JPH05172600A - 容量式電磁流量計 - Google Patents
容量式電磁流量計Info
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- JPH05172600A JPH05172600A JP3338453A JP33845391A JPH05172600A JP H05172600 A JPH05172600 A JP H05172600A JP 3338453 A JP3338453 A JP 3338453A JP 33845391 A JP33845391 A JP 33845391A JP H05172600 A JPH05172600 A JP H05172600A
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- exciting
- measurement fluid
- frequency
- signal voltage
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 信号対雑音の比率を改良した容量式電磁流量
計を提供するにある。 【構成】 測定流体を流すための絶縁性物質で作られた
パイプと、この測定流体に磁場を供給するために配置さ
れ基準電位で全体がシールドされた励磁コイルと、測定
流体に発生した信号電圧を静電容量を介して検出する検
出電極と、この検出電極とは絶縁されこの検出電極を全
体的に覆って配置されたガード電極と、先の信号電圧を
検出し先のガード電極に先の信号電圧と同電位の電圧を
付与する信号検出手段と、２値以上の定常値を持ち繰り
返し周期が１２０ヘルツ以上の励磁電流を先の励磁コイ
ルに供給する励磁手段と、この励磁電流が各定常値に到
達する毎に先の信号電圧をサンプリングして流量を演算
する演算手段とを具備する容量式電磁流量計である。
計を提供するにある。 【構成】 測定流体を流すための絶縁性物質で作られた
パイプと、この測定流体に磁場を供給するために配置さ
れ基準電位で全体がシールドされた励磁コイルと、測定
流体に発生した信号電圧を静電容量を介して検出する検
出電極と、この検出電極とは絶縁されこの検出電極を全
体的に覆って配置されたガード電極と、先の信号電圧を
検出し先のガード電極に先の信号電圧と同電位の電圧を
付与する信号検出手段と、２値以上の定常値を持ち繰り
返し周期が１２０ヘルツ以上の励磁電流を先の励磁コイ
ルに供給する励磁手段と、この励磁電流が各定常値に到
達する毎に先の信号電圧をサンプリングして流量を演算
する演算手段とを具備する容量式電磁流量計である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、静電容量を介して信号
電圧を検出する容量式電磁流量計に係り、特に、信号対
雑音の比率を改良した容量式電磁流量計に関する。
電圧を検出する容量式電磁流量計に係り、特に、信号対
雑音の比率を改良した容量式電磁流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】電磁流量計は、ノイズの影響を除去して
安定な流量信号を得るために各種の努力がなされている
が，このノイズの原因は各種存在し、これらに対して対
応する除去手段も異なり、これによって各種の形式の電
磁流量計が存在する．
安定な流量信号を得るために各種の努力がなされている
が，このノイズの原因は各種存在し、これらに対して対
応する除去手段も異なり、これによって各種の形式の電
磁流量計が存在する．
【０００３】その１つに、電磁流量計の励磁コイルに流
す励磁電流の周波数として５０Ｈｚ或いは６０Ｈｚなど
の商用周波数を採用する商用周波形の電磁流量計があ
る。この商用周波形の電磁流量計は、励磁電流によって
発生した商用周波数の磁場を、内面が絶縁物でライニン
グされた金属性のパイプを介して、測定流体に印加して
この測定流体によって発生した信号電圧の商用の周波数
成分を測定流体に接液する検出電極で検出する。
す励磁電流の周波数として５０Ｈｚ或いは６０Ｈｚなど
の商用周波数を採用する商用周波形の電磁流量計があ
る。この商用周波形の電磁流量計は、励磁電流によって
発生した商用周波数の磁場を、内面が絶縁物でライニン
グされた金属性のパイプを介して、測定流体に印加して
この測定流体によって発生した信号電圧の商用の周波数
成分を測定流体に接液する検出電極で検出する。
【０００４】具体的には、このタイプの電磁流量計の検
出部は図２に示すように、一対の金属製の検出電極１
０、１１が固定され内面が絶縁性のライニング１２で覆
われた金属性のパイプ１３の外側に励磁コイル１４、１
５が配置された構成となっている。
出部は図２に示すように、一対の金属製の検出電極１
０、１１が固定され内面が絶縁性のライニング１２で覆
われた金属性のパイプ１３の外側に励磁コイル１４、１
５が配置された構成となっている。
【０００５】この励磁コイル１４、１５には図示しない
励磁回路から商用周波数の励磁電流Ｉf1が流され、図に
示すようにパイプ１３の外側から磁束Ｂを測定流体に印
加するように構成されている。このような交流励磁方式
を用いることにより、測定流体に接液する検出電極に生
じる直流の分極電圧の影響を除去して安価な構成で流量
を測定することができる。
励磁回路から商用周波数の励磁電流Ｉf1が流され、図に
示すようにパイプ１３の外側から磁束Ｂを測定流体に印
加するように構成されている。このような交流励磁方式
を用いることにより、測定流体に接液する検出電極に生
じる直流の分極電圧の影響を除去して安価な構成で流量
を測定することができる。
【０００６】第２のタイプの電磁流量計として、例えば
特公昭５４−３３８６２号公報に開示されているような
容量式の電磁流量計がある。この容量式の電磁流量計
は、商用周波数の磁束を測定流体に印加し、この測定流
体に接触しないように絶縁性のパイプの外側に配置され
た検出電極で信号電圧を検出する。つまり、信号電圧を
測定流体と検出電極との間に形成される静電容量を介し
て検出する。このような方式を採用することにより、測
定流体に検出電極が接触することにより生じる電極の汚
れに起因するゼロ点変動の影響を除去することができ
る。
特公昭５４−３３８６２号公報に開示されているような
容量式の電磁流量計がある。この容量式の電磁流量計
は、商用周波数の磁束を測定流体に印加し、この測定流
体に接触しないように絶縁性のパイプの外側に配置され
た検出電極で信号電圧を検出する。つまり、信号電圧を
測定流体と検出電極との間に形成される静電容量を介し
て検出する。このような方式を採用することにより、測
定流体に検出電極が接触することにより生じる電極の汚
れに起因するゼロ点変動の影響を除去することができ
る。
【０００７】第３のタイプの電磁流量計として、例えば
特開昭４９−２９６７６号公報に開示されているような
低周波励振形の電磁流量計がある。この方式は、商用周
波数を例えば８分の１に分周した６．２５Ｈｚとして，
これを励磁コイルに流して低周波の磁束としこれを測定
流体に印加するようにしたものである。このような構成
により、電磁誘導に起因して発生する微分ノイズによる
ゼロ点変動の影響を除去しようとするものである。
特開昭４９−２９６７６号公報に開示されているような
低周波励振形の電磁流量計がある。この方式は、商用周
波数を例えば８分の１に分周した６．２５Ｈｚとして，
これを励磁コイルに流して低周波の磁束としこれを測定
流体に印加するようにしたものである。このような構成
により、電磁誘導に起因して発生する微分ノイズによる
ゼロ点変動の影響を除去しようとするものである。
【０００８】更に、この低周波励振形の電磁流量計にお
いて、商用周波数のノイズが混入したときに生じる「う
なり」周波数で出力が動揺するのを避けるために、例え
ば特公昭５２−４３６９５号公報に開示されているよう
に、励磁電源の周波数を商用周波数の偶数分の１に同期
させた発振器により制御するようにしたものがある。
いて、商用周波数のノイズが混入したときに生じる「う
なり」周波数で出力が動揺するのを避けるために、例え
ば特公昭５２−４３６９５号公報に開示されているよう
に、励磁電源の周波数を商用周波数の偶数分の１に同期
させた発振器により制御するようにしたものがある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような各種の電磁流量計は、次に説明するような問題が
ある。第１のタイプの商用周波形の電磁流量計は、商用
周波数で励磁するので安価に構成できる利点はあるが、
ゼロ点が経時的に変動して安定な流量信号の検出をする
ことができないという問題があった。
ような各種の電磁流量計は、次に説明するような問題が
ある。第１のタイプの商用周波形の電磁流量計は、商用
周波数で励磁するので安価に構成できる利点はあるが、
ゼロ点が経時的に変動して安定な流量信号の検出をする
ことができないという問題があった。
【００１０】このようにゼロ点を変動させる原因として
は、例えば、次に説明する（イ）、（ロ）の原因があ
る。 （イ）商用周波の磁束の時間変化によって誘起される変
成器成分によるノイズに起因するもの。図２に示すよう
に金属性のパイプが用いられているので，パイプ１３に
渦電流ｉPが誘起され、この渦電流ｉPにより励磁コイル
１４、１５による磁束Ｂを打ち消す方向に反磁場を作
る。このため励磁電流Ｉf1が一定値に達した後も磁束Ｂ
の時間微分成分を有し、これが変成器成分のノイズとな
る。
は、例えば、次に説明する（イ）、（ロ）の原因があ
る。 （イ）商用周波の磁束の時間変化によって誘起される変
成器成分によるノイズに起因するもの。図２に示すよう
に金属性のパイプが用いられているので，パイプ１３に
渦電流ｉPが誘起され、この渦電流ｉPにより励磁コイル
１４、１５による磁束Ｂを打ち消す方向に反磁場を作
る。このため励磁電流Ｉf1が一定値に達した後も磁束Ｂ
の時間微分成分を有し、これが変成器成分のノイズとな
る。
【００１１】この渦電流ｉPはパイプ１３の導電率と渦
電流ｉPのループで作るインダクタンスで決まる時定数
で減衰するが、金属製のパイプのときはこの減衰に時間
がかかり、実質的１００Ｈｚ程度以上の励磁は困難であ
る。
電流ｉPのループで作るインダクタンスで決まる時定数
で減衰するが、金属製のパイプのときはこの減衰に時間
がかかり、実質的１００Ｈｚ程度以上の励磁は困難であ
る。
【００１２】また、パイプ１３の導電率は温度によって
変動し、渦電流ｉPの減衰時定数も変化するので、磁場
の時間微分成分のテール部の大きさが変動し、これがゼ
ロ点の不安定要因となる。この関係を図で示すと図３の
ようになる。ここで図３（ａ）は励磁電流Ｉf1の波形、
図３（ｂ）は渦電流ｉPの波形、図３（ｃ）は磁束Ｂの
時間微分成分の波形を示す。
変動し、渦電流ｉPの減衰時定数も変化するので、磁場
の時間微分成分のテール部の大きさが変動し、これがゼ
ロ点の不安定要因となる。この関係を図で示すと図３の
ようになる。ここで図３（ａ）は励磁電流Ｉf1の波形、
図３（ｂ）は渦電流ｉPの波形、図３（ｃ）は磁束Ｂの
時間微分成分の波形を示す。
【００１３】（ロ）電磁誘導によって測定流体中に誘起
された渦電流が検出電極に流入し、この検出電極の電極
インピーダンスにより位相シフトを起して発生する測定
流体の渦電流成分ノイズに起因するもの。
された渦電流が検出電極に流入し、この検出電極の電極
インピーダンスにより位相シフトを起して発生する測定
流体の渦電流成分ノイズに起因するもの。
【００１４】図４を参照して説明する。導電性を有する
測定流体に商用周波数の交流磁束を印加するので、測定
流体中に渦電流ieが誘起される。この渦電流ieは磁束Ｂ
の時間変化によって発生する起電力ｅn0に起因して誘起
され、磁束Ｂの時間変化がゼロになると渦電流が形成さ
れるループの時定数で速やかに減衰する。
測定流体に商用周波数の交流磁束を印加するので、測定
流体中に渦電流ieが誘起される。この渦電流ieは磁束Ｂ
の時間変化によって発生する起電力ｅn0に起因して誘起
され、磁束Ｂの時間変化がゼロになると渦電流が形成さ
れるループの時定数で速やかに減衰する。
【００１５】しかし、検出電極１０、１１が測定流体に
接液していると検出電極１０、１１の表面に形成される
コンデンサＣ1、Ｃ2、Ｃ3、Ｃ4、流体抵抗Ｒ1、Ｒ2、Ｒ
3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6によって、検出電極１０、１１の表面
で渦電流ieによる電荷の蓄積、放電が行われ、渦電流ie
に対して遅れ位相のノイズ電圧が検出電極１０、１１に
発生する。
接液していると検出電極１０、１１の表面に形成される
コンデンサＣ1、Ｃ2、Ｃ3、Ｃ4、流体抵抗Ｒ1、Ｒ2、Ｒ
3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6によって、検出電極１０、１１の表面
で渦電流ieによる電荷の蓄積、放電が行われ、渦電流ie
に対して遅れ位相のノイズ電圧が検出電極１０、１１に
発生する。
【００１６】これらのコンデンサＣ1、〜Ｃ4の値は１ｍ
ｍ直径の検出電極でも１μＦの程度のオーダであり、こ
の遅れ位相のノイズ電圧のためゼロ点が変化する。しか
もこれ等のインピーダンス成分は不安定であるのでゼロ
点が経時的に変化する要因をなす。
ｍ直径の検出電極でも１μＦの程度のオーダであり、こ
の遅れ位相のノイズ電圧のためゼロ点が変化する。しか
もこれ等のインピーダンス成分は不安定であるのでゼロ
点が経時的に変化する要因をなす。
【００１７】次に、第２のタイプの容量式電磁流量計に
ついて説明する。このタイプは測定流体に検出電極が接
触することにより生じる電極の汚れに起因するゼロ点変
動の影響を除去することができる利点はあるが、測定流
体と検出電極で形成される小さな容量のコンデンサによ
り、数ＭΩ〜数１００ＭΩの高インピーダンスの入力回
路が形成される。このため、励磁コイルから入力回路へ
の静電誘導によるノイズが発生しやすくなる欠点があ
る。
ついて説明する。このタイプは測定流体に検出電極が接
触することにより生じる電極の汚れに起因するゼロ点変
動の影響を除去することができる利点はあるが、測定流
体と検出電極で形成される小さな容量のコンデンサによ
り、数ＭΩ〜数１００ＭΩの高インピーダンスの入力回
路が形成される。このため、励磁コイルから入力回路へ
の静電誘導によるノイズが発生しやすくなる欠点があ
る。
【００１８】第３のタイプの低周波励振形の電磁流量計
について説明する。この低周波励磁形の電磁流量計は、
励磁周波数が低いので、誘導ノイズが低減され、従来に
比べて大幅にゼロ点の変動が改良されている。しかし、
誘導ノイズの低減によるゼロ点の変動は改良されたが、
反面、周波数が低下することにより、別の原因に帰する
ノイズが発生する。
について説明する。この低周波励磁形の電磁流量計は、
励磁周波数が低いので、誘導ノイズが低減され、従来に
比べて大幅にゼロ点の変動が改良されている。しかし、
誘導ノイズの低減によるゼロ点の変動は改良されたが、
反面、周波数が低下することにより、別の原因に帰する
ノイズが発生する。
【００１９】その第１は、測定流体が流動することによ
って測定流体中に低周波の流動電位と呼ばれる電位変動
が発生し、特に測定流体が低導電率の場合に顕著に現れ
る。この電位変動は低周波励振の周波数と近似している
ので流量信号の乱れとして出力される。このノイズスペ
クトラムの実測例を図５と図６に示す。
って測定流体中に低周波の流動電位と呼ばれる電位変動
が発生し、特に測定流体が低導電率の場合に顕著に現れ
る。この電位変動は低周波励振の周波数と近似している
ので流量信号の乱れとして出力される。このノイズスペ
クトラムの実測例を図５と図６に示す。
【００２０】いずれも横軸は励振周波数を、縦軸はノイ
ズパワーのスペクトラムをそれぞれ示し、図５は検出電
極として面電極とした場合を、図６は検出電極として点
電極を用いた場合をそれぞれ示している。検出電極の形
状によりコーナ周波数ｆcが異なるが、１／ｆc特性とな
っていることがわかる。
ズパワーのスペクトラムをそれぞれ示し、図５は検出電
極として面電極とした場合を、図６は検出電極として点
電極を用いた場合をそれぞれ示している。検出電極の形
状によりコーナ周波数ｆcが異なるが、１／ｆc特性とな
っていることがわかる。
【００２１】このほかに、例えば測定流体の中に固形物
を含むスラリ流体が検出電極に当たることにより発生す
る低周波のノイズに対する出力の不安定性もある。さら
に励磁周波数が低いので流量変化に対する応答性も悪化
するという問題が新たに発生している。
を含むスラリ流体が検出電極に当たることにより発生す
る低周波のノイズに対する出力の不安定性もある。さら
に励磁周波数が低いので流量変化に対する応答性も悪化
するという問題が新たに発生している。
【００２２】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の各種の
課題を解決するための主な構成として、測定流体を流す
ための絶縁性物質で作られたパイプと、この測定流体に
磁場を供給するために配置され基準電位で全体がシール
ドされた励磁コイルと、測定流体に発生した信号電圧を
静電容量を介して検出する検出電極と、この検出電極と
は絶縁されこの検出電極を全体的に覆って配置されたガ
ード電極と、先の信号電圧を検出し先のガード電極に先
の信号電圧と同電位の電圧を付与する信号検出手段と、
２値以上の定常値を持ち繰り返し周期が１２０ヘルツ以
上の励磁電流を先の励磁コイルに供給する励磁手段と、
この励磁電流が各定常値に到達する毎に先の信号電圧を
サンプリングして流量を演算する演算手段とを具備する
ようにしたものである。
課題を解決するための主な構成として、測定流体を流す
ための絶縁性物質で作られたパイプと、この測定流体に
磁場を供給するために配置され基準電位で全体がシール
ドされた励磁コイルと、測定流体に発生した信号電圧を
静電容量を介して検出する検出電極と、この検出電極と
は絶縁されこの検出電極を全体的に覆って配置されたガ
ード電極と、先の信号電圧を検出し先のガード電極に先
の信号電圧と同電位の電圧を付与する信号検出手段と、
２値以上の定常値を持ち繰り返し周期が１２０ヘルツ以
上の励磁電流を先の励磁コイルに供給する励磁手段と、
この励磁電流が各定常値に到達する毎に先の信号電圧を
サンプリングして流量を演算する演算手段とを具備する
ようにしたものである。
【００２３】
【作 用】測定流体を流すためのパイプは絶縁性物質で
作られ、この測定流体に磁場を供給するために配置され
た励磁コイルは基準電位で全体がシールドされている．
さらに、検出電極は先の測定流体に発生した信号電圧を
静電容量を介して検出するが、この検出電極とは絶縁さ
れたガード電極はこの検出電極を全体的に覆って配置さ
れている。
作られ、この測定流体に磁場を供給するために配置され
た励磁コイルは基準電位で全体がシールドされている．
さらに、検出電極は先の測定流体に発生した信号電圧を
静電容量を介して検出するが、この検出電極とは絶縁さ
れたガード電極はこの検出電極を全体的に覆って配置さ
れている。
【００２４】また、信号検出手段は先の信号電圧を検出
し先のガード電極に先の信号電圧と同電位の電圧を付与
し、励磁手段は２値以上の定常値を持ち繰り返し周期が
１２０ヘルツ以上の励磁電流を先の励磁コイルに供給す
る。そして、演算手段はこの励磁電流が各定常値に到達
する毎に先の信号電圧をサンプリングして流量を演算す
る。以上により、測定流体の性質に依存することなくノ
イズに強くかつ応答も早く安定な容量式電磁流量計が実
現できる。
し先のガード電極に先の信号電圧と同電位の電圧を付与
し、励磁手段は２値以上の定常値を持ち繰り返し周期が
１２０ヘルツ以上の励磁電流を先の励磁コイルに供給す
る。そして、演算手段はこの励磁電流が各定常値に到達
する毎に先の信号電圧をサンプリングして流量を演算す
る。以上により、測定流体の性質に依存することなくノ
イズに強くかつ応答も早く安定な容量式電磁流量計が実
現できる。
【００２５】
【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構成図で
ある。
明する。図１は本発明の１実施例の構成を示す構成図で
ある。
【００２６】１６は測定流体を流すためのパイプであ
り、このパイプ１６はセラミックス或いは塩化ビニール
樹脂などの絶縁物で作られている。１７、１８は測定流
体の中に発生した信号電圧を検出するための検出電極で
あり、この検出電極１７、１８は測定流体とは直流的に
絶縁されてパイプ１６の外面或いはパイプ管壁内に埋め
込み配置されている．
り、このパイプ１６はセラミックス或いは塩化ビニール
樹脂などの絶縁物で作られている。１７、１８は測定流
体の中に発生した信号電圧を検出するための検出電極で
あり、この検出電極１７、１８は測定流体とは直流的に
絶縁されてパイプ１６の外面或いはパイプ管壁内に埋め
込み配置されている．
【００２７】これ等の検出電極１７と１８を結ぶ線と直
角方向のパイプ１６の外面には一対の励磁コイル１９、
２０が配置されている。そして、励磁コイル１９、２０
の外面はいずれも静電シールドが施され、基準電位であ
るアース電極Ｇに接続されている。
角方向のパイプ１６の外面には一対の励磁コイル１９、
２０が配置されている。そして、励磁コイル１９、２０
の外面はいずれも静電シールドが施され、基準電位であ
るアース電極Ｇに接続されている。
【００２８】また、検出電極１７と１８の外側には、こ
れらの検出電極１７と１８の全体を覆うように検出電極
１７と１８とは絶縁を保持してガード電極１９、２０が
配置されている。パイプ１６には接液電極Ｅが設けられ
てあり、この接液電極Ｅは測定流体により発生する信号
電圧の基準電位を決定するものであり、アース電極Ｇに
接続されている。
れらの検出電極１７と１８の全体を覆うように検出電極
１７と１８とは絶縁を保持してガード電極１９、２０が
配置されている。パイプ１６には接液電極Ｅが設けられ
てあり、この接液電極Ｅは測定流体により発生する信号
電圧の基準電位を決定するものであり、アース電極Ｇに
接続されている。
【００２９】検出電極１７と１８はそれぞれ高入力イン
ピーダンスを持つプリアンプ２１、２２の非反転入力端
（＋）に接続され、その反転入力端（−）はそれぞれガ
ード電極１９、２０に接続されると共にこれ等のプリア
ンプ２１、２２の出力端に接続されている。そして、プ
リアンプ２１、２２の出力端は差動増幅器２３の入力端
にそれぞれ接続されている。
ピーダンスを持つプリアンプ２１、２２の非反転入力端
（＋）に接続され、その反転入力端（−）はそれぞれガ
ード電極１９、２０に接続されると共にこれ等のプリア
ンプ２１、２２の出力端に接続されている。そして、プ
リアンプ２１、２２の出力端は差動増幅器２３の入力端
にそれぞれ接続されている。
【００３０】励磁回路２４は制御信号Ｖｃを受信して励
磁コイル１９、２０に２値以上の定常値を持つ励磁電流
Ｉf2を供給する。この励磁電流Ｉf2は商用電源周波数の
偶数倍の周波数、例えば２００Ｈｚの周波数を有する方
形波とされている。
磁コイル１９、２０に２値以上の定常値を持つ励磁電流
Ｉf2を供給する。この励磁電流Ｉf2は商用電源周波数の
偶数倍の周波数、例えば２００Ｈｚの周波数を有する方
形波とされている。
【００３１】２５はサンプル回路であり、サンプル回路
２５は励磁電流Ｉf2が定常値になった状態で制御信号Ｖ
ｓの制御のもとに差動増幅器２３の出力信号をサンプリ
ングし、サンプル信号Ｓとしてアナログ／デジタル変換
器２６に出力する。アナログ／デジタル変換器２６はサ
ンプル信号Ｓをデジタル信号Ｄに変換してマイクロコン
ピュータ２７に出力する。
２５は励磁電流Ｉf2が定常値になった状態で制御信号Ｖ
ｓの制御のもとに差動増幅器２３の出力信号をサンプリ
ングし、サンプル信号Ｓとしてアナログ／デジタル変換
器２６に出力する。アナログ／デジタル変換器２６はサ
ンプル信号Ｓをデジタル信号Ｄに変換してマイクロコン
ピュータ２７に出力する。
【００３２】マイクロコンピュータ２７はこのデジタル
信号Ｄを用いて、まず同期整流演算を実行し、このあと
流量演算を実行して、出力端２８に流量信号ＱＳとして
出力する。また、このマイクロコンピュータ２７は励磁
回路２４に励磁電流Ｉf2を制御する制御信号Ｖｃを送出
すると共にサンプル回路２５にも信号をサンプリングす
るタイミングを与える制御信号Ｖｓを出力する。このデ
ジタル信号Ｄは商用電源周波数の偶数倍の周波数成分を
有しており、これに対して同期整流演算を実行すること
により商用電源から混入するノイズを演算により除去す
ることができる。
信号Ｄを用いて、まず同期整流演算を実行し、このあと
流量演算を実行して、出力端２８に流量信号ＱＳとして
出力する。また、このマイクロコンピュータ２７は励磁
回路２４に励磁電流Ｉf2を制御する制御信号Ｖｃを送出
すると共にサンプル回路２５にも信号をサンプリングす
るタイミングを与える制御信号Ｖｓを出力する。このデ
ジタル信号Ｄは商用電源周波数の偶数倍の周波数成分を
有しており、これに対して同期整流演算を実行すること
により商用電源から混入するノイズを演算により除去す
ることができる。
【００３３】次に、以上のように構成された実施例の動
作について説明する。マイクロコンピュータ２７の制御
のもとに励磁回路２４から商用電源周波数の偶数倍の周
波数を持つ方形波の励磁電流Ｉf2が励磁コイル１９、２
０に流されると、この励磁電流Ｉf2と同一の周波数の方
形波状の磁束が測定流体に印加される。
作について説明する。マイクロコンピュータ２７の制御
のもとに励磁回路２４から商用電源周波数の偶数倍の周
波数を持つ方形波の励磁電流Ｉf2が励磁コイル１９、２
０に流されると、この励磁電流Ｉf2と同一の周波数の方
形波状の磁束が測定流体に印加される。
【００３４】ここで、測定流体が絶縁性のパイプ１６の
中に流れると検出電極１７、１８に対応するパイプ１６
の内面に方形波状で商用周波数より高い周波数の信号電
圧が発生する。この信号電圧は絶縁性のパイプ１６で形
成されるコンデンサを介して検出電極１７、１８で検出
される。
中に流れると検出電極１７、１８に対応するパイプ１６
の内面に方形波状で商用周波数より高い周波数の信号電
圧が発生する。この信号電圧は絶縁性のパイプ１６で形
成されるコンデンサを介して検出電極１７、１８で検出
される。
【００３５】したがって、検出された信号電圧は高入力
インピ−ダンスを持つプリアンプ２１、２２で受信され
ここでインピーダンス変換されて差動増幅器２３に出力
される。この際、プリアンプ２１、２２の出力端から低
インピーダンスでガード電極１９、２０に信号電圧と同
一の電圧がドライブされる。
インピ−ダンスを持つプリアンプ２１、２２で受信され
ここでインピーダンス変換されて差動増幅器２３に出力
される。この際、プリアンプ２１、２２の出力端から低
インピーダンスでガード電極１９、２０に信号電圧と同
一の電圧がドライブされる。
【００３６】このため、検出電極１７、１８とガード電
極１９、２０との間などに形成される静電容量による信
号電圧の低下が防止される。差動増幅器２３の出力はサ
ンプル回路２５で励磁電流が定常値に達したときにサン
プリングされ、アナログ／デジタル変換器２６でデジタ
ル信号とされてマイクロコンピュータ２７で信号処理さ
れる。
極１９、２０との間などに形成される静電容量による信
号電圧の低下が防止される。差動増幅器２３の出力はサ
ンプル回路２５で励磁電流が定常値に達したときにサン
プリングされ、アナログ／デジタル変換器２６でデジタ
ル信号とされてマイクロコンピュータ２７で信号処理さ
れる。
【００３７】このような実施例によれば、従来の電磁流
量計では得られない各種の利点が生じる。以下，これに
ついて説明する。検出電極１７、１８と測定流体間に形
成されるコンデンサの容量は、パイプ１６の厚さ、検出
電極１７、１８の大きさなどにより異なるが、数ｐＦ〜
１００ｐＦ程度の値となり、低周波励振を行った場合に
はかなりの高イン−ダンスとなるが、本実施例のように
商用周波数より高い周波数で励振することにより，その
インピーダンスを大幅に低下させることができる。
量計では得られない各種の利点が生じる。以下，これに
ついて説明する。検出電極１７、１８と測定流体間に形
成されるコンデンサの容量は、パイプ１６の厚さ、検出
電極１７、１８の大きさなどにより異なるが、数ｐＦ〜
１００ｐＦ程度の値となり、低周波励振を行った場合に
はかなりの高イン−ダンスとなるが、本実施例のように
商用周波数より高い周波数で励振することにより，その
インピーダンスを大幅に低下させることができる。
【００３８】このため、容量形電磁流量計として構成し
ても、比較的低いインピーダンス回路として信号処理を
することができるので、信号処理が容易であり、外部か
ら混入するノイズの影響を受けにくくすることができ
る。さらに、渦電流ｉpによる電極インピーダンスの充
放電の大きさ、時定数も十分に小さく改善され、渦電流
ｉpによるゼロ点変動の原因も除去される。また、励磁
コイル１９、２０はその周囲が静電シールドされ、基準
電位に固定されているので、励磁電圧による信号回路へ
のノイズの影響はない。
ても、比較的低いインピーダンス回路として信号処理を
することができるので、信号処理が容易であり、外部か
ら混入するノイズの影響を受けにくくすることができ
る。さらに、渦電流ｉpによる電極インピーダンスの充
放電の大きさ、時定数も十分に小さく改善され、渦電流
ｉpによるゼロ点変動の原因も除去される。また、励磁
コイル１９、２０はその周囲が静電シールドされ、基準
電位に固定されているので、励磁電圧による信号回路へ
のノイズの影響はない。
【００３９】さらに、検出電極が測定液に接触しない構
成なので、測定流体の中に流れる渦電流の影響をうけ
ず、このためゼロ点の変動に影響を与えることはない。
低周波励振の場合は、流動電位と呼ばれる電位変動が図
５、図６に示すように発生し、流量信号の乱れとして出
力されるが、このノイズはほぼ１００Ｈｚの周波数をコ
ーナ周波数として、これより低い周波数では増加する傾
向を示す。
成なので、測定流体の中に流れる渦電流の影響をうけ
ず、このためゼロ点の変動に影響を与えることはない。
低周波励振の場合は、流動電位と呼ばれる電位変動が図
５、図６に示すように発生し、流量信号の乱れとして出
力されるが、このノイズはほぼ１００Ｈｚの周波数をコ
ーナ周波数として、これより低い周波数では増加する傾
向を示す。
【００４０】しかし、本実施例によれば励振周波数を商
用周波数の偶数倍にしてあるので、この流動電位に基づ
く出力変動の影響を実質的に受けない利点がある。パイ
プ１６として金属性のパイプを用いると、この中に流れ
る渦電流回路のインダクタンスにより減衰時定数が大き
くなり、１００Ｈｚ程度以上に励磁周波数を上げること
はできないが，本実施例の場合は絶縁性のパイプ１６を
用いる構成なので、これよりも高い周波数で励磁するこ
とができる。
用周波数の偶数倍にしてあるので、この流動電位に基づ
く出力変動の影響を実質的に受けない利点がある。パイ
プ１６として金属性のパイプを用いると、この中に流れ
る渦電流回路のインダクタンスにより減衰時定数が大き
くなり、１００Ｈｚ程度以上に励磁周波数を上げること
はできないが，本実施例の場合は絶縁性のパイプ１６を
用いる構成なので、これよりも高い周波数で励磁するこ
とができる。
【００４１】さらに、マイクロコンピユータ２７は商用
周波数の偶数倍の周波数をもつ信号電圧に対して同期整
流演算を実行するので、商用周波ノイズの影響を演算に
より除去することができる。
周波数の偶数倍の周波数をもつ信号電圧に対して同期整
流演算を実行するので、商用周波ノイズの影響を演算に
より除去することができる。
【００４２】なお、以上の説明ではマイクロコンピュー
タを用いてソフト的に同期整流演算を実行したが、これ
に限ることなくデスクリートな回路素子を用いて同期整
流を行っても良いことはもちろんである。
タを用いてソフト的に同期整流演算を実行したが、これ
に限ることなくデスクリートな回路素子を用いて同期整
流を行っても良いことはもちろんである。
【００４３】
【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、請求項に記載した構成により、従
来ゼロ点が不安定とされていた高周波励磁の欠点を除去
しノイズ対信号比がよく、しかも応答性の良い容量式電
磁流量計を実現することができる。
うに本発明によれば、請求項に記載した構成により、従
来ゼロ点が不安定とされていた高周波励磁の欠点を除去
しノイズ対信号比がよく、しかも応答性の良い容量式電
磁流量計を実現することができる。
【図１】本発明の１実施例の構成を示す構成図である。
【図２】従来の電磁流量計の検出部の構成を示す説明図
である。
である。
【図３】従来の電磁流量計の欠点を説明する波形図であ
る。
る。
【図４】従来の電磁流量計の欠点を説明する説明図であ
る。
る。
【図５】流動電位の周波数特性を示す第１の特性図であ
る。
る。
【図６】流動電位の周波数特性を示す第２の特性図であ
る。
る。
１０、１１、１７、１８ 検出電極 １２ ライニング １３ パイプ １４、１５、１６ 励磁コイル １９、２０ ガード電極 ２１、２２ プリアンプ ２３ 差動増幅器 ２４ 励磁回路 ２５ サンプル回路 ２７ マイクロコンピュータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松永 義則 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】測定流体を流すための絶縁性物質で作られ
たパイプと、この測定流体に磁場を供給するために配置
され基準電位で全体がシールドされた励磁コイルと、前
記測定流体に発生した信号電圧を静電容量を介して検出
する検出電極と、この検出電極とは絶縁されこの検出電
極を全体的に覆って配置されたガード電極と、前記信号
電圧を検出し前記ガード電極に前記信号電圧と同電位の
電圧を付与する信号検出手段と、２値以上の定常値を持
ち繰り返し周期が１２０ヘルツ以上の励磁電流を前記励
磁コイルに供給する励磁手段と、この励磁電流が各定常
値に到達する毎に前記信号電圧をサンプリングして流量
を演算する演算手段とを具備することを特徴とする容量
式電磁流量計。 - 【請求項２】第１請求項に記載の励磁手段は２値以上の
定常値を持ち繰り返し周期が１２０ヘルツ以上で商用電
源周波数の偶数倍の周波数の励磁電流を前記励磁コイル
に供給するようにしたことを特徴とする容量式電磁流量
計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33845391A JP2932448B2 (ja) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | 容量式電磁流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33845391A JP2932448B2 (ja) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | 容量式電磁流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05172600A true JPH05172600A (ja) | 1993-07-09 |
| JP2932448B2 JP2932448B2 (ja) | 1999-08-09 |
Family
ID=18318304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33845391A Expired - Fee Related JP2932448B2 (ja) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | 容量式電磁流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2932448B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10344649B4 (de) * | 2002-09-25 | 2009-04-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Kapazitiver elektromagnetischer Strömungsmesser |
| WO2015047579A1 (en) * | 2013-09-26 | 2015-04-02 | Rosemount Inc. | Magnetic flowmeter with power limit and over-current detection |
| CN108061581A (zh) * | 2016-11-09 | 2018-05-22 | 阿自倍尔株式会社 | 电磁流量计 |
| US10473498B2 (en) | 2017-02-27 | 2019-11-12 | Azbil Corporation | Electromagnetic flow meter including a function of measuring electrical conductivity of a fluid |
-
1991
- 1991-12-20 JP JP33845391A patent/JP2932448B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10344649B4 (de) * | 2002-09-25 | 2009-04-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Kapazitiver elektromagnetischer Strömungsmesser |
| WO2015047579A1 (en) * | 2013-09-26 | 2015-04-02 | Rosemount Inc. | Magnetic flowmeter with power limit and over-current detection |
| US10663331B2 (en) | 2013-09-26 | 2020-05-26 | Rosemount Inc. | Magnetic flowmeter with power limit and over-current detection |
| CN108061581A (zh) * | 2016-11-09 | 2018-05-22 | 阿自倍尔株式会社 | 电磁流量计 |
| US10429221B2 (en) | 2016-11-09 | 2019-10-01 | Azbil Corporation | Electromagnetic flowmeter |
| US10473498B2 (en) | 2017-02-27 | 2019-11-12 | Azbil Corporation | Electromagnetic flow meter including a function of measuring electrical conductivity of a fluid |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2932448B2 (ja) | 1999-08-09 |
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