JP3469125B2 - 電磁流量計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁流量計に関
し、特に所定矩形波の交流励磁電流により流路内の流体
に磁界を印加し、電極から得られた流体の信号起電力を
含む検出信号をサンプリングして信号処理することによ
り計測流量を得る電磁流量計に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、正負極性の信号起電力の差から
流量信号を検出する電磁流量計は、図７に示すような構
成となっている。同図において、１０は所定の交流励磁
電流に基づいて流路内の流体に磁界を印加し、流体に発
生した信号起電力を検出信号として検出出力する検出
器、１１は検出器１０に対して所定の交流励磁電流を出
力するとともに、検出器１０からの検出信号を信号処理
することにより流路内の流量を算出出力する変換器であ
る。

【０００３】励磁部８は、スイッチング部９からの励磁
信号９Ｂに基づいて矩形波からなる所定周波数の交流励
磁電流を出力する。検出器１０の励磁コイル１０Ｄは、
変換器１１からの交流励磁電流により励磁されて、流路
１０Ｃ内を流れる流体に対して所定の磁界を印加し、こ
れにより流体の流速に応じた振幅を有する信号起電力が
発生する。この信号起電力は、流路１０Ｃの内壁であっ
て対向する位置に設けられた電極１０Ａ，１０Ｂにより
検出され、検出信号として変換器１１に出力される。

【０００４】変換器１１では、ＡＣ増幅部１において、
検出器１０からの出力を交流増幅し交流流量信号２とし
て出力する。なお、ＡＣ増幅部１には、検出器１０から
得られた検出信号のうち低周波数成分を減衰させること
により、この検出信号に混入する低周波ノイズを減衰す
るハイパスフィルタ（ＨＰＦ）が設けられている。

【０００５】サンプルホールド部３では、スイッチング
部９からのスイッチング信号９Ａに基づいて、サンプリ
ング回路３１，３２のスイッチ３１Ｓ，３２Ｓを制御す
ることにより、ＡＣ増幅部１からの交流流量信号２のう
ち、正側および負側をそれぞれサンプリングし直流流量
信号３Ａとして出力する。演算処理部６は、Ａ−Ｄ変換
部５を介してサンプルホールド部３からの直流流量信号
３Ａをディジタル情報として取り込み、所定の演算処理
を実行することにより所望の計測流量値を算出し、出力
部７で所定の信号に変換して出力する。

【０００６】図８は、図７に示した従来の電磁流量計の
サンプリング動作を示すタイミングチャートであり、９
Ｂはスイッチング部９からの励磁信号、２はサンプルホ
ールド部３へ入力される交流流量信号である。また、３
１Ｓ，３２Ｓはスイッチング部９からのサンプリング信
号９Ａに基づいて動作するスイッチであり、交流流量信
号２のサンプリング期間（斜線部）が規定される。

【０００７】この場合、サンプリング期間は、その波形
安定性から励磁信号９Ｂ（交流流量信号２）の各パルス
の後縁付近に設けられており、サンプルホールド部３で
は、このサンプリング期間だけスイッチ３１Ｓ，３２Ｓ
をそれぞれ短絡して交流流量信号２を積分し、直流流量
信号３Ａとして出力する。なお、交流流量信号２が正側
の場合には、スイッチ３１Ｓのみが短絡され、交流流量
信号２が負側の場合には、スイッチ３２Ｓのみが短絡さ
れる。

【０００８】ここで、交流流量信号２に、ＡＣ増幅部１
のＨＰＦでは除去できないノイズ、例えば商用電源周波
数５０／６０Ｈｚと等しい周波数のノイズなどが混入し
た場合には、サンプルホールド部３の動作特性に起因し
て、ここから出力される直流流量信号３Ａにふらつき６
１が発生する。例えば、図８では、流量を一定に保持し
た場合の交流流量信号２に、この種のノイズが混入して
いる状態を示している。

【０００９】この場合、交流流量信号２には、隣接する
各パルス波形のサンプリング期間で、混入したノイズの
振幅により、それぞれ誤差ｄ０〜ｄ７が生じる。この誤
差ｄ０〜ｄ７が、サンプルホールド部３によりサンプリ
ングされ、ふらつき６１を有する直流流量信号３Ａとし
て出力されるものとなる。図９は、サンプルホールド部
におけるノイズ周波数とふらつきの関係を示す説明図で
あり、横軸は励磁周波数の倍数でノイズ周波数を示し、
縦軸はふらつきの大きさを示している。

【００１０】ここでは、励磁周波数ｆexと等しいノイズ
周波数のノイズが混入した場合に最もふらつきが大き
く、励磁周波数ｆexを中心としてここから離れるにつれ
てふらつきが減少し、周波数ゼロおよび励磁周波数ｆex
の２倍のノイズ周波数でふらつきが理論上ゼロとなる山
型のふらつき特性７１が見られる。従来、このようなサ
ンプルホールド部３の動作特性を利用して、各サンプリ
ング回路３１，３２の積分時定数（ＲＣ）を大きくする
ことにより、直流流量信号３Ａに含まれるふらつきを低
減するものとなっていた。

【００１１】例えば、図９のふらつき特性７２は、前述
のふらつき特性７１に比較して、積分時定数を大きくし
た場合のふらつきを示しており、ふらつきの大きさが低
減されている。この場合、積分時定数を大きくすること
により、図８に示したように、交流流量信号２に含まれ
る誤差ｄ０〜ｄ７の大きさが減衰されて、ふらつきの大
きさが低減されるものと考えられる。

【００１２】また、非反転の信号起電力と反転増幅した
信号起電力とを合成して積分することにより、流量信号
を検出する電磁流量計は、図１１に示すような構成とな
っている。図１１において、前述の説明（図７参照）と
同じまたは同等部分には同一符号を用いており、図７と
比較してサンプルホールド部の構成が異なるが、他の回
路部を同じである。

【００１３】サンプルホールド部４では、スイッチング
部９からのスイッチング信号９Ａに基づいてスイッチ４
１Ｓ，４２Ｓを制御することにより、ＡＣ増幅部１から
の交流流量信号２のうち、非反転の交流流量信号２をス
イッチ４１Ｓでサンプリングするとともに、反転増幅さ
れた交流流量信号２Ａをスイッチ４２Ｓでサンプリング
して、両者を合成積分し、流量信号４Ａとして出力す
る。

【００１４】図１２は、図１１に示した従来の電磁流量
計のサンプリング動作を示すタイミングチャートであ
り、９Ｂはスイッチング部９からの励磁信号、２はサン
プルホールド部３へ入力される交流流量信号（非反
転）、４１Ｉは交流流量信号２を反転増幅した反転交流
流量信号、４Ａは交流流量信号２および反転交流流量信
号４１Ｉを合成積分して得られた流量信号である。

【００１５】この場合、サンプリング期間は、前述と同
様にその波形安定性から励磁信号９Ｂ（交流流量信号
２，反転交流流量信号４１Ｉ）の正側パルスの後縁付近
に設けられており、サンプルホールド部４では、対応す
るサンプリング期間だけスイッチ４１Ｓ，４２Ｓをそれ
ぞれ個別に短絡して交流流量信号２および反転交流流量
信号４１Ｉをサンプリングし、その後に両者を合成して
積分し、直流流量信号４Ａとして出力する。

【００１６】ここで、交流流量信号２および反転交流流
量信号４１Ｉに、ＡＣ増幅部１のＨＰＦでは除去できな
いノイズ、例えば商用電源周波数５０／６０Ｈｚと等し
い周波数のノイズなどが混入した場合には、サンプルホ
ールド部４の動作特性に起因して、ここから出力され直
流る流量信号４Ａにふらつきが発生する。

【００１７】この場合も、前述した図９と同様に、サン
プルホールド部４におけるノイズ周波数とふらつきの関
係が認められる。したがって、サンプルホールド部４の
積分時定数を大きくすることにより、交流流量信号２お
よび反転交流流量信号４１Ｉに含まれる誤差が減衰され
て、ふらつきの大きさが低減されるものと考えられる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の電磁流量計では、交流流量信号をサンプリン
グする場合の積分時定数を大きくすることにより、サン
プリング後の直流流量信号に含まれるふらつきを低減す
るものとなっているため、急激な流量変化に対してサン
プリング動作が追従できず、応答性が低下するという問
題点があった。

【００１９】図１０はステップ入力に対する応答性を示
す説明図であり、応答特性８２は応答特性８１に比較し
てサンプリングの積分時定数を大きくした場合を示して
いる。応答特性８２に示すように、ステップ入力の変化
時間例えば立ち上がり時間が比較的短い場合、すなわち
立ち上がりが急激な場合には応答性が低い。

【００２０】したがって、ふらつきを低減するためにサ
ンプリングの積分時定数を大きくした場合には、流量の
急激な変化に応じて交流流量信号の振幅が急に変化した
ときにサンプリング動作が追従できず、応答性が低下す
るという問題点があった。本発明はこのような課題を解
決するためのものであり、急激な流量変化への応答性を
低下させることなく、ハイパスフィルタでは除去できな
い各種ノイズに起因する計測出力のふらつきを低減でき
る電磁流量計を提供することを目的としている。

【００２１】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明による電磁流量計は、サンプリング手
段として、流体からの検出信号を増幅して得られた雑音
成分を含む増幅信号を直接サンプリングして積分出力す
る第１のサンプリング手段と、雑音成分を含む増幅信号
を直接サンプリングして増幅信号に含まれる雑音成分を
出力する第２のサンプリング手段とを設け、第１のサン
プリング手段の出力信号と第２のサンプリング手段の出
力信号とを合成して増幅信号から雑音成分を除去するよ
うにしたものである。したがって、第１のサンプリング
手段からサンプリング出力された雑音成分を含む増幅信
号と、第２のサンプリング手段からサンプリング出力さ
れる増幅信号に含まれる雑音成分とが合成され、雑音成
分が除去された増幅信号が得られる。

【００２２】また、第１のサンプリング手段と第２のサ
ンプリング手段において、同一タイミングでサンプリン
グを行うようにしたものである。したがって、雑音成分
を含む増幅信号と、その増幅信号と同一タイミングでサ
ンプリングされた増幅信号に含まれる雑音成分とが合成
され、雑音成分が除去された増幅信号が得られる。

【００２３】また、第１のサンプリング手段を、増幅信
号の正側成分をサンプリングする正側サンプリング手段
と、増幅信号の負側成分をサンプリングする負側サンプ
リング手段とから構成したものである。また、増幅信号
の正側及び負側のいずれか一方をそのまま通過させると
ともに他方を反転させて、第１のサンプリング手段およ
び第２のサンプリング手段へ出力する前処理手段を設
け、第２のサンプリング手段において、次回のサンプリ
ング動作を行う前に、前回のサンプリング値を初期化す
るようにしたものである。

【００２４】

【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態である
電磁流量計のブロック図であり、同図において、前述の
説明（図７参照）と同じまたは同等部分には、同一符号
を付してある。図１において、１０は所定の矩形波の交
流励磁電流に基づいて流路内の流体に磁界を印加し、流
体に発生した信号起電力を検出信号として検出出力する
検出器、１１は検出器１０に対して所定の交流励磁電流
を出力するとともに、検出器１０からの検出信号を信号
処理することにより流路内の流量を算出出力する変換器
である。

【００２５】検出器１０において、電極１０Ａ，１０Ｂ
は被測定流体が流れる流路１０Ｃの内壁に対向して配置
され、流体に発生した信号起電力を検出する電極、励磁
コイル１０Ｄは変換器１１からの交流励磁電流に基づい
て励磁され、流路１０Ｃ内の流体に磁界を印加するコイ
ルである。変換器１１において、スイッチング部９は、
所定クロックに基づいて後述するサンプリング信号９Ａ
および励磁信号９Ｂを生成出力する回路部、励磁部８は
スイッチング部９からの励磁信号９Ｂに基づいて矩形波
からなる所定周波数の交流励磁電流を出力する回路部で
ある。

【００２６】ＡＣ増幅部１は、検出器１０からの検出信
号を交流増幅し、流体流速に応じて振幅が変化する交流
流量信号（増幅信号）２として出力する回路部、サンプ
ルホールド部３（サンプリング手段）は、スイッチング
部９からのスイッチング信号９Ａに基づいて、ＡＣ増幅
部１からの交流流量信号２をサンプリングし、流体流速
に応じて直流電位が変化する直流流量信号３Ａとして出
力する回路部である。なお、ＡＣ増幅部１には、検出器
１０から得られた検出信号のうち、低周波数成分を減衰
させることにより、この検出信号に混入する低周波ノイ
ズを減衰するハイパスフィルタ（ＨＰＦ）が設けられて
いる。

【００２７】Ａ−Ｄ変換部５はサンプルホールド部３か
らの直流流量信号３Ａを積分しディジタル情報に変換す
る回路部、演算処理部６はＡ−Ｄ変換部５からのディジ
タル情報に対して所定の演算処理を実行することにより
所望の流量を算出する回路部、出力部７は演算処理部６
で算出された流量を所定の信号に変換して出力する回路
部である。

【００２８】特に、サンプルホールド部３には、入力さ
れる交流流量信号２のうち正側のみをサンプリングする
サンプリング回路３１（第１のサンプリング手段／正側
サンプリング手段）、および負側のみをサンプリングす
るサンプリング回路３２（第１のサンプリング手段／負
側サンプリング手段）が設けられている。また、これら
サンプリング回路３１，３２と並列して、正側および負
側のいずれのタイミングでもサンプリングするサンプリ
ング回路３３（第２のサンプリング手段）が設けられて
いる。

【００２９】さらに、サンプリング回路３１，３３から
の両出力の差分を正側差分出力として出力する演算増幅
器３６と、サンプリング回路３２，３３からの両出力の
差分を負側差分出力として出力する演算増幅器３７とが
設けられている。また、これら正側差分出力および負側
差分出力をそれぞれサンプリングするサンプリング回路
３４，３５が設けられており、これらサンプリング回路
３４，３５からの出力の差分ここでは正側極性に合成し
たものが直流流量信号３Ａとして演算増幅器３８（合成
手段）から出力される。

【００３０】なお、サンプリング回路３３は、サンプリ
ング回路３１，３２に比較して大きな積分時定数を有し
ており、ここからサンプリング回路３１，３２の出力の
ほぼ中間値が出力される。したがって、サンプリング回
路３３からの出力には、サンプリング回路３１，３２か
らの出力と同様に、商用電源周波数ノイズに起因するふ
らつきが含まれるが、流量を示す信号成分はほとんど含
まれない。

【００３１】次に、図１を参照して、第１の実施の形態
による動作について説明する。スイッチング部９からの
励磁信号９Ｂに基づいて、所定周波数ｆexを有する矩形
波の交流励磁電流が変換器１１の励磁部８から出力さ
れ、検出器１０の励磁コイル１０Ｄが励磁される。

【００３２】これにより、励磁コイル１０Ｄが励磁され
て、流路１０Ｃ内を流れる流体に対して所定の磁界が印
加され、流体の流速に応じた振幅を有する信号起電力が
発生する。この信号起電力は、流路１０Ｃの内壁であっ
て対向する位置に設けられた電極１０Ａ，１０Ｂにより
検出され、検出信号として変換器１１に出力される。

【００３３】変換器１１のＡＣ増幅部１では、検出器１
０から得られた検出信号のうち低周波数成分が減衰され
て、この検出信号に混入するパルス状ノイズや低周波ノ
イズが減衰されるとともに交流増幅され、交流流量信号
２として出力される。サンプルホールド部３では、スイ
ッチング部９からのスイッチング信号９Ａが示すサンプ
リング期間に基づいて、ＡＣ増幅部１からの交流流量信
号２がサンプリングされ直流流量信号３Ａとして出力さ
れる。

【００３４】図２はサンプルホールド部の各スイッチン
グ回路の動作を示すタイミングチャートであり、３１Ｓ
〜３５Ｓは各サンプリング回路３１〜３５に設けられて
いるスイッチ３１Ｓ〜３５Ｓのオン／オフ動作を示して
いる。サンプリング回路３１，３２では、スイッチ３１
Ｓ，３２Ｓをそれぞれ交流流量信号２の正側あるいは負
側のみでオンさせることにより、交流流量信号２の正側
パルス２１あるいは負側パルス２２を個別にサンプリン
グする。

【００３５】一方、サンプリング回路３３では、スイッ
チ３１Ｓ，３２Ｓの両方に同期してスイッチ３３Ｓをオ
ンさせることにより、交流流量信号２の正側パルス２１
および負側パルス２２の両方でサンプリングを行う。こ
の場合、サンプリング回路３３は、サンプリング回路３
１，３２に比較して大きな積分時定数を有しており、こ
こからサンプリング回路３１，３２の出力のほぼ中間値
が出力される。

【００３６】したがって、サンプリング回路３３からの
出力には、サンプリング回路３１，３２からの出力と同
様に、商用電源周波数ノイズに起因するふらつきが含ま
れるが、流量を示す信号成分はほとんど含まれない。続
いて、サンプリング回路３１，３３の出力が演算増幅器
３６に入力され、サンプリング回路３２，３３の出力が
演算増幅器３７に入力される。

【００３７】これにより、演算増幅器３６において、サ
ンプリング回路３１の出力に含まれるふらつき成分があ
る程度打ち消され、流量に応じて振幅が変化する正側差
分出力が得られる。また、演算増幅器３７において、サ
ンプリング回路３２の出力に含まれるふらつき成分があ
る程度打ち消され、流量に応じて振幅が変化する負側差
分出力が得られる。

【００３８】サンプリング回路３４では、正側差分出力
が安定した後、すなわちスイッチ３１Ｓおよび３３Ｓが
オフして（時刻Ｔ１）から再びオンする（時刻Ｔ２）ま
での間に、スイッチ３４Ｓをオンして正側差分出力をサ
ンプリングする。また、サンプリング回路３５では、正
側差分出力が安定した後、すなわちスイッチ３２Ｓおよ
び３３Ｓがオフして（時刻Ｔ３）から再びオンする（時
刻Ｔ４）までの間に、スイッチ３５Ｓをオンして正側差
分出力をサンプリングする。

【００３９】スイッチ３１Ｓ〜３３Ｓがオフしている間
において、正側差分出力および負側差分出力は安定して
いるが、サンプリング回路３４，３５にある程度の時定
数を設けることによりノイズを除去できる。なお、サン
プリング回路３４，３５は、ローパスフィルタで構成し
ても、同様の作用効果が得られる。これらサンプリング
回路３４，３５の出力は、演算増幅器３８に入力され、
両者の差分出力ここでは合成出力が得られ、直流流量信
号３Ａとして出力される。

【００４０】このように、サンプリング回路３におい
て、流体からの検出信号を増幅して得られた雑音成分を
含む交流流量信号２と、この交流流量信号２から抽出し
た雑音成分とを個別にサンプリング処理し、得られた信
号を合成することにより、交流流量信号２に含まれる雑
音成分を除去するようにしたので、急激な流量変化への
応答性を低下させることなく、ハイパスフィルタでは除
去できない各種ノイズに起因する計測出力のふらつきを
低減できる。

【００４１】また、交流流量信号２のサンプリングと、
雑音成分のサンプリングとを同一タイミングで行うよう
にしたので、交流流量信号２と雑音成分とを合成する
際、その雑音成分と交流流量信号２に含まれる雑音成分
とが正確に一致するため、最も精度よく雑音成分を除去
できる。

【００４２】図３は本発明によるノイズ周波数とふらつ
きの関係を示す説明図であり、横軸は励磁周波数ｆexの
倍数でノイズ周波数を示し、縦軸はふらつきの大きさを
示している。この場合、サンプリング回路３１，３２の
積分時定数は、従来のサンプルホールド部の構成（図７
参照）によりふらつき特性７１（図９参照）を測定した
場合と同じ値が用いられている。

【００４３】これによれば、積分時定数が同じであるに
もかかわらず、本発明のふらつき特性４１のほうが、山
型の傾きが急峻となり、ふらつきが減衰していることが
わかる。また、図４は本発明によるステップ入力に対す
る応答性を示す説明図であり、従来と同じ積分時定数を
用いていることから、従来の応答特性８１（図１０参
照）と本発明による応答特性４２とがほぼ同じ特性を示
しており、応答特性が維持されていることがわかる。

【００４４】発明者の実験では、本発明によれば、従来
（図７参照）と同じ応答性を維持しつつ、Ｓ／Ｎ比を１
０倍程度改善できることが確認された。また、サンプリ
ング回路３３の積分時定数として、サンプリング回路３
１，３２の積分時定数の２倍の値を用いることにより、
正側パルス２１および負側パルス２２の両方をサンプリ
ングした場合に、サンプリング回路３１，３２の両出力
に含まれる流量を示す成分を精度良く除去でき、後段の
演算増幅器３６，３７において、商用電源周波数ノイズ
に起因するふらつきを確実に除去できる。

【００４５】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。前述した第１の実施の形態（図１）と比較し
て、サンプルホールド部の内部構成が異なる。すなわち
本実施の形態では、サンプルホールド部４として、ＡＣ
増幅部１からの交流流量信号（増幅信号）２を前処理す
る前処理回路（前処理手段）４１と、この前処理回路４
１の出力信号を所定の時定数で積分出力する積分回路４
２と、前処理回路４２の出力信号に含まれる雑音成分を
抽出する雑音抽出回路４３とが設けられている。

【００４６】さらに、サンプルホールド部４には、積分
回路４２の出力信号と雑音抽出回路４３の出力信号とを
合成することにより積分回路４２からの出力信号に含ま
れる雑音成分を除去する合成回路（合成手段）４４と、
この合成回路４４の出力をサンプリングして直流流量信
号４Ａを出力する安定化回路４５とが設けられている。

【００４７】特に、積分回路４２は第１のサンプリング
手段に相当し、雑音抽出回路４３は第２のサンプリング
手段に相当する。なお、積分回路４２では、所定の信号
区間のみをサンプリングするのではなく、全信号区間に
わたって連続してサンプリング動作している。

【００４８】次に、図６を参照して、第２の実施の形態
による動作について説明する。図６は図５のサンプリン
グ動作を示すタイミングチャートである。前述（図１）
と同様に、検出器１０から得られた信号起電力は、ＡＣ
増幅部１で増幅され交流流量信号２として、サンプルホ
ールド部４の前処理回路４１へ入力される。

【００４９】前処理回路４１には、ＡＣ増幅部１からの
交流流量信号２をそのまま通過させる回路と、交流流量
信号２を反転増幅し反転交流流量信号４１Ｉとして出力
する回路とが並列的に配置されている。また、各回路に
は、スイッチング部９からのサンプリング信号９Ａに基
づき動作するスイッチ４１Ａ，４１Ｂが設けられてい
る。

【００５０】したがって、入力された交流流量信号２
は、その正側のみがスイッチ４１Ａを介してサンプリン
グ出力されるとともに、反転交流流量信号４１Ｉの正側
のみがスイッチ４１Ｂを介してサンプリング出力され
る。前処理回路４１からの出力信号は、積分回路４２に
より所定の時定数で積分され、合成回路４４に出力され
る。

【００５１】一方、前処理回路４１からの出力信号は、
雑音抽出回路４３に入力される。雑音抽出回路４３に
は、スイッチング部９からのサンプリング信号９Ａに基
づき動作するスイッチ４３Ｓが設けられている。これに
より、前処理回路４１からの出力信号は、スイッチ４３
Ｓにより前処理回路４１のスイッチ４１Ａ，４１Ｂの両
方のサンプリング期間に同期してサンプリングされ、合
成回路４４に出力される。

【００５２】なお、雑音抽出回路４３には、サンプリン
グ値を保持しておく容量素子の両端を短絡するスイッチ
４３Ｒが設けられており、スイッチ４３Ｓをオンして信
号を取り込む直前にこのスイッチ４３Ｒがオンして容量
素子が短絡され、雑音抽出回路４３のサンプリング値
が、サンプリングごとに初期化される。したがって、交
流流量信号２に含まれる流量成分が除去されて雑音成分
が抽出され、合成回路４４へ出力される。

【００５３】このようにして得られた積分回路４２の出
力信号と雑音抽出回路４３の出力信号は、合成回路４４
の演算増幅器４４Ａで合成され、積分回路４２の出力信
号から雑音成分が除去される。そして、その後段の安定
化回路４５により、演算増幅器４４Ａの出力信号のうち
安定した区間がサンプリングされ、直流流量信号４Ａと
して出力される。

【００５４】このように、サンプルホールド部４におい
て、流体からの検出信号を増幅して得られた雑音成分を
含む交流流量信号２と、この交流流量信号２から抽出し
た雑音成分とを個別に生成し、これら得られた信号を合
成することにより、交流流量信号２に含まれる雑音成分
を除去するようにしたので、急激な流量変化への応答性
を低下させることなく、ハイパスフィルタでは除去でき
ない各種ノイズに起因する計測出力のふらつきを低減で
きる。

【００５５】また、交流流量信号２のサンプリングと、
雑音成分のサンプリングとを同一タイミングで行うよう
にしたので、交流流量信号２と雑音成分とを合成する
際、その雑音成分と交流流量信号２に含まれる雑音成分
とが正確に一致するため、最も精度よく雑音成分を除去
できる。

【００５６】したがって、本実施の形態によれば、前述
した第１の実施の形態と同様に、図３に示すようなノイ
ズ周波数とふらつきの関係が得られ、従来のふらつき特
性７１（図９参照）と比較して、山型の傾きが急峻とな
り、ふらつきが減衰していることがわかる。また、図４
に示すように、良好な応答特性が維持される。

【００５７】発明者の実験により、雑音抽出回路４３の
積分時定数として、積分回路４２の積分時定数とほぼ同
じ値からその２倍の値を用いることにより、前処理回路
４１の出力信号に含まれる流量成分を精度良く除去で
き、合成回路４４において商用電源周波数ノイズに起因
するふらつきを確実に除去できることが確認された。

【００５８】なお、以上の説明において、サンプルホー
ルド部３，４を回路部品により構成した場合を例に説明
したが、これに限定されるものではなく、例えば交流流
量信号２をＡ−Ｄ変換し、得られたディジタル情報を演
算処理部（ＣＰＵ）などで構成された時定数決定部およ
び信号選択部により演算処理するようにしてもよく、前
述と同様の作用効果が得られる。

【００５９】また、流量信号に混入するノイズとして、
商用電源周波数ノイズを例に説明したが、これに限定さ
れるものではなく、ＡＣ増幅部１などのハイパスフィル
タでは除去できない各種ノイズに対しても、前述と同様
の作用効果が得られる。さらに、以上の説明では、検出
電極が流体に接触するタイプの検出器を用いた電磁流量
計を例として説明したが、検出電極が流体に接触せず、
流体と検出電極との間に発生する静電容量に基づき流体
流量を検出する非接触タイプの電磁流量計についても、
前述と同様に本発明を適用可能であり、同様の作用効果
が得られる。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、サンプ
リング手段として、流体からの検出信号を増幅して得ら
れた雑音成分を含む増幅信号を直接サンプリングして積
分出力する第１のサンプリング手段と、雑音成分を含む
増幅信号を直接サンプリングして増幅信号に含まれる雑
音成分を出力する第２のサンプリング手段とを設け、第
１のサンプリング手段の出力信号と第２のサンプリング
手段の出力信号とを合成して増幅信号から雑音成分を除
去するようにしたものである。

【００６１】したがって、従来のように、交流流量信号
をサンプリングする場合の積分時定数を大きくすること
により、サンプリング後の直流流量信号に含まれるふら
つきを低減するものと比較して、急激な流量変化への応
答性を低下させることなく、ハイパスフィルタでは除去
できない各種ノイズに起因する計測出力のふらつきを低
減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態による電磁流量計
のブロック図である。

【図２】 図１のサンプリング動作を示すタイミングチ
ャートである。

【図３】 本発明のノイズ周波数とふらつきの関係を示
す説明図である。

【図４】 本発明のステップ入力に対する応答性を示す
説明図である。

【図５】 本発明の第１の実施の形態による電磁流量計
のブロック図である。

【図６】 図２のサンプリング動作を示すタイミングチ
ャートである。

【図７】 従来の電磁流量計のブロック図である。

【図８】 図７のサンプリング動作を示すタイミングチ
ャートである。

【図９】 従来のノイズ周波数とふらつきの関係を示す
説明図である。

【図１０】 従来のステップ入力に対する応答性を示す
説明図である。

【図１１】 従来の他の電磁流量計のブロック図であ
る。

【図１２】 図１１のサンプリング動作を示すタイミン
グチャートである。

【符号の説明】

１…ＡＣ増幅部、２…交流流量信号、３，４…サンプル
ホールド部、３１…サンプリング回路（第１のサンプリ
ング手段／正側サンプリング手段）、３２…サンプリン
グ回路（第１のサンプリング手段／負側サンプリング手
段）、３３…サンプリング回路（第２のサンプリング手
段）、３４、３５…サンプリング回路、３１Ｓ〜３５Ｓ
…スイッチ、３６〜３８…演算増幅器、４１…前処理回
路、４２…積分回路、４３…雑音抽出回路、４４…合成
回路、４５…安定化回路、４１Ａ，４１Ｂ，４３Ｓ，４
３Ｒ，４４Ｓ…スイッチ，４１Ｉ…反転交流流量信号、
４４Ａ…演算増幅器、３Ａ，４Ａ…直流流量信号、５…
Ａ−Ｄ変換部、６…演算処理部、７…出力部、８…励磁
部、９…スイッチング部、９Ａ…サンプリング信号、９
Ｂ…励磁信号、１０…検出器、１０Ａ，１０Ｂ…電極、
１０Ｃ…流路、１０Ｄ…励磁コイル、１１…変換器。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 矩形波状の交流励磁電流により流路内の
   流体に磁界を印加する励磁手段と、その流体の流れに応
   じて発生する電気的信号を検出する検出手段と、この検
   出手段が検出した検出信号を増幅する増幅手段と、この
   増幅手段で増幅された増幅信号をサンプリングするサン
   プリング手段と、このサンプリング手段からの出力信号
   をディジタル信号に変換するディジタル変換手段とを有
   する電磁流量計において、 サンプリング手段として、 雑音成分を含む前記増幅手段からの増幅信号を直接サン
   プリングして積分出力する第１のサンプリング手段と、雑音成分を含む前記増幅手段からの増幅信号を直接サン
   プリングして 前記増幅信号に含まれる雑音成分を出力す
   る第２のサンプリング手段と、 第１のサンプリング手段の出力信号と第２のサンプリン
   グ手段の出力信号とを合成して前記増幅信号から雑音成
   分を除去する合成手段とを備えることを特徴とする電磁
   流量計。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電磁流量計において、 第１のサンプリング手段と第２のサンプリング手段とが
   同一タイミングでサンプリングを行うことを特徴とする
   電磁流量計。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の電磁流量計にお
   いて、 第１のサンプリング手段は、 前記増幅信号の正側成分をサンプリングする正側サンプ
   リング手段と、 前記増幅信号の負側成分をサンプリングする負側サンプ
   リング手段とを備えることを特徴とする電磁流量計。
4. 【請求項４】 請求項１または２記載の電磁流量計にお
   いて、 前記増幅信号の正側及び負側のいずれか一方をそのまま
   通過させるとともに他方を反転させて、第１のサンプリ
   ング手段および第２のサンプリング手段へ出力する前処
   理手段を備え、 第２のサンプリング手段は、次回のサンプリング動作を
   行う前に、前回のサンプリング値を初期化することを特
   徴とする電磁流量計。