JP3448058B2 - 空のパイプ検出器を有する磁気流量計 - Google Patents
空のパイプ検出器を有する磁気流量計Info
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- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/56—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
- G01F1/58—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters
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- G01F1/002—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow wherein the flow is in an open channel
Description
【発明の詳細な説明】
発明の背景
この発明は、流体の流量（flow rate）を測定するた
めの磁気流量計に関する。特に、本発明は、流体のイン
ピーダンスを測定することおよび磁気流量計の空のパイ
プ状態をモニタすることに関する。
めの磁気流量計に関する。特に、本発明は、流体のイン
ピーダンスを測定することおよび磁気流量計の空のパイ
プ状態をモニタすることに関する。
電子磁気流量計において、パルス化された磁束は、測
定しているパイプを通って流れる流体の流れ方向に垂直
な方向に印加される。この磁束は、流体中に、流量の関
数として変化する電位差を誘起する。そして、この電位
差は、パイプ中に置かれた２個の電極によって検知され
る。流量計において、測定しているパイプを通って流れ
る流体のインピーダンスを検出することは有意義なこと
である。この情報は、空のパイプの状態を検知するのに
使用することができる。一つの検知方法は、複数の電
極、接地電極、および付加回路を流れる直流を使用し
て、空のパイプ状態を検知する方法である。しかし、こ
の検知方法は、電極をメッキしてしまうという不具合が
あるので、これらの電極は交換されなくてはならなくな
る。1990年11月13日に望月に対して発行された米国特許
第4969363号「流体の流量と導電率を同時に測定するこ
とのできる電子磁気流量計」は、電極に電流パルスを印
加して、コイル駆動電流が立ち上がっている間のみ流体
のインピーダンスをモニタするようした空のパイプ検出
器を開示している。大部分の流量計は、コイル駆動電流
の立上がり時間が変化するように、コイルを駆動する多
数の周波数をもっているので、この装置は必然的に、こ
の装置を異なる立上がり時間で動作させることを可能に
するタイミング回路を含むことになる。さらに、幾つか
の流量計設備は、コイルの駆動周波数が約35Hzより大き
い時に、流体のインピーダンスの測定が邪魔されるよう
な大きなケーブル容量をもつことになる。その結果、望
月の装置は低い容量のケーブル応用装置に限定され、付
加的なタイミング回路をもち、パルス化された磁束と同
期させられなければならなくなるので、流体の導電率を
連続的にモニタすることができない。
定しているパイプを通って流れる流体の流れ方向に垂直
な方向に印加される。この磁束は、流体中に、流量の関
数として変化する電位差を誘起する。そして、この電位
差は、パイプ中に置かれた２個の電極によって検知され
る。流量計において、測定しているパイプを通って流れ
る流体のインピーダンスを検出することは有意義なこと
である。この情報は、空のパイプの状態を検知するのに
使用することができる。一つの検知方法は、複数の電
極、接地電極、および付加回路を流れる直流を使用し
て、空のパイプ状態を検知する方法である。しかし、こ
の検知方法は、電極をメッキしてしまうという不具合が
あるので、これらの電極は交換されなくてはならなくな
る。1990年11月13日に望月に対して発行された米国特許
第4969363号「流体の流量と導電率を同時に測定するこ
とのできる電子磁気流量計」は、電極に電流パルスを印
加して、コイル駆動電流が立ち上がっている間のみ流体
のインピーダンスをモニタするようした空のパイプ検出
器を開示している。大部分の流量計は、コイル駆動電流
の立上がり時間が変化するように、コイルを駆動する多
数の周波数をもっているので、この装置は必然的に、こ
の装置を異なる立上がり時間で動作させることを可能に
するタイミング回路を含むことになる。さらに、幾つか
の流量計設備は、コイルの駆動周波数が約35Hzより大き
い時に、流体のインピーダンスの測定が邪魔されるよう
な大きなケーブル容量をもつことになる。その結果、望
月の装置は低い容量のケーブル応用装置に限定され、付
加的なタイミング回路をもち、パルス化された磁束と同
期させられなければならなくなるので、流体の導電率を
連続的にモニタすることができない。
それゆえ、簡単な回路をもちかつ連続的にモニタでき
る空のパイプ検出器をもち、コイル駆動周波数に依存し
ないがしかし電極を分極せず、大容量ケーブルに適用で
きる流量計を提供することが必要になる。
る空のパイプ検出器をもち、コイル駆動周波数に依存し
ないがしかし電極を分極せず、大容量ケーブルに適用で
きる流量計を提供することが必要になる。
本発明の要約
この発明は、測定パイプ中を運ばれる流体のインピー
ダンスを測定するための回路を含む電子磁気流量計を提
供することにある。この流量計は、流体の流れに実質的
に垂直な方向の、パルス化された磁束を測定パイプに印
加するための手段を含んでいる。第１と第２の電極は、
流体測定パイプの中に装着され、電気的に流体と接触し
ている。流量は、前記印加されたパルス化された磁束に
よって発生される前記第１と第２の電極間の電位差を測
定することによって検出される。インピーダンスを検出
し、それによって空のパイプ状態を検出するための回路
は、コイル駆動回路に非同期な交流電流発生装置を含ん
でいる。該交流電流発生装置から出力された電流は、前
記第１と第２の電極に、接地に対して共通（コモン）モ
ードとして印加される。合算回路は、少なくとも一つの
電極からの共通モード電流を合算する。該共通モード電
流は流体のインピーダンスの関数であり、それゆえ空ま
たは一杯のパイプ状態を示す前記電極のインピーダンス
に依存し、また該共通モード電流は二つの部分に分割さ
れる。信号処理回路は、前記共通電流の一部分が流れる
検知インピーダンスの両端の電位を検出する。検出され
た電位は、流体のインピーダンスに応じて変化し、それ
ゆえパイプが空であるか一杯であるかを示す。
ダンスを測定するための回路を含む電子磁気流量計を提
供することにある。この流量計は、流体の流れに実質的
に垂直な方向の、パルス化された磁束を測定パイプに印
加するための手段を含んでいる。第１と第２の電極は、
流体測定パイプの中に装着され、電気的に流体と接触し
ている。流量は、前記印加されたパルス化された磁束に
よって発生される前記第１と第２の電極間の電位差を測
定することによって検出される。インピーダンスを検出
し、それによって空のパイプ状態を検出するための回路
は、コイル駆動回路に非同期な交流電流発生装置を含ん
でいる。該交流電流発生装置から出力された電流は、前
記第１と第２の電極に、接地に対して共通（コモン）モ
ードとして印加される。合算回路は、少なくとも一つの
電極からの共通モード電流を合算する。該共通モード電
流は流体のインピーダンスの関数であり、それゆえ空ま
たは一杯のパイプ状態を示す前記電極のインピーダンス
に依存し、また該共通モード電流は二つの部分に分割さ
れる。信号処理回路は、前記共通電流の一部分が流れる
検知インピーダンスの両端の電位を検出する。検出され
た電位は、流体のインピーダンスに応じて変化し、それ
ゆえパイプが空であるか一杯であるかを示す。
本発明の他の実施例では、交流電流は流体信号より低
い周波数で、二つの電極間に印加される。電流分割器
は、流体のインピーダンスの関数として、電流を二つの
部分に分割し、フィルタ回路は、（空のパイプの状態を
示す）高い周波数の流体信号から流体のインピーダンス
を表す低い周波数の信号を除去する。
い周波数で、二つの電極間に印加される。電流分割器
は、流体のインピーダンスの関数として、電流を二つの
部分に分割し、フィルタ回路は、（空のパイプの状態を
示す）高い周波数の流体信号から流体のインピーダンス
を表す低い周波数の信号を除去する。
図面の簡単な説明
図１は、従来の磁気流量計のブロック図である。
図２は、本発明による空のパイプ検出回路を含む磁気
流量計の電気回路図である。
流量計の電気回路図である。
図３は、本発明の空のパイプ検出回路の簡単化された
電気回路図である。
電気回路図である。
実施例の詳細な説明
図１は、従来の磁気流量計10のブロック図である。従
来の流量計10は、電気的に接地された測定パイプ12を含
んでいる。磁気励起コイル14は、測定パイプ12に隣接し
て配置されており、一対の電極16はパイプ12の内部まで
延長して設けられている。ドライバ回路18は、コイル14
に結合されている。差動増幅器20は一対の電極16に接続
された二つの入力を有している。差動増幅器20の出力
は、流量検出回路22に接続され、該流量検出回路22は出
力回路24に接続されている。
来の流量計10は、電気的に接地された測定パイプ12を含
んでいる。磁気励起コイル14は、測定パイプ12に隣接し
て配置されており、一対の電極16はパイプ12の内部まで
延長して設けられている。ドライバ回路18は、コイル14
に結合されている。差動増幅器20は一対の電極16に接続
された二つの入力を有している。差動増幅器20の出力
は、流量検出回路22に接続され、該流量検出回路22は出
力回路24に接続されている。
その動作を説明すると、従来の流量計10は、測定パイ
プ12を通って流れる流体の流量を検出する。コイル14
は、ドライバ回路18によって発生されるパルス化された
励起電流によって励起され、パイプ12を通る流体の流れ
に実質的に垂直な方向にパルス化された磁束を提供す
る。この磁束は、流体に電位を誘起し、電極16はこれら
の電極間に電位差をもつ。差動増幅器20は、この電位差
を増幅し、流量検出回路22に増幅された出力を提供す
る。流量検出回路22は、差動増幅器20からの出力を流量
の単位に変換し、その出力を出力回路24に提供する。出
力回路24は有益な流量情報の出力を提供する。この流量
情報は、例えば、２線４−20mAプロセス制御ループによ
って伝送されることができる。
プ12を通って流れる流体の流量を検出する。コイル14
は、ドライバ回路18によって発生されるパルス化された
励起電流によって励起され、パイプ12を通る流体の流れ
に実質的に垂直な方向にパルス化された磁束を提供す
る。この磁束は、流体に電位を誘起し、電極16はこれら
の電極間に電位差をもつ。差動増幅器20は、この電位差
を増幅し、流量検出回路22に増幅された出力を提供す
る。流量検出回路22は、差動増幅器20からの出力を流量
の単位に変換し、その出力を出力回路24に提供する。出
力回路24は有益な流量情報の出力を提供する。この流量
情報は、例えば、２線４−20mAプロセス制御ループによ
って伝送されることができる。
本発明は、流量計回路装置10による流量の測定を変え
ないで、パイプ12を通って流れる流体のインピーダンス
を決定することができるようにするための、図１の従来
の流量計10に付加される回路装置を提供するものであ
る。
ないで、パイプ12を通って流れる流体のインピーダンス
を決定することができるようにするための、図１の従来
の流量計10に付加される回路装置を提供するものであ
る。
図２は、本発明による磁気流量計26の回路図である。
磁気流量計26は、流量出力を提供するのに使用される従
来の流量計10と同じ回路を含んでいる。磁気流量計26
は、接地された測定パイプ12、磁気励起コイル14および
一対の電極16（電極16Aと電極16Bとからなる）を含んで
いる。電極16A、16B間の接地に対するインピーダンス
は、流体が両電極を覆っている時は小さく、一方覆って
いない時は大きい。たとえ、流体の導電率が装置が変わ
ると、その大きさが数次に渡って変わるとしても、覆わ
れた電極と覆われない電極の間のインピーダンスの差
は、一般的には10のファクタ（factor）程度である。し
かし、1000のファクタになることもある。差動増幅器20
はバッフアアンプ30A、30Bを経て伝えられた電極16A、1
6B間の電圧差を増幅し、その出力を出力回路装置24に接
続されている流量検出回路装置22に提供する。上記した
構成からなる回路装置は、図１に示されている従来の流
量計10と同様に動作する。
磁気流量計26は、流量出力を提供するのに使用される従
来の流量計10と同じ回路を含んでいる。磁気流量計26
は、接地された測定パイプ12、磁気励起コイル14および
一対の電極16（電極16Aと電極16Bとからなる）を含んで
いる。電極16A、16B間の接地に対するインピーダンス
は、流体が両電極を覆っている時は小さく、一方覆って
いない時は大きい。たとえ、流体の導電率が装置が変わ
ると、その大きさが数次に渡って変わるとしても、覆わ
れた電極と覆われない電極の間のインピーダンスの差
は、一般的には10のファクタ（factor）程度である。し
かし、1000のファクタになることもある。差動増幅器20
はバッフアアンプ30A、30Bを経て伝えられた電極16A、1
6B間の電圧差を増幅し、その出力を出力回路装置24に接
続されている流量検出回路装置22に提供する。上記した
構成からなる回路装置は、図１に示されている従来の流
量計10と同様に動作する。
磁気流量計26は、発振器28、高入力インピーダンス増
幅器30A、30B、合算回路34、合算増幅器36および信号処
理回路38を含んでいる。発振器28は、方形波発生回路4
0、抵抗42、およびコンデンサ48を含んでいる。高イン
ピーダンス増幅器30Aは、直流阻止コンデンサ52Aを通っ
て電極16Aに接続され、抵抗44A、56A、58A、60A、コン
デンサ50A、および負帰還で接続された演算増幅器54Aを
含んでいる。“B"で終わる符号の回路部分は、“A"で終
わる回路部分と同じ構成になっている。演算増幅器54A
及び54Bからの出力は、それぞれ、合算回路34のバッフ
ァ増幅器62Aと62Bに接続されている。演算増幅器54Aと5
4Bからの出力は、また、差動増幅器20に接続され、図１
の流量を決定するために使用される。バッファ増幅器62
A、62Bからの出力は、抵抗64と66に接続され、増幅器36
へ送られる。増幅器36の出力は、信号処理回路38へ送ら
れる。
幅器30A、30B、合算回路34、合算増幅器36および信号処
理回路38を含んでいる。発振器28は、方形波発生回路4
0、抵抗42、およびコンデンサ48を含んでいる。高イン
ピーダンス増幅器30Aは、直流阻止コンデンサ52Aを通っ
て電極16Aに接続され、抵抗44A、56A、58A、60A、コン
デンサ50A、および負帰還で接続された演算増幅器54Aを
含んでいる。“B"で終わる符号の回路部分は、“A"で終
わる回路部分と同じ構成になっている。演算増幅器54A
及び54Bからの出力は、それぞれ、合算回路34のバッフ
ァ増幅器62Aと62Bに接続されている。演算増幅器54Aと5
4Bからの出力は、また、差動増幅器20に接続され、図１
の流量を決定するために使用される。バッファ増幅器62
A、62Bからの出力は、抵抗64と66に接続され、増幅器36
へ送られる。増幅器36の出力は、信号処理回路38へ送ら
れる。
図３は、本発明による空のパイプ検出回路装置の簡単
化された回路図であり、本発明の回路モデルを示してい
る。図３は、発振器28と電極16に接続された直流阻止コ
ンデンサ52を示している。電極16のインピーダンスは、
インピーダンス68によって代表的に表されている。図２
に示されている増幅器54Aの大きな入力インピーダンス
は、インピーダンス70で代表的に表されている。コンデ
ンサ72は、電極16を流量計に接続するのに使用されるケ
ーブルの容量を代表的に表している。発振器28は、流量
計に、最低と最高の幅（ピークツピーク値）が2nAで0.5
Hzの三角波電流を供給する。この周波数はコイル駆動周
波数とは無関係であり、最低の予想流量周波数より低く
設定されている。この結果、本発明は、交流および直流
流量計の両方に好適に使用することができるようにな
る。前記回路要素の好ましい定数は、直流阻止コンデン
サ52は1.0μＦであり、インピーダンス68は100kΩ（一
杯のパイプ）と10MΩ（空のパイプ）の間で変化し、コ
ンデンサ72は1000フイートの長さのケーブルに対して50
nFであり、検知インピーダンス70は109Ωである。
化された回路図であり、本発明の回路モデルを示してい
る。図３は、発振器28と電極16に接続された直流阻止コ
ンデンサ52を示している。電極16のインピーダンスは、
インピーダンス68によって代表的に表されている。図２
に示されている増幅器54Aの大きな入力インピーダンス
は、インピーダンス70で代表的に表されている。コンデ
ンサ72は、電極16を流量計に接続するのに使用されるケ
ーブルの容量を代表的に表している。発振器28は、流量
計に、最低と最高の幅（ピークツピーク値）が2nAで0.5
Hzの三角波電流を供給する。この周波数はコイル駆動周
波数とは無関係であり、最低の予想流量周波数より低く
設定されている。この結果、本発明は、交流および直流
流量計の両方に好適に使用することができるようにな
る。前記回路要素の好ましい定数は、直流阻止コンデン
サ52は1.0μＦであり、インピーダンス68は100kΩ（一
杯のパイプ）と10MΩ（空のパイプ）の間で変化し、コ
ンデンサ72は1000フイートの長さのケーブルに対して50
nFであり、検知インピーダンス70は109Ωである。
図３は空のパイプ検出回路の基本的な動作を示してい
る。流体のインピーダンスをモデル的に表しているイン
ピーダンス68は、電極の上端を越える量の流体を流すパ
イプに対する100kΩと、流体のレベルが電極を覆わない
時である空のパイプの状態に対する10MΩとの間で変化
する。これらの値は、増幅器54の入力インピーダンスよ
りはるかに小さいから、増幅器62の入力点でのインピー
ダンス70の両端の電位は、インピーダンス68の値に大き
く依存する。このように、増幅器62の出力は、パイプ12
中の流体のインピーダンスに関連したものとなる。
る。流体のインピーダンスをモデル的に表しているイン
ピーダンス68は、電極の上端を越える量の流体を流すパ
イプに対する100kΩと、流体のレベルが電極を覆わない
時である空のパイプの状態に対する10MΩとの間で変化
する。これらの値は、増幅器54の入力インピーダンスよ
りはるかに小さいから、増幅器62の入力点でのインピー
ダンス70の両端の電位は、インピーダンス68の値に大き
く依存する。このように、増幅器62の出力は、パイプ12
中の流体のインピーダンスに関連したものとなる。
図２に戻って、構成要素の一実施例の値を説明する。
方形波発生装置40は、最低と最高の幅（ピークツピーク
値）が14ボルトの0.5Hzの方形波である。抵抗42は1.0M
Ω、コンデンサ48は0.68μＦ、抵抗44Aは10MΩ、そし
て、コンデンサ50Aは47pFである。直流阻止コンデンサ5
2Aは1.0μＦ、抵抗56Aは2.2MΩ、抵抗58Aは4.41kΩ、抵
抗60Aは2.2MΩである。抵抗64と66は少なくとも100kΩ
あり、これらは実質的に同じ値である。
方形波発生装置40は、最低と最高の幅（ピークツピーク
値）が14ボルトの0.5Hzの方形波である。抵抗42は1.0M
Ω、コンデンサ48は0.68μＦ、抵抗44Aは10MΩ、そし
て、コンデンサ50Aは47pFである。直流阻止コンデンサ5
2Aは1.0μＦ、抵抗56Aは2.2MΩ、抵抗58Aは4.41kΩ、抵
抗60Aは2.2MΩである。抵抗64と66は少なくとも100kΩ
あり、これらは実質的に同じ値である。
動作を説明すると、発振器28は、0.5Hzで、約１μApp
の三角波電流信号を発生する。この三角波電流信号は、
抵抗56Aと60Aの間の接続点に印加される。この電流の一
部は、それぞれ電極16A、16B間と、電極16Aと電気的な
接地間とを流れる。この電圧降下は、次の値で与えられ
る。
の三角波電流信号を発生する。この三角波電流信号は、
抵抗56Aと60Aの間の接続点に印加される。この電流の一
部は、それぞれ電極16A、16B間と、電極16Aと電気的な
接地間とを流れる。この電圧降下は、次の値で与えられ
る。
KIppZE …（１）
ここに、ZEは電極の一つ（すなわち、Z16A）と入力結合
コンデンサと直列に接続されているケーブル容量C
52（図３においてC72とモデル化されている）との並列
結合のインピーダンスであり、Ｋは増幅器54A、54Bの電
流減衰率であり、次の式で表される。
コンデンサと直列に接続されているケーブル容量C
52（図３においてC72とモデル化されている）との並列
結合のインピーダンスであり、Ｋは増幅器54A、54Bの電
流減衰率であり、次の式で表される。
Ｋ＝Ｒ58A,B／（Ｒ58A,B＋Ｒ60A,B） …（２）
図３の例において、ケーブル容量は50nFであり、検知
インピーダンスは109Ωである。Ｒ58A,B＜＜Ｒ60A,Bで
あるから、Ｋは4.41kΩ/2.2MΩまたは1/500に近似する
ことができる。このように、流体のインピーダンスR68
が大きい（10MΩ）空のパイプ状態においては、電位差
は次の式で与えられる。
インピーダンスは109Ωである。Ｒ58A,B＜＜Ｒ60A,Bで
あるから、Ｋは4.41kΩ/2.2MΩまたは1/500に近似する
ことができる。このように、流体のインピーダンスR68
が大きい（10MΩ）空のパイプ状態においては、電位差
は次の式で与えられる。
（4.4kΩ/2.2kΩ）（１μＡ）（R68‖ZC72＋ZC52）
…（３）
R68‖ZC72は、R68とZC72の並列合成抵抗を示してい
る。（R68‖ZC72＋ZC52）は4.2MΩで置き換えることが
でき、この値は次のように簡単化することができる。
る。（R68‖ZC72＋ZC52）は4.2MΩで置き換えることが
でき、この値は次のように簡単化することができる。
（4.4kΩ/2.2kΩ）（１μＡ）（4.2MΩ）＝約8mV
…（４）
インピーダンスR68が1MΩである一杯のパイプ状態に
対しても同様の計算方法が予測できる。すなわち、増幅
器54A、Ｂの出力における接地に対する電位は、約2mVpp
であり、パイプが空の時の接地に対する電位よりも４倍
小さな値である。換言すれば、有効な電極インピーダン
スZEはパイプが空の時のそれは、一杯の時より、約４倍
大きくなる。
対しても同様の計算方法が予測できる。すなわち、増幅
器54A、Ｂの出力における接地に対する電位は、約2mVpp
であり、パイプが空の時の接地に対する電位よりも４倍
小さな値である。換言すれば、有効な電極インピーダン
スZEはパイプが空の時のそれは、一杯の時より、約４倍
大きくなる。
演算増幅器54A、54Bの出力点に現われる信号のうち、
パイプ12中の流体のインピーダンスによって生じる部分
の信号は共通（コモン）モードであり、一方、電極16A
と16B間の誘起電位によって生じる部分の流量信号は差
分信号である。増幅器54A、54Bの出力点における接地に
対する電位が増幅器62A、62Bと抵抗64と66とによって合
算される時、共通モードの信号の大きさは共に加算さ
れ、一方、差分信号の合算値は零になる。このため、増
幅器36に入力する信号は、流体のインピーダンス、すな
わち流体が電極16Aと16Bを覆う程度を表し、本質的に流
量と関わりのないものとなる。信号処理回路38は、も
し、増幅器36の出力点における接地に対する電位が予め
決められた最小のしきい値以下に落ちるなら、空のパイ
プ状態をオペレータに告げるために、警報を出力する。
信号処理回路38は、またパイプ12中の流体のインピーダ
ンスを表す出力を提供する。
パイプ12中の流体のインピーダンスによって生じる部分
の信号は共通（コモン）モードであり、一方、電極16A
と16B間の誘起電位によって生じる部分の流量信号は差
分信号である。増幅器54A、54Bの出力点における接地に
対する電位が増幅器62A、62Bと抵抗64と66とによって合
算される時、共通モードの信号の大きさは共に加算さ
れ、一方、差分信号の合算値は零になる。このため、増
幅器36に入力する信号は、流体のインピーダンス、すな
わち流体が電極16Aと16Bを覆う程度を表し、本質的に流
量と関わりのないものとなる。信号処理回路38は、も
し、増幅器36の出力点における接地に対する電位が予め
決められた最小のしきい値以下に落ちるなら、空のパイ
プ状態をオペレータに告げるために、警報を出力する。
信号処理回路38は、またパイプ12中の流体のインピーダ
ンスを表す出力を提供する。
発振器28は、電極の分極を防止するために、交流信号
を発生する。一実施例では、信号源40は流量計26を動作
させるために使用されるマイクロプロセッサであり、信
号処理回路38は三角波の最大値の期間に、増幅器36の出
力をサンプリングする。そのようなサンプリングのタイ
ミングは、ノイズの影響を低減し、また、接地に対する
電位の位相要素（in−phase component）を収集（サン
プル）する。この結果、インピーダンスの実数部分を使
用することができるようになる。
を発生する。一実施例では、信号源40は流量計26を動作
させるために使用されるマイクロプロセッサであり、信
号処理回路38は三角波の最大値の期間に、増幅器36の出
力をサンプリングする。そのようなサンプリングのタイ
ミングは、ノイズの影響を低減し、また、接地に対する
電位の位相要素（in−phase component）を収集（サン
プル）する。この結果、インピーダンスの実数部分を使
用することができるようになる。
本発明は、好ましい実施例に関して記述されたが、当
業者は、本発明の精神および範囲を逸脱せずに、変形す
ることが可能であろう。例えば、流体のインピーダンス
は、二つの電極間の差分により測定されてもよい。この
場合には、交流信号は、一方の電極に印加され、他方の
電極の出力が測定される。印加された信号の周波数は、
流量信号とは異なるものとなり、流量信号から除去され
ることができる。
業者は、本発明の精神および範囲を逸脱せずに、変形す
ることが可能であろう。例えば、流体のインピーダンス
は、二つの電極間の差分により測定されてもよい。この
場合には、交流信号は、一方の電極に印加され、他方の
電極の出力が測定される。印加された信号の周波数は、
流量信号とは異なるものとなり、流量信号から除去され
ることができる。
フロントページの続き
(56)参考文献 実開 平２−17622（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭55−167116（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01F 1/60
G01F 1/00
Claims (8)
- 【請求項１】電気的に接地された流体パイプ、 該流体パイプの近傍であって、該流体パイプを通って流
れる流体の流れに垂直な方向に磁束を提供するように向
けられた磁気コイル、 該磁気コイルに結合され、該磁気コイルを励起するドラ
イバ回路、 前記流体パイプの内部にあり、その接地に対するインピ
ーダンスが流体が前記電極を覆ったかどうかを表す一対
の電極、 流量の出力を、前記磁束によって発生される前記電極間
の電位差の関数として生成する手段、 前記一対の電極の接地に対するインピーダンスのそれぞ
れと並列に接続された第１、第２の検知インピーダン
ス、 および、該第１、第２の検知インピーダンスに結合され
た信号発生装置を具備し、 この信号発生装置は前記磁気コイルの励起と非同期であ
り、その信号は検知インピーダンスと接地に対する電極
インピーダンスとの間に配分され、その結果として、前
記第１、第２の検知インピーダンスの両端の電位差の合
算値が、流体が前記電極を覆っているかどうかを示すよ
うにした磁気流量計。 - 【請求項２】前記信号発生装置が三角波発生手段から構
成されていることを特徴とする請求の範囲１の磁気流量
計。 - 【請求項３】空のパイプ状態を表す出力を、前記両端の
電位差の合算値の関数として提供する信号処理手段をさ
らに含む請求の範囲１の磁気流量計。 - 【請求項４】電気的に接地され、これを通って流体を流
すのに適した流体パイプ、 流体の流れの方向に実質的に垂直な方向にパルス化され
た磁束を印加するコイル手段、 前記流体パイプの内部にある第１と第２の電極であっ
て、パルス化された磁束によって流体中に発生された誘
起電位を検出し、該電極の接地に対するインピーダンス
は流体のインピーダンスの関数として変化する第１と第
２の電極、 流量の出力を、前記電極間の電位差の関数として生成
し、その流量信号は前記第１と第２の電極間の差信号で
ある流量検出手段、 前記第１と第２の電極の接地に対するインピーダンスの
それぞれと並列に接続された第１、第２の検知インピー
ダンス、 および、前記第１、第２の電極と前記第１、第２の検知
インピーダンスを通る流れとに分配される電流を提供
し、その分配が電極のインピーダンスの関数であり、そ
の結果として、前記第１、第２の検知インピーダンスの
両端の電位差の合算値が流体のインピーダンスの関数と
なる電流発生装置とを具備した磁気流量計。 - 【請求項５】前記電流発生装置がコイルの励起と非同期
であり、三角波を発生することを特徴とする請求の範囲
４の磁気流量計。 - 【請求項６】空のパイプ状態を示す出力を、前記検知イ
ンピーダンスの両端の電位差の合算値の関数として提供
する検知インピーダンスに接続された信号処理手段を含
む請求の範囲４の磁気流量計。 - 【請求項７】電気的に接地され、これを通って流体を流
すのに適した流体パイプ、 流体の流れの方向に実質的に垂直な方向にパルス化され
た磁束を印加するコイル手段、 前記流体パイプの内部にある第１と第２の電極であっ
て、パルス化された磁束によって流体中に発生された誘
起電位を検出し、該電極の接地に対するインピーダンス
は流体のインピーダンスの関数として変化する第１と第
２の電極、 流量の出力を、前記電極間の電位差の関数として生成
し、その流量信号は前記第１と第２の電極間の差信号で
ある流量検出手段、 前記第１と第２の電極の接地に対するインピーダンスの
それぞれと並列に接続された第１、第２の検知インピー
ダンス、 および、前記第１と第２の電極にパルス化された磁束に
非同期な電流を印加する手段であって、流体のインピー
ダンスの関数として、該電流を第１および第２の部分に
分割し、該部分の一方における電流の大きさの合算が流
体のインピーダンスを表す手段とからなる磁気流量計。 - 【請求項８】流体が流れるパイプに接続され、流量出力
を流体の流れの割合の関数として提供する流量計と、流
体の内部に電場を誘起する磁束を供給するように励起さ
れるコイルをもち、流量の関数として変化する電位差を
検出するために流体に結合されている一対の電極をもつ
磁気流量計であって、 該一対の電極とそれぞれに対応する検知インピーダンス
に接続され、該一対の電極はパイプ中の流体のレベルと
共に変化するインピーダンスをもち、電流は前記検知イ
ンピーダンスと前記電極のインピーダンス間で分割さ
れ、その結果前記検知インピーダンスの両端の電位差の
合算値は流体のインピーダンスを表す非同期交流電流発
生装置と、 前記検知インピーダンスの両端の電位差の合算値を基準
電位と比較し、該電位差の合算値が前記基準電位より小
さい時に空のパイプ状態を示す出力を提供する該検知イ
ンピーダンスに接続された比較手段とを具備したことを
特徴とする磁気流量計。
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| US08/116,122 | 1993-09-02 | ||
| US08/116,122 US5426984A (en) | 1993-09-02 | 1993-09-02 | Magnetic flowmeter with empty pipe detector |
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ID=22365383
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| SG (1) | SG44484A1 (ja) |
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