JP2788339B2 - 電磁流量計 - Google Patents

電磁流量計

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JP2788339B2 JP2300185A JP30018590A JP2788339B2 JP 2788339 B2 JP2788339 B2 JP 2788339B2 JP 2300185 A JP2300185 A JP 2300185A JP 30018590 A JP30018590 A JP 30018590A JP 2788339 B2 JP2788339 B2 JP 2788339B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は電磁流量計の改良に関する。
(従来の技術) 電磁流量計は検出器及び変換器から構成されており、
これら検出器及び変換器はケーブルを介して接続されて
いる。このうち検出器には流体が流れる測定管が備えら
れ、この測定管の直径方向にそれぞれ電極が対向配置さ
れるとともに測定管の管軸方向に磁束を発生する励磁コ
イルが設けられている。しかるに、測定管内に流体が流
れ、励磁コイルにより発生した磁界が測定管に加わる
と、各電極間には流量に応じた差電圧が現れる。
一方、変換器にはケーブルを伝送してくる各電極間の
差電圧を増幅する増幅器が設けられ、この増幅された差
電圧を処理して流量を求めている。又、この変換器には
検出器の励磁コイルに励磁電流を供給する励磁回路が設
けられている。
ところで、検出器と変換器とが分離されているのは、
検出器がピット内等の保守環境の良くないところに配置
されるためであり、一方の変換器は保守の容易なところ
に配置される。例えば、検出器が防爆雰囲気の領域内に
配置された場合、変換器は安全領域に配置される。な
お、防爆雰囲気領域内に例えば数10m2の安全領域を作る
のは困難である。従って、検出器と変換器との分離距離
は300〜1000m以上と長くなる。
又、検出器と変換器とを接続するケーブルは各電極に
発生した差電圧を伝送する信号ケーブル及び励磁電流を
流す励磁ケーブルから成っている。
ところで、各電極から見た出力インピーダンスは上記
信号ケーブルの線間容量や絶縁抵抗の影響を受ける。つ
まり、信号ケーブルはその長さが長くなるに伴って線間
容量は増加するとともに絶縁抵抗は減少する。例えば、
流体の導電率が5μS/cmの場合、ケーブルの長さはほぼ
30mに制限され、上記検出器と変換器との分離距離と比
較して非常に短い。
(発明が解決しようとする課題) 以上のように信号ケーブルの線間容量や絶縁抵抗の影
響を受けて信号ケーブルの長さに制限が生じる。
そこで本発明は、信号ケーブルの線間容量や絶縁抵抗
の影響を受けずに伝送ができて検出器と変換器との距離
を長くできる電磁流量計を提供することを目的とする。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明は、流体が流れる測定管に励磁コイルにより発
生した磁束を加え、この状態に前記測定管の直径方向に
対向配置された各電極に現れる差電圧に比例した電流を
低インピーダンスの回路により出力する検出器と、この
検出器にケーブルを介して接続され前記検出器から送ら
れてくる電流から前記各電極間の差電圧に応じた信号を
分離して前記測定管に流れる流量に応じた信号を出力す
る変換器とを備え、上記目的を達成しようとする電磁流
量計である。
(作用) このような手段を備えたことにより、検出器において
流体が測定管に流れてこの測定管に励磁コイルにより発
生した磁界が加えられると、測定管に対抗配置された各
電極に差電圧が現われ、この差電圧に比例した電流が検
出器の低インピーダンスの回路により出力される。この
電流はケーブルを流れて変換器に送られ、この変換器に
おいて電流信号から各電極間差電圧に応じた信号が分離
されて測定管に流れる流量が求められる。
(実施例) 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明
する。
第1図は電磁流量計の構成図である。この電磁流量計
は検出器1及び変換器2から構成され、これら検出器1
及び変換器2は信号ケーブル3及び励磁ケーブ4により
接続されている。
検出器1には流体が流れる測定管5が備えられてい
る。この測定管5の内壁にはその管軸方向で対向する位
置にそれぞれ電極6、7が設けられている。又、この測
定管5に対して励磁コイル8が配置されており、この励
磁コイル8は磁界を測定管5内の流体の流れ方向及び各
電極6、7の管軸方向に発生させて測定管5に加える。
各電極6、7はそれぞれ前置増幅器9の各入力端子に接
続され、この前置増幅器9の出力端子が電流制御回路10
に接続されている。この電流制御回路10は電流検出抵抗
11により検出された信号ケーブル3に流れる電流を受け
て、この電流が各電極6、7の差電圧に比例した値とな
るように制御する機能を有している。
第2図は電磁流量計の具体的な構成図であって、同図
を参照して電流制御回路10の構成について説明する。前
置増幅器9の出力端子は抵抗12を介して演算増幅器13の
一方の入力端子に接続されている。この演算増幅器13の
出力端子は抵抗14を介してNPN型トランジスタ15のベー
スに接続されている。このNPN型トランジスタ15のコレ
クタは信号ケーブル3の一方のラインに接続されるとと
もに電流検出抵抗11を介して信号ケーブル3の他方のラ
インに接続されている。なお、16、17は抵抗であって、
抵抗17は電流検出抵抗11に現われた電圧を演算増幅器13
の一方の入力端子にフィードバックしている。又、信号
ケーブル3の各ライン間にはゼナーダイオード18、19が
直列接続されている。これらゼナーダイオード18、19の
うちゼナーダイオード18のカソードが前置増幅器9及び
演算増幅器13の各電源ラインに接続され、ゼナーダイオ
ード19のカソードが演算増幅器13の他方の入力端子に接
続されている。
一方、変換器2には電源30及び信号検出抵抗31が接続
されて備えられ、かつこれら電源30及び信号検出抵抗31
が信号ケーブル3に接続されている。この信号検出抵抗
31には信号分離回路32が接続されている。この信号分離
回路32は信号検出抵抗31に現われる電圧から各電極6、
7の差電圧に応じた電圧を分離する機能を有している。
具体的に信号分離回路32は第2図に示すようにコンデン
サ33、34から構成されている。この信号分離回路32は増
幅器35を通して演算回路36に接続され、この演算回路36
は信号分離回路32により分離された電圧を受けて流量信
号を得る機能を有している。又、変換器2には励磁回路
37が備えられている。この励磁回路37は方形波又は正弦
波の励磁電流を発生する機能を有するもので、励磁ケー
ブル4を介して励磁コイル8に接続されている。
次に上記の如く構成された装置の作用について説明す
る。
電源30の出力電流は抵抗31から信号ケーブル3に流れ
て検出器1に供給され、さらに抵抗20、ゼナーダイオー
ド18,19及び抵抗11に流れる。このとき現われるゼナー
ダイオード18,19の電圧が前置増幅器9及び演算増幅器1
3に加わり、これら前置増幅器9及び演算増幅器13は動
作する。
この状態に測定管5内に流体が流れ、励磁回路37から
励磁ケーブル4を通して励磁コイル8に励磁電流が供給
されると、この励磁コイル8から磁界が発生して測定管
5の管軸方向に加わる。そうすると、ファラディーの電
磁誘導の法則により各電極6、7間には起電力が発生す
る。この起電力は流体の平均流速と磁界の強さとに比例
する。この起電力は前置増幅器9に送られ、この前置増
幅器9は各電極6、7間の差電圧Vinを増幅して出力す
る。ここで、励磁コイル8への励磁電流が方形波又は正
弦波なので、差電圧Vinは方形波又は正弦波となる。な
お、この差電圧Vinはグラウド電位を基準とする。そし
て、この差電圧Vinは演算増幅器13の一方の入力端子に
入力される。この演算増幅器13は差電圧Vinとゼナーダ
イオード19に現われるゼナー電圧との偏差電圧を抵抗14
を通してNPN型トランジスタ15のベースに送る。これに
より、NPN型トランジスタ15は差電圧Vinに応じてコレク
タ電流が変化する。かくして、信号ケーブル3には各電
極6、7間の差電圧Vinに比例した電流IOが流れる。こ
の電流IOは IO=R17・VZ18/R11・R16 −VZ19/R11+R17・Vin/R11・R12 により表される。ここで、R11、R12、R16、R17は各抵抗
11、12、16及び17の各抵抗値、VZ18、VZ19はそれぞれゼ
ナーダイオード18、19のゼナー電圧値である。なお、こ
の電流IOが最低値となっても前置増幅器9及び演算増幅
器13に加わるゼナー電圧はこれら前置増幅器9及び演算
増幅器13が動作する値となるように各抵抗11、12、16及
び17の値が設定されている。
この電流IOは信号ケーブル3を経て変換器2の電流検
出抵抗31に流れる。この電流検出抵抗31には電流IOに応
じた電圧が現われる。この電圧は各コンデンサ33、34に
より直流分がカットされて前記差電圧Vinに比例した電
圧が各コンデンサ33、34を通して増幅器35に送られて増
幅される。しかして、演算回路36は増幅器35により増幅
された電圧を受けて流量信号を得る。
このように上記一実施例においては、測定管5の各電
極6、7に現われた差電圧に応じた電流IOを出力し、こ
の電流IOを信号ケーブル3を通して変換器2に送り、こ
の変換器2において電流信号から各電極6、7間の差電
圧に応じた信号を分離して測定管5に流れる流量を求め
るようにしたので、信号ケーブル3のインピーダンスは
ほぼ抵抗31となって大幅に小さくできる。又、各電極
6、7の出力インピーダンスは流体の導電率が低いと数
MΩとなるが、抵抗31の抵抗値を10Ω程度にできるの
で、信号ケーブル3を数kmの長さにしてもの線間容量や
絶縁抵抗などの影響を受けない。さらに、信号ケーブル
3のインピーダンスは小さいので、長距離伝送でもノイ
ズの混入は少ない。従って、検出器1と変換器2との間
の距離を長くしても線間容量や絶縁抵抗などの影響を受
けず、電磁流量計の接地位置に制約がなくなる。又、信
号ケーブル3は線間容量や絶縁抵抗などの制約がなくな
って安価なものを使用できる。そして、信号ケーブル3
の芯数は従来の変わらないので、新たにケーブルを引く
必要はなく、コスト低減が計れる。
なお、本発明は上記一実施例に限定されるものでなく
その要旨を逸脱しない範囲で変形してもよい。例えば、
各電極6、7の差電圧の分離は第3図に示すように信号
ケーブル3に電流トランス40を接続するとともにこの電
流トランス40の2次側コイルに抵抗41を接続し、この抵
抗41を増幅器35の各入力端子に接続する構成としてもよ
い。かかる構成であれば、検出器1のグラウドと変換器
2のグラウドとを絶縁して検出器1と変換器2とを別々
にアースできる。これによりノイズの混入を減少でき
る。
[発明の効果] 以上詳記したように本発明によれば、信号ケーブルの
線間容量や絶縁抵抗の影響を受けずに伝送ができて検出
器と変換器との距離を長くできる電磁流量計を提供でき
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係わる電磁流量計の一実施例を示す構
成図、第2図は同流量計の具体的な構成図、第3図は変
形例の構成図である。 1……検出器、2……変換器、3……信号ケーブル、4
……励磁ケーブル、5……測定管、6,7……電極、8…
…励磁コイル、9……前置増幅器、10……電流制御回
路、11……電流検出抵抗、30……電源、31……信号検出
信号、32……信号分離抵抗、35……増幅器、36……演算
回路、37……励磁回路。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】流体が流れる測定管に励磁コイルにより発
    生した磁束を加え、この状態に前記測定管の直径方向に
    対向配置された各電極に現れる差電圧に比例した電流を
    低インピーダンスの回路により出力する検出器と、この
    検出器にケーブルを介して接続され前記検出器から送ら
    れてくる電流から前記各電極間の差電圧に応じた信号を
    分離して前記測定管に流れる流量に応じた信号を出力す
    る変換器とを具備したことを特徴とする電磁流量計。
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