JPH0415886B2 - - Google Patents

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JPH0415886B2
JPH0415886B2 JP16390083A JP16390083A JPH0415886B2 JP H0415886 B2 JPH0415886 B2 JP H0415886B2 JP 16390083 A JP16390083 A JP 16390083A JP 16390083 A JP16390083 A JP 16390083A JP H0415886 B2 JPH0415886 B2 JP H0415886B2
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JP
Japan
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flow rate
signal
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rate signal
frequency
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JP16390083A
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English (en)
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JPS6055230A (ja
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Hitoshi Akyama
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/56Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
    • G01F1/58Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters
    • G01F1/60Circuits therefor

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、電磁流量計発信器(以下、発信器と
略称する)からの流量信号に含まれるスラリ流体
に起因する雑音の影響を除去するように改良した
電磁流量計に関する。
〈従来技術〉 近年、電磁流量計は従来の商用周波励振形の電
磁流量計の欠点である磁束変化に基ずくゼロドリ
フト等の影響を除去するため励磁周波数を下げる
傾向にある。
しかし、スラリ流体を測定するときには励磁周
波数を極端に下げると第1図に示すような周波数
f(横軸)に対して雑音量(縦軸)が1/fで変
化する1/f雑音が増大し流量信号が揺動して安
定した動作を期待することが難かしい。
このようなときは零点の安定性を多少犠牲にし
ても1/f雑音に対して安定した動作を確保する
方が全体として好ましい。
〈発明の目的〉 本発明は、前記の従来技術に鑑み、1/f雑音
に起因する流量信号の揺動を検出しこの揺動の程
度に応じて励振周波数を自動的に変更して安定な
動作を確保することを目的とする。
〈発明の構成〉 この目的を達成する本発明の構成は、電磁流量
計であつて、発信器からの流量信号を順次サンプ
リングして前回までのサンプリング値の平均値を
算出し、前記平均値に対して上下の所定幅の範囲
に境界値を設定し、新たな流量信号値を前記境界
値と比較して前記の新たな流量信号値が前記の境
界値を越えたときに前記の新たな流量信号の揺動
の程度を判断して、この判断の結果に基づいて発
信器の励磁周波数を変更するようにして常に安定
な動作をするようにしたものである。
〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説
明する。
第2図は本発明に係る実施例の構成を示すブロ
ツク図である。1は発信器であり、測定管路2、
電極3a,3b、および励磁コイル4などからな
り、励磁コイル4は定電流源I、切替スイツチ
SW1- 1〜SW1 - 4および抵抗rを介して接続されて
いる。この切替スイツチはそれぞれ切替制御回路
5からの信号iで切替えられる。一方発信器1の
出力は高入力インピーダンス増幅器6を介してコ
ンデンサーChの一端に与えられる。コンデンサ
ーChの他端はスイツチSW2の切換片に接続され
ている。スイツチSW2の他の端子はそれぞれ抵
抗R1,R2,R3,……Roに接続され、その他端は
共通電位点Cに接続されている。このコンデンサ
Chと抵抗R1,R2,R3,……Roで各々フイルタを
構成している。
スイツチSW2の切換片はまたスイツチSW3
と接続され、このスイツチにより抵抗rに生じた
比較電圧と信号電圧が切替えられる。スイツチ
SW3の出力は信号のサンプリングを兼ねたアナ
ログ・デジタル変換器(以下、A/D変換器と略
称する)7に入力される。
8はマイクロプロセツサ(以下、CPUと略称
する)、9はメモリ(ROM/RAM)、10は入
出力ポート(I/O)、11はデジタル・アナロ
グ変換器(以下、D/A変換器と略称する)、1
2はアドレスバス、13はデータバス、14は流
量出力である。
メモリ9にはCPU8を制御するプログラムが
書込まれており、CPU8はこのプログラムに従
つてI/Oポート10より必要とされる信号電圧
や比較電圧を取り込んだり、あるいはメモリ9中
のRAMとの間でデータの授受を行なつたりしな
がら演算処理し、必要に応じて処理したデータを
I/Oポート10へ出力する。D/A変換器11
はI/Oポート10より与えられるデータをアナ
ログ信号に変換して出力する。
I/Oポート10は切替制御回路5へ励磁電流
の切替のタイミングを決める制御信号S1を送
り、これにより励磁電流の励振周波数が決められ
る。制御信号S1の周波数に対応してA/D変換
器7での信号電圧のサンプリング周波数も変更さ
れる。また、I/Oポート10からは制御信号S
2を出し、これによりスイツチSW2を切替えて
フイルタ定数を変更する。さらにI/Oポート1
0はスイツチSW3を切替える制御信号S3を出
し、信号電圧と比較電圧Vrとを切替える。
次に以上のように構成された電磁流量計の動作
について説明する。
(全体の動作) 第3図は全体の動作を示すフローチヤート図で
ある。先ずステツプとして第2図におけるコン
デンサChと各抵抗R1,R2,……Roで構成される
フイルタの抵抗をn=1に設定する。この時フイ
ルタの遮断周波数はf1=1/2πR1Chとなる。
次にステツプとして、このフイルタの遮断周
波数f1に対応して、これよりも高い周波数F1(=
αf1,α=2〜10)になるように励磁電流の周波
数を設定する。これは実際のフイルタ特性が第4
図の実線で示す特性となつており、点線で示すご
とく急峻なカツトオフ特性を有していないからで
ある。
n=1に対応する励磁周波数に設定した後はこ
の励磁周波数に基づいて後述するステツプで示
す雑音判定を含む信号処理が実行される。
ステツプでの信号処理の結果、雑音が少ない
と判断されれば、そのまま流量出力を出す。雑音
が大きいと判断されれば、ステツプに移行し、
ステツプでメモリ9中のROMによりあらかじ
め設定した数のフイルタ数の中に入つているか否
かを判断する。所定の数nの中に入つていれば、
ステツプに戻りスイツチSW2をn=2に切替
えてフイルタの遮断周波数を変更し、これに伴な
い励磁周波数を変えて再度ステツプで示す信号
処理を行なう。所定の数nを越してしまつたとき
はフイルタの切替えが出来ないので、警報を出し
処理をストツプする。
ここで、フイルタを用いてこれを切替えている
のは次の理由によるものである。A/D変換器7
に含まれているサンプリング動作にはフイルタ特
性があり、サンプリング周波数以下の周波数成分
には感度を持たない。このサンプリング周波数と
励磁周波数とは一定の関係があるので、励磁周波
数を変更すればこれに伴ないフイルタ特性も自動
的に変更される。従つて本来フイルタは不要であ
る。しかし、励磁周波数よりも低い周波数の雑音
でも高入力インピーダンス増幅器6を飽和させる
程の大きな雑音が入力されると高調波成分が生
じ、この成分にA/D変換器7が応答するのであ
らかじめコンデンサChと抵抗R1.R2〜Roで構成さ
れるフイルタによりこの高調波成分を除去してい
る。このため励磁周波数に対応してフイルタ定数
を変更しているのである。
(信号処理の動作) 次に第3図におけるステツプの信号処理の動
作について説明する。
第5図は信号処理の動作を示すフローチヤート
図である。第6図の波形図を用いて説明する。
先ず第5図の〜ステツプで示す信号処理プ
ログラムについて説明する。
メモリ9のROM中に書き込まれた励磁電流の
制御プログラムにより指定されたタイミングで切
替制御回路5を制御して切替スイツチSW1-1
SW1-4を切替えて第6図aのごとき励磁電流Ifを
作つて発信器1を3ステート状態で励磁する。こ
れに伴ない抵抗rには第6図bに示す波形の比較
電圧Vrが発生する。流体が測定管路2に流れる
と励磁電流とほぼ同じ波形の第6図cに示す流量
信号が得られる。この流量信号は第6図dに示す
t1,t2,t3及びt4のタイミングで4個のサンプル
値S1〜S4が1サイクル分としてA/D変換器より
読込まれRAM内に記憶される。この様にして記
憶されたサンプルデータはCPU8により例えば
次式に示す演算がなされ緩慢な直流雑音が除去さ
れ流量信号E1とされる。
E1=S1+S2−S3−S4 この様な演算が繰り返し実行され各サイクルご
との流量信号Enが次ぎ次ぎに得られる。
一方比較電圧Vrは流量信号Enのサンプル周期
に対して10倍から20倍の周期のCPU8からの制
御信号S3によりスイツチSW3が比較電圧側へ
切替えられて、比較電圧が割り込みによりA/D
変換器7に取り込まれ、デジタル変換されてメモ
リ9のRAM中に記憶される。
この様にして得られた流量信号Enと比較電圧
VrとはCPU8によりEn/Erの割り算が施され電
圧変動が除去された流量信号Esとされる。
次に第5図のステツプ〜の窓処理について
説明する。
前記の様に処理された流量信号Esに対して前
回までの流量信号の平均値の上下一定幅の範囲に
上下の境界値を設定し、設定された上下の境界値
Cに対して新たに受信した流量信号Esと前回ま
でに受信した流量信号Es-1の平均値-1とを比較
判断する。即ち、新たに受信した流量信号Esと、
前回までに受信した流量信号の平均値-1との差
の絶対値である|Es−-1|が前記の境界値C
より小さい場合には、新たに受信した流量信号
Esにはスラリーに起因する直流電位の突変はな
いものと判断し、新たな流量信号Esを流量出力
として出力する。新たな流量信号Esと前回まで
の流量信号の平均値-1との差の絶対値|Es−
Es-1|が境界値Cより大きい場合には直流電位の
突変があつたと判断され次の揺動検出プログラム
に移行する。
第5図のステツプ〜の揺動検出プログラム
について説明する。
前記の窓処理の結果、直流電位の突変があつた
ものと判断された場合には、メモリ9のRAM中
にカウンタMのエリアが設けられているのでこの
部分のカウント内容を+1とする。このカウント
内容に対応して、RAM中にカウンタMとは別の
カウンタLのエリアが設けられているので、この
カウント内容を+1とする。次に新たな流量信号
Esの変化方向と前回受信した流量信号の変化方
向とを比較し、同じ方向でない場合には直流電位
の突変による変化と判断してカウンタLの内容を
リセツトする。即ち、カウンタMの内容は流量の
急速な変化によつて境界値Cを越えたときも直流
電位の突変により境界値Cを越えたときも共にカ
ウントされその内容が更新されるのに対して、カ
ウンタLの内容は境界値Cを越えたもののうち直
流電位の突変によるものはリセツトして流量変化
に基づく場合のみがカウントされる。これは直流
電位の突変による電位変化は流量の変化に比べて
短かくパルス状に変化するので、流量信号の同一
方向への変化は流量変化と判断されるのに対して
直流電位の突変による変化はその変化方向が反対
であるという点に着目して判断するためである。
従つて、流量信号の変化方向が同じ場合つまり流
量変化と判断される数がカウンタL中に記憶され
る。ROMにはカウンタLのカウント値がROM
で設定した設定値K1に達しているか否かの判断
プログラムが書き込まれており、この判断プログ
ラムの実行により設定値K1に達していないとき
はステツプに戻り、今までの処理が繰り返し実
行される。ステツプに戻る際に、流量出力とし
ては前回受信した流量信号を出力する。これは流
量信号が境界値を越えた場合であるので前回の流
量信号を出力した方が妥当と判断されるためであ
る。
メモリ9のRAM中にはまたカウンタPのエリ
アが設けられており、カウンタLのカウント値が
ROMで設定する設定値K1に達したときは、この
カウンタPの内容を+1に更新する。同時にカウ
ンタLの内容をリセツトして初期状態に復帰させ
る。従つてカウンタPには同一方向の流量信号の
変化の回数つまり流量変動の回数が記憶されるこ
とになる。
以上のようにしてカウンタMには流量信号の変
化の回数、カウンタPには流量変動の回数が記憶
されているので、これらの値を用いてCPU8に
よりM/Pの演算を施すと、その結果Qは流量変
動に対する流量信号の変化の回数の割合を指称す
ることになる。Qの値が小さいときには流量変動
が多いためPの値も大きくなつたと判断し、Qの
値が大きいときには流量変動がないにもかかわら
ずMが多くなつたと判断できる。従つてQの値に
より直流電位の突変の程度を判断することができ
る。
次に、第5図のフローチヤートのステツプ〜
で示す揺動判断について説明する。
これは、直流電位の突変の程度が許容できる範
囲内か否かを判断するものである。前記の許容値
K2とこの判断プログラムはROM中に格納されて
いる。Qの値がこの許容値K2と等しいかまたは
小さいときは前記のフローチヤートのステツプ
に戻り今までの処理が繰り返される。しかし、Q
の値がK2を越えたときは直流電位の突変の程度
が許容できないこととなり、第3図のフローチヤ
ートのステツプのプログラムに移行する。
なお、以上の実施例においては励磁周波数を雑
音の程度に応じてそのつど変更したが、これを定
期的に変更する様にしても良い。また、雑音の量
が小さい状態が続く場合には定期的に励磁周波数
を下げて来る様にすることもできる。
〈発明の効果〉 以上の如く実施例を通じて具体的に説明した様
に本考案によれば通常の状態では充分低い周波数
で励磁して安定な信号を検出しながら、スラリー
雑音が大きくなつた場合には自動的に励磁周波数
を上げて耐雑音性を向上させることが出来るので
安定な動作を確保することが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は周波数に対する雑音量との関係を示す
グラフ、第2図は本発明の実施例の構成を示すブ
ロツク図、第3図は第2図の実施例の全体の動作
を示すフローチヤート図、第4図はフイルターの
特性を示す図、第5図は雑音判定を含む信号処理
のフローを示すフローチヤート図、第6図は流量
信号をサンプルするタイミングを示すタイミング
図である。 1……発信器、4……励磁コイル、5……切替
制御回路、6……高入力インピーダンス増幅器、
7……A/D変換器、8……CPU、9……メモ
リ、10……入出力ポート、11……D/A変換
器、14……流量出力、S1,S2,S3……制
御信号、C……境界値。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 発信器からの流量信号を順次サンプリングし
    て前回までのサンプリング値の平均値を算出し、
    前記平均値に対して上下の所定幅の範囲に境界値
    を設定し、新たな流量信号値を前記境界値と比較
    して前記の新たな流量信号値が前記の境界値を越
    えたときに前記の新たな流量信号の揺動の程度を
    判断して、この判断の結果に基づいて発信器の励
    磁周波数を変更するようにしたことを特徴とする
    電磁流量計。
JP16390083A 1983-09-06 1983-09-06 電磁流量計 Granted JPS6055230A (ja)

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JPS6055230A JPS6055230A (ja) 1985-03-30
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JPS61155820A (ja) * 1984-12-28 1986-07-15 Toshiba Corp 電磁流量計
JPH04308198A (ja) * 1991-04-02 1992-10-30 Takasago Thermal Eng Co Ltd 荷揚げ装置
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US7688057B2 (en) * 2007-07-10 2010-03-30 Rosemount Inc. Noise diagnosis of operating conditions for an electromagnetic flowmeter

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JPS6055230A (ja) 1985-03-30

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