JP2004354205A - 電磁流量計 - Google Patents
電磁流量計 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004354205A JP2004354205A JP2003152377A JP2003152377A JP2004354205A JP 2004354205 A JP2004354205 A JP 2004354205A JP 2003152377 A JP2003152377 A JP 2003152377A JP 2003152377 A JP2003152377 A JP 2003152377A JP 2004354205 A JP2004354205 A JP 2004354205A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- excitation
- current value
- negative
- positive
- diagnosis
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
【課題】コイルオープンの発生時、励磁回路の正側励磁、負側励磁のいずれかの故障が原因なのか不明である。
【解決手段】正励磁電流値判定部４４において正励磁判定用電流値ＩｅｘＰＯＳが正励磁電流値用設計範囲内でないと判定され、負励磁電流値判定部４５で、負励磁判定用電流値ＩｅｘＮＥＧが負励磁電流値用設計範囲内であると判定された場合に励磁回路自己診断部４７が励磁回路１５の正側励磁異常と自己診断し、正励磁電流値判定部４４において正励磁判定用電流値ＩｅｘＰＯＳが正励磁電流値用設計範囲内であると判定され負励磁電流値判定部４５で負励磁判定用電流値ＩｅｘＮＥＧが負励磁電流値用設計範囲内でないと判定された場合に励磁回路自己診断部４７が励磁回路１５の負側励磁異常と自己診断するようにした。
【選択図】 図６
【解決手段】正励磁電流値判定部４４において正励磁判定用電流値ＩｅｘＰＯＳが正励磁電流値用設計範囲内でないと判定され、負励磁電流値判定部４５で、負励磁判定用電流値ＩｅｘＮＥＧが負励磁電流値用設計範囲内であると判定された場合に励磁回路自己診断部４７が励磁回路１５の正側励磁異常と自己診断し、正励磁電流値判定部４４において正励磁判定用電流値ＩｅｘＰＯＳが正励磁電流値用設計範囲内であると判定され負励磁電流値判定部４５で負励磁判定用電流値ＩｅｘＮＥＧが負励磁電流値用設計範囲内でないと判定された場合に励磁回路自己診断部４７が励磁回路１５の負側励磁異常と自己診断するようにした。
【選択図】 図６
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば正、負励磁期間とこれらの間に無（ゼロ）励磁期間を有する期間を単位としてこれ等を繰り返す励磁をして検出電極に発生する測定流量に対応する信号を検出する電磁流量計に係り、特に、励磁回路の正側励磁の異常、負側励磁の異常の自己診断を可能にした電磁流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電磁流量計として、正、負励磁期間とこれらの間に無励磁期間を有する期間を単位として、これを繰り返す励磁を励磁回路により測定流体に対して行い、検出電極に発生する測定流体の測定流量に対応する信号を検出するものがある（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０６−２７３２０５号公報
【０００４】
図８の（１）、（２）、（３）は、従来の電磁流量計が取り扱う各信号のタイムチャートである。電磁流量計では、図８の（１）に示すように、正の励磁電流による正励磁、励磁電流をゼロとする無励磁、及び負の励磁電流による負励磁を含む高周波の３値励磁方式が採用される。図８の（１）において、正・ゼロ・負の３値にレベルが変化する励磁電流の波形では、期間Ｔ１、Ｔ３、Ｔ５及びＴ７は無励磁期間であり、期間Ｔ２及びＴ６は正励磁期間であり、期間Ｔ４は負励磁期間である。
【０００５】
図８の（２）に示すように、励磁電流に対応した信号電圧成分は、流量信号成分及び微分ノイズ成分から成り、液体の流量及び導管内の磁界に基づいて、大きさ及び方向が変化する。そして、この信号電圧成分のサンプリングは各期間Ｔ１〜Ｔ７の終了時刻直前の斜線部分等に示すサンプリング区間で行われる。さらに、励磁電流のサンプリングは図８の（３）に示すように正、負励磁期間Ｔ２、Ｔ４の終了時刻直前の斜線部分に示すサンプリング区間で行われる。
【０００６】
この図８の（２）、（３）において、下記のように用語の定義を行う。
Ｓｉｇｐ：正励磁時に発生する流量信号
Ｓｉｇｚ：無励磁時に発生する流量信号
Ｓｉｇｎ：負励磁時に発生する流量信号
Ｉｅｘｐ：正励磁時の励磁電流値
Ｉｅｘｎ：負励磁時の励磁電流値
【０００７】
そして、流量演算と励磁電流値の関係では、電磁流量計は、流量信号から流量値を算出する方法として、そのときの励磁電流値（流量演算用電流値）で割り算を行うのが一般的である。
【０００８】
すなわち、流量値をＶとしたときの実際の流量演算（例）として、
▲１▼正励磁の場合、
Ｖ＝ｋ×（−Ｓｉｇｚ＋２Ｓｉｇｐ−Ｓｉｇｚ）／（Ｉｅｘｐ−Ｉｅｘｎ）
▲２▼負励磁の場合
Ｖ＝ｋ×（Ｓｉｇｚ−２Ｓｉｇｐ−Ｓｉｇｚ）／（Ｉｅｘｐ−Ｉｅｘｎ）
等の演算を実施し、流量値を算出している。（ここでｋは比例定数）
【０００９】
ここで、▲１▼、▲２▼の演算条件を満たすための励磁電流値（流量演算用電流値）Ｉｅｘに着目する。この励磁電流値（流量演算用電流値）Ｉｅｘは（正励磁時の励磁電流値Ｉｅｘｐ）−（負励磁時の励磁電流値Ｉｅｘｎ）を求めることで演算の条件を満たしている。
【００１０】
このように、励磁電流値（流量演算用電流値）Ｉｅｘは流量演算時の割り算に使用するためのものであり、励磁回路から励磁電流が出ているかどうかの診断では、励磁電流値（流量演算用電流値）Ｉｅｘがある値以下か、もしくは以上かでしか判断することができず、励磁回路の自己診断としては励磁電流有無を利用したコイルオープン（励磁コイル断線等）判定程度である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、励磁電流値（流量演算用電流値）Ｉｅｘを用いた励磁回路の自己診断では、実際にコイルがオープン状態にある場合には原因が分かるが、励磁回路の故障が原因でコイルオープンのアラームが発生している場合には、励磁回路の正側励磁、負側励磁のいずれかの故障が原因なのか不明であるという問題点があった。
【００１２】
また、励磁回路の故障の自己診断として自己診断回路を構成して、この自己診断回路を電磁流量計に組み込むことが考えられるが、自己診断回路の組み込みにより回路構成が複雑になり、コスト高になる等の問題点があった。
【００１３】
本発明は、上記の問題点に着目して成されたものであって、その目的とするところは、励磁電流有無のみの判定に追加して、励磁回路の正側励磁の異常、負側励磁の異常の判定を可能にし、故障モードに対して今までよりもよりきめ細かい自己診断を実現する電磁流量計を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る電磁流量計は、正、負励磁期間とこれらの間に無励磁期間を有する期間を単位として、これを繰り返す励磁を励磁手段により測定流体に対して行い、検出電極に発生する測定流体の測定流量に対応する信号を検出する電磁流量計であって、無励磁期間の無励磁電流値及び正励磁期間の正励磁電流値を検出し、これら無励磁電流値及び正励磁電流値に基づいて励磁手段の正励磁判定用電流値を検出する正励磁電流値検出手段と、無励磁電流値及び負励磁期間の負励磁電流値を検出し、これら無励磁電流値及び負励磁電流値に基づいて励磁手段の負励磁判定用電流値を検出する負励磁電流値検出手段と、正励磁判定用電流値が正励磁電流値用設計範囲内であるか否かを判定する正励磁電流値判定手段と、負励磁判定用電流値が負励磁電流値用設計範囲内であるか否かを判定する負励磁電流値判定手段と、負励磁電流値判定手段で負励磁判定用電流値が負励磁電流値用設計範囲内にないと判定されると、励磁手段の負側励磁が異常であると自己診断し、正励磁電流値判定手段で正励磁判定用電流値が正励磁電流値用設計範囲内にないと判定されると、励磁手段の正側励磁が異常であると自己診断する自己診断手段とを備えたものである。
【００１５】
かかる構成により、正励磁電流値検出手段により無励磁期間の無励磁電流値及び正励磁期間の正励磁電流値を検出し、これら無励磁電流値及び正励磁電流値に基づいて励磁手段の正励磁判定用電流値を検出し、負励磁電流値検出手段により無励磁期間の無励磁電流値及び負励磁期間の負励磁電流値を検出し、これら無励磁電流値及び負励磁電流値に基づいて励磁手段の負励磁判定用電流値を検出し、正励磁電流値判定手段は正励磁判定用電流値が正励磁電流値用設計範囲内であるか否かを判定し、負励磁電流値判定手段は負励磁判定用電流値が負励磁電流値用設計範囲内であるか否かを判定する。
【００１６】
そして、自己診断手段は、負励磁電流値判定手段で負励磁判定用電流値が負励磁電流値用設計範囲内にないと判定されると、励磁手段の負側励磁が異常であると自己診断し、正励磁電流値判定手段で正励磁判定用電流値が正励磁電流値用設計範囲内にないと判定されると、励磁手段の正側励磁が異常であると自己診断するようになる。
【００１７】
このように、正励磁電流値の異常、および負励磁電流値の異常を検知することが可能になるので、励磁コイル断線だけではなく、励磁手段（励磁回路）の正側励磁、または負側励磁そのものの回路動作異常を検知することが可能になり、故障モードに対して今までよりもよりきめ細かい自己診断を実現することができる。
【００１８】
また、励磁回路の故障の自己診断として自己診断回路を別に構成して、この自己診断回路を電磁流量計に組み込む必要がなく、回路構成の複雑化によるコスト高を無くすことができる。
【００１９】
ここで、励磁手段は励磁回路に該当し、正励磁電流値検出手段は正励磁電流値検出部に該当し、負励磁電流値検出手段は負励磁電流値検出部に該当する。また、正励磁電流値判定手段は正励磁電流値判定部及び設計範囲メモリ部に該当し、負励磁電流値判定手段は負励磁電流値判定部及び設計範囲メモリ部に該当し、自己診断手段は、励磁回路自己診断部及び自己診断テーブルに該当する。
【００２０】
また、本発明に係る電磁流量計は、上記した本発明に係る電磁流量計において、自己診断手段は、励磁手段の正側励磁及び負側励磁双方が異常であると認識することで、励磁手段により磁界が発生される励磁コイルの断線と診断するものである。
【００２１】
かかる構成により、励磁コイルの断線を容易に自己診断することができる。
【００２２】
また、本発明に係る電磁流量計は、上記した本発明に係る電磁流量計において、自己診断手段の診断結果を警報出力する警報出力手段を有するものである。
【００２３】
かかる構成により、励磁コイルの断線だけではなく、励磁手段の正側励磁、または負側励磁そのものの回路動作異常を検知すると、警報出力手段により警報を出力することができる。
【００２４】
ここで、警報出力手段は、アラーム駆動制御部に駆動制御されるアラーム出力部に該当する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２６】
電磁流量計は、図１に示すように、検出部１と信号変換部２とにより構成される。検出部１は、測定流体Ｑを流す金属性の導管１０と、この導管１０の外側に配置され、測定流体Ｑに磁場を印加するための励磁コイル１４と、導管１０内に自由端部側が臨んだ状態で配置され、且つ流量信号を検出することができる一対の測定電極１１、１２と、導管１０内であって一対の測定電極１１、１２のそれぞれから同等位置に配置され、且つ流量信号を測定するための基準電位となるアース電極１３とから構成されている。
【００２７】
一対の測定電極１１、１２は、その自由端部側が導管１０内を流れる測定流体Ｑと接液して第１及び第２の流量信号を検出する構成になっており、その基端部側は測定流体Ｑが漏れないようにシールされていると共に導管１０からも絶縁された構造になっている。
【００２８】
信号変換部２は、一対の測定電極１１、１２で検出した第１及び第２の流量信号を入力して増幅する第１及び第２の入力増幅器１５Ａ、１５Ｂと、この第１及び第２の入力増幅器１５Ａ、１５Ｂの出力信号を入力し、その差を検出する差動増幅器１６と、この差動増幅器１６の出力側に接続されたサンプルアンドホールド回路１７と、このサンプルアンドホールド回路１７でホールドされた信号成分をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１８と、このデジタル信号を入力し演算処理して流量値を演算するＣＰＵ１９と、実行プログラムを格納するＲＯＭ、及びＣＰＵ１９で演算するために必要な一時的なデータを格納するＲＡＭからなるメモリ２０と、電流出力部２１と、規格化された信号を出力するパルス出力部２２と、ＣＰＵ１９からの制御信号を受けて励磁コイル１４に印加する励磁電流Ｉｆを制御及び供給する励磁回路１５とから構成されている。
【００２９】
励磁回路１５は、図２に示すように、励磁用電源３０に対して第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２とを直列に接続した直列回路３１と、第３スイッチＳＷ３と第４スイッチＳＷ４とを直列に接続した直列回路３２とを並列に接続したブリッジ回路３３と励磁コントロール回路３９とを備えている。
【００３０】
励磁コイル１４は、直列回路３１における第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２間の第１出力端３４と、直列回路３２における第３スイッチＳＷ３と第４スイッチＳＷ３間の第２出力端３５とに配線３６、３７を介してそれぞれ接続されている。
【００３１】
そして、配線３６には励磁電流検出抵抗３８が設けてあり、この励磁電流検出抵抗３８で検出される励磁電流検出信号ＩｇはＣＰＵ１９に入力されるものであり、また、ＣＰＵ１９は、励磁電流検出信号Ｉｇを基にして励磁コントロール回路３９を制御するようにしてあり、この制御により励磁コントロール回路３９は、第１〜第４スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の切り換えのタイミングを制御するタイミング信号Ｆ１〜Ｆ４をそれぞれに第１〜第４スイッチＳＷ１〜ＳＷ４に供給して第１〜第４スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の開閉を制御するようにしてある。
【００３２】
励磁コントロール回路３９はタイミング信号Ｆ１〜Ｆ４を出力し、第１〜第４スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を切り換えるが、第１スイッチＳＷ１と第４スイッチＳＷ４の組、及び第２スイッチＳＷ２と第３スイッチＳＷ３の組はそれぞれ相補的に開閉される。
【００３３】
例えば、第１スイッチＳＷ１と第４スイッチＳＷ４がオン（ショート）で第２スイッチＳＷ２と第３スイッチＳＷ３がオフ（オープン）のときは、励磁用電源３０から供給される励磁電流Ｉｆは、励磁用電源３０−第１スイッチＳＷ１−励磁コイル１４−第４スイッチＳＷ４−励磁用電源３０の経路で流れ、励磁コイル１４は負励磁される。この場合、第１スイッチＳＷ１−励磁コイル１４−第４スイッチＳＷ４は励磁回路１５の負側励磁回路になる。
【００３４】
次に、第１スイッチＳＷ１と第４スイッチＳＷ４がオフ（オープン）で第２スイッチＳＷ２と第３スイッチＳＷ３がオン（ショート）のときは、励磁用電源３０から供給される励磁電流Ｉｆは、励磁用電源３０−第３スイッチＳＷ３−励磁コイル１４−第２スイッチＳＷ２−励磁電源３０の経路で流れ、励磁コイル１４には、先とは逆極性の定電流として流れ、励磁コイル１４は正励磁される。この場合、第３スイッチＳＷ３−励磁コイル１４−第２スイッチＳＷ２は励磁回路１５の正側励磁回路になる。
【００３５】
また、第１〜第４スイッチＳＷ１〜ＳＷ４が全てオフ（オープン）のときは、励磁コイル１４に励磁電流は流れず、励磁コイル１４は無励磁である。
【００３６】
以上のようにして、励磁コイル１４にはタイミング信号Ｆ１〜Ｆ４の切り換えタイミングに対応したパルス幅を持ち、波形が無励磁区間を含む正負の矩形波状で、その振幅が一定の定電流が流れることになる。
【００３７】
以上の操作を繰り返すことにより、図４の（１）に示すような正・ゼロ（無）・負の３値にレベルが変化する励磁電流Ｉｆを得ることができる。この励磁電流Ｉｆが励磁コイル１４に流れることにより、測定流体Ｑには、この励磁電流Ｉｆの波形とほぼ同様な波形をもつ磁場が印加されることになる。
【００３８】
また、測定流体Ｑが流れていると、図４の（２）に示す波形の流量信号が検出電極１１、１２に発生する。
【００３９】
この場合、励磁電流Ｉｆの切り換えの時点で磁場を微分したヒゲ状の微分ノイズと、励磁されている期間では一定量として表示されている流量信号がこれに重畳して現われている。無励磁期間Ｔ１、Ｔ３、Ｔ５、Ｔ７では、微分ノイズのみが検出電極１１、１２に現われている。
【００４０】
そして、流量信号のサンプリングは、各期間Ｔ１〜Ｔ７の、微分ノイズが減衰した後段で、且つ次の切り換え期間が開始する直前のサンプリング区間で行われる。
【００４１】
サンプリングされた流量信号はサンプルアンドホールド回路１７でホールドされ、次々にアナログ／デジタル変換器１８によりデジタル信号に変換されてＣＰＵ１９に出力される。
【００４２】
ＣＰＵ１９はアナログ／デジタル変換器１８で変換されたデジタル信号を用いて所定の流量演算を実行して、これをデジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ）（図示せず）に出力し、ここで、例えば４〜２０ｍＡの電流信号などに変換されて電流出力部２０に出力される。
【００４３】
また、励磁電流Ｉｆのサンプリングは、図４の（３）に示すように斜線部分等のように各期間Ｔ１〜Ｔ４の後段で、且つ次の切り換え期間が開始する直前のサンプリング区間で行われる。
【００４４】
この図４の（２）、（３）において、下記のように用語の定義を行う。
Ｓｉｇｐ：正励磁時に発生する流量信号
Ｓｉｇｚ：無励磁時に発生する流量信号
Ｓｉｇｎ：負励磁時に発生する流量信号
Ｉｅｘｐ：正励磁時の励磁電流値（正励磁電流値）
Ｉｅｘｚ：無励磁時の励磁電流値（無励磁電流値）
Ｉｅｘｎ：負励磁時の励磁電流値（負励磁電流値）
励磁電流は以下の値を算出する。従来例では、下記に示す▲１▼項のみであったが、新たに▲２▼、▲３▼の値を算出する。
▲１▼流量演算用電流値
Ｉｅｘ＝Ｉｅｘｐ−Ｉｅｘｎ
▲２▼正励磁判定用電流値
ＩｅｘＰＯＳ＝Ｉｅｘｐ−Ｉｅｘｚ
▲３▼負励磁判定用電流値
ＩｅｘＮＥＧ＝Ｉｅｘｎ−Ｉｅｘｚ
上記で算出されたＩｅｘＰＯＳ、ＩｅｘＮＥＧの値を利用して、図５に示す自己診断テーブル５０に示す診断を実施する。
【００４５】
なお、各値は、ＣＰＵ１９を介して数値演算が可能なように図４の（２）、（３）に示すサンプリング区間をアナログ／デジタル変換回路１８を通して数値化しておく。
【００４６】
また、流量演算を実施するために、流量信号のサンプリングと同時（タイミングは必ずしも一致する必要はない）に、正励磁時と負励磁時の励磁電流値Ｉｅｘｐ、Ｉｅｘｎ、無励磁時の励磁電流値Ｉｅｘｚもサンプリングし数値化する。
【００４７】
ＣＰＵ１９における励磁回路自己診断用の制御部４０を図３に示す。この制御部４０は、正励磁時に発生する正励磁電流値Ｉｅｘｐと無励磁時に発生する無励磁電流値Ｉｅｘｚとを検出して、これらの正励磁電流値Ｉｅｘｐと無励磁電流値Ｉｅｘｚに基づいて正励磁判定用電流値ＩｅｘＰＯＳ（Ｉｅｘｐ−Ｉｅｘｚ）を検出する正励磁電流値検出部４１と、負励磁時に発生する負励磁電流値Ｉｅｘｎと無励磁時に発生する無励磁電流値Ｉｅｘｚとを検出して、これらの負励磁電流値Ｉｅｘｎと無励磁電流値Ｉｅｘｚに基づいて負励磁判定用電流値ＩｅｘＮＥＧ（Ｉｅｘｎ−Ｉｅｘｚ）を検出する負励磁電流値検出部４２と、正励磁時の励磁電流値Ｉｅｘｐと無励磁時の励磁電流値Ｉｅｘｚとを検出してこれらの励磁電流値Ｉｅｘｐ、Ｉｅｘｚに基づいて流量演算用電流値Ｉｅｘ（ＩｅｘｐーＩｅｘｎ）を検出する流量演算用電流値検出部４３と、正励磁電流値検出部４１が検出した正励磁判定用電流値ＩｅｘＰＯＳが、メモリ２０が備える設計範囲メモリ部２０Ａが記憶している正励磁電流値用設計範囲内にあるかどうかを判定する正励磁電流値判定部４４と、負励磁電流値検出部４２が検出した負励磁判定用電流値ＩｅｘＮＥＧが、設計範囲メモリ部２０Ａが記憶している負励磁電流値用設計範囲内にあるかどうかを判定する負励磁電流値判定部４５と、流量演算用電流値検出部４３が検出した流量演算用電流値Ｉｅｘが設計範囲メモリ部２０Ａが記憶している設計範囲内にあるかどうかを判定する流量演算用電流値判定部４６と、正励磁電流値判定部４４から出力された正励磁判定信号ｆ１、負励磁電流値判定部４５から出力された負励磁判定信号ｆ２及び流量演算用電流値判定部４６から出力された流量演算用判定信号ｆ３と、図５に示す自己診断テーブル５０とから励磁回路１５の正側励磁の状態、励磁回路１５の負側励磁の状態及び励磁電流Ｉｆの有無の状態を認識（自己診断）する励磁回路自己診断部４７と、励磁回路自己診断部４７の自己診断結果に基づいてアラーム出力部４９を駆動制御するアラーム駆動制御部４８とを備えている。
【００４８】
そして、励磁回路１５は励磁手段に該当し、正励磁電流値検出部４１は正励磁電流値検出手段に該当し、負励磁電流値検出部４２は負励磁電流値検出手段に該当する。
【００４９】
また、正励磁電流値判定部４４と許容範囲メモリ部２０Ａとで正励磁電流値判定手段を構成しており、負励磁電流値判定部４５と許容範囲メモリ部２０Ａとで負励磁電流値判定手段を構成しており、励磁回路自己診断部４７と自己診断テーブル２０とで自己診断手段を構成しており、アラーム駆動制御部４８とアラーム出力部４９とで警報出力手段を構成している。
【００５０】
次に、電磁流量計における励磁回路１５の自己診断処理を図６を参照して説明する。図６は電磁流量計内部の自己診断処理に係るＣＰＵ１９の処理動作を示すフローチャートであり、この自己診断処理とは、励磁回路１５の正側励磁の正常、異常、負側励磁の正常、異常及び励磁コイル１４の断線を診断する処理である。
【００５１】
ステップＳ１において、正励磁電流値判定部４４で、正励磁電流値検出部４１が検出した正励磁判定用電流値ＩｅｘＰＯＳ（Ｉｅｘｐ−Ｉｅｘｚ）が正励磁電流値用設計範囲（第１設計範囲）内か否かが比較されて、正励磁判定用電流値ＩｅｘＰＯＳが正励磁電流値用設計範囲（第１設計範囲）内であると判定した場合には、ステップＳ２で、負励磁電流値判定部４５において、負励磁判定用電流値ＩｅｘＮＥＧが負励磁電流値用設計範囲（第２設計範囲）内か否かが比較されて、負励磁判定用電流値ＩｅｘＮＥＧが負励磁電流値用設計範囲（第２設計範囲）内であると判定された場合には、ステップＳ３において、正励磁電流値判定部４４からの正励磁判定信号ｆ１、負励磁電流値判定部４５からの負励磁判定信号ｆ２を受けて励磁回路自己診断部４７が、励磁回路１５の正側励磁の状態、負側励磁の状態が正常であると自己診断する。そして、ステップＳ４に至りスタートに戻り、再度ステップＳ１〜ステップＳ３を繰り返す。
【００５２】
また、ステップＳ２において、負励磁電流値判定部４５が、負励磁判定用電流値ＩｅｘＮＥＧが負励磁電流値用設計範囲（第２設計範囲）内でないと判定した場合には、ステップＳ５において励磁回路自己診断部４７が励磁回路１５の負側励磁異常と自己診断する。
【００５３】
そして、ステップＳ６においてアラーム駆動制御部４８が作動してアラーム出力部４９が駆動制御されて、負側励磁異常の自己診断アラームを発生させる。そして、ステップＳ４に至りスタートに戻り、再度ステップＳ１、ステップＳ２、ステップＳ５、ステップＳ６を繰り返す。
【００５４】
また、ステップＳ１において、正励磁電流値判定部４４が正励磁判定用電流値ＩｅｘＰＯＳが正励磁電流値用設計範囲（第１設計範囲）内でないと判定した場合には、ステップＳ７において、負励磁電流値判定部４５で、負励磁判定用電流値ＩｅｘＮＥＧが負励磁電流値用設計範囲（第２設計範囲）内か否かが比較されて、負励磁判定用電流値ＩｅｘＮＥＧが負励磁電流値用設計範囲（第２設計範囲）内であると判定された場合には、ステップＳ８において、励磁回路自己診断部４７が励磁回路１５の正側励磁異常と自己診断する。
【００５５】
そして、ステップＳ９においてアラーム駆動制御部４８が作動してアラーム出力部４９が駆動制御されて、正側励磁異常の自己診断アラームを発生させる。そして、ステップＳ４に至りスタートに戻り、再度ステップＳ１、ステップＳ７、ステップＳ８、ステップＳ９を繰り返す。
【００５６】
また、ステップＳ７において、負励磁電流値判定部４５で負励磁判定用電流値ＩｅｘＮＥＧが負励磁電流値用設計範囲（第２設計範囲）内でないと判定されると、ステップＳ１０において、励磁回路自己診断部４７が励磁電流ゼロ（コイルオープン）と自己診断する。
【００５７】
そして、ステップＳ１１においてアラーム駆動制御部４８が作動してアラーム出力部４９が駆動制御されて、励磁電流ゼロ（コイルオープン）の自己診断アラームを発生させる。そして、ステップＳ４に至りスタートに戻り、再度ステップＳ１、ステップＳ７、ステップＳ１０、ステップＳ１１を繰り返す。
【００５８】
上記したように、本発明の実施の形態によれば、正励磁電流値の異常、および負励磁電流値の異常を検知することが可能になるので、励磁コイル１４の断線だけではなく、励磁回路１５の正側励磁、または負側励磁そのものの回路動作異常を検知することが可能になり、故障モードに対して今までよりもよりきめ細かい自己診断を実現することができる。
【００５９】
また、励磁回路１５の故障の自己診断として自己診断回路を別に構成して、この自己診断回路を電磁流量計に組み込む必要がなく、回路構成の複雑化によるコスト高を無くすことができる。
【００６０】
なお、本発明は、励磁電流波形部に、正励磁−無励磁、負励磁−無励磁が構成されている場合、例えば、図７の（１）で示す２周波励磁方式の場合、図７の（２）で示す３値励磁方式の変形例の場合、図７の（３）で示す間欠励磁方式の場合のように、連続した励磁の途中に無励磁区間があり、その無励磁部分をサンプリング可能な場合には適用することができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る電磁流量計によれば、正励磁電流値の異常、および負励磁電流値の異常を検知することが可能になるので、励磁コイル断線だけではなく、励磁手段（励磁回路）の正側励磁、または負側励磁そのものの回路動作異常を検知することが可能になり、故障モードに対して今までよりもよりきめ細かい自己診断を実現することができる。
【００６２】
また、励磁回路の故障の自己診断として自己診断回路を別に構成して、この自己診断回路を電磁流量計に組み込む必要がなく、回路構成の複雑化によるコスト高を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電磁流量計の回路構成説明図である。
【図２】励磁回路の構成説明図である。
【図３】本発明に係る電磁流量計における励磁回路自己診断用の制御部のブロック図である。
【図４】（１）は同電磁流量計における励磁波形の説明図である。
（２）は信号波形とサンプリング区間の説明図である。
（３）は励磁波形のサンプリング区間の説明図である。
【図５】自己診断テーブルの説明図である。
【図６】電磁流量計内部の自己診断処理に係るＣＰＵの処理動作を示すフローチャートである。
【図７】（１）は２周波励磁方式の場合の励磁波形の説明図である。
（２）は３値例示方式変形の場合の励磁波形の説明図である。
（３）は間欠励磁方式の場合の励磁波形の説明図である。
【図８】（１）は従来の電磁流量計における励磁波形の説明図である。
（２）は信号波形とサンプリング区間の説明図である。
（３）は励磁波形のサンプリング区間の説明図である。
【符号の説明】
１ 検出部
２ 信号変換部
１０ 導管
１１、１２ 測定電極
１３ アース電極
１４ 励磁コイル
１５ 励磁回路（励磁手段）
１５Ａ 第１の入力増幅器
１５Ｂ 第２の入力増幅器
１６ 差動増幅器
１７ サンプルアンドホールド回路
１８ アナログ／デジタル変換器
１９ ＣＰＵ
２０ メモリ
２０Ａ 設計範囲メモリ部（正励磁電流値判定手段）（負励磁電流値判定手段）
２１ 電流出力部
４０ 励磁回路自己診断用の制御部
４１ 正励磁電流値検出部（正励磁電流値検出手段）
４２ 負励磁電流値検出部（負励磁電流値検出手段）
４３ 流量演算用電流値検出部
４４ 正励磁電流値判定部（正励磁電流値判定手段）
４５ 負励磁電流値判定部（負励磁電流値判定手段）
４６ 流量演算用電流値判定部
４７ 励磁回路自己診断部（自己診断手段）
４８ アラーム駆動制御部（警報出力手段）
４９ アラーム出力部（警報出力手段）
５０ 自己診断テーブル（自己診断手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば正、負励磁期間とこれらの間に無（ゼロ）励磁期間を有する期間を単位としてこれ等を繰り返す励磁をして検出電極に発生する測定流量に対応する信号を検出する電磁流量計に係り、特に、励磁回路の正側励磁の異常、負側励磁の異常の自己診断を可能にした電磁流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電磁流量計として、正、負励磁期間とこれらの間に無励磁期間を有する期間を単位として、これを繰り返す励磁を励磁回路により測定流体に対して行い、検出電極に発生する測定流体の測定流量に対応する信号を検出するものがある（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０６−２７３２０５号公報
【０００４】
図８の（１）、（２）、（３）は、従来の電磁流量計が取り扱う各信号のタイムチャートである。電磁流量計では、図８の（１）に示すように、正の励磁電流による正励磁、励磁電流をゼロとする無励磁、及び負の励磁電流による負励磁を含む高周波の３値励磁方式が採用される。図８の（１）において、正・ゼロ・負の３値にレベルが変化する励磁電流の波形では、期間Ｔ１、Ｔ３、Ｔ５及びＴ７は無励磁期間であり、期間Ｔ２及びＴ６は正励磁期間であり、期間Ｔ４は負励磁期間である。
【０００５】
図８の（２）に示すように、励磁電流に対応した信号電圧成分は、流量信号成分及び微分ノイズ成分から成り、液体の流量及び導管内の磁界に基づいて、大きさ及び方向が変化する。そして、この信号電圧成分のサンプリングは各期間Ｔ１〜Ｔ７の終了時刻直前の斜線部分等に示すサンプリング区間で行われる。さらに、励磁電流のサンプリングは図８の（３）に示すように正、負励磁期間Ｔ２、Ｔ４の終了時刻直前の斜線部分に示すサンプリング区間で行われる。
【０００６】
この図８の（２）、（３）において、下記のように用語の定義を行う。
Ｓｉｇｐ：正励磁時に発生する流量信号
Ｓｉｇｚ：無励磁時に発生する流量信号
Ｓｉｇｎ：負励磁時に発生する流量信号
Ｉｅｘｐ：正励磁時の励磁電流値
Ｉｅｘｎ：負励磁時の励磁電流値
【０００７】
そして、流量演算と励磁電流値の関係では、電磁流量計は、流量信号から流量値を算出する方法として、そのときの励磁電流値（流量演算用電流値）で割り算を行うのが一般的である。
【０００８】
すなわち、流量値をＶとしたときの実際の流量演算（例）として、
▲１▼正励磁の場合、
Ｖ＝ｋ×（−Ｓｉｇｚ＋２Ｓｉｇｐ−Ｓｉｇｚ）／（Ｉｅｘｐ−Ｉｅｘｎ）
▲２▼負励磁の場合
Ｖ＝ｋ×（Ｓｉｇｚ−２Ｓｉｇｐ−Ｓｉｇｚ）／（Ｉｅｘｐ−Ｉｅｘｎ）
等の演算を実施し、流量値を算出している。（ここでｋは比例定数）
【０００９】
ここで、▲１▼、▲２▼の演算条件を満たすための励磁電流値（流量演算用電流値）Ｉｅｘに着目する。この励磁電流値（流量演算用電流値）Ｉｅｘは（正励磁時の励磁電流値Ｉｅｘｐ）−（負励磁時の励磁電流値Ｉｅｘｎ）を求めることで演算の条件を満たしている。
【００１０】
このように、励磁電流値（流量演算用電流値）Ｉｅｘは流量演算時の割り算に使用するためのものであり、励磁回路から励磁電流が出ているかどうかの診断では、励磁電流値（流量演算用電流値）Ｉｅｘがある値以下か、もしくは以上かでしか判断することができず、励磁回路の自己診断としては励磁電流有無を利用したコイルオープン（励磁コイル断線等）判定程度である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、励磁電流値（流量演算用電流値）Ｉｅｘを用いた励磁回路の自己診断では、実際にコイルがオープン状態にある場合には原因が分かるが、励磁回路の故障が原因でコイルオープンのアラームが発生している場合には、励磁回路の正側励磁、負側励磁のいずれかの故障が原因なのか不明であるという問題点があった。
【００１２】
また、励磁回路の故障の自己診断として自己診断回路を構成して、この自己診断回路を電磁流量計に組み込むことが考えられるが、自己診断回路の組み込みにより回路構成が複雑になり、コスト高になる等の問題点があった。
【００１３】
本発明は、上記の問題点に着目して成されたものであって、その目的とするところは、励磁電流有無のみの判定に追加して、励磁回路の正側励磁の異常、負側励磁の異常の判定を可能にし、故障モードに対して今までよりもよりきめ細かい自己診断を実現する電磁流量計を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る電磁流量計は、正、負励磁期間とこれらの間に無励磁期間を有する期間を単位として、これを繰り返す励磁を励磁手段により測定流体に対して行い、検出電極に発生する測定流体の測定流量に対応する信号を検出する電磁流量計であって、無励磁期間の無励磁電流値及び正励磁期間の正励磁電流値を検出し、これら無励磁電流値及び正励磁電流値に基づいて励磁手段の正励磁判定用電流値を検出する正励磁電流値検出手段と、無励磁電流値及び負励磁期間の負励磁電流値を検出し、これら無励磁電流値及び負励磁電流値に基づいて励磁手段の負励磁判定用電流値を検出する負励磁電流値検出手段と、正励磁判定用電流値が正励磁電流値用設計範囲内であるか否かを判定する正励磁電流値判定手段と、負励磁判定用電流値が負励磁電流値用設計範囲内であるか否かを判定する負励磁電流値判定手段と、負励磁電流値判定手段で負励磁判定用電流値が負励磁電流値用設計範囲内にないと判定されると、励磁手段の負側励磁が異常であると自己診断し、正励磁電流値判定手段で正励磁判定用電流値が正励磁電流値用設計範囲内にないと判定されると、励磁手段の正側励磁が異常であると自己診断する自己診断手段とを備えたものである。
【００１５】
かかる構成により、正励磁電流値検出手段により無励磁期間の無励磁電流値及び正励磁期間の正励磁電流値を検出し、これら無励磁電流値及び正励磁電流値に基づいて励磁手段の正励磁判定用電流値を検出し、負励磁電流値検出手段により無励磁期間の無励磁電流値及び負励磁期間の負励磁電流値を検出し、これら無励磁電流値及び負励磁電流値に基づいて励磁手段の負励磁判定用電流値を検出し、正励磁電流値判定手段は正励磁判定用電流値が正励磁電流値用設計範囲内であるか否かを判定し、負励磁電流値判定手段は負励磁判定用電流値が負励磁電流値用設計範囲内であるか否かを判定する。
【００１６】
そして、自己診断手段は、負励磁電流値判定手段で負励磁判定用電流値が負励磁電流値用設計範囲内にないと判定されると、励磁手段の負側励磁が異常であると自己診断し、正励磁電流値判定手段で正励磁判定用電流値が正励磁電流値用設計範囲内にないと判定されると、励磁手段の正側励磁が異常であると自己診断するようになる。
【００１７】
このように、正励磁電流値の異常、および負励磁電流値の異常を検知することが可能になるので、励磁コイル断線だけではなく、励磁手段（励磁回路）の正側励磁、または負側励磁そのものの回路動作異常を検知することが可能になり、故障モードに対して今までよりもよりきめ細かい自己診断を実現することができる。
【００１８】
また、励磁回路の故障の自己診断として自己診断回路を別に構成して、この自己診断回路を電磁流量計に組み込む必要がなく、回路構成の複雑化によるコスト高を無くすことができる。
【００１９】
ここで、励磁手段は励磁回路に該当し、正励磁電流値検出手段は正励磁電流値検出部に該当し、負励磁電流値検出手段は負励磁電流値検出部に該当する。また、正励磁電流値判定手段は正励磁電流値判定部及び設計範囲メモリ部に該当し、負励磁電流値判定手段は負励磁電流値判定部及び設計範囲メモリ部に該当し、自己診断手段は、励磁回路自己診断部及び自己診断テーブルに該当する。
【００２０】
また、本発明に係る電磁流量計は、上記した本発明に係る電磁流量計において、自己診断手段は、励磁手段の正側励磁及び負側励磁双方が異常であると認識することで、励磁手段により磁界が発生される励磁コイルの断線と診断するものである。
【００２１】
かかる構成により、励磁コイルの断線を容易に自己診断することができる。
【００２２】
また、本発明に係る電磁流量計は、上記した本発明に係る電磁流量計において、自己診断手段の診断結果を警報出力する警報出力手段を有するものである。
【００２３】
かかる構成により、励磁コイルの断線だけではなく、励磁手段の正側励磁、または負側励磁そのものの回路動作異常を検知すると、警報出力手段により警報を出力することができる。
【００２４】
ここで、警報出力手段は、アラーム駆動制御部に駆動制御されるアラーム出力部に該当する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２６】
電磁流量計は、図１に示すように、検出部１と信号変換部２とにより構成される。検出部１は、測定流体Ｑを流す金属性の導管１０と、この導管１０の外側に配置され、測定流体Ｑに磁場を印加するための励磁コイル１４と、導管１０内に自由端部側が臨んだ状態で配置され、且つ流量信号を検出することができる一対の測定電極１１、１２と、導管１０内であって一対の測定電極１１、１２のそれぞれから同等位置に配置され、且つ流量信号を測定するための基準電位となるアース電極１３とから構成されている。
【００２７】
一対の測定電極１１、１２は、その自由端部側が導管１０内を流れる測定流体Ｑと接液して第１及び第２の流量信号を検出する構成になっており、その基端部側は測定流体Ｑが漏れないようにシールされていると共に導管１０からも絶縁された構造になっている。
【００２８】
信号変換部２は、一対の測定電極１１、１２で検出した第１及び第２の流量信号を入力して増幅する第１及び第２の入力増幅器１５Ａ、１５Ｂと、この第１及び第２の入力増幅器１５Ａ、１５Ｂの出力信号を入力し、その差を検出する差動増幅器１６と、この差動増幅器１６の出力側に接続されたサンプルアンドホールド回路１７と、このサンプルアンドホールド回路１７でホールドされた信号成分をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１８と、このデジタル信号を入力し演算処理して流量値を演算するＣＰＵ１９と、実行プログラムを格納するＲＯＭ、及びＣＰＵ１９で演算するために必要な一時的なデータを格納するＲＡＭからなるメモリ２０と、電流出力部２１と、規格化された信号を出力するパルス出力部２２と、ＣＰＵ１９からの制御信号を受けて励磁コイル１４に印加する励磁電流Ｉｆを制御及び供給する励磁回路１５とから構成されている。
【００２９】
励磁回路１５は、図２に示すように、励磁用電源３０に対して第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２とを直列に接続した直列回路３１と、第３スイッチＳＷ３と第４スイッチＳＷ４とを直列に接続した直列回路３２とを並列に接続したブリッジ回路３３と励磁コントロール回路３９とを備えている。
【００３０】
励磁コイル１４は、直列回路３１における第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２間の第１出力端３４と、直列回路３２における第３スイッチＳＷ３と第４スイッチＳＷ３間の第２出力端３５とに配線３６、３７を介してそれぞれ接続されている。
【００３１】
そして、配線３６には励磁電流検出抵抗３８が設けてあり、この励磁電流検出抵抗３８で検出される励磁電流検出信号ＩｇはＣＰＵ１９に入力されるものであり、また、ＣＰＵ１９は、励磁電流検出信号Ｉｇを基にして励磁コントロール回路３９を制御するようにしてあり、この制御により励磁コントロール回路３９は、第１〜第４スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の切り換えのタイミングを制御するタイミング信号Ｆ１〜Ｆ４をそれぞれに第１〜第４スイッチＳＷ１〜ＳＷ４に供給して第１〜第４スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の開閉を制御するようにしてある。
【００３２】
励磁コントロール回路３９はタイミング信号Ｆ１〜Ｆ４を出力し、第１〜第４スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を切り換えるが、第１スイッチＳＷ１と第４スイッチＳＷ４の組、及び第２スイッチＳＷ２と第３スイッチＳＷ３の組はそれぞれ相補的に開閉される。
【００３３】
例えば、第１スイッチＳＷ１と第４スイッチＳＷ４がオン（ショート）で第２スイッチＳＷ２と第３スイッチＳＷ３がオフ（オープン）のときは、励磁用電源３０から供給される励磁電流Ｉｆは、励磁用電源３０−第１スイッチＳＷ１−励磁コイル１４−第４スイッチＳＷ４−励磁用電源３０の経路で流れ、励磁コイル１４は負励磁される。この場合、第１スイッチＳＷ１−励磁コイル１４−第４スイッチＳＷ４は励磁回路１５の負側励磁回路になる。
【００３４】
次に、第１スイッチＳＷ１と第４スイッチＳＷ４がオフ（オープン）で第２スイッチＳＷ２と第３スイッチＳＷ３がオン（ショート）のときは、励磁用電源３０から供給される励磁電流Ｉｆは、励磁用電源３０−第３スイッチＳＷ３−励磁コイル１４−第２スイッチＳＷ２−励磁電源３０の経路で流れ、励磁コイル１４には、先とは逆極性の定電流として流れ、励磁コイル１４は正励磁される。この場合、第３スイッチＳＷ３−励磁コイル１４−第２スイッチＳＷ２は励磁回路１５の正側励磁回路になる。
【００３５】
また、第１〜第４スイッチＳＷ１〜ＳＷ４が全てオフ（オープン）のときは、励磁コイル１４に励磁電流は流れず、励磁コイル１４は無励磁である。
【００３６】
以上のようにして、励磁コイル１４にはタイミング信号Ｆ１〜Ｆ４の切り換えタイミングに対応したパルス幅を持ち、波形が無励磁区間を含む正負の矩形波状で、その振幅が一定の定電流が流れることになる。
【００３７】
以上の操作を繰り返すことにより、図４の（１）に示すような正・ゼロ（無）・負の３値にレベルが変化する励磁電流Ｉｆを得ることができる。この励磁電流Ｉｆが励磁コイル１４に流れることにより、測定流体Ｑには、この励磁電流Ｉｆの波形とほぼ同様な波形をもつ磁場が印加されることになる。
【００３８】
また、測定流体Ｑが流れていると、図４の（２）に示す波形の流量信号が検出電極１１、１２に発生する。
【００３９】
この場合、励磁電流Ｉｆの切り換えの時点で磁場を微分したヒゲ状の微分ノイズと、励磁されている期間では一定量として表示されている流量信号がこれに重畳して現われている。無励磁期間Ｔ１、Ｔ３、Ｔ５、Ｔ７では、微分ノイズのみが検出電極１１、１２に現われている。
【００４０】
そして、流量信号のサンプリングは、各期間Ｔ１〜Ｔ７の、微分ノイズが減衰した後段で、且つ次の切り換え期間が開始する直前のサンプリング区間で行われる。
【００４１】
サンプリングされた流量信号はサンプルアンドホールド回路１７でホールドされ、次々にアナログ／デジタル変換器１８によりデジタル信号に変換されてＣＰＵ１９に出力される。
【００４２】
ＣＰＵ１９はアナログ／デジタル変換器１８で変換されたデジタル信号を用いて所定の流量演算を実行して、これをデジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ）（図示せず）に出力し、ここで、例えば４〜２０ｍＡの電流信号などに変換されて電流出力部２０に出力される。
【００４３】
また、励磁電流Ｉｆのサンプリングは、図４の（３）に示すように斜線部分等のように各期間Ｔ１〜Ｔ４の後段で、且つ次の切り換え期間が開始する直前のサンプリング区間で行われる。
【００４４】
この図４の（２）、（３）において、下記のように用語の定義を行う。
Ｓｉｇｐ：正励磁時に発生する流量信号
Ｓｉｇｚ：無励磁時に発生する流量信号
Ｓｉｇｎ：負励磁時に発生する流量信号
Ｉｅｘｐ：正励磁時の励磁電流値（正励磁電流値）
Ｉｅｘｚ：無励磁時の励磁電流値（無励磁電流値）
Ｉｅｘｎ：負励磁時の励磁電流値（負励磁電流値）
励磁電流は以下の値を算出する。従来例では、下記に示す▲１▼項のみであったが、新たに▲２▼、▲３▼の値を算出する。
▲１▼流量演算用電流値
Ｉｅｘ＝Ｉｅｘｐ−Ｉｅｘｎ
▲２▼正励磁判定用電流値
ＩｅｘＰＯＳ＝Ｉｅｘｐ−Ｉｅｘｚ
▲３▼負励磁判定用電流値
ＩｅｘＮＥＧ＝Ｉｅｘｎ−Ｉｅｘｚ
上記で算出されたＩｅｘＰＯＳ、ＩｅｘＮＥＧの値を利用して、図５に示す自己診断テーブル５０に示す診断を実施する。
【００４５】
なお、各値は、ＣＰＵ１９を介して数値演算が可能なように図４の（２）、（３）に示すサンプリング区間をアナログ／デジタル変換回路１８を通して数値化しておく。
【００４６】
また、流量演算を実施するために、流量信号のサンプリングと同時（タイミングは必ずしも一致する必要はない）に、正励磁時と負励磁時の励磁電流値Ｉｅｘｐ、Ｉｅｘｎ、無励磁時の励磁電流値Ｉｅｘｚもサンプリングし数値化する。
【００４７】
ＣＰＵ１９における励磁回路自己診断用の制御部４０を図３に示す。この制御部４０は、正励磁時に発生する正励磁電流値Ｉｅｘｐと無励磁時に発生する無励磁電流値Ｉｅｘｚとを検出して、これらの正励磁電流値Ｉｅｘｐと無励磁電流値Ｉｅｘｚに基づいて正励磁判定用電流値ＩｅｘＰＯＳ（Ｉｅｘｐ−Ｉｅｘｚ）を検出する正励磁電流値検出部４１と、負励磁時に発生する負励磁電流値Ｉｅｘｎと無励磁時に発生する無励磁電流値Ｉｅｘｚとを検出して、これらの負励磁電流値Ｉｅｘｎと無励磁電流値Ｉｅｘｚに基づいて負励磁判定用電流値ＩｅｘＮＥＧ（Ｉｅｘｎ−Ｉｅｘｚ）を検出する負励磁電流値検出部４２と、正励磁時の励磁電流値Ｉｅｘｐと無励磁時の励磁電流値Ｉｅｘｚとを検出してこれらの励磁電流値Ｉｅｘｐ、Ｉｅｘｚに基づいて流量演算用電流値Ｉｅｘ（ＩｅｘｐーＩｅｘｎ）を検出する流量演算用電流値検出部４３と、正励磁電流値検出部４１が検出した正励磁判定用電流値ＩｅｘＰＯＳが、メモリ２０が備える設計範囲メモリ部２０Ａが記憶している正励磁電流値用設計範囲内にあるかどうかを判定する正励磁電流値判定部４４と、負励磁電流値検出部４２が検出した負励磁判定用電流値ＩｅｘＮＥＧが、設計範囲メモリ部２０Ａが記憶している負励磁電流値用設計範囲内にあるかどうかを判定する負励磁電流値判定部４５と、流量演算用電流値検出部４３が検出した流量演算用電流値Ｉｅｘが設計範囲メモリ部２０Ａが記憶している設計範囲内にあるかどうかを判定する流量演算用電流値判定部４６と、正励磁電流値判定部４４から出力された正励磁判定信号ｆ１、負励磁電流値判定部４５から出力された負励磁判定信号ｆ２及び流量演算用電流値判定部４６から出力された流量演算用判定信号ｆ３と、図５に示す自己診断テーブル５０とから励磁回路１５の正側励磁の状態、励磁回路１５の負側励磁の状態及び励磁電流Ｉｆの有無の状態を認識（自己診断）する励磁回路自己診断部４７と、励磁回路自己診断部４７の自己診断結果に基づいてアラーム出力部４９を駆動制御するアラーム駆動制御部４８とを備えている。
【００４８】
そして、励磁回路１５は励磁手段に該当し、正励磁電流値検出部４１は正励磁電流値検出手段に該当し、負励磁電流値検出部４２は負励磁電流値検出手段に該当する。
【００４９】
また、正励磁電流値判定部４４と許容範囲メモリ部２０Ａとで正励磁電流値判定手段を構成しており、負励磁電流値判定部４５と許容範囲メモリ部２０Ａとで負励磁電流値判定手段を構成しており、励磁回路自己診断部４７と自己診断テーブル２０とで自己診断手段を構成しており、アラーム駆動制御部４８とアラーム出力部４９とで警報出力手段を構成している。
【００５０】
次に、電磁流量計における励磁回路１５の自己診断処理を図６を参照して説明する。図６は電磁流量計内部の自己診断処理に係るＣＰＵ１９の処理動作を示すフローチャートであり、この自己診断処理とは、励磁回路１５の正側励磁の正常、異常、負側励磁の正常、異常及び励磁コイル１４の断線を診断する処理である。
【００５１】
ステップＳ１において、正励磁電流値判定部４４で、正励磁電流値検出部４１が検出した正励磁判定用電流値ＩｅｘＰＯＳ（Ｉｅｘｐ−Ｉｅｘｚ）が正励磁電流値用設計範囲（第１設計範囲）内か否かが比較されて、正励磁判定用電流値ＩｅｘＰＯＳが正励磁電流値用設計範囲（第１設計範囲）内であると判定した場合には、ステップＳ２で、負励磁電流値判定部４５において、負励磁判定用電流値ＩｅｘＮＥＧが負励磁電流値用設計範囲（第２設計範囲）内か否かが比較されて、負励磁判定用電流値ＩｅｘＮＥＧが負励磁電流値用設計範囲（第２設計範囲）内であると判定された場合には、ステップＳ３において、正励磁電流値判定部４４からの正励磁判定信号ｆ１、負励磁電流値判定部４５からの負励磁判定信号ｆ２を受けて励磁回路自己診断部４７が、励磁回路１５の正側励磁の状態、負側励磁の状態が正常であると自己診断する。そして、ステップＳ４に至りスタートに戻り、再度ステップＳ１〜ステップＳ３を繰り返す。
【００５２】
また、ステップＳ２において、負励磁電流値判定部４５が、負励磁判定用電流値ＩｅｘＮＥＧが負励磁電流値用設計範囲（第２設計範囲）内でないと判定した場合には、ステップＳ５において励磁回路自己診断部４７が励磁回路１５の負側励磁異常と自己診断する。
【００５３】
そして、ステップＳ６においてアラーム駆動制御部４８が作動してアラーム出力部４９が駆動制御されて、負側励磁異常の自己診断アラームを発生させる。そして、ステップＳ４に至りスタートに戻り、再度ステップＳ１、ステップＳ２、ステップＳ５、ステップＳ６を繰り返す。
【００５４】
また、ステップＳ１において、正励磁電流値判定部４４が正励磁判定用電流値ＩｅｘＰＯＳが正励磁電流値用設計範囲（第１設計範囲）内でないと判定した場合には、ステップＳ７において、負励磁電流値判定部４５で、負励磁判定用電流値ＩｅｘＮＥＧが負励磁電流値用設計範囲（第２設計範囲）内か否かが比較されて、負励磁判定用電流値ＩｅｘＮＥＧが負励磁電流値用設計範囲（第２設計範囲）内であると判定された場合には、ステップＳ８において、励磁回路自己診断部４７が励磁回路１５の正側励磁異常と自己診断する。
【００５５】
そして、ステップＳ９においてアラーム駆動制御部４８が作動してアラーム出力部４９が駆動制御されて、正側励磁異常の自己診断アラームを発生させる。そして、ステップＳ４に至りスタートに戻り、再度ステップＳ１、ステップＳ７、ステップＳ８、ステップＳ９を繰り返す。
【００５６】
また、ステップＳ７において、負励磁電流値判定部４５で負励磁判定用電流値ＩｅｘＮＥＧが負励磁電流値用設計範囲（第２設計範囲）内でないと判定されると、ステップＳ１０において、励磁回路自己診断部４７が励磁電流ゼロ（コイルオープン）と自己診断する。
【００５７】
そして、ステップＳ１１においてアラーム駆動制御部４８が作動してアラーム出力部４９が駆動制御されて、励磁電流ゼロ（コイルオープン）の自己診断アラームを発生させる。そして、ステップＳ４に至りスタートに戻り、再度ステップＳ１、ステップＳ７、ステップＳ１０、ステップＳ１１を繰り返す。
【００５８】
上記したように、本発明の実施の形態によれば、正励磁電流値の異常、および負励磁電流値の異常を検知することが可能になるので、励磁コイル１４の断線だけではなく、励磁回路１５の正側励磁、または負側励磁そのものの回路動作異常を検知することが可能になり、故障モードに対して今までよりもよりきめ細かい自己診断を実現することができる。
【００５９】
また、励磁回路１５の故障の自己診断として自己診断回路を別に構成して、この自己診断回路を電磁流量計に組み込む必要がなく、回路構成の複雑化によるコスト高を無くすことができる。
【００６０】
なお、本発明は、励磁電流波形部に、正励磁−無励磁、負励磁−無励磁が構成されている場合、例えば、図７の（１）で示す２周波励磁方式の場合、図７の（２）で示す３値励磁方式の変形例の場合、図７の（３）で示す間欠励磁方式の場合のように、連続した励磁の途中に無励磁区間があり、その無励磁部分をサンプリング可能な場合には適用することができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る電磁流量計によれば、正励磁電流値の異常、および負励磁電流値の異常を検知することが可能になるので、励磁コイル断線だけではなく、励磁手段（励磁回路）の正側励磁、または負側励磁そのものの回路動作異常を検知することが可能になり、故障モードに対して今までよりもよりきめ細かい自己診断を実現することができる。
【００６２】
また、励磁回路の故障の自己診断として自己診断回路を別に構成して、この自己診断回路を電磁流量計に組み込む必要がなく、回路構成の複雑化によるコスト高を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電磁流量計の回路構成説明図である。
【図２】励磁回路の構成説明図である。
【図３】本発明に係る電磁流量計における励磁回路自己診断用の制御部のブロック図である。
【図４】（１）は同電磁流量計における励磁波形の説明図である。
（２）は信号波形とサンプリング区間の説明図である。
（３）は励磁波形のサンプリング区間の説明図である。
【図５】自己診断テーブルの説明図である。
【図６】電磁流量計内部の自己診断処理に係るＣＰＵの処理動作を示すフローチャートである。
【図７】（１）は２周波励磁方式の場合の励磁波形の説明図である。
（２）は３値例示方式変形の場合の励磁波形の説明図である。
（３）は間欠励磁方式の場合の励磁波形の説明図である。
【図８】（１）は従来の電磁流量計における励磁波形の説明図である。
（２）は信号波形とサンプリング区間の説明図である。
（３）は励磁波形のサンプリング区間の説明図である。
【符号の説明】
１ 検出部
２ 信号変換部
１０ 導管
１１、１２ 測定電極
１３ アース電極
１４ 励磁コイル
１５ 励磁回路（励磁手段）
１５Ａ 第１の入力増幅器
１５Ｂ 第２の入力増幅器
１６ 差動増幅器
１７ サンプルアンドホールド回路
１８ アナログ／デジタル変換器
１９ ＣＰＵ
２０ メモリ
２０Ａ 設計範囲メモリ部（正励磁電流値判定手段）（負励磁電流値判定手段）
２１ 電流出力部
４０ 励磁回路自己診断用の制御部
４１ 正励磁電流値検出部（正励磁電流値検出手段）
４２ 負励磁電流値検出部（負励磁電流値検出手段）
４３ 流量演算用電流値検出部
４４ 正励磁電流値判定部（正励磁電流値判定手段）
４５ 負励磁電流値判定部（負励磁電流値判定手段）
４６ 流量演算用電流値判定部
４７ 励磁回路自己診断部（自己診断手段）
４８ アラーム駆動制御部（警報出力手段）
４９ アラーム出力部（警報出力手段）
５０ 自己診断テーブル（自己診断手段）
Claims (3)
- 正、負励磁期間とこれらの間に無励磁期間を有する期間を単位として、これを繰り返す励磁を励磁手段により測定流体に対して行い、検出電極に発生する前記測定流体の測定流量に対応する信号を検出する電磁流量計であって、
前記無励磁期間の無励磁電流値及び前記正励磁期間の正励磁電流値を検出し、これら無励磁電流値及び正励磁電流値に基づいて前記励磁手段の正励磁判定用電流値を検出する正励磁電流値検出手段と、
前記無励磁電流値及び前記負励磁期間の負励磁電流値を検出し、これら無励磁電流値及び負励磁電流値に基づいて前記励磁手段の負励磁判定用電流値を検出する負励磁電流値検出手段と、
前記正励磁判定用電流値が正励磁電流値用設計範囲内であるか否かを判定する正励磁電流値判定手段と、
前記負励磁判定用電流値が負励磁電流値用設計範囲内であるか否かを判定する負励磁電流値判定手段と、
前記負励磁電流値判定手段で前記負励磁判定用電流値が前記負励磁電流値用設計範囲内にないと判定されると、前記励磁手段の負側励磁が異常であると自己診断し、前記正励磁電流値判定手段で前記正励磁判定用電流値が前記正励磁電流値用設計範囲内にないと判定されると、前記励磁手段の正側励磁が異常であると自己診断する自己診断手段とを備えたことを特徴とする電磁流量計。 - 前記自己診断手段は、前記励磁手段の正側励磁及び負側励磁双方が異常であると認識することで、前記励磁手段により磁界が発生される励磁コイルの断線と診断することを特徴とする請求項１記載の電磁流量計。
- 前記自己診断手段の診断結果を警報出力する警報出力手段を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電磁流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003152377A JP2004354205A (ja) | 2003-05-29 | 2003-05-29 | 電磁流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003152377A JP2004354205A (ja) | 2003-05-29 | 2003-05-29 | 電磁流量計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004354205A true JP2004354205A (ja) | 2004-12-16 |
Family
ID=34047610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003152377A Pending JP2004354205A (ja) | 2003-05-29 | 2003-05-29 | 電磁流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004354205A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010505121A (ja) * | 2006-09-29 | 2010-02-18 | ローズマウント インコーポレイテッド | 検証を備える磁気流量計 |
| JP2012073037A (ja) * | 2010-09-27 | 2012-04-12 | Yokogawa Denshikiki Co Ltd | 電磁ログセンサ |
| JP2013160716A (ja) * | 2012-02-08 | 2013-08-19 | Yokogawa Electric Corp | 流量計および流量計の診断方法 |
| JP2013231672A (ja) * | 2012-04-27 | 2013-11-14 | Toshiba Corp | 電磁流量計、その励磁回路部の自己診断方法 |
| EP2679966A2 (en) | 2012-06-26 | 2014-01-01 | Yokogawa Electric Corporation | System of verifying operation of electromagnetic flow meter |
| CN104515554A (zh) * | 2013-09-26 | 2015-04-15 | 罗斯蒙特公司 | 利用驱动信号诊断的磁流量计 |
| CN106066196A (zh) * | 2015-04-24 | 2016-11-02 | 东京计装株式会社 | 电磁流量计的信号提取方法 |
| WO2018114189A1 (de) * | 2016-12-20 | 2018-06-28 | Endress+Hauser Flowtec Ag | Verfahren zum betreiben eines magnetisch-induktiven durchflussmessgeräts und ein solches durchflussmessgerät |
| DE102018133316A1 (de) * | 2018-12-21 | 2020-06-25 | Endress+Hauser Flowtec Ag | Verfahren zum Betreiben eines Feldgerätes der Automatisierungstechnik und Feldgerät der Automatisierungstechnik |
| CN114485816A (zh) * | 2022-01-19 | 2022-05-13 | 浙江迪元仪表有限公司 | 电磁水表低功耗同步励磁驱动技术 |
-
2003
- 2003-05-29 JP JP2003152377A patent/JP2004354205A/ja active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010505121A (ja) * | 2006-09-29 | 2010-02-18 | ローズマウント インコーポレイテッド | 検証を備える磁気流量計 |
| JP2012073037A (ja) * | 2010-09-27 | 2012-04-12 | Yokogawa Denshikiki Co Ltd | 電磁ログセンサ |
| JP2013160716A (ja) * | 2012-02-08 | 2013-08-19 | Yokogawa Electric Corp | 流量計および流量計の診断方法 |
| US9651411B2 (en) | 2012-04-27 | 2017-05-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Electromagnetic flowmeter and self-diagnosing method of exciting circuit unit thereof |
| JP2013231672A (ja) * | 2012-04-27 | 2013-11-14 | Toshiba Corp | 電磁流量計、その励磁回路部の自己診断方法 |
| EP2679966A2 (en) | 2012-06-26 | 2014-01-01 | Yokogawa Electric Corporation | System of verifying operation of electromagnetic flow meter |
| US9404788B2 (en) | 2012-06-26 | 2016-08-02 | Yokogawa Electric Corporation | System of verifying operation of electromagnetic flow meter |
| CN104515554A (zh) * | 2013-09-26 | 2015-04-15 | 罗斯蒙特公司 | 利用驱动信号诊断的磁流量计 |
| JP2016532082A (ja) * | 2013-09-26 | 2016-10-13 | ローズマウント インコーポレイテッド | 駆動信号診断装置を備えた磁気フローメータ |
| CN106066196A (zh) * | 2015-04-24 | 2016-11-02 | 东京计装株式会社 | 电磁流量计的信号提取方法 |
| WO2018114189A1 (de) * | 2016-12-20 | 2018-06-28 | Endress+Hauser Flowtec Ag | Verfahren zum betreiben eines magnetisch-induktiven durchflussmessgeräts und ein solches durchflussmessgerät |
| US11085802B2 (en) | 2016-12-20 | 2021-08-10 | Endress+Hauser Flowtec Ag | Method of operating a magnetic-inductive flow meter for determining and correcting a fault of electrode voltage during feed phase |
| DE102018133316A1 (de) * | 2018-12-21 | 2020-06-25 | Endress+Hauser Flowtec Ag | Verfahren zum Betreiben eines Feldgerätes der Automatisierungstechnik und Feldgerät der Automatisierungstechnik |
| DE102018133316B4 (de) * | 2018-12-21 | 2021-03-11 | Endress+Hauser Flowtec Ag | Verfahren zum Betreiben eines Feldgerätes der Automatisierungstechnik und Feldgerät der Automatisierungstechnik |
| CN114485816A (zh) * | 2022-01-19 | 2022-05-13 | 浙江迪元仪表有限公司 | 电磁水表低功耗同步励磁驱动技术 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3915459B2 (ja) | 電磁流量計 | |
| US6392416B1 (en) | Electrode integrity checking | |
| JP5337260B2 (ja) | コイル接地経路検出機能付き磁気流量計 | |
| US6564612B2 (en) | Measuring instrument, and method for testing the measuring operation of a measuring instrument | |
| US8878529B2 (en) | Sensor module and method for monitoring the function thereof | |
| JP2004354205A (ja) | 電磁流量計 | |
| JP2016507757A (ja) | 改善されたセンサ診断を有するプロセス温度送信機 | |
| JP4424511B2 (ja) | 電磁流量計及び電磁流量計のシステム | |
| JP6183309B2 (ja) | 流量計及び絶縁劣化診断システム | |
| JP2008020364A (ja) | 電磁流量計 | |
| JP4330877B2 (ja) | 電磁気センサを用いてシステム及びプロセスを監視する方法及び装置 | |
| JP3453751B2 (ja) | 電磁流量計 | |
| JP2707762B2 (ja) | 電磁流量計 | |
| JP2002357474A (ja) | 故障診断機能付きマグネットフロート式液面計 | |
| JPS5811009B2 (ja) | 電磁流量計 | |
| JP4851149B2 (ja) | 電磁流量計 | |
| JP2562078B2 (ja) | 複合型流量計 | |
| JP4744025B2 (ja) | ガスセンサの接続状態判定方法及び定電位電解式ガス測定器 | |
| JPH09325058A (ja) | 電磁流量計 | |
| JP3018310B2 (ja) | 電磁流量計 | |
| JP2003106879A (ja) | 電磁流量計 | |
| JP2751269B2 (ja) | 電磁流量計 | |
| JP2005321230A (ja) | 流量・残留塩素濃度計測器及び水道水の流量・残留塩素濃度計測方法 | |
| JPH05120945A (ja) | 接点消耗監視装置 | |
| JPS5847214A (ja) | 方形波励磁電磁流量計変換器 |