JP4112700B2 - 非満水電磁流量計 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は非満水状態で流れる流体の流量を計測する非満水電磁流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
出願人は、流路内を非満水状態で流れる流体の流量を電磁流量計の原理に基いて計測する流量計測方法と、その方法に使う流量検出器を特願平３−５６３１号で提案した（以下これを第１の従来技術という）。
【０００３】
この第１の従来技術を図３〜図１１に基いて説明する。
図３と図４において、１は断面が円形の流路、２，２は流路１の中心を通る垂直線に対し対称の位置に設けた１対の電極、３Ａと３Ｂは第１と第２の励磁コイルで、それぞれ異なる磁束分布ＢＡとＢＢを異なる期間（時間）の間に発生する。符号４はこのような構造の流量検出器を示す。
【０００４】
５は励磁回路で、タイミング回路６の信号に応じて、第１と第２の励磁コイル３Ａと３Ｂとを交互に励磁する。７は電極２，２間に誘起した電圧を増幅して出力するプリアンプ、Ｓ1 は切り替えスイッチで、タイミング回路６の信号で切替作動し、前記２つの励磁コイル３Ａと３Ｂの励磁時期の切替と同期して切替作動し、第１の励磁コイル３Ａが励磁されているときにａ側に、第２の励磁コイル３Ｂが励磁されているときにｂ側に切り替えられる。
【０００５】
８Ａと８Ｂは切替スイッチＳ1 のａ接点とｂ接点の信号を入力してオフセット補償、サンプル＆ホールドする増幅回路、９はＣＰＵ回路、１０は増幅器８Ａ，８Ｂからのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路、１１は演算回路で、後述する演算を行うプログラムを備えている。１２は演算結果としての流量信号を出力する出力端子である。
【０００６】
満水の管路を流れる流量を測定対象とする一般の電磁流量計では、流量と信号との関係は正比例関係となる。しかし、本発明が属する技術分野である非満水状態で流れる流路の場合は、この関係は曲線関係となってしまう。
【０００７】
ただ曲線関係になるだけであれば、これを校正曲線として使用することで、信号から流量を知ることができる。しかし、非満水流路の場合においては、特に流路の勾配を変えることによって、流速分布や水位と流量の関係など流れの状態が変化するため、この曲線が変化してしまう。従って、この方法によって流量を知ることは不可能ではないが、取付現場ごとに流路の正確な勾配を知ることは、困難で手間もかかるうえ、勾配以外にも流路内面の粗さの程度など流れの条件に影響を与える条件は他にもあり、設置後も変化することがあるため、実用性に欠ける。
【０００８】
出願人が提案した第１の従来技術は、この点に鑑みてなされたものであり、その発明の原理的側面の要点は、非満水電磁流量計の感度は水位により一定であるということである。言い換えれば、前述のように「流量と信号」の関係として流量計の特性を捉えると、その関係は一定ではないが、「水位と流量計の感度」として捉えれば、その関係は流路の勾配などの条件によらず一定となるという点にある。
【０００９】
流路１に流れる非満水状態の流体の流量を計測するには、次の手順による。
手順１．流量を計測すべき流路１と同じ断面形状の流路を用い、この流路の勾配を一定にして水位ｈを変え、その水位のときの流量Ｑに応じた出力ＯＡとＯＢを予め計測しておく。なお、出力ＯＡとＯＢは電磁流量計の原理による流量検出器４を用い、同じ流量Ｑを第１と第２の励磁コイル３Ａと３Ｂでそれぞれ計測したときの流量信号である（図６（ａ））。同一条件の流路において、水位と流量は１対１の関係にあるため、実務上便利な流量Ｑに対して関係を示している。
【００１０】
手順２．被測定流体が流れている流路１の未知の流量Ｑ′を前記流量検出器４で計測し、出力ＯＡ′とＯＢ′を得る。
手順３．ＯＢ′とＯＡ′の比ＯＢ′／ＯＡ′を求め、手順１で求めたＯＢとＯＡとの比ＯＢ／ＯＡがＯＢ′／ＯＡ′と同じ値になる流量Ｑαを手順１のデータから求め（図６（ｂ）（ｃ））、この流量Ｑαのときの手順１の出力ＯＡαから、手順１における流量Ｑαの条件のときの感度ＯＡα／Ｑαを算出する（図６（ｄ））。
【００１１】
手順４． 手順２で計測した出力ＯＡ′と、手順３で得た感度ＯＡα／Ｑαとから、未知の流量Ｑ′を次の式で算出する。
Ｑ′＝ＯＡ′・Ｑα／ＯＡα
このようにして、未知の流量Ｑ′を求める方法を提案した。
【００１２】
図７は、図３、図４の流量検出器４を口径２００ｍｍの塩ビ管１３に取り付けてこの計測方法の精度を検証するために実験した装置の全体で、塩ビ管１３の長さは約８ｍで、この塩ビ管の管路勾配を先ず２／１０００に固定し、第１の励磁コイル３Ａを使って測定した実流量Ｑと電磁流量計の出力ＯＡとの関係を図８の曲線ＯＡに示す。又同一勾配で第２の励磁コイル３Ｂを使って測定した結果を曲線ＯＢに示す。
【００１３】
図８の両データＯＡとＯＢから、比ＯＢ／ＯＡを求めたのが図９である。図９で、流量Ｑがほぼ１００〔ｍ3 ／ｈ〕以上ではＯＢ／ＯＡが一定の最小値になっているが、この範囲はいわゆる満水状態である。図８においても、この流量Ｑがほぼ１００〔ｍ3 ／ｈ〕以上の範囲では曲線ＯＡとＯＢが共に座標の原点を通る直線の線分になっていることからも、いわゆる普通の満水型電磁流量計として作動している範囲であることが理解できる。
【００１４】
図１０は図７の装置を使って、流路１３の管路勾配を６／１０００に変えて測定した実流量Ｑ′〔ｍ3 ／ｈ〕と、各励磁コイル３Ａ，３Ｂでそれぞれ励磁したときの出力ＯＡ′とＯＢ′との関係である。この実験では、図１０で実流量が既知であるが、実流量Ｑ′〔ｍ3 ／ｈ〕を未知と仮定してＯＢ′／ＯＡ′＝αを求め、その値と、一致する図９のＯＢ／ＯＡの値の点の実流量Ｑαを求め、その流量Ｑαにおける図８の曲線ＯＡからの感度ＯＡα／Ｑαを算出すれば、前述の演算方法により次の式で未知の流量Ｑ′が求められる。
【００１５】
Ｑ′＝ＯＡ′・Ｑα／ＯＡα
この方法で、いくつかの流量Ｑ′の点で、器差を求めたところ、図１１のように、比較的小さな値となり、この計測方法の実用性が確認できた。
【００１６】
上記流量計測方法では、用いる流量検出器４が、非満水状態での水の満たされ方や電極形状と励磁磁束密度分布の関係等、その上下対称性が低いので、導電率の影響による計測誤差が生じるという欠点があった。
【００１７】
そこで、出願人は、かかる欠点を解消できる非満水用電磁流量計を国際公開番号ＷＯ９３−０５３６７で提案した（これを第２の従来技術という）。
この非満水用電磁流量計は、図１２，図１３に示すように、個々に励磁できる上側励磁コイルＣｕと下側励磁コイルＣｌと１対の対抗する電極２２を有する本体部分２４と、次の（ａ）〜（ｇ）の要件を有する変換器部分３２とを具備している。
【００１８】
図１４は図１２の電磁流量計タイミングチャートで、上から順に、タイミング回路６の信号、第１の励磁コイル３Ａの励磁電流、第２の励磁コイル３Ｂの励磁電流、切替スイッチＳ1 の動作、プリアンプ７の出力、増幅回路８Ａの入力、増幅回路８Ｂの入力をそれぞれ示す。
【００１９】
（ａ）励磁回路２５へ励磁のタイミングを知らせ、増幅回路ＡＭＰへタイミングを知らせる励磁タイミング回路２６を設ける。
（ｂ）短絡スイッチＳ2 の開閉を制御するタイミング信号を発生し、同時に演算処理部３１へこのタイミングを知らせる導電率測定タイミング回路２８を設ける。
【００２０】
（ｃ）励磁タイミング回路２６からの信号を受け、二つの励磁コイルＣｕ，Ｃｌを励磁する励磁回路２５を設ける。
（ｄ）電極２２からプリアンプ２７へ至る導線をアースへ短絡する短絡抵抗Ｒｓと、導電率測定タイミング回路２８からの信号により、短絡抵抗Ｒｓを接続したり、切り離したりするスイッチＳ2 を設ける。
【００２１】
（ｅ）電極２２間の信号電圧を増幅するプリアンプ２７を設ける。
（ｆ）増幅回路ＡＭＰの出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路３０と、このデータを処理して流量出力信号を出力する演算処理回路３１を設ける。
【００２２】
演算処理回路３１が、Ａ／Ｄ変換回路３０のデータを処理して導電率出力を出力するようにすることもできる。
図１２〜図１７に基いて作用を説明する。
【００２３】
図１４に典型的な測定１サイクルのタイミングチャートを示す。図の期間ａ〜ｆで測定の１サイクルである。まず各々の信号について簡単に説明する。
（ｉ）上側励磁コイルＣｕは期間ａ，ｂと期間ｅ，ｆに励磁される。
【００２４】
（ii）下側励磁コイルＣ１は期間ｃ，ｄに励磁される。
（iii)導電率測定用短絡スイッチＳ2 は期間ｅ，ｆの間だけ閉となる。
（iv) プリアンプ２７の出力には励磁の違い、短絡スイッチＳ2 の位置に応じた出力が現れる。
【００２５】
（ｖ）第１の増幅回路ＡＭＰｕは上側励磁コイルＣｕで励磁されている間のプリアン２７の出力を積分し積分が完了した時点でこれをホールドし出力する。従って期間ａ，ｂの積分値が時刻ｔ2 に確定し、期間ｅ，ｆの積分値は時刻ｔ6 に確定する。
【００２６】
次に得られた信号の処理手順について説明する。
１．予め次の３種のデータを測定し演算処理部３１に記憶しておく。
▲１▼上側励磁（下側でも可）の時の第１の増幅回路ＡＭＰｕの出力Ｅｕと、その時の実流量Ｑとの比ｇ≡Ｑ／Ｅｕ（第１の従来技術における感度の在数）は第１の従来技術においては、水位ｈにより決まっていたが、ここでは更に水位ｈと導電率ｃを決めてやれば一定値となる。このｇ（ｈ，ｃ）を測定しておく。
【００２７】
▲２▼上側励磁の時の第１の増幅回路ＡＭＰｕの出力Ｅｕと、下側励磁の時の第２の増幅回路ＡＭＰｌの出力Ｅｌとの比ｐ≡Ｅｌ／Ｅｕも水位ｈと導電率ｃを決めれば一定値となる。このｐ（ｈ，ｃ）を測定しておく。
【００２８】
▲３▼上側励磁で短絡スイッチＳ2 開の時の出力Ｅｕと、短絡スイッチＳ2 閉の出力Ｅｕ′との比ｓ≡Ｅｕ′／Ｅｕも水位ｈと導電率ｃにより決定される。このｓ（ｈ，ｃ）を測定しておく。
２．実際の計測時に得られた信号Ｅｕ，Ｅｌにより、比ｐ0 ＝Ｅｌ／Ｅｕを求める。ｐ（ｈ，ｃ）＝ｐ0 とおけばｈ−ｃ平面上に一つの曲線が図１５のように描ける。勿も、この曲線はｐ＝ｐ0 平面上にあるが、これをｈ−ｃ平面へ正射影した曲線を使う。
【００２９】
第１の従来技術で説明した計測方法ではｐ0 と水位ｈとが一対一の関係にあるとの前提に立っていた。即ち、ｐ0 は、図１５の点線に示すように、縦軸に平行な直線で表されると考えていた。この発明は、ｐ0 が図１５の実線で示すように、水位ｈと一対一の関係になく、そこに導電率が関与しており、これが測定誤差の原因となるという発明者らが新たにみつけた事柄を解決するものである。
【００３０】
つまり、上側コイルと下側コイルの出力Ｅｕ及びＥｌのみから正確に水位を求めることができない。
３．そこで、本発明者らは、上側コイル及び／又は下側コイルの出力に何らかの処理を加え、得られた結果を図１５と同様にｈ−ｃ平面上の曲線とするよう検討した。そのような曲線が得られれば、それと図１５の曲線との交点を求めることにより、上下コイルの出力から水位ｈ及び導電率ｃを特定できることとなるからである。換言すれば、２つの変数ｈ及びｃを持つ方程式を２つ得ることにより、その解として水位ｈを求める。そのとき同時に導電率ｃが求まる。
【００３１】
本発明者らは既述の比ｓ≡Ｅｕ′／Ｅｕに注目した。そして、ｓ0 ＝Ｅｕ′／Ｅｕを求め、ｓ（ｈ，ｃ）＝ｓ0 とおくと、同じく一つの曲線が図１６のように得られた。ｈ−ｃ平面へ正射影することは同じ。
【００３２】
なお、流管１内の水位ｈと被測定流体の導電率ｃで決まる流量計本体部分２４の出力インピーダンスをＲｗとすると、流量計本体に発生する流量信号Ｅは図１８に示すように、出力インピーダンスＲｗとプリアンプ２７の入力インピーダンスＲｉで分圧されてプリアンプ２７へ入るが、通常Ｒｗ≪Ｒｉなので、Ｅｉ≒Ｅである。
【００３３】
ここで短絡スイッチＳ2 を閉じてやると、同じくＲｓ≪Ｒｉとしておけば
Ｅｉ≒Ｒｓ・Ｅ／（Ｒｗ＋Ｒｓ）
である。従って前記ｓの定義により
ｓ＝Ｒｓ／（Ｒｗ＋Ｒｓ）
である。Ｒｓは既知であり、Ｒｗ（ｈ，ｃ）だからｓ（ｈ，ｃ）と書ける。
【００３４】
４．この図１５と図１６の二つの曲線の交点が現在の水位ｈ0 と導電率ｃ0 を現している（図１７）から、ｇ＝ｇ0 （ｈ0 ，ｃ0 ）によりｇ0 が求まる。ｇの定義により、現在の流量Ｑ0 をＱ0 ＝ｇ0 Ｅｕとして求める。
【００３５】
本手法は、ｇに影響を与えるパラメータｈとｃと、
ｓ（ｈ，ｃ）＝ｓ0
ｐ（ｈ，ｃ）＝ｐ0
なる連立方程式を解いて求めようとするもので、導電率Ｃを求めることで導電率の変化による誤差を補正するものである。
【００３６】
次に第２の従来技術の具体例を説明する。
図１９に示すように、流路１の内径がφ２００、短絡抵抗Ｒｓが１００Ω、プリアンプ２７の入力インピーダンスが１００ＭΩの場合、前記図１５、図１６に相当する曲線を取ると図２０，図２１になる。
【００３７】
図２１の水位ｈが１．０以上の部分は満管のまま流体を圧送している状態で、便宜上プロットされている。
図２３は導電率１３００μＳ／ｃｍの流体の流量を本第２の従来技術に基づき測定したデータを横軸実流量、縦軸器差（器差＝（測定値−真値）／真値×１００％）で表したものである。
【００３８】
図２２に示したデータは、前記第１の従来技術で説明した方法で同一の流体を測定したときの結果である。
この第２の従来技術は、導電率の変化が測定精度に与える悪影響を補正して測定誤差を小さくする。
【００３９】
又、本体部分の対称性に留意する制約が小さくなるので、電磁流量計本体部分の設計の自由度が増す。
更に又、導電率の情報を外部へ出力することで、導電率計としての機能を果たすことができる。
【００４０】
次に、この第２の従来技術による測定方法を図２４のフローチャートに基いて説明する。
なお、図２５は、比ｇ≡Ｑ／Ｅｕと水位ｈ及び導電率ｃとの関係を示すグラフである。この図２５の関係、更には図２０及び２１の関係は演算処理部３１のメモリに予め格納されている。
【００４１】
ステップ１では、短絡スイッチＳ2 が開のときの上側コイルの出力Ｅｕ、同スイッチＳ2 が閉のときの出力Ｅｕ′及び下側コイルの出力Ｅｌを検出して、演算処理部３１のレジスタへ保存しておく。
【００４２】
ステップ３では、演算処理部の演算回路がレジスタからそこに保存されているＥｕ、Ｅｌを読みだして、ｐ0 ＝Ｅｌ／Ｅｕを計算し、結果を他のレジスタに保存する。
【００４３】
ステップ５では、同様にして、Ｓ0 ＝Ｅｌ′／Ｅｕを計算し、結果を他のレジスタへ保存しておく。
ステップ７では、ステップ３で得られたｐ0 の値をメモリに格納されている図２０のデータと比較して、図２０のデータから得られたｐ0 に最も近いデータを選択する。一方、ステップ５で得られたＳ0 の値をメモリに格納されている図２１のデータと比較して、その中から得られたＳ0 に最も近いデータを選択する。このようにして得られた２つのデータの交点から測定時の水位ｈ0 及び導電率ｃ0 が得られる。
【００４４】
ステップ９では、メモリに格納されている図２５のデータを参照して、ステップ７で決定された水位ｈ0 及び導電率ｃ0 からｇ0 を特定する。
ステップ１１では、上側コイルの出力Ｅｕをレジスタから読みだすとともに、該Ｅｕとステップ９で得られた比ｇ0 を乗算し、実流量Ｑ0 を計算する。
【００４５】
なお、具体例の管路の内径は２４０ｍｍである。電極２２の寸法は、流れ方向に４０ｍｍの幅を持ち、９０°の開き角度及び２ｍｍの厚さを持つ。
【００４６】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の技術では、図３、図４及び図１８、図１９に開示されているように上側励磁コイルと下側励磁コイルとは同じ大きさのコイルが使用されていた。
【００４７】
その理由としては次の点が挙げられる。
▲１▼．最終的な流量算出に最も支配的であるがために、流量に対する出力の直線性ができる限り望まれる曲線ＯA の、その直線性を得るために、上側励磁コイルの形状は鞍型が良いことがわかっていた（特願昭６３−１２４２８５号）。
【００４８】
▲２▼．電磁流量計としては上下同一寸法の励磁コイルを使用するのが一般的であった。
▲３▼．当時はさほどの小流量までの計測は要求されておらず、この励磁コイルで充分な特性が得られていた。
【００４９】
ところが、更に小流量域までの測定をしようとしたとき、従来の励磁コイルでは、ＯB ／ＯA の曲線が図２６に示すように低水位領域で二価関数になってしまい、図６（ｃ）で説明した手順でＱαを正しく求めることができなくて、結果的に小流量（低水位）の計測ができないという問題点があることに発明者は気づいた。
【００５０】
従来の鞍型の下側励磁コイルでは、図２７に示すように、磁束密度の強い領域と弱い領域ができ、一番低水位になる部分がちょうど鞍型の中央部分に当るため、下側励磁コイルによって発生される磁束密度ＢB が相対的に弱くなってしまい、その結果、ＯB ／ＯA の曲線が図２６のように、小流量域で二価関数になってしまうからである。
【００５１】
従来技術のＯB ／ＯA の曲線の具体的な数値例を図２８に示すが小流量域で二価関数になっている。
そこで、本発明はかかる問題点を解消できる非満水電磁流量計を提供することを目的とする。
【００５２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１の発明は、計測流管の上部に上側励磁コイルを、下部に下側励磁コイルを相対して配置し、これら両励磁コイルの磁路内で、かつ流管内面の両側に流路の側面中央部近くから下面側まで延長された一対の電極を備えた非満水電磁流量計において、
上側励磁コイルを励磁したときの信号ＯA と下側励磁コイルを励磁したときの信号ＯB の比ＯB ／ＯA を低水位まで流量Ｑの一価関数とし、
低水位部分になる程、上側励磁コイルによって発生される磁束密度Ｂ A に対する下側励磁コイルによって発生される磁束密度Ｂ B の比が大きくなるように定めたことを特徴とする非満水電磁流量計である。
【００５４】
そして、請求項２の発明は、計測流管の上部に上側励磁コイルを、下部に下側励磁コイルを相対して配置し、これら両励磁コイルの磁路内で、かつ流管内面の両側に流路の側面中央部近くから下面側まで延長された一対の電極を備えた非満水電磁流量計において、
上側励磁コイルを励磁したときの信号Ｏ A と下側励磁コイルを励磁したときの信号Ｏ B の比Ｏ B ／Ｏ A を低水位まで流量Ｑの一価関数とし、
上側励磁コイルの流れに直角な方向の幅に比較して、下側励磁コイルの流れに直角な方向の幅を狭くしたことを特徴とするものである。
【００５５】
こうすることで、低い水位（小流量）領域までＯB ／ＯA の曲線の一価性を保つことができるようになり、先に説明した図１６（ｃ）を用いての手順３においてＱαを正しく求めることが可能となる。つまり本発明では後述する図１（ｂ）を用いて正しいＱαを求めることができ、結果的に低水位（小流量）領域までの流量を正しく計測できる。
【００５６】
【発明の実施の形態】
次に本発明の好ましい実施の形態を説明する。
一例として、図１（ａ）に示すように、計測流管２０の上部に配置した上側励磁コイルＣA の流れに直角な方向の幅ＷA に比較して、下部に配置した下側励磁コイルＣB の流れに直角な方向の幅ＷB を狭くした。２２は流管２０内面に流路２１の側面中央部近くから下面側まで延長された一対の電極である。
【００５７】
こうすることで、ＯB ／ＯA 曲線を低水位（小流量）まで一価関数にすることが出来る。
ＯB ／ＯA の曲線を小流量（低水位）域まで一価関数に保っておくには、低水位部分になるほど、上側励磁コイルによって発生される磁束密度ＢA に対する下側励磁コイルによって発生される磁束密度ＢB の比が大きくなるようにしておけばよい。
【００５８】
低水位部分では、上側励磁コイルからの距離が離れているため、水位方向の位置によるＢA の変化率は小さい。従って、低水位になるほどＢA に対するＢB の比を大きく保つには、大ざっぱに言ってＢB の方が常に低水位方向に強くなっていればよい。
【００５９】
本実施例によれば、最も低水位に相当する部分でＢB が弱くなってしまうことを避けることができるため、ＯB ／ＯA の曲線を低水位まで一価関数に保っておくことができる。
【００６０】
図１（ｂ）は図１（ａ）の構成によるＯB ／ＯA の曲線で、低水位（小流量）域まで一価関数を保っている（図１（ｂ））。従って、従来技術で説明した手順３のときにＱαを正しく求めることができ、正しい流量計測ができる。
【００６１】
図２は、ＯB ／ＯA 曲線の本発明における具体的な数値例を示す。図２８の従来例と比較して改善されているのが明らかである。
【００６２】
【発明の効果】
本発明の非満水電磁流量計は上述のように構成されているので、低水位（小流量）までの正確な計測が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の実施例の励磁コイルの配置を示す断面図、（ｂ）は本発明のＯB ／ＯA 曲線である。
【図２】本発明のＯB ／ＯA 曲線の具体的な数値例である。
【図３】第１の従来技術の電磁流量計のブロック図である。
【図４】第１の従来技術の流量検出器で、（ａ）は正面図、（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図５】図３の電磁流量計のタイミングチャートである。
【図６】第１の従来技術による流量計測方法の手順を説明する線図で、（ａ）は流量計出力線図、（ｂ）は流量計出力比を示す線図、（ｃ）は未知の流量から得た出力比から同一水位の流量Ｑαを求める手順を説明する図、（ｄ）は出力曲線ＯＡから感度を求める手順を説明する図である。
【図７】第１の従来技術の計測精度の検証に使用した実験装置の略図である。
【図８】第１の従来技術での実流量Ｑと流量検出器の出力ＯＡ，ＯＢの関係の一例を示す線図である。
【図９】図８のデータから計算した比ＯＢ／ＯＡと実流量Ｑとの関係を示す線図である。
【図１０】管路勾配を変えた状態での図１８に相当する出力線図である。
【図１１】第１の従来技術の器差特性線図である。
【図１２】第２の従来技術のブロック図である。
【図１３】図１２の一部の詳細を示す図である。
【図１４】タイミングチャートである。
【図１５】ｈ−ｃ平面上でのｐ曲線の図である。
【図１６】ｈ−ｃ平面上でのｓ曲線の図である。
【図１７】ｈ−ｃ平面上でのｐ曲線とｓ曲線の図である。
【図１８】第２の従来技術の電気回路の要部である。
【図１９】第２の従来技術の具体例の要部の電気回路である。
【図２０】第２の従来技術の具体例によるｈ−ｃ平面上でのｐ曲線の図である。
【図２１】第２の従来技術の具体例によるｈ−ｃ平面上でのｓ曲線の図である。
【図２２】第１の従来技術の一例の器差曲線である。
【図２３】第２の従来技術の一例の器差曲線である。
【図２４】フローチャートである。
【図２５】水位ｈと導電率ｃとの関係を示す線図である。
【図２６】従来技術のＯB ／ＯA 曲線の二価関数を示す図である。
【図２７】従来技術の下側励磁コイルの磁束密度を説明する図である。
【図２８】従来技術のＯB ／ＯA 曲線の数値例を示す線図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は非満水状態で流れる流体の流量を計測する非満水電磁流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
出願人は、流路内を非満水状態で流れる流体の流量を電磁流量計の原理に基いて計測する流量計測方法と、その方法に使う流量検出器を特願平３−５６３１号で提案した（以下これを第１の従来技術という）。
【０００３】
この第１の従来技術を図３〜図１１に基いて説明する。
図３と図４において、１は断面が円形の流路、２，２は流路１の中心を通る垂直線に対し対称の位置に設けた１対の電極、３Ａと３Ｂは第１と第２の励磁コイルで、それぞれ異なる磁束分布ＢＡとＢＢを異なる期間（時間）の間に発生する。符号４はこのような構造の流量検出器を示す。
【０００４】
５は励磁回路で、タイミング回路６の信号に応じて、第１と第２の励磁コイル３Ａと３Ｂとを交互に励磁する。７は電極２，２間に誘起した電圧を増幅して出力するプリアンプ、Ｓ1 は切り替えスイッチで、タイミング回路６の信号で切替作動し、前記２つの励磁コイル３Ａと３Ｂの励磁時期の切替と同期して切替作動し、第１の励磁コイル３Ａが励磁されているときにａ側に、第２の励磁コイル３Ｂが励磁されているときにｂ側に切り替えられる。
【０００５】
８Ａと８Ｂは切替スイッチＳ1 のａ接点とｂ接点の信号を入力してオフセット補償、サンプル＆ホールドする増幅回路、９はＣＰＵ回路、１０は増幅器８Ａ，８Ｂからのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路、１１は演算回路で、後述する演算を行うプログラムを備えている。１２は演算結果としての流量信号を出力する出力端子である。
【０００６】
満水の管路を流れる流量を測定対象とする一般の電磁流量計では、流量と信号との関係は正比例関係となる。しかし、本発明が属する技術分野である非満水状態で流れる流路の場合は、この関係は曲線関係となってしまう。
【０００７】
ただ曲線関係になるだけであれば、これを校正曲線として使用することで、信号から流量を知ることができる。しかし、非満水流路の場合においては、特に流路の勾配を変えることによって、流速分布や水位と流量の関係など流れの状態が変化するため、この曲線が変化してしまう。従って、この方法によって流量を知ることは不可能ではないが、取付現場ごとに流路の正確な勾配を知ることは、困難で手間もかかるうえ、勾配以外にも流路内面の粗さの程度など流れの条件に影響を与える条件は他にもあり、設置後も変化することがあるため、実用性に欠ける。
【０００８】
出願人が提案した第１の従来技術は、この点に鑑みてなされたものであり、その発明の原理的側面の要点は、非満水電磁流量計の感度は水位により一定であるということである。言い換えれば、前述のように「流量と信号」の関係として流量計の特性を捉えると、その関係は一定ではないが、「水位と流量計の感度」として捉えれば、その関係は流路の勾配などの条件によらず一定となるという点にある。
【０００９】
流路１に流れる非満水状態の流体の流量を計測するには、次の手順による。
手順１．流量を計測すべき流路１と同じ断面形状の流路を用い、この流路の勾配を一定にして水位ｈを変え、その水位のときの流量Ｑに応じた出力ＯＡとＯＢを予め計測しておく。なお、出力ＯＡとＯＢは電磁流量計の原理による流量検出器４を用い、同じ流量Ｑを第１と第２の励磁コイル３Ａと３Ｂでそれぞれ計測したときの流量信号である（図６（ａ））。同一条件の流路において、水位と流量は１対１の関係にあるため、実務上便利な流量Ｑに対して関係を示している。
【００１０】
手順２．被測定流体が流れている流路１の未知の流量Ｑ′を前記流量検出器４で計測し、出力ＯＡ′とＯＢ′を得る。
手順３．ＯＢ′とＯＡ′の比ＯＢ′／ＯＡ′を求め、手順１で求めたＯＢとＯＡとの比ＯＢ／ＯＡがＯＢ′／ＯＡ′と同じ値になる流量Ｑαを手順１のデータから求め（図６（ｂ）（ｃ））、この流量Ｑαのときの手順１の出力ＯＡαから、手順１における流量Ｑαの条件のときの感度ＯＡα／Ｑαを算出する（図６（ｄ））。
【００１１】
手順４． 手順２で計測した出力ＯＡ′と、手順３で得た感度ＯＡα／Ｑαとから、未知の流量Ｑ′を次の式で算出する。
Ｑ′＝ＯＡ′・Ｑα／ＯＡα
このようにして、未知の流量Ｑ′を求める方法を提案した。
【００１２】
図７は、図３、図４の流量検出器４を口径２００ｍｍの塩ビ管１３に取り付けてこの計測方法の精度を検証するために実験した装置の全体で、塩ビ管１３の長さは約８ｍで、この塩ビ管の管路勾配を先ず２／１０００に固定し、第１の励磁コイル３Ａを使って測定した実流量Ｑと電磁流量計の出力ＯＡとの関係を図８の曲線ＯＡに示す。又同一勾配で第２の励磁コイル３Ｂを使って測定した結果を曲線ＯＢに示す。
【００１３】
図８の両データＯＡとＯＢから、比ＯＢ／ＯＡを求めたのが図９である。図９で、流量Ｑがほぼ１００〔ｍ3 ／ｈ〕以上ではＯＢ／ＯＡが一定の最小値になっているが、この範囲はいわゆる満水状態である。図８においても、この流量Ｑがほぼ１００〔ｍ3 ／ｈ〕以上の範囲では曲線ＯＡとＯＢが共に座標の原点を通る直線の線分になっていることからも、いわゆる普通の満水型電磁流量計として作動している範囲であることが理解できる。
【００１４】
図１０は図７の装置を使って、流路１３の管路勾配を６／１０００に変えて測定した実流量Ｑ′〔ｍ3 ／ｈ〕と、各励磁コイル３Ａ，３Ｂでそれぞれ励磁したときの出力ＯＡ′とＯＢ′との関係である。この実験では、図１０で実流量が既知であるが、実流量Ｑ′〔ｍ3 ／ｈ〕を未知と仮定してＯＢ′／ＯＡ′＝αを求め、その値と、一致する図９のＯＢ／ＯＡの値の点の実流量Ｑαを求め、その流量Ｑαにおける図８の曲線ＯＡからの感度ＯＡα／Ｑαを算出すれば、前述の演算方法により次の式で未知の流量Ｑ′が求められる。
【００１５】
Ｑ′＝ＯＡ′・Ｑα／ＯＡα
この方法で、いくつかの流量Ｑ′の点で、器差を求めたところ、図１１のように、比較的小さな値となり、この計測方法の実用性が確認できた。
【００１６】
上記流量計測方法では、用いる流量検出器４が、非満水状態での水の満たされ方や電極形状と励磁磁束密度分布の関係等、その上下対称性が低いので、導電率の影響による計測誤差が生じるという欠点があった。
【００１７】
そこで、出願人は、かかる欠点を解消できる非満水用電磁流量計を国際公開番号ＷＯ９３−０５３６７で提案した（これを第２の従来技術という）。
この非満水用電磁流量計は、図１２，図１３に示すように、個々に励磁できる上側励磁コイルＣｕと下側励磁コイルＣｌと１対の対抗する電極２２を有する本体部分２４と、次の（ａ）〜（ｇ）の要件を有する変換器部分３２とを具備している。
【００１８】
図１４は図１２の電磁流量計タイミングチャートで、上から順に、タイミング回路６の信号、第１の励磁コイル３Ａの励磁電流、第２の励磁コイル３Ｂの励磁電流、切替スイッチＳ1 の動作、プリアンプ７の出力、増幅回路８Ａの入力、増幅回路８Ｂの入力をそれぞれ示す。
【００１９】
（ａ）励磁回路２５へ励磁のタイミングを知らせ、増幅回路ＡＭＰへタイミングを知らせる励磁タイミング回路２６を設ける。
（ｂ）短絡スイッチＳ2 の開閉を制御するタイミング信号を発生し、同時に演算処理部３１へこのタイミングを知らせる導電率測定タイミング回路２８を設ける。
【００２０】
（ｃ）励磁タイミング回路２６からの信号を受け、二つの励磁コイルＣｕ，Ｃｌを励磁する励磁回路２５を設ける。
（ｄ）電極２２からプリアンプ２７へ至る導線をアースへ短絡する短絡抵抗Ｒｓと、導電率測定タイミング回路２８からの信号により、短絡抵抗Ｒｓを接続したり、切り離したりするスイッチＳ2 を設ける。
【００２１】
（ｅ）電極２２間の信号電圧を増幅するプリアンプ２７を設ける。
（ｆ）増幅回路ＡＭＰの出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路３０と、このデータを処理して流量出力信号を出力する演算処理回路３１を設ける。
【００２２】
演算処理回路３１が、Ａ／Ｄ変換回路３０のデータを処理して導電率出力を出力するようにすることもできる。
図１２〜図１７に基いて作用を説明する。
【００２３】
図１４に典型的な測定１サイクルのタイミングチャートを示す。図の期間ａ〜ｆで測定の１サイクルである。まず各々の信号について簡単に説明する。
（ｉ）上側励磁コイルＣｕは期間ａ，ｂと期間ｅ，ｆに励磁される。
【００２４】
（ii）下側励磁コイルＣ１は期間ｃ，ｄに励磁される。
（iii)導電率測定用短絡スイッチＳ2 は期間ｅ，ｆの間だけ閉となる。
（iv) プリアンプ２７の出力には励磁の違い、短絡スイッチＳ2 の位置に応じた出力が現れる。
【００２５】
（ｖ）第１の増幅回路ＡＭＰｕは上側励磁コイルＣｕで励磁されている間のプリアン２７の出力を積分し積分が完了した時点でこれをホールドし出力する。従って期間ａ，ｂの積分値が時刻ｔ2 に確定し、期間ｅ，ｆの積分値は時刻ｔ6 に確定する。
【００２６】
次に得られた信号の処理手順について説明する。
１．予め次の３種のデータを測定し演算処理部３１に記憶しておく。
▲１▼上側励磁（下側でも可）の時の第１の増幅回路ＡＭＰｕの出力Ｅｕと、その時の実流量Ｑとの比ｇ≡Ｑ／Ｅｕ（第１の従来技術における感度の在数）は第１の従来技術においては、水位ｈにより決まっていたが、ここでは更に水位ｈと導電率ｃを決めてやれば一定値となる。このｇ（ｈ，ｃ）を測定しておく。
【００２７】
▲２▼上側励磁の時の第１の増幅回路ＡＭＰｕの出力Ｅｕと、下側励磁の時の第２の増幅回路ＡＭＰｌの出力Ｅｌとの比ｐ≡Ｅｌ／Ｅｕも水位ｈと導電率ｃを決めれば一定値となる。このｐ（ｈ，ｃ）を測定しておく。
【００２８】
▲３▼上側励磁で短絡スイッチＳ2 開の時の出力Ｅｕと、短絡スイッチＳ2 閉の出力Ｅｕ′との比ｓ≡Ｅｕ′／Ｅｕも水位ｈと導電率ｃにより決定される。このｓ（ｈ，ｃ）を測定しておく。
２．実際の計測時に得られた信号Ｅｕ，Ｅｌにより、比ｐ0 ＝Ｅｌ／Ｅｕを求める。ｐ（ｈ，ｃ）＝ｐ0 とおけばｈ−ｃ平面上に一つの曲線が図１５のように描ける。勿も、この曲線はｐ＝ｐ0 平面上にあるが、これをｈ−ｃ平面へ正射影した曲線を使う。
【００２９】
第１の従来技術で説明した計測方法ではｐ0 と水位ｈとが一対一の関係にあるとの前提に立っていた。即ち、ｐ0 は、図１５の点線に示すように、縦軸に平行な直線で表されると考えていた。この発明は、ｐ0 が図１５の実線で示すように、水位ｈと一対一の関係になく、そこに導電率が関与しており、これが測定誤差の原因となるという発明者らが新たにみつけた事柄を解決するものである。
【００３０】
つまり、上側コイルと下側コイルの出力Ｅｕ及びＥｌのみから正確に水位を求めることができない。
３．そこで、本発明者らは、上側コイル及び／又は下側コイルの出力に何らかの処理を加え、得られた結果を図１５と同様にｈ−ｃ平面上の曲線とするよう検討した。そのような曲線が得られれば、それと図１５の曲線との交点を求めることにより、上下コイルの出力から水位ｈ及び導電率ｃを特定できることとなるからである。換言すれば、２つの変数ｈ及びｃを持つ方程式を２つ得ることにより、その解として水位ｈを求める。そのとき同時に導電率ｃが求まる。
【００３１】
本発明者らは既述の比ｓ≡Ｅｕ′／Ｅｕに注目した。そして、ｓ0 ＝Ｅｕ′／Ｅｕを求め、ｓ（ｈ，ｃ）＝ｓ0 とおくと、同じく一つの曲線が図１６のように得られた。ｈ−ｃ平面へ正射影することは同じ。
【００３２】
なお、流管１内の水位ｈと被測定流体の導電率ｃで決まる流量計本体部分２４の出力インピーダンスをＲｗとすると、流量計本体に発生する流量信号Ｅは図１８に示すように、出力インピーダンスＲｗとプリアンプ２７の入力インピーダンスＲｉで分圧されてプリアンプ２７へ入るが、通常Ｒｗ≪Ｒｉなので、Ｅｉ≒Ｅである。
【００３３】
ここで短絡スイッチＳ2 を閉じてやると、同じくＲｓ≪Ｒｉとしておけば
Ｅｉ≒Ｒｓ・Ｅ／（Ｒｗ＋Ｒｓ）
である。従って前記ｓの定義により
ｓ＝Ｒｓ／（Ｒｗ＋Ｒｓ）
である。Ｒｓは既知であり、Ｒｗ（ｈ，ｃ）だからｓ（ｈ，ｃ）と書ける。
【００３４】
４．この図１５と図１６の二つの曲線の交点が現在の水位ｈ0 と導電率ｃ0 を現している（図１７）から、ｇ＝ｇ0 （ｈ0 ，ｃ0 ）によりｇ0 が求まる。ｇの定義により、現在の流量Ｑ0 をＱ0 ＝ｇ0 Ｅｕとして求める。
【００３５】
本手法は、ｇに影響を与えるパラメータｈとｃと、
ｓ（ｈ，ｃ）＝ｓ0
ｐ（ｈ，ｃ）＝ｐ0
なる連立方程式を解いて求めようとするもので、導電率Ｃを求めることで導電率の変化による誤差を補正するものである。
【００３６】
次に第２の従来技術の具体例を説明する。
図１９に示すように、流路１の内径がφ２００、短絡抵抗Ｒｓが１００Ω、プリアンプ２７の入力インピーダンスが１００ＭΩの場合、前記図１５、図１６に相当する曲線を取ると図２０，図２１になる。
【００３７】
図２１の水位ｈが１．０以上の部分は満管のまま流体を圧送している状態で、便宜上プロットされている。
図２３は導電率１３００μＳ／ｃｍの流体の流量を本第２の従来技術に基づき測定したデータを横軸実流量、縦軸器差（器差＝（測定値−真値）／真値×１００％）で表したものである。
【００３８】
図２２に示したデータは、前記第１の従来技術で説明した方法で同一の流体を測定したときの結果である。
この第２の従来技術は、導電率の変化が測定精度に与える悪影響を補正して測定誤差を小さくする。
【００３９】
又、本体部分の対称性に留意する制約が小さくなるので、電磁流量計本体部分の設計の自由度が増す。
更に又、導電率の情報を外部へ出力することで、導電率計としての機能を果たすことができる。
【００４０】
次に、この第２の従来技術による測定方法を図２４のフローチャートに基いて説明する。
なお、図２５は、比ｇ≡Ｑ／Ｅｕと水位ｈ及び導電率ｃとの関係を示すグラフである。この図２５の関係、更には図２０及び２１の関係は演算処理部３１のメモリに予め格納されている。
【００４１】
ステップ１では、短絡スイッチＳ2 が開のときの上側コイルの出力Ｅｕ、同スイッチＳ2 が閉のときの出力Ｅｕ′及び下側コイルの出力Ｅｌを検出して、演算処理部３１のレジスタへ保存しておく。
【００４２】
ステップ３では、演算処理部の演算回路がレジスタからそこに保存されているＥｕ、Ｅｌを読みだして、ｐ0 ＝Ｅｌ／Ｅｕを計算し、結果を他のレジスタに保存する。
【００４３】
ステップ５では、同様にして、Ｓ0 ＝Ｅｌ′／Ｅｕを計算し、結果を他のレジスタへ保存しておく。
ステップ７では、ステップ３で得られたｐ0 の値をメモリに格納されている図２０のデータと比較して、図２０のデータから得られたｐ0 に最も近いデータを選択する。一方、ステップ５で得られたＳ0 の値をメモリに格納されている図２１のデータと比較して、その中から得られたＳ0 に最も近いデータを選択する。このようにして得られた２つのデータの交点から測定時の水位ｈ0 及び導電率ｃ0 が得られる。
【００４４】
ステップ９では、メモリに格納されている図２５のデータを参照して、ステップ７で決定された水位ｈ0 及び導電率ｃ0 からｇ0 を特定する。
ステップ１１では、上側コイルの出力Ｅｕをレジスタから読みだすとともに、該Ｅｕとステップ９で得られた比ｇ0 を乗算し、実流量Ｑ0 を計算する。
【００４５】
なお、具体例の管路の内径は２４０ｍｍである。電極２２の寸法は、流れ方向に４０ｍｍの幅を持ち、９０°の開き角度及び２ｍｍの厚さを持つ。
【００４６】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の技術では、図３、図４及び図１８、図１９に開示されているように上側励磁コイルと下側励磁コイルとは同じ大きさのコイルが使用されていた。
【００４７】
その理由としては次の点が挙げられる。
▲１▼．最終的な流量算出に最も支配的であるがために、流量に対する出力の直線性ができる限り望まれる曲線ＯA の、その直線性を得るために、上側励磁コイルの形状は鞍型が良いことがわかっていた（特願昭６３−１２４２８５号）。
【００４８】
▲２▼．電磁流量計としては上下同一寸法の励磁コイルを使用するのが一般的であった。
▲３▼．当時はさほどの小流量までの計測は要求されておらず、この励磁コイルで充分な特性が得られていた。
【００４９】
ところが、更に小流量域までの測定をしようとしたとき、従来の励磁コイルでは、ＯB ／ＯA の曲線が図２６に示すように低水位領域で二価関数になってしまい、図６（ｃ）で説明した手順でＱαを正しく求めることができなくて、結果的に小流量（低水位）の計測ができないという問題点があることに発明者は気づいた。
【００５０】
従来の鞍型の下側励磁コイルでは、図２７に示すように、磁束密度の強い領域と弱い領域ができ、一番低水位になる部分がちょうど鞍型の中央部分に当るため、下側励磁コイルによって発生される磁束密度ＢB が相対的に弱くなってしまい、その結果、ＯB ／ＯA の曲線が図２６のように、小流量域で二価関数になってしまうからである。
【００５１】
従来技術のＯB ／ＯA の曲線の具体的な数値例を図２８に示すが小流量域で二価関数になっている。
そこで、本発明はかかる問題点を解消できる非満水電磁流量計を提供することを目的とする。
【００５２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１の発明は、計測流管の上部に上側励磁コイルを、下部に下側励磁コイルを相対して配置し、これら両励磁コイルの磁路内で、かつ流管内面の両側に流路の側面中央部近くから下面側まで延長された一対の電極を備えた非満水電磁流量計において、
上側励磁コイルを励磁したときの信号ＯA と下側励磁コイルを励磁したときの信号ＯB の比ＯB ／ＯA を低水位まで流量Ｑの一価関数とし、
低水位部分になる程、上側励磁コイルによって発生される磁束密度Ｂ A に対する下側励磁コイルによって発生される磁束密度Ｂ B の比が大きくなるように定めたことを特徴とする非満水電磁流量計である。
【００５４】
そして、請求項２の発明は、計測流管の上部に上側励磁コイルを、下部に下側励磁コイルを相対して配置し、これら両励磁コイルの磁路内で、かつ流管内面の両側に流路の側面中央部近くから下面側まで延長された一対の電極を備えた非満水電磁流量計において、
上側励磁コイルを励磁したときの信号Ｏ A と下側励磁コイルを励磁したときの信号Ｏ B の比Ｏ B ／Ｏ A を低水位まで流量Ｑの一価関数とし、
上側励磁コイルの流れに直角な方向の幅に比較して、下側励磁コイルの流れに直角な方向の幅を狭くしたことを特徴とするものである。
【００５５】
こうすることで、低い水位（小流量）領域までＯB ／ＯA の曲線の一価性を保つことができるようになり、先に説明した図１６（ｃ）を用いての手順３においてＱαを正しく求めることが可能となる。つまり本発明では後述する図１（ｂ）を用いて正しいＱαを求めることができ、結果的に低水位（小流量）領域までの流量を正しく計測できる。
【００５６】
【発明の実施の形態】
次に本発明の好ましい実施の形態を説明する。
一例として、図１（ａ）に示すように、計測流管２０の上部に配置した上側励磁コイルＣA の流れに直角な方向の幅ＷA に比較して、下部に配置した下側励磁コイルＣB の流れに直角な方向の幅ＷB を狭くした。２２は流管２０内面に流路２１の側面中央部近くから下面側まで延長された一対の電極である。
【００５７】
こうすることで、ＯB ／ＯA 曲線を低水位（小流量）まで一価関数にすることが出来る。
ＯB ／ＯA の曲線を小流量（低水位）域まで一価関数に保っておくには、低水位部分になるほど、上側励磁コイルによって発生される磁束密度ＢA に対する下側励磁コイルによって発生される磁束密度ＢB の比が大きくなるようにしておけばよい。
【００５８】
低水位部分では、上側励磁コイルからの距離が離れているため、水位方向の位置によるＢA の変化率は小さい。従って、低水位になるほどＢA に対するＢB の比を大きく保つには、大ざっぱに言ってＢB の方が常に低水位方向に強くなっていればよい。
【００５９】
本実施例によれば、最も低水位に相当する部分でＢB が弱くなってしまうことを避けることができるため、ＯB ／ＯA の曲線を低水位まで一価関数に保っておくことができる。
【００６０】
図１（ｂ）は図１（ａ）の構成によるＯB ／ＯA の曲線で、低水位（小流量）域まで一価関数を保っている（図１（ｂ））。従って、従来技術で説明した手順３のときにＱαを正しく求めることができ、正しい流量計測ができる。
【００６１】
図２は、ＯB ／ＯA 曲線の本発明における具体的な数値例を示す。図２８の従来例と比較して改善されているのが明らかである。
【００６２】
【発明の効果】
本発明の非満水電磁流量計は上述のように構成されているので、低水位（小流量）までの正確な計測が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の実施例の励磁コイルの配置を示す断面図、（ｂ）は本発明のＯB ／ＯA 曲線である。
【図２】本発明のＯB ／ＯA 曲線の具体的な数値例である。
【図３】第１の従来技術の電磁流量計のブロック図である。
【図４】第１の従来技術の流量検出器で、（ａ）は正面図、（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図５】図３の電磁流量計のタイミングチャートである。
【図６】第１の従来技術による流量計測方法の手順を説明する線図で、（ａ）は流量計出力線図、（ｂ）は流量計出力比を示す線図、（ｃ）は未知の流量から得た出力比から同一水位の流量Ｑαを求める手順を説明する図、（ｄ）は出力曲線ＯＡから感度を求める手順を説明する図である。
【図７】第１の従来技術の計測精度の検証に使用した実験装置の略図である。
【図８】第１の従来技術での実流量Ｑと流量検出器の出力ＯＡ，ＯＢの関係の一例を示す線図である。
【図９】図８のデータから計算した比ＯＢ／ＯＡと実流量Ｑとの関係を示す線図である。
【図１０】管路勾配を変えた状態での図１８に相当する出力線図である。
【図１１】第１の従来技術の器差特性線図である。
【図１２】第２の従来技術のブロック図である。
【図１３】図１２の一部の詳細を示す図である。
【図１４】タイミングチャートである。
【図１５】ｈ−ｃ平面上でのｐ曲線の図である。
【図１６】ｈ−ｃ平面上でのｓ曲線の図である。
【図１７】ｈ−ｃ平面上でのｐ曲線とｓ曲線の図である。
【図１８】第２の従来技術の電気回路の要部である。
【図１９】第２の従来技術の具体例の要部の電気回路である。
【図２０】第２の従来技術の具体例によるｈ−ｃ平面上でのｐ曲線の図である。
【図２１】第２の従来技術の具体例によるｈ−ｃ平面上でのｓ曲線の図である。
【図２２】第１の従来技術の一例の器差曲線である。
【図２３】第２の従来技術の一例の器差曲線である。
【図２４】フローチャートである。
【図２５】水位ｈと導電率ｃとの関係を示す線図である。
【図２６】従来技術のＯB ／ＯA 曲線の二価関数を示す図である。
【図２７】従来技術の下側励磁コイルの磁束密度を説明する図である。
【図２８】従来技術のＯB ／ＯA 曲線の数値例を示す線図である。
Claims (2)
- 計測流管の上部に上側励磁コイルを、下部に下側励磁コイルを相対して配置し、これら両励磁コイルの磁路内で、かつ流管内面の両側に流路の側面中央部近くから下面側まで延長された一対の電極を備えた非満水電磁流量計において、
上側励磁コイルを励磁したときの信号ＯA と下側励磁コイルを励磁したときの信号ＯB の比ＯB ／ＯA を低水位まで流量Ｑの一価関数とし、
低水位部分になる程、上側励磁コイルによって発生される磁束密度Ｂ A に対する下側励磁コイルによって発生される磁束密度Ｂ B の比が大きくなるように定めたことを特徴とする非満水電磁流量計。 - 計測流管の上部に上側励磁コイルを、下部に下側励磁コイルを相対して配置し、これら両励磁コイルの磁路内で、かつ流管内面の両側に流路の側面中央部近くから下面側まで延長された一対の電極を備えた非満水電磁流量計において、
上側励磁コイルを励磁したときの信号Ｏ A と下側励磁コイルを励磁したときの信号Ｏ B の比Ｏ B ／Ｏ A を低水位まで流量Ｑの一価関数とし、
上側励磁コイルの流れに直角な方向の幅に比較して、下側励磁コイルの流れに直角な方向の幅を狭くしたことを特徴とする非満水電磁流量計。
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