JPS62132118A - 電磁流量計の信号処理回路 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、電磁流量計の信号処理回路に係わり、特に流
量信号に含まれる電気化学的直流ノイズなどの突発的な
変化などに対して大きな除去能力を持つ信号処理回路に
関する。

〔発明の背景〕

一般に、電磁流量計の電極間に発生する電圧は、流速信
号と各種のノイズが重畳しあったものとなり、そのノイ
ズを除去する為に多くの回路技術。

計測シーケンスなどが提案されている。それらのノイズ
は大別すると３つあり、次のような特徴を持っている。

（１）電源誘導ノイズ・・・電源周波数に同期しており
。

上下対称のノイズ。

（２）磁気誘導ノイズ・・・磁界の変化している時に発
生するノイズで、定常磁界になればゼロになる。

（３）電気化学的直流ノイズ・・・電極と流体との間で
電気化学的に発生し１時間的にゆっくり変化する。しか
し、ｆｔ！極に異物がぶつかった時など瞬時的に変化し
、スパイク状のノイズとなる。

従来の技術では、（１）と（２）のノイズについては十
分な考慮が払われ、ノイズ処理技術としてほとんど問題
のないレベルまで解決されている。この例を第３図に示
す。検出器１には、１！源クロツクに同期した制御信号
を発生させる制御回路２により、励磁回Ｎ３から励磁電
流Ａが供給されその電極間に流量信号が生ずる。交流差
動増幅器４は。

この信号を増幅するが、その信号には前述のノイズＢが
重畳している。反転増幅器５は、後に述べる直流消去処
理を行う為に、負の信号の極性を正に反転させる為のも
ので、Ｖ／Ｆ変換器７には、制御回路２による電子スイ
ッチ６の操作によって。

常に正の信号が供給される。周波数に変換された流量信
号は、制御回路２によるアンド回路８の操作により、定
常磁界の時の信号Ｃだけがカウンタ９で積算されるよう
制御される。すなわち、定常磁界の信号を取り込むこと
により、磁気誘導ノイズの影響を除去できる。また、カ
ウンタ９での積分時間（Ｂの斜線部）が電源周期の偶数
倍であれば２上下対称な電源誘導ノイズはカウンタ９の
積分効果により、ゼロとなり、その影響も除去できる。

それ以後は、Ｄ／Ａ変換器１０によってパルス信号をア
ナログ信号に変換し出力回路１１によって工業計器の統
一信号に変換される。これにより、前記ノイズの（１）
電源誘導ノイズ、（２）電気誘導ノイズはほとんど消去
できる。また、第３図の回路では（３）の電気化学的ノ
イズに対しても一部除去効果がある。すなわち、その性
質の１つである。時間的にゆっくり変動するという点に
ついて注目すると、それはごく短いサンプリング時間の
間では直流と見なおすことができる。この直流ノイズの
消去を目的としたのが直流除去処理であり、Ｄに示すよ
うに、直流の重畳した信号について、負の信号を反転さ
せて正の信号を加算するような制御を行う。これは（１
）式に示す演算を行うことと等価である。

Ｅｓ＋Ｅｏ＋（（−Ｅｓ＋Ｅｏ））＝２Ｅｓ　　−（１
）すなわち、信号成分だけが残る。これが直流除去処理
の特徴であり、時間的に極めてゆっくり変動するノイズ
に対して効果が大きい。しかし、電気化学的ノイズの性
質には、突発的に変動するというものも含まれることを
考えると、第３図の回路ではほとんど除去効果がないこ
とがわかる。実際、スラリーなどの流体を計測する場合
、ヒゲ状のノイズの為に、計測が不能なることもあり、
突発的ノイズについては、次の方法で対処してきた。

従来は、このようなパルス性のノイズに関しては、第４
図に示すローパスフィルタによる除去が一般的であった
。一般にローパスフィルタの遮断周波数は固定であるが
、ノイズの周波数が不定である。従ってローパスフィル
タが有効な場合もあるが、ノイズの周波数が遮断周波数
を下まわる場合には効果は半減してしまう。第４図にお
いて。

４−１図はローパスフィルタ、４−２図はローパスフィ
ルタの特性４−３図はローパスフィルタの効果のある場
合の波形、４−４図は効果のない場合である。

このように、従来の技術では、突発的であり、かつ周波
数成分が不定であるノイズについては、除去能力が極端
に落ちるという欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記従来技術の欠点をなくし、すべて
のノイズの影響を実用上問題のないレベルまで引き上げ
られる電磁流量計の信号処理回路を提供することにある
。

（発明の概要〕 このため本発明は、１対の電極を有する検出器。

この検出器からの流速に比例した信号を増幅する前置増
幅器、この前置増幅器の出力ＥＳに対してＥｓ　（１＋
α）の上限値を得る上限増幅器、前記前置増幅器への出
力Ｅｓに対してＥｓ　（１−α）の下限値を得る下限増
幅器、前記前置増幅器の出力を前記上限および下限増幅
器の上下限値内に押えるリミッタ回路とにより構成した
ものである。

〔発明の実施例〕 第１図において、１は一対の電極を持つ検出器、２は全
体の動作を制御する電源周波数に同期した制御回路、３
は励磁回路、４は交流差動増幅器、５は直流除去処理の
為の反転増幅器、６は、７のＶ／Ｆ変換器に常に正の信
号を印加する為の電子スイッチである。電子スイッチ６
の出力のあとには、１１ｉ子スイツチ６の出力Ｅｓに対
して、ＥｓＸ（１＋α）の出力を得る下限増幅器１３が
設けられ。

Ｅｇに対してその上限、下限が定められる。この上限、
下限増幅器１２．１３の時定数は、機器本体の時定数が
許す限りゆっくりした時定数を持たせることが必要であ
る。なぜならば、これらの増幅器の目的はＥｓの変化に
追従し、Ｅｓに対して±αの制限域を設けることであり
１本来のＥＳの変化とかけ離れた。高い周波数成分をも
つ突発的なノイズについては応答が遅く、制限域自体が
突発的ノイズに追従しないようにしなければならないか
らである。

これが、ローパスフィルタによる特性と根本的に異なる
部分である。すなわち、流量信号は、流体からの信号を
忠実に再現する為に、はとんど直流増幅回路に近い特性
を持っていなければならないが、Ｅｓ±α制限域は、第
３図のＢに示すように、サンプリングが開始されるまで
にほぼ制限域が確定していればノイズカットが行なわれ
る。つまり、その整定までの時定数の制限は、低ければ
低いほど広い範囲の周波数を持つノイズに対して有効と
なり１条件としては、サンプリング開始時に、制限域と
してＥｓよりもプラス側にあるようにＥｓ±αが設定さ
れれば良い。この様子を第２図に示す。

次に、Ｅｓ　、Ｅｓ　Ｘ（１＋α）とＥｓ　Ｘ（１ａ）
の３つの出力は、リミッタ回路１４に入り、　ＥＳはＥ
ｓ　（１±α）の領域に制限される。すな［）ち、この
部分でスパイク状のノイズはＥｓ　（１±（Ｘ　）の範
囲で制限されることになる。これを２−２図に示す。こ
こで、αの値は、スパイクノイズの値が実用上、どのく
らいまで許容できるかによって定まり、信号ＥＳに対し
て２〜３％程度の値が妥当である。リミッタ回路１４以
後については、従来通りの回路構成で問題なく、Ｖ／Ｆ
変換器７、アンド回路８．カウンタ回路９、Ｄ／Ａ変換
器１０、出力回路１１が、制御回路２の測定シーケンス
によって、電源誘導ノイズ、磁気誘導ノイズを除去する
。以上の回路構成により、従来通も大きな問題であった
スパイク状の電気化学的ノイズの変動について、その上
下限をカットすることにより、実用上問題のないレベル
までノイズ処理が可能となる。また、このスパイクノイ
ズ処理については、Ｄ／Ａ変換器１０以降の回路に入れ
ることも可能であり、単なる電気化学的ノイズ処理だけ
でなく、回路全体に影響のあるインパルスノイズ、トラ
ンシーバノイズ、リレーノイズ、溶接ノイズ等にも有効
である。また、電磁流量計においては、流体の導電率が
３μｓ／（２）程度の低い導電率の流体の流量を計測す
る場合がある。このような場合、信号源インピーダンス
が高くなる為電源誘導ノイズなどの信号に対する比率が
大きくなり、信号レベルの数倍にも達する場合がある。

このような場合、Ｖ／Ｆ変換器７のダイナミックレンジ
を広くとる必要があるが、半分以上がノイズ処理の為に
用いられ、信号としてのダイナミックレンジが圧縮され
ていまうという問題があった。しかし、本・発明のノイ
ズカットの処理方法を用いることにより、一定の比率で
電源誘導ノイズの上下をカットでき、信号自身のダイナ
ミックレンジを充分に広くとれるという効果もある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、簡単な回路構成でノイズの低減を行う
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になる電磁流量計の信号処理
回路を示す図、第２図はリミッタ回路の動作を説明する
図、第３図は従来の電磁流量計の信号処理回路を示す図
、第４図はローパスフィルターの動作を説明する図であ
る。 ｌ・・・検出器、２・・・制御回路、３・・・励磁回路
、４・・・交流差動増幅器、５・・・反転増幅器、６・
・・電子スイッチ、７・・・Ｖ／Ｆ変換器、８・・・ア
ンド回路、９・・・カウンタ、１０・・・Ｄ／Ａ変換器
、１１・・・出力回路。 １２・・・上限増幅器、１３・・・下限増幅器、１４・
・・リミッタ回Ｎ６

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、１対の電極を有する検出器、この検出器からの流速
   に比例した信号を増幅する前置増幅器、この前置増幅器
   の出力Ｅｓに対してＥｓ（１＋α）の上限値を得る上限
   増幅器、前記前置増幅器への出力Ｅｓに対してＥｓ（１
   −α）の下限値を得る下限増幅器、前記前置増幅器の出
   力を前記上限および下限増幅器の上下限値内に押えるリ
   ミッタ回路とより構成したことを特徴とする電磁流量計
   の信号処理回路。