JPS61204521A

JPS61204521A - 電磁流量計

Info

Publication number: JPS61204521A
Application number: JP60044811A
Authority: JP
Inventors: Ikuo Uematsu; 植松　郁雄; Toshio Takahashi; 利男高橋
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-03-08
Filing date: 1985-03-08
Publication date: 1986-09-10
Also published as: US4676112A

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】〔発明の利用分野〕本発明は電磁流量計に係り、特に流量計測を停止するこ
となく、流量信号変換部の零点やスパンの校正及び設定
初期値の確認を容易に実施するに好適な変換器に関する
。

〔発明の背景〕

第４図は従来の電磁流量計の変換器を検出器とともに示
す回路図、第５図はその動作を説明するためのタイムチ
ャート及び波形図である。第４＠において、１は励磁コ
イル、２は測定流体が流れる内面を絶縁処理した導管、
３ａ、３ｂは電極である。励磁コイル１には電極取付位
置と測定流体の流れ方向とに各々直交した方形波状の磁
界を発生する。この例では励磁コイル１は半導体スイッ
チＳＷ１．ＳＷ２及びｓｗ３．ｓｗ、を介して定電流駆
動電源１７に接続されており、全体の制御・演算を行な
うマイクロプロセッサユニット（以下ＭＰＵと略す）１
２から送られるタイミング信号Ｓ。

により半導体スイッチｓｗ１．ｓｗ２またはＳ　Ｗ、　
。

ｓｗ４が対になって交互にＯＮ、ＯＦＦされ正・零・負
・零が繰り返す励磁電流工１．が流れる。この時の励磁
電流切替タイミング信号を第５図（ａ）及び（ｂ）に、
励磁電流工１Ｍの波形を第５図（ｃ）に夫々示す。電極
３ａ、３ｂからの流量信号は、測定モードまたは検定モ
ード切換用タップ４ａ。

４ｂを介して、変換器増幅回路へ送信される。５及び６
は高インピーダンスのバッファアンプで、７は差動アン
プである。この差動アンプ７で増幅された出力波形は、
第５図（ｄ）となる。９は半導体スイッチで、ＭＰＵ１
２からのタイミング信号Ｓ２　により、正の流量信号は
直接Ａ／Ｄ変換器１１へ、負の流量信号は反転アンプ８
を介して、Ａ／Ｄ変換器１１へ信号を送出する。１０は
、Ａ／Ｄ変換器１１の校正信号で、各サンプリング前に
接続され、Ａ／Ｄ変換器１１の利得を管理する。

１２はＭＰＵで回路全体のタイミング制御や各種演算を
行う。１５は表示器、１６は入力設定器、１３は記憶装
置である。ＭＰＵ１２は、入力設定器１６の測定条件を
読み込み、記憶装置１１３に保持し、Ａ／Ｄ変換器から
の流量信号に比例した周波数を取り込み、流量演算を実
行し出力する。

ここで流量信号は、第５図の区間Ｔ詳細に示すごとく、
（１）流体の流速に比例する信号電圧。

（２）励磁電流すなわち磁界の極性が時間的に変化する
際に発生する磁気誘導雑音電圧、（３）商用電源から廻
り込む誘導雑音電圧、（４）測定流体と電極３ａ、３ｂ
を介して作られる閉ループと変換器回路部で発生する直
流雑音電圧、の４つが合成された形となる。

電磁流量計としては、上記４つの電圧のうち。

（１）流体の流速に比例する信号電圧だけ分離し、得な
ければならない。

そのため、励磁電流の極性切替時に生ずる（２）が消滅
した時点から励磁断までの時間ｔをサンプリングする。

さらに（３）を除去するため、サンプリング時間ｔの間
を積分し、平均値を求める。

そして（４）を除去するために、ＭＰＵでは次式の演算
を行う。

ここで、Ｅ、：正励磁の流量信号電圧 −Ｅ、’：負励磁の流量信号電圧Ｅｏ　＝直流雑音電圧このようにして得られた（１）だけの流量信号は、Ｄ／
Ａ変換器１４を介して統一された電気信号工。に変換さ
れ出力される。

かかる構成の電磁流量計においては、真の校正曲線から
いくら定量的にずれているか実測して、更に調整して合
わせ込む零点とスパンの校正作業、及び予め電源や入力
信号等の正常動作範囲の上下限を決めて設定し、この範
囲から外れていないか監視する自己診断を行う必要があ
る。

自己診断は流量計測中に処理されているが、校正作業は
全体の電源（ＰＯＶＥＲ）を−担ＯＦＦにし、つまり流
量計測を中断して、４ａ、４ｂの入力モード切換端子を
校正信号発生回路１８に接続し、第５図（ｆ）の信号に
て校正するため、この期間中の流量計測は、零または不
定となる欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくシ、流
量計測を停止することなく流量信号変換部の零点やスパ
ンの校正及び設定初期値の確認を行える電磁流量計を提
供するにある。

〔発明の概要〕

このため本発明は、一般に流量計測の指示値の変化が穏
やかなことに着目し、零点やスパンの校正及び初期設定
値の確認時には、使用されている制御系に支障ない範囲
でサンプリング周期を間欠にし、この区間に予め内蔵さ
れている校正用信号をスイッチで切り換えて割り込ませ
、時系列的なサンプリング処理にて流量計測を不定にす
ることなく実現するようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下１本発明の一実施例を第１図により説明する。なお
、第４図と同一部分には同一番号を付し、重複する説明
は省略する。

流量信号を検出する電極３ａ、３ｂと変換器入力端子の
測定モード及び検定モードをＭＰＵからの制御信号Ｓ４
によって切り換える、低ノイズで且つオン抵抗の小さい
半導体スイッチ１９ａ。

１９ｂを介して、可変ゲインアンプ２０．２１に接続し
、差動アンプ２２へ流量信号を送出する。

ここで可変ゲインは、ＭＰＵ１２が入力設定器１６から
読み込んだ検出器の口径、流量測定範囲（スパン）等に
より選択すべきゲインの切換信号Ｓ３　にて動作する。

流量信号は、半導体スイッチ９、Ａ／Ｄ変換器１１を介
してＭＰＵ１２に取り込まれ、流量演算結果をＤ／Ａ変
換器１４を介して統一された電気信号工。を出力する１
以上の流量計測を長期的に維持するために、電磁流量計
には定期的に零点やスパンの校正及び設定初期値の確認
等が必要である。ここでの検定には、大別して（１）変
換器回路部全体の零点、（２）変換器全体のスパン（本
巻の最大スパンまたは、使用状態での任意なスパン）、
（３）可変ゲインアンプの利得、（４）Ａ／Ｄ変化器の
変換利得、（５）ＭＰＵの動作と演算精度、（６）Ｄ／
Ａ変換器の変換利得、（７）設定初期値の確認、（８）
励磁電流を作る定電流電源、（９）回路を駆動させる各
種電源の９つがある。上記検定（１）〜（７）の実行は
、入力設定器１６より校正または検定指令が入力される
と、ＭＰＵ１２が読み込み、通常の制御演算処理ルーチ
ンに第２図（ｇ）に示す検定信号（ａｏ）の割り込み処
理が追加される。この区間の流量計測処理は間欠的に処
理する第１のサンプリング処理で、演算結果の出力は一
度記憶装［１３に保存した後、前回の結果と比較され、
予め決められた変化幅例えば出力０．０２　　Ｉ。（２
％以内）であれば直接出力し、超える場合は、（（前回
の演算結果）−（今回の演算結果））／２＋（今回の演
算結果）を移動平均処理して出力する。この処理のタイ
ミング信号は、ＭＰＵ１２より８４として、半導体スイ
ッチ１９ａ・１９ｂに送られ、予め内蔵されてる校正信
号発生回路１８に接続される。校正信号発生回路１８か
らは、励磁電流方向制御信号Ｓ１に同期して、且つ流量
信号（ｅ８）に等価な第２図（ｆ）′の信号が、校正し
ようとする変換器の回路部へ送出される。

校正結果は、第１図１５′の表示器に出力する。

ここで、第２図の検定処理サイクルは、流量計測処理と
校正処理を１サイクルごとに実行しているが、両者の間
隔比を１：ｎとしてもよい。

第３図は入力モード切換端子部の詳細図であり、別モー
ドに切り換える場合には入力端子開放によるアンプ２０
・２１の飽和をなくすため、サンプリング終了後、入力
端子短絡信号８４′　　により半導体スイッチ２３．８
・２３ｂが短絡する動作を示す０通常の流量計測モード
は、電極３ａがａｌ−１９ａ−２０と電極３ｂがす、−
１９ｂ−２１に接続される。ここで検定の割り込みが入
ると、８４′　　信号によりアンプ２０・２１の入力端
子にスイッチ２３ａ・２３ｂが接続され、その後スイッ
チ１９　ａ　　９　ｚ　ｖ　１９　ｂ　　ｂ　ｚ　が接
続される。

モードを戻す場合は、この逆のタイミングで動作させる
。

零点やスパンの校正時には、流量計としての校正曲線の
真値からのずれを実測して表示器１５′に表示する。こ
のずれが大きく再調整が必要な場合は、入力設定器１６
より再調整の割込み信号を入力し、ずれが零となるよう
例えばＤ／Ａ変換器１４で調整する。この区間でのＭＰ
Ｕ１２の信号処理は、第２のサンプリング処理ルーチン
に入り、割込み信号が入力される寸前の流量計測信号を
一定区間ホールドして出力する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、上下水道・原子力及び各種プランド等
の分野で連続的な流量計測に使用される電磁流量計にお
いて、流量信号変換回路部の零点やスパンの校正、設定
初期値の確認などを間欠的なサンプリング処理と簡単な
回路構成により、流量計測を中断または不定とすること
なく、すなわち供給電源（ＰＯＩＩＥＲ）をＯＦＦとす
ることなく、容易に校正・点検できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例になる電磁流量計の構成を示
すブロック図、第２図は第１図の各部のタイムチャート
と波形図、第３図は入力モード切換端子部の詳細図、第
４図は従来の電磁流量計の構成を示すブロック図、第５
図は第４図の各部のタイムチャートと波形図である。１・・・励磁コイル、２・・・絶縁導管、３ａ・３ｂ・
・・電極、４ａ・４ｂ・・・入力モード切換タップ、５
・６・・・バッファアンプ、７・・・差動アンプ、８・
・・反転アンプ、９・・・半導体スイッチ、１０・・・
Ａ／Ｄ変換器、１２・・・マイクロプロセッサユニット
（ＭＰＵ）。１３・・・記憶装置（ＲＯＭ／ＲＡＭ）　、１４・・・
Ｄ／Ａ変換器、１５．１５’・・・表示器、１６・・・
入力設定器、１７・・・定電流駆動電源、１８・・・校
正信号発生回路、１９ａ・１９ｂ・・・入力モード切換
用半導体スイッチ、２０・２１・・・可変ゲインアンプ
、２２・・・差動アンプ、２３ａ・２３ｂ・・・入力短
絡用半導体スイッチ、ｓｗ、、ｓｗ、、ｓｗ、、ｓｗ４
・・・半導体スイッチ、Ｓ、・・・励磁電流方向制御信
号、Ｓ２・・・Ａ／Ｄ変換器入力切換信号、Ｓ３　・・
・アンプ利得切換信号、Ｓ４・８４′・・・入力モード
切換信号、代理人　弁理士　小川勝男　°こ第　１　図第　５　口

Claims

【特許請求の範囲】

１、測定流体を流す導管、この導管の径方向に磁界を加
える励磁コイル、前記磁界の方向と導管の軸方向に直角
をなす導管面に設けられた一対の電極、この電極から得
られた流量信号を電気信号に変換する変換器とを有する
電磁流量計において、前記変換器への入力モードを切換
える切換スイッチと、この切換スイッチによつて切換え
られた期間信号処理を行う手段とを設けたことを特徴と
する電磁流量計。