JP2000352530A - 電磁波流量計 - Google Patents
電磁波流量計Info
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- JP2000352530A JP2000352530A JP11163655A JP16365599A JP2000352530A JP 2000352530 A JP2000352530 A JP 2000352530A JP 11163655 A JP11163655 A JP 11163655A JP 16365599 A JP16365599 A JP 16365599A JP 2000352530 A JP2000352530 A JP 2000352530A
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- preamplifier
- switches
- opened
- sample
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 小容量の電池で駆動する。励磁電力をなくし
て、永久磁石で励磁する。 【解決手段】 マイクロプロセッサ１０のタイミング信
号でスイッチＳＡ，ＳＢを同期して開閉する。永久磁石
２と３で図示上下方向の磁界を発生する。流体は測定管
１内を紙面に直角に流れる。スイッチＳＡとＳＢを閉じ
た状態から開いたときの瞬間のプリアンプ８の出力Ｅ１
には流量信号ｅが含まれる。そこでスイッチＳＡとＳＢ
を開いた瞬間の出力Ｅ１とＥ２をそれぞれサンプルホー
ルド回路１１と１２でサンプルホールドし、デジタル値
に変換し、差Ｅ１−Ｅ２をマイクロプロセッサ１０で算
出して流量信号ｅを得る。ｅに定数を掛けて流量を求め
る。
て、永久磁石で励磁する。 【解決手段】 マイクロプロセッサ１０のタイミング信
号でスイッチＳＡ，ＳＢを同期して開閉する。永久磁石
２と３で図示上下方向の磁界を発生する。流体は測定管
１内を紙面に直角に流れる。スイッチＳＡとＳＢを閉じ
た状態から開いたときの瞬間のプリアンプ８の出力Ｅ１
には流量信号ｅが含まれる。そこでスイッチＳＡとＳＢ
を開いた瞬間の出力Ｅ１とＥ２をそれぞれサンプルホー
ルド回路１１と１２でサンプルホールドし、デジタル値
に変換し、差Ｅ１−Ｅ２をマイクロプロセッサ１０で算
出して流量信号ｅを得る。ｅに定数を掛けて流量を求め
る。
Description
【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。
関する。
【０００２】
【従来の技術】流路に電極を設け、上下方向に励磁さ
せ、水の流れにより信号を得る一般的な電磁流量計が周
知で、商用交流電源から給電して交流励磁するものや、
電池電源による交流励磁のものがある。
せ、水の流れにより信号を得る一般的な電磁流量計が周
知で、商用交流電源から給電して交流励磁するものや、
電池電源による交流励磁のものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のうちの
前者、即ち商用交流電源から給電して交流励磁をするも
のは、交流の励磁を行うための励磁回路と励磁コイルが
必要であるため電磁流量計自体が高価であるという問題
点があった。また、給電のための配線工事が必要で、工
事の手間や費用が発生するという問題点があった。更に
又、経済性や安全性などから商用電源では実質的に設置
できない場所があり、設置場所に制約を受けるという問
題点もあった。
前者、即ち商用交流電源から給電して交流励磁をするも
のは、交流の励磁を行うための励磁回路と励磁コイルが
必要であるため電磁流量計自体が高価であるという問題
点があった。また、給電のための配線工事が必要で、工
事の手間や費用が発生するという問題点があった。更に
又、経済性や安全性などから商用電源では実質的に設置
できない場所があり、設置場所に制約を受けるという問
題点もあった。
【０００４】従来技術の後者、即ち電池電源による交流
励磁のものは、長期間の電池寿命を可能にするために、
高価なリチウム電池を多数必要とし、流量計のコストを
上昇させるという問題点があった。これらの問題点は、
交流励磁に多くの電力を供給しなければならないことか
ら起こることである。したがって、励磁に永久磁石を使
えば、その電力が必要でなくなるため、上記問題点は解
決する。しかし、このような直流励磁方式を用いた場合
には、流量信号を受けるための電極上に、電極が流体と
接するために発生する直流電圧と流量信号との区別がで
きないために実用化されないという問題点があった。
励磁のものは、長期間の電池寿命を可能にするために、
高価なリチウム電池を多数必要とし、流量計のコストを
上昇させるという問題点があった。これらの問題点は、
交流励磁に多くの電力を供給しなければならないことか
ら起こることである。したがって、励磁に永久磁石を使
えば、その電力が必要でなくなるため、上記問題点は解
決する。しかし、このような直流励磁方式を用いた場合
には、流量信号を受けるための電極上に、電極が流体と
接するために発生する直流電圧と流量信号との区別がで
きないために実用化されないという問題点があった。
【０００５】そこで、本発明はこれらの問題点を解消で
きる電磁流量計を提供することを目的とする。
きる電磁流量計を提供することを目的とする。
【０００６】
【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、測定管の中を流れる流体の速度
の向きに概ね垂直方向に磁束を発生させるための永久磁
石と、前記磁束に垂直方向に測定管に対向配置した第１
の電極対と、磁束に平行方向に測定管に対向配置した第
２の電極対と、第１の電極対と第２の電極対の各片側の
電極同士の間に設けた第１のスイッチと、第１の電極対
と第２の電極対の各他側の電極同士の間に設けられ第１
のスイッチと同期して開閉する第２のスイッチと、第１
の電極対に発生する電圧を増幅する第１のプリアンプ
と、第２の電極対に発生する電圧を増幅する第２のプリ
アンプとを具備したことを特徴とする電磁流量計であ
る。
に、請求項１の発明は、測定管の中を流れる流体の速度
の向きに概ね垂直方向に磁束を発生させるための永久磁
石と、前記磁束に垂直方向に測定管に対向配置した第１
の電極対と、磁束に平行方向に測定管に対向配置した第
２の電極対と、第１の電極対と第２の電極対の各片側の
電極同士の間に設けた第１のスイッチと、第１の電極対
と第２の電極対の各他側の電極同士の間に設けられ第１
のスイッチと同期して開閉する第２のスイッチと、第１
の電極対に発生する電圧を増幅する第１のプリアンプ
と、第２の電極対に発生する電圧を増幅する第２のプリ
アンプとを具備したことを特徴とする電磁流量計であ
る。
【０００７】電極の直流電位は、電極表面の電気化学的
な平衡状態によって決定されるため、その変化には有限
の時間がかかる。従って、両スイッチを開にした瞬間に
は各片側の電極同士と他側の電極同士は、両スイッチが
閉じていたときの直流電位Ｖ１とＶ２をそれぞれ保って
いる。
な平衡状態によって決定されるため、その変化には有限
の時間がかかる。従って、両スイッチを開にした瞬間に
は各片側の電極同士と他側の電極同士は、両スイッチが
閉じていたときの直流電位Ｖ１とＶ２をそれぞれ保って
いる。
【０００８】この状態で第１の電極対にだけ流量信号ｅ
が現れる。そこで、両スイッチを開にした瞬間の第１の
プリアンプの出力Ｅ１は、 Ｅ１＝（Ｖ１−Ｖ２）＋ｅ となる。また、そのときの第２のプリアンプの出力Ｅ２
は、 Ｅ２＝（Ｖ１−Ｖ２） となる。従って、出力Ｅ１とＥ２とから（Ｖ１−Ｖ２）
を消去して流量信号ｅを得ることができる。
が現れる。そこで、両スイッチを開にした瞬間の第１の
プリアンプの出力Ｅ１は、 Ｅ１＝（Ｖ１−Ｖ２）＋ｅ となる。また、そのときの第２のプリアンプの出力Ｅ２
は、 Ｅ２＝（Ｖ１−Ｖ２） となる。従って、出力Ｅ１とＥ２とから（Ｖ１−Ｖ２）
を消去して流量信号ｅを得ることができる。
【０００９】請求項２の発明は、請求項１の電磁流量計
において、第１と第２の両スイッチを閉の状態から開に
した瞬間の、第１のプリアンプの出力と第２のプリアン
プの出力の差を演算する演算手段を具備したこと特徴と
するものである。
において、第１と第２の両スイッチを閉の状態から開に
した瞬間の、第１のプリアンプの出力と第２のプリアン
プの出力の差を演算する演算手段を具備したこと特徴と
するものである。
【００１０】演算手段で第１のプリアンプの出力Ｅ１と
第２のプリアンプの出力Ｅ２との差Ｅ１−Ｅ２を演算す
ることで流量信号ｅを、 Ｅ１−Ｅ２＝ｅ として求められる。
第２のプリアンプの出力Ｅ２との差Ｅ１−Ｅ２を演算す
ることで流量信号ｅを、 Ｅ１−Ｅ２＝ｅ として求められる。
【００１１】そして、請求項３の発明は、請求項１の電
磁流量計において、前記両スイッチを開にした瞬間の第
１のプリアンプの出力をサンプルホールドする第１のサ
ンプルホールド回路と、第２のプリアンプの出力をサン
プルホールドする第２のサンプルホールド回路と、前記
両スイッチと両サンプルホールド回路の動作を指示する
タイミング信号を出力すると共に、両サンプルホールド
回路の出力に基いて流量を算出するマイクロプロセッサ
を具備したことを特徴とするものである。
磁流量計において、前記両スイッチを開にした瞬間の第
１のプリアンプの出力をサンプルホールドする第１のサ
ンプルホールド回路と、第２のプリアンプの出力をサン
プルホールドする第２のサンプルホールド回路と、前記
両スイッチと両サンプルホールド回路の動作を指示する
タイミング信号を出力すると共に、両サンプルホールド
回路の出力に基いて流量を算出するマイクロプロセッサ
を具備したことを特徴とするものである。
【００１２】マイクロプロセッサは、両スイッチと両サ
ンプルホールド回路のタイミング信号を出力し、両スイ
ッチが開いた瞬間の各プリアンプの出力Ｅ１とＥ２をそ
れぞれ第１と第２のサンプルホールド回路がサンプルホ
ールドする。
ンプルホールド回路のタイミング信号を出力し、両スイ
ッチが開いた瞬間の各プリアンプの出力Ｅ１とＥ２をそ
れぞれ第１と第２のサンプルホールド回路がサンプルホ
ールドする。
【００１３】両サンプルホールド回路の出力に基いてマ
イクロプロセッサが流量を算出する。
イクロプロセッサが流量を算出する。
【００１４】
【発明の実施の形態】次に本発明の好ましい実施の形態
を図１（ａ）（ｂ）に従って説明する。円筒形の測定管
１には、水が紙面に垂直な方向に流れる。測定管１の上
下に夫々配置された永久磁石２，３が流体の速度の向き
に垂直な図示上下方向に磁束を発生させる。
を図１（ａ）（ｂ）に従って説明する。円筒形の測定管
１には、水が紙面に垂直な方向に流れる。測定管１の上
下に夫々配置された永久磁石２，３が流体の速度の向き
に垂直な図示上下方向に磁束を発生させる。
【００１５】磁束に垂直な方向、即ち図示左右方向に測
定管１に対向配置した第１の電極対４，５と、磁束と平
行方向に測定管１に対向配置した第２の電極対６，７に
は、それぞれ第１のプリアンプ８と第２のプリアンプ９
とが接続されている。
定管１に対向配置した第１の電極対４，５と、磁束と平
行方向に測定管１に対向配置した第２の電極対６，７に
は、それぞれ第１のプリアンプ８と第２のプリアンプ９
とが接続されている。
【００１６】また、第１の電極対４，５の片側の電極４
と第２の電極対６，７の片側の電極６との間には第１の
スイッチＳＡが接続され、第１の電極対４，５の他側の
電極５と第２の電極対６，７の他側の電極７との間には
第２のスイッチＳＢが接続され、両スイッチＳＡとＳＢ
はマイクロプロセッサ１０のタイミング信号で同期して
開閉する。
と第２の電極対６，７の片側の電極６との間には第１の
スイッチＳＡが接続され、第１の電極対４，５の他側の
電極５と第２の電極対６，７の他側の電極７との間には
第２のスイッチＳＢが接続され、両スイッチＳＡとＳＢ
はマイクロプロセッサ１０のタイミング信号で同期して
開閉する。
【００１７】スイッチＳＡとＳＢが閉の状態では、電極
４と６、電極５と７とは互いに電気的に接続されている
ため、電極４と電極６に発生する直流電圧と、電極５と
電極７に発生する直流電圧はそれぞれ同一の値となる。
４と６、電極５と７とは互いに電気的に接続されている
ため、電極４と電極６に発生する直流電圧と、電極５と
電極７に発生する直流電圧はそれぞれ同一の値となる。
【００１８】そこで、電極４と６に発生する直流電圧を
Ｖ１、電極５と７に発生する直流電圧をＶ２とする。ス
イッチＳＡ，ＳＢが閉の状態では、プリアンプの出力Ｅ
１，Ｅ２は図１（ｂ）に示すように同じ値であり、その
値は直流電位（Ｖ１＋Ｖ２）＋流量信号分となる。
Ｖ１、電極５と７に発生する直流電圧をＶ２とする。ス
イッチＳＡ，ＳＢが閉の状態では、プリアンプの出力Ｅ
１，Ｅ２は図１（ｂ）に示すように同じ値であり、その
値は直流電位（Ｖ１＋Ｖ２）＋流量信号分となる。
【００１９】この時の流量信号分は第１の電極対４，５
の間にはｅが発生しており、第２の電極対６，７の間に
は何も発生していないから、本来の流量信号ｅに対して
大ざっぱに言ってその半分位の電圧である。第１のサン
プルホールド回路１１と第２のサンプルホールド回路１
２の出力Ｓ１とＳ２は前回サンプルホールドした値が残
っている。
の間にはｅが発生しており、第２の電極対６，７の間に
は何も発生していないから、本来の流量信号ｅに対して
大ざっぱに言ってその半分位の電圧である。第１のサン
プルホールド回路１１と第２のサンプルホールド回路１
２の出力Ｓ１とＳ２は前回サンプルホールドした値が残
っている。
【００２０】次にスイッチＳ１，Ｓ２を開の状態とす
る。４つの電極４，５，６，７は電気的に切り離されて
独立した電極となるため、それぞれの直流電圧は、それ
ぞれの電極がおかれた状態に従って、それぞれ違った値
となる。
る。４つの電極４，５，６，７は電気的に切り離されて
独立した電極となるため、それぞれの直流電圧は、それ
ぞれの電極がおかれた状態に従って、それぞれ違った値
となる。
【００２１】しかし、電極の直流電位は電極表面の電気
化学的な平衡状態によって決定されるため、その変化に
は有限な時間がかかる。従ってスイッチＳＡ，ＳＢを開
にした瞬間には電極４と６、電極５と７は、まだそれぞ
れ同一の直流電位Ｖ１とＶ２を保っている。
化学的な平衡状態によって決定されるため、その変化に
は有限な時間がかかる。従ってスイッチＳＡ，ＳＢを開
にした瞬間には電極４と６、電極５と７は、まだそれぞ
れ同一の直流電位Ｖ１とＶ２を保っている。
【００２２】一方、この状態で、第１の電極対４，５に
だけは流量信号ｅが現れる。そこで、スイッチＳＡ，Ｓ
Ｂを開にした瞬間の第１と第２のプリアンプ８，９の出
力Ｅ１とＥ２は次のような値となる。
だけは流量信号ｅが現れる。そこで、スイッチＳＡ，Ｓ
Ｂを開にした瞬間の第１と第２のプリアンプ８，９の出
力Ｅ１とＥ２は次のような値となる。
【００２３】Ｅ１＝（Ｖ１−Ｖ２）＋ｅ Ｅ２＝（Ｖ１−Ｖ２） 出力Ｅ１とＥ２をそれぞれ第１と第２のサンプルホール
ド回路１１と１２でそれぞれサンプルホールドすると、
各サンプルホールド回路１１と１２の出力Ｓ１とＳ２
は、 Ｓ１＝（Ｖ１−Ｖ２）＋ｅ Ｓ２＝（Ｖ１−Ｖ２） となる。この値をＡＤ変換器１３でデジタル値に変換
し、マイクロプロセッサ１０で、Ｓ１−Ｓ２の演算を行
う。こうして得たｅを使って、周知の電磁流量計のよう
に流量を、 流量＝Ｋ・ｅ（Ｋは定数） として算出し出力する。
ド回路１１と１２でそれぞれサンプルホールドすると、
各サンプルホールド回路１１と１２の出力Ｓ１とＳ２
は、 Ｓ１＝（Ｖ１−Ｖ２）＋ｅ Ｓ２＝（Ｖ１−Ｖ２） となる。この値をＡＤ変換器１３でデジタル値に変換
し、マイクロプロセッサ１０で、Ｓ１−Ｓ２の演算を行
う。こうして得たｅを使って、周知の電磁流量計のよう
に流量を、 流量＝Ｋ・ｅ（Ｋは定数） として算出し出力する。
【００２４】なお、スイッチＳＡ，ＳＢを開とした瞬間
から電極の直流電圧は４つの電極でそれぞれ別の値へ動
き出すから、厳密に言ってスイッチＳＡ，ＳＢが開の期
間の出力Ｅ１，Ｅ２の直流電位分は一定ではない。同じ
意味でスイッチＳＡ，ＳＢが閉の時の出力Ｅ１，Ｅ２の
直流電位分も、スイッチＳＡ，ＳＢが開の間に変動した
分を取り戻すように動くから、これも一定ではない。
から電極の直流電圧は４つの電極でそれぞれ別の値へ動
き出すから、厳密に言ってスイッチＳＡ，ＳＢが開の期
間の出力Ｅ１，Ｅ２の直流電位分は一定ではない。同じ
意味でスイッチＳＡ，ＳＢが閉の時の出力Ｅ１，Ｅ２の
直流電位分も、スイッチＳＡ，ＳＢが開の間に変動した
分を取り戻すように動くから、これも一定ではない。
【００２５】しかし、通常、電極の直流電位のこうした
動きの時、定数は数秒から数十秒であるから、スイッチ
ＳＡ，ＳＢを開としてから事実上この変化が無視できる
ような短い期間の間にサンプルホールドを終え、再びス
イッチＳＡ，ＳＢを閉とすることは容易なことである。
動きの時、定数は数秒から数十秒であるから、スイッチ
ＳＡ，ＳＢを開としてから事実上この変化が無視できる
ような短い期間の間にサンプルホールドを終え、再びス
イッチＳＡ，ＳＢを閉とすることは容易なことである。
【００２６】なお、実施例では、図示上下方向の磁束を
発生するのに２つの永久磁石２，３を用いたが、磁束発
生手段として測定管１の上下に必ずしも各１個の永久磁
石を設ける必要はなく、流体の流れに対して概ね垂直な
方向に磁界を発生させるものであれば良い。
発生するのに２つの永久磁石２，３を用いたが、磁束発
生手段として測定管１の上下に必ずしも各１個の永久磁
石を設ける必要はなく、流体の流れに対して概ね垂直な
方向に磁界を発生させるものであれば良い。
【００２７】
【発明の効果】本発明の電磁流量計は上述のように構成
されているので、励磁のための電力を要しないため、電
池駆動の実用的な電磁流量計を実現できる。そのため、
商用電源への配線工事が不要で、設置場所の制約もなく
なる。
されているので、励磁のための電力を要しないため、電
池駆動の実用的な電磁流量計を実現できる。そのため、
商用電源への配線工事が不要で、設置場所の制約もなく
なる。
【００２８】また、励磁コイルや励磁回路が不要で、電
磁流量計自体が安価になる。また、電池容量が小さくて
済むことからもコストダウンに寄与する。
磁流量計自体が安価になる。また、電池容量が小さくて
済むことからもコストダウンに寄与する。
【図１】本発明の実施例の図で、（ａ）は全体の構成
図、（ｂ）はタイミングチャートである。
図、（ｂ）はタイミングチャートである。
１ 測定管 ２，３ 永久磁石 ４，５ 第１の電極対を構成する電極 ６，７ 第２の電極対を構成する電極 ８ 第１のプリアンプ ９ 第２のプリアンプ １０ マイクロプロセッサ １１ 第１のサンプルホールド回路 １２ 第２のサンプルホールド回路 １３ ＡＤ変換器 Ｓ１，Ｓ２ スイッチ Ｅ１，Ｅ２ プリアンプの出力
Claims (3)
- 【請求項１】 測定管の中を流れる流体の速度の向きに
概ね垂直方向に磁束を発生させるための永久磁石と、 前記磁束に垂直方向に測定管に対向配置した第１の電極
対と、磁束に平行方向に測定管に対向配置した第２の電
極対と、 第１の電極対と第２の電極対の各片側の電極同士の間に
設けた第１のスイッチと、第１の電極対と第２の電極対
の各他側の電極同士の間に設けられ第１のスイッチと同
期して開閉する第２のスイッチと、 第１の電極対に発生する電圧を増幅する第１のプリアン
プと、第２の電極対に発生する電圧を増幅する第２のプ
リアンプとを具備したことを特徴とする電磁流量計。 - 【請求項２】 第１と第２の両スイッチを閉の状態から
開にした瞬間の、第１のプリアンプの出力と第２のプリ
アンプの出力の差を演算する演算手段を具備したこと特
徴とする請求項１記載の電磁流量計。 - 【請求項３】 前記両スイッチを開にした瞬間の第１の
プリアンプの出力をサンプルホールドする第１のサンプ
ルホールド回路と、第２のプリアンプの出力をサンプル
ホールドする第２のサンプルホールド回路と、 前記両スイッチと両サンプルホールド回路の動作を指示
するタイミング信号を出力すると共に、両サンプルホー
ルド回路の出力に基いて流量を算出するマイクロプロセ
ッサを具備したことを特徴とする請求項１記載の電磁流
量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11163655A JP2000352530A (ja) | 1999-06-10 | 1999-06-10 | 電磁波流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11163655A JP2000352530A (ja) | 1999-06-10 | 1999-06-10 | 電磁波流量計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000352530A true JP2000352530A (ja) | 2000-12-19 |
Family
ID=15778075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11163655A Pending JP2000352530A (ja) | 1999-06-10 | 1999-06-10 | 電磁波流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000352530A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100434872C (zh) * | 2006-05-26 | 2008-11-19 | 李斌 | 恒磁式电磁流量计的信号处理方法及系统 |
| DE102011008295A1 (de) * | 2011-01-11 | 2012-07-12 | Claudius Zelenka | Verfahren zur Durchflussmessung |
| CN103196503A (zh) * | 2013-02-22 | 2013-07-10 | 孙晓君 | 一种流量计 |
| CN104121954A (zh) * | 2014-07-10 | 2014-10-29 | 上海大学 | 基于二维感应电势的非满管电磁流量计 |
-
1999
- 1999-06-10 JP JP11163655A patent/JP2000352530A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100434872C (zh) * | 2006-05-26 | 2008-11-19 | 李斌 | 恒磁式电磁流量计的信号处理方法及系统 |
| DE102011008295A1 (de) * | 2011-01-11 | 2012-07-12 | Claudius Zelenka | Verfahren zur Durchflussmessung |
| CN103196503A (zh) * | 2013-02-22 | 2013-07-10 | 孙晓君 | 一种流量计 |
| WO2014127670A1 (zh) * | 2013-02-22 | 2014-08-28 | Sun Xiaojun | 一种流量计 |
| CN104121954A (zh) * | 2014-07-10 | 2014-10-29 | 上海大学 | 基于二维感应电势的非满管电磁流量计 |
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