JP5530331B2 - Electromagnetic flow meter - Google Patents

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Description

この発明は、導電性を有する流体の流量を測定する電磁流量計に関するものである。   The present invention relates to an electromagnetic flowmeter that measures the flow rate of a fluid having conductivity.

従来より、この種の電磁流量計では、測定管内を流れる流体の流れ方向に対してその磁界の発生方向を垂直として配置された励磁コイルへ、その極性が交互に変化する所定の周波数の電流を励磁電流として供給するようにしている。この励磁電流の周波数fexを励磁周波数と呼ぶ。   Conventionally, in this type of electromagnetic flow meter, a current having a predetermined frequency whose polarity is alternately changed is applied to an excitation coil arranged with the direction of generation of the magnetic field perpendicular to the flow direction of the fluid flowing in the measurement tube. The excitation current is supplied. This frequency fex of the excitation current is called an excitation frequency.

そして、励磁コイルへ励磁周波数fexの励磁電流を供給することにより、この励磁コイルの発生磁界と直交して測定管内に配置された一対の電極間に起電力(信号起電力)を生じさせ、この信号起電力をアナログの流量信号として検出し、この検出したアナログの流量信号をデジタル信号に変換して処理することにより計測流量を得るようにしている。   Then, by supplying an excitation current having an excitation frequency fex to the excitation coil, an electromotive force (signal electromotive force) is generated between a pair of electrodes arranged in the measurement tube perpendicular to the magnetic field generated by the excitation coil. The signal electromotive force is detected as an analog flow rate signal, and the detected analog flow rate signal is converted into a digital signal and processed to obtain a measured flow rate.

この電磁流量計では、電極に異物が付着した場合、この異物の付着によるノイズ成分が信号起電力に影響を及ぼし、流体の流量を正確に測定することができなくなる(例えば、特許文献1参照)。すなわち、電極間に生じる信号起電力には流量信号成分とノイズ成分とが含まれ、この信号起電力に含まれるノイズ成分の比率が大きくなり、流体の流量を正確に測定することができなくなる。   In this electromagnetic flow meter, when a foreign substance adheres to the electrode, a noise component due to the adhesion of the foreign substance affects the signal electromotive force, and the fluid flow rate cannot be measured accurately (see, for example, Patent Document 1). . That is, the signal electromotive force generated between the electrodes includes a flow rate signal component and a noise component, and the ratio of the noise component included in the signal electromotive force increases, making it impossible to accurately measure the fluid flow rate.

したがって、電極に異物が付着したことを自動的に検知する機能(電極付着検知機能)を電磁流量計に付加すれば、異物の除去清掃を適時に行うことができ、利便性を向上させることができる。このような電極付着検知機能を有する電磁流量計の一例が特許文献2,3に示されている。   Therefore, if a function that automatically detects that foreign matter has adhered to the electrode (electrode adhesion detection function) is added to the electromagnetic flowmeter, foreign matter can be removed and cleaned in a timely manner, improving convenience. it can. Examples of electromagnetic flowmeters having such an electrode adhesion detection function are shown in Patent Documents 2 and 3.

特許文献2に示された電磁流量計では、電極の抵抗を測定するようにし、この測定された電極の抵抗が所定値以上となった場合に(電極抵抗の増大が検知された場合に)、電極に異物が付着したと判断する。   In the electromagnetic flow meter shown in Patent Document 2, the resistance of the electrode is measured, and when the measured resistance of the electrode becomes a predetermined value or more (when an increase in electrode resistance is detected), It is determined that foreign matter has adhered to the electrode.

特許文献3には2つのタイプの電磁流量計が示されている。この特許文献3に示された第1のタイプの電磁流量計では、正方向の励磁電流による励磁を正励磁、励磁電流をゼロとする励磁を無励磁、負方向の励磁電流による励磁を負励磁とする3値励磁方式とし、期間K1〜K5(K1,K3,K5:無励磁、K2:正励磁、K4:負励磁)において得られる信号起電力(V11〜V15:異物が付着していない状態での信号起電力、V21〜V25:異物が付着している状態での信号起電力)の大きさに基づいて、演算結果R1〜R4(R1=−V21+V22+V23−V24、R2=(−V21+2V22−2V24+V25)/2、R3=−V11+V12+V13−V14、R4=(−V11+2V12−2V14+V15)/2)を算出し、この算出した演算結果R1〜R4から異物の付着影響成分を求める。 Patent Document 3 discloses two types of electromagnetic flow meters. In the first type of electromagnetic flow meter disclosed in Patent Document 3, excitation with positive excitation current is positive excitation, excitation with zero excitation current is non-excitation, and excitation with negative excitation current is negative excitation. a ternary excitation mode to the period K 1 ~K 5 (K 1, K 3, K 5: non-excited, K 2: positive excitation, K 4: negative excitation) signal EMF (V 11 obtained in ~V 15 : Signal electromotive force in a state where no foreign matter is attached, V 21 to V 25 : Signal electromotive force in a state where the foreign matter is attached), and calculation results R 1 to R 4 (R 1 = −V 21 + V 22 + V 23 −V 24 , R 2 = (− V 21 + 2V 22 −2V 24 + V 25 ) / 2, R 3 = −V 11 + V 12 + V 13 −V 14 , R 4 = (− V 11 + 2V 12 -2V 14 + V 15 ) / 2) is calculated, and foreign matter adhesion-influencing components are determined from the calculated calculation results R 1 to R 4 .

特許文献3に示された第2のタイプの電磁流量計では、2つの励磁周波数(使用励磁周波数fH、低励磁周波数fL)を有する2値励磁方式とし、異物が付着していない状態で、使用励磁周波数fHの期間の信号起電力の平均化処理値から低励磁周波数fLの信号起電力の平均化処理値を減算して微分ノイズ成分を求め、この求めた微分ノイズ成分をRAM変数Aとしてメモリに格納しておく。そして、異物が付着している状態で、使用励磁周波数fHの期間の信号起電力の平均化処理値から低励磁周波数fLの信号起電力の平均化処理値を減算し、この減算値からメモリに格納されているRAM変数A(微分ノイズ成分)を減算することにより、異物の付着影響成分を求める。 In the second type of electromagnetic flow meter disclosed in Patent Document 3, a binary excitation method having two excitation frequencies (use excitation frequency f H , low excitation frequency f L ) is used, and no foreign matter is attached. The differential noise component is obtained by subtracting the average value of the signal electromotive force at the low excitation frequency f L from the average value of the signal electromotive force during the period of the used excitation frequency f H , and the obtained differential noise component is stored in the RAM. Stored in memory as variable A. Then, with the foreign matter attached, the signal electromotive force averaging process value at the low excitation frequency f L is subtracted from the signal electromotive force averaging process value during the period of the used excitation frequency f H , and this subtraction value is used. By subtracting the RAM variable A (differential noise component) stored in the memory, a foreign substance adhesion influencing component is obtained.

特表2010−521659号公報Special table 2010-521659 gazette 特開2003−28684号公報JP 2003-28684 A 特開2002−168666号公報JP 2002-168666 A 特表2004−528527号公報Japanese translation of PCT publication No. 2004-528527

しかしながら、特許文献2に示された電磁流量計では、電極抵抗の増大を検知する方式としているため、誤診断を招く虞がある。すなわち、電極抵抗の増大は、異物が電極へ付着した場合だけではなく、測定流体中の抵抗値が変化した場合にも生じる。このため、電極抵抗の増大を一義的に異物の電極への付着であるとみなすことはできず、誤診断を招く虞がある。また、特許文献2に示された電磁流量計では、電極の抵抗を測定するために、電極引出線などの特別な構成が必要となる。   However, the electromagnetic flow meter disclosed in Patent Document 2 employs a method of detecting an increase in electrode resistance, which may lead to erroneous diagnosis. That is, the increase in electrode resistance occurs not only when foreign matter adheres to the electrode but also when the resistance value in the measurement fluid changes. For this reason, an increase in electrode resistance cannot be uniquely regarded as adhesion of foreign matter to the electrode, which may lead to erroneous diagnosis. Further, the electromagnetic flow meter disclosed in Patent Document 2 requires a special configuration such as an electrode lead wire in order to measure the resistance of the electrode.

また、特許文献3に示された電磁流量計では、励磁周波数を1つとする通常の2値励磁方式に対し、3値励磁方式としたり、2つの励磁周波数を有する2値励磁方式としなけければならず、この特殊な励磁方式を実現するための回路構成や処理が複雑となる。   In addition, in the electromagnetic flow meter disclosed in Patent Document 3, a three-value excitation method or a two-value excitation method having two excitation frequencies should be used instead of a normal binary excitation method with one excitation frequency. In addition, the circuit configuration and processing for realizing this special excitation method are complicated.

なお、特許文献4には、電極からの流量信号成分とノイズ成分とを含むアナログ信号をデジタル信号に変換し、このデジタル信号を処理してスペクトル成分を生成し、このスペクトル成分から流量信号成分と既知のノイズ成分とを分離して抽出し、この抽出した既知のノイズ成分に基づいてノイズ診断出力を生成する電磁流量計が示されている。   In Patent Document 4, an analog signal including a flow rate signal component and a noise component from an electrode is converted into a digital signal, and the digital signal is processed to generate a spectral component. An electromagnetic flowmeter is illustrated that separates and extracts a known noise component and generates a noise diagnostic output based on the extracted known noise component.

しかしながら、この特許文献4に示された電磁流量計において、ノイズ診断出力の対象とされるノイズは商用電源周波数に一致するノイズや1/Fノイズと呼ばれる励磁周波数よりも低い既知のノイズである。この特許文献4に示された電磁流量計では、後述する本発明の実施の形態の記載からも分かるように、電極への異物の付着によって生じる周波数成分のノイズを抽出していないので、電極への異物の付着の有無を検出することはできない。   However, in the electromagnetic flow meter disclosed in Patent Document 4, noise targeted for noise diagnosis output is noise that matches the commercial power supply frequency or known noise that is lower than the excitation frequency called 1 / F noise. In the electromagnetic flow meter shown in Patent Document 4, noise of a frequency component caused by adhesion of foreign matter to the electrode is not extracted, as can be seen from the description of the embodiment of the present invention described later. It is impossible to detect the presence or absence of foreign matter.

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、簡単な構成で、電極への異物の付着の有無を正確に検知することが可能な電磁流量計を提供することにある。   The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide an electromagnetic flowmeter that can accurately detect the presence or absence of foreign matter adhering to an electrode with a simple configuration. Is to provide.

このような目的を達成するために、本発明に係る電磁流量計は、流体を流す測定管と、測定管内を流れる流体の流れ方向に対してその磁界の発生方向を垂直として配置された励磁コイルと、励磁コイルへその極性が交互に変化する励磁周波数fexの励磁電流を供給する励磁電流供給手段と、測定管内を流れる流体の流れ方向および励磁コイルの発生磁界の方向と直交して測定管内に配置された一対の電極と、電極間に生じる起電力をアナログの流量信号として検出する流量信号検出手段と、流量信号検出手段によって検出されたアナログの流量信号をデジタル信号に変換する第1のA/D変換手段と、第1のA/D変換手段によってデジタル信号に変換された流量信号を所定の周期でサンプリングするサンプリング手段と、サンプリング手段によってサンプリングされた所定期間のサンプルデータの全ての周波数成分の絶対値を積算した値を第1の積算値として算出する第1の積算手段と、サンプリング手段によってサンプリングされた所定期間のサンプルデータの周波数成分のうち、励磁周波数fexよりも高い所定の周波数以上の周波数成分を抽出する高周波成分抽出手段と、高周波成分抽出手段によって抽出された周波数成分の絶対値を積算した値を第2の積算値として算出する第2の積算手段と、第1の積算手段によって算出された第1の積算値に対する第2の積算手段によって算出された第2の積算値の比率を起電力に及ぼす電極への異物の付着によるノイズ成分の影響度を評価する付着ノイズ評価値として算出する付着ノイズ評価値算出手段と、付着ノイズ評価値算出手段によって算出された付着ノイズ評価値と予め定められている診断用閾値とを比較し、その比較結果に基づいて電極に対する異物の付着の有無を判定する電極付着診断手段とを備えていることを特徴とする。   In order to achieve such an object, an electromagnetic flow meter according to the present invention includes a measurement tube for flowing a fluid, and an excitation coil arranged with the direction of generation of the magnetic field perpendicular to the flow direction of the fluid flowing in the measurement tube. And an excitation current supply means for supplying an excitation current having an excitation frequency fex whose polarity alternately changes to the excitation coil, and a flow direction of the fluid flowing in the measurement tube and a direction of the magnetic field generated by the excitation coil in the measurement tube A pair of electrodes arranged, a flow signal detection means for detecting an electromotive force generated between the electrodes as an analog flow signal, and a first A for converting the analog flow signal detected by the flow signal detection means into a digital signal / D conversion means, sampling means for sampling the flow rate signal converted into the digital signal by the first A / D conversion means at a predetermined cycle, and sampling means A first integrating means for calculating a value obtained by integrating the absolute values of all frequency components of the sample data sampled for a predetermined period as a first integrated value, and the frequency of the sample data for the predetermined period sampled by the sampling means Among the components, a high-frequency component extracting means for extracting a frequency component equal to or higher than a predetermined frequency higher than the excitation frequency fex, and a value obtained by integrating the absolute values of the frequency components extracted by the high-frequency component extracting means as a second integrated value. The second integrating means for calculating, and the ratio of the second integrated value calculated by the second integrating means to the first integrated value calculated by the first integrating means affects the electromotive force on the electrode. Adhesion noise evaluation value calculating means for calculating an adhesion noise evaluation value for evaluating the influence level of noise components due to adhesion, An electrode adhesion diagnostic means for comparing the adhesion noise evaluation value calculated by the means with a predetermined diagnostic threshold value and determining the presence or absence of foreign matter adhesion to the electrode based on the comparison result. Features.

この発明によれば、電極間に生じる起電力がアナログの流量信号として検出され、この検出されたアナログの流量信号がデジタル信号に変換され、このデジタル信号に変換されたノイズ成分を含む流量信号が所定の周期でサンプリングされる。そして、サンプリングされた所定期間のサンプルデータの全ての周波数成分の絶対値を積算した値が第1の積算値として算出され、サンプリングされた所定期間のサンプルデータの周波数成分のうち励磁周波数fexよりも高い所定の周波数以上の周波数成分の絶対値を積算した値が第2の積算値として算出され、この算出された第1の積算値に対する第2の積算値の比率が付着ノイズ評価値として算出される。そして、この算出された付着ノイズ評価値と診断用閾値とが比較され、その比較結果に基づいて電極に対する異物の付着の有無が判定される。   According to the present invention, an electromotive force generated between the electrodes is detected as an analog flow signal, the detected analog flow signal is converted into a digital signal, and a flow signal including a noise component converted into the digital signal is generated. It is sampled at a predetermined period. Then, a value obtained by integrating the absolute values of all the frequency components of the sampled sample data for a predetermined period is calculated as the first integrated value, and is higher than the excitation frequency fex among the frequency components of the sampled sample data for the predetermined period. A value obtained by integrating absolute values of frequency components higher than a predetermined frequency is calculated as a second integrated value, and a ratio of the second integrated value to the calculated first integrated value is calculated as an adhesion noise evaluation value. The Then, the calculated adhesion noise evaluation value and the diagnostic threshold are compared, and the presence / absence of adhesion of foreign matter to the electrode is determined based on the comparison result.

本発明によれば、電極間に生じる起電力をアナログの流量信号として検出し、この検出されたアナログの流量信号をデジタル信号に変換し、このデジタル信号に変換された流量信号を所定の周期でサンプリングし、このサンプリングされた所定期間のサンプルデータの全ての周波数成分の絶対値を積算した値を第1の積算値として算出し、そのサンプリングされた所定期間のサンプルデータの周波数成分のうち励磁周波数fexよりも高い所定の周波数以上の周波数成分の絶対値を積算した値を第2の積算値として算出し、この算出した第1の積算値に対する第2の積算値の比率を付着ノイズ評価値として算出し、この算出した付着ノイズ評価値と診断用閾値とを比較し、その比較結果に基づいて電極に対する異物の付着の有無を判定するようにしたので、簡単な構成で、電極への異物の付着の有無を正確に検知することが可能となる。   According to the present invention, an electromotive force generated between the electrodes is detected as an analog flow signal, the detected analog flow signal is converted into a digital signal, and the flow signal converted into the digital signal is converted at a predetermined cycle. A value obtained by sampling and summing absolute values of all frequency components of the sampled sample data for a predetermined period is calculated as a first integrated value, and an excitation frequency among the frequency components of the sampled sample data for the predetermined period is calculated. A value obtained by integrating absolute values of frequency components equal to or higher than a predetermined frequency higher than fex is calculated as a second integrated value, and a ratio of the second integrated value to the calculated first integrated value is used as an adhesion noise evaluation value. The calculated adhesion noise evaluation value and the diagnostic threshold value are compared, and the presence or absence of foreign matter adhering to the electrode is determined based on the comparison result. Since the, with a simple configuration, it is possible to accurately detect the presence or absence of adhesion of foreign matter into the electrodes.

本発明に係る電磁流量計の一実施の形態(実施の形態1)の要部を示す図である。It is a figure which shows the principal part of one Embodiment (Embodiment 1) of the electromagnetic flowmeter which concerns on this invention. この電磁流量計の制御部における第1の積算値および第2の積算値の算出を含む付着ノイズ評価値の算出動作のフローチャートである。It is a flowchart of the calculation operation | movement of the adhesion noise evaluation value including calculation of the 1st integrated value and the 2nd integrated value in the control part of this electromagnetic flowmeter. この電磁流量計の制御部における付着ノイズ評価値に基づく電極付着診断ルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the electrode adhesion diagnostic routine based on the adhesion noise evaluation value in the control part of this electromagnetic flowmeter. この電磁流量計における交流増幅回路からのアナログの流量信号(流量信号成分+ノイズ成分)の観測波形を例示する図である。It is a figure which illustrates the observation waveform of the analog flow signal (flow signal component + noise component) from the AC amplification circuit in this electromagnetic flow meter. この観測波形の周波数成分を示す図である。It is a figure which shows the frequency component of this observation waveform. 電極への異物の付着状況が異なる電磁流量計(サンプルNO.1のメータ)におけるアナログの流量信号(流量信号成分+ノイズ成分)の観測波形を示す図である。It is a figure which shows the observation waveform of the analog flow signal (flow-rate signal component + noise component) in the electromagnetic flowmeter (meter of sample No. 1) from which the adhesion state of the foreign material to an electrode differs. 電極への異物の付着状況が異なる電磁流量計(サンプルNO.2のメータ)におけるアナログの流量信号(流量信号成分+ノイズ成分)の観測波形を示す図である。It is a figure which shows the observation waveform of the analog flow signal (flow-rate signal component + noise component) in the electromagnetic flowmeter (meter of sample No. 2) from which the adhesion state of the foreign material to an electrode differs. 電極への異物の付着状況が異なる電磁流量計(サンプルNO.3のメータ)におけるアナログの流量信号(流量信号成分+ノイズ成分)の観測波形を示す図である。It is a figure which shows the observation waveform of the analog flow signal (flow-rate signal component + noise component) in the electromagnetic flowmeter (meter of sample No. 3) from which the adhesion state of the foreign material to an electrode differs. 電極への異物の付着状況が異なる電磁流量計(サンプルNO.4のメータ)におけるアナログの流量信号(流量信号成分+ノイズ成分)の観測波形を示す図である。It is a figure which shows the observation waveform of the analog flow signal (flow-rate signal component + noise component) in the electromagnetic flowmeter (meter of sample No. 4) from which the adhesion state of the foreign material to an electrode differs. 電極への異物の付着状況が異なる電磁流量計(サンプルNO.5のメータ)におけるアナログの流量信号(流量信号成分+ノイズ成分)の観測波形を示す図である。It is a figure which shows the observation waveform of the analog flow signal (flow-rate signal component + noise component) in the electromagnetic flowmeter (meter of sample No. 5) from which the adhesion state of the foreign material to an electrode differs. 電極への異物の付着状況が異なる電磁流量計(サンプルNO.6のメータ)におけるアナログの流量信号(流量信号成分+ノイズ成分)の観測波形を示す図である。It is a figure which shows the observation waveform of the analog flow signal (flow-rate signal component + noise component) in the electromagnetic flowmeter (meter of sample No. 6) from which the adhesion state of the foreign material to an electrode differs. サンプルNO.0〜NO.6のメータにおいて算出された高周波レシオHR〔%〕と流量の測定誤差Error〔%〕との関係を示す図である。Sample No. 0-NO. It is a figure which shows the relationship between the high frequency ratio HR [%] calculated in 6 meters, and the flow measurement error Error [%]. 高周波レシオHRを縦軸とし、流量の測定誤差Errorを横軸として、高周波レシオHRと流量の測定誤差Errorとの関係をプロットしたグラフを示す図である。It is a figure which shows the graph which plotted the relationship between the high frequency ratio HR and the flow measurement error Error, with the high frequency ratio HR as the vertical axis and the flow measurement error Error as the horizontal axis. 励磁周波数fexを商用電源周波数AC50Hzに同期させる場合の励磁周波数fex、励磁周期、サンプリング数およびカットオフ周波数fcの具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the excitation frequency fex in the case of synchronizing excitation frequency fex with commercial power supply frequency AC50Hz, the excitation period, the sampling number, and the cutoff frequency fc. 励磁周波数fexを商用電源周波数AC60Hzに同期させる場合の励磁周波数fex、励磁周期、サンプリング数およびカットオフ周波数fcの具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the excitation frequency fex in the case of synchronizing excitation frequency fex with commercial power supply frequency AC60Hz, the excitation period, the sampling number, and the cut-off frequency fc. AC非同期の場合の励磁周波数fex、励磁周期、サンプリング数およびカットオフ周波数fcの具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the excitation frequency fex in the case of AC asynchronous, the excitation period, the number of samplings, and the cut-off frequency fc. 実施の形態2(実施の形態1の変形例1)の電極付着診断ルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the electrode adhesion diagnostic routine of Embodiment 2 (Modification 1 of Embodiment 1). 実施の形態3(実施の形態1の変形例2)の電極付着診断ルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the electrode adhesion diagnostic routine of Embodiment 3 (Modification 2 of Embodiment 1). 実施の形態4(実施の形態1の変形例3)の電磁流量計の要部を示す図である。It is a figure which shows the principal part of the electromagnetic flowmeter of Embodiment 4 (Modification 3 of Embodiment 1).

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
〔実施の形態1〕
図1は本発明に係る電磁流量計の一実施の形態の要部を示す図である。同図において、1はその極性が交互に変化する周波数fexの励磁電流Iexの供給を受けて測定管11内を流れる流体に磁界を印加し、その流体に発生した起電力を出力する検出器、2は検出器1に対して励磁電流Iexを供給するとともに、検出器1からの起電力をアナログの流量信号として検出し、このアナログの流量信号をデジタル信号に変換して処理することにより測定管11内を流れる流体の流量を算定する変換器である。この検出器1と変換器2とによって電磁流量計100が構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram showing a main part of an embodiment of an electromagnetic flow meter according to the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a detector that receives an excitation current Iex having a frequency fex whose polarity alternately changes, applies a magnetic field to a fluid flowing in the measuring tube 11, and outputs an electromotive force generated in the fluid; 2 supplies an excitation current Iex to the detector 1, detects an electromotive force from the detector 1 as an analog flow signal, converts the analog flow signal into a digital signal, and processes it by processing it. 11 is a converter that calculates the flow rate of the fluid flowing in the interior of The detector 1 and the converter 2 constitute an electromagnetic flow meter 100.

検出器1において、12は測定管11内を流れる流体の流れ方向に対してその磁界の発生方向を垂直として配置された励磁コイル12であり、13A,13Bは測定管11内を流れる流体の流れ方向および励磁コイル12の発生磁界の方向と直交して測定管11内に配置された一対の電極である。   In the detector 1, reference numeral 12 denotes an exciting coil 12 arranged with the direction of generation of the magnetic field perpendicular to the flow direction of the fluid flowing in the measurement tube 11, and reference numerals 13 </ b> A and 13 </ b> B denote the flow of fluid flowing in the measurement tube 11. These are a pair of electrodes arranged in the measuring tube 11 perpendicular to the direction and the direction of the magnetic field generated by the exciting coil 12.

変換器2からの励磁電流Iexは励磁コイル12に供給される。これにより、測定管11内を流れる流体に対して励磁コイル12からの発生磁界が印加され、電極13A,13B間に流体の流速に応じた振幅を有する起電力が発生する。この電極13A,13B間に発生する起電力が変換器2に送られる。   The exciting current Iex from the converter 2 is supplied to the exciting coil 12. As a result, a magnetic field generated from the exciting coil 12 is applied to the fluid flowing in the measurement tube 11, and an electromotive force having an amplitude corresponding to the flow velocity of the fluid is generated between the electrodes 13A and 13B. The electromotive force generated between the electrodes 13A and 13B is sent to the converter 2.

変換器2は、初段回路21と、交流増幅回路22と、励磁部23と、直流増幅回路24と、ノイズ除去回路25と、第1のA/D変換部26と、第2のA/D変換部27と、制御部28と、流量出力部29と、付着診断出力部30とを備えている。   The converter 2 includes a first stage circuit 21, an AC amplification circuit 22, an excitation unit 23, a DC amplification circuit 24, a noise removal circuit 25, a first A / D conversion unit 26, and a second A / D. A conversion unit 27, a control unit 28, a flow rate output unit 29, and an adhesion diagnosis output unit 30 are provided.

この実施の形態において、制御部28は、プロセッサ(CPU)や記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して各種機能を実現させるプログラムとによって実現され、通常の流量算定機能に加えて、本実施の形態特有の機能として電極付着診断機能を備えている。   In this embodiment, the control unit 28 is realized by hardware including a processor (CPU) and a storage device, and a program that realizes various functions in cooperation with these hardware, and has a normal flow rate calculation function. In addition, an electrode adhesion diagnosis function is provided as a function unique to the present embodiment.

なお、この実施の形態において、第1のA/D変換部26としては、制御部28におけるCPU内蔵のA/D変換器が使用されている。また、第2のA/D変換部27としては、第1のA/D変換部26よりもそのアナログ信号のデジタル信号への変換精度が高いA/D変換器が使用されている。   In this embodiment, as the first A / D converter 26, an A / D converter with a built-in CPU in the controller 28 is used. Further, as the second A / D converter 27, an A / D converter having a higher conversion accuracy of the analog signal to the digital signal than the first A / D converter 26 is used.

変換器2において、初段回路21には、検出器1からの起電力が与えられる。この初段回路21に与えられた起電力は、交流増幅回路22において増幅され、アナログの流量信号として第1のA/D変換部26および直流増幅回路24へ送られる。このアナログの流量信号には流量信号成分とノイズ成分とが含まれている。   In the converter 2, the electromotive force from the detector 1 is given to the first stage circuit 21. The electromotive force applied to the first stage circuit 21 is amplified by the AC amplifier circuit 22 and sent to the first A / D converter 26 and the DC amplifier circuit 24 as an analog flow signal. This analog flow signal includes a flow signal component and a noise component.

第1のA/D変換部26は、交流増幅回路22からのアナログの流量信号をデジタル信号に変換し、制御部28へ送る。直流増幅回路24は、交流増幅回路22からのアナログの流量信号を直流流量信号に変換増幅し、ノイズ除去回路25に送る。ノイズ除去回路25は、直流増幅回路24からの直流流量信号に含まれるノイズ成分を除去し、流量信号成分のみとして第2のA/D変換部27へ送る。第2のA/D変換部27は、ノイズ除去回路25からのノイズ成分が除去された直流流量信号をデジタル信号に変換し、制御部28へ送る。励磁部23は、制御部28からの指令を受けて、その極性が交互に変化する励磁周波数fexの励磁電流Iexを出力する。   The first A / D conversion unit 26 converts the analog flow rate signal from the AC amplification circuit 22 into a digital signal and sends the digital signal to the control unit 28. The DC amplification circuit 24 converts and amplifies the analog flow rate signal from the AC amplification circuit 22 into a DC flow rate signal, and sends it to the noise removal circuit 25. The noise removal circuit 25 removes a noise component included in the DC flow rate signal from the DC amplification circuit 24 and sends only the flow rate signal component to the second A / D conversion unit 27. The second A / D conversion unit 27 converts the DC flow rate signal from which the noise component from the noise removal circuit 25 is removed into a digital signal and sends the digital signal to the control unit 28. The excitation unit 23 receives an instruction from the control unit 28 and outputs an excitation current Iex having an excitation frequency fex whose polarity changes alternately.

制御部28は、流量算定機能を実現するための機能ブロックとして流量算定部28Aを備え、電極付着診断機能を実現するための機能ブロックとしてサンプリング部28B,デジタルハイパスフィルタ28C,第1の積算部28D、第2の積算部28E、付着ノイズ評価値算出部28F,診断用閾値記憶部28Gおよび電極付着診断部28Hを有している。なお、28Iは励磁制御部であり、励磁部23に対して励磁電流Iexの生成を指示する。また、診断用閾値記憶部28Gには、予め定められた診断用閾値SPHRが記憶されている。   The control unit 28 includes a flow rate calculation unit 28A as a functional block for realizing a flow rate calculation function, and a sampling unit 28B, a digital high-pass filter 28C, and a first integration unit 28D as functional blocks for realizing an electrode adhesion diagnosis function. , A second integration unit 28E, an adhesion noise evaluation value calculation unit 28F, a diagnostic threshold storage unit 28G, and an electrode adhesion diagnosis unit 28H. Reference numeral 28I denotes an excitation control unit that instructs the excitation unit 23 to generate an excitation current Iex. The diagnostic threshold storage unit 28G stores a predetermined diagnostic threshold SPHR.

〔流量算定機能〕
制御部28において、流量算定部28Aは、第2のA/D変換部27によってデジタル信号に変換された直流流量信号より測定管11内を流れている現在の流体の流量を算定し、その算定した流量を流量出力部29を介して出力する。
(Flow rate calculation function)
In the control unit 28, the flow rate calculation unit 28A calculates the flow rate of the current fluid flowing in the measurement tube 11 from the DC flow rate signal converted into a digital signal by the second A / D conversion unit 27, and the calculation. The flow rate is output via the flow rate output unit 29.

〔電極付着診断機能〕
制御部28において、電極付着診断機能は、第1の積算値の算出機能と、第2の積算値の算出機能と、第1の積算値と第2の積算値とからの付着ノイズ評価値の算出機能と、算出された付着ノイズ評価値に基づく電極付着有無判定機能とから構成される。
[Electrode adhesion diagnostic function]
In the control unit 28, the electrode adhesion diagnosis function includes a first integrated value calculation function, a second integrated value calculation function, and an adhesion noise evaluation value from the first integrated value and the second integrated value. It comprises a calculation function and an electrode adhesion presence / absence determination function based on the calculated adhesion noise evaluation value.

〔第1の積算値の算出〕
制御部28は、電磁流量計100を現場に設置しての運用中、励磁周波数fexの1周期を所定期間とし、この所定期間の第1のA/D変換部26からのデジタル信号の値を所定の周期で発生するサンプリングタイミングでサンプルデータとして読み込み、この読み込んだ所定期間のサンプルデータの全ての周波数成分の絶対値を積算した値を第1の積算値として算出する。この場合、デジタル信号のサンプリングはサンプリング部28Bによって行われ、第1の積算値の算出は第1の積算部28Dによって行われる。
[Calculation of first integrated value]
During operation with the electromagnetic flow meter 100 installed at the site, the control unit 28 sets one cycle of the excitation frequency fex as a predetermined period, and calculates the value of the digital signal from the first A / D conversion unit 26 during this predetermined period. A sample data is read at a sampling timing generated at a predetermined cycle, and a value obtained by integrating the absolute values of all frequency components of the read sample data for a predetermined period is calculated as a first integrated value. In this case, sampling of the digital signal is performed by the sampling unit 28B, and calculation of the first integrated value is performed by the first integrating unit 28D.

なお、この例では、所定期間を励磁周波数fexの1周期としているが、この所定期間は励磁周波数fexの1周期に限られるものではなく、2周期、3周期、4周期などとしてもよく、さらに長周期とするなどしてもよい。また、励磁周波数fexとは関係なく、休止期間も含めて、所定期間を任意に定めるようにしてもよい。   In this example, the predetermined period is one period of the excitation frequency fex, but the predetermined period is not limited to one period of the excitation frequency fex, and may be two periods, three periods, four periods, and the like. A long cycle may be used. Further, the predetermined period including the idle period may be arbitrarily determined regardless of the excitation frequency fex.

〔第2の積算値の算出〕
制御部28は、電磁流量計100を現場に設置しての運用中、励磁周波数fexの1周期を所定期間とし、この所定期間の第1のA/D変換部26からのデジタル信号の値を所定の周期で発生するサンプリングタイミングでサンプルデータとして読み込み、この読み込んだ所定期間のサンプルデータの周波数成分のうち、励磁周波数fexよりも高い所定の周波数(この例では、励磁周波数fexの8倍)をカットオフ周波数fcとし、このカットオフ周波数fc以上の周波数成分の絶対値を積算した値を第2の積算値として算出する。
[Calculation of second integrated value]
During operation with the electromagnetic flow meter 100 installed at the site, the control unit 28 sets one cycle of the excitation frequency fex as a predetermined period, and calculates the value of the digital signal from the first A / D conversion unit 26 during this predetermined period. A sample data is read at a sampling timing generated at a predetermined cycle, and a predetermined frequency higher than the excitation frequency fex (in this example, eight times the excitation frequency fex) among the frequency components of the read sample data for a predetermined period. The cut-off frequency fc is calculated, and a value obtained by integrating the absolute values of frequency components equal to or higher than the cut-off frequency fc is calculated as the second integrated value.

この場合、デジタル信号のサンプリングはサンプリング28Bによって行われ、カットオフ周波数fc以上の周波数成分の抽出はデジタルハイパスフィルタ28Cによって行われ、抽出したカットオフ周波数fc以上の周波数成分の絶対値を積算しての第2の積算値の算出は第2の積算部28Eで行われる。また、この第2の積算値の算出は、第1の積算値と同じ所定期間を対象として行われ、所定期間毎に第1の積算値および第2の積算値の算出が繰り返される。   In this case, the sampling of the digital signal is performed by the sampling 28B, and the extraction of the frequency component higher than the cutoff frequency fc is performed by the digital high-pass filter 28C, and the absolute values of the extracted frequency components higher than the cutoff frequency fc are integrated. The second integrated value is calculated by the second integrating unit 28E. The calculation of the second integrated value is performed for the same predetermined period as the first integrated value, and the calculation of the first integrated value and the second integrated value is repeated every predetermined period.

〔付着ノイズ評価値(高周波レシオHR)の算出〕
制御部28は、この所定期間毎に、その算出される第1の積算値と第2の積算値とから、第1の積算値に対する第2の積算値の比率として付着ノイズ評価値(高周波レシオHR)を算出する。この付着ノイズ評価値の算出は付着ノイズ評価値算出部28Fによって行われる。
[Calculation of adhesion noise evaluation value (high frequency ratio HR)]
The control unit 28 determines the adhesion noise evaluation value (high frequency ratio) as a ratio of the second integrated value to the first integrated value from the calculated first integrated value and second integrated value for each predetermined period. HR) is calculated. The calculation of the adhesion noise evaluation value is performed by the adhesion noise evaluation value calculation unit 28F.

図2に第1の積算値および第2の積算値の算出を含む付着ノイズ評価値の算出動作のフローチャートを示す。   FIG. 2 shows a flowchart of the operation for calculating the adhesion noise evaluation value including the calculation of the first integrated value and the second integrated value.

制御部28は、定周期タイマの割り込みによってサンプリングを開始し(ステップS101)、サンプリングタイミングnにおける第1のA/D変換部26からのデジタル信号の値(A/D変換値)をXnとして読み込む(ステップS102)。また、そのデジタル信号からデジタルハイパスフィルタ28Cで計算値Ynを算出する(ステップS103)。なお、計算値Ynは具体的には、Yn=AYn−1+BYn−2+C(Xn−2Xn−1+Xn−2)から算出される(但し、A,B,Cは定数)。そして、読み込んだXnの絶対値を積算し、その積算値をX=Σ|Xn|とする(ステップS104)。また、算出したYnの絶対値を積算し、その積算値をY=Σ|Yn|とする(ステップS105)。 The control unit 28 starts sampling by interruption of the fixed cycle timer (step S101), and reads the value (A / D conversion value) of the digital signal from the first A / D conversion unit 26 at the sampling timing n as Xn. (Step S102). Further, a calculated value Yn is calculated from the digital signal by the digital high-pass filter 28C (step S103). The calculated value Yn is specifically calculated from Yn = AYn− 1 + BYn− 2 + C (Xn−2Xn− 1 + Xn− 2 ) (where A, B, and C are constants). Then, the read absolute value of Xn is integrated, and the integrated value is set to X = Σ | Xn | (step S104). Further, the calculated absolute value of Yn is integrated, and the integrated value is set to Y = Σ | Yn | (step S105).

制御部28は、このステップS102〜S105の処理動作を所定期間として定められた励磁周波数fexの1周期の間繰り返し、XnおよびYnの積算数が所定期間の終了を示す所定値kとなれば(ステップS106のYES)、その時のX=Σ|Xn|を第1の積算値とし、Y=Σ|Yn|を第2の積算値とする。そして、第1の積算値Xに対する第2の積算値Yの比率を高周波レシオHR(HR=Y/X)として求め(ステップS107)、この高周波レシオHRを電極13A,13Bに対する異物の付着によるノイズ成分が流量の測定に及ぼす影響の大きさを示す付着ノイズ評価値とする。なお、高周波レシオHRが求められたならば、次回の高周波レシオHRの算出に備えてXおよびYをゼロクリアしておく(ステップS108)。そして、この算出した付着ノイズ評価値(高周波レシオHR)に基づく電極付着診断ルーチンへ進む(ステップS109)。   The control unit 28 repeats the processing operations of steps S102 to S105 for one cycle of the excitation frequency fex determined as a predetermined period, and if the accumulated number of Xn and Yn becomes a predetermined value k indicating the end of the predetermined period ( YES in step S106), X = Σ | Xn | at that time is set as the first integrated value, and Y = Σ | Yn | is set as the second integrated value. Then, the ratio of the second integrated value Y to the first integrated value X is obtained as a high frequency ratio HR (HR = Y / X) (step S107), and this high frequency ratio HR is a noise due to adhesion of foreign matter to the electrodes 13A and 13B. The adhesion noise evaluation value indicates the magnitude of the influence of the component on the flow rate measurement. If the high frequency ratio HR is obtained, X and Y are cleared to zero in preparation for the next calculation of the high frequency ratio HR (step S108). Then, the process proceeds to an electrode adhesion diagnosis routine based on the calculated adhesion noise evaluation value (high frequency ratio HR) (step S109).

〔付着ノイズ評価値に基づく電極付着診断〕
図3に付着ノイズ評価値(高周波レシオHR)に基づく電極付着診断ルーチンのフローチャートを示す。制御部28は、高周波レシオHRの算出が終了すると、診断用閾値記憶部28Gに記憶されている診断用閾値SPHRを読み出す(ステップS201)。そして、算出された高周波レシオHRと読み出した診断用閾値SPHRとを比較する(ステップS202)。
[Electrode adhesion diagnosis based on adhesion noise evaluation value]
FIG. 3 shows a flowchart of an electrode adhesion diagnosis routine based on the adhesion noise evaluation value (high frequency ratio HR). When the calculation of the high frequency ratio HR ends, the control unit 28 reads the diagnostic threshold value SP HR stored in the diagnostic threshold value storage unit 28G (step S201). Then, the calculated high frequency ratio HR is compared with the read diagnostic threshold value SP HR (step S202).

ここで、高周波レシオHRが診断用閾値SPHRを上回っていれば(ステップS203のYES)、制御部28は、電極13A,13Bの両方あるいは片方に異物が付着していると判定し(ステップS204)、診断結果として電極付着ありを報知する(ステップS205)。高周波レシオHRが診断用閾値SPHR以下であれば(ステップS203のNO)、制御部28は、電極13A,13Bには異物が付着していないと判定し(ステップS206)、診断結果として電極付着なしを報知する(ステップS207)。 Here, if the high frequency ratio HR exceeds the diagnostic threshold value SP HR (YES in step S203), the control unit 28 determines that foreign matter is attached to both or one of the electrodes 13A and 13B (step S204). ), The presence of electrode adhesion is reported as a diagnosis result (step S205). If the high frequency ratio HR is less than or equal to the diagnostic threshold value SP HR (NO in step S203), the control unit 28 determines that no foreign matter has adhered to the electrodes 13A and 13B (step S206), and the electrode adhesion as a diagnostic result. The absence is notified (step S207).

なお、この付着ノイズ評価値に基づく電極付着診断は電極付着診断部28Hで行われ、電極付着診断部28Hからの電極付着の有無の診断結果は付着診断出力部30から出力される。   The electrode adhesion diagnosis based on the adhesion noise evaluation value is performed by the electrode adhesion diagnosis unit 28H, and the diagnosis result of the presence / absence of electrode adhesion from the electrode adhesion diagnosis unit 28H is output from the adhesion diagnosis output unit 30.

〔カットオフ周波数fcについて〕
図4に電極13A,13Bに異物が付着している状態の電磁流量計100における交流増幅回路22からのアナログの流量信号(流量信号成分+ノイズ成分)の観測波形を例示する。なお、図4中、W1が観測波形であり、この観測波形W1に対して電極13A,13Bに異物の付着がない正常時の波形W0を対比して示している。
[Cutoff frequency fc]
FIG. 4 illustrates an observation waveform of an analog flow signal (flow signal component + noise component) from the AC amplification circuit 22 in the electromagnetic flow meter 100 in a state where foreign matter is attached to the electrodes 13A and 13B. In FIG. 4, W1 is an observed waveform, and a waveform W0 in a normal state in which no foreign matter adheres to the electrodes 13A and 13B is compared with the observed waveform W1.

図5に観測波形W1の周波数成分を示す。図5において、WF1が観測波形W1の周波数成分を示す波形(観測周波数成分波形)であり、この観測周波数成分波形WF1に対して正常時の波形W0の周波数成分波形(正常周波数成分波形)WF0を対比して示している。なお、この例は、商用電源周波数をAC50Hzとし、励磁周波数fexを12.5Hzとした場合である。   FIG. 5 shows frequency components of the observed waveform W1. In FIG. 5, WF1 is a waveform (observation frequency component waveform) indicating the frequency component of the observed waveform W1, and a normal frequency component waveform (normal frequency component waveform) WF0 of the waveform W0 at the normal time with respect to this observed frequency component waveform WF1. In contrast. In this example, the commercial power supply frequency is AC 50 Hz and the excitation frequency fex is 12.5 Hz.

図5において、観測周波数成分波形WF1と正常周波数成分波形WF0とを比較すると、観測周波数成分波形WF1では100Hz(励磁周波数fex=12.5Hzの8倍)付近からその周波数成分が正常周波数成分波形WF0よりも大きくなり、100Hz以上の周波数範囲で正常周波数成分波形WF0との差が広がっていることが分かる。すなわち、電極13A,13Bへの異物の付着によって、観測周波数成分波形WF1では、100Hz以上の周波数成分が増えていることが分かる。これにより、全体の周波数成分に対する100Hz以上の周波数成分の比率に基づいて、電極13A,13Bへの異物の付着の診断が可能であることが分かる。そこで、この例では、100Hzをカットオフ周波数fcとして定める。   In FIG. 5, when the observed frequency component waveform WF1 and the normal frequency component waveform WF0 are compared, the observed frequency component waveform WF1 has a frequency component of the normal frequency component waveform WF0 from around 100 Hz (eight times the excitation frequency fex = 12.5 Hz). It can be seen that the difference from the normal frequency component waveform WF0 is widened in a frequency range of 100 Hz or more. That is, it can be seen that the frequency component of 100 Hz or more is increased in the observed frequency component waveform WF1 due to the adhesion of foreign matter to the electrodes 13A and 13B. Accordingly, it can be seen that the diagnosis of the adhesion of foreign matter to the electrodes 13A and 13B is possible based on the ratio of the frequency component of 100 Hz or more to the entire frequency component. Therefore, in this example, 100 Hz is determined as the cut-off frequency fc.

〔診断用閾値SPHRについて〕
図6〜図11に電極13A,13Bへの異物の付着状況が異なる複数の電磁流量計100をサンプルのメータとし、このサンプルのメータにおいて観測された交流増幅回路22からのアナログの流量信号(流量信号成分+ノイズ成分)の波形を示す。
[Diagnosis threshold SP HR ]
6 to 11, a plurality of electromagnetic flow meters 100 having different adhesion states of foreign matters to the electrodes 13A and 13B are used as sample meters, and an analog flow signal (flow rate) from the AC amplification circuit 22 observed in the sample meters. The waveform of signal component + noise component) is shown.

図6はサンプルNO.1のメータでの観測波形、図7はサンプルNO.2のメータでの観測波形、図8はサンプルNO.3のメータでの観測波形、図9はサンプルNO.4のメータでの観測波形、図10はサンプルNO.5のメータでの観測波形、図11はサンプルNO.6のメータでの観測波形を示す。   FIG. 1 shows the waveform observed by the meter of FIG. 2 shows the waveform observed by the meter of FIG. 3 shows the waveform observed by the meter of FIG. 4 shows the waveform observed by the meter of FIG. 5 shows the waveform observed by the meter of FIG. The observation waveform with the meter of 6 is shown.

なお、図6〜図11において、上段の図(a)に示したS1〜S6がアナログの流量信号の観測波形であり、下段の図(b)に示したSF1〜SF6はカットオフ周波数fc以上の周波数成分の波形である。図6(a)〜図11(a)の観測波形S1〜S6に対しては電極13A,13Bへの異物の付着のない正常時の波形S0を対比して示している。また、図6(b)〜図11(b)のカットオフ周波数fc以上の周波数成分の波形SF1〜SF6に対しては電極13A,13Bへの異物の付着のない正常時の波形SF0を対比して示している。ここでは、電極13A,13Bへの異物の付着のない正常時の電磁流量計100をサンプルNO.0のメータとする。   6 to 11, S1 to S6 shown in the upper diagram (a) are observation waveforms of the analog flow signal, and SF1 to SF6 shown in the lower diagram (b) are equal to or higher than the cutoff frequency fc. It is a waveform of the frequency component. The observed waveforms S1 to S6 in FIGS. 6A to 11A are compared with the normal waveform S0 in which no foreign matter is attached to the electrodes 13A and 13B. Further, the waveforms SF1 to SF6 having a frequency component higher than the cutoff frequency fc in FIGS. 6B to 11B are compared with the waveform SF0 in a normal state in which no foreign matter adheres to the electrodes 13A and 13B. It shows. Here, a normal electromagnetic flow meter 100 in which no foreign matter adheres to the electrodes 13A and 13B is used as a sample NO. 0 meter.

図12にNO.0〜NO.6のメータにおいて算出された高周波レシオHR〔%〕と流量の測定誤差Error〔%〕との関係を示す。図13に高周波レシオHRを縦軸とし、流量の測定誤差Errorを縦軸として、高周波レシオHRと流量の測定誤差Errorとの関係をプロットしたグラフを示す。   In FIG. 0-NO. 6 shows the relationship between the high frequency ratio HR [%] calculated by the meter No. 6 and the flow rate measurement error Error [%]. FIG. 13 is a graph in which the relationship between the high frequency ratio HR and the flow rate measurement error Error is plotted with the high frequency ratio HR as the vertical axis and the flow rate measurement error Error as the vertical axis.

図12より高周波レシオHRと流量の測定誤差Errorとの間には良好な相関があることが分かる。すなわち、電磁流量計に実際に流れた測定流体の実流量と電磁流量計が測定した測定流量との誤差率と、電極から得られた信号電圧(流量信号成分+ノイズ成分)中のカットオフ励磁周波数fc以上の周波数成分のパワーの積算値と信号電圧の全周波数成分のパワーの積算値との比率とに良好な相関があることが分かる。   FIG. 12 shows that there is a good correlation between the high frequency ratio HR and the flow rate measurement error Error. That is, the cut-off excitation in the error rate between the actual flow rate of the measured fluid actually flowing through the electromagnetic flow meter and the measured flow rate measured by the electromagnetic flow meter, and the signal voltage (flow signal component + noise component) obtained from the electrode It can be seen that there is a good correlation between the ratio between the integrated value of power of frequency components equal to or higher than the frequency fc and the integrated value of power of all frequency components of the signal voltage.

この関係を利用して、この実施の形態では、高周波レシオHRを求め、診断用閾値SPHRと比較することによって、電極への異物の付着の有無を判定する。図13において、診断用閾値SPHRを例えば10〔%〕として定めれば、流量の測定誤差が3%を上回るNO.1〜NO.6のメータが異物が付着しているメータであると判定される。このようにして、この実施の形態では、診断用閾値SPHRを適切に定めることにより、流量の測定精度に影響を与える電極への異物の付着の有無を正確に検知することが可能となる。 In this embodiment, by using this relationship, the high frequency ratio HR is obtained and compared with the diagnostic threshold value SP HR to determine whether or not foreign matter has adhered to the electrode. In FIG. 13, if the diagnostic threshold value SP HR is set to 10%, for example, NO. 1-NO. It is determined that the meter No. 6 is a meter to which foreign matter is attached. In this manner, in this embodiment, it is possible to accurately detect the presence or absence of foreign matter on the electrode that affects the flow rate measurement accuracy by appropriately determining the diagnostic threshold value SP HR .

また、この実施の形態では、電極に異物が付着していない状態での正常データを必要としないので、正常データ取得時の流量差や流体の状態に影響を受けない。すなわち、正常データ取得時の流量と診断時の流量とに差があったり、流体の状態が異なる(流量信号自身が相違する)と誤診断を招く虞があるが、この実施の形態では、同じ流量で、また流体の状態も同じ状態で、第1の積算値Xと第2の積算値Yを算出するので、そのような誤診断の虞がなくなる。   Further, in this embodiment, normal data in a state where no foreign matter is attached to the electrode is not required, so that it is not affected by a flow rate difference or a fluid state at the time of normal data acquisition. That is, if there is a difference between the flow rate at the time of normal data acquisition and the flow rate at the time of diagnosis, or if the fluid state is different (the flow rate signal itself is different), there is a risk of erroneous diagnosis. Since the first integrated value X and the second integrated value Y are calculated with the same flow rate and fluid state, there is no possibility of such a false diagnosis.

図14に励磁周波数fexを商用電源周波数AC50Hzに同期させる場合の励磁周波数fex、励磁周期、サンプリング数およびカットオフ周波数fcの具体例を示す。図15に励磁周波数fexを商用電源周波数AC60Hzに同期させる場合の励磁周波数fex、励磁周期、サンプリング数およびカットオフ周波数fcの具体例を示す。   FIG. 14 shows specific examples of the excitation frequency fex, the excitation cycle, the number of samplings, and the cut-off frequency fc when the excitation frequency fex is synchronized with the commercial power supply frequency AC 50 Hz. FIG. 15 shows a specific example of the excitation frequency fex, the excitation cycle, the number of samplings, and the cutoff frequency fc when the excitation frequency fex is synchronized with the commercial power supply frequency AC 60 Hz.

商用電源周波数AC50Hzに同期させる場合、標準タイプとして、励磁周波数fexを商用電源周波数の1/4である12.5Hzとし、カットオフ周波数fcを励磁周波数fexの8倍の25Hzとする。商用電源周波数AC60Hzに同期させる場合、標準タイプとして、励磁周波数fexを商用電源周波数の1/4である15Hzとし、カットオフ周波数fcを励磁周波数fexの8倍の120Hzとする。   When synchronizing with the commercial power supply frequency AC50 Hz, as a standard type, the excitation frequency fex is set to 12.5 Hz which is a quarter of the commercial power supply frequency, and the cut-off frequency fc is set to 25 Hz which is eight times the excitation frequency fex. When synchronizing with the commercial power supply frequency AC 60 Hz, as a standard type, the excitation frequency fex is set to 15 Hz which is a quarter of the commercial power supply frequency, and the cut-off frequency fc is set to 120 Hz which is eight times the excitation frequency fex.

図16にAC非同期の場合の励磁周波数fex、励磁周期、サンプリング数およびカットオフ周波数fcの具体例を示す。AC非同期の場合、標準タイプとして、励磁周波数fexを12.5Hzとし、カットオフ周波数fcを励磁周波数fexの8倍の100Hzとする。   FIG. 16 shows specific examples of the excitation frequency fex, the excitation cycle, the number of samplings, and the cutoff frequency fc in the case of AC asynchronous. In the case of AC asynchronous, as a standard type, the excitation frequency fex is set to 12.5 Hz, and the cut-off frequency fc is set to 100 Hz which is eight times the excitation frequency fex.

カットオフ周波数fcを定めると、1/Fノイズなどの低周波ノイズの影響を受けずに、電極付着診断を行うことができる。しかし、カットオフ周波数fcを商用電源周波数よりも低くすると、商用電源周波数と同じノイズが含まれる可能性がある。これに対して、カットオフ周波数fcを商用電源周波数よりも高くすれば、商用電源周波数と同じノイズが含まれる可能性を除去することができ、電極付着診断の信頼性が更に向上する。   When the cut-off frequency fc is determined, the electrode adhesion diagnosis can be performed without being affected by low frequency noise such as 1 / F noise. However, if the cutoff frequency fc is lower than the commercial power supply frequency, the same noise as the commercial power supply frequency may be included. On the other hand, if the cutoff frequency fc is set higher than the commercial power supply frequency, the possibility that the same noise as the commercial power supply frequency is included can be eliminated, and the reliability of the electrode adhesion diagnosis is further improved.

なお、デジタルハイパスフィルタ31Cに商用電源周波数と同じ周波数成分をカットする機能を設けるようにすれば、カットオフ周波数fcを商用電源周波数よりも高くしなくても、商用電源周波数と同じ周波数成分を除去でき、電極付着診断の信頼性を向上させることができる。また、この実施の形態1では、カットオフ周波数fcを励磁周波数fexの8倍としているが、励磁周波数fexの8倍に限られるものでないことは言うまでもない。   If the digital high-pass filter 31C has a function of cutting the same frequency component as the commercial power supply frequency, the same frequency component as the commercial power supply frequency can be removed without setting the cut-off frequency fc higher than the commercial power supply frequency. This can improve the reliability of electrode adhesion diagnosis. In the first embodiment, the cut-off frequency fc is eight times the excitation frequency fex, but it goes without saying that the cut-off frequency fc is not limited to eight times the excitation frequency fex.

〔実施の形態2(実施の形態1の変形例1)〕
上述した実施の形態1では、高周波レシオHRが1回でも診断閾値SPHRを上回ると、異物が電極に付着していると判断される。これに対して、実施の形態2では、電極付着を1回で判定せずに、所定回数連続して高周波レシオHRが診断閾値SPHRを上回った場合に電極付着ありと判定する。
[Embodiment 2 (Modification 1 of Embodiment 1)]
In the first embodiment described above, if the high frequency ratio HR exceeds the diagnosis threshold value SP HR even once, it is determined that foreign matter is attached to the electrode. On the other hand, in the second embodiment, it is determined that there is electrode adhesion when the high frequency ratio HR exceeds the diagnosis threshold value SP HR continuously for a predetermined number of times without determining electrode adhesion at a time.

図17にこの場合の電極付着診断ルーチンのフローチャートを示す。なお、図17のフローチャート中の各ステップには、図3のフローチャート中の同内容のステップと同じステップ番号が付されている。この電極付着診断ルーチンでは、図3に示した実施の形態1でのフローチャートと比較して分かるように、ステップS203とステップ204との間にステップS208を設け、高周波レシオHRが診断閾値SPHRを連続してN回(例えば、10回)上回ったか否かを確認するようにしている。 FIG. 17 shows a flowchart of the electrode adhesion diagnosis routine in this case. Each step in the flowchart of FIG. 17 is given the same step number as the step having the same contents in the flowchart of FIG. In this electrode adhesion diagnosis routine, as can be seen by comparing with the flowchart in the first embodiment shown in FIG. 3, step S208 is provided between step S203 and step 204, and the high frequency ratio HR sets the diagnosis threshold value SP HR . It is confirmed whether or not N times (for example, 10 times) have been exceeded continuously.

これにより、電極への異物の付着が継続し、高周波レシオHRが診断閾値SPHRを連続してN回上回った時に(ステップS208のYES)、初めて電極に異物が付着していると判定されるものとなる(ステップS204,S205)。したがって、異物が一時的に電極に付着してもすぐに電極から剥離するような場合、電極付着ありと判定されることがなく、判定の信頼性が増す。 As a result, the foreign matter continues to adhere to the electrode, and when the high frequency ratio HR continuously exceeds the diagnosis threshold value SP HR N times (YES in step S208), it is determined that the foreign matter is attached to the electrode for the first time. (Steps S204 and S205). Therefore, even if a foreign object temporarily adheres to the electrode, if it immediately peels off from the electrode, it is not determined that the electrode is attached, and the reliability of the determination is increased.

〔実施の形態3(実施の形態2の変形例)〕
一定期間継続して電極に付着した異物が自然に剥離するのは稀であるが、流体又は流体に混入した物質によって剥離する場合もある。このような場合を想定して、実施の形態3では、実施の形態2において、電極に異物が付着していると判定された後に、所定回数連続して高周波レシオHRが診断閾値SPHRを下回った場合に電極付着なしと判定する。
[Embodiment 3 (Modification of Embodiment 2)]
Although it is rare that the foreign matter adhering to the electrode continuously peels for a certain period of time, it may be peeled off by a fluid or a substance mixed in the fluid. Assuming such a case, in the third embodiment, the high frequency ratio HR continuously falls below the diagnosis threshold value SP HR for a predetermined number of times after it is determined in the second embodiment that foreign matter is attached to the electrode. If it is determined that there is no electrode adhesion.

図18にこの場合の電極付着診断ルーチンのフローチャートを示す。この場合、高周波レシオHRがN回連続してSPHRを上回って電極付着ありと判断された後も高周波レシオHRの算出を続け、その算出した高周波レシオHRと診断用閾値SPHRとの比較を行う(ステップS301〜S303)。 FIG. 18 shows a flowchart of the electrode adhesion diagnosis routine in this case. In this case, the calculation of the high frequency ratio HR is continued even after the high frequency ratio HR exceeds the SP HR continuously N times and it is determined that the electrode is attached, and the calculated high frequency ratio HR is compared with the threshold value for diagnosis SP HR. (Steps S301 to S303)

そして、高周波レシオHRが診断閾値SPHRを連続してN回(例えば、10回)下回ったことが確認された時点で(ステップS308のYES)、電極への異物の付着がなくなったと判定する(ステップS304,S305)。電極への異物の付着がなくなったと判定されるまでは、ステップS303のNOあるいはステップS308のNOに応じて、ステップS306,S307へ進み、電極に異物が継続して付着していると判定する。 Then, when it is confirmed that the high frequency ratio HR continuously falls below the diagnosis threshold value SP HR N times (for example, 10 times) (YES in step S308), it is determined that the foreign matter has not adhered to the electrode (YES in step S308). Steps S304 and S305). Until it is determined that the foreign matter has not adhered to the electrode, the process proceeds to steps S306 and S307 according to NO in step S303 or NO in step S308, and it is determined that the foreign matter is continuously adhered to the electrode.

これにより、電極に異物が付着していると判定された後、電極への異物の付着が解消された状態が継続していることを確認したうえで、電極に異物が付着していないと判定されるものとなり、判定の信頼性が増す。   As a result, after it is determined that foreign matter has adhered to the electrode, it is determined that the foreign matter has not been adhered to the electrode, and it is determined that no foreign matter has adhered to the electrode. This increases the reliability of the determination.

〔実施の形態4(実施の形態1の変形例3)〕
実施の形態1において、第1のA/D変換部26は、ノイズを含んだ信号をA/D変換するので、変換精度は比較的高くなくてもよいが、変換スピードの速いA/D変換器が望まれる。このため、制御部28におけるCPU内蔵のA/D変換器を使用している。一方、第2のA/D変換部27は、流量算定部28Aによる流量算定の基礎となる流量信号を扱うので、サンプリング周期は比較的長くても、変換精度の高いA/D変換器が望まれる。このため、第2のA/D変換部27としては、第1のA/D変換部26よりもそのアナログ信号のデジタル信号への変換精度が高いA/D変換器を使用している。これにより、流量算定精度が高く、且つ、電極付着診断の信頼性の高い電磁流量計が得られる。
[Embodiment 4 (Modification 3 of Embodiment 1)]
In the first embodiment, the first A / D converter 26 A / D-converts a signal including noise, so the conversion accuracy may not be relatively high, but A / D conversion with a high conversion speed is possible. A vessel is desired. For this reason, an A / D converter with a built-in CPU in the control unit 28 is used. On the other hand, since the second A / D converter 27 handles a flow rate signal that is the basis of the flow rate calculation by the flow rate calculator 28A, an A / D converter with high conversion accuracy is desired even if the sampling period is relatively long. It is. For this reason, as the second A / D converter 27, an A / D converter having higher conversion accuracy of the analog signal to the digital signal than the first A / D converter 26 is used. As a result, an electromagnetic flow meter with high flow rate calculation accuracy and high reliability in electrode adhesion diagnosis can be obtained.

これに対して、実施の形態4では、図19に示すように、第2のA/D変換部27を設けず、交流増幅回路22からのアナログの流量信号とノイズ除去回路25からの直流流量信号とを第1のA/D変換部26へ与えるようにし、制御部28に設けた時分割部28Jからの指令によって、第1のA/D変換部26に交流増幅回路22からのアナログの流量信号のデジタル信号への変換とノイズ除去回路25からの直流流量信号のデジタル信号への変換とを時分割で行わせるようにしている。   On the other hand, in the fourth embodiment, as shown in FIG. 19, the second A / D converter 27 is not provided, and the analog flow signal from the AC amplifier circuit 22 and the DC flow rate from the noise removal circuit 25 are provided. The signal is supplied to the first A / D conversion unit 26, and the first A / D conversion unit 26 receives the analog signal from the AC amplification circuit 22 according to a command from the time division unit 28 J provided in the control unit 28. Conversion of the flow rate signal into a digital signal and conversion of the DC flow rate signal from the noise removal circuit 25 into a digital signal are performed in a time-sharing manner.

このようにすることにより、第1のA/D変換部26で電極付着診断用のA/D変換と流量を算定するためのA/D変換とが時分割で行われ、第2のA/D変換部27(図1参照)を不要として、コストダウンを図ることができる。この実施の形態4の電磁流量計を符号101で示す。なお、この電磁流量計101において、第1のA/D変換部26は、流量信号を取り扱うので、変換精度の高いものが望まれる。この場合、制御部28におけるCPU内蔵のA/D変換器を高変換精度としてもよいが、変換精度の高いA/D変換器を第1のA/D変換部26として制御部28とは別に設けるようにしてもよい。   By doing so, the first A / D converter 26 performs A / D conversion for electrode adhesion diagnosis and A / D conversion for calculating the flow rate in a time-sharing manner, and the second A / D conversion is performed. The cost can be reduced by eliminating the need for the D converter 27 (see FIG. 1). The electromagnetic flow meter according to the fourth embodiment is denoted by reference numeral 101. In the electromagnetic flow meter 101, the first A / D conversion unit 26 handles a flow rate signal, so that a high conversion accuracy is desired. In this case, the CPU built-in A / D converter in the control unit 28 may have high conversion accuracy, but the A / D converter with high conversion accuracy is used as the first A / D conversion unit 26 separately from the control unit 28. You may make it provide.

なお、上述した実施の形態1〜4において、診断用閾値SPHRを例えば2段階として、1段階目では軽警報、2段階目では重警報というように、段階的に電極への異物の付着の診断を行うようにしてもよい。 In the first to fourth embodiments described above, the diagnosis threshold value SP HR is set to two stages, for example, the first stage is a light alarm, the second stage is a heavy alarm, and foreign substances adhere to the electrodes step by step. A diagnosis may be performed.

本発明の電磁流量計は、導電性を有する流体の流量を測定する電磁流量計として、各種プロセス系において利用することが可能である。   The electromagnetic flow meter of the present invention can be used in various process systems as an electromagnetic flow meter for measuring the flow rate of a fluid having conductivity.

1…検出器、2…変換器、11…測定管、12…励磁コイル、13A,13B…電極、21…初段回路、22…交流増幅回路、23…励磁部、24…直流増幅回路、25…ノイズ除去回路、26…第1のA/D変換部、27…第2のA/D変換部、28…制御部、28A…流量算定部、28B…サンプリング部、28C…デジタルハイパスフィルタ、28D…第1の積算部、28E…第2の積算部、28F…付着ノイズ評価値算出部、28G…診断用閾値記憶部、28H…電極付着診断部、28I…励磁制御部、28J…時分割部、29…流量出力部、30…付着診断出力部、100,101…電磁流量計。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Detector, 2 ... Converter, 11 ... Measuring tube, 12 ... Excitation coil, 13A, 13B ... Electrode, 21 ... First stage circuit, 22 ... AC amplification circuit, 23 ... Excitation part, 24 ... DC amplification circuit, 25 ... Noise removal circuit 26 ... first A / D conversion unit 27 ... second A / D conversion unit 28 ... control unit 28A ... flow rate calculation unit 28B ... sampling unit 28C ... digital high pass filter 28D ... First accumulation unit, 28E ... second accumulation unit, 28F ... adhesion noise evaluation value calculation unit, 28G ... diagnostic threshold storage unit, 28H ... electrode adhesion diagnosis unit, 28I ... excitation control unit, 28J ... time division unit, 29 ... Flow rate output unit, 30 ... Adhesion diagnosis output unit, 100, 101 ... Electromagnetic flow meter.

Claims (6)

流体を流す測定管と、
前記測定管内を流れる流体の流れ方向に対してその磁界の発生方向を垂直として配置された励磁コイルと、
前記励磁コイルへその極性が交互に変化する励磁周波数fexの励磁電流を供給する励磁電流供給手段と、
前記測定管内を流れる流体の流れ方向および前記励磁コイルの発生磁界の方向と直交して前記測定管内に配置された一対の電極と、
前記電極間に生じる起電力をアナログの流量信号として検出する流量信号検出手段と、
前記流量信号検出手段によって検出されたアナログの流量信号をデジタル信号に変換する第1のA/D変換手段と、
前記第1のA/D変換手段によってデジタル信号に変換された流量信号を所定の周期でサンプリングするサンプリング手段と、
前記サンプリング手段によってサンプリングされた所定期間のサンプルデータの全ての周波数成分の絶対値を積算した値を第1の積算値として算出する第1の積算手段と、
前記サンプリング手段によってサンプリングされた所定期間のサンプルデータの周波数成分のうち、前記励磁周波数fexよりも高い所定の周波数以上の周波数成分を抽出する高周波成分抽出手段と、
前記高周波成分抽出手段によって抽出された周波数成分の絶対値を積算した値を第2の積算値として算出する第2の積算手段と、
前記第1の積算手段によって算出された第1の積算値に対する前記第2の積算手段によって算出された第2の積算値の比率を前記起電力に及ぼす前記電極への異物の付着によるノイズ成分の影響度を評価する付着ノイズ評価値として算出する付着ノイズ評価値算出手段と、
前記付着ノイズ評価値算出手段によって算出された付着ノイズ評価値と予め定められている診断用閾値とを比較し、その比較結果に基づいて前記電極に対する異物の付着の有無を判定する電極付着診断手段と
を備えることを特徴とする電磁流量計。
A measuring tube for flowing fluid;
An exciting coil arranged with the direction of generation of the magnetic field perpendicular to the flow direction of the fluid flowing in the measuring tube;
Excitation current supply means for supplying an excitation current having an excitation frequency fex whose polarity alternately changes to the excitation coil;
A pair of electrodes disposed in the measurement tube perpendicular to the flow direction of the fluid flowing in the measurement tube and the direction of the magnetic field generated by the excitation coil;
Flow rate signal detecting means for detecting an electromotive force generated between the electrodes as an analog flow rate signal;
First A / D conversion means for converting an analog flow signal detected by the flow signal detection means into a digital signal;
Sampling means for sampling a flow rate signal converted into a digital signal by the first A / D conversion means at a predetermined period;
First integrating means for calculating, as a first integrated value, a value obtained by integrating absolute values of all frequency components of the sample data sampled for a predetermined period sampled by the sampling means;
High-frequency component extraction means for extracting a frequency component of a predetermined frequency higher than the excitation frequency fex from among the frequency components of the sample data sampled by the sampling means for a predetermined period;
Second integrating means for calculating a value obtained by integrating the absolute values of the frequency components extracted by the high frequency component extracting means as a second integrated value;
The ratio of the second integrated value calculated by the second integrating means to the first integrated value calculated by the first integrating means affects the electromotive force. An adhesion noise evaluation value calculating means for calculating an adhesion noise evaluation value for evaluating the degree of influence;
Electrode adhesion diagnostic means for comparing the adhesion noise evaluation value calculated by the adhesion noise evaluation value calculating means with a predetermined diagnostic threshold and determining the presence or absence of foreign matter adhesion to the electrode based on the comparison result An electromagnetic flow meter comprising: and.
請求項1に記載された電磁流量計において、
前記高周波成分抽出手段は、
前記抽出する周波数成分に商用電源周波数と同じ周波数成分を含めない
ことを特徴とする電磁流量計。
The electromagnetic flow meter according to claim 1,
The high frequency component extraction means includes
The frequency component to be extracted does not include the same frequency component as the commercial power supply frequency.
請求項1に記載された電磁流量計において、
前記電極付着診断手段は、
前記付着ノイズ評価値として算出された前記比率が所定回数連続して前記診断用閾値を上回った場合に、前記電極に異物が付着していると判定する
ことを特徴とする電磁流量計。
The electromagnetic flow meter according to claim 1,
The electrode adhesion diagnostic means includes
The electromagnetic flow meter, wherein when the ratio calculated as the adhesion noise evaluation value exceeds the diagnostic threshold continuously for a predetermined number of times, it is determined that a foreign substance is adhered to the electrode.
請求項3に記載された電磁流量計において、
前記電極付着診断手段は、
前記電極に異物が付着していると判定した後、前記付着ノイズ評価値として算出された前記比率が所定回数連続して前記診断用閾値を下回った場合に、前記電極に異物が付着していないと判定する
ことを特徴とする電磁流量計。
The electromagnetic flow meter according to claim 3,
The electrode adhesion diagnostic means includes
After it is determined that foreign matter has adhered to the electrode, no foreign matter has adhered to the electrode when the ratio calculated as the adhesion noise evaluation value falls below the diagnostic threshold continuously for a predetermined number of times. An electromagnetic flow meter characterized by
請求項1に記載された電磁流量計において、
前記起電力を直流流量信号に変換する直流流量信号変換手段と、
前記直流流量信号に含まれるノイズ成分を除去するノイズ除去手段と、
前記ノイズ成分が除去された直流流量信号をデジタル信号に変換する第2のA/D変換手段と、
前記デジタル信号に変換された直流流量信号より前記流体の流量を算定する流量算定手段とを備え、
前記第2のA/D変換手段は、前記第1のA/D変換手段よりそのアナログ信号のデジタル信号への変換精度が高い
ことを特徴とする電磁流量計。
The electromagnetic flow meter according to claim 1,
DC flow signal conversion means for converting the electromotive force into a DC flow signal;
Noise removing means for removing noise components contained in the DC flow rate signal;
Second A / D conversion means for converting the DC flow rate signal from which the noise component has been removed into a digital signal;
Flow rate calculation means for calculating the flow rate of the fluid from the DC flow rate signal converted into the digital signal,
The second A / D conversion means has higher accuracy in converting analog signals into digital signals than the first A / D conversion means.
請求項1に記載された電磁流量計において、
前記起電力を直流流量信号に変換する直流流量信号変換手段と、
前記直流流量信号に含まれるノイズ成分を除去するノイズ除去手段と、
前記第1のA/D変換手段にノイズ成分を含む前記起電力のデジタル信号への変換と前記ノイズ成分が除去された直流流量信号のデジタル信号への変換とを時分割で行わせる手段と、
前記デジタル信号に変換された直流流量信号より前記流体の流量を算定する流量算定手段と
を備えることを特徴とする電磁流量計。
The electromagnetic flow meter according to claim 1,
DC flow signal conversion means for converting the electromotive force into a DC flow signal;
Noise removing means for removing noise components contained in the DC flow rate signal;
Means for causing the first A / D conversion means to perform conversion of the electromotive force including a noise component into a digital signal and conversion of the DC flow rate signal from which the noise component has been removed into a digital signal in a time-sharing manner;
An electromagnetic flowmeter comprising: a flow rate calculation means for calculating a flow rate of the fluid from a DC flow rate signal converted into the digital signal.
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