超音波流量計
【課題】小流量における感度の良さを損なうことなく、流体停止時等での急激な圧力変化に対して、誤出力を防止できる超音波流量計を提供する。
【解決手段】超音波流量計は、超音波の伝搬時間の差から流速値を算出する流速算出部４４と、流速値の算出に伴い超音波の音速値を算出する音速算出部４５と、流速値と音速値とを対応付けて所定回数分順次記憶するメモリ４６と、流速値に対応する音速値の音速変化量を求め、音速変化量に基づいて、流速値を補正する流速値補正部４７とを備える。流速値補正部４７は、音速算出部４５により算出された第１の音速値と第１の音速値の所定回前に算出された第２の音速値とに基づいて、第１の音速値の第２の音速値に対する音速変化量を求め、音速変化量が音速変化設定閾値以上である場合、第１の音速値に対応する流速値を、第２の音速値に対応する流速値に置き換えて所定期間ホールドし、所定期間経過後にホールドを解除する。
【解決手段】超音波流量計は、超音波の伝搬時間の差から流速値を算出する流速算出部４４と、流速値の算出に伴い超音波の音速値を算出する音速算出部４５と、流速値と音速値とを対応付けて所定回数分順次記憶するメモリ４６と、流速値に対応する音速値の音速変化量を求め、音速変化量に基づいて、流速値を補正する流速値補正部４７とを備える。流速値補正部４７は、音速算出部４５により算出された第１の音速値と第１の音速値の所定回前に算出された第２の音速値とに基づいて、第１の音速値の第２の音速値に対する音速変化量を求め、音速変化量が音速変化設定閾値以上である場合、第１の音速値に対応する流速値を、第２の音速値に対応する流速値に置き換えて所定期間ホールドし、所定期間経過後にホールドを解除する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波流量計に関し、より詳細には、超音波トランスデューサ間で互いに超音波を送受信することで流体の流量を計測する超音波流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波流量計は、周知のように測定管に対して斜めに横切る超音波を流れの順方向と逆方向とに送受信して伝搬時間差法または伝搬時間逆数差法などに基づいて流れを妨げずに流量計測を可能とする代表的な流量計で、超音波が伝搬する全ての流体を測定できる特徴を有している。超音波流量計と同様に流れを妨げることのない流量計として電磁流量計が知られているが、この電磁流量計は、非導電性の流体を測定することはできない。超音波流量計は、気体はもとより電磁流量計では測定できない非導電性の流体流量も測定できるため、より汎用性の高い流量計と言うことができる。
【０００３】
このように超音波流量計は、超音波が伝搬する流体流量を測定することができるため、例えば、特許文献１に記載されているように、気体の流量測定にも用いられている。この特許文献１に記載の超音波流量計によれば、流量計測するために超音波を送受信する時間以外の周期あるいは信号低下等の異常が検知されたときに、超音波トランスデューサに、この超音波トランスデューサを構成する圧電素子の固有振動数に等しい周波数の電圧を印加することにより得られる超音波振動エネルギーを利用して簡単にダストミストの除去を行うようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３２５１３７８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載したような超音波流量計において、計測時に安定した圧力下で温度が急峻に変化することは稀であるが、圧力の急変が生じた場合、断熱圧縮または断熱膨張により気体の温度が瞬間的に変化し、場合によっては１００℃近くに変化することもある。気体の音速は温度に、密度は圧力に対する依存性が高いため、圧力や温度の状態が急激に変化した場合、一時的に超音波の受信波に乱れが生じて計測に支障を来す場合がある。この場合、流体（気体）が流れている状態であればそれほど影響はないが、流体（気体）が流れていない停止時に誤出力してしまうことがあった。
【０００６】
図６は、従来の超音波流量計による流量計測において、流体が流れていない停止状態にあるときの流量（流速）及び音速の出力の状態を説明するための図である。図中、縦軸に流量（ｍ３／ｈ）及び音速（ｍ／ｓ）、横軸に時間（ｓ）とする。流量計下流側の流量調整弁の開度を０（閉止）にした状態で、流量計上流側の供給タンクを切り替えた場合、図６に示すように、わずかな出力（流量）が５〜１０秒程度計測される（この現象を流量停止時発信という）。これは、測定管内には流体が流れていない停止状態であるため、本来計測されるべきではない流量が誤って出力されたものである。この誤出力は、供給タンクの切り替え時に発生する圧力変化が原因と考えられる。
【０００７】
圧力変化によって、測定管内の温度は図７（Ａ）、（Ｂ）に示すような状態になる。図７（Ａ）は圧力変化が急激な場合の測定管内の温度変化の様子を示し、図７（Ｂ）は圧力変化が緩やかな場合の測定管内の温度変化の様子を示す図である。そして、音速は、温度に依存するため、このような温度変化によって、音速も変化する（図６参照）。
【０００８】
上記を踏まえ、流量停止時発信の原因として、以下の点が考えられる。
・供給タンクの切り替えにより測定管内の圧力が変化する。
・圧力が上昇した場合に断熱圧縮、圧力が減少した場合には断熱膨張が発生し、ガス温度が変化、すなわち、圧力上昇時は温度が上がり、圧力減少時は温度が下がる。
・ガス温度の変化に伴って、音速が変化する。
【０００９】
上記の過渡的な状態において、超音波の伝搬時間差が生じ、あたかも流量が計測される現象を引き起こす。この伝搬時間差が生じる理由としては、１サイクル計測中に音速変化により伝搬時間差を生じる、あるいは、受信波形に乱れが生じ、正しい伝搬時間を計測できていない、などが考えられる。また、測定管内は完全な断熱状態ではなく、管表面は外気に晒されているため、断熱圧縮又は断熱膨張が発生した途端に管表面から熱の移動が発生する。熱の移動には時間がかかるため、管内の温度が安定するまでに時間がかかり、それに応じて音速も徐々に変化する。
【００１０】
このように、圧力変化により、ガス温度が瞬間的に数十℃変化することで、過渡的に計測状態が不安定となる。そして、これによってガス停止状態において流量が誤出力されてしまい、計測に支障を来す場合があった。また、停止状態以外でも、小流量が流れている場合には同じような現象が起こる可能性がある。
【００１１】
このような状況を回避するために、通常、流速（流量）出力に対してＬｏｗカットオフ域を設定することで、そのＬｏｗカットオフ設定値以内の流速の場合には、変換器の電気的な制御により強制的に出力をカットして誤出力しないようにしている。しかし、このような方法では、設定パラメータであるＬｏｗカットオフ設定値を誤出力の程度に合わせて大きな値にしなければならず、超音波流量計の特徴である小流量から計測可能な、高レンジャビリティ性を損なうことになるという問題があり、特に流量停止時発信を起こさない安定した計測手法の確立が必要とされていた。
【００１２】
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、小流量における感度の良さを損なうことなく、流体停止時等での急激な圧力変化に対して、誤出力を防止することができる超音波流量計を提供すること、を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、流体が流れる測定管と、該測定管に配設された超音波トランスデューサとを備え、該超音波トランスデューサ間で超音波を送受信し、該送受信に要する前記超音波の伝搬時間から前記流体の流量を計測する超音波流量計であって、前記超音波の伝搬時間の差から流速値を算出する流速算出部と、該流速値の算出に伴い前記超音波の音速値を算出する音速算出部と、前記流速算出部で算出される流速値と前記音速算出部で算出される音速値とを対応付けて所定回数分順次記憶する記憶部と、前記流速値に対応する音速値の音速変化量を求め、該求めた音速変化量に基づいて、前記流速値を補正する流速値補正部とを備え、該流速値補正部は、前記音速算出部により算出された第１の音速値と該第１の音速値よりも所定回前に算出された第２の音速値とに基づいて、前記第１の音速値の前記第２の音速値に対する音速変化量を求め、該求めた音速変化量が音速変化設定閾値以上である場合、前記第１の音速値に対応する流速値を、前記第２の音速値に対応する流速値に置き換えて所定期間ホールドし、該所定期間経過後にホールドを解除することを特徴としたものである。
【００１４】
第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記音速変化量は、前記第１の音速値の前記第２の音速値に対する音速変化率であることを特徴としたものである。
【００１５】
第３の技術手段は、第１又は第２の技術手段において、前記第１の音速値よりも所定回後の音速値を第３の音速値とし、該第３の音速値よりも所定回後の音速値を第４の音速値とした場合、前記流速値補正部は、前記第２の音速値から前記第１の音速値への第１の変化方向と、前記第３の音速値から前記第４の音速値への第２の変化方向とを検出し、前記第１の変化方向及び前記第２の変化方向に基づいて、前記所定期間を決定することを特徴としたものである。
【００１６】
第４の技術手段は、第３の技術手段において、前記所定期間は、前記第１の変化方向と前記第２の変化方向とが異なる方向の場合に、前記第１の変化方向と前記第２の変化方向とが同じ方向の場合よりも短く設定されることを特徴としたものである。
【００１７】
第５の技術手段は、第３又は第４の技術手段において、前記第３の音速値は、前記第１の音速値の次回の音速値であり、前記第４の音速値は、前記第３の音速値の次回の音速値であることを特徴としたものである。
【００１８】
第６の技術手段は、第１又は第２の技術手段において、前記流速値補正部は、前記ホールド開始から予め定められた期間以内に、前記第１の音速値以降に順次算出される音速値の変化量が減少から増加あるいは増加から減少に転じたか否かを検出し、該検出結果に基づいて、前記所定期間を決定することを特徴としたものである。
【００１９】
第７の技術手段は、第６の技術手段において、前記所定期間は、前記予め定められた期間以内に、前記音速値の変化量が減少から増加あるいは増加から減少に転じたことを検出した場合に、検出しなかった場合よりも短く設定されることを特徴としたものである。
【００２０】
第８の技術手段は、第６の技術手段において、前記所定期間は、前記音速値の変化量が減少から増加あるいは増加から減少に転じたことを検出してから一定の期間経過するまでの間に設定されることを特徴としたものである。
【００２１】
第９の技術手段は、第１〜第８のいずれか１の技術手段において、前記流速値補正部は、前記音速変化量が前記音速変化設定閾値以上であり、さらに、前記第１の音速値に対応する流速値が第１の流速設定閾値以内である場合に、前記第１の音速値に対応する流速値を、前記第２の音速値に対応する流速値に置き換えて所定期間ホールドすることを特徴としたものである。
【００２２】
第１０の技術手段は、第１〜第８のいずれか１の技術手段において、前記流速値補正部は、前記音速変化量が前記音速変化設定閾値以上であり、さらに、前記第１の音速値に対応する流速値が第１の流速設定閾値を超えて該第１の流速設定閾値よりも大きい第２の流速設定閾値以内である場合に、前記第１の音速値に対応する流速値を、前記第２の音速値に対応する流速値に置き換えて所定期間ホールドすることを特徴としたものである。
【００２３】
第１１の技術手段は、第９又は第１０の技術手段において、前記第１の流速設定閾値に代えて、低流量出力をカットするＬｏｗカットオフ値が設定されていることを特徴としたものである。
【００２４】
第１２の技術手段は、第１０又は第１１の技術手段において、前記流速値補正部は、前記第２の音速値に対応する流速値にホールドした後に、前記流速算出部で所定値以上の流速値を算出した場合、前記流速値のホールドを強制的に解除することを特徴としたものである。
【００２５】
第１３の技術手段は、第１２の技術手段において、前記所定値は、前記第２の流速設定閾値であることを特徴としたものである。
【００２６】
第１４の技術手段は、第１〜第１３のいずれか１の技術手段において、前記第２の音速値は、前記第１の音速値の前回あるいは前々回に算出された音速値であることを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、急激な圧力変化による断熱圧縮または断熱膨張を、音速の変化から検知し、この音速変化に基づいて、流速値の出力をカットすることができるため、誤出力の程度に合わせてカットオフを大きくする必要がなく、小流量における感度の良さを維持しつつ、流体停止時等での急激な圧力変化に対して、誤出力を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係る超音波流量計の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す超音波流量計による流速値補正方法の一例を説明するための図である。
【図３】図１に示す超音波流量計による流速値補正方法の他の例を説明するための図である。
【図４】本発明の超音波流量計による流速値補正処理の一例を説明するためのフロー図である。
【図５】実際の音速値変化に対し本発明による流速値補正処理を行ったときの流速値の出力例を示す図である。
【図６】従来の超音波流量計による流量計測において、流体が流れていない停止状態にあるときの流量（流速）及び音速の出力の状態を説明するための図である。
【図７】圧力変化に応じた測定管内の温度変化の様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の超音波流量計に係る好適な実施の形態について説明する。
【００３０】
図１は、本発明の一実施形態に係る超音波流量計の構成例を示すブロック図である。この超音波流量計は、流体が流れる測定管１と、測定管１に配設された例えば２つの超音波トランスデューサ２，３と、超音波トランスデューサ２，３と接続された制御ユニット４とを備え、超音波トランスデューサ２，３間で互いに超音波を送受信し、送受信に要する超音波の伝搬時間から流体（以下、気体で代表する）の流量を計測する。計測原理としては、例えば、超音波流量計で広く使用される伝搬時間逆数差法を用いることができる。この伝搬時間逆数差法は、気体の測定流速Ｖを気体中の超音波の伝搬速度の変化、すなわち、伝搬時間の逆数である周波数の差Δｆとして計測し、既知の管路断面積Ｓと乗算することで、流量Ｑを測定する方法である。
【００３１】
制御ユニット４は、超音波トランスデューサ２，３への送信パルスを送信する送信回路４１と、超音波トランスデューサ２，３からの受信パルスを受信する受信回路４２と、送信回路４１と超音波トランスデューサ２，３との間で経路を切り換え、超音波トランスデューサ２，３と受信回路４２との間で経路を切り換える切換回路４３と、超音波の伝搬時間の差から所定期間毎に流速値を算出する流速算出部４４と、流速値の算出に伴い超音波の音速値を算出する音速算出部４５とを備える。
【００３２】
また、制御ユニット４は、流速算出部４４で算出される流速値と音速算出部４５で算出される音速値とを対応付けて所定回数分順次記憶する記憶部に相当するメモリ４６と、流速値に対応する音速値の音速変化量を求め、求めた音速変化量に基づいて、流速値を補正する流速値補正部４７と、流速算出部４４で算出された流速値の出力を制御する流速値出力部４８とを備えている。この流速値出力部４８は、Ｌｏｗカットオフ範囲を参照して、流速値補正部４７により補正された流速値を出力しないように制御する。メモリ４６には、例えば、流速値及び音速値の計測値が順次、時系列的に記憶される。
【００３３】
本発明では、急激な圧力変化による断熱圧縮または断熱膨張により気体の音速が変化することに着目し、流速と共に、音速変化量の推移を監視する。これにより、圧力の急変を察知して、流速値の出力を、所定回前に計測された流速値に置き換え、これを一定期間保持して誤出力を防止することができるため、誤出力の程度に合わせて大きなＬｏｗカットオフを設定する必要がなくなる。このため、小流量における感度の良さを損なうことなく、急激な圧力変化に対して、誤出力を防止することができる。
【００３４】
ここで、図１の例に基づいて、超音波を測定管内面で１回反射させるＶ（反射）法について説明する。なお、図中、測定管１の矢印の方向に気体が流れているものとする。測定管１の上流側には超音波トランスデューサ２が、その下流側には超音波トランスデューサ３が取り付けられる。制御ユニット４の送信回路４１より発振された送信パルスが専用ケーブルを経て超音波トランスデューサ２の振動子（図示せず）を励振させる。振動子は送信パルス（電気信号）を超音波パルス（音響信号）に変換し気体中へ発射する。
【００３５】
気体中を伝搬した超音波パルスは測定管１の内面で反射し、超音波トランスデューサ３に到達し、超音波トランスデューサ３の振動子を励振する。振動子は超音波パルスを受信し、受信パルス（電気信号）に変換し、専用ケーブルを経て、制御ユニット４の受信回路４２に帰還する。この電気信号と音響信号が一巡するサイクルの流れに沿って、超音波トランスデューサ２から超音波トランスデューサ３へ向かう方向（順方向）の伝搬時間ｔ２３が測定できる。そして、伝搬時間ｔ２３の測定が終了すると、直ちに次の測定動作である流れに逆らった方向、すなわち、超音波トランスデューサ３から超音波トランスデューサ２へ向かう方向（逆方向）の伝搬時間ｔ３２の測定を行う。これにより、流れに逆らった方向の伝搬時間ｔ３２が測定できる。
【００３６】
そして、気体中の超音波パルスの伝搬経路長のうち、超音波トランスデューサ２から測定管１の反射面までの経路長をＬ（ｍ）とすれば、この反射面から超音波トランスデューサ３までの経路長もＬ（ｍ）となるので、超音波トランスデューサ２から超音波トランスデューサ３までの伝搬経路長は２Ｌ（ｍ）となる。気体固有の音速をＣ（ｍ／ｓ）、超音波の伝搬経路と測定管１の管軸のなす角をθとすると、超音波トランスデューサ２，３の間を往き来する超音波パルスの音速Ｃ０は、流速Ｖの影響を受け、
Ｃ０＝Ｃ±Ｖｃｏｓθ …（１）
となる。
【００３７】
ここで、超音波パルスの気体中の伝搬時間を、順方向（超音波トランスデューサ２から３に向かう方向）のときをｔ２３、逆方向（超音波トランスデューサ３から２に向かう方向）のときをｔ３２とすると、伝搬時間ｔ２３とｔ３２は、
ｔ２３＝２Ｌ／Ｃ０＝２Ｌ／（Ｃ＋Ｖｃｏｓθ） …（２）
ｔ３２＝２Ｌ／Ｃ０＝２Ｌ／（Ｃ−Ｖｃｏｓθ） …（３）
となる。
【００３８】
ここで、伝搬時間ｔ２３，ｔ３２の逆数に比例した測定回路上の周波数ｆ２３，ｆ３２を考えると、
ｆ２３＝Ｎ／ｔ２３ …（４）
ｆ３２＝Ｎ／ｔ３２ …（５）
【００３９】
なお、Ｎは測定回路上の定数（倍数）であり、これらの周波数差Δｆをとると、
Δｆ＝ｆ２３−ｆ３２
＝Ｎ／ｔ２３−Ｎ／ｔ３２
＝（Ｎｃｏｓθ／Ｌ）・Ｖ …（６）
で表される。
【００４０】
よって、測定流速Ｖは、
Ｖ＝（Ｌ／ｃｏｓθ）・（（１／ｔ２３）−（１／ｔ３２）） …（７）
となる。
【００４１】
従って、測定流速Ｖ（ｍ／ｓ）に、平均流速に換算するための流量補正係数Ｋと、管路断面積Ｓ（ｍ２）とを演算することにより、流量Ｑ（ｍ３／ｈ）は、
Ｑ＝ＫＶＳ×３６００ …（８）
と求まる。なお、上述の伝搬時間逆数差法の他に伝搬時間差法により流量を求めることもできる。
【００４２】
また、超音波の音速は、上述のように、超音波トランスデューサ２から超音波トランスデューサ３に向けて超音波パルスを送信・受信する間の伝搬時間ｔ２３を所定期間毎に測定しているため、伝搬経路長２Ｌを、この伝搬時間ｔ２３で除算すればよい。なお、音速は、超音波トランスデューサ３から超音波トランスデューサ２に向けて超音波パルスを送信・受信する間の伝搬時間ｔ３２を用いても構わない。伝搬時間ｔ２３，ｔ３２に差がある場合、当然音速も異なる結果となるが、本発明では音速変化量を算出するため、いずれか一方の伝搬時間を用いることでよい。なお、上記では、一対の超音波トランスデューサ間での計測方法について示したが、複数対の超音波トランスデューサを用いてもよい。
【００４３】
本発明の概要を説明する。流速算出部４４及び音速算出部４５で所定期間毎に算出される流速値及び音速値は、メモリ４６において各々Ｎ個のシフトカウンタに格納される。例えばＮ＝２回以上、好ましくはＮ＝３回分ずつ順次格納される。具体的には、それぞれ“今回値”、“前回値”、“前々回値”として格納される。そして、メモリ４６に格納された流速値の“今回値”を出力対象流速値（以下、今回流速値という）とした場合、これに対応した第１の音速値（以下、今回音速値ともいう）が格納され、例えば、第１の音速値の所定回前に算出された第２の音速値である“前回値”あるいは“前々回値”に対する音速変化量の算出に使われる。
【００４４】
上記において、「所定回」は、“前回”あるいは“前々回”に限らず、後述する設定値ａにより適宜設定される。また、「音速変化量」としては、第１の音速値と第２の音速値との差分であってもよいが、第１の音速値の第２の音速値に対する変化率で求めるのが好適である。以下では音速変化率を例示して説明するものとする。
【００４５】
流速値補正部４７は、第１の音速値及び第２の音速値に基づき算出された音速変化率が音速変化設定閾値（この閾値を±Ｗ１％とする）以上である場合、第１の音速値に対応する流速値を、第２の音速値に対応する流速値に置き換えて所定期間ホールドし、所定期間経過後にホールドを解除する。
【００４６】
また、流速値補正部４７は、音速変化率が音速変化設定閾値（±Ｗ１％）以上であり、さらに、補正可否条件として第１の音速値に対応する流速値が第１の流速設定閾値（以下、この第１の流速設定閾値を±Ｌ１ｍ／ｓとする）以内である場合に、第１の音速値に対応する流速値を、第２の音速値に対応する流速値に置き換えて所定期間ホールドしてもよい。換言すれば、音速変化率が音速変化設定閾値（±Ｗ１％）以上であっても、第１の音速値に対応する流速値が第１の流速設定閾値（±Ｌ１ｍ／ｓ）を越える場合には、上記のホールド処理を行わず、第１の音速値に対応する流速値をそのまま出力する。
【００４７】
また、流量停止時発信を抑制してより安定な流量出力をはかるため、流速値補正部４７は、音速変化率が音速変化設定閾値（この閾値を±Ｗ２（＞±Ｗ１）％とする）以上であり、さらに、補正可否条件として第１の音速値に対応する流速値が第１の流速設定閾値（±Ｌ１ｍ／ｓ）を超えて第１の流速設定閾値よりも大きい第２の流速設定閾値（以下、この第２の流速設定閾値を±Ｌ２ｍ／ｓとする）以内である場合に、第１の音速値に対応する流速値を、第２の音速値に対応する流速値に置き換えて所定期間ホールドしてもよく、好適な方策となる。換言すれば、音速変化率が音速変化設定閾値（±Ｗ２％）以上であっても、第１の音速値に対応する流速値が第２の流速設定閾値（±Ｌ２ｍ／ｓ）を越える場合には、上記のホールド処理を行わず、第１の音速値に対応する流速値をそのまま出力する。
【００４８】
以上のように、圧力の急変を察知するために、音速変化の推移を監視して、音速変化が比較的大きかったときの流速値の出力を、前回あるいは前々回など、所定回前の流速値に一定期間置き換えてホールド処理することで、誤出力を防止するように構成されている。この手法（アルゴリズム）について図２に基づいて具体的に説明する。
【００４９】
図２は、図１に示す超音波流量計による流速値補正方法の一例を説明するための図である。本例は、停止時に圧力変化があったときの流速及び音速の変化の様子を示したものである。横軸は期間（時間軸）であり、前述の演算式で算出される実計測結果が得られる毎の回数（Ｔ＋ｋ）に対応して表されている。Ｔ（今回）に対して、（Ｔ−ｎ）〜（Ｔ＋ｎ）回とし、１回毎の計測間隔は、約１秒とされ、この期間毎に流速Ｖ及び音速ＳＶが測定（算出）される。
【００５０】
流速Ｖは流速算出部４４によって算出される流速値であり、音速ＳＶは音速算出部４５によって算出される音速値である。それぞれの流速Ｖ及び音速ＳＶを一般式で表現すると、
Ｖ＝ｆ（Ｔ＋ｋ）、ＳＶ＝ｇ（Ｔ＋ｋ） −ｎ≦ｋ≦ｎ …（９）
となる。ここで、
ｋ＝０のとき、Ｔ（今回）で計測された計測値（今回値）
−ｎ≦ｋ＜０のとき、Ｔ（今回）の前に計測された計測値（例、前回値、前々回値）
０＜ｋ≦＋ｎのとき、Ｔ（今回）の後に計測される計測値（例、次回値、次々回値）
【００５１】
図２中、圧力変化のない（Ｔ−ｎ）〜（Ｔ−２）では、停止状態であるため、流速Ｖ及び音速ＳＶ共に変化がないが、（Ｔ−１）付近で圧力変化があり、流速Ｖ及び音速ＳＶ共に変化している。一般的表現では、変化の起点をｋ＝ａ、すなわち、（Ｔ＋ａ）とした場合、この（Ｔ＋ａ）に対応する音速値はｇ（Ｔ＋ａ）となる。前述の第１の音速値と第２の音速値との関係でいえば、第１の音速値がＴ（今回）における音速値ｇ（Ｔ）に相当し、第２の音速値がＴ＋ａ（ａ回前）における音速値（Ｔ＋ａ）に相当する。すなわち、第２の音速値は、第１の音速値のａ回前に算出された音速値となる。なお、このａは、−ｎ≦ａ＜０の範囲で任意に設定可能な設定値である。そして、ｋ＝０、つまり、Ｔ（今回）での音速値をｇ（Ｔ）とした場合、音速値ｇ（Ｔ）の音速値ｇ（Ｔ＋ａ）に対する音速変化率Ａは次式で求めることができる。
Ａ（％）＝（ｇ（Ｔ）−ｇ（Ｔ＋ａ））／ｇ（Ｔ＋ａ）×１００ …（１０）
【００５２】
前述したように、メモリ４６のＮシフトカウンタには、流速Ｖ及び音速ＳＶの“今回値”、“前回値”、“前々回値”が順次格納される。ここで、例えば、設定値ａ＝−２であれば、変化の起点がＴ−２（前々回）となる。なお、メモリ４６に格納された流速Ｖ及び音速ＳＶの今回値はＴに、前回値は（Ｔ−１）に、前々回値は（Ｔ−２）にそれぞれ対応している。本例の場合、Ｔ(今回)に対応する今回音速値ｇ（Ｔ）が第１の音速値となり、Ｔ−２（前々回）に対応する前々回音速値ｇ（Ｔ−２）が第２の音速値となる。また、音速変化設定閾値として、±Ｗ１％が予め設定されている。この±Ｗ１％としては、例えば、±０.２５％などと設定することができる。
【００５３】
そして、今回流速値ｆ（Ｔ）が予め定めた第１の流速設定閾値（±Ｌ１ｍ／ｓ）以内の場合、今回音速値ｇ（Ｔ）と前々回音速値ｇ（Ｔ−２）により上記式（１０）で求めた音速変化率Ａ（％）と、音速変化設定閾値（±Ｗ１％）とを比較して、｜Ａ｜＜Ｗ１の場合、出力ホールド処理を実行しない。また、｜Ａ｜≧Ｗ１の場合、今回流速値ｆ（Ｔ）を前々回流速値ｆ（Ｔ−２）に置き換えて、出力ホールド処理を所定期間実行する。なお、第１の流速設定閾値（±Ｌ１ｍ／ｓ）の代わりに、Ｌｏｗカットオフ値（例えば±０.１ｍ／ｓ）を設定することができる。
【００５４】
｜Ａ｜≧Ｗ１の場合に出力ホールド処理を行う期間は、出力ホールド処理が開始された後に、予め定めた出力ホールド期間（ｘ）または出力ホールド期間（ｙ）のいずれかに決定される。ここで、出力ホールド処理後に計測を開始する点（計測開始点）を（Ｔ＋ｂ）とした場合、この（Ｔ＋ｂ）に対応する音速値はｇ（Ｔ＋ｂ）となる。なお、このｂは、１≦ｂの範囲で任意に設定可能な設定値である。例えば、設定値ｂ＝１であれば、計測点Ｔ＋１（次回）が指定される。またさらに別の設定値ｃを考慮する。この設定値ｃは、１≦ｃの範囲で任意に設定可能であり、計測開始点（Ｔ＋ｂ）からの計測期間を設定するためのパラメータである。例えば、設定値ｃ＝１であれば、計測期間に“１”が設定され、計測点Ｔ＋ｂ＋ｃ、故にＴ＋２（次々回）が指定される。本例の場合、Ｔ＋１（次回）に対応する次回音速値ｇ（Ｔ＋１）が第３の音速値となる。また、次回音速値ｇ（Ｔ＋１）の次回、つまり、今回音速値ｇ（Ｔ）から見ると、次々回の（Ｔ＋２）に対応する次々回音速値ｇ（Ｔ＋２）が第４の音速値となる。
【００５５】
なお、上述の音速変化設定閾値（±Ｗ１％）、第１の流速設定閾値（±Ｌ１ｍ／ｓ）、設定値ａ，ｂ，ｃは、図２の例に限定されるものではなく、フィールドでの条件によって適宜設定することができる。
【００５６】
上記例において、流速値補正部４７は、前々回音速値ｇ（Ｔ−２）から今回音速値ｇ（Ｔ）への第１の変化方向と、次回音速値ｇ（Ｔ＋１）から次々回音速値ｇ（Ｔ＋２）への第２の変化方向とを検出する。すなわち、流速値補正部４７は、第１の変化方向として、前々回音速値ｇ（Ｔ−２）から今回音速値ｇ（Ｔ）への変化が増加方向であるか、減少方向であるかを検出すると共に、第２の変化方向として、次回音速値ｇ（Ｔ＋１）から次々回音速値ｇ（Ｔ＋２）への変化が増加方向であるか、減少方向であるかを検出する。
【００５７】
そして、流速値補正部４７は、第１の変化方向及び第２の変化方向に基づいて、出力ホールド処理を行う期間を決定する。具体的には、第１の変化方向と第２の変化方向とが異なる方向、例えば、一方の変化方向が減少方向で、他方の変化方向が増加方向である場合、出力ホールド期間（ｘ）が設定される。また、第１の変化方向と第２の変化方向とが同じ方向、すなわち、両方の変化方向が減少方向あるいは増加方向である場合、出力ホールド期間（ｘ）よりも長い出力ホールド期間（ｙ）が設定される。この出力ホールド期間（ｘ）または（ｙ）の経過後は、流速値のホールドが解除され、計測回毎の流量計測値が出力される。
【００５８】
すなわち、第１の音速値よりも所定回後（設定値ｂにより設定）の音速値を第３の音速値とし、第３の音速値よりも所定回後（設定値ｃにより設定）の音速値を第４の音速値とした場合、例えば、第３の音速値を第１の音速値の次回（ｂ＝１）の音速値とし、第４の音速値を第３の音速値の次回（ｃ＝１）の音速値とした場合、流速値補正部４７は、第２の音速値から第１の音速値への第１の変化方向と、第３の音速値から第４の音速値への第２の変化方向とを検出する。つまり、流速値補正部４７は、音速値の変化方向が減少方向であるか、増加方向であるかを検出する。そして、流速値補正部４７は、第１の変化方向及び第２の変化方向に基づいて、出力ホールド処理を行う期間を決定する。この出力ホールド期間は、第１の変化方向と第２の変化方向とが異なる方向の場合に、第１の変化方向と第２の変化方向とが同じ方向の場合よりも短く設定される。
【００５９】
また、別の方法として、次回音速値ｇ（Ｔ＋１）と次々回音速値ｇ（Ｔ＋２）との差分をＢとした場合、この差分Ｂ（＝Ｂ２−Ｂ１）を、今回音速値ｇ（Ｔ）と前々回音速値ｇ（Ｔ−２）から求めた音速変化率Ａに乗じて変化の方向（つまり、極性の変化）を検出してもよい。すなわち、Ａ×Ｂ＜０であれば、極性反転しているため、出力ホールド期間（ｘ）を設定し、また、Ａ×Ｂ≧０であれば、極性反転していないため、出力ホールド期間（ｘ）よりも長い出力ホールド期間（ｙ）を設定する。なお、差分Ｂと音速変化率Ａとを除算しても、同様に、極性反転の有無を判定することができる。このようにして、流速値のホールド開始より、音速値の変化の方向を検出して、出力ホールド期間の長短が適切に選択される。
【００６０】
また、さらに別の方法として、流速値補正部４７は、ホールド開始から予め定められた期間以内に、第１の音速値、すなわち、今回音速値ｇ（Ｔ）以降に順次算出される音速値の変化量が減少から増加あるいは増加から減少に転じたか否かを検出し、検出結果に基づいて、出力ホールド期間を決定してもよい。上記の予め定められた期間として、例えば、Ｔ〜（Ｔ＋１）の期間を３倍した期間を設定する。そして、この期間以内に、音速値の変化量が減少から増加あるいは増加から減少に転じたことを検出した場合に、検出しなかった場合よりも短く設定される。つまり、Ｔ〜（Ｔ＋１）の期間を３倍した期間以内に、音速値の変化量が減少から増加あるいは増加から減少に転じたことを検出した場合、Ｔ〜（Ｔ＋１）の期間を４倍した出力ホールド期間（ｘ）が設定され、検出されなった場合、出力ホールド期間（ｘ）よりも長い出力ホールド期間（ｙ）が設定される。
【００６１】
これに関して、図２の例では、Ｔ（今回）で出力ホールド状態に移行するが、メモリ４６に、Ｔ（今回）〜Ｔ＋２（次々回）で計測された音速値が格納されたときに、２つ以上の音速値を比較することで、Ｔ＋１（次回）とＴ＋２（次々回）との間に実際の音速値のピーク値があると判定することができる。このピーク値は、Ｔ〜（Ｔ＋１）の期間を３倍した期間以内に含まれるため、Ｔ（今回）〜Ｔ＋１（次回）の期間を４倍した出力ホールド期間（ｘ）を、出力ホールド状態とする。換言すれば、音速値の極性反転を検出できた場合には、出力ホールド期間（ｘ）の間、出力ホールド状態にする。
【００６２】
そして、Ｔ〜（Ｔ＋１）の期間を３倍した期間以内に、実際の音速値のピーク値がないと判定された場合、つまり、音速値の極性反転が検出できない場合には、出力ホールド期間（ｘ）よりも長い出力ホールド期間（ｙ）を出力ホールド状態とする。本例の場合、各期間を約１秒とすると、出力ホールド期間（ｘ）が約４秒となり、出力ホールド期間（ｙ）は約７秒となる。このように音速値にピーク値を持つ場合、より早く安定状態に移行するものと考えられるため、出力ホールド期間（ｘ）のように出力ホールド状態の期間を短くすることができる。なお、これらの出力ホールド期間（ｘ）、（ｙ）はユーザにより適宜設定可能としており、上記の値に限定されるものではない。
【００６３】
また、上記の出力ホールド期間は、ホールド開始から予め定められた期間以内に、第１の音速値、すなわち、今回音速値ｇ（Ｔ）以降に順次算出される音速値の変化量が減少から増加あるいは増加から減少に転じたことを検出してから一定の期間経過するまでの間に設定してもよい。この一定の期間としては、例えば、Ｔ〜Ｔ＋１の期間の２倍の期間を設定する。図２の例において、ホールド開始から予め定められた期間として、出力ホールド期間（ｙ）に相当する期間が設定されている。そして、この期間以内のＴ＋２（次々回）で音速値の変化量が減少から増加に転じたことが検出される。この場合、出力ホールド期間は、Ｔ＋２（次々回）を起点として、Ｔ〜Ｔ＋１の期間の２倍の期間経過するまでの間に設定される。つまり、ホールド開始のＴからＴ＋３、Ｔ＋４のいずれかまで出力ホールド状態とされる。
【００６４】
ここで、前述したように、流速値補正部４７は、今回音速値ｇ（Ｔ）と前々回音速値ｇ（Ｔ−２）により求めた音速変化率Ａが音速変化設定閾値（例えば±０.２５％）以上であると判定し、さらに、今回流速値ｆ（Ｔ）が第１の流速設定閾値（例えば±０.１ｍ／ｓ）以内であると判定した場合には、今回流速値ｆ（Ｔ）を、前々回流速値ｆ（Ｔ−２）に置き換えてホールドする補正処理を一定期間行う。
【００６５】
本例の場合、今回流速値ｆ（Ｔ）は、図１の流速値出力部４８で流量出力（４−２０ｍＡ）のＬｏｗカットオフ値が設定されていれば、このままでも出力はカットされるが、音速変化率Ａが大きい場合には、次回以降の計測で流速値がＬｏｗカットオフ範囲を超える可能性がある。しかしながら、Ｌｏｗカットオフ値を極端に大きく設定することは性能を大きく犠牲にすることになる。このため、Ｌｏｗカットオフ範囲以内で安定時（Ｔ−ｎ）〜（Ｔ−２）の流速値により近い前々回流速値に一定期間出力ホールド状態にしておき、圧力変化の影響が収まるまで、流速値の出力を確実にホールドさせることが有効となる。なお、前々回値の代わりに、前回値または前々回以前の値を一定期間出力ホールド状態にするようにしてもよい。
【００６６】
以上のように、音速変化量に基づいて流量計測値を補正することができるが、一般的には、前述したように、流量出力は、４−２０ｍＡ（或いは１−５Ｖ）で表現され、Ｌｏｗカットオフ値が設定される。よって、本発明により補正される出力とＬｏｗカットオフ値との関係について連動させてもよい。つまり、第１の流速設定閾値（±Ｌ１ｍ／ｓ）がＬｏｗカットオフ値となるようにパラメータ設定して活用するとよい。
【００６７】
ここで、停止時の圧力変動に伴う挙動、例えば、圧力（昇圧／減圧）の大きさ、または温度の変化により流速（または流量）が変動した場合には、上述した第１の流速設定閾値（±Ｌ１ｍ／ｓ）及び音速変化設定閾値（±Ｗ１％、以下では第１の音速変化設定閾値という）だけでは抑制し難い場合がある。このような場合の対応として、第１の流速設定閾値と第１の音速変化設定閾値に対して、新たに第２の流速設定閾値と第２の音速変化設定閾値を設け、例えば、以下のように設定してより大きく急峻な変化に対応できるようにしてもよい。第２の流速設定閾値を±Ｌ２ｍ／ｓ、第１の流速設定閾値を±Ｌ１ｍ／ｓ、第２の音速変化設定閾値を±Ｗ２％、第１の音速変化設定閾値を±Ｗ１％とすると、
±Ｌ２＝±Ｌ１×ｄ （ｄ＞２の設定値、例えば、ｄ＝４） …（１１）
±Ｗ２＝±Ｗ１×ｅ （ｅ＞２の設定値、例えば、ｅ＝２） …（１２）
【００６８】
上記の設定値ｄ，ｅは、フィールドで任意に変えることが可能であるが、第１の流速設定閾値（±Ｌ１ｍ／ｓ）をＬｏｗカットオフ値として取り扱うことが望ましいため、このＬｏｗカットオフ値に基づいて設定値ｄ，ｅを決定することが望ましい。
【００６９】
図３は、図１に示す超音波流量計による流速値補正方法の他の例を説明するための図である。この図３の例は、上記の事例を示したもので、第１の流速設定閾値（±Ｌ１ｍ／ｓ）に相当するＬｏｗカットオフ範囲（±０.１ｍ／ｓ）よりも大きい第２の流速設定閾値（±Ｌ２ｍ／ｓ）として、Ｌｏｗカットオフ範囲の４倍（設定値ｄ＝４）となる±０.４ｍ／ｓが設定されている。また、第１の音速変化設定閾値（±Ｗ１％）である（±０.２５％）よりも大きい第２の音速変化設定閾値（±Ｗ２％）として、第１の音速変化設定閾値の２倍（設定値ｅ＝２）となる±０.５０％が設定されている。
【００７０】
圧力変化のない（Ｔ−ｎ）〜（Ｔ−２）では、停止状態であるため、流速Ｖ及び音速ＳＶ共に変化がないが、（Ｔ−１）付近で圧力変化があり、流速Ｖ及び音速ＳＶ共に変化している。本例の場合、メモリ４６に格納された流速Ｖ及び音速ＳＶの今回値はＴに、前回値は（Ｔ−１）に、前々回値は（Ｔ−２）にそれぞれ対応している。そして、Ｔの今回流速値ｆ（Ｔ）に対して、これに対応する今回音速値ｇ（Ｔ）の前々回音速値ｇ（Ｔ−２）に対する音速変化率Ａを求める。流速値補正部４７は、今回流速値ｆ（Ｔ）が±０.１ｍ／ｓを越えて±０.４ｍ／ｓ以内であり且つ求めた音速変化率Ａが±０.５０％以上であると判定した場合には、今回流速値ｆ（Ｔ）を、Ｌｏｗカットオフ範囲以内にある前々回音速値ｇ（Ｔ−２）に対応する流速値ｆ（Ｔ−２）に補正する処理を一定時間行う。
【００７１】
本例の場合、音速変化率Ａが±０.５０％以上と大きく、また、今回流速値ｆ（Ｔ）がＬｏｗカットオフ範囲を超えているため、このままだと誤出力になってしまう。しかしながら、上記の補正処理、すなわち、Ｌｏｗカットオフ範囲以内で安定時（Ｔ−ｎ）〜（Ｔ−２）の流速値により近い前々回値ｆ（Ｔ−２）に一定期間ホールドしておくことで、圧力変化の影響が収まるまで、流速値の出力を確実にカットすることができる。なお、前々回値の代わりに、前回値または前々回以前の値を一定期間ホールドするようにしてもよい。
【００７２】
ここで、第２の音速値を例えば前々回音速値ｇ（Ｔ−２）とした場合に、流速値補正部４７は、前々回音速値ｇ（Ｔ−２）に対応する前々回流速値ｆ（Ｔ−２）にホールドした後に、流速算出部４４で所定値（例えば、第２の流速設定閾値）以上の流速値を算出した場合、前々回流速値ｆ（Ｔ−２）のホールドを強制的に解除するようにしてもよい。例えば、Ｔ（今回）において、出力ホールド期間（ｘ）または（ｙ）の出力ホールド状態に移行した後に、今回流速値ｆ（Ｔ）が第２の流速設定閾値（±Ｌ２ｍ／ｓ）を越えた場合には、出力ホールド状態を解除し、今回流速値に対して補正を行わず、通常処理に移行する。
【００７３】
図２、図３の例において、音速変化率が比較的大きく、Ｌｏｗカットオフ範囲（±０.１ｍ／ｓ）以内あるいは±０.１ｍ／ｓを超えて±０.４ｍ／ｓ以内の流速値は、流速値補正部４７で補正され、全てＬｏｗカットオフ範囲以内に入るため、流速値出力部４８により出力されない。なお、音速変化率が比較的小さく、流速値が±０.１ｍ／ｓ以内の場合にも、Ｌｏｗカットオフ範囲にあるため、流速値出力部４８により出力されない。一方、音速変化率が比較的小さく、±０.４ｍ／ｓを超える流速値は、運転状態と考えられるため、流速値補正部４７で補正されず、また、Ｌｏｗカットオフ範囲を超えるため、流速値出力部４８により出力される。
【００７４】
図４は、本発明の超音波流量計による流速値補正処理の一例を説明するためのフロー図である。本例では、第１の音速値を今回音速値とし、第２の音速値を前々回音速値とした場合について説明する。まず、流速算出部４５が流速Ｖを算出し、音速算出部４４が音速ＳＶを算出し（ステップＳ１）、算出した流速値Ｖと音速値ＳＶとを対応付けて所定回数分順次記憶する（ステップＳ２）。そして、流速値補正部４７は、今回音速値と今回音速値よりも前々回前の前々回音速値とに基づいて、音速変化量を求める（ステップＳ３）。
【００７５】
次に、流速値補正部４７は、ステップＳ３で求めた音速変化量が音速変化設定閾値以上であるか否かを判定し（ステップＳ４）、音速変化量が音速変化設定閾値以上と判定した場合（ＹＥＳの場合）、今回流速値を前々回流速値に置き換え、出力ホールド状態に移行する（ステップＳ５）。また、ステップＳ４において、音速変化量が音速変化設定閾値未満であると判定した場合（ＮＯの場合）、ステップＳ１に戻り処理を繰り返す。
【００７６】
次に、流速値補正部４７は、出力ホールド状態移行後に所定期間経過したか否かを判定し（ステップＳ６）、所定期間経過したと判定した場合（ＹＥＳの場合）、出力ホールド状態を解除し（ステップＳ７）、ステップＳ１に戻る。また、ステップＳ６において、所定期間経過していないと判定した場合（ＮＯの場合）、ステップＳ６で待機状態に移行する。
【００７７】
以上の手順に従い、ＬＮＧ計測ラインにて実流試験を実施して本発明による流速値補正処理を行ったときの実際の流速値（及び音速値）の出力例を図５に示す。音速のＹ１、Ｙ２では、急加圧、急減圧により音速が大きく変化していると共に、この音速の変化を検知し、流速のＸ１、Ｘ２に示すように、流速値の出力をホールドしている。すなわち、音速の変化を検知したときに、そのときの流速値をＬｏｗカットオフ範囲以内の前回あるいは前々回の流速値に置き換えてホールドする処理を行う。これにより、誤出力を防止することができる。このように、本発明によれば、急激な圧力変化による断熱圧縮または断熱膨張を、音速の変化により検知し、この音速変化量に基づいて、流速値の出力をカットすることができるため、誤出力の程度に合わせてＬｏｗカットオフ値を大きくする必要がなく、小流量における感度の良さを維持しつつ、流体停止時等での急激な圧力変化に対して、誤出力を防止することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１…測定管、２，３…超音波トランスデューサ、４…制御ユニット、４１…送信回路、４２…受信回路、４３…切換回路、４４…流速算出部、４５…音速算出部、４６…メモリ、４７…流速値補正部、４８…流速値出力部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波流量計に関し、より詳細には、超音波トランスデューサ間で互いに超音波を送受信することで流体の流量を計測する超音波流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波流量計は、周知のように測定管に対して斜めに横切る超音波を流れの順方向と逆方向とに送受信して伝搬時間差法または伝搬時間逆数差法などに基づいて流れを妨げずに流量計測を可能とする代表的な流量計で、超音波が伝搬する全ての流体を測定できる特徴を有している。超音波流量計と同様に流れを妨げることのない流量計として電磁流量計が知られているが、この電磁流量計は、非導電性の流体を測定することはできない。超音波流量計は、気体はもとより電磁流量計では測定できない非導電性の流体流量も測定できるため、より汎用性の高い流量計と言うことができる。
【０００３】
このように超音波流量計は、超音波が伝搬する流体流量を測定することができるため、例えば、特許文献１に記載されているように、気体の流量測定にも用いられている。この特許文献１に記載の超音波流量計によれば、流量計測するために超音波を送受信する時間以外の周期あるいは信号低下等の異常が検知されたときに、超音波トランスデューサに、この超音波トランスデューサを構成する圧電素子の固有振動数に等しい周波数の電圧を印加することにより得られる超音波振動エネルギーを利用して簡単にダストミストの除去を行うようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３２５１３７８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載したような超音波流量計において、計測時に安定した圧力下で温度が急峻に変化することは稀であるが、圧力の急変が生じた場合、断熱圧縮または断熱膨張により気体の温度が瞬間的に変化し、場合によっては１００℃近くに変化することもある。気体の音速は温度に、密度は圧力に対する依存性が高いため、圧力や温度の状態が急激に変化した場合、一時的に超音波の受信波に乱れが生じて計測に支障を来す場合がある。この場合、流体（気体）が流れている状態であればそれほど影響はないが、流体（気体）が流れていない停止時に誤出力してしまうことがあった。
【０００６】
図６は、従来の超音波流量計による流量計測において、流体が流れていない停止状態にあるときの流量（流速）及び音速の出力の状態を説明するための図である。図中、縦軸に流量（ｍ３／ｈ）及び音速（ｍ／ｓ）、横軸に時間（ｓ）とする。流量計下流側の流量調整弁の開度を０（閉止）にした状態で、流量計上流側の供給タンクを切り替えた場合、図６に示すように、わずかな出力（流量）が５〜１０秒程度計測される（この現象を流量停止時発信という）。これは、測定管内には流体が流れていない停止状態であるため、本来計測されるべきではない流量が誤って出力されたものである。この誤出力は、供給タンクの切り替え時に発生する圧力変化が原因と考えられる。
【０００７】
圧力変化によって、測定管内の温度は図７（Ａ）、（Ｂ）に示すような状態になる。図７（Ａ）は圧力変化が急激な場合の測定管内の温度変化の様子を示し、図７（Ｂ）は圧力変化が緩やかな場合の測定管内の温度変化の様子を示す図である。そして、音速は、温度に依存するため、このような温度変化によって、音速も変化する（図６参照）。
【０００８】
上記を踏まえ、流量停止時発信の原因として、以下の点が考えられる。
・供給タンクの切り替えにより測定管内の圧力が変化する。
・圧力が上昇した場合に断熱圧縮、圧力が減少した場合には断熱膨張が発生し、ガス温度が変化、すなわち、圧力上昇時は温度が上がり、圧力減少時は温度が下がる。
・ガス温度の変化に伴って、音速が変化する。
【０００９】
上記の過渡的な状態において、超音波の伝搬時間差が生じ、あたかも流量が計測される現象を引き起こす。この伝搬時間差が生じる理由としては、１サイクル計測中に音速変化により伝搬時間差を生じる、あるいは、受信波形に乱れが生じ、正しい伝搬時間を計測できていない、などが考えられる。また、測定管内は完全な断熱状態ではなく、管表面は外気に晒されているため、断熱圧縮又は断熱膨張が発生した途端に管表面から熱の移動が発生する。熱の移動には時間がかかるため、管内の温度が安定するまでに時間がかかり、それに応じて音速も徐々に変化する。
【００１０】
このように、圧力変化により、ガス温度が瞬間的に数十℃変化することで、過渡的に計測状態が不安定となる。そして、これによってガス停止状態において流量が誤出力されてしまい、計測に支障を来す場合があった。また、停止状態以外でも、小流量が流れている場合には同じような現象が起こる可能性がある。
【００１１】
このような状況を回避するために、通常、流速（流量）出力に対してＬｏｗカットオフ域を設定することで、そのＬｏｗカットオフ設定値以内の流速の場合には、変換器の電気的な制御により強制的に出力をカットして誤出力しないようにしている。しかし、このような方法では、設定パラメータであるＬｏｗカットオフ設定値を誤出力の程度に合わせて大きな値にしなければならず、超音波流量計の特徴である小流量から計測可能な、高レンジャビリティ性を損なうことになるという問題があり、特に流量停止時発信を起こさない安定した計測手法の確立が必要とされていた。
【００１２】
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、小流量における感度の良さを損なうことなく、流体停止時等での急激な圧力変化に対して、誤出力を防止することができる超音波流量計を提供すること、を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、流体が流れる測定管と、該測定管に配設された超音波トランスデューサとを備え、該超音波トランスデューサ間で超音波を送受信し、該送受信に要する前記超音波の伝搬時間から前記流体の流量を計測する超音波流量計であって、前記超音波の伝搬時間の差から流速値を算出する流速算出部と、該流速値の算出に伴い前記超音波の音速値を算出する音速算出部と、前記流速算出部で算出される流速値と前記音速算出部で算出される音速値とを対応付けて所定回数分順次記憶する記憶部と、前記流速値に対応する音速値の音速変化量を求め、該求めた音速変化量に基づいて、前記流速値を補正する流速値補正部とを備え、該流速値補正部は、前記音速算出部により算出された第１の音速値と該第１の音速値よりも所定回前に算出された第２の音速値とに基づいて、前記第１の音速値の前記第２の音速値に対する音速変化量を求め、該求めた音速変化量が音速変化設定閾値以上である場合、前記第１の音速値に対応する流速値を、前記第２の音速値に対応する流速値に置き換えて所定期間ホールドし、該所定期間経過後にホールドを解除することを特徴としたものである。
【００１４】
第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記音速変化量は、前記第１の音速値の前記第２の音速値に対する音速変化率であることを特徴としたものである。
【００１５】
第３の技術手段は、第１又は第２の技術手段において、前記第１の音速値よりも所定回後の音速値を第３の音速値とし、該第３の音速値よりも所定回後の音速値を第４の音速値とした場合、前記流速値補正部は、前記第２の音速値から前記第１の音速値への第１の変化方向と、前記第３の音速値から前記第４の音速値への第２の変化方向とを検出し、前記第１の変化方向及び前記第２の変化方向に基づいて、前記所定期間を決定することを特徴としたものである。
【００１６】
第４の技術手段は、第３の技術手段において、前記所定期間は、前記第１の変化方向と前記第２の変化方向とが異なる方向の場合に、前記第１の変化方向と前記第２の変化方向とが同じ方向の場合よりも短く設定されることを特徴としたものである。
【００１７】
第５の技術手段は、第３又は第４の技術手段において、前記第３の音速値は、前記第１の音速値の次回の音速値であり、前記第４の音速値は、前記第３の音速値の次回の音速値であることを特徴としたものである。
【００１８】
第６の技術手段は、第１又は第２の技術手段において、前記流速値補正部は、前記ホールド開始から予め定められた期間以内に、前記第１の音速値以降に順次算出される音速値の変化量が減少から増加あるいは増加から減少に転じたか否かを検出し、該検出結果に基づいて、前記所定期間を決定することを特徴としたものである。
【００１９】
第７の技術手段は、第６の技術手段において、前記所定期間は、前記予め定められた期間以内に、前記音速値の変化量が減少から増加あるいは増加から減少に転じたことを検出した場合に、検出しなかった場合よりも短く設定されることを特徴としたものである。
【００２０】
第８の技術手段は、第６の技術手段において、前記所定期間は、前記音速値の変化量が減少から増加あるいは増加から減少に転じたことを検出してから一定の期間経過するまでの間に設定されることを特徴としたものである。
【００２１】
第９の技術手段は、第１〜第８のいずれか１の技術手段において、前記流速値補正部は、前記音速変化量が前記音速変化設定閾値以上であり、さらに、前記第１の音速値に対応する流速値が第１の流速設定閾値以内である場合に、前記第１の音速値に対応する流速値を、前記第２の音速値に対応する流速値に置き換えて所定期間ホールドすることを特徴としたものである。
【００２２】
第１０の技術手段は、第１〜第８のいずれか１の技術手段において、前記流速値補正部は、前記音速変化量が前記音速変化設定閾値以上であり、さらに、前記第１の音速値に対応する流速値が第１の流速設定閾値を超えて該第１の流速設定閾値よりも大きい第２の流速設定閾値以内である場合に、前記第１の音速値に対応する流速値を、前記第２の音速値に対応する流速値に置き換えて所定期間ホールドすることを特徴としたものである。
【００２３】
第１１の技術手段は、第９又は第１０の技術手段において、前記第１の流速設定閾値に代えて、低流量出力をカットするＬｏｗカットオフ値が設定されていることを特徴としたものである。
【００２４】
第１２の技術手段は、第１０又は第１１の技術手段において、前記流速値補正部は、前記第２の音速値に対応する流速値にホールドした後に、前記流速算出部で所定値以上の流速値を算出した場合、前記流速値のホールドを強制的に解除することを特徴としたものである。
【００２５】
第１３の技術手段は、第１２の技術手段において、前記所定値は、前記第２の流速設定閾値であることを特徴としたものである。
【００２６】
第１４の技術手段は、第１〜第１３のいずれか１の技術手段において、前記第２の音速値は、前記第１の音速値の前回あるいは前々回に算出された音速値であることを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、急激な圧力変化による断熱圧縮または断熱膨張を、音速の変化から検知し、この音速変化に基づいて、流速値の出力をカットすることができるため、誤出力の程度に合わせてカットオフを大きくする必要がなく、小流量における感度の良さを維持しつつ、流体停止時等での急激な圧力変化に対して、誤出力を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係る超音波流量計の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す超音波流量計による流速値補正方法の一例を説明するための図である。
【図３】図１に示す超音波流量計による流速値補正方法の他の例を説明するための図である。
【図４】本発明の超音波流量計による流速値補正処理の一例を説明するためのフロー図である。
【図５】実際の音速値変化に対し本発明による流速値補正処理を行ったときの流速値の出力例を示す図である。
【図６】従来の超音波流量計による流量計測において、流体が流れていない停止状態にあるときの流量（流速）及び音速の出力の状態を説明するための図である。
【図７】圧力変化に応じた測定管内の温度変化の様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の超音波流量計に係る好適な実施の形態について説明する。
【００３０】
図１は、本発明の一実施形態に係る超音波流量計の構成例を示すブロック図である。この超音波流量計は、流体が流れる測定管１と、測定管１に配設された例えば２つの超音波トランスデューサ２，３と、超音波トランスデューサ２，３と接続された制御ユニット４とを備え、超音波トランスデューサ２，３間で互いに超音波を送受信し、送受信に要する超音波の伝搬時間から流体（以下、気体で代表する）の流量を計測する。計測原理としては、例えば、超音波流量計で広く使用される伝搬時間逆数差法を用いることができる。この伝搬時間逆数差法は、気体の測定流速Ｖを気体中の超音波の伝搬速度の変化、すなわち、伝搬時間の逆数である周波数の差Δｆとして計測し、既知の管路断面積Ｓと乗算することで、流量Ｑを測定する方法である。
【００３１】
制御ユニット４は、超音波トランスデューサ２，３への送信パルスを送信する送信回路４１と、超音波トランスデューサ２，３からの受信パルスを受信する受信回路４２と、送信回路４１と超音波トランスデューサ２，３との間で経路を切り換え、超音波トランスデューサ２，３と受信回路４２との間で経路を切り換える切換回路４３と、超音波の伝搬時間の差から所定期間毎に流速値を算出する流速算出部４４と、流速値の算出に伴い超音波の音速値を算出する音速算出部４５とを備える。
【００３２】
また、制御ユニット４は、流速算出部４４で算出される流速値と音速算出部４５で算出される音速値とを対応付けて所定回数分順次記憶する記憶部に相当するメモリ４６と、流速値に対応する音速値の音速変化量を求め、求めた音速変化量に基づいて、流速値を補正する流速値補正部４７と、流速算出部４４で算出された流速値の出力を制御する流速値出力部４８とを備えている。この流速値出力部４８は、Ｌｏｗカットオフ範囲を参照して、流速値補正部４７により補正された流速値を出力しないように制御する。メモリ４６には、例えば、流速値及び音速値の計測値が順次、時系列的に記憶される。
【００３３】
本発明では、急激な圧力変化による断熱圧縮または断熱膨張により気体の音速が変化することに着目し、流速と共に、音速変化量の推移を監視する。これにより、圧力の急変を察知して、流速値の出力を、所定回前に計測された流速値に置き換え、これを一定期間保持して誤出力を防止することができるため、誤出力の程度に合わせて大きなＬｏｗカットオフを設定する必要がなくなる。このため、小流量における感度の良さを損なうことなく、急激な圧力変化に対して、誤出力を防止することができる。
【００３４】
ここで、図１の例に基づいて、超音波を測定管内面で１回反射させるＶ（反射）法について説明する。なお、図中、測定管１の矢印の方向に気体が流れているものとする。測定管１の上流側には超音波トランスデューサ２が、その下流側には超音波トランスデューサ３が取り付けられる。制御ユニット４の送信回路４１より発振された送信パルスが専用ケーブルを経て超音波トランスデューサ２の振動子（図示せず）を励振させる。振動子は送信パルス（電気信号）を超音波パルス（音響信号）に変換し気体中へ発射する。
【００３５】
気体中を伝搬した超音波パルスは測定管１の内面で反射し、超音波トランスデューサ３に到達し、超音波トランスデューサ３の振動子を励振する。振動子は超音波パルスを受信し、受信パルス（電気信号）に変換し、専用ケーブルを経て、制御ユニット４の受信回路４２に帰還する。この電気信号と音響信号が一巡するサイクルの流れに沿って、超音波トランスデューサ２から超音波トランスデューサ３へ向かう方向（順方向）の伝搬時間ｔ２３が測定できる。そして、伝搬時間ｔ２３の測定が終了すると、直ちに次の測定動作である流れに逆らった方向、すなわち、超音波トランスデューサ３から超音波トランスデューサ２へ向かう方向（逆方向）の伝搬時間ｔ３２の測定を行う。これにより、流れに逆らった方向の伝搬時間ｔ３２が測定できる。
【００３６】
そして、気体中の超音波パルスの伝搬経路長のうち、超音波トランスデューサ２から測定管１の反射面までの経路長をＬ（ｍ）とすれば、この反射面から超音波トランスデューサ３までの経路長もＬ（ｍ）となるので、超音波トランスデューサ２から超音波トランスデューサ３までの伝搬経路長は２Ｌ（ｍ）となる。気体固有の音速をＣ（ｍ／ｓ）、超音波の伝搬経路と測定管１の管軸のなす角をθとすると、超音波トランスデューサ２，３の間を往き来する超音波パルスの音速Ｃ０は、流速Ｖの影響を受け、
Ｃ０＝Ｃ±Ｖｃｏｓθ …（１）
となる。
【００３７】
ここで、超音波パルスの気体中の伝搬時間を、順方向（超音波トランスデューサ２から３に向かう方向）のときをｔ２３、逆方向（超音波トランスデューサ３から２に向かう方向）のときをｔ３２とすると、伝搬時間ｔ２３とｔ３２は、
ｔ２３＝２Ｌ／Ｃ０＝２Ｌ／（Ｃ＋Ｖｃｏｓθ） …（２）
ｔ３２＝２Ｌ／Ｃ０＝２Ｌ／（Ｃ−Ｖｃｏｓθ） …（３）
となる。
【００３８】
ここで、伝搬時間ｔ２３，ｔ３２の逆数に比例した測定回路上の周波数ｆ２３，ｆ３２を考えると、
ｆ２３＝Ｎ／ｔ２３ …（４）
ｆ３２＝Ｎ／ｔ３２ …（５）
【００３９】
なお、Ｎは測定回路上の定数（倍数）であり、これらの周波数差Δｆをとると、
Δｆ＝ｆ２３−ｆ３２
＝Ｎ／ｔ２３−Ｎ／ｔ３２
＝（Ｎｃｏｓθ／Ｌ）・Ｖ …（６）
で表される。
【００４０】
よって、測定流速Ｖは、
Ｖ＝（Ｌ／ｃｏｓθ）・（（１／ｔ２３）−（１／ｔ３２）） …（７）
となる。
【００４１】
従って、測定流速Ｖ（ｍ／ｓ）に、平均流速に換算するための流量補正係数Ｋと、管路断面積Ｓ（ｍ２）とを演算することにより、流量Ｑ（ｍ３／ｈ）は、
Ｑ＝ＫＶＳ×３６００ …（８）
と求まる。なお、上述の伝搬時間逆数差法の他に伝搬時間差法により流量を求めることもできる。
【００４２】
また、超音波の音速は、上述のように、超音波トランスデューサ２から超音波トランスデューサ３に向けて超音波パルスを送信・受信する間の伝搬時間ｔ２３を所定期間毎に測定しているため、伝搬経路長２Ｌを、この伝搬時間ｔ２３で除算すればよい。なお、音速は、超音波トランスデューサ３から超音波トランスデューサ２に向けて超音波パルスを送信・受信する間の伝搬時間ｔ３２を用いても構わない。伝搬時間ｔ２３，ｔ３２に差がある場合、当然音速も異なる結果となるが、本発明では音速変化量を算出するため、いずれか一方の伝搬時間を用いることでよい。なお、上記では、一対の超音波トランスデューサ間での計測方法について示したが、複数対の超音波トランスデューサを用いてもよい。
【００４３】
本発明の概要を説明する。流速算出部４４及び音速算出部４５で所定期間毎に算出される流速値及び音速値は、メモリ４６において各々Ｎ個のシフトカウンタに格納される。例えばＮ＝２回以上、好ましくはＮ＝３回分ずつ順次格納される。具体的には、それぞれ“今回値”、“前回値”、“前々回値”として格納される。そして、メモリ４６に格納された流速値の“今回値”を出力対象流速値（以下、今回流速値という）とした場合、これに対応した第１の音速値（以下、今回音速値ともいう）が格納され、例えば、第１の音速値の所定回前に算出された第２の音速値である“前回値”あるいは“前々回値”に対する音速変化量の算出に使われる。
【００４４】
上記において、「所定回」は、“前回”あるいは“前々回”に限らず、後述する設定値ａにより適宜設定される。また、「音速変化量」としては、第１の音速値と第２の音速値との差分であってもよいが、第１の音速値の第２の音速値に対する変化率で求めるのが好適である。以下では音速変化率を例示して説明するものとする。
【００４５】
流速値補正部４７は、第１の音速値及び第２の音速値に基づき算出された音速変化率が音速変化設定閾値（この閾値を±Ｗ１％とする）以上である場合、第１の音速値に対応する流速値を、第２の音速値に対応する流速値に置き換えて所定期間ホールドし、所定期間経過後にホールドを解除する。
【００４６】
また、流速値補正部４７は、音速変化率が音速変化設定閾値（±Ｗ１％）以上であり、さらに、補正可否条件として第１の音速値に対応する流速値が第１の流速設定閾値（以下、この第１の流速設定閾値を±Ｌ１ｍ／ｓとする）以内である場合に、第１の音速値に対応する流速値を、第２の音速値に対応する流速値に置き換えて所定期間ホールドしてもよい。換言すれば、音速変化率が音速変化設定閾値（±Ｗ１％）以上であっても、第１の音速値に対応する流速値が第１の流速設定閾値（±Ｌ１ｍ／ｓ）を越える場合には、上記のホールド処理を行わず、第１の音速値に対応する流速値をそのまま出力する。
【００４７】
また、流量停止時発信を抑制してより安定な流量出力をはかるため、流速値補正部４７は、音速変化率が音速変化設定閾値（この閾値を±Ｗ２（＞±Ｗ１）％とする）以上であり、さらに、補正可否条件として第１の音速値に対応する流速値が第１の流速設定閾値（±Ｌ１ｍ／ｓ）を超えて第１の流速設定閾値よりも大きい第２の流速設定閾値（以下、この第２の流速設定閾値を±Ｌ２ｍ／ｓとする）以内である場合に、第１の音速値に対応する流速値を、第２の音速値に対応する流速値に置き換えて所定期間ホールドしてもよく、好適な方策となる。換言すれば、音速変化率が音速変化設定閾値（±Ｗ２％）以上であっても、第１の音速値に対応する流速値が第２の流速設定閾値（±Ｌ２ｍ／ｓ）を越える場合には、上記のホールド処理を行わず、第１の音速値に対応する流速値をそのまま出力する。
【００４８】
以上のように、圧力の急変を察知するために、音速変化の推移を監視して、音速変化が比較的大きかったときの流速値の出力を、前回あるいは前々回など、所定回前の流速値に一定期間置き換えてホールド処理することで、誤出力を防止するように構成されている。この手法（アルゴリズム）について図２に基づいて具体的に説明する。
【００４９】
図２は、図１に示す超音波流量計による流速値補正方法の一例を説明するための図である。本例は、停止時に圧力変化があったときの流速及び音速の変化の様子を示したものである。横軸は期間（時間軸）であり、前述の演算式で算出される実計測結果が得られる毎の回数（Ｔ＋ｋ）に対応して表されている。Ｔ（今回）に対して、（Ｔ−ｎ）〜（Ｔ＋ｎ）回とし、１回毎の計測間隔は、約１秒とされ、この期間毎に流速Ｖ及び音速ＳＶが測定（算出）される。
【００５０】
流速Ｖは流速算出部４４によって算出される流速値であり、音速ＳＶは音速算出部４５によって算出される音速値である。それぞれの流速Ｖ及び音速ＳＶを一般式で表現すると、
Ｖ＝ｆ（Ｔ＋ｋ）、ＳＶ＝ｇ（Ｔ＋ｋ） −ｎ≦ｋ≦ｎ …（９）
となる。ここで、
ｋ＝０のとき、Ｔ（今回）で計測された計測値（今回値）
−ｎ≦ｋ＜０のとき、Ｔ（今回）の前に計測された計測値（例、前回値、前々回値）
０＜ｋ≦＋ｎのとき、Ｔ（今回）の後に計測される計測値（例、次回値、次々回値）
【００５１】
図２中、圧力変化のない（Ｔ−ｎ）〜（Ｔ−２）では、停止状態であるため、流速Ｖ及び音速ＳＶ共に変化がないが、（Ｔ−１）付近で圧力変化があり、流速Ｖ及び音速ＳＶ共に変化している。一般的表現では、変化の起点をｋ＝ａ、すなわち、（Ｔ＋ａ）とした場合、この（Ｔ＋ａ）に対応する音速値はｇ（Ｔ＋ａ）となる。前述の第１の音速値と第２の音速値との関係でいえば、第１の音速値がＴ（今回）における音速値ｇ（Ｔ）に相当し、第２の音速値がＴ＋ａ（ａ回前）における音速値（Ｔ＋ａ）に相当する。すなわち、第２の音速値は、第１の音速値のａ回前に算出された音速値となる。なお、このａは、−ｎ≦ａ＜０の範囲で任意に設定可能な設定値である。そして、ｋ＝０、つまり、Ｔ（今回）での音速値をｇ（Ｔ）とした場合、音速値ｇ（Ｔ）の音速値ｇ（Ｔ＋ａ）に対する音速変化率Ａは次式で求めることができる。
Ａ（％）＝（ｇ（Ｔ）−ｇ（Ｔ＋ａ））／ｇ（Ｔ＋ａ）×１００ …（１０）
【００５２】
前述したように、メモリ４６のＮシフトカウンタには、流速Ｖ及び音速ＳＶの“今回値”、“前回値”、“前々回値”が順次格納される。ここで、例えば、設定値ａ＝−２であれば、変化の起点がＴ−２（前々回）となる。なお、メモリ４６に格納された流速Ｖ及び音速ＳＶの今回値はＴに、前回値は（Ｔ−１）に、前々回値は（Ｔ−２）にそれぞれ対応している。本例の場合、Ｔ(今回)に対応する今回音速値ｇ（Ｔ）が第１の音速値となり、Ｔ−２（前々回）に対応する前々回音速値ｇ（Ｔ−２）が第２の音速値となる。また、音速変化設定閾値として、±Ｗ１％が予め設定されている。この±Ｗ１％としては、例えば、±０.２５％などと設定することができる。
【００５３】
そして、今回流速値ｆ（Ｔ）が予め定めた第１の流速設定閾値（±Ｌ１ｍ／ｓ）以内の場合、今回音速値ｇ（Ｔ）と前々回音速値ｇ（Ｔ−２）により上記式（１０）で求めた音速変化率Ａ（％）と、音速変化設定閾値（±Ｗ１％）とを比較して、｜Ａ｜＜Ｗ１の場合、出力ホールド処理を実行しない。また、｜Ａ｜≧Ｗ１の場合、今回流速値ｆ（Ｔ）を前々回流速値ｆ（Ｔ−２）に置き換えて、出力ホールド処理を所定期間実行する。なお、第１の流速設定閾値（±Ｌ１ｍ／ｓ）の代わりに、Ｌｏｗカットオフ値（例えば±０.１ｍ／ｓ）を設定することができる。
【００５４】
｜Ａ｜≧Ｗ１の場合に出力ホールド処理を行う期間は、出力ホールド処理が開始された後に、予め定めた出力ホールド期間（ｘ）または出力ホールド期間（ｙ）のいずれかに決定される。ここで、出力ホールド処理後に計測を開始する点（計測開始点）を（Ｔ＋ｂ）とした場合、この（Ｔ＋ｂ）に対応する音速値はｇ（Ｔ＋ｂ）となる。なお、このｂは、１≦ｂの範囲で任意に設定可能な設定値である。例えば、設定値ｂ＝１であれば、計測点Ｔ＋１（次回）が指定される。またさらに別の設定値ｃを考慮する。この設定値ｃは、１≦ｃの範囲で任意に設定可能であり、計測開始点（Ｔ＋ｂ）からの計測期間を設定するためのパラメータである。例えば、設定値ｃ＝１であれば、計測期間に“１”が設定され、計測点Ｔ＋ｂ＋ｃ、故にＴ＋２（次々回）が指定される。本例の場合、Ｔ＋１（次回）に対応する次回音速値ｇ（Ｔ＋１）が第３の音速値となる。また、次回音速値ｇ（Ｔ＋１）の次回、つまり、今回音速値ｇ（Ｔ）から見ると、次々回の（Ｔ＋２）に対応する次々回音速値ｇ（Ｔ＋２）が第４の音速値となる。
【００５５】
なお、上述の音速変化設定閾値（±Ｗ１％）、第１の流速設定閾値（±Ｌ１ｍ／ｓ）、設定値ａ，ｂ，ｃは、図２の例に限定されるものではなく、フィールドでの条件によって適宜設定することができる。
【００５６】
上記例において、流速値補正部４７は、前々回音速値ｇ（Ｔ−２）から今回音速値ｇ（Ｔ）への第１の変化方向と、次回音速値ｇ（Ｔ＋１）から次々回音速値ｇ（Ｔ＋２）への第２の変化方向とを検出する。すなわち、流速値補正部４７は、第１の変化方向として、前々回音速値ｇ（Ｔ−２）から今回音速値ｇ（Ｔ）への変化が増加方向であるか、減少方向であるかを検出すると共に、第２の変化方向として、次回音速値ｇ（Ｔ＋１）から次々回音速値ｇ（Ｔ＋２）への変化が増加方向であるか、減少方向であるかを検出する。
【００５７】
そして、流速値補正部４７は、第１の変化方向及び第２の変化方向に基づいて、出力ホールド処理を行う期間を決定する。具体的には、第１の変化方向と第２の変化方向とが異なる方向、例えば、一方の変化方向が減少方向で、他方の変化方向が増加方向である場合、出力ホールド期間（ｘ）が設定される。また、第１の変化方向と第２の変化方向とが同じ方向、すなわち、両方の変化方向が減少方向あるいは増加方向である場合、出力ホールド期間（ｘ）よりも長い出力ホールド期間（ｙ）が設定される。この出力ホールド期間（ｘ）または（ｙ）の経過後は、流速値のホールドが解除され、計測回毎の流量計測値が出力される。
【００５８】
すなわち、第１の音速値よりも所定回後（設定値ｂにより設定）の音速値を第３の音速値とし、第３の音速値よりも所定回後（設定値ｃにより設定）の音速値を第４の音速値とした場合、例えば、第３の音速値を第１の音速値の次回（ｂ＝１）の音速値とし、第４の音速値を第３の音速値の次回（ｃ＝１）の音速値とした場合、流速値補正部４７は、第２の音速値から第１の音速値への第１の変化方向と、第３の音速値から第４の音速値への第２の変化方向とを検出する。つまり、流速値補正部４７は、音速値の変化方向が減少方向であるか、増加方向であるかを検出する。そして、流速値補正部４７は、第１の変化方向及び第２の変化方向に基づいて、出力ホールド処理を行う期間を決定する。この出力ホールド期間は、第１の変化方向と第２の変化方向とが異なる方向の場合に、第１の変化方向と第２の変化方向とが同じ方向の場合よりも短く設定される。
【００５９】
また、別の方法として、次回音速値ｇ（Ｔ＋１）と次々回音速値ｇ（Ｔ＋２）との差分をＢとした場合、この差分Ｂ（＝Ｂ２−Ｂ１）を、今回音速値ｇ（Ｔ）と前々回音速値ｇ（Ｔ−２）から求めた音速変化率Ａに乗じて変化の方向（つまり、極性の変化）を検出してもよい。すなわち、Ａ×Ｂ＜０であれば、極性反転しているため、出力ホールド期間（ｘ）を設定し、また、Ａ×Ｂ≧０であれば、極性反転していないため、出力ホールド期間（ｘ）よりも長い出力ホールド期間（ｙ）を設定する。なお、差分Ｂと音速変化率Ａとを除算しても、同様に、極性反転の有無を判定することができる。このようにして、流速値のホールド開始より、音速値の変化の方向を検出して、出力ホールド期間の長短が適切に選択される。
【００６０】
また、さらに別の方法として、流速値補正部４７は、ホールド開始から予め定められた期間以内に、第１の音速値、すなわち、今回音速値ｇ（Ｔ）以降に順次算出される音速値の変化量が減少から増加あるいは増加から減少に転じたか否かを検出し、検出結果に基づいて、出力ホールド期間を決定してもよい。上記の予め定められた期間として、例えば、Ｔ〜（Ｔ＋１）の期間を３倍した期間を設定する。そして、この期間以内に、音速値の変化量が減少から増加あるいは増加から減少に転じたことを検出した場合に、検出しなかった場合よりも短く設定される。つまり、Ｔ〜（Ｔ＋１）の期間を３倍した期間以内に、音速値の変化量が減少から増加あるいは増加から減少に転じたことを検出した場合、Ｔ〜（Ｔ＋１）の期間を４倍した出力ホールド期間（ｘ）が設定され、検出されなった場合、出力ホールド期間（ｘ）よりも長い出力ホールド期間（ｙ）が設定される。
【００６１】
これに関して、図２の例では、Ｔ（今回）で出力ホールド状態に移行するが、メモリ４６に、Ｔ（今回）〜Ｔ＋２（次々回）で計測された音速値が格納されたときに、２つ以上の音速値を比較することで、Ｔ＋１（次回）とＴ＋２（次々回）との間に実際の音速値のピーク値があると判定することができる。このピーク値は、Ｔ〜（Ｔ＋１）の期間を３倍した期間以内に含まれるため、Ｔ（今回）〜Ｔ＋１（次回）の期間を４倍した出力ホールド期間（ｘ）を、出力ホールド状態とする。換言すれば、音速値の極性反転を検出できた場合には、出力ホールド期間（ｘ）の間、出力ホールド状態にする。
【００６２】
そして、Ｔ〜（Ｔ＋１）の期間を３倍した期間以内に、実際の音速値のピーク値がないと判定された場合、つまり、音速値の極性反転が検出できない場合には、出力ホールド期間（ｘ）よりも長い出力ホールド期間（ｙ）を出力ホールド状態とする。本例の場合、各期間を約１秒とすると、出力ホールド期間（ｘ）が約４秒となり、出力ホールド期間（ｙ）は約７秒となる。このように音速値にピーク値を持つ場合、より早く安定状態に移行するものと考えられるため、出力ホールド期間（ｘ）のように出力ホールド状態の期間を短くすることができる。なお、これらの出力ホールド期間（ｘ）、（ｙ）はユーザにより適宜設定可能としており、上記の値に限定されるものではない。
【００６３】
また、上記の出力ホールド期間は、ホールド開始から予め定められた期間以内に、第１の音速値、すなわち、今回音速値ｇ（Ｔ）以降に順次算出される音速値の変化量が減少から増加あるいは増加から減少に転じたことを検出してから一定の期間経過するまでの間に設定してもよい。この一定の期間としては、例えば、Ｔ〜Ｔ＋１の期間の２倍の期間を設定する。図２の例において、ホールド開始から予め定められた期間として、出力ホールド期間（ｙ）に相当する期間が設定されている。そして、この期間以内のＴ＋２（次々回）で音速値の変化量が減少から増加に転じたことが検出される。この場合、出力ホールド期間は、Ｔ＋２（次々回）を起点として、Ｔ〜Ｔ＋１の期間の２倍の期間経過するまでの間に設定される。つまり、ホールド開始のＴからＴ＋３、Ｔ＋４のいずれかまで出力ホールド状態とされる。
【００６４】
ここで、前述したように、流速値補正部４７は、今回音速値ｇ（Ｔ）と前々回音速値ｇ（Ｔ−２）により求めた音速変化率Ａが音速変化設定閾値（例えば±０.２５％）以上であると判定し、さらに、今回流速値ｆ（Ｔ）が第１の流速設定閾値（例えば±０.１ｍ／ｓ）以内であると判定した場合には、今回流速値ｆ（Ｔ）を、前々回流速値ｆ（Ｔ−２）に置き換えてホールドする補正処理を一定期間行う。
【００６５】
本例の場合、今回流速値ｆ（Ｔ）は、図１の流速値出力部４８で流量出力（４−２０ｍＡ）のＬｏｗカットオフ値が設定されていれば、このままでも出力はカットされるが、音速変化率Ａが大きい場合には、次回以降の計測で流速値がＬｏｗカットオフ範囲を超える可能性がある。しかしながら、Ｌｏｗカットオフ値を極端に大きく設定することは性能を大きく犠牲にすることになる。このため、Ｌｏｗカットオフ範囲以内で安定時（Ｔ−ｎ）〜（Ｔ−２）の流速値により近い前々回流速値に一定期間出力ホールド状態にしておき、圧力変化の影響が収まるまで、流速値の出力を確実にホールドさせることが有効となる。なお、前々回値の代わりに、前回値または前々回以前の値を一定期間出力ホールド状態にするようにしてもよい。
【００６６】
以上のように、音速変化量に基づいて流量計測値を補正することができるが、一般的には、前述したように、流量出力は、４−２０ｍＡ（或いは１−５Ｖ）で表現され、Ｌｏｗカットオフ値が設定される。よって、本発明により補正される出力とＬｏｗカットオフ値との関係について連動させてもよい。つまり、第１の流速設定閾値（±Ｌ１ｍ／ｓ）がＬｏｗカットオフ値となるようにパラメータ設定して活用するとよい。
【００６７】
ここで、停止時の圧力変動に伴う挙動、例えば、圧力（昇圧／減圧）の大きさ、または温度の変化により流速（または流量）が変動した場合には、上述した第１の流速設定閾値（±Ｌ１ｍ／ｓ）及び音速変化設定閾値（±Ｗ１％、以下では第１の音速変化設定閾値という）だけでは抑制し難い場合がある。このような場合の対応として、第１の流速設定閾値と第１の音速変化設定閾値に対して、新たに第２の流速設定閾値と第２の音速変化設定閾値を設け、例えば、以下のように設定してより大きく急峻な変化に対応できるようにしてもよい。第２の流速設定閾値を±Ｌ２ｍ／ｓ、第１の流速設定閾値を±Ｌ１ｍ／ｓ、第２の音速変化設定閾値を±Ｗ２％、第１の音速変化設定閾値を±Ｗ１％とすると、
±Ｌ２＝±Ｌ１×ｄ （ｄ＞２の設定値、例えば、ｄ＝４） …（１１）
±Ｗ２＝±Ｗ１×ｅ （ｅ＞２の設定値、例えば、ｅ＝２） …（１２）
【００６８】
上記の設定値ｄ，ｅは、フィールドで任意に変えることが可能であるが、第１の流速設定閾値（±Ｌ１ｍ／ｓ）をＬｏｗカットオフ値として取り扱うことが望ましいため、このＬｏｗカットオフ値に基づいて設定値ｄ，ｅを決定することが望ましい。
【００６９】
図３は、図１に示す超音波流量計による流速値補正方法の他の例を説明するための図である。この図３の例は、上記の事例を示したもので、第１の流速設定閾値（±Ｌ１ｍ／ｓ）に相当するＬｏｗカットオフ範囲（±０.１ｍ／ｓ）よりも大きい第２の流速設定閾値（±Ｌ２ｍ／ｓ）として、Ｌｏｗカットオフ範囲の４倍（設定値ｄ＝４）となる±０.４ｍ／ｓが設定されている。また、第１の音速変化設定閾値（±Ｗ１％）である（±０.２５％）よりも大きい第２の音速変化設定閾値（±Ｗ２％）として、第１の音速変化設定閾値の２倍（設定値ｅ＝２）となる±０.５０％が設定されている。
【００７０】
圧力変化のない（Ｔ−ｎ）〜（Ｔ−２）では、停止状態であるため、流速Ｖ及び音速ＳＶ共に変化がないが、（Ｔ−１）付近で圧力変化があり、流速Ｖ及び音速ＳＶ共に変化している。本例の場合、メモリ４６に格納された流速Ｖ及び音速ＳＶの今回値はＴに、前回値は（Ｔ−１）に、前々回値は（Ｔ−２）にそれぞれ対応している。そして、Ｔの今回流速値ｆ（Ｔ）に対して、これに対応する今回音速値ｇ（Ｔ）の前々回音速値ｇ（Ｔ−２）に対する音速変化率Ａを求める。流速値補正部４７は、今回流速値ｆ（Ｔ）が±０.１ｍ／ｓを越えて±０.４ｍ／ｓ以内であり且つ求めた音速変化率Ａが±０.５０％以上であると判定した場合には、今回流速値ｆ（Ｔ）を、Ｌｏｗカットオフ範囲以内にある前々回音速値ｇ（Ｔ−２）に対応する流速値ｆ（Ｔ−２）に補正する処理を一定時間行う。
【００７１】
本例の場合、音速変化率Ａが±０.５０％以上と大きく、また、今回流速値ｆ（Ｔ）がＬｏｗカットオフ範囲を超えているため、このままだと誤出力になってしまう。しかしながら、上記の補正処理、すなわち、Ｌｏｗカットオフ範囲以内で安定時（Ｔ−ｎ）〜（Ｔ−２）の流速値により近い前々回値ｆ（Ｔ−２）に一定期間ホールドしておくことで、圧力変化の影響が収まるまで、流速値の出力を確実にカットすることができる。なお、前々回値の代わりに、前回値または前々回以前の値を一定期間ホールドするようにしてもよい。
【００７２】
ここで、第２の音速値を例えば前々回音速値ｇ（Ｔ−２）とした場合に、流速値補正部４７は、前々回音速値ｇ（Ｔ−２）に対応する前々回流速値ｆ（Ｔ−２）にホールドした後に、流速算出部４４で所定値（例えば、第２の流速設定閾値）以上の流速値を算出した場合、前々回流速値ｆ（Ｔ−２）のホールドを強制的に解除するようにしてもよい。例えば、Ｔ（今回）において、出力ホールド期間（ｘ）または（ｙ）の出力ホールド状態に移行した後に、今回流速値ｆ（Ｔ）が第２の流速設定閾値（±Ｌ２ｍ／ｓ）を越えた場合には、出力ホールド状態を解除し、今回流速値に対して補正を行わず、通常処理に移行する。
【００７３】
図２、図３の例において、音速変化率が比較的大きく、Ｌｏｗカットオフ範囲（±０.１ｍ／ｓ）以内あるいは±０.１ｍ／ｓを超えて±０.４ｍ／ｓ以内の流速値は、流速値補正部４７で補正され、全てＬｏｗカットオフ範囲以内に入るため、流速値出力部４８により出力されない。なお、音速変化率が比較的小さく、流速値が±０.１ｍ／ｓ以内の場合にも、Ｌｏｗカットオフ範囲にあるため、流速値出力部４８により出力されない。一方、音速変化率が比較的小さく、±０.４ｍ／ｓを超える流速値は、運転状態と考えられるため、流速値補正部４７で補正されず、また、Ｌｏｗカットオフ範囲を超えるため、流速値出力部４８により出力される。
【００７４】
図４は、本発明の超音波流量計による流速値補正処理の一例を説明するためのフロー図である。本例では、第１の音速値を今回音速値とし、第２の音速値を前々回音速値とした場合について説明する。まず、流速算出部４５が流速Ｖを算出し、音速算出部４４が音速ＳＶを算出し（ステップＳ１）、算出した流速値Ｖと音速値ＳＶとを対応付けて所定回数分順次記憶する（ステップＳ２）。そして、流速値補正部４７は、今回音速値と今回音速値よりも前々回前の前々回音速値とに基づいて、音速変化量を求める（ステップＳ３）。
【００７５】
次に、流速値補正部４７は、ステップＳ３で求めた音速変化量が音速変化設定閾値以上であるか否かを判定し（ステップＳ４）、音速変化量が音速変化設定閾値以上と判定した場合（ＹＥＳの場合）、今回流速値を前々回流速値に置き換え、出力ホールド状態に移行する（ステップＳ５）。また、ステップＳ４において、音速変化量が音速変化設定閾値未満であると判定した場合（ＮＯの場合）、ステップＳ１に戻り処理を繰り返す。
【００７６】
次に、流速値補正部４７は、出力ホールド状態移行後に所定期間経過したか否かを判定し（ステップＳ６）、所定期間経過したと判定した場合（ＹＥＳの場合）、出力ホールド状態を解除し（ステップＳ７）、ステップＳ１に戻る。また、ステップＳ６において、所定期間経過していないと判定した場合（ＮＯの場合）、ステップＳ６で待機状態に移行する。
【００７７】
以上の手順に従い、ＬＮＧ計測ラインにて実流試験を実施して本発明による流速値補正処理を行ったときの実際の流速値（及び音速値）の出力例を図５に示す。音速のＹ１、Ｙ２では、急加圧、急減圧により音速が大きく変化していると共に、この音速の変化を検知し、流速のＸ１、Ｘ２に示すように、流速値の出力をホールドしている。すなわち、音速の変化を検知したときに、そのときの流速値をＬｏｗカットオフ範囲以内の前回あるいは前々回の流速値に置き換えてホールドする処理を行う。これにより、誤出力を防止することができる。このように、本発明によれば、急激な圧力変化による断熱圧縮または断熱膨張を、音速の変化により検知し、この音速変化量に基づいて、流速値の出力をカットすることができるため、誤出力の程度に合わせてＬｏｗカットオフ値を大きくする必要がなく、小流量における感度の良さを維持しつつ、流体停止時等での急激な圧力変化に対して、誤出力を防止することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１…測定管、２，３…超音波トランスデューサ、４…制御ユニット、４１…送信回路、４２…受信回路、４３…切換回路、４４…流速算出部、４５…音速算出部、４６…メモリ、４７…流速値補正部、４８…流速値出力部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流れる測定管と、該測定管に配設された超音波トランスデューサとを備え、該超音波トランスデューサ間で超音波を送受信し、該送受信に要する前記超音波の伝搬時間から前記流体の流量を計測する超音波流量計であって、
前記超音波の伝搬時間の差から流速値を算出する流速算出部と、該流速値の算出に伴い前記超音波の音速値を算出する音速算出部と、前記流速算出部で算出される流速値と前記音速算出部で算出される音速値とを対応付けて所定回数分順次記憶する記憶部と、前記流速値に対応する音速値の音速変化量を求め、該求めた音速変化量に基づいて、前記流速値を補正する流速値補正部とを備え、
該流速値補正部は、前記音速算出部により算出された第１の音速値と該第１の音速値よりも所定回前に算出された第２の音速値とに基づいて、前記第１の音速値の前記第２の音速値に対する音速変化量を求め、該求めた音速変化量が音速変化設定閾値以上である場合、前記第１の音速値に対応する流速値を、前記第２の音速値に対応する流速値に置き換えて所定期間ホールドし、該所定期間経過後にホールドを解除することを特徴とする超音波流量計。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波流量計において、前記音速変化量は、前記第１の音速値の前記第２の音速値に対する音速変化率であることを特徴とする超音波流量計。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の超音波流量計において、前記第１の音速値よりも所定回後の音速値を第３の音速値とし、該第３の音速値よりも所定回後の音速値を第４の音速値とした場合、前記流速値補正部は、前記第２の音速値から前記第１の音速値への第１の変化方向と、前記第３の音速値から前記第４の音速値への第２の変化方向とを検出し、前記第１の変化方向及び前記第２の変化方向に基づいて、前記所定期間を決定することを特徴とする超音波流量計。
【請求項４】
請求項３に記載の超音波流量計において、前記所定期間は、前記第１の変化方向と前記第２の変化方向とが異なる方向の場合に、前記第１の変化方向と前記第２の変化方向とが同じ方向の場合よりも短く設定されることを特徴とする超音波流量計。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の超音波流量計において、前記第３の音速値は、前記第１の音速値の次回の音速値であり、前記第４の音速値は、前記第３の音速値の次回の音速値であることを特徴とする超音波流量計。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の超音波流量計において、前記流速値補正部は、前記ホールド開始から予め定められた期間以内に、前記第１の音速値以降に順次算出される音速値の変化量が減少から増加あるいは増加から減少に転じたか否かを検出し、該検出結果に基づいて、前記所定期間を決定することを特徴とする超音波流量計。
【請求項７】
請求項６に記載の超音波流量計において、前記所定期間は、前記予め定められた期間以内に、前記音速値の変化量が減少から増加あるいは増加から減少に転じたことを検出した場合に、検出しなかった場合よりも短く設定されることを特徴とする超音波流量計。
【請求項８】
請求項６に記載の超音波流量計において、前記所定期間は、前記音速値の変化量が減少から増加あるいは増加から減少に転じたことを検出してから一定の期間経過するまでの間に設定されることを特徴とする超音波流量計。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の超音波流量計において、前記流速値補正部は、前記音速変化量が前記音速変化設定閾値以上であり、さらに、前記第１の音速値に対応する流速値が第１の流速設定閾値以内である場合に、前記第１の音速値に対応する流速値を、前記第２の音速値に対応する流速値に置き換えて所定期間ホールドすることを特徴とする超音波流量計。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の超音波流量計において、前記流速値補正部は、前記音速変化量が前記音速変化設定閾値以上であり、さらに、前記第１の音速値に対応する流速値が第１の流速設定閾値を超えて該第１の流速設定閾値よりも大きい第２の流速設定閾値以内である場合に、前記第１の音速値に対応する流速値を、前記第２の音速値に対応する流速値に置き換えて所定期間ホールドすることを特徴とする超音波流量計。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の超音波流量計において、前記第１の流速設定閾値に代えて、低流量出力をカットするＬｏｗカットオフ値が設定されていることを特徴とする超音波流量計。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の超音波流量計において、前記流速値補正部は、前記第２の音速値に対応する流速値にホールドした後に、前記流速算出部で所定値以上の流速値を算出した場合、前記流速値のホールドを強制的に解除することを特徴とする超音波流量計。
【請求項１３】
請求項１２に記載の超音波流量計において、前記所定値は、前記第２の流速設定閾値であることを特徴とする超音波流量計。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の超音波流量計において、前記第２の音速値は、前記第１の音速値の前回あるいは前々回に算出された音速値であることを特徴とする超音波流量計。
【請求項１】
流体が流れる測定管と、該測定管に配設された超音波トランスデューサとを備え、該超音波トランスデューサ間で超音波を送受信し、該送受信に要する前記超音波の伝搬時間から前記流体の流量を計測する超音波流量計であって、
前記超音波の伝搬時間の差から流速値を算出する流速算出部と、該流速値の算出に伴い前記超音波の音速値を算出する音速算出部と、前記流速算出部で算出される流速値と前記音速算出部で算出される音速値とを対応付けて所定回数分順次記憶する記憶部と、前記流速値に対応する音速値の音速変化量を求め、該求めた音速変化量に基づいて、前記流速値を補正する流速値補正部とを備え、
該流速値補正部は、前記音速算出部により算出された第１の音速値と該第１の音速値よりも所定回前に算出された第２の音速値とに基づいて、前記第１の音速値の前記第２の音速値に対する音速変化量を求め、該求めた音速変化量が音速変化設定閾値以上である場合、前記第１の音速値に対応する流速値を、前記第２の音速値に対応する流速値に置き換えて所定期間ホールドし、該所定期間経過後にホールドを解除することを特徴とする超音波流量計。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波流量計において、前記音速変化量は、前記第１の音速値の前記第２の音速値に対する音速変化率であることを特徴とする超音波流量計。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の超音波流量計において、前記第１の音速値よりも所定回後の音速値を第３の音速値とし、該第３の音速値よりも所定回後の音速値を第４の音速値とした場合、前記流速値補正部は、前記第２の音速値から前記第１の音速値への第１の変化方向と、前記第３の音速値から前記第４の音速値への第２の変化方向とを検出し、前記第１の変化方向及び前記第２の変化方向に基づいて、前記所定期間を決定することを特徴とする超音波流量計。
【請求項４】
請求項３に記載の超音波流量計において、前記所定期間は、前記第１の変化方向と前記第２の変化方向とが異なる方向の場合に、前記第１の変化方向と前記第２の変化方向とが同じ方向の場合よりも短く設定されることを特徴とする超音波流量計。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の超音波流量計において、前記第３の音速値は、前記第１の音速値の次回の音速値であり、前記第４の音速値は、前記第３の音速値の次回の音速値であることを特徴とする超音波流量計。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の超音波流量計において、前記流速値補正部は、前記ホールド開始から予め定められた期間以内に、前記第１の音速値以降に順次算出される音速値の変化量が減少から増加あるいは増加から減少に転じたか否かを検出し、該検出結果に基づいて、前記所定期間を決定することを特徴とする超音波流量計。
【請求項７】
請求項６に記載の超音波流量計において、前記所定期間は、前記予め定められた期間以内に、前記音速値の変化量が減少から増加あるいは増加から減少に転じたことを検出した場合に、検出しなかった場合よりも短く設定されることを特徴とする超音波流量計。
【請求項８】
請求項６に記載の超音波流量計において、前記所定期間は、前記音速値の変化量が減少から増加あるいは増加から減少に転じたことを検出してから一定の期間経過するまでの間に設定されることを特徴とする超音波流量計。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の超音波流量計において、前記流速値補正部は、前記音速変化量が前記音速変化設定閾値以上であり、さらに、前記第１の音速値に対応する流速値が第１の流速設定閾値以内である場合に、前記第１の音速値に対応する流速値を、前記第２の音速値に対応する流速値に置き換えて所定期間ホールドすることを特徴とする超音波流量計。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の超音波流量計において、前記流速値補正部は、前記音速変化量が前記音速変化設定閾値以上であり、さらに、前記第１の音速値に対応する流速値が第１の流速設定閾値を超えて該第１の流速設定閾値よりも大きい第２の流速設定閾値以内である場合に、前記第１の音速値に対応する流速値を、前記第２の音速値に対応する流速値に置き換えて所定期間ホールドすることを特徴とする超音波流量計。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の超音波流量計において、前記第１の流速設定閾値に代えて、低流量出力をカットするＬｏｗカットオフ値が設定されていることを特徴とする超音波流量計。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の超音波流量計において、前記流速値補正部は、前記第２の音速値に対応する流速値にホールドした後に、前記流速算出部で所定値以上の流速値を算出した場合、前記流速値のホールドを強制的に解除することを特徴とする超音波流量計。
【請求項１３】
請求項１２に記載の超音波流量計において、前記所定値は、前記第２の流速設定閾値であることを特徴とする超音波流量計。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の超音波流量計において、前記第２の音速値は、前記第１の音速値の前回あるいは前々回に算出された音速値であることを特徴とする超音波流量計。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２４７３７３（Ｐ２０１２−２４７３７３Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２１１５２（Ｐ２０１１−１２１１５２）
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（０００１０３５７４）株式会社オーバル (82)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（０００１０３５７４）株式会社オーバル (82)
【Ｆターム（参考）】
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