JP2005300534A - 磁気誘電性流量計の作動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 磁気誘導性流量計及び磁気誘導性流量計を操作する方法を導くこの発明の目的は、簡単な較正を可能にし、磁気誘導性流量計の作動の間、増幅通路における問題の結果として特に較正された状態からのずれの検出及び指摘を可能にするように設計されることにある。
【解決手段】 本願発明の磁気誘導性流量計に関して、上記目的は、テスト電圧電源及びコンパレータを設け、テスト電圧原がテスト電圧を発生させ、テスト電圧電源が、前記テスト電圧が増幅器に送られ且つ電極によって検出された電圧に重ね合わされるように増幅器に接続され、前記コンパレータが、前記増幅器の出力電圧が前記コンパレータに送られるように前記増幅器に接続され、且つ前記コンパレータが、前記増幅器出力電圧と基準値とを比較することによって達成される。
【選択図】 図１

Description

この発明は、計測チューブを流れる媒体の流量を計測するための補助をし、流方向に対して垂直な磁界成分を有して計測チューブを浸透する磁界を発生させるマグネットと、前記媒体によって誘導される電圧を検出する第１の電極及び第２の電極、及び前記電極によって検出された電圧が供給される増幅器を有する磁気誘電性流量計に関する。また、この発明は、計測チューブを流れる媒体の流量を計測するための補助をし、流方向に対して垂直な磁界成分を有して計測チューブを浸透する磁界を発生させるマグネットと、前記媒体によって誘導される電圧を検出する第１の電極及び第２の電極、及び前記電極によって検出された電圧が供給される増幅器を有する磁気誘電性流量計を操作するための方法に関する。

引用されたような型の磁気誘導性流量計及び磁気誘電性流量計を操作する方法は、近年公知となっており、いろいろな異なる分野において応用されて使用されている。測定チューブを通過する媒体の流量を測定するための磁気誘電性流量計の根本的な概念は、１８３２年に流速を測定するために電気力誘導の原理を応用することを提唱したファラデーにはるばると戻っていく。

電磁誘導のファラデーの法則によって、電荷担体を有し且つ磁界内を通過する媒体は、流れ方向に垂直で且つ磁界に垂直な電界強度を生じる。磁気誘導性流量計は電磁誘導のファラデーの法則を使用し、一般的に２つの磁極を具備し各々が界磁コイルを有するマグネットが、計測チューブの流れ方向に垂直な磁界成分を含む磁界を発生する。その磁界の範囲内で、前記磁界を通過して流れ且つ所定数の電荷担体を有する媒体の体素が、電極によって検出される電圧に関わる体素において生じる電界強度の一因となる。

従来の磁気誘導性流量計において、電極は、流れる媒体と導電結合若しくは流れる媒体と静電結合のいずれかで設計される。磁気誘導性流量計の顕著な特徴として、計測された電圧が計測チューブの直径を平均して横切る媒体の流量に比例することである。言い換えると、計測された電圧は、流量に比例する。

実際的な流量計測作業において、磁気誘電性流量計の磁界は、交替する時間系列において一般的に逆転される。従来技術はそれをなすための異なる方法を示している。例えば、磁気誘電流量測定は、交番磁界によって実行され、この場合において、マグネットの界磁コイルは、一般的に正弦波６０Ｈｚ交流電源に直接的に接続される。しかしながら、変圧に関連したノイズ又はライン干渉電位は、計測する電極間の流れによって生じた電圧に簡単に影響を及ぼすことができる。

最近では、磁気誘電性流量計は、一般的に、交換定常場で作動される。交換定常場を作るために、マグネットの界磁コイルは、本質的に周期的に磁極が切り替わる方形波パターンを有する電流が供給される。しかしながら、マグネットの界磁コイルに、同一の極性を有する方形波電流を、単に周期的に供給することによって生じる脈動定常場の使用も可能である。しかしながら、磁界の極性を切り換えることが電気化学ノイズのような干渉電位を抑制するので、界磁電流が周期的に極性を逆転させ、周期的に交換する磁界を生じさせる方法は好ましい。

計測電極間の電圧は、流量に比例し、且つ一般的にはμボルトの範囲で通常は大変小さい。この電圧は、１〜１００Ｈｚの範囲である交換定常場原理を使用するより一般的な磁気誘電性流量計の計測周波数を有し、最も高い分解能（約１００ｍＶ）で計測される。

一般的な磁気誘電性流量計において、電極によって検出された電圧は、一般的に増幅される前に増幅器に送られ、流量に依存する電圧信号はさらなる加工を受ける。良く使用される増幅器は、差動増幅器型のものである。増幅された電圧信号は、一般的にはマイクロプロセッサによって評価されるが、そのために電圧信号が前記マイクロプロセッサに送られる前に、Ａ／Ｄ変換器によるアナログ／デジタル変換が要求される。

上述した型の磁気誘電性流量計の較正を可能にし且つ実行するために、増幅通路、例えば増幅器を介して電圧信号が評価ユニットに通過する通路が、信頼性のある動作をすることが重要である。まれに、前記システムは再較正を必要とする較正された動作からのずれに対して磁気誘導性流量計の操作者に警報を発する必要がある。
特開平７−９１９９３号公報

それゆえに、磁気誘導性流量計及び磁気誘導性流量計を操作する方法を導くこの発明の目的は、簡単な較正を可能にし、磁気誘導性流量計の作動の間、増幅通路における問題の結果として特に較正された状態からのずれの検出及び指摘を可能にするように設計されることにある。

そのような磁気誘導性流量計に関して、上記目的は、テスト電圧電源及びコンパレータを設け、テスト電圧原がテスト電圧を発生させ、テスト電圧電源が、前記テスト電圧が増幅器に送られ且つ電極によって検出された電圧に重ね合わされるように増幅器に接続され、前記コンパレータが、前記増幅器の出力電圧が前記コンパレータに送られるように前記増幅器に接続され、且つ前記コンパレータが、前記増幅器出力電圧と基準値とを比較することができるように設計されることによって、達成される。

このように、この発明の主な概念は、その較正された動作に関してモニターされるべき増幅通路、特に増幅器に関して、適切な動作が仮定された場合、増幅器が既知の増幅器出力電圧との相関においてテスト電圧を与えられるので、増幅器出力電圧と基準値との比較が磁気誘導性流量計、特にその増幅器が適正に動作するかどうかを指摘することができるということにある。この基準値は、一般的には磁気誘電性流量計の出荷前の工場設定であり、テスト電圧の注入による基準値からの増幅器出力電圧のズレが、磁気誘導性流量計の不完全な較正されていない動作の指摘を構成する。

この発明の好ましい実施例において、警報装置は、増幅器出力電圧が基準値から前もって定義された量以上にずれている時はいつでも警報信号を発振し、磁気誘導性流量計の操作者に、その器具が再較正を要求していることを警告するものである。

上述されたように、マイクロプロセッサは、流量の作用として検出された電圧信号の評価及び／若しくはさらなる加工のために提供される。

この場合において、この発明の特に好ましい具体例は、増幅器を有するラインに接続されるＡ／Ｄ変換器を提供する。他の好ましい解釈として、テスト電圧電源、Ａ／Ｄ変換器及び／若しくは増幅器には、別々の電源によって、個々にお互いに独立して、動力が供給される。テスト電圧電源に供給される電源が、Ａ／Ｄ変換器、及び増幅器のそれぞれの電源と異なっている場合、その器具の再較正が要求されるＡ／Ｄ変換器又は増幅器の電源を原因とする磁気誘電性流量計の動作における変化を検出し、トレースすることもできる。

磁気誘電性流量計の作動に関する上述した方法に関して、上述した目的を達成するためのこの発明にかかる方法は、テスト電圧を発生させて増幅器に供給し、それによってテスト電圧を電極によって検出された電圧に重ね合わせ、増幅器からの出力電圧を計測して基準値と比較することを特徴とするものである。

前記磁気誘電性流量計の上述した好ましい具体例に対応して、この発明による方法の好ましい具体例は、増幅器出力電圧が、基準値から先に定義された量以上にずれた場合に発信される警報信号を提供する。

厳密には計測する間隔の間中、基本的に、この発明による方法を使用することができる。この場合、増幅器出力電圧は増幅されたテスト電圧のみに反映し、且つその方法は、前記電圧が予想された電圧に対応するかどうか、それが予め定義された量以上に後者からずれているかどうかの確認を提供し、較正外の状態を指摘している。しかしながら、この発明の好ましい具体例において、テスト電圧は、計測操作の間、発生され且つ増幅器に供給され、電極によって検出された電圧に重ね合わされる。特に、この発明の好ましい具体例において、テスト電圧は、一時的好ましくは周期的状態で増幅器に供給される。したがって、この発明の好ましい具体例は、増幅された計測信号の一つからなる増幅器によって発信された電圧の一つの位相であると同時に、増幅された計測された電圧及び重ね合わされた増幅されたテスト電圧よりなる発振された信号の他の位相であるような断続的状態で、電極によって検出された電圧に重ね合わされるテスト電圧を提供する。

好ましくはこの状態において、第１の電圧の変化量は、増幅器にテスト電圧が供給されない増幅器出力電圧の形において決定され、第２の電圧の変化量は、増幅器にテスト電圧が供給された増幅器出力電圧の形において決定され、予め定義された電圧量が、第２の電圧の変化量から減じられ、その結果としての電位は、第１の電圧の変化量が比較される基準値として使用される。特に、第２の電圧の変化量から減じられる予め定義された電圧量は、前記増幅されたテスト信号に関して予想された量に対応するべきである。

さらに上述したように、本願発明による方法は、この発明の好ましい具体例において、基準値と比較される前にＡ／Ｄ変換器によってデジタル化された増幅器出力電圧を提供する。この点について、この発明の好ましい具体例は、上記に引用された利益を製造するために、さらにＡ／Ｄ変換器の電源及び／若しくは増幅器の電源から独立して発生されるテスト電圧を提供する。

この発明による磁気誘導性流量計及び磁気誘導性流量計を操作するためのこの発明のよる方法が形成され且つさらに向上されるはずである多くの方法がある。この点において、従属クレーム及び図面に注意を促すものである。

以下、この発明の実施例について図面により説明する。

図１の概略図は、計測チューブ１を通過する媒体の流量を計測するための磁気誘電性流量計を示す。図示しないマグネットが、流れ方向に垂直に延出する磁界成分を有して前記計測チューブ１を浸透する磁界を発生させるように働く。第１の電極２及び第２の電極３は、流れる媒体において磁界によって誘発される電圧を検出する。電極２，３によって検出された電圧は、増幅器４に供給される。

Ａ／Ｄ変換器５が、前記増幅器４へのラインに接続され、その一部において、前記計測された信号の評価を行うマイクロプロセッサの形をしたコンパレータ６に接続される。この発明の好ましい具体例に係る磁気誘電性流量計は、交換定常場を使用する。これは、前記マグネットの界磁コイルに、周期的に極性が切り替わる連続した方形波パターンに沿って、本質的に電流が供給されることを意味する。

すでに磁気誘電性流量計の操作を可能にするこの発明の好ましい具体例に係る磁気誘電性流量計のこの構成に加えて、テスト電圧電源７が設けられる。コンパレータ−マイクロプロセッサ６によって実行が開始され、前記テスト電圧電源７は前記増幅器４に供給されるテスト電圧を発生させる。テスト電圧の発生及び供給は、周期的な中断形式において実行され、増幅器４の出力を、増幅された計測信号を純粋に示す位相、例えば電極２，３によって検出された電圧と、計測信号に重ね合わされるテスト電圧の位相との間を周期的に交替させる。Ａ／Ｄ変換器によってデジタルかされるとすぐに、これらの信号はコンパレータ６において加工される。

計測信号及び増幅されたテスト電圧から構成された信号から、前記コンパレータ６は、予期された増幅されたテスト電圧に純粋に対応する予め定義された量を減じ、これによって減じられて得られた電圧成分と前記純粋に増幅された計測信号との比較が、この発明の好ましい具体例に係る磁気誘電性流量計の適正な操作の確認を可能にするものである。これら２つの値がお互いに予め定義された最大量以上にずれていない間は、磁気誘電性流量計操作が適正に較正されていると想定することができる。しかしながら、前記ずれが前記予め定義された量を超えた場合、コンパレータ６に接続された警報ユニット８が、磁気誘電性流量計の使用者に、その器具が較正外であるという事実を警告する警報信号を出力する。

好ましくは、前記テスト電圧は、１／２サイクル又は数サイクルの磁界と同時にいつも前記増幅器に供給される。前記テスト電圧は、例えばマイクロボルトの範囲で、電極２，３によって検出された電圧に対応する大きさとほぼ同程度である。基本的に、２つの電圧の変化量は、前記増幅器４から、重ね合わされるテスト電圧有り又は無しで出力される。しかしながら、好ましくは、それぞれの信号は、コンパレータ６で平均化され、この平均化された値が比較される。

図１からわかるように、個別であり、相互に独立した電源９，１０が、テスト電圧原７、増幅器５及びＡ／Ｄ変換器５の各々に設けられる。これは、増幅器４及び／若しくはＡ／Ｄ変換器５の電源に起因する較正された操作からのそれらのずれの信頼できる一様な検出を可能にする。

図２は、図１における増幅器４の１つの可能な実施を示す。示された回路構成図から明らかなように、テスト電圧電源の作動は、前記増幅器３４へ供給されるテスト電圧を発生させ、これによってテスト電圧は電極２，３によって検出された電圧に重ね合わされる。対照的に、計測信号のみのテスト電圧原７が作動しない状態、厳密に言い換えると、電極２，３簡で検出された電圧信号は、増幅されて通過される。前記テスト電圧電源７の電源９は、排他的にテスト電圧電源７の供給電力専用であり、特に増幅通路における他の装置へ電力を供給するための他の電源源から独立している。

図１は、この発明の好ましい具体例に係る磁気誘導性流量計の概略図である。 図２は、この発明の好ましい具体例に係る磁気誘導性流量計の詳細な増幅器回路図を示したものである。

符号の説明

１ 計測チューブ
２，３ 電極
４ 増幅器
５ Ａ／Ｄ変換器
６ コンパレータ
７ テスト電圧電源
８ 警報ユニット
９，１０ 電源

Claims (11)

1. 計測チューブを通過して流れる媒体の流量を計測するための磁気インダクティブ流量計であって、流れ方向に垂直な磁界成分を有して計測チューブを透過する磁界を発生させるマグネット、前記媒体に誘導させる電圧を検出するための第１の電極及び第２の電極、及び該電極によって検出された電圧が送られる増幅器を具備するものにおいて、
   テスト電圧電源及びコンパレータが設けられ、前記テスト電圧電源はテスト電圧を発生させ、前記テスト電圧電源は前記増幅器に接続されて、前記テスト電圧が前記増幅器に供給されると共に前記電極によって検出された電圧に重ね合わされ、前記コンパレータは前記増幅器に接続されて前記増幅器の出力電圧が前記コンパレータに供給され、前記コンパレータは、前記増幅器の出力電圧を基準値と比較させるように設計されることを特徴とする磁気インダクティブ流量計。
2. 前記増幅器の出力電圧が、所定の値以上に基準値を外れた場合に、警報信号を発するアラームユニットが設けられることを特徴とする請求項１記載の磁気インダクティブ流量計。
3. 前記増幅器に直列にＡＤ変換器が接続されることを特徴とする請求項１又は２記載の磁気インダクティブ流量計。
4. テスト電圧源及びＡＤ変換器及び／若しくは前記増幅器には、それぞれ相互に独立した電源が設けられることを特徴とする請求項３記載の磁気インダクティブ流量計。
5. 計測チューブを流れる媒体の流量を測定するために設計された磁気インダクティブ流量計の作動方法であって、前記磁気インダクティブ流量計が、マグネット、第１の電極、第２の電極、及び増幅器を有し、前記マグネットが流れ方向に垂直な磁界成分を発生させ、前記第１の電極及び前記第２の電極が前記増幅器に供給される媒体によって誘導された電圧を検出するものにおいて、
   テスト電圧が発生されて前記増幅器に供給され、前記電極によって検出された電圧に重ねられると共に、前記増幅器の出力電圧が計測され且つ基準値と比較されることを特徴とする方法。
6. 前記増幅器の出力電圧が、前記基準値から所定量以上ずれた場合に警報信号を発することを特徴とする請求項５記載の方法。
7. 前記計測作動中に前記テスト電圧が発生されて前記増幅器に供給され、前記テスト電圧が、前記電極によって検出された電圧に重ね合わされることを特徴とする請求項５又は６記載の方法。
8. 前記テスト電圧は、一時的に、好ましくは定期的に断続される状態で前記増幅器に供給されることを特徴とする請求項７記載の方法。
9. 第１の電圧値として、前記増幅器の出力電圧は、前記テスト電圧が前記増幅器に供給されない時に計測され、第２の電圧値として、前記増幅器の出力電圧は、前記増幅器に前記テスト電圧が供給された時に計測され、所定の電圧量が前記第２の電圧値から減じられ、且つその結果の電圧値が、前記第１の電圧値と比較される基準値として使用されることを特徴とする請求項８記載の方法。
10. 前記増幅器の出力電圧は、前記基準値と比較される前に、Ａ／Ｄ変換器によってデジタル化されることを特徴とする請求項５又は６記載の方法。
11. 前記テスト電圧は、Ａ／Ｄ変換器の電圧源及び／若しくは前記増幅器のための電圧源から独立して発生されることを特徴とする請求項１０記載の方法。

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