JPS63256824A

JPS63256824A - 電磁流量計

Info

Publication number: JPS63256824A
Application number: JP9127487A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Matsunaga; 松永　義則; Shigeru Goto; 茂後藤
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1987-04-14
Filing date: 1987-04-14
Publication date: 1988-10-24
Anticipated expiration: 2009-01-12
Also published as: JPH063382B2

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】く産業上の利用分野〉本発明は、磁場を被測定流体に印加しその流分を３＋１
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■ｎ１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す
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＝１ス
トに出来る。（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１１１点の安定
な′ＩＦｉ磁流量計が１ｑ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、特に流速が大
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遅く
なる欠点を有している。

そこで、特願昭６０−１９７１６８号（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提
案されている。

そして、この複合磁場の印加の６とに測定流体を流すと
２つの周波数を含む信号電圧が発生する。

この信号電圧を商用周波数に繕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
加算して出力す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周波側はスラ
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
数も大きくとることになる。

この場合に、スラリーノイズとは無関係の微分状のノイ
ズが混入すると低周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、長期的には安定するが
大きな時定数で決まるかなりのｌｌｌｌ間のあいだゼロ
点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１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するハイ
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１０調する第２復調手段と、この第２復調手段の出
力を低域濾波する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締的に合成する加
算手段と、信号電圧に含まれるノイズを検出しこのノイ
ズに関連して第１周波数を変更するノイズ判別手段とを
具備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。１１ａ１ｉ１ｂは信
ＩＪ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
１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Ｒｔを介してコモンＣＯＭに接続されると共に
増幅器Ｑ＋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ＥｓがスイッチＳ　Ｗ　２とＳ　Ｗ　）の直列回路
とこれに並列に接続されたスイッチＳＷ４とＳ　Ｗ　５
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ＳＷ２、ＳＷ３の接続点とスイッチＳＷａ、ＳＷ５
の接続点にそれぞれ接続される。タイミングｋｉ　号Ｓ
　Ｉ　＋　８２　＊　８３はそれぞれスイッチＳＷ＋　
、ＳＷ２　とｓＷｓ　、ＳＷ３　とＳｌ＃４（７）Ｆｉ
ｎを制ｉ　する。このようにして、例えば低周波の周波
数が６．２５１−１ｚ１高周波の周波数が２００　Ｈｚ
の複合された励磁電流を得ることができる。

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
４８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　ｅ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に印加されで
いる。

また、結合点１５における信ｇ電圧はスイッチＳ　Ｗ　
ａ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．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　、Ｓり、ＳＩｏで開
閉される。低１１１＆！！波器１６は大さな時定数をも
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で加口される。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ＶＬとハイパスフィルタ２０の出力電圧１１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回路２４に入力され
る。ノイズ弁別回路２４は低周波側の低域−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周波数変更信Ｑ　Ｓ、を出力し、こ
れによりタイミング回路１８からの例えばタイミング信
号Ｓ＋を変更する。

このノイズ弁別回路２４は比較器Ｑ６、比較器Ｑ７、オ
アゲートＱｅで構成されている。低域濾波器１６の出力
は入力の一端に基準電圧Ｅ２が印加された比較器Ｑ６と
入力の一端に基準電圧Ｅ３が印加された比較器Ｑ７の各
入力の他端に印加され、その各出力はオアグー８０日の
各入力に印加されている。オアゲートＱｅの出力は周波
数変更信号Ｓｔとして出力される。

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

タイミング信号Ｓ１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Ｅ。

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〈口））と
８３（第２図くハ））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　４が
交互にオンとされるので、第２図（ニ）に示すような低
周波（周Ｉｎ　：　２　Ｔ　）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における信号電圧は第２図（ホ）。

（へ）に示ずタイミング信号Ｓ７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１ｑ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１９の出力側に得られる
。

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Ｓｇ、ＳＩ。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（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Ｂ　Ｑ　５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。

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ｂＩＡｉｌ！波器１６はそ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。そこで、ノイズ弁別回路２４でこれを検出する
。

周波数変更信号Ｓｆはスラリーノイズが基準電圧Ｅ２　
、Ｅ３を越える大きさのときは例えばハイレベルの信号
を出してタイミング回路１８からのタイミング信号Ｓ、
の周波数を大きな値に設定し、スラリーノイズが基準電
圧Ｅ２、Ｅコを越えないときはローレベルの信号を出し
てタイミング回路１８からのタイミング信号ＳＩの周波
数を小さな値に設定するスラリーノイズが小さい場合は、２周波のうちの高周波
側の周波数を例えば２５Ｈｚ程度に低くするので、たと
え微分ノイズによる変動があってもこれに起因するゼロ
点のゆっくりした変動を小さく抑えることかでき、しか
もスラリーノイズはもとちと小さいので高周波側も低周
波側にもその影響は現れない。

一方、スラリーノイズが大きい場合には、２周波のうち
の高周波の周波数を例えば２００　Ｈｚ程度に高くする
ので、高周波側はスラリーノイズの周波数帯域から離れ
、その影響を受けがたい。一方、低周波側は大きな時定
数を持つローパスフィルタを介して出力されるので、ス
ラリーノイズの影響は現れない。また、周波数を高くす
ると高周波側の微分ノイズによるゼロ点の変動は大きく
なるがスラリーノイズが大きく出ているときは流体の流
量も大きい状態なので、微分ノイズによりゼロ点がゼロ
を中心に大き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得られる。また、
低周波側は大きなローパスフィルタのために微分ノイズ
の影響は出力に現れない。

従って、スラリーノイズの大きさに依存して高周波側の
周波数を変更することにより、実質的にスラリーノイズ
にも微分ノイズにも影響を受けない２周波励磁形の電磁
流量計を得ることができる。

なお、以上のノイズ判別回路の入力信号は低周波側だけ
でなく、高周波側或いは加締後の出力のいずれでも良い
。また、ノイズ判別回路はノイズの大きさを判別するこ
とにより周波数変更信号を出力したが、ノイズの変化を
検出づるようにしても食い。さらに、これ等の回路はマ
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〉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、２周波のうちの高周波側の周波数をスラリーノイ
ズに関連して変更するようにしたので、スラリーノイズ
にも微分ノイズにも影響されず安定なゼロ点をもつ電磁
流量計、とすることができる。

【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
６．１７・・・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・・・ノイズ弁別回路
、Ｓｆ・・・周波数変更信号、

Claims

【特許請求の範囲】

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するハイパスフ
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
力を低域濾波する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、前記信号電圧に含まれるノイズを検
出しこのノイズに関連して前記第１周波数を変更するノ
イズ弁別手段とを具備することを特徴とする電磁流量計
。