JPH0726661Y2 - 電磁流量計 - Google Patents

電磁流量計

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JPH0726661Y2
JPH0726661Y2 JP15182889U JP15182889U JPH0726661Y2 JP H0726661 Y2 JPH0726661 Y2 JP H0726661Y2 JP 15182889 U JP15182889 U JP 15182889U JP 15182889 U JP15182889 U JP 15182889U JP H0726661 Y2 JPH0726661 Y2 JP H0726661Y2
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正幸 塩見
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Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、2つの周波数を有する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、特に被測定
流体が空の状態になった後に満水状態に復帰する復帰時
間を低減させるように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った。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,例えば実願昭62−32190号(考案の名称: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
成分あるいはこれより高い周波数を持つ高周波の励磁電
流成分と、これより低い周波数の励磁電流成分とを励磁
コイルに同時に流して複合磁場を形成する2周波励磁方
式が提案されている。
以下、ここに提案されている2周波励磁方式の電磁流量
計について説明する。
第3図はこの従来の電磁流量計の構成を示すブロック図
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。11a,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,これによっ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
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
スイッチ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のエミッタは抵抗R 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Q
2のコレクタとの間には励磁電圧EsがスイッチSW2とSW3
の直列回路とこれに並列に接続されたスイッチSW4とSW5
の直列回路を介して印加される。励磁コイル12はスイッ
チSW2、SW3の接続点とスイッチ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
スイッチ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1
4に出力される。前置増幅器14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
ッチSW7を介して、或いは反転増幅器Q3とスイッチSW8
直列回路を介してそれぞれ出力される。これ等のスイッ
チSW7、SW8、反転増幅器Q3などで信号電圧の中に含まれ
る低周波成分を復調する復調回路16を構成している。
また、結合点15における信号電圧はスイッチSW9を介し
て、或いは反転増幅器Q4とスイッチSW10の直列回路を介
してそれぞれ出力される。これ等のスイッチSW9、S
W10、反転増幅器Q4などで信号電圧の中に含まれる高周
波成分を復調する復調回路17を構成している。
スイッチ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。復調回路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,復調回路17の出力は抵抗R1とコンデ
ンサC1とで構成されるローパスフイルタ19の時定数と同
じく大きな時定数を持つ抵抗R2とコンデンサC2とで構成
されるハイパスフイルタ20を介してそれぞれ加算点21で
加算されて合成出力Vcを出力する。
そして、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は1となるよう
に各定数が選定されている。
次に、第3図に示す電磁流量計の動作について第4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4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されたりする。一方、
タイミング信号S2(第4図(ロ))とS3(第4図
(ハ))により低周波でスイッチSW2とSW5、およびスイ
ッチSW3とSW4が交互にオンとされるので、第4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 が流れる。
結合点15における信号電圧は第4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
4図(ト)に示す電圧が復調回路16の出力側に得られ
る。これを平滑した電圧がローパスフイルタ19の出力側
に低周波電圧VLとして得られる。
更に、結合点15における信号電圧は第4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、復調回路17の出力側には第
4図(ヌ)で示す電圧が出力され、この電圧はハイパス
フイルタ20の出力側に高周波電圧VHとして得られる。
これ等の低周波電圧VLと高周波電圧VHとは加算点21に出
力され、ここで加算されて合成信号Vcとして出力され
る。
この合成出力Vcは低周波電圧VLのゼロ点の安定性と高周
波電圧VHの速応性とを兼ね備えた信号として得られる。
〈考案が解決しようとする課題〉 しかしながら、ここに提案されている2周波励磁方式の
場合には、第3図に示すように各電極11a、11bの接液抵
抗をそれぞれRa、Rbとし、励磁コイル12から各電極11
a、11bへの浮遊容量をそれぞれCa、Cbとすれば、導管10
の中が空になったときは接液抵抗Ra、Rbが大きくなりこ
のため浮遊容量Ca、Cbを介しての静電誘導ノイズが増加
するので、復調回路16、17の出力である復調出力VDaとV
Dbに差が生じるが、満水に復帰すると接液抵抗Ra、Rb
小さくなるので、復調出力VDaとVDbが一致する。しか
し、ローパスフイルタ19はノイズの影響を保持している
上にハイパスフイルタ20とローパスフイルタ19の時定数
が大きいので、満水後の高周波電圧VHと低周波電圧VL
の間の差が大きく正常値に戻るのに時間を要するものと
いう問題がある。
〈課題を解決するための手段〉 この考案は、以上の問題点を解決するために、第1周波
数とこれより低い第2周波数の2つの異なった周波数を
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波する第1
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して流量信号として出力
する加算手段と、第1復調手段の出力を第1ローパスフ
イルタの時定数と同一の時定数で波して第1波出力
を出す第2ローパスフイルタと、この第2ローパスフイ
ルタと第1ローパスフイルタの出力の差を演算して差信
号を出力する演算手段と、この差信号が所定の値を越え
たときに第1・第2ローパスフイルタとハイパスフイル
タの時定数を低減させる制御信号を出力する比較手段と
を具備するようにして、空の状態から満水状態に速やか
に復帰するようにしたものである。
〈作用〉 励磁手段により第1周波数とこれより低い第2周波数の
2つの異なった周波数を有する磁場を供給し、第1復調
手段により流量に対応して発生する信号電圧を第1周波
数に基づいて弁別して出力する。また、この第1復調手
段の出力をハイパスフイルタにより高域波し、第2復
調手段により信号電圧を第2周波数に基づいて弁別して
復調する。そして、第1ローパスフイルタにより第2復
調手段の出力を低域波する。この後、加算手段により
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
的に合成して流量信号として出力する。
次に、第2ローパスフイルタにより第1復調手段の出力
を第1ローパスフイルタの時定数と同一の時定数で波
して第1波出力を出し、さらに演算手段によりこの第
2ローパスフイルタと第1ローパスフイルタの出力の差
を演算して差信号を出力し、比較手段によりこの差信号
が所定の値を越えたときに第1・第2ローパスフイルタ
とハイパスフイルタの時定数を低減させる制御信号を出
力する。このようにして、空の状態から満水状態に速や
かに復帰させる。
〈実施例〉 以下、本考案の実施例について図を用いて説明する。第
1図は本考案の1実施例の構成を示すブロック図であ
る。なお、第3図に示す従来の電磁流量計と同一の機能
を有する部分については同一の符号を付して適宜にその
説明を省略する。
ローパスフイルタ19の抵抗R1の両端にはスイッチSW11
接続され、さらにハイパスフイルタ20の抵抗R2の両端に
はスイッチSW12が接続されている。
復調回路17の出力端はローパスフイルタ22の入力端に接
続されている。このローパスフイルタ22は両端にスイッ
チSW13が接続された抵抗R3とコンデンサC3で構成され、
その出力端は差動増幅器23の入力端に接続されている。
そして、この時定数はローパスフイルタ19の時定数と同
一になるように選定されている。
差動増幅器23の他端はローパスフイルタ19の出力端に接
続され、この差動増幅器23でローパスフイルタ19の出力
である低周波電圧VLとローパスフイルタ22の出力である
高周波電圧VH -との差を演算してその出力端に差出力Vd
を出力する。
比較器24は、この差信号Vdと基準電圧ERとを比較してこ
の基準電圧ERを越えたときに空信号Veを出力する。この
基準電圧ERはあらかじめ空になったときに発生するノイ
ズの状態から決定する。
この空信号Veにより、スイッチSW11、SW12、SW13をオン
状態にして、時定数を低減し、再び満水状態になったと
きに速やかに正常値に復帰させる。
次に、第2図に示す波形図を用いてさらに詳しく説明す
る。なお、ここに示す波形図は分かり易くするための第
4図(ト)、(ヌ)に示す各復調回路16、17の復調出力
VDaとVDbとを各々平均化して滑らかなアナログ状の電圧
として表示してある。
第2図(イ)は被測定流体が満水か否かの状態を時間軸
tをベースとして示し、(ロ)は低周波側の応答、
(ハ)は高周波側の応答、(ニ)はローパスフイルタ22
の応答、(ホ)は各スイッチSW11、SW12、及びSW13の状
態を示している。
満水状態では第2図(ロ)、(ハ)、(ニ)に示すよう
にローパスフイルタ19の入力側の復調出力VDaと出力側
の低周波電圧VL、ハイパスフイルタ20の入力側の復調出
力VDbと出力側の高周波電圧VH、及びローパスフイルタ2
2の入力側の復調出力VDbと出力側の高周波電圧VH -はそ
れぞれ一致している。そして、この状態では第2図
(ホ)に示すようにスイッチSW11、SW12、及びSW13はい
ずれもオフ状態になっている。
しかし、空の状態になったときはノイズにより第2図
(ロ)、(ハ)、(ニ)に示すようにローパスフイルタ
19の入力側の復調出力VDaと出力側の低周波電圧VL、ハ
イパスフイルタ20の入力側の復調出力VDbと出力側の高
周波電圧VH、及びローパスフイルタ22の入力側の復調出
力VDbと出力側の高周波電圧VH -はそれぞれ一致しなくな
る。
この場合に、低周波電圧VLと高周波電圧VH -は、それぞ
れ復調出力VDaと復調出力VDbに向かって同じ時定数で変
化する(第2図(ロ)、(ニ))が、この差電圧、つま
りΔ1とΔ2との差が所定の基準電圧ERに対応する値εに
なると、比較器24の空信号Veを各スイッチSW11、SW12
及びSW13に出力してこれ等をオンにする。この結果、た
だちに第2図(ロ)、(ハ)に示すように低周波電圧VL
と高周波電圧VH -はそれぞれ復調出力VDaとVDbに一致
し、空の状態のあいだ各スイッチはオンを維持する。
この後、空の状態から満水状態に復帰すると復調出力V
DaとVDbは一致するので、低周波電圧VLと高周波電圧VH-
は一致し、これ等の差が小さくなり、空信号Veはなくな
り、各スイッチはオフとなり、通常の動作となる。
以上のようにして、復調出力VDaとVDbとが一致していな
い空状態から満水状態に復帰したときに正常出力を出す
までの復帰時間を短縮することができる。
〈考案の効果〉 以上、実施例と共に具体的に説明したように本考案によ
れば、低周波側のローパスフイルタの波出力と、これ
と同一の時定数を持つ高周波側のローパスフイルタとの
各波出力の差が空の状態でノイズが大きくなり所定値
を越えたときに各フイルタの時定数を低減するようにし
たので、空状態で混入したノイズの影響を速やかに除去
し、満水状態に速やかに復帰させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案の1実施例の構成を示すブロック図、第
2図は第1図に示す実施例の動作を説明する波形図、第
3図は従来の電磁流量計の構成を示すブロック図、第4
図は第3図に示す電磁流量計の動作を示す波形図であ
る。 10…導管、11a、11b…電極、12…励磁コイル、16、17…
復調回路、18…タイミング回路、19、22…ローパスフイ
ルタ、20…ハイパスフイルタ、23…差動増幅器、24…比
較器。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1周波数とこれより低い第2周波数の2
    つの異なっ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波する第1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して流量信号として出力する加算
    手段と、前記第1復調手段の出力を前記第1ローパスフ
    イルタの時定数と同一の時定数で波して第1波出力
    を出す第2ローパスフイルタと、この第2ローパスフイ
    ルタと前記第1ローパスフイルタの出力の差を演算して
    差信号を出力する演算手段と、この差信号が所定の値を
    越えたときに前記第1・第2ローパスフイルタと前記ハ
    イパスフイルタの時定数を低減させる制御信号を出力す
    る比較手段とを具備することを特徴とする電磁流量計。
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