JPH0537216Y2 - - 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
とこれに伴なう信号処理方式を改良した電磁流量
計に関する。

〈従来の技術〉 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。

そして、この複合磁場の印加の基に測定流体を
流すと２つの周波数を含む信号電圧が発生する。
この信号電圧を商用周波数に基づいて弁別した高
周波の信号電圧と低い周波数に基づいて弁別した
低周波の信号電圧をそれぞれローパスフイルタと
ハイパスフイルタを介して出力し、更にこれらの
出力を加算して出力することにより高い周波数で
の励磁方式と低い周波数の励磁方式の各々の利点
を持つ出力を得ている。

〈考案が解決しようとする問題点〉 しかしながら、この様な電磁流量計では実際に
はローパスフイルタとハイパスフイルタの各時定
数を大きくする必要があるので、例えば微分ノイ
ズなどが突変すると当初高周波側が大きく微分状
に変動した後しばらくして安定する。したがつ
て、長時間を経過すれば変動がなくなり問題はな
いのであるが、例えば零点を調整する場合などに
は安定するまで待たなければならならず、零点調
整に時間がかかるという問題がある。

〈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、第
１周波数とこれより低い第２周波数の２つの異な
つた周波数を有する磁場を供給する励磁手段と、
この励磁手段により励磁され流量に対応して発生
する信号電圧を第１周波数に基づいて弁別して出
力する第１復調手段と、この第１復調手段の出力
を高域濾波するハイパスフイルタと、信号電圧を
第２周波数に基づいて弁別して復調する第２復調
手段と、この第２復調手段の出力を低域濾波する
ローパスフイルタと、ハイパスフイルタとローパ
スフイルタとの各出力を加算的に合成する加算手
段と、第２復調手段の出力と加算手段の出力とを
切り替えて出力するスイツチ手段と、第１、第２
復調手段の出力或いはその関連電圧とレベル設定
電圧とを比較し信号電圧が所定値以下になつたと
きにスイツチ手段を第２復調手段側に切り替える
制御出力を出す比較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いて
説明する。第１図は本考案の１実施例を示すブロ
ツク図である。

１０は電磁流量計の検出器の導管であり、絶縁
性のライニングがその内面に施されている。１１
ａ，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はスイツチSW₁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SW₂とSW₃の直列回路とこれに並列に接続さ
れたスイツチSW₄とSW₅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SW₂，SW₃の
接続点とスイツチSW₄，SW₅の接続点にそれぞれ
接続される。タイミング信号S₁，S₂，S₃はそれぞ
れスイツチSW₁，SW₂とSW₅，SW₃と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における信号電圧はスイツチ
SW₇を介して、或いは反転増幅器Q₃とスイツチ
SW₈の直列回路を介してそれぞれ小さな時定数を
もつ低域濾波器１６に印加されている。

また、結合点１５における信号電圧はスイツチ
SW₉を介して、或いは反転増幅器Q₄とスイツチ
SW₁₀の直列回路を介してそれぞれ小さな時定数
をもつ低域濾波器１７に印加されている。スイツ
チSW₇，SW₈，SW₉，SW₁₀はそれぞれタイミン
グ回路１８からのタイミング信号S₇，S₈，S₉，
S₁₀で開閉される。低域濾波器１６は大きな時定
数をもつローパスフイルタ１９を介して、低域濾
波器１７の出力は可変利得増幅器Q₅とハイパス
フイルタ２０の直列回路を介してそれぞれ加算点
２１で加算され、スイツチSW₁₁の第１接点に接
続される。スイツチSW₁₁の第２接点には低域濾
波器１６の出力端が接続されている。更に、可変
利得増幅器Q₅の出力は比較器Q₆の入力の一端に
印加されその他端にはレベル設定電圧E_Lが印加
されている。比較器Q₆の出力でスイツチSW₁₁の
開閉を制御し、その共通接点からローパスフイル
タ２２を介して出力端２３に信号電圧が出力され
る。

なお、可変増幅器Q₅はローパスフイルタ１９
の出力電圧V_Lとハイパスフイルタ２０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図に示す電磁流量計の動作につき第
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は第２図イで示すようにオ
ン／オフを繰返し、これにより基準電圧E₁の増
幅器Q₁の非反転入力端（＋）への印加が制御さ
れる。一方、タイミング信号S₂（第２図ロ）とS₃
（第２図ハ）により低周波でスイツチSW₂とSW₅、
およびスイツチSW₃とSW₄が交互にオンとされる
ので、第２図ニに示すような低周波（周期：2t）
と高周波（周期：2T）とが複合された励磁電流I_f
が流れる。

結合点１５における信号電圧は第２図ホ，ヘに
示すタイミング信号S₇とS₈でサンプリングされる
ので、第２図トに示す電圧がスイツチSW₇の出力
側に得られる。これを低域濾波器１６で平滑した
電圧がローパスフイルタ１９の出力側に得られ
る。

更に、結合点１５における信号電圧は第２図
チ，リで示すタイミングでタイミング信号S₉，
S₁₀によりサンプリングされるので、スイツチ
SW₉の出力側には第２図ヌで示す信号電圧が出力
され、この信号電圧は可変利得増幅器Q₅でその
大きさが調節されてハイパスフイルタ１９を介し
て加算点２１に出力される。

加算点２１で加算された各信号電圧はローパス
フイルタ２２で平滑されスイツチSW₁₁の第１接
点に出力される。

一方、レベル設定電圧E_Lは零に近い信号電圧
値に選定しておき、信号電圧がこのレベル設定電
圧E_L以下ではスイツチSW₁₁が低域濾波器１６側
に切り替えられるようにしてある。

したがつて、レベル設定電圧E_L以上ではロー
パスフイルタ２２の加算出力が出力端２３に出力
され、レベル設定電圧E_L以下では低周波側の信
号電圧が出力端２３に出力される。

このようにしても、零に近い流量の場合にはフ
ローノイズが発生しないのでこの影響はなく、し
かも微分ノイズなどが変動しても低周波側はその
影響をうけることはない。したがつて、零点調整
に時間を要することはない。

なお、スイツチSW₁₁が低周波側に切り替わつ
ているときにはタイミング信号S₁によりスイツチ
SW₁をオン状態にしておき高周波の電流が励磁コ
イルに流れないようにしておき、低周波だけの励
振としても良い。

また、第１図では比較器Q₆の入力の一端には
可変利得増幅器Q₅の出力を入力したが、これは
低域濾波器１６の出力端或いは加算点２１から入
力してもよい。

〈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、測定流量が少ないときには低周波
側に切り替えるので、たとえ微分ノイズが突変し
ても安定に零点を調整することができ、しかもフ
ローノイズの影響を受けることもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の１実施例を示すブロツク図、
第２図は第１図における実施例の各部の波形を示
す波形図である。 １０……導管、１２……励磁コイル、１３……
励磁回路、１４……前置増幅器、１５……結合
点、１６，１７……低域濾波器、１８……タイミ
ング回路、１９……ローパスフイルタ、２０……
ハイパスフイルタ、２１……加算点、E_L……レ
ベル設定電圧、E_S……励磁電圧。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 第１周波数とこれより低い第２周波数の２つの
   異なつた周波数を有する磁場を供給する励磁手段
   と、この励磁手段により励磁され流量に対応して
   発生する信号電圧を前記第１周波数に基づいて弁
   別して出力する第１復調手段と、この第１復調手
   段の出力を高域濾波するハイパスフイルタと、前
   記信号電圧を前記第２周波数に基づいて弁別して
   復調する第２復調手段と、この第２復調手段の出
   力を低域濾波するローパスフイルタと、前記ハイ
   パスフイルタと前記ローパスフイルタとの各出力
   を加算的に合成する加算手段と、前記第２復調手
   段の出力と前記加算手段の出力とを切り替えて出
   力するスイツチ手段と、前記第１、第２復調手段
   の出力或いはその関連電圧とレベル設定電圧とを
   比較し前記信号電圧が所定値以下になつたときに
   前記スイツチ手段を前記第２復調手段側に切り替
   える制御出力を出す比較手段とを具備したことを
   特徴とする電磁流量計。