CN101435710B

CN101435710B - 电磁流量计

Info

Publication number: CN101435710B
Application number: CN2008101721628A
Authority: CN
Inventors: 光武一郎
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2007-11-13
Filing date: 2008-11-12
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2028-11-12
Also published as: EP2060878A1; US8068998B2; US20090120204A1; AU2008243224A1; JP2009121867A; CN101435710A; AU2008243224B2

Abstract

本发明涉及一种电磁流量计，其同步脉冲信号的频率不易因瞬间的电源电压的波动而发生改变，从而可以进行准确的流量测量。在产生与商用电源的频率同步的脉冲信号(同步脉冲信号)的交流同步电路(10)中所采用的比较器(7’)具有滞后特性。在比较器(7’)的阈值电压设定成第1阈值Vth1和低于第1阈值Vth1的第2阈值Vth2。比较器(7’)对从分压电路(6)输出的分压交流信号的电平与第1阈值Vth1进行比较，当分压交流信号的电平高于第1阈值Vth1时，比较器(7’)的输出，即同步脉冲信号的电平从“L”电平翻转到“H”电平，而当分压交流信号的电平低于第2阈值Vth2时，同步脉冲信号的电平从“H”电平翻转到“L”电平。

Description

电磁流量计

技术领域

本发明涉及一种电磁流量计，其以与商用电源的频率同步的脉冲信号作为基准在所设定的时刻，对输入到励磁线圈的励磁电流方向进行切换以及对信号电极间产生的流量信号进行采样。

背景技术

在现有技术中，此类电磁流量计具有励磁线圈和信号电极，其中，励磁线圈产生与流过检测管内的流体流向正交的磁场，在与该励磁线圈产生的磁场正交的方向上，一对信号电极以互相正对的形式设置在检测管内，由于励磁线圈产生的磁场作用，在流过检测管的流体中会产生感应电流，此感应电流作为流量信号由信号电极检测出来。

图8表示的是现有技术中的电磁流量计的主要部分。在该图中，标号1表示检测管，其由非磁性金属管(例如，非磁性不锈钢制的管)2和形成在该非磁性金属管2内侧的绝缘树脂衬套3构成。两个标号4为以互相正对的形式设置在检测管1内周面上的一对信号电极。

另外，虽然在图8中未表示出来，此电磁流量计上还设置有励磁线圈，其产生与流过检测管1的流体流向正交的磁场，一对信号电极4、4在与该励磁线圈产生的磁场正交的方向上，互相正对设置。

例如专利文献1中所示，该电磁流量计具有产生与商用电源的频率同步的脉冲信号的交流同步电路，它的工作原理是以该交流同步电路产生的脉冲信号作为基准在所设定的时刻，对输入到励磁线圈的励磁电流方向进行切换，以及对信号电极间产生的流量信号进行采样。

图9表示的是专利文献1中的电磁流量计的电路结构，该电路结构中包含有交流同步电路。在该图中，标号5表示电源电路，标号6表示分压电路，标号7表示比较器，标号8表示偶数分频电路，标号9表示时序电路，电源电路5、分压电路6和比较器7构成交流同步电路10。在该电路结构中，比较器7设定有唯一的阈值Vth。下面，将交流同步电路10产生的与商用电源的频率同步的脉冲信号称为同步脉冲信号。

图10表示图9中的各部分的信号波形。在图9所示的电路结构中，从商用电源输入的交流信号经过电源电路5被输入到分压电路6中，被分压电路6分压成分压交流信号(图10(a))后，输入到比较器7中。比较器7对从分压电路6输出的分压交流信号的电平进行监视，当分压交流信号的电平高于阈值Vth时，其输出的信号从“L”电平翻转到“H”电平，当分压交流信号的电平低于阈值Vth时，其输出的信号从“H”电平翻转到“L”电平。这样，作为比较器7输出的输出信号，可以得到如图10(b)所示的同步脉冲信号。

该同步脉冲信号的输出有两路，一路被直接输入到时序电路9，另一路经偶数分频电路8偶数分频后输入到时序电路9。这样，如图10(c)所示，从偶数分频电路8输出的被分频的同步脉冲信号被直接作为第1时序信号从时序电路9的接头X输出，这样利用该第1时序信号可对输入到励磁线圈的励磁电流方向进行切换。另外，如图10(d)所示的信号被作为第2时序信号从时序电路9的接头Y输出，如图10(e)所示的信号被作为第3时序信号从时序电路9的接头Z输出，这样利用该第2时序信号及第3时序信号可对信号电极4、4间产生的流量信号进行采样。

【专利文献1】日本发明专利公开公报特开平4-340423号(日本发明专利公告公报特开平7-9347号)

但是，在上述的现有技术的电磁流量计中，从商用电源输入的交流信号会有瞬间的电源电压波动产生，此种波动例如，如图11(a)中用标号Pz所示，输入到比较器7的分压交流信号的电平在阈值Vth附近瞬间上下波动时，电磁流量计会认为是分压交流信号的一种波形，有多余数量的脉冲产生(参照图11(b))，从而同步脉冲信号的频率会发生改变。此时，以同步脉冲信号作为基准的第1～第3时序信号也会有变化，致使输入到励磁线圈的励磁电流的方向的切换时刻以及对信号电极4、4间产生的流量信号进行采样的时刻发生偏移，导致不能够准确地进行流量测量。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供如下一种电磁流量计，其同步脉冲信号的频率不易因瞬间的电源电压的波动而发生改变，从而可以准确的测量流量。

为了实现此目的，技术方案1中的电磁流量计具有励磁线圈、信号电极和交流同步电路，其中，励磁线圈产生与流过检测管内的流体流向正交的磁场；在与励磁线圈产生的磁场正交的方向上，信号电极被相向地设置在检测管内；交流同步电路产生与商用电源频率同步的脉冲信号。可以在以该交流同步电路产生的脉冲信号作为基准所设定的时刻，对输入到励磁线圈的励磁电流方向进行切换，以及对信号电极间产生的流量信号进行采样。交流同步电路中具有：分压电路，其对从商用电源输入的交流信号进行分压，产生分压交流信号；比较器，其对从该分压电路输出的分压交流信号的电平进行监视，当分压交流信号的电平高于预先设置的第1阈值时，所述比较器的输出，即脉冲信号(同步脉冲信号)的电平从第1电平翻转到第2电平，当分压交流信号的电平低于比第1阈值低的第2阈值时，脉冲信号(同步脉冲信号)的电平从第2电平翻转到第1电平。

采用本技术方案，由于在交流同步电路的比较器中，对分压交流信号的电平与第1阈值进行比较，当分压交流信号的电平高于第1阈值时，所述比较器的输出，即同步脉冲信号的电平从第1电平翻转到第2电平，当分压交流信号的电平低于比第1阈值还低的第2阈值时，同步脉冲信号的电平从第2电平翻转到第1电平。

这样，分压交流信号的电平高于第1阈值而所述比较器的输出，即同步脉冲信号的电平从第1电平翻转到第2电平以后，只要分压交流信号的电平不低于比第1阈值还低的第2阈值，同步脉冲信号的电平就不会从第2电平翻转到第1电平，另外，分压交流信号的电平低于第2阈值而同步脉冲信号的电平从第2电平翻转到第1电平以后，只要分压交流信号的电平不高于比第2阈值还高的第1阈值，同步脉冲信号的电平就不会从第1电平翻转到第2电平，通过增大第1阈值与第2阈值的差值，可以实现即使电源电压产生些许波动，同步脉冲信号的电平也不会被切换。

虽然在技术方案1中，用比较器对从分压电路输出的分压交流信号的电平进行比较，但是也可以设置全波整流电路，对从分压电路输出的分压交流信号进行全波整流，使其成为全波整流信号，并由比较器对从该全波整流电路输出的全波整流信号的电平进行比较(技术方案2)。此时，由比较器对全波整流信号的电平进行监视，当全波整流信号的电平高于第1阈值时，所述比较器的输出，即脉冲信号(同步脉冲信号)的电平从第1电平翻转到第2电平，当全波整流信号的电平低于比第1阈值还低的第2阈值时，脉冲信号(同步脉冲信号)的电平从第2电平翻转到第1电平。

另外，也可以在技术方案1的基础上，在交流同步电路中设置低通滤波器，去除输入比较器的分压交流信号中的比商用电源的频率还高的高频信号。另外，也可以在技术方案2的基础上，在交流同步电路中设置低通滤波器，去除输入比较器的全波整流信号中的比商用电源的频率高的高频信号。由此，在输入比较器之前，由低通滤波器将频率高于商用电源的信号(高频噪声)除去。

[发明的效果]

采用本发明，由交流同步电路的比较器对分压交流信号(全波整流信号)的电平进行监视，当分压交流信号(全波整流信号)的电平高于第1阈值时，所述比较器的输出，即同步脉冲信号的电平从第1电平翻转到第2电平，当分压交流信号(全波整流信号)的电平低于比第1阈值低的第2阈值时，同步脉冲信号的电平从第2电平翻转到第1电平，所以，通过增大第1阈值与第2阈值的差值，可以实现即使电源电压产生些许波动，同步脉冲信号的电平也不会被切换，使得有瞬间的电源电压波动产生时，同步脉冲信号的频率不会轻易发生波动，从而可以进行准确的流量测量。

附图说明

图1中表示的是本发明的电磁流量计的电路结构的一个实施例(实施方式1)，该电路结构中包含有交流同步电路。

图2中表示的是图1中电路结构的各部分的信号波形。

图3中表示的是本发明的电磁流量计的电路结构的另一个实施例(实施方式2)，该电路结构中包含有交流同步电路。

图4中表示的是图3中电路结构的各部分的信号波形。

图5中表示的是在图1所示的电路结构中，在分压电路和比较器之间设置了低通滤波器的实施例。

图6中表示的是在图3所示的电路结构中，在分压电路和全波整流电路之间设置了低通滤波器的实施例。

图7中表示的是在图3所示的电路结构中，在全波整流电路和比较器之间设置了低通滤波器的实施例。

图8中表示的是现有技术中的电磁流量计的主要部分。

图9中表示的是专利文献1的电磁流量计的电路结构，该电路结构中包含有交流同步电路。

图10中表示的是图9中所示的电路结构中的各部分的信号波形。

图11表示在图9中所示的电路结构中，当从商用电源输入的交流信号产生瞬间的电源电压波动时，输入到比较器的分压交流信号以及从比较器输出的信号(同步脉冲信号)的波形。

[符号说明]

1：检测管，2：非磁性金属管，3：衬套，4：信号电极，5：电源电路，6：分压电路，7’：比较器，8：偶数分频电路，9：时序电路，10：交流同步电路，11：全波整流电路，12：低通滤波器。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行详细地说明。

【实施方式1】

图1表示的是本发明的电磁流量计的电路结构的一个实施例(实施方式1)，该电路结构中包含有交流同步电路。在该图中，与图9中相同的标号为与对图9进行说明时的各组成元件相同或等同的组成元件，故省略其说明。在本实施方式1中，比较器7’采用的是具有滞后特性的比较器，其阈值电压设定为第1阈值Vth1和比第1阈值Vth1低的第2阈值Vth2。

图2表示的是图1中的各部分的信号波形。在如图1所示的电路结构中，从商用电源输入的交流信号通过电源回路5被输入到分压电路6，被分压电路6分压成为分压交流信号(图1(a))，之后输入到比较器7’中。比较器7’对来自分压电路6的分压交流信号的电平与第1阈值Vth1进行比较，当分压交流信号的电平高于第1阈值Vth1时，所述比较器7’的输出，即同步脉冲信号的电平从“L”电平(即第1电平)翻转到“H”电平(即第2电平)，当分压交流信号的电平低于第2阈值Vth2时，同步脉冲信号的电平从“H”电平翻转到“L”电平。这样，作为比较器7’输出的输出信号，可以得到如图2(b)所示的同步脉冲信号。

该同步脉冲信号的输出有两路，一路被直接输出到时序电路9中，另一路经偶数分频电路8偶数分频后输入到时序电路9。这样，如图2(c)所示的从偶数分频电路8输出的被分频的同步脉冲信号，被直接作为第1时序信号从时序电路9的接头X输出，这样利用该第1时序信号可对输入到励磁线圈的励磁电流方向进行切换。另外，如图2(d)所示的信号被作为第2时序信号从时序电路9的接头Y输出，如图2(e)所示的信号被作为第3时序信号从时序电路9的接头Z输出，这样利用该第2时序信号及第3时序信号可对信号电极之间产生的流量信号进行采样。

在该实施方式1中，分压交流信号的电平高于第1阈值Vth1而所述比较器的输出，即同步脉冲信号的电平从“L”电平翻转到“H”电平以后，只要分压交流信号的电平不低于比第1阈值Vth1还低的第2阈值Vth2，同步脉冲信号的电平就不会从“H”电平翻转到“L”电平，另外，分压交流信号的电平低于第2阈值Vth2而使同步脉冲信号的电平从“H”电平翻转到“L”电平以后，只要分压交流信号的电平不高于比第2阈值Vth2还高的第1阈值Vth1，同步脉冲信号的电平就不会从“L”电平翻转到“H”电平，通过增大第1阈值Vth1与第2阈值Vth2之间的差值ΔVth(ΔVth＝Vth1-Vth2)，可以实现即使电源电压产生些许波动，同步脉冲信号的电平也不会被切换。

即，利用第1阈值Vth1与第2阈值Vth2的差值ΔVth来使比较器7’动作时有滞后，通过增大该差值ΔVth，可使能够容许的电源电压的波动范围增大，在该容许的范围内电源电压的波动不会被误判断为一种波形。由此，例如图2(a)中的标号Pz所示，即使产生瞬时电源电压波动，同步脉冲信号的频率也不易发生改变，从而可以进行准确的流量测量。

另外，在设定阈值Vth1、阈值Vth2时，应该满足不会妨碍同步脉冲信号的产生的条件，在满足上述的条件下，阈值Vth1与阈值Vth2的差值ΔVth优选设定得尽可能大。

【实施方式2】

图3表示的是本发明中的电磁流量计的电路结构的另一个实施例(实施方式2)，该电路结构中包含交流同步电路。在该实施方式2中，在分压电路6和比较器7’之间设置有全波整流电路11，分压交流信号被该全波整流电路11全波整流后作为全波整流信号输入到比较器7’中。

图4表示的是图3中的各部分的信号波形。在如图3所示的电路结构中，从商用电源输入的交流信号通过电源回路5被输入到分压电路6，被分压电路6分压成为分压交流信号(图4(a))，之后，被输入到全波整流电路11。全波整流电路11对来自分压电路6的分压交流信号进行全波整流，将该被全波整流的分压交流信号作为全波整流信号(图4(b))输入到比较器7’。

比较器7’对从全波整流电路11输出的全波整流信号的电平与第1阈值Vth1进行比较，当全波整流信号的电平高于第1阈值Vth1时，所述比较器7’的输出，即同步脉冲信号的电平从“L”电平翻转到“H”电平，当全波整流信号的电平低于第2阈值Vth2时，同步脉冲信号的电平从“H”电平翻转到“L”电平。这样，作为比较器7’输出的输出信号，可以得到如图4(c)所示的同步脉冲信号。

该同步脉冲信号的输出有两路，一路被直接输出到时序电路9中，另一路经偶数分频电路8偶数分频后输入到时序电路9。这样，如图4(d)所示，从偶数分频电路8输出的被分频的同步脉冲信号，被直接作为第1时序信号从时序电路9的接头X输出，这样利用该第1时序信号可对输入到励磁线圈的励磁电流方向进行切换。另外，如图4(e)所示的信号被作为第2时序信号从时序电路9的接头Y输出，如图4(f)所示的信号被作为第3时序信号从时序电路9的接头Z输出，这样利用该第2时序信号及第3时序信号可对信号电极之间产生的流量信号进行采样。

在该实施方式2中，全波整流信号的电平高于第1阈值Vth1而使所述比较器的输出，即同步脉冲信号的电平从“L”电平翻转到“H”电平以后，只要全波整流信号的电平不低于比第1阈值Vth1还低的第2阈值Vth2，同步脉冲信号的电平就不会从“H”电平翻转到“L”电平，另外，全波整流信号的电平低于第2阈值Vth2而使同步脉冲信号的电平从“H”电平翻转到“L”电平以后，只要全波整流信号的电平不高于比第2阈值Vth2还高的第1阈值Vth1，同步脉冲信号的电平就不会从“L”电平翻转到“H”电平，通过增大第1阈值Vth1与第2阈值Vth2的差值ΔVth(ΔVth＝Vth1-Vth2)，可以实现即使电源电压产生些许波动，同步脉冲信号的电平也不会被切换。这样，如图4(a)、(b)中的标号Pz所示，即使产生瞬时电源电压的波动，同步脉冲信号的频率也不易发生改变，从而可以进行准确的流量测量。

【实施方式3】

图5表示的是本发明的电磁流量计的电路结构的另一个实施例(实施方式3)，该电路结构中包含有交流同步电路。该实施方式3是在实施方式1的基础上，在分压电路6和比较器7’之间设置低通滤波器12，以除去被输入到比较器7’的全波整流信号中的比商用电源的频率还高的信号。这样，在全波整流信号被输入到比较器7’之前，其中包含的比商用电源的频率高的信号(高频噪声)就被低通滤波器12除去，使电磁流量计抗高频噪声的能力得到强化，进而可以更准确地进行流量测量。

【实施方式4】

图6表示的是本发明的电磁流量计的电路结构的另一个实施例(实施方式4)，该电路结构中包含有交流同步电路。该实施方式4是在实施方式2的基础上，在分压电路6和全波整流电路11之间设置低通滤波器12，除去被输入到比较器7’中的全波整流信号中的高频噪声。另外，也可以如图7所示，不是在分压电路6和全波整流电路11之间，而是在全波整流电路11和比较器7’之间设置低通滤波器12，除去被输入到比较器7’中的全波整流信号中的高频噪声。

Claims

1.一种电磁流量计，其具有励磁线圈、信号电极和交流同步电路，其中，所述励磁线圈产生与流过检测管内的流体流向正交的磁场，在与所述励磁线圈产生的磁场正交的方向上，所述信号电极被以互相正对的形式设置在所述检测管内，所述交流同步电路产生与商用电源频率同步的脉冲信号，以该交流同步电路产生的脉冲信号为基准，在所设定的时刻对输入到励磁线圈的励磁电流方向进行切换，以及对信号电极间产生的流量信号进行采样，

其特征在于，上述交流同步电路具有：

分压电路，其对从所述商用电源输入的交流信号进行分压，产生分压交流信号，

全波整流电路，其对从所述分压电路输出的分压交流信号进行全波整流，产生全波整流信号，

比较器，其对从所述全波整流电路输出的全波整流信号的电平进行监视，当所述全波整流信号的电平高于预先设置的第1阈值时，所述比较器的输出，即所述脉冲信号的电平从第1电平翻转到第2电平，还设有第2阈值，其值比所述第1阈值低，当所述全波整流信号的电平低于比所述第1阈值低的第2阈值时，所述脉冲信号的电平从第2电平翻转到第1电平。

2.如权利要求1所述的电磁流量计，其特征在于，

上述交流同步电路具有低通滤波器，所述低通滤波器用来除去被输入到所述比较器的全波整流信号中的比所述商用电源的频率高的高频信号。