JP2002062170A - 渦流量測定方法及び渦流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カルマン渦の応力を検出して渦流量信号を検
出する渦流量計において、演算制御部とセンサで検出し
た信号を増幅する増幅部へのコントロール線にシリアル
なデータストリーム方式の送受信を行うようにしてコン
トロール線を減少させるようにした渦流量測定方法及び
渦流量計を提供する 【解決手段】 カルマン渦により発生する交番信号を検
出し、この検出した交番信号により渦流量信号を生成
し、この交番信号から渦流量信号を生成するための制御
部位へのフィードバック信号はシリアルなデータストリ
ーム方式、例えばＵＡＲＴで行うようにし、このシリア
ルなデータストリーム方式で送受信する中間位置に、電
気的に絶縁する絶縁回路を施したことである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、渦流量測定方法及
び渦流量計に関し、特に渦流量計の変換器内部におい
て、絶縁トランスで絶縁されている２つの回路間でのデ
ータ伝送を行い、ゲインのコントロール若しくはスイッ
チのオン／オフ等さまざまな制御を行うことができるよ
うにした渦流量測定方法及び渦流量計に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術における渦流量計において、電
源部分と演算制御部との間が絶縁されている場合と、セ
ンサ部と演算制御部との間が絶縁されている場合とがあ
る。

【０００３】電源部分と演算制御部とが絶縁されている
渦流量計は、図４に示すように、カルマン渦の交番信号
を検出する圧電素子で形成されたセンサ３００と、この
センサ３００で検出した信号を増幅する増幅回路３１０
と、増幅した信号をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換
器、フィルタ、シュミットトリガ回路からなる信号取込
変換部３２０と、信号取込変換部３２０からの渦流量信
号を信号処理するマイクロプロセッサからなる演算制御
部３３０と、電気的に絶縁した絶縁回路３４０を介して
電源を供給する電源出力回路３５０と、演算制御部３３
０が増幅回路３１０に対してゲインコントロールに必要
な分解能を得るビット数のコントロール信号を出力する
コントロール線３６０とから構成されている。

【０００４】このような構成からなる渦流量計におい
て、センサ３００からの信号を増幅する増幅回路３１０
のゲインコントロール等を行う場合にはゲインコントロ
ールに必要な分解能を得るビット数のコントロール信号
をコントロール線３６０を利用して演算制御部３３０の
ポートより”Ｈ”、”Ｌ”のステータスを出力すること
により行う。

【０００５】又、センサからの信号を増幅する増幅回路
と演算制御部との間が絶縁されている渦流量計は、図５
に示すように、カルマン渦の交番信号を検出する圧電素
子で形成されたセンサ３００と、このセンサ３００で検
出した信号を増幅する増幅回路３１０と、増幅した信号
をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器、フィルタ、シュ
ミットトリガ回路からなる信号取込変換部３２０と、信
号取込変換部３２０からの渦流量信号を信号処理するマ
イクロプロセッサからなる演算制御部３３０と、この演
算制御部３３０の電源となる電源出力回路３５０と、演
算制御部３３０が増幅回路に対してゲインコントロール
に必要な分解能を得るビット数のコントロール信号を出
力するコントロール線３６０とから構成されている。そ
して、増幅回路３１０と信号取込変換部３２０の間、及
び演算制御部３３０と増幅回路３１０の間のコントロー
ル線３６０には電気的に絶縁する絶縁回路３４０Ａ、３
４０Ｂを設けた構成になっている。

【０００６】このような構成からなる渦流量計におい
て、増幅回路３１０と演算制御部３３０とが絶縁回路３
４０Ａ、３４０Ｂにより絶縁されている場合には、増幅
回路３１０のゲインコントロール等を行う場合には演算
制御部３３０のポートからのコントロール線１本につき
１つの絶縁回路３４０Ａを利用してフィードバック制御
を行う。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術の渦流量計において、ノイズ対策のために、
増幅回路と演算制御部との間に絶縁トランスを有する絶
縁回路構成で、演算制御部のポート出力によりゲインや
スイッチのコントロールを行うと、コントロール信号の
本数と同じ絶縁回路が必要になり、その為の実装面積は
増え、コストも増加してしまうという問題がある。

【０００８】従って、フィードバック制御のコントロー
ルを制御する演算制御部と、信号を検出するセンサから
の信号を増幅する増幅回路との間に絶縁が必要な場合
に、単調な絶縁回路で複数のコントロール線を絶縁制御
できるようにすることに解決しなければならない課題を
有する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る渦流量測定方法及び渦流量計は、次に
示す構成にすることである。

【００１０】（１）カルマン渦により発生する交番信号
を検出し、該検出した交番信号により渦流量信号を生成
し、該交番信号から前記渦流量信号を生成するための制
御部位へのフィードバック信号はシリアルなデータスト
リーム方式で行うようにし、該シリアルなデータストリ
ーム方式で送受信する中間位置に、電気的に絶縁する絶
縁回路を施したことを特徴とする渦流量測定方法。

【００１１】（２）前記シリアルなデータストリーム方
式は、ＵＡＲＴであることを特徴とする（１）に記載の
渦流量測定方法。 （３）カルマン渦により発生する交番信号を生成するセ
ンサ手段と、該交番信号を増幅する増幅手段と、該増幅
した信号を演算制御して渦流量信号を生成する演算制御
手段とからなり、前記演算制御手段は、前記増幅手段と
の間におけるフイードバック信号をシリアルなデータス
トリーム方式で伝送すると共に、該伝送する間には電気
的に絶縁する絶縁回路を設けたことを特徴とする渦流量
計。 （４）前記シリアルなデータストリーム方式は、ＵＡＲ
Ｔであることを特徴とする（３）に記載の渦流量計。

【００１２】このように、カルマン渦を交番信号に変換
して増幅する増幅部分とこの増幅部分をフイードバック
制御する演算制御部分との間の信号をシリアルなデータ
ストリーム方式、即ち、ＵＡＲＴにすると共に絶縁回路
を設けた構成にしたことにより、フイードバック制御の
数が増加しても物理的な数が増えることなく且つ制御の
方法も複雑になることがない。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る渦流量測定方
法及び渦流量計の実施の形態について図面を参照して説
明する。

【００１４】本発明に係る渦流量計は、図１に示すよう
に、カルマン渦による応力を検出するために渦発生体内
に設置されている圧電素子であるセンサ１００と、この
センサ１００からの交番信号を増幅する増幅回路１１０
と、増幅回路１１０で生成された信号をデジタル値に変
換して取り込む信号取込変換部１３０と、増幅回路１１
０と信号取込変換部１３０との間に電気的に絶縁するコ
イルからなる第１の絶縁回路１２０と、信号取込変換部
１３０により取り込んだ渦パルス信号を演算制御する第
１の演算制御部１８０と、この第１の演算制御部１８０
に電源を供給する電源出力回路１９０と、第１の演算制
御部１８０からシリアルなデータストリーム方式である
ＵＡＲＴ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏ
ｕｓ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）に
よりデータ送信する送信回路１７０と、送信回路１７０
からの信号を受信する受信回路１５０と、送信回路１７
０と受信回路１５０との間に電気的に絶縁する第２の絶
縁回路１６０と、受信回路１５０で受信した信号に基い
て増幅回路１１０をフイードバック制御するための演算
制御する、いわゆる小ピンマイコンである第２の演算制
御部１４０とからなり、第２の演算制御部１４０と増幅
回路１１０との間にはコントロール線２００により接続
された構成となっている。第２の演算制御部１４０は、
第１の演算制御部１８０からの通信を受けてその通信内
容に従ってポートに出力信号を生成する。ＵＡＲＴは、
非同期通信であり、マイクロプロセッサ等のパラレルバ
スからやってくるデータをシリアルのビットストリーム
に変換する。

【００１５】このような構成からなる渦流量計におい
て、第１の演算制御部１８０からは第２の演算制御部１
４０にシリアルなデータストリーム方式（ＵＡＲＴ）の
フィードバック信号を通信すると、受信した第２の演算
制御部１４０は受信した通信の内容を解釈する。この解
釈した内容に基づいて、小ピンのマイコンからなる第２
の演算制御部１４０はそのポートを”Ｈ”か”Ｌ”に設
定してコントロール線２００に信号をのせ増幅回路１１
０のフィードバック制御を行う。

【００１６】このように、ＵＡＲＴ（非同期通信）で情
報を送るので、複数の情報を１本のラインで送ることが
できる。よって、絶縁回路、通信用回路も一つでよく、
コスト的にも実装面積にも効果がある。又、受信側の小
ピンマイコンである第２の演算制御部１４０は通信内容
をプログラムにより解釈するので、複雑なハードウェア
を必要とせずに、通信内容の変更も非常にフレキシブル
にできる。この小ピンマイコンである第２の演算制御部
１４０は、汎用のものを使用するため、設定に必要なポ
ートの本数から最適なサイズの小ピンマイコンを選択す
れば低価格、省スペースで必要なコントロールが行え
る。

【００１７】図２は、応用１の渦流量計であり、第１の
演算制御部１８０と第２の演算制御部１４０間の通信を
双方向通信できるようにしたものである。即ち、第１の
演算制御部１８０と第２の演算制御部１４０との間に設
けてある第２の絶縁回路１６０の第１の演算制御部１８
０側に送信用の送信回路１７０Ａ、受信用の受信回路１
５０Ｂを設け、第２の演算制御部１４０側に受信用の受
信回路１５０Ａ、送信用の送信回路１７０Ｂを設けた構
成にする。

【００１８】このような構成にすると、第１の演算制御
部１８０からの通信においては、送信回路１７０Ａ、第
２の絶縁回路１６０、受信回路１５０Ａを経由して第２
の演算制御部１４０に信号を送ることができる。一方、
第１の演算制御部１８０が第２の演算制御部１４０から
信号を受信する場合には、送信回路１７０Ｂ、第２の絶
縁回路１６０、受信回路１５０Ｂを経由して通信するこ
とができる。

【００１９】このように双方向通信にすると、上記図１
を参照して説明した片方向通信に比べて、第１の演算制
御部１８０からの送信情報を第２の演算制御部１４０側
で正常に処理したかどうかをメインコントローラ側の第
１の演算制御部１８０で知ることが可能になる。即ち、
双方向通信できるようにすることにより、通信に対する
レスポンスを返すことができ、送信側の第１の制御演算
部１８０側で、その処理に対する確認ができるようにな
り、信頼性等を増加させることが可能になる。

【００２０】図３は、応用２の渦流量計であり、双方向
通信を可能にした構成にして且つ双方向それぞれを別系
統の絶縁回路を用いた構成にすることである。

【００２１】その構成は、第１の制御演算部１８０と第
２の制御演算部１４０との間において、第１の演算制御
部１８０から第２の演算制御部１４０側に送信する方向
の送信回路１７０Ａと受信回路１５０Ａの間に第３の絶
縁回路１６０Ａを設け、第２の演算制御部１４０から第
１の演算制御部１８０側に送信する方向の送信回路１７
０Ｂと受信回路１５０Ｂとの間に第４の絶縁回路１６０
Ｂを設けた構成にする。その他の構成は図１に示した構
成と同様である。

【００２２】このような構成にすると、双方向通信、即
ち、応用１における渦流量計と同様に、第１の演算制御
部１８０からの送信信号に対してのレスポンスを返すこ
とができるようになり、処理に対する確認が第１の演算
制御部１８０側でできるようになり、信頼性等を増加さ
せることが可能になると共に、送信方向と受信方向の信
号線に別々の絶縁回路（第３及び第４の絶縁回路１６０
Ａ、１６０Ｂ）を設けた構成にすることにより、絶縁回
路自体は増加するが送受信を共用することにより起きる
干渉等の影響をなくすことができるようになる。

【００２３】

【発明の効果】上記説明したように、本発明の渦流量計
は、増幅回路にフィードバック制御する信号をシリアル
のデータストリーム方式、例えばＵＡＲＴで送受信する
ようにしたことにより、コントロール線と同数の絶縁回
路を使う必要がなくなり、コントロール線の増加及び絶
縁回路の増加を防ぎ、実装面積及びコストの増加を防止
することができると共に、ＵＡＲＴのソフト的な改良の
みで自在にコントロール信号の制御を行うことができる
ため、簡略化した渦流量計を実現することができるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るシリアルなデータストリーム方式
を採用した渦流量計の回路構成を示したブロック図であ
る。

【図２】同応用例１の渦流量計であり、シリアルなデー
タストリーム方式における送信信号と受信信号を受ける
ことができる双方向通信を実現した回路構成のブロック
図である。

【図３】同応用例２の渦流量計であり、シリアルなデー
タストリーム方式における送信信号と受信信号のぞれぞ
れに絶縁回路を設けた双方向通信を実現した回路構成の
ブロック図である。

【図４】従来技術における渦流量計において、電源部分
と演算制御部との間を電気的に絶縁した回路構成のブロ
ック図である。

【図５】従来技術における渦流量計において、増幅部分
と演算制御部との間を電気的に絶縁した回路構成のブロ
ック図である。

【符号の説明】

１００ センサ １１０ 増幅回路 １２０ 絶縁回路 １３０ 信号取込変換部 １４０ 第２の演算制御部 １５０ 受信回路 １５０Ａ 受信回路 １５０Ｂ 受信回路 １６０ 第２の絶縁回路 １６０Ａ 第３の絶縁回路 １６０Ｂ 第４の絶縁回路 １７０ 送信回路 １７０Ａ 送信回路 １７０Ｂ 送信回路 １８０ 第１の演算制御部 １９０ 電源出力回路 ２００ コントロール線

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】カルマン渦により発生する交番信号を検出
   し、該検出した交番信号により渦流量信号を生成し、該
   交番信号から前記渦流量信号を生成するための制御部位
   へのフィードバック信号はシリアルなデータストリーム
   方式で行うようにし、該シリアルなデータストリーム方
   式で送受信する中間位置に、電気的に絶縁する絶縁回路
   を施したことを特徴とする渦流量測定方法。
2. 【請求項２】前記シリアルなデータストリーム方式は、
   ＵＡＲＴであることを特徴とする請求項１に記載の渦流
   量測定方法。
3. 【請求項３】カルマン渦により発生する交番信号を生成
   するセンサ手段と、該交番信号を増幅する増幅手段と、
   該増幅した信号を演算制御して渦流量信号を生成する演
   算制御手段とからなり、前記演算制御手段は、前記増幅
   手段との間におけるフイードバック信号をシリアルなデ
   ータストリーム方式で伝送すると共に、該伝送する間に
   は電気的に絶縁する絶縁回路を設けたことを特徴とする
   渦流量計。
4. 【請求項４】前記シリアルなデータストリーム方式は、
   ＵＡＲＴであることを特徴とする請求項３に記載の渦流
   量計。