JPH06258113A - 電磁流量計 - Google Patents

電磁流量計

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JPH06258113A
JPH06258113A JP7077793A JP7077793A JPH06258113A JP H06258113 A JPH06258113 A JP H06258113A JP 7077793 A JP7077793 A JP 7077793A JP 7077793 A JP7077793 A JP 7077793A JP H06258113 A JPH06258113 A JP H06258113A
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JP
Japan
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span
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noise
fluid
ratio
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Pending
Application number
JP7077793A
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English (en)
Inventor
Atsushi Koshimizu
篤 古清水
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Azbil Corp
Original Assignee
Azbil Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 可能な限り低消費電力で、流体ノイズの大小
に拘らず、安定した流量計測を行う。 【構成】 FFT11で励磁周波数fexを挟んだ周波数
1 ,f2 での測定管1内を流れる流体のノイズレベル
f1,ef2を測定する。CPU12は、FFT11の測
定したノイズレベルef1,ef2から、励磁周波数fex
の流体のノイズレベルefex を推定する。そして、推定
したノイズレベルefex と励磁電流Iの大きさに応じ計
測流量範囲の100%値に対応して予め定められている
設定スパンEspanの入力換算信号レベルespanとの比α
(α=espan/efex )を計算し、この比αを一定値と
するように、設定スパンEspanを補正すると共に、この
設定スパンEspanに併せて励磁電流Iの大きさを調整す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、各種プロセス系にお
いて導電性を有する流体の流量を測定する電磁流量計に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3は従来の電磁流量計の要部を示すブ
ロック図である。同図において、1は測定管、2は測定
管1内を流れる流体の流れ方向に対してその磁界の発生
方向を垂直として配置された励磁コイル、3は励磁コイ
ル2へ矩形状の励磁電流Iを周期的に供給する励磁回
路、4a,4bは励磁コイル2の発生磁界と直交して測
定管1内に対向して配置された検出電極、5は接地電
極、6は電極4a,4b間に得られる信号起電力を検出
する初段増幅器、7および8は第1および第2のサンプ
ルホールド回路、9は差動増幅器、10はA/D変換器
である。
【0003】このように構成された電磁流量計におい
て、励磁回路3は、励磁コイル2へ励磁電流Iを所定周
波数fex(商用電源周波数の偶数分の1あるいは偶数
倍)で供給し(図4(a)参照)、測定管1内に交流磁
界を発生させる。これにより、電極4a,4b間に流速
と磁界との相互作用により信号起電力が生じ、これが初
段増幅器6の出力Eとして検出される(図4(b)参
照)。
【0004】この検出される信号起電力Eは、サンプル
タイミング信号S1(図4(c)参照)により、周期的
に励磁電流Iの供給が中断される直前で、サンプルホー
ルド回路7にて保持される(図4(d)参照)。また、
サンプルタイミング信号S2(図4(e)参照)によ
り、周期的に励磁電流Iの供給が再開される直前で、サ
ンプルホールド回路8にて保持される(図4(f)参
照)。サンプルホールド回路7でのサンプルホールド値
とサンプルホールド回路8でのサンプルホールド値との
差(図4(g)参照)は差動増幅器9へ与えられる。差
動増幅器9は上記サンプルホールド値の差をA/D変換
器10へ与える。A/D変換器10は、A/Dタイミン
グ信号S3を受けて(図4(h)参照)、励磁電流Iの
1供給周期が終了する毎に、上記サンプルホールド値の
差をデジタル値に変換し、流量信号Einとして送り出
す。
【0005】A/D変換器10より送り出される流量信
号Einは図示せぬCPUへ与えられる。CPUは、下記
(1)式で示される演算を施し、計測値Qを得る。な
お、(1)式において、Espanは励磁電流Iの大きさに
応じ計測流量範囲の100%値に対応して予め定められ
ている設定スパン、Ezeroは流量が零である場合のオフ
セット分である。
【0006】
【数1】
【0007】この電磁流量計によれば、励磁電流Iの1
供給周期毎に信号起電力Eの最大値と最小値との差をと
るようにしているため、信号起電力Eに含まれる商用電
源ノイズがキャンセルされ、ノイズ成分の少ない流量信
号Einを得ることができる。
【0008】ここで、信号起電力Eは、下記(2)式で
与えられる。なお、この式において、Vz(x,y)は
管軸方向の流速、By(x,y)は磁束密度、Wx
(x,y)は重み関数である。Wxは検出器の構造から
決まる。また、Byは検出器の磁気回路の構造や磁気特
性から決まる定数とコイルに流す励磁電流Iから決ま
る。
【0009】
【数2】
【0010】上記(2)式は、検出器で決まる定数D1
としてまとめてしまうと、下記(3)式で示される。こ
の式から、信号起電力Eは、励磁電流Iと流速に比例す
ることが分かる。
【0011】
【数3】
【0012】従来の電磁流量計では、励磁電流Iを固定
とし、流速のみに比例する値として信号起電力Eを検出
し、流量信号Einを得ている。
【0013】この際、励磁電流Iは、殆どの流体に対し
充分に安定した流量信号Einを得ることができるよう
に、大きな値として設定している。すなわち、信号起電
力Eには上述した商用電源ノイズの他に、種々の流体ノ
イズが重畳される。この流体ノイズの影響を小さくする
ために、従来の電磁流量計では、励磁電流Iを大きく
し、すなわち信号起電力Eを大きくし、そのS/N比を
低下させている。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の電磁流量計によると、固形物を含むスラリな
どの流体では、流体ノイズが大きく、ノイズレベルに対
する信号起電力Eの値はまだ十分でなく、流量信号Ein
を不安定なものとする。また、水などの流体ノイズが小
さい場合には、S/N比が十分高いにも拘らず、励磁電
流Iが決められた固定値として流されるため、消費電力
が大きくなり、内部温度上昇が大きく、寿命を短くする
などの問題が生じる。
【0015】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、その目的とするところは、可能な限り
低消費電力で、流体ノイズの大小に拘らず、安定した流
量計測を行うことのできる電磁流量計を提供することに
ある。
【0016】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、励磁周波数fexを挟んだ第1およ
び第2の周波数f1 ,f2 での測定管内を流れる流体の
ノイズレベルef1,ef2を測定するノイズレベル測定手
段と、このノイズレベル測定手段の測定するノイズレベ
ルef1,ef2から励磁周波数fexでの流体のノイズレベ
ルefex を推定するノイズレベル推定手段と、このノイ
ズレベル推定手段の推定したノイズレベルefex と予め
定められている設定スパンEspanに応ずる入力換算信号
レベルe spanとの比を算出するレベル比算出手段と、こ
のレベル比算出手段の算出する比に基づき、この比を予
め定められた一定値とするように、設定スパンEspan
補正すると共に、この設定スパンEspanに併せて励磁電
流Iの大きさを調整する励磁電流調整手段とを備えたも
のである。
【0017】
【作用】したがってこの発明によれば、励磁周波数fex
での流体の推定ノイズレベルefex と設定スパンEspan
に応ずる入力換算信号レベルespanとの比が一定値とな
るように、設定スパンEspanが補正されると共に、この
設定スパンEspanに併せて励磁電流Iの大きさが調整さ
れる。
【0018】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明す
る。
【0019】図1はこの発明の一実施例を示す電磁流量
計の要部を示すブロック図であり、図3と同一符号は同
一あるいは同等構成要素を示しその説明は省略する。
【0020】本実施例においては、初段増幅器6の出力
する信号起電力Eを高速FFT(ノイズレベル測定器)
11へ与えるものとし、このFFT11の出力をCPU
12へ与えるものとしている。また、A/D変換器10
の出力する流量信号EinをCPU12へ与えるものと
し、CPU12からの指令によって励磁回路3での励磁
電流Iの値を調整するものとしている。
【0021】次に、FFT11の機能を交えながら、C
PU12での処理動作について説明する。
【0022】FFT11は、信号起電力Eを入力とし、
励磁周波数fexを挟んだ周波数f1,f2 での測定管1
内を流れる流体のノイズレベルef1,ef2を測定する
(図2参照)。
【0023】CPU12は、FFT11の測定した周波
数f1 ,f2 でのノイズレベルef1,ef2を読み取り、
下記(4)式に従い、励磁周波数fexでの流体のノイズ
レベルefex を直線近似で計算する。
【0024】
【数4】
【0025】一般に、流体ノイズの周波数特性は、低周
波数ほどレベルの高い1/f特性となる。これにより、
励磁周波数fexでの流体ノイズのレベルefex を、上記
(4)式により推定することができる。
【0026】そして、CPU12は、推定した流体ノイ
ズレベルefex と励磁電流Iの大きさに応じ計測流量範
囲の100%値に対応して予め定められている設定スパ
ンEspanの入力換算信号レベルespanとの比α(α=e
span/efex )を計算し、この比αを予め定められた一
定値とするように、設定スパンEspanを補正すると共
に、この設定スパンEspanに併せて励磁電流Iの大きさ
を調整する。
【0027】したがって、本実施例によれば、スラリな
どの流体ノイズの大きい流体の流量測定に際し、efex
とespanとの比αが一定値よりも小さければ、一定値と
なるように励磁電流Iが大きくされ、また、水などの流
体ノイズの小さい流体の流量測定に際し、efex とe
spanとの比αが一定値よりも大きければ、一定値となる
ように励磁電流Iが小さくされ、可能な限り低消費電力
で、流体ノイズの大小に拘らず、安定した流量計測を行
うことができるようになる。また、本実施例によれば、
内部発熱も可能な限り小さくなることから、内部発熱に
よって寿命が短くなることを防止することが可能とな
る。
【0028】なお、CPU12は、このようにして各種
流体に応じた設定スパンEspanおよび励磁電流Iを定め
たうえ、前記(1)式で示される演算を施し、計測値Q
を求め、この計測値Qに応じたアナログ信号(4〜20
mA範囲の電流信号)を、D/A変換器13を介して出
力する。
【0029】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように本
発明によれば、励磁周波数fexでの流体の推定ノイズレ
ベルefex と設定スパンEspanに応ずる入力換算信号レ
ベルespanとの比が一定値となるように、設定スパンE
spanが補正されると共に、この設定スパンEspanに併せ
て励磁電流Iの大きさが調整されるものとなり、可能な
限り低消費電力で、流体ノイズの大小に拘らず、安定し
た流量計測を行うことができるようなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す電磁流量計の要部を示
すブロック図である。
【図2】励磁周波数fexでの流体ノイズレベルefex
推定方法を説明するための図である。
【図3】従来の電磁流量計の要部を示すブロック図であ
る。
【図4】図3に示した電磁流量計の動作を説明するため
のタイムチャートである。
【符号の説明】
1 測定管 2 励磁コイル 3 励磁回路 4a,4b 検出電極 6 初段増幅器 7 第1のサンプルホールド回路 8 第2のサンプルホールド回路 9 差動増幅器 10 A/D変換器 11 FFT(ノイズレベル測定器) 12 CPU

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 測定管内を流れる流体の流れ方向に対し
    てその磁界の発生方向を垂直として配置された励磁コイ
    ルへ所定周波数fexで励磁電流Iを供給し、前記励磁コ
    イルの発生磁界と直交して前記測定管内に配置された電
    極間に得られる信号起電力Eを検出し、この検出される
    信号起電力Eに基づいて計測値Qを得る電磁流量計にお
    いて、 前記励磁周波数fexを挟んだ第1および第2の周波数f
    1 ,f2 での前記測定管内を流れる流体のノイズレベル
    f1,ef2を測定するノイズレベル測定手段と、 このノイズレベル測定手段の測定するノイズレベル
    f1,ef2から前記励磁周波数fexでの流体のノイズレ
    ベルefex を推定するノイズレベル推定手段と、 このノイズレベル推定手段の推定したノイズレベルe
    fex と予め定められている設定スパンEspanに応ずる入
    力換算信号レベルespanとの比を算出するレベル比算出
    手段と、 このレベル比算出手段の算出する比に基づき、この比を
    予め定められた一定値とするように、前記設定スパンE
    spanを補正すると共に、この設定スパンEspanに併せて
    前記励磁電流Iの大きさを調整する励磁電流調整手段と
    を備えたことを特徴とする電磁流量計。
JP7077793A 1993-03-08 1993-03-08 電磁流量計 Pending JPH06258113A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009008974A1 (en) * 2007-07-10 2009-01-15 Rosemount Inc. Noise diagnosis of operating conditions for an electromagnetic flowmeter
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