專利名稱：流量測量裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種對超聲波信號的傳輸時間進行測量，基于流體的流速對流體的流量進行測量的流量測量裝置。
背景技術：
以往，提出一種使用稱為回振法(Sing-around Method)的方法的流量測量裝置，該方法通過將兩個振子之間的發(fā)送接收重復多次來提高測量分辨率。下面，使用圖6來說明應用于家庭用燃氣表的以往的流量測量裝置的例子。圖6是使用以往的回振法的流量測量裝置的框圖。如圖6所示，流量測量裝置由設置于流體管路41的第一振子42和第二振子43、測量部44、控制部45以及運算部46構成。而且，發(fā)送(發(fā)出)超聲波的第一振子42和接收所發(fā)送的超聲波的第二振子43與流體管路41中流動的流體的流動方向相對置地配置。測量部44對在第一振子42與第二振子43之間傳播的超聲波的傳輸時間進行測量。控制部45對測量部44進行控制。運算部46基于測量部44的測量結果來計算流體管路41中流動的流體的流量。下面，說明計算流體管路41中流動的流體的流量的方法。此外，如圖6所示，將音速設為C，將流體的流速設為V，將第一振子42與第二振子43之間的距離設為L，將超聲波的傳播方向與流動的方向所形成的角度設為Θ。而且，將從配置于流體管路41的上游側的第一振子42發(fā)送超聲波、利用配置于下游側的第二振子43來進行接收的情況下的傳輸時間設為tl2。另外，將從配置于流體管路41的下游側的第二振子43發(fā)送超聲波、利用配置于上游側的第一振子42來進行接收的、方向與流體的流動方向相反的情況下的傳輸時間設為t21。此時，利用下式求出傳播時間tl2和反向的傳播時間t21。tl2=L/ (C+vcos θ )(式 I)t21=L/ (C-vcos Θ )(式 2)接著，將(式I)和(式2)變形，通過(式3)求出流體的流速V。v=LX (l/tl2-l/t21)/2cos Θ (式 3)然后，若將(式3)中求出的流速的值與流體管路41的截面積相乘，則可以求出流體的流量。此時，能夠將(式3)括號內的項變形為(式4)那樣。(t21-tl2)/tl2Xt21 (式 4)在此，(式4)的分母項與流體的流速變化無關而為大致固定的值，而(式4)的分子項為與流體的流速大致成比例的值。因而，為了正確地測量流體的流速，需要高精度地測量傳播時間tl2與反向的傳播時間t21之差。也就是說，流體的流速越慢，越需要求出傳播時間的微小的差。因此，在以單次測量傳播時間tl2與反向的傳播時間t21之差的情況下，要求測量部44具有以例如納米秒(ns)數量級的時間分辨率來進行測量的性能。但是，通常情況下難以實現納米秒(ns)數量級的時間分辨率。另外，即使實現了納米秒(ns)數量級的時間分辨率，也會產生由于高速的處理而耗電增加等問題。因此，為了解決上述問題，開發(fā)了如下一種流量測量裝置:通常，首先，將超聲波的發(fā)送接收重復執(zhí)行多次，由測量部44重復地測量傳播時間。然后，通過求出由測量部44測量出的傳播時間的平均值來實現所需的時間分辨率。即，當將測量部44的時間分辨率設為TA、將超聲波的發(fā)送接收的重復次數設為M時，通過在重復測量期間使測量部44連續(xù)動作，能夠使傳輸時間的時間分辨率為TA/Μ。由此，能夠在流體管路41內的壓力穩(wěn)定時實現精度高的傳播時間的測量。但是，在將上述流量測量裝置應用于測量例如作為能源而供給到一般家庭的燃氣的流量的燃氣表的情況下，會面臨所謂的被稱為脈動現象的固有問題。脈動現象例如是如下一種現象:如使用了被稱為GHP (Gas Heat Pump:燃氣熱泵)的燃氣發(fā)動機(gas engine)的空調設備那樣，與燃氣發(fā)動機的轉動同步地引起周邊的燃氣供給配管內的壓力發(fā)生變動。而且，在產生脈動現象的情況下，即使在沒有使用燃氣器具的情況下，燃氣也會與壓力的變動同步地在燃氣供給配管內移動。其結果是存在如下問題:如同燃氣在燃氣供給配管內流動一樣，流量測量裝置檢測到流量。因此，作為抑制脈動現象的影響的方法，提出了例如專利文獻I所示的方法。專利文獻I的方法為如下結構:首先將重復測量次數M抑制為能夠維持測量精度的最低限度的次數。接著，將重復測量次數M作為一個測量單位，縮短測量間隔，以小間隔連續(xù)較長時間地執(zhí)行N次測量單位。然后，通過使用連續(xù)測量得到的N次測量結果進行流量運算來降低脈動的影響。此時，特別是通過以充分短于脈動所導致的壓力變動周期的間隔來進行測量，能夠無遺漏地捕獲流體的流速變動波形的相位狀態(tài)。然后，通過將測量得到的流量平均化，能夠檢測去掉脈動所導致的變動成分后的真正的流體的流速(流量)。但是，在始終持續(xù)如上所述的測量方法的情況下，雖然能夠降低脈動的影響，但是會產生耗電增加這種問題。因此，為了解決上述問題，提出了例如專利文獻2所示的方法。專利文獻2的方法為如下結構:根據流體的流速的變動量來控制測量次數N以降低耗電。具體地說，提出如下一種方法:在流體的流量變動小而能夠判斷為不存在脈動的情況下，減少測量次數N。另一方面，在流體的流量變動大而存在脈動的情況下，增加測量次數N來進行測量。但是，在專利文獻2的結構中，在沒有產生脈動的情況下能夠降低耗電，但是并未公開與流體的流量大小相應降低耗電的測量方法。也就是說，為了像例如以電池等為驅動源的燃氣表那樣有效地使用有限的電力資源，首先要在沒有脈動的情況下抑制耗電。并且，期望如下一種方法:在沒有對累計流量帶來影響的情況下、即不存在流體的流動的情況下，抑制流量的測量動作的頻度來降低流量測量裝置整體的耗電。專利文獻1:日本特開2002-350202號公報專利文獻2:日本特許第3427839號公報

發(fā)明內容
本發(fā)明的流量測量裝置具備:第一振子和第二振子，該第一振子和第二振子用于發(fā)送接收超聲波信號，被設置在流體流路上；計時部，其對在第一振子與第二振子之間傳播的超聲波信號的傳輸時間進行測量；以及流量運算部，其將對第一振子和第二振子的發(fā)送接收方向進行切換并通過計時部測量雙向的超聲波信號的傳輸時間的動作作為單位測量工序，將單位測量工序執(zhí)行規(guī)定次數，基于規(guī)定次數量的傳輸時間來運算流體流路中流動的流體的流量。而且，流量運算部通過精密測量工序和搜索測量工序來測量流體的流量值，在精密測量工序中，將單位測量工序執(zhí)行多次來進行流量運算，在搜索測量工序中，將單位測量工序執(zhí)行比精密測量工序中的執(zhí)行次數少的次數來進行流量運算。由此，能夠高效地檢測是否存在流體的流動。其結果，能夠實現一種通過在不存在流體的流動的情況下降低耗電、在存在流動的情況下集中使用電力來有效地分配有限的電力資源的流量測量裝置。


圖1是本發(fā)明的實施方式I的流量測量裝置的框圖。圖2是說明該實施方式的流量測量裝置的單位測量工序和單位流量計算工序的動作的時序圖。圖3A是說明本發(fā)明的實施方式的流量測量裝置的有流量的情況下的搜索測量工序和精密測量工序的動作的時序圖。圖3B是說明本發(fā)明的實施方式的流量測量裝置的無流量的情況下的搜索測量工序的動作的時序圖。圖4是說明本發(fā)明的實施方式2的流量測量裝置的搜索測量工序與精密測量工序的切換動作的時序圖。圖5是說明該實施方式的流量測量裝置的搜索測量工序與精密測量工序的切換動作的另一時序圖。圖6是使用以往的回振法的流量測量裝置的框圖。
具體實施例方式下面，參照附圖來說明本發(fā)明的實施方式。此外，本發(fā)明并不限定于本實施方式。(實施方式I)下面，使用圖1來說明本發(fā)明的實施方式I的流體測量裝置。圖1是本發(fā)明的實施方式I的流量測量裝置的框圖。如圖1所示，本實施方式的流量測量裝置至少由設置在流體流路I上的第一振子2和第二振子3、對發(fā)送部4和接收部5的信號進行切換的切換部6、測量控制部7、對計時部12的測量值進行累計的第一加法部13和第二加法部14、流量運算部15、判斷部16、選擇部17以及累計部18構成。而且，發(fā)送接收超聲波信號的第一振子2和發(fā)送接收超聲波信號的第二振子3以與流體流路I中流動的流體的流動方向成規(guī)定角度Θ的方式相對置地配置。發(fā)送部4向第一振子2輸出驅動信號,第一振子2根據驅動信號來發(fā)送(發(fā)出)超聲波信號。從第一振子2輸出的超聲波信號由第二振子3接收，由第二振子接收的信號被輸入到接收部5來進行信號處理。切換部6對發(fā)送部4和接收部5與第一振子2和第二振子3的連接進行切換，來對第一振子2和第二振子3的發(fā)送接收的任務進行切換。由此，利用第一振子2和第二振子3在流體流動的正向和反向的雙向上進行超聲波信號的發(fā)送接收，能夠利用使用圖6說明的關系式來測量傳輸時間。測量控制部7至少由觸發(fā)部8、重復部9、延遲部10以及測量工序控制部11構成，對第一振子2與第二振子3之間的超聲波信號的發(fā)送接收進行控制。下面，以測量控制部7的控制動作為主來具體說明第一振子2和第二振子3的發(fā)送接收的動作。首先，如圖1所示，當從觸發(fā)部8向切換部6輸出測量開始的觸發(fā)信號時，切換部6將第一振子2與發(fā)送部4相連接,將第二振子3與接收部5相連接。由此,將第一振子2作為發(fā)送側，將第二振子3作為接收側，開始對傳播時間進行測量。此外，后面將上述連接結構稱為“流動的正向”的測量來進行說明。接著，當從發(fā)送部4向第一振子2輸出驅動信號時,從第一振子2輸出超聲波信號。當輸出的超聲波信號到達第二振子3并被其接收時，接收部5進行超聲波信號的接收處理。此時，一旦在接收部5中執(zhí)行接收處理，就執(zhí)行規(guī)定的重復次數的“流動的正向”的回振測量，該規(guī)定的重復次數是由例如由計數器等構成的重復部9設定的。后面，作為規(guī)定的重復次數，以四次為例來進行說明。接著，當完成了重復四次的“流動的正向”的回振測量時，從延遲部10向觸發(fā)部8輸出規(guī)定的延遲時間。然后，在經過規(guī)定的延遲時間之后，觸發(fā)部8向切換部6輸出發(fā)送接收的切換信號，將第二振子3與發(fā)送部4相連接，將第一振子2與接收部5相連接。由此，將第二振子3作為發(fā)送側，將第一振子2作為接收側，開始對傳播時間進行測量。此外，后面將上述連接結構稱為“流動的反向”的測量來進行說明。接著，當在上述連接狀態(tài)下從觸發(fā)部8向切換部6輸出測量開始的觸發(fā)信號時，從發(fā)送部4向第二振子3輸出驅動信號,從第二振子3輸出超聲波信號。當輸出的超聲波信號到達第一振子2并被其接收時，接收部5進行超聲波信號的接收處理。此時，一旦在接收部5中執(zhí)行接收處理，就執(zhí)行規(guī)定的重復次數的“流動的反向”的回振測量，該規(guī)定的重復次數是由例如由計數器等構成的重復部9設定的。由此，將切換了第一振子2和第二振子的發(fā)送接收任務的“流動的反向”的測量執(zhí)行四次的重復次數。此外，在本實施方式中，將重復次數設為四次來進行說明，但是并不限于此。例如，如果充分確保后面要說明的計時部12的時間分辨率，則也可以不重復而進行一次測量。另夕卜，還可以根據所需的傳播時間的測量精度來以四次以外的任意重復次數進行測量。在此，將交替進行一次上面說明的“流動的正向”的回振測量(四次重復測量)、規(guī)定的延遲時間、“流動的反向”的回振測量(四次重復測量)的一系列動作稱為“單位測量工序”，在后面進行說明。接著，如使用圖2在后面詳細說明地那樣，從作為最初執(zhí)行的單位測量工序的第一測量工序起隔開規(guī)定的延遲時間按順序重復與第一測量工序相同的第二測量工序的動作，該規(guī)定的延遲時間是基于從延遲部10輸出延遲信號而得到的。而且，通過測量工序控制部11重復上述動作直到預先規(guī)定的次數后的最終測量工序為止。由此，在執(zhí)行完從第一測量工序到最終測量工序的規(guī)定次數的單位測量工序之后，流量運算部15執(zhí)行流體的流量運算。
此時，計時部12對從觸發(fā)部8的觸發(fā)信號的輸出定時起到回振測量結束為止的傳播時間進行測量。此外，準確地說，傳播時間相當于超聲波信號在第一振子與第二振子之間進行傳播的時間乘以重復測量的回振測量的次數所得的時間。然后，第一加法部13對預先規(guī)定的規(guī)定次數(例如N次)的各單位測量工序的“流動的正向”的測量中的計時部12的傳播時間的測量值進行累計。第二加法部14對預先規(guī)定的規(guī)定次數(例如N次)的各單位測量工序的“流動的反向”的測量中的計時部12的傳播時間的測量值進行累計。接著，當完成了規(guī)定的N次單位測量工序的動作時，流量運算部15使用第一加法部13和第二加法部14所累計的傳播時間的測量值的輸出值來計算流體的流量值。此外，此時計算出的流體的流量值是指執(zhí)行預先規(guī)定的N次單位測量工序的期間內的流體的平均流量。后面，將從上述說明的第一測量工序起到相當于例如重復N次的情況下的最終測量工序、即第N測量工序為止的動作以及到之后執(zhí)行流體的流量運算的流量運算部15為止的一系列動作稱為“單位流量計算工序”來進行說明。此外，單位流量計算工序包括任務不同的兩種模式，即，單位測量工序的執(zhí)行次數少的搜索測量工序以及單位測量工序的執(zhí)行次數比搜索測量工序多的精密測量工序。在此，搜索測量工序雖然測量精度低，但是由于單位測量工序的執(zhí)行次數少，因此能夠在短時間內結束測量，因此，用于粗略判斷是否有流體流動。另一方面，精密測量工序由于單位測量工序的執(zhí)行次數多，因此比搜索測量工序的測量精度高，因此，用于計算每個固定時間的流體的平均流量、流體的累計流量。

另外，判斷部16在單位流量計算工序的搜索測量工序中，根據來自流量運算部15的輸出值來判斷是否存在流體的流量，并向測量工序控制部11輸出判斷結果。然后，測量工序控制部11基于判斷部16的判斷結果來控制流體測量裝置的動作，在后面說明詳細內容。選擇部17基于在規(guī)定周期(固定時間)內執(zhí)行的流量運算部15的流量運算的結果來決定該周期內的流體的平均流量值。然后，將由選擇部17決定的流體的平均流量值輸出到累計部18，在累計部18中計算流體的總使用量。實現如上述說明的那樣構成各部并且通過其動作來檢測流體的流量的流體測量
>J-U ρ α裝直。下面，使用圖2來具體說明上面說明的單位測量工序和單位流量計算工序中的各部的動作流程。圖2是說明本發(fā)明的實施方式I的流量測量裝置的單位測量工序和單位流量計算工序的動作的時序圖。此外，在圖2中，將作為最初的單位測量工序的第一測量工序中的表示“流動的正向”的測量開始的來自觸發(fā)部8的觸發(fā)信號的定時設為原點，橫軸表示經過時間，縱軸表示各部的動作。如圖2所示，首先與觸發(fā)信號同步地執(zhí)行作為最初的單位測量工序的第一測量工序的“流動的正向”的測量直到時間tl為止。然后，在第一測量工序的時間tl，在第一加法部13中加上由計時部12測量出的第一測量工序的“流動的正向”的傳播時間的測量值Tdl。
接著，從經過了由延遲部10設定的規(guī)定的延遲時間Tint后的時間t2起開始第一測量工序的“流動的反向”的測量，執(zhí)行該測量直到時間t3為止。然后，在第一測量工序的時間t3，在第二加法部14中加上由計時部12測量出的第一測量工序的“流動的反向”的傳播時間的測量值Tul。之后，在經過了由延遲部10設定的規(guī)定的延遲時間Tint之后，開始第二測量工序。然后，在第二測量工序之后也同樣地，在每次“流動的正向”和“流動的反向”的測量結束時，交替地在第一加法部13中加上例如測量值Td2到測量值Tda，在第二加法部14中加上例如測量值Tu2到測量值Tua。此外，測量值Tda和測量值Tua表示與重復了 a次單位測量工序的第a次相當的最終測量工序中的測量值。接著，在規(guī)定次數(上面為a次)的單位測量工序全部結束的時間td，通過使用各個傳輸時間的總計值與流體流路的截面積相乘，來在流量運算部15中進行流體的流量運算，其中，上述各個傳輸時間為在第一加法部13和第二加法部14中被加上的“流動的正向”和“流動的反向”的測量值。下面，具體說明由流量運算部15進行的流體的流量運算的方法。首先，流量運算部15基于由第一加法部13和第二加法部14進行加法運算并保持的測量值來求出作為平均一次的平均值的傳播時間tl2和傳播時間t21。接著，使用背景技術中說明的(式3)來求流體的流速V。然后，通過將求出的流速V與所需的系數相乘來求出流體的流量值。此時，系數是指流體流路截面積和用于將流體的流速校正為真正的平均流速的流量校正系數等。也就是說，圖2所示的從時間t=0到執(zhí)行流量運算的時間td為止相當于單位流量
計算工序。下面，參照圖1并使用圖3A和圖3B，對“有流量”的情況和“無流量”的情況進行對比來說明構成上述單位流量計算工序的精密測量工序和搜索測量工序的關系。圖3A是說明本發(fā)明的實施方式I的流量測量裝置的有流量的情況下的搜索測量工序和精密測量工序的動作的時序圖。圖3B是說明本發(fā)明的實施方式I的流量測量裝置的無流量的情況下的搜索測量工序的動作的時序圖。具體地說，將圖3A和圖3B所示的單位測量工序、流量運算處理以及流量有無判斷處理分別作為一個處理塊在圖中用長方形表示，利用時序圖來表示一系列處理是怎樣被執(zhí)行的。此外，“有流量”意味著產生了流體的流動的情況，“無流量”意味著不存在流體的流動的情況。另外，在圖3A和圖3B中，作為單位測量工序的執(zhí)行次數(重復次數)N的一例，以搜索測量工序中N=l，精密測量工序中N=20來進行說明，但是并不限于此。如圖3A和圖3B所示，由測量控制部7在固定時間內例如以兩秒的測量處理為一個區(qū)間來執(zhí)行單位流量計算工序，通過例如執(zhí)行一次或者兩次的單位流量計算工序來測量流體的流量等。然后，在圖3A和圖3B所示的測量周期(固定時間)的開頭，首先執(zhí)行包括作為單位測量工序的第一測量工序和流量運算處理的搜索測量工序。此時，在搜索測量工序中僅執(zhí)行一次單位測量工序。因此，例如在相同的流量持續(xù)的情況下，測量結果的偏差大，因此在要判別微小的流體流量變化的情況下，難以以足夠的測量精度進行測量。但是，能夠適當地決定作為流體流量的閾值的規(guī)定值，來判斷是否存在流體的流動。因此，在執(zhí)行搜索測量工序之后，由判斷部16進行以下的流量有無判斷處理:基于流量運算部15的輸出結果與規(guī)定值之間的大小關系來判斷是否存在流量。此外，規(guī)定值是指根據流量測量裝置等的標準來規(guī)定的值，例如相當于3L/h左右的流量。在此，如圖3A所示，在流量有無判斷處理中判斷部16的判斷結果為“有流量”的情況下，在流量有無判斷處理之后，由測量控制部7執(zhí)行精密測量工序。此時，在精密測量工序中，使用例如通過二十次單位測量工序測量出的測量值的平均值來計算流體的流量。因此，與例如由一次單位測量工序構成的搜索測量工序相比，在精密測量工序中能夠高精度地求出流體的流量。另一方面，如圖3B所示，在流量有無判斷處理中判斷部16的判斷結果為“無流量”的情況下，在流量有無判斷處理之后，測量控制部7不執(zhí)行精密測量工序，而是在作為下一個單位流量計算工序的兩秒區(qū)間到來之前停止動作。由此，能夠在判斷為不存在流體的流動的情況下停止測量動作來降低耗電，并且對存在流體的流動的情況下所執(zhí)行的精密測量工序的測量動作分配電力。其結果，能夠有效地使用例如電池等有限的電力資源。下面，說明在單位流量計算工序中進一步降低耗電的另一方法。具體地說，能夠通過簡化判斷部16的流量有無判斷處理來進一步降低耗電。也就是說，如(式4)所說明的那樣，“流動的正向”與“流動的反向”的傳輸時間之差大致與流體的流量成比例。因此，基于傳輸時間之差與流量值的關系，不使用(式3)而執(zhí)行與(式4)的分子相當的減法處理。由此，能夠基于(式4)的分子的運算結果的大小來判斷是否存在流體的流量。具體地說，首先在流量運算部15中，在執(zhí)行搜索測量工序時，使用下面的(式5)來計算與傳輸時間之差相當的物理量。Tdifl=Tul-Tdl (式 5)此外，(式5)中的Tul和Tdl的值是圖2的說明中所定義的值。(式5)的Tdl是通過四次重復而得到的“流動的正向”的回振測量的傳播時間的累計結果。同樣地，(式5)的Tul是通過四次重復而得到的“流動的反向”的回振測量的傳播時間的累計結果。也就是說，(式5)的Tdifl的值是作為傳輸時間的差的四倍而被求出的。因而，通過將(式5)中求出的Tdifl的值與例如基于試驗等的結果而預先決定的規(guī)定值進行比較，能夠判斷是否存在流體的流量。由此，通過執(zhí)行比較簡單的計算就能夠判斷是否存在流量，因此基于下面說明的理由是能夠降低耗電的。在此，規(guī)定值通?；诹黧w的流量來判斷，而在上述情況下根據流體流路的流路截面而不同，但是例如與流通3L/h的流量的時間相當。下面，說明基于(式5)的流量判斷能夠降低耗電的理由。在單位流量計算工序的搜索測量工序中，假如基于使用了(式3)的運算式來判斷是否存在流量，則首先需要對(式5)的Tdifl的值進行平均化處理，即用重復次數四次的回振測量值除以4來求出平均值。而且，接著將通過平均化處理求出的傳播時間的平均值代入到(式3)的tl2和t21，來執(zhí)行乘除法處理。此時，與(式5)的加減法處理相比，(式3)的乘除法處理耗費處理時間長，因此耗電大。因而，當使用(式5)判斷是否存在流體的流量時，能夠大幅降低耗電。特別是在以一般的電池為電源的例如家庭用燃氣表等要求流量測量裝置的壽命為10年左右的設備的情況下，耗電的降低對于壽命等來說具有非常大的效果。在上面說明了在單位流量計算工序中判斷是否存在流體的流量以及測量流量值的方法，下面說明求出流體的總使用量的累計處理。如圖3A和圖3B所示，無論是在“有流量”的測量還是“無流量”的測量中，都必須在規(guī)定的固定時間(例如兩秒)的期間執(zhí)行一次單位流量計算工序。因此，圖1所示的選擇部17將通過單位流量計算工序求出的“有流量”和“無流量”的流量值的某一個作為固定時間(兩秒)的區(qū)間的平均流量輸出到累計部18。此時，在圖3A的“有流量”的情況下，將在精密測量工序中由流量運算部15求出的流體的流量值設為固定時間的區(qū)間的平均流量。因而，在存在流動的情況下，保證高精度地測量流體的流量。另一方面，在圖3B的“無流量”的情況下，與由流量運算部15求出的流體的流量值無關地將平均流量設為O來輸出到累計部18。此時，在圖3B的“無流量”的情況下，能夠省略流量運算部15的流量運算本身，因此能夠進一步降低單位流量計算工序的耗電。此外，在本實施方式中，在圖3A的“有流量”和圖3B的“無流量”的情況下，以從固定時間(例如兩秒)的區(qū)間的起點起到最初的搜索測量工序的開始時間為止的時間間隔相同來進行了說明，但是并不限于此。例如，也可以考慮到脈動等所引起的周期性的流體的流量變動而使時間間隔具有隨機性。此時，時間間隔例如在脈動周期短的情況下變短，在脈動周期長的情況下變長等。由此，能夠抑制流體的脈動現象帶來的影響，實現更高精度的測量。此時，在使時間間隔具有隨機性的情況下，也在固定時間(例如兩秒)的區(qū)間內完成一次或者兩次單位流量計算工序，這一點與圖3A和圖3B相同。在此，使時間間隔具有隨機性是指將一次單位流量計算工序的區(qū)間的時間間隔固定為兩秒，而使從區(qū)間的起點起到最初的搜索測量工序的開始時間為止的時間間隔為任意。如上述說明的那樣，本發(fā)明的流量測量裝置具備判斷部，該判斷部根據通過單位流量計算工序的搜索測量工序求出的流量值的大小來判斷是否存在流體的流量，僅在判斷部判斷為有流量的情況下執(zhí)行精密測量工序。因此，能夠在判斷為不存在流體的流動的情況下停止測量動作來降低耗電，并且對存在流體的流動的情況下所執(zhí)行的精密測量工序的測量動作分配電力。其結果，能夠有效地使用例如電池等有限的電力資源。另外，本發(fā)明的流量測量裝置在搜索測量工序中由流量運算部通過加減運算計算“流動的正向”和“流動的反向”的雙向的傳輸時間之差，來判斷流體的流量。而且，在由流量運算部求出的傳輸時間之差小于規(guī)定值時，判斷部判斷為無流量而省略流量運算。由此，在是否存在流體的流量的判斷中，能夠降低運算處理部的運算處理時間長的乘除法的執(zhí)行次數，因此能夠降低耗電。在此，規(guī)定值通?；诹黧w的流量來判斷，而在上述情況下根據流體流路的流路截面而不同，但是例如與流通3L/h的流量的時間相當。另外，本發(fā)明的流量測量裝置在判斷部判斷為不存在流體的流量的情況下，將流量運算部的輸出設為零而不進行流量的運算處理，因此能夠進一步降低不存在流動的情況下的耗電。具體地說，存在將流量的運算處理之后到例如下一個區(qū)間開始之前設為休眠等省電模式的處理，只要不進行運算處理就能夠抑制該部分的耗電。另外，在本發(fā)明的流量測量裝置中，在執(zhí)行精密測量工序的情況下，選擇部選擇通過精密測量工序求出的流量值作為流體的平均流量值。其結果，在存在流體的流動的情況下，能夠高精度地測量流體的流量。(實施方式2)下面，使用附圖來說明本發(fā)明的實施方式2的流體測量裝置。此外，本實施方式的流體測量裝置的整體結構與實施方式I所示的圖1相同。另夕卜，單位流量計算工序的動作也與使用圖2說明的實施方式I相同，因此省略詳細的說明。也就是說，本實施方式與實施方式I的圖3A的“有流量”和圖3B的“無流量”的測量中的搜索測量工序與精密測量工序的切換動作不同，因此使用圖4和圖5來具體說明。圖4是說明本發(fā)明的實施方式2的流量測量裝置的搜索測量工序與精密測量工序的切換動作的時序圖。圖5是說明本實施方式的流量測量裝置的搜索測量工序與精密測量工序的切換動作的另一時序圖。此外，在圖4和圖5中，對比地示出流體的流量與測量工序的切換的關系并進行說明。另外，圖中所示的區(qū)間A 區(qū)間I表示將區(qū)間寬度設為固定時間(例如兩秒)的單位流量計算工序。而且，針對每個區(qū)間來測量、更新流體的平均流量和累計流量。首先，說明圖4所示的判斷部16的判斷結果從“無流量”切換到“有流量”的情況下的動作。如圖4所示，在區(qū)間A和區(qū)間B中，流量為零而沒有產生流體的流動，因此判斷部16的判斷結果為“無流量”。因此，在區(qū)間A和區(qū)間B內，與實施方式I同樣地省略精密測
量工序的動作。接著，在區(qū)間C中，當產生流量為Qa(L/h)的流體的流動時，判斷部16的判斷結果變化為“有流量”。因此，在區(qū)間C中接在搜索測量工序之后執(zhí)行對流量進行測量的精密測
量工序。接著，在區(qū)間D中，區(qū)間C中產生的流量Qa(L/h)繼續(xù)產生，因此在執(zhí)行了區(qū)間C的精密測量工序之后，省略區(qū)間D的搜索測量工序的動作，僅使精密測量工序動作來對流體的流量進行測量。因而，在某一區(qū)間的搜索測量工序中檢測出流體的流動之后，在其之后的區(qū)間中能夠省略搜索測量工序的動作，因此能夠降低耗電。此外，只要流量沒有成為零就繼續(xù)上述動作。然后，利用圖5所示的判斷部16的判斷結果從“有流量”切換到“無流量”的情況下的動作來對之后流體的流動停止的情況進行說明。如圖5所示，在區(qū)間F和區(qū)間G中，流體的流動停止，因此在兩個區(qū)間中通過精密測量工序求出的流體的流量值為零或者為接近零的值。因此，判斷部16在精密測量工序的流量運算的結果例如持續(xù)兩次小于流體的流量的規(guī)定值的情況下判斷為“無流量”。然后，從下一個區(qū)間H起重新開始搜索測量工序的動作。此外，規(guī)定值是根據流量測量裝置等的標準而規(guī)定的值，例如相當于3L/h左右的流量。此外，在本實施方式中，以將連續(xù)兩次檢測出在規(guī)定值以下作為流量運算的“無流量”的判斷條件的情況為例進行了說明，但是并不限于此。設為兩次是為了提高“無流量”的判斷的可靠性，當然并不限定于兩次。例如，也可以僅判斷一次。另外，在本實施方式中，在圖4和圖5中，以從固定時間(例如兩秒)的區(qū)間的起點起到單位測量工序的開始時間為止的時間間隔相同來進行了說明，但是并不限于此。例如，也可以考慮到脈動等所引起的周期性的流體的流量變動而使時間間隔具有隨機性。由此，能夠抑制流體的脈動現象帶來的影響，實現更高精度的測量。此時，在使時間間隔具有隨機性的情況下，也在固定時間(例如兩秒)的區(qū)間內完成一次或者兩次單位流量計算工序，這一點與圖4和圖5相同。在此，使時間間隔具有隨機性是指將一次單位流量計算工序的區(qū)間的時間間隔固定為兩秒，而使從區(qū)間的起點起到最初的搜索測量工序的開始時間為止的時間間隔為任意。根據本實施方式，在如圖4所示那樣停止搜索測量工序的動作的情況下，也能夠通過圖5所示的動作重新開始搜索測量工序的動作來對流量進行測量。由此，能夠根據基于例如燃氣等的使用狀況的流體的流量來適當地切換搜索測量工序和精密測量工序而對流量進行測量。其結果，能夠實現一種有效地利用電池等有限的電力資源來長期穩(wěn)定地進行動作的流量測量裝置。另外，根據本實施方式，如圖4所示，在開始精密測量工序的測量之后停止執(zhí)行搜索測量工序。其結果，在連續(xù)地檢測流量的情況下，能夠降低耗電。另外，根據本實施方式，如圖4所示，在開始精密測量工序的測量之后停止執(zhí)行搜索測量工序，如圖5所示，在精密測量工序的測量結果小于規(guī)定的流量值的情況下重新開始執(zhí)行搜索測量工序。其結果，能夠實現一種能夠根據是否存在流量適當地切換測量方法來對流量進行測量的流量測量裝置。本發(fā)明具備:第一振子和第二振子，該第一振子和第二振子用于發(fā)送接收超聲波信號，被設置在流體流路上；計時部，其對在第一振子與第二振子之間傳播的超聲波信號的傳輸時間進行測量；以及流量運算部，其將對第一振子和第二振子的發(fā)送接收方向進行切換并通過計時部測量雙向的超聲波信號的傳輸時間的動作作為單位測量工序，將單位測量工序執(zhí)行規(guī)定次數，基于規(guī)定次數量的傳輸時間來運算流體流路中流動的流體的流量。而且，流量運算部通過精密測量工序和搜索測量工序來測量流體的流量值，在精密測量工序中，將單位測量工序執(zhí)行多次來進行流量運算，在搜索測量工序中，將單位測量工序執(zhí)行比精密測量工序中的執(zhí)行次數少的次數來進行流量運算。由此，能夠高效地檢測是否存在流體的流動。其結果，能夠實現一種通過在不存在流體的流動的情況下降低耗電、在存在流動的情況下集中使用電力來有效地分配有限的電力資源的流量測量裝置。另外，本發(fā)明僅在通過搜索測量工序求出的流體的流量值大于等于規(guī)定值的情況下執(zhí)行精密測量工序。由此，在不存在流體的流動的情況下能夠有效降低耗電。另外，本發(fā)明在通過搜索測量工序求出的流體的流量值小于規(guī)定值的情況下，將流量運算部的輸出設為零。由此，能夠進一步降低不存在流體的流動的情況下的耗電。
另外，本發(fā)明僅在搜索測量工序中檢測出的雙向的傳輸時間之差大于等于規(guī)定值的情況下執(zhí)行精密測量工序。由此，在是否存在流量的判斷中，能夠降低運算處理時間長的乘除法的執(zhí)行次數，從而降低耗電。另外，本發(fā)明在通過搜索測量工序求出的雙向的傳輸時間之差小于規(guī)定值的情況下，將流量運算部的輸出設為零。由此，由于將流量運算部的輸出設為零，因此能夠進一步降低不存在流體的流動的情況下的耗電。另外，本發(fā)明具備選擇部，該選擇部在固定時間內將搜索測量工序或者精密測量工序至少執(zhí)行一次，計算流體的流量值并將其選擇為固定時間內的平均流量，其中，在執(zhí)行了精密測量工序的情況下，選擇部選擇通過精密測量工序求出的流體的流量值。由此，在存在流體的流動的情況下，能夠高精度地對流體的流速進行測量。另外，本發(fā)明在開始精密測量工序的測量之后停止執(zhí)行搜索測量工序。由此，能夠降低連續(xù)產生流體的流量的情況下的耗電。另外，本發(fā)明在精密測量工序的測量結果低于規(guī)定的流體的流量值的情況下，重新開始執(zhí)行搜索測量工序。由此，能夠根據是否存在流體流量適當地切換測量方法來對流量進行測量。產業(yè)h的可利用件本發(fā)明能夠實現一種瞬時地判斷是否存在流體的流量并與是否存在流量相應地響應性高的流量測量裝置，因此不僅適用于燃氣表，還能夠適用于氣體用流量計、液體用流量計等廣泛領域。附圖標記說明1:流體流路；2、42:第一振子；3、43:第二振子；4:發(fā)送部；5:接收部；6:切換部；7:測量控制部；8:觸發(fā)部；9:重復部；10:延遲部；11:測量工序控制部；12:計時部；13:第一加法部；14:第二加法部；15:流量運算部；16:判斷部；17:選擇部；18:累計部；41:流體管路；44:測量部；45:控制部；46:運算部。
權利要求
1.一種流量測量裝置，具備: 第一振子和第二振子，該第一振子和第二振子用于發(fā)送接收超聲波信號，被設置在流體流路上； 計時部，其對在上述第一振子與上述第二振子之間傳播的上述超聲波信號的傳輸時間進行測量；以及 流量運算部，其將對上述第一振子和上述第二振子的發(fā)送接收方向進行切換并通過上述計時部測量雙向的上述超聲波信號的上述傳輸時間的動作作為單位測量工序，將上述單位測量工序執(zhí)行規(guī)定次數,基于上述規(guī)定次數的上述傳輸時間來運算上述流體流路中流動的流體的流量， 其中，上述流量運算部通過精密測量工序和搜索測量工序來測量上述流體的流量值，在上述精密測量工序中，將上述單位測量工序執(zhí)行多次來進行流量運算，在上述搜索測量工序中，將上述單位測量工序執(zhí)行比上述精密測量工序中的執(zhí)行次數少的次數來進行流量運算。
2.根據權利要求1所述的流量測量裝置，其特征在于， 僅在通過上述搜索測量工序求出的上述流體的流量值大于等于規(guī)定值的情況下執(zhí)行上述精密測量工序。
3.根據權利要求1所述的流量測量裝置，其特征在于， 在通過上述搜索測量工序求出的上述流體的流量值小于規(guī)定值的情況下，將上述流量運算部的輸出設為零。
4.根據權利要求1所述的流量測量裝置，其特征在于， 僅在上述搜索測量工序中檢測出的雙向的上述傳輸時間之差大于等于規(guī)定值的情況下執(zhí)行上述精密測量工序。
5.根據權利要求1所述的流量測量裝置，其特征在于， 在通過上述搜索測量工序求出的雙向的上述傳輸時間之差小于規(guī)定值的情況下，將上述流量運算部的輸出設為零。
6.根據權利要求1所述的流量測量裝置，其特征在于， 還具備選擇部，該選擇部在固定時間內將上述搜索測量工序或者上述精密測量工序至少執(zhí)行一次，計算上述流體的流量值并將其選擇為上述固定時間內的平均流量， 其中，在執(zhí)行了上述精密測量工序的情況下，上述選擇部選擇通過上述精密測量工序求出的上述流體的流量值。
7.根據權利要求1所述的流量測量裝置，其特征在于， 在開始上述精密測量工序的測量之后停止執(zhí)行上述搜索測量工序。
8.根據權利要求7所述的流量測量裝置，其特征在于， 在上述精密測量工序的測量結果低于規(guī)定的上述流體的流量值的情況下，重新開始執(zhí)行上述搜索測量工序。
全文摘要
本發(fā)明的流量測量裝置具備第一振子和第二振子，該第一振子和第二振子用于發(fā)送接收超聲波信號，被設置在流體流路上；計時部，其對在第一振子與第二振子之間傳播的超聲波信號的傳輸時間進行測量；以及流量運算部，其將對第一振子和第二振子的發(fā)送接收方向進行切換并通過計時部測量雙向的超聲波信號的傳輸時間的動作作為單位測量工序，將單位測量工序執(zhí)行規(guī)定次數，基于規(guī)定次數量的傳輸時間來運算流體流路中流動的流體的流量。而且，流量運算部通過精密測量工序和搜索測量工序來測量流體的流量值，在精密測量工序中，將單位測量工序執(zhí)行多次來進行流量運算，在搜索測量工序中，將單位測量工序執(zhí)行比精密測量工序中的執(zhí)行次數少的次數來進行流量運算。
文檔編號G01F1/66GK103180694SQ20118005099
公開日2013年6月26日 申請日期2011年10月20日 優(yōu)先權日2010年10月22日
發(fā)明者竹村晃一, 木場康雄 申請人:松下電器產業(yè)株式會社