JP2000241217A - 電磁流量計 - Google Patents
電磁流量計Info
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- Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】ドリフト等の影響を除去して高い安定性を得る
と共に計測精度を向上し得る電磁流量計を提供すること
を目的とする。 【解決手段】検出管１に一対の電極３ａ、３ｂを対向す
るように設けると共に、前記電極３ａ、３ｂの直角方向
に対向するように電磁コイルコイル４ａ、４ｂを設けて
該電磁コイルを励磁し、前記検出管１内を流れる流体中
で発生する電圧を前記電極３ａ、３ｂを介して計測す
る。この計測信号を差動増幅回路１７で増幅し、ハイパ
スフィルタ１９を介して零点補正回路３１に入力する。
零点補正回路３１は、ローパスフィルタ３３で励磁回路
５の励磁周波数より低い周波数成分を取り出と共にロー
パスフィルタ通過時に遅れる時間だけ主信号を位相シフ
タ３２で遅らせて位相補償する。そして、位相シフタ３
２の出力信号からローパスフィルタ３３の出力信号を減
算器３４で減算し、検出信号の直流変動を補正する。
と共に計測精度を向上し得る電磁流量計を提供すること
を目的とする。 【解決手段】検出管１に一対の電極３ａ、３ｂを対向す
るように設けると共に、前記電極３ａ、３ｂの直角方向
に対向するように電磁コイルコイル４ａ、４ｂを設けて
該電磁コイルを励磁し、前記検出管１内を流れる流体中
で発生する電圧を前記電極３ａ、３ｂを介して計測す
る。この計測信号を差動増幅回路１７で増幅し、ハイパ
スフィルタ１９を介して零点補正回路３１に入力する。
零点補正回路３１は、ローパスフィルタ３３で励磁回路
５の励磁周波数より低い周波数成分を取り出と共にロー
パスフィルタ通過時に遅れる時間だけ主信号を位相シフ
タ３２で遅らせて位相補償する。そして、位相シフタ３
２の出力信号からローパスフィルタ３３の出力信号を減
算器３４で減算し、検出信号の直流変動を補正する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば飲料等の流
体充填機械で充填する流体の流量を検出する電磁流量計
に関する。
体充填機械で充填する流体の流量を検出する電磁流量計
に関する。
【０００２】
【従来の技術】流体充填機械では、例えばガラスビン、
ＰＥＴボトル等の容器に飲料等の流体を充填する際、充
填する流体の流量を流量計により計測し、その計測結果
に基づいて適量の流体が容器に充填されるように流量制
御を行なっている。上記流量計としては、電磁的に流量
を計測する電磁流量計がある。この従来の電磁流量計
は、図３に示すように構成されている。
ＰＥＴボトル等の容器に飲料等の流体を充填する際、充
填する流体の流量を流量計により計測し、その計測結果
に基づいて適量の流体が容器に充填されるように流量制
御を行なっている。上記流量計としては、電磁的に流量
を計測する電磁流量計がある。この従来の電磁流量計
は、図３に示すように構成されている。
【０００３】図３において、１は流体流量を検出するた
めの検出管で、少なくとも内側が絶縁体で形成されてお
り、その流路中を例えば飲料等の流体２が流れる。上記
検出管１には、直径方向に流路に対して対称に、つま
り、対向するように一対の電極３ａ、３ｂが取り付けら
れている。また、検出管１の外側には、電極３ａ、３ｂ
から９０°シフトした位置で対向するように一対の電磁
コイル４ａ、４ｂが取り付けられる。この電磁コイル４
ａ、４ｂは、励磁回路５から励磁電流が供給される。
めの検出管で、少なくとも内側が絶縁体で形成されてお
り、その流路中を例えば飲料等の流体２が流れる。上記
検出管１には、直径方向に流路に対して対称に、つま
り、対向するように一対の電極３ａ、３ｂが取り付けら
れている。また、検出管１の外側には、電極３ａ、３ｂ
から９０°シフトした位置で対向するように一対の電磁
コイル４ａ、４ｂが取り付けられる。この電磁コイル４
ａ、４ｂは、励磁回路５から励磁電流が供給される。
【０００４】上記励磁回路５は、スイッチング回路６及
び定電流回路７により構成されている。スイッチング回
路６は、例えば半導体素子により構成される４つのスイ
ッチ素子６ａ〜６ｄがブリッジ接続されてなり、一端に
電源ライン８から直流電圧Ｖｃｃが供給され、他端が定
電流回路７を介して接地される。そして、上記スイッチ
素子６ａ、６ｂの接続点とスイッチ素子６ｃ、６ｄの接
続点との間に、上記電磁コイル４ａ、４ｂが直列に接続
される。上記スイッチング回路６は、スイッチ素子６ａ
と６ｄ、スイッチ素子６ｂと６ｃがそれぞれ対をなして
動作するように、後述するＣＰＵ（マイクロコンピュー
タ）２７から励磁パルスが与えられる。すなわち、スイ
ッチ素子６ａ、６ｂの制御端子には上記ＣＰＵ２７から
の励磁パルスがインバータ２８を介して与えられ、スイ
ッチ素子６ｂ、６ｃの制御端子には上記励磁パルスが直
接与えられる。
び定電流回路７により構成されている。スイッチング回
路６は、例えば半導体素子により構成される４つのスイ
ッチ素子６ａ〜６ｄがブリッジ接続されてなり、一端に
電源ライン８から直流電圧Ｖｃｃが供給され、他端が定
電流回路７を介して接地される。そして、上記スイッチ
素子６ａ、６ｂの接続点とスイッチ素子６ｃ、６ｄの接
続点との間に、上記電磁コイル４ａ、４ｂが直列に接続
される。上記スイッチング回路６は、スイッチ素子６ａ
と６ｄ、スイッチ素子６ｂと６ｃがそれぞれ対をなして
動作するように、後述するＣＰＵ（マイクロコンピュー
タ）２７から励磁パルスが与えられる。すなわち、スイ
ッチ素子６ａ、６ｂの制御端子には上記ＣＰＵ２７から
の励磁パルスがインバータ２８を介して与えられ、スイ
ッチ素子６ｂ、６ｃの制御端子には上記励磁パルスが直
接与えられる。
【０００５】また、上記定電流回路７は、演算増幅回路
９と例えばＮＰＮ型のトランジスタ１０を主体として構
成され、演算増幅回路９の＋端子に電流値を設定する設
定電圧が与えられる。すなわち、電源ライン１１に与え
られる直流電圧が抵抗１２ａ、１２ｂにより分圧され、
その分圧電圧が演算増幅回路９の＋端子に入力される。
そして、演算増幅回路９の出力信号がトランジスタ１０
のエミッタに入力される。このトランジスタ１０は、コ
レクタがスイッチング回路６に接続され、エミッタが基
準抵抗１３を介して接地されると共に演算増幅回路９の
−端子に接続される。上記定電流回路７は、トランジス
タ１０のエミッタ電圧を演算増幅回路９に負帰還してス
イッチング回路６に一定の電流が流れるように制御して
いる。
９と例えばＮＰＮ型のトランジスタ１０を主体として構
成され、演算増幅回路９の＋端子に電流値を設定する設
定電圧が与えられる。すなわち、電源ライン１１に与え
られる直流電圧が抵抗１２ａ、１２ｂにより分圧され、
その分圧電圧が演算増幅回路９の＋端子に入力される。
そして、演算増幅回路９の出力信号がトランジスタ１０
のエミッタに入力される。このトランジスタ１０は、コ
レクタがスイッチング回路６に接続され、エミッタが基
準抵抗１３を介して接地されると共に演算増幅回路９の
−端子に接続される。上記定電流回路７は、トランジス
タ１０のエミッタ電圧を演算増幅回路９に負帰還してス
イッチング回路６に一定の電流が流れるように制御して
いる。
【０００６】そして、上記励磁回路５により電磁コイル
４ａ、４ｂが励磁されると、検出管１の電極３ａ、３ｂ
に流体速度、磁場強度等に応じた電圧が誘起する。上記
電極３ａ、３ｂに誘起した電圧は、それぞれ抵抗及びコ
ンデンサからなるローパスフィルタ１４ａ、１４ｂを介
して演算増幅回路１５ａ、１５ｂに入力され、その出力
がそれぞれ抵抗１６ａ、１６ｂを介して差動増幅回路１
７に入力される。この差動増幅回路１７は、＋端子が抵
抗１８ａを介して接地され、出力端子と−端子との間に
抵抗１８ｂが接続される。
４ａ、４ｂが励磁されると、検出管１の電極３ａ、３ｂ
に流体速度、磁場強度等に応じた電圧が誘起する。上記
電極３ａ、３ｂに誘起した電圧は、それぞれ抵抗及びコ
ンデンサからなるローパスフィルタ１４ａ、１４ｂを介
して演算増幅回路１５ａ、１５ｂに入力され、その出力
がそれぞれ抵抗１６ａ、１６ｂを介して差動増幅回路１
７に入力される。この差動増幅回路１７は、＋端子が抵
抗１８ａを介して接地され、出力端子と−端子との間に
抵抗１８ｂが接続される。
【０００７】上記差動増幅回路１７の出力信号は、コン
デンサ及び抵抗からなるハイパスフィルタ１９を介して
同期検出回路（サンプル／ホールド回路）２０ａ、２０
ｂに入力される。上記同期検出回路２０ａ、２０ｂは、
ＣＰＵ２７からアンド回路２９、３０を介して与えられ
るサンプリングパルスに同期して上記電極３ａ、３ｂへ
の誘起電圧を検出する。この場合、アンド回路２９に
は、ＣＰＵ２７から出力される励磁パルスがインバータ
２８を介して入力され、アンド回路３０には直接入力さ
れる。すなわち、ＣＰＵ２７から出力される励磁パルス
が“Ｈ”レベルのときはアンド回路３０のゲートが開い
てサンプリングパルスが同期検出回路２０ｂへ送られ、
励磁パルスが“Ｌ”レベルのときはインバータ２８の出
力が“Ｈ”レベルとなってアンド回路２９のゲートが開
き、サンプリングパルスが同期検出回路２０ａへ送られ
るようになっている。
デンサ及び抵抗からなるハイパスフィルタ１９を介して
同期検出回路（サンプル／ホールド回路）２０ａ、２０
ｂに入力される。上記同期検出回路２０ａ、２０ｂは、
ＣＰＵ２７からアンド回路２９、３０を介して与えられ
るサンプリングパルスに同期して上記電極３ａ、３ｂへ
の誘起電圧を検出する。この場合、アンド回路２９に
は、ＣＰＵ２７から出力される励磁パルスがインバータ
２８を介して入力され、アンド回路３０には直接入力さ
れる。すなわち、ＣＰＵ２７から出力される励磁パルス
が“Ｈ”レベルのときはアンド回路３０のゲートが開い
てサンプリングパルスが同期検出回路２０ｂへ送られ、
励磁パルスが“Ｌ”レベルのときはインバータ２８の出
力が“Ｈ”レベルとなってアンド回路２９のゲートが開
き、サンプリングパルスが同期検出回路２０ａへ送られ
るようになっている。
【０００８】上記同期検出回路２０ａ、２０ｂの出力信
号は、それぞれ抵抗２１ａ、２１ｂを介して流量変換回
路２２へ送られる。この流量変換回路２２は、差動増幅
回路２３を用いて構成され、＋端子と接地間に可変抵抗
２４が接続され、出力端子と−端子との間に可変抵抗２
５が接続される。上記可変抵抗２４、２５により、流量
変換回路２２における変換量が調整される。
号は、それぞれ抵抗２１ａ、２１ｂを介して流量変換回
路２２へ送られる。この流量変換回路２２は、差動増幅
回路２３を用いて構成され、＋端子と接地間に可変抵抗
２４が接続され、出力端子と−端子との間に可変抵抗２
５が接続される。上記可変抵抗２４、２５により、流量
変換回路２２における変換量が調整される。
【０００９】上記流量変換回路２２の出力信号は、Ａ／
Ｄ変換回路２６によりＡ／Ｄ変換されてＣＰＵ２７へ送
られる。このＣＰＵ２７は、上記したように励磁パルス
及びサンプリングパルスを出力すると共に、Ａ／Ｄ変換
回路２６からの流量信号に応じて流体充填機械（図示せ
ず）へ制御信号を出力する。すなわち、ＣＰＵ２７は、
Ａ／Ｄ変換回路２６からサンプリングパルスに同期して
出力される流量を積算し、その積算した流量データを流
体充填機械へ出力すると共に、上記積算流量が所定の流
量に達した時、つまり、容器に充填した流量が適量に達
した時にバルブ閉信号を流体充填機械へ出力する。流体
充填機械は、上記バルブ閉信号が送られてくると、容器
に流体を供給している管のバルブを閉じる。
Ｄ変換回路２６によりＡ／Ｄ変換されてＣＰＵ２７へ送
られる。このＣＰＵ２７は、上記したように励磁パルス
及びサンプリングパルスを出力すると共に、Ａ／Ｄ変換
回路２６からの流量信号に応じて流体充填機械（図示せ
ず）へ制御信号を出力する。すなわち、ＣＰＵ２７は、
Ａ／Ｄ変換回路２６からサンプリングパルスに同期して
出力される流量を積算し、その積算した流量データを流
体充填機械へ出力すると共に、上記積算流量が所定の流
量に達した時、つまり、容器に充填した流量が適量に達
した時にバルブ閉信号を流体充填機械へ出力する。流体
充填機械は、上記バルブ閉信号が送られてくると、容器
に流体を供給している管のバルブを閉じる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記のように検出管１
に磁界を印加して流体２の流量を計測する電磁流量計で
は、例えば検出管１の直径をｄ（ｍ）、電磁コイル４
ａ、４ｂにより与えられる磁束密度をＢ（Ｔ）、導電性
のある流体２の流速をｖ（ｍ／ｓ）とし、かつ、磁界が
均一で検出管１内が軸対称流速分布の場合、流体２中に
発生する電圧ｅ（ｖ）は、次式で求められる。
に磁界を印加して流体２の流量を計測する電磁流量計で
は、例えば検出管１の直径をｄ（ｍ）、電磁コイル４
ａ、４ｂにより与えられる磁束密度をＢ（Ｔ）、導電性
のある流体２の流速をｖ（ｍ／ｓ）とし、かつ、磁界が
均一で検出管１内が軸対称流速分布の場合、流体２中に
発生する電圧ｅ（ｖ）は、次式で求められる。
【００１１】 ｅ＝Ｂ・ｄ・ｖ ・・・（１） 従って、検出管１の電極３ａ、３ｂに誘起した電圧ｅを
計測すれば、一意的に流速ｖを求めることができ、この
流速ｖから流体２の流量を算出できる。
計測すれば、一意的に流速ｖを求めることができ、この
流速ｖから流体２の流量を算出できる。
【００１２】上記電極３ａ、３ｂに生じる電位は、流体
２との間に生じる電圧を示している。この場合、上記流
体２の移動により発生する信号電圧が数ｍＶであるのに
対し、ノイズが数ｍＶから数Ｖ程度発生するため、直流
では計測できず、通常交番磁界を電磁コイル４ａ、４ｂ
に印加して計測する。しかし、交番磁界を用いると、電
磁誘導により Ｅｎ＝−ｄφ／ｄｔ＝−ｄＢＡ／ｄｔ・・・（２） 但し、Ａ：検出管１の断面積 なる起電力が電磁コイル４ａ、４ｂに発生する。つま
り、電磁コイル４ａ、４ｂに正弦波交流電流を印加した
場合、発生する磁束密度を Ｂ＝Ｂ0 ｓｉｎ ωｔ ・・・（３） とすると、起電力Ｅｎは、 Ｅｎ＝−ＡＢ0 ｃｏｓ ωｔ ・・・（４） となる。
２との間に生じる電圧を示している。この場合、上記流
体２の移動により発生する信号電圧が数ｍＶであるのに
対し、ノイズが数ｍＶから数Ｖ程度発生するため、直流
では計測できず、通常交番磁界を電磁コイル４ａ、４ｂ
に印加して計測する。しかし、交番磁界を用いると、電
磁誘導により Ｅｎ＝−ｄφ／ｄｔ＝−ｄＢＡ／ｄｔ・・・（２） 但し、Ａ：検出管１の断面積 なる起電力が電磁コイル４ａ、４ｂに発生する。つま
り、電磁コイル４ａ、４ｂに正弦波交流電流を印加した
場合、発生する磁束密度を Ｂ＝Ｂ0 ｓｉｎ ωｔ ・・・（３） とすると、起電力Ｅｎは、 Ｅｎ＝−ＡＢ0 ｃｏｓ ωｔ ・・・（４） となる。
【００１３】これから分かるように電磁コイル４ａ、４
ｂの起電力Ｅｎは、信号成分とは９０°の位相差があ
る。また、この電磁誘導電圧が、検出信号線−流体−電
極−検出信号線で構成される１ターンコイル側に印加さ
れると、この経路に渦電流が、液抵抗と電極の界面電気
２重層容量（インピーダンス：Ｒｃ）とで構成される１
次遅れ回路によって生じる。これは次の（５）式に示す
ように電磁誘導電圧Ｅｎの一次微分された形で印加され
る。
ｂの起電力Ｅｎは、信号成分とは９０°の位相差があ
る。また、この電磁誘導電圧が、検出信号線−流体−電
極−検出信号線で構成される１ターンコイル側に印加さ
れると、この経路に渦電流が、液抵抗と電極の界面電気
２重層容量（インピーダンス：Ｒｃ）とで構成される１
次遅れ回路によって生じる。これは次の（５）式に示す
ように電磁誘導電圧Ｅｎの一次微分された形で印加され
る。
【００１４】
【数１】
【００１５】このため電磁流量計では、正弦波励磁方法
を用いて９０°成分を除去しているが、渦電流により生
じる電圧Ｅｃが同相ノイズとなり、除去しにくい。特に
電磁誘導により発生したノイズは短時間で零になるが、
渦電流により発生したノイズは充分に時間が経過しない
と零にならない。
を用いて９０°成分を除去しているが、渦電流により生
じる電圧Ｅｃが同相ノイズとなり、除去しにくい。特に
電磁誘導により発生したノイズは短時間で零になるが、
渦電流により発生したノイズは充分に時間が経過しない
と零にならない。
【００１６】このため最近では、周波数成分を無くし直
流とみなせるように、ＣＰＵ２７から周波数が数百Ｈｚ
以下の方形波を励磁パルスとして出力し、この励磁パル
スにより電磁コイル４ａ、４ｂを励磁して磁束密度が変
化しない区間を作り、渦電流により発生する電圧Ｅｃを
無視できるようにし、且つ、この方形波励磁による一定
の電圧印加部分に同期して電圧を計測し、流量換算を行
なっている。すなわち、電磁コイル４ａ、４ｂで一定強
度の磁界を発生させるために、励磁回路５に設けたスイ
ッチング回路６により周期的に極性を切替えている。ま
た、磁界を安定させるために電磁コイル４ａ、４ｂに流
れる電流を一定にする様、定電流回路７にて電流フィー
ドバックを行ない、この電流フィードバックが正常に動
作している区間で流体２中に発生した電圧を計測してい
る。
流とみなせるように、ＣＰＵ２７から周波数が数百Ｈｚ
以下の方形波を励磁パルスとして出力し、この励磁パル
スにより電磁コイル４ａ、４ｂを励磁して磁束密度が変
化しない区間を作り、渦電流により発生する電圧Ｅｃを
無視できるようにし、且つ、この方形波励磁による一定
の電圧印加部分に同期して電圧を計測し、流量換算を行
なっている。すなわち、電磁コイル４ａ、４ｂで一定強
度の磁界を発生させるために、励磁回路５に設けたスイ
ッチング回路６により周期的に極性を切替えている。ま
た、磁界を安定させるために電磁コイル４ａ、４ｂに流
れる電流を一定にする様、定電流回路７にて電流フィー
ドバックを行ない、この電流フィードバックが正常に動
作している区間で流体２中に発生した電圧を計測してい
る。
【００１７】上記のように方形波励磁方式を用いること
により、電極及び検出信号線等で構成される１ターンコ
イルにより誘起される直角位相雑音の影響を抑制できる
点で優れている。しかし、上記従来の電磁流量計では、
ハイパスフィルタ１９の挿入により交流結合して大きな
直流成分を除去するようにしているので、安定性が悪
く、高い計測精度が得られないという問題があった。す
なわち、電磁流量計で使用している励磁周波数は数百Ｈ
ｚ以下と比較的低周波であり、また、この方形波励磁に
伴う発生起電力信号成分も同じ周波数であるので、交流
結合だけでは中心値が安定するまで時間が掛かり、安定
性に欠けるという問題があった。また、電磁流量計で
は、絶縁性付着物によるノイズやスラリが電極に接触す
ることにより発生するノイズ、電気化学ノイズ等の影響
を受ける。更に、配管中には電荷が偏積したり、分極状
態が変化したりして、ドリフトやノイズ量を変化させる
要因にもなる。特に定量充填装置においては、洗浄工程
や液体の種類によって電極が汚染し易く、ノイズ発生の
原因となっている。
により、電極及び検出信号線等で構成される１ターンコ
イルにより誘起される直角位相雑音の影響を抑制できる
点で優れている。しかし、上記従来の電磁流量計では、
ハイパスフィルタ１９の挿入により交流結合して大きな
直流成分を除去するようにしているので、安定性が悪
く、高い計測精度が得られないという問題があった。す
なわち、電磁流量計で使用している励磁周波数は数百Ｈ
ｚ以下と比較的低周波であり、また、この方形波励磁に
伴う発生起電力信号成分も同じ周波数であるので、交流
結合だけでは中心値が安定するまで時間が掛かり、安定
性に欠けるという問題があった。また、電磁流量計で
は、絶縁性付着物によるノイズやスラリが電極に接触す
ることにより発生するノイズ、電気化学ノイズ等の影響
を受ける。更に、配管中には電荷が偏積したり、分極状
態が変化したりして、ドリフトやノイズ量を変化させる
要因にもなる。特に定量充填装置においては、洗浄工程
や液体の種類によって電極が汚染し易く、ノイズ発生の
原因となっている。
【００１８】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたもので、ドリフト等の影響を除去して高い安定性を
得ると共に計測精度を向上し得る電磁流量計を提供する
ことを目的とする。
れたもので、ドリフト等の影響を除去して高い安定性を
得ると共に計測精度を向上し得る電磁流量計を提供する
ことを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、少なくと
も内側が絶縁体で形成された検出管に一対の電極を対向
するように設けると共に、前記電極の直角方向に対向す
るように電磁コイルを設けて該電磁コイルを方形波励磁
方式で励磁し、前記検出管内を流れる流体中で発生する
電圧を前記電極を介して計測する電磁流量計において、
前記電極の出力電圧を増幅する増幅手段と、この増幅手
段により増幅された信号から前記電磁コイルへの励磁周
波数より低い周波数成分を抽出するローパスフィルタ
と、前記増幅手段の出力信号を前記ローパスフィルタの
出力信号の位相に一致するように位相補償する位相シフ
タと、この位相シフタの出力信号から前記ローパスフィ
ルタの出力信号を減算して直流変動を補正する減算手段
と、この減算手段の出力信号に基づいて前記検出管内を
流れる流体の流量を算出する手段とを具備したことを特
徴とする。
も内側が絶縁体で形成された検出管に一対の電極を対向
するように設けると共に、前記電極の直角方向に対向す
るように電磁コイルを設けて該電磁コイルを方形波励磁
方式で励磁し、前記検出管内を流れる流体中で発生する
電圧を前記電極を介して計測する電磁流量計において、
前記電極の出力電圧を増幅する増幅手段と、この増幅手
段により増幅された信号から前記電磁コイルへの励磁周
波数より低い周波数成分を抽出するローパスフィルタ
と、前記増幅手段の出力信号を前記ローパスフィルタの
出力信号の位相に一致するように位相補償する位相シフ
タと、この位相シフタの出力信号から前記ローパスフィ
ルタの出力信号を減算して直流変動を補正する減算手段
と、この減算手段の出力信号に基づいて前記検出管内を
流れる流体の流量を算出する手段とを具備したことを特
徴とする。
【００２０】第２の発明は、少なくとも内側が絶縁体で
形成された検出管に一対の電極を対向するように設ける
と共に、前記電極の直角方向に対向するように電磁コイ
ルを設けて該電磁コイルを方形波励磁方式で励磁し、前
記検出管内を流れる流体中で発生する電圧を前記電極を
介して計測する電磁流量計において、前記電極の出力電
圧を増幅する増幅手段と、この増幅手段に交流結合して
信号を取り出す結合手段と、この結合手段の出力信号か
ら前記電磁コイルへの励磁周波数より低い周波数成分を
抽出するローパスフィルタと、前記増幅手段の出力信号
を前記ローパスフィルタの出力信号の位相に一致するよ
うに位相補償する位相シフタと、この位相シフタの出力
信号から前記ローパスフィルタの出力信号を減算して直
流変動を補正する減算手段と、この減算手段の出力信号
に基づいて前記検出管内を流れる流体の流量を算出する
手段とを具備したことを特徴とする。
形成された検出管に一対の電極を対向するように設ける
と共に、前記電極の直角方向に対向するように電磁コイ
ルを設けて該電磁コイルを方形波励磁方式で励磁し、前
記検出管内を流れる流体中で発生する電圧を前記電極を
介して計測する電磁流量計において、前記電極の出力電
圧を増幅する増幅手段と、この増幅手段に交流結合して
信号を取り出す結合手段と、この結合手段の出力信号か
ら前記電磁コイルへの励磁周波数より低い周波数成分を
抽出するローパスフィルタと、前記増幅手段の出力信号
を前記ローパスフィルタの出力信号の位相に一致するよ
うに位相補償する位相シフタと、この位相シフタの出力
信号から前記ローパスフィルタの出力信号を減算して直
流変動を補正する減算手段と、この減算手段の出力信号
に基づいて前記検出管内を流れる流体の流量を算出する
手段とを具備したことを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態を説明する。
実施形態を説明する。
【００２２】図１は、本発明の一実施形態に係る電磁流
量計の構成図である。この実施形態に係る電磁流量計
は、図３に示した電磁流量計において、ハイパスフィル
タ１９と同期検出回路２０ａ、２０ｂとの間に零点補正
回路３１を設けた構成となっている。その他は図３と同
様の構成であるので、同一部分には同一符号を付して詳
細な説明は省略する。
量計の構成図である。この実施形態に係る電磁流量計
は、図３に示した電磁流量計において、ハイパスフィル
タ１９と同期検出回路２０ａ、２０ｂとの間に零点補正
回路３１を設けた構成となっている。その他は図３と同
様の構成であるので、同一部分には同一符号を付して詳
細な説明は省略する。
【００２３】上記零点補正回路３１は、図２に示すよう
に位相シフタ３２と、ローパスフィルタ３３及び減算器
３４からなり、ハイパスフィルタ１９の出力信号が位相
シフタ３２及びローパスフィルタ３３に入力される。こ
のローパスフィルタ３３は、励磁回路５の励磁周波数よ
り低い周波数成分を取り出すためのもので、例えば励磁
回路５の励磁周波数が１００Ｈｚであった場合、カット
オフ周波数が１０Ｈｚの２次のローパスフィルタを使用
している。この場合、信号がローパスフィルタ３３を通
過すると位相遅れが生じるので、このローパスフィルタ
通過時に遅れる時間だけ主信号を位相シフタ３２により
遅らせて位相補償する。そして、位相シフタ３２の出力
信号からローパスフィルタ３３の出力信号を減算器３４
にて減算して１０Ｈｚ以下の周波数成分を除去し、直流
変動を補正する。その後、上記減算器３４の出力信号を
同期検出回路２０ａ、２０ｂへ出力する。すなわち、零
点補正回路３１は、差動増幅回路１７の出力信号から１
０Ｈｚ以下の周波数成分を抽出し、この抽出した信号に
基づいて検出信号の直流変動を補正することにより、ド
リフトの影響を除いて零点補正を行なっている。
に位相シフタ３２と、ローパスフィルタ３３及び減算器
３４からなり、ハイパスフィルタ１９の出力信号が位相
シフタ３２及びローパスフィルタ３３に入力される。こ
のローパスフィルタ３３は、励磁回路５の励磁周波数よ
り低い周波数成分を取り出すためのもので、例えば励磁
回路５の励磁周波数が１００Ｈｚであった場合、カット
オフ周波数が１０Ｈｚの２次のローパスフィルタを使用
している。この場合、信号がローパスフィルタ３３を通
過すると位相遅れが生じるので、このローパスフィルタ
通過時に遅れる時間だけ主信号を位相シフタ３２により
遅らせて位相補償する。そして、位相シフタ３２の出力
信号からローパスフィルタ３３の出力信号を減算器３４
にて減算して１０Ｈｚ以下の周波数成分を除去し、直流
変動を補正する。その後、上記減算器３４の出力信号を
同期検出回路２０ａ、２０ｂへ出力する。すなわち、零
点補正回路３１は、差動増幅回路１７の出力信号から１
０Ｈｚ以下の周波数成分を抽出し、この抽出した信号に
基づいて検出信号の直流変動を補正することにより、ド
リフトの影響を除いて零点補正を行なっている。
【００２４】実験結果によれば、検出信号の直流変動は
数Ｈｚ以下の周波数成分を持っていることが確認され
た。従って、ローパスフィルタ３３のカットオフ周波数
を１０Ｈｚ程度に設定することにより、上記直流変動の
周波数成分を確実に抽出して補正することができる。ま
た、ローパスフィルタ３３として２次のローパスフィル
タを使用した場合、励磁周波数の信号成分である１００
Ｈｚを４０ｄＢ低減させることができる。このため位相
シフタ３２とローパスフィルタ３３の出力信号を減算器
３４で減算処理した場合、励磁周波数である１００Ｈｚ
の信号による影響を１％以下にすることができる。
数Ｈｚ以下の周波数成分を持っていることが確認され
た。従って、ローパスフィルタ３３のカットオフ周波数
を１０Ｈｚ程度に設定することにより、上記直流変動の
周波数成分を確実に抽出して補正することができる。ま
た、ローパスフィルタ３３として２次のローパスフィル
タを使用した場合、励磁周波数の信号成分である１００
Ｈｚを４０ｄＢ低減させることができる。このため位相
シフタ３２とローパスフィルタ３３の出力信号を減算器
３４で減算処理した場合、励磁周波数である１００Ｈｚ
の信号による影響を１％以下にすることができる。
【００２５】上記のように零点補正回路３１を設けて、
差動増幅回路１７の出力信号から励磁周波数より低い周
波数成分例えば１０Ｈｚ以下の周波数成分を抽出し、こ
の抽出信号に基づいて検出信号の直流変動を補正するこ
とにより、種々のドリフト要因に対して高速に追従させ
ることができ、ドリフトやノイズの影響を除いて零点補
正を確実に行なうことができる。
差動増幅回路１７の出力信号から励磁周波数より低い周
波数成分例えば１０Ｈｚ以下の周波数成分を抽出し、こ
の抽出信号に基づいて検出信号の直流変動を補正するこ
とにより、種々のドリフト要因に対して高速に追従させ
ることができ、ドリフトやノイズの影響を除いて零点補
正を確実に行なうことができる。
【００２６】なお、上記実施形態では、差動増幅回路１
７の出力に対し、ハイパスフィルタ１９を介して零点補
正回路３１を接続し、交流結合後に零点補正を行なうよ
うにしたが、差動増幅回路１７の出力信号を零点補正回
路３１に直接入力して零点補正を行なうようにしても良
い。なお、上記実施形態で示したように交流結合後に零
点補正を行なうと、直流成分の補正量を小さくすること
ができる。
７の出力に対し、ハイパスフィルタ１９を介して零点補
正回路３１を接続し、交流結合後に零点補正を行なうよ
うにしたが、差動増幅回路１７の出力信号を零点補正回
路３１に直接入力して零点補正を行なうようにしても良
い。なお、上記実施形態で示したように交流結合後に零
点補正を行なうと、直流成分の補正量を小さくすること
ができる。
【００２７】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、少
なくとも内側が絶縁体で形成された検出管に一対の電極
を対向するように設けると共に、前記電極の直角方向に
対向するように電磁コイルを設けて該電磁コイルを方形
波励磁方式で励磁し、上記検出管内を流れる流体中で発
生する電圧を前記電極を介して計測する電磁流量計にお
いて、検出信号から励磁周波数より低い周波数成分を抽
出し、この抽出信号に基づいて検出信号の直流変動を補
正するようにしているので、種々のドリフト要因に対し
て高速に追従させることができ、ドリフトやノイズの影
響を除いて零点補正を確実に行ない、計測精度を向上す
ることができる。
なくとも内側が絶縁体で形成された検出管に一対の電極
を対向するように設けると共に、前記電極の直角方向に
対向するように電磁コイルを設けて該電磁コイルを方形
波励磁方式で励磁し、上記検出管内を流れる流体中で発
生する電圧を前記電極を介して計測する電磁流量計にお
いて、検出信号から励磁周波数より低い周波数成分を抽
出し、この抽出信号に基づいて検出信号の直流変動を補
正するようにしているので、種々のドリフト要因に対し
て高速に追従させることができ、ドリフトやノイズの影
響を除いて零点補正を確実に行ない、計測精度を向上す
ることができる。
【図１】本発明の一実施形態に係る電磁流量計の構成
図。
図。
【図２】同実施形態における零点補正回路の構成を示す
図。
図。
【図３】従来の電磁流量計の構成図。
１ 検出管 ２ 流体 ３ａ．３ｂ 電極 ４ａ．４ｂ 電磁コイル ５ 励磁回路 ６ スイッチング回路 ７ 定電流回路 ８、１１ 電源ライン ９、１５ａ．１５ｂ 演算増幅回路 １０ トランジスタ １３ 基準抵抗 １７ 差動増幅回路 ２０ａ、２０ｂ 同期検出回路 ２２ 流量変換回路 ２３ 差動増幅回路 ２６ Ａ／Ｄ変換回路 ２７ ＣＰＵ ３１ 零点補正回路 ３２ 位相シフタ ３３ ローパスフィルタ ３４ 減算器
Claims (2)
- 【請求項１】 少なくとも内側が絶縁体で形成された検
出管に一対の電極を対向するように設けると共に、前記
電極の直角方向に対向するように電磁コイルを設けて該
電磁コイルを方形波励磁方式で励磁し、前記検出管内を
流れる流体中で発生する電圧を前記電極を介して計測す
る電磁流量計において、 前記電極の出力電圧を増幅する増幅手段と、この増幅手
段により増幅された信号から前記電磁コイルへの励磁周
波数より低い周波数成分を抽出するローパスフィルタ
と、前記増幅手段の出力信号を前記ローパスフィルタの
出力信号の位相に一致するように位相補償する位相シフ
タと、この位相シフタの出力信号から前記ローパスフィ
ルタの出力信号を減算して直流変動を補正する減算手段
と、この減算手段の出力信号に基づいて前記検出管内を
流れる流体の流量を算出する手段とを具備したことを特
徴とする電磁流量計。 - 【請求項２】 少なくとも内側が絶縁体で形成された検
出管に一対の電極を対向するように設けると共に、前記
電極の直角方向に対向するように電磁コイルを設けて該
電磁コイルを方形波励磁方式で励磁し、前記検出管内を
流れる流体中で発生する電圧を前記電極を介して計測す
る電磁流量計において、 前記電極の出力電圧を増幅する増幅手段と、この増幅手
段に交流結合して信号を取り出す結合手段と、この結合
手段の出力信号から前記電磁コイルへの励磁周波数より
低い周波数成分を抽出するローパスフィルタと、前記増
幅手段の出力信号を前記ローパスフィルタの出力信号の
位相に一致するように位相補償する位相シフタと、この
位相シフタの出力信号から前記ローパスフィルタの出力
信号を減算して直流変動を補正する減算手段と、この減
算手段の出力信号に基づいて前記検出管内を流れる流体
の流量を算出する手段とを具備したことを特徴とする電
磁流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11042683A JP2000241217A (ja) | 1999-02-22 | 1999-02-22 | 電磁流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11042683A JP2000241217A (ja) | 1999-02-22 | 1999-02-22 | 電磁流量計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000241217A true JP2000241217A (ja) | 2000-09-08 |
Family
ID=12642842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11042683A Pending JP2000241217A (ja) | 1999-02-22 | 1999-02-22 | 電磁流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000241217A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9551602B2 (en) | 2015-02-03 | 2017-01-24 | Azbil Corporation | Electromagnetic flow meter and magnetic excitation control method |
-
1999
- 1999-02-22 JP JP11042683A patent/JP2000241217A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9551602B2 (en) | 2015-02-03 | 2017-01-24 | Azbil Corporation | Electromagnetic flow meter and magnetic excitation control method |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20051205 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060126 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060131 |
|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20060313 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20060316 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060324 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060523 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060724 |
|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20060803 |
|
| A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20060825 |