JP3161307B2 - Electromagnetic flow meter - Google Patents

Electromagnetic flow meter

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JP3161307B2
JP3161307B2 JP28576995A JP28576995A JP3161307B2 JP 3161307 B2 JP3161307 B2 JP 3161307B2 JP 28576995 A JP28576995 A JP 28576995A JP 28576995 A JP28576995 A JP 28576995A JP 3161307 B2 JP3161307 B2 JP 3161307B2
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尚 鳥丸
利幸 安西
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、測定流体の流量を
電気信号に変換し検出電極を介してこの流量に対応する
流量信号を出力する電磁流量計に係り、特に、励磁と回
路動作に要するエネルギーの減少を図りながらS/Nを
向上させるように改良した電磁流量計に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electromagnetic flowmeter which converts a flow rate of a measurement fluid into an electric signal and outputs a flow rate signal corresponding to the flow rate via a detection electrode, and particularly relates to an excitation and a circuit operation. The present invention relates to an electromagnetic flowmeter improved so as to improve S / N while reducing energy.

【0002】[0002]

【従来の技術】励磁電流を間欠的に励磁コイルに供給し
て励磁エネルギーを低減させる従来の電磁流量計は次に
説明するように幾つかの例を挙げることができる。先
ず、第1に、特開昭54−115163号「発明の名
称:電磁流量計」に開示された電磁流量計がある。これ
は、低周波励磁の電磁流量計に関するもので励磁期間を
非励磁期間より短かくして全体として平均の電力を低減
させようとするものである。
2. Description of the Related Art There are several examples of a conventional electromagnetic flow meter for intermittently supplying an exciting current to an exciting coil to reduce the exciting energy, as described below. First, there is an electromagnetic flowmeter disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-115163, entitled "Electromagnetic Flowmeter." This relates to an electromagnetic flowmeter of low frequency excitation, in which the excitation period is made shorter than the non-excitation period so as to reduce the average power as a whole.

【0003】第2に、特開昭55−33685号「発明
の名称:電磁流量計」に開示された電磁流量計がある。
これは、負荷側の直流電源から2本の伝送線を介して電
力が電流信号として伝送器側に伝送され、この電力で伝
送器側の電力を全て賄い、そして検出した流量信号は先
の伝送線を介して電流信号として負荷側に伝送する2線
式の電磁流量計を開示している。
Second, there is an electromagnetic flow meter disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-33685, entitled "Title of the Invention: Electromagnetic Flow Meter."
This is because power is transmitted as current signals from the DC power source on the load side to the transmitter side via two transmission lines, and this power covers all the power on the transmitter side. A two-wire electromagnetic flowmeter that transmits a current signal to a load side via a wire is disclosed.

【0004】第3に、特開昭55−76912号「発明
の名称:電磁流量計」に開示された電磁流量計がある。
これは、外部信号、例えば電極電位の変動をモニターし
ており、変動があったときのみ励磁することにより、全
体として励磁電力の低減を図るようにしたものである。
Third, there is an electromagnetic flow meter disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-76912, entitled "Title of the Invention: Electromagnetic Flow Meter."
In this method, a change in an external signal, for example, the electrode potential is monitored, and excitation is performed only when there is a change, thereby reducing the excitation power as a whole.

【0005】第4に、特開昭62−113019号「発
明の名称:電磁流量計」に開示された電磁流量計があ
る。これは、パルス状の正負の励磁電流を励磁コイルに
供給し、各励磁期間を含み微分ノイズが消滅するまでの
時間のあいだ信号をサンプリングして微分ノイズを除去
すると共に正負の励磁レベル間の電圧差から同期整流に
よって流量信号を求めるものである。
[0005] Fourth, there is an electromagnetic flow meter disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-1113019 "Title of Invention: Electromagnetic flow meter". This means that pulse-like positive and negative exciting currents are supplied to the exciting coil, the signal is sampled during the time until the differential noise disappears including each excitation period, the differential noise is removed, and the voltage between the positive and negative excitation levels is removed. A flow signal is obtained from the difference by synchronous rectification.

【0006】しかしながら、以上のような従来の第1の
電磁流量計は、信号のサンプリングを励磁の立ち上りに
起因する微分ノイズが消滅してから実行するので、励磁
のオン期間τONが長くなり、これに伴って所定の繰り返
し周期を維持しょうとすると励磁周期も長くなり、応答
が遅くなる欠点を持つ。
However, the above-mentioned first conventional electromagnetic flow meter executes signal sampling after the differential noise caused by the rise of the excitation disappears, so that the excitation ON period τ ON becomes longer, Accordingly, if a predetermined repetition cycle is to be maintained, the excitation cycle becomes longer, and the response becomes slower.

【0007】従来の第2の電磁流量計は、基本的には、
第1の従来技術と同じように全体としては低消費電力で
はあるが、励磁の際の電力が大きくなり、また応答が遅
くなるという問題がある。
The conventional second electromagnetic flow meter basically has the following configuration.
Although the power consumption is low as a whole as in the first prior art, there is a problem that the power at the time of excitation becomes large and the response becomes slow.

【0008】また、従来の第3の電磁流量計は、定常値
になったときに信号のサンプリングをするので、第1の
従来技術と同様に定常値に達するまでの時間が長くなり
励磁の際の電力が大きくなる欠点がある。
In addition, the third conventional electromagnetic flow meter samples a signal when the steady value is reached, so that the time required to reach the steady value becomes longer as in the first prior art, and the excitation time is reduced. However, there is a disadvantage that the electric power of the power supply becomes large.

【0009】さらに、従来の第4の電磁流量計は、微分
ノイズの減衰を一義的に決定することができない。例え
ば、サンプリング期間を充分に大きくとるとこの期間の
ノイズが増大しS/Nが悪くなり、短くとると微分ノイ
ズの影響が現れる。そして、同期整流をするので低周波
領域での信号処理が必要となる。
Further, the fourth conventional electromagnetic flow meter cannot uniquely determine the attenuation of the differential noise. For example, if the sampling period is made sufficiently long, the noise in this period increases and the S / N becomes worse. If the sampling period is made short, the influence of differential noise appears. Then, since synchronous rectification is performed, signal processing in a low frequency region is required.

【0010】また、励磁期間と非励磁期間のサンプル値
による同期整流とこれらの差を演算することが要件のた
め、ハードとソフトの構成が複雑になるという問題があ
る。そこで、この問題を解決するために、本出願人は特
願平7−42972号「発明の名称:電磁流量計」にお
いて、以下に説明する提案を行っている。
In addition, since it is necessary to calculate synchronous rectification based on sample values during the excitation period and the non-excitation period and to calculate the difference between them, there is a problem in that the hardware and software configurations are complicated. In order to solve this problem, the present applicant has made the following proposal in Japanese Patent Application No. 7-42972 titled "Title of Invention: Electromagnetic Flowmeter".

【0011】図5はこの提案で提示された電磁流量計の
構成を示すブロック図である。10は導電性の測定流体
Qが流れる絶縁性の導管である。先ず、静電容量を介し
て測定流体の流量を検出する静電容量形の電磁流量計を
ベースとして説明する。
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the electromagnetic flow meter proposed in this proposal. Reference numeral 10 denotes an insulating conduit through which the conductive measurement fluid Q flows. First, a description will be given based on a capacitance type electromagnetic flow meter for detecting the flow rate of a measurement fluid via a capacitance.

【0012】検出電極11a、11bは測定流体Qとは
絶縁して導管10に固定され、静電容量Ca、Cbを介し
て測定流体Qと結合されている。また、接液された接地
電極11cは共通電位点COMに接続されている。
The detection electrodes 11a and 11b are fixed to the conduit 10 while being insulated from the measurement fluid Q, and are coupled to the measurement fluid Q via capacitances C a and C b . The ground electrode 11c that is in contact with the liquid is connected to the common potential point COM.

【0013】前置増幅器12はバッフアアンプ12a、
12b、差動増幅器12より構成されており、検出電極
11a、11bは前置増幅器12のバッフアアンプ12
aと12bの入力端に接続され、これらの出力端は差動
増幅器12cの入力端にそれぞれ接続されている。
The preamplifier 12 includes a buffer amplifier 12a,
12b and a differential amplifier 12, and the detection electrodes 11a and 11b are connected to the buffer amplifier 12 of the preamplifier 12.
a and 12b are connected to the input terminals of the differential amplifier 12c.

【0014】差動増幅器12cの出力端は交流結合手段
として機能するハイパスフイルタ13に接続されてい
る。そして、ハイパスフイルタ13は励磁波形に対して
充分な通過帯域を有するように選定される。
The output terminal of the differential amplifier 12c is connected to a high-pass filter 13 functioning as AC coupling means. The high-pass filter 13 is selected so as to have a sufficient pass band for the excitation waveform.

【0015】更に、ハイパスフイルタ13はコンデンサ
13aと抵抗13bとから構成され、コンデンサ13a
の一端は差動増幅器12cの出力端に接続されその他端
は抵抗13bを介して共通電位点COMに接続されてい
る。
Further, the high-pass filter 13 comprises a capacitor 13a and a resistor 13b.
Is connected to the output terminal of the differential amplifier 12c, and the other terminal is connected to the common potential point COM via the resistor 13b.

【0016】コンデンサ13aと抵抗13bとの接続点
は、バッフア増幅器14の入力端に接続されると共に制
御信号S1で開閉が制御されるスイッチSW1を介して共
通電位点COMに接続されている。
The connection point of the capacitor 13a and the resistor 13b is connected to the common potential point COM through a switch SW 1 which opening and closing is controlled by the control signals S 1 is connected to an input terminal of Baffua amplifier 14 .

【0017】バッフア増幅器14の出力端は制御信号S
2で開閉が制御されるスイッチSW2を介してホールド回
路15に接続されている。このホールド回路15は抵抗
15aとコンデンサ15bとから構成され、この抵抗1
5aの一端はスイッチSW2に接続されその他端はコン
デンサ15bを介して共通電位点COMに接続されてい
る。
The output terminal of the buffer amplifier 14 receives a control signal S
Closing at 2 is connected to a hold circuit 15 via the switch SW 2 is controlled. The hold circuit 15 includes a resistor 15a and a capacitor 15b.
One end of 5a is connected to the switch SW 2 and the other end thereof is connected to the common potential point COM through the capacitor 15b.

【0018】抵抗15aとコンデンサ15bとの接続点
は、バッフア増幅器16の入力端に接続されると共に制
御信号S3で開閉が制御されるスイッチSW3を介して共
通電位点COMに接続されている。
The connection point between the resistor 15a and the capacitor 15b are connected to a common potential point COM through a switch SW 3 the opening and closing is controlled by the control signal S 3 is connected to an input terminal of Baffua amplifier 16 .

【0019】バッフア増幅器16の出力端は信号処理部
17に接続されている。この信号処理部17はアナログ
/デジタル変換器、マイクロプロセッサ、メモリなどを
内蔵し、流量信号を演算して出力端18に流量信号を出
力する。
The output terminal of the buffer amplifier 16 is connected to a signal processing unit 17. The signal processing unit 17 incorporates an analog / digital converter, a microprocessor, a memory, and the like, calculates a flow signal, and outputs the flow signal to an output terminal 18.

【0020】19はタイミング回路であり、スイッチS
1、SW2、SW3、信号処理部17、励磁回路20
に、それぞれ制御信号S1、S2、S3、S4、S5を出力
し、これらの開閉などを制御する。
Reference numeral 19 denotes a timing circuit, and a switch S
W 1 , SW 2 , SW 3 , signal processing unit 17, excitation circuit 20
Output control signals S 1 , S 2 , S 3 , S 4 , S 5 to control the opening and closing of these signals.

【0021】励磁回路20は、制御信号S5によりその
切り換えのタイミングが制御されて例えば励磁コイル2
1に流れる励磁電流Ifの波形を三角波に制御し、さら
にその切り換えの繰り返し周期を制御する。
The switching timing of the excitation circuit 20 is controlled by the control signal S 5 , for example, the excitation coil 2
The waveform of the exciting current If flowing in 1 is controlled to a triangular wave, and the switching repetition cycle is controlled.

【0022】励磁回路20は、具体的には、例えば図6
に示すように、直流電源20a、スイッチSW5、ダイ
オード20bなどで構成されており、このスイッチSW
5の開閉を制御信号S5で制御することにより擬似三角波
を発生させ、励磁コイル21に供給する。
The excitation circuit 20 is, for example, shown in FIG.
As shown in, the DC power supply 20a, the switch SW 5, which is constituted by a diode 20b, the switch SW
A pseudo triangular wave is generated by controlling the opening / closing of 5 by a control signal S 5 and supplied to the exciting coil 21.

【0023】この場合の直流電源20aとしては、例え
ば、充電しないタイプ或いは充電するタイプの電池など
を用いて構成しても良い。そして、この直流電源20a
を用いて例えばスイッチング電源回路を構成して電圧変
成を行い、これを回路電源としても用いることができ
る。
In this case, the DC power supply 20a may be constituted by, for example, a non-charging type or a charging type battery. And this DC power supply 20a
For example, a switching power supply circuit may be used to perform voltage conversion, and this may be used as a circuit power supply.

【0024】次に、図7、図8に示す波形図を用いて図
5に示す構成の動作について説明する。タイミング回路
19は励磁回路20に図7(a)に示すように励磁期間
1と非励磁期間T2を繰り返す制御信号S5を送出す
る。
Next, the operation of the configuration shown in FIG. 5 will be described with reference to the waveform diagrams shown in FIGS. The timing circuit 19 sends a control signal S 5 to repeat the exciting period T 1, as shown in FIG. 7 (a) to the excitation circuit 20 non-excitation period T 2.

【0025】この制御信号S5により、図6に示すスイ
ッチSW5が励磁期間T1でオンに、非励磁期間T2でオ
フにそれぞれ制御される。スイッチSW5がオンになる
と、直流電源20aから励磁コイル21に励磁コイル2
1の抵抗RfとインダクタンスLfで決定される時定数で
励磁電流Ifが図4に示すように励磁期間T1の間増加す
る。
The control signal S 5 controls the switch SW 5 shown in FIG. 6 to be turned on during the excitation period T 1 and turned off during the non-excitation period T 2 . When the switch SW 5 is turned on, the excitation from the DC power supply 20a to the exciting coil 21 coil 2
The excitation current If increases with the time constant determined by the resistance R f and the inductance L f of 1 during the excitation period T 1 as shown in FIG.

【0026】しかし、励磁期間T1を経過すると、スイ
ッチSW5はオフになるので、直流電源20aからのエ
ネルギーの供給は停止し、励磁コイル21に蓄えられた
エネルギーはダイオード20bを介して放出され、図8
に示すように励磁電流Ifが低下する。非励磁期間T2
経過すると再びスイッチSW5がオンとなり、直流電源
20aから励磁コイル21にエネルギーか供給される。
[0026] However, after a lapse of the energizing period T 1, the switch SW 5 is so turned off, the supply of energy from the DC power supply 20a is stopped, the energy stored in the exciting coil 21 is discharged through the diode 20b , FIG.
The excitation current If decreases as shown in FIG. Switch SW 5 again after a lapse of the non-excitation period T 2 is turned on, it is the energy or supplied to the excitation coil 21 from the DC power source 20a.

【0027】以後、これを繰り返すことにより、励磁コ
イル21に擬似的に三角波を励磁コイル21に供給する
ことができる。図7(b)では、このようにして得られ
た三角波状の励磁電流Ifが記載されている。
Thereafter, by repeating this, a pseudo triangular wave can be supplied to the exciting coil 21 to the exciting coil 21. FIG. 7B shows the triangular-wave-like exciting current If obtained in this manner.

【0028】このようにして、励磁コイル21に三角波
状の励磁電流Ifを流すと、これに対応して測定流体Q
にはこの三角波形とほぼ同様な形状の磁束密度Bを持つ
磁場が印加され、測定流体Qの中に同様な波形を持つ信
号電圧esが発生する。
As described above, when the triangular excitation current If flows through the excitation coil 21, the measurement fluid Q
The magnetic field having a magnetic flux density B of substantially the same shape as the triangular waveform is applied, the signal voltage e s having the same waveform in the measurement fluid Q is generated.

【0029】検出電極11aと11bの間には、この信
号電圧esの他に、検出電極11a、11bと前置増幅
器12とを結ぶ信号線のループを磁束密度Bが鎖交する
ので、磁束密度Bの変化に基づいて発生する微分ノイズ
Nが重畳されて現われる。この微分ノイズNの波形は図
7(c)に実線で示したようになる。
[0029] During the detection electrodes 11a and 11b, in addition to the signal voltage e s, the detection electrodes 11a, since 11b preamplifier 12 and a loop magnetic flux density B is interlinked signal line connecting the magnetic flux The differential noise N generated based on the change in the density B appears superimposed. The waveform of the differential noise N is as shown by a solid line in FIG.

【0030】図5に示すように静電容量Ca、Cbを介し
て検出電極11aと11bで信号電圧を検出する構成で
は、電極容量が通常数十〜数千pFと非常に小さいの
で、測定流体Q中に発生する渦電流による電極インピー
ダンスの充放電時定数が充分に小さくなり、微分ノイズ
Nは実質的に励磁電流の時間微分に比例した図7(c)
に実線で示した成分のみとなる。
As shown in FIG. 5, in the configuration in which the detection electrodes 11a and 11b detect the signal voltage via the capacitances C a and C b , the electrode capacitance is usually very small, several tens to several thousand pF. The charging / discharging time constant of the electrode impedance due to the eddy current generated in the measurement fluid Q becomes sufficiently small, and the differential noise N is substantially proportional to the time derivative of the exciting current.
Only the components shown by the solid lines.

【0031】これに対して、図7(c)に破線で示した
波形は接液形の電磁流量計の場合を示したものである。
検出電極が接液する構成では、検出電極と測定流体とで
形成される電極容量が0.1〜10μF程度も存在し、
また検出電極の電気化学的表面状態が不安定であるの
で、測定流体に流れる渦電流の影響により、図7(c)
に破線で示したように長く尾を引く波形となる。
On the other hand, the waveform shown by a broken line in FIG. 7C shows the case of a liquid-contact type electromagnetic flow meter.
In the configuration in which the detection electrode is in contact with the liquid, the electrode capacitance formed by the detection electrode and the measurement fluid also exists as about 0.1 to 10 μF,
Further, since the electrochemical surface state of the detection electrode is unstable, the influence of the eddy current flowing in the measurement fluid is caused by the influence shown in FIG.
The waveform has a long tail as shown by the broken line in FIG.

【0032】以上のようにして、検出電極11aと11
bの間に発生した電圧(es+N)は前置増幅器12、
ハイパスフイルタ13を介してバッフア増幅器14に出
力される。
As described above, the detection electrodes 11a and 11a
b, the voltage (e s + N) generated during preamplifier 12,
The signal is output to the buffer amplifier 14 via the high-pass filter 13.

【0033】バッフア増幅器14の出力端に現れる電圧
(es+N)のうちの信号電圧esに対応する図7(e)
に示す出力電圧VSは、サンプリング用の制御信号S
2(図7(g))によりスイッチSW2を一定時間T3
間オンとしてホールド回路15に積分されてサンプルホ
ールドされる。この一定時間T3は図7(c)に示す微
分ノイズNが消滅する程度の時間幅を持たせればよい。
The voltage appearing at the output terminal of Baffua amplifier 14 7 corresponding to the signal voltage e s of (e s + N) (e )
The output voltage V S shown in FIG.
2 is integrated in the hold circuit 15 the switch SW 2 as on for a predetermined time T 3 by (FIG. 7 (g)) is sampled and held. The predetermined time T 3 is it is sufficient to have the time width of an extent that the differential noise N disappears as shown in FIG. 7 (c).

【0034】この場合に、このスイッチSW2をオンと
して出力電圧VSをホールド回路15にサンプリングす
るに先立って、図7(d)に示すように制御信号S1
よりスイッチSW1をオンとしてハイパスフイルタ13
の出力端をリセットして、ここを基準電位に固定する。
The high pass in this case, prior to sampling the output voltage V S of the switch SW 2 as on the hold circuit 15, the switch SW 1 as ON by the control signals S 1 as shown in FIG. 7 (d) Filter 13
Is reset and this is fixed to the reference potential.

【0035】このようなリセット動作をさせることによ
り、検出電極11a、11b、或いは前置増幅器12な
どに直流電圧の変動があった場合でも、励磁期間T1
対応して発生する信号電圧は、図7(e)に示すように
共通電位点COMにおける基準電位から正確にスタート
する。
[0035] By such a reset operation, the detection electrodes 11a, 11b, or even if there is fluctuation of the DC voltage, such as a preamplifier 12, a signal voltage generated in response to the excitation period T 1 is As shown in FIG. 7E, the operation accurately starts from the reference potential at the common potential point COM.

【0036】したがって、この図7(e)に示す出力電
圧VSは、図7(g)に示す一定時間T3のあいだホール
ド回路15に積分されるので、流量に正確に比例する電
圧が得られると共に、図7(c)に示す微分ノイズNも
正負の成分が相殺されてゼロになるので出力には影響を
及ぼさない。
Therefore, the output voltage V S shown in FIG. 7E is integrated into the hold circuit 15 during the fixed time T 3 shown in FIG. 7G, so that a voltage that is accurately proportional to the flow rate is obtained. At the same time, the differential noise N shown in FIG. 7 (c) does not affect the output because the positive and negative components are canceled to zero.

【0037】ホールド回路15は図7(h)に示す制御
信号S3によりスイッチSW3がオンとされてコンデンサ
15bの電荷が放出され、次の信号処理に備えられる。
このようにして得られたサンプリング電圧はバッフア増
幅器16を介して信号処理部17に出力される。
The switch SW 3 is turned on by the control signal S 3 shown in FIG. 7 (h) to release the charge of the capacitor 15b, and the hold circuit 15 is prepared for the next signal processing.
The sampling voltage thus obtained is output to the signal processing unit 17 via the buffer amplifier 16.

【0038】信号処理部17は、タイミング回路19か
ら励磁回路20に出力される励磁電流の制御などに関す
る情報を制御信号S4を介して入手し、流量計の使用目
的にしたがって瞬時流量、積算流量などを演算して、出
力端18に出力する。また、励磁回路20から励磁電流
fの値を得て流量演算の際に信号値と励磁電流値との
比率を求めスパンの補正をすることもできる。
The signal processing unit 17 obtains, via the control signal S 4 , information on the control of the exciting current output from the timing circuit 19 to the exciting circuit 20 via the control signal S 4. And outputs it to the output terminal 18. It is also possible to correct the span determined the ratio of the excitation circuit 20 to obtain the value of the exciting current I f signal value and the exciting current value in the flow rate calculation.

【0039】なお、スイッチSW1によるリセット動作
を行わない電磁流量計の場合には、前置増幅器13など
から生じる図7(f)の斜線で示す直流電位の上下部分
が平衡する点までハイパスフイルタ13の時定数で変化
する。この場合の信号と逆極性で残存する量εは、信号
電圧esの大きさに依存するので、単に一定時間T3の間
で信号をサンプリングしたのでは誤差要因となる。
It should be noted, the high-pass filter to the point when the electromagnetic flowmeter not reset operation by the switch SW 1 is the upper and lower portions of the DC potential indicated by oblique lines resulting from such pre-amplifier 13 FIG 7 (f) to balance It changes with a time constant of 13. The amount ε remaining in signal polarity opposite this case is dependent on the magnitude of the signal voltage e s, simply becomes an error factor than sampled signals during a fixed time T 3.

【0040】駆動電源の容量が小さい場合は、励磁電流
fの変動が生じ易いので、所定の周期で励磁電流If
対応する参照電圧を取り込みこの参照電圧を用いて信号
電圧との比率を演算してスパン変動を補正する図9に示
す構成とする。
[0040] If the capacity of the drive power source is small, the easy change of the exciting current I f is generated, the ratio of the signal voltage using the reference voltage takes in the reference voltage corresponding to the exciting current I f at a predetermined cycle The configuration shown in FIG. 9 for calculating and correcting the span variation is used.

【0041】以下、具体的に説明する。なお、図5に示
す符号と同一の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。この場合は、図5に示す構成に
対して励磁コイル21に直列に参照抵抗rを接続し、こ
の両端から参照電圧Vrを取り出してスイッチSW10
切換端の他方に印加する。
Hereinafter, a specific description will be given. Note that the same reference numerals as those shown in FIG. 5 denote the same parts, and a description thereof will be omitted as appropriate. In this case, the reference resistance r is connected in series to the exciting coil 21 to the configuration shown in FIG. 5, it is applied to the other switch end switch SW 10 is taken out reference voltage V r from the opposite ends.

【0042】そして、通常は、タイミング回路22から
出力される制御信号S6によりスイッチSW10の共通端
が切換端の一方に接続されておりホールド回路15に信
号電圧esをサンプリングしている。
[0042] Then, typically, is sampling the connection has been provided and hold circuit 15 to the signal voltage e s to one common end switch end of the switch SW 10 by a control signal S 6 output from the timing circuit 22.

【0043】また、この信号電圧esのサンプリング周
期よりは少ない周期で制御信号S6によりスイッチSW
10の切換端の他方に切り換えられ、ホールド回路15に
参照電圧Vrがサンプリングされる。
[0043] The switch SW by a control signal S 6 with less cycles than the sampling period of the signal voltage e s
Is switched to the other 10 of the switch end, the reference voltage V r is sampled at the hold circuit 15.

【0044】このサンプリング値はバッフア増幅器16
を介して信号処理部17に取り込まれて内蔵されるメモ
リに格納される。信号処理部17はこれを用いて信号電
圧e sとの比率を演算して出力端18に流量信号として
出力する。これにより、スパン変動を補正することがで
きる。
This sampling value is stored in the buffer amplifier 16.
Memo stored in the signal processing unit 17 via the
Stored in the directory. The signal processing unit 17 uses this to
Pressure e sIs calculated as a flow rate signal at the output terminal 18.
Output. This makes it possible to compensate for span variations.
Wear.

【0045】今までの説明では、説明を簡単にするため
に、静電容量形の電磁流量計をベースとして説明した
が、検出電極が測定流体と接触する形式の接液形の電磁
流量計でも、特定の条件が許容される場合には、次に説
明するように静電容量形の場合と同様に適用することが
できる。
In the description so far, for the sake of simplicity, the description has been made on the basis of a capacitance type electromagnetic flow meter. However, a liquid contact type electromagnetic flow meter in which a detection electrode is in contact with a measurement fluid may be used. If a specific condition is allowed, it can be applied similarly to the case of the capacitance type as described below.

【0046】静電容量形の場合は、電極容量が非常に小
さいので測定流体Q中に発生する渦電流による電極イン
ピーダンスの充放電の時定数が十分に小さくなり、励磁
の繰り返し周期の短い速い応答が要求される場合にも適
用できる。
In the case of the capacitance type, since the electrode capacity is very small, the time constant of charging and discharging of the electrode impedance due to the eddy current generated in the measuring fluid Q is sufficiently small, and the response is short with a short repetition cycle of excitation. Can also be applied when is required.

【0047】これに対して、接液形の場合は、検出電極
と測定流体とで形成される電極容量が大きくなるので、
図7(c)に点線で示すように微分ノイズNが尾を引く
形となり、励磁周期を長くする必要があり、速い応答が
期待できない。
On the other hand, in the case of the liquid contact type, the electrode capacity formed by the detection electrode and the measurement fluid becomes large.
As shown by the dotted line in FIG. 7 (c), the differential noise N has a trailing shape, and it is necessary to lengthen the excitation cycle, so that a fast response cannot be expected.

【0048】しかしながら、応答が遅くても良いような
用途、例えば水道メータとしての用途などに使用する場
合には、微分ノイズNが消滅した時点でハイパスフイル
タ13の後段に配置されたスイッチSW1を所定のタイ
ミングでリセットすることによりホールド回路15によ
る積分の初期に正確にゼロに積分の初期値を設定するこ
とができるので、良いS/Nを得ることができる。
However, in a case where the response may be slow, for example, a use as a water meter, the switch SW 1 disposed at the subsequent stage of the high-pass filter 13 when the differential noise N disappears is used. By resetting at a predetermined timing, the initial value of the integration can be accurately set to zero at the beginning of the integration by the hold circuit 15, so that a good S / N can be obtained.

【発明が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the invention]

【0049】しかしながら、図9に示す構成では、参照
電圧と信号電圧との比率を信号処理部17においてマイ
クロコンピュータを用いたソフト演算で算出してスパン
変動を補正する構成であるので、これを電池駆動などの
限られた電力で実行するには、ソフト演算の負担が大き
くなってくる。
However, the configuration shown in FIG. 9 is a configuration in which the ratio between the reference voltage and the signal voltage is calculated by software operation using a microcomputer in the signal processing unit 17 to correct the span variation. In order to execute with limited electric power such as driving, the load of software calculation increases.

【0050】具体的には、所定の演算速度を確保するに
はクロック周波数を大きくしなければならず、またマイ
クロプロセッサの動作時間が増加するので、これらによ
る消費電力の増大が大きな問題になって来る。
More specifically, the clock frequency must be increased in order to secure a predetermined operation speed, and the operation time of the microprocessor is increased. Therefore, the increase in power consumption due to these becomes a serious problem. come.

【0051】[0051]

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するための主な構成として、測定流体の流量を電気
信号に変換し検出電極を介して先の流量に対応する流量
信号を出力する電磁流量計において、励磁期間が非励磁
期間より短かく間欠的に励磁電流を流して先の測定流体
に磁場を印加する励磁手段と、先の検出電極から出力さ
れる電極間信号を交流結合して交流信号を得る交流結合
手段と、先の交流信号を先の励磁期間の前後を含むサン
プリング幅を持つサンプリング信号でサンプルホールド
してこれを第1ホールド信号として出力する第1サンプ
ルホールド手段と、先の交流信号から先の励磁電流に比
例する参照電圧をサンプルスイッチにより切り換えて先
のサンプリング信号でサンプルホールドしてこれを第2
ホールド信号として出力する第2サンプルホールド手段
と、先の第1・第2ホールド信号を用いてこれらの比率
をハードウエアで演算するハードウエア演算手段と、こ
のハードウエア演算手段の出力を用いて先の流量信号を
演算するソフトウエア演算手段を具備するようにしたも
のである。
According to the present invention, as a main structure for solving the above problems, a flow rate of a measurement fluid is converted into an electric signal, and a flow rate signal corresponding to the previous flow rate is detected via a detection electrode. In the output electromagnetic flow meter, the excitation period is shorter than the non-excitation period and the excitation current flows intermittently to apply a magnetic field to the previous measurement fluid, and the inter-electrode signal output from the previous detection electrode is exchanged. AC coupling means for coupling to obtain an AC signal, and first sample and hold means for sampling and holding the previous AC signal with a sampling signal having a sampling width including before and after the previous excitation period and outputting this as a first hold signal And a reference voltage proportional to the previous excitation current is switched by the sample switch from the previous AC signal, and is sampled and held by the previous sampling signal.
A second sample-and-hold means for outputting as a hold signal, a hardware operation means for calculating the ratio by hardware using the first and second hold signals, and a first operation using the output of the hardware operation means. Software calculation means for calculating the flow rate signal.

【0052】[0052]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を用いて説明する。図1は本発明の1実施の形態を
示す構成図である。なお、図5〜図9に示す構成要素と
同一の機能を有する構成要素については、適宜に対応す
る符号を付してその説明を省略する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of the present invention. Components having the same functions as those shown in FIGS. 5 to 9 are denoted by the corresponding reference numerals, and the description thereof is omitted.

【0053】励磁電流Ifは、参照抵抗rで参照電圧Vr
として検出され、参照電圧Vrはタイミング回路25か
ら出力される制御信号S8で制御されるサンプリング用
のスイッチSW11を介してホールド回路26にホールド
され、バッフア増幅器27を介して取り出される。
The excitation current If is calculated by the reference resistance r and the reference voltage Vr.
Is detected as the reference voltage V r is held in the hold circuit 26 via the switch SW 11 for sampling which is controlled by a control signal S 8 output from the timing circuit 25, it is taken out through the Baffua amplifier 27.

【0054】ハードウエア演算手段として機能する電圧
/周波数変換回路28は、抵抗RS、Rr、非反転入力端
(+)が共通電位点COMに接続され反転入力端(−)
がコンデンサCfで出力端に接続された演算増幅器29
で構成された積分器30と、比較器31、ワンショット
回路32、スイッチSW12などで構成されており、これ
等のハードウエアにより割算を実行する。
In the voltage / frequency conversion circuit 28 functioning as hardware operation means, the resistors R S and R r and the non-inverting input terminal (+) are connected to the common potential point COM and the inverting input terminal (−) is used.
Operational amplifier 29 but connected to the output terminal by a capacitor C f
In an integrator 30 configured, comparator 31, one-shot circuit 32, which is constituted by a switch SW 12, executes the dividing Thus such hardware.

【0055】そして、バッフア増幅器16と27の出力
は、それぞれ抵抗RSとRr及びスイッチSW12を介して
演算増幅器29の反転入力端(−)に印加されている。
演算増幅器29の出力は、反転入力端(−)が共通電位
点COMに接続された比較器31の非反転入力端(+)
に印加され、その出力はカウンタ33に出力されると共
にワンショット回路32に印加される。
[0055] Then, the output of Baffua amplifier 16 and 27, the inverting input of the operational amplifier 29, respectively via a resistor R S and R r and switch SW 12 - is applied to the ().
The output of the operational amplifier 29 is supplied to the non-inverting input terminal (+) of the comparator 31 whose inverting input terminal (-) is connected to the common potential point COM.
, And its output is output to the counter 33 and also to the one-shot circuit 32.

【0056】ワンショット回路32から出力されるパル
スPLによりスイッチSW12が一定時間の間オンとされ
る。そして、カウンタ33の計数内容はソフトウエア演
算手段として機能するマイクロコンピュータ34により
定期的に読み込まれる。
[0056] switch SW 12 by the pulse P L that is output from the one-shot circuit 32 is set to on for a predetermined time. The contents of the counter 33 are periodically read by the microcomputer 34 functioning as software operation means.

【0057】以上の構成において、流量信号は抵抗RS
を介して積分器30で積分されるが、この積分出力が一
定レベルに達したところで比較器31が動作してワンシ
ョット回路32から一定時間幅τのパルスPLが出力さ
れる。
In the above configuration, the flow signal is represented by the resistance R S
While being integrated by the integrator 30 via this integration output pulse P L of a predetermined time width τ from the one-shot circuit 32 comparator 31 operates Upon reaching a predetermined level is output.

【0058】このパルスPLは、スイッチSW12を一定
時間τの間オンとすることによって、流量信号と逆極性
の参照電圧Vrを抵抗Rrを介して積分器30に入力させ
て積分器30と比較器31をリセットさせる。
The pulse P L is supplied by turning on the switch SW 12 for a predetermined time τ, thereby inputting a reference voltage V r having a polarity opposite to that of the flow signal to the integrator 30 via the resistor R r . 30 and the comparator 31 are reset.

【0059】このように動作させることによって比較器
31の出力に生じる周波数fは、V SPをホールド回路1
5でホールドされたホールド電圧、VrPをホールド回路
26でホールドされたホールド電圧とすれば、 f=(RrSP/RSrP) となり、周波数信号fは積分用のコンデンサCf、及び
回路の動作電圧の変動に依存しない形で、流量信号VS
と参照電圧Vrとの比率に比例する信号として得ること
ができる。
By operating as described above, the comparator
The frequency f occurring at the output of V.31 is V SPHold circuit 1
Hold voltage held at 5, VrPThe hold circuit
Assuming the hold voltage held at 26,  f = (RrVSP/ RSVrP) And the frequency signal f is integrated by the integration capacitor Cf,as well as
The flow signal V is independent of the variation of the operating voltage of the circuit.S
And reference voltage VrObtain as a signal proportional to the ratio
Can be.

【0060】なお、制御信号S8は、制御信号S6と同様
なタイミングで、制御信号S2をオンとしない任意の期
間でスイッチSW11をオンとして参照電圧をサンプリン
グする。マイクロコンピュータ34は、定期的にカウン
タ33の流量電圧と参照電圧の比に対応する計数値を読
込み、これにより流量を演算する。
The control signal S 8 samples the reference voltage at the same timing as the control signal S 6 by turning on the switch SW 11 in an arbitrary period during which the control signal S 2 is not turned on. The microcomputer 34 periodically reads the count value corresponding to the ratio between the flow voltage of the counter 33 and the reference voltage, and calculates the flow rate.

【0061】この図1に示す構成は、流量信号と参照電
圧の比率演算をハードウエアで実行する構成であるの
で、図9に示すソウトウエア処理方式に対して、マイク
ロコンピュータ34のソウトウエアの負担を軽減するこ
とができる。
Since the configuration shown in FIG. 1 is a configuration in which the calculation of the ratio between the flow signal and the reference voltage is executed by hardware, the load on the software of the microcomputer 34 is reduced as compared with the software processing method shown in FIG. can do.

【0062】例えば、マイクロコンピュータ34などで
は、最近の低消費電力形に付加されているスリープモー
ドでも10μA程度の電流を消費し、アクテイブモード
では50μA以上の電流を一般的に消費するのに対し
て、演算増幅器29などでは高々1μA程度で一般的に
動作させることができる。
For example, the microcomputer 34 consumes a current of about 10 μA even in the sleep mode added to the recent low power consumption type, and generally consumes a current of 50 μA or more in the active mode. In general, the operational amplifier 29 and the like can generally operate at about 1 μA.

【0063】したがって、比率演算をハードウエアに負
担させるときは、マイクロコンピュータ34は、この演
算の間、スリープモードで動作させることができ、この
動作モードではマイクロコンピュータ34はタイミング
信号の発生とカウンタ33からのデータの読込み程度の
動作で良いので、この低消費モードでの動作時間を長く
して、例えば全てをソウトウエアで処理する場合に比べ
てその消費電力を1/5〜1/2にまで低減させること
ができる。
Therefore, when burdening the ratio calculation on the hardware, the microcomputer 34 can be operated in the sleep mode during this calculation. In this operation mode, the microcomputer 34 generates the timing signal and the counter 33. The operation time in this low power consumption mode is lengthened because the operation of reading data from the memory is sufficient, and the power consumption is reduced to 1/5 to 1/2 compared to, for example, the case where all are processed by software. Can be done.

【0064】図2は本発明の他の実施の形態を示す構成
図である。この構成は、バッフア増幅器14の出力端側
にスイッチSW13を設けて流量信号VSと参照電圧Vr
を切り換え、さらにこのスイッチSW13の共通端にリセ
ットスイッチSW16と抵抗R iとコンデンサCiを持つ積
分回路35を接続し、この出力端を一端がホールド回路
15に接続されたスイッチSW14の他端と、一端がホー
ルド回路26に接続されたスイッチSW15の他端にそれ
ぞれ接続する構成としたものである。
FIG. 2 is a configuration showing another embodiment of the present invention.
FIG. This configuration corresponds to the output side of the buffer amplifier 14.
Switch SW13And the flow signal VSAnd reference voltage VrWhen
And switch SW13At the common end of
Switch SW16And resistance R iAnd capacitor CiProduct with
The output circuit is connected to one end of a hold circuit.
Switch SW connected to 1514The other end of the
Switch SW connected to the field circuit 26FifteenAt the other end of it
Each is connected.

【0065】この場合に、各スイッチSW13、SW14
SW15、SW16は、タイミング回路36から出力される
制御信号S9、S10、S11、S12によってその切り換え
のタイミングが制御される。
In this case, the switches SW 13 , SW 14 ,
The switching timing of SW 15 and SW 16 is controlled by control signals S 9 , S 10 , S 11 and S 12 output from the timing circuit 36.

【0066】次に、図3(a)〜(e)に示す動作タイ
ミング図を用いて図2に示す回路の動作を説明する。図
3(a)は励磁の切り換えのタイミングを制御する制御
信号S5を、図3(b)は積分回路35の積分動作のタ
イミングを、図3(c)は信号をサンプリングするタイ
ミングを示す制御信号S10(S11)を、図3(d)は積
分回路35のリセット動作を制御する制御信号S12を、
図3(e)は流量信号と参照電圧とを切り換えるタイミ
ングを示す制御信号S9を示している。
Next, the operation of the circuit shown in FIG. 2 will be described with reference to the operation timing charts shown in FIGS. FIG. 3 (a) control signal S 5 to control the timing of switching of the excitation, the timing of the integration operation in FIG. 3 (b) integrating circuit 35, FIG. 3 (c) control shown a timing for sampling a signal FIG. 3D shows a signal S 10 (S 11 ), and FIG. 3D shows a control signal S 12 for controlling the reset operation of the integrating circuit 35.
Figure 3 (e) shows a control signal S 9 indicating timing for switching between the reference voltage and the flow rate signal.

【0067】ここで、積分回路35の積分動作のタイミ
ングを示す図3(b)は、積分回路35のリセット動作
を制御する制御信号S12の相補動作<S12>に対応する
タイミング動作となる。
FIG. 3B showing the timing of the integration operation of the integration circuit 35 is a timing operation corresponding to the complementary operation <S 12 > of the control signal S 12 for controlling the reset operation of the integration circuit 35. .

【0068】スイッチSW13は、図3(e)に示す制御
信号S9により流量信号VS側と参照電圧Vr側とが切り
換えられる。通常は、流量信号VS側に切り換えられて
流量信号VSが積分回路35に読み込まれているが、変
動が少ない参照電圧Vrはこの流量信号VSの読込周期に
対して数回ないし数十回に1回の割合の周期で参照電圧
r側に切り換えられて積分回路35に読み込まれる。
The switch SW 13 switches between the flow signal V S side and the reference voltage V r side by the control signal S 9 shown in FIG. Normally, the flow rate signal V S is switched to the flow rate signal V S and the flow rate signal V S is read into the integration circuit 35. However, the reference voltage V r with little fluctuation is several times or several times with respect to the reading cycle of the flow rate signal V S. The reference voltage Vr is switched to the reference voltage Vr side at a cycle of one in ten times and is read into the integration circuit 35.

【0069】先ず、スイッチSW13が流量信号VS側に
切り換えられている状態(図3(e))について説明す
る。図3(d)に示す制御信号S12のリセット状態が解
除された状態で積分回路35の積分が開始される。
[0069] First, a state where the switch SW 13 is switched to the flow rate signal V S side (FIG. 3 (e)) will be described. Integration shown in FIG. 3 (d) to the control signal S 12 state the integrating circuit 35 the reset state has been canceled for indicating is initiated.

【0070】この積分回路35の積分時間Ti(図3
(b))は、励磁タイミング(図3(a))の立上り時
間Tstと微分ノイズの消去に必要な時間を含むように積
分定数Riiとそのタイミングが選定されている。した
がって、積分時間Ti(図3(b))の終了時の積分回
路35には微分ノイズは含まれていない。
The integration time T i of the integration circuit 35 (FIG. 3)
In (b)), the integration constant R i C i and its timing are selected so as to include the rise time T st of the excitation timing (FIG. 3A) and the time necessary for eliminating the differential noise. Accordingly, the integration circuit 35 at the end of the integration time T i (FIG. 3B) does not include the differential noise.

【0071】この積分時間Ti(図3(b))の終了時
点で図3(c)に示すように制御信号S10によりサンプ
リング時間Tsの間スイッチSW14を閉じてホールド回
路15に流量信号Vsがサンプルホールドされる。
At the end of the integration time T i (FIG. 3B), as shown in FIG. 3C, the switch SW 14 is closed for the sampling time T s by the control signal S 10 and the flow rate is supplied to the hold circuit 15. signal V s is the sample-and-hold.

【0072】したがって、バッフア増幅器16の出力に
はノイズを含まない流量信号に比例する直流電圧が得ら
れる。この積分時間Ti(図3(b))の経過後、制御
信号S12(図3(d))でスイッチSW16が閉じられ
て、積分回路35がリセットされる。
Accordingly, a DC voltage proportional to the flow signal without noise is obtained at the output of the buffer amplifier 16. After the lapse of the integration time T i (FIG. 3B), the switch SW 16 is closed by the control signal S 12 (FIG. 3D), and the integration circuit 35 is reset.

【0073】次に、この流量信号VSの読込周期に対し
て数回ないし数十回に1回の割合で図3(e)に示すよ
うに制御信号S9によりスイッチSW13が参照電圧Vr
に切り換えられて参照電圧Vrが積分回路35に読み込
まれる。
Next, the flow rate signal V S several times to several tens times to once the control signal S 9 by the switch SW 13 is the reference voltage V as shown in FIG. 3 (e) in a proportion of relative reading cycle of The reference voltage Vr is read into the integration circuit 35 by switching to the r side.

【0074】積分時間Ti(図3(b))の終了時点で
図3(c)に示すように制御信号S1 1によりサンプリン
グ時間Tsの間スイッチSW15が閉じられてホールド回
路26に参照電圧Vrがサンプルホールドされる。
[0074] The integration time T i (FIG. 3 (b)) control signal S 1 1 and between the switch SW 15 of the sampling time T s is closed by the hold circuit 26 as shown in FIG. 3 (c) at the end of The reference voltage Vr is sampled and held.

【0075】このようにして、ホールド回路15と26
にホールドされた流量信号VSと参照電圧Vrとは電圧/
周波数変換回路28に出力され、ここでハードウエア的
にこれ等の比率が演算されて、カウンタ33を介してマ
イクロコンピュータ34に読み込まれてソウトウエアに
より所定の流量演算が実行されて出力端18に出力され
る。
In this manner, the hold circuits 15 and 26
The flow signal V S and the reference voltage V r held at
The ratio is output to a frequency conversion circuit 28, where these ratios are calculated by hardware, read by a microcomputer 34 via a counter 33, a predetermined flow rate calculation is executed by software, and output to the output terminal 18. Is done.

【0076】図2に示す構成によれば、微分ノイズ除去
用としてリニア積分回路35を導入しているので、微分
ノイズの除去能力が向上している。また、同一の積分回
路35を流量信号と参照電圧の双方に使用しているの
で、積分回路35の変動による誤差を除去することがで
きる。
According to the configuration shown in FIG. 2, since the linear integration circuit 35 is introduced for removing the differential noise, the capability of removing the differential noise is improved. Further, since the same integration circuit 35 is used for both the flow signal and the reference voltage, it is possible to eliminate an error due to the fluctuation of the integration circuit 35.

【0077】なお、商用電源からの誘導ノイズは積分回
路35の積分時間Tiを電磁流量計を設置する場所の商
用電源の周期の整数倍に選定する。このようにすること
により、誘導ノイズは、丁度、商用電源の周期の整数倍
の時間のあいだ積分することになるので、原理的に誘導
ノイズを除去することが可能になる。
For the induction noise from the commercial power supply, the integration time T i of the integration circuit 35 is selected to be an integral multiple of the cycle of the commercial power supply at the place where the electromagnetic flow meter is installed. By doing so, the induced noise is integrated for a time that is an integral multiple of the period of the commercial power supply, so that the induced noise can be removed in principle.

【0078】低消費電力で動作させるために、励磁レベ
ルを低下させて駆動したときには、この商用周波電源か
ら誘導により混入されるノイズの影響が大きなフアクタ
としてきいてくるが、このような対応により、S/Nの
向上に効果的に寄与する。
When the motor is driven with a low excitation level in order to operate with low power consumption, the influence of noise mixed in by induction from the commercial frequency power supply becomes a large factor. It effectively contributes to improvement of S / N.

【0079】今までの図1、図2の説明では、静電容量
形の電磁流量計をベースとして説明したが、検出電極が
測定流体と接触する形式の接液形の電磁流量計でも、特
定の条件が許容される場合には、次に説明するように静
電容量形の場合と同様に適用することができる。
Although the description of FIGS. 1 and 2 has been made based on the capacitance type electromagnetic flow meter, the liquid contact type electromagnetic flow meter in which the detection electrode is in contact with the fluid to be measured is also specified. When the above condition is permissible, the present invention can be applied similarly to the case of the capacitance type as described below.

【0080】図4は接液形の電磁流量計の流量検出部の
近傍の構成を示している。導管37には測定流体Qと接
液している検出電極38a、38bが固定された構成で
あり、その他の構成は基本的に図1又は図2に示した構
成と同様である。
FIG. 4 shows the structure near the flow detecting unit of the electromagnetic flow meter of the liquid contact type. The detection electrode 38a, 38b in contact with the measurement fluid Q is fixed to the conduit 37, and the other configuration is basically the same as the configuration shown in FIG. 1 or FIG.

【0081】静電容量形の場合は、電極容量が非常に小
さいので測定流体Q中に発生する渦電流による電極イン
ピーダンスの充放電の時定数が十分に小さくなり、励磁
の繰り返し周期の短い速い応答が要求される場合にも適
用できる。
In the case of the capacitance type, since the electrode capacity is very small, the time constant of charging and discharging of the electrode impedance due to the eddy current generated in the measurement fluid Q is sufficiently small, and the response is short with a short repetition cycle of excitation. Can also be applied when is required.

【0082】これに対して、接液形の場合は、検出電極
38a、38bと測定流体Qとで形成される電極容量が
大きくなるので、図7(c)に点線で示すように微分ノ
イズNが尾を引く形となり、励磁周期を長くする必要が
あり、速い応答が期待できない。
On the other hand, in the case of the liquid contact type, since the electrode capacity formed by the detection electrodes 38a and 38b and the measurement fluid Q becomes large, the differential noise N as shown by the dotted line in FIG. However, it is necessary to lengthen the excitation cycle, and a fast response cannot be expected.

【0083】しかしながら、応答が遅くても良いような
用途、例えば水道メータ等の積算流量計としての用途な
どに使用する場合には、微分ノイズNが消滅した時点で
ハイパスフイルタ13の後段に配置されたスイッチSW
1を所定のタイミングでリセットすることによりホール
ド回路15による積分の初期に正確にゼロに積分の初期
値を設定することができるので、良いS/Nを得ること
ができる。
However, in the case where the response is slow, for example, as an integrating flow meter for a water meter or the like, when the differential noise N disappears, it is disposed at the subsequent stage of the high-pass filter 13. Switch SW
By resetting 1 at a predetermined timing, the initial value of the integration can be accurately set to zero at the beginning of the integration by the hold circuit 15, so that a good S / N can be obtained.

【0084】具体的には、例えば水道水の使用量を計量
する水道用の電磁流量計として、励磁のオン/オフ比を
1/100程度以下にして最新のローパワー素子を用い
ると、全消費電力を1mW程度にした電磁流量計が実現
できる。
Specifically, for example, when an on-off ratio of excitation is set to about 1/100 or less and the latest low-power element is used as an electromagnetic flow meter for tap water for measuring the amount of tap water used, the total consumption is reduced. An electromagnetic flowmeter with a power of about 1 mW can be realized.

【0085】この程度の消費電力であれば電池を駆動電
源とすることにより外部配線を不要とする電磁流量計を
構成することができ、電源設備のない地域での流量計測
が可能である。
With this level of power consumption, an electromagnetic flowmeter that does not require external wiring can be constructed by using a battery as a drive power source, and flow rate measurement in an area without power supply equipment is possible.

【0086】なお、電池を駆動電源とした場合には、S
/Nのレベルから瞬時流量の計測では出力揺動が若干大
きく発生しても、積算流量を測定する水道用メータとし
ての用途では、十分に使用に耐えるものが実現できる。
When a battery is used as a driving power source, S
Even if the output fluctuation fluctuates slightly in the measurement of the instantaneous flow rate from the level of / N, it can be realized that it can sufficiently withstand use as a water meter for measuring the integrated flow rate.

【0087】[0087]

【発明の効果】以上、本発明について実施の形態と共に
具体的に説明したが、各請求項に記載された発明によれ
ば、流量信号と参照電圧との比率演算はハードウエア構
成で実行し、流量演算はソフトウエアで分担して実行す
る構成するようにしたので、最新の省電力形の回路素子
を活用することにより消費電流を大幅に低減することが
でき、この結果として、電池駆動などの駆動電源の容量
が制限される用途に効果的に対応することが可能とな
る。
As described above, the present invention has been specifically described with the embodiments. According to the invention described in each claim, the calculation of the ratio between the flow rate signal and the reference voltage is executed by a hardware configuration. The flow rate calculation is configured to be shared and executed by software, so the current consumption can be significantly reduced by utilizing the latest power-saving circuit elements. It is possible to effectively cope with applications in which the capacity of the drive power supply is limited.

【0088】特に、請求項3に記載された発明によれ
ば、静電容量形の電磁流量計に応用することが可能であ
り、請求項4に記載された発明によれば、接液形の電磁
流量計に応用することが可能である。
In particular, according to the third aspect of the present invention, it is possible to apply the present invention to a capacitance type electromagnetic flow meter. It can be applied to an electromagnetic flow meter.

【0089】また、請求項5に記載された発明によれ
ば、駆動電源として内蔵電池を用いるようにしたので、
外部配線が不要で計装・保守の容易な電磁流量計を実現
することができる。
According to the fifth aspect of the present invention, since the built-in battery is used as the driving power source,
An electromagnetic flowmeter that does not require external wiring and is easy to instrument and maintain can be realized.

【0090】さらに、請求項6に記載された発明によれ
ば、積算計を用いることにより流量信号を積算流量とし
て計量するようにしたので、駆動電流が小さくてS/N
のレベルが悪く、瞬時流量の計測では出力揺動が大きい
場合でも、積算流量のみを計測する例えば水道用メータ
などの用途に対応することができる。
Further, according to the invention described in claim 6, since the flow signal is measured as the integrated flow rate by using the integrator, the driving current is small and the S / N is small.
Even if the output fluctuation is large in the measurement of the instantaneous flow rate when the level is poor, it is possible to cope with an application such as a water meter for measuring only the integrated flow rate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の1実施の形態を示すブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す実施の形態を変えた形態を示すブロ
ック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a modification of the embodiment shown in FIG.

【図3】図2に示す実施の形態の動作を説明する波形図
である。
FIG. 3 is a waveform chart for explaining the operation of the embodiment shown in FIG. 2;

【図4】図1又は図2に示す実施の形態の一部を変えた
部分構成図である。
FIG. 4 is a partial configuration diagram in which a part of the embodiment shown in FIG. 1 or FIG. 2 is changed;

【図5】従来の電磁流量計の構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a conventional electromagnetic flow meter.

【図6】図5に示す電磁流量計の励磁回路の構成を示す
回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of an excitation circuit of the electromagnetic flow meter shown in FIG.

【図7】図5に示す電磁流量計の動作を説明する波形図
である。
FIG. 7 is a waveform chart for explaining the operation of the electromagnetic flow meter shown in FIG.

【図8】図6に示す励磁回路の動作を説明する波形図で
ある。
FIG. 8 is a waveform chart illustrating the operation of the excitation circuit shown in FIG.

【図9】図5に示す電磁流量計に対して励磁電圧の変動
を補償する構成を示すブロック図である。
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration for compensating a variation in an excitation voltage with respect to the electromagnetic flow meter shown in FIG. 5;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、37 導管 11a、11b、38a、38b 検出電極 12 前置増幅器 13 ハイパスフイルタ 15、26 ホールド回路 17 信号処理部 19 タイミング回路 20 励磁回路 21 励磁コイル 22 電源回路 25、36 タイミング回路 28 電圧/周波数変換回路 33 カウンタ 34 マイクロコンピュータ 35 積分回路 10, 37 Conduit 11a, 11b, 38a, 38b Detection electrode 12 Preamplifier 13 High pass filter 15, 26 Hold circuit 17 Signal processing unit 19 Timing circuit 20 Excitation circuit 21 Excitation coil 22 Power supply circuit 25, 36 Timing circuit 28 Voltage / frequency Conversion circuit 33 Counter 34 Microcomputer 35 Integration circuit

フロントページの続き (72)発明者 田邊 誠司 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横 河電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭54−115163(JP,A) 特開 昭55−33685(JP,A) 特開 昭55−76912(JP,A) 特開 昭62−113019(JP,A) 特開 平4−372824(JP,A) 特開 平5−172602(JP,A) 特開 平5−172600(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01F 1/58 - 1/60 Continuation of the front page (72) Inventor Seiji Tanabe 2-9-132 Nakamachi, Musashino City, Tokyo Yokogawa Electric Corporation (56) References JP-A-54-115163 (JP, A) JP-A-55-33685 (JP, A) JP-A-55-76912 (JP, A) JP-A-62-113019 (JP, A) JP-A-4-372824 (JP, A) JP-A-5-172602 (JP, A) Kaihei 5-172600 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01F 1/58-1/60

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】測定流体の流量を電気信号に変換し検出電
極を介して前記流量に対応する流量信号を出力する電磁
流量計において、 励磁期間が非励磁期間より短かく間欠的に励磁電流を流
して前記測定流体に磁場を印加する励磁手段と、前記検
出電極から出力される電極間信号を交流結合して交流信
号を得る交流結合手段と、前記交流信号を前記励磁期間
の前後を含むサンプリング幅を持つサンプリング信号で
サンプルホールドしてこれを第1ホールド信号として出
力する第1サンプルホールド手段と、前記交流信号から
前記励磁電流に比例する参照電圧をサンプルスイッチに
より切り換えて前記サンプリング信号でサンプルホール
ドしてこれを第2ホールド信号として出力する第2サン
プルホールド手段と、前記第1・第2ホールド信号を用
いてこれらの比率をハードウエアで演算するハードウエ
ア演算手段と、このハードウエア演算手段の出力を用い
て前記流量信号を演算するソフトウエア演算手段を具備
することを特徴とする電磁流量計。
1. An electromagnetic flowmeter for converting a flow rate of a measurement fluid into an electric signal and outputting a flow rate signal corresponding to the flow rate via a detection electrode, wherein an excitation period is shorter than a non-excitation period and an excitation current is intermittently reduced. Exciting means for flowing and applying a magnetic field to the measurement fluid; AC coupling means for AC coupling an inter-electrode signal output from the detection electrode to obtain an AC signal; and sampling the AC signal including before and after the excitation period. First sample-and-hold means for sampling and holding with a sampling signal having a width and outputting this as a first hold signal; and sample-and-hold with the sampling signal by switching a reference voltage proportional to the excitation current from the AC signal by a sample switch. And a second sample-and-hold means for outputting this as a second hold signal, and using the first and second hold signals. An electromagnetic flowmeter comprising: hardware operation means for calculating these ratios by hardware; and software operation means for calculating the flow rate signal using the output of the hardware operation means.
【請求項2】測定流体の流量を電気信号に変換し検出電
極を介して前記流量に対応する流量信号を出力する電磁
流量計において、 励磁期間が非励磁期間より短かく間欠的に励磁電流を流
して前記測定流体に磁場を印加する励磁手段と、前記検
出電極から出力される電極間信号を交流結合して交流信
号を得る交流結合手段と、前記交流信号と前記励磁電流
に比例する参照電圧とを切り換える切換手段と、この切
換手段の出力信号を前記励磁期間の前後を含む積分時間
幅を持つサンプリング信号で積分して積分信号を出力す
る積分手段と、前記切換手段で交流信号側に切り換えら
れた状態においてこの積分時間幅の終端近傍で前記積分
信号をサンプリングしてこれを第3ホールド信号として
出力する第3ホールド手段と、前記切換手段で参照電圧
側に切り換えられた状態においてこの積分時間幅の終端
近傍で前記積分信号をサンプリングしてこれを第4ホー
ルド信号として出力する第4ホールド手段と、前記第3
・第4ホールド信号を用いてこれらの比率をハードウエ
アで演算するハードウエア演算手段と、このハードウエ
ア演算手段の出力を用いて前記流量信号を演算するソフ
トウエア演算手段を具備することを特徴とする電磁流量
計。
2. An electromagnetic flowmeter which converts a flow rate of a measurement fluid into an electric signal and outputs a flow rate signal corresponding to the flow rate via a detection electrode, wherein an excitation period is shorter than a non-excitation period and an excitation current is intermittently reduced. Exciting means for flowing and applying a magnetic field to the measurement fluid; AC coupling means for AC coupling an inter-electrode signal output from the detection electrode to obtain an AC signal; and a reference voltage proportional to the AC signal and the excitation current. Switching means for switching between the switching signal and the switching signal; an integrating means for integrating an output signal of the switching means with a sampling signal having an integration time width including before and after the excitation period to output an integrated signal; A third hold means for sampling the integrated signal in the vicinity of the end of the integration time width and outputting the sampled signal as a third hold signal; And a fourth holding means for sampling the integrated signal near the end of the integration time width and outputting the sampled signal as a fourth hold signal in the state switched to the third side.
A hardware operation means for calculating the ratio by hardware using a fourth hold signal; and a software operation means for operating the flow rate signal using an output of the hardware operation means. Electromagnetic flow meter.
【請求項3】前記検出電極は静電容量を介して流量信号
を検出することを特徴とする請求項1又は2記載の電磁
流量計。
3. The electromagnetic flowmeter according to claim 1, wherein the detection electrode detects a flow signal via a capacitance.
【請求項4】前記検出電極は測定流体に接触して流量信
号を検出することを特徴とする請求項1又は2記載の電
磁流量計。
4. The electromagnetic flowmeter according to claim 1, wherein the detection electrode contacts a measurement fluid to detect a flow signal.
【請求項5】前記励磁手段を含む各手段を動作させる駆
動電源として内蔵電池を用いることを特徴とする請求項
1又は2又は3又は4記載の電磁流量計。
5. The electromagnetic flowmeter according to claim 1, wherein a built-in battery is used as a drive power source for operating each unit including the exciting unit.
【請求項6】前記流量信号は積算計で積算流量として計
量することを特徴とする請求項1又は2又は3又は4記
載の電磁流量計。
6. An electromagnetic flow meter according to claim 1, wherein said flow signal is measured as an integrated flow rate by an integrator.
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