JPS63255618A - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、磁場を被測定流体に印加しその流量を測定す
る電磁流量計に係り、特にその励磁方式とこれに伴なう
信号処理方式を改良した電磁流量側に関する。

〈従来の技術〉 工業用の電磁流量計は従来から商用電源を用いて励磁づ
る商用周波の励磁方式が採用されてきた。

商用周波の励磁方式は、（イ）応答速度が早く低コス１
へに出来る。く口）スラリ性の流体や低導電率の流体で
発生する流速と共に増加する低周波のランダムノイズく
以下、フローノイズという）の影響を受けがたい、とい
う利点があるが、稼動状態で比較的に長期１例えば１日
程度の間、放置しておくとゼロ点が変動するという欠点
がある。

このため、商用周波の１／２．あるいはこれ以下の低周
波で励磁する低周波励磁方式が採用されるようになった
。

低周波励磁方式にすると周知のようにピロ点の安定な電
磁流量計が得られる利点がある。しかし。

励磁周波数が低いのでフローノイズの周波数と近接し、
このためフローノイズの影響を受（プ易く。

特に流速が人になるとこの影響が顕著になる。また、フ
ローノイズの影響を軽減するためにダンピングをかける
と応答が咥くなる欠点を有している。

〈発明が解決しようとする問題点〉 従って、いずれの方式にしてもゼロ点が安定でかつフロ
ーノイズの影響も受けがたい電磁流量計を得ることがで
きないという問題がある。

〈問題点を解決するための手段〉 この発明は、この問題点を解決づるために第１周波数と
これより低い第２周波数の２つの異なった周波数を有す
る磁場を供給する励磁手段と、この励磁手段により励磁
され流ψに対応して発生する信号電圧を前記第１周波数
に基づいて弁別して出力する第１復調手段と、信号電圧
を第２周波数に基づいて弁別して復調する＠２復調手段
と、第１復調手段と第２復調手段との各出力を所定の比
率で加算的に合成する結合手段と、第１復調手段あるい
は第２復調手段の出力に含よれるノイズを検出して結合
手段の結合度をノイズに関連して変更するノイズ判別手
段とを具備するようにしだものである。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例について図面に基づいて説明する
。第１図は本発明の１実施例を示すブロック図である。

１０は電磁流量計の検出器の導管であり、絶縁性のライ
ニングがその内面に施されている。１１ａ、ｊｌｂは信
号電圧を検出するための電極である。１２は励磁コイル
であり、これによって発生した磁場が被測定流体に印加
される。励磁コイル１２には、励磁回路１３から励磁電
流Ｉｆが供給されている。

励磁回路１３は次のように構成されている。基準電圧Ｅ
＋はスイッチＳ　Ｗ　＋を介して増幅器Ｑ１の非反転入
力端（＋）に印加され、その出力端はトランジスタＱ２
のベースに接続されている。トランジスタＱ２のエミッ
タは抵抗Ｒｆを介してコモンＣＯＭに接続されると共に
増幅器Ｑ１の反転入力端（−）に接続されている。コモ
ンＣＯＭとトランジスタＱ２のコレクタとの間には励磁
電圧［ＳがスイッチＳＷ２とＳＷ３の直列回路とこれに
並列に接続されたスイッチＳ　Ｗ　ａとＳ　Ｗ　５の直
列回路を介して印加される。励磁］イル１２はスイッチ
ＳＷ２、ＳＷ３の接続点とスイッチＳ　Ｗ　、１、Ｓ　
Ｗ　５の接続点にそれぞれ接続される。タイミング信号
Ｓ＋　、Ｓ２　、Ｓ３はそれぞれスイッチＳＷ＋　、Ｓ
Ｗ２とＳＷ５．ＳＷ３どＳＷ４の間開を制御する。

一方、信号電圧は電極１１８，１１ｂで検出され、前置
増幅器１４に出力される。前置増幅器１４でコモンモー
ド電圧の除去とインピーダンス変換がなされその出力端
を介して結合点１５に出力される。結合点１５における
信号電圧はスイッチＳ　Ｗ　ｖを介して、或いは反転増
幅器Ｑ３とスイッチＳＷ８の直列回路を介して小さな時
定数をｂつ低域濾波器１６に印加されでいる。

また、結合点１５における信号電圧はスイッチＳＷ９を
介して、或いは反転増幅器Ｑ４とスイッチＳＷ＋ｏの直
列回路を介して小さな時定数をもつ低域濾波器１７に印
加されている。スイッチＳＷ？　、ＳＷｓ　、ＳＷ９　
、ＳＷ＋　ｏはそれぞれタイミング回路１８からのタイ
ミング信号Ｓ７．Ｓｓ　。

Ｓ９、Ｓ１ｏで間開される。低域濾波器１６の出力と低
域濾波器１７の出力はそれぞれ結合回路１９に出力され
る。

結合回路１９は低域濾波器１６と１７との比率加痺をし
て出力端子２０に出力する。結合回路１９は電圧／パル
スデユティ変換器Ｖ／Ｄ、ＦＥＴなどで構成されたスイ
ッチＳＷ＋＋　とＳＷ＋２、及び加算器Ｑ６で構成され
ている。スイッチＳＷ０．と５ＷＩ２の一端には低域濾
波器１６ど１７の出力が印加され、スイッチＳＷ＋＋と
ＳＷ＋２のゲートには電圧／パルスデユティ変換器Ｖ／
Ｄの出力が印加されている。スイッチＳＷ＋＋と５Ｗ１
２の他端はそれぞれ加算器Ｑ６の入力＠（＋）、（＋）
に接続され、その出力端は出力端子２０に接続される。

一方、低域濾波器１６の出力と低域濾波器１７の出力は
ノイズ判別回路２１に入力され、その出力は電圧／パル
スデユティ変換器Ｖ／Ｄに入力されでいる。ノイズ判別
回路２１は減舜器Ｑ７、微分器Ｑ８、及び整流器Ｑ９で
構成され、減算器Ｑ７の入力端には低域濾波器１６の出
力と低域濾波器１７の出力が入力されてこれらの差が減
算器Ｑ７で演算される。その出力は微分器Ｑ９で微分さ
れてその変化率が検出されてこれを整流器Ｑ９で整流し
て直流信号として電圧／パルスデユティ変換器Ｖ／Ｄに
出力される。

次に、第１図に示す電磁流量計の動作につき第２図に示
ず波形図を参照し−て説明する。

タイミング信号Ｓ、は第２図（イ）で示すようにオン／
オフを繰返し、これにより基準電圧「１の増幅器Ｑ１の
非反転入力端（＋）への印加が制御される。一方、タイ
ミング信号８２　　（第２図（ロ））と８３　　＜第２
図（ハ））により低周波でスイッチＳ　Ｗ　２とＳＷ５
、およびスイッチＳ　Ｗ　３とＳ　Ｗ　ａが交亙にオン
とされるので、第２図（ニ）に示づような低周波（周期
：２ｔ）と高周波（周期：２丁）とが複合された励磁電
流［ｆが流れる。

結合点１５における信号電圧は第２図（ホ）。

（へ）に示すタイミング信号Ｓ７とＳ８でリーンブリン
グされるので、第２図（ト）に示す電圧がスイッチ−８
Ｗ７の出力側に得られる。これを低域濾波器１６で平滑
した電圧Ｖしが結合回路１９に出力される。

更に、結合点１５における信号電圧は第２図（チ）、（
す）で示すタイミングでタイミング信号Ｓ９　、Ｓｔ　
ｏによりサンプリングされるので、スイッチＳＷ９の出
力側には第２図くヌ）で示す１５１号電圧が出力され、
この信号電圧は電圧ＶＨとして結合回路２１に出力され
る。

フローノイズがあると低周波側の低域濾波器１６の出力
側にはフローノイズが現れるが、高周波側の低域式波器
１７の出力にはフローノイズと高周波の周波数帯域の相
違によりフローノイズは現れない。従って、ノイズ判別
回路２１の減算器Ｑ７は低域濾波器１Ｇと１７の出力の
減算を実行し、フローノイズに関連したノイズ電圧を出
力づ−る。

このノイズ電圧は微分器Ｑ８でその変化が演算され、整
流器Ｑ９で整流されてノイズの変化に応じた直流電圧と
して電圧／パルスデユティ変換器Ｖ／Ｄに入力される。

電圧／パルス変換器Ｖ／Ｄはノイズ電圧に応じたデユテ
ィパルスを相補的に動作するスイッチＳｗ＋　Ｉ　とＳ
Ｗ＋２に印加Ｊる。フローノイズが少ないときはスイッ
チ５ＷＩ２に対してＳＷ＋＋がオンとなっている割り合
いが多く、フローノイズが増えるにしたがってスイッチ
５ＷＩ２に対してＳＷ＋＋がオンとなっている割り合い
が少なくなるように動作する。

τ１−１τ１１をそれぞれスイッチＳＷ＋＋　と５Ｗ１
２のパルスデユティとし、結合回路１９の出力Ｖｏを式
で現すと次式のようになる。

Ｖｏ−ＴＬＶＩ−＋τ＋＋ＶＨ ただし、この場合にて［−１−τ１１の関係がある。

従って、フローノイズがない場合は、ノイズ判別回路２
１の出力であるノイズ電圧はなくスイッチＳＷ＋＋側が
オンになりつづけゼロ点の安定な低周波側の電圧【−が
出力端子２０に出力される。

フローノイズが大きい場合には、スイッチ５Ｗ１２がオ
ンになり続け、フローノイズに強い高周波側の電圧ＶＬ
が出力端子２０に出力される。

従って、フローノイズがこれらの中間の値の場合には高
周波側と低周波側の各々の利点が結合された出力となる
。

なお、第１図において、ノイズ判別回路２１の出力に代
えて電圧ＶＨを結合回路１９中の電圧／パルスデユティ
変換器Ｖ／Ｄに直接印加するようにしても良い。

このようにすると、τ）ｌ＝ＫＶｌ（（Ｋは定数）とな
り、フローノイズの少ない低流量域ではτ１−中１とな
りＶ。は安定性の良いＶＬとほぼ等しくなる。流量が増
加してフローノイズが増加するときにはフローノイズの
少ないＶ　Ｈか主体となるので、第１図に示す実施例と
同じ効果を得ることができる。

さらに、第１図に示づノイズ判別回路の出力と電圧Ｖ　
＋＋どを加算して結合回路１９中の電圧／パルスデユテ
ィ変換器Ｖ／Ｄに印加するようにして−１０＝ も良い。

また、以上の実施例の具体化に当たって、マイクロコン
ピュータを用いてソフト的に演算するようにしても良い
。

〈発明の効果〉 以上、実施例と共に具体的に説明したように本発明によ
れば、フローノイズの大きさに応じて低周波励磁と高周
波励磁の各出力の比率を変更するようにしたので、実質
的にゼロ点が安定でかつフローノイズにも強い電磁流量
計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１実施例を示すブロック図、第２図は
第１図における実施例の各部の波形を示ヴ波形図である
。 １０・・・導管、１２・・・励磁コイル、１３・・・励
磁回路、１４・・・前置増幅器、１５・・・結合点、１
Ｇ、１７・・・低域濾波器、１８・・・タ、イミング回
路、１９・・・結合回路、２１・・・ノイズ判別回路、
Ｅｓ・・・励磁電圧、Ｖ／Ｄ・・・電圧／パルスユテイ
変換器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１周波数とこれより低い第２周波数の２つの異なった
   周波数を有する磁場を供給する励磁手段と、この励磁手
   段により励磁され流量に対応して発生する信号電圧を前
   記第１周波数に基づいて弁別して出力する第１復調手段
   と、前記信号電圧を前記第２周波数に基づいて弁別して
   復調する第２復調手段と、前記第１復調手段と前記第２
   復調手段との各出力を所定の比率で加算的に合成する結
   合手段と、前記第１復調手段あるいは前記第２復調手段
   の出力に含よれるノイズを検出して前記結合手段の結合
   度を前記ノイズに関連して変更するノイズ判別手段とを
   具備したことを特徴とする電磁流量計。