JPS59173714A - 電磁流量計の励磁方式 - Google Patents

電磁流量計の励磁方式

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JPS59173714A
JPS59173714A JP58048132A JP4813283A JPS59173714A JP S59173714 A JPS59173714 A JP S59173714A JP 58048132 A JP58048132 A JP 58048132A JP 4813283 A JP4813283 A JP 4813283A JP S59173714 A JPS59173714 A JP S59173714A
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frequency
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excitation
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Toyofumi Tomita
富田 豊文
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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

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、方形波励磁方式を採用した電磁流量計の励磁
方式の改良に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
方形波励磁方式の電磁流量計は、商用交流電源周波数の
偶数分の1という低周波の方形波電流を電磁流量計検出
器の励磁コイルに流して励磁し、磁束の安定したタイミ
ングで一対の電極に発生する誘起電圧をサンプリングす
ることによシ、いわゆる直角雑音、同相雑音を含まない
流i信号を得るものであって、零点変動のない安定な電
磁流量計として知られている。
第1図はかかる方形波−励磁方式全採用した従来の電磁
流量計を示す構成図でbる。この電磁流量計は、導電性
流体の流通する導管11一対の電極2.2′および一対
の励磁コイル3,3′を備えた電磁流量計検出器4と、
商用電源周波数信号源5、この信号源5からの信号を波
形整形シテサンプリング信号を得、さ゛らにこのサンプ
リング信号を分周して電源周波数の偶数分の1の励磁制
御信号を得る制御回路6、この制御回路6の励磁制御信
号を用いて極性又は大きさの異なる2つ以上の定電流源
を交互に選択して励磁信号としこれを一対の励磁コイル
3,3′に与える励磁回路7、前記一対の電極2,2′
より取シ出されかつ増幅器8で増幅された誘起電圧を制
御回路6からのサンプリング信号によシサンプリングす
るサンf リング回路9およびサンプリングされた信号
を4〜20 m ADC等に変換して流量に比例した流
量信号を得る出力回路1゜を備えた信号変換部11とか
ら構成されている。
しかして、以上のような電磁流量計にあっては、商用電
源周波数信号源5から出力された信号゛ (第2図a)
は制御回路6に供給され、ここで波形整形されて商用電
源周波数に等しい周波数のサンプリング信号(第2図b
)に変換され、またこのサンプリング信号は分周されて
商用電源周波数の偶数分の1の周波数の励磁制御信号(
第2図C)に変換され、サンプリング信号はサンプリン
グ回路9に、励磁制御信号は励磁回路7に供給される。
励磁回路7は、励磁制御信号を受けるとその信号の2値
レベルに応じて交互にスイッチを切替えて極性又は大き
さの異なる2つ以上の定電流を選択することによって方
形波励磁信号を得、これを一対の励磁コイル3゜3′に
供給し励磁する。従って、この励磁によシ励磁コイル3
,3′から磁束が発生され、導管I内の導電性流体に作
用せられる。この結果、一対の電極2,2′間に第2図
dに示すような誘起電圧が発生するので、これを増幅器
8によシ適宜増幅しサンプリング回路9に供給する。こ
のサンプリング回路9は、前記制御回路6からのサンシ
リング信号によシ磁束の安定したタイ、ミンクでサンプ
リングし、真に流量値に比例した信号電圧を得る。サン
プリングされた信号は平滑化され、出力回路10によシ
4〜20 m ADC等の信号に変換して出力される。
一方、第1図のサンプリング回路9は第3図に示すよう
に構成され、制御回路6からサンプリング信号が入力さ
れると、商用電源゛周波数の一周期にわたってスイッチ
9aが閉となシ、これによって増幅器8の出力が抵抗9
b、コンデンサ9C、オ波アンプ9d、1ニジなる積分
回路9’eによ・って積分サンシリングされる。そして
、積分出力(第2図e)はコンパレータ9fを介して論
理回路9gのR−8形フリツプ・フロッグ9gaのリセ
ット端子Rに供給される。その後、サンプリング信号の
ローレベルによってスイッチ9aが開となると、アンド
ゲート9gbよシハイレペル信号がでてスイ゛ツチ9h
が閉となり、これによって逆極性の電圧を有する基準電
圧源91が積分回路9eによって積分される。
そして、コンパレータ9fが積分回路9eの出力零を検
出すると、論理回路9gの出力によっテスイッチ9hが
開となる。このスイッチ9hの閉時間は増幅器8の出力
レベルに比例し、基準電圧源91の電圧1区に反比例す
ることはよく知られている。基準電圧#、91の電圧値
は一定なので、スイッチ9hの閉する時間を回路的に抽
出することによシ、流量に比例した・9ルス幅の信号を
取り出すことができる。
従って、以上のような電磁流量計の励磁方式によれば、
励磁信号の周波数と商用電源周波数とが異なるので、商
用電源による誘導雑音は容易に除去でき、耐ノイズ性を
上げることができる。また、積分サンプリング区間は商
用電源周波数の一周期にしであるので、流量信号に商用
電源雑音が重畳しても、第2図fのように積分すること
によシ除去できるので耐ノイズ性を向上させることがで
きる。
ところで、励磁信号を得るために商用電源周波数信号源
5を用いた場合、その信号源5が停電すると、導電性流
体の流量測定が事実上不可能となる。また、瞬停が起き
た場合には励磁周期、サンプリングタイミングが狂い測
定誤差が生ずる。また、電源周波数が変動す°ると同様
に増幅特性が悪くなる問題がある。
そこで、商用電源周波数信号源5の停電対策等のため、
直流駆動方式をとることが多いが、この場合には信号変
換部IIの内部に商用電源周波数と等しい周波数信号を
発振する発振回路を設けることが考えられる。
しかし、発振回路を設けた場合、次のような問題が生じ
てくる。即ち、電磁流量計近傍に他の電力機器やケーブ
ルが配置されていると、それらの機器やケーブルから商
用電源による誘導雑音が電磁流量計検出器4に混入して
くることが多い。この場合、商用電源周波数と発振回路
の発揚周波数とが等しければ特に問題にならないが、地
区によシ或いは国によって商用電源周波数は48〜52
 Hz程度の範囲で変動している。
このため、発振回路の発振周波数を商用電源周波数に同
期させることは難しく、同様にす/ノリング区間も商用
電源周波数の一周期に一致させるごとは難しい6従って
、発振回路を使用した場合、商用電源による誘導雑音の
除去率が悪く、それだけ誤差を含んだ流量値を測定して
しまうことになる。
〔発明の目的〕
本発明は上記実情゛にかんがみてなされたもので、商用
電源雑音の除去率を向上させて流体のl&量を高精度に
測定する電磁流量計の励磁方式を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は、流量計自体に発振回路を設けるとともに、こ
の発振回路から商用電源周波数よシ0.5〜10%の範
囲でずらした信号を発生させて励磁コイルの励磁制御お
よびサンプリング信号を作成する電磁流量計の励磁方式
である。
〔発明の実施例〕
本発明に係る電磁流量計の励磁方式は、方形波励磁方式
を対象とするものであシ、電磁流量計およびサンプリン
グ回路は例えば第1図および第2図のような構成のもの
を採用するも、特に第1図に示す商用電源周波数信号源
5に代えて第4図のような発振回路30を用い、かつこ
の発振回路30の発振周波数は商用電源周波数よ、Q 
0.5〜10%の範囲内で積極的にずらすようにするも
のである。
この発振回路30は、水晶振動子31a1インバータ3
1 b 、 31 cおよび抵抗31dとで自走マルチ
バイブレータを構成した水晶発振回路3Iと、この水晶
発振回路31からの発振周波数を分周して所要の周波数
信号に変換する分周回路32とで構成され、そしてこの
発振回路30の出力端33は第1図に示す制御回路6に
接続されている。
しかして、第4図に示す発仮回路30を用いた場合の発
振周波数の選定手段について述べる。
今、一対の電極2,2′間に現われる流量に比例した信
号EFに商用電源雑音ensmωtが重畳されていると
すると、サンプリング回路9の入力信号Eiは、 El=EF+en自ωt        ・・・・・・
・・・・・・(1)となる。但し、ωは商用電源角周波
数である。
ところで、時刻t1から発振回路3θの発振周波数で決
まるサンプリング区間Tだけサンプリング回路9Q積分
回路9eが入力信号E1を積分したとすると、積分出力
E。は、 Eo= f”、’、+T−fi (E、+ enmωt
z)dtを商用電源周波数の一周期にすることを示す)
とすれば、(2)式の右辺第2項は零となシ、信号EF
に重畳された商用電源雑音は完全に除去されることがわ
かる。
ところで、発振回路300発振出力を用いた場合、Tユ
印ではあるが、T=麩でないので、ω        
                 ωると、 10− となる。ここで、tlをN回目のサンプリングとすれば
、tz=2πT(但し、nは整数)となるので更にNに
ついて展開すると、 となる。但し、k 、 k’、、 k″、に″は定数、
とく1でおる。この結果、除去できずに残る雑ω 音はおよそ商用電源周波数と発振周波数の偏差Δωに比
例し、かつ励@周波数4nπに偏差Δω分をかけ合せた
低周波のビートとなることがわかる。即ち、商用電源周
波数と発振回路30の発振周波数とが等しいとき、即ち
Δω−〇のとき、雑音は完全に除去できるが、偏差Δω
が少ないと振幅は小さいが超低周波のビットをもった雑
音が残り、偏差Δωが大きいと振幅は大きいがビート周
波数の高い雑音が残ることになる。
一方、出力回路10にはサンプリング値の平滑化、流量
に比例する信号のフラツキの平滑化のため、通常最低で
も1秒の時定数をもった一次遅れ回路を有しているので
、サンプリング回路9で除去されずに残った雑音は出力
回路10によって除去されてしまう。つま)、商用電源
周波数と発振周波数の偏差が非常に少ない場合にはビー
ト周波数が超低川波となシー次遅れ回路では殆んど減衰
せず、偏差と雑音電圧に比例した雑音が出力のフランキ
として表われるが、偏差がおる程度大きいとサンプリン
グ回路9で除去できない雑音の振幅は大きいが、ビート
周波数が高いので一次遅れ回路で大きく減衰するので出
力には雑音が現われなくなる。この点について第5図を
参照して説明すると、商用電源周波数が51 Hz (
第5図a)であシ、発振周波数が50 Hzであるとす
ると、サンプリング区間は第5図すのようになる。この
場合、サンプリング回路9の積分回路9e・で増幅出力
を積分すれば、理想的には第5図・の点−の積分出力と
なるべきものが商用電源雑音に実線のような積分出力と
なる。従って、この積分回路9eの積分出力を出力回路
IQで平滑化すると、第5図dのように本来の出力(点
線)よりも大きな出力(実線)がでてしまう。
これに対し、発振周波数を例えば54Hz(第5図b/
)にすると、積分出力は第5図C′に示すように各サン
プリング区間ごとに雑音の影響が大きくなったシ、小さ
くなったり、結局出力回路10で平滑化されて相殺され
て第5図d′のように流量測定値が理想値と殆んど等し
くなる。
このように本方式においては、従来のように発振回路3
0の発振周波数を出来るだけ商用電源周波数に近づける
のではなく、積極的に発振周波数を商用電源周波数から
ずらすものである。
このずらす周波数は電力給電地区や国ごとにその商用電
源周波数の変動に応じて実験的に定めるものである。実
験によると、商用電源周波数が48 Hz〜52 Hz
の変動の場合、発振周波数を商用電源周波数よ、?0.
5〜10%ずらした方が雑音混入による出力のフラツキ
の幅が少なく、雑音除去率が高くなる結果を得た。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。
例えば発振回路30として第4図のように水晶振動子を
用いたが、実際は発振周波数の精度、安定性ともあまシ
必要でないので、例えば第6図のように演算増幅器34
、コンデンサ35および抵抗36〜38を用いたマルチ
バイブレータのようなものでもよい。また、発振回路3
0と制御回路6とは分離された構成としたが、これら両
回路30,6を同一回路で構成してもよい。即ち、発振
回路30によシ50或いは60 I(zから数チずれた
周波数を発振させず、制御回路6の出力として励磁制御
信号の周波数が商用電源周波数の偶数分の1から数チす
れ或いはサンプリング時間が商用電源周波数から数チず
れた周波数の一周期であってもよいものである。
〔発明の効果〕
以上詳記したように本発明方式によれば、商用電源周波
数信号源に代えて発振回路を用いるとともに、その発振
回路から商用電源周波数から0.5〜10%の範囲でず
らした周波数の信号を発振させ、これをサンプリング信
号に用い、また分周して励磁制御信号として用いたので
、商用電源周波数信号源を取υ込む必要がなくかつ商用
電源の誘導雑音の混入に対してもその雑音の除去率が高
く、高精度に流量を測定しえる電磁流量計の励磁方式を
提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は方形波励磁方式の一般的な電磁流量計の構成図
、第2図は第1図の電磁流量計の動作説明図、第3図は
第1図に示すサンシリング回路の構成図く第4図は本発
明方式に適用する発振回路の一構成例図、第5図は本発
明方式を説明する波形図、第6図は発振回路の他の構成
例図である。 2.2′・・・電極、3 、 、?’・・・励磁コイル
、4・・・電磁流量計検出器、6・・・制御回路、7・
・・励磁回路、9・・・サンプリング回路、9e・・・
積分回路、10・・・出力回路、30・・・発振回路、
31・・・水晶発振回路、32・・・分周回路。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦第1図 〃 第2図 第3図 t Lへ 第4図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)流体の流通する導管に一対の電極および励磁コイ
    ルを設け、この励磁コイルを極性まだは大きさの異なる
    2値以上の値をとる方形波電流で励磁するとともに、前
    記励磁コイルの磁束の安定なタイミングでサンプリング
    し、このサンプリングした信号を平滑化した後流量信号
    として出力する電磁流量計において、前記励磁制御のた
    めの信号およびサンプリング信号を作成する信号源とし
    て発振回路を設け、かっこの発振回路の発振出力信号は
    商用電源周波数から0、5〜10%ずらした周波数の信
    号であることを特徴とする電磁流量計の励磁方式。
  2. (2)励磁コイルを励磁する手段は、発振回路の発振出
    力信号を分周して商用電源周波数から0、5〜10チず
    れた周波数の偶数分の1の励磁信号を用いて行なうこと
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電磁流量計の
    励磁方式。
  3. (3)  サンシリング信号によるサンプリング時間は
    商用電源周波数から0.5〜10チずれた周波数の一周
    期としたことを特徴とする電磁流量計の励磁方式。
JP58048132A 1983-03-23 1983-03-23 電磁流量計の励磁方式 Granted JPS59173714A (ja)

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