CN112639412B - 流量测量装置 - Google Patents

Abstract

流量测量装置(1)在换能器(2、3)之间，经由管路(4)的内部的流体(5)而收发具有多个频率和规定的时间长度的测量信号。流量测量装置(1)计算表示所发送的测量信号的基准信号与所接收的测量信号之间的相关系数。流量测量装置(1)在相关系数的峰值比阈值(Th1)高时，根据测量信号计算管路(4)的内部的流体(5)的流量。流量测量装置(1)在相关系数的峰值为阈值(Th1)以下时，变更测量信号的频率和时间长度中的至少一方而重新发送测量信号。

Description

流量测量装置

技术领域

本公开涉及对具有规定截面积的管路的内部的流体的流量进行测量的流量测量装置。

背景技术

专利文献1公开了利用超声波测量液体的流量的超声波流量测量方法。根据专利文献1的方法，使用以在液体流过的流路的上游侧和下游侧对置的方式配置的一对超声波振子，在液体的流动的正反方向上使超声波传播并根据在该正向上传播的超声波与在反向上传播的超声波的传播时间差来求出液体的体积流量。专利文献1的方法包含在一对超声波振子之间进行超声波的收发并取得超声波的波形信号的步骤。专利文献1的方法包含对所取得的多个超声波的波形信号进行比较并计算波形信号的相关函数的步骤。专利文献1的方法包含如下步骤：根据波形信号的相关函数的相关值判定是否是对测量有效的波形信号，根据判定为有效的波形信号来求出超声波的传播时间差，并且根据该传播时间差求出液体的体积流量。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-304281号公报

发明内容

发明要解决的课题

在管路(流路)中，垃圾、气泡(在流体是液体的情况下)等异物有时与流体一起流动。在存在这样的异物的情况下，测量信号(超声波等)被异物漫反射，因此，所测量的流量的精度下降。

根据专利文献1的方法，判断是否是对测量有效的波形信号，仅根据判断为有效的波形信号而计算出液体的流量。但是，在液体包含大量的异物的情况下，无法获得有效的波形信号，因此，无法计算液体的流量。因此，要求如下流量测量装置：在流体包含大量的异物的情况下，也能够高精度地测量该流体的流量。

本公开的目的在于提供一种流量测量装置，在流体包含异物的情况下，该流量测量装置也能够高精度地测量该流体的流量。

用于解决课题的手段

根据本公开的一个方式的流量测量装置，流量测量装置测量具有规定截面积的管路的内部的流体的流量，所述流量测量装置与分别设置于所述管路中的互不相同的位置的第1换能器(transducer)和第2换能器连接，该第1换能器将电信号转换为声音信号，该第2换能器将声音信号转换为电信号，所述流量测量装置从所述第1换能器发送具有多个频率和规定的时间长度的测量信号，经由所述管路的内部的流体通过所述第2换能器接收所述测量信号，计算表示所发送的所述测量信号的基准信号与所接收的所述测量信号之间的第1相关系数，在所述第1相关系数的峰值比第1阈值高时，根据所述测量信号计算所述管路的内部的流体的流量，在所述第1相关系数的峰值为第1阈值以下时，变更所述测量信号的频率和时间长度中的至少一方而重新发送所述测量信号。

由此，在流体包含异物的情况下，也能够高精度地测量该流体的流量。

根据本公开的一个方式的流量测量装置，所述流量测量装置在所述第1相关系数为所述第1阈值以下时，使所述测量信号的时间长度增大。

由此，能够比时间长度增大前减小由于异物引起的影响。

根据本公开的一个方式的流量测量装置，所述流量测量装置在所述第1相关系数为所述第1阈值以下时，使所述测量信号的频带宽度增大。

由此，能够比频带宽度增大前减小由于异物引起的影响。

根据本公开的一个方式的流量测量装置，所述流量测量装置在所述第1相关系数为所述第1阈值以下时，变更所述测量信号的中心频率。

由此，能够比中心频率变更前减小由于异物引起的影响。

根据本公开的一个方式的流量测量装置，所述测量信号具有随着从起始起的时间经过而发生变化的频率。

由此，与使用单一频率的信号或较短的时间长度的信号的情况相比，测量信号难以被噪声掩埋，能够高精度地测量流体的流量。

根据本公开的一个方式的流量测量装置，所述流量测量装置在所述第1相关系数的峰值为所述第1阈值以下并且为比所述第1阈值小的第2阈值以上时，变更所述测量信号的频率和时间长度中的至少一方而重新发送所述测量信号，所述流量测量装置计算表示所重新发送的所述测量信号的基准信号与所接收的所述测量信号之间的第2相关系数，在所述第2相关系数的峰值与所述第1相关系数的峰值相比增大时，根据所述测量信号计算所述管路的内部的流体的流量，在所述第2相关系数的峰值与所述第1相关系数的峰值相比未增大时，使所述第1阈值减小而重新发送所述测量信号。

由此，通过与流体的种类、异物的种类、异物的量等相对应地动态地变更第1阈值的大小，能够高精度地测量流体的流量。

发明效果

根据本公开的一个方式的流量测量装置，在流体包含异物的情况下，也能够高精度地测量该流体的流量。

附图说明

图1是示出第1实施方式的流量测量装置1的结构的框图。

图2是示出由图1的控制电路11执行的流量测量处理的流程图。

图3是示出在第1实施方式的第1实施例的流量测量处理中所使用的例示性的测量信号M1、M2的波形的图。

图4是示出图3的测量信号M1、M2的频率特性的图。

图5是示出在第1实施方式的第2实施例的流量测量处理中所使用的例示性的测量信号M1、M3的波形的图。

图6是示出图5的测量信号M1、M3的频率特性的图。

图7是示出在第1实施方式的第3实施例的流量测量处理中所使用的例示性的测量信号M1、M4的波形的图。

图8是示出图7的测量信号M1、M4的频率特性的图。

图9是示出在第1实施方式的第4实施例的流量测量处理中所使用的例示性的测量信号M1、M5的波形的图。

图10是示出图9的测量信号M1、M5的频率特性的图。

图11是示出在第1实施方式的第5实施例的流量测量处理中所使用的例示性的测量信号M1、M6的波形的图。

图12是示出图11的测量信号M1、M6的频率特性的图。

图13是示出在第1实施方式的第6实施例的流量测量处理中所使用的例示性的测量信号M1、M7的波形的图。

图14是示出图13的测量信号M1、M7的频率特性的图。

图15是示出在第1实施方式的第7实施例的流量测量处理中所使用的例示性的测量信号M1、M8的波形的图。

图16是示出图15的测量信号M1、M8的频率特性的图。

图17是示出由第1实施方式的第1变形例～第3变形例的流量测量装置使用的测量信号M11～M13的频率特性的图。

图18是示出由第1实施方式的第4变形例的流量测量装置使用的换能器2-1～2-3、3-1～3-3的配置的图。

图19是示出由第1实施方式的第5变形例的流量测量装置使用的换能器2、3-1～3-3的配置的图。

图20是示出由第1实施方式的第6变形例的流量测量装置使用的换能器2、3的其他配置的图。

图21是示出由第1实施方式的第7变形例的流量测量装置使用的换能器2-1、2-2、3-1、3-2的配置的图。

图22是示出由第2实施方式的流量测量装置1的控制电路11执行的流量测量处理的第1部分的流程图。

图23是示出由第2实施方式的流量测量装置1的控制电路11执行的流量测量处理的第2部分的流程图。

具体实施方式

以下，根据附图说明本公开的一个侧面的实施方式(以下，也记作“本实施方式”)。在各附图中，相同的标号表示相同的结构要素。

[应用例]

图1是示出本实施方式的流量测量装置1的结构的框图。流量测量装置1测量具有规定截面积的管路4的内部的流体5的流量。流体5可以是液体，也可以是气体。在图1中，示出管路4具有内侧的直径为2a的圆形的截面形状的情况，但是，不限于此，管路4也可以具有其他任意的截面形状。

流量测量装置1与分别设置于管路4中的相互不同的位置的换能器2、3连接，换能器2(或3)将电信号转换为声音信号，换能器3(或2)将声音信号转换为电信号。换能器2、3以相互具有距离L并且通过换能器2、3的直线相对于管路4的长度方向(例如、管路4的内表面)具有角度θ的方式，分别设置于管路4。

换能器2、3各自也可以将电信号与声音信号相互转换。换能器2、3例如也可以是将电信号与超声波信号相互转换的超声波换能器。换能器2、3例如也可以为压电元件。此外，换能器2、3各自也可以是相互临近地配置的、将电信号转换为声音信号的换能器与将声音信号转换为电信号的换能器的组合。

流量测量装置1从换能器2(或3)发送具有多个频率和规定的时间长度的测量信号，经由管路4的内部的流体5通过换能器3(或2)接收测量信号。流量测量装置1计算表示所发送的测量信号的基准信号与所接收的测量信号之间的相关系数。

流量测量装置1在相关系数的峰值比阈值Th1高时，根据测量信号计算管路4的内部的流体5的流量。相关系数的峰值比阈值Th1高表示在换能器2、3之间，测量信号不太受到由于垃圾、气泡(在流体是液体的情况下)等异物引起的影响而进行了传播的情况。流体5的流量也可以根据任意的已知方法来计算。例如，流体5的流量也可以根据从换能器2向换能器3或者从换能器3向换能器2发送的测量信号的传播时间来计算。此外，流体5的流量也可以根据在从换能器2(或3)向换能器3(或2)发送的测量信号中产生的多普勒偏移来计算。

流量测量装置1在相关系数的峰值为阈值Th1以下时，变更测量信号的频率和时间长度中的至少一方而重新发送测量信号。相关系数的峰值为阈值Th1以下表示在换能器2、3之间，测量信号的波形由于异物的影响而大幅变化地进行了传播的情况。在该情况下，流量测量装置1例如可以使测量信号的时间长度增大，可以使测量信号的频带宽度增大，也可以变更测量信号的中心频率。

根据本实施方式的流量测量装置1，即使在流体5包含垃圾、气泡等异物的情况下，通过变更测量信号的频率和时间长度中的至少一方而重新发送测量信号，能够减小异物的影响，高精度地测量流体5的流量。

在本说明书中，也将换能器2、3的一方称作“第1换能器”、另一方称作“第2换能器”。此外，在本说明书中，也将表示所发送的测量信号的基准信号与所接收的测量信号之间的相关系数称作“第1相关系数”。此外，在本说明书中，也将阈值Th1称作“第1阈值”。

[第1实施方式]

参照图1～图19，对第1实施方式的流量测量装置进行说明。

[流量测量装置的结构]

图1是示出第1实施方式的流量测量装置1的结构的框图。流量测量装置1具有控制电路11、发送电路12、接收电路13、开关电路14、输入装置15和显示装置16。

控制电路11对流量测量装置1的其他结构要素进行控制，此外，执行参照图2来后述的流量测量处理，从而测量流体5的流量。

发送电路12在控制电路11的控制下，产生测量信号。以具有多个频率和规定的时间长度的方式产生测量信号。测量信号的频率可以在规定的频带宽度的范围内具有连续值，也可以具有离散值。测量信号例如可以具有随着从起始起的时间经过而发生变化的频率，例如，也可以是线性调频(chirp)信号(扫描(sweep)信号)。测量信号也可以部分地包含例如在该测量信号的起始具有固定的频率的时间区间。所产生的测量信号经由开关电路14发送到换能器2、3，并且发送到控制电路11。

接收电路13经由开关电路14而与换能器2、3连接。接收电路13取得从换能器2、3的一方发送并由另一方接收的测量信号。

开关电路14包含开关14a、14b。开关电路14在控制电路11的控制下，将发送电路12与换能器2、3的一方连接，将接收电路13与换能器2、3的另一方连接。

输入装置15对控制电路11指示根据用户输入来测量流体5的流量。输入装置15例如包含键盘、开关和/或指示设备等。

显示装置16显示所测量的流体5的流量。

管路4例如也可以由钢或合成树脂(例如，特氟龙(注册商标))构成。管路4例如具有外径13mm和内径8mm。管路4可以具有更小的尺寸(例如，外径3mm和内径1.6mm)，也可以具有更大的尺寸(例如，外径60mm)。

[流量测量装置的动作]

图2是由图1的控制电路11执行的流量测量处理的流程图。

在步骤S1中，控制电路11对发送电路12设定测量信号的参数的初始值。此处，测量信号的参数包含测量信号的频率和时间长度。在测量信号的频率具有连续值的情况下，测量信号的参数包含测量信号的中心频率和频带宽度。在测量信号的频率具有离散值的情况下，测量信号的参数包含测量信号所包含的各频率成分。测量信号的参数的初始值可以经由输入装置15作为用户输入取得，也可以从与控制电路11连接或内置在该控制电路11中的存储器(未图示)读出。

在步骤S2中，控制电路11对开关电路14进行切换，从换能器2发送测量信号并由换能器3接收该测量信号，接着，从换能器3发送测量信号并由换能器2接收该测量信号。测量信号经由管路4的内部的流体5而传播。发送电路12也将所发送的测量信号发送到控制电路11。接收电路13将所接收的测量信号发送到控制电路11。

在步骤S3中，控制电路11计算表示从换能器2发送的测量信号的基准信号与由换能器3接收到的测量信号之间的相关系数，并且计算表示从换能器3发送的测量信号的基准信号与由换能器2接收到的测量信号之间的相关系数。在图1的例子中，控制电路11将由发送电路12产生的测量信号直接用作基准信号。控制电路11例如对所发送的测量信号f(x)和所接收的测量信号g(x)用离散时间m＝1、……、M分别进行采样，得到离散化的测量信号f(m)和g(m)。在该情况下，时刻n的相关系数Cor(n)例如通过下式计算。

[式1]

相关系数Cor(n)达到峰值时的时刻n表示接收到测量信号的瞬间。

在步骤S4中，控制电路11判断相关系数的峰值是否比阈值Th1高，在“是”时，进入步骤S7，在“否”时，进入步骤S5。阈值Th1例如可以设定为0.5～0.9的范围内的任意的值，也可以设定为比该范围小的值或大的值。

在步骤S5中，控制电路11判断是否能够变更测量信号的参数，在“是”时，进入步骤S6，在“否”时，进入步骤S9。

在步骤S6中，控制电路11变更测量信号的参数。如上所述，针对测量信号的频率和时间长度中的至少一方，变更测量信号。

图3是在第1实施方式的第1实施例的流量测量处理中所使用的例示性的测量信号M1、M2的波形的图。图4是示出图3的测量信号M1、M2的频率特性的图。测量信号M2具有比测量信号M1的时间长度长的时间长度。测量信号M1例如具有20微秒的时间长度。通过使测量信号的时间长度增大，能够比时间长度增大前减小由于异物引起的影响。

图5是示出在第1实施方式的第2实施例的流量测量处理中所使用的例示性的测量信号M1、M3的波形的图。图6是示出图5的测量信号M1、M3的频率特性的图。测量信号M3具有比测量信号M1的发送次数大的发送次数。通过使测量信号的发送次数增大，能够比发送次数增大前减小由于异物引起的影响。

图7是示出在第1实施方式的第3实施例的流量测量处理中所使用的例示性的测量信号M1、M4的波形的图。图8是示出图7的测量信号M1、M4的频率特性的图。测量信号M4具有比测量信号M1的频带宽度长的频带宽度。通过使测量信号的频带宽度增大，能够比频带宽度增大前减小由于异物引起的影响。

图9是示出在第1实施方式的第4实施例的流量测量处理中所使用的例示性的测量信号M1、M5的波形的图。图10是示出图9的测量信号M1、M5的频率特性的图。测量信号M5具有比测量信号M1的中心频率fc(M1)高的中心频率fc(M5)。通过使测量信号的中心频率变更，能够比中心频率变更前减小由于异物引起的影响。特别是，更高的频带更容易包含特征性的频率成分，所以，通过使测量信号的中心频率增大，容易减小由于异物引起的影响。

在图2的步骤S6中变更测量信号的参数以后，控制电路11反复进行步骤S2～S4，重新发送测量信号，重新计算该测量信号的相关系数。

在图2的步骤S7中，控制电路11计算测量信号的传播时间。此处，控制电路11计算从由换能器2发送了测量信号的瞬间起到由换能器3接收到测量信号的瞬间(即，到达了测量信号的相关系数的峰值的瞬间)为止的时间长度Ta。此外，控制电路11计算从由换能器3发送了测量信号的瞬间起到由换能器2接收到测量信号的瞬间(即，到达了测量信号的相关系数的峰值的瞬间)为止的时间长度Tb。

在步骤S8中，控制电路11根据测量信号的传播时间计算流体5的流量，将流体5的流量显示在显示装置16上。在设流体5的速度为v、声速为c时，从换能器2向换能器3的测量信号的传播时间Ta用Ta＝L/(c+v·cosθ)表示。此外，从换能器3向换能器2的测量信号的传播时间Tb用Tb＝L/(c-v·cosθ)表示。因此，流体5的速度v用下式表示。

[式2]

流体5的流量Q用管路4的截面积与流体5的速度v之积表示。因此，在图1的例子中，流体5的流量Q用Q＝πr²v表示。

另一方面，在步骤S9中，控制电路11将表示未测量出流体5的流量的错误消息显示在显示装置16上。

在步骤S5～S6中，可以将测量信号的某个参数仅变更1次，也可以将测量信号的相同参数反复变更预先确定的次数。此外，也可以在第2次以后执行步骤S5～S6时，变更与前次所变更的测量信号的参数不同的测量信号的参数。

图11是示出在第1实施方式的第5实施例的流量测量处理中所使用的例示性的测量信号M1、M6的波形的图。图12是示出图11的测量信号M1、M6的频率特性的图。测量信号M6具有比测量信号M1的时间长度长的时间长度，并且，具有比测量信号M1的频带宽度长的频带宽度。在多数情况下，认为如果使测量信号的时间长度增大，则能够减小由于异物引起的影响。但是，在即使增大测量信号的时间长度也无法充分减小由于异物引起的影响的情况下，通过进一步使测量信号的频带宽度增大，能够更加可靠地减小由于异物引起的影响。

图13是示出在第1实施方式的第6实施例的流量测量处理中所使用的例示性的测量信号M1、M7的波形的图。图14是示出图13的测量信号M1、M7的频率特性的图。测量信号M7具有比测量信号M1的时间长度长的时间长度，并且，具有比测量信号M1的中心频率fc(M1)高的中心频率fc(M7)。在即使增大测量信号的时间长度也无法充分地减小由于异物引起的影响的情况下，通过进一步使测量信号的中心频率发生变化，能够更加可靠地减小由于异物引起的影响。

图15是示出在第1实施方式的第7实施例的流量测量处理中所使用的例示性的测量信号M1、M8的波形的图。图16是示出图15的测量信号M1、M8的频率特性的图。测量信号M8具有比测量信号M1的时间长度长的时间长度，具有比测量信号M1的频带宽度长的频带宽度，并且，具有比测量信号M1的中心频率fc(M1)高的中心频率fc(M8)。在即使改变测量信号的两个参数也无法充分减小由于异物引起的影响的情况下，通过进一步使其他参数发生变化，能够更加可靠地减小由于异物引起的影响。

本实施方式的流量测量装置1通过即使在流体5包含异物的情况下，也如图3～图16所示那样变更测量信号的参数，能够减小异物的影响，高精度地测量流体5的流量。

有时在流体5中临时产生异物。因此，也可以在变更测量信号的参数以后，经过了预先确定的时间时，将测量信号的参数复位为初始值。

在图2的步骤S4中，也可以判断与从换能器2向换能器3发送的测量信号有关的相关系数的峰值和与从换能器3向换能器2发送的测量信号有关的相关系数的峰值双方是否比阈值Th1高。另外，在流体5包含异物的情况下，认为从换能器2向换能器3发送的测量信号和从换能器3向换能器2发送的测量信号从异物受到大致相同的影响。因此，控制电路11也可以在直到步骤S4成为“是”为止，在步骤S2～S3中，在换能器2、3之间仅在单向上发送测量信号，仅计算与该测量信号有关的相关系数。在该情况下，控制电路11在步骤S4成为“是”以后，在换能器2、3之间在另一方向上发送测量信号，计算与该测量信号有关的相关系数，然后，执行步骤S7～S8。

在图2中，对根据测量信号的传播时间计算流体5的流量的情况进行了说明，但是，作为替代，也可以根据在测量信号中产生的多普勒偏移来计算流体5的流量。设所发送的测量信号的频率为fa、所接收的测量信号的频率为fb。频率fb用fb＝fa×(c+v·cosθ)/(c-v·cosθ)表示。流体5的速度v用v＝c/(2cosθ)·(fb-fa)/fb表示。因此，在图1的例子中，流体5的流量Q用Q＝πr²v表示。在该情况下，也可以在换能器2、3之间仅在单向上发送测量信号。即使在测量信号包含多个频率的情况下，也能够通过与上述实质上相同的方法来计算流体5的流量。

[第1实施方式的变形例]

图17是示出由第1实施方式的第1变形例～第3变形例的流量测量装置使用的测量信号M11～M13的频率特性的图。在图3～图16中，对作为测量信号使用具有随着从起始起的时间经过而线性地增大的频率的线性调频信号的情况进行了说明。作为替代，也可以使用图17所示的测量信号M11～M13。测量信号M11是具有随着从起始起的时间经过而指数地增大的频率的线性调频信号。测量信号M12是具有随着从起始起的时间经过而线性地减小的频率的线性调频信号。测量信号M13是具有随着从起始起的时间经过而指数地减小的频率的线性调频信号。不限于图3～图17所示的测量信号M1～M13，只要是具有多个频率和规定的时间长度即可，能够使用其他任意的测量信号。频率的初始值或最终值也可以不为零。

图18是示出由第1实施方式的第4变形例的流量测量装置使用的换能器2-1～2-3、3-1～3-3的配置的图。流量测量装置也可以在多对换能器2-1～2-3、3-1～3-3之间分别收发测量信号，分别计算流体5的流量，计算所计算的多个流量的平均值。由此，与仅使用一对换能器2、3的情况相比，能够更高精度地计算流体5的流量。

图19是示出由第1实施方式的第5变形例的流量测量装置使用的换能器2、3-1～3-3的配置的图。流量测量装置也可以在换能器2、3-1之间收发测量信号，在换能器2、3-2之间收发测量信号，在换能器2、3-3之间收发测量信号，根据这些测量信号分别计算流体5的流量，计算所计算的多个流量的平均值。由此，与仅使用一对换能器2、3的情况相比，能够更高精度地计算流体5的流量。

图20是示出由第1实施方式的第6变形例的流量测量装置使用的换能器2、3的其他配置的图。换能器2、3也可以配置成在从该一个换能器发送的测量信号被另一个换能器接收以前，被管路4的内表面至少反射1次。当流体5的流动不与管路4的长度方向平行，在半径方向上也具有速度成分时，产生误差。在该情况下，通过如图20所示那样配置换能器2、3，能够抵消管路4的半径方向上的流体5的速度成分，难以产生误差。此外，通过如图20所示那样配置换能器2、3，能够增长在流体5中传播的测量信号的路径长度。由此，更高精度地计算测量信号的传播时间，因此，能够更高精度地计算流体5的流量。

图21是示出由第1实施方式的第7变形例的流量测量装置使用的换能器2-1、2-2、3-1、3-2的配置的图。换能器2-1、2-2、3-1、3-2也可以配置成换能器2-1、3-1之间的测量信号的路径与换能器2-2、3-2之间的测量信号的路径交叉。由于空间限制，有时无法如图20所示那样配置换能器2、3。在该情况下，通过如图21所示那样配置换能器2-1、2-2、3-1、3-2，与图20的情况同样，能够抵消管路4的半径方向上的流体5的速度成分，难以产生误差。

图1的流量测量装置1也可以在一对换能器2、3之间反复收发测量信号，根据这些测量信号分别计算流体5的流量，计算所计算的多个流量的平均值。由此，能够更高精度地计算流体5的流量。

如上所述，用于计算相关系数的基准信号也可以是由发送电路12产生的测量信号本身。

也可以通过考虑换能器2、3的频率特性来调整由发送电路12产生的测量信号的至少一部分的频率成分，来生成用于计算相关系数的基准信号。从发送电路12输入到换能器2、3的电信号的波形与从换能器2、3输出的声音信号的波形由于换能器2、3的频率特性而相互不同。同样地，输入到换能器2、3的声音信号的波形和从换能器2、3输入到接收电路13的电信号的波形相互不同。例如，也可以通过强调由发送电路12产生的测量信号的多个频率成分中的、换能器2、3的谐振频率附近的频率成分，来生成基准信号。

也可以在每次从换能器2、3输出声音信号时，通过监视声音信号来生成用于计算相关系数的基准信号。

也可以通过取得从换能器2、3输出的几个声音信号的平均值，来生成用于计算相关系数的基准信号。作为替代，也可以通过监视在理想状态下输入到换能器2、3的声音信号，来生成用于计算相关系数的基准信号。在每次由发送电路12产生测量信号时监视测量信号(电信号或声音信号)能够提高精度，但是，存在处理的负荷增大的问题。因此，也可以使用平均后的声音信号或理想状态下的声音信号等预先确定的基准信号来计算相关系数，以减小处理的负荷。

[第1实施方式的效果]

根据本实施方式的流量测量装置1，即使在流体5包含异物的情况下，通过变更测量信号的频率和时间长度中的至少一方而重新发送测量信号，能够减小异物的影响，高精度地测量流体5的流量。

根据本实施方式的流量测量装置1，通过计算测量信号的相关系数，能够检测出流体5包含异物。

根据本实施方式的流量测量装置1，通过使用具有多个频率和规定的时间长度的测量信号，与使用单一频率的信号或较短的时间长度的信号的情况相比，测量信号难以被噪声掩埋，能够高精度地测量流体5的流量。

[第2实施方式]

参照图22～图23，对第2实施方式的流量测量装置进行说明。测量信号的相关系数的大小与流体的种类、异物的种类、异物的量等相应地发生变化。在第2实施方式中，考虑该情况，动态地变更与相关系数进行比较的阈值的大小。

第2实施方式的流量测量装置1与第1实施方式的流量测量装置1(参照图1)同样地构成，执行参照图22～图23进行说明的流量测量处理。

图22是示出由第2实施方式的流量测量装置1的控制电路11执行的流量测量处理的第1部分的流程图。图23是示出由第2实施方式的流量测量装置1的控制电路11执行的流量测量处理的第2部分的流程图。

在图22的步骤S11中，控制电路11对发送电路12设定测量信号的参数的初始值。在步骤S12中，控制电路11在换能器2和3之间收发测量信号。在步骤S13中，控制电路11计算表示所发送的测量信号的基准信号与所接收的测量信号之间的相关系数。控制电路11临时存储计算出的相关系数的峰值。在步骤S14中，控制电路11判断相关系数的峰值是否比第1阈值Th1高，在“是”时，进入步骤S15，在“否”时，进入图23的步骤S17。在步骤S15中，控制电路11计算测量信号的传播时间。在步骤S16中，控制电路11根据测量信号的传播时间计算流体5的流量，将流体5的流量显示在显示装置16上。图22的步骤S11～S16与图2的步骤S1～S4、S7、S8实质上相同。

在图23的步骤S17中，控制电路11判断相关系数的峰值是否比第2阈值Th2高，在“是”时，进入步骤S18，在“否”时，进入步骤S23。第2阈值Th2设定为比第1阈值Th1小的值。例如，在第1阈值Th1设定为0.5的情况下，第2阈值Th2也可以设定为0.1。

在步骤S18中，控制电路11变更测量信号的参数。在步骤S18中，与图2的步骤S6同样，变更测量信号的频率和时间长度中的至少一方。在步骤S19中，控制电路11在换能器2和3之间收发测量信号。在步骤S20中，控制电路11计算表示所发送的测量信号的基准信号与所接收的测量信号之间的相关系数。在步骤S21中，控制电路11判断在步骤S20中计算出的相关系数的峰值是否相对于在图22的步骤S13中计算出的相关系数的峰值增大，在“是”时，进入图22的步骤S15，在“否”时，进入图23的步骤S22。在步骤S21中，控制电路11也可以判断相关系数的峰值是否实质上增大、例如是否以比规定的变化量(例如+0.2)大的变化量增大。在步骤S22中，控制电路11使第1阈值Th1减小预先确定的大小、例如0.2。

在图23的步骤S22中使第1阈值Th1减小以后，控制电路11重复进行图22的步骤S11～S14，重新发送测量信号，重新计算该测量信号的相关系数。

在图23的步骤S23中，控制电路11变更测量信号的参数。在步骤S23中，与图2的步骤S6同样地，变更测量信号的频率和时间长度中的至少一方。在步骤S24中，控制电路11在换能器2和3之间收发测量信号。在步骤S25中，控制电路11计算表示所发送的测量信号的基准信号与所接收的测量信号之间的相关系数。在步骤S26中，控制电路11判断在步骤S25中计算出的相关系数的峰值是否相对于从图22的步骤S13中计算出的相关系数的峰值增大(例如，是否以比0.2大的变化量增大)，在“是”时，进入图22的步骤S15，在“否”时，进入图23的步骤S27。在步骤S27中，控制电路11将表示未测量出流体5的流量的错误消息显示在显示装置16上。

根据图22和图23的流量测量处理，通过与流体的种类、异物的种类、异物的量等相对应地动态地变更第1阈值Th1的大小，能够高精度地测量流体5的流量。

在图23的步骤S22中，即使减小第1阈值Th1，也可以在第1阈值Th1比第2阈值Th2大的期间内，反复执行图23的步骤S18～S22。

有时在流体5中临时产生异物。因此，也可以在变更测量信号的参数以后，经过了预先确定的时间时，将测量信号的参数复位为初始值。此外，也可以在使第1阈值Th1减小以后，在经过了预先确定的时间时，将第1阈值Th1复位为初始值(例如0.5)。

在本说明书中，也将在图23的步骤S18或S23中变更测量信号的参数以前(即，图22的步骤S13)计算出的相关系数称作“第1相关系数”。此外，在本说明书中，也将在图23的步骤S18或S23中变更测量信号的参数以后(即，图22的步骤S20或S25)计算出的相关系数称作“第2相关系数”。

在图22和图23中，对根据测量信号的传播时间计算流体5的流量的情况进行了说明，但是，作为替代，也可以如在第1实施方式中所说明的那样，根据在测量信号中产生的多普勒偏移来计算流体5的流量。

[第2实施方式的效果]

根据第2实施方式的流量测量装置1，通过与流体的种类、异物的种类、异物的量等相对应地动态地变更第1阈值Th1的大小，能够高精度地测量流体5的流量。

[总结]

本公开的各侧面的流量测量装置也可以如下这样表现。

根据本公开的第1侧面的流量测量装置，流量测量装置1测量具有规定截面积的管路4的内部的流体5的流量，其中，流量测量装置1与分别设置于管路4中的相互不同的位置的第1换能器和第2换能器连接，该第1换能器将电信号转换为声音信号，该第2换能器将声音信号转换为电信号。流量测量装置1从第1换能器发送具有多个频率和规定的时间长度的测量信号，经由管路4的内部的流体5通过第2换能器接收测量信号。流量测量装置1计算表示所发送的测量信号的基准信号与所接收的测量信号之间的第1相关系数。流量测量装置1在第1相关系数的峰值比第1阈值Th1高时，根据测量信号计算管路4的内部的流体5的流量。流量测量装置1在第1相关系数的峰值为第1阈值Th1以下时，变更测量信号的频率和时间长度中的至少一方而重新发送测量信号。

根据本公开的第2侧面的流量测量装置，在第1侧面的流量测量装置中，流量测量装置1在第1相关系数为第1阈值Th1以下时，使测量信号的时间长度增大。

根据本公开的第3侧面的流量测量装置，在第1侧面或第2侧面的流量测量装置中，流量测量装置1在第1相关系数为第1阈值Th1以下时，使测量信号的频带宽度增大。

根据本公开的第4侧面的流量测量装置，在第1侧面～第3侧面中的一个侧面的流量测量装置中，流量测量装置1在第1相关系数为第1阈值Th1以下时，变更测量信号的中心频率。

根据本公开的第5侧面的流量测量装置，在第1侧面～第4侧面中的一个侧面的流量测量装置中，测量信号具有随着从起始起的时间经过而发生变化的频率。

根据本公开的第6侧面的流量测量装置，在第1侧面～第5侧面中的一个侧面的流量测量装置中，流量测量装置1在第1相关系数的峰值为第1阈值Th1以下并且为比第1阈值Th1小的第2阈值Th2以上时，变更测量信号的频率和时间长度中的至少一方而重新发送测量信号。流量测量装置1计算表示所重新发送的测量信号的基准信号与所接收的测量信号之间的第2相关系数。流量测量装置1在第2相关系数的峰值与第1相关系数的峰值相比增大时，根据测量信号计算管路4的内部的流体5的流量。流量测量装置1在第2相关系数的峰值与第1相关系数的峰值相比未增大时，使第1阈值Th1减小而重新发送测量信号。

产业上的可利用性

根据本公开，提供一种流量测量装置，其测量具有规定截面积的管路的内部的流体的流量，在流体包含异物的情况下，也能够高精度地测量该流体的流量。

标号说明

1：流量测量装置；2、2-1～2-3、3、3-1～3-3：换能器；4：管路；5：流体；11：控制电路；12：发送电路；13：接收电路；14：开关电路；15：输入装置；16：显示装置。

Claims (3)

1.一种流量测量装置，其测量具有规定截面积的管路的内部的流体的流量，所述流量测量装置的特征在于，

所述流量测量装置与分别设置于所述管路中的互不相同的位置的第1换能器和第2换能器连接，该第1换能器将电信号转换为声音信号，该第2换能器将声音信号转换为电信号，

所述流量测量装置从所述第1换能器发送具有多个频率和规定的时间长度的测量信号，经由所述管路的内部的流体而利用所述第2换能器接收所述测量信号，

所述流量测量装置计算表示所发送的所述测量信号的基准信号与所接收的所述测量信号之间的第1相关系数，

所述流量测量装置在所述第1相关系数的峰值比第1阈值高时，根据所述测量信号计算所述管路的内部的流体的流量，

所述流量测量装置在所述第1相关系数的峰值为第1阈值以下时，变更所述测量信号的频率和时间长度中的至少一方而重新发送所述测量信号，

所述流量测量装置在所述第1相关系数的峰值为所述第1阈值以下时，进行使所述测量信号的时间长度增大的处理、使所述测量信号的发送次数增大的处理、使所述测量信号的频带宽度增大的处理、以及使所述测量信号的中心频率增大的处理中的至少一方。

2.根据权利要求1所述的流量测量装置，其中，

所述测量信号具有随着从起始起的时间经过而发生变化的频率。

3.根据权利要求1或2所述的流量测量装置，其中，

所述流量测量装置在所述第1相关系数的峰值为所述第1阈值以下并且为比所述第1阈值小的第2阈值以上时，变更所述测量信号的频率和时间长度中的至少一方而重新发送所述测量信号，

所述流量测量装置计算表示所重新发送的所述测量信号的基准信号与所接收的所述测量信号之间的第2相关系数，

所述流量测量装置在所述第2相关系数的峰值与所述第1相关系数的峰值相比增大时，根据所述测量信号计算所述管路的内部的流体的流量，

所述流量测量装置在所述第2相关系数的峰值与所述第1相关系数的峰值相比未增大时，使所述第1阈值减小而重新发送所述测量信号。