JPH0575340B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、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、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。

＜発明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低周波側の
周波数は商用周波数の偶数分の１に選定している
ものの高周波側の周波数は商用周波に選定してい
るので、商用周波のノイズが信号電圧に混入しこ
れが急に変動すると複合励磁方式では高周波側に
大きな時定数を持つハイパスフイルタが挿入され
ているため、ゼロ点が大きく変動しその回復に長
時間を要するという問題がある。

＜問題点を解決するための手段＞ この発明は、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
する信号電圧をこの第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
算手段とを具備し、第１周波数の値を商用周波数
の整数倍に対して若干ずれた周波数に選定すると
共に第２周波数の値を商用周波数の偶数分の１に
選定するようにしたものである。

＜実施例＞ 以下、本発明の実施例について図面に基づき説
明する。第１図は本発明の一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接合点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 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の出力は大き
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と大
きな時定数を持つハイパスフイルタ２０の直列回
路を以上てそれぞれ加算点２１で加算され、ロー
パスフイルタ２２を介して出力端２３に出力され
る。

以上の構成において、ローパスフイルタ１９を
経由する結合点１５と加算点２１とで形成される
低周波のループと、ハイパスフイルタ２０を経由
する結合点１５と加算点２１とで形成される高周
波のループとの各ループの伝達関数の和が１とな
るように各定数が選定されている。

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が増
幅器Q₁の非反転入力端（＋）に印加されたりオ
フにされたりする。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で平滑され出力端２３に出力され
る。この場合に、ローパスフイルタ１９の伝達関
数を１／１＋Ｔ１Ｓ）、ハイパスフイルタ２０の
伝達関数をT₂S（１＋T₂S）とすれば、これらの
伝達関数の和が１になるように各時定数T₁，T₂
をT₁＝T₂選定する。

ところで、例えば第２図イに示すタイミング信
号S₁の周波数を電源周波数の２倍に選定し、タイ
ミング信号S₂，S₃の周波数を電源周波数の1/4に
選定したとすると第２図ニに示す励磁電流I_fの低
周波分は電源周波数の1/4で、高周波分は電源周
波数の２倍となる。この状態で例えば電極１１
ａ，１１ｂに電源周波数の２倍の周波数で一定の
大きさのノイズが混入し、第２図チ，リに示すタ
イミング信号S₉，S₁₀で信号電圧をサンプリング
して復調すると復調された高周波側の電圧に一定
のノイズが含まれることとなる。この場合に、こ
の２周波励磁方式では高周波側に含まれる一定の
ノイズはハイパスフイルタ２０を通すので加算点
２１には現れない。しかし、この電源ノイズが急
に変動すると、ハイパスフイルタ２０の大きな時
定数の為に加算点２１に大きな変動を生じさせ長
い時間に亘つて変動する。

しかし、ここで高周波側の励磁周波数（タイミ
ング信号S₁）f_Hを商用周波数f_cの整数倍に一致し
ない周波数で商用周波数の整数倍より若干ずれた
周波数、例えばf_H＝110Hzに設定し、電源周波数
の２倍の周波数f_N＝100Hzを持つ一定の大きさを
持つノイズ電圧が信号電圧に重畳されたとする
と、110Hzと100Hzとの差の周波数10Hzのビートが
発生する。

このため、低域濾波器１７の時定数が例えば１
秒であれば、この低域濾波器１７を通すことによ
り10Hzのノイズ電圧は1/100に減少し、見かけ上、
出力にはこのノイズの影響は現れない。

また、このノイズ電圧が変化しても10Hzの１サ
イクルの中で変化がなければその平均値はゼロに
なり、大きな時定数を持つハイパスフイルタ２０
にはこの影響が及ばない。

従つて、いずれにしても高周波側の励磁周波数
を電源周波数の整数倍より若干ずれた値に設定す
ることにより、２周波励磁の高周波側では電源ノ
イズに起因する変動を著しく低減できる。

一方、低周波側は電源周波数の偶数分の１に設
定しているので、電源ノイズに起因する変動は平
均されて除去される。

＜発明の効果＞ 以上、実施例と共に具体的に説明したように本
発明によれば、商用周波数の偶数分の１の周波数
である低周波と商用周波数の整数倍とは若干ずれ
た周波数である高周波の２つの周波数を持つ励磁
電流で励磁し、発生する信号電圧を検出するよう
にしたので、大きな時定数を持つ２周波励磁でも
電源ノイズの影響を著しく低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示すブロツク図、
第２図は第１図の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、１６，１７……低域濾波器、１８……
タイミング回路、１９……ローパスフイルタ、２
０……ハイパスフイルタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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を具備し、前記
   第１周波数の値を商用周波数の整数倍に対して若
   干ずれた周波数に選定すると共に前記第２周波数
   の値を商用周波数の偶数分の１に選定したことを
   特徴とする電磁流量計。