JP2727694B2 - 電磁流量計 - Google Patents

電磁流量計

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JP2727694B2 JP27449489A JP27449489A JP2727694B2 JP 2727694 B2 JP2727694 B2 JP 2727694B2 JP 27449489 A JP27449489 A JP 27449489A JP 27449489 A JP27449489 A JP 27449489A JP 2727694 B2 JP2727694 B2 JP 2727694B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 この発明は、工業プラント等で使用する電磁流量計、
特に自動ノイズ処理機能を有する電磁流量計に関する。
(ロ)従来の技術 一般に知られた電磁流量計は、内壁に一対の電極を備
えた測定管に被測定流体を流し、一方、測定管の軸方向
と電極の配置方向にそれぞれ直交する方向に励磁コイル
等で磁界を印加し、電磁誘導により、一対の電極間に導
出される電圧により流量を算出するようになっている。
この種の電磁流量計では励磁コイルに流す励磁電流を、
例えば第4図に示すように、極性が+、0、−、+、
0、−、…と変化するものとすれば、これに応じ、測定
管に磁界が+、0、−、…と発生し、応じて一対の電極
間に流量信号が出力される。この流量信号は、増幅器で
増幅され、A/D変換器で所定のサンプリング周期でデジ
タル値に変換され、CPU等の演算手段に取り込まれ、流
量が算出される。流量算出は、+励磁のデータをE1、−
励磁のデータをE2とし、流量=k(E1−E2)〔k:設定ス
パン〕などの演算式でなされる。
ところで、この種の電磁流量計において、第3図の
(a)に示すスラリ流体ノイズや、第3図の(b)に示
すように電気化学ノイズの大きい流体があり、これらの
流体では流量指示が乱れる。そのため、従来の電磁流量
計では、スラリ流体ではデータ突変時にそのデータをキ
ャンセルしたり、電気化学ノイズではダンピングを大き
くする。これらの処理は、流体に応じ手動で設定されて
いた。
(ハ)発明が解決しようとする課題 上記した従来の電磁流量計では、ノイズ処理機能を有
するものであっても、各処理の選択は手動で行うもので
あるため、途中でノイズの環境が変わると、その都度、
人手によって処理内容を設定変更する必要があり、手間
を要する上に適性な処理に確実に変更し得るという保証
がなかった。
この発明は、上記問題点に着目してなされたものであ
って、測定流体に応じ、最適なノイズ処理を自動的に選
択し得る電磁流量計を提供することを目的としている。
(ニ)課題を解決するための手段及び作用 この発明の電磁流量計は、内壁に、軸に直交する方向
に配置する一対の電極を備えた測定管と、この測定管の
軸方向、電極の配置方向にそれぞれ直交する方向に磁界
を印加するための励磁手段と、所定のサンプリング周期
毎に前記電極間に導出される信号に応じ流量を算出する
手段とを備えるものにおいて、最新のn個のデータの移
動平均を算出する移動平均算出手段と、最新のn個のデ
ータの標準偏差を算出する標準偏差算出手段と、移動平
均からの偏差の度数分布を算出する度数分布算出手段
と、前記度数分布が移動平均付近と移動平均から所定の
点にピークを持つか否かに応じ、スラリノイズ処理の実
行を決定する手段と、前記度数分布が移動平均を中心に
広く分布し、かつ標準偏差が所定値より大きいか否かに
応じ、電気化学ノイズ処理の実行を決定する手段とから
構成されている。
この電磁流量計では、常に最新のn個のデータが記憶
され、サンプリング毎に、これらn個のデータの移動平
均と、標準偏差と、移動平均からの偏差の度数分布が算
出される。
ところで、スラリ流体の場合は、第3図の(a)の左
側に示すようにスパイクノイズが入り、また第3図の
(a)の右側に示すように、平均値中心に大きなピーク
を持ち、移動平均との差の大きい部分にもピークが表れ
る。また、導電率やPHの変化のはげしい流体のノイズ、
つまり電気化学ノイズは第3図の(b)の左側に示す通
りであり、この場合の偏差の度数分布は第3図の(b)
の右側に示すように、データにばらつきが大きい、標準
偏差σが大きいと言える。したがってこの電磁流量計で
は、移動平均からの偏差の度数分布のピークが移動平均
値と、この移動平均値より、比較的離れた点にもピーク
値を持つか否かにより、スラリノイズ処理を行うか否か
を決定する。また、移動平均からの偏差の度数分布のピ
ークが移動平均値を中心に広く分布しているか否かによ
り電気化学ノイズ処理を行うか否かが決定される。な
お、第3図の(c)はノイズの少ない流体の場合を示し
ている。
(ホ)実施例 以下、実施例により、この発明をさらに詳細に説明す
る。
第2図は、この発明が実施される電磁流量計の概略回
路ブロック図である。同図において測定管1の内壁面に
管の軸方向に直交する方向に一対の電極2a、2bが配置さ
れている。測定管1の周囲には、管軸及び電極2a、2bの
配置方向にそれぞれ直交する磁界を印加するための励磁
コイル3a、3bが配置されており、これら励磁コイル3a、
3bは励磁回路4によって駆動される。励磁回路4は、CP
U7からの指令により、第4図に示す如き、+、0、−、
+…と極性が変化する電流を励磁コイル3a、3bに流す。
測定管1内を被測定流体が流れると、電磁誘導により、
電極2aと2bに誘導電圧、つまり流量信号が出力される。
この流量信号は、増幅器5で増幅され、A/D変換器6
で、サンプリング周期毎にデジタル信号に変換されて、
CPU7に取り込まれる。CPU7は、流量信号に基づいて、流
量を算出する機能を有するほか、今回を含め最初のn個
のデータを記憶する機能、これらn個のデータの移動平
均値を求める機能、標準偏差σを求める機能、移動平均
値と各データの偏差の度数分布を求める機能、移動平均
値、標準偏差、及び前記偏差の度数分布等によりスラリ
ノイズ処理機能、電気化学ノイズ処理機能等を選択すべ
きか否かを判定する機能、さらにスラリノイズ処理機
能、電気化学ノイズ処理機能をも備えている。CPU7から
の流量はA/D変換器8でアナログ信号に変換されて出力
し得るようになっている。
次に、第1図のフロー図により、上記実施例電磁流量
計の動作について説明する。動作がスタートするとサン
プリングタイムの到来が待機され(ステップST1)、サ
ンプリングタイムが到来すると、A/D変換器6からの信
号を取込み、今回流量値を計算し、CPU7に内蔵のメモリ
に記憶する(ステップST2)。メモリには、今回からn
回前までのデータがサンプリング毎に順次更新されて記
憶される。そして、今回までの最新のn個のデータによ
り、移動平均標準偏差σ及びその移動平均値と各データ
の偏差Δxの度数分布を計算する(ステップST3)。次
に、度数分布がΔx=0、つまり移動平均値と|Δx|が
大きい分布にピークを持つか否かを判定する(ステップ
ST4)。もし、度数分布が第3図の(a)の右側に示し
たものであると、この判定はYESとなり、つまりスラリ
スパイクノイズ処理と決定され、以後はステップST5、
…、ST7でその処理を実行する。先ず移動平均値と今回
値との偏差Δxの絶対値|Δx|が所定値Aよりも大きい
か否か判定し(ステップST5)、もし大きければ今回デ
ータはスパイクノイズによるものと判断し、今回のデー
タをすて、前回計算値を今回のデータとする(ステップ
ST6)。ステップST5で、|Δx|>Aでない場合は、今回
のデータをそのまま記憶し、つまり使用し、いずれにし
ろ、ダンピングを小さくして(ステップST7)、ステッ
プST1に戻り、次のサンプリングタイムの到来に備え
る。
ステップST4で、度数分布のピークがΔx=0と、か
つ|Δx|が大きい分布にピークを持たない場合は判定が
NOとなり、次に度数分布がΔx=0を中心に分布し、か
つ標準偏差σが大きいか否か判定する(ステップST
8)。もし、度数分布が第3図の(b)の右側に示した
ものであると、この判定はYESとなり、つまり電気化学
ノイズ処理と決定され、ステップST9、…、ST12でその
処理を実行する。先ず移動平均値の変化率が計算される
(ステップST9)、そしてその変化率が所定値より大き
いか否かを判定し(ステップST10)、変化率が所定値よ
り大きい時には、実際の流量変化が大きい時であるか
ら、この時に応答を良くするため、ダンピング時定数を
小さくする。
ステップST10で変化率が所定値よりも小さい場合は、
判定NOとなり、この場合電気化学ノイズが発生している
と判断し、ダンピング時定数を大きくして(ステップST
11)、ステップST1に戻り、やはり次のサンプリングタ
イムの到来に備える。
ステップST8で判定NOの場合は、スラリスパイクノイ
ズも、また電気化学ノイズも発生していず、この場合の
度数分布は第3図の(c)の右側に示すものとなり、ダ
ンピング時定数を小さくして(ステップST13)、ステッ
プST1に戻る。
なお、ダンピングを制御するには、D/A変換器8の出
力側に、積分回路を設け、その時定数をCPU7から制御し
ても良いし、あるいはデジタル演算で一次遅れ演算を行
ってもよい。
(ヘ)発明の効果 この発明によれば、最初のn個のデータの移動平均標
準偏差、移動平均からの偏差の度数分布をそれぞれ算出
する手段を備え、これら移動平均値、標準偏差、偏差の
度数分布により、スラリスパイクノイズ処理、電気化学
ノイズ処理、処理無しを選択決定し、ノイズ処理が選択
決定された場合は、対応する適切な処理が自動的に取ら
れるので、たとえ使用環境が変化し、発生ノイズの有
無、種類が変化しても、いちいちノイズ処理の種別を手
動で設定変更する必要がないので、取り扱い操作が非常
に便利になるし、ノイズ環境に応じて、ノイズ処理も確
実に変更されるので、その分精度の良い測定を行うこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明が実施される電磁流量計の動作を説
明するためのフロー図、第2図は、同電磁流量計の概略
ブロック図、第3図は、電磁流量計におけるノイズを説
明するための説明図、第4図は、電磁流量計における励
磁電流、流量信号、サンプリングパルスを示す波形図で
ある。 1:測定管、2a・2b:電極、 3a・3b:励磁コイル、4:励磁回路、 5:増幅器、6:A/D変換器、 7:CPU、8:D/A変換器。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内壁に、軸に直交する方向に配置する一対
    の電極を備えた測定管と、この測定管の軸方向、電極の
    配置方向にそれぞれ直交する方向に磁界を印加するため
    の励磁手段と、所定のサンプリング周期毎に前記電極間
    に導出される信号に応じ流量を算出する手段とを備える
    電磁流量計において、 最新のn個のデータの移動平均を算出する移動平均算出
    手段と、 最新のn個のデータの標準偏差を算出する標準偏差算出
    手段と、 移動平均からの偏差の度数分布を算出する度数分布算出
    手段と、 前記度数分布が移動平均付近と移動平均から所定の点に
    ピークを持つか否かに応じ、スラリノイズ処理の実行を
    決定する手段と、 前記度数分布が移動平均を中心に広く分布し、かつ標準
    偏差が所定値より大きいか否かに応じ、電気化学ノイズ
    処理の実行を決定する手段と、 を備えたことを特徴とする電磁流量計。
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