JPH0450502Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本考案は電磁流量計に関し、特に管路に絶縁性
のライニング材を有しないライニングレス電磁流
量計に使用して有用な考案に関する。

＜従来技術＞ 電磁流量計は一般に流量に対応して導管内に発
生した信号電圧が導電性の導管で短絡されるのを
防ぐために導管の内面を絶縁性のライニング材で
ライニングしている。しかし、最近はライニング
材の変形による事故等を防止するためライニング
のない電磁流量計が提案されている。かかる従来
の電磁流量計の実施例を第１図に示す。導電性管
路１に被測定流体２が満され、この導電性管路を
横断して磁界Ｂが印加されている。被測定流体２
が流れると測定電極３ａ，３ｂに信号電圧が発生
する。信号電圧は増幅器４ａ，４ｂの非反転入力
端に与えられて増幅され、その出力端５ａ，５ｂ
に現われた電圧により測定電極３ａ，３ｂの近傍
の導電性管路１に固定された給電電極６ａ，６ｂ
を介して接地電極Ｇに電流を流し、導電性管路１
に電位分布を形成する。この様にして形成された
電位分布の測定電極近傍の電位は測定電極３ａ，
３ｂと給電電極６ａ，６ｂとの間の導電性間路１
に固定された管電位電極７ａ，７ｂで検出されて
増幅器４ａ，４ｂの反転入力端に帰還され平衡し
た状態で安定する。磁界Ｂが矩形波状の波形の場
合には、それによつて増幅器４ａ，４ｂの出力端
５ａ，５ｂに現われた信号電圧の波形は矩形波状
をなす。

しかし、一般に矩形波状の磁界を得るために流
す励磁電流の切換時に信号電圧の数倍の大きさの
直角位相雑音が発生するので、これが前記の信号
電圧に重畳した波形が増幅器４ａ，４ｂの出力端
に現われる。

従つて、給電電極に流す帰還電流は前記の直角
位相雑音に起因する大電流となる。一般に増幅器
４ａ，４ｂは直角位相雑音に起因するこの様な大
電流をも供給出来るほどの容量を持つていないの
で飽和状態で使用することになる。しかし、増幅
器が飽和状態から通常状態に復帰するまでの動作
が不安定となつたり、条件によつては信号電圧を
サンプリングする期間にまで及ぶことがあり信頼
性の低下を招く。

次に増幅器４ａの内部構成を第２図に示す（増
幅器４ｂの構成も全く同じ）。増幅器４ａは前置
増幅器Q_1a，出力トランジスタQ_2aおよびQ_3aより
構成されている。前置増幅器Q_1aの非反転入力端
は測定電極３ａに接続され、反転入力端は管電位
電極７ａに接続されており、その各出力端は出力
トランジスタQ_2aおよびQ_3aのベースに接続され
ている。出力トランジスタQ_2aのコレクタは正電
源＋VCに接続されエミツタは出力トランジスタ
Q_3aのコレクタに接続されると同時に増幅器４ａ
の出力端にも接続されている。出力トランジスタ
Q_3aのエミツタは負電源−V_Cに接続され、出力ト
ランジスタQ_2aと共にコンプリメンタリ構成とな
つている。増幅器４ａの出力端５ａは第１図にも
示すように給電電極６ａに接続され、導電性管路
１を介して接地端子Ｇに接続されている。

増幅器４ａの出力端の出力電圧つまり給電電極
６ａの電圧をV_6a、給電電極と接地端子Ｇとの間
の管抵抗をR_wとすると、通常の導電性管路では R_w≒0.1mΩ の程度であり、出力電圧V_6aは測定電極３ａの信
号電圧にほぼ等しく、流量にも依存するが通常の
使用状態では、 V_6a≒0.1mV ……(1) の程度である。このとき導電性管路１で消費され
る電力P_wは増幅器４ａの出力電流をＩとすれば、 P_w＝V² _6a／R_w＝0.1mW ……(2) Ｉ＝V_6a/Rw＝1A ……(3) となる。一方出力トランジスタQ_2aはコレクタ・
エミツタ間に最低数ボルトの電源電圧（V_c＝５
ボルトとする）を印加する必要があるので、出力
トランジスタQ_2aの消費電力P_cは出力トランジス
タQ_3aのアイドル電流をI_iとすれば次の様になる。

P_c＝（V_c−V_6a）×（Ｉ＋I_i） V_cＩ（但し、V_c》V_6a，Ｉ≫I_i） ＝５×ｉ＝5W ……(4) V_6aが負のときは、逆に出力トランジスタQ_3a
で電力が消費されるから、結局増幅器４ａの内部
で前記のP_cの電力を消費していることになる。し
たがつて増幅器４ａの内部で消費されている電力
P_cと導電性管路１で消費されている電力P_wとの
比は P_c/Pw＝5^W _/0.1nW＝50000 ……(5) となり、導電性管路１に電位分布を形成するに必
要な電力に対して50000倍もの電力を増幅器４ａ
の内部で消費していることになる。

これは、エネルギーの資源の浪費であり、増幅
器４ａ（４ｂ）でのコストの上昇、特にその放熱
に要するコストの上昇を招くことになる。

＜本考案の目的＞ 本考案は、前記の従来技術に鑑み、信号電圧の
サンプリング期間およびその近傍の期間にのみ給
電電極に電流を供給するようにして信号電圧の検
出精度の向上と省電力化を図ることを目的とす
る。

＜本考案の構成＞ 本考案は、被測定流体を流すための導電性管路
と、この導電性管路に矩形波状の磁界を印加する
ための磁界発生手段と、前記被測定流体中に発生
する信号電圧を取り出すための測定電極と、前記
測定電極の近傍の前記導電性管路に固定された給
電電極と、前記測定電極と前記給電電極との間の
前記導電性管路に固定されこの位置の前記導電性
管路の電位を検出する管電位電極と、前記測定電
極と前記管電位電極とにより夫々検出された電圧
を受けて両電圧の差が零となるように前記給電電
極に所定の電流を給電する出力を出す増幅器と、
前記給電電極へ給電する電流を開閉するスイツチ
手段と、前記増幅器の出力に関連した信号がほぼ
定常値になる期間で前記信号をサンプリングする
サンプリング手段と、前記サンプリング手段のサ
ンプリング出力を演算して流量に比例した出力を
出す演算手段と、前記信号をサンプリングするサ
ンプリング期間およびこの近傍のみで前記給電電
極に所定の電流を給電するスイツチ信号を発生す
るタイミング手段とを具備することを特徴とする
ものである。

＜実施例＞ 以下、本考案の実施例を図面に基づき詳細に説
明する。なお、第１図および第２図に記載された
構成と同一の機能を有する構成部分には同一符号
を付し、重複する説明は省略する。

第３図は本考案の第１の実施例を示す構成図で
ある。測定電極３ａ，３ｂと増幅器８ａ８ｂの非
反転入力端及び管電位電極７ａ，７ｂと増幅器８
ａ，８ｂの反転入力端とはそれぞれ接続されてい
る。増幅器８ａ，８ｂの出力端はスイツチSW_a，
SW_bの一端と接続されている。スイツチSW_a，
SW_bの他端は増幅器９ａ，９ｂの入力端と抵抗器
Ra，Rbの一端に接続されている。抵抗器Ra，
Rbの他端は共通電位点Ｃに接続されている。増
幅器９ａ，９ｂの出力端は給電電極６ａ，６ｂと
接続され、導電性管路１に電流を供給する。増幅
器８ａと８ｂの出力端は差動増幅器１０の非反転
入力端および反転入力端にそれぞれ接続されてい
る。差動増幅器１０の出力端はサンプリング回路
１１と接続されており、サンプリング回路１１は
測定電極３ａと３ｂ間の電圧をサンプリングす
る。サンプリング出力は演算手段１２で演算され
流量に比例した出力１３とされる。１４は励磁コ
イル１５に矩形波状の励磁電流I_fを供給する励磁
電流供給回路である。この励磁電流供給回路１４
はタイミング信号発生回路１６からの励磁タイミ
ング信号S₁により電流を切換えて励磁コイル１５
に低周波の矩形波状の励磁電流I_fを流がす。タイ
ミング信号発生回路１６はまた測定電極３ａと測
定電極３ｂ間に発生した信号電圧をサンプリング
するためのサンプリング信号S₂を発生する。更
に、給電電極６ａ，６ｂへの電流を開閉するスイ
ツチSW_a，SW_bの開閉のタイミングを決めるスイ
ツチ信号S₃を発生する。

以上のように構成された電磁流量計の動作につ
いて第４図のタイミングチヤートを用いて説明す
る。タイミング信号発生回路１６により第４図ａ
に示すタイミング信号S₁が励磁電流供給回路１４
に与えられると、励磁コイル１５に第４図ｂに示
す矩形波状の励磁電流I_fが供給される。この励磁
電流I_fと同じ波形の磁界Ｂが導電性管路１に印加
されると測定電極３ａ，３ｂ間には第４図ｃに示
す波形の直角位相雑音が発生する。これは測定電
極３ａ，３ｂ間に矩形波状の磁界を微分した電圧
が発生するためで、通常信号電圧の大きさに比べ
て数倍の大きさに及ぶ。第４図ｄは信号電圧の波
形を示すが、直角位相雑音を含まない波形であ
る。第４図ｅは信号電圧に直角位相雑音が重畳し
た波形を示す。信号電圧は第４図ｆのサンプリン
グ信号S₂によりサンプリングされる。波形ｅにお
ける電圧が定常状態になつた時点でサンプリング
されるので大きな直角位相雑音による誤差は含ま
れない。スイツチSW_a，SW_bは信号のサンプリン
グ時点より第４図ｇに示す如く少し早い時点でオ
ンとして導電性管路１に流体中に生じた電位分布
と同じ電位分布を形成させ信号のサンプリングに
備える。そのスイツチSW_a，SW_bをオンにすると
第４図ｈに示すごとき帰還電流が励磁電流I_fの極
性に対応して給電電極に供給される。スイツチ
SW_a，SW_bがオフのときは増幅器９ａ，９ｂの入
力端は抵抗Ra，Rbで共通電位点Ｃに短絡され給
電電極には帰還電流は供給されない。

第３図の実施例では、給電電極６ａ，６ｂへの
電流を断続するのに増幅器８ａと増幅器９ａとの
間に介在させたスイツチSW_a，SW_bをスイツチ信
号S₃により実行する構成を示した。第５図は第１
図における増幅器４ａ，４ｂにスイツチ機能を付
加した第２の実施例を示す。給電電極６ａ，６ｂ
に電流を供給する増幅器１７ａ，１７ｂは出力ト
ランジスタQ_2aのベースにはトランジスタQ_4aの
コレクタが、出力トランジスタQ_3aのエミツタに
はトランジスタQ_4aのエミツタがそれぞれ接続さ
れ、トランジスタQ_4aのベースにはインバータ
Q_5aの出力端が接続される構成が付加されてい
る。スイツチ信号S₃をインバータQ_5a，Q_5bの入
力端１８ａ，１８ｂに与え出力トランジスタ
Q_2a，Q_2bのベース電流を流したりしや断したり
して、増幅器１７ａ，１７ｂの出力電流のオン・
オフを制御する。また、スイツチ信号S₃により出
力トランジスタの電源±V_cをゼロにする構成と
しても給電電極への電流を制御できる。

なお、以上の構成では測定電極と給電電極との
間の導電性管路に管電位電極を設ける構成とした
が、給電電極を管電位電極で兼用しても本考案の
目的は達成される。また差動増幅器１０の入力端
子を測定電極３ａ，３ｂ又は管電位電極７ａ，７
ｂに接続しても本考案の目的は達成される。

＜考案の効果＞ 以上、実施例とともに具体的に説明したように
本考案によれば、大きな電圧である直角位相雑
音を増幅して大電流を導電性管路に流す必要がな
いので、大容量の増幅器が不必要となり、また小
形化も可能である。大きな直角位相雑音による
増幅器の飽和を避け得るので、精度および信頼性
の向上が期待できる。流量信号をサンプリング
している期間は導電性管路に電流が供給されてい
るため正しい信号を測定し、信号をサンプリング
していない期間は導電性管路に電流が流れないの
で、正しい流量信号を測定しながら増幅器の消費
電力を大巾に節約でき省電力の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のライニングレス電磁流量計の実
施例、第２図は従来の増幅器の内部構成と電流の
供給状況を示す説明図、第３図は本考案の第１の
実施例を示す構成図、第４図は第３図の実施例の
動作を示すタイミングチヤート、第５図は本考案
の第２の実施例を示す構成図である。 １……導電性管路、３ａ，３ｂ……測定電極、
６ａ，６ｂ……給電電極、７ａ，７ｂ……管電位
電極、８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂ，１７ａ，１７ｂ
……増幅器、１１……サンプリング回路、１２…
…演算手段、１６……タイミング信号発生回路、
SW_a，SW_b……スイツチ、S₁……励磁タイミング
信号、S₂……サンプリング信号、S₃……スイツチ
信号。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 被測定流体を流すための導電性管路と、前記導
   電性管路に矩形波状の磁界を印加するための磁界
   発生手段と、前記被測定流体中に発生する信号電
   圧を取り出すための測定電極と、前記測定電極の
   近傍の前記導電性管路に固定された給電電極と、
   前記測定電極と前記給電電極との間の前記導電性
   管路に固定されこの位置の前記導電性管路の電位
   を検出する管電位電極と、前記測定電極と前記管
   電位電極とにより夫々検出された電圧を受けて両
   電圧の差が零となるように前記給電電極に所定の
   電流を給電する出力を出す増幅器と、前記給電電
   極へ給電する電流を開閉するスイツチ手段と、前
   記増幅器の出力に関連した信号がほぼ定常値にな
   る期間で前記信号をサンプリングするサンプリン
   グ手段と、前記サンプリング手段のサンプリング
   出力を演算して流量に比例した出力を出す演算手
   段と、前記信号をサンプリングするサンプリング
   期間およびこの近傍のみで前記給電電極に所定の
   電流を給電するスイツチ信号を発生するタイミン
   グ手段とを具備する電磁流量計。