JP4851149B2 - 電磁流量計 - Google Patents
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また後者は、流量信号を増幅・積分した出力を励磁に同期した期間について積分し、この積分出力を流量信号に対して差動的な増幅・積分の入力としてフィードバックすることにより、励磁に同期した流量信号を選択的に増幅する技術である。
例えば、微小な電圧信号からなる流量信号を増幅する必要のある電磁流量計では交流流量信号に混入しているノイズも増幅せざるを得ないため、混入しているノイズの振幅が大きい場合には、例えばそのノイズが増幅により信号処理用の電子回路の電源電圧に達し、回路飽和を発生させるなど、信号処理用の電子回路に影響を与える可能性があるという問題点があった。
例えば、交流流量信号をAC増幅器で増幅してサンプルホールド部でサンプリングするような回路構成において、振幅の大きなノイズが交流流量信号に混入した場合でも、遮断スイッチでノイズ振幅を抑制できる。したがって、交流流量信号に混入したノイズによりAC増幅器の出力が信号処理用アナログ回路の電源電圧に達しないよう制限でき、回路飽和を発生させる原因を抑制できる。
また、予め想定されるような電磁流量計に固有のノイズだけでなく、例えば流体中の気泡や油などの絶縁性物質が電極と衝突した際に発生するノイズなど、外部からの突発性ノイズについても十分対応できる。
[第1の実施の形態]
まず、図1を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかる電磁流量計について説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態にかかる電磁流量計の構成を示すブロック図である。
検出器10は、電極10A,10B、管10C、および励磁コイル10Dから構成されており、所定励磁周波数の交流励磁電流8Sに基づいて管10C内の流体に磁界を印加し、これに応じて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回路部である。
励磁コイル10Dは、変換器11から出力された交流励磁電流8Sに基づいて励磁され、管10C内の流体に磁界を印加するコイルである。
変換器11には、ハイパスフィルタ(以下、HPFという)1、AC増幅部2、サンプルホールド部3、帯域減衰フィルタ(以下、BEFという)5、A−D変換部5、演算処理部6、出力部7、および励磁部8が設けられている。
AC増幅部2は、入力された交流流量信号9S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(以下、サンプリング入力信号という)2Sとして出力する回路部である。
BEF4は、サンプルホールド部3からの直流流量信号3Sに含まれる不要な低周波数成分を減衰させる回路部である。
A−D変換部5は、BEF4からの出力信号を積分しディジタル情報に変換する回路部である。
演算処理部6で実現される主な機能手段としては、流量算出手段、流量出力手段、およびタイミング制御手段(図示せず)がある。
流量出力手段は、流量算出手段で算出された計測流量値に応じた出力信号6Sを出力部7へ出力する機能を有している。
タイミング制御手段は、所定クロックに基づいてスイッチング信号6A,6Bや励磁信号6Eを出力する機能を有している。
励磁部8は、演算処理部6からの励磁信号6Eに基づいて矩形波からなる所定周波数の交流励磁電流8Sを検出器10の励磁コイル10Dへ出力する回路部である。
ノイズ検知部9Aには、コンパレータ91,92とダイオード93,94が設けられている。
コンパレータ91は、交流流量信号1Sの電圧Vinと電位Vaとを比較し、電圧Vinが電位Vaを上回った期間だけノイズ検知を示すノイズ検知信号2Gを出力する比較器である。コンパレータ92は、交流流量信号1Sの電圧Vinと電位Vbとを比較し、電圧Vinが電位Vbを下回った期間だけノイズ検知を示すノイズ検知信号2Gを出力する比較器である。ダイオード93,94は、コンパレータ91,92からのノイズ検知信号2Gの論理和を生成して遮断スイッチ9へ出力する。
バッファ9Bは、入力端子が遮断スイッチ9の出力端子outおよび容量素子9Cに接続されてオペアンプなどからなり、容量素子9Cで保持された電位を低インピーダンスでAC増幅部2へ出力する機能を有している。
次に、図3を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかる電磁流量計の動作について説明する。図3は、本発明の第1の実施の形態にかかる電磁流量計の動作を示す信号波形図である。
これにより、励磁コイル10Dが励磁されて、管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、管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。
これにより、HPF1から出力された交流流量信号1Sは、遮断スイッチ9を介して容量素子9Cおよびバッファ9Bへ交流流量信号9Sとして供給され、AC増幅部2側さらにはサンプルホールド部3側へ出力される。
これにより、HPF1から出力された交流流量信号1Sは、ノイズ信号1Nが混入している期間だけ遮断スイッチ9で遮断され、容量素子9Cおよびバッファ9Bへ交流流量信号9Sとして供給されない。
また、予め想定されるような電磁流量計に固有のノイズだけでなく、例えば流体中の気泡や油などの絶縁性物質が電極と衝突した際に発生するノイズなど、外部からの突発性ノイズについても十分対応できる。
次に、図4を参照して、本発明の第2の実施の形態にかかる電磁流量計について説明する。図4は、本発明の第2の実施の形態にかかる電磁流量計の構成を示すブロック図である。
また、ノイズ検知信号2Gがノイズ検出を示している場合、演算処理部6からのスイッチング信号6A,6Bが遮断されて、スイッチ3A,3Bのオフを示すスイッチング信号96A,96Bが出力され、サンプルホールド部3でのサンプリング動作が停止される。
次に、図5を参照して、本発明の第2の実施の形態にかかる電磁流量計の動作について説明する。図5は、本発明の第2の実施の形態にかかる電磁流量計の動作を示す信号波形図である。
なお、サンプリング期間ta,tbは、その波形安定性からサンプリング入力信号2S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ta,tbだけスイッチ3A,3Bをそれぞれ導通させてサンプリング入力信号2Sの電圧Ea,Ebを容量素子で保持し、直流流量信号3Sとして出力する。
これら正側のサンプルホールド電圧Ea(Vsa)と負側のサンプルホールド電圧Eb(Vsb)がそれぞれ個別にサンプリングされてオペアンプの正側入力端子と負側入力端子にそれぞれ別個に入力され、その合成電圧Vsa+Vsb(Ea+Eb)を示す直流流量信号3Sが出力される。
A−D変換部5は、BEF4からの直流流量信号3Sを、その直流電位に対応するディジタル情報として出力する。
出力部7は、任意の伝送方式で用いる伝送信号に演算処理部6からの出力信号6Sを変換して出力する。
このとき、交流流量信号9Sは、例えば容量素子9Cに保持された遮断直前の電圧など、流体流速に応じた正常な交流流量信号1Sとの誤差を含む電圧となり、AC増幅部2からノイズ信号2Nを含むサンプリング入力信号2Sがサンプルホールド部3へ入力される。
Claims (1)
- 所定周波数の励磁信号に応じて管内の流体に磁界を印加し、これに応じて発生した流体の信号起電力を含む検出信号を管の内壁に設けた電極で検出し、前記検出信号の低周波成分をハイパスフィルタで除去して得た交流流量信号をサンプルホールド部でサンプリングし、このサンプリング動作により得られた直流流量信号を信号処理することにより計測流量を得る電磁流量計であって、
前記交流流量信号に対するノイズの混入を検知するノイズ検知部と、
前記ノイズ検知部からのノイズ検知を示すノイズ検知信号に基づいて前記ハイパスフィルタからの交流流量信号を遮断する遮断スイッチと、
前記ノイズ検知信号に基づいて前記サンプリング動作を停止するサンプリング制御部と
を備えることを特徴とする電磁流量計。
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