专利名称：流量测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对超声波信号的传输时间进行测量，基于流体的流速对流体的流量进行测量的流量测量装置。
背景技术：
以往，提出一种使用称为回振法(Sing-around Method)的方法的流量测量装置，该方法通过将两个振子之间的发送接收重复多次来提高测量分辨率。下面，使用图6来说明应用于家庭用燃气表的以往的流量测量装置的例子。图6是使用以往的回振法的流量测量装置的框图。如图6所示，流量测量装置由设置于流体管路41的第一振子42和第二振子43、测量部44、控制部45以及运算部46构成。而且，发送(发出)超声波的第一振子42和接收所发送的超声波的第二振子43与流体管路41中流动的流体的流动方向相对置地配置。测量部44对在第一振子42与第二振子43之间传播的超声波的传输时间进行测量。控制部45对测量部44进行控制。运算部46基于测量部44的测量结果来计算流体管路41中流动的流体的流量。下面，说明计算流体管路41中流动的流体的流量的方法。此外，如图6所示，将音速设为C，将流体的流速设为V，将第一振子42与第二振子43之间的距离设为L，将超声波的传播方向与流动的方向所形成的角度设为Θ。而且，将从配置于流体管路41的上游侧的第一振子42发送超声波、利用配置于下游侧的第二振子43来进行接收的情况下的传输时间设为tl2。另外，将从配置于流体管路41的下游侧的第二振子43发送超声波、利用配置于上游侧的第一振子42来进行接收的、方向与流体的流动方向相反的情况下的传输时间设为t21。此时，利用下式求出传播时间tl2和反向的传播时间t21。tl2=L/ (C+vcos θ )(式 I)t21=L/ (C-vcos Θ )(式 2)接着，将(式I)和(式2)变形，通过(式3)求出流体的流速V。v=LX (l/tl2-l/t21)/2cos Θ (式 3)然后，若将(式3)中求出的流速的值与流体管路41的截面积相乘，则可以求出流体的流量。此时，能够将(式3)括号内的项变形为(式4)那样。(t21-tl2)/tl2Xt21 (式 4)在此，(式4)的分母项与流体的流速变化无关而为大致固定的值，而(式4)的分子项为与流体的流速大致成比例的值。因而，为了正确地测量流体的流速，需要高精度地测量传播时间tl2与反向的传播时间t21之差。也就是说，流体的流速越慢，越需要求出传播时间的微小的差。因此，在以单次测量传播时间tl2与反向的传播时间t21之差的情况下，要求测量部44具有以例如纳米秒(ns)数量级的时间分辨率来进行测量的性能。但是，通常情况下难以实现纳米秒(ns)数量级的时间分辨率。另外，即使实现了纳米秒(ns)数量级的时间分辨率，也会产生由于高速的处理而耗电增加等问题。因此，为了解决上述问题，开发了如下一种流量测量装置:通常，首先，将超声波的发送接收重复执行多次，由测量部44重复地测量传播时间。然后，通过求出由测量部44测量出的传播时间的平均值来实现所需的时间分辨率。即，当将测量部44的时间分辨率设为TA、将超声波的发送接收的重复次数设为M时，通过在重复测量期间使测量部44连续动作，能够使传输时间的时间分辨率为TA/Μ。由此，能够在流体管路41内的压力稳定时实现精度高的传播时间的测量。但是，在将上述流量测量装置应用于测量例如作为能源而供给到一般家庭的燃气的流量的燃气表的情况下，会面临所谓的被称为脉动现象的固有问题。脉动现象例如是如下一种现象:如使用了被称为GHP (Gas Heat Pump:燃气热泵)的燃气发动机(gas engine)的空调设备那样，与燃气发动机的转动同步地引起周边的燃气供给配管内的压力发生变动。而且，在产生脉动现象的情况下，即使在没有使用燃气器具的情况下，燃气也会与压力的变动同步地在燃气供给配管内移动。其结果是存在如下问题:如同燃气在燃气供给配管内流动一样，流量测量装置检测到流量。因此，作为抑制脉动现象的影响的方法，提出了例如专利文献I所示的方法。专利文献I的方法为如下结构:首先将重复测量次数M抑制为能够维持测量精度的最低限度的次数。接着，将重复测量次数M作为一个测量单位，缩短测量间隔，以小间隔连续较长时间地执行N次测量单位。然后，通过使用连续测量得到的N次测量结果进行流量运算来降低脉动的影响。此时，特别是通过以充分短于脉动所导致的压力变动周期的间隔来进行测量，能够无遗漏地捕获流体的流速变动波形的相位状态。然后，通过将测量得到的流量平均化，能够检测去掉脉动所导致的变动成分后的真正的流体的流速(流量)。但是，在始终持续如上所述的测量方法的情况下，虽然能够降低脉动的影响，但是会产生耗电增加这种问题。因此，为了解决上述问题，提出了例如专利文献2所示的方法。专利文献2的方法为如下结构:根据流体的流速的变动量来控制测量次数N以降低耗电。具体地说，提出如下一种方法:在流体的流量变动小而能够判断为不存在脉动的情况下，减少测量次数N。另一方面，在流体的流量变动大而存在脉动的情况下，增加测量次数N来进行测量。但是，在专利文献2的结构中，在没有产生脉动的情况下能够降低耗电，但是并未公开与流体的流量大小相应降低耗电的测量方法。也就是说，为了像例如以电池等为驱动源的燃气表那样有效地使用有限的电力资源，首先要在没有脉动的情况下抑制耗电。并且，期望如下一种方法:在没有对累计流量带来影响的情况下、即不存在流体的流动的情况下，抑制流量的测量动作的频度来降低流量测量装置整体的耗电。专利文献1:日本特开2002-350202号公报专利文献2:日本特许第3427839号公报

发明内容
本发明的流量测量装置具备:第一振子和第二振子，该第一振子和第二振子用于发送接收超声波信号，被设置在流体流路上；计时部，其对在第一振子与第二振子之间传播的超声波信号的传输时间进行测量；以及流量运算部，其将对第一振子和第二振子的发送接收方向进行切换并通过计时部测量双向的超声波信号的传输时间的动作作为单位测量工序，将单位测量工序执行规定次数，基于规定次数量的传输时间来运算流体流路中流动的流体的流量。而且，流量运算部通过精密测量工序和搜索测量工序来测量流体的流量值，在精密测量工序中，将单位测量工序执行多次来进行流量运算，在搜索测量工序中，将单位测量工序执行比精密测量工序中的执行次数少的次数来进行流量运算。由此，能够高效地检测是否存在流体的流动。其结果，能够实现一种通过在不存在流体的流动的情况下降低耗电、在存在流动的情况下集中使用电力来有效地分配有限的电力资源的流量测量装置。


图1是本发明的实施方式I的流量测量装置的框图。图2是说明该实施方式的流量测量装置的单位测量工序和单位流量计算工序的动作的时序图。图3A是说明本发明的实施方式的流量测量装置的有流量的情况下的搜索测量工序和精密测量工序的动作的时序图。图3B是说明本发明的实施方式的流量测量装置的无流量的情况下的搜索测量工序的动作的时序图。图4是说明本发明的实施方式2的流量测量装置的搜索测量工序与精密测量工序的切换动作的时序图。图5是说明该实施方式的流量测量装置的搜索测量工序与精密测量工序的切换动作的另一时序图。图6是使用以往的回振法的流量测量装置的框图。
具体实施例方式下面，参照附图来说明本发明的实施方式。此外，本发明并不限定于本实施方式。(实施方式I)下面，使用图1来说明本发明的实施方式I的流体测量装置。图1是本发明的实施方式I的流量测量装置的框图。如图1所示，本实施方式的流量测量装置至少由设置在流体流路I上的第一振子2和第二振子3、对发送部4和接收部5的信号进行切换的切换部6、测量控制部7、对计时部12的测量值进行累计的第一加法部13和第二加法部14、流量运算部15、判断部16、选择部17以及累计部18构成。而且，发送接收超声波信号的第一振子2和发送接收超声波信号的第二振子3以与流体流路I中流动的流体的流动方向成规定角度Θ的方式相对置地配置。发送部4向第一振子2输出驱动信号,第一振子2根据驱动信号来发送(发出)超声波信号。从第一振子2输出的超声波信号由第二振子3接收，由第二振子接收的信号被输入到接收部5来进行信号处理。切换部6对发送部4和接收部5与第一振子2和第二振子3的连接进行切换，来对第一振子2和第二振子3的发送接收的任务进行切换。由此，利用第一振子2和第二振子3在流体流动的正向和反向的双向上进行超声波信号的发送接收，能够利用使用图6说明的关系式来测量传输时间。测量控制部7至少由触发部8、重复部9、延迟部10以及测量工序控制部11构成，对第一振子2与第二振子3之间的超声波信号的发送接收进行控制。下面，以测量控制部7的控制动作为主来具体说明第一振子2和第二振子3的发送接收的动作。首先，如图1所示，当从触发部8向切换部6输出测量开始的触发信号时，切换部6将第一振子2与发送部4相连接,将第二振子3与接收部5相连接。由此,将第一振子2作为发送侧，将第二振子3作为接收侧，开始对传播时间进行测量。此外，后面将上述连接结构称为“流动的正向”的测量来进行说明。接着，当从发送部4向第一振子2输出驱动信号时,从第一振子2输出超声波信号。当输出的超声波信号到达第二振子3并被其接收时，接收部5进行超声波信号的接收处理。此时，一旦在接收部5中执行接收处理，就执行规定的重复次数的“流动的正向”的回振测量，该规定的重复次数是由例如由计数器等构成的重复部9设定的。后面，作为规定的重复次数，以四次为例来进行说明。接着，当完成了重复四次的“流动的正向”的回振测量时，从延迟部10向触发部8输出规定的延迟时间。然后，在经过规定的延迟时间之后，触发部8向切换部6输出发送接收的切换信号，将第二振子3与发送部4相连接，将第一振子2与接收部5相连接。由此，将第二振子3作为发送侧，将第一振子2作为接收侧，开始对传播时间进行测量。此外，后面将上述连接结构称为“流动的反向”的测量来进行说明。接着，当在上述连接状态下从触发部8向切换部6输出测量开始的触发信号时，从发送部4向第二振子3输出驱动信号,从第二振子3输出超声波信号。当输出的超声波信号到达第一振子2并被其接收时，接收部5进行超声波信号的接收处理。此时，一旦在接收部5中执行接收处理，就执行规定的重复次数的“流动的反向”的回振测量，该规定的重复次数是由例如由计数器等构成的重复部9设定的。由此，将切换了第一振子2和第二振子的发送接收任务的“流动的反向”的测量执行四次的重复次数。此外，在本实施方式中，将重复次数设为四次来进行说明，但是并不限于此。例如，如果充分确保后面要说明的计时部12的时间分辨率，则也可以不重复而进行一次测量。另夕卜，还可以根据所需的传播时间的测量精度来以四次以外的任意重复次数进行测量。在此，将交替进行一次上面说明的“流动的正向”的回振测量(四次重复测量)、规定的延迟时间、“流动的反向”的回振测量(四次重复测量)的一系列动作称为“单位测量工序”，在后面进行说明。接着，如使用图2在后面详细说明地那样，从作为最初执行的单位测量工序的第一测量工序起隔开规定的延迟时间按顺序重复与第一测量工序相同的第二测量工序的动作，该规定的延迟时间是基于从延迟部10输出延迟信号而得到的。而且，通过测量工序控制部11重复上述动作直到预先规定的次数后的最终测量工序为止。由此，在执行完从第一测量工序到最终测量工序的规定次数的单位测量工序之后，流量运算部15执行流体的流量运算。
此时，计时部12对从触发部8的触发信号的输出定时起到回振测量结束为止的传播时间进行测量。此外，准确地说，传播时间相当于超声波信号在第一振子与第二振子之间进行传播的时间乘以重复测量的回振测量的次数所得的时间。然后，第一加法部13对预先规定的规定次数(例如N次)的各单位测量工序的“流动的正向”的测量中的计时部12的传播时间的测量值进行累计。第二加法部14对预先规定的规定次数(例如N次)的各单位测量工序的“流动的反向”的测量中的计时部12的传播时间的测量值进行累计。接着，当完成了规定的N次单位测量工序的动作时，流量运算部15使用第一加法部13和第二加法部14所累计的传播时间的测量值的输出值来计算流体的流量值。此外，此时计算出的流体的流量值是指执行预先规定的N次单位测量工序的期间内的流体的平均流量。后面，将从上述说明的第一测量工序起到相当于例如重复N次的情况下的最终测量工序、即第N测量工序为止的动作以及到之后执行流体的流量运算的流量运算部15为止的一系列动作称为“单位流量计算工序”来进行说明。此外，单位流量计算工序包括任务不同的两种模式，即，单位测量工序的执行次数少的搜索测量工序以及单位测量工序的执行次数比搜索测量工序多的精密测量工序。在此，搜索测量工序虽然测量精度低，但是由于单位测量工序的执行次数少，因此能够在短时间内结束测量，因此，用于粗略判断是否有流体流动。另一方面，精密测量工序由于单位测量工序的执行次数多，因此比搜索测量工序的测量精度高，因此，用于计算每个固定时间的流体的平均流量、流体的累计流量。

另外，判断部16在单位流量计算工序的搜索测量工序中，根据来自流量运算部15的输出值来判断是否存在流体的流量，并向测量工序控制部11输出判断结果。然后，测量工序控制部11基于判断部16的判断结果来控制流体测量装置的动作，在后面说明详细内容。选择部17基于在规定周期(固定时间)内执行的流量运算部15的流量运算的结果来决定该周期内的流体的平均流量值。然后，将由选择部17决定的流体的平均流量值输出到累计部18，在累计部18中计算流体的总使用量。实现如上述说明的那样构成各部并且通过其动作来检测流体的流量的流体测量
>J-U ρ α装直。下面，使用图2来具体说明上面说明的单位测量工序和单位流量计算工序中的各部的动作流程。图2是说明本发明的实施方式I的流量测量装置的单位测量工序和单位流量计算工序的动作的时序图。此外，在图2中，将作为最初的单位测量工序的第一测量工序中的表示“流动的正向”的测量开始的来自触发部8的触发信号的定时设为原点，横轴表示经过时间，纵轴表示各部的动作。如图2所示，首先与触发信号同步地执行作为最初的单位测量工序的第一测量工序的“流动的正向”的测量直到时间tl为止。然后，在第一测量工序的时间tl，在第一加法部13中加上由计时部12测量出的第一测量工序的“流动的正向”的传播时间的测量值Tdl。
接着，从经过了由延迟部10设定的规定的延迟时间Tint后的时间t2起开始第一测量工序的“流动的反向”的测量，执行该测量直到时间t3为止。然后，在第一测量工序的时间t3，在第二加法部14中加上由计时部12测量出的第一测量工序的“流动的反向”的传播时间的测量值Tul。之后，在经过了由延迟部10设定的规定的延迟时间Tint之后，开始第二测量工序。然后，在第二测量工序之后也同样地，在每次“流动的正向”和“流动的反向”的测量结束时，交替地在第一加法部13中加上例如测量值Td2到测量值Tda，在第二加法部14中加上例如测量值Tu2到测量值Tua。此外，测量值Tda和测量值Tua表示与重复了 a次单位测量工序的第a次相当的最终测量工序中的测量值。接着，在规定次数(上面为a次)的单位测量工序全部结束的时间td，通过使用各个传输时间的总计值与流体流路的截面积相乘，来在流量运算部15中进行流体的流量运算，其中，上述各个传输时间为在第一加法部13和第二加法部14中被加上的“流动的正向”和“流动的反向”的测量值。下面，具体说明由流量运算部15进行的流体的流量运算的方法。首先，流量运算部15基于由第一加法部13和第二加法部14进行加法运算并保持的测量值来求出作为平均一次的平均值的传播时间tl2和传播时间t21。接着，使用背景技术中说明的(式3)来求流体的流速V。然后，通过将求出的流速V与所需的系数相乘来求出流体的流量值。此时，系数是指流体流路截面积和用于将流体的流速校正为真正的平均流速的流量校正系数等。也就是说，图2所示的从时间t=0到执行流量运算的时间td为止相当于单位流量
计算工序。下面，参照图1并使用图3A和图3B，对“有流量”的情况和“无流量”的情况进行对比来说明构成上述单位流量计算工序的精密测量工序和搜索测量工序的关系。图3A是说明本发明的实施方式I的流量测量装置的有流量的情况下的搜索测量工序和精密测量工序的动作的时序图。图3B是说明本发明的实施方式I的流量测量装置的无流量的情况下的搜索测量工序的动作的时序图。具体地说，将图3A和图3B所示的单位测量工序、流量运算处理以及流量有无判断处理分别作为一个处理块在图中用长方形表示，利用时序图来表示一系列处理是怎样被执行的。此外，“有流量”意味着产生了流体的流动的情况，“无流量”意味着不存在流体的流动的情况。另外，在图3A和图3B中，作为单位测量工序的执行次数(重复次数)N的一例，以搜索测量工序中N=l，精密测量工序中N=20来进行说明，但是并不限于此。如图3A和图3B所示，由测量控制部7在固定时间内例如以两秒的测量处理为一个区间来执行单位流量计算工序，通过例如执行一次或者两次的单位流量计算工序来测量流体的流量等。然后，在图3A和图3B所示的测量周期(固定时间)的开头，首先执行包括作为单位测量工序的第一测量工序和流量运算处理的搜索测量工序。此时，在搜索测量工序中仅执行一次单位测量工序。因此，例如在相同的流量持续的情况下，测量结果的偏差大，因此在要判别微小的流体流量变化的情况下，难以以足够的测量精度进行测量。但是，能够适当地决定作为流体流量的阈值的规定值，来判断是否存在流体的流动。因此，在执行搜索测量工序之后，由判断部16进行以下的流量有无判断处理:基于流量运算部15的输出结果与规定值之间的大小关系来判断是否存在流量。此外，规定值是指根据流量测量装置等的标准来规定的值，例如相当于3L/h左右的流量。在此，如图3A所示，在流量有无判断处理中判断部16的判断结果为“有流量”的情况下，在流量有无判断处理之后，由测量控制部7执行精密测量工序。此时，在精密测量工序中，使用例如通过二十次单位测量工序测量出的测量值的平均值来计算流体的流量。因此，与例如由一次单位测量工序构成的搜索测量工序相比，在精密测量工序中能够高精度地求出流体的流量。另一方面，如图3B所示，在流量有无判断处理中判断部16的判断结果为“无流量”的情况下，在流量有无判断处理之后，测量控制部7不执行精密测量工序，而是在作为下一个单位流量计算工序的两秒区间到来之前停止动作。由此，能够在判断为不存在流体的流动的情况下停止测量动作来降低耗电，并且对存在流体的流动的情况下所执行的精密测量工序的测量动作分配电力。其结果，能够有效地使用例如电池等有限的电力资源。下面，说明在单位流量计算工序中进一步降低耗电的另一方法。具体地说，能够通过简化判断部16的流量有无判断处理来进一步降低耗电。也就是说，如(式4)所说明的那样，“流动的正向”与“流动的反向”的传输时间之差大致与流体的流量成比例。因此，基于传输时间之差与流量值的关系，不使用(式3)而执行与(式4)的分子相当的减法处理。由此，能够基于(式4)的分子的运算结果的大小来判断是否存在流体的流量。具体地说，首先在流量运算部15中，在执行搜索测量工序时，使用下面的(式5)来计算与传输时间之差相当的物理量。Tdifl=Tul-Tdl (式 5)此外，(式5)中的Tul和Tdl的值是图2的说明中所定义的值。(式5)的Tdl是通过四次重复而得到的“流动的正向”的回振测量的传播时间的累计结果。同样地，(式5)的Tul是通过四次重复而得到的“流动的反向”的回振测量的传播时间的累计结果。也就是说，(式5)的Tdifl的值是作为传输时间的差的四倍而被求出的。因而，通过将(式5)中求出的Tdifl的值与例如基于试验等的结果而预先决定的规定值进行比较，能够判断是否存在流体的流量。由此，通过执行比较简单的计算就能够判断是否存在流量，因此基于下面说明的理由是能够降低耗电的。在此，规定值通常基于流体的流量来判断，而在上述情况下根据流体流路的流路截面而不同，但是例如与流通3L/h的流量的时间相当。下面，说明基于(式5)的流量判断能够降低耗电的理由。在单位流量计算工序的搜索测量工序中，假如基于使用了(式3)的运算式来判断是否存在流量，则首先需要对(式5)的Tdifl的值进行平均化处理，即用重复次数四次的回振测量值除以4来求出平均值。而且，接着将通过平均化处理求出的传播时间的平均值代入到(式3)的tl2和t21，来执行乘除法处理。此时，与(式5)的加减法处理相比，(式3)的乘除法处理耗费处理时间长，因此耗电大。因而，当使用(式5)判断是否存在流体的流量时，能够大幅降低耗电。特别是在以一般的电池为电源的例如家庭用燃气表等要求流量测量装置的寿命为10年左右的设备的情况下，耗电的降低对于寿命等来说具有非常大的效果。在上面说明了在单位流量计算工序中判断是否存在流体的流量以及测量流量值的方法，下面说明求出流体的总使用量的累计处理。如图3A和图3B所示，无论是在“有流量”的测量还是“无流量”的测量中，都必须在规定的固定时间(例如两秒)的期间执行一次单位流量计算工序。因此，图1所示的选择部17将通过单位流量计算工序求出的“有流量”和“无流量”的流量值的某一个作为固定时间(两秒)的区间的平均流量输出到累计部18。此时，在图3A的“有流量”的情况下，将在精密测量工序中由流量运算部15求出的流体的流量值设为固定时间的区间的平均流量。因而，在存在流动的情况下，保证高精度地测量流体的流量。另一方面，在图3B的“无流量”的情况下，与由流量运算部15求出的流体的流量值无关地将平均流量设为O来输出到累计部18。此时，在图3B的“无流量”的情况下，能够省略流量运算部15的流量运算本身，因此能够进一步降低单位流量计算工序的耗电。此外，在本实施方式中，在图3A的“有流量”和图3B的“无流量”的情况下，以从固定时间(例如两秒)的区间的起点起到最初的搜索测量工序的开始时间为止的时间间隔相同来进行了说明，但是并不限于此。例如，也可以考虑到脉动等所引起的周期性的流体的流量变动而使时间间隔具有随机性。此时，时间间隔例如在脉动周期短的情况下变短，在脉动周期长的情况下变长等。由此，能够抑制流体的脉动现象带来的影响，实现更高精度的测量。此时，在使时间间隔具有随机性的情况下，也在固定时间(例如两秒)的区间内完成一次或者两次单位流量计算工序，这一点与图3A和图3B相同。在此，使时间间隔具有随机性是指将一次单位流量计算工序的区间的时间间隔固定为两秒，而使从区间的起点起到最初的搜索测量工序的开始时间为止的时间间隔为任意。如上述说明的那样，本发明的流量测量装置具备判断部，该判断部根据通过单位流量计算工序的搜索测量工序求出的流量值的大小来判断是否存在流体的流量，仅在判断部判断为有流量的情况下执行精密测量工序。因此，能够在判断为不存在流体的流动的情况下停止测量动作来降低耗电，并且对存在流体的流动的情况下所执行的精密测量工序的测量动作分配电力。其结果，能够有效地使用例如电池等有限的电力资源。另外，本发明的流量测量装置在搜索测量工序中由流量运算部通过加减运算计算“流动的正向”和“流动的反向”的双向的传输时间之差，来判断流体的流量。而且，在由流量运算部求出的传输时间之差小于规定值时，判断部判断为无流量而省略流量运算。由此，在是否存在流体的流量的判断中，能够降低运算处理部的运算处理时间长的乘除法的执行次数，因此能够降低耗电。在此，规定值通常基于流体的流量来判断，而在上述情况下根据流体流路的流路截面而不同，但是例如与流通3L/h的流量的时间相当。另外，本发明的流量测量装置在判断部判断为不存在流体的流量的情况下，将流量运算部的输出设为零而不进行流量的运算处理，因此能够进一步降低不存在流动的情况下的耗电。具体地说，存在将流量的运算处理之后到例如下一个区间开始之前设为休眠等省电模式的处理，只要不进行运算处理就能够抑制该部分的耗电。另外，在本发明的流量测量装置中，在执行精密测量工序的情况下，选择部选择通过精密测量工序求出的流量值作为流体的平均流量值。其结果，在存在流体的流动的情况下，能够高精度地测量流体的流量。(实施方式2)下面，使用附图来说明本发明的实施方式2的流体测量装置。此外，本实施方式的流体测量装置的整体结构与实施方式I所示的图1相同。另夕卜，单位流量计算工序的动作也与使用图2说明的实施方式I相同，因此省略详细的说明。也就是说，本实施方式与实施方式I的图3A的“有流量”和图3B的“无流量”的测量中的搜索测量工序与精密测量工序的切换动作不同，因此使用图4和图5来具体说明。图4是说明本发明的实施方式2的流量测量装置的搜索测量工序与精密测量工序的切换动作的时序图。图5是说明本实施方式的流量测量装置的搜索测量工序与精密测量工序的切换动作的另一时序图。此外，在图4和图5中，对比地示出流体的流量与测量工序的切换的关系并进行说明。另外，图中所示的区间A 区间I表示将区间宽度设为固定时间(例如两秒)的单位流量计算工序。而且，针对每个区间来测量、更新流体的平均流量和累计流量。首先，说明图4所示的判断部16的判断结果从“无流量”切换到“有流量”的情况下的动作。如图4所示，在区间A和区间B中，流量为零而没有产生流体的流动，因此判断部16的判断结果为“无流量”。因此，在区间A和区间B内，与实施方式I同样地省略精密测
量工序的动作。接着，在区间C中，当产生流量为Qa(L/h)的流体的流动时，判断部16的判断结果变化为“有流量”。因此，在区间C中接在搜索测量工序之后执行对流量进行测量的精密测
量工序。接着，在区间D中，区间C中产生的流量Qa(L/h)继续产生，因此在执行了区间C的精密测量工序之后，省略区间D的搜索测量工序的动作，仅使精密测量工序动作来对流体的流量进行测量。因而，在某一区间的搜索测量工序中检测出流体的流动之后，在其之后的区间中能够省略搜索测量工序的动作，因此能够降低耗电。此外，只要流量没有成为零就继续上述动作。然后，利用图5所示的判断部16的判断结果从“有流量”切换到“无流量”的情况下的动作来对之后流体的流动停止的情况进行说明。如图5所示，在区间F和区间G中，流体的流动停止，因此在两个区间中通过精密测量工序求出的流体的流量值为零或者为接近零的值。因此，判断部16在精密测量工序的流量运算的结果例如持续两次小于流体的流量的规定值的情况下判断为“无流量”。然后，从下一个区间H起重新开始搜索测量工序的动作。此外，规定值是根据流量测量装置等的标准而规定的值，例如相当于3L/h左右的流量。此外，在本实施方式中，以将连续两次检测出在规定值以下作为流量运算的“无流量”的判断条件的情况为例进行了说明，但是并不限于此。设为两次是为了提高“无流量”的判断的可靠性，当然并不限定于两次。例如，也可以仅判断一次。另外，在本实施方式中，在图4和图5中，以从固定时间(例如两秒)的区间的起点起到单位测量工序的开始时间为止的时间间隔相同来进行了说明，但是并不限于此。例如，也可以考虑到脉动等所引起的周期性的流体的流量变动而使时间间隔具有随机性。由此，能够抑制流体的脉动现象带来的影响，实现更高精度的测量。此时，在使时间间隔具有随机性的情况下，也在固定时间(例如两秒)的区间内完成一次或者两次单位流量计算工序，这一点与图4和图5相同。在此，使时间间隔具有随机性是指将一次单位流量计算工序的区间的时间间隔固定为两秒，而使从区间的起点起到最初的搜索测量工序的开始时间为止的时间间隔为任意。根据本实施方式，在如图4所示那样停止搜索测量工序的动作的情况下，也能够通过图5所示的动作重新开始搜索测量工序的动作来对流量进行测量。由此，能够根据基于例如燃气等的使用状况的流体的流量来适当地切换搜索测量工序和精密测量工序而对流量进行测量。其结果，能够实现一种有效地利用电池等有限的电力资源来长期稳定地进行动作的流量测量装置。另外，根据本实施方式，如图4所示，在开始精密测量工序的测量之后停止执行搜索测量工序。其结果，在连续地检测流量的情况下，能够降低耗电。另外，根据本实施方式，如图4所示，在开始精密测量工序的测量之后停止执行搜索测量工序，如图5所示，在精密测量工序的测量结果小于规定的流量值的情况下重新开始执行搜索测量工序。其结果，能够实现一种能够根据是否存在流量适当地切换测量方法来对流量进行测量的流量测量装置。本发明具备:第一振子和第二振子，该第一振子和第二振子用于发送接收超声波信号，被设置在流体流路上；计时部，其对在第一振子与第二振子之间传播的超声波信号的传输时间进行测量；以及流量运算部，其将对第一振子和第二振子的发送接收方向进行切换并通过计时部测量双向的超声波信号的传输时间的动作作为单位测量工序，将单位测量工序执行规定次数，基于规定次数量的传输时间来运算流体流路中流动的流体的流量。而且，流量运算部通过精密测量工序和搜索测量工序来测量流体的流量值，在精密测量工序中，将单位测量工序执行多次来进行流量运算，在搜索测量工序中，将单位测量工序执行比精密测量工序中的执行次数少的次数来进行流量运算。由此，能够高效地检测是否存在流体的流动。其结果，能够实现一种通过在不存在流体的流动的情况下降低耗电、在存在流动的情况下集中使用电力来有效地分配有限的电力资源的流量测量装置。另外，本发明仅在通过搜索测量工序求出的流体的流量值大于等于规定值的情况下执行精密测量工序。由此，在不存在流体的流动的情况下能够有效降低耗电。另外，本发明在通过搜索测量工序求出的流体的流量值小于规定值的情况下，将流量运算部的输出设为零。由此，能够进一步降低不存在流体的流动的情况下的耗电。
另外，本发明仅在搜索测量工序中检测出的双向的传输时间之差大于等于规定值的情况下执行精密测量工序。由此，在是否存在流量的判断中，能够降低运算处理时间长的乘除法的执行次数，从而降低耗电。另外，本发明在通过搜索测量工序求出的双向的传输时间之差小于规定值的情况下，将流量运算部的输出设为零。由此，由于将流量运算部的输出设为零，因此能够进一步降低不存在流体的流动的情况下的耗电。另外，本发明具备选择部，该选择部在固定时间内将搜索测量工序或者精密测量工序至少执行一次，计算流体的流量值并将其选择为固定时间内的平均流量，其中，在执行了精密测量工序的情况下，选择部选择通过精密测量工序求出的流体的流量值。由此，在存在流体的流动的情况下，能够高精度地对流体的流速进行测量。另外，本发明在开始精密测量工序的测量之后停止执行搜索测量工序。由此，能够降低连续产生流体的流量的情况下的耗电。另外，本发明在精密测量工序的测量结果低于规定的流体的流量值的情况下，重新开始执行搜索测量工序。由此，能够根据是否存在流体流量适当地切换测量方法来对流量进行测量。产业h的可利用件本发明能够实现一种瞬时地判断是否存在流体的流量并与是否存在流量相应地响应性高的流量测量装置，因此不仅适用于燃气表，还能够适用于气体用流量计、液体用流量计等广泛领域。附图标记说明1:流体流路；2、42:第一振子；3、43:第二振子；4:发送部；5:接收部；6:切换部；7:测量控制部；8:触发部；9:重复部；10:延迟部；11:测量工序控制部；12:计时部；13:第一加法部；14:第二加法部；15:流量运算部；16:判断部；17:选择部；18:累计部；41:流体管路；44:测量部；45:控制部；46:运算部。
权利要求
1.一种流量测量装置，具备: 第一振子和第二振子，该第一振子和第二振子用于发送接收超声波信号，被设置在流体流路上； 计时部，其对在上述第一振子与上述第二振子之间传播的上述超声波信号的传输时间进行测量；以及 流量运算部，其将对上述第一振子和上述第二振子的发送接收方向进行切换并通过上述计时部测量双向的上述超声波信号的上述传输时间的动作作为单位测量工序，将上述单位测量工序执行规定次数,基于上述规定次数的上述传输时间来运算上述流体流路中流动的流体的流量， 其中，上述流量运算部通过精密测量工序和搜索测量工序来测量上述流体的流量值，在上述精密测量工序中，将上述单位测量工序执行多次来进行流量运算，在上述搜索测量工序中，将上述单位测量工序执行比上述精密测量工序中的执行次数少的次数来进行流量运算。
2.根据权利要求1所述的流量测量装置，其特征在于， 仅在通过上述搜索测量工序求出的上述流体的流量值大于等于规定值的情况下执行上述精密测量工序。
3.根据权利要求1所述的流量测量装置，其特征在于， 在通过上述搜索测量工序求出的上述流体的流量值小于规定值的情况下，将上述流量运算部的输出设为零。
4.根据权利要求1所述的流量测量装置，其特征在于， 仅在上述搜索测量工序中检测出的双向的上述传输时间之差大于等于规定值的情况下执行上述精密测量工序。
5.根据权利要求1所述的流量测量装置，其特征在于， 在通过上述搜索测量工序求出的双向的上述传输时间之差小于规定值的情况下，将上述流量运算部的输出设为零。
6.根据权利要求1所述的流量测量装置，其特征在于， 还具备选择部，该选择部在固定时间内将上述搜索测量工序或者上述精密测量工序至少执行一次，计算上述流体的流量值并将其选择为上述固定时间内的平均流量， 其中，在执行了上述精密测量工序的情况下，上述选择部选择通过上述精密测量工序求出的上述流体的流量值。
7.根据权利要求1所述的流量测量装置，其特征在于， 在开始上述精密测量工序的测量之后停止执行上述搜索测量工序。
8.根据权利要求7所述的流量测量装置，其特征在于， 在上述精密测量工序的测量结果低于规定的上述流体的流量值的情况下，重新开始执行上述搜索测量工序。
全文摘要
本发明的流量测量装置具备第一振子和第二振子，该第一振子和第二振子用于发送接收超声波信号，被设置在流体流路上；计时部，其对在第一振子与第二振子之间传播的超声波信号的传输时间进行测量；以及流量运算部，其将对第一振子和第二振子的发送接收方向进行切换并通过计时部测量双向的超声波信号的传输时间的动作作为单位测量工序，将单位测量工序执行规定次数，基于规定次数量的传输时间来运算流体流路中流动的流体的流量。而且，流量运算部通过精密测量工序和搜索测量工序来测量流体的流量值，在精密测量工序中，将单位测量工序执行多次来进行流量运算，在搜索测量工序中，将单位测量工序执行比精密测量工序中的执行次数少的次数来进行流量运算。
文档编号G01F1/66GK103180694SQ20118005099
公开日2013年6月26日 申请日期2011年10月20日 优先权日2010年10月22日
发明者竹村晃一, 木场康雄 申请人:松下电器产业株式会社