JP2691936B2 - 電磁流量計 - Google Patents

電磁流量計

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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、導管の中の測定流体が空になったときにこ
れを検知する電流流量計に係り、特に各測定電極の接液
抵抗が共に大きくなっても空検知ができない領域が存在
しないように改良された電磁流量計に関する。
<従来の技術> 第5図は空検知機能を持つ従来の電磁流量計の構成を
示すブロック図である。
10は内面が絶縁され測定流体Qを流すことの出来る導
管であり、この導管10には測定流体Qと接液する一対の
測定電極11a、11bが導管10とは絶縁されて固定され、固
定流体Qを接地する接液電極11cは接地点Gに接続され
ている。
この測定流体Qに磁場を印加するための励磁コイル12
がこの導管10に近接して配置され、この励磁コイル12に
は励磁回路13から励磁電流Ifが流されている。
そして、これ等の導管10、励磁コイル12などにより検
出器14が構成されている。
また、測定電極11a、11bには前置増幅器15が接続され
ているが、この前置増幅器15は入力端が測定電極11a、1
1bに接続されたバッファ増幅器15a、15bとこれ等の出力
端が入力端に接続された差動増幅器15cとで構成されて
いる。さらに、これ等の測定電極11a、11bにはダイオー
ドD1、D2のカソードが接続されている。これ等のダイオ
ードD1、D2のアノードは負電源−Vにそれぞれ接続さ
れ、ダイオードD1、D2と負電源−Vにより定電流回路16
(16a、16b)が形成されている。
バッフア増幅器15bの出力端と共通電位点COMとの間に
はツエナダイオードDZ1とDZ2とが互いに逆極性に直列に
接続された直列回路が接続されている。
差動増幅器15cの出力端は、信号処理回路17の入力端
に接続され、信号処理回路17はこの出力端に現れる測定
電圧VM1を用いて流量信号VQを演算して出力端18に出力
する。
また、空検知回路19は測定電圧VM1の内の測定電極11
a、11bに現れる直流電圧Ea、Ebの差に対応する差電圧E
d1と基準電圧源20からの第1閾値電圧VR1とを比較して
その出力端21に空検知信号Ve1を出力する。
次に、以上のように構成された電磁流量計の動作につ
いて説明する。
励磁回路13からは、例えば矩形波状の励磁電流Ifが励
磁コイル12に流され、これにより測定流体Qに矩形波状
の磁場が印加される。これに伴ない測定電極11a、11bに
発生する測定電圧は前置増幅器15でインピーダンス変換
されてその出力端に測定電圧VM1として出力される。次
段の信号処理回路17はこの測定電圧VM1を用いて流量演
算をして出力端18に流量信号VQとして出力する。
一方、測定電極11a、11bにはアノードが負電源−Vに
接続されたダイオードD1、D2によってダイオードの逆方
向のリーク電流による定電流回路16が形成されているの
で、検出器14が空になり測定電極11aと11bとの間の接液
抵抗Ra、Rbが大きくなると測定電極11aと11bの直流電圧
Ea、Ebが大きくなる。
差動増幅器15cはこれ等の直流電圧Ea、Ebの差を演算
してその出力端に差電圧Ed1を出力する。空検知回路19
はこの差電圧Ed1が閾値電圧VR1を越えると、導管10の中
は空と判断してその出力端21に、例えば負に振切れる空
検知信号Ve1を出力する。
<発明が解決しようとする課題> しかしながら、以上のような電磁流量計は、測定電極
11a、11bのいずれかが非接液になったときには上記のよ
うに正常に動作するが、接液抵抗Ra、Rbが共に大きくな
ったときには、差電圧|Ea−Eb|がほぼゼロになり空にな
ったにも拘らず空検知回路19は空と判断することができ
ない。この様な場合に備えて第5図に示す従来の電磁流
量計ではバッフア増幅器15bの出力端と共通電位点COMと
の間にツエナダイオードDZ1とDZ2を互いに逆極性で直列
に接続して出力制限をし、接液抵抗Ra、Rbが共に大きく
なったときにもバッフア増幅器15a、15bの出力に差が生
じるようにしている。
しかしながら、この様な出力制限回路を設けても第6
図に示すように空検知回路19が空と判断できない領域が
生じる。
すなわち、第6図の横軸は接液抵抗Rbを、縦軸はR
aを、RはツエナダイオードDZ1とDZ2による出力のリミ
ット電圧をそれぞれ示しているが、図の斜線で示す領域
では空検知をすることができない。特に、接液抵抗Rb
が大きくなりEbの直流電位がツエナダイオードDZ1とDZ2
で制限されると接液抵抗Raが一定の幅βの範囲にある
ときは空検知をすることができず、また、接液抵抗
Ra、Rbが同時に大きくなるときの空検知をすることがで
きない領域が大きい、という問題がある。
<課題を解決するための手段> 本発明は、以上のような課題を解決するために、測定
流体の中に発生した信号電圧を一対の測定電極で検出し
この信号電圧を信号処理手段で信号処理を実行して流量
信号として出力する電磁流量計において、測定電極に直
流の定電流を流す定電流手段と、測定電極間に発生した
直流電圧の差を求め第1閾値と比較して測定電極の非接
液状態を検知する差判定手段と、測定電極間に発生した
直流電圧の和を求め第2閾値と比較して測定電極の非接
液状態を検知する和判定手段と、差判定手段と和判定手
段の各出力の論理和を演算する演算手段とを具備し、こ
の演算手段の出力により測定電極の空状態を判定するよ
うにしたものである。
<作 用> 定電流手段により測定電極に直流の定電流を流し、差
判定手段によりこの測定電極間に発生した直流電圧の差
と第1閾値とを比較して測定電極の非接液状態を検知す
る。
さらに、和判定手段により測定電極間に発生した直流
電圧の和と第2閾値とを比較して測定電極の非接液状態
を検知する。
この後、演算手段により差判定手段と和判定手段の各
出力の論理和を演算してこの演算結果より測定流体が空
になったか否かを判断する。
<実施例> 以下、本発明の実施例について図を用いて説明する。
第1図は本発明の1実施例の構成を示すブロック図であ
る。なお、第5図に示す従来の構成と同一の機能を有す
る部分については同一の符号を付して適宜にその説明を
省略する。
差動増幅器15cの出力端に発生する測定電極11a、11b
で測定された測定電圧の差に対応する測定前圧VM2は信
号処理回路17で信号処理がなされてその出力端18に流量
信号VQを出力する。
一方、空検知回路19の一方の入力端にはこの測定電圧
VM2が、他方の入力端には基準電圧源20からの第1閾値
電圧VR1がそれぞれ印加されているが、空検知回路19は
測定電圧VM2に含まれる直流の差電圧Ed2と第1閾値電圧
VR1とを比較してその出力端に空検知信号Ve2を出力す
る。
また、バッファ増幅器15aの出力に現れる測定電極11b
で測定された測定電圧と、バッフア増幅器15bの出力に
現れる測定電極11bで測定された測定電圧とはそれぞれ
抵抗R1とR2を介して拡散増幅器22で加算され、その出力
端に測定電極11a、11bで測定された測定電圧の和に対応
する測定電圧VM3が発生する。
空検知回路23の一方の入力端にはその測定電圧V
M3が、他方の入力端には基準電圧源24からの第2閾値電
圧VR2がそれぞれ印加されているが、空検知回路23は測
定電圧VM3に含まれる直流の和電圧ES2と第2閾値電圧V
R2とを比較してその出力端に空検知信号Ve3を出力す
る。この場合、第2閾値電圧VR2の値は、第1閾値電圧V
R1の3〜4倍程度に設定される。
25はORゲートであり、このORゲート25は空検知信号V
e2とVe3の論理和を演算してその出力端26に空検知信号V
e4として出力する。
次に、以上のように構成された実施例の空検知の動作
について第2図に示す特性図を用いて説明する。
第2図の横軸は測定電極11bの接液抵抗Rbを、縦軸は
測定電極11aの接液抵抗11aを示す。βは第1閾値電圧V
R1、δは第2閾値電圧VR2と関連して定まる値である。
空検知回路19の出力に得られる差電圧Ed2に関連する
空検知信号Ve2によって空検知ができる領域は、横線に
よって囲まれた領域であるが、この場合、接液抵抗Ra
Rbとの値の差が第1閾値電圧±VR1の幅の中に入る付感
帯βの中にあるときはこの空検知信号Ve2により空か
否かの判断ができない。
しかし、空検知回路23の出力に得られる和電圧ES3
関連する空検知信号Ve3を用いるときは縦線によって囲
まれる領域も空検知をすることができる。
そこで、ORゲート25でこれ等の空検知信号Ve2とVe3
論理和を演算して空検知信号Ve4として出力するように
してこの空検知信号Ve4により、δとδを結ぶ直線
で示す境界より大きな接液抵抗の部分の空検出をしてこ
の領域の不感帯βの部分を除去する。
つまり、導管10の中が空になり接液抵抗Ra、Rbのいず
れもが大きくなった全ての場合について空検知をするこ
とができる。
第3図は本発明の他の実施例の構成の要部を示すブロ
ック図である。この実施例はッマイクロプロセッサを用
いたときの構成である。
差動増幅器15cの出力端に現れている差の測定電圧VM2
と加算増幅器22の出力端に現れている和の測定電圧VM3
とはそれぞれ切換スイッチSW1の切換端に印加され、そ
の共通切換端からアナログ/デジタル変換器27に切換信
号が出力される。
アナログ/デジタル変換器27で測定電圧VM2とVM2とは
デジタル信号に変換され、マイクロプロセッサ28に出力
される。マイクロプロセッサ28のメモリには、第1閾値
電圧VR1と第1閾値電圧VR2に対応するデータがそれぞれ
格納されており、また、これ等のデータを用いて空検知
をする空検知回路19、23に対応する演算およびORゲート
25に対応する演算を実行する空検知プログラムも格納さ
れている。そして、マイクロプロセッサ28はこの空検知
プログラムにしたがってこれ等のデータを用いて空検知
演算を実行して出力端26に空検知信号を出力する。流量
信号についても同様に演算して出力端18に流量信号VQ
出力する。
さらに、マイクロプロセッサ28は切換信号S1をスイッ
チSW1に送出し、このスイッチSW1の切換を制御する。
第4図は本発明の他の実施例の要部の構成を示すブロ
ック図である。
この場合は、バッフア増幅器15a、15bの出力をスイッ
チSW1で切り換えてアナログ/デジタル変換器27に出力
し、これをデジタル信号に変換し、マイクロプロセッサ
19に出力するようにしたものである。従って、バッフア
増幅器15a、15bの出力の差をとる演算、和をとる演算、
つまり差動増幅器15c、加算増幅器22の機能をもマイク
ロプロセッサで実現するようにしたものである。この場
合も、スイッチSW1を切り換える切換信号S2はマイクロ
プロセッサ29により送出される。
<発明の効果> 以上、実施例と共に具体的に説明したように本発明
は、各測定電極に発生した直流電圧の和と差とをそれぞ
れ演算し、それぞれ閾値と比較して検出した空検知信号
の論理和を用いて空検知をするようにしたので、各測定
電極の接液抵抗が共に大きくなりかつこれ等の値が接近
しているときでも容易に空検知をすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の1実施例の構成を示すブロック図、第
2図は第1図に示す実施例の動作を説明する特性図、第
3図は本発明の他の実施例の要部を示すブロック図、第
4図は本発明のさらに他の実施例の要部を示すブロック
図、第5図は従来の電磁流量計の構成を示すブロック
図、第6図は第5図に示す電磁流量計の動作を説明する
特性図である。 10……導管、11a、11b……測定電極、11c……接液電
極、14……検出器、15……前置増幅器、16a、16b……定
電流回路、17……信号処理回路、19、23……空検知回
路、20、21……基準電圧源、22……加算増幅器、VR1
…第1閾値電圧、VR2……第2閾値電圧。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−32321(JP,A) 特開 昭63−6420(JP,A) 実開 昭64−53925(JP,U) 実開 昭59−9924(JP,U)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】測定流体の中に発生した信号電圧を一対の
    測定電極で検出しこの信号電圧を信号処理手段で信号処
    理を実行して流量信号として出力する電磁流量計におい
    て、前記測定電極に直流の定電流を流す定電流手段と、
    前記測定電極間に発生した直流電圧の差を求め第1閾値
    と比較して前記測定電極の非接液状態を検知する差判定
    手段と、前記測定電極間に発生した直流電圧の和を求め
    第2閾値と比較して前記測定電極の非接液状態を検知す
    る和判定手段と、前記差判定手段と前記和判定手段の各
    出力の論理和を演算する演算手段とを具備し、この演算
    手段の出力により前記測定電極の空状態を判定すること
    を特徴とする電磁流量計。
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