ガスメータ
【課題】低消費電力で高精度な計測値を得ることができるガスメータを提供する。
【解決手段】メインカウンタ２６２はメインクロックの発生に応じてそのカウントを開始し、他方の超音波センサで超音波が受信された時に停止し、サブクロック発生回路２６３は他方の超音波センサで超音波が受信された時に、所定周波数より高く且つ２倍未満の周波数のサブクロックの発生を開始し、比較判定回路２６５はサブクロックとメインクロックが同時に変化し、又は、メインクロックの１周期の間にサブクロックの立ち上がり又は立ち下がり変化が２回発生した時にサブクロック停止信号を出力し、サブカウンタ２６４はサブクロックの発生に応じてそのカウントを開始し、サブクロック停止信号を受け取った時に停止し、制御回路１０はメインカウンタ及びサブカウンタの各カウント値に基づいて算出した超音波の伝搬時間に基づいてガスの流量を算出する。
【解決手段】メインカウンタ２６２はメインクロックの発生に応じてそのカウントを開始し、他方の超音波センサで超音波が受信された時に停止し、サブクロック発生回路２６３は他方の超音波センサで超音波が受信された時に、所定周波数より高く且つ２倍未満の周波数のサブクロックの発生を開始し、比較判定回路２６５はサブクロックとメインクロックが同時に変化し、又は、メインクロックの１周期の間にサブクロックの立ち上がり又は立ち下がり変化が２回発生した時にサブクロック停止信号を出力し、サブカウンタ２６４はサブクロックの発生に応じてそのカウントを開始し、サブクロック停止信号を受け取った時に停止し、制御回路１０はメインカウンタ及びサブカウンタの各カウント値に基づいて算出した超音波の伝搬時間に基づいてガスの流量を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の超音波センサ間で送受信される超音波の伝搬時間に基づいてガス流量を測定する超音波式のガスメータ（以下、本明細書では単に「ガスメータ」という）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波を用いてガスの流量を測定するガスメータが知られている。図９はこの種の従来のガスメータの要部の電気的な構成を機能的に示すブロック図である。このガスメータは、送信回路２３、受信回路２５、時間測定回路２６及び制御回路１０から構成されている。時間測定回路２６は、更に、メインクロック発生回路２６１及びメインカウンタ２６２から構成されている。
【０００３】
送信回路２３は、制御回路１０からの指示に応じて、第１超音波センサ（図示しない）に送信信号を送ると同時に、時間測定回路２６のメインクロック発生回路２６１にメインクロック開始信号を送る。この送信回路２３からの送信信号を受信した第１超音波センサは超音波を発生し、第２超音波センサ（図示しない）に送信する。
【０００４】
受信回路２５は、超音波を受信した第２超音波センサから送られてくる受信信号を受け取ると、メインカウンタ停止信号を生成してメインカウンタ２６２に送るとともに、その受信信号を制御回路１０に送る。
【０００５】
メインクロック発生回路２６１は、送信回路２３からのメインクロック開始信号に応答してメインクロックの発生を開始する。このメインクロック発生回路２６１で発生されたメインクロックは、メインカウンタ２６２に送られる。
【０００６】
メインカウンタ２６２は、メインクロック発生回路２６１からのメインクロックを受け取ることによりカウント動作を開始し、メインクロックの立ち上がり変化に同期してメインクロックの数をカウントする。また、メインカウンタ２６２は、受信回路２５からのメインカウンタ停止信号に応答してカウント動作を停止する。メインカウンタ２６２でカウントされたカウント値は、制御回路１０に送られる。
【０００７】
制御回路１０は、ガスメータの全体を制御する。具体的には、制御回路１０は、受信回路２５から受信信号を受けると、メインカウンタ２６２でカウントされたカウント値を読み出し、読み出したカウンタ値にメインクロックの周波数の逆数（１周期の時間）を乗算し、第１超音波センサと第２超音波センサとの間における超音波の伝搬時間を算出する。
【０００８】
次に、このように構成された従来のガスメータの動作を、図１０に示す波形図を参照しながら説明する。なお、図１０では、メインクロックの１周期の時間を「ｔ」としている。
【０００９】
まず、制御回路１０は、送信回路２３に測定開始を指示する。これにより、送信回路２３は、図１０（Ａ）に示すような送信信号を生成し、第１超音波センサに送る。同時に、送信回路２３は、メインクロック発生回路２６１にメインクロック開始信号を送る。これにより、メインクロック発生回路２６１は、図１０（Ｄ）に示すように、メインクロックの発生を開始する。
【００１０】
メインカウンタ２６２の内容は、図１０（Ｅ）に示すように、メインクロック発生回路２６１から送られてくるメインクロックの立ち上がり変化が発生する毎に、インクリメント（＋１）される。受信回路２５は、図１０（Ｃ）に示すように、送信回路２３による送信信号の送出からＴ時間が経過した後に、図１０（Ｂ）に示すような第２超音波センサからの受信信号を受け取る。受信信号を受け取った受信回路２５は、メインカウンタ停止信号を生成してメインカウンタ２６２に送る、これにより、メインカウンタ２６２のカウント動作が停止される。この時、メインカウンタ２６２のカウント値は「ｎ」になっている。また、受信信号を受け取った受信回路２５は、受信信号を制御回路１０に送る。
【００１１】
制御回路１０は、受信回路２５から受信信号を受けると、メインカウンタ２６２に保持されているカウント値「ｎ」を読み出し、「Ｔ＝ｔ×ｎ」を計算する。この計算により得られた時間Ｔが、超音波が第１超音波センサから第２超音波センサに到達するまでの伝搬時間として使用される。次に、制御回路１０は、計算された伝搬時間から音速を減じてガスの流速を算出し、算出された流速に基づいてガスの流量を求める。
【００１２】
従来の時間測定回路２６では、伝搬時間Ｔの終了時点とメインクロックの立ち上がり変化とが非同期であるので、ガス流量の測定精度を決める分解能は、メインクロックの周波数に依存して決定されてしまう。そこで、従来は、高分解能で時間測定を行うために、例えば、のこぎり波のアナログ発振電圧を測定する方法（特許文献２参照）や、高速な第２のクロックを用いて測定する方法（特許文献１参照）が採用されている。
【００１３】
特許文献１では、流体管路に設けられ超音波信号を送受信する第１振動子及び第２振動子と、振動子の送受信の切換手段と、振動子間相互の超音波伝搬を複数回行う繰り返し手段と、繰り返し開始時に低周波発振器の信号をカウントする第１計時手段とが設けられている。さらに、第１計時手段の設定時間後に高周波発振器の信号をカウントを開始し繰り返し終了時に停止する第２計時手段と、第１計時手段と第２計時手段から総時間を算出し、それぞれの総時間の差から流量を求める流量演算手段とが設けられている。これにより、必要なときのみ高周波数のカウントを行うので、高い分解能の計測値を低消費電力で行うことができる。
【００１４】
また、特許文献２では、計測流体の上流側と下流側にそれぞれ送波器及び受波器を配置し、各送波器の超音波発信素子に駆動パルスを印加して相互に超音波を発生送信するとともに、送信された超音波を相互に受波器で受信し、各超音波の伝搬時間をクロック波を利用することにより求め該伝搬時間の差に基いて流速を測定する超音波流速測定方法において、クロック波と同期して該クロック波と同周期で直線性ののこぎり波を別途連続出力し、該のこぎり波の超音波受信時における電圧値と、のこぎり波の比例直線部における電圧値および時間の比例関係とから、超音波受信前の最終パルスクロック出力時から該超音波受信時までの端数時間が求められる。これにより、周期の短いクロック波を出力するクロック回路を利用しなくても伝搬時間を精度良く測定でき、ひいては高精度な流速測定を可能とする超音波流速測定方法の提供できる。
【特許文献１】特開平９−３０４１３９号公報
【特許文献２】特開平１０−１７０３１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、特許文献１に開示されたアナログ発振電圧を測定する方法では、アナログ発信電圧を測定するための大規模な電気変換回路が必要であり、また、消費電流が増加するという問題がある。
【００１６】
また、特許文献２に開示された高速な第２のクロックを用いて測定する方法では、高速な第２のクロックを発振させるために専用の回路が必要であり、消費電流が増加する。消費電流が増加すると電池駆動の装置では電池の消耗が早くなり、装置の寿命が短くなるという問題がある。
【００１７】
本発明は、上述した問題を解消するためになされたものであり、低消費電力で高精度な計測値を得ることができるガスメータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するために、第１の発明に係るガスメータは、ガスの流路に配置された一対の超音波センサで送受される超音波の伝搬時間に基づいてガスの流量を測定するガスメータにおいて、一方の超音波センサから超音波が送信された時に、所定周波数のメインクロックの発生を開始するメインクロック発生回路と、メインクロック発生回路におけるメインクロックの発生に応じて該メインクロックのカウントを開始し、他方の超音波センサで超音波が受信された時にメインクロックのカウントを停止するメインカウンタと、他方の超音波センサで超音波が受信された時に、所定周波数より高く且つ２倍未満の周波数のサブクロックの発生を開始するサブクロック発生回路と、メインクロック発生回路からのメインクロックとサブクロック発生回路からのサブクロックとを比較し、サブクロックとメインクロックが同時に変化し、又は、メインクロックの１周期の間にサブクロックの立ち上がり又は立ち下がり変化が２回発生した時にサブクロック停止信号を出力する比較判定回路と、サブクロック発生回路におけるサブクロックの発生に応じて該サブクロックのカウントを開始し、比較判定回路からサブクロック停止信号を受け取った時にサブクロックのカウントを停止するサブカウンタと、メインカウンタでカウントされたカウント値とサブカウンタでカウントされたカウント値とに基づいて超音波の伝搬時間を算出し、該算出された伝搬時間に基づいてガスの流量を算出する制御回路とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
また、第２の発明に係るガスメータは、第１の発明に係るガスメータにおいて、サブクロック発生回路は、更に、サブクロックの周波数を可変にするための周波数調整回路を備えたことを特徴とする。
【００２０】
また、第３の発明に係るガスメータは、第１の発明に係るガスメータにおいて、メインクロックの周期より長い周期を有する時計クロックを発生する時計クロック発生回路と、時計クロック発生回路で発生された時計クロックの所定周期の間に、メインクロック発生回路で発生されるメインクロック及びサブクロック発生回路で発生されるサブクロックを選択的にカウントする周波数測定カウンタ、とを更に備え、制御回路は、周波数測定カウンタでカウントされたメインクロックのカウント値及びサブクロックのカウント値に基づいて、メインカウンタでカウントされたメインクロックのカウント値及びサブカウンタでカウントされたサブクロックのカウント値で表される時間を補正した後に、超音波の伝搬時間を算出し、算出された伝搬時間に基づいてガスの流量を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係るガスメータによれば、超音波が送信されてから受信されるまでの時間を、所定周波数のメインクロックをカウントすることにより計算し、超音波が受信された後は所定周波数より高く且つ２倍未満の周波数のサブクロックを発生させ、このサブクロック用いて超音波が受信された時点とメインクロックのカウント時点との間の時間を計算し、これら両計算結果に基づいて超音波の伝搬時間を算出するように構成したので、アナログ発信電圧を測定するための大規模な電気変換回路や高速な第２のクロックを発振させるために専用の回路は不要であり、低消費電力で高精度な計測値を得ることができるガスメータを提供できる。
【００２２】
具体的には、第１の発明に係るガスメータによれば、以下の作用によって超音波の伝搬時間を高分解能で測定することが可能になる。今、メインクロックの周波数をｆ１、サブクロックの周波数をｆ２とすると、周期（波長）はそれぞれ１／ｆ１、１／ｆ２である。サブクロックの周期１／ｆ２を「（１／ｆ１）×０．９」とすると、メインクロックとサブクロックの周期の差は、メインクロックの１０分の１である。このとき、メインクロックとサブクロックとは、サブクロックが１０クロック、メインクロックが９クロックで同期するという関係を有する。
【００２３】
したがって、サブクロックが何クロック目でメインクロックと同期したかを比較判定すれば、メインクロックの時間を１０分の１の分解能で測定できる。サブクロックの周波数をメインクロックの周波数に近づけることで、さらに高精度の時間測定が可能になる。また、サブクロックとして高速なクロックを使用しないので、低消費電流での動作が可能である。
【００２４】
また、第２の発明に係るガスメータによれば、サブクロックの周波数を切り替えることができるので、超音波の伝搬時間を測定する際の分解能を変更したり、サブクロックの周波数を微調整することが可能になる。
【００２５】
また、第３の発明に係るガスメータによれば、時計クロックを用いてメインクロック及びサブクロックの周波数を測定し、この測定結果に基づいてメインカウンタ及びサブカウンタで得られる各カウント値で表される時間を補正し、補正された後の各カウント値に基づいてガスの流量を計算するように構成したので、温度や電源電圧の変動により、メインククロックとサブクロックの周波数が変化しても、計算にて補正することが可能になる。その結果、常に、超音波の伝搬時間を正確に測定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下では、従来のガスメータと同一又は相当する構成部分には従来のガスメータと同一の符号を付して説明する。
【実施例１】
【００２７】
本発明の実施例１に係るガスメータは、メインクロックとメインクロックの周波数より若干高い周波数のサブクロックを用いて、超音波の伝搬時間を高い分解能で測定するものである。
【００２８】
図１は本発明の実施例１に係るガスメータの構造を概略的に示す図である。このガスメータは、外部から供給されるガスをガス流入口１から内部に導き、内部に形成されたガス流路３を経由してガス流出口５から需要家のガス機器（図示しない）に送り出すように構成されている。
【００２９】
ガス流路３には、上流側から遮断弁５０、第１超音波センサ２１、第２超音波センサ２２及び圧力センサ３０が順次配置されている。また、ガスメータの内部には、制御回路１０が設けられており、この制御回路１０に、第１超音波センサ２１、第２超音波センサ２２、圧力センサ３０、感振器４０、遮断弁５０、表示部６０及び通信回路７０（図２参照）が接続されている。第１超音波センサ２１及び第２超音波センサ２２は、後述する計量回路２０の一部を構成する。感振器４０はガスメータの所定部位に、表示部６０はガスメータの前面にそれぞれ配置されている。
【００３０】
図２は本発明の実施例１に係るガスメータの電気的な構成を示すブロック図である。このガスメータは、電気的には、制御回路１０、計量回路２０、圧力センサ３０、感震器４０、遮断弁５０、表示部６０及び通信回路７０から構成されている。
【００３１】
制御回路１０は、例えばマイクロコンピュータ（マイコン）及びその周辺回路から構成されており、ガスメータの全体を制御する。
【００３２】
計量回路２０は、ガスの使用量を積算するため、及びガス漏れ等によりガスの流量が異常になった場合にガスの供給を停止するために設けられている。この計量回路２０の詳細な構成及び動作は後述する。この計量回路２０で得られた計量信号は制御回路１０に送られる。
【００３３】
圧力センサ３０は、ガス流路３の内部の圧力を検出し、圧力信号として出力する。この圧力センサ３０は、遮断弁５０が開放されている通常の状態では、外部から需要家のガス機器に至るガス流路３の圧力を検出し、遮断弁５０が閉じられている状態では、ガスメータから需要家のガス機器に至るガス流路３の圧力を検出する。圧力センサ３０は、ガス漏れ等によりガスの圧力が異常になった場合にガスの供給を停止するために設けられている。この圧力センサ３０から出力される圧力信号は制御回路１０に送られる。
【００３４】
感震器４０は、ガスメータに加えられた振動を検出し、感震信号として出力する。感震器４０は、地震等によりガスを供給することが妥当でない場合にガスの供給を停止するために設けられている。この感震器４０から出力される感震信号は制御回路１０に送られる。
【００３５】
遮断弁５０は、ガス流路３の途中であって、第１超音波センサ２１の上流側に設けられている。遮断弁５０は、制御回路１０からの制御信号に応じて開閉され、ガス流路３内を流れるガスの遮断及び通過を制御するために使用される。
【００３６】
表示部６０は、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＬＣＤ（液晶表示素子）といった表示部材から構成されている。表示部６０は、制御回路１０からの制御信号に応じて、ガスの使用量や、ガス漏れ等の異常が生じた場合に、その旨を表すメッセージを表示する。
【００３７】
通信回路７０は、図示しない有線又は無線の回線を介してセンタに接続されている。通信回路７０は、制御回路１０からの制御信号に応じて、通常は、需要家によるガスの積算使用量をセンタに送り、ガス漏れ等の異常が生じた場合に、その旨を表すメッセージをセンタに送る。
【００３８】
次に、このように構成された本発明の実施例１に係るガスメータの概略的な動作を説明する。
【００３９】
制御回路１０は、計量回路２０からの計量信号、圧力センサ３０からの圧力信号及び感震器４０からの感震信号を常に監視している。そして、所定周期毎に計量回路２０からの計量信号に基づいてガスの使用量を算出し、表示部６０に表示する。また、検針日が到来する毎に、ガスの使用量を表すデータを通信回路７０を介してセンタに送信し、自動検針に供する。
【００４０】
また、圧力センサ３０からの圧力信号が所定値以下の圧力レベルを示した場合は、ガス漏れが発生したものと認識し、その旨を表すメッセージを表示部６０に表示するとともに、通信回路７０を介してセンタに送信する。また、感震器４０からの感震信号が所定値以上の振動が加えられたことを示した場合は地震が発生したものと認識し、その旨を表すメッセージを表示部６０に表示するとともに、通信回路７０を介してセンタに送信する。
【００４１】
次に、計量回路２０の詳細を説明する。計量回路２０は、図２に示すように、第１超音波センサ２１、第２超音波センサ２２、送信回路２３、受信回路２５、時間測定回路２６、第１切替スイッチ２７ａ及び第２切替スイッチ２７ｂから構成されている。
【００４２】
第１超音波センサ２１及び第２超音波センサ２２は、圧電素子から構成されており、ガス流路３の内部に対向して設置されている。第１超音波センサ２１は、送信信号としての電気信号が印加されると超音波を発生する。この第１超音波センサ２１で発生された超音波は、ガス流路３を通って第２超音波センサ２２に達する。第２超音波センサ２２は、受信した超音波を電気信号に変換して受信信号として出力する。同様に、第２超音波センサ２２は、送信信号としての電気信号が印加されると超音波を発生する。この第２超音波センサ２２で発生された超音波は、ガス流路３を通って第１超音波センサ２１に達する。第１超音波センサ２１は、受信した超音波を電気信号に変換して受信信号として出力する。
【００４３】
ガス流路３を超音波が伝搬する時、ガス流路３にガスが流れていると、超音波の伝播は、ガスの流速に重畳される。したがって、第１超音波センサ２１と第２超音波センサ２２との間の超音波の伝搬時間はガスの流速に依存して差が生じる。制御回路１０は、この伝搬時間の差に基づいてガスの流速及び流量を算出し、ガス使用量の積算や異常の検出を行う。
【００４４】
送信回路２３は、制御回路１０からの指示に応答して送信信号及びメインクロック開始信号を生成する。この送信回路２３で生成された送信信号は、第１超音波センサ２１又は第２超音波センサ２２に送られる。送信信号が第１超音波センサ２１及び第２超音波センサ２２の何れに送られるかは、制御回路１０からの指示によって切り換えられる第１切替スイッチ２７ａ又は第２切替スイッチ２７ｂの設定状態によって決定される。また、送信回路２３で生成されたメインクロック開始信号は、時間測定回路２６に送られる。
【００４５】
受信回路２５は、第１超音波センサ２１又は第２超音波センサ２２から送られてくる受信信号を受け取る。第１超音波センサ２１及び第２超音波センサ２２の何れから受信信号を受け取るかは、制御回路１０からの指示によって切り換えられる第１切替スイッチ２７ａ又は第２切替スイッチ２７ｂの設定状態によって決定される。受信信号を受け取った受信回路２５は、サブクロック開始信号及びメインカウンタ停止信号を生成し、時間計測回路２６に送る。
【００４６】
時間測定回路２６は、送信回路２３から送信信号が出力されてから、受信回路２５で受信信号が得られるまでの時間を測定する。この時間測定回路２６で測定された時間を表す計量信号は、制御回路１０に送られる。この時間測定回路２６の詳細は後述する。
【００４７】
第１切替スイッチ２７ａ及び第２切替スイッチ２７ｂは、上述したように、制御回路１０からの指示にしたがって、超音波の伝播方向を切り替えるために、送信回路２３及び受信回路２５と第１超音波センサ２１及び第２超音波センサ２２との組み合わせを切り替える。これにより、ガスの流れ方向に伝搬する超音波の伝搬時間とガスの流れと逆方向に伝搬する超音波の伝搬時間とを測定することができ、両者から算出されるガスの流速から、音速の影響を排除することができる。
【００４８】
以上のように構成される計量回路２０においては、送信回路２３からの送信信号によって第１超音波センサ２１（又は第２超音波センサ２２）で発生された超音波がガス流路３を伝搬し、第２超音波センサ２２（又は第１超音波センサ２１）で受信されることにより発生された受信信号を受信回路２５で受信するまでの時間が測定される。この計量回路２０における測定結果は制御回路１０に送られる。制御回路１０は、計量回路２０から送られてくる超音波の伝播時間を表す計量信号からガス流路３を流れるガスの流速及び流量を算出する。
【００４９】
次に、時間計測回路２６の詳細を、図３に示すブロック図を参照しながら説明する。時間測定回路２６は、メインクロック発生回路２６１、メインカウンタ２６２、サブクロック発生回路２６３、サブカウンタ２６４及び比較判定回路２６５から構成されている。
【００５０】
メインクロック発生回路２６１は、送信回路２３からのメインクロック開始信号に応答してメインクロックの発生を開始する。このメインクロック発生回路２６１で発生されたメインクロックはメインカウンタ２６２及び比較判定回路２６５に送られる。
【００５１】
メインカウンタ２６２は、メインクロック発生回路２６１からメインクロックが供給されると同時にカウント動作を開始し、メインクロックの立ち上がり変化の数をカウントする。また、メインカウンタ２６２は、受信回路２５からのメインカウンタ停止信号に応答してカウントを停止する。このメインカウンタ２６２でカウントされたカウント値は、制御回路１０によって読み出される。
【００５２】
サブクロック発生回路２６３は、受信回路２５からのサブクロック開始信号に応答してサブンクロックの発生を開始する。サブクロックは、メインクロックの周波数より若干高周波数を有するように決定される。例えば、メインクロックの周波数が周期「ｔ」を有する場合にサブクロックの周波数は「０．９ｔ」の周期を有するように決定される。このサブクロック発生回路２６３で発生されたサブクロックはサブカウンタ２６４及び比較判定回路２６５に供給される。
【００５３】
サブカウンタ２６４は、サブクロック発生回路２６３からサブクロックが供給されると同時にカウント動作を開始し、サブクロックの立ち上がり変化の数をカウントする。また、サブカウンタ２６４は、比較判定回路２６５からのサブカウンタ停止信号に応答してカウントを停止する。このサブカウンタ２６４でカウントされたカウント値は、制御回路１０によって読み出される。
【００５４】
比較判定回路２６５は、メインクロック発生回路２６１からのメインクロック及びサブクロック発生回路２６３からのサブクロックを入力して比較する。そして、この比較の結果、サブクロックとメインクロックとが同時に変換し、又は、メインクロックの１周期中にサブクロックの１周期が包含される場合に、判定信号を制御回路１０に送ると共に、サブカウンタ停止信号をサブカウンタ２６４に送る。メインクロックの１周期中にサブクロックの１周期が包含されるかどうかの判定は、メインクロックの１周期中にサブクロックの立ち上がり変化が２回発生したかどうかを調べることにより行うことができる。制御回路１０は、比較判定回路２６５からの判定信号を受け取った時に、メインカウンタ２６２及びサブカウンタ２６４の各カウント値を読み出し、超音波の伝搬時間を算出する。
【００５５】
次に、本発明の実施例１に係るガスメータにおける超音波の伝搬時間を測定する動作を、図４に示した波形図を参照しながら説明する。図４では、メインクロックの周期を「ｔ」、サブクロックの周期を「０．９ｔ」としている。
【００５６】
送信回路２３は、図４（Ａ）に示すように、第１超音波センサ２１に送信信号を送ると同時に、メインクロック開始信号をメインクロック発生回路２６１に送る。これにより、メインクロック発生回路２６１は、図４（Ｄ）に示すような周期「ｔ」のメインクロックの発生を開始する。メインカウンタ２６２の内容は、メインクロック発生回路２６１からのメインクロックの立ち上がり変化が発生する毎に「０、１、２、３、・・・」というようにインクリメント（＋１）される。
【００５７】
受信回路２５は、図４（Ｃ）に示すように、送信回路２３による送信信号の送出からＴ時間が経過した後に、図４（Ｂ）に示すような第２超音波センサ２２からの受信信号を受け取る。受信回路２５は、受信信号の所定番目（図４（Ｂ）に示した例では３番目）のゼロクロス点を検出すると、メインカウンタ２６２にメインカウンタ停止信号を送るとともに、サブクロック発生回路２６３にサブクロック開始信号を送る。
【００５８】
メインカウンタ停止信号を受け取ったメインカウンタ２６２は、メインクロックのカウント動作を停止する。この時点でのメインカウンタ２６２のカウント値は「ｎ」であるものとする。一方、サブクロック開始信号を受け取ったサブクロック発生回路２６３は、図４（Ｆ）に示すように、周期「０．９ｔ」のサブクロックの発生を開始する。サブカウンタ２６４の内容は、サブクロック発生回路２６３からのサブクロックの立ち上がり変化が発生する毎に、「０、１、２、３、・・・」というようにインクリメント（＋１）される。
【００５９】
比較判定回路２６５は、メインクロック発生回路２６１からのメインクロック及びサブクロック発生回路２６３からのサブクロックを入力して比較する。この比較において、サブクロックとメインクロックとが同時に変換、又は、メインクロックの１周期中にサブクロックの立ち上がり変化が２回発生したことを判定すると、判定信号を制御回路１０に送ると共に、サブカウンタ停止信号をサブカウンタ２６４に送る。なお、この比較判定回路２６５における比較判定処理は、後に更に詳細に説明する。
【００６０】
図４に示した例では、サブカウンタ２６４のカウント値が「２」から「３」に変化する直前で、メインクロックの１周期中における２回目のサブクロックの立ち上がり変化が発生するので、このタイミングで判定信号が制御回路１０に送られるとともに、サブカウンタ停止信号がサブカウンタ２６４に送られる。これにより、サブカウンタ２６４は、カウント動作を停止する。この時点でのサブカウンタ２６４のカウント値は「３」である。
【００６１】
比較判定回路２６５から判定信号を受け取った制御回路１０は、メインカウンタ２６２からカウント値「ｎ」を、サブカウンタ２６４からカウント値「３」をそれぞれ読み出す。そして、これらのカウント値から伝搬時間Ｔを算出する。この場合、伝搬時間Ｔは、「Ｔ＝ｔ×ｎ＋（１−０．９）ｔ×３」によって算出される。
【００６２】
以上の構成により、メインクロックの１／１０の精度の高分解能で超音波の伝搬時間を測定することができる。
【００６３】
上述した比較判定回路２６５は、例えばソフトウェアの処理により構成することができる。この場合、比較判定回路２６５で行われる比較判定処理を、図５に示すフローチャートを参照しながら更に詳細に説明する。
【００６４】
比較判定回路２６５で行われる比較判定処理では、まず、サブクロック発生回路２６３から供給されるサブクロックの立ち上がり変化が起こったかどうかが調べられる（ステップＳ１）。ここで、サブクロックの立ち上がり変化が起こったことが判断されると、比較判定回路２６５に内蔵される判定カウンタ（図示しない）がアップされる（ステップＳ２）。ステップＳ１で、立ち上がり変化が起こってないことが判断されると、ステップＳ４の処理に進む。
【００６５】
次に、判定カウンタの内容が「２」であるかどうかが調べられる（ステップＳ３）。ここで、判定カウンタの内容が「２」でないことが判断されると、メインクロック発生回路２６１から供給されるメインクロックの立ち上がり変化が起こったかどうかが調べられる（ステップＳ４）。ここで、メインクロックの立ち上がり変化が起こったことが判断されると、判定カウンタがリセットされ、その内容がクリアされて（ステップＳ５）、ステップＳ１に戻る。また、ステップＳ４で、メインクロックの立ち上がり変化が起こってないことが判断されると、ステップＳ１に戻る。
【００６６】
一方、判定カウンタの内容が「２」であることが判断されると、メインクロックの１周期の間にサブクロックの立ち上がりの変化が２回発生したことが認識され、判定信号が出力される（ステップＳ６）。
【００６７】
上述した比較判定処理により判定信号が出力されるまでの過程は、図４に示す波形図に即して説明すると次のようになる。まず、最初のサブクロックの立ち上がり変化が発生すると、サブカウンタ２６４のカウント値が「１」になるとともに判定カウンタの内容は「１」になるが、次のサブクロックの立ち上がり変化に先行してメインクロックの立ち上がり変化が発生するので、判定カウンタの内容はクリアされ、「０」に戻る。２回目のサブクロックの立ち上がり変化が発生すると、サブカウンタ２６４のカウント値が「２」になるとともに判定カウンタの内容は「１」になるが、次のサブクロックの立ち上がり変化に先行してメインクロックの立ち上がり変化が発生するので、判定カウンタの内容はクリアされ、「０」に戻る。
【００６８】
３回目のサブクロックの立ち上がり変化が発生すると、サブカウンタ２６４のカウント値が「３」になるとともに判定カウンタの内容は「１」になり、メインクロックの立ち上がり変化が発生する前に更に４回目のサブクロックの立ち上がり変化が発生するので、判定カウンタの内容はインクリメントされ、「２」になる。これにより、サブカウンタ２６４のカウント動作が停止されるとともに、判定信号が生成され、制御回路１０に供給される。
【００６９】
上述した比較判定回路２６５は、例えばハードウェアによるロジック回路で構成することもできる。図６は比較判定回路２６５をハードウェアによるロジック回路で構成した場合の回路図である。この比較判定回路２６５は、ダイレクトクリア端子ＣＬＲを備えた第１乃至第４フリップフロップ２６５１〜２６５４、オア回路２６５５から構成されている。
【００７０】
第１フリップフロップ２６５１のクロック入力端子ＣＫ及び第４フリップフロップ２６５４のクロック入力端子ＣＫにはサブクロックが供給される。第１フリップフロップ２６５１のデータ入力端子Ｄは自身の反転出力端子Ｑに接続されるとともに、第３フリップフロップ２６５３のクロック入力端子ＣＫに接続されている。また、第１フリップフロップ２６５１の出力端子Ｑは、第２フリップフロップ２６５２のダイレクトクリア端子ＣＬＲに接続され、第１フリップフロップ２６５１のダイレクトクリア端子ＣＬＲは、第２フリップフロップ２６５２の反転出力端子Ｑ及び第３フリップフロップ２６５３のダイレクトクリア端子ＣＬＲに接続されている。
【００７１】
また、第２フリップフロップ２６５２の出力端子Ｑは、第４フリップフロップ２６５４のダイレクトクリア端子ＣＬＲに接続され、第３フリップフロップ２６５３の出力端子Ｑと第４フリップフロップ２６５４の出力端子Ｑとは、オア回路２６５５の入力側に接続される。オア回路２６５５の出力端子からは判定出力が出力される。
【００７２】
第２フリップフロップ２６５２のクロック入力端子ＣＫにはメインクロックが供給される。第２乃至第４フリップフロップ２６５２〜２６５４のデータ入力端子Ｄは電源にプルアップされている。
【００７３】
このように構成される比較判定回路２６５は、次のように動作する。なお、初期状態では、第１〜第４フリップフロップ２６５１〜２６５３の全てはクリアされているものとする。
【００７４】
第２フリップフロップ２６５２は、メインクロックが入力されることによりセットされる。これにより、第２フリップフロップ２６５２の反転出力端子Ｑから出力される信号は低レベル（以下、「Ｌレベル」という）になり、第１フリップフロップ２６５１がクリアされる。その結果、第１フリップフロップ２６５１の出力端子Ｑから出力される信号がＬレベルになり、第２フリップフロップ２６５２はクリアされる。この状態で、第１フリップフロップ２６５１のダイレクトクリア端子ＣＬＲに供給される信号は高レベル（以下、「Ｈレベル」という）になるので、第１フリップフロップ２６５１は、１回目のサブクロックによる動作が可能になる。
【００７５】
第１フリップフロップ２６５１及び第４フリップフロップ２６５４は、１回目のサブクロックが入力されることによりセットされ、その出力端子Ｑから出力される信号はＬレベルからＨレベルに変化し、反転出力端子Ｑから出力される信号はＨレベルからＬレベルに変化する。その結果、第２フリップフロップ２６５２のダイレクトクリア端子ＣＬＲに供給される信号はＨレベルになるので、第２フリップフロップ２６５２は、再度メインクロックによる動作が可能になる。
【００７６】
この状態で、２回目のサブクロックが第１フリップフロップ２６５１に入力される前に、メインクロックが第２フリップフロップ２６５２に入力されると、上述したように、第２フリップフロップ２６５２がセットされ、第１フリップフロップ２６５１は、２回目のサブクロックによる動作が可能になる。
【００７７】
一方、メインクロックが第２フリップフロップ２６５２に入力される前に、２回目のサブクロックが第１フリップフロップ２６５１に入力されると、第１フリップフロップ２６５１は反転し、その出力端子Ｑから出力される信号はＨレベルからＬレベルに変化し、反転出力端子Ｑから出力される信号はＬレベルからＨレベルに変化する。第１フリップフロップ２６５１の反転出力端子Ｑから出力される信号がＬレベルからＨレベルに変化することにより第３フリップフロップ２６５３がセットされ、その出力端子ＱからＨレベルがオア回路２６５５に入力されるので、オア回路２６５５の出力端子からは判定出力が出力される。
【００７８】
以上の動作により、メインクロックの１周期の間にサブクロックの立ち上がり変化が２回発生したときに、判定信号が出力される機能が実現されている
以上説明したように、本発明の実施例１に係るガスメータによれば、従来メインクロックの周期ｔの分解能で測定していた伝搬時間Ｔを、（１−０．９）×ｔ＝０．１ｔの分解能で測定することが可能になる。その結果、超音波の伝搬時間に基づいて計算されるガス流量を、高精度な値で得ることが可能である。
【００７９】
また、本発明の実施例１に係るガスメータは、高周波回路や、アナログ判定回路を含まないので、回路規模を小さくすることができ、消費電流を抑えることができる。
【００８０】
なお、上述した実施例１では、送信回路２３から送信信号を出力するタイミングでメインクロックの発生を開始させているが、メインクロックの発生を開始させるタイミングで、送信回路２３を動作させて送信信号を出力するように構成できる。
【００８１】
また、上述した実施例１では、メインカウンタ２６２及びサブカウンタ２６４は、メインクロックの立ち上がり変化及びサブクロックの立ち上がり変化に同期してそれぞれ動作するように構成したが、メインカウンタ２６２及びサブカウンタ２６４は、メインクロックの立ち下がり変化及びサブクロックの立ち下がり変化に同期してそれぞれ動作するように構成できる。
【実施例２】
【００８２】
本発明の実施例２に係るガスメータは、実施例１に係るガスメータにおいて、時間測定回路に含まれるサブクロック発生回路に周波数調整機能を備えたものである。
【００８３】
図７は本発明の実施例２に係るガスメータの時間測定回路に含まれるサブクロック発生回路２６３の構成を示す回路図である。
【００８４】
このサブクロック発生回路２６３は、周波数調整回路２６３１、オペアンプＯＰＡ、ＤタイプのフリップフロップＤＦＦ、トランジスタＱ１及びＱ２、抵抗Ｒ１〜Ｒ３及びコンデンサＣ１から構成されている。
【００８５】
周波数調整回路２６３１は、第１電圧源Ｖｆ１、第２電圧源Ｖｆ２、第３電圧源Ｖｆ３、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３から構成されている。第１電圧源Ｖｆ１、第２電圧源Ｖｆ２及び第３電圧源Ｖｆ３は、異なる電圧Ｖ１、Ｖ２及びＶ３をそれぞれ発生し、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３の一方の端子にそれぞれ供給する。
【００８６】
第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３は、例えば切替信号に応じて排他的にオンにされるトランジスタから構成されている。第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３の各々の他方の端子は共通に接続され、周波数調整回路２６３１の出力としてオペアンプＯＰＡの反転入力端子（−）に接続されている。
【００８７】
トランジスタＱ１は、ＰＮＰトランジスタから構成されている。このトランジスタＱ１のエミッタは電源ＶＣＣに接続され、コレクタは抵抗Ｒ１の一方の端子に接続されている。このトランジスタＱ１のベースには、受信回路２５からのサブクロック開始信号が供給される。抵抗Ｒ１の他方の端子は、コンデンサＣ１を介して接地されている。
【００８８】
トランジスタＱ２は、ＮＰＮトランジスタから構成されている。このトランジスタＳ２のコレクタは、オペアンプＯＰＡの非反転入力端子（＋）に接続されるとともに、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１との接続点に接続されている。トランジスタＱ２のエミッタは接地されている。トランジスタＱ２のベースは、抵抗Ｒ２を介して接地されるとともに、抵抗Ｒ３を介してオペアンプＯＰＡの出力端子及びフリップフロップＤＦＦのクロック入力端子ＣＫに接続されている。
【００８９】
フリップフロップＤＦＦの反転出力端子Ｑは、データ入力端子Ｄに接続されている。したがって、このフリップフロップＤＦＦは、クロック入力端子ＣＫに入力される信号の立ち上がり変化が発生する毎にトグル動作するＴフリップフロップとして機能する。このフリップフロップＤＦＦのノーマル出力端子Ｎから出力される信号は、サブクロックとしてサブカウンタ２６４及び比較判定回路２６５に供給される。
【００９０】
次に、このように構成される本発明の実施例２に係るガスメータに含まれるサブクロック発生回路２６３の動作を説明する。
【００９１】
今、制御回路１０からの切替信号により、第１スイッチＳＷ１がオンにされて、オペアンプＯＰＡの反転入力端子には、第１電圧源Ｖｆ１からの電圧Ｖ１が供給されているものとする。このとき、オペアンプＯＰＡの非反転入力は接地レベルになっており、オペアンプＯＰＡの出力はＬレベルになっているものとする。
【００９２】
この状態において、サブクロック開始信号によりトランジスタＱ１がオンにされると、抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ１が電源ＶＣＣに接続される。その結果、コンデンサＣ１の充電が開始されて、オペアンプＯＰＡの非反転入力端子に印加される電圧は、徐々に高くなる。
【００９３】
オペアンプＯＰＡの非反転入力端子に印加される電圧が、反転入力端子に印加されている電圧Ｖ１以上になると、オペアンプＯＰＡの出力は、Ｈレベルに変化する。このオペアンプＯＰＡの出力がフリップフロップＤＦＦのクロック入力端子ＣＫに供給されることにより、その出力端子Ｑから出力されるサブクロックが反転される。
【００９４】
また、オペアンプＯＰＡの出力がＨレベルになると、抵抗Ｒ３を介して、トランジスタＱ２のベースにＨレベルの電圧が印加され、トランジスタＱ２がオンにされる。トランジスタＱ２がオンにされると、コンデンサＣ１に充電された電荷が放電されるので、コンデンサＣ１の両端の電圧は徐々に低下する。そして、オペアンプＯＰＡの非反転入力端子に印加される電圧が、反転入力端子に印加されている電圧Ｖ１以下になると、オペアンプＯＰＡの出力は、Ｌレベルに反転する。
【００９５】
これにより、トランジスタＱ２がオフにされるので、再度、コンデンサＣ１に充電が開始される。以上の動作が繰り返されることにより、電圧Ｖ１に応じた周波数でオン／オフを繰り返すサブクロックが生成される。
【００９６】
このように構成されるサブクロック発生回路２６３では、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３の何れかをオンにするかによりオペアンプＯＰＡの反転入力端子に印加される電圧が切り替わるが、コンデンサＣ１の充電時間は一定であるので、オペアンプＯＰＡの出力が反転するタイミングが変化する。したがって、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３の何れかをオンにするかによってサブクロックの周波数を変更することができる。
【００９７】
以上説明したように、実施例２に係るガスメータによれば、サブクロック発生回路２６３で発生されるサブクロックの周波数を外部から切換えることができるので、メインクロックとサブクロックとの周期比を切換えられることができ、時間測定回路２６の分解能力を切換えることができる。
【００９８】
この構成により、通常は、低分解能で測定し、微妙な流量変化を測定したいときは高分解能で測定するといった応用が可能になる。また、電圧源で発生する電圧の種類を増加して細かい単位でオペアンプＯＰＡに印加できるように構成することにより、サブクロックの周波数誤差を調整することも可能である。
【実施例３】
【００９９】
本発明の実施例３に係るガスメータは、実施例１に係るガスメータにおいて、メインクロックの周波数とサブクロックの周波数を、時計用クロックを用いて補正することによりメインクロック及びサブクロックの精度を向上させるものである。
【０１００】
実施例３に係るガスメータは、図８に示すように、実施例１に係るガスメータに時計クロック発生回路８０及び周波数測定回路９０が追加されて構成されている。
【０１０１】
時計クロック発生回路８０は、時計クロックを発生する。計時クロックは、例えば、３２．７６８ｋＨｚで発振する矩形波信号から構成されている。この時計クロック発生回路８０で発生される時計クロックは、周波数測定回路９０に送られるとともに、図示しない時計機構に送られる。
【０１０２】
周波数測定回路９０は、切替スイッチ９１と周波数測定カウンタ９２とから構成されている。切替スイッチ９１は、周波数測定カウンタ９２に、メインクロック発生回路２６１からのメインクロックを送るかサブクロック発生回路２６３からのサブクロックを送るかを制御回路１０からの指示に応じて切り替える。
【０１０３】
周波数測定カウンタ９２は、時計クロック発生回路８０からの時計クロックに応じて、メインクロック発生回路２６１又はサブクロック発生回路２６３から切替スイッチ９１を介して送られてくるメインクロック又はサブクロックの数をカウントする。この周波数測定カウンタ９２でカウントされたカウント値は、制御回路１０に送られる。
【０１０４】
次に、このように構成される本発明の実施例３に係るガスメータにおける周波数測定の動作を説明する。ここで、メインクロックの周波数を６ＭＨｚとする。
【０１０５】
まず、切替スイッチ９１が、制御回路１０からの指示に応じて、メインクロック発生回路２６１と周波数測定カウンタ９２とを接続するように切り替えられる。これにより、メインクロックが周波数測定カウンタ９２に供給される。この状態において、時計クロック発生回路８０からの時計クロックの立ち上がり変化が発生すると、周波数測定カウンタ９２はカウント動作を開始し、入力されたメインクロックの数をカウントする。次に、時計クロックの立ち上がり変化が発生すると、周波数測定カウンタ９２はカウント動作を停止する。周波数測定カウンタ９２でカウントされたカウント値は、制御回路１０によって読み出される。
【０１０６】
具体例を挙げて説明する。時計クロックの周波数は３２．７６８ｋＨｚであるので、周波数測定カウンタ９２におけるカウントの期間は、１／３２７６８＝約３０．５μｓｅｃとなる。メインクロックの周波数が６ＭＨｚの場合は、約１８３カウントが、制御回路１０によって読み出される。この場合、制御回路１０はメインクロックの周期ｔを、約０．１６６μｓｅｃと計算できる。
【０１０７】
次に、切替スイッチ９１が、制御回路１０からの指示に応じて、サブクロック発生回路２６３と周波数測定カウンタ９２とを接続するように切り替えられる。これにより、サブクロックが周波数測定カウンタ９２に供給される。この状態において、時計クロック発生回路８０からの時計クロックの立ち上がり変化が発生すると、周波数測定カウンタ９２はカウント動作を開始し、入力されたサブクロックの数をカウントする。次に、時計クロックの立ち上がり変化が発生すると、周波数測定カウンタ９２はカウント動作を停止する。周波数測定カウンタ９２でカウントされたカウント値は、制御回路１０によって読み出される。
【０１０８】
制御回路１０は、メインカウンタ２６２でカウントしたカウント値に、周波数測定回路９０で測定したメインクロックの周期を乗算するとともに、サブカウンタ２６４でカウントしたカウント値に、周波数測定回路９０で測定したサブクロックの周期を乗算し、これら両乗算結果を加算して超音波の伝搬時間を算出する。
【０１０９】
以上説明したように、実施例３に係るガスメータによれば、メインクロック及びサブクロックの周波数を測定し、その測定結果に基づいて超音波の伝搬時間を算出するので、部品のバラツキや、経年変化によりメインクロック及びサブクロックの周波数が変化しても、制御回路１０の計算上で、伝搬時間の測定値を補正することができる。
【０１１０】
なお、この実施例３に係るガスメータでは、実施例１に係るガスメータに周波数測定回路９０を追加するように構成したが、実施例２に係るガスメータに周波数測定回路９０を追加し、周波数測定回路９０の測定結果に基づいて、周波数調整回路２６３１に供給する切替信号を決定するように構成することもできる。この構成によれば、何らかの原因でサブクロックの周波数が変化した場合に、自動的に元の周波数に戻すことができる。
【０１１１】
また、周波数測定カウンタ９２は、時計クロックの１周期の間で発生されたメインクロック又はサブクロックをカウントするように構成したが、複数周期の間で発生されたメインクロック又はサブクロックをカウントするように構成することもできる。この構成によれば、測定精度を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明は、ガスメータやガス検針システムに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明の実施例１に係る超音波式のガスメータの構造を概略的に示す図である。
【図２】本発明の実施例１に係るガスメータの電気的な構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示す時間測定回路の詳細な構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例１に係るガスメータにおける時間測定の動作を説明するための波形図である。
【図５】図３に示す比較判定回路で行われる比較判定処理を示すフローチャートである。
【図６】図３に示す比較判定回路をロジック回路で構成した例を示す回路図である。
【図７】本発明の実施例２に係るガスメータの時間測定回路の構成を示す回路図である。
【図８】本発明の実施例３に係るガスメータで使用される周波数計測回路の構成を示すブロック図である。
【図９】従来のガスメータの要部の電気的な構成を示す機能的に示すブロック図である。
【図１０】従来のガスメータの動作を説明するための波形図である。
【符号の説明】
【０１１４】
１ ガス流入口
３ ガス流路
５ ガス流出口
１０ 制御回路
２０ 計量回路
２１ 第１超音波センサ
２２ 第２超音波センサ
２３ 送信回路
２５ 受信回路
２６ 時間測定回路
２６１ メインクロック発生回路
２６２ メインカウンタ
２６３ サブクロック発生回路
２６４ サブカウンタ
２６５ 比較判定回路
２６３１ 周波数調整回路
２６５１〜２６５４ フリップフロップ
２６５５ オア回路
２７ａ 第１切替スイッチ
２７ｂ 第２切替スイッチ
３０ 圧力センサ
４０ 感震器
５０ 遮断弁
６０ 表示部
７０ 通信回路
８０ 時計クロック発生回路
９０ 周波数測定回路
９１ 切替スイッチ
９２ 周波数計測カウンタ
ＯＰＡ オペアンプ
ＤＦＦ フリップフロップ
Ｑ１、Ｑ２ トランジスタ
Ｒ１〜Ｒ３ 抵抗
Ｃ１ コンデンサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の超音波センサ間で送受信される超音波の伝搬時間に基づいてガス流量を測定する超音波式のガスメータ（以下、本明細書では単に「ガスメータ」という）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波を用いてガスの流量を測定するガスメータが知られている。図９はこの種の従来のガスメータの要部の電気的な構成を機能的に示すブロック図である。このガスメータは、送信回路２３、受信回路２５、時間測定回路２６及び制御回路１０から構成されている。時間測定回路２６は、更に、メインクロック発生回路２６１及びメインカウンタ２６２から構成されている。
【０００３】
送信回路２３は、制御回路１０からの指示に応じて、第１超音波センサ（図示しない）に送信信号を送ると同時に、時間測定回路２６のメインクロック発生回路２６１にメインクロック開始信号を送る。この送信回路２３からの送信信号を受信した第１超音波センサは超音波を発生し、第２超音波センサ（図示しない）に送信する。
【０００４】
受信回路２５は、超音波を受信した第２超音波センサから送られてくる受信信号を受け取ると、メインカウンタ停止信号を生成してメインカウンタ２６２に送るとともに、その受信信号を制御回路１０に送る。
【０００５】
メインクロック発生回路２６１は、送信回路２３からのメインクロック開始信号に応答してメインクロックの発生を開始する。このメインクロック発生回路２６１で発生されたメインクロックは、メインカウンタ２６２に送られる。
【０００６】
メインカウンタ２６２は、メインクロック発生回路２６１からのメインクロックを受け取ることによりカウント動作を開始し、メインクロックの立ち上がり変化に同期してメインクロックの数をカウントする。また、メインカウンタ２６２は、受信回路２５からのメインカウンタ停止信号に応答してカウント動作を停止する。メインカウンタ２６２でカウントされたカウント値は、制御回路１０に送られる。
【０００７】
制御回路１０は、ガスメータの全体を制御する。具体的には、制御回路１０は、受信回路２５から受信信号を受けると、メインカウンタ２６２でカウントされたカウント値を読み出し、読み出したカウンタ値にメインクロックの周波数の逆数（１周期の時間）を乗算し、第１超音波センサと第２超音波センサとの間における超音波の伝搬時間を算出する。
【０００８】
次に、このように構成された従来のガスメータの動作を、図１０に示す波形図を参照しながら説明する。なお、図１０では、メインクロックの１周期の時間を「ｔ」としている。
【０００９】
まず、制御回路１０は、送信回路２３に測定開始を指示する。これにより、送信回路２３は、図１０（Ａ）に示すような送信信号を生成し、第１超音波センサに送る。同時に、送信回路２３は、メインクロック発生回路２６１にメインクロック開始信号を送る。これにより、メインクロック発生回路２６１は、図１０（Ｄ）に示すように、メインクロックの発生を開始する。
【００１０】
メインカウンタ２６２の内容は、図１０（Ｅ）に示すように、メインクロック発生回路２６１から送られてくるメインクロックの立ち上がり変化が発生する毎に、インクリメント（＋１）される。受信回路２５は、図１０（Ｃ）に示すように、送信回路２３による送信信号の送出からＴ時間が経過した後に、図１０（Ｂ）に示すような第２超音波センサからの受信信号を受け取る。受信信号を受け取った受信回路２５は、メインカウンタ停止信号を生成してメインカウンタ２６２に送る、これにより、メインカウンタ２６２のカウント動作が停止される。この時、メインカウンタ２６２のカウント値は「ｎ」になっている。また、受信信号を受け取った受信回路２５は、受信信号を制御回路１０に送る。
【００１１】
制御回路１０は、受信回路２５から受信信号を受けると、メインカウンタ２６２に保持されているカウント値「ｎ」を読み出し、「Ｔ＝ｔ×ｎ」を計算する。この計算により得られた時間Ｔが、超音波が第１超音波センサから第２超音波センサに到達するまでの伝搬時間として使用される。次に、制御回路１０は、計算された伝搬時間から音速を減じてガスの流速を算出し、算出された流速に基づいてガスの流量を求める。
【００１２】
従来の時間測定回路２６では、伝搬時間Ｔの終了時点とメインクロックの立ち上がり変化とが非同期であるので、ガス流量の測定精度を決める分解能は、メインクロックの周波数に依存して決定されてしまう。そこで、従来は、高分解能で時間測定を行うために、例えば、のこぎり波のアナログ発振電圧を測定する方法（特許文献２参照）や、高速な第２のクロックを用いて測定する方法（特許文献１参照）が採用されている。
【００１３】
特許文献１では、流体管路に設けられ超音波信号を送受信する第１振動子及び第２振動子と、振動子の送受信の切換手段と、振動子間相互の超音波伝搬を複数回行う繰り返し手段と、繰り返し開始時に低周波発振器の信号をカウントする第１計時手段とが設けられている。さらに、第１計時手段の設定時間後に高周波発振器の信号をカウントを開始し繰り返し終了時に停止する第２計時手段と、第１計時手段と第２計時手段から総時間を算出し、それぞれの総時間の差から流量を求める流量演算手段とが設けられている。これにより、必要なときのみ高周波数のカウントを行うので、高い分解能の計測値を低消費電力で行うことができる。
【００１４】
また、特許文献２では、計測流体の上流側と下流側にそれぞれ送波器及び受波器を配置し、各送波器の超音波発信素子に駆動パルスを印加して相互に超音波を発生送信するとともに、送信された超音波を相互に受波器で受信し、各超音波の伝搬時間をクロック波を利用することにより求め該伝搬時間の差に基いて流速を測定する超音波流速測定方法において、クロック波と同期して該クロック波と同周期で直線性ののこぎり波を別途連続出力し、該のこぎり波の超音波受信時における電圧値と、のこぎり波の比例直線部における電圧値および時間の比例関係とから、超音波受信前の最終パルスクロック出力時から該超音波受信時までの端数時間が求められる。これにより、周期の短いクロック波を出力するクロック回路を利用しなくても伝搬時間を精度良く測定でき、ひいては高精度な流速測定を可能とする超音波流速測定方法の提供できる。
【特許文献１】特開平９−３０４１３９号公報
【特許文献２】特開平１０−１７０３１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、特許文献１に開示されたアナログ発振電圧を測定する方法では、アナログ発信電圧を測定するための大規模な電気変換回路が必要であり、また、消費電流が増加するという問題がある。
【００１６】
また、特許文献２に開示された高速な第２のクロックを用いて測定する方法では、高速な第２のクロックを発振させるために専用の回路が必要であり、消費電流が増加する。消費電流が増加すると電池駆動の装置では電池の消耗が早くなり、装置の寿命が短くなるという問題がある。
【００１７】
本発明は、上述した問題を解消するためになされたものであり、低消費電力で高精度な計測値を得ることができるガスメータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するために、第１の発明に係るガスメータは、ガスの流路に配置された一対の超音波センサで送受される超音波の伝搬時間に基づいてガスの流量を測定するガスメータにおいて、一方の超音波センサから超音波が送信された時に、所定周波数のメインクロックの発生を開始するメインクロック発生回路と、メインクロック発生回路におけるメインクロックの発生に応じて該メインクロックのカウントを開始し、他方の超音波センサで超音波が受信された時にメインクロックのカウントを停止するメインカウンタと、他方の超音波センサで超音波が受信された時に、所定周波数より高く且つ２倍未満の周波数のサブクロックの発生を開始するサブクロック発生回路と、メインクロック発生回路からのメインクロックとサブクロック発生回路からのサブクロックとを比較し、サブクロックとメインクロックが同時に変化し、又は、メインクロックの１周期の間にサブクロックの立ち上がり又は立ち下がり変化が２回発生した時にサブクロック停止信号を出力する比較判定回路と、サブクロック発生回路におけるサブクロックの発生に応じて該サブクロックのカウントを開始し、比較判定回路からサブクロック停止信号を受け取った時にサブクロックのカウントを停止するサブカウンタと、メインカウンタでカウントされたカウント値とサブカウンタでカウントされたカウント値とに基づいて超音波の伝搬時間を算出し、該算出された伝搬時間に基づいてガスの流量を算出する制御回路とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
また、第２の発明に係るガスメータは、第１の発明に係るガスメータにおいて、サブクロック発生回路は、更に、サブクロックの周波数を可変にするための周波数調整回路を備えたことを特徴とする。
【００２０】
また、第３の発明に係るガスメータは、第１の発明に係るガスメータにおいて、メインクロックの周期より長い周期を有する時計クロックを発生する時計クロック発生回路と、時計クロック発生回路で発生された時計クロックの所定周期の間に、メインクロック発生回路で発生されるメインクロック及びサブクロック発生回路で発生されるサブクロックを選択的にカウントする周波数測定カウンタ、とを更に備え、制御回路は、周波数測定カウンタでカウントされたメインクロックのカウント値及びサブクロックのカウント値に基づいて、メインカウンタでカウントされたメインクロックのカウント値及びサブカウンタでカウントされたサブクロックのカウント値で表される時間を補正した後に、超音波の伝搬時間を算出し、算出された伝搬時間に基づいてガスの流量を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係るガスメータによれば、超音波が送信されてから受信されるまでの時間を、所定周波数のメインクロックをカウントすることにより計算し、超音波が受信された後は所定周波数より高く且つ２倍未満の周波数のサブクロックを発生させ、このサブクロック用いて超音波が受信された時点とメインクロックのカウント時点との間の時間を計算し、これら両計算結果に基づいて超音波の伝搬時間を算出するように構成したので、アナログ発信電圧を測定するための大規模な電気変換回路や高速な第２のクロックを発振させるために専用の回路は不要であり、低消費電力で高精度な計測値を得ることができるガスメータを提供できる。
【００２２】
具体的には、第１の発明に係るガスメータによれば、以下の作用によって超音波の伝搬時間を高分解能で測定することが可能になる。今、メインクロックの周波数をｆ１、サブクロックの周波数をｆ２とすると、周期（波長）はそれぞれ１／ｆ１、１／ｆ２である。サブクロックの周期１／ｆ２を「（１／ｆ１）×０．９」とすると、メインクロックとサブクロックの周期の差は、メインクロックの１０分の１である。このとき、メインクロックとサブクロックとは、サブクロックが１０クロック、メインクロックが９クロックで同期するという関係を有する。
【００２３】
したがって、サブクロックが何クロック目でメインクロックと同期したかを比較判定すれば、メインクロックの時間を１０分の１の分解能で測定できる。サブクロックの周波数をメインクロックの周波数に近づけることで、さらに高精度の時間測定が可能になる。また、サブクロックとして高速なクロックを使用しないので、低消費電流での動作が可能である。
【００２４】
また、第２の発明に係るガスメータによれば、サブクロックの周波数を切り替えることができるので、超音波の伝搬時間を測定する際の分解能を変更したり、サブクロックの周波数を微調整することが可能になる。
【００２５】
また、第３の発明に係るガスメータによれば、時計クロックを用いてメインクロック及びサブクロックの周波数を測定し、この測定結果に基づいてメインカウンタ及びサブカウンタで得られる各カウント値で表される時間を補正し、補正された後の各カウント値に基づいてガスの流量を計算するように構成したので、温度や電源電圧の変動により、メインククロックとサブクロックの周波数が変化しても、計算にて補正することが可能になる。その結果、常に、超音波の伝搬時間を正確に測定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下では、従来のガスメータと同一又は相当する構成部分には従来のガスメータと同一の符号を付して説明する。
【実施例１】
【００２７】
本発明の実施例１に係るガスメータは、メインクロックとメインクロックの周波数より若干高い周波数のサブクロックを用いて、超音波の伝搬時間を高い分解能で測定するものである。
【００２８】
図１は本発明の実施例１に係るガスメータの構造を概略的に示す図である。このガスメータは、外部から供給されるガスをガス流入口１から内部に導き、内部に形成されたガス流路３を経由してガス流出口５から需要家のガス機器（図示しない）に送り出すように構成されている。
【００２９】
ガス流路３には、上流側から遮断弁５０、第１超音波センサ２１、第２超音波センサ２２及び圧力センサ３０が順次配置されている。また、ガスメータの内部には、制御回路１０が設けられており、この制御回路１０に、第１超音波センサ２１、第２超音波センサ２２、圧力センサ３０、感振器４０、遮断弁５０、表示部６０及び通信回路７０（図２参照）が接続されている。第１超音波センサ２１及び第２超音波センサ２２は、後述する計量回路２０の一部を構成する。感振器４０はガスメータの所定部位に、表示部６０はガスメータの前面にそれぞれ配置されている。
【００３０】
図２は本発明の実施例１に係るガスメータの電気的な構成を示すブロック図である。このガスメータは、電気的には、制御回路１０、計量回路２０、圧力センサ３０、感震器４０、遮断弁５０、表示部６０及び通信回路７０から構成されている。
【００３１】
制御回路１０は、例えばマイクロコンピュータ（マイコン）及びその周辺回路から構成されており、ガスメータの全体を制御する。
【００３２】
計量回路２０は、ガスの使用量を積算するため、及びガス漏れ等によりガスの流量が異常になった場合にガスの供給を停止するために設けられている。この計量回路２０の詳細な構成及び動作は後述する。この計量回路２０で得られた計量信号は制御回路１０に送られる。
【００３３】
圧力センサ３０は、ガス流路３の内部の圧力を検出し、圧力信号として出力する。この圧力センサ３０は、遮断弁５０が開放されている通常の状態では、外部から需要家のガス機器に至るガス流路３の圧力を検出し、遮断弁５０が閉じられている状態では、ガスメータから需要家のガス機器に至るガス流路３の圧力を検出する。圧力センサ３０は、ガス漏れ等によりガスの圧力が異常になった場合にガスの供給を停止するために設けられている。この圧力センサ３０から出力される圧力信号は制御回路１０に送られる。
【００３４】
感震器４０は、ガスメータに加えられた振動を検出し、感震信号として出力する。感震器４０は、地震等によりガスを供給することが妥当でない場合にガスの供給を停止するために設けられている。この感震器４０から出力される感震信号は制御回路１０に送られる。
【００３５】
遮断弁５０は、ガス流路３の途中であって、第１超音波センサ２１の上流側に設けられている。遮断弁５０は、制御回路１０からの制御信号に応じて開閉され、ガス流路３内を流れるガスの遮断及び通過を制御するために使用される。
【００３６】
表示部６０は、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＬＣＤ（液晶表示素子）といった表示部材から構成されている。表示部６０は、制御回路１０からの制御信号に応じて、ガスの使用量や、ガス漏れ等の異常が生じた場合に、その旨を表すメッセージを表示する。
【００３７】
通信回路７０は、図示しない有線又は無線の回線を介してセンタに接続されている。通信回路７０は、制御回路１０からの制御信号に応じて、通常は、需要家によるガスの積算使用量をセンタに送り、ガス漏れ等の異常が生じた場合に、その旨を表すメッセージをセンタに送る。
【００３８】
次に、このように構成された本発明の実施例１に係るガスメータの概略的な動作を説明する。
【００３９】
制御回路１０は、計量回路２０からの計量信号、圧力センサ３０からの圧力信号及び感震器４０からの感震信号を常に監視している。そして、所定周期毎に計量回路２０からの計量信号に基づいてガスの使用量を算出し、表示部６０に表示する。また、検針日が到来する毎に、ガスの使用量を表すデータを通信回路７０を介してセンタに送信し、自動検針に供する。
【００４０】
また、圧力センサ３０からの圧力信号が所定値以下の圧力レベルを示した場合は、ガス漏れが発生したものと認識し、その旨を表すメッセージを表示部６０に表示するとともに、通信回路７０を介してセンタに送信する。また、感震器４０からの感震信号が所定値以上の振動が加えられたことを示した場合は地震が発生したものと認識し、その旨を表すメッセージを表示部６０に表示するとともに、通信回路７０を介してセンタに送信する。
【００４１】
次に、計量回路２０の詳細を説明する。計量回路２０は、図２に示すように、第１超音波センサ２１、第２超音波センサ２２、送信回路２３、受信回路２５、時間測定回路２６、第１切替スイッチ２７ａ及び第２切替スイッチ２７ｂから構成されている。
【００４２】
第１超音波センサ２１及び第２超音波センサ２２は、圧電素子から構成されており、ガス流路３の内部に対向して設置されている。第１超音波センサ２１は、送信信号としての電気信号が印加されると超音波を発生する。この第１超音波センサ２１で発生された超音波は、ガス流路３を通って第２超音波センサ２２に達する。第２超音波センサ２２は、受信した超音波を電気信号に変換して受信信号として出力する。同様に、第２超音波センサ２２は、送信信号としての電気信号が印加されると超音波を発生する。この第２超音波センサ２２で発生された超音波は、ガス流路３を通って第１超音波センサ２１に達する。第１超音波センサ２１は、受信した超音波を電気信号に変換して受信信号として出力する。
【００４３】
ガス流路３を超音波が伝搬する時、ガス流路３にガスが流れていると、超音波の伝播は、ガスの流速に重畳される。したがって、第１超音波センサ２１と第２超音波センサ２２との間の超音波の伝搬時間はガスの流速に依存して差が生じる。制御回路１０は、この伝搬時間の差に基づいてガスの流速及び流量を算出し、ガス使用量の積算や異常の検出を行う。
【００４４】
送信回路２３は、制御回路１０からの指示に応答して送信信号及びメインクロック開始信号を生成する。この送信回路２３で生成された送信信号は、第１超音波センサ２１又は第２超音波センサ２２に送られる。送信信号が第１超音波センサ２１及び第２超音波センサ２２の何れに送られるかは、制御回路１０からの指示によって切り換えられる第１切替スイッチ２７ａ又は第２切替スイッチ２７ｂの設定状態によって決定される。また、送信回路２３で生成されたメインクロック開始信号は、時間測定回路２６に送られる。
【００４５】
受信回路２５は、第１超音波センサ２１又は第２超音波センサ２２から送られてくる受信信号を受け取る。第１超音波センサ２１及び第２超音波センサ２２の何れから受信信号を受け取るかは、制御回路１０からの指示によって切り換えられる第１切替スイッチ２７ａ又は第２切替スイッチ２７ｂの設定状態によって決定される。受信信号を受け取った受信回路２５は、サブクロック開始信号及びメインカウンタ停止信号を生成し、時間計測回路２６に送る。
【００４６】
時間測定回路２６は、送信回路２３から送信信号が出力されてから、受信回路２５で受信信号が得られるまでの時間を測定する。この時間測定回路２６で測定された時間を表す計量信号は、制御回路１０に送られる。この時間測定回路２６の詳細は後述する。
【００４７】
第１切替スイッチ２７ａ及び第２切替スイッチ２７ｂは、上述したように、制御回路１０からの指示にしたがって、超音波の伝播方向を切り替えるために、送信回路２３及び受信回路２５と第１超音波センサ２１及び第２超音波センサ２２との組み合わせを切り替える。これにより、ガスの流れ方向に伝搬する超音波の伝搬時間とガスの流れと逆方向に伝搬する超音波の伝搬時間とを測定することができ、両者から算出されるガスの流速から、音速の影響を排除することができる。
【００４８】
以上のように構成される計量回路２０においては、送信回路２３からの送信信号によって第１超音波センサ２１（又は第２超音波センサ２２）で発生された超音波がガス流路３を伝搬し、第２超音波センサ２２（又は第１超音波センサ２１）で受信されることにより発生された受信信号を受信回路２５で受信するまでの時間が測定される。この計量回路２０における測定結果は制御回路１０に送られる。制御回路１０は、計量回路２０から送られてくる超音波の伝播時間を表す計量信号からガス流路３を流れるガスの流速及び流量を算出する。
【００４９】
次に、時間計測回路２６の詳細を、図３に示すブロック図を参照しながら説明する。時間測定回路２６は、メインクロック発生回路２６１、メインカウンタ２６２、サブクロック発生回路２６３、サブカウンタ２６４及び比較判定回路２６５から構成されている。
【００５０】
メインクロック発生回路２６１は、送信回路２３からのメインクロック開始信号に応答してメインクロックの発生を開始する。このメインクロック発生回路２６１で発生されたメインクロックはメインカウンタ２６２及び比較判定回路２６５に送られる。
【００５１】
メインカウンタ２６２は、メインクロック発生回路２６１からメインクロックが供給されると同時にカウント動作を開始し、メインクロックの立ち上がり変化の数をカウントする。また、メインカウンタ２６２は、受信回路２５からのメインカウンタ停止信号に応答してカウントを停止する。このメインカウンタ２６２でカウントされたカウント値は、制御回路１０によって読み出される。
【００５２】
サブクロック発生回路２６３は、受信回路２５からのサブクロック開始信号に応答してサブンクロックの発生を開始する。サブクロックは、メインクロックの周波数より若干高周波数を有するように決定される。例えば、メインクロックの周波数が周期「ｔ」を有する場合にサブクロックの周波数は「０．９ｔ」の周期を有するように決定される。このサブクロック発生回路２６３で発生されたサブクロックはサブカウンタ２６４及び比較判定回路２６５に供給される。
【００５３】
サブカウンタ２６４は、サブクロック発生回路２６３からサブクロックが供給されると同時にカウント動作を開始し、サブクロックの立ち上がり変化の数をカウントする。また、サブカウンタ２６４は、比較判定回路２６５からのサブカウンタ停止信号に応答してカウントを停止する。このサブカウンタ２６４でカウントされたカウント値は、制御回路１０によって読み出される。
【００５４】
比較判定回路２６５は、メインクロック発生回路２６１からのメインクロック及びサブクロック発生回路２６３からのサブクロックを入力して比較する。そして、この比較の結果、サブクロックとメインクロックとが同時に変換し、又は、メインクロックの１周期中にサブクロックの１周期が包含される場合に、判定信号を制御回路１０に送ると共に、サブカウンタ停止信号をサブカウンタ２６４に送る。メインクロックの１周期中にサブクロックの１周期が包含されるかどうかの判定は、メインクロックの１周期中にサブクロックの立ち上がり変化が２回発生したかどうかを調べることにより行うことができる。制御回路１０は、比較判定回路２６５からの判定信号を受け取った時に、メインカウンタ２６２及びサブカウンタ２６４の各カウント値を読み出し、超音波の伝搬時間を算出する。
【００５５】
次に、本発明の実施例１に係るガスメータにおける超音波の伝搬時間を測定する動作を、図４に示した波形図を参照しながら説明する。図４では、メインクロックの周期を「ｔ」、サブクロックの周期を「０．９ｔ」としている。
【００５６】
送信回路２３は、図４（Ａ）に示すように、第１超音波センサ２１に送信信号を送ると同時に、メインクロック開始信号をメインクロック発生回路２６１に送る。これにより、メインクロック発生回路２６１は、図４（Ｄ）に示すような周期「ｔ」のメインクロックの発生を開始する。メインカウンタ２６２の内容は、メインクロック発生回路２６１からのメインクロックの立ち上がり変化が発生する毎に「０、１、２、３、・・・」というようにインクリメント（＋１）される。
【００５７】
受信回路２５は、図４（Ｃ）に示すように、送信回路２３による送信信号の送出からＴ時間が経過した後に、図４（Ｂ）に示すような第２超音波センサ２２からの受信信号を受け取る。受信回路２５は、受信信号の所定番目（図４（Ｂ）に示した例では３番目）のゼロクロス点を検出すると、メインカウンタ２６２にメインカウンタ停止信号を送るとともに、サブクロック発生回路２６３にサブクロック開始信号を送る。
【００５８】
メインカウンタ停止信号を受け取ったメインカウンタ２６２は、メインクロックのカウント動作を停止する。この時点でのメインカウンタ２６２のカウント値は「ｎ」であるものとする。一方、サブクロック開始信号を受け取ったサブクロック発生回路２６３は、図４（Ｆ）に示すように、周期「０．９ｔ」のサブクロックの発生を開始する。サブカウンタ２６４の内容は、サブクロック発生回路２６３からのサブクロックの立ち上がり変化が発生する毎に、「０、１、２、３、・・・」というようにインクリメント（＋１）される。
【００５９】
比較判定回路２６５は、メインクロック発生回路２６１からのメインクロック及びサブクロック発生回路２６３からのサブクロックを入力して比較する。この比較において、サブクロックとメインクロックとが同時に変換、又は、メインクロックの１周期中にサブクロックの立ち上がり変化が２回発生したことを判定すると、判定信号を制御回路１０に送ると共に、サブカウンタ停止信号をサブカウンタ２６４に送る。なお、この比較判定回路２６５における比較判定処理は、後に更に詳細に説明する。
【００６０】
図４に示した例では、サブカウンタ２６４のカウント値が「２」から「３」に変化する直前で、メインクロックの１周期中における２回目のサブクロックの立ち上がり変化が発生するので、このタイミングで判定信号が制御回路１０に送られるとともに、サブカウンタ停止信号がサブカウンタ２６４に送られる。これにより、サブカウンタ２６４は、カウント動作を停止する。この時点でのサブカウンタ２６４のカウント値は「３」である。
【００６１】
比較判定回路２６５から判定信号を受け取った制御回路１０は、メインカウンタ２６２からカウント値「ｎ」を、サブカウンタ２６４からカウント値「３」をそれぞれ読み出す。そして、これらのカウント値から伝搬時間Ｔを算出する。この場合、伝搬時間Ｔは、「Ｔ＝ｔ×ｎ＋（１−０．９）ｔ×３」によって算出される。
【００６２】
以上の構成により、メインクロックの１／１０の精度の高分解能で超音波の伝搬時間を測定することができる。
【００６３】
上述した比較判定回路２６５は、例えばソフトウェアの処理により構成することができる。この場合、比較判定回路２６５で行われる比較判定処理を、図５に示すフローチャートを参照しながら更に詳細に説明する。
【００６４】
比較判定回路２６５で行われる比較判定処理では、まず、サブクロック発生回路２６３から供給されるサブクロックの立ち上がり変化が起こったかどうかが調べられる（ステップＳ１）。ここで、サブクロックの立ち上がり変化が起こったことが判断されると、比較判定回路２６５に内蔵される判定カウンタ（図示しない）がアップされる（ステップＳ２）。ステップＳ１で、立ち上がり変化が起こってないことが判断されると、ステップＳ４の処理に進む。
【００６５】
次に、判定カウンタの内容が「２」であるかどうかが調べられる（ステップＳ３）。ここで、判定カウンタの内容が「２」でないことが判断されると、メインクロック発生回路２６１から供給されるメインクロックの立ち上がり変化が起こったかどうかが調べられる（ステップＳ４）。ここで、メインクロックの立ち上がり変化が起こったことが判断されると、判定カウンタがリセットされ、その内容がクリアされて（ステップＳ５）、ステップＳ１に戻る。また、ステップＳ４で、メインクロックの立ち上がり変化が起こってないことが判断されると、ステップＳ１に戻る。
【００６６】
一方、判定カウンタの内容が「２」であることが判断されると、メインクロックの１周期の間にサブクロックの立ち上がりの変化が２回発生したことが認識され、判定信号が出力される（ステップＳ６）。
【００６７】
上述した比較判定処理により判定信号が出力されるまでの過程は、図４に示す波形図に即して説明すると次のようになる。まず、最初のサブクロックの立ち上がり変化が発生すると、サブカウンタ２６４のカウント値が「１」になるとともに判定カウンタの内容は「１」になるが、次のサブクロックの立ち上がり変化に先行してメインクロックの立ち上がり変化が発生するので、判定カウンタの内容はクリアされ、「０」に戻る。２回目のサブクロックの立ち上がり変化が発生すると、サブカウンタ２６４のカウント値が「２」になるとともに判定カウンタの内容は「１」になるが、次のサブクロックの立ち上がり変化に先行してメインクロックの立ち上がり変化が発生するので、判定カウンタの内容はクリアされ、「０」に戻る。
【００６８】
３回目のサブクロックの立ち上がり変化が発生すると、サブカウンタ２６４のカウント値が「３」になるとともに判定カウンタの内容は「１」になり、メインクロックの立ち上がり変化が発生する前に更に４回目のサブクロックの立ち上がり変化が発生するので、判定カウンタの内容はインクリメントされ、「２」になる。これにより、サブカウンタ２６４のカウント動作が停止されるとともに、判定信号が生成され、制御回路１０に供給される。
【００６９】
上述した比較判定回路２６５は、例えばハードウェアによるロジック回路で構成することもできる。図６は比較判定回路２６５をハードウェアによるロジック回路で構成した場合の回路図である。この比較判定回路２６５は、ダイレクトクリア端子ＣＬＲを備えた第１乃至第４フリップフロップ２６５１〜２６５４、オア回路２６５５から構成されている。
【００７０】
第１フリップフロップ２６５１のクロック入力端子ＣＫ及び第４フリップフロップ２６５４のクロック入力端子ＣＫにはサブクロックが供給される。第１フリップフロップ２６５１のデータ入力端子Ｄは自身の反転出力端子Ｑに接続されるとともに、第３フリップフロップ２６５３のクロック入力端子ＣＫに接続されている。また、第１フリップフロップ２６５１の出力端子Ｑは、第２フリップフロップ２６５２のダイレクトクリア端子ＣＬＲに接続され、第１フリップフロップ２６５１のダイレクトクリア端子ＣＬＲは、第２フリップフロップ２６５２の反転出力端子Ｑ及び第３フリップフロップ２６５３のダイレクトクリア端子ＣＬＲに接続されている。
【００７１】
また、第２フリップフロップ２６５２の出力端子Ｑは、第４フリップフロップ２６５４のダイレクトクリア端子ＣＬＲに接続され、第３フリップフロップ２６５３の出力端子Ｑと第４フリップフロップ２６５４の出力端子Ｑとは、オア回路２６５５の入力側に接続される。オア回路２６５５の出力端子からは判定出力が出力される。
【００７２】
第２フリップフロップ２６５２のクロック入力端子ＣＫにはメインクロックが供給される。第２乃至第４フリップフロップ２６５２〜２６５４のデータ入力端子Ｄは電源にプルアップされている。
【００７３】
このように構成される比較判定回路２６５は、次のように動作する。なお、初期状態では、第１〜第４フリップフロップ２６５１〜２６５３の全てはクリアされているものとする。
【００７４】
第２フリップフロップ２６５２は、メインクロックが入力されることによりセットされる。これにより、第２フリップフロップ２６５２の反転出力端子Ｑから出力される信号は低レベル（以下、「Ｌレベル」という）になり、第１フリップフロップ２６５１がクリアされる。その結果、第１フリップフロップ２６５１の出力端子Ｑから出力される信号がＬレベルになり、第２フリップフロップ２６５２はクリアされる。この状態で、第１フリップフロップ２６５１のダイレクトクリア端子ＣＬＲに供給される信号は高レベル（以下、「Ｈレベル」という）になるので、第１フリップフロップ２６５１は、１回目のサブクロックによる動作が可能になる。
【００７５】
第１フリップフロップ２６５１及び第４フリップフロップ２６５４は、１回目のサブクロックが入力されることによりセットされ、その出力端子Ｑから出力される信号はＬレベルからＨレベルに変化し、反転出力端子Ｑから出力される信号はＨレベルからＬレベルに変化する。その結果、第２フリップフロップ２６５２のダイレクトクリア端子ＣＬＲに供給される信号はＨレベルになるので、第２フリップフロップ２６５２は、再度メインクロックによる動作が可能になる。
【００７６】
この状態で、２回目のサブクロックが第１フリップフロップ２６５１に入力される前に、メインクロックが第２フリップフロップ２６５２に入力されると、上述したように、第２フリップフロップ２６５２がセットされ、第１フリップフロップ２６５１は、２回目のサブクロックによる動作が可能になる。
【００７７】
一方、メインクロックが第２フリップフロップ２６５２に入力される前に、２回目のサブクロックが第１フリップフロップ２６５１に入力されると、第１フリップフロップ２６５１は反転し、その出力端子Ｑから出力される信号はＨレベルからＬレベルに変化し、反転出力端子Ｑから出力される信号はＬレベルからＨレベルに変化する。第１フリップフロップ２６５１の反転出力端子Ｑから出力される信号がＬレベルからＨレベルに変化することにより第３フリップフロップ２６５３がセットされ、その出力端子ＱからＨレベルがオア回路２６５５に入力されるので、オア回路２６５５の出力端子からは判定出力が出力される。
【００７８】
以上の動作により、メインクロックの１周期の間にサブクロックの立ち上がり変化が２回発生したときに、判定信号が出力される機能が実現されている
以上説明したように、本発明の実施例１に係るガスメータによれば、従来メインクロックの周期ｔの分解能で測定していた伝搬時間Ｔを、（１−０．９）×ｔ＝０．１ｔの分解能で測定することが可能になる。その結果、超音波の伝搬時間に基づいて計算されるガス流量を、高精度な値で得ることが可能である。
【００７９】
また、本発明の実施例１に係るガスメータは、高周波回路や、アナログ判定回路を含まないので、回路規模を小さくすることができ、消費電流を抑えることができる。
【００８０】
なお、上述した実施例１では、送信回路２３から送信信号を出力するタイミングでメインクロックの発生を開始させているが、メインクロックの発生を開始させるタイミングで、送信回路２３を動作させて送信信号を出力するように構成できる。
【００８１】
また、上述した実施例１では、メインカウンタ２６２及びサブカウンタ２６４は、メインクロックの立ち上がり変化及びサブクロックの立ち上がり変化に同期してそれぞれ動作するように構成したが、メインカウンタ２６２及びサブカウンタ２６４は、メインクロックの立ち下がり変化及びサブクロックの立ち下がり変化に同期してそれぞれ動作するように構成できる。
【実施例２】
【００８２】
本発明の実施例２に係るガスメータは、実施例１に係るガスメータにおいて、時間測定回路に含まれるサブクロック発生回路に周波数調整機能を備えたものである。
【００８３】
図７は本発明の実施例２に係るガスメータの時間測定回路に含まれるサブクロック発生回路２６３の構成を示す回路図である。
【００８４】
このサブクロック発生回路２６３は、周波数調整回路２６３１、オペアンプＯＰＡ、ＤタイプのフリップフロップＤＦＦ、トランジスタＱ１及びＱ２、抵抗Ｒ１〜Ｒ３及びコンデンサＣ１から構成されている。
【００８５】
周波数調整回路２６３１は、第１電圧源Ｖｆ１、第２電圧源Ｖｆ２、第３電圧源Ｖｆ３、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３から構成されている。第１電圧源Ｖｆ１、第２電圧源Ｖｆ２及び第３電圧源Ｖｆ３は、異なる電圧Ｖ１、Ｖ２及びＶ３をそれぞれ発生し、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３の一方の端子にそれぞれ供給する。
【００８６】
第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３は、例えば切替信号に応じて排他的にオンにされるトランジスタから構成されている。第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３の各々の他方の端子は共通に接続され、周波数調整回路２６３１の出力としてオペアンプＯＰＡの反転入力端子（−）に接続されている。
【００８７】
トランジスタＱ１は、ＰＮＰトランジスタから構成されている。このトランジスタＱ１のエミッタは電源ＶＣＣに接続され、コレクタは抵抗Ｒ１の一方の端子に接続されている。このトランジスタＱ１のベースには、受信回路２５からのサブクロック開始信号が供給される。抵抗Ｒ１の他方の端子は、コンデンサＣ１を介して接地されている。
【００８８】
トランジスタＱ２は、ＮＰＮトランジスタから構成されている。このトランジスタＳ２のコレクタは、オペアンプＯＰＡの非反転入力端子（＋）に接続されるとともに、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１との接続点に接続されている。トランジスタＱ２のエミッタは接地されている。トランジスタＱ２のベースは、抵抗Ｒ２を介して接地されるとともに、抵抗Ｒ３を介してオペアンプＯＰＡの出力端子及びフリップフロップＤＦＦのクロック入力端子ＣＫに接続されている。
【００８９】
フリップフロップＤＦＦの反転出力端子Ｑは、データ入力端子Ｄに接続されている。したがって、このフリップフロップＤＦＦは、クロック入力端子ＣＫに入力される信号の立ち上がり変化が発生する毎にトグル動作するＴフリップフロップとして機能する。このフリップフロップＤＦＦのノーマル出力端子Ｎから出力される信号は、サブクロックとしてサブカウンタ２６４及び比較判定回路２６５に供給される。
【００９０】
次に、このように構成される本発明の実施例２に係るガスメータに含まれるサブクロック発生回路２６３の動作を説明する。
【００９１】
今、制御回路１０からの切替信号により、第１スイッチＳＷ１がオンにされて、オペアンプＯＰＡの反転入力端子には、第１電圧源Ｖｆ１からの電圧Ｖ１が供給されているものとする。このとき、オペアンプＯＰＡの非反転入力は接地レベルになっており、オペアンプＯＰＡの出力はＬレベルになっているものとする。
【００９２】
この状態において、サブクロック開始信号によりトランジスタＱ１がオンにされると、抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ１が電源ＶＣＣに接続される。その結果、コンデンサＣ１の充電が開始されて、オペアンプＯＰＡの非反転入力端子に印加される電圧は、徐々に高くなる。
【００９３】
オペアンプＯＰＡの非反転入力端子に印加される電圧が、反転入力端子に印加されている電圧Ｖ１以上になると、オペアンプＯＰＡの出力は、Ｈレベルに変化する。このオペアンプＯＰＡの出力がフリップフロップＤＦＦのクロック入力端子ＣＫに供給されることにより、その出力端子Ｑから出力されるサブクロックが反転される。
【００９４】
また、オペアンプＯＰＡの出力がＨレベルになると、抵抗Ｒ３を介して、トランジスタＱ２のベースにＨレベルの電圧が印加され、トランジスタＱ２がオンにされる。トランジスタＱ２がオンにされると、コンデンサＣ１に充電された電荷が放電されるので、コンデンサＣ１の両端の電圧は徐々に低下する。そして、オペアンプＯＰＡの非反転入力端子に印加される電圧が、反転入力端子に印加されている電圧Ｖ１以下になると、オペアンプＯＰＡの出力は、Ｌレベルに反転する。
【００９５】
これにより、トランジスタＱ２がオフにされるので、再度、コンデンサＣ１に充電が開始される。以上の動作が繰り返されることにより、電圧Ｖ１に応じた周波数でオン／オフを繰り返すサブクロックが生成される。
【００９６】
このように構成されるサブクロック発生回路２６３では、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３の何れかをオンにするかによりオペアンプＯＰＡの反転入力端子に印加される電圧が切り替わるが、コンデンサＣ１の充電時間は一定であるので、オペアンプＯＰＡの出力が反転するタイミングが変化する。したがって、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３の何れかをオンにするかによってサブクロックの周波数を変更することができる。
【００９７】
以上説明したように、実施例２に係るガスメータによれば、サブクロック発生回路２６３で発生されるサブクロックの周波数を外部から切換えることができるので、メインクロックとサブクロックとの周期比を切換えられることができ、時間測定回路２６の分解能力を切換えることができる。
【００９８】
この構成により、通常は、低分解能で測定し、微妙な流量変化を測定したいときは高分解能で測定するといった応用が可能になる。また、電圧源で発生する電圧の種類を増加して細かい単位でオペアンプＯＰＡに印加できるように構成することにより、サブクロックの周波数誤差を調整することも可能である。
【実施例３】
【００９９】
本発明の実施例３に係るガスメータは、実施例１に係るガスメータにおいて、メインクロックの周波数とサブクロックの周波数を、時計用クロックを用いて補正することによりメインクロック及びサブクロックの精度を向上させるものである。
【０１００】
実施例３に係るガスメータは、図８に示すように、実施例１に係るガスメータに時計クロック発生回路８０及び周波数測定回路９０が追加されて構成されている。
【０１０１】
時計クロック発生回路８０は、時計クロックを発生する。計時クロックは、例えば、３２．７６８ｋＨｚで発振する矩形波信号から構成されている。この時計クロック発生回路８０で発生される時計クロックは、周波数測定回路９０に送られるとともに、図示しない時計機構に送られる。
【０１０２】
周波数測定回路９０は、切替スイッチ９１と周波数測定カウンタ９２とから構成されている。切替スイッチ９１は、周波数測定カウンタ９２に、メインクロック発生回路２６１からのメインクロックを送るかサブクロック発生回路２６３からのサブクロックを送るかを制御回路１０からの指示に応じて切り替える。
【０１０３】
周波数測定カウンタ９２は、時計クロック発生回路８０からの時計クロックに応じて、メインクロック発生回路２６１又はサブクロック発生回路２６３から切替スイッチ９１を介して送られてくるメインクロック又はサブクロックの数をカウントする。この周波数測定カウンタ９２でカウントされたカウント値は、制御回路１０に送られる。
【０１０４】
次に、このように構成される本発明の実施例３に係るガスメータにおける周波数測定の動作を説明する。ここで、メインクロックの周波数を６ＭＨｚとする。
【０１０５】
まず、切替スイッチ９１が、制御回路１０からの指示に応じて、メインクロック発生回路２６１と周波数測定カウンタ９２とを接続するように切り替えられる。これにより、メインクロックが周波数測定カウンタ９２に供給される。この状態において、時計クロック発生回路８０からの時計クロックの立ち上がり変化が発生すると、周波数測定カウンタ９２はカウント動作を開始し、入力されたメインクロックの数をカウントする。次に、時計クロックの立ち上がり変化が発生すると、周波数測定カウンタ９２はカウント動作を停止する。周波数測定カウンタ９２でカウントされたカウント値は、制御回路１０によって読み出される。
【０１０６】
具体例を挙げて説明する。時計クロックの周波数は３２．７６８ｋＨｚであるので、周波数測定カウンタ９２におけるカウントの期間は、１／３２７６８＝約３０．５μｓｅｃとなる。メインクロックの周波数が６ＭＨｚの場合は、約１８３カウントが、制御回路１０によって読み出される。この場合、制御回路１０はメインクロックの周期ｔを、約０．１６６μｓｅｃと計算できる。
【０１０７】
次に、切替スイッチ９１が、制御回路１０からの指示に応じて、サブクロック発生回路２６３と周波数測定カウンタ９２とを接続するように切り替えられる。これにより、サブクロックが周波数測定カウンタ９２に供給される。この状態において、時計クロック発生回路８０からの時計クロックの立ち上がり変化が発生すると、周波数測定カウンタ９２はカウント動作を開始し、入力されたサブクロックの数をカウントする。次に、時計クロックの立ち上がり変化が発生すると、周波数測定カウンタ９２はカウント動作を停止する。周波数測定カウンタ９２でカウントされたカウント値は、制御回路１０によって読み出される。
【０１０８】
制御回路１０は、メインカウンタ２６２でカウントしたカウント値に、周波数測定回路９０で測定したメインクロックの周期を乗算するとともに、サブカウンタ２６４でカウントしたカウント値に、周波数測定回路９０で測定したサブクロックの周期を乗算し、これら両乗算結果を加算して超音波の伝搬時間を算出する。
【０１０９】
以上説明したように、実施例３に係るガスメータによれば、メインクロック及びサブクロックの周波数を測定し、その測定結果に基づいて超音波の伝搬時間を算出するので、部品のバラツキや、経年変化によりメインクロック及びサブクロックの周波数が変化しても、制御回路１０の計算上で、伝搬時間の測定値を補正することができる。
【０１１０】
なお、この実施例３に係るガスメータでは、実施例１に係るガスメータに周波数測定回路９０を追加するように構成したが、実施例２に係るガスメータに周波数測定回路９０を追加し、周波数測定回路９０の測定結果に基づいて、周波数調整回路２６３１に供給する切替信号を決定するように構成することもできる。この構成によれば、何らかの原因でサブクロックの周波数が変化した場合に、自動的に元の周波数に戻すことができる。
【０１１１】
また、周波数測定カウンタ９２は、時計クロックの１周期の間で発生されたメインクロック又はサブクロックをカウントするように構成したが、複数周期の間で発生されたメインクロック又はサブクロックをカウントするように構成することもできる。この構成によれば、測定精度を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明は、ガスメータやガス検針システムに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明の実施例１に係る超音波式のガスメータの構造を概略的に示す図である。
【図２】本発明の実施例１に係るガスメータの電気的な構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示す時間測定回路の詳細な構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例１に係るガスメータにおける時間測定の動作を説明するための波形図である。
【図５】図３に示す比較判定回路で行われる比較判定処理を示すフローチャートである。
【図６】図３に示す比較判定回路をロジック回路で構成した例を示す回路図である。
【図７】本発明の実施例２に係るガスメータの時間測定回路の構成を示す回路図である。
【図８】本発明の実施例３に係るガスメータで使用される周波数計測回路の構成を示すブロック図である。
【図９】従来のガスメータの要部の電気的な構成を示す機能的に示すブロック図である。
【図１０】従来のガスメータの動作を説明するための波形図である。
【符号の説明】
【０１１４】
１ ガス流入口
３ ガス流路
５ ガス流出口
１０ 制御回路
２０ 計量回路
２１ 第１超音波センサ
２２ 第２超音波センサ
２３ 送信回路
２５ 受信回路
２６ 時間測定回路
２６１ メインクロック発生回路
２６２ メインカウンタ
２６３ サブクロック発生回路
２６４ サブカウンタ
２６５ 比較判定回路
２６３１ 周波数調整回路
２６５１〜２６５４ フリップフロップ
２６５５ オア回路
２７ａ 第１切替スイッチ
２７ｂ 第２切替スイッチ
３０ 圧力センサ
４０ 感震器
５０ 遮断弁
６０ 表示部
７０ 通信回路
８０ 時計クロック発生回路
９０ 周波数測定回路
９１ 切替スイッチ
９２ 周波数計測カウンタ
ＯＰＡ オペアンプ
ＤＦＦ フリップフロップ
Ｑ１、Ｑ２ トランジスタ
Ｒ１〜Ｒ３ 抵抗
Ｃ１ コンデンサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスの流路に配置された一対の超音波センサで送受される超音波の伝搬時間に基づいてガスの流量を測定するガスメータにおいて、
一方の超音波センサから超音波が送信された時に、所定周波数のメインクロックの発生を開始するメインクロック発生回路と、
前記メインクロック発生回路におけるメインクロックの発生に応じて該メインクロックのカウントを開始し、他方の超音波センサで超音波が受信された時にメインクロックのカウントを停止するメインカウンタと、
前記他方の超音波センサで超音波が受信された時に、前記所定周波数より高く且つ２倍未満の周波数のサブクロックの発生を開始するサブクロック発生回路と、
前記メインクロック発生回路からのメインクロックと前記サブクロック発生回路からのサブクロックとを比較し、前記サブクロックと前記メインクロックが同時に変化し、又は、前記メインクロックの１周期の間に前記サブクロックの立ち上がり又は立ち下がり変化が２回発生した時にサブクロック停止信号を出力する比較判定回路と、
前記サブクロック発生回路におけるサブクロックの発生に応じて該サブクロックのカウントを開始し、前記比較判定回路からサブクロック停止信号を受け取った時にサブクロックのカウントを停止するサブカウンタと、
前記メインカウンタでカウントされたカウント値と前記サブカウンタでカウントされたカウント値とに基づいて前記超音波の伝搬時間を算出し、算出された伝搬時間に基づいてガスの流量を算出する制御回路と、
を備えたことを特徴とするガスメータ。
【請求項２】
前記サブクロック発生回路は、更に、
前記サブクロックの周波数を可変にするための周波数調整回路を備えたことを特徴とする請求項１記載のガスメータ。
【請求項３】
前記メインクロックの周期より長い周期を有する時計クロックを発生する時計クロック発生回路と、
前記時計クロック発生回路で発生された時計クロックの所定周期の間に、前記メインクロック発生回路で発生されるメインクロック及び前記サブクロック発生回路で発生されるサブクロックを選択的にカウントする周波数測定カウンタとを更に備え、
前記制御回路は、前記周波数測定カウンタでカウントされたメインクロックのカウント値及びサブクロックのカウント値に基づいて、前記メインカウンタでカウントされたメインクロックのカウント値及び前記サブカウンタでカウントされたサブクロックのカウント値で表される時間を補正した後に、前記超音波の伝搬時間を算出し、算出された伝搬時間に基づいてガスの流量を算出することを特徴とする請求項１記載のガスメータ。
【請求項１】
ガスの流路に配置された一対の超音波センサで送受される超音波の伝搬時間に基づいてガスの流量を測定するガスメータにおいて、
一方の超音波センサから超音波が送信された時に、所定周波数のメインクロックの発生を開始するメインクロック発生回路と、
前記メインクロック発生回路におけるメインクロックの発生に応じて該メインクロックのカウントを開始し、他方の超音波センサで超音波が受信された時にメインクロックのカウントを停止するメインカウンタと、
前記他方の超音波センサで超音波が受信された時に、前記所定周波数より高く且つ２倍未満の周波数のサブクロックの発生を開始するサブクロック発生回路と、
前記メインクロック発生回路からのメインクロックと前記サブクロック発生回路からのサブクロックとを比較し、前記サブクロックと前記メインクロックが同時に変化し、又は、前記メインクロックの１周期の間に前記サブクロックの立ち上がり又は立ち下がり変化が２回発生した時にサブクロック停止信号を出力する比較判定回路と、
前記サブクロック発生回路におけるサブクロックの発生に応じて該サブクロックのカウントを開始し、前記比較判定回路からサブクロック停止信号を受け取った時にサブクロックのカウントを停止するサブカウンタと、
前記メインカウンタでカウントされたカウント値と前記サブカウンタでカウントされたカウント値とに基づいて前記超音波の伝搬時間を算出し、算出された伝搬時間に基づいてガスの流量を算出する制御回路と、
を備えたことを特徴とするガスメータ。
【請求項２】
前記サブクロック発生回路は、更に、
前記サブクロックの周波数を可変にするための周波数調整回路を備えたことを特徴とする請求項１記載のガスメータ。
【請求項３】
前記メインクロックの周期より長い周期を有する時計クロックを発生する時計クロック発生回路と、
前記時計クロック発生回路で発生された時計クロックの所定周期の間に、前記メインクロック発生回路で発生されるメインクロック及び前記サブクロック発生回路で発生されるサブクロックを選択的にカウントする周波数測定カウンタとを更に備え、
前記制御回路は、前記周波数測定カウンタでカウントされたメインクロックのカウント値及びサブクロックのカウント値に基づいて、前記メインカウンタでカウントされたメインクロックのカウント値及び前記サブカウンタでカウントされたサブクロックのカウント値で表される時間を補正した後に、前記超音波の伝搬時間を算出し、算出された伝搬時間に基づいてガスの流量を算出することを特徴とする請求項１記載のガスメータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−３３１２（Ｐ２００６−３３１２Ａ）
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１８２７７８（Ｐ２００４−１８２７７８）
【出願日】平成１６年６月２１日（２００４．６．２１）
【出願人】（０００２２０２６２）東京瓦斯株式会社 (1,166)
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【出願人】（０００２２１８３４）東邦瓦斯株式会社 (440)
【出願人】（０００１１６６３３）愛知時計電機株式会社 (126)
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月２１日（２００４．６．２１）
【出願人】（０００２２０２６２）東京瓦斯株式会社 (1,166)
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【出願人】（０００２２１８３４）東邦瓦斯株式会社 (440)
【出願人】（０００１１６６３３）愛知時計電機株式会社 (126)
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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