JP4527276B2 - 電磁流量計 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁流量計に関し、詳しくは流体を測定する測定電極に発生する絶縁劣化を配管から取り外さないで診断できるようにした電磁流量計に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来技術における電磁流量計は、図3に示すように、配管に取り付けて流量信号を検出する検出部1と、検出した流量信号から流量値を生成する信号変換部20とから構成されている。
【0003】
検出部1は、流体を流すことができる金属性のパイプ2と、このパイプ2の内面を絶縁するライニング3と、パイプ2の外側に配置され、磁界を発生させるための一対のコイル4と、パイプ2内に自由端部側が臨んだ状態で配置し、且つ流量信号を検出することができる一対の測定電極5、6と、パイプ2内であって一対の測定電極5、6のそれぞれから同等位置に配置し、且つ流量信号を測定するための基準電位となるアース電極7とから構成されている。
【0004】
一対の測定電極5、6は、その自由端部側がパイプ2内を流れる流体と接液して第1及び第2の流量信号esa、esbを検出する構成になっており、その基端部側は流体が漏れないようにシールされていると共に金属性パイプ2からも絶縁された構造となっている。
【0005】
信号変換部20は、一対の測定電極5,6で検出した第1及び第2の流量信号esa、esbを入力して増幅する第1及び第2の入力増幅器21、22と、この第1及び第2の入力増幅器21、22の出力信号を入力し、その差を検出する差動増幅器23と、差動増幅器23で得られた信号の高周波成分を透過させるハイパスフイルタ24と、ハイパスフイルタ24を透過した透過信号成分をデジタル信号に変換するA/D変換器25と、このデジタル信号を入力し演算処理して流量値を生成するCPU26と、実行プログラムを格納するROM27と、CPU26で演算するために必要な一時的なデータを格納するRAM28と、スパン及び口径等の設定値を格納するEEPROM29と、電流出力部40と、規格化された信号を出力するパルス出力部41と、CPU26からの制御信号を受けて一対のコイル4に印加する励磁電流を制御及び供給する励磁回路30とから構成されている。
【0006】
このような構成の電磁流量計において、内面が絶縁されたパイプ2の内径D、パイプ2内を流れる流体の平均速度v、これに直交する向きに印加する磁界の磁束密度Bとすると、流量信号は次の式、流量信号es=kBvD(kは定数)を得ることができ、流れ方向と磁界の向きの両方に直交する向きに発生する。
【0007】
一対の測定電極5、6により検出された第1及び第2の流量信号esa、esbは、十分な入力インピーダンスを持った第1及び第2の入力増幅器21、22に各々入力し、その出力は差動増幅器23に入力されコモンモードノイズが除去され、更に、ハイパスフイルタ24に入力され直流成分が除去される。このように各種のノイズが流量信号から除去された後に、A/D変換器25に入力されデジタル値に変換され、CPU26により流量値が生成される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術で説明した電磁流量計においては、パイプ内の過大圧による流体の漏れや、硝酸、フッ酸等の透過性ガスがライニングを透過後、再液化することにより測定電極と金属パイプとの間の絶縁が劣化するという問題がある。
【0009】
具体的に示せば、図3に示した測定電極と第1及び第2の増幅器21、22との間における等価回路は、図4に示すように、流量信号esと第1及び第2の増幅器21、22への入力信号einとの関係で示すことができ、それは、入力信号ein:[es・r1/(r1+Rs)]となる。絶縁抵抗r1が小さくなると、入力信号ein<流量信号esとなり、スパン誤差が生じることになる。この絶縁劣化の有無を確認するために、配管に取り付けてある検出部1を取り外して、一対の測定電極5、6とアース電極 7が設置されるパイプ2の内面を完全に乾燥させて絶縁抵抗計で電極部5、6の絶縁の良否を判定しているが、その外す作業が結構面倒で且つ時間がかかるという問題がある。
【0010】
従って、測定流体を検出する検出部1をパイプ2から取り外さないで、その絶縁劣化を診断できると共に、流量測定中にも測定電極の絶縁劣化の有無を診断することができる電磁流量計に解決しなければならない課題を有する。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る電磁流量計は、次に示す構成にすることである。
【0012】
(1)測定流体中に臨ませて配設した一対の第1及び第2の測定電極とを有し、
流量測定前に、
予め定めてある実際に流れた流量と、前記一対の第1及び第2の測定電極で測定して得られた第1及び第2の流量信号の差から算出される測定流量とで補正定数値を求めておき、流量測定時に、
前記一対の第1及び第2の測定電極で測定して得られた第1及び第2の流量信号の差から算出される測定流量を前記補正定数値で補正して測定流量値を得るようにした電磁流量計であって、
前記流量測定前に、
予め定めてある実際に流れた流量と、前記一対の第1の測定電極で測定して得られた第1の流量信号から算出される第1の測定流量とで第1の補正定数値を求め、
前記予め定めてある実際に流れた流量と、前記一対の第2の測定電極で測定して得られた第2の流量信号から算出される第2の測定流量とで第2の補正定数値を求めておき、
前記流量測定時に、
前記一対の第1の測定電極で測定して得られた第1の流量信号から算出される第1 の測定流量を前記第1の補正定数値で補正して第1の測定流量値を得、
前記一対の第2の測定電極で測定して得られた第2の流量信号から算出される第2 の測定流量を前記第2の補正定数値で補正して第2の測定流量値を得ることにより、
前記第1の測定流量値と前記第2の測定流量値との相対誤差が所定値以上になったときに前記一対の第1及び第2の測定電極の何れか又は両者に絶縁劣化が生じていると診断することを特徴とする電磁流量計。
(2)前記第1の測定流量値及び前記第2の測定流量値は、積算された値であることを特徴とする(1)に記載の電磁流量計。
【0013】
このように、複数の測定電極で検出した流量信号のそれぞれを信号処理して流量値を算出し、その算出したそれぞれの流量値の相対誤差から測定電極の絶縁劣化を検出するようにしたことにより、流体を測定中においても、測定電極の絶縁劣化現象を診断することができるようになる。
【0014】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る電磁流量計の実施形態について、図1を参照して説明する。尚、従来技術で説明したものに関しては同一符号を付与して説明する。
【0015】
本願発明の第1の実施形態における電磁流量計は、流体の流量信号を検出する検出部1と、検出した流量信号から信号処理して流量値を算出すること及び各測定電極で検出した流量信号のそれぞれから、各流量値を生成して測定電極の絶縁劣化の診断を行う信号変換部20とから構成されている。
【0016】
検出部1は、流体を流すことができる金属性のパイプ2と、このパイプ2の内面を絶縁するライニング3と、パイプ2の外側に配置され、磁界を発生させるための一対のコイル4と、パイプ2内に自由端部側が臨んだ状態で配置して流量信号を検出するための一対の測定電極5、6と、一対の測定電極5、6のそれぞれとから同等距離位置に配置し、且つ流量信号を検出するための基準電位となるアース電極7とから構成されている。
【0017】
一対の測定電極5、6は、その自由端部側が流体と接液して第1の流量信号esa、第2の流量信号esbを検出する構成になっており、その基端部側は流体が検出部本体に侵入しないようにシールされていると共に金属性パイプ2からも絶縁された構造となっている。
【0018】
信号変換部20は、第1及び第2の流量信号esa、esbを入力して増幅する第1及び第2の入力増幅器21、22と、この第1及び第2の入力増幅器21、22の出力信号を入力し、その差を検出する差動増幅器23と、差動増幅器23で得られた信号の直流成分を透過させるハイパスフイルタ24と、ハイパスフイルタ24を透過した透過信号成分をデジタル信号に変換するA/D変換器25と、第1の流量信号esaを入力する第1の入力増幅器21からの信号を入力して直流成分を除去する第1のハイパスフィルタ31と、この第1のハイパスフィルタ31からの信号をデイジタル値に変換する第1のA/D変換器32と、第2の流量信号esbを入力する第2の入力増幅器22からの信号を入力して高周波成分を除去すると第2のハイパスフィルタ33と、この第2のハイパスフィルタ33からの信号をデイジタル値に変換する第2のA/D変換器34と、A/D変換器25並びに第1のA/D変換器32並びに第2のA/D変換器34からのデジタル信号を入力して演算処理して流量値、及び第1及び第2の流量値を生成するCPU26と、実行プログラムを格納するROM27と、CPU26で演算するために必要な一時的なデータを格納するRAM28と、スパン及び口径等の設定値を格納するEEPROM29と、電流出力部40と、規格化された信号を出力するパルス出力部41と、CPU26からの制御信号を受けてコイル4に印加する励磁電流の制御及び供給をする励磁回路30とから構成されている。
【0019】
このような構成からなる電磁流量計において、先ず、流量を測定する際に、検出部1の一対の測定電極5、6からの第1及び第2流量信号esa、esbから流量信号の大きさes(=esa−esb)を求めて実流校正を行い、固体差を補正するための補正定数値を求める。同時に、この実流校正時において、一対の測定電極5、6のそれぞれで検出された第1及び第2の流量信号esa、esbについても同様に補正する第1及び第2の補正定数値を求めておく。これらの補正定数値並びに第1及び第2の補正定数値はEEPROM29に格納しておく。これらのEEPROM29に格納されている補正定数値並びに第1及び第2の補正定数値は、CPU26により正しい出力を得るための流量演算を行うときに使用される。ここで、この測定した第1及び第2の流量信号esa、esbの大きさはほぼ同じであり、その極性は逆になっているが、CPU26での演算処理においては符号の違いは無視することができるため、その大きさのみを持って比較するようにすればよい。
【0020】
次に、実際の流体を測定する。この場合、第1及び第2の測定電極5、6からの第1及び第2の流量信号esa、esbの差から得られた信号をデジタル値にし、そのデジタル値に補正定数値を加味して演算処理して規格化された測定流量値を得る。同時に、第1及び第2の測定電極5、6で得られた第1及び第2の流量信号esa、esbは、それぞれがノイズ等を消去したデイジタル値に変換され、EEPROM29に格納されている第1及び第2の補正定数値を加味して演算処理し、第1及び第2の測定流量値を算出する。このようにして得られた第1及び第2の測定流量値の相対誤差を算出し、その値が所定の値以上になった時は、第1及び第2の測定電極5、6の何れか又は両者の絶縁劣化が生じているものと診断することができる。この診断は、1回ではなく、積算して行うようにして、確実な絶縁劣化の現象を診断することができる。
【0021】
この診断の結果は、デイスプレイ等に表示してもよく、又はブザー等で知らせるようにした報知手段を備えることによって、その診断結果をいち早く知らせ又は知ることができる。
【0022】
次に、本発明に係る第2の実施形態の電磁流量計について、図2を参照して説明する。
【0023】
本願発明の第2の実施形態における電磁流量計は、流体の流量信号を検出する検出部1と、検出した流量信号から各測定電極の第1及び第2の流量値を生成すると共に流量値を算出する信号変換部20とから構成されている。
【0024】
検出部1は、流体を流すことができる金属性のパイプ2と、このパイプ2の内面を絶縁するライニング3と、パイプ2の外側に配置され、磁界を発生させるための一対のコイル4と、パイプ2内に自由端部側が臨んだ状態で配置して流量信号を検出するための一対の測定電極5、6と、一対の測定電極5、6のそれぞれとから同等距離位置に配置し、且つ流量信号を検出するための基準電位となるアース電極7とから構成されている。
【0025】
一対の測定電極5、6は、その自由端部側が流体と接液して第1の流量信号esa、第2の流量信号esbを検出する構成になっており、その基端部側は流体が検出部本体に侵入しないようにシールされていると共に金属性パイプ2からも絶縁された構造となっている。
【0026】
信号変換部20は、第1及び第2の流量信号esa、esbを入力して増幅する第1及び第2の入力増幅器21、22と、この第1の入力増幅器21からの信号を入力して直流成分を除去する第1のハイパスフィルタ31と、この第1のハイパスフィルタ31からの信号をデイジタル値に変換する第1のA/D変換器32と、第2の入力増幅器22からの信号を入力して直流成分を除去する第2のハイパスフィルタ33と、この第2のハイパスフィルタ33からの信号をデイジタル値に変換する第2のA/D変換器34と、第1のA/D変換器32及び第2のA/D変換器34からのデジタル信号を入力して演算処理して第1及び第2の流量値を生成するCPU26と、実行プログラムを格納するROM27と、CPU26で演算するために必要な一時的なデータを格納するRAM28と、スパン及び口径等の設定値を格納するEEPROM29と、電流出力部40と、パルス出力部41と、CPU26からの制御信号を受けてコイル4に印加する励磁電流の制御及び供給をする励磁回路30とから構成されている。
【0027】
このような構成からなる電磁流量計において、先ず、流量を測定する際に、実流校正を行う。即ち、一対の測定電極5、6のそれぞれで検出された第1及び第2の流量信号esa、esbについて補正する第1及び第2の補正定数値を求めておく。これらの第1及び第2の補正定数値はEEPROM29に格納しておく。これらのEEPROM29に格納されている第1及び第2の補正定数値は、CPU26により正しい出力を得るために流量演算を行うときに使用される。ここで、第1の実施形態と同様に測定した第1及び第2の流量信号esa、esbの大きさはほぼ同じであり、その極性は逆になっているが、CPU26での演算処理においては符号の違いは無視することができるため、その大きさのみを持って比較するようにすればよい。
【0028】
次に、実際の流体を測定する。この場合、一対の測定電極5、6で得られた第1及び第2の流量信号esa、esbは、それぞれがノイズ等を消去したデイジタル値に変換され、EEPROM29に格納されている第1及び第2の補正定数値を加味して演算処理し、第1及び第2の測定流量値を算出する。この第1及び第2の測定流量値の差から流量値を算出する。又、この得られた第1及び第2の測定流量値の相対誤差の値が所定の値以上になった時は、一対の測定電極5、6の何れか又は両者の絶縁劣化が生じているものと診断することができる。この診断は、1回ではなく、積算して行うようにすることにより、確実な絶縁劣化の現象を診断することができる。
【0029】
この診断の結果は、デイスプレイ等に表示してもよく、又はブザー等で知らせるようにした報知手段を備えることによって、その診断結果をいち早く知ることができる。
【0030】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明に係る電磁流量計は、複数の測定電極からの流量信号に基いて測定流量値を得ると同時に、当該測定電極のそれぞれの流量信号を個別にデジタル値にして、その相対誤差の値から測定電極の絶縁劣化を検出するようにしたことによって、測定電極を含む検出部分を取り外す等しないで、測定電極の絶縁劣化現象が診断できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明の電磁流量計のブロック図である。
【図2】本願発明の電磁流量計の変形例を示したブロック図である。
【図3】従来技術における電磁流量計のブロック図である。
【図4】図3における検出部と流量信号を入力する増幅部との間の等価回路である。
【符号の説明】
1 検出部
2 パイプ
3 ライニング
4 コイル
5 測定電極
6 測定電極
7 アース電極
20 信号変換部
21 第1の入力増幅器
22 第2の入力増幅器
23 差動増幅器
24 ハイパスフイルタ
25 A/D変換器
26 CPU
27 ROM
28 RAM
29 EEPROM
30 励磁回路
31 第1のハイパスフイルタ
32 第1のA/D変換器
33 第2のハイパスフイルタ
34 第2のA/D変換器
40 電流出力部
41 パルス出力部
43 表示器
Claims (2)
- 測定流体中に臨ませて配設した一対の第1及び第2の測定電極とを有し、
流量測定前に、
予め定めてある実際に流れた流量と、前記一対の第1及び第2の測定電極で測定して得られた第1及び第2の流量信号の差から算出される測定流量とで補正定数値を求めておき、流量測定時に、
前記一対の第1及び第2の測定電極で測定して得られた第1及び第2の流量信号の差から算出される測定流量を前記補正定数値で補正して測定流量値を得るようにした電磁流量計であって、
前記流量測定前に、
予め定めてある実際に流れた流量と、前記一対の第1の測定電極で測定して得られた第1の流量信号から算出される第1の測定流量とで第1の補正定数値を求め、
前記予め定めてある実際に流れた流量と、前記一対の第2の測定電極で測定して得られた第2の流量信号から算出される第2の測定流量とで第2の補正定数値を求めておき、
前記流量測定時に、
前記一対の第1の測定電極で測定して得られた第1の流量信号から算出される第1 の測定流量を前記第1の補正定数値で補正して第1の測定流量値を得、
前記一対の第2の測定電極で測定して得られた第2の流量信号から算出される第2 の測定流量を前記第2の補正定数値で補正して第2の測定流量値を得ることにより、
前記第1の測定流量値と前記第2の測定流量値との相対誤差が所定値以上になったときに前記一対の第1及び第2の測定電極の何れか又は両者に絶縁劣化が生じていると診断することを特徴とする電磁流量計。 - 前記第1の測定流量値及び前記第2の測定流量値は、積算された値であることを特徴とする請求項1に記載の電磁流量計。
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