JPS584765B2 - 電磁流量計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は励振コイルへの励磁電源の接続を断続し、そ
の断続周期よりも長い周期の矩形波状電流を励振コイル
に流すようにした電磁流量計に関する。

従来一般に使用されている電磁流量計はその励磁電源と
して商用電源を用いていた。

この商用電源周波数と得られた測定信号周波数とが同一
であるため商用電源からの誘導雑音の影響を受け易い，
発信器の電極から引出される信号線が励磁磁束を横切る
ため測定信号と９０度位相が異なるいわゆる９０度雑音
が発生し、この雑音を除去する回路が必要となり変換器
全体が複雑となる。

このような点より励磁周波数を商用電源周波数より下げ
て励振を行う電磁流量計が提案されている。

これはいわゆる低周波励磁といわれ、この低周波励磁に
よれば商用電源周波数と測定信号周波数とが異なるため
商用電源からの誘導雑音が少なく、それだけ回路設計が
容易となり、シールド等も簡略化する事ができる。

又これにともなって測定信号出力の大きさが小さくても
良いため必要な励振電流を少なくする事が可能である。

更に９０度雑音が周波数に比例して小さくなるため、９
０度雑音除去回路が不要となり、変換回路が簡略化され
る。

この低周波励磁を行うため励振コイルに励磁電流を断続
的に供給する場合、その断続周期よりも長い周期で繰返
し、これによりその断続中においては励振コイルによる
時定数に従って電流が平滑されて励振コイルに矩形波状
の電流が流れるようにする事が提案されている。

このようにして矩形波状の低い周波数の電流が励振コイ
ルに供給されるが、その励振電流の立上りにおいてその
電流が定常状態になるまでに時間がかかる。

このように励振電流が変化するためこれが定常状態にな
った後における電極間出力信号をサンプルして取出し、
つまり矩形波状励振電流の後縁の近くにおいて出力をサ
ンプルする方が正確な測定が行える。

このように十分定常状態になってから測定出力をサンプ
ルするようにするためにはそのサンプル周期が長くなり
、つまり矩形波状電流の周期が長くなり、言換えれば励
磁電流を断続する事の繰返しが長くなり、それだけ流量
変動に対する応答速度が遅くなる。

一方このように繰返し周波数が低くなり矩形波状電流周
期が長くなって直流に近い電流が流れると、測定信号に
無関係な電圧が電極に発生し、この電圧の周期は比較的
長いため、この周期に矩形波状励振電流の周期とが近す
き、これ等を分離する事ができなくなり、即ち電極に生
ずる直流電位変化の影響を受け易くなる。

矩形波状励振電流の立上りが遅れるめを改善するには励
磁コイルの時定数、即ちインダクタンス値を小さくすれ
ば早く定常電流に達するが、励磁電源として商用電源の
出力を整流したものを使用する場合は単に整流しただけ
では励振電流のリツプル分が大きくなり性能が劣化する
。

よって沖波器が必要となり励振電流は最大士数アンペア
となるのでＦ波器として電力容量の非常に大きなものが
必要となり、実用的でない。

従って励振コイルの時定数を小さくするこ六は好ましく
なく、この時定数を大きくして励振コイルによって断続
電流を平滑化する事が望まれる。

この発明の目的は励磁電源と励振コイルとの接続を断続
させ、その断続よりも長い周期で、つまり低周波で繰返
し、その励振コイルに矩形波状の励振電流を流すように
した電磁流量計において、その各励振電流の断続群の初
期には接続時間を断時間よりも長くし、つまりその断続
励振電流のデュテイサイクルを大きくする事により速く
矩形波状の定常電流に達するようにする。

これにより矩形波状電流の周波数を上げることができ、
それだけ応答速度を犬とすることができ、又電極に生ず
る直流電位変化の影響を受けることがなく、更にその励
振コイルによって断続電流を平滑し、電力容量の大きい
フィルタを特に設ける必要がないものとする事ができる
。

次に図面を参照してこの発明による電磁流量計の実施例
を説明しよう。

第１図においてバイプ１１内には測定されるべき流体が
流され、そのパイプ１１内において対向して電極１２．
１３が設けられ、これ等電極間に誘起された信号は増幅
器１４にて増幅され、割算回路１５において電源変動が
補償されて標本化保持回路１６に供給され、これより測
定出力として端子１７に得られる。

パイプ１１には励振コイル１８が設けられ、このコイル
に流された電流に基く磁束が、パイプ１１を流れる流体
の流れ方向と、電極１２及び１３を結ぶ方向との両者に
対して略直角に生じるようにされている。

励振コイル１８の両端はスイッチ１９を通じて整流回路
２１の出力側に接続され、整流回路２１の入力側には例
えば商用電源２２が接続される。

この励振コイル１８と直列に励振電流検出抵抗器２３が
挿入され、その両端の電圧は比較増幅器２４に供給され
、その出力は割算回路１５に供給される。

励振コイル１８と並列にその逆電圧を側路する回路２５
が接続される。

スイッチ１９は駆動回路２６によってオン・オフ制御さ
れる。

従来においてスイッチ１９は第２図Ａに示すように一定
周期Ｔ。

で断続され、その断続比は５０％とされ、更にこの断続
周期Ｔ。

よりも長い周期でその断続が繰返され、つまりＴ１毎に
断続が繰返されている。

これにより励振コイル１８の両端には第２図Ｂに示すよ
うな電圧が生じ、この励振コイル１８の平滑作用によっ
て励振コイル１８には第２図Ｃに示すように漸次立上る
矩形波電流が流れる。

このように励振コイル１８を流れる電流は初期において
は安定しないため、これが一定値となってからの電極１
２，１３間の誘起信号が正しい信号である。

従って第２図Ｄに示すように矩形波状電流の前縁よりＴ
２だけ遅れた後縁に近い部分において標本化パルスによ
り割算回路１５の出力は標本化保持回路１６にて標本化
され、端子１７に測定出力が得られる。

先に述べたようにこの励磁電流が一定値になる迄の時間
が長いと、この標本化パルスの周期を長くせざるを得な
くなり、つまり断続の繰返し周期２Ｔ１が長くなる。

従って応答速度の遅いものとなる。

この発明においてはスイッチ１９の断続を、その各断続
の初めにおいてデュテイ比を太き＜１００％に近いよう
に制御する。

例えば第２図Ｅに示すようにスイッチ１９を制御し、そ
の断続の繰返し周期Ｔ′１の初めにおける期間Ｔ３の部
分はスイッチ１９をオンにしたままとする。

従ってこの場合の励振コイル１８に印加される電圧は第
２図Ｆに示すようになり、励振コイル１８を流れる電流
は第２図Ｇに示すようにその立上りが早くなり、つまり
定常値に達する時間が短くなって第２図Ｈに示すように
断続の開始より標本化保持パルス迄の期間Ｔ／，を従来
のＴ２よりも短かくする事ができ、それだけ応答速度が
早くなる。

尚スイッチ１９がオンの時は電源２２の整流出力は励振
コイル１８に供給されるがオフの時は励振コイルに生じ
る電力により逆電圧抑制回路２５を通じて電流が流され
る。

この電流の立上りは励振コイル１８のインダクタンス分
と抵抗分とによって決まる時定数で立上る。

この時定数よりも、各電流供給始めにおけるスイッチ１
９の断続をその断続の初期にデュテイ比を大きくしてい
るためその励磁電流の立上りが早くなる。

スイッチ１９の駆動回路２６の具体的構成を第３図に示
す。

商用電源２２の出力は波形整形回路２７にて周期Ｔ′１
の矩形波とされ、これは分周回路２８によって分周され
て第４図Ａに示すように周期２Ｔ′１の矩形波とされる
。

その矩形波によってゲート２９が開かれると共に単安定
マルチバイブレーク３１が駆動される。

ゲート２９にはパルス発生器３２からデュテイ１のパル
スが与えられ、ゲート２９から第４図Ｂに示すようにＴ
１毎に断続出力が得られる。

又単安定マルチバイブレーク３１は矩形波の立上りにて
駆動されて幅Ｔ３のパルスが第４図Ｃに示すように生じ
、これがオアゲート３３に、ゲート２９の出力と共に供
給される。

従ってゲート３３の出力は第２図Ｅに示した波形と同一
となり、これが出力回路３４に供給されてスイッチ１９
が駆動される。

上述においては励振コイル１８に対する電流の供給の休
止区間を設けたが、その休止区間においては第２図■に
示すように逆方向に電流を流すようにしても良い。

その場合においても逆方向における断続の初めにデュテ
イを大きくする。

又上述は商用電源を整流し、その出力を断続して励振コ
イルに供給したが、直流電源があればこれを直接利用し
て断続供給しても良い。

以上述べたようにこの発明の電磁流量計によれば励振コ
イルに流れる励振電流の立上り速度が早くなり、よって
定常状態に達する迄の時間が速く、それだけ励振周波数
を上げる事ができよって応答速度を上げることができる
。

更に同一励振周波数であれぱ励振電流の変化によって生
ずる誘導雑音の影響が少なくなり、それだけ性能が向上
する。

更にスイッチの断続、つまりデュテイサイクルを変える
事によって励振電流値の大きさを簡単に調節できるので
同一の電源電圧でも各種の大きさの発信器を同一の回路
で駆動する事が可能である。

つまり従来においては商用電源用に設定された励振コイ
ルを例えば低周波励磁するには発信器の大きさによって
その電源電圧値を変えて励振電流を調節する必要があっ
たが、この発明によればデュテイサイクルを変える事に
よって簡単に行う事ができる。

又一般に商用電源用に設計された励振コイルはその時定
数が大きく、この発明の電磁流量計を適用する事によっ
て低周波励磁にそのまま利用しても、その励振電流の立
上りが速いため利用する事が可能である。

又特にこの励振コイルの時定数を小さくする必要がなく
、つまり電源のフィルタとして平滑性がよい大電力用の
フィルタを使用する事なく、励振コイルの時定数の大き
いものを使用する事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による電磁流量計の一例を示すブロッ
ク図、第２図は電磁流量計の動作の説明に供するための
波形図、第３図はそのスイッチ駆動回路の一例を示すブ
ロック図、第４図はその説明に供するための波形図であ
る。 １１・・・・・・パイプ、１２，１３・・・・・・電極
、１４・・・・・・信号増幅器、１６・・・・・・サン
プル保持回路、１８・・・・・・励振コイル、１９・・
・・・・スイッチ、２１・・・・・・整流回路、２６・
・・・・・スイッチ断続駆動回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｉ Ａ．励磁コイルと直流電源との間に直列接続したス
   イッチと。 Ｂ．このスイッチを比較的速い第１の周期で断続させ、
   その断続動作を上記第１の周期より長い第２の周期で間
   欠的に行なわせる制御手段と。 Ｃ．上記スイッチが断続動作を開始する初期においてそ
   の断続動作のオン時間をオフ時間より長くなるように制
   御する手段と。 を具備して成る電磁流量計。