特開 2023-10244 超音波流量計及び流量演算方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023010244

(43)【公開日】2023-01-20

(54)【発明の名称】超音波流量計及び流量演算方法

(51)【国際特許分類】

   G01F 1/66 20220101AFI20230113BHJP

【ＦＩ】

G01F1/66 101

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021114236

(22)【出願日】2021-07-09

(71)【出願人】

【識別番号】000006666

【氏名又は名称】アズビル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003166

【氏名又は名称】弁理士法人山王内外特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】夏 園

(72)【発明者】

【氏名】小原 太輔

【テーマコード（参考）】

2F035

【Ｆターム（参考）】

2F035DA13

2F035DA14

2F035DA19

(57)【要約】

【課題】ゼロクロス点を用いて流量計測を行う場合でも、従来に対して計測誤差を低減可能とする。
【解決手段】受信信号を取得する受信信号取得部４０１及び受信信号取得部４０２と、複数の単位計測工程毎に、ゼロクロス点までの時間を複数回計測するゼロクロス点計測部４０３及びゼロクロス点計測部４０４と、ゼロクロス点計測部４０３による計測結果とゼロクロス点計測部４０４による計測結果との時間差を算出する時間差算出部４０５と、前半ゼロクロス点での時間差の平均値を算出する平均値算出部４０６と、後半ゼロクロス点での時間差の平均値を算出する平均値算出部４０７と、平均値算出部４０６による算出結果と平均値算出部４０７による算出結果との差分を、補正値として算出する差分算出部４０８と、時間差算出部４０５による算出結果及び差分算出部４０８により算出された補正値に基づいて、測定対象である流体の流量を演算する流量演算部４０９とを備えた。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一方の超音波センサにより受信された受信信号を取得する第１の受信信号取得部と、
他方の超音波センサにより受信された受信信号を取得する第２の受信信号取得部と、
前記第１の受信信号取得部による取得結果に基づいて、複数の単位計測工程毎に、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測する第１のゼロクロス点計測部と、
前記第２の受信信号取得部による取得結果に基づいて、複数の単位計測工程毎に、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測する第２のゼロクロス点計測部と、
前記第１のゼロクロス点計測部による計測結果と前記第２のゼロクロス点計測部による計測結果との時間差を算出する時間差算出部と、
前記時間差算出部による算出結果に基づいて、前半ゼロクロス点での時間差の平均値を算出する第１の平均値算出部と、
前記時間差算出部による算出結果に基づいて、後半ゼロクロス点での時間差の平均値を算出する第２の平均値算出部と、
前記第１の平均値算出部による算出結果と前記第２の平均値算出部による算出結果との差分を、補正値として算出する差分算出部と、
前記時間差算出部による算出結果及び前記差分算出部により算出された補正値に基づいて、測定対象である流体の流量を演算する流量演算部と
を備えた超音波流量計。

【請求項2】

前記第１の平均値算出部は、平均値の算出をＮ回繰返して平均化することで、最終的な平均値を算出し、
前記第２の平均値算出部は、平均値の算出をＮ回繰返して平均化することで、最終的な平均値を算出する
ことを特徴とする請求項１記載の超音波流量計。

【請求項3】

第１の受信信号取得部が、一方の超音波センサにより受信された受信信号を取得するステップと、
第２の受信信号取得部が、他方の超音波センサにより受信された受信信号を取得するステップと、
第１のゼロクロス点計測部が、前記第１の受信信号取得部による取得結果に基づいて、複数の単位計測工程毎に、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測するステップと、
第２のゼロクロス点計測部が、前記第２の受信信号取得部による取得結果に基づいて、複数の単位計測工程毎に、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測するステップと、
時間差算出部が、前記第１のゼロクロス点計測部による計測結果と前記第２のゼロクロス点計測部による計測結果との時間差を算出するステップと、
第１の平均値算出部が、前記時間差算出部による算出結果に基づいて、前半ゼロクロス点での時間差の平均値を算出するステップと、
第２の平均値算出部が、前記時間差算出部による算出結果に基づいて、後半ゼロクロス点での時間差の平均値を算出するステップと、
差分算出部が、前記第１の平均値算出部による算出結果と前記第２の平均値算出部による算出結果との差分を、補正値として算出するステップと、
流量演算部が、前記時間差算出部による算出結果及び前記差分算出部により算出された補正値に基づいて、測定対象である流体の流量を演算するステップと
を有する超音波流量計による流量演算方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、超音波を用いて流量の計測を行う超音波流量計及び流量演算方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、一対の超音波センサにより送受信される超音波の伝播時間差に基づいて、測定対象である流体の流量を計測する超音波流量計が知られている。
このような超音波流量計に関し、受信信号のゼロクロス点を予め定められた数だけ検出し、当該ゼロクロス点までの超音波の伝搬時間を計測し、当該伝搬時間に基づいて流体の流量を求める方法が知られている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２－２４２０９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、一対の超音波センサは、センサ特性の差により、温度に伴って、流量計測で用いられる時間差（伝播時間差）のゼロ点がドリフトする現象がある。そして、このドリフトの変動量は、ゼロクロス点によって異なる。そのため、従来技術のように受信信号における違う箇所のゼロクロス点を用いて流量計測を行う場合、ドリフトの変動量が大きいゼロクロス点が用いられて計測誤差が大きくなる可能性がある。

【0005】

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ゼロクロス点を用いて流量計測を行う場合でも、従来に対して計測誤差を低減可能な超音波流量計を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この発明に係る超音波流量計は、一方の超音波センサにより受信された受信信号を取得する第１の受信信号取得部と、他方の超音波センサにより受信された受信信号を取得する第２の受信信号取得部と、第１の受信信号取得部による取得結果に基づいて、複数の単位計測工程毎に、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測する第１のゼロクロス点計測部と、第２の受信信号取得部による取得結果に基づいて、複数の単位計測工程毎に、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測する第２のゼロクロス点計測部と、第１のゼロクロス点計測部による計測結果と第２のゼロクロス点計測部による計測結果との時間差を算出する時間差算出部と、時間差算出部による算出結果に基づいて、前半ゼロクロス点での時間差の平均値を算出する第１の平均値算出部と、時間差算出部による算出結果に基づいて、後半ゼロクロス点での時間差の平均値を算出する第２の平均値算出部と、第１の平均値算出部による算出結果と第２の平均値算出部による算出結果との差分を、補正値として算出する差分算出部と、時間差算出部による算出結果及び差分算出部により算出された補正値に基づいて、測定対象である流体の流量を演算する流量演算部とを備えたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

この発明によれば、上記のように構成したので、ゼロクロス点を用いて流量計測を行う場合でも、従来に対して計測誤差を低減可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態１に係る超音波流量計の構成例を示す図である。

【図2】実施の形態１における演算部の構成例を示す図である。

【図3】ゼロクロス点を説明するための図である。

【図4】実施の形態１における演算部の動作例を示すフローチャートである。

【図5】ゼロクロス点毎の時間差におけるゼロ点のドリフトを説明するための図である。

【図6】実施の形態１における演算部で用いられる各種パラメータの一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る超音波流量計の構成例を示す図である。
超音波流量計は、超音波を用いて流体に対する計測を行う。この超音波流量計は、図１に示すように、測定管１、超音波センサ２、超音波センサ３及び演算部４を備えている。

【0010】

測定管１は、内部に測定対象である流体が流れる円筒状部材である。

【0011】

超音波センサ２は、測定管１の側壁における上流側に取付けられ、測定管１内で超音波センサ３との間で超音波の送受信を行う超音波トランスデューサである。すなわち、超音波センサ２は、測定管１内で下流側（超音波センサ３）に対して超音波を送信し、下流側（超音波センサ３）からの超音波を受信信号として受信する。

【0012】

超音波センサ３は、測定管１の側壁における下流側に取付けられ、測定管１内で超音波センサ２との間で超音波の送受信を行う超音波トランスデューサである。すなわち、超音波センサ３は、測定管１内で上流側（超音波センサ２）に対して超音波を送信し、上流側（超音波センサ２）からの超音波を受信信号として受信する。

【0013】

なお、超音波センサ２及び超音波センサ３の位置関係は、超音波センサ２及び超音波センサ３で用いられる超音波の伝搬経路に応じて設計される。

【0014】

演算部４は、超音波センサ２による送受信結果及び超音波センサ３による送受信結果に基づいて、測定管１内における流体の流量を演算する。

【0015】

この演算部４は、図２に示すように、受信信号取得部（第１の受信信号取得部）４０１、受信信号取得部（第２の受信信号取得部）４０２、ゼロクロス点計測部（第１のゼロクロス点計測部）４０３、ゼロクロス点計測部（第２のゼロクロス点計測部）４０４、時間差算出部４０５、平均値算出部（第１の平均値算出部）４０６、平均値算出部（第２の平均値算出部）４０７、差分算出部４０８及び流量演算部４０９を備えている。

【0016】

なお、演算部４は、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、システムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の処理回路、又はメモリ等に記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等により実現される。

【0017】

受信信号取得部４０１は、超音波センサ２により受信された受信信号を取得する。

【0018】

受信信号取得部４０２は、超音波センサ３により受信された受信信号を取得する。

【0019】

ゼロクロス点計測部４０３は、受信信号取得部４０１による取得結果に基づいて、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測する。ゼロクロス点計測部４０３は、上記の処理を、複数の受信信号毎（単位計測工程毎）に実施する。
なお、例えば図３に示すように、ゼロクロス点は、受信の開始後、受信信号の強度が閾値（閾値電圧）を超えた後に当該受信信号の強度がゼロとなる点である。なお、このゼロクロス点は、通常、受信信号の受信開始点から当該受信信号が最大振幅となる点までに生じた点が計測対象とされる。図３において、上段は超音波の送信波形を示し、下段は超音波の受信波形（受信信号の波形）を示している。また、図３において、符号３１は受信開始点を示し、符号３２は閾値を示し、符号３３はゼロクロス点を示し、符号３４は受信信号が最大振幅となる点を示している。また、ゼロクロス点計測部４０３が１回の単位計測工程において、時間の計測を行うゼロクロス点の数は、事前に設定される。また、単位計測工程の回数は、事前に設定される。

【0020】

ゼロクロス点計測部４０４は、受信信号取得部４０２による取得結果に基づいて、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測する。ゼロクロス点計測部４０４は、上記の処理を、複数の受信信号毎（単位計測工程毎）に実施する。
なお、ゼロクロス点計測部４０４が１回の単位計測工程において、時間の計測を行うゼロクロス点の数は、事前に設定される。また、単位計測工程の回数は、事前に設定される。

【0021】

なお、受信信号取得部４０１，４０２及びゼロクロス点計測部４０３，４０４による動作は、１系統の回路で実現可能である。すなわち、順方向の送受信と逆方向の送受信とに応じて、上記回路と超音波センサ２，３の接続が切替えられることで、上記の動作を実現可能である。

【0022】

時間差算出部４０５は、ゼロクロス点計測部４０３による計測結果とゼロクロス点計測部４０４による計測結果との時間差を算出する。この際、まず、時間差算出部４０５は、ゼロクロス点毎に、ゼロクロス点計測部４０３による各単位計測工程での計測結果を平均化することで、平均値を算出する。同様に、時間差算出部４０５は、ゼロクロス点毎に、ゼロクロス点計測部４０４による各単位計測工程での計測結果を平均化することで、平均値を算出する。そして、時間差算出部４０５は、ゼロクロス点毎に上記２つの平均値の差分を算出することで、各ゼロクロス点での時間差を算出する。

【0023】

平均値算出部４０６は、時間差算出部４０５による算出結果に基づいて、前半ゼロクロス点での時間差の平均値を算出する。
なお、前半ゼロクロス点は、受信信号の受信開始点から当該受信信号が最大振幅となる点までに生じた複数個のゼロクロス点を時間順に並べた際に、受信開始点に近い１つ以上のゼロクロス点を指す。

【0024】

平均値算出部４０７は、時間差算出部４０５による算出結果に基づいて、後半ゼロクロス点での時間差の平均値を算出する。
なお、後半ゼロクロス点は、受信信号の受信開始点から当該受信信号が最大振幅となる点までに生じた複数個のゼロクロス点を時間順に並べた際に、受信開始点から遠い１つ以上のゼロクロス点を指し、前半ゼロクロス点より後に生じたゼロクロス点である。

【0025】

差分算出部４０８は、平均値算出部４０６により算出された平均値と、平均値算出部４０７により算出された平均値との差分を、補正値として算出する。

【0026】

流量演算部４０９は、時間差算出部４０５による算出結果及び差分算出部４０８による算出結果に基づいて、測定管１内における流体の流量を算出する。この際、まず、流量演算部４０９は、時間差算出部４０５により算出された時間差を、差分算出部４０８により算出された補正値で補正する。そして、流量演算部４０９は、補正値で補正した時間差（補正後の時間差）に基づいて、流体の流量を算出する。流量演算部４０９の動作原理は、補正後の時間差を用いる点以外は、従来の流量演算の原理を採用可能であり、その説明を省略する。

【0027】

次に、図２に示す実施の形態１における演算部４の動作例について、図４を参照しながら説明する。
ここで、一対の超音波センサ２，３は、センサ特性の差により、温度に伴って、流体計測で用いられる時間差（伝播時間差）のゼロ点がドリフトする現象がある。このドリフトの変動幅が所定の範囲内であれば、超音波流量計の計測精度は満たされる。一方、図５に示すように、上記流量計測で用いられる時間差をゼロクロス点毎に分解すると、時間軸における後ろのゼロクロス点になる程、温度変化による影響がより大きくなっていることがわかる。

【0028】

そして、超音波流量計による流量計測において、前半ゼロクロス点の時間差だけを用いると、系統誤差（温度変化に伴うゼロ点のドリフト等）は小さくなるが、ＳＮが悪く、平均算出に使えるゼロクロス点の数も少なくなり、偶然誤差が大きくなってしまう。ＳＮは、信号（Ｓ）とノイズ（Ｎ）との比である。偶然誤差は、測定者がコントロールできない偶然によるものであり、測定回数を増やすこと等によりその影響を減らせる。
一方、超音波流量計による流量計測において、後半ゼロクロス点の時間差を用いると、ＳＮはよく、偶然誤差は小さくなるが、系統誤差が大きくなってしまう。

【0029】

そこで、実施の形態１に係る超音波流量計では、前半ゼロクロス点での時間差から系統誤差を定量し、その値を利用して後半ゼロクロス点での時間差を補正した上で、流量計測を行う。これにより、実施の形態１に係る超音波流量計では、偶然誤差を低く抑えたまま、系統誤差を低減可能となる。

【0030】

図２に示す実施の形態１における演算部４の動作例では、図４に示すように、まず、受信信号取得部４０１及び受信信号取得部４０２は、受信信号を取得する（ステップＳＴ４０１）。
すなわち、受信信号取得部４０１は、超音波センサ２により受信された受信信号を取得する。
同様に、受信信号取得部４０２は、超音波センサ３により受信された受信信号を取得する。

【0031】

次いで、ゼロクロス点計測部４０３及びゼロクロス点計測部４０４は、単位計測工程毎に、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測する（ステップＳＴ４０２）。
すなわち、ゼロクロス点計測部４０３は、単位計測工程毎に、受信信号取得部４０１による取得結果に基づいて、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測する。
同様に、ゼロクロス点計測部４０４は、単位計測工程毎に、受信信号取得部４０２による取得結果に基づいて、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測する。

【0032】

図３では、ゼロクロス点計測部４０３及びゼロクロス点計測部４０４が、１回の単位計測工程において、６点のゼロクロス点の時間を計測した場合を示している。また、単位計測工程の回数は、例えば３１回である。

【0033】

なお、ゼロクロス点計測部４０３により計測された、ｋ回目の単位計測工程におけるｍ番目のゼロクロス点の時間を順ＺＣｍ（ｋ）と表す。
また、ゼロクロス点計測部４０４により計測された、ｋ回目の単位計測工程におけるｍ番目のゼロクロス点の時間を逆ＺＣｍ（ｋ）と表す。

【0034】

次いで、時間差算出部４０５は、下式（１）に示すように、ゼロクロス点計測部４０３による計測結果とゼロクロス点計測部４０４による計測結果との時間差（ＺＣｍΔｔ）を算出する（ステップＳＴ４０３）。この際、まず、時間差算出部４０５は、ゼロクロス点毎に、ゼロクロス点計測部４０３による各単位計測工程での計測結果を平均化することで、平均値を算出する。同様に、時間差算出部４０５は、ゼロクロス点毎に、ゼロクロス点計測部４０４による各単位計測工程での計測結果を平均化することで、平均値を算出する。そして、時間差算出部４０５は、ゼロクロス点毎に上記２つの平均値の差分を算出することで、各ゼロクロス点での時間差を算出する。
ＺＣｍΔｔ＝（Σ逆ＺＣｍ（ｋ）／ｋ）－（Σ順ＺＣｍ（ｋ）／ｋ） （１）

【0035】

次いで、平均値算出部４０６は、時間差算出部４０５による算出結果に基づいて、前半ゼロクロス点での時間差の平均値を算出する（ステップＳＴ４０４）。この際、例えば、平均値算出部４０６は、下式（２）に示すように、１番目から４番目のゼロクロス点での時間差の平均値（Δｔ１＿２＿３＿４）を算出する。なお、平均値算出部４０６は、標準偏差を維持するため、Ｎ平均を実施することで、すなわち、上記の平均値の算出をＮ回（複数回）繰返して平均化することで、最終的な平均値（Δｔ１＿２＿３＿４＿Ｎ）を算出してもよい。Ｎは、偶然誤差の影響を低減するのに十分な数とされる。
Δｔ１＿２＿３＿４＝（ＺＣ１Δｔ＋ＺＣ２Δｔ＋ＺＣ３Δｔ＋ＺＣ４Δｔ）／４ （２）

【0036】

次いで、平均値算出部４０７は、時間差算出部４０５による算出結果に基づいて、後半ゼロクロス点での時間差の平均値を算出する（ステップＳＴ４０５）。この際、例えば、平均値算出部４０７は、下式（３）に示すように、５番目と６番目のゼロクロス点での時間差の平均値（Δｔ５＿６）を算出する。なお、平均値算出部４０７は、標準偏差を維持するため、Ｎ平均を実施することで、すなわち、上記の平均値の算出をＮ回（複数回）繰返して平均化することで、最終的な平均（Δｔ５＿６＿Ｎ）を算出してもよい。Ｎは、偶然誤差の影響を低減するのに十分な数とされる。
Δｔ５＿６＝（ＺＣ５Δｔ＋ＺＣ６Δｔ）／２ （３）

【0037】

次いで、差分算出部４０８は、平均値算出部４０６により算出された平均値と、平均値算出部４０７により算出された平均値との差分を、補正値として算出する（ステップＳＴ４０６）。この際、上記の例では、下式（４）のように、差分算出部４０８は、５番目と６番目のゼロクロス点での時間差の平均値から、１番目から４番目のゼロクロス点での時間差の平均値を差し引くことで、差分値（補正値）を算出する。この補正値は、後半ゼロクロス点での時間差における系統誤差を低減するための補正値である。
補正値＝Δｔ５＿６＿Ｎ－Δｔ１＿２＿３＿４＿Ｎ （４）

【0038】

次いで、流量演算部４０９は、時間差算出部４０５による算出結果及び差分算出部４０８による算出結果に基づいて、測定管１内における流体の流量を算出する（ステップＳＴ４０７）。この際、上記の例では、まず、流量演算部４０９は、下式（５）に示すように、５番目と６番目のゼロクロス点での時間差の平均値から補正値を差し引くことで、補正後の５番目と６番目のゼロクロス点での時間差の平均値（補正後Δｔ５＿６）を算出する。これにより、流量演算部４０９は、ＺＣ５Δｔ及びＺＣ６Δｔの標準偏差を維持しつつ、ＺＣ５Δｔ及びＺＣ６Δｔの温度特性をＺＣ１Δｔ～ＺＣ４Δｔの温度特性に近づくように補正することができる。そして、流量演算部４０９は、下式（６）に示すように、１番目と２番目のゼロクロス点での時間差の平均値、３番目と４番目のゼロクロス点での時間差の平均値、及び、補正後の５番目と６番目のゼロクロス点での時間差の平均値の平均値を算出することで、補正後の時間差（補正後Δｔ）を算出する。そして、流量演算部４０９は、この補正後の時間差を用いて、流体の流量を演算する。
補正後Δｔ５＿６＝Δｔ５＿６－補正値 （５）
補正後Δｔ＝（Δｔ１＿２＋Δｔ３＿４＋補正後Δｔ５＿６）／３ （６）

【0039】

図６は実施の形態１における演算部４で用いられる各種パラメータの値の一例を示している。

【0040】

なお上記では、一例として、演算部４が、Δｔ５＿６とΔｔ１＿２＿３＿４を用いて補正値を得る場合を示した。しかしながら、これに限らず、演算部４は、他の前半ゼロクロス点での時間差と後半ゼロクロス点での時間差を用いて補正値を得てもよい。すなわち、演算部４が用いるゼロクロス点の数、前半ゼロクロス点に含めるゼロクロス点の数、及び、後半ゼロクロス点に含めるゼロクロス点の数は、上記の例に限らない。また、演算部４は、Ｒｉｓｅ－Ｆａｌｌペア（偶数個のゼロクロス点）の平均をとることで、基準電位（０点）のずれ及び信号強度（傾き）の変化に伴うゼロクロス点の誤差を緩和できる。

【0041】

このように、実施の形態１に係る超音波流量計では、前半ゼロクロス点での時間差と後半ゼロクロス点での時間差とを比較し、後半ゼロクロス点での系統誤差が前半ゼロクロス点での系統誤差と同じ水準になるように補正を行う。これにより、実施の形態１に係る超音波流量計では、全体の系統誤差を低減することが可能となる。

【0042】

なお、単位計測工程を増やして前半ゼロクロス点での時間差を用いることで、計測精度（偶然誤差）を維持しつつ、系統誤差（温度変化に伴うゼロ点のドリフト等）を減らす方法も考えられる。しかしながら、単位計測工程を増やすと、電力及びメモリの消費が増えてしまう。
これに対し、実施の形態１に係る超音波流量計において、単位計測工程数を増やさずに、偶然誤差の増加を防ぐためには、補正後の後半ゼロクロス点での時間差の偶然誤差と補正前の後半ゼロクロス点での時間差の偶然誤差とを同じ水準に保つ必要がある。
一方、前半ゼロクロス点での時間差と後半ゼロクロス点での時間差との関係は短期間では変わらない。すなわち、短時間（Ｎ平均の間）では、前半ゼロクロス点での時間差と後半ゼロクロス点での時間差の差が大きく変化しない。そのため、Ｎ平均が利用可能である。

【0043】

そこで、実施の形態１に係る超音波流量計では、前半ゼロクロス点での時間差と後半ゼロクロス点での時間差との差を一定時間で平均化する。これにより、補正後の後半ゼロクロス点での時間差の偶然誤差を減らすことができる。

【0044】

例えば、Δｔ１＿２＿３＿４の標準偏差をＡとし、Δｔ５＿６の標準偏差をＢとする。
この場合、平均回数がＮ回の場合でのΔｔ１＿２＿３＿４の標準偏差は、Ａ/（Ｎ）＾０．５となる。
また、平均回数がＮ回の場合でのΔｔ５＿６の標準偏差は、Ｂ/（Ｎ）＾０．５となる。

【0045】

この場合、補正値はΔｔ５＿６＿Ｎ－Δｔ１＿２＿３＿４＿Ｎであるため、補正値の標準偏差は、（（Ｂ/（Ｎ）＾０．５）＾２＋（Ａ/（Ｎ）＾０．５）＾２）＾０．５となる。
また、補正後Δｔ５＿６はΔｔ５＿６－補正値であるため、補正後Δｔ５＿６の標準偏差は、（Ｂ＾２＋（補正値の標準偏差）＾２）＾０．５となる。

【0046】

そして、この補正後Δｔ５＿６の標準偏差と、補正前のΔｔ５＿６の標準偏差（Ｂ）とを同じ水準に保つ場合、Ｂと比べて補正値の標準偏差を十分小さく抑える必要がある。よって、実施の形態１に係る超音波流量計では、平均回数（Ｎ）を調整することで、補正値の標準偏差を十分小さく抑える。すなわち、補正後Δｔ５＿６の標準偏差と、補正前のΔｔ５＿６の標準偏差（Ｂ）とを同じ水準（例えば、差が１％以内）に保つように平均回数（Ｎ）を調整する。

【0047】

以上のように、この実施の形態１によれば、超音波流量計は、超音波センサ２により受信された受信信号を取得する受信信号取得部４０１と、超音波センサ３により受信された受信信号を取得する受信信号取得部４０２と、受信信号取得部４０１による取得結果に基づいて、複数の単位計測工程毎に、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測するゼロクロス点計測部４０３と、受信信号取得部４０２による取得結果に基づいて、複数の単位計測工程毎に、送信の開始からゼロクロス点までの時間を複数回計測するゼロクロス点計測部４０４と、ゼロクロス点計測部４０３による計測結果とゼロクロス点計測部４０４による計測結果との時間差を算出する時間差算出部４０５と、時間差算出部４０５による算出結果に基づいて、前半ゼロクロス点での時間差の平均値を算出する平均値算出部４０６と、時間差算出部４０５による算出結果に基づいて、後半ゼロクロス点での時間差の平均値を算出する平均値算出部４０７と、平均値算出部４０６による算出結果と平均値算出部４０７による算出結果との差分を、補正値として算出する差分算出部４０８と、時間差算出部４０５による算出結果及び差分算出部４０８により算出された補正値に基づいて、測定対象である流体の流量を演算する流量演算部４０９とを備えた。これにより、実施の形態１に係る超音波流量計は、ゼロクロス点を用いて流量計測を行う場合でも、従来に対して計測誤差を低減可能となる。

【0048】

なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、若しくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

【符号の説明】

【0049】

１ 測定管
２ 超音波センサ
３ 超音波センサ
４ 演算部
４０１ 受信信号取得部（第１の受信信号取得部）
４０２ 受信信号取得部（第２の受信信号取得部）
４０３ ゼロクロス点計測部（第１のゼロクロス点計測部）
４０４ ゼロクロス点計測部（第２のゼロクロス点計測部）
４０５ 時間差算出部
４０６ 平均値算出部（第１の平均値算出部）
４０７ 平均値算出部（第２の平均値算出部）
４０８ 差分算出部
４０９ 流量演算部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】