JPH1183572A - 電磁流量計 - Google Patents

電磁流量計

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JPH1183572A
JPH1183572A JP23530397A JP23530397A JPH1183572A JP H1183572 A JPH1183572 A JP H1183572A JP 23530397 A JP23530397 A JP 23530397A JP 23530397 A JP23530397 A JP 23530397A JP H1183572 A JPH1183572 A JP H1183572A
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JP
Japan
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excitation
signal
differential
zero
adhesion
Prior art date
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Application number
JP23530397A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuyoshi Koike
泰美 小池
Shigeru Goto
茂 後藤
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
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Publication of JPH1183572A publication Critical patent/JPH1183572A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 検出電極に異物が付着することにより動作不
良を引き起こすのを事前に防止することができるように
改良した電磁流量計を提供するにある。 【解決手段】 第1励磁と第1ゼロ励磁と第2励磁と第
2ゼロ励磁をこの順序で繰り返す磁場を測定流体に印加
して検出電極に発生する信号を用いて流量信号を出力す
る電磁流量計において、先の第1ゼロ励磁と先の第2ゼ
ロ励磁の各状態で検出された先の信号の差を演算して差
信号を出力する差演算手段と、先の検出電極に異物が付
着して動作不良を起こす限界として設定された基準値と
先の差信号とを比較する比較演算手段とを具備し、先の
差信号が先の基準値を越えたときに付着警報を出力する
ようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、測定流体に磁場を
印加して測定流体の流量に対応して検出電極に発生する
電圧から流量を検出する電磁流量計に係り、特に、検出
電極に異物が付着することにより動作不良を引き起こす
のを事前に防止することができるように改良した電磁流
量計に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は従来の電磁流量計の構成を示す構
成図である。10は測定流体を流すための内面が絶縁さ
れた導管であり、11Aと11Bは測定流体Qに接液し
導管10とは絶縁された検出電極である。
【0003】12は測定流体Qに磁場Bを印加するため
の励磁コイルであり、この励磁コイル12には定電流I
0を出力する定電流回路13からスイッチ回路14を介
して正・ゼロ・負の3値にレベル変化するように変換さ
れた励磁電流If1が流されている。
【0004】また、検出電極11Aと11Bは、それぞ
れバッフア増幅器15A,15Bの非反転入力端(+)
に接続され、これらの出力端はそれぞれ差動増幅器16
の入力端に接続されている。
【0005】17は切換スイッチであり、その第1切換
端は差動増幅器16の出力端に、共通端はホールド回路
18の入力端にそれぞれ接続され、タイミング回路19
から出力されるタイミング信号TS1により信号のサンプ
リングを実行する。
【0006】また、タイミング回路19は、スイッチ回
路14にタイミング信号TS2を出力して定電流回路13
から出力される定電流I0を切換えて、正・ゼロ・負の
3値にレベルが変化する励磁電流If1に変換させる。
【0007】タイミング信号TS1によりサンプリングさ
れた電圧は、ホールド回路18でホールドされ、このホ
ールドされた電圧はアナログ/デジタル変換器(A/
D)20によりデジタル信号に変換されてマイクロプロ
セッサ(μP)21に出力される。
【0008】マイクロプロセッサ21はアナログ/デジ
タル変換器20で変換されたデジタル信号を用いて所定
の流量演算を実行して、これをデジタル/アナログ変換
器(D/A)22に出力し、ここで、例えば4〜20m
Aの電流信号などに変換されて流量出力端23に出力さ
れる。
【0009】次に、以上のように構成された電磁流量計
の動作について、図5に示す波形図を用いて説明する。
タイミング回路19から出力されたタイミング信号TS2
により、スイッチ回路14を構成する4つのスイッチS
1、SW2、SW3、SW4が切り換えられる。
【0010】例えば、最初にスイッチSW1、SW2がオ
ン、スイッチSW3、SW4がオフとされて正方向の励磁
電流If1が励磁コイル12に流され、所定期間が経過し
た後にスイッチSW1〜SW4が全てオフとされる。
【0011】次に、スイッチSW1、SW2がオフ、スイ
ッチSW3、SW4がオンとされて負方向の励磁電流If1
が励磁コイル12に流され、所定期間が経過した後にス
イッチSW1〜SW4が全てオフとされる。
【0012】以上の操作を繰り返すことにより、図5
(ア)に示すような正・ゼロ・負の3値にレベルが変化
する励磁電流If1を得ることができる。この励磁電流I
f1が励磁コイル12に流れることにより、測定流体Qに
はこの励磁電流If1の波形とほぼ同様な波形をもつ磁場
Bが印加されることとなる。
【0013】ここで先ず最初に、検出電極11Aと11
Bに異物が付着していない場合について説明する。この
場合は、測定流体Qが流れていると、図5(イ)に示す
波形の流量信号が検出電極11Aと11Bに発生する。
【0014】励磁電流If1の切り換えの時点で磁場Bを
微分したヒゲ状の微分ノイズn1、 2、…と、励磁され
ている期間では一定量として表示されている流量信号S
1、S 2がこれに重畳して現われている。ゼロ励磁期間で
は、微分ノイズn2、n4、n6、…のみが検出電極11
Aと11Bに現われている。
【0015】流量信号S1、S2、…は正負の励磁期間で
あって微分ノイズが減衰した正負励磁期間の後段で次の
切り換え期間が開始する直前の斜線で示した期間でタイ
ミング回路14から出力されるタイミング信号TS2によ
りサンプリングされる。
【0016】サンプリングされた流量信号S1、S2、…
は、ホールド回路18でホールドされ、次々にアナログ
/デジタル変換器20によりデジタル信号に変換されて
マイクロプロセッサ21に出力される。
【0017】マイクロプロセッサ21は、これらのデジ
タル信号を用いて、例えば次に示すような流量演算を実
行して、流量信号Sを算出する。 S=−n2+(S2+n3)+(−n4)+(S3+n5) =(S2+S3)+(−n2+n3−n4+n5) (1) この場合、微分ノイズはn2=n3=n4=n5であるの
で、これらの微分ノイズは除去され安定したゼロ点を持
つ流量信号Sが得られる。
【0018】次に、検出電極11Aと11Bに異物が付
着した状態について図5(ウ)に示す波形図と図6に示
す説明図を用いてその動作を説明する。図5(ウ)は付
着があるときの流量信号の波形を、図6は検出電極11
Aの近傍を導管10の軸方向に拡大して示した説明図で
ある。検出電極11B側も同様であるので、その説明を
省略する。
【0019】金属性の検出電極11Aが導電性の測定流
体Qに接液すると、一般に接液抵抗Rn(n=1、2、
…)と分極容量Cnとで構成される接液インピーダンス
nが発生する。図6では、これらの接液抵抗Rnと分極
容量Cnとが直列に接続されて分布した形としてこの状
態を模式的に示してある。
【0020】この状態において、紙面に垂直な方向から
磁場Bが印加されこれが時間的に励磁電流If1と同期し
て変化すると、測定流体Qの中に図示するように導管1
0の軸方向にこの磁場Bを微分した形の渦電流ie1が流
れるが、金属性の検出電極11Aの近傍ではこの渦電流
e1は検出電極11Aの中に流入する。
【0021】しかし、検出電極11Aは図4に示すよう
に入力インピーダンスの高いバッフア増幅器15Aの入
力端に接続されているので、外部には流出せずに図6に
示すように再び測定流体Q側に流出して導管10の軸方
向に流れる。
【0022】この場合に、接液インピーダンスZnが仮
に検出電極11Aの軸Y−Y´に対して左右に非対称で
あって軸Y−Y´の方向に微分ノイズn1、n2、…が生
じると、これが図5(ウ)に示すように各サンプリング
期間に現われるが、(1)式の演算を実行することによ
り、これらの微分ノイズは流量信号Sからキャンセルさ
れる。
【0023】
【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も、絶縁性の付着物が極端に付着す
ると、検出電極11A、11Bのインピーダンスが高く
なり、図5(エ)に示すように流量信号Sを検出するこ
とが出来なくなるという問題がある。
【0024】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の不具合
が発生する前にこのような問題が発生することを事前に
予知するための主な構成として、第1励磁と第1ゼロ励
磁と第2励磁と第2ゼロ励磁をこの順序で繰り返す磁場
を測定流体に印加して検出電極に発生する信号を用いて
流量信号を出力する電磁流量計において、先の第1ゼロ
励磁と先の第2ゼロ励磁の各状態で検出された先の信号
の差を演算して差信号を出力する差演算手段と、先の検
出電極に異物が付着して動作不良を起こす限界として設
定された基準値と先の差信号とを比較する比較演算手段
とを具備し、先の差信号が先の基準値を越えたときに付
着警報を出力するようにしたものである。
【0025】
【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実施の形態を
示すブロック図である。なお、図4に示す従来の電磁流
量計と同一の機能を有する部分には同一の符号を付して
適宜にその説明を省略する。
【0026】図1において、導管10、検出電極11
A、11B、励磁コイル12、定電流回路13、スイッ
チ回路14、バッフア増幅器15A,15B、差動増幅
器16、切換スイッチ17、ホールド回路18、タイミ
ング回路19などは図4に示す構成要素とほぼ同一であ
る。
【0027】24は演算部であり、ハード的には図示し
ないマイクロプロセッサCPU、リードオンリーメモリ
ROM、ランダムアクセスメモリRAMなどで構成さ
れ、演算部24で実行された演算結果は付着警報AL
して警報出力端25に出力される。
【0028】また、演算部24では、これらのハードウ
エア資源を用いて機能的には、流量演算を実行する流量
演算手段FLA、付着の限度を規定する基準データSD
とサンプリングされたデータと比較演算をする比較演算
手段COP、ダンビング演算を実行するダンピング演算
手段DMPなどを構成している。
【0029】次に、図2に示す波形図と図3に示すフロ
ーチャートを用いて図1に示す実施の形態の動作につい
て説明する。ここでは、説明の都合上、図5(ウ)に対
応する波形の符号を図2(ウ)に示すように符号の付け
換えを行ってある。
【0030】先ず、流量演算について説明する。タイミ
ング信号TS1でサンプリングされたデータである微分ノ
イズn2、流量信号(S2+n3)、微分ノイズn4、流量
信号(S3+n5)、……などは演算部24の中のマイク
ロプロセッサCPUの制御のもとに順次にランダムアク
セスメモリRAMに格納される。
【0031】そして、マイクロプロセッサCPUは、ラ
ンダムアクセスメモリRAMに格納されたデータを用い
て、例えばリードオンリーメモリROMに格納されてい
る(1)式で示される流量演算プログラムなどで機能す
る流量演算手段FLAにより流量信号Sが演算されてラ
ンダムアクセスメモリRAMに格納され、デジタル/ア
ナログ変換器22を介して流量出力端23に出力され
る。
【0032】次に、異物の付着の検出について説明す
る。図6を参照して、付着物がない場合は接液インピー
ダンスZnの時定数Cnnが小さいので微分ノイズn1
2、…は速やかに減衰して信号としてサンプリングさ
れないが、付着物がありこれが増加し始めると時定数C
nnが次第に大きくなり、微分ノイズn1、n2、…の減
衰が遅れてそのすそ野が信号のサンプリング期間まで延
長される。
【0033】この結果、図5(ウ)のゼロ励磁の各期間
で、それぞれn2、n4、n6、…で示されるように、微
分ノイズが検出されるこ。これ等の微分ノイズn2
4、n 6、…はそれぞれランダムアクセスメモリRAM
に格納されているが、これらを図2では、np1、nn1
p2、nn2、…として符号の付け換えがしてある。
【0034】先ず、図3においてスタートから演算を開
始し、ステップ1において検出電極に異物が付着して動
作不良を起こす限界としてリードオンリーメモリROM
に格納されている基準値から所定の選定された基準値A
をランダムアクセスメモリRAMの所定領域に設定す
る。
【0035】次に、ステップ2に移行して、付着により
発生した微分ノイズNnは、ランダムアクセスメモリR
AMに順次格納されているゼロ励磁期間でサンプリング
された微分ノイズnpn、nnn(n=1、2、…)を用い
て、マイクロプロセッサCPUの制御のもとに、 Nn=(npn−nnn) (2) として演算される。
【0036】更に、ステップ3に移行する。リードオン
リーメモリROMに格納されている N=Nn-1+(Nn−Nn-1)/T (3) の演算プログラムなどで機能するダンピング演算手段D
MPにより、ランダムアクセスメモリRAMに格納され
る微分ノイズNn、Nn-1を用いてマイクロプロセッサC
PUの制御のもとに、(3)式の演算がなされる。
【0037】ダンピング演算後の微分ノイズNは、ラン
ダムアクセスメモリRAMの所定領域に格納される。こ
の場合のTは変動する微分ノイズを平滑するダンピング
の時定数を決定する定数である。
【0038】この後、ステップ4に移行する。ここで
は、リードオンリーメモリROMに格納されている比較
演算プログラムなどで機能する比較演算手段COPによ
り比較演算が実行されるが、この場合は、ステップ1で
選定した基準値Aと、ステップ3で算定した微分ノイズ
Nとを用いてマイクロプロセッサCPUの制御のもとに
その大小の比較演算が行なわれる。
【0039】比較の結果、微分ノイズNが基準値Aより
小さい場合はステップ5に移行し、この後スタートにリ
ターンして再度ステップ1〜4を繰り返すが、微分ノイ
ズNが基準値Aより大きい場合はステップ6に移行して
アラーム発生処理を行って付着警報ALを警報出力端2
5に出力する。
【0040】なお、今までの説明では、励磁電流の波形
として3値励磁の場合を想定して説明したが、これに限
られることはなく、例えば正励磁、ゼロ励磁の繰り返
し、或いは負励磁、ゼロ励磁の繰り返しを行なう2値励
磁の励磁方式を採用する電磁流量計の場合にも、図3に
示す付着検出を適用することができる。
【0041】
【発明の効果】以上、発明の実施の形態と共に具体的に
説明したように請求項1から4に記載された発明によれ
ば、検出電極に絶縁性の付着物が付きはじめるという判
断が予め可能になるので、突然に測定不能になる前に事
前に検出電極の洗浄を促すことが可能になるメリットが
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施の形態を示すブロック図であ
る。
【図2】図1に示す実施の形態の動作を説明するための
波形図である。
【図3】図1に示す実施の形態の動作を説明するための
フローチャート図である。
【図4】従来の電磁流量計の構成を示すブロック図であ
る。
【図5】図4に示す電磁流量計の動作を説明する波形図
である。
【図6】電磁流量計の問題点を説明する部分拡大図であ
る。
【符号の説明】
10 導管 11A、11B 検出電極 12 励磁コイル 13 定電流回路 14 スイッチ回路 15A,15B バッフア増幅器 16 差動増幅器 17 切換スイッチ 18 ホールド回路 19 タイミング回路 21 マイクロプロセッサ 24 演算部 FLA 流量演算手段 COP 比較演算手段 DMP ダンピング演算手段

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1励磁と第1ゼロ励磁と第2励磁と第2
    ゼロ励磁をこの順序で繰り返す磁場を測定流体に印加し
    て検出電極に発生する信号を用いて流量信号を出力する
    電磁流量計において、前記第1ゼロ励磁と前記第2ゼロ
    励磁の各状態で検出された前記信号の差を演算して差信
    号を出力する差演算手段と、前記検出電極に異物が付着
    して動作不良を起こす限界として設定された基準値と前
    記差信号とを比較する比較演算手段とを具備し、前記差
    信号が前記基準値を越えたときに付着警報を出力するよ
    うにしたことを特徴とする電磁流量計。
  2. 【請求項2】第1励磁と第1ゼロ励磁と第2励磁と第2
    ゼロ励磁をこの順序で繰り返す磁場を測定流体に印加し
    て検出電極に発生する信号を用いて流量信号を出力する
    電磁流量計において、前記第1ゼロ励磁と前記第2ゼロ
    励磁の各状態で検出された前記信号の差を演算して差信
    号を出力する差演算手段と、前記差信号に対して所定の
    ダンピング演算を実行して平滑差信号を出力するダンピ
    ング演算手段と、前記検出電極に異物が付着して動作不
    良を起こす限界として設定された基準値と前記平滑差信
    号とを比較する比較演算手段とを具備し、前記平滑差信
    号が前記基準値を越えたときに付着警報を出力するよう
    にしたことを特徴とする電磁流量計。
  3. 【請求項3】前記第1励磁と前記第2励磁は各々極性が
    異なることを特徴とする請求項1又は2記載の電磁流量
    計。
  4. 【請求項4】前記第1励磁と前記第2励磁は各々極性が
    同一であることを特徴とする請求項1又は2記載の電磁
    流量計。
JP23530397A 1997-09-01 1997-09-01 電磁流量計 Pending JPH1183572A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011033491A (ja) * 2009-08-03 2011-02-17 Yokogawa Electric Corp 電磁流量計
CN105937925A (zh) * 2015-03-05 2016-09-14 横河电机株式会社 电磁流量计
JP2016176785A (ja) * 2015-03-19 2016-10-06 横河電機株式会社 電磁流量計
US9683878B2 (en) 2015-03-05 2017-06-20 Yokogawa Electric Corporation Electromagnetic flowmeter

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