CN110274639A

CN110274639A - 电容式电磁流量计

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Publication number: CN110274639A
Application number: CN201910183646.0A
Authority: CN
Inventors: 百濑修; 稻垣广行; 间间田浩一; 山崎吉夫; 山下匠
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2018-03-13
Filing date: 2019-03-12
Publication date: 2019-09-24
Anticipated expiration: 2039-03-12
Also published as: US10551229B2; JP2019158579A; JP6940433B2; KR102167578B1; CN110274639B; US20190285446A1; KR20190108061A

Abstract

本发明提供一种电容式电磁流量计，其抑制来自励磁线圈或流体的热影响、由磁路引起的磁通微分噪声的影响，而无需保护电极、屏蔽电缆。将前置放大器基板(5)配置在与测定管(2)交叉的方向上且在产生磁通(Φ)的磁通区域(F)的外侧位置，该前置放大器基板(5)安装有对由面电极(10A、10B)检测出的电动势进行放大的前置放大器(5U)。

Description

电容式电磁流量计

技术领域

本发明涉及一种对流体的流量进行测量，而无需使对在流体中产生的电动势进行检测的电极接触流体的电容式电磁流量计。

背景技术

电磁流量计具备励磁线圈和一对电极，是通过一边交替地切换流动于励磁线圈的励磁电流的极性一边对产生于上述电极间的电动势进行检测，来对在测定管内流动的被检测流体的流量进行测量的测量仪器，该励磁线圈使得在与测定管内流动的流体的长度方向正交的方向上产生磁场，该一对电极被配置于测定管，并且被配置在与励磁线圈所产生的磁场正交的方向上。

一般地，电磁流量计被大致分为如下两种：使设置在测定管的内侧壁面的电极直接接触测量对象流体来检测上述流体的电动势的接液式，和经由流体与电极间的静电电容来检测上述流体的电动势，而无需使设置于测定管的外侧部的电极接触测量对象流体的电容式(非接液式)。

在电容式电磁流量计中，利用信号放大电路(例如差动放大电路)将电极间产生的电动势放大后，利用A/D转换电路转换为数字信号，并将该数字信号输入至微控制器等程序处理装置来执行规定的运算处理，由此算出流量的测量值。这种电容式电磁流量计因电极不易劣化、容易维护，所以近年来特别受到关注。

然而，电容式电磁流量计是以被检测流体与电极不接触的方式构成，因此被检测流体与电极间的阻抗变得非常高，并且初段信号放大电路变得易受噪声影响。因此，存在当噪声叠加于电极与信号放大电路的输入端子间的布线上时，电磁流量计的测量精度以及测量稳定性降低的问题。

以往，提出使用了保护电极、屏蔽线的现有技术1，作为用于降低因这样的被检测流体－电极间的高阻抗而产生的噪声影响的技术(参照专利文献1等)。在该现有技术1中，如图11以及图12所示，在形成流路90的测定管90A的外侧部中的、与励磁线圈91A、91B所产生的磁场正交的位置上相对配置一对面电极92A、92B，分别用单独的保护电极93A、93B覆盖这些面电极92A、92B，进一步通过用屏蔽布线94A、94B连接面电极92A、92B和安装于前置放大器基板96的前置放大器95A、95B，来降低外部噪声的影响。

另外，近年来，提出了使用屏蔽罩的现有技术2，作为与面向FA市场的小型电容式电磁流量计相关的噪声应对技术(参照专利文献2等)。在该现有技术2中，如图13、图14以及图15所示，为了使电容式电磁流量计小型化，将前置放大器基板分离为2个前置放大器基板96A、96B，并配置于面电极92A、92B各自的附近，由屏蔽罩97覆盖从面电极92A、92B到前置放大器基板96A、96B的电路整体，从而降低外部噪声的影响。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2004－226394号公报

专利文献2：日本专利特开2014－181918号公报

非专利文献

非专利文献1：佐々木幸人、「SZ/FF方式新型電磁流量計」、資源と素材、日本鉱業会誌、Vol.97(1981)、No.1124、11-14頁(佐佐木幸人、「SZ/FF方式新型电磁流量计」、资源和素材、日本矿业会刊、Vol.97(1981)、No.1124、11-14页)

发明内容

[发明要解决的问题]

然而，根据像这样的现有技术1的以往的电容式电磁流量计，存在花费布线材料的成本并且布线工作费事的问题。另外，根据现有技术2的以往的电容式电磁流量计，存在易受来自励磁线圈或流体的热影响、由磁路引起的磁通微分噪声的影响的问题。

首先，在现有技术1的电容式电磁流量计中，如图11所示，在用差动放大器95C放大信号前由增益1倍的前置放大器95A、95B进行阻抗转换，并且用所得的低阻抗输出信号对保护电极93A、93B以及屏蔽布线94A、94B的屏蔽导体进行屏蔽驱动。这是为了防止如图12所示的那样，由于从面电极92A、92B到前置放大器基板96存在一定程度的距离，因而流量信号电平由于屏蔽布线94A、94B的芯线－屏蔽导体间静电电容而衰减。

因此，像这样在面电极92A、92B与前置放大器基板96的距离较远的情况下，需要使用屏蔽布线94A、94B来进行屏蔽驱动，存在花费布线材料的成本并且布线工作费事的问题。

另一方面，在现有技术2的电容式电磁流量计中，能够将前置放大器基板96A、96B配置于面电极92A、92B的附近，从而不需要像现有技术1那样的保护电极93A、93B以及屏蔽布线94A、94B，当然前置放大器95A、95B的屏蔽驱动也不需要。因此，能够削减布线材料的成本、布线作业负担。

然而，像现有技术2的电容式电磁流量计那样，将前置放大器基板96A、96B配置于面电极92A、92B的附近，是指如图13以及图14所示，配置于励磁线圈91A、91B的附近，并且配置在这2个励磁线圈91A、91B之间。因此，变得非常容易受励磁线圈91A、91B的发热的影响。

另外，如图15所示，前置放大器基板96A、96B通过基板架98A、98B被固定于测定管90A，因此变得易受经由基板架98A、98B在测定管90A内流动的流体的流体温度的影响。此时，由于前置放大器基板96A、96B被分为上下两侧，因此根据电容式电磁流量计的设置条件，在上侧前置放大器基板96A和下侧前置放大器基板96B之间产生温度差，进而热影响变大。因此，由于这些热影响，存在前置放大器95A、95B发生不同的温度漂移、测量精度恶化这样的问题。

另外，如图14所示，由于前置放大器基板96A、96B位于由磁路产生的磁通Φ的磁通区域F的附近，有也易受励磁极性切换时的磁通微分噪声的影响这样的问题。例如，如图16所示的那样，当磁通穿过前置放大器基板96A、96B的铜箔图案时，由于由励磁线圈91C和磁轭91D构成的磁路91而产生由涡流引起的磁通微分噪声(参照非专利文献1等)。

像这样的磁通微分噪声的影响像图17那样显现于能从面电极92A、92B获得的流量信号(电动势)，磁通微分噪声的影响越大，流量信号到安定为止的等待时间变得越长。因此，有变得无法提高励磁频率，并且易受1/f噪声的影响这样的问题。

另外，屏蔽布线94A、94B中也会产生磁通微分噪声。例如如图18所示，在与磁通Φ的磁通方向Y交叉地配置了屏蔽布线94A、94B的情况下，根据由屏蔽布线94A、94B形成的信号回路LP的大小产生磁通微分噪声。因此，为了降低磁通微分噪声，需要尽可能减小从磁通方向Y观察到的信号回路LP的回路面积S，但是屏蔽布线94A、94B越长，减小回路面积S就变得越难。

本发明是用于解决这样的问题，目的在于提供一种能够抑制来自励磁线圈或流体的热影响、由磁路引起的磁通微分噪声的影响，而无需保护电极、屏蔽布线的电容式电磁流量计。

[用于解决问题的技术手段]

为了达成这样的目的，本发明的电容式电磁流量计具备：测定管，其供成为测量对象的流体流动；励磁线圈，其沿着与作为所述测定管的长度方向的第1方向正交的第2方向，对所述流体施加磁通；一对面电极，其由第1及第2面电极构成，所述第1及第2面电极沿着与所述第1及第2方向正交的第3方向，夹着所述测定管被相对配置于所述测定管的外周面；前置放大器基板，其安装有对由所述一对面电极检测出的电动势进行放大的前置放大器；以及一对连接布线，其由第1及第2连接布线构成，所述第1及第2连接布线分别将所述第1及第2面电极与所述前置放大器电连接，所述前置放大器基板被配置在与所述测定管交叉的方向上且在沿所述第1方向从所述励磁线圈分离的位置。

本发明的其他的电容式电磁流量计具备：测定管，其供成为测量对象的流体流动；励磁线圈，其沿着与作为所述测定管的长度方向的第1方向正交的第2方向，对所述流体施加磁通；一对面电极，其由第1及第2面电极构成，所述第1及第2面电极沿着与所述第1及第2方向正交的第3方向，夹着所述测定管被相对配置于所述测定管的外周面；前置放大器基板，其安装有对由所述一对面电极检测出的电动势进行放大的前置放大器；以及一对连接布线，其由第1及第2连接布线构成，所述第1及第2连接布线分别将所述第1及第2面电极与所述前置放大器电连接，所述前置放大器基板被配置在与所述测定管交叉的方向上且产生所述磁通的磁通区域的外侧位置。

另外，在本发明的上述电容式电磁流量计的一构成例中，所述前置放大器基板具有供所述测定管的全部或一部分贯通的管孔。

另外，在本发明的上述电容式电磁流量计的一构成例中，所述前置放大器基板在所述管孔的孔壁面上具备与所述测定管的外周面抵接的多个凸部。

另外，在本发明的上述电容式电磁流量计的一构成例中，还具备屏蔽罩，所述屏蔽罩对所述一对面电极、所述一对连接布线、以及所述前置放大器进行屏蔽。

另外，在本发明的上述电容式电磁流量计的一构成例中，所述前置放大器基板至少在与所述屏蔽罩抵接的区域具有屏蔽图案。

另外，在本发明的上述电容式电磁流量计的一构成例中，所述屏蔽罩由对所述一对面电极以及所述一对连接布线进行屏蔽的屏蔽罩、以及对所述前置放大器进行屏蔽的屏蔽罩这两个分别单独的屏蔽罩构成。

另外，在本发明的上述电容式电磁流量计的一构成例中，由第1管侧布线图案、第1基板侧布线图案以及第1跨接线构成，所述第1管侧布线图案形成于所述测定管的外周面，一端被连接至所述第1面电极，所述第1基板侧布线图案形成于所述前置放大器基板，一端被连接至所述前置放大器，所述第1跨接线连接所述第1管侧布线图案的另一端与所述第1基板侧布线图案的另一端，所述第2连接布线由第2管侧布线图案、第2基板侧布线图案以及第2跨接线构成，所述第2管侧布线图案形成于所述测定管的外周面，一端被连接至所述第2面电极，所述第2基板侧布线图案形成于所述前置放大器基板，一端被连接至所述前置放大器，所述第2跨接线连接所述第2管侧布线图案的另一端与所述第2基板侧布线图案的另一端。

另外，在本发明的上述电容式电磁流量计的一构成例中，所述测定管由陶瓷构成，所述第1及第2面电极和所述第1及第2管侧布线图案由在所述测定管的外周面上通过金属喷镀处理而一体形成的金属薄膜构成。

[发明的效果]

根据本发明，在电容式电磁流量计中，能够抑制来自励磁线圈或流体的热影响、由磁路引起的磁通微分噪声的影响，而无需保护电极、屏蔽电缆。因此，能够抑制由这些热影响引起的前置放大器的温度漂移，以高精度测量流量也变得可能。

附图说明

图1是示出第1实施方式的电容式电磁流量计的检测部的立体图。

图2是示出第1实施方式的电容式电磁流量计的电路构成的框图。

图3是第1实施方式的检测部的侧视图。

图4是第1实施方式的检测部的俯视图。

图5是第1实施方式的检测部的主视图。

图6是使用了前置放大器的差动放大电路的构成例。

图7是第2实施方式的检测部的主视图。

图8是第3实施方式的检测部的俯视图。

图9是第3实施方式的检测部的侧视图。

图10是第3实施方式的检测部的主视图。

图11是以往的电容式电磁流量计的电路构成例。

图12是以往的电容式电磁流量计的结构例。

图13是示出以往的电容式电磁流量计的结构的截面图。

图14是示出以往的电容式电磁流量计的结构的另一截面图。

图15是以往的电容式电磁流量计的装配图。

图16是普通的电容式电磁流量计的电路构成例。

图17是磁通微分噪声的波形例。

图18是示出由屏蔽布线引起的磁通微分噪声的产生的说明图。

具体实施方式

接下来，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

[第1实施方式]

首先，参照图1以及图2，对本发明的第1实施方式的电容式电磁流量计100进行说明。图1是示出第1实施方式的电容式电磁流量计的检测部的立体图。图2是示出第1实施方式的电容式电磁流量计的电路构成的框图。

[电容式电磁流量计]

该电容式电磁流量计100具有如下功能：采用设置于测定管的外周面的电极，经由流体与电极间的静电电容，对由于励磁线圈所施加的磁通而在测定管内流动的作为测量对象的流体中产生的电动势进行检测，并对所得的电动势进行放大后，进行采样并进行信号处理，由此对流体的流量进行测定而无需使电极与流体接触。

如图2所示，电容式电磁流量计100具备检测部20、信号放大电路21、信号检测电路22、励磁电路23、传送电路25、设定显示电路26、以及运算处理电路(CPU)27作为主要电路部。

检测部20具备测定管2、励磁线圈3A、3B、面电极10A、10B、以及前置放大器5U作为主要构成，具有利用面电极10A、10B来检测与在测定管2内的流路1中流动的流体的流速相应的电动势Va、Vb，并输出与这些电动势Va、Vb相应的交流的检测信号Vin的功能。

信号放大电路21将从检测部20输出的检测信号Vin中包含的噪声分量过滤掉之后，进行放大并输出得到的交流的流量信号VF。信号检测电路22对来自信号放大电路21的流量信号VF进行采样保持，将得到的直流电压加以A/D转换为流量振幅值DF并输出至运算处理电路27。

运算处理电路27的流量算出部27B根据来自信号检测电路22的流量振幅值DF来算出流体的流量，并将流量测量结果输出至传送电路25。传送电路25经由传送线路L与上位装置之间进行数据传送，由此将由运算处理电路27得到的流量测量结果、空状态判定结果发送至上位装置。

励磁电路23基于来自运算处理电路27的励磁控制部27A的励磁控制信号VeX，来将交流的励磁电流IeX供给至励磁线圈3A、3B。

设定显示电路26例如检测作业人员的操作输入而将流量测量、传导率测定、空状态判定等各种动作输出至运算处理电路27，并利用LED、LCD等显示电路来显示从运算处理电路27输出的流量测量结果、空状态判定结果。

运算处理电路27具备CPU及其周边电路，通过利用CPU来执行预先设定的程序而使硬件与软件协作，由此实现励磁控制部27A、流量算出部27B等各种处理部。

[检测部的构成]

接下来，参照图1、图3～图5，对检测部20的构成详细地进行说明。图3是第1实施方式的检测部的侧视图。图4是第1实施方式的检测部的俯视图。图5是第1实施方式的检测部的主视图。

如图1所示，测定管2由呈圆筒形状的陶瓷、树脂等绝缘性及介电性优异的材料构成，在测定管2的外侧，以磁通方向(第2方向)Y与测定管2的长度方向(第1方向)X正交的方式夹着测定管2相对配置有大致C字形的磁轭(例如与图16的磁轭91D相同的形状)和一对励磁线圈3A、3B。此外，在图1、图3～图5中，为了使附图易于观察，仅图示相对的磁轭端面即磁轭面4A、4B。另一方面，在测定管2的外周面2A，沿与长度方向X及磁通方向(第2方向)Y正交的电极方向(第3方向)Z相对配置有由薄膜导体构成的一对面电极(第1面电极)10A和面电极(第2面电极)10B。

由此，当对励磁线圈3A、3B供给交流的励磁电流Iex时，在位于励磁线圈3A、3B的中央的磁轭面4A、4B之间产生磁通Φ，在流路1中流动的流体中沿电极方向Z产生具有与流体的流速相应的振幅的交流的电动势，该电动势经由流体与面电极10A、10B之间的静电电容由面电极10A、10B加以检测。

该静电电容极小，为数pF左右，使得流体与面电极10A、10B之间的阻抗高，因此容易受到噪声的影响。因此，通过使用运算放大器IC等的前置放大器5U将由面电极10A、10B得到的电动势Va、Vb低阻抗化。

在本实施方式中，如图1所示，在与测定管2交叉的方向且励磁线圈3A、3B的磁轭面4A、4B之间产生磁通Φ的区域即磁通区域F的外侧位置，将前置放大器基板5安装至测定管2来安装前置放大器5U，并且经由连接布线(第1连接布线)11A以及连接布线(第2连接布线)11B将面电极10A、10B与前置放大器5U电连接。

前置放大器基板5是用于安装电子部件的普通印刷布线基板，如图5所示，在前置放大器基板5的大致中央位置上形成有用于使测定管2贯通的管孔5H。因此，前置放大器基板5沿着与测定管2交叉的方向安装。通过用胶粘剂固定贯通管孔5H的测定管2的外周面2A与管孔5H的端部，能够容易地将前置放大器基板5安装于测定管2。在图5的例子中，管孔5H虽然没有朝前置放大器基板5的基板端部开口，但管孔5H的周部的一部分可以朝前置放大器基板5的基板端部直接开口，或者也可以经由狭缝间接开口。

另外，在图3以及图4例子中，前置放大器基板5的安装位置是在沿长度方向X(箭头方向)流动的流体的下游方向上与磁通区域F分开的位置。此外，如前文所述，前置放大器基板5的安装方向是基板面与测定管2交叉的方向，此处是沿着由磁通方向Y及电极方向Z构成的二维平面的方向。此外，前置放大器基板5的安装位置只要是磁通区域F的外侧位置即可，也可为在与下游方向相反的上游方向上与磁通区域F分开的位置。此外，前置放大器基板5的安装方向并不严格限定为沿着上述二维平面的方向，也可与上述二维平面之间存在斜率。

另外，面电极10A、10B、连接布线11A、11B以及前置放大器5U被由连接到接地电位的金属板构成的屏蔽罩6电性屏蔽。屏蔽罩6呈沿长度方向X延伸的大致矩形状，在磁通区域F的上游方向和下游方向上设置有供测定管2贯通内侧用的开口部。

由此，阻抗高的整个电路部分被屏蔽罩6屏蔽，由此能够抑制外部噪声的影响。此时，也可在前置放大器基板5当中与前置放大器5U的安装面相反侧即焊料面形成由连接到接地电位的接地图案(实心图案)构成的屏蔽图案5G。由此，构成屏蔽罩6的平面当中与前置放大器基板5抵接的平面也可全部开口，可以简化屏蔽罩6的结构。

连接布线11A、11B是连接面电极10A、10B与前置放大器5U的线路，像前文所述那样整体被屏蔽罩6屏蔽，因此，也可使用普通的一对布线电缆。此时，将布线电缆的两端分别焊接至面电极10A和前置放大器基板5上形成的焊垫即可。

在本实施方式中，如图3及图4所示，使用形成于测定管2的外周面2A的管侧布线图案12A、12B作为连接布线11A、11B。

也就是说，连接布线11A由管侧布线图案(第1管侧布线图案)12A、基板侧布线图案(第1基板侧布线图案)5A及跨接线(第1跨接线)15A构成，该管侧布线图案12A形成于外周面2A，一端被连接至面电极10A，该基板侧布线图案5A形成于前置放大器基板5，一端被连接至前置放大器5U，该跨接线15A连接管侧布线图案12A与基板侧布线图案5A。跨接线15A焊接在形成于管侧布线图案12A的另一端的焊垫16A和形成于基板侧布线图案5A的另一端的焊垫5C上。

另外，连接布线11B由管侧布线图案(第2管侧布线图案)12B、基板侧布线图案(第2基板侧布线图案)5B及跨接线(第2跨接线)15B构成，该管侧布线图案12B形成于外周面2A，一端被连接至面电极10B，另一端被连接至配置在前置放大器基板5附近的跨接线15B连接用的焊垫16B，该基板侧布线图案5B形成于前置放大器基板5，一端被连接至前置放大器5U，该跨接线15B连接管侧布线图案12B与基板侧布线图案5B。跨接线15B焊接在形成于管侧布线图案12B的另一端的焊垫16B和形成于基板侧布线图案5B的另一端的焊垫5D上。

由此，在连接布线11A、11B中的面电极10A、10B到前置放大器基板5的附近位置的区间内是使用形成于外周面2A的管侧布线图案12A、12B。因此，能像前文所述的使用一对布线电缆的情况那样简化布线电缆的布设、固定等安装作业，连接布线的成本以及布线作业负担得以减轻。

进一步地，面电极10A、10B和管侧布线图案12A、12B由铜等非磁性金属薄膜构成，通过金属化处理一体形成于测定管2的外周面2A，因此能够简化制造工序，还能降低产品成本。再者，前文所述的金属化处理可为镀敷处理、蒸镀处理等，进而，也可贴附预先成形好的非磁性金属薄膜体。

另外，如图3以及图4所示，管侧布线图案12A包含沿长度方向X呈直线状形成于测定管2的外周面2A的长度方向布线图案(第1长度方向布线图案)13A，管侧布线图案12B包含沿长度方向X呈直线状形成于测定管2的外周面2A的长度方向布线图案(第2长度方向布线图案)13B。

由于连接布线11A、11B的一部分配置在磁通区域F的内侧或其附近，因此，在使用一对布线电缆作为连接布线11A、11B的情况下，会因从磁通方向Y观察到的两线路间的位置偏差而形成如前文所述图18所示那样的信号环路，成为产生磁通微分噪声的主要原因。若像本实施方式这样使用形成于测定管2的外周面2A的布线图案，则能准确地固定连接布线11A、11B的位置。因此，能够避免从磁通方向Y观察到的两线路间的位置偏差，从而能够容易地抑制磁通微分噪声的产生。

进一步地，如图3及图4所示，管侧布线图案12A包含周向布线图案(第1周向布线图案)14A，该周向布线图案14A从面电极10A中的沿着长度方向X的第1端部17A起到长度方向布线图案13A的一端为止、沿测定管2的周向W形成于测定管2的外周面2A。

另外，管侧布线图案12B包含周向布线图案(第2周向布线图案)14B，该周向布线图案14B从面电极10B中的沿着长度方向X的第2端部17B起到长度方向布线图案13B的一端为止、沿测定管2的周向W形成于测定管2的外周面2A。

此时，长度方向布线图案13B形成于夹着测定管2与长度方向布线图案13A相反那一侧的外周面2A当中、从磁通方向Y观察而与长度方向布线图案13A重合的位置。即，长度方向布线图案13A、13B形成于外周面2A当中、夹着沿着通过管轴J的电极方向Z的平面而对称的位置。

在图3及图4的例子中，长度方向布线图案13A、13B分别形成于沿磁通方向Y通过测定管2的管轴J的平面与外周面2A交叉的交叉线JA、JB上。此外，周向布线图案14A的一端连接于面电极10A的第1端部17A中的长度方向X上的面电极10A的中央位置。同样地，周向布线图案14B的一端连接于面电极10B的第2端部17B中的长度方向X上的面电极10B的中央位置。

由此，长度方向布线图案13A、13B形成于从磁通方向Y观察而重合的位置，因此能够准确地避免如前文所述图18所示那样的信号环路的形成，从而能够容易地抑制磁通微分噪声的产生。

此外，周向布线图案14A、14B与面电极10A、10B的连接点只要是夹着管轴J对称的位置，也就是说，只要是在面电极10A、10B的长度方向X上相同的位置上相连，则也可不为面电极10A、10B的中央位置。

另外，通过在交叉线JA、JB上形成长度方向布线图案13A、13B，周向布线图案14A、14B的长度变得相等，使得整个管侧布线图案12A、12B的长度变得相等，因此能够抑制因管侧布线图案12A、12B的长度的差异而发生的来自面电极10A、10B的电动势Va、Vb的相位差或振幅等的不平衡。再者，若是在测量精度上可以忽略这些不平衡的程度，则长度方向布线图案13A、13B也可不在交叉线JA、JB上，只要形成于从磁通方向Y观察而重合的位置即可。

图6是使用了前置放大器的差动放大电路的构成例。如图6所示，前置放大器5U具备分别将来自面电极10A、10B的电动势Va、Vb单独加以低阻抗化并输出的2个运算放大器UA、UB。这些运算放大器UA、UB封装在同一IC组件内(双运算放大器)。此外，它们对输入的Va、Vb进行差动放大，并将得到的差动输出作为检测信号Vin输出至图2的信号放大电路21。

具体来说，Va输入到UA的非反相输入端子(+)，Vb输入到UB的非反相输入端子(+)。此外，UA的反相输入端子(-)经由电阻元件R1连接到UA的输出端子，UB的反相输入端子(-)经由电阻元件R2连接到UB的输出端子。并且，UA的反相输入端子(-)经由电阻元件R3连接到UB的反相输入端子(-)。此时，通过使R1、R2的值相等而使得UA、UB的放大率一致。由这些R1、R2的值和R3的值决定放大率。

来自面电极10A、10B的电动势Va、Vb是相互表示逆相的信号，通过使用UA、UB在前置放大器基板5上构成这种差动放大电路，即便从励磁线圈3A、3B或测定管2受到热的影响而导致Va、Vb产生了温度漂移，Va、Vb也会被差动放大。由此，在检测信号Vin中，这些同相的温度漂移得到消除，而且Va、Vb得到相加，从而能够获得良好的S/N比。

[第1实施方式的效果]

像这样，本实施方式是将前置放大器基板5配置在与测定管2交叉的方向上且在产生磁通Φ的磁通区域F的外侧位置，该前置放大器基板5安装有对由面电极10A、10B检测出的电动势进行放大的前置放大器5U。

由此，由于前置放大器基板5被配置于离开励磁线圈3A、3B的位置，因此能够大幅地抑制来自励磁线圈3A、3B产生的热的影响。

另外，由于前置放大器基板5被安装在与测定管2交叉的方向上，因此相比较于沿测定管2的外周面2A安装前置放大器基板5的情况，能够大幅地抑制来自在测定管2内流动的流体的辐射热的影响。

因此，能够抑制由这些热影响引起的前置放大器5U的温度漂移，高精度地测量流量也变得可能。

另外，由于前置放大器基板5被配置于离开励磁线圈3A、3B的位置，因此能够抑制磁通Φ横穿过前置放大器基板5上的布线图案时产生的磁通微分噪声。尤其是，通过将前置放大器基板5安装在沿磁通方向Y的方向上，前置放大器基板5的布线图案与磁通Φ大致平行，因此能够尽可能缩小由布线图案形成的信号回路的、从磁通方向Y观察到的截面积，从而能够大幅地抑制磁通微分噪声。

另外，在本实施方式中，也可以在前置放大器基板5上设置供测定管2的全部或一部分贯通的管孔5H。

由此，能够容易地将前置放大器基板5安装在与测定管2交叉的方向上，在安装时，能够用胶粘剂来容易地安装，并且能够简化前置放大器基板5的安装所需的构成。进一步地，通过使测定管2贯通管孔5H，能用较少的空间将前置放大器基板5安装在与测定管2交叉的方向上，从而能够实现符合FA市场要求的电容式电磁流量计的小型化。

另外，在本实施方式中，也可以通过屏蔽罩6对面电极10A、10B、连接布线11A、11B、以及前置放大器5U进行屏蔽。

由此，阻抗高的电路部分整体被屏蔽罩6所屏蔽，因此能够抑制外部噪声的影响。

另外，在本实施方式中，也可以在前置放大器基板5中、至少与屏蔽罩6抵接的区域，形成连接到接地电位的由接地层(グランドプレーン)构成的屏蔽图案(接地图案)。

由此，屏蔽罩6中与前置放大器基板5抵接的面也可以开口，能够简化屏蔽罩6的结构。

另外，在本实施方式中，连接布线11A也可以由管侧布线图案12A、基板侧布线图案5A以及跨接线15A构成，该管侧布线图案12A形成于外周面2A，一端被连接至面电极10A，该基板侧布线图案5A形成于前置放大器基板5，一端被连接至前置放大器5U，该跨接线15A连接管侧布线图案12A的另一端与基板侧布线图案5A的另一端。

同样地，连接布线11B也可以由管侧布线图案12B、基板侧布线图案5B以及跨接线15B构成，该管侧布线图案12B形成于外周面2A，一端被连接至面电极10B，该基板侧布线图案5B形成于前置放大器基板5，一端被连接至前置放大器5U，该跨接线15B连接管侧布线图案12B的另一端与基板侧布线图案5B的另一端。

由此，在连接布线11A、11B中的面电极10A、10B到印刷基板5的附近位置的区间内是使用形成于外周面2A的管侧布线图案12A、12B。因此，能像前文所述的使用一对布线电缆的情况那样简化布线电缆的布设、固定等安装作业。

另外，在本实施方式中，管侧布线图案12A也可以由长度方向布线图案13A和周向布线图案14A构成，该长度方向布线图案13A从前置放大器基板5的附近位置沿长度方向X形成在磁通区域F的方向上，该周向布线图案14A从长度方向布线图案13A的端点沿测定管2的周向W形成到面电极10A。

同样地，管侧布线图案12B也可以由长度方向布线图案13B和周向布线图案14B构成，该长度方向布线图案13B从前置放大器基板5的附近位置沿长度方向X朝磁通区域F的方向，形成于从磁通方向Y看与长度方向布线图案13A重合的位置，该周向布线图案14B从长度方向布线图案13B的端点沿测定管2的周向W形成到面电极10B。

由此，长度方向布线图案13A、13B形成于与从磁通方向Y看重合的位置，因此能够准确地避免像前文所述图18所示那样的信号环路的形成，从而能够容易地抑制磁通微分噪声的产生。

[第2实施方式]

接下来，参照图7，对本发明的第2实施方式的电容式电磁流量计进行说明。图7是第2实施方式的检测部的主视图。

在第1实施方式中，作为相对于测定管2的前置放大器基板5的安装方法，以用胶粘剂对使测定管2贯通管孔5H的外周面2A与管孔5H的端部进行固定的情况为例进行了说明。在本实施方式中，通过将管孔5H的端部压焊在测定管2的外周面2A上，来对安装前置放大器基板5的情况进行说明。

如图7所示，搭载本实施方式的前置放大器基板也可在管孔5H的孔壁面上具备凸部5T，该凸部5T与外周面2A抵接。由此，变为管孔5H的端部与外周面2A局部接触，与跨及管孔5H的端部的全周而与外周面2A接触的构成相比，能够抑制从测定管2传递至前置放大器基板5的热的影响。

另外，在将测定管2压入至管孔5H时，凸部5T的变形和因凸部5T而形成的管孔5H的端部与外周面2A的间隙使得测定管2的压入变得容易，因此无须准备压入专用的夹具，能够减轻作业负担。

另外，通过将测定管2压入至管孔5H，能够容易地固定前置放大器基板5，还能减轻将跨接线15A、15B焊接至管侧布线图案12A、12B和基板侧布线图案5A、5B时的作业负担。

[第3实施方式]

接下来，参照图8～图10对本发明的第3实施方式的电容式电磁流量计100的检测部20进行说明。图8是第3实施方式的检测部的俯视图。图9是第3实施方式的检测部的侧视图。图10是第3实施方式的检测部的主视图。

在第1实施方式中，以用1个屏蔽罩6对面电极10A、10B、连接布线11A、11B、以及前置放大器5U一起进行屏蔽的情况为例进行了说明。在本实施方式中，对将前置放大器5U与面电极10A、10B以及连接布线11A、11B单独进行屏蔽的情况进行说明。

也就是说，如图8～图10所示，本实施方式的检测部20具备2个屏蔽罩6A、6B，用屏蔽罩6A对面电极10A、10B以及连接布线11A、11B进行屏蔽，用屏蔽罩6B对前置放大器5U进行屏蔽。

屏蔽罩6A、6B都是由连接到接地电位的金属板构成的罩子，从前文所述屏蔽罩6分离出屏蔽前置放大器5U的部分来作为屏蔽罩6B。

由此，根据本实施方式，如图10所示，相较于图5，能够容易地将前置放大器5U安装于前置放大器基板5中离开测定管2的位置，从而能够进一步抑制来自测定管2的热影响。

另外，与屏蔽罩6相比，屏蔽罩6A的形状是长方形，因此相较于屏蔽罩6，能够削减部件成本、装配工作。另外，屏蔽罩6B能够容易地安装于前置放大器基板5，从而只要使用市售产品，还能削减部件成本。

[实施方式的扩展]

以上，参照实施方式对本发明进行了说明，但本发明不限定于上述实施方式。可以在本发明的范围内对本发明的构成和详情进行本领域技术人员能够理解的各种变更。此外，各实施方式可以在不发生矛盾的范围内任意组合来加以实施。

符号说明

100…电容式电磁流量计，

1…流路，

2…测定管，

3A、3B…励磁线圈，

4A、4B…磁轭面，

5…前置放大器基板，

5A、5B…基板侧布线图案，

5C、5D…焊垫，

5T…凸部，

5G…屏蔽图案，

5H…管孔，

5U…前置放大器，

6、6A、6B…屏蔽罩，

10A、10B…面电极，

11A、11B…连接布线，

12A、12B…管侧布线图案，

13A、13B…长度方向布线图案，

14A、14B…周向布线图案，

15A、15B…跨接线，

16A、16B…焊垫，

17A、17B…端部，

20…检测部，

21…信号放大电路，

22…信号检测电路，

23…励磁电路，

25…传送电路，

26…设定显示电路，

27…运算处理电路，

27A…励磁控制部，

27B…流量算出部，

UA、UB…运算放大器，

R1、R2、R3…电阻元件，

L…传送线路，

Va、Vb…电动势，

Vin…检测信号，

Φ…磁通，

F…磁通区域，

X…长度方向，

Y…磁通方向，

Z…电极方向，

W…周向，

J…管轴，

JA、JB…交叉线。

Claims

1.一种电容式电磁流量计，其特征在于，具备：

测定管，其供成为测量对象的流体流动；

励磁线圈，其沿着与作为所述测定管的长度方向的第1方向正交的第2方向，对所述流体施加磁通；

一对面电极，其由第1面电极及第2面电极构成，所述第1面电极及所述第2面电极沿着与所述第1方向及所述第2方向正交的第3方向，夹着所述测定管被相对配置于所述测定管的外周面；

前置放大器基板，其安装有对由所述一对面电极检测出的电动势进行放大的前置放大器；以及

一对连接布线，其由第1连接布线及第2连接布线构成，所述第1连接布线及所述第2连接布线分别将所述第1面电极及所述第2面电极与所述前置放大器电连接，

所述前置放大器基板被配置在与所述测定管交叉的方向上且在沿所述第1方向从所述励磁线圈分离的位置。

2.一种电容式电磁流量计，其特征在于，具备：

测定管，其供成为测量对象的流体流动；

一对连接布线，其由第1连接布线及第2连接布线构成，所述第1连接布线及所述第2连接布线分别将所述第1面电极及第2面电极与所述前置放大器电连接，

所述前置放大器基板被配置在与所述测定管交叉的方向上且在产生所述磁通的磁通区域的外侧位置。

3.根据权利要求1或2所述的电容式电磁流量计，其特征在于，

所述前置放大器基板具有供所述测定管的全部或一部分贯通的管孔。

4.根据权利要求3所述的电容式电磁流量计，其特征在于，

所述前置放大器基板在所述管孔的孔壁面上具备与所述测定管的外周面抵接的多个凸部。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的电容式电磁流量计，其特征在于，还具备屏蔽罩，所述屏蔽罩对所述一对面电极、所述一对连接布线、以及所述前置放大器进行屏蔽。

6.根据权利要求5所述的电容式电磁流量计，其特征在于，

所述前置放大器基板至少在与所述屏蔽罩抵接的区域具有屏蔽图案。

7.根据权利要求5或6所述的电容式电磁流量计，其特征在于，

所述屏蔽罩由对所述一对面电极以及所述一对连接布线进行屏蔽的屏蔽罩以及对所述前置放大器进行屏蔽的屏蔽罩这两个分别单独的屏蔽罩构成。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的电容式电磁流量计，其特征在于，

所述第1连接布线由第1管侧布线图案、第1基板侧布线图案以及第1跨接线构成，所述第1管侧布线图案形成于所述测定管的外周面，一端被连接至所述第1面电极，所述第1基板侧布线图案形成于所述前置放大器基板，一端被连接至所述前置放大器，所述第1跨接线连接所述第1管侧布线图案的另一端与所述第1基板侧布线图案的另一端，

所述第2连接布线由第2管侧布线图案、第2基板侧布线图案以及第2跨接线构成，所述第2管侧布线图案形成于所述测定管的外周面，一端被连接至所述第2面电极，所述第2基板侧布线图案形成于所述前置放大器基板，一端被连接至所述前置放大器，所述第2跨接线连接所述第2管侧布线图案的另一端与所述第2基板侧布线图案的另一端。

9.根据权利要求8所述的电容式电磁流量计，其特征在于，

所述测定管由陶瓷构成。

所述第1面电极及所述第2面电极和所述第1管侧布线图案及所述第2管侧布线图案由在所述测定管的外周面上通过金属化处理而一体形成的金属薄膜构成。