專利名稱：流體的流動計測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)超聲波信號的傳播時間計測流速或流量的流體的 流動計測裝置。
背景技術(shù)：
以往，在這種流量計中，公開有利用如下的所謂聲循環(huán)法的流量 計，該聲循環(huán)法通過多次反復(fù)一對振動器之間的發(fā)送接收信號來提高 計測分辨能力。圖9表示利用聲循環(huán)法的現(xiàn)有的流體的流動計測裝置，在流體管 路51的途中設(shè)有發(fā)送超聲波的第一振動器52、接收所發(fā)送的超聲波的 第二振動器53以及計測所述一對振動器52、 53之間的超聲波的傳播 時間的計測控制部54而構(gòu)成。在這里，設(shè)聲速為C,流速為v， 一對振動器之間的距離為L，超 聲波的傳播方向和流動方向所成的角度為6 。在設(shè)從配置于流體管路 的上游側(cè)的振動器發(fā)送超聲波，由配置于下游側(cè)的振動器接收信號時 的傳播時間為ta，反方向的傳播時間為tb的情況下，可如下所述地求 出ta及tb。即，ta=L/(C+v X cos 8 ) ， tb=L/(C-v X cos 0 )。并且，可從求解傳播時間ta及tb的公式中求出流速v，成為v-L X(l/ta-l/tb)/2cos0 。在由該式求出的流速v的值上乘以流體管路的截 面積S和校正系數(shù)K，能夠求出流體的瞬時流量Q，即單位時間內(nèi)的 流量。S口，流體的瞬時流量Q可表示為Q=vXSXK。在這里，流速v較小時，ta和tb之差非常微小，難以準確地測量。 因此需要設(shè)定較多的測定次數(shù)來平均化，由此使誤差較小，同時提高 分辨能力。艮口，從上游側(cè)朝向下游側(cè)的超聲波的傳播反復(fù)n次，將該n次反 復(fù)發(fā)送接收信號的所需時間設(shè)為Ta。并且，從下游側(cè)朝向上游側(cè)的超 聲波的傳播反復(fù)n次，將該n次反復(fù)發(fā)送接收信號的所需時間設(shè)為Tb。 然后，將Ta、 Tb除以n而求出每次的傳播時間ta和tb。通過將這樣得 到的平均化的傳播時間ta和tb代入求解流體的瞬時流量Q的公式中來 求出準確的流量。并且，通過間歇性地以一定周期t (例如2秒)進行這樣的反復(fù) 計測，求出流體的瞬時流量Q和間歇周期t的積，可求出在間歇周期 t期間通過流體通路1的流體流量。然后，通過對該值進行累計而可 求出流體流量的累計值。但是，在上述方法中，在流動存在周期變動的情況下，由于在間 歇周期t期間流速始終變動，因而根據(jù)變動波形的哪個相位進行計測 會導(dǎo)致計測值產(chǎn)生較大誤差。因此，作為無遺漏地捕捉變動波形的相位，求出流速的平均值而 求出準確的流量值的方法，在日本特開2003-28685號公報中公開了如 下的方法。圖IO是說明該方法的時間圖，表示流速變化和計測時間的 關(guān)系。在時間t^，首先將流動上游側(cè)的第一振動器52作為發(fā)送側(cè)， 將下游側(cè)的第二振動器53作為接收側(cè)而進行4次反復(fù)計測后，計測控 制部54切換第一振動器52、第二振動器53的功能，并在時間t^執(zhí) 行4次反復(fù)計測。然后，將改變該方向進行的1組計測作為第一組而僅進行預(yù)定的組數(shù)的計測。即，在圖10中，在時間Ta2，執(zhí)行將第一振動器52作為 發(fā)送側(cè)、將第二振動器53作為接收側(cè)的反復(fù)計測。并且，在時間Tb2，執(zhí)行將第一振動器52作為接收側(cè)、將第二振動器53作為發(fā)送側(cè)的反 復(fù)計測。其成為第二組的計測。如上所述，改變方向的計測總共執(zhí)行m (m為整數(shù))組，在計測 控制部4中，分別求出時間t目下的上游側(cè)發(fā)送的傳播時間計測值的 總值Ta和時間t bm下的下游側(cè)發(fā)送的傳播時間的總值Tb后，將該值 除以各計測次數(shù)(4Xm)而求出每1次計測的平均值ta、 tb。然后， 求出流體的流量平均值，對這些一系列計測以一定的間歇周期進行計 測并求出累計流量。此時，由于可通過適當確定各計測組之間的計測間隔、計測組數(shù) 來無遺漏地捕捉流速的變動波形的各相位，因而能夠求出準確的流量。但是，在現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)中，需要在由確定的組數(shù)構(gòu)成的一系列計測 處理期間，例如以諸如數(shù)ms的非常短的時間間隔執(zhí)行取樣動作，并且 對各取樣結(jié)果進行累計。并且，為了進行計測間隔的控制、計測組數(shù)的控制、累計值的存儲，需要向構(gòu)成計測控制部的電子電路持續(xù)供給 電源。因此，在電子電路中消耗的電力變大，特別在屋外設(shè)置煤氣表等 情況下，需要大容量的電池。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的流體的流動計測裝置，包括.*第一振動器，設(shè)在流體管 路上，發(fā)送超聲波信號；第二振動器，接收從第一振動器發(fā)送的超聲 波信號；計時部，進行1次或連續(xù)進行多次振動器之間的超聲波的傳 播，并求出傳播時間；運算部，根據(jù)由計時部計時的傳播時間求出流 速和/或流量；動作頻率較高的高速時鐘脈沖發(fā)生部；動作頻率較低的低速時鐘脈沖發(fā)生部；時鐘脈沖控制部，控制高速時鐘脈沖的動作； 和計測控制部，根據(jù)從高速時鐘脈沖發(fā)生部提供的高速時鐘脈沖和從 低速時鐘脈沖發(fā)生部提供的低速時鐘脈沖進行動作，對由一對振動器 和計時部進行的計時動作進行控制，時鐘脈沖控制部在計時部的計時 動作結(jié)束后停止從高速時鐘脈沖發(fā)生部提供的高速時鐘脈沖。通過這 種結(jié)構(gòu)，由于能夠降低一系列計測處理的消耗電力，因而能夠仍然維 持相對于周期性的流量變動的跟蹤性而實現(xiàn)省電的計測。


圖1是本發(fā)明第一實施方式中的流體的流動計測裝置的框圖。圖2是說明本發(fā)明第一實施方式中的流體的流動計測裝置的計測 控制部的動作的時間圖。圖3是說明本發(fā)明第一實施方式中的流體的流動計測裝置的計測 控制部的動作的另一時間圖。圖4是說明本發(fā)明第一實施方式中的流體的流動計測裝置的計時 部的動作的時序圖。圖5是說明本發(fā)明第一實施方式中的流體的流動計測裝置的高速 時鐘脈沖的檢測方法的時間圖。圖6是說明本發(fā)明第一實施方式中的流體的流動計測裝置的輔助 時鐘脈沖的檢測方法的時間圖。圖7是本發(fā)明第二實施方式中的流體的流動計測裝置的框圖。圖8是本發(fā)明第三實施方式中的流體的流動計測裝置的框圖。圖9是現(xiàn)有的流體的流動計測裝置的框圖。圖IO是說明現(xiàn)有的流體的流動計測裝置的動作的時間圖。標號說明 1流體管路 2第一振動器 3第二振動器 4計測控制部11計時部12檢定部13校正部14運算部15晶體振蕩電路16陶瓷振蕩電路18時鐘脈沖控制部19環(huán)形振蕩器21報告部23截止閥具體實施方式
下面利用附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。(實施方式1)圖1是本發(fā)明第一實施方式中的流體的流動計測裝置的框圖。利用超聲波的傳播時間來測定流量等的現(xiàn)有的超聲波式的流體的 流動計測裝置，在流體流路的途中設(shè)置測定部，根據(jù)超聲波振動器之 間的超聲波傳播時間對流經(jīng)該測定部的流體的流速進行計測。并且， 可通過在上述計測出的流速上乘以測定部的流路截面積以及規(guī)定的校 正系數(shù)來求出流量。實現(xiàn)流量等的高精度計測定最大因素是上述測定部中的流體流動 狀態(tài)。換言之，由于測定部中的流體流動的紊亂還使超聲波的傳播發(fā) 生混亂，因而難以進行高精度計測。由此，考慮將測定部的截面形狀形成長方形，用分隔板分割其短 邊側(cè)以與測定部截面的長邊平行地分割為扁平的多個分割流路。扁平 的分割流路，在使流體的流動成為層流、即二維的穩(wěn)定的流動這一點上非常有效。在圖1中，在流體流路1的途中，在流動的上游側(cè)配置有發(fā)送超 聲波信號的第一振動器2，在流動下游側(cè)相對于流動具有角度地相對配置有接收從第一振動器2發(fā)送來的超聲波信號的第二振動器3。其中，如上述第一、第二振動器2、 3—樣相對于流動具有角度地 相對配置的配置圖形被稱作"Z路徑"(Z-path)，在本實施方式中根 據(jù)該Z路徑配置進行說明，但本發(fā)明不限于此，也可以在測定部的相 同側(cè)的壁面配置一對振動器，使超聲波在相對的流路壁面反射1次("V 路徑")或2次("W路徑")而測定超聲波的傳播時間。并且，也 可以采用使一對振動器相對于流動不形成角度、即與流動大致平行地 發(fā)送接收超聲波的振動器配置圖形("I路徑")。計測控制部4是管理第一振動器2和第二振動器3之間的超聲波 信號傳遞的控制的電子電路，由數(shù)字電路和模擬電路構(gòu)成。同步設(shè)定 部5控制計測控制部4的處理時間。計測控制部4的結(jié)構(gòu)如下。向第一振動器2輸出發(fā)送信號的發(fā)送 部6和對由第二振動器3接收的接收信號進行放大的放大部7，經(jīng)由切 換第一振動器2和第二振動器3的信號發(fā)送接收功能的切換部8與第 一振動器2及第二振動器3相連接。利用發(fā)送部6的作用從第一振動器2輸出的超聲波信號由第二振 動器3接收，并被放大部7放大后，由比較部9與基準信號進行比較， 在與基準信號一致的時點判斷為接收波到達。然后，通過反復(fù)部10反復(fù)進行預(yù)定次數(shù)的從發(fā)送部6輸出發(fā)送信 號至由比較部9檢測接收波的一系列流程，并由計時部ll計測其所需 時間。檢定部12求出同步設(shè)定部5所具有多個時鐘脈沖的準確的振蕩周 期。并且，校正部13根據(jù)由計時部11求出的傳播時間和由檢定部12 求出的時鐘脈沖的振蕩周期求出準確的傳播時間。然后，利用該傳播 時間，由運算部14求出流體的流速，并且根據(jù)需要求出流量。同步設(shè)定部5的結(jié)構(gòu)如下。低速時鐘脈沖發(fā)生部由晶體振蕩電路 15構(gòu)成，其向計測控制部4提供時間精度較高的同步時鐘脈沖。高速 時鐘脈沖發(fā)生部由陶瓷振蕩電路16構(gòu)成。晶體振蕩電路15始終動作， 進行整個計測控制部4的時間管理。周期設(shè)定部17，用于控制由反復(fù)部10進行的一系列計測動作的 處理時間間隔，經(jīng)過預(yù)定時間后，通過時鐘脈沖控制部18輸出起動信 號，陶瓷振蕩電路16開始進行動作。并且，在從陶瓷振蕩電路16產(chǎn)生的時鐘脈沖信號穩(wěn)定的時間內(nèi)待 機后，時鐘脈沖控制部18將高速時鐘脈沖開始向計測控制部4提供同 步時鐘脈沖。計測的控制部4根據(jù)同步時鐘脈沖，執(zhí)行之前說明的一 系列計測動作。并且，輔助時鐘脈沖發(fā)生部由環(huán)形振蕩器19構(gòu)成，用 于實現(xiàn)比高速時鐘脈沖的1周期短的時間精度。圖2用于表示計測控制部4和同步設(shè)定部5的關(guān)系，計測控制部 4為了跟蹤壓力變動，以較短的間隔，例如如圖所示地每隔10ms進行 動作而檢測流速。由計測控制部4進行的計測所需時間是與計測間隔相比非常短的 時間，例如如圖所示為0.5ms。計測控制部4的動作，例如由計時部ll 進行的時間計測、由發(fā)送部6進行的發(fā)送信號波形的整形等，在時間 精度上要求ns級，因而相對于將其實現(xiàn)的數(shù)字電路，需要提供較高速 度時鐘脈沖(例如lOMHz)。另一方面，暫時結(jié)束一系列的計測處理后的休止期間內(nèi)，除了準 確地形成該時間間隔以外，不需要進行的詳細控制。因此，如圖2所示，在計測控制部4開始計測動作之前，時鐘脈 沖控制部18在時間t o開始陶瓷振蕩電路16的動作，在經(jīng)過穩(wěn)定時間 (例如lms)后的時間tp與從陶瓷振蕩電路16提供的同歩時鐘脈沖 同步地使計測控制部4開始動作。結(jié)束一系列的動作后，在時間12，時鐘脈沖控制部16使陶瓷振 蕩電路的動作停止，停止提供高速時鐘脈沖。另一方面，晶體振蕩電 路15由速度比陶瓷振蕩電路16低很多的時鐘脈沖(例如在電子表的 振蕩電路中使用的32.768kHz)構(gòu)成，始終動作而對整個裝置的處理進 行時間管理。艮口，計測部4結(jié)束動作后的休止時間間隔的控制、或者陶瓷振蕩 電路16起動后至計測控制部4執(zhí)行實際的計測處理的待機時間的控 制，根據(jù)從晶體振蕩電路15提供的低速同步時鐘脈沖來進行。圖3是為了更詳細表示陶瓷振蕩電路16的動作而表示計測控制部 4的動作和同步時鐘脈沖的動作的關(guān)系的時間圖。在時間i,根據(jù)從陶 瓷振蕩電路16提供的高速時鐘脈沖，從發(fā)送部6向振動器1施加矩形 電壓。與此同時，計時部11將高速時鐘脈沖的上升沿作為計數(shù)時鐘脈沖 而開始進行傳播時間的計時。由反復(fù)部IO結(jié)束規(guī)定次數(shù)的發(fā)送接收信 號的最后接收波被比較部9檢測出的時刻即為時間t2，由計時部11 對t i至t 2的所需時間Ta進行計時。計時結(jié)束時，施行計時結(jié)果的存儲、傳送等后處理后，在時間t3，時鐘脈沖控制部18停止陶瓷振蕩電路16的動作。然后，根據(jù)從晶體 振蕩電路15提供的低速時鐘脈沖，控制陶瓷振蕩電路16的停止時間、 基于發(fā)送部6的矩形電壓的施加開始時間。如以上說明，時鐘脈沖控制部18在基于計時部11的計時動作結(jié) 束時，停止從陶瓷振蕩電路16提供的高速時鐘脈沖。由此，能夠降低 一系列計測處理的消耗電力，從而能夠仍然維持相對于周期性的流量 變動的跟蹤性而實現(xiàn)省電的計測。接著，利用圖4對由計時部11進行的傳播時間的計測方法進行說 明。接收波動到達時間，通過10MHz的高速時鐘脈沖進行計測，其時 間分辨能力為100ns。如在現(xiàn)有例中示出，對于小型流量計，存在需要數(shù)ns或數(shù)百ps 的時間精度的情況，為了對其進行應(yīng)對需要使時鐘脈沖進一步高速化 或增加聲循環(huán)次數(shù)，這都會使消耗電流變大。因此，第一實施方式中的流體的流動計測裝置，也可以具有比高 速時鐘脈沖更高速的輔助時鐘脈沖發(fā)生部，作為輔助時鐘脈沖發(fā)生部 的環(huán)形振蕩器19，僅在計時部11的部分計時動作中提供輔助時鐘脈沖， 計時部11利用高速時鐘脈沖和輔助時鐘脈沖雙方來求出傳播時間。即， 如圖4所示，通過使比高速時鐘脈沖更高速的時鐘脈沖部分地以非常 短的時間動作，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度化。即，使輔助時鐘脈沖(例如100MHz) 在接收波的檢測點t i動作，以高速時鐘脈沖和輔助時鐘脈沖雙方計測 直到下一個高速時鐘脈沖的上升沿點^2的時間。在這里，設(shè)以高速時 鐘脈沖求出的時間為Ty，以輔助時鐘脈沖求出的值為Tz時，準確的傳 播時間Tx可從Tx=Ty-Tz求出。由此，Tz的時間是僅在計時部11的 部分計時動作期間提供輔助時鐘脈沖的時間。計時部11可利用高速時 鐘脈沖和輔助時鐘脈沖雙方求出傳播時間。通過采用該方法，由于由輔助時鐘脈沖來保證計時部11的時間分 辨能力，因而可根據(jù)發(fā)送部6的矩形波輸出等其他處理時間所需的時 間精度來決定高速時鐘脈沖頻率。由此，由于無需不必要地提高高速時鐘脈沖的振蕩頻率，并且超 高速的輔助時鐘脈沖的動作時間也非常短，因而消耗電力等增大也很 少。因此，可通過適當確定高速時鐘脈沖和輔助時鐘脈沖的頻率的關(guān) 系來進一步降低消耗電力。并且，超高速輔助時鐘脈沖也可能成為噪聲發(fā)生源，但在這種結(jié) 構(gòu)的情況下，由于在接收波的檢測點^以后動作，因而不會有多余的 噪聲在接收波上重疊的情況。因此，不需擔(dān)憂因噪聲的影響而使時間 精度受損。接著，對檢定部12和校正部13的動作及作用進行說明。作為高 速時鐘脈沖發(fā)生部，由于考慮消耗電流時，上升時間較短的時鐘脈沖 更為有利，因而使用陶瓷振蕩器。但是，陶瓷振蕩器的時間精度優(yōu)良 也就是0.1 1%級，達不到晶體振蕩器的數(shù)十ppm。假定時間誤差為1%的情況下，作為流量值的誤差如在現(xiàn)有例中所 述為1%。即，發(fā)生與振蕩器所具有的時間誤差同等的誤差，還包含其 他誤差要素時精度進而變差。在作為計測裝置的計測規(guī)格要求儀表誤差的值例如不足1%的高 精度的情況下，在傳播時間的計測中直接使用陶瓷振蕩電路16的供給 時鐘脈沖時，在精度方面產(chǎn)生問題。因此，在檢定部12中，根據(jù)相對時間精度比高速時鐘脈沖高、作 為低速時鐘脈沖發(fā)生部而使用的高精度的晶體振蕩電路15所提供的低 速時鐘脈沖與高速時鐘脈沖的振蕩周期之比，求出高速時鐘脈沖的準確度振蕩周期。然后在校正部13中，可根據(jù)在檢定部12求出的高速時鐘脈沖的振蕩周期求出準確的傳播時間。利用圖5對具體方法進行說明。如圖所示，分別設(shè)低速時鐘脈沖、 高速時鐘脈沖、輔助時鐘脈沖的周期為T。 T2、 T3。首先以低速時鐘 脈沖的上升時間、作為起點開始進行檢定動作。與此同時，起動在傳播時間計測中使用的輔助時鐘脈沖，接著以輔助時鐘脈沖對直到輸入 高速時鐘脈沖的上升的時間Tb為止的時間進行計數(shù)。設(shè)此時的計數(shù)值 為X。由此，該計數(shù)得到的Ta至Tb的時間成為XXT3。然后，在輸入低速時鐘脈沖的下一個上升沿的時間tc,再次起動 輔助時鐘脈沖，接著以輔助時鐘脈沖對直到輸入高速時鐘脈沖的上升 沿的時間Td為止的時間進行計數(shù)。并且，設(shè)此時的計數(shù)值為Y。由此， 該計數(shù)得到的t c至t d的時間為YXT3。另一方面，利用高速時鐘脈沖對Tb至Td的時間進行計數(shù)。其中， 設(shè)此時的計數(shù)值為N。由此，該計數(shù)得到的Tb至Td的時間為NXT2。可從圖3容易得知，由于T^XXT3+NXT2-YXT3，因而T,可由T產(chǎn)N X丁2+(X-Y)XT3表示。在這里，由于L是高精度的低速時鐘脈沖的周期，因而可判斷為 已知值。并且，如果T2和T3之比為已知值M (T2和T3的關(guān)系式在后 表述)，則Ti和T2的關(guān)系式可由T產(chǎn)Ti/(N+(X-Y)/M)進行求解。在這里，由于T,是非常高精度的值，因而T2也同樣作為高精度的 值而認為是可靠性較高的值。由此，通過輔助時鐘脈沖發(fā)生部僅在檢査部12的部分檢査動作(即，、至Tb的時間和Tc至Td的時間)中提供輔助時鐘脈沖，檢査部12根據(jù)低速時鐘脈沖的振蕩周期和比高速 時鐘脈沖更高的輔助時鐘脈沖的振蕩周期求出高速時鐘脈沖的振蕩周 期，能夠更準確地求出高速時鐘脈沖的振蕩周期，因而能夠進一步提高計測精度。在這里，將輔助時鐘脈沖用在檢查部12的檢定動作，但高速時鐘脈沖和低速時鐘脈沖的頻率之比如果足夠大(例如為1000倍以上)，則不使用輔助時鐘脈沖也能夠得到精度足夠高的檢定值。并且，在使用輔助時鐘脈沖的情況下，通過使用與在計時部11的 計測處理中使用的輔助時鐘脈沖相同的時鐘脈沖，能夠?qū)崿F(xiàn)電路結(jié)構(gòu) 的簡化。并且，在使用輔助時鐘脈沖的情況下，如之前說明，輔助時鐘脈沖的頻率值也已知是必要的。輔助時鐘脈沖為采用環(huán)形振蕩器19的結(jié) 構(gòu)，其因半導(dǎo)體工藝的偏差的影響，個體之間產(chǎn)生偏差，從而對其也進行檢定并使用其結(jié)果進行校正時，能夠進而提高傳播時間精度。關(guān)于該具體方法，使用圖6進行說明。利用高速時鐘脈沖進行輔助時鐘脈沖的檢定。BP，與時間Ta中的高速時鐘脈沖的上升同時起動 輔助時鐘脈沖，接著在高速時鐘脈沖的上升時間Tb停止輔助時鐘脈沖。然后，通過獲知在其間計數(shù)得到的輔助時鐘脈沖的個數(shù)，可知兩個時鐘脈沖的周期T2、 丁3之比。在該方法中，不能直接獲知T3的值，但通過在作為T,和T2的關(guān) 系式的T2-TV(N+(X-Y)/M)中代入兩者之比M，能夠?qū)Χ?的值進行校 正。并且，如果獲知丁2的值，利用兩者之比M可同時求出T3。在這里，利用T2進行T3的檢定，T2是高速時鐘脈沖的周期，由于能夠以非常短的時間進行檢定，因而在檢定作業(yè)中不會使用多余的消耗電力。也可以是利用低速時鐘脈沖進行輔助時鐘脈沖的校正的結(jié)構(gòu)。在 這種情況下，能夠直接獲知輔助時鐘脈沖的準確的頻率。在這里，如果檢定部17的檢定動作與在圖3所示的計測控制部4 的計測動作同時進行，即在從發(fā)送部6向振動器2開始施加矩形電壓 的時間t t至由比較部9檢測出接收波的時間t2中的任意時間執(zhí)行，則不必像僅單獨執(zhí)行檢定動作的情況一樣重新使高速時鐘脈沖或輔助 時鐘脈沖動作，因而能夠提高省電效果。并且，在由檢定部求出的高速時鐘脈沖的周期受到噪聲等的干擾 影響而脫離預(yù)定的適合范圍(例如-2°/。至+2%)的情況下，也可以將預(yù) 定的標準值作為檢定值，并將該值確定為高速時鐘脈沖的振蕩周期， 求出傳播時間。由此，即使在檢定動作中暫時發(fā)生異常的情況下也能 夠計測，能夠進行不易受噪聲等影響的可靠性高的流量計測。另外，在由檢定部求出的輔助時鐘脈沖的周期脫離預(yù)定的適合范 圍的情況下，也可以將預(yù)定的標準值作為檢定值，并將該值確定為輔 助時鐘脈沖的振蕩周期，求出傳播時間。由此，即使在檢定動作中暫 時發(fā)生異常的情況下也能夠計測，能夠進行不易受噪聲等影響的可靠 性高的流量計測。另外，本第一實施方式中的流體的流動計測裝置，高速時鐘脈沖 發(fā)生部使用了上升速度高的陶瓷振蕩電路，也可以通過上升速度高的 CR振蕩電路、LC振蕩電路的任一種來構(gòu)成高速時鐘脈沖發(fā)生部。(第二實施方式)圖7是本發(fā)明第二實施方式中的流體的流量計測裝置的框圖。由 于圖7的主要成分與圖1相同，因而其詳細說明沿用圖1的說明，僅 對不同部分進行說明。在圖7中，異常判斷部20用于判斷檢定部12的檢定結(jié)果的異常， 報告部21用于在異常判斷部20檢測到異常的情況下通過通信線路向 外部報告異常。在異常判斷部20中，在受到噪聲等的干擾而與第一實施方式相同 地、由檢定部12求出的高速時鐘脈沖的振蕩周期、由檢定部12求出 的輔助時鐘脈沖的振蕩周期連續(xù)而脫離適合范圍的情況下判斷為異 常。通過該結(jié)構(gòu)，在發(fā)生計測異常的情況下，能夠向使用者報告，能 夠?qū)嵤┫鄬τ诋惓５拇胧蓪崿F(xiàn)維護性的提高。另外，報告部21的結(jié)構(gòu)不限于使用通信線路的結(jié)構(gòu)，例如也可以 是通過聲音、圖像等向周圍的使用者報告的結(jié)構(gòu)。(第三實施方式)圖8是本發(fā)明第三實施方式中的流體的流動計測裝置的框圖。由 于圖8的主要成分與圖1、 7相同，因而詳細說明沿用圖l及圖7的說 明，僅對不同部分進行說明。圖8是應(yīng)用于具有安全功能的煤氣表的例子，該安全功能為根據(jù) 流量計測定結(jié)果，判斷煤氣的使用狀況，存在異常時截斷氣體的流動。 閥驅(qū)動部22用于在異常判斷部20將檢定部12的檢定結(jié)果判斷為異常 時，對截止閥23進行驅(qū)動，從而截斷流體的流動，異常判斷部20判 斷為異常的內(nèi)容與第二實施方式相同。通過該結(jié)構(gòu)，能夠截斷氣體的流動，以避免因計測的異常而漏掉 檢測出氣體事故發(fā)生。工業(yè)實用性如上所述，根據(jù)本發(fā)明的流體的流動計測裝置，通過降低一系列 計測處理的消耗電力，能夠仍然維持相對于周期性的流量變動的跟蹤 性而實現(xiàn)省電的計測，例如，可應(yīng)用于煤氣表等。
權(quán)利要求
1.一種流體的流動計測裝置，包括第一振動器，設(shè)在流體管路上，發(fā)送超聲波信號；第二振動器，接收從所述第一振動器發(fā)送的超聲波信號；計時部，進行1次或連續(xù)進行多次所述第一和第二振動器之間的超聲波的傳播，并求出傳播時間；運算部，根據(jù)由所述計時部所計量的傳播時間求出流速或流量；動作頻率高的高速時鐘脈沖發(fā)生部；動作頻率低的低速時鐘脈沖發(fā)生部；時鐘脈沖控制部，控制所述高速時鐘脈沖的動作；和計測控制部，根據(jù)從所述高速時鐘脈沖發(fā)生部提供的高速時鐘脈沖和從所述低速時鐘脈沖發(fā)生部提供的低速時鐘脈沖進行動作，對由所述第一和第二振動器以及所述計時部進行的計時動作進行控制，所述時鐘脈沖控制部，在所述計時部的計時動作結(jié)束時，停止從所述高速時鐘脈沖發(fā)生部提供的高速時鐘脈沖。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的流體的流動計測裝置，其中，具有比所 述高速時鐘脈沖更高速的輔助時鐘脈沖發(fā)生部，所述輔助時鐘脈沖發(fā)生部，僅在所述計時部的部分計時動作中提 供輔助時鐘脈沖，所述計時部利用所述高速時鐘脈沖和所述輔助時鐘 脈沖雙方來求出所述傳播時間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l或2所述的流體的流動計測裝置，其中，具有 提供相對時間精度比所述高速時鐘脈沖高的所述低速時鐘脈沖的所述 低速時鐘脈沖發(fā)生部，所述計測控制部，包括所述計時部，根據(jù)所述高速時鐘脈沖對傳播時間進行計時； 檢定部，根據(jù)所述低速時鐘脈沖的振蕩周期求出所述高速時鐘脈 沖的振蕩周期；和校正部，根據(jù)由所述檢定部求出的所述髙速時鐘脈沖的振蕩周期 對由所述計時部求出的傳播時間進行校正。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的流體的流動計測裝置，其中，所述輔助時鐘脈沖發(fā)生部，僅在所述檢定部的部分檢定動作中提供所述輔助時 鐘脈沖，所述檢定部根據(jù)所述低速時鐘脈沖的振蕩周期和所述輔助時鐘脈 沖的振蕩周期雙方求出所述高速時鐘脈沖的振蕩周期。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的流體的流動計測裝置，其中，使在所述 計時部和所述檢定部中使用的所述輔助時鐘脈沖相同。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的流體的流動計測裝置，其中，所述檢定 部，根據(jù)所述高速時鐘脈沖的振蕩周期求出所述輔助時鐘脈沖的振蕩 周期。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的流體的流動計測裝置，其中，所述檢定 部，根據(jù)所述低速時鐘脈沖的振蕩周期求出所述輔助時鐘脈沖的振蕩 周期。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 4至7中任一項所述的流體的流動計測裝 置，其中，所述高速時鐘脈沖發(fā)生部由上升速度高的陶瓷振蕩電路、 CR振蕩電路、LC振蕩電路中的任一種電路構(gòu)成。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 4至7中任一項所述的流體的流動計測裝 置，其中，所述低速時鐘脈沖發(fā)生部由晶體振蕩電路構(gòu)成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的流體的流動計測裝置，其中，所 述輔助時鐘脈沖發(fā)生部由環(huán)形振蕩器構(gòu)成。
11. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的流體的流動計測裝置，其中，所 述檢定部，與所述計時部的動作同時地進行所述高速時鐘脈沖的檢定。
12. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的流體的流動計測裝置，其中，所 述檢定部，與所述計時部的動作同時地進行所述輔助時鐘脈沖的檢定。
13. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的流體的流動計測裝置，其中，在 由所述檢定部求出的所述高速時鐘脈沖的振蕩周期脫離預(yù)定范圍的情 況下，將預(yù)定的標準值確定為檢定值。
14. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的流體的流動計測裝置，其中，在 由所述檢定部求出的所述輔助時鐘脈沖的振蕩周期脫離預(yù)定范圍的情 況下，將預(yù)定的標準值確定為檢定值。
15. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的流體的流動計測裝置，其中，包 括報告部，在由所述檢定部求出的所述高速時鐘脈沖的振蕩周期脫離 預(yù)定范圍的情況下，所述報告部向外部報告。
16. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的流體的流動計測裝置，其中，包 括報告部，在由所述檢定部求出的所述輔助時鐘脈沖的振蕩周期脫離 預(yù)定范圍的情況下，向外部報告。
17. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的流體的流動計測裝置，其中，包 括截斷部，在由所述檢定部求出的所述高速時鐘脈沖的振蕩周期脫離 預(yù)定范圍的情況下，截斷流體的流動。
18. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的流體的流動計測裝置，其中，包 括截斷部，在由所述檢定部求出的所述輔助時鐘脈沖的振蕩周期脫離 預(yù)定范圍的情況下，截斷流體的流動。
全文摘要
對由計時部(11)進行的超聲波傳播時間的計時動作進行控制的計測控制部(4)，在計時動作中，根據(jù)從陶瓷振蕩電路(16)提供的高速時鐘脈沖進行動作。時鐘脈沖控制部(18)在每次計時部的計時動作結(jié)束時停止從陶瓷振蕩電路(16)提供的高速時鐘脈沖，通過從晶體振蕩電路(15)提供的低速時鐘脈沖控制傳播時間的計測結(jié)束后至執(zhí)行下一個計測處理的等待時間。
文檔編號G01F1/66GK101223420SQ20068002605
公開日2008年7月16日 申請日期2006年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月16日
發(fā)明者中林裕治, 別莊大介, 竹村晃一, 芝文一 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社