JPH1030945A - 電磁流量計 - Google Patents

電磁流量計

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JPH1030945A
JPH1030945A JP18432396A JP18432396A JPH1030945A JP H1030945 A JPH1030945 A JP H1030945A JP 18432396 A JP18432396 A JP 18432396A JP 18432396 A JP18432396 A JP 18432396A JP H1030945 A JPH1030945 A JP H1030945A
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JP
Japan
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flow rate
amplifier
detection electrodes
flow
signal
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JP18432396A
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Inventor
Yutaka Yoshida
豊 吉田
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Aichi Tokei Denki Co Ltd
Original Assignee
Aichi Tokei Denki Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 乾水状態であるかないかの判断を的確に行
う。誤判断による流量計測誤差の増大をなくす。 【解決手段】 流量計測時にはスイッチS1,S2を図
示のように開いて、電極5,6に生じた起電力をアンプ
8で増幅して流量信号とする。このときは、乾水状態に
なって電極の全部が露出すると、流量信号はb図ハに示
すように不定に大きくなる。乾水判断モードではスイッ
チS1,S2を閉じる。電極5,6に生じた起電力は抵
抗R1,R2によりアースに短絡されて、特に乾水状態
ではc図ハ′に示すように流量信号Vが小さくなる。そ
の値がROM16に記憶した一定値V0 を下回ると乾水
状態であるとマイクロプロセッサ14が判断する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は測定管内の水位が下
がって、電極が空気中に露出した空の状態(乾水状態と
も言う)を検出する電磁流量計の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の電磁流量計として、特開平5−
264308号公報で公知の第1の従来技術がある。
【0003】この第1の従来技術は、印加磁界と測定管
内を流れる流体の流れに対してそれぞれ垂直に発生する
信号起電力を検出する1対の信号検出電極と、この信号
検出電極からの信号にもとづき流体の流速または流量対
応の信号を出力する処理部とを少なくとも備えてなる電
磁流量計において、前記印加磁界の方向を切り換える際
に信号起電力に発生する励磁ノイズを検出する手段を設
け、この検出手段からの出力にもとづいて前記測定管内
が満水の状態か流体のない空の状態かを判断可能にした
電磁流量計である。
【0004】また、この種の電磁流量計として、特開平
6−174513号公報で公知の第2の従来技術があ
る。この第2の従来技術は、電磁流量計の検出器におけ
る1対の電極とアースとの間に発生する各電圧のうちの
交流分の和を抽出してこの和に応じた加算交流信号を出
力する交流分加算抽出手段と、該加算交流信号を直流信
号に変換する直流化手段と、前記直流信号を基準信号と
比較して比較結果に応じた信号を出力する比較手段とを
備え、前記比較手段の出力信号にもとづき前記検出器に
おける空状態を検出する空検知回路を有する電磁流量計
である。
【0005】更にまた、この種の電磁流量計として、特
開平8−29222号公報で公知の第3の従来技術があ
る。この第3の従来技術は測定管路を流れる被測定流体
に対して、垂直方向に磁場を発生させる1対の励磁コイ
ルと、前記磁場に対して直角方向の測定管路の管壁に配
置され前記流体の流量に対応して発生する起電力を検出
する1対の流量検出電極と、この検出電極からの信号に
基づいて流量の測定を行う電磁流量計において、前記測
定管路に前記流量検出電極とは別に設けられ前記流体に
接液する少なくとも2つの接液電極と、前記接液電極の
1つを空検知電極としこの空検知電極に接続されたバッ
ファアンプと、このアンプの出力を入力しコモン電位と
の差を出力する差動アンプと、この差動アンプの出力を
入力する2つの比較回路を備えた電磁流量計である。
【0006】電磁流量計では、測定管内が流体で満たさ
れていないと正確な計量ができないため、乾水状態(空
の状態とも言う)を検知して、計測値を強制的に零にす
るなどの機能が必要である。
【0007】その訳は、1つには電磁流量計が原理的に
は流速計であって、計測した流速に測定管路の断面積を
掛け合わせて流量を求めているからである。もう1つは
電極が空気中に露出してしまうと電極間のインピーダン
スが大きくなって、ノイズを拾い易くなり、これを流量
信号と混同してしまって測定誤差が大きくなるからであ
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の技術は、次
のの2方式に分けられる。 電極に発生するノイズ成分の大きさから乾水状態(空
の状態)を知る方式。
【0009】電極間のインピーダンスを測定して、乾
水状態(空の状態)を知る方式。 この時に使用する電極としては、流量計測に通常使用す
る電極を共用する第1と第2の従来技術の場合と、別途
の電極を設ける第3の従来技術があるが、何れの場合で
も電極間のインピーダンスの変化をとらえようとしてい
る点では、考え方は共通である。
【0010】上記従来の技術では、流量計が新しい間は
良いが、長期間に亘って使用されると、測定管の内側
に、導電性の汚れがべっとりと付着したり、べっとりと
付着した汚れ自体が不導体でも、その汚れが水分を含ん
で導電性となり、乾水状態(空の状態)であっても電極
間のインピーダンスが低いままで、満水状態であると誤
判断して乾水検知機能が正常に動作しないことが多いと
いう問題点があった。
【0011】即ち、すでに乾水状態なのに、電極のイン
ピーダンスが満水時と殆ど変わらないため、今だに満水
状態と誤判断され、ために測定誤差が大きくなる時があ
るという問題点があった。
【0012】そこで、本発明はかかる問題点を解消でき
る電磁流量計を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項1の発明は、測定管路(1)を流れる被測定
流体(2)に対して、垂直方向の磁場を発生させる励磁
コイル(3,4)と、前記磁場に対して直角方向の測定
管路(1)の管壁に配置され前記流体の流量に対応して
発生する起電力を検出する1対の流量検出電極(5)
(6)とを有し、この検出電極(5)(6)からの信号
をアンプ(8)で増幅した出力にもとづいて流量の測定
を行う電磁流量計において、前記各検出電極(5)
(6)とアンプ(8)の入力とを接続する接続線(9)
(10)の一方(9)を、第1のスイッチ(S1)と第
1の短絡抵抗(R1)の直列回路(11)でアース電極
(7)に接続するとともに、前記各検出電極(5)
(6)とアンプ(8)の入力とを接続する接続線(9)
(10)の他方(10)を、第2のスイッチ(S2)と
第2の短絡抵抗(R2)の直列回路(12)でアース電
極(7)に接続し、両スイッチ(S1)(S2)を適宜
のタイミングで閉じた時のアンプ(8)の出力の絶対値
が予め定めた一定値を下回った時に乾水状態であると判
断することを特徴とする電磁流量計である。そして、請
求項2の発明は、測定管路(1)を流れる被測定流体
(2)に対して、垂直方向の磁場を発生させる励磁コイ
ル(3,4)と、前記磁場に対して直角方向の測定管路
(1)の管壁に配置され前記流体の流量に対応して発生
する起電力を検出する1対の流量検出電極(5)(6)
とを有し、この検出電極(5)(6)からの信号をアン
プ(8)で増幅した出力にもとづいて流量の測定を行う
電磁流量計において、前記各検出電極(5)(6)とア
ンプ(8)の入力とを接続する接続線(9)(10)の
一方(9)を、第1のスイッチ(S1)と第1の短絡抵
抗(R1)の直列回路(11)でアース電極(7)に接
続するとともに、前記各検出電極(5)(6)とアンプ
(8)の入力とを接続する接続線(9)(10)の他方
(10)を、第2のスイッチ(S2)と第2の短絡抵抗
(R2)の直列回路(12)でアース電極(7)に接続
し、更にアンプ(8)の出力をディジタル値に変換する
A/D変換器(13)を具備して、両スイッチ(S1)
(S2)を適宜のタイミングで閉じた時のA/D変換器
(13)の出力の絶対値が予め定めた一定値を下回った
時に乾水状態であると判断することを特徴とする電磁流
量計である。
【0014】
【発明の実施の形態】図1(a)は本発明の好ましい実
施の形態で、1は断面が円形の測定管路、2は測定管路
1内を流れる被測定流体、3,4は被測定流体2に対し
て垂直方向の磁場を発生させる励磁コイルで、それぞれ
測定管路1の上部と下部に配設されている。
【0015】5,6は起電力を検出する一対の流量検出
電極で、測定管路1の内面の図示左右壁面に対向配置さ
れている。7はアース電極である。8は電極5,6に発
生した起電力を増幅するアンプ、9,10はそれぞれ電
極5,6をアンプ8の入力に接続する接続線、11は第
1のスイッチS1と第1の短絡抵抗R1の直列回路で一
方の接続線9をアース電極7に接続する。また、12は
第2のスイッチS2と第2の短絡抵抗R2の直列回路で
他方の接続線10をアース電極7に接続する。
【0016】13はアンプ8の出力である流量信号をデ
ィジタル値に変換するA/D変換器、14はA/D変換
器13からの流量信号に基いて流量出力を出力したり、
乾水状態かどうかの判断をして乾水出力を出力したり、
励磁電源15を制御したりするマイクロプロセッサであ
る。
【0017】励磁電源15は励磁コイル3,4に方形波
の励磁電流を供給する。また、マイクロプロセッサ14
は前記両スイッチS1,S2を適宜のタイミングで閉じ
るように制御し、両スイッチS1,S2を閉じた時のア
ンプ8の出力である流量信号の絶対値が予め定めた一定
値(規定値とも言う)を下回った時に乾水状態であると
判断して乾水出力を出す(請求項1)。なお、両スイッ
チS1,S2を閉じた時のA/D変換器13の出力であ
る流量信号をマイクロプロセッサ14で絶対値に変換し
た後に、その絶対値を予め定めた一定値(規定値)と比
較して、流量信号の絶対値が一定値を下回った時に乾水
状態であると判断して乾水出力を出すようにしても良い
(請求項2)。ここで、流量信号Vの絶対値を規定値と
比較しているのは、流量信号Vが正流時には正の値とな
り、逆流時には負の値となるため、正流と逆流の両方を
測定する電磁流量計の場合を考慮してのことである。
【0018】前記一定値はROM16に予め記憶してお
く。図1(a)の電極流量計で、通常の流量計測状態で
は、両スイッチS1とS2は開の状態にしておく。この
ときは普通の電磁流量計として動作する。
【0019】乾水状態かどうか判別したいときに両スイ
ッチS1とS2を閉にする。電磁流量計の使用場所の条
件によって乾水のなり易さは異なるし、また、使用目的
によっても乾水判断の重要度が異なるから、これらの点
を勘案して、適宜の周期で、両スイッチS1,S2を閉
じて乾水判断モードに入るように、予めマイクロプロセ
ッサ14をプログラミングしておく。
【0020】そして、両スイッチS1,S2を閉にした
時の流量信号の大きさを、予め実験等により決めておい
て、ROM16に記憶してある乾水判断の規定値(つま
り前記一定値)と比較し、流量信号の大きさがこの規定
値を下回ったら、乾水状態であると判断し、その動作モ
ード即ち乾水動作モードとする。
【0021】乾水動作モードの内容は、直接本発明と関
係しないが、例えば、流量出力としては零を出力し、乾
水であることを知らせる表示をしたり、その為の接点を
用意しておいて外部へ通報するなどすると良い。
【0022】短絡抵抗R1,R2の値は、低過ぎると乾
水判断のダイナミックレンジが狭くなり、高すぎるとノ
イズを低減する効果が不足するので適宜の値に定める必
要がある。
【0023】両短絡抵抗R1,R2は強制的に電極5,
6間のインピーダンスを下げて満水状態と同じくらいの
ノイズ環境にしてやることが目的であるから、電極5,
6からみた満水時の測定管1内のインピーダンスと同程
度の抵抗値に定めると良い。
【0024】この値は、電極5,6の大きさや、電磁流
量計の口径などによって異なるが、数10Ω〜数kΩの
値にすると良い。図1(b)は、両スイッチS1とS2
を開いた通常の流量計測状態のときの流量Qと流量信号
Vの一例を示す線図で、横軸に満水と記した以上の流量
の満水状態では、流量信号Vは、流量Qと流量信号Vが
共に零の原点を通る直線上にのる値イをとり、水位が下
がって非満水状態になると前記直線を上回る値ロとな
り、更に水位が下がって電極が露出する乾水状態ではノ
イズが乗って流量信号が符号ハに示すように不定に大き
く変化する。
【0025】図1(c)は、図1(b)の場合のように
流量Qを変化させたときの流量信号Vを示しているが、
この場合は、両スイッチS1,S2の状態が図1(b)
の場合と異なり閉じられていて、いわゆる乾水判断モー
ドの状態にある。そのため、電極に誘起した電圧が電極
間のインピーダンスと短絡抵抗の抵抗値とで分圧されて
アンプ8に入力されるため、同図(b)の場合に比較し
て流量信号が小さくなる。
【0026】そして、特に電極が露出した乾水状態では
符号ハ′に示すように流量信号Vが極端に小さくなる。
このハ′に示すように乾水判断モード時の流量信号Vの
値(逆流時も考慮するとVの絶対値)が予めROM16
に記憶しておいた乾水判断のための規定値V0 (図1
(c)参照)を下回ったときに乾水状態であるとマイク
ロプロセッサ14で判断し流量出力を零にするなどの処
置をする。
【0027】本発明では、乾水判断は、電極間のインピ
ーダンス変化をとらえようとしているのでなく、乾水状
態では本来ノイズがなければ流量信号が零になることを
ノイズの影響を低減させることでとらえようとしている
ため、測定管内部が汚れているいないに関係なく的確に
乾水の判断をすることができる。
【0028】なお、本発明では、満水時でも流量が零か
零に極めて近い時には乾水と判断してしまうが、この状
態の場合も真の乾水の場合も流量信号の出力は零とする
のが普通だから、実用上の問題とはならない。
【0029】
【実施例】図1(a)で説明した構成の構造の電磁流量
計17を口径150mmの管路18の図示左端に図2の
ように連結して、図示右方から左方へ水を流したときの
流量と流量信号Vとの関係を図3の線図に示す。
【0030】なお、電磁流量計17の左端は図2に示す
ように開放端となっている。図3では、流量が20m3
/h以下のいわゆる非満水状態における流量と流量信号
Vとの関係を、プロットしているが、符号ロ,ハに示す
曲線は両スイッチS1,S2を開いた通常の流量計測状
態で、符号ロ′,ハ′に示す曲線は両スイッチS1,S
2を閉じた乾水判断モードの状態である。
【0031】そして、符号ロ,ロ′に示す流量範囲は、
満水状態ではないが電極が少なくとも一部水に漬かって
いる非満水状態のときを、符号ハ,ハ′は、電極の全部
が露出した乾水状態を示す。
【0032】この実施例ではROMに記憶してある乾水
判断のための規定値V0 が約0.03Vであり、両スイ
ッチS1,S2を閉じた乾水判断モードにおいて、流量
がほぼ5m3 /h以下になると符号ハ′に示すように流
量信号Vが乾水判断のための規定値0.03Vを下回
り、明らかに乾水状態であることが判る。
【0033】なお、この実施例では、電磁流量計を開放
端に取り付けているため、電極が完全に露出しないが満
水ではない領域が広くなっている。乾水状態で両スイッ
チS1,S2開の通常の流量計測状態では符号ハに示す
ように流量信号のバラツキが大きく、その平均値もあら
ぬ値になっていることが解る。
【0034】両スイッチS1,S2を閉じた乾水判断モ
ードの状態では、流量信号の測定値のバラツキも小さ
く、符号ハ′で示す乾水状態では流量信号のばらつきは
小さく、その平均値はほぼ零に近くなっており、規定値
の0.03Vより下回ることを確実に判断できる。
【0035】なお、この実施例においては、両短絡抵抗
R1,R2は何れも100Ωの値を用いた。
【0036】
【発明の効果】本発明は上述のように構成されていて、
電極間のインピーダンスを両短絡抵抗(R1)(R2)
と両スイッチ(S1)(S2)を使って強制的に下げて
やり、その時の流量信号の絶対値によって乾水状態かど
うかの判断をするために、測定管内側に汚れが付着して
いるなどの場合でも、汚れが堆積物でなく水垢程度のも
のである限り、誤判断を少なくして、的確に乾水状態の
判断ができ、誤判断により測定誤差が大きくなるという
虞れも少なくできた。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の電磁流量計の実施の形態のブ
ロック図、(b)は同図(a)の電磁流量計の流量計測
時の流量と流量信号の関係を説明する線図、(c)は同
図(a)の電磁流量計の乾水判断モード時の流量と流量
信号の関係を説明する線図である。
【図2】本発明の電磁流量計を管路の一端に取り付けた
実施例の側面図である。
【図3】図2の実施例における流量と流量信号との関係
を示す線図である。
【符号の説明】
1 測定管路 2 流体 3,4 励磁コイル 5,6 電極 7 アース電極 8 アンプ 9,10 接続線 11,12 直列回路 13 A/D変換器 14 マイクロプロセッサ 15 ROM 17 電磁流量計 18 管路 R1 第1の短絡抵抗 R2 第2の短絡抵抗 S1 第1のスイッチ S2 第2のスイッチ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 測定管路(1)を流れる被測定流体
    (2)に対して、垂直方向の磁場を発生させる励磁コイ
    ル(3,4)と、前記磁場に対して直角方向の測定管路
    (1)の管壁に配置され前記流体の流量に対応して発生
    する起電力を検出する1対の流量検出電極(5)(6)
    とを有し、この検出電極(5)(6)からの信号をアン
    プ(8)で増幅した出力にもとづいて流量の測定を行う
    電磁流量計において、 前記各検出電極(5)(6)とアンプ(8)の入力とを
    接続する接続線(9)(10)の一方(9)を、第1の
    スイッチ(S1)と第1の短絡抵抗(R1)の直列回路
    (11)でアース電極(7)に接続するとともに、 前記各検出電極(5)(6)とアンプ(8)の入力とを
    接続する接続線(9)(10)の他方(10)を、第2
    のスイッチ(S2)と第2の短絡抵抗(R2)の直列回
    路(12)でアース電極(7)に接続し、 両スイッチ(S1)(S2)を適宜のタイミングで閉じ
    た時のアンプ(8)の出力の絶対値が予め定めた一定値
    を下回った時に乾水状態であると判断することを特徴と
    する電磁流量計。
  2. 【請求項2】 測定管路(1)を流れる被測定流体
    (2)に対して、垂直方向の磁場を発生させる励磁コイ
    ル(3,4)と、前記磁場に対して直角方向の測定管路
    (1)の管壁に配置され前記流体の流量に対応して発生
    する起電力を検出する1対の流量検出電極(5)(6)
    とを有し、この検出電極(5)(6)からの信号をアン
    プ(8)で増幅した出力にもとづいて流量の測定を行う
    電磁流量計において、 前記各検出電極(5)(6)とアンプ(8)の入力とを
    接続する接続線(9)(10)の一方(9)を、第1の
    スイッチ(S1)と第1の短絡抵抗(R1)の直列回路
    (11)でアース電極(7)に接続するとともに、 前記各検出電極(5)(6)とアンプ(8)の入力とを
    接続する接続線(9)(10)の他方(10)を、第2
    のスイッチ(S2)と第2の短絡抵抗(R2)の直列回
    路(12)でアース電極(7)に接続し、 更にアンプ(8)の出力をディジタル値に変換するA/
    D変換器(13)を具備して、両スイッチ(S1)(S
    2)を適宜のタイミングで閉じた時のA/D変換器(1
    3)の出力の絶対値が予め定めた一定値を下回った時に
    乾水状態であると判断することを特徴とする電磁流量
    計。
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