JPH0537214Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、磁場を被測定流体に印加しその流量
を測定する電磁流量計に係り、特にその励磁方式
を改良した電磁流量計に関する。

工業用の電磁流量計は従来から商用電源を用い
て励磁する商用周波の励磁方式が採用されてき
た。商用周波の励磁方式は、(イ)応答速度が早く低
コストに出来る。(ロ)スラリ性の流体や低導電率の
流体で発生する流速と共に増加する低周波のラン
ダムノイズ（以下、フローノイズという）の影響
を受けがたい、という利点があるが、稼動状態で
比較的に長期、例えば１日程度の間、放置してお
くとゼロ点が変動するという欠点がある。

このため、商用周波の1/2、あるいはこれ以下
の低周波で励磁する低周波励磁方式が採用される
ようになつた。低周波励磁方式にすると周知のよ
うにゼロ点の安定な電磁流量計が得られる利点が
ある。しかし、キヤリヤ周波数が低いのでフロー
ノイズの周波数と近接し、このためフローノイズ
の影響を受け易く、特に流速が大になるとこの影
響が顕著になる。また、フローノイズの影響を軽
減するためにダンピングをかけると応答が遅くな
る欠点を有している。更に、最近の電磁流量計は
省電力化を図る傾向にあるが、特に２線により電
源の供給と信号の伝送を同時に行う２線式の電磁
流量計では省電力化が必須の要件となる。この様
な場合には単位流速当たりの起電力を小さくする
必要があり、例えば従来の低周波励磁方式では
0.5mV／ｍ／ｓ程度であつたものが２線式にする
と10μV／ｍ／ｓ程度と小さくなる。発生起電力
が従来に比べて１桁以上も小さくなるとフローノ
イズの影響は相対的に増大するので低周波励磁方
式で省電力化を図ることには限界がある。

そこで、特願昭60−197168号（発明の名称：電
磁流量計）で提案されているように商用周波数の
励磁電流成分とこれより低い周波数の励磁電流成
分を励磁コイルに同時に流して複合磁場を形成す
る複合励磁方式が提案されている。

〈考案が解決しようとする問題点〉 しかしながら、この提案においては商用周波数
の励磁電流成分の値と低周波の励磁電流成分の値
とを同じ値にしているので励磁電流の値が２倍に
なり省電力化の観点から望ましくない。

そこで、複合励磁方式における大きな時定数を
持つ低周波側のＳ／Ｎ比が良好な点に着目して低
周波側に対応する励磁電流成分を小さく選定して
省電力化を図るようにしたものである。

〈問題点を解決するための手段〉 この考案は、以上の点を考慮して、第一周波数
を持つ第一励磁電流成分と共にこれより低い第二
周波数を持つ第二励磁電流成分を励磁コイルに供
給して複合磁場を発生させる励磁手段と、この第
一励磁電流成分により励磁され流量に対応して発
生する第一信号電圧を第一周波数に基づいて弁別
して出力する第一復調手段と、この第一復調手段
の出力を高域濾波する高域濾波手段と、第二励磁
電流成分により励磁され流量に対応して発生する
第二信号電圧を第二周波数に基づいて弁別して出
力する第二復調手段と、この第二復調手段の出力
を低域濾波する低域濾波手段と、高域濾波手段と
低域濾波手段の各出力を加算的に合成する合成手
段と、高域濾波手段或いは低域濾波手段の各出力
の大きさがほぼ同じになるように調整する利得調
整手段とを具備し第一励磁電流成分の値を第二励
磁電流成分の値より大な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ずき説
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。１０は電磁流量計の発信器の導管で
あり、絶縁性のライニングがその内面に施されて
いる。１１ａ，１１ｂは信号電圧を検出するため
の電極である。１２は励磁コイルであり、これに
よつて発生した磁場が被測定流体に印加される。
励磁コイル１２には、励磁回路１３から励磁電流
I_fが供給されている。

励磁回路１３は次のように構成されている。基
準電圧E₁，E₂、はそれぞれスイツチSW₁，SW₂
を介して増幅器Q₁の非反転入力端（＋）に印加
され、その出力端はトランジスタQ₂のベースに
接続されている。トランジスタQ₂のエミツタは
抵抗R_fを介してコモンCOMに接続されると共に
増幅器Q₁の反転入力端（−）に接続されている。
コモンCOMとトランジスタQ₂のコレクタとの間
には励磁電圧E_sがスイツチSW₃とSW₄の直列回路
とこれに並列に接続されたスイツチSW₅とSW₆の
直列回路を介して印加される。励磁コイル１２は
スイツチSW₃，SW₄の接続点とスイツチSW₅，
SW₆の接続点にそれぞれ接続される。タイミング
信号S₁，S₂，S₃，S₄はそれぞれスイツチSW₁，
SW₂，SW₃，SW₄の開閉を制御する。

一方、信号電圧は電極１１ａ，１１ｂで検出さ
れ、前置増幅器１４に出力される。前置増幅器１
４でコモンモード電圧の除去とインピーダンス変
換がなされその出力端を介して結合点１５に出力
される。結合点１５と小さな時定数をもつ低域濾
波器１６，１７の間にはそれぞれスイツチSW₇，
SW₈が接続されている。低域濾波器１６は大きな
時定数をもつ低域濾波器１８を介して、低域濾波
器１７の出力は可変利得増幅器Q₃と高域濾波器
１９の直列回路を介してそれぞれ加算点２０で加
算され、低域濾波器２１を介して出力端２２に出
力される。スイツチSW₇，SW₈はタイミング回路
２４からのタイミング信号によりその開閉が制御
される。なお、可変利得増幅器Q₃は低域濾波器
１８の出力電圧V_Lと高域濾波器１９の出力電圧
V_Hの大きさが等しくなるように調節するための
ものである。

次に、第１図に示す実施例の動作につき第２図
に示す波形図を参照して説明する。タイミング信
号S₁が期間t₁（第２図ロ）で示すオンの状態では、
基準電圧E₁が増幅器Q₁の非反転入力端（＋）に
印加されタイミング信号S₃（第２図ニ）によりス
イツチSW₃とSW₆とがオンになつているので、励
磁電流I_fのピーク値がI₁の定電流（第２図イ）が
励磁コイル１２に流される。タイミング信号S₂が
期間t₂（第２図ハ）で示すオンの状態では基準電
圧E₂が増幅器Q₁の非反転入力端（＋）に印加さ
れ、タイミング信号S₄（第２図ホ）によりスイツ
チSW₄とSW₅とがオンになつているので、励磁電
流I_fのピーク値がI₂の定電流（第２図イ）が励磁
コイル１２に流される。これらの状態を低周波の
半周期T₁の間繰り返す。期間T₂ではタイミング
信号S₁，S₂に対するタイミング信号S₃，S₄の位相
関係が逆相となるので第２図イに示すように励磁
電流I_fの正のピーク値はI₂で、負のピーク値はI₁
となる。

一方、結合点１５に発生する信号電圧はサンプ
リング信号S₇（第２図ヘ），S₈（第２図ト）により
スイツチSW₇，SW₈がオンとされそれぞれその出
力電圧として第２図チ，ヌに示す波形の電圧を得
る。従つて、この電圧を低域濾波器１６，１７で
平滑すると第２図リ，ルに示す波形の電圧を得
る。低域濾波器１７の出力は可変利得増幅器Q₃
でその大きさが調節されて出力電圧V_LとV_Hとが
等しくされ、加算点２０で加算されて出力され
る。

第３図は本考案の他の実施例を示すブロツク図
である。この実施例は第１図に示す場合に比べて
感度を２倍に上げた例を示している。結合点１５
に於ける信号電圧はスイツチSW₉を介して、或い
は反転増幅器Q₃とスイツチSW₁₀の直列回路を介
してそれぞれ低域濾波器１６に印加されている。
また、結合点１５に於ける信号電圧はスイツチ
SW₁₁を介して、或いは反転増幅器Q₄とスイツチ
SW₁₂の直列回路を介してそれぞれ低域濾波器１
７に印加されている。スイツチSW₉，SW₁₀，
SW₁₁，SW₁₂はそれぞれタイミング回路２５から
のタイミング信号S₉，S₁₀，S₁₁，S₁₂で開閉され
る。なお、励磁回路１３へのタイミング信号は第
１図に示す場合と同じである。

第４図は第３図に示す実施例の各部の波形を示
す波形図である。第４図イ〜ホは第３図と同じで
ある。第４図ヘ，トに示すタイミング信号S₉と
S₁₀で信号電圧をサンプリングするのでスイツチ
SW₉の出力側には第４図ヌに示す波形の電圧が得
られる、従つてこれを平滑すると第４図ルに示す
電圧が低域濾波器１６の出力側に得られる。ま
た、スイツチSW₁₁の出力側には第４図チ，リに
示すタイミング信号S₁₁とS₁₂で信号電圧がサンプ
リングされるので、第４図ヲに示す電圧がスイツ
チSW₁₁の出力側に得られる。これを平滑して第
４図ワに示す電圧が低域濾波器１７の出力側に得
られる。第２図と第４図とを比較すれば判るよう
に第４図の場合は低域濾波器１６と１７の出力側
は２倍の感度となつている。

〈考案の効果〉 以上、実施例と共に具体的に説明したように本
考案によれば、大きな時定数を持つ低周波側の
Ｓ／Ｎ比が良好なので対応する低周波の励磁電流
成分を小さく選定してもＳ／Ｎ比を低下させずに
全体の省電力化が可能となる。

【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図に示す実施例の動作を説明する波
形図、第３図は本考案の第二の実施例を示すブロ
ツク図、第４図は第３図に示す実施例の動作を説
明する波形図である。 １１……導管、１２……励磁コイル、１３……
励磁回路、１４……前置増幅器、１６，１７，１
８……低域濾波器、１９……高域濾波器、２４…
…タイミング回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 第一周波数を持つ第一励磁電流成分と共にこれ
   より低い第二周波数を持つ第二励磁電流成分を励
   磁コイルに供給して複合磁場を発生させる励磁手
   段と、前記第一励磁電流成分により励磁され流量
   に対応して発生する第一信号電圧を前記第一周波
   数に基づいて弁別して出力する第一復調手段と、
   この第一復調手段の出力を高域濾波する高域濾波
   手段と、前記第二励磁電流成分により励磁され前
   記流量に対応して発生する第二信号電圧を前記第
   二周波数に基づいて弁別して出力する第二復調手
   段と、この第二復調手段の出力を低域濾波する低
   域濾波手段と、前記高域濾波手段と前記低域濾波
   手段の各出力を加算的に合成する合成手段と、前
   記高域濾波手段或いは前記低域濾波手段の各出力
   の大きさがほぼ同じになるように調整する利得調
   整手段とを具備し前記第一励磁電流成分の値を前
   記第二励磁電流成分の値より大なるようにしたこ
   とを特徴とする電磁流量計。