專利名稱：流量計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量液體或空氣流率的流量計(jì)。本發(fā)明還涉及即使在具有壓力或溫度變化的時(shí)候也能夠以準(zhǔn)確的方式測(cè)量流率值的裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，這種類型的流量計(jì)是公知的，例如日本待公開專利No.9-15006中就記載了這樣一種流量計(jì)。如圖64所示，該流量計(jì)包括取樣程序2，該程序用于以預(yù)定的第一取樣時(shí)間為時(shí)間間隔，從測(cè)量氣體流率的模擬流量傳感器1中讀取測(cè)量值；消耗氣體量計(jì)算程序3，該程序用于在預(yù)定的時(shí)間計(jì)算消耗氣體的流率；平均值計(jì)算程序4，該程序用于在一段預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)以第二取樣時(shí)間為時(shí)間間隔，計(jì)算在第一取樣時(shí)間從模擬流量傳感器讀取的測(cè)量值的平均值；壓力變化頻率評(píng)估程序5，該程序用于根據(jù)流量傳感器的輸出值評(píng)估壓力的變化頻率；以及用作存儲(chǔ)器的RAM6，這里，參考數(shù)字7a代表用于執(zhí)行程序的CPU，而參考數(shù)字7b代表用于儲(chǔ)存程序的ROM。在該結(jié)構(gòu)中，執(zhí)行測(cè)量過程，以便使預(yù)定的測(cè)量時(shí)間等于或長(zhǎng)于泵的一個(gè)變化頻率周期，或者是該周期的數(shù)倍。進(jìn)行平均化，以便避免流率的變化。
作為另一常規(guī)實(shí)例，日本待公開專利No.10-197303中公開的發(fā)明也是公知的。如圖65所示，該流量計(jì)包括用于檢測(cè)流率的流率檢測(cè)裝置8；用于檢測(cè)流量變化頻率的頻率檢測(cè)裝置9；以及測(cè)量時(shí)間設(shè)置裝置10，該裝置用于將檢測(cè)流率的測(cè)量時(shí)間設(shè)置到大約數(shù)倍于變化頻率的一個(gè)周期的時(shí)間。這里，參考數(shù)字11代表流率計(jì)算裝置；12代表測(cè)量啟動(dòng)裝置；13代表信號(hào)處理裝置；以及14代表流率。在該結(jié)構(gòu)中，根據(jù)變化波形頻率測(cè)量流率，借此在較短的時(shí)間內(nèi)獲得正確的流率測(cè)量值。
作為又一常規(guī)實(shí)例，日本待公開專利No.11-44563中公開的發(fā)明也是公知的。如圖66所示，該流量計(jì)包括用于檢測(cè)流率的流率檢測(cè)裝置15；用于檢測(cè)液體流率變化波形的變化檢測(cè)裝置16；脈沖測(cè)量裝置17，該裝置用于在變化波形的可變分量接近于零時(shí)，使流率檢測(cè)裝置開始測(cè)量；以及用于處理來自于流率檢測(cè)裝置的信號(hào)的流率計(jì)算裝置18。這里，參考數(shù)字19代表信號(hào)處理電路；20代表時(shí)間測(cè)量電路；21代表三角電路；22代表傳輸電路；23代表比較電路；24代表放大電路；25代表開關(guān)；26代表測(cè)量啟動(dòng)信號(hào)電路；以及27代表啟動(dòng)裝置；28代表流路。在該結(jié)構(gòu)中，測(cè)量接近于變化波形平均值的流率，借此在較短的時(shí)間內(nèi)獲得正確的流率測(cè)量值。
作為再一常規(guī)實(shí)例，日本待公開專利No.8-271313中公開的發(fā)明也是公知的。如圖67所示，驗(yàn)證 30)流率值是否已經(jīng)在流量傳感器測(cè)量(29)中被檢測(cè)到。直到驗(yàn)證了流率已經(jīng)被檢測(cè)到，才能執(zhí)行該過程，并且繼續(xù)流量傳感器的測(cè)量。一旦發(fā)現(xiàn)了流率，確定流率Q是否等于或高于預(yù)定值(31)。當(dāng)流率Q等于或高于預(yù)定值(31)時(shí)，再確定壓力變化是否超過預(yù)定值Cf(32)。當(dāng)壓力變化沒有超過預(yù)定值Cf時(shí)，用射流流量計(jì)的壓電膜傳感器執(zhí)行測(cè)量過程34。當(dāng)壓力變化超過預(yù)定值Cf時(shí)，驗(yàn)證壓力變化是否超過第二預(yù)定值(33)。當(dāng)壓力變化超過第二預(yù)定值時(shí)，用射流流量計(jì)的壓電膜傳感器執(zhí)行測(cè)量過程(34)。當(dāng)壓力變化沒有超過第二預(yù)定值時(shí)，用流量傳感器執(zhí)行測(cè)量過程(29)。
如圖68所示，超聲波變換器51和52配置在流率測(cè)量單元50中，以便與流動(dòng)方向相反?？刂茊卧?3啟動(dòng)計(jì)時(shí)器54，同時(shí)將傳輸信號(hào)輸出給驅(qū)動(dòng)器電路55。一個(gè)超聲波從超聲波變換器51傳出，而變換器51接收驅(qū)動(dòng)器電路55的輸出。該超聲波由超聲波變換器52接收。接收超聲波變換器52的輸出的接收檢測(cè)電路56檢測(cè)該超聲波并使計(jì)時(shí)器54停止。通過這個(gè)操作過程，測(cè)量超聲波從超聲波變換器51傳出時(shí)那一刻到該超聲波被超聲波變換器52檢測(cè)時(shí)的那一刻的時(shí)間段(t1)。其次，根據(jù)來自控制單元53的信號(hào)操作開關(guān)電路58，以便使驅(qū)動(dòng)器電路55與超聲波變換器52相連，接收檢測(cè)電路56與超聲波變換器51相連。在這種狀態(tài)下，再執(zhí)行超聲波的傳輸和接收，以便測(cè)量超聲波從超聲波變換器52傳出時(shí)那一刻到該超聲波被超聲波變換器51檢測(cè)時(shí)的那一刻的時(shí)間段(t2)。根據(jù)這兩個(gè)傳播時(shí)間(t1)和(t2)，計(jì)算單元57由這兩個(gè)傳播時(shí)間倒數(shù)之間的差值計(jì)算流率。
作為這種類型的流量計(jì)的一個(gè)常規(guī)實(shí)例，日本待公開專利No.6-269528中公開的發(fā)明是公知的。
然而，在上述這些常規(guī)發(fā)明的第一個(gè)中，利用平均值測(cè)量氣體流率。因此，需要長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行測(cè)量，以便得到可靠的平均值，結(jié)果，這樣的流率測(cè)量不能在非常短的時(shí)間內(nèi)完成。在上述這些常規(guī)發(fā)明的第二個(gè)中，測(cè)量不能克服頻率的變化。在第三和第四個(gè)常規(guī)發(fā)明中，用于測(cè)量流率的方法必須按照壓力/壓力變化的的缺少來改變，并且必需提供兩種裝置，即壓力測(cè)量裝置和流率測(cè)量裝置。在第一至第四個(gè)發(fā)明中，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)，或者是就不能進(jìn)行測(cè)量，或者是即使能夠進(jìn)行測(cè)量，準(zhǔn)確度也很低。
再者，在上述這些常規(guī)結(jié)構(gòu)中，當(dāng)接收信號(hào)時(shí)，如果存在與測(cè)量頻率或超聲波傳輸頻率同步的噪聲，則該噪聲總是在傳播時(shí)間相同時(shí)的同一相疊加在信號(hào)上。該噪聲被當(dāng)作測(cè)量誤差計(jì)入，因此不能執(zhí)行正確的測(cè)量。而且，當(dāng)由于溫度變化等原因而使傳播時(shí)間發(fā)生變化時(shí)，噪聲疊加處的相也改變了，由此，測(cè)量誤差發(fā)生變化。另外，由于根據(jù)計(jì)時(shí)器54的分辨率來確定測(cè)量的分辨率，因此只簡(jiǎn)單地使這些測(cè)量值平均化，并不能增加測(cè)量的準(zhǔn)確度。這樣，需要增加計(jì)時(shí)器54的分辨率，以便進(jìn)行需要分辨率的測(cè)量。當(dāng)增加計(jì)時(shí)器54的操作鐘以便具有較高的頻率時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)各種問題，例如耗電量增大，高頻率噪聲增多，以及電路尺寸增大。這樣，所存在的一個(gè)目標(biāo)是，利用在低頻下操作的計(jì)時(shí)器來增加測(cè)量的分辨率，以便增加測(cè)量的準(zhǔn)確度。
在第五個(gè)常規(guī)發(fā)明中，一個(gè)延遲裝置介于控制單元和驅(qū)動(dòng)電路之間，并且改變延遲的量，以便避免反射波。例如這種方式，減小了反射波的作用。例如，由于超聲波傳輸時(shí)所產(chǎn)生的噪聲而使接收側(cè)的超聲波變換器振動(dòng)。于是，信號(hào)-接收檢測(cè)時(shí)間的變化不能減小，而這種變化是由于該振動(dòng)回響疊加到超聲波信號(hào)上而導(dǎo)致的。
本發(fā)明尋求解決以上這些問題。因此，本發(fā)明的第一個(gè)目的是，通過利用軟件而不是利用其它變量檢測(cè)裝置檢測(cè)變化頻率來設(shè)置根據(jù)流量的變化重復(fù)測(cè)量的最佳次數(shù)，并且相繼改變重復(fù)的次數(shù)。而且，尋求即使在壓力變量和變化頻率發(fā)生改變時(shí)，也能在非常短的時(shí)間內(nèi)以一種可靠準(zhǔn)確的方式測(cè)量流率。本發(fā)明的第二目的是，可如下瞬間完成高準(zhǔn)確度的流率測(cè)量即通過開關(guān)而不用其它變量檢測(cè)裝置來檢測(cè)傳輸/接收裝置的變化，并與變量同步執(zhí)行測(cè)量過程。本發(fā)明的第三個(gè)目的是，即使在測(cè)量過程中出現(xiàn)任何異常時(shí)，也能夠通過利用測(cè)量監(jiān)測(cè)裝置快速檢測(cè)這種異常并適當(dāng)處理測(cè)量結(jié)果來高度準(zhǔn)確地測(cè)量流率。本發(fā)明的第四個(gè)目的是，通過利用瞬時(shí)流率測(cè)量裝置和數(shù)字過濾裝置，可在非常短的時(shí)間內(nèi)以一種可靠準(zhǔn)確的方式來進(jìn)行流率測(cè)量。本發(fā)明的第五個(gè)目的是，即使在溫度發(fā)生變化時(shí)也能夠高度準(zhǔn)確地測(cè)量流率值。
本發(fā)明的公開內(nèi)容為了解決上述問題，本發(fā)明的流量計(jì)包括配置在流路中、用于利用流體的狀態(tài)變化來進(jìn)行傳輸/接收的傳輸/接收裝置；用于重復(fù)傳輸/接收的重復(fù)裝置；用于測(cè)量時(shí)間或者由重復(fù)裝置所重復(fù)的傳播的時(shí)間測(cè)量裝置；用于根據(jù)時(shí)間測(cè)量裝置所測(cè)得的值檢測(cè)流率的流率檢測(cè)裝置；以及用于改變預(yù)定的重復(fù)次數(shù)的次數(shù)改變裝置。重復(fù)次數(shù)可改變到適合變量的次數(shù)，以便消除流量變化的影響。結(jié)果，能夠得到高準(zhǔn)確度的可靠流率測(cè)量。
該流量計(jì)包括一對(duì)傳輸/接收裝置，該裝置利用超聲波的傳播作為流體的狀態(tài)變化。這樣，通過利用超聲波傳輸/接收裝置，即使在流體發(fā)生狀態(tài)改變時(shí)，也能夠進(jìn)行超聲波的傳播。而且，通過將重復(fù)次數(shù)改變到適合變量的次數(shù)，能夠得到高準(zhǔn)確度的可靠流率測(cè)量。
該流量計(jì)包括傳輸/接收裝置，該裝置利用熱量傳播作為流體的狀態(tài)變化。這樣，通過利用熱量傳輸/接收裝置，即使在流體發(fā)生狀態(tài)改變時(shí)，也能夠進(jìn)行熱量傳播。而且，通過將重復(fù)次數(shù)改變到適合變量的次數(shù)，能夠得到高準(zhǔn)確度的可靠流率測(cè)量。
該流量計(jì)包括經(jīng)過時(shí)間檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)傳播時(shí)間的中途信息，該傳播時(shí)間是由重復(fù)裝置重復(fù)測(cè)定的；頻率檢測(cè)裝置，用于從經(jīng)過時(shí)間檢測(cè)裝置的信息中檢測(cè)流率變化頻率；以及次數(shù)改變裝置，用于設(shè)置測(cè)量時(shí)間以便使其基本上數(shù)倍于由頻率檢測(cè)裝置檢測(cè)的頻率。這樣，就無需提供特殊的檢測(cè)裝置。在進(jìn)行流率檢測(cè)之前，從時(shí)間測(cè)量裝置的中途信息中檢測(cè)變化頻率，并且設(shè)置測(cè)量時(shí)間，使其數(shù)倍于頻率的一個(gè)周期。結(jié)果，能夠得到高準(zhǔn)確度的可靠流率測(cè)量。
該流量計(jì)包括數(shù)據(jù)保持裝置，用于保存至少一個(gè)或多個(gè)由經(jīng)過時(shí)間檢測(cè)裝置得到的重復(fù)執(zhí)行傳輸/接收的傳播時(shí)間；以及頻率檢測(cè)裝置，用于通過將數(shù)據(jù)保持裝置保存的數(shù)據(jù)與所測(cè)得的傳播時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，來檢測(cè)頻率。每個(gè)過程的時(shí)間測(cè)量信息都可由數(shù)據(jù)保持裝置保存和比較，借此能夠檢測(cè)頻率。
在預(yù)定的過程中操作次數(shù)改變裝置。由于只在執(zhí)行預(yù)定過程時(shí)運(yùn)行次數(shù)改變裝置，因此次數(shù)改變裝置的這個(gè)處理過程被局限于所需的最小化。于是，耗電量顯著減少。
在每個(gè)預(yù)定的流率測(cè)量過程中運(yùn)行次數(shù)改變裝置。這樣，在每個(gè)預(yù)定的流率測(cè)量過程中改變重復(fù)次數(shù)，借此，即使在流量變化非常大時(shí)也能夠高度準(zhǔn)確地測(cè)量流率。
在流率測(cè)量過程之前運(yùn)行次數(shù)改變裝置。由于重復(fù)次數(shù)被設(shè)置到執(zhí)行流率測(cè)量之前的預(yù)定次數(shù)，因此可以可靠的方式高度準(zhǔn)確地進(jìn)行流率測(cè)量。
預(yù)定過程包括異常測(cè)得裝置的操作，用于從所測(cè)得的流率中測(cè)定流率的異常；以及流率管理裝置，用于從所測(cè)得的流率中管理流率的使用狀態(tài)。由于只在執(zhí)行異常測(cè)得過程和流率管理過程時(shí)改變重復(fù)次數(shù)，因此改變重復(fù)次數(shù)的過程被局限于所需的最小化。于是，可以減小耗電量。
由頻率檢測(cè)裝置所得到的頻率調(diào)節(jié)的重復(fù)次數(shù)可用于下一個(gè)流率測(cè)量過程。由于該重復(fù)次數(shù)可用于下一個(gè)測(cè)量過程中，因此無需進(jìn)行頻率檢測(cè)的重復(fù)測(cè)量。這樣，可以減小耗電量。
當(dāng)所測(cè)得的流率低于預(yù)定流率時(shí)，運(yùn)行次數(shù)改變裝置。由于只在流率等于或低于預(yù)定流率時(shí)才改變重復(fù)次數(shù)，而在流率高時(shí)不執(zhí)行該過程，因此可以減小耗電量。
本發(fā)明的流量計(jì)包括傳輸/接收裝置，該配置在流路中、用于利用流體的狀態(tài)變化來進(jìn)行傳輸/接收；時(shí)間測(cè)量裝置，用于測(cè)量由傳輸/接收裝置傳輸/接收的傳播時(shí)間；流率檢測(cè)裝，該裝置用于根據(jù)時(shí)間測(cè)量裝置所測(cè)得的值來檢測(cè)流率；變量檢測(cè)裝置，用于測(cè)量由傳輸/接收裝置所引起的流路變化；以及測(cè)量控制裝置，用于同步于變量檢測(cè)裝置的變量計(jì)時(shí)而啟動(dòng)測(cè)量。由于可利用傳輸/接收裝置測(cè)量流路的變化，因此無需提供另一個(gè)用于檢測(cè)變量的傳感器。這樣，可以減小流量計(jì)的尺寸，并且可以使流路的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。另外，即使在出現(xiàn)變化時(shí)也能夠在短時(shí)間內(nèi)以可靠的方式高度準(zhǔn)確地測(cè)量流率。
該流量計(jì)包括一對(duì)傳輸/接收裝置，該裝置利用超聲波的傳播作為流體的狀態(tài)變化。這樣，利用超聲波傳輸/接收裝置可檢測(cè)流體的狀態(tài)變化。因此，可同步于變量的計(jì)時(shí)來啟動(dòng)測(cè)量。結(jié)果，能夠以可靠的方式高度準(zhǔn)確地測(cè)量流率。
該流量計(jì)包括傳輸/接收裝置，該裝置利用熱量傳播作為流體的狀態(tài)變化。這樣，利用熱量傳輸/接收裝置可檢測(cè)流體的狀態(tài)變化。因此，可同步于變量的計(jì)時(shí)來啟動(dòng)測(cè)量。結(jié)果，能夠以可靠的方式高度準(zhǔn)確地測(cè)量流率。
該流量計(jì)包括第一振動(dòng)裝置和第二振動(dòng)裝置，這些裝置配置在流路中、用于傳輸/接收超聲波；開關(guān)裝置，用于開關(guān)第一振動(dòng)裝置和第二振動(dòng)裝置的傳輸/接收操作；變量檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)第一振動(dòng)裝置和第二振動(dòng)裝置兩者中的至少一個(gè)裝置的流路中的壓力變化；時(shí)間測(cè)量裝置，用于測(cè)量由第一振動(dòng)裝置和第二振動(dòng)裝置傳輸/接收的超聲波的傳播時(shí)間；測(cè)量控制裝置，用于對(duì)以下情形執(zhí)行控制即，當(dāng)變量檢測(cè)裝置的輸出顯示預(yù)定變化時(shí)，測(cè)量裝置測(cè)量從流路上游一側(cè)的第一振動(dòng)裝置到流路下游一側(cè)的第二振動(dòng)裝置的傳播的第一測(cè)量時(shí)間T1，以及當(dāng)變量檢測(cè)裝置的輸出顯示與預(yù)定變化相反的變化時(shí)，測(cè)量裝置測(cè)量從流路下游一側(cè)的第二振動(dòng)裝置到流路上游一側(cè)的第一振動(dòng)裝置的傳播的第二測(cè)量時(shí)間T2。由于是在壓力變量的改變反轉(zhuǎn)的那一刻進(jìn)行測(cè)量，因此壓力變化相和測(cè)量計(jì)時(shí)相都可以漂移。結(jié)果，可以抵銷由壓力變化所導(dǎo)致的測(cè)量誤差。
該流量計(jì)包括測(cè)量控制裝置，用于對(duì)以下情形執(zhí)行控制即，當(dāng)變量檢測(cè)裝置的輸出顯示預(yù)定變化時(shí)開始第一測(cè)量時(shí)間T1的測(cè)量，當(dāng)變量檢測(cè)裝置的輸出顯示與預(yù)定變化相反的變化時(shí)，開始第二測(cè)量時(shí)間T2的測(cè)量，并且還對(duì)以下情形執(zhí)行控制即，在下一測(cè)量中，當(dāng)變量檢測(cè)裝置的輸出顯示與預(yù)定變化相反的變化時(shí)，開始第一測(cè)量時(shí)間T1的測(cè)量，當(dāng)變量檢測(cè)裝置的輸出顯示預(yù)定變化時(shí)開始第二測(cè)量時(shí)間T2的測(cè)量；以及流率計(jì)算裝置，用于通過使第一流率和第二流率相繼平均化來計(jì)算流率，而第一流率是通過利用先前的第一測(cè)量時(shí)間T1和先前的第二測(cè)量時(shí)間T2，同時(shí)交替改變測(cè)量的啟動(dòng)而得到的，而第二流率是通過利用其次的第一測(cè)量時(shí)間T1和其次的第二測(cè)量時(shí)間T2而得到的。這樣，如上所述來改變測(cè)量的計(jì)時(shí)，以便對(duì)第一測(cè)量時(shí)間T1和第二測(cè)量時(shí)間T2進(jìn)行測(cè)量。結(jié)果，即使當(dāng)壓力變化在高壓側(cè)和低壓側(cè)之間不對(duì)稱時(shí)，也可以抵銷這種壓力變化的影響。
該流量計(jì)包括用于多次進(jìn)行傳輸/接收的重復(fù)裝置。這樣，通過增加測(cè)量次數(shù)可進(jìn)行平均化，結(jié)果，可以執(zhí)行可靠的流率測(cè)量。
該流量計(jì)包括用于在數(shù)倍于一個(gè)變量周期的時(shí)間段內(nèi)多次進(jìn)行傳輸/接收的重復(fù)裝置。這樣，通過根據(jù)變化頻率進(jìn)行測(cè)量可以使壓力變化平均化。結(jié)果，能夠測(cè)量穩(wěn)定的流率。
該流量計(jì)包括重復(fù)裝置，用于在變量檢測(cè)裝置的輸出顯示預(yù)定變化時(shí)，開始傳輸/接收的測(cè)量，并重復(fù)這種具有超聲波的傳輸/接收測(cè)量，直到變量檢測(cè)裝置的輸出顯示與預(yù)定變化相同的變化時(shí)為止。這樣，測(cè)量的開始和終止都遵從壓力變化的頻率。因此，可以測(cè)定變化頻率并使壓力變化平均化。結(jié)果，能夠測(cè)量穩(wěn)定的流率。
該流量計(jì)包括用于開關(guān)以下情形的選擇裝置一種情形是，第一振動(dòng)裝置和第二振動(dòng)裝置用于超聲波的傳輸/接收，一種情形是，第一振動(dòng)裝置和第二振動(dòng)裝置用于壓力變化的檢測(cè)。這樣，第一振動(dòng)裝置和第二振動(dòng)裝置中的至少一個(gè)裝置可以用于壓力檢測(cè)。結(jié)果，能夠同時(shí)獲得流率測(cè)量和壓力測(cè)量。
該流量計(jì)包括變量檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)零附近的變量波形的交流分量的一個(gè)分量。這樣，在該變量的零分量附近檢測(cè)到一個(gè)變量，于是在一個(gè)時(shí)間內(nèi)于零變量附近啟動(dòng)測(cè)量，以便執(zhí)行流率測(cè)量。因此，通過在變量小的時(shí)間內(nèi)執(zhí)行流率測(cè)量，即使在流量發(fā)生變化時(shí)也能使測(cè)量穩(wěn)定。
該流量計(jì)包括頻率檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)變量檢測(cè)裝置的信號(hào)頻率；以及測(cè)量控制裝置，該裝置只在由頻率檢測(cè)裝置檢測(cè)的頻率為預(yù)定頻率時(shí)，才啟動(dòng)測(cè)量。這樣，通過只在頻率為預(yù)定頻率時(shí)才啟動(dòng)測(cè)量，可以在出現(xiàn)預(yù)定變化時(shí)執(zhí)行測(cè)量。結(jié)果，能夠測(cè)量穩(wěn)定的流率。
該流量計(jì)包括檢測(cè)取消裝置，該裝置在沒有檢測(cè)到變量檢測(cè)裝置的信號(hào)時(shí)，可以在一個(gè)預(yù)定時(shí)間段之后自動(dòng)啟動(dòng)測(cè)量。這樣，即使在變化消失后，也能夠在預(yù)定時(shí)間達(dá)到時(shí)自動(dòng)測(cè)量流率。
傳輸/接收裝置和第一及第二振動(dòng)裝置包括壓電變換器。這樣，當(dāng)使用壓電變換器時(shí)，超聲波可用于傳輸/接收，同時(shí)能夠檢測(cè)壓力變化。
本發(fā)明的流量計(jì)包括傳輸/接收裝置，該裝置配置在流路中、用于利用流體的狀態(tài)變化來進(jìn)行傳輸/接收；重復(fù)裝置，用于重復(fù)由傳輸/接收裝置執(zhí)行的信號(hào)傳播；時(shí)間測(cè)量裝置，用于測(cè)量由重復(fù)裝置執(zhí)行的重復(fù)過程中的傳播時(shí)間；流率檢測(cè)裝置，用于根據(jù)時(shí)間測(cè)量裝置所測(cè)得的值來檢測(cè)流率；變量檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)流路中的流量變化；測(cè)量控制裝置，用于控制以上這些裝置中的每一個(gè)裝置；以及測(cè)量監(jiān)測(cè)裝置，用于自動(dòng)監(jiān)測(cè)以上這些裝置中的每一個(gè)裝置。這樣，當(dāng)流路中的流量發(fā)生變化時(shí)，可以根據(jù)該變化測(cè)量流率，同時(shí)利用測(cè)量監(jiān)測(cè)裝置快速檢測(cè)異常情況。因此，可以正確地進(jìn)行異常情況的處理并使測(cè)量值穩(wěn)定。結(jié)果，能夠高度準(zhǔn)確地測(cè)量流率，并改進(jìn)測(cè)量的可靠性。
該流量計(jì)包括一對(duì)傳輸/接收裝置，該裝置利用超聲波的傳播作為流體的狀態(tài)變化。由于使用了超聲波，因此即使在流量發(fā)生變化時(shí)也能夠進(jìn)行流率測(cè)量。而且，可以利用測(cè)量監(jiān)測(cè)裝置正確地進(jìn)行異常情況的處理。結(jié)果，能夠改進(jìn)測(cè)量的可靠性。
該流量計(jì)包括傳輸/接收裝置，該裝置利用熱量的傳播作為流體的狀態(tài)變化。由于使用了熱量傳播，因此即使在流量發(fā)生變化時(shí)也能夠進(jìn)行流率測(cè)量。而且，可以利用測(cè)量監(jiān)測(cè)裝置正確地進(jìn)行異常情況的處理。結(jié)果，能夠改進(jìn)測(cè)量的可靠性。
該流量計(jì)包括一對(duì)傳輸/接收裝置，該裝置配置在流路中、用于傳輸/接收超聲波；重復(fù)裝置，用于重復(fù)傳輸/接收裝置的信號(hào)傳播；時(shí)間測(cè)量裝置，用于測(cè)量由重復(fù)裝置執(zhí)行的重復(fù)過程中超聲波的傳播時(shí)間；流率檢測(cè)裝置，用于根據(jù)時(shí)間測(cè)量裝置所測(cè)得的值來檢測(cè)流率；變量檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)流路中的流量變化；測(cè)量控制裝置，用于控制以上這些裝置中的每一個(gè)裝置；以及測(cè)量監(jiān)測(cè)裝置，用于監(jiān)測(cè)啟動(dòng)信號(hào)中的異常情況和結(jié)束信號(hào)中的異常情況，其中啟動(dòng)信號(hào)在測(cè)量控制裝置的轉(zhuǎn)向信號(hào)之后的變量檢測(cè)裝置的第一輸出信號(hào)處，指導(dǎo)超聲波傳輸開始，結(jié)束信號(hào)在變量檢測(cè)裝置的第二輸出信號(hào)處指導(dǎo)超聲波的傳輸/接收重復(fù)過程結(jié)束。這樣，當(dāng)流路中的流量發(fā)生變化時(shí)，可以同步于變化頻率執(zhí)行測(cè)量，并且利用測(cè)量監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)異常情況。因此，能夠高度準(zhǔn)確地測(cè)量流率，并得到可靠的測(cè)量值。另外，可以正確進(jìn)行異常情況的處理，并改進(jìn)所測(cè)量的流率值的可靠性。
該流量計(jì)包括測(cè)量監(jiān)測(cè)裝置，用于在測(cè)量控制裝置轉(zhuǎn)向之后的一段預(yù)定時(shí)間內(nèi)沒有產(chǎn)生啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，在一段預(yù)定時(shí)間之后指導(dǎo)超聲波開始傳輸。這樣，即使在沒有變化以及在預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)沒有啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，也能夠在每個(gè)預(yù)定時(shí)間測(cè)量流率，并避免數(shù)據(jù)損失。
該流量計(jì)包括測(cè)量監(jiān)測(cè)裝置，用于在測(cè)量控制裝置轉(zhuǎn)向之后的一段預(yù)定時(shí)間內(nèi)沒有產(chǎn)生啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，在一段預(yù)定時(shí)間之后指導(dǎo)超聲波開始傳輸。并且用于執(zhí)行預(yù)定的重復(fù)次數(shù)的測(cè)量。這樣，即使在沒有變化以及在預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)沒有啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，也能夠在每個(gè)預(yù)定時(shí)間進(jìn)行預(yù)定重復(fù)次數(shù)的流率測(cè)量，并避免數(shù)據(jù)損失。
該流量計(jì)包括測(cè)量監(jiān)測(cè)裝置，用于在測(cè)量控制裝置轉(zhuǎn)向之后的一段預(yù)定時(shí)間內(nèi)沒有產(chǎn)生啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，直到測(cè)量控制裝置的下一個(gè)轉(zhuǎn)向時(shí)才進(jìn)行測(cè)量。通過暫停操作直到下一個(gè)測(cè)量轉(zhuǎn)向?yàn)橹?，可以不進(jìn)行不必要的測(cè)量，借此減小耗電量。
該流量計(jì)包括測(cè)量監(jiān)測(cè)裝置，用于在啟動(dòng)信號(hào)之后的一段預(yù)定時(shí)間內(nèi)沒有產(chǎn)生結(jié)束信號(hào)時(shí)，終止超聲波的接收。由于超聲波的接收是被強(qiáng)制終止的，因此在等待結(jié)束信號(hào)的同時(shí)不能暫停測(cè)量。這樣，測(cè)量可進(jìn)行到下一個(gè)過程，并且能夠執(zhí)行穩(wěn)定的測(cè)量操作。
該流量計(jì)包括測(cè)量監(jiān)測(cè)裝置，該裝置在啟動(dòng)信號(hào)之后的一段預(yù)定時(shí)間內(nèi)沒有產(chǎn)生結(jié)束信號(hào)時(shí)，可以終止超聲波的接收并再輸出啟動(dòng)信號(hào)。由于超聲波的接收是被強(qiáng)制終止的，因此在等待結(jié)束信號(hào)的同時(shí)不能暫停測(cè)量。而且，啟動(dòng)信號(hào)被再輸出，從而進(jìn)行重新測(cè)量。這樣，能夠執(zhí)行穩(wěn)定的測(cè)量操作。
該流量計(jì)包括測(cè)量監(jiān)測(cè)裝置，用于在重復(fù)次數(shù)中出現(xiàn)異常情況時(shí)，停止傳輸/接收過程。由于重復(fù)次數(shù)出現(xiàn)異常時(shí)停止了測(cè)量，因此只有高度準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)能夠用于進(jìn)行流率測(cè)量。
該流量計(jì)包括測(cè)量監(jiān)測(cè)裝置，該裝置將用于測(cè)量的第一重復(fù)次數(shù)與用于測(cè)量的第二重復(fù)次數(shù)進(jìn)行比較，并且當(dāng)?shù)谝缓偷诙貜?fù)次數(shù)之間的差值等于或大于預(yù)定次數(shù)時(shí)，再次輸出啟動(dòng)信號(hào)，其中在應(yīng)用第一重復(fù)次數(shù)的測(cè)量中，超聲波從這對(duì)傳輸/接收裝置的第一裝置中傳輸出來，并被第二傳輸/接收裝置所接收，而在應(yīng)用第二重復(fù)次數(shù)的測(cè)量中，超聲波從第二傳輸/接收裝置中傳輸出來，并被第一傳輸/接收裝置所接收。這樣，當(dāng)這兩個(gè)重復(fù)次數(shù)明顯不同時(shí)，可重新進(jìn)行測(cè)量，借此能夠進(jìn)行具有穩(wěn)定變化頻率的高度準(zhǔn)確的測(cè)量。
該流量計(jì)包括重復(fù)裝置，用于設(shè)置重復(fù)次數(shù)，以便用于測(cè)量的第一重復(fù)次數(shù)與用于測(cè)量的第二重復(fù)次數(shù)相等，其中在應(yīng)用第一重復(fù)次數(shù)的測(cè)量中，超聲波從這對(duì)傳輸/接收裝置的第一裝置中傳輸出來，并被第二傳輸/接收裝置所接收，而在應(yīng)用第二重復(fù)次數(shù)的測(cè)量中，超聲波從第二傳輸/接收裝置中傳輸出來，并被第一傳輸/接收裝置所接收。這樣，通過利用相同的重復(fù)次數(shù)，即使在變化頻率不穩(wěn)定時(shí)，也能夠進(jìn)行預(yù)定流率的測(cè)量。
該流量計(jì)包括測(cè)量監(jiān)測(cè)裝置，用于監(jiān)測(cè)啟動(dòng)信號(hào)被再次輸出的次數(shù)，從而使啟動(dòng)信號(hào)的輸出局限于預(yù)定次數(shù)或更少次數(shù)，以便使啟動(dòng)信號(hào)的輸出不會(huì)永久重復(fù)下去。這樣，通過限制重新測(cè)量的次數(shù)，可以阻止測(cè)量過程永久繼續(xù)下去。結(jié)果，能夠進(jìn)行穩(wěn)定的流率測(cè)量。
該流量計(jì)由傳播時(shí)間的倒數(shù)之間的差值測(cè)量流率，同時(shí)多次重復(fù)超聲波的傳輸/接收。這樣，當(dāng)使用超聲波時(shí)，可以在不被流路中的變化頻率影響的情況下，進(jìn)行傳輸/接收。而且，由所測(cè)定的傳播時(shí)間的倒數(shù)的差值測(cè)定流率，同時(shí)重復(fù)傳輸/接收，借此，由一個(gè)周期的若干單位可以測(cè)定即使一個(gè)長(zhǎng)周期的變化。另外，由變量導(dǎo)致的傳播時(shí)間的差值可以利用倒數(shù)的差值來抵銷。
本發(fā)明的流量計(jì)包括瞬時(shí)流率檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)瞬時(shí)流率；波動(dòng)確定裝置，用于測(cè)定流率值中是否有脈沖；以及至少一個(gè)或多個(gè)穩(wěn)定流率計(jì)算裝置，用于根據(jù)波動(dòng)確定裝置的測(cè)定結(jié)果利用不同裝置計(jì)算流率值。這樣，通過測(cè)定所測(cè)流率中的變化并開關(guān)流率計(jì)算裝置，可以由一個(gè)流率測(cè)量裝置以可靠的方式根據(jù)變化量來計(jì)算流率。
本發(fā)明的流量計(jì)包括瞬時(shí)流率檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)瞬時(shí)流率；濾波處理裝置，用于進(jìn)行流率值的數(shù)字濾波處理；以及穩(wěn)定流率計(jì)算裝置，用于利用濾波處理裝置計(jì)算流率值。這樣，當(dāng)進(jìn)行數(shù)字濾波處理時(shí)，可以進(jìn)行與均化過程相等同的計(jì)算過程，而無需利用大量的存儲(chǔ)器來儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。而且，可以通過改變一個(gè)變量例如濾波系數(shù)來調(diào)整濾波特性。
該流量計(jì)包括穩(wěn)定流率計(jì)算裝置，用于在波動(dòng)確定裝置測(cè)定有脈沖時(shí)，利用數(shù)字濾波處理裝置來計(jì)算一個(gè)穩(wěn)定的流率值。這樣，當(dāng)脈沖出現(xiàn)時(shí)，選擇銳截止濾波特性，以便提供較大的脈沖穩(wěn)態(tài)，并且只在出現(xiàn)脈沖時(shí)才進(jìn)行濾波處理。
波動(dòng)確定裝置測(cè)定流率值的變化幅度是否等于或大于預(yù)定值。這樣，可以根據(jù)脈沖的變化幅度測(cè)定脈沖，借此根據(jù)脈沖的變化幅度來調(diào)整濾波處理。
濾波處理裝置根據(jù)流率值的變化幅度來調(diào)整濾波特性。由于濾波特性按照流率值的變化幅度來改變，因此可以快速調(diào)整濾波特性，以便充分張弛濾波特性，該特征使得變化較小時(shí)按照流率的變化而改變，而當(dāng)變化較大時(shí)，選擇銳截止濾波特性，以便能夠明顯減小由于脈沖而導(dǎo)致的流率變化。
只有當(dāng)由瞬時(shí)流率檢測(cè)裝置檢測(cè)的流率值較低時(shí)，才進(jìn)行濾波處理。由于只有在流率低時(shí)才進(jìn)行濾波處理，因此當(dāng)流率高時(shí)可快速處理流率的變化，并且當(dāng)流率低時(shí)所導(dǎo)致的波動(dòng)影響被明顯減小。
濾波處理裝置根據(jù)流率值調(diào)整濾波特性。由于濾波特性根據(jù)流率值來改變，因此只有在流率低時(shí)才進(jìn)行濾波處理，而當(dāng)流率高時(shí)可以快速處理流率的變化，并且當(dāng)流率低時(shí)所導(dǎo)致的波動(dòng)影響被明顯減小。
濾波處理裝置根據(jù)瞬時(shí)流率檢測(cè)裝置的流率時(shí)間間隔來調(diào)整濾波特性。這樣，提供根據(jù)流率檢測(cè)時(shí)間的間隔來改變?yōu)V波特性，可以在測(cè)量間隔短時(shí)減小張弛濾波特性的變化，而在測(cè)量間隔長(zhǎng)時(shí)減小銳截止濾波特性的變化。
該流量計(jì)包括濾波處理裝置，該裝置在流率高時(shí)調(diào)整濾波特性，以便濾波特性的頻率截止變得較高，而在在流率低時(shí)調(diào)整濾波特性，以便濾波特性具有較低的截止頻率。這樣，當(dāng)流率高時(shí)響應(yīng)特征增加，而當(dāng)流率低時(shí)波動(dòng)減小。
調(diào)整濾波特性，以便由穩(wěn)定流率計(jì)算裝置計(jì)算的流率值的變化幅度在預(yù)定值范圍內(nèi)。由于濾波特性被調(diào)整，以便使變化幅度在預(yù)定值范圍內(nèi)，因此可以減小流率的變化，從而總是等于或小于預(yù)定值。
利用超聲波檢測(cè)流率的超聲波流量計(jì)被用作瞬時(shí)流率檢測(cè)裝置。這樣，通過利用超聲波流量計(jì)，即使在出現(xiàn)較大的流率變化時(shí)，也能夠測(cè)量瞬時(shí)流率。這樣，由該流率值，可以計(jì)算一個(gè)穩(wěn)定的流率。
根據(jù)熱的流量計(jì)被用作瞬時(shí)流率檢測(cè)裝置。當(dāng)利用根據(jù)熱的流量計(jì)時(shí)，即使在出現(xiàn)較大的流率變化時(shí)，也能夠測(cè)量瞬時(shí)流率。這樣，由該流率值，可以計(jì)算一個(gè)穩(wěn)定的流率。
本發(fā)明的流量計(jì)包括流率測(cè)量單元，待測(cè)流體可流經(jīng)這單元；一對(duì)超聲波變換器，該變換器配置在流率測(cè)量單元中，用于傳輸/接收超聲波；用于驅(qū)動(dòng)超聲波變換器之一的驅(qū)動(dòng)器電路；與另一超聲波變換器相連、用于檢測(cè)超聲波信號(hào)的接收檢測(cè)電路；用于測(cè)定超聲波信號(hào)的傳播時(shí)間的計(jì)時(shí)器；用于控制驅(qū)動(dòng)器電路的控制單元；用于由計(jì)時(shí)器的輸出計(jì)算流率的計(jì)算單元；以及用于順序改變驅(qū)動(dòng)器電路的驅(qū)動(dòng)方法的周期性變化裝置，其中控制單元控制周期性變化裝置，以便流率測(cè)量的頻率被依次改變，從而避免測(cè)量頻率保持恒定。這樣，當(dāng)接收超聲波時(shí)，與測(cè)量頻率或超聲波的傳輸頻率同步的噪聲不會(huì)在同一相出現(xiàn)，而是被分散了。因此，能夠減小測(cè)量誤差。
本發(fā)明的流量計(jì)包括流率測(cè)量單元，待測(cè)流體可流經(jīng)這單元；一對(duì)超聲波變換器，該變換器配置在流率測(cè)量單元中，用于傳輸/接收超聲波；用于驅(qū)動(dòng)超聲波變換器之一的驅(qū)動(dòng)器電路；與另一超聲波變換器相連、用于檢測(cè)超聲波信號(hào)的接收檢測(cè)電路；控制單元，該單元用于預(yù)定次數(shù)地控制驅(qū)動(dòng)器電路，以便響應(yīng)接收檢測(cè)電路的輸出而再次驅(qū)動(dòng)超聲波變換器；用于預(yù)定次數(shù)地測(cè)定經(jīng)過時(shí)間的計(jì)時(shí)器；用于由計(jì)時(shí)器的輸出計(jì)算流率的計(jì)算單元；以及用于順序改變驅(qū)動(dòng)器電路的驅(qū)動(dòng)方法的周期性變化裝置，其中為響應(yīng)接收檢測(cè)電路的輸出接收，控制單元在接收檢測(cè)電路的每一接收檢測(cè)時(shí)改變周期性變化裝置，以便使頻率不保持恒定。這樣，可以在一個(gè)流率測(cè)量周期內(nèi)為了測(cè)量多次設(shè)定地來操作周期性變化裝置。結(jié)果，噪聲被分散地均化于測(cè)量結(jié)果中，而能夠得到可靠的測(cè)量結(jié)果。
周期性變化裝置開關(guān)地輸出多個(gè)具有不同頻率的輸出信號(hào)；而控制單元在每次測(cè)量時(shí)改變周期性變化裝置的頻率設(shè)置，從而改變驅(qū)動(dòng)器電路的驅(qū)動(dòng)頻率。這樣，通過改變驅(qū)動(dòng)頻率，可以由與驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率變化對(duì)應(yīng)的時(shí)間來改變接收檢測(cè)時(shí)序。這樣，當(dāng)超聲波被接收時(shí)，與測(cè)量頻率或超聲波的傳輸頻率同步的噪聲不會(huì)在同一相出現(xiàn)，而是被分散了。因此，能夠減小測(cè)量誤差。
周期性變化裝置輸出具有相同頻率和多個(gè)不同相的輸出信號(hào)；而操作控制單元，以便使周期性變化裝置的輸出信號(hào)的相設(shè)定在每次測(cè)量時(shí)改變，并使驅(qū)動(dòng)器電路的驅(qū)動(dòng)相改變。這樣，通過改變驅(qū)動(dòng)相，可以由與驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相變化對(duì)應(yīng)的時(shí)間來改變接收檢測(cè)時(shí)序。這樣，當(dāng)超聲波被接收時(shí)，與測(cè)量頻率或超聲波的傳輸頻率同步的噪聲不會(huì)在同一相出現(xiàn)，而是被分散了。因此，能夠減小測(cè)量誤差。
頻率變化裝置輸出通過將第一頻率的信號(hào)與第二頻率信號(hào)疊加而得到的同步信號(hào)，其中第一頻率是超聲波的操作頻率，而第二頻率與第一頻率不同；控制單元通過驅(qū)動(dòng)器電路在每次測(cè)量時(shí)輸出一個(gè)輸出信號(hào)，其中周期性變化裝置的第二頻率在此被改變。這樣，流率測(cè)量的周期性可以被干擾。結(jié)果，當(dāng)超聲波被接收時(shí)，與測(cè)量頻率或超聲波的傳輸頻率同步的噪聲不會(huì)在同一相出現(xiàn)，而是被分散了。因此，能夠減小測(cè)量誤差。
周期性變化裝置開關(guān)具有第二頻率的情形與沒有第二頻率的情形之間的設(shè)置。這樣，由于通過改變傳輸超聲波的超聲波變換器的振動(dòng)而改變了接收檢測(cè)時(shí)序，因此流率測(cè)量的周期性可以被干擾。結(jié)果，當(dāng)超聲波被接收時(shí)，與測(cè)量頻率或超聲波的傳輸頻率同步的噪聲不會(huì)在同一相出現(xiàn)，而是被分散了。因此，能夠減小測(cè)量誤差。
周期性變化裝置改變第二頻率的相位設(shè)置。這樣，由于通過改變傳輸超聲波的超聲波變換器的振動(dòng)而改變了接收檢測(cè)時(shí)序，因此流率測(cè)量的周期性可以被干擾。結(jié)果，當(dāng)超聲波被接收時(shí)，與測(cè)量頻率或超聲波的傳輸頻率同步的噪聲不會(huì)在同一相出現(xiàn)，而是被分散/均化了。因此，能夠減小測(cè)量誤差。
周期性變化裝置改變第二頻率的頻率設(shè)置。這樣，由于通過改變傳輸超聲波的超聲波變換器的振動(dòng)而改變了接收檢測(cè)時(shí)序，因此流率測(cè)量的周期性可以被干擾。結(jié)果，當(dāng)超聲波被接收時(shí)，與測(cè)量頻率或超聲波的傳輸頻率同步的噪聲不會(huì)在同一相出現(xiàn)，而是被分散了。因此，能夠減小測(cè)量誤差。
周期性變化裝置包括能夠設(shè)置不同延遲時(shí)間的延遲單元；以及控制單元在超聲波的每次傳輸時(shí)，或者是在每次接收檢測(cè)時(shí)改變延遲設(shè)置。這樣，在一個(gè)測(cè)量操作過程中，在緊接的前一測(cè)量中傳輸?shù)某暡ɑ祉懸约俺暡ㄗ儞Q器的拖尾影響可以被分散，借此能夠減小測(cè)量誤差。
由周期性變化裝置改變的周期寬度數(shù)倍于與傳播時(shí)間變化(這是由測(cè)量誤差導(dǎo)致的)相對(duì)應(yīng)的值。這樣，當(dāng)用于所有設(shè)置的測(cè)量值被相加并均化時(shí)，誤差可以減到最小。
由周期性變化裝置改變的周期寬度等于超聲波變換器的一個(gè)共振頻率周期。這樣，在通過將用于所有設(shè)置的測(cè)量值相加并均化而得到的值中，由超聲波共振或超聲波變換器的拖尾導(dǎo)致的測(cè)量誤差被減到最小。因此，能夠減小測(cè)量誤差。
用于改變周期的圖形次序與上游方向的測(cè)量及下游方向的測(cè)量中所用的相同。這樣，具有向上游側(cè)傳輸?shù)某暡ǖ臏y(cè)量與具有向下游側(cè)傳輸?shù)某暡ǖ臏y(cè)量總是在相同的條件下進(jìn)行。結(jié)果，設(shè)置在流率發(fā)生變化時(shí)，也能夠得到可靠的測(cè)量結(jié)果。
預(yù)定的次數(shù)數(shù)倍于周期性變化裝置的變化次數(shù)。這樣，周期性變化裝置的所有設(shè)定值都均勻地設(shè)置在一個(gè)流率測(cè)量操作過程內(nèi)。結(jié)果，能夠得到可靠的測(cè)量結(jié)果。
本發(fā)明的流量計(jì)包括流率測(cè)量單元，待測(cè)流體可流經(jīng)這單元；一對(duì)超聲波變換器，該變換器配置在流率測(cè)量單元中，用于傳輸/接收超聲波；用于驅(qū)動(dòng)超聲波變換器之一的驅(qū)動(dòng)器電路；與另一超聲波變換器相連、用于檢測(cè)超聲波信號(hào)的接收檢測(cè)電路；用于測(cè)定超聲波信號(hào)的傳播時(shí)間的第一計(jì)時(shí)器；第二計(jì)時(shí)器，用于測(cè)定從接收檢測(cè)電路檢測(cè)到接收直到第一計(jì)時(shí)器的值發(fā)生變化這一時(shí)間段；用于控制驅(qū)動(dòng)器電路的控制單元；以及用于由第一計(jì)時(shí)器和第二計(jì)時(shí)器的輸出計(jì)算流率的計(jì)算單元；其中第二計(jì)時(shí)器由第一計(jì)時(shí)器校正。由于利用通過將第二計(jì)時(shí)器的值從第一計(jì)時(shí)器的值中減掉而得到的值進(jìn)行流率計(jì)算，因此時(shí)間測(cè)量的分辨率等于第二計(jì)時(shí)器的分辨率。而且，由于第二計(jì)時(shí)器的操作時(shí)間非常短，因此可以降低耗電量。這樣，能夠得到耗電量小的、高分辨率的流量計(jì)。而且，在進(jìn)行流率測(cè)量之前一直進(jìn)行校正以后，只要以穩(wěn)定的方式操作第二計(jì)時(shí)器，就能夠獲得正確的流率測(cè)量。因此，即使在第二計(jì)時(shí)器不能長(zhǎng)期穩(wěn)定時(shí)，也能夠進(jìn)行穩(wěn)定的測(cè)量。這樣，能夠得到具有普通應(yīng)用部件的高準(zhǔn)確度的流量計(jì)。
該流量計(jì)包括一個(gè)穩(wěn)定傳感器，其中當(dāng)溫度傳感器的輸出發(fā)生變化以便等于或大于設(shè)定值時(shí)，第二計(jì)時(shí)器由第一計(jì)時(shí)器校正。這樣，即使在第二計(jì)時(shí)器具有根據(jù)溫度的變化而改變的特性時(shí)，在出現(xiàn)溫度變化的每一時(shí)間也能夠校正第二計(jì)時(shí)器，借此可以進(jìn)行正確的測(cè)量。而且，只有在必需時(shí)才進(jìn)行這樣的校正，從而能夠降低耗電量。
該流量計(jì)包括一個(gè)用于檢測(cè)電路的電源電壓的電壓傳感器，其中當(dāng)電壓傳感器的輸出發(fā)生變化以便等于或大于設(shè)定值時(shí)，第二計(jì)時(shí)器由第一計(jì)時(shí)器校正。這樣，即使在第二計(jì)時(shí)器具有根據(jù)電源電壓的變化而改變的特性時(shí)，在出現(xiàn)電源電壓變化的每一時(shí)間也能夠校正第二計(jì)時(shí)器，而且，不必周期性進(jìn)行校正，從而能夠降低耗電量。
本發(fā)明的流量計(jì)包括流率測(cè)量單元，待測(cè)流體可流經(jīng)這單元；一對(duì)超聲波變換器，該變換器配置在流率測(cè)量單元中，用于傳輸/接收超聲波；用于驅(qū)動(dòng)超聲波變換器之一的驅(qū)動(dòng)器電路；與另一超聲波變換器相連、用于檢測(cè)超聲波信號(hào)的接收檢測(cè)電路；控制單元，該單元用于預(yù)定次數(shù)地控制驅(qū)動(dòng)器電路，以便響應(yīng)接收檢測(cè)電路的輸出而再次驅(qū)動(dòng)超聲波變換器；用于預(yù)定次數(shù)地測(cè)定經(jīng)過時(shí)間的計(jì)時(shí)器；用于由計(jì)時(shí)器的輸出計(jì)算流率的計(jì)算單元；以及用于順序改變驅(qū)動(dòng)器電路的驅(qū)動(dòng)方法的周期性變化裝置，其中控制單元控制變周期性穩(wěn)定裝置，以便使頻率總是保持恒定。有了這種結(jié)構(gòu)，即使在傳播時(shí)間改變時(shí)，測(cè)量頻率也總是恒定的。這樣，當(dāng)超聲波被接收時(shí)，與測(cè)量頻率或超聲波的傳輸頻率同步的噪聲總是在同一相出現(xiàn)，而無論傳播時(shí)間是否變化。因此，測(cè)量誤差可以保持恒定值。結(jié)果，即使在噪聲具有非常長(zhǎng)的周期時(shí)，也能夠使流率測(cè)量穩(wěn)定化。
該控制單元包括由能夠設(shè)置不同延遲時(shí)間的延遲單元形成的周期性穩(wěn)定裝置；并且控制單元通過開關(guān)延遲次數(shù)來改變驅(qū)動(dòng)器電路的輸出計(jì)時(shí)。由于通過改變延遲時(shí)間而使測(cè)量頻率保持恒定，因此測(cè)量頻率可以被穩(wěn)定，而不會(huì)影響超聲波變換器的驅(qū)動(dòng)。
控制單元控制驅(qū)動(dòng)電路，以便使測(cè)量時(shí)間保持恒定。這樣，測(cè)量頻率可以保持恒定，而只需簡(jiǎn)單的計(jì)算，無需計(jì)算每次超聲波傳輸?shù)膫鞑r(shí)間。
附圖的簡(jiǎn)要描述

圖1是按照本發(fā)明實(shí)施例1的流量計(jì)的方框圖。
圖2是表示實(shí)施例1的流量計(jì)的操作過程的時(shí)序圖。
圖3是用于表示實(shí)施例1的流量計(jì)的操作過程的不同波形圖。
圖4是表示實(shí)施例1的流量計(jì)的操作過程的流程圖。
圖5是表示實(shí)施例1的流量計(jì)的操作過程的流程圖。
圖6是表示按照本發(fā)明實(shí)施例2的流量計(jì)的操作過程的流程圖。
圖7是表示按照本發(fā)明實(shí)施例3的流量計(jì)的操作過程的方框圖。
圖8是表示實(shí)施例3的流量計(jì)的操作過程的流程圖。
圖9是表示實(shí)施例3的流量計(jì)的操作過程的另一流程圖。
圖10是表示按照本發(fā)明實(shí)施例4的流量計(jì)的操作過程的方框圖。
圖11是表示實(shí)施例4的流量計(jì)的操作過程的流程圖。
圖12是表示按照本發(fā)明實(shí)施例5的流量計(jì)的操作過程的方框圖；圖13是表示按照本發(fā)明實(shí)施例6的流量計(jì)的操作過程的方框圖。
圖14是實(shí)施例6的流量計(jì)的結(jié)構(gòu)圖。
圖15是表示實(shí)施例6的流量計(jì)的操作過程的時(shí)序圖。
圖16是表示實(shí)施例6的流量計(jì)的操作過程的另一時(shí)序圖。
圖17是表示實(shí)施例6的流量計(jì)的操作過程的流程圖。
圖18是表示實(shí)施例6的流量計(jì)的操作過程的另一流程圖。
圖19是實(shí)施例6的流量計(jì)的另一方框圖。
圖20是表示按照本發(fā)明實(shí)施例7的流量計(jì)的操作過程的時(shí)序圖。
圖21是表示按照實(shí)施例7的流量計(jì)的操作過程的流程圖。
圖22是表示按照本發(fā)明實(shí)施例8的流量計(jì)的操作過程的時(shí)序圖。
圖23是表示按照實(shí)施例8的流量計(jì)的操作過程的流程圖。
圖24是表示按照本發(fā)明實(shí)施例9的流量計(jì)的操作過程的方框圖。
圖25是表示按照實(shí)施例9的流量計(jì)的操作過程的時(shí)序圖。
圖26是表示按照本發(fā)明實(shí)施例10的流量計(jì)的操作過程的方框圖。
圖27是表示按照實(shí)施例10的流量計(jì)的操作過程的流程圖。
圖28是表示按照本發(fā)明實(shí)施例11的流量計(jì)的操作過程的時(shí)序圖。
圖29是表示按照本發(fā)明實(shí)施例12的流量計(jì)的操作過程的時(shí)序圖。
圖30是表示實(shí)施例12的流量計(jì)的操作過程的時(shí)序圖。
圖31是表示實(shí)施例12的流量計(jì)的操作過程的另一時(shí)序圖。
圖32是表示按照本發(fā)明實(shí)施例13的流量計(jì)的操作過程的時(shí)序圖。
圖33是表示按照本發(fā)明實(shí)施例14的流量計(jì)的操作過程的時(shí)序圖。
圖34是表示本發(fā)明實(shí)施例15的流量計(jì)的操作過程的流程圖。
圖35是表示本發(fā)明實(shí)施例16的流量計(jì)的操作過程的流程圖。
圖36是表示本發(fā)明實(shí)施例17的流量計(jì)的操作過程的流程圖。
圖37是表示本發(fā)明實(shí)施例18的流量計(jì)的操作過程的流程圖。
圖38是表示本發(fā)明實(shí)施例19的流量計(jì)的操作過程的流程圖。
圖39是表示本發(fā)明實(shí)施例20的流量計(jì)的操作過程的流程圖。
圖40是表示本發(fā)明實(shí)施例21的流量計(jì)的操作過程的流程圖。
圖41是表示按照本發(fā)明實(shí)施例22的流量計(jì)的操作過程的方框圖。
圖42是表示按照本發(fā)明實(shí)施例23的流量計(jì)的操作過程的方框圖。
圖43是表示按照實(shí)施例23的流量計(jì)的操作過程的流程圖。
圖44是表示實(shí)施例23的流量計(jì)的數(shù)字濾波處理的流程圖。
圖45是表示實(shí)施例23的流量計(jì)的操作過程的濾波特性圖。
圖46是表示本發(fā)明實(shí)施例24的流量計(jì)的操作過程的流程圖。
圖47是表示本發(fā)明實(shí)施例25的流量計(jì)的操作過程的流程圖。
圖48是表示本發(fā)明實(shí)施例26的流量計(jì)的操作過程的流程圖。
圖49是表示本發(fā)明實(shí)施例27的流量計(jì)的操作過程的流程圖。
圖50是表示本發(fā)明實(shí)施例28的流量計(jì)的操作過程的流程圖。
圖51是表示按照本發(fā)明實(shí)施例29的流量計(jì)的方框圖。
圖52是表示按照本發(fā)明實(shí)施例30的流量計(jì)的方框圖。
圖53是實(shí)施例30的流量計(jì)的周期性變化裝置的方框圖。
圖54是表示實(shí)施例30的流量計(jì)的接收檢測(cè)時(shí)序的時(shí)序圖。
圖55是表示按照本發(fā)明實(shí)施例31的流量計(jì)的方框圖。
圖56是實(shí)施例31的流量計(jì)的周期性變化裝置的方框圖。
圖57A是本發(fā)明實(shí)施例32的流量計(jì)的周期性變化裝置的方框圖。
圖57B是表示實(shí)施例32的流量計(jì)的接收檢測(cè)時(shí)序的時(shí)序圖。
圖58是本發(fā)明實(shí)施例33的流量計(jì)的周期性變化裝置的方框圖。
圖59是本發(fā)明實(shí)施例34的流量計(jì)的周期性變化裝置的方框圖。
圖60是本發(fā)明實(shí)施例35的流量計(jì)的周期性變化裝置的方框圖。
圖61是表示按照本發(fā)明實(shí)施例36的流量計(jì)的方框圖。
圖62是表示按照本發(fā)明實(shí)施例36的第一計(jì)時(shí)器和第二計(jì)時(shí)器的操作過程的附圖。
圖63是表示按照本發(fā)明實(shí)施例37的流量計(jì)的方框圖。
圖64是表示常規(guī)流量計(jì)的方框圖。
圖65是表示另一常規(guī)流量計(jì)的方框圖。
圖66是又一常規(guī)流量計(jì)的方框圖。
圖67是表示又一常規(guī)流量計(jì)的操作過程的流程圖。
圖68是表示一常規(guī)流量計(jì)的方框圖。
完成本發(fā)明的最佳方式以下，將參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述。
(實(shí)施例1)圖1是表示按照本發(fā)明實(shí)施例1的流量計(jì)的方框圖。在圖1中，參考數(shù)字117是第一傳輸/接收裝置，該裝置配置在流路116中，并且通過將超聲波的傳輸用作流體中的狀態(tài)變化而作為傳輸/接收信號(hào)的傳輸/接收裝置。參考數(shù)字118是作為傳輸/接收裝置的第二傳輸/接收裝置。參考數(shù)字119是用于反復(fù)在第一傳輸/接收裝置117和第二傳輸/接收裝置118之間進(jìn)行信號(hào)傳播的重復(fù)裝置。參考數(shù)字120是時(shí)間測(cè)定裝置，其用于測(cè)定在重復(fù)裝置119的重復(fù)過程中所傳播的超聲波的傳播時(shí)間。參考數(shù)字121是流率檢測(cè)裝置，其用于根據(jù)來自時(shí)間測(cè)定裝置120的值而檢測(cè)流率。參考數(shù)字122是次數(shù)改變裝置，其用于相繼改變預(yù)定的重復(fù)次數(shù)。另外，該流量計(jì)還包括經(jīng)過時(shí)間檢測(cè)裝置123，其用于檢測(cè)與重復(fù)單元119中重復(fù)傳播的傳播時(shí)間有關(guān)的中途(halfway)信息；頻率檢測(cè)裝置124，其用于根據(jù)來自經(jīng)過時(shí)間檢測(cè)裝置123的信息來檢測(cè)流率變化的頻率；以及次數(shù)改變裝置122，其用于改變?cè)O(shè)置，以便使測(cè)定時(shí)間基本上為頻率檢測(cè)裝置124所檢測(cè)的一個(gè)頻率周期的數(shù)倍。這里，數(shù)據(jù)保持裝置125中所儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)保持傳輸/接收的一個(gè)傳播時(shí)間，該傳播時(shí)間已由經(jīng)過時(shí)間檢測(cè)裝置123得到。通過將數(shù)據(jù)保持裝置125所保存的數(shù)據(jù)與所測(cè)的傳播時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，頻率檢測(cè)裝置124檢測(cè)頻率。參考數(shù)字126是開關(guān)裝置，其用于在第一變換器117與第二變換器118之間切換傳輸/接收操作。參考數(shù)字127是用于傳輸超聲波信號(hào)的傳輸器。參考數(shù)字128是用于接收超聲波信號(hào)的接收器。
下面，參考附圖2-5描述該流量計(jì)的操作過程以及功能。如圖2所示，在本發(fā)明的流量計(jì)中，響應(yīng)一個(gè)重復(fù)啟動(dòng)信號(hào)而開始測(cè)定。一個(gè)輸入信號(hào)被輸入第一變換器，并且第一變換器振動(dòng)以傳輸超聲波。該超聲波被第二變換器接收。根據(jù)一個(gè)預(yù)定的時(shí)鐘數(shù)，時(shí)間測(cè)定裝置測(cè)定傳輸信號(hào)的傳播時(shí)間。附圖中的延遲時(shí)間是固定的等待時(shí)間，其用于等待聲波的衰減。在將延遲時(shí)間和傳播時(shí)間的計(jì)數(shù)值檢測(cè)為Ci以后，將一個(gè)輸入信號(hào)再次輸入第一變換器中，以便傳輸聲波，并且該聲波被第二變換器接收。將該測(cè)定重復(fù)進(jìn)行預(yù)定次數(shù)。將第二變換器接收的計(jì)數(shù)Ci+1與前一計(jì)數(shù)Ci進(jìn)行比較，以便檢測(cè)重復(fù)出現(xiàn)的流率變化頻率。例如，如圖3所示，比較流率變化點(diǎn)V5和V6，計(jì)數(shù)C5-C6之間的差值是一個(gè)負(fù)值。然而，比較流率變化點(diǎn)V6和V7，計(jì)數(shù)C6-C7之間的差值是一個(gè)正值。即，其符號(hào)反向。然后，當(dāng)計(jì)數(shù)值之間的差值Ci-Ci+1再次從負(fù)值變?yōu)檎禃r(shí)，按照?qǐng)D4的流程圖中所示的過程為每次重復(fù)測(cè)定時(shí)間，借此檢測(cè)頻率。
圖4的流程圖表示頻率檢測(cè)的流程。具體地說，圖4表示，保持一個(gè)時(shí)間測(cè)定計(jì)數(shù)是為了與下一時(shí)間測(cè)定計(jì)數(shù)進(jìn)行比較，借此檢測(cè)流率變化的改變。而且，如圖5所示，在每次流率測(cè)定之前執(zhí)行過程①和次數(shù)改變裝置。以這種方式，檢測(cè)頻率，并且在該周期中，重復(fù)執(zhí)行傳播時(shí)間的測(cè)定。結(jié)果，不受變化的影響就可測(cè)定流率，這是因?yàn)榧词乖诹髁堪l(fā)生變化時(shí)，通過以一個(gè)變化周期為時(shí)間間隔進(jìn)行測(cè)定而使所測(cè)的流率平均化。當(dāng)不僅在一個(gè)周期內(nèi)而且在多個(gè)周期內(nèi)進(jìn)行測(cè)定時(shí)，能夠以更可靠的方式高度準(zhǔn)確地進(jìn)行流率測(cè)定。
業(yè)已描述了利用計(jì)數(shù)值之間的差值的符號(hào)反向來檢測(cè)頻率的方法。然而，也可通過檢測(cè)差值最大的點(diǎn)或通過檢測(cè)對(duì)最接近所保存計(jì)數(shù)值的計(jì)數(shù)值再次計(jì)數(shù)的點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)頻率的檢測(cè)。另外，業(yè)已描述了利用與一個(gè)保存數(shù)據(jù)進(jìn)行比較的檢測(cè)方法。然而，還可以通過如下方法檢測(cè)頻率即，通過使用利用多個(gè)保存數(shù)據(jù)的自動(dòng)相關(guān)或頻率分析的方法，或者是通過如上所述得到多個(gè)保存數(shù)據(jù)之間的差值。
這樣，該流量計(jì)無需用于檢測(cè)流量變化的裝置，即，其結(jié)構(gòu)可以被簡(jiǎn)化。在進(jìn)行流率檢測(cè)之前，根據(jù)時(shí)間測(cè)定裝置的中途信息來檢測(cè)頻率，從而使用于重復(fù)測(cè)定的時(shí)間為一個(gè)變化頻率周期的數(shù)倍。因此，可以更可靠的方式高度準(zhǔn)確地進(jìn)行流率測(cè)定。數(shù)據(jù)保持裝置保存和比較每一時(shí)刻的時(shí)間測(cè)定信息，借此可以在每一時(shí)機(jī)檢測(cè)頻率。另外，通過相繼改變重復(fù)次數(shù)，可以減小由流量變化的改變而導(dǎo)致的影響，結(jié)果，能夠執(zhí)行可靠的流率測(cè)定。再者，在進(jìn)行流率測(cè)定之前，設(shè)置重復(fù)次數(shù)以使其為一個(gè)變化頻率周期的數(shù)倍。這樣，使流量的變化平均，并且其結(jié)果，能夠以可靠的方式高度準(zhǔn)確地進(jìn)行流率測(cè)定。
(實(shí)施例2)圖6是表示按照本發(fā)明實(shí)施例2的流量計(jì)的操作過程的流程圖。實(shí)施例2不同于實(shí)施例1，其中實(shí)施例2的過程被結(jié)構(gòu)化，使得依據(jù)頻率檢測(cè)裝置得到的頻率而測(cè)定的重復(fù)次數(shù)被用于下一流率測(cè)定中。實(shí)施例2中的流量計(jì)的結(jié)構(gòu)與圖1中所示的相同。
如圖6所示，測(cè)定從第一變換器傳播的超聲波的傳播時(shí)間T1，同時(shí)將此時(shí)測(cè)定裝置的測(cè)定信息Ci儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)保持裝置中。然后測(cè)定從第二變換器傳播的超聲波的傳播時(shí)間T2，并根據(jù)時(shí)間T1和T2計(jì)算流量速度和流率。然后，利用實(shí)施例1中所述的方法，根據(jù)所保存的時(shí)間測(cè)定信息Ci檢測(cè)流量變化的頻率，并且改變下一次測(cè)定的重復(fù)次數(shù)，以便在下一次測(cè)定中反映出所檢測(cè)的頻率。
以這種方式，所檢測(cè)的流量變化頻率可用于下一測(cè)定中，借此可以同時(shí)測(cè)定流率和頻率。如果只為了檢測(cè)變化頻率，則不必重復(fù)測(cè)定超聲波傳播，因此，可以減小電流消耗?？梢愿鶕?jù)變化頻率來設(shè)置重復(fù)次數(shù)，從而使該變化均化，且可以可靠的方式高度準(zhǔn)確地測(cè)定流率。
(實(shí)施例3)圖7是按照本發(fā)明實(shí)施例3的流量計(jì)的方框圖。實(shí)施例3與實(shí)施例1不同，其中實(shí)施例3的流量計(jì)包括流率變化識(shí)別裝置129，用于測(cè)定由流率檢測(cè)裝置121檢測(cè)的流率變化的幅度；以及次數(shù)改變裝置122，用于改變重復(fù)次數(shù)，使得由流率變化識(shí)別裝置129識(shí)別的流率變化減小，并使得流率變化識(shí)別裝置129利用流率的標(biāo)準(zhǔn)偏差來進(jìn)行操作。
如圖8的流程圖所示，首先測(cè)定流率Qi。當(dāng)該流率等于或大于預(yù)定值Qm時(shí)(例如100升/小時(shí))，重復(fù)次數(shù)保持不變。當(dāng)該流率低于預(yù)定值Qm時(shí)，根據(jù)所測(cè)流率Qi之前的n個(gè)數(shù)據(jù)(n pieces of data)得到標(biāo)準(zhǔn)偏差Hi。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)偏差Hi等于或大于預(yù)定值Hm(例如1升/小時(shí))時(shí)，改變重復(fù)次數(shù)。此時(shí)，以一個(gè)預(yù)定值dK(例如兩次)從初始值K0開始變化(增大)重復(fù)次數(shù)。當(dāng)重復(fù)次數(shù)等于或大于預(yù)定次數(shù)Km時(shí)，重新將重復(fù)次數(shù)設(shè)定到初始值并且再?gòu)牡谝恢甸_始變化。
以這種方式，只有當(dāng)所測(cè)流率低于預(yù)定流率時(shí)，才改變重復(fù)次數(shù)，借此當(dāng)流率較高時(shí)停止該過程，從而降低了耗電量。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)偏差等于或大于預(yù)定值時(shí)，改變重復(fù)次數(shù)，以便使流率變化變小，從而即使在流量發(fā)生變化時(shí)，也能夠以可靠的方式高度準(zhǔn)確地執(zhí)行流率測(cè)定。通過利用標(biāo)準(zhǔn)偏差來識(shí)別流率變化，能夠正確地檢測(cè)出變化。而且，以遞增的方式逐漸改變重復(fù)次數(shù)，借此可以確定所必需的重復(fù)次數(shù)，這是因?yàn)橛缮俅慰梢詸z查該重復(fù)數(shù)目。
如圖9所示，只有當(dāng)測(cè)定流率等于或小于預(yù)定流率，并且標(biāo)準(zhǔn)偏差等于或高于預(yù)定值時(shí)，才操作重復(fù)次數(shù)改變裝置，以便進(jìn)一步限制執(zhí)行改變次數(shù)的操作的次數(shù)，據(jù)此，可以減小耗電量。
在上述方法中，以逐漸遞增的方式改變次數(shù)。然而，如果當(dāng)次數(shù)改變時(shí)標(biāo)準(zhǔn)偏差增大，則可以遞減地改變次數(shù)。在這種情形中，當(dāng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)偏差的變化來控制次數(shù)變化的方向，即增或減時(shí)，能夠以更可靠的方式進(jìn)行測(cè)定。另外，當(dāng)以電池作為流量計(jì)的電源時(shí)，可以減小耗電量，據(jù)此，能夠長(zhǎng)期使用流量計(jì)。
(實(shí)施例4)圖10是按照本發(fā)明實(shí)施例4的流量計(jì)的方框圖。實(shí)施例4不同于實(shí)施例1，其中實(shí)施例4的流量計(jì)包括異常識(shí)別裝置130和流率管理裝置131。在執(zhí)行作為預(yù)定過程的異常識(shí)別裝置130的操作過程中，以及在執(zhí)行流率管理裝置131的操作過程中操作次數(shù)改變裝置。
如圖11所示的流程圖中，在執(zhí)行異常識(shí)別裝置130的操作過程中，以及在執(zhí)行流率管理裝置131的操作過程中改變重復(fù)次數(shù)。只有當(dāng)必需時(shí)才改變重復(fù)次數(shù)，從而可以減小耗電量。也就是說，考慮到執(zhí)行異常識(shí)別的緊急性，應(yīng)該在短時(shí)間內(nèi)測(cè)定流率。在按照流量變化執(zhí)行的流率測(cè)定方法中，異常識(shí)別較慢。當(dāng)在執(zhí)行測(cè)定之前根據(jù)變化頻率改變重復(fù)次數(shù)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行測(cè)定。而且，為了管理下游側(cè)使用什么負(fù)載，而執(zhí)行流率管理。在短時(shí)間內(nèi)檢測(cè)并識(shí)別流率是必要的。類似于異常識(shí)別，在進(jìn)行測(cè)定之前，為了符合變化頻率而改變重復(fù)次數(shù)，借此可以在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)測(cè)定。
(實(shí)施例5)圖12是按照本發(fā)明實(shí)施例5的流量計(jì)的方框圖。實(shí)施例5不同于實(shí)施例1，其中傳輸/接收裝置利用熱量傳播來檢測(cè)流體狀態(tài)的變化。參考數(shù)字132代表用于發(fā)熱的加熱器，而參考數(shù)字133代表用于接收熱量的溫度傳感器。
也是在傳輸裝置和接收裝置都利用熱量的情況下，可以根據(jù)熱量傳播時(shí)間的變化來檢測(cè)變化頻率，因此可以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。而且，可以改變進(jìn)行重復(fù)測(cè)定的次數(shù)。當(dāng)重復(fù)測(cè)定次數(shù)為一個(gè)變化頻率周期的數(shù)倍時(shí)，可以可靠的方式高度準(zhǔn)確地進(jìn)行流率測(cè)定。另外，依據(jù)流量變化的改變來改變相繼重復(fù)的次數(shù)，并且迅速降低變化的影響，從而能夠以可靠的方式進(jìn)行流率測(cè)定。再者，進(jìn)行流率測(cè)定之前，立即將重復(fù)次數(shù)設(shè)置成一個(gè)變化頻率周期的數(shù)倍，據(jù)此，流量的變化被均化，從而可以可靠的方式高度準(zhǔn)確地進(jìn)行流率的測(cè)定。
(實(shí)施例6)圖13是按照本發(fā)明實(shí)施例6的流量計(jì)的方框圖。在圖13中，參考數(shù)字223代表第一壓電變換器，其是位于流路224中并利用作為流體狀態(tài)變化的超聲波執(zhí)行傳輸/接收的傳輸/接收裝置的第一振動(dòng)裝置。參考數(shù)字225代表第二壓電變換器，其是傳輸/接收裝置執(zhí)行超聲波傳輸/接收的傳輸/接收裝置的第二振動(dòng)裝置。參考數(shù)字226代表一個(gè)開關(guān)(切換裝置)，其用于切換第一壓電變換器和第二壓電變換器的傳輸/接收操作。參考數(shù)字227代表時(shí)間測(cè)定裝置，其利用聲音環(huán)繞方法測(cè)定超聲波在第一壓電變換器223和第二壓電變換器225之間重復(fù)傳輸/接收的傳播時(shí)間。參考數(shù)字228代表流率檢測(cè)裝置，其根據(jù)時(shí)間測(cè)定裝置測(cè)得的值檢測(cè)流率。參考數(shù)字229代表變化檢測(cè)裝置，其通過利用第一壓電變換器223和第二壓電變換器225來測(cè)定流路中的壓力變化。參考數(shù)字230代表測(cè)定控制裝置，其用于同步于變化檢測(cè)裝置檢測(cè)出壓力變化的時(shí)刻開始測(cè)定。
測(cè)定控制裝置230執(zhí)行測(cè)定控制，以便在變化檢測(cè)裝置229的輸出信號(hào)上升沿開始測(cè)定第一測(cè)定時(shí)間T1，而在變化檢測(cè)裝置229的輸出信號(hào)下降沿開始測(cè)定第二測(cè)定時(shí)間T2。測(cè)定控制裝置230執(zhí)行測(cè)定開始控制，以便對(duì)于下一測(cè)定來說，在變化檢測(cè)裝置的輸出信號(hào)下降沿進(jìn)行第一測(cè)定時(shí)間T1的測(cè)定，而在變化檢測(cè)裝置的輸出信號(hào)上升沿開始第二測(cè)定時(shí)間T2的測(cè)定。流率測(cè)定裝置228在交替改變測(cè)定開始的同時(shí)，通過連續(xù)平均第一流率和第二流率來計(jì)算流率，其中第一流率是利用在前的第一測(cè)定時(shí)間T1和第二測(cè)定時(shí)間T2而得到的，第二流率是利用在后的第一測(cè)定時(shí)間T1和第二測(cè)定時(shí)間T2而得到的。參考數(shù)字231代表作為選擇裝置的選擇開關(guān)，其用于在利用第二壓電變換器的超聲波傳輸/接收操作與壓力變化檢測(cè)操作之間進(jìn)行切換。參考數(shù)字232代表超聲波的傳輸器。參考數(shù)字233代表超聲波的接收器。參考數(shù)字234代表用于執(zhí)行聲音環(huán)繞測(cè)定的重復(fù)裝置。參考數(shù)字235代表操作檢查裝置，其用于檢查第一壓電變換器和第二壓電變換器的操作。
下面，參照?qǐng)D14-19描述流量計(jì)的操作和功能。在具有圖14所示結(jié)構(gòu)的流路中，超聲波從第一壓電變換器223到第二壓電變換器225的傳播時(shí)間T1為T1＝L/(C+Vcosθ)。超聲波從第二壓電變換器225到第一壓電變換器223的傳播時(shí)間T2為T2＝L/(C-Vcosθ)。這里，V代表流路中的流體速度，C代表聲速，而θ代表傾斜角度。利用T1和T2的倒數(shù)之差，由T1和T2得到流速度V，參見下式1/T1-1/T2＝2Vcosθ/LV＝(L/2cosθ)·(1/T1-1/T2)如果流路中具有壓力變化，則按照壓力變化來改變流速度。這樣，如下表示T1和T2T1＝L/(C+Vcosθ+u·sin(2πft))T2＝L/(C-Vcosθ-u·sin(2πft+ψ))其中f代表變化頻率，u代表變化流速度，而ψ代表T1測(cè)定的初始時(shí)間與T2測(cè)定的初始時(shí)間的差值(相差)。如下表示T1和T2的倒數(shù)差1/T1-1/T2＝(2Vcosθ+u·(sin(2πft)+sin(2πft+ψ)))/L當(dāng)ψ＝π時(shí)，sin(2πft+ψ)＝-sin(2πft)。即，變化的影響可消除。這樣，V＝(L/2cosθ)·(1/T1-1/T2)。
即，當(dāng)具有變化時(shí)可以測(cè)定流速度V，而流率的測(cè)定可以考慮到流路的截面積。在以上的例子中，已經(jīng)描述了根據(jù)一個(gè)傳輸/接收操作的測(cè)定。然而，在利用聲音環(huán)繞的方法獲得累計(jì)時(shí)間的情形中(其中利用重復(fù)裝置234重復(fù)測(cè)定傳播時(shí)間)，如以下表達(dá)式所示，可以相似地表示T1和T2T1＝∑[L/(C+Vcosθ+u·sin(2πfti))]＝∑L/(∑(C+Vcosθ)+∑(u·sin(2πfti)))T2＝∑[L/(C-Vcosθ-u·sin(2πfti+ψ))]＝∑L/(∑(C+Vcosθ)+∑(u·sin(2πfti+ψ)))其中，i代表聲音環(huán)繞的次數(shù)，而∑代表從i＝1至N的積分。聲音環(huán)繞方法是一種重復(fù)超聲波的傳輸/接收的方法，借此得到較長(zhǎng)的總傳播時(shí)間，因此增大了測(cè)定的準(zhǔn)確度。這里，省略了聲音環(huán)繞方法的詳細(xì)測(cè)定過程。
由T1和T2的倒數(shù)差可以得到以下表達(dá)式1/T1-1/T2＝(∑[2Vcosθ]+∑(u·(sin(2πft))+∑[u·sin(2πft+ψ))])/∑L當(dāng)ψ＝π時(shí)，sin(2πft+ψ)＝-sin(2πft)。即，當(dāng)利用聲音環(huán)繞方法時(shí)可消除變化的影響。于是，V＝(L/2cosθ)·(1/T1-1/T2)即，當(dāng)具有變化時(shí)可以測(cè)定流速度V，而流率的測(cè)定可以考慮到流路的截面積。
當(dāng)時(shí)間差ψ是π時(shí)，參照?qǐng)D15來描述開始計(jì)時(shí)。通過用比較器比較和檢測(cè)壓力變化的交替分量的零交點(diǎn)，可以獲得變化檢測(cè)裝置229的輸出信號(hào)。即，在變化檢測(cè)裝置的輸出信號(hào)的上升沿開始T1的測(cè)定，并針對(duì)聲音環(huán)繞的預(yù)定次數(shù)測(cè)定累計(jì)時(shí)間T1。另一方面，在變化檢測(cè)裝置229的輸出信號(hào)的下降沿開始T2的測(cè)定，并針對(duì)聲音環(huán)繞的相同預(yù)定次數(shù)測(cè)定累計(jì)時(shí)間T2。如圖15所示，在壓力波形的A、B和C區(qū)域測(cè)定T1。在F、G和H區(qū)域測(cè)定T2，這些區(qū)域的振幅與A、B和C區(qū)域的振幅反相。這樣，可消除壓力的變化。
當(dāng)壓力變化顯示正-負(fù)(峰-峰)對(duì)稱波形時(shí)(如圖15所示)，可通過對(duì)每個(gè)T1和T2的單一測(cè)定操作，來抵銷這個(gè)變化。然而，當(dāng)壓力變化顯示正-負(fù)(峰-峰)不對(duì)稱波形時(shí)(如圖16所示)，可通過適當(dāng)改變測(cè)定開始的時(shí)間來抵銷這個(gè)變化。即，在變化檢測(cè)裝置229的輸出信號(hào)的上升沿開始T1的測(cè)定，并測(cè)定預(yù)定聲音環(huán)繞次數(shù)的累計(jì)時(shí)間T1。另一方面，在變化檢測(cè)裝置229的輸出信號(hào)的下降沿開始T2的測(cè)定，并測(cè)定聲音環(huán)繞的相同預(yù)定次數(shù)的累計(jì)時(shí)間T2。然后，在下一測(cè)定周期內(nèi)，在變化檢測(cè)裝置的輸出信號(hào)的下降沿開始T1的測(cè)定，并為聲音環(huán)繞的預(yù)定次數(shù)測(cè)定累計(jì)時(shí)間T1。另一方面，在變化檢測(cè)裝置229的輸出信號(hào)的上升沿開始T2的測(cè)定，而為聲音環(huán)繞的相同預(yù)定次數(shù)測(cè)定累計(jì)時(shí)間T2。參照?qǐng)D16，在第一測(cè)定周期內(nèi)，在A、B和C區(qū)測(cè)定T1，在F、G和H區(qū)測(cè)定T2。在第一測(cè)定周期之后，在C和F區(qū)之間的所測(cè)值的差C-(-F)被當(dāng)成誤差，這是因?yàn)镃和F區(qū)的波形不同。在第二測(cè)定周期內(nèi)，在具有相反波形的H、I和J區(qū)內(nèi)測(cè)定T1，在K、L和M區(qū)內(nèi)測(cè)定T2。在第二測(cè)定周期之后，在J和M區(qū)之間的所測(cè)值的差也被當(dāng)成誤差，這是因?yàn)镴和M區(qū)的波形不同。在第二測(cè)定周期內(nèi)，對(duì)從M區(qū)的上游(upstream)側(cè)傳輸來的超聲波進(jìn)行測(cè)定，而對(duì)從J區(qū)的下游(downstream)側(cè)傳輸來的超聲波也進(jìn)行測(cè)定。這樣，所測(cè)值的信號(hào)被反向了。結(jié)果，在J和M區(qū)之間的所測(cè)值的差(-J-M)被當(dāng)成誤差。于是，如果考慮到C＝M及F＝J，則當(dāng)C-(-F)和(-J-M)相加并平均時(shí)，操作結(jié)果為零。即，壓力變化被抵銷了。顯然，當(dāng)在每次測(cè)定中交替改變超聲波的傳輸方向時(shí)，可用恒定的時(shí)序來開始測(cè)定。在以上例子中，業(yè)已描述了兩個(gè)測(cè)定周期的測(cè)定。然而，當(dāng)壓力變化的波形不對(duì)稱并且比較復(fù)雜時(shí)，在根據(jù)波形的周期性連續(xù)改變開始測(cè)定的時(shí)間的同時(shí)，重復(fù)進(jìn)行測(cè)定，借此使測(cè)定值均化，據(jù)此，能夠?qū)⒄`差降至最小值。
下面，參照?qǐng)D17和18的流程圖描述測(cè)定的流程。在第一步驟，測(cè)定變化檢測(cè)裝置的信號(hào)是否在上升沿。當(dāng)沒有檢測(cè)到上升沿時(shí)，重復(fù)測(cè)定，直至達(dá)到變化檢測(cè)裝置229的輸出信號(hào)的上升沿為止。如果預(yù)定時(shí)間周期以后仍沒有出現(xiàn)上升沿，則利用檢測(cè)消除裝置中斷上升沿的檢測(cè)。然后，進(jìn)行第一測(cè)定時(shí)間T1和第二測(cè)定時(shí)間T2的測(cè)定。當(dāng)檢測(cè)到上升沿時(shí)，測(cè)定第一測(cè)定時(shí)間T1。然后，確定變化檢測(cè)裝置229的信號(hào)是否在下降沿。當(dāng)檢測(cè)到下降沿時(shí)，進(jìn)行第二測(cè)定時(shí)間T2的測(cè)定。如果在預(yù)定時(shí)間周期之后仍然沒有出現(xiàn)下降沿，則利用檢測(cè)消除裝置中斷下降沿的檢測(cè)，并確定沒有壓力變化。然后，進(jìn)行第二測(cè)定時(shí)間T2的測(cè)定。根據(jù)第一測(cè)定時(shí)間T1和第二測(cè)定時(shí)間T2，計(jì)算流率Q(i)。
在下一測(cè)定周期內(nèi)，如圖18所示，以下降沿檢測(cè)開始處理過程。執(zhí)行下降沿檢測(cè)步驟之后，測(cè)定第一測(cè)定時(shí)間T1。此后，在執(zhí)行上升沿檢測(cè)步驟之后，測(cè)定第二測(cè)定時(shí)間T2。根據(jù)第一測(cè)定時(shí)間T1和第二測(cè)定時(shí)間T2，計(jì)算流率Q(j+1)。在改變測(cè)定開始時(shí)間的同時(shí)，重復(fù)測(cè)定，并測(cè)定和連續(xù)平均第一流率Q(j)和第二流率Q(j+1)，借此計(jì)算流率Q。這樣，測(cè)定值被均化，從而從原則上消除了誤差。
由于利用第二壓電變換器225可以測(cè)定流路中的壓力變化，因此需要提供一個(gè)壓力傳感器。這樣，可以減小流量計(jì)的尺寸，并且可以簡(jiǎn)化流路的結(jié)構(gòu)。另外，即使在壓力發(fā)生變化時(shí)，也能夠以可靠的方式高度準(zhǔn)確地即時(shí)測(cè)定流率。當(dāng)壓力變化的改變被反向時(shí)，執(zhí)行測(cè)定，借此壓力變化和測(cè)定計(jì)時(shí)的相位可以平移。這樣，可以偏移由于壓力變化而導(dǎo)致的測(cè)定誤差。而且，在每次測(cè)定中，進(jìn)行測(cè)定的計(jì)時(shí)在正點(diǎn)和負(fù)點(diǎn)之間交替變化，從而即使當(dāng)壓力變化在高壓側(cè)和低壓側(cè)之間不對(duì)稱時(shí)，也能夠偏移壓力變化的影響。而且，依據(jù)聲音環(huán)繞方法重復(fù)進(jìn)行測(cè)定，借此在單個(gè)測(cè)定周期內(nèi)平均測(cè)定值。因此，能夠以可靠的方式進(jìn)行流率測(cè)定。另外，利用選擇裝置，可以選擇第一和第二振動(dòng)裝置中的至少一個(gè)裝置并用于壓力檢測(cè)。這樣，可以實(shí)現(xiàn)流率測(cè)定和壓力測(cè)定。在壓力變化為零附近的點(diǎn)處檢測(cè)變化，借此可以正確地掌握變化頻率，并可偏移流率。即使在沒有變化時(shí)，也可以在預(yù)定時(shí)間自動(dòng)測(cè)定流率。壓電變換器與振動(dòng)檢測(cè)裝置一起使用。因此，超聲波在用于傳輸/接收的同時(shí)，還可用于檢測(cè)壓力變化。而且，無需確保一個(gè)用于安裝專用于壓力檢測(cè)的壓力檢測(cè)裝置的地方，并且能夠減小導(dǎo)致流體泄漏的部件數(shù)目。
應(yīng)該注意的是，即使在利用專用于壓力檢測(cè)的壓力檢測(cè)裝置進(jìn)行壓力變化檢測(cè)時(shí)(在該實(shí)施例中已經(jīng)描述過該檢測(cè))，也可以得到相同的功能效果。已描述過位于下游側(cè)的第二壓電變換器被用于壓力檢測(cè)的例子。然而，即使在配置在上游側(cè)的第一壓電變換器用于壓力檢測(cè)時(shí)，也能夠得到相同的效果。而且，即使如圖19所示，在上游側(cè)的第一壓電變換器和下游側(cè)的第二壓電變換器交替用于壓力檢測(cè)時(shí)，也能夠得到相同的效果。另外，通過交替使用壓電變換器，可以檢查每個(gè)壓電變換器的操作狀態(tài)。即，當(dāng)變化檢測(cè)裝置檢測(cè)來自這兩個(gè)壓電變換器的相同信號(hào)頻率時(shí)，可以確定這兩個(gè)壓電變換器在正常工作。
在上述例子中，該流量計(jì)是為了一般目的的測(cè)定裝置。然而，當(dāng)本發(fā)明的流量計(jì)被用于氣量計(jì)中時(shí)，該流量計(jì)可以配置在出現(xiàn)波動(dòng)的管道中，例如使用汽機(jī)熱泵的管道系統(tǒng)。而且，已經(jīng)結(jié)合壓力變化描述了該實(shí)施例。然而，顯然對(duì)于流率變化，也能夠獲得相同的效果。
(實(shí)施例7)圖20是表示按照本發(fā)明實(shí)施例7的流量計(jì)的操作過程的時(shí)序圖。實(shí)施例7不同于實(shí)施例6，其中實(shí)施例7的流量計(jì)包括重復(fù)裝置234，其用于在數(shù)倍于一個(gè)變化頻率周期的時(shí)間段內(nèi)多次根據(jù)聲音環(huán)繞方法進(jìn)行信號(hào)的傳輸/接收。實(shí)施例7的流量計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖13所示。
在圖21所示的例子中，以預(yù)定時(shí)間段(例如2秒)為區(qū)間開始測(cè)定。當(dāng)達(dá)到預(yù)定時(shí)間時(shí)，利用變化檢測(cè)裝置229測(cè)定和檢測(cè)變化頻率。然后，設(shè)置聲音環(huán)繞過程的次數(shù)，以便基本上符合變化頻率。例如，通過用聲速除以壓電變換器之間的距離，可以計(jì)算一個(gè)傳播所花費(fèi)的時(shí)間，其中壓電變換器傳輸/接收超聲波。通過用所計(jì)算出的一次傳播所花費(fèi)的時(shí)間除以所測(cè)的頻率，可以計(jì)算所需的聲音環(huán)繞過程的次數(shù)。在聲音環(huán)繞過程的次數(shù)的基礎(chǔ)上重復(fù)流率的測(cè)定。在圖21的步驟⑦，執(zhí)行圖17的過程⑦。
以這種方式，改變聲音環(huán)繞過程的次數(shù)，以便符合變化頻率，借此可以測(cè)定變化頻率的一個(gè)周期。因此，壓力變化被均化，并且可以可靠的方式測(cè)定流率。在壓力同步的同時(shí)進(jìn)行該測(cè)定并且聲音環(huán)繞過程的次數(shù)與數(shù)倍的聲音環(huán)繞過程周期相符，借此可以更加可靠的方式進(jìn)行流率測(cè)定。而且，由于利用壓電變換器的信號(hào)可以檢測(cè)壓力同步，因此能夠得到同步效果，即，可以檢測(cè)變化頻率，并且以可靠的方式進(jìn)行流率測(cè)定。
在圖20中，已經(jīng)描述了對(duì)兩個(gè)周期的測(cè)定。然而，當(dāng)傳播距離較短時(shí)，為了增加測(cè)定的準(zhǔn)確度，需要進(jìn)行比預(yù)定次數(shù)多的聲音環(huán)繞(sing-around)過程。因此，當(dāng)從變化頻率得到的聲音環(huán)繞過程次數(shù)小于預(yù)定次數(shù)時(shí)，確定聲音環(huán)繞過程的次數(shù)，以使其數(shù)倍于變化頻率。
(實(shí)施例8)圖22是表示按照本發(fā)明實(shí)施例8的流量計(jì)的操作過程的時(shí)序圖。實(shí)施例8不同于實(shí)施例6，其中實(shí)施例8的流量計(jì)包括重復(fù)裝置234，其用于進(jìn)行被傳輸/接收的超聲波的測(cè)定，以便當(dāng)變化檢測(cè)裝置229的輸出進(jìn)行預(yù)定變化時(shí)(例如當(dāng)輸出信號(hào)下降時(shí))，開始進(jìn)行被傳輸/接收的超聲波的測(cè)定，并重復(fù)聲音環(huán)繞過程，直到變化檢測(cè)裝置的輸出進(jìn)行預(yù)定變化時(shí)(例如當(dāng)輸出信號(hào)下降時(shí))。實(shí)施例8的流量計(jì)具有圖13所示的結(jié)構(gòu)。
如圖23所示，在測(cè)定開始時(shí)檢測(cè)變化檢測(cè)信號(hào)的上升沿，并開始聲音環(huán)繞過程。然后，當(dāng)變化檢測(cè)信號(hào)再次上升時(shí)，停止聲音環(huán)繞過程，并測(cè)定第一測(cè)定時(shí)間T1。接著，在測(cè)定開始時(shí)檢測(cè)變化檢測(cè)信號(hào)的下降沿，并開始聲音環(huán)繞過程。然后，當(dāng)變化檢測(cè)信號(hào)再次下降時(shí)，停止聲音環(huán)繞過程，并測(cè)定第二測(cè)定時(shí)間T2。根據(jù)測(cè)定時(shí)間T1和T2，計(jì)算流率。
以這種方式，測(cè)定的開始和停止都與壓力變化的頻率相符合，因此，可以根據(jù)變化頻率進(jìn)行測(cè)定。這樣，壓力變化被平均，并以可靠的方式測(cè)定流率。
(實(shí)施例9)圖24表示的是按照本發(fā)明實(shí)施例9的流量計(jì)的結(jié)構(gòu)。實(shí)施例9不同于實(shí)施例6，其中實(shí)施例9的流量計(jì)包括二位計(jì)數(shù)裝置236，其用于對(duì)變化檢測(cè)裝置229的輸出信號(hào)的變化進(jìn)行計(jì)數(shù)；以及流率檢測(cè)裝置228，在該裝置中進(jìn)行測(cè)定，以便使計(jì)數(shù)裝置236的計(jì)數(shù)值在第一時(shí)間測(cè)定和第二時(shí)間測(cè)定之間不同，并且只有當(dāng)二位的所有組合都達(dá)到相同的次數(shù)時(shí)，才進(jìn)行流率測(cè)定。該測(cè)定的時(shí)序圖如圖25所示。
如圖25所示，當(dāng)以兩個(gè)周期為單位重復(fù)變化時(shí)，例如，在計(jì)數(shù)裝置的輸出為(1，0)并且變化檢測(cè)裝置的輸出信號(hào)位于上升沿時(shí)開始T1的測(cè)定。在變化檢測(cè)裝置的后續(xù)下降沿開始T2的測(cè)定。這種測(cè)定在理論上可以表示成Q(i)＝(A-B+C)-(-B+C-D)＝A+D。在下一測(cè)定周期內(nèi)，在計(jì)數(shù)裝置的輸出為(1，1)并且變化檢測(cè)裝置的輸出信號(hào)處于下降沿時(shí)開始T1的測(cè)定。在變化檢測(cè)裝置的后續(xù)上升沿開始T2的測(cè)定。這種測(cè)定在理論上可以表示成Q(i+1)＝(-B+C-D)-(C-D+A)＝-A-B。后續(xù)的測(cè)定在理論上可以表示成Q(i+2)＝(C-D+A)-(-D+A-B)＝C+B；以及Q(i+3)＝(-D+A-B)-(A-B+C)＝-C-D。這樣，Q(i)+Q(i+1)+Q(i+2)+Q(i+3)＝0。即，壓力的變化被消除了。
在上述例子中，已經(jīng)描述了四個(gè)測(cè)定周期的測(cè)定。然而，當(dāng)壓力變化的波形不對(duì)稱并復(fù)雜時(shí)，在依據(jù)波形的周期性連續(xù)改變開始測(cè)定的時(shí)間的同時(shí)，重復(fù)進(jìn)行測(cè)定，借此均化所測(cè)值，以將誤差減到最小值。由于可以在所有變化時(shí)刻執(zhí)行測(cè)定，從而實(shí)現(xiàn)了所測(cè)值的平均化，并且可以可靠的方式測(cè)定流率。
(實(shí)施例10)圖26表示的是按照本發(fā)明實(shí)施例10的流量計(jì)的結(jié)構(gòu)。實(shí)施例10不同于實(shí)施例6，其中實(shí)施例10的流量計(jì)包括頻率檢測(cè)裝置237，其用于檢測(cè)變化檢測(cè)裝置229的信號(hào)頻率；以及測(cè)定控制裝置230，其用于只在由頻率檢測(cè)裝置237所檢測(cè)的頻率等于預(yù)定頻率時(shí)，才開始測(cè)定。
如圖27所示，只有當(dāng)變化檢測(cè)裝置229的信號(hào)等于預(yù)定頻率Tm時(shí)，才開始測(cè)定。利用這種結(jié)構(gòu)，即使當(dāng)頻率發(fā)生變化時(shí)，也能夠在預(yù)定變化頻率進(jìn)行測(cè)定。即使利用圖25所示的波形，只要檢測(cè)到頻率，就可以只為特定壓力變化測(cè)定流率。這樣，即使在壓力變化頻率不同時(shí)，也可以可靠的方式在短時(shí)間內(nèi)測(cè)定流率。以一個(gè)時(shí)間間隔(例如2毫秒)檢測(cè)流率，借此使測(cè)定賦予彈性，從而無需中斷，可以連續(xù)測(cè)定。
(實(shí)施例11)圖28表示的是按照本發(fā)明實(shí)施例11的流量計(jì)的結(jié)構(gòu)。實(shí)施例11不同于實(shí)施例6，其傳輸/接收裝置利用熱傳播來檢測(cè)流體的狀態(tài)變化。參考數(shù)字238代表用于發(fā)熱的加熱器，參考數(shù)字239代表用于接收熱量的第一溫度傳感器，而參考數(shù)字240代表用于接收熱量的第二溫度傳感器。第二溫度傳感器240本身發(fā)熱并根據(jù)自身的電阻值變化來檢測(cè)流體的狀態(tài)變化。
當(dāng)然，第二溫度傳感器也被用作熱傳輸/接收裝置，借此可以檢測(cè)流體的狀態(tài)變化即流速的變化或壓力變化。而且，與檢測(cè)到的變化同步地進(jìn)行一個(gè)測(cè)定周期的測(cè)定。因此，可以用與以前實(shí)施例所述的類似可靠方式高度準(zhǔn)確地進(jìn)行類似測(cè)定。
(實(shí)施例12)圖29是按照本發(fā)明實(shí)施例12的流量計(jì)的方框圖。在圖29中，參考數(shù)字323代表第一壓電變換器，它是配置在流路324中并利用超聲波作為流體狀態(tài)變化執(zhí)行傳輸/接收的傳輸/接收裝置的第一振動(dòng)裝置。參考數(shù)字325代表第二壓電變換器，它是執(zhí)行超聲波的傳輸/接收的傳輸/接收裝置的第二振動(dòng)裝置。參考數(shù)字326代表一個(gè)開關(guān)(切換裝置)，其用于切換第一壓電變換器和第二壓電變換器的傳輸/接收操作。參考數(shù)字327代表時(shí)間測(cè)定裝置，其用于測(cè)定超聲波在第一壓電變換器323和第二壓電變換器325之間重復(fù)傳輸/接收的傳播時(shí)間。參考數(shù)字328代表流率檢測(cè)裝置，其用于根據(jù)時(shí)間測(cè)定裝置所測(cè)的值來檢測(cè)流率。參考數(shù)字329代表壓力變化檢測(cè)器，其用作用于檢測(cè)流路324中的壓力變化的變化檢測(cè)裝置。參考數(shù)字330代表同步脈沖輸出裝置，其用作將壓力變化檢測(cè)器329的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的變化檢測(cè)裝置。參考數(shù)字331代表測(cè)定控制裝置，其用于控制測(cè)定，以便與變化檢測(cè)裝置檢測(cè)的壓力變化時(shí)刻同步。參考數(shù)字332代表用于超聲波信號(hào)的傳輸/接收裝置的傳輸器。參考數(shù)字333代表一個(gè)用作超聲波信號(hào)的傳輸/接收裝置的接收器。參考數(shù)字334代表用于重復(fù)超聲波的傳輸/接收的重復(fù)裝置。參考數(shù)字335代表用于監(jiān)測(cè)測(cè)定控制裝置異常的測(cè)定監(jiān)測(cè)裝置。
下面，參照?qǐng)D14、30和31描述流量計(jì)的操作和功能。在具有圖14所示結(jié)構(gòu)的流路中，超聲波從第一壓電變換器323到第二壓電變換器325的傳播時(shí)間T1為T1＝L/(C+Vcosθ)。超聲波從第二壓電變換器325到第一壓電變換器323的傳播時(shí)間T2為T2＝L/(C-Vcosθ)。這里，V代表流路中的流速度，C代表聲速，而θ代表傾斜角度。利用T1和T2的倒數(shù)差，通過變換以上表達(dá)式，根據(jù)T1和T2可以得到流速度V，參見下式V＝(L/2cosθ)·(1/T1-1/T2)如果流路中具有壓力變化，則根據(jù)壓力變化來改變流速度。這樣，如下表示T1和T2T1＝L/(C+Vcosθ+u·sin(2πft))T2＝L/(C-Vcosθ-u·sin(2πft+ψ))其中f代表壓力的變化頻率，u代表變化的流速度，而ψ代表T1測(cè)定的初始時(shí)間與T2測(cè)定的初始時(shí)間的差值(相差)。如下表示T1和T2的倒數(shù)差1/T1-1/T2＝(2Vcosθ+u·(sin(2πft)+sin(2πft+ψ)))/L當(dāng)ψ＝π時(shí)，sin(2πft+ψ)＝-sin(2πft)。即，變化的影響可消除。這樣，V＝(L/2cosθ)·(1/T1-1/T2)即，當(dāng)具有變化時(shí)可以測(cè)定流速度V，而流率的測(cè)定可以考慮到流路的截面積。這樣，當(dāng)ψ＝π時(shí)，在檢測(cè)壓力變化的同時(shí)測(cè)定了流率的測(cè)定控制裝置能以可靠的方式高度準(zhǔn)確地測(cè)定流率，而不受壓力變換的影響。在以上的例子中，已經(jīng)描述了根據(jù)單一傳輸/接收操作的測(cè)定。然而，顯而易見的是，在利用一種方法得到累計(jì)時(shí)間的情形中(在該方法中利用重復(fù)裝置234重復(fù)測(cè)定傳播時(shí)間)，也能夠類似地獲得流率。
如圖30所示，當(dāng)?shù)筋A(yù)定時(shí)間時(shí)(例如每2秒)，測(cè)定控制裝置331輸出測(cè)定啟動(dòng)信號(hào)，并且等待同步脈沖輸出裝置的輸出信號(hào)變化，該變化的閾值是壓力變化穿過零的點(diǎn)。其次，當(dāng)同步脈沖輸出裝置330的輸出信號(hào)的下降信號(hào)作為第一輸出信號(hào)輸出時(shí)，開始第一測(cè)定時(shí)間T1的測(cè)定，并重復(fù)傳播時(shí)間的測(cè)定，直到同步脈沖輸出裝置330的輸出信號(hào)的上升信號(hào)作為第二輸出信號(hào)輸出為止。在下一測(cè)定周期內(nèi)，當(dāng)同步脈沖輸出裝置330的輸出信號(hào)的上升信號(hào)作為第一輸出信號(hào)輸出時(shí)，開始第一測(cè)定時(shí)間T1的測(cè)定，并重復(fù)傳播時(shí)間的測(cè)定，直到同步脈沖輸出裝置330的輸出信號(hào)的下降信號(hào)作為第二輸出信號(hào)輸出為止。然后，利用流率檢測(cè)裝置328將時(shí)間測(cè)定裝置327得到的測(cè)定時(shí)間T1和T2轉(zhuǎn)變成流率，并完成流率的測(cè)定。
如圖31所示，當(dāng)?shù)筋A(yù)定時(shí)間時(shí)，測(cè)定控制裝置331輸出測(cè)定啟動(dòng)信號(hào)。然而，當(dāng)預(yù)定時(shí)間段之后，同步脈沖輸出裝置330的輸出信號(hào)沒有發(fā)生變化時(shí)，測(cè)定控制裝置331自動(dòng)輸出測(cè)定啟動(dòng)信號(hào)，并按照預(yù)定重復(fù)次數(shù)(例如256次)進(jìn)行測(cè)定。例如，在以2秒鐘間隔進(jìn)行測(cè)定并且壓力變化在10Hz-20Hz范圍內(nèi)的情形中，將作為等待時(shí)間的預(yù)定時(shí)間段設(shè)定在0.1秒-2秒的范圍內(nèi)。然而，在這種情形中，優(yōu)選的是，選擇1秒作為最佳值。而且，將預(yù)定重復(fù)次數(shù)設(shè)定在2次-512次的范圍內(nèi)。然而，在這種情形中，優(yōu)選的是，按照壓力變化頻率選擇一個(gè)最佳值。
這樣，即使在測(cè)定啟動(dòng)信號(hào)輸出之后沒有出現(xiàn)壓力變化時(shí)，預(yù)定時(shí)間段后也能開始測(cè)定，借此當(dāng)需要進(jìn)行流率測(cè)定時(shí)可以保證執(zhí)行流率的測(cè)定。例如，在氣量計(jì)的流量計(jì)中，當(dāng)發(fā)生地震時(shí)測(cè)定是否有氣流。即使在地震發(fā)生時(shí)流量計(jì)等待壓力變化出現(xiàn)、由于壓力變化異常不能得到同步脈沖輸出信號(hào)的時(shí)候，也能夠自動(dòng)進(jìn)行流率測(cè)定，因此可以克服任何異常。
在以上的例子中，已經(jīng)描述了作為流路中的壓力變化的變化。然而，顯而易見的是，即使在流速度變化時(shí)，也能夠利用流速度變化檢測(cè)裝置得到相同的效果。
(實(shí)施例13)
圖32是表示按照本發(fā)明實(shí)施例13的流量計(jì)的操作過程的時(shí)序圖。實(shí)施例13不同于實(shí)施例12，其中實(shí)施例13的流量計(jì)包括測(cè)定監(jiān)測(cè)裝置335，其中當(dāng)來自測(cè)定控制裝置331的指令發(fā)布之后在預(yù)定時(shí)間段之內(nèi)沒有發(fā)布啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，直到來自測(cè)定控制裝置的下一指令發(fā)布之前，不進(jìn)行測(cè)定。實(shí)施例13的結(jié)構(gòu)如圖29所示。
如圖32所示，當(dāng)?shù)筋A(yù)定測(cè)定時(shí)間時(shí)，測(cè)定控制裝置331輸出測(cè)定啟動(dòng)信號(hào)。然而，當(dāng)?shù)却A(yù)定時(shí)間段的這樣一個(gè)變化之后，同步脈沖輸出裝置的輸出信號(hào)沒有發(fā)生變化時(shí)，測(cè)定監(jiān)測(cè)裝置335指導(dǎo)測(cè)定控制裝置331停止等待同步脈沖信號(hào)的變化。測(cè)定控制裝置331等待下一測(cè)定時(shí)間(例如2秒鐘后)。這里，如果以2秒鐘間隔進(jìn)行測(cè)定，并且壓力變化在10Hz-20Hz的范圍內(nèi)，則作為等待時(shí)間的預(yù)定時(shí)間段可以設(shè)定在0.1秒-2秒的范圍內(nèi)。然而，在這種情形中，優(yōu)選的是，選擇1秒作為最佳值。
如上所述，當(dāng)測(cè)定啟動(dòng)信號(hào)發(fā)布以后沒有出現(xiàn)壓力變化時(shí)，預(yù)定時(shí)間段流逝之后停止等待變化，并且不進(jìn)行流率測(cè)定，借此可以避免準(zhǔn)確度低的流率測(cè)定。在圖32中，示出了測(cè)定第一傳播時(shí)間T1的時(shí)間。然而，如果當(dāng)測(cè)定第二傳播時(shí)間T2時(shí)沒有出現(xiàn)同步脈沖，則測(cè)定T1的時(shí)間與測(cè)定T2的時(shí)間之間的間隔變得相當(dāng)長(zhǎng)，據(jù)此，測(cè)定的準(zhǔn)確度減小了。這種準(zhǔn)確度減小的測(cè)定能夠避免。而且，由于在發(fā)布下一測(cè)定指令之前測(cè)定操作一直暫停，因此避免了不必要的測(cè)定，并且可以減小耗電量。例如，在用于控制安全功能的微機(jī)由電池驅(qū)動(dòng)的氣量計(jì)中，耗電量降低了，據(jù)此，能夠獲得較長(zhǎng)的壽命。
(實(shí)施例14)圖33是表示按照本發(fā)明實(shí)施例14的流量計(jì)的操作過程的時(shí)序圖。實(shí)施例14不同于實(shí)施例12，其中實(shí)施例14的流量計(jì)包括測(cè)定監(jiān)測(cè)裝置335，其中當(dāng)在啟動(dòng)信號(hào)發(fā)布之后的一段預(yù)定時(shí)間段內(nèi)沒有發(fā)布結(jié)束信號(hào)時(shí)，可結(jié)束超聲波的接收，并再次輸出啟動(dòng)信號(hào)。實(shí)施例14的流量計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖29所示。
如圖33所示，當(dāng)?shù)筋A(yù)定測(cè)定時(shí)間時(shí)，測(cè)定控制裝置331輸出測(cè)定啟動(dòng)信號(hào)，并在同步脈沖輸出裝置的輸出信號(hào)下降沿?fù)?jù)此第一輸出信號(hào)，以便開始測(cè)定。其次，當(dāng)一段預(yù)定時(shí)間之后，同步脈沖輸出裝置的輸出信號(hào)的第二輸出信號(hào)(下降沿)沒有出現(xiàn)時(shí)，等待同步脈沖信號(hào)結(jié)束，并再次輸出測(cè)定的啟動(dòng)信號(hào)。這里，如果以2秒鐘間隔進(jìn)行測(cè)定，并且壓力變化在10Hz-20Hz的范圍內(nèi)，則作為等待時(shí)間的預(yù)定時(shí)間段可以設(shè)定在0.1秒-2秒的范圍內(nèi)。然而，在這種情形中，優(yōu)選的是，選擇1秒作為最佳值。選擇1秒鐘，即使再次進(jìn)行測(cè)定(重新測(cè)定)，也能夠在2秒鐘之后下一測(cè)定時(shí)間達(dá)到之前完成測(cè)定。如果重新測(cè)定過程中沒有出現(xiàn)第二輸出信號(hào)，那么操作就等待下一測(cè)定時(shí)間的到來。
如上所述，當(dāng)測(cè)定開始以后沒有出現(xiàn)壓力變化時(shí)，預(yù)定時(shí)間段之后停止等待變化，并且不進(jìn)行流率測(cè)定，借此可以避免不準(zhǔn)確的流率測(cè)定。而且，由于重新測(cè)定，可以避免某一周期測(cè)定數(shù)據(jù)的缺乏，并且可以順利地進(jìn)行測(cè)定過程例如平均化，借此能夠改進(jìn)所測(cè)流率值的準(zhǔn)確性。另外，沒有關(guān)于測(cè)定結(jié)束的指令，時(shí)間測(cè)定裝置會(huì)進(jìn)行錯(cuò)誤的測(cè)定，并且測(cè)定的準(zhǔn)確度下降了?？梢员苊膺@種準(zhǔn)確度低的測(cè)定。而且，強(qiáng)制結(jié)束測(cè)定，借此由于等待結(jié)束指令而不會(huì)停止測(cè)定過程。這樣，該過程可進(jìn)行到后一步驟。因此，可以可靠的方式進(jìn)行測(cè)定操作。
(實(shí)施例15)圖34是表示按照本發(fā)明實(shí)施例15的流量計(jì)的操作過程的流程圖。實(shí)施例15不同于實(shí)施例12，其中實(shí)施例15的流量計(jì)包括測(cè)定監(jiān)測(cè)裝置335，其中當(dāng)啟動(dòng)信號(hào)發(fā)布之后的預(yù)定時(shí)間段T之內(nèi)沒有發(fā)布結(jié)束信號(hào)時(shí)，結(jié)束超聲波的接收，并放棄所測(cè)的數(shù)據(jù)。實(shí)施例15的流量計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖29所示。
如圖34所示，在輸出信號(hào)輸出之后，當(dāng)經(jīng)過預(yù)定時(shí)間T(例如0.5秒)之后表示一個(gè)周期結(jié)束的第二輸出信號(hào)還沒有發(fā)布時(shí)，結(jié)束重復(fù)超聲波的傳輸/接收，并且放棄以前測(cè)定的數(shù)據(jù)。然后，在暫停一個(gè)預(yù)定時(shí)間段之后，重新開始測(cè)定。
如上所述，當(dāng)測(cè)定沒有成功時(shí)，放棄所測(cè)數(shù)據(jù)，借此可以只利用高度準(zhǔn)確測(cè)定的數(shù)據(jù)，并以可靠的方式進(jìn)行測(cè)定操作。另外，無需儲(chǔ)存所測(cè)數(shù)據(jù)，據(jù)此，可以降低測(cè)定的耗電量。而且，通過監(jiān)測(cè)預(yù)定時(shí)間T是否比一個(gè)周期性測(cè)定循環(huán)(例如2秒)長(zhǎng)，可以進(jìn)行測(cè)定，以便測(cè)定時(shí)間不互相重疊。即使當(dāng)由于溫度變化而導(dǎo)致超聲波的傳播時(shí)間不同時(shí)，也可以通過控制相同的預(yù)定時(shí)間T管理測(cè)定操作。
(實(shí)施例16)圖35是表示按照本發(fā)明實(shí)施例16的流量計(jì)的操作過程的流程圖。實(shí)施例16不同于實(shí)施例12，其中實(shí)施例16的流量計(jì)包括測(cè)定監(jiān)測(cè)裝置335，其中當(dāng)重復(fù)次數(shù)等于或大于預(yù)定次數(shù)N1時(shí)，結(jié)束超聲波的接收，并放棄所測(cè)數(shù)據(jù)。實(shí)施例16的流量計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖29所示。
如圖35所示，當(dāng)?shù)谝惠敵鲂盘?hào)輸出后，如果超聲波的傳輸/接收重復(fù)預(yù)定次數(shù)N1(例如512次)或更多次時(shí)，沒有發(fā)布表示一個(gè)周期結(jié)束的第二輸出信號(hào)，那么結(jié)束重復(fù)超聲波的傳輸/接收，并放棄以前測(cè)定的數(shù)據(jù)。然后，在暫停一個(gè)預(yù)定時(shí)間段之后，重新開始測(cè)定。
如上所述，當(dāng)測(cè)定不成功時(shí)，放棄所測(cè)數(shù)據(jù)，借此可以只利用高度準(zhǔn)確測(cè)定的數(shù)據(jù)，并以可靠的方式進(jìn)行測(cè)定操作。另外，無需儲(chǔ)存所測(cè)數(shù)據(jù)，據(jù)此，可以降低測(cè)定的耗電量。而且，即使當(dāng)由于溫度變化而導(dǎo)致超聲波的傳播時(shí)間不同時(shí)，也可以通過控制重復(fù)次數(shù)單獨(dú)進(jìn)行傳播時(shí)間的測(cè)定，直到重復(fù)次數(shù)的限度為止。
(實(shí)施例17)圖36是表示按照本發(fā)明實(shí)施例17的流量計(jì)的操作過程的流程圖。實(shí)施例17不同于實(shí)施例12，其中實(shí)施例17的流量計(jì)包括測(cè)定監(jiān)測(cè)裝置335，其中當(dāng)重復(fù)次數(shù)等于或小于預(yù)定次數(shù)N2時(shí)，放棄所測(cè)數(shù)據(jù)，并再次輸出啟動(dòng)信號(hào)。實(shí)施例17的流量計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖29所示。
如圖36所示，在根據(jù)變化頻率進(jìn)行的預(yù)定測(cè)定中，當(dāng)重復(fù)次數(shù)等于或小于預(yù)定次數(shù)N2(例如100次)時(shí)，放棄以前測(cè)定的數(shù)據(jù)。然后，在暫停一個(gè)預(yù)定時(shí)間段之后，重新開始測(cè)定。
即使在測(cè)定正確進(jìn)行時(shí)，如果重復(fù)次數(shù)等于或小于預(yù)定次數(shù)，則可能不正確地掌握壓力變化。在這種情形中，放棄所得到的數(shù)據(jù)并再次進(jìn)行測(cè)定，這可能是因?yàn)闇y(cè)定的進(jìn)行超過了一個(gè)周期。因此，能夠以可靠的方式進(jìn)行測(cè)定操作。另外，無需儲(chǔ)存所測(cè)數(shù)據(jù)，據(jù)此，可以降低測(cè)定的耗電量。
(實(shí)施例18)圖37是表示按照本發(fā)明實(shí)施例18的流量計(jì)的操作過程的流程圖。實(shí)施例18不同于實(shí)施例12，其中實(shí)施例18的流量計(jì)包括測(cè)定監(jiān)測(cè)裝置335，其中當(dāng)重復(fù)次數(shù)等于或小于預(yù)定次數(shù)N2時(shí)，放棄所測(cè)數(shù)據(jù)，并再次輸出啟動(dòng)信號(hào)。當(dāng)同步脈沖輸出裝置330的信號(hào)到達(dá)第二周期并使測(cè)定持續(xù)到結(jié)束信號(hào)發(fā)布時(shí)，用作變化檢測(cè)裝置的同步脈沖輸出裝置330輸出第二輸出信號(hào)，從而發(fā)布第二周期結(jié)束的指示信號(hào)。實(shí)施例18的流量計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖29所示。
如圖37所示，在根據(jù)變化頻率進(jìn)行的預(yù)定測(cè)定中，當(dāng)重復(fù)次數(shù)等于或小于預(yù)定次數(shù)N2(例如100次)時(shí)，放棄以前測(cè)定的數(shù)據(jù)。然后，在暫停一個(gè)預(yù)定時(shí)間段之后，當(dāng)同步脈沖輸出裝置330的信號(hào)到達(dá)第二周期時(shí)輸出第二輸出信號(hào)，而且重新開始測(cè)定并持續(xù)到第二周期的結(jié)束信號(hào)發(fā)布為止。
即使在測(cè)定正確進(jìn)行時(shí)，如果重復(fù)次數(shù)等于或小于預(yù)定次數(shù)，則可能不正確地掌握壓力變化。在這種情形中，放棄所得到的數(shù)據(jù)并再次進(jìn)行測(cè)定，這可能是因?yàn)闇y(cè)定的執(zhí)行超過了一個(gè)周期。因此，能夠以可靠的方式進(jìn)行測(cè)定操作。另外，由于重新測(cè)定超過了兩個(gè)周期，因此由于該長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)定而改善了測(cè)定的準(zhǔn)確度。
(實(shí)施例19)圖38是表示按照本發(fā)明實(shí)施例19的流量計(jì)的操作過程的流程圖。實(shí)施例19不同于實(shí)施例12，其中實(shí)施例19的流量計(jì)包括測(cè)定監(jiān)測(cè)裝置335，其中當(dāng)測(cè)定的第一重復(fù)次數(shù)N3與測(cè)定的第二重復(fù)次數(shù)N4之間的差等于或大于預(yù)定次數(shù)時(shí)，再次輸出啟動(dòng)信號(hào)，并且在第一重復(fù)次數(shù)的測(cè)定中，超聲波是從一對(duì)傳輸/接收裝置中的第一傳輸/接收裝置傳輸?shù)降诙鬏?接收裝置，而在第二重復(fù)次數(shù)的測(cè)定中，超聲波是從第二傳輸/接收裝置傳輸?shù)降谝粋鬏?接收裝置。實(shí)施例19的流量計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖29所示。
如圖38所示，在根據(jù)變化頻率進(jìn)行的預(yù)定測(cè)定中，當(dāng)?shù)谝恢貜?fù)次數(shù)N3與第二重復(fù)次數(shù)N4之間的差等于或大于預(yù)定次數(shù)M(例如10次)時(shí)，放棄以前測(cè)定的數(shù)據(jù)。然后，在暫停一個(gè)預(yù)定時(shí)間段之后，重新開始測(cè)定。
即使在測(cè)定正確進(jìn)行時(shí)，如果第一重復(fù)次數(shù)N3與第二重復(fù)次數(shù)N4之間的差較大，則可能不正確地掌握壓力變化，或者壓力變化的頻率改變了。若如此，測(cè)定結(jié)果就不正確了。于是，放棄所得到的數(shù)據(jù)并再次進(jìn)行測(cè)定，借此，能夠以可靠的方式進(jìn)行測(cè)定操作。
(實(shí)施例20)圖39是表示按照本發(fā)明實(shí)施例20的流量計(jì)的操作過程的流程圖。實(shí)施例20不同于實(shí)施例12，其中實(shí)施例20的流量計(jì)包括重復(fù)裝置334，其用于設(shè)定重復(fù)次數(shù)，以便使測(cè)定的第一重復(fù)次數(shù)N3與測(cè)定的第二重復(fù)次數(shù)N4相等，并且在第一重復(fù)次數(shù)的測(cè)定中，超聲波是從一對(duì)傳輸/接收裝置中的第一傳輸/接收裝置傳輸?shù)降诙鬏?接收裝置，而在第二重復(fù)次數(shù)的測(cè)定中，超聲波是從第二傳輸/接收裝置傳輸?shù)降谝粋鬏?接收裝置。實(shí)施例20的流量計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖29所示。
如圖39所示，在根據(jù)變化頻率進(jìn)行的預(yù)定測(cè)定中，使測(cè)定進(jìn)行第二重復(fù)次數(shù)，而該次數(shù)等于第一重復(fù)次數(shù)。即，使第二測(cè)定進(jìn)行第一重復(fù)次數(shù)N3，借此，即使在壓力變化頻率急劇改變時(shí)，也能夠進(jìn)行測(cè)定，而不會(huì)導(dǎo)致真實(shí)值與測(cè)定值之間具有較大的差值。
這樣，即使在壓力變化頻率急劇改變時(shí)，也能夠進(jìn)行流率測(cè)定。例如，在氣量計(jì)的情形中，需要保證安全進(jìn)行流率測(cè)定的時(shí)間。即使在壓力變化頻率急劇改變時(shí)，也能夠如上所述進(jìn)行測(cè)定，借此可以快速確定所測(cè)值是否在預(yù)定流率附近。
(實(shí)施例21)圖40是表示按照本發(fā)明實(shí)施例21的流量計(jì)的操作過程的流程圖。實(shí)施例21不同于實(shí)施例12，其中實(shí)施例21的流量計(jì)包括測(cè)定監(jiān)測(cè)裝置335，其用于監(jiān)測(cè)測(cè)定操作，以便將再次輸出啟動(dòng)信號(hào)的次數(shù)限定為預(yù)定次數(shù)C，從而不會(huì)永久地重復(fù)啟動(dòng)信號(hào)的輸出。實(shí)施例21的流量計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖29所示。
如圖40所示，當(dāng)根據(jù)壓力變化的測(cè)定失敗后再次進(jìn)行測(cè)定時(shí)，限制重新進(jìn)行測(cè)定的次數(shù)C(例如不超過2次)，借此避免永久地重復(fù)啟動(dòng)信號(hào)的輸出。結(jié)果，能夠以可靠的方式進(jìn)行流率的測(cè)定。
(實(shí)施例22)圖41是表示按照本發(fā)明實(shí)施例22的流量計(jì)的方框圖。實(shí)施例22不同于實(shí)施例12，其中在實(shí)施例22中，利用熱量傳播檢測(cè)流體狀態(tài)的變化。參考數(shù)字336代表用于發(fā)熱的加熱器。參考數(shù)字337代表用于接收熱量的溫度傳感器。
即使在使用作為熱傳輸接收裝置的溫度傳感器時(shí)，也能夠以與上述那些實(shí)施例類似的高準(zhǔn)確度連續(xù)進(jìn)行流率的測(cè)定，這是因?yàn)闇y(cè)定監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)每個(gè)異常情況，并根據(jù)所測(cè)的異常情況執(zhí)行不同的處理過程。
(實(shí)施例23)圖42是表示按照本發(fā)明實(shí)施例23的流量計(jì)的方框圖。在圖42中，參考數(shù)字415代表用于檢測(cè)瞬時(shí)流率的超聲波流率檢測(cè)裝置；參考數(shù)字416代表用于以脈沖的方式確定流率值是否改變的波動(dòng)確定裝置；參考數(shù)字417代表流率計(jì)算裝置，用于根據(jù)波動(dòng)確定裝置的測(cè)定結(jié)果利用不同的裝置計(jì)算流率值；以及參考數(shù)字418代表用于對(duì)流率值進(jìn)行數(shù)字濾波處理的濾波處理裝置。
下面，參照?qǐng)D43-45描述該流量計(jì)的操作和功能。如圖43所示，在本發(fā)明的流量計(jì)中，當(dāng)由超聲波流率檢測(cè)裝置測(cè)定的瞬時(shí)流率Q(i)與前一次測(cè)定的瞬時(shí)流率Q(i-1)之間的差等于或大于預(yù)定值(例如1升/小時(shí))時(shí)，波動(dòng)確定裝置確定存在一個(gè)脈沖。當(dāng)具有脈沖時(shí)，根據(jù)脈沖幅度改變用于濾波處理的濾波系數(shù)。當(dāng)沒有脈沖時(shí)，不進(jìn)行濾波處理，并且將瞬時(shí)流率值看作穩(wěn)定流率。這里，根據(jù)圖3所示的流程進(jìn)行數(shù)字濾波處理并表達(dá)成例如以下表達(dá)式D(i)＝α·D(i-1)+(1-α)·Q(i)，其中α表示濾波系數(shù)，Q(i)表示第i個(gè)瞬時(shí)流率，而D(i)表示濾波處理之后將得到的穩(wěn)定流率。這種濾波器具有圖45所示的低通濾波器的特性。當(dāng)濾波系數(shù)接近于1(一般為0.999)時(shí)，濾波器只允許低頻分量通過。這樣，濾波能除去變動(dòng)值，使其不能通過濾波器。當(dāng)變化幅度小時(shí)，選擇濾波系數(shù)α2(一般α2＝0.9)，并且利用這種不嚴(yán)格的濾波特性得到改進(jìn)的對(duì)流率變化的響應(yīng)特性從而能夠快速克服流率的變化。而且，當(dāng)變化幅度較大時(shí)，選擇濾波系數(shù)α1(一般α1＝0.9999)，并且利用及其低通的濾波特性減小流率值的變化。
另外，由以下表達(dá)式可以得到脈沖分量A(i)A(i)＝Q(i)-D(i)，而A(i)可用作變化幅度。
于是，當(dāng)脈沖幅度等于或大于預(yù)定值時(shí)進(jìn)行濾波處理，借此可以除去變化分量。因此，即使在脈沖出現(xiàn)時(shí)，也能夠利用一個(gè)超聲波流率測(cè)定裝置進(jìn)行穩(wěn)定流率的測(cè)定。另外，通過濾波處理可以進(jìn)行與均化過程相等同的計(jì)算，而無需大量的存儲(chǔ)器來儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。而且，可以通過改變一個(gè)變量即濾波系數(shù)α來自由調(diào)整濾波特性。這樣，根據(jù)脈沖幅度可以調(diào)整濾波特性。而且，當(dāng)出現(xiàn)脈沖時(shí)，選擇銳截止濾波特性以實(shí)現(xiàn)較大的脈沖穩(wěn)態(tài)，并且只在出現(xiàn)脈沖時(shí)才能夠進(jìn)行濾波處理。另外，根據(jù)脈沖的變化幅度進(jìn)行判定，借此根據(jù)脈沖的變化幅度來調(diào)整濾波處理。而且，由于根據(jù)變化幅度來調(diào)整濾波特性，因此當(dāng)變化小時(shí)，選擇按照流率變化允許快速改變的張弛(relaxed)濾波特性，而當(dāng)變化大時(shí)，選擇銳截止濾波特性，以便由于脈沖而導(dǎo)致的流率變化可以明顯減小。
在該實(shí)施例中，所描述的數(shù)字濾波處理方法如圖44所示。然而，利用其它濾波處理方法也能夠得到相同的效果。
在以上的例子中，流量計(jì)是一種用于一般目的的測(cè)定裝置。然而，當(dāng)該實(shí)施例的流量計(jì)用于氣量計(jì)中時(shí)，該流量計(jì)可以配置在出現(xiàn)波動(dòng)的流路管中，例如使用汽機(jī)熱泵的管道系統(tǒng)。
(實(shí)施例24)圖46是表示按照本發(fā)明實(shí)施例24的流量計(jì)的操作過程的流程圖。實(shí)施例24不同于實(shí)施例23，其中實(shí)施例24的流量計(jì)包括脈沖幅度檢測(cè)裝置，用于根據(jù)兩個(gè)流率值檢測(cè)脈沖的變化幅度，這兩個(gè)流率值已經(jīng)在改變?yōu)V波系數(shù)α的同時(shí)接受了濾波處理。
如圖46所示，已經(jīng)經(jīng)過濾波系數(shù)為α1(例如α1＝0.999)的濾波處理的第一流率值與已經(jīng)經(jīng)過濾波系數(shù)為α2(例如α2＝0.9)的濾波處理的第二流率值之差大于預(yù)定值(例如1升/小時(shí))，逐漸減小較大的濾波系數(shù)α1，以使流率值在穩(wěn)定流率計(jì)算之后迅速變得穩(wěn)定。當(dāng)1＞α1＞α2＞0時(shí)執(zhí)行這種處理。
當(dāng)使用已經(jīng)以較大濾波系數(shù)經(jīng)過了濾波處理的穩(wěn)定流率值時(shí)，在脈沖導(dǎo)致流率變化時(shí)減小對(duì)流率變化的響應(yīng)特性。然而，通過利用兩個(gè)濾波器進(jìn)行處理，即使波動(dòng)出現(xiàn)時(shí)流率急劇變化，利用以較小流率系數(shù)計(jì)算出的流率也能夠快速處理這種變化。
(實(shí)施例25)圖47是表示按照本發(fā)明實(shí)施例25的流量計(jì)的操作過程的流程圖。實(shí)施例25不同于實(shí)施例23，其中只有當(dāng)由瞬時(shí)流率檢測(cè)裝置檢測(cè)的流率值較低時(shí)，才進(jìn)行濾波處理。
如圖47所示，當(dāng)由超聲波流率測(cè)定裝置測(cè)定的瞬時(shí)流率小于預(yù)定流率(120升/小時(shí))時(shí)，即使在出現(xiàn)脈沖時(shí)也能夠正確測(cè)定穩(wěn)定的流率。另外，當(dāng)由由超聲波流率測(cè)定裝置測(cè)定的瞬時(shí)流率等于或大于預(yù)定流率時(shí)，由于波動(dòng)而導(dǎo)致的流率測(cè)定變化幅度的比值較小。于是，可以正確進(jìn)行流率的測(cè)定，而無需濾波處理。而且，由于流率較小，利用較大(例如α＝0.999)的濾波系數(shù)α進(jìn)行濾波處理。
如上所述，只有當(dāng)流率低時(shí)才進(jìn)行濾波處理。因此，當(dāng)流率高時(shí)可迅速處理流率的變化，并且使流率低時(shí)所導(dǎo)致的波動(dòng)影響明顯減小。
(實(shí)施例26)圖48是表示按照本發(fā)明實(shí)施例26的流量計(jì)的操作過程的流程圖。實(shí)施例26不同于實(shí)施例23，其中濾波處理裝置依據(jù)流率值調(diào)整濾波特性。
如圖48所示，當(dāng)由超聲波流率測(cè)定裝置測(cè)定的瞬時(shí)流率等于或大于預(yù)定值(例如120升/小時(shí))時(shí)，選擇濾波系數(shù)α1(例如α1＝0.9)，而當(dāng)瞬時(shí)流率小于預(yù)定值時(shí)，選擇濾波系數(shù)α2(例如α2＝0.999)。當(dāng)流率低時(shí)，增大濾波系數(shù)α2，以使主要測(cè)定穩(wěn)定流率。例如，當(dāng)該流量計(jì)用于氣量計(jì)中時(shí)，可以正確執(zhí)行泄漏檢測(cè)、安裝確定和導(dǎo)氣噴咀定位(pilot-burner registration)。另一方面，當(dāng)流率高時(shí)，減小濾波系數(shù)α1，以根據(jù)流率變化迅速調(diào)整測(cè)定，借此改進(jìn)對(duì)總流率的響應(yīng)特性。
如上所述，根據(jù)流率值調(diào)整濾波特性。當(dāng)流率較低時(shí)進(jìn)行濾波處理而當(dāng)流率較高時(shí)可以迅速處理流率的變化。除此之外，當(dāng)流率較低時(shí)，可以顯著減小波動(dòng)的影響。結(jié)果，當(dāng)流率較高時(shí)，可以提高響應(yīng)特性，而當(dāng)流率較低時(shí)，可以減小波動(dòng)。
(實(shí)施例27)圖49是表示按照本發(fā)明實(shí)施例27的流量計(jì)的操作過程的流程圖。實(shí)施例27不同于實(shí)施例23，其中濾波處理裝置以超聲波流率測(cè)定裝置的流率測(cè)定時(shí)間為時(shí)間間隔調(diào)整濾波特性。
如圖49所示，當(dāng)超聲波流率測(cè)定裝置測(cè)定流率所用的時(shí)間段長(zhǎng)(例如12秒)時(shí)，利用一個(gè)較小值作為濾波處理的濾波系數(shù)α1(例如α1＝0.9)。當(dāng)超聲波流率測(cè)定裝置測(cè)定流率所用的時(shí)間段短時(shí)，利用一個(gè)較大值作為濾波處理的濾波系數(shù)α2(例如α2＝0.999)。
根據(jù)流率檢測(cè)所用的時(shí)間段長(zhǎng)度來調(diào)整濾波特性。當(dāng)測(cè)定時(shí)間段短時(shí)，使用張弛濾波特性，而當(dāng)測(cè)定時(shí)間段長(zhǎng)時(shí)，使用銳截止濾波特性，借此可以減小濾波特性的變化。
(實(shí)施例28)圖50是表示按照本發(fā)明實(shí)施例28的流量計(jì)的操作過程的流程圖。實(shí)施例28不同于實(shí)施例23，其中調(diào)整濾波特性，以使由穩(wěn)定流率計(jì)算裝置計(jì)算的流率值的變化幅度在預(yù)定范圍內(nèi)。
如圖50所示，當(dāng)濾波處理之后由穩(wěn)定流率計(jì)算過程得到的流率變化值等于或大于預(yù)定值(例如1升/小時(shí))時(shí)，增大濾波系數(shù)α，以便控制測(cè)定，從而減小流率的變化。當(dāng)流率的變化值小于預(yù)定值時(shí)，減小濾波系數(shù)α，并且在流率變化被克服的狀態(tài)下進(jìn)行濾波處理。
適當(dāng)調(diào)整濾波特性，以使穩(wěn)定流率計(jì)算裝置之后得到的變化值在預(yù)定范圍內(nèi)，借此總是將流率變化減小到等于或小于預(yù)定值。
按照流率的變化值改變?yōu)V波系數(shù)的增量。當(dāng)變化幅度大時(shí)，濾波系數(shù)的增量增大。當(dāng)變化幅度小時(shí)，濾波系數(shù)的增量減小。利用這種安排，可以平滑地減小流率的變化。
(實(shí)施例29)
圖51是表示按照本發(fā)明實(shí)施例29的流量計(jì)的方框圖。實(shí)施例29不同于實(shí)施例23，其中在實(shí)施例29中，用基于熱的流率檢測(cè)裝置419代替瞬時(shí)流率檢測(cè)裝置。
如圖51所示，即使在使用基于熱的流率檢測(cè)裝置419時(shí)，如果存在壓力變化的話，所測(cè)的流率由于壓力變化而改變。然而，利用實(shí)施例23-28描述的方法可以得到相同的效果，并且能夠以可靠的方式高度準(zhǔn)確地測(cè)定流率。
(實(shí)施例30)圖52是表示按照本發(fā)明實(shí)施例30的流量計(jì)的方框圖。
實(shí)施例30的流量計(jì)包括待測(cè)流體可從其中穿過的流率測(cè)定單元500；一對(duì)配置在流率測(cè)定單元500中并傳輸/接收超聲波的超聲波變換器501和502；用于驅(qū)動(dòng)超聲波變換器502的驅(qū)動(dòng)器電路503；與超聲波變換器503相連并檢測(cè)超聲波信號(hào)的接收檢測(cè)電路504；用于測(cè)定超聲波信號(hào)的傳播時(shí)間的計(jì)時(shí)器505；用于控制驅(qū)動(dòng)器電路503的控制單元507；用于根據(jù)計(jì)時(shí)器的輸出而計(jì)算流率的計(jì)算單元506；以及用于順序改變驅(qū)動(dòng)器電路503的驅(qū)動(dòng)方法的周期性變化裝置508。實(shí)施例30不同于那些常規(guī)的例子，其中實(shí)施例30的流量計(jì)包括周期性變化裝置508。圖53示出了周期性變化裝置508的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。參考數(shù)字510代表第一振蕩器，其中產(chǎn)生500KHz的振蕩信號(hào)。參考數(shù)字511代表第二振蕩器，其中產(chǎn)生520KHz的振蕩信號(hào)。參考數(shù)字512代表開關(guān)裝置，其依據(jù)控制單元507的輸出或者選擇第一振蕩器510的輸出，或者選擇第二振蕩器511的輸出，以將所選擇的輸出輸送給驅(qū)動(dòng)器電路503。
首先，控制單元507將開關(guān)信號(hào)輸送給開關(guān)裝置512，從而選擇第一振蕩器510。其次，計(jì)時(shí)器505開始時(shí)間測(cè)定，同時(shí)控制單元507將傳輸啟動(dòng)信號(hào)輸送給驅(qū)動(dòng)器電路503。接收到傳輸啟動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)器電路503利用從開關(guān)裝置512輸入的500KHz的振蕩信號(hào)驅(qū)動(dòng)超聲波變換器502。此后進(jìn)行的操作與那些常規(guī)例子一樣。接著，控制單元507將開關(guān)信號(hào)輸送給開關(guān)裝置512，從而選擇第二振蕩器511。然后，類似于前面的流率測(cè)定，開始計(jì)時(shí)器505的測(cè)定，同時(shí)控制單元507將傳輸啟動(dòng)信號(hào)輸送給驅(qū)動(dòng)器電路503。接收到傳輸啟動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)器電路503用從開關(guān)裝置512輸入的520KHz的振蕩信號(hào)驅(qū)動(dòng)超聲波變換器501。
此后，連續(xù)交替地執(zhí)行上述操作，從而測(cè)定流率。圖54示出了該測(cè)定的接收檢測(cè)時(shí)序。如該圖中所示，接收500KHz信號(hào)和520KHz信號(hào)的時(shí)間暫時(shí)移動(dòng)。如圖54的曲線(A)和(B)所示，這兩個(gè)信號(hào)的接收檢測(cè)時(shí)序暫時(shí)平移。這樣，在該實(shí)施例中，控制單元控制周期性變化裝置，以便相繼改變流率測(cè)定中的測(cè)定頻率，使之不保持恒定。結(jié)果，當(dāng)接收到超聲波時(shí)，與測(cè)定頻率或超聲波的傳輸頻率同步的噪聲不再同相而被分散。因此，能夠減小測(cè)定誤差。
周期性變化裝置的結(jié)構(gòu)，使得切換輸出具有不同頻率的多個(gè)輸出信號(hào)，并且操縱控制單元，使得為每次測(cè)定改變周期性變化裝置中的頻率設(shè)定。因此，通過改變驅(qū)動(dòng)頻率，利用與驅(qū)動(dòng)信號(hào)的周期性變化相對(duì)應(yīng)的時(shí)間可以改變接收檢測(cè)時(shí)序。這樣，當(dāng)接收到超聲波時(shí)，與測(cè)定頻率或超聲波的傳輸頻率同步的噪聲不再同相而被分散。因此，能夠減小測(cè)定誤差。
在實(shí)施例30中，通過開關(guān)兩個(gè)振蕩器來改變驅(qū)動(dòng)頻率。然而，只要在改變驅(qū)動(dòng)頻率的同時(shí)驅(qū)動(dòng)超聲波變換器，就可以得到相同的效果。無論振蕩器的數(shù)目、驅(qū)動(dòng)頻率和開關(guān)裝置的結(jié)構(gòu)如何，都可以實(shí)施本發(fā)明。
(實(shí)施例31)圖55是表示按照本發(fā)明實(shí)施例31的流量計(jì)的方框圖。
實(shí)施例31的流量計(jì)包括待測(cè)流體可從其中穿過的流率測(cè)定單元500；一對(duì)配置在流率測(cè)定單元500中并傳輸/接收超聲波的超聲波變換器501和502；用于驅(qū)動(dòng)超聲波變換器之一的驅(qū)動(dòng)器電路503；與另一超聲波變換器相連并檢測(cè)超聲波的接收檢測(cè)電路504；控制單元507，用于預(yù)定次數(shù)地控制驅(qū)動(dòng)器電路503，以便驅(qū)動(dòng)器電路503響應(yīng)接收檢測(cè)電路504的輸出而再次驅(qū)動(dòng)超聲波變換器；用于測(cè)定預(yù)定次數(shù)操作所經(jīng)過的時(shí)間的計(jì)時(shí)器505；用于根據(jù)計(jì)時(shí)器505的輸出計(jì)算流率的計(jì)算單元506；以及用于順序改變驅(qū)動(dòng)器電路503的驅(qū)動(dòng)方法的周期性變化裝置508。
圖56是表示周期性變化裝置的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的方框圖。
參考數(shù)字513代表第一延遲，它在接收到來自控制單元507的輸入信號(hào)之后產(chǎn)生150μs的輸出信號(hào)。參考數(shù)字514代表第二延遲，它在接收到來自控制單元507的輸入信號(hào)之后產(chǎn)生150.5μs的輸出信號(hào)。參考數(shù)字515代表第三延遲，它在接收到來自控制單元507的輸入信號(hào)之后產(chǎn)生151μs的輸出信號(hào)。參考數(shù)字516代表第四延遲，它在接收到來自控制單元507的輸入信號(hào)之后產(chǎn)生151.5μs的輸出信號(hào)。參考數(shù)字517代表開關(guān)裝置，其根據(jù)控制單元507的輸出選擇第一至第四延遲輸出之一并將所選擇的輸出輸送給驅(qū)動(dòng)器電路503。
實(shí)施例31不同于實(shí)施例1，其中控制單元507接收接收檢測(cè)電路504的輸出并再次驅(qū)動(dòng)超聲波變換器，而該操作重復(fù)的次數(shù)是4(4是延遲設(shè)置數(shù))的數(shù)倍，并且在重復(fù)過程中，每次接收到超聲波都順序切換周期性變化裝置508的延遲次數(shù)。
在該結(jié)構(gòu)中，控制單元507在每次檢測(cè)到超聲波的接收時(shí)改變延遲設(shè)置。這樣，在一次測(cè)定操作中，可以分散/均化前一次測(cè)定中傳輸?shù)某暡ɑ祉懞统暡ㄍ衔驳挠绊?，借此可以減小測(cè)定誤差。
被周期性變化裝置改變的周期寬度是一個(gè)2μs的均等分?jǐn)?shù)，而2μs是超聲波變換器的共振頻率(500KHz)的位置(positional)周期。這樣，在所有這些設(shè)置值之和的平均值中，由超聲波混響和超聲波傳感器拖尾(即周期為2μs的噪聲)而導(dǎo)致的誤差可以減到最小。
另外，重復(fù)測(cè)定的次數(shù)是4(4是周期性變化裝置的變化數(shù))的倍數(shù)。這樣，在一個(gè)流率測(cè)定周期內(nèi)，利用周期性變化裝置的每個(gè)預(yù)定值的測(cè)定被執(zhí)行了相同的次數(shù)。結(jié)果，減小了測(cè)定結(jié)果的變化，據(jù)此，能夠得到可靠的測(cè)定結(jié)果。
而且，用于改變周期的布圖順序(order of pattern)在利用向上游側(cè)傳輸?shù)某暡ǖ臏y(cè)定和利用向下游側(cè)傳輸?shù)某暡ǖ臏y(cè)定中都相同。具體地說，在利用從上游向下游傳輸?shù)某暡ǖ臏y(cè)定中，按照第一延遲、第二延遲、第三延遲和第四延遲的順序進(jìn)行選擇，然后，再次選擇第一延遲；重復(fù)這個(gè)循環(huán)。執(zhí)行利用從下游向上游傳輸?shù)某暡ǖ臏y(cè)定，以使按照相同的順序選擇這些延遲。利用這種安排，總是在相同的條件下執(zhí)行利用了向上游側(cè)傳輸?shù)某暡ǖ牧髀蕼y(cè)定和利用了向下游側(cè)傳輸?shù)某暡ǖ牧髀蕼y(cè)定。尤其是，即使當(dāng)流率發(fā)生變化時(shí)，也能夠得到可靠的測(cè)定結(jié)果。
在實(shí)施例31中，通過切換四個(gè)延遲來改變延遲時(shí)間。只要能夠通過改變驅(qū)動(dòng)定時(shí)來驅(qū)動(dòng)超聲波變換器，就能夠得到相同的效果。無論延遲時(shí)間、延遲數(shù)目和開關(guān)裝置的結(jié)構(gòu)如何，都能夠?qū)嵤┍景l(fā)明。
在以上例子中，將延遲時(shí)間插在控制單元507和驅(qū)動(dòng)器電路503之間。然而，當(dāng)延遲時(shí)間插在接收檢測(cè)電路504和控制單元507之間時(shí)，也能得到相同的效果。
在以上例子中，延遲改變的寬度是2μs，設(shè)定的改變次數(shù)是4，而相鄰設(shè)置之間的差是0.5μs(它是2μs的四分之一)。本發(fā)明不局限于這些值。這些值的每一個(gè)都是通過平均分配一個(gè)周期的倍數(shù)而得到的值。
(實(shí)施例32)圖57A是表示按照本發(fā)明實(shí)施例32的流量計(jì)的周期性變化裝置的方框圖。
參考數(shù)字518代表振蕩器，而519代表變相器。振蕩器輸出頻率為500KHz的信號(hào)。變相器依據(jù)來自控制單元507的變相信號(hào)加速或延遲振蕩器的信號(hào)相位，并輸出具有被加速或延遲的相位的信號(hào)。例如，當(dāng)相位控制信號(hào)為Hi(高)時(shí)，變相器原樣輸出振蕩器518的輸出。當(dāng)相位控制信號(hào)為L(zhǎng)o(低)時(shí)，變相器將振蕩器518的輸出信號(hào)加速180°并輸出被加速的信號(hào)。圖57B示出了這些操作中的接收信號(hào)和接收檢測(cè)時(shí)序。
如該圖中所示，接收點(diǎn)被平移1/2周期。即，平移時(shí)間是1μs。
以這種方式，利用一個(gè)時(shí)間段可以改變接收檢測(cè)時(shí)序，該時(shí)間段是通過利用驅(qū)動(dòng)相位變換將驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位變化轉(zhuǎn)換成時(shí)間而得到的。于是，當(dāng)接收到超聲波時(shí)，與測(cè)定頻率或超聲波的傳輸頻率同步的噪聲不再同相，而被分散。因此，能夠減小測(cè)定誤差。
在實(shí)施例32中，通過在兩個(gè)相位之間進(jìn)行切換來改變驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位。然而，只要能夠通過改變驅(qū)動(dòng)相位來驅(qū)動(dòng)超聲波變換器，就能得到相同的效果。無論被改變的相位和切換裝置的結(jié)構(gòu)如何，都能夠?qū)嵤┍景l(fā)明。
(實(shí)施例33)圖58是表示按照實(shí)施例33的流量計(jì)的周期性變化裝置的方框圖。
參考數(shù)字520代表輸出500KHz振蕩器信號(hào)的第一振蕩器。500KHz是超聲波變換器的共振頻率。參考數(shù)字521代表輸出200KHz振蕩器信號(hào)的第二振蕩器。參考數(shù)字522代表開/關(guān)電路，該電路按照來自控制單元507的ON/OFF切換信號(hào)來確定第二振蕩器的輸出是否被輸出給波形相加單元523。波形相加單元523合成輸入的波形，并將合成的波形輸送給驅(qū)動(dòng)器電路503。
當(dāng)以大約500KHz的頻率驅(qū)動(dòng)超聲波變換器時(shí)，能夠接收到幅度較大的超聲波信號(hào)。當(dāng)只以200KHz的信號(hào)分量驅(qū)動(dòng)超聲波變換器時(shí)，幾乎接收不到超聲波信號(hào)。然而，大約200KHz的振蕩信號(hào)有時(shí)加入而有時(shí)不加入到大約500KHz的振蕩頻率中。這種不規(guī)律的操作使得被接收的超聲波信號(hào)頻率發(fā)生微小變化。結(jié)果，可以改變接收檢測(cè)時(shí)序。于是，當(dāng)接收到超聲波時(shí)，與測(cè)定頻率或超聲波的傳輸頻率同步的噪聲不再同相，而被分散。因此，能夠減小測(cè)定誤差。
(實(shí)施例34)圖59是表示按照實(shí)施例34的流量計(jì)的周期性變化裝置的方框圖。
參考數(shù)字520代表輸出500KHz振蕩信號(hào)的第一振蕩器，500KHz是超聲波變換器的共振頻率。參考數(shù)字521代表輸出200KHz振蕩信號(hào)的第二振蕩器。參考數(shù)字524代表相位變換單元，該單元依據(jù)控制單元507的輸出，將第二振蕩器521的輸出信號(hào)的相位轉(zhuǎn)換180°，并輸出具有轉(zhuǎn)換后相位的信號(hào)。參考數(shù)字523代表波形相加單元，該單元用于合成輸入的波形并將合成的波形輸出到驅(qū)動(dòng)器電路503。
當(dāng)以大約500KHz的頻率驅(qū)動(dòng)超聲波變換器時(shí)，能夠接收到幅度較大的超聲波信號(hào)。當(dāng)只以200KHz的信號(hào)分量驅(qū)動(dòng)超聲波變換器時(shí)，幾乎接收不到超聲波信號(hào)。然而，由根據(jù)一個(gè)相加信號(hào)而被驅(qū)動(dòng)的超聲波變換器所接收到的超聲波信號(hào)的頻率只發(fā)生微小變化，這個(gè)相加信號(hào)是通過將每次測(cè)定中大約200KHz的振蕩信號(hào)的相位被變換180°后與大約500KHz的振蕩頻率相加而得到的。結(jié)果，可以改變接收檢測(cè)時(shí)序。這樣，當(dāng)接收到超聲波時(shí)，與測(cè)定頻率或超聲波的傳輸頻率同步的噪聲不再同相，而被分散。因此，能夠減小測(cè)定誤差。
(實(shí)施例35)圖60是表示按照實(shí)施例35的流量計(jì)的周期性變化裝置的方框圖。
參考數(shù)字525代表輸出500KHz振蕩信號(hào)的第一振蕩器，500KHz是超聲波變換器的共振頻率。參考數(shù)字526代表輸出200KHz振蕩信號(hào)的第二振蕩器。參考數(shù)字527代表頻率變換單元，該單元用于變換將輸入到變頻器中的信號(hào)的頻率，并輸出具有變換后頻率的信號(hào)。這里，頻率變換單元527將輸入信號(hào)的頻率轉(zhuǎn)變?yōu)?/2，即100KHz。參考數(shù)字523代表波形相加單元，該單元用于合成輸入的波形并將合成后的波形輸出到驅(qū)動(dòng)器電路503。
當(dāng)以大約500KHz的頻率驅(qū)動(dòng)超聲波變換器時(shí)，能夠接收到幅度較大的超聲波信號(hào)。當(dāng)只以200KHz或100KHz的信號(hào)分量驅(qū)動(dòng)超聲波變換器時(shí)，幾乎接收不到超聲波信號(hào)。然而，由根據(jù)兩個(gè)相加信號(hào)而被驅(qū)動(dòng)的超聲波變換器所接收到的超聲波信號(hào)的頻率只發(fā)生微小變化，這兩個(gè)相加信號(hào)是分別通過將大約200KHz與大約500KHz的振蕩頻率相加以及將100KHz與500KHz的振蕩頻率相加而得到的。結(jié)果，可以改變接收檢測(cè)時(shí)序。于是，當(dāng)接收到超聲波時(shí)，與測(cè)定頻率或超聲波的傳輸頻率同步的噪聲不再同相，而被分散。因此，能夠減小測(cè)定誤差。
(實(shí)施例36)圖61是表示按照本發(fā)明實(shí)施例36的流量計(jì)的方框圖。
實(shí)施例36的流量計(jì)包括待測(cè)流體可從其中穿過的流率測(cè)定單元500；一對(duì)配置在流率測(cè)定單元500中并傳輸/接收超聲波的超聲波變換器501和502；用于驅(qū)動(dòng)超聲波變換器502的驅(qū)動(dòng)器電路503；與超聲波變換器501相連并檢測(cè)超聲波信號(hào)的接收檢測(cè)電路504；用于測(cè)定超聲波信號(hào)的傳播時(shí)間的第一計(jì)時(shí)器527；第二計(jì)時(shí)器528，其用于測(cè)定從接收檢測(cè)電路504接收到信號(hào)的時(shí)刻到第一計(jì)時(shí)器527的值發(fā)生變化的時(shí)刻為止的時(shí)間段；用于控制驅(qū)動(dòng)器電路503的控制單元530；用于根據(jù)第一計(jì)時(shí)器527和第二計(jì)時(shí)器528的輸出計(jì)算流率的計(jì)算單元506；開關(guān)電路509，用于切換在超聲波變換器501和502以及驅(qū)動(dòng)器電路503和接收檢測(cè)電路504之間的連接；溫度傳感器531，其用于測(cè)定流量計(jì)的溫度并將所測(cè)溫度輸送給控制單元530；以及電壓傳感器532，其用于測(cè)定供給流量計(jì)電量的電源的電壓。
控制單元530將測(cè)定啟動(dòng)信號(hào)輸送給驅(qū)動(dòng)電路503，同時(shí)開始第一計(jì)時(shí)器527的時(shí)間測(cè)定。驅(qū)動(dòng)電路503響應(yīng)信號(hào)的輸入而驅(qū)動(dòng)超聲波變換器502，以發(fā)射超聲波。所發(fā)射的超聲波傳入流體并被超聲波變換器501接收。接收檢測(cè)電路504將所接收的超聲波信號(hào)輸出給第一計(jì)時(shí)器527和第二計(jì)時(shí)器528。第一計(jì)時(shí)器527接收來自接收檢測(cè)電路504的輸入信號(hào)以停止時(shí)間的測(cè)定。第二計(jì)時(shí)器508接收接收檢測(cè)電路504的輸出以開始時(shí)間的測(cè)定，然后停止與從第一計(jì)時(shí)器527輸出的計(jì)數(shù)停止時(shí)刻同步的時(shí)間測(cè)定。計(jì)算單元506接收第一計(jì)時(shí)器527和第二計(jì)時(shí)器528的時(shí)間測(cè)定結(jié)果并計(jì)算流率。
圖62表示第一計(jì)時(shí)器527和第二計(jì)時(shí)器528的操作時(shí)序。如圖62所示，由于第一計(jì)時(shí)器527在時(shí)鐘信號(hào)的上升沿改變其狀態(tài)，因此進(jìn)行與A單元對(duì)應(yīng)的額外測(cè)定。由于第一計(jì)時(shí)器527的測(cè)定分辨率是圖62中的間隔B，因此在每次測(cè)定中就產(chǎn)生了被計(jì)為測(cè)定誤差的A單元。利用第二計(jì)時(shí)器528測(cè)定額外的A單元，并將其從計(jì)算單元506中減去，借此得到具有高分辨率的超聲波傳播時(shí)間，并且得到了正確的流率值。
另外，控制單元530啟動(dòng)第一計(jì)時(shí)器527，同時(shí)將啟動(dòng)信號(hào)輸出給第二計(jì)時(shí)器528，從而啟動(dòng)第二計(jì)時(shí)器528。在第一計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)完畢的時(shí)刻，一個(gè)與計(jì)數(shù)完畢時(shí)刻同步的輸出信號(hào)從第一計(jì)時(shí)器527輸出到第二計(jì)時(shí)器528，從而使第二計(jì)時(shí)器528停止，此時(shí)，第二計(jì)時(shí)器528的值等于在第一計(jì)時(shí)器527的一個(gè)時(shí)鐘時(shí)間內(nèi)所測(cè)的時(shí)間。在計(jì)算單元506處理該時(shí)間，得到與第二計(jì)時(shí)器528的一個(gè)時(shí)鐘對(duì)應(yīng)的時(shí)間，并校正與第二計(jì)時(shí)器528的一個(gè)時(shí)鐘對(duì)應(yīng)的時(shí)間，該時(shí)間被用于計(jì)算中。
當(dāng)溫度傳感器531或電源電壓傳感器532的輸出發(fā)生變化時(shí)，執(zhí)行該操作以達(dá)到或超過一個(gè)設(shè)定值。利用這種安排，第二計(jì)時(shí)器528無需擁有溫度和電源電壓的穩(wěn)定性。結(jié)果，可以使用廉價(jià)的部件。而且，無需繁忙地進(jìn)行校正，并且耗電量可以降到較低水平。
由于利用從第一計(jì)時(shí)器527的值中減去第二計(jì)時(shí)器528的值而得到的值進(jìn)行流率計(jì)算，因此時(shí)間測(cè)定分辨率與第二計(jì)時(shí)器528相等。另外，由于第二計(jì)時(shí)器528的操作時(shí)間非常短，因此可以降低耗電量。這樣，能夠得到耗電量小的高分辨率的流量計(jì)。而且，只要在執(zhí)行流率測(cè)定之前進(jìn)行了校正之后以穩(wěn)定的方式操作第二計(jì)時(shí)器528，就能夠進(jìn)行正確的流率測(cè)定。因此，即使當(dāng)?shù)诙?jì)時(shí)器528缺乏長(zhǎng)期穩(wěn)定性時(shí)，也能夠進(jìn)行正確的測(cè)定。于是，能夠利用普通應(yīng)用的部件獲得高準(zhǔn)確度的流量計(jì)。
另外，提供了溫度傳感器531。當(dāng)溫度傳感器531的輸出變化以達(dá)到或超過設(shè)定值時(shí)，利用第一計(jì)時(shí)器527來校正第二計(jì)時(shí)器528。這樣，即使在第二計(jì)時(shí)器528具有隨溫度變化而改變的特性時(shí)，在每次溫度發(fā)生變化時(shí)校正第二計(jì)時(shí)器528，從而可以進(jìn)行正確的測(cè)定。另外，只有在必要時(shí)才進(jìn)行這種校正，因此能夠降低耗電量。
另外，提供了電壓傳感器532。當(dāng)電壓傳感器532的輸出變化以達(dá)到或超過設(shè)定值時(shí)，利用第一計(jì)時(shí)器527來校正第二計(jì)時(shí)器528。這樣，即使在第二計(jì)時(shí)器528具有隨電源電壓變化而改變的特性時(shí)，在每次電源電壓發(fā)生變化時(shí)校正第二計(jì)時(shí)器528，從而可以進(jìn)行正確的測(cè)定。另外，只有在必要時(shí)才進(jìn)行這種校正，因此能夠降低耗電量。
另外，由于進(jìn)行這種校正，因此將晶體振蕩器用于第一計(jì)時(shí)器527的一個(gè)時(shí)鐘，而將CR振蕩電路用于第二計(jì)時(shí)器528的一個(gè)時(shí)鐘。利用晶體振蕩器的時(shí)鐘以非常穩(wěn)定的方式工作。然而，在這樣的時(shí)鐘內(nèi)，從操作開始到操作變得穩(wěn)定需要花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間。另外，雖然利用CR振蕩電路不能確保具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性，但是利用CR振蕩電路能夠容易地實(shí)現(xiàn)操作迅速變穩(wěn)定并以非同步方式操作的計(jì)時(shí)器。將晶體振蕩器用于第一計(jì)時(shí)器527的一個(gè)時(shí)鐘，而將CR振蕩電路用于第二計(jì)時(shí)器528的一個(gè)時(shí)鐘，從而能夠容易地實(shí)現(xiàn)具有高分辨率的穩(wěn)定計(jì)時(shí)器。
在實(shí)施例36的圖62中，在第二計(jì)時(shí)器開始操作之后，第二計(jì)時(shí)器在第一計(jì)時(shí)器的時(shí)鐘信號(hào)下降的時(shí)刻停止。然而，本發(fā)明并不局限于這種時(shí)序，這是因?yàn)橹灰摃r(shí)序與第一計(jì)時(shí)器同步，就可以通過隨后進(jìn)行的計(jì)算而得到正確的時(shí)間。
(實(shí)施例37)圖63是表示按照本發(fā)明實(shí)施例37的流量計(jì)的方框圖。
實(shí)施例37的流量計(jì)包括流率測(cè)定單元500；一對(duì)配置在流率測(cè)定單元500中并傳輸/接收超聲波的超聲波變換器501和502；用于驅(qū)動(dòng)超聲波變換器502的驅(qū)動(dòng)器電路503；與超聲波變換器503相連并檢測(cè)超聲波信號(hào)的接收檢測(cè)電路504；控制單元507，該單元用于按預(yù)定次數(shù)控制驅(qū)動(dòng)電路503，以便使驅(qū)動(dòng)電路503響應(yīng)接收檢測(cè)電路504的輸出而再次驅(qū)動(dòng)超聲波變換器502；用于測(cè)定進(jìn)行預(yù)定次數(shù)的操作所經(jīng)過的時(shí)間的計(jì)時(shí)器505；用于根據(jù)計(jì)時(shí)器505的輸出信號(hào)計(jì)算流率的計(jì)算單元506；以及延遲單元533，該單元是用于連續(xù)改變驅(qū)動(dòng)器電路503的驅(qū)動(dòng)方法的頻率穩(wěn)化裝置。
控制單元507將測(cè)定啟動(dòng)信號(hào)輸出給延遲單元533，同時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)器505的時(shí)間測(cè)定。在根據(jù)來自控制單元的設(shè)定信號(hào)而設(shè)定的延遲時(shí)間之后，延遲單元533將一個(gè)信號(hào)輸出給驅(qū)動(dòng)器電路503。響應(yīng)該信號(hào)的輸入，驅(qū)動(dòng)器電路503驅(qū)動(dòng)超聲波變換器502以發(fā)射超聲波。所發(fā)射的超聲波傳人流體并被超聲波變換器501接收。接收檢測(cè)電路504將所接收的超聲波信號(hào)輸出到延遲單元533，使得驅(qū)動(dòng)器電路以與在前一周期類似的方式進(jìn)行操作，并再次傳輸超聲波信號(hào)。已經(jīng)接收到來自接收檢測(cè)電路504的輸出信號(hào)的控制單元507對(duì)該重復(fù)操作計(jì)數(shù)，并且當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到預(yù)定次數(shù)時(shí)，控制單元507使計(jì)時(shí)器505停止。計(jì)算單元506接收計(jì)時(shí)器505的時(shí)間測(cè)定結(jié)果并計(jì)算流率。
控制單元507接收計(jì)時(shí)器505的值并設(shè)定延遲單元533的延遲時(shí)間，以使其保持恒定。以這種方式，控制單元507控制測(cè)定，以使測(cè)定頻率總是恒定的。利用這種結(jié)構(gòu)，即使當(dāng)傳播時(shí)間發(fā)生變化時(shí)，測(cè)定頻率也總是恒定的。結(jié)果，在無論傳播時(shí)間內(nèi)的變化如何而接收到超聲波時(shí)，與測(cè)定頻率或超聲波的傳輸頻率同步的噪聲總是保持同相。因此，能夠?qū)y(cè)定誤差保持為一個(gè)常數(shù)。據(jù)此，即使在噪聲具有非常長(zhǎng)的周期時(shí)，也能夠使流率測(cè)定穩(wěn)定化。
控制單元507控制延遲單元533，以使測(cè)定時(shí)間保持恒定。因此，無需計(jì)算每次超聲波傳輸?shù)膫鞑r(shí)間而只進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算，就能夠使測(cè)定頻率保持恒定。
在實(shí)施例37中，通過改變延遲時(shí)間使測(cè)定頻率保持恒定。然而，只要測(cè)定頻率恒定就可以得到相同的效果。具體地說，通過使用不同方法，例如通過改變超聲波變換器之間的距離也可以得到相同的效果。
由于當(dāng)存在流體時(shí)，超聲波從上游到下游的傳播時(shí)間不同于超聲波從下游到上游的傳播時(shí)間，因此為了穩(wěn)定測(cè)定頻率，可以設(shè)定不同的延遲。
另外，當(dāng)流率較大并且由周期性噪聲導(dǎo)致的誤差可以忽略時(shí)，停止周期性穩(wěn)定裝置的操作，借此可以減小耗電量。
另外，在測(cè)定的初始階段，在改變測(cè)定頻率穩(wěn)定裝置的設(shè)置的同時(shí)測(cè)定流率，借此由測(cè)定頻率變化而導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果發(fā)生最小變化的測(cè)定頻率被設(shè)定為靶測(cè)定頻率。利用這種安排，能夠得到更加穩(wěn)定的測(cè)定結(jié)果。
工業(yè)實(shí)用性如上所述，按照本發(fā)明的流量計(jì)，可以獲得以下效果。
為了解決上述問題，本發(fā)明的流量計(jì)包括一對(duì)傳輸/接收裝置，該裝置配置在流路中、利用流體的狀態(tài)變化進(jìn)行傳輸/接收；重復(fù)裝置，用于重復(fù)傳輸/接收；時(shí)間測(cè)定裝置，用于測(cè)定時(shí)間或者是由重復(fù)裝置重復(fù)的傳播；流率檢測(cè)裝置，用于根據(jù)時(shí)間測(cè)定裝置所測(cè)得的值來檢測(cè)流率；以及次數(shù)改變裝置，用于改變預(yù)定的重復(fù)次數(shù)。將重復(fù)次數(shù)改變到最佳數(shù)目，以便減小流量變化的影響。因此，能夠高度準(zhǔn)確地進(jìn)行可靠的流率測(cè)定。
該流量計(jì)包括一對(duì)傳輸/接收裝置，該裝置利用超聲波的傳播作為流體的狀態(tài)變化。這樣，通過使用超聲波傳輸/接收裝置，甚至在流體中出現(xiàn)狀態(tài)變化時(shí)，也能夠進(jìn)行超聲波的傳播。而且，通過將變化的重復(fù)次數(shù)改變到最佳數(shù)目，能夠獲得高準(zhǔn)確度的可靠流率測(cè)定。
該流量計(jì)包括傳輸/接收裝置，該裝置利用熱量傳播作為流體的狀態(tài)變化。這樣，通過使用熱量傳輸/接收裝置，甚至在流體中出現(xiàn)狀態(tài)變化時(shí)，也能夠進(jìn)行熱量的傳播。而且，通過將變化的重復(fù)次數(shù)改變到最佳數(shù)目，能夠獲得高準(zhǔn)確度的可靠流率測(cè)定。
該流量計(jì)包括經(jīng)過時(shí)間檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)由重復(fù)裝置重復(fù)測(cè)定的傳播時(shí)間的中途信息；頻率檢測(cè)裝置，用于由經(jīng)過時(shí)間檢測(cè)裝置的信息檢測(cè)流率變化的頻率；以及次數(shù)改變裝置，用于設(shè)定測(cè)定時(shí)間，以便使其基本上數(shù)倍于由頻率檢測(cè)裝置檢測(cè)額頻率。這樣，無需提供特殊的檢測(cè)裝置。在進(jìn)行流率檢測(cè)以前，由時(shí)間測(cè)定裝置的中途信息檢測(cè)變化頻率，并設(shè)定測(cè)定時(shí)間，以便使其數(shù)倍于一個(gè)頻率周期。結(jié)果，能夠獲得高準(zhǔn)確度的可靠流率測(cè)定。
該流量計(jì)包括數(shù)據(jù)保持裝置，用于保存至少一個(gè)或多個(gè)由經(jīng)過時(shí)間檢測(cè)裝置得到的重復(fù)進(jìn)行傳輸/接收的傳播時(shí)間；以及頻率檢測(cè)裝置，用于通過將數(shù)據(jù)保持裝置保存的數(shù)據(jù)與所測(cè)的傳播時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行比較來檢測(cè)頻率。每一時(shí)刻的時(shí)間測(cè)定信息都被數(shù)據(jù)保持裝置存儲(chǔ)和比較，借此能夠檢測(cè)頻率。
在預(yù)定過程中操作次數(shù)改變裝置。由于只有在進(jìn)行預(yù)定過程時(shí)才操作次數(shù)改變裝置，因此次數(shù)改變裝置的處理過程被限制到所需的最小值。于是，可以明顯降低耗電量。
在每次預(yù)定流率測(cè)定時(shí)操作次數(shù)改變裝置。這樣，在每次預(yù)定流率測(cè)定時(shí)改變重復(fù)次數(shù)，借此甚至在變化很大的流量中也能夠以可靠的方式高度準(zhǔn)確地測(cè)定流率。
在流率測(cè)定過程之前，實(shí)施次數(shù)改變裝置。由于在進(jìn)行流率測(cè)定之前將重復(fù)次數(shù)設(shè)定到預(yù)定次數(shù)，因此能夠以可靠的方式高度準(zhǔn)確地進(jìn)行流率測(cè)定。
預(yù)定過程包括異常確定裝置的操作，該裝置用于由所測(cè)的流率測(cè)定流率的異常情況；以及流率管理裝置額操作，該裝置用于由所測(cè)的流率管理流率的使用狀態(tài)。由于只有當(dāng)進(jìn)行異常測(cè)定過程和流率管理過程時(shí)，才改變重復(fù)次數(shù)，因此改變重復(fù)次數(shù)的操作被限制到所需的最小值。于是，能夠降低耗電量。
在下一流率測(cè)定中使用由流率檢測(cè)裝置得到的頻率調(diào)節(jié)的重復(fù)次數(shù)。由于該重復(fù)次數(shù)用于下一測(cè)定中，因此無需對(duì)頻率檢測(cè)進(jìn)行重復(fù)測(cè)定。這樣，可以減小耗電量。
當(dāng)所測(cè)流率小于預(yù)定流率時(shí)，操作流率變化裝置。由于只有當(dāng)?shù)扔诨蛐∮陬A(yù)定流率時(shí)才改變重復(fù)次數(shù)，但是當(dāng)流率高時(shí)不實(shí)施該過程，因此可以減小耗電量。
本發(fā)明的流量計(jì)包括傳輸/接收裝置，該裝置配置在流路中、利用流體的狀態(tài)變化進(jìn)行傳輸/接收；用于測(cè)定由傳輸/接收裝置傳輸/接收的傳播時(shí)間的測(cè)定裝置；用于基于時(shí)間測(cè)定裝置的值檢測(cè)流率的流率檢測(cè)裝置；利用傳輸/接收裝置測(cè)定流路中的變化的變化檢測(cè)裝置；以及測(cè)定控制裝置，用于同步于變化檢測(cè)裝置的變化計(jì)時(shí)使測(cè)定開始。由于利用傳輸接收裝置測(cè)定流路中的變化，因此無需提供另一用于檢測(cè)變化的傳感器。這樣，可以減小流量計(jì)的尺寸，并簡(jiǎn)化流路的結(jié)構(gòu)。而且，甚至在發(fā)生變化時(shí)也能夠在短時(shí)間內(nèi)以可靠的方式高度準(zhǔn)確地測(cè)定流率。
該流量計(jì)包括一對(duì)利用超聲波的傳播作為流體狀態(tài)變化的傳輸/接收裝置。這樣，利用超聲波傳輸/接收裝置可以檢測(cè)流體的狀態(tài)變化。因此，可以同步于變化的計(jì)時(shí)開始測(cè)定。結(jié)果，能夠以可靠的方式高度準(zhǔn)確地測(cè)定流率。
該流量計(jì)包括利用熱量的傳播作為流體狀態(tài)變化的傳輸/接收裝置。這樣，利用熱傳輸/接收裝置可以檢測(cè)流體的狀態(tài)變化。因此，可以同步于變化的計(jì)時(shí)開始測(cè)定。結(jié)果，能夠以可靠的方式高度準(zhǔn)確地測(cè)定流率。
該流量計(jì)包括配置在流路中、用于傳輸接收超聲波的第一振動(dòng)裝置和第二振動(dòng)裝置；開關(guān)裝置，用于對(duì)第一振動(dòng)裝置和第二振動(dòng)裝置的傳輸接收操作進(jìn)行開關(guān)；變化檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)第一振動(dòng)裝置和第二振動(dòng)裝置中的至少一個(gè)裝置的流路中的壓力變化；時(shí)間測(cè)定裝置，用于測(cè)定由第一振動(dòng)裝置和第二振動(dòng)裝置傳輸接收的超聲波的傳播時(shí)間；測(cè)定控制裝置，用于對(duì)以下情形進(jìn)行同步控制其一是，當(dāng)變化檢測(cè)裝置的輸出顯示出預(yù)定變化時(shí)，測(cè)定裝置測(cè)定從流路上游側(cè)的第一振動(dòng)裝置到流路下游側(cè)的第二振動(dòng)裝置傳播的第一測(cè)定時(shí)間T1，其二是，當(dāng)變化檢測(cè)裝置的輸出顯示出與預(yù)定變化相反的變化時(shí)，測(cè)定裝置測(cè)定從流路下游側(cè)的第二振動(dòng)裝置到流路上游側(cè)的第一振動(dòng)裝置傳播的第二測(cè)定時(shí)間T2；流率檢測(cè)裝置，用于利用第一測(cè)定時(shí)間T1和第二測(cè)定時(shí)間T2計(jì)算流率。由于在壓力變量的變化轉(zhuǎn)向的那一刻進(jìn)行測(cè)定，因此壓力變化相和測(cè)定計(jì)時(shí)相可以漂移。結(jié)果，由壓力變化導(dǎo)致的測(cè)定誤差可以偏移。
該流量計(jì)包括測(cè)定控制裝置，用于對(duì)以下情形進(jìn)行測(cè)定控制其一是，當(dāng)變化檢測(cè)裝置的輸出顯示出預(yù)定變化時(shí)，開始第一測(cè)定時(shí)間T1的測(cè)定，而當(dāng)變化檢測(cè)裝置的輸出顯示出與預(yù)定變化相反的變化時(shí)，開始第二測(cè)定時(shí)間T2的測(cè)定，其二是，在下一測(cè)定中，當(dāng)變化檢測(cè)裝置的輸出顯示出與預(yù)定變化相反的變化時(shí)，開始第一測(cè)定時(shí)間T1的測(cè)定，而當(dāng)變化檢測(cè)裝置的輸出顯示出預(yù)定變化時(shí)，開始第二測(cè)定時(shí)間T2的測(cè)定；以及流率計(jì)算裝置，用于通過使第一流率和第二流率相繼平均化來計(jì)算流率，而第一流率是通過利用先前的第一測(cè)量時(shí)間T1和先前的第二測(cè)量時(shí)間T2，同時(shí)交替改變測(cè)量的啟動(dòng)而得到的，而第二流率是通過利用其次的第一測(cè)量時(shí)間T1和其次的第二測(cè)量時(shí)間T2得到的。這樣，如上所述來改變測(cè)量的計(jì)時(shí)，以便對(duì)第一測(cè)量時(shí)間T1和第二測(cè)量時(shí)間T2進(jìn)行測(cè)量。結(jié)果，甚至當(dāng)壓力變化在高壓側(cè)和低壓側(cè)之間不對(duì)稱時(shí)，也可以抵銷這種壓力變化的影響。
該流量計(jì)包括用于多次進(jìn)行傳輸/接收的重復(fù)裝置。這樣，通過增加測(cè)量次數(shù)可進(jìn)行平均化，結(jié)果，可以實(shí)施可靠的流率測(cè)量。
該流量計(jì)包括用于在數(shù)倍于一個(gè)變化周期的時(shí)間段內(nèi)多次進(jìn)行傳輸/接收的重復(fù)裝置。這樣，通過根據(jù)變化頻率進(jìn)行測(cè)量可以使壓力變化平均化。結(jié)果，能夠測(cè)量穩(wěn)定的流率。
該流量計(jì)包括重復(fù)裝置，用于在變量檢測(cè)裝置的輸出顯示預(yù)定變化時(shí)，開始傳輸/接收的測(cè)量，并重復(fù)這種具有超聲波的傳輸/接收測(cè)量，直到變量檢測(cè)裝置的輸出顯示與預(yù)定變化相同的變化時(shí)為止。這樣，測(cè)量的開始和終止都遵從壓力變化的頻率。因此，可以測(cè)定變化頻率并使壓力變化平均化。結(jié)果，能夠測(cè)量穩(wěn)定的流率。
該流量計(jì)包括用于開關(guān)以下情形的選擇裝置一種情形是，第一振動(dòng)裝置和第二振動(dòng)裝置用于超聲波的傳輸/接收，一種情形是，第一振動(dòng)裝置和第二振動(dòng)裝置用于壓力變化的檢測(cè)。這樣，第一振動(dòng)裝置和第二振動(dòng)裝置中的至少一個(gè)裝置可以用于壓力檢測(cè)。結(jié)果，能夠同時(shí)獲得流率測(cè)量和壓力測(cè)量。
該流量計(jì)包括變量檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)零附近的變量波形的交流分量的一個(gè)分量。這樣，在該變量的零分量附近檢測(cè)到一個(gè)變量，于是在一個(gè)時(shí)間內(nèi)于零變量附近啟動(dòng)測(cè)量，以便實(shí)施流率測(cè)量。因此，通過在變量小的時(shí)間內(nèi)實(shí)施流率測(cè)量，甚至在流量發(fā)生變化時(shí)也能使測(cè)量穩(wěn)定。
該流量計(jì)包括頻率檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)變量檢測(cè)裝置的信號(hào)頻率；以及測(cè)量控制裝置，該裝置只在由頻率檢測(cè)裝置檢測(cè)的頻率為預(yù)定頻率時(shí)，才啟動(dòng)測(cè)量。這樣，通過只在頻率為預(yù)定頻率時(shí)才啟動(dòng)測(cè)量，可以在出現(xiàn)預(yù)定變化時(shí)實(shí)施測(cè)量。結(jié)果，能夠測(cè)量穩(wěn)定的流率。
該流量計(jì)包括檢測(cè)取消裝置，該裝置在沒有檢測(cè)到變量檢測(cè)裝置的信號(hào)時(shí)，可以在一個(gè)預(yù)定時(shí)間段之后自動(dòng)啟動(dòng)測(cè)量。這樣，甚至在變化消失后，也能夠在預(yù)定時(shí)間達(dá)到時(shí)自動(dòng)測(cè)量流率。
傳輸/接收裝置和第一及第二振動(dòng)裝置包括壓電變換器。這樣，當(dāng)使用壓電變換器時(shí)，超聲波可用于傳輸/接收，同時(shí)能夠檢測(cè)壓力變化。
本發(fā)明的流量計(jì)包括傳輸/接收裝置，該裝置配置在流路中、用于利用流體的狀態(tài)變化來進(jìn)行傳輸/接收；重復(fù)裝置，用于重復(fù)傳輸/接收裝置的信號(hào)傳播；時(shí)間測(cè)量裝置，用于測(cè)量由重復(fù)裝置實(shí)施的重復(fù)過程中的傳播時(shí)間；流率檢測(cè)裝置，用于根據(jù)時(shí)間測(cè)量裝置所測(cè)得的值來檢測(cè)流率；變量檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)流路中的流量變化；測(cè)量控制裝置，用于控制以上這些裝置中的每一個(gè)裝置；以及測(cè)量監(jiān)測(cè)裝置，用于自動(dòng)監(jiān)測(cè)以上這些裝置中的每一個(gè)裝置的異常情況。這樣，當(dāng)流路中的流量發(fā)生變化時(shí)，可以根據(jù)該變化測(cè)量流率，同時(shí)利用測(cè)量監(jiān)測(cè)裝置快速檢測(cè)異常情況。因此，可以正確地進(jìn)行異常情況的處理并使測(cè)量值穩(wěn)定。結(jié)果，能夠高度準(zhǔn)確地測(cè)量流率，并改進(jìn)測(cè)量的可靠性。
該流量計(jì)包括一對(duì)傳輸/接收裝置，該裝置利用超聲波的傳播作為流體的狀態(tài)變化。由于使用了超聲波，因此甚至在流量發(fā)生變化時(shí)也能夠進(jìn)行流率測(cè)量。而且，可以利用測(cè)量監(jiān)測(cè)裝置正確地進(jìn)行異常情況的處理。結(jié)果，能夠改進(jìn)測(cè)量的可靠性。
該流量計(jì)包括傳輸/接收裝置，該裝置利用熱量的傳播作為流體的狀態(tài)變化。由于使用了熱量傳播，因此甚至在流量發(fā)生變化時(shí)也能夠進(jìn)行流率測(cè)量。而且，可以利用測(cè)量監(jiān)測(cè)裝置正確地進(jìn)行異常情況的處理。結(jié)果，能夠改進(jìn)測(cè)量的可靠性。
該流量計(jì)包括一對(duì)傳輸/接收裝置，該裝置配置在流路中、用于傳輸/接收超聲波；重復(fù)裝置，用于重復(fù)傳輸/接收裝置的信號(hào)傳播；時(shí)間測(cè)量裝置，用于測(cè)量由重復(fù)裝置實(shí)施的重復(fù)過程中超聲波的傳播時(shí)間；流率檢測(cè)裝置，用于根據(jù)時(shí)間測(cè)量裝置所測(cè)得的值來檢測(cè)流率；變量檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)流路中的流量變化；測(cè)量控制裝置，用于控制以上這些裝置中的每一個(gè)裝置；以及測(cè)量監(jiān)測(cè)裝置，用于監(jiān)測(cè)啟動(dòng)信號(hào)中的異常情況和結(jié)束信號(hào)中的異常情況，其中啟動(dòng)信號(hào)在測(cè)量控制裝置的轉(zhuǎn)向信號(hào)之后的變量檢測(cè)裝置的第一輸出信號(hào)處，指導(dǎo)超聲波傳輸開始，結(jié)束信號(hào)在變量檢測(cè)裝置的第二輸出信號(hào)處指導(dǎo)超聲波的傳輸/接收重復(fù)過程結(jié)束。這樣，當(dāng)流路中的流量發(fā)生變化時(shí)，可以同步于變化頻率實(shí)施測(cè)量，并且利用測(cè)量監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)異常情況。因此，能夠高度準(zhǔn)確地測(cè)量流率，并得到可靠的測(cè)量值。另外，可以正確進(jìn)行異常情況的處理，并改進(jìn)所測(cè)量的流率值的可靠性。
該流量計(jì)包括測(cè)量監(jiān)測(cè)裝置，用于在測(cè)量控制裝置轉(zhuǎn)向之后的一段預(yù)定時(shí)間內(nèi)沒有產(chǎn)生啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，在一段預(yù)定時(shí)間之后指導(dǎo)超聲波開始傳輸。這樣，甚至在沒有變化以及在預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)沒有啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，也能夠在每個(gè)預(yù)定時(shí)間測(cè)量流率，并避免數(shù)據(jù)損失。
該流量計(jì)包括測(cè)量監(jiān)測(cè)裝置，用于在測(cè)量控制裝置轉(zhuǎn)向之后的一段預(yù)定時(shí)間內(nèi)沒有產(chǎn)生啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，在一段預(yù)定時(shí)間之后指導(dǎo)超聲波開始傳輸。并且用于實(shí)施預(yù)定的重復(fù)次數(shù)的測(cè)量。這樣，甚至在沒有變化以及在預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)沒有啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，也能夠在每個(gè)預(yù)定時(shí)間進(jìn)行預(yù)定重復(fù)次數(shù)的流率測(cè)量，并避免數(shù)據(jù)損失。
該流量計(jì)包括測(cè)量監(jiān)測(cè)裝置，用于在測(cè)量控制裝置轉(zhuǎn)向之后的一段預(yù)定時(shí)間內(nèi)沒有產(chǎn)生啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，直到測(cè)量控制裝置的下一個(gè)轉(zhuǎn)向時(shí)才進(jìn)行測(cè)量。通過暫停操作直到下一個(gè)測(cè)量轉(zhuǎn)向?yàn)橹?，可以不進(jìn)行不必要的測(cè)量，借此減小耗電量。
該流量計(jì)包括測(cè)量監(jiān)測(cè)裝置，用于在啟動(dòng)信號(hào)之后的一段預(yù)定時(shí)間內(nèi)沒有產(chǎn)生結(jié)束信號(hào)時(shí)，終止超聲波的接收。由于超聲波的接收是被強(qiáng)制終止的，因此在等待結(jié)束信號(hào)的同時(shí)不能暫停測(cè)量。這樣，測(cè)量可進(jìn)行到下一個(gè)過程，并且能夠?qū)嵤┓€(wěn)定的測(cè)量操作。
該流量計(jì)包括測(cè)量監(jiān)測(cè)裝置，該裝置在啟動(dòng)信號(hào)之后的一段預(yù)定時(shí)間內(nèi)沒有產(chǎn)生結(jié)束信號(hào)時(shí)，可以終止超聲波的接收并再輸出啟動(dòng)信號(hào)。由于超聲波的接收是被強(qiáng)制終止的，因此在等待結(jié)束信號(hào)的同時(shí)不能暫停測(cè)量。而且，啟動(dòng)信號(hào)被再輸出，從而進(jìn)行重新測(cè)量。這樣，能夠?qū)嵤┓€(wěn)定的測(cè)量操作。
該流量計(jì)包括測(cè)量監(jiān)測(cè)裝置，用于在重復(fù)次數(shù)中出現(xiàn)異常情況時(shí)，停止傳輸/接收過程。由于重復(fù)次數(shù)出現(xiàn)異常時(shí)停止了測(cè)量，因此只有高度準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)能夠用于進(jìn)行流率測(cè)量。
該流量計(jì)包括測(cè)量監(jiān)測(cè)裝置，該裝置將用于測(cè)量的第一重復(fù)次數(shù)與用于測(cè)量的第二重復(fù)次數(shù)進(jìn)行比較，并且當(dāng)?shù)谝缓偷诙貜?fù)次數(shù)之間的差值等于或大于預(yù)定次數(shù)時(shí)，再次輸出啟動(dòng)信號(hào)，其中在應(yīng)用第一重復(fù)次數(shù)的測(cè)量中，超聲波從這對(duì)傳輸/接收裝置的第一裝置中傳輸出來，并被第二傳輸/接收裝置所接收，而在應(yīng)用第二重復(fù)次數(shù)的測(cè)量中，超聲波從第二傳輸/接收裝置中傳輸出來，并被第一傳輸/接收裝置所接收。這樣，當(dāng)這兩個(gè)重復(fù)次數(shù)明顯不同時(shí)，可重新進(jìn)行測(cè)量，借此能夠進(jìn)行具有穩(wěn)定變化頻率的高度準(zhǔn)確的測(cè)量。
該流量計(jì)包括重復(fù)裝置，用于設(shè)置重復(fù)次數(shù)，以便用于測(cè)量的第一重復(fù)次數(shù)與用于測(cè)量的第二重復(fù)次數(shù)相等，其中在應(yīng)用第一重復(fù)次數(shù)的測(cè)量中，超聲波從這對(duì)傳輸/接收裝置的第一裝置中傳輸出來，并被第二傳輸/接收裝置所接收，而在應(yīng)用第二重復(fù)次數(shù)的測(cè)量中，超聲波從第二傳輸/接收裝置中傳輸出來，并被第一傳輸/接收裝置所接收。這樣，通過利用相同的重復(fù)次數(shù)，甚至在變化頻率不穩(wěn)定時(shí)，也能夠進(jìn)行預(yù)定流率的測(cè)量。
該流量計(jì)包括測(cè)量監(jiān)測(cè)裝置，用于監(jiān)測(cè)啟動(dòng)信號(hào)被再次輸出的次數(shù)，從而使啟動(dòng)信號(hào)的輸出局限于預(yù)定次數(shù)或更少次數(shù)，以便使啟動(dòng)信號(hào)的輸出不會(huì)永久重復(fù)下去。這樣，通過限制重新測(cè)量的次數(shù)，可以阻止測(cè)量過程永久繼續(xù)下去。結(jié)果，能夠進(jìn)行穩(wěn)定的流率測(cè)量。
該流量計(jì)由所測(cè)的傳播時(shí)間倒數(shù)之間的差值測(cè)量流率，同時(shí)多次重復(fù)超聲波的傳輸/接收。這樣，當(dāng)使用超聲波時(shí)，可以在不被流路中的變化頻率影響的情況下，進(jìn)行傳輸/接收。而且，由所測(cè)定的傳播時(shí)間的倒數(shù)的差值測(cè)定流率，同時(shí)重復(fù)傳輸/接收，借此，由一個(gè)周期的若干單位可以測(cè)定甚至一個(gè)長(zhǎng)周期的變化。另外，由變量導(dǎo)致的傳播時(shí)間的差值可以利用倒數(shù)的差值來抵銷。
本發(fā)明的流量計(jì)包括瞬時(shí)流率檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)瞬時(shí)流率；波動(dòng)確定裝置，用于測(cè)定流率值中是否有脈沖；以及至少一個(gè)或多個(gè)穩(wěn)定流率計(jì)算裝置，用于根據(jù)波動(dòng)確定裝置的測(cè)定結(jié)果利用不同裝置計(jì)算流率值。這樣，通過測(cè)定所測(cè)流率中的變化并開關(guān)流率計(jì)算裝置，可以由一個(gè)流率測(cè)量裝置以可靠的方式根據(jù)變化量來計(jì)算流率。
本發(fā)明的流量計(jì)包括瞬時(shí)流率檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)瞬時(shí)流率；濾波處理裝置，用于進(jìn)行流率值的數(shù)字濾波處理；以及穩(wěn)定流率計(jì)算裝置，用于利用濾波處理裝置計(jì)算流率值。這樣，當(dāng)進(jìn)行數(shù)字濾波處理時(shí)，可以進(jìn)行與均化過程相等同的計(jì)算過程，而無需利用大量的存儲(chǔ)器來儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。而且，可以通過改變一個(gè)變量例如濾波系數(shù)來調(diào)整濾波特性。
該流量計(jì)包括穩(wěn)定流率計(jì)算裝置，用于在波動(dòng)確定裝置測(cè)定有脈沖時(shí)，利用數(shù)字濾波處理裝置來計(jì)算一個(gè)穩(wěn)定的流率值。這樣，當(dāng)脈沖出現(xiàn)時(shí)，選擇銳截止濾波特性，以便提供較大的脈沖穩(wěn)態(tài)，并且只在出現(xiàn)脈沖時(shí)才進(jìn)行濾波處理。
波動(dòng)確定裝置測(cè)定流率值的變化幅度是否等于或大于預(yù)定值。這樣，可以根據(jù)脈沖的變化幅度測(cè)定脈沖，借此根據(jù)脈沖的變化幅度來調(diào)整濾波處理。
濾波處理裝置根據(jù)流率值的變化幅度來調(diào)整濾波特性。由于濾波特性按照流率值的變化幅度來改變，因此可以快速調(diào)整濾波特性，以便充分張弛濾波特性，該特征使得變化較小時(shí)按照流率的變化而改變，而當(dāng)變化較大時(shí)，選擇銳截止濾波特性，以便能夠明顯減小由于脈沖而導(dǎo)致的流率變化。
只有當(dāng)由瞬時(shí)流率檢測(cè)裝置檢測(cè)的流率值較低時(shí)，才進(jìn)行濾波處理。由于只有在流率低時(shí)才進(jìn)行濾波處理，因此當(dāng)流率高時(shí)可快速處理流率的變化，并且當(dāng)流率低時(shí)所導(dǎo)致的波動(dòng)影響被明顯減小。
濾波處理裝置根據(jù)流率值調(diào)整濾波特性。由于濾波特性根據(jù)流率值來改變，因此只有在流率低時(shí)才進(jìn)行濾波處理，而當(dāng)流率高時(shí)可以快速處理流率的變化，并且當(dāng)流率低時(shí)所導(dǎo)致的波動(dòng)影響被明顯減小。
濾波處理裝置根據(jù)瞬時(shí)流率檢測(cè)裝置的流率時(shí)間間隔來調(diào)整濾波特性。這樣，通過根據(jù)流率檢測(cè)時(shí)間的間隔來改變?yōu)V波特性，可以在測(cè)量間隔短時(shí)減小張弛濾波特性的變化，而在測(cè)量間隔長(zhǎng)時(shí)減小銳截止濾波特性的變化。
該流量計(jì)包括濾波處理裝置，該裝置在流率高時(shí)調(diào)整濾波特性，以便濾波特性的截止頻率變得較高，而在流率低時(shí)調(diào)整濾波特性，以便濾波特性具有較低的截止頻率。這樣，當(dāng)流率高時(shí)響應(yīng)特征增加，而當(dāng)流率低時(shí)波動(dòng)減小。
調(diào)整濾波特性，以便由穩(wěn)定流率計(jì)算裝置計(jì)算的流率值的變化幅度在預(yù)定值范圍內(nèi)。由于濾波特性被調(diào)整，從而使變化幅度在預(yù)定值范圍內(nèi)，因此可以減小流率的變化，從而總是等于或小于預(yù)定值。
利用超聲波檢測(cè)流率的超聲波流量計(jì)被用作瞬時(shí)流率檢測(cè)裝置。這樣，通過利用超聲波流量計(jì)，甚至在出現(xiàn)較大的流率變化時(shí)，也能夠測(cè)量瞬時(shí)流率。這樣，由該流率值，可以計(jì)算一個(gè)穩(wěn)定的流率。
基于熱的流量計(jì)被用作瞬時(shí)流率檢測(cè)裝置。當(dāng)利用基于熱的流量計(jì)時(shí)，甚至在出現(xiàn)較大的流率變化時(shí)，也能夠測(cè)量瞬時(shí)流率。這樣，由該流率值，可以計(jì)算一個(gè)穩(wěn)定的流率。
控制單元控制周期性變化裝置，從而相繼改變流率測(cè)定中的測(cè)定頻率，以便使測(cè)定頻率不保持恒定。這樣，當(dāng)超聲波被接收時(shí)，與測(cè)定頻率或超聲波的傳輸頻率同步的噪聲不在同一相上，而是被分散了。因此，可以減小測(cè)定誤差。
而且，本發(fā)明的流量計(jì)包括用于相繼改變驅(qū)動(dòng)器電路的驅(qū)動(dòng)方法的周期性變化裝置。響應(yīng)接收檢測(cè)電路的輸出接收，控制單元在接收檢測(cè)電路檢測(cè)超聲波的接收的每一時(shí)刻調(diào)整周期性變化裝置，以便使測(cè)定頻率不保持恒定。這樣，可以在一個(gè)流率測(cè)定周期內(nèi)為了測(cè)定多次設(shè)定地操作周期性變化裝置。結(jié)果，噪聲在測(cè)定結(jié)果中被平均分散了，從而可以獲得可靠的測(cè)定結(jié)果。
周期性變化裝置開關(guān)地輸出多個(gè)具有不同頻率的輸出信號(hào)；而控制單元在每次測(cè)量時(shí)改變周期性變化裝置的頻率設(shè)置，從而改變驅(qū)動(dòng)器電路的驅(qū)動(dòng)頻率。這樣，通過改變驅(qū)動(dòng)頻率，可以由與驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率變化對(duì)應(yīng)的時(shí)間來改變接收檢測(cè)時(shí)序。這樣，當(dāng)超聲波被接收時(shí)，與測(cè)量頻率或超聲波的傳輸頻率同步的噪聲不會(huì)在同一相出現(xiàn)，而是被分散了。因此，能夠減小測(cè)量誤差。
周期性變化裝置輸出具有相同頻率和多個(gè)不同相的輸出信號(hào)；而操作控制單元，以便使周期性變化裝置的輸出信號(hào)的相設(shè)定在每次測(cè)量時(shí)改變，并使驅(qū)動(dòng)器電路的驅(qū)動(dòng)相改變。這樣，通過改變驅(qū)動(dòng)相，可以由與驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相變化對(duì)應(yīng)的時(shí)間來改變接收檢測(cè)時(shí)序。這樣，當(dāng)超聲波被接收時(shí)，與測(cè)量頻率或超聲波的傳輸頻率同步的噪聲不會(huì)在同一相出現(xiàn)，而是被分散了。因此，能夠減小測(cè)量誤差。
周期性變化裝置輸出通過將第一頻率信號(hào)與第二頻率信號(hào)疊加而得到的合成信號(hào)，其中第一頻率是超聲波變換器的操作頻率，而第二頻率不同于第一頻率；以及控制單元在每次測(cè)定時(shí)通過驅(qū)動(dòng)器電路輸出一個(gè)輸出信號(hào)，在該信號(hào)中周期性變化裝置的第二頻率被改變了。這樣，可以干擾流率測(cè)定的周期。結(jié)果，當(dāng)超聲波被接收時(shí)，與測(cè)量頻率或超聲波的傳輸頻率同步的噪聲不會(huì)在同一相出現(xiàn)，而是被分散了。因此，能夠減小測(cè)量誤差。
周期性變化裝置開關(guān)具有第二頻率的情形與沒有第二頻率的情形之間的設(shè)置。這樣，由于通過改變傳輸超聲波的超聲波變換器的振動(dòng)而改變了接收檢測(cè)時(shí)序，因此流率測(cè)量的周期性可以被干擾。結(jié)果，當(dāng)超聲波被接收時(shí)，與測(cè)量頻率或超聲波的傳輸頻率同步的噪聲不會(huì)在同一相出現(xiàn)，而是被分散了。因此，能夠減小測(cè)量誤差。
周期性變化裝置改變第二頻率的相位設(shè)置。這樣，由于通過改變傳輸超聲波的超聲波變換器的振動(dòng)而改變了接收檢測(cè)時(shí)序，因此流率測(cè)量的周期性可以被干擾。結(jié)果，當(dāng)超聲波被接收時(shí)，與測(cè)量頻率或超聲波的傳輸頻率同步的噪聲不會(huì)在同一相出現(xiàn)，而是被分散/均化了。因此，能夠減小測(cè)量誤差。
周期性變化裝置改變第二頻率的頻率設(shè)置。這樣，由于通過改變傳輸超聲波的超聲波變換器的振動(dòng)而改變了接收檢測(cè)時(shí)序，因此流率測(cè)量的周期性可以被干擾。結(jié)果，當(dāng)超聲波被接收時(shí)，與測(cè)量頻率或超聲波的傳輸頻率同步的噪聲不會(huì)在同一相出現(xiàn)，而是被分散了。因此，能夠減小測(cè)量誤差。
周期性變化裝置包括能夠設(shè)置不同延遲時(shí)間的延遲單元；以及控制單元在超聲波的每次傳輸時(shí)，或者是在每次接收檢測(cè)時(shí)改變延遲設(shè)置。這樣，在一個(gè)測(cè)量操作過程中，在緊接的前一測(cè)量中傳輸?shù)某暡ɑ祉懸约俺暡ㄗ儞Q器的拖尾影響可以被分散，借此能夠減小測(cè)量誤差。
由周期性變化裝置改變的周期寬度數(shù)倍于與傳播時(shí)間變化(這是由測(cè)量誤差導(dǎo)致的)相對(duì)應(yīng)的值。這樣，當(dāng)用于所有設(shè)置的測(cè)量值被相加并均化時(shí)，誤差可以減到最小。
由周期性變化裝置改變的周期寬度等于超聲波變換器的一個(gè)共振頻率周期。這樣，在通過將用于所有設(shè)置的測(cè)量值相加并均化而得到的值中，由超聲波共振或超聲波變換器的拖尾導(dǎo)致的測(cè)量誤差被減到最小。因此，能夠減小測(cè)量誤差。
用于改變周期的圖譜級(jí)與上游方向的測(cè)量及下游方向的測(cè)量中所用的相同。這樣，具有向上游側(cè)傳輸?shù)某暡ǖ臏y(cè)量與具有向下游側(cè)傳輸?shù)某暡ǖ臏y(cè)量總是在相同的條件下進(jìn)行。結(jié)果，甚至在流率發(fā)生變化時(shí)，也能夠得到可靠的測(cè)量結(jié)果。
預(yù)定的次數(shù)數(shù)倍于周期性變化裝置的變化次數(shù)。這樣，周期性變化裝置的所有設(shè)定值都均勻地設(shè)置在一個(gè)流率測(cè)量操作過程內(nèi)。結(jié)果，能夠得到可靠的測(cè)量結(jié)果。
另外，利用第二計(jì)時(shí)器測(cè)定從接收檢測(cè)到下一結(jié)算時(shí)間的時(shí)間段，借此用比第一計(jì)時(shí)器高的分辨率進(jìn)行測(cè)定。而且，與具有相同分辨率的流量計(jì)比較，其耗電量降低了，這是因?yàn)橹辉诮邮諜z測(cè)之后的較短時(shí)間段內(nèi)操作第二計(jì)時(shí)器。
而且，由于用第一計(jì)時(shí)器校正第二計(jì)時(shí)器，因此第二計(jì)時(shí)器只需具有短期穩(wěn)定性。于是，無需使用特殊部件。因此，易于獲得高分辨率的計(jì)時(shí)器。
而且，由于當(dāng)溫度傳感器的輸出發(fā)生變化時(shí)用第一計(jì)時(shí)器校正第二計(jì)時(shí)器，從而使其等于或高于設(shè)定值，因此甚至在第二計(jì)時(shí)器具有隨溫度變化而改變的特性時(shí)，也能夠使用本發(fā)明的流量計(jì)。
再者，由于當(dāng)電壓傳感器的輸出發(fā)生變化時(shí)用第一計(jì)時(shí)器校正第二計(jì)時(shí)器，從而使其等于或高于設(shè)定值，因此甚至在第二計(jì)時(shí)器具有隨電壓變化而改變的特性時(shí)，也能夠使用本發(fā)明的流量計(jì)。
本發(fā)明的流量計(jì)包括流率測(cè)定單元，待測(cè)流體可流經(jīng)這單元；一對(duì)超聲波變換器，該變換器配置在流率測(cè)量單元中，用于傳輸/接收超聲波；用于驅(qū)動(dòng)超聲波變換器之一的驅(qū)動(dòng)器電路；與另一超聲波變換器相連、用于檢測(cè)超聲波信號(hào)的接收檢測(cè)電路；控制單元，該單元用于預(yù)定次數(shù)地控制驅(qū)動(dòng)器電路，以便響應(yīng)接收檢測(cè)電路的輸出而再次驅(qū)動(dòng)超聲波變換器；用于預(yù)定次數(shù)地測(cè)定過程時(shí)間的計(jì)時(shí)器；用于由計(jì)時(shí)器的輸出計(jì)算流率的計(jì)算單元；以及用于順序改變驅(qū)動(dòng)器電路的驅(qū)動(dòng)方法的周期性變化裝置，其中控制單元控制周期性穩(wěn)定裝置，以便使頻率總是保持恒定。有了這種結(jié)構(gòu)，甚至在傳播時(shí)間改變時(shí)，測(cè)量頻率也總是恒定的。這樣，當(dāng)超聲波被接收時(shí)，與測(cè)量頻率或超聲波的傳輸頻率同步的噪聲總是在同一相出現(xiàn)，而無論傳播時(shí)間是否變化。因此，測(cè)量誤差可以保持恒定值。結(jié)果，甚至在噪聲具有非常長(zhǎng)的周期時(shí)，也能夠使流率測(cè)量穩(wěn)定化。
該控制單元包括由能夠設(shè)置不同延遲時(shí)間的延遲單元形成的周期性穩(wěn)定裝置；并且控制單元通過開關(guān)延遲次數(shù)來改變驅(qū)動(dòng)器電路的輸出計(jì)時(shí)。由于通過改變延遲時(shí)間而使測(cè)量頻率保持恒定，因此測(cè)量頻率可以被穩(wěn)定，而不會(huì)影響超聲波變換器的驅(qū)動(dòng)。
控制單元控制驅(qū)動(dòng)電路，以便使測(cè)量時(shí)間保持恒定。這樣，測(cè)量頻率可以保持恒定，而只需簡(jiǎn)單的計(jì)算，無需計(jì)算每次超聲波傳輸?shù)膫鞑r(shí)間。
權(quán)利要求
1.一種流量計(jì)，包括流率測(cè)定單元，待測(cè)流體流經(jīng)該單元；一對(duì)位于流率測(cè)定單元中的超聲波變換器，用于傳輸/接收超聲波；驅(qū)動(dòng)器電路，用于驅(qū)動(dòng)超聲波變換器之一；與另一超聲波變換器相連的接收檢測(cè)電路，用于檢測(cè)超聲波脈沖；計(jì)時(shí)器，用于根據(jù)超聲波脈沖的接收檢測(cè)時(shí)序測(cè)定傳播時(shí)間；控制單元，用于控制驅(qū)動(dòng)器電路；計(jì)算單元，用于根據(jù)計(jì)時(shí)器的輸出計(jì)算待測(cè)流體的流率；以及周期性變化裝置，用于順序改變驅(qū)動(dòng)器電路的驅(qū)動(dòng)方法；其中，控制單元控制周期性變化裝置，使得根據(jù)超聲波脈沖的傳播時(shí)間來依次改變流率測(cè)定中的傳輸/接收信號(hào)的頻率。
2.一種流量計(jì)，包括流率測(cè)定單元，待測(cè)流體流經(jīng)該單元；一對(duì)位于流率測(cè)定單元中的超聲波變換器，用于傳輸/接收超聲波；驅(qū)動(dòng)器電路，用于驅(qū)動(dòng)超聲波變換器之一；與另一超聲波變換器相連的接收檢測(cè)電路，用于檢測(cè)超聲波脈沖；控制單元，用于控制驅(qū)動(dòng)器電路預(yù)定次數(shù)，以便根據(jù)接收檢測(cè)電路的輸出再次驅(qū)動(dòng)超聲波變換器之一；計(jì)時(shí)器，用于預(yù)定次數(shù)地測(cè)定經(jīng)過時(shí)間；計(jì)算單元，用于根據(jù)計(jì)時(shí)器的輸出來計(jì)算待測(cè)流體的流率；以及周期性變化裝置，用于順序改變驅(qū)動(dòng)器電路的驅(qū)動(dòng)方法，其中，控制單元在接收檢測(cè)電路每次檢測(cè)到超聲波脈沖的接收時(shí)，利用周期性變化裝置改變驅(qū)動(dòng)方法。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量計(jì)，其中周期性變化裝置切換地輸出多個(gè)具有不同頻率的輸出信號(hào)；以及控制單元在每次測(cè)定時(shí)通過改變周期性變化裝置的頻率設(shè)定，來改變驅(qū)動(dòng)器電路的驅(qū)動(dòng)頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流量計(jì)，其中周期性變化裝置切換地輸出多個(gè)具有不同頻率的輸出信號(hào)；以及控制單元在每次測(cè)定時(shí)通過改變周期性變化裝置的頻率設(shè)定，來改變驅(qū)動(dòng)器電路的驅(qū)動(dòng)頻率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量計(jì)，其中周期性變化裝置輸出具有相同頻率和多個(gè)不同相位的輸出信號(hào)；以及控制單元通過每次測(cè)定時(shí)改變周期性變化裝置的輸出信號(hào)的相位設(shè)定來改變驅(qū)動(dòng)器電路的驅(qū)動(dòng)相位。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流量計(jì)，其中周期性變化裝置輸出具有相同頻率和多個(gè)不同相位的輸出信號(hào)；以及控制單元通過每次測(cè)定時(shí)改變周期性變化裝置的輸出信號(hào)的相位設(shè)定來改變驅(qū)動(dòng)器電路的驅(qū)動(dòng)相位。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量計(jì)，其中，周期性變化裝置輸出通過將第一頻率的信號(hào)與第二頻率信號(hào)疊加而得到的合成信號(hào)，其中，第一頻率是超聲波的操作頻率，而第二頻率與第一頻率不同；以及控制單元通過驅(qū)動(dòng)器電路并在每次流率測(cè)定時(shí)，輸出一個(gè)輸出信號(hào)，在該輸出信號(hào)中周期性變化裝置的第二頻率被改變。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流量計(jì)，其中，周期性變化裝置輸出通過將第一頻率的信號(hào)與第二頻率信號(hào)疊加而得到的合成信號(hào)，其中，第一頻率是超聲波的操作頻率，而第二頻率與第一頻率不同；以及控制單元通過驅(qū)動(dòng)器電路在每次流率測(cè)定時(shí)，輸出一個(gè)輸出信號(hào)，在該輸出信號(hào)中周期性變化裝置的第二頻率被改變。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的流量計(jì)，其中，周期性變化裝置在具有第二頻率的情形與沒有第二頻率的情形之間改變?cè)O(shè)定。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的流量計(jì)，其中，周期性變化裝置改變第二頻率的相位設(shè)定。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的流量計(jì)，其中，周期性變化裝置改變第二頻率的頻率設(shè)定。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流量計(jì)，其中周期性變化裝置包括能夠設(shè)定不同延遲時(shí)間的延遲單元；以及控制單元在每次檢測(cè)到超聲波的傳輸或接收時(shí)，改變延遲單元中的延遲時(shí)間設(shè)定。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量計(jì)，其中，由周期性變化裝置改變的一個(gè)頻率周期寬度為與由測(cè)量誤差導(dǎo)致的傳播時(shí)間變化相對(duì)應(yīng)的值的數(shù)倍。
14.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流量計(jì)，其中，由周期性變化裝置改變的一個(gè)頻率周期寬度為與由測(cè)量誤差導(dǎo)致的傳播時(shí)間變化相對(duì)應(yīng)的值的數(shù)倍。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量計(jì)，其中，由周期性變化裝置改變的一個(gè)頻率周期寬度等于超聲波變換器的一個(gè)共振頻率周期。
16.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流量計(jì)，其中，由周期性變化裝置改變的一個(gè)頻率周期寬度等于超聲波變換器的一個(gè)共振頻率周期。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量計(jì)，其中，用于改變周期的布圖順序與在上游方向上的測(cè)定及在下游方向上的測(cè)定中所用的相同。
18.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流量計(jì)，其中，用于改變周期的布圖順序與在上游方向上的測(cè)定及在下游方向上的測(cè)定中所用的相同。
19.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流量計(jì)，其中，預(yù)定次數(shù)為周期性變化裝置的變化次數(shù)的數(shù)倍。
20.一種流量計(jì)，包括流率測(cè)定單元，待測(cè)流體流經(jīng)該單元；一對(duì)位于流率測(cè)定單元中的超聲波變換器，用于傳輸/接收超聲波；驅(qū)動(dòng)器電路，用于驅(qū)動(dòng)超聲波變換器之一；與另一超聲波變換器相連的接收檢測(cè)電路，用于檢測(cè)超聲波脈沖；第一計(jì)時(shí)器，用于測(cè)定超聲波脈沖的傳播時(shí)間；第二計(jì)時(shí)器，用于測(cè)定從接收檢測(cè)電路檢測(cè)到超聲波脈沖的接收到第一計(jì)時(shí)器的值發(fā)生變化為止的時(shí)間段；控制單元，用于控制驅(qū)動(dòng)器電路；以及計(jì)算單元，用于根據(jù)第一計(jì)時(shí)器和第二計(jì)時(shí)器的輸出計(jì)算流體流率，其中，第二計(jì)時(shí)器由第一計(jì)時(shí)器校正。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的流量計(jì)，還包括一個(gè)溫度傳感器，其中，當(dāng)溫度傳感器的輸出為等于或大于設(shè)定值而發(fā)生變化時(shí)，第二計(jì)時(shí)器由第一計(jì)時(shí)器校正。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的流量計(jì)，其中，包括一個(gè)電壓傳感器，其中，當(dāng)電壓傳感器的輸出為等于或大于設(shè)定值而發(fā)生變化時(shí)，第二計(jì)時(shí)器由第一計(jì)時(shí)器校正。
23.一種流量計(jì)，包括流率測(cè)定單元，待測(cè)流體流經(jīng)該單元；一對(duì)位于流率測(cè)定單元中的超聲波變換器，用于傳輸/接收超聲波；驅(qū)動(dòng)器電路，用于驅(qū)動(dòng)超聲波變換器之一；與另一超聲波變換器相連的接收檢測(cè)電路，用于檢測(cè)超聲波脈沖；控制單元，用于控制驅(qū)動(dòng)器電路預(yù)定次數(shù)，以便根據(jù)接收檢測(cè)電路的輸出再次驅(qū)動(dòng)超聲波變換器之一；計(jì)時(shí)器，用于預(yù)定次數(shù)地測(cè)定經(jīng)過時(shí)間；計(jì)算單元，用于根據(jù)計(jì)時(shí)器的輸出計(jì)算待測(cè)流體流率；以及周期性穩(wěn)定裝置，用于順序改變驅(qū)動(dòng)器電路的驅(qū)動(dòng)方法，其中，控制單元控制周期性穩(wěn)定裝置，以使測(cè)定頻率總是保持恒定。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的流量計(jì)，其中，周期性穩(wěn)定裝置包括能夠設(shè)定不同延遲時(shí)間的延遲單元；并且控制單元通過切換延遲單元中設(shè)定的延遲時(shí)間來改變驅(qū)動(dòng)器電路的輸出時(shí)刻。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的流量計(jì)，其中，控制單元控制驅(qū)動(dòng)電路，以使測(cè)定時(shí)間保持恒定。
全文摘要
本發(fā)明包括配置在流路中、用于利用流體的狀態(tài)變化來進(jìn)行傳輸/接收的傳輸/接收裝置；用于重復(fù)傳輸/接收的重復(fù)裝置；時(shí)間測(cè)定裝置，用于測(cè)定由重復(fù)裝置重復(fù)的傳播時(shí)間；用于根據(jù)時(shí)間測(cè)定裝置所測(cè)得的值檢測(cè)流率的流率檢測(cè)裝置；以及用于改變預(yù)定的重復(fù)次數(shù)的次數(shù)改變裝置。利用這種結(jié)構(gòu)，通過改變重復(fù)次數(shù)使其適合于變化，可以減小由流量變化而導(dǎo)致的影響。因此，能夠獲得高準(zhǔn)確度的可靠流率測(cè)定。
文檔編號(hào)G01F15/00GK101074885SQ200710109958
公開日2007年11月21日 申請(qǐng)日期2000年6月23日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月24日
發(fā)明者梅景康裕, 長(zhǎng)岡行夫, 江口修, 安倍秀二, 中林裕治, 黃地謙三, 芝文一, 足立明久, 橋本雅彥, 佐藤利春, 藤井裕史 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社