JPH04220525A - Electromagnetic flow meter - Google Patents

Electromagnetic flow meter

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Publication number
JPH04220525A
JPH04220525A JP40498390A JP40498390A JPH04220525A JP H04220525 A JPH04220525 A JP H04220525A JP 40498390 A JP40498390 A JP 40498390A JP 40498390 A JP40498390 A JP 40498390A JP H04220525 A JPH04220525 A JP H04220525A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
period
excitation
rest period
voltage
Prior art date
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Pending
Application number
JP40498390A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuyoshi Koike
泰美 小池
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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Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
Priority to JP40498390A priority Critical patent/JPH04220525A/en
Publication of JPH04220525A publication Critical patent/JPH04220525A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain an electromagnetic flow meter which is not influenced by differential noise and not influenced by a residual magnetic field of a core. CONSTITUTION:A cycle comprises a first pause period, a first excitation period, a second pause period, a second excitation period wherein excitation is made in the same polarity as that in the first excitation period and a third pause period, and the next cycle performs excitation with the above third pause period as a first pause period and the above first excitation period, the second pause period and the third pause period repeated, wherein during the first pause period, the second pause period, the second excitation period and the third pause period, a first signal twice negative signal voltage, a second signal three times the voltage, a third signal twice the voltage and a fourth signal three times the negative voltage are detected and they are summed up.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、矩形波状の3値励磁を
行う電磁流量計に係り、特にコアに残留する残留磁場の
影響を除去した信号処理回路の改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electromagnetic flowmeter that performs rectangular waveform three-value excitation, and more particularly to an improvement in a signal processing circuit that eliminates the influence of a residual magnetic field remaining in the core.

【0002】0002

【従来の技術】図3は特開昭60−195418号「電
磁流量計」で開示されている従来の電磁流量計の構成を
示すブロック図である。図4はその動作を説明する波形
図である。以下、この発明の概要について説明する。
2. Description of the Related Art FIG. 3 is a block diagram showing the structure of a conventional electromagnetic flowmeter disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 195418/1988 entitled "Electromagnetic Flowmeter". FIG. 4 is a waveform diagram explaining the operation. The outline of this invention will be explained below.

【0003】1は励磁部であり、励磁コイル1aとコア
1bなどから成り立っている。2は導管であり、この中
に被測定流体が流される。導管2には電極3a、3bが
磁界Bと直角方向に配設されている。4と5は高インピ
−ダンスのバッフアアンプでありその入力端は電極3a
、3bに接続されている。6は同相雑音を除去する外部
抵抗R1〜R4を付した差動アンプでバッフアアンプ4
、5の出力を受ける。
[0003] Reference numeral 1 denotes an excitation section, which is composed of an excitation coil 1a, a core 1b, and the like. 2 is a conduit, into which the fluid to be measured flows. Electrodes 3a and 3b are arranged in the conduit 2 in a direction perpendicular to the magnetic field B. 4 and 5 are high impedance buffer amplifiers whose input terminals are connected to the electrode 3a.
, 3b. Buffer amplifier 6 is a differential amplifier equipped with external resistors R1 to R4 to remove common mode noise.
, 5 is received.

【0004】7は差動アンプの出力、8は差動アンプ7
の出力のサンプリング兼ねたアナログ/デジタル変換器
(以下、A/D変換器と略称する)である。9はマイク
ロプロセッサ(以下、CPUと略称する)、10はメモ
リ(ROM/RAM)、11は入出力ポ−ト(I/O)
、12はデジタル/アナログ変換器(以下、D/A変換
器と略称する)であり、これ等によりマイクロコンピュ
−タ13を構成している。14はアドレスバス、15は
デ−タバス、16は最終出力である。
7 is the output of the differential amplifier, 8 is the differential amplifier 7
This is an analog/digital converter (hereinafter abbreviated as an A/D converter) that also serves as a sampling of the output of the . 9 is a microprocessor (hereinafter abbreviated as CPU), 10 is memory (ROM/RAM), and 11 is an input/output port (I/O).
, 12 are digital/analog converters (hereinafter abbreviated as D/A converters), and these constitute a microcomputer 13. 14 is an address bus, 15 is a data bus, and 16 is a final output.

【0005】励磁コイル1aは直流定電流源17にスイ
ッチSW1−a、SW1−b、SW2−a、SW2−b
を介して接続されており、これ等のスイッチは励磁コイ
ル1aに図2(a)のごとくゼロ・正・ゼロ・負・ゼロ
の5つの期間T0〜T5で1周期となる矩形波の励磁電
流が流れるように入出力ポ−ト11を介したCPU9か
らのタイミング信号18により開閉される。これ等の周
期は全て同じ間隔とし、励磁周波数は例えば50/4H
zとする。
[0005] The excitation coil 1a is connected to a DC constant current source 17 by switches SW1-a, SW1-b, SW2-a, SW2-b.
These switches are connected to the excitation coil 1a as shown in Fig. 2(a), with a rectangular wave excitation current having one cycle in five periods T0 to T5 of zero, positive, zero, negative, and zero. It is opened and closed by a timing signal 18 from the CPU 9 via the input/output port 11 so that the current flow occurs. These periods are all the same, and the excitation frequency is, for example, 50/4H.
Let it be z.

【0006】差動アンプ6の出力7はCPU9の指定す
るタイミング、この例では図4(b)に示すごとく、励
磁期間T1、T3と休止期間T0、T4の各1回励磁電
流が変化する直前のタイミングt0、t1、t3および
t4でA/D変換器8によりサンプリングされ、そのデ
ジタル化されたデ−タがメモリ10に格納される。
The output 7 of the differential amplifier 6 is output at the timing specified by the CPU 9, in this example, as shown in FIG. 4(b), immediately before the excitation current changes once each during excitation periods T1 and T3 and rest periods T0 and T4. The data is sampled by the A/D converter 8 at timings t0, t1, t3, and t4, and the digitized data is stored in the memory 10.

【0007】CPU9はメモリ10に時系列的に得られ
たこれ等のデ−タに対し、デ−タを1つづつ更新しなが
ら各タイミングt0〜t4における4つのデ−タを1組
みとした演算を逐次行ってその演算出力を出力する。
[0007] The CPU 9 updates these data chronologically in the memory 10 one by one and sets four data at each timing t0 to t4 as one set. Performs calculations sequentially and outputs the calculation output.

【0008】電磁流量計の発信器の電極3a、3bには
図4(c)に示すような励磁電流の波形(図4(a))
に対応した信号電圧Vs、−Vsが発生している。さら
に図4(d)に示すように図4(a)の励磁電流がゼロ
である休止期間、例えばT0、T2、T4、T6にも発
信器のコア1bによる残留磁束Br、−Brと被測定流
体の流速により発生した雑音電圧が電極3a、3b間に
現れる。このような雑音電圧になるのは、コア1bの磁
気ヒステリシス曲線(B−H曲線)に起因し、休止期間
T0で残留磁束が−Brであるときには被測定流体の流
速に比例した−kVs(kは定数)の雑音電圧が発生し
、励磁期間T1の正励磁に至り、さらにゼロ励磁である
休止期間T2で正の残留磁束+Brとなり被測定流体の
流速に比例した+kVsになり、次に負の励磁期間T3
を経て休止期間T4に至りB−H曲線上の元の位置とな
り雑音電圧−kVsが発生するからである。つまり、信
号のサンプリング期間である休止期間T0〜休止期間T
4を周期としてB−H曲線上を1巡し、以下これを繰り
返している。
[0008] The electrodes 3a and 3b of the transmitter of the electromagnetic flowmeter have an excitation current waveform as shown in FIG. 4(c) (FIG. 4(a)).
Signal voltages Vs and -Vs corresponding to are generated. Furthermore, as shown in FIG. 4(d), during the idle period in FIG. 4(a) when the excitation current is zero, for example, T0, T2, T4, and T6, the residual magnetic flux Br, -Br due to the core 1b of the oscillator and the measured A noise voltage generated by the fluid flow rate appears between the electrodes 3a and 3b. Such a noise voltage is caused by the magnetic hysteresis curve (B-H curve) of the core 1b, and when the residual magnetic flux is -Br during the rest period T0, -kVs (k is a constant), a noise voltage is generated, leading to positive excitation during the excitation period T1, and then a positive residual magnetic flux +Br during the rest period T2, which is zero excitation, and +kVs proportional to the flow velocity of the fluid to be measured, and then a negative Excitation period T3
This is because, after passing through, it reaches the rest period T4, returns to its original position on the B-H curve, and generates a noise voltage -kVs. In other words, the pause period T0, which is the signal sampling period, to the pause period T
It makes one round on the B-H curve with a period of 4, and repeats this process thereafter.

【0009】図4(e)は電極と被測定流体との間に生
じる電気化学的雑音が時間的に一定の割合で増加してい
るときの電気化学的雑音を示している。サンプリングの
タイミングt0での電気化学的雑音の初期値をEとし、
これに対して各サンプリング時点(t1〜t6)では一
定の割合△Eで増加している場合である。
FIG. 4(e) shows the electrochemical noise generated between the electrode and the fluid to be measured, which increases at a constant rate over time. Let E be the initial value of electrochemical noise at sampling timing t0,
On the other hand, at each sampling time point (t1 to t6), it increases at a constant rate ΔE.

【0010】図4において、t0〜t6のタイミングに
よりCPU9の制御の下にA/D変換器8を介してサン
プリングされたデ−タV00〜V06は同図(c)に示
す被測定流体の流量と励磁電流とに比例した信号電圧、
同図(d)に示すコアの残留磁気と被測定流体の流量と
に比例した雑音電圧、同図(e)に示す電気化学的雑音
が重畳されたものであり、図中の値を用いれば各デ−タ
に含まれる成分は次の通りである。   V00=      −kVs+E       
                         
    (1)  V01=  Vs        
+E+  △E                  
          (2)  V02=      
  kVs+E+2△E              
              (3)  V03=−V
s        +E+3△E          
                  (4)  V0
4=      −kVs+E+4△E       
                     (5) 
 V05=  Vs        +E+5△E  
                         
 (6)  V06=        kVs+E+6
△E                       
     (7)これ等のサンプリング値はメモリ10
に順次格納される。格納されたこれ等のサンプリング値
から信号電圧Vsのみを算出する演算式は次の各場合に
よって異なる。
In FIG. 4, data V00 to V06 sampled via the A/D converter 8 under the control of the CPU 9 at timings t0 to t6 correspond to the flow rate of the fluid to be measured shown in FIG. 4(c). and a signal voltage proportional to the excitation current,
The noise voltage proportional to the residual magnetism of the core and the flow rate of the fluid to be measured, shown in (d) of the same figure, and the electrochemical noise shown in (e) of the same figure are superimposed, and if the values in the figure are used, The components included in each data are as follows. V00=-kVs+E

(1) V01=Vs
+E+ △E
(2) V02=
kVs+E+2△E
(3) V03=-V
s +E+3△E
(4) V0
4=-kVs+E+4△E
(5)
V05= Vs +E+5△E

(6) V06= kVs+E+6
△E
(7) These sampling values are stored in memory 10.
are stored sequentially. The arithmetic expression for calculating only the signal voltage Vs from these stored sampling values differs depending on the following cases.

【0011】(イ)正励磁の前のタイミングから開始す
る場合(t0〜t4) この場合の演算式は、演算結果をVpとすれば次の通り
となる。   Vp=−V00+2・V01−2・V03+V04
                (8)この式に前記
の(1)、(2)、(3)及び(5)式を代入すると、   Vp=4・Vs                
                         
       (9)となり、雑音が除去された信号電
圧のみとなる。
(a) When starting from the timing before positive excitation (t0 to t4) The arithmetic expression in this case is as follows, assuming that the arithmetic result is Vp. Vp=-V00+2・V01-2・V03+V04
(8) Substituting the above equations (1), (2), (3) and (5) into this equation, Vp=4・Vs

(9), and only the signal voltage from which noise has been removed is obtained.

【0012】(ロ)負励磁の前のタイミングから開始す
る場合(t2〜t6) この場合の演算式は、演算結果をVnとすれば次の通り
となる。   Vn=V02−2・V03+2・V05−V06 
               (10)この式に前記
の(3)、(4)、(6)及び(7)式を代入すると、   Vn=−4・Vs               
                         
    (11)となり、雑音が除去された信号電圧の
みとなる。 ここで、(イ)と(ロ)とを比較すると、正励磁の前の
タイミングから開始した場合と負励磁の前のタイミング
から開始した場合とでは、単にその演算出力の符号が変
化するだけであることが分かる。
(b) When starting from the timing before negative excitation (t2 to t6) The calculation formula in this case is as follows, assuming that the calculation result is Vn. Vn=V02-2・V03+2・V05-V06
(10) Substituting the above equations (3), (4), (6) and (7) into this equation, Vn=-4・Vs

(11), and only the signal voltage from which noise has been removed is obtained. Here, if we compare (a) and (b), we can see that the sign of the calculation output simply changes depending on whether it starts from the timing before positive excitation or from the timing before negative excitation. I understand that there is something.

【0013】これ等の演算式はメモリ10のROM内に
格納されており、CPU9の制御の基にこれ等の演算が
逐一実行されI/Oポ−ト11、D/A変換器12をそ
れぞれ介して順次出力V0される。
These calculation formulas are stored in the ROM of the memory 10, and these calculations are executed one by one under the control of the CPU 9 to control the I/O port 11 and D/A converter 12, respectively. The output V0 is sequentially outputted through the output terminals.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】ところで、被測定流体
と電極3a、3bからの信号リ−ド線などで形成される
磁界と直交する面積に励磁電流が切換わるときには微分
雑音が発生するが、以上の電磁流量計では、この点につ
いて格別考慮がなされていない。微分雑音をdとしてこ
の点を考慮すると、   V00´=      −kVs+E      
  +d                    (
1)´  V01´=  Vs        +E+
  △E+d                   
 (2)´  V02´=        kVs+E
+2△E−d                   
 (3)´  V03´=−Vs        +E
+3△E−d                   
 (4)´  V04´=      −kVs+E+
4△E+d                    
(5)´  V05´=  Vs        +E
+5△E+d                   
 (6)´  V06´=        kVs+E
+6△E−d                   
 (7)´となる。これを(8)式に対応する   Vp´=−V00´+2・V01´−2・V03´
+V04´    (8)´に代入すると、(9)式に
対応する   Vp´=4・Vs+4d            
                         
 (9)´を得る。この点は、Vnに対しても同様であ
り、微分雑音dは基本的には除去することができない。
By the way, differential noise is generated when the excitation current is switched to an area perpendicular to the magnetic field formed by the fluid to be measured and the signal leads from the electrodes 3a and 3b. In the above-mentioned electromagnetic flowmeters, no particular consideration has been given to this point. Considering this point, assuming that the differential noise is d, V00'= -kVs+E
+d (
1)'V01'=Vs +E+
△E+d
(2)'V02'=kVs+E
+2△E-d
(3)'V03'=-Vs +E
+3△E-d
(4)'V04'=-kVs+E+
4△E+d
(5)'V05'=Vs+E
+5△E+d
(6)'V06'=kVs+E
+6△E-d
(7)'. This corresponds to equation (8) Vp'=-V00'+2・V01'-2・V03'
+V04' When substituted into (8)', Vp'=4・Vs+4d, which corresponds to equation (9)

(9) Obtain '. This point is also the same for Vn, and the differential noise d basically cannot be removed.

【0015】この微分雑音を除去しようと思えば、図4
(f)の図から分かるように各期間T0〜T6を大きく
して、微分雑音の影響が消滅してから信号をサンプリン
グすれば良いが、この様にすると必然的に励磁電流は低
周波で駆動せざるを得ないこととなる。しかし、低周波
励磁をするとこの周波数帯域に流体の中にスラリなどが
介在するとこのスラリが電極に当ることによりフロ−ノ
イズが発生しこの影響が現れる。そこで、高周波励磁を
したいが、高周波励磁をすると大きな微分雑音が発生す
る。本発明はこれを除去しながら残留磁気の影響をも除
去することができることを目的とする。
[0015] If we want to remove this differential noise, Fig. 4
As can be seen from the diagram in (f), it is possible to increase each period T0 to T6 and sample the signal after the influence of differential noise disappears, but if this is done, the excitation current will inevitably be driven at a low frequency. I have no choice but to do so. However, when low-frequency excitation is performed, if slurry or the like is present in the fluid in this frequency band, this slurry hits the electrodes, causing flow noise and this effect appears. Therefore, we would like to use high-frequency excitation, but high-frequency excitation generates large differential noise. It is an object of the present invention to be able to eliminate the influence of residual magnetism while also eliminating this.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するために、コアを介して矩形波状の励磁を行い電
極間に発生する信号電圧を処理して流量信号として出力
する電磁流量計に係り、第1休止期間・第1励磁期間・
第2休止期間・第1励磁期間と同極性に励磁される第2
励磁期間・第3休止期間を1サイクルとし、次のサイク
ルは先の第3休止期間を第1休止期間として先の第1励
磁期間・第2休止期間・第3休止期間を繰り返す励磁手
段と、信号電圧を2倍に増幅して第1信号として出力す
る第1演算手段と、信号電圧を第1信号とは逆極性で3
倍に増幅して第2信号として出力する第2演算手段と、
信号電圧を第1信号とは逆極性で2倍に増幅して第3信
号として出力する第3演算手段と、信号電圧を第1信号
とは同極性で3倍に増幅して第3信号として出力する第
4演算手段と、第1休止期間・第2休止期間・第2励磁
期間・第3休止期間でそれぞれ第1信号・第2信号・第
3信号・第4信号を検出するタイミングを出力するタイ
ミング手段と、このタイミングで検出された第1信号か
ら第4信号までの各信号を用いて加算演算をして流量信
号として出力する加算演算手段とを具備し、コアに起因
する残留磁場と矩形波状の励磁により発生する微分雑音
との双方の影響を受けないようにしたものである。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides an electromagnetic flow rate that performs rectangular wave excitation through a core, processes a signal voltage generated between electrodes, and outputs it as a flow signal. Regarding the total, the first rest period, first excitation period,
The second rest period and the second excitation period are excited with the same polarity as the first excitation period.
An excitation means that repeats the first excitation period, the second rest period, and the third rest period with the excitation period and the third rest period as one cycle, and in the next cycle, the previous third rest period is the first rest period; a first arithmetic means for amplifying the signal voltage by two times and outputting it as a first signal;
a second calculation means for amplifying the signal twice and outputting it as a second signal;
a third arithmetic means for amplifying the signal voltage twice with a polarity opposite to that of the first signal and outputting the amplified signal voltage as a third signal; and a third calculating means for amplifying the signal voltage three times with the same polarity as the first signal and outputting the amplified signal voltage as a third signal. A fourth calculation means for outputting, and timings for detecting the first signal, second signal, third signal, and fourth signal in the first rest period, second rest period, second excitation period, and third rest period, respectively. and an addition calculation means that performs an addition calculation using each signal from the first signal to the fourth signal detected at this timing and outputs it as a flow signal, and the residual magnetic field caused by the core and the addition calculation means are provided. This is designed to avoid the influence of both differential noise and differential noise generated by rectangular wave excitation.

【0017】[0017]

【作  用】タイミング手段により第1休止期間・第2
休止期間・第2励磁期間・第3休止期間でそれぞれ第1
信号・第2信号・第3信号・第4信号を検出する。検出
された各信号は加算演算手段により加算演算を実行して
コアに起因する残留磁場と矩形波状の励磁により発生す
る微分雑音との双方の影響を受けない流量信号として出
力する。
[Operation] Timing means allows the first rest period and the second
During the rest period, second excitation period, and third rest period, the first
The signal, second signal, third signal, and fourth signal are detected. Each of the detected signals is subjected to an addition operation by the addition operation means, and is output as a flow rate signal that is not affected by both the residual magnetic field caused by the core and the differential noise generated by rectangular wave excitation.

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明の実施例について図を用いて説
明する。図1は本発明の1実施例の構成を示すブロック
図である。なお、図3、図4に示す従来の電流/圧力変
換装置と同一の機能を有する部分には同一の符号を付し
て適宜にその説明を省略する。
[Embodiments] Hereinafter, embodiments of the present invention will be explained with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of one embodiment of the present invention. Note that parts having the same functions as those of the conventional current/pressure converter shown in FIGS. 3 and 4 are denoted by the same reference numerals, and the explanation thereof will be omitted as appropriate.

【0019】励磁部1は励磁コイル1aとコア1bなど
から成り立っている。導管2の中に被測定流体が流され
る。導管2には電極3a、3bが磁界Bと直角方向に配
設されている。4と5は高インピ−ダンスのバッフアア
ンプでありその入力端は電極3a、3bに接続され、こ
れ等の出力端は同相雑音を除去するための差動増幅器2
0の各入力端に接続されている。
The excitation section 1 is composed of an excitation coil 1a, a core 1b, and the like. A fluid to be measured is flowed into the conduit 2 . Electrodes 3a and 3b are arranged in the conduit 2 in a direction perpendicular to the magnetic field B. 4 and 5 are high impedance buffer amplifiers whose input terminals are connected to electrodes 3a and 3b, and whose output terminals are connected to a differential amplifier 2 for removing common mode noise.
It is connected to each input terminal of 0.

【0020】差動増幅器20の出力端は、この出力端に
現れた出力電圧V1を3倍に増幅する増幅器21、出力
電圧V1を2倍に増幅する増幅器22、および出力電圧
V1の極性を反転するインバ−タ23の各入力端に接続
されている。さらに、インバ−タ23の出力端は、この
出力端に現れた反転電圧<V1>を3倍に増幅する増幅
器24、反転電圧<V1>を2倍に増幅する増幅器25
の各々の入力端に接続されている。
The output terminal of the differential amplifier 20 is connected to an amplifier 21 that triples the output voltage V1 appearing at this output terminal, an amplifier 22 that doubles the output voltage V1, and an amplifier 22 that amplifies the output voltage V1 twice, and an amplifier 22 that amplifies the output voltage V1 twice, and an amplifier 22 that inverts the polarity of the output voltage V1. The input terminals of the inverter 23 are connected to the respective input terminals of the inverter 23. Further, the output terminal of the inverter 23 is connected to an amplifier 24 that triples the inverted voltage <V1> appearing at this output terminal, and an amplifier 25 that amplifies the inverted voltage <V1> twice as much.
is connected to each input terminal of the .

【0021】増幅器21、22、24、25の各出力端
はこの出力端に現れた電圧を切換えるスイッチSW3、
SW4、SW5、SW6を含むマルチプレクサ26の各
スイッチの入力端にそれぞれ接続されている。このマル
チプレクサ26の各スイッチの出力端は共通に接続され
抵抗、コンデンサとスイッチで構成されたホ−ルド回路
27の入力端に接続されている。その出力端に現れた電
圧はA/D変換器、メモリなどの信号処理に必要な部分
を含むマイクロプロセッサ28に出力され、ここで必要
な信号処理がなされて出力端29に流量信号を出力する
Each output terminal of the amplifiers 21, 22, 24, and 25 is connected to a switch SW3 for switching the voltage appearing at the output terminal.
It is connected to the input end of each switch of the multiplexer 26 including SW4, SW5, and SW6. The output terminals of the respective switches of this multiplexer 26 are connected in common and connected to the input terminal of a hold circuit 27 composed of a resistor, a capacitor, and a switch. The voltage appearing at the output end is output to the microprocessor 28, which includes parts necessary for signal processing such as an A/D converter and memory, where the necessary signal processing is performed and a flow rate signal is output to the output end 29. .

【0022】励磁コイル1aは直流定電流源17にスイ
ッチSW1−a、SW1−b、SW2−a、SW2−b
を介して接続されており、これ等のスイッチは励磁コイ
ル1aに図2(a)のごとくゼロ・正・ゼロ・正・ゼロ
の5つの期間T0´〜T4´で最初の1周期、次の周期
はゼロ・負・ゼロ・負・ゼロの5つの期間T4´〜T8
´で1周期となりこれを繰り返す矩形波の励磁電流が流
れるようにタイミング回路30から出力されるタイミン
グ信号31により開閉される。
The exciting coil 1a is connected to the DC constant current source 17 by switches SW1-a, SW1-b, SW2-a, SW2-b.
These switches are connected to the excitation coil 1a in five periods T0' to T4', zero, positive, zero, positive, zero, as shown in Figure 2(a), for the first cycle and for the next cycle. The cycle has five periods T4' to T8: zero, negative, zero, negative, zero.
It is opened and closed by the timing signal 31 outputted from the timing circuit 30 so that a rectangular-wave excitation current that repeats one cycle at '' flows.

【0023】この他に、タイミング回路30はマルチプ
レクサ26のスイッチSW3〜6を切換えるタイミング
信号32もタイミング信号31と同期して出力している
。これ等のスイッチは、最初の1周期では、期間T0´
ではスイッチSW6をオン、期間T1´ではいずれのス
イッチもオフ、期間T2´ではスイツチSW3をオン、
期間T3´ではスイツチSW4をオン、期間T4´では
スイツチSW5をオンとする。次の1周期では、期間T
4´ではスイッチSW4をオン、期間T5´ではいずれ
のスイッチもオフ、期間T6´ではスイツチSW5をオ
ン、期間T7´ではスイツチSW6をオン、期間T8´
ではスイツチSW3をオンとする。
In addition, the timing circuit 30 also outputs a timing signal 32 for switching the switches SW3 to SW6 of the multiplexer 26 in synchronization with the timing signal 31. In the first cycle, these switches have a period T0'
Then switch SW6 is turned on, all switches are turned off during period T1', and switch SW3 is turned on during period T2'.
During the period T3', the switch SW4 is turned on, and during the period T4', the switch SW5 is turned on. In the next cycle, the period T
4', switch SW4 is turned on, period T5', both switches are turned off, period T6', switch SW5 is turned on, period T7', switch SW6 is turned on, period T8'.
Now turn on switch SW3.

【0024】以上の各スイッチの開閉によりホ−ルド回
路27には各周期で得られた信号の和の信号がホ−ルド
される。なお、ホ−ルド回路27のコンデンサは和の信
号が得られた後に短い期間マイクロプロセッサ28から
のタイミング信号33により一旦オンにされて電荷が放
電される。また、タイミング回路30はマイクロプロセ
ッサ28からの制御信号34により制御されてタイミン
グ信号31、32を出力している。
By opening and closing each of the switches described above, the hold circuit 27 holds a signal that is the sum of the signals obtained in each period. The capacitor of the hold circuit 27 is once turned on for a short period by the timing signal 33 from the microprocessor 28 after the sum signal is obtained, and the charge is discharged. Further, the timing circuit 30 is controlled by a control signal 34 from the microprocessor 28 and outputs timing signals 31 and 32.

【0025】次に、この様に構成された電磁流量計の動
作について図2に示す波形図を用いて説明する。図2(
a)は励磁波形、図2(b)は電極間に発生する電圧波
形、図2(c)は電気化学的雑音、図2(d)は信号サ
ンプリングの期間をそれぞれ示している。
Next, the operation of the electromagnetic flowmeter constructed in this manner will be explained using the waveform diagram shown in FIG. Figure 2 (
2(a) shows the excitation waveform, FIG. 2(b) shows the voltage waveform generated between the electrodes, FIG. 2(c) shows the electrochemical noise, and FIG. 2(d) shows the signal sampling period.

【0026】図2(a)に示すような励磁がなされてい
るときには、電極3a、3bには図2(b)に示すよう
に励磁電流の切換えに伴なって発生する微分雑音D、励
磁極性の状態によって決定されるコア1bのB−H曲線
の残留磁気に基づく直流の雑音電圧kVs、−kVsと
これに信号電圧Vsが重畳された電圧が発生する。従っ
て、最初の1周期においては、期間T0´で、    
              D−    kVs+E
+△E                    (1
2)  期間T2´で、                 −D+    kV
s+E+3△E                  
(13)  期間T3´で、                   D+Vs   
   +E+4△E                
  (14)  期間T4´で、                 −D+    kV
s+E+5△E                  
(15)となる。
When the excitation is performed as shown in FIG. 2(a), the electrodes 3a and 3b have differential noise D and excitation polarity generated as the excitation current is switched, as shown in FIG. 2(b). DC noise voltages kVs, -kVs based on the residual magnetism of the B-H curve of the core 1b determined by the state of the DC noise voltages kVs and -kVs and a voltage in which the signal voltage Vs is superimposed thereon are generated. Therefore, in the first cycle, in period T0',
D-kVs+E
+△E (1
2) During period T2', -D+ kV
s+E+3△E
(13) In period T3', D+Vs
+E+4△E
(14) During period T4', -D+ kV
s+E+5△E
(15).

【0027】そして、期間T0´ではスイッチSW6を
、期間T2´ではスイツチSW3を、期間T3´ではス
イツチSW4を、期間T4´ではスイツチSW5をそれ
ぞれオンとするので、ホ−ルド回路27にはS1=−2
x式(12)+3x式(13)+2x式(14)−3x
式(15)なる電圧が得られる。この式を演算すると、
        S1=2Vs+2kVs      
                         
 (16)となる。ここで第2項目は残留磁気によって
発生する電圧であるが、通常この残留磁気は急激な変化
を示さないので一定であり、またこのS1は微分雑音D
の影響を受けないことが分かる。
Then, the switch SW6 is turned on during the period T0', the switch SW3 is turned on during the period T2', the switch SW4 is turned on during the period T3', and the switch SW5 is turned on during the period T4'. =-2
x formula (12) + 3x formula (13) + 2x formula (14) - 3x
A voltage expressed by equation (15) is obtained. When you calculate this formula,
S1=2Vs+2kVs

(16). Here, the second item is the voltage generated by residual magnetism, but normally this residual magnetism does not show sudden changes and is constant, and this S1 is the differential noise D
It can be seen that it is not affected by

【0028】また、次の1周期では、期間T4´で、 
               −D+    kVs
+E+5△E                  (
17)  期間T6´で、                   D−    k
Vs+E+7△E                 
 (18)  期間T7´で、                 −D−Vs+   
   E+8△E                 
 (19)  期間T8´で、                   D−    k
Vs+E+9△E                 
 (20)となる。
[0028] Also, in the next cycle, in period T4',
−D+ kVs
+E+5△E (
17) In period T6', D-k
Vs+E+7△E
(18) In period T7', −D−Vs+
E+8△E
(19) In period T8', D-k
Vs+E+9△E
(20).

【0029】そして、期間T4´ではスイッチSW4を
、期間T6´ではスイツチSW5を、期間T7´ではス
イツチSW6を、期間T8´ではスイツチSW3をそれ
ぞれオンとするので、ホ−ルド回路27には  S2=
2x式(17)−3x式(18)−2x式(19)+3
x式(21)なる電圧が得られる。この式を演算すると
、        S2=2Vs+2kVs     
                         
  (22)となり、(16)式と同じ結果を得る。以
上の演算を繰り返して微分雑音Dの影響を受けない流量
信号を連続的に得ることができる。
Then, the switch SW4 is turned on during the period T4', the switch SW5 is turned on during the period T6', the switch SW6 is turned on during the period T7', and the switch SW3 is turned on during the period T8'. =
2x formula (17) - 3x formula (18) - 2x formula (19) + 3
A voltage expressed by x equation (21) is obtained. When calculating this formula, S2=2Vs+2kVs

(22) and obtains the same result as equation (16). By repeating the above calculation, a flow rate signal that is not affected by the differential noise D can be continuously obtained.

【0030】[0030]

【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、第1休止期間・第1励磁期間・第
2休止期間・第1励磁期間と同極性に励磁される第2励
磁期間・第3休止期間を1サイクルとし、次のサイクル
は先の第3休止期間を第1休止期間として先の第1励磁
期間・第2休止期間・第3休止期間を繰り返す励磁を行
い、第1休止期間・第2休止期間・第2励磁期間・第3
休止期間でそれぞれ信号電圧の負の2倍の第1信号・3
倍の第2信号・2倍の第3信号・負の3倍の第4信号を
検出しこれ等を加算演算するようにしたので、残留磁場
の影響を受けずに微分雑音を含まないようにすることが
できる。さらに、励磁周波数を高周波の領域まで拡張す
ることができるので、フロ−ノイズの影響も受けずまた
応答も速くすることができる。
As described above in detail with the embodiments, according to the present invention, the first rest period, the first excitation period, the second rest period, and the first excitation period are excited with the same polarity as the first excitation period. The second excitation period and the third rest period are set as one cycle, and in the next cycle, the previous third rest period is set as the first rest period, and excitation is repeated by repeating the previous first excitation period, second rest period, and third rest period. , first rest period, second rest period, second excitation period, third
The first signal 3 is twice the negative signal voltage during the pause period.
The second signal multiplied by two, the third signal multiplied by two, and the fourth signal multiplied by negative three are detected and added together, so that they are not affected by the residual magnetic field and do not contain differential noise. can do. Furthermore, since the excitation frequency can be extended to a high frequency region, it is not affected by flow noise and the response can be made faster.

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

【図1】本発明の1実施例の構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of one embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す実施例の動作を説明する波形図であ
る。
FIG. 2 is a waveform diagram illustrating the operation of the embodiment shown in FIG. 1;

【図3】従来の電磁流量計の構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a conventional electromagnetic flowmeter.

【図4】図3に示す電磁流量計の動作を説明する波形図
である。
4 is a waveform diagram illustrating the operation of the electromagnetic flowmeter shown in FIG. 3. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1  励磁部、 1a  励磁コイル 1b  コア 2  導管 3a、3b  電極 13  マイクロコンピュ−タ 17  直流定電流源 18  タイミング信号 21、22、24、25  増幅器 23  インバ−タ 26  マルチプレクサ 27  ホ−ルド回路 28  マイクロプロセッサ 30  タイミング回路 1 Excitation part, 1a Excitation coil 1b core 2 Conduit 3a, 3b electrode 13. Microcomputer 17 DC constant current source 18 Timing signal 21, 22, 24, 25 Amplifier 23 Inverter 26 Multiplexer 27 Hold circuit 28 Microprocessor 30 Timing circuit

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  コアを介して矩形波状の励磁を行い電
極間に発生する信号電圧を処理して流量信号として出力
する電磁流量計において、第1休止期間・第1励磁期間
・第2休止期間・前記第1励磁期間と同極性に励磁され
る第2励磁期間・第3休止期間を1サイクルとし、次の
サイクルは前記第3休止期間を前記第1休止期間として
前記第1励磁期間・第2休止期間・第3休止期間を繰り
返す励磁手段と、前記信号電圧を2倍に増幅して第1信
号として出力する第1演算手段と、前記信号電圧を前記
第1信号とは逆極性で3倍に増幅して第2信号として出
力する第2演算手段と、前記信号電圧を前記第1信号と
は逆極性で2倍に増幅して第3信号として出力する第3
演算手段と、前記信号電圧を前記第1信号とは同極性で
3倍に増幅して第3信号として出力する第4演算手段と
、前記第1休止期間・前記第2休止期間・前記第2励磁
期間・前記第3休止期間でそれぞれ前記第1信号・前記
第2信号・前記第3信号・前記第4信号を検出するタイ
ミングを出力するタイミング手段と、このタイミングで
検出された前記第1信号から第4信号までの各信号を用
いて加算演算をして流量信号として出力する加算演算手
段とを具備し、前記コアに起因する残留磁場と前記矩形
波状の励磁により発生する微分雑音との双方の影響を受
けないようにしたことを特徴とする電磁流量計。
Claim 1: In an electromagnetic flowmeter that performs rectangular wave excitation through a core, processes a signal voltage generated between electrodes, and outputs it as a flow signal, the electromagnetic flowmeter includes a first rest period, a first excitation period, and a second rest period. - The second excitation period and the third rest period, which are excited with the same polarity as the first excitation period, are one cycle, and the next cycle is the first excitation period and the third rest period, with the third rest period being the first rest period. excitation means that repeats a second rest period and a third rest period; a first calculation means that doubles the signal voltage and outputs it as a first signal; a second calculation means for amplifying the signal voltage twice and outputting it as a second signal; and a third calculation means for amplifying the signal voltage twice and outputting it as a third signal with a polarity opposite to that of the first signal.
a calculation means; a fourth calculation means for amplifying the signal voltage three times with the same polarity as the first signal and outputting the amplified signal as a third signal; timing means for outputting timings for detecting the first signal, the second signal, the third signal, and the fourth signal in the excitation period and the third rest period, respectively; and the first signal detected at this timing. and an addition calculation means for performing an addition calculation using each signal from to a fourth signal and outputting it as a flow rate signal, the residual magnetic field caused by the core and the differential noise generated by the rectangular wave excitation are both suppressed. An electromagnetic flowmeter characterized by being unaffected by.
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