JPH06288802A - 電磁流量計 - Google Patents

電磁流量計

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JPH06288802A
JPH06288802A JP7384393A JP7384393A JPH06288802A JP H06288802 A JPH06288802 A JP H06288802A JP 7384393 A JP7384393 A JP 7384393A JP 7384393 A JP7384393 A JP 7384393A JP H06288802 A JPH06288802 A JP H06288802A
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JP
Japan
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flow rate
electrodes
water level
electromagnetic flowmeter
electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP7384393A
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English (en)
Inventor
豊 ▲吉▼田
Yutaka Yoshida
Masaaki Furukawa
雅昭 古川
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Aichi Tokei Denki Co Ltd
Original Assignee
Aichi Tokei Denki Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 非満水状態で低水位の流体の流量を高精度で
S/N良く計測する。 【構成】 流体は、盛り上がり部25を越えて流れる。
従って低水位でも電極22の間隔が大きくS/Nが良
い。上側と下側の各励磁コイル23,24をそれぞれ交
互に励磁することで、2種の励磁方式とする。それぞれ
の励磁コイル23,24を別々に励磁したときの電極2
2の起電力e1 ,e2 から、演算回路29が流量Qを演
算する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は測定管内の水位が低い場
合にも使用できる電磁流量計に関する。
【0002】
【従来の技術】不感帯域をほぼゼロとすることができる
非満水用電磁流量計として、特開平4−295723号
公報のものが公知である。
【0003】この電磁流量計は、水平設置状態での測定
管の底部内面に、管軸方向と直角且つ水平な方向に頂稜
が延在しこの頂稜の上流側及び下流側が共に頂稜を含む
傾斜面になっている凸部(盛り上がり)を設け、この凸
部上にその長手方向所要距離をおいて一対の電極を配置
した構成をもっていた。
【0004】又、非満水電磁流量計として、直接水位を
計測する手段を設けないで、流量を計測する電磁流量計
を先に出願人が提案した(特願平3−335050)。
この電磁流量計は図5に示すような構成をもっていた。
【0005】1は断面が円形の流路、2,2は流路1の
中心を通る垂直線に対し流路内壁の左右対称の位置に設
けた1対の電極、UとLは流路1の上側と下側にそれぞ
れ設けた励磁コイルで、交互に励磁され、空間的に異な
る不均一な磁束密度分布を異なる期間の間に発生する。
符号4はこのような構造の流量検出部を示す。
【0006】5は励磁回路で、タイミング回路6の信号
に応じて上側と下側の励磁コイルUとLとを交互に励磁
する。7は電極2,2間に誘起した電圧を増幅して出力
するアンプ、S1 は切替スイッチでタイミング回路6の
信号で切替作動し、前記2つの励磁コイルUとLの励磁
時期を切替える切替スイッチS2 と同期し、上側の励磁
コイルUが励磁されているときにa側に、下側の励磁コ
イルLが励磁されているときにb側に切替えられる。
【0007】8Aと8Bは切替スイッチS1 のa接点と
b接点の出力電圧εU とεL とを夫々入力してサンプル
ホールドするサンプル&ホールド回路、9はサンプル&
ホールド回路8A,8Bからのアナログ信号をディジタ
ル信号に変換するA/D変換回路、10は補正演算を行
なうプログラムを備えた補正演算回路、11は演算結果
としての流量信号を出力する出力端子である。
【0008】アンプ7の出力電圧εU とεL との比εU
/εL は、水位hと一定の関係にあり、図6のように水
位hを横軸に、比εL /εU を縦軸にとると両者の関係
を示す1本の曲線イを得る。
【0009】又、出力電圧εU と実流量Qとの比εU
Qは流量計の感度で、この感度をkであらわすと、水位
hと感度kは図5のように曲線ロで示す関数関係にあ
る。なお、図6と図7は、横軸の水位hを流路1の直径
(内径)Dに対する比率で表している。そして、流路1
を図6に示すように適当な勾配tanθに固定した管路
に取付け、水位hを0から1.0Dまで変えて出力比ε
L /εU と感度kを測定して曲線イ、ロを予め求めてお
く。
【0010】次に流量検出器4を流量を計測すべき管路
に接続して計測したときの出力比がεL0/εU0=P0
あったとすると、そのときの水位h0 は図2の曲線イか
ら知ることができる。更に図5の曲線ロから、水位h0
のときの感度k0 を知り、真の流量Q0 を Q0 =εU0/k0 …… として補正演算回路10で求めるのが、先に出願した従
来技術の主旨である。
【0011】ところが、一定範囲の管路勾配では水位h
と流量Qの間に1対1の対応が付くから、図6の横軸
は、その測定したときの勾配における流量Qで置き換え
られると考えて、図6に代わる図9を前記従来技術では
作成した。
【0012】そして、前記従来技術における具体例で
は、図6の曲線イの代りに、予め求めた出力比εL /ε
U のデータを、対応する図9の横軸の流量Qのデータと
共に補正演算回路10のメモリーに記憶し、これらの記
憶データを用いて次のように真の流量Q0 を算出するよ
うにした。
【0013】すなわち、図7の曲線ロに代えて、図10
のように、横軸に流量Q、縦軸に出力
【0014】
【外1】
【0015】そのために、補正演算回路10のメモリー
には出力電圧εU と、対応する流量Qとが前記出力比ε
L /εU とともに数値テーブルとして記憶してある。こ
のように、前記従来技術では、水位hの数値を具体的に
用いないで真の流量Q0 を求めていた。図6と図7にお
ける水位hは単に従来技術の主旨を概念的に説明するた
めに、出力比εL /εU から感度kを求める為の介在項
としての役割を示しただけで、具体的には前記従来技術
は図9と図10で説明したように水位hを用いることな
く真の流量Q0 を算出していた。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】前記従来技術のうちの
前者は、水位による感度変化をとらえることについては
何ら示唆されておらず、正確な流量測定ができないとい
う問題点があった。
【0017】又、流体の流れが止まって、水面が凸部の
頂稜より低くなると、電極が接液しない状態となる。こ
のように電極が接液していない、いわゆる乾水状態では
電極間のインピーダンスが非常に大きくなるため、電気
的ノイズが誘導され、大きなノイズ電圧がアンプの入力
にかかって、アンプが飽和したり、アンプの飽和で後の
電子回路が正常に働かなくなり、流量とは無関係な出力
を出したりするなど不安定な状態になる。
【0018】すると、次に液体が流れ始めた時、電極が
接液して電極間インピーダンスが低くなっても、アンプ
が飽和状態から元にもどったり、電子回路が正常な状態
に復帰するのに時間がかかり、信号が直ちに出力されな
いため、電極に誘起する流量信号をすぐに処理すること
ができず、流量計としては応答性(追随)が悪いという
問題点があった。
【0019】従来技術のうちの後者は、極低水位まで測
定が可能なような構成とするには、必然的に電極下端を
測定管の底部近くまで延在させなければならず、この部
分で対向電極間の距離が小さくなって、出力信号が低下
する。その結果、S/Nが悪くなるという問題点があっ
た。
【0020】そこで、本発明では測定管内のどんな場合
にも精度よくかつ良いS/Nで流量計測ができる流量計
を提供することを目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、第1の発明は、測定管(21)の内壁に対向して設
けた一対の電極(22)を有すると共に、測定管(2
1)の上側と下側とに励磁コイル(23)(24)を設
けた電磁流量計において、前記一対の電極のすぐ下まで
管内下部に盛り上がり部(25)を設けると共に、前記
励磁コイル(23)(24)を2種以上の励磁方式で励
磁したときの電極間信号から流量を求めるように構成し
た。
【0022】第2の発明は、第1の発明の盛り上がり部
(25)に電極(22)間に連通して開口部を有する穴
(31)を貫通して設けた。そして第3の発明は、第2
の発明の穴(31)に水分を吸収し易い吸着剤を入れ
た。
【0023】
【作用】盛り上がり部(25)により水面が上がるた
め、低水位でも接液している電極間距離が大きくとれ
る。又、水位を直接計測しなくても非満水状態の流量計
測ができる。
【0024】電極間を連通する貫通穴には、流体が流れ
ているときに開口部から穴内に流体が入って、流れが止
ったあとも穴内に溜った流体に電極が接液する。穴に入
れた吸着剤は、流れが止ったあと、長期間にわたり、穴
内の流体を保存し、乾水状態になってからの接液期間を
長く保つ。
【0025】
【実施例】図1(a)(b)は本発明の第1実施例で、
21は横断面が円形の測定管、22は測定管21の内壁
に対向して設けた一対の電極、23は測定管21の上側
に設けた第1の励磁コイル、24は測定管21の下側に
設けた第2の励磁コイルである。
【0026】25は、測定管21の管内底部に設けた盛
り上がり部で、その頂稜は管軸方向と直角かつ水平な方
向に延在する。測定管21内を流下する流体は図示のよ
うに盛り上がり部25を越えて流れる。符号Wは水面を
示す。
【0027】26は電極22間の起電力を増幅するアン
プ、27はアンプ27の出力を変換するA/D変換回
路、28は励磁回路で、前記両励磁コイル23,24を
或期間に励磁する第1の励磁方式をとり、他の期間には
何れか一方の励磁コイルだけを励磁するという第2の励
磁方式をとる。そしてこれを繰返す。つまり、2種の励
磁方式で励磁する。
【0028】29は演算回路、30はA/D変換回路2
7、励磁電源28及び演算回路29へタイミング信号を
送出するタイミング回路である。この第1実施例で、第
1の励磁方式のときの起電力をe1 、第2の励磁方式の
ときの起電力をe2 とし、流量Qに対する感度をそれぞ
れf,gとすると、感度f,gは盛り上がり部25にお
ける水位hの関数としてそれぞれf(h),g(h)と
あらわせる。そして、次の(1)(2)式が成り立つ。
【0029】e1 =f(h)・Q…(1) e2 =g(h)・Q…(2) (1)(2)の両式から次の(3)式が導かれる。
【0030】 e1 /e2 =f(h)/g(h)=K(h)…(3) 実測した起電力e1 ,e2 から(3)式を使って、水位
hを知り、例えば(1)式に代入することで、その水位
における感度f(h)が決定されるため、流量Qを求め
る。
【0031】これらの演算はすべて、演算回路29が行
なう。なお、このような演算は、前記従来の技術のうち
の後者で説明したことと同じ手法で行なうことができ
る。電磁流量計は、磁束密度をB、流体の平均速度を
V、電極間距離をDとすると、電極間に発生する起電力
eは e=B・V・D であらわされるため、本発明では、極低水位においても
距離Dを大きくとれるため、S/Nが大きくとれる。
【0032】なお、励磁の方式として、上記第1の励磁
方式に代えて、何れか一方の励磁コイルだけを励磁し、
第2の励磁方式として、他方の励磁コイルだけを励磁す
るようにしても良い。そして、このときの起電力をそれ
ぞれe1 ,e2 とすれば、前記(1)〜(3)式などを
用いて同様に流量Qを算出できる。
【0033】図2は、第2、第3の発明の実施例で、盛
り上がり部25の上面(頂稜)は電極22の下端より上
方まで延びている。31は盛り上がり部25の底部外周
と測定管21の底部内周面の間に、測定管21の円周方
向に貫通して設けた穴で、両電極22の下端間を連通し
ている。
【0034】そして、この穴31の両端は電極22の下
端部で開口して測定管21内の流路に連通し、流体が流
れているときはこの開口から穴31内に液体が入り込
む。つまり、穴31の両端開口は盛り上がり部25の上
面に開いている。
【0035】従って液体の流れが止まっても、穴31に
入り込んで溜った液体に両電極22が接液する。この状
態は盛り上がり部25の上流側の液体が無くなってから
もしばらくの間保たれる。
【0036】穴31に、水分を吸収し易い高分子吸収剤
を入れることによって、液体の流れが止まってからの、
電極22の接液時間をより長い時間に延長でき、本発明
の効果を高めることができる。
【0037】図3(a)(b)は、本発明の他の実施例
で、図1(a)(b)の第1実施例と比較して、下側の
励磁コイル24を盛り上がり部25内に設置した点だけ
が異なる。
【0038】図4(a)(b)は、本発明の更に他の実
施例で、図3(a)(b)の実施例と比較して、電極形
状を変え、電極22の上端を低くした点だけが異なる。
【0039】
【発明の効果】本発明の電磁流量計は上述のように構成
され、2種以上の励磁方式を用いかつ電極下部までの盛
り上がり部を設けたので、水位による感度の変化を補正
でき、しかも低水位時でも電極間距離を大きくできた。
その結果低水位でも精度及びS/Nの良い流量計測がで
きる。
【0040】又、流体が必ず接液するため、電極面積が
小さくでき、低コストにできるばかりでなく、電極部分
のシール性も良くなる。更に又、流体が止まった乾水状
態でも、しばらくの間電極の接液状態が保たれるため、
電極間起電力を増幅するアンプが誘導ノイズで飽和する
ことがなく、アンプは常に信号を待つ状態を維持でき、
信号出力がすぐに追随できる。
【0041】又、乾水検知アンプ等が要らなくなるの
で、電気回路の構成がその分簡単になり、流量計の低コ
スト化に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例で、(a)は測定管の縦断
面図、(b)はブロック図。
【図2】盛り上がり部の異なる構造の斜視図。
【図3】本発明の他の実施例で、(a)は測定管の縦断
面図、(b)はブロック図。
【図4】本発明の更に他の実施例で、(a)は測定管の
縦断面図、(b)はブロック図。
【図5】従来技術のブロック図。
【図6】水位対出力比線図。
【図7】水位対感度線図。
【図8】管路勾配を説明する線図。
【図9】流量対出力比線図。
【図10】流量対出力線図。
【符号の説明】
21 測定管 22 電極 23,24 励磁コイル 25 盛り上がり部 31 穴

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 測定管(21)の内壁に対向して設けた
    一対の電極(22)を有すると共に、測定管(21)の
    上側と下側とに励磁コイル(23)(24)を設けた電
    磁流量計において、 前記一対の電極のすぐ下まで管内下部に盛り上がり部
    (25)を設けると共に、 前記励磁コイル(23)(24)を2種以上の励磁方式
    で励磁したときの電極間信号から流量を求めるように構
    成した電磁流量計。
  2. 【請求項2】 盛り上がり部(25)に一対の電極(2
    2)間を連通して開口部を有する穴(31)を貫通して
    設けた請求項1の電磁流量計。
  3. 【請求項3】 穴(31)に水分を吸収し易い吸収剤を
    入れた請求項2の電磁流量計。
JP7384393A 1993-03-31 1993-03-31 電磁流量計 Pending JPH06288802A (ja)

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JP7384393A JPH06288802A (ja) 1993-03-31 1993-03-31 電磁流量計

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4028728A4 (en) * 2019-09-13 2023-10-04 Micro Motion, Inc. NOISE-ADAPTIVE DEAD-TIME MAGNETIC FLOW METER

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4028728A4 (en) * 2019-09-13 2023-10-04 Micro Motion, Inc. NOISE-ADAPTIVE DEAD-TIME MAGNETIC FLOW METER

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