JPH07218304A - 電磁流量計測方法および電磁流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スラリ流体など励磁周波数付近のノイズレベ
ルが比較的高い流体でも、正確な流量計測を可能とする
電磁流量計測方法および電磁流量計を提供する。 【構成】 差動増幅回路５１により、磁界に直交する位
置に設けられた検出電極２３からの検出信号５５と、磁
界に平行するとともに管２２の中心を通過する軸上に設
けられた一対の参照電極５２からの検出信号５６とが差
動増幅され、両検出信号５５，５６に等しく含まれる流
体ノイズのみがキャンセルされて、差動増幅回路５１の
出力信号５７として、励磁電流に応じて管２２内を流れ
る流体の流速に比例した信号起電力のみが出力され、こ
の出力に基づき流量が算出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電磁流量計測方法およ
び電磁流量計に関し、特に流体ノイズを除去する手段を
有する電磁流量計測方法および電磁流量計に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電磁流量計で発生するノイズ
は、測定管に設けられた電極間に発生する流体ノイズと
変換器内部の素子から発生するノイズとに大別され、さ
らに流体ノイズはその発生現象により商用電源に起因す
るＡＣノイズ、流体イオンと電極との電気化学的な相互
作用によるＥＣノイズ、および流体中の固形物が電極に
衝突した場合に発生するスパイク性ノイズに分類され
る。このうちＥＣノイズやスパイク性ノイズについて
は、低周波数成分ほどノイズレベルが大きく、その周波
数特性は図３に示すように周波数の逆数に比例する１／
ｆ特性を有している。図３において、３１は一般的な液
体流体を計測した場合に発生する流体ノイズの周波数特
性、３２はスラリ流体など固形物が含まれる場合に発生
する流体ノイズの周波数特性を示している。

【０００３】従来の電磁流量計では、このような流体ノ
イズを除去するため、励磁周波数を商用電源周波数ｆ₀
の偶数分の１、例えば１／２や１／４程度に設定すると
ともに、この励磁周波数よりも低く流体ノイズのレベル
が比較的高い周波数領域、例えば０〜５Ｈｚ程度までの
周波数領域３５をハイパスフィルタで除去するものとな
っていた。図４は従来の電磁流量計のうち信号処理部分
を示すブロック図であり、同図において、２は流量を測
定する管から流量に比例した信号起電力を検出する検出
器であり、流体に対して所定の磁束密度の磁界を発生さ
せる励磁コイル２１と、管２２の内壁であって磁界に直
交するとともに管２２の中心を通過する軸上に設けられ
た一対の検出電極２３とから構成されている。

【０００４】また、１は検出された信号起電力を信号処
理し流量を示すプロセス信号を伝送路に出力する変換器
であり、励磁コイル２１に所定の励磁電流を供給する励
磁回路１１と、検出電極２３から検出された信号起電力
を増幅する交流増幅回路１２と、交流増幅回路１２から
の出力のうち低周波成分を減衰させるハイパスフィルタ
１３と、ハイパスフィルタ１３の出力を所定周期でサン
プリングするサンプル／ホールド回路（以下、Ｓ／Ｈ回
路という）１４と、Ｓ／Ｈ回路１４からの出力をディジ
タル量に変換するアナログ／ディジタル変換回路（以
下、Ａ／Ｄ変換回路という）１５とから構成されてい
る。

【０００５】今、励磁回路１１からの所定の励磁電流に
より管２２の上下に設けられた励磁コイル２１間に磁界
が発生し、管２２の内壁であってこの磁界に直交する位
置に設けられた検出電極２３に信号起電力が発生する。
この信号起電力は、交流増幅回路１２で増幅された後、
ハイパスフィルタ１３によりこの信号起電力に含まれる
流体ノイズのうち低周波成分からなる流体ノイズがカッ
トされ、Ｓ／Ｈ回路１４でサンプリングされた後、Ａ／
Ｄ変換回路１５でディジタル量に変換され、制御回路
（図示せず）で流量が算出され、これがアナログ量であ
る出力電流に変換されプロセス信号としてプロセス制御
装置へ出力される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って、このような従
来の電磁流量計では、信号起電力に含まれる流体ノイズ
を除去する方法として、ハイパスフィルタにより低周波
成分すなわち励磁周波数に影響を与えない数Ｈｚ程度ま
でを減衰させるようにしたものであるため、流体ノイズ
のうち低周波成分については除去されるものの、スラリ
流体など流体中に固形物が含まれる流体を計測する場合
に発生し易く励磁周波数付近でも比較的レベルの高い流
体ノイズについては除去することが困難であり、流体ノ
イズに対する信号起電力のＳ／Ｎ比が低下するとともに
計測された流量が安定せず正確な流量計測を妨げる原因
となっていた。本発明はこのような課題を解決するため
のものであり、スラリ流体など励磁周波数付近のノイズ
レベルが比較的高い流体でも、流体ノイズの影響が少な
い正確な流量計測を可能とする電磁流量計測方法および
電磁流量計を提供することを目的としている。

【０００７】

【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、本発明による電磁流量計測方法は、管の内壁
であって磁界に平行であるとともに管の中心を通過する
軸上に一対の参照電極を設けて、検出電極から検出され
た検出信号と参照電極から検出された検出信号とを差動
増幅し、この差動増幅出力に基づき流量を算出するよう
にしたものである。また、本発明による電磁流量計は、
管の内壁であって前記磁界に平行であるとともに管の中
心を通過する軸上に設けられた一対の参照電極と、交流
増幅手段として、検出電極から検出された検出信号と参
照電極から検出された検出信号とを差動増幅する差動増
幅手段とを備えるものである。

【０００８】

【作用】従って、磁界に直交する位置に設けられた検出
電極から検出された検出信号と磁界に平行であるととも
に管の中心を通過する軸上に一対の参照電極を設けられ
た参照電極から検出された検出信号とが差動増幅され、
この差動増幅出力に基づき流量が算出される。

【０００９】

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明の一実施例である電磁流量計のブロッ
ク図である。同図において、前述の説明（図４）と同じ
または同等部分には同一符号を付してあり、５２は管２
２の内壁であって励磁コイル２１が発生する磁界と平行
するとともに管２２の中心を通過する軸上に設けられた
一対の参照電極、５１は検出電極２３および参照電極５
２からの検出信号をそれぞれ増幅した後、両検出信号を
差動増幅する差動増幅回路である。

【００１０】次に本発明の動作を図１を参照して説明す
る。励磁回路１１からの所定の励磁電流により管２２の
上下に設けられた励磁コイル２１間に磁界が発生し、管
２２の内壁であってこの磁界に直交する位置に設けられ
た検出電極２３に流体ノイズを含む流量に比例した信号
起電力が発生する。今、磁束密度をＢ、管の口径をｄ、
磁界を直角に横切って流れる流体の流速をｖとすると、
検出電極２３に発生する信号起電力ｅは、 ｅ ＝ ｋ・Ｂ・ｖ・ｄ （ｋ＝比例定数） と表され、この信号起電力ｅに基づき磁界に直交する流
体の流速ｖが算出され流量が算出される。

【００１１】ここで、マックスウェルの方程式からこの
磁界に応じた管２２の中心から等距離、等角度の位置に
おける電位は等しいものとなるため、管２２の内壁であ
って磁界に平行するとともに管２２の中心を通過する軸
上に設けられた一対の参照電極５２におけるそれぞれの
電位は等しいものとなり、励磁コイル２１が発生する磁
界による電位の差すなわち信号起電力は発生せず、管２
２内を流れる流体が発生する流体ノイズによる信号だけ
が検出出力されることになる。

【００１２】次に、これら検出電極２３および参照電極
５２で検出された信号は、交流増幅回路１２においてそ
れぞれ増幅された後、演算増幅器の逆位相入力端子
（＋，−）に入力されて差動増幅され、検出電極２３お
よび参照電極５２で検出された信号の両方に含まれる信
号、すなわち流体ノイズがキャンセルされる。図２は、
検出電極２３および参照電極５２で検出された検出信号
および差動増幅回路５１の出力信号を示す信号波形図で
あり、同図において、５５は検出電極２３からの検出信
号、５６は参照電極５２からの検出信号、５７は差動増
幅回路５１からの出力信号である。

【００１３】磁界に直交する位置に設けられた検出電極
２３からの検出信号５５には、励磁電流、この場合には
交流励磁電流に応じて管２２内を流れる流体の流速に比
例して発生する信号起電力とともに、流体により発生し
た流体ノイズが含まれている。一方、磁界に平行すると
ともに管２２の中心を通過する軸上に設けられた一対の
参照電極５２からの検出信号５６には、前述の説明した
ように磁界による信号起電力は含まれておらず、流体に
より管２２内に発生した流体ノイズだけが含まれるもの
となる。

【００１４】従って、両検出信号５５，５６のいずれか
を逆位相として両検出信号を加算した場合、すなわち差
動増幅した場合には、両検出信号５５，５６に等しく含
まれる流体ノイズのみがキャンセルされることになり、
差動増幅回路５１の出力信号５７として、励磁電流に応
じて管２２内を流れる流体の流速に比例した信号起電力
のみが出力されることになる。この後、この出力信号５
７はＳ／Ｈ回路１４でサンプリングされ、Ａ／Ｄ変換回
路１５でディジタル量に変換され、制御回路（図示せ
ず）で流量が算出され、これがアナログ量である出力電
流に変換されプロセス信号としてプロセス制御装置へ出
力される。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、流量を
測定する管の内壁であって磁界に平行であるとともに管
の中心を通過する軸上に一対の参照電極を設けて、検出
電極間で検出された検出信号と参照電極から検出された
検出信号とを差動増幅し、この作動増幅出力に基づき流
量を算出するようにしたものである。従って、電磁流量
計測方法および電磁流量計において、スラリ流体など励
磁周波数付近のノイズレベルが比較的高い流体でも、流
体ノイズの影響が少ない正確な流量計測を可能とし、容
量成分により検出信号波形に歪みを発生させ測定精度低
下の原因となるハイパスフィルタを不要とすることがで
きるという格別な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による電磁流量計のブロック
図である。

【図２】図１に示した実施例の各部における信号波形図
である。

【図３】流体ノイズの周波数特性を示す説明図である。

【図４】従来の電磁流量計のブロック図である。

【符号の説明】

１ 変換器 １１ 励磁回路 １３ ハイパスフィルタ １４ サンプル／ホールド回路（Ｓ／Ｈ回路） １５ アナログ／ディジタル変換回路（Ａ／Ｄ変換回
路） ２ 検出器 ２１ 励磁コイル ２２ 管 ２３ 検出電極 ５１ 差動増幅回路 ５２ 参照電極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流量を測定する管内に励磁電流に応じて
   所定の磁界を発生される励磁コイルと、前記管の内壁で
   あって前記磁界に直交する位置に設けられた一対の検出
   電極と、前記磁界に応じて前記検出電極に発生した信号
   起電力に基づき流量を算出し、前記流量に応じたプロセ
   ス信号を出力する電磁流量計において、 前記管の内壁であって前記磁界に平行であるとともに前
   記管の中心を通過する軸上に一対の参照電極を設けて、 前記検出電極から検出された検出信号と前記参照電極か
   ら検出された検出信号とを差動増幅し、この差動増幅出
   力に基づき流量を算出するようにしたことを特徴とする
   電磁流量計測方法
2. 【請求項２】 流量を測定する管内に励磁電流に応じて
   所定の磁界を発生される励磁コイルと、前記管の内壁で
   あって前記磁界に直交する位置に設けられた一対の検出
   電極と、前記磁界に応じて前記検出電極に発生した信号
   起電力を増幅する交流増幅手段とを有し、前記交流増幅
   手段からの出力に基づき流量を算出し、前記流量に応じ
   たプロセス信号を出力する電磁流量計において、 前記管の内壁であって前記磁界に平行であるとともに前
   記管の中心を通過する軸上に設けられた一対の参照電極
   と、 前記交流増幅手段として、 前記検出電極から検出された検出信号と前記参照電極か
   ら検出された検出信号とを差動増幅する差動増幅手段と
   を備えることを特徴とする電磁流量計。