JP2003315121A - 電磁流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 励磁電流を広い範囲で多段切り替えした場合
でも、精度よく計測流量を算出できるようにする。 【解決手段】 励磁電流を広い範囲で多段切り替えした
場合に生ずる誤差、すなわち磁束微分ノイズによる誤差
や磁界−磁束密度特性の非線形性に起因する誤差を補正
する調整係数を励磁電流ごとに予めメモリ５Ｄ内へ登録
しておき、計測流量算出手段５Ａで計測流量を算出する
際、そのときの励磁電流に対応する調整係数を用いて計
測流量を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、電磁流量計に関
し、特に計測された流量の範囲ごとに励磁電流の電流値
を切替制御する機能を有する電磁流量計に関するもので
ある。 【０００２】 【従来の技術】励磁電流をコイルに供給して管路内の流
体に磁界を印加し、その管路内に設けた電極から検出し
た信号起電力に基づきその流体の流量を計測する電磁流
量計では、流体に混入している商用電源ノイズ、電極に
対する流体に含まれる異物の衝突により発生するスパイ
ク性ノイズ、流体内の電荷イオンに起因して発生する電
気化学的ノイズ、流速と導電率に依存するノイズなどの
各種ノイズが発生する。このようなノイズの影響を低減
するには、励磁電流の電流値を大きくしてＳ／Ｎ比を改
善する方法が考えられる。 【０００３】しかしながら、電磁流量計によっては、使
用できる励磁電流の電流値が制限されるものもある。例
えば、１対の信号線で電源供給および流量信号の伝送を
行う２線式電磁流量計では、得られた計測流量を所定レ
ンジの０〜１００％値に変換し、その０〜１００％値に
対応する４〜２０ｍＡのループ電流値からなる流量信号
に変換して出力している。このとき、２線式電磁流量計
では、そのループ電流を動作電源として用いているた
め、最低４ｍＡで励磁電流を供給するとともに２線式電
磁流量計全体を動作させる必要がある。 【０００４】従来、このような２線式電磁流量計では、
動作電源すなわちループ電流に余裕がある場合には、励
磁電流の電流値を大きくしてＳ／Ｎ比を改善するように
したものが提案されている（例えば、特開平８−５００
４３号公報など参照）。この２線式電磁流量計では、図
１０に示すように、計測された流量（％値）を３つの流
量範囲Ｉ〜IIIに分割し、それぞれの流量範囲Ｉ，II，I
IIで、励磁電流Ｉｅｘとしてそれぞれ４ｍＡ，８ｍＡ，
１２ｍＡの各電流値を用いている。これにより、常に４
ｍＡの励磁電流を用いる場合と比較して、流量範囲II，
IIIで大きな電流値を用いて計測でき良好なＳ／Ｎ比が
得られる。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の電磁流量計では、流量範囲ごとに励磁電流の
電流値を切替制御しているため、励磁電流の電流値の変
化に伴って計測誤差が発生するという問題点があった。
例えば、図１１に示すように、矩形波状の交流の励磁電
流をコイルへ印加した場合、コイルの特性に応じて実際
に流れる励磁電流Ｉｅｘに伴い発生する磁束密度Ｂの波
形に遅れが生じ、検出電極から得られる信号起電力すな
わち交流流量信号に磁束微分ノイズが発生する。通常、
このような磁束微分ノイズの影響を抑制するため、交流
流量信号をサンプリングするサンプリング期間を、その
パルス状波形のうち磁束微分ノイズの影響が少ない後端
部分に設けてある。しかしながら、励磁電流の電流値を
増加させた場合は、その磁束微分ノイズが大きくなって
（図１１中、波線表示参照）、流量ゼロの場合でもサン
プリング期間において電圧差Δｅが発生し、計測流量の
誤差として現れる。 【０００６】また、電磁流量計では、検出電極で得られ
た信号起電力を用いて計測流量を算出する場合、ｅ＝ｋ
・Ｂ・ｖ・Ｄの式を用いて流量ｖを求めている。ここ
で、ｅは信号起電力、ｋは定数、Ｂは磁束密度、Ｄは管
路口径である。このとき、磁束密度Ｂは磁界Ｈに比例
し、磁界Ｈは励磁電流に比例するものと見なして、磁束
密度Ｂを励磁電流Ｉｅｘで近似している。これに対し
て、一般にコイルは磁界−磁束密度特性として非線形な
特性を有しており、磁界Ｈが余り大きく変化しなけれ
ば、磁界−磁束密度特性を線形近似しても大きな誤差は
生じない。例えば、図１２に示すように、磁界Ｈ１で磁
束密度がＢ１の場合、磁界Ｈ１以下の範囲における磁束
密度は、Ｂ＝ａ１・Ｈ１（但し、ａ１＝Ｂ１／Ｈ１）で
近似しても、大きな誤差はない。 【０００７】しかしながら、励磁電流の切り替え範囲を
広げて大きな励磁電流を用いることにより、磁界が大き
く変化する場合は、磁界−磁束密度特性を線形近似でき
なくなり、誤差が大きくなる。例えば、磁界Ｈ２で磁束
密度がＢ２の場合、上記と同様にして線形近似すると、
磁界Ｈ２以下の磁束密度は、Ｂ＝ａ２・Ｈ２（但し、ａ
２＝Ｂ２／Ｈ２）となるため、磁界Ｈ１において近似磁
束密度Ｂ’＝ａ２・Ｈ１と実際の磁束密度Ｂ１とに誤差
ΔＢが生じ、結果として計測流量に誤差が生じる。本発
明はこのような課題を解決するためのものであり、励磁
電流を広い範囲で多段切り替えした場合でも、精度よく
計測流量を算出できる電磁流量計を提供することを目的
としている。 【０００８】 【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明にかかる電磁流量計は、交流の励磁電
流をコイルに供給して管路内の流体に磁界を印加し、そ
の流体から検出した信号起電力に基づき演算処理部で計
測流量を算出する電磁流量計において、演算処理部は、
励磁電流の電流値として予め用意されている複数の電流
値のいずれかを、算出した計測流量に応じて切替選択す
る励磁電流切替制御手段と、信号起電力から計測流量を
算出する際、励磁電流の各電流値ごとに予め設定されて
いる調整係数のうち、当該信号起電力が得られた際の励
磁電流の電流値に対応する調整係数に基づき、当該信号
起電力から算出した計測流量を補正する計測流量算出手
段とを備えるようにしたものである。 【０００９】好ましくは、調整係数として、励磁電流の
各電流値ごとに異なったレベルで信号起電力に発生する
磁束微分ノイズを補正するためのゼロ調整係数を用いて
もよい。好ましくは、調整係数として、励磁電流の各電
流値ごとに異なったレベルで磁界−磁束密度特性の非線
形性により発生する、コイルの実際の磁束密度と計測流
量算出用の標準磁束密度との誤差を補正するための励磁
調整係数を用いてもよい。好ましくは、調整係数とし
て、励磁電流の各電流値ごとに異なったレベルで信号起
電力に発生する磁束微分ノイズを補正するためのゼロ調
整係数と、励磁電流の各電流値ごとに異なったレベルで
磁界−磁束密度特性の非線形性により発生する、コイル
の実際の磁束密度と計測流量算出用の標準磁束密度との
誤差を補正するための励磁調整係数とを用いてもよい。 【００１０】好ましくは、ゼロ調整係数として、各電流
値の励磁電流をそれぞれ供給して得られた流量ゼロの際
の信号起電力から算出した計測流量を用いてもよい。好
ましくは、その励磁調整係数として、各電流値の励磁電
流をそれぞれ供給して実測された管路内の磁束密度と当
該電流値に対応する標準磁束密度との磁束密度比を用い
てもよい。 【００１１】好ましくは、励磁調整係数として、各電流
値の励磁電流をそれぞれ供給して実際に流体を流した際
の信号起電力から算出した計測流量とそのとき別途計測
して得られた流量との流量比を用いてもよく、各電流値
の励磁電流をそれぞれ供給して既知の一定流量で流体を
流した際の信号起電力から算出された計測流量と一定流
量との流量比を用いてもよい。 【００１２】 【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形
態にかかる電磁流量計の構成を示すブロック図である。
この電磁流量計において、検出器１０Ｂは、所定の励磁
電流に基づいて管内の流体に磁界を印加し、流体に発生
した信号起電力を検出信号として検出出力する。変換器
１０Ａは、検出器１０Ｂに対して所定の交流励磁電流を
出力するとともに、検出器１０Ｂからの検出信号を信号
処理することにより管路９内の流量を算出出力する。 【００１３】検出器１０Ｂにおいて、検出電極９Ａ，９
Ｂは被測定流体が流れる管路９の内壁に対向して配置さ
れ、流体に発生した信号起電力を検出する電極、励磁コ
イル９Ｃは変換器１０Ａからの励磁電流に基づいて励磁
され、管路９内の流体に磁界を印加するコイルである。
変換器１０Ａにおいて、スイッチング部８は、所定クロ
ックに基づいてサンプリング信号８Ａ，８Ｂおよび励磁
信号８Ｃを生成出力する回路部、励磁部７はスイッチン
グ部８からの励磁信号８Ｃに基づいて交流矩形波で所定
周波数の励磁電流を、励磁電流制御信号７Ａで指定され
た電流値で出力する回路部である。 【００１４】初段増幅部１は、検出器１０Ｂの検出電極
９Ａ，９Ｂから得られた検出信号に混入するパルス状ノ
イズや低周波ノイズをハイパスフィルタで減衰させた
後、ＡＣ増幅回路によりその検出信号を交流増幅し、流
量に応じて振幅が変化する交流流量信号１１として出力
する回路部である。サンプルホールド部２は、スイッチ
ング部８からのサンプリング信号８Ａ，８Ｂに基づい
て、初段増幅部１からの交流流量信号１１をサンプリン
グし、流量に応じて直流電位が変化する直流流量信号１
２として出力する回路部である。 【００１５】なお、サンプリング期間は、初段増幅部１
からの交流流量信号１１のうちコイル９Ｃによる磁束微
分ノイズの影響が少ない波形後短部（斜線ハッチング部
分）に設けられており、サンプルホールド部２では、こ
のサンプリング期間だけスイッチ２Ａ，２Ｂをそれぞれ
短絡して交流流量信号１１を積分し、直流流量信号１２
として出力する。また、交流流量信号１１が正側の場合
には、スイッチング信号８Ａに基づいてスイッチ２Ａの
みが短絡され、交流流量信号１１が負側の場合には、そ
の交流流量信号１１がインバータ２Ｃで反転された後、
スイッチング信号８Ｂに基づいてスイッチ２Ｂのみが短
絡される。 【００１６】Ａ／Ｄ変換部３は、サンプルホールド部２
からの直流流量信号１２をＡ／Ｄ変換しデジタル流量信
号１３に変換して出力する回路部である。演算処理部５
は、Ａ／Ｄ変換部３からのデジタル流量信号１３に対し
て所定の演算処理を実行することにより所望の流量を算
出するとともに、そのときの励磁電流値に応じた調整係
数に基づき算出した流量を補正し、計測流量１５として
出力する回路部である。また演算処理部５では、算出し
た計測流量に基づき励磁電流の電流値の切替制御も行
う。出力部６は演算処理部５から出力された計測流量１
５を所定の流量信号（ループ電流）１６に変換して出力
する回路部である。 【００１７】演算処理部５には、計測流量算出手段５
Ａ、励磁電流制御手段５Ｂ、調整係数設定手段５Ｃおよ
びメモリ５Ｄが設けられている。計測流量算出手段５Ａ
では、Ａ／Ｄ変換部３から出力されたデジタル流量信号
１３に基づき所望の流量を算出するとともに、メモリ５
Ｄに設定されている調整係数のうちそのときの励磁電流
値に応じた調整係数を用いて上記流量を補正する。励磁
電流制御手段５Ｂでは、励磁電流制御信号７Ａを用いて
現在の流量に応じた励磁電流値を選択して励磁部７へ指
示する。調整係数設定手段５Ｃは、励磁電流制御手段５
Ｂで切り替えられる各励磁電流ごとに流量を補正するた
めの調整係数を算出してメモリ５Ｄへ予め設定する。メ
モリ５Ｄは、計測流量算出手段５Ａで流量を補正するの
に用いる調整係数など演算処理部５での処理に用いる各
種情報を記憶する。 【００１８】演算処理部５のうち、計測流量算出手段５
Ａ、励磁電流制御手段５Ｂおよび調整係数設定手段５Ｃ
の各機能手段は、ＣＰＵなどのマイクロプロセッサやそ
の周辺回路からなるハードウェア資源と、上記マイクロ
プロセッサで実行されるソフトウェアとが協働すること
により実現されている。 【００１９】次に、図２および図３を参照して、本実施
の形態にかるる電磁流量計の動作について説明する。図
２は本実施の形態にかる電磁流量計の励磁電流切替方法
を示す説明図である。図３は流量算出に用いる調整係数
を示す説明図である。本実施の形態では、演算処理部５
の計測流量算出手段５Ａで算出された計測流量に基づい
て励磁電流を多段階ここでは５段階に切り替えている。
図２では横軸に計測流量がループ電流範囲４〜２０ｍＡ
に対する％値で表示され、縦軸に各計測流量における励
磁電流およびループ電流が表示されている。 【００２０】具体的には、計測流量（％値）を５つの流
量範囲Ｉ〜Ｖに分割し、それぞれの流量範囲Ｉ，II，II
I，IＶ，Ｖで、励磁電流としてそれぞれＩ１（４ｍ
Ａ），Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４，Ｉ５の各電流値を用いてい
る。これにより、常にＩ１＝４ｍＡの励磁電流を用いる
場合と比較して、流量範囲II〜Ｖで大きな電流値を用い
て計測でき良好なＳ／Ｎ比が得られる。 【００２１】このとき、前述したように、交流矩形波状
の励磁電流をコイル９へ印加した場合、コイル９の特性
に応じて実際に流れる励磁電流波形および磁束密度に遅
れが生じ、検出電極９Ａ，９Ｂから得られる信号起電力
すなわち交流流量信号に磁束微分ノイズが発生する。本
実施の形態では、図３に示すように、流量ゼロにおける
計測流量をゼロ調整係数Ｖｚ（１）〜Ｖｚ（５）とし
て、各励磁電流値Ｉ１〜Ｉ５ごとに予めメモリ５Ｄ内に
登録しておき、計測流量算出手段５Ａで計測流量を算出
する際、そのときの励磁電流Ｉｉに対応するゼロ調整係
数Ｖｚ（ｉ）を用いて補正している。 【００２２】磁束微分ノイズによる誤差は、前述の図１
１で述べたように信号起電力に対して加算された形で重
畳する。したがって、それぞれの励磁電流で発生する磁
束微分ノイズによる誤差分の流量を、その信号起電力か
ら算出された計測流量ｖから減算すればよい。すなわ
ち、励磁電流Ｉｉにおけるゼロ調整係数をＶｚ（ｉ）と
すると、補正後の計測流量Ｖは、Ｖ＝ｖ−Ｖｚ（ｉ）で
算出される。 【００２３】また、励磁電流を多段切替した場合、前述
の図１２で述べたように磁界−磁束密度特性の非線形性
に起因する誤差も発生する。本実施の形態では、図３に
示すように、磁界−磁束密度特性の非線形に起因する磁
束密度の誤差を示す磁束密度比あるいは流量比を励磁調
整係数Ａ（１）〜Ａ（５）として、各励磁電流値Ｉ１〜
Ｉ５ごとに予めメモリ５Ｄ内に登録しておき、計測流量
算出手段５Ａで計測流量を算出する際、そのときの励磁
電流Ｉｉに対応する励磁調整係数Ａ（ｉ）を用いて補正
している。 【００２４】磁界−磁束密度特性の非線形性は、各励磁
電流Ｉｉに対して計測流量算出時に用いる標準的な磁束
密度Ｂｉ’と実際に管路内に生ずる磁束密度Ｂｉとの誤
差となって現れる。ここで、計測流量ｖは、磁束密度と
反比例していることから、標準の磁束密度Ｂｉ’と各励
磁電流における実際の磁束密度Ｂｉとの比、すなわちＡ
（ｉ）＝Ｂｉ／Ｂｉ’を、標準の磁束密度Ｂｉ’を用い
て算出した計測流量へ積算すればよい。すなわち、励磁
電流Ｉｉにおける励磁調整係数をＡ（ｉ）とすると、補
正後の計測流量Ｖは、Ｖ＝ｖ・Ａ（ｉ）で算出される。
なお、磁束密度比に代えて、既知の流量とその計測流量
との流量比を励磁調整係数Ａ（ｉ）として用いてもよ
い。 【００２５】さらに、これら磁束微分ノイズによる誤差
と磁界−磁束密度特性の非線形性に起因する誤差の両方
を補正する場合には、ゼロ調整係数Ｖｚ（ｉ）と励磁調
整係数Ａ（ｉ）の両方を用いることにより、補正後の計
測流量Ｖは、Ｖ＝ｖ・Ａ（ｉ）−Ｖｚ（ｉ）で算出され
る。 【００２６】このように、磁束微分ノイズによる誤差や
磁界−磁束密度特性の非線形性に起因する誤差を補正す
る調整係数を励磁電流ごとに予めメモリ５Ｄ内へ登録し
ておき、計測流量算出手段５Ａで計測流量を算出する
際、そのときの励磁電流に対応する調整係数を用いて計
測流量を補正するようにしたので、励磁電流を広い範囲
で切り替えた場合でも、精度よく計測流量を算出でき
る。 【００２７】次に、図４および図５を参照して、ゼロ調
整係数の設定方法について説明する。図４はゼロ調整係
数設定処理を示すフローチャートである。図５はゼロ調
整係数を示す説明図である。演算処理部５の調整係数設
定手段５Ｃでは、図４のゼロ調整係数設定処理に基づい
て、予め各励磁電流におけるゼロ調整係数を算出し、メ
モリ５Ｄへ設定登録する。まず、当該電磁流量計の管路
９に張水しておく（ステップ１００）。このとき、流量
をゼロとする。次に、各励磁電流のうち未処理の励磁電
流Ｉｋを励磁電流選択手段５Ｂで選択し（ステップ１０
１）、励磁部７から励磁コイル９Ｃに対して励磁電流Ｉ
ｋを供給する（ステップ１０２）。 【００２８】これに応じて、電極９Ａ，９Ｂに生じた信
号起電力を初段増幅器１で増幅し、その交流流量信号１
１をサンプルホールド部２で通常の流量計測時と同様に
サンプリングする。そして、得られた直流流量信号１２
をＡ／Ｄ変換部３を介して計測流量算出手段５Ａに取り
込み、流量ゼロ時における計測流量を算出する（ステッ
プ１０３）。このようにして、選択した励磁電流におけ
る流量ゼロ時の計測流量を複数回算出し、平均値算出な
どの統計処理を行う（ステップ１０４）。これにより、
図５に示すように、磁束微分ノイズによる誤差流量が算
出され、得られた誤差流量を当該励磁電流Ｉｋにおける
ゼロ調整係数Ｖｚ（ｋ）として、メモリ５Ｄへ格納する
（ステップ１０５）。 【００２９】その後、すべての励磁電流について、ゼロ
調整係数の設定処理が終了していない場合は（ステップ
１０６：ＮＯ）、ステップ１０１へ戻って未処理の励磁
電流に関する処理を実行し、すべての励磁電流について
ゼロ調整係数の設定処理が終了した時点で（ステップ１
０６：ＹＥＳ）、一連のゼロ調整係数設定処理を終了す
る。これにより、図５に示すように、励磁電流の大きさ
により異なる磁束微分ノイズによる誤差が、各励磁電流
ごとに個別に設定される。 【００３０】このように、管路９に張水するとともに流
量をゼロとした状態で、通常の流量計測時と同様の処理
動作で測定した計測流量をゼロ調整係数として設定する
ようにしたので、特別な装置や高度な処理を必要とする
ことなく、容易にゼロ調整係数を設定できる。また、実
際の電磁流量計すなわち変換器１０Ａと検出器１０Ｂと
を用いて変換器１０Ａの調整係数設定手段５Ｃでゼロ調
整係数を設定できることから、装置間のばらつきによる
誤差も少なく、高精度でゼロ調整係数を設定できる。な
お、磁束微分ノイズについて装置間のばらつきが少ない
場合は、複数の電磁流量計から得られたゼロ調整係数を
統計処理し、得られた代表的なゼロ調整係数を各電磁流
量計のメモリ５Ｄへ設定するようにしてもよい。これに
より、各変換器１０Ａに調整係数設定手段５Ｃを設ける
必要がなくなる。 【００３１】次に、図６および図７を参照して、励磁調
整係数の設定方法について説明する。図６は励磁調整係
数設定処理を示すフローチャートである。図７は励磁調
整係数を示す説明図である。演算処理部５の調整係数設
定手段５Ｃでは、図６の励磁調整係数設定処理に基づい
て、予め各励磁電流における励磁調整係数を算出し、メ
モリ５Ｄへ登録する。まず、当該電磁流量計の管路９内
を空の状態にする（ステップ１１０）。次に、各励磁電
流のうち未処理の励磁電流Ｉｋを励磁電流選択手段５Ｂ
で選択し（ステップ１１１）、励磁部７から励磁コイル
９Ｃに対して励磁電流Ｉｋを供給する（ステップ１１
２）。 【００３２】ここで、別体の磁場測定器を用いて、当該
電磁流量計の管路９内に生じている磁束密度を測定し、
その測定結果をデータとして調整係数設定手段５Ｃへ入
力する（ステップ１１３）。調整係数設定手段５Ｃで
は、このようにして外部から入力された複数の測定結果
すなわち励磁電流Ｉｋにおける複数の磁束密度につい
て、平均値算出などの統計処理を行う（ステップ１１
４）。これにより、励磁電流Ｉｋにおける磁界−磁束密
度特性の非線形性を含む実際の磁束密度Ｂｋが得られ
る。 【００３３】このとき、実際の磁束密度Ｂｋと流量算出
に用いる標準的な磁束密度Ｂｋ’との関係は、図７に示
すように、差分磁束密度ΔＢｋを用いて、Ｂｋ＝Ｂｋ’
−ΔＢｋと表される。本実施の形態では、これを励磁調
整係数Ａ（ｋ）を用いて、Ｂｋ＝Ａ（ｋ）・Ｂｋ’と表
し、標準的な磁束密度Ｂｋ’を用いて算出した計測流量
に対する乗算のみで補正するようにしている。したがっ
て、実際の磁束密度Ｂｋと当該励磁電流の際の流量算出
に用いる標準的な磁束密度Ｂｋ’との磁束密度比すなわ
ちＢｋ／Ｂｋ’を求め（ステップ１１５）、これを当該
励磁電流Ｉｋにおける励磁調整係数Ａ（ｋ）として、メ
モリ５Ｄへ格納する（ステップ１１６）。 【００３４】その後、すべての励磁電流について、励磁
調整係数の設定処理が終了していない場合は（ステップ
１１７：ＮＯ）、ステップ１１１へ戻って未処理の励磁
電流に関する処理を実行し、すべての励磁電流について
励磁調整係数の設定処理が終了した時点で（ステップ１
１７：ＹＥＳ）、一連の励磁調整係数設定処理を終了す
る。これにより、図７に示すように、励磁電流により異
なる磁界−磁束密度特性７１について、各励磁電流ごと
に最も小さい誤差で磁束密度を近似する励磁調整係数Ａ
（ｋ）が得られる。 【００３５】このように、管路９内が空の状態で、各励
磁電流ごとに実際に管路９で生じる磁束密度Ｂｋを測定
し、当該励磁電流の際の流量算出に用いる標準的な磁束
密度Ｂｋ’との比を励磁調整係数として設定するように
したので、高度な処理を必要とすることなく容易に励磁
調整係数を設定できる。また、実際の電磁流量計すなわ
ち変換器１０Ａと検出器１０Ｂとを用いて変換器１０Ａ
の調整係数設定手段５Ｃで励磁調整係数を設定できるこ
とから装置間のばらつきによる誤差も少なく、高精度で
励磁調整係数を設定できる。なお、磁界−磁束密度特性
について装置間のばらつきが少ない場合は、複数の電磁
流量計から得られた励磁調整係数を統計処理し、得られ
た代表的な励磁調整係数を各電磁流量計のメモリ５Ｄへ
設定するようにしてもよい。これにより、各変換器１０
Ａに調整係数設定手段５Ｃを設ける必要がなくなる。 【００３６】次に、図８を参照して、励磁調整係数の他
の設定方法について説明する。図８は他の励磁調整係数
設定処理を示すフローチャートである。演算処理部５の
調整係数設定手段５Ｃでは、図８の励磁調整係数設定処
理に基づいて、予め各励磁電流における励磁調整係数を
算出し、メモリ５Ｄへ登録する。まず、当該電磁流量計
の管路９に張水しておく（ステップ１２０）。次に、各
励磁電流のうち未処理の励磁電流Ｉｋを励磁電流選択手
段５Ｂで選択し（ステップ１２１）、励磁部７から励磁
コイル９Ｃに対して励磁電流Ｉｋを供給する（ステップ
１２２）。 【００３７】ここで、管路９に対して実流を開始し（ス
テップ１２３）、通常の計測動作を行って計測流量算出
手段５Ａで計測流量を算出する（ステップ１２４）。こ
れと並行して、管路９に流された実流量を別体の秤によ
り測定し、その測定結果をデータとして調整係数設定手
段５Ｃへ入力する（ステップ１２５）。調整係数設定手
段５Ｃでは、このようにして外部から入力された複数の
測定結果すなわち励磁電流Ｉｋにおける複数の実流量に
ついて、平均値算出などの統計処理を行う（ステップ１
２６）。これにより、磁界−磁束密度特性の非線形性に
よる誤差を含まない実流量Ｖが得られ、この実流量Ｖと
計測流量算出手段５Ａで算出された計測流量ｖとの流量
比すなわちＶ／ｖを求め（ステップ１２７）、これを当
該励磁電流Ｉｋにおける励磁調整係数Ａ（ｋ）として、
メモリ５Ｄへ格納する（ステップ１２８）。 【００３８】その後、すべての励磁電流について、励磁
調整係数の設定処理が終了していない場合は（ステップ
１２９：ＮＯ）、ステップ１２１へ戻って未処理の励磁
電流に関する処理を実行し、すべての励磁電流について
励磁調整係数の設定処理が終了した時点で（ステップ１
２９：ＹＥＳ）、一連の励磁調整係数設定処理を終了す
る。これにより、励磁電流により異なる磁界−磁束密度
特性の非線形性による誤差について、各励磁電流ごとに
補正する励磁調整係数Ａ（ｋ）が得られる。 【００３９】このように、管路９に対して実流試験を行
って得られた実流値と、電磁流量計の計測により得られ
た計測流量との比を励磁調整係数として設定するように
したので、高度な処理を必要とすることなく磁界−磁束
密度特性の非線形性による誤差を精度よく補正できる励
磁調整係数を設定できる。また、実際の電磁流量計すな
わち変換器１０Ａと検出器１０Ｂとを用いて調整係数設
定手段５Ｃで励磁調整係数を設定できることから装置間
のばらつきによる誤差も少なく、高精度で励磁調整係数
を設定できる。なお、磁界−磁束密度特性について装置
間のばらつきが少ない場合は、複数の電磁流量計から得
られた励磁調整係数を統計処理し、得られた代表的な励
磁調整係数を各電磁流量計のメモリ５Ｄへ設定するよう
にしてもよい。これにより、各変換器１０Ａに調整係数
設定手段５Ｃを設ける必要がなくなる。 【００４０】次に、図９を参照して、励磁調整係数の他
の設定方法について説明する。図９は他の励磁調整係数
設定処理を示すフローチャートである。演算処理部５の
調整係数設定手段５Ｃでは、図９の励磁調整係数設定処
理に基づいて、予め各励磁電流における励磁調整係数を
算出し、メモリ５Ｄへ登録する。まず、当該電磁流量計
の管路９に流量を一定（既知）にして実流を開始する
（ステップ１３０）。次に、各励磁電流のうち未処理の
励磁電流Ｉｋを励磁電流選択手段５Ｂで選択し（ステッ
プ１３１）、励磁部７から励磁コイル９Ｃに対して励磁
電流Ｉｋを供給する（ステップ１３２）。 【００４１】ここで、通常の計測動作を行って計測流量
算出手段５Ａで計測流量を算出する（ステップ１３
３）。調整係数設定手段５Ｃでは、このようにして計測
流量算出手段５Ａで計測された複数の計測流量値につい
て、平均値算出などの統計処理を行う（ステップ１３
４）。これにより、磁界−磁束密度特性の非線形性によ
る誤差を含む計測流量ｖが得られ、この計測流量ｖと実
際に管路９へ流した一定流量値Ｖとの流量比すなわちＶ
／ｖを求め（ステップ１３５）、これを当該励磁電流Ｉ
ｋにおける励磁調整係数Ａ（ｋ）として、メモリ５Ｄへ
格納する（ステップ１３６）。 【００４２】その後、すべての励磁電流について、励磁
調整係数の設定処理が終了していない場合は（ステップ
１３７：ＮＯ）、ステップ１３１へ戻って未処理の励磁
電流に関する処理を実行し、すべての励磁電流について
励磁調整係数の設定処理が終了した時点で（ステップ１
３７：ＹＥＳ）、一連の励磁調整係数設定処理を終了す
る。これにより、励磁電流により異なる磁界−磁束密度
特性の非線形性による誤差について、各励磁電流ごとに
補正する励磁調整係数Ａ（ｋ）が得られる。 【００４３】このように、管路９に対して実流試験を行
ったときの一定流量と、電磁流量計の計測により得られ
た計測流量との比を励磁調整係数として設定するように
したので、高度な処理を必要とすることなく磁界−磁束
密度特性の非線形性による誤差を精度よく補正できる励
磁調整係数を設定できる。また、実際の電磁流量計すな
わち変換器１０Ａと検出器１０Ｂとを用いて調整係数設
定手段５Ｃで励磁調整係数を設定できることから装置間
のばらつきによる誤差も少なく、高精度で励磁調整係数
を設定できる。なお、磁界−磁束密度特性について装置
間のばらつきが少ない場合は、複数の電磁流量計から得
られた励磁調整係数を統計処理し、得られた代表的な励
磁調整係数を各電磁流量計のメモリ５Ｄへ設定するよう
にしてもよい。これにより、各変換器１０Ａに調整係数
設定手段５Ｃを設ける必要がなくなる。 【００４４】 【発明の効果】以上説明したように、本発明は、演算処
理部の励磁電流切替制御手段で、励磁電流の電流値とし
て予め用意されている複数の電流値のいずれかを、算出
した計測流量に応じて切替選択するものとし、計測流量
算出手段では、信号起電力から計測流量を算出する際、
励磁電流の各電流値ごとに予め設定されている調整係数
のうち、当該信号起電力が得られた際の励磁電流の電流
値に対応する調整係数に基づき、当該信号起電力から算
出した計測流量を補正するようにしたので、励磁電流を
広い範囲で多段切り替えした場合でも、精度よく計測流
量を算出できる。

【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明の一実施の形態にかかる電磁流量計の
構成を示すブロック図である。 【図２】 図１の電磁流量計の励磁電流切替方法を示す
説明図である。 【図３】 流量算出に用いる調整係数を示す説明図であ
る。 【図４】 ゼロ調整係数設定処理を示すフローチャート
である。 【図５】 ゼロ調整係数を示す説明図である。 【図６】 励磁調整係数設定処理を示すフローチャート
である。 【図７】 励磁調整係数を示す説明図である。 【図８】 他の励磁調整係数設定処理を示すフローチャ
ートである。 【図９】 他の励磁調整係数設定処理を示すフローチャ
ートである。 【図１０】 従来の電磁流量計の励磁電流切替方法を示
す説明図である。 【図１１】 磁束微分ノイズによる誤差を示す説明図で
ある。 【図１２】 磁界−磁束密度特性の非線形性による誤差
を示す信号波形図である。 【符号の説明】 １０Ａ…変換器、１…初段増幅器、２…サンプルホール
ド部、２Ａ，２Ｂ…スイッチ、２Ｃ…インバータ、３…
Ａ／Ｄ変換部、５…演算処理部、５Ａ…計測流量算出手
段、５Ｂ…励磁電流制御手段、５Ｃ…調整係数設定手
段、５Ｄ…メモリ、６…出力部、７…励磁部、７Ａ…励
磁電流制御信号、８…スイッチング部、８Ａ，８Ｂ…サ
ンプリング信号、８Ｃ…励磁信号、１０Ｂ…検出器、９
…管路、９Ａ，９Ｂ…検出電極、９Ｃ…励磁コイル、１
１…交流流量信号、１２…直流流量信号、１３…デジタ
ル流量信号、１５…計測流量、１６…流量信号、Ｖｚ…
ゼロ調整係数、Ａ…励磁調整係数。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F030 CD11 CD13 CE05 2F035 BD04 CA04 CA06 CB03 CB06 CB09

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 交流の励磁電流をコイルに供給して管路
   内の流体に磁界を印加し、その流体から検出した信号起
   電力に基づき演算処理部で計測流量を算出する電磁流量
   計において、 前記演算処理部は、前記励磁電流の電流値として予め用
   意されている複数の電流値のいずれかを、算出した前記
   計測流量に応じて切替選択する励磁電流切替制御手段
   と、 前記信号起電力から計測流量を算出する際、前記励磁電
   流の各電流値ごとに予め設定されている調整係数のう
   ち、当該信号起電力が得られた際の前記励磁電流の電流
   値に対応する調整係数に基づき、当該信号起電力から算
   出した計測流量を補正する計測流量算出手段とを備える
   ことを特徴とする電磁流量計。