JP2002340639A - 電磁流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低周波ノイズを低減させるためのハイパスフ
ィルタによる信号の変形を補償することができる電磁流
量計を提供する。 【解決手段】 電磁流量計において、検出器２からの検
出信号を増幅する増幅回路９の前段にプリアンプ回路９
ａと、低周波ノイズを低減させるためのカットオフ周波
数ｆｃの１次ハイパスフィルタ９ｂを設け、励磁回路８
から励磁コイル５に供給する励磁電流の波形を、周波数
ｆｍ、振幅Ａｓの方形波と周波数ｆｍ、振幅Ａｔの三角
波を組み合わせたものとし、Ａｔ、Ａｓ、ｆｃ、ｆｍを
所定の式が成り立つように選ぶことにより１次ハイパス
フィルタ９ｂによる波形変形を補償し、方形波励磁した
場合の起電圧信号波形と同等の信号波形を得ることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は導電性流体の流量を
測定する電磁流量計に関する。

【０００２】

【従来の技術】電磁流量計は、流体が流れている配管の
軸方向に垂直な磁場を印加し、その領域を導電性流体が
流れる際に発生する起電圧を前記磁場と直交する方向に
対向する電極で検出、増幅し、流量信号を出力する計測
装置である。

【０００３】図１５に従来の電磁流量計の構成例を示
す。この構成では、電磁流量計は、流体の流量を検出す
る検出器２と、この検出器２を駆動したり、検出器２の
検出結果を処理して前記流体の流量を示す流量信号を生
成したりする変換器３ｈとを備えており、測定対象とな
る流体が流れている配管に取り付けられ、この配管中を
流れる流体の流量を検出して指定された形式の流量信号
を生成し外部に出力する。

【０００４】検出器２は、前記配管の切れ間に介挿され
る筒状の測定管４と、この測定管４の外側に配置され、
変換器３ｈから供給される励磁電流に基づいて前記測定
管４中に磁界を発生する１対のコイル５と、前記測定管
４の内部に、前記各励磁コイル５と直交する位置に配置
され、前記励磁コイル５によって生成された磁界中を前
記流体が流れているとき、この流体の流速に応じて生じ
た起電圧を取り込んで、これを検出信号として変換器３
ｈに供給する一対の電極６とを備えている。変換器３ｈ
から出力される励磁電流によって、励磁コイル５により
測定管４内に磁界を生成するとともに、この磁界中を流
体が流れることによって生じる起電圧を各電極６によっ
て取り出し、これを検出信号として変換器３ｈに供給す
る。

【０００５】変換器３ｈは予め設定されている周期で指
定されたタイミング信号を生成するタイミング制御回路
７と、このタイミング制御回路７から出力されるタイミ
ング信号に基づいて所定のパターンの励磁電流を生成し
て検出器２の各励磁コイル５を駆動する励磁回路８ｄ
と、検出器２から出力される検出信号を取り込んで適切
な強度まで増幅する増幅回路９と、前記タイミング制御
回路７から出力されるタイミング信号に基づいて増幅回
路９から出力される検出信号を取り込んでＡ／Ｄ変換
し、ディジタル形式の検出信号を生成するＡ／Ｄ変換回
路１０と、タイミング制御回路７から出力されるタイミ
ング信号に基づいてＡ／Ｄ変換回路１０から出力される
検出信号を信号処理してノイズの影響を除去する演算回
路１１と、この演算回路１１から出力される処理結果を
取り込んで予め指定された信号形式の流量信号に変換し
て外部に出力する出力回路１２とを備えている。

【０００６】そして、予め設定されたパターンの励磁電
流を生成して前記検出器２の励磁コィル５を駆動しなが
ら、検出器２の各電極６から出力される検出信号を取り
込んでこれを増幅すると共に、Ａ／Ｄ変換してディジタ
ル形式の検出信号にした後、信号処理してノイズや直流
成分の影響を除去し、流量信号として外部に出力する。

【０００７】励磁コイル５の応答速度が十分早ければ、
励磁コイル５が測定管４内に生成する磁場の大きさは励
磁電流に比例する。流体に発生する起電圧は流速と磁束
密度に比例するため、流速一定の場合、起電圧は励磁電
流の波形（＝励磁波形）に相似の波形となる。

【０００８】しかし、電極からの検出信号は、起電圧信
号に流体ノイズや微分ノイズ、増幅回路のノイズ、電気
化学的な直流分極電圧等が重なったものとなる。これら
のノイズを除去するため、励磁コイル５の励磁波形を方
形波にし、励磁波形の周期に同期して信号をサンプリン
グし、その結果に信号処理を施す、といった方法が取ら
れる。また、容量式電磁流量計では、電極が直接流体と
接触することによって生じるノイズを削減するために、
図１６に示すように、検出器２ａの電極６ｂを、直接内
部の流体に接しない様に測定管の外側に配置し、電極６
ｂと流体の間の静電容量を通して流量信号を得る構造に
なっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述のような従来の電
磁流量計において、導電率が低い流体の場合、１／ｆ特
性をもつ流体ノイズが大きくなる。検出信号から流体ノ
イズを削減するために、ハイパスフィルタを入れる方式
が考えられるが、検出信号に含まれる起電圧信号まで変
形するため、カットオフ周波数を大きくできず、十分な
効果を得ることができなかった。

【００１０】また、容量式電磁流量計の場合、電極の静
電容量によるハイパスフィルタ効果により波形が変形
し、測定誤差の要因となっていた。

【００１１】本発明は、これらのハイパスフィルタによ
る信号の変形を補償することができる電磁流量計を提供
することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の本発明は、導電性流体の流れに
垂直な方向に磁場を発生させる手段と、磁場及び導電性
流体の流れに直交する方向に対向する電極と、電極から
得られる検出信号の低周波ノイズを低減させるためのカ
ットオフ周波数ｆｃの１次ハイパスフィルタとを備えた
電磁流量計において、励磁波形を、周波数ｆｍ、振幅Ａ
ｓの方形波に、周波数ｆｍ、振幅Ａｔの三角波を加えた
もの、または周波数ｆｍ、振幅Ａｔの三角波に、周波数
ｆｍ、振幅Ａｐの放物線波形を加えたものとし、Ａｔ、
Ａｓ、ｆｃ、ｆｍ、またはＡｐ、Ａｔ、ｆｃ、ｆｍを所
定の式が成り立つように選ぶことにより１次ハイパスフ
ィルタによる波形変形を補償し、方形波励磁した場合、
または三角波励磁した場合の起電圧信号波形と同等の信
号波形を得ることを特徴とする。

【００１３】このように、請求項１に記載の本発明は、
励磁波形を、周波数ｆｍ、振幅Ａｓの方形波に、周波数
ｆｍ、振幅Ａｔの三角波を加えたものとした場合は、

【００１４】

【数１】

【００１５】の関係を満たすようにＡｔ、Ａｓ、ｆｃ、
ｆｍを選ぶことで、１次ハイパスフィルタによる波形変
形を補償し、低周波ノイズを抑えつつ、方形波励磁した
場合の起電圧信号波形と同等の信号波形を得るようにし
たものである。

【００１６】また、励磁波形を、周波数ｆｍ、振幅Ａｔ
の三角波に、

【００１７】

【数２】

【００１８】ｔ：１周期で０〜１の値を取る、規格化さ
れた時間 で表される周波数ｆｍ、振幅Ａｐの放物線波形を加えた
ものとした場合は、

【００１９】

【数３】

【００２０】の関係を満たすようにＡｐ、Ａｔ、ｆｃ、
ｆｍを選ぶことで、１次ハイパスフィルタによる波形変
形を補償し、低周波ノイズを抑えつつ、三角波励磁した
場合の起電圧信号波形と同等の信号波形を得るようにし
たものである。

【００２１】また、請求項２に記載の本発明は、導電性
流体の流れに垂直な方向に磁場を発生させる手段と、磁
場及び導電性流体の流れに直交する方向に対向する電極
と、電極から得られる検出信号の低周波ノイズを低減さ
せるためのカットオフ周波数ｆｃの１次ハイパスフィル
タとを備えた電磁流量計において、励磁波形を、周波数
ｆｍの三角波とし、１次ハイパスフィルタのカットオフ
周波数ｆｃを、磁界の変化率が反転して１／４ｆｍ秒後
における許容誤差ε及び周波数ｆｍに基づいて所定の式
により求められる所定の値以上とすることにより方形波
励磁した場合の起電圧信号波形と同等の信号波形を得る
ことを特徴とする。

【００２２】このように、請求項２に記載の本発明は、
励磁波形を、周波数ｆｍの三角波とし、１次ハイパスフ
ィルタのカットオフ周波数ｆｃを、

【００２３】

【数４】

【００２４】の関係を満たす値とすることで、低周波ノ
イズを抑えつつ、方形波励磁した場合の起電圧信号波形
と同等の信号波形を得るものである。

【００２５】また、請求項３に記載の本発明は、導電性
流体の流れに垂直な方向に磁場を発生させる手段と、磁
場及び導電性流体の流れに直交する方向に対向する電極
とを備えた容量式電磁流量計において、励磁波形を、周
波数ｆｍ、振幅Ａｓの方形波に、周波数ｆｍ、振幅Ａｔ
の三角波を加えたもの、または周波数ｆｍ、振幅Ａｔの
三角波に、周波数ｆｍ、振幅Ａｐの放物線波形を加えた
ものとし、電極容量をＣ、増幅回路の入力抵抗をＲとし
たとき、Ａｔ、Ａｓ、ｆｍ、またはＡｐ、Ａｔ、ｆｍ
を、Ｃ、Ｒを含む所定の式が成り立つように選ぶことに
より電極容量Ｃと増幅回路の入力抵抗Ｒによる信号波形
の変形を補償し、方形波励磁した場合、または三角波励
磁した場合の起電圧信号波形と同等の信号波形を得るこ
とを特徴とする。

【００２６】このように、請求項３に記載の本発明は、
励磁波形を、周波数ｆｍ、振幅Ａｓの方形波に、周波数
ｆｍ、振幅Ａｔの三角波を加えたものとした場合は、

【００２７】

【数５】

【００２８】Ｃ：電極容量、Ｒ：増幅回路の入力抵抗 の関係を満たすようにＡｔ、Ａｓ、ｆｍを選ぶことで、
電極容量Ｃと増幅回路の入力抵抗Ｒによる信号波形の変
形を補償し、方形波励磁した場合の起電圧信号波形と同
等の信号波形を得るようにしたものである。

【００２９】また、励磁波形を、周波数ｆｍ、振幅Ａｔ
の三角波に、

【００３０】

【数６】

【００３１】ｔ：１周期で０〜１の値を取る、規格化さ
れた時間 で表される周波数ｆｍ、振幅Ａｐの放物線波形を加えた
ものとした場合は、

【００３２】

【数７】

【００３３】Ｃ：電極容量、Ｒ：増幅回路の入力抵抗 の関係を満たすようにＡｐ、Ａｔ、ｆｍを選ぶことで電
極容量Ｃと増幅回路の入力抵抗Ｒによる信号波形の変形
を補償し、三角波励磁した場合の起電圧信号波形と同等
の信号波形を得るようにしたものである。

【００３４】また、請求項４に記載の本発明は、導電性
流体の流れに垂直な方向に磁場を発生させる手段と、磁
場及び導電性流体の流れに直交する方向に対向する電極
と、電極から得られる検出信号の低周波ノイズを低減さ
せるためのカットオフ周波数ｆｃの１次ハイパスフィル
タとを備えた容量式電磁流量計において、励磁波形を、
周波数ｆｍ、振幅Ａｔの三角波に、周波数ｆｍ、振幅Ａ
ｐの放物線波形を加えたもの、または周波数ｆｍ、振幅
Ａｓの方形波に、周波数ｆｍ、振幅Ａｔの三角波と、周
波数ｆｍ、振幅Ａｐの放物線波形とを加えたものとし、
励磁波形が三角波に放物線波形を加えたものの場合は、
電極容量をＣ、プリアンプ回路の入力抵抗をＲとしたと
き、Ａｐ、Ａｔ、ｆｍを、Ｃ、Ｒを含む所定の式が成り
立つように選び、さらに１次ハイパスフィルタのカット
オフ周波数ｆｃを、磁界の変化率が反転して１／４ｆｍ
秒後における許容誤差ε及び周波数ｆｍに基づいて所定
の式により求められる所定の値以上とすることにより電
極容量Ｃとプリアンプ回路の入力抵抗Ｒによる信号波形
の変形を補償し、励磁波形が方形波に三角波と放物線波
形とを加えたものの場合は、電極容量をＣ、プリアンプ
回路の入力抵抗をＲとしたとき、Ａｓ、Ａｔ、Ａｐ、ｆ
ｍ、ｆｃを、Ｃ、Ｒを含む所定の式が成り立つように選
ぶことにより電極容量Ｃとプリアンプ回路の入力抵抗Ｒ
による信号波形の変形と１次ハイパスフィルタによる波
形の変形を補償し、方形波励磁した場合の起電圧信号波
形と同等の信号波形を得ることを特徴とする。

【００３５】このように、請求項４に記載の本発明は、
励磁波形を、周波数ｆｍ、振幅Ａｔの三角波に、

【００３６】

【数８】

【００３７】ｔ：１周期で０〜１の値を取る、規格化さ
れた時間 で表される周波数ｆｍ、振幅Ａｐの放物線波形を加えた
ものとした場合は、

【００３８】

【数９】

【００３９】Ｃ：電極容量、Ｒ：プリアンプ回路の入力
抵抗 の関係を満たすようにＡｐ、Ａｔ、ｆｍを選び、さら
に、１次ハイパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃを

【００４０】

【数１０】

【００４１】の関係を満たすように選ぶことで、電極容
量Ｃとプリアンプ回路の入力抵抗Ｒによる信号波形の変
形を補償し、低周波ノイズを抑えつつ、方形波励磁した
場合の起電圧信号波形と同等の信号波形を得るようにし
たものである。

【００４２】また、励磁波形を、周波数ｆｍ、振幅Ａｓ
の方形波に、周波数ｆｍ、振幅Ａｔの三角波と、

【００４３】

【数１１】

【００４４】ｔ：１周期で０〜１の値を取る、規格化さ
れた時間 で表される周波数ｆｍ、振幅Ａｐの放物線波形とを加え
たものとし、

【００４５】

【数１２】

【００４６】

【数１３】

【００４７】の関係を満たすようにＡｓ、Ａｔ、Ａｐ、
ｆｍ、ｆｃを選ぶことで、電極容量Ｃとプリアンプ回路
の入力抵抗Ｒによる信号波形の変形と１次ハイパスフイ
ルタによる波形の変形を補償し、低周波ノイズを抑えつ
つ、方形波励磁した場合の起電圧信号波形と同等の信号
波形を得るようにしたものである。

【００４８】さらに、請求項５に記載の本発明は、導電
性流体の流れに垂直な方向に磁場を発生させる手段と、
磁場及び導電性流体の流れに直交する方向に対向する電
極と、電極から得られる検出信号の低周波ノイズを低減
させるための所定の周波数特性を有する２次ハイパスフ
ィルタとを備えた電磁流量計において、励磁波形を、周
波数ｆｍ、振幅Ａｓの方形波に、周波数ｆｍ、振幅Ａｔ
の三角波と、周波数ｆｍ、振幅Ａｐの放物線波形とを加
えたものとし、２次ハイパスフィルタのカットオフ周波
数をｆｃとしたとき、所定の式が成り立つようにＡｓ、
Ａｔ、Ａｐ、ｆｍ、ｆｃ、及びＱを選ぶことにより、２
次ハイパスフィルタによる波形の変形を補償し、方形波
励磁した場合の起電圧信号波形と同等の信号波形を得る
ことを特徴とする。

【００４９】このように、請求項５に記載の本発明は、
電極から得られる検出信号の低周波ノイズを低減させる
ための２次ハイパスフィルタが

【００５０】

【数１４】

【００５１】の周波数特性をもつものとし、励磁波形
を、周波数ｆｍ、振幅Ａｓの方形波に、周波数ｆｍ、振
幅Ａｔの三角波と、

【００５２】

【数１５】

【００５３】ｔ：１周期で０〜１の値を取る、規格化さ
れた時間 で表されるような周波数ｆｍ、振幅Ａｐの放物線波形と
を加えたものとし、

【００５４】

【数１６】

【００５５】及び

【００５６】

【数１７】

【００５７】ｆｃ：２次ハイパスフィルタのカットオフ
周波数 Ｃ：電極容量、Ｒ：プリアンプ回路の入力抵抗 を満足するようにＡｓ、Ａｔ、Ａｐ、ｆｍ、ｆｃ、Ｑを
選ぶことで、２次ハイパスフィルタによる波形の変形を
補償し、低周波ノイズを抑えつつ、方形波励磁した場合
の起電圧信号波形と同等の信号波形を得るものである。

【００５８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について詳細に説明する。

【００５９】（第１の実施の形態）図１に、本発明の第
１の実施の形態に係る電磁流量計の構成を示す。この構
成は、従来例として示した図１５に対して、増幅回路９
がプリアンプ回路９ａ、１次ハイパスフィルタ９ｂ、増
幅回路９ｃに置き換わっている点と、励磁コイル５の励
磁波形が方形波と三角波を組み合わせた波形になってい
る点が異なる。

【００６０】プリアンプ回路９ａは検出器２からの検出
信号を取り込み後段につなげるためのインピーダンス変
換を行う。

【００６１】１次ハイパスフィルタ９ｂは次式で表され
る周波数特性をもつフィルタである。

【００６２】

【数１８】

【００６３】ｆｃ：カットオフ周波数 増幅回路９ｃは信号を適切な強度まで増幅する。

【００６４】励磁回路８の構成例を図２に示す。

【００６５】励磁回路８は、波形データ生成部８３、Ｄ
／Ａ変換部８２、電圧−電流変換部８１からなる。波形
データ生成部８３はタイミング制御回路７に同期したク
ロックで動作し、各瞬間毎の励磁波形の大きさをディジ
タル値としてＤ／Ａ変換部８２へ送り出す。Ｄ／Ａ変換
部８２はディジタル値を電圧に変えて出力する。電圧−
電流変換部８１はＤ／Ａ変換部８２からの電圧信号に比
例した電流を出力する。この構成により、波形データ生
成部８３がディジタル値として励磁波形データを出力す
ることで、正確な形状の励磁電流を発生させる。

【００６６】励磁波形は図３（ａ）に示すようなものに
する。図３（ａ）の波形は、図３（ｂ）に示す振幅Ａｓ
の方形波に、図３（ｃ）に示す振幅Ａｔの三角波を加え
たものである。

【００６７】三角波は方形波を積分したものなので、図
３（ａ）の波形は、周波数ｆｍ、振幅Ａｓの方形波を次
式で表される周波数特性をもつフィルタに通したものに
等しい。

【００６８】

【数１９】

【００６９】ここで、１次ハイパスフィルタ９ｂが（数
１９）と逆の特性をもつようにする。つまり、

【００７０】

【数２０】

【００７１】

【数２１】

【００７２】とする。（数２１）が成り立つようにＡ
ｔ、Ａｓ、ｆｃ、ｆｍを選べば、１次ハイパスフィルタ
９ｂを通った後の信号波形は、方形波励磁した場合の起
電圧信号波形と同じになる。また、図４（ａ）のような
周波数分布をもつ流体ノイズは、１次ハイパスフィルタ
９ｂを通ることで図４（ｂ）のように低周波部分が低減
される。結果として、低周波ノイズが低減された、方形
波励磁による起電圧信号を得ることが出来る。

【００７３】励磁回路８は上記励磁波形の励磁電流を生
成する。

【００７４】演算回路１１では、入ってくる信号を方形
波励磁によるものとして処理を行えば良い。

【００７５】また、検出器２を図１６に示す容量式のも
のに置き換えてもよい。

【００７６】（第２の実施の形態）図５に、本発明の第
２の実施の形態に係る電磁流量計の構成を示す。基本的
な構成は第１の実施の形態と同じであるが、励磁コイル
５の励磁波形と演算回路１１ａでの処理方式が異なる。

【００７７】図６（ａ）に励磁波形を示す。

【００７８】これは、図６（ｂ）に示す振幅Ａｔの三角
波に、図６（ｃ）に示す振幅Ａｐの放物線型の波形

【００７９】

【数２２】

【００８０】ｔ：１周期で０〜１の値を取る、規格化さ
れた時間 を加えたものである。上式で表される波形は三角波を積
分したものと相似である。よって、図６（ａ）の波形
は、周波数ｆｍ、振幅Ａｔの三角波を、次式で表される
周波数特性をもつフィルタを通したものと等しい。

【００８１】

【数２３】

【００８２】そして、１次ハイパスフィルタ９ｂが（数
２３）と逆の特性をもつようにする。つまり、

【００８３】

【数２４】

【００８４】

【数２５】

【００８５】とする。（数２５）が成り立つようにＡ
ｐ、Ａｔ、ｆｃ、ｆｍを選べば、１次ハイパスフィルタ
９ｂを通った後の信号波形は、三角波励磁した場合の起
電圧信号波形と同じになる。また、図４（ａ）のような
周波数分布をもつ流体ノイズは、１次ハイパスフィルタ
９ｂを通ることで図４（ｂ）のように低周波部分が低減
される。結果として、低周波ノイズが低減された、三角
波励磁による起電圧信号波形を得ることが出来る。

【００８６】励磁回路８ａは上記励磁波形の励磁電流を
生成する。

【００８７】演算回路１１ａでは、入ってくる信号を三
角波励磁によるものとして処理を行えば良い。

【００８８】また、検出器２を図１６に示す容量式のも
のに置き換えてもよい。

【００８９】（第３の実施の形態）図７に、本発明の第
３の実施の形態に係る電磁流量計の構成を示す。第１の
実施の形態において、Ａｓ＝０、つまり方形波成分をな
くし、三角波のみにした場合に相当する。

【００９０】このとき、第１の実施の形態と同じ考え方
でいくと、１次ハイパスフィルタ９ｂはカットオフ周波
数無限大の微分回路にする必要がある。しかし、完全な
微分回路にしたのではノイズの高周波成分が大幅に増幅
されることになるので、測定精度に影響を及ぼさない程
度のカットオフ周波数をもつ１次ハイパスフィルタとす
る。

【００９１】周波数ｆｍの三角波をカットオフ周波数ｆ
ｃの１次ハイパスフィルタに通したときの波形は図８の
ようになる。このとき、１／４周期の点における、方形
波からのずれは次式で表される。

【００９２】

【数２６】

【００９３】これをｆｃについて解くと、

【００９４】

【数２７】

【００９５】を得る。（数２７）に装置としての許容誤
差εを与えれば必要なｆｃが得られ、１次ハイパスフィ
ルタ９ｂにはこれ以上のカットオフ周波数を持たせる。
このようにすると、１次ハイパスフィルタ９ｂを通った
信号波形は方形波励磁による起電圧信号波形と同等にな
る。そして、低周波ノイズは１次ハイパスフィルタ９ｂ
により低減されるので、結果として、低周波ノイズが低
減された、方形波励磁による起電圧信号波形を得ること
ができる。

【００９６】励磁回路８ｂは周波数ｆｍの三角波形の励
磁電流を発生する。

【００９７】演算回路１１では、信号を方形波励磁によ
るものとして処理を行えば良い。

【００９８】また、検出器２を図１６に示す容量式のも
のに置き換えてもよい。

【００９９】（第４の実施の形態）図９に、本発明の第
４の実施の形態に係る容量式電磁流量計の構成を示す。
従来例の図１５に対し、検出器２ａが図１６の容量式の
ものに変わり、励磁コイル５の励磁波形が方形波に三角
波を加えたものとなる点が異なる。

【０１００】電極と流体の間の静電容量Ｃと、増幅回路
９の入力抵抗Ｒにより、

【０１０１】

【数２８】

【０１０２】の１次ハイパスフィルタが形成される。そ
こで、励磁波形を第１の実施の形態と同様に、図３
（ａ）に示すような方形波に三角波を加えたものにす
る。これは図３（ｂ）に示す振幅Ａｓの方形波に、図３
（ｃ）に示す振幅Ａｔの三角波を加えたものである。そ
して、

【０１０３】

【数２９】

【０１０４】となるようにＡｔ、Ａｓ、周波数ｆｍを選
ぶことで、ＣＲが作る１次ハイパスフィルタによる信号
波形の変形を補償し、方形波励磁した場合の起電圧波形
と同じ波形を得ることができる。

【０１０５】励磁回路８は上記励磁波形の励磁電流を生
成する。

【０１０６】演算回路１１では、信号を方形波励磁によ
るものとして処理を行えば良い。

【０１０７】（第５の実施の形態）図１０に、本発明の
第５の実施の形態に係る容量式電磁流量計の構成を示
す。構成は第４の実施の形態と同じであるが、励磁コイ
ル５の励磁波形が三角波に放物線波形を加えたものであ
る点と、演算回路１１ａでの処理方法が異なる。電極と
流体の間の静電容量Ｃと、増幅回路９の入力抵抗Ｒによ
り、

【０１０８】

【数３０】

【０１０９】の１次ハイパスフィルタが形成される。そ
こで、励磁波形を第２の実施の形態と同様に図６（ａ）
に示すような三角波に放物線波形を加えたものとし、

【０１１０】

【数３１】

【０１１１】となるように放物線波形の振幅Ａｐ、三角
波の振幅Ａｔ、励磁周波数ｆｍを選ぶことで、ＣＲが作
る１次ハイパスフィルタによる信号波形の変形を補償
し、方形波励磁した場合の起電圧波形と同じ波形を得る
ことができる。

【０１１２】励磁回路８ａは上記励磁波形の励磁電流を
生成する。

【０１１３】演算回路１１ａでは、信号を三角波励磁に
よるものとして処理を行えば良い。

【０１１４】（第６の実施の形態）図１１に、本発明の
第６の実施の形態に係る容量式電磁流量計の構成を示
す。第５の実施の形態に対して増幅回路９が、プリアン
プ回路９ａ、１次ハイパスフィルタ９ｂ、増幅回路９ｃ
に置き換わり、演算回路１１での処理が異なる。

【０１１５】第５の実施の形態と同じ励磁波形を与え、
第３の実施の形態と同様に１次ハイパスフィルタ９ｂの
カットオフ周波数ｆｃを

【０１１６】

【数３２】

【０１１７】と選ぶことで、方形波励磁と同等の信号波
形を得ることが出来る。

【０１１８】励磁回路８ａは第５の実施の形態と同じ励
磁波形の励磁電流を生成する。

【０１１９】演算回路１１では、信号を方形波励磁によ
るものとして処理を行えば良い。

【０１２０】（第７の実施の形態）図１２に、本発明の
第７の実施の形態に係る電磁流量計の構成を示す。第１
の実施の形態と比べて１次ハイパスフィルタ９ｂが２次
ハイパスフィルタ９ｄに置き換わっていることと、励磁
コイル５の励磁波形が異なる。

【０１２１】２次ハイパスフィルタ９ｄの周波数特性は
次式で表される。

【０１２２】

【数３３】

【０１２３】励磁波形は図１３（ａ）に示すようなもの
にする。図１３（ａ）の波形は、図１３（ｂ）に示す振
幅Ａｓの方形波に、図１３（ｃ）に示す振幅Ａｔの三角
波と、図１３（ｄ）に示す振幅Ａｐの放物線波形

【０１２４】

【数３４】

【０１２５】ｔ：１周期で０〜１の値を取る、規格化さ
れた時間 を加えたものである。

【０１２６】図１３（ａ）の波形は、周波数ｆｍ、振幅
Ａｓの方形波を次式で表される周波数特性をもつフィル
タに通したものに等しい。

【０１２７】

【数３５】

【０１２８】ここで、２次ハイパスフィルタ９ｄが（数
３５）と逆の特性をもつようにする。つまり、

【０１２９】

【数３６】

【０１３０】

【数３７】

【０１３１】とする。（数３７）が成り立つようにＡ
ｐ、Ａｔ、Ａｓ、ｆｃ、Ｑ、ｆｍを選べば、２次ハイパ
スフィルタ９ｄを通った後の信号波形は、方形波励磁し
た場合の起電圧信号波形と同じになる。

【０１３２】また、図４（ａ）のような周波数分布をも
つ流体ノイズは、２次ハイパスフィルタ９ｄを通ること
で図４（ｃ）のように低周波部分が低減される。結果と
して、低周波ノイズが低減された、方形波励磁による起
電圧信号を得ることが出来る。

【０１３３】励磁回路８ｃは上記励磁波形の励磁電流を
生成する。

【０１３４】演算回路１１では、入ってくる信号を方形
波励磁によるものとして処理を行えば良い。また、検出
器２を図１６に示す容量式のものに置き換えてもよい。

【０１３５】（第８の実施の形態）図１４に、本発明の
第８の実施の形態に係る容量式電磁流量計の構成を示
す。構成は第６の実施の形態と同じであるが、励磁コイ
ル５の励磁波形が異なる。この構成では、電極容量Ｃと
プリアンプ回路の入力抵抗Ｒによる１次ハイパスフィル
タと、低周波成分カット用の１次ハイパスフィルタ９ｂ
の２つのフィルタが入ることになる。この２つのフィル
タによる周波数特性は、

【０１３６】

【数３８】

【０１３７】となる。そこで、励磁波形を、方形波に

【０１３８】

【数３９】

【０１３９】というフィルタをかけた特性にすれば、上
記２つの１次ハイパスフィルタの影響が補償され、方形
波励磁による起電圧信号波形と同等の結果が得られる。

【０１４０】そのためには、励磁波形を周波数ｆｍ、振
幅Ａｓの方形波に、周波数ｆｍ、振幅Ａｔの三角波と周
波数ｆｍ、振幅Ａｐの放物線波形

【０１４１】

【数４０】

【０１４２】ｔ：１周期で０〜１の値を取る、規格化さ
れた時間 を加えたものとし、それぞれの振幅の比を、

【０１４３】

【数４１】

【０１４４】

【数４２】

【０１４５】とすれば良い。励磁回路８ｂは上記励磁波
形の励磁電流を生成する。

【０１４６】演算回路１１では、信号を方形波励磁によ
るものとして処理を行えば良い。

【０１４７】

【発明の効果】以上に示したように、本発明によれば、
低周波ノイズ削減のためのハイパスフィルタによる信号
波形の変形を補正することができ、結果として低周波ノ
イズを削減しつつ正確な信号波形を得ることができる。

【０１４８】あるいは、容量式電磁流量計の電極容量に
よる信号波形の変形を補正して正確な信号波形を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態に係る電磁流量計
の構成を示すブロック図。

【図２】 図１における励磁回路のさらに詳細な構成を
示すブロック図。

【図３】 図１における励磁回路からの励磁電流を説明
するための図。

【図４】 第１及び第７の実施の形態の作用を説明する
ための図で、（ａ）は流体ノイズの周波数特性を示す
図、（ｂ）は１次ハイパスフィルタ通過後のノイズ特性
を示す図、（ｃ）は２次ハイパスフィルタ通過後のノイ
ズ特性を示す図。

【図５】 本発明の第２の実施の形態に係る電磁流量計
の構成を示すブロック図。

【図６】 図５における励磁回路からの励磁電流を説明
するための図。

【図７】 本発明の第３の実施の形態に係る電磁流量計
の構成を示すブロック図。

【図８】 第３の実施の形態の作用を説明するための図
で、三角波と、１次ハイパスフィルタを三角波が通過し
たときの応答波形を示す図。

【図９】 本発明の第４の実施の形態に係る容量式電磁
流量計の構成を示すブロック図。

【図１０】本発明の第５の実施の形態に係る容量式電磁
流量計の構成を示すブロック図。

【図１１】本発明の第６の実施の形態に係る容量式電磁
流量計の構成を示すブロック図。

【図１２】本発明の第７の実施の形態に係る電磁流量計
の構成を示すブロック図。

【図１３】図１２における励磁回路からの励磁電流を説
明するための図。

【図１４】本発明の第８の実施の形態に係る容量式電磁
流量計の構成を示すブロック図。

【図１５】従来の電磁流量計の例を示すブロック図。

【図１６】容量式電磁流量計の検出器の例を示すブロッ
ク図。

【符号の説明】

２、２ａ…検出器 ３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈ
…変換器 ４…測定管 ５…励磁コイル ６、６ｂ…電極 ７…タイミング制御回路 ８、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ…励磁回路 ９…増幅回路 ９ａ…プリアンプ回路 ９ｂ…１次ハイパスフィルタ ９ｃ…増幅回路 １０…Ａ／Ｄ変換回路 １１、１１ａ…演算回路 １２…出力回路 ８１…電圧−電流変換部 ８２…Ｄ／Ａ変換部 ８３…波形データ生成部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導電性流体の流れに垂直な方向に磁場を発
   生させる手段と、 前記磁場及び導電性流体の流れに直交する方向に対向す
   る電極と、 電極から得られる検出信号の低周波ノイズを低減させる
   ためのカットオフ周波数ｆｃの１次ハイパスフィルタと
   を備えた電磁流量計において、 励磁波形を、周波数ｆｍ、振幅Ａｓの方形波に、周波数
   ｆｍ、振幅Ａｔの三角波を加えたもの、または周波数ｆ
   ｍ、振幅Ａｔの三角波に、周波数ｆｍ、振幅Ａｐの放物
   線波形を加えたものとし、 前記Ａｔ、Ａｓ、ｆｃ、ｆｍ、または前記Ａｐ、Ａｔ、
   ｆｃ、ｆｍを所定の式が成り立つように選ぶことにより
   １次ハイパスフィルタによる波形変形を補償し、方形波
   励磁した場合、または三角波励磁した場合の起電圧信号
   波形と同等の信号波形を得ることを特徴とする電磁流量
   計。
2. 【請求項２】導電性流体の流れに垂直な方向に磁場を発
   生させる手段と、 前記磁場及び導電性流体の流れに直交する方向に対向す
   る電極と、 電極から得られる検出信号の低周波ノイズを低減させる
   ためのカットオフ周波数ｆｃの１次ハイパスフィルタと
   を備えた電磁流量計において、 励磁波形を、周波数ｆｍの三角波とし、 １次ハイパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃを、磁界
   の変化率が反転して１／４ｆｍ秒後における許容誤差ε
   及び周波数ｆｍに基づいて所定の式により求められる所
   定の値以上とすることにより方形波励磁した場合の起電
   圧信号波形と同等の信号波形を得ることを特徴とする電
   磁流量計。
3. 【請求項３】導電性流体の流れに垂直な方向に磁場を発
   生させる手段と、 前記磁場及び導電性流体の流れに直交する方向に対向す
   る電極とを備えた容量式電磁流量計において、 励磁波形を、周波数ｆｍ、振幅Ａｓの方形波に、周波数
   ｆｍ、振幅Ａｔの三角波を加えたもの、または周波数ｆ
   ｍ、振幅Ａｔの三角波に、周波数ｆｍ、振幅Ａｐの放物
   線波形を加えたものとし、 電極容量をＣ、増幅回路の入力抵抗をＲとしたとき、前
   記Ａｔ、Ａｓ、ｆｍ、または前記Ａｐ、Ａｔ、ｆｍを、
   前記Ｃ、Ｒを含む所定の式が成り立つように選ぶことに
   より電極容量Ｃと増幅回路の入力抵抗Ｒによる信号波形
   の変形を補償し、方形波励磁した場合、または三角波励
   磁した場合の起電圧信号波形と同等の信号波形を得るこ
   とを特徴とする容量式電磁流量計。
4. 【請求項４】導電性流体の流れに垂直な方向に磁場を発
   生させる手段と、 前記磁場及び導電性流体の流れに直交する方向に対向す
   る電極と、 電極から得られる検出信号の低周波ノイズを低減させる
   ためのカットオフ周波数ｆｃの１次ハイパスフィルタと
   を備えた容量式電磁流量計において、 励磁波形を、周波数ｆｍ、振幅Ａｔの三角波に、周波数
   ｆｍ、振幅Ａｐの放物線波形を加えたもの、または周波
   数ｆｍ、振幅Ａｓの方形波に、周波数ｆｍ、振幅Ａｔの
   三角波と、周波数ｆｍ、振幅Ａｐの放物線波形とを加え
   たものとし、 励磁波形が三角波に放物線波形を加えたものの場合は、
   電極容量をＣ、プリアンプ回路の入力抵抗をＲとしたと
   き、前記Ａｐ、Ａｔ、ｆｍを、前記Ｃ、Ｒを含む所定の
   式が成り立つように選び、さらに１次ハイパスフィルタ
   のカットオフ周波数ｆｃを、磁界の変化率が反転して１
   ／４ｆｍ秒後における許容誤差ε及び周波数ｆｍに基づ
   いて所定の式により求められる所定の値以上とすること
   により電極容量Ｃとプリアンプ回路の入力抵抗Ｒによる
   信号波形の変形を補償し、 励磁波形が方形波に三角波と放物線波形とを加えたもの
   の場合は、電極容量をＣ、プリアンプ回路の入力抵抗を
   Ｒとしたとき、前記Ａｓ、Ａｔ、Ａｐ、ｆｍ、ｆｃを、
   前記Ｃ、Ｒを含む所定の式が成り立つように選ぶことに
   より電極容量Ｃとプリアンプ回路の入力抵抗Ｒによる信
   号波形の変形と１次ハイパスフィルタによる波形の変形
   を補償し、 方形波励磁した場合の起電圧信号波形と同等の信号波形
   を得ることを特徴とする容量式電磁流量計。
5. 【請求項５】導電性流体の流れに垂直な方向に磁場を発
   生させる手段と、 前記磁場及び導電性流体の流れに直交する方向に対向す
   る電極と、 電極から得られる検出信号の低周波ノイズを低減させる
   ための所定の周波数特性を有する２次ハイパスフィルタ
   とを備えた電磁流量計において、 励磁波形を、周波数ｆｍ、振幅Ａｓの方形波に、周波数
   ｆｍ、振幅Ａｔの三角波と、周波数ｆｍ、振幅Ａｐの放
   物線波形とを加えたものとし、 ２次ハイパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃとしたと
   き、所定の式が成り立つように前記Ａｓ、Ａｔ、Ａｐ、
   ｆｍ、ｆｃ、及びＱを選ぶことにより、２次ハイパスフ
   ィルタによる波形の変形を補償し、方形波励磁した場合
   の起電圧信号波形と同等の信号波形を得ることを特徴と
   する電磁流量計。