流量测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术的流量测量装置具备：第一振子和第二振子，该第一振子和第二振子用于发送接收超声波信号，被设置在流体流路上；计时部，其对在第一振子与第二振子之间传播的超声波信号的传输时间进行测量；以及流量运算部，其将对第一振子和第二振子的发送接收方向进行切换并通过计时部测量双向的超声波信号的传输时间的动作作为单位测量工序，将单位测量工序执行规定次数，基于规定次数量的传输时间来运算流体流路中流动的流体的流量。而且，流量运算部通过精密测量工序和搜索测量工序来测量流体的流量值，在精密测量工序中，将单位测量工序执行多次来进行流量运算，在搜索测量工序中，将单位测量工序执行比精密测量工序中的执行次数少的次数来进行流量运算。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种对超声波信号的传输时间进行测量，基于流体的流速对流体的流量进行测量的流量测量装置。
技术介绍
以往，提出一种使用称为回振法(Sing-around Method)的方法的流量测量装置，该方法通过将两个振子之间的发送接收重复多次来提高测量分辨率。下面，使用图6来说明应用于家庭用燃气表的以往的流量测量装置的例子。图6是使用以往的回振法的流量测量装置的框图。如图6所示，流量测量装置由设置于流体管路41的第一振子42和第二振子43、测量部44、控制部45以及运算部46构成。而且，发送(发出)超声波的第一振子42和接收所发送的超声波的第二振子43与流体管路41中流动的流体的流动方向相对置地配置。测量部44对在第一振子42与第二振子43之间传播的超声波的传输时间进行测量。控制部45对测量部44进行控制。运算部46基于测量部44的测量结果来计算流体管路41中流动的流体的流量。下面，说明计算流体管路41中流动的流体的流量的方法。此外，如图6所示，将音速设为C，将流体的流速设为V，将第一振子42与第二振子43之间的距离设为L，将超声波的传播方向与流动的方向所形成的角度设为Θ。而且，将从配置于流体管路41的上游侧的第一振子42发送超声波、利用配置于下游侧的第二振子43来进行接收的情况下的传输时间设为tl2。另外，将从配置于流体管路41的下游侧的第二振子43发送超声波、利用配置于上游侧的第一振子42来进行接收的、方向与流体的流动方向相反的情况下的传输时间设为t21。此时，利用下式求出传播时间tl2和反向的传播时间t21。tl2=L/ (C+vcos θ )(式 I)t21=L/ (C-vcos Θ )(式 2)接着，将(式I)和(式2)变形，通过(式3)求出流体的流速V。v=LX (l/tl2-l/t21)/2cos Θ (式 3)然后，若将(式3)中求出的流速的值与流体管路41的截面积相乘，则可以求出流体的流量。此时，能够将(式3)括号内的项变形为(式4)那样。(t21-tl2)/tl2Xt21 (式 4)在此，(式4)的分母项与流体的流速变化无关而为大致固定的值，而(式4)的分子项为与流体的流速大致成比例的值。因而，为了正确地测量流体的流速，需要高精度地测量传播时间tl2与反向的传播时间t21之差。也就是说，流体的流速越慢，越需要求出传播时间的微小的差。因此，在以单次测量传播时间tl2与反向的传播时间t21之差的情况下，要求测量部44具有以例如纳米秒(ns)数量级的时间分辨率来进行测量的性能。但是，通常情况下难以实现纳米秒(ns)数量级的时间分辨率。另外，即使实现了纳米秒(ns)数量级的时间分辨率，也会产生由于高速的处理而耗电增加等问题。因此，为了解决上述问题，开发了如下一种流量测量装置:通常，首先，将超声波的发送接收重复执行多次，由测量部44重复地测量传播时间。然后，通过求出由测量部44测量出的传播时间的平均值来实现所需的时间分辨率。即，当将测量部44的时间分辨率设为TA、将超声波的发送接收的重复次数设为M时，通过在重复测量期间使测量部44连续动作，能够使传输时间的时间分辨率为TA/Μ。由此，能够在流体管路41内的压力稳定时实现精度高的传播时间的测量。但是，在将上述流量测量装置应用于测量例如作为能源而供给到一般家庭的燃气的流量的燃气表的情况下，会面临所谓的被称为脉动现象的固有问题。脉动现象例如是如下一种现象:如使用了被称为GHP (Gas Heat Pump:燃气热泵)的燃气发动机(gas engine)的空调设备那样，与燃气发动机的转动同步地引起周边的燃气供给配管内的压力发生变动。而且，在产生脉动现象的情况下，即使在没有使用燃气器具的情况下，燃气也会与压力的变动同步地在燃气供给配管内移动。其结果是存在如下问题:如同燃气在燃气供给配管内流动一样，流量测量装置检测到流量。因此，作为抑制脉动现象的影响的方法，提出了例如专利文献I所示的方法。专利文献I的方法为如下结构:首先将重复测量次数M抑制为能够维持测量精度的最低限度的次数。接着，将重复测量次数M作为一个测量单位，缩短测量间隔，以小间隔连续较长时间地执行N次测量单位。然后，通过使用连续测量得到的N次测量结果进行流量运算来降低脉动的影响。此时，特别是通过以充分短于脉动所导致的压力变动周期的间隔来进行测量，能够无遗漏地捕获流体的流速变动波形的相位状态。然后，通过将测量得到的流量平均化，能够检测去掉脉动所导致的变动成分后的真正的流体的流速(流量)。但是，在始终持续如上所述的测量方法的情况下，虽然能够降低脉动的影响，但是会产生耗电增加这种问题。因此，为了解决上述问题，提出了例如专利文献2所示的方法。专利文献2的方法为如下结构:根据流体的流速的变动量来控制测量次数N以降低耗电。具体地说，提出如下一种方法:在流体的流量变动小而能够判断为不存在脉动的情况下，减少测量次数N。另一方面，在流体的流量变动大而存在脉动的情况下，增加测量次数N来进行测量。但是，在专利文献2的结构中，在没有产生脉动的情况下能够降低耗电，但是并未公开与流体的流量大小相应降低耗电的测量方法。也就是说，为了像例如以电池等为驱动源的燃气表那样有效地使用有限的电力资源，首先要在没有脉动的情况下抑制耗电。并且，期望如下一种方法:在没有对累计流量带来影响的情况下、即不存在流体的流动的情况下，抑制流量的测量动作的频度来降低流量测量装置整体的耗电。专利文献1:日本特开2002-350202号公报专利文献2:日本特许第3427839号公报
技术实现思路
本专利技术的流量测量装置具备:第一振子和第二振子，该第一振子和第二振子用于发送接收超声波信号，被设置在流体流路上；计时部，其对在第一振子与第二振子之间传播的超声波信号的传输时间进行测量；以及流量运算部，其将对第一振子和第二振子的发送接收方向进行切换并通过计时部测量双向的超声波信号的传输时间的动作作为单位测量工序，将单位测量工序执行规定次数，基于规定次数量的传输时间来运算流体流路中流动的流体的流量。而且，流量运算部通过精密测量工序和搜索测量工序来测量流体的流量值，在精密测量工序中，将单位测量工序执行多次来进行流量运算，在搜索测量工序中，将单位测量工序执行比精密测量工序中的执行次数少的次数来进行流量运算。由此，能够高效地检测是否存在流体的流动。其结果，能够实现一种通过在不存在流体的流动的情况下降低耗电、在存在流动的情况下集中使用电力来有效地分配有限的电力资源的流量测量装置。附图说明图1是本专利技术的实施方式I的流量测量装置的框图。图2是说明该实施方式的流量测量装置的单位测量工序和单位流量计算工序的动作的时序图。图3A是说明本专利技术的实施方式的流量测量装置的有流量的情况下的搜索测量工序和精密测量工序的动作的时序图。图3B是说明本专利技术的实施方式的流量测量装置的无流量的情况下的搜索测量工序的动作的时序图。图4是说明本专利技术的实施方式2的流量测量装置的搜索测量工序与精密测量工序的切换动作的时序图。图5是说明该实施方式的流量测量装置的搜索测量工序与精密测量工序的切换动作的另一时序图。图6是使用以往的回振法的流量测量装置的框图。具体实施例方式下面，参照附图来说明本专利技术的实施方式。此外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.10.22 JP 2010-2369961.一种流量测量装置，具备: 第一振子和第二振子，该第一振子和第二振子用于发送接收超声波信号，被设置在流体流路上； 计时部，其对在上述第一振子与上述第二振子之间传播的上述超声波信号的传输时间进行测量；以及 流量运算部，其将对上述第一振子和上述第二振子的发送接收方向进行切换并通过上述计时部测量双向的上述超声波信号的上述传输时间的动作作为单位测量工序，将上述单位测量工序执行规定次数,基于上述规定次数的上述传输时间来运算上述流体流路中流动的流体的流量， 其中，上述流量运算部通过精密测量工序和搜索测量工序来测量上述流体的流量值，在上述精密测量工序中，将上述单位测量工序执行多次来进行流量运算，在上述搜索测量工序中，将上述单位测量工序执行比上述精密测量工序中的执行次数少的次数来进行流量运算。2.根据权利要求1所述的流量测量装置，其特征在于， 仅在通过上述搜索测量工序求出的上述流体的流量值大于等于规定值的情况下执行上述精密测量工序。3.根据权利要求1所述的流量测量装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：竹村晃一，木场康雄，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：
国别省市：