JPH0212018A - Electromagnetic flow meter - Google Patents

Electromagnetic flow meter

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JPH0212018A
JPH0212018A JP16372688A JP16372688A JPH0212018A JP H0212018 A JPH0212018 A JP H0212018A JP 16372688 A JP16372688 A JP 16372688A JP 16372688 A JP16372688 A JP 16372688A JP H0212018 A JPH0212018 A JP H0212018A
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Tsutomu Mochizuki
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Abstract

PURPOSE:To compensate and eliminate a DC offset voltage without producing tailing caused by spike noises by integrating the output voltage of an amplifier by means of an integration circuit and feeding back the output voltage of the integration circuit to the input side of the amplifier so that the output voltage can be inverted in polarity. CONSTITUTION:An excitation circuit 5 supplies an exciting current I to exciting coils 3 and 4 synchronously to a control signal P4 from a control circuit 6. The electromotive force produced across electrodes 2a and 2d is inputted to a differential amplifier 7 and the output e1 of the amplifier 7 is connected to one input side of an adder circuit 8. The input side of an amplifier 9 having an amplification degree A is connected to the output side of the circuit 8. A signal V3 corresponding to the difference between values V1 and V2 respectively stored in sample Eidophor circuits 14 and 15 is produced on the output side of a subtractor circuit 16. Moreover, a compensation circuit 12 which eliminates a DC offset voltage is constituted of the circuit 8, the amplifier 9, a switch S1, and an integrator 11. Occurrence of tailing is prevented by opening the switch S1 only during the period in which spike noises are produced.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電極に発生する直流オフセット電圧を補償す
る?1i1回路を有する電磁流量計の改良に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] Does the present invention compensate for the DC offset voltage generated in the electrodes? This invention relates to an improvement of an electromagnetic flowmeter having a 1i1 circuit.

〔従来技術とその問題点〕[Prior art and its problems]

電磁流量計の電極には、流体の流速に比例した信号電圧
の他に、電気化学的な作用による直流オフセット電圧が
発生する。 この直流オフセット電圧は数袷〜数百mV
に達し、流量計測の障害になる。
In addition to a signal voltage proportional to the fluid flow rate, a DC offset voltage is generated at the electrodes of an electromagnetic flowmeter due to electrochemical action. This DC offset voltage ranges from several meters to several hundred mV.
This will cause an obstruction to flow rate measurement.

そこで、直流オフセット電圧を除去する補償回路が特開
昭57−146113号公報に提案されている。
Therefore, a compensation circuit for removing the DC offset voltage has been proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 146113/1983.

この従来技術を第4図に示す。This prior art is shown in FIG.

第4図に内部が絶縁された管1が示され、2つの励磁コ
イル3.4によって管1の軸線に対して垂直な磁界Hを
生じる。 管1の内部には電極2a+2bがあり、この
電極2a、 2bから流体が磁界を横切る流速に比例し
た起電力を取り出す。 励磁回路5はwi御回路6から
のコントロール信号P4に同期して、直流の励磁電流I
を励磁コイル3.4に供給する。 電極2a、 2bに
発生する起電力は差動増幅器7に入力される。 差動増
幅器7の出力C1は加算回路8の1つの入力側に接続さ
れ、加算回路8の出力側に増幅度Aを有する増幅器9の
入力側が接続されている。 増幅器9の出力側に2つの
サンプルアイドホールド回路14.15が並列に接続さ
れている。 サンプルアイドホールド回路14は制御回
路6からの制御信号P2によって作動するスイッチS2
とコンデンサC2からなる。 サンプルアイドホールド
回路15は制御回路6からの制御信号P3によって作動
するスイッチS3とコンデンサC3からなる。  2つ
のサンプルアイドホールド回路14゜15の出力側は減
算回路16の2つの入力側に接続されており、減算回路
16の出力側にはサンプルアイドホールド回路14.1
5で記憶された値V+及びV2の差に相当する信号v3
が生じる。 出力信号v3は管1内の流速に比例する測
定信号である。
FIG. 4 shows an internally insulated tube 1, in which two excitation coils 3.4 produce a magnetic field H perpendicular to the axis of the tube 1. Inside the tube 1 are electrodes 2a and 2b from which an electromotive force proportional to the flow rate of the fluid across the magnetic field is extracted. The excitation circuit 5 generates a DC excitation current I in synchronization with the control signal P4 from the wi control circuit 6.
is supplied to the excitation coil 3.4. The electromotive force generated at the electrodes 2a and 2b is input to a differential amplifier 7. The output C1 of the differential amplifier 7 is connected to one input side of an adder circuit 8, and the input side of an amplifier 9 having an amplification factor A is connected to the output side of the adder circuit 8. Two sample idle and hold circuits 14 and 15 are connected in parallel to the output side of the amplifier 9. The sample idle and hold circuit 14 includes a switch S2 operated by a control signal P2 from the control circuit 6.
and a capacitor C2. The sample idle and hold circuit 15 includes a switch S3 operated by a control signal P3 from the control circuit 6 and a capacitor C3. The output sides of the two sample eye-hold circuits 14.15 are connected to the two input sides of the subtraction circuit 16, and the output side of the subtraction circuit 16 is connected to the sample eye-hold circuit 14.1.
A signal v3 corresponding to the difference between the values V+ and V2 stored in 5
occurs. The output signal v3 is a measurement signal proportional to the flow velocity in the tube 1.

増幅器9の出力側には制御回路6からの制御信号P7に
よって作動するスイッチS4が接続され、さらに抵抗R
4、コンデンサC4及び演算増幅器20からなる積分器
21が接続されている。 積分器21の出力側は加算回
路8の第2の入力側に接続されている。 加算回路8、
増幅器9、スイッチS4、積分回路21で直流オフセッ
トを除去する補償回路22を構成している。
A switch S4 operated by a control signal P7 from the control circuit 6 is connected to the output side of the amplifier 9, and a resistor R is connected to the output side of the amplifier 9.
4, an integrator 21 consisting of a capacitor C4 and an operational amplifier 20 is connected. The output side of the integrator 21 is connected to the second input side of the adder circuit 8. addition circuit 8,
The amplifier 9, the switch S4, and the integrating circuit 21 constitute a compensation circuit 22 that removes DC offset.

第4図の従来技術のタイミングチャートを第5図に示す
が、励磁電流が切換る直前の一定期間Tb又はTdの間
、フィードバックによって出力e5を零に補償し、この
補償のためのフィードバックle6を次の半周期間Tc
又はTa’ の間保持して増幅器9の入力側の加算器8
に加え続けるごとにより直流オフセット電圧を除去し、
信号電圧を増幅するものである。 具体的には期間Tb
O間スイッチ鉾を開成すると、積分器21はコンデンサ
C4と抵抗R4の時定数04・R4で増幅器9の出力e
5を積分し、その出力e6を補償電圧として加算器8の
もう1つの入力に加える。 出力e6は入力e1と逆極
性の値であり、時定数04・R4は期間Tbに比べて小
さな値であるため、Tbの期間中にe5は零となる。 
時刻tcでスイッチトが開放すると、積分器21の出力
電圧e6は時刻tcにおける出力電圧e6(tc)に保
持される。
The timing chart of the prior art shown in FIG. 4 is shown in FIG. 5. During a certain period Tb or Td immediately before the excitation current is switched, the output e5 is compensated to zero by feedback, and the feedback le6 for this compensation is Next half period Tc
or Ta', and the adder 8 on the input side of the amplifier 9
The DC offset voltage is removed by continuously adding
It amplifies the signal voltage. Specifically, period Tb
When the O switch is opened, the integrator 21 outputs the output e of the amplifier 9 with the time constant 04·R4 of the capacitor C4 and the resistor R4.
5 is integrated and its output e6 is added to the other input of the adder 8 as a compensation voltage. Since the output e6 has a value opposite in polarity to the input e1, and the time constant 04·R4 has a smaller value than the period Tb, e5 becomes zero during the period Tb.
When the switch is opened at time tc, the output voltage e6 of the integrator 21 is held at the output voltage e6(tc) at time tc.

入力e1に直流オフセント電圧が含まれていれば、期間
Tbにおける積分器出力eら(tc)は直流オフセット
も含めて零に補償する値となっている。 期間Tcでは
入力信号e1と補償電圧eら(tc)の和が増!際器9
で増幅されて出力e5となる。 電圧己6(tc)は直
流オフセット分に対する補償電圧も含まれているため、
期間Tbと期間Tcで直流オフセット電圧が一定があれ
ば、これを除去することができる。
If the input e1 includes a DC offset voltage, the integrator output e et al (tc) in the period Tb has a value that compensates for zero including the DC offset. During period Tc, the sum of input signal e1 and compensation voltage e et al (tc) increases! Special equipment 9
It is amplified by , and becomes the output e5. Since the voltage 6 (tc) also includes the compensation voltage for the DC offset,
If the DC offset voltage is constant between the period Tb and the period Tc, this can be removed.

この方法によれば、電極に発生する直流起電力すなわち
、直流オフセット電圧は除去できるが、期間Tbの最終
時期、つまりスイッチS4が開放となる直前にノイズが
入力信号e1に重畳した場合、このノイズを含めた値を
零に補償し、その補償に必要な補償電圧e6を次の半周
期間Tcにわたって保持し加算器8に加え続けるため、
期間Tcの出力電圧にはノイズによる誤差が生じる。 
電磁流量計の電極には前記直流オフセット電圧の他、高
速流体ノイズと呼ぶ流体の流速に比例して大きくなるラ
ンダムなノイズが発生する。 また差動増幅器7を構成
する半導体が発生する白色ノイズも入力信号elに重畳
して補償回路22に入力される。
According to this method, the DC electromotive force generated in the electrode, that is, the DC offset voltage, can be removed, but if noise is superimposed on the input signal e1 at the end of the period Tb, that is, just before the switch S4 is opened, the noise In order to compensate the value including 0 to zero, and to maintain the compensation voltage e6 necessary for the compensation over the next half-cycle period Tc and continue to apply it to the adder 8,
An error occurs in the output voltage during the period Tc due to noise.
In addition to the DC offset voltage mentioned above, random noise called high-speed fluid noise that increases in proportion to the flow velocity of the fluid is generated at the electrodes of the electromagnetic flowmeter. Further, white noise generated by the semiconductor forming the differential amplifier 7 is also superimposed on the input signal el and input to the compensation circuit 22.

前記高速流体ノイズは流速が7〜10m/s時には、1
00μVに達することもある一方、2線電磁流量計や電
池動作のような低消費電力型の電磁流量計の場合、流速
信号は流速がLm/sの時に10μV程度と微少電圧で
あるため、このランダムノイズが補償回路22に与える
影響は無視できない。
The high-speed fluid noise is 1 when the flow velocity is 7 to 10 m/s.
On the other hand, in the case of low power consumption type electromagnetic flowmeters such as 2-wire electromagnetic flowmeters and battery operated electromagnetic flowmeters, the flow velocity signal is a minute voltage of about 10μV when the flow velocity is Lm/s, so this The influence of random noise on the compensation circuit 22 cannot be ignored.

補償回路22においてスイッチs4が開放となる直前に
大きな値のランダムノイズが重畳した場合、次の半周期
間の出力は大きなM差を生じる。 逆にランダムノイズ
が小さな値であれば次の半周期間の誤差は小さい。
If random noise of a large value is superimposed just before the switch s4 is opened in the compensation circuit 22, a large difference in M will occur in the output during the next half cycle. Conversely, if the random noise has a small value, the error between the next half cycles will be small.

以上の理由により入力信号が高速流体ノイズによるバラ
ツキをもつ場合、補償回路22によって出力のバラツキ
がいっそう拡大されてしまず欠点があった。
For the above reasons, when the input signal has variations due to high-speed fluid noise, the compensation circuit 22 further amplifies the variations in the output, resulting in a drawback.

そこで、高速流体ノイズなどのランダムなノイズによっ
て出力のバラツキを増大することなく、電極に発生する
直流オフセット電圧を除去する方法の従来技術として第
6図の回路がある。 第6部の回路は第4図の回路のス
イッチS4を除いて接続し7、時定数CしR1を大きく
したものである。
Therefore, there is a circuit shown in FIG. 6 as a conventional technique for removing the DC offset voltage generated in the electrodes without increasing the variation in output due to random noise such as high-speed fluid noise. The circuit in the sixth part is the same as the circuit in FIG. 4 except for the switch S4, which is connected 7, and the time constant C and R1 are increased.

増幅器9の出力から常時補償のためのフィードバックが
抵抗R1、コンデンサC1及び演算増幅器10からなる
積分回路11を通じて行なわれ、かつ積分回路IIの時
定数01・R+は半周期間7+十↑2に対して相対的に
大きな値であるため、高速流体ノイズの大きなピーク値
があってもバラツキが拡大されることはない。
Feedback for constant compensation from the output of the amplifier 9 is performed through an integrating circuit 11 consisting of a resistor R1, a capacitor C1, and an operational amplifier 10, and the time constant 01·R+ of the integrating circuit II is set for a half cycle period 7+10↑2. Since it is a relatively large value, even if there is a large peak value of high-speed fluid noise, the variation will not be magnified.

この第6図の回路は6Hz〜20Hz程度の入力信号つ
まり電磁流量計としての流速信号は一般の増幅器と同様
に増幅する一方、入力信号の遅い変化や直流分は除去す
る。
The circuit shown in FIG. 6 amplifies an input signal of about 6 Hz to 20 Hz, that is, a flow velocity signal for an electromagnetic flowmeter, in the same way as a general amplifier, while removing slow changes in the input signal and DC components.

ところで矩形波励磁の電磁流量では励磁電流が切換る瞬
間に大きなスパイク状のノイズが発生する。 第6図の
回路にこのノイズが入力されると、補IM回路12によ
って微分されて、スパイク状のノイズが消滅した後まで
出力に尾を引いたような誤差電圧を生じる。 この点に
ついて第6図と第7図で説明する。
By the way, with the electromagnetic flow rate of rectangular wave excitation, large spike-like noise occurs at the moment the excitation current is switched. When this noise is input to the circuit of FIG. 6, it is differentiated by the auxiliary IM circuit 12, producing an error voltage that remains at the output until after the spike-like noise has disappeared. This point will be explained with reference to FIGS. 6 and 7.

第7図の■は励磁電流を示し、elは電極2a、 2b
に発生した起電力を差動増幅器7で増幅した波形で、補
償回路12の入力信号となる。 elsは入力信号e1
の波形のうち流速に比例した有効信号だけを、eLNは
励磁の切換りによるスパイク状のノイズだけを、各々模
型的に矩形波で表したものである。 e4sはelsに
対する、84NはelN ニ対する増幅器9の出力信号
の波形である。 増幅器9の出力信号e4はe4sとe
4Nを加算合成したもので、スパイクノイズを含んだ一
般的な入力信号1に対する出力波形である。 e2sは
elsに対する、62NはelNに対する積分器11の
出力波形である。
■ in Fig. 7 indicates the excitation current, and el indicates the electrodes 2a and 2b.
The waveform obtained by amplifying the electromotive force generated in the differential amplifier 7 becomes the input signal of the compensation circuit 12. els is the input signal e1
Of the waveforms, only the effective signal proportional to the flow velocity and eLN represent only the spike-like noise due to switching of excitation, respectively, as square waves. e4s is the waveform of the output signal of the amplifier 9 for els, and 84N is the waveform of the output signal of the amplifier 9 for elN. The output signal e4 of the amplifier 9 is e4s and e
4N is added and synthesized, and is an output waveform for a general input signal 1 containing spike noise. e2s is the output waveform of the integrator 11 for els, and 62N is the output waveform of the integrator 11 for elN.

まず流速信号elsだけの理想的な場合を、時刻t1か
ら動作がスタートしたと仮定して説明する。
First, an ideal case where only the flow velocity signal els is used will be described assuming that the operation starts from time t1.

時刻tで入力信号elsは正の値となる励磁の前半周期
の間、つまりT++Tzの間一定の値を保つ。
At time t, the input signal els takes a positive value and maintains a constant value during the first half period of excitation, that is, during T++Tz.

この値は加算器8を通して増幅器9の入力に伝えられ、
へ倍され84sとなる。 積分器11は時定数C1・R
1で上記e4sを積分して、補償電圧e2sを生じ加算
器8の一方の入力に加える。 加算器8、増幅器9と積
分器11で補償回路12を構成する。
This value is passed through an adder 8 to the input of an amplifier 9;
It is multiplied by , and becomes 84s. The integrator 11 has a time constant C1・R
1, the above e4s is integrated to generate a compensation voltage e2s, which is applied to one input of the adder 8. The adder 8, the amplifier 9, and the integrator 11 constitute a compensation circuit 12.

時定数C+−R1は時間幅T1+T2に対して充分長い
値であるため、この補償ループは出力e4sをゆっくり
と零にする方向で動作する。 時刻t3で入力信号el
sが正から負極性に切換ると、増@器9はただちにその
変化を増幅して出力するが、積分器110出力22sは
瞬時的には変化しない、 このためe4sの変化分はe
lsの変化分をA倍した値となる。
Since the time constant C+-R1 is a sufficiently long value with respect to the time width T1+T2, this compensation loop operates in the direction of slowly reducing the output e4s to zero. At time t3, input signal el
When s switches from positive to negative polarity, the amplifier 9 immediately amplifies the change and outputs it, but the integrator 110 output 22s does not change instantaneously. Therefore, the change in e4s is e
The value is the change in ls multiplied by A.

後半周期T3とT4では入力信号elsは負極性であり
、前半周期と同様の動作で補償電圧82sは正方同一・
向かう波形となり、出力e4Sはゆっくりと零に近づく
波形となる。
In the second half cycles T3 and T4, the input signal els has a negative polarity, and the compensation voltage 82s is the same square as in the first half cycle.
The output e4S has a waveform that slowly approaches zero.

elに直流分が含まれる場合は、積分器11は出力e4
に含まれる直流分を積分して直流分と逆極性の補償電圧
e2とを発生し、かつ加算器8に加えることにより出力
e4に含まれる直流分を零とする機能をもつ。 これは
第6図の回路の基本的な機能である。
If el includes a DC component, the integrator 11 outputs e4
It has a function of integrating the DC component included in the output e4 to generate a compensation voltage e2 having a polarity opposite to that of the DC component, and adding it to the adder 8 to make the DC component included in the output e4 zero. This is the basic function of the circuit of FIG.

以りの説明により、入力信号e1が流速信号Qisだけ
であれば、矩形波の入力信号が積分回路11の補償動作
により第7図に24sのような波形となるが、電磁流量
の信号増幅として問題を生じない。
According to the following explanation, if the input signal e1 is only the flow velocity signal Qis, the rectangular wave input signal will become a waveform like 24s in FIG. 7 due to the compensation operation of the integrating circuit 11, but as a signal amplification of the electromagnetic flow rate Does not cause any problems.

次にスパイクノイズelNだけが入力された場合を考え
る。
Next, consider the case where only spike noise elN is input.

期間T1の間だけスパイクノイズelNが入力されると
1.増幅器9でへ倍されてe4Nとなる。 積分511
は24Nを時定数61・R+で、積分して時刻tzにば
exNと逆極性の補償電圧e2)f(tz)を生じる。
When spike noise elN is input only during period T1, 1. It is multiplied by the amplifier 9 to become e4N. Integral 511
integrates 24N with a time constant of 61·R+ to generate a compensation voltage e2)f(tz) having the opposite polarity to exN at time tz.

 これに応じてe4Nは期間T1の間中、ゆっくりと減
少する。 時刻t2でelNは零となるが、積分器の出
力電圧は瞬時的には変化せず62N(tz)のままであ
る。 この値が加算器8を介してA倍されて期間T1に
おけるe4Nと逆極性のe=rト(12)となり、期間
T2では、積分器11の補償動作により時定数C1・R
1でゆっくり減少する波形となる。 この84N(tz
)を初期値として減少する波形がスパイクノイズelN
の運用による誤差電圧である。 後半周期T3・T’i
でも同様の補償動作により、前半周期とは一ヒ下対称の
出力波形84Nを4Fしる。 電磁流♀計の一般的な動
作状態は、出力信号ellsとe4Nを合成した出力電
圧波形e4であり、期間T2及びT4において、前記運
用が含まれている。 期間T1又はT3でスパイクノイ
ズCINが発生ずると、期間T2又はT4において人力
elNは零であるにもかかわらず出力電圧を生じてしま
う。 これは積分器11を介して出力から入力側に帰還
をかけることにより、微分り1果を生じてしまうため、
ノイズがない期間Tz及びT4に運用を生じたものであ
る。 この運用による誤差電圧は流速に無関係であり、
後段のサンプルアイドホールド回路14.15及び減算
回路16による信号処理によって除去できない性質のも
のである。
Correspondingly, e4N decreases slowly throughout period T1. Although elN becomes zero at time t2, the output voltage of the integrator does not change instantaneously and remains at 62N (tz). This value is multiplied by A via the adder 8 to become e=r(12), which has the opposite polarity to e4N in period T1, and in period T2, due to the compensation operation of the integrator 11, the time constant C1·R
At 1, the waveform slowly decreases. This 84N(tz
) is the initial value and the waveform that decreases is spike noise elN
This is the error voltage due to the operation of Second half cycle T3・T'i
However, by a similar compensation operation, the output waveform 84N, which is symmetrical to the first half cycle by one day, is reduced by 4F. The general operating state of the electromagnetic current meter is an output voltage waveform e4 that is a combination of the output signals ells and e4N, and includes the above operation in periods T2 and T4. When spike noise CIN occurs in period T1 or T3, an output voltage is generated in period T2 or T4 even though the human power elN is zero. This is because feedback is applied from the output to the input side via the integrator 11, causing a differential result.
The operation occurred during noise-free periods Tz and T4. The error voltage due to this operation is unrelated to the flow velocity,
This is of a nature that cannot be removed by signal processing by the sample eye-hold circuits 14 and 15 and the subtraction circuit 16 at the subsequent stage.

励磁電流の切換りにより生じるスパイクノイズの波高値
は温度や流体の導電度で変化するため運用の大きさも変
化することになり、電磁流量計の零点変動の原因となる
The peak value of the spike noise generated by switching the excitation current changes depending on the temperature and conductivity of the fluid, which causes the magnitude of operation to change, causing zero point fluctuations in the electromagnetic flowmeter.

低消費電力型の電磁流量計の信号レベルは、流速が1m
/Sec、当たり10μV程度と小さい。 流速Q、1
m/Sec、まで10.5%の精度を保証しようとする
と、流速Q、1m/Sec、における障害電圧を5μV
以下にしなけれならない。 ところが、電極に発生する
スパイクノイズは10μVに達する場合もあり、温度、
流体の導電度によっても変化する。 そのため、第6図
の回路で運用現象による障害電圧を5μV以下にするこ
とは事項上不可能である。
The signal level of a low power consumption type electromagnetic flowmeter is when the flow velocity is 1 m.
/Sec, is as small as about 10 μV. Flow rate Q, 1
m/Sec, to guarantee an accuracy of 10.5%, the fault voltage at a flow velocity Q of 1 m/Sec is set to 5 μV.
Must be below. However, the spike noise generated at the electrode can reach 10 μV, and the temperature
It also changes depending on the conductivity of the fluid. Therefore, it is practically impossible to reduce the fault voltage due to operational phenomena to 5 μV or less using the circuit shown in FIG.

この発明は、上記に鑑み、スパイクノイズによる運用を
生じることなく、またランダムノイズの11で出力のバ
ラツキを拡大することなく直流オフセット電圧を補償し
除去する電磁流量計を提案するのが目的である。
In view of the above, an object of the present invention is to propose an electromagnetic flowmeter that compensates for and eliminates DC offset voltage without causing operation due to spike noise and without increasing output variation due to random noise. .

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的を達成するために、本発明の電磁流量計は、周
期的に定常値が変化する直流磁界によって流体の流量を
計測する電磁流量計であって、増幅器の出力電圧を積分
回路によって積分し、この、積分回路の出力電圧を前記
増幅器の入力側に逆極性となるように帰還することによ
り、信号電圧に重畳する直流オフセント電圧を補償する
補償回路において、直流磁界の定常値の切換りに伴って
生じるスパイクノイズが発生ずる時間を含む期間、前記
積分回路の入力を開放することを特徴とするものである
In order to achieve the above object, the electromagnetic flowmeter of the present invention is an electromagnetic flowmeter that measures the flow rate of fluid using a DC magnetic field whose steady value changes periodically, and integrates the output voltage of an amplifier using an integrating circuit. In this compensation circuit that compensates for the DC offset voltage superimposed on the signal voltage by feeding back the output voltage of the integrating circuit to the input side of the amplifier so as to have a reverse polarity, it is possible to switch the steady value of the DC magnetic field. The present invention is characterized in that the input of the integrating circuit is opened during a period including the time during which spike noise occurs.

積分回路の入力を開放する時間をスパイクノイズが発生
する期間だけとしてもよい。
The input of the integrating circuit may be opened only during the period when spike noise occurs.

又、積分回路の時定数は、直流磁界の定常値が変化する
周期より長く定めるのが好ましい。
Further, it is preferable that the time constant of the integrating circuit be set longer than the period in which the steady-state value of the DC magnetic field changes.

又、電極に発生する信号電圧が、流速1m/See。In addition, the signal voltage generated at the electrode is at a flow rate of 1 m/See.

当たり10μV程度以下である電磁流量計において、特
に効果的であり、電池を電源とする低消費電力型の電磁
流量計ではより有効である。
It is particularly effective in electromagnetic flowmeters with a voltage of about 10 μV or less, and even more effective in low-power electromagnetic flowmeters that use batteries as a power source.

〔実施例〕〔Example〕

第1図に内部が絶縁された管1が示され、2つの励磁コ
イル3,4によって管1の軸線に対して垂直な磁界Hを
生ずる。 管1の内部には電極2ai2bがあり、この
電極2a、 2bから流体が磁界を横切る流速に比例し
た起電力を取り出す。 励磁回路5は制御回路6からの
コントロール信号P4に同期して、励磁電流Iを励磁コ
イル3,4に供給する。
FIG. 1 shows an internally insulated tube 1 in which two excitation coils 3, 4 generate a magnetic field H perpendicular to the axis of the tube. Inside the tube 1 are electrodes 2ai2b from which an electromotive force proportional to the flow rate of the fluid across the magnetic field is extracted. The excitation circuit 5 supplies an excitation current I to the excitation coils 3 and 4 in synchronization with a control signal P4 from the control circuit 6.

電極2a、 2bに発生する起電力は差動増幅器7に入
力される。 差動増幅器7の出力e1は加算回路8の1
つの入力側に接続され、加算回路8の出力側に増幅度A
を有する増幅器9の入力側が接続されている。 増幅器
通路の出力側に2つのサンプルアイドホールド回路14
.15が並列に接続され°ζいる。 サンプルアイドホ
ールド回路14は制御回路6からの制御信号P2によっ
て作動するスイッチS2とコンデンサC2からなる。 
サンプルアイドホルト回路15は制御回路6からの制御
信号P3によって作動するスイッチS3とコンデンサC
3からなる。
The electromotive force generated at the electrodes 2a and 2b is input to a differential amplifier 7. The output e1 of the differential amplifier 7 is the output e1 of the adder circuit 8.
The amplification degree A is connected to the output side of the adder circuit 8.
The input side of an amplifier 9 having . Two sample eye-hold circuits 14 on the output side of the amplifier path
.. 15 are connected in parallel. The sample idle and hold circuit 14 includes a switch S2 operated by a control signal P2 from the control circuit 6 and a capacitor C2.
The sample idle circuit 15 includes a switch S3 and a capacitor C operated by a control signal P3 from the control circuit 6.
Consists of 3.

スイッチ52及びS3が開放された後にコンデンサC7
L及びC,(が放電するのを阻止するため、一般にイン
ピーダンス変換器がコンデンサC2及びC3の後に接続
されるが、ここでは簡単のため省略し2である。
Capacitor C7 after switch 52 and S3 are opened
To prevent discharge of L and C, an impedance converter is generally connected after the capacitors C2 and C3, but 2 is omitted here for simplicity.

2つのサンプルアイドホールド回路14.15の出力側
は減算回路16の2つの入力側に接続されており、σよ
算回路16の出力側にはサンプルアイドホールド回路1
4.15で記憶された値v1及びVzO差に相当する信
号v3が生じる。 出力信号V3は管1内の流速に比例
する測定信号である。
The output sides of the two sample eye-hold circuits 14 and 15 are connected to the two input sides of the subtraction circuit 16, and the output side of the σ divisor circuit 16 is connected to the sample eye-hold circuit 1.
A signal v3 is generated which corresponds to the value v1 stored at 4.15 and the VzO difference. The output signal V3 is a measurement signal proportional to the flow velocity in the tube 1.

増幅器9の出力例には制御回路6からの制御信号P1に
よって作動するスイッチS1が接続され、さらに抵抗R
1、コンデンサC1及び演算増幅器10からなる積分回
路11が接続されている。 積分回路11の出力側は加
算回路8の第2の入力側に接続されている。 加算回路
8、増幅器9、スイッチS1、積分器11で直流オフセ
ット電圧を除去する補償回路12を構成している。 さ
らに上記構成は第6図の従来回路において増幅器9と積
分器11の入力抵抗R1の間にスイッチS1を挿入した
ものである。
A switch S1 operated by a control signal P1 from the control circuit 6 is connected to the output example of the amplifier 9, and a resistor R
1, an integrating circuit 11 consisting of a capacitor C1 and an operational amplifier 10 is connected. The output side of the integrating circuit 11 is connected to the second input side of the adding circuit 8. The adder circuit 8, the amplifier 9, the switch S1, and the integrator 11 constitute a compensation circuit 12 that removes the DC offset voltage. Further, in the above configuration, a switch S1 is inserted between the input resistor R1 of the amplifier 9 and the integrator 11 in the conventional circuit shown in FIG.

スパイクノイズが発生する期間T1だけスイッチS1を
開放するごとにより、スパイクノイズを積分することに
よる運用の発生を防いだものである。
By opening the switch S1 only during the period T1 during which spike noise occurs, the occurrence of operations due to integration of spike noise is prevented.

第2図は第1図の各部の波形である。 elは入力信号
で、スパイクノイズが流速信号に重畳したものである。
FIG. 2 shows waveforms at various parts in FIG. 1. el is an input signal in which spike noise is superimposed on the flow velocity signal.

 C4はその出力波形を示す。C4 shows the output waveform.

まず流速信号elsだけの理想的な場合を時刻L1から
動作がスタートしたと仮定して説明する。
First, an ideal case with only the flow velocity signal els will be described assuming that the operation starts from time L1.

期間T1ではスイッチS1は開放されており、積分器1
1の出力e2Sも一定値(初期値)を保持するため、増
幅器9の出力e4s も一定値となる。 時刻t2でス
イッチS1が閉成すると、積分器11は正極性の出力e
4sを(:1−11+の時定数で積分して補償電圧e2
sを加算器8に加える。 C2sは期間TZにわたって
負方向に増加し、これにつれて増幅器9の出力e4sも
ゆっくりと零に近づく波形となる。 時刻t5でels
は負極性に変化し、スイッチS1は開放されるため、?
!償雷電圧時刻t3の値e2s(tj)を保持する。
During period T1, switch S1 is open and integrator 1
Since the output e2S of the amplifier 9 also maintains a constant value (initial value), the output e4s of the amplifier 9 also maintains a constant value. When the switch S1 is closed at time t2, the integrator 11 outputs a positive output e.
4s with a time constant of (:1-11+) to obtain the compensation voltage e2
Add s to adder 8. C2s increases in the negative direction over the period TZ, and accordingly, the output e4s of the amplifier 9 also has a waveform that slowly approaches zero. els at time t5
changes to negative polarity and switch S1 is opened, so ?
! The value e2s(tj) of the lightning compensation voltage time t3 is held.

このため時刻t3における増幅器9の出力e4sの変化
幅はelsの変化幅をA倍したものに等しい。
Therefore, the variation width of the output e4s of the amplifier 9 at time t3 is equal to the variation width of els multiplied by A.

期間T3ではスイッチS1が開放されているため、積分
器1jの出力は一定の値e2s(t3)を保持し、C4
sも一定値となる。 時刻℃4でスイッチS1が閉成す
ると積分器11は負極性の出力電圧e4sをCI・Ih
の時定数で積分して補償電圧2sを加算器8に加える。
During period T3, switch S1 is open, so the output of integrator 1j maintains a constant value e2s(t3), and C4
s also becomes a constant value. When the switch S1 is closed at time ℃4, the integrator 11 converts the negative polarity output voltage e4s to CI·Ih.
The compensating voltage 2s is added to the adder 8 by integrating with a time constant of .

 補償電圧e2sは期間T4の間中、C4sを積分した
結果、負極性のC2s (tx )からelsと逆極性
のe、+5(t5>となる。 この補償動作により、C
4sは期間T2の間中、ゆっくりと零に近づく波形とな
る。
As a result of integrating C4s during the period T4, the compensation voltage e2s changes from the negative polarity C2s (tx) to e, +5(t5>), which has the opposite polarity to els.
4s has a waveform that slowly approaches zero throughout the period T2.

以上は流速信号だけの説明であるが、elに直流分が含
まれている場合は、積分器11は増幅器9の出力e4と
して含まれる直流分を積分して加算器8に直流分に対す
る補償電圧e2を加えることにより出力e4に含まれる
直流分を除去する機能をもつ。
The above is an explanation of only the flow velocity signal, but if el includes a DC component, the integrator 11 integrates the DC component included as the output e4 of the amplifier 9 and sends the adder 8 a compensation voltage for the DC component. By adding e2, it has a function of removing the DC component included in the output e4.

これは第6図の回路とまったく同様である。This is exactly the same as the circuit shown in FIG.

次にスパイクノイズ引Nだけが入力された場合を説明す
る。 期間T1において、スパイクノイズeINが入力
した時、スイッチS1は開放されているため積分器11
は積分動作をせず出力82Nは零値に保持される。 こ
のため増幅器9の出力電圧は64N=A−elNに等し
い値となる。 時刻t2で入力CJNが零値になった瞬
間、積分器11の出力電圧e2Nも零値を保持している
ため、加算器8の2つの入力は供に零値である。 この
ため増幅器9の出力電圧64Nは零値となる。 この状
態でスイッチs1が閉成すると積分器11は零値を積分
することになり、出力e2Nは零のままである。 つま
りT1の期間中スイッチS+が開放しているため補償回
路は動作せずスパイクノイズelNを微分して、TZの
期間に運用が生じることはない、 後半周期のT3でも
、前半周期とまったく同様の動作で、負極性ノイズCI
Nが単純にA倍されて64Nとなる。 期間T4では出
力e4Nは零値となり運用は生じない。
Next, a case where only the spike noise subtraction N is input will be explained. During the period T1, when the spike noise eIN is input, the switch S1 is open, so the integrator 11
does not perform an integral operation and the output 82N is held at zero value. Therefore, the output voltage of the amplifier 9 has a value equal to 64N=A-elN. At the moment when the input CJN becomes a zero value at time t2, the output voltage e2N of the integrator 11 also holds a zero value, so the two inputs of the adder 8 both have a zero value. Therefore, the output voltage 64N of the amplifier 9 has a zero value. When the switch s1 is closed in this state, the integrator 11 integrates a zero value, and the output e2N remains zero. In other words, since the switch S+ is open during the period T1, the compensation circuit does not operate and differentiates the spike noise elN, and no operation occurs during the period TZ.The second half of the cycle, T3, is exactly the same as the first half. In operation, negative polarity noise CI
N is simply multiplied by A and becomes 64N. During the period T4, the output e4N becomes a zero value and no operation occurs.

以上のようにノイズelNが存在する期間T1又はT3
はスイッチS1が開放しているため積分器11は動作せ
ず、出力は常に零に保持される。
As mentioned above, the period T1 or T3 in which the noise elN exists
Since the switch S1 is open, the integrator 11 does not operate, and the output is always held at zero.

次に流速信号elsにスパイクノイズelNが重畳した
一般的な場合を考える。
Next, consider a general case where spike noise elN is superimposed on the flow velocity signal els.

この時の出力e4は前記e4sとC4Nを単純に加算合
成すればよく第2図の04として示す。 この合成され
た出力e4には期間T2.T4において運用は存在しな
いことはC4Nの説明から明らかである。
The output e4 at this time is shown as 04 in FIG. 2 by simply adding and combining the e4s and C4N. This synthesized output e4 has a period T2. It is clear from the explanation of C4N that there is no operation in T4.

以上のようにスパイクノイズが生じる期間だけスイッチ
S1を開放することにより、運用現象は生じることなく
、零点誤差のない正確な計測が可能となる。
By opening the switch S1 only during the period when spike noise occurs as described above, no operational phenomenon occurs and accurate measurement without zero point error is possible.

第2図の説明ではスイッチS1が開放している期間T1
及びT3はスパイクノイズが発生ずる期間に一致させた
が、これは説明を容易にするためで、これに限定されな
い。 第2図ではスパイクノイズを矩形波で表したが一
般的には鋭いピークをもった三角波にリンギング等を伴
った波形となり、ノイズが消滅する時点は明確でないた
め、スイッチS1の開放期間T1及びT2は少し大きめ
とする事が望ましい。
In the explanation of FIG. 2, the period T1 during which the switch S1 is open is
Although T3 and T3 are made to coincide with the period in which spike noise occurs, this is for ease of explanation and is not limited thereto. In Figure 2, the spike noise is expressed as a rectangular wave, but generally the waveform is a triangular wave with a sharp peak accompanied by ringing, etc., and since the point at which the noise disappears is not clear, the open period T1 and T2 of the switch S1 is It is desirable to make it a little larger.

これまで励磁電流のタイミングとして正、負2値の例で
説明したが、体1ヒ期間のある場合のタイミングを第3
図に示す。
Up to now, we have explained the timing of the excitation current using two values, positive and negative.
As shown in the figure.

第3図の■は休止期間のある励磁電流の波形で、etは
励磁の切換りごとにスパイクノイズが生じた入力信号波
形である。 この入力信号e1に対応して、第1図のス
イッチS1を制御するタイミング信号をPlで示す。 
この第3図のようにスパイクノイズが発生する回数は増
加するが、ノイズが発生する期間だけスイッチS1を開
放すれば目的を達することができる。
3 in FIG. 3 is a waveform of an excitation current with a pause period, and et is an input signal waveform in which spike noise occurs every time the excitation is switched. A timing signal for controlling the switch S1 in FIG. 1 corresponding to this input signal e1 is indicated by Pl.
Although the number of times spike noise occurs increases as shown in FIG. 3, the purpose can be achieved by opening the switch S1 only during the period when noise occurs.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明によれば、高速流体ノイズ等のランダムノイズ
が重畳する場合でも出力信号のバラツキが拡大されず、
しかも励磁電流の切換りに伴って生じるスパイクノイズ
により悪影響されることな(、直流オフセット電圧を補
償除去する事が可能となる。 そのため、低消費電力の
電磁流量計に用いて、広い計測範囲にわたって零点の安
定した電磁流量計を実現できるため有効である。
According to this invention, even when random noise such as high-speed fluid noise is superimposed, variations in the output signal are not amplified, and
Moreover, it is not adversely affected by the spike noise that occurs when switching the excitation current (and it is possible to compensate and eliminate the DC offset voltage. Therefore, it can be used in low power consumption electromagnetic flowmeters over a wide measurement range. This is effective because an electromagnetic flowmeter with a stable zero point can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の実施例を示すブロック図、第2図は第
1図の実施例のタイミングチャート、第3図は他の実施
例のタイミングチャート、第4図及び第6図は従来技術
のブロック図、第5図及び第7図は夫々第4図と第6図
の装置のタイミングチャートを示す。 3.4・・・励磁コイル、9・・・増幅器、11・・・
積分回路、12・・・補償回路、SI・・・積分回路の
入力を開放するスイッチ、C1・・・コンデンサ、R1
・・・抵抗
Fig. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a timing chart of the embodiment of Fig. 1, Fig. 3 is a timing chart of another embodiment, and Figs. 4 and 6 are conventional techniques. The block diagrams of FIGS. 5 and 7 show timing charts for the devices of FIGS. 4 and 6, respectively. 3.4... Excitation coil, 9... Amplifier, 11...
Integrating circuit, 12... Compensation circuit, SI... Switch that opens the input of the integrating circuit, C1... Capacitor, R1
···resistance

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、周期的に定常値が変化する直流磁界によって流体の
流量を計測する電磁流量計であって、増幅器の出力電圧
を積分回路によって積分し、この積分回路の出力電圧を
前記増幅器の入力側に逆極性となるように帰還すること
により、信号電圧に重畳する直流オフセット電圧を補償
する補償回路において、直流磁界の定常値の切換りに伴
って生じるスパイクノイズが発生する時間を含む期間、
前記積分回路の入力を開放することを特徴とする電磁流
量計。 2、積分回路の入力を開放する時間をスパイクノイズが
発生する期間だけとした特許請求の範囲第1項記載の電
磁流量計。 3、積分回路の時定数C_1・R_1を、直流磁界の定
常値が変化する周期より長く定めた特許請求の範囲第1
項又は第2項記載の電磁流量計。 4、電極に発生する信号電圧が、流速1m/Sec.当
たり10μV程度以下である特許請求の範囲第1項、第
2項又は第3項記載の電磁流量計。 5、電源として電池を用いた特許請求の範囲第1項、第
2項、第3項又は第4項記載の電磁流量計。
[Claims] 1. An electromagnetic flowmeter that measures the flow rate of fluid using a DC magnetic field whose steady-state value changes periodically, which integrates the output voltage of an amplifier using an integrating circuit, and calculates the output voltage of the integrating circuit. In a compensation circuit that compensates for the DC offset voltage superimposed on the signal voltage by feeding back the opposite polarity to the input side of the amplifier, the time period during which spike noise occurs due to the switching of the steady-state value of the DC magnetic field. period including,
An electromagnetic flowmeter characterized in that the input of the integrating circuit is opened. 2. The electromagnetic flowmeter according to claim 1, in which the input of the integrating circuit is opened only during the period when spike noise occurs. 3. Claim 1 in which the time constants C_1 and R_1 of the integrating circuit are set to be longer than the period in which the steady value of the DC magnetic field changes.
The electromagnetic flowmeter according to item 1 or 2. 4. The signal voltage generated at the electrode is set at a flow rate of 1 m/Sec. The electromagnetic flowmeter according to claim 1, 2, or 3, wherein the electromagnetic flowmeter has a voltage of about 10 μV or less. 5. An electromagnetic flowmeter according to claim 1, 2, 3, or 4, which uses a battery as a power source.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009257810A (en) * 2008-04-14 2009-11-05 Toshiba Corp Electromagnetic flowmeter
JP2010002320A (en) * 2008-06-20 2010-01-07 Keyence Corp Two-wire type electromagnetic flowmeter
JP2010237113A (en) * 2009-03-31 2010-10-21 Yamatake Corp Electromagnetic flowmeter

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