CN105004387A - 转数测量设备、转数测量方法和流速测量设备 - Google Patents

Abstract

本公开涉及转数测量设备、转数测量方法和流速测量设备。一种转数测量设备包括：检测电路，用于产生信号，由于旋转板的旋转，所述信号根据接近第一区域还是接近第二区域而不同；确定电路，所述确定电路接收由检测电路的信号和参考值，并且基于该参考值确定该信号；计数电路，用于获得指示由确定电路在第一持续时间期间以第一周期执行的确定是对应于第一区域的信号的计数；和参考电路，用于产生参考值，从而指示由确定电路在第一持续时间期间以第一周期执行的确定是对应于第二区域的信号的计数和由该计数电路获得的所述计数之间的比变为等于第二区域和第一区域之间的比。<pb pnum="1" />

Description

转数测量设备、转数测量方法和流速测量设备

与相关申请的交叉引用

通过引用将提交于2014年4月15日的日本专利申请No.2014-083752的公开完整结合在此，包括其说明书、附图和摘要。

技术领域

本发明涉及一种转数测量设备、转数测量方法、流速测量设备，并且具体地涉及使用结合有中央处理单元的半导体集成电路器件的转数测量设备、转数测量方法和流速测量设备。

背景技术

流速测量设备包括用于测量流过水管的自来水的流速的水表。典型的水表包括用于机械地测量流速的测量设备和用于电子地测量流速的测量设备。例如，日本待审专利公开No.2013-156207(专利文献1)公开了一种用于电子地测量流速的流速测量设备的技术。在日本待审专利公开No.2013-156207中，在根据自来水的流动旋转的圆板上提供金属部件和绝缘部件，在该圆板附近提供线圈，并且使用来自线圈的电压确定圆板的转数，所述电压根据圆板的金属部分接近还是绝缘部件接近而不同，从而计算自来水的流速。

发明内容

在日本待审专利公开No.2013-156207中公开的技术中，比较器对线圈中的电压和基准电压进行比较，并且将来自线圈的电压转换为数字信号。即，使用该基准电压作为阈值，并且基于该阈值，将线圈中的电压转换为数字信号。对通过转换获得的数字信号执行算术运算处理，并且获得流速。

在这种情况下，不适合的阈值使得难以将线圈中的电压转换为适合的数字信号，以及必须增加采样数目以获得圆板旋转位置。另外，不适合的阈值可以防碍采样和转换为数字信号。这防碍测量流速。

在另一方面，该阈值由于用于产生该阈值的产生电路(元件)的温度特性、产生电路(元件)的长期变化(secular change)和/或包括元件特性变化的组件变化而改变。可以通过，例如，测量设备发货之前的检查检测这些组件变化，并且可以通过仅仅发货具有适合的阈值的测量设备采取对策，然而，这减少了测量设备的产量。另外，通过预先测量产生电路(元件)的温度特性和电压特性，可以创建用于补偿的特性表，并且作为对策预先结合在测量设备等等内。在这种情况下，需要预先创建特性表的工作。另外，在这种情况下，在测量设备正在操作的同时，需要执行基于特性表的补偿。

在日本待审专利公开No.2013-156207中，没有考虑阈值的改变和针对不适合的阈值的对策。

根据本说明书的描述和附图，将明了其它问题和新颖的特征。

根据一个实施例，一种转数测量设备被耦合到包括具有不同特性的第一区域和第二区域的转子，并且测量该转子的转数。该转数测量设备包括用于产生信号的检测电路和确定电路，由于转子的旋转，所述信号根据第一区域接近还是第二区域接近而不同，所述确定电路接收由检测电路产生的信号和阈值(以下也被称为参考值)，并且基于该参考值确定该信号。另外，该转数测量设备包括计数电路和参考值产生电路，所述计数电路用于获得指示由确定电路在第一持续时间期间以第一周期执行的确定是对应于第一区域的信号的计数，所述参考值产生电路用于产生参考值，从而指示由确定电路在第一持续时间期间以第一周期执行的确定是对应于第二区域的信号的计数和由该计数电路获得的所述计数之间的比变为等于第二区域和第一区域之间的比。转数测量设备使用由参考值产生电路产生的参考值，确定由检测电路产生的信号，并且计算转子在不同于第一持续时间的第二持续时间内的转数。

参考值产生电路设置提供给确定电路的参考值，从而确定电路的对应于第一区域的信号的确定数目和对应于第二区域的信号的确定数目之间的比变为等于第一区域和第二区域之间的比。这使得可以获得适合的参考值，并且在第二持续时间期间，基于该适合的参考值获得转子的转数。这可以防止增加采样数目，并且相应地防止转数测量设备的功耗的增加。

另外，根据一个实施例，确定电路在用于获得参考值的第一持续时间期间的操作周期被设置为比确定电路在用于计算转数的第二持续时间期间的操作周期短。这使得可以改进确定电路在第一持续时间期间的确定的准确度，并且获得更适合的参考值。另外，可以将第一持续时间设置为比用于计算转数的第二持续时间短，因此抑制总体的消耗增加。

根据一个实施例，提供了一种转数测量方法。该转数测量方法具有用于校准参考值的校准持续时间和在校准持续时间之后执行的转数测量持续时间。在这个实施例中，在转数测量持续时间期间使用被在校准持续时间期间校准的参考值，这可以提供准确的测量结果。在校准持续时间期间，基于该参考值获得信号对应于第一区域的确定数目和信号对应于第二区域的确定数目，并且校准该参考值，从而获得的对应于第一区域的确定数目和对应于第二区域的确定数目之间的比对应于第一区域和第二区域之间的比。在另一方面，在测量持续时间期间，基于校准的参考值确定由于转子旋转而产生的信号，并且计算转子的转数。这使得可以获得被在校准持续时间期间校准的适合的参考值，并且执行准确的确定，而不增加测量持续时间期间的采样数目。

另外，根据该转数测量方法的一个实施例，如果转子的转数的改变在预先确定的范围内，则该参考值被校准。这使得可以在没有转数的大的改变，即，转子以恒速旋转时校准参考值。

根据流速测量设备的一个实施例，转子根据流体的流动旋转。根据转子的转数获得流速。在这个实施例中，还设置参考值，从而对应于第一区域的确定数目和对应于第二区域的确定数目之间的比也对应于第一区域和第二区域之间的比。这使得可以设置适合的参考值，抑制采样数目的增加，并且抑制电力消耗的增加。

另外，应当理解，在本说明书中，术语“接近”或者“靠近”包括术语“在...正下方”。

根据一个实施例，可以提供可以改进测量准确度和抑制电力消耗增加的转数测量设备。

附图说明

图1是示出了作为测量流速的一个例子的水表的配置的示意图。

图2A到2D是用于解释测量转数的原理的解释图。

图3A到3D是用于解释测量转数的原理的解释图。

图4中的(A)和(B)是示出了来自传感器的响应信号的波形图。

图5A到5D是示出了响应信号的包络曲线和阈值之间的关系的解释图。

图6是示出了流过水管的自来水的流速的改变的图。

图7A和7B是示出了阈值的改变和采样数目之间的关系的解释图。

图8是示出了根据一个实施例的水表的配置的方框图。

图9A到9G是根据该实施例的操作波形图。

图10A和10B是用于解释该实施例的解释图。

图11是示出了该实施例的操作的流程图。

图12A到12F是示出了一种修改的解释图。

具体实施方式

以下，将参考附图详细描述本发明的实施例。在说明实施例的所有附图中，相同的部分基本上被以相同的参考号表示，并且基本上不重复它们的描述。

在下面的实施例中，将描述用作，例如，水表的转数测量设备。在用作水表的情况下，例如，基于预定时间期间内的转数和每次旋转的流速，根据测量的转数计算自来水的流速。当然，该转数测量设备不限于用作水表，并且包括各种利用形式。例如，考虑到测量流体流速的应用，该转数测量设备可用于测量气体的流速。

为了便于理解，将首先描述用作水表的转数测量设备的基本配置和操作。

图1是示出了水表的配置的示意图。在图1的例子中，自来水在箭头105的方向上流过水管103。在水管103中提供叶轮104，并且当自来水流动时，叶轮104旋转。虽然不是限制，水管103的叶轮安装部分被放大，从而可以提供叶轮104。另外，叶轮104被在安装部分与水管接近地提供，从而即使当自来水缓慢地流动时，叶轮104也可以旋转。叶轮104的转轴被固定到在水管103的安装部分处提供的圆板102的转轴上，从而叶轮104的旋转被传递到圆板102。在叶轮安装部分之上提供圆板101。圆板101和圆板102之间存在水管的壁，从而圆板101和圆板102彼此不接触。在这个例子中，圆板101和102由磁铁组成，并且彼此磁耦合。因此，圆板102根据圆板101的旋转而旋转。即，叶轮104的旋转被传递到圆板102，并且通过磁耦合传递到圆板101。圆板101的旋转被传递到在圆板101的中心提供的转轴106。转轴106被接合到作为转子的旋转板100的中心。旋转板100的形状类似盘子，并且根据转轴106的旋转而旋转。因此，叶轮104根据自来水的流动旋转，并且旋转板100也根据自来水的流动而旋转。此时，旋转板100的转数与叶轮104的转数成比例。

虽然图1未示出，靠近旋转板100布置传感器，并且基于传感器的输出来计算旋转板100在预定时间期间的转数。另外，基于计算的转数和旋转板100的每次旋转的流速，计算自来水在预定时间期间的流速。

图2和3是用于解释以旋转板100和传感器检测旋转板100的旋转状态的原理的解释图。接着，将参考图2和3描述检测旋转状态的原理。

图2A是旋转板(转子)100的平面图。在图2A中，参考号200A和200B表示靠近旋转板100布置的传感器。在图2A中，传感器200A和200B布置在旋转板100外部，以便便于可视化；然而，事实上，如图3A到3D所示，传感器200A和200B被布置在旋转板100的主表面之上。即，如图3A到3D所示，传感器200A和200B(传感器200A和200B是线圈)被布置在旋转板100的主表面之上，并且被分离开，以便绕着旋转板100的中心(中心轴106)形成90度角。

另外，电导体被布置在旋转板100的主表面的半个区域201(带点的区域)内，并且绝缘体被布置在另一半区域202内。例如，作为导体的铜板可被布置在由绝缘材料形成的圆板的主表面的半个区域201内。更具体地，铜板可被印刷在绝缘圆板的半个区域内。

在这个实施例中，如图3A到3D所示，传感器200A和200B是线圈。当例如作为起始信号的矩形脉冲信号被提供给线圈(传感器200A，200B)时，取决于接近线圈的旋转板100的区域是导体区域201还是绝缘体区域202，响应于该起始信号产生的响应信号的电压的衰减(damp)花费不同数量的时间。更具体地，如果接近区域是绝缘体区域202，该区域和线圈之间可以发生谐振，从而响应信号缓慢地衰减。在另一方面，如果接近区域是导体区域201，不发生谐振，从而响应信号迅速地衰减。这还可以被如下理解。如果接近区域是导体区域201，涡流在导体部分中流动，从而响应信号迅速地衰减。

在这个实施例中，传感器200A和200B之间的角度差是绕着中心轴106的90度，旋转板100的半个区域是导体区域201，并且另一半是绝缘体区域202。相应地，通过传感器200A和200B，旋转板100的旋转可被分为4个状态(4个现象)。图3A到3D示出了这4个状态。在图3A到3D中，水平轴指示时间，并且纵轴指示电压。

图3A示出了由于旋转板100的旋转，旋转板100的导体区域201被定位为靠近(包括“在其正下方”，这在下文中同样适用)传感器200A，并且旋转板100的绝缘体区域202被定位为靠近(包括"在其正下方"，这在下文中同样适用)传感器200B。在这种状态下(状态a)，传感器200B和旋转板100的区域202之间由于起始信号发生谐振。在另一方面，传感器200A和旋转板100的区域201之间不发生谐振。结果，来自传感器200A的响应信号S1迅速地衰减。在另一方面，来自传感器200B的响应信号S2由于谐振缓慢地衰减。

类似地，图3C示出了旋转板100的区域(绝缘体)202被定位为靠近传感器200A，并且旋转板100的区域(导体)201被定位为靠近传感器200B的状态。在这种状态下(状态c)，传感器200A和旋转板100的区域202之间由于该起始信号发生谐振，从而来自传感器200A的响应信号S1缓慢地衰减。在另一方面，传感器200B处不发生谐振，从而来自传感器200B的响应信号S2迅速地衰减。

另外，图3B示出了旋转板100的区域(导体)201被定位为靠近传感器200A和200B的状态。在这种状态下(状态b)，当提供起始信号时，传感器200A和200B中的每一个和旋转板100的区域201之间不发生谐振，从而来自传感器200A和200B的响应信号S1、S2迅速地衰减。类似地，图3D示出了旋转板100的区域(绝缘体)202被定位为靠近传感器200A和200B的状态。在这种状态下(状态d)，传感器200A和200B中的每一个和旋转板100的区域(绝缘体)202之间发生谐振，从而来自传感器200A和200B的响应信号S1、S2缓慢地衰减。

在图3中，由于发生谐振而缓慢衰减的响应信号的数字值被以“1”表示，并且由于不发生谐振而迅速衰减的响应信号的数字值被以“0”表示。即，在图3A的状态中，响应信号S1,S2变为数字值“0,1”。在图3B中，响应信号S1,S2变为数字值“0,0”。在图3C中，响应信号S1,S2变为数字值“1,0”。在图3D中，响应信号S1,S2变为数字值“1,1”。在这个实施例中，响应信号S1，S2是响应于起始信号产生的电压信号，并且即使绝缘体和作为传感器的线圈之间发生谐振，也随时间衰减。就衰减而言，在图3A到3D所示的任意状态中，响应信号S1，S2是衰减信号(衰减的)。然而，在图3中，为了清晰地指示由于谐振的缓慢衰减，谐振的响应信号被显示为是无衰减信号(无衰减的)。

在图3A到3D中，箭头指示旋转板100的旋转方向。在图3A到3D中，旋转板100逆时针方向旋转，并且状态从图3A到图3D变迁。因为旋转板100旋转，图3D之后状态变迁为图3A，并且重复上述过程。

在图2D中，示意地示出了旋转板100的旋转状态。在图2B和2C中，以数字值示出了来自传感器200A和200B的响应信号S1,S2的电压波形。在图2D中，传感器200A被示出为“A”，并且传感器200B被显示为“B”。另外，在图2B到2D中，水平轴指示时间。在图2B到2D，时间从右到左变化，即从时间t1到时间t7。在这种情况下，旋转板100在时间t1，t5的状态对应于图3C，旋转板100在时间t2，t6的状态对应于图3D，旋转板100在时间t3，t7的状态对应于图3A，并且旋转板100在时间t4的状态对应于图3B。另外，在图2B，带圆圈的的数字表示响应信号S1，S2的数字值。另外，在图2D中，旋转板100的旋转方向也被以箭头指示。

图4的(A)和(B)是示出了响应信号S1,S2的电压波形的波形图，其中图4中的(A)示出了从接近绝缘体区域202的传感器输出的响应信号的电压波形，并且图中的(B)示出了从接近导体区域201的传感器输出的响应信号的电压波形。在图4中，水平轴指示时间，并且纵轴指示电压。不论导体区域201还是绝缘体区域202接近，从传感器输出的响应信号被产生并且衰减。区别是，如果绝缘体区域接近，发生谐振，衰减的数量减少，并且衰减所需的时间增加。

相应地，在这个实施例中，虽然不是限制，在从响应信号的产生经过了预定时间之后提供的采样持续时间ts期间，对阈值(参考值)电压Vref和响应信号电压进行比较。在该比较时，如果响应信号的电压超过了阈值Vref，确定产生这个响应信号的传感器接近绝缘体区域202。在另一方面，如果在比较时没有检测到超过阈值Vref的电压，则确定产生这个响应信号的传感器接近导体区域201。

图5是在图4A和4B所示的采样持续时间ts期间，响应信号的电压和阈值的电压Vref的比较的解释图。在图5中，水平轴指示时间t。在图5A中，带有箭头标记的圆示意地表示旋转板100。箭头的尖端指示旋转板100的特定位置，并且指示该特定位置随着经过时间t而旋转。图5B示出了响应信号的电压波形的例子。离散地测量该响应信号。在图5B中，从左至右提供采样持续时间ts1到ts8，并且在每一个采样持续时间期间执行图4所示的比较操作。

图5C示出了作为阈值Vref的阈值电压Vrefa。另外，图5C示出了通过连接采样持续时间ts1到ts8中的响应信号的最大值而获得的响应信号的电压包络曲线S’。图5D示出了比阈值电压Vrefa低的作为阈值Vref的阈值电压Vrefb，并且示出了图5C所示的响应信号的电压包络曲线S’。在图5C和5D中，水平轴指示时间，并且纵轴指示电压。

如果图5C所示的响应信号的电压包络曲线S’超过阈值电压Vrefa，该响应信号指示传感器接近绝缘体区域202。在另一方面，如果响应信号的电压包络曲线S’不超过阈值电压Vrefa，该响应信号指示传感器接近导体区域201。在旋转板100的位置被如此指定的情况下，在采样持续时间ts4，ts5和ts6中，响应信号的电压包络曲线S’超过阈值电压Vrefa，并且数字值变为“1”。在另一方面，在其余的采样持续时间ts1到ts3，ts7和ts8中，确定电压包络曲线S’不超过阈值电压Vrefa，并且数字值变为“0”。在这个例子中，在8个采样持续时间中，被确定为“1”的数字值的数目是3，并且被确定为“0”的数字值的数目是5。根据数字值“1”的数目的确定，被确定为绝缘体区域202的区域变为小于旋转板100的一半(1/2)。在这个例子中，旋转板100的八分之三区域被确定为绝缘体区域202a，并且其它八分之五被确定为导体区域201a。

即，虽然旋转板100的一半(1/2)区域被设置为导体区域201，并且另一半(1/2)设置为绝缘体区域202，阈值Vref的不适合的电压值使得难以基于数字值"1"和"0"准确地确定导体区域201和绝缘体区域202。在这个实施例中，校准阈值Vref的值，从而在预先确定的持续时间期间通过比较该响应信号和阈值Vref所获得的数字值“0”的数目和数字值“1”的数目之间的比变为等于旋转板100内被设置为导体的区域201和被设置为绝缘体的区域202之间的比。

在图5的例子中，通过校准阈值Vref，如图5D所示，阈值Vref的电压被改变为比阈值电压Vrefa低的阈值电压Vrefb。因此，通过减小阈值Vref的值，响应信号的电压包络曲线S’，例如，在采样持续时间ts3中超过阈值电压Vrefb，从而作为采样持续时间ts3中的比较的结果，数字值从“0”变为“1”。这扩展了被确定为绝缘体区域的区域。另外，该操作的重复减小阈值Vref，并且通过例如采样持续时间ts7中的比较，数字值从“0”变为“1”。结果，同样基于被确定为“1”和“0”的数字值的确定数目，如图5D右部所示，对应于旋转板100的一半的区域被确定为导体区域201b，并且另一半被确定为绝缘体区域202b。因此，通过校准阈值Vref的电压值，可以准确地确定导体区域201和绝缘体区域202。

例如，在自来水的情况下，流速随时间恒定的持续时间相对长。图6是示出了自来水随时间的流速的图。因为水表中的旋转板100的转数与流速成比例，图6中的纵轴指示自来水的流速和旋转板100的转数。另外，水平轴指示时间。如图6所示，在时间t1到t3期间，流过水管的自来水的流速增加。相应地，水表中的旋转板100的转数增加。然而，在短的持续时间中(例如，时间t1到t2，时间t2到t3)，自来水的流速近似恒定。即，旋转板100的转数近似恒定。通过在自来水的流速(旋转板100的转数)近似恒定的持续时间期间如图5描述地校准阈值Vref，可以将阈值Vref的电压值调整为与在旋转板100中提供的导体区域201和绝缘体区域202之间的比相匹配的值。

考虑阈值Vref的电压值被预先确定，并且被在测量设备发货时设置。然而，阈值Vref的电压值由于，例如，提供给测量设备的电源电压的改变、该设备的使用环境的温度变化和/或长期变化而改变。

在该实施例中，如以图2A描述的，旋转板100的半个区域是以数字值"1"确定的绝缘体区域202，并且另一半是被确定为数字值“0”的导体区域201。从另一个角度看，导体区域201和绝缘体区域202被布置绕着旋转板100的中心(中心轴106)具有180度的角度。

当在以这种方式在旋转板100内设置导体区域201和绝缘体区域202的状态下实际使用测量设备时，在阈值Vref的电压值由于电压变化、温度变化和/或长期变化而改变的情况下，如下面解释的，为了适当的测量，需要增加来自传感器的响应信号的测量的最小数目(采样的最小数目)。

更具体地，假设由于上述原因引起阈值Vref的电压变化，并且如图7B所示，确定绝缘体区域202对应于90度，而不是180度。为了能够总能准确地确定这种90度状态，采样的最小数目必须被预置为360度/90度/旋转周期。该旋转周期表示旋转板100的旋转周期。在另一方面，在这个实施例中，即使阈值Vref的电压值改变，如以图5描述的，阈值Vref的电压值被校准，从而确定绝缘体区域202和导体区域201中的每一个如图7A所示对应于180度。相应地，采样的最小数目可被预置为360度/180度/旋转周期。

因此，即使阈值Vref的电压值在实际测量时由于电压变化、温度变化和/或长期变化而改变，在本实施例中，采样的最小数目可被预置为较低值。这可以减少测量设备的操作时间(采样操作时间)，这可以抑制消耗电流的增加。

另外，阈值Vref可能相对大地改变，从而在实际测量中，响应信号的电压不超过变化的阈值Vref的电压值。在这种情况下，数字值总是被确定为“0”；相应地，确定旋转板100不旋转，虽然事实上它正在旋转。因此，水表不能测量流速。在这种情况下，在该实施例中，阈值Vref也如图5描述的那样改变，这使得可以测量流速。

图8是示出了根据这个实施例的水表的配置的方框图。水表810包括旋转板100，传感器A，传感器B和微控制器800。在这个实施例中，微控制器(以下简称为MCU)800由一个半导体集成电路器件组成。

如根据图2A等等解释的，旋转板100是根据自来水的流动而旋转的盘形旋转板。旋转板的中心被固定到中心轴106上，并且中心轴106根据自来水的流动旋转，从而旋转板100旋转。在旋转板100的主表面上提供被布置绕着旋转板100的中心(中心轴106)具有180度角度的导体区域201和被布置也具有180度角度的绝缘体区域202。导体区域201和绝缘体区域202被提供为彼此重叠。因此，在旋转板100的一半内提供导体区域201，并且在另一半内提供绝缘体区域202。

因为传感器A和B具有相同的配置，将首先详细描述传感器A。传感器A具有用于从MCU 800接收起始信号I1的输入节点NA1，用于将响应信号S1输出到MCU 800的输出节点NA2，被布置在旋转板100的主表面之上的线圈200A，电阻元件RA和电容元件CA。线圈200A被布置在旋转板100的主表面之上，从而不接触旋转板100的主表面。

电容元件CA的两个端子被耦合到线圈200A的端子LA1和LA2，从而电容元件CA被并联地耦合到线圈200A。由电容元件CA和该线圈200A组成的并联电路作为无源谐振电路。在这种情况下，该谐振电路的谐振频率是这样的值，该值使得当旋转板100的绝缘体区域202旋转地移动靠近(包括"在其正下方")线圈200A时，在线圈200A和绝缘体区域202之间产生谐振。线圈200A的端子LA1被耦合到输入节点NA1，并且端子LA2被通过电阻元件RA耦合到输出节点NA2。电阻元件RA是限流电阻器。当从MCU 800给输入节点NA1提供起始信号I1时，电阻元件RA防止大的瞬态电流流过谐振电路(线圈200A和电容元件CA)，以便保护谐振电路不受损坏。

传感器B具有输入节点NB1，输出节点NB2，线圈200B，电容元件CB和电阻元件RB。因为传感器B与上述的传感器A具有相同的配置，输入节点NB1，输出节点NB2，线圈200B，电容元件CB和电阻元件RB分别对应于输入节点NA1，输出节点NA2，线圈200A，电容元件CA和电阻元件RA。传感器B与传感器A的不同之处在于线圈200B被绕着旋转板100的中心与线圈200A离开90度布置。另外，来自MCU 800的起始信号I2被提供给传感器B的输入节点，传感器B的响应信号S2被通过输出节点NB2提供给MCU 800。

如后面描述的，图8分别示出了起始信号I1，I2和传感器A和B的部分中的响应信号S1，S2的电压波形。

MCU 800包括形成在一个半导体集成电路器件内的多个功能块。图8仅仅示出了关于该实施例的功能块。图8所示的功能块被分成对应于传感器A的功能块，对应于传感器B的功能块，和传感器A和B共用的功能块。对应于传感器A的功能块和对应于传感器B的功能块具有相同的配置。

对应于传感器A的功能块具有输入/输出电路(I/O)803a，定时电路802A，比较电路(CMP)804A和数模变换电路(DAC，以下简称为DA转换电路)805A。对应于传感器B的功能块具有输入/输出电路(I/O)803B，定时电路802B，比较电路(CMP)804B和DA转换电路(DAC)805B。在图8中，除下标"A"和"B"之外以相同参考号表示的功能块彼此对应，并且具有相同配置。另外，具有下标"A"的功能块对应于传感器A，并且具有下标"B"的功能块对应于传感器B。例如，输入/输出电路803A和803B彼此对应，并且具有相同配置。另外，功能块803A对应于传感器A，并且功能块803B对应于传感器B。

传感器A和B共有的功能块具有中央处理单元(以下简称为CPU)801，转数计数器806，转数RAM(随机访问存储器)807，时钟计数器808，和1秒测量计时器809。

CPU 801根据存储在存储器(未示出)的程序，执行后面根据图11描述的处理。通过以CPU 801执行图11所示的处理，在校准持续时间期间校准阈值Vref，并且在测量持续时间期间测量自来水的流速。在执行该程序时，CPU 801使用多个寄存器，图8示出了它们中的4个寄存器(RGA1，RGA2，RGB1，RGB2)。因为将以图11描述由CPU801执行的处理，下面将仅仅描述该功能块的概要。

输入/输出电路803A(803B)作为起始信号产生电路，用于根据来自CPU 801的指令向传感器A(B)的输入节点NA1(NB1)提供起始信号I1(I2)。比较电路804A(804B)在一个输入接收来自传感器A(B)的输出节点NA2(NB2)的响应信号S1(S2)，并且在另一个输入接收来自DA转换电路805A(805B)的电压，以便作为确定电路。从DA转换电路805A输出的电压是用于传感器A的阈值Vref的电压。类似地，从DA转换电路805B输出的电压是用于传感器B的阈值Vref的电压。对应于阈值Vref的数字信号(第一控制信号，第二控制信号)被从CPU801提供给DA转换电路805A(805B)，并且DA转换电路805A(805B)输出由提供的数字信号(控制信号)转换的阈值Vref的模拟电压。即，在这个实施例中，由CPU 801产生对应于阈值Vref的数字信号，并且该数字信号被DA转换电路805A(805B)转换为阈值Vref的模拟电压，该模拟电压被提供给比较电路804A(804B)。换言之，作为控制电路的CPU 801和DA转换电路805A(805B)可被视为用于产生阈值Vref(参考值)的参考值产生电路。

CPU 801的寄存器RGA1(RGB1)和寄存器RGA2(RGB2)是用于将数字信号提供给DA转换电路805A(805B)的寄存器。寄存器RGA1(RGB1)和寄存器RGA2(RGB2)被选择性地切换，并且数字信号被提供给DA转换电路805A(805B)。即，在用于测量自来水的流速的测量持续时间期间，存储在寄存器RGA1(RGB1)中的数字信号被提供给DA转换电路805A(805B)，并且对应于该数字信号的模拟电压是阈值Vref的电压。在另一方面，在校准阈值Vref的电压值时，寄存器RGA2(RGB2)存储数字信号，并且将其提供给DA转换电路805A(805B)。

例如，在测量设备发货时，在寄存器RGA1(RGB1)内设置对应于适当阈值Vref的电压的数字信号。在用于校准阈值Vref的值的校准持续时间期间，CPU 801在寄存器RGA2(RGB2)内存储对应于校准电压的数字信号。在校准持续时间期间，存储在寄存器RGA2(RGB2)内的数字信号被提供给DA转换电路805A(805B)，并且改变的阈值Vref的电压被提供给比较电路804A(804B)。在这个实施例中，阈值Vref的电压在一个校准持续时间期间多次改变。在每一次改变时，对应于改变后阈值Vref的电压的数字信号被从CPU 801提供给寄存器RGA2(RGB2)。

为了将在校准持续时间期间改变的阈值Vref的电压值反映为测量持续时间期间的校准的电压值，在校准持续时间期间存储的寄存器RGA2(RGB2)内的数字信号被传输到寄存器RGA1(RGB1)。从而，该校准的电压在测量持续时间期间被用作阈值Vref的电压。在另一方面，在不将校准持续时间期间改变的阈值Vref的电压反映为阈值Vref的校准的电压的情况下，寄存器RGA2(RGB2)内的数字信号不被传输到寄存器RGA1(RGB1)。从而，在测量持续时间期间，可以使用在校准持续时间之前的测量持续时间期间使用的阈值Vref的电压。即，可以继续使用在前面的测量持续时间期间使用的寄存器RGA1(RGB1)内的数字信号。

定时电路802A(802B)根据来自CPU 801的指令指定操作比较电路804A(804B)的定时。例如，在校准持续时间期间，比较电路804A(804B)被以预先确定的第一周期操作，并且在测量持续时间期间，比较电路804A(804B)被以比该预先确定的第一周期长的第二周期操作。一旦从定时电路802A(802B)接收操作指令，比较电路804A(804B)对提供给一个输入的响应信号S1(S2)和提供给另一输入的阈值Vref的电压进行比较，并且将比较结果提供给作为计数电路的转数计数器806。

转数计数器806在由CPU 801指定的持续时间内对从比较电路804A(804B)提供的比较结果进行计数。例如，如果响应信号S1(S2)的电压值高于阈值Vref的电压，比较电路804A(804B)输出数字值“1”作为作为比较的结果。如果响应信号S1(S2)的电压值低于阈值Vref的电压，比较电路804A(804B)输出数字值“0”作为比较的结果。转数计数器806对由CPU 801指定的持续时间内的数字值“1”和“0”计数。

转数RAM 807用作用于测量转数的临时存储器。将以图11描述时钟计数器808和1秒测量计时器809。

在图8中，在传感器A和B的部分中，分别以起始信号I1波形和起始信号I2波形示出了起始信号I1和I2的波形。类似地，在传感器A和B的部分中，分别以响应信号S1波形和响应信号S2波形示出了响应信号S1和S2的波形。在起始信号I1波形、起始信号I2波形、响应信号S1波形和响应信号S2波形中，水平轴指示时间，并且纵轴指示电压。另外，在响应信号S1波形和响应信号S2波形中，Vref表示阈值Vref的电压，并且COM表示参考电压。

考虑比较电路804A(804B)的输入处的偏置电压等等确定参考电压COM。例如，参考电压COM可以是该电路的地电压。另外，在响应信号S1波形和响应信号S2波形中，虽然不是限制，在时间ts测量响应信号S1(S2)的值。即，在时间ts，比较电路804A(804B)对阈值Vref的电压和响应信号S1(S2)的电压值进行比较。另外，在图8所示的响应信号S1波形和响应信号S2波形中，为了避免使得该图复杂化，以一个点指示时间ts，然而时间ts是具有图4所示的预定时间宽度的采样持续时间ts。

如以图8中的起始信号I1波形(起始信号I2波形)所示，根据来自CPU 801的指令，输入/输出电路803A(803B)给传感器A(B)的输入节点NA1(NB1)提供负向矩形脉冲作为起始信号I1(I2)。虽然不是限制，在产生矩形脉冲之后，输入/输出电路803A(803B)使得输入节点NA1(NB1)进入高阻态。这是通过关闭输入节点NA1(NB1)和电源电压之间以及输入节点NA1(NB1)和该电路的地电压之间的晶体管实现的。在图8中，以虚线指示高阻态。

当作为起始信号I1(I2)的矩形脉冲被提供给输入节点NA1(NB1)时，由电容元件CA(CB)和线圈200A(200B)组成的谐振电路响应于起始信号I1(I2)产生响应信号S1(S2)，并且通过电阻元件RA(RB)将其提供给输出节点NA2(NB2)。响应信号S1(S2)是谐振电路的输出，并且如以图8中的响应信号S1波形(响应信号S2波形)所示，衰减，即，相对于参考电压COM上下波动。衰减的数量根据由线圈200A(200B)和电容元件CA(CB)组成的谐振电路和接近线圈200A(200B)的旋转板100的区域是否产生谐振而改变。

在这个实施例中，谐振电路被设置为与绝缘体区域202谐振。在图8中，绝缘体区域202被定位为靠近(在其正下方)传感器B的线圈200B；因此，在传感器B的谐振电路(电容元件CB和线圈200B)和绝缘体区域202之间发生谐振。这减小传感器B的输出节点NB2处的响应信号S2的衰减数量。在另一方面，导体区域201被定位为靠近(在其正下方)传感器A的线圈200A。因此，在传感器A的谐振电路(电容元件CA和线圈200A)和导体区域201之间不发生谐振，并且能量作为导体区域201内的涡流相当快地消耗。这增加了传感器A的输出节点NA2处的响应信号S1的衰减数量。结果，在图8所示的例子中，响应信号S1的衰减数量大于响应信号S2的衰减数量，并且响应信号S1的电压值比响应信号S2的电压值更迅速地减小。

传感器A(B)中的线圈200A(200B)和旋转板100之间存在间隔，并且线圈200A(200B)不直接耦合到旋转板100。然而，当旋转板100中具有不同特性的区域201，202(在该实施例中，导体和绝缘体)接近线圈200A(200B)时，传感器A(B)根据接近区域的特性产生信号(以不同的衰减数量/衰减时间)。因此，传感器A(B)可被视为耦合到旋转板100。另外，传感器A(B)可被视为用于检测旋转板100的旋转的检测电路。

虽然不是限制，在这个实施例中，在从产生响应信号S1(S2)的时间t1经过了预定时间tp之后提供的持续时间ts期间，比较电路804A(804B)对阈值Vref的电压和响应信号S1(S2)的电压进行比较，并且将比较结果提供给转数计数器806。

接着，将参考图9描述用于校准阈值Vref的电压值的校准和用于测量自来水的流速的测量持续时间之间的关系。图9是示出了校准持续时间和测量持续时间期间的起始信号I1,I2和响应信号S1，S2的电压波形的波形图。在图9A到9G中，水平轴指示时间，并且在图9B到9G中，纵轴指示电压。

图9A示出了校准持续时间TMM和测量持续时间TSS之间的关系。阈值Vref的校准和测量被独占地执行。在图9A的例子中，在执行校准之后执行测量，并且在校准持续时间TMM之后提供测量持续时间TSS。如以图6所述，当自来水的流速近似恒定时，在一个持续时间期间执行校准。例如，如果自来水的流速在预先设置的校准持续时间TMM期间不是恒定的，在校准持续时间TMM期间执行的校准的结果不被反映在测量中。

在图9A所示的一个测量持续时间TSS期间，测量设备多次测量自来水的流速。即，起始信号I1，I2被多次产生，并且被提供给传感器A,B，并且对来自传感器A，B的响应信号S1,S2采样，以便测量旋转板100的转数，并且计算流速。图9B到9D中示出了多次测量中的对应于起始信号I1，I2的1次产生的波形。即，在图9A所示的测量持续时间TSS期间多次产生图9B到9D所示的波形。类似地，在图9A所示的1个校准持续时间TMM期间，起始信号I1，I2被多次产生，并且被提供给传感器A，B，并且响应信号S1，S2被从传感器A，B提供给MCU 800。即，在图9A所示的一个校准持续时间TMM期间，图9E到9G所示的重复波形被多次产生。

在这个实施例中，校准持续时间TMM被设置为比测量持续时间TSS短得多，并且为了改进校准的准确度，在校准持续时间TMM期间产生的采样持续时间ts的周期TMM2(图9F，9G)被设置为比在测量持续时间期间产生的采样持续时间ts的周期TSS2(图9C，9D)短。据此，在校准持续时间期间产生的起始信号I1，I2的周期TMM1(图9E)也被设置为比测量持续时间期间的周期TSS1(图9B)短。

图9B示出了起始信号I1，I2的电压波形。起始信号I1，I2被在时间t1和时间t2产生。即，起始信号I1，I2在时间t1和时间t2改变为负向矩形脉冲。响应于该矩形脉冲，传感器A产生如图9C所示相对于参考电压COM上下波动的响应信号S1，并且将其提供给MCU800中的比较电路804A(图8)。类似地，响应于该矩形脉冲，传感器B产生如图9D所示相对于参考电压COM上下波动的响应信号S2，并且将其提供给MCU 800内的比较电路804B。在采样持续时间ts期间，比较电路804A，804B对提供的响应信号S1,S2的电压和来自DA转换电路805A,805B的阈值Vref的电压进行比较，并且将比较结果提供给转数计数器806。

以CPU 801指示输入/输出电路803A，803B产生起始信号的时间确定用于将起始信号I1，I2的电压改变为矩形脉冲的时间，即，用于产生起始信号I1，I2的时间。起始信号I1，I2被CPU 801设置为被以测量持续时间TSS期间的固定周期TSS1产生。响应于起始信号I1，I2的产生，产生采样持续时间ts。即，CPU 801和定时电路802A，802B执行控制，从而在从起始信号I1，I2(矩形脉冲)的产生经过了预定时间之后，产生采样持续时间ts。因此，在测量持续时间TSS期间以固定周期TSS2多次产生采样持续时间ts。换言之，起始信号I1，I2和用于操作比较电路804A，804B的定时彼此同步。

图9E到9G示出了校准持续时间TMM期间的起始信号I1，I2和响应信号S1，S2的电压波形。在校准持续时间TMM期间，由CPU801给输入/输出电路803A，803B指定的起始信号I1，I2的周期被设置为比测量持续时间TSS期间短。因此，如图9E所示，输入/输出电路803A，803B以比测量持续时间TSS期间的起始信号I1，I2的周期TSS1短的周期TMM1，多次产生负向矩形脉冲作为起始信号I1，I2。

根据起始信号I1，I2的短的产生周期，CPU 801也将采样持续时间ts的产生周期TMM2设置为比在测量持续时间TSS期间产生的采样持续时间ts的周期TSS2短。因此，在校准持续时间TMM期间，以短的周期TMM1多次产生起始信号I1，I2(矩形脉冲)，并且响应于起始信号I1，I2，传感器A，B多次产生响应信号S1，S2。在以短的周期TMM2多次产生的采样持续时间ts期间，将以传感器A,B多次产生的响应信号S1，S2与阈值Vref的电压进行比较。如在测量持续时间TSS期间，比较结果被提供给转数计数器806。在图9中，为了避免使得图复杂化，采样持续时间ts也被指示为一个点，然而，其具有如图4所示的预先确定的持续时间。

在校准持续时间TMM期间，校准阈值Vref的电压值。接着，将参考图10描述校准的操作。图10A是示出了校准持续时间TMM期间的响应信号S1(S2)的最大值周围的电压包络曲线S1’(S2’)和以短的周期TMM2产生的采样持续时间ts之间的关系的波形图。图10B是示出了通过在校准时改变阈值Vref，确定结果(对应于绝缘体区域202的"1"，和对应于导体区域201的"0")的改变的图。

在图10A中，S1’(S2’)表示通过连接来自传感器A(B)的响应信号S1(S2)的最大值获得的电压包络曲线，并且随时间改变。因为电压包络曲线S1’(S2’)还可以被认为是表示旋转板100的角度，图10A中的纵轴指示电压/角度。另外，Vref表示提供给比较电路804A(804B)的阈值Vref的电压。旋转板100在校准持续时间TMM期间多次旋转。图10A示出了在特定1次旋转期间和附近的电压包络曲线S1’(S2’)的改变。可以通过，例如，确定电压包络曲线S1’(S2’)的电压上升还是下降匹配，指定1次旋转。在图10A中，以参考号TMM-1指示特定1次旋转持续时间。

在校准持续时间TMM期间，如以图9描述的，以短的周期TMM2产生采样持续时间ts。即，以周期TMM2对响应信号S1(S2)采样。在图10A中，以周期TMM2产生的采样持续时间ts被以向上的箭头指示。在采样持续时间ts期间采样的响应信号和阈值Vref的电压的比较结果被以对应的向上箭头之下的数字值“0”或者“1”示出。例如，在图10A中，在以最左边的向上箭头指示的采样持续时间ts内的比较结果是数字值“0”，并且在以最右边的向上箭头指示的采样持续时间ts内的比较结果是数字值“1”。为了便于可视化，图10A示出了响应信号S1(S2)的最大值周围的电压包络曲线S1’(S2’)，而不是响应信号S1(S2)的电压，作为与阈值Vref比较的电压。

在这个实施例中，阈值Vref的电压根据在旋转板100的1次旋转中从比较电路804A(804B)输出的比较结果被保持或者改变。即，阈值Vref的电压被校准，从而在1次旋转中从比较电路804A(804B)输出的数字值“1”的数目变为等于数字值“0”的数目。当然，如果数字值“1”的数目等于数字值“0”的数目，阈值Vref的电压不改变，而是被保持。

在图10A中，获得在特定1次旋转持续时间TMM-1期间从比较电路804A(804B)输出的数字值“1”和“0”的数目。在这个例子中，在对应于1次旋转的持续时间TMM-1期间，在持续时间TMM-1-1期间从比较电路804A(或者804B)输出数字值“1”，并且在持续时间TMM-1-2期间从比较电路804A(或者804B)输出数字值“0”。在图10A的例子中，在持续时间TMM-1-1期间6次输出数字值“1”，并且在持续时间TMM-1-2期间10次输出数字值“0”。当然，持续时间TMM-1-1和持续时间TMM-1-2在一个范围内根据响应信号和阈值Vref的电压而变化，在该范围内持续时间TMM-1-1和持续时间TMM-1-2的和等于对应于旋转板100的1次旋转的持续时间TMM-1。

如图10A所示，在1次旋转持续时间期间在数字值“1”的数目不同于数字值“0”的数目的情况下，在根据比较电路804A(804B)的比较结果(数字值)估计旋转板100的主表面上的位置时，被确定为数字值"0"的导体区域201(图2)的大小不同于被确定为数字值“1”的绝缘体区域202(图2)。即，如图10B左部分所示，如果数字值“0”的数目大于数字值“1”的数目，则估计导体区域201大于绝缘体区域202。换言之，估计绝缘体区域202围绕旋转板100的中心(中心轴106)的角度小于180度。

在另一方面，在旋转板100的主表面上，导体区域201和绝缘体区域202被布置为围绕该中心具有180度的角度。即，导体区域201和绝缘体区域202之间的面积比是1比1。在另一方面，作为比较电路804A(804B)的比较结果的数字值“0”和“1”的数目之间的数目比是10比6。阈值Vref的电压值被校准，从而该数目比变为等于该面积比。在这种情况下，随着阈值Vref的电压增加，从比较电路804A(804B)输出的数字值“0”的数目增加，并且数字值“1”的数目减小。在另一方面，随着阈值Vref的电压减小，从比较电路804A(804B)输出的数字值“1”的数目增加，并且数字值“0”的数目减小。因此，在图10A所示的例子中，阈值Vref的电压减小。因此，在1次旋转持续时间TMM-1期间，从比较电路804A(804B)输出的数字值“1”的数目增加，并且数字值“0”的数目减小，因此接近1比1的面积比。

虽然不是限制，在这个实施例中，限制在旋转板100的1次旋转的持续时间TMM-1期间改变阈值Vref的电压的电压范围。因此，在1次旋转持续时间TMM-1期间获得的数字值“0”和“1”的数目之间的数目比不能通过阈值Vref的电压的1次校准变为等于该面积比。在这种情况下，在校准持续时间TMM期间的下一个旋转持续时间TMM-1中，获得该数目比，并且进一步改变阈值Vref的电压。通过重复这个操作，改变阈值Vref的电压，从而数目比变为等于面积比，即，如图10B右部所示，根据比较电路的比较结果估计的导体区域201和绝缘体区域202之间的比变为等于面积比。在这个实施例中，导体区域201的大小等于绝缘体区域202；因此，执行校准，从而数字值“0”的数目变为等于数字值“1”的数目。

虽然已经以数字值“0”的较大数目作为图10中的比较电路804A(804B)的比较结果的情况进行了描述，同样地，在数字值“1”的较大数目的情况下，阈值Vref的电压增加，从而数目比变为等于面积比。

图11是示出了由图8所示的CPU 801执行的处理的流程图。CPU801对传感器A和B执行相同的处理。因此，以传感器A为例，将主要参考图8,9和11描述CPU 801的处理。

首先，在步骤ST1，测量自来水的流速。即，执行测量持续时间TSS期间的处理。在步骤ST1，CPU 801指示输入/输出电路803A以周期TSS1产生起始信号I1。响应于这个指令，输入/输出电路803A以周期TSS1给传感器A的输入节点NA1提供起始信号I1。响应于起始信号I1，传感器A产生对应于旋转板100的区域201，202的旋转位置的响应信号S1，并且通过输出节点NA2将其提供给比较电路804A。比较电路804A在采样持续时间ts期间对提供的响应信号S1和从DA转换电路805A提供的阈值Vref的电压进行比较。通过该比较产生的数字值被提供给转数计数器806。

另外，CPU 801使用定时电路802A控制比较电路804A，从而在从产生起始信号I1的指令起经过了预定时间之后产生采样持续时间ts。比较电路804A以，例如，被以定时电路802A从用于产生起始信号I1的指令起延迟了预定时间的信号，开始比较操作。在从该延迟的信号的产生起经过预定时间之后，定时电路802A向比较电路804A提供用于停止比较操作的信号。因此，比较电路804A以对应于起始信号I1的周期TSS1的周期TSS2，在采样持续时间ts期间执行比较操作。

在步骤ST1，以与传感器A相同的方式，给传感器B提供起始信号I2，给比较电路804B提供响应信号S2，并且给转数计数器806提供来自比较电路804B的数字值。

转数计数器806在预定时间中对来自比较电路804A和804B的数字值计数，并且将结果提供给CPU 801。CPU 801基于从转数计数器806提供的转数和例如每转的流速，计算自来水的流速。虽然不是限制，流速被显示在水表810上和/或输出到水表810外部。

在步骤ST2，确定是否到达校准时间。虽然不是限制，在这个实施例中，时钟计数器808在经过预定时间之后向CPU 801产生中断信号。例如，给时钟计数器808设置1小时作为该预定时间。在步骤ST2，确定是否从时钟计数器808提供了中断信号。如果未到校准时间(否)，流程返回步骤ST1，并且继续自来水的流速的测量。

在步骤ST2，如果确定从时钟计数器808提供了中断信号(是)，则流程继续到步骤ST3。

在步骤ST3，将自来水的流速的测量停止(等待)1秒钟。由1秒测量计时器809测量这1秒。即，在步骤ST2，如果确定了中断信号的提供，则激活1秒测量计时器809，以便开始1秒测量。另外，在步骤ST3，与开始1秒测量一起，转数计数器806对来自比较电路804A的数字值计数。步骤ST3的1秒停止意指不使用由转数计数器806计数的值测量自来水的流速。在1秒停止期间，继续在步骤ST1描述的提供起始信号I1和比较电路804A获得对应于响应信号S1的数字值的操作。因此，在步骤ST3，转数计数器806同样在1秒内对基于旋转板100的旋转产生的数字值“1”和“0”计数。

在步骤ST4，通过步骤ST3中的计数获得的计数数目被CPU 801传输到转数RAM 807，并且被存储在转数RAM 807内。然后，流程继续到步骤ST5。在步骤ST5，如步骤ST3，将自来水的流速的测量停止(等待)1秒钟。在步骤ST5，如步骤ST3，同样继续给传感器A提供起始信号I1和基于来自传感器A的响应信号S1获得数字值。以转数计数器806对基于响应信号S1的数字值计数。如步骤ST3，在步骤ST5计数的转数计数器806的值不用于测量自来水的流速。

然后，在步骤ST6，CPU 801对通过步骤ST5中的计数获得的计数值与存储在转数RAM 807内的计数值进行比较。即，在步骤ST6，在步骤ST3中获得的1秒内的对应于旋转板100的转数的计数值被与在步骤ST5获得的1秒内的对应于旋转板100的转数的计数值进行比较。当然，这1秒钟仅仅是例子，并且本发明不限于此。

在步骤ST6的比较中，确定存储在转数RAM 807内的计数值和在步骤ST5获得的计数值之间的旋转板100的转数的差异是否在±1转的范围内。在这个比较中，如果旋转板100的转数之间的差异在±1转的范围内(是)，则流程继续到步骤ST7。如果转数之间的差异超出了±1转的范围(否)，则流程继续到步骤ST8。

在步骤ST7，确定存储在转数RAM 807内的计数值是否对应于旋转板100的两转或更多转。两转仅仅是例子，并且本发明不限于此。在步骤ST7，如果该计数值指示两转或更多转(是)，则流程继续到步骤ST11。如果该计数值指示少于两转(否)，则流程继续到步骤ST8。

执行步骤ST6的比较，以便如以图6描述的确定旋转板是否以近似恒定的速度旋转。另外，执行步骤ST7的比较，以便确定旋转板100是否正在旋转，并且在确定旋转板正以恒定速度旋转的情况下，转数是否适当。因此，如果转数不近似恒定(步骤ST6为否)，或者如果旋转板100的转数不适当(步骤ST7为否)，流程继续到步骤ST8。

在步骤ST8，将流速的测量停止(等待)5分钟。在步骤ST8，如步骤ST3或者ST5，将流速的测量停止5分钟。不同于步骤ST3或者ST5，在该5分钟停止期间，可以不执行或者可以执行起始信号I1的产生、对应于响应信号S1的数字值的产生和转数计数器806的计数。另外，5分钟仅仅是例子，本发明不限于此。另外，可以使用1秒测量计时器809或者使用另一个计时器(未示出)测量5分钟。

在步骤ST8中的5分钟停止之后，流程继续到步骤ST9。在步骤ST9，对校准数目计数器(未示出)进行总计。例如，提供在CPU 801内的计数器电路(未示出)可被用作校准数目计数器，或者MCU 800内的存储器(未示出)的特定地址可被用作该计数器。

在步骤ST9之后，流程继续到步骤ST10。在步骤ST10，确定校准数目计数器的计数值是否到达5。即，确定校准的数目是否到达5。如果校准数目未到达5(否)，流程返回步骤ST3。如果校准数目到达5(是)，流程返回步骤ST1。在返回步骤ST1时，重置校准数目计数器，以便准备下次校准。因此，重复步骤ST3到ST10，直到校准数目到达预定数目(在这个例子中为5)。如果校准数目到达该预定数目，在下一小时内不执行校准。因此，通过设置校准数目的上限，可以防止不必要地延长校准持续时间。另外，步骤ST8中的5分钟和步骤ST10中的5仅仅是例子，并且本发明不限于此。

在步骤ST3到ST7，确定旋转板100的转速在两转或者更多转中近似恒定，流程继续到步骤ST11。在步骤ST11，执行高速采样，并且测量旋转板100的1次旋转内的数字值“1”和“0”的数目。

在步骤ST11，CPU 801将用于产生起始信号的指令的周期设置为比测量持续时间期间的短。即，CPU 801将该指令的周期设置为比步骤ST1中CPU 801的用于产生起始信号I1的指令的周期短。因此，如以图9描述的，输入/输出电路803A以周期TMM1产生矩形脉冲。

另外，如在用于产生起始信号I1的指令的情况下，从CPU 801向定时电路802A提供的指令的周期被设置为是短的。因此，定时电路802A向比较电路804A提供控制信号，从而如以图9描述的，以短的周期TMM2产生采样持续时间ts。因此如以图9描述的，比较电路804A在以短的周期TMM2产生的采样持续时间ts期间，对响应信号S1和来自DA转换电路805A的阈值Vref的电压进行比较。响应于以短的周期TMM1产生的矩形脉冲的起始信号I1，产生响应信号S1。

基于以短的周期TMM1产生的起始信号I1而产生的响应信号S1被比较电路804A与阈值Vref的电压比较，从而被转换为数字值“1”，“0”。转数计数器806分别对转换的数字值“1”，“0”计数。CPU 801从转数计数器806获得旋转板100的1次旋转的持续时间TMM-1(图10)期间的数字值“1”的数目和数字值“0”的数目。

在步骤ST12，CPU 801确定在步骤ST11获得的数字值“1”的数目和数字值“0”的数目之间的差异是否在预先确定的范围内。在这个例子中，该预先确定的范围是±2。即，CPU 801确定被确定为"1"的数字值的数目和被确定为“0”的数字值的数目之间的差异是否在±2的范围内。如果该确定的结果超出了±2的范围(否)，流程继续到步骤ST13。如果确定的结果在±2范围之内(是)，流程继续到步骤ST14。

在步骤ST13，如以图10所述，改变阈值Vref的电压。在这个实施例中，通过DA转换电路805A产生阈值Vref的电压。因此，CPU801产生对应于改变的阈值Vref的电压的数字信号，将其存储在寄存器RGA2内，并且将用于给DA转换电路805A提供数字信号的寄存器从寄存器RGA1改变为寄存器RGA2。因此，创建阈值Vref的电压的校准计划，并且将其存储在寄存器RGA2内，并且将对应于该校准计划的电压的阈值Vref从DA转换电路805A提供给比较电路804A。

在对应于该校准计划的电压的阈值Vref被提供给比较电路804A的状态下，流程返回步骤ST11。在步骤ST11，以短的周期TMM1产生起始信号，并且以短的周期TMM2执行采样，并且对对应于1次旋转的持续时间TMM-1期间的数字值“1”和“0”的相应数目计数。然后，在步骤ST12，再次确定数字值“1”的确定数目和数字值“0”的确定数目之间的差异是否在预先确定的范围内。在步骤ST12，如果再次确定该差异不在预先确定范围内，在步骤ST13，创建阈值Vref的校准计划，并且将其存储在寄存器RGA2内。在这种情况下，用于向DA转换电路805A提供数字信号的寄存器已被切换到寄存器RGA2；因此，不执行寄存器切换。因此，重复步骤ST11到ST13，直到数字值“1”和“0”的数目之间的差异落在该预先确定的范围内。从而，如以图10描述的，阈值Vref的电压被校准，从而旋转板100的区域202和区域201之间的面积比和数字值“0”和“1”的数目之间的数目比落在预先确定的范围内。在这个实施例中，面积比是1比1；因此，阈值Vref的电压被校准，从而数目比落在±2的范围内。虽然在这个例子中该预先确定的范围是±2，本发明不限于此。另外，可以校准阈值Vref的值，直到数目比变为等于面积比。

在步骤ST12，如果数目之间的差异落在±2的范围内，流程继续到步骤ST14。在步骤ST14，虽然不是限制，如步骤ST3、ST5，将流速的测量停止1秒，以便获得旋转板100的转数。虽然不是限制，在这个实施例中，在步骤ST14，以起始信号I1的短的周期和短的采样周期获得旋转板100的转数。如以图10描述的，可以根据响应信号S1获得旋转板100的1次旋转，并且在步骤ST14获得旋转板100的转数。此时，被提供给比较电路804A以便将响应信号S1转换为数字值的阈值Vref的电压值是校准的电压。即，对应于存储在寄存器RGA2内的数字值的电压被作为校准的电压提供给比较电路804A。

然后，流程继续到步骤ST15。在步骤ST15，CPU 801将用于产生起始信号I1的指令的周期设置为与步骤ST1中的相同。因此，输入/输出电路803A以周期TSS1产生矩形脉冲的起始信号I1，并且将其提供给传感器A。与起始信号I1的较长的周期TSS1一起，CPU 801将被提供给定时电路802A的指令的周期设置为较长。因此，定时电路802A以长的周期TSS2产生用于产生采样持续时间ts的控制信号，并且将其提供给比较电路804A。因此，起始信号I1的周期和采样周期返回步骤ST1的状态(采样速度变回正常)。

然后，流程继续到步骤ST16。在步骤ST16，对应于在步骤ST14获得的旋转板100的转数的计数值被与对应于存储在转数RAM 807内的转数的计数值进行比较。通过该比较，确定两个计数值之间的差异是否在±1转的范围内。

在步骤ST16，如果该差异超出了±1转的范围(否)，确定旋转板100的转速不近似恒定，流程继续到步骤ST8。在这种情况下，用于向DA转换电路805A提供数字信号的寄存器被从寄存器RGA2改变为寄存器RGA1。基于存储在寄存器RGA1内的数字信号，通过DA转换电路805A产生阈值Vref的电压。然后，在步骤ST9，对校准的数目进行总计，并且在步骤ST10，执行校准数目的比较。在步骤ST10，如果校准数目未达到5，流程返回步骤ST3。如果校准数目到达5，校准被推迟到下一次。

在另一方面，在步骤ST16，如果该差异在±1转的范围之内(是)，则流程继续到步骤ST17。在步骤ST17，按照校准计划校准阈值Vref。即，存储在寄存器RGA2内的数字值被传输到寄存器RGA1，并且用于向DA转换电路805A提供数字信号的寄存器被从寄存器RGA2切换为寄存器RGA1。从而，从DA转换电路805A输出适当的校准阈值Vref的电压。然后，流程返回步骤ST1，并且开始自来水的流速的测量。此时，该校准的电压被用作被与响应信号S1比较的阈值Vref的电压。

虽然以及以传感器A的例子的方式进行了描述，上面的步骤ST1到ST17也对传感器B执行，并且校准阈值Vref的电压值。

在这个实施例中，在采样速度在步骤ST15变回到正常之前，在步骤ST14中以校准的电压作为阈值Vref的电压获得转数。然而，步骤ST14和ST15可以互换。即，在采样速度变回到正常之后，可以对转数计数1秒。因此，在用于校准操作的校准持续时间期间，还可以确定旋转板100的转速是否出乎意料地改变，如果转速改变，这可以防止应用校准计划。

通过，例如，在测量设备发货时，在寄存器RGA1(RGB1)中设置适当的值；即使阈值Vref的电压值由于电压改变、特性改变或者时间改变而变化，也可以通过校准阈值Vref的电压获得适当的电压值。

在这个实施例中，在传感器A和B中，基于响应信号S1，S2校准阈值Vref，从而数目比与面积比匹配。因此，可以根据传感器A和B的特性的各种改变校准阈值Vref。

另外，由于使用两个传感器，可以基于传感器A和B的相应输出，确定旋转板100正在顺时针旋转还是逆时针旋转。这使得可以检测由于水管泄漏和/或自来水突然停止，旋转板100在不希望的方向上旋转，并且因此增强了水表的测量可靠性。

修改

虽然已经以布置了导体区域和绝缘体区域的旋转板的例子的方式，并且以使用线圈的传感器作为实施例进行了描述，本发明不限于此。例如，可以使用图12A和12B所示的传感器。在这种情况下，旋转板100具有半圆线圈单元1201a和与线圈单元1201a布置在相同平面上的半圆线圈单元1201b，并且半圆线圈单元1201a和1201b之间布置有绝缘区域。该传感器具有半圆线圈单元1202a和与线圈单元1202a布置在相同平面上的半圆线圈单元1202b，并且半圆线圈单元1202a和1202b之间布置有绝缘区域。

配置旋转板100的半圆线圈单元1201a和1201b根据自来水的流动而旋转。半圆线圈单元1201a和1201b被耦合到电容元件C1，并且线圈单元1201a，1201b和电容元件C1并联配置谐振电路1201。另外，传感器内的半圆线圈单元1202a和1202b被耦合到电容元件C2，并且线圈单元和电容元件C2并联配置谐振电路1202。在这种情况下，可以使用寄生电容元件作为电容元件C1，C2。

通过如图12A和12B所示的上旋转板的旋转，如图12C和12D所示，旋转板的半圆线圈单元1201a(1201b)和传感器的半圆线圈单元1202a(1202b)之间的电磁耦合在不耦合和高度耦合之间改变。通过给传感器的半圆线圈单元1202a(1202b)周期地提供起始信号，在高度耦合时可以发生谐振，并且在不耦合时不发生谐振。

响应信号的电压振幅根据是否发生谐振而改变。对响应信号的幅值和阈值Vref的电压进行比较，以便确定数字值“1”和“0”。在图12E中，不发生谐振，并且响应信号波形的幅值衰减，并且低于阈值Vref的电压。例如，这个状态被确定为数字值“0”。另外，在图12F，发生谐振，并且响应信号波形的幅值高于阈值Vref的电压。这个状态被确定为数字值“1”。

在这种情况下，同样可以通过调整阈值Vref的电压，设置适当的阈值Vref的电压，从而被确定为"1"的数字值的数目变为等于被确定为"0"的数字值的数目。另外，在这个修改中，仅仅确定响应信号的幅值是否超过阈值Vref的电压，这便于用于对响应信号采样的持续时间的设置。

虽然在该实施例中旋转板100的半个区域是导体区域201，并且另一半是绝缘体区域202，本发明不限于此。例如，旋转板100的三分之一区域可以是导体区域201，并且其它三分之二可以是绝缘体区域202。在这种情况下，导体区域201和绝缘体区域202之间的面积比是1比2；因此，阈值Vref的电压被校准，从而数字信号“0”和“1”的确定数目之间的比接近1比2。当然，导体区域201可被确定为数字值“1”，并且绝缘体区域202可以被确定为数字值“0”。

另外，虽然如以图11所述，校准持续时间之间的时间间隔被设置为1小时，本发明不限于此。因为水表中存在小的温度变化，校准持续时间之间的时间间隔可被设置为，例如，1天。另外，在水表的情况下，在每月票据托收时，收帐员可以通过开关或者通信设备指示水表执行校准。此外，当长时间(诸如1个月或更长时间)未执行校准之后，当开始测量时，可以执行校准。

在测量热水的情况下，即，以热水表测量热水的流速的情况下，因为可能发生大的温度改变，例如，当温度传感器检测到20度或更大的温度差时，可以执行校准。在这种情况下，如果预先在热水表中提供了温度传感器，则可以使用该温度传感器，或者可以提供新的温度传感器。

在该实施例中，传感器检测是否通过旋转板的旋转发生了谐振。因此，该传感器还可被认为在存在或者缺少谐振时输出响应信号。

虽然在图11所示的实施例中，以旋转板的1次旋转获得数目比，但是可以多次旋转获得数字值“1”和“0”的数目之间的数目比。另外，因为作为起始信号产生电路的输入/输出电路803A(803B)仅仅给传感器A(B)提供起始信号，其可以是输出电路。另外，虽然以负向矩形脉冲作为起始信号I1(I2)的例子的方式进行了描述，本发明不限于此，并且例如，可以使用正向矩形脉冲。

另外，以图1描述的圆板101可以是在水管103之外提供的齿轮。在这种情况下，圆板102也可以是齿轮，并且齿轮(圆板)101和齿轮(圆板)102可以彼此啮合。

虽然已经特别地基于示出的实施例描述了本发明的发明人做出的上述发明，本发明不限于此，并且可以做出各种改变和修改，而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (19)

1.一种转数测量设备，该转数测量设备被耦合到包括具有不同特性的第一区域和第二区域的转子，并且测量所述转子的转数，所述转数测量设备包括:

检测电路，用于产生根据由于所述转子的旋转是接近所述第一区域还是接近所述第二区域而不同的信号；

确定电路，其接收由所述检测电路产生的所述信号和参考值，并且基于所述参考值确定所述信号；

计数电路，用于获得指示由所述确定电路在第一持续时间期间以第一周期执行的确定是对应于所述第一区域的信号的计数；和

参考值产生电路，用于产生所述参考值，从而指示由所述确定电路在所述第一持续时间期间以所述第一周期执行的确定是对应于所述第二区域的信号的值的计数和以所述计数电路获得的所述计数之间的比变为等于所述第二区域和所述第一区域之间的比，

其中，所述转数测量设备使用由所述参考值产生电路产生的所述参考值，确定由所述检测电路产生的信号，并且计算所述转子在不同于所述第一持续时间的第二持续时间内的转数。

2.根据权利要求1所述的转数测量设备，

其中所述确定电路在所述第二持续时间期间，以比所述第一周期长的第二周期执行确定。

3.根据权利要求2所述的转数测量设备，

其中所述检测电路具有第一传感器和第二传感器，所述第一传感器和第二传感器被布置为围绕所述转子的中心轴在它们之间形成预先确定的角度，

其中所述确定电路具有：用于接收来自所述第一传感器的响应信号的第一比较电路；以及用于接收来自所述第二传感器的响应信号的第二比较电路，

其中，所述计数电路具有用于对所述第一比较电路的输出和所述第二比较电路的输出进行计数的计数器，

其中所述参考值产生电路具有：控制电路，用于基于所述计数器的值，产生用于确定提供给所述第一比较电路和所述第二比较电路的参考值的第一控制信号和第二控制信号；和定时电路，用于确定操作所述第一比较电路和所述第二比较电路的定时，并且

其中所述定时电路在所述第一持续时间期间以所述第一周期并且在所述第二持续时间期间以所述第二周期操作第一比较电路和第二比较电路。

4.根据权利要求3所述的转数测量设备，

其中所述转数测量设备具有起始信号产生电路，用于与用于操作所述第一比较电路和所述第二比较电路的定时同步地向所述第一传感器和所述第二传感器提供起始信号，并且

其中所述参考值产生电路具有数模转换电路，所述数模转换电路接收由所述控制电路产生的所述第一控制信号和所述第二控制信号，并且产生提供给所述第一比较电路和所述第二比较电路的参考值。

5.根据权利要求4所述的转数测量设备，

其中所述转数测量设备基于所述第一传感器和所述第二传感器的输出获得所述转子的旋转方向。

6.根据权利要求5所述的转数测量设备，其中所述确定电路、所述计数电路和所述参考值产生电路被包括在一个半导体集成电路器件内。

7.根据权利要求6所述的转数测量设备，

其中所述转子是盘形旋转板，所述旋转板的主表面的半个区域是所述第一区域，并且另一半区域是所述第二区域，并且

其中所述参考值产生电路产生这样的参考值：使得指示对应于所述第一区域的信号的计数变为等于指示对应于所述第二区域的信号的计数。

8.一种转数测量方法，用于测量包括具有不同特性的第一区域和第二区域的转子的转数，所述转数测量方法具有用于校准的校准持续时间和所述校准持续时间之后的用于测量的测量持续时间，并且包括以下步骤:

在所述校准持续时间期间，

以第一周期基于参考值确定通过所述转子的旋转而产生的信号是否是对应于所述第一区域的信号；

获得对应于所述第一区域的信号的确定数目；

以所述第一周期基于所述参考值确定通过所述转子的旋转而产生的信号是否是对应于所述第二区域的信号；

获得对应于所述第二区域的信号的确定数目；

校准所述参考值，从而获得的对应于所述第一区域的确定数目和获得的对应于所述第二区域的确定数目之间的比对应于所述第一区域和所述第二区域之间的比；和

在所述测量持续时间期间，

基于在所述校准持续时间期间校准的参考值，确定通过所述转子的旋转而产生的信号，并且计算所述转子的转数。

9.根据权利要求8所述的转数测量方法，包括以下步骤：在所述测量持续时间期间，基于所述参考值，以比所述第一周期长的周期，确定通过所述转子的旋转而产生的信号。

10.根据权利要求9所述的转数测量方法，其中如果在所述校准持续时间期间所述转子的转数的改变在预先确定的范围内，所校准参考值被设置为所述测量持续时间期间的参考值。

11.根据权利要求10所述的转数测量方法，

其中所述转子是盘形旋转板，所述旋转板的主表面的半个区域是所述第一区域，并且另一半区域是所述第二区域，并且

其中所述参考值被校准，从而获得的对应于所述第一区域的确定数目变为等于获得的对应于所述第二区域的确定数目。

12.一种流速测量设备，包括:

盘形旋转板，包括具有不同特性的第一区域和第二区域，并且根据流体的流动而旋转；

传感器，用于产生根据由于所述旋转板的旋转是接近第一区域还是接近第二区域而不同的信号；

确定电路，其接收由所述传感器产生的信号和参考值，并且基于所述参考值确定所述信号；

计数电路，用于获得指示由所述确定电路在第一持续时间期间以第一周期执行的确定是对应于所述第一区域的信号的计数；和

参考值产生电路，用于产生所述参考值，从而指示由所述确定电路在所述第一持续时间期间以所述第一周期执行的确定是对应于所述第二区域的信号的值的计数和以所述计数电路获得的所述计数之间的比变为等于所述第二区域和所述第一区域之间的比，

其中，所述流速测量设备使用由所述参考值产生电路产生的所述参考值，确定由所述传感器产生的信号，并且计算流体在不同于所述第一持续时间的第二持续时间内的流速。

13.根据权利要求12所述的流速测量设备，其中所述确定电路在所述第二持续时间期间以比所述第一周期长的第二周期执行确定。

14.根据权利要求13所述的流速测量设备，

其中所述传感器具有第一传感器和第二传感器，所述第一传感器和第二传感器被布置为围绕所述旋转板的中心轴在它们之间形成预先确定的角度，

其中所述确定电路具有：用于接收来自所述第一传感器的响应信号的第一比较电路；以及用于接收来自所述第二传感器的响应信号的第二比较电路，

其中，所述计数电路具有用于对所述第一比较电路的输出和所述第二比较电路的输出进行计数的计数器，

其中所述参考值产生电路具有：控制电路，用于基于所述计数器的值，产生用于确定提供给所述第一比较电路和所述第二比较电路的所述参考值的第一控制信号和第二控制信号；和定时电路，用于确定操作所述第一比较电路和所述第二比较电路的定时，并且

其中所述定时电路在所述第一持续时间期间以所述第一周期并且在所述第二持续时间期间以所述第二周期操作所述第一比较电路和所述第二比较电路。

15.根据权利要求14所述的流速测量设备，

其中所述流速测量设备具有起始信号产生电路，用于与操作所述第一比较电路和第二比较电路的定时同步地向所述第一传感器和第二传感器提供起始信号，并且

其中所述参考值产生电路具有数模转换电路，所述数模转换电路接收由所述控制电路产生的所述第一控制信号和第二控制信号，并且产生提供给所述第一比较电路和第二比较电路的所述参考值。

16.根据权利要求15所述的流速测量设备，其中所述流速测量设备基于所述第一传感器和所述第二传感器的输出，获得流体的流向。

17.根据权利要求16所述的流速测量设备，其中所述确定电路、所述计数电路和所述参考值产生电路被包括在一个半导体集成电路器件内。

18.根据权利要求17所述的流速测量设备，

其中所述旋转板的主表面的半个区域是所述第一区域，并且另一半区域是所述第二区域，并且

其中所述参考值产生电路产生这样的参考值：使得指示对应于所述第一区域的信号的计数变为等于指示对应于所述第二区域的信号的计数。

19.根据权利要求18所述的流速测量设备，其中所述流体是自来水，并且所述流速测量设备是水表。