JPS63255619A - 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】 ・て産業上の利用分野〉 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が計に関づる。

〈従来の技術〉 工業用の電磁流量側は従来がら商用電源を用いて励磁す
る商用周波め励磁方式が採用されできた。

商用周波の励磁方式は、（イ）応答速度が早く低コス１
〜に出来る。（ロ）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（
以下、フローノイズという）の影響を受（ブがたい、と
いう利点があるが、稼動状態で比較的に長期２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ゼロ点の安定な
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は易く、特に流速が犬になるとこ
の影響が顕著になる。Ｊ、た、フローノイズの影響を杆
式するためにダンピングをかけると応答が遅くなる欠点
を有している。

そこで、特願昭６０〜１９７１６８月（発明の名称：電
磁流量計）で提案されているように商用周波数の励磁電
流成分とこれより低い周波数の励磁電流成分を励磁コイ
ルに同時に流して複合磁場を形成する複合励磁方式がノ
に案されている。

そして、この複合磁場の印加のもとに測定流体を流すと
２つの周波数を含む信号電ｈ−が発生する。

この信＠電圧を商用周波数に基づいて弁別した高周波の
信号電圧と低い周波数に基づいて弁別した低周波の信号
電圧をそれぞれ大きな時定数を持つローパスフィルタと
ハイパスフィルタを介して出力し、更にこれらの出力を
加算して出力づ゛ることにより高い周波数での励磁方式
と低い周波数の励磁方式の各々の利点を持つ出力を得て
いる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、この様な電磁流量計では低週波側はスラ
リーノイズの影響を低減させるためにローパスフィルタ
の時定数を大きくとる必要があり、これに伴なって出力
の応答をスムーズにするためにハイパスフィルタの時定
数も大ぎくとることになる。

この場合に、スラリーノイズとは無関係の微分状のノイ
ズが混入すると低週波側は大きな時定数のためにその影
響が出力に現れないが、高周波側は大きい時定数のため
にこの微分ノイズの影響を受け、長期的には安定覆るが
大ぎな時定数で決まるかなりの期間のあいだ出力が変動
するという問題がある。

・く問題点を解決するための手段〉 この発明は、以上の問題点を解決するため、第７周波数
とこれより低い第２周波数の２つの貨なった周波数を有
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、この第
１復調手段の出力を高域浦波し時定数の変更可能なハイ
パスフィルタと、信号電圧を第２周波数に基づいて弁別
して復調する第２復調手段と、この第２復調手段の出力
を低域濾波し時定数の変更可能なローパスフィルタと、
ハイパスフィルタとローパスフィルタとの各出力を加算
的に合成づる加算手段ど、第２復調手段の出力を検出し
この出力の大きざに対応してハイパスフィルタとローパ
スフィルタの時定数を変更する時定数信号を出力するノ
イズ弁別手段と、この時定数信号によりハイパスフィル
タとローパスフィルタの時定数を変更するようにしたも
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１ｊ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、１１ｂは
信号電圧を検出器るだめの電極である。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Ｉｔ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（十）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δ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Ｓ　Ｗ　３の直列回路とこ
れに並列に接続されたスイッチＳ　Ｗ　４とＳＷ５の直
列回路を介して印加される。励磁コイル１２はスイッチ
Ｓ　Ｗ２　’ｔ　’ｓ　Ｗ：ｌの接続点とスイッチＳＷ
４、Ｓ　Ｗ　５の接続点にそれぞれ接続される。タイミ
ング信号Ｓ１．Ｓ２　、Ｓ３はそれぞれスイッチＳＷ１
、ＳＷ２どＳ　Ｗ５　、　Ｓ　Ｗ３とＳＷａの開閉を制
御する。

一方、信号電圧は電極１１ａ、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　７を介して、或いは反転増
幅器Ｑ３とスイッチＳ　Ｗ　ｓの直列回路を介してそれ
ぞれ小さな時定数をもつ低域濾波器１６に印加されてい
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
列回路を介してそれぞれ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ＳＷ７　、ＳＷａ　、
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Ｓｙ　、　＄８．８９．８＋　ｏで
開閉される。低域濾波器１６は大ぎな時定数をもつロー
パスフィルタ１９を介して、低域濾波器１７の出力は可
変利得増幅器Ｑ５とハイパスフィルタ２０の直列回路を
介してそれぞれ加算点２１で加算される。ローパスフィ
ルタ１９は可変抵抗器ＶＲＩとコンデンザＣ畜で構成さ
れ、ハイパスフィルタ２０は可変抵抗器Ｖ　Ｒ２とコン
デンサＣ２でそれぞれ構成されている。さらに、加算点
２１での加算出力はローパスフィルタ２２を介して出力
端２３に流量に比例した信号電圧として出力される。

なお、可変増幅器Ｑ５はローパスフィルタ１９の出力電
圧Ｖしとハイパスフィルタ２０の出力電圧Ｖ　Ｈの大き
さが等しくなるように調節するためのものである。

低域濾波器１６の出力はノイズ弁別器２４に入力される
。ノイズ弁別器２４は低周波側の低域濾波器１６の出力
に現れるスラリーノイズなどのノイズを検出してその大
きさに対応した時定数信号ＳＴを出力し、これによりロ
ーパスフィルタ１９及びハイパスフィルタ２０の可変抵
抗器Ｖ　Ｒ＋　とＶ　Ｒ２を可変する。時定数信号ＳＴ
はノイズが大きいときは可変抵抗器Ｖ　Ｒ＋　とＶＲ２
の抵抗値を大ぎくしてローパスフィルタ１９どハイパス
フィルタ２０の時定数を大きくする。ノイズが小さいと
きはこれと逆になる。

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

タイミング信号ＳＩは第２図（イ）で示すようにオン／
オフを繰返し、これにＪ：り基準電圧Ｅ１の増幅器Ｑ、
の非反転入力端（十〉への印加が制御される。一方、タ
イミング化＠Ｓ２　（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ＳＷ３とＳＷａが交互にＡンとされる
ので、第２図（ニ）に示すような低周波（周期：２丁）
と高周波（周期：２ｔ）とが複合された励磁電流Ｉｔが
流れる。

結合点１５における信＠電圧は第２図（ホ）。

（へ）に示すタイミング信号８７と８８でサンプリング
されるので、第２図（ト）に示す電圧がスイッチＳ　Ｗ
　７の出力側に得られる。これを低域濾波器１６で平滑
した電圧がローパスフィルタ１つの出力側に得られる。

更に、結合点１５におＧプる信号電圧は第２図（チ）、
（す）で示すタイミングでタイミング信号Ｓ　９　、Ｓ
　＋　ｏによりサンプリングされるので、スイッチＳ　
Ｗ　９の出力側には第２図（ヌ）で示す信号電圧が出力
され、この信号電圧は可変利得増幅器Ｑ５でその大きさ
が調節されてハイパスフィルタ１９を介して加算点２１
に出力される。

加算点２１で加算された各信号電圧はローパスフィルタ
２２で平滑されて出力端２３に出力される。

また、スラリーノイズとほぼ同じ周波数帯域をもつ低周
波側の低域濾波器１Ｇはぞの時定数が小さく選んである
ので、その出力端には例えばスラリーノイズがあれば現
れる。これをノイズ弁別器２４で検出し、ノイズが大き
い場合には時定数信号ＳＴにより可変抵抗器ＶＲＩＸＶ
Ｒ２の値を大きくする。

スラリーノイズが小さい場合は、たとえ微分状のノイズ
が混入してもハイパスフィルタ２ｏの小さい時定数で決
まる短い時間で安定する。一方、スラリーノイズは小さ
いのでローパスフィルタ１９の時定数は小さくても出力
に与える影響は少ない。従って、出力端２３に得られる
これ等を合成した出力は安定となる。

一方、スラリーノイズが大きい場合には、ローパスフィ
ルタ１９どハイパスフィルタ２０の時定数が大きいので
、低周波側はローパスフィルタ１９の大ぎな時定数のた
めにたとえ微分状のノイズが混入しても加算点２１には
その影響が現れない。

高周波側はハイパスフィルタ２０の大きな時定数のため
に微分状のノイズが混入すると安定Ｊるまでにこの大き
な時定数で決まる時間のあいだゼロ点が変動するが、ス
ラリーノイズが大きいときは流体がかなり流れていると
きであるので、微分ノイズによりゼロ点がこのようにゼ
ロを中心に大ぎな時定数で決まる時間のあいだ変動して
もこのゼロ点の変動は大きな流量指示値によりマスクさ
れしかも時間と共に平均化されて実質的に誤差にならず
、加算点２１には実質的に安定な出力が１９られる。従
って、出力端２３にｙノられるこれ等を合成した出力は
安定となる。

なお、以上の時定数の変更はアナログ的に実行したが、
これを例えばステップ的に切り替えるようにしても良く
、またマイクロコンピュータを用いてソフト的に実現し
ても良い。

〈発明の効果ン・ 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、スラリーノイズの大きさに対応してハイパスフィ
ルタとローパスフィルタの時定数を切り替えるようにし
たので、微分状のノイズが混入しても２周波励磁におい
ても安定な出力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実施例を示づブロック図、第２図は
第１図における実施例の各部の波形を示す波形図である
。 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・・・ローパスフィルタ、２０・・・ハイパスフ
ィルタ、２１・・・加算点、２４・・・ノイズ弁別器、
Ｓｒ・・・時定数信号、ＶＲＩ、ＶＲ２・・・可変抵抗
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、この第１復調手段の出力を高域濾波し時定数の変更
   可能なハイパスフィルタと、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、この
   第２復調手段の出力を低域濾波し時定数の変更可能なロ
   ーパスフィルタと、前記ハイパスフィルタと前記ローパ
   スフィルタとの各出力を加算的に合成する加算手段と、
   前記第２復調手段の出力を検出しこの出力の大きさに対
   応して前記ハイパスフィルタと前記ローパスフィルタの
   時定数を変更する時定数信号を出力するノイズ弁別手段
   と、この時定数信号により前記ハイパスフィルタと前記
   ローパスフィルタの時定数を変更するようにしたことを
   特徴とする電磁流量計。