JP2000081346A - Electromagnetic flowmeter not filled with water - Google Patents

Electromagnetic flowmeter not filled with water

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JP2000081346A
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Yutaka Yoshida
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress fluctuation or error in the measurement off low rate when the flow rate increases abruptly or a solid matter rubs an electrode. SOLUTION: Fluctuation in an electrode signal is captured by an MPU59A when the flow rate increases abruptly or a solid matter rubs an electrode and when it exceeds a specified level, a short circuit switch S2 is turned off as shown on Fig. (b). At the same time, the flowmeter is operated in a mode for not exciting a lower exciting coil but exciting only an upper exciting coil. When fluctuation in the electrode signal is settled below the specified level, operation is returned back to normal exciting mode. The short circuit switch S2 is also reset to repeat on/off operation. More specifically, function for correcting conductivity and compensating nonexcitation are interrupted temporarily when the electrode signal fluctuates significantly.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は電磁流量計の改良に
関する。
The present invention relates to an improvement of an electromagnetic flow meter.

【0002】[0002]

【従来の技術】〔第1の従来技術〕出願人は、流路内を
非満水状態で流れる流体の流量を電磁流量計の原理に基
いて計測する流量計測方法と、その方法に使う流量検出
器を提案した(1991年1月22日出願、特願平3−
5631号)。この出願の内容は国際公開番号WO93
/05367に引用されて公知である。
2. Description of the Related Art [First Prior Art] The applicant has a method of measuring a flow rate of a fluid flowing in a non-full state in a flow path based on the principle of an electromagnetic flowmeter, and a flow rate detection method used in the method. (Application filed January 22, 1991;
No.5631). The content of this application is international publication number WO93
And is known by reference to US Pat.

【0003】この流量検出方法と流量検出器を、図6〜
図10に基いて説明する。以下これを第1の従来技術と
いう。図6〜図8において、1は断面が円形の流路、
2,2は流路1の中心を通る垂直線に対し対称の位置に
設けた1対の電極、3Aと3Bは第1と第2の励磁コイ
ルで、それぞれ異なる磁束密度分布BAとBBを異なる
期間(時間)の間に発生する。符号4はこのような構造
の流量検出器を示す。
The flow detection method and the flow detector are shown in FIGS.
A description will be given based on FIG. Hereinafter, this is referred to as a first conventional technique. 6 to 8, reference numeral 1 denotes a channel having a circular cross section,
Reference numerals 2 and 2 denote a pair of electrodes provided at positions symmetrical with respect to a vertical line passing through the center of the flow path 1. Reference numerals 3A and 3B denote first and second excitation coils, which have different magnetic flux density distributions BA and BB. Occurs during the period (hours). Reference numeral 4 indicates a flow detector having such a structure.

【0004】5は励磁回路で、タイミング回路6の信号
に応じて、第1と第2の励磁コイル3Aと3Bとを交互
に励磁する。7は電極2,2間に誘起した電圧を増幅し
て出力するプリアンプ、S1 は切り替えスイッチで、タ
イミング回路6の信号で切替作動し、前記2つの励磁コ
イル3Aと3Bの励磁時期の切替と同期して切替作動
し、第1の励磁コイル3Aが励磁されているときにa側
に、第2の励磁コイル3Bが励磁されているときにb側
に切り替えられる。
An excitation circuit 5 alternately excites the first and second excitation coils 3A and 3B according to the signal of the timing circuit 6. 7 preamplifier for amplifying and outputting a voltage induced between the electrodes 2, 2, S 1 is a toggle switch, and the switching operation by a signal from the timing circuit 6, and the switching of the excitation timing of the two excitation coils 3A and 3B The switching operation is performed in synchronization with the switching to the side a when the first excitation coil 3A is excited and to the side b when the second excitation coil 3B is excited.

【0005】8Aと8Bは切替スイッチS1 のa接点と
b接点の信号を入力してオフセット補償、サンプル&ホ
ールドする増幅回路、9はCPU回路、10は増幅器8
A,8Bからのアナログ信号をデジタル信号に変換する
A/D変換回路、11は演算回路で、後述する演算を行
うプログラムを備えている。12は演算結果としての流
量信号を出力する出力端子である。
[0005] 8A and 8B are offset compensation by inputting the signal of a contact and b-contact of the switch S 1, the sample-and-hold amplifying circuit, a CPU circuit 9, 10 amplifier 8
An A / D converter circuit for converting analog signals from A and 8B into digital signals. Reference numeral 11 denotes an arithmetic circuit, which has a program for performing arithmetic operations described later. Reference numeral 12 denotes an output terminal for outputting a flow rate signal as a calculation result.

【0006】図9は図6の電磁流量計タイミングチャー
トで、上から順に、タイミング回路6の信号、第1の励
磁コイル3Aの励磁電流、第2の励磁コイル3Bの励磁
電流、切替スイッチS1 の動作、プリアンプ7の出力、
増幅回路8Aの入力、増幅回路8Bの入力をそれぞれ示
す。
FIG. 9 is a timing chart of the electromagnetic flow meter of FIG. 6, in which, from the top, the signal of the timing circuit 6, the exciting current of the first exciting coil 3A, the exciting current of the second exciting coil 3B, and the changeover switch S 1. Operation, output of preamplifier 7,
The input of the amplifier circuit 8A and the input of the amplifier circuit 8B are shown.

【0007】流路1に流れる非満水状態の流体の流量を
計測するには、次の手順による。 手順1.流量を計測すべき流路1と同じ断面形状の流路
を用い、この流路の勾配を一定にして水位hを変え、そ
の水位のときの流量Qに応じた出力OAとOBとを予め
計測しておく。同一流路において、水位と流量は1対1
の関係にある。なお、出力OAとOBは電磁流量計の原
理による流量検出器4を用い、同じ流量Qを第1と第2
の励磁コイル3Aと3Bでそれぞれ計測したときの流量
信号である(図10(a))。
[0007] The following procedure is used to measure the flow rate of the non-full fluid flowing through the flow path 1. Procedure 1. Using a flow path having the same cross-sectional shape as the flow path 1 for which the flow rate is to be measured, changing the water level h while keeping the gradient of the flow path constant, and previously measuring the outputs OA and OB corresponding to the flow rate Q at the water level. Keep it. In the same channel, water level and flow rate are 1: 1
In a relationship. The outputs OA and OB are measured using the flow rate detector 4 based on the principle of an electromagnetic flow meter, and the same flow rate Q is measured for the first and second outputs.
10 is a flow rate signal when measured by the excitation coils 3A and 3B, respectively (FIG. 10A).

【0008】手順2.被測定流体が流れている流路1の
未知の流量Q′を前記流量検出器4で計測し、出力O
A′とOB′を得る。 手順3.OB′とOA′の比OB′/OA′を求め、手
順1で求めたOBとOAとの比OB/OAがOB′/O
A′と同じ値になる流量Qαを手順1のデータから求め
(図10(b)(c))、この流量Qαのときの手順1
の出力OAαから、手順1における流量Qαの条件のと
きの感度OAα/Qαを算出する(図10(d))。
Procedure 2. The unknown flow rate Q 'in the flow path 1 through which the fluid to be measured flows is measured by the flow rate detector 4 and the output O
A 'and OB' are obtained. Procedure 3. The ratio OB '/ OA' between OB 'and OA' is determined, and the ratio OB / OA between OB and OA determined in step 1 is OB '/ O.
The flow rate Qα that becomes the same value as A ′ is obtained from the data of the procedure 1 (FIGS. 10B and 10C), and the procedure 1 for the flow rate Qα is obtained.
OAα / Qα under the condition of the flow rate Qα in the procedure 1 is calculated from the output OAα (FIG. 10D).

【0009】手順4.手順2で計測した出力OA′と、
手順3で得た感度OAα/Qαとから、未知の流量Q′
を次の式で算出する。 Q′=OA′・Qα/OAα このようにして、水位を検出しなくて、未知の流量Q′
を求める方法を提案した。
Procedure 4. The output OA 'measured in step 2;
From the sensitivity OAα / Qα obtained in step 3, the unknown flow rate Q ′
Is calculated by the following equation. Q ′ = OA ′ · Qα / OAα In this way, without detecting the water level, the unknown flow rate Q ′
We proposed a method of seeking.

【0010】〔第2の従来技術〕上記流量計測方法で
は、用いる流量検出器4が、電極とアース間の位置関
係、電極形状と励磁磁束密度分布の関係が両者ともに、
その対称性が失われ易いので、導電率の影響による計測
誤差が生じるという欠点があった。
[Second Prior Art] In the flow rate measuring method described above, the flow rate detector 4 to be used is designed so that the positional relationship between the electrode and the earth and the relationship between the electrode shape and the excitation magnetic flux density distribution are both the same.
Since the symmetry is easily lost, there is a disadvantage that a measurement error occurs due to the influence of the conductivity.

【0011】そこで、出願人は、かかる欠点を解消でき
る非満水用電磁流量計を国際公開番号WO93/053
67で提案した(以下これを第2の従来技術という)。
この非満水用電磁流量計は、個々に励磁できる上側励磁
コイルCuと下側励磁コイルC1と1対の対抗する電極
22を有する本体部分24と、次の(a)〜(g)の要
件を有する変換器部分32とを具備している。(図1
1,12参照)。
[0011] Therefore, the applicant has proposed an electromagnetic flow meter for non-full water which can solve such a drawback, as described in International Publication No. WO93 / 053.
67 (hereinafter referred to as a second conventional technique).
This non-filled electromagnetic flowmeter has a main body portion 24 having an upper exciting coil Cu and a lower exciting coil C1, which can be individually excited, and a pair of opposing electrodes 22, and the following requirements (a) to (g). And a transducer portion 32 having the same. (Figure 1
1, 12).

【0012】(a)励磁回路25へ励磁のタイミングを
知らせ、増幅回路AMPへタイミングを知らせる励磁タ
イミング回路26を設ける。 (b)短絡スイッチS2 の開閉を制御するタイミング信
号を発生し、同時に演算処理部31へこのタイミングを
知らせる導電率測定タイミング回路28を設ける。
(A) An excitation timing circuit 26 is provided for notifying the excitation circuit 25 of the timing of excitation and notifying the amplifier circuit AMP of the timing. (B) generating a timing signal for controlling the opening and closing of the short-circuit switch S 2, at the same time providing the conductivity measurement timing circuit 28 to notify the timing to the arithmetic processing unit 31.

【0013】(c)励磁タイミング回路26からの信号
を受け、二つの励磁コイルCu,Clを励磁する励磁回
路25を設ける。 (d)電極22からプリアンプ27へ至る導線をアース
へ短絡する短絡抵抗Rsと、導電率測定タイミング回路
28からの信号により、短絡抵抗Rsを接続したり、切
り離したりするスイッチS2 を設ける。
(C) An excitation circuit 25 for receiving a signal from the excitation timing circuit 26 and exciting the two excitation coils Cu and Cl is provided. A short circuit resistance Rs shorting from (d) electrode 22 to ground the conductor leading to the preamplifier 27, a signal from the conductivity measurement timing circuit 28, connect the short circuit resistance Rs, a switch S 2 to or disconnect.

【0014】(e)電極22間の信号電圧を増幅するプ
リアンプ27を設ける。 (f)増幅回路AMPの出力をA/D変換するA/D変
換回路30と、このデータを処理して流量出力信号を出
力する演算処理回路31を設ける。
(E) A preamplifier 27 for amplifying a signal voltage between the electrodes 22 is provided. (F) An A / D conversion circuit 30 for A / D converting the output of the amplification circuit AMP and an arithmetic processing circuit 31 for processing this data and outputting a flow rate output signal are provided.

【0015】図13に典型的な測定1サイクルのタイミ
ングチャートを示す。図の期間a〜fで測定の1サイク
ルである。まず各々の信号について簡単に説明する。 (i)上側励磁コイルCuは期間a,bと期間e,fに
励磁される。
FIG. 13 shows a timing chart of one typical measurement cycle. One cycle of measurement is performed in periods a to f in the figure. First, each signal will be briefly described. (I) The upper excitation coil Cu is excited during periods a and b and periods e and f.

【0016】(ii)下側励磁コイルC1は期間c,dに
励磁される。 (iii)導電率測定用短絡スイッチS2 は期間e,fの間
だけ閉となる。 (iv) プリアンプ27の出力には励磁の違い、短絡スイ
ッチS2 の位置に応じた出力が現れる。
(Ii) The lower excitation coil C1 is excited during periods c and d. (Iii) conductivity measurement shunt switch S 2 is closed only during the periods e, f. The difference excitation in the output of the (iv) pre-amplifier 27, the output appears in response to the position of the short-circuit switch S 2.

【0017】(v)第1の増幅回路AMPuは上側励磁
コイルCuで励磁されている間のプリアン27の出力を
積分し積分が完了した時点でこれをホールドし出力す
る。従って期間a,bの積分値が時刻t2 に確定し、期
間e,fの積分値は時刻t6 に確定する。
(V) The first amplifier circuit AMPu integrates the output of the Prian 27 while being excited by the upper excitation coil Cu, and holds and outputs this when integration is completed. Accordingly period a, the integral value of b is fixed at the time t 2, the period e, the integral value of f is determined at time t 6.

【0018】次に得られた信号の処理手順について説明
する。 1.予め次の3種のデータを測定し演算処理部31に記
憶しておく。 上側励磁(下側でも可)の時の第1の増幅回路AMP
uの出力Euと、その時の実流量Qとの比g≡Q/Eu
は水位hと導電率cを決めてやれば一定値となる。この
g(h,c)を測定しておく。
Next, the processing procedure of the obtained signal will be described. 1. The following three types of data are measured in advance and stored in the arithmetic processing unit 31. First amplifier circuit AMP at upper excitation (or lower excitation)
ratio of output Eu of u to actual flow rate Q at that time g≡Q / Eu
Becomes a constant value if the water level h and the conductivity c are determined. G (h, c) is measured in advance.

【0019】上側励磁の時の第1の増幅回路AMPu
の出力Euと、下側励磁の時の第2の増幅回路AMPl
の出力Elとの比p≡El/Euも水位hと導電率cを
決めれば一定値となる。このp(h,c)を測定してお
く。
First amplifier circuit AMPu at upper excitation
And the second amplifier circuit AMPl at the time of lower excitation.
Is also constant when the water level h and the conductivity c are determined. This p (h, c) is measured in advance.

【0020】上側励磁で短絡スイッチS2 開の時の出
力Euと、短絡スイッチS2 閉の出力Eu′との比s≡
Eu′/Euも水位hと導電率cにより決定される。こ
のs(h,c)を測定しておく。 2.実際の計測時に得られた信号Eu,Elにより、比
0 =El/Euを求める。p(h,c)=p0 とおけ
ばh−c平面上に一つの曲線が図14のように描ける。
勿も、この曲線はp=p0 平面上にあるが、これをh−
c平面へ正射影した曲線を使う。
The ratio s≡ between the output Eu when the short-circuit switch S 2 is open due to the upper excitation and the output Eu ′ when the short-circuit switch S 2 is closed.
Eu '/ Eu is also determined by the water level h and the conductivity c. This s (h, c) is measured. 2. The ratio p 0 = El / Eu is obtained from the signals Eu and El obtained during the actual measurement. If p (h, c) = p 0 , one curve can be drawn on the hc plane as shown in FIG.
Of course, this curve is on the p = p 0 plane,
Use the curve orthogonally projected on the c-plane.

【0021】先の従来技術(第1の従来技術)で説明し
た計測方法ではp0 と水位hとが一対一の関係にあると
の前提に立っていた。即ち、p0 は、図14の点線に示
すように、縦軸に平行な直線で表されると考えていた。
第2の従来技術は、p0 が図14の実線で示すように、
水位hと一対一の関係になく、そこに導電率が関与して
おり、これが測定誤差の原因となるという発明者らが新
たにみつけた課題を解決するものであった。
The measuring method described in the prior art (first prior art) is based on the premise that p 0 and water level h have a one-to-one relationship. That, p 0, as shown in dotted line in FIG. 14, it has been considered to be represented by a straight line parallel to the longitudinal axis.
In the second prior art, p 0 is represented by a solid line in FIG.
There is no one-to-one relationship with the water level h, and the conductivity is involved there, which solves the problem newly found by the inventors, which causes a measurement error.

【0022】つまり、上側コイルと下側コイルの出力E
u及びElのみから正確に水位を求めることができな
い。 3.そこで、本発明者らは、上側コイル及び/又は下側
コイルの出力に何らかの処理を加え、得られた結果を図
14と同様にh−c平面上の曲線とするよう検討した。
そのような曲線が得られれば、それと図14の曲線との
交点を求めることにより、上下コイルの出力から水位h
及び導電率cを特定できることとなるからである。換言
すれば、2つの変数h及びcを持つ方程式を2つ得るこ
とにより、その解として水位hを求める。そのとき同時
に導電率cが求まる。
That is, the output E of the upper coil and the lower coil
The water level cannot be determined accurately from only u and El. 3. Therefore, the present inventors have considered that the output of the upper coil and / or the lower coil is subjected to some processing, and the obtained result is a curve on the hc plane as in FIG.
If such a curve is obtained, an intersection between the curve and the curve in FIG.
And the conductivity c can be specified. In other words, the water level h is obtained as a solution by obtaining two equations having two variables h and c. At that time, the conductivity c is determined at the same time.

【0023】本発明者らは既述の比s≡Eu′/Euに
注目した。そして、s0 =Eu′/Euを求め、s
(h,c)=s0 とおくと、同じく一つの曲線が図15
のように得られた。h−c平面へ正射影することは同
じ。
The present inventors have paid attention to the aforementioned ratio s≡Eu ′ / Eu. Then, s 0 = Eu ′ / Eu is obtained, and s 0 = Eu ′ / Eu is obtained.
If (h, c) = s 0 , one curve is also shown in FIG.
It was obtained as follows. The orthographic projection to the hc plane is the same.

【0024】なお、流管1内の水位hと被測定流体の導
電率cで決まる流量計本体部分24の出力インピーダン
スをRwとすると、流量計本体に発生する流量信号Eは
図17に示すように、出力インピーダンスRwとプリア
ンプ27の入力インピーダンスRiで分圧されてプリア
ンプ27へ入るが、通常Rw≪Riなので、Ei≒Eで
ある。
Assuming that the output impedance of the flowmeter main body 24 determined by the water level h in the flow tube 1 and the conductivity c of the fluid to be measured is Rw, the flow signal E generated in the flowmeter main body is as shown in FIG. Then, the voltage is divided by the output impedance Rw and the input impedance Ri of the preamplifier 27 and enters the preamplifier 27. However, since Rw ≒ Ri, Ei 通常 E.

【0025】ここで短絡スイッチS2 を閉じてやると、
同じくRs≪Riとしておけば Ei≒Rs・E/(Rw+Rs) である。従って前記sの定義により s=Rs/(Rw+Rs) である。Rsは既知であり、Rw(h,c)だからs
(h,c)と書ける。
Here, when the short-circuit switch S 2 is closed,
Similarly, if Rs≪Ri, Ei ≒ Rs ・ E / (Rw + Rs). Therefore, according to the definition of s, s = Rs / (Rw + Rs). Rs is known and Rw (h, c), so s
(H, c).

【0026】4.第1の従来技術では水位hが流量Qと
一対一の関係にあり、p0 =El/Eu(=OB/O
A)が流量Q(即ち水位h)と一対一の関係にあること
を前提にして実流量を求めていたが、既述の説明からp
0 =p(h,c)であるため、より精度の高い測定を行
うには第1の従来技術で説明した方法は利用できない。
4. In the first prior art, the water level h has a one-to-one relationship with the flow rate Q, and p 0 = El / Eu (= OB / O
The actual flow rate was calculated on the assumption that A) had a one-to-one relationship with the flow rate Q (that is, the water level h).
Since 0 = p (h, c), the method described in the first prior art cannot be used for performing more accurate measurement.

【0027】そこで発明者らは既述の比g≡Q/Euが
水位h及び導電率cの関数であることに着目した。即
ち、この図14と図15の二つの曲線の交点が現在の水
位h0 と導電率c0を現している(図16)から、g=
0 (h0 ,c0 )によりg0 が求まる。gの定義によ
り、現在の流量Q0 をQ0 =g0 Euとして求める。
Therefore, the inventors have noticed that the ratio g≡Q / Eu described above is a function of the water level h and the conductivity c. That is, since the intersection of the two curves in FIGS. 14 and 15 represents the current water level h 0 and the conductivity c 0 (FIG. 16), g =
g 0 (h 0, c 0 ) by g 0 is obtained. According to the definition of g, the current flow rate Q 0 is obtained as Q 0 = g 0 Eu.

【0028】本手法は、gに影響を与えるパラメータh
とcを、 s(h,c)=s0 p(h,c)=p0 なる連立方程式を解いて求めようとするもので、導電率
Cを求めることで導電率の変化による誤差を補正する。
The method uses a parameter h that affects g.
And c are determined by solving a simultaneous equation of s (h, c) = s 0 p (h, c) = p 0 , and the conductivity C is corrected to correct an error due to a change in conductivity. I do.

【0029】この第2の従来技術の具体例を図18に示
す。図18に示すように、流路1の内径がφ200、短
絡抵抗Rsが100Ω、プリアンプ27の入力インピー
ダンスが100MΩの場合、前記図14、図15に相当
する曲線を取ると図19,図20になる。
FIG. 18 shows a specific example of the second prior art. As shown in FIG. 18, when the inner diameter of the flow path 1 is φ200, the short-circuit resistance Rs is 100Ω, and the input impedance of the preamplifier 27 is 100 MΩ, the curves corresponding to FIGS. Become.

【0030】図20の水位hが1.0以上の部分は満管
のまま流体を圧送している状態で、便宜上プロットされ
ている。次に、この具体例の測定方法を図21のフロー
チャートに基いて説明する。
The portion where the water level h is 1.0 or more in FIG. 20 is plotted for the sake of convenience in a state where the fluid is being pumped while being full. Next, the measuring method of this specific example will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0031】なお、図22は、比g≡Q/Euと水位h
及び導電率cとの関係を示すグラフである。この図22
の関係、更には図19及び20の関係は演算処理部31
のメモリに予め格納されている。
FIG. 22 shows the ratio g≡Q / Eu and the water level h.
4 is a graph showing a relationship between the temperature and the conductivity c. This FIG.
19, and the relationship between FIG. 19 and FIG.
Is stored in advance in the memory of the computer.

【0032】ステップ1では、短絡スイッチS2 が開の
ときの上側コイルの出力Eu、同スイッチS2 が閉のと
きの出力Eu′及び下側コイルの出力Elを検出して、
演算処理部31のレジスタへ保存しておく。
[0032] In step 1, the output Eu of the upper coil when the short-circuit switch S 2 open, the switch S 2 detects the output El of the output Eu 'and lower coil when closed,
It is stored in the register of the arithmetic processing unit 31.

【0033】ステップ3では、演算処理部の演算回路が
レジスタからそこに保存されているEu,Elを読みだ
して、p0 =El/Euを計算し、結果を他のレジスタ
に保存する。
In step 3, the arithmetic circuit of the arithmetic processing unit reads Eu and El stored therein from the register, calculates p 0 = El / Eu, and stores the result in another register.

【0034】ステップ5では、同様にして、S0 =E
l′/Euを計算し、結果を他のレジスタへ保存してお
く。ステップ7では、ステップ3で得られたp0 の値を
メモリに格納されている図19のデータと比較して、図
19のデータから得られたp0 に最も近いデータを選択
する。一方、ステップ5で得られたS0 の値をメモリに
格納されている図20のデータと比較して、その中から
得られたS0 に最も近いデータを選択する。このように
して得られた2つのデータの交点から測定時の水位h0
及び導電率c 0 が得られる。
At step 5, similarly, S0= E
Calculate l '/ Eu, save the result in another register
Good. In step 7, p obtained in step 30The value of
Compared to the data of FIG. 19 stored in the memory,
P obtained from 19 data0Select data closest to
I do. On the other hand, S obtained in step 50The value of
Compared with the stored data of FIG.
Obtained S0Select the data closest to. in this way
Water level h at the time of measurement from the intersection of the two data obtained0
And conductivity c 0Is obtained.

【0035】ステップ9では、メモリに格納されている
図22のデータを参照して、ステップ7で決定された水
位h0 及び導電率c0 からg0 を特定する。ステップ1
1では、上側コイルの出力Euをレジスタから読みだす
とともに、該Euとステップ9で得られた比g0 を乗算
し、実流量Q0 を計算する。
In step 9, the water level h 0 and the conductivity c 0 to g 0 determined in step 7 are specified with reference to the data of FIG. 22 stored in the memory. Step 1
In 1, the read out output Eu of the upper coil from the register, multiplied by the ratio g 0 obtained in the Eu and step 9 to calculate the actual flow rate Q 0.

【0036】〔第3の従来技術〕出願人は又、堰と電磁
流量計を組み合わせた流量計(いわば堰式電磁流量計)
であって、満水時でも通常の電磁流量計と同様に流量計
測ができ、しかも非満水時の流量計測に際し、水位測定
の必要がない堰式電磁流量計を特願平4−70846
(特開平5−273015)で提案した。
[Third Prior Art] The applicant also has a flowmeter combining a weir and an electromagnetic flowmeter (a so-called weir-type electromagnetic flowmeter).
Japanese Patent Application No. 4-70846 discloses a weir-type electromagnetic flow meter that can measure the flow rate even when the water is full, similarly to a normal electromagnetic flow meter, and does not need to measure the water level when measuring the flow rate when the water is not full.
(JP-A-5-273015).

【0037】この第3の従来技術の堰式電磁流量計は、
堰と、その上または上流部の流管に水平方向に対向配置
された一対の電極と、流管の上部又は下部の少なくとも
一方に設けられて上下方向の磁界を発生する励磁コイル
とを具備しているものであった。
The third prior art weir-type electromagnetic flow meter has:
A weir, a pair of electrodes arranged in a horizontal direction facing the flow tube on or upstream of the weir, and an excitation coil provided on at least one of the upper and lower portions of the flow tube to generate a vertical magnetic field. Was what it was.

【0038】堰上での臨界点及びその上流側では水深と
流速に一定の関係が成り立ち、この関係は流管と堰の形
状により一意的に決まる関数関係である。そこで、流速
に比例する電極の信号電圧から、前記関数関係等を用い
て非満水時の流量を演算している。
At the critical point on the weir and on the upstream side of the weir, a certain relationship is established between the water depth and the flow velocity, and this relationship is a functional relationship uniquely determined by the shapes of the flow pipe and the weir. Therefore, the flow rate at the time of non-full water is calculated from the signal voltage of the electrode which is proportional to the flow velocity, using the above-described functional relationship and the like.

【0039】〔第4の従来技術〕出願人は、第2の従来
技術において、短絡スイッチS2 が開閉することに伴っ
て発生する直流オフセット電圧の指数関数的な変化の悪
影響を除去して正確な流量計測ができる電磁流量計を特
願平8−37849号(特開平9−229733)で提
案した。
[0039] Fourth prior art] Applicant, in the second prior art, precisely to remove the adverse effect of exponential variation of the dc offset voltage is short-circuited switch S 2 generated with the opening and closing Japanese Patent Application No. 8-37849 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-229733) has proposed an electromagnetic flowmeter capable of performing an accurate flow measurement.

【0040】この第4の従来技術では、短絡スイッチS
2 をオフにしたときの流量信号と、オンにしたときの流
量信号に基いて流体の導電率を演算して求める電磁流量
計で、励磁状態で短絡スイッチS2 がオフの時とオンの
時の流量信号を求めた後、無励磁状態で前記励磁状態と
同様に短絡スイッチS2 がオフの時とオンの時の流量信
号を求め、前記励磁状態での流量信号から無励磁状態で
の流量信号を引き算して、短絡スイッチS2 がオフ・オ
ンすることに伴って発生する直流オフセット電圧の変動
の悪影響を除去して計測精度の向上を図っており、いわ
ば無励磁補償を行っている。
In the fourth prior art, the short-circuit switch S
An electromagnetic flowmeter that calculates and calculates the conductivity of the fluid based on the flow signal when the switch 2 is turned off and the flow signal when the switch 2 is turned on. flow rate at the sought after flow rate signal, the excitation state as well as short-circuit switch S 2 is determined the flow rate signal at the time and on the off de-energized, de-energized from the flow signal at the excitation state by subtracting signals, shorting switch S 2 is performed with the aim to improve the DC offset voltage removed to measurement accuracy the adverse effects of fluctuations in the generated along with the turning off-on, so to speak a non-excitation compensation.

【0041】〔第5の従来技術〕本願発明者らは、特願
平4−70846号の計測原理に基づく堰式非満水電磁
流量計の改良研究を行っている。そして、その開発課題
において次の(a)(b)2点が分かった。
[Fifth Prior Art] The inventors of the present application are conducting an improvement study on a weir-type non-filled electromagnetic flowmeter based on the measurement principle of Japanese Patent Application No. 4-70846. Then, the following two points (a) and (b) were found in the development subject.

【0042】(a)第2の従来技術(国際公開番号WO
93/05367)に基づく導電率補正を行った方が計
測精度が良い。 (b)特願平8−37849号に基づく無励磁補償を行
った方が計測精度が良い。
(A) Second prior art (international publication number WO
93/05367), the measurement accuracy is better when the conductivity is corrected. (B) Measurement accuracy is better when non-excitation compensation is performed based on Japanese Patent Application No. 8-37849.

【0043】そのため、堰式非満水電磁流量計の改良さ
れた全体のブロック構成は図23のようになった。流管
51には堰52が設けられ、堰52には電極53,5
3、アース電極54が設けてある。上励磁コイル55と
下励磁コイル56は励磁回路57により別々に励磁され
る。短絡スイッチS2 ,S2 と短絡抵抗Rs,Rsが電
極53と接地間に接続されている。
Therefore, the improved overall block configuration of the weir type non-full electromagnetic flowmeter is as shown in FIG. A weir 52 is provided in the flow tube 51, and the weir 52 has electrodes 53 and 5.
3. An earth electrode 54 is provided. The upper excitation coil 55 and the lower excitation coil 56 are separately excited by an excitation circuit 57. Short-circuit switches S 2 , S 2 and short-circuit resistors Rs, Rs are connected between the electrode 53 and the ground.

【0044】58は差動増幅器からなるアンプ、マイク
ロプロセッサ(以下MPUと略記する)59は励磁回路
57への励磁タイミング信号や、A/D変換器60への
サンプリングタイミング信号を発生したり、全体の制御
や演算を行う。61は補正テーブル、62は出力回路で
ある。
Reference numeral 58 denotes an amplifier comprising a differential amplifier, and a microprocessor (hereinafter abbreviated as MPU) 59 generates an excitation timing signal to the excitation circuit 57, a sampling timing signal to the A / D converter 60, and outputs Control and calculation. 61 is a correction table, and 62 is an output circuit.

【0045】図24は図23の堰式非満水電磁流量計の
励磁と短絡スイッチオン・オフ(ON/OFF)の手順
と、アンプの入力電圧(信号電圧)einの変化の代表例
を示す。
FIG. 24 shows a typical example of the excitation and short-circuit switch on / off (ON / OFF) procedures of the weir-type non-full electromagnetic flowmeter of FIG. 23 and a change in the input voltage (signal voltage) ein of the amplifier.

【0046】電極53,53に発生する信号はアンプ5
8に導かれるが、アンプの入力電圧(信号電圧)einが
被測定流体(以下簡単に水と表記する)の導電率による
インピーダンスの影響を受けにくくするため、アンプ5
8の入力インピーダンスRinは通常数十〜数百MΩと
高く設定されている(図25参照)。
The signals generated at the electrodes 53, 53 are
8, the input voltage (signal voltage) ein of the amplifier is hardly affected by the impedance due to the conductivity of the fluid to be measured (hereinafter simply referred to as water).
The input impedance Rin of No. 8 is normally set to a high value of several tens to several hundreds MΩ (see FIG. 25).

【0047】電極53とアース電位間に短絡スイッチS
2 を介して接続される短絡抵抗Rsの抵抗値は、水の導
電率情報を得るのに好都合なように、想定される水のイ
ンピーダンスと同程度の値、即ち数百Ωと低く設定す
る。こうすることで、得られる導電率情報のダイナミッ
クレンジが広がって、導電率の変化による誤差の補正
(導電率補正)に好都合なためである。
Short-circuit switch S between electrode 53 and ground potential
The resistance value of the short-circuit resistor Rs connected via 2 is set to a value similar to the assumed impedance of water, that is, as low as several hundred Ω, so as to obtain the conductivity information of water. By doing so, the dynamic range of the obtained conductivity information is widened, which is convenient for correcting an error due to a change in conductivity (conductivity correction).

【0048】短絡スイッチ(以下短絡SWと略記する)
2 がOFFでかつ下励磁コイル56で励磁している期
間e1と、短絡SWS2 がONでかつ下励磁コイル56
で励磁している期間e3とは、水の導電率の変化によっ
て生じる測定誤差を補正する導電率情報を得るための期
間である。
Short-circuit switch (hereinafter abbreviated as short-circuit SW)
A period e1 to S 2 is excited in and under the excitation coil 56 OFF, the lower and the short-circuit SWS 2 is ON excitation coil 56
The period e3 during which excitation is performed is a period for obtaining conductivity information for correcting a measurement error caused by a change in the conductivity of water.

【0049】期間e1では短絡SWがOFFであるた
め、信号のサンプリング値はeとなる。期間e3では、
図26のように水のインピーダンスをRw、信号電圧を
e/2とし、アンプ58の入力インピーダンスを水のイ
ンピーダンスRwより十分大きいとすれば、差動増幅器
であるアンプ58の+側入力電圧E+ は次の〔数1〕で
表される。
In the period e1, since the short-circuit SW is OFF, the signal sampling value becomes e. In period e3,
Assuming that the impedance of water is Rw, the signal voltage is e / 2, and the input impedance of the amplifier 58 is sufficiently larger than the impedance Rw of water as shown in FIG. 26, the + input voltage E + of the amplifier 58 as a differential amplifier is provided. Is represented by the following [Equation 1].

【0050】[0050]

【数1】 アンプ58の−側入力電圧E- は同様にして次の〔数
2〕で表される。
(Equation 1) Amplifier 58 - side input voltage E - is similarly represented by the following expression (2).

【0051】[0051]

【数2】 従ってアンプ58の入力電圧(信号電圧)einは次の
〔数3〕となる。
(Equation 2) Therefore, the input voltage (signal voltage) ein of the amplifier 58 becomes the following [Equation 3].

【0052】[0052]

【数3】 信号電圧の期間elにおけるサンプリング値eと、期間
e3におけるサンプリング値の比は次の〔数4〕のよう
に水のインピーダンスの関数となるから、〔数4〕を変
形して、水の導電率情報に関するインピーダンスRwを
求めることができる〔数5〕。
(Equation 3) Since the ratio between the sampling value e in the signal voltage period el and the sampling value in the period e3 is a function of the impedance of water as in the following [Equation 4], [Equation 4] is modified to obtain the conductivity of water. The impedance Rw relating to the information can be obtained [Equation 5].

【0053】[0053]

【数4】 (Equation 4)

【0054】[0054]

【数5】 ところが、期間e3において短絡SWをONする操作を
すると、電極53とアース電極が低抵抗Rsで接続され
ることになり、電極間にいわゆる腐食電流が流れて電極
の電位とアース電極の電位は図27に示すように互いに
近づいていこうと時間的に変化する。
(Equation 5) However, when the operation of turning on the short-circuit SW in the period e3 is performed, the electrode 53 and the ground electrode are connected with a low resistance Rs, so that a so-called corrosion current flows between the electrodes, and the potential of the electrode and the potential of the ground electrode are reduced. As shown in FIG. 27, it changes with time to approach each other.

【0055】なお、これらの説明において、電極の電位
とか、図27に示すような電極電位という表現は信号の
電圧分を差し引いたいわゆるオフセット分の電位を指す
(図28参照)。
In these descriptions, the expression “electrode potential” or “electrode potential” as shown in FIG. 27 indicates a so-called offset potential obtained by subtracting a signal voltage (see FIG. 28).

【0056】期間e1・e2では電極53,53からみ
たアンプ58の見掛け上の入力インピーダンスは、短絡
SWがOFFのため高くなるから、電極電位とアース電
位は互いに自然電位に戻ろうとする。この両方の電位変
化は時間的に指数関数的に起こるため、結局e1・e2
の期間、e3の期間それぞれで、電極電位は常に指数関
数的な変化をすることになる。この指数関数的な変化は
サンプリングによって取り込まれ流量信号として扱われ
てしまうため、測定誤差となる(図29参照)。
In the periods e1 and e2, the apparent input impedance of the amplifier 58 as viewed from the electrodes 53 and 53 becomes higher because the short-circuit SW is turned off, so that the electrode potential and the earth potential try to return to their natural potentials. Since both of these potential changes occur exponentially with respect to time, after all, e1 and e2
In each of the period e3 and the period e3, the electrode potential always changes exponentially. This exponential change is taken in by sampling and treated as a flow signal, resulting in a measurement error (see FIG. 29).

【0057】そこで、このe1・e2・e3の期間の直
後に、励磁を行わないで短絡SWの操作だけは同じタイ
ミングで行う無励磁期間e1′・e2′・e3′を設け
ると、期間e1′においては流量信号は全くないが、電
極の指数関数的な電位変化は期間e1と同じだけ含む信
号が得られるから、期間e1におけるサンプリング値か
ら期間e1′におけるサンプリング値を差し引いた値を
新しくサンプリング値E1とすることにより、電極の指
数関数的な電位変化の影響を除いたサンプリング値が得
られる(図30参照)。以下同様にE2,E3を得る。
これを無励磁補償と呼ぶことにする。
Therefore, immediately after this period of e1, e2, and e3, a non-excitation period e1 ', e2', and e3 'is provided, in which only the operation of the short-circuit SW is performed at the same timing without performing excitation. , There is no flow signal at all, but a signal containing the same exponential potential change of the electrode as during the period e1 is obtained. Therefore, a value obtained by subtracting the sampling value during the period e1 ′ from the sampling value during the period e1 is newly sampled. By setting E1, a sampling value excluding the effect of the exponential potential change of the electrode is obtained (see FIG. 30). Hereinafter, E2 and E3 are obtained in the same manner.
This is called non-excitation compensation.

【0058】信号E2と流量とは、導電率を一定にすれ
ば1対1の関係が成り立つから、あらかじめ何点か導電
率をパラメータとして、E2と流量との関係を測定し、
補正テーブルAとして記憶させておく。一方で、同じく
導電率をパラメータとして、E3/E1の比の値と流量
との関係を測定しておき補正テーブルBとして記憶させ
ておく。
Since a one-to-one relationship is established between the signal E2 and the flow rate when the conductivity is constant, the relationship between E2 and the flow rate is measured in advance using the conductivity as a parameter at several points.
It is stored as a correction table A. On the other hand, the relationship between the value of the ratio E3 / E1 and the flow rate is measured using the conductivity as a parameter, and stored as the correction table B.

【0059】補正テーブルAと補正テーブルBの内容を
〔表1〕と〔表2〕にそれぞれ示すが、これら両補正テ
ーブルA,Bは、図23における補正テーブル61を構
成するメモリに記憶させておくものである。
The contents of the correction tables A and B are shown in [Table 1] and [Table 2], respectively. These two correction tables A and B are stored in the memory constituting the correction table 61 in FIG. It is something to keep.

【0060】[0060]

【表1】 [Table 1]

【0061】[0061]

【表2】 なお、〔表1〕の補正テーブルAと〔表2〕の補正テー
ブルBをグラフ化して示すと、それぞれ図31と図32
のようになる。
[Table 2] It should be noted that the correction table A in Table 1 and the correction table B in Table 2 are shown in a graph, and are shown in FIGS. 31 and 32, respectively.
become that way.

【0062】そして、流量Qを図33の流量算出アルゴ
リズムにより算出する。演算はMPU59で行う。図3
4は図33の流量算出アルゴリズムで、補正テーブルA
を使い導電率がCである時の流量とE2の関係を求める
説明図である。
Then, the flow rate Q is calculated by the flow rate calculation algorithm shown in FIG. The calculation is performed by the MPU 59. FIG.
4 is a flow rate calculation algorithm shown in FIG.
FIG. 6 is an explanatory diagram for obtaining the relationship between the flow rate and E2 when the conductivity is C using FIG.

【0063】図35は図33の流量算出アルゴリズム
で、測定して求めたE2の値から流量Qを求める説明図
である。また図36(a)(b)は図33の流量算出ア
ルゴリズムで、流量がQである時のE3/E1と導電率
との関係を〔表2〕の補正テーブルBを使って求める説
明図である。
FIG. 35 is an explanatory diagram for obtaining the flow rate Q from the value of E2 measured and obtained by the flow rate calculation algorithm of FIG. FIGS. 36 (a) and 36 (b) are explanatory diagrams showing the relationship between E3 / E1 and the conductivity when the flow rate is Q using the correction table B of [Table 2] in the flow rate calculation algorithm of FIG. is there.

【0064】そして、図37は図33の流量算出アルゴ
リズムで、求めたE3/E1と導電率の関係式に測定し
たE3/E1を照らして導電率C′を求める説明図であ
る。こうして、第3の従来技術と比較して極めて低い流
量まで精度良く測定できるようになった。図38にこう
した堰式非満水電磁流量計の精度を例示する。
FIG. 37 is an explanatory diagram for obtaining the conductivity C 'by illuminating E3 / E1 measured by the relational expression between the obtained E3 / E1 and the conductivity by the flow rate calculation algorithm of FIG. In this way, it is possible to accurately measure even a very low flow rate as compared with the third conventional technique. FIG. 38 illustrates the accuracy of such a weir type non-full electromagnetic flowmeter.

【0065】[0065]

【発明が解決しようとする課題】前記の非満水電磁流量
計において、電極の自然電位は、電極表面の、水と接触
している部分の電気化学的な平衡により決まっている。
そこで、流量が少ないときには、電極の上の部分は水面
より上に出ているため、電気化学的平衡状態になってい
ない。
In the above-mentioned non-filled electromagnetic flowmeter, the natural potential of the electrode is determined by the electrochemical equilibrium of a portion of the electrode surface in contact with water.
Thus, when the flow rate is small, the portion above the electrode is above the water surface, and is not in an electrochemical equilibrium state.

【0066】今、急に流量が増えると、今まで水につか
っていなかった電極部分が水と接触するようになるた
め、電極の電位が安定するには、新たにこの部分を含め
た、電極と水との接触面全体の電気化学的平衡が達成さ
れなければならない。これには、数秒から、長いときに
は数分を要する。この間電極の電位は安定せず、信号電
圧よりはるかに大きい電圧振幅で不規則に変化する。
If the flow rate suddenly increases, the electrode portion that has not been soaked in water comes into contact with water. Therefore, in order to stabilize the potential of the electrode, the electrode portion including this portion is newly added. An electrochemical equilibrium must be achieved over the entire contact surface between water and water. This can take from a few seconds to a few minutes at long times. During this time, the potential of the electrode is not stable and changes irregularly with a voltage amplitude much larger than the signal voltage.

【0067】無励磁補償・導電率補正ともに励磁・サン
プリング手順の一周期間では流量、導電率及び電極電位
の3つが時間的に一定であることを前提としているが、
この状態ではその前提が成り立たない。
In both the non-excitation compensation and the conductivity correction, it is assumed that the flow rate, the conductivity, and the electrode potential are constant over time during one cycle of the excitation / sampling procedure.
In this state, the premise does not hold.

【0068】例えば、サンプリング期間e1とe1′
で、通常は電極電位の変化は同じと見なせるからE1=
e1−e1′とできるが、電極電位が不安定に変動して
いるときには、この操作をすればかえってE1に不規則
な誤差を導入することになってしまう。期間e2とe
2′、期間e3とe3′についても同様である。
For example, the sampling periods e1 and e1 '
In general, the change in the electrode potential can be regarded as the same, so that E1 =
This can be e1-e1 ', but if the electrode potential fluctuates unstablely, this operation will instead introduce an irregular error into E1. Periods e2 and e
The same applies to 2 ′, periods e3 and e3 ′.

【0069】また、導電率補正はE1とE3が互いに関
連性を持ってある値になることを使って補正を行ってい
るが、このようにE1,E3いずれもばらつきが大きく
なる状況下では、かえって補正によって誤差を導き入れ
てしまうことになる。
The conductivity correction is performed by using the fact that E1 and E3 have a certain value in relation to each other. In this situation, when E1 and E3 both have large variations, Instead, an error is introduced by the correction.

【0070】このように流量が急変したとき、特に急増
したときに電極の自然電位が急激に変化してしばらくの
間一時的に安定しない傾向がある。その結果、無励磁補
償や導電率補正がかえって計測値である流量のばらつき
と誤差の要因になるという問題点があった。
As described above, when the flow rate changes abruptly, particularly when the flow rate suddenly increases, the natural potential of the electrode changes abruptly and tends to be temporarily unstable for a while. As a result, there is a problem that the non-excitation compensation and the conductivity correction may cause a variation and an error in the measured flow rate.

【0071】また、固形物が電極をこすったりするとき
に発生するいわゆるスラリー性のノイズは、要するに電
極電位の不安定性によるノイズであり、このノイズによ
る計測値のばらつきや誤差が無励磁補償や導電率補正に
より強く出てしまうという問題点もあった。
The so-called slurry noise generated when a solid rubs the electrode is, in essence, noise due to instability of the electrode potential. There was also a problem that the ratio correction caused a strong output.

【0072】そこで、本発明はこれらの問題点を解消で
きる非満水電磁流量計を提供することを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a non-filled electromagnetic flowmeter which can solve these problems.

【0073】[0073]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項1の発明は、流路の上側に配置した上励磁コ
イルと、下側に配置した下励磁コイルと、流路の側面に
対向配置した一対の電極とを備え、導電率補正機能と無
励磁補償機能とを有する非満水電磁流量計において、流
量が急増したり、固形物が電極をこすったときの電極信
号の変動をとらえて、一時的に導電率補正と無励磁補償
をやめ、電極信号を変動をとらえる直前の導電率を使っ
て流量を算出することを特徴とする非満水電磁流量計で
ある。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 includes an upper excitation coil disposed above a flow path, a lower excitation coil disposed below the flow path, and a side face of the flow path. In a non-filled electromagnetic flowmeter having a pair of electrodes disposed opposite to each other and having a conductivity correction function and a non-excitation compensation function, the flow rate suddenly increases, and the fluctuation of the electrode signal when a solid rubs the electrode is described. This non-full electromagnetic flowmeter is characterized in that the conductivity correction and the non-excitation compensation are temporarily stopped, and the flow rate is calculated using the conductivity just before the variation of the electrode signal is captured.

【0074】そして、請求項2の発明は、請求項1の非
満水電磁流量計において、流路に堰を備え、該堰の内側
面に一対の電極を配置した堰式非満水電磁流量計であっ
て、一時的に導電率補正と無励磁補償をやめるときに、
励磁モードを上だけ励磁とすることを特徴とするもので
ある。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the non-filled electromagnetic flow meter according to the first aspect, wherein a weir is provided in the flow path, and a pair of electrodes are disposed on an inner surface of the weir. Therefore, when temporarily stopping the conductivity correction and the non-excitation compensation,
It is characterized in that the excitation mode is set to the excitation only in the upper direction.

【0075】[0075]

【発明の実施の形態】次に本発明の好ましい実施の形態
を実施例に従って説明する。 〔実施例1〕図1(a)(b)(c)及び図2に示す堰
式非満水電磁流量計は、図23〜図38で説明した第5
の従来技術の堰式非満水電磁流量計の図23に示したブ
ロック構成をハードウエア的には変更することなく、ソ
フトウエアだけを後述するように変更構成することによ
って実施することができたもので、図23と比較してM
PUの符号を59から59Aに変更しただけで、他の構
成要素の機能は同じで同一符号を示してある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to examples. [Embodiment 1] The weir-type non-full electromagnetic flow meter shown in FIGS. 1 (a), 1 (b), 1 (c) and 2 is the fifth type described in FIGS.
The prior art weir type non-full electromagnetic flowmeter can be implemented by changing only the software as described later without changing the block configuration shown in FIG. 23 in terms of hardware. In comparison with FIG.
Only the PU code is changed from 59 to 59A, and the functions of the other components are the same and the same codes are shown.

【0076】この実施例1では、図24に示す期間e1
〜e3′を測定の1周期とする通常励磁を繰り返してい
るときに、 |E2−E2移動平均値|>60mV・・・判定条件1 でかつ、 通常励磁継続回数>20回 ・・・判定条件2 のときに、励磁と短絡スイッチON/OFFの手順を図
24の通常励磁の状態から図1(b)の上だけ励磁の状
態に変更する。
In the first embodiment, the period e1 shown in FIG.
通常 E2−E2 moving average value >> 60 mV ... Judgment condition 1 and normal excitation continuation frequency> 20 times ... Judgment condition At 2, the procedure of the excitation and the short-circuit switch ON / OFF is changed from the normal excitation state in FIG. 24 to the excitation state only in the upper part of FIG.

【0077】上だけ励磁のときの流量算出アルゴリズム
は、図1(c)に示す。この図1(c)の流量算出アル
ゴリズムで、最後の通常励磁というのは上だけ励磁に変
更する直前の通常励磁を意味する。
FIG. 1 (c) shows the algorithm for calculating the flow rate when only the upper part is excited. In the flow rate calculation algorithm of FIG. 1 (c), the last normal excitation means the normal excitation immediately before the change to the excitation only above.

【0078】また、上だけ励磁の状態を繰り返している
ときに、 |ΔE2|指数平均<3.75mV ・・・判定条件3 または、 上だけ励磁継続回数>120回 ・・・判定条件4 のときに、励磁と短絡スイッチON/OFFの手順を図
1(b)の上だけ励磁の状態から図2の通常励磁の状態
に戻す。この図2の通常励磁の状態は図24と同じであ
る。
Also, when the state of excitation is repeated only in the upper direction, | ΔE2 | exponential average <3.75 mV ... Judgment condition 3 or the number of times of continuous excitation> 120 times in judgment condition 4 Next, the procedure of the excitation and short-circuit switch ON / OFF is returned from the state of excitation only to the upper part of FIG. 1B to the state of normal excitation of FIG. The normal excitation state in FIG. 2 is the same as that in FIG.

【0079】なお、条件1〜4で用いた用語の意味は次
のようである。 (1)|ΔE2|指数平均 一番新しく測定したE2と、その直前に測定したE2と
の値の差の絶対値を適当な複数回指数平均した値。例え
ばこの実施例では16回とした。
The meanings of the terms used in the conditions 1 to 4 are as follows. (1) | ΔE2 | exponential average A value obtained by exponentially averaging the absolute value of the difference between the most recently measured E2 and the immediately preceding E2 a plurality of times. For example, in this embodiment, the number is set to 16 times.

【0080】n回の指数平均値とは、測定値の時系列・
・an-2 ,an-1 ,an ,an+1 ・・・に対して、
The exponential average of n times is a time series of measured values.
· A n-2, a n -1, a n, with respect to a n + 1 ···,

【0081】[0081]

【数6】 によって求める系列値{An}である。これは、E2の
ばらつき度合いを表す指標となる。|ΔE2|指数平均
の値が大きいときは、スラリー性ノイズや流量の急変に
よる電極電位の不安定さがまだ残っていると推定される
ため、上だけ励磁を続ける判定とする。
(Equation 6) Is the sequence value {An} obtained by This is an index indicating the degree of variation of E2. When the value of | ΔE2 | exponential average is large, it is estimated that instability of the electrode potential due to slurry noise or a sudden change in the flow rate still remains, so it is determined that excitation is continued only above.

【0082】この|ΔE2|指数平均がある程度小さく
なったならば、上記不安定さが解消されていると推定さ
れるから通常励磁に戻る判定とする。この実施例におけ
る判定基準となる電圧や継続回数などの数値は、実施例
における最適値ではあるが、流量計全体の特性やアンプ
の増幅度、また想定する測定対称の状態などによって変
わりうるものであって、特にこの値に限定する意図はな
い。
If this | ΔE2 | exponential average becomes smaller to some extent, it is estimated that the instability has been eliminated, and it is determined to return to normal excitation. Numerical values such as the voltage and the number of continuations, which are the criteria for determination in this embodiment, are optimal values in the embodiment, but may vary depending on the characteristics of the entire flow meter, the amplification degree of the amplifier, and the assumed measurement symmetry. There is no intention to limit to this value.

【0083】(2)上だけ励磁継続回数 通常励磁から上だけ励磁に切り替わってから何回励磁が
行われたかの回数。例えば図1(b)に示されている上
だけ励磁の回数は6回である。
(2) Number of times of continuous excitation only The number of times excitation has been performed after switching from the normal excitation to the upward only excitation. For example, only the number of excitations shown in FIG. 1B is six.

【0084】この回数の最大値に制限を設ける理由は、
ばらつきが多い環境に流量計が設置されたとき全く通常
励磁にならないような状態を避けるためである。上だけ
励磁では導電率の測定ができないため、少なくともある
間隔では通常励磁に戻して導電率補正のためのデータを
測定しなければならない。
The reason for setting a limit on the maximum number of times is as follows.
This is to avoid a state where the flowmeter is not normally excited when the flowmeter is installed in an environment where there is much variation. Since the conductivity cannot be measured by excitation only above, it is necessary to return to normal excitation at least at a certain interval and measure data for conductivity correction.

【0085】(3)|E2−E2移動平均値| 一番新しく測定したE2と、その直前までのE2の測定
値から求めたE2の移動平均値との差の絶対値。移動平
均の採集個数は、この実施例では8回である。
(3) | E2-E2 Moving Average Value | The absolute value of the difference between the most recently measured E2 and the moving average value of E2 obtained from the measured value of E2 immediately before E2. The number of collected moving averages is eight in this embodiment.

【0086】n個の移動平均とは、The n moving averages are

【0087】[0087]

【数7】 によって求める系列{Ai}である。|E2−E2移動
平均値|がある値以下であるということは、E2のばら
つきがその平均値の周りのある範囲内にとどまっている
ことを意味表し、スラリー性ノイズや流量の急変による
電極電位の不安定さが無いと推定されるため、通常励磁
継続の判定とする。
(Equation 7) Is the sequence {Ai} obtained by | E2−E2 moving average value | below a certain value means that the variation of E2 stays within a certain range around the average value, and the electrode potential due to slurry noise or sudden change of flow rate. Since it is estimated that there is no instability, the normal excitation continuation is determined.

【0088】一方、スラリー性ノイズや流量の急変によ
る電極電位の不安定が発生すると、E2には極めて大き
い値の変化が発生するため、|E2−E2移動平均値|
がある値以下という条件が破れる。そこで、これを捉え
て上だけ励磁になる判定とすることができる。
On the other hand, if the electrode potential becomes unstable due to slurry noise or a sudden change in the flow rate, an extremely large change occurs in E2, so that | E2-E2 moving average value |
The condition that is below a certain value is violated. Therefore, by taking this into account, it can be determined that only the upper side is excited.

【0089】(4)通常励磁継続回数 上だけ励磁から通常励磁に切り替わってから何回励磁が
行われたかの回数。ばらつきの大きいときには上だけ励
磁を続けることになるが、上だけ励磁を長期間続けてい
ると導電率補正のための新しいデータを得ることができ
ないため、その間の水の導電率の変化に対応することが
できない。そこで、(2)の項で説明したように、少な
くともある間隔で通常励磁に戻る必要がある。
(4) Normal excitation continuation number The number of times excitation has been performed since the switching from the excitation to the normal excitation. When the variation is large, the excitation is continued only on the upper part, but if the excitation is continued only on the upper part for a long time, new data for conductivity correction cannot be obtained, so it corresponds to the change in water conductivity during that time Can not do. Therefore, as described in the section (2), it is necessary to return to the normal excitation at least at certain intervals.

【0090】しかし、上だけ励磁から通常励磁に戻った
ときには、1回の測定動作では信号のばらつきなどによ
り正確な導電率補正のためのデータE1・E3が得られ
ないこともあるため、少なくとも何回かは通常励磁を継
続して平均的なE1・E3を得る必要がある。そのため
上だけ励磁から一旦通常励磁に戻ったら、少なくともあ
る規定回数だけは通常励磁を続けるようにする。
However, when the excitation is returned from the upper excitation to the normal excitation, the data E1 and E3 for accurate conductivity correction may not be obtained due to the dispersion of signals in one measurement operation. It is usually necessary to continue excitation and obtain an average E1 · E3. Therefore, once the excitation is returned to the normal excitation from the upper excitation, the normal excitation is continued at least for a specified number of times.

【0091】図2に示した通常励磁の手順では、時間t
1の間に流量算出が1回しかできないのに対して、図1
(b)に示した上だけ励磁の手順では、3回行うことが
できるため、実効的に励磁周波数を6倍にした効果が得
られ、単位時間あたりの測定回数が増えるから、更にば
らつきを低減させることができる。
In the normal excitation procedure shown in FIG.
The flow rate can be calculated only once during 1
As shown in (b), only the excitation procedure can be performed three times, so that the effect of effectively increasing the excitation frequency by six times can be obtained, and the number of measurements per unit time increases, thereby further reducing variations. Can be done.

【0092】実施例1の口径150mmの非満水電磁流
量計をトイレの配水管に設置して試験したときのE2の
有様を図3に示す。時刻1080秒の付近で発生した排
水によって生じた最初のE2の変化を捉えて、流量計は
上だけ励磁のモードに移っている。符号Aは上だけ励磁
モードの期間を示す。
FIG. 3 shows the state of E2 when the non-filled electromagnetic flowmeter having a diameter of 150 mm of Example 1 was installed in a toilet water pipe and tested. In response to the first change in E2 caused by the drainage generated around the time 1080 seconds, the flow meter has shifted to the excitation mode only at the top. Symbol A indicates the period of the excitation mode only at the top.

【0093】図4は同じトイレの配水管に従来の非満水
電磁流量計を組み込んだ場合のE2の値で、時刻461
0秒付近で排水が発生し、信号が大きくばらついてい
る。図4と比較して図3では効果的にばらつきが押さえ
られていることが明らかである。
FIG. 4 shows the value of E2 when the conventional non-full electromagnetic flowmeter is incorporated in the water distribution pipe of the same toilet, at time 461.
Drainage occurs around 0 seconds, and the signal fluctuates greatly. It is clear that the variation is effectively suppressed in FIG. 3 as compared with FIG.

【0094】本実施例においては、各種励磁やサンプリ
ングのタイミング信号はMPUから、ソフトウエアの指
令によって供給されるため、図23に示したブロック構
成をハードウエア的には変更することなく、ソフトウエ
アだけをこのように構成することによって実施すること
ができた。
In this embodiment, since various excitation and sampling timing signals are supplied from the MPU by a software command, the block configuration shown in FIG. Only by such a configuration.

【0095】タイミング回路が別途ハードウエアによっ
て構成されている場合には、例えば通常励磁と上だけ励
磁それぞれのタイミング信号を発生するタイミング回路
を用意しておき、MPUからの切り替え指令信号によっ
てこれを切り替えることで実施することもできる。
When the timing circuit is separately constituted by hardware, for example, a timing circuit for generating a timing signal for each of the normal excitation and the upper excitation is prepared, and is switched by a switching command signal from the MPU. It can also be implemented by doing.

【0096】〔実施例2〕本発明は堰式非満水電磁流量
計に限らず、国際公開番号WO93/05367で提案
した前記第2の従来技術のタイプの非満水電磁流量計に
も適用することができる。
[Embodiment 2] The present invention is not limited to the weir-type non-full electromagnetic flowmeter, but is also applicable to the second prior art type non-full electromagnetic flowmeter proposed in International Publication No. WO93 / 05367. Can be.

【0097】この場合、堰52はなく、電極53,53
は流管51の内壁側面に対向配置される。そして、流量
の算出には下励磁コイルで励磁したときの信号と、上励
磁コイルで励磁したときの信号との両方が必要であるか
ら、実施例1で、上だけ励磁に相当する場合の励磁と短
絡スイッチON/OFFの手順を図1(b)の代わりに
図5のように変更して実施する。
In this case, there is no weir 52 and the electrodes 53, 53
Are disposed to face the inner wall side surface of the flow tube 51. In addition, since the calculation of the flow rate requires both the signal when excited by the lower excitation coil and the signal when excited by the upper excitation coil, the excitation in the first embodiment when only the upper excitation corresponds to the excitation. The procedure of ON / OFF of the short circuit switch is changed as shown in FIG. 5 instead of FIG.

【0098】なお、その方式での流量算出の手順につい
ては国際公開番号WO93/05367に詳細に開示さ
れているので、ここでは説明を省略する。
The procedure for calculating the flow rate in this method is disclosed in detail in International Publication No. WO93 / 05367, and the description is omitted here.

【0099】[0099]

【発明の効果】本発明の非満水電磁流量計は上述のよう
に構成されているので、流量が急に変化したとき、特に
流量が急増したときに、導電率補正や無励磁補償を一時
的に行わないから、これらをすることで呼び込んでいた
ばらつきや誤差が入ってこない。その結果、流量計測の
ばらつきや誤差が小さくできた。
Since the non-full electromagnetic flow meter of the present invention is constructed as described above, when the flow rate changes suddenly, especially when the flow rate increases rapidly, the conductivity correction and the non-excitation compensation are temporarily performed. In this case, the variations and errors that were introduced by doing these do not enter. As a result, variations and errors in the flow measurement were reduced.

【0100】また、固形物が電極をこすったりする、い
わゆるスラリー性のノイズによるばらつきや誤差も小さ
くなった。そして、請求項2の発明では実効的な励磁周
波数が上がった結果により更にばらつきが減少した。
In addition, variations and errors due to so-called slurry noise in which the solids rub the electrodes were reduced. According to the second aspect of the present invention, the variation is further reduced as a result of the increase in the effective excitation frequency.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例で(a)はブロック図、(b)
は上だけ励磁時のタイミングチャート、(c)は上だけ
励磁時の流量算出アルゴリズムである。
FIG. 1A is a block diagram of an embodiment of the present invention, and FIG.
7A is a timing chart when only the upper portion is excited, and FIG. 9C is a flow rate calculation algorithm when only the upper portion is excited.

【図2】図1の実施例の通常励磁時のタイミングチャー
トである。
FIG. 2 is a timing chart at the time of normal excitation in the embodiment of FIG. 1;

【図3】図1の実施例のE2のばらつきを示す線図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing a variation of E2 in the embodiment of FIG. 1;

【図4】従来技術のE2のばらつきを示す線図である。FIG. 4 is a diagram showing a variation of E2 in the related art.

【図5】本発明の別の実施例のタイミングチャートであ
る。
FIG. 5 is a timing chart of another embodiment of the present invention.

【図6】第1の従来技術のブロック図である。FIG. 6 is a block diagram of a first related art.

【図7】第1の従来技術の流量検出器の正面図である。FIG. 7 is a front view of a first prior art flow rate detector.

【図8】図7の流量検出器のA−A′断面図である。FIG. 8 is a sectional view taken along the line AA ′ of the flow detector of FIG. 7;

【図9】図6の従来技術のタイミングチャートである。FIG. 9 is a timing chart of the prior art of FIG. 6;

【図10】第1の従来技術による流量計測方法の手順を
説明する図で、(a)は流量計出力線図、(b)は流量
計出力比を示す線図、(c)は未知の流量から得た出力
比から同一水位の流量Qαを求める手順を説明する図、
(d)は出力曲線OAから感度を求める手順を説明する
図である。
FIGS. 10A and 10B are diagrams for explaining the procedure of a flow measurement method according to the first prior art, in which FIG. 10A is a flow meter output diagram, FIG. 10B is a diagram showing a flow meter output ratio, and FIG. The figure explaining the procedure which calculates | requires the flow rate Q (alpha) of the same water level from the output ratio obtained from the flow rate,
(D) is a diagram illustrating a procedure for obtaining the sensitivity from the output curve OA.

【図11】第2の従来技術のブロック図である。FIG. 11 is a block diagram of a second prior art.

【図12】図11のブロック図の一部の詳細を示す図で
ある。
FIG. 12 is a diagram showing details of a part of the block diagram of FIG. 11;

【図13】図11の従来技術のタイミングチャートであ
る。
FIG. 13 is a timing chart of the prior art of FIG. 11;

【図14】h−c平面上でのp曲線の図である。FIG. 14 is a diagram of a p-curve on the hc plane.

【図15】h−c平面上でのs曲線の図である。FIG. 15 is a diagram of an s curve on the hc plane.

【図16】h−c平面上でのp曲線とs曲線の図であ
る。
FIG. 16 is a diagram of a p-curve and an s-curve on the hc plane.

【図17】図11の従来技術の電気回路の要部である。FIG. 17 is a main part of the electric circuit of the prior art of FIG. 11;

【図18】図17の電気回路の具体例である。FIG. 18 is a specific example of the electric circuit of FIG.

【図19】図18の具体例によるh−c平面上でのp曲
線の図である。
19 is a diagram of a p-curve on the hc plane according to the specific example of FIG. 18;

【図20】図18の具体例によるh−c平面上でのs曲
線の図である。
20 is a diagram of an s-curve on the hc plane according to the specific example of FIG. 18;

【図21】第2の従来技術による流量計測方法を説明す
るフローチャートである。
FIG. 21 is a flowchart illustrating a flow measurement method according to a second conventional technique.

【図22】g,h,cの関係を示すグラフである。FIG. 22 is a graph showing a relationship among g, h, and c.

【図23】第5の従来技術のブロック図である。FIG. 23 is a block diagram of a fifth related art.

【図24】図23のタイミングチャートである。FIG. 24 is a timing chart of FIG.

【図25】アンプの入力インピーダンスを説明する図で
ある。
FIG. 25 is a diagram illustrating the input impedance of the amplifier.

【図26】水のインピーダンスとアンプの入力信号の関
係を説明する電気回路図である。
FIG. 26 is an electric circuit diagram illustrating the relationship between the impedance of water and the input signal of the amplifier.

【図27】電極電位とアース電極電位の変化を示す線図
である。
FIG. 27 is a diagram showing changes in an electrode potential and a ground electrode potential.

【図28】電極の電位を説明する線図である。FIG. 28 is a diagram illustrating potentials of electrodes.

【図29】誤差分の発生を説明する線図である。FIG. 29 is a diagram illustrating generation of an error.

【図30】無励磁補償を説明する図である。FIG. 30 is a diagram illustrating non-excitation compensation.

【図31】〔表1〕の補正テーブルAをグラフ化した図
である。
FIG. 31 is a graph of the correction table A of [Table 1].

【図32】〔表2〕の補正テーブルBをグラフ化した図
である。
FIG. 32 is a graph of the correction table B of [Table 2].

【図33】流量算出アルゴリズムである。FIG. 33 is a flow rate calculation algorithm.

【図34】補正テーブルAから導電率がCであるときの
流量とE2の関係を求める図である。
FIG. 34 is a diagram showing the relationship between the flow rate and E2 when the conductivity is C from the correction table A.

【図35】測定したE2の値から流量Qを求める図であ
る。
FIG. 35 is a diagram for obtaining a flow rate Q from a measured value of E2.

【図36】流量がQであるときの導電率とE3/E1の
関係を求める図で、(a)は流量とE3/E1の関係
を、(b)は導電率とE3/E1の関係を示す。
36A and 36B are diagrams for obtaining the relationship between the conductivity and E3 / E1 when the flow rate is Q. FIG. 36A shows the relationship between the flow rate and E3 / E1, and FIG. 36B shows the relationship between the conductivity and E3 / E1. Show.

【図37】測定したE3/E1から導電率C′を求める
図である。
FIG. 37 is a diagram for obtaining conductivity C ′ from measured E3 / E1.

【図38】第5の従来技術の精度の例を示す線図であ
る。
FIG. 38 is a diagram showing an example of the accuracy of the fifth related art.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 流路の上側に配置した上励磁コイルと、
下側に配置した下励磁コイルと、流路の側面に対向配置
した一対の電極とを備え、導電率補正機能と無励磁補償
機能とを有する非満水電磁流量計において、 流量が急増したり、固形物が電極をこすったときの電極
信号の変動をとらえて、一時的に導電率補正と無励磁補
償をやめ、電極信号を変動をとらえる直前の導電率を使
って流量を算出することを特徴とする非満水電磁流量
計。
1. An upper excitation coil disposed above a flow path,
In a non-filled electromagnetic flowmeter having a lower excitation coil disposed on the lower side and a pair of electrodes disposed opposite to the side surface of the flow path and having a conductivity correction function and a non-excitation compensation function, the flow rate may suddenly increase, Capturing the fluctuation of the electrode signal when a solid rubs the electrode, temporarily stopping the conductivity correction and de-energization compensation, and calculating the flow rate using the conductivity just before the fluctuation of the electrode signal is captured And non-full water electromagnetic flowmeter.
【請求項2】 流路に堰を備え、該堰の内側面に一対の
電極を配置した堰式非満水電磁流量計であって、 一時的に導電率補正と無励磁補償をやめるときに、励磁
モードを上だけ励磁とすることを特徴とする請求項1記
載の非満水電磁流量計。
2. A weir-type non-filled electromagnetic flowmeter having a weir in a flow path and a pair of electrodes disposed on an inner surface of the weir, wherein the conductivity correction and the non-excitation compensation are temporarily stopped. The non-filled electromagnetic flow meter according to claim 1, wherein the excitation mode is set to the excitation only in the upper direction.
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CN106595783A (en) * 2016-12-08 2017-04-26 中船重工环境工程有限公司 Partially filled pipe detection circuit of electromagnetic flowmeter
EP3680628A1 (en) * 2019-01-09 2020-07-15 Georg Fischer Signet LLC Magnetic flowmeter assembly with zero-flow measurement capability

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