JPH05231890A - 容量式電磁流量計 - Google Patents
容量式電磁流量計Info
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- JPH05231890A JPH05231890A JP3213392A JP3213392A JPH05231890A JP H05231890 A JPH05231890 A JP H05231890A JP 3213392 A JP3213392 A JP 3213392A JP 3213392 A JP3213392 A JP 3213392A JP H05231890 A JPH05231890 A JP H05231890A
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- signal
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 入力回路を高インピーダンスに維持し増幅器
からのリーク電流の影響を除去しながら動作が安定でス
パン誤差が生じないように改良した容量式電磁流量計を
提供するにある。 【構成】 静電容量を介して測定流体に誘起された信号
電圧を検出する一対の検出電極と、先の信号電圧を高イ
ンピーダンスで受信する受信増幅器と、各受信増幅器の
入力端に並列に接続された２個の直列接続されたスイッ
チよりなるスイッチ回路と、先の２個のスイッチのうち
第１スイッチがオンの時に第２スイッチによって先の受
信増幅器の入力端を回路の低インピーダンス電位点に接
続し先の第１スイッチがオフの時に先の第２スイッチに
よって先の第１スイッチと第２スイッチとの接続点を先
の受信増幅器の出力端側に接続する制御信号を出力する
制御手段とを具備するようにしたものである。
からのリーク電流の影響を除去しながら動作が安定でス
パン誤差が生じないように改良した容量式電磁流量計を
提供するにある。 【構成】 静電容量を介して測定流体に誘起された信号
電圧を検出する一対の検出電極と、先の信号電圧を高イ
ンピーダンスで受信する受信増幅器と、各受信増幅器の
入力端に並列に接続された２個の直列接続されたスイッ
チよりなるスイッチ回路と、先の２個のスイッチのうち
第１スイッチがオンの時に第２スイッチによって先の受
信増幅器の入力端を回路の低インピーダンス電位点に接
続し先の第１スイッチがオフの時に先の第２スイッチに
よって先の第１スイッチと第２スイッチとの接続点を先
の受信増幅器の出力端側に接続する制御信号を出力する
制御手段とを具備するようにしたものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、測定流体に磁場が印加
されこの測定流体の流量に対応した電圧を測定流体と検
出電極の間に形成される静電容量を介して検出する容量
式電磁流量計に係り、特に、入力回路を高インピーダン
スに維持し増幅器からのリーク電流の影響を除去しなが
ら動作が安定でスパン誤差が生じないように改良した容
量式電磁流量計に関する。
されこの測定流体の流量に対応した電圧を測定流体と検
出電極の間に形成される静電容量を介して検出する容量
式電磁流量計に係り、特に、入力回路を高インピーダン
スに維持し増幅器からのリーク電流の影響を除去しなが
ら動作が安定でスパン誤差が生じないように改良した容
量式電磁流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は従来の容量式電磁流量計の検出部
近傍の構成の概要を示す構成図である。１０は測定流体
Ｑを流す絶縁性の円筒状のパイプである。この測定流体
には励磁コイル１１から例えば矩形状の波形をもつ磁場
Ｂが印加されている。
近傍の構成の概要を示す構成図である。１０は測定流体
Ｑを流す絶縁性の円筒状のパイプである。この測定流体
には励磁コイル１１から例えば矩形状の波形をもつ磁場
Ｂが印加されている。
【０００３】測定流体Ｑが流れることにより発生した電
圧はパイプ１０の中に埋め込まれた円弧状の検出電極１
２ａ、１２ｂで検出される。この検出電極１２ａ、１２
ｂの外周面にはパイプ１０の中に埋め込まれた円弧状の
ガード電極１３ａ、１３ｂがそれぞれ埋め込まれてい
る。
圧はパイプ１０の中に埋め込まれた円弧状の検出電極１
２ａ、１２ｂで検出される。この検出電極１２ａ、１２
ｂの外周面にはパイプ１０の中に埋め込まれた円弧状の
ガード電極１３ａ、１３ｂがそれぞれ埋め込まれてい
る。
【０００４】この検出電極１２ａ、１２ｂはケーブル１
４ａ、１４ｂで変換器の入力回路１５のそれぞれ高入力
インピーダンスを持つ増幅器Ｑ１とＱ２の入力端に接続
される。この増幅器Ｑ１とＱ２の出力はそれぞれ差動増
幅器Ｑ３に印加されてこれ等の差が演算されてその出力
端１６に出力される。
４ａ、１４ｂで変換器の入力回路１５のそれぞれ高入力
インピーダンスを持つ増幅器Ｑ１とＱ２の入力端に接続
される。この増幅器Ｑ１とＱ２の出力はそれぞれ差動増
幅器Ｑ３に印加されてこれ等の差が演算されてその出力
端１６に出力される。
【０００５】また、増幅器Ｑ１とＱ２の低出力インピー
ダンスの出力端からはケーブル１４ａ、１４ｂのガード
電極１３ａ、１３ｂに接続されたシールド線１４ａ’、
１４ｂ’に増幅器Ｑ１とＱ２の電位と同電位のガード電
圧を印加し、ケーブル１４ａ、１４ｂで形成される浮遊
容量の影響を除去している。
ダンスの出力端からはケーブル１４ａ、１４ｂのガード
電極１３ａ、１３ｂに接続されたシールド線１４ａ’、
１４ｂ’に増幅器Ｑ１とＱ２の電位と同電位のガード電
圧を印加し、ケーブル１４ａ、１４ｂで形成される浮遊
容量の影響を除去している。
【０００６】図６は図５に示す入力回路の上側の部分の
詳細を示す等価回路図である。ＶSは測定流体Ｑ中に発
生する電圧、Ｃ１は測定流体Ｑと検出電極１２ａで形成
されるコンデンサ、Ｒ１、Ｒ２はボルテージフオロワと
して機能する演算増幅器Ｑ４の入力端と共通電位点ＣＯ
Ｍとの間に直列に接続されこの演算増幅器Ｑ４によって
発生するリーク電流を流す抵抗、Ｃ２は演算増幅器Ｑ４
の出力端と抵抗Ｒ１およびＲ２との接続点に接続された
コンデンサである。
詳細を示す等価回路図である。ＶSは測定流体Ｑ中に発
生する電圧、Ｃ１は測定流体Ｑと検出電極１２ａで形成
されるコンデンサ、Ｒ１、Ｒ２はボルテージフオロワと
して機能する演算増幅器Ｑ４の入力端と共通電位点ＣＯ
Ｍとの間に直列に接続されこの演算増幅器Ｑ４によって
発生するリーク電流を流す抵抗、Ｃ２は演算増幅器Ｑ４
の出力端と抵抗Ｒ１およびＲ２との接続点に接続された
コンデンサである。
【０００７】このように、容量式電磁流量計では抵抗Ｒ
１、Ｒ２を介して検出電極１２ａ等を共通電位点ＣＯＭ
に接続するのは、検出電極１２ａの直流インピーダンス
が無限大のため、演算増幅器Ｑ４からのリーク電流をこ
れ等の抵抗を介して流すためである。
１、Ｒ２を介して検出電極１２ａ等を共通電位点ＣＯＭ
に接続するのは、検出電極１２ａの直流インピーダンス
が無限大のため、演算増幅器Ｑ４からのリーク電流をこ
れ等の抵抗を介して流すためである。
【０００８】いま、この演算増幅器Ｑ４の増幅度が無限
大でありかつ充分に広い周波数帯域を持っているとすれ
ば、その入力インピーダンスＺiは次式で示される。 Ｚi＝Ｒ１＋Ｒ２＋（Ｒ１＊Ｒ２／ＸC2）
大でありかつ充分に広い周波数帯域を持っているとすれ
ば、その入力インピーダンスＺiは次式で示される。 Ｚi＝Ｒ１＋Ｒ２＋（Ｒ１＊Ｒ２／ＸC2）
【０００９】但し、ＸC2はコンデンサＣ２のリアクタン
スである。そこで、定数の選定によっては大きな入力イ
ンピーダンスＺiを持つ入力回路１５を構成することが
できる。
スである。そこで、定数の選定によっては大きな入力イ
ンピーダンスＺiを持つ入力回路１５を構成することが
できる。
【００１０】しかしながら、このような従来の容量式電
磁流量計では、入力インピーダンスを大きくするために
抵抗Ｒ１、Ｒ２の値を大きくすると抵抗Ｒ１、Ｒ２で発
生する熱雑音が無視し得ない大きさになりこれが信号電
圧に重畳されるので出力の流量信号の揺動が大きくな
り、また演算増幅器が不安定で発振し易くなるという問
題がある。
磁流量計では、入力インピーダンスを大きくするために
抵抗Ｒ１、Ｒ２の値を大きくすると抵抗Ｒ１、Ｒ２で発
生する熱雑音が無視し得ない大きさになりこれが信号電
圧に重畳されるので出力の流量信号の揺動が大きくな
り、また演算増幅器が不安定で発振し易くなるという問
題がある。
【００１１】そこで、本出願人は、この点を改良すべ
く、平成３年１０月２２日に特願平３ー２７４１１８号
「発明の名称：容量式電磁流量計」として提案してい
る。以下、この出願の概要について図７，図８を用いて
説明する。なお、図５、図６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。
く、平成３年１０月２２日に特願平３ー２７４１１８号
「発明の名称：容量式電磁流量計」として提案してい
る。以下、この出願の概要について図７，図８を用いて
説明する。なお、図５、図６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。
【００１２】検出電極１２ａ、１２ｂはそれぞれ入力回
路１７の演算増幅器Ｑ４、Ｑ５の非反転入力端（＋）に
接続されている。その反転入力端（−）はそれぞれ出力
端に接続されると共に差動増幅器Ｑ６の入力端に接続さ
れている。
路１７の演算増幅器Ｑ４、Ｑ５の非反転入力端（＋）に
接続されている。その反転入力端（−）はそれぞれ出力
端に接続されると共に差動増幅器Ｑ６の入力端に接続さ
れている。
【００１３】また、演算増幅器Ｑ４、Ｑ５の非反転入力
端（＋）と共通電位点ＣＯＭとの間にはスイッチＳＷ
１、ＳＷ２が接続されている。これ等のスイッチＳＷ
１、ＳＷ２については、オフ時の特性として絶縁抵抗が
１０11Ω程度以上で端子間容量が検出電極１２ａ、１２
ｂの出力容量に比べて充分に小さいことが必要である。
端（＋）と共通電位点ＣＯＭとの間にはスイッチＳＷ
１、ＳＷ２が接続されている。これ等のスイッチＳＷ
１、ＳＷ２については、オフ時の特性として絶縁抵抗が
１０11Ω程度以上で端子間容量が検出電極１２ａ、１２
ｂの出力容量に比べて充分に小さいことが必要である。
【００１４】差動増幅器Ｑ６の出力端はバッフアとして
機能する演算増幅器Ｑ７の入力端と一端が共通電位点Ｃ
ＯＭに接続された抵抗Ｒ３の他端に接続されている。演
算増幅器Ｑ７の出力端はサンプル回路１８に入力され、
ここでサンプリングされたデータは、この後、アナログ
／デジタル変換器１９に入力され、ここでデジタル信号
に変換される。変換されたデジタル信号はマイクロプロ
セツサ２０で流量演算がなされ、出力回路２１を介して
出力端２２に出力される。
機能する演算増幅器Ｑ７の入力端と一端が共通電位点Ｃ
ＯＭに接続された抵抗Ｒ３の他端に接続されている。演
算増幅器Ｑ７の出力端はサンプル回路１８に入力され、
ここでサンプリングされたデータは、この後、アナログ
／デジタル変換器１９に入力され、ここでデジタル信号
に変換される。変換されたデジタル信号はマイクロプロ
セツサ２０で流量演算がなされ、出力回路２１を介して
出力端２２に出力される。
【００１５】２３はタイミング回路であり、ここからの
タイミング信号ＳＴ1に基づいて励磁回路２４の励磁電
流Ｉfの波形が、例えば矩形波に切り換えられて励磁コ
イル１１ａ、１１ｂに流される。また、タイミング回路
２３からタイミング信号ＳＴ 1に同期したタイミング信
号ＳＴ2がマイクロプロセッサ２０に出力され、各々の
信号処理のタイミングがとられる。
タイミング信号ＳＴ1に基づいて励磁回路２４の励磁電
流Ｉfの波形が、例えば矩形波に切り換えられて励磁コ
イル１１ａ、１１ｂに流される。また、タイミング回路
２３からタイミング信号ＳＴ 1に同期したタイミング信
号ＳＴ2がマイクロプロセッサ２０に出力され、各々の
信号処理のタイミングがとられる。
【００１６】さらに、マイクロプロセッサ２０からはこ
のタイミング信号ＳＴ2に同期したタイミング信号ＳＴ3
がスイッチＳＷ１、ＳＷ２とサンプル回路１８に出力さ
れている。なお、図７に示す検出器では図５に示す電磁
流量計の構成に対してガード電極１３ａ、１３ｂの構成
が省略されているが、これ等については図５に示すもの
と同様に演算増幅器Ｑ４、Ｑ５の出力端からガード電極
１３ａ、１３ｂに出力電圧を印加することによりガード
が実現できる。
のタイミング信号ＳＴ2に同期したタイミング信号ＳＴ3
がスイッチＳＷ１、ＳＷ２とサンプル回路１８に出力さ
れている。なお、図７に示す検出器では図５に示す電磁
流量計の構成に対してガード電極１３ａ、１３ｂの構成
が省略されているが、これ等については図５に示すもの
と同様に演算増幅器Ｑ４、Ｑ５の出力端からガード電極
１３ａ、１３ｂに出力電圧を印加することによりガード
が実現できる。
【００１７】次に、以上のように構成された電磁流量計
の動作について図８に示す波形図を参照して説明する。
例えば、図８（ａ）に示すような正の定常値が＋Ｉfで
負の定常値が−Ｉfの励磁電流Ｉfが励磁コイル１１ａ、
１１ｂに流されてこの励磁電流Ｉfの波形に対応する矩
形波状の磁場Ｂが印加された状態でパイプ１０を介して
測定流体Ｑが流れると、検出電極１２ａ、１２ｂにはそ
れぞれ矩形波状の信号電圧ｅs1、ｅs2が発生する。同時
に、励磁電流Ｉfが変化する期間では図８（ｂ）に示す
ような微分ノイズが発生し、これが信号電圧ｅs1、ｅs2
に重畳される。
の動作について図８に示す波形図を参照して説明する。
例えば、図８（ａ）に示すような正の定常値が＋Ｉfで
負の定常値が−Ｉfの励磁電流Ｉfが励磁コイル１１ａ、
１１ｂに流されてこの励磁電流Ｉfの波形に対応する矩
形波状の磁場Ｂが印加された状態でパイプ１０を介して
測定流体Ｑが流れると、検出電極１２ａ、１２ｂにはそ
れぞれ矩形波状の信号電圧ｅs1、ｅs2が発生する。同時
に、励磁電流Ｉfが変化する期間では図８（ｂ）に示す
ような微分ノイズが発生し、これが信号電圧ｅs1、ｅs2
に重畳される。
【００１８】励磁電流を切り換えた直後の微分ノイズＮ
が大きい期間では、タイミング信号ＳＴ3（図８
（ｃ））によりサンプル回路１８で微分ノイズＮが出力
されるのを防止する（図８（ｅ））。
が大きい期間では、タイミング信号ＳＴ3（図８
（ｃ））によりサンプル回路１８で微分ノイズＮが出力
されるのを防止する（図８（ｅ））。
【００１９】次に、タイミング信号ＳＴ4（図８
（ｄ））によりスイッチＳＷ１、ＳＷ２がオフのとき信
号電圧ｅs1、ｅs2を検出すると共に演算増幅器Ｑ４、Ｑ
５の入力端からのバイアス用のリーク電流ｉ1、ｉ2は測
定流体Ｑと検出電極１２ａ、１２ｂとで形成されるコン
デンサＣa1、Ｃa2に充電させる。
（ｄ））によりスイッチＳＷ１、ＳＷ２がオフのとき信
号電圧ｅs1、ｅs2を検出すると共に演算増幅器Ｑ４、Ｑ
５の入力端からのバイアス用のリーク電流ｉ1、ｉ2は測
定流体Ｑと検出電極１２ａ、１２ｂとで形成されるコン
デンサＣa1、Ｃa2に充電させる。
【００２０】このため、このリーク電流ｉ1、ｉ2とコン
デンサＣa1、Ｃa2が励磁期間では一定とすると、このリ
ーク電流ｉ1、ｉ2により演算増幅器Ｑ４、Ｑ５の入力端
のリーク電圧Ｖ１、Ｖ２が図８（ｅ）に示すように直線
的に上昇し、これが図８（ｆ）に示すように信号電圧ｅ
s1、ｅs2に重畳して変化し、演算増幅器Ｑ７の出力端に
現れる（図８（ｆ））。
デンサＣa1、Ｃa2が励磁期間では一定とすると、このリ
ーク電流ｉ1、ｉ2により演算増幅器Ｑ４、Ｑ５の入力端
のリーク電圧Ｖ１、Ｖ２が図８（ｅ）に示すように直線
的に上昇し、これが図８（ｆ）に示すように信号電圧ｅ
s1、ｅs2に重畳して変化し、演算増幅器Ｑ７の出力端に
現れる（図８（ｆ））。
【００２１】リーク電圧Ｖ１、Ｖ２はそれぞれ一定方向
で増加し、信号電圧ｅs1、ｅs2に重畳されるが、リーク
電圧Ｖ１、Ｖ２の極性は一定であるのに対して、信号電
圧ｅ s1、ｅs2の極性は反転するので、サンプル回路１８
の出力としてはリーク電圧Ｖ１、Ｖ２が全体としてキャ
ンセルされ、信号電圧ｅs1、ｅs2のみが出力される。
で増加し、信号電圧ｅs1、ｅs2に重畳されるが、リーク
電圧Ｖ１、Ｖ２の極性は一定であるのに対して、信号電
圧ｅ s1、ｅs2の極性は反転するので、サンプル回路１８
の出力としてはリーク電圧Ｖ１、Ｖ２が全体としてキャ
ンセルされ、信号電圧ｅs1、ｅs2のみが出力される。
【００２２】サンプル回路１８での信号のサンプリング
が終了した後、タイミング信号ＳＴ 4（図８（ｄ））で
周期的にスイッチＳＷ１、ＳＷ２をオンにするとコンデ
ンサＣa1とＣa2がスイッチＳＷ１、ＳＷ２、及び流体抵
抗を介して放電し、演算増幅器Ｑ４、Ｑ５の入力電圧が
基準電位点ＣＯＭのと等しくなり、リーク電圧Ｖ１、Ｖ
２がリセットされる。このため、演算増幅器Ｑ４、Ｑ５
の動作範囲が正常に確保される。
が終了した後、タイミング信号ＳＴ 4（図８（ｄ））で
周期的にスイッチＳＷ１、ＳＷ２をオンにするとコンデ
ンサＣa1とＣa2がスイッチＳＷ１、ＳＷ２、及び流体抵
抗を介して放電し、演算増幅器Ｑ４、Ｑ５の入力電圧が
基準電位点ＣＯＭのと等しくなり、リーク電圧Ｖ１、Ｖ
２がリセットされる。このため、演算増幅器Ｑ４、Ｑ５
の動作範囲が正常に確保される。
【００２３】サンプル回路１８で検出された信号電圧ｅ
s1、ｅs2は、アナログ／デジタル変換器Ａ／Ｄでデジタ
ル信号に変換されてマイクロプロセッサＣＰＵに出力さ
れ、ここで流量演算が実行されて出力回路２１に出力さ
れる。
s1、ｅs2は、アナログ／デジタル変換器Ａ／Ｄでデジタ
ル信号に変換されてマイクロプロセッサＣＰＵに出力さ
れ、ここで流量演算が実行されて出力回路２１に出力さ
れる。
【００２４】以上のようにして、演算増幅器Ｑ４、Ｑ５
の入力端からはバイアス用のリーク電流ｉ1、ｉ2を高抵
抗などを用いずに継続的に流して放電させると共に微分
ノイズＮを除去し、かつリーク電流ｉ1、ｉ2により演算
増幅器Ｑ４、Ｑ５が飽和するのを防止することができ
る。
の入力端からはバイアス用のリーク電流ｉ1、ｉ2を高抵
抗などを用いずに継続的に流して放電させると共に微分
ノイズＮを除去し、かつリーク電流ｉ1、ｉ2により演算
増幅器Ｑ４、Ｑ５が飽和するのを防止することができ
る。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような図７に示す容量式電磁流量計でも次に説明するよ
うな問題がある。図９は図７に示す入力部のうち検出電
極１２ａ側のみの等価回路であるが、この等価回路を用
いてこの問題点について説明する。
ような図７に示す容量式電磁流量計でも次に説明するよ
うな問題がある。図９は図７に示す入力部のうち検出電
極１２ａ側のみの等価回路であるが、この等価回路を用
いてこの問題点について説明する。
【００２６】測定流体Ｑに誘起される起電力ｅsaをサン
プリングして検出するとき、スイッチＳＷ１はオープン
状態となる。このオープン状態ではスイッチＳＷ１の両
端にはオフ時のリーク抵抗Ｒs1或いはオフ時の寄生容量
Ｃs1が存在するので、起電力ｅsaは検出電極１２ａと測
定流体Ｑとの間に形成される電極容量Ｃaと例えば寄生
容量Ｃs1とで分圧された分圧電圧ｅs1として演算増幅器
Ｑ４に出力される。
プリングして検出するとき、スイッチＳＷ１はオープン
状態となる。このオープン状態ではスイッチＳＷ１の両
端にはオフ時のリーク抵抗Ｒs1或いはオフ時の寄生容量
Ｃs1が存在するので、起電力ｅsaは検出電極１２ａと測
定流体Ｑとの間に形成される電極容量Ｃaと例えば寄生
容量Ｃs1とで分圧された分圧電圧ｅs1として演算増幅器
Ｑ４に出力される。
【００２７】ところで、実際にはこの電極容量Ｃaは〜
１０ｐＦのオーダであり、またスイッチＳＷ１として半
導体スイッチを用いるとスイッチがオフのときのリーク
抵抗Ｒs1と電極容量Ｃaとは、使用条件によって異なる
が、それぞれ１０8〜１０11Ω、０．１〜１ｐＦ程度の
変動があるので、スパン誤差の要因を作るという問題が
ある。以上の点は、検出電極１２ｂ側についても同様に
問題がある。
１０ｐＦのオーダであり、またスイッチＳＷ１として半
導体スイッチを用いるとスイッチがオフのときのリーク
抵抗Ｒs1と電極容量Ｃaとは、使用条件によって異なる
が、それぞれ１０8〜１０11Ω、０．１〜１ｐＦ程度の
変動があるので、スパン誤差の要因を作るという問題が
ある。以上の点は、検出電極１２ｂ側についても同様に
問題がある。
【００２８】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するための構成として、静電容量を介して測定流体
に誘起された信号電圧を検出する一対の検出電極と、先
の信号電圧を高インピーダンスで受信する受信増幅器
と、各受信増幅器の入力端に並列に接続された２個の直
列接続されたスイッチよりなるスイッチ回路と、先の２
個のスイッチのうち第１スイッチがオンの時に第２スイ
ッチによって先の受信増幅器の入力端を回路の低インピ
ーダンス電位点に接続し先の第１スイッチがオフの時に
先の第２スイッチによって先の第１スイッチと第２スイ
ッチとの接続点を先の受信増幅器の出力端側に接続する
制御信号を出力する制御手段とを具備するようにしたも
のである。
解決するための構成として、静電容量を介して測定流体
に誘起された信号電圧を検出する一対の検出電極と、先
の信号電圧を高インピーダンスで受信する受信増幅器
と、各受信増幅器の入力端に並列に接続された２個の直
列接続されたスイッチよりなるスイッチ回路と、先の２
個のスイッチのうち第１スイッチがオンの時に第２スイ
ッチによって先の受信増幅器の入力端を回路の低インピ
ーダンス電位点に接続し先の第１スイッチがオフの時に
先の第２スイッチによって先の第１スイッチと第２スイ
ッチとの接続点を先の受信増幅器の出力端側に接続する
制御信号を出力する制御手段とを具備するようにしたも
のである。
【００２９】
【作 用】一対の検出電極は静電容量を介して測定流体
に誘起された信号電圧を検出する。受信増幅器は先の信
号電圧を高インピーダンスで受信する。２個の直列接続
されたスイッチよりなるスイッチ回路は各受信増幅器の
入力端に並列に接続されている。
に誘起された信号電圧を検出する。受信増幅器は先の信
号電圧を高インピーダンスで受信する。２個の直列接続
されたスイッチよりなるスイッチ回路は各受信増幅器の
入力端に並列に接続されている。
【００３０】そして、制御手段は先の２個のスイッチの
うち第１スイッチがオンの時に第２スイッチによって先
の受信増幅器の入力端を回路の低インピーダンス電位点
に接続し先の第１スイッチがオフの時に先の第２スイッ
チによって先の第１スイッチと第２スイッチとの接続点
を先の受信増幅器の出力端側に接続する制御信号を出力
する。
うち第１スイッチがオンの時に第２スイッチによって先
の受信増幅器の入力端を回路の低インピーダンス電位点
に接続し先の第１スイッチがオフの時に先の第２スイッ
チによって先の第１スイッチと第２スイッチとの接続点
を先の受信増幅器の出力端側に接続する制御信号を出力
する。
【００３１】以上のようにして、検出電極と測定流体と
の間に形成される電極容量の変動，或いはスイッチ素子
のオフ時のリーク抵抗の変動によるスパン変動の影響を
受けないようにすることができる。
の間に形成される電極容量の変動，或いはスイッチ素子
のオフ時のリーク抵抗の変動によるスパン変動の影響を
受けないようにすることができる。
【００３２】
【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は本発明の要部構成を示す回路図である。
なお、図５〜図９に示す従来の容量式電磁流量計と同一
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。
明する。図１は本発明の要部構成を示す回路図である。
なお、図５〜図９に示す従来の容量式電磁流量計と同一
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。
【００３３】検出電極１２ａ（１２ｂ）は演算増幅器Ｑ
４（Ｑ５）の非反転入力端（＋）に接続され、この非反
転入力端（＋）はスイッチＳＷ３（ＳＷ５）の一端に接
続され、その他端はトランスフア形のスイッチＳＷ４
（ＳＷ６）の共通接点に接続されている。
４（Ｑ５）の非反転入力端（＋）に接続され、この非反
転入力端（＋）はスイッチＳＷ３（ＳＷ５）の一端に接
続され、その他端はトランスフア形のスイッチＳＷ４
（ＳＷ６）の共通接点に接続されている。
【００３４】スイッチＳＷ４（ＳＷ６）の第１トランス
フア接点は負帰還が掛けられた演算増幅器Ｑ４（Ｑ５）
の出力端に、第２トランスフア接点は共通電位点ＣＯＭ
にそれぞれ接続されている。
フア接点は負帰還が掛けられた演算増幅器Ｑ４（Ｑ５）
の出力端に、第２トランスフア接点は共通電位点ＣＯＭ
にそれぞれ接続されている。
【００３５】これ等の演算増幅器Ｑ４、Ｑ５の出力端は
演算増幅器Ｑ６の入力端にそれぞれ接続されて差動増幅
される。そして、スイッチＳＷ３とＳＷ５はマイクロプ
ロセッサ２０から出力されるオン／オフのタイミングを
制御する制御信号ＳＴ5により同時にオン／オフされ、
スイッチＳＷ４とＳＷ６はマイクロプロセッサ２０から
出力される同様な制御信号ＳＴ6により同時にオン／オ
フされる。
演算増幅器Ｑ６の入力端にそれぞれ接続されて差動増幅
される。そして、スイッチＳＷ３とＳＷ５はマイクロプ
ロセッサ２０から出力されるオン／オフのタイミングを
制御する制御信号ＳＴ5により同時にオン／オフされ、
スイッチＳＷ４とＳＷ６はマイクロプロセッサ２０から
出力される同様な制御信号ＳＴ6により同時にオン／オ
フされる。
【００３６】次に、以上のように構成された実施例の動
作について図２に示す検出電極１２ａ側のみの等価回路
を用いて説明する。スイッチＳＷ３がオンの時はスイッ
チＳＷ４は回路の共通電位点ＣＯＭに接続され演算増幅
器Ｑ４からの入力バイアス電流をバイパスすると共に電
極容量Ｃaに蓄積された電荷を放電する。
作について図２に示す検出電極１２ａ側のみの等価回路
を用いて説明する。スイッチＳＷ３がオンの時はスイッ
チＳＷ４は回路の共通電位点ＣＯＭに接続され演算増幅
器Ｑ４からの入力バイアス電流をバイパスすると共に電
極容量Ｃaに蓄積された電荷を放電する。
【００３７】一方、スイッチＳＷ３がオフの時は、信号
電圧をサンプリングするときであるが、スイッチＳＷ４
はスイッチＳＷ３とスイッチＳＷ４との接続点をバッフ
ア増幅器とし手機能する演算増幅器Ｑ４の出力端に接続
して、スイッチＳＷ３の両端の電位を同一とする。
電圧をサンプリングするときであるが、スイッチＳＷ４
はスイッチＳＷ３とスイッチＳＷ４との接続点をバッフ
ア増幅器とし手機能する演算増幅器Ｑ４の出力端に接続
して、スイッチＳＷ３の両端の電位を同一とする。
【００３８】このため、スイッチＳＷ３の両端にオフ時
に形成されるリーク抵抗Ｒs1と寄生容量Ｃs1には電流が
流れず、リーク抵抗Ｒs1と寄生容量Ｃs1のインピーダン
スは無限大となり、起電力ｅsaは電極容量Ｃaによる減
衰を受けることなく演算増幅器Ｑ４で受信される。
に形成されるリーク抵抗Ｒs1と寄生容量Ｃs1には電流が
流れず、リーク抵抗Ｒs1と寄生容量Ｃs1のインピーダン
スは無限大となり、起電力ｅsaは電極容量Ｃaによる減
衰を受けることなく演算増幅器Ｑ４で受信される。
【００３９】図３は図１におけるトランスフア形のスイ
ッチＳＷ４の代りに通常のオン／オフ形のスイッチＳＷ
７を使用して同様の動作をさせるための構成を示したも
のである。
ッチＳＷ４の代りに通常のオン／オフ形のスイッチＳＷ
７を使用して同様の動作をさせるための構成を示したも
のである。
【００４０】スイッチＳＷ３の一端は演算増幅器Ｑ４の
非反転入力端（＋）に接続され、その他端は抵抗Ｒ4を
介して共通電位点ＣＯＭに接続されると共にスイッチＳ
Ｗ７の一端に接続されている。このスイッチＳＷ７の他
端は演算増幅器Ｑ４の出力端に接続されている。
非反転入力端（＋）に接続され、その他端は抵抗Ｒ4を
介して共通電位点ＣＯＭに接続されると共にスイッチＳ
Ｗ７の一端に接続されている。このスイッチＳＷ７の他
端は演算増幅器Ｑ４の出力端に接続されている。
【００４１】そして、スイッチＳＷ３は制御信号ＳＴ5
により、スイッチＳＷ７は制御信号ＳＴ6によりそれぞ
れその開閉が制御される。
により、スイッチＳＷ７は制御信号ＳＴ6によりそれぞ
れその開閉が制御される。
【００４２】スイッチＳＷ３がオンの時はスイッチＳＷ
７はオフとなり演算増幅器Ｑ４のバイアス電流と電極容
量Ｃaの蓄積電荷は抵抗Ｒ4を介して放電される。スイッ
チＳＷ３がオフの時はスイッチＳＷ７はオンとなり、ス
イッチＳＷ３の両端が同電位となるように演算増幅器Ｑ
４の出力がスイッチＳＷ３の端子に帰還される。
７はオフとなり演算増幅器Ｑ４のバイアス電流と電極容
量Ｃaの蓄積電荷は抵抗Ｒ4を介して放電される。スイッ
チＳＷ３がオフの時はスイッチＳＷ７はオンとなり、ス
イッチＳＷ３の両端が同電位となるように演算増幅器Ｑ
４の出力がスイッチＳＷ３の端子に帰還される。
【００４３】以上の図１，図３に示す実施例は演算増幅
器Ｑ４の増幅度が１の場合を例示したが、図３の実施例
はこれ等の演算増幅器に所定の増幅度を持たせたときの
構成を示している。
器Ｑ４の増幅度が１の場合を例示したが、図３の実施例
はこれ等の演算増幅器に所定の増幅度を持たせたときの
構成を示している。
【００４４】演算増幅器Ｑ８の出力端と反転入力端
（−）との間は抵抗Ｒ5を介して接続され、演算増幅器
Ｑ９の出力端と反転入力端（−）との間は抵抗Ｒ7を介
して接続されている。
（−）との間は抵抗Ｒ5を介して接続され、演算増幅器
Ｑ９の出力端と反転入力端（−）との間は抵抗Ｒ7を介
して接続されている。
【００４５】そして、抵抗Ｒ5の一端とＲ7の一端との
間、抵抗Ｒ7の他端と共通電位点との間はそれぞれ抵抗
Ｒ6と抵抗Ｒ8で接続され、これらで差動増幅器を構成し
ており、抵抗Ｒ5の他端、つまり演算増幅器Ｑ８の出力
端から起電力ｅsaとｅsbとの差に対応する次式で示す出
力電圧ｅ0を得る。ただし、Ｒ5＝Ｒ8、Ｒ6＝Ｒ7として
ある。 ｅ0＝［（Ｒ5＋Ｒ6）／Ｒ6］（ｅsa−ｅsb）
間、抵抗Ｒ7の他端と共通電位点との間はそれぞれ抵抗
Ｒ6と抵抗Ｒ8で接続され、これらで差動増幅器を構成し
ており、抵抗Ｒ5の他端、つまり演算増幅器Ｑ８の出力
端から起電力ｅsaとｅsbとの差に対応する次式で示す出
力電圧ｅ0を得る。ただし、Ｒ5＝Ｒ8、Ｒ6＝Ｒ7として
ある。 ｅ0＝［（Ｒ5＋Ｒ6）／Ｒ6］（ｅsa−ｅsb）
【００４６】スイッチＳＷ3とＳＷ5がオフの時は、スイ
ッチＳＷ3とＳＷ5に帰還される電圧はそれぞれ演算増幅
器Ｑ８、Ｑ９の帰還電圧であるが、これらの帰還電圧は
起電力ｅsaとｅsbに等しく、低インピーダンスであるの
で、増幅度が１のバッフア増幅器の場合と全く同じ効果
が得られる。
ッチＳＷ3とＳＷ5に帰還される電圧はそれぞれ演算増幅
器Ｑ８、Ｑ９の帰還電圧であるが、これらの帰還電圧は
起電力ｅsaとｅsbに等しく、低インピーダンスであるの
で、増幅度が１のバッフア増幅器の場合と全く同じ効果
が得られる。
【００４７】
【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、受信増幅器の入力端に接続した２
個のスイッチのうち第１スイッチがオンの時に第２スイ
ッチによって受信増幅器の入力端を回路の低インピーダ
ンス電位点に接続し第１スイッチがオフの時に第２スイ
ッチによって第１スイッチと第２スイッチとの接続点を
受信増幅器の出力端側に接続するようにしたので、受信
増幅器の演算抵抗の熱雑音の影響を受けず入力インピー
ダンスの大きな受信増幅器することができると共に入力
回路に接続されるスイッチのリーク抵抗やスイッチ端子
間の寄生容量の影響をうけない容量式電磁流量計が実現
できる。
うに本発明によれば、受信増幅器の入力端に接続した２
個のスイッチのうち第１スイッチがオンの時に第２スイ
ッチによって受信増幅器の入力端を回路の低インピーダ
ンス電位点に接続し第１スイッチがオフの時に第２スイ
ッチによって第１スイッチと第２スイッチとの接続点を
受信増幅器の出力端側に接続するようにしたので、受信
増幅器の演算抵抗の熱雑音の影響を受けず入力インピー
ダンスの大きな受信増幅器することができると共に入力
回路に接続されるスイッチのリーク抵抗やスイッチ端子
間の寄生容量の影響をうけない容量式電磁流量計が実現
できる。
【図１】本発明の１実施例の構成を示す要部構成図であ
る。
る。
【図２】図１に示す実施例の部分等価回路を示す等価回
路図である。
路図である。
【図３】本発明の第２の実施例の構成を示す部分構成図
である。
である。
【図４】本発明の第３の実施例の構成を示す要部構成図
である。
である。
【図５】従来の第１の容量式電磁流量計の検出部近傍の
構成を示す構成図である。
構成を示す構成図である。
【図６】図５に示す容量式電磁流量計の部分構成を等価
回路で示した説明図である。
回路で示した説明図である。
【図７】従来の第２の容量式電磁流量計の構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図８】図７に示す容量式電磁流量計の動作を説明する
波形図である。
波形図である。
【図９】図７に示す容量式電磁流量計の問題点わ説明す
る説明図である。
る説明図である。
１０ パイプ １１ 励磁コイル １２ａ、１２ｂ 検出電極 １３ａ、１３ｂ ガード電極 １５、１７ 入力回路 １８ サンプル回路 ２０ マイクロプロセッサ ２３ タイミング回路 ＳＷ１〜ＳＷ７ スイッチ ＳＴ1〜ＳＴ4 タイミング信号 ＳＴ5、ＳＴ6 制御信号
Claims (1)
- 【請求項１】静電容量を介して測定流体に誘起された信
号電圧を検出する一対の検出電極と、前記信号電圧を高
インピーダンスで受信する受信増幅器と、各受信増幅器
の入力端に並列に接続された２個の直列接続されたスイ
ッチよりなるスイッチ回路と、前記２個のスイッチのう
ち第１スイッチがオンの時に第２スイッチによって前記
受信増幅器の入力端を回路の低インピーダンス電位点に
接続し前記第１スイッチがオフの時に前記第２スイッチ
によって前記第１スイッチと第２スイッチとの接続点を
前記受信増幅器の出力端側に接続する制御信号を出力す
る制御手段とを具備する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 |
|---|---|---|---|
| JP3213392A JPH05231890A (ja) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | 容量式電磁流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3213392A JPH05231890A (ja) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | 容量式電磁流量計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05231890A true JPH05231890A (ja) | 1993-09-07 |
Family
ID=12350399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3213392A Pending JPH05231890A (ja) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | 容量式電磁流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05231890A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000028462A (ja) * | 1998-07-14 | 2000-01-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 変換装置 |
| WO2008053624A1 (fr) * | 2006-10-31 | 2008-05-08 | Yamatake Corporation | Débitmetre électromagnétique capacitif |
| US7421907B2 (en) | 2006-03-16 | 2008-09-09 | Yokogawa Electric Corporation | Electromagnetic flowmeter including a feedback voltage distributed to the inner conductor of the shielded cable and the input circuit |
| CN102435864A (zh) * | 2011-11-22 | 2012-05-02 | 常熟市董浜镇华进电器厂 | 电流传感器电容测量电路 |
-
1992
- 1992-02-19 JP JP3213392A patent/JPH05231890A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000028462A (ja) * | 1998-07-14 | 2000-01-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 変換装置 |
| US7421907B2 (en) | 2006-03-16 | 2008-09-09 | Yokogawa Electric Corporation | Electromagnetic flowmeter including a feedback voltage distributed to the inner conductor of the shielded cable and the input circuit |
| WO2008053624A1 (fr) * | 2006-10-31 | 2008-05-08 | Yamatake Corporation | Débitmetre électromagnétique capacitif |
| JP2008111760A (ja) * | 2006-10-31 | 2008-05-15 | Yamatake Corp | 容量式電磁流量計 |
| US7950292B2 (en) | 2006-10-31 | 2011-05-31 | Yamatake Corp. | Capacitive electromagnetic flowmeter |
| AU2007315667B2 (en) * | 2006-10-31 | 2012-07-12 | Yamatake Corporation | Capacitive electromagnetic flowmeter |
| CN102435864A (zh) * | 2011-11-22 | 2012-05-02 | 常熟市董浜镇华进电器厂 | 电流传感器电容测量电路 |
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