JP2014092467A - 流量計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流量計測装置において、利便性を損なうことなく、長期間にわたって、正確な流量計測を可能とする。
【解決手段】計時手段１０で求めた順逆双方向の伝搬時間差を求める時間差演算手段１３で求め、その値が十分小さい時のみ、流体の流れがないものとして、補正量演算手段１４で補正量を求め、流量演算手段１７の流量演算に反映させる。そのため、ガスの使用を中断することなく流量値の補正が可能となり、利便性を損なうことなく、長期間にわたって、正確な流量計測が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、間欠動作により流体の流量を検出し、使用量を計測する流量計測装置に関するものである。

従来、この種の流量計測装置として流体管路中を伝搬する超音波信号の伝搬時間を計測し、その値を利用して流体流量を求める方式が数多く提案されていており、例えば、図４のような構成となっていた。

図４は、この流量計測装置のブロック図及び流量計測部の要部断面図を示すもので、流体の流れる流路３１の上流側と下流側とに超音波信号の送受信を行う第１振動子３２、第２振動子３３を流体を介し対向して設置し、この２つの振動子間を伝搬する超音波の伝搬時間の時間差から流体の流速を計測し、流量を演算する構成としていた。

なお、図中の矢印３４（実線）は流体の流れる方向を示し、両矢印３５（破線）は超音波の伝搬する方向を示し、その距離はＬである。また、流体の流れる方向と、超音波の伝搬する方向とは角θで交差している。

まず、送信手段３６から送信信号が切換手段３７を介して上流側の第１振動子３２に送信され、下流側の第２振動子３３で受信される。受信された超音波信号は切換手段３７を介して受信手段３８に伝達される。この時、計時手段３９において送信から受信までの時間が計測される。

次に、送信手段３６から送信信号が切換手段３７を介して下流側の第２振動子３３に送信され、上流側の第１振動子３２で受信される。受信された超音波信号は切換手段３７を介して受信手段３８に伝達される。この時、計時手段３９において送信から受信までの時間が計測される。

図５は、上流側（もしくは下流側）の第１振動子３２（もしくは第２振動子３３）を駆動した時の矩形状の駆動信号５１と、下流側（もしくは上流側）の第２振動子３３（もしくは第１振動子３２）で受信した時の受信信号５２とを示すもので、横軸に時間を、縦軸に電圧を示す。

図において、破線は、コンパレータの設定電圧５３（Ｖｒｅｆ）を示しており、このコンパレータの設定電圧５３は、雑音信号でコンパレータが誤動作しないように、受信信号５２の波形の第３番目の受信電圧の山（Ｖ３）と第４番目の受信電圧の山（Ｖ４）との間となるよう設定してある。

そして、第１振動子３２、第２振動子３３の間を伝搬する超音波の伝搬時間Ｔｐは、駆動波形の立ち上がりタイミング５４から、受信信号５２の波形が、コンパレータの設定電圧５３を越えた次のゼロクロス点５５（黒丸）までとしていた（図中のＴｐ参照）。この場合、真の伝搬時間Ｔｓは、上記の伝搬時間Ｔｐから、受信波形の３．５波分（図中のＴｉ参照）を差し引いた時間となる。即ち、超音波の真の伝搬時間Ｔｓを以下の式で求めて、流量演算を行えば良い。

Ｔｓ＝Ｔｐ−Ｔｉ （式１）
（式１）を用いて、流れの上流側から下流側に向けて超音波信号を伝搬させた時（以降
順方向と呼称する。）の伝搬時間Ｔ１、流れの下流側から上流側に向けて超音波信号を伝搬させた時（以降、逆方向と呼称する。）の伝搬時間Ｔ２を用いれば、原理的には、以下の方法で流体流量が計算できる。

すなわち、音速をＣ、流体の流れの速度をＶとすれば、順逆双方向の伝搬時間は以下の式で求められる。

Ｔ１＝Ｌ／（Ｃ＋Ｖｃｏｓθ） （式２）
Ｔ２＝Ｌ／（Ｃ−Ｖｃｏｓθ） （式３）
（式２）、（式３）を用いて、Ｖについて解くと次式（式４）が得られる。

Ｖ＝Ｌ／２ｃｏｓθ・（１／Ｔ１−１／Ｔ２） （式４）
こうして求めた流速Ｖに流体管路断面積Ｓを乗じることにより、音速Ｃに依存しない計算値として次式（式５）によって、単位時間当たりの流体流量を求めることが可能である。

Ｑ＝Ｓ・Ｖ （式５）
以上のように、（式１）、（式４）、（式５）の計算式を用いて、流量演算手段４０において流体流量が求められる。

しかしながら、伝搬時間Ｔｐ（＝Ｔｓ＋Ｔｉ）には、超音波が受信側の振動子表面に到達した後、検知されるまでの遅れ時間（Ｔｉ）が含まれているため、ふたつの振動子の特性差により誤差が発生することがあった。

すなわち、振動子の温度特性や経時変化などにより、例えば、受信周波数が変化したり、あるいは、受信感度が変化したり、検知される間での遅れ時間（Ｔｉ）が一対の振動子間で異なる場合があり、それが計測誤差の原因となるのである。

そこで、閉止弁（図示せず）などにより、流体の流れを止めた上で、Ｔ１およびＴ２、さらにＱを求める。この時、理想的は状態ではＱはゼロとなるが、Ｔｉの誤差の影響によって、ゼロではない見かけ上の流量（Ｑｚとする）が算出される場合がある。この値Ｑｚをオフセット流量としてオフセット記憶手段４１に記憶し、以降は、流量演算手段４０を用いて算出した流量（Ｑａとする）からオフセット記憶手段４１で記憶したＱｚを差し引くことにより、真の流量が求められるのである。

特開２００７−６４９８８号公報

しかしながら、前記従来の構成では、流れのない状態を作り出してオフセットを求める必要があるため、オフセットを求めるタイミングが工場出荷時、或いは、現場設置時に限られることが大半であった。また、現場設置後に、閉止弁などの機構部品を使って流れない状態を作り出した上で実行する必要があるため、その間はガスが使えないなど、利便性の上での課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、利便性を損なうことなく、長期間にわたって正確な流量計測が可能とすることを目的としている。

前記従来の課題を解決するために、本発明の流量計測装置は、時間差演算手段で求めた伝搬時間差が所定値より小さい場合にその伝搬時間差を元に伝搬時間の補正量を求める補正量演算手段と、計時手段で求めた順逆双方向の伝搬時間と補正量演算手段で求めた補正量を元に補正伝搬時間を求める伝搬時間補正手段と、伝搬時間補正手段で求めた補正伝搬時間を元に流量演算手段で流体流量を求める構成としたものである。

これによって、時間差演算手段で求めた伝搬時間差が十分小さい時のみ、ガスの流れがないものとして補正量（オフセット）を求め、その補正量を使って、伝搬時間を補正して正確な流量を求めているので、ガスの使用を中断することなく流量値の補正が可能となり、利便性を損なうことなく、長期間にわたって正確な流量計測が可能となる。

本発明の流量計測装置は、ガスの使用を中断することなく流量値の補正が可能となり、利便性を損なうことなく、長期間にわたって、正確な流量計測が可能となる。

本発明の実施の形態１における流量計測装置の構成図 本発明の実施の形態２における流量計測装置の構成図 本発明の実施の形態２における流量計測装置の温度検出手段の構成図 従来の流量計測装置の構成図 従来の流量計測装置の送信、受信波形図

第１の発明は、流体流路に設けられ超音波信号を発信受信する第１振動子及び第２振動子と、前記第１振動子と前記第２振動子の送受信方向を切り替える切換手段と、前記切換手段により前記第１振動子と前記第２振動子の送受信方向を切り替えながら順逆双方向の超音波信号の伝搬時間を計測する計時手段と、前記計時手段で求めた順逆双方向の伝搬時間差を求める時間差演算手段と、前記時間差演算手段で求めた伝搬時間差が所定値より小さい場合にその伝搬時間差を元に伝搬時間の補正量を求める補正量演算手段と、前記計時手段で求めた順逆双方向の伝搬時間と前記補正量演算手段で求めた補正量を元に補正伝搬時間を求める伝搬時間補正手段と、前記伝搬時間補正手段で求めた補正伝搬時間を元に流体流量を求める流量演算手段を備えることにより、ガスの使用を中断することなく流量値の補正が可能となり、利便性を損なうことなく、長期間にわたって、正確な流量計測が可能となる。

第２の発明は、特に第１の発明において、流体もしくはその周辺温度を検出する温度検出手段を備え、前記温度検出手段で検出した流体温度により複数の温度帯を設け現在の流体温度がどの温度帯に属するかを判定する温度帯判定手段と、前記補正量演算手段は、前記温度帯判定手段で定めた温度帯毎に個別の補正量を求めることにより、温度変化があっても常に適切な補正量を求めることが可能となり、装置自体の持っている温度特性をキャンセルして、正確な流量を求めることが可能となる。

第３の発明は、特に第２の発明において、前記温度帯判定手段で定めた温度帯毎に、前記補正量演算手段による補正演算式もしくは補正実行条件が異なる構成としたことにより、温度帯毎により適切な補正量を求めることが可能となる。

以下、発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における流量計側装置のブロック図である。また、超音波信号の送受信信号の波形図は、従来技術の説明で用いた図５を用いて説明する。

以下、図１および図５を用いて、一般家庭に供給されるガスの使用量を求めるガスメータに本発明を適用した場合を想定して説明する。

図１において、流体管路１の途中に超音波を送信する第１振動子２が流れの上流側に配置され、第１振動子２から送信された超音波を受信する第２振動子３が流れの下流側に配置されている。なお、図中の矢印４（実線）は流体の流れる方向を示し、両矢印５（破線）は超音波の伝搬する方向を示し、その距離はＬである。また、流体の流れる方向と、超音波の伝搬する方向とは角θで交差している。

制御手段６は、第１振動子２と第２振動子３の間の超音波信号伝達の制御を司るタイミング信号を後述の各要素に出力する。

第１振動子２へ送信信号を出力する送信手段７と、第２振動子３で受信された受信信号を増幅する増幅手段８は、第１振動子２と第２振動子３の送受信の役割を切換える切換手段９を介して、第１振動子２および第２振動子３と接続されている。

まず、切換手段９は、第１振動子２を送信手段７、第２振動子３を増幅手段８に接続し、流れの上流側から下流側の方向（以降、順方向と呼ぶ）の超音波伝搬時間を計測する体制を取る。

図５で示す様に、送信手段７から超音波を送信するための駆動信号５１が出力されると同時に駆動信号５１の立ち上がりタイミング５４で計時手段１０が計測を開始する。駆動信号５１が印加された第１振動子２からは超音波信号が出力され、やがて第２振動子３で受信される。

その後、超音波受信信号は増幅手段８で増幅された後、受信判定手段１１に出力される。受信判定手段１１では、受信信号５２と設定電圧５３との比較処理を行い、受信信号５２が設定電圧５３を超えた後の最初のゼロクロス点５５のタイミングで、計時手段１０に計測停止タイミング信号を出力する。この時、計時手段１０では駆動信号５１の立ち上がりタイミング５４からゼロクロス点５５までの所要時間を順方向の伝搬時間として計測されている。

ここまでの処理を終えると、制御手段６が切換手段９に対して、超音波送受信方向の反転タイミングを示すトリガ信号を出力する。このトリガ信号を受けて、切換手段９が双受信の方向を切り換えるため、第２振動子３を送信手段７、第１振動子２を増幅手段８に接続し、流れの下流側から上流側の方向（以降、逆方向と呼ぶ）超音波伝搬時間を計測する体制を取る。なお、逆方向の伝搬時間計測の方法については、第１振動子２と第２振動子３の送受信の役割が変わるだけで、順方向と同一であるため詳細な説明は省略する。

この時点で、順逆双方向の伝搬時間が求められることになるが、平均化作用により計測精度を高めるため、以降、予め定められた回数（例えば３０回）だけ切換手段９が超音波の送受信方向を切換えながら順逆双方向の伝搬時間計測が繰り返される。なお、１回の超音波送受信が終わる毎に、計時手段１０で計測された伝搬時間は、積算手段１２に出力される。また、積算手段１２では、順方向、逆方向それぞれ個別に伝搬時間を積算する。

そして、３０回の計測が終わった時点で、制御手段６が計測停止のタイミング信号を出力する。この時点で、積算手段１２には順逆双方向の伝搬時間の３０回分の総和が保持さ
れていることになる。このタイミング信号を受けて、後述する方法にて３０回分の計測結果を用いて、時間差演算手段１３、補正量演算手段１４、補正量記憶手段１５、伝搬時間補正手段１６、流量演算手段１７を用いて流体流量が算出される。

以上、説明したような３０回の繰り返し計測による流量演算を例えば２秒毎に実施することにより、ガスの使用量を長期（例えば１０年）にわたって計測し続ける。

続いて、積算手段１２で求めた順逆双方向の伝搬時間の総和を用いて、流体流量を求める手順について説明する。

具体的な算出方法の説明の前に、まず、伝搬時間差ΔＴを求める意義について、背景技術で用いた（式４）を使って説明する。

（式４）は流速Ｖを求めるための原理式であるが、このうち、式前半のＬ／２ｃｏｓθは流量計測装置の形状によって定まる定数である。したがって、式後半の（１／Ｔ１−１／Ｔ２）の値が流速、すなわち流量に比例するものと言える。この項を展開することにより次式（式６）が得られる。

１／Ｔ１−１／Ｔ２＝（Ｔ１−Ｔ２）／（Ｔ１・Ｔ２） （式６）
次に、（式６）の分母の項に（式１）および（式２）を代入して展開する。

Ｔ１・Ｔ２＝Ｌ／（Ｃ＋Ｖｃｏｓθ）・Ｌ／（Ｃ−Ｖｃｏｓθ）
＝Ｌ^２／（Ｃ^２−Ｖ^２ｃｏｓ^２θ） （式７）
ここで、計測精度を高めるため、一般的に音速Ｃに比べて流速Ｖは極めて小さな値になるように設計されるのが一般的である。したがって、（式７）の分母はＣ^２と近似して考えても流量を概算する上では全く差し支えない。よって（式７）の近似値としてＬ^２／Ｃ^２を適用し、（式６）を変形する。

１／Ｔ１−１／Ｔ２＝ΔＴ・Ｃ^２／Ｌ^２ （式８）
ここで、ΔＴは伝搬時間差である。（式８）から音速が一定であれば、流量は伝搬時間差ΔＴに比例すると考えることが可能である。

音速Ｃはガス種が定まれば、一般的に流体温度の１次式で近似できることが広く知られており、例えば、空気の場合、音速Ｃは次式（式９）で求めることができる。

Ｃ＝０．６ｔ＋３３１．５［ｍ／ｓ］ （式９）
ただし、ここで、ｔは流体温度［℃］を示している。

したがって、使用するガスが既知であり、おおよその温度がわかっていれば、伝搬時間差ΔＴを求めることにより、おおよその流量を知ることができる。

そこで、使用するガス、ガス温度範囲、および家庭で使われるガスの使用状態として想定される最少流量がわかれば、伝搬時間差を観測することによって、ガスが使われているかどうかの大まかな判断が可能である。

例えば、日本国内の家庭用ガスメータの場合には、単にガスの使用量を計測するだけでなく、ガスの使用状態が不安全でないかどうかを判断する保安機能を備えている。この場合、ガスの微小漏れの判断基準は３Ｌ／ｈに設定されているので、この値をガスの流れの有無を判断する基準として考えることにする。

ここで、定温付近における流量Ｑと伝搬時間差ΔＴの関係が、流量１Ｌ／ｈに相当する伝搬時間差が１ｎｓの関係にあるとすれば、３ｎｓをガスの流れの有無を判断するための判定閾値Ｔａとする。そして、伝搬時間差ΔＴが３ｎｓを下回った場合には、ガス器具の使用や、ガス漏れがない、つまりガスが流れていない状態であると判断して、流量の補正量（オフセット）を求めるためのデータとして使用する。

次に、具体的な補正方法について説明する。

まず、時間差演算手段１３では、以下の計算式を用いて順逆双方向の伝搬時間差ΔＴを求める。

ΔＴ＝（Ｔｓｕｍ２−Ｔｓｕｍ１）／Ｎ （式１０）
ここで、Ｔｓｕｍ１は順方向の伝搬時間の総和、Ｔｓｕｍ２は逆方向の伝搬時間の総和、Ｎは制御手段６で予め設定されたいた、順逆双方向の計測回数であり、本実施の形態では３０に設定されている。

次に、補正量演算手段１４では、時間差演算手段１３で求めた伝搬時間差ΔＴの絶対値と判定閾値Ｔａ（３ｎｓ）との大小比較を行い、ΔＴがＴａより小さい場合にのみ、ΔＴを補正演算の対象とする。ここで、判定閾値を絶対値としたのは、逆接続などの異常配管などによる逆流方向の流れも検出する必要があるためである。

その後、２秒毎の流量計測の度に、ΔＴと判定閾値Ｔａとの大小比較を行う。そして、閾値未満のデータが１０個揃った時点でΔＴの平均値ΔＴａｖｅを求める。ここでは、計測データの信頼性を高める上で１０回連続してΔＴが閾値未満であることを補正条件とする。更に、データ信頼性を高める上で１０個のデータの最大値と最小値の差分に制限値を求める方法を併用しても良い。

この時求めた１０個のΔＴの平均値をΔＴａｖｅと、第２の判定閾値Ｔｂ（ＴｂはＴａより小さな値。例えば、１．２ｎｓ）との大小比較を行う。そして、ΔＴａｖｅがＴｂより小さい時のみ、その値を補正量Ｔｏｆと定める。仮に、ΔＴａｖｅが第２の判定閾値Ｔｂを超えるようなことがあれば、補正量として採用しない。このようにして求めたＴｏｆは流れのない状態、すなわち本来ゼロであるべき値に対して生じた計測誤差、すなわちオフセットとみなし、最新の補正量として補正量記憶手段１５に記憶され、次に補正量が更新されるまでは、伝搬時間補正手段１６での補正演算に使用される。

なお、本実施の形態では、敢えて閉止弁などガスの流れを止める機構を備えていないため、ΔＴａｖｅが判定閾値を下回ったとしても、厳密に言えば、ガスの流れが完全に停止している状態とは断定できない。ガス配管内の局部的な圧力差によって自然対流が発生するなどして微小なガスの流れが発生するケースも考えられ、短い時間で判断すると誤計測の原因となることが考えられる。

そこで、平均化の回数はできるだけ多い方がより正確な補正量が求められると考えられるので１０回より２０回、２０回より３０回と平均化回数が増やした方が望ましい。

また、できるだけ直近の状態を反映させた方がわずかな環境変化に対応した変化にも対応できるため、移動平均値を使って逐次更新する方法を取れば、徐々にオフセット量が変化していくような状況下においてもそれに追随してより適切なオフセットを求めることが可能になる。

次に、伝搬時間補正手段１６では以下の如く、補正伝搬時間を求める。２秒毎の流量計
測の場面にて、積算手段１２から順逆双方向の伝搬時間の総和Ｔｓｕｍ１、Ｔｓｕｍ２が出力されるが、このふたつの値と、補正量演算手段１４で求めた補正量、もしくは補正量記憶手段１５に記憶されている補正量のいずれかの値を補正量Ｔｏｆとして用いて、順逆双方向の伝搬時間であるＴｃ１、Ｔｃ２を以下の計算式で求める。

Ｔｃ１＝Ｔｓｕｍ１／Ｎ−Ｔｉ＋Ｔｏｆ／２ （式１１）
Ｔｃ２＝Ｔｓｕｍ２／Ｎ−Ｔｉ−Ｔｏｆ／２ （式１２）
なお、Ｔｉは図５で示した、実際の伝搬時間からゼロクロス点５５までの間に発生する遅れ時間である。上記２つの式を用いて補正後の伝搬時間差ΔＴｃを求めると
ΔＴｃ＝Ｔｃ２−Ｔｃ１
＝（Ｔｓｕｍ２−Ｔｓｕｍ１）／Ｎ−Ｔｏｆ
＝ΔＴ−Ｔｏｆ （式１３）
となり、確かに時間差演算手段１３で求めた伝搬時間差ΔＴがＴｏｆだけ補正されているのがわかる。

流量演算手段１７では、伝搬時間補正手段１６で求めた補正演算時間Ｔｃ１、Ｔｃ２を用いて以下の計算式で、流量Ｑを求める。

Ｑ＝Ｓ・Ｌ／２ｃｏｓθ・（１／Ｔｃ１−１／Ｔｃ２） （式１４）
以上のように、流体の流れを止める特別な機構部品を追加することなく、オフセット補正を行い正確な流量を求めることが可能となる。

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における流量計測装置の構成図である。図２は主要な部分は図１と同一であり詳細な説明は省略し、図１と異なる部分についてのみ説明する。

温度検出手段１８は、流体もしくはその周囲温度を検出する。本実施の形態では周囲温度に応じて特性の変化する半導体素子、具体的にはリングオシレータを用いて温度を求める構成としている。

図３はリングオシレータの構成図である。リングオシレータ２０は、イネーブル端子２１と出力端子２２を備えた発振回路であり、内部はインバータとＮＡＮＤゲートを縦列接続した構成となっている。本発明の形態では、ＮＡＮＤゲート２３、インバータ２４、インバータ２５の３つの素子からなる単純な構成としているが、ＮＡＮＤゲートを含めた素子数が奇数であれば良く、素子数は３に限定されるものではない。

動作原理は以下の通りである。

イネーブル端子２１の論理レベルがＬの時、データライン２６の論理レベルはＨに固定される。以降、データライン２７の論理レベルはＬ、データライン２８の論理レベルはＨに固定されるため、出力端子２２の出力はＨ固定となる。

次に、イネーブル端子２１の論理レベルをＨに切り替えると、データライン２８の初期状態はＨであるため、わずかな遅延時間をおいて、データライン２６の論理レベルはＬに反転する。

以降、データライン２７、データライン２８の論理レベルもわずかな遅延時間を経た後、反転してそれぞれ、Ｈ、Ｌとなり結果として、出力端子２２の論理レベルはＬに反転する。

また、データライン２８がＬに反転することにより、ＮＡＮＤゲートの作用によりわずかな遅延時間の後、データライン２６は再度Ｈに反転し、データライン２７、データライン２８の論理レベルも同様に反転し、それぞれ、Ｌ、Ｈとなり結果として、出力端子２２の論理レベルはＨに反転する。

このように、イネーブル端子をＨにすることにより出力端子２２の論理レベルは一定周期で反転し続け、発振素子として動作することになる。ここで、３つの論理素子のデータ反転時に発生する遅延時間の総和をＴｄとすれば、発振周期は２Ｔｄとなる。

また、各論理ゲートの遅延時間はおおよそ温度とリニアに変化することが知られており、温度が上昇するにしたがって、遅延時間は大きくなるので、リングオシレータの発振周期は大きくなる。よって、予め温度とリングオシレータの発振周期の関係を求めておけば、発振周期を測定することで、温度の検出が可能となる。

なお、このリングオシレータを計時手段１０の一部として使用する方法は既に多数提案されているため、この種の計時手段を用いることで、特別な温度センサを付加することなく容易に温度検出が可能となる。

温度帯判定手段１９は、流体温度を１０℃刻みに分割した温度帯情報を備えている。例えば、−３０℃以下を−４０℃帯、−３０〜−２０℃を−３０℃帯、５０〜６０℃を５０℃帯、６０℃以上を６０℃帯の如く設定している。そして、温度検出手段１８で検出した温度に応じて、現在の流体温度がどの温度帯に属するのかを判断する。

補正量演算手段１４は、実施の形態１と同様の方法にて、補正量Ｔｏｆを求めるが、温度帯が異なる毎に新たに補正量を求め直す。一旦求めた補正量Ｔｏｆは補正量記憶手段１５に温度帯別の情報として記憶しておき、温度帯が変わる毎に記憶されているデータを補正値の初期値として利用する。その後、最初の１０回移動平均値が求まった段階でその値を新しい補正量として利用する。

なお、流体温度がある温度帯に初めて達した場合においては、その温度帯に対応する補正量はまだ求まっていないことになる。その場合には、補正量記憶手段１５に記憶されている温度帯毎の補正量の中から、最も近い温度帯のものを初期値として設定しておき、１０回の移動平均値が求まった段階でその温度帯の補正量として補正量記憶手段１５に記憶すれば良い。

また、別の構成として、補正量を求める上での各定数を変える構成を取っても良い。例えば、補正量演算手段１４において、流量の有無を判定する判定閾値であるＴａやＴｂを温度帯によって変更する方法がある。これは、先に（式８）を使って、伝搬時間差ΔＴが流量Ｑに比例することを説明したが、（式８）の係数は音速Ｃの２乗に比例することがわかる。

したがって、温度が上昇し、音速が早くなるにしたがって、同じ流量の時に発生する伝搬時間差が小さくなる。したがって、判定閾値を温度によらない一定流量に定めたければ、温度が上がるにしたがって、判定閾値Ｔａ、Ｔｂが小さくなるように設定すれば良い。

また、定数を変える別の方法として、補正量Ｔｏｆを求める際の移動平均回数を温度によって変更する構成を取っても良い。これは温度上昇に伴って、同じ流量の時に発生する伝搬時間差ΔＴが小さくなるので、伝搬時間差の計測もより困難になり、伝搬時間差ΔＴの計測ばらつきも大きくなると考えられるので、平均値の収束時間も長くなると考えられるからである。

更に、平均化回数を温度帯毎に定める極端な例として、振動子の特性ばらつきが極めて小さくなると考えられる温度帯においては、移動平均回数を０回、すなわち補正演算を行わないという方法を取っても良い。

以上のように、温度が変化する毎に個別の補正量と補正方法が採用されるので、振動子などの温度特性によって、オフセットが変化する場合であってもそれに対応した補正が可能になる。

以上のように、本発明にかかる流量計測装置は、ガスの使用を中断することなく流量値の補正が可能となり、利便性を損なうことなく、長期間にわたって、正確な流量計測が可能となるので、家庭用から業務用に至る大型のガスメータまで幅広い用途に適用できる。また、水道メータなどの液体用流量計への適用も可能である。

１ 流体管路
２ 第１振動子
３ 第２振動子
９ 切換手段
１０ 計時手段
１３ 時間差演算手段
１６ 伝搬時間補正手段
１７ 流量演算手段
１８ 温度検出手段
１９ 温度帯判定手段

Claims (3)

1. 流体流路に設けられ超音波信号を発信受信する第１振動子及び第２振動子と、
   前記第１振動子と前記第２振動子の送受信方向を切り替える切換手段と、
   前記切換手段により前記第１振動子と前記第２振動子の送受信方向を切り替えながら順逆双方向の超音波信号の伝搬時間を計測する計時手段と、
   前記計時手段で求めた順逆双方向の伝搬時間差を求める時間差演算手段と、
   前記時間差演算手段で求めた伝搬時間差が所定値より小さい場合にその伝搬時間差を元に伝搬時間の補正量を求める補正量演算手段と、
   前記計時手段で求めた順逆双方向の伝搬時間と前記補正量演算手段で求めた補正量を元に補正伝搬時間を求める伝搬時間補正手段と、
   前記伝搬時間補正手段で求めた補正伝搬時間を元に流体流量を求める流量演算手段を備えた流量計測装置。
2. 流体もしくはその周辺温度を検出する温度検出手段を備え、
   前記温度検出手段で検出した流体温度により複数の温度帯を設け、現在の流体温度がどの温度帯に属するかを判定する温度帯判定手段と、
   前記補正量演算手段は、前記温度帯判定手段で定めた温度帯毎に個別の補正量を求める請求項１に記載の流量計測装置。
3. 前記温度帯判定手段で定めた温度帯毎に、前記補正量演算手段による補正演算式もしくは補正実行条件が異なる構成とした、請求項２に記載の流量計測装置。