JPH10281830A - 流体のための磁気誘導流量測定装置 - Google Patents
流体のための磁気誘導流量測定装置Info
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- JPH10281830A JPH10281830A JP10088634A JP8863498A JPH10281830A JP H10281830 A JPH10281830 A JP H10281830A JP 10088634 A JP10088634 A JP 10088634A JP 8863498 A JP8863498 A JP 8863498A JP H10281830 A JPH10281830 A JP H10281830A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明の課題は、流体のための磁気誘導流量
測定装置を提供して、基準電位を形成するための手段へ
の要求をきわめて小さくすることである。 【解決手段】 この課題は本発明により、冒頭で言及さ
れた基準電極を有する磁気誘導流量測定装置では、差動
増幅器の基準電位端子は単に基準電極に接続され、この
基準電極は単に差動増幅器の基準電位端子に接続され、
この差動増幅器は電位補償部には接続されないように装
置を構成して解決される。前記課題はまた、冒頭で言及
された基準電極を有さない磁気誘導流量測定装置では、
差動増幅器の基準電位端子は単に、少なくとも１つの測
定電極に接続され、この差動増幅器は電位補償部には接
続されないように装置を構成して解決される。
測定装置を提供して、基準電位を形成するための手段へ
の要求をきわめて小さくすることである。 【解決手段】 この課題は本発明により、冒頭で言及さ
れた基準電極を有する磁気誘導流量測定装置では、差動
増幅器の基準電位端子は単に基準電極に接続され、この
基準電極は単に差動増幅器の基準電位端子に接続され、
この差動増幅器は電位補償部には接続されないように装
置を構成して解決される。前記課題はまた、冒頭で言及
された基準電極を有さない磁気誘導流量測定装置では、
差動増幅器の基準電位端子は単に、少なくとも１つの測
定電極に接続され、この差動増幅器は電位補償部には接
続されないように装置を構成して解決される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、測定管と、磁石
と、少なくとも２つの測定電極と、特に基準電極と、差
動増幅器とを有し、前記磁石は少なくとも実際に測定管
軸線に対して垂直に延在する磁界を形成するために使用
され、前記測定電極は少なくとも実際に測定管軸線およ
び磁界方向に対して垂直に延在する接続線路に沿って配
置され、前記差動増幅器は測定電極端子を介して測定電
極に接続されて、測定電極に印加される測定電圧の増幅
に使用され、基準電位端子を有する、流体のための磁気
誘導流量測定装置に関する。本発明はまた、測定管と、
磁石と、少なくとも２つの測定電極と、差動増幅器とを
有し、前記磁石は少なくとも実際に測定管軸線に対して
垂直に延在する磁界を形成するために使用され、前記測
定電極は少なくとも実際に測定管軸線および磁界方向に
対して垂直に延在する接続線路に沿って配置され、前記
差動増幅器は測定電極端子を介して測定電極に接続され
て、測定電極に印加される測定電圧の増幅に使用され、
基準電位端子を有する、流体のための磁気誘導流量測定
装置に関する。
と、少なくとも２つの測定電極と、特に基準電極と、差
動増幅器とを有し、前記磁石は少なくとも実際に測定管
軸線に対して垂直に延在する磁界を形成するために使用
され、前記測定電極は少なくとも実際に測定管軸線およ
び磁界方向に対して垂直に延在する接続線路に沿って配
置され、前記差動増幅器は測定電極端子を介して測定電
極に接続されて、測定電極に印加される測定電圧の増幅
に使用され、基準電位端子を有する、流体のための磁気
誘導流量測定装置に関する。本発明はまた、測定管と、
磁石と、少なくとも２つの測定電極と、差動増幅器とを
有し、前記磁石は少なくとも実際に測定管軸線に対して
垂直に延在する磁界を形成するために使用され、前記測
定電極は少なくとも実際に測定管軸線および磁界方向に
対して垂直に延在する接続線路に沿って配置され、前記
差動増幅器は測定電極端子を介して測定電極に接続され
て、測定電極に印加される測定電圧の増幅に使用され、
基準電位端子を有する、流体のための磁気誘導流量測定
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】流体のための磁気誘導流量測定装置の基
本原理は、ファラデーが１８３２年に示した、電子の動
的な誘導を流速測定に適用するという原理にまで遡る。
ファラデーの誘導法則によれば、電荷担体を有し磁界を
介して流れる流体中では電界強度は流れ方向および磁界
に対して垂直に生じる。この法則は磁気誘導流量測定装
置においては、通常２つの磁石コイルから成る磁石が磁
界を測定管内の流れ方向に対して垂直に生じさせること
に用いられる。磁界内部では全ての流体の体積要素が測
定電極を介して取り出された測定電圧に関わる。この体
積要素は磁界を介して運動し、前記流体は体積要素内に
生じる電界強度を有している。測定電極は公知の磁気誘
導流量測定装置では、装置が直流的または容量的に流体
に結合されるように構成されている。この磁気誘導流量
測定装置の特徴は、測定電圧と管の横断面により求めら
れた流体の流速との比、すなわち測定電圧と体積流との
比を使用する点である。
本原理は、ファラデーが１８３２年に示した、電子の動
的な誘導を流速測定に適用するという原理にまで遡る。
ファラデーの誘導法則によれば、電荷担体を有し磁界を
介して流れる流体中では電界強度は流れ方向および磁界
に対して垂直に生じる。この法則は磁気誘導流量測定装
置においては、通常２つの磁石コイルから成る磁石が磁
界を測定管内の流れ方向に対して垂直に生じさせること
に用いられる。磁界内部では全ての流体の体積要素が測
定電極を介して取り出された測定電圧に関わる。この体
積要素は磁界を介して運動し、前記流体は体積要素内に
生じる電界強度を有している。測定電極は公知の磁気誘
導流量測定装置では、装置が直流的または容量的に流体
に結合されるように構成されている。この磁気誘導流量
測定装置の特徴は、測定電圧と管の横断面により求めら
れた流体の流速との比、すなわち測定電圧と体積流との
比を使用する点である。
【０００３】本発明の基づく公知の磁気誘導流量測定装
置では、測定電極間に生じる測定電圧が電子式差動増幅
器を介して増幅される。この差動増幅器は基準電位に対
する差動を行い、この基準電位は通常はアース電位に対
応する。このために差動増幅器の基準電位端子は直接
に、通常アース電位におかれる電位補償部に接続され
る。同時に流体も基準電位リングまたは基準電位電極を
介して電位補償部に接続されており、そのため流体も基
準電位におかれる。この基準電位は通常アース電位であ
るので、通常はこの基準電位リングはリング状アースと
称され、基準電位電極はアース電極と称される。これら
の用語は以下の説明でも使用される。
置では、測定電極間に生じる測定電圧が電子式差動増幅
器を介して増幅される。この差動増幅器は基準電位に対
する差動を行い、この基準電位は通常はアース電位に対
応する。このために差動増幅器の基準電位端子は直接
に、通常アース電位におかれる電位補償部に接続され
る。同時に流体も基準電位リングまたは基準電位電極を
介して電位補償部に接続されており、そのため流体も基
準電位におかれる。この基準電位は通常アース電位であ
るので、通常はこの基準電位リングはリング状アースと
称され、基準電位電極はアース電極と称される。これら
の用語は以下の説明でも使用される。
【０００４】磁気誘導流量測定装置の測定管は測定電極
の領域内につねに絶縁されて構成される。この領域の外
に従来技術では通常リング状アースが設けられており、
このリング状アースはリング状に流体と電気的に接触し
ている。このリング状アースは前記電位補償部に接続さ
れており、そのため流体の電位は基準電位、通常はアー
ス電位におかれる。工業領域で磁気誘導流量測定装置を
使用する場合には、しばしばリング状アースと電位補償
部との間に、特に誘導入力結合に基づいて高い電流が発
生する。リング状アースは高い化学的耐性を有さなけれ
ばならず、比較的大きな定格領域では相応して高いコス
トがかかる原因となる。リング状アースに対するコスト
はここでは完全に磁気誘導流量測定装置の他の部品に対
するコスト全体に達してしまう。さらに測定電極および
リング状アースに対して常に同一の材料が使用されなけ
ればならない。これは材料が同一でないと流速の測定に
強い悪影響を与える電気化学的反応が生じることがある
からである。さらにリング状アースを使用すると付加的
にリーク個所が生じることがあるため問題がある。
の領域内につねに絶縁されて構成される。この領域の外
に従来技術では通常リング状アースが設けられており、
このリング状アースはリング状に流体と電気的に接触し
ている。このリング状アースは前記電位補償部に接続さ
れており、そのため流体の電位は基準電位、通常はアー
ス電位におかれる。工業領域で磁気誘導流量測定装置を
使用する場合には、しばしばリング状アースと電位補償
部との間に、特に誘導入力結合に基づいて高い電流が発
生する。リング状アースは高い化学的耐性を有さなけれ
ばならず、比較的大きな定格領域では相応して高いコス
トがかかる原因となる。リング状アースに対するコスト
はここでは完全に磁気誘導流量測定装置の他の部品に対
するコスト全体に達してしまう。さらに測定電極および
リング状アースに対して常に同一の材料が使用されなけ
ればならない。これは材料が同一でないと流速の測定に
強い悪影響を与える電気化学的反応が生じることがある
からである。さらにリング状アースを使用すると付加的
にリーク個所が生じることがあるため問題がある。
【０００５】電位補償手段に接続される使用材料を小さ
く維持するために、従来技術から、リング状アースに代
えて少なくとも１つのアース電極を使用することも公知
である。このアース電極は絶縁された測定管の領域内に
測定電極と同様に設けられる。アース電極をこの場合比
較的問題なく同じ材料から形成することができ、この材
料から測定電極も製造可能なため、結果として測定電極
とアース電極との間に電気化学的反応が生じることはな
い。ただしこの場合にも再び少なくとも１つの付加的な
リーク個所が生じる。流体と電位補償部との間に電位差
がある場合にここでも高い電流が生じることがあり、こ
の高い電流によってアース電極が電解質過程において溶
出し、測定管内にリークが生じる。
く維持するために、従来技術から、リング状アースに代
えて少なくとも１つのアース電極を使用することも公知
である。このアース電極は絶縁された測定管の領域内に
測定電極と同様に設けられる。アース電極をこの場合比
較的問題なく同じ材料から形成することができ、この材
料から測定電極も製造可能なため、結果として測定電極
とアース電極との間に電気化学的反応が生じることはな
い。ただしこの場合にも再び少なくとも１つの付加的な
リーク個所が生じる。流体と電位補償部との間に電位差
がある場合にここでも高い電流が生じることがあり、こ
の高い電流によってアース電極が電解質過程において溶
出し、測定管内にリークが生じる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、流体
のための磁気誘導流量測定装置を提供して、基準電位を
形成するための手段への要求をきわめて小さくすること
である。
のための磁気誘導流量測定装置を提供して、基準電位を
形成するための手段への要求をきわめて小さくすること
である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明によ
り、冒頭で言及された基準電極を有する磁気誘導流量測
定装置では、差動増幅器の基準電位端子は単に基準電極
に接続され、この基準電極は単に差動増幅器の基準電位
端子に接続され、この差動増幅器は電位補償部には接続
されないように装置を構成して解決される。前記課題は
また、冒頭で言及された基準電極を有さない磁気誘導流
量測定装置では、差動増幅器の基準電位端子は単に、少
なくとも１つの測定電極に接続され、この差動増幅器は
電位補償部には接続されないように装置を構成して解決
される。どちらの場合でも通常アース電位におかれるよ
うな電位補償部が使用される。
り、冒頭で言及された基準電極を有する磁気誘導流量測
定装置では、差動増幅器の基準電位端子は単に基準電極
に接続され、この基準電極は単に差動増幅器の基準電位
端子に接続され、この差動増幅器は電位補償部には接続
されないように装置を構成して解決される。前記課題は
また、冒頭で言及された基準電極を有さない磁気誘導流
量測定装置では、差動増幅器の基準電位端子は単に、少
なくとも１つの測定電極に接続され、この差動増幅器は
電位補償部には接続されないように装置を構成して解決
される。どちらの場合でも通常アース電位におかれるよ
うな電位補償部が使用される。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の手段により、差動増幅器
が基準電位としての流体の電位に対する差動を行い、こ
れにより流体の電位が必ずしも（電位補償部と接続され
ることにより）一般的な基準電位、例えばアース電位に
はおかれなくてもよいことが保証される。このため一方
では差動増幅器が充分な耐電圧性を有して構成されてい
る場合に高い同相電圧なしで正確に作動することが保証
され、また他方では流体と、例えばアース電位におかれ
る電位補償部との間に高い電流が生じないことが保証さ
れる。流体で発生する電位の変動は本発明による構成で
は差動増幅器に基準電位端子を介して基準電位として供
給され、この差動増幅器は測定電極端子に印加される電
位を相対的に相互に、流体の電位に対して所定の間隔で
増幅することができる。
が基準電位としての流体の電位に対する差動を行い、こ
れにより流体の電位が必ずしも（電位補償部と接続され
ることにより）一般的な基準電位、例えばアース電位に
はおかれなくてもよいことが保証される。このため一方
では差動増幅器が充分な耐電圧性を有して構成されてい
る場合に高い同相電圧なしで正確に作動することが保証
され、また他方では流体と、例えばアース電位におかれ
る電位補償部との間に高い電流が生じないことが保証さ
れる。流体で発生する電位の変動は本発明による構成で
は差動増幅器に基準電位端子を介して基準電位として供
給され、この差動増幅器は測定電極端子に印加される電
位を相対的に相互に、流体の電位に対して所定の間隔で
増幅することができる。
【０００９】本発明による磁気誘導流量測定装置の実施
形態、（特に）基準電極を有さない装置においては、有
利には差動増幅器の基準電位端子が２つの測定電極にそ
れぞれ１つの抵抗を介して接続される。
形態、（特に）基準電極を有さない装置においては、有
利には差動増幅器の基準電位端子が２つの測定電極にそ
れぞれ１つの抵抗を介して接続される。
【００１０】可及的に同一の２つの抵抗を配置すること
により、差動増幅器の基準電位端子に、求められた流体
の電位が印加されることが保証される。磁気誘導流量測
定装置では信号源が測定電極の形で高オーミック性を有
するので、抵抗の配置は有利には、差動増幅器にさらに
利用可能な測定電圧が印加されることを保証する。
により、差動増幅器の基準電位端子に、求められた流体
の電位が印加されることが保証される。磁気誘導流量測
定装置では信号源が測定電極の形で高オーミック性を有
するので、抵抗の配置は有利には、差動増幅器にさらに
利用可能な測定電圧が印加されることを保証する。
【００１１】本発明では、流体とアース電位におかれる
電位補償部との間を直接に低オーミック性で導電接続す
ることにより、障害電圧が流体と電位補償部との間に発
生することがある。この障害電圧は可及的に差動増幅器
を介さずに、差動増幅器の基準電位端子と電位補償部と
の間の容量を介して降下させなければならない。この所
望の降下は、差動増幅器の基準電位端子と電位補償部と
の間の容量、すなわち一般的にはアース電位が可及的に
小さいことにより保証される。
電位補償部との間を直接に低オーミック性で導電接続す
ることにより、障害電圧が流体と電位補償部との間に発
生することがある。この障害電圧は可及的に差動増幅器
を介さずに、差動増幅器の基準電位端子と電位補償部と
の間の容量を介して降下させなければならない。この所
望の降下は、差動増幅器の基準電位端子と電位補償部と
の間の容量、すなわち一般的にはアース電位が可及的に
小さいことにより保証される。
【００１２】高い測定精度を保証するために、本発明に
より構成される磁気誘導流量測定装置ではさらに有利
に、差動増幅器は、測定電極端子と基準電極端子との間
の入力抵抗の少なくとも５倍を越える入力抵抗を測定電
極端子間に有する。例えば差動増幅器の基準電位端子が
少なくとも１つの測定電極に接続される場合、測定電極
端子と基準電位端子との間の入力抵抗は、測定電極端子
間の入力抵抗に対して可及的に小さくなければならな
い。測定精度の向上はここでは前述の、測定電極が高オ
ーミック性の信号源であることにより達成される。
より構成される磁気誘導流量測定装置ではさらに有利
に、差動増幅器は、測定電極端子と基準電極端子との間
の入力抵抗の少なくとも５倍を越える入力抵抗を測定電
極端子間に有する。例えば差動増幅器の基準電位端子が
少なくとも１つの測定電極に接続される場合、測定電極
端子と基準電位端子との間の入力抵抗は、測定電極端子
間の入力抵抗に対して可及的に小さくなければならな
い。測定精度の向上はここでは前述の、測定電極が高オ
ーミック性の信号源であることにより達成される。
【００１３】測定電極端子間の特に高い入力抵抗、およ
び測定電極端子と基準電位端子との間の低い入力抵抗を
実現するために、差動増幅器は、２つのオペアンプと、
それぞれ２つの同相入力抵抗と、正帰還抵抗と、増幅度
増大用抵抗と、少なくとも１つの増幅度制限用抵抗とを
有し、前記オペアンプはそれぞれ非反転入力側が測定電
極端子の１つに接続され、前記同相入力抵抗は測定電極
端子と基準電位端子との間に接続され、前記正帰還抵抗
はそれぞれオペアンプの出力側と同相入力抵抗のそれぞ
れのセンタータップとの間に接続され、前記増幅度増大
用抵抗はそれぞれオペアンプの出力側とオペアンプの反
転入力側との間に接続され、前記増幅度制限用抵抗は複
数のオペアンプの反転入力側間に接続される。有利には
この場合に、オペアンプでの差動増幅の増幅度はこのオ
ペアンプでの同相増幅の増幅度よりも大きい。
び測定電極端子と基準電位端子との間の低い入力抵抗を
実現するために、差動増幅器は、２つのオペアンプと、
それぞれ２つの同相入力抵抗と、正帰還抵抗と、増幅度
増大用抵抗と、少なくとも１つの増幅度制限用抵抗とを
有し、前記オペアンプはそれぞれ非反転入力側が測定電
極端子の１つに接続され、前記同相入力抵抗は測定電極
端子と基準電位端子との間に接続され、前記正帰還抵抗
はそれぞれオペアンプの出力側と同相入力抵抗のそれぞ
れのセンタータップとの間に接続され、前記増幅度増大
用抵抗はそれぞれオペアンプの出力側とオペアンプの反
転入力側との間に接続され、前記増幅度制限用抵抗は複
数のオペアンプの反転入力側間に接続される。有利には
この場合に、オペアンプでの差動増幅の増幅度はこのオ
ペアンプでの同相増幅の増幅度よりも大きい。
【００１４】それぞれ測定電極端子の１つに接続される
同相入力抵抗は、基準電位端子に接続される同相入力抵
抗よりもはるかに高い抵抗であることにより、差動増幅
器測定電極端子と基準電位端子との間の入力抵抗は実際
には、測定電極端子の１つに接続される同相入力抵抗の
抵抗に対応する。そのつど測定電極端子の１つに接続さ
れる同相入力抵抗はここではそのつど配属される正帰還
抵抗、および基準電位端子に接続される同相入力抵抗を
介してブートストラップされる。
同相入力抵抗は、基準電位端子に接続される同相入力抵
抗よりもはるかに高い抵抗であることにより、差動増幅
器測定電極端子と基準電位端子との間の入力抵抗は実際
には、測定電極端子の１つに接続される同相入力抵抗の
抵抗に対応する。そのつど測定電極端子の１つに接続さ
れる同相入力抵抗はここではそのつど配属される正帰還
抵抗、および基準電位端子に接続される同相入力抵抗を
介してブートストラップされる。
【００１５】個々の抵抗間の許容誤差を補償するため
に、有利には複数の同相入力抵抗のセンタータップと基
準電位端子との間にそれぞれ１つの補償用抵抗が接続さ
れる。この補償用抵抗を用いて適切な設定で許容誤差を
補償することができる。
に、有利には複数の同相入力抵抗のセンタータップと基
準電位端子との間にそれぞれ１つの補償用抵抗が接続さ
れる。この補償用抵抗を用いて適切な設定で許容誤差を
補償することができる。
【００１６】差動増幅器内で使用される抵抗の前述の許
容誤差は差動増幅器の不平衡を生じさせることもある。
この不平衡を低減させるために、基準電位端子の前方に
平衡化用抵抗が接続される。この平衡化用抵抗は専ら測
定電極端子と差動増幅器の基準電位端子との間の入力抵
抗に対して機能する。
容誤差は差動増幅器の不平衡を生じさせることもある。
この不平衡を低減させるために、基準電位端子の前方に
平衡化用抵抗が接続される。この平衡化用抵抗は専ら測
定電極端子と差動増幅器の基準電位端子との間の入力抵
抗に対して機能する。
【００１７】本発明による磁気誘導流量測定装置に使用
される差動増幅器ではさらに有利に、少なくとも低オー
ミック性の同相入力抵抗、正帰還抵抗、増幅度増大用抵
抗、増幅度制限用抵抗が少なくとも１つの基板上に薄膜
技術によって構成される。この技術によりパーミル領域
での許容誤差を小さくすることができるので、結果とし
て所望の、測定電極端子間の極めて高い入力抵抗を実現
することができる。
される差動増幅器ではさらに有利に、少なくとも低オー
ミック性の同相入力抵抗、正帰還抵抗、増幅度増大用抵
抗、増幅度制限用抵抗が少なくとも１つの基板上に薄膜
技術によって構成される。この技術によりパーミル領域
での許容誤差を小さくすることができるので、結果とし
て所望の、測定電極端子間の極めて高い入力抵抗を実現
することができる。
【００１８】
【実施例】個々に種々異なって、本発明による磁気誘導
流量測定装置を実施しさらに個々に改善することができ
る。そのために請求項１および９に従属する請求項にこ
の装置の実施形態を示し、また図に則して説明する。
流量測定装置を実施しさらに個々に改善することができ
る。そのために請求項１および９に従属する請求項にこ
の装置の実施形態を示し、また図に則して説明する。
【００１９】図１においては、従来の技術から公知の流
体のための磁気誘導流量測定装置が示されている。この
装置は、測定管１と、測定管１を周囲の図示しない導管
系に接続するためのパッキング２と、測定管軸線に対し
て垂直に延在する磁界を形成するために使用される図示
しない磁石と、測定管軸線および磁界方向に垂直に延在
する接続線路に沿って配置される２つの測定電極３と、
基準電極４と、測定電極端子５を介して測定電極３に接
続されて、測定電極３に印加される測定電圧を増幅する
ために使用される差動増幅器６とを有する。さらに図１
においては、通常は磁気誘導流量測定装置に接続され
る、更なる処理のための電子回路７が示されている。こ
の電子回路は１つまたは複数の出力端子８、１つまたは
複数の給電端子９、１つの電位補償端子１０を有する。
この従来の技術から公知の磁気誘導流量測定装置では、
基準電極４、電子回路７の電位補償端子１０、および差
動増幅器６の基準電位端子１１が、アース電位におかれ
る電位補償部１２に接続されている。このため従来の技
術から公知の磁気誘導流量測定装置では流体の電位はつ
ねにアース電位に維持される。工業領域ではまさに、し
ばしば強い電磁場が磁気誘導流量測定装置の周囲で発生
するので、基準電極４と電位補償部１２との間を流れる
電流はきわめて大きな値に達する。この電流の値は基準
電極４の強い電気化学的負荷を生じさせる。
体のための磁気誘導流量測定装置が示されている。この
装置は、測定管１と、測定管１を周囲の図示しない導管
系に接続するためのパッキング２と、測定管軸線に対し
て垂直に延在する磁界を形成するために使用される図示
しない磁石と、測定管軸線および磁界方向に垂直に延在
する接続線路に沿って配置される２つの測定電極３と、
基準電極４と、測定電極端子５を介して測定電極３に接
続されて、測定電極３に印加される測定電圧を増幅する
ために使用される差動増幅器６とを有する。さらに図１
においては、通常は磁気誘導流量測定装置に接続され
る、更なる処理のための電子回路７が示されている。こ
の電子回路は１つまたは複数の出力端子８、１つまたは
複数の給電端子９、１つの電位補償端子１０を有する。
この従来の技術から公知の磁気誘導流量測定装置では、
基準電極４、電子回路７の電位補償端子１０、および差
動増幅器６の基準電位端子１１が、アース電位におかれ
る電位補償部１２に接続されている。このため従来の技
術から公知の磁気誘導流量測定装置では流体の電位はつ
ねにアース電位に維持される。工業領域ではまさに、し
ばしば強い電磁場が磁気誘導流量測定装置の周囲で発生
するので、基準電極４と電位補償部１２との間を流れる
電流はきわめて大きな値に達する。この電流の値は基準
電極４の強い電気化学的負荷を生じさせる。
【００２０】これに対して図２においては、本発明によ
り構成された流体のための磁気誘導流量測定装置が示さ
れており、ここでは同じ構成部品には同じ参照番号が付
されている。
り構成された流体のための磁気誘導流量測定装置が示さ
れており、ここでは同じ構成部品には同じ参照番号が付
されている。
【００２１】本発明により、磁気誘導流量測定装置の図
２に示された第１の実施例は次のように構成されてい
る。すなわち、差動増幅器６の基準電位端子１１は単に
基準電極４に接続され、この基準電極４は単に差動増幅
器６の基準電位端子１１に接続され、差動増幅器６は電
位補償部には接続されず、すなわち例えばアース電位に
対して電位的に分離されて構成されている。この実施例
ではそのために差動増幅器６は単にフォトカプラ１３、
１４を介して電子回路７に接続されている。電気的な電
位の分離は選択的に例えばトランスを介して行ってもよ
いことは自明である。本発明による磁気誘導流量測定装
置の図２に示された第１の実施例では、基準電極４は専
ら差動増幅器６の基準電位端子１１に接続され、基準電
極４を介してはきわめてわずかな、実際には差動増幅器
６によって定められる電流しか流れない。相応に基準電
極４には小さな電気化学的負荷しか与えられない。すな
わち結果として基準電極４は、従来の技術で必要とされ
る化学的負荷への耐性の大きい材料よりも明らかに化学
的負荷への耐性が小さくて済む、コスト上有利な材料か
ら形成することができる。
２に示された第１の実施例は次のように構成されてい
る。すなわち、差動増幅器６の基準電位端子１１は単に
基準電極４に接続され、この基準電極４は単に差動増幅
器６の基準電位端子１１に接続され、差動増幅器６は電
位補償部には接続されず、すなわち例えばアース電位に
対して電位的に分離されて構成されている。この実施例
ではそのために差動増幅器６は単にフォトカプラ１３、
１４を介して電子回路７に接続されている。電気的な電
位の分離は選択的に例えばトランスを介して行ってもよ
いことは自明である。本発明による磁気誘導流量測定装
置の図２に示された第１の実施例では、基準電極４は専
ら差動増幅器６の基準電位端子１１に接続され、基準電
極４を介してはきわめてわずかな、実際には差動増幅器
６によって定められる電流しか流れない。相応に基準電
極４には小さな電気化学的負荷しか与えられない。すな
わち結果として基準電極４は、従来の技術で必要とされ
る化学的負荷への耐性の大きい材料よりも明らかに化学
的負荷への耐性が小さくて済む、コスト上有利な材料か
ら形成することができる。
【００２２】図３においては、本発明による磁気誘導流
量測定装置の第２の実施例が図示されており、この実施
例は第１の実施例と次の点で異なっている。すなわち第
２の実施例では、特に基準電極が存在せず、差動増幅器
６の基準電位端子１１は２つの測定電極３にそれぞれ１
つの抵抗１５、１６を介して接続されている。この場合
に流体と電位補償部１２との間の低オーミック性の導電
接続が欠如していることにより、障害電圧が生じる。こ
の障害電圧を可及的に差動増幅器６を介さず、差動増幅
器６の基準電位端子１１と電位補償部１２との間の容量
１７を介して降下させなければならない。相応に、図示
の容量１７は可及的に小さく維持されるべきである。さ
らに差動増幅器６の測定電極端子５と基準電位端子１１
との間の入力抵抗は可及的に小さくなければならず、複
数の測定電極端子５間の入力抵抗は可及的に大きくなけ
ればならない。
量測定装置の第２の実施例が図示されており、この実施
例は第１の実施例と次の点で異なっている。すなわち第
２の実施例では、特に基準電極が存在せず、差動増幅器
６の基準電位端子１１は２つの測定電極３にそれぞれ１
つの抵抗１５、１６を介して接続されている。この場合
に流体と電位補償部１２との間の低オーミック性の導電
接続が欠如していることにより、障害電圧が生じる。こ
の障害電圧を可及的に差動増幅器６を介さず、差動増幅
器６の基準電位端子１１と電位補償部１２との間の容量
１７を介して降下させなければならない。相応に、図示
の容量１７は可及的に小さく維持されるべきである。さ
らに差動増幅器６の測定電極端子５と基準電位端子１１
との間の入力抵抗は可及的に小さくなければならず、複
数の測定電極端子５間の入力抵抗は可及的に大きくなけ
ればならない。
【００２３】本発明による磁気誘導流量測定装置内で使
用するのに適した差動増幅器６の第１の実施例は、図４
において示されている。この差動増幅器６はそれぞれ非
反転入力側が測定電極端子５の１つに接続された２つの
オペアンプ１８を有し、測定電極端子５と基準電位端子
１１との間に接続されるそれぞれ２つの同相入力抵抗１
９、２０を有し、オペアンプ１８の出力側と同相入力抵
抗１９、２０のそれぞれのセンタータップとの間に接続
される正帰還抵抗２１を有し、オペアンプ１８の出力側
とこのオペアンプ１８の反転入力側との間に接続される
増幅度増大用抵抗２２を有し、複数のオペアンプ１８の
反転入力側間を接続する増幅度制限用抵抗２３を有す
る。この差動増幅器６に対する前記回路により、オペア
ンプ１８は同相増幅の増幅度ｖｃｍ＝１、および差動増
幅の増幅度 ｖｄｍ＝（Ｒ２２＋Ｒ２３）／Ｒ２３ 式１ で切換られる。ここで差動増幅の増幅度は同相増幅の増
幅度より大きく、 ｖｄｍ＞ｖｃｍ 式２ に設定されている。差動増幅器６の測定電極端子５と基
準電極端子１１との間の入力抵抗は、実際には同相入力
抵抗２０の抵抗に対応する。この同相入力抵抗２０は同
相入力抵抗１９および正帰還抵抗２１を介してブートス
トラップされる。この場合に同相入力抵抗１９は同相入
力抵抗２０よりもはるかに低いオーミック性を有する。
付加的に同相入力抵抗１９、２０のセンタータップと基
準電位端子１１との間に接続される補償用抵抗２４が許
容誤差の補償のためだけに使用される。
用するのに適した差動増幅器６の第１の実施例は、図４
において示されている。この差動増幅器６はそれぞれ非
反転入力側が測定電極端子５の１つに接続された２つの
オペアンプ１８を有し、測定電極端子５と基準電位端子
１１との間に接続されるそれぞれ２つの同相入力抵抗１
９、２０を有し、オペアンプ１８の出力側と同相入力抵
抗１９、２０のそれぞれのセンタータップとの間に接続
される正帰還抵抗２１を有し、オペアンプ１８の出力側
とこのオペアンプ１８の反転入力側との間に接続される
増幅度増大用抵抗２２を有し、複数のオペアンプ１８の
反転入力側間を接続する増幅度制限用抵抗２３を有す
る。この差動増幅器６に対する前記回路により、オペア
ンプ１８は同相増幅の増幅度ｖｃｍ＝１、および差動増
幅の増幅度 ｖｄｍ＝（Ｒ２２＋Ｒ２３）／Ｒ２３ 式１ で切換られる。ここで差動増幅の増幅度は同相増幅の増
幅度より大きく、 ｖｄｍ＞ｖｃｍ 式２ に設定されている。差動増幅器６の測定電極端子５と基
準電極端子１１との間の入力抵抗は、実際には同相入力
抵抗２０の抵抗に対応する。この同相入力抵抗２０は同
相入力抵抗１９および正帰還抵抗２１を介してブートス
トラップされる。この場合に同相入力抵抗１９は同相入
力抵抗２０よりもはるかに低いオーミック性を有する。
付加的に同相入力抵抗１９、２０のセンタータップと基
準電位端子１１との間に接続される補償用抵抗２４が許
容誤差の補償のためだけに使用される。
【００２４】差動増幅器６のための前記回路では、複数
の測定電極端子５間の入力抵抗に対して、 Ｒｄｉｆｆ＝２＊Ｒ２０／｛１−［（Ｒ２２＋Ｒ２３）／Ｒ２２＊Ｒ１９／（Ｒ ２１ ＋Ｒ１９）］｝ 式３ が成り立つ。Ｒ２２／Ｒ２３＝Ｒ２１／Ｒ１９に対し
て、複数の測定電極端子５間の入力抵抗はきわめて大き
くなる。この入力抵抗は抵抗の許容誤差のみによって定
められる。適切に回路定数が定められた場合には、この
複数の測定電極端子５間の入力抵抗を同相入力抵抗２０
の抵抗の１００倍にまで高めることができる。これに対
して測定電極端子５と基準電位端子１１との間の入力抵
抗に対しては、 Ｒｃｏｍ＝０．５＊（Ｒ２０＋Ｒ１９） 式４ が成り立つ。
の測定電極端子５間の入力抵抗に対して、 Ｒｄｉｆｆ＝２＊Ｒ２０／｛１−［（Ｒ２２＋Ｒ２３）／Ｒ２２＊Ｒ１９／（Ｒ ２１ ＋Ｒ１９）］｝ 式３ が成り立つ。Ｒ２２／Ｒ２３＝Ｒ２１／Ｒ１９に対し
て、複数の測定電極端子５間の入力抵抗はきわめて大き
くなる。この入力抵抗は抵抗の許容誤差のみによって定
められる。適切に回路定数が定められた場合には、この
複数の測定電極端子５間の入力抵抗を同相入力抵抗２０
の抵抗の１００倍にまで高めることができる。これに対
して測定電極端子５と基準電位端子１１との間の入力抵
抗に対しては、 Ｒｃｏｍ＝０．５＊（Ｒ２０＋Ｒ１９） 式４ が成り立つ。
【００２５】図５においては、本発明による磁気誘導流
量測定装置内で使用するのに適した差動増幅器６の第２
の実施例が示されている。図４での差動増幅器６に属す
る構成部品に加えて、図５に示される差動増幅器の第２
の実施例では、単に平衡化用抵抗２５が基準電位端子１
１の前方に接続され、差動増幅器６の感度は抵抗の許容
誤差に起因する不平衡に対して低下する。複数の測定電
極端子５間の入力抵抗に対してさらに前記の式３が成り
立ち、測定電極端子５と基準電位端子１１との間の入力
抵抗に対しては、 Ｒｃｏｍ＝０．５＊（Ｒ２０＋Ｒ１９＋２＊Ｒ２５） 式５ が成り立つ。
量測定装置内で使用するのに適した差動増幅器６の第２
の実施例が示されている。図４での差動増幅器６に属す
る構成部品に加えて、図５に示される差動増幅器の第２
の実施例では、単に平衡化用抵抗２５が基準電位端子１
１の前方に接続され、差動増幅器６の感度は抵抗の許容
誤差に起因する不平衡に対して低下する。複数の測定電
極端子５間の入力抵抗に対してさらに前記の式３が成り
立ち、測定電極端子５と基準電位端子１１との間の入力
抵抗に対しては、 Ｒｃｏｍ＝０．５＊（Ｒ２０＋Ｒ１９＋２＊Ｒ２５） 式５ が成り立つ。
【図１】従来技術から公知の磁気誘導流量測定装置の概
略図である。
略図である。
【図２】本発明による磁気誘導流量測定装置の第１の実
施例を示す概略図である。
施例を示す概略図である。
【図３】本発明による磁気誘導流量測定装置の第２の実
施例を示す概略図である。
施例を示す概略図である。
【図４】本発明による磁気誘導流量測定装置に使用され
る差動増幅器の第１の実施例を示す回路図である。
る差動増幅器の第１の実施例を示す回路図である。
【図５】本発明による磁気誘導流量測定装置に使用され
る差動増幅器の第２の実施例を示す回路図である。
る差動増幅器の第２の実施例を示す回路図である。
１ 測定管 ２ パッキング ３ 測定電極 ４ 基準電極 ５ 測定電極端子 ６ 差動増幅器 ７ 電子回路 ８ 出力端子 ９ 給電端子 １０ 電位補償端子 １１ 基準電位端子 １２ 電位補償部 １３、１４ フォトカプラ １５、１６ 抵抗 １７ 容量 １８ オペアンプ １９、２０ 同相入力抵抗 ２１ 正帰還抵抗 ２２ 増幅度増大用抵抗 ２３ 増幅度制限用抵抗 ２４ 補償用抵抗 ２５ 平衡化用抵抗
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 390009494 Ｌｕｄｗｉｇ−Ｋｒｏｈｎｅ−ＳｔｒａＢ ｅ５，Ｄ−47058 Ｄｕｉｓｂｕｒｇ，Ｂ ＲＤ (72)発明者 ヴィルヘルム フローリン ドイツ連邦共和国 デュースブルク ハイ デヴェーク 21 (72)発明者 クリスティアーン ヨハン ホーヘンデイ ク オランダ国 スレーヴィク ペーエル ウ ェー ヴァン オランジェ ストラート ２
Claims (18)
- 【請求項１】 測定管（１）と、磁石と、少なくとも２
つの測定電極（３）と、基準電極（４）と、差動増幅器
（６）とを有し、 前記磁石は少なくとも実際に測定管軸線に対して垂直に
延在する磁界を形成するために使用され、 前記測定電極は少なくとも実際に測定管軸線および磁界
方向に対して垂直に延在する接続線路に沿って配置さ
れ、 前記差動増幅器は測定電極端子（５）を介して測定電極
（３）に接続されて、測定電極（３）に印加される測定
電圧の増幅に使用され、基準電位端子（１１）を有す
る、 流体のための磁気誘導流量測定装置において、 前記差動増幅器（６）の基準電位端子（１１）は単に基
準電極（４）に接続され、該基準電極（４）は単に前記
差動増幅器（６）の基準電位端子（１１）に接続され、
該差動増幅器（６）は電位補償部には接続されない、こ
とを特徴とする流体のための磁気誘導流量測定装置。 - 【請求項２】 差動増幅器（６）は、測定電極端子
（５）と基準電極端子（１１）との間の入力抵抗の少な
くとも５倍を越える入力抵抗を複数の測定電極端子
（５）間に有する、請求項１記載の磁気誘導流量測定装
置。 - 【請求項３】 差動増幅器（６）は、２つのオペアンプ
（１８）と、それぞれ２つの同相入力抵抗（１９、２
０）と、正帰還抵抗（２１）と、増幅度増大用抵抗（２
２）と、少なくとも１つの増幅度制限用抵抗（２３）と
を有し、 前記オペアンプはそれぞれ非反転入力側が測定電極端子
（５）の１つに接続され、 前記同相入力抵抗は測定電極端子（５）と基準電位端子
（１１）との間に接続され、 前記正帰還抵抗はそれぞれ前記オペアンプ（１８）の出
力側と前記同相入力抵抗（１９、２０）のそれぞれのセ
ンタータップとの間に接続され、 前記増幅度増大用抵抗はそれぞれ前記オペアンプ（１
８）の出力側と前記オペアンプ（１８）の反転入力側と
の間に接続され、 前記増幅度制限用抵抗は前記複数のオペアンプ（１８）
の反転入力側間に接続される、請求項１または２記載の
磁気誘導流量測定装置。 - 【請求項４】 オペアンプ（１８）での差動増幅の増幅
度は該オペアンプでの同相増幅の増幅度よりも大きい、
請求項３記載の磁気誘導流量測定装置。 - 【請求項５】 測定電極端子（５）の１つに接続される
同相入力抵抗（２０）はそれぞれ、基準電位端子（１
１）に接続される同相入力抵抗（１９）よりもはるかに
高い抵抗である、請求項３または４記載の磁気誘導流量
測定装置。 - 【請求項６】 複数の同相入力抵抗（１９、２０）のセ
ンタータップと基準電位端子（１１）との間にそれぞれ
１つの補償用抵抗（２４）が接続される、請求項３から
５までのいずれか１項記載の磁気誘導流量測定装置。 - 【請求項７】 基準電位端子（１１）の前方に平衡化用
抵抗（２５）が接続される、請求項３から６までのいず
れか１項記載の磁気誘導流量測定装置。 - 【請求項８】 少なくとも低オーミック性の同相入力抵
抗（１９）、正帰還抵抗（２１）、増幅度増大用抵抗
（２２）、増幅度制限用抵抗（２３）が少なくとも１つ
の基板上に薄膜技術によって構成される、請求項３から
７までのいずれか１項記載の磁気誘導流量測定装置。 - 【請求項９】 測定管（１）と、磁石と、少なくとも２
つの測定電極（３）と、差動増幅器（６）とを有し、 前記磁石は少なくとも実際に測定管軸線に対して垂直に
延在する磁界を形成するために使用され、 前記測定電極は少なくとも実際に測定管軸線および磁界
方向に対して垂直に延在する接続線路に沿って配置さ
れ、 前記差動増幅器は測定電極端子（５）を介して測定電極
（３）に接続されて、測定電極（３）に印加される測定
電圧の増幅に使用され、基準電位端子（１１）を有す
る、流体のための磁気誘導流量測定装置において、 前記差動増幅器（６）の基準電位端子（１１）は単に、
少なくとも１つの測定電極（３）に接続され、該差動増
幅器（６）は電位補償部には接続されない、ことを特徴
とする流体のための磁気誘導流量測定装置。 - 【請求項１０】 差動増幅器（６）の基準電位端子（１
１）が２つの測定電極（３）にそれぞれ１つの抵抗（１
５、１６）を介して接続される、請求項９記載の磁気誘
導流量測定装置。 - 【請求項１１】 基準電位端子（１１）と電位補償部と
の間の容量（１７）は可及的に小さい、請求項９または
１０記載の磁気誘導流量測定装置。 - 【請求項１２】 差動増幅器（６）は、測定電極端子
（５）と基準電極端子（１１）との間の入力抵抗の少な
くとも５倍を越える入力抵抗を複数の測定電極端子
（５）間に有する、請求項９から１１までのいずれか１
項記載の磁気誘導流量測定装置。 - 【請求項１３】 差動増幅器（６）は、２つのオペアン
プ（１８）と、それぞれ２つの同相入力抵抗（１９、２
０）と、正帰還抵抗（２１）と、増幅度増大用抵抗（２
２）と、少なくとも１つの増幅度制限用抵抗（２３）と
を有し、 前記オペアンプはそれぞれ非反転入力側が測定電極端子
（５）の１つに接続され、 前記同相入力抵抗は測定電極端子（５）と基準電位端子
（１１）との間に接続され、 前記正帰還抵抗はそれぞれ前記オペアンプ（１８）の出
力側と前記同相入力抵抗（１９、２０）のそれぞれのセ
ンタータップとの間に接続され、 前記増幅度増大用抵抗はそれぞれ前記オペアンプ（１
８）の出力側と前記オペアンプ（１８）の反転入力側と
の間に接続され、 前記増幅度制限用抵抗は前記複数のオペアンプ（１８）
の反転入力側間に接続される、請求項９から１２までの
いずれか１項記載の磁気誘導流量測定装置。 - 【請求項１４】 オペアンプ（１８）での差動増幅の増
幅度は該オペアンプでの同相増幅の増幅度よりも大き
い、請求項１３記載の磁気誘導流量測定装置。 - 【請求項１５】 測定電極端子（５）の１つに接続され
る同相入力抵抗（２０）はそれぞれ、基準電位端子（１
１）に接続される同相入力抵抗（１９）よりもはるかに
高い抵抗である、請求項１３または１４記載の磁気誘導
流量測定装置。 - 【請求項１６】 複数の同相入力抵抗（１９、２０）の
センタータップと基準電位端子（１１）との間にそれぞ
れ１つの補償用抵抗（２４）が接続される、請求項１３
から１５までのいずれか１項記載の磁気誘導流量測定装
置。 - 【請求項１７】 基準電位端子（１１）の前方に平衡化
用抵抗（２５）が接続される、請求項１３から１６まで
のいずれか１項記載の磁気誘導流量測定装置。 - 【請求項１８】 少なくとも低オーミック性の同相入力
抵抗（１９）、正帰還抵抗（２１）、増幅度増大用抵抗
（２２）、増幅度制限用抵抗（２３）が少なくとも１つ
の基板上に薄膜技術によって構成される、請求項１３か
ら１７までのいずれか１項記載の磁気誘導流量測定装
置。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19713227 | 1997-04-01 | ||
| DE19716151.0 | 1997-04-18 | ||
| DE19713227.8 | 1997-04-18 | ||
| DE19716151A DE19716151C1 (de) | 1997-04-01 | 1997-04-18 | Magnetisch-induktives Durchflußmeßgerät für strömende Medien |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10281830A true JPH10281830A (ja) | 1998-10-23 |
| JP3321080B2 JP3321080B2 (ja) | 2002-09-03 |
Family
ID=26035365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08863498A Expired - Fee Related JP3321080B2 (ja) | 1997-04-01 | 1998-04-01 | 流体のための磁気誘導流量測定装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6584859B1 (ja) |
| EP (1) | EP0869336B1 (ja) |
| JP (1) | JP3321080B2 (ja) |
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| JP2000310549A (ja) * | 1999-02-15 | 2000-11-07 | Krohne Messtech Gmbh & Co Kg | 差分電圧のための信号処理回路 |
| JP2018077118A (ja) * | 2016-11-09 | 2018-05-17 | アズビル株式会社 | 電磁流量計 |
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| DE10357514B3 (de) * | 2003-12-08 | 2005-04-14 | Krohne Meßtechnik GmbH & Co KG | Magnetisch-induktives Durchflußmeßgerät und Meßverfahren für ein magnetisch-induktives Durchflußmeßgerät |
| US6920799B1 (en) * | 2004-04-15 | 2005-07-26 | Rosemount Inc. | Magnetic flow meter with reference electrode |
| DE102004053065B4 (de) * | 2004-11-03 | 2007-11-08 | Abb Patent Gmbh | Magnetisch induktiver Durchflussmesser |
| DE102004057695B4 (de) * | 2004-11-30 | 2009-12-24 | Abb Ag | Magnetisch induktiver Durchflussmesser mit einem Messrohr aus Kunststoff |
| DE102005033290B4 (de) * | 2005-07-16 | 2013-11-28 | Abb Ag | Verfahren und Einrichtung zur Erkennung von physikalisch-chemischen Zuständen an Messelektroden eines Durchflussmessers |
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| WO2015089594A1 (pt) * | 2013-12-17 | 2015-06-25 | MANGANELLI, Laurindo | Medidor telemétrico de vazão de fluidos sem partes móveis |
| US10024707B2 (en) * | 2016-02-17 | 2018-07-17 | Schneider Electric Systems Usa, Inc. | Electromagnetic flowmeter calibration verification |
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