JPH0450505Y2

JPH0450505Y2 -

Info

Publication number: JPH0450505Y2
Application number: JP11818983U
Authority: JP
Priority date: 1983-07-29
Filing date: 1983-07-29
Publication date: 1992-11-27
Also published as: JPS6027321U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、励磁モードを切換えることのできる
電磁流量計に関する。

電磁流量計は、流体の流れ方向に対して直角方
向に磁界を与え、同時に流体流路中の電気的信号
の変化を検出し、これに基づいて流体の流量を計
測するように構成されている。最近の電磁流量計
は、商用周波数で励磁を行うものに比して零点の
安定性にすぐれている低周波（例えば商用周波数
の1/8程度）で励磁を行うものが多く用いられて
いる。ところで電磁流量計でスラリーを含む流体
を測定するとスパイク状のスラリーノイズが発生
する。スラリーノイズはランダムに発生するが、
ときには励磁周波数と同期して連続的に発生する
ことがあり、しかも周波数が低い程大きなノイズ
となる。したがつてスラリーノイズに対しては低
周波励磁方式は逆効果を示し、商用周波数励磁方
式に比してその影響を大きく受け出力が不安定に
なる場合があつた。このため低周波励磁方式の電
磁流量計では、ダンピングを大きくするか、レー
トリミツト機能を持たせるかしているが、流量変
化が小さい場合等には効果を示すが、一般には満
足できる結果が得られていない。そこで従来はス
ラリーを含む流体を測定する場合には、スラリー
ノイズの影響および零点の安定性等を考慮して低
周波励磁方式の電磁流量計か商用周波励磁方式の
電磁流量計かを選択して設置しなければならなか
つた。しかも実際には、流体を測定してみないと
どちらの方式の電磁流量計の方が精度よく測定で
きるかは判らず、さらに一旦設置したものを他の
方式に交換することは面倒であり、費用と時間が
かかるという問題があつた。

本考案は、スラリーノイズの影響が励磁周波数
を高くすることによつて小さくなることに着目
し、低周波励磁方式の電磁流量計において、通常
の低周波励磁モードから低周波励磁の周波数と商
用周波数の間の周波数で励磁を行うスラリーノイ
ズに強い励磁モードに切換える手段を設けるとと
もに、励磁モードを切換えてもスパン誤差を生じ
ない手段を設けて、設置現場で流体の種類に応じ
た励磁モードを容易に選択でき、精度よく流量を
測定できる電磁流量計を実現したものである。

第１図は本考案電磁流量計の一実施例を示す接
続図である。図において、１は電磁流量計発信器
で、励磁コイル１１と流体Ｆが流れる管路１２お
よび電極１３_a，１３_bとを有している。２は励磁
回路で、定電流回路２１と、定電流回路の出力を
オンオフして励磁コイル１１に周波数が₁（例え
ば商用周波数の1/8）または周波数が₂（例えば商
用周波数の1/2）の励磁電流I_Wを流すためのスイ
ツチ２２_a，２２_bとを有している。３は信号処理
回路で、電磁流量計発信器１の電極１３_a，１３_b
間に誘起する電圧e_aを増幅する増幅器３１と、増
幅器３１の出力をデイジタル量に変換するＡ／Ｄ
変換器３２と、Ａ／Ｄ変換器３２からのデイジタ
ル量を取込み、デイジタル演算を行うマイクロコ
ンピユータ３３と、マイクロコンピユータ３３の
演算結果を出力電流I_Oに変換するＤ／Ａ変換器３
４と、マイクロコンピユータ３３の演算結果の表
示やパラメータの設定を行う表示設定部３５とを
有している。

マイクロコンピユータ３３は、マイクロプロセ
ツサ３３_aと、ROM（リードオンリイメモリ）と、
RAM（ランダムアクセスメモリ）とを有するメ
モリ部３３_bと、入出力インタフエイス３３_cと、
表示設定インタフエイス３３_dおよびデータバス
３３_eとから構成されている。マイクロプロセツ
サ３３_aはＡ／Ｄ変換器３２、Ｄ／Ａ変換器３４
の制御、励磁回路２のスイツチ２２_a，２２_bの制
御およびデイジタル演算、自己診断等をメモリ部
３３_bのROMに格納されているプログラムに基づ
いて行う。メモリ部３３_bのRAMはデータの一時
記憶等に用いるメモリで、バツテリ３３_fでバツ
クアツプされている。入出力インタフエイス３３
_ｃは、マイクロプロセツサ３３_aと周辺回路間の信
号のやりとりを行うものである。表示設置インタ
フエイス３３_dは表示設定部３５のキースイツチ
３５_aによる入力の読込みと、表示器３５_bの駆動
を行うものである。表示設定部３５のキースイツ
チ３５_aには、励磁モード切換スイツチS₁，ゼロ
調用スイツチS₂およびスパン調用スイツチS₃が設
けられている。

このように構成した本考案の動作を第２図、第
３図の波形図および第４図、第５図のフローチヤ
ートを参照して以下に説明する。まず本発明にお
いては、測定時には励磁モード切換スイツチS₁に
よつて₁なる周波数で励磁を行うモードＡと₂な
る周波数で励磁を行うモードＢのいずれか一方が
選択され、校正時にはゼロ調スイツチS₂とスパン
調整スイツチS₃を操作することにより、両励磁モ
ードＡ，Ｂにおけるゼロ調およびスパン調を行
う。

測定時には第４図のフローチヤートに示すよう
に、励磁モード切換スイツチS₁がオフであると₁
なる周波数の低周波励磁モードＡとなり、励磁回
路２のスイツチ２２_a，２２_bはマイクロコンピユ
ータ３３からの駆動パルスP₁，P₂で第２図イ，
ロに示すようにオンオフが制御され、励磁コイル
１１には第２図ハに示すように１サイクルに定常
値が零の休止期間T₁₁，T₁₃と、正の励磁期間T₁₂
および負の励磁期間T₁₄を有する励磁電流I_Wが供
給される。このサイクルの周期γは160msで、各
期間T₁₁，T₁₂，T₁₃，T14はそえぞれ40msに選ば
れて、商用電源周期の整数倍になつている。なお
励磁電流I_Wはスイツチ２２_a，２２_bで切換えられ
たとき、励磁コイル１１のインダクタンスと抵抗
による時定数で実際には立上り、立下り部分で遅
れを伴つたのち定常値となるが図では省略してあ
る。電磁流量計発信器１の電極１３_a，１３_b間に
は励磁電流I_Wに応じた誘起電圧e_aが発生する。こ
の誘起電圧e_aは信号処理回路３の増幅器３１で増
幅され、第２図ニに示すような信号電圧e_bとな
る。この信号電圧e_bには、管路１２を流れる流体
の流速ｖと励磁電流I_Wとに比例した信号成分V_s
の外に、励磁電流の切換えに伴うノイズ成分V_o
と、電気化学的な直流電位や回路によるオフセツ
ト電圧成分V_fとが重畳されている。その結果第
２図ニに斜線で示すように信号電圧e_bを一定間隔
Δ_tで各期間にサンプリングしたときの電圧e_b11，
e_b12，e_b13，e_b14はそれぞれ次式で与えられる。な
おオフセツト電圧成分V_fは200ms程度の短かい時
間では一定変化率で変化するとみなせるので、テ
ーラ展開して１次式近似で示してある。

e_b11＝V_o＋V_f0 e_b12＝V_s＋V_o＋V_f0＋V_f1 e_b13＝−V_o＋V_f0＋2V_f1 e_b14＝−V_s−V_o＋V_f0＋3V_f1 よつて、マイクロコンピユータ３３は、信号電
圧e_bをサンプリングして得た電圧e_b11，e_b12，
e_b13，e_b14をＡ／Ｄ変換器３２を介してデイジタ
ル量としてRAMに読込む。入力の読込みが終る
とマイクロコンピユータ３３は次式に相当するデ
イジタル演算を行い、オフセツト電圧成分V_fと
ノイズ成分V_oを有効に除去し、信号成分V_sのみ
に関連した値e_i1を得る。

e_i1＝１／２（−e_b11＋e_b12＋e_b13−e_b14）＝V_s (2) この値e_i1は励磁周波数₁およびその波形にも関
連しているので、マイクロコンピユータ３３は後
述するゼロ調およびスパン調によつてRAMに格
納されたゼロ調整値e_p1と予め調整されたスパン
調整用比例定数K_s1を用いて次式に相当するデイ
ジタル演算を行い正規化して出力値e₀₁を求め、
RAMに格納する。

e₀₁＝K_s1（e_i1−e_p1） (3) マイクロコンピユータ３３はRAMにメモリさ
れた出力値e₀₁に相当する演算結果をＤ／Ａ変換
器３４に与え、アナログの出力電流I₀として出力
するとともに、表示設定部３５の表示器３５_bで
表示する。

なお比例定数K_s1は、実流量試験を行い流量が
一定（例えば100％）のときの(2)式の演算結果e_i1
に対して出力値e₀₁が所定の値e_0nになるように次
式に相当するデイジタル演算で予め調整して、
RAMにメモリされている。

K_s1＝e_0n／e_i1−e_p1 (4) 次に励磁モード切換スイツチS₁をオンにすると
₂なる周波数のスラリーノイズに強い励磁モード
Ｂとなり、励磁回路２のスイツチ２２_a，２２_bは
マイクロコンピユータ３３からの駆動パルスP₁，
P₂で第３図イ，ロに示すようにオンオフが制御
され、励磁コイル１１には第３図ハに示すように
１サイクルに定常値が正および負を繰り返す励磁
電流I_Wが供給される。このサイクルの周期τは
40msで、正の期間T₂₁と負の期間T₂₂はそれぞれ
20msに選ばれ、商用電源周期の整数倍となつて
いる。電磁流量計発信器１の電極１３_a，１３_b間
に発生する誘起電圧e_aは信号処理回路３の増幅器
３１で増幅され、第３図ニに示すような信号電圧
e_bとなる。この信号電圧e_bを一定間隔Δ_tで各期間
にサンプリングしたときの電圧e_b12，e_b22，e_b12′，
e_b22′はそれぞれ次式で与えられる。

e_b12＝V_s＋V_o＋V_f0 e_b22＝−V_s−V_o＋V_f0＋V_f1 e_b12′＝V_s＋V_o＋V_f0＋2V_f1 e_b22′＝−V_s−V_o＋V_f0＋3V_f1 (5) これらサンプリング値はマイクロコンピユータ
３３のRAMにＡ／Ｄ変換器３２を介してデイジ
タル量として読込まれる。これら入力の読込みが
終るとマイクロコンピユータ３３は次式に相当す
るデイジタル演算を行い、オフセツト成分V_fを
有効に除去し、ノイズ成分V_oと信号成分V_sとに
関連する値e_i2を得る。

e_i2＝１／８（e_b21−3e_b22＋3e_b21′
−e_b22′）＝V_s＋V_o(6) この値e_i2は励磁周波数₂および波形にも関連し
ているのでマイクロコンピユータ３３は後述する
ゼロ調整およびスパン調整によつてRAMに格納
されたゼロ調整値e_p2とスパン調整用比例定数K_s2
を用いて次式に相当するデイジタル演算を行い、
正規化して出力値e₀₂を求め、RAMにメモリす
る。

e₀₂＝K_s2（e_i1−e_p2） (7) マイクロコンピユータ３３はRAMにメモリさ
れた出力値e₀₂に相当する演算結果をＤ／Ａ変換
器３４に与えアナログの出力電流I₀として出力す
るととも、表示設定部３５の表示器３５_bで表示
する。

このように両励磁モードＡ，Ｂとも励磁周波数
₁，₂が商用周波数より低いので、商用周波数励
磁方式に比して零点の安定性にすぐれている。ま
た励磁モードＢではその励磁周波数₂が励磁モー
ドＡの励磁周波数₁に比して４倍高いので、スラ
リーノイズに強くなり、励磁モードＡより１桁良
くなる。

また校正時には、第５図のフローチヤートに示
すように、まず流量をゼロにし、ゼロ調整用スイ
ツチS₂をオンにしてゼロ調整を行う。マイクロコ
ンピユータ３３はゼロ調整用スイツチS₂がオンに
なると、まず励磁モードをＡにして(2)式に相当す
るデイジタル演算を行い、その演算結果をゼロ調
整値e_p1としてRAMにメモリした後、励磁モード
をＢにして(6)式に相当するデイジタル演算を行
い、その演算結果をゼロ調整値e_p2としてRAMに
メモリする。次に流量を一定（例えば100％）に
し、スパン調整用スイツチS₃をオンにしてスパン
調整を行う。マイクロコンピユータ３３はスパン
調整用スイツチS₃がオンになると、まず励磁モー
ドをＡにして流量測定を行い、(3)式より出力値
e₀₁を求めRAMにメモリする。続いて励磁モード
Ｂにして流量一定のときの(6)式の演算結果e_i2に
対して出力値e₀₂が励磁モードＡのときの出力値
e₀₁と等しくなるように次式に相当するデイジタ
ル演算で比例定数K_s2を算出してRAMにメモリ
する。

K_s2＝K_s1e_i1−e_p1／e_i2−e_p2 (8) その結果、励磁モードを切換えてもスパン誤差
を生じないように比例定数K_s2が決定される。

なお上述では、励磁電流I_Wの定常値が一定であ
る場合を例示したが、定常値が変動する場合に
は、励磁電流I_Wをマイクロコンピユータ３３に読
込み、その値で(2)式および(6)式の演算結果を割れ
ばよい。この場合励磁回路２として、スイツチン
グレギユレータ等の定電圧回路を用いることがで
きる。

以上説明したように本考案においては、通常の
低周波励磁モードから低周波励磁の周波数と商用
周波数の間の周波数で励磁を行うスラリーノイズ
に強い励磁モードに切換えるスイツチを設けると
ともに、励磁モードを切換てもスパン誤差を生じ
ない手段を設けているので、設置現場で流体に応
じた励磁モードを容易に選択することができ、精
度よく流量の測定ができる電磁流量計が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案電磁流量計の一実施例を示す接
続図、第２図および第３図はその動作説明のため
の波形図、第４図および第５図は動作説明のため
のフローチヤートである。１……電磁流量計発信器、２……励磁回路、３
……信号処理回路、３２……Ａ／Ｄ変換器、３３
……マイクロコンピユータ、３４……Ｄ／Ａ変換
器、S₁……励磁モード切換スイツチ、S₂……ゼロ
調整用スイツチ、S₃……スパン調整用スイツチ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

電磁流量計発信器からの誘起電圧を増幅した後
Ａ／Ｄ変換器でデイジタル量に変換してマイクロ
コンピユータに与えるようにした電磁流量計にお
いて、低周波数で励磁を行い流量信号を演算して
出力する励磁モードと前記低周波数より高い周波
数で励磁を行い流量信号を演算して出力する励磁
モードとを切換えるスイツチと、流量がゼロのと
きの両モードにおけるゼロ調整値を前記マイクロ
コンピユータのメモリに格納させるためのゼロ調
整スイツチと、流量が一定のとき両モードでの出
力値が等しくなるように比例定数を両モードで演
算して前記メモリに格納させるためのスパン調整
用スイツチとを設けたことを特徴とする電磁流量
計。