專利名稱：流量計(jì)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用振動(dòng)子等、利用超聲波對(duì)氣體、液體等的流量進(jìn)行計(jì)測(cè)的流 量計(jì)測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
參照?qǐng)D20說(shuō)明以往的流量計(jì)測(cè)裝置，在流體流動(dòng)的流路101的上游側(cè)和下游側(cè)配 置一對(duì)超聲波振動(dòng)子102、103，超聲波傾斜橫向穿過(guò)流體。并且，根據(jù)在所述一對(duì)超聲波振動(dòng)子102、103之間傳播的超聲波的傳播時(shí)間計(jì)測(cè) 流體的流速，基于此計(jì)算出流量。例如，可以根據(jù)時(shí)間差求出流速，考慮管路的大小、流動(dòng)的 狀態(tài)來(lái)計(jì)算流量值。圖中的實(shí)線箭頭104表示流體的流動(dòng)方向，虛線箭頭105表示超聲波的傳播方向。 流體的流動(dòng)方向和超聲波的傳播方向成θ角交叉(例如參照專利文獻(xiàn)1)。專利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)2002-13958號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
在所述以往的計(jì)測(cè)裝置中，交替計(jì)測(cè)從上游側(cè)的超聲波振動(dòng)子102向下游側(cè)的超 聲波振動(dòng)子103傳播超聲波的超聲波傳播時(shí)間Tud、從下游側(cè)的超聲波振動(dòng)子103向上游側(cè) 的超聲波振動(dòng)子102傳播超聲波的超聲波的傳播時(shí)間Tdu，使用計(jì)測(cè)到的超聲波的傳播時(shí) 間Tud、Tdu等求出時(shí)間差而計(jì)算出流量。此時(shí)，在獲得規(guī)定的振幅的接收波形的部分設(shè)定參照電平而作為觸發(fā)電平，計(jì)測(cè) 出傳播時(shí)間。因此，不能使用觸發(fā)電平前的零交叉點(diǎn)計(jì)測(cè)超聲波的傳播時(shí)間。因此存在如下問(wèn)題超聲波的到達(dá)時(shí)間中包含不正確的時(shí)間，存在成為誤差的情 況，不能實(shí)現(xiàn)高精度的流動(dòng)計(jì)測(cè)。S卩，超聲波的接收波形一般以由驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)的頻率上升，依次變化為超聲波變 化器固有的振動(dòng)頻率?；蛘?，由于受到從流路的側(cè)壁等的反射波的影響等，超聲波的接收波形靠近接收 點(diǎn)上升的部分頻率穩(wěn)定，但在設(shè)定觸發(fā)電平這樣的接收振幅比較大的部分，在上游側(cè)和下 游側(cè)接收的波形產(chǎn)生偏差，作為傳播時(shí)間的誤差被檢測(cè)出。另外，在流路101的側(cè)壁等反射的超聲波比接收波稍后延遲到達(dá)，作為接收波被 接收，因此接收波形減去偏移量的情況下，通過(guò)零點(diǎn)的零交叉點(diǎn)可能不正確。進(jìn)而比原來(lái)到達(dá)時(shí)間更長(zhǎng)時(shí)間地計(jì)測(cè)的話，計(jì)測(cè)裝置相應(yīng)地多余動(dòng)作，因此存在 消耗電流增大的問(wèn)題。本發(fā)明是為了解決所述以往的課題而做出的，其目的在于，至少連續(xù)計(jì)測(cè)兩個(gè)接 收到的超聲波的零交叉點(diǎn)的到達(dá)時(shí)間，可以使用它們的平均值來(lái)計(jì)測(cè)超聲波的到達(dá)時(shí)間， 減小超聲波的傳播時(shí)間中包含的誤差，實(shí)現(xiàn)高精度的計(jì)測(cè)，實(shí)現(xiàn)省電力動(dòng)作。另外，本發(fā)明的目的在于，至少使用兩個(gè)以上觸發(fā)電平前接收到的超聲波的零交
4叉點(diǎn)的到達(dá)時(shí)間，可求得它們的平均值來(lái)計(jì)測(cè)超聲波的到達(dá)時(shí)間，減小超聲波的傳播時(shí)間 中包含的誤差，實(shí)現(xiàn)高精度的計(jì)測(cè)，實(shí)現(xiàn)省電力動(dòng)作。為了解決以往的問(wèn)題，本發(fā)明的流量計(jì)測(cè)裝置具備一對(duì)振動(dòng)子，配置于被測(cè)定流 體流動(dòng)的流路并發(fā)送接收超聲波；發(fā)送單元，驅(qū)動(dòng)一側(cè)的振動(dòng)子；接收單元，將另一接收側(cè) 振動(dòng)子的輸出信號(hào)變換為電信號(hào)；接收波判定單元，在接收單元的信號(hào)為預(yù)先確定的值時(shí) 輸出信號(hào)；接收點(diǎn)檢測(cè)單元，在接收單元的信號(hào)在預(yù)先確定的范圍內(nèi)時(shí)輸出信號(hào)；兩個(gè)接 收點(diǎn)存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)所述接收點(diǎn)檢測(cè)單元的輸出；計(jì)時(shí)單元，利用所述接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元的信 號(hào)對(duì)在振動(dòng)子間傳播的超聲波信號(hào)的傳播時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)；流量計(jì)算單元，基于所述計(jì)時(shí)單 元的計(jì)時(shí)差計(jì)算出流量；及控制單元，對(duì)所述發(fā)送單元、接收單元、接收波判定單元、接收點(diǎn) 檢測(cè)單元、接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元、計(jì)時(shí)單元及流量計(jì)算單元中的至少一個(gè)進(jìn)行控制，在所述兩個(gè) 接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元中依次存儲(chǔ)接收到的超聲波的零交叉點(diǎn)的到達(dá)時(shí)間。根據(jù)該構(gòu)成，能夠從觸發(fā)電平前后兩個(gè)零交叉點(diǎn)平均而計(jì)測(cè)在上游側(cè)的超聲波振 動(dòng)子和下游側(cè)的超聲波振動(dòng)子之間傳播的超聲波的傳播時(shí)間即超聲波的到達(dá)時(shí)間。因此， 可以減小計(jì)測(cè)到的超聲波的傳播時(shí)間或到達(dá)時(shí)間中所包含的誤差，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的流動(dòng) 計(jì)測(cè)，能夠?qū)崿F(xiàn)省電力動(dòng)作。另外，本發(fā)明的流量計(jì)測(cè)裝置具備一對(duì)振動(dòng)子，配置于被測(cè)定流體流動(dòng)的流路并 發(fā)送接收超聲波；發(fā)送單元，驅(qū)動(dòng)一側(cè)的振動(dòng)子；接收單元，將另一接收側(cè)振動(dòng)子的輸出信 號(hào)變換為電信號(hào)；接收波判定單元，在接收單元的信號(hào)為預(yù)先確定的值時(shí)輸出信號(hào)；接收 點(diǎn)檢測(cè)單元，在接收單元的信號(hào)在預(yù)先確定的范圍內(nèi)時(shí)輸出信號(hào)；至少兩個(gè)以上的接收點(diǎn) 存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)所述接收點(diǎn)檢測(cè)單元的輸出；計(jì)時(shí)單元，利用所述接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元的信號(hào)對(duì) 在振動(dòng)子間傳播的超聲波信號(hào)的傳播時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)；流量計(jì)算單元，基于所述計(jì)時(shí)單元的 計(jì)時(shí)差計(jì)算出流量；及控制單元，對(duì)所述發(fā)送單元、接收單元、接收波判定單元、接收點(diǎn)檢測(cè) 單元、接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元、計(jì)時(shí)單元及流量計(jì)算單元中的至少一個(gè)進(jìn)行控制，所述接收點(diǎn)存儲(chǔ) 單元進(jìn)行覆蓋更新直至存在所述接收波判定單元的輸出信號(hào)，在所述多個(gè)接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元 中依次存儲(chǔ)接收到的超聲波的零交叉點(diǎn)的到達(dá)時(shí)間。根據(jù)該構(gòu)成，能夠至少連續(xù)使用兩個(gè)觸發(fā)電平前的接收到的超聲波的零交叉點(diǎn) 的到達(dá)時(shí)間并求出它們的平均值來(lái)計(jì)測(cè)在上游側(cè)的超聲波振動(dòng)子和下游側(cè)的超聲波振動(dòng) 子之間傳播的超聲波的傳播時(shí)間即超聲波的到達(dá)時(shí)間，減小超聲波的傳播時(shí)間中包含的誤 差，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的計(jì)測(cè)，能夠?qū)崿F(xiàn)省電力動(dòng)作。本發(fā)明的流量計(jì)測(cè)裝置可以使用觸發(fā)電平前后的零交叉點(diǎn)的平均值進(jìn)行計(jì)測(cè)。因 此，即使偏移等重疊，也可由上升的零點(diǎn)和下降的零點(diǎn)相抵消。另外通過(guò)使用兩點(diǎn)的平均 值，能夠減小計(jì)測(cè)到的超聲波的傳播時(shí)間或到達(dá)時(shí)間中包含的誤差，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的流 動(dòng)計(jì)測(cè)，能夠?qū)崿F(xiàn)省電力動(dòng)作。另外，本發(fā)明的流量計(jì)測(cè)裝置至少連續(xù)使用兩個(gè)以上觸發(fā)電平前接收到的超聲波 的零交叉點(diǎn)的到達(dá)時(shí)間，求得它們的平均值來(lái)計(jì)測(cè)超聲波的到達(dá)時(shí)間。因此即使偏移等重 疊，也能夠由上升的零點(diǎn)和下降的零點(diǎn)相抵消。另外，通過(guò)使用多個(gè)零交叉點(diǎn)的平均值，能 夠減小計(jì)測(cè)到的超聲波的傳播時(shí)間或到達(dá)時(shí)間中包含的誤差，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的流動(dòng)計(jì) 測(cè)，能夠?qū)崿F(xiàn)省電力動(dòng)作。


圖1是本發(fā)明實(shí)施方式1的流量計(jì)測(cè)裝置的整體框圖。圖2 (a)是表示該計(jì)測(cè)裝置的計(jì)測(cè)控制單元的動(dòng)作的時(shí)序圖，(b)是表示該計(jì)測(cè)裝 置的發(fā)送波的動(dòng)作的時(shí)序圖，(c)是表示該計(jì)測(cè)裝置的接收波及反射波的動(dòng)作的時(shí)序圖。圖3是表示該計(jì)測(cè)裝置的接收波的時(shí)序圖。圖4是表示該計(jì)測(cè)裝置的接收波的測(cè)定的時(shí)序圖。圖5是表示該計(jì)測(cè)裝置的接收波的時(shí)序圖。圖6是表示本實(shí)施方式的流量計(jì)測(cè)裝置的其他動(dòng)作結(jié)構(gòu)的整體框圖。圖7 (a)是表示該計(jì)測(cè)裝置的計(jì)測(cè)控制單元的動(dòng)作的時(shí)序圖，(b)是表示該計(jì)測(cè)裝 置的發(fā)送波的動(dòng)作的時(shí)序圖，(C)是表示該計(jì)測(cè)裝置的接收波及反射波的動(dòng)作的時(shí)序圖。圖8是表示本實(shí)施方式的流量計(jì)測(cè)裝置的其他動(dòng)作結(jié)構(gòu)的整體框圖。圖9是表示本實(shí)施方式的流量計(jì)測(cè)裝置的其他動(dòng)作結(jié)構(gòu)的整體框圖。圖10是本發(fā)明實(shí)施方式3的流量計(jì)測(cè)裝置的整體框圖。圖11(a)是表示該計(jì)測(cè)裝置的計(jì)測(cè)控制單元的動(dòng)作的時(shí)序圖，(b)是表示該計(jì)測(cè) 裝置的發(fā)送波的動(dòng)作的時(shí)序圖，(c)是表示該計(jì)測(cè)裝置的接收波及反射波的動(dòng)作的時(shí)序圖。圖12是表示該計(jì)測(cè)裝置的接收波的時(shí)序圖。圖13是表示該計(jì)測(cè)裝置的接收波的測(cè)定的時(shí)序圖。圖14是表示該計(jì)測(cè)裝置的接收波的時(shí)序圖。圖15是表示該計(jì)測(cè)裝置的接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元的動(dòng)作的時(shí)序圖。圖16是表示本實(shí)施方式的流量計(jì)測(cè)裝置的其他動(dòng)作結(jié)構(gòu)的整體框圖。圖17(a)是表示該計(jì)測(cè)裝置的計(jì)測(cè)控制單元的動(dòng)作的時(shí)序圖，(b)是表示該計(jì)測(cè) 裝置的發(fā)送波的動(dòng)作的時(shí)序圖，(C)是表示該計(jì)測(cè)裝置的接收波及反射波的動(dòng)作的時(shí)序圖。圖18是表示本實(shí)施方式的流量計(jì)測(cè)裝置的其他動(dòng)作結(jié)構(gòu)的整體框圖。
圖19是表示本實(shí)施方式的流量計(jì)測(cè)裝置的其他動(dòng)作結(jié)構(gòu)的整體框圖。
圖20是以往的流量計(jì)測(cè)裝置的剖面圖。
標(biāo)號(hào)說(shuō)明
31,231流路
32、232第一振動(dòng)子
33、233第二振動(dòng)子
34,234發(fā)送單元
35、235接收單元
36、236接收波判定單元
37、237接收點(diǎn)檢測(cè)單元
38、238接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元
39,239計(jì)時(shí)單元
40、240流量計(jì)算單元
41,241切換單元
42,242控制單元
43、243電源供給單元
6
44、244觸發(fā)單元45、245時(shí)間檢測(cè)單元46、246存儲(chǔ)介質(zhì)
具體實(shí)施例方式第一發(fā)明具備一對(duì)振動(dòng)子，配置于被測(cè)定流體流動(dòng)的流路并發(fā)送接收超聲波； 發(fā)送單元，驅(qū)動(dòng)一側(cè)的振動(dòng)子；接收單元，將另一接收側(cè)振動(dòng)子的輸出信號(hào)變換為電信號(hào)； 接收波判定單元，在接收單元的信號(hào)為預(yù)先確定的值時(shí)輸出信號(hào)；接收點(diǎn)檢測(cè)單元，在接收 單元的信號(hào)在預(yù)先確定的范圍內(nèi)時(shí)輸出信號(hào)；兩個(gè)接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)所述接收點(diǎn)檢測(cè) 單元的輸出；計(jì)時(shí)單元，利用所述接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元的信號(hào)對(duì)在振動(dòng)子間傳播的超聲波信號(hào) 的傳播時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)；流量計(jì)算單元，基于所述計(jì)時(shí)單元的計(jì)時(shí)差計(jì)算出流量；及控制單 元，對(duì)所述發(fā)送單元、接收單元、接收波判定單元、接收點(diǎn)檢測(cè)單元、接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元、計(jì)時(shí) 單元及流量計(jì)算單元中的至少一個(gè)進(jìn)行控制，在兩個(gè)接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元中依次存儲(chǔ)接收到的 超聲波的零交叉點(diǎn)的到達(dá)時(shí)間。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠從觸發(fā)電平前后兩個(gè)零交叉點(diǎn)平均而計(jì)測(cè)在上游側(cè)的超聲波振 動(dòng)子和下游側(cè)的超聲波振動(dòng)子之間傳播的超聲波的傳播時(shí)間即超聲波的到達(dá)時(shí)間。因此， 能夠減小計(jì)測(cè)到的超聲波的傳播時(shí)間或到達(dá)時(shí)間中包含的誤差，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的流動(dòng)計(jì) 測(cè)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)省電力動(dòng)作。第二發(fā)明具備一對(duì)振動(dòng)子，配置于被測(cè)定流體流動(dòng)的流路并發(fā)送接收超聲波； 發(fā)送單元，驅(qū)動(dòng)一側(cè)的振動(dòng)子；接收單元，將另一接收側(cè)振動(dòng)子的輸出信號(hào)變換為電信號(hào)； 接收波判定單元，在接收單元的信號(hào)為預(yù)先確定的值時(shí)輸出信號(hào)；接收點(diǎn)檢測(cè)單元，在接收 單元的信號(hào)在預(yù)先確定的范圍內(nèi)時(shí)輸出信號(hào)；至少兩個(gè)以上的接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)所述 接收點(diǎn)檢測(cè)單元的輸出；計(jì)時(shí)單元，利用所述接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元的信號(hào)對(duì)在振動(dòng)子間傳播的 超聲波信號(hào)的傳播時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)；流量計(jì)算單元，基于所述計(jì)時(shí)單元的計(jì)時(shí)差計(jì)算出流量； 及控制單元，對(duì)所述發(fā)送單元、接收單元、接收波判定單元、接收點(diǎn)檢測(cè)單元、接收點(diǎn)存儲(chǔ)單 元、計(jì)時(shí)單元、及流量計(jì)算單元中的至少一個(gè)進(jìn)行控制，在兩個(gè)以上的接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元中依 次存儲(chǔ)接收到的超聲波的零交叉點(diǎn)的到達(dá)時(shí)間。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠從任意的連續(xù)兩個(gè)零交叉點(diǎn)平均而計(jì)測(cè)在上游側(cè)的超聲波振動(dòng) 子和下游側(cè)的超聲波振動(dòng)子之間傳播的超聲波的傳播時(shí)間即超聲波的到達(dá)時(shí)間。因此，能 夠減小計(jì)測(cè)到的超聲波的傳播時(shí)間或到達(dá)時(shí)間中包含的誤差，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的流動(dòng)計(jì) 測(cè)，能夠?qū)崿F(xiàn)省電力動(dòng)作。第三發(fā)明具備一對(duì)振動(dòng)子，配置于被測(cè)定流體流動(dòng)的流路并發(fā)送接收超聲波； 發(fā)送單元，驅(qū)動(dòng)一側(cè)的振動(dòng)子；接收單元，將另一接收側(cè)振動(dòng)子的輸出信號(hào)變換為電信號(hào)； 接收波判定單元，在接收單元的信號(hào)為預(yù)先確定的值時(shí)輸出信號(hào)；接收點(diǎn)檢測(cè)單元，在接收 單元的信號(hào)在預(yù)先確定的范圍內(nèi)時(shí)輸出信號(hào)；至少兩個(gè)以上的接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)所述 接收點(diǎn)檢測(cè)單元的輸出；計(jì)時(shí)單元，利用所述接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元的信號(hào)對(duì)在振動(dòng)子間傳播的 超聲波信號(hào)的傳播時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)；流量計(jì)算單元，基于所述計(jì)時(shí)單元的計(jì)時(shí)差計(jì)算出流量； 及控制單元，對(duì)所述發(fā)送單元、接收單元、接收波判定單元、接收點(diǎn)檢測(cè)單元、接收點(diǎn)存儲(chǔ)單 元、計(jì)時(shí)單元、及流量計(jì)算單元中的至少一個(gè)進(jìn)行控制，所述接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元進(jìn)行覆蓋更新
7直至存在所述接收波判定單元的輸出信號(hào)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，至少連續(xù)使用兩個(gè)以上在觸發(fā)電平前接收到的超聲波的零交叉點(diǎn)的 到達(dá)時(shí)間并求出它們的平均值來(lái)計(jì)測(cè)在上游側(cè)的超聲波振動(dòng)子和下游側(cè)的超聲波振動(dòng)子 之間傳播的超聲波的傳播時(shí)間即超聲波的到達(dá)時(shí)間。因此，即使偏移等重疊也可以由上升 的零點(diǎn)和下降的零點(diǎn)相抵消。另外，通過(guò)使用多個(gè)零交叉點(diǎn)的平均值能夠減小計(jì)測(cè)到的超 聲波的傳播時(shí)間或到達(dá)時(shí)間中所包含的誤差，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的流動(dòng)計(jì)測(cè)，并且能夠?qū)崿F(xiàn) 省電力動(dòng)作。第四發(fā)明特別是在第一發(fā)明至第三發(fā)明中的任意一項(xiàng)中，控制單元具有使向存儲(chǔ) 所述接收點(diǎn)檢測(cè)單元的輸出的接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元的通電僅在第一次為長(zhǎng)時(shí)間的電源供給單 元。由此，在最初計(jì)測(cè)時(shí)，通過(guò)在本來(lái)接收波到達(dá)之前進(jìn)行存儲(chǔ)接收波檢測(cè)單元的輸出的準(zhǔn) 備，從而能夠可靠地取得接收波。第五發(fā)明特別是在第一發(fā)明至第三發(fā)明中的任意一項(xiàng)中，控制單元具有控制通電 時(shí)間的電源供給單元，所述控制單元調(diào)節(jié)所述電源供給單元的時(shí)序，以使向存儲(chǔ)所述接收 點(diǎn)檢測(cè)單元的輸出的接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元的通電在第二次以后、以前一次的值為基礎(chǔ)短時(shí)間進(jìn) 行通電。由此，通過(guò)從接收波即將到達(dá)之前進(jìn)行存儲(chǔ)接收波檢測(cè)單元的輸出的準(zhǔn)備，從而能 夠可靠地取得接收波并且能夠進(jìn)行省電力動(dòng)作。第六發(fā)明特別是在第一發(fā)明至第三發(fā)明中的任意一項(xiàng)中，控制單元具有控制通電 時(shí)間的電源供給單元和在所述接收點(diǎn)檢測(cè)單元的輸出比預(yù)先確定的次數(shù)多時(shí)輸出信號(hào)的 觸發(fā)單元，所述電源供給單元根據(jù)所述觸發(fā)單元的輸出開(kāi)始向存儲(chǔ)所述接收點(diǎn)檢測(cè)單元的 輸出的接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元的通電。由此，通過(guò)在可靠地確認(rèn)接收波已到達(dá)后進(jìn)行存儲(chǔ)接收波 檢測(cè)單元的輸出的準(zhǔn)備，從而可靠性提高并且進(jìn)而基于短時(shí)間動(dòng)作的省電力動(dòng)作成為可 能。第七發(fā)明特別是在第一發(fā)明至第三發(fā)明中的任意一項(xiàng)中，控制單元具有在所述接 收波判定單元的輸出后的所述接收點(diǎn)檢測(cè)單元的輸出后經(jīng)過(guò)預(yù)先確定的時(shí)間后，停止向所 述接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元的電源供給的電源供給單元。由此，能夠停止計(jì)測(cè)、存儲(chǔ)多余的零交叉點(diǎn) 的動(dòng)作，能夠?qū)崿F(xiàn)省電力動(dòng)作。第八發(fā)明特別是在第一發(fā)明或第二發(fā)明中，控制單元具有以在所述接收點(diǎn)存儲(chǔ)單 元中從最舊的數(shù)據(jù)依次覆蓋的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)的蓄積控制單元。由此，即使是零交叉點(diǎn)變多 的狀態(tài)，也能夠可靠地取得接收波判定單元附近的多個(gè)零交叉點(diǎn)并減少接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元的 數(shù)量而依次覆蓋，從而省電力動(dòng)作成為可能。第九發(fā)明特別是在第一發(fā)明或第二發(fā)明中，控制單元具有根據(jù)所述接收波判定單 元的輸出選擇返回預(yù)先確定的數(shù)量的接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元的值用于傳播時(shí)間計(jì)算的接收點(diǎn)選 擇單元。由此可使用接收波判定單元輸出的信號(hào)前的任意的零交叉點(diǎn)作為接收點(diǎn)，能夠進(jìn) 一步減小計(jì)測(cè)到的超聲波的傳播時(shí)間或到達(dá)時(shí)間中所包含的誤差，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的流動(dòng) 計(jì)測(cè)，能夠?qū)崿F(xiàn)省電力動(dòng)作。第十發(fā)明特別是在第一發(fā)明或第二發(fā)明中，控制單元具有根據(jù)所述接收波判定單 元的輸出計(jì)算返回預(yù)先確定的數(shù)量的接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元的值和接收波判定單元的輸出之間 的差的時(shí)間檢測(cè)單元，若所述時(shí)間檢測(cè)單元的值在預(yù)先確定的值以內(nèi)則計(jì)測(cè)有效。由此，能 夠防止由噪聲等造成的零交叉點(diǎn)的誤檢測(cè)，通過(guò)選擇正確的零交叉點(diǎn)能夠提高可靠性。
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第十一發(fā)明特別是在第三發(fā)明中，控制單元具有計(jì)算所述接收波判定單元的輸出 后的接收點(diǎn)檢測(cè)單元的輸出和所述接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元的值之間的差的時(shí)間檢測(cè)單元，若所述 時(shí)間檢測(cè)單元的值在預(yù)先確定的值以內(nèi)就為有效的計(jì)測(cè)。由此，能夠防止由噪聲造成的零 交叉點(diǎn)的誤檢測(cè)，通過(guò)選定正確的零交叉點(diǎn)可提高可靠性。第十二發(fā)明特別是在第一發(fā)明至第十一發(fā)明中的任意一項(xiàng)中，構(gòu)成為具有使計(jì)算 機(jī)作為流量計(jì)測(cè)裝置的控制單元發(fā)揮功能的程序。由此，可以容易地進(jìn)行測(cè)定方法的動(dòng)作 設(shè)定、變更，另外由于可以靈活應(yīng)對(duì)歷年變化等，因此可以更靈活地提高計(jì)測(cè)精度和進(jìn)行省 電力動(dòng)作。以下參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。本發(fā)明不限于實(shí)施方式。(實(shí)施方式1)在圖1中，構(gòu)成流量計(jì)測(cè)裝置的本實(shí)施方式的超聲波流量計(jì)具有被測(cè)定流體流 動(dòng)的流路31 ；第一振動(dòng)子32，配置于所述流路31并發(fā)送接收超聲波；及第二振動(dòng)子33。另 外，具有發(fā)送單元34，驅(qū)動(dòng)所述第一振動(dòng)子32和所述第二振動(dòng)子33 ；接收單元35，接收 所述第一振動(dòng)子32和所述第二振動(dòng)子33的接收信號(hào)并對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大；接收波判定單元 36，在接收單元35的信號(hào)為預(yù)先確定的值時(shí)輸出信號(hào)；接收點(diǎn)檢測(cè)單元37，在接收單元35 的信號(hào)在預(yù)先確定的范圍內(nèi)時(shí)輸出信號(hào)。另外，具有兩個(gè)接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元38，存儲(chǔ)所述接 收點(diǎn)檢測(cè)單元37的輸出；計(jì)時(shí)單元39，利用所述接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元38的信號(hào)對(duì)在振動(dòng)子間 傳播的超聲波信號(hào)的傳播時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)；流量計(jì)算單元40，基于所述計(jì)時(shí)單元39的計(jì)時(shí)差 計(jì)算出流量。進(jìn)而，在發(fā)送單元34和第一振動(dòng)子32、以及第二振動(dòng)子33和接收單元35之 間設(shè)置切換單元41，第一振動(dòng)子32和第二振動(dòng)子33切換超聲波的發(fā)送接收而進(jìn)行動(dòng)作?？刂茊卧?2對(duì)所述發(fā)送單元34、所述接收單元35、所述接收波判定單元36、接收 點(diǎn)檢測(cè)單元37、接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元38、所述計(jì)時(shí)單元39、所述流量計(jì)算單元40、及所述切換單 元41中的至少一個(gè)單元進(jìn)行控制。對(duì)通常的流速或流量計(jì)測(cè)的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。從控制單元42接收到開(kāi)始信號(hào)的發(fā) 送單元34對(duì)第一振動(dòng)子32進(jìn)行一定時(shí)間脈沖驅(qū)動(dòng)的同時(shí)，計(jì)時(shí)單元39開(kāi)始時(shí)間計(jì)測(cè)。從被脈沖驅(qū)動(dòng)的第一振動(dòng)子32發(fā)送超聲波。從第一振動(dòng)子32發(fā)送的超聲波在被 測(cè)定流體中傳播，并由第二振動(dòng)子33接收。第二振動(dòng)子33的接收輸出被接收單元35放大信號(hào)后，以預(yù)先確定的接收時(shí)序的 信號(hào)電平確定超聲波的接收。在所述確定超聲波的接收的時(shí)點(diǎn)停止計(jì)時(shí)單元39的動(dòng)作，并 且根據(jù)該時(shí)間信息t利用(式1)求出流速。設(shè)從計(jì)時(shí)單元39得到的測(cè)定時(shí)間為t、設(shè)超聲波振動(dòng)子間的流動(dòng)方向的有效距離 為L(zhǎng)、設(shè)角度為φ、設(shè)音速為C、設(shè)被測(cè)定流體的流速為ν。v=(l/coscp)*(L/t)-c…(式 1)接收單元35大多利用通常比較儀對(duì)基準(zhǔn)電壓和接收信號(hào)進(jìn)行比較。另外，能夠切換第一超聲波振動(dòng)子32和第二超聲波振動(dòng)子33之間的發(fā)送、接收方 向，分別測(cè)定從被測(cè)定流體的上游至下游、從下游至上游的傳播時(shí)間，利用(式2，3，4)求出 速度Vo設(shè)從上游至下游的測(cè)定時(shí)間為tl，從下游至上游的測(cè)定時(shí)間為t2。tl=L/(C+V*COS(p)...(式 2)
t2=L/(C-V*COSCp)...(式 3)v=(L/2*C0S(p)*((l/tl)-(l/t2))…(式 4)根據(jù)該方法，能夠不受音速變化的影響來(lái)測(cè)定流度，因此廣泛地用于流速/流量/ 距離等的測(cè)定中。求出流速ν后，通過(guò)在其上乘以流路31的截面積，從而能夠?qū)С隽髁俊＠脠D2的時(shí)序圖、圖3及圖4的接收波形說(shuō)明動(dòng)作。從控制單元42的時(shí)刻t0 的開(kāi)始信號(hào)起開(kāi)始計(jì)測(cè)，并經(jīng)由發(fā)送單元34驅(qū)動(dòng)第一超聲波振動(dòng)子32。由此產(chǎn)生的超聲波信號(hào)在流路內(nèi)傳播并且從第一超聲波振動(dòng)子32輸出的超聲波 在時(shí)刻tl到達(dá)第二超聲波振動(dòng)子33。該接收信號(hào)被接收單元35放大并且接收波判定單元 36在該信號(hào)電平為預(yù)先確定的值(Vref)時(shí)判斷為接收波已到達(dá)而輸出信號(hào)。接收點(diǎn)檢測(cè)單元37基于該信號(hào)開(kāi)始動(dòng)作，將Vref后的最初的零交叉點(diǎn)作為接收 點(diǎn)輸出信號(hào)，由計(jì)時(shí)單元39求得到該點(diǎn)為止的時(shí)間。利用切換單元41切換發(fā)送接收而進(jìn) 行同樣的動(dòng)作，流量計(jì)算單元40基于由計(jì)時(shí)單元39求出的時(shí)間和剛才求出的時(shí)間的差來(lái) 計(jì)算出流量。在此，圖3的ta點(diǎn)在Vref后。這是因?yàn)樽鳛榻邮詹ㄅ卸ㄊ褂肰ref的值，將其后 的零交叉點(diǎn)ta作為接收點(diǎn)。設(shè)零交叉點(diǎn)的基準(zhǔn)即零基準(zhǔn)為P。如果向正向側(cè)發(fā)生偏移，則零基準(zhǔn)如q所示，零交叉點(diǎn)比原來(lái)更早到達(dá)。相反地若 向負(fù)向側(cè)發(fā)生偏移，則零基準(zhǔn)如r所示，零交叉點(diǎn)比原來(lái)更遲產(chǎn)生。同樣地，在產(chǎn)生噪聲且接收波形向正向側(cè)偏離時(shí)零交叉點(diǎn)比原來(lái)的ta點(diǎn)更遲到 達(dá)，相反地因噪聲等接收波形向負(fù)向側(cè)偏離時(shí)，零交叉點(diǎn)比原來(lái)的ta點(diǎn)更早到達(dá)。認(rèn)為這樣僅一點(diǎn)的接收點(diǎn)判定中，接收時(shí)間的精度會(huì)因偏移、噪聲等干擾而變差。因此，對(duì)即使存在這樣的干擾也高精度地檢測(cè)零交叉點(diǎn)并求得接收點(diǎn)的方法進(jìn)行 說(shuō)明。在此，說(shuō)明開(kāi)始檢測(cè)Vref前的零交叉點(diǎn)的方法。單純地以零交叉點(diǎn)為接收波的到達(dá)點(diǎn)，例如可以求出圖3的a點(diǎn)即可，但該情況不 能設(shè)定Vref。另外，若以接近a點(diǎn)的下一個(gè)點(diǎn)b點(diǎn)為接收波到達(dá)點(diǎn)，則Vref必須是虛線的 Vref-subo由于該情況接近零信號(hào)，因此可能會(huì)因流量流動(dòng)的情況下的波形的變化、微小的 噪聲等反應(yīng)而誤檢測(cè)。為了避免這樣的現(xiàn)象而比通常的ta更高精度地進(jìn)行接收波的到達(dá)點(diǎn)的判定，能 夠通過(guò)求出兩個(gè)連續(xù)的零交叉點(diǎn)并使用它們的平均值來(lái)抵消偏移的偏差量。例如，如圖4所示，存在由于產(chǎn)生偏移而以往的零交叉點(diǎn)從ta點(diǎn)偏離至tb、tc點(diǎn) 的情況。該情況下作為接收波到達(dá)點(diǎn)，Ta時(shí)間非常不穩(wěn)定。若使用兩個(gè)零交叉點(diǎn)而取得平均，則相對(duì)于ta為tx、相對(duì)于tb為ty，相對(duì)于tc 為tz，它們的平均Ta'為一定值且穩(wěn)定。即防止因波形變化、噪聲等引起的誤檢測(cè)，為了以比通常的ta短的時(shí)間進(jìn)行接收 波的到達(dá)點(diǎn)的判定，至少檢測(cè)一個(gè)Vref前的零交叉點(diǎn)，并與Vref的到達(dá)點(diǎn)后的零交叉點(diǎn)成 對(duì)而取得平均值即可。為了實(shí)現(xiàn)該動(dòng)作，從控制單元42的時(shí)刻t0的開(kāi)始信號(hào)起開(kāi)始計(jì)測(cè)并經(jīng)由發(fā)送單 元34驅(qū)動(dòng)第一超聲波振動(dòng)子32。
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由此產(chǎn)生的超聲波信號(hào)在流路內(nèi)傳播并且從第一超聲波振動(dòng)子32輸出的超聲波 在時(shí)刻tl到達(dá)第二超聲波振動(dòng)子33。該接收信號(hào)被接收單元35放大并且接收波判定單元36在該信號(hào)電平為預(yù)先確定 的值(Vref)時(shí)判斷為接收波已到達(dá)而輸出信號(hào)。因此，作為零交叉點(diǎn)進(jìn)入預(yù)先確定的范圍例如+lmV、-ImV以內(nèi)時(shí)，輸出信號(hào)的接 收點(diǎn)檢測(cè)單元37開(kāi)始動(dòng)作。并且，為圖5的點(diǎn)a時(shí)，接收點(diǎn)檢測(cè)單元37輸出信號(hào)，接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元38_1存儲(chǔ) 該輸出。存儲(chǔ)的值為從發(fā)送時(shí)點(diǎn)起經(jīng)過(guò)的時(shí)間或具有能夠計(jì)測(cè)經(jīng)過(guò)時(shí)間的特定一定時(shí)間 寬度的脈沖數(shù)等時(shí)，后面的計(jì)算變得容易。接著為圖5的點(diǎn)b時(shí)，同樣地接收點(diǎn)檢測(cè)單元37輸出信號(hào)，寫(xiě)入接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元 38-1。該情況下，接收點(diǎn)數(shù)據(jù)比存儲(chǔ)單元38的個(gè)數(shù)多時(shí)，控制單元42也能夠以從最舊的 接收點(diǎn)依次覆蓋的方式控制寫(xiě)入的順序。并且接收信號(hào)超過(guò)Vref時(shí)，接收波判定單元36第一次輸出信號(hào)?？刂茊卧?2在 從該接收波判定單元36輸出信號(hào)后，將接下來(lái)的零交叉點(diǎn)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元28-2中后，在這 以后的零交叉點(diǎn)使接收點(diǎn)檢測(cè)單元37不輸出信號(hào)或禁止向接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元38的寫(xiě)入。通過(guò)進(jìn)行該動(dòng)作存儲(chǔ)tx和ta的零交叉點(diǎn)，因此使用兩者的平均而由計(jì)時(shí)單元39 求出傳播時(shí)間。由切換單元41切換發(fā)送接收而進(jìn)行同樣的動(dòng)作，流量計(jì)算單元40基于由計(jì)時(shí)單 元39求得的時(shí)間和剛才求得時(shí)間的差計(jì)算出流量。其結(jié)果，可以在tx、ta這兩點(diǎn)確定接收到達(dá)點(diǎn)。到目前為止使用圖5的ta確定傳 播時(shí)間，但是不能避免偏移等的影響。在本實(shí)施方式的方法中，能夠減小計(jì)測(cè)到的超聲波的傳播時(shí)間或到達(dá)時(shí)間中包含 的誤差，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的流動(dòng)計(jì)測(cè)。另外，若構(gòu)成為在圖5的a點(diǎn)起每次零交叉點(diǎn)到達(dá)時(shí)由接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元38-1和 38-2交替寫(xiě)入接收點(diǎn)數(shù)據(jù)，在接收信號(hào)超過(guò)Vref時(shí)停止該動(dòng)作，則能夠使用d和tx進(jìn)行平 均處理來(lái)確定接收到達(dá)點(diǎn)。通過(guò)這樣的處理，能夠?qū)⒌浆F(xiàn)在為止至圖5的ta所花費(fèi)的傳播時(shí)間在其之前的點(diǎn) 確定，因此能夠縮短傳播時(shí)間的計(jì)測(cè)動(dòng)作時(shí)間，能夠?qū)崿F(xiàn)省電力動(dòng)作。具體而言，能夠縮短 圖5的Tf量的計(jì)測(cè)時(shí)間。在上述說(shuō)明中以使用兩個(gè)接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元38的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說(shuō)明，但是也可以是 具備兩個(gè)以上所述接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元而依次存儲(chǔ)的結(jié)構(gòu)，利用其中連續(xù)兩個(gè)零交叉點(diǎn)來(lái)確定 傳播時(shí)間。該情況下即使因噪聲等引起一個(gè)零交叉點(diǎn)的數(shù)據(jù)不正確，也可以通過(guò)由剩余的接 收數(shù)據(jù)利用連續(xù)一對(duì)的零交叉點(diǎn)來(lái)繼續(xù)進(jìn)行計(jì)測(cè)。并且，能夠從任意連續(xù)兩個(gè)零交叉點(diǎn)平均而計(jì)測(cè)超聲波的到達(dá)時(shí)間。因此，能夠減小計(jì)測(cè)到的超聲波的傳播時(shí)間或到達(dá)時(shí)間中包含的誤差，能夠?qū)崿F(xiàn) 高精度的流動(dòng)計(jì)測(cè)，并能夠?qū)崿F(xiàn)省電力動(dòng)作。
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作為接收點(diǎn)選擇的零交叉點(diǎn)，如果像a點(diǎn)和b點(diǎn)這一對(duì)那樣，遠(yuǎn)離Vref、作為到達(dá) 點(diǎn)選擇較為正確的值的話，則波形失真較小，能夠減小超聲波的傳播時(shí)間或到達(dá)時(shí)間中包 含的誤差，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的流動(dòng)計(jì)測(cè)，能夠?qū)崿F(xiàn)省電力動(dòng)作。但是，該情況下雖然能夠進(jìn)一步減小傳播時(shí)間誤差，但是相反也容易受到噪聲的影響。另外，選擇接近Vref的tx時(shí)雖然存在產(chǎn)生接收波形失真的可能性，但是由于不受 噪聲等的影響而能夠得到再現(xiàn)性較高的值。考慮高精度和高再現(xiàn)性，根據(jù)計(jì)測(cè)的目的、噪聲狀態(tài)等的信號(hào)狀態(tài)的不同情況的 狀態(tài)來(lái)改變接收點(diǎn)，這樣成為更方便使用的系統(tǒng)。這樣能夠通過(guò)存儲(chǔ)多個(gè)零交叉點(diǎn)來(lái)利用從Vref返回預(yù)先確定數(shù)量的接收點(diǎn)求出 傳播時(shí)間并實(shí)現(xiàn)流動(dòng)計(jì)測(cè)。S卩，能夠在觸發(fā)電平即Vref前對(duì)在上游側(cè)的超聲波振動(dòng)子和下游側(cè)的超聲波振 動(dòng)子之間傳播的超聲波的傳播時(shí)間即超聲波的到達(dá)時(shí)間進(jìn)行計(jì)測(cè)。因此，能夠減小計(jì)測(cè)到的超聲波的傳播時(shí)間或到達(dá)時(shí)間中所包含的誤差，能夠?qū)?現(xiàn)高精度的流動(dòng)計(jì)測(cè)，并能夠?qū)崿F(xiàn)省電力動(dòng)作。另外，即使是零交叉點(diǎn)較多的狀態(tài)也能夠可靠地取得接收波判定單元附近的多個(gè) 零交叉點(diǎn)，并且適度減少接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元的數(shù)量而依次覆蓋，從而能夠?qū)崿F(xiàn)省電力動(dòng)作。另外，存儲(chǔ)接收點(diǎn)檢測(cè)單元37的輸出的接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元38進(jìn)行存儲(chǔ)動(dòng)作而消耗 電力，但是從哪一時(shí)點(diǎn)開(kāi)始通電較好事先多不知道。如果太早通電則電力浪費(fèi)，通過(guò)接收點(diǎn)后即使通電也沒(méi)有意義。因此，如圖6所示的構(gòu)成，在控制單元42內(nèi)設(shè)置電源供給單元43來(lái)進(jìn)行電力控 制。時(shí)間在圖7中進(jìn)行說(shuō)明。最先開(kāi)始計(jì)測(cè)的情況下Ta不明。根據(jù)超聲波振動(dòng)子32、33的物理距離可推定大致的時(shí)間，但并不正確。因此控制 單元42使用電源供給單元43來(lái)調(diào)節(jié)向接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元38的通電時(shí)序。首先，從時(shí)刻t0的開(kāi)始信號(hào)起開(kāi)始計(jì)測(cè)，并且經(jīng)由發(fā)送單元34驅(qū)動(dòng)第一超聲波振 動(dòng)子32。因此產(chǎn)生的超聲波信號(hào)在流路內(nèi)傳播并且從第一超聲波振動(dòng)子32發(fā)出的超聲波 在時(shí)刻tl到達(dá)第二超聲波振動(dòng)子33。在之前的時(shí)刻t2使用電源供給單元43開(kāi)始向接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元38的通電。t2比 tl充分短。這樣，控制單元42具有使向存儲(chǔ)接收點(diǎn)檢測(cè)單元37的輸出的接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元38 的通電僅在第一次時(shí)為長(zhǎng)時(shí)間的電源供給單元43，從而在最初計(jì)測(cè)時(shí)能夠通過(guò)在原來(lái)接收 波到達(dá)之前進(jìn)行存儲(chǔ)接收波檢測(cè)單元的輸出的準(zhǔn)備來(lái)可靠地取得接收波。另外，通過(guò)初次確定接收點(diǎn)并求出傳播時(shí)間。該情況下容易調(diào)整第二次以后的通 電時(shí)間。例如在圖7中，最初在t2開(kāi)始向接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元38的通電，但是實(shí)際超聲波傳播 并接收到超聲波的是在tl。在接下來(lái)的計(jì)測(cè)中，由于傳播時(shí)間沒(méi)有大幅變化，因此控制單元42中的電源供給 單元43能夠等待直至接近tl且接收信號(hào)還沒(méi)到達(dá)的t2才進(jìn)行通電。第三次使用第二次的傳播時(shí)間或使用第一次和第二次的移動(dòng)平均來(lái)預(yù)測(cè)傳播時(shí) 間，可以盡可能地縮短通電時(shí)間。
這樣，由控制單元42調(diào)節(jié)電源供給單元43的時(shí)間，以使向存儲(chǔ)接收點(diǎn)檢測(cè)單元37 的輸出的接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元38的通電在第二次以后以前一次的值為基礎(chǔ)短時(shí)間進(jìn)行通電， 由此從接收波即將到達(dá)之前進(jìn)行存儲(chǔ)接收波檢測(cè)單元的輸出的準(zhǔn)備，從而能夠可靠地取得 接收波并且實(shí)現(xiàn)省電力動(dòng)作。在該說(shuō)明中，僅調(diào)節(jié)接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元38的通電時(shí)間，但是如果放大接收信號(hào)的接 收單元35下游的動(dòng)作在電源投入時(shí)沒(méi)有長(zhǎng)時(shí)間處于不穩(wěn)定狀態(tài)的話，只要利用電源供給 單元43調(diào)整它們一套或特別需要電力的部位的通電就可進(jìn)一步節(jié)省電力。圖8表示這樣可進(jìn)一步節(jié)省電力的結(jié)構(gòu)。在此圖5的零交叉點(diǎn)a至d的狀態(tài)與擴(kuò) 大圖7的t3至tl的附近的情況相等。該情況下，接收單元35從接收信號(hào)到達(dá)之前開(kāi)始動(dòng)作，接收點(diǎn)檢測(cè)單元37也動(dòng)作 并在a、b、c、d每一處送出信號(hào)。在圖8中，控制單元42對(duì)該接收點(diǎn)檢測(cè)單元37的輸出信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)并在為預(yù)先 確定的次數(shù)例如兩次時(shí)，接收點(diǎn)到達(dá)b點(diǎn)后觸發(fā)單元44經(jīng)由電源供給單元43開(kāi)始向接收 點(diǎn)存儲(chǔ)單元38的通電。能夠更進(jìn)一步縮短到接收確定的tx為止的通電時(shí)間。這樣控制單元42具有在接收點(diǎn)檢測(cè)單元37的輸出比預(yù)先確定的次數(shù)多時(shí)輸出 信號(hào)的觸發(fā)單元44 ；控制通電的電源供給單元43，電源供給單元43根據(jù)所述觸發(fā)單元的輸 出開(kāi)始向存儲(chǔ)接收點(diǎn)檢測(cè)單元37的輸出的接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元38的通電，從而對(duì)從該處開(kāi)始 的零交叉點(diǎn)存儲(chǔ)到多個(gè)Vref為止的數(shù)量或預(yù)先準(zhǔn)備的多個(gè)接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元38的個(gè)數(shù)。并且，使用其中連續(xù)兩個(gè)的零交叉點(diǎn)數(shù)據(jù)來(lái)求出傳播時(shí)間。這樣可靠地確認(rèn)接收 波已到達(dá)后進(jìn)行存儲(chǔ)接收波檢測(cè)單元37的輸出的準(zhǔn)備，從而提高可靠性，并且進(jìn)而使基于 短時(shí)間動(dòng)作的省電力動(dòng)作成為可能。另外，圖5的零交叉點(diǎn)在如果接收波上沒(méi)有重疊噪聲的情況下大致在發(fā)送頻率的 一半的周期產(chǎn)生。但是，實(shí)際上在流路中流動(dòng)有流體的情況下，因該流體在下游側(cè)存在某種動(dòng)作。存 在因該動(dòng)作、其他的外來(lái)噪聲等引起在接收波上重疊脈沖狀的信號(hào)的情況。如果該情況下將噪聲零交叉的點(diǎn)作為接收點(diǎn)，則傳播時(shí)間的計(jì)算偏差較大。作為防止這種情況的結(jié)構(gòu)，如圖9所示，在控制單元42中設(shè)置時(shí)間檢測(cè)單元45。 以下說(shuō)明動(dòng)作。首先與圖5同樣地，開(kāi)始接收零交叉點(diǎn)時(shí)接收點(diǎn)檢測(cè)單元37輸出信號(hào)，接收點(diǎn)存 儲(chǔ)單元38-1存儲(chǔ)該輸出。存儲(chǔ)的值若設(shè)為從發(fā)送時(shí)點(diǎn)經(jīng)過(guò)的時(shí)間或具有可計(jì)測(cè)經(jīng)過(guò)時(shí)間 的特定一定時(shí)間寬度的脈沖數(shù)等，后面的計(jì)算變得容易。接著為點(diǎn)b時(shí)，同樣地接收點(diǎn)檢測(cè)單元37輸出信號(hào)，接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元38-2存儲(chǔ)接 收點(diǎn)數(shù)據(jù)。對(duì)點(diǎn)c、d重復(fù)上述情況并存儲(chǔ)tx點(diǎn)后，接收信號(hào)超過(guò)Vref。此時(shí)接收波判定單元36第一次輸出信號(hào)。控制單元42在從該接收波判定單元36 輸出信號(hào)后，在這以后的零交叉點(diǎn)使接收點(diǎn)檢測(cè)單元37不輸出信號(hào)或者禁止向接收點(diǎn)存 儲(chǔ)單元38的寫(xiě)入。并且，不經(jīng)由接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元38將下一個(gè)零交叉點(diǎn)ta的時(shí)間直接輸送至控制單 元的時(shí)間檢測(cè)單元45。時(shí)間檢測(cè)單元45依次求出接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元38中的接收點(diǎn)數(shù)據(jù)的值和ta的值之
13間的差。該差值如果在預(yù)先確定的范圍內(nèi)則判斷為a、b、C、tx點(diǎn)的數(shù)據(jù)不是噪聲所導(dǎo)致 的，判斷為可用作流量計(jì)算。并且，利用其中連續(xù)兩個(gè)零交叉點(diǎn)來(lái)計(jì)算流量。例如，發(fā)送頻率為IOOkHz時(shí)周期的1/2周期為5 μ S。因此，如果tx_ta在預(yù)先確 定的5μ s附近以內(nèi)，則判斷為tx為有效的接收點(diǎn)。同樣地，如果a-ta在5μ s的整數(shù)倍的附近以內(nèi)，則判斷為有效的接收點(diǎn)。以下對(duì) b、c、d點(diǎn)也同樣地進(jìn)行判斷。這樣，控制單元42具有對(duì)接收波判定單元36的輸出后的接收點(diǎn)檢測(cè)單元37的輸 出和接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元38的值之間的差進(jìn)行計(jì)算的時(shí)間檢測(cè)單元45，如果所述時(shí)間檢測(cè)單 元45的值在預(yù)先確定的值以內(nèi)則為有效的計(jì)測(cè)，從而可以防止因噪聲等引起的零交叉點(diǎn) 的誤檢測(cè)，可通過(guò)選定正確的零交叉點(diǎn)來(lái)提高可靠性。另外，接收信號(hào)在圖5的零交叉點(diǎn)tx前超過(guò)Vref后，接收單元35后段的電路除 計(jì)時(shí)單元39、流量計(jì)算單元40以外無(wú)需動(dòng)作。因此，利用接收波判定單元36檢測(cè)出接收波超過(guò)Vref后，控制單元42停止向接 收點(diǎn)存儲(chǔ)單元38的通電而進(jìn)行省電力動(dòng)作并可停止不需要的接收電路的通電動(dòng)作。進(jìn)行停止的時(shí)點(diǎn)也可以是剛剛超過(guò)Vref后，另外由于因通電停止時(shí)的信號(hào)產(chǎn)生 噪聲而對(duì)計(jì)時(shí)單元39等的動(dòng)作給予惡劣影響，因此也可以檢測(cè)下一個(gè)零交叉點(diǎn)ta后停止 通電。這樣控制單元42在接收波判定單元36的輸出后的接收點(diǎn)檢測(cè)單元37的輸出后 經(jīng)過(guò)預(yù)先確定的時(shí)間后，停止經(jīng)由電源供給單元43向接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元38的電源供給，從而 能夠停止計(jì)測(cè)并存儲(chǔ)剩余的零交叉點(diǎn)的動(dòng)作而可實(shí)現(xiàn)省電力動(dòng)作。圖4中說(shuō)明了能夠確定tx、ta2點(diǎn)的平均值Ta'為接收到達(dá)點(diǎn)的情況，與以往的 到達(dá)點(diǎn)Ta看起來(lái)可能不同，因此進(jìn)行說(shuō)明。本來(lái)的接收到達(dá)點(diǎn)為圖3的a點(diǎn)。僅檢測(cè)該點(diǎn)如前所述是非常困難的。因此，求出到ta為止的時(shí)間Ta，減去預(yù)先確定的常數(shù)，從而求出到a點(diǎn)為止的時(shí) 間。因此，使用tx和ta時(shí)只要以接收波四分之一周期(ta-tx)/2的值來(lái)調(diào)整預(yù)先確 定的常數(shù)則就可計(jì)算到接收到達(dá)點(diǎn)a為止的時(shí)間。由于Ta'比Ta的誤差小，因此到a為止 的時(shí)間穩(wěn)定地求出。(實(shí)施方式2)對(duì)實(shí)施方式2的流量計(jì)測(cè)裝置進(jìn)行說(shuō)明。與實(shí)施方式1不同的地方是，為了可靠 地進(jìn)行控制單元42的動(dòng)作，使用具有使計(jì)算機(jī)發(fā)揮功能的程序的存儲(chǔ)介質(zhì)46，所述控制單 元42對(duì)如下單元中的至少一個(gè)進(jìn)行控制振動(dòng)子32、33 ；發(fā)送單元34 ；接收單元35 ；在接收 單元35的信號(hào)為預(yù)先確定的值時(shí)輸出信號(hào)的接收波判定單元36 ；在接收單元35的信號(hào)在 預(yù)先確定的范圍內(nèi)時(shí)輸出信號(hào)的接收點(diǎn)檢測(cè)單元37 ；存儲(chǔ)所述接收點(diǎn)檢測(cè)單元37的輸出 的接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元38 ；利用所述接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元38的信號(hào)對(duì)在振動(dòng)子間進(jìn)行傳播的超聲 波信號(hào)的傳播時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)的計(jì)時(shí)單元39 ；基于所述計(jì)時(shí)單元39的計(jì)時(shí)差計(jì)算出流量的 流量計(jì)算單元40 ；及切換發(fā)送接收的切換單元41。在圖1中，為了進(jìn)行實(shí)施方式1所示的控制單元42的動(dòng)作，求得用于預(yù)先通過(guò)試驗(yàn)等求出tx的接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元的動(dòng)作、通電方法，或者與歷年變化、溫度變化、系統(tǒng)的穩(wěn)定 度相關(guān)地求得動(dòng)作時(shí)間等的相關(guān)量，將軟件作為程序存儲(chǔ)在存儲(chǔ)介質(zhì)46中。若為通常微機(jī)的存儲(chǔ)器、閃存等可電寫(xiě)入的存儲(chǔ)器，則利用方便。由切換單元41的動(dòng)作，發(fā)送接收的方向變化，因此條件設(shè)定等的個(gè)數(shù)增加，如果 利用計(jì)算機(jī)的動(dòng)作對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，則可容易地實(shí)現(xiàn)。這樣，如果可以利用程序進(jìn)行控制單元42的動(dòng)作，則可以容易地進(jìn)行流量計(jì)算的 校正系數(shù)的條件設(shè)定、變更、計(jì)測(cè)間隔的調(diào)整等，另外由于可以靈活地應(yīng)對(duì)歷年變化等，因 此能夠靈活地提高流速或流量計(jì)測(cè)的精度。(實(shí)施方式3)在圖10中，構(gòu)成流量計(jì)測(cè)裝置的本實(shí)施方式的超聲波流量計(jì)具有被測(cè)定流體流 動(dòng)的流路231、及配置于所述流路231并發(fā)送接收超聲波的第一振動(dòng)子232、第二振動(dòng)子 233。另外，具有驅(qū)動(dòng)所述第一振動(dòng)子232和所述第二振動(dòng)子233的發(fā)送單元23 ；接收所 述第一振動(dòng)子232和所述第二振動(dòng)子233的接收信號(hào)并對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大的接收單元235 ； 在接收單元235的信號(hào)為預(yù)先確定的值時(shí)輸出信號(hào)的接收波判定單元236 ；及在接收單元 235的信號(hào)在預(yù)先確定的范圍內(nèi)時(shí)輸出信號(hào)的接收點(diǎn)檢測(cè)單元237。另外，具有存儲(chǔ)所述 接收點(diǎn)檢測(cè)單元237的輸出的兩個(gè)接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元238 ；利用所述接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元238的 信號(hào)對(duì)在振動(dòng)子間傳播的超聲波信號(hào)的傳播時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)的計(jì)時(shí)單元239 ；及基于所述計(jì) 時(shí)單元239的計(jì)時(shí)差計(jì)算出流量的流量計(jì)算單元240。進(jìn)而，在發(fā)送單元234和第一振動(dòng)子232、及第二振動(dòng)子233和接收單元235之間 設(shè)置切換單元241，第一振動(dòng)子232和第二振動(dòng)子233切換超聲波的發(fā)送接收而動(dòng)作。接 收點(diǎn)存儲(chǔ)單元238至少具有兩個(gè)以上的存儲(chǔ)部，存儲(chǔ)開(kāi)始后直至存在所述接收波判定單元 236的輸出信號(hào)為止進(jìn)行覆蓋更新。控制單元242對(duì)如下單元中的至少一個(gè)進(jìn)行控制所述發(fā)送單元234 ；所述接收單 元235 ；所述接收波判定單元236 ；接收點(diǎn)檢測(cè)單元237 ；接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元238 ；所述計(jì)時(shí)單 元239 ；所述流量計(jì)算單元240 ；及所述切換單元241。對(duì)于通常的流速或流量計(jì)測(cè)的動(dòng)作，如實(shí)施方式1所說(shuō)明的，可利用(式1) (式 4)求得流速、流量，在此省略說(shuō)明。利用圖11的時(shí)序圖和圖12及圖13的接收波形對(duì)動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。從控制單元242 的時(shí)刻t0的開(kāi)始信號(hào)起開(kāi)始計(jì)測(cè)并經(jīng)由發(fā)送單元234驅(qū)動(dòng)第一超聲波振動(dòng)子232。由此產(chǎn)生的超聲波信號(hào)在流路內(nèi)傳播并且從第一超聲波振動(dòng)子232輸出的超聲 波在時(shí)刻tl到達(dá)第二超聲波振動(dòng)子233。該接收信號(hào)被接收單元235放大并且接收波判定單元236在該信號(hào)電平為預(yù)先確 定的值(Vref)時(shí)判斷為接收波已到達(dá)而輸出信號(hào)。接收點(diǎn)檢測(cè)單元237基于該信號(hào)開(kāi)始 動(dòng)作，將Vref后的最初的零交叉點(diǎn)作為接收點(diǎn)輸出信號(hào)，利用計(jì)時(shí)單元239求得到該點(diǎn)為 止的時(shí)間。由切換單元241切換發(fā)送接收而進(jìn)行同樣的動(dòng)作，流量計(jì)算單元240基于由計(jì) 時(shí)單元239求出的時(shí)間和剛才求得的時(shí)間的差來(lái)計(jì)算出流量。在此，圖12的ta點(diǎn)在Vref后。這是因?yàn)樽鳛榻邮詹ㄅ卸ㄊ褂肰ref的值，將其后 的零交叉點(diǎn)ta作為接收點(diǎn)。例如，若設(shè)信號(hào)波為100kHz、設(shè)傳播時(shí)間為100μ s前后，如ta這樣的零交叉點(diǎn)在
15每5μ s發(fā)生。接收波即使在圖12中也可知在Vref之前到達(dá)。這是越是可以利用Vref前的信 號(hào)就使超聲波的到達(dá)時(shí)間中越難包含不確定的時(shí)間。進(jìn)而如果可以利用5μ s前的信號(hào)，則 在計(jì)測(cè)100 μ s的傳播時(shí)間的情況下可縮短5%的計(jì)測(cè)時(shí)間，能夠?qū)崿F(xiàn)消耗電流的削減。設(shè) 零交叉點(diǎn)的基準(zhǔn)即零基準(zhǔn)為P。如果向正向側(cè)產(chǎn)生偏移，則零基準(zhǔn)如q所示，零交叉點(diǎn)比原來(lái)更早到達(dá)。相反地如 果向負(fù)向側(cè)產(chǎn)生偏移，則零基準(zhǔn)如r所示，零交叉點(diǎn)比原來(lái)更遲產(chǎn)生。同樣地，若產(chǎn)生噪聲而接收波形向正向側(cè)偏離，則零交叉點(diǎn)比原來(lái)的ta點(diǎn)更遲到 達(dá)，相反地若因噪聲等接收波形向負(fù)向側(cè)偏離時(shí)，零交叉點(diǎn)比原來(lái)的ta點(diǎn)更早到達(dá)。這樣認(rèn)為僅判定一點(diǎn)的接收點(diǎn)判定中因偏移、噪聲等的干擾接收時(shí)間的精度變 差。因此，說(shuō)明了檢測(cè)Vref前的零交叉點(diǎn)，即使產(chǎn)生偏移等的干擾也高精度地求得接 收點(diǎn)的方法。在此，說(shuō)明開(kāi)始檢測(cè)Vref前的零交叉點(diǎn)的方法。單純地以零交叉點(diǎn)為接收波的到達(dá)點(diǎn)，例如可以求出圖12的a點(diǎn)的話即可，但該 情況下不可以設(shè)定Vref。將與之接近的下一個(gè)點(diǎn)b點(diǎn)作為接收波到達(dá)點(diǎn)時(shí)，Vref必須是虛線的Vref-sub。 該情況下由于與零信號(hào)接近，因此存在因流量流動(dòng)的情況的波形的變化、微小的噪聲等反 應(yīng)而誤檢測(cè)的可能性。為了避免這樣的現(xiàn)象而比通常的ta更高精度地判定接收波的到達(dá)點(diǎn)，求出連續(xù) 兩個(gè)以上偶數(shù)個(gè)零交叉點(diǎn)，如果使用它們的平均值則能夠抵消偏移的偏差量。例如，如圖13所示，由于產(chǎn)生偏移，以往的零交叉點(diǎn)存在從ta點(diǎn)偏離至tb、tc點(diǎn) 的情況。該情況下作為接收波到達(dá)點(diǎn)，Ta時(shí)間非常不穩(wěn)定。若使用兩個(gè)零交叉點(diǎn)而取得平 均，則相對(duì)于ta為tx、相對(duì)于tb為ty，相對(duì)于tc為tz，它們的平均Ta'為一定值且穩(wěn)定。 在此，使用Vref后的tb，但該操作使用Vref前的接收波且使用兩個(gè)零交叉點(diǎn)也具有同樣的 效果。使用偶數(shù)個(gè)零交叉點(diǎn)時(shí)，可通過(guò)平均操作使由于零基準(zhǔn)的偏離造成的接收點(diǎn)的變 動(dòng)比使用兩個(gè)的情況時(shí)進(jìn)一步縮小。S卩，防止波形變化、噪聲等引起的誤檢測(cè)，為了在比通常的ta短時(shí)間內(nèi)判定接收 波的到達(dá)點(diǎn)，至少檢測(cè)兩個(gè)以上偶數(shù)個(gè)Vref前的零交叉點(diǎn)，取得它們的平均值即可。為了實(shí)現(xiàn)該動(dòng)作，從控制單元242的時(shí)刻t0的開(kāi)始信號(hào)起開(kāi)始計(jì)測(cè)，并且經(jīng)由發(fā) 送單元234驅(qū)動(dòng)第一超聲波振動(dòng)子232。由此產(chǎn)生的超聲波信號(hào)在流路內(nèi)傳播并且從第一超聲波振動(dòng)子232輸出的超聲 波在時(shí)刻tl到達(dá)第二超聲波振動(dòng)子233。該接收信號(hào)被接收單元235放大而該信號(hào)電平為 預(yù)先確定的值(Vref)時(shí)，接收波判定單元236判斷為接收波已到達(dá)而輸出信號(hào)。因此，作為零交叉點(diǎn)進(jìn)入預(yù)先確定的范圍例如+lmV、-ImV以內(nèi)時(shí)，輸出信號(hào)的接 收點(diǎn)檢測(cè)單元237開(kāi)始動(dòng)作。并且，為圖14的點(diǎn)a時(shí)，接收點(diǎn)檢測(cè)單元237輸出信號(hào)，接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元238_1存 儲(chǔ)該輸出。存儲(chǔ)的值為從發(fā)送時(shí)點(diǎn)起經(jīng)過(guò)的時(shí)間或具有能夠計(jì)測(cè)經(jīng)過(guò)時(shí)間的特定一定時(shí)間
16寬度的脈沖數(shù)等時(shí)，后面的計(jì)算變得容易。接著為圖14的點(diǎn)b時(shí)，同樣地接收點(diǎn)檢測(cè)單元237輸出信號(hào)，在接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元 238-2中存儲(chǔ)。同樣地依次將下一個(gè)點(diǎn)c的接收點(diǎn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元238-3中。該情況下，接收點(diǎn)數(shù)據(jù)比接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元238個(gè)數(shù)多時(shí)，控制單元242也可以以從 最舊的接收點(diǎn)依次覆蓋的方式控制寫(xiě)入的順序。例如，如圖15所示，構(gòu)成為到接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元238-4為止進(jìn)行存儲(chǔ)后，接著返回接 收點(diǎn)存儲(chǔ)單元238-1進(jìn)行覆蓋。并且在接收信號(hào)超過(guò)Vref后接收波判定單元236第一次輸出信號(hào)?？刂茊卧?42 從該接收波判定單元236輸出信號(hào)后，在這以后的零交叉點(diǎn)使接收點(diǎn)檢測(cè)單元237不輸出 信號(hào)或禁止向接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元238的寫(xiě)入。通過(guò)進(jìn)行該動(dòng)作，至少存儲(chǔ)一個(gè)以上到tx為止的零交叉點(diǎn)，因此利用其中兩個(gè)以 上的偶數(shù)個(gè)，使用它們的平均值而由計(jì)時(shí)單元239求出傳播時(shí)間。根據(jù)該構(gòu)成，能夠使用連續(xù)兩個(gè)以上觸發(fā)電平前接收到的超聲波的零交叉點(diǎn)的到 達(dá)時(shí)間并求得它們的平均值來(lái)對(duì)在上游側(cè)的超聲波振動(dòng)子和下游側(cè)的超聲波振動(dòng)子之間 傳播的超聲波的傳播時(shí)間，即超聲波的到達(dá)時(shí)間進(jìn)行計(jì)測(cè)。因此即使偏移等重疊，也可以由上升的零點(diǎn)和下降的零點(diǎn)抵消。由切換單元241 切換發(fā)送接收而進(jìn)行同樣的動(dòng)作，流量計(jì)算單元240基于由計(jì)時(shí)單元239求得的時(shí)間和剛 才求得的時(shí)間的差來(lái)計(jì)算出流量。其結(jié)果，能夠使到目前為止到圖14的ta所花費(fèi)的傳播 時(shí)間在tx或這之前的零交叉點(diǎn)確定。具體而言，Ta-Tf的時(shí)間能夠以發(fā)送頻率的半周期Tf的整數(shù)量縮短傳播時(shí)間的計(jì) 測(cè)動(dòng)作時(shí)間。到目前為止以圖14的ta確定傳播時(shí)間，但是不能避免偏移等的影響。本實(shí)施方 式的方法中使用多個(gè)零交叉點(diǎn)的平均值，從而能夠減小計(jì)測(cè)到的超聲波的傳播時(shí)間或到達(dá) 時(shí)間中所包含的誤差，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的流動(dòng)計(jì)測(cè)。另外，即使是零交叉點(diǎn)變多的狀態(tài)也能夠可靠地取得接收波判定單元附近的多個(gè) 零交叉點(diǎn)，并且可適度減少接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元的數(shù)量而通過(guò)依次覆蓋使省電力動(dòng)作成為可 能。另外，存儲(chǔ)接收點(diǎn)檢測(cè)單元237的輸出的接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元238進(jìn)行存儲(chǔ)動(dòng)作消耗 電力，但是從哪一時(shí)點(diǎn)通電較好事先多不知道。如果太早通電則電力浪費(fèi)，通過(guò)接收點(diǎn)后即使通電也沒(méi)有意義。因此，如圖16所示的結(jié)構(gòu)，在控制單元242內(nèi)設(shè)置電源供給單元243來(lái)進(jìn)行電力 控制。時(shí)間如圖17說(shuō)明。最先開(kāi)始計(jì)測(cè)的情況下Ta不明。根據(jù)超聲波振動(dòng)子232、233的 物理距離可推定大致的時(shí)間，但并不正確。因此，控制單元242使用電源供給單元243來(lái)調(diào)節(jié)向接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元238的通電 時(shí)間。首先，從時(shí)刻t0的開(kāi)始信號(hào)起開(kāi)始計(jì)測(cè)，并且經(jīng)由發(fā)送單元234驅(qū)動(dòng)第一超聲波 振動(dòng)子232。因此產(chǎn)生的超聲波信號(hào)在流路內(nèi)傳播并且從第一超聲波振動(dòng)子232輸出的超聲 波在時(shí)刻tl到達(dá)第二超聲波振動(dòng)子233。在這之前的時(shí)刻t2使用電源供給單元243開(kāi)始
17向接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元238的通電。t2是比tl充分短的時(shí)間。這樣，控制單元242具有使向存儲(chǔ)接收點(diǎn)檢測(cè)單元237的輸出的接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元 238的通電僅在第一次為長(zhǎng)時(shí)間的電源供給單元243，從而在最初計(jì)測(cè)時(shí)能夠通過(guò)在原來(lái) 接收波到達(dá)前進(jìn)行存儲(chǔ)接收波檢測(cè)單元的輸出的準(zhǔn)備來(lái)可靠地取得接收波。另外，通過(guò)初次確定接收點(diǎn)并求得傳播時(shí)間。該情況下容易調(diào)整第二次以后的通 電時(shí)間。例如，在圖17中，最初在t2開(kāi)始向接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元238的通電，但實(shí)際上超聲波 傳播并接收到超聲波的是在tl。在接下來(lái)的計(jì)測(cè)中，由于傳播時(shí)間沒(méi)有大幅變化，因此控制單元242中的電源供 給單元243能夠等待直至接近tl且接收信號(hào)還沒(méi)到達(dá)的t2才進(jìn)行通電。第三次使用第二次的傳播時(shí)間或使用第一次和第二次的移動(dòng)平均來(lái)預(yù)測(cè)傳播時(shí) 間，可以盡可能地縮短通電時(shí)間。這樣，由控制單元242調(diào)節(jié)電源供給單元243的時(shí)間，以使向存儲(chǔ)接收點(diǎn)檢測(cè)單元 237的輸出的接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元238的通電在第二次以后以前一次的值為基礎(chǔ)短時(shí)間進(jìn)行通 電，由此從接收波即將到達(dá)之前進(jìn)行存儲(chǔ)接收波檢測(cè)單元的輸出的準(zhǔn)備，從而能夠可靠地 取得接收波并且實(shí)現(xiàn)省電力動(dòng)作。在該說(shuō)明中，僅調(diào)節(jié)接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元238的通電時(shí)間，但是如果放大接收信號(hào)的 接收單元235下游的動(dòng)作在電源投入時(shí)沒(méi)有長(zhǎng)期處于不穩(wěn)定狀態(tài)的話，只要利用電源供給 單元243調(diào)整它們一套或特別需要電力的部位的通電就可進(jìn)一步節(jié)省電力。這樣可進(jìn)一步省電力化的結(jié)構(gòu)如圖18所示。在此，圖14的零交叉點(diǎn)a至d的狀 態(tài)與擴(kuò)大圖17的t3至tl的附近的情況相等。該情況下，接收單元235從接收信號(hào)到達(dá)之 前動(dòng)作，接收點(diǎn)檢測(cè)單元237也動(dòng)作并在a、b、c、d每一處送出。在圖18中，控制單元242對(duì)該接收點(diǎn)檢測(cè)單元237的輸出信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)并在為預(yù) 先確定的次數(shù)例如兩次時(shí)，接收點(diǎn)到達(dá)b點(diǎn)，此時(shí)觸發(fā)單元244經(jīng)由電源供給單元243開(kāi)始 向接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元238通電。能夠更進(jìn)一步縮短到接收確定的tx為止的通電時(shí)間。這樣控制單元242具有在接收點(diǎn)檢測(cè)單元237的輸出比預(yù)先確定的次數(shù)多時(shí)輸 出信號(hào)的觸發(fā)單元244 ；控制通電的電源供給單元243，電源供給單元243根據(jù)所述觸發(fā)單 元的輸出開(kāi)始向存儲(chǔ)接收點(diǎn)檢測(cè)單元237的輸出的接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元238的通電，從而對(duì)從 該處開(kāi)始的零交叉點(diǎn)存儲(chǔ)到多個(gè)Vref為止的數(shù)量或預(yù)先準(zhǔn)備的多個(gè)接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元238 的個(gè)數(shù)。并且，使用其中連續(xù)兩個(gè)零交叉點(diǎn)數(shù)據(jù)來(lái)求出傳播時(shí)間。這樣可靠地確認(rèn)接收波已到達(dá)后進(jìn)行存儲(chǔ)接收波檢測(cè)單元237的輸出的準(zhǔn)備，從 而提高可靠性，并且進(jìn)而使基于短時(shí)間動(dòng)作的省電力動(dòng)作成為可能。另外，如果接收波上沒(méi)有重疊噪聲，則圖14中的零交叉點(diǎn)大致在發(fā)送頻率的一半 的周期產(chǎn)生。但是，實(shí)際上在流路中流動(dòng)有流體的情況下，會(huì)利用該流體在下游側(cè)進(jìn)行某種動(dòng) 作。也可能因該動(dòng)作、其他外來(lái)噪聲等在接收波上重疊脈沖狀的信號(hào)。該情況下，如果將噪 聲零交叉的點(diǎn)作為接收點(diǎn)，則傳播時(shí)間的計(jì)算偏離較大。作為防止這種情況的結(jié)構(gòu)，如圖19所示，在控制單元242中設(shè)置時(shí)間檢測(cè)單元 245。以下說(shuō)明動(dòng)作。
首先，與圖14同樣地開(kāi)始接收零交叉點(diǎn)時(shí)，接收點(diǎn)檢測(cè)單元237輸出信號(hào)，接收點(diǎn) 存儲(chǔ)單元238-1存儲(chǔ)該輸出。存儲(chǔ)的值若為從發(fā)送時(shí)點(diǎn)起經(jīng)過(guò)的時(shí)間或具有可計(jì)測(cè)經(jīng)過(guò)時(shí)間的特定一定時(shí)間 寬度的脈沖數(shù)等，后面的計(jì)算變得容易。接下來(lái)為點(diǎn)b時(shí)，同樣地接收點(diǎn)檢測(cè)單元237輸出信號(hào)，接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元238-2存 儲(chǔ)接收點(diǎn)數(shù)據(jù)。對(duì)點(diǎn)c、d重復(fù)上述情況并存儲(chǔ)tx點(diǎn)后，接收信號(hào)超過(guò)Vref。此時(shí)接收波判定單元236第一次輸出信號(hào)?？刂茊卧?42在從該接收波判定單元 236輸出信號(hào)輸出后，在這以后的零交叉點(diǎn)使接收點(diǎn)檢測(cè)單元237不輸出信號(hào)或禁止向接 收點(diǎn)存儲(chǔ)單元238的寫(xiě)入。并且，不經(jīng)由接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元238將下一個(gè)零交叉點(diǎn)ta的時(shí)間直接輸送至控制單 元的時(shí)間檢測(cè)單元245。時(shí)間檢測(cè)單元245依次求出接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元238中的接收點(diǎn)數(shù)據(jù)的值和ta的值 之間的差。該差如果在預(yù)先確定的范圍內(nèi)則判斷為a、b、C、tx點(diǎn)的數(shù)據(jù)不基于噪聲，判斷為 可作為流量計(jì)算使用。并且利用其中連續(xù)兩個(gè)以上的偶數(shù)個(gè)的零交叉點(diǎn)來(lái)計(jì)算流量。例如，發(fā)送頻率為IOOkHz時(shí)，周期的周期為5 μ S。因此，如果tx_ta在預(yù)先確 定的5μ s附近以內(nèi)的話，則判斷為tx為有效的接收點(diǎn)。同樣地，如果a-ta為5μ s的整數(shù)倍的附近以內(nèi)的話，則判斷為有效的接收點(diǎn)。以 下對(duì)b、c、d點(diǎn)也同樣地進(jìn)行判斷。這樣控制單元242具有對(duì)接收波判定單元236的輸出后的接收點(diǎn)檢測(cè)單元237的 輸出和接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元238的值之間的差進(jìn)行計(jì)算的時(shí)間檢測(cè)單元245，如果所述時(shí)間檢 測(cè)單元245的值在預(yù)先確定的值以內(nèi)的話，則為有效的計(jì)測(cè)，從而可以防止因噪聲等引起 的零交叉點(diǎn)的誤檢測(cè)，可通過(guò)選定正確的零交叉點(diǎn)來(lái)提高可靠性。另外，接收信號(hào)在圖14的零交叉點(diǎn)tx前超過(guò)Vref后，接收單元235后段的電路 除計(jì)時(shí)單元239、流量計(jì)算單元240以外無(wú)需動(dòng)作。因此，利用接收波判定單元236檢測(cè)出接收波超過(guò)Vref后，控制單元242停止向 接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元238的通電而進(jìn)行省電力動(dòng)作并可停止不需要的接收電路的通電動(dòng)作。進(jìn)行停止的時(shí)點(diǎn)也可以在剛剛超過(guò)Vref后，另外由于因通電停止時(shí)的信號(hào)產(chǎn)生 噪聲而對(duì)計(jì)時(shí)單元239等的動(dòng)作給予惡劣影響，因此也可以在檢測(cè)下一個(gè)零交叉點(diǎn)ta后停 止通電。這樣控制單元242在接收波判定單元236的輸出后的接收點(diǎn)檢測(cè)單元237的輸出 后經(jīng)過(guò)預(yù)先確定的時(shí)間后，停止經(jīng)由電源供給單元243向接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元238的電源供給， 從而能夠停止計(jì)測(cè)并存儲(chǔ)剩余的零交叉點(diǎn)的動(dòng)作而可實(shí)現(xiàn)省電力動(dòng)作。在圖13中說(shuō)明了能夠確定tx、ta2點(diǎn)的平均值Ta'為接收點(diǎn)的情況，與以往的到 達(dá)點(diǎn)Ta看起來(lái)可能不同，因此進(jìn)行了說(shuō)明。本來(lái)的接收到達(dá)點(diǎn)為圖12的a點(diǎn)。僅檢測(cè)該點(diǎn)如前所述是非常困難的。因此，求出到ta為止的時(shí)間Ta，減去預(yù)先確定的常數(shù)，從而求出到a點(diǎn)為止的時(shí) 間。
因此，使用tx和ta時(shí)只要僅接收波四分之一周期(ta-tx)/2的值調(diào)整預(yù)先確定 的常數(shù)，則就可計(jì)算到接收到達(dá)點(diǎn)a為止的時(shí)間。由于Ta'比Ta的誤差小，因此到a為止 的時(shí)間穩(wěn)定地求出。該說(shuō)明是使用兩點(diǎn)的零交叉點(diǎn)，但使用偶數(shù)個(gè)的零交叉點(diǎn)的情況也同
樣穩(wěn)定。(實(shí)施方式4)對(duì)于實(shí)施方式4的流量計(jì)測(cè)裝置進(jìn)行說(shuō)明。與實(shí)施方式3不同的地方是，為了可 靠地進(jìn)行控制單元242的動(dòng)作，使用具有使計(jì)算機(jī)發(fā)揮功能的程序的存儲(chǔ)介質(zhì)246，所述控 制單元242對(duì)如下單元中的至少一個(gè)進(jìn)行控制振動(dòng)子232，233 ；發(fā)送單元234 ；接收單元 235 ；在接收單元235的信號(hào)為預(yù)先確定的值時(shí)輸出信號(hào)的接收波判定單元236 ；在接收單 元235的信號(hào)在預(yù)先確定的范圍內(nèi)時(shí)輸出信號(hào)的接收點(diǎn)檢測(cè)單元237 ；存儲(chǔ)所述接收點(diǎn)檢 測(cè)單元237的輸出的接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元238 ；利用所述接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元238的信號(hào)對(duì)在振動(dòng) 子間進(jìn)行傳播的超聲波信號(hào)的傳播時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)的計(jì)時(shí)單元239 ；基于所述計(jì)時(shí)單元239 的計(jì)時(shí)差計(jì)算出流量的流量計(jì)算單元240 ；及切換發(fā)送接收的切換單元241。圖10中，為了進(jìn)行實(shí)施方式3所示的控制單元242的動(dòng)作，求出用于預(yù)先通過(guò)試 驗(yàn)等求出tx的接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元的動(dòng)作、通電方法，或與歷年變化、溫度變化、系統(tǒng)的穩(wěn)定度 相關(guān)地求出動(dòng)作時(shí)間等的相關(guān)量，將軟件作為程序存儲(chǔ)在存儲(chǔ)介質(zhì)246中。若為通常微機(jī) 的存儲(chǔ)器、閃存等可電寫(xiě)入的存儲(chǔ)器，則利用方便。由于切換單元241的動(dòng)作，發(fā)送接收的方向變化，因此條件設(shè)定等的個(gè)數(shù)增加，如 果利用計(jì)算機(jī)的動(dòng)作對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，則可容易地實(shí)現(xiàn)。這樣，如果可利用程序進(jìn)行控制單元242的動(dòng)作，則可容易地進(jìn)行流量計(jì)算的校 正系數(shù)的條件設(shè)定、變更、計(jì)測(cè)間隔的調(diào)整等，另外由于可以靈活地應(yīng)對(duì)歷年變化等，因此 能夠靈活地提高流速或流量計(jì)測(cè)的精度。在本實(shí)施方式中，控制單元42、242以外的動(dòng)作也可由微機(jī)等、利用程序進(jìn)行。由此構(gòu)成為作為控制單元具有用于使計(jì)算機(jī)發(fā)揮功能的程序，可以容易地進(jìn)行測(cè) 定方法的動(dòng)作設(shè)定、變更，另外由于可以靈活地應(yīng)對(duì)歷年變化等，因此能夠更靈活地提高計(jì) 測(cè)的精度。本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式所述，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)說(shuō)明書(shū)的記載及公知的 技術(shù)進(jìn)行變更、應(yīng)用，包含在要求保護(hù)的范圍中。本申請(qǐng)基于2007年12月19日提出的日本專利申請(qǐng)(專利申請(qǐng)2007-326890)、 2007年12月19日提出的日本專利申請(qǐng)(專利申請(qǐng)2007-326891)，將其內(nèi)容作為參照引用 到本發(fā)明中。本發(fā)明的流速或流量計(jì)測(cè)裝置覆蓋兩個(gè)零交叉點(diǎn)而連續(xù)存儲(chǔ)，在表示接收波已可 靠到達(dá)的接收波判定單元中存在輸出信號(hào)時(shí)，停止該動(dòng)作。由此，在接收波形的振幅比較大 的部分設(shè)定基于接收波判定單元的觸發(fā)點(diǎn)，穩(wěn)定地進(jìn)行觸發(fā)動(dòng)作，并且可以將之前的零交 叉點(diǎn)中最佳的兩點(diǎn)或最佳的兩點(diǎn)以上偶數(shù)個(gè)的平均值用于傳播時(shí)間計(jì)測(cè)中，因此可以計(jì)測(cè) 誤差較少的傳播時(shí)間，并且能夠通過(guò)縮短計(jì)測(cè)時(shí)間實(shí)現(xiàn)省電力動(dòng)作。
權(quán)利要求
一種流量計(jì)測(cè)裝置，具備一對(duì)振動(dòng)子，配置于被測(cè)定流體流動(dòng)的流路并發(fā)送接收超聲波；發(fā)送單元，驅(qū)動(dòng)一側(cè)的振動(dòng)子；接收單元，將另一接收側(cè)振動(dòng)子的輸出信號(hào)變換為電信號(hào)；接收波判定單元，在接收單元的信號(hào)為預(yù)先確定的值時(shí)輸出信號(hào)；接收點(diǎn)檢測(cè)單元，在接收單元的信號(hào)在預(yù)先確定的范圍內(nèi)時(shí)輸出信號(hào)；兩個(gè)接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)所述接收點(diǎn)檢測(cè)單元的輸出；計(jì)時(shí)單元，利用所述接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元的信號(hào)對(duì)在振動(dòng)子間傳播的超聲波信號(hào)的傳播時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)；流量計(jì)算單元，基于所述計(jì)時(shí)單元的計(jì)時(shí)差計(jì)算出流量；及控制單元，對(duì)所述發(fā)送單元、接收單元、接收波判定單元、接收點(diǎn)檢測(cè)單元、接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元、計(jì)時(shí)單元及流量計(jì)算單元中的至少一個(gè)進(jìn)行控制。
2.一種流量計(jì)測(cè)裝置，具備一對(duì)振動(dòng)子，配置于被測(cè)定流體流動(dòng)的流路并發(fā)送接收超聲波； 發(fā)送單元，驅(qū)動(dòng)一側(cè)的振動(dòng)子；接收單元，將另一接收側(cè)振動(dòng)子的輸出信號(hào)變換為電信號(hào)； 接收波判定單元，在接收單元的信號(hào)為預(yù)先確定的值時(shí)輸出信號(hào)； 接收點(diǎn)檢測(cè)單元，在接收單元的信號(hào)在預(yù)先確定的范圍內(nèi)時(shí)輸出信號(hào)； 至少兩個(gè)以上的接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)所述接收點(diǎn)檢測(cè)單元的輸出； 計(jì)時(shí)單元，利用所述接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元的信號(hào)對(duì)在振動(dòng)子間傳播的超聲波信號(hào)的傳播時(shí) 間進(jìn)行計(jì)時(shí)；流量計(jì)算單元，基于所述計(jì)時(shí)單元的計(jì)時(shí)差計(jì)算出流量；及控制單元，對(duì)所述發(fā)送單元、接收單元、接收波判定單元、接收點(diǎn)檢測(cè)單元、接收點(diǎn)存儲(chǔ) 單元、計(jì)時(shí)單元及流量計(jì)算單元中的至少一個(gè)進(jìn)行控制。
3.一種流量計(jì)測(cè)裝置，具備一對(duì)振動(dòng)子，配置于被測(cè)定流體流動(dòng)的流路并發(fā)送接收超聲波； 發(fā)送單元，驅(qū)動(dòng)一側(cè)的振動(dòng)子；接收單元，將另一接收側(cè)振動(dòng)子的輸出信號(hào)變換為電信號(hào)； 接收波判定單元，在接收單元的信號(hào)為預(yù)先確定的值時(shí)輸出信號(hào)； 接收點(diǎn)檢測(cè)單元，在接收單元的信號(hào)在預(yù)先確定的范圍內(nèi)時(shí)輸出信號(hào)； 至少兩個(gè)以上的接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)所述接收點(diǎn)檢測(cè)單元的輸出； 計(jì)時(shí)單元，利用所述接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元的信號(hào)對(duì)在振動(dòng)子間傳播的超聲波信號(hào)的傳播時(shí) 間進(jìn)行計(jì)時(shí)；流量計(jì)算單元，基于所述計(jì)時(shí)單元的計(jì)時(shí)差計(jì)算出流量；及控制單元，對(duì)所述發(fā)送單元、接收單元、接收波判定單元、接收點(diǎn)檢測(cè)單元、接收點(diǎn)存儲(chǔ) 單元、計(jì)時(shí)單元及流量計(jì)算單元中的至少一個(gè)進(jìn)行控制，所述接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元進(jìn)行覆蓋更新直至存在所述接收波判定單元的輸出信號(hào)。
4.如權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的流量計(jì)測(cè)裝置，所述控制單元具有使向存儲(chǔ)所述接收點(diǎn)檢測(cè)單元的輸出的接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元的通電僅在第一次為長(zhǎng)時(shí)間的電源控制單元。
5.如權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的流量計(jì)測(cè)裝置，所述控制單元具有控制通電時(shí)間的電源供給單元，并調(diào)節(jié)所述電源供給單元的時(shí)序以 使向存儲(chǔ)所述接收點(diǎn)檢測(cè)單元的輸出的接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元的通電在第二次以后以前一次的 值為基礎(chǔ)短時(shí)間進(jìn)行通電。
6.如權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的流量計(jì)測(cè)裝置，所述控制單元具備控制通電時(shí)間的電源供給單元；及在所述接收點(diǎn)檢測(cè)單元的輸出 比預(yù)先確定的次數(shù)多時(shí)輸出信號(hào)的觸發(fā)單元，所述電源供給單元根據(jù)所述觸發(fā)單元的輸出 開(kāi)始向存儲(chǔ)所述接收點(diǎn)檢測(cè)單元的輸出的接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元的通電。
7.如權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的流量計(jì)測(cè)裝置，所述控制單元具有在所述接收波判定單元的輸出后的所述接收點(diǎn)檢測(cè)單元的輸出后 經(jīng)過(guò)預(yù)先確定的時(shí)間后，停止向所述接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元的電源供給的電源供給單元。
8.如權(quán)利要求1或2所述的流量計(jì)測(cè)裝置，所述控制單元具有以在所述接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元中從最舊的數(shù)據(jù)開(kāi)始依次覆蓋的方式進(jìn) 行調(diào)節(jié)的蓄積控制單元。
9.如權(quán)利要求1或2所述的流量計(jì)測(cè)裝置，所述控制單元具有根據(jù)所述接收波判定單元的輸出選擇返回預(yù)先確定的數(shù)量的接收 點(diǎn)存儲(chǔ)單元的值用于傳播時(shí)間計(jì)算的接收點(diǎn)選擇單元。
10.如權(quán)利要求1或2所述的流量計(jì)測(cè)裝置，所述控制單元具有根據(jù)所述接收波判定單元的輸出計(jì)算返回預(yù)先確定的數(shù)量的接收 點(diǎn)存儲(chǔ)單元的值和接收波判定單元的輸出之間的差的時(shí)間檢測(cè)單元，若所述時(shí)間檢測(cè)單元 的值在預(yù)先確定的值以內(nèi)則計(jì)測(cè)有效。
11.如權(quán)利要求3所述的流量計(jì)測(cè)裝置，所述控制單元具有對(duì)所述接收波判定單元的輸出后的接收點(diǎn)檢測(cè)單元的輸出和所述 接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元的值之間的差進(jìn)行計(jì)算的時(shí)間檢測(cè)單元，若所述時(shí)間檢測(cè)單元的值在預(yù)先 確定的值以內(nèi)則計(jì)測(cè)有效。
12.—種程序，使計(jì)算機(jī)作為如權(quán)利要求1至11中任意一項(xiàng)所述的流量計(jì)測(cè)裝置的控 制單元發(fā)揮功能。
全文摘要
在求出超聲波的傳播時(shí)間時(shí)，在接收振幅較大的部分，防止在上游側(cè)和下游側(cè)接收的波形產(chǎn)生偏差而作為傳播時(shí)間的誤差被檢測(cè)出。接收信號(hào)被接收單元35放大并且接收點(diǎn)存儲(chǔ)單元38在多個(gè)存儲(chǔ)部中依次存儲(chǔ)最新的接收點(diǎn)數(shù)據(jù)直至該信號(hào)電平為預(yù)先確定的值(Vref)為止?？梢詫閂ref前后的兩點(diǎn)零交叉點(diǎn)的平均值作為接收點(diǎn)，計(jì)測(cè)上下偏移等誤差較少的傳播時(shí)間，能夠通過(guò)縮短計(jì)測(cè)時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)省電力動(dòng)作。
文檔編號(hào)G01F1/66GK101903751SQ200880122028
公開(kāi)日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2008年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月19日
發(fā)明者別莊大介, 竹村晃一, 芝文一 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社