JPH0541381Y2 - - 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てその流
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、励磁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。

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、この様な従来の電磁流量計でも
以下に説明するような問題がある。

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、励磁電流をほとんど全期間
に亘つて流すこの従来の方式では、単位流速当た
りの起電力を小さくする必要があり、例えば複合
励磁方式で0.5mV／ｍ／ｓ程度であつたものを２
線式にすると10μV／ｍ／ｓ程度と小さくせざる
を得ない。発生起電力が１桁以上も小さくなると
フローノイズの影響が相対的に増大するので、こ
の従来の方式では省電力化を図ることには限界が
ある。

〈問題点を解決するための手段〉 この考案は、以上の点に鑑み省電力化を図ると
共にゼロ点が安定でかつフローノイズにも強い電
磁流量計を得るため、パルス状の正負の励磁電流
を残留磁束を持つ磁性材料に供給して正の残留磁
束と負の残留磁束を利用して流量を測定する電磁
流量計において、正と負のパルス間隔が長い第１
期間から開始し引き続くこれより短い間隔を持つ
第２期間を１サイクルとして高周波で繰り返す第
１励磁期間と第２期間から開始し引き続く第１期
間を１サイクルとして高周波で繰り返す第２励磁
期間とを１サイクルとして低周波で繰り返す励磁
電流を供給する励磁手段と、この励磁手段により
前記磁性材料が励磁されてこの磁性材料に発生す
る残留磁束により流量に対応して発生する信号電
圧を高周波に関連し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、励磁手段により磁性材料が
励磁されてこの磁性材料に発生する残留磁束によ
り流量に対応して発生する信号電圧を低周波に関
連し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。１２ａは励磁コイルであり、この励磁コイル
１２ａは残留磁束を持つ磁性材料１２ｂに巻かれ
てこれに起磁力を与え、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１２ａ
には、励磁回路１３からパルス状の励磁電流I_fが
供給される。

励磁回路１３は次のように構成されている。励
磁電圧E_sはスイツチ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
路を介してコモンCOMとの間に印加される。励
磁コイル１２ａ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S₂，S₃はそれぞれスイツチ
SW₂とSW₅、SW₃とSW₄の開閉を制御する。

一方、信号電圧は電力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、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。

さらに、ローパスフイルタ１９側とハイパスフ
イルタ側２０の伝達関数をそれぞれ同一にしてお
くと信号電圧の変動に対してスムーズな出力変化
を示す。

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。

第１図に示すタイミング信号S₂とS₃は、それぞ
れ第２図イと第２図ロで示すように高周波でオ
ン／オフを繰返し、これによりスイツチSW₂と
SW₅、SW₃とSW₄をそれぞれパルス状に開閉す
る。この結果、第２図ハに示すように正（励磁電
流I_fの波高値＋I₀）と負（励磁電流I_fの波高値−
I₀）のパルスが励磁コイル１２ａに印加される。

励磁電流I_fの正のパルスとこれに続く負のパル
スの期間T₁は、負のパルスとこれに続く正のパ
ルスの期間T₂より長い。そして、高周波の１サ
イクルは期間（T₁＋T₂）で構成され、これを繰
り返して励磁期間T_E1を構成する。

また、励磁期間T_E2は正のパルスとこれに続く
負のパルスの期間T₁′と、これに続く負のパルス
と次の正のパルスの期間T₂′との繰返しで構成さ
れ、T₁′＜T₂′である。

そして、励磁期間（T_E1＋T_E2）で低周波の１
サイクルを構成する。

この様なパルス状の励磁電流I_fを残留磁束を持
つ磁性材料１２ｂに流すと、磁性材料はＢ−Ｈ曲
線を持つているので、正のパルスを印加してから
ゼロにすると残留磁束＋B₀、負のパルスを印加
してゼロにすると残留磁束−B₀が流体に印加さ
れた状態となる。そして、次のパルスが印加され
るまでこれらの残留磁束を保持する。従つて、わ
ずかな励磁電力で所定の磁束を確保することがで
きる。

この残留磁束により発生した結合点１５におけ
る信号電圧は第２図ニに示す磁束密度Ｂに比例し
た電圧であり、第２図ホ，ヘに示す低周波のタイ
ミング信号S₇とS₈で高周波の数サイクルの時間の
間でサイ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の出力側に復調電圧として得
られる。これを低域濾波器１６で平滑した電圧
V_Lがローパスフイルタ１９の出力側に得られる。

従つて、電圧V_Lは低周波励磁における信号電
圧に比例した電圧となる。

更に、結合点１５における信号電圧は第２図ニ
に示す磁束密度Ｂに比例した電圧であり、第２図
チ，リで示す高周波の各タイミングでタイミング
信号S₉，S₁₀により信号電圧の各繰返しの終りの
一定時間の間サンプリングされるので、スイツチ
SW₉の出力側には第２図ヌで示す復調電圧が出力
され、この復調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２０の出力
側に電圧V_Hとして出力され、これが加算点２１
に出力される。

従つて、電圧V_Hは高周波励磁における信号電
圧に比例した電圧となる。

加算点２１で加算された各信号電圧V_L，V_Hは
ローパスフイルタ２２で平滑されて出力端２３に
出力される。

なお、第１図に示す実施例では正か負の２つの
励磁状態しか取ることの出来ない磁性材料を用い
て複合励磁方式とした場合に付いた説明したが、
これに限ることはなく例えば励磁電流を正又は負
に流して実現しても良い。

〈考案の効果〉 以上、実施例と共に具体的に説明したように考
案によれば、磁性材料の残留磁束を利用してしか
も低周波と高周波の複合された複合励磁をするよ
うにしたので、励磁回路での消費電力を極端に減
らしながらゼロ点が安定でフローノイズの影響も
受けずかつ応答速度の良い電磁流量計を実現する
ことができる。

【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、１２ａ……励磁コイル、１２ｂ
……磁性材料、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_s……励磁電圧。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. パルス状の正負の励磁電流を残留磁束を持つ磁
   性材料に供給して正の残留磁束と負の残留磁束を
   利用して流量を測定する電磁流量計において、正
   と負のパルス間隔が長い第１期間から開始し引き
   続くこれより短い間隔を持つ第２期間を１サイク
   ルとして高周波で繰り返す第１励磁期間と前記第
   ２期間から開始し引き続く前記第１期間を１サイ
   クルとして高周波で繰り返す第２励磁期間とを１
   サイクルとして低周波で繰り返す励磁電流を供給
   する励磁手段と、この励磁手段により前記磁性材
   料が励磁されてこの磁性材料に発生する残留磁束
   により流量に対応して発生する信号電圧を前記高
   周波に関連し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、前記励磁手段により前記磁性材
   料が励磁されてこの磁性材料に発生する残留磁束
   により流量に対応して発生する信号電圧を前記低
   周波に関連し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
   算手段とを具備する電磁流量計。