JP3958658B2

JP3958658B2 - Flow rate measuring apparatus and control method

Info

Publication number: JP3958658B2
Application number: JP2002269076A
Authority: JP
Inventors: 克人酒井; 賢知小林; 健一郎湯浅; 修一岡田; 滋田川; 泰宏藤井; 幸雄木村; 徹廣山
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd; Toho Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd; Toho Gas Co Ltd
Priority date: 2002-09-13
Filing date: 2002-09-13
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2022-09-13
Also published as: JP2004108831A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は流量計測装置および制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発信器から超音波のような周波数が高くて波動としてのエネルギー密度の高い音波を計測対象の流体に伝播させ、それを受信器で受信して、そのときの音波の伝播時間または伝播速度もしくはシングアラウンド伝播周期を測定し、その測定結果に基づいて、計測対象の流体の流量または流速を計測するという、いわゆる超音波伝播方式の流量計測装置においては、一般に、測定用の音波以外の音波やそれに近似した振動等が外部から混入して、流量または流速の計測に関するノイズとなり、その計測精度を低下させる場合がある。あるいは流量計測装置の内部を発生源として、その機械的な機構に起因したノイズや、信号処理のための電子回路の動作や不具合等に起因したノイズが、受信器で受信される音波に混入して、計測精度を低下させる要因となる場合もある。
【０００３】
このようなノイズの混入や当該流量計測装置の内部の不具合等に起因した計測精度の低下を改善または解消するための方策としては、測定用の音波以外のノイズとなるような外乱的な音波や振動をフィルタリングして除去することや、当該流量計測装置が設置される環境からノイズとして流量計測装置に混入することが一般的に想定される音波の周波数以外の周波数の音波を用いるように設定することなどが考えられる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−４１７９２号公報（第０００２段落ないし第００２９段落）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際には、ノイズはいわゆる外乱であるから、例えばガスメータのような流量計測装置が設置される多様な使用環境のうちには、予想されていた周波数とは異なった、流量や流速の計測に用いられる音波と近似した周波数のものが生じる蓋然性もある。それは前述したように流量計測装置が用いられる使用環境は多様なものがあり得るからである。それ故、従来の流量計測装置では、ノイズに起因した計測精度の低下を完全に防ぐことは困難であった。
【０００６】
そしてそのようにノイズの除去または回避が困難であることに起因して、計測精度が低下することが避けられなくなる場合があるという問題があった。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、ガスメータのような流量計測装置が設置されている環境がノイズ混入の多発する環境にあることを簡易な手法によって自動的に検知し、さらにはその旨の警報を発することができる流量計測装置およびその動作を制御する制御方法を実現することにある。
【０００８】
また、計測に外部からのノイズや流量計測装置の内部的不具合に起因した誤信号等が混入していることを、簡易な手法によって確実に検知して、そのときのノイズや誤信号に起因した流量または流速の計測精度の低下を回避することができる流量計測装置およびその動作を制御する制御方法を実現することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による第１の流量計装置は、発信手段と受信手段とを有し、前記発信手段から音波を計測対象の流体に伝播させてそれを前記受信手段で受信して、そのとき音波の伝播時間または伝播速度もしくはシングアラウンド伝播周期を測定するというサンプリングを所定のサンプリング周期ごとに行って、前記音波の伝播時間または伝播速度もしくはシングアラウンド伝播周期に基づいて、前記流体の流量または流速を計測する流量計測手段を備えた流量計測装置を備えた流量計測装置であって、前記サンプリングを休止している非サンプリング期間中にも前記受信手段を所定周期ごとに音波を受信可能な状態にさせて、前記流体の流量または流速の計測に対してノイズとなり得る周波数帯域内の周波数の音波が前記非サンプリング期間中に前記受信手段で受信されるとそれを検知し、所定期間および／または所定回数まで前記ノイズとなり得る周波数帯域内の音波が繰り返し検知された場合には、ノイズが発生しているものと判定するノイズ判定制御手段を、さらに備え、一旦、ノイズが検知されると、その後は少なくとも所定の時間に亘って、音波を受信可能な状態にする周期を前記ノイズが検知される以前の所定周期よりも短くして、頻繁に音波を受信可能な状態にすることを特徴としている。このようにノイズが一旦検知されるとその後は頻繁に音波を受信可能な状態にすることにより、さらに確実にノイズの検知を行うことが可能となる。
【００１０】
本発明による第１の流量計測装置では、流量または流速の計測には支障のない非サンプリング期間中に、流体の流量または流速の計測に対してノイズとなり得る周波数帯域内の周波数の音波が混入しているか否かを、受信手段の受信状態に基づいて判定する。すなわち、流体の流量または流速の計測に対してノイズとなり得るような周波数帯域内の周波数の音波が、非サンプリング期間中に受信手段で受信されると、ノイズ判定制御手段はそれを検知し、さらに所定期間および／または所定回数までそのノイズとなり得る周波数帯域内の周波数の音波が繰り返し検知された場合には、ノイズが発生しているものと判定する。また、所定期間未満または所定回数未満でそのノイズとなり得る周波数帯域内の周波数の音波が検知されなくなった場合には、一時的なノイズの混入があったものと判定しても妥当であることから、この場合には、ノイズが発生しているとは判定しない。
【００１１】
なお、上記の「所定期間および／または所定回数までそのノイズとなり得る周波数帯域内の周波数の音波が繰り返し検知された場合」とは、所定期間に亘って継続的に、ノイズとなり得る周波数帯域内の周波数の音波が繰り返し検知された場合」、または「所定回数に亘って継続的に、ノイズとなり得る周波数帯域内の周波数の音波が繰り返し検知された場合」、または「途中で一時的に検知が途切れても、ノイズとなり得る周波数帯域内の周波数の音波を検知した回数の積算値が所定回数に達した場合」、もしくは「所定期間内で所定回数に亘って継続的に、ノイズとなり得る周波数帯域内の周波数の音波が繰り返し検知された場合」、または「途中で一時的に検知が途切れても、所定期間内で、ノイズとなり得る周波数帯域内の周波数の音波を検知した回数の積算値が所定回数に達した場合」などの態様を採り得るものであることは言うまでもない。
【００１３】
あるいは、前記受信手段が、例えば音波を受けるとそれに対応した信号を電圧増幅して出力するというように、常に音波を受信可能な状態にあるものであって、前記ノイズ判定制御手段は、前記受信手段から出力された信号が所定の流量以上の流量に対応した信号と同様の信号である場合には、それを検知して、ノイズとなり得るような周波数帯域内の周波数の音波が当該流量計測装置の周囲の環境で発生しているものと判定するようにしてもよい。このように音波の受信手段（および音波を受信してから信号を増幅して出力するまでの回路系等）を、電圧増幅型の素子及び回路系とするなどして、低消費電力でありながら常に音波を受信可能であるようにすることで、その低消費電力であるという特質を生かしつつ、常に確実にノイズを検知することが可能となる。
【００１４】
また、前記ノイズ判定制御手段は、ノイズが発生していると判定した場合、そのノイズが発生している旨の情報またはそれを報知する警報を出力する警報手段を備えるようにすることが望ましい。
【００１５】
また、当該流量計測装置として所定の使用状態では有り得ないと予め定められた流量の値または流量の時間的遷移のパターンに対応した信号が流量計測手段から出力された場合には、その信号は無視して前記流量または流速の計測を行うように当該流量計測装置における流量計測の動作を制御する流量計測動作制御手段を、さらに備えるようにすることも可能である。
【００１６】
また、前記ノイズ判定制御手段は、さらに、前記ノイズが発生しているものと判定した場合には、前記送信器から前記計測対象の流体に伝播させる音波の出力の強さを増大させて、前記流量または流速の計測における信号／雑音比を高くするようにしてもよい。このようにノイズが発生していることを自動的に検知して信号／雑音比を高くすることで、そのノイズに起因した計測精度の低下を回避することが可能となる。あるいは、ノイズのレベル（ｄＢなど）に対応して、前記送信器から出力させる音波の強度を増大することなども望ましい。
【００１７】
このような流量計測動作制御手段は、上記のノイズ判定制御手段とは別に（独立したものとして）、流量計測装置に付設することなども可能である。すなわち、本発明による第２の流量計測装置は、発信手段と受信手段とを有し、前記発信手段から音波を計測対象の流体に伝播させてそれを前記受信手段で受信して、そのとき音波の伝播時間または伝播速度もしくはシングアラウンド伝播周期を測定するというサンプリングを所定のサンプリング周期ごとに行って、前記音波の伝播時間または伝播速度もしくはシングアラウンド伝播周期に基づいて、前記流体の流量または流速を計測する流量計測手段を備えた流量計測装置であって、当該流量計測装置として所定の使用状態では有り得ないと予め定められた流量の値または流量の時間的遷移のパターンに対応した信号が流量計測手段から出力された場合には、その信号は無視して前記流量または流速の計測を行うように当該流量計測装置における流量または流速の計測動作を制御する流量計測動作制御手段を備えたものである。
【００１８】
本発明による第２の流量計測装置では、流量計測動作制御手段が、当該流量計測装置として所定の使用状態では有り得ないと予め定められた流量の値または流量の時間的遷移のパターンに対応した信号が流量計測手段から出力された場合には、その信号は無視して前記流量または流速の計測を行うように、当該流量計測装置における流量または流速の計測動作を制御する。すなわち、混入する可能性のあるノイズの周波数については、実際に当該流量計測装置が設置される場所の環境に依存してどのような周波数のものが生じるのか予測不能である場合が多いが、ノイズの振動の強さや振幅は当該流量計測装置として所定の使用状態では有り得ないものか否か、については設置環境に依存せず、予め確実に想定することが可能である。例えばガスメータの場合では、その号数ごとで計測可能な最大流量が予め定まっているので、正常な使用条件下では、その最大流量を超えた流量に対応した信号が流量計測手段から出力されることは有り得ない筈である。従って、逆に、そのような正常な使用条件下では有り得ない信号が出力された場合には、ノイズの混入または誤信号が発生したものと判定することは妥当性が高い。よって、このような場合には、そのときの信号は無視して流量または流速の計測を行うように、当該流量計測装置における流量または流速の計測動作を流量計測動作制御手段が制御する。
【００１９】
このようにノイズや誤信号などである確率の高い信号は無視して流量または流速の計測を行うことにより、ノイズや誤信号の混入に起因した流量または流速の計測精度の低下を改善または解消することが可能となる。
【００２０】
なお、前記流量計測動作制御手段は、前記無視した信号の代りに、前記無視した信号のサンプリングよりも以前のサンプリングで得られた信号および／または前記無視した信号のサンプリングよりも以後のサンプリングで得られる信号を、前記無視した信号のサンプリングタイミングで得られた信号と見做して用いて前記流量または前記流速の計測を行うように当該流量計測装置における流量または流速の計測動作を制御することなどが可能である。
【００２１】
ここで、「前記無視した信号のサンプリングよりも以前のサンプリングで得られた信号および／または前記無視した信号のサンプリングよりも以後のサンプリングで得られる信号を、前記無視した信号のサンプリングタイミングで得られた信号と見做して用い」る、とは、「前記無視した信号のサンプリングよりも以前のサンプリングで得られた信号を用いる」、または「前記無視した信号のサンプリングよりも以後のサンプリングで得られる信号を用いる」、または「前記無視した信号のサンプリングよりも以前のサンプリングで得られた信号と前記無視した信号のサンプリングよりも以後のサンプリングで得られる信号との両方を用いて、前記無視した信号のサンプリングよりも以前のサンプリングで得られた信号に基づいて演算される流量または流速と前記無視した信号のサンプリングよりも以後のサンプリングで得られる信号に基づいて演算される流量または流速との平均値を演算する」ことなどの態様が可能であるということである。
【００２２】
また、前記流量計測動作制御手段は、さらに詳細には、前記流量計測手段から所定の複数サンプリング回数に亘って出力された信号を一時保存しておき、それを前記無視した信号の代りに用いて前記流量または前記流速の計測を行うように当該流量計測装置における流量または流速の計測動作を制御するようにしてもよい。
【００２３】
また、前記流体が燃料またはエネルギー源として用いられるガスであり、前記流量計測手段が前記ガスの流量または積算流量を計測するものであるようにして、実質的にガスメータとして機能するようにすることなどが可能である。すなわち、本発明は多様な設置環境で使用されることが想定されるガスメータなどに好適なものである。
【００２４】
なお、上記のノイズ判定制御手段または流量計測動作制御手段は、いわゆる超音波伝播方式のマイコンメータのようなガスメータに内蔵されてその動作制御を行うための専用ＬＳＩあるいはプリント配線基板に構築された制御回路として、そのマイコンメータのような流量計測装置の本体とは別に、それとは独立した工業製品として作製され、マイコンメータ本体に後付けされる制御回路とすることで、本発明に係る制御方法を具現化することなども可能である。
【００２５】
すなわち、本発明による第１の制御方法は、発信手段と受信手段とを有し、前記発信手段から音波を計測対象の流体に伝播させてそれを前記受信手段で受信して、そのとき音波の伝播時間または伝播速度もしくはシングアラウンド伝播周期を測定するというサンプリングを所定のサンプリング周期ごとに行って、前記音波の伝播時間または伝播速度もしくはシングアラウンド伝播周期に基づいて、前記流体の流量または流速を計測する流量計測手段を備えた流量計測装置を備えた流量計測装置であって、前記サンプリングを休止している非サンプリング期間中にも前記受信手段を所定周期ごとに音波を受信可能な状態にさせて、前記流体の流量または流速の計測に対してノイズとなり得る周波数帯域内の周波数の音波が前記非サンプリング期間中に前記受信手段で受信されるとそれを検知し、所定期間および／または所定回数まで前記ノイズとなり得る周波数帯域内の音波が繰り返し検知された場合には、ノイズが発生しているものと判定し、一旦、ノイズが検知されると、その後は少なくとも所定の時間に亘って、音波を受信可能な状態にする周期を前記ノイズが検知される以前の所定周期よりも短くして、頻繁に音波を受信可能な状態にするものである。
【００２７】
また、前記流量計測装置が警報手段を備えており、ノイズが発生していると判定した場合、そのノイズが発生している旨の情報またはそれを報知する警報を前記警報手段によって出力させるようにしてもよい。
【００２８】
あるいは、前記受信手段が常に音波を受信可能な状態にあり、音波を受けるとそれに対応した信号を電圧増幅して出力するものであり、前記受信手段から電圧増幅して出力された信号の電圧レベルが所定の電圧レベル以上であるとそれをノイズとなり得る周波数帯域内の周波数の音波として検知し、所定期間および／または所定回数まで前記ノイズとなり得る周波数帯域内の周波数の音波が繰り返し検知された場合にはノイズが発生しているものと判定するようにしてもよい。
【００２９】
また、当該流量計測装置として所定の使用状態では有り得ないと予め定められた流量の値または流量の時間的遷移のパターンに対応した信号が流量計測手段から出力された場合には、その信号は無視して前記流量または流速の計測を行うように当該流量計測装置における流量計測の動作を制御するようにしてもよい。
【００３０】
また、本発明による第２の制御方法は、発信手段と受信手段とを有し、前記発信手段から音波を計測対象の流体に伝播させてそれを前記受信手段で受信して、そのとき音波の伝播時間または伝播速度もしくはシングアラウンド伝播周期を測定するというサンプリングを所定のサンプリング周期ごとに行って、前記音波の伝播時間または伝播速度もしくはシングアラウンド伝播周期に基づいて、前記流体の流量または流速を計測する流量計測手段を備えた流量計測装置における流量または流速の計測動作を制御する制御方法であって、当該流量計測装置として所定の使用状態では有り得ないと予め定められた流量の値または流量の時間的遷移のパターンに対応した信号が流量計測手段から出力された場合には、その信号は無視して前記流量または流速の計測を行うように当該流量計測装置における流量または流速の計測動作を制御するものである。
【００３１】
ここで、さらに詳細には、前記無視した信号の代りに、前記無視した信号のサンプリングよりも以前のサンプリングで得られた信号および／または前記無視した信号のサンプリングよりも以後のサンプリングで得られる信号を、前記無視した信号のサンプリングタイミングで得られた信号と見做して用いて前記流量または前記流速の計測を行うように当該流量計測装置における流量または流速の計測動作を制御するようにしてもよい。
【００３２】
また、前記流量計測手段から所定の複数サンプリング回数に亘って出力された信号を一時保存しておき、それを前記無視した信号の代りに用いて前記流量または前記流速の計測を行うように当該流量計測装置における流量または流速の計測動作を制御するようにしてもよい。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３４】
図１は、本発明の一実施の形態に係る流量計測装置であるガスメータの概要構成を表したものである。なお、本発明の実施の形態に係る制御方法は、このガスメータに組み込まれて用いられることによって具現化されるものであるから、以下、それらを併せて説明する。
【００３５】
このガスメータは、ガスを利用可能な一般住宅やビルなどの家屋ごとに設置され、ガスの流量積算値（ガス使用量）の計量（計測）機能、保安機能、自動検針機能などを備えたマイコンメータで、流路２１を流れるガスの流量値を計測するために所定の超音波をガスに伝播させる超音波センサ２２Ａ，２２Ｂを有する超音波伝搬時間計測部２０と、流量値演算部３０と、制御回路４０と、流量値積算部５０と、流量積算値表示制御部６１と、流量積算値表示部６２と、基本動作制御部７０と、電池８０とを、流量計測を行うための主要部として備えている。
【００３６】
さらには、流路２１の下流に配置される感震器９１，圧力センサ９２および温度センサ９３、流路２１の上流に配置される遮断弁９４およびこの遮断弁９４を駆動する遮断弁駆動機構９５、ならびにこれらに直接または間接に接続されて所定の保安機能を実行する保安ユニット９０と、流量積算値などの検針情報をガス会社の管理センタとの間で送受信するための通信ユニット１００と、一般的なガスメータとしての流量計測や保安機能を果たすための各種制御を行う基本動作制御部７０を構成するマイコンの暴走などを監視するマイコン停止検出ユニット１１０と、このマイコン停止検出ユニット１１０に接続された起動・リセット部１２０と、ガスに脈動が発生したことを判定する脈動発生判定部１３０と、外部に警報を発する警報部１４０とを備えている。
【００３７】
なお、この他にも、遮断復帰を実行するための復帰スイッチ、微少漏洩検知装置など（いずれも図示省略）、ガスメータとして一般に用いられるような各種装置も備えているが、そのような種々の装置等の構成は本発明の主要構成とは直接的な関連性が少ないので、それらの説明については省略する。
【００３８】
超音波伝搬時間計測部２０の超音波センサ２２Ａ，２２Ｂは、流路２１を流れるガスに対して一度の計測デューティ当りに所定の頻度で超音波を上流側から下流側へと伝搬させることと、下流側から上流側へと伝搬させることとを、交互に所定のタイミングで繰り返すもので、その各々が、送信器としての機能と受信器としての機能とを兼備している。すなわち、超音波センサ２２Ａが送信器として機能して所定の周波数の超音波を発信するときには、超音波センサ２２Ｂは受信器として機能して所定の周波数帯域の超音波を受信してそれに対応した電気信号を出力するように設定されている。これら超音波センサ２２Ａ，２２Ｂは、送受信回路２４を介して伝搬時間計測・制御部２３に接続されている。
【００３９】
伝搬時間計測・制御部２３は、超音波センサ２２Ａ，２２Ｂから出力された電気信号に基づいて、上流側から下流側へと超音波を伝搬させたときの順方向伝搬時間Ｔ１と、下流側から上流側へと音波を伝搬させたときの逆方向伝搬時間Ｔ２とを計測するものである。また、伝搬時間計測・制御部２３は、超音波の伝搬方向の切り替えおよび超音波発信の繰り返しを制御する機能および所定の周波数の超音波の発振を一度のサンプリングタイミング当りに超音波センサ２２Ａ，２２Ｂのうちの一方に行わせるための電気信号の発振を行う機能ならびに他方が受信した超音波に対応して出力した電気信号を電圧増幅する機能を備えたものであり、そのような機能を果たすために用いられる計時用のタイマー等（図示せず）をも備えている。この伝搬時間計測・制御部２３の流量計測のための基本的なハードウェアおよびその制御ロジック等については、従来の一般的なものと同様のものである。
【００４０】
流量値演算部３０は、伝搬時間計測・制御部２３によって伝搬時間Ｔ１，Ｔ２が計測されるごとに、その伝搬時間Ｔ１，Ｔ２に基づいてそのときの流速値ｖを求め、さらにその流速値ｖに対応してそのときの計測デューティにおけるガスの瞬間流量値Ｑを得るものである。この流量値演算部３０についても、その流量計測のための基本的なハードウェアおよびその制御ロジック等としては従来の一般的なものを用いることができる。なお、超音波センサ２２Ａ，２２Ｂと伝搬時間計測・制御部２３と送受信回路２４とで実質的に流量計測手段の主要部として機能する。
【００４１】
流量値積算部５０は、流量値演算部３０によって複数のサンプリング回数に亘って計測された流量値Ｑの計測結果に基づいて、積算対象となる平均流量値Ｑａを求め、その平均流量値Ｑａのデータを、それまで記憶していた流量積算値ΣＱに加算することによって、流量積算値ΣＱを得るものである。より具体的には、この流量値積算部５０は、例えば平均流量値Ｑａとして最新の流量値Ｑnおよびその前回に計測された流量値Ｑn-1の２回の計測結果の平均値を取るようにすることができる。但し、このような演算方法のみには限定されないことは言うまでもない。例えば、最新の流量値Ｑnとその前回に計測された流量値Ｑn-1と前々回に計測された流量値Ｑn-2との、合計３回分の計測結果の平均値を取ることで平均流量値Ｑａのデータを算出するようにしてもよい。このように、複数のサンプリング回数に亘って計測された流量値Ｑn，Ｑn-1…の計測結果に基づいて流量積算値ΣＱを求めるようにすることによって、脈動などの影響を排除して流量積算値ΣＱの正確性を確保することができる。
【００４２】
流量積算値表示制御部６１は、流量値積算部５０によって積算された流量積算値ΣＱを流量積算値表示部６２によって表示させる。流量積算値表示部６２は、例えば液晶パネルを用いてなるもので、流量積算値表示制御部６１によって制御されて、流量積算値ΣＱの値を例えば８セグメント方式で数値表示するように設定されている。
【００４３】
基本動作制御部７０は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory；図示省略）に格納された、流量値演算部３０、流量値積算部５０、流量積算値表示制御部６１等で実行されるプログラムに基づいて、このガスメータの全体的な流量計測装置としての基本的動作の制御を行う、いわゆるマイコンである。この基本動作制御部７０については一般的な超音波伝播方式のいわゆるマイコンガスメータに用いられるものと同様のものである。
【００４４】
電池８０は、ガスメータ全体に動作を行うための電力を供給するもので、例えばリチウム電池などのように寿命が７年ないし１０年程度のものを好適に用いることができる。
【００４５】
感震器９１は、所定の強度以上の強い震動の発生を検知して地震が発生したことを判定するものである。
【００４６】
圧力センサ９２は、流路２１中を流れるガスの圧力Ｐを計測するものである。この圧力センサ９２は、例えば圧力によって生じた歪みに対応した電圧を発生する圧電膜センサなどを含んで構成されている。この圧力センサ９２で計測された圧力Ｐは、例えば脈動発生判定部１３０および保安ユニット９０に対して出力される。
【００４７】
温度センサ９３は、流路２１を流れるガスの温度を計測するものである。この温度センサ９３は、例えば流路２１の内部に配設されており、熱電式センサ（熱電対）、抵抗式センサ（金属測温抵抗体）、サーミスタ式センサ、半導体センサなどを含んで構成されて、温度に対応した電気信号を出力するように設定されている。この温度センサ９３で計測された温度に対応した電気信号は、例えば保安ユニット９０に対して出力される。
【００４８】
保安ユニット９０は、感震器９１からの信号、圧力センサ９２によって計測さえた圧力Ｐ、および温度センサ９３によって計測された温度に基づいて、ガスの使用状態またはガスメータが設置されている環境が、ガスの利用に際して危険な状態となっているか否かを判定し、危険な状態となっていると判定した場合には、弁駆動信号を出力して遮断弁駆動機構９５によって遮断弁９４を駆動する（弁を閉鎖させる）ことでガスの供給を遮断する、というような所定の保安動作を行うものである。
【００４９】
通信ユニット１００は、例えば電話回線または専用回線等の通信回線（図示せず）を介してガス会社の管理センターとの間で検針データなどの情報を送受信する通信機能を実行するものである。この通信ユニット１００は、例えば、図示しないがガスメータ専用に設けられた端末モデム装置であるＴ−ＮＣＵ（Terminal network control unit ）を含んで構成され、このＴ−ＮＣＵを介して通信回線（図示せず）にアクセスすることができるように設定されている。また、この通信ユニット１００は、ガス会社の管理センタ側からガスメータにアクセスし、遮断弁９４の開閉動作やガス使用量計測動作などを遠隔操作的に制御したり、ガスメータの状態を監視したりすることなども可能に設定されている。
【００５０】
マイコン停止検出ユニット１１０は、基本動作制御部７０を構成するマイコンの暴走や停止のような不具合の監視を行うものである。起動・リセット部１２０は、その起動およびリセットを行うものである。
【００５１】
警報部１４０は、例えば発光ダイオード等からなる警告ランプ（図示せず）を備えており、上記の保安ユニット９０によって、ガスの使用状態またはガスメータが設置されている環境が危険な状態となっているとの判定が下された場合に、その旨の警報として所定の点滅パターンで点滅表示を行うように設定されている。また、後述するような制御回路のノイズ判定制御部によって、ノイズが発生しているとの判定が下された場合に、その旨の警報として前述の危険な状態となっている旨の警報とは異った所定の点滅パターンで区別できるような点滅表示を行うように設定されている。なお、この警報部１４０は、通信ユニット１００を介して危険な状態が発生している旨の情報や、ノイズが発生している旨の情報を、ガス事業者の管理センターに送信することができるように設定されていることが望ましい。
【００５２】
制御回路４０は、ノイズ判定制御部４１と、流量計測動作制御部４２とを備えている。
【００５３】
ノイズ判定制御部４１は、流量計測のためのサンプリングを休止している非サンプリング期間中にも、超音波センサ２２Ａまたは超音波センサ２２Ｂのうちのいずれか一方（または両方も場合によっては可能）を超音波の受信器として機能させると共に送受信回路２４を動作させて、ガスの流量計測に対してノイズとなり得る周波数帯域内の周波数（換言すれば流量計測を行うために超音波センサ２２Ａと超音波センサ２２Ｂとの間で送受されるように設定されている超音波の周波数を中心としてそれに近似した周波数帯域）の超音波が非サンプリング期間中に超音波センサ２２Ａまたは超音波センサ２２Ｂで受信されると、それを検知し、所定期間が経過するまで、または所定回数に亘って、そのノイズとなり得る周波数帯域内の周波数の超音波が検知された場合には、ノイズが混入（発生）しているものと判定するものである。
【００５４】
ここで、ノイズが混入している、ということは、換言すれば、ガスメータの設置されている場所がガスメータにノイズを与えやすい環境にある、ということである。従って、ノイズが混入するとの判定が行われた（下された）場合には、そのガスメータの設置環境が外在的支障要因となっている確率が極めて高い、ということであるから、その旨の警報をガス管理会社（図示省略）や検針員などに報知して、例えば流量計測のために用いる超音波の周波数を、それまで使用していた周波数帯域のものとは異なるものに変更する、といった対応を取ることができるようにすることが望ましい。そこで、ノイズ判定制御部４１は、ノイズが混入しているものとの判定を下した場合には警報部１４０を制御して、ノイズが混入しているという旨の警報を発する。またそれと共に、通信ユニット１００を介して、例えばガス管理会社の集中管理システムなどに対して、当該ガスメータにノイズの混入が多発している旨の情報を通知する。
【００５５】
このように、ノイズ判定制御部４１によれば、流量計測の非サンプリング期間中に、ノイズの発生（混入）を検知して、その旨の警報および情報を出力することができ、その結果、ガスメータが設置されている場所がノイズをそのガスメータに与えやすい環境にある、ということを自動的に判定してその旨をガス管理会社や検針者や一般ユーザーなどに報知するという対応を自動的に行うことができる。
【００５６】
なお、超音波センサ２２Ａ，２２Ｂおよび送受信回路２４ならびに伝播時間計測・制御部２３でその主要部が構成される超音波伝播時間計測部２０が流量計測の非サンプリング期間中に所定の周期で間欠的にノイズの検知を行うように設定されている場合には、ノイズ判定制御部４１は、非サンプリング期間中、例えば１２時間毎に１度の周期のような比較的低い頻度で音波を受信可能な状態にするが、一旦、ノイズが検知されると、その後は例えば１日間のような所定期間に亘って、音波を受信可能な状態にする周期をノイズが検知される以前の所定周期よりも短くして（例えば３０分毎の１度など）、頻繁に音波を受信可能な状態にすることで、さらに確実にノイズの検知を行うことができるようにしてもよい。
【００５７】
あるいは、超音波センサ２２Ａ，２２Ｂおよび送受信回路２４ならびに伝播時間計測・制御部２３を、非サンプリング期間中は常に超音波を受信可能な状態にあって、超音波を受けるとそれに対応した電気信号を電圧増幅して出力する電圧増幅型の素子及び回路系とすることによって、その電圧増幅型であることによる低電力消費の特質を生かしつつ、常にノイズの検知が可能な状態に保って、一度でもノイズに対応した信号が検知された場合にはノイズが発生したものと判定するなどして、低消費電力で動作することが可能でありながらも、さらに確実に外乱的なノイズや振動を検知することが可能となる。
【００５８】
ここで、ノイズが発生しているとの判定の基準となるロジックとしては、（１）所定期間に亘って継続的に、ノイズとなり得る周波数帯域内の周波数の音波が繰り返し検知された場合、または（２）所定回数に亘って継続的に、ノイズとなり得る周波数帯域内の周波数の音波が繰り返し検知された場合、または（３）途中で一時的に検知が途切れても、ノイズとなり得る周波数帯域内の周波数の音波を検知した回数の積算値が所定回数に達した場合、もしくは（４）所定期間内で所定回数に亘って継続的に、ノイズとなり得る周波数帯域内の周波数の音波が繰り返し検知された場合、または（５）途中で一時的に検知が途切れても、所定期間内で、ノイズとなり得る周波数帯域内の周波数の音波を検知した回数の積算値が所定回数に達した場合などに、ノイズが発生しているとの判定を下す、という態様が可能である。あるいはその他にも種々の判定ロジックを採用することなども可能であることは言うまでもない。
【００５９】
流量計測動作制御部４２は、当該ガスメータとして通常の使用状態や正常な動作状態では有り得ないと予め定められた流量の値または流量の時間的遷移のパターンに対応した信号が超音波伝播時間計測部２０から出力された場合には、その信号は無視して流量値の演算を行うように、当該ガスメータにおける流量計測の動作を制御するものである。
【００６０】
さらに詳細には、この流量計測動作制御部４２は、上記のように異常な信号が超音波伝播時間計測部２０から出力された場合にはそれを無視するが、その無視した信号の代りに、その無視した信号のサンプリングよりも以前のサンプリングで得られた信号および／またはその無視した信号のサンプリングよりも以後のサンプリングで得られる信号を、その無視した信号のサンプリングタイミングで得られた信号と見做して用いて、流量の計測値の演算を行う。
【００６１】
ここで、無視した信号に代りに用いる信号としては、（１）無視した信号のサンプリングよりも以前のサンプリングで得られた信号を用いること、または（２）無視した信号のサンプリングよりも以後のサンプリングで得られる信号を用いること、または（３）無視した信号のサンプリングよりも以前のサンプリングで得られた信号と無視した信号のサンプリングよりも以後のサンプリングで得られる信号との両方を用いて、無視した信号のサンプリングよりも以前のサンプリングで得られた信号に基づいて演算される流量と無視した信号のサンプリングよりも以後のサンプリングで得られる信号に基づいて演算される流量との平均値を演算して、その平均値を用いること、などのさらに具体的な態様が可能である。このような無視した信号の代りにそのサンプリング前後での信号（すなわちその信号が担持している流量計測値の情報）は、例えばプリ・バッファとして機能するように設定された記憶素子（図示省略）に一時保存しておき、超音波伝播時間計測部２０からの信号を無視する事態が生じた場合には、記憶素子に一時保存しておいた情報を読み出して来て、それを無視した信号の代りに用いて、流量値の演算を行うようにすることなどが可能である。
【００６２】
なお、無視した信号のサンプリングよりも以前のサンプリングで得られた信号と無視した信号のサンプリングよりも以後のサンプリングで得られる信号との両方を用いて、無視した信号のサンプリングよりも以前のサンプリングで得られた信号に基づいて演算される流量と無視した信号のサンプリングよりも以後のサンプリングで得られる信号に基づいて演算される流量との平均値を演算してその平均値を用いる場合には、少なくとも無視した信号のサンプリングよりも以後のサンプリングでの信号が得られるまでの時間的なタイムラグが流量値の演算プロセス中に生じることになるが、それは実際上、極めて微小な時間的タイムラグであるから、流量計測に関しての実質的な支障は生じない。
【００６３】
このように、流量計測動作制御部４２は、流量計測のプロセスで混入する可能性のあるノイズの周波数については、実際に当該ガスメータが設置される場所の環境に依存してどのような周波数のものが生じるのか予測不能である場合が多いが、ノイズの振動の強さや振幅については、当該ガスメータの側で、所定の使用状態では有り得ない振動やその強さなどは設置環境等の外的条件には依存することなく予め確実に想定することが可能である。例えば、ガスメータは号数ごとで計測可能な最大流量が予め定まっているので、正常な使用条件下やガスメータが正常に動作している状況下では、その最大流量を超えた流量に対応した信号が流量計測部から出力されることは有り得ない筈であるから、逆に、そのような正常な使用条件下では有り得ない信号が出力された場合には、ノイズの混入または誤信号が発生した可能性が極めて高い。従って、有り得ない信号については無視して流量値の演算を行うように、当該ガスメータにおける流量の計測動作を流量計測動作制御部４２によって制御することで、ノイズの混入または誤信号に起因した流量計測精度の低下を確実に防ぐことができる。
【００６４】
次に、本発明の一実施の形態に係るガスメータの動作として、特に制御回路４０のノイズ判定制御部４１および流量計測動作制御部４２の動作について説明する。なお、その他の保安機能などの一般的な動作については、一般的なガスメータにおけるものと同様であるから、それらの詳細な説明は省略する。
【００６５】
図２に示したように、サンプリング期間中には（Ｓ１のＹ）、超音波伝搬時間計測部２０の超音波センサ２２Ａ，２２Ｂは、流路２１を流れるガスに対して一度の計測デューティ当たりに所定の頻度で超音波を伝搬させる。このとき、伝搬時間計測・制御部２３は、タイマー（図示せず）に従って、超音波の伝搬方向を所定時間毎に切り替え、それを繰り返す。これにより、超音波センサ２２Ａ，２２Ｂは、超音波を上流側から下流側へと伝搬させることと、下流側から上流側へと伝搬させることとを、交互に所定のタイミングで繰り返して、そのときのガスの流量に対応した電気信号を出力する。伝搬時間計測・制御部２３は、送受信回路２４を介して、超音波センサ２２Ａ，２２Ｂから出力された電気信号を受け取り、その電気信号に基づいて、上流側から下流側へと音波を伝搬させたときの順方向伝搬時間Ｔ１の情報の信号と、下流側から上流側へと音波を伝搬させたときの逆方向伝搬時間Ｔ２の情報の信号とを、流量値演算部３０に伝送する。
【００６６】
流量値演算部３０は、伝搬時間計測部２３によって計測された伝搬時間Ｔ１，Ｔ２の情報の信号を受け取って、その伝搬時間Ｔ１，Ｔ２に基づいて、そのときの流速値ｖを求め、さらにその流速値ｖに対応した流量係数ｋを乗算する演算を行って、そのときの計測デューティにおけるガスの瞬間流量値Ｑを得て、それを流量値積算部５０に伝送する（Ｓ２）。
【００６７】
流量値積算部５０は、流量値演算部３０によって演算された流量値Ｑの情報を受け取って、図示しないメモリに一時的に保存する。そして、複数回計測された流量値Ｑの計測結果に基づいて、積算対象となる平均流量値Ｑａを求め、その平均流量値Ｑａのデータを、それまで記憶していた流量積算値ΣＱに加算することによって、流量積算値ΣＱを得る（Ｓ３）。そしてその流量積算値ΣＱを流量積算値表示部６２の画面に、それまで表示されていた数値に代って表示する（Ｓ４）。
【００６８】
ここまでは一般的な超音波伝播方式のガスメータと同様の流量積算値を演算する動作であるが、超音波伝搬時間計測部２０から出力された信号は、流量値演算部に送られるのと並行して、流量計測動作制御部４２にも送られる。
【００６９】
流量計測動作制御部４２では、図５に示したように、当該ガスメータとして通常の使用状態や正常な動作状態では有り得ないものであると予め定められた流量の値または流量の時間的遷移のパターンに対応した信号が超音波伝播時間計測部２０から出力された場合には（Ｓ５のＹ）、その信号は無視して（Ｓ６）、その無視した信号の代りに、その無視した信号のサンプリングよりも以前のサンプリングで得られた信号および／またはその無視した信号のサンプリングよりも以後のサンプリングで得られる信号を、その無視した信号のサンプリングタイミングで得られた信号と見做して用いて、流量値Ｑの演算およびその積算を行うように、流量値運算部３０および流量値積算部５０の動作を制御する。そして算出された流量積算値ΣＱは、流量積算値表示部６２の画面にそれまで表示されていた数値に代って表示される（Ｓ８）。
【００７０】
しかし超音波伝播時間計測部２０から出力された信号が当該ガスメータとして通常の使用状態や正常な動作状態では有り得ないものであると予め定められた流量の値または流量の時間的遷移のパターンに対応したものではない場合には（換言すれば信号が正常の場合には；Ｓ５のＮ）、上記の通常の流量Ｑの計測方法および積算方法によって流量積算値ΣＱを算出する（図２のＳ３〜Ｓ４）。
【００７１】
ノイズ判定制御部４１は、非サンプリング期間であるとき（図２のＳ１のＮ），図３に示したように、ノイズとなり得る周波数帯域の超音波の受信があると（Ｓ３１のＹ）、そのようなノイズの受信回数ｎのフラグをｎ＋１にする。そしてその＋１加算したフラグの値が、例えば１００回のような所定のしきい値ｎth（＝１００）以上となった場合には（ｎ≧ｎth；Ｓ３３のＹ）、ノイズが発生しているものと判定し（Ｓ３４）、その旨の警報を警報部１４０によって発する（Ｓ３５）と共に通信ユニット１００を介して外部の管理会社等に送信する（Ｓ３６）。そしてフラグｎを０にリセットする（ｎ＝０；Ｓ３７）。
【００７２】
あるいは、超音波伝播時間計測部２０が流量計測の非サンプリング期間中に所定の周期で間欠的にノイズの検知を行うように設定されている場合には、ノイズ判定制御部４１は、非サンプリング期間であるとき（図２のＳ１のＮ），図４に示したように、ノイズとなり得る周波数帯域の超音波の受信があると（Ｓ４１のＹ）、そのときまでのフラグがｎ＝０である場合（Ｓ４２のＹ）、ノイズの検知周期をそれ以前よりも短くすることで（Ｓ４３）、ノイズの検知頻度を高くしてノイズをさらに確実に検知できるようにする。
【００７３】
そしてノイズの受信回数ｎのフラグをｎ＋１にする（Ｓ４４）。ノイズの検出を継続して行くうちに、＋１ずつ加算して行ったフラグの値が、例えば１００回のような所定のしきい値ｎth（＝１００）以上となった場合には（ｎ≧ｎth；Ｓ４５のＹ）、ノイズが発生しているものと判定し（Ｓ４６）、その旨の警報を警報部１４０によって発する（Ｓ４７）と共に通信ユニット１００を介して外部の管理会社等に送信する（Ｓ４８）。そしてフラグｎを０にリセットする（ｎ＝０；Ｓ４９）。
【００７４】
このように、本実施の形態のガスメータでは、ガスメータが設置されている環境がノイズ混入の多発する環境にあることを簡易な手法によって自動的に検知し、さらにはその旨の警報を発することができる。また、流量計測に外部からのノイズやガスメータの内部的不具合に起因した誤信号等が混入していることを、簡易な手法によって確実に、かつ流量の計測には何ら悪影響や不都合を与えることなく検知して、そのときのノイズや誤信号に起因した流量の計測精度の低下を回避することができる。
【００７５】
なお、上記の実施の形態では、本発明を多様な設置環境で使用されることが想定される、燃料またはエネルギー源として用いられるガスの流量を計測するガスメータに適用する場合について説明したが、本発明の適用はこれのみには限定されないことは言うまでもない。ガスメータ以外にも、上下水道メータ，電力メータ，液体燃料メータなどにも適用可能である。
【００７６】
ここで、流速に計測対象である流体の断面積を乗算することで必然的に流量が容易に算出されるのであるから、流量も流速も本発明に係る流量計測装置で計測することが可能である。このことに基づいて、本願明細書では、流速を計測するものについても流量計測装置と呼んでいる。従って、本発明は、ガスメータのような流量計測を行う装置の他にも、例えば所定の場所における気流や風などの流速を計測する装置などにも適用可能である。
【００７７】
また、上記のノイズ判定制御部４１、流量計測動作制御部４２は、いわゆる超音波伝播方式のマイコンメータのようなガスメータに内蔵されてその動作制御を行うための専用ＬＳＩ等からなる制御回路として、そのマイコンメータのような流量計測装置の本体とは別に、それとは独立した工業製品として作製され、マイコンメータ本体に後付けされる制御回路とすることなども可能である。
【００７８】
また、上記の実施の形態で説明したような方式でガスに超音波を伝播させて流量計測を行う超音波伝搬時間計測部２０の他にも、超音波センサ２２Ａ，２２Ｂの間で一方から発せられた超音波を他方で受信すると、その受信に基づいて折り返し超音波を発信するということを繰り返すように設定されており、その超音波の折り返しの送受の周期がガスの流量に対応して変化することを利用して、その超音波の折り返しの送受の周期であるシングアラウンド伝播周期を測定し、そのシングアラウンド伝播周期に基づいて、そのときの計測対象のガスの流量を計測するという、いわゆるシングアラウンド伝播方式の流量計測装置などにも適用可能であることは言うまでもない。
【００７９】
また、ノイズ判定制御部４１は、さらに、ノイズが発生しているものと判定した場合には、超音波センサ２２Ａ，２２Ｂ（送信器）から計測対象のガスに伝播させる音波の出力の強さを増大させて、その流量（または流速）の計測におけるＳ／Ｎ（信号／雑音）比を高くするようにしてもよい。あるいはこの場合、さらに、非サンプリング期間中に検知されたノイズの強さ（ｄＢなど）に対応して増大の程度を変化させるようにしてもよい。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし９のいずれかに記載の流量計測装置、または請求項１０ないし１８のいずれかに記載の制御方法によれば、流体の流量または流速の計測に対してノイズとなり得るような周波数帯域内の周波数の音波が、非サンプリング期間中に受信手段で受信されると、ノイズ判定制御手段はそれを検知し、さらに所定期間および／または所定回数までそのノイズとなり得る周波数帯域内の周波数の音波が繰り返し検知された場合には、ノイズが発生しているものと判定し、一旦、ノイズが検知されると、その後は少なくとも所定の期間に亘って、音波を受信可能な状態にする周期を前記ノイズが検知される以前の所定周期よりも短くして、頻繁に音波を受信可能な状態にするようにしたので、ガスメータのような流量計測装置が設置されている環境がノイズ混入の多発する環境にあることを簡易な手法によって自動的に検知し、さらにはその旨の警報を発することができる流量計測装置およびその動作を制御する制御方法を実現することができるという効果を奏する。
【００８１】
また、特に請求項６ないし９のいずれかに記載の流量計測装置または請求項１５ないし１８のいずれかに記載の制御方法によれば、流量計測動作制御手段が、当該流量計測装置として所定の使用状態では有り得ないと予め定められた流量の値または流量の時間的遷移のパターンに対応した信号が流量計測手段から出力された場合には、その信号は無視して前記流量または流速の計測を行うように、当該流量計測装置における流量または流速の計測動作を制御するようにしたので、流量計測に外部からノイズや流量計測装置の内部的不具合に起因した誤信号等が混入していることを、簡易な手法によって確実に検知して、そのときのノイズや誤信号に起因した流量または流速の計測精度の低下を回避することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る流量計測装置であるガスメータの概要構成を表した図である。
【図２】サンプリング期間中の通常時の流量計測プロセスの主要部を表した流れ図である。
【図３】非サンプリング期間中にノイズとなり得る周波数帯域の超音波の受信があった場合のノイズ判定制御部による制御プロセスの主要部を表した流れ図である。
【図４】非サンプリング期間中にノイズとなり得る周波数帯域の超音波の受信があった場合のノイズ判定制御部による制御プロセスのバリエーションの主要部を表した流れ図である。
【図５】流量計測動作制御部による制御プロセスの主要部を表した流れ図である。
【符号の説明】
２０…超音波伝搬時間計測部、２２Ａ，２２Ｂ…超音波センサ、３０…流量値演算部、４０…制御回路、４１…ノイズ判定制御部、４２…流量計測動作制御部、５０…流量値積算部、６１…流量積算値表示制御部、６２…流量積算値表示部、７０…基本動作制御部、８０…電池、１００…通信ユニット、１４０…警報部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a flow rate measuring device and a control method.
[0002]
[Prior art]
A sound wave having a high frequency, such as an ultrasonic wave, is transmitted from the transmitter to the fluid to be measured and is received by the receiver, and the propagation time or propagation speed or single wave of the sound wave at that time is received. In a so-called ultrasonic propagation type flow measuring device that measures the around propagation cycle and measures the flow rate or flow velocity of the fluid to be measured based on the measurement result, generally, a sound wave other than the sound wave for measurement, Approximate vibrations and the like are mixed from the outside and become noise related to the measurement of flow rate or flow velocity, which may reduce the measurement accuracy. Alternatively, with the inside of the flow rate measuring device as the source, noise due to the mechanical mechanism and noise due to operation or malfunction of the electronic circuit for signal processing are mixed into the sound wave received by the receiver. In some cases, the measurement accuracy may be reduced.
[0003]
As a measure for improving or eliminating such a decrease in measurement accuracy due to noise contamination or internal malfunction of the flow measurement device, there are disturbance sound waves that cause noise other than measurement sound waves, Set to use sound waves with a frequency other than the frequency of sound waves that are generally assumed to be filtered and removed, or to be mixed into the flow measurement device as noise from the environment where the flow measurement device is installed. I think that.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-41792 A (paragraphs 0002 to 0029)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In practice, however, noise is a so-called disturbance, so in various usage environments in which a flow rate measuring device such as a gas meter is installed, the flow rate and flow velocity are different from the expected frequency. There is also a probability that a frequency close to that of the sound wave used in the case will be generated. This is because the use environment in which the flow rate measuring device is used can be various as described above. Therefore, it has been difficult to completely prevent a decrease in measurement accuracy due to noise in the conventional flow rate measuring device.
[0006]
In addition, there is a problem that it is unavoidable that the measurement accuracy is lowered due to the difficulty in removing or avoiding noise.
[0007]
The present invention has been made in view of such problems, and its purpose is to automatically detect that an environment where a flow rate measuring device such as a gas meter is installed is an environment in which noise is frequently generated by a simple method. In addition, another object is to realize a flow rate measuring device capable of issuing an alarm to that effect and a control method for controlling the operation thereof.
[0008]
In addition, it is possible to reliably detect that noise from the outside or an erroneous signal due to an internal malfunction of the flow rate measuring device is mixed in the measurement using a simple method, and that is due to the noise or erroneous signal at that time. An object of the present invention is to realize a flow rate measuring device capable of avoiding a decrease in measurement accuracy of a flow rate or a flow velocity and a control method for controlling the operation thereof.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  The first flowmeter device according to the present invention has a transmitting means and a receiving means, and propagates a sound wave from the transmitting means to the fluid to be measured and receives it by the receiving means. Sampling to measure time or propagation speed or sing-around propagation period is performed at every predetermined sampling period, and the flow rate or flow velocity of the fluid is measured based on the propagation time or propagation speed or sing-around propagation period of the sound wave. A flow rate measurement device comprising a flow rate measurement device comprising a flow rate measurement means, wherein the reception means is also activated during a non-sampling period in which the sampling is suspended.Make it possible to receive sound waves at predetermined intervals,When a sound wave having a frequency within a frequency band that may cause noise in the measurement of the flow rate or flow velocity of the fluid is received by the receiving unit during the non-sampling period, it is detected and the sound wave is detected until a predetermined period and / or a predetermined number of times. When a sound wave in a frequency band that can become noise is repeatedly detected, noise determination control means for determining that noise is generated is further provided,Once noise is detected, the sound wave is received frequently by setting the period in which the sound wave can be received for at least a predetermined time thereafter to be shorter than the predetermined period before the noise is detected. It is characterized by making it possible. As described above, once noise is detected, the sound can be received frequently thereafter, so that noise can be detected more reliably.
[0010]
In the first flow rate measuring device according to the present invention, sound waves having a frequency within a frequency band that can be noise in the measurement of the flow rate or the flow rate of the fluid are mixed during a non-sampling period that does not interfere with the measurement of the flow rate or the flow rate. Is determined based on the reception state of the receiving means. That is, when a sound wave having a frequency within a frequency band that may cause noise in measurement of the flow rate or flow velocity of the fluid is received by the receiving unit during the non-sampling period, the noise determination control unit detects it, and When a sound wave having a frequency within a frequency band that can be the noise is repeatedly detected for a predetermined period and / or a predetermined number of times, it is determined that noise is generated. In addition, if a sound wave having a frequency within the frequency band that can be the noise in less than a predetermined period or less than a predetermined number of times is not detected, it is appropriate to determine that there is temporary noise contamination. In this case, it is not determined that noise is generated.
[0011]
The above-mentioned “when a sound wave having a frequency within a frequency band that can be noise up to a predetermined period and / or a predetermined number of times is repeatedly detected” refers to a frequency band within a frequency band that can be noise continuously over a predetermined period. "When a sound wave of a frequency is repeatedly detected" or "When a sound wave of a frequency within a frequency band that can be noise is repeatedly detected for a predetermined number of times" or "Detection is temporarily interrupted in the middle However, if the integrated value of the number of detections of sound waves having a frequency within the frequency band that can cause noise reaches a predetermined number of times, or “within a frequency band that can become noise continuously for a predetermined number of times within a predetermined period. If a sound wave with a frequency of 2 is repeatedly detected, or “even if the detection is temporarily interrupted in the middle of the It goes without saying integrated value of the number of times of detecting the waves is one that can take aspects, such as when "reaches a predetermined number of times.
[0013]
Alternatively, for example, when the receiving means receives a sound wave, the signal corresponding to the received sound is amplified and output, so that the sound wave can be received at all times. When the signal output from the means is a signal similar to a signal corresponding to a flow rate equal to or higher than a predetermined flow rate, a sound wave having a frequency within a frequency band that can be detected and become noise is detected by the flow measurement device. It may be determined that the problem occurs in the surrounding environment. Thus, the sound wave receiving means (and the circuit system, etc., from receiving the sound wave to amplifying and outputting the signal) is a voltage amplification type element and circuit system, etc., while having low power consumption. By making it possible to always receive sound waves, it is possible to always reliably detect noise while taking advantage of its low power consumption.
[0014]
Further, it is preferable that the noise determination control means includes an alarm means for outputting information indicating that the noise is generated or an alarm for notifying the noise when it is determined that the noise is generated.
[0015]
In addition, if a signal corresponding to a predetermined flow rate value or flow rate temporal transition pattern is output from the flow rate measuring means as not being in a predetermined use state as the flow rate measuring device, the signal is ignored. Then, it is possible to further include a flow rate measurement operation control means for controlling the flow rate measurement operation in the flow rate measurement device so as to measure the flow rate or the flow velocity.
[0016]
Further, when the noise determination control means further determines that the noise is generated, the noise determination control means increases the intensity of the output of the sound wave propagated from the transmitter to the fluid to be measured, and The signal / noise ratio in the measurement of the flow rate or flow velocity may be increased. Thus, by automatically detecting the occurrence of noise and increasing the signal / noise ratio, it is possible to avoid a reduction in measurement accuracy due to the noise. Alternatively, it is also desirable to increase the intensity of the sound wave output from the transmitter in accordance with the noise level (dB or the like).
[0017]
Such flow measurement operation control means can be attached to the flow measurement device separately from the above-described noise determination control means (independently). That is, the second flow rate measuring device according to the present invention has a transmitting means and a receiving means, and propagates a sound wave from the transmitting means to the fluid to be measured and receives it by the receiving means. Sampling to measure the propagation time or propagation speed or sing-around propagation period of the sound is performed every predetermined sampling period, and based on the propagation time or propagation speed or sing-around propagation period of the sound wave, the flow rate or flow velocity of the fluid is determined. A flow rate measuring device having a flow rate measuring means for measuring, and a signal corresponding to a predetermined flow rate value or a temporal transition pattern of the flow rate that the flow rate measuring device cannot be in a predetermined use state is measured. If it is output from the means, the signal is ignored and the flow rate measuring device is measured so as to measure the flow rate or flow velocity. Those having a flow rate measuring operation control means for controlling the kicking operation of measuring the flow rate or flow rate.
[0018]
In the second flow rate measuring device according to the present invention, the flow rate measuring operation control means is a signal corresponding to a predetermined flow rate value or a temporal transition pattern of the flow rate that the flow rate measuring device cannot be in a predetermined use state. Is output from the flow rate measuring means, the flow rate or flow rate measurement operation in the flow rate measuring device is controlled so that the signal is ignored and the flow rate or flow rate is measured. In other words, the frequency of noise that may be mixed is often unpredictable depending on the environment where the flow measurement device is actually installed. Whether or not the vibration intensity or amplitude is not possible in the predetermined use state of the flow rate measuring device does not depend on the installation environment, and can be reliably assumed in advance. For example, in the case of a gas meter, since the maximum flow rate that can be measured for each number is determined in advance, a signal corresponding to the flow rate exceeding the maximum flow rate should be output from the flow rate measurement means under normal use conditions. Is impossible. Therefore, conversely, when a signal that is not possible under such normal use conditions is output, it is highly appropriate to determine that noise is mixed or an erroneous signal has occurred. Therefore, in such a case, the flow rate measurement operation control means controls the flow rate or flow rate measurement operation in the flow rate measurement device so that the signal at that time is ignored and the flow rate or flow rate is measured.
[0019]
In this way, by ignoring signals with a high probability of being noise or erroneous signals, the flow rate or flow rate measurement is performed to improve or eliminate the decrease in flow rate or flow rate measurement accuracy caused by noise or erroneous signal mixing. It becomes possible.
[0020]
The flow measurement operation control means obtains a signal obtained by sampling before the sampling of the ignored signal and / or sampling after the sampling of the ignored signal instead of the ignored signal. Controlling the flow rate or flow velocity measurement operation in the flow rate measuring device so that the flow rate or the flow velocity is measured using the generated signal as a signal obtained at the sampling timing of the ignored signal Is possible.
[0021]
Here, “a signal obtained by sampling prior to the sampling of the ignored signal and / or a signal obtained by sampling after the sampling of the ignored signal is obtained at the sampling timing of the ignored signal. "Use as a signal that is considered to be a signal that has been used" means "use a signal obtained by sampling prior to the sampling of the neglected signal" or "use by sampling after the sampling of the neglected signal". The signal obtained by sampling prior to the sampling of the neglected signal and the signal obtained by sampling after the sampling of the neglected signal, and the neglected Calculated based on signals obtained by sampling prior to signal sampling Calculating a mean value of the flow rate or flow rate than the sampling of the amount or flow rate as the ignored signal is calculated based on a signal obtained in the subsequent sampling "that is that it is possible embodiment of such.
[0022]
In more detail, the flow measurement operation control means temporarily stores a signal output from the flow measurement means over a predetermined number of sampling times and uses it instead of the ignored signal. You may make it control the measurement operation | movement of the flow volume or flow velocity in the said flow measuring device so that the said flow volume or the said flow velocity may be measured.
[0023]
Further, the fluid is a gas used as a fuel or an energy source, and the flow rate measuring means measures a flow rate or an integrated flow rate of the gas so as to substantially function as a gas meter. Is possible. That is, the present invention is suitable for a gas meter that is supposed to be used in various installation environments.
[0024]
The above-described noise determination control means or flow rate measurement operation control means is a control built in a dedicated LSI or printed wiring board for controlling the operation of a built-in gas meter such as a so-called ultrasonic propagation microcomputer meter. As a circuit, the control method according to the present invention is realized by using a control circuit which is manufactured as an industrial product independent of the main body of the flow measuring device such as the micrometer and attached to the main body of the micrometer. It is also possible to make it.
[0025]
  That is, a first control method according to the present invention includes a transmitting unit and a receiving unit, and propagates a sound wave from the transmitting unit to a fluid to be measured and receives it by the receiving unit. Sampling to measure the propagation time or propagation speed or sing-around propagation period is performed every predetermined sampling period, and the flow rate or flow velocity of the fluid is measured based on the propagation time or propagation speed or sing-around propagation period of the sound wave. A flow rate measuring device including a flow rate measuring device including a flow rate measuring unit for performing the reception unit during a non-sampling period in which the sampling is suspended.Make it possible to receive sound waves at predetermined intervals,When a sound wave having a frequency within a frequency band that may cause noise in the measurement of the flow rate or flow velocity of the fluid is received by the receiving unit during the non-sampling period, it is detected and the sound wave is detected until a predetermined period and / or a predetermined number of times. If sound waves in the frequency band that can be noise are repeatedly detected, determine that noise is occurring,Once noise is detected, the sound wave is received frequently by setting the period in which the sound wave can be received for at least a predetermined time thereafter to be shorter than the predetermined period before the noise is detected. It makes it possible.
[0027]
In addition, when the flow rate measuring device includes an alarm unit and it is determined that noise is generated, the alarm unit outputs information indicating that the noise is generated or an alarm for notifying the information. May be.
[0028]
Alternatively, the receiving means is always in a state capable of receiving a sound wave, and when receiving the sound wave, a signal corresponding to the sound wave is amplified and outputted, and the voltage level of the signal amplified and outputted from the receiving means Is detected as a sound wave having a frequency within a frequency band that can be a noise when the voltage is equal to or higher than a predetermined voltage level, and a sound wave having a frequency within the frequency band that can be the noise is repeatedly detected for a predetermined period and / or a predetermined number of times. It may be determined that noise has occurred.
[0029]
In addition, if a signal corresponding to a predetermined flow rate value or flow rate temporal transition pattern is output from the flow rate measuring means as not being in a predetermined use state as the flow rate measuring device, the signal is ignored. Then, the flow measurement operation in the flow measurement device may be controlled so as to measure the flow rate or flow velocity.
[0030]
The second control method according to the present invention includes a transmitting means and a receiving means, and propagates sound waves from the transmitting means to the fluid to be measured and receives them by the receiving means. Sampling to measure the propagation time or propagation speed or sing-around propagation period is performed every predetermined sampling period, and the flow rate or flow velocity of the fluid is measured based on the propagation time or propagation speed or sing-around propagation period of the sound wave. Control method for controlling the measurement operation of the flow rate or flow velocity in the flow rate measuring device provided with the flow rate measuring means, and the flow rate value or the flow time that is predetermined as the flow rate measuring device cannot be in a predetermined use state If a signal corresponding to the pattern of the static transition is output from the flow rate measuring means, the signal is ignored and the flow rate or flow rate is ignored. And controls the measurement operation of the flow rate or flow velocity at the flow rate measuring device to perform the measurement of the flow velocity.
[0031]
More specifically, instead of the ignored signal, a signal obtained by sampling before the ignored signal and / or a signal obtained by sampling after the ignored signal sampling. Is used as a signal obtained at the sampling timing of the neglected signal, and the flow rate or flow velocity measurement operation in the flow rate measurement device is controlled to measure the flow rate or the flow velocity. Good.
[0032]
Further, the signal output from the flow rate measuring means for a predetermined number of sampling times is temporarily stored, and the flow rate or the flow velocity is measured in place of the neglected signal. You may make it control the measurement operation | movement of the flow volume or flow velocity in a measuring device.
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0034]
FIG. 1 shows a schematic configuration of a gas meter which is a flow rate measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. In addition, since the control method which concerns on embodiment of this invention is embodied by being integrated and used for this gas meter, they are demonstrated collectively below.
[0035]
This gas meter is installed in each house such as a general house or building where gas can be used, and is equipped with a metering function (measurement) function for gas flow integrated value (gas consumption), safety function, automatic meter reading function, etc. Thus, in order to measure the flow rate value of the gas flowing in the flow path 21, the ultrasonic wave propagation time measuring unit 20 having ultrasonic sensors 22A and 22B for propagating predetermined ultrasonic waves to the gas, the flow rate value calculating unit 30, and the control The circuit 40, the flow value integration unit 50, the flow integration value display control unit 61, the flow integration value display unit 62, the basic operation control unit 70, and the battery 80 are provided as main units for performing flow measurement. ing.
[0036]
Furthermore, a seismic device 91, a pressure sensor 92 and a temperature sensor 93 disposed downstream of the flow path 21, a shut-off valve 94 disposed upstream of the flow path 21, and a shut-off valve drive mechanism 95 that drives the shut-off valve 94. , As well as a security unit 90 connected directly or indirectly to execute a predetermined security function, a communication unit 100 for transmitting / receiving meter reading information such as a flow rate integrated value to a management center of a gas company, A microcomputer stop detection unit 110 for monitoring the runaway of the microcomputer constituting the basic operation control unit 70 for performing various controls for performing flow rate measurement and safety functions as a typical gas meter, and connected to the microcomputer stop detection unit 110 Start-up / reset unit 120, pulsation occurrence determination unit 130 that determines that pulsation has occurred in gas, and alarm unit 1 that issues an alarm to the outside Has a 0 and.
[0037]
In addition to this, various devices that are generally used as a gas meter, such as a return switch for executing shut-off return, a microleakage detection device (all not shown), and the like are also provided. Since these structures are not directly related to the main structure of the present invention, their description is omitted.
[0038]
The ultrasonic sensors 22A and 22B of the ultrasonic propagation time measuring unit 20 propagate ultrasonic waves from the upstream side to the downstream side at a predetermined frequency per measurement duty for the gas flowing through the flow path 21, Propagation from the downstream side to the upstream side is repeated alternately at a predetermined timing, and each of them has a function as a transmitter and a function as a receiver. That is, when the ultrasonic sensor 22A functions as a transmitter to transmit an ultrasonic wave having a predetermined frequency, the ultrasonic sensor 22B functions as a receiver to receive an ultrasonic wave having a predetermined frequency band and corresponding electric power. It is set to output a signal. These ultrasonic sensors 22 </ b> A and 22 </ b> B are connected to a propagation time measurement / control unit 23 via a transmission / reception circuit 24.
[0039]
The propagation time measurement / control unit 23 is configured to transmit the forward propagation time T1 when the ultrasonic wave is propagated from the upstream side to the downstream side based on the electrical signals output from the ultrasonic sensors 22A and 22B, and from the downstream side. The reverse propagation time T2 when the sound wave is propagated to the upstream side is measured. The propagation time measurement / control unit 23 controls the switching of the ultrasonic wave propagation direction and the repetition of the ultrasonic wave transmission, and the ultrasonic sensors 22A and 22B per one sampling timing. In order to perform such a function, a function of oscillating an electric signal for causing one of them to be oscillated and a function of amplifying an electric signal output in response to an ultrasonic wave received by the other are provided. The timer (not shown) for timekeeping used for the is also provided. The basic hardware for measuring the flow rate of the propagation time measurement / control unit 23, its control logic, and the like are the same as the conventional general ones.
[0040]
Each time the propagation time measurement / control unit 23 measures the propagation times T1 and T2, the flow rate value calculation unit 30 obtains the flow velocity value v at that time based on the propagation times T1 and T2, and the flow velocity value v The instantaneous gas flow rate value Q at the measurement duty at that time is obtained. As for the flow rate value calculation unit 30 as well, conventional general components can be used as basic hardware for measuring the flow rate and its control logic. The ultrasonic sensors 22A and 22B, the propagation time measurement / control unit 23, and the transmission / reception circuit 24 substantially function as a main part of the flow rate measuring means.
[0041]
The flow rate value integration unit 50 obtains an average flow rate value Qa to be integrated based on the measurement result of the flow rate value Q measured over a plurality of sampling times by the flow rate value calculation unit 30, and calculates the average flow rate value Qa. By adding the data to the accumulated flow rate value ΣQ stored so far, the accumulated flow value ΣQ is obtained. More specifically, the flow rate value integrating unit 50 takes an average value of two measurement results, for example, the latest flow rate value Qn and the previous flow rate value Qn-1 as the average flow rate value Qa. can do. However, it goes without saying that the present invention is not limited to such a calculation method. For example, the average flow rate value Qa is obtained by taking the average value of the measurement results for a total of three times, the latest flow rate value Qn, the previous flow rate value Qn-1 and the previous flow rate value Qn-2. May be calculated. As described above, by integrating the flow rate value ΣQ based on the measurement results of the flow rate values Qn, Qn-1... Measured over a plurality of sampling times, the influence of pulsation and the like is eliminated and the flow rate integration is performed. The accuracy of the value ΣQ can be ensured.
[0042]
The flow rate integrated value display control unit 61 causes the flow rate integrated value display unit 62 to display the flow rate integrated value ΣQ integrated by the flow rate value integrating unit 50. The flow rate integrated value display unit 62 is formed by using, for example, a liquid crystal panel, and is controlled by the flow rate integrated value display control unit 61 so that the value of the flow rate integrated value ΣQ is numerically displayed by, for example, an 8-segment method. Yes.
[0043]
The basic operation control unit 70 is based on a program executed by the flow value calculation unit 30, the flow value integration unit 50, the flow integration value display control unit 61, etc. stored in a ROM (Read Only Memory; not shown), for example. This is a so-called microcomputer that controls the basic operation of the gas meter as a whole flow measuring device. The basic operation control unit 70 is the same as that used in a so-called microcomputer gas meter of a general ultrasonic propagation method.
[0044]
The battery 80 supplies power for operating the entire gas meter, and a battery having a life of about 7 to 10 years, such as a lithium battery, can be suitably used.
[0045]
The seismoscope 91 detects the occurrence of an earthquake by detecting the occurrence of strong vibrations of a predetermined intensity or higher.
[0046]
The pressure sensor 92 measures the pressure P of the gas flowing in the flow path 21. The pressure sensor 92 includes, for example, a piezoelectric film sensor that generates a voltage corresponding to distortion caused by pressure. The pressure P measured by the pressure sensor 92 is output to the pulsation generation determination unit 130 and the security unit 90, for example.
[0047]
The temperature sensor 93 measures the temperature of the gas flowing through the flow path 21. The temperature sensor 93 is disposed, for example, in the flow path 21 and includes a thermoelectric sensor (thermocouple), a resistance sensor (metal resistance thermometer), a thermistor sensor, a semiconductor sensor, and the like. The electric signal corresponding to the temperature is set to be output. An electrical signal corresponding to the temperature measured by the temperature sensor 93 is output to the security unit 90, for example.
[0048]
Based on the signal from the seismic sensor 91, the pressure P even measured by the pressure sensor 92, and the temperature measured by the temperature sensor 93, the security unit 90 determines whether the gas usage state or the environment in which the gas meter is installed is It is determined whether or not the gas is in a dangerous state. If it is determined that the gas is in a dangerous state, a valve drive signal is output and the cutoff valve drive mechanism 95 drives the cutoff valve 94. A predetermined security operation such as shutting off the gas supply by closing the valve is performed.
[0049]
The communication unit 100 executes a communication function for transmitting / receiving information such as meter reading data to / from a gas company management center via a communication line (not shown) such as a telephone line or a dedicated line. The communication unit 100 includes, for example, a T-NCU (Terminal Network Control Unit) which is a terminal modem device provided exclusively for a gas meter, although not shown, and a communication line (not shown) via the T-NCU. ) Is set to be accessible. In addition, the communication unit 100 accesses the gas meter from the management center side of the gas company, and remotely controls the opening / closing operation of the shut-off valve 94 and the gas usage measurement operation, and monitors the state of the gas meter. It is also possible to set.
[0050]
The microcomputer stop detection unit 110 monitors troubles such as runaway or stop of the microcomputer constituting the basic operation control unit 70. The activation / reset unit 120 performs activation and reset.
[0051]
The alarm unit 140 includes a warning lamp (not shown) made of, for example, a light emitting diode, and the above-described security unit 90 makes the gas use state or the environment where the gas meter is installed dangerous. Is set to perform blinking display with a predetermined blinking pattern as an alarm to that effect. In addition, when it is determined that noise is generated by the noise determination control unit of the control circuit as will be described later, an alarm indicating that the above-described dangerous state is present as an alarm to that effect It is set to perform blinking display so that it can be distinguished by different predetermined blinking patterns. The alarm unit 140 can transmit information indicating that a dangerous state has occurred via the communication unit 100 or information indicating that noise has occurred to the management center of the gas company. It is desirable to be set as follows.
[0052]
The control circuit 40 includes a noise determination control unit 41 and a flow rate measurement operation control unit 42.
[0053]
The noise determination control unit 41 performs either one of the ultrasonic sensor 22A or the ultrasonic sensor 22B (or both in some cases) even during a non-sampling period in which sampling for flow rate measurement is suspended. The frequency in the frequency band that can be a noise for gas flow measurement (in other words, the ultrasonic sensor 22A and the ultrasonic sensor are used to measure the flow rate) by causing the transmitter / receiver circuit 24 to operate as an ultrasonic receiver and to operate. When the ultrasonic sensor 22A or the ultrasonic sensor 22B receives the ultrasonic wave in the non-sampling period, the ultrasonic wave in the frequency band approximated to the ultrasonic frequency set to be transmitted to and received from the ultrasonic wave 22B is received. , And detect the frequency within the frequency band that may be the noise until the predetermined period elapses or the predetermined number of times. When the sound wave is detected is to determine that the noise is mixed (generated).
[0054]
Here, the presence of noise means that, in other words, the place where the gas meter is installed is in an environment where it is easy to give noise to the gas meter. Therefore, when it is determined that the noise is mixed (decreased), it is highly probable that the installation environment of the gas meter is an external trouble factor. An alarm is notified to a gas management company (not shown), a meter reader, etc., for example, the frequency of the ultrasonic wave used for flow rate measurement is changed to a frequency different from that of the frequency band used so far. It is desirable to be able to take action. Therefore, when the noise determination control unit 41 determines that noise is mixed, the noise determination control unit 41 controls the alarm unit 140 to issue a warning that noise is mixed. At the same time, via the communication unit 100, for example, the central management system of the gas management company is notified of information indicating that the gas meter is frequently mixed with noise.
[0055]
Thus, according to the noise determination control unit 41, during the non-sampling period of flow measurement, it is possible to detect the generation (mixing) of noise and output an alarm and information to that effect, and as a result, the gas meter Automatically detects that the location where the is installed is in an environment where noise is likely to be applied to the gas meter, and automatically notifies the gas management company, meter reader, general user, etc. be able to.
[0056]
It should be noted that the ultrasonic wave propagation time measurement unit 20, the main part of which is composed of the ultrasonic sensors 22 A and 22 B, the transmission / reception circuit 24, and the propagation time measurement / control unit 23, is intermittent at a predetermined cycle during the non-sampling period of flow rate measurement. In the non-sampling period, the noise determination control unit 41 can receive sound waves at a relatively low frequency, for example, once every 12 hours. Once the noise is detected, after that, for example, for a predetermined period such as one day, the period for making the sound wave receivable is shorter than the predetermined period before the noise is detected. Then, for example, once every 30 minutes, etc., it may be possible to detect noise more reliably by making the sound wave receivable frequently.
[0057]
Alternatively, the ultrasonic sensors 22A and 22B, the transmission / reception circuit 24, and the propagation time measurement / control unit 23 are in a state in which ultrasonic waves can always be received during the non-sampling period. By making the voltage amplification type element and circuit system that amplifies and outputs the voltage, while keeping the characteristic of low power consumption due to the voltage amplification type, always keeping the noise detectable, even once When a signal corresponding to noise is detected, it is determined that noise has occurred, and it is possible to operate with low power consumption, but more reliably detect disturbance noise and vibration. It becomes possible.
[0058]
Here, as a logic that is a criterion for determining that noise is occurring, (1) when a sound wave having a frequency within a frequency band that can be noise is continuously detected over a predetermined period, or (2) When a sound wave having a frequency within a frequency band that can be noise is repeatedly detected for a predetermined number of times, or (3) Even within the frequency band that can be noise even if detection is temporarily interrupted in the middle When the integrated value of the number of times of detecting the sound wave of the frequency reaches the predetermined number of times, or (4) the sound wave of the frequency within the frequency band that can become noise is continuously detected over the predetermined number of times within the predetermined period. Or (5) Even if the detection is temporarily interrupted, the integrated value of the number of times of detecting the sound wave of the frequency within the frequency band that may become noise within the predetermined period reaches the predetermined number. Etc., make determination that the noise occurs, it is possible aspect that. It goes without saying that various other determination logics may be employed.
[0059]
The flow rate measurement operation control unit 42 receives a signal corresponding to a predetermined flow rate value or flow rate temporal transition pattern as an ultrasonic propagation time measurement unit that the gas meter cannot be in a normal use state or a normal operation state. When the signal is output from 20, the flow meter is controlled so that the signal is ignored and the flow value is calculated.
[0060]
More specifically, the flow measurement operation control unit 42 ignores an abnormal signal as described above when output from the ultrasonic propagation time measurement unit 20, but instead of the ignored signal, A signal obtained by sampling before the sampling of the ignored signal and / or a signal obtained by sampling after the sampling of the ignored signal is regarded as a signal obtained at the sampling timing of the ignored signal. Use it to calculate the measured flow rate.
[0061]
Here, as a signal used in place of the ignored signal, (1) a signal obtained by sampling before the ignored signal is used, or (2) sampling after the ignored signal sampling. Or (3) neglect using both the signal obtained by sampling before the sampling of the ignored signal and the signal obtained by sampling after the sampling of the ignored signal. The average value of the flow rate calculated based on the signal obtained by sampling before the sampling of the corrected signal and the flow rate calculated based on the signal obtained by sampling after the sampling of the ignored signal is calculated. Thus, a more specific aspect such as using the average value is possible. Instead of such a neglected signal, the signal before and after the sampling (that is, information on the flow rate measurement value carried by the signal) is, for example, a storage element (not shown) set to function as a pre-buffer. If the signal from the ultrasonic wave propagation time measuring unit 20 is ignored, the information temporarily stored in the storage element is read out and the signal is ignored. Instead, it is possible to calculate the flow rate value.
[0062]
It should be noted that both the signal obtained by sampling prior to the sampling of the ignored signal and the signal obtained by sampling after the sampling of the ignored signal are used for sampling prior to the sampling of the ignored signal. When calculating the average value of the flow rate calculated based on the obtained signal and the flow rate calculated based on the signal obtained by subsequent sampling rather than sampling the ignored signal, and using the average value, At least a temporal time lag until a signal at a later sampling is obtained rather than a sampling of a neglected signal will occur during the flow rate calculation process, but it is actually a very small temporal time lag. There is no substantial problem with flow measurement.
[0063]
As described above, the flow measurement operation control unit 42 determines the frequency of noise that may be mixed in the flow measurement process depending on the environment where the gas meter is actually installed. In many cases, it is unpredictable whether the noise will occur, but regarding the intensity and amplitude of the noise vibration, the vibration and intensity that are not possible in the specified use condition are external conditions such as the installation environment. Can be reliably assumed in advance without depending. For example, the gas meter has a predetermined maximum flow rate that can be measured for each number, so under normal operating conditions or when the gas meter is operating normally, a signal corresponding to the flow rate that exceeds the maximum flow rate is displayed. Since it is unlikely that it will be output from the flow measurement unit, conversely, if a signal that is not possible under such normal use conditions is output, there is a possibility that noise has entered or an erroneous signal has occurred. Is extremely high. Accordingly, the flow rate measurement operation in the gas meter is controlled by the flow rate measurement operation control unit 42 so as to perform the flow rate value calculation while ignoring the impossible signal, so that the flow rate measurement caused by noise mixing or an erroneous signal is performed. A decrease in accuracy can be reliably prevented.
[0064]
Next, operations of the noise determination control unit 41 and the flow rate measurement operation control unit 42 of the control circuit 40 will be described as operations of the gas meter according to the embodiment of the present invention. The other general operations such as the security function are the same as those in a general gas meter, and thus detailed description thereof is omitted.
[0065]
As shown in FIG. 2, during the sampling period (Y in S1), the ultrasonic sensors 22A and 22B of the ultrasonic propagation time measuring unit 20 perform the measurement duty once for the gas flowing through the flow path 21. Ultrasonic waves are propagated at a predetermined frequency. At this time, the propagation time measurement / control unit 23 switches the propagation direction of the ultrasonic wave every predetermined time according to a timer (not shown), and repeats this. Thereby, the ultrasonic sensors 22A and 22B alternately repeat the propagation of the ultrasonic waves from the upstream side to the downstream side and the propagation of the ultrasonic waves from the downstream side to the upstream side at a predetermined timing. An electrical signal corresponding to the gas flow rate is output. The propagation time measurement / control unit 23 receives electrical signals output from the ultrasonic sensors 22A and 22B via the transmission / reception circuit 24, and propagates sound waves from the upstream side to the downstream side based on the electrical signals. The information signal of the forward propagation time T1 and the information signal of the backward propagation time T2 when the sound wave is propagated from the downstream side to the upstream side are transmitted to the flow rate value calculation unit 30.
[0066]
The flow value calculation unit 30 receives the information signal of the propagation times T1 and T2 measured by the propagation time measurement unit 23, obtains the flow velocity value v at that time based on the propagation times T1 and T2, and further An operation of multiplying the flow rate coefficient k corresponding to the flow velocity value v is performed to obtain an instantaneous flow rate value Q of the gas at the measurement duty at that time, and this is transmitted to the flow rate value integrating unit 50 (S2).
[0067]
The flow value integration unit 50 receives the information of the flow value Q calculated by the flow value calculation unit 30 and temporarily stores it in a memory (not shown). Then, based on the measurement result of the flow value Q measured a plurality of times, an average flow value Qa to be integrated is obtained, and the data of the average flow value Qa is added to the accumulated flow value ΣQ stored so far. As a result, the integrated flow value ΣQ is obtained (S3). The flow rate integrated value ΣQ is displayed on the screen of the flow rate integrated value display unit 62 in place of the numerical value displayed so far (S4).
[0068]
Up to this point, the operation is to calculate the flow rate integrated value similar to that of a general ultrasonic propagation type gas meter, but the signal output from the ultrasonic propagation time measuring unit 20 is in parallel with the flow value calculating unit being sent. Then, it is also sent to the flow rate measurement operation control unit 42.
[0069]
As shown in FIG. 5, the flow rate measurement operation control unit 42 has a flow rate value or a temporal transition pattern of the flow rate that is predetermined as a gas meter that cannot be in a normal use state or a normal operation state. Is output from the ultrasonic propagation time measuring unit 20 (Y in S5), the signal is ignored (S6), and instead of the ignored signal, sampling of the ignored signal is performed. The signal obtained in the previous sampling and / or the signal obtained in the subsequent sampling rather than the sampling of the ignored signal is regarded as the signal obtained in the sampling timing of the ignored signal, and the flow rate The operations of the flow rate value calculation unit 30 and the flow rate value integration unit 50 are controlled so as to perform the calculation of the value Q and the integration thereof. Then, the calculated integrated flow value ΣQ is displayed on the screen of the integrated flow value display unit 62 instead of the numerical value displayed so far (S8).
[0070]
However, the signal output from the ultrasonic propagation time measuring unit 20 corresponds to a predetermined flow rate value or a temporal transition pattern of the flow rate that is not possible in the normal use state or normal operation state of the gas meter. If not (in other words, if the signal is normal; N in S5), the flow rate integrated value ΣQ is calculated by the above-described normal flow rate Q measurement method and integration method (S3 in FIG. 2). S4).
[0071]
When it is in the non-sampling period (N in S1 in FIG. 2), the noise determination control unit 41 receives an ultrasonic wave in a frequency band that can become noise as shown in FIG. 3 (Y in S31). The flag of the number n of receptions of such noise is set to n + 1. If the value of the flag added by +1 is equal to or greater than a predetermined threshold value nth (= 100) such as 100 times (n ≧ nth; Y in S33), noise is generated. (S34), a warning to that effect is issued by the alarm unit 140 (S35) and transmitted to an external management company or the like via the communication unit 100 (S36). Then, the flag n is reset to 0 (n = 0; S37).
[0072]
Alternatively, when the ultrasonic propagation time measurement unit 20 is set to intermittently detect noise at a predetermined period during the non-sampling period for flow rate measurement, the noise determination control unit 41 performs the non-sampling period. (N in S1 in FIG. 2), as shown in FIG. 4, if there is reception of ultrasonic waves in a frequency band that may be noise (Y in S41), the flag up to that time is n = 0. In this case (Y in S42), the noise detection cycle is made shorter than before (S43), so that the noise detection frequency is increased so that the noise can be detected more reliably.
[0073]
Then, the flag of the noise reception count n is set to n + 1 (S44). When the value of the flag obtained by adding +1 is equal to or greater than a predetermined threshold value nth (= 100) such as 100 times as the noise detection continues (n ≧ nth) ; Y of S45), it is determined that noise has occurred (S46), an alarm to that effect is issued by the alarm unit 140 (S47), and transmitted to an external management company or the like via the communication unit 100 (S48). ). Then, the flag n is reset to 0 (n = 0; S49).
[0074]
As described above, in the gas meter of the present embodiment, it is possible to automatically detect that the environment where the gas meter is installed is an environment in which noise is frequently generated by a simple method, and further to issue an alarm to that effect. it can. In addition, it is ensured by simple methods that noise from the outside and an erroneous signal due to internal malfunction of the gas meter are mixed in the flow measurement, and without any adverse effect or inconvenience on the flow measurement. It is possible to prevent a decrease in flow rate measurement accuracy caused by noise or an erroneous signal at that time.
[0075]
In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a gas meter that measures the flow rate of a gas used as a fuel or an energy source, which is assumed to be used in various installation environments, has been described. Needless to say, the application of the invention is not limited to this. In addition to a gas meter, it can be applied to a water and sewage meter, a power meter, a liquid fuel meter, and the like.
[0076]
Here, since the flow rate is inevitably calculated by multiplying the flow velocity by the cross-sectional area of the fluid to be measured, both the flow rate and the flow velocity can be measured by the flow measurement device according to the present invention. is there. On the basis of this, in the present specification, what measures the flow velocity is also called a flow rate measuring device. Therefore, the present invention can be applied not only to a device for measuring a flow rate such as a gas meter, but also to a device for measuring a flow velocity such as an air flow or a wind in a predetermined place.
[0077]
In addition, the noise determination control unit 41 and the flow rate measurement operation control unit 42 are built in a gas meter such as a so-called ultrasonic propagation type microcomputer meter, and are configured as a control circuit including a dedicated LSI or the like for performing operation control. Apart from the main body of the flow rate measuring device such as the microcomputer meter, it is possible to make a control circuit that is manufactured as an industrial product independent of the main body and attached to the main body of the microcomputer meter.
[0078]
In addition to the ultrasonic propagation time measuring unit 20 that measures the flow rate by propagating ultrasonic waves to the gas in the manner described in the above embodiment, the ultrasonic sensors 22A and 22B emit light from one side. When the received ultrasonic wave is received on the other side, it is set to repeat the transmission of the return ultrasonic wave based on the reception, and the transmission / reception cycle of the return of the ultrasonic wave changes in accordance with the gas flow rate. Is used to measure the sing-around propagation period, which is the period of transmission and reception of the ultrasonic return, and based on the sing-around propagation period, to measure the flow rate of the gas to be measured at that time Needless to say, the present invention is also applicable to a sing-around propagation type flow rate measuring device.
[0079]
Further, when the noise determination control unit 41 further determines that noise is generated, the noise determination control unit 41 determines the intensity of the output of the sound wave propagated from the ultrasonic sensors 22A and 22B (transmitter) to the measurement target gas. It may be increased to increase the S / N (signal / noise) ratio in the measurement of the flow rate (or flow velocity). Alternatively, in this case, the degree of increase may be changed corresponding to the intensity of noise (dB or the like) detected during the non-sampling period.
[0080]
【The invention's effect】
  As explained above, the claims1 to 9The flow measuring device according to any one of claims 1 to 3, or claim10 to 18According to the control method described in any one of the above, when a sound wave having a frequency within a frequency band that may cause noise in the measurement of the flow rate or flow velocity of the fluid is received by the receiving unit during the non-sampling period, The determination control means detects it, and further determines that noise is occurring when a sound wave having a frequency within the frequency band that can be the noise is repeatedly detected for a predetermined period and / or a predetermined number of times.Once noise is detected, the sound wave can be received at least for a predetermined period, and the sound wave can be received at a shorter period than the predetermined period before the noise is detected. I made it possible.A flow measuring device capable of automatically detecting by a simple method that the environment in which a flow measuring device such as a gas meter is installed is an environment in which noise is frequently generated, and further issuing an alarm to that effect, and its There is an effect that a control method for controlling the operation can be realized.
[0081]
  In particular, the claims6 to 9The flow measuring device according to any one of claims 1 to15 to 18According to the control method described in any one of the above, the flow measurement operation control means corresponds to a predetermined flow value or a temporal transition pattern of the flow that the flow measurement device cannot be in a predetermined use state. When a signal is output from the flow rate measuring means, the flow rate or flow rate measurement operation in the flow rate measurement device is controlled so that the flow rate or flow rate is measured ignoring the signal. A simple method is used to reliably detect the presence of noise or an erroneous signal due to an internal failure of the flow measurement device from the outside, and the flow rate or flow velocity caused by the noise or erroneous signal at that time. It is possible to avoid a decrease in measurement accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a gas meter which is a flow rate measuring device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a main part of a normal flow measurement process during a sampling period.
FIG. 3 is a flowchart showing a main part of a control process by a noise determination control unit when reception of ultrasonic waves in a frequency band that may become noise during a non-sampling period.
FIG. 4 is a flowchart showing a main part of a variation of a control process performed by a noise determination control unit when an ultrasonic wave in a frequency band that may become noise is received during a non-sampling period.
FIG. 5 is a flowchart showing a main part of a control process by a flow rate measurement operation control unit.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Ultrasonic propagation time measurement part, 22A, 22B ... Ultrasonic sensor, 30 ... Flow rate value calculation part, 40 ... Control circuit, 41 ... Noise determination control part, 42 ... Flow rate measurement operation control part, 50 ... Flow rate value integration part , 61 ... Flow rate integrated value display control unit, 62 ... Flow rate integrated value display unit, 70 ... Basic operation control unit, 80 ... Battery, 100 ... Communication unit, 140 ... Alarm unit

Claims

It has a transmitting means and a receiving means, and a sound wave is propagated from the transmitting means to the fluid to be measured and received by the receiving means, and at that time, the propagation time or propagation speed of the sound wave or the sing-around propagation period is measured. And a flow rate measuring device including a flow rate measuring means for measuring a flow rate or a flow rate of the fluid based on a propagation time, a propagation speed, or a sing-around propagation cycle of the sound wave. And
A frequency within a frequency band that may cause noise when measuring the flow rate or flow velocity of the fluid by allowing the receiving means to receive a sound wave every predetermined period even during a non-sampling period in which the sampling is suspended. Is detected by the receiving means during the non-sampling period, and if a sound wave in the frequency band that can become the noise is repeatedly detected for a predetermined period and / or a predetermined number of times, noise is detected. Noise detection control means for determining that noise has occurred is further provided, and once the noise is detected, the noise detects a period in which the sound wave can be received for at least a predetermined time thereafter. The flow rate measuring device is characterized in that it is shorter than a predetermined cycle before being put into a state where sound waves can be received frequently .

The noise judgment control unit, when it is determined that noise has occurred, claim characterized by comprising an alarm means for outputting an alarm for informing that the information or to the effect that the noise is generated 1 The flow rate measuring device described.

The flow rate measuring device according to claim 1 or 2 , wherein the receiving means is in a state where it can always receive sound waves.

When the signal output from the receiving unit is a signal corresponding to a flow rate equal to or higher than a predetermined flow rate, the noise determination control unit detects the signal as a sound wave having a frequency within a frequency band that may be noise, and the noise is detected. It determines with what has generate | occur | produced. The flow measuring device of Claim 3 characterized by the above-mentioned.

If the noise determination control means further determines that the noise is generated, the noise determination control means increases the intensity of the output of the sound wave propagated from the transmitter to the fluid to be measured, and the flow rate or The flow rate measuring device according to any one of claims 1 to 4, wherein a signal / noise ratio in flow velocity measurement is increased.

If a signal corresponding to a predetermined flow rate or flow velocity value or a temporal transition pattern of flow rate or flow velocity is output from the flow measurement means as being impossible in the predetermined use state as the flow measurement device, the signal either the flow rate measurement operation control means for controlling the operation of the flow rate measurement in the rate measuring device to perform the measurement of the flow rate or flow rate, ignoring one of claims 1 to 5, characterized in that it comprises further The flow rate measuring device according to one item.

In place of the ignored signal, the flow rate measuring operation control means is a signal obtained by sampling prior to the sampling of the ignored signal and / or a signal obtained by sampling after the sampling of the ignored signal. The flow rate or flow velocity measurement operation in the flow rate measuring device is controlled so that the flow rate or the flow velocity is measured using the signal as a signal obtained at the sampling timing of the ignored signal. The flow rate measuring device according to claim 6 .

The flow rate measurement operation control unit temporarily stores a signal output from the flow rate measurement unit over a predetermined number of sampling times, and uses the signal instead of the ignored signal to measure the flow rate or the flow velocity. The flow rate measuring device according to claim 6 or 7 , wherein the flow rate or flow rate measuring operation in the flow rate measuring device is controlled so as to perform.

Wherein the fluid is a gas used as a fuel or energy source, which the flow rate measuring means for measuring the flow rate or integrated flow rate of the gas, which of the claims 1 to 8, characterized in that it functions as a gas meter The flow rate measuring device according to any one item.

It has a transmitting means and a receiving means, and a sound wave is propagated from the transmitting means to the fluid to be measured and received by the receiving means, and at that time, the propagation time or propagation speed of the sound wave or the sing-around propagation period is measured. The noise in the flow rate measuring device having flow rate measuring means for measuring the flow rate or the flow rate of the fluid based on the propagation time or propagation speed of the sound wave or the sing-around propagation cycle. A control method for controlling determination,
A frequency within a frequency band that may cause noise when measuring the flow rate or flow velocity of the fluid by allowing the receiving means to receive a sound wave every predetermined period even during a non-sampling period in which the sampling is suspended. Is detected by the receiving means during the non-sampling period, and if a sound wave in the frequency band that can become the noise is repeatedly detected for a predetermined period and / or a predetermined number of times, noise is detected. If it is determined that the noise has occurred, and once the noise is detected, then the period in which the sound wave can be received for at least a predetermined time is set to be longer than the predetermined period before the noise is detected. A control method characterized by being shortened so that sound waves can be received frequently .

The flow rate measuring device comprises an alarm means;
11. The control method according to claim 10 , wherein, when it is determined that noise is generated, the alarm means outputs information indicating that the noise is generated or an alarm for notifying the information.

The control method according to claim 10 or 11 , wherein the receiving means is in a state in which sound waves can always be received.

When the signal output from the receiving unit is a signal corresponding to a flow rate equal to or higher than a predetermined flow rate, the noise determination control unit detects the signal as a sound wave having a frequency within a frequency band that may be noise, and the noise is detected. The control method according to claim 12 , wherein it is determined that an error has occurred.

If it is determined that the noise is generated, the signal / noise in the measurement of the flow rate or flow velocity is further increased by increasing the intensity of the sound wave propagating from the transmitter to the fluid to be measured. The control method according to claim 10 , wherein the ratio is increased.

When a signal corresponding to a predetermined flow rate value or flow rate temporal transition pattern is output from the flow rate measuring means as being impossible in the predetermined use state, the signal is ignored. The flow measurement operation control means for controlling the flow measurement operation in the flow measurement device so as to measure the flow rate or the flow velocity is further provided. The method according to any one of claims 10 to 14 , further comprising: The control method described.

Instead of the neglected signal, the signal obtained by sampling before the neglected signal sampling and / or the signal obtained by sampling after the neglected signal sampling are sampled by the neglected signal. The control method according to claim 15 , wherein the flow rate or flow velocity measurement operation in the flow rate measurement device is controlled so that the flow rate or flow velocity is measured using the signal obtained at the timing.

The flow rate measurement unit is configured to temporarily store a signal output over a predetermined number of sampling times and use it instead of the neglected signal to measure the flow rate or the flow velocity. The control method according to claim 15 or 16 , wherein a measurement operation of a flow rate or a flow velocity in the apparatus is controlled.

The fluid according to any one of claims 10 to 17 , wherein the fluid is a gas used as a fuel or an energy source, and the flow rate measuring means measures a flow rate or an integrated flow rate of the gas. The control method described.