JPS5863810A - 電磁流量計 - Google Patents

電磁流量計

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Publication number
JPS5863810A
JPS5863810A JP16207181A JP16207181A JPS5863810A JP S5863810 A JPS5863810 A JP S5863810A JP 16207181 A JP16207181 A JP 16207181A JP 16207181 A JP16207181 A JP 16207181A JP S5863810 A JPS5863810 A JP S5863810A
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JP
Japan
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frequency
excitation
electromagnetic flowmeter
magnetic flux
signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP16207181A
Other languages
English (en)
Inventor
Ichiro Wada
一郎 和田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5863810A publication Critical patent/JPS5863810A/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/56Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
    • G01F1/58Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters
    • G01F1/60Circuits therefor

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電磁流量計に係シ、特に低周波励磁によシ第1
階微分または第2階微分がゼロとなる磁束を流体に印加
する電磁流量計の改良に関するものである。
第1階微分または第2階微分がゼロとなる磁束を発生す
る、すなわち直流を除いては方形波励磁または三角波励
磁を行なう電磁流量計の励磁周波数は、流速に関係なく
その電磁流量計に定められた一定の励磁周波数、例えば
3.125 Hz、 3.33 Hz。
6 Hz、 6.251(z、 12.5 Hz  等
が用いられテVsる。
このような低周波励磁電磁流量計は、口径が大きくなる
程磁束の立ち上9が悪く(遅く)なる傾向がある。磁束
の立ち上りを速くする手段としては、磁束切換時の過渡
現象の小さい高級な磁界発生装置(磁束切換時に渦電流
の小さい層間絶縁の成層鉄芯やフェライト等)を用いざ
るを得なかった。
しかしながら、口径が大きくなるとこれらの高級材は扱
いが難しく、高価で且つ電磁流量計への取付が難しいた
めほとんど使われていない。それにも拘らず、従来では
電磁流量計の測定範囲全域にわたって同一励磁周波数が
用いられていた。
従来技術の低周波励磁電磁流量計は、第1図に示すよう
に、電磁流量計検出器(1)と電磁流量計変換器(6)
とから構成されている。変換器(6)内の同期信号発信
器00)の指令により作動する低周波電力発生器01)
からの電力を受けて励磁コイル(2)から1対の電極(
3a)を有する測定管(33K磁束(+3)が印加され
、測定管(3)内を流れる流体の流速に比例した信号起
電力が電極(3a)から取シ出される。なお、02)は
パワー電源を示す。低周波励磁の代表的な波形は方形波
で、検出部(1)からの信号起電力は励磁磁界とほぼ同
一の波形をなしており、プレアンプ(力で信号増幅され
、スパン設定器(8)に予め設定されていた測定レンジ
に切換えられて同期サンプラ付変換器(9)に入力され
、同期信号発信器aωからの信号により第2図に示す信
号波形の過渡現象のなくなる部分Aをサンプリングし、
このサンプリング値を変換して電磁流量計の出力信号(
14)としている。このように励磁周波数をサンプリン
グ周波数とする間欠測定となるため、標本化定理によp
サンプリング周波数の%以下の周波数成分しか抽出でき
ないことになる。そして、励磁周波数はVt電磁流量計
よって選定された一定値が用いられ、低速流体から高速
流体まで同一の周波数が用いられているため励磁周波数
の3Aを超える周波数をもった変化は検出不能であると
いう欠点がある。
本発明は、上記のような欠点を解消した方形波または三
角波励磁形の電磁流量計を提供すること金目的とする。
いま、流体の脈動の周波数について考察すると、例えば
流速Vの流体中に太さdの丸棒を流れに直角に置いたと
きに発生するカルマン渦の周波数fは、 fニー   ここにα:比例定数 となる。すなわちカルマン渦の周波数は流速に比例して
変化する。カルマン渦以外の渦や旋流も同様で、流体中
に発生する脈動の周波数は流速の早いところでは大きく
、流速の遅いところでは小さくなる。したがって、流速
の遅いときの測定においてVi励磁周波数を小す<シて
もよく、流速の早いときの測定において励磁周波数を大
きくすれば流体中の変化をとらえることができる。また
、磁束の立上り時間Tは、励磁電圧をV1励磁電流を1
、励磁コイルの巻線抵抗Rとしたとき、■−βIn、(
ただし、βは定数、■〉βIT%)との間で第3図に示
すような双曲線的な関係をとって変化する。磁束の強さ
を一定にしたとき信号起電力は流速が速くなる程大きく
なるので、信号起電力を検出に必要十分な値にして低速
から高速まで一定となるようにすれば、高速になって余
裕の出た分だけ磁束金屑めることができる。これを利用
して、流速の犬なる場合に、前述した励磁電流■を小さ
くしたシ、励磁電圧vを大きくしたシ、励磁コイルの巻
線抵抗を小テ<シたり、さらに■およびIを変えてV−
βIRの値が犬となるように励磁コイルに供給する電力
を変化させたシするようにして磁束の立上9時間を短か
くすることによシ高速現象に対する応答性を改善するこ
とができる。よって、本発明は、流速に対応して励磁周
波数を変えるとともに上記のような磁束の立上9時間を
短かくする手段をとるようにすることにより、流体の脈
動などの高速変化の測定も可能な電磁流量計を提供する
ものである。
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。第4
図に本発明−実施例の電磁流量計のブロック図全示す。
なお、第1図と同等部分には同一符号をイ」シ、その説
明を一省略する。第4図の電磁流量計変換器(6a)に
おいては、第1図のスパン設定器(8)全スパン情報発
信器付スパン設定器(8a)Ic。
また同期信号発信器(10)をスパン情報発信器付スパ
ン設定器(8a)からのスパン情報に関連した周波数で
同期信号を発信する同期信号発信器(10a)に、さら
に低周波電力発生器(IIlをスパン情報発信器付スパ
ン設定器(8a)からのスパン情報に関連した゛車力の
大きさで且つ同期信号発信器(10a)からの同期信号
の周波数の方形波励磁電力を発生する励磁電力発生器(
11a)に、それぞれ置きかえた構成である。
との実施例の電磁流量計では、例えばスパン情報発信器
付スパン設定器(8a)において、0〜0.5rIy/
810.5 f超え1 m/Sまで、1m/Sを超える
場合の三つのレンジが設定可能にしておき、それぞれの
レンジ設定に応じて同期信号発信器(tOa)がg/l
」えげ6.25 T−(z、 12.51Tz、 25
 Fiz (D同期信号k 発信するようにしておく。
丑だ、励磁車力発生器(11,a )は、同期信号発信
器(10a)からの同期信号の周波数で、最低速のレン
ジにおいて信号起電力が必要十分な電圧例えば0.2 
mVになるような励磁電力を、さらにレンジが上るに伴
なってその時の同期信号発信器(10a)から同期信号
の周波数で、信号起電力が0.2mVの一定値になるよ
うに低下式せた電力の励磁電力を発生するように動作す
る。
電力を低下させるには、電流を小きくする、電圧を小さ
くする、電流と電圧との両方を変えるなどの手段による
。このような作用によシこの実施例の電磁流量計では、
被測定流体の流速にマツチした励磁周波数で励磁するこ
とによシ各流速における流体の脈動などの変化をとらえ
た測定が可能となり、また流速が大きくなるに伴って方
形波磁束の立上り時間が短かくなシ、この面からも高速
現象に対する応答性が流速の増大とともに向上するとい
う優れた特性を発揮することができる。
次に、本発明の別の実施例を第5図に示す。この実施例
の電磁流置割変換器(6b)においては、変換器(9)
からの流速(流m)信号を受け、流速(流量) VC対
応した信号を発情する信号発情器0(ト)を設け、この
信号発情器0■からの信号に対応して流速(流量)が犬
きくなるに伴って周波数の大なる同期信号を発生する同
期信号発信器(10b) i設ける。
そして励磁電力発生器(llb)は、同期信号発信器(
10b)からの同期信号によって周波数を変え、信号発
信器θ■からの信号に対応して励磁電力の大きさを第4
図の場合と同様に低下させる機能を具えたものにする。
この実施例の電磁流量計においても、被61す定流体の
流速(流量)にマツチした励磁周波数で励磁することに
より各流速における流体の脈流などの変化をとらえるこ
とができ、ざらに流速が大きくなるに伴って励磁電力が
方形波磁束の立上り時間が短かくなるように制御される
ので、前記の作用と相まって高速現象に対する応答性が
流速(流量)とともに向上する優れた特性が得られる。
次に本発明のさらに別の実施例を第6図に示す。
この実施例の電磁流侶・計においては、検出器(1a)
の二つに分割した励磁コイル(2a)、(2b)からタ
ップを出し、励磁コイルの巻線抵抗を変えることができ
る構成にする。変換器(6c)VCはスパン情報発信器
付スパン設定器(8a)およびこのスパン設定器(8a
)からのスパン情報に関連した周波数で回り」信号を発
信する同期信号発信器(10a)を設ける。この同明信
号発信器(10a)は、第4図のものと同様に、設定さ
れた測定レンジの流速範囲に最適な周仮数(流速が犬に
なる和周波数の大きい)の同期信号を発信する。励磁電
力発生器(1,I C)は同期信号発信器(10a)か
らの同期信号に従って周波数を変えて方形波励磁電力を
発生するとともにスパン情報発信器付スパン設定器(8
a)からの設定された測定レンジ(流速範囲)を示す信
号により励磁コイル(2a)、(2I))のタップを巻
数減少の方向へ切換えて励磁コイルの巻線抵抗を減少さ
せたり、あるいは励磁コイル(2a)、(2b)の接続
を直列接続から並列接続に切換えて励磁コイルの巻線抵
抗を減少させたりする機能を具えたものにする。この機
能により、信号起電力の電圧を必要十分な電圧に維持し
なからV−βIRの値を大きくして磁束の立り時間を短
かくすることができる。したがってこの実施例の電磁流
量謂においても、測定流速にマツチした周波数による励
磁と流速の塊1大に伴って磁束の立上シ時間を短かくす
る作用との相乗効果によシ、流速の増大とともに周波数
の増大する変化をとらえることができ、高速現象に対す
る応答性を向上することができる。
なお、第4図乃至第6図の電磁流量計検出器(1)、(
la)では、電極は1対の場合を示したが、電極は複数
対設けてもよく、その場合は各対の電極からの信号起電
力を受けて平均化して出力する平均化回路を設ければよ
い。また、低流速時の精度をある程度犠牲にすれば、励
磁周波数は流速キ拘らず一定とし、磁束の強度を低流速
域(0〜1m/S程度)のみ強くした電磁流量計も可能
である。
または三角波励磁を行なう電磁流量計において、励磁周
波数を被測定流体の流速範囲″i!たけ流速値に対応し
て流速の犬なるとき程周波数を大きくする方向に切換え
ることにより、流速に伴って周波数が高くなる流体中の
変化をとらえられるようにし、ざらに流速の増大ととも
に電圧が高まる信号起電力の電圧を必要且つ十分な値に
低速域から高速域にわたっておさえるように流速の増大
に対応して励磁電流、励磁電圧、励磁コイルの巻線抵抗
などを適宜に変えて磁束の立上シ時間を短縮するように
したことによシ、高級な材料を用いることなくして高速
現象に対する応答性が流速の増大とともに向上し、低速
域は勿論、高速域においても高精度な測定を可能とする
電磁流量計を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は低周波励磁電磁流景計の従来例を示すブロック
図、第2図は方形波励磁電磁流量計の信号起電力の波形
を示す波形図、第3図は方形波励磁電磁流量計の磁束の
立上り時間の変化を示すグラフ、第4図は本発明一実施
例の電磁流量計のブロック図、第5図は本発明の別の実
施例の′電磁流量計のブロック図、第6図は本発明ので
らに別の実施例の電磁流量計のブロック図である。 1.1a・・・電磁流量計検出器 2・励磁コイル   2a、2b・励磁コイル3・・・
測定管     3a・・・電極4・・信号起電力線 
 5・・・励磁線6.6a 、6b 、6c・・・電磁
流量計検出器7・−・プレアンプ   8・・・スパン
設定器8a・・スパン情報発信器付スパン設定器9・・
同期サンプラ付変換器 10a、10b・・・同期信号発信器 11a、llb、llc −・−励磁電力発生器12−
・・パワー電源  14・・出力信号15・・信号発信
器 代理人 弁理士  井 上 −男 第  1  図 第  2  図          第  3  図第
  4  図 女 ■−す  ■ケ8a−■tl。 3□戸炬 f? ■

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1階微分または第2階微分がゼロとなる磁束を
    測定管を流れる流体に印加する励磁コイ〜を具え、この
    励磁コイルの磁束および流体の流れと直交する方向をと
    って前記測定管に少なくとも1対の電極を対向配置して
    流体に誘起した起電力を流量信号として取り出す電磁流
    量計において、前記励磁コイルの励磁周波数を少なくと
    も被測定流体の流速に対応させて2周波数以上用いるこ
    とを特徴とする電磁流量計。
  2. (2)流速レンジに対応して少なくとも2周波数以上の
    切換を段階的に行なうようにしたことを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の電磁流量計。
  3. (3)  流速に対応して流速レンジ内で少なくとも2
    周波数以上の切換が自動的に段階的に行なわれるように
    したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電磁
    流量計。
  4. (4)切り換えられる周波数は交流電源周波数の整数分
    の1としたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の電磁流量計。
  5. (5)流速に対応させて連続的に励磁周波数を変化させ
    るようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の電磁流量計。
  6. (6)励磁周波数を大きくする方向に切シ換えるときに
    励磁電流を小さくして磁束の立上り時間を短かくしたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電磁流量計
  7. (7)励磁周波数を大きくする方向に切り換えるときに
    励磁電圧を上げ磁束の立上9時間を短かくしたことを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の電磁流量計。
  8. (8)  励磁周波数を大きくする方向に切り換えると
    きに励磁電圧と励磁電流を変化させ励磁コイルに供給す
    る電力全磁束の立上シ時間が短かくなる方向に変化させ
    たことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電磁流
    量計。
JP16207181A 1981-10-13 1981-10-13 電磁流量計 Pending JPS5863810A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60190814A (ja) * 1984-03-12 1985-09-28 Aichi Tokei Denki Co Ltd 電磁流量計
JP2015081778A (ja) * 2013-10-21 2015-04-27 矢崎総業株式会社 磁界発生装置

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