KR20200011371A - Electronic flow meter - Google Patents

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KR20200011371A
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고이치 마마다
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Abstract

An object of the present invention is to accurately measure a flow rate and electrical conductivity of a fluid without making an electromagnetic flowmeter large. A signal generating circuit (11B) generates a square wave current of an alternating current having a constant amplitude [set current (Is)] at a preset signal frequency (fs) as a square wave signal (SG) and applies the square wave signal (SG) to electrodes (T1, T2) attached to a measuring pipe (2). An electrical conductivity detection circuit (11) detects the amplitude of a detection voltage (Vt) by sampling the detection voltage (Vt) detected from these T1 and T2.

Description

전자 유량계{ELECTRONIC FLOW METER}Electronic flow meter {ELECTRONIC FLOW METER}

본 발명은 유량 계측의 대상이 되는 유체의 전기 전도율을 계측하는 기능을 구비하는 전자 유량계에 관한 것이다.The present invention relates to an electromagnetic flowmeter having a function of measuring the electrical conductivity of a fluid to be measured by the flow rate.

측정관 내를 흐르는 유체의 유량을 계측하는 전자 유량계는, 유체가 측정관 내를 어느 정도 채우고 있는 것을 전제로 해서, 유체로부터 검출한 기전력에 기초하여 유량을 산출하고 있다. 따라서, 유체가 측정관 내를 채우고 있지 않는 경우, 산출한 유량이 정확한 값을 나타내고 있다고는 할 수 없다. 이 때문에, 전자 유량계에 따라서는, 유체가 측정관 내를 채우고 있지 않는, 이른바 빈 상태를 검출[공검지(空檢知)]하는 기능을 구비하고 있는 것이 있다.The electromagnetic flowmeter which measures the flow volume of the fluid which flows in a measurement tube calculates a flow volume based on the electromotive force detected from the fluid on the assumption that the fluid fills the inside of the measurement tube to some extent. Therefore, when the fluid does not fill the inside of the measuring tube, the calculated flow rate cannot be said to represent the correct value. For this reason, some electromagnetic flowmeters have a function of detecting (publicly detecting) a so-called empty state in which the fluid does not fill the inside of the measuring tube.

종래, 빈 상태를 검출하는 기술로서, 특허문헌 1에는, 유체의 임피던스와 전기 전도율의 관계에 기초하여 공검지하는 기술이 제안되어 있다. 도 14는 종래의 공검지를 도시한 회로도이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 특허문헌 1의 방식은, 유량 계측용의 전극(Ta, Tb)에 직류 전압을 인가하고, 얻어진 검출 전압(Vza, Vzb)을, 버퍼 증폭기(U1a, U1b)에서 안정화한 후, 컴퍼레이터(U2a, U2b)에서 기준 전압(Vsa, Vsb)과 비교하며, 얻어진 비교 결과(Sa, Sb)에 기초하여, 유체가 측정관 내를 채우고 있지 않는 빈 상태인지의 여부를 판정하고 있다.Conventionally, as a technique for detecting an empty state, Patent Literature 1 proposes a technique for public detection based on a relationship between an impedance of a fluid and an electrical conductivity. 14 is a circuit diagram showing a conventional blank finger. As shown in FIG. 14, the method of patent document 1 applies the direct current voltage to the electrodes Ta and Tb for flow measurement, and uses the obtained buffer voltages Vza and Vzb in buffer amplifiers U1a and U1b. After stabilization, comparators U2a and U2b are compared with reference voltages Vsa and Vsb, and based on the obtained comparison results Sa and Sb, it is determined whether or not the fluid is empty without filling the inside of the measuring tube. Judging.

그러나, 특허문헌 1의 방식은, 유량 계측용의 전극을 공검지에 겸용하는 방식이며, 전기 전도율을 계측할 수는 없다. 또한, 전기 전도율을 계측하기 위한 회로를 추가했다고 해도, 동일한 전극으로 유량과 전기 전도율을 병행하여 계측할 수는 없다. 이 때문에, 유량 계측 주기의 일부를 전기 전도율 계측 기간으로 할당할 필요가 있고, 이 전기 전도율 계측 기간을 할당하기 위해서, 유량 계측 기간을 단축한 경우에는 유량 계측 정밀도가 저하되는 요인이 되고, 유량 계측 주기를 연장한 경우에는 유량 계측 리스폰스가 저하되는 요인이 된다.However, the method of patent document 1 is a method of combining the electrode for flow measurement for a public detection, and cannot measure an electrical conductivity. In addition, even if a circuit for measuring the electrical conductivity is added, the flow rate and the electrical conductivity cannot be measured in parallel with the same electrode. For this reason, it is necessary to allocate a part of the flow measurement measurement period to the electric conductivity measurement period, and in order to allocate this electric conductivity measurement period, when the flow rate measurement period is shortened, the flow rate measurement accuracy is deteriorated, and the flow rate measurement If the period is extended, the flow rate measurement response is reduced.

한편, 유량과 전기 전도율을 병행하여 계측하는 기술로서, 특허문헌 2에는, 유량 계측용의 전극과는 별개로 설치한 전극을 이용하여, 전기 전도율을 계측하는 기술이 제안되어 있다. 도 15는 종래의 다른 공검지를 도시한 회로도이다. 도 15에 도시된 바와 같이, 특허문헌 2의 방식은, 측정관(50)에 설치한 전기 전도율 검출 전극(T21, T22)과 어스 링 전극(51) 사이에 교류 신호를 인가하고, 이들 전극 사이에 발생한 전기 신호를, 유량 검출용의 연산 증폭기(U1)와는 상이한 연산 증폭기(U2)로 검출함으로써, 전극(T21, T22) 사이에 존재하는 유체의 임피던스를 산출하여 전기 전도율을 도출하는 방식이다.On the other hand, as a technique for measuring the flow rate and the electrical conductivity in parallel, Patent Literature 2 proposes a technique for measuring the electrical conductivity using an electrode provided separately from the electrode for measuring the flow rate. Fig. 15 is a circuit diagram showing another conventional detection sheet. As shown in FIG. 15, the system of patent document 2 applies an alternating-current signal between the electrical conductivity detection electrodes T21 and T22 provided in the measuring tube 50, and the earth ring electrode 51, and between these electrodes. By detecting the electrical signal generated by the operational amplifier U2 different from the operational amplifier U1 for detecting the flow rate, the impedance of the fluid existing between the electrodes T21 and T22 is calculated to derive the electrical conductivity.

[특허문헌 1] 일본 특허 공개 평성 제8-210888호 공보[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-210888 [특허문헌 2] 일본 특허 공개 평성 제7-5005호 공보[Patent Document 2] Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-5005

특허문헌 2의 방식에 의하면, 도 15에 도시된 바와 같이, 유량 계측용의 전극(T11, T12)과는 별개로 설치한 전극(T21, T22)을 이용하여 전기 전도율을 계측할 수 있기 때문에, 전자 유량계에 있어서 유체의 유량과 전기 전도율을 병행하여 계측할 수 있다. 이때, 전기 전도율용의 인가 신호가 유량 계측용의 인가 신호에 대해 간섭하지 않도록 하는 것이 중요해진다.According to the method of patent document 2, since electrical conductivity can be measured using the electrodes T21 and T22 provided separately from the electrodes T11 and T12 for flow measurement, as shown in FIG. In the electromagnetic flowmeter, the flow rate of the fluid and the electrical conductivity can be measured in parallel. At this time, it becomes important that the applied signal for electric conductivity does not interfere with the applied signal for flow measurement.

한편, 유체의 전기 전도율을 도출하는 경우, 전극 사이의 거리가 클수록 높은 정밀도로 전기 전도율을 측정할 수 있다. 그러나, 측정관의 길이는 한정되어 있기 때문에, 전기 전도율의 계측에 이용하는 전극과 유량 계측에 이용하는 전극이 가까워지면, 전기 전도율용의 인가 신호가 유량 계측용의 인가 신호에 간섭하여, 유량의 계측 정밀도가 저하되는 원인이 된다. 이 때문에, 이러한 간섭을 저감하기 위해서는, 측정관의 길이를 연장하거나, 서로의 전극 사이에 어스 링을 배치하거나 할 필요가 있어, 전자 유량계를 소형화할 수 없다고 하는 문제점이 있었다.On the other hand, when deriving the electrical conductivity of the fluid, it is possible to measure the electrical conductivity with a higher precision as the distance between the electrodes. However, since the length of the measuring tube is limited, when the electrode used for measuring the electrical conductivity and the electrode used for measuring the flow rate are close to each other, the applied signal for electric conductivity interferes with the applied signal for measuring the flow rate, and the measurement accuracy of the flow rate is measured. Causes a decrease. For this reason, in order to reduce such interference, it is necessary to extend the length of the measuring tube or to arrange an earth ring between the electrodes, and there is a problem that the electromagnetic flowmeter cannot be miniaturized.

본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위한 것으로, 전자 유량계를 대형화하지 않고, 유체의 유량과 전기 전도율을 정밀도 좋게 계측할 수 있는 전자 유량계를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.An object of the present invention is to provide an electromagnetic flowmeter capable of accurately measuring the flow rate and the electrical conductivity of a fluid without increasing the size of the electromagnetic flowmeter.

이러한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 전자 유량계는, 측정관 내를 흐르는 유체의 유량을 계측하는 전자 유량계로서, 미리 설정된 신호 주파수에서 일정 진폭을 갖는 교류의 구형파(矩形波) 전류를 구형파 신호로서 생성하는 신호 생성 회로와, 상기 측정관에 부착되어 상기 구형파 신호를 상기 유체에 인가하는 제1 및 제2 전극과, 상기 제1 및 제2 전극으로부터 검출한 검출 전압을 샘플링함으로써 상기 검출 전압의 진폭을 검출하는 검출 회로와, 상기 진폭에 기초하여 상기 유체에 관한 전기 전도율을 연산 처리에 의해 구하는 연산 처리 회로를 구비하고 있다.In order to achieve this object, the electromagnetic flowmeter according to the present invention is an electromagnetic flowmeter which measures the flow rate of a fluid flowing in a measuring tube, and has a square wave signal of an alternating square wave current having a constant amplitude at a predetermined signal frequency. And a signal generating circuit to generate a signal, a first and a second electrode attached to the measuring tube to apply the square wave signal to the fluid, and a detection voltage detected from the first and second electrodes. The detection circuit which detects an amplitude, and the calculation processing circuit which calculate | requires the electrical conductivity with respect to the said fluid by a calculation process based on the said amplitude.

또한, 본 발명에 따른 상기 전자 유량계의 일 구성예는, 상기 제1 및 제2 전극의 근방 위치에 배치되고, 상기 신호 생성 회로, 및 상기 검출 전압을 안정화하여 상기 검출 회로에 출력하는 버퍼 증폭기 중, 적어도 어느 한쪽 또는 양쪽을 탑재하는 프린트 기판을 더 구비하는 것이다.In addition, one configuration example of the electromagnetic flowmeter according to the present invention includes a buffer amplifier disposed at a position near the first and second electrodes and stabilizing the signal generation circuit and outputting the detected voltage to the detection circuit. And a printed circuit board on which at least one or both are mounted.

또한, 본 발명에 따른 상기 전자 유량계의 일 구성예는, 상기 제1 전극이, 상기 유체와 접액(接液)하는 접액 전극으로 이루어지고, 상기 제2 전극은, 상기 측정관의 외주부에 형성되고, 상기 유체와 접액하고 있지 않는 비접액 전극으로 이루어지는 것이다.In addition, in one configuration example of the electromagnetic flowmeter according to the present invention, the first electrode is formed of a liquid contact electrode in contact with the fluid, and the second electrode is formed at an outer peripheral portion of the measurement tube. And a non-contact electrode which is not in contact with the fluid.

또한, 본 발명에 따른 상기 전자 유량계의 일 구성예는, 상기 제1 및 제2 전극이, 상기 유체와 접액하는 접액 전극으로 이루어지는 것이다.Moreover, one structural example of the said electromagnetic flowmeter which concerns on this invention is a thing in which the said 1st and 2nd electrode consist of a liquid contact electrode which contacts with the said fluid.

또한, 본 발명에 따른 상기 전자 유량계의 일 구성예는, 상기 검출 회로가, 상기 구형파 신호의 반주기의 중앙 시간 위치에서, 상기 검출 전압을 샘플링하도록 한 것이다.In addition, one configuration example of the electromagnetic flowmeter according to the present invention is such that the detection circuit samples the detection voltage at a central time position of a half cycle of the square wave signal.

또한, 본 발명에 따른 상기 전자 유량계의 일 구성예는, 상기 신호 생성 회로가, 상기 구형파 신호의 크기를 검출하는 전류 검출 회로와, 상기 신호 주파수를 나타내는 클록 신호와 상기 전류 검출 회로로부터의 검출 결과에 기초하여, 상기 구형파 신호의 진폭을 설정 전류로 유지하는 연산 증폭기를 포함하는 것이다.Moreover, one structural example of the said electromagnetic flowmeter which concerns on this invention is the current generation circuit which the said signal generation circuit detects the magnitude | size of the said square wave signal, the clock signal which shows the said signal frequency, and the detection result from the said current detection circuit. And an operational amplifier for maintaining the amplitude of the square wave signal at a set current.

본 발명에 의하면, 검출 전압의 경사가 직선적이 되기 때문에, 전기 전도율 계측용의 신호 주파수로서, 여자 주파수보다 높은 주파수, 예컨대 여자 주파수의 100배 이상 높은 주파수를 이용해도, 검출 전압의 진폭을 안정되게 검출할 수 있다. 따라서, 전기 전도율용의 인가 신호가 유량 계측용의 인가 신호에 대해 간섭해도, 여자 주파수<<신호 주파수이기 때문에 로우 패스 필터로 신호 주파수를 용이하게 제거하는 것이 가능해진다.According to the present invention, since the inclination of the detected voltage is linear, even if a frequency higher than the excitation frequency, for example, a frequency 100 times or more higher than the excitation frequency, is used, the amplitude of the detection voltage is stably maintained. Can be detected. Therefore, even if the applied signal for electric conductivity interferes with the applied signal for flow measurement, since the excitation frequency << signal frequency, the signal frequency can be easily removed by the low pass filter.

이에 의해, 상기와 같은 간섭을 저감하기 위해서, 유량 계측용의 전극과 전기 전도율용의 전극과의 거리를 크게 할 필요는 없다. 이 때문에, 측정관의 길이를 연장하거나, 서로의 전극 사이에 어스 링을 배치하거나 할 필요가 없어, 결과로서, 전자 유량계를 대형화하지 않고, 유체의 유량과 전기 전도율을 정밀도 좋게 계측하는 것이 가능해진다.Thereby, in order to reduce the above interference, it is not necessary to enlarge the distance between the electrode for flow measurement and the electrode for electrical conductivity. For this reason, it is not necessary to extend the length of the measuring tube or arrange an earth ring between the electrodes. As a result, it becomes possible to accurately measure the flow rate and the electrical conductivity of the fluid without increasing the electromagnetic flowmeter. .

도 1은 제1 실시형태에 따른 전자 유량계의 회로 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 제1 실시형태에 따른 전자 유량계의 상면도이다.
도 3은 제1 실시형태에 따른 전자 유량계의 단면 측면도이다.
도 4는 제1 실시형태에 따른 전자 유량계의 조립도이다.
도 5는 제1 실시형태에 따른 전자 유량계의 주요부 측면도이다.
도 6은 제1 실시형태에 따른 전자 유량계의 주요부 상면도이다.
도 7은 제1 실시형태에 따른 전자 유량계의 동작을 도시한 신호 파형도이다.
도 8은 구형파 전류원의 구성예이다.
도 9는 제1 실시형태에 따른 전극측의 등가 회로이다.
도 10은 구형파 정전압 신호를 이용한 전자 유량계의 동작을 도시한 신호 파형도이다.
도 11은 진폭 데이터와 전기 전도율의 대응 관계를 도시한 특성도이다.
도 12는 제2 실시형태에 따른 전자 유량계의 주요부 측면도이다.
도 13은 제2 실시형태에 따른 전자 유량계의 주요부 상면도이다.
도 14는 종래의 공검지를 도시한 회로도이다.
도 15는 종래의 다른 공검지를 도시한 회로도이다.
1 is a block diagram showing a circuit configuration of an electromagnetic flowmeter according to a first embodiment.
2 is a top view of the electromagnetic flowmeter according to the first embodiment.
3 is a cross-sectional side view of the electromagnetic flowmeter according to the first embodiment.
4 is an assembly view of the electromagnetic flowmeter according to the first embodiment.
5 is a side view of an essential part of the electromagnetic flowmeter according to the first embodiment.
It is a top view of the principal part of the electromagnetic flowmeter which concerns on 1st Embodiment.
7 is a signal waveform diagram showing the operation of the electromagnetic flowmeter according to the first embodiment.
8 is a configuration example of a square wave current source.
9 is an equivalent circuit on the electrode side according to the first embodiment.
10 is a signal waveform diagram showing an operation of an electromagnetic flowmeter using a square wave constant voltage signal.
11 is a characteristic diagram showing a correspondence relationship between amplitude data and electrical conductivity.
It is a side view of the principal part of the electromagnetic flowmeter which concerns on 2nd Embodiment.
It is a top view of the principal part of the electromagnetic flowmeter which concerns on 2nd Embodiment.
14 is a circuit diagram showing a conventional blank finger.
Fig. 15 is a circuit diagram showing another conventional detection sheet.

다음으로, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.Next, embodiment of this invention is described with reference to drawings.

[제1 실시형태][First Embodiment]

먼저, 도 1을 참조하여, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 전자 유량계(10)에 대해 설명한다. 도 1은 제1 실시형태에 따른 전자 유량계의 회로 구성을 도시한 블록도이다.First, with reference to FIG. 1, the electromagnetic flowmeter 10 which concerns on 1st Embodiment of this invention is demonstrated. 1 is a block diagram showing a circuit configuration of an electromagnetic flowmeter according to a first embodiment.

이하에서는, 유량 계측용의 한 쌍의 전극(Ta, Tb)이 측정관 내를 흐르는 유체와 직접 접액하지 않는 용량식 전자 유량계를 예로서 설명하지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 유체와 직접 접액하는 접액식의 전자 유량계여도, 본 발명을 동일하게 적용할 수 있다.Hereinafter, an example of a capacitive electromagnetic flowmeter in which the pair of electrodes Ta and Tb for measuring the flow rate does not come into direct contact with the fluid flowing through the measurement tube will be described as an example, but the present invention is not limited thereto. Even if it is a contact type electromagnetic flowmeter, this invention is applicable similarly.

도 1에 도시된 바와 같이, 전자 유량계(10)는, 주된 회로부로서, 전기 전도율 검출 회로(11), 유량 검출 회로(12), 연산 처리 회로(CPU)(13), 설정·표시 회로(14), 및 전송 회로(15)를 구비하고 있다.As shown in FIG. 1, the electromagnetic flowmeter 10 is a main circuit portion, and includes an electric conductivity detection circuit 11, a flow rate detection circuit 12, an arithmetic processing circuit (CPU) 13, and a setting / display circuit 14. ) And a transmission circuit 15.

전기 전도율 검출 회로(11)는, 미리 설정된 신호 주파수(fs)에서 일정 진폭(Is)을 갖는 교류의 구형파 전류를 구형파 신호로서, 전기 전도율 계측용의 전극(T1, T2)에 인가하고, T1, T2 사이에 발생한 검출 전압(Vt)을 샘플링하여 진폭을 나타내는 진폭 데이터(DA)를 출력하는 기능을 갖고 있다.The electrical conductivity detection circuit 11 applies, as a square wave signal, an alternating square wave current of an alternating current having a constant amplitude Is at a preset signal frequency fs to the electrodes T1 and T2 for electrical conductivity measurement. It has a function of sampling the detection voltage Vt generated between T2 and outputting amplitude data DA representing the amplitude.

유량 검출 회로(12)는, 미리 설정된 여자 주파수를 갖는 교류의 여자 전류(Iex)를 여자 코일(3A, 3B)에 공급하고, 여자 코일(3A, 3B)에서 발생한 자속에 따라 유량 계측용의 전극(Ta, Tb) 사이에 발생한 기전력(Va, Vb)을 검출하며, Va, Vb로부터 얻어진 유량 신호(VF)를 나타내는 유량 데이터(DF)를 출력하는 기능을 갖고 있다.The flow rate detection circuit 12 supplies an excitation current Iex of an alternating current having a preset excitation frequency to the excitation coils 3A and 3B, and according to the magnetic flux generated in the excitation coils 3A and 3B, the electrode for flow measurement The electromotive force Va and Vb generated between (Ta, Tb) is detected, and it has a function to output the flow volume data DF which shows the flow signal VF obtained from Va and Vb.

연산 처리 회로(13)는, 전기 전도율 검출 회로(11)로부터의 진폭 데이터(DA)에 기초하여, 유체의 전기 전도율을 산출하는 기능과, 얻어진 전기 전도율에 기초하여 측정관(2) 내의 유체에 관한 빈 상태를 판정하는 기능과, 유량 검출 회로(12)로부터의 유량 데이터(DF)에 기초하여, 유체의 유량을 산출하는 기능을 갖고 있다.The arithmetic processing circuit 13 has a function of calculating the electrical conductivity of the fluid based on the amplitude data DA from the electrical conductivity detection circuit 11 and the fluid in the measurement tube 2 based on the obtained electrical conductivity. It has a function of determining the related empty state and a function of calculating the flow rate of the fluid based on the flow rate data DF from the flow rate detection circuit 12.

설정·표시 회로(14)는, 조작용 버튼이나 LED·LCD 등의 표시 장치를 구비하고, 작업자의 설정 조작 입력을 검출하여 연산 처리 회로(13)에 출력하는 기능과, 연산 처리 회로(13)로부터의 각종 데이터를 표시하는 기능을 구비하고 있다. The setting and display circuit 14 is provided with display devices, such as an operation button, LED, and LCD, and detects and outputs the setting operation input of an operator to the arithmetic processing circuit 13, and the arithmetic processing circuit 13 It is equipped with the function to display various data from.

전송 회로(15)는, 전송로(LT)를 통해 컨트롤러 등의 상위 장치(도시하지 않음)와의 사이에서 데이터 전송을 행하는 기능과, 연산 처리 회로(13)에서 얻어진 전기 전도율이나 빈 상태 판정 결과를, 상위 장치에 송신하는 기능을 구비하고 있다.The transmission circuit 15 has a function of performing data transfer between a host device (not shown) such as a controller via the transmission line LT, and the electrical conductivity obtained from the arithmetic processing circuit 13 or the empty state determination result. And a function for transmitting to the host apparatus.

[전기 전도율 검출 회로][Electric Conductivity Detection Circuit]

다음으로, 도 1을 참조하여, 본 실시형태에 따른 전기 전도율 검출 회로(11)의 구성에 대해 상세히 설명한다.Next, with reference to FIG. 1, the structure of the electrical conductivity detection circuit 11 which concerns on this embodiment is demonstrated in detail.

도 1에 도시된 바와 같이, 전기 전도율 검출 회로(11)는, 주된 회로부로서, 클록 생성 회로(11A), 신호 생성 회로(11B), 버퍼 증폭기(11C), 샘플 홀드 회로(11D), 및 A/D 변환 회로(11E)를 구비하고 있다.As shown in Fig. 1, the electric conductivity detecting circuit 11 is a main circuit section, and includes a clock generating circuit 11A, a signal generating circuit 11B, a buffer amplifier 11C, a sample hold circuit 11D, and A. The / D conversion circuit 11E is provided.

클록 생성 회로(11A)는, 연산 처리 회로(13)로부터의 클록 신호(CLK0)에 기초하여, 구형파 신호(SG) 생성용의 클록 신호(CLKs)와, 샘플링 제어용의 클록 신호(CLKh, CLKl)를 생성하는 기능을 갖고 있다.The clock generation circuit 11A, based on the clock signal CLK0 from the arithmetic processing circuit 13, includes a clock signal CLKs for generating a square wave signal SG and clock signals CLKh and CLKl for sampling control. Has the function to generate

신호 생성 회로(11B)는, 미리 설정된 신호 주파수(fs)에서 일정 진폭[설정 전류(Is)]을 갖는 교류의 구형파 전류를, 구형파 신호(SG) 즉 구형파 정전류 신호로서 생성하는 기능을 갖고 있다. 구체적으로는, 신호 생성 회로(11B)는, 전체로서 온 오프 동작하는 구형파 전류원(IG)으로 이루어지고, CLKs에 기초하여, 진폭이 설정 전류(Is)에서 CLKs와 동일한 신호 주파수(fs)를 갖는 구형파 신호(SG)를 생성하는 기능을 갖고 있다.The signal generation circuit 11B has a function of generating, as a square wave signal SG, that is, a square wave constant current signal, an alternating square wave current having a constant amplitude (set current Is) at a predetermined signal frequency fs. Specifically, the signal generating circuit 11B is composed of a square wave current source IG operating on and off as a whole, and has a signal frequency fs equal to CLKs at the set current Is based on the CLKs. It has a function of generating a square wave signal SG.

버퍼 증폭기(11C)는, 예컨대 연산 증폭기나 버퍼 회로로 이루어지고, 전극(T1, T2)으로부터 검출한 검출 전압(Vt)을 안정화하여, 출력 전압(Vt')으로서 출력하는 기능을 갖고 있다.The buffer amplifier 11C is formed of, for example, an operational amplifier or a buffer circuit, and has a function of stabilizing the detection voltage Vt detected from the electrodes T1 and T2 and outputting the output voltage Vt '.

샘플 홀드 회로(11D)는, 클록 생성 회로(11A)로부터의 클록 신호(CLKh, CLKl)에 기초하여, 버퍼 증폭기(11C)로부터의 출력 전압(Vt')을 샘플 홀드하고, 얻어진 검출 전압(VH, VL)을 A/D 변환 회로(11E)에 출력하는 기능을 갖고 있다.The sample hold circuit 11D samples and holds the output voltage Vt 'from the buffer amplifier 11C on the basis of the clock signals CLKh and CLKl from the clock generation circuit 11A, thereby obtaining the detected voltage VH. , VL) is output to the A / D conversion circuit 11E.

A/D 변환 회로(11E)는, 샘플 홀드 회로(11D)로부터의 VH, VL의 차분 전압, 즉 Vt의 진폭 전압을 A/D 변환하고, 얻어진 진폭 데이터(DA)를 연산 처리 회로(13)에 출력하는 기능을 갖고 있다.The A / D conversion circuit 11E performs A / D conversion on the difference voltages of VH and VL from the sample hold circuit 11D, that is, the amplitude voltage of Vt, and converts the obtained amplitude data DA into the arithmetic processing circuit 13. It has a function to output to.

본 실시형태에서는, 전기 전도율 계측용의 전극(T2)으로서, 측정관(2) 내를 흐르는 유체와 직접 접액하지 않는 비접액 전극을 이용하는 경우를 예로서 설명하지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, T2로서 접액 전극을 이용해도 좋다.In this embodiment, the case where the non-contact electrode which does not directly contact with the fluid which flows in the measurement tube 2 as an electrode T2 for electrical conductivity measurement is demonstrated as an example, but it is not limited to this, T2 As a liquid contact electrode, it may be used.

[유량 검출 회로][Flow detection circuit]

다음으로, 도 1을 참조하여, 본 실시형태에 따른 유량 검출 회로(12)의 구성에 대해 상세히 설명한다.Next, with reference to FIG. 1, the structure of the flow volume detection circuit 12 which concerns on this embodiment is demonstrated in detail.

도 1에 도시된 바와 같이, 유량 검출 회로(12)는, 주된 회로부로서, 여자 회로(12A), 신호 증폭 회로(12B), 및 신호 검출 회로(12C)를 구비하고 있다.As shown in FIG. 1, the flow rate detection circuit 12 includes an excitation circuit 12A, a signal amplification circuit 12B, and a signal detection circuit 12C as main circuit parts.

여자 회로(12A)는, 미리 설정되어 있는 여자 주기에 기초하여, 여자 전류(Iex)의 극성을 전환하기 위한 여자 제어 신호(Vex)를 출력하는 기능을 갖고 있다. 구체적으로는, 여자 회로(12A)는, 연산 처리 회로(13)의 여자 제어부(13C)로부터의 여자 제어 신호(Vex)에 기초하여, 교류의 여자 전류(Iex)를 여자 코일(3A, 3B)에 공급한다.The excitation circuit 12A has a function of outputting an excitation control signal Vex for switching the polarity of the excitation current Iex based on a preset excitation period. Specifically, the excitation circuit 12A applies the excitation current Iex of the alternating current to the excitation coils 3A and 3B based on the excitation control signal Vex from the excitation control unit 13C of the arithmetic processing circuit 13. To feed.

신호 증폭 회로(12B)는, 전극(Ta, Tb)에서 검출된 기전력(Va, Vb)에 포함되는 노이즈 성분을, 로우 패스 필터 및 하이 패스 필터로 필터링한 후, 증폭하여 얻어진 교류의 유량 신호(VF)를 출력하는 기능을 갖고 있다.The signal amplifying circuit 12B filters the noise components included in the electromotive force Va and Vb detected by the electrodes Ta and Tb with a low pass filter and a high pass filter, and then amplifies the flow rate signal of the alternating current obtained by amplification. VF) is output.

신호 검출 회로(12C)는, 신호 증폭 회로(12B)로부터의 유량 신호(VF)를 샘플 홀드하고, 얻어진 직류 전압을 유량 데이터(DF)로 A/D 변환하여, 연산 처리 회로(13)에 출력하는 기능을 갖고 있다.The signal detection circuit 12C samples and holds the flow rate signal VF from the signal amplifying circuit 12B, A / D converts the obtained DC voltage into the flow rate data DF, and outputs it to the arithmetic processing circuit 13. Has the ability to

[연산 처리 회로][Computation Processing Circuit]

다음으로, 도 1을 참조하여, 본 실시형태에 따른 연산 처리 회로(13)의 구성에 대해 상세히 설명한다.Next, with reference to FIG. 1, the structure of the arithmetic processing circuit 13 which concerns on this embodiment is demonstrated in detail.

연산 처리 회로(13)는, CPU와 그 주변 회로를 구비하고, 미리 설정되어 있는 프로그램을 CPU로 실행하여, 하드웨어와 소프트웨어를 협동시킴으로써, 유량 계측에 관한 처리를 실행하는 각종의 처리부를 실현하는 기능을 갖고 있다.The arithmetic processing circuit 13 is provided with a CPU and its peripheral circuits, and executes a predetermined program by a CPU, and cooperates with hardware and software, and implement | achieves the various processing part which performs the process regarding a flow measurement. Have

연산 처리 회로(13)에서 실현되는 주된 처리부로서, 전기 전도율 산출부(13A), 빈 상태 판정부(13B), 여자 제어부(13C), 및 유량 산출부(13D)가 있다.As the main processing unit realized by the arithmetic processing circuit 13, there are an electric conductivity calculating unit 13A, an empty state determining unit 13B, an excitation control unit 13C, and a flow rate calculating unit 13D.

전기 전도율 산출부(13A)는, 전기 전도율 검출 회로(11)로부터의 진폭 데이터(DA)에 기초하여, 유체의 전기 전도율을 산출하는 기능을 갖고 있다. 구체적으로는, 미리 설정되어 있는 전기 전도율 산출식을 이용하여, 진폭 데이터(DA)에 대응하는 전기 전도율을 계산해도 좋으나, 진폭 데이터(DA)와 전기 전도율의 대응 관계를 미리 계측하고, 얻어진 특성을 룩업 테이블로서 미리 설정해 두며, 전기 전도율 검출 회로(11)로부터의 진폭 데이터(DA)에 기초하여 룩업 테이블을 참조함으로써, 유체에 관한 전기 전도율을 도출해도 좋다.The electrical conductivity calculation unit 13A has a function of calculating the electrical conductivity of the fluid based on the amplitude data DA from the electrical conductivity detection circuit 11. Specifically, although the electrical conductivity corresponding to the amplitude data DA may be calculated using the electrical conductivity calculation formula set in advance, the correspondence between the amplitude data DA and the electrical conductivity is measured in advance, and the characteristics obtained are obtained. It is set as a lookup table in advance, and the electrical conductivity with respect to the fluid may be derived by referring to the lookup table based on the amplitude data DA from the electrical conductivity detection circuit 11.

빈 상태 판정부(13B)는, 전기 전도율 산출부(13A)에서 산출된 유체의 전기 전도율에 기초하여, 측정관(2) 내에 있어서의 유체의 존재 유무를 판정하는 기능을 갖고 있다.The empty state determination unit 13B has a function of determining the presence or absence of the fluid in the measurement tube 2 based on the electrical conductivity of the fluid calculated by the electrical conductivity calculation unit 13A.

통상, 유체의 전기 전도율은, 공기의 전기 전도율보다 크다. 이 때문에, 빈 상태 판정부(13B)는, 전기 전도율 산출부(13A)에서 산출된 유체의 전기 전도율을, 임계값 처리함으로써, 유체의 존재 유무를 판정하고 있다.Usually, the electrical conductivity of the fluid is larger than that of air. For this reason, the empty state determination part 13B determines the presence or absence of the fluid by processing the electrical conductivity of the fluid computed by the electrical conductivity calculation part 13A by the threshold value.

여자 제어부(13C)는, 미리 설정되어 있는 여자 주기에 기초하여, 여자 전류(Iex)의 극성을 전환하기 위한 여자 제어 신호(Vex)를 출력하는 기능을 갖고 있다.The excitation control unit 13C has a function of outputting an excitation control signal Vex for switching the polarity of the excitation current Iex based on the preset excitation period.

유량 산출부(13D)는, 유량 검출 회로(12)로부터의 유량 데이터(DF)에 기초하여 유체의 유량을 산출하는 기능과, 유량 계측 결과를 설정·표시 회로(14)나 전송 회로(15)에 출력하는 기능을 갖고 있다.The flow rate calculation unit 13D has a function of calculating the flow rate of the fluid based on the flow rate data DF from the flow rate detection circuit 12, and the flow rate measurement result is set / displayed by the circuit 14 or the transfer circuit 15. It has a function to output to.

[전자 유량계의 구조][Structure of Electronic Flowmeter]

다음으로, 도 2 내지 도 4를 참조하여, 전자 유량계(10)의 구조의 구성에 대해 상세히 설명한다. 도 2는 제1 실시형태에 따른 전자 유량계의 상면도이다. 도 3은 제1 실시형태에 따른 전자 유량계의 단면 측면도이다. 도 4는 제1 실시형태에 따른 전자 유량계의 조립도이다.Next, with reference to FIGS. 2-4, the structure of the structure of the electromagnetic flowmeter 10 is demonstrated in detail. 2 is a top view of the electromagnetic flowmeter according to the first embodiment. 3 is a cross-sectional side view of the electromagnetic flowmeter according to the first embodiment. 4 is an assembly view of the electromagnetic flowmeter according to the first embodiment.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 측정관(2)은, 원통 형상을 이루는 세라믹이나 수지 등의 절연성 및 유전성이 우수한 재료로 이루어지고, 측정관(2)의 외측에는, 측정관(2)의 길이 방향(제1 방향)(X)에 대해 자속 방향(제2 방향)(Y)이 직교하도록, 대략 C자 형상의 요크[예컨대, 도 4의 요크(4)와 동일 형상]와, 한 쌍의 여자 코일(3A, 3B)이 측정관(2)을 사이에 두고 대향 배치되어 있다. 한편, 이하에서는, 도면을 보기 쉽게 하기 위해서, 대향하는 요크 단부면만, 즉 요크면(4A, 4B)만을 도시한다.As shown in FIG. 2 to FIG. 4, the measuring tube 2 is made of a material having excellent insulation and dielectric properties such as a ceramic or resin forming a cylindrical shape, and the measuring tube 2 is located outside the measuring tube 2. Yoke (for example, the same shape as the yoke 4 in FIG. 4) of substantially C-shape so that the magnetic flux direction (second direction) Y is perpendicular to the longitudinal direction (first direction) X of the A pair of excitation coils 3A and 3B are disposed to face each other with the measuring tube 2 interposed therebetween. In addition, below, only the opposite yoke end surface, ie, the yoke surfaces 4A and 4B, is shown in order to make drawing easy to see.

한편, 측정관(2)의 외주면(2P)에는, 길이 방향(X) 및 자속 방향(제2 방향)(Y)과 직교하는 전극 방향(제3 방향)(Z)으로, 유량 계측용의 전극(Ta, Tb)이 대향 배치되어 있다. Ta, Tb는 박막 도체로 이루어지는 한 쌍의 면전극에 의해 형성되어 있다.On the other hand, on the outer circumferential surface 2P of the measurement tube 2, the electrode for flow measurement in the electrode direction (third direction) Z perpendicular to the longitudinal direction X and the magnetic flux direction (second direction) Y (Ta, Tb) are arrange | positioned opposingly. Ta and Tb are formed by a pair of surface electrodes made of a thin film conductor.

이에 의해, 교류의 여자 전류(Iex)를 여자 코일(3A, 3B)에 공급하면, 여자 코일(3A, 3B)의 중앙에 위치하는 요크면(4A, 4B) 사이에 자속이 발생하고, 측정관(2) 내를 흐르는 유체에, 전극 방향(Z)을 따라 유체의 유속에 따른 진폭을 갖는 교류의 기전력이 발생하며, 이 기전력이, 유체와 전극(Ta, Tb) 사이의 정전 용량을 통해 전극(Ta, Tb)에서 검출된다.Thereby, when AC excitation current Iex is supplied to excitation coil 3A, 3B, a magnetic flux will generate | occur | produce between the yoke surfaces 4A, 4B located in the center of excitation coil 3A, 3B, and a measuring tube (2) In the fluid flowing inside, an electromotive force of an alternating current having an amplitude corresponding to the flow velocity of the fluid is generated along the electrode direction Z, and the electromotive force is generated by the electrostatic capacitance between the fluid and the electrodes Ta and Tb. It is detected at (Ta, Tb).

케이스(8)는, 상방에 개구부(8B)를 갖고, 내부에 측정관(2)을 수납하는 바닥이 있는 상자형의 수지, 또는 금속 케이스로 구성되어 있다. 케이스(8)의 내벽부 중 길이 방향(X)과 평행한 한 쌍의 내벽부(8A)에는, 서로 대항하는 위치에 가이드부(81A, 81B)와, 서로 대항하는 위치에 가이드부(83A, 83B)가 형성되어 있다.The case 8 is comprised from the bottom-shaped box-shaped resin or metal case which has the opening 8B at the upper side and accommodates the measurement tube 2 inside. The pair of inner wall portions 8A parallel to the longitudinal direction X among the inner wall portions of the case 8 are guide portions 81A and 81B at positions opposing each other, and guide portions 83A, at positions opposing to each other. 83B) is formed.

가이드부(81A, 81B)는, 전극 방향(Z)과 평행하게 형성된 2개의 돌출부로 이루어지고, 이들 돌출부 사이의 감합부(82A, 82B)가, 개구부(8B)로부터 삽입된 프린트 기판(5)의 측단부(5I, 5J)와 감합된다. 가이드부(83A, 83B)는, 전극 방향(Z)과 평행하게 형성된 2개의 돌출부로 이루어지고, 이들 돌출부 사이의 감합부(84A, 84B)가, 개구부(8B)로부터 삽입된 프린트 기판(6)의 측단부(6I, 6J)와 감합된다.The guide parts 81A and 81B consist of two protrusion parts formed in parallel with the electrode direction Z, and the printed circuit board 5 in which the fitting parts 82A and 82B between these protrusion parts were inserted from the opening part 8B. Is fitted with the side ends 5I, 5J of the. The guide parts 83A and 83B consist of two protrusions formed in parallel with the electrode direction Z, and the printed circuit board 6 in which the fitting parts 84A and 84B between these protrusions were inserted from the opening part 8B. Is fitted with the side ends 6I and 6J.

한편, 가이드부(81A, 81B, 83A, 83B)의 돌출부는, 전극 방향(Z)으로 연속해서 형성되어 있을 필요는 없고, 측단부(5I, 5J, 6I, 6J)가 원활하게 삽입되는 간격으로, 복수로 분리하여 형성해도 좋다. 또한, 가이드부(81A, 81B, 83A, 83B)는, 돌출부가 아니라, 내벽부(8A)에 형성되고, 측단부(5I, 5J, 6I, 6J)가 삽입되는 홈이어도 좋다.On the other hand, the protrusions of the guide portions 81A, 81B, 83A, and 83B need not be continuously formed in the electrode direction Z, and the intervals at which the side ends 5I, 5J, 6I, 6J are smoothly inserted. You may separate and form in multiple numbers. The guide portions 81A, 81B, 83A, and 83B may be grooves formed in the inner wall portion 8A, not the protrusions, and into which the side end portions 5I, 5J, 6I, 6J are inserted.

케이스(8)의 측면 중 자속 방향(Y)과 평행한 한 쌍의 측면(8C)에는, 전자 유량계(10)의 외부에 설치되는 배관(도시하지 않음)과 측정관(2)을 연결 가능한, 금속 재료(예컨대, SUS)로 구성된 관형의 조인트(1A, 1B)가 배치되어 있다. 이때, 측정관(2)은, 길이 방향(X)을 따라 케이스(8)의 내부에 수납되고, 측정관(2)의 양단부에는, 한 쌍의 O링(87)을 사이에 두고 조인트(1A)와 조인트(1B)가 각각 연결된다.Of the side surfaces of the case 8, a pair of side surfaces 8C parallel to the magnetic flux direction Y can connect a pipe (not shown) and the measurement tube 2 provided outside the electromagnetic flowmeter 10 to each other. The tubular joints 1A and 1B made of a metal material (for example, SUS) are disposed. At this time, the measurement tube 2 is accommodated in the case 8 along the longitudinal direction X, and a joint 1A is provided at both ends of the measurement tube 2 with a pair of O-rings 87 interposed therebetween. ) And the joint 1B are respectively connected.

여기서, 조인트(1A, 1B) 중 적어도 한쪽은, 전극(T1)(공통 전극)으로서 기능한다. 예컨대, 조인트(1A)는, 공통 전위[접지 전압(GND)]에 접속됨으로써, 외부의 배관과 측정관(2)을 연결할 뿐만이 아니라, 전극(T1)으로서도 기능한다.Here, at least one of the joints 1A and 1B functions as the electrode T1 (common electrode). For example, the joint 1A is connected to the common potential (ground voltage GND), thereby not only connecting the external pipe and the measurement tube 2 but also functioning as the electrode T1.

이와 같이, 전극(T1)을 금속으로 이루어지는 조인트(1A)에 의해 실현함으로써, T1의 유체와 접촉하는 면적이 넓어진다. 이에 의해, T1에 이물의 부착이나 부식이 발생한 경우라도, 이물의 부착이나 부식이 발생한 부분의 면적이 T1의 전체 면적에 대해 상대적으로 작아지기 때문에, 분극 용량의 변화에 의한 측정 오차를 억제하는 것이 가능해진다.Thus, by realizing the electrode T1 by the joint 1A made of metal, the area in contact with the fluid of T1 is widened. As a result, even if adhesion or corrosion of foreign matter occurs in T1, the area of the portion where adhesion or corrosion of foreign matter occurs is relatively small relative to the entire area of T1. Therefore, it is necessary to suppress measurement errors due to changes in polarization capacity. It becomes possible.

케이스(8) 중 내벽부(8A)의 양측의 측면(8E)과 케이스(8)의 바닥부(8D)의 외측면에는, 단면 コ자 형상의 금속판으로 이루어지는 실드(9)가 부착되어 있다. 이에 의해, 전자 유량계(10)로부터 외부에 방사되는 노이즈를 저감할 수 있다.The shield 9 which consists of a cross-section U-shaped metal plate is affixed to the side surface 8E of the both sides of the inner wall part 8A of the case 8, and the outer surface of the bottom part 8D of the case 8. Thereby, the noise radiated externally from the electromagnetic flowmeter 10 can be reduced.

[프린트 기판][Printed board]

프린트 기판(5)은, 전자 부품을 실장하기 위한 일반적인 프린트 기판(예컨대, 판 두께 1.6 ㎜의 유리포 기재 에폭시 수지 동장 적층판)이며, 도 4에 도시된 바와 같이, 프린트 기판(5)의 거의 중앙 위치에, 측정관(2)을 관통시키기 위한 관 구멍(5H)이 형성되어 있다. 따라서, 프린트 기판(5)은 측정관(2)과 교차하는 방향을 따라 부착되게 된다. 이 관 구멍(5H)의 크기는, 측정관(2)의 외주부의 크기와 동일하거나 혹은 약간 작게 설정되어 있다. 측정관(2)이 관 구멍(5H)에 압입되어 프린트 기판(5)에 걸린다.The printed circuit board 5 is a general printed circuit board (for example, glass cloth base epoxy resin copper clad laminated board of 1.6 mm of plate | board thickness) for mounting an electronic component, As shown in FIG. In the position, a pipe hole 5H for penetrating the measurement tube 2 is formed. Therefore, the printed board 5 is attached along the direction which intersects the measuring tube 2. The size of this tube hole 5H is set equal to or slightly smaller than the size of the outer peripheral part of the measuring tube 2. The measuring tube 2 is pressed into the tube hole 5H and caught by the printed board 5.

한편, 측정관(2)의 외주면(2P)과 관 구멍(5H)의 단부를 접착제로 고정해도 좋다. 도 4의 예에서는, 관 구멍(5H)은, 프린트 기판(5)의 측단부를 향해 개구되어 있지 않으나, 관 구멍(5H)의 둘레부의 일부가 절결되어, 프린트 기판(5)의 측단부를 향해 직접 개구되어, 절결을 형성하고 있어도 좋고, 혹은 슬릿을 통해 간접적으로 개구되어 있어도 좋다. 이 경우, 프린트 기판(5)에 형성된 절결이, 측정관(2)이 압입되는 관 구멍(5H)을 형성하게 된다.In addition, you may fix the outer peripheral surface 2P of the measuring pipe 2 and the edge part of the pipe hole 5H with an adhesive agent. In the example of FIG. 4, the tube hole 5H is not opened toward the side end portion of the printed circuit board 5, but a part of the circumferential portion of the tube hole 5H is cut off to form the side end portion of the printed circuit board 5. It may be opened directly to form a notch, or may be indirectly opened through a slit. In this case, the notch formed in the printed circuit board 5 forms the tube hole 5H into which the measurement tube 2 is press-fitted.

따라서, 측정관(2)을 케이스(8) 내에 조립하는 경우, 먼저, 여자 코일(3A, 3B)이 장착된 요크(4)를 케이스(8)의 바닥부(8D)에 나사 고정한 상태에서, 관 구멍(5H)에 측정관(2)이 압입된 프린트 기판(5)을, 측단부(5I, 5J)가 케이스(8)의 가이드부(81A, 81B)의 감합부(82A, 82B)와 감합되도록, 케이스(8)의 개구부(8B)로부터 케이스(8)의 내부에 삽입한다. 이후, 측정관(2)의 양단에 케이스(8)의 외측으로부터 한 쌍의 O링(87)을 사이에 두고 조인트(1A, 1B)를 연결하고, 조인트(1A, 1B)를 케이스(8)에 나사 고정한다.Therefore, when assembling the measurement tube 2 in the case 8, first, in the state which screwed the yoke 4 with excitation coil 3A, 3B to the bottom part 8D of the case 8, The printed circuit board 5 in which the measuring tube 2 is press-fitted into the tube hole 5H, and the side ends 5I, 5J are fitted with fitting portions 82A, 82B of the guide portions 81A, 81B of the case 8. The fitting is inserted into the case 8 from the opening 8B of the case 8. Thereafter, the joints 1A and 1B are connected to both ends of the measuring tube 2 from the outside of the case 8 with a pair of O-rings 87 interposed therebetween, and the joints 1A and 1B are connected to the case 8. Screw it in.

이에 의해, 관 구멍(5H)에 측정관(2)이 압입된 상태에서, 프린트 기판(5)이 케이스(8)의 내부에 부착되고, 결과로서, 이 프린트 기판(5)을 통해 측정관(2)이 케이스(8)의 내부에 부착되게 된다. 이때, 가이드부(81A, 81B)로 프린트 기판(5)을 고정할 필요는 없고, 반대로 약간 여유가 있는 편이 조인트(1A, 1B)에 의한 나사 고정 시에, 측정관(2) 혹은 프린트 기판(5)에 기계적 스트레스가 가해지지 않는다.Thereby, the printed circuit board 5 is affixed inside the case 8 in the state which the measurement pipe 2 was press-fitted into the pipe hole 5H, As a result, a measurement pipe ( 2) is attached to the inside of the case (8). At this time, it is not necessary to fix the printed circuit board 5 with the guide parts 81A and 81B, and, on the contrary, when the screw is fixed by the joints 1A and 1B which have a slight margin, the measuring tube 2 or the printed circuit board ( 5) No mechanical stress is applied.

프린트 기판(6)은, 프린트 기판(5)과 마찬가지로, 전자 부품을 실장하기 위한 일반적인 프린트 기판(예컨대, 판 두께 1.6 ㎜의 유리포 기재 에폭시 수지 동장 적층판)이며, 프린트 기판(6)의 거의 중앙 위치에, 측정관(2)을 관통시키기 위한 관 구멍(6H)이 형성되어 있다. 따라서, 프린트 기판(6)은 측정관(2)과 교차하는 방향을 따라 부착되어 있게 된다. 이 관 구멍(6H)의 크기는, 측정관(2)의 외주부의 크기와 동일하거나 혹은 약간 작게 설정되어 있다.The printed board 6 is a general printed board (for example, a glass cloth base epoxy resin copper clad laminate having a plate thickness of 1.6 mm) for mounting electronic components, similarly to the printed board 5, and is almost at the center of the printed board 6. In the position, a pipe hole 6H for penetrating the measurement tube 2 is formed. Therefore, the printed board 6 is attached along the direction which intersects the measuring tube 2. The size of this tube hole 6H is set equal to or slightly smaller than the size of the outer peripheral part of the measuring tube 2.

또한, 도 4의 예에서는, 관 구멍(6H)은, 프린트 기판(6)의 측단부를 향해 개구되어 있지 않으나, 관 구멍(6H)의 둘레부의 일부가 절결되어, 프린트 기판(6)의 측단부를 향해 직접 개구되어, 절결을 형성하고 있어도 좋고, 혹은 슬릿을 통해 간접적으로 개구되어 있어도 좋다. 이 경우, 프린트 기판(6)에 형성된 절결이, 측정관(2)이 압입되는 관 구멍(6H)을 형성하게 된다. 또한, 프린트 기판(5)과 마찬가지로, 관 구멍(6H)의 구멍 벽면에 볼록부를 구비하고, 이 볼록부가 외주면(2P)과 접촉하도록 해도 좋다.In addition, in the example of FIG. 4, although the hole 6H does not open toward the side end part of the printed circuit board 6, a part of the periphery of the pipe hole 6H is cut off, and the side of the printed board 6 is not shown. It may be opened directly toward the end to form a notch, or may be indirectly opened through the slit. In this case, the notch formed in the printed circuit board 6 forms the tube hole 6H into which the measuring tube 2 is press-fitted. In addition, similarly to the printed board 5, the convex part may be provided in the hole wall surface of the tube hole 6H, and this convex part may be made to contact the outer peripheral surface 2P.

전극(Ta, Tb)은, 측정관(2)의 외주면(2P)에 형성된 관측 배선 패턴(2A, 2B)과 점퍼선(도시하지 않음)을 통해 프린트 기판(5)에 접속되어 있다. 프린트 기판(5)은, 접속 배선(도시하지 않음)을 통해, 예컨대 케이스(8)의 상측에 부착되는 상측 케이스 내의 메인 기판(모두 도시하지 않음)의 유량 검출 회로(12)에 접속되어 있다.The electrodes Ta and Tb are connected to the printed board 5 via the observation wiring patterns 2A and 2B formed on the outer circumferential surface 2P of the measuring tube 2 and jumper lines (not shown). The printed circuit board 5 is connected to the flow rate detection circuit 12 of the main board (all not shown) in the upper case attached to the upper side of the case 8, for example through connection wiring (not shown).

전극(Ta, Tb)은, 관측 배선 패턴(2A, 2B)이나 점퍼선과 함께, 공통 전위[접지 전압(GND)]에 접속된 금속판으로 이루어지는 실드 케이스(7)로 전기적으로 실드되어 있다. 실드 케이스(7)는, 길이 방향(X)을 따라 연장되는 대략 직사각형 형상을 이루고, 측정관(2)이 내측을 관통하기 위한 개구부가, 여자 코일(3A, 3B)의 자속 영역으로부터 상류 방향과 하류 방향에 형성되어 있다. 이에 의해, 임피던스가 높은 회로 부분 전체가 실드 케이스(7)로 실드됨으로써, 외부 노이즈의 영향이 억제된다.The electrodes Ta and Tb are electrically shielded with the shield case 7 made of a metal plate connected to the common potential (ground voltage GND) together with the observation wiring patterns 2A and 2B and the jumper wires. The shield case 7 has a substantially rectangular shape extending along the longitudinal direction X, and an opening for allowing the measurement tube 2 to penetrate the inside thereof has an upstream direction from the magnetic flux regions of the excitation coils 3A and 3B. It is formed in the downstream direction. As a result, the entire circuit portion having a high impedance is shielded by the shield case 7, whereby the influence of external noise is suppressed.

한편, 프린트 기판(5)에, Ta, Tb에서 얻어진 기전력(Va, Vb)을 저임피던스화하기 위한 전치 증폭기를 실장해도 좋고, 전치 증폭기도 실드 케이스(7)로 실드해도 좋다. 이때, 프린트 기판(5) 중 전치 증폭기의 실장면과는 반대측의 땜납면에, 접지 전위에 접속된 접지 패턴(솔리드 패턴)으로 이루어지는 실드 패턴을 형성해도 좋다. 이에 의해, 실드 케이스(7)를 구성하는 평면 중, 프린트 기판(5)과 접촉하는 평면은 모두 개구되어 있어도 좋고, 실드 케이스(7)의 구조를 간소화할 수 있다.On the other hand, the preamplifier for low-impedance the electromotive force Va and Vb obtained by Ta and Tb may be mounted on the printed circuit board 5, and a preamplifier may also be shielded by the shield case 7. As shown in FIG. At this time, the shield pattern which consists of a ground pattern (solid pattern) connected to the ground potential may be formed in the solder surface of the printed circuit board 5 on the opposite side to the mounting surface of the preamplifier. Thereby, all the planes which contact the printed circuit board 5 may be opened among the planes which comprise the shield case 7, and the structure of the shield case 7 can be simplified.

또한, 전극(Ta, Tb)이나 관측 배선 패턴(2A, 2B), 나아가서는 전극(T2)은, 구리 등의 비자성 금속 박막으로 이루어지고, 측정관(2)의 외주면(2P)에 메탈라이즈 처리에 의해 일체로 형성되기 때문에, 제조 공정을 간소화할 수 있고, 제품 비용의 저감으로도 이어진다. 한편, 전술한 메탈라이즈 처리는, 도금 처리나, 증착 처리 등이어도 좋고, 나아가서는, 미리 성형해 둔 비자성 금속 박막체를 부착해도 좋다.Further, the electrodes Ta and Tb, the observation wiring patterns 2A and 2B, and further, the electrode T2 are made of a nonmagnetic metal thin film such as copper, and metallized on the outer circumferential surface 2P of the measurement tube 2. Since it is integrally formed by the treatment, the manufacturing process can be simplified, and the product cost can be reduced. In addition, the metallization process mentioned above may be plating process, vapor deposition process, etc. Furthermore, you may attach the non-magnetic metal thin film body shape | molded previously.

[전기 전도율용 전극][Electrode for electric conductivity]

다음으로, 도 5 및 도 6을 참조하여, 본 실시형태에 따른 전기 전도율용의 전극(T1, T2)에 대해 설명한다. 도 5는 제1 실시형태에 따른 전자 유량계의 주요부 측면도이다. 도 6은 제1 실시형태에 따른 전자 유량계의 주요부 상면도이다.Next, with reference to FIGS. 5 and 6, the electrodes T1 and T2 for electrical conductivity according to the present embodiment will be described. 5 is a side view of an essential part of the electromagnetic flowmeter according to the first embodiment. It is a top view of the principal part of the electromagnetic flowmeter which concerns on 1st Embodiment.

조인트(1A, 1B) 중 적어도 한쪽은, 전극(제1 전극)(T1)으로서 기능한다. 예컨대, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 조인트(1A)는, 공통 전위[접지 전압(GND)]에 접속됨으로써, 외부의 배관과 측정관(2)을 연결할 뿐만이 아니라, 전극(T1)으로서도 기능한다. T1은, 점퍼선(J1)을 통해 프린트 기판(6)에 형성된 패드(전극 접속 단자)(P1)에 접속되어 있다. J1은 P1 및 T1의 외표면에 납땜된다.At least one of the joints 1A, 1B functions as an electrode (first electrode) T1. For example, as shown in FIGS. 5 and 6, the joint 1A is connected to a common potential (ground voltage GND), thereby not only connecting the external pipe and the measurement tube 2, but also the electrode T1. It also functions as. T1 is connected to the pad (electrode connection terminal) P1 formed in the printed circuit board 6 through the jumper wire J1. J1 is soldered to the outer surfaces of P1 and T1.

한편, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 측정관(2)의 외주면(2P) 중, 프린트 기판(6)을 사이에 두고 조인트(1A)로 이루어지는 전극(T1)과 반대측이며 전극(Ta, Tb)과의 사이에, 측정관(2)의 전체 둘레에 걸쳐 박막 도체로 이루어지는 전극(제2 전극)(T2)이, 비접액 전극으로서 패턴 형성되어 있다. T2 중 프린트 기판(6)측의 측단부에는, 패드(P3)가 프린트 기판(6)을 향해 돌출되어 패턴 형성되어 있다. T2는, P3으로부터 점퍼선(J2)을 통해 프린트 기판(6)에 형성된 패드(전극 접속 단자)(P2)에 접속되어 있다. J2는 P2 및 P3에 납땜된다.Meanwhile, as shown in FIGS. 5 and 6, of the outer circumferential surface 2P of the measurement tube 2, the electrode Ta is opposite to the electrode T1 formed of the joint 1A with the printed board 6 interposed therebetween. , Tb, are pattern-formed as a non-contact electrode with an electrode (second electrode) T2 made of a thin film conductor over the entire circumference of the measuring tube 2. Pad P3 protrudes toward the printed circuit board 6, and the pattern is formed in the side end part of the printed circuit board 6 side in T2. T2 is connected to the pad (electrode connection terminal) P2 formed in the printed circuit board 6 through the jumper wire J2 from P3. J2 is soldered to P2 and P3.

이에 의해, 프린트 기판(6)과 전극(T1, T2)을 접속하는 J1, J2의 길이를 매우 짧게 할 수 있고, J1, J2의 임피던스를 매우 낮게 억제할 수 있다.Thereby, the length of J1 and J2 which connects the printed circuit board 6 and the electrodes T1 and T2 can be made very short, and the impedance of J1 and J2 can be suppressed very low.

또한, 프린트 기판(6)은, 접속 배선(도시하지 않음)을 통해, 예컨대 케이스(8)의 상측에 부착되는 상측 케이스 내의 메인 기판(모두 도시하지 않음)의 전기 전도율 검출 회로(11)에 접속되어 있다. 따라서, 프린트 기판(6)에 신호 생성 회로(11B) 또는 버퍼 증폭기(11C)를 실장하면, 접속 배선의 임피던스도 낮게 억제할 수 있다. 이 때문에, 전기 전도율의 계측에 있어서, T1, T2를 접속하기 위한 전극 배선에 관한 임피던스를 무시할 수 있다.In addition, the printed circuit board 6 is connected to the electrical conductivity detection circuit 11 of the main board (all of which is not shown) in the upper case attached to the upper side of the case 8, for example through connection wiring (not shown). It is. Therefore, if the signal generation circuit 11B or the buffer amplifier 11C is mounted on the printed board 6, the impedance of a connection wiring can also be suppressed low. For this reason, in the measurement of electric conductivity, the impedance regarding the electrode wiring for connecting T1 and T2 can be ignored.

[제1 실시형태의 동작][Operation of First Embodiment]

다음으로, 도 7을 참조하여, 본 실시형태에 따른 전자 유량계(10)의 동작에 대해 설명한다. 도 7은 제1 실시형태에 따른 전자 유량계의 동작을 도시한 신호 파형도이다.Next, with reference to FIG. 7, the operation | movement of the electromagnetic flowmeter 10 which concerns on this embodiment is demonstrated. 7 is a signal waveform diagram showing the operation of the electromagnetic flowmeter according to the first embodiment.

여기서는, 전극(T2)이 비접액 전극이고, 구형파 신호(SG)가 구형파 정전압 신호인 경우를 예로서 설명한다.Here, the case where the electrode T2 is a non-contact electrode and the square wave signal SG is a square wave constant voltage signal is demonstrated as an example.

클록 생성 회로(11A)는, 연산 처리 회로(13)로부터의 클록 신호(CLK0)에 기초하여, 구형파 신호(SG) 생성용의 클록 신호(CLKs)와, 샘플링 제어용의 클록 신호(CLKh, CLKl)를 생성한다. 여기서는, CLKs의 주파수, 즉 구형파 신호(SG)의 신호 주파수(fs)가 150 ㎑인 경우가 나타나 있다.The clock generation circuit 11A, based on the clock signal CLK0 from the arithmetic processing circuit 13, includes a clock signal CLKs for generating a square wave signal SG and clock signals CLKh and CLKl for sampling control. Create Here, the case where the frequency of CLKs, ie, the signal frequency fs of the square wave signal SG, is 150 Hz is shown.

신호 생성 회로(11B)는, CLKs에 기초하여 구형파 전류원(IG)을 온 오프 제어한다. 이에 의해, 도 7에 도시된 바와 같이, 신호 주파수(fs)의 반주기마다 인가 전류(Ig)가, 미리 설정되어 있는 설정 전류(Is)와 제로 사이에서 전환되어, 전극(T2)에 인가되게 된다. 따라서, 신호 생성 회로(11B)로부터 공급된 인가 전류(Ig)에 의해, 전극(T1, T2) 사이에 있어서의 유체의 유체 저항으로 발생한 전압이 전극(T1, T2) 사이의 전압, 즉 검출 전압(Vt)이 된다.The signal generation circuit 11B controls the square wave current source IG on and off based on the CLKs. As a result, as shown in FIG. 7, the applied current Ig is switched between the preset setting current Is and zero at every half cycle of the signal frequency fs to be applied to the electrode T2. . Therefore, due to the applied current Ig supplied from the signal generation circuit 11B, the voltage generated by the fluid resistance of the fluid between the electrodes T1 and T2 is the voltage between the electrodes T1 and T2, that is, the detection voltage. (Vt).

샘플 홀드 회로(11D)는, 클록 생성 회로(11A)로부터의 CLKh에 기초하여, 버퍼 증폭기(11C)에서 Vt가 안정화(임피던스 변환)되어 얻어진 출력 전압(Vt') 중, Is가 공급되고 있는 하이 레벨 기간(TH)(SG의 반주기)에 있어서의 검출 전압(VH)을 샘플링한다. 또한, 샘플 홀드 회로(11D)는, 클록 생성 회로(11A)로부터의 CLKl에 기초하여, Vt' 중, 제로가 공급되고 있는 로우 레벨 기간(TL)(SG의 반주기)에 있어서의 검출 전압(VL)을 샘플링한다.The sample hold circuit 11D has a high output of which Is is supplied among the output voltages Vt 'obtained by stabilizing (impedance conversion) Vt in the buffer amplifier 11C based on the CLKh from the clock generation circuit 11A. The detection voltage VH in the level period TH (half cycle of SG) is sampled. Further, the sample hold circuit 11D is based on the CLKl from the clock generation circuit 11A, and the detection voltage VL in the low level period TL (half period of SG) to which zero is supplied during Vt '. Sampling).

A/D 변환 회로(11E)는, 샘플 홀드 회로(11D)에서 얻어진 VH와 VL의 차분 전압(ΔVt)을 진폭 데이터(DA)로 A/D 변환하여 출력한다.The A / D conversion circuit 11E performs A / D conversion on the difference voltage ΔVt between VH and VL obtained by the sample hold circuit 11D into amplitude data DA and outputs the result.

일반적으로는, 교류의 검출 전압(Vt)을 전파(全波) 정류하는 방법, 예컨대 TL에 있어서의 검출 전압(Vt)을 Vt의 중간 레벨에서 되접어 TH의 Vt와 가산하는 방법이 고려된다. 그러나, 이러한 방법에서는, TL과 TH의 Vt가 동일하지 않으면, 전파 정류해도 맥류가 남아, 안정된 직류 전압이 되지 않기 때문에, 계측 오차의 원인이 된다.In general, a method of full-wave rectifying the detection voltage Vt of alternating current, for example, a method of adding the detection voltage Vt in TL back to the intermediate level of Vt and adding it to the Vt of TH. However, in such a method, if the Vt of TL and TH is not the same, a ripple remains even after full-wave rectification and since it does not become a stable DC voltage, it becomes a cause of a measurement error.

본 실시형태에 의하면, 교류의 검출 전압(Vt)을 전파 정류하지 않고, TL과 TH에서 각각 별개로 샘플링하고, 얻어진 VH, VL의 차분 전압을 진폭 데이터(DA)로서 취득하고 있다. 이 때문에, 유체의 유속 변화 등에 의해 Vt에 흔들림이 포함되어 있는 것과 같은 경우나, 외부로부터 유체를 통해 공통 모드 노이즈가 Vt에 혼입되어 있는 것과 같은 경우에도, 진폭 데이터(DA)에의 영향을 회피할 수 있고, 전기 전도율의 안정된 계측을 실현할 수 있다.According to this embodiment, the differential voltage of VH and VL obtained by sampling separately from TL and TH is acquired as amplitude data DA, without full-wave rectifying AC detection voltage Vt. For this reason, the influence on the amplitude data DA can be avoided even when the vibration is contained in the Vt due to a change in the flow velocity of the fluid or when the common mode noise is mixed into the Vt through the fluid from the outside. It is possible to realize stable measurement of electrical conductivity.

전기 전도율 산출부(13A)는, A/D 변환 회로(11E)로부터의 DA에 기초하여, 유체의 전기 전도율을 산출한다.The electrical conductivity calculation unit 13A calculates the electrical conductivity of the fluid based on the DA from the A / D conversion circuit 11E.

또한, 빈 상태 판정부(13B)는, 전기 전도율 산출부(13A)에서 얻어진 전기 전도율을 임계값 전도율과 비교함으로써, 측정관(2) 내가 빈 상태인지 아닌지 판정한다.In addition, the empty state determination unit 13B determines whether or not the measuring tube 2 is empty by comparing the electrical conductivity obtained by the electrical conductivity calculation unit 13A with the threshold conductivity.

도 8은 구형파 전류원의 구성예이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 구형파 전류원(IG)은, 스위치(SWi), 연산 증폭기(Ug), 및 전류 검출 회로(DET)를 구비하고 있다. SWi는, CLKs에 기초하여 Vs와 GND를 전환 출력하는 아날로그 스위치이다. DET는, IG로부터 출력되는 인가 전류(Ig)의 전류값을 검출하는 회로이다. Ug는, DET로부터의 전류 검출 출력에 기초하여 Ig의 전류값을 설정 전류(Is)로 유지 제어하고, SWi의 출력에 기초하여 Ig의 출력을 온 오프 제어하는 기능을 갖고 있다.8 is a configuration example of a square wave current source. As shown in FIG. 8, the square wave current source IG includes a switch SWi, an operational amplifier Ug, and a current detection circuit DET. SWi is an analog switch that switches between Vs and GND based on CLKs. DET is a circuit for detecting the current value of the applied current Ig output from IG. Ug has a function of holding and controlling the current value of Ig at the set current Is based on the current detection output from the DET, and controlling the output of Ig on and off based on the output of SWi.

도 9는 제1 실시형태에 따른 전극측의 등가 회로이다. 전술한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 구형파 신호(SG)로서 구형파 정전류 신호를 이용하고 있다. 이 때문에, 도 9에 도시된 바와 같이, 프린트 기판(6)으로부터 본 전극측의 등가 회로는, 신호 생성 회로(11B)의 구형파 전류원(IG)에 대해, 전극(T1, T2) 사이의 임피던스를 나타내는 측의 등가 회로(Zt)가 접속된 형식이 된다.9 is an equivalent circuit on the electrode side according to the first embodiment. As described above, in the present embodiment, the square wave constant current signal is used as the square wave signal SG. For this reason, as shown in FIG. 9, the equivalent circuit of the electrode side seen from the printed board 6 has the impedance between electrodes T1 and T2 with respect to the square wave current source IG of the signal generation circuit 11B. The equivalent circuit Zt on the side shown is connected.

이때, Zt에 있어서, 전극(T1, T2)과 유체의 접액 시에 전극-유체 사이에 분극 용량(Cp) 및 분극 저항(Rp)이 발생하고, T2가 비접액 전극이기 때문에, 유체와 전극(T2) 사이에 전극 용량(Ct)이 발생한다. 따라서, 전극(T1, T2) 사이의 유체에 관한 유체 저항을 Rl이라고 하면, Zt는, 분극 용량(Cp) 및 분극 저항(Rp)의 병렬 회로와, 유체 저항(Rl)과, 전극 용량(Ct)이 직렬 접속된 등가 회로로 나타난다. 여기서, 구형파 신호(SG)의 신호 주파수를 fs=150 ㎑로 한 경우, Cp의 임피던스는 비교적 작으나, Ct의 임피던스가 어느 정도 커지기 때문에, Ct의 양단 전압(Vct) 나아가서는 Vt가 과도적으로 변화하게 된다.At this time, in Zt, the polarization capacity Cp and the polarization resistance Rp are generated between the electrode and the fluid when the electrodes T1 and T2 are in contact with the fluid, and since T2 is a non-contact electrode, the fluid and the electrode ( The electrode capacitance Ct is generated between T2). Therefore, if the fluid resistance with respect to the fluid between electrodes T1 and T2 is Rl, Zt is a parallel circuit of polarization capacitance Cp and polarization resistance Rp, fluid resistance Rl, and electrode capacitance Ct. ) Appears as an equivalent circuit connected in series. Here, when the signal frequency of the square wave signal SG is set to fs = 150 Hz, the impedance of Cp is relatively small, but the impedance of Ct increases to a certain extent, so that the voltage Vct between both ends of Ct, and Vt changes transiently. Done.

도 10은 구형파 정전압 신호를 이용한 전자 유량계의 동작을 도시한 신호 파형도이다. 도 7과 동일하게 하여 fs=150 ㎑로 한 경우, Cp의 임피던스는 비교적 작으나, Ct의 임피던스가 어느 정도 커진다. 이 때문에, 일정 진폭[기준 전압(Vs)]을 갖는 교류의 구형파 전압을, 구형파 신호(SG) 즉 구형파 정전압 신호로서 이용한 경우, Vct나 Vrl, 나아가서는 Vt가 각각의 시정수로 지수 함수적으로 변화하게 되어, VH, VL을 안정되게 검출할 수 없게 된다.10 is a signal waveform diagram showing an operation of an electromagnetic flowmeter using a square wave constant voltage signal. In the same manner as in Fig. 7, when fs = 150 kHz, the impedance of Cp is relatively small, but the impedance of Ct is somewhat large. For this reason, when a square wave voltage of AC having a constant amplitude (reference voltage Vs) is used as a square wave signal SG, that is, a square wave constant voltage signal, Vct or Vrl, and moreover, Vt is exponentially in each time constant. As a result, VH and VL cannot be stably detected.

이와 같이, Vt의 파형이 변형된 경우, 진폭 데이터(DA)의 검출 시에 오차가 포함되기 쉬워지고, 결과로서 전기 전도율에 관한 측정 정밀도의 저하의 요인이 된다. 이 때문에, fs로서, Cp, Ct의 임피던스를 무시할 수 있을 정도의 높은 주파수를 이용할 필요가 있다. 한편, fs를 높게 하면, 전극 배선의 선간 용량(Cw)에 의한 영향이 커져 전극 배선에서 신호 누설이 발생하여, Vt의 파형이 변형되는 원인이 된다.In this way, when the waveform of Vt is deformed, an error is likely to be included in the detection of the amplitude data DA, and as a result, it becomes a factor of the decrease in the measurement accuracy regarding the electrical conductivity. For this reason, as fs, it is necessary to use the high frequency which can ignore the impedance of Cp and Ct. On the other hand, when fs is made high, the influence by the line capacitance Cw of an electrode wiring will become large, and signal leakage will arise in an electrode wiring, and it will become a cause of the waveform of Vt being deformed.

이에 대해, 본 실시형태에서는, 구형파 신호(SG)로서 구형파 정전류 신호를 이용하고 있기 때문에, fs=150 ㎑로 한 경우에도, Vct 및 Vt의 경사가 직선적이 되어, VH, VL을 안정되게 검출할 수 있다.In contrast, in the present embodiment, since the square wave constant current signal is used as the square wave signal SG, the slopes of Vct and Vt become linear even when fs = 150 Hz, so that VH and VL can be stably detected. Can be.

인가 전류(Ig)가 설정 전류(Is)인 하이 레벨 기간(TH)에 검출된 검출 전압(Vt)을 VH로 하고, 그때의 Vrl 및 Vct를 VrlH 및 VctH라고 하면, VH=VrlH+VctH가 된다. 또한, Ig=0인 로우 레벨 기간(TL)에 검출된 검출 전압(Vt)을 VL로 하고, 그때의 Vrl 및 Vct를 VrlL 및 VctL이라고 하면, VL=VrlL+VctL이 된다.If the detected voltage Vt detected in the high level period TH in which the applied current Ig is the set current Is is VH, and Vrl and Vct at that time are VrlH and VctH, then VH = VrlH + VctH. . If the detected voltage Vt detected in the low level period TL at Ig = 0 is VL, and Vrl and Vct at that time are VrlL and VctL, then VL = VrlL + VctL.

이때, 검출한 VH, VL에는, Vct가 포함되지만, CLKh 및 CLKl이 TH, TL(SG의 반주기)의 중앙 위치를 나타내고 있기 때문에, 샘플링된 VH와 VL에 포함되는 VctH와 VctL은 동일해진다. 이에 의해, VH와 VL의 차분 전압(ΔVt)을 채용함으로써 VctH와 VctL이 상쇄되어, Vct를 포함하지 않는 진폭 데이터(DA)를 얻을 수 있다.At this time, Vct is included in the detected VH and VL, but since CLKh and CLKl represent the center positions of TH and TL (semi-period of SG), the VctH and VctL included in the sampled VH and VL become the same. As a result, by adopting the difference voltage ΔVt between VH and VL, VctH and VctL are canceled to obtain amplitude data DA without Vct.

즉, ΔVt=VH-VL=VrlH-VrlL이 된다. 이에 의해, Ig가 일정하기 때문에, Rl은 다음의 식 (1)로 구해진다.That is, ΔVt = VH-VL = VrlH-VrlL. Thereby, since Ig is constant, Rl is calculated | required by following formula (1).

[식 (1)][Equation (1)]

Figure pat00001
Figure pat00001

식 (1)에 있어서, Ig는 기지이고, 차분 전압(VH-VL)은, 샘플 홀드 회로(11D)에서 검출되고 A/D 변환 회로(11E)에서 진폭 데이터(DA)로 변환되어 연산 처리 회로(13)에 입력된다. 따라서, 전기 전도율 산출부(13A)는, 이들 데이터에 기초하여 Rl을 용이하게 산출할 수 있다.In Equation (1), Ig is known, and the differential voltages VH-VL are detected by the sample hold circuit 11D, converted into amplitude data DA by the A / D conversion circuit 11E, and the arithmetic processing circuit. It is input to (13). Therefore, the electric conductivity calculation unit 13A can easily calculate Rl based on these data.

도 11은 진폭 데이터와 전기 전도율의 대응 관계를 도시한 특성도이고, 종축이 진폭 데이터(DA)를 나타내고, 횡축이 전기 전도율을 나타내고 있다. 전기 전도율이 기지의 표준 유체를 복수 종 이용하여 캘리브레이션 작업을 행함으로써, 도 11에 도시된 바와 같은 진폭 데이터(DA)와 전기 전도율의 대응 관계를 미리 계측하고, 얻어진 특성을 룩업 테이블로서, 예컨대 반도체 메모리(도시하지 않음)에 설정해 두며, 전기 전도율 검출 회로(11)로부터의 진폭 데이터(DA)에 기초하여, 전기 전도율 산출부(13A)가, 룩업 테이블을 참조하여, 측정관(2) 내의 유체에 관한 전기 전도율을 도출해도 좋다.11 is a characteristic diagram showing a correspondence relationship between amplitude data and electrical conductivity, and the vertical axis represents amplitude data DA, and the horizontal axis represents electrical conductivity. By performing a calibration operation using a plurality of standard fluids of known electrical conductivity, the correspondence between the amplitude data DA and the electrical conductivity as shown in FIG. 11 is measured in advance, and the obtained characteristics are used as a lookup table, for example, a semiconductor. It is set in a memory (not shown), and based on the amplitude data DA from the electrical conductivity detection circuit 11, the electrical conductivity calculation unit 13A refers to the look-up table and the fluid in the measurement tube 2 The electrical conductivity with respect to may be derived.

[제1 실시형태의 효과][Effect of 1st Embodiment]

이와 같이, 본 실시형태는, 신호 생성 회로(11B)가, 미리 설정된 신호 주파수(fs)에서 일정 진폭을 갖는 교류의 구형파 전류를 구형파 신호(SG)로서 생성하고, 측정관(2)에 부착되어 있는 전극(T1, T2)에 인가하며, 전기 전도율 검출 회로(11)가, 이들 T1, T2로부터 검출한 검출 전압(Vt)을 샘플링함으로써 검출 전압(Vt)의 진폭을 검출하도록 한 것이다.Thus, in this embodiment, the signal generation circuit 11B produces | generates the square wave current of alternating current having a constant amplitude as a square wave signal SG at the preset signal frequency fs, and is attached to the measurement tube 2, It applies to the electrodes T1 and T2, and the electric conductivity detection circuit 11 detects the amplitude of the detection voltage Vt by sampling the detection voltage Vt detected from these T1 and T2.

일반적으로는, 유량 계측용의 여자 주파수(fex)로서는, 수십 ㎐∼수백 ㎐ 정도의 주파수가 이용된다. 특히, 유량 계측용의 전극(Ta, Tb)으로서 비접액의 면전극을 이용하는 경우, Ta, Tb와 유체 사이에 발생하는 용량 성분을 가능한 한 작게 하기 위해서, 접액 전극을 이용한 경우보다 조금 높은 여자 주파수(fex)가 이용되는 경향이 있다.Generally, as an excitation frequency fex for flow measurement, frequencies of several tens of Hz-about several hundreds of Hz are used. In particular, when the non-contact surface electrode is used as the flow rate measuring electrodes Ta and Tb, the excitation frequency is slightly higher than that in which the contact electrode is used in order to make the capacitance component generated between Ta and Tb and the fluid as small as possible. (fex) tends to be used.

본 실시형태에 의하면, Vt의 경사가 직선적이 되기 때문에, 전기 전도율 계측용의 신호 주파수(fs)로서, fex보다 높은 주파수, 예컨대 fex의 100배 이상 높은, 수 ㎑∼수십 ㎑ 정도의 주파수를 이용해도, 검출 전압(Vt)의 진폭을 안정되게 검출할 수 있다.According to this embodiment, since the inclination of Vt becomes linear, a frequency higher than fex, for example, a frequency of several kHz to several tens of kHz, which is higher than fex, for example, 100 times higher than fex, is used as the signal frequency fs for electric conductivity measurement. Also, the amplitude of the detection voltage Vt can be detected stably.

따라서, 전기 전도율용의 인가 신호가 유량 계측용의 인가 신호에 대해 간섭해도, fex<<fs이기 때문에, 신호 증폭 회로(12B)의 로우 패스 필터로, fs를 용이하게 제거하는 것이 가능해진다.Therefore, even if the applied signal for electric conductivity interferes with the applied signal for flow measurement, fex << fs, it is possible to easily remove fs with the low pass filter of the signal amplifying circuit 12B.

이에 의해, 상기와 같은 간섭을 저감하기 위해서, 유량 계측용의 전극(Ta, Tb)과 전기 전도율용의 전극(T1, T2)과의 거리를 크게 할 필요는 없다. 이 때문에, 측정관(2)의 길이를 연장하거나, 서로의 전극 사이에 어스 링을 배치하거나 할 필요가 없어, 결과로서, 전자 유량계(10)를 대형화하지 않고, 유체의 유량과 전기 전도율을 정밀도 좋게 계측하는 것이 가능해진다.Thus, in order to reduce the interference as described above, it is not necessary to increase the distance between the electrodes Ta and Tb for flow measurement and the electrodes T1 and T2 for electrical conductivity. For this reason, it is not necessary to extend the length of the measuring tube 2 or arrange | position an earth ring between mutual electrodes, and as a result, it does not have to enlarge the electromagnetic flowmeter 10, and as a result, the flow volume and electrical conductivity of a fluid are corrected. It becomes possible to measure well.

또한, 본 실시형태에 의하면, 전술한 바와 같이, 검출 전압(Vt)의 경사가 직선적이 되어 검출 전압(Vt)의 진폭을 안정되게 검출할 수 있기 때문에, fs로서 T1, T2를 접속하는 전극 배선의 선간 용량에 의한 영향을 억제할 수 있을 정도의 주파수를 이용할 수 있고, 높은 정밀도로 전기 전도율을 계측하는 것이 가능해진다.Further, according to the present embodiment, as described above, since the inclination of the detection voltage Vt becomes linear and the amplitude of the detection voltage Vt can be stably detected, the electrode wiring connecting T1 and T2 as fs. It is possible to use a frequency that can suppress the influence of the line capacitance of, and to measure the electrical conductivity with high accuracy.

또한, 본 실시형태에 있어서, T1로서 유체와 접액하는 접액 전극을 이용하고, T2로서 측정관(2)의 외주부에 형성되고, 유체와 접액하고 있지 않는 비접액 전극을 이용해도 좋다.In addition, in this embodiment, the contact liquid electrode which contacts with a fluid as T1 may be used, and the noncontact liquid electrode which is formed in the outer peripheral part of the measurement tube 2 as T2 and does not contact with a fluid may be used.

이에 의해, 전극면에의 오물 부착이나 전극의 부식에 기인하는 계측 오차의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 백금흑과 같은 고가의 접액 전극을 이용할 필요가 없어, 대폭적인 비용 절감을 도모할 수 있다. 또한, 비접액 전극을 이용한 경우, 전극과 유체 사이에 전극 용량(Ct)이 발생하지만, 구형파 신호(SG)로서 구형파 정전류 신호를 이용하고 있기 때문에, 검출 전압(Vt)의 진폭을 안정되게 검출할 수 있다.Thereby, generation | occurrence | production of the measurement error resulting from adhesion of dirt to an electrode surface, or corrosion of an electrode can be suppressed. In addition, it is not necessary to use an expensive liquid contact electrode such as platinum black, so that a significant cost reduction can be achieved. In the case where a non-contacting electrode is used, the electrode capacitance Ct is generated between the electrode and the fluid, but since the square wave constant current signal is used as the square wave signal SG, the amplitude of the detection voltage Vt can be stably detected. Can be.

또한, 본 실시형태에 있어서, 전기 전도율 검출 회로(11)가, 구형파 신호(SG)의 반주기의 중앙 시간 위치에서, 검출 전압(Vt)을 샘플링하도록 해도 좋다.In addition, in this embodiment, the electrical conductivity detection circuit 11 may sample the detection voltage Vt at the center time position of the half period of the square wave signal SG.

이에 의해, T2로서 비접액 전극을 이용한 경우에도, 하이 레벨 기간(TH)에 샘플링한 VH에 포함되는 T2의 전극 용량(Ct)의 양단 전압(VctH)과, 로우 레벨 기간(TL)에 샘플링한 VL에 포함되는 Ct의 양단 전압(VctL)이 동일해진다. 따라서, VH와 VL의 차분 전압(ΔVt)을 채용함으로써 VctH와 VctL이 상쇄되어, Vct를 포함하지 않는 진폭 데이터(DA)를 얻을 수 있다. 이 때문에, 높은 정밀도로 전기 전도율을 계측하는 것이 가능해진다.As a result, even when a non-contact electrode is used as T2, the voltage VctH at both ends of the electrode capacitance Ct of T2 included in the VH sampled in the high level period TH is sampled in the low level period TL. The voltage VctL of both ends of Ct contained in VL becomes the same. Therefore, by adopting the difference voltage ΔVt between VH and VL, VctH and VctL are canceled to obtain amplitude data DA without Vct. For this reason, it becomes possible to measure electrical conductivity with high precision.

또한, 본 실시형태에 있어서, 신호 생성 회로(11B)의 구형파 전류원(IG)을, 구형파 신호(SG)인 인가 전류(Ig)의 크기를 검출하는 전류 검출 회로(DET)와, 신호 주파수(fs)를 나타내는 클록 신호(CLKs)와 전류 검출 회로(DET)로부터의 검출 결과에 기초하여, Ig의 진폭을 설정 전류(Is)로 유지하는 연산 증폭기(Ug)에 의해 구성해도 좋다. 이에 의해, 비교적 간소한 구성으로, 정밀도가 높은 안정된 Ig를 생성할 수 있다.In the present embodiment, the square wave current source IG of the signal generating circuit 11B includes the current detection circuit DET for detecting the magnitude of the applied current Ig, which is the square wave signal SG, and the signal frequency fs. May be constituted by an operational amplifier Ug that maintains the amplitude of Ig at the set current Is, based on the clock signal CLKs indicating?) And the detection result from the current detection circuit DET. Thereby, stable Ig with high precision can be produced with a comparatively simple structure.

또한, 본 실시형태에 있어서, 측정관(2)에 부착되어 있는 전극(T1, T2)의 근방 위치에 프린트 기판(6)을 배치하고, 구형파 신호(SG)를 생성하는 신호 생성 회로(11B), 및 전극(T1, T2)으로부터 검출한 검출 전압(Vt)을 안정화하여 출력하는 버퍼 증폭기(11C) 중, 적어도 어느 한쪽 또는 양쪽을, 프린트 기판(6)에 탑재하도록 해도 좋다.In addition, in this embodiment, the signal generation circuit 11B which arrange | positions the printed circuit board 6 in the vicinity of the electrodes T1 and T2 attached to the measurement tube 2, and produces | generates the square wave signal SG. And at least one or both of the buffer amplifiers 11C for stabilizing and outputting the detected voltage Vt detected from the electrodes T1 and T2 may be mounted on the printed board 6.

이에 의해, 신호 생성 회로(11B)나 버퍼 증폭기(11C)와 전극(T1, T2)을 접속하는 전극 배선, 즉 점퍼선(J1, J2)의 길이를 대폭 단축할 수 있고, 전극 배선 사이의 선간 용량을 작게 할 수 있다. 이 때문에, 비교적 높은 신호 주파수를 이용해도, 높은 정밀도로 전기 전도율을 계측하는 것이 가능해진다.As a result, the lengths of the electrode wirings that connect the signal generating circuit 11B, the buffer amplifier 11C, and the electrodes T1 and T2, that is, the jumper lines J1 and J2, can be significantly shortened, and the lines between the electrode wirings can be shortened. The capacity can be made small. Therefore, even when a relatively high signal frequency is used, the electrical conductivity can be measured with high accuracy.

또한, 본 실시형태에 있어서, 프린트 기판(5, 6)에 측정관(2)이 삽입되는 관 구멍(5H, 6H)을 형성하고, 관 구멍(5H, 6H)과 측정관(2)의 외주면(2P)이 접촉함으로써, 외주면(2P)에 부착되도록 해도 좋다.In addition, in this embodiment, the tube holes 5H and 6H into which the measurement tube 2 is inserted are formed in the printed boards 5 and 6, and the outer peripheral surfaces of the tube holes 5H and 6H and the measurement tube 2 are formed. By contacting 2P, you may make it adhere to the outer peripheral surface 2P.

이에 의해, 부착 나사 등의 고정 부재를 이용하지 않고 매우 간소한 구성으로, 프린트 기판(6)을 측정관(2)에 고정할 수 있다.Thereby, the printed circuit board 6 can be fixed to the measuring tube 2 with a very simple structure, without using fixing members, such as a mounting screw.

또한, 이러한 구성에 의해, 전극(T1)과 전극(T2) 사이에 측정관(2)의 길이 방향과 직교시켜 프린트 기판(6)을 배치할 수 있다. 이 때문에, 프린트 기판(6)으로부터 전극(T1, T2)까지의 전극 배선, 즉 점퍼선(J1, J2)을, 상이한 위치 및 방향에 배치·접속할 수 있고, 전극 배선 사이의 선간 용량을 매우 작게 할 수 있다. 또한, 전극(T1)인 조인트(1A)에 금속 배관이 접속된 경우, 유체에의 인가 전류가 금속 배관으로 돌아 들어가 계측 오차가 발생할 가능성이 있으나, 상기 구성에 의해, T1로부터 어느 정도의 거리를 갖고 T2를 용이하게 배치할 수 있다. 따라서, 금속 배관에 대한 인가 전류의 돌아 들어감을 억제할 수 있고, 정밀도 좋게 전기 전도율을 계측하는 것이 가능해진다.Moreover, with this structure, the printed circuit board 6 can be arrange | positioned orthogonally to the longitudinal direction of the measurement tube 2 between the electrode T1 and the electrode T2. For this reason, the electrode wiring from the printed circuit board 6 to the electrodes T1 and T2, that is, the jumper wires J1 and J2 can be arranged and connected at different positions and directions, and the line capacitance between the electrode wirings is very small. can do. In addition, when a metal pipe is connected to the joint 1A which is the electrode T1, a current applied to the fluid may return to the metal pipe and measurement errors may occur. However, the above configuration provides a certain distance from T1. And T2 can be easily disposed. Therefore, the return of the applied current to the metal pipe can be suppressed, and the electrical conductivity can be measured with high accuracy.

또한, 본 실시형태에 있어서, 프린트 기판(6)의 패턴면에, 전극(T1, T2)에의 전극 배선을 접속하기 위한 패드(전극 접속 단자)(P1, P2)와, 신호 생성 회로(11B) 및 버퍼 증폭기(11C) 중, 적어도 어느 한쪽 또는 양쪽과 패드(P1, P2)를 접속하기 위한 배선 패턴을 형성하도록 해도 좋다.In this embodiment, pads (electrode connection terminals) P1 and P2 for connecting the electrode wirings to the electrodes T1 and T2 to the pattern surface of the printed board 6 and the signal generating circuit 11B. And a wiring pattern for connecting the pads P1 and P2 to at least one or both of the buffer amplifiers 11C.

이에 의해, 커넥터를 이용하지 않고, 프린트 기판(6)에 실장되어 있는 신호 생성 회로(11B)나 버퍼 증폭기(11C)와, 전극(T1, T2)을 점퍼선(J1, J2)에 의해 매우 용이하게 접속할 수 있다.This makes it very easy to use the jumper wires J1 and J2 to connect the signal generating circuit 11B, the buffer amplifier 11C, and the electrodes T1 and T2 mounted on the printed board 6 without using a connector. Can be connected.

[제2 실시형태]Second Embodiment

다음으로, 도 12 및 도 13을 참조하여, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 전자 유량계(10)에 대해 설명한다. 도 12는 제2 실시형태에 따른 전자 유량계의 측면도이다. 도 13은 제2 실시형태에 따른 전자 유량계의 상면도이다.Next, with reference to FIG. 12 and FIG. 13, the electromagnetic flowmeter 10 which concerns on 2nd Embodiment of this invention is demonstrated. 12 is a side view of an electromagnetic flowmeter according to a second embodiment. It is a top view of the electromagnetic flowmeter which concerns on 2nd Embodiment.

제1 실시형태에서는, 전극(T2)으로서 유체에 접액하지 않는 비접액 전극을 이용한 경우를 예로서 설명하였다. 본 실시형태에서는, 전극(T2)으로서 유체에 접액하는 접액 전극을 이용하는 경우에 대해 설명한다.In 1st Embodiment, the case where the non-contacting electrode which does not contact with a fluid as the electrode T2 was used as an example. In this embodiment, the case where the liquid-contacting electrode which contacts with a fluid as electrode T2 is demonstrated.

도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 측정관(2)의 외주면(2P) 중, 프린트 기판(6)을 사이에 두고 조인트(1A)와 반대측에는, 측정관(2)의 벽부를 관통하여 측정관(2) 내로 돌출되도록, 금속 봉체(棒體)로 이루어지는 접액 전극, 즉 전극(T2)이 부착되어 있다. 측정관(2) 내로 돌출된 부분은, 측정관(2) 내의 유체와 접액하게 된다.As shown in FIG. 12 and FIG. 13, of the outer circumferential surface 2P of the measurement tube 2, the wall 1 of the measurement tube 2 penetrates on the opposite side to the joint 1A with the printed board 6 interposed therebetween. The contact electrode which consists of a metal rod, ie, electrode T2, is attached so that it may protrude into the measuring tube 2. The part which protrudes in the measurement tube 2 comes into contact with the fluid in the measurement tube 2.

이때, T2는, 점퍼선(J2)을 통해 프린트 기판(6)에 형성된 패드(P2)에 접속되어 있다. J2는 P2 및 T2에 납땜된다.At this time, T2 is connected to the pad P2 formed in the printed circuit board 6 through the jumper wire J2. J2 is soldered to P2 and T2.

[제2 실시형태의 동작][Operation of Second Embodiment]

다음으로, 본 실시형태에 따른 전자 유량계(10)의 동작에 대해 설명한다.Next, operation | movement of the electromagnetic flowmeter 10 which concerns on this embodiment is demonstrated.

전극(T2)을 비접액 전극으로부터 접액 전극으로 변경한 경우, 비접액 전극의 경우에 있어서의 T2와 유체 사이의 전극 용량(Ct)이 없어진다. 이 때문에, 도 9에 도시된 등가 회로(Zt)는, 분극 용량(Cp) 및 분극 저항(Rp)의 병렬 회로와, 유체 저항(Rl)이 직렬 접속된 등가 회로로 나타난다. 본 실시형태에 따른 이 외의 전기 전도율 계측 동작에 대해서는, 제1 실시형태와 동일하며, 여기서의 상세한 설명은 생략한다.When the electrode T2 is changed from the non-contact electrode to the contact electrode, the electrode capacitance Ct between T2 and the fluid in the case of the non-contact electrode is lost. For this reason, the equivalent circuit Zt shown in FIG. 9 is shown by the parallel circuit of polarization capacitance Cp and polarization resistance Rp, and the equivalent circuit with fluid resistance Rl connected in series. The other electrical conductivity measurement operation | movement which concerns on this embodiment is the same as that of 1st Embodiment, and detailed description here is abbreviate | omitted.

[제2 실시형태의 효과][Effect of 2nd Embodiment]

이와 같이, 본 실시형태는, 전극(T1, T2)이, 유체와 접액하는 접액 전극으로 이루어지는 것이다. 이에 의해, T2로서 비접액 전극을 이용한 경우에 특유의, 유체와 전극(T2) 사이에 발생하는 용량(Ct)에 의한 영향을 배제할 수 있고, 구형파 신호(SG)의 신호 주파수로서 비교적 낮은 주파수를 이용할 수 있다. 이 때문에, 전극 배선, 즉 점퍼선(J1, J2)의 선간 용량에 의한 영향을 매우 작게 할 수 있고, 매우 높은 정밀도로 전기 전도율을 계측하는 것이 가능해진다.As described above, in the present embodiment, the electrodes T1 and T2 are made of a liquid contact electrode that comes into contact with the fluid. Thereby, the influence of the capacitance Ct generated between the fluid and the electrode T2, which is unique when the non-contacting electrode is used as T2, can be eliminated, and the signal frequency of the square wave signal SG is relatively low. Can be used. For this reason, the influence by the line capacitance of electrode wiring, ie, jumper wires J1 and J2 can be made very small, and electrical conductivity can be measured with a very high precision.

[실시형태의 확장]Extension of Embodiments

이상, 실시형태를 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니다. 본 발명의 구성이나 상세에는, 본 발명의 스코프 내에서 당업자가 이해할 수 있는 여러 가지 변경을 할 수 있다. 또한, 각 실시형태에 대해서는, 모순되지 않는 범위에서 임의로 조합하여 실시할 수 있다.As mentioned above, although this invention was demonstrated with reference to embodiment, this invention is not limited to the said embodiment. Various changes which can be understood by those skilled in the art can be made to the structure and details of the present invention within the scope of the present invention. In addition, about each embodiment, it can implement combining arbitrarily in the range which does not contradict.

10: 전자 유량계 1A, 1B: 조인트
2: 측정관 2A, 2B: 관측 배선 패턴
2P: 외주면 3A, 3B: 여자 코일
4: 요크 4A, 4B: 요크면
5, 6: 프린트 기판 5H, 6H: 관 구멍
5I, 5J, 6I, 6J: 측단부 7: 실드 케이스
8: 케이스 8A: 내벽부
8B: 개구부 8C, 8E: 측면
8D: 바닥부 81A, 81B, 83A, 83B: 가이드부
82A, 82B, 84A, 84B: 감합부 9: 실드
11: 전기 전도율 검출 회로 11A: 클록 생성 회로
11B: 신호 생성 회로 11C: 버퍼 증폭기
11D: 샘플 홀드 회로 11E: A/D 변환 회로
12: 유량 검출 회로 12A: 여자 회로
12B: 신호 증폭 회로 12C: 신호 검출 회로
13: 연산 처리 회로 13A: 전기 전도율 산출부
13B: 빈 상태 판정부 13C: 여자 제어부
13D: 유량 산출부 14: 설정·표시 회로
15: 전송 회로 IG: 구형파 전류원
Ta, Tb: 전극 T1, T2: 전극
P1, P2, P3: 패드 J1, J2: 점퍼선
SWi: 스위치 CLK0, CLKs, CLKh, CLKl: 클록 신호
Vs: 기준 전압 GND: 접지 전압
SG: 구형파 신호 Ig: 인가 전류
Vt, VH, VL: 검출 전압 Vt': 출력 전압
DA: 진폭 데이터 Vex: 여자 제어 신호
Iex: 여자 전류 Va, Vb: 기전력
VF: 유량 신호 DF: 유량 데이터
10: electromagnetic flow meter 1A, 1B: joint
2: measuring tube 2A, 2B: observation wiring pattern
2P: outer peripheral surface 3A, 3B: excitation coil
4: York 4A, 4B: York Side
5, 6: Printed board 5H, 6H: tube hole
5I, 5J, 6I, 6J: side end 7: shield case
8: Case 8A: Interior Wall
8B: opening 8C, 8E: side
8D: Bottom portion 81A, 81B, 83A, 83B: Guide portion
82A, 82B, 84A, 84B: Fitting Part 9: Shield
11: electrical conductivity detection circuit 11A: clock generation circuit
11B: Signal Generation Circuit 11C: Buffer Amplifier
11D: Sample Hold Circuit 11E: A / D Conversion Circuit
12: flow detection circuit 12A: excitation circuit
12B: Signal Amplification Circuit 12C: Signal Detection Circuit
13: Operation Processing Circuit 13A: Electric Conductivity Calculator
13B: Empty state determination unit 13C: Excitation control unit
13D: Flow rate calculator 14: Setting and display circuit
15: transmission circuit IG: square wave current source
Ta, Tb: electrode T1, T2: electrode
P1, P2, P3: Pads J1, J2: Jumper Wires
SWi: Switches CLK0, CLKs, CLKh, CLKl: Clock Signal
Vs: reference voltage GND: ground voltage
SG: square wave signal Ig: applied current
Vt, VH, VL: Detection voltage Vt ': Output voltage
DA: amplitude data Vex: excitation control signal
Iex: excitation current Va, Vb: electromotive force
VF: Flow Signal DF: Flow Data

Claims (6)

측정관 내를 흐르는 유체의 유량을 계측하는 전자 유량계로서,
미리 설정된 신호 주파수에서 일정 진폭을 갖는 교류의 구형파(矩形波) 전류를 구형파 신호로서 생성하는 신호 생성 회로와,
상기 측정관에 부착되어 상기 구형파 신호를 상기 유체에 인가하는 제1 전극 및 제2 전극과,
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극으로부터 검출한 검출 전압을 샘플링함으로써 상기 검출 전압의 진폭을 검출하는 검출 회로와,
상기 진폭에 기초하여 상기 유체에 관한 전기 전도율을 연산 처리에 의해 구하는 연산 처리 회로
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 유량계.
An electromagnetic flowmeter which measures the flow rate of the fluid flowing in a measurement tube,
A signal generating circuit for generating an AC square wave current having a constant amplitude at a predetermined signal frequency as a square wave signal;
A first electrode and a second electrode attached to the measuring tube to apply the square wave signal to the fluid;
A detection circuit for detecting an amplitude of the detection voltage by sampling a detection voltage detected from the first electrode and the second electrode;
An arithmetic processing circuit for calculating an electrical conductivity with respect to the fluid by arithmetic processing based on the amplitude
Electromagnetic flow meter comprising a.
제1항에 있어서,
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 근방 위치에 배치되고, 상기 신호 생성 회로, 및 상기 검출 전압을 안정화하여 상기 검출 회로에 출력하는 버퍼 증폭기 중 적어도 어느 하나 또는 둘 다를 탑재하는 프린트 기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 유량계.
The method of claim 1,
A printed circuit board disposed in the vicinity of the first electrode and the second electrode, the printed circuit board further including at least one or both of the signal generation circuit and a buffer amplifier for stabilizing the detection voltage and outputting the detected voltage to the detection circuit; Electronic flow meter, characterized in that.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 전극은, 상기 유체와 접액(接液)하는 접액 전극으로 이루어지고, 상기 제2 전극은, 상기 측정관의 외주부에 형성되고, 상기 유체와 접액하지 않는 비접액 전극으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자 유량계.
The method according to claim 1 or 2,
The first electrode is made of a liquid contacting electrode that is in contact with the fluid, and the second electrode is formed of an outer circumferential portion of the measuring tube, and is made of a non-contacting electrode which is not in contact with the fluid. Electronic flow meter.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은, 상기 유체와 접액하는 접액 전극으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자 유량계.
The method according to claim 1 or 2,
The first electrode and the second electrode are electromagnetic flowmeters, characterized in that the liquid contact electrode in contact with the fluid.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 검출 회로는, 상기 구형파 신호의 반주기의 중앙 시간 위치에서, 상기 검출 전압을 샘플링하는 것을 특징으로 하는 전자 유량계.
The method according to claim 1 or 2,
And the detection circuit samples the detection voltage at a central time position of a half cycle of the square wave signal.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 신호 생성 회로는,
상기 구형파 신호의 크기를 검출하는 전류 검출 회로와,
상기 신호 주파수를 나타내는 클록 신호와 상기 전류 검출 회로로부터의 검출 결과에 기초하여, 상기 구형파 신호의 진폭을 설정 전류로 유지하는 연산 증폭기
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 유량계.
The method according to claim 1 or 2,
The signal generation circuit,
A current detection circuit for detecting a magnitude of the square wave signal;
An operational amplifier which maintains the amplitude of the square wave signal at a set current based on a clock signal indicating the signal frequency and a detection result from the current detection circuit;
Electromagnetic flow meter comprising a.
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