JPH10213466A - 電磁流量計 - Google Patents

電磁流量計

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JPH10213466A
JPH10213466A JP9013692A JP1369297A JPH10213466A JP H10213466 A JPH10213466 A JP H10213466A JP 9013692 A JP9013692 A JP 9013692A JP 1369297 A JP1369297 A JP 1369297A JP H10213466 A JPH10213466 A JP H10213466A
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JP
Japan
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signal
detection
pause period
period
flow rate
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Pending
Application number
JP9013692A
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English (en)
Inventor
Ikumitsu Ishikawa
郁光 石川
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 仕様範囲を越えた導電率の測定流体や、検出
電極に異物が付着したときのような異常状態をモニタす
ることが出来るように改良した電磁流量計を提供するに
ある。 【解決手段】 休止期間を有する励磁電流で励磁され測
定流量に対応して発生する流量信号を検出電極で検知す
る電磁流量計において、先の休止期間の間にインパルス
状の状態検知信号を先の検出電極に印加して先の休止期
間であって印加後に得られる検出信号の過渡変化のデー
タにより測定状態の状態診断をするようににしたもので
ある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、休止期間を有する
励磁電流で励磁され測定流量に対応して発生する流量信
号を検出電極で検知する電磁流量計に係り、特に、仕様
範囲を越えた導電率の測定流体や、検出電極に異物が付
着したときのような異常状態をモニタすることが出来る
ように改良した電磁流量計に関する。
【0002】
【従来の技術】電磁流量計は測定流体の導電率が低下し
たり検出電極に異物などが付着すると検出電極から測定
流体側を見た内部インピーダンスが大きくなり、出力に
揺動を伴う変動が生じる。
【0003】この様子を図3に示す。このデータは、横
軸に測定流体としてイオン交換水を用いてその導電率を
変えたときの導電率(μS/cm)を、縦軸にスパンを
1m/sの流速に設定したときの電磁流量計の出力信号
をとり、フルスパン付近の導電率による揺動の影響を測
定した結果である。
【0004】この結果をみると、導電率が2.8μS/
cmから1.01μS/cmに低下するに従って揺動幅
は約3倍に増加しているのがわかる。なお、この測定で
の電磁流量計のダンピング時定数TDは3秒に設定され
てある。
【0005】そこで、この問題を解決するために、図4
の波形図に示すような励磁方式を採用する。この励磁方
式では、正、ゼロ、負の3値を有し、間に休止期間(ゼ
ロ)を持つ励磁電流If1(図4(A))を励磁コイルに
流して発生する磁場を測定流体に印加する。
【0006】この場合に、測定流量がゼロのときの信号
電圧Vf0は、図4(B)に示すような波形となるが、測
定流量が流れているときは励磁が正のときと負のときに
対応する信号が図4(B)に示す波形に加算された信号
波形となる。
【0007】図4(B)において、休止期間(ゼロ励磁
期間)のサンプル時点TA、TBでサンプリングした信号
電圧VfA、VfBは、信号処理回路(図示せず)で差演算
(V fB−VfA)が実行され、この後、この揺動幅を算定
することにより、検出電極から測定流体側を見た内部イ
ンピーダンスの大きさを推定することができる。
【0008】以上の点について、図5を用いて詳しく説
明する。図5において、横軸は導電率、縦軸は流速を示
す。実線は0.0m/s(流量ゼロ)の場合、点線は
0.9m/sの流速の場合の差演算(VfB−VfA)の変
動幅をそれぞれ示している。
【0009】図から判るように、測定流体が流れていな
いときの揺動幅は小さいが、測定流体が流れているとき
は揺動幅が測定流体の導電率が小さくなるに従って大き
くなる傾向を示している。
【0010】したがって、測定流体が流れているときの
差演算(VfB−VfA)の変動幅をモニタし、例えば10
回サンプリングしたときの最大値と最小値をとり、これ
が所定の揺動幅を越えたときには、内部インピーダンス
が増大したものと判断することができ、これに対応して
自動的にダンピングをかけるなどの処置を施して安定な
出力を確保することが可能となる。
【0011】なお、これらの揺動幅の検出・演算に際し
ては、励磁電流の休止期間でサンプリングした信号電圧
fA、VfBを用いているので、正励磁期間と負励磁期間
においてサンプリングされるサンプリング値を用いて演
算される流量信号には影響を与えることはない。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような電磁流量計では、測定流体が流れているときの揺
動幅をモニタすることにより内部インピーダンスを推定
しているので、測定流体が流れていないとき、つまり静
水時には、検出電極間のインピーダンスの状況を知るこ
とができないという問題がある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するための構成として、休止期間を有する励磁電流
で励磁され測定流量に対応して発生する流量信号を検出
電極で検知する電磁流量計において、先の休止期間の間
にインパルス状の状態検知信号を先の検出電極に印加し
て先の休止期間であって印加後に得られる検出信号の過
渡変化のデータにより測定状態の状態診断をするように
したものである。
【0014】このような構成をとることにより、静水時
でも流水時でもゼロ点の不安定性を予測することがで
き、さらに予測の結果によりゼロ点が不安定になる前に
アラームを出すことができるので、安定な流量測定が可
能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を用いて説明する。図1は本発明の1実施形態の構
成を示すブロック図である。検出電極10、11は導管
12に固定され、導管12の内部に流れる測定流体に接
液している。
【0016】この導管12は少なくともその内面は検出
電極10、11の部分を除いて測定流体に対して絶縁さ
れている。さらに、測定流体を基準電位に固定するする
ための接液電極Cが導管12に設けられている。
【0017】導管12の外部には導管12に近接して励
磁コイル13が配置され、励磁コイル13には、例えば
励磁回路14から休止期間を有する3値を持つ励磁電流
f2が流されている。これにより、測定流体には励磁電
流If2の波形に対応する波形を持つ磁場が印加されてい
る。
【0018】検出電極10、11はそれぞれバッフア増
幅器15、16の入力端に接続され、さらにこれらの出
力端は差動増幅器17の入力端に接続され、その出力端
はアナログ/デジタル変換器18に接続されている。こ
れらのバッフア増幅器15、16、差動増幅器17で信
号検出回路19を構成している。
【0019】アナログ/デジタル変換器18は、マイク
ロプロセッサ(CPU)20から送られるタイミング信
号TS1に同期して差動増幅器17の出力端に現れる流量
信号Vf1をデジタル信号に変換してマイクロプロセッサ
20に出力する。
【0020】また、検出電極10、11には、バッフア
増幅器21、22の入力端が接続されており、これらの
バッフア増幅器21、22の出力端には検出電極10、
11の電位に対応する電極信号VE1、VE2が出力されて
いる。これ等のバッフア増幅器21、22により異常検
出回路23が構成される。
【0021】これらの電極信号VE1、VE2は、マイクロ
プロセッサ(CPU)20から送られるタイミング信号
S2に同期してアナログ/デジタル変換器24でデジタ
ル信号に変換されてマイクロプロセッサ20に取り込ま
れる。
【0022】さらに、検出電極10、11には、電源V
Bで付勢された定電流回路25、26からスイッチ2
7、28を介して定電流IS1、IS2が供給されるが、こ
のスイッチ27、28はマイクロプロセッサ20から送
られるタイミング信号TS3、T S4により制御されて開閉
される。マイクロプロセッサ20で演算された結果は、
出力端29に出力される。
【0023】次に、以上のように構成された図1に示す
実施形態の動作について、図2に示す波形図を用いて説
明する。なお、図2では、簡単のため、正励磁期間と休
止(ゼロ)期間の場合のみを図示しているが、負励磁期
間も同様に動作するので省略されている。
【0024】励磁回路14から励磁電流If2(図2
(A))を励磁コイル13に流し、これによりこの励磁
電流If2と同一の波形を持つ磁場が測定流体に印加さ
れ、検出電極10、11には測定流量に対応した電圧が
発生する。
【0025】この電圧は、差動増幅器17の出力端に流
量信号Vf1として得られる。この流量信号Vf1は、図2
(A)における正励磁期間TPの後部の信号が安定した
励磁期間でタイミング信号TS1に対応してサンプリング
されてマイクロプロセッサ20に出力され、所定の内蔵
メモリに格納される。
【0026】図示していないが、正励磁期間と同様にし
て、負励磁期間TNの後部の信号が安定した励磁期間で
タイミング信号TS1に対応してサンプリングされてマイ
クロプロセッサ20に出力され、所定の内蔵メモリに格
納される。
【0027】マイクロプロセッサ20は内蔵メモリに格
納されたこれらの流量信号を用いて、例えば正励磁期間
Pと負励磁期間TNでサンプリングされたデータの差を
演算することにより流量信号を得て出力端29に出力す
る。
【0028】正負の励磁期間では、以上のようにして流
量信号を算定するが、図2(A)に示す休止期間T0
は、次に詳しく説明する異常状態の有無を検知する動作
が実行される。
【0029】図2(A)に示す励磁電流If2の波形に対
応して図2(B)に示すような流量信号Vf1が発生す
る。励磁電流If2がゼロから正に、或いは正からゼロに
変化する切換期間ではこれに対応して正負の微分電圧が
流量信号Vf1に重畳された波形となっている。
【0030】休止期間T0のうちこの微分電圧が消滅し
た時点付近でマイクロプロセッサ20からタイミング信
号TS3、TS4(図2(C))がインパルス状にスイッチ
27、28に印加され、これによりスイッチ27、28
がオンとされ、定電流回路25、26から定電流IS1
S2が検出電極10、11にインパルス状に送出され
る。
【0031】この結果、図2(D)に示すように、検出
電極10、11の電極インピーダンスなどに対応して、
検出電極10、11に発生する電圧が指数曲線状に減衰
していき、この減衰時間が大きくなるとゼロ点が不安定
になる。
【0032】これは、測定流体の導電率が小さくなると
か、検出電極10、11に異物が付着すると、インパル
ス状に測定流体に印加された定電流IS1、IS2に基づい
て検出電極10、11の電極界面に蓄積された電荷の放
電に時間がかかり、結果的に放電時定数が上昇するため
である。
【0033】以上の点について、以下にさらに数式を用
いて詳細に説明する。休止期間にインパルス状に印加し
た当初のピーク電圧をVe、検出電極10、11におけ
る放電時定数をT、tを実時間とすると、減衰電圧VA
は、 VA=Ve-t/T (1) で表わすことができる。
【0034】ここで、ピーク電圧Veは、励磁コイル1
3、磁気回路、或いは検出電極10、11から引き出さ
れる信号線などの配置、対称性などのバラツキによって
異なる値である。したがって、製造時の最大バラツキの
範囲での最もバラツキの悪いデータをこの値として用い
る。
【0035】また、この放電時定数Tは、測定流体中に
流れる渦電流の放電時定数を意味し、これは流体の広が
り抵抗R(=1/σd、σ:測定流体の導電率、d:検
出電極10、11の半径)と、検出電極10、11と測
定流体間の二重層容量C(−0.5〜1μF程度)との
積CRで決定される。
【0036】(1)式を微分すると、 ΔVA/Δt=dVA/dt=(−Ve/T)e-t/T (2) を得るので、この傾斜は放電時定数T、つまり接液抵抗
Rと二重層容量Cに依存することとなる。
【0037】したがって、マイクロプロセッサ20は、
放電期間中にタイミング信号TS2(図2(E))を送出
して、放電期間中のインパルスを印加した時点からの所
定の経過時間t0の後の時間間隔Δtに対応する2点で
のサンプリング値を取り込み、これ等から差電圧ΔVA
を求め、これから(2)式においてt=t0とおき、放
電時定数Tを求めることができる。これが所定値を越え
たときに、例えばアラームを出す。
【0038】この場合に、導電率を測定可能な最小値σ
minに、二重層容量Cを0.5μF、または1.0μF
などに設定すると放電時定数Tの限界値としての最大値
ma xが決定されるので、これを所定値としてこれを越
えるとアラームを出すことになる。
【0039】また、予め放電時定数を設定しておき、放
電期間中のインパルスを印加した時点からの所定の経過
時間t0の後に時間間隔Δtを設定しておき、この時間
間隔Δtに対応する差電圧ΔVAを求め、この差電圧Δ
Aが所定値を越えたときにアラームを出すようにして
も良い。
【0040】
【発明の効果】以上、発明の実施の形態と共に具体的に
説明したように本発明によれば、休止期間の間にインパ
ルス状の状態検知信号を検出電極に印加して休止期間で
あって印加後に得られる検出信号の過渡変化のデータに
より測定状態の状態診断をするようにしたので、検出電
極の異物付加の状態、或いは導電率が測定範囲を越えた
状態を流水中でも静水中でも流量信号に影響を与えるこ
となく検知することができる。
【0041】このような構成をとることにより、静水時
でも流水時でもゼロ点の不安定性を予測することがで
き、さらに予測の結果によりゼロ点が不安定になる前に
アラームを出すことができるので、安定な流量測定が可
能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施の形態を示す1実施の形態を示
すブロック図である。
【図2】図1に示す実施形態の動作を説明する波形図で
ある。
【図3】導電率に対する揺動の関係を説明する特性図で
ある。
【図4】従来の励磁方式を説明する波形図である。
【図5】流速をパラメータとして導電率に対する揺動幅
を説明する特性図である。
【符号の説明】
10、11 検出電極 12 導管 13 励磁コイル 14 励磁回路 17 差動増幅器 18、24 アナログ/デジタル変換器 19 信号検出回路 20 マイクロコンピュータ 23 異常検出回路 25、26 定電流回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】休止期間を有する励磁電流で励磁され測定
    流量に対応して発生する流量信号を検出電極で検知する
    電磁流量計において、前記休止期間の間にインパルス状
    の状態検知信号を前記検出電極に印加して前記休止期間
    であって印加後に得られる検出信号の過渡変化のデータ
    により測定状態の状態診断をすることを特徴とする電磁
    流量計。
  2. 【請求項2】休止期間を有する励磁電流で励磁され測定
    流量に対応して発生する流量信号を検出電極で検知する
    電磁流量計において、前記休止期間の間にインパルス状
    の状態検知信号を前記検出電極に印加し、発生する検出
    信号の放電時定数を実質的に演算して得られる演算結果
    を用いて測定状態の状態診断をすることを特徴とする電
    磁流量計。
  3. 【請求項3】前記状態診断の結果が予め決められた所定
    値を越えたときにアラームを出すことを特徴とする請求
    項1又は2記載の電磁流量計。
JP9013692A 1997-01-28 1997-01-28 電磁流量計 Pending JPH10213466A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1273892A1 (de) * 2001-07-06 2003-01-08 Endress + Hauser Flowtec AG Verfahren zum Betrieb eines magnetisch-induktiven Durchflussmessers
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EP2679966A2 (en) 2012-06-26 2014-01-01 Yokogawa Electric Corporation System of verifying operation of electromagnetic flow meter

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