JP2605374B2

JP2605374B2 - 電磁流量計

Info

Publication number: JP2605374B2
Application number: JP20989488A
Authority: JP
Inventors: 隆 ▲吉▼岡; 隆弘筆保
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1988-08-24
Filing date: 1988-08-24
Publication date: 1997-04-30
Anticipated expiration: 2012-04-30
Also published as: JPH0257918A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野この発明は電磁流量計、特にノイズ除去処理機能を有
する電磁流量計に関する。

（ロ）従来の技術一般に、電磁流量計は、被測定流体を流す導管と、こ
の導管内に露出し、互いに対面して配置される一対の電
極と、導管の軸方向及び電極の配置方向に直交する方向
に磁界を印加するための励磁手段と、前記電極間に得ら
れる流体流量に応じた電気信号を出力する回路手段とを
備えている。この種の電磁流量計において、流体流量に
比例した信号には、励磁の磁束密度が時間的に変化する
ことに起因して発生する電磁誘導ノイズ電圧、商用電源
に起因する商用周波ノイズ電圧、電極と流体間で電気化
学的に発生する電気化学ノイズ電圧、スラリ性の流体や
低導電率の流体で発生す流速と共に増加する低周波のラ
ンダムノイズ（フローノイズ）等が、いくつか重畳して
含まれるのが通常である。従来の電磁流量計では、これ
らのノイズを除去するために、ハード的なあるいはソフ
ト的なノイズ除去処理機能を備えている。

（ハ）発明が解決しようとする課題上記した各種ノイズのうち、特定のノイズを除去処理
する手段のみを備える電磁流量計では、他のノイズが発
生した場合、これに対応することができない。しかし、
上記各種ノイズの全てに対応し得るように、ハード回路
のみ、ソフトウェアのみ、あるいはハード・ソフトの組
合せ処理で、ノイズ除去処理を行おうとすると、回路が
複雑化し、ソフトでは演算処理時間が長くなり、コスト
が高くなるなどの問題がある。

この発明は、上記問題点に着目してなされたものであ
って、各種ノイズに対応でき、それでいて応答の早い、
コストパフォーマンスに優れた電磁流量計を提供するこ
とを目的としている。

（ニ）課題を解決するための手段及び作用この発明の電磁流量計は、内面が絶縁され、被測定流
体を流す導管と、この導管内に露出し、互いに対応して
配置される一対の電極と、前記導管の軸方向及び電極の
配置方向に直交する方向に磁界を与えるための励磁手段
と、前記電極間に流体流量に応じた電気信号を出力する
回路手段と、この回路手段の出力をデジタル信号に変換
して取込み、デジタル演算を行い出力信号をアナログ変
換して出力する演算制御部と、この演算制御部に演算制
御内容を指令するコミュニケータとを備えるものにおい
て、前記コミュニケータに前記演算制御部からの出力デ
ータをトレンド表示する表示手段と、トレンド表示デー
タに基づいて発生ノイズの種別を同定する同定手段とを
備えるとともに、前記演算制御部に、複数種類のノイズ
の、かつ個別のノイズ除去処理手段を備え、前記同定手
段で同定されるノイズに対応するノイズ除去処理手段の
みを選択動作させるようにしている。

この電磁流量計では、演算制御部よりのノイズ除去処
理の出力信号がコミュニケータの表示手段にトレンド表
示される。このトレンド表示データを見て、あるいはト
レンド表示データより自動的処理により、いずれの種別
のノイズが大きいか同定する。その同定内容が演算制御
部に伝えられ、演算制御部は対応するノイズ除去手段の
みを動作させる。以後、演算制御部からは、上記同定さ
れたノイズが除去された信号が出力される。同定するノ
イズは１種のみである必要はなく、２種以上であっても
よい。実際に現われるノイズが全部同程度に影響するの
はまれであり、ノイズの大きいものより、１乃至数種選
択して、対応するノイズ除去処理手段を動作させればよ
い。

（ホ）実施例以下、実施例により、この発明をさらに詳細に説明す
る。

第１図は、この発明の一実施例を示す電磁流量計のブ
ロック図である。同図において、導管１内に、１対の電
極2a、2bが設けられており、導管１の外部には、導管１
の軸方向及び電極2a、2bの配置方向に、それぞれ直交す
る方向に磁界を印加するため励磁コイル３が設けられて
いる。励磁コイル３と定電流電源４間には、極性切替用
のスイッチ５、６が接続されており、切替スイッチ５、
６のオン／オフにより、励磁コイル３には、正、０、負
の励磁電流が交互に流れる。

導管１に流体が流れ、電極2a、2b間に電磁誘導によ
り、電圧e₀が誘導されると、この電圧e₀はプリアンプ７
で増幅され、A/D変換器８でデジタル信号に変換され、
演算制御部（マイクロコンピュータ）９に入力される。
演算制御部９は、CPU10、ROM11、RAM12、入出力インタ
ーフェース13、D/A変換器14及び通信インターフェース1
5を備えており、A/D変換器８から取込まれたデジタル信
号に演算を行い、流量信号をD/A変換器14でアナログ信
号に変換して、受信器16に送られる。D/A変換器14の出
力と通信インターフェース15が並列に接続され、これら
にコミュニケータ17が接続されている。入出力インター
フェース13から、CPU10からの指令で、第２図に示すタ
イミング信号P₁、P₂、P_Sが出力される。タイミング信号
P₁でスイッチ５がオンされ、タイミング信号P₂でスイッ
チ６がオンされ、タイミング信号P_Sで誘起電圧e₀がサン
プリングされる。

演算制御部９は流量信号を演算する機能の他に、変換
ノイズ（スラリ性ノイズ）を除去処理する機能、電気化
学的ノイズを除去処理する機能、商用周波ノイズを除去
処理する機能、フローノイズを除去処理する機能、磁束
微分ノイズを除去処理する機能を備えている。

突変ノイズ（スラリ性ノイズ）は、スラリ流体など
で、流体中に含まれる小石・砂・パルプチップといった
スラリが電極に衝突するときに、電極と流体との界面の
電気的平衡が一時的に壊れることにより、電極間に瞬間
的に数mVから数100mVの電圧が発生するものである。こ
れによって出力には、ヒゲ状の信号が出てしまう。

除去対策としては、二値励磁・移動平均・ダンピング
時定数を大きくする・レートリミット機能をつけるなど
があり、このいずれかを採用する。レートリミット機能
とは、計測値の変化を常に監視し、計測値が突変した場
合には、その突変量があらかじめ設定された値よりも大
きい場合には、出力を一定期間その前の計測値でホール
ドし、その期間経過してもなお計測値が変化したままの
時初めてホールドを解除して計測値を外部に出力する。

電気化学的ノイズは、電磁流量計の上流で流体pHや導
電率を変化させるということがある場合などにおいて、
電極の流体に対する電位が変化し、それによって、電極
間の電圧が緩やかに変化することによって発生するもの
である。

例えば、三値励磁の場合、正方向励磁・非励磁・負方
向励磁・非励磁の各サンプリングデータをそれぞれE1、
E2、E3、E4としたとき計測値E₀を、 E₀＝−E1＋3E2−3E3＋E4 などの演算を行うことにより除去出来る。

なお、この演算式では、電気化学的ノイズの他に後述
する商用周波ノイズと磁束微分ノイズも除去することが
出来る。

商用周波ノイズは、コモン電位や誘導などにより信号
に重畳する。サンプリング時間を商用周波数の正確に整
数倍とするか、商用周波数と完全に同期を取り、上記の
演算をすれば除去されるが、サンプリング周期が完全に
商用周波数に同期していない場合、そのずれがうなりと
なって出力に現れる。その結果出力は緩やかに変化する
こととなる。

フローノイズは、特に流体の導電率が小さいときや流
速が比較的速いときに発生する。数Hzから数10Hzの比較
的高い周波数成分を有しているため、出力はランダムな
ハンチングを呈する。移動平均・励磁周波数を上げる・
ダンピング時定数を大きくすることにより除去する。

磁束微分ノイズは励磁の開始・終了時に磁束の変化に
応じていわゆる微分波形として現れる。励磁切替えから
サンプリングまでの時間が一定であれば、各サンプリン
グ毎の大きさは同じであるが、極性は、磁場の変化する
向きと同じである。三値励磁の場合には、前述の演算を
実行することで除去できる。

コミュニケータ17は、表示部18とキー入力部19を備え
ている。表示部18には、演算制御部９からの出力データ
がトレンド表示される。キー入力部19には、演算制御部
９に演算指令を与えるキー、上記各種ノイズのうち、除
去処理を指令するためのキー等を備えている。また、コ
ミュニケータ17は、トレンド表示されたデータに基づ
き、ノイズの種類を同定する機能を備えている。

次に、上記実施例電磁流量計の全体動作を第３図に示
すフロー図を参照して説明する。

先ず、コミュニケータ17を、電磁流量計本体の出力ラ
イン、つまり演算制御部９の出力ラインに接続する（ス
テップST1）。そして、コミュニケータ17より、演算制
御部９に演算指令を入力し、演算制御部９は、スイッチ
５、６をオン／オフし、励磁コイル３に正、零、負の励
磁電流を流し、各タイミングにおける信号電圧e₀を取込
み流量信号を演算し、コミュニケータ17に出力する。コ
ミュニケータ17は、この出力データを表示部18にトレン
ド表示する（ステップST2）。次に、流量信号中に含ま
れるノイズ成分が所定レベルより大きいか否か判定し
（ステップST3）、大きい場合には、そのノイズがいず
れの種類のノイズであるか同定し（ステップST4）、同
定した結果を表示部18に表示する。オペレータがこの表
示を見て、同定された種類のノイズ除去指令キーを操作
すると、その指令が演算制御部９に伝送される（ステッ
プST5）。演算制御部９は、この指令に応答して対応す
るノイズ除去処理ルーチンのみを選択して動作する。そ
のため、演算制御部９から、そのノイズ分が除去された
流量信号が出力され、コミュニケータ17の表示部18にト
レンド表示される（ステップST6）。

なお、上記実施例ではコミュニケータ17におけるノイ
ズの同定はコミュニケータ17が自動処理するものである
が、ノイズを含む流量信号のトレンド表示をオペレータ
が目視して、いかなるノイズが含まれているかをオペレ
ータが同定してもよい。

また、同定処理で、複数種のノイズ原因が相当する場
合は、それぞれコミュニケータ17から指令することによ
り、演算処理部９は複合ノイズ処理を実行する。

また、演算制御部９で、サンプリングデータの標準偏
差や平均値を算出し、これら標準偏差や平均値を、コミ
ュニケータ17の表示部18のトレンド表示画面に表示し、
その値を予め定めた設定値を比較し、ノイズ処理の必要
有無を決定するのに利用してもよい。

（ヘ）発明の効果この発明によれば、コミュニケータに、演算制御部か
らの出力データをトレンド表示する表示手段と、トレン
ド表示データに基づいて発生ノイズの種別を同定する同
定手段とを備えるとともに、演算制御部に複数種類のノ
イズの、かつ個別のノイズ除去処理手段を備え、同定手
段で同定されるノイズに対応するノイズ除去手段のみを
選択動作させるものであるから、他の不要なノイズ除去
処理手段を動作させることがなく、演算処理のムダをな
くし、実行時間の短い電磁流量計を得ることができる。
また、ノイズ同定をコミュニケータ上で行うので、電磁
流量計の実出力信号に影響を与えることがない。その
上、ノイズ除去処理前後の出力データをトレンド表示す
るので、除去処理の効果を確認できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す電磁流量計のブロ
ック図、第２図は同電磁流量計のタイミング信号を示す
タイムチャート、第３図は同電磁流量計のノイズ除去処
理動作を説明するためのフロー図である。 1:導管、2a・2b:電極、 3:励磁コイル、7:プリアンプ、 8:A/D変換器、9:演算制御部、 17:コミュニケータ、18:表示部、 19:キー入力部。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内面が絶縁され、被測定流体を流す導管
と、この導管内に露出し、互いに対面して配置される一
対の電極と、前記導管の軸方向及び電極の配置方向に直
交する方向に磁界を与えるための励磁手段と、前記電極
間に流体流量に応じた電気信号を出力する回路手段と、
この回路手段の出力をデジタル信号に変換して取込み、
デジタル演算を行い出力信号をアナログ変換して出力す
る演算制御部と、この演算制御部に演算制御内容を指令
するコミュニケータとを備える電磁流量計において、前記コミュニケータに前記演算制御部からの出力データ
をトレンド表示する表示手段と、トレンド表示データに
基づいて発生ノイズの種別を同定する同定手段とを備え
るとともに、前記演算制御部に、複数種類のノイズの、
かつ個別のノイズ除去処理手段を備え、前記同定手段で
同定されるノイズに対応するノイズ除去処理手段のみを
選択動作させることを特徴とする電磁流量計。