JPH0422452B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば各種化学プロセスにおいて、
パイプを通じて供給される水、その他導電性を有
する各種流体の流量を測定する場合に用いられる
電磁流量計に関する。

〔従来の技術〕

一般にこの種の電磁流量計は、励磁コイルに一
定周期の交番電流からなる励磁信号を供給する手
段と、発生される磁界に対し直交しかつ測定対象
の流れを挟んで配置された検出電極間に得られる
電位差を検出する変換器と、その出力を励磁信号
に同期したタイミングでサンプリングする手段
と、サンプリング値から最終的な出力を演算する
手段とから構成されるが、周囲を取りまく商用電
源の作用によるノイズを除去するためには当該商
用電源に同期させて励磁を行ないサンプリングす
ることが有効であることから、従来励磁周波数は
商用電源周波数が50Hzの場合で最大25Hzとされて
いた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、電磁流量計に対する外的ノイズの大き
いものとして、さらに両検出電極間に現われる電
気化学的分極作用による電位の時間的変化に起因
するノイズがある。このノイズは、通常０〜2V、
0.1Hz程度の電圧および周波数成分を有し、一般
の流体では変換器の初段入力部に交流増幅器を設
置することにより除去できる程度であるが、イオ
ン化傾向の高い特殊流体等においては、このノイ
ズが時として０〜10Hz程度の幅で変化することが
あり、特に励磁周波数が近い場合には上述した方
法では十分にカツトできず、それが出力にふらつ
きとなつて現われるという問題があつた。第４図
はその一例を示したもので、図中イがイオン化傾
向の高い特殊流体であるが、図中ロで示した普通
流体に比較して出力が大きく変動していることが
わかる。

〔問題点を解決するための手段〕

このような問題点を解決するために、本発明
は、商用電源周波数以上の周波数を有しかつ商用
電源波形と当該商用電源波形の１周期ごとに同期
する、つまり当該１周期ごとに同一の波形を繰り
返す波形の、商用電源波形ｍ（ｍは３以上の整数）
周期のうちｎ（ｎはｍ＞2nを満たす１以上の整
数）周期間のみを反転させてなる励磁信号で励磁
を行ない、上記反転させた周期と反転させない周
期間の励磁信号に対して同一のタイミング、つま
り当該周期間の開始から同一時間経過後のタイミ
ングでサンプリングを行ない、そのサンプリング
値から上記両周期間における出力の差を求めるよ
うにしたものである。

〔作用〕

商用電源波形と特定の関係をもたせることによ
り商用電源ノイズを除去した出力が得られるため
高速励磁が可能となり、その結果電気化学的分極
作用に起因するノイズの影響も抑えることができ
る。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図で
ある。同図において１は測定対象の流体が流れる
管、２Ａ，２Ｂは管１の内面に流れを挟んで対向
するように配置された検出電極、３は励磁コイル
であり、励磁コイル３に一定周期の交番電流から
なる励磁信号を与えることにより、両検出電極２
Ａ，２Ｂにｅで示すような信号起電力ｅが得られ
る。なお、e_Nは電気化学的分極作用に起因するノ
イズを等価的に示したものである。すなわち、励
磁スイツチング回路４は、第２図に示すように４
個のスイツチSW１〜SW４を備え、制御回路５
からの制御信号CNT１，CNT２によりこれらを
開閉することによつて定電流源６から励磁コイル
３に供給される電流を反転制御する。一方、両検
出電極に得られた起電力は、変換器７内において
増幅された後、その差電圧がサンプリング回路８
に送られる。サンプリング回路８は、上記制御回
路５からの制御信号に基いて所定のタイミングで
変換器出力をサンプリングし、デイジタルデータ
に変換して制御回路５に送る。ここで、制御回路
５は周知マイクロプロセツサ等のプロセツサユニ
ツトを備えたマイクロコンピユータによつて構成
され、水晶発振器等からなる第１の基準クロツク
発生回路９が出力する高周波のクロツク信号と、
第２の基準クロツク発生回路１０が出力する商用
電源周波数のクロツク信号とから制御信号CNT
１，CNT２を作成して励磁スイツチング回路４
に送出するとともに、当該制御信号に対し特定の
タイミングでサンプリング回路８にサンプリング
信号を送出する一方、サンプリング回路８から送
られるサンプリングデータに所定の演算を施し、
最終的な出力データを求める。

上記構成において、第３図に示すような励磁を
行なう。すなわち第３図は商用電源波形（同図
ａ）に対する休止期間を有する正・負の矩形波か
らなる励磁信号波形（同図ｂ）の関係を示したも
のであるが、同図から明らかなように、励磁信号
は商用電源周波数と同じ周波数をもち、したがつ
て商用電源波形と、当該商用電源波形の１周期ご
とに同期する、つまり当該１周期ごとに同一波形
を繰り返す波形のうち、商用電源波形のｍ＝４周
期内のｎ＝１周期間のみを極性反転させてなる波
形を有している。

これに対し、上記反転させた周期と反転させな
い周期間の励磁信号に対して、当該周期間の開始
からt₁、t₃t₅、t₇のタイミングおよび励磁信号の
極性が反対となるt₂、t₄、t₆、t₈のタイミングで
サンプリングを行なつた場合、各サンプリング電
位をs₁〜s₈、それらに含まれる商用電源ノイズを
e_r1〜e_r8として、まず反転させた第１周期内の出
力e₁と反転させない第２周期内の出力e₂とは次式
で求められる。

e₁＝（s₁＋e_r1）−（s₂＋e_r2） e₂＝（s₃＋e_r3）−（s₄＋e_r4） ここで、励磁信号は商用電源波形に対して基本
的に１周期ごとに同期をとつているから、t₁＝
t₃、t₂＝t₄とした場合、e_r1〜e_r4には次の関係が成
立する。

e_r1＝e_r3、e_r2＝e_r4 したがつて、第１周期内の出力に対する２周期
内の出力の差e_OUT2を求めると、 e_OUT2＝（e₂＋e₁） ＝（s₃＋s₄）＝（s₂−s₁）＋e_r3−e_r4−e_r1＋e_r2 ＝（s₃−s₄）＋（s₂−s₁） となる。

次に第１周期内の出力に対する第３周期内の出
力差e_OUT3は、t₁＝t₅、t₂＝t₆、つまりe_r1＝e_r5、e_r2
＝e_r6として、 e_OUT3＝s₃−e₁ ＝（s₅−s₆）＋（s₂−s₁）＋e_r5−e_r6−e_r1＋e_r2 ＝（s₅−s₆）＋（s₂−s₁） となる。

同様に、第１周期内の出力に対する第４周期内
の出力差e_OUT4は、t₁＝t₇、t₂＝t₈、つまり、e_r1＝
e_r7、e_r2＝e_r8として、 e_OUT4＝e₄−e₁ ＝（s₇−s₈）＋（s₂−s₁）＋e_r7−e_r8−e_r1＋e_r2 ＝（s₇−s₈）＋（s₂−s₁） となり、e_OUT2、e_OUT3、e_OUT4の３出力はいずれも
商用電源ノイズe_r1〜e_r8を含まない流量出力が得
られる。

なお、上述した実施例では第１ないし第４周期
間の各出力e₁〜e₄を個別に計算したが、 e_OUT＝e₂＋e₃＋e₄−3e₁ として一括して計算することにより、制御回路５
のプロセツサユニツトで実行すべきプログラムを
簡略にすることができる。

上述した実施例では、商用電源波形のｍ＝４周
期のうちｎ＝１周期期間のみを他に対して反転さ
せた波形の励磁信号を用いたが、ｍ＞2nの関係
が保たれる限り、ｍとｎの組合せは任意である。

また、上述した実施例では商用電源波形と同じ
周波数をもつ励磁信号を用いたが、商用電源波形
の１サイクル内に励磁サイクルはいくつあつても
よい。

さらに、t_k＝t_k+2（第３図の例ではｋは１〜４）、
つまり、商用電源波形の各周期間で同一のタイミ
ングでサンプリングを行なうという条件さえ満た
せば、商用電源波形の１周期内で非対称な（例え
ば第３図においてT₁≠T₂またはW₁≠W₂）波形
を有する励磁信号を用いてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、商用電
源周波数以上の周波数を有しかつ商用電源波形と
当該商用電源周波数の１周期ごとに同期する波形
の、商用電源波形ｍ周期のうちｎ（ｍ＞2n）周期
間のみを反転させてなる休止期間を有する正・負
の矩形波の励磁信号で励磁を行ない、反転周期と
非反対周期間の励磁信号に対して同一のタイミン
グでサンプリングを行ない、両周期間の出力の差
を演算するようしたことにより、電気化学的分極
作用に起因するノイズおよび商用電源ノイズのい
ずれにも影響されない流量出力を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図、
第２図はその一部詳細回路図、第３図は励磁信号
波形とサンプリングのタイミングを説明するため
の波形図、第４図は電気化学的分極作用によるノ
イズの影響を説明するための出力波形図である。 １……管、２Ａ，２Ｂ……検出電極、３……励
磁コイル、４……励磁スイツチング回路、５……
制御回路、６……定電流源、７……変換器、８…
…サンプリング回路、９，１０……基準クロツク
発生回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 励磁コイルに一定周期の交番電流からなる励
   磁信号を供給する励磁信号発生手段と、上記励磁
   コイルによつて発生される磁界に直交しかつ流れ
   を挟んで対向して配置された検出電極間に得られ
   る電位差を検出する変換器と、この変換器の出力
   を上記励磁信号に同期した所定のタイミングでサ
   ンプリングするサンプリング手段と、得られたサ
   ンプリング値を演算処理する信号処理手段とを備
   えた電磁流量計において、励磁信号発生手段は、
   商用電源周波数以上の周波数を有しかつその商用
   電源波形と当該商用電源波形の１周期ごとに同期
   する波形の、商用電源波形ｍ周期（ｍは３以上の
   整数）のうちｎ周期（ｎはｍ＞2nを満たす１以
   上の整数）間のみを反転させてなる波形を有する
   休止期間をもつ正・負の矩形波の励磁信号を発生
   し、サンプリング手段は、上記反転させた周期と
   反転させない周期間の励磁信号に対して同一のタ
   イミングでサンプリングを行ない、信号処理手段
   は、各サンプリング値から上記反転させた周期と
   反転させない周期とにおける出力の差を求めるこ
   とを特徴とする電磁流量計。