JPS6118823A - 電磁流量計 - Google Patents

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、流体の流れる方向と垂直な方向に磁界を与え
、流体の流れる方向および磁界の方向のいずれにも垂直
な方向に生じる起電力を検出することにより、当該流体
の流量を測定する電磁流量計に関するものである。

〔従来技術〕

第２図は従来の一般的な電磁流量計の構成を示すブロッ
ク図であり、検出器２と変換器４とから構成されている
。

検出器配管６の内部の流体に磁界を与えると、互いに対
向する電極８．１０に起電力が生じ、これを変換器４で
増幅して出力する。

一般に、流体に対して交流磁界を与え、この交流磁界に
同期させてスイッチ１２．１４を切り換える。これによ
り、正の磁界を与えたときのＡ点における信号レベルｅ
１を第１のサンプリングホールド回路１６に保持せしめ
、負の磁界を与えたときのＡ点における信号レベルｅ２
を第２のサンプリングボールド回路】８に保持せしめ、
両者の差を流量信号ｅとして端子２０に取り出す。

流量信号ｅはこの後さらに増幅等され、電流信号やパル
ス信号に変換され電磁流量計の外部へ出力されることと
なる。

ところで電極８，１０に番よ、交流磁界による起電力の
他に何等かの原因で直流電位が生じている。

この直流電位の性質は流量を検出すべき対象流体によっ
て異なるが、直流電位の変動が比較的少ない水のような
流体の場合は、前述した従来の電磁流量計のように、信
号レベルｅ１と信号レベルｅ２との差を取ることによっ
て、容易に直流成分を除去することができる。

しかし吏流体によってはこの直流電位が時間とともに大
きく遊動し、この場合に従来の電磁流量計をそのまま用
いれば、ｅｌのサンプリング時とｅ２のサンプリング時
との間における直流電位の変化分が流量信号ｅ中に加え
られ、実際の流量変動とは無関係に流量指示が不安、定
となる。

この点について、さらに詳しく述べる。

今、直流電位が時間の増加とともに増加する場合を考え
ると、Ａ点の電圧波形は第３図のようになる。

すなわち、りのサンプリング時とｅ２のサンプリング時
との間の時間Ｔでの直流電位分の変動ｅｒが流量信号ｅ
　　（＝ｅｌ　−ｅＺ　）中に力ｌえられているので、
この流量信号ｅは本来検出すべき流量信号ｅｔよりもｅ
ｒだけ少ない値となってしまう。

逆に、時間の増加とともに直流電位が減少する場合は、
流量信号ｅが本来検出ずべき流量信号ｅ。

よりもｅ、たけ大きい値となってしまい、結果的に直流
電位の変動分の増減によって常に流量表示が不安定なも
のとなる。

このような問題点を解決する一つの方法として、変換器
４の初段部またはＡ点の後にカップリングコンデンザを
挿入し、流量信号ｅに重畳する直流分をカットする方法
が考えられる。

しかし、この方法によると、直流電位の変動をカントし
ようとすれば相当に大きい容量のコンデンサを必要とす
るし、逆にコンデンサの容量があまり大きいと流量信号
ｅそのものをカットしてしまう等、この種のノイズの除
去に対しである程度の限界がある。

また、別の方法として、励磁をしない期間（休止期間）
でもサンプリングを行ない、直流電位分を取り除く方法
が考えられる。

すなわち、第４図に示すように、正の磁界を与えたとき
（時刻ｔｚ）および負の磁界５を与えたとき（時刻ｔ４
）だけでなく、休止期間中の所定の時刻（時刻ｊ＋、Ｌ
：＋）でもサンプリングを行なう。時刻ｔｌ＋　　ｔ、
、ｔ３．ｔ４における第２図のＡ点での信号レベルをそ
れぞれｅｌ＋ｅ２＋ｅ’ｌ＋ｅ４とすると、ｅｚ−ｅ、
の演算でｅ２から直流電位分がほぼ除去され、ｅ、−８
３の演算でｅ４から直流電位分がほぼ除去される。した
がって、（ｅｘ　　　ｅ＋）　　　（ｅｚ　　　ｅ：＋
）の演算によって直流電位分がほぼ除去された流１信号
を取り出すことができる。

しかし、この方法によっても第４図に示すような誤差”
ｒｌ＋　　ｅｒｚが除去できず、流量信号ｅには直流電
位の変化分としてｅ、、＋８．□が載ってしまい、流量
指示の十分な安定化は望めない。

〔発明の概要〕

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、流量信号から直流電位の影響を
完全に除去し、流量にのみ追従する安定な流量表示を得
ることができる電磁流量計を提供することにある。

かかる目的を連成するために本発明は、流量信号サンプ
リング時点近傍の休止期間中の少なくとも２点において
検出器出力をサンプリングし、この休止期間のサンプリ
ング値の変化の割合が予め定められた所定の値以上に達
したときは前記流量信号に基づく流量の測定を行なわな
いこととし、直流電位成分の変化率がほぼ零の時、すな
わち直流電位成分が増加から減少または減少から増加に
移る時や増加量もしくは減少量が充分に無視できる程度
の時にのみ流量信号に基づく流量の表示を行なうもので
ある。

以下、実施例と共に本発明の詳細な説明する。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。

検出器２は第２図の検出器２と同一であり、検出器配管
６中を流量測定対象流体が図面に対して垂直な方向に流
れ、流体の流れる方向および電極８．１０を結ぶ方向の
双方に垂直な方向に両極性る〃界が与えられる。

変換器３０は増幅手段３２．サンプリングホールド回路
３４．Ａ／Ｄ変換器３６およびＣＰＵ３８から構成され
ている。サンプリングホールド回。

路３４の入力側にあるスイッチ４０はＣＰＵ３８からの
制御信号によって切り換えられる。

つぎに本実施例の動作を説明する。

第５図（Ａ）に示すような両極性磁界が流体に与えられ
ると、同図（Ｂ）に示すような信号が第１図のＡ点に現
れる。なお、ここでは、何等かの原因で発生する直流電
位は破線で示すように増加傾向にある。

流体に与えれる磁界が零である休止期間中の時刻１ａに
おいて、スイッチ４０が一定時間閉じられると、このと
きのＡ点の電圧ｅ３がサンプリングホールド回路３４に
ホールドされ、さらにＡ／Ｄ変換器３６でディジタル量
に変換されてＣＰＵ３８に取り込まれ、内臓されるメモ
リに記憶される。

同様に時刻ｔ３からＴａｂ時間経過した時刻ｔｂにおい
て、スイッチ４０が閉成されると、こ、のときのＡ点の
電圧ｅ、がサンプリングホールド回路３４にホールドさ
れ、Ａ／Ｄ変換器３６でディジタル量に変換され、ＣＰ
Ｕ３　Ｂ内のメモリに記憶される。なお、この時刻ｔ、
では、流体に正の磁界が与えられている。

さらに、時刻ｔＣ＋　　ｔｄにおいて、・スイッチ４０
を閉成し、それぞれの時刻におけるＡ点の電圧ｅｃ、ｅ
、、をＣＰＵ３８内のメモリに記憶する。

なお、時刻ｔｂとｔｃの間および時刻１ｃとｔ。

の間の時間をそれぞれ’ｒ’ｂｃｌ　Ｔｅａとする。ま
た、時刻ｔｃでは流体に負の磁界が与えられており、時
刻１．では磁界は零である。

ＣＰＵ３８にｅ３〜ｅ４の値がすべて取り込まれると、
まず直流電位の変化の割合を求めるべく所定の演算が実
行される。

かかる涌算を実行する理由は次の通りである。

すなわち、直流電位成分が仮に一定であるとすると流量
信号ｅはｅｂ−ｅｃで与えられることば前述した通りで
あるが、本実施例ではたまたま直流電位が増加傾向にあ
るため、ｅ＞−ｅｅの演算を行なうと誤差ｅ、たけ少な
い値となる。ここで直流電位の変化の割合が大きい場合
は誤差ｅ１の変化の影響が流量表示に強く現れてしまい
、非常に不安定な表示となる。そこで、そのような場合
の流量信号ｅを採用しないようにするために直流電位の
変化の割合を求めるのである。

なお、誤差ｅｒは直流電位が変動することによって生ず
るものであるが、逆に直流電位が常に変動していれば、
増加から減少あるいは減少から増加に移行する勾配零の
時点が比較的頻繁に生しるため、このようなポイントで
のみ流量信号ｅをサンプリングしても流量変化に充分追
従できる流量表示が可能である。

直流電位の変化量は、 ｌｅ、−ｅ、１　　　　　　・・・・ｆｌ）で与えられ
るので、この量が予め定めれた値εよりも小さいか否か
判断される。

直流電位の変化量がε゛以下とき、すなわち、ｌｅｄ　
　ｅａｔ　　≦ε・・・・（２）を満足するときは、ｅ
ｂ’ｅｃの演算を行ない流量信号ｅを取り出す。

直流電位の変化量がεよりも大きいとき、すなわち、 ｌｅａ　−ｅａ　　ｌ＞ｅ　　　　　−・＝・（３１を
満足するときは、前回の竺ンプリングで取り出した流量
信号ｅをそのままホールドする。

なお、実際にはこのようにして求めた流量信号ｅをスパ
ン電圧（最大流量時に発生する電圧）ｅ５で除すること
によって、流量をパーセント表示する。

また、上記演算は、通常毎秒８〜２５回程度の早さで繰
り返される。

なお、第６図は」二連した動作手順をフローチャートに
したものである。

第７図は、本発明の他の実施例を示すブロック図であり
、上記実施例におけるディジクル演算処理をアナログ回
路で達成しようとするものである。

なお、検出器２および増幅手段３２は上記実施例と同一
である。また、簡単のため、Ａ点には上記実施例と同一
の電圧すなわち第５図（Ｂ）と同一の電圧が生じるもの
とする。

時刻ｔ３ではスイッチ５３１時刻ｔｂではスイッチ５１
１時刻ｔｃではスイッチ５２９時刻１ｄではスイッチ５
４がそれぞれ閉成され、サンプリングホールド回路６１
，６２．６３．６．４に、信’５”’ｂ　）　　ｅＣｌ
　　ｅａ　＋　　ｅａがそれぞれホールドされる。

したがって、増幅器６５の出力側であるＢ点にはｅｂ−
ｅｃが現れ、増幅器６６の出力側である０点には、ｅ、
−ｅａが現れる。

０点に現れたｅｄ−ｅ、は比較手段６７で、正の定電圧
Ｅ１および負の定電圧Ｅ２と比較される。

なお、定電圧Ｅ、およびＥ２は、 ＩＥ、１＝ｌＥｚ　　ｌ−ε となるように設定されている。

サテ、比較手段６７では、ｅ４　　ｅａ＞Ｅ＋のときは
、コンパレータ６８の出力が論理値「】」となり、ノア
ゲート７０の出力が論理値「０」と。

なる。また、ｅ　６　　ｅ　ａ　＜　Ｅ　２のときは、
コンパレータ６９の出力が論理値「１」となり、同様に
一ノアゲート７０の出力が論理イ直「０−１となる。

一方、ＥＩ≦ｅｄ−ｅ、≦Ｅ２のときは、コンパレータ
６８および６９の出力がいずれも論理値「０」となり、
ノアゲート７０の出力が論理値「１」となる。

時刻１ｄが経過した後、アンドゲート７１の一方の端子
７２にパルス入力があると、ノアゲート７０の出力が切
換信号としてスイ・ノア７３に与えられる。具体的には
、ノアゲート７０の出力が論理ｇ　ｒ　ＯＪであれば、
スイッチ７３は開いたままであり、ノアゲート７０の出
力が論理イ直「１」であれば、スイッチ７３は閉じる。

したがって、Ｅ、　≦ｅ、−ｅ、≦Ｅ２ずなわちｌｅｄ
　ｅａｌ≦εのときのみ、Ｂ点に現れた信号ｅｂ−ｅｃ
がサンプリングホールド回路７４にホールドされ、端子
７５に出力される。

なお、上記２つの実施例では第５図（Ａ）に示すような
磁界を与えたが、第８図（Ａ）に示すような両極性磁界
や同図（Ｂ）に示すような片極′性磁界でも本発明は有
効である。この場合も休止期間中の少なくとも２点にお
いて検出器出力をサンプリングし、上記実施例と同様に
休止期間のサンプリング値の変化の割合を求めて流量信
号に補正を加えればよい。

〔発明の効果〕

以上説明し１こように、本発明の電磁流量計によれば、
流量信号サンプリング時点近傍の休止期間中の少なくと
も２点において検出器出力をサンプリングし、この休止
期間のサンプリング値の変化の割合が予め定められた所
定の値以上に達したときは前記流量信号に基づく流量の
測定を行なわないこととしているので、流量信号から直
流電位の影響を完全に除去し、流量にのみ追従する安定
な流量表示を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
従来の一般的な電磁流量計の構成を示すブロック図１．
第３図および第４図はいずれも第２図へ点における電圧
波形図、第５図（Ａ）は本発明の一実施例において与え
る磁界を示す波形図、同図（Ｂ）は第１図Ａ点における
電圧波形図、第６図は本発明の一実施例の動作を示すフ
ローチャート、第７図は本発明の他の実施例を示すブロ
ック図、第８図はその他の磁界を示す波形図である。 ２・・・検出器、３０・・・変換器、３２・・・増幅手
段、３４・・・サンプリングボールド回路、３６・・・
Ａ／Ｄ変換器、３８・・・ＣＰ［Ｊ。 特許出願人　山武ハネウェル株式会社 代　理　人　山川　数構（ばか２名） 第３図　　　　　　　第４図 第５図 ！Ｔａｂ岬Ｔｂｃ−ｉ−７ｃｄ≠ 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 流体に磁界を与えたときに生ずる起電力を流量信号とし
   て検出し、この流量信号に基づいて流体の流量を表示す
   る電磁流量計において、流量信号サンプリング時近傍の
   休止期間中における検出器の出力電位を少なくとも２点
   以上でサンプリングし、この休止期間のサンプリング値
   の変化の割合が予め定められた所定の値以上に達したと
   きは前記流量信号に基づく流量の測定を行なわないこと
   を特徴とする電磁流量計。