JPS62174615A - 電極回路における障害電圧の補償方法 - 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】 産業上のｆｉｌ用分野 本発明は、磁界が連続する半周期において交互に反対の
極性の値を有しかつ信号電圧を各々の半周期において測
定信号−標本化期間の間標本化しかつ磁界の反対の極性
の値において得られた、その都度２つの信号値の差を形
成することによって、有効信号を取り出し、かつ同じ半
周期内の各々の測定信号−標本化期間に続く補償期間に
おいて信号電圧の標本化および記憶によって信号電圧に
反対方向に重畳される補償電圧を発生し、該１７償電圧
が補償期間内の信号電圧を０に補償しかつ次のｈｌｉ償
期開期間推持する、周期的に極性が交番する直流磁界を
用いた磁気−誘導形成量測定における電極回路における
障害電圧の補償方法に関する。

従来の技術 このような形式の方法は、西独国特許第２７４４８４５
号明細書および西独国特許第３１３２４７１号明細書か
ら公知である。これら公知の方法においては、各々の半
周期において測定信号−標本化期間およびそれに続く補
償期間がある。重畳される補償電圧およびその都度２つ
の順次得られた信号値の差形成によって、信号電圧に含
まれている障害直流電圧は、それらが２つの連続する測
定信号−標本化期間の間においてリニヤに変化する時で
も、抑圧される。上記西独国特許第３１３２４７１号明
細書では、磁界は各々の半周期の終了時に直ちに反対の
極性の値に極性変換される。従って磁界は各々の補償期
間において先行する測定信号−標本化期間と同じ値を有
し、その結果補償期間において記憶された補償電圧は、
全体の測定電圧も含んでいる。従って差形成によって得
られる有効信号値は、・１つの順次検出された測定電圧
値、即ち信号電圧中に含まれている測定電圧成分の約４
倍の値に相応する。これに対して上記西独国特許第２７
４４８４５号明細書に記載の方法では、各々の半周期に
おいて、磁界が２つの反対の極性の値の一方または他方
の値をとる、アクティブな時相に、磁界が値０をとる、
磁界の加わらない時…が続く。各々の半周期において測
定信号−標本化期間はアクティブな時相にあり、ｈ１１
償期間は磁界の加わらない時相にある。この場合差形成
によって得られる有効信号値は、２つの順次検出された
測定電圧値、即ち信号電圧中に含まれている１ｆｌｌｌ
定市圧成分の約２倍の値に相応する。その理由は、磁界
の加わらない時相において検出されかつ記憶されたＭｌ
ｉ償電圧電圧定電圧成分を含んでいないからである。

磁気−誘導形成量測定は、次の２つの傾向を呈している 一磁界周波数が益々高くなる傾向がありかつこれとの関
連において遮断周波数特性が改善されなければならない
ニ ー消費電力を一層小さくしようと努力が払われているが
、このことは感度の低下と結び付いている。

一層小さなコイル電力ですませようという傾向は、一層
小さな電界強度を実現するが、結果的にこれに相応して
信号レベルら−５留低くなる。その際有効信号レベルは
、増幅器雑音、流れの乱れおよび類似の効果によってｉ
Ｊ起こされかつ以下その全体をひっくるめて雑音信号と
表すことにする交番電圧障害レベルに益々近付く。公知
の方法は、雑音信号抑圧に関して最適ではない。その理
由は、標本化の都度検出された有効信号に雑音信号の偶
然の瞬時値が重畳されるからである。

発明が解決しようとする問題点 確かに標本化および記憶回路において積分作用するｒ（
Ｃ素子を使用することによって、雑音信号のある程度の
平均化を実現することが出来るが、この作用は非常に制
限されている。というのは、ＲＣ時定数は常時、利用す
ることが出来る標本化および補償期間の持続時間より著
しく小さく選定されなければならないからである。補償
期間の持続時間が十分に長くない時、補償電圧断しい値
に完全には調整しきれず、結果的に、測定結果に関わっ
てくる誤差が付随することになる。次の点にも別の誤差
発生源がある。即ち出力側において取り出されろ各々の
有効信号値から組み合わされて成る個別測定電圧成分が
、場合によっては同じ周波数特性を有していない種々の
増幅器を介して取り出されることである。

本発明の課題は、雑音信号が大幅に抑圧され補償電圧の
場合によって生じる誤差が作用することがないようにな
りかつ測定結果が増幅器の種々の周波数特性によって妨
害作用を受けることがないようにした、冒頭に述へｆこ
形式の方法を提供することである。

問題点を解決するための手段 本発明によればこの課題は、次のように解決される。即
ち ａ）各々の測定信号−標本化期間におけろ信号電圧の標
本化によって得られた信号値を記憶しｂ）同じ半周期内
の各々の補償期間に続く補正−標本化期間において信号
電圧を新たに標本化しかつこれにより得られた信号値を
記憶し、Ｃ）異なった半周期における２つの補償期間の
間においてその都度得られた、記憶された信号値の差を
形成し、 ｄ）　このようにして得られた、その都度２つの差値の
差を、有効信号を取り出すために形成するのである。

発明の作用および発明の効果 本発明の方法では、各々の半周期において信号電圧の２
回の標本化が行われ、その際１回目の標本化は公知のよ
うに補償期間の前に行われる。これに対して２回目の標
本化は、同じ半周期において補償期間後に補償され）二
信号電圧、従って実質的に雑音信号成分、補償電圧の場
合によって生じた誤差および測定電圧の一時的な変化か
ら成る補償された信号電圧に基いて行われる。付加的に
行われる差形成によって、補正−標本化期間において得
られかつ記憶された信号値が、引続く半周期の測定信号
−標本化期間において同じ補償電圧を使用して得られか
つ記憶されている信号値から減算される。従ってこのよ
うな２回の標本化において得られた信号値に含まれてい
る、雑音信号成分および補償電圧の場合によって生じた
誤差は、差形成によって除去される。このようにして障
害成分を含んでいない、順次得られた２つの差値はそれ
からまず、新たな差形成によって有効信号を取り出す２
つの信号値として使用される。このようにして得られる
有効信号値は、公知の方法におけるように、重畳された
障害直流電圧およびこの障害直流電圧のリニヤな変化も
含んでいない。

本発明の方法は、上記西独間特許第３１３２４７１号明
細書におけるように、磁界の加わらない時相のない磁気
誘導形成量測定においてら、上記西独間特許第２７４４
８４５号明細書におけるように、磁界の加わらない時相
を含む磁気誘導形成量測定においても使用される。出力
側に取り出される有効電圧値はこの場合ら、旧習の場合
信号電圧に含まれている測定電圧成分の４倍の値に相応
し、後者の場合には２倍の値に相応する。

本発明の何初な実施例によれば、信号１ｕ圧を各々の標
本化期間の持続時間に４つたって積分しかつ積分によっ
て得られた積分値を信号値として記憶することによって
、雑音信号の持に申し分のない抑圧が実現される。

実施例 次に本発明を図示の実施例につき図面を用いて詳細に説
明する。

第１図は、流量測定装置を略示する。この流量測定装置
は一部、西独国特許第３１３２４７１号明細書に図示さ
れかつ記載されている流量測定装置と一致する。流量測
定装置は、図平面に対して垂直に導電性の液体か流れる
内側が抱締された導管を含んでおり、かつ流量測定装置
は、導管１内の導電性液体の平均流量速度を表す電気信
号を発生する目的を何する。対称性の理由から、導管１
の両側に配置されている、２つの同じ半部に分割されて
いる磁界コイル２が、導管内に管軸線に対して垂直に配
向された磁界Ｉ４を発生する。導管ｌの内部には、２つ
の電極３および４が配設されている。これら電極におい
て、ファラデイーの法則に基いている磁気−誘導形成全
測定計の周知の測定原理に従って、磁界を横切る導電性
の液体の平均の流れ速度に比例する誘起された測定電圧
を取り出すことができる。この測定電圧は磁気−誘導形
流量測定計において通例、障害直流電圧に重畳されてい
る。このような障害直流電圧は、その原因が殊に種々の
電子−化学的な平衡ポテンシャルにありかつ時間の経過
と共に測定電圧の数倍の値をとるようになる可能性があ
る。

コイル制御回路５は、磁界コイル２を流れる電流を制御
回路６の出力側６ａから供給されかつコイル制御回路５
の制御入力側５ａに加わる制御信号Ａに依存して制御す
る。

電極３および４は、差動増幅器７の両方の入力側に接続
されている。この差動増幅器７は小さな増幅度を存する
ので、障害直流電圧が大きい場合でも（典型的な場合に
は±ＩＶ）、過制御する可能性はない。差動増幅器７の
出力側は、加算回路８の入力側に接続されており、加算
回路の出力側には、増幅度Ｖを有する増幅器９の入力端
が接続されている。

加算回路８の別の入力端は、増幅器９の出力側に、公知
の形式の補償回路１０を介して接続されている。この補
償回路は、差動増幅器７の出力側電圧Ｕ、に含まれてい
る障害直流電圧を抑圧しかっこれにより増幅器９が過制
御されないように、この増幅器９の入力端から隔離する
目的を有している。補償回路！０は、演算増幅器１１を
含んでいる。演算増幅器の反転入力側は増幅器９の出力
側に接続されておりかつ基準入力側として用いられる非
反転入力側は、アースに接続されている。演算増幅器１
１の出力側に、スイッチ１３、抵抗１４および蓄積コン
デンサ１５を含んでいる標本化および記憶回路！２が接
続されている。スイッチ１３は、制御回路６の出力側６
ａから供給される制御信号Ｂによって操作される。標本
化および記憶回路１２の出力側は、加算回路８の第２入
力端に接続されている。

スイッチ１３か閉成されている時、増幅器９の出力側か
ら演算増幅器Ｉ＋、標本化および記憶回路１２および加
算回路８を介して増幅器９の入力側に至る閉ループ調整
回路が生じる。この調整回路は、演算増幅器１１の反転
入力側、即ち増幅器９の出力電圧を、非反転入力側に加
わる基／＄電位、即ちアース電位に調整する。従って標
本化および記憶回路１２の出力は、スイッチ１３の閉成
によって決められる、各々の補償期間において補償電圧
Ｕｋをとる。この電圧は、加算回路８の別の入力側に同
時に加わる、差動増幅器７の出力側から供給される信号
電圧Ｕｒに反対の極性において等しく、その結果加算回
路８の出力電圧Ｕ　および従って増幅器９の出力電圧ｖ
−ＩＪ　　が零になる。蓄積コンデンす１５は、抵抗１
４を介してこの補償電圧Ｕ。

に充電され、その結果この電圧は、スイッチ１３の開放
後も、従って標本化および記憶回路Ｉ２の保持相におい
て、その出力が維持される。

従ってこの記憶された補＠電圧Ｕ、は、次の補償期間ま
で加算回路８においてその都度用わる信号電圧Ｕｆに加
算される。コンデンサー５がスイッチ１３の開放後、放
電するのを妨げるために、標本化および記憶回路１２の
出力側に通例のようにインピーダンス変換器を後置接続
することができる。このインピーダンス変換器は、簡単
にするために図示はされていない。

抵抗１４およびコンデンサー５は一緒に、コンデンサ１
５のクランプ電圧が演算増幅器Ｍの出力電圧の変化を遅
延して追従することが出来るように作用する時定数を訂
する積分素子を形成する。これにより演算増幅器１１の
出力電圧の迅速な変化がスイッチ１３の閉成時間の期間
中平均化されるが、補償期間の持続時間および積分素子
の時定数を、補償電圧Ｕｆが各々の補償期間において必
要な値に調整され得るように相互に調節することも必要
である。

増幅器９の出力側には更に積分器！６がスイッチ１７を
介して接続されている。スイッチ１７は、制御回路６の
出力側６ｃから送出される制御信号Ｃによって操作され
る。積分器１６は、制御回路６の別の出力側６ｄと接続
されているりセント入力側１６ａを有する。制御回路６
は、出力側６ｄにおいて、短いリセットパルスから成る
制御信号りを送出する。入力側１６ａに短いリセットパ
ルスが供給される都度、積分器１６は積分に対して前辺
て決められた初期値にリセットされる。初期状態は有利
には状態零であり、以下の説明においてら零として扱う
ことにする。

スイッチ１７が閉成されている時、増幅器９の出力電圧
ｖ−Ｕ　　は、積分器Ｉ６の信号入力側に加わる。積分
２’ｓ　Ｉ　６は、先行のりセラー・パルスによって決
められる初期値零からスイッチ１７の閉成時間によって
決められる積分期間の持続時間にわたって、信号電圧ｖ
−ＩＪ　　を積分する。各々の積分期間の終了時に積分
器１６の出力側に、出力信号が取り出されるが、それは
電圧ｖ−Ｕ　の、積分時間にわたる積分値にｔＩ″Ｉ応
する。

積分器１６の出力側には、積分器！６から供給される積
分値から、測定すべき流速を表す有効信号値ＵＮを形成
する評価電子装置２０が接続されている。評価電子装置
２０は、積分器１６から順次供給される、４つの積分値
を別個に記憶しかつ記憶された積分値間の既述の差を形
成することが出来るように、構成されている。

第１図に略示されている実施例では、評価電子装置２０
は、この目的のために４つのメモリ２１．２２．２３．
２４および３つの減算回路２５．２６．２７を含んでい
る。積分器Ｉ６の出力信号がアナログ信号である時、評
価電子装置２０の構成部分は、図示のように相互接続さ
れておりかつ同様に評価電子装置２０に含まれている評
価制御部２８によってその作動が制御されるアナログ回
路とすることが出来る。評価制御部２８は、必要に応じ
て積分器Ｉ６の作動と同期される。このことは、例えば
この制御部が同様に制御回路６の出力側６Ｃから制御信
号Ｃを受信するようにして、行うことが出来る。通例、
評価電子回路２０を、有利にはマイクロコンピュータの
使用によって、デジタル信号処理用に構成することが望
まれる。その場合第１図に別個に図示のメモリ２１．２
２．２３．２４は、マイクロコンピュータの動作メモリ
の記憶領域であり、かつ減算回路２５．２６．２７の機
能はマイクロコンピュータのマイクロプロセツサによっ
て実行され、その際マイクロコンビ二一夕の動作プログ
ラムが評価制御部２８の機能を引き受ける。その場合積
分器！６と評価電子装置２０との間に、積分器１６のア
ナログ出力信号をマイクロコンピュータにおける処理に
適しているデジタル信号に変換するＡＤ変換器を設ける
ことが出来る。しかし有利には積分器Ｉ６はこの場合、
積分器値を表すデジタル信号を直接送出するように、構
成されている。

第２図の信号波形図Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇは、流
１測定装置が、西独国特許第３１３２４７１号明細書に
記載されているように、磁界の加わらない相なしに作動
する時、第１図に同じ記号が付されている回路点に発生
ずる信号の時間的な経過を示す。

信号波形図Ａ、Ｂ％Ｃ，Ｄは、制御回路６から送出され
る、信号値！またはＯをとる制御信号を表す。信号波形
図Ａに図示されている、コイル制御回路５に供給される
制御信号Ａは、２つの連続する周期ＰおよびＰ′が図示
されている周期的な矩形信号である。制御信号Ａは、ｊ
η期Ｐにおいて半周期ＨＰＩの期間中信号値１をとり、
別の半周期１−Ｉ　Ｐ　２の期間中信号値０をとる。次
の周期Ｐ′の相応の半周期は、Ｉ（ＰドおよびＨＰ　２
′によって示されている。

スイッチ１３および１７に加わる制御信号ＢないしＣに
おいて、信号値１はスイッチの閉成を意味し、信号値Ｏ
はスイッチの開放を意味する。従って信号波形図Ｂにお
ける信号値ｌの各々の矩形パルスが、持続時間Ｔ、の？
ｉ１ｒ償期間全期間る。その経過中和算回路８の出力側
におけろ電圧Ｕ　は零に補償される。信号波形図Ｃにお
ける信号ｌ／４１の各々の矩形パルスは、持続時間゛ｒ
　の標本化および積分期間を決める。その経過中におい
て、電圧ｖ−Ｕ　が標本化されかつ積分器１６において
積分される。

信号波形図りのリセットパルスは、時間的に信号波形図
Ｃの矩形パルスのその都度直前に現４する短いパルスで
ある。

コイル制御回路５は、制御信号Ａの信号値１において一
定の大きさの直流電流を一方の方向において磁界コイル
２を介して送出するように、また制御信号への信号値０
において同し大きさの直流電流を反対の方向において磁
界コイル２を介して送出するように、構成されている。

コイル制御回路５は、電流を各々の極性において同し一
定の値＋Ｉ　ないし−Ｉ　に調整するｍ　　　　　　　
　　　　　　　　　ｍ電流調整器を含んでいる。磁界コ
イル２を流れる電流の経過は、信号波形図Ｅに図示され
ている。磁界コイルのインダクタンスのため、電流は切
換え後その都度反対の極性の一定の値Ｉｍに所定の遅延
の彼達する。信号波形図Ｅにおいて、半周期ＨＰＩにお
いて負の値から正の値へ切換わる際立上り過渡振動時間
Ｅｌ内に調整された正の値＋Ｉ　に達し、かつ半周期Ｈ
ＰＩの残りの時間Ｆｌの期間中一定の電流値＋１　が成
り立つ。相応の方法において半周期ＨＰ２において正の
値から負の値に切換わる際立上り過渡振動時間Ｅ２内に
一定の負の値−■　に達しかつ残りの時間Ｆ２の期間中
その値が維持される。同じ過程が、次の周期Ｐ′の相応
の時間間隔Ｅｌ’　、Ｆｌ′、Ｂ２’　、Ｆ２′におい
て繰返されかつ各々別の引き続く周期において同じよう
に繰返される。

磁界■］は、電流■と同じ時間的な経過を示し、その結
果信号波形図Ｅは磁界ト■に対しても当てはまる。磁界
１（は、時間間隔Ｆｌの期間中一方の極性の一定の磁界
強度Ｉ］　を有しかつ磁界間隔Ｆ２の期間中反対の極性
の同じ一定の磁界強度Ｈを有する。磁界周期の周期持続
時間Ｔ。

は、制御信号Ａの各々の周期Ｐ、Ｐ’　、・・・の持続
時間に等しく、かつ磁界周期は、制御信号Ａの周期Ｐ、
Ｐ′、・・と時間的に一致する。

信号波形図Ｆは、差動増幅器７の出力側における信号電
圧Ｕ、の時間的な経過を示す。電圧Ｕ、は、導管１にお
ける流速および磁界Ｈの磁界強度に比例する測定電圧成
分Ｕ、を含んでいる。流速が一定の場合または周期持続
時間Ｔ。

に比べて緩慢にしか変化しない流速の場合、測定電圧成
分Ｕ４は、磁界■］ないし信号波形図Ｅにｒジける電流
Ｉと同じ時間的な経過を辿ることになる。測定電圧成分
ＵＭのこの時間的な経過は、信号波形図Ｅにおいて破線
で示されている。測定電圧ＵＭは、殊にその原因が種々
異なる電子−化学的な平衡ボテンシャルにありかつ磁界
および流速に無関係である障害直流電圧Ｕ８に重畳され
ている。障害直流電圧Ｕｓは、時間的に一定でなく、そ
れは徐々に変化する。それは測定電圧Ｕ、の数倍の値を
とることがある値に達する可能性がある。障害直流電圧
Ｕ８の時間的な変化は、簡単にするために信号波形図Ｆ
には図示されていない。即ちそれは、通例周期持続時間
の経過において非常に僅かである。

最後に測定電圧Ｕ、には、増幅器雑音、流れの乱れおよ
び別の障害作用によって発生される雑音信号ＵＲが重畳
されている。従って差動増幅器７の出力側において送出
される信号電圧Ｕ。

は、信号波形図Ｆにおいて実線によって示されている経
過を有する。

信号波形図Ｇは、補償回路１０の作用によって加算回路
８の出力側に得られる電圧Ｕｇを示す。補償電圧Ｕ、は
、各々の補償期間において、即ち制御信号Ｂが信号値１
を有する各々の時間期間中、信号電圧Ｕｒと同じ値をと
るが、反対の極性を存している。またこの電圧は、補償
期間の終了時に達した値を、次の補償期間の開始まで維
持する。補償によって電圧Ｕ　は、各々の補償期間にお
いて値零にされ、かつ補償電圧Ｕ　は、補償期間の終了
後も電圧Ｕ、に引続に き重畳された状態にあるので、信号波形図Ｇに図示され
た電圧Ｕ　の時間的な経過が生じる。

増幅器９の出力電圧ｖ−Ｕ　は、電圧Ｕ　と８ｇ は、増幅係数Ｖによってのみ異なっているので、信号波
形図Ｇは、電圧の縮尺が異なっている点を除けば、増幅
器９の出力電圧に対しても当はまる。

信号波形図Ｇには、完全な測定サイクルＭが図示されて
おりかつ８つの時間区間Ｉ、■、■、■、■、■、■、
■に区分されている。次の測定サイクルは、Ｍ′によっ
て示されており、かつその時間区間は、相応に記号１’
　、ＩＩ’、ＩＩＩ′、ＩＶ′　・が付されている。測
定ザイクルとしてその都度、ず■すＪ信号Ｕ８を形成す
るために使用されろすべての信号が得られる経過を何す
る時間期間が表される。各々の測定サイクルの持続時間
Ｔ、は、磁界周期の周期持続時間Ｔに等しいが、測定サ
イクルＭは磁界周ｊｔＡ　Ｐに対して時間的にずれてい
る。

測定サイクルＭの第１の時間区間Ｉは、制御信号Ｂの矩
形パルス、即ち持続時間ＴＫの補償期間に相応する。こ
の補償期間において、同じ時間期間において生ずる信号
電圧Ｕ　　とは反ｒ（１） 対の極性だが等しい補償電圧ＵＫ（１）が形成される。

従って加算回路８の出力…りにおいて電圧Ｕｆ（Ｉ）お
よびＵｋ（＋）の加算によって得られる電圧Ｕｇ（１）
は、時間区間Ｉにおいて実質的に値零にされる。

時間区間Ｈの開始直前に、積分器１６はリセットパルス
Ｄによって零にリセットされる。

時間区間■は、制御信号Ｃのパルスと合致しかつ従って
、その経過中に増幅器９の出力側における電圧”Ｕｇ（
ＩＩ）がスイッチＩ７の開成によって標本化されかつ積
分器１６において積分される、持続時ＭＴ−の標本化お
よび積分器間である。

時間区間■において、補償回路１０の調整ループは開放
されているが、補償電圧Ｕｋ（１）は、引き続き電圧Ｕ
、に重畳される。時間区間■における電圧Ｕ　　　は、
先行の時間区間■にｆ（ＩＩ） おける電圧Ｕｒ（１）とは異なっている。それは、障害
直流電圧Ｕｓの僅かな上昇、流速が一定でない場合の測
定電圧Ｕｙの場合により生ずる変動によるが、重畳され
る雑音信号ＵＲの不規ｆｌｌｌ性によるらのが主な原因
である。従って障害直流電圧Ｕ　および測定電圧ＵＭが
変化することがないものと仮定すると、時間区間Ｈにお
けろ電圧Ｕｇ（Ｉｌ）は実質的に雑音信号成分からのみ
成っている。−力測定電圧Ｕ　　　および障Ｍ（Ｉｌ） 害直流電圧ＵＳ（ＩＩ）は引さ続捕（ＸＩＭ、圧ＵＫ（
＋）によって補償されて取り除かれる。即ち増幅器９の
出力側における相応に増幅された電圧Ｖ・Ｕｇ（ｆｌ）
は時間区間■においてスイッチ１７の閉成によって標本
化されかつ積分器１６において積分時間１゛、にわたっ
て零から増分積分される。積分は、時間区間Ｈの終了時
におけるスイッチ１７の開放によって終了する。それか
ら積分器１６の出力側には、積分結果として積分値Ｕ　
　　が取り出される。

ｇ（ｎ） 時間区間Ｈにおいて標本化されかつ積分された雑音信号
成分および補償電圧ＵＫの生しろ可能性がある誤差は、
後で説明するように、測定結果の補正のために使用され
る。それ故に時間区間■は、“補正−標本化期間”と表
すことか出来る。

時間区間Ｈの終了後、積分値しｇ（ＩＩ）は評ｆｉｌｌ
ｉ制御部２８によってメモリ２１に入力される。

この過程は、例えば制御信号Ｃの矩形パルスの下降する
側縁によって開始させろことが出来る次の時間区間■は
、磁界コイルにおける電流Ｉが正の値＋！　から負の値
−■　に移行しかｍ つ従って磁界１］の極性が反転する半周期ＨＰ　２にお
ける立ち上がり過渡振動時間Ｅ２に相応する。この時間
区間における磁界■（は一定でないので、時間区間■は
流量測定のために利用することは出来ない。

時間区間■の開始の直前に、積分器１６はりセントパル
スＤによって零にリセットされる。

時間区間■は、制御信号Ｃのパルスと一致するので、再
び標本化および積分期間である。時間区間■は、電流■
がその一定の負の値−ＩＩｌｌを有しかつ磁界Ｈが反対
極性の方向において一定である、次の補償期間の而に位
置する、時間期間Ｆ２つ部分に相応する。それ故にその
後電圧Ｕ　　　における測定電圧成分ＵＭは、反対ｆ（
ＩＶ　） の極性を有しく負）、一方障害電圧Ｕ８の極性は変化し
ない。引き続いて電圧Ｕｖ（■）には、時間区間Ｉにお
いて形成された補償電圧ＵＫ（１）が重畳されるので、
その後は補償電圧ＵＫ（１）に含まれている測定電圧成
分−Ｕ　は電圧Ｕｒ（■）の負の測定１［圧成分−Ｕ、
に加算され、一方障害直ＩＡ？［ｉ圧成分Ｕｓは相互に
打ち消される。従って電圧Ｕｇ（ｒＶ　）は実質的に測
定電圧（負の極性をする）の２倍の値および重畳された
雑音信号から成っている。

相応の電圧ｖ−Ｕ　　　　は、時間区間■の持ｇ（ＩＶ
） 続時間の期間中スイッチ１７の開成によって標本化され
かつ積分器Ｉ６において積分時間Ｔ。

にわたって零から積分される。標本化された信号電圧は
実質的に有効な測定電圧成分−２Ｕ。

から成っているので、時間区間■は“測定信号標本期間
”である。

時間区間■の終了時に、積分器１６の出力側において積
分値Ｕｇ（ＩＶ　）が取り出される。この積分値は、評
価制御部２８を介してメモリ２２に入力される。

時間区間■によって、測定サイクルＭの第１の半部が終
了する。第２の半部の時間区間■、■、■、■において
、同じ過程が繰り返されるが、その場合電流、磁界およ
び測定電圧の極性は反対である。

時間区間■は、同じ時間区間において生じる信号電圧Ｕ
　　とは同じであるが反対の極性でｒ（ｖ） あるｈｌｔ償電圧ＵＫ（ｖ）が形成される、持続時間Ｔ
。

の補償期間でもある。これら２つの、電圧の加算によっ
て、加算回路８の出力側における電圧Ｕｇ（Ｖ　）は、
時間区間Ｉにおけるように、実質的に値零にされる。時
間区間■の開始の直前に積分器１６はリセットパルスＤ
によって零にリセットされる。

時間区間■は再び、制御信号Ｃのパルスによって規定さ
れかつ従って標本化および持続時間′ｒ、の積分期間で
ある。この時間区間■において電圧Ｕ　　　は、重畳さ
れた雑音信号ＵＲをｒ（Ｖｌ　） 除けば、実質的にまだ時間区間Ｖの場合と同じ値を有し
、かつまた記憶かつ重畳された補償電圧Ｕ　　　は変わ
っていないので、時間区間■Ｋ（） における電圧Ｕ　　　はこの場合ら実質的に雑ｇ（■） 音信号成分と補償電圧ＵＫの場合により生じる誤差とか
ら成る。即ちこの場合も、“補正標本期間°である。

時間区間■の終了時に電圧”Ｕｇ（Ｖｌ）の標本化およ
び積分によって得られた積分値しｇ（■）は、メモリ２
３に入力される。

時間区間■は、次の磁界Ｐ゛の第１の半周期ＨＰＩ°に
おける立ち上がり過渡振動時間Ｅｌ’に相応する。この
時間区間において電流■は再び負の値−１から正の値＋
Ｉ　に移行しかつｍ　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　ｍ磁界Ｉ４は新たに極性が切り換えられる。

従ってこの時間区間は、流ｆｆｉ測定に利用することは
出来ない。　時間区間〜１の直前に、積分２”Ａ　Ｉ　
６ｉよりセットパルスＤによって零にリセットされる時
間区間■は、測定サイクルＭの最後の標本化および積分
期間である。この時間区間〜１において磁界Ｈは再び第
１の極性の一定の値を存し、かつ電圧Ｕｒ（■）は、障
害直流電圧Ｕｓおよび／または流速の一時的な変動並び
に重畳される雑音障害号ＵＲを考慮にいれなければ、こ
の場合ら時間区間ＩおよびＨの場合と同じ値を何する。

測定電圧成分ＬＩＭの極性は再び正であり、一方障害電
圧成分Ｕ、の極性は依然として変わらない。信号電圧Ｕ
　　　には引き続き補償ｒ（ＸＶ”Ｍ） 電圧Ｕ　　　が重畳され続けるので、その後らＫ（Ｖ　
） これら２つの電圧における正の測定電圧成分十ＵＭが加
算され、一方障害直流電圧成分は引き続き相互に打ち消
される。それ故電圧Ｕｇ（■）は、時間区間■において
実質的にその時の測定電圧の値、時間区間Ｖにおいて補
正された測定電圧の値、補正電圧ＵＫのばあいにより生
じる誤差および重畳された雑音信号ＵＲから成っている
。即ち時間区間■は、再び“測定信号標本化期間”であ
る。電圧ｖ−Ｕ　ｇ　（■）は、時間区間■においてス
イッチ１７の閉成によって標本化されかつ積分器１６に
おいて積分時間Ｔ、に！ わたって零から積分される。時間区間■の終了時に得ら
れた積分値　ｇ（Ｖｌ　）は、評価制御部２８によって
メモリ２４に入力される。

このようにして、測定サイクルＭが終了し、かつ評価電
子装置２０のメモリ２１ないし２４に、この測定サイク
ルの経過中得られた４つの積分器値か記憶され、これら
は引き続き有効信号値ＵＮを取り出すｆこめに処理され
る。

この目的のために、評価制御部２８は次の演算を実行す
るように動く： １、減算回路２５か、メモリ２１および２２に記憶され
ている積分値の間の差を形成する・Ｕ２５＝譜口ｉ−η
Ｗ口 ２、減算回路２６が、メモリ２３および２４に記憶され
ている積分値の間の差を形成する３、減算回路２７が、
減算回路２５および２６の出力側にて取り出される差値
間の差を形成する； Ｕ！１＝Ｕ２６　　’２５″″（Ｕｇ（■）　　　ｇ（
Ｖｌ））Ｕ −（Ｕｇ（■）　　　ｇ（ＩＩ）　） Ｕ これらの演算は、次の意味を有している：１、減算回路
２５における減算により、２つの補償期間Ｉおよび■の
間に得られた、即ち同じ補償電圧Ｕ　　　を用いて形成
された２つＫ（１） の積分値が相互に減算される。それ故に、この補償電圧
の形成の際生じるすべての誤差およびこの補償電圧に含
まれている雑音信号成分は、この差形成によって取り除
かれる。更に積分期間■および■において積分された雑
音信号成分ら、相互に補償される。これに対して第２の
積分値Ｕｇ（ＩＶ　）に含まれている、いる、積分され
た測定電圧ＵＭの２倍の値はそのまま維持される。

２、減算回路２６における減算によって、連続する測定
サイクルＭの補償期間Ｖと次の測定サイクルＭ′の第１
の補償期間■゛との間に得られた、即ち同じ補償電圧Ｕ
Ｋ（Ｖ）を用いて形成された２つの積分値が相互に減算
される。

３　減算回路２７における差形成によって、補償の電圧
の誤差および雑音信号成分が大幅に取り除かれた信号値
が、相互に減算される。

その際これら信号値に含まれている積分された測定電圧
成分が、反対の極性のため加算される。それ故得られた
有効信号値は、積分された測定電圧Ｕつの４倍の値を含
んでいる（ないし測定電圧が変化する場合、順次積分さ
れた、４つの測定電圧値の合計）。

西独間特許第３１３２４７１号明細書から公知の方法と
の比較により直ちに次のことか明らかである。２つの減
算回路２５および２６の出力信号が、有効電圧値を形成
するための公知の方法において使用される標本値に相当
することである。公知の方法におけるように、減算回路
２７における差形成によって障害−ｔＡＥ電Ｉ）ＥＵｓ
のリニヤな変化ら取り除かれる。補償期間に直接続く付
加的な障害標本期間１１および■においてｉ見られる積
分値を使用した、減算回路２５および２６における新た
に付は加えられた差形成により、付加的に次の利点か生
じる。即ち雑音信号が、使用される観察時間区間■、■
、■、■にわたって最適に平均化され、かつ補償電圧Ｕ
Ｋの形成の際場合により生じた誤差が、取り除かれるこ
とである。殊に４つの測定信号、値は、測定増幅器特性
および雑音電圧抑圧に関して等ＧＴＩｉに処理される。

付加的に、時間区間■、■ないし■、■において得られ
た積分値の差を、仔利にもデジタルフィルタリングの後
にら引き続き処理することか出来、これにより変化する
障害直流電圧差も最適に抑圧される。

同じ過程が、再び４つの積分値が評価電子装置に入力さ
れかつ有効信号値を形成するために既述の仕方で処理さ
れる経過を存する次の測定サイクルＭ′において繰り返
される。

付加的に、各々の積分値を２回利用することによって、
得られた有効信号値の数を２倍にすることか出来る。第
２図の信号波形図Ｇには、その都度半分が測定サイクル
ＭおよびＭ′とオーバラップしている測定サイクルＭ＊
が図示されている。即ち測定サイクルＭ＊は、測定サイ
クルＭの時間区間■、■、■、■と、測定サイ＊ クルＭ　の時間区間１′、ｎ’、ＩＩ［′、ｌ’Ｖ’　
とから組み合わされて成っている。ｉａ＋＋定サイクす
ＭおよびＭ′の上うに、測定サイクルＭ′　も補償期１
？Ｊｌによって始まる。ｉｌｌ＋定サイクすＭ′の第１
の半部は、時間区間■および■における積分値し　　　
およびＵｇ（〜１）がメモリ２３およびｇ（Ｖｌ） ２４に入力された時、自動的に実現され、かつ測定サイ
クルＭ＊の第２の半部は、次の測定サイクルＭ′の時間
区間■′および■′における積分値しｇ（Ｉｆ・）およ
びＵｇ（ＩＶ’）がメモリ２１および２２に人力された
時、自動的に実現される。既述の仕方においてこれら４
つの記憶された標本値の差形成によって、測定サイクル
Ｍ＊に対しても有効信号値ＵＮが形成される。このよう
にして、磁界の各々の半周期の後、導管ｌにおける流量
に対する効果的な測定値を取り出すことが出来る。

第２図に種々に示されている、測定サイクルの時間区間
を設定するために、次の点を説明しておく： 流量測定計の所定の構成に対して、各々の周期における
立ち上がり過渡振動時間Ｅ１およびＥ２の持続時間Ｔ、
が決められる。その際補償期間の持続時間ＴＫも、補償
回路の調整ループの最小時定数によってオーダが前以て
決められる。従って測定サイクルＭの全体の持続時間の
うち立ち上がり過渡振動時間区間■および■および補償
時間区間Ｉおよび■は、その持続時間に関してもはや自
由に選択可能でない。これら時間区間は、信号観察およ
び流量測定のために利用することが出来ない“デッドタ
イム”である。従って測定サイクルＭにおけるデッドタ
イム全体ＴＸは、固定的に前以て決められておりかつ次
の値を有する： Ｔ　　＝　Ｔ　、　＋　Ｔ　■＋　Ｔ　ｙ　＋　Ｔ　　
〜Ｉこれに対して標本化および積分期間■、■、■およ
び■は、自由に選択可能である。既述の実施例では、ず
ぺての積分期間は同じ持続時間Ｔ６を在ずろ・ ′ｒＨ−ＴＩ’ｌ’　＝　Ｔ■＝　Ｔｂｍ　＝　Ｔｉこ
のことは、最適である。その理由は、その場合相応に積
分された信号電圧は同じ重みで測定に係わってくるから
である。

従って、最適な積分時間Ｔ　を雑音抑圧に関して求める
ことか、重要である。

信号観察および流量測定のために利用可能な全体の時間
ＴＮは、各々の測定サイクルＭにおいて４つの巨木化お
よび積分期間の和に等しいＴＮ−Ｔ■＋Ｔ■＋Ｔ■＋Ｔ
■＝４・Ｔ１更に最適値を定めるために、スペクトル雑
音電圧密度は、磁界周波数の根に反比例することが、仮
定される（例えば半導体におけるＩ／ｆ−雑音が参考に
なる）。更に、雑音信号は係数に相応して比ＴＮ／Ｔ、
が上昇するに従って低下することが、周知である。

従って結果として生じる雑音電圧を最小限にするために
、次の関数の最小値 を求めることが出来る。

分析により、この関数がその最小値を ＴＮ＝Ｔ　Ｘ において有することか、認められる。即ち、全体の積分
時間は、信号観察のために利用出来ない全体の時間と同
じ長さを育しているはずである。

別の理由から、磁界切換周波数を出来るだけ高く選択し
たい場合があるが、その場合でも雑音信号抑圧の最適値
から余り離れないようにしたい。第３図には、関数ｆ（
ＴＮ）の相対的な経過が図示されている。全体の積分時
間は、結果的に生じる雑音電圧が１０％以上高められる
ことなく、おおよそ次の領域 Ｔ　　＝　０．４Ｔ　ｘ−１，ＯＴ　ｘに選択すること
が出来ることが解る。

第４図の信号波形図Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅは、西独間特許
第２７４４８４５号明細書に記載されているような、磁
気誘導形流量測定装置が磁界の加わらない時相によって
作動される時、第１図の同じ記号が付されている回路点
に発生する信号の時間的な経過を示している。第４図に
示されている記号および値が、第２図の記号および値と
一致する場合には、それらは同じ意味を有する。それ故
詳細な説明は繰り返さない。

第２図の電圧波形図ＦおよびＧは、第４図には簡単にす
るために省略されている。その理由は、磁界の別の時間
的な経過に関して測定サイクル部分の時間的な位置のみ
が重要だからである第４図の方法の、第２図の方法に対
する重要な差異は、制御信号Ａの別の時間的な経過によ
って得られる磁界Ｈが別の時間的な経過を辿ることにあ
る（波形図Ｅ）。制御信号Ａは、３つの異なった値＋１
．０１−１をとることが出来、かつコイル制御回路５は
、コイル電流■も、それに応じて磁界Ｈも制御信号Ａに
依存して３つの値を取るように構成されており、その際
次の対応関係が成り立つ： 制御信号Ａ　　コイル電流Ｔ　　磁界Ｈ＋１　　　　　
　　＋１゜　　　　　＋ＨＩｎ−１−ＩＩｌｌ−Ｈ。

磁界周期Ｐは、この場合も２つの半周期ＨＰ１およびＨ
Ｆ２に分割されている。制御信号Ａは、信号値＋１を半
周期ＨＰＩの第１の部分Ｈ１においてのみ取り、−男手
周期ＨＰＩの残りの部分Ｒ１において信号値０を有する
。第２の半周期ＨＰ　２の第１の部分Ｈ２において、制
御信号Ａは、信号値−■を取り、かつ半周期ＨＰ２の残
りの部分において制御信号は再び信号値０を有する。

従って第１の半周期ＨＰＩにおいて、磁界Ｉ］か値＋１
１　　をとるアクティブな時相ＨＩがあり、かつそれに
続く、磁界ト■が値Ｏを取る磁界の加イっらない時相Ｒ
１がある。第２の半周ＪＣＩＪ　Ｉイ２において、磁界
Ｉ］が反対の極性の値−１夏　　をとるアクティブな時
相Ｈ２、および磁界Ｉ−１が値０を取る、引き続く磁界
の加わらない時相Ｒ２がある。勿論同じ過程は、次の周
期Ｐ′および引き続く各々の周期において繰り返される
。

制御信号Ｂ、Ｃおよび測定サイクルＭの相応の時間区間
は、これら磁界時相に関連して次の時間的な位置を有す
る： 制御パルスＢと一致する補償期間Ｉは、磁界の加わらな
い時相Ｒ１第１の部分にある。

制御パルスＣと一致する補正標本期間■は、補償期間Ｉ
に続いて同じく磁界の加わらない時相ｒ（１にある。

同じく制御信号Ｃと一致する測定信号標本期間■は、磁
界Ｉ（がその一定の値−Ｈに達するアクティブな時相ト
【２の部分にある。

ｈｌｉ償期間■は、磁界の加わらない時相Ｒ２の第１の
部分にある。

補正標本期間■は、補償期間Ｖに続いて同様磁界の加わ
らない時相Ｒ２にある。

測定信号標本期間■は、次の周期Ｐ′のアクティブな時
相ト■１′にある。

評価電子装置２０における補償電圧Ｕ、の形成および記
憶並びに電圧ｖ−Ｕ　ｇの標本化および積分、積分値の
記憶および記憶された積分値の差の形成は、第２図の信
号波形図に基いて既に説明したのとまさに同じ仕方にお
いて行われる。同じことは、既述の、積分時間の最適な
設定に対する規則にも当てはまる。

しかし既述の方法に対して次の差異がある：補償電圧Ｕ
Ｋの形成および記憶がここでは磁界の加わらない時相に
おいて行われるので、記憶された補償電圧値は測定電圧
成分を含んでいない。それ故評価電子装置２０の出力側
において得られるそれぞれの有効信号値ＵＮは、第２図
の方法における４つの標本化された測定電圧値の和に代
イつって、２つの標本化された測定電圧値の和に相応す
る。

しかしこの差異を除けば、第４図の方法によって、第１
図の方法の場合と同じ有利な作用が実現される。

第５図は、第１図の流量測定装置とは次の点でのみ異な
っている流量測定装置の変形実施例を示す。即ち積分器
Ｉ６の代わりに補償信号ＩＯの標本化および記憶回路Ｉ
２と同じ構成および同じ動作方法を有することが出来る
標本化および記憶回路３０が設けられていることである
。標本化および記憶回路３０は、スイッチ３１、抵抗３
２および蓄積コンデンサ３３を含んでいる。スイッチ３
Ｉは、制御回路６の出力側６Ｃから送出される制御信号
Ｃによって操作される。第１図の実施例において制御回
路６の出力側６ｄにおいて送出されるリセットパルスＤ
は、第５図の実施例においては必要ない。第５図の装置
の残りの構成部分およびその機能は、第１図の実施例と
比べて変わっていないので、第２図および第４図の信号
波形図が基本的に第５図に対しても該当する。

スイッチ３Ｉの閉成によって規定されるその都度の標本
期間の期間中、増幅器９の出力電圧ｖ−Ｕ　が標本化さ
れかつ蓄積コンデンサ３３に記憶され、その際標本期間
中に発生する電圧ｖ−Ｕ　の変動は、ＲＣ素子３２．３
３の積分作用によって平均化される。迅速な用途の場合
、勿論抵抗３２を省略することが出来る。各々の標本期
間の終了後、標本化および記憶回路３０の出力側におい
て標本値が取り出される。測定信号標本期間役得られる
２つの新しい標本値は、第１図の装置の場合に得られる
積分値と同じ仕方において評価電子装置２０のメモリ２
１ないし２４に入力され、かつ各々の測定信号標本期間
の終了の後、記憶された標本値の差が既述の方法におい
て減算回路２５．２６．２７によって形成されて、これ
により有効信号値ＵＮが得られる。標本値がそれ以前に
ＡＤ変換されていれば、勿論このことをマイクロプロセ
ッサによって実施することが出来る。

標本化および記憶回路３０は、ＲＣ素子３２．３３の積
分作用にも拘わらず第１図の積分器Ｉ６の意味における
積分器を形成するのではないことに注目すべきである。

標本化および記憶回路３０は、各々の標本過程の前に所
定の出発状態にリセットされないので、この回路は、標
本化された信号電圧ｖ−Ｕ　の積分を実施せず、かつ従
って各々の標本期間の終わりに得られる標本値は、同じ
信号電圧において積分器Ｉ６において得られるはずの積
分値とは異なってＬする。

第１図の流出測定装置における積分によって得られる、
雑音信号の抑圧は最適であるが、第５図において適用さ
れる簡単な信号標本化においても、西独間特許第３１３
２４７１号明細書および西独間特許第２７４４８４５号
明細書から公知である方法に比べて著しい改良が実施さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法を実施するための装置のブロッ
ク回路図であり、第２図は、磁界の加わらない時相のな
い磁気誘導形流量測定が実施される時の、第１図の装置
の種々の回路点に生ずる信号の波形図であり、第３図は
、積分時間の最適な設定を説明する信号波形図であり、
第４図は、磁界の加わらない時相がある磁気誘尊影流量
測定が実施される時の、第１図の装置の種々の回路点に
生ずる信号の波形図であり、第５図は、第１図の装置の
変形実施例のブロック回路図である。 ｌ・・・導管、２・・・磁界コイル、３．４・・・電極
、５・・・コイル制御回路、６・・・制御回路、７・・
・差動増幅器、８・・・加算回路、９・・・増幅器、１
０・・・補償回路、１２・・・標本化および記憶回路、
１６・・・積分器、２０・・・評価電子回路、２１，２
２，２３．２４・・・メモリ、２８・・・評価制御部−
一一−Ｉ°−一一一一 ＦＩＧ、３ 有効な領域 ＦＩＧ、４ 一一一一−Ｎ”−一 手続補正書（方式） 昭和６２年２　月１０日 １、テ許庁艮官殿 １、事件の表示　　昭和６１年特許願第２５０９４５号
２・発ＩＵ７の名称 電極回路における障害電圧の補償方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名　称　　フローチック・アクチェンゲゼルシャフト４
、代理人 昭和　６２年　１　月　２７日　　　（発送日）別紙の
通り

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、磁界が連続する半周期において交互に反対の極性の
   値を有しかつ信号電圧を各々の半周期において測定信号
   −標本化期間の間標本化しかつ磁界の反対の極性の値に
   おいて得られた、その都度２つの信号値の差を形成する
   ことによって、有効信号を取り出し、かつ同じ半周期内
   の各々の測定信号−標本化期間に続く補償期間において
   信号電圧の標本化および記憶によって信号電圧に反対方
   向に重畳される補償電圧を発生し、該補償電圧が補償期
   間内の信号電圧を値０に補償しかつ次の補償期間まで維
   持する、周期的に極性が交番する直流磁界を用いた磁気
   −誘導形流量測定における電極回路における障害電圧の
   補償方法において、 ａ）各々の測定信号−標本化期間における信号電圧の標
   本化によって得られた信号値を記憶し、 ｂ）同じ半周期内の各々の補償期間に続く補正−標本化
   期間において信号電圧を新たに標本化しかつこれにより
   得られた信号値を記憶し、 ｃ）異なった半周期における２つの補償期間の間におい
   てその都度得られた、記憶された信号値の差を形成し、 ｄ）このようにして得られた、その都度２つの差値の差
   を、有効信号を取り出すために形成することを特徴とす
   る電極回路における障害電圧の補償方法。 ２、信号電圧を各々の標本化期間の持続時間にわたって
   積分しかつ積分によって得られた積分値を信号値として
   記憶する特許請求の範囲第１項記載の電極回路における
   障害電圧の補償方法。 ３、すべての積分期間は相互に実質的に同じ大きさであ
   る特許請求の範囲第２項記載の電極回路における障害電
   圧の補償方法。 ４、各々の磁界周期において積分期間の全体の持続時間
   の、残りの期間の全体の持続時間に対する比は、約０．
   ４ないし１．０の領域にある特許請求の範囲第２項また
   は第３項記載の電極回路における障害電圧の補償方法。 ５、各々の磁界周期において積分期間の全体の持続時間
   は、残りの期間の全体の持続時間に実質的に等しい特許
   請求の範囲第５項記載の電極回路における障害電圧の補
   償方法。