特開 2024-111984 超音波時間計測装置及び超音波時間計測方法

(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】P2024111984

(43)【公開日】2024-08-20

(54)【発明の名称】超音波時間計測装置及び超音波時間計測方法

(51)【国際特許分類】

   G01F 1/66 20220101AFI20240813BHJP

【ＦＩ】

G01F1/66 102

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023016771

(22)【出願日】2023-02-07

(71)【出願人】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003177

【氏名又は名称】弁理士法人旺知国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】森田 晃

(72)【発明者】

【氏名】山内 芳准

(72)【発明者】

【氏名】増永 靖行

(72)【発明者】

【氏名】小泉 和裕

(72)【発明者】

【氏名】木代 雅巳

(72)【発明者】

【氏名】金井 秀夫

(72)【発明者】

【氏名】山下（宮本） 汐里

【テーマコード（参考）】

2F035

【Ｆターム（参考）】

2F035DA08

2F035DA16

(57)【要約】

【課題】超音波の伝搬時間を精度よく計測する。
【解決手段】送信モードの超音波センサ２００から受信モードの超音波センサ２００に送信される超音波の伝搬時間を計測する超音波流量計１００は、送信モードの超音波センサ２００から超音波を繰り返し送信させる送信部１３０と、送信モードの超音波センサ２００から送信された超音波を受信モードの超音波センサ２００が受信したことを検出する受信部１５０と、受信モードの超音波センサ２００により繰り返し受信される超音波の各々の受信時刻までの基準時刻からの経過時間を計測する時間計測部１７０と、時間計測部１７０により計測された経過時間に基づいて、送信モードの超音波センサ２００から受信モードの超音波センサ２００までの超音波の伝搬時間を算出する流量算出部１８０と、を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１センサから第２センサに送信される測定波の伝搬時間を計測する超音波時間計測装置において、
前記第１センサから前記測定波を繰り返し送信させる送信回路と、
前記第１センサから送信された前記測定波を前記第２センサが受信したことを検出する受信回路と、
前記第２センサにより繰り返し受信される前記測定波の各々の受信時刻までの基準時刻からの経過時間を計測する時間計測部と、
前記時間計測部により計測された経過時間に基づいて、前記第１センサから前記第２センサまでの前記測定波の伝搬時間を算出する算出部と、
を備える、
超音波時間計測装置。

【請求項2】

前記第１センサから繰り返し送信される前記測定波の送信回数は、Ｎ回（Ｎは２以上の整数）であり、
前記時間計測部は、
前記第１センサから繰り返し送信される前記測定波のうち、１番目に送信された前記測定波の送信時刻を前記基準時刻とし、２番目以降に送信された前記測定波の送信時刻までの前記基準時刻からの経過時間を計測し、
Ｎ番目に送信された前記測定波の受信時刻までの前記基準時刻からの経過時間を計測した後に、１番目からＮ番目に送信された前記測定波の各々の受信時刻までの前記基準時刻からの経過時間、及び、２番目からＮ番目に送信された前記測定波の各々の送信時刻までの前記基準時刻からの経過時間を示す時間情報を、前記算出部に出力する、
請求項１に記載の超音波時間計測装置。

【請求項3】

前記第１センサから繰り返し送信される前記測定波の送信回数は、Ｎ回（Ｎは２以上の整数）であり、
前記送信回路は、
所定の周期を有する送信クロックに同期して、前記第１センサから前記測定波を繰り返し送信させ、
前記時間計測部は、
前記第１センサから繰り返し送信される前記測定波のうち、１番目に送信された前記測定波の送信時刻を前記基準時刻とし、
Ｎ番目に送信された前記測定波の受信時刻までの前記基準時刻からの経過時間を計測した後に、１番目からＮ番目に送信された前記測定波の各々の受信時刻までの前記基準時刻からの経過時間を示す時間情報を、前記算出部に出力し、
前記算出部は、
前記所定の周期及び前記時間計測部により計測された経過時間に基づいて、前記第１センサから前記第２センサまでの前記測定波の伝搬時間を算出する、
請求項１に記載の超音波時間計測装置。

【請求項4】

前記算出部は、
前記時間計測部により計測された経過時間に基づいて、前記第１センサから繰り返し送信される前記測定波の各々の伝搬時間を算出し、前記時間計測部により計測された経過時間に基づいて算出した複数の伝搬時間のうち所定の時間範囲内の伝搬時間を用いて、前記第１センサから前記第２センサまでの前記測定波の伝搬時間を特定する、
請求項１に記載の超音波時間計測装置。

【請求項5】

前記第１センサから繰り返し送信される前記測定波の送信回数を可変に設定する設定部をさらに備え、
前記算出部は、
前記第１センサから送信され、流体を伝搬して前記第２センサに受信された前記測定波の伝搬時間に基づいて、前記流体の流速を算出し、
前記設定部は、
前記算出部により算出された前記流体の流速に基づいて、前記測定波の送信回数を可変に設定する、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の超音波時間計測装置。

【請求項6】

前記設定部は、
前記算出部により算出された前記流体の流速が遅い場合、前記流体の流速が早い場合に比べて、繰り返し送信される前記測定波の送信回数を増加させる、
請求項５に記載の超音波時間計測装置。

【請求項7】

第１センサから第２センサに送信される測定波の伝搬時間を計測する超音波時間計測方法において、
前記第１センサから前記測定波を繰り返し送信させ、
前記第１センサから送信された前記測定波を前記第２センサが受信したことを検出し、
前記第２センサにより繰り返し受信される前記測定波の各々の受信時刻までの基準時刻からの経過時間を計測し、
計測された経過時間に基づいて、前記第１センサから前記第２センサまでの前記測定波の伝搬時間を算出する、
超音波時間計測方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、超音波時間計測装置及び超音波時間計測方法に関する。

【背景技術】

【0002】

超音波を利用して流体の流速等を計測する超音波流速測定装置及び超音波流量計等の計測装置が知られている。例えば、特許文献１には、流体の流れに対して順方向に送信された超音波の伝搬時間と、流体の流れに対して逆方向に送信された超音波の伝搬時間との差に基づいて、流体の流速を算出する方法が開示されている。流体の流れに対して順方向に送信された超音波の伝搬時間は、例えば、流体の流れに対して上流に配置された第１センサから送信された超音波が下流に配置された第２センサに受信されるまでの伝搬時間である。また、流体の流れに対して逆方向に送信された超音波の伝搬時間は、例えば、第２センサから送信された超音波が第１センサに受信されるまでの伝搬時間である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０００－３３８１２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

流体の流速を計測する計測装置では、超音波の伝搬時間を精度よく計測することが求められる。以上の事情を考慮して、本発明のひとつの態様は、超音波の伝搬時間を精度よく計測することを目的のひとつとする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の好適な態様に係る超音波時間計測装置は、第１センサから第２センサに送信される測定波の伝搬時間を計測する超音波時間計測装置において、前記第１センサから前記測定波を繰り返し送信させる送信回路と、前記第１センサから送信された前記測定波を前記第２センサが受信したことを検出する受信回路と、前記第２センサにより繰り返し受信される前記測定波の各々の受信時刻までの基準時刻からの経過時間を計測する時間計測部と、前記時間計測部により計測された経過時間に基づいて、前記第１センサから前記第２センサまでの前記測定波の伝搬時間を算出する算出部と、を備える。

【0006】

本発明の好適な態様に係る超音波時間計測方法は、第１センサから第２センサに送信される測定波の伝搬時間を計測する超音波時間計測方法において、前記第１センサから前記測定波を繰り返し送信させ、前記第１センサから送信された前記測定波を前記第２センサが受信したことを検出し、前記第２センサにより繰り返し受信される前記測定波の各々の受信時刻までの基準時刻からの経過時間を計測し、計測された経過時間に基づいて、前記第１センサから前記第２センサまでの前記測定波の伝搬時間を算出する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１実施形態に係る超音波流量計を含む計測システムの一例を説明するための説明図である。

【図2】図１に示した計測システムの各種信号の一例を説明するためのタイミングチャートである。

【図3】図１に示した計測システムの対比例に係る各種信号の一例を説明するためのタイミングチャートである。

【図4】第２実施形態に係る超音波流量計を含む計測システムの一例を説明するための説明図である。

【図5】図４に示した計測システムの各種信号の一例を説明するためのタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。各図において、各部の寸法及び縮尺は、実際のものと適宜に異ならせてある。また、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。

【0009】

Ａ．実施形態
以下、本発明の実施形態を説明する。先ず、図１を参照しながら、実施形態に係る計測システム１０の概要の一例について説明する。

【0010】

Ａ１：第１実施形態
図１は、第１実施形態に係る超音波流量計１００を含む計測システム１０の一例を説明するための説明図である。

【0011】

計測システム１０は、例えば、配管ＰＬ内の流体ＦＬの流量を、超音波を用いて計測するシステムである。例えば、計測システム１０は、配管ＰＬ内の流体ＦＬの流量を計測する超音波流量計１００と、互いに対となる２つの超音波センサ２００（２００ａ及び２００ｂ）とを有する。超音波流量計１００は、「超音波時間計測装置」の一例であり、２つの超音波センサ２００は、「第１センサ」及び「第２センサ」の一例である。また、超音波は、「測定波」の一例である。

【0012】

超音波センサ２００ａ及び２００ｂの各々は、超音波の送受信が可能な超音波振動子（図示せず）を含む。超音波センサ２００ａ及び２００ｂは、例えば、超音波センサ２００ａ及び２００ｂの一方から他方に送信される超音波の経路が配管ＰＬの中心軸ＣＬ付近を通過するように、配管ＰＬの外面ＯＦ（ＯＦａ及びＯＦｂ）に配置されることが好ましい。より好ましくは、超音波センサ２００ａ及び２００ｂは、超音波センサ２００ａ及び２００ｂの一方から他方に送信される超音波の経路が配管ＰＬの中心軸ＣＬと交差するように、配管ＰＬの外面ＯＦに配置される。図１に示す例では、配管ＰＬの外面ＯＦのうち、接平面が互いに平行な外面ＯＦａ及びＯＦｂに、超音波センサ２００ａ及び２００ｂがそれぞれ配置される。

【0013】

さらに、図１に示す例では、超音波センサ２００ａ及び２００ｂは、流体ＦＬの流れに対して上流及び下流にそれぞれ配置される。図１のＺ方向は、流体ＦＬが流れる方向を示す。また、図１に示す例では、超音波センサ２００ａ及び２００ｂの各々は、超音波センサ２００ａ及び２００ｂの一方から他方に送信される超音波の経路が配管ＰＬの外面ＯＦａ及びＯＦｂに対して傾斜するように、外面ＯＦａ及びＯＦｂにそれぞれ取り付けられる。このため、超音波センサ２００ａ又は２００ｂで発生した超音波は、配管ＰＬの外面ＯＦに対する超音波センサ２００の傾斜に応じた角度で、配管ＰＬ及び流体ＦＬ内を伝搬する。なお、超音波センサ２００ａ及び２００ｂは、後述する超音波流量計１００に含まれる切替部１４０により、超音波を送信する超音波センサ２００と超音波を受信する超音波センサ２００とに切り替えられる。

【0014】

超音波流量計１００は、例えば、超音波センサ２００ａから超音波センサ２００ｂに送信される超音波の伝搬時間、及び、超音波センサ２００ｂから超音波センサ２００ａに送信される超音波の伝搬時間を計測する。そして、超音波流量計１００は、計測した超音波の伝搬時間等に基づいて、配管ＰＬ内の流体ＦＬの流量を算出する。本実施形態では、超音波の伝搬時間を計測する方法として、超音波センサ２００ａ及び２００ｂの一方から他方への超音波の送信を複数回繰り返す方法（所謂、シングアラウンド法）が用いられる場合を想定する。また、本実施形態では、超音波センサ２００ａ及び２００ｂの一方から他方に繰り返し送信される超音波の送信回数（送信の繰り返し数）が、Ｎ回（Ｎは２以上の整数）である場合を想定する。このように、本実施形態では、例えば、Ｎ回送信された超音波の伝搬時間の合計を値Ｎで除算した値を超音波の伝搬時間の計測結果とすることにより、計測結果として得られる超音波の伝搬時間の分解能を向上することができる。

【0015】

例えば、超音波流量計１００は、制御部１２０、送信部１３０、切替部１４０、受信部１５０、計測信号出力回路１６０、時間計測部１７０、及び、流量算出部１８０を有する。送信部１３０は、「送信回路」の一例であり、受信部１５０は、「受信回路」の一例である。また、流量算出部１８０は、「算出部」の一例である。

【0016】

制御部１２０は、超音波流量計１００の各要素を制御する。制御部１２０は、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、又は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等のハードウェアにより実現されてもよい。あるいは、制御部１２０は、超音波流量計１００の各要素を制御するプロセッサであってもよい。具体的には、制御部１２０は、例えば、１又は複数のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を含んで構成されてもよい。この場合、制御部１２０は、例えば、図示しない記憶装置から読み出した制御プログラムを実行することにより、超音波流量計１００の各要素を制御する機能ブロックとして機能する。

【0017】

また、例えば、制御部１２０が複数のＣＰＵを含んで構成される場合、制御部１２０の機能の一部又は全部は、これら複数のＣＰＵが制御プログラム等のプログラムに従って協働して動作することで実現されてもよい。また、制御部１２０は、１又は複数のＣＰＵと、ＧＰＵ、ＤＳＰ、又は、ＦＰＧＡ等のハードウェアとを含んで構成されるものであってもよい。この場合、制御部１２０の機能の一部又は全部は、ＤＳＰ等のハードウェアにより実現されてもよい。

【0018】

制御部１２０は、例えば、超音波を送信する超音波センサ２００と超音波を受信する超音波センサ２００とを切り替える切替信号ＳＷｓｉｇを生成し、生成した切替信号ＳＷｓｉｇを切替部１４０に出力する。すなわち、制御部１２０は、流体ＦＬの流れに対して上流から下流に伝搬する超音波の伝搬時間の計測と、流体ＦＬの流れに対して下流から上流に伝搬する超音波の伝搬時間の計測との切り替えを制御する。以下では、流体ＦＬの流れに対して上流から下流に向かう方向は、流体ＦＬの流れに対して順方向とも称され、流体ＦＬの流れに対して下流から上流に向かう方向は、流体ＦＬの流れに対して逆方向とも称される。

【0019】

また、制御部１２０は、繰り返し送信される超音波のうちの１番目に送信される超音波の送信タイミングを規定する第１送信タイミング信号ＦＳＴｓｉｇを生成し、生成した第１送信タイミング信号ＦＳＴｓｉｇを送信部１３０及び時間計測部１７０に出力する。超音波の送信タイミングは、超音波の送信時刻に対応する。

【0020】

送信部１３０は、超音波センサ２００から超音波を繰り返し送信させる。例えば、送信部１３０は、制御部１２０からの指示に応じて超音波センサ２００ａ又は２００ｂを駆動することで、配管ＰＬ内の流体ＦＬに超音波を送信する。具体的には、送信部１３０は、超音波センサ２００を駆動するための送信パルス信号ＳＰｓｉｇを、切替部１４０を介して超音波センサ２００ａ又は２００ｂに送信する。

【0021】

例えば、送信部１３０は、タイミング制御回路１３２、タイミング信号出力回路１３４及びパルス送信回路１３６を有する。

【0022】

タイミング制御回路１３２は、例えば、図示しない遅延回路を有する。例えば、タイミング制御回路１３２は、超音波センサ２００ａ又は２００ｂが超音波を受信したことを示す受信検出信号ＲＤｓｉｇを受信部１５０から受け、受信検出信号ＲＤｓｉｇを遅延させる。そして、タイミング制御回路１３２は、繰り返し送信される超音波のうちの２番目以降に送信される超音波の送信タイミングを規定する後続送信タイミング信号ＳＳＴｓｉｇを、受信検出信号ＲＤｓｉｇを遅延させた信号に基づいて生成する。後続送信タイミング信号ＳＳＴｓｉｇは、タイミング制御回路１３２からタイミング信号出力回路１３４及び計測信号出力回路１６０に出力される。

【0023】

タイミング信号出力回路１３４は、第１送信タイミング信号ＦＳＴｓｉｇを制御部１２０から受け、後続送信タイミング信号ＳＳＴｓｉｇをタイミング制御回路１３２から受ける。そして、タイミング信号出力回路１３４は、繰り返し送信される超音波の各々の送信タイミングを規定する送信タイミング信号ＳＴｓｉｇを、第１送信タイミング信号ＦＳＴｓｉｇ及び後続送信タイミング信号ＳＳＴｓｉｇに基づいて生成する。送信タイミング信号ＳＴｓｉｇは、タイミング信号出力回路１３４からパルス送信回路１３６に出力される。

【0024】

タイミング信号出力回路１３４の構成は特に限定されないが、例えば、タイミング信号出力回路１３４は、論理和回路であってもよい。この場合、第１送信タイミング信号ＦＳＴｓｉｇと後続送信タイミング信号ＳＳＴｓｉｇとの論理和結果が送信タイミング信号ＳＴｓｉｇに対応する。また、例えば、タイミング信号出力回路１３４は、第１送信タイミング信号ＦＳＴｓｉｇ及び後続送信タイミング信号ＳＳＴｓｉｇの一方を選択し、選択した信号を送信タイミング信号ＳＴｓｉｇとしてパルス送信回路１３６に出力する選択回路であってもよい。この場合、第１送信タイミング信号ＦＳＴｓｉｇが送信タイミング信号ＳＴｓｉｇとして選択された後は、後続送信タイミング信号ＳＳＴｓｉｇが送信タイミング信号ＳＴｓｉｇとして選択される。

【0025】

パルス送信回路１３６は、例えば、送信タイミング信号ＳＴｓｉｇにより示される超音波の送信タイミングに基づいて、超音波センサ２００を駆動するための送信パルス信号ＳＰｓｉｇを、切替部１４０を介して超音波センサ２００ａ又は２００ｂに送信する。本実施形態では、超音波の送信タイミングが送信タイミング信号ＳＴｓｉｇにより繰り返し示されるため、パルス送信回路１３６は、送信パルス信号ＳＰｓｉｇを超音波センサ２００ａ又は２００ｂに繰り返し送信する。これにより、超音波センサ２００ａ及び２００ｂの一方から超音波が繰り返し送信される。

【0026】

なお、超音波センサ２００ａ及び２００ｂの一方から繰り返し送信された超音波は、超音波センサ２００ａ及び２００ｂの他方により受信される。そして、超音波センサ２００ａ又は２００ｂが受信した超音波に対応する受信信号Ｒｓｉｇ０が、切替部１４０を介して、後述する増幅回路１５２により受信される。受信信号Ｒｓｉｇ０は、超音波センサ２００に到達した超音波が超音波センサ２００（より詳細には、超音波センサ２００に含まれる図示しない超音波振動子）により電気信号に変換された信号である。

【0027】

切替部１４０は、制御部１２０から受ける切替信号ＳＷｓｉｇに基づいて、超音波を送信する超音波センサ２００と超音波を受信する超音波センサ２００とを切り替える。例えば、切替部１４０は、スイッチ１４２及び１４４を有する。

【0028】

スイッチ１４２は、切替信号ＳＷｓｉｇに基づいて、パルス送信回路１３６を超音波センサ２００ａ及び２００ｂの一方に接続する。すなわち、スイッチ１４２は、パルス送信回路１３６から出力される送信パルス信号ＳＰｓｉｇの出力先を、切替信号ＳＷｓｉｇに基づいて、超音波センサ２００ａ及び２００ｂのいずれかに切り替える。

【0029】

スイッチ１４４は、切替信号ＳＷｓｉｇに基づいて、増幅回路１５２を超音波センサ２００ａ及び２００ｂの一方に接続する。すなわち、スイッチ１４４は、増幅回路１５２が受信する受信信号Ｒｓｉｇ０の供給元を、切替信号ＳＷｓｉｇに基づいて、超音波センサ２００ａ及び２００ｂのいずれかに切り替える。なお、スイッチ１４２及び１４４は、超音波センサ２００ａ及び２００ｂの一方とパルス送信回路１３６とが接続され、超音波センサ２００ａ及び２００ｂの他方と増幅回路１５２とが接続されるように制御される。

【0030】

このように、本実施形態では、切替部１４０は、切替信号ＳＷｓｉｇに基づいて、超音波センサ２００ａ及び２００ｂによる超音波の送信及び受信の関係を切り替える。以下では、超音波センサ２００ａ及び２００ｂのうち、スイッチ１４２を介してパルス送信回路１３６に接続された超音波センサ２００は、送信モードの超音波センサ２００とも称される。また、以下では、超音波センサ２００ａ及び２００ｂのうち、スイッチ１４４を介して増幅回路１５２に接続された超音波センサ２００は、受信モードの超音波センサ２００とも称される。送信モードの超音波センサ２００は、「第１センサ」の一例であり、受信モードの超音波センサ２００は、「第２センサ」の一例である。

【0031】

受信部１５０は、送信モードの超音波センサ２００から送信された超音波を受信モードの超音波センサ２００が受信したことを検出する。例えば、受信部１５０は、増幅回路１５２及び信号処理回路１５４を有する。

【0032】

増幅回路１５２は、受信モードの超音波センサ２００が受信した超音波に対応する受信信号Ｒｓｉｇ０を、スイッチ１４４を介して、受信モードの超音波センサ２００から受信する。そして、増幅回路１５２は、受信モードの超音波センサ２００から受信した受信信号Ｒｓｉｇ０を増幅し、増幅した受信信号Ｒｓｉｇ０を受信信号Ｒｓｉｇ１として信号処理回路１５４に出力する。

【0033】

信号処理回路１５４は、受信モードの超音波センサ２００が超音波を受信したことを示す受信検出信号ＲＤｓｉｇを、増幅回路１５２から受信した受信信号Ｒｓｉｇ１に基づいて生成する。例えば、信号処理回路１５４は、受信モードの超音波センサ２００が超音波を受信した受信タイミングを示す受信検出信号ＲＤｓｉｇを受信信号Ｒｓｉｇ１に基づいて生成する。超音波の受信タイミングは、超音波の受信時刻に対応する。なお、受信検出信号ＲＤｓｉｇの生成方法については、後述する図２において説明される。受信検出信号ＲＤｓｉｇは、信号処理回路１５４から計測信号出力回路１６０に出力される。

【0034】

計測信号出力回路１６０は、後続送信タイミング信号ＳＳＴｓｉｇをタイミング制御回路１３２から受け、受信検出信号ＲＤｓｉｇを信号処理回路１５４から受ける。そして、計測信号出力回路１６０は、基準時刻から超音波の送信時刻までの経過時間、及び、基準時刻から超音波の受信時刻までの経過時間を計測するための計測信号ＭＴｓｉｇを、後続送信タイミング信号ＳＳＴｓｉｇ及び受信検出信号ＲＤｓｉｇに基づいて生成する。計測信号ＭＴｓｉｇは、計測信号出力回路１６０から時間計測部１７０に出力される。

【0035】

ここで、基準時刻は、例えば、送信モードの超音波センサ２００から繰り返し送信される超音波のうち、１番目に送信された超音波の送信時刻である。例えば、第１送信タイミング信号ＦＳＴｓｉｇにより示される超音波の送信タイミングが、１番目に送信された超音波の送信時刻に対応する。

【0036】

また、基準時刻からの経過時間の計測対象となる超音波の送信時刻は、例えば、送信モードの超音波センサ２００から繰り返し送信される超音波のうち、２番目以降に送信された超音波の各々の送信時刻である。例えば、後続送信タイミング信号ＳＳＴｓｉｇにより示される超音波の複数の送信タイミングの各々が、２番目以降に送信された超音波の各々の送信時刻に対応する。

【0037】

そして、超音波の受信時刻は、例えば、受信モードの超音波センサ２００により繰り返し受信される超音波の各々の受信時刻である。例えば、受信検出信号ＲＤｓｉｇにより示される超音波の複数の受信タイミングの各々が、受信モードの超音波センサ２００により繰り返し受信される超音波の各々の受信時刻に対応する。

【0038】

計測信号出力回路１６０の構成は特に限定されないが、例えば、計測信号出力回路１６０は、論理和回路であってもよい。この場合、後続送信タイミング信号ＳＳＴｓｉｇと受信検出信号ＲＤｓｉｇとの論理和結果が計測信号ＭＴｓｉｇに対応する。また、例えば、計測信号出力回路１６０は、後続送信タイミング信号ＳＳＴｓｉｇ及び受信検出信号ＲＤｓｉｇの一方を選択し、選択した信号を計測信号ＭＴｓｉｇとして時間計測部１７０に出力する選択回路であってもよい。この場合、例えば、計測信号ＭＴｓｉｇとして、受信検出信号ＲＤｓｉｇと後続送信タイミング信号ＳＳＴｓｉｇとが交互に選択される。

【0039】

時間計測部１７０は、基準時刻から超音波の送信時刻までの経過時間、及び、基準時刻から超音波の受信時刻までの経過時間を、第１送信タイミング信号ＦＳＴｓｉｇ及び計測信号ＭＴｓｉｇに基づいて計測する。例えば、時間計測部１７０は、第１送信タイミング信号ＦＳＴｓｉｇの受信を契機に、図２に示すクロックＣＬＫのクロック数（例えば、クロックＣＬＫの立ち上がりエッジ又は立下りエッジの数）のカウントを開始する。そして、時間計測部１７０は、計測信号ＭＴｓｉｇにより示される超音波の複数の送信タイミング及び複数の受信タイミングにおいてそれぞれカウントされた複数のカウント値を保持する。以下では、計測信号ＭＴｓｉｇにより示される超音波の複数の送信タイミング及び複数の受信タイミングを、計測タイミングと総称する場合がある。なお、本実施形態では、クロックＣＬＫを生成する発信回路を時間計測部１７０が有する場合を想定しているが、時間計測部１７０は、クロックＣＬＫを時間計測部１７０の外部から受信してもよい。

【0040】

ここで、基準時刻から各計測タイミングまでの経過時間は、例えば、当該計測タイミングにおいて保持されたカウント値とクロックＣＬＫの周期との積により算出される。従って、計測信号ＭＴｓｉｇにより示される超音波の複数の送信タイミングの各々においてカウント値を保持することは、繰り返し送信される超音波の各々の送信時刻までの基準時刻からの経過時間を計測し、計測した経過時間を保持することに対応する。同様に、計測信号ＭＴｓｉｇにより示される超音波の複数の受信タイミングの各々においてカウント値を保持することは、繰り返し送信される超音波の各々の受信時刻までの基準時刻からの経過時間を計測し、計測した経過時間を保持することに対応する。

【0041】

時間計測部１７０は、例えば、計測信号ＭＴｓｉｇに基づいて保持した複数のカウント値を示すデータＤａｌｌ（図２参照）を、時間情報Ｔｉｎｆとして、送信モードの超音波センサ２００が超音波の送信を所定回数繰り返した後に、流量算出部１８０に出力する。例えば、時間計測部１７０は、Ｎ番目に送信された超音波の受信時刻までの基準時刻からの経過時間を計測した後に、時間情報Ｔｉｎｆを流量算出部１８０に出力する。この場合、時間情報Ｔｉｎｆは、１番目からＮ番目に送信された超音波の各々の受信時刻までの基準時刻からの経過時間、及び、２番目からＮ番目に送信された超音波の各々の送信時刻までの基準時刻からの経過時間を示す時間情報に対応する。

【0042】

このように、本実施形態では、時間計測部１７０は、超音波の複数の送信タイミング、及び、超音波の複数の受信タイミングを示す計測信号ＭＴｓｉｇを用いることにより、基準時刻から複数の計測タイミングまでの複数の経過時間を計測することができる。

【0043】

流量算出部１８０は、時間計測部１７０から受信した時間情報Ｔｉｎｆに基づいて、送信モードの超音波センサ２００から受信モードの超音波センサ２００までの超音波の伝搬時間を算出する。すなわち、流量算出部１８０は、時間計測部１７０により計測された経過時間に基づいて、送信モードの超音波センサ２００から受信モードの超音波センサ２００までの超音波の伝搬時間を算出する。そして、流量算出部１８０は、算出した超音波の伝搬時間に基づいて、配管ＰＬ内の流体ＦＬの流速を算出する。また、流量算出部１８０は、配管ＰＬ内の流体ＦＬの流速及び配管ＰＬの断面積に基づいて、配管ＰＬ内の流体ＦＬの流量を算出する。

【0044】

配管ＰＬ内の流体ＦＬの流速を超音波の伝搬時間に基づいて算出する方法としては、既知の方法を採用することができる。例えば、流量算出部１８０は、流体ＦＬの温度依存性（例えば、音速の温度依存性等）の影響が小さい伝搬時間差逆数差法を用いて、配管ＰＬ内の流体ＦＬの流速を算出してもよい。伝搬時間差逆数差法では、例えば、流体ＦＬの流れに対して順方向の超音波の伝搬時間の逆数と流体ＦＬの流れに対して逆方向の超音波の伝搬時間の逆数との差に基づいて、流体ＦＬの流速が算出される。流体ＦＬの流速の算出方法として伝搬時間差逆数差法が用いられる場合、例えば、制御部１２０は、送信モードの超音波センサ２００と受信モードの超音波センサ２００とを切り替えることにより、超音波の伝搬方向を切り替える。

【0045】

図１に示す例では、パルス送信回路１３６は、スイッチ１４２を介して超音波センサ２００ａに接続され、増幅回路１５２は、スイッチ１４４を介して超音波センサ２００ｂに接続されている。この場合、パルス送信回路１３６からの送信パルス信号ＳＰｓｉｇに応じて超音波センサ２００ａで発生した超音波は、配管ＰＬを透過し、配管ＰＬ内の流体ＦＬに入射する。配管ＰＬ内の流体ＦＬに入射した超音波は、配管ＰＬを透過し、超音波センサ２００ｂに伝搬される。超音波センサ２００ｂに伝搬された超音波は、超音波センサ２００ｂによって、電気信号である受信信号Ｒｓｉｇ０に変換される。受信信号Ｒｓｉｇ０は、スイッチ１４４を介して増幅回路１５２で受信される。そして、信号処理回路１５４は、受信信号Ｒｓｉｇ０を増幅した受信信号Ｒｓｉｇ１に基づいて生成した受信検出信号ＲＤｓｉｇを、計測信号出力回路１６０に出力する。これにより、時間計測部１７０は、超音波が順方向に送信された場合の基準時刻から複数の計測タイミングまでの複数の経過時間を計測し、計測した複数の経過時間を示す時間情報Ｔｉｎｆを流量算出部１８０に出力する。

【0046】

そして、制御部１２０は、例えば、Ｎ番目に送信された超音波の受信時刻までの基準時刻からの経過時間を時間計測部１７０が計測した後に、切替部１４０を制御することにより、送信モードの超音波センサ２００と受信モードの超音波センサ２００とを切り替える。これにより、超音波が逆方向に送信された場合の基準時刻から複数の計測タイミングまでの複数の経過時間が時間計測部１７０により計測され、時間計測部１７０により計測された複数の経過時間を示す時間情報Ｔｉｎｆが流量算出部１８０に出力される。流量算出部１８０は、時間計測部１７０により計測された経過時間に基づいて、流体ＦＬの流れに対して順方向及び逆方向の２方向の伝搬時間を算出する。そして、流量算出部１８０は、超音波の２方向の伝搬時間の逆数の差に基づいて、配管ＰＬ内の流体ＦＬの流速を算出する。すなわち、流量算出部１８０は、超音波センサ２００ａから超音波センサ２００ｂに伝搬する超音波の伝搬時間の逆数と超音波センサ２００ｂから超音波センサ２００ａに伝搬する超音波の伝搬時間の逆数との差に基づいて、配管ＰＬ内の流体ＦＬの流速を算出する。

【0047】

なお、計測システム１０及び超音波流量計１００の構成は、図１に示す例に限定されない。例えば、タイミング制御回路１３２は、制御部１２０に含まれてもよい。また、タイミング制御回路１３２及びタイミング信号出力回路１３４が、制御部１２０に含まれてもよい。あるいは、タイミング信号出力回路１３４は、パルス送信回路１３６に含まれてもよい。また、計測信号出力回路１６０は、時間計測部１７０に含まれてもよい。また、時間計測部１７０がクロックＣＬＫを時間計測部１７０の外部から受信する場合、クロックＣＬＫを生成する発信回路は、超音波流量計１００に含まれてもよいし、超音波流量計１００の外部に設けられてもよい。

【0048】

次に、図２を参照しながら、超音波の伝搬時間を計測するための各種信号のタイミングの一例について説明する。

【0049】

図２は、図１に示した計測システム１０の各種信号の一例を説明するためのタイミングチャートである。図２には、順方向及び逆方向のうちの１方向に送信される超音波の伝搬時間を計測するための各種信号のタイミングの一例が示されている。また、図２では、時間計測部１７０が５個のカウント値を保持可能である場合を想定する。但し、時間計測部１７０が保持可能なカウント値の数は、５個に限定されない。また、図２では、超音波センサ２００ａ及び２００ｂの一方から他方に繰り返し送信される超音波の送信回数（Ｎ回）が３回である場合を想定する。

【0050】

以下では、繰り返し送信される超音波の各々の伝搬時間を、個別伝搬時間ＰＴ（ＰＴ１、ＰＴ２及びＰＴ３）と称する場合がある。また、図２では、複数の個別伝搬時間ＰＴを互いに区別するために、個別伝搬時間ＰＴの符号の末尾に、超音波が送信された順番を示す数字（１、２又は３）が付されている。

【0051】

第１送信タイミング信号ＦＳＴｓｉｇは、１番目に送信される超音波の送信タイミングを規定するパルスＰＬｆｓｔを含む。また、後続送信タイミング信号ＳＳＴｓｉｇは、２番目以降に送信される超音波の複数の送信タイミングをそれぞれ規定する複数のパルスＰＬｓｓｔを含む。そして、送信タイミング信号ＳＴｓｉｇは、第１送信タイミング信号ＦＳＴｓｉｇのパルスＰＬｆｓｔ、及び、後続送信タイミング信号ＳＳＴｓｉｇの複数のパルスＰＬｓｔにそれぞれ対応する複数のパルスＰＬｓｔを含む。従って、超音波の複数の送信タイミングは、送信タイミング信号ＳＴｓｉｇの複数のパルスＰＬｓｔによりそれぞれ規定される。図２に示す例では、第１送信タイミング信号ＦＳＴｓｉｇと後続送信タイミング信号ＳＳＴｓｉｇとの論理和結果が送信タイミング信号ＳＴｓｉｇに対応する。

【0052】

送信パルス信号ＳＰｓｉｇは、複数（図２に示す例では、３個）のパルスＰＬｓｐを有する複数のパルス群ＰＬＧを含む。各パルスＰＬｓｐは、例えば、送信モードの超音波センサ２００に印加される高電圧のパルスである。例えば、複数のパルス群ＰＬＧは、送信タイミング信号ＳＴｓｉｇの複数のパルスＰＬｓｔにより規定されるタイミングにパルス送信回路１３６から出力される。図２に示す例では、送信タイミング信号ＳＴｓｉｇの１番目のパルスＰＬｓｔにより規定される時刻Ｔ０に、１番目のパルス群ＰＬＧがパルス送信回路１３６から出力される。これにより、送信モードの超音波センサ２００において、送信パルス信号ＳＰｓｉｇの１番目のパルス群ＰＬＧに含まれる複数のパルスＰＬｓｐに応じた超音波が発生する。

【0053】

なお、送信タイミング信号ＳＴｓｉｇの１番目のパルスＰＬｓｔにより規定される時刻Ｔ０は、第１送信タイミング信号ＦＳＴｓｉｇのパルスＰＬｆｓｔにより規定される時刻に対応する。従って、第１送信タイミング信号ＦＳＴｓｉｇのパルスＰＬｆｓｔを受信した時間計測部１７０は、クロックＣＬＫのクロック数のカウントを時刻Ｔ０から開始する。なお、時刻Ｔ０は、基準時刻である。このように、時間計測部１７０は、第１送信タイミング信号ＦＳＴｓｉｇのパルスＰＬｆｓｔの受信を契機に、基準時刻からの経過時間の計測を開始する。

【0054】

受信信号Ｒｓｉｇ１は、図１において説明したように、受信モードの超音波センサ２００から出力された受信信号Ｒｓｉｇ０を増幅した信号である。なお、図２に示す電圧Ｖｃは、送信モードの超音波センサ２００が超音波を送信していない場合に信号処理回路１５４が受信する受信信号Ｒｓｉｇ１の電圧である。また、受信検出信号ＲＤｓｉｇは、受信信号Ｒｓｉｇ１に基づいて生成される信号であり、受信モードの超音波センサ２００が超音波を受信した受信タイミングを示すパルスＰＬｒｄを含む。

【0055】

例えば、信号処理回路１５４は、受信信号Ｒｓｉｇ１の電圧と電圧Ｖｔｈとの比較結果に基づいて、電圧Ｖｃに対する受信信号Ｒｓｉｇ１の電圧が電圧Ｖｃに対する電圧Ｖｔｈ以上になる特定タイミングを特定する。そして、信号処理回路１５４は、特定タイミングの後に、受信信号Ｒｓｉｇ１の電圧が電圧Ｖｃ以上になる最初のタイミング（例えば、時刻Ｔａ１）で、パルスＰＬｒｄを立ち上げる。また、信号処理回路１５４は、パルスＰＬｒｄを立ち上げてから所定の高レベル期間に対応する時間が経過したタイミングで、パルスＰＬｒｄを立ち下げる。なお、信号処理回路１５４は、パルスＰＬｒｄを立ち上げた後に、受信信号Ｒｓｉｇ１の電圧が電圧Ｖｃ以下になる最初のタイミングで、パルスＰＬｒｄを立ち下げてもよい。

【0056】

計測信号ＭＴｓｉｇは、後続送信タイミング信号ＳＳＴｓｉｇの複数のパルスＰＬｓｔ、及び、受信検出信号ＲＤｓｉｇの複数のパルスＰＬｒｄにそれぞれ対応する複数のパルスＰＬｍｔを含む。従って、時刻Ｔ０（基準時刻）からの経過時間の複数の計測タイミングは、計測信号ＭＴｓｉｇの複数のパルスＰＬｍｔによりそれぞれ規定される。図２に示す例では、後続送信タイミング信号ＳＳＴｓｉｇと受信検出信号ＲＤｓｉｇとの論理和結果が計測信号ＭＴｓｉｇに対応する。時間計測部１７０は、複数の計測タイミング（図２に示す例では、時刻Ｔａ１、Ｔａ２、Ｔａ３、Ｔａ４及びＴａ５）の各々において、クロックＣＬＫのクロック数のカウント値を保持する。

【0057】

ここで、後続送信タイミング信号ＳＳＴｓｉｇのｉ番目（ｉは、１以上Ｎ以下の整数）のパルスＰＬｓｔは、例えば、受信検出信号ＲＤｓｉｇのｉ番目のパルスＰＬｒｄを時間Ｄｔａだけ遅延させた信号に基づいて生成される。これにより、例えば、受信検出信号ＲＤｓｉｇの１番目のパルスＰＬｒｄにより対応する時刻Ｔａ１から時間Ｄｔａだけ経過した時刻Ｔａ２に、後続送信タイミング信号ＳＳＴｓｉｇの１番目のパルスＰＬｓｔが、タイミング制御回路１３２から出力される。

【0058】

これにより、送信タイミング信号ＳＴｓｉｇの２番目のパルスＰＬｓｔ（すなわち、後続送信タイミング信号ＳＳＴｓｉｇの１番目のパルスＰＬｓｔ）により規定される時刻Ｔａ２に、２番目のパルス群ＰＬＧがパルス送信回路１３６から出力される。この結果、送信モードの超音波センサ２００において、送信パルス信号ＳＰｓｉｇの２番目のパルス群ＰＬＧに含まれる複数のパルスＰＬｓｐに応じた超音波が発生する。このように、超音波の送信が繰り返される。

【0059】

図２に示す例では、時刻Ｔ０、Ｔａ２及びＴａ４の各々に、送信モードの超音波センサ２００から超音波が送信される。そして、時刻Ｔａ１、Ｔａ３及びＴａ５の各々に、受信モードの超音波センサ２００が超音波を受信する。なお、より正確には、時刻Ｔａ１、Ｔａ３及びＴａ５は、受信モードの超音波センサ２００が超音波を受信したタイミングとして信号処理回路１５４により検出された複数の受信タイミングにそれぞれ対応する複数の時刻である。

【0060】

従って、時間計測部１７０は、時刻Ｔ０から時刻Ｔａ１、Ｔａ２、Ｔａ３、Ｔａ４及びＴａ５までの複数のカウント値の各々を、時刻Ｔ０から時刻Ｔａ１、Ｔａ２、Ｔａ３、Ｔａ４及びＴａ５までの複数の経過時間の各々を示す情報として保持する。そして、時間計測部１７０は、時刻Ｔ０から時刻Ｔａ１、Ｔａ２、Ｔａ３、Ｔａ４及びＴａ５までの複数のカウント値を示すデータＤａｌｌを、複数の経過時間を示す時間情報Ｔｉｎｆとして流量算出部１８０に出力する。

【0061】

流量算出部１８０は、時間情報Ｔｉｎｆを用いて、３回送信された超音波の各々の個別伝搬時間ＰＴを算出する。例えば、１番目に送信された超音波の個別伝搬時間ＰＴ１は、時刻Ｔ０から時刻Ｔａ１までの経過時間（Ｔａ１－Ｔ０）であり、時刻Ｔａ１に対応するカウント値とクロックＣＬＫの周期との積により算出される。また、２番目に送信された超音波の個別伝搬時間ＰＴ２は、時刻Ｔａ２から時刻Ｔａ３までの経過時間（Ｔａ３－Ｔａ２）であり、時刻Ｔａ３に対応するカウント値から時刻Ｔａ２に対応するカウント値を減算した値とクロックＣＬＫの周期との積により算出される。また、３番目に送信された超音波の個別伝搬時間ＰＴ３は、時刻Ｔａ４から時刻Ｔａ５までの経過時間（Ｔａ５－Ｔａ４）であり、時刻Ｔａ５に対応するカウント値から時刻Ｔａ４に対応するカウント値を減算した値とクロックＣＬＫの周期との積により算出される。

【0062】

このように、本実施形態では、Ｎ回送信された超音波の各々の個別伝搬時間ＰＴが算出される。これにより、本実施形態では、例えば、受信モードの超音波センサ２００が超音波を受信したタイミングとして信号処理回路１５４により検出された受信タイミングが誤っているか否かを容易に判定することができる。

【0063】

例えば、流量算出部１８０は、時間情報Ｔｉｎｆに基づいて算出した超音波の個別伝搬時間ＰＴと推定伝搬時間との差が許容時間以上である場合、当該個別伝搬時間ＰＴを、誤った受信タイミングに基づいて算出した誤った個別伝搬時間ＰＴと判定する。推定伝搬時間は、例えば、配管ＰＬ及び流体ＦＬのパラメータ等に基づいて推定される。また、許容時間は、例えば、受信モードの超音波センサ２００が受信した超音波に対応する受信信号Ｒｓｉｇ１の周期ＴＲｐに基づく時間（例えば、周期ＴＲｐの２分の１）であってもよい。

【0064】

流量算出部１８０は、時間情報Ｔｉｎｆに基づいて算出した超音波の複数の個別伝搬時間ＰＴのうち、推定伝搬時間との差が許容時間未満の個別伝搬時間ＰＴを用いて、送信モードの超音波センサ２００から受信モードの超音波センサ２００までの超音波の伝搬時間を特定する。推定伝搬時間との差が許容時間未満の個別伝搬時間ＰＴは、例えば、時間情報Ｔｉｎｆに基づいて算出した超音波の複数の個別伝搬時間ＰＴのうちの誤った個別伝搬時間ＰＴを除いた個別伝搬時間ＰＴであり、「所定の時間範囲内の伝搬時間」の一例である。例えば、流量算出部１８０は、時間情報Ｔｉｎｆに基づいて算出した超音波の複数の個別伝搬時間ＰＴの平均値を、誤った個別伝搬時間ＰＴを除いて、算出する。そして、流量算出部１８０は、算出した平均値を、超音波の伝搬時間の計測結果として特定する。

【0065】

このように、本実施形態では、時間情報Ｔｉｎｆに基づいて算出された超音波の複数の個別伝搬時間ＰＴのうち、誤った個別伝搬時間ＰＴを除いて、超音波の伝搬時間の計測結果が特定されるため、超音波の伝搬時間を精度よく計測することができる。また、本実施形態では、超音波がＮ回送信された後に、時間情報Ｔｉｎｆが時間計測部１７０から流量算出部１８０に１回送信されるため、カウンタ値が保持される度にデータが転送される場合に比べて、データ転送のオーバーヘッドを少なくすることができる。これにより、本実施形態では、カウンタ値が保持される度にデータが転送される場合に比べて、繰り返し送信される超音波の所定期間内の送信回数を多くすることができる。あるいは、本実施形態では、カウンタ値が保持される度にデータが転送される場合に比べて、１番目の超音波を送信してからＮ番目の超音波を送信するまでの時間を短くすることができる。

【0066】

また、時間情報Ｔｉｎｆの時間計測部１７０から流量算出部１８０への送信は、例えば、超音波の伝搬方向を切り替える切替期間に実行されてもよい。この場合、時間情報Ｔｉｎｆの時間計測部１７０から流量算出部１８０への送信が切替期間に実行されない場合に比べて、順方向に送信された超音波の伝搬時間の計測と逆方向に送信された超音波の伝搬時間の計測とにかかる合計の計測時間を短くすることができる。

【0067】

また、本実施形態では、送信モードの超音波センサ２００から超音波が送信される時刻Ｔ０、Ｔａ２及びＴａ４においてカウント値がそれぞれ保持されるため、時間Ｄｔａの誤差が超音波の伝搬時間の計測精度に与える影響を小さくすることができる。このため、本実施形態では、例えば、受信検出信号ＲＤｓｉｇのパルスＰＬｒｄを時間Ｄｔａだけ遅延させる遅延回路が煩雑になることを抑制することができる。

【0068】

また、本実施形態では、上述したように、ｉ番目の超音波が受信されてから、時間Ｄｔａだけ経過した後に、“ｉ＋１”番目の超音波が送信される。このため、本実施形態では、ｉ番目の超音波の送信及び受信による超音波センサ２００の残存振動が、“ｉ＋１”番目の超音波の送信及び受信に与える影響を小さくすることができる。例えば、“ｉ＋１”番目の超音波の送信及び受信による超音波センサ２００の振動が、ｉ番目の超音波の送信及び受信による超音波センサ２００の残存振動と重畳しないように、時間Ｄｔａが決定される。これにより、本実施形態では、信号処理回路１５４が超音波の受信タイミングを誤って検出することを抑制することができる。なお、時間Ｄｔａは、“０”でもよい。この場合、超音波の伝搬時間の計測にかかる時間を短くすることができる。

【0069】

次に、図３を参照しながら、本実施形態と対比される対比例における各種信号のタイミングの一例について説明する。

【0070】

図３は、図１に示した計測システム１０の対比例に係る各種信号の一例を説明するためのタイミングチャートである。対比例では、超音波流量計が、図１に示した計測信号出力回路１６０及び時間計測部１７０の代わりに、Ｎ番目に送信された超音波の受信タイミングまでの基準時刻からの経過時間を計測する時間計測部を有する場合を想定する。また、図３においても、超音波センサ２００ａ及び２００ｂの一方から他方に繰り返し送信される超音波の送信回数（Ｎ回）が３回である場合を想定する。

【0071】

第１送信タイミング信号ＦＳＴｓｉｇ、後続送信タイミング信号ＳＳＴｓｉｇ、送信タイミング信号ＳＴｓｉｇ、送信パルス信号ＳＰｓｉｇ、受信信号Ｒｓｉｇ１、及び、受信検出信号ＲＤｓｉｇについては、図２に示した例と同様であるため、説明を省略する。

【0072】

図３に示す対比例では、１番目に送信された超音波の送信タイミング（時刻Ｔ０）から３番目に送信された超音波の受信タイミング（時刻Ｔｚ１）までのクロックＣＬＫのクロック数がカウントされる。そして、時刻Ｔ０から時刻Ｔｚ１までのカウント値を示すデータＤｔｚ１が、時刻Ｔ０から時刻Ｔｚ１までの経過時間を示す時間情報Ｔｉｎｆとして流量算出部１８０に出力される。

【0073】

このように、対比例では、３回送信された超音波の各々の個別伝搬時間ＰＴは、計測されない。従って、対比例では、超音波の伝搬時間は、例えば、時刻Ｔ０から時刻Ｔｚ１までの経過時間（Ｔｚ１－Ｔ０）と、超音波を受信してから次の超音波を送信するまでの時間Ｄｔａとを用いて、“（Ｔｚ１－Ｔ０－２＊Ｄｔａ）／３”により表される。このため、対比例では、例えば、時間Ｄｔａの誤差が大きい場合、時間Ｄｔａの誤差が小さい場合に比べて、超音波の伝搬時間の計測精度が低下する。従って、対比例では、本実施形態に比べて、超音波を受信してから次の超音波を送信するまでの時間Ｄｔａを高精度にする必要がある。換言すれば、本実施形態では、超音波を受信してから次の超音波を送信するまでの時間Ｄｔａを高精度にする必要がない。

【0074】

また、対比例では、３回送信された超音波の各々の個別伝搬時間ＰＴが計測されないため、受信モードの超音波センサ２００が超音波を受信したタイミングとして信号処理回路１５４により検出された受信タイミングが誤っているか否かの判定が困難である。このため、対比例では、信号処理回路１５４が受信タイミングを誤って検出した場合、超音波の伝搬時間の計測精度が低下する。以下に、具体例を示して説明する。

【0075】

本具体例では、３回送信された超音波の各々の実際の個別伝搬時間ＰＴが、図２において説明した許容時間の０．２倍の時間と推定伝搬時間とを加算した時間である場合を想定する。さらに、本具体例では、信号処理回路１５４が、１番目に送信された超音波の受信タイミングとして、正しい受信タイミングよりも許容時間の１．５倍の時間だけ遅いタイミングを誤って検出した場合を想定する。この場合、対比例では、推定伝搬時間の３倍の時間と時間Ｄｔａの２倍の時間とを加算した推定経過時間と、時間情報Ｔｉｎｆにより示される経過時間との差が、許容時間の約２．１倍の時間となる。従って、対比例では、許容時間の０．７倍の時間と推定伝搬時間とを加算した時間が超音波の伝搬時間として計測され、計測された超音波の伝搬時間と実際の伝搬時間（許容時間の０．２倍の時間と推定伝搬時間とを加算した時間）との差が大きくなる。

【0076】

これに対し、本実施形態では、図２において説明したように、信号処理回路１５４により誤って検出された受信タイミングに基づいて算出される誤った個別伝搬時間ＰＴは、超音波の伝搬時間の計測結果の特定に用いられない。例えば、本実施形態では、流量算出部１８０は、上述の具体例において、２番目及び３番目に送信された超音波の各々の送信タイミング及び受信タイミングに基づいて、超音波の伝搬時間の計測結果を特定する。この場合、流量算出部１８０により特定される超音波の伝搬時間の計測結果は、許容時間の０．２倍の時間と推定伝搬時間とを加算した時間とほぼ一致する。このように、本実施形態では、信号処理回路１５４が受信タイミングを誤って検出した場合においても、超音波の伝搬時間の計測精度が低下することを抑制することができる。

【0077】

以上、本実施形態では、送信モードの超音波センサ２００から受信モードの超音波センサ２００に送信される超音波の伝搬時間を計測する超音波流量計１００は、送信モードの超音波センサ２００から超音波を繰り返し送信させる送信部１３０と、送信モードの超音波センサ２００から送信された超音波を受信モードの超音波センサ２００が受信したことを検出する受信部１５０と、受信モードの超音波センサ２００により繰り返し受信される超音波の各々の受信時刻までの基準時刻からの経過時間を計測する時間計測部１７０と、時間計測部１７０により計測された経過時間に基づいて、送信モードの超音波センサ２００から受信モードの超音波センサ２００までの超音波の伝搬時間を算出する流量算出部１８０と、を有する。

【0078】

また、本実施形態では、送信モードの超音波センサ２００から受信モードの超音波センサ２００に送信される超音波の伝搬時間を計測する超音波時間計測方法において、送信モードの超音波センサ２００から超音波を繰り返し送信させ、送信モードの超音波センサ２００から送信された超音波を受信モードの超音波センサ２００が受信したことを検出し、受信モードの超音波センサ２００により繰り返し受信される超音波の各々の受信時刻までの基準時刻からの経過時間を計測し、計測された経過時間に基づいて、送信モードの超音波センサ２００から受信モードの超音波センサ２００までの超音波の伝搬時間を算出する。

【0079】

このように、本実施形態では、送信モードの超音波センサ２００から受信モードの超音波センサ２００に繰り返し送信された超音波の各々の受信時刻までの基準時刻からの経過時間が計測され、計測された複数の経過時間に基づいて超音波の伝搬時間が算出される。これにより、本実施形態では、受信モードの超音波センサ２００により受信された超音波の受信タイミングが誤って検出された場合でも、受信タイミングが誤って検出されたことを容易に判定することができる。このため、本実施形態では、例えば、受信タイミングが誤って検出された超音波の個別伝搬時間ＰＴを用いずに超音波の伝搬時間の計測結果を特定することにより、超音波の伝搬時間を精度よく計測することができる。

【0080】

また、本実施形態では、送信モードの超音波センサ２００から繰り返し送信される超音波の送信回数は、Ｎ回（Ｎは２以上の整数）であり、時間計測部１７０は、送信モードの超音波センサ２００から繰り返し送信される超音波のうち、１番目に送信された超音波の送信時刻を基準時刻とし、２番目以降に送信された超音波の送信時刻までの基準時刻からの経過時間を計測し、Ｎ番目に送信された超音波の受信時刻までの基準時刻からの経過時間を計測した後に、１番目からＮ番目に送信された超音波の各々の受信時刻までの基準時刻からの経過時間、及び、２番目からＮ番目に送信された超音波の各々の送信時刻までの基準時刻からの経過時間を示す時間情報Ｔｉｎｆを、流量算出部１８０に出力する。

【0081】

このように、本実施形態では、１番目に送信された超音波の受信時刻までの基準時刻からの経過時間、及び、２番目以降に送信された超音波の各々の送信時刻及び受信時刻までの基準時刻からの経過時間が時間計測部１７０により計測される。これにより、本実施形態では、１番目からＮ番目に送信された超音波の各々の個別伝搬時間ＰＴを、時間計測部１７０により計測された複数の経過時間に基づいて容易に算出することができる。また、本実施形態では、２番目以降に送信された超音波の送信時刻までの基準時刻からの経過時間が時間計測部１７０により計測されるため、超音波を受信してから次の超音波を送信するまでの時間Ｄｔａを高精度にする必要がない。また、本実施形態では、時間計測部１７０により計測された複数の経過時間を示す時間情報Ｔｉｎｆが流量算出部１８０に出力されるため、経過時間が計測される度に計測データが転送される場合に比べて、データ転送のオーバーヘッドを少なくすることができる。

【0082】

また、本実施形態では、流量算出部１８０は、時間計測部１７０により計測された経過時間に基づいて、送信モードの超音波センサ２００から繰り返し送信される超音波の各々の個別伝搬時間ＰＴを算出し、時間計測部１７０により計測された経過時間に基づいて算出した複数の個別伝搬時間ＰＴのうち所定の時間範囲内の個別伝搬時間ＰＴを用いて、送信モードの超音波センサ２００から受信モードの超音波センサ２００までの超音波の伝搬時間を特定する。

【0083】

このように、本実施形態では、時間計測部１７０により計測された経過時間に基づいて算出された複数の個別伝搬時間ＰＴのうち所定の時間範囲内の個別伝搬時間ＰＴを用いて、超音波の伝搬時間が特定される。すなわち、本実施形態では、所定の時間範囲外の個別伝搬時間ＰＴは、超音波の伝搬時間の特定に用いられない。所定の時間範囲外の個別伝搬時間ＰＴは、受信タイミングが誤って検出された超音波の個別伝搬時間ＰＴである可能性が高い。従って、本実施形態では、受信タイミングが誤って検出された場合に、超音波の伝搬時間の計測精度が低下することを抑制することができる。すなわち、本実施形態では、受信タイミングが誤って検出された場合においても、超音波の伝搬時間を精度よく計測することができる。

【0084】

Ａ２：第２実施形態
図４は、第２実施形態に係る超音波流量計１００Ａを含む計測システム１０の一例を説明するための説明図である。図１から図３において説明された要素と同様の要素については、同様の符号が付され、詳細な説明は省略される。

【0085】

超音波流量計１００Ａは、図１に示した計測信号出力回路１６０が超音波流量計１００から省かれ、送信部１３０の代わりに送信部１３０Ａを有することを除いて、図１に示した超音波流量計１００と同様である。超音波流量計１００Ａは、「超音波時間計測装置」の別の例であり、送信部１３０Ａは、「送信回路」の別の例である。

【0086】

送信部１３０Ａは、図１に示したタイミング制御回路１３２及びタイミング信号出力回路１３４の代わりにタイミング信号生成回路１３５を有することを除いて、図１に示した送信部１３０と同様である。すなわち、送信部１３０Ａは、タイミング信号生成回路１３５及びパルス送信回路１３６を有する。

【0087】

タイミング信号生成回路１３５は、第１送信タイミング信号ＦＳＴｓｉｇを制御部１２０から受ける。そして、タイミング信号生成回路１３５は、第１送信タイミング信号ＦＳＴｓｉｇの受信を契機に、繰り返し送信される超音波の各々の送信タイミングを規定する送信タイミング信号ＳＴｓｉｇを生成する。送信タイミング信号ＳＴｓｉｇは、タイミング信号生成回路１３５からパルス送信回路１３６に出力される。

【0088】

例えば、タイミング信号生成回路１３５は、第１送信タイミング信号ＦＳＴｓｉｇの受信を契機に、図５に示す周期ＴＰのパルスＰＬｓｔを有する送信タイミング信号ＳＴｓｉｇを、パルス送信回路１３６に出力する。すなわち、本実施形態では、送信タイミング信号ＳＴｓｉｇのパルスＰＬｓｔは、受信部１５０の信号処理回路１５４による超音波の受信タイミングの検出結果に拘わらず、タイミング信号生成回路１３５からパルス送信回路１３６に周期ＴＰで繰り返し出力される。本実施形態では、パルスＰＬｓｔの周期ＴＰは、「所定の周期」の一例であり、送信タイミング信号ＳＴｓｉｇは、「送信クロック」の一例である。なお、パルスＰＬｓｔが「送信クロック」と解釈されてもよい。

【0089】

ここで、送信タイミング信号ＳＴｓｉｇのパルスＰＬｓｔの精度（例えば、周波数精度及びジッタ等）は、高精度であることが好ましい。例えば、送信タイミング信号ＳＴｓｉｇのパルスＰＬｓｔの精度は、超音波の伝搬時間計測の分解能と同等以上の精度であることが好ましい。具体的には、送信タイミング信号ＳＴｓｉｇのパルスＰＬｓｔの精度は、クロックＣＬＫの精度以上であることが好ましい。例えば、送信タイミング信号ＳＴｓｉｇのパルスＰＬｓｔは、クロックＣＬＫを用いて生成されたてもよい。

【0090】

このように、本実施形態では、送信部１３０Ａは、送信タイミング信号ＳＴｓｉｇに含まれる周期ＴＰのパルスＰＬｓｔに同期して、送信モードの超音波センサ２００から超音波を繰り返し送信させる。

【0091】

時間計測部１７０は、例えば、第１送信タイミング信号ＦＳＴｓｉｇを制御部１２０から受け、受信検出信号ＲＤｓｉｇを受信部１５０から受け。そして、時間計測部１７０は、基準時刻から超音波の受信時刻までの経過時間を、第１送信タイミング信号ＦＳＴｓｉｇ及び受信検出信号ＲＤｓｉｇに基づいて計測する。例えば、時間計測部１７０は、第１送信タイミング信号ＦＳＴｓｉｇの受信を契機に、クロックＣＬＫのクロック数のカウントを開始する。そして、時間計測部１７０は、受信検出信号ＲＤｓｉｇにより示される超音波の複数の受信タイミングにおいてそれぞれカウントされた複数のカウント値を保持する。

【0092】

すなわち、本実施形態では、超音波の送信タイミング及び受信タイミングのうちの受信タイミングのみが、時間計測部１７０がカウント値を保持する計測タイミングとなる。このため、本実施形態では、例えば、時間計測部１７０が保持するカウント値が図２に示した例と同じ５個である場合でも、後述する図５に示すように、超音波の送信回数を図２に示した例よりも多くすることができる。

【0093】

また、時間計測部１７０は、例えば、Ｎ番目に送信された超音波の受信時刻までの基準時刻からの経過時間を計測した後に、１番目からＮ番目に送信された超音波の各々の受信時刻までの基準時刻からの経過時間を示す時間情報Ｔｉｎｆを流量算出部１８０に出力する。流量算出部１８０による超音波の個別伝搬時間ＰＴの算出方法については、図５において説明される。

【0094】

なお、計測システム１０及び超音波流量計１００Ａの構成は、図１に示す例に限定されない。例えば、タイミング信号生成回路１３５は、制御部１２０に含まれてもよいし、パルス送信回路１３６に含まれてもよい。

【0095】

次に、図５を参照しながら、本実施形態における超音波の伝搬時間を計測するための各種信号のタイミングの一例について説明する。

【0096】

図５は、図４に示した計測システム１０の各種信号の一例を説明するためのタイミングチャートである。図５においても、図２と同様に、順方向及び逆方向のうちの１方向に送信される超音波の伝搬時間を計測するための各種信号のタイミングの一例が示されている。また、図５においても、図２と同様に、時間計測部１７０が５個のカウント値を保持可能である場合を想定する。また、図５では、超音波センサ２００ａ及び２００ｂの一方から他方に繰り返し送信される超音波の送信回数（Ｎ回）が５回である場合を想定する。

【0097】

第１送信タイミング信号ＦＳＴｓｉｇ、送信パルス信号ＳＰｓｉｇ、受信信号Ｒｓｉｇ１、及び、受信検出信号ＲＤｓｉｇについては、図２に示した例と同様であるため、説明を省略する。

【0098】

送信タイミング信号ＳＴｓｉｇは、繰り返し送信される超音波の複数の送信タイミングをそれぞれ規定する複数のパルスＰＬｓｔを含む。パルスＰＬｓｔの周期ＴＰは、例えば、“ｉ＋１”番目の超音波の送信及び受信による超音波センサ２００の振動が、ｉ番目の超音波の送信及び受信による超音波センサ２００の残存振動と重畳しないように、推定伝搬時間等に基づいて決定される。これにより、本実施形態においても、信号処理回路１５４が超音波の受信タイミングを誤って検出することを抑制することができる。なお、本実施形態では、周期ＴＰは、タイミング信号生成回路１３５により設定されるが、ｉ番目の超音波が受信されてから、“ｉ＋１”番目の超音波が送信されるまでの時間Ｄｔｂは、特に設定されない。

【0099】

送信パルス信号ＳＰｓｉｇに含まれる複数のパルス群ＰＬＧは、送信タイミング信号ＳＴｓｉｇの複数のパルスＰＬｓｔにより規定されるタイミングにパルス送信回路１３６から出力される。従って、パルス群ＰＬＧは、パルス送信回路１３６から周期ＴＰで繰り返し出力される。これにより、送信モードの超音波センサ２００から超音波が周期ＴＰで繰り返し送信される。そして、受信モードの超音波センサ２００が超音波を繰り返し受信する。

【0100】

なお、周期ＴＰで繰り返し送信されるパルス群ＰＬＧのうちの１番目のパルス群ＰＬＧは、送信タイミング信号ＳＴｓｉｇの１番目のパルスＰＬｓｔにより規定される時刻Ｔ０にパルス送信回路１３６から出力される。従って、時刻Ｔ０は、周期ＴＰで繰り返し送信される超音波のうちの１番目の超音波の送信時刻に対応する。

【0101】

また、本実施形態においても、送信タイミング信号ＳＴｓｉｇの１番目のパルスＰＬｓｔにより規定される時刻Ｔ０は、第１送信タイミング信号ＦＳＴｓｉｇのパルスＰＬｆｓｔにより規定される時刻に対応する。従って、本実施形態においても、時間計測部１７０は、クロックＣＬＫのクロック数のカウントを時刻Ｔ０から開始する。

【0102】

図５に示す例では、時刻Ｔｂ１、Ｔｂ２、Ｔｂ３、Ｔｂ４及びＴｂ５の各々に、受信モードの超音波センサ２００が超音波を受信する。従って、時間計測部１７０は、時刻Ｔ０から時刻Ｔｂ１、Ｔｂ２、Ｔｂ３、Ｔｂ４及びＴｂ５までの複数のカウント値の各々を、時刻Ｔ０から時刻Ｔｂ１、Ｔｂ２、Ｔｂ３、Ｔｂ４及びＴｂ５までの複数の経過時間の各々を示す情報として保持する。そして、時間計測部１７０は、時刻Ｔ０から時刻Ｔｂ１、Ｔｂ２、Ｔｂ３、Ｔｂ４及びＴｂ５までの複数のカウント値を示すデータＤａｌｌを、複数の経過時間を示す時間情報Ｔｉｎｆとして流量算出部１８０に出力する。

【0103】

流量算出部１８０は、時間情報Ｔｉｎｆを用いて、５回送信された超音波の各々の個別伝搬時間ＰＴを算出する。例えば、１番目に送信された超音波の個別伝搬時間ＰＴ１は、時刻Ｔ０から時刻Ｔｂ１までの経過時間（Ｔｂ１－Ｔ０）であり、時刻Ｔｂ１に対応するカウント値とクロックＣＬＫの周期との積により算出される。また、２番目に送信された超音波の個別伝搬時間ＰＴ２は、２番目に送信された超音波の送信時刻（Ｔ０＋ＴＰ）から時刻Ｔｂ２までの経過時間（Ｔｂ２－（Ｔ０＋ＴＰ））である。従って、２番目に送信された超音波の個別伝搬時間ＰＴ２は、時刻Ｔｂ２に対応するカウント値とクロックＣＬＫの周期との積から周期ＴＰに対応する時間を減算することにより算出される。

【0104】

また、３番目に送信された超音波の個別伝搬時間ＰＴ３は、３番目に送信された超音波の送信時刻（Ｔ０＋２＊ＴＰ）から時刻Ｔｂ３までの経過時間（Ｔｂ３－（Ｔ０＋２＊ＴＰ））である。従って、３番目に送信された超音波の個別伝搬時間ＰＴ３は、時刻Ｔｂ３に対応するカウント値とクロックＣＬＫの周期との積から周期ＴＰの２倍に対応する時間を減算することにより算出される。また、４番目に送信された超音波の個別伝搬時間ＰＴ４は、４番目に送信された超音波の送信時刻（Ｔ０＋３＊ＴＰ）から時刻Ｔｂ４までの経過時間（Ｔｂ４－（Ｔ０＋３＊ＴＰ））である。従って、４番目に送信された超音波の個別伝搬時間ＰＴ４は、時刻Ｔｂ４に対応するカウント値とクロックＣＬＫの周期との積から周期ＴＰの３倍に対応する時間を減算することにより算出される。

【0105】

また、５番目に送信された超音波の個別伝搬時間ＰＴ５は、５番目に送信された超音波の送信時刻（Ｔ０＋４＊ＴＰ）から時刻Ｔｂ５までの経過時間（Ｔｂ５－（Ｔ０＋４＊ＴＰ））である。従って、５番目に送信された超音波の個別伝搬時間ＰＴ５は、時刻Ｔｂ５に対応するカウント値とクロックＣＬＫの周期との積から周期ＴＰの４倍に対応する時間を減算することにより算出される。

【0106】

このように、本実施形態においても、Ｎ回送信された超音波の各々の個別伝搬時間ＰＴが算出される。これにより、本実施形態においても、上述した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態では、時間計測部１７０は、超音波の送信タイミングに対応するカウント値を保持せずに、超音波の受信タイミングに対応するカウント値を保持する。このため、本実施形態では、例えば、時間計測部１７０が保持するカウント値が上述した第１実施形態と同じ数である場合、超音波の送信回数を第１実施形態よりも多くすることができる。このため、本実施形態では、超音波の伝搬時間の計測結果の分解能を向上することができる。

【0107】

以上、本実施形態では、送信部１３０Ａは、周期ＴＰのパルスＰＬｓｔに同期して、送信モードの超音波センサ２００から超音波を繰り返し送信させる。時間計測部１７０は、送信モードの超音波センサ２００から繰り返し送信される超音波のうち、１番目に送信された超音波の送信時刻を基準時刻とし、Ｎ番目に送信された超音波の受信時刻までの基準時刻からの経過時間を計測した後に、１番目からＮ番目に送信された超音波の各々の受信時刻までの基準時刻からの経過時間を示す時間情報Ｔｉｎｆを、流量算出部１８０に出力する。流量算出部１８０は、周期ＴＰ及び時間計測部１７０により計測された経過時間に基づいて、送信モードの超音波センサ２００から受信モードの超音波センサ２００までの超音波の伝搬時間を算出する。

【0108】

このように、本実施形態では、Ｎ回送信された超音波の各々の個別伝搬時間ＰＴを、周期ＴＰ及び時間計測部１７０により計測された経過時間に基づいて、算出することができる。このため、本実施形態においても、上述した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態では、基準時刻から超音波の送信時刻までの経過時間を時間計測部１７０が計測する必要がないため、時間計測部１７０による経過時間の計測回数に対する超音波の送信回数を多くすることができる。このため、本実施形態では、例えば、時間計測部１７０による経過時間の計測回数が第１実施形態と同じ場合でも、超音波の伝搬時間の計測結果の分解能を向上することができる。

【0109】

Ｂ：変形例
以上に例示した実施形態は多様に変形され得る。前述の実施形態に適用され得る具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様を、相互に矛盾しない範囲で併合してもよい。

【0110】

Ｂ１：第１変形例
上述した第１実施形態及び第２実施形態において、例えば、制御部１２０は、送信モードの超音波センサ２００から繰り返し送信される超音波の送信回数を可変に設定してもよい。例えば、流量算出部１８０は、上述した実施形態で説明したように、送信モードの超音波センサ２００から送信され、流体ＦＬを伝搬して受信モードの超音波センサ２００に受信された超音波の伝搬時間に基づいて、流体ＦＬの流速を算出する。そして、制御部１２０は、流量算出部１８０により算出された流体ＦＬの流速に基づいて、繰り返し送信される超音波の送信回数を可変に設定する。

【0111】

このように、本変形例では、制御部１２０は、繰り返し送信される超音波の送信回数を、流量算出部１８０により算出された流体ＦＬの流速に応じて変更する。例えば、制御部１２０は、流量算出部１８０により算出された流体ＦＬの流速が遅い場合、流体ＦＬの流速が早い場合に比べて、繰り返し送信される超音波の送信回数を増加させる。具体的には、制御部１２０は、流体ＦＬの流速に対する時間分解能の誤差割合が一定になるように、流体ＦＬの流速が遅い場合に、繰り返し送信される超音波の送信回数を増加させる。これにより、本変形例では、流体ＦＬの流速の次回の計測（算出）において、流速に適した送信回数で超音波の伝搬時間を計測することができる。すなわち、本変形例では、流体ＦＬの流速の次回の計測（算出）において、流速に適した分解能で超音波の伝搬時間を計測することができる。なお、本変形例では、制御部１２０は、「設定部」の一例である。

【0112】

Ｂ２：第２変形例
上述した実施形態及び変形例では、時間計測部１７０により計測された全ての経過時間を示す時間情報ＴｉｎｆがＮ番目に送信された超音波の計測が終了した後に流量算出部１８０に出力される場合を例示したが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。例えば、時間計測部１７０は、経過時間の計測が所定回数だけ終了する度に、所定回数に対応する所定数の計測済みの経過時間を示す時間情報Ｔｉｎｆを流量算出部１８０に出力してもよい。また、例えば、時間計測部１７０は、経過時間を計測する度に、計測した経過時間を示す時間情報Ｔｉｎｆを流量算出部１８０に出力してもよい。

【0113】

以上、本変形例においても、上述した実施形態及び変形例と同様の効果を得ることができる。但し、本変形例では、上述した実施形態及び変形例に比べて、データ転送のオーバーヘッドが増加する場合がある。

【0114】

Ｂ３：第３変形例
上述した実施形態及び変形例では、超音波の複数の個別伝搬時間ＰＴの中から、超音波の伝搬時間の特定に用いられる個別伝搬時間ＰＴが推定伝搬時間及び許容時間に基づいて選択される場合を例示したが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。例えば、流量算出部１８０は、時間情報Ｔｉｎｆに基づいて算出した超音波の複数の個別伝搬時間ＰＴのうち、上位及び下位の所定数の個別伝搬時間ＰＴを除いて算出した平均（所謂、トリム平均）を、超音波の伝搬時間としてもよい。

【0115】

以上、本変形例においても、上述した実施形態及び変形例と同様の効果を得ることができる。

【0116】

Ｂ４：第４変形例
上述した実施形態及び変形例では、「超音波時間計測装置」として超音波流量計１００及び１００Ａを例示したが、「超音波時間計測装置」は超音波流量計に限定されない。すなわち、計測システム１０は、配管ＰＬ内の流体ＦＬの流量を、超音波を用いて計測するシステムに限定されない。例えば、計測システム１０は、配管ＰＬ内の流体ＦＬの流速を、超音波を用いて計測するシステムであってもよい。この場合、計測システム１０は、「超音波時間計測装置」として、超音波の伝搬時間を用いて流体ＦＬの流速を計測する流速測定装置を有する。また、例えば、計測システム１０は、超音波を用いて物質の音響特性（音速及び音響インピーダンス等）を計測するシステムであってもよい。この場合、計測システム１０は、「超音波時間計測装置」として、超音波の伝搬時間を用いて物質の音響特性を計測する装置を有する。以上、本変形例においても、上述した実施形態及び変形例と同様の効果を得ることができる。

【符号の説明】

【0117】

１０…計測システム、１００、１００Ａ…超音波流量計、１２０…制御部、１３０、１３０Ａ…送信部、１３２…タイミング制御回路、１３４…タイミング信号出力回路、１３５…タイミング信号生成回路、１３６…パルス送信回路、１４０…切替部、１４２、１４４…スイッチ、１５０…受信部、１５２…増幅回路、１５４…信号処理回路、１６０…計測信号出力回路、１７０…時間計測部、１８０…流量算出部、２００ａ、２００ｂ…超音波センサ、ＦＬ…流体、ＰＬ…配管。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】