JP2002350202A - 流量計測装置 - Google Patents
流量計測装置Info
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- JP2002350202A JP2002350202A JP2001162051A JP2001162051A JP2002350202A JP 2002350202 A JP2002350202 A JP 2002350202A JP 2001162051 A JP2001162051 A JP 2001162051A JP 2001162051 A JP2001162051 A JP 2001162051A JP 2002350202 A JP2002350202 A JP 2002350202A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 流体の流量を測定する流量計測装置におい
て、脈動流の有無に関係なく正確な流量計測を可能とす
る。 【解決手段】 流体中の送受信器間の送受信を複数回行
う繰り返し手段１１と、繰り返し手段１１による計測さ
れた音波伝搬時間を計測する計時手段１４と、繰り返し
手段による計測を所定時間内に複数回実施する計測制御
手段１８によって、計時手段のそれぞれの値を積算した
値から流量を算出し、脈動時にも正確な流量を計測す
る。
て、脈動流の有無に関係なく正確な流量計測を可能とす
る。 【解決手段】 流体中の送受信器間の送受信を複数回行
う繰り返し手段１１と、繰り返し手段１１による計測さ
れた音波伝搬時間を計測する計時手段１４と、繰り返し
手段による計測を所定時間内に複数回実施する計測制御
手段１８によって、計時手段のそれぞれの値を積算した
値から流量を算出し、脈動時にも正確な流量を計測す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスなどの流量を
計測する流量計測装置に関するものである。
計測する流量計測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の流量計測装置は、図５に
示すように、流体管路１の一部に超音波送受信器２ａ、
２ｂを備え、計測開始手段３の信号によって流量計測を
開始し、超音波送受信器２ａから２ｂまでの伝搬時間を
計時手段４で計測する。流れに周期的な変動がある場合
には、計測のタイミングによって流量測定値にバラツキ
が生じる。
示すように、流体管路１の一部に超音波送受信器２ａ、
２ｂを備え、計測開始手段３の信号によって流量計測を
開始し、超音波送受信器２ａから２ｂまでの伝搬時間を
計時手段４で計測する。流れに周期的な変動がある場合
には、計測のタイミングによって流量測定値にバラツキ
が生じる。
【０００３】例えば家庭用ガス消費量を計量をするガス
メータでは、近くでガスエンジンが運転されると圧力変
動が発生し、その影響で流量が変動する。図６はこのと
きの流量の波形を示した図で、実際にはＡで示す流量が
流れている。デジタル式計測では間欠的にサンプリング
するので、時間ｔ１（流量Ｑ１）、時間ｔ２（流量Ｑ
２），時間ｔ３（流量Ｑ３）のような値が得られマイコ
ンで平均して流量を算出していた。
メータでは、近くでガスエンジンが運転されると圧力変
動が発生し、その影響で流量が変動する。図６はこのと
きの流量の波形を示した図で、実際にはＡで示す流量が
流れている。デジタル式計測では間欠的にサンプリング
するので、時間ｔ１（流量Ｑ１）、時間ｔ２（流量Ｑ
２），時間ｔ３（流量Ｑ３）のような値が得られマイコ
ンで平均して流量を算出していた。
【０００４】またアナログ式の場合時間ｔ０からｔ４ま
で連続した信号を積分器を介して平均していた。
で連続した信号を積分器を介して平均していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の流
量計測装置では、次のような課題があった。すなわちデ
ジタル式では間欠的なサンプリングなので、正確な流量
を求めるには測定回数を増やして測定値を平均する必要
があるため長い時間が必要であった。またアナログ式で
は連続して測定しなければならず、消費電力が大きくな
っていた。このため、ガスメータのような異常使用時の
遮断などの保安機能を兼ねた流量計測装置では、電池駆
動でかつ安全性のために短時間で正確な流量の計測を行
うことが課題となっていた。
量計測装置では、次のような課題があった。すなわちデ
ジタル式では間欠的なサンプリングなので、正確な流量
を求めるには測定回数を増やして測定値を平均する必要
があるため長い時間が必要であった。またアナログ式で
は連続して測定しなければならず、消費電力が大きくな
っていた。このため、ガスメータのような異常使用時の
遮断などの保安機能を兼ねた流量計測装置では、電池駆
動でかつ安全性のために短時間で正確な流量の計測を行
うことが課題となっていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、送受信器間の送受信を複数回行う繰り返し
手段と、繰り返し手段による計測された音波伝搬時間を
計測する計時手段と、繰り返し手段による計測を所定時
間内に複数回実施する計測制御手段とを備えたものであ
る。これによって複数回の繰り返しの計測を複数回計測
した計時手段のそれぞれの値を積算した値から流量を算
出し、脈動波形の平均流量を正確に計測するものであ
る。
するために、送受信器間の送受信を複数回行う繰り返し
手段と、繰り返し手段による計測された音波伝搬時間を
計測する計時手段と、繰り返し手段による計測を所定時
間内に複数回実施する計測制御手段とを備えたものであ
る。これによって複数回の繰り返しの計測を複数回計測
した計時手段のそれぞれの値を積算した値から流量を算
出し、脈動波形の平均流量を正確に計測するものであ
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】請求項１記載の発明は、流体中に
音波を送信または受信する送受信器と、送受信器間の送
受信を複数回行う繰り返し手段と、繰り返し手段による
計測された音波伝搬時間を計測する計時手段と、繰り返
し手段による計測を所定時間内に複数回実施する計測制
御手段と、計時手段のそれぞれの値を積算した値から流
量を算出する流量演算手段を備えることにより、繰り返
しによって得られた伝搬時間の値を複数回求めて平均流
量を算出することになり、脈動波形に対しても正確に流
量を計測できる。
音波を送信または受信する送受信器と、送受信器間の送
受信を複数回行う繰り返し手段と、繰り返し手段による
計測された音波伝搬時間を計測する計時手段と、繰り返
し手段による計測を所定時間内に複数回実施する計測制
御手段と、計時手段のそれぞれの値を積算した値から流
量を算出する流量演算手段を備えることにより、繰り返
しによって得られた伝搬時間の値を複数回求めて平均流
量を算出することになり、脈動波形に対しても正確に流
量を計測できる。
【０００８】請求項２記載の発明は、繰り返し手段の繰
り返し回数を変更する繰り返し回数設定手段を備えるこ
とにより、繰り返し回数をそのときの流量の値によって
変更するので、流量が変化しても正確な流量を算出する
ことができる。
り返し回数を変更する繰り返し回数設定手段を備えるこ
とにより、繰り返し回数をそのときの流量の値によって
変更するので、流量が変化しても正確な流量を算出する
ことができる。
【０００９】請求項３記載の発明は、計測制御手段が、
計測回数を任意に変更する計測可変手段を備えることに
より、計測回数を脈動周期によって変化させることがで
き、脈動周期が変化しても正確な流量を算出することが
できる。
計測回数を任意に変更する計測可変手段を備えることに
より、計測回数を脈動周期によって変化させることがで
き、脈動周期が変化しても正確な流量を算出することが
できる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。
説明する。
【００１１】（実施例１）以下、本発明の実施例１を図
面にもとづいて説明する。図１において、流体管路５の
途中に超音波を発信する第１送受信器６ａと受信する第
２送受信器６ｂが流れ方向に配置されている。７は第１
送受信器６ａへの発信回路、８は第２送受信器６ｂで受
信した信号の増幅回路で、この増幅された信号は基準信
号と比較回路９で比較され、基準信号以上の信号が検出
されたとき回数設定手段１０で設定された回数だけ繰り
返し手段１１で遅延回路１２で信号を遅延させた後、ト
リガ回路１３で超音波信号を繰り返し発信する。繰り返
し回数設定手段１０で設定された回数が繰り返されたと
きの時間を基準クロック１４ａのパルスをカウントする
計時手段１４で求め、マイクロコンピュータに内蔵され
ている記憶手段１５に値を記憶させる。このようにして
第１送受信器６ａから第２送受信器６ｂへすなわち上流
から下流（以下、上流送信という）へ超音波を送信す
る。
面にもとづいて説明する。図１において、流体管路５の
途中に超音波を発信する第１送受信器６ａと受信する第
２送受信器６ｂが流れ方向に配置されている。７は第１
送受信器６ａへの発信回路、８は第２送受信器６ｂで受
信した信号の増幅回路で、この増幅された信号は基準信
号と比較回路９で比較され、基準信号以上の信号が検出
されたとき回数設定手段１０で設定された回数だけ繰り
返し手段１１で遅延回路１２で信号を遅延させた後、ト
リガ回路１３で超音波信号を繰り返し発信する。繰り返
し回数設定手段１０で設定された回数が繰り返されたと
きの時間を基準クロック１４ａのパルスをカウントする
計時手段１４で求め、マイクロコンピュータに内蔵され
ている記憶手段１５に値を記憶させる。このようにして
第１送受信器６ａから第２送受信器６ｂへすなわち上流
から下流（以下、上流送信という）へ超音波を送信す
る。
【００１２】次に切換手段１６で第１送受信器６ａと第
２送受信器６ｂの発信受信を切り換えて、第２送受信器
６ｂから第１送受信器６ａへ、すなわち下流から上流
（以下、下流送信という）に向かって超音波信号を発信
し、この発信を前述のように繰り返し、その時間を計時
する。そしてその時間差から管路の大きさや流れの状態
を考慮して流量演算手段１７で流量値を求める。１８は
計測回数設定手段で、繰り返し回数設定手段１０で設定
された計測回数を１つの計測数として何回計測サンプリ
ングを行うかを設定するものである。
２送受信器６ｂの発信受信を切り換えて、第２送受信器
６ｂから第１送受信器６ａへ、すなわち下流から上流
（以下、下流送信という）に向かって超音波信号を発信
し、この発信を前述のように繰り返し、その時間を計時
する。そしてその時間差から管路の大きさや流れの状態
を考慮して流量演算手段１７で流量値を求める。１８は
計測回数設定手段で、繰り返し回数設定手段１０で設定
された計測回数を１つの計測数として何回計測サンプリ
ングを行うかを設定するものである。
【００１３】次に計測のサンプリングの方法について述
べる。図２は脈動がある場合の計測サンプリングの状態
を示したもので、時間Ｔ１の間は、前述の上流送信を繰
り返し回数６回で行いその伝搬時間は計時手段１４でカ
ウントされ記憶手段１５でその伝搬時間ｔ１を記憶され
る。次に送受信器６ａ・６ｂを切り換えて時間Ｔ２の
間、下流送信を６回行ないその伝搬時間ｔ２が記憶され
る。さらに所定時間経過後、時間Ｔ３の間に上流送信、
時間Ｔ４の間に下流送信が行われて、伝搬時間ｔ３とｔ
４がそれぞれ記憶される。
べる。図２は脈動がある場合の計測サンプリングの状態
を示したもので、時間Ｔ１の間は、前述の上流送信を繰
り返し回数６回で行いその伝搬時間は計時手段１４でカ
ウントされ記憶手段１５でその伝搬時間ｔ１を記憶され
る。次に送受信器６ａ・６ｂを切り換えて時間Ｔ２の
間、下流送信を６回行ないその伝搬時間ｔ２が記憶され
る。さらに所定時間経過後、時間Ｔ３の間に上流送信、
時間Ｔ４の間に下流送信が行われて、伝搬時間ｔ３とｔ
４がそれぞれ記憶される。
【００１４】このように間欠的に上流送信と下流送信が
一対で行われ、本実施例ではＴ４０間での計測が行わ
れ、その伝搬時間は記憶手段１５に蓄えられる。そして
記憶手段１５のデータは流量演算手段１７で演算し流量
を算出する。この演算は例えば、上流送信の総和を求
め、繰り返し回数の総和から１回あたりの伝搬時間の平
均値を算出し、同様に下流送信の１回あたり伝搬時間の
平均値を算出し、それぞれの伝搬時間の時間差、または
時間の逆数の差から算出することができる。
一対で行われ、本実施例ではＴ４０間での計測が行わ
れ、その伝搬時間は記憶手段１５に蓄えられる。そして
記憶手段１５のデータは流量演算手段１７で演算し流量
を算出する。この演算は例えば、上流送信の総和を求
め、繰り返し回数の総和から１回あたりの伝搬時間の平
均値を算出し、同様に下流送信の１回あたり伝搬時間の
平均値を算出し、それぞれの伝搬時間の時間差、または
時間の逆数の差から算出することができる。
【００１５】（実施例２）図３は他の計測サンプリング
の例で繰り返し回数を大きくしたものである。繰り返し
回数は回数設定手段１０で任意に変更することができ、
図３の例では繰り返し回数を１２回にしたものである。
流量計測における流量分解能は基準クロック１４ａの周
期と繰り返し回数の比で変えることができる。すなわち
基準クロック１４ａの周期を小さく（高周波）するほ
ど、あるいは繰り返し回数を大きくするほど流量計測の
分解能は高くなって微小流量の検出が可能になる。しか
し基準クロック１４ａの周波数を高くしたり、繰り返し
回数を大きくすると消費電力が増加する。特にガスメー
タのような計測範囲が広く、かつ電池で長期間計測しな
ければならない計測装置では、この基準クロック周波数
と繰り返し回数は必要最小限に設定にする必要がある。
分解能が必要なのは比較的小流量の場合であるので、流
量値が小さい時には繰り返し回数を大きくし、流量値が
大きいときには繰り返し回数を小さくする。
の例で繰り返し回数を大きくしたものである。繰り返し
回数は回数設定手段１０で任意に変更することができ、
図３の例では繰り返し回数を１２回にしたものである。
流量計測における流量分解能は基準クロック１４ａの周
期と繰り返し回数の比で変えることができる。すなわち
基準クロック１４ａの周期を小さく（高周波）するほ
ど、あるいは繰り返し回数を大きくするほど流量計測の
分解能は高くなって微小流量の検出が可能になる。しか
し基準クロック１４ａの周波数を高くしたり、繰り返し
回数を大きくすると消費電力が増加する。特にガスメー
タのような計測範囲が広く、かつ電池で長期間計測しな
ければならない計測装置では、この基準クロック周波数
と繰り返し回数は必要最小限に設定にする必要がある。
分解能が必要なのは比較的小流量の場合であるので、流
量値が小さい時には繰り返し回数を大きくし、流量値が
大きいときには繰り返し回数を小さくする。
【００１６】（実施例３）図４は脈動周期が比較的小さ
い場合の例で、計測の回数を大きくしたものである。計
測回数は計測制御手段１８で設定され、所定時間内にサ
ンプリングする計測回数を任意に可変できる。図４のよ
うに脈動周期が小さい場合には繰り返し回数を小さくし
て計測回数を多くして細かく計測して流量精度を保つよ
うにする。脈動周期は別に設けられた圧力センサ（図示
せず）で検出すればよい。また脈動周期がきわめて安定
である場合に計測回数が一定であると、毎回同じタイミ
ングで計測することになり、その結果わずかの流量誤差
が累積されて流量精度に誤差を生じることがある。この
場合には計測制御手段１８により計測回数を定期的に変
えたり、あるいはランダムに変えることで誤差を解消す
ることができる。
い場合の例で、計測の回数を大きくしたものである。計
測回数は計測制御手段１８で設定され、所定時間内にサ
ンプリングする計測回数を任意に可変できる。図４のよ
うに脈動周期が小さい場合には繰り返し回数を小さくし
て計測回数を多くして細かく計測して流量精度を保つよ
うにする。脈動周期は別に設けられた圧力センサ（図示
せず）で検出すればよい。また脈動周期がきわめて安定
である場合に計測回数が一定であると、毎回同じタイミ
ングで計測することになり、その結果わずかの流量誤差
が累積されて流量精度に誤差を生じることがある。この
場合には計測制御手段１８により計測回数を定期的に変
えたり、あるいはランダムに変えることで誤差を解消す
ることができる。
【００１７】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
流量計測装置によれば次の効果が得られる。
流量計測装置によれば次の効果が得られる。
【００１８】（１）小さな繰り返し回数による計測を複
数回計測することによって、脈動流に対しても正確な流
量計測を行うことができる。
数回計測することによって、脈動流に対しても正確な流
量計測を行うことができる。
【００１９】（２）繰り返し回数を変更することによ
り、必要な流量分解能と脈動周期への追従性を選択的に
使用でき、低消費電力で流量精度を保つことができる。
り、必要な流量分解能と脈動周期への追従性を選択的に
使用でき、低消費電力で流量精度を保つことができる。
【００２０】（３）計測回数を変更することにより、脈
動周波数の変化に対しても流量を高精度に保ち、また一
定周期の脈動に対しても流量誤差を発生しない。
動周波数の変化に対しても流量を高精度に保ち、また一
定周期の脈動に対しても流量誤差を発生しない。
【図１】本発明の実施例１の流量計測装置のブロック図
【図２】同装置の流量波形図
【図３】本発明の実施例２の流量計測装置の流量波形図
【図４】本発明の実施例３の流量計測装置の流量波形図
【図５】従来の流量計測装置のブロック図
【図６】同装置の流量波形図
５ 流体管路 ６ａ、６ｂ 送受信器 １０ 繰り返し回数設定手段 １１ 繰り返し手段 １４ 計時手段 １７ 流量演算手段 １８ 計測制御手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 博邦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 鈴木 守 東京都港区海岸１丁目５番20号 東京瓦斯 株式会社内 (72)発明者 湯浅 健一郎 東京都港区海岸１丁目５番20号 東京瓦斯 株式会社内 Ｆターム(参考） 2F030 CA03 CB09 CC13 CE04 2F031 AA08 AC20 AD10 AF05 2F035 DA19 DA23
Claims (3)
- 【請求項１】 流体中に音波を送信または受信する送受
信器と、前記送受信器間の送受信を複数回行う繰り返し
手段と、前記繰り返し手段により計測された音波伝搬時
間を計測する計時手段と、前記繰り返し手段による計測
を所定時間内に複数回実施する計測制御手段と、前記計
時手段のそれぞれの値を積算した値から流量を算出する
流量演算手段を備えた流量計測装置。 - 【請求項２】 繰り返し手段の繰り返し回数を変更する
繰り返し回数設定手段を備えた請求項１記載の流量計測
装置。 - 【請求項３】 計測制御手段は、計測回数を任意に変更
する請求項１記載の流量計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001162051A JP2002350202A (ja) | 2001-05-30 | 2001-05-30 | 流量計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001162051A JP2002350202A (ja) | 2001-05-30 | 2001-05-30 | 流量計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002350202A true JP2002350202A (ja) | 2002-12-04 |
Family
ID=19005235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001162051A Pending JP2002350202A (ja) | 2001-05-30 | 2001-05-30 | 流量計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002350202A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007020843A1 (ja) * | 2005-08-16 | 2007-02-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 流体の流れ計測装置 |
| JP2010019858A (ja) * | 2002-10-04 | 2010-01-28 | Osaka Gas Co Ltd | 超音波流量計 |
| WO2011040027A1 (ja) | 2009-09-30 | 2011-04-07 | パナソニック株式会社 | 流量計測装置 |
| WO2012053209A1 (ja) | 2010-10-22 | 2012-04-26 | パナソニック株式会社 | 流量計測装置 |
| JP2012103088A (ja) * | 2010-11-10 | 2012-05-31 | Panasonic Corp | 流量計測装置 |
| US8548755B2 (en) | 2009-01-06 | 2013-10-01 | Panasonic Corporation | Flow rate measurement device |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08313317A (ja) * | 1995-05-19 | 1996-11-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 流量計測装置 |
| JPH1123333A (ja) * | 1997-06-30 | 1999-01-29 | Aichi Tokei Denki Co Ltd | 超音波流量計 |
| JP2001091319A (ja) * | 1999-09-22 | 2001-04-06 | Yazaki Corp | 流量計測装置 |
-
2001
- 2001-05-30 JP JP2001162051A patent/JP2002350202A/ja active Pending
Patent Citations (3)
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| US7634366B2 (en) | 2005-08-16 | 2009-12-15 | Panasonic Corporation | Fluid flow measuring instrument |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
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