JPH05264308A

JPH05264308A - 電磁流量計

Info

Publication number: JPH05264308A
Application number: JP6340692A
Authority: JP
Inventors: Masami Kidai; 雅巳木代
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1992-03-19
Filing date: 1992-03-19
Publication date: 1993-10-12

Abstract

(57)【要約】【目的】測定導管内が空の状態を簡単に検出可能にす
る。【構成】励磁電源１６からコイル１７を励磁すること
により導管１１に対して垂直に交番磁界を印加し、この
交番磁界と導管１１の流れに対して垂直に発生する信号
起電力を電極１２，１３にて検出し、この検出信号を処
理部２で処理することにより流体の流速または流量を測
定するに当たり、上記交番磁界の方向を切り換えるとき
に信号起電力に発生する励磁ノイズを検出する検知回路
３を設け、その出力にもとづき導管内が満水の状態か、
流体のない空の状態かを簡単に判断し得るようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、特に測定管または導
管内に流体がない空（から）の状態を判別することが可
能な電磁流量計に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６に一般的な電磁流量計の構成を示
す。すなわち、電磁流量計は流量検出部１，処理部（Ｃ
ＰＵユニットともいう）２およびディジタル／アナログ
（Ｄ／Ａ）変換器４などからなり、流量検出部１は導管
１１、電極１２，１３、増幅器１４、Ａ／Ｄ（アナログ
／ディジタル）変換器１５、励磁電源１６およびコイル
１７などからなっている。このような構成において、被
測定流体は導管１１内を流れ、流体の流れる方向に対し
て垂直に励磁電源１６およびコイル１７を介して交番磁
界を印加する。これにより、電極１２−１３間に起電力
を発生するので、この起電力を増幅器１４において励磁
と同期整流する。この同期はＣＰＵユニット２からライ
ンＬを通して与えられる同期信号（ＳＹ）により行なわ
れる。増幅器１４の出力はＡ／Ｄ変換器１５にてディジ
タル量に変換され、ＣＰＵユニット２に与えられる。Ｃ
ＰＵユニット２では所定の処理を実行し、流量の瞬時出
力Ｑまたは積算出力Ｖをディジタル量ＤＯとして出力す
る。また、ＣＰＵユニット２からの流量の瞬時出力Ｑま
たは積算出力Ｖは、必要に応じてＤ／Ａ変換器４により
アナログ量ＡＯに変換して出力される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
電磁流量計で導管内の流体が空になると、出力の異常な
ふらつき，出力ハンチングまたは出力振り切れなどの現
象が生じ出力が不安定となる。そこで、従来はこのよう
な状態になったら作業員は空の状態ではないかと推測し
てそのことを確認しなければならない、という煩わしさ
がある。また、流量計の出力によって制御を行なう制御
ループでは不安定な出力にもとづき、誤った制御を実行
してしまうという問題がある。したがって、この発明の
課題は特に導管内の流体が空になったことを検出するこ
とが可能な電磁流量計を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、この発明では、印加磁界と測定管内を流れる流
体の流れに対しそれぞれ垂直に発生する信号起電力を検
出する１対の信号検出電極と、この信号検出電極からの
信号にもとづき流体の流速または流量対応の信号を出力
する処理部とを少なくとも備えてなる電磁流量計におい
て、前記印加磁界の方向を切り換える際に信号起電力に
発生する励磁ノイズを検出する検出手段を設け、この検
出手段からの出力にもとづいて前記測定管内が満水の状
態か流体のない空の状態かを判断可能にしたことを特徴
としている。

【０００５】

【作用】励磁ノイズにもとづき導管内の流体が空の状態
を否かを検出する空検知回路を設けることにより、流体
が空の状態を簡単に検出可能とし制御系における誤動作
を防止する。

【０００６】

【実施例】図１はこの発明の実施例を示す要部構成図で
ある。同図からも明らかなように、この実施例は図６に
示す従来例に対し、空検知回路３を付加して構成され
る。空検知回路３は導管１１内が満水の状態か、水のな
い空の状態なのかを検出するために設けられる。図２は
この発明の原理を説明するための説明図であり、導管１
１，コイル１７および信号線Ｌ３の関係を示している。
図３は同じくこの発明の原理を説明するための波形図で
ある。すなわち、図２に示すように、導管１１をコイル
１７とコアＣからなる電磁石にて挟むことにより、測定
流体に対して矢印Ｈで示すように垂直に磁界を印加す
る。この印加磁界を生成するため、後述するような低周
波の矩形波が零点の安定が良いと云う理由で主に使われ
ている。このような磁界を印加すると、磁界の向きが切
り換わる度に、信号線Ｌ３と電極１２，１３と点線Ｄに
て示す流体による導通とからなる閉回路を横切る磁界が
変化するため、微分ノイズが発生する。また、流体を横
切る磁界も変化するので、流体中には矢印Ｉで示すよう
な渦電流が発生する。

【０００７】上記微分ノイズと渦電流の影響により、図
１に示す増幅器１４の出力信号波形には、流体が静止状
態でも図３のＮ１１，Ｎ１２に示すような磁界の切り換
えに同期したノイズ波形（以下、励磁ノイズという）が
観察される。この励磁ノイズは磁界の変化する方向に対
応するので、（＋）と（−）のノイズが交互に発生する
ことになる。励磁ノイズはＮ１１のように励磁波形ＤＲ
の立ち上がりのときに（＋）側に出るか、Ｎ１２のよう
に立ち上がりのときに（−）側に出るかは、信号線やコ
ア，コイル等の微妙な位置関係によって決まり、個々の
電磁流量計で異なっている。Ｎ２１，Ｎ２２は最大流量
が流れたときのＮ１１，Ｎ１２に対応するノイズ波形を
示し、この励磁ノイズのピーク値は一般に最大流量時の
数倍に及ぶ。なお、図３のＴＨ１，ＴＨ２はそれぞれ
（＋）側，（−）側のしきい値を示している。以上が、
導管が満水状態における正常時の信号波形を示してい
る。

【０００８】一方、導管内が空のときは、図２に点線Ｄ
で示す流体による導通がなくなるので、上記のような微
分ノイズは発生しない。また、流体がないため渦電流も
発生せず、したがって励磁ノイズも発生しない。このと
き、電極１２，１３は電気的に「浮いた」状態になるた
め、増幅器１４の出力は電位が不規則にふらついたり、
空中の電磁ノイズを拾って出力したりすることになる。
このことから、導管内が満水状態のときだけ発生する励
磁ノイズを利用すれば、導管内が空の状態かどうかを知
ることが可能となる。これが、この発明の原理である。

【０００９】図４は空検知回路の具体を示す回路図であ
る。まず、導管内が満水状態である正常時の動作につい
て、説明する。図１の増幅器１４から出力される図３の
Ｎ１１〜Ｎ２２の如き信号波形は、コンパレータ３０に
与えられる。コンパレータ３０では、信号線Ｌ２を介し
て送られて来るＮ１１〜Ｎ２２の如き信号を、抵抗Ｒ
１，Ｒ２により電圧Ｖ_DDとＶ_SSとを分圧して得られる基
準電圧Ｖｔと比較し、信号Ｎ１１〜Ｎ２２の方が電圧が
高ければＶ_SS、低ければＶ_DDの電圧を出力する。なお、
Ｖｔには抵抗Ｒ３を経てコンパレータ３０の出力電圧が
フィードバックされており、これにてヒステリシスを持
たせるようにしている。

【００１０】いま、信号電圧が低くコンパレータ３０が
電圧Ｖ_DDを出力しているものとすると、コンパレータ３
０の基準電圧Ｖｔは、となる。このＶｔ⁺を図３にＴＨ１で示すように、最大
流量時の流量信号電圧よりも高く、また図３の励磁ノイ
ズＮ２２の（＋）のピーク電圧よりも低く設定すると、
このしきい値よりも信号電圧の方が高くなるのは、
（＋）の励磁ノイズが発生したときのみとなる。したが
って、コンパレータ３０の出力は、次の（＋）の励磁ノ
イズが発生するまで、Ｖ_DDにホールドされる。

【００１１】ここで、次の（＋）の励磁ノイズが発生す
ると、信号電圧が基準しきい値電圧Ｖｔ⁺を超えるの
で、コンパレータ３０の出力はＶ_SSとなる。これによ
り、基準しきい値電圧Ｖｔは、となる。このＶｔ^-を図３にＴＨ２で示すように、最大
流量時の流量信号電圧よりも低く、また図３の励磁ノイ
ズＮ２２の（＋）のピーク電圧よりも高く設定する（Ｒ
１，Ｒ２，Ｒ３の抵抗値を選ぶことにより、Ｖｔ⁺，Ｖ
ｔ^-の各条件を同時に満たすように設定することができ
る）。こうすれば、（−）の励磁ノイズが発生したとき
のみ信号電圧がＶｔ^-よりも低くなるので、次に（−）
の励磁ノイズが発生するまで、コンパレータ３０の出力
はＶ_SSにホールドされる。

【００１２】次に、（−）の励磁ノイズが発生すると、
コンパレータ３０の出力はＶ_DDとなり、しきい値電圧は
Ｖｔ⁺に変化する。すると、次の（＋）の励磁ノイズが
発生するまで、コンパレータ３０の出力はＶ_DDにホール
ドされることになる。こうして、コンパレータ３０の出
力は励磁ノイズに同期して（すなわち、励磁波形ＤＲに
同期して）、Ｖ_DDとＶ_SSが交互に現れる矩形波となる。
この矩形波は励磁ノイズが図３のＮ１１，Ｎ２１のよう
に、励磁波形ＤＲの立ち上がりのときに（＋）側に出る
ときには図３のＤＥ１に示すように、励磁波形ＤＲと１
８０度位相がずれた波形となり、Ｎ１２，Ｎ２２のよう
に、励磁波形ＤＲの立ち下がりのときに（＋）側に出る
ときには図３のＤＥ２に示すように、励磁波形ＤＲと同
位相となる。

【００１３】コンパレータ３０の出力は反転器３１と整
流スイッチ３２により、励磁と同期整流される。すなわ
ち、整流スイッチ３２ではＣＰＵユニット２から信号線
Ｌ１を介して与えられる励磁タイミング信号ＴＧによ
り、励磁波形ＤＲが（＋）側のときはコンパレータ３０
の出力が、また（−）側のときはコンパレータ３０の出
力を反転器３１にて反転した出力がそれぞれ選択され
る。これにより、整流スイッチ３２の出力信号は、コン
パレータ３０の出力がＤＥ１のときはＶ_SS、ＤＥ２のと
きはＶ_DDの直流電位となる。Ｒ７とＣ１は平滑回路を形
成し、その時定数を励磁周期よりも充分大きく設定して
おくことにより、高周波や励磁周期のリップルなどを取
り除くようにする。

【００１４】３３，３４は整流スイッチ３２の出力が、
Ｖ_SSまたはＶ_DDの直流電位になっているかどうかを判定
するためのコンパレータである。このコンパレータにも
抵抗Ｒ１０，Ｒ１３によってそれぞれヒステリシスを持
たせるようにしているが、これは出力ハンチングを抑制
するためであり、適宜な大きさ（１Ｖ程度）に設定され
る。コンパレータ３３は整流スイッチ３２の出力がＶ_DD
であるかどうかを判定するが、そのしきい値電圧は０Ｖ
より充分大きく、Ｖ_DDよりは小さく設定する。このた
め、整流スイッチ３２の出力がこのしきい値電圧よりも
大きければコンパレータ３３の出力はＶ_SS（Ｌレベル）
となり、ＮＯＴ回路３５の出力はＨレベルとなる。一
方、コンパレータ３４は整流スイッチ３２の出力がＶ_SS
であるかどうかを判定するが、そのしきい値電圧は０Ｖ
より充分小さく、Ｖ_SSよりは大きく設定する。このた
め、整流スイッチ３２の出力がこのしきい値電圧よりも
小さければ、コンパレータ３４の出力はＶ_DD（Ｈレベ
ル）となる。したがって、整流スイッチ３２の出力がＶ
_DDかＶ_SSであれば、コンパレータ３４またはＮＯＴ回路
３５のいずれかがＨレベルとなるので、ＯＲ回路３６の
出力はＨレベルとなる。以上により、導管内が満水の状
態では、空検知回路３はＣＰＵユニット２に対しＨレベ
ルの信号を送出する。

【００１５】次に、導管内が空の場合の動作を説明す
る。前述のとおり、この場合は励磁ノイズは発生しな
い。つまり、コンパレータ３０への入力は不規則にふら
つく電位や空中の電磁ノイズを拾った波形となるが、入
力電圧が偶然にしきい値電圧を超えたときに、コンパレ
ータ３０の出力が変化する。このような変化は不規則な
間隔で起きるため、その励磁波形ＤＲに同期する周波数
成分は小さく、反転器３１と整流スイッチ３２により励
磁と同期整流しＲ７，Ｃ１の平滑回路を通った出力は０
Ｖに近い電圧となっている。このため、コンパレータ３
３，３４のしきい値電圧の絶対値を充分大きくしておけ
ば、コンパレータ３３の出力はＨレベル、コンパレータ
３４の出力はＬレベルとなる。したがって、ＮＯＴ回路
３５の出力はＬレベルとなり、ＯＲ回路３６の出力もＬ
レベルとなる。以上により、導管内が空の状態では空検
知回路３はＣＰＵユニット２に対しＬレベルの信号を送
出するので、ＣＰＵユニット２は空検知回路３の出力に
より導管内が空であるか、満水であるかを判断すること
ができる。

【００１６】図５に空検知回路の別の実施例を示す。導
管内が満水のとき、信号線Ｌ２を通して送られてくる図
３のＮ１１〜Ｎ２２の如き信号波形は、コンパレータ３
７，３８に入力される。コンパレータ３７，３８のしき
い値電圧は、図４の場合と同じ大きさＴＨ１，ＴＨ２と
する。こうすると、コンパレータ３７は（＋）の励磁ノ
イズが入力されたときだけ、Ｖ_DD（Ｈレベル）を出力す
る。同様に、コンパレータ３８は（−）の励磁ノイズが
入力されたときだけ、Ｖ_DD（Ｈレベル）を出力する。コ
ンパレータ３７，３８の出力はＳＲフリップフロップ３
９に入力され、その出力は（＋）の励磁ノイズが発生す
るとＬレベル（Ｖ_SS）となり、（−）の励磁ノイズが発
生するとＨレベル（Ｖ_DD）となり、図３の波形ＤＥ１，
ＤＥ２と一致する。この出力を図４のコンパレータ３０
の出力の代わりに用いて同様の処理を行なえば、上述の
場合と同じくＯＲ回路３６からはＨレベルの出力が得ら
れる。導管内が空の場合も上記と同様に、入力信号が偶
然にしきい値電圧を超えたときにＳＲフリップフロップ
３９の出力が切り換わり、ＯＲ回路３６からはＬレベル
の出力が得られる。

【００１７】

【発明の効果】この発明によれば、空検知回路を設ける
ようにしたので、導管内が空であるか満水であるかを判
断することが可能となる。これにより、例えばＣＰＵユ
ニットからエラーメッセージを発して異常状態を知らせ
たり、出力を予め定められた値にセットすることによ
り、制御系の誤動作を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す要部構成図である。

【図２】この発明の原理を説明するための説明図であ
る。

【図３】この発明の原理を説明するための波形図であ
る。

【図４】空検知回路の実施例を示す回路図である。

【図５】空検知回路の別の実施例を示す回路図である。

【図６】一般的な電磁流量計の概要を示す概要図であ
る。

【符号の説明】

１…流量検出部、２…処理部（ＣＰＵユニット）、３…
空検知回路、４…Ｄ／Ａ変換器、１１…測定管（導
管）、１２，１３…信号検出電極、１４…増幅器、１５
…Ａ／Ｄ変換器、１６…励磁電源、１７…コイル、３
０，３１，３３，３４，３７，３８…コンパレータ、３
２…整流スイッチ、３５…ＮＯＴ回路、３６…ＯＲ回
路、３９…ＳＲフリップフロップ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】印加磁界と測定管内を流れる流体の流れ
に対しそれぞれ垂直に発生する信号起電力を検出する１
対の信号検出電極と、この信号検出電極からの信号にも
とづき流体の流速または流量対応の信号を出力する処理
部とを少なくとも備えてなる電磁流量計において、前記印加磁界の方向を切り換える際に信号起電力に発生
する励磁ノイズを検出する検出手段を設け、この検出手
段からの出力にもとづいて前記測定管内が満水の状態か
流体のない空の状態かを判断可能にしてなることを特徴
とする電磁流量計。