JPH0524187Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本考案は、電磁流量計の信号処理に係り、特に
信号対雑音比を改善した電磁流量計の信号処理に
関する。

＜従来の技術＞ 第４図に従来の電磁流量計の構成を示し、これ
について説明する。

１０は被測定流体を流すための導管であり、こ
の内面に電極１１ａ，１１ｂが設けられている。
導管１０の外面には励磁コイル１２ａ，１２ｂが
設けられており、これ等によつて生じた磁界Ｂが
被測定流体に印加される。励磁コイル１２ａ，１
２ｂは直列に接続され励磁回路１３に接続されて
いる。

一方、電極１１ａ，１１ｂは前置増幅器１４に
接続され前置増幅器１４によりインピーダンス変
換がなされると共にコモンモード電圧の除去がな
されて出力される。前記増幅器１４の出力端はサ
ンプリング回路１５に接続される。サンプリング
回路１５および励磁回路１３はタイミング発生回
路１６により制御される。

また、サンプリング回路１５は整流回路１７、
平滑回路１８を介して出力端１９に出力される。

以上の構成において、タイミング発生回路１６
により励磁回路１３を制御して例えば低周波の矩
形波電流を励磁コイル１２ａ，１２ｂに流すと対
応する波形および周波数の磁界Ｂが発生する。電
極１１ａ，１１ｂで流量と磁界Ｂとの積に比例し
た電圧が検出され、励磁電流が安定した期間でこ
の電圧がサンプリングされる。サンプリングされ
た電圧を整流回路１７、平滑回路１８で整流平滑
すると出力端１９に流量に対応した電圧が得られ
る。

＜考案が解決しようとする問題点＞ 第４図に示す構成の電磁流量計において雑音が
電極１１ａ，１１ｂに発生する信号電圧に重畳さ
れているときは、雑音も含めて増幅される。特に
第５図に示す様な微分性の雑音のような場合には
その雑音の大きさは信号電圧の10〜100倍にも達
するものがある。この様な雑音が混入すると前置
増幅器、サンプリング回路、整流回路のいずれか
が飽和し出力が大きくハンチングしたり揺動した
りする問題点がある。

＜問題点を解決するための手段＞ この考案は、以上の問題点を解決するため、励
磁回路から励磁電流が励磁コイルに供給されて発
生する磁界が被測定流体に印加されこれにより電
極間に発生する電圧を信号処理回路で信号処理し
て先の被測定流体の流量に対応する出力電圧とし
て出力する電磁流量計に係り、先の信号処理回路
は、先の電極間に発生する電圧を所定の増幅率で
増幅する前置増幅器と、先の出力電圧を所定期間
のあいだ遅らせる遅延手段と、この遅延手段の出
力に関連した電圧と先の前置増幅器の出力との差
を１未満の増幅率で演算する第１演算手段と、こ
の第１演算手段の出力と先の前置増幅器の出力と
の差を演算する第２演算手段と、この第２演算手
段の出力を復調する復調手段とを具備するように
したものである。

＜実施例＞ 以下、本考案の実施例について図面に基づき説
明する。第１図は本考案の一実施例を示すブロツ
ク図である。尚、第４図に示す構成と同一の部分
には同一の符号を付し、適宜に説明を省略する。

２０は乗算回路であり、その入力の一端には励
磁回路に挿入された検出抵抗２１の両端の電圧を
増幅器２２で増幅した電圧が印加され、その他端
にはサンプル、整流平滑して復調する復調回路２
３の出力電圧V₀を遅延回路２４で一定時間例え
ばサンプリングの１周期だけ遅延された電圧が印
加され、乗算回路２０はこれ等の積を演算する。

２５は差動増幅器であり、その入力の一端には
前置増幅器１４の出力V_sが印加され、その他端
には乗算回路２０の出力が印加され、これ等の差
を差動増幅器２５で演算し差動増幅回路２６に
V_Dとして出力する。この差動増幅回路２５の増
幅率は１未満とし負帰還状態とする。

差動増幅回路２６は、その入力の一端に前置増
幅器１４の出力V_sが印加され、その他端には出
力V_Dが印加されて、これ等の差をとり出力V₀′と
して復調回路２３に出力する。

タイミング発生回路２７は、励磁回路１３、遅
延回路２４、復調回路２３を制御する制御信号を
発生する。

２８は復調回路２３で得られた出力電圧V₀を
例えば４〜20mAなどの統一電流に変換するＶ／
Ｉ変換回路である。

第２図は第１図に示すブロツク図の各部の波形
を示す波形図である。第２図イは前置増幅器１４
の出力V_sの波形、ロは差動増幅器２５の出力V_D
の波形、ハは差動増幅回路２６の出力V₀′の波形
をそれぞれ示す。

前置増幅器１４の出力V_sの中には第２図イに
示す様に微分状の雑音V_soの上に信号電圧V_ssが重
畳されている。

出力電圧V₀は信号電圧V_ssに関連した直流電圧
であるので、これと励磁電流に関連した電圧との
積をとつた電圧は微分状の雑音を含まず、信号電
圧と同じ波形となる。従つて、差動増幅器２５で
出力V_sと乗算回路２０の出力との差をとると第
２図ロに示す様な微分状の雑音V_soだけが差動増
幅器２５の出力V_Dとして得られる。このため、
差動増幅回路２６の出力V₀′として雑音V_soが除
去された電圧が得られ、信号電圧V_ssに対応する
出力電圧V₀が復調回路２３の出力端に得られる。

以上の動作につき伝達関数を用いて更に詳細に
説明する。

前置増幅器１４の出力V_sは磁界Ｂを流速ｖで
変調して得られるので、その伝達関数をｇ(s)とす
れば、 V_s(s)＝ｇ(s)ｖ(s) (1) となる。また、復調回路２３の伝達関数をｈ(s)、
Ｃを定数とすれば出力電圧V₀の電圧関数V₀(s)は、
(1)式を用いて V₀(s)＝ｈ(s)V_s(s)＝ｈ(s)ｇ(s)ｖ(s) ＝Ｃ・ｖ(s) (2) となる。

混入する雑音の伝達関数をV_so(s)、差動増幅器
２５の増幅率をα、乗算回路２０の伝達関数をｋ
(s)、遅延回路２４の伝達関数e^-〓^s（τ：サンプル
周期）として全体の伝達関数を示せば第３図に示
すブロツク図が得られる。このブロツク図に基づ
いて全体を式で表わせば次の様になる。

ｈ(s)｛V_s(s)＋V_so(s)−α（V_s(s)＋V_so(s) −ｋ(s)e^-〓^sV₀(s)）｝＝V₀(s) (3) ここで、(1)式とＣ＝ｈ(s)ｇ(s)の関係を用い、更
にｈ(s)ｋ(s)＝１なる関係になる様に復調回路２
３、遅延回路２４の回路定数を選定し、実空間に
戻すと下記の差分式を得る。

V₀(t)−αV₀（ｔ−Δt） ＝Ｃ（１−α）ｖ(t)＋ （１−α）ｈ〜｛V_so(t)｝ (4) ここで、ｈ〜はｈの実空間上の関数である。この
差分方程式を０＜α＜１の条件でV₀(t)について
解くと次式となる。

V₀(t)＝Ｃ（１−α）〓 〓^M=0 α^M・ｖ（ｔ−Ｍ・Δt）＋（１−α）〓 〓^M=0 α^Mｈ〜｛V_so（ｔ−Ｍ・Δt）｝ (5) この式で、Ｍはサンプル周期Δtの整数倍を表
わす数値であり、Ｍ＝１は１つ前のサンプル周期
を用いる場合を示す。

ここで、仮にｖ（ｔ−Ｍ・Δt）＝v_C（一定）とす
ると(5)式は V₀(t)＝Ｃ・v_C＋（１−α）〓 〓^M=1 α^Mｈ〜｛V_so（ｔ−Ｍ・Δt）｝ (6) となり、出力電圧V₀(t)は流速ｖに比例した出力
を出している。また、雑音に関しては、α＝0.95
〜0.99前後の値をとることにより、1/100〜1/20
程度に減衰される。

＜考案の効果＞ 以上、実施例と共に具体的に説明した様に本考
案によれば、微分状のスパイク雑音を1/20〜1/10
０の如く大幅に減衰させ得るので、これ等の雑音
により増幅器・復調回路（含、サンプル回路、整
流回路）などが飽和するのを容易に防ぐことがで
きる。また雑音の発生状況に応じて雑音除去率を
容易に変えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示すブロツク図、
第２図は第１図に示す実施例の各部の波形を示す
波形図、第３図は第１図に示す実施例を伝達関数
で表示したブロツク図、第４図は従来の電磁流量
計の構成を示すブロツク図、第５図は微分状のス
パイク雑音の波形を示す波形図である。 １１ａ，１１ｂ……電極、１２ａ，１２ｂ……
励磁コイル、１３……励磁回路、１４……前置増
幅器、２０……乗算回路、２３……復調回路、２
４……遅延回路、２５……差動増幅器、２６……
差動増幅回路、２７……タイミング発生回路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 励磁回路から励磁電流が励磁コイルに供給され
   て発生する磁界が被測定流体に印加されこれによ
   り電極間に発生する電圧を信号処理回路で信号処
   理して前記被測定流体の流量に対応する出力電圧
   として出力する電磁流量計において、前記信号処
   理回路は、 前記電極間に発生する電圧を所定の増幅率で増
   幅する前置増幅器と、前記出力電圧を所定期間の
   あいだ遅らせる遅延手段と、この遅延手段の出力
   に関連した電圧と前記前置増幅器の出力との差を
   １未満の増幅率で演算する第１演算手段と、この
   第１演算手段の出力と前記前置増幅器の出力との
   差を演算する第２演算手段と、この第２演算手段
   の出力を復調する復調手段とを具備することを特
   徴とする電磁流量計。