CN108061581A - 电磁流量计 - Google Patents

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Abstract

本发明在电容式电磁流量计中提高流量的测量精度。电磁流量计具有：将一对电极中产生的电动势放大的前置放大器电路，所述一对电极以与设置在测定管上的励磁线圈的磁场垂直的方式相对配设；和载置有屏蔽罩的基板，前置放大器电路包含：运算放大器(23、24)；连接电极(Ea)与运算放大器(23)的非反相输入端子的配线；连接电极(Eb)与运算放大器(24)的非反相输入端子的配线；连接运算放大器(23)的输出端子与反相输入端子的电阻；连接运算放大器(24)的输出端子与反相输入端子的电阻；和将运算放大器(23、24)的反相输入端子之间连接的电阻，前置放大器电路的放大率大于1倍，屏蔽罩以包围运算放大器、配线以及电极的方式配设在基板上。

Description

电磁流量计
技术领域
本发明涉及一种在各种工艺***中测量流体的流量的电磁流量计，尤其涉及一种电容式电磁流量计。
背景技术
电磁流量计具备：励磁线圈，其在相对于在测定管内流动的流体的流动方向垂直的方向上产生磁场；以及一对电极，它们配置在测定管上，沿与由励磁线圈产生的磁场正交的方向配置，电磁流量计通过是一边交替切换流至励磁线圈的励磁电流的极性一边检测上述电极间所产生的电动势，由此测量在测定管内流动的被检测流体的流量的测量设备。
通常，电磁流量计大致分为使设置在测定管中的电极与测量对象流体直接接触而检测上述流体的电动势的接液式、和使设置在测定管上的电极不接触测量对象流体而经由流体与电极间的静电电容来检测上述流体的电动势的电容式(非接液式)。
在电容式电磁流量计中，通过信号放大电路(例如差动放大电路)将电极间所产生的电动势放大，之后通过A/D转换电路转换为数字信号，并将该数字信号输入至微控制器等程序处理装置而执行规定的运算处理，由此算出流量的测量值。这种电容式电磁流量计因电极不易劣化、容易维护，所以近年来尤其受到关注。
然而，电容式电磁流量计由于是以被检测流体与电极不接触的方式构成，因此被检测流体与电极之间的阻抗极高。因此，当噪声重叠在电极与信号放大电路的输入端子之间的配线上时，存在电磁流量计的测量精度及测量稳定性降低的问题。
用以解决该问题的现有技术例如在专利文献1至3中有揭示。
具体而言，专利文献1、2中揭示有如下电容式电磁流量计：利用保护电极来覆盖设置在管道(测定管)上的2个检测电极，而且对连接检测电极与差动放大电路的信号线使用屏蔽电缆，由此防止噪声重叠在检测电极与信号放大电路之间的信号线上。
通常，在使用屏蔽电缆的情况下，存在如下倾向：屏蔽电缆越长，由屏蔽电缆的芯线-屏蔽导体间的静电电容所引起的、在芯线中传输的信号的衰减率便越大。因此，在专利文献1、2揭示的电磁流量计中，在2个检测电极与差动放大电路的2个输入端子之间分别连接前置放大器，由此将由检测电极检测到的检测信号低阻抗化而使其在屏蔽电缆的芯线中传输，而且利用该低阻抗化之后的检测信号来驱动屏蔽电缆的屏蔽导体，由此防止在屏蔽电缆的芯线中传输的检测信号的衰减。
此外，专利文献3中揭示有如下电容式电磁流量计：将分别与设置在测定管上的2个检测电极连接的2个前置放大器分别搭载于不同基板(前置放大器基板)上，将这些前置放大器基板配置在检测电极的近旁，而且利用屏蔽罩将2个前置放大器基板与对应的检测电极一同覆盖，由此防止噪声重叠在检测电极与前置放大器之间的信号线上。
【现有技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本专利特开平5-172600号公报
【专利文献2】日本专利特开2004-226394号公报
【专利文献3】日本专利特开2014-202662号公报
发明内容
【发明要解决的问题】
然而，上述专利文献1至3揭示的电容式电磁流量计显然存在以下所示的问题。
在专利文献1、2揭示的电磁流量计中，是通过将屏蔽电缆的芯线的电位与屏蔽导体的电位设为同电位来抑制由屏蔽电缆的芯线-屏蔽导体间的静电电容所引起的信号的衰减，因此，前置放大器必须为缓冲放大器。因此，在专利文献1、2揭示的电磁流量计中，无法通过前置放大器来去除共模噪声，有电磁流量计的测量精度及测量稳定性降低之虞。
此外，在专利文献3揭示的电磁流量计中，若增大前置放大器的增益，则有因共模噪声的影响而导致输出信号饱和之虞，因此，与专利文献1、2揭示的电磁流量计一样，前置放大器必须为增益1倍的缓冲放大器。因此，与专利文献1、2揭示的电磁流量计一样，无法通过前置放大器来去除共模噪声，有电磁流量计的测量精度及测量稳定性降低之虞。
如上所述，在以往的电容式电磁流量计中，有流量的测量精度及测量稳定性降低之虞。
本发明是鉴于上述问题而成，本发明的目的在于在电容式电磁流量计中提高流量的测量精度及测量稳定性。
【解决问题的技术手段】
本发明的电磁流量计(10)的特征在于具有：测定管(Pex)，其供被检测对象流体流动；励磁线圈(Lex_1、Lex_2)，其配设在测定管的外侧，产生与所供给的电流(Iex)相应的磁场；一对第1电极(Ea)及第2电极(Eb)，它们设置在测定管的外周面，在与由励磁线圈产生的磁场垂直的方向上相对配设；前置放大器电路(21)，其将第1电极与第2电极之间所产生的电动势放大；基板(40)，其载置有前置放大器电路；屏蔽罩(30)，其配设在基板上；以及数据处理控制电路(12)，其根据经前置放大器电路放大后的信号来算出流体的流量，前置放大器电路包含：第1运算放大器(23)及第2运算放大器(24)；第1配线(La)，其连接第1电极与第1运算放大器的非反相输入端子(+)；第2配线(Lb)，其连接第2电极与第2运算放大器的非反相输入端子(+)；第1电阻(RF1)，其连接在第1运算放大器的输出端子与第1运算放大器的反相输入端子(-)之间；第2电阻(RF2)，其连接在第2运算放大器的输出端子与第2运算放大器的反相输入端子之间；以及第3电阻(RG)，其连接在第1运算放大器的反相输入端子与第2运算放大器的反相输入端子之间，前置放大器电路的放大率大于1倍，屏蔽罩以包围第1运算放大器、第2运算放大器、第1配线、第2配线、第1电极及第2电极的方式配设在基板上。
在上述电磁流量计中，也可为第1运算放大器和第2运算放大器以相互靠近的方式配置在上述基板上。
在上述电磁流量计中，也可为第1运算放大器和第2运算放大器为封装在1个封装中的IC。
在上述电磁流量计中，也可还具有减法运算电路(22)，所述减法运算电路(22)生成与从第1运算放大器输出的信号(Va)和从第2运算放大器输出的信号(Vb)的减法运算结果相应的信号(VFL)，数据处理控制电路(12)根据与减法运算结果相应的信号(VFL)来算出流体的流量，减法运算电路包含：第3运算放大器(25)；第4电阻(R1)，其连接在第1运算放大器的输出端子与第3运算放大器的非反相输入端子(+)之间；第5电阻(R2)，其连接在第2运算放大器的输出端子与第3运算放大器的反相输入端子(-)之间；第6电阻(R3)，其一端被供给基准电压(VREF)，另一端与第3运算放大器的非反相输入端子连接；以及第7电阻(R4)，其连接在第3运算放大器的反相输入端子与第3运算放大器的输出端子之间，减法运算电路的放大率(Ad2)比前置放大器电路的放大率(Ad1)小。
在上述电磁流量计中，也可为减法运算电路的放大率为1倍。
在上述电磁流量计中，也可为基板(40)包含：第1主面(40a)，其载置有第1运算放大器及第2运算放大器；第2主面(40b)，其在第1主面的相反侧；屏蔽图案(41)，其形成于第2主面上，与固定电位(VCOM)连接，由金属构成；以及通孔(48)，其贯通第1主面与第2主面，测定管***在通孔中，屏蔽罩(30)以包围测定管的方式配置在第1主面上，励磁线圈配置在屏蔽罩的外侧。
在上述电磁流量计(10B)中，也可为屏蔽罩包含：第1罩体(30a)，其以包围测定管、第1电极及第2电极的方式配设在第1主面上，由导电材料构成；以及第2罩体(30b)，其以包围第1运算放大器及第2运算放大器的方式配设在第1主面上，由导电材料构成。
在上述电磁流量计中，也可为第1配线(La)包含：第1电极侧布线图案(60a)，其以从第1电极(Ea)朝基板的方向延伸的方式形成于测定管的外周面，由金属构成；第1前置放大器侧布线图案(42a)，其形成于基板上，由金属构成；以及第1跳线(50a)，其连接第1电极侧布线图案与第1前置放大器侧布线图案，比第1电极侧布线图案及第1前置放大器侧布线图案的配线长度短，第2配线(Lb)包含：第2电极侧布线图案(60b)，其以从第2电极(Eb)朝基板的方向延伸的方式形成于测定管的外周面，由金属构成；第2前置放大器侧布线图案(42b)，其形成于基板上，由金属构成；以及第2跳线(50b)，其连接第2电极侧布线图案与第2前置放大器侧布线图案，比第2电极侧布线图案及第2前置放大器侧布线图案的配线长度短。
在上述电磁流量计中，也可为第1前置放大器侧布线图案和第2前置放大器侧布线图案是以在俯视下相对于连结第1电极、第2电极以及测定管的轴的直线而对称的方式形成于基板上。
在上述电磁流量计(10A)中，也可为基板(45)为多层基板，基板在形成有第1前置放大器侧布线图案和第2前置放大器侧布线图案的那一层与形成有屏蔽图案的第2主面之间的那一层上形成有由金属构成的第1保护图案(43a)及第2保护图案(43b)，第1保护图案是以在俯视下与第1前置放大器侧布线图案有重叠的方式形成，而且与第1运算放大器的反相输入端子连接，第2保护图案是以在俯视下与第2前置放大器侧布线图案有重叠的方式形成，而且与第2运算放大器的反相输入端子连接。
上述电磁流量计(10B)的特征在于，基板在第1主面上还形成有由金属构成的第3保护图案(44a)及第4保护图案(44b)，第1前置放大器侧布线图案及第2前置放大器侧布线图案形成于基板的形成有第1保护图案及第2保护图案的那一层与第1主面之间的那一层，第3保护图案是以在俯视下与第1前置放大器侧布线图案有重叠的方式形成，而且与第1运算放大器的反相输入端子连接，第4保护图案是以在俯视下与第2前置放大器侧布线图案有重叠的方式形成，而且与第2运算放大器的反相输入端子连接。
在上述电磁流量计中，也可为在测定管的外周面，在从励磁线圈的磁通(B)的方向观察时，第1电极侧布线图案的沿测定管的轴向(Z方向)延伸的部分与第2电极侧布线图案的沿测定管的轴向(Z方向)延伸的部分在俯视下有重叠。
【发明的效果】
根据本发明，能够在电容式电磁流量计中提高流量的测量精度及测量稳定性。
附图说明
图1为表示本发明的一实施方式的电磁流量计的构成的图。
图2为表示实施方式1的电磁流量计的信号放大电路的构成的图。
图3为示意性地表示双运算放大器IC的IC封装的构成的图。
图4A为示意性地表示实施方式1的电磁流量计的印刷基板的剖面结构的图。
图4B为表示构成实施方式1的电磁流量计的前置放大器电路的各零件在印刷基板上的配置例的图。
图5A为示意性地表示实施方式1的电磁流量计中的检测部13周边的结构的前视图。
图5B为示意性地表示实施方式1的电磁流量计的检测部13周边的结构的俯视图。
图5C为示意性地表示实施方式1的电磁流量计的检测部13周边的结构的侧视图。
图6为示意性地表示实施方式1的电磁流量计的信号放大电路的被屏蔽的范围的图。
图7A为示意性地表示电极Ea、Eb及电极侧布线图案60a、60b的结构的立体图。
图7B为示意性地表示电极Ea、Eb及电极侧布线图案60a、60b的结构的立体图。
图8A为表示电极侧布线图案60a、60b相对于由励磁线圈产生的磁通的配置例的图。
图8B为表示电极侧布线图案60a、60b相对于由励磁线圈产生的磁通的配置例的图。
图9为用以说明磁通微分噪声的图。
图10为示意性地表示实施方式2的电磁流量计的检测部13周边的结构的前视图。
图11A为示意性地表示实施方式2的电磁流量计的印刷基板的剖面结构的图。
图11B为表示构成实施方式2的电磁流量计的前置放大器电路的各零件在印刷基板上的配置例的图。
图12为示意性地表示实施方式2的电磁流量计的信号放大电路的被屏蔽的范围的图。
图13为示意性地表示实施方式3的电磁流量计的检测部13周边的结构的前视图。
图14为示意性地表示实施方式3的电磁流量计的检测部13周边的结构的侧视图。
图15为示意性地表示实施方式3的电磁流量计的印刷基板的剖面结构的图。
图16为示意性地表示单运算放大器IC的IC封装的构成的图。
图17为表示使用单运算放大器作为运算放大器23、24的情况下的、构成前置放大器电路的各零件在印刷基板上的配置例的图。
具体实施方式
下面，参考附图，对本发明的实施方式进行说明。再者，在以下的说明中，对在各实施方式中共通的构成要素标注同一参考符号，并省略重复的说明。
《实施方式1》
〈电磁流量计的构成〉
图1为表示本发明的一实施方式的电磁流量计的构成的图。
图1所示的电磁流量计10具有测定具有导电性的流体的流量的功能，对以磁场产生方向与在测定管Pex内流动的流体的流动方向垂直的方式配置的励磁线圈Lex供给极***替切换的励磁电流Iex，检测以与源于励磁线圈Lex的产生磁场正交的方式配设在测定管Pex上的一对电极Ea、Eb之间所产生的电动势，将该电动势放大之后进行采样而进行信号处理，由此测定在测定管Pex内流动的流体的流量。
具体而言，电磁流量计10设置有电源电路11、数据处理控制电路12、检测部13、励磁电路14、设定/显示器15及信号放大电路16作为主要功能部。
电源电路11是利用来自上位装置(未图示)的输入直流电源DCin(例如24V)来生成多个直流电压并供给至数据处理控制电路12、信号放大电路16及励磁电路14的电路，例如是包含开关调节器、串联调节器等而构成。例如，电源电路11作为信号放大电路16的动作电源而利用输入直流电源DCin来生成电源电压VDD和接地电位VCOM(0V)。
再者，在以下的说明中，表示电压的参考符号“VDD”及“VCOM”等不仅表示电压，还表示供给该电压的信号线。
检测部13具有：测定管Pex，其供成为流量测定对象的流体流动；励磁线圈Lex，其通过从励磁电路14供给的励磁电流对该Pex产生磁场；以及一对检测电极Ea、Eb，它们设置在测定管Pex的外周面，在与由励磁线圈Lex产生的磁场垂直的方向上相对配设。检测部13的具体结构将于后文叙述。
励磁电路14具有根据来自数据处理控制电路12的控制对检测部13的励磁线圈Lex供给以一定周期切换励磁极性的励磁电流Iex的功能。
设定/显示器15具有检测作业人员的设定操作输入并输出至数据处理控制电路12的功能、和利用LED或LCD来显示来自数据处理控制电路12的显示输出的功能。
信号放大电路16是以电源电压VDD和接地电位VCOM(0V)为电源进行动作、将检测部13的一对电极Ea、Eb间所产生的电压放大而作为流量信号VFL输出的功能部。信号放大电路16的具体构成将于后文叙述。
数据处理控制电路12包含程序处理装置(例如CPU)、信号处理电路及传输I/F电路等，具有控制励磁电路14的功能、流量算出功能、以及对上位装置(未图示)输出流量的数据的功能。再者，数据处理控制电路12载置于与后文叙述的信号放大电路16的前置放大器电路21不同的基板。
具体而言，数据处理控制电路12通过周期性地切换供给至励磁线圈Lex的励磁电流Iex的极性而在测定管Pex内产生磁场。
此外，数据处理控制电路12根据从信号放大电路16输出的与电极Ea、Eb间所产生的电压相应的流量信号VFL来算出在测定管Pex内流动的被检测对象流体的流量。
〈信号放大电路16的构成〉
接着，对实施方式1的电磁流量计10的信号放大电路16进行详细说明。
图2为表示实施方式1的电磁流量计10的信号放大电路16的构成的图。
该图所示的信号放大电路16的特征之一在于，通过由封装在1个IC封装中的2个运算放大器构成的差动放大电路来放大由电极Ea、Eb检测到的检测信号。
具体而言，信号放大电路16包含前置放大器电路21和减法运算电路22而构成。
前置放大器电路21是生成与电极Ea的电压VINa和电极Eb的电压VINb的差相应的差动信号Va、Vb的电路。
具体而言，前置放大器电路21包含运算放大器23、24及电阻RG、RF1、RF2而构成。运算放大器23及运算放大器24封装在一个IC封装20中。
图3为示意性地表示IC封装20的构成的图。
如图3所示，构成前置放大器电路21的上述电路零件中的运算放大器23及运算放大器24封装在一个IC封装20中。
IC封装20的封装种类无特别限制。即，IC封装20可为SOP(Small OutlinePackage，小外型封装)、DIP(Dual Inline Package，双列直插式封装)，也可为BGA(Ballgrid array，球栅阵列)等，封装种类无特别限定。
IC封装20中只要至少封装有运算放大器23及运算放大器24即可。例如，IC封装20中除了封装有运算放大器23及运算放大器24以外，还可封装有电阻RF1、RF2。
在本实施方式中，是以IC封装20为将具有同一特性的运算放大器23、24封装在一个封装中而得的双运算放大器IC、电阻RF1、RF2、RG设置在IC封装20的外部的情况为一例来进行说明，但并不限定于此，运算放大器23及运算放大器24也可为不同的IC封装。
此外，在本实施方式中，将与OP放大器23的非反相输入端子(+)连接的IC封装20的外部端子记作端子Pa，将与OP放大器24的非反相输入端子(+)连接的IC封装20的外部端子记作端子Pb。
如图2所示，运算放大器23、24及电阻RG、RF1、RF2构成一个差动放大电路。
具体而言，运算放大器23的非反相输入端子(+)通过配线La与电极Ea连接，运算放大器24的非反相输入端子(+)通过配线Lb与电极Eb连接。电阻RF1连接在运算放大器23的输出端子Va与运算放大器23的反相输入端子(-)之间。此外，电阻RF2连接在运算放大器24的输出端子Vb与运算放大器24的反相输入端子(-)之间。电阻RG连接在运算放大器23的反相输入端子与运算放大器24的反相输入端子之间。
再者，参考符号Va、Vb不仅表示运算放大器23、24各自的输出端子，还表示运算放大器23、24的输出端子的电压(输出信号)。
如图2所示，在前置放大器电路21的后级连接有减法运算电路22。
减法运算电路22是将与运算放大器23的输出电压Va和运算放大器24的输出电压Vb的减法运算结果相应的信号作为流量信号VFL输出的电路。
再者，表示流量信号的参考符号“VFL”还表示减法运算电路的输出端子(后文叙述的运算放大器25的输出端子)。
具体而言，减法运算电路22包含电阻R1、R2、R3、R4和运算放大器25而构成。
电阻R1连接在运算放大器23的输出端子Va与运算放大器25的非反相输入端子(+)之间。电阻R2连接在运算放大器24的输出端子Vb与运算放大器25的反相输入端子(-)之间。电阻R3的一端被供给基准电压VREF，另一端与运算放大器25的非反相输入端子连接。电阻R4连接在运算放大器25的反相输入端子与运算放大器25的输出端子VFL之间。
基准电压VREF由未图示的恒压生成电路生成。上述恒压生成电路可设置在信号放大电路16的内部，也可设置在电源电路11的内部。
此处，对前置放大器电路21和减法运算电路22各自的放大率进行说明。
前置放大器电路21的放大率(差动增益)Ad1能以式(1)表示。
【数式1】
式(1)中，Vout1表示输出端子Va相对于输出端子Vb的电压即前置放大器电路21的输出电压，VINa表示从电极Ea供给至运算放大器23的非反相输入端子(+)的电压，VINb表示从电极Eb供给至运算放大器24的非反相输入端子(+)的电压，RF2＝RF1。
如根据式(1)所理解的那样，前置放大器电路21可以根据电阻RF1(RF2)及电阻RG的值来调整放大率(差动增益)Ad1。
此外，减法运算电路22的放大率(差动增益)Ad2能以下述式(2)表示。
式(2)中，VFL表示流量信号即减法运算电路22的输出电压，Va表示运算放大器23的输出电压，Vb表示运算放大器24的输出电压，R2＝R1、R4＝R3。
【数式2】
如根据式(2)所理解的那样，减法运算电路22可以根据电阻R1(R2)及电阻R3(R4)的值来调整放大率(差动增益)Ad2。
此处，通过将前置放大器电路21的放大率(差动增益)Ad1设定为比“1倍”大的值，与使用上述专利文献1、2揭示的以往的由2个缓冲放大器构成的前置放大器电路的情况相比，能够提高信号放大电路的CMRR(Common Mode Rejection Ratio，共模抑制比)。下面进行详细说明。
在前置放大器电路21中，电阻RF1和电阻RF2设定为同一电阻值。此处，考虑电阻RF1与电阻RF2之间存在电阻值的失配的情况。在该情况下，在输入至运算放大器23及运算放大器24各自的非反相输入端子(+)的信号VINa与信号VINb的信号电平(电压)相同时，运算放大器23及运算放大器24的虚短路会使得运算放大器23的反相输入端子(-)与运算放大器24的反相输入端子(-)成为同电位。由此，电流不会流至电阻RG，电流也不会流至电阻RF1、RF2。
即，前置放大器电路21中，对于同相信号而言，即便电阻RF1与电阻RF2之间存在电阻值的失配，运算放大器23及运算放大器24也会作为缓冲放大器而发挥功能，不会进行放大动作，而对于差动信号而言，运算放大器23及运算放大器24会根据由上述式(1)决定的放大率Ad1来进行放大动作。因而，前置放大器电路21能够增大放大率Ad1，由此获得较高的CMRR。
另一方面，后级的减法运算电路22中，若电阻R1、R2与电阻R3、R4的电阻值完全相同，则会获得理想的特性，但实际上会产生因电阻R1、R2的偏差、电阻R3、R4的偏差所引起的电阻值的失配。该失配导致不仅差动信号被放大，同相信号也被放大，因此，结果是CMRR发生劣化。
因而，通过将前置放大器电路21的放大率Ad1设定为比1倍大的值，能够提高前置放大器电路21的CMRR。
此外，通过将减法运算电路22的放大率Ad2设定得比前置放大器电路21的放大率Ad1小，即便在产生了减法运算电路22中的电阻R1与电阻R2的电阻值的失配或者电阻R3与电阻R4的电阻值的失配的情况下，信号放大电路16也能一方面抑制同相信号的放大、另一方面恰当地放大差动信号。例如，通过将减法运算电路22的放大率Ad2设定为1倍，能够提高信号放大电路16整体的CMRR。
前置放大器电路21载置于一个基板40上。此处，基板40例如为印刷基板(PrintedCircuit Board，印刷电路板)。作为印刷基板，可以例示玻璃/环氧基板等。
再者，在本实施方式中，作为一例，设定基板40为印刷基板，将基板40记作“印刷基板40”。此外，在本实施方式中，以前置放大器电路21和减法运算电路22分别载置于不同基板的形式进行说明。
图4A为示意性地表示印刷基板40的剖面结构的图。
如图4A所示，印刷基板40具有主面40A、40B。
在印刷基板40的主面40A上固定有构成前置放大器电路21的各种电子零件例如IC封装20以及电阻RG、RF1、RF2，而且形成有用以将这些电子零件电连接的各种布线图案。
在印刷基板40的主面40B上形成有屏蔽图案41。
屏蔽图案41例如由与上述布线图案同样的金属图案形成，与接地电位VCOM连接。如图4A所示，屏蔽图案41以在俯视下与主面40A上所形成的、构成与电极Ea、Eb连接的配线La、Lb的一部分的布线图案42a、42b有重叠的方式形成。
在本实施方式中，作为一例，以屏蔽图案41为覆盖整个主面40B的填充图案的形式进行说明。
此外，在本实施方式中，作为一例，以前置放大器电路21和后级的减法运算电路22分别配置在不同的印刷基板的形式进行说明。也可在一个印刷基板40上不仅载置有前置放大器电路21，还载置有构成后级的减法运算电路22的电路零件(运算放大器25及电阻R1～R4)的一部分或全部。
图4B为表示构成前置放大器电路21的各零件在印刷基板40上的配置例的图。该图中示意性地展示了从Z轴方向观察印刷基板40的主面40A时的、构成前置放大器电路21的各零件的配置。
如图4B所示，运算放大器23、24各自的反相输入端子(-)与电阻RG的连接可以通过在印刷基板40的主面40A的IC封装20正下方形成布线图案51a、51b来实现。
由此，无须在印刷基板40的主面(背面)40B形成信号传递用布线图案，因此，能够在主面40B的整面形成与接地电位VCOM连接的屏蔽图案(填充图案)41。
〈检测部13与前置放大器电路21的位置关系〉
接着，对检测部13与前置放大器电路21的位置关系进行说明。
图5A为示意性地表示实施方式1的电磁流量计10的检测部13周边的结构的前视图，图5B为示意性地表示实施方式1的电磁流量计10的检测部13周边的结构的俯视图，图5C为示意性地表示实施方式1的电磁流量计10的检测部13周边的结构的侧视图。
再者，图5A～5C中，作为一例，展示了励磁线圈Lex由2个线圈Lex_1及线圈Lex_2构成的情况。此外，图5C中省略了励磁线圈Lex_1、Lex_2的图示。
此外，在测定管Pex的端面设置有接液电极Ec，将其与接地电位Vcom连接，使得流体电位与接地电位Vcom相同。
如图5A～5C所示，在印刷基板40上形成有贯通主面40A与主面40B的通孔48。在印刷基板40的主面40A上的通孔48的周围载置有封装有OP放大器23、24的IC封装20，而且形成有构成连接OP放大器23、24与电极Ea、Eb的配线La、Lb的一部分的布线图案。再者，图5A～5C中，作为一例，展示了以印刷基板40的主面40A、40B与X-Y平面平行的方式配置印刷基板40的情况。
如图5A～5C所示，在印刷基板40的通孔48中***有测定管Pex，测定管Pex的中心轴Q与印刷基板40的主面40A、40B大致垂直。即，测定管Pex以其中心轴Q与Z轴平行的方式配置。
电极Ea、Eb形成于测定管Pex的外周面。例如，电极Ea、Eb由金属(例如，以铜为主成分的金属)的薄膜形成，使用电镀法、蒸镀法等公知的薄膜形成技术而粘接在由树脂、陶瓷等非导电性材料构成的测定管Pex的外周面上。
如图5A～5C所示，连接一电极Ea与IC封装20的端子Pa(OP放大器23的非反相输入端子(+))的配线La由测定管Pex的外周面上所形成的电极侧布线图案60a、印刷基板40上所形成的前置放大器侧布线图案42a、以及连接电极侧布线图案60a与前置放大器侧布线图案42a的跳线50a构成。
同样地，连接另一电极Eb与IC封装20的端子Pb(OP放大器24的非反相输入端子(+))的配线Lb由测定管Pex的外周面上所形成的电极侧布线图案60b、印刷基板40上所形成的前置放大器侧布线图案42b、以及连接电极侧布线图案60b与前置放大器侧布线图案42b的跳线50b构成。
前置放大器侧布线图案42a和前置放大器侧布线图案42b在从Z方向观察的俯视时，相对于连结电极Ea、电极Eb以及测定管的中心轴Q的直线R而言呈线对称的方式形成于印刷基板40的主面40A的通孔48的周围。
例如，如图5A所示，前置放大器侧布线图案42a、42b分别以从IC封装20的端子Pa、Pb沿通孔48的外周描弧的方式形成。此外，前置放大器侧布线图案42a、42b的与跳线50a、50b连接的端部分别具有线宽形成得比前置放大器侧布线图案42a、42b的其他部分大的焊垫形状。
再者，如图4B所示，在以相对于IC封装20而言不对称的方式配置作为运算放大器23的非反相输入端子的端子Pa和作为运算放大器24的非反相输入端子的端子Pb的情况下，布线图案42a、42b的配线长度也可不完全一致。例如，如图4B所示，在布线图案42a、42b的配线长度的差为相当于IC封装20的1、2个外部端子(引脚)的长度的情况下，认为该差相对于整体的配线La、Lb的配线长度而言是误差，因此，布线图案42a、42b的配线长度并非必须完全一致。
电极侧布线图案60a、60b以从电极Ea、Eb朝印刷基板40的方向延伸的方式形成于测定管Pex的外周面。例如，电极侧布线图案60a、60b由与电极Ea、Eb相同的金属材料形成。电极侧布线图案60a、60b可以通过与电极Ea、Eb相同的制造方法来形成。例如，在与电极Ea、Eb相同的制造工序中同时形成电极侧布线图案60a、60b。
再者，电极侧布线图案60a、60b的具体的形状及配置将于后文叙述。
跳线50a、50b是以三维方式连接形成为平面状的电极侧布线图案60a、60b与前置放大器侧布线图案42a、42b的配线零件。跳线50a、50b例如为导线。
跳线50a具有比电极侧布线图案60a及前置放大器侧布线图案42a的配线长度短的配线长度。同样地，跳线50b具有比电极侧布线图案60b及前置放大器侧布线图案42b的配线长度短的配线长度。
如上所述，在印刷基板40的主面(背面)40B形成有与接地电位VCOM连接的屏蔽图案(填充图案)41。
此外，如图5A～5C所示，在印刷基板40的主面40A上垂设有屏蔽罩30。屏蔽罩30以在从Z方向观察的俯视时包围IC封装20、配线La、配线Lb、电极Ea及电极Eb的方式配设在通孔48及测定管Pex的外侧。屏蔽罩30例如由以铜、铝、铁等金属为主成分的导电材料形成为筒状，而且与接地电位VCOM连接。
因而，如图6所示，信号放大电路16中的阻抗较高的部分即包含电极Ea、Eb及配线La、Lb的部分被屏蔽图案41及屏蔽罩30屏蔽。
如图5A、5B所示，在屏蔽罩30的外侧配置有作为励磁线圈Lex的线圈Lex_1、Lex_2。如上所述，电极Ea与电极Eb在与由线圈Lex_1、Lex_2产生的磁通B的方向垂直的方向上相对配置。
此处，对运算放大器23、24与测定管Pex的位置关系进行说明。
如图5A～5C所示，运算放大器23、24封装在1个IC封装20内而载置于印刷基板40的主面40A上。由此，运算放大器23和运算放大器24设置在相对于供被检测对象流体流动的测定管Pex而言大致相同的位置，因此，运算放大器23与运算放大器24的温度漂移方向一致，从而能够抑制由温度变化所引起的流量的测量精度及测量稳定性的降低。下面，通过与现有技术进行比较来对该点进行详细说明。
例如，在上述专利文献3揭示的电磁流量计中，将前置放大器基板配置在检测电极的近旁，因此，前置放大器容易受到来自在测定管中流动的流体的温度的影响。进而，专利文献3揭示的电磁流量计具有隔着测定管的中心轴而相对地配置2块前置放大器基板的结构，因此，相对于流体流动的流路而配置在上侧的前置放大器基板与配置在下侧的前置放大器基板有时会在从流体受到的温度的影响上产生差。例如，在X-Y平面上以测定管的中心轴与X-Y平面平行的方式配置电磁流量计时，在使2个前置放大器基板在与X-Y平面正交的Z轴方向上相对配置的情况下，在测定管的下侧(-Z方向)和上侧(+Z方向)，从流体受到的温度会产生差，因此，前置放大器基板上的各个前置放大器所受到的温度的影响也会产生差。
因而，在专利文献3揭示的电磁流量计中，前置放大器容易受到来自流体的温度的影响，而且各前置放大器所受到的温度影响会产生差，因此，各前置放大器的温度漂移方向不一样，有流量的测量精度及测量稳定性大幅劣化之虞。
相对于此，在本实施方式的电磁流量计10中，构成前置放大器电路21的2个运算放大器23、24封装在一个IC封装20中。即，运算放大器23与运算放大器24在同一印刷基板40上靠近配置。由此，即便在前置放大器电路21配置在测定管Pex及励磁线圈Lex的附近的情况下，由于运算放大器23和运算放大器24相对于在测定管中流动的流体的距离大致相等，因此，可以使运算放大器23及运算放大器24从上述流体受到的温度的影响也大致相等。
因而，根据本实施方式的电磁流量计10，可以使对应于测定管内的流体的温度变化的、运算放大器23和运算放大器24的温度漂移方向一致，因此能够抑制由温度变化所引起的流量的测量精度及测量稳定性的降低。
接着，对形成于测定管Pex的外周面的电极Ea、Eb及电极侧布线图案60a、60b的形状进行详细说明。
图7A、7B为示意性地表示电极Ea、Eb及电极侧布线图案60a、60b的结构的立体图。
如图7A所示，电极Ea、Eb例如形成为矩形状(更具体而言为长方形状)。电极侧布线图案60a由第1图案61a和第2图案62a构成。同样地，电极侧布线图案60b由第1图案61b和第2图案62b构成。
如图7A、7B所示，第1图案61a、61b分别从长方形状的电极Ea、Eb的一条长边的中心附近起沿测定管Pex的圆周方向延伸。此外，第2图案62a、62b分别从第1图案61a、61b的与电极Ea、Eb连接的端部的相反侧的端部起沿测定管Pex的中心轴Q延伸。即，第2图案62a、62b和第1图案61a、61b分别以相互所成的角呈直角的方式形成。
此处，对电极侧布线图案60a、60b相对于励磁线圈Lex的磁通B的配置进行说明。
图8A、8B为表示电极侧布线图案60a、60b相对于由励磁线圈产生的磁通的配置例的图。
如图8A、8B所示，在从励磁线圈Lex的磁通B的方向观察时，电极侧布线图案60a的沿中心轴Q方向延伸的部分即第2图案62a、电极侧布线图案60b的沿中心轴Q方向延伸的部分即第2图案62b在俯视下有重叠。
由此，能够进一步减小励磁电流的极性的切换时所产生的磁通微分噪声对在连接电极Ea、Eb与前置放大器电路21的配线La、Lb中传输的信号VINa、VINb的影响。下面进行详细说明。
图9为用以说明磁通微分噪声的图。
在本实施方式的电磁流量计10中，由电极Ea、配线La、前置放大器电路21、配线Lb、电极Eb及流体形成1匝回线(线圈)。若该回线具有相对于与励磁电流的极性的切换相应的交流磁场交链的面积，则基于交流磁场的电磁感应会导致上述回线中产生磁通微分噪声。
例如，如图9所示，当构成配线La的第2图案62a与构成配线Lb的第2图案62b在与磁通B垂直的方向(Y方向)上错开配置时，被第2图案62a和第2图案62b夹住的面积S与励磁电流的极性的切换时所产生的交流的磁场B交链。由此，在上述回线中产生由电磁感应所引起的电动势，该电动势便成为磁通微分噪声。该磁通微分噪声会重叠于在配线La、Lb(第2图案62a、62b)中传输的检测信号中，因此，成为到将该检测信号放大而获得的流量信号稳定为止的时间延长的一个原因。
因而，当磁通微分噪声增大时，到流量信号稳定为止的时间会变长，因此，无法实施缩短励磁电流的切换周期而抑制1/f噪声的影响这一公知的噪声对策。结果，有电磁流量计的测量精度及测量稳定性降低之虞。
因此，在实施方式1的电磁流量计10中，如图8B所示，在从励磁线圈Lex的磁通B的方向观察时，第2图案62a与第2图案62b形成为在俯视下重叠。
由此，能够减小与励磁电流的极性的切换时所产生的交流的磁场B交链的回线的面积S，因此能够减小磁通微分噪声。由此，能够实施上述噪声对策，因此能够抑制测量精度及测量稳定性的降低。
〈本发明的电磁流量计的效果〉
以上，根据本发明的电容式电磁流量计，由于前置放大器电路21构成差动放大电路，因此能够去除共模噪声，从而能够抑制电磁流量计的测量精度及测量稳定性的降低。
此外，由于在印刷基板40上以包围IC封装20、配线La、配线Lb、电极Ea及电极Eb的方式配设有屏蔽罩30，因此能够抑制从外部侵入至前置放大器电路21的高阻抗线路的噪声，从而能够抑制流量的测量精度及测量稳定性的降低。
此外，根据实施方式1的电磁流量计10，由于前置放大器电路21为即便在电阻RF1、RF2发生了电阻值的失配的情况下也不会放大同相信号成分的电路构成，因此可以使前置放大器电路21的放大率Ad1大于1倍，由此提高前置放大器电路21的CMRR。
因而，根据本发明的电容式电磁流量计，与以往相比，能够提高流量的测量精度及测量稳定性。
此外，实施方式1的电磁流量计10中，构成前置放大器电路21的2个运算放大器23、24封装在一个IC封装20中，因此，如上所述，可以使对应于测定管内的流体的温度变化的、运算放大器23和运算放大器24的温度漂移方向一致。由此，能够抑制由温度变化所引起的流量的测量精度及测量稳定性的降低。
此外，根据实施方式1的电磁流量计10，通过使减法运算电路22的放大率Ad2比前置放大器电路21的放大率Ad1小，即便在减法运算电路22中发生了电阻R1与电阻R2的电阻值的失配或者电阻R3与电阻R4的电阻值的失配的情况下，信号放大电路16也能够一方面抑制同相信号成分的放大、另一方面恰当地放大差动信号成分。
尤其是通过将减法运算电路22的放大率设定为1倍，能够提高信号放大电路16整体的CMRR，从而能够期待流量的测量精度及测量稳定性的进一步提高。
此外，实施方式1的电磁流量计10具有在印刷基板40的、贯通载置有IC封装20的主面40A与其相反侧的主面40B的通孔48中***有测定管Pex的结构，因此，能够将形成于测定管的外周面的一对电极Ea、Eb和构成前置放大器电路21的IC封装20配置得较近。由此，能够进一步缩短阻抗较高的配线La、Lb的配线长度，使得前置放大器电路21不易受噪声的影响。
此外，由于在印刷基板40的背面(主面40B)形成有屏蔽图案41，因此能够抑制来自印刷基板40的背面的、朝前置放大器电路21侵入的噪声。此外，由此，与采用例如包围整个印刷基板40的箱型屏蔽罩的情况相比，屏蔽罩的形状较为简单，因此能够抑制屏蔽罩的制造成本。
此外，通过将励磁线圈Lex_1、Lex_2配置在屏蔽罩30的外侧，使得前置放大器电路21不易受来自励磁线圈Lex_1、Lex_2的噪声的影响。由此，能够期待流量的测量精度及测量稳定性的进一步提高。
此外，根据实施方式1的电磁流量计10，由于通过以从电极Ea、Eb朝印刷基板40的方向延伸的方式形成的电极侧布线图案60a、60b来实现配线La、Lb中形成于测定管的外周面的配线，因此，可以通过与电极Ea、Eb相同的薄膜形成技术来形成电极侧布线图案60a、60b。由此，与像现有技术那样使用屏蔽电缆的情况相比，能够抑制制造成本。
此外，根据实施方式1的电磁流量计10，由于利用跳线50a、50b来连接测定管Pex上所形成的电极侧布线图案60a、60b与印刷基板40上所形成的前置放大器侧布线图案42a、42b，因此，与像现有技术那样使用屏蔽电缆的情况相比，组装作业较为容易，从而能够抑制制造成本。
此外，根据实施方式1的电磁流量计10，前置放大器侧布线图案42a和前置放大器侧布线图案42b是以在从Z方向观察的俯视下相对于连结电极Ea、电极Eb以及测定管Pex的中心轴Q的直线R而对称的方式形成于印刷基板40上，因此，即便在前置放大器侧布线图案42a、42b上重叠有噪声的情况下，也能使重叠至两布线图案的噪声成为共模噪声而非差动噪声，从而能够通过后级的前置放大器电路而恰当地去除。
此外，根据实施方式1的电磁流量计10，在测定管的外周面，在从励磁线圈Lex_1、Lex_2的磁通B的方向观察时，电极侧布线图案60a的沿测定管的轴向延伸的部分(第2图案62a)与电极侧布线图案60b的沿测定管的轴向延伸的部分(第2图案62b)在俯视下有重叠，因此，能够减小与励磁电流的极性的切换时所产生的交流的磁通交链的回线的面积。由此，能够减小励磁电流的极性的切换时所产生的磁通微分噪声的影响，因此能够实施上述公知的噪声对策，由此进一步抑制测量精度及测量稳定性的降低。
《实施方式2》
〈实施方式2的电磁流量计的构成〉
图10为示意性地表示实施方式2的电磁流量计的检测部13周边的结构的俯视图。
如该图所示，实施方式2的电磁流量计10A与实施方式1的电磁流量计10的不同点在于，在印刷基板45上，在印刷基板侧布线图案42a、42b与屏蔽图案41之间形成有保护图案43a、43b，其他方面与实施方式1的电磁流量计10相同。
图11A为示意性地表示实施方式2的电磁流量计10A的印刷基板45的剖面结构的图。
如该图所示，印刷基板45为具有多个布线层的多层基板。在印刷基板45上，在主面40B形成有与接地电位VCOM连接的屏蔽图案(填充图案)41，在主面40A形成有构成配线La、Lb的前置放大器侧布线图案42a、42b，在主面40A与主面40B之间的布线层形成有保护图案43a、43b。
如图10、11A所示，保护图案43a是以在从Z方向观察的俯视下与前置放大器侧布线图案42a有重叠的方式形成，保护图案43b是以在从Z方向观察的俯视下与前置放大器侧布线图案42b有重叠的方式形成。
由此，在前置放大器侧布线图案与屏蔽图案之间形成了设为与前置放大器电路的运算放大器的反相输入端子同电位的保护图案，因此，能够抑制因前置放大器侧布线图案与屏蔽图案之间所形成的寄生电容而导致由电极检测到的信号的信号电平发生衰减的情况。
图11B为表示构成前置放大器电路21的各零件在印刷基板45上的配置例的图。该图中示意性地展示了从Z轴方向观察印刷基板40的主面40A时的、构成前置放大器电路21的各零件的配置。
如图11B所示，运算放大器23、24各自的反相输入端子(-)与电阻RG的连接可以通过在印刷基板40的主面40A上的IC封装20正下方形成布线图案51a、51b来实现。
由此，无须在印刷基板45的主面(背面)40B形成信号传递用布线图案，因此，能够在主面40B的整面形成与接地电位VCOM连接的屏蔽图案(填充图案)41。
此外，如图11B、图12所示，保护图案43a设为与运算放大器23的反相输入端子(-)同电位，保护图案43b设为与运算放大器24的反相输入端子(-)同电位。
由此，能够抑制因前置放大器侧布线图案42a、42b与屏蔽图案41之间所形成的寄生电容而导致在前置放大器侧布线图案42a、42b中传输的信号发生衰减的情况。
此处，对保护图案43a、43b的输出阻抗进行说明。
保护图案43a、43b分别具有基于电阻RF1、电阻RF2及电阻RG的合成电阻的输出阻抗。本来，作为保护图案43a、43b，较理想为输出阻抗尽可能小，但该输出阻抗只要设定为相较于基于前置放大器侧布线图案与屏蔽图案之间的寄生电容的阻抗而言足够小的值便无问题。
例如，通常，印刷基板的层间电容为10pF/cm2，因此，在将前置放大器侧布线图案42a(42b)与屏蔽图案41之间的寄生电容Cp设为10pF、将经由前置放大器侧布线图案42a(42b)而输入至前置放大器电路21的信号频率fs设为100Hz的情况下，基于寄生电容的阻抗Zp以下述式(3)表示。
【数式3】
因而，在该情况下，以保护图案43a(43b)的输出阻抗成为不到基于寄生电容的阻抗Zp的例如0.01％的值、即不到15.9kΩ的方式设定好电阻RF1、RF2、RG的电阻值即可。由此，不会有因基于寄生电容的阻抗Zp而导致由电极检测到的信号的信号电平发生衰减之虞。
再者，前置放大器电路21的放大率Ad1在满足该条件的基础上根据上述式(1)来设定为所期望的值即可。
以上，根据实施方式2的电磁流量计10A，由于在前置放大器侧布线图案42a、42b与屏蔽图案41之间形成有设为与前置放大器电路21的运算放大器23、24的反相输入端子(-)同电位的保护图案43a、43b，因此，能够抑制因前置放大器侧布线图案42a、42b与屏蔽图案41之间所形成的寄生电容而导致在前置放大器侧布线图案42a、42b中传输的信号发生衰减的情况。由此，即便在前置放大器侧布线图案42a、42b的配线长度较长的情况下，也能抑制由电极Ea、Eb检测到的信号的衰减，从而能够抑制测量精度及测量稳定性的降低。
《实施方式3》
〈实施方式3的电磁流量计的构成〉
图13为示意性地表示实施方式3的电磁流量计的检测部13周边的结构的俯视图。图14为示意性地表示实施方式3的电磁流量计的检测部13周边的结构的侧视图。
如图13所示，实施方式3的电磁流量计10B与实施方式2的电磁流量计10A的不同点在于具有印刷基板侧布线图案42a、42b在印刷基板46的层叠方向上被保护图案43a、43b和保护图案44a、44b夹住的结构，而且屏蔽罩由2个罩体构成，其他方面与实施方式2的电磁流量计10A相同。
图15为示意性地表示实施方式3的电磁流量计10B的印刷基板46的剖面结构的图。
如该图所示，印刷基板46为具有多个布线层的多层基板。在印刷基板46上，在主面40B形成有与接地电位VCOM连接的屏蔽图案(填充图案)41，在主面40A形成有保护图案44a、44b，在主面40A与主面40B之间的布线层形成有构成配线La、Lb的前置放大器侧布线图案42a、42b，在形成有前置放大器侧布线图案42a、42b的布线层与主面40B之间的布线层形成有保护图案43a、43b。
如图13所示，保护图案44a与保护图案43a一样是以在从Z方向观察的俯视下与前置放大器侧布线图案42a有重叠的方式形成，保护图案44b与保护图案43b一样是以在从Z方向观察的俯视下与前置放大器侧布线图案42b有重叠的方式形成。
即，如图15所示，前置放大器侧布线图案42a是以在印刷基板46的层叠方向上被保护图案43a和保护图案44a夹住的方式形成，前置放大器侧布线图案42b是以在印刷基板46的层叠方向上被保护图案43b和保护图案44b夹住的方式形成。
此外，保护图案44a与保护图案43a一样设为与运算放大器23的反相输入端子(-)同电位，保护图案44b与保护图案43b一样设为与运算放大器24的反相输入端子(-)同电位。
如此，通过利用2个保护图案夹住印刷基板侧布线图案，与上述实施方式2的电磁流量计10A一样，能够进一步抑制因前置放大器侧布线图案与屏蔽图案之间所形成的寄生电容而导致在前置放大器侧布线图案中传输的信号发生衰减的情况。
此外，如图13、14所示，实施方式3的电磁流量计10B具备由导电体材料构成的罩体30a及罩体30b作为用以防止噪声侵入至前置放大器电路21的屏蔽罩。
构成罩体30a、30b的导电体材料例如与构成实施方式1的电磁流量计10的屏蔽罩30的导电体材料相同。
如图13、14所示，罩体30a以包围测定管Pex、电极Ea、Eb、电极侧布线图案60a、60b以及跳线50a、50b的方式在印刷基板46的主面40A上垂设于通孔48的外侧。另一方面，罩体30b以包围IC封装20的方式垂设于印刷基板46的主面40A上。
由此，由于在IC封装20与测定管Pex之间配置罩体30a、30b，因此，能够将运算放大器23、24与测定管Pex进一步分开，而且能够在空间上加以分离而配置，所以能够进一步减小从在测定管Pex中流动的流体向运算放大器23、24的温度的影响。
此外，通过将屏蔽罩分为2个罩体30a、30b，能够将各个罩体30a、30b设为更简单的形状。例如，可以将现有的金属制管道切割为恰当的长度而得的构件用作罩体30a及罩体30b，因此能够进一步抑制屏蔽罩的制造成本。
《实施方式的扩展》
以上，根据实施方式，对由本发明者等人完成的发明进行了具体说明，但本发明并不限定于此，当然可以在不脱离其主旨的范围内进行各种变更。
例如，在上述实施方式中，例示了将运算放大器23及运算放大器24封装在一个IC封装20中的情况，但并不限于此。例如，运算放大器23和运算放大器24也可为图16所示那样的、相互封装在不同封装中的IC封装(单运算放大器IC)20_1、20_2。
在该情况下，在印刷基板40(45、46)上相互靠近配置2个单运算放大器IC 20_1、20_2(运算放大器23和运算放大器24)即可。具体而言，以可以忽略运算放大器23及运算放大器24从在测定管Pex中流动的流体受到的温度影响的差(运算放大器23及运算放大器24的温度漂移的差)的程度较近地配置单运算放大器IC 20_1和单运算放大器IC 20_2即可。下面展示具体例。
图17为表示使用单运算放大器IC作为运算放大器23、24的情况下的、构成前置放大器电路21的各零件在印刷基板上的配置例的图。
在分别使用不同的单运算放大器IC 20_1、20_2作为运算放大器23和运算放大器24的情况下，如图17所示，优选在印刷基板40(45、46)的主面40A以尽可能靠近的方式配置单运算放大器IC 20_1和单运算放大器IC 20_2。例如，在从Z方向观察的俯视下各单运算放大器IC的包括端子(引脚)在内的尺寸约为3.0mm×3.0mm、电阻RF1、RF2、RG的尺寸约为1.6mm×2.0mm的情况下，单运算放大器IC 20_1与单运算放大器IC 20_2之间的距离D优选设为20mm以下。但是，单运算放大器IC 20_1与单运算放大器IC 20_2必须避免接触。
此外，如图17所示，运算放大器23、24各自的反相输入端子(-)与电阻RG的连接可以通过在印刷基板40的主面40A上的IC封装20正下方形成布线图案51a、51b来实现。同样地，从运算放大器24的输出端子Vb的配线的引出可以通过在印刷基板40的主面40A上的IC封装20正下方形成布线图案52b来实现。
此外，在上述实施方式中，以前置放大器电路21和减法运算电路22分别配置在不同的印刷基板上的形式进行了说明，但在可以忽略温度影响的情况下，也可在一个印刷基板上不仅载置有构成前置放大器电路21的电路零件，还载置有构成后级的减法运算电路22的电路零件(运算放大器25及电阻R1～R4)的一部分或全部。
此外，在上述实施方式中，例示了信号放大电路16为由前置放大器电路21和减法运算电路22构成的2级放大电路的情况，但并不限于此。例如，信号放大电路16也可为没有减法运算电路22的1级放大电路。
此外，在上述说明中，例示了将各实施方式的信号放大电路16及检测部13的结构运用于电容式电磁流量计的情况，但同样也能运用于接液式电磁流量计。
符号说明
10、10A、10B 电磁流量计
11 电源电路
12 数据处理控制电路
13 检测部
14 励磁电路
15 设定/显示器
16 信号放大电路
20 IC封装(双运算放大器IC)
20_1、20_2 IC封装(单运算放大器IC)
21 前置放大器电路
22 减法运算电路
23、24、25 运算放大器
RG、RF1、RF2、R1、R2、R3、R4 电阻
VDD 电源电压
VCOM 接地电位
VREF 基准电压
La、Lb 配线
Pa、Pb 端子
40、45、46 印刷基板
40A、40B 主面
41 屏蔽图案
42a、42b 印刷基板侧布线图案
60a、60b 电极侧布线图案
50a、50b 跳线
51a、51b、52b 布线图案
Ea、Eb 电极
Ec 接液电极
Pex 测定管
Lex、Lex_1、Lex_2 励磁线圈
Q 测定管的中心轴
R 直线
61a、61b 第1图案
62a、62b 第2图案
43a、43b、44a、44b 保护图案。

Claims (10)

1.一种电磁流量计，其特征在于，具有：
测定管，其供被检测对象流体流动；
励磁线圈，其配设在所述测定管的外侧，产生与所供给的电流相应的磁场；
一对第1电极及第2电极，它们设置在所述测定管的外周面，在与由所述励磁线圈产生的磁场垂直的方向上相对配设；
前置放大器电路，其将所述第1电极与所述第2电极之间所产生的电动势放大；
基板，其载置有所述前置放大器电路；
屏蔽罩，其配设在所述基板上；以及
数据处理控制电路，其根据经所述前置放大器电路放大后的信号来算出所述流体的流量，
所述前置放大器电路包含：
第1运算放大器及第2运算放大器；
第1配线，其连接所述第1电极与所述第1运算放大器的非反相输入端子；
第2配线，其连接所述第2电极与所述第2运算放大器的非反相输入端子；
第1电阻，其连接在所述第1运算放大器的输出端子与所述第1运算放大器的反相输入端子之间；
第2电阻，其连接在所述第2运算放大器的输出端子与所述第2运算放大器的反相输入端子之间；以及
第3电阻，其连接在所述第1运算放大器的反相输入端子与所述第2运算放大器的反相输入端子之间；
所述前置放大器电路的放大率大于1倍，
所述屏蔽罩以包围所述第1运算放大器、所述第2运算放大器、所述第1配线、所述第2配线、所述第1电极及所述第2电极的方式配设在所述基板上。
2.根据权利要求1所述的电磁流量计，其特征在于，
所述第1运算放大器及所述第2运算放大器以相互靠近的方式配置在所述基板上。
3.根据权利要求1所述的电磁流量计，其特征在于，
所述第1运算放大器及所述第2运算放大器为封装在1个封装中的IC。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电磁流量计，其特征在于，
还具有减法运算电路，所述减法运算电路生成与从所述第1运算放大器输出的信号和从所述第2运算放大器输出的信号的减法运算结果相应的信号，
所述数据处理控制电路根据与所述减法运算结果相应的信号来算出所述流体的流量，
所述减法运算电路包含：
第3运算放大器；
第4电阻，其连接在所述第1运算放大器的输出端子与所述第3运算放大器的非反相输入端子之间；
第5电阻，其连接在所述第2运算放大器的输出端子与所述第3运算放大器的反相输入端子之间；
第6电阻，其一端被供给基准电压，另一端与所述第3运算放大器的非反相输入端子连接；以及
第7电阻，其连接在所述第3运算放大器的反相输入端子与所述第3运算放大器的输出端子之间，
所述减法运算电路的放大率比所述前置放大器电路的放大率小。
5.根据权利要求4所述的电磁流量计，其特征在于，
所述减法运算电路的放大率为1倍。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电磁流量计，其特征在于，
所述基板包含：
第1主面，其载置有所述第1运算放大器及所述第2运算放大器；
第2主面，其在所述第1主面的相反侧；
屏蔽图案，其形成于所述第2主面上，与固定电位连接，由金属构成；以及
通孔，其贯通所述第1主面与所述第2主面，
所述测定管***在所述通孔中，
所述屏蔽罩以包围所述测定管的方式配置在所述第1主面上，
所述励磁线圈配置在所述屏蔽罩的外侧。
7.根据权利要求6所述的电磁流量计，其特征在于，
所述屏蔽罩包含：
第1罩体，其以包围所述测定管、所述第1电极及所述第2电极的方式配设在所述第1主面上，由导电材料构成；以及
第2罩体，其以包围所述第1运算放大器及所述第2运算放大器的方式配设在所述第1主面上，由导电材料构成。
8.根据权利要求6或7所述的电磁流量计，其特征在于，
所述第1配线包含：
第1电极侧布线图案，其以从所述第1电极朝所述基板的方向延伸的方式形成于所述测定管的外周面，由金属构成；
第1前置放大器侧布线图案，其形成于所述基板上，由金属构成；以及
第1跳线，其连接所述第1电极侧布线图案与所述第1前置放大器侧布线图案，比所述第1电极侧布线图案及所述第1前置放大器侧布线图案的配线长度短，
所述第2配线包含：
第2电极侧布线图案，其以从所述第2电极朝所述基板的方向延伸的方式形成于所述测定管的外周面，由金属构成；
第2前置放大器侧布线图案，其形成于所述基板上，由金属构成；以及
第2跳线，其连接所述第2电极侧布线图案与所述第2前置放大器侧布线图案，比所述第2电极侧布线图案及所述第2前置放大器侧布线图案的配线长度短。
9.根据权利要求8所述的电磁流量计，其特征在于，
所述第1前置放大器侧布线图案和所述第2前置放大器侧布线图案以在俯视下相对于连结所述第1电极、所述第2电极以及所述测定管的轴的直线而对称的方式形成于所述基板上。
10.根据权利要求8或9所述的电磁流量计，其特征在于，
所述基板为多层基板，
所述基板在形成有所述第1前置放大器侧布线图案和所述第2前置放大器侧布线图案的那一层与形成有所述屏蔽图案的所述第2主面之间的所述布线层上形成有由金属构成的第1保护图案及第2保护图案，
所述第1保护图案以在俯视下与所述第1前置放大器侧布线图案有重叠的方式形成，而且与所述第1运算放大器的所述反相输入端子连接，
所述第2保护图案以在俯视下与所述第2前置放大器侧布线图案有重叠的方式形成，而且与所述第2运算放大器的所述反相输入端子连接。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110274642A (zh) * 2018-03-13 2019-09-24 阿自倍尔株式会社 电容式电磁流量计
CN110785636A (zh) * 2018-11-30 2020-02-11 深圳市大疆创新科技有限公司 一种电磁流量计
WO2020107324A1 (zh) * 2018-11-29 2020-06-04 深圳市大疆创新科技有限公司 电磁流量计和具有该电磁流量计的植保无人机
CN112816008A (zh) * 2019-11-18 2021-05-18 阿自倍尔株式会社 电磁流量计

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10900884B2 (en) * 2018-03-08 2021-01-26 International Business Machines Corporation 2D nanoparticle motion sensing methods and structures
EP3791171A1 (de) * 2018-05-09 2021-03-17 IMKO Micromodultechnik GmbH Tdr-messvorrichtung zur bestimmung der dielektrizitätskonstanten
JP7132015B2 (ja) * 2018-07-24 2022-09-06 アズビル株式会社 電気伝導率計
JP7260390B2 (ja) * 2019-05-10 2023-04-18 アズビル株式会社 容量式電磁流量計および計測制御方法
JP7290512B2 (ja) * 2019-08-23 2023-06-13 アズビル株式会社 電磁流量計

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1294015A (en) * 1970-04-14 1972-10-25 Agfa Gevaert Nv Magnetic flow meter
JPH05172600A (ja) * 1991-12-20 1993-07-09 Yokogawa Electric Corp 容量式電磁流量計
JP2004226394A (ja) * 2002-09-25 2004-08-12 Toshiba Corp 容量式電磁流量計
CN103206990A (zh) * 2013-04-15 2013-07-17 福建上润精密仪器有限公司 一种电容式电磁流量计
CN104061971A (zh) * 2013-03-18 2014-09-24 阿自倍尔株式会社 电磁流量计的信号放大电路
JP2014202662A (ja) * 2013-04-08 2014-10-27 Smc株式会社 電磁流量計
CN104515555A (zh) * 2013-09-26 2015-04-15 罗斯蒙特公司 具有饱和检测和/或防饱和的磁性流量计
CN105547382A (zh) * 2014-10-28 2016-05-04 阿自倍尔株式会社 标准信号产生器

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4658652A (en) * 1986-02-14 1987-04-21 Fischer & Porter Co. Electromagnetic flowmeter with capacitance type electrodes
FR2607250A1 (fr) * 1986-11-25 1988-05-27 Schlumberger Cie Dowell Debitmetre pour fluides dielectriques, a intercorrelation sur bruit triboelectrique et applications notamment aux fluides du secteur petrolier
DE59505302D1 (de) * 1994-10-07 1999-04-15 Krohne Messtechnik Kg Magnetisch-induktives messgerät für strömende medien
JPH08240457A (ja) * 1995-03-06 1996-09-17 Yokogawa Electric Corp 電磁流量計
DE19616281C2 (de) * 1995-04-26 2001-04-19 Murray F Feller Magnetischer Durchflußsensor
EP0869336B1 (de) * 1997-04-01 2008-08-13 Krohne Messtechnik Gmbh & Co. Kg Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät für strömende Medien
DE19906004A1 (de) * 1999-02-15 2000-09-14 Krohne Messtechnik Kg Signalverarbeitungsschaltung für eine Differenzspannung, insbesondere für ein magnetisch-induktives Durchflußmeßgerät
JP3458377B2 (ja) * 1999-10-19 2003-10-20 横河電機株式会社 容量式電磁流量計

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1294015A (en) * 1970-04-14 1972-10-25 Agfa Gevaert Nv Magnetic flow meter
JPH05172600A (ja) * 1991-12-20 1993-07-09 Yokogawa Electric Corp 容量式電磁流量計
JP2004226394A (ja) * 2002-09-25 2004-08-12 Toshiba Corp 容量式電磁流量計
CN104061971A (zh) * 2013-03-18 2014-09-24 阿自倍尔株式会社 电磁流量计的信号放大电路
JP2014202662A (ja) * 2013-04-08 2014-10-27 Smc株式会社 電磁流量計
CN103206990A (zh) * 2013-04-15 2013-07-17 福建上润精密仪器有限公司 一种电容式电磁流量计
CN104515555A (zh) * 2013-09-26 2015-04-15 罗斯蒙特公司 具有饱和检测和/或防饱和的磁性流量计
CN105547382A (zh) * 2014-10-28 2016-05-04 阿自倍尔株式会社 标准信号产生器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
卢国峰等: "电容式电磁流量计信号处理新方法研究", 《传感技术学报》 *
罗元国等: "电容式电磁流量计信号检出方式比较", 《仪器仪表学报》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110274642A (zh) * 2018-03-13 2019-09-24 阿自倍尔株式会社 电容式电磁流量计
CN110274642B (zh) * 2018-03-13 2020-10-30 阿自倍尔株式会社 电容式电磁流量计
WO2020107324A1 (zh) * 2018-11-29 2020-06-04 深圳市大疆创新科技有限公司 电磁流量计和具有该电磁流量计的植保无人机
CN110785636A (zh) * 2018-11-30 2020-02-11 深圳市大疆创新科技有限公司 一种电磁流量计
CN110785636B (zh) * 2018-11-30 2021-11-26 深圳市大疆创新科技有限公司 一种电磁流量计
CN112816008A (zh) * 2019-11-18 2021-05-18 阿自倍尔株式会社 电磁流量计
CN112816008B (zh) * 2019-11-18 2024-05-10 阿自倍尔株式会社 电磁流量计

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Publication number Publication date
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US20180128664A1 (en) 2018-05-10

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