JP3337118B2 - 電磁流量計 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、殆どの導電性流
体の流量計測に適用可能であり、特に圧損が無視できる
ことから、特にプラントや水処理設備などにおける流量
の管理，制御に好適で、非満水時の流量測定に最適な電
磁流量計に関する。
体の流量計測に適用可能であり、特に圧損が無視できる
ことから、特にプラントや水処理設備などにおける流量
の管理，制御に好適で、非満水時の流量測定に最適な電
磁流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の電磁流量計はフレミングの法則に
より、ＪＩＳ Ｚ８７６４やＪＩＳＢ７５５４にも示さ
れるように、その流量信号は液体の管内を流れる方向，
磁界の方向と互いに直交する方向に数１０μＶから数ｍ
Ｖの電圧信号として、管内を流れる流体速度に比例して
発生する。現在使用されている電磁流量計では、磁界を
発生する手段として配管の上下に配置した１対の励磁コ
イルに交番電源から電流を流すようにしており、近年は
電流波形を矩形波状とすることで、零点ドリフトや経時
変化を軽減するようにしている。
より、ＪＩＳ Ｚ８７６４やＪＩＳＢ７５５４にも示さ
れるように、その流量信号は液体の管内を流れる方向，
磁界の方向と互いに直交する方向に数１０μＶから数ｍ
Ｖの電圧信号として、管内を流れる流体速度に比例して
発生する。現在使用されている電磁流量計では、磁界を
発生する手段として配管の上下に配置した１対の励磁コ
イルに交番電源から電流を流すようにしており、近年は
電流波形を矩形波状とすることで、零点ドリフトや経時
変化を軽減するようにしている。
【０００３】交番励磁とする理由は、直流磁界励磁では
流体中に発生する流量信号が直流であるため、流体と電
極間に一定方向に流れる微弱電流で、流体と電極界面に
電気化学反応が連続的に発生し、界面状態が変化して微
弱な起電力を生じたり、界面電気抵抗が増加変動したり
するためである。これらはいずれも一定値ではなく、経
時的に変化したり、流速で変わったりして、流量信号に
とってノイズとなる。このような問題を解決すべく交番
励磁とすると、流量信号も交流となり、電気化学反応も
正，逆反応が交互に生じるため進行せず、安定な計測が
可能になるというわけである。
流体中に発生する流量信号が直流であるため、流体と電
極間に一定方向に流れる微弱電流で、流体と電極界面に
電気化学反応が連続的に発生し、界面状態が変化して微
弱な起電力を生じたり、界面電気抵抗が増加変動したり
するためである。これらはいずれも一定値ではなく、経
時的に変化したり、流速で変わったりして、流量信号に
とってノイズとなる。このような問題を解決すべく交番
励磁とすると、流量信号も交流となり、電気化学反応も
正，逆反応が交互に生じるため進行せず、安定な計測が
可能になるというわけである。
【０００４】図５にこのような電磁流量計の例を示す。
これは、流体１０１が流れる測定管１０２、および測定
管１０２の内壁に取り付けられた１対の電極１０３ａ，
１０３ｂ、測定管１０２に磁束を与える励磁コイル１０
４からなる検出器１００と、この検出器１００の励磁コ
イル１０４に電流を流す励磁回路１０５、電極１０３
ａ，１０３ｂ間に発生する電位差（磁束の強さと測定管
１０２内を流れる流体１０１の平均速度に比例する値の
電圧）を増幅する差動増幅器（ＡＭＰ）１０６、この差
動増幅器１０６によって増幅された信号を処理する演算
回路１０７よりなる変換器１０８とから構成されてい
る。
これは、流体１０１が流れる測定管１０２、および測定
管１０２の内壁に取り付けられた１対の電極１０３ａ，
１０３ｂ、測定管１０２に磁束を与える励磁コイル１０
４からなる検出器１００と、この検出器１００の励磁コ
イル１０４に電流を流す励磁回路１０５、電極１０３
ａ，１０３ｂ間に発生する電位差（磁束の強さと測定管
１０２内を流れる流体１０１の平均速度に比例する値の
電圧）を増幅する差動増幅器（ＡＭＰ）１０６、この差
動増幅器１０６によって増幅された信号を処理する演算
回路１０７よりなる変換器１０８とから構成されてい
る。
【０００５】図６は図５の動作を説明するための各部波
形図である。以下、図５の動作について図６を参照して
説明する。すなわち、測定管１０２内を流れる流体１０
１の流量を測定するときは、励磁回路１０５から図６
（ａ）で示すような励磁信号（矩形波電流）を出力して
励磁コイル１０４を励磁し、測定管１０２内に図６
（ｃ）に示すような交番磁界を発生させ、各電極１０３
ａ，１０３ｂに直流成分に起因する分極電位が発生しな
いようにしながら、電極１０３ａ，１０３ｂ間に交番磁
界による磁界の強さと、流体１０１の、平均速度に比例
する電位差を図６（ｄ）の如く発生させ、これを差動増
幅器１０６によって増幅させる。
形図である。以下、図５の動作について図６を参照して
説明する。すなわち、測定管１０２内を流れる流体１０
１の流量を測定するときは、励磁回路１０５から図６
（ａ）で示すような励磁信号（矩形波電流）を出力して
励磁コイル１０４を励磁し、測定管１０２内に図６
（ｃ）に示すような交番磁界を発生させ、各電極１０３
ａ，１０３ｂに直流成分に起因する分極電位が発生しな
いようにしながら、電極１０３ａ，１０３ｂ間に交番磁
界による磁界の強さと、流体１０１の、平均速度に比例
する電位差を図６（ｄ）の如く発生させ、これを差動増
幅器１０６によって増幅させる。
【０００６】上記動作と並行して、図６（ｃ）の方形波
電流が安定する毎に、励磁回路１０５から出力される図
６（ｂ）のようなサンプリング信号によって、演算回路
１０７にサンプリング動作を行なわせ、図６（ｅ）の如
く差動増幅器１０６から出力される流量信号を取り込ま
せるとともに、このサンプリング動作にて取り込まれる
各流量信号にもとづき所定の演算を行ない、信号ケーブ
ル１０９および検出器１００等によって構成されるルー
プ回路を横切る磁束の変化に起因するノイズや、方形波
電流の周期より長い周期を持つノイズを除去した図６
（ｆ）のような流量信号を生成し、これを表示させた
り、４−２０ｍＡの電流信号等にしてディジタル伝送す
るようにしている。
電流が安定する毎に、励磁回路１０５から出力される図
６（ｂ）のようなサンプリング信号によって、演算回路
１０７にサンプリング動作を行なわせ、図６（ｅ）の如
く差動増幅器１０６から出力される流量信号を取り込ま
せるとともに、このサンプリング動作にて取り込まれる
各流量信号にもとづき所定の演算を行ない、信号ケーブ
ル１０９および検出器１００等によって構成されるルー
プ回路を横切る磁束の変化に起因するノイズや、方形波
電流の周期より長い周期を持つノイズを除去した図６
（ｆ）のような流量信号を生成し、これを表示させた
り、４−２０ｍＡの電流信号等にしてディジタル伝送す
るようにしている。
【０００７】ところで、このような電磁流量計では、そ
の設置時、図７に示すように、上下方向に２分する電極
取り付けライン（管軸を含む水平軸線）１１０上に相対
向するように１対の電極１０３を設置するので、測定管
１０２を流れる流体１０１の非満水状態、例えば測定管
１０２内の水位が、満水状態の水位と辛うじて電極１０
３に接触する水位との中間の任意位置１１１にあると
き、その水位に応じて流量誤差が発生することが指摘さ
れている。一般に、電磁流量計は満水状態の流量が流れ
ていることを前提とし、１対の電極から得られる信号を
適宜信号変換して実流量を測定している。そこで、実際
に満水状態のときの流量計出力の流量誤差を零とする
と、或る任意の水位のときには、測定管流路断面積にお
いて約（空隙面積／全流路断面積）分のプラス流量誤差
が発生する。この問題を解決する手段として、例えば特
開平５−２２３６０５号公報に示すものが提案されてい
る（提案装置ともいう）。
の設置時、図７に示すように、上下方向に２分する電極
取り付けライン（管軸を含む水平軸線）１１０上に相対
向するように１対の電極１０３を設置するので、測定管
１０２を流れる流体１０１の非満水状態、例えば測定管
１０２内の水位が、満水状態の水位と辛うじて電極１０
３に接触する水位との中間の任意位置１１１にあると
き、その水位に応じて流量誤差が発生することが指摘さ
れている。一般に、電磁流量計は満水状態の流量が流れ
ていることを前提とし、１対の電極から得られる信号を
適宜信号変換して実流量を測定している。そこで、実際
に満水状態のときの流量計出力の流量誤差を零とする
と、或る任意の水位のときには、測定管流路断面積にお
いて約（空隙面積／全流路断面積）分のプラス流量誤差
が発生する。この問題を解決する手段として、例えば特
開平５−２２３６０５号公報に示すものが提案されてい
る（提案装置ともいう）。
【０００８】上記提案装置における非満水流量の測定原
理は以下の通りである。 （１）既知の流量Ｑを、異なる磁束密度分布ＢＡとＢＢ
で事前に測定した出力を、Ｖａ，Ｖｂとする。 （２）未知の流量ＱN を、異なる磁束密度分布ＢＡとＢ
Ｂで測定した出力を、ＶａN ，ＶｂN とする。 （３）ＶａN ，ＶｂN との比ＶｂN ／ＶａN を求め、Ｖ
ａとＶｂとの比Ｖｂ／Ｖａが、ＶｂN ／ＶａN と一致す
る流量Ｑβを上記（１）項のデータから求め、この流量
Ｑβのときの（１）項の値Ｖαβから、（１）項におけ
る流量Ｑβの条件のときの感度Ｖαβ／Ｑβを算出す
る。 （４）上記（２）項で計測したＶａN と、（３）項で得
た感度Ｖαβ／Ｑβとから、未知の流量ＱN を下記式か
ら求める。 ＱN ＝ＶａN ・Ｑβ／Ｖαβ
理は以下の通りである。 （１）既知の流量Ｑを、異なる磁束密度分布ＢＡとＢＢ
で事前に測定した出力を、Ｖａ，Ｖｂとする。 （２）未知の流量ＱN を、異なる磁束密度分布ＢＡとＢ
Ｂで測定した出力を、ＶａN ，ＶｂN とする。 （３）ＶａN ，ＶｂN との比ＶｂN ／ＶａN を求め、Ｖ
ａとＶｂとの比Ｖｂ／Ｖａが、ＶｂN ／ＶａN と一致す
る流量Ｑβを上記（１）項のデータから求め、この流量
Ｑβのときの（１）項の値Ｖαβから、（１）項におけ
る流量Ｑβの条件のときの感度Ｖαβ／Ｑβを算出す
る。 （４）上記（２）項で計測したＶａN と、（３）項で得
た感度Ｖαβ／Ｑβとから、未知の流量ＱN を下記式か
ら求める。 ＱN ＝ＶａN ・Ｑβ／Ｖαβ
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような手法では、異なる磁束密度分布ＢＡとＢＢとで、
個々の磁束分布に対応した電極間の起電力を測定するた
め、従来の電磁流量計に対して、流量の算出に必要なデ
ータを測定するのに２倍の時間を必要とし、流量計とし
て流量変化時の応答性が遅くなるという問題がある。し
たがって、この発明の課題は、流量の算出を短時間にで
きるようにし、流量変化時の応答性を低下させないよう
にすることにある。
ような手法では、異なる磁束密度分布ＢＡとＢＢとで、
個々の磁束分布に対応した電極間の起電力を測定するた
め、従来の電磁流量計に対して、流量の算出に必要なデ
ータを測定するのに２倍の時間を必要とし、流量計とし
て流量変化時の応答性が遅くなるという問題がある。し
たがって、この発明の課題は、流量の算出を短時間にで
きるようにし、流量変化時の応答性を低下させないよう
にすることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
べく、請求項１の発明では、測定管の中心を通る垂直軸
を挟む一側面と他側面に、それぞれ対として対称的に取
り付けられる少なくとも２対の電極対を備え、非満水時
の体積流量の測定が可能な電磁流量計であって、前記電
極対の各電極形状をピン形状とし、前記電極対の各々を
測定管の中心を通る水平軸に対して対称となる側面位置
に設置するようにしている。請求項２の発明では、測定
管の中心を通る垂直軸を挟む一側面と他側面に、それぞ
れ対として対称的に取り付けられる少なくとも２対の電
極対を備え、非満水時の体積流量の測定が可能な電磁流
量計であって、前記電極対の各電極形状を短冊状とし
て、測定管の周方向には測定管の中心を含む垂直軸との
交点位置から所定距離離れた位置より、測定管の中心を
含む水平軸との交点位置を越える位置まで延長して、各
電極対の各々を測定管の中心を通る水平軸に対しては対
称となる側面位置に、その長さ方向には互いに異なる位
置に偏位させて設置するようにしている。
べく、請求項１の発明では、測定管の中心を通る垂直軸
を挟む一側面と他側面に、それぞれ対として対称的に取
り付けられる少なくとも２対の電極対を備え、非満水時
の体積流量の測定が可能な電磁流量計であって、前記電
極対の各電極形状をピン形状とし、前記電極対の各々を
測定管の中心を通る水平軸に対して対称となる側面位置
に設置するようにしている。請求項２の発明では、測定
管の中心を通る垂直軸を挟む一側面と他側面に、それぞ
れ対として対称的に取り付けられる少なくとも２対の電
極対を備え、非満水時の体積流量の測定が可能な電磁流
量計であって、前記電極対の各電極形状を短冊状とし
て、測定管の周方向には測定管の中心を含む垂直軸との
交点位置から所定距離離れた位置より、測定管の中心を
含む水平軸との交点位置を越える位置まで延長して、各
電極対の各々を測定管の中心を通る水平軸に対しては対
称となる側面位置に、その長さ方向には互いに異なる位
置に偏位させて設置するようにしている。
【００１１】上記請求項１または２の発明では、前記２
つの電極対で発生する電位差が概ね同一の場合は満水状
態とし、その場合はいずれか一方の電極対に発生した電
位差にもとづき流量を求め、２つの電極対で発生する電
位差が相違する場合は非満水状態とし、その場合は両電
極対で発生する電位差の比をもとに非満水率を求め、こ
の非満水率をもとにメーター定数の補正値を求め、２つ
の電極対で発生する電位差の少なくとも１つまたは両電
位差の平均値に対し、前記補正値が適用されたメーター
定数を用いて体積流量を求めることができ（請求項３の
発明）、または、前記２つの電極対で発生する電位差が
概ね同一の場合は満水状態とし、その場合はいずれか一
方の電極対に発生した電位差にもとづき流量を求め、２
つの電極対で発生する電位差が相違する場合は非満水状
態とし、その場合は両電極対で発生する電位差の比をも
とに予め校正されているメーター定数の補正値を求め、
２つの電極対で発生する電位差の少なくとも１つまたは
両電位差の平均値に対し、前記補正値が適用されたメー
ター定数を用いて体積流量を求めることができる（請求
項４の発明）。
つの電極対で発生する電位差が概ね同一の場合は満水状
態とし、その場合はいずれか一方の電極対に発生した電
位差にもとづき流量を求め、２つの電極対で発生する電
位差が相違する場合は非満水状態とし、その場合は両電
極対で発生する電位差の比をもとに非満水率を求め、こ
の非満水率をもとにメーター定数の補正値を求め、２つ
の電極対で発生する電位差の少なくとも１つまたは両電
位差の平均値に対し、前記補正値が適用されたメーター
定数を用いて体積流量を求めることができ（請求項３の
発明）、または、前記２つの電極対で発生する電位差が
概ね同一の場合は満水状態とし、その場合はいずれか一
方の電極対に発生した電位差にもとづき流量を求め、２
つの電極対で発生する電位差が相違する場合は非満水状
態とし、その場合は両電極対で発生する電位差の比をも
とに予め校正されているメーター定数の補正値を求め、
２つの電極対で発生する電位差の少なくとも１つまたは
両電位差の平均値に対し、前記補正値が適用されたメー
ター定数を用いて体積流量を求めることができる（請求
項４の発明）。
【００１２】この発明は、左右で１対の２つの電極対
Ａ，Ｂを、測定管軸を含み磁場に直交する基準面の上下
に均等距離を隔てた面と測定管の内壁が接する位置の、
上下各々の面に設けたことが特徴である。即ち、この電
極対の各々の電極に対する重み関数（各電極に対する起
電力の寄与率：ＪＩＳ Ｂ７５５４参照）は図８（ａ）
に示すように、上下で対称の形となる。このことは、流
れが軸対称流の場合は以下のことを意味している。な
お、図８の符号Ｅが電極を示す。 （イ）満水状態：満水状態では重み関数の定義の全面積
が有効となり、電極対Ａ，Ｂに発生する電位差は同一と
なる。 （ロ）非満水状態：非満水状態では重み関数の定義の上
方部分が無効となり、電極対Ａ，Ｂの重み関数の無効部
分の面積差に相当して、電極対Ａ，Ｂに発生する電位差
が相違する。 したがって、この発明では、２つの電極対Ａ，Ｂに発生
する電位差の相違を計ることにより、非満水流量を求め
るようにしている。なお、図８（ｂ），（ｃ）は、電極
（Ｅ）の位置が測定管軸を含む水平軸位置から、それぞ
れ上，下にずれた場合の重み関数分布を示している。
Ａ，Ｂを、測定管軸を含み磁場に直交する基準面の上下
に均等距離を隔てた面と測定管の内壁が接する位置の、
上下各々の面に設けたことが特徴である。即ち、この電
極対の各々の電極に対する重み関数（各電極に対する起
電力の寄与率：ＪＩＳ Ｂ７５５４参照）は図８（ａ）
に示すように、上下で対称の形となる。このことは、流
れが軸対称流の場合は以下のことを意味している。な
お、図８の符号Ｅが電極を示す。 （イ）満水状態：満水状態では重み関数の定義の全面積
が有効となり、電極対Ａ，Ｂに発生する電位差は同一と
なる。 （ロ）非満水状態：非満水状態では重み関数の定義の上
方部分が無効となり、電極対Ａ，Ｂの重み関数の無効部
分の面積差に相当して、電極対Ａ，Ｂに発生する電位差
が相違する。 したがって、この発明では、２つの電極対Ａ，Ｂに発生
する電位差の相違を計ることにより、非満水流量を求め
るようにしている。なお、図８（ｂ），（ｃ）は、電極
（Ｅ）の位置が測定管軸を含む水平軸位置から、それぞ
れ上，下にずれた場合の重み関数分布を示している。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１はこの発明の第１の実施の形
態を示す概要図である。ここでは、管軸を通る水平面に
対して、上下に一定間隔だけ離れた上下面と測定管１０
２との交点に、電極形状がピン状の１対の上部電極１０
３ａ、１対の下部電極１０３ｂをそれぞれ設けて構成さ
れる。つまり、上部電極１０３ａの対と下部電極１０３
ｂの対とは、測定管１０２の中心を含む水平軸（一点鎖
線参照）を挟んで、ほぼ等距離（対称）に設置される。
態を示す概要図である。ここでは、管軸を通る水平面に
対して、上下に一定間隔だけ離れた上下面と測定管１０
２との交点に、電極形状がピン状の１対の上部電極１０
３ａ、１対の下部電極１０３ｂをそれぞれ設けて構成さ
れる。つまり、上部電極１０３ａの対と下部電極１０３
ｂの対とは、測定管１０２の中心を含む水平軸（一点鎖
線参照）を挟んで、ほぼ等距離（対称）に設置される。
【００１４】図２はこの発明の第２の実施の形態を示す
概要図である。図１の場合は、上部電極１０３ａの位置
までしか非満水流量を測定することができない。そこ
で、図２のように電極形状を縦，横所定大きさの短冊状
とし、測定管１０２の周方向には測定管の中心を含む垂
直軸との交点位置から所定距離離れた位置より、測定管
の中心を含む水平軸（一点鎖線参照）との交点位置を越
える位置まで延長して（図２（ａ）の矢印参照）、各電
極対の各々を測定管の中心を通る水平軸に対しては対称
となる側面位置に、その長さ方向には図２（ｂ）に示す
ように、互いに異なる位置に偏位させて設置する。
概要図である。図１の場合は、上部電極１０３ａの位置
までしか非満水流量を測定することができない。そこ
で、図２のように電極形状を縦，横所定大きさの短冊状
とし、測定管１０２の周方向には測定管の中心を含む垂
直軸との交点位置から所定距離離れた位置より、測定管
の中心を含む水平軸（一点鎖線参照）との交点位置を越
える位置まで延長して（図２（ａ）の矢印参照）、各電
極対の各々を測定管の中心を通る水平軸に対しては対称
となる側面位置に、その長さ方向には図２（ｂ）に示す
ように、互いに異なる位置に偏位させて設置する。
【００１５】換言すれば、左右で１対とする２つの電極
対１０３ａの組と１０３ｂの組を測定管の管軸を含む水
平軸に対しては互いに対称に（一定の距離を隔てて）、
管軸方向には互いに異なる位置に偏位させてそれぞれ設
置し、片側面側に設置される電極（図２（ｂ）に点線で
示す電極）と対向する側面側（図２（ｂ）に実線で示す
電極）に設置される電極は、測定管の軸方向から見たと
きは互いに重なるよう（図２（ａ）参照）に設置する。
つまり、基本的には電極の流体に漬かる部分を拡大する
ことで、検出限界を上げるようにしたものである。
対１０３ａの組と１０３ｂの組を測定管の管軸を含む水
平軸に対しては互いに対称に（一定の距離を隔てて）、
管軸方向には互いに異なる位置に偏位させてそれぞれ設
置し、片側面側に設置される電極（図２（ｂ）に点線で
示す電極）と対向する側面側（図２（ｂ）に実線で示す
電極）に設置される電極は、測定管の軸方向から見たと
きは互いに重なるよう（図２（ａ）参照）に設置する。
つまり、基本的には電極の流体に漬かる部分を拡大する
ことで、検出限界を上げるようにしたものである。
【００１６】上下電極の各電位差から未知の流量を求め
る手法について、図３を参照して説明する。すなわち、
満水のときは体積流量と電極の電位差は一義的に決定さ
れるのに対し、非満水のときは配管の設置条件（傾斜な
ど）の影響も受けるので、体積流量と電極の電位差とは
一義的な関係になく、非満水率もパラメータとして必要
になる。つまり、非満水流量を求めるには、各電極での
電位差と、各電極での電位差の比との２つのパラメータ
が必要となる。図３（ａ）は特定の非満水率のときの各
電極での電位差Ｖａ，Ｖｂと体積流量との関係を示して
おり、図３（ｂ）は電極の特定の電位差で、非満水率が
変化した場合の電位差Ｖａ，Ｖｂの比、すなわち非満水
率に相当する定数とメータ定数の補正係数との関係を示
す。
る手法について、図３を参照して説明する。すなわち、
満水のときは体積流量と電極の電位差は一義的に決定さ
れるのに対し、非満水のときは配管の設置条件（傾斜な
ど）の影響も受けるので、体積流量と電極の電位差とは
一義的な関係になく、非満水率もパラメータとして必要
になる。つまり、非満水流量を求めるには、各電極での
電位差と、各電極での電位差の比との２つのパラメータ
が必要となる。図３（ａ）は特定の非満水率のときの各
電極での電位差Ｖａ，Ｖｂと体積流量との関係を示して
おり、図３（ｂ）は電極の特定の電位差で、非満水率が
変化した場合の電位差Ｖａ，Ｖｂの比、すなわち非満水
率に相当する定数とメータ定数の補正係数との関係を示
す。
【００１７】次に、未知の体積流量で測定された各電極
対の電位差をＶａN ，ＶｂN とし、図３（ｃ）でこの電
位差の比ＶｂN ／ＶａN と同一のＶｂ／Ｖａでのメータ
定数の補正係数を求める。次いで、電位差ＶａN をもと
に図３（ｄ）でメータ定数の無補正の体積流量を求め、
さらに上記非満水率に依存するメータ定数の補正係数を
適用して、最終的な体積流量を求める。この際、各電極
対の電位差の比ＶｂN／ＶａN から非満水率を求め、さ
らに、メータ定数の補正係数を求めるようにしても良
い。
対の電位差をＶａN ，ＶｂN とし、図３（ｃ）でこの電
位差の比ＶｂN ／ＶａN と同一のＶｂ／Ｖａでのメータ
定数の補正係数を求める。次いで、電位差ＶａN をもと
に図３（ｄ）でメータ定数の無補正の体積流量を求め、
さらに上記非満水率に依存するメータ定数の補正係数を
適用して、最終的な体積流量を求める。この際、各電極
対の電位差の比ＶｂN／ＶａN から非満水率を求め、さ
らに、メータ定数の補正係数を求めるようにしても良
い。
【００１８】図４にこの発明が適用される変換部の構成
例を示す。タイミング生成回路１１２は電源からの商用
周波数信号を分周して励磁指令信号を送出し、励磁回路
１０５では励磁コイル１０４に方形波電流を流し、測定
管１０２を励磁する。この励磁による磁界ベクトルと流
体の流速ベクトルとに直交する方向に電荷が発生し、電
極対Ａ（１０３ａ）の左右の電極間，電極対Ｂ（１０３
ｂ）の左右の電極間には、水位に対応した各電極対の重
み関数，流速分布，磁界分布に対応した電位差が発生す
る。これらの電極間の電位差信号は、次段の前処理回路
１２０で、以下のような処理が行なわれる。
例を示す。タイミング生成回路１１２は電源からの商用
周波数信号を分周して励磁指令信号を送出し、励磁回路
１０５では励磁コイル１０４に方形波電流を流し、測定
管１０２を励磁する。この励磁による磁界ベクトルと流
体の流速ベクトルとに直交する方向に電荷が発生し、電
極対Ａ（１０３ａ）の左右の電極間，電極対Ｂ（１０３
ｂ）の左右の電極間には、水位に対応した各電極対の重
み関数，流速分布，磁界分布に対応した電位差が発生す
る。これらの電極間の電位差信号は、次段の前処理回路
１２０で、以下のような処理が行なわれる。
【００１９】まず、電極間の電位差信号を差動増幅器１
０６ａ，１０６ｂで増幅し、ハイパスフィルタ（ＨＰ
Ｆ）回路１１３ａ，１１３ｂで電極界面に生じる低周波
の変動成分を除去し、後段のアナログ／ディジタル（Ａ
／Ｄ）変換器１１５ａ，１１５ｂの入力が適正なレベル
となるよう、ゲイン設定回路１１４ａ，１１４ｂで増幅
率を切り換える。これを、タイミング生成回路１１２か
らの励磁周波数のｎ倍の周波数でＡ／Ｄ変換させ、次段
の処理装置からなる体積流量算出回路１２１に入力す
る。体積流量算出回路１２１では、電極電位差比演算回
路１１６で両電極対の電位差の比ＶｂN ／ＶａN を求
め、補正係数参照回路１１７でメータ定数の補正係数を
参照し、また、メータ定数参照回路１１８でメータ定数
を参照し、流量算出回路１１９で体積流量を算出する。
０６ａ，１０６ｂで増幅し、ハイパスフィルタ（ＨＰ
Ｆ）回路１１３ａ，１１３ｂで電極界面に生じる低周波
の変動成分を除去し、後段のアナログ／ディジタル（Ａ
／Ｄ）変換器１１５ａ，１１５ｂの入力が適正なレベル
となるよう、ゲイン設定回路１１４ａ，１１４ｂで増幅
率を切り換える。これを、タイミング生成回路１１２か
らの励磁周波数のｎ倍の周波数でＡ／Ｄ変換させ、次段
の処理装置からなる体積流量算出回路１２１に入力す
る。体積流量算出回路１２１では、電極電位差比演算回
路１１６で両電極対の電位差の比ＶｂN ／ＶａN を求
め、補正係数参照回路１１７でメータ定数の補正係数を
参照し、また、メータ定数参照回路１１８でメータ定数
を参照し、流量算出回路１１９で体積流量を算出する。
【００２０】
【発明の効果】この発明によれば、２対の電極対を設
け、これらの電極対に発生する電位差の相違をもとに流
量補正を行なうようにしたので、非満水での流量を正確
に測定できるようになり、従来の満水用流量計と同程度
の頻度で繰り返し測定が可能である。また、満水状態で
も従来のものと同等の精度で測定が可能である、などの
利点が得られる。
け、これらの電極対に発生する電位差の相違をもとに流
量補正を行なうようにしたので、非満水での流量を正確
に測定できるようになり、従来の満水用流量計と同程度
の頻度で繰り返し測定が可能である。また、満水状態で
も従来のものと同等の精度で測定が可能である、などの
利点が得られる。
【図１】この発明の第１の実施の形態を示す断面図であ
る。
る。
【図２】この発明の第２の実施の形態を示す断面図であ
る。
る。
【図３】電極からの電位差より非満水流量を求める手法
の説明図である。
の説明図である。
【図４】この発明が適用される変換部の構成を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図５】従来例を示すブロック図である。
【図６】図５の動作説明図である。
【図７】非満水状態の説明図である。
【図８】電極位置による重み関数の説明図である。
１０２…測定管、１０３，１０３ａ，１０３ｂ…電極、
１０４…励磁コイル、１０５…励磁回路、１０６，１０
６ａ，１０６ｂ…差同増幅回路、１１２…タイミング生
成回路、１１３ａ，１１３ｂ…ハイパスフィルタ（ＨＰ
Ｆ）回路、１１４ａ，１１４ｂ…ゲイン設定回路、１１
５ａ，１１５ｂ…Ａ／Ｄ変換回路、１１６…電極電位差
比演算回路、１１７…補正係数参照回路、１１８…メー
タ定数参照回路、１１９…流量算出回路、１２０…前処
理回路、１２１…体積流量算出回路。
１０４…励磁コイル、１０５…励磁回路、１０６，１０
６ａ，１０６ｂ…差同増幅回路、１１２…タイミング生
成回路、１１３ａ，１１３ｂ…ハイパスフィルタ（ＨＰ
Ｆ）回路、１１４ａ，１１４ｂ…ゲイン設定回路、１１
５ａ，１１５ｂ…Ａ／Ｄ変換回路、１１６…電極電位差
比演算回路、１１７…補正係数参照回路、１１８…メー
タ定数参照回路、１１９…流量算出回路、１２０…前処
理回路、１２１…体積流量算出回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01F 1/58
Claims (4)
- 【請求項１】 測定管の中心を通る垂直軸を挟む一側面
と他側面に、それぞれ対として対称的に取り付けられる
少なくとも２対の電極対を備え、非満水時の体積流量の
測定が可能な電磁流量計であって、 前記電極対の各電極形状をピン形状とし、前記電極対の
各々を測定管の中心を通る水平軸に対して対称となる側
面位置に設置してなることを特徴とする電磁流量計。 - 【請求項２】 測定管の中心を通る垂直軸を挟む一側面
と他側面に、それぞれ対として対称的に取り付けられる
少なくとも２対の電極対を備え、非満水時の体積流量の
測定が可能な電磁流量計であって、 前記電極対の各電極形状を短冊状として、測定管の周方
向には測定管の中心を含む垂直軸との交点位置から所定
距離離れた位置より、測定管の中心を含む水平軸との交
点位置を越える位置まで延長して、各電極対の各々を測
定管の中心を通る水平軸に対しては対称となる側面位置
に、その長さ方向には互いに異なる位置に偏位させて設
置したことを特徴とする電磁流量計。 - 【請求項３】 前記２つの電極対で発生する電位差が概
ね同一の場合は満水状態とし、その場合はいずれか一方
の電極対に発生した電位差にもとづき流量を求め、２つ
の電極対で発生する電位差が相違する場合は非満水状態
とし、その場合は両電極対で発生する電位差の比をもと
に非満水率を求め、この非満水率をもとにメーター定数
の補正値を求め、２つの電極対で発生する電位差の少な
くとも１つまたは両電位差の平均値に対し、前記補正値
が適用されたメーター定数を用いて体積流量を求めるこ
とを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の電
磁流量計。 - 【請求項４】 前記２つの電極対で発生する電位差が概
ね同一の場合は満水状態とし、その場合はいずれか一方
の電極対に発生した電位差にもとづき流量を求め、２つ
の電極対で発生する電位差が相違する場合は非満水状態
とし、その場合は両電極対で発生する電位差の比をもと
に予め校正されているメーター定数の補正値を求め、２
つの電極対で発生する電位差の少なくとも１つまたは両
電位差の平均値に対し、前記補正値が適用されたメータ
ー定数を用いて体積流量を求めることを特徴とする請求
項１または２のいずれかに記載の電磁流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02691497A JP3337118B2 (ja) | 1997-02-10 | 1997-02-10 | 電磁流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02691497A JP3337118B2 (ja) | 1997-02-10 | 1997-02-10 | 電磁流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10221135A JPH10221135A (ja) | 1998-08-21 |
| JP3337118B2 true JP3337118B2 (ja) | 2002-10-21 |
Family
ID=12206485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02691497A Expired - Fee Related JP3337118B2 (ja) | 1997-02-10 | 1997-02-10 | 電磁流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3337118B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101900586A (zh) * | 2009-05-28 | 2010-12-01 | 横河电机株式会社 | 电磁流量计 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102023037B (zh) * | 2010-11-24 | 2012-01-04 | 上海华强浮罗仪表有限公司 | 一种非满管电磁流量计 |
| CN110715694A (zh) * | 2018-07-11 | 2020-01-21 | 浙江大学 | 一种多功能流量实验装置 |
| US11365995B2 (en) * | 2018-09-28 | 2022-06-21 | Georg Fischer Signet Llc | Magnetic flowmeter including auxiliary electrodes upstream and downstream of the pair of measuring electrodes and an adjustable brace |
-
1997
- 1997-02-10 JP JP02691497A patent/JP3337118B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101900586A (zh) * | 2009-05-28 | 2010-12-01 | 横河电机株式会社 | 电磁流量计 |
| CN101900586B (zh) * | 2009-05-28 | 2013-01-02 | 横河电机株式会社 | 电磁流量计 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10221135A (ja) | 1998-08-21 |
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