JP3199460B2 - 磁気流量測定装置のエラー検出回路 - Google Patents
磁気流量測定装置のエラー検出回路Info
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Description
イプを通過する際少なくとも2つの電極と接して流動
し、この電極による検出結果により測定回路が流量を検
出する流量測定装置に関する。
の両側に少なくとも2つのコイルと、少なくとも1組の
電極とが配置されている。電極は導管の内側の表面に隣
接しており、かつ、導管の軸およびコイルの共通の軸を
含む平面に対して対称に配置されている。また、この種
の装置は、コイルに対する励磁回路および評価回路を有
しており、励磁回路は同方向の磁界および反対方向の磁
界を発生させるべくコイルに励磁し、評価回路は媒体の
流量に比例したデータ信号を出力するために電極の1つ
に接続されている。
来の流量測定装置においては、計測される流体により対
応する電極上に絶縁層が堆積されたり、対応する電極へ
の接続が切断されたり、あるいは、他の何等かの方法
で、流体と基準電位との間の導電性の流れが乱れされた
りすることにより、システム内に乱れが生じるという問
題があった。
たもので、測定回路の前に、システム内の乱れが生じた
場合、特に測定回路への入力のうち1個でも絶縁した場
合に、その絶縁に反応して信号を出力することができる
磁気流量測定装置のエラー検出回路を提供することを目
的とする。
流体に接した2つの電極と、前記2つの電極の信号に基
づいて該流体の流量を検出する測定回路とを具備する磁
気流量測定装置について、該装置の異常を検出するエラ
ー検出回路であって、前記2つの電極の信号を個別に基
準電位に切り換えるスイッチ回路と、前記スイッチ回路
を通して得られる2つの電極の信号の絶対値の大きさが
異なる場合、およびまたは、前記スイッチ回路を通して
得られる2つの電極の信号のノイズ成分が異なる場合、
アラーム信号を出力するアラーム回路とを具備すること
を特徴とする。 請求項2記載の発明は、請求項1記載の
エラー検出回路において、インピーダンス変換器(1
2,13、または、37)が、電極(4,5)の少なく
とも一方とスイッチ回路(12,13、または、37)
の入力端との間に接続されており、相対的に高い入力イ
ンピーダンスと相対的に低い出力インピーダンスを有す
ることを特徴とする。 請求項3記載の発明は、請求項1
あるいは2のいずれかに記載のエラー検出回路におい
て、スイッチ回路(12,13、または、37)によ
り、電極(4,5)からの入力信号が連続的に、各々測
定回路への入力より切り離され、基準電位に切り換えら
れる得ることを特徴とする。 請求項4記載の発明は、請
求項1から3のいずれかに記載のエラー検出回路におい
て、測定回路の入力端が、信号増幅器(16)の入力端
と接続されることを特徴とする。 請求項5記載の発明
は、請求項1から4のいずれかに記載のエラー検出回路
において、信号増幅器(16)からの出力が、マルチプ
レクサ(18)に供給され、A/D変換器(20)に供
給されて、測定要素(24,27に接続,30に接続,
35に接続)のうち少なくとも1個に供給されることを
特徴とする。 請求項6記載の発明は、請求項5記載のエ
ラー検出回路において、マイクロプロセッサ(22)
が、スイッチ回路(12,13、または、37)および
マルチプレクサ(18)を制御することを特徴とする。
請求項7記載の発明は、請求項5あるいは6のいずれか
に記載のエラー検出回 路において、付加的なマイクロプ
ロセッサ(18)への入力(46より)が磁気励磁電流
に比例した電圧を保持することを特徴とする。 請求項8
記載の発明は、請求項1から7のいずれかに記載のエラ
ー検出回路において、出力装置として、英数字の液晶表
示装置(24)およびまたはトータライザ(27に接
続)およびまたはバイナリ・パルス素子(30に接続)
およびまたはフォトカプラ(36に接続)が、配置され
ていることを特徴とする。 請求項9記載の発明は、請求
項1から7のいずれかに記載のエラー検出回路におい
て、スイッチ回路が、電極(4)を測定回路の対応する
入力端と切り離す時、高周波発振器(38)を少なくと
も1個の電極(4)に接続させ、また、ハイパスフィル
タが、信号増幅器(16)からの出力端とマルチプレク
サ(18)への入力端の間に取り付けられていることを
特徴とする。 請求項10記載の発明は、請求項1記載の
エラー検出回路において、2つの電極の信号を加算する
加算回路と、前記加算回路の加算値がしきい値を超える
と、アラーム発信器(Alarm1)を駆動するしきい
値スイッチとを具備することを特徴とする。 請求項11
記載の発明は、請求項1または10のいずれかに記載の
エラー検出回路において、2つの電極の信号を加算する
加算回路と、前記加算回路の加算値を濾波するハイパス
フィルタと、前記ハイパスフィルタの出力を復調する復
調器と、前記復調器の出力がしきい値を超えると、アラ
ーム発信器(Alarm2)を駆動するしきい値スイッ
チとを具備することを特徴とする。
して流動することにより、電極(4,5)が信号をアラ
ーム回路(12,13、52,54、または、52,5
6,58,60、または、62,64,66,68)に
出力する。アラーム回路は、両電極(4,5)からの信
号(+US,−US)の絶対値の大きさが異なる場合、あ
るいは、該信号のノイズ成分が異なる場合や、高周波信
号(UG)の乱れが生じる場合に、アラーム信号を出力
する。
この発明の実施例について説明する。図1はこの発明の
第1実施例による回路図であり、図2は第2実施例によ
る回路図である。図3は、2極の磁界が発生するとき
の、診断時間間隔および測定時間間隔における電流の波
形曲線を示す。図4は、2極の正弦磁界が発生するとき
の、診断時間間隔および測定時間間隔における電流の波
形曲線を表す。
は、計器パイプ1が示されており、コイル2,3により
発生する磁界がこの計器パイプ1を垂直に通過してい
る。励磁電流IEERは、直列に接続されたコイル2,3
を通過している。なお、このコイルは、平行に接続され
てもよい。電極4,5は、磁界の縦方向の軸に垂直に、
計器パイプ1の両側に配置されている。この電極4,5
上に、流体の流速に本質的に比例した電圧が発生する。
は、導線6,7によりインピーダンス変換器8,9の入
力端に接続されている。このインピーダンス変換器8,
9は、相対的に高い入力インピーダンスと、相対的に低
い出力インピーダンスとを有し、電極4,5に近接して
配置されている。インピーダンス変換器8,9の出力端
は、導線10,11により、2極式のスイッチ12,1
3の端子12a,13aに接続されている。スイッチ1
2,13の他の端子12b,13bは、基準電位に接続
されている。スイッチ12,13の出力端は、導線1
4,15により、信号増幅器16の2つの入力端に各々
接続されている。信号増幅器16の出力端は、導線17
によりマルチプレクサ18に接続されている。マルチプ
レクサ18の出力端は、導線19によりA/D変換器2
0の1個の入力端に接続されている。A/D変換器20
の出力端は、導線21によりマイクロプロセッサ22の
1個の入力端に接続されている。マイクロプロセッサ2
2は、導線31を通してマルチプレクサ18を、導線3
2,33を通してスイッチ12,13を、制御してい
る。
23により英数字の液晶表示装置24に接続され、導線
25によって、導線27により任意のトータライザに接
続されている電流出力回路26に接続されている。ま
た、導線28によって、導線30により任意のバイナリ
・パルス出力装置に接続されているバイナリ・パルス出
力回路29に接続されている。また、導線34によっ
て、導線36により任意のフォトカプラ装置に接続され
ているフォトカプラパルス出力回路35に接続されてい
る。
通してマイクロプロセッサ22により制御される。マイ
クロプロセッサ22は、図1に示す状態に両スイッチを
セットするか、または、端子12bまたは13bを通し
てスイッチ12,13のどちらか一方を基準電位にセッ
トするか、または、端子12b,13bを通して両スイ
ッチ12,13を基準電位にセットする。
時、電極4,5からの信号電圧は、等しくはあるが極性
が異なっている。例えば、インピーダンス変換器8より
出力される信号の電圧は振幅+USを持ち、インピーダ
ンス変換器9より出力される信号の電圧は振幅−USを
持つ。そして、信号増幅器16より増幅信号U=k(2
US)(kは比例定数)が出力される。この増幅信号
は、図3に示す測定時間間隔TMの間にのみ使用され
る。診断時間間隔T2の間は、スイッチ13は端子13
bにより基準電位に接続されている。診断時間間隔T3
の間は、スイッチ12は端子12bにより基準電位に接
続されている。また、診断時間間隔T4の間は、両スイ
ッチ12,13ともに端子12b,13bにより基準電
位に接続されている。ここで、以上の診断時間間隔
T2,T3,T4の総継続時間を、TDとする。
T3の間は、信号増幅器16からの出力信号は信号Uの
半分の振幅、すなわち1/2・Uである。これらの信号
は、A/D変換器20においてデジタル信号に変換さ
れ、マイクロプロセッサ22により評価され、”err
or free”と表示される。
る場合、対応するインピーダンス変換器8または9の入
力端にバイアス電流が流れ込まない。これにより、イン
ピーダンス変換器8または9の出力が飽和し、信号増幅
器16の出力信号が飽和して、マイクロプロセッサ22
により検知され”error”と表示される。
2a,13a、または、12a,13b、または、12
b,13aに接続されるため、マイクロプロセッサは、
電極4または電極5、あるいは両電極4,5が絶縁層に
より覆われていないか、あるいは、スイッチ12および
13の入力と基準電位との間に他の何等かの乱れが生じ
ていないかを、認識することができる。
間における信号増幅器16の出力信号の変化と、時間t
Stでの診断時間間隔T3における信号の乱れの様相を、
概略的に示している。信号は、例えばUmaxまで上昇す
る。時間tStにおける信号の極性は決定され得ないの
で、信号はUmaxまで上昇するか、またはUminまで下降
する。
器16より送信される信号の頂点における大きな信号の
乱れを検知する。
に形成されるとすれば、電極からの電極信号におけるノ
イズ成分もまた結局増加する。マイクロプロセッサ22
はまた、このノイズ成分の増加も検知する。同じ理由に
より、マイクロプロセッサ22は、電極4,5各々にお
ける積層の相違により生じる電極信号のノイズ成分を
も、特に電極信号が完全に消滅する前に、検知すること
ができる。
部に配置されるアースリングを通して基準電位に接続さ
れている。マイクロプロセッサ22は、アースリングが
絶縁層により覆われていないかを検知する。
たは7の一方が切断されていないか、あるいは両導線
6,7が切断されていないかを検知する。また、導電性
の流れが、電極4,5の少なくとも一方と基準電位との
間、あるいは、導線6,7の少なくとも一方と基準電位
との間に生じるかをも、検知する。
変換器8,9が除かれたとしても、本質的に同じであ
る。しかし実際には、インピーダンス変換器8,9が除
かれることにより、導線6,10,14、または、7,
11,15の端部各々が高いインピーダンスに接続され
るので、マイクロホンのような障害が生じる。
バイアス抵抗器により供給されることも可能である。し
かしそうすることにより、電極4または5が絶縁された
ときや、アースリングが絶縁されたとき、あるいは導線
6または7が切断されたときにも、飽和が起こらなくな
る。しかし回路はまだ、非対称な電極のインピーダンス
を検知することができる。それは前述したように、この
ようなインピーダンスにより電極4,5の信号における
ノイズ成分が増加するからである。回路はまた、電極
4,5と基準電位との間の導電性の流れと同様に、導線
6,7内の切断や、導線6または7の基準電位との接触
をも検知する。
示す時間間隔TMの間においてのみ、測定される。しか
し、図4に示すように、バイポーラ正弦磁界が使用され
ると、信号は連続して測定される。測定時間間隔TM
は、半周期全体を含むように延長される。もし診断が必
要ならば、診断時間間隔t2,t3,t4が対応する測定
時間間隔TMに置き換わることが可能であり、前述のよ
うな診断が成される。当然、測定信号は、総診断時間間
隔TDの間は消滅する。
て、コイル2,3と直列に接続されている抵抗器46が
供給されている。この抵抗器46により、励磁電流I
ERRに比例した電圧が誘導され、この電圧は導線45に
より増幅器47に供給され、導線48を通ってマルチプ
レクサ18の入力端に供給される増幅信号となる。信号
増幅器16の出力信号と導線48上の基準電圧が同時に
測定されることにより、信号増幅器16からの信号の評
価が総診断時間間隔TDの間においてなされることが可
能となる。
である。図2に示す回路図において、スイッチ37が配
置されている。このスイッチ37は、導線6と導線14
とを接続させたり、あるいは、導線14を端子37aを
通して基準電位に接続させ、導線6を端子37bを通し
て高周波発振器38に接続させたりする。高周波数発振
器38は、後者の場合に電極に電流を供給する。増幅器
16の出力信号は、導線41によりハイパスフィルタ3
9の入力端と接続されており、ハイパスフィルタ39の
出力端は、導線42によりマルチプレクサ18に接続さ
れている。高周波発振器38が電極4と接続されている
とき、マイクロプロセッサ22は、高周波発振器38か
らの信号が乱れているか否かを判定することができ、そ
れにより乱れの分析を行うことができる。このように乱
れを分析することにより、電極4、5の少なくとも一方
が絶縁層により覆われていないか、あるいは、導電性の
流れが電極4,5の少なくとも一方と基準電位の間に生
じていないか、または、導線6,7の少なくとも一方が
切断されていないか、導線6,7の少なくとも一方が基
準電位に導電的に接続されていないかが判定される。
である。図6に示す図において、加算回路52が配置さ
れている。この加算回路52の入力端は、導線70,7
2により電極4,5に接続されており、出力端は、導線
74によりしきい値スイッチ54に接続されている。ま
た、しきい値スイッチ54の出力端は、導線76により
アラーム発信器Alarm1に接続されている。加え
て、電極4,5は入力増幅器71の入力端に接続されて
いる。入力増幅器71は、導線73によりローパスフィ
ルタ50に接続されている。ローパスフィルタ50の出
力端は、導線75により増幅器16を通して、導線17
へ接続されている。この増幅器16は測定回路のような
役割を果たす。導線17上の出力電圧は通常U=k(2
US)である。
と−USの絶対値が等しくない場合、乱れ状態が生じ、
加算回路52の出力電圧が0でなくなる。そして、しき
い値スイッチ54は、導線76を通してアラーム送信器
においてアラーム信号Alarm1を出力する。
力端はまた、導線80によりハイパスフィルタ56に接
続されている。このハイパスフィルタ56の出力端は、
導線82により復調器58に接続されている。また、復
調器58の出力端は、導線84によりしきい値スイッチ
60に接続され、しきい値スイッチ60の出力端は、導
線86により第2のアラーム発生器Alarm2に接続
されている。
Sおよび−USにおいて異なる。これにより、導線80に
おいて高周波信号が発生し、アラーム発生器Alarm
2が作用することとなる。
たはAlarm2のどちらか一方のみを使用して、検知
することが可能である。
対称が生じる場合、加算回路52は出力信号を発生させ
る。非対称は、例えば、以下のような原因により生じ
る。 電極4,5の少なくとも一方の表面に絶縁層が生じる
場合。 電極4,5の少なくとも一方が接地短絡を起こす場
合。 導線6,7,70,72の少なくとも1本が断線する
場合。 導線6,7,70,72の少なくとも1本が接地短絡
を起こす場合。 電極4,5の少なくとも一方の表面上に絶縁層が増加
することにより、電極4,5におけるインピーダンスが
不均等になる場合。
7に示す回路図は、以下の点において、図6に示す回路
図と異なる。図7において、高周波発振器62により高
周波信号UGが出力される。この高周波発振器62は、
導線90により対応するバンドパスフィルタ64に接続
され、導線88を通って導線6に電流を供給している。
バンドパスフィルタ64の出力端は、導線92により復
調器66に接続されており、復調器66は導線94によ
りしきい値スイッチ66に接続されている。しきい値ス
イッチ68の出力端は、導線66によりアラーム発信器
Alarm3に接続されている。
導線7に出力される場合、乱れにより、バンドパスフィ
ルタ64の出力信号が0かあるいはほとんど0になり、
アラーム発信器Alarm3が反応する。
生じる。 電極4,5の少なくとも一方の表面に絶縁層が生じる
場合。 導線6,7,88,90の少なくとも1本が断線する
場合。 導線6,7,88,90の少なくとも1本が接地短絡
を起こす場合。 電極4,5の少なくとも一方が接地短絡を起こす場
合。
一方かまたは両方において、図6に示す回路と結合され
ることが可能である。
2,Alarm3に接続されている出力導線78,8
6,96は、図1および図2に示すように、マイクロプ
ロセッサに接続されることができる。マイクロプロセッ
サは、いくつかの信号を評価し、表示装置、およびまた
はバイナリ出力装置に、適当なエラーメッセージを供給
することができる。
S,−USの通常の評価および励磁電流の時間作用から
は、影響を受けない。
ば、磁気流量測定装置において、システム内の乱れ、特
に測定回路への入力のうち1個でも絶縁した場合に、測
定回路の前に絶縁に反応した信号を出力することができ
るという効果がある。
のエラー検出回路の構成を示す回路図である。
のエラー検出回路の構成を示す回路図である。
発生させた場合の励磁電流を示す波形図である。
界を発生させた場合の励磁電流を示す波形図である。
よび乱れの発生時における信号増幅器の出力信号を示す
波形図である。
のエラー検出回路の構成を示す回路図である。
のエラー検出回路の構成を示す回路図である。
7,70,72,88,90…導線、8,9…インピー
ダンス変換器、12,13,37…スイッチ、16…信
号増幅器、18…マルチプレクサ、20…A/D変換
器、22…マイクロプロセッサ、38…高周波発振器、
52…加算回路、56…ハイパスフィルタ、62…高周
波発振器
Claims (11)
- 【請求項1】 流体に接した2つの電極と、前記2つの
電極の信号に基づいて該流体の流量を検出する測定回路
とを具備する磁気流量測定装置について、該装置の異常
を検出するエラー検出回路であって、 前記2つの電極の信号を個別に基準電位に切り換えるス
イッチ回路と、 前記スイッチ回路を通して得られる2つの電極の信号の
絶対値の大きさが異なる場合、およびまたは、前記スイ
ッチ回路を通して得られる2つの電極の信号のノイズ成
分が異なる場合、アラーム信号を出力するアラーム回路
と を具備する ことを特徴とするエラー検出回路。 - 【請求項2】 インピーダンス変換器(12,13、ま
たは、37)が、電極(4,5)の少なくとも一方とス
イッチ回路(12,13、または、37)の入力端との
間に接続されており、相対的に高い入力インピーダンス
と相対的に低い出力インピーダンスを有することを特徴
とする請求項1記載のエラー検出回路。 - 【請求項3】 スイッチ回路(12,13、または、3
7)により、電極(4,5)からの入力信号が連続的
に、各々測定回路への入力より切り離され、基準電位に
切り換えられる得ることを特徴とする請求項1あるいは
2のいずれかに記載のエラー検出回路。 - 【請求項4】 測定回路の入力端が、信号増幅器(1
6)の入力端と接続されることを特徴とする請求項1か
ら3のいずれかに記載のエラー検出回路。 - 【請求項5】 信号増幅器(16)からの出力が、マル
チプレクサ(18)に供給され、A/D変換器(20)
に供給されて、測定要素(24,27に接続,30に接
続,35に接続)のうち少なくとも1個に供給されるこ
とを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のエラ
ー検出回路。 - 【請求項6】 マイクロプロセッサ(22)が、スイッ
チ回路(12,13、または、37)およびマルチプレ
クサ(18)を制御することを特徴とする請求項5記載
のエラー検出回路。 - 【請求項7】 付加的なマイクロプロセッサ(18)へ
の入力(46より)が磁気励磁電流に比例した電圧を保
持することを特徴とする請求項5あるいは6のいずれか
に記載のエラー検出回路。 - 【請求項8】 出力装置として、英数字の液晶表示装置
(24)およびまたはトータライザ(27に接続)およ
びまたはバイナリ・パルス素子(30に接続)およびま
たはフォトカプラ(36に接続)が、配置されているこ
とを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載のエラ
ー検出回路。 - 【請求項9】 スイッチ回路が、電極(4)を測定回路
の対応する入力端と切り離す時、高周波発振器(38)
を少なくとも1個の電極(4)に接続させ、また、ハイ
パスフィルタが、信号増幅器(16)からの出力端とマ
ルチプレクサ(18)への入力端の間に取り付けられて
いることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載
のエラー検出回路。 - 【請求項10】 2つの電極の信号を加算する加算回路
と、 前記加算回路の加算値がしきい値を超えると、アラーム
発信器(Alarm1)を駆動するしきい値スイッチと
を具備することを特徴とする請求項1記載のエラー検出
回路。 - 【請求項11】 2つの電極の信号を加算する加算回路
と、 前記加算回路の加算値を濾波するハイパスフィルタと、 前記ハイパスフィルタの出力を復調する復調器と、 前記復調器の出力がしきい値を超えると、アラーム発信
器(Alarm2)を駆動するしきい値スイッチと を具
備することを特徴とする請求項1または10のいずれか
に記載のエラー検出回路。
Applications Claiming Priority (2)
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