JPH073348B2 - Method and apparatus for processing measured values of ultrasonic flowmeter - Google Patents
Method and apparatus for processing measured values of ultrasonic flowmeterInfo
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- JPH073348B2 JPH073348B2 JP61023427A JP2342786A JPH073348B2 JP H073348 B2 JPH073348 B2 JP H073348B2 JP 61023427 A JP61023427 A JP 61023427A JP 2342786 A JP2342786 A JP 2342786A JP H073348 B2 JPH073348 B2 JP H073348B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超音波流量計の測定値処理方法およびその装
置に係り、とくに気泡等の混入し易い流体に対する流量
測定に好適な超音波流量計の測定値処理方法およびその
装置に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a measurement value processing method for an ultrasonic flowmeter and an apparatus therefor, and particularly an ultrasonic flow rate suitable for measuring a flow rate of a fluid in which bubbles and the like are easily mixed. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a measurement value processing method and an apparatus thereof.
従来より一般に多く用いられている超音波流量計の測定
値処理方法としては、例えば、特公昭59−14173号公報
に係るものがある。この従来例は、まず、流体の流れに
従う順方向および逆方向の各超音波の伝播時間を検出
し、次に、この検出信号のレベルに対応して形成される
ランプ電圧に対して基準レベルを設定し、この各基準レ
ベルに上限と下限を設け、この制限値を越えた場合を異
常データと判断する。そして、具体的に測定値を採用す
るに際しては、順方向と逆方向の双方の受信信号が正常
の場合のみ両方の測定値を採用するという方式のものと
なっている。As a method of processing measured values of an ultrasonic flow meter that has been widely used conventionally, for example, there is one disclosed in Japanese Patent Publication No. 59-14173. In this conventional example, first, the propagation times of the forward and backward ultrasonic waves that follow the fluid flow are detected, and then the reference level is set with respect to the lamp voltage formed corresponding to the level of this detection signal. The upper limit and the lower limit are set for each reference level, and if the limit is exceeded, it is determined as abnormal data. When the measured values are specifically adopted, both measured values are adopted only when the received signals in both the forward and backward directions are normal.
一方、上記特公昭59−14173号公報には特に開示されて
いないが、被測定流体の順方向と逆方向の各受信超音波
の波形は、具体的には第5図(1)(3)(4)のA,B
に示すように種々変化している。このため、いづれの波
の部分を基準として超音波の到達時間を定めるかが、流
量の精密測定に際しては重要な課題となっている。On the other hand, although not particularly disclosed in Japanese Patent Publication No. 59-14173, the waveforms of the received ultrasonic waves in the forward and reverse directions of the fluid to be measured are specifically shown in FIGS. 5 (1) (3). (4) A, B
There are various changes as shown in. For this reason, how to determine the arrival time of the ultrasonic wave based on which wave portion is an important issue in the precise measurement of the flow rate.
従来より多く採用されているものとして、まず受信基準
レベルSLを定め、この受信基準レベルSLに最初に達した
波がその中心時間軸(ゼロレベル)と交叉する時点を特
定点(ゼロクロスポイント)とし、この特定点を受信側
の基準計測定点として受信信号の到達時を決定するとい
う方式のものがある。As being often employed conventionally defines a reception reference level S L First, the specific point (zero cross point to the time when the first wave reaches to cross its center time axis (zero level) on the received reference level S L ), There is a method of determining the arrival time of the received signal by using this specific point as a reference measurement point on the receiving side.
これを、前述した第5図につき更に詳述すると、第5図
において、Aは被測定流体の流れに沿った順方向の超音
波の受信信号(実線)を示し、Bは流れに逆らう逆方向
の受信信号(破線)を示す。また、受信波形の内、一番
目の山を第1波,これに続く谷を第2波,二番目の
山を第3波,これに続く谷を第4波,……三番目の
山を第5波,……とする。そして、これらの波形が受
信基準レベルSLと最初に交わるのは例えば第5図(1)
の場合は第3波となり、この場合の波が山から谷へ進行
して零レベルSOに達し、その交点(ゼロクロスポイン
ト)が測定される。This will be described in more detail with reference to FIG. 5 described above. In FIG. 5, A indicates a reception signal (solid line) of ultrasonic waves in the forward direction along the flow of the fluid to be measured, and B indicates a reverse direction against the flow. The received signal (broken line) is shown. Of the received waveform, the first peak is the first wave, the valley following it is the second wave, the second peak is the third wave, the valley following it is the fourth wave, and so on. Wave 5 ... Then, these waveforms first intersect with the reception reference level S L , for example, in FIG. 5 (1).
In the case of, the wave becomes the third wave, and the wave in this case progresses from the mountain to the valley to reach the zero level S O , and the intersection point (zero cross point) is measured.
即ち、第5図(1)の場合は、受信信号A,Bとも第3波
が受信基準レベルSLを越えている。また同図(2)の場
合は、流体中の気泡等が介在して全体的に受信感度が悪
くなった状態で、受信信号A,Bとも第5波が受信基準レ
ベルSLを越えており、同図(1)とは異なった状態とな
っている。更に第5図(3)の場合は、順方向の受信信
号Aが第3波で、又逆方向の受信信号Bが第5波でそれ
ぞれ受信基準レベルSLを越えており、上記二つの例とは
著しく異なった状況となっており、実際の測定中によく
発生する異常現象である。That is, in the case of FIG. 5 (1), the third wave of both the reception signals A and B exceeds the reception reference level S L. In the case of (2) in the figure, the fifth wave exceeds the reception reference level S L for both reception signals A and B, with the reception sensitivity generally deteriorated due to the inclusion of bubbles in the fluid. The state is different from that of FIG. Further, in the case of FIG. 5 (3), the received signal A in the forward direction is the third wave, and the received signal B in the reverse direction is the fifth wave, which exceed the reception reference level S L , respectively. The situation is significantly different from, and is an abnormal phenomenon that often occurs during actual measurement.
前述した第5図の各受信信号の内、第5図(1)は正常
のものである。同図(2)のものは、被測定流体ととも
に流動する気泡の影響,及び電源の電圧変動や装置の送
信系または受信系の不調等により応々にして発生するも
のである。また、同図(3)のものは、被測定流体の異
常(多くは気泡の介在)により生じる明らかな異常信号
である。Of the received signals in FIG. 5 described above, FIG. 5 (1) is normal. (2) in the figure is generated correspondingly due to the influence of bubbles flowing with the fluid to be measured, the voltage fluctuation of the power supply, the malfunction of the transmission system or the reception system of the device, and the like. Also, the one in (3) of the figure is a clear abnormal signal caused by the abnormality of the fluid to be measured (mostly the inclusion of bubbles).
このような各種の受信信号に対し、従来の装置では、前
述した特公昭59−14173号で明らかの如く、被測定流体
の順方向と逆方向の各超音波の受信信号を各別に取り出
してその異常の有無をチェックすうとともに、その両方
が同時に正常の場合以外は当該受信信号を総て異常と判
断して破棄するとしている。このため、上記従来例にお
いては、第5図(1)(3)(4)の各受信波形の内,
逆方向の受信信号Tu(i+l)の到達時間が明らかに 「Tu(i+l)≠Tu(i+2)≠Tu(i+3)」であることから、第5
図(1)のものを正常値とするとそれ以外は総て異常値
と判断される。With respect to such various received signals, in the conventional device, as is apparent from Japanese Patent Publication No. 59-14173, the received signals of the ultrasonic waves in the forward direction and the reverse direction of the fluid to be measured are individually taken out. In addition to checking for abnormalities, all the received signals are judged to be abnormal and discarded unless both are normal at the same time. For this reason, in the above-mentioned conventional example, among the received waveforms in (1), (3) and (4) of FIG.
Since the arrival time of the reception signal Tu (i + l) in the reverse direction is clearly " Tu (i + l) ≠ Tu (i + 2) ≠ Tu (i + 3) ",
If the values in FIG. 1 are normal values, all other values are judged to be abnormal values.
このため、上記従来例においては正常値の採用の確率が
悪くなり、場合によっては3回測定する内の1回のみ若
しくはそれ以下となって測定上無駄が多いばかりでな
く、測定結果に対する信頼性が悪いという不都合が生じ
ていた。また、これを補うためには測定時間を長く設定
して正常値を多く検出しなければならなくなり、これが
ため流速の変化に対する応答が悪いという不都合が生じ
ていた。Therefore, in the above-mentioned conventional example, the probability of adopting the normal value is poor, and in some cases, the measurement is performed only once or less than three times, which is not only wasteful in measurement but also the reliability of the measurement result. There was an inconvenience that it was bad. Further, in order to compensate for this, it has been necessary to set a long measurement time and detect a large number of normal values, which causes a problem of poor response to changes in the flow velocity.
本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、とく
に、異常データと流速変化に伴う測定値の変化との相違
を判断するとともに急速な流速変化に対しても充分にこ
れに対応することのできる超音波流量計の測定値処理方
法およびその装置を提供することを、その目的とする。The present invention improves the inconveniences of the conventional example, in particular, it can judge the difference between the abnormal data and the change in the measured value due to the change in the flow velocity, and can sufficiently cope with the rapid change in the flow velocity. It is an object of the present invention to provide a measurement value processing method for an ultrasonic flow meter and a device therefor.
〔問題点を解決するための手段〕 本発明では、被測定流体の流れの順方向と逆方向におけ
る超音波の伝播時間を測定したのち当該二方向における
超音波の伝播時間の差を算出すると共に、この算出され
た超音波の伝播時間差に基づいて前記被測定流体の流量
を定める超音波流量計の測定値処理方法において、被測
定流体の流れの順方向と逆方向の超音波の伝播時間差を
伝播時間差データとして記憶する第1のデータ処理工程
と、この記憶された伝播時間差データをそれ以前に記憶
された最新の伝播時間差データと比較してその差を求め
る第2のデータ処理工程とを備えている。更に、新旧の
各伝播時間差データの差が予め定めた基準時間差データ
より大きい場合に当該異常データの連続検出回数を計数
する第3のデータ処理工程と、この異常データの連続検
出回数が予め定めた基準回数を越えた場合に当該最新の
異常データの次に得られる測定値を正常データとして採
用する第4のデータ処理工程とを備えている、等の手法
を採っている。これによって前述した目的を達成しよう
とするものである。[Means for Solving Problems] In the present invention, after measuring the propagation time of ultrasonic waves in the forward direction and the reverse direction of the flow of the fluid to be measured, the difference between the propagation times of the ultrasonic waves in the two directions is calculated. In the measurement value processing method of the ultrasonic flowmeter that determines the flow rate of the fluid to be measured based on the calculated propagation time difference of the ultrasonic waves, the forward and backward ultrasonic wave propagation time differences of the fluid to be measured are A first data processing step of storing as the propagation time difference data; and a second data processing step of comparing the stored propagation time difference data with the latest propagation time difference data stored before that to obtain the difference. ing. Further, a third data processing step of counting the number of consecutive detections of the abnormal data when the difference between the old and new propagation time difference data is larger than a predetermined reference time difference data, and the number of consecutive detections of the abnormal data is predetermined. And a fourth data processing step in which a measured value obtained next to the latest abnormal data is adopted as normal data when the reference number of times is exceeded. This aims to achieve the above-mentioned object.
以下、本発明の一実施例を第1図ないし第5図に基づい
て説明する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 5.
まず、第1図は、管体1内に被測定流体が矢印2の方向
に流動している場合を示す。管体1には、被測定流体2
の上流と下流とに分かれ且つ一定の間隔をおいて、図に
示す如くその上方側と下方側にそれぞれ超音波送受波器
3A,3Bが装備されるようになっている。この超音波送受
波器3A,3Bには、その励振信号として送信回路4より送
信信号Tが繰り返し期間S毎に交互に送り込まれるよう
になっている。First, FIG. 1 shows a case where the fluid to be measured is flowing in the tube 1 in the direction of arrow 2. The fluid to be measured 2 is attached to the tube 1.
Is divided into an upstream side and a downstream side with a certain interval, and as shown in the figure, the ultrasonic transducers are provided on the upper side and the lower side, respectively.
It is equipped with 3A and 3B. A transmission signal T is alternately sent from the transmission circuit 4 to the ultrasonic wave transmitters / receivers 3A and 3B as an excitation signal from the transmission circuit 4 every repeating period S.
即ち、送信回路4は、切換回路5に対して所定周波数の
励振信号Tと切換回路5用の切換信号Sを出力する機能
を有している。切換回路5は、第2図に示す所定の繰り
返し周期Sのタイミングで切換作動し、一方の超音波送
受波器3Aが送信状態にあるときは他方の超音波送受波器
3Bを受信状態に設定するようになっている。管体1内の
斜めの点線Pは超音波の伝播経路を示す。That is, the transmission circuit 4 has a function of outputting the excitation signal T having a predetermined frequency and the switching signal S for the switching circuit 5 to the switching circuit 5. The switching circuit 5 is switched at the timing of a predetermined repeating cycle S shown in FIG. 2, and when one ultrasonic wave transmitter / receiver 3A is in the transmitting state, the other ultrasonic wave transmitter / receiver is used.
3B is set to receive state. An oblique dotted line P in the tubular body 1 indicates an ultrasonic wave propagation path.
ここで、電気信号に変換され超音波送受波器3A又は3Bか
ら出力される受信信号Rは、切換回路5を介して受信信
号6へ送られる。Here, the reception signal R converted into an electric signal and output from the ultrasonic wave transmitter / receiver 3A or 3B is sent to the reception signal 6 via the switching circuit 5.
この受信信号6は、受信信号Rを入力したのちこれを増
幅するとともに、内蔵する零交差パルス発生部(図示せ
ず)によってパルス信号R′,R″を生成し出力する(第
2図及び第5図(2)参照)。このパルス信号R′,R″
は、前述した送信回路4からの出力信号である送信信号
Tとともにカウンタ回路7へ入力される。Cはカウンタ
回路7の出力を示す。即ち、このカウンタ回路7では、
送信信号Tと受信回路6の出力信号R′,R″とにより成
るゲート信号によって、まずクロックパルスC′が形成
され、このクロックパルスC′の計数値である計数デー
タがカウンタ出力Cとして演算回路8へ出力されるよう
になっている。第2図に、これら各信号及びそのタイミ
ングチャートを示す。The received signal 6 is inputted with the received signal R and then amplified. At the same time, a built-in zero-cross pulse generator (not shown) generates pulse signals R'and R "to output them (see FIGS. 2 and 3). 5 (2)). These pulse signals R ', R "
Is input to the counter circuit 7 together with the transmission signal T which is the output signal from the transmission circuit 4 described above. C indicates the output of the counter circuit 7. That is, in this counter circuit 7,
A clock signal C'is first formed by the gate signal composed of the transmission signal T and the output signals R ', R "of the receiving circuit 6, and the count data which is the count value of this clock pulse C'is used as the counter output C in the arithmetic circuit. It is designed to be output to 8. Each of these signals and its timing chart are shown in FIG.
ここでカウンタ出力Cは、被測定流体の順方向及び逆方
向の各超音波の伝播時間に係る情報を備えた信号となっ
ている。そして、これらの情報を入力した演算回路8
は、流量の演算のほか、流速及び積算流量等の種々の演
算をなし、しかるのちこれを表示手段40に出力して表示
し得るようになっている。Here, the counter output C is a signal including information relating to the propagation time of each ultrasonic wave in the forward and backward directions of the fluid to be measured. Then, the arithmetic circuit 8 into which these pieces of information are input
In addition to the calculation of the flow rate, various calculations such as the flow velocity and the integrated flow rate can be performed, and thereafter, these can be output to the display means 40 and displayed.
前述した演算回路8は、具体的には第3図に示すよう
に、入出力インタフェース回路(l/OIFC)8A、中央演算
装置(CPU)8B、プログラムが書き込まれている読み出
し専用メモリ(ROM)8C、データ記憶及びその他命令信
号等をメモリする書き込み,読み出し可能なメモリ(RA
M)8D及び演算の基準となるクロックパルスを出力する
クロック発振器(OSC)8E等を主要部としたマイクロコ
ンピュータから成る。そして、この演算回路8は、第1
図に示す機能が付され、カウンタ回路7より出力信号C
を入力し、一方、キーボード9からは演算開始に際して
必要な設定値等を入力して第4図に示すフローチャート
に従い所定の演算をし、その後、表示手段12にその演算
結果を出力するようになっている。As shown in FIG. 3, the arithmetic circuit 8 described above specifically includes an input / output interface circuit (l / OIFC) 8A, a central processing unit (CPU) 8B, and a read-only memory (ROM) in which a program is written. 8C, writable and readable memory for storing data and other command signals (RA
M) 8D and a clock oscillator (OSC) 8E that outputs a clock pulse that serves as a reference for calculation. Then, the arithmetic circuit 8 has a first
The counter circuit 7 is provided with the function shown in FIG.
On the other hand, on the other hand, the keyboard 9 is used to input setting values and the like required at the time of starting the calculation, to perform a predetermined calculation according to the flowchart shown in FIG. 4, and then to output the calculation result to the display means 12. ing.
次に、この演算回路8における具体的な信号処理の手順
について説明する。この演算回路8では、被測定流体の
流れの順方向と逆方向の超音波の伝播時間差を伝播時間
差データとして記憶する第1のデータ処理工程と、この
記憶された伝播時間差データをそれ以前に記憶された最
新の伝播時間差データと比較してその差を求める第2の
データ処理工程と、この新旧の各伝播時間差データの差
が予め定めた基準時間データより大きい場合に当該異常
データの連続検出回数を計数する第3のデータ処理工程
と、この異常データの連続検出回数が予め定めた基準回
数を越えた場合に当該最新の異常データの次に得られる
測定値を正常データとして採用する第4のデータ処理工
程とを備えている。Next, a specific signal processing procedure in the arithmetic circuit 8 will be described. In this arithmetic circuit 8, a first data processing step of storing the propagation time difference of the ultrasonic waves in the forward direction and the reverse direction of the flow of the fluid to be measured as the propagation time difference data, and the stored propagation time difference data are stored before that. The second data processing step of comparing the latest propagation time difference data to obtain the difference and the number of continuous detection of the abnormal data when the difference between the old and new propagation time difference data is larger than the predetermined reference time data. A third data processing step of counting the number of times, and a fourth measured value obtained after the latest abnormal data is adopted as normal data when the number of consecutive detections of this abnormal data exceeds a predetermined reference number. And a data processing step.
そして、これらの各工程は、以下に示す各構成及びその
作用をもって遂行されるようになっている。以下、これ
を詳述する。Then, each of these steps is performed with the following configurations and operations thereof. Hereinafter, this will be described in detail.
第1図において、測定データ入力手段10に入力されるカ
ウンタ出力Cは、被測定流体の順方向の超音波伝播時間
を表す信号Td(i+l)と同じく逆方向の超音波伝播時間を
表す信号Tu(i+l)の両方のデータを有している。ここ
で、「i=0,1,2,3,……,k,……n」であり、また(i
+1)は繰り返し周期の(i+1)番目の超音波発振及
び受信の回数を示す。In FIG. 1, the counter output C input to the measurement data input means 10 has the same ultrasonic wave propagation time in the reverse direction as the signal T d (i + l) representing the ultrasonic wave propagation time in the forward direction of the fluid to be measured. It has both data of the signal Tu (i + l) representing. Here, "i = 0,1,2,3, ..., k, ... n", and (i
+1) indicates the number of times of (i + 1) th ultrasonic oscillation and reception in the repetition cycle.
このカウンタ出力CすなわちTd(i+l)及びTu(i+l)は、順
方向及び逆方向の繰り返し期間ごとに入力されて記憶手
段11に記憶される。この記憶手段11には伝播時間差算定
部12が併設されている。この伝播時間演算部12は、記憶
手段11に一時的に記憶されるデータTd(i+l)とTu(i+l)を
読み出してその伝播時間差データΔT(i+l)を算出するよ
うになっている。この伝播時間差データΔT(i+l)は、T
d(i+l)とTu(i+l)とが正常データである場合には記憶手
段11に正式に記憶される。記憶手段11で記憶されるべき
伝播時間差データΔT(i+l)は、時間差比較判定手段13に
よって正常データか否かが判断される。ここで正常デー
タと判断された伝播時間差データΔT(i+l)は、次の伝播
時間差データΔT(i+2)又はΔT(i+k)が正常データと判断
されるまで正式に記憶手段11に記憶される。The counter output C, that is, T d (i + l) and T u (i + l) is input for each forward and backward repeating period and stored in the storage means 11. A propagation time difference calculation unit 12 is installed in the storage unit 11. The propagation time calculation unit 12 reads out the data T d (i + l) and T u (i + l) temporarily stored in the storage means 11 and calculates the propagation time difference data ΔT (i + l) . It is like this. This propagation time difference data ΔT (i + l) is T
When d (i + l) and Tu (i + l) are normal data, they are officially stored in the storage means 11. The propagation time difference data ΔT (i + l) to be stored in the storage means 11 is judged by the time difference comparison and judgment means 13 as to whether it is normal data or not. The propagation time difference data ΔT (i + l) determined to be normal data is officially stored in the storage unit 11 until the next propagation time difference data ΔT (i + 2) or ΔT (i + k) is determined to be normal data. Memorized in.
時間差比較判定手段13は、時間差比較演算部13Aと、こ
の時間差比較演算部13Aの出力である伝播時間差データ
ΔT(i+l)の基準値Gを出力する基準設定部13Bと、基準
値Gと伝播時間差データΔT(i+l)とを比較して後述する
所定の制御信号を出力する比較判定部13Cとにより構成
されている。The time difference comparison / determination means 13 includes a time difference comparison / calculation unit 13A, a reference setting unit 13B for outputting a reference value G of the propagation time difference data ΔT (i + l) which is an output of the time difference comparison / calculation unit 13A, and a reference value G. It is configured by a comparison determination unit 13C that compares the propagation time difference data ΔT (i + l) and outputs a predetermined control signal described later.
これを更に詳述すると、まず時間差比較演算部13Aは、
記憶手段11で記憶されるべき伝播時間差データΔT(i+l)
がそれ以前に記憶手段11に記憶されている正常データΔ
T(i)とほぼ等しいか否かを比較する。More specifically, first, the time difference comparison calculation unit 13A
Propagation time difference data ΔT (i + l) to be stored in the storage means 11.
Is the normal data Δ stored in the storage means 11 before that.
Compare whether or not it is almost equal to T (i) .
このため、時間差比較演算部13Aは、前記記憶手段11か
ら当該伝播時間差データΔT(i+l)とそれ以前に記憶され
ている伝播時間差データΔT(i)とを読み出して両者を比
較し、その差を比較判定部13Cへ出力する。比較判定部1
3Cは、時間差比較演算部13Aでの演算結果である 「|ΔT(i+l)−ΔT(i)|」を基準値設定部13Bから入力
される基準値Gと比較し、 |ΔT(i+l)−ΔT(i)|≧G のときは異常データとしてΔT(i+l)の書き込みを中止せ
しめる書き込み中止信号を記憶手段11に出力するととも
に,後述する異常値用のカウンタ20Aを歩進せしめる歩
進信号を出力する機能を有している。Therefore, the time difference comparison operation unit 13A reads out the propagation time difference data ΔT (i + l) and the propagation time difference data ΔT (i) stored before from the storage means 11 and compares the two, and The difference is output to the comparison / determination unit 13C. Comparison judgment unit 1
3C compares “| ΔT (i + l) −ΔT (i) |”, which is the calculation result in the time difference comparison calculation unit 13A, with the reference value G input from the reference value setting unit 13B, and calculates | │T (i When + l) −ΔT (i) | ≧ G, a write stop signal for stopping the writing of ΔT (i + l) as abnormal data is output to the storage means 11, and the abnormal value counter 20A described later is walked. It has a function of outputting a step signal to advance.
また、この比較判定部13Cは、時間差比較演算部11Aでの
演算結果が基準値Gより小のとき、即ち |ΔT(i+l)−ΔT(i)|<G のときは正常データとしてΔT(i+1)の書き込みを指令す
るための記憶指令信号を記憶手段11へ出力し、同時に、
異常値用のカウンタ20Aに対するクリア信号及び流速流
量演算部30に対する演算111号を各々出力する機能を有
している。Further, the comparison / determination unit 13C determines that the normal data is ΔT when the calculation result of the time difference comparison / calculation unit 11A is smaller than the reference value G, that is, | ΔT (i + l) −ΔT (i) | <G. A memory command signal for commanding the writing of (i + 1) is output to the memory means 11, and at the same time,
It has a function of outputting a clear signal to the abnormal value counter 20A and an operation No. 111 to the flow velocity / flow rate operation unit 30.
更に、比較判定部13Cは、外部からの指令によって基準
値GをG′若しくはG″に変更する機能をも有している
(但し、G<G′<G″)。Further, the comparison / determination unit 13C also has a function of changing the reference value G to G ′ or G ″ in response to an external command (however, G <G ′ <G ″).
時間差比較判定手段13の比較判定部13Cには、流速変化
判定手段20が併設されている。この流速変化判定手段20
は、異常値の連続検出回数を計数するカウンタ20Aと、
このカウンタ20Aの計数値が基準回数値Hを越えた場合
に当該最新の異常データの次に得られる測定値を流速変
化に伴う正常データとして記憶するために,基準値Gを
G′又はG″に変更するための基準値変更指令を前術し
た比較判定部13Cに対し出力するとともに、前記カウン
タ20Aにクリア信号を出力する異常回数比較部20Bと、こ
の異常回数比較部20Bに基準回数値Hに係る信号を送り
込む基準回数設定部20Cとにより構成されている。A flow velocity change determination means 20 is provided side by side with the comparison determination unit 13C of the time difference comparison determination means 13. This flow velocity change determination means 20
Is a counter 20A that counts the number of continuous detection of abnormal values,
When the count value of the counter 20A exceeds the reference count value H, the reference value G is set to G'or G "in order to store the measurement value obtained next to the latest abnormal data as normal data due to the flow velocity change. A reference value change command for changing the reference value to the comparison / determination unit 13C, and an abnormality number comparison unit 20B that outputs a clear signal to the counter 20A and a reference number value H to the abnormality number comparison unit 20B. And a reference number setting unit 20C for sending the signal relating to.
流速流量演算部30は、時間差比較判定手段13から演算指
令信号が出力された場合に作動し、記憶手段11から送り
込まれる伝播時間差データに基づいて直ちに所定の演算
を開始し、当該伝播時間差データΔT(i+l)等に係る流速
および流量等を算出し、その結果を表示手段40に出力し
て表示せしめる機能を有している。The flow velocity / flow rate calculation unit 30 operates when a calculation command signal is output from the time difference comparison / determination unit 13, immediately starts a predetermined calculation based on the propagation time difference data sent from the storage unit 11, and the propagation time difference data ΔT It has a function of calculating the flow velocity, the flow rate, etc. related to (i + l) and outputting the result to the display means 40 for display.
次に、第4図に示すフローチャートに基づいて、前述し
た演算回路8の全体的動作について説明する。Next, the overall operation of the arithmetic circuit 8 described above will be described based on the flowchart shown in FIG.
まず、ステップ200においては、第1図に示す測定デー
タ入力手段10にてカウンタ出力C即ち順方向及び逆方向
の各測定データTd(i+l),Tu(i+l)を入力し、次にステッ
プ202で、入力データTd(i+l),Tu(i+l)から伝播時間差
データTu(i+l)を算出しステップ204に進む。First, in step 200, the counter output C, that is, each of the forward and backward measurement data T d (i + l) and T u (i + l) is input by the measurement data input means 10 shown in FIG. Then, in step 202, the propagation time difference data T u (i + l) is calculated from the input data T d (i + l) and T u (i + l), and the process proceeds to step 204.
ステップ204では、この伝播時間差ΔTu(i+l)と前回の処
理により記憶手段11に(実際にはRAM8D)に記憶された
伝播時間差ΔT(i)とを比較してその差を求め、その差即
ち「|ΔT(i+l)−ΔT(i)|」が予めキーボード9(第3
図参照)から入力され設定される基準時間値Gと比較さ
れる。そして、前述した如く、新旧の伝播時間差データ
の差が基準時間値Gより小さい場合には当該最新の伝播
時間差データに係る測定値を正常データと判断しステッ
プ206へ進み、一方、それ以外の場合はすべて異常デー
タと判断してステップ240へ進む。In step 204, this propagation time difference ΔT u (i + l) is compared with the propagation time difference ΔT (i) stored in the storage means 11 (actually RAM8D) by the previous process to obtain the difference, and The difference, that is, “| ΔT (i + l) −ΔT (i) |” is preset in the keyboard 9 (3rd
(See the figure) and is compared with a reference time value G that is input and set. Then, as described above, when the difference between the old and new propagation time difference data is smaller than the reference time value G, the measured value relating to the latest propagation time difference data is determined to be normal data, and the process proceeds to step 206, while otherwise. Are judged to be abnormal data, and proceed to step 240.
このため、入力したデータΔTd(i+l)とΔTu(i+l)そのも
のがそれ以前に入力されたデータΔTd(i)及びΔTu(i)と
著しく異なっていても、本実施例ではその差ΔT(i+l)に
著しい変化がない限りすべて正常データとして取り扱
い、測定データの内の正常データとしての採用確率が著
しく多くなり、測定精度の向上及び測定時間の短縮を充
分に図り得るという利点が生じている。Therefore, even if the input data ΔT d (i + l) and ΔT u (i + l) themselves are significantly different from the previously input data ΔT d (i) and ΔT u (i) , In the example, unless there is a significant change in the difference ΔT (i + l) , all the data is treated as normal data, and the probability of adoption as normal data out of the measured data is significantly increased, improving the measurement accuracy and shortening the measurement time sufficiently. The advantage is that it is possible.
即ち、入力データが、ステップ204で正常データと判断
されると、ステップ206では入力データTd(i+l),T
u(i+l)を記憶(RAM8Dに書き込み)してステップ208へ進
み、このステップ208で、前述した如く異常データの連
続測定回数を計数するカウンタ20AのカウントKを「K
=0」とし、その後ステップ210にて、ΔT(i+l)を記憶
する。そして、ステップ212ないしステップ216にて、該
データΔT(i+l)に基づいて流速及び流量を算出してこれ
を補正し、続いて全体の積算流量を計算する等の処理の
データ処理が成される。これら各ステップで処理された
信号はステップ218にて表示手段40を駆動表示するため
に使用され、これによって正常データとされた場合の一
サイクルが終了する。以下同様のことが繰り返される。That is, when the input data is determined to be normal data in step 204, the input data T d (i + l) , T
u (i + l) is stored (written in RAM8D) and the process proceeds to step 208. In step 208, the count K of the counter 20A that counts the continuous measurement of abnormal data is set to "K".
= 0 ”, and then in step 210, ΔT (i + l) is stored. Then, in steps 212 to 216, data processing such as calculation of the flow velocity and flow rate based on the data ΔT (i + l) and correction thereof, and subsequently calculation of the total integrated flow rate is performed. To be done. The signal processed in each of these steps is used to drive and display the display means 40 in step 218, which completes one cycle when normal data is obtained. The same process is repeated thereafter.
一方、入力データが異常データと判断されると、当該入
力データは記憶されることなくステップ240に進み、異
常データの回数カウントKに1を加え(K=K+1,初期
値K=0)、その後、ステップ242へ進む。On the other hand, if the input data is determined to be abnormal data, the input data is not stored and the process proceeds to step 240, where 1 is added to the abnormal data count count K (K = K + 1, initial value K = 0), and thereafter. , Go to step 242.
このステップ242では、異常データの連続計数値即ちカ
ウント数Kが基準回数設定部20C(具体的にはキーボー
ド9)により設定された基準値Hより大きいか否かが判
断される。ここで、「K<H」であればステップ200へ
戻り、次の伝播時間に係るデータTd(i+2),Tu(i+2)を入
力する。一方、「K>H」であればそのままステップ24
4に進む。このステップ244では、伝播時間差データΔT
(i+l)を前記記憶手段11(RAM8D)に書き込んだのちステ
ップ246に進む。このステップ246では異常値用のカウン
ト数Kを「K=0」とし、次のステップ248で比較判定
部13B(第1図参照)内における伝播時間差基準値Gを
G′(但しG′>G)と設定し、ステップ200へ戻る。
これにより、次に入力されるデータTd(i+2),T
u(i+2)を、流速変化に伴う正常データとして処理し得る
状態が設定される。In step 242, it is determined whether or not the continuous count value of abnormal data, that is, the count number K is larger than the reference value H set by the reference number setting unit 20C (specifically, the keyboard 9). Here, if "K <H", the process returns to step 200, and the data T d (i + 2) and T u (i + 2) relating to the next propagation time are input. On the other hand, if “K> H”, step 24 is performed as it is.
Go to 4. In this step 244, the propagation time difference data ΔT
After writing (i + l) in the storage means 11 (RAM8D), the process proceeds to step 246. In this step 246, the count value K for the abnormal value is set to "K = 0", and in the next step 248, the propagation time difference reference value G in the comparison determination unit 13B (see FIG. 1) is set to G '(where G'> G). ) And return to step 200.
As a result, the next input data T d (i + 2) , T
A state is set in which u (i + 2) can be processed as normal data due to a change in flow velocity.
本発明は以上のように構成され機能するので、これによ
ると、被測定流体の流れの順方向と逆方向における超音
波の伝播時間を測定したのち当該二方向における超音波
の伝播時間の差を算出し、これをその直前に測定し算出
された超音波の伝播時間差に近い値かで当該測定データ
が正常データか否かを判定するという手法を採っている
ため、全体的な感度低下に際しても比較的高精度に順方
向と逆方向の伝播時間差を算定することができ、当該感
度低下にかかる測定データであってもこれを正常データ
として取り込むことが可能となっており、従って正常デ
ータとして取り込む測定データ量が大幅に増大すること
から測定精度の向上を図ることができ、新旧の各伝播時
間差データの差が予め定めた基準時間差データより大き
い場合に当該最新の伝播時間差データに係る測定値を以
上データとして位置づけると共に該以上データの連続検
出回数を計数し、該以上データの連続検出回数が予め定
めた基準回数を越えた場合に当該最新の以上データの次
に得られる測定値を正常データとして採用するようにし
たことから、例えば気泡の多い管体内の流速変化であっ
ても、不連続に測定される以上データと流速変化に伴う
測定データとの変化とを高精度に識別し、流速及び流量
の全体的な変化としてとらえることができる、という従
来にない優れた超音波流量計の測定値処理方法およびそ
の装置を提供することができる。Since the present invention is configured and functions as described above, according to this, after measuring the propagation time of ultrasonic waves in the forward direction and the reverse direction of the flow of the fluid to be measured, the difference between the propagation times of the ultrasonic waves in the two directions is calculated. Even if the overall sensitivity decreases, the method is used to determine whether or not the measured data is normal data based on a value close to the ultrasonic wave propagation time difference calculated and measured immediately before that. It is possible to calculate the propagation time difference between the forward direction and the backward direction with relatively high accuracy, and it is possible to capture even the measurement data related to the sensitivity decrease as normal data. Since the amount of measurement data greatly increases, it is possible to improve the measurement accuracy, and if the difference between the old and new propagation time difference data is larger than the predetermined reference time difference data, the latest Position the measurement value related to the propagation time difference data as the above data and count the number of consecutive detections of the above data, and if the number of consecutive detections of the above data exceeds a predetermined reference number, then next to the latest above data Since the obtained measured value is adopted as the normal data, even if the flow velocity changes in the tube with many bubbles, for example, the data measured discontinuously and the change in the measured data due to the change in flow velocity can be measured. It is possible to provide an unprecedented excellent method for processing measured values of an ultrasonic flowmeter and its apparatus, which can be discriminated with high accuracy and can be recognized as an overall change in flow velocity and flow rate.
第1図は本発明の一実施例を含む超音波流量計の全体的
構成を示すブロック図、第2図は第1図の切換信号及び
送受信信号等のタイミングを示す説明図、第3図は第1
の演算回路部分のハード構成を示すブロック図、第4図
は第1図の演算回路部分の信号処理の手順を示すフロー
チャート、第5図(1)(2)(3)(4)は各々検出
された各種受信波形の具体例及びそれに伴う受信信号の
発生との関係等を示す説明図である。 11……記憶手段、12……伝播時間差算定部、13……時間
差比較判定手段、20A……カウンタ、20B……異常回数比
較部、20C……基準回数設定部、30……流量演算部とし
ての流速流量演算部。FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of an ultrasonic flowmeter including an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing timings of switching signals and transmission / reception signals of FIG. 1, and FIG. First
FIG. 4 is a block diagram showing a hardware configuration of an arithmetic circuit portion of FIG. 4, FIG. 4 is a flow chart showing a procedure of signal processing of the arithmetic circuit portion of FIG. 1, and FIG. 5 (1) (2) (3) (4) are respectively detected. It is explanatory drawing which shows the relationship between the specific example of the various received waveforms and the generation | occurrence | production of the received signal accompanying it. 11 ... storage means, 12 ... propagation time difference calculation section, 13 ... time difference comparison / determination means, 20A ... counter, 20B ... abnormal number comparison section, 20C ... reference number setting section, 30 ... as flow rate calculation section Flow velocity and flow rate calculation part.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 美明 東京都大田区南蒲田2丁目16番46号 株式 会社東京計器内 (72)発明者 小松 敏男 東京都大田区南蒲田2丁目16番46号 株式 会社東京計器内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Yoshiaki Yamamoto 2-16-46 Minami-Kamata, Ota-ku, Tokyo Tokyo Keiki Co., Ltd. (72) Toshio Komatsu 2--1646 Minami-Kamata, Ota-ku, Tokyo No. Stock Company Tokyo Keiki
Claims (2)
る超音波の伝播時間を測定したのち当該二方向における
超音波の伝播時間の差を算出すると共に、この算出され
た超音波の伝播時間差に基づいて前記被測定流体の流量
を定める超音波流量計の測定値処理方法において、 前記被測定流体の流れの順方向と逆方向の超音波の伝播
時間差を伝播時間差データとして記憶する第1のデータ
処理工程と、 この記憶された伝播時間差データをそれ以前に記憶され
た最新の伝播時間差データと比較してその差を求める第
2のデータ処理工程と、 前記新旧の各伝播時間差データの差が予め定めた基準時
間差データより大きい場合に当該異常データの連続検出
回数を計数する第3のデータ処理工程と、 この異常データの連続検出回数が予め定めた基準回数を
越えた場合に当該最新の異常データの次に得られる測定
値を正常データとして採用する第4のデータ処理工程と
を備えていることを特徴とした超音波流量計の測定値処
理方法。1. The propagation time of ultrasonic waves in the forward direction and the reverse direction of the flow of the fluid to be measured is measured, and then the difference between the propagation times of the ultrasonic waves in the two directions is calculated, and the calculated propagation of the ultrasonic waves is calculated. In a method of processing a measurement value of an ultrasonic flowmeter, which determines a flow rate of a fluid to be measured based on a time difference, a first method of storing a difference in propagation time of ultrasonic waves in a forward direction and a reverse direction of a flow of the fluid to be measured as propagation time difference data. And a second data processing step of comparing the stored propagation time difference data with the latest propagation time difference data stored before that to obtain the difference, and the difference between the old and new propagation time difference data. Is larger than a predetermined reference time difference data, a third data processing step of counting the number of consecutive detections of the abnormal data, and the number of consecutive detections of the abnormal data is a predetermined reference number of times. And a fourth data processing step of adopting, as normal data, a measured value obtained next to the latest abnormal data when the number exceeds the latest abnormal data.
る超音波の伝播時間を測定したのち当該二方向における
超音波の伝播時間の差を算定する伝播時間差算定部と、
この伝播時間差算定部にて得られる時間差データに基づ
いて所定の演算を行い当該被測定流体の流量を算出する
流量演算部とを備えた超音波流量計の測定値処理装置に
おいて、 前記伝播時間差算定部と流量演算部との間に、当該伝播
時間差算定部での算定結果を記憶する記憶手段を装備
し、 この記憶手段に入力される最新の時間差データが測定さ
れた正常データに基づくものか否かを予め設定される基
準値に基づいて判定すると共に,正常データであると判
定された場合に直ちに前記流量演算部に演算指令信号を
出力する時間差比較判定手段を前記記憶手段に併設し、 前記時間差比較判定手段が前記最新の時間差データに対
し異常データに基づくものと連続して判定した場合に直
ちに当該異常データの連続測定回数を計数するカウンタ
と,このカウンタで計数された連続異常回数が予め定め
られた所定の基準回数より多い場合に当該最新の異常デ
ータの次に得られる測定値を正常データとして採用する
ための基準値変更指令を前記時間差比較判定手段に向け
て出力する異常回数比較部とを,前記時間差比較判定手
段に併設したことを特徴とする超音波流量計の測定値処
理装置。2. A propagation time difference calculation unit for measuring the propagation time of ultrasonic waves in the forward direction and the reverse direction of the flow of the fluid to be measured, and then calculating the difference in the propagation time of the ultrasonic waves in the two directions.
In the measurement value processing device of the ultrasonic flowmeter, which is provided with a flow rate calculation unit that performs a predetermined calculation based on the time difference data obtained by the propagation time difference calculation unit and calculates the flow rate of the fluid to be measured, A storage means for storing the calculation result of the propagation time difference calculation section is provided between the storage section and the flow rate calculation section, and whether the latest time difference data input to this storage means is based on the measured normal data or not. Whether or not based on a preset reference value is determined, and when the data is determined to be normal data, a time difference comparison / determination unit that outputs a calculation command signal to the flow rate calculation unit is provided side by side with the storage unit. A counter for immediately counting the number of consecutive measurements of the abnormal data when the time difference comparison / determination means continuously determines that the latest time difference data is based on the abnormal data, When the number of consecutive abnormalities counted by the counter is larger than a predetermined reference number, the reference value change command for adopting the measured value obtained next to the latest abnormal data as normal data is used for the time difference comparison. A measurement value processing device for an ultrasonic flowmeter, characterized in that an abnormal frequency comparison section for outputting to a determination means is provided together with the time difference comparison and determination means.
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