JPH03118419A - 電磁流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、２つの異なる周波数をもつ磁場を被測定流体
に印加しその流量を測定する電磁流量計に係り、特に被
測定流体が導管の中で空になったときに異常出力が生じ
ないように改良した電磁流量計に関する。

〈従来の技術〉 工業用の電磁流量計は従来がら商用電源を用いて励磁す
る商用周波の励磁方式が採用されてきた。

商用周波の励磁方式は、（イ）応答速度が早く低コスト
に出来る。（ロ）スラリ性の流体や低導電率の流体で発
生する流速と共に増加する低周波のランダムノイズ（以
下、フローノイズという）の影響を受けがたい、という
利点があるが、稼動状態で比較的に長期９例えば１日程
度の間、放置しておくとゼロ点が変動するという欠点が
ある。

このため、商用周波の１／２．あるいはこれ以下の低周
波で励磁する低周波励磁方式が採用されるようになった
。低周波励磁方式にすると周知のようにゼロ点の安定な
電磁流量計が得られる利点がある。しかし、励磁周波数
が低いのでフローノイズの周波数と近接し、このためフ
ローノイズの影響を受は易く、特に流速が大になるとこ
の影響が顕著になる。また、フローノイズの影響を軽減
するためにダンピングをかけると応答が遅くなる欠点を
有している。

そこで、特願昭６０−１９７１６８号（発明の名称：電
磁流量計）で提案されているように商用周波数の励磁電
流成分とこれより低い周波数の励磁電流成分を励磁コイ
ルに同時に流して複合磁場を形成する複合励磁方式が提
案されている。

そして、この複合磁場の印加のもとに測定流体を流すと
２つの周波数を含む信号電圧が発生する。

この信号電圧を商用周波数に基づいて弁別した高周波の
信号電圧と低い周波数に基づいて弁別した低周波の信号
電圧をそれぞれ大きな時定数を持つローパスフィルタと
ハイパスフィルタを介して出力し、更にこれらの出力を
加算して出力することにより高い周波数での励磁方式と
低い周波数の励磁方式の各々の利点を持つ出力を得てい
る。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、この様な電磁流量計では低週波側はスラ
リーノイズの影響を低減させるなめにローパスフィルタ
の時定数を大きくとる必要があり、これに伴なって出力
の応答をスムーズにするためにハイパスフィルタの時定
数も大きくとることになる。

この場合に、導管の中が空になると測定の状態に比べて
電極間のインピーダンスが極めて大きくなるので、外部
からこの大きなインピーダンスを介して微分状のノイズ
が混入する。この様な微分状のノイズが混入しても低周
波側は各信号のサンプリング間でこの微分ノイズがキャ
ンセルされる上に大きな時定数のためにその影響が出力
に現れないが、高周波側は各信号のサンプリング間でこ
の微分ノイズがキャンセルされずその上大きい時定数の
ためにこの影響が拡大され異常出力となるという問題が
ある。

〈課題を解決するための手段〉 この発明は、以上の問題点を解決するため、第１周波数
とこれより低い第２周波数の２つの異なった周波数を有
する磁場を供給する励磁手段と、この励磁手段により励
磁され流量に対応して発生する信号電圧を第１周波数に
基づいて弁別して出力する第１復調手段と、この第１復
調手段の出力を高域ろ波するハイパスフィルタと、信号
電圧を第２周波数に基づいて弁別して復調する第２復調
手段と、この第２復調手段の出力を低域ろ波するローパ
スフィルタと、ハイパスフィルタとローパスフィルタと
の各出力を加算的に合成する加算手段と、第１復調手段
の出力と第２復調手段の出力に関連した信号とが入力さ
れこれ等の偏差を演算しこの偏差が所定の値を越えたと
きに空信号を出力する偏差演算手段と、加算手段の出力
である流量信号が入力され空信号によりこの流量信号を
所定の状態にロックする出力手段とを具備するようにし
たものである。

く作　用〉 測定流体が空になったときには電極間のインピーダンス
が上昇してこれ等の間に外部から所定の周波数を有する
ノイズが混入する。

一方、第１復調手段側と第２復調手段側とではその復調
のベースとなる周波数が異なるので、所定の周波数を有
するノイズに対する減衰特性が大幅に異なっている。そ
こで、これ等の第１復調手段と第２復調手段の各出力端
から出力信号を取り出してこれ等の偏差を偏差演算手段
で演算し、この結果、所定の偏差を越えた偏差となると
きは空信号を出力手段に出力して流量信号を強制的に所
定の値に保持する。これにより、異常出力を防止する。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例について図面に基づいて説明する
。第１図は本発明の１実施例を示すブロック図である。

１０は電磁流量計の検出器の導管であり、絶縁性のライ
ニングがその内面に施されている。１１ａ、ｌｌｂは信
号電圧を検出するための電極である。１２は励磁コイル
であり、これによって発生した磁場が被測定流体に印加
される。励磁コイル１２には、励磁回路１３から励磁電
流Ｉ、が供給されている。

励磁回路１３は次のように構成されている。基準電圧Ｅ
１はスイッチＳＷ１を介して増幅器Ｑ１の非反転入力端
（＋）に印加され、その出力端はトランジスタＱ２のベ
ースに接続されている。トランジスタＱ２のエミッタは
抵抗Ｒ，を介してコモンＣＯＭに接続されると共に増幅
器Ｑ１の反転入力＠（−）に接続されている。コモンＣ
ＯＭとトランジスタＱ２のコレクタとの間には励磁電圧
ＥｓがスイッチＳＷ２とＳＷ３の直列回路とこれに並列
に接続されたスイッチＳＷ４と、ＳＷ、の直列回路を介
して印加される。励磁コイル１２はスイッチＳ　Ｗ　２
　、Ｓ　Ｗ　３の接続点とスイッチＳＷ４、ＳＷ５の接
続点にそれぞれ接続される。タイミング信号Ｓ、、Ｓ２
．Ｓ３はそれぞれスイッチＳＷ、、ＳＷ２とｓｗ、、ｓ
ｗ３とＳＷ４の開閉を制御する。

一方、信号電圧は電極１１ａ、ｌｌｂで検出され、前置
増幅器１４に出力される。前置増幅器１４でコモンモー
ド電圧の除去とインピーダンス変換がなされその出力端
を介して結合点１５に出方される。結合点１５における
信号電圧はスイッチＳＷ７を介して、或いは反転増幅器
Ｑ３とスイッチＳ前日の直列回路を介してそれぞれ小さ
な時定数をもつ低域Ｐ波器１６に印加されている。

これ等のスイッチｓｗ、　、ＳＷ８及び反転増幅器Ｑ３
などで低周波側の復調器ＤＥＭ１を構成している。

また、結合点１５における信号電圧はスイッチＳＷｇを
介して、或いは反転増幅器Ｑ４とスイッチＳＷ、　０の
直列回路を介してそれぞれ小さな時定数をもつ低域ろ波
器１７に印加されている。

これ等のスイッチＳＷ９　、ＳＷｔ　ｏ及び反転増幅器
Ｑ４などで低周波側の復調器ＤＥＭ２を構成している。

そして、スイッチＳＷｖ　、ＳＷ［！　、ＳＷｓ　、５
Ｗ１ｏはそれぞれタイミング回路１８からのタイミング
信号Ｓｖ　、Ｓｓ　、Ｓｓ　、Ｓ＋。で開閉される。低
域ろ波器１６の出力は大きな時定数をもつローパスフィ
ルタ１９を介して、低域ｒ波器１７の出力は可変利得増
幅器Ｑ５とハイパスフィルタ２０の直列回路を介してそ
れぞれ加算点２１で加算される。ローパスフィルタ１９
は抵抗器Ｒ１とコンデンサＣ１で構成され、ハイパスフ
ィルタ２０は抵抗器Ｒ２とコンデンサＣ２でそれぞれ構
成されている。さらに、加算点２１での加算出力はロー
パスフィルタ２２を介して出力回路２３に出力される。

なお、可変増幅器Ｑ５はローパスフィルタ１９の出力電
圧ｖＬとハイパスフィルタ２０の出力電圧ｖＨの大きさ
が等しくなるように調節するためのものである。

低域ろ波器１６の出力Ｎ［と低域ろ波器１７の出力ＮＨ
とはそれぞれ偏差演算回路２４に入力される。偏差演算
回路２４はこれ等の出力ＮしとＮＨとを比較してこれ等
の偏差ΔＥが所定の値を越えたときに空信号５ｅｔｌを
出力回路２３に出力する。

出力回路２３はローパスフィルタ２２の流量信号ＳＱを
所定のレベルに変換して出方端２５に出力する。

次に、第１図に示す電磁流量計の動作につき第２図に示
す波形図を参照して説明する。

タイミング信号Ｓ、は第２図（イ）で示すようにオン／
オフを繰返し、これにより基準電圧Ｅ１の増幅器Ｑ１の
非反転入力端（＋）への印加が制御される。一方、タイ
ミング信号Ｓ２　　（第２図（ロ））と３３　　（第２
図（ハ））により低周波でスイッチＳＷ２とＳＷ５、お
よびスイッチｓｗ３とＳＷ４が交互にオンとされるので
、第２図（ニ）に示すような低周波（周期：２Ｔ）と高
周波（周期二２ｔ）とが複合された励磁電流Ｉ、が流れ
る。

結合点１５における信号電圧は第２図（ホ）。

（へ）に示すタイミング信号ｓ７と８８でサンプリング
されるので、第２図（ト）に示す電圧がスイッチＳＷ７
の出力側に得られる。これを低域枦波器１６で平滑した
電圧がローパスフィルタ１９の出力側に得られる。

更に、結合点１５における信号電圧は第２図（チ）、（
す）で示すタイミングでタイミング信号ｓ、　、ｓ、Ｏ
によりサンプリングされるので、スイッチＳＷｇの出力
側には第２図（ヌ）で示す信号電圧が出力され、この信
号電圧は可変利得増幅器Ｑ５でその大きさが調節されて
ハイパスフィルタ１９を介して加算点２１に出力される
。

加算点２１で加算された各信号電圧はローパスフィルタ
２２で平滑されて流量信号ＳＱとして出力回路２３に出
力される。

導管１０の内部に測定流体が充満されているときは電極
１１ａ、ｌｌｂの間のインピーダンスが低いので低域Ｐ
波器１６．１７の出力端に現れるノイズによる電圧は極
めて低い、従って、出力ＮＬとＮ、は出力偏差演算回路
２４の偏差許容値の中にありその出力端から空信号５ｅ
ｌｌは出力されず、このため出力回路２３からは流量信
号ＳＱがレベル変換されてそのまま出力される。

これに対して、導管１０の内部の測定流体が空になった
ときは電［！　１１　ａ、ｌｌｂの間のインピーダンス
が極めて高くなり、所定の周波数を持つノイズが大きく
なる。このノイズはそれぞれ復調器ＤＢＭ１、ＤＢＭ２
に出力されるが、これ等の復調器ＤＥＭＩ、ＤＥＭ２の
周波数を弁別する機能は大きく異なっているので、これ
らの出力端にはそれぞれ異なった出力ＮＬとＮ、とじて
出力される。

偏差演算回路２４はこれ等の出力ＮＬとＮ、の偏差が所
定値を越えたときには、導管１０の中が空になったもの
としてその出力端から空信号Ｓｅｌを出力回路２３に出
力し、出力回路２３は例えば空信号Ｓｅｔが出力される
直前の流量信号Ｓ（１値に固定したり、ゼロ％側、或い
は１００％側に振れ切らせたりする。

なお、以上の説明では出力ＮＬとＮ、を低域ｒ波器１６
と１７の出力端で検出したが、これに限られず例えば復
調器ＤＥＭＩ、ＤＥＭ２の各出力端から検出しても良い
。

また、スラリーノイズが混入されたときにも出力ＮＬと
Ｎ）ｌに偏差が生じるが、これと区別するには例えば出
力ＮＬとＮＨの値をそれぞれ時間的に連続して検出した
ときにこれ等の差が所定の値よりも大きいときに導管１
０の内部が空になったものとして判断することにより区
別することができる。

〈発明の効果〉 以上、実施例と共に具体的に説明したように本発明によ
れば、導管の内部の流体が空になり大きなノイズが混入
しても、２周波励磁の低周波側の復調器と高周波側の復
調器の周波数弁別機能の相違を利用して、これ等の出力
に関連した出力の差に基づく簡単な構成により異常な流
量出力を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示すブロック図、第２図は
第１図における実施例の各部の波形を示す波形図である
。 １０・・・導管、１２・・・励磁コイル、１３・・・励
磁回路、１４・・・前置増幅器、１５・・・結合点、１
６．１７・・・低域ろ波器、１８・・・タイミング回路
、１９・・・ローパスフィルタ、２ｏ・・・ハイパスフ
ィルタ、２１・・・加算点、２３・・・出力回路、２４
・・・偏差演算回路、ＤＥＭＩ、ＤＢＭ２・・・復調器
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１周波数とこれより低い第２周波数の２つの異なつた
   周波数を有する磁場を供給する励磁手段と、この励磁手
   段により励磁され流量に対応して発生する信号電圧を前
   記第１周波数に基づいて弁別して出力する第１復調手段
   と、この第１復調手段の出力を高域ろ波するハイパスフ
   ィルタと、前記信号電圧を前記第２周波数に基づいて弁
   別して復調する第２復調手段と、この第２復調手段の出
   力を低域ろ波するローパスフィルタと、前記ハイパスフ
   ィルタと前記ローパスフィルタとの各出力を加算的に合
   成する加算手段と、前記第１復調手段の出力と前記第２
   復調手段の出力に関連した信号とが入力されこれ等の偏
   差を演算しこの偏差が所定の値を越えたときに空信号を
   出力する偏差演算手段と、前記加算手段の出力である流
   量信号が入力され前記空信号によりこの流量信号を所定
   の状態にロックする出力手段とを具備することを特徴と
   する電磁流量計。