JPS61155820A

JPS61155820A - 電磁流量計

Info

Publication number: JPS61155820A
Application number: JP59274608A
Authority: JP
Inventors: Toyofumi Tomita; 冨田　豊文
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-12-28
Filing date: 1984-12-28
Publication date: 1986-07-15
Also published as: JPH0477854B2; US4658653A

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、方形波励磁方式の電磁流量計に係シ、特に励
磁手段を改良して流量出力の安定化を図る電磁流量計に
関する。

〔発明の技術的背景〕

従来、一般に使用されている方形波励磁方式の電磁流量
計は、第６図および第７図に示すようにタイミング回路
１から発生されるタイミング信号Ｓ１を受けて励磁回路
２よシ低周波で交番の定電流としての励磁電流Ｓ２を検
出器本体３の一対のコイル４．４′に印加して励磁する
とともに、このときコイル４，４′から発生する磁束と
流体の速度に比例して導電性流体に誘起せられる起電力
Ｓ　Ｊ　、　Ｓ　３’を前記磁束方向と垂直に測定管５
の内壁に絶縁されて取付けられた一対の電極６．６′に
て検出し、この検出起電力を信号変換器７のサンプリン
グホールド回路８で磁束の安定する時即ち磁束方向が切
換わる直前にタイミング回路１からのサンプリング信号
Ｓ４　、　Ｓ　４’によってサンプリングして出力する
ことにより、流体の平均速度を測定する構成となりてい
る。

この電磁流量計にあっては、一対の電極６，６′からの
起電力Ｓ　３　、　Ｓ　３’は励磁１周期に２回サンプ
リングされ時間的に隣り合うサンプリングの値の差が出
力される。従って、このようなサンプリング手段をとれ
ば、励磁周波数の偶数倍の周波数の信号や励磁周波数よ
シ十分に低い周波数の信号即ち雑音成分を除去すること
ができる。但し、この場合の励磁周波数は、商用電源の
誘導雑音が最も大きいことに着目して商用電源の偶数分
の１（主に百）に定められている。

ところで、以上のような電磁流量計の電極６゜６′は直
接流体と接触しているので、電極６，６′の表面と流体
に含まれるイオン等による電池作用により、一対の電極
６，６′には流量信号とは無関係な起電力が発生する。

これは、電気化学的雑音と呼ばれ、起電力の大きさが流
量信号の１０〜１００倍以上と過大なものである。但し
、この雑音の周波数成分は、通常励磁周波数に比較して
低い成分であるので、サンプリングを行なうことによっ
て除去することができる。

しかし、この電気化学的雑音は、電極６，６′の表面状
態に大きく影響を受けるので、流量計に取付けられてい
る配管内の急激な圧力変動に伴なう微少な流体の動きに
よっても変化する。

特に、配管内の急激な圧力変動はピストン方式のポンプ
を流体が殆んど流れない状態で使用した場合などに多く
発生する。このピストン式ポンプの通常の使用範囲は０
．１〜３　Ｈｚ程度であるが、複筒複動式のものなどで
はその吐出圧の波形がポンプ回転数の４倍以上の成分を
有し、電気化学的雑音も吐出圧と同じ周波数成分をもつ
こととなり、励磁周波数と一致してしまうことがある。

〔背景技術の問題点〕

ところが、以上のような状態が発生すると、電磁流量計
の出力は現実に流体が流れていないにも拘らず流量出力
が出たシあるいはふらついたシして使用不能となってし
まう。この対策としては、ポンプの吐出側に圧力変化が
起らない様にバッファタンクを設けることがあるが、コ
ストやスペースの上で大きな問題がある。また、励磁周
波数をよシ高い周波数に変えるという対策も考えられる
が、ポンプの使用周波数は広い範囲にあるので、電気化
学的雑音の最高周波数を限定することは困難であるし、
また高い方形波励磁周波数で動作する電磁流量計の場合
には検出器磁気回路の応答を速くしなければならず、高
コスト化および大電力化を招く問題がある。

〔発明の目的〕

本発明は以上のような点に着目してなされたもので、雑
音が発生しても常に安定に流量信号を測定し得る電磁流
量計を提供することにある。

〔発明の概要〕本発明は、検出器本体の出力に含まれる周波数成分から
雑音を検出する雑音検出手段と、２種類の励磁周波数信
号を選択する励磁信号選択手段とを有し、この雑音検出
手段により流量出力に雑音が含まれていると判断したと
き、前記励磁信号選択手段によって雑音周波数よシ離れ
た励磁周波数信号を選択して検出器本体を励磁する電磁
流量計である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例について第１図を参照して説明
する。同図において１０は導電性流体の流速に比例した
起電力を検出する検出器本体を示し、これは導電性流体
が流通される測定管１１と、この測定管１１の管軸方向
と直交する方向に磁束を形成する励磁コイル１２　、１
２’と、この励磁コイル１２　、１２’の磁束方向およ
び流体の流れ方向に対して垂直となる様に前記測定管１
１の内壁に対向配置され、導電性流体に誘起される起電
力を取り出す一対の電極１３゜１３とによって構成され
ている。

２０は検出器本体１０から出力される起電力を信号変換
して流体の流速に比例した流量信号を得る信号変換器で
ある。この信号変換器２０は、検出器本体１１の一対の
電極１３．１３からの起電力を増幅する前置増幅器２１
およびこの増幅器２１の出力をサンプリング信号に基づ
いてサンプリングして出力するサンプリングホールド回
路２２を有し、さらに増幅器２１の出力端ニハイ／４’
スフィルタ２３およびロー／４’スフイルタ２４が接続
されている。これらのフィルタ２３．２４は増幅器２１
の出力の周波数成分から雑音を検出するものであシ、特
にハイ・２スフイルタ２３は増幅器２１の出力が予め定
めた遮断周波数以上の周波数成分を含んでいるときハイ
レベル信号″Ｈ”を出力し、一方、ローパスフィルタ２
４は増幅器２１の出力が予め定めた遮断周波数以下の周
波数成分を含んでいるときくハイレベル信号″′Ｈ″を
出力する機能をもりている。このフィルタ２３．２４の
出力端にはそれぞれ個別に例えばＮＯＲ回路などのｒ−
ト回路２５．２６が接続されている。これらのｒ−ト回
路２５，２６はクロック発生回路２７およびｆ−）制御
回路２８によって交互にオン制御されるよう罠なってい
る。このクロック発生回路２７は、発振器などによって
構成され、励磁周波数信号とサンプリング信号とを交互
にある周期をもって発生させるためのクロック信号を出
力し、またダート制御回路２８は、例えばＤ形フリップ
・フロップ回路によりて構成さ蜆前記クロック発生回路
２７から出力されるクロックを受け、このり四ツクの立
下シで出力が反転して該クロックよシ２倍周期の信号を
出力してダート回路２５．２６を交互にオン制御するも
のである。さらに、ｒ−ト回路２５．２６の出力端には
ｆ−）回路２５の出力端を丁入力端とし、ダート回路２
６の出力端をに入力端と１かつ前記クロ、り発生回路２
７から出力されるクロックを受けてそのクロックの立上
シで出力を反転する例えばＪＫ形スフリップ、フロップ
回路などの切替信号発生回路２９が接続されている。３
０は切替信号発生回路２９の出力を受けて励磁周波数を
選択する励磁信号選択回路であって、これらは例えば開
閉スイッチ３０　ｍ、Ｊｏｂによって構成され、開閉ス
イッチ３０ａのオンにより発振器３１から出力される周
波数信号ｆａを選択してタイミング回路３２に与え、一
方、開閉スイッチ３０ｂのオンにより発振器３３から出
力される周波数信号ｆ、Ｃｆ、　＜　ｆｏ）を選択して
タイミング回路３２に、与える構成となっている。この
タイミング回路３２は、発振器３ノの出力を受けて励磁
周波数信号ｆ０゜を出力し、同様に発振器３３の出力を
受けて励磁周波数信号ｆ＝ｂ　＜　ｆｇｂ　＜　ｆｆｆ
ｉｅ）を出力し、これらは励磁回路３４に与えるととも
に、前記す／シリングホールド回路２２ＦＣサンプリン
グ信号を供給する。従って、励磁回路３４は前記励磁周
波数ｆ、ｃ又はｆつｂを受けて励磁コイルＪ　２　、１
２’に励磁信号を供給する。３５は開閉スイッチ３０ｂ
のオン時および通電されたときに各回路２８゜２９のＱ
出力をハイレベル、回出力をローレベルにプリセットす
るプリセット回路である。なお、前記ハイノ４スフィル
タ２３の遮断周波数ｆＨｃは（ｆｚｃ　”　ｆｉｂ　）
　／　２の関係にあシ、ロー／４’スフイルタ２４の遮
断周波数ｆＬｅはｆ。ｂに設定されている。また、雑音
成分は主に高周波であるので、２つの励磁周波数信号は
整数比の関係にあってはならない。

次に、以上のように構成された電磁流量計の作用につい
て第２図および第３図を参照して説明する。第２図は雑
音を含まない場合の通常動作を示し、第３図は雑音を含
んだ場合の動作を示す。なお、両図とも励磁周波数の変
化に着目したものであシ、流量信号のサンプリング等は
第７図と同じなので図示していない。

先ず、雑音を含まない通常動作について述べる。第２図
において時刻ｔ０〜ｔ１ではプリセットが解けたときで
あるので、ｆ−）制御回路２８および切替信号発生回路
２９の各Ｑ端子からハイレベル信号″′Ｈ”が出力され
ておシ、このため開閉スイッチ３０ａがオンとなってい
る。

従って、発振器３１の出力信号ｆｃが開閉スイッチ３１
７ｍを介してタイミング回路３２に供給されておシ、該
回路３２から高い励磁周波数信号へ。が出力されている
。一方、ローパスフィルｆｉ２４はローレベル″Ｌ”、
ハイノぐスフイルタ２３の出力は流量信号が有る時には
ノ・イレベル、無い時にはローレベルである。第２図は
流量信号がある場合を示している。

今、クロック発生回路２７から第２図に示すクロックが
出力され、また流量有シの状態のためにバイバスフィル
タ２３−１）ｈｃ；）ハイレベル、ロー１４スフイルタ
２４からローレベル信号カ出力されている。従って、こ
の状態においてクロ。

りを受けてダート制御回路２８はクロックの立下シで反
転する２倍周期となるハイレベル信号がＱ端子および互
端子から交互に出力されるっこの結果、時刻ｔ１では、
？−）回路２５の出力はローレベルとなり、切替信号発
生回路２９のＱ端子がローレベル、互端子がノ・イレペ
ルにそれぞれ反転する。従って、開閉スイッチ３０ａが
オフ、開閉スイッチ３０ｂがオンとなるので、発振器３
３の出力ｆ、がタイミング回路３２に与えられ、この回
路３２から出力ｆｂで定する低い励磁周波数信号？、ｂ
が出力され、励磁回路３４で励磁コイル１２　、１２’
を励磁することになる。

時刻ｔ１からｔ、では、流量信号の有無に拘ラス、ハイ
）４スフイルタ２３の出力はローレベル、ローパスフィ
ルタ２４の出力は流動信号の有無により変化するが、時
刻ｔ、においてはｒ−ト回路２５の出力はハイレベル、
ダート回路２６の出力はローレベルとなるので、切替信
号発生回路２９の出力は再び反転する。このため、再び
高い励磁周波数ｆつ。となる。以後、雑音がない場合に
は時刻ｔ０〜ｔ３の繰返しとなシ、励磁周波数ｆ□およ
びｆ、ｂが周期的に切替って出力されることＫなる。

次に、雑音を含んだ場合の動作について第３図を参照し
て述べる。同図は（ｆｚｂ　＋　ｆ、、ｃ）　／２以上
の周波数成分をもりた雑音が存在した場合のタイムチャ
ートである。先ず、時刻ｔ０〜ｔ１の間は第２図と同様
であシ、よって励磁周波数はｆ、ｃである。さらに、時
刻ｔ１においては励磁周波数はｆｉｂとなる。

ところで、例えば時刻ｔ３において雑音が混入したとす
ると、ハイノ臂スフィルタ２３は雑音を検出して以降ハ
イレベルとなシ、これに伴なりてｅ−）回路２５の出力
は以降ローレベルと＆、６゜一方、ロー１４スフイルタ
２４は流量信号が有る場合にはハイレベル、無い場合に
はローレベルとなるが、この場合には流量信号があるの
でハイレベルとなりており、このためｒ−ト回路２６の
出力はローレベルとなる。よりて、切替信号発生回路２
９の出力はクロックパルスの立ち上がる前の状態を保持
し、開閉スイッチ３０ｈはオフ状態、開閉スイッチｓｏ
ｂはオン状態を保持し、発振器３３の出力信号ｆｂで定
まる低い励磁周波数信号ｆつｂで励磁コイル１２゜１２
’を励磁することになる。即ち、励磁コイル１２　、１
２’は雑音の周波数成分よシ離れた低い励磁周波数信号
ｆ、ｂによりて励磁される。

時刻ｔ４では、流量信号が有る場合には両方のｒ−）回
路２５．２６の出力がともにローレベル、流量信号が無
い場合にはｒ−ト回路２５の出力がローレベル、ダート
回路２６の出力がハイレベルとなるが、何れにせよ、開
閉スイッチ３０ｈがオフ状態、開閉スイッチ３０ｂがオ
ン状態゛を続け、以降雑音が無くなるまで低い励磁周波
数信号ｆつｂを用いて励磁を続行する。なお、第３図に
おいてローパスフィルタ２４の出力およびダート回路２
６の出力の実線は流量信号が有る場合、一点鎖線は流量
信号が無い場合を示す。

混入雑音が低い励磁周波数信号ｆ、ｂ以下の周波数成分
をもったものである場合、フィルタ２３゜２４およびｆ
−）回路２５．２６は前述と全く逆の動作となシ、高い
励磁周波数ｆ、ｃを用いて励磁コイル１２　、１２’を
励磁することになる。

従って、以上のような実施例の構成によって次のような
利点を有する。即ち、ピストン式Ｉング等により励磁周
波数に近い高調波成分をもつ電気化学的雑音が発生し、
これが原因で流量出力が不安定となるのは、雑音の高調
波周波数と励磁周波数が一致若しくは非常に近づいたた
めに発生する。そこで、上記実施例では、常時は２つの
励磁周波数信号ｆＮｃ、ｆＮｂを交互に切替えて検出器
本体１０を駆動するが、雑音が混入したときには励磁周
波数を雑音周波数からより離れた励磁周波数に固定して
検出器本体１０を駆動するので、雑音が混入しても流量
信号を安定に測定できるものである。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。

例えば流量信号と雑音の弁別を行なうために２棟類の励
磁周波数を用いたが、それよシも多くてもよい。また、
上記実施例では、バイバスフィルタ２３およびローパス
フィルタ２４を用いたが、例えば電源誘導雑音や前置増
幅器２１を構成する半導体素子の素子雑音による励磁周
波数の切替え誤動作の可能性を避けるために、バイパス
フィルタ２３０代りに高域遮断周波数をｆつ。、低域遮
断周波数を（ｆつ。＋ｆｖｂ　）／２としたパントノや
スフィルタを用い、またローパスフィルタ２４の代シに
高域遮断周波数をｆｗｂとしたパントノ９スフイルタを
用いてもよい。

さらに、上記実施例は３種類の発振器２７，３１゜３３
を用いたが、例えば第４図のように１個の発振器４０を
用い、この発振器４０の出力を例えば分周回路４１で分
周してダート制御回路等；！１１　、２９のクロックと
し、またプログラマブル分周回路４２によって分周して
異なる２種類の励磁周波数ｆ、ｃ＠　ｆ、ｂを得る構成
としてもよい。また、第５図に示すようにフィルタ２３
゜２４０代シに開閉スイッチ３０ｍ　、３０ｂに同期し
て動作するスイッチ４３ａ、４３ｂによって遮断周波数
がプログラマブルに設定される一個のパントノやスフィ
ルタを用いて構成してもよい。但し、このフィルタは信
号が入力されるとハイレベルになるものとする。その他
、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実
施できる。

〔発明の効果〕

以上詳記したように本発明によれば、流量信号に含まれ
る周波数成分から雑音が混入されていると判断すると、
励磁周波数を雑音周波数からより離れた励磁周波数に設
定するので、雑音が混入しても常に安定に流量信号を測
定できる電磁流量計を提供できる。

【図面の簡単な説明】第１図ないし第３図は本発明に係る電磁流量計の一実施
例を説明するもので、第１図は本発明電磁流量計を示す
構成図、第２図は雑音が混入してない場合の動作を説明
するタイムチャート、第３図は雑音が混入している場合
の動作を説明するタイムチャート、第４図および第５図
は本発明の他の実施例を示す構成図、第６図は従来の電
磁流量計を示す構成図、第７図は第６図に示す電磁流量
計の動作を説明するタイムチャートである。１０・・・検出器本体、１１・・・測定管、１２．１２
’・・・励磁コイル、１３．１３・・・一対の電極、２
０・・・信号変換器、２２・・・サンプリングホールド
回路、２３・・・ハイノ９スフィルタ、２４・・・ロー
ノやスフィルタ、２５．２６・・・？−）回路、２７・
・・クロック発生回路、２８・・・ｆ−）制御回路、２
９・・・切換信号発生回路、３０・・・励磁信号選択回
路、３１．３３．４０・・・発振器、３２・・・タイミ
ング回路、４１・・・分局回路、４２・・・プログラマ
プル分周回路、４４・・・バンドパスフィルタ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）導電性流体が流通する測定管の外周に設けられた
励磁コイルに励磁回路から方形波定電流の励磁信号を供
給するとともに、前記励磁コイルの磁束方向及び流体の
流れ方向に垂直となる様に前記測定管に取付けられた一
対の電極により前記導電性流体に誘起される起電力を検
出する電磁流量計において、前記一対の電極によって検
出される起電力に含まれる周波数成分から雑音を検出す
るフィルタと、少なくとも２種類の方形波周波数信号を
発生する周波数発生手段と、非雑音混入時において前記
フィルタの出力およびクロック発生回路のクロックを受
けて前記２種類の方形波周波数信号を所定周期で交互に
選択して前記励磁信号とし、かつ雑音混入時において前
記フィルタが雑音の混入を検出して予め定められた所定
レベルを出力すると、その所定レベル信号を受けて前記
雑音の周波数成分からより離れている前記一方の方形波
周波数信号を選択して前記励磁信号とする励磁信号選択
手段とを備えたことを特徴とする電磁流量計。
（２）フィルタは、ハイパスフィルタとローパスフィル
タとを用いたものである特許請求の範囲第１項記載の電
磁流量計。
（３）フィルタは、前記励磁信号選択手段による選択動
作に同期して動作するスイッチによって遮断周波数がプ
ログラマブルに設定される１個のバンドパスフィルタを
用いたものである特許請求の範囲第１項記載の電磁流量
計。
（４）２種類の方形波周波数信号は、周波数比が整数比
でないことを条件とする特許請求の範囲第１項記載の電
磁流量計。
（５）２種類の方形波周波数信号は１個の発振器に分周
回路を接続して得るものである特許請求の範囲第１項記
載の電磁流量計。