旦休止した後に、後半のゼロクロス点の時間計測を行い、
前記第2のゼロクロス点計測部は、前記駆動波数制御部により前記一方の超音波センサにおける超音波送信の駆動波数が増加された場合、前半のゼロクロス点の時間計測を行った後、計測を一旦休止した後に、後半のゼロクロス点の時間計測を行う
ことを特徴とする超音波流量計による流量演算方法。
A step in which a first reception signal acquisition unit acquires a reception signal received by one of a pair of ultrasonic sensors that transmit and receive ultrasonic waves;
A second reception signal acquisition unit acquires a reception signal received by the other of the ultrasonic sensors;
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 flow rate calculation unit calculates a flow rate of the fluid to be measured based on a calculation result by the time difference calculation unit;
a drive wave number control unit controlling a drive wave number of ultrasonic transmission in the pair of ultrasonic sensors based on the results of acquisition by the first reception signal acquisition unit and the second reception signal acquisition unit;
When the drive wave number control unit increases the drive wave number of the ultrasonic transmission in the other ultrasonic sensor, the first zero cross point measurement unit performs a time measurement of the first half of the zero cross point, pauses the measurement, and then performs a time measurement of the second half of the zero cross point,
wherein when the drive wave number control unit increases the drive wave number of ultrasonic transmission in one of the ultrasonic sensors, the second zero-cross point measurement unit measures the time of a first half of the zero-cross point, pauses measurement, and then measures the time of a second half of the zero-cross point.
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