JP2014206508A - Electromagnetic flow meter and control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、電磁流量計及び制御方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to an electromagnetic flow meter and a control method.
昨今、環境負荷の低減、運転コストの削減などの目的で電磁流量計にも低消費電力化が求められる傾向がある。また、内蔵電池によって駆動する方式の電磁流量計の製品化も増加している。 In recent years, there is a tendency that the electromagnetic flow meter is also required to reduce power consumption for the purpose of reducing environmental load and operating cost. In addition, the commercialization of electromagnetic flowmeters driven by built-in batteries is increasing.
特に新興国の水道インフラ事業などで、内蔵電池によって駆動する電磁流量計が機械式流量計に代わるものとして注目されている。
従来、電磁流量計の低消費電力化のための技術的な解決策の一つとして励磁周波数を数Ｈｚから数十分の１にまで低速化する方法が提案されている。
In particular, in water supply infrastructure businesses in emerging countries, electromagnetic flow meters driven by built-in batteries are attracting attention as an alternative to mechanical flow meters.
Conventionally, as one of technical solutions for reducing the power consumption of an electromagnetic flow meter, a method of reducing the excitation frequency from several Hz to several tenths has been proposed.
以下の説明においては、便宜上、電磁流量計における励磁周波数が５Ｈｚ以下の励磁を超低周波励磁と呼ぶことにする。 In the following description, for convenience, excitation with an excitation frequency of 5 Hz or less in the electromagnetic flowmeter is referred to as ultra-low frequency excitation.
ところで、超低周波励磁においては、Ｓ／Ｎが低下し、外来ノイズの影響を受け易くなるというデメリットが知られている。 By the way, in ultra-low frequency excitation, there is a demerit that S / N is reduced and it is easily affected by external noise.
これを解決するための公知の技術として、外来ノイズを除去する様々な方法が提案されている。
例えば、商用電源によるノイズ影響を避けるための電磁流量計の公知の技術としては、正極性と逆極性のサンプリング間隔を商用電源周期の整数倍とする方法（特許文献１参照）や、サンプリング期間を商用電源の１周期とする方法（特許文献２参照）が挙げられる。
しかしながら、一般にこれらの技術は数十Ｈｚ程度の励磁周波数を前提とした方法が多く、昨今の状況からは、超低周波励磁においてより適したノイズ除去方法が要望されている。
As a known technique for solving this problem, various methods for removing external noise have been proposed.
For example, as a known technique of an electromagnetic flow meter for avoiding the influence of noise caused by a commercial power source, a method of setting a sampling interval of positive polarity and reverse polarity to an integral multiple of a commercial power cycle (see Patent Document 1), or a sampling period A method of setting one cycle of a commercial power supply (see Patent Document 2) can be mentioned.
However, in general, there are many methods based on an excitation frequency of about several tens of Hz in these techniques, and a noise removal method more suitable for ultra-low frequency excitation is desired from the current situation.
そこで、本発明の目的は、超低周波励磁において想定される複数の電源周波数のいずれも用いても商用電源ノイズを効果的に除去することが可能な電磁流量計及び制御方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an electromagnetic flowmeter and a control method capable of effectively removing commercial power supply noise even when any of a plurality of power supply frequencies assumed in ultra-low frequency excitation is used. is there.
実施形態の電磁流量計は、測定管を流れる流体に印加する磁場を生成する励磁コイルと、当該励磁コイルに所定の励磁周波数を有する方形波状の励磁電流を流す励磁回路と、前記磁場の印加方向と前記流体を流す管軸方向とに直交する方向に設けられた一対の電極間に発生する電極間信号を所定のサンプリング期間においてサンプリングしてサンプリング信号に基づいて流量を求める演算部と、を備える。
ここで、電磁流量計は、複数の電源の電源周波数に対応可能であり、サンプリング期間を、複数の電源の電源周波数の１周期に要する時間の公倍数の時間となるように設定した。
An electromagnetic flow meter according to an embodiment includes an excitation coil that generates a magnetic field to be applied to a fluid flowing through a measurement tube, an excitation circuit that causes a square-wave excitation current having a predetermined excitation frequency to flow through the excitation coil, and an application direction of the magnetic field And an arithmetic unit that samples an inter-electrode signal generated between a pair of electrodes provided in a direction orthogonal to the direction of the tube axis through which the fluid flows and obtains a flow rate based on the sampling signal by sampling in a predetermined sampling period. .
Here, the electromagnetic flow meter is compatible with the power supply frequencies of a plurality of power supplies, and the sampling period is set to be a common multiple of the time required for one cycle of the power supply frequencies of the plurality of power supplies.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
ここで、具体的な実施形態の説明に先立ち、実施形態の基本的な考え方について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
Here, prior to description of a specific embodiment, a basic concept of the embodiment will be described.
まず、従来のノイズ低減方法の問題点について検討する。
実施形態の対象となる超低周波励磁において、正極性と逆極性のサンプリング間隔（サンプリング周期）を商用電源周期の整数倍とする方法を採用した場合、商用電源周波数の変動により、ノイズ除去効果が低下する欠点がある。
First, the problem of the conventional noise reduction method is examined.
In the ultra-low frequency excitation that is an object of the embodiment, when a method of setting the sampling interval (sampling period) of positive polarity and reverse polarity to an integral multiple of the commercial power supply period is used, the noise removal effect is caused by fluctuations in the commercial power supply frequency. There are downsides.
例えば、励磁周波数を１／２Ｈｚ程度としたい場合、正極性のサンプリングタイミングと逆極性のサンプリングタイミングとの間の間隔であるサンプリング間隔を１０００ｍｓとすれば、その間隔は５０Ｈｚ周期の５０倍、６０Ｈｚ周期の６０倍であり、いずれの商用電源周波数の周期に対しても整数倍となる。 For example, when it is desired to set the excitation frequency to about 1/2 Hz, if the sampling interval, which is the interval between the positive polarity sampling timing and the reverse polarity sampling timing, is set to 1000 ms, the interval is 50 times the 50 Hz cycle and the 60 Hz cycle. Of the commercial power supply frequency, which is an integer multiple.
しかし、商用電源周波数が＋１％変動すると、サンプリング間隔（サンプリング周期）１０００ｍｓは５０．５Ｈｚ周期の５０．５倍、６０．６Ｈｚ周期の６０．６倍となる。したがって、商用電源周波数の周期に対して（整数＋０．５）倍に近くなり、最もノイズ影響を受け易いサンプリング間隔となってしまう。 However, if the commercial power supply frequency fluctuates by + 1%, the sampling interval (sampling period) 1000 ms is 50.5 times the 50.5 Hz period and 60.6 times the 60.6 Hz period. Therefore, it is close to (integer +0.5) times the cycle of the commercial power supply frequency, and the sampling interval is most susceptible to noise.
ところで、日本国内において商用電源周波数の目標精度は±０．３Ｈｚ以内であり、電源周波数変動によってノイズ除去効果が低下することは十分考えられる。また電力需給の調整技術が未熟な新興国や、今後増えるであろう太陽電池、風力などの不安定な電力供給源の割合が多い地域、あるいは特定の事業所内での給電を目的とした小規模発電をしている場所などにおいて、同様に電源周波数変動によってノイズ除去効果が低下することが考えられる。 By the way, in Japan, the target accuracy of the commercial power supply frequency is within ± 0.3 Hz, and it is fully conceivable that the noise removal effect is reduced by fluctuations in the power supply frequency. Small scale for power supply in emerging countries where power supply and demand adjustment technology is immature, regions with a large proportion of unstable power supply sources such as solar cells and wind power that will increase in the future, or in specific offices Similarly, in a place where power generation is performed, it is conceivable that the noise removal effect is also reduced due to power supply frequency fluctuations.
また、設定されたサンプリング間隔となるように、サンプリングタイミングを安価なセラミック振動子やマイコン素子内蔵形のシリコン振動子によって生成した場合、温度変動環境下で１％の時間変動を生ずることもあり得る。このため、商用電源周波数が変動した場合と同様の状態となる虞がある。 In addition, when the sampling timing is generated by an inexpensive ceramic resonator or a microcomputer-embedded silicon resonator so as to have a set sampling interval, a time variation of 1% may occur in a temperature variation environment. . For this reason, there exists a possibility that it may be in the same state as the case where the commercial power supply frequency fluctuates.
一方、サンプリング期間を商用電源の１周期とした場合、数十Ｈｚで励磁する一般的な電磁流量計においては、サンプリング期間は５０Ｈｚ周期である１０００／５０ｍｓ=２０ｍｓか、６０Ｈｚ周期である１０００／６０ｍｓ＝約１６．７ｍｓのいずれかにせざるを得ない。したがって、このサンプリング期間を超低周波励磁において採用した場合、単位時間当たりのサンプリング期間（以下サンプリング密度と呼ぶ）が低下し、Ｓ／Ｎが低下する虞がある。 On the other hand, when the sampling period is set to one cycle of the commercial power source, in a general electromagnetic flowmeter that excites at several tens of Hz, the sampling period is 1000/50 ms = 50 ms with a 50 Hz cycle or 1000/60 ms with a 60 Hz cycle. = About 16.7 ms. Therefore, when this sampling period is adopted in ultra-low frequency excitation, the sampling period per unit time (hereinafter referred to as sampling density) may be reduced, and the S / N may be reduced.
また、商用電源周波数の異なる地域毎に適したサンプリング期間が異なるため、設定によって切替える等の対応が必要となるというデメリットが生じ得る。 Moreover, since the sampling period suitable for each region having different commercial power supply frequencies is different, there may be a demerit that it is necessary to take a countermeasure such as switching according to the setting.
そこで、本実施形態の電磁流量計は、超低周波励磁において流量信号のサンプリング期間を、複数の電源の電源周波数を用い、１０００／電源周波数（Ｈｚ）の値を求め、得られた複数の値の公倍数に設定している。換言すると、電源周波数（Ｈｚ）の逆数は、電源周期であるので、各電源の電源周波数の１周期に要する時間（ｍｓ）の公倍数となるようにしている。 Therefore, the electromagnetic flow meter of the present embodiment obtains a value of 1000 / power supply frequency (Hz) by using a power supply frequency of a plurality of power supplies for a sampling period of a flow signal in ultra-low frequency excitation, and a plurality of obtained values. Is set to a common multiple of. In other words, since the reciprocal of the power supply frequency (Hz) is the power supply cycle, it is set to a common multiple of the time (ms) required for one cycle of the power supply frequency of each power supply.
具体的には、電源として商用交流電源を用いる場合、その周波数は、５０［Ｈｚ］あるいは６０［Ｈｚ］であるので、（１０００／５０）ｍｓ及び（１０００／６０）ｍｓの公倍数に設定している。 Specifically, when a commercial AC power source is used as the power source, the frequency is 50 [Hz] or 60 [Hz], so it is set to a common multiple of (1000/50) ms and (1000/60) ms. Yes.
この結果、流量信号に商用電源ノイズが重畳していても、そのノイズは一般に正弦波に近い、正負対象の波形であるため、サンプリング期間が商用電源周期の整数倍であることにより、ノイズのサンプリング期間の積分量をゼロとすることができ、ノイズを除去できる。 As a result, even if commercial power supply noise is superimposed on the flow rate signal, the noise is generally a sine wave and a positive / negative target waveform. The amount of integration over the period can be made zero, and noise can be removed.
さらに、正極性と逆極性のサンプリング間隔（サンプリング周期）よりも、サンプリング期間の方を遥かに短い時間に設定することにより、商用電源周波数が例え変動しても、ノイズ除去効果が低下しにくくすることができる。 Furthermore, by setting the sampling period to a time much shorter than the sampling interval (sampling period) of the polarity opposite to that of the positive polarity, even if the commercial power supply frequency fluctuates, the noise removal effect is hardly reduced. be able to.
例えば、サンプリング期間を１００ｍｓに設定した場合、励磁周波数１／２Ｈｚで商用電源周波数が１％変動しても、サンプリング期間１００ｍｓは５０．５Ｈｚの５．０５倍（≒５倍）、６０．６Ｈｚの６．０６倍（≒６倍）となり、商用電源周期の整数倍に近い状態を維持できる。 For example, when the sampling period is set to 100 ms, even if the commercial power supply frequency fluctuates by 1% at the excitation frequency of 1/2 Hz, the sampling period of 100 ms is 5.05 times (≈5 times) 50.5 Hz and 60.6 Hz. It becomes 6.06 times (≈6 times), and it is possible to maintain a state close to an integral multiple of the commercial power cycle.
これは、タイミング発生回路に安価なセラミック振動子やマイコン内蔵のセラミック振動子を採用したことによりサンプリング期間が温度により変動する場合も同様である。なお、低消費電力設計がなされたマイコンの内蔵振動子を使用して製品機能を実現できることは、低消費電力化設計においても有利に作用する。 The same applies to the case where the sampling period varies depending on the temperature due to the use of an inexpensive ceramic resonator or a built-in ceramic resonator in the timing generation circuit. Note that the ability to realize product functions using a built-in vibrator of a microcomputer that has been designed for low power consumption is advantageous in low power consumption design.
さらにまた、サンプリング期間を商用電源周期の１周期とした場合よりサンプリング期間（例えば、１００ｍｓ）が長いため、サンプリング密度が高くなり、Ｓ／Ｎの改善に効果がある。流量信号に周波数がランダムなノイズが重畳していた場合、サンプリング期間がＮ倍となることで、１回のサンプリングにおけるノイズによるばらつきは統計的に１／√Ｎとなる。また、サンプリング期間は５０Ｈｚ周期、６０Ｈｚ周期いずれの整数倍でもあるため、設置する地域により設定を切替える等の対応を必要としない。 Furthermore, since the sampling period (for example, 100 ms) is longer than when the sampling period is one commercial power supply period, the sampling density is increased, which is effective in improving S / N. When noise having a random frequency is superimposed on the flow rate signal, the sampling period becomes N times, so that the variation due to noise in one sampling is statistically 1 / √N. Further, since the sampling period is an integral multiple of either the 50 Hz period or the 60 Hz period, it is not necessary to take measures such as switching the setting depending on the area where the sampling period is installed.
次により具体的な実施形態について説明する。
図１は、実施形態の電磁流量計の概要構成ブロック図である。
電磁流量計１００は、流量を検出するための検出器１と、検出器１の出力信号に基づいて流量信号を生成し、出力する変換器２とを備えている。
A more specific embodiment will be described below.
FIG. 1 is a schematic configuration block diagram of an electromagnetic flow meter according to an embodiment.
The electromagnetic flow meter 100 includes a
検出器１は、導電性の流体が流れる測定管１１と、測定管１１に導電で性の流体を挟んで設けられる１対の電極１２と、測定管１１の近傍に配置され励磁電流が流れることにより励磁用磁場を生成する励磁コイル１３と、を備えている。
The
以下の説明においては、励磁電流の一方の方向への流れを正励磁電流、他方の方向への流れを負励磁電流と呼び、正負励磁電流により生成される磁場の状態を、それぞれ、正励磁、負励磁と呼ぶものとする。 In the following explanation, the flow of the excitation current in one direction is called a positive excitation current, the flow in the other direction is called a negative excitation current, and the state of the magnetic field generated by the positive and negative excitation currents is respectively positive excitation, It shall be called negative excitation.
変換器２は、検出器１の励磁コイル１３に方形波の励磁電流を流す励磁回路２０と、電極１２間の検出信号の差動増幅を行う差動増幅器２１と、差動増幅器２１から出力された電極間信号Ｓ４を入力されたサンプリング信号Ｓ１に同期してデジタル信号である流速出力データＤ１に変換して出力するＡＤ変換器２２と、サンプリング信号Ｓ１及び励磁回路２０に供給する励磁同期信号Ｓ２を生成するとともに、電極間信号Ｓ４の正励磁時における立ち上がり部分を除き電極間信号Ｓ４が安定化した平坦部分（高電位側電圧一定部分）及び電極間信号Ｓ４の負励磁時における立ち下がり部分を除くき電極間信号Ｓ４が安定化した平坦部分（低電位側電圧一定部分）を、予め設定されるタイミングでサンプリングするためのサンプリングタイミング信号Ｓ５を生成するタイミング制御回路２４と、電極間信号Ｓ４の正励磁時における平坦部分、及び電極間信号Ｓ４の負励磁時における平坦部分をサンプリングタイミング信号Ｓ５でサンプリングされたＡＤ変換器２２の流速出力データＤ１から流体の流量を求める流量演算処理を実行する演算部２６と、演算部２６において求められた流体の流量を流量信号Ｓｏｕｔとして外部に出力する流量出力回路２７と、流量を表示する表示器２８と、を備えている。
The converter 2 is output from an
上記構成において、励磁回路２０は、図示しない定電流を生成する定電流回路と、この定電流の流れる方向を反転させる切り替えスイッチとを備えており、、正負対称な値の方形波の励磁電流Ｓ３（図２参照）を生成して出力する。
In the above-described configuration, the
次に、実施形態の動作を説明する。
図２は、実施形態のタイミングチャートである。
上記構成において、励磁回路２０は、タイミング制御回路２４から励磁同期信号Ｓ２が供給されて、励磁コイル１３に流す方形波の励磁電流を生成しているが、図２は、原理動作を説明するためのタイミングチャートであり、実際の励磁は、間欠的に行われており、励磁電流は常時流れているものでは無く、励磁電流が全く流れていない期間が存在しており、消費電力の低減を図っている。
Next, the operation of the embodiment will be described.
FIG. 2 is a timing chart of the embodiment.
In the above configuration, the
電磁流量計１００のタイミング信号制御回路２４は、あらかじめ設定された周波数に相当する矩形波である励磁同期信号Ｓ２を生成して励磁回路２０に出力する。本実施形態においては、あらかじめ設定された周波数として５Ｈｚ以下の周波数を採用している。
The timing signal control circuit 24 of the electromagnetic flow meter 100 generates an excitation synchronization signal S2 that is a rectangular wave corresponding to a preset frequency and outputs the excitation synchronization signal S2 to the
より詳細には、時刻ｔ１において、タイミング信号制御回路２４は、励磁同期信号を“Ｈ”レベルに遷移させる。
これと並行してタイミング信号制御回路２４は、また、励磁回路１３−２には、予め設定される周波数の励磁同期信号Ｓ２を励磁回路２０に供給する。
More specifically, at time t1, the timing signal control circuit 24 changes the excitation synchronization signal to the “H” level.
In parallel with this, the timing signal control circuit 24 supplies an excitation synchronization signal S2 having a preset frequency to the
励磁回路２０は、励磁同期信号Ｓ２に同期して、予め設定される強度の磁束を生成するための方形波の励磁電流Ｓ３、すなわち、この場合には、正励磁電流としての励磁電流Ｓ３を励磁コイル１３に流すこととなる。
この結果、時刻ｔ２においては、励磁コイル１３に正励磁電流が流れ始めて、その電流量は急激に増加し、その後、安定状態（一定電流値）となる。
The
As a result, at time t2, a positive excitation current starts to flow through the excitation coil 13, the amount of current increases rapidly, and then a stable state (a constant current value) is reached.
これにより、電極１２間を流れ、差動増幅器２１により増幅された電極間信号Ｓ４も、一定となる。
そして、時刻ｔ１から所定の時間が経過した時刻ｔ３において、タイミング制御回路２４は、演算部２６に出力しているサンプリングタイミング信号Ｓ５を“Ｈ”レベルに遷移させる。
As a result, the interelectrode signal S4 flowing between the
At a time t3 when a predetermined time has elapsed from the time t1, the timing control circuit 24 changes the sampling timing signal S5 output to the calculation unit 26 to the “H” level.
これと並行してタイミング制御回路２４は、Ａ／Ｄ変換器２２にサンプリング信号Ｓ１を出力する。
これにより、時刻ｔ３〜時刻ｔ４の期間、Ａ／Ｄ変換器２２は、差動増幅器２１から入力されている電極間信号Ｓ４を、サンプリング信号Ｓ１に対応するサンプリングタイミングで取り込んでアナログ／ディジタル変換し、流量に相当する流速出力データＤ１を演算部２６に出力する。
In parallel with this, the timing control circuit 24 outputs the sampling signal S1 to the A / D converter 22.
Thus, during the period from time t3 to time t4, the A / D converter 22 takes in the interelectrode signal S4 input from the
そして、時刻ｔ５に至ると、タイミング制御回路２４は、励磁同期信号を“Ｌ”レベルに遷移させる。
これと並行してタイミング信号制御回路２４は、また、励磁回路１３−２には、予め設定される周波数の励磁同期信号Ｓ２を励磁回路２０に供給する。
When the time t5 is reached, the timing control circuit 24 changes the excitation synchronization signal to the “L” level.
In parallel with this, the timing signal control circuit 24 supplies an excitation synchronization signal S2 having a preset frequency to the
励磁回路２０は、励磁同期信号Ｓ２に同期して、負励磁電流としての励磁電流Ｓ３を励磁コイル１３に流すこととなる。
この結果、時刻ｔ６においては、励磁コイル１３に負励磁電流が流れ始めて、その電流量は急激に増加し、その後、安定状態（一定電流値）となる。
The
As a result, at time t6, a negative excitation current starts to flow through the excitation coil 13, the amount of current increases rapidly, and then becomes a stable state (a constant current value).
これにより、電極１２間を流れ、差動増幅器２１により増幅された電極間信号Ｓ４も、一定となる。
そして、時刻ｔ５から所定の時間が経過した時刻ｔ７において、タイミング制御回路２４は、演算部２６に出力しているサンプリングタイミング信号Ｓ５を再び“Ｈ”レベルに遷移させる。
As a result, the interelectrode signal S4 flowing between the
At a time t7 when a predetermined time has elapsed from the time t5, the timing control circuit 24 changes the sampling timing signal S5 output to the calculation unit 26 to the “H” level again.
これと並行してタイミング制御回路２４は、Ａ／Ｄ変換器２２にサンプリング信号Ｓ１を出力する。
これにより、時刻ｔ７〜時刻ｔ８の期間、Ａ／Ｄ変換器２２は、差動増幅器２１から入力されている電極間信号Ｓ４を、サンプリング信号Ｓ１に対応するサンプリングタイミングで取り込んでアナログ／ディジタル変換し、流量に相当する流速出力データＤ１を演算部２６に出力する。
上記動作において、励磁コイル１３−１に流れる励磁電流Ｓ３の波形は、励磁電流Ｓ３が励磁コイル１３内を流れる方向（正負）が反転する立ち上がり、及び立ち下がり部分で鈍った波形となる。
In parallel with this, the timing control circuit 24 outputs the sampling signal S1 to the A / D converter 22.
As a result, during the period from time t7 to time t8, the A / D converter 22 takes in the interelectrode signal S4 input from the
In the above operation, the waveform of the exciting current S3 flowing through the exciting coil 13-1 is a waveform that is dull at the rising and falling portions where the direction (positive / negative) in which the exciting current S3 flows through the exciting coil 13 is reversed.
しかしながら、励磁電流Ｓ３が流れることにより生成され、差動増幅器２１から出力される電極間信号Ｓ４は、図２に示すように、励磁電流の方向が反転するタイミングである、時刻ｔ２、ｔ６において、磁場を微分した微分ノイズを含むものとして生成される。
However, the interelectrode signal S4 generated by the excitation current S3 flowing and output from the
そこで、タイミング制御回路２４が演算部２６に出力するサンプリングタイミング信号Ｓ５は、微分ノイズが無視できる正負の励磁区間の平坦部分（電流安定期間）Ｂ＋、平坦部分（電流安定期間）Ｂ−を、電極間信号Ｓ４のサンプリング期間（＝検出範囲、検出タイミングあるいは検出期間）Ｔ１として予め設定するようにされる。 Therefore, the sampling timing signal S5 output from the timing control circuit 24 to the arithmetic unit 26 includes a flat portion (current stable period) B + and a flat portion (current stable period) B− of the positive and negative excitation sections in which differential noise can be ignored. The interval signal S4 is set in advance as a sampling period (= detection range, detection timing or detection period) T1.
これにより、Ａ／Ｄ変換器は、励磁区間の平坦部分（電流安定期間）Ｂ＋の部分において電極間信号Ｓ４をアナログ／ディジタルに変換し、ディジタル信号Ｖｆｓ＋に相当する流速出力データＤ１を出力する。同様に励磁区間の平坦部分（電流安定期間）Ｂ−の部分においてディジタル信号Ｖｆｓ−に相当する流速出力データＤ１を出力する。 Thus, the A / D converter converts the interelectrode signal S4 into analog / digital in the flat portion (current stabilization period) B + of the excitation interval, and outputs the flow velocity output data D1 corresponding to the digital signal Vfs +. Similarly, flow velocity output data D1 corresponding to the digital signal Vfs− is output in a flat portion (current stabilization period) B− of the excitation interval.
これらの結果、演算部２６は、ディジタル信号Ｖｆｓ＋に相当する流速出力データＤ１と、ディジタル信号Ｖｆｓ−に相当する流速出力データＤ１と、の差、すなわち、ディジタル信号Ｖｆｓ＋と、ディジタル信号Ｖｆｓ−と、の差である流速比例信号Ｖｆｓを算出し、流量を求めて流量信号出力回路２７及び表示器２８に出力する。
これにより、流量信号出力回路２７は、流量信号Ｓｏｕｔを生成して、外部機器に出力する。外部機器は、流量信号Ｓｏｕｔに基づいて流量を制御したり、必要に応じて警報等を生成する。
また、表示器２８は、求めた流量を表示する。したがって、オペレータは流量を容易に把握できる。
As a result, the arithmetic unit 26 calculates the difference between the flow velocity output data D1 corresponding to the digital signal Vfs + and the flow velocity output data D1 corresponding to the digital signal Vfs−, that is, the digital signal Vfs + and the digital signal Vfs−. The flow rate proportional signal Vfs, which is the difference between the two, is calculated, and the flow rate is obtained and output to the flow rate
Thereby, the flow
The
次により具体的な動作を説明する。
以下の説明においては、サンプリング期間Ｔ１を、１０００／電源周波数（Ｈｚ）の公倍数としている。換言すると、電源周波数（Ｈｚ）の逆数は、電源周期であるので、電源周期の１周期に要する時間（ｍｓ）の公倍数となるようにしている。
A specific operation will be described below.
In the following description, the sampling period T1 is a common multiple of 1000 / power supply frequency (Hz). In other words, since the reciprocal of the power supply frequency (Hz) is the power supply cycle, it is set to a common multiple of the time (ms) required for one cycle of the power supply cycle.
具体的には、電源として商用交流電源を用いる場合、その周波数は、５０［Ｈｚ］あるいは６０［Ｈｚ］であるので、（１０００／５０）ｍｓあるいは（１０００／６０）ｍｓの公倍数に設定している。
したがって、以下の説明では、サンプリング期間Ｔ１を１００ｍｓとした場合を例として説明する。
Specifically, when a commercial AC power source is used as the power source, the frequency is 50 [Hz] or 60 [Hz], so it is set to a common multiple of (1000/50) ms or (1000/60) ms. Yes.
Therefore, in the following description, a case where the sampling period T1 is 100 ms will be described as an example.
一般的な数十Ｈｚの励磁を行う電磁流量計では、励磁周期が数十ｍｓとなるため、Ｔ１を１００ｍｓとすることはできないが、本実施形態においては、励磁周波数が５Ｈｚ以下の超低周波励磁を行っているため、このようなサンプリング期間Ｔ１の設定が可能となっている。 In a general electromagnetic flowmeter that excites at several tens of Hz, the excitation period is several tens of ms, so T1 cannot be set to 100 ms. However, in this embodiment, the excitation frequency is an extremely low frequency of 5 Hz or less. Since excitation is performed, such a sampling period T1 can be set.
ところで、サンプリング期間Ｔ１＝１００ｍｓは、上述したように、商用電源周波数の５０Ｈｚ、６０Ｈｚいずれの周波数に対しても共に商用電源周期の整数倍であるため、サンプリング期間Ｔ１において、積分サンプリングを行うこと商用電源ノイズ成分が相殺されて、ゼロとなり、デジタル信号Ｖｆｓ＋、およびＶｆｓ−には商用電源ノイズ成分が含まれない。その結果、商用電源ノイズ（電源ノイズ）が除去された流量比例信号Ｖｆｓを求めることができる。 By the way, as described above, the sampling period T1 = 100 ms is an integral multiple of the commercial power supply period for both the commercial power supply frequency of 50 Hz and 60 Hz. Therefore, the integral sampling is performed in the sampling period T1. The power supply noise component is canceled and becomes zero, and the digital signals Vfs + and Vfs− do not include the commercial power supply noise component. As a result, the flow proportional signal Vfs from which the commercial power supply noise (power supply noise) is removed can be obtained.
従って本実施形態によれば、励磁周波数５Ｈｚ以下の超低周波励磁において、５０Ｈｚ、６０Ｈｚいずれの周波数の電源周波ノイズに対しても、設定を切替える等の操作なしに、そのノイズを効果的に除去し、更に商用電源周波数の変動や、内部のタイミング発生回路に使用している発振子の周波数変動に対してもそのノイズ除去効果が低下しにくい電磁流量計を提供することができる。 Therefore, according to the present embodiment, in ultra-low frequency excitation with an excitation frequency of 5 Hz or less, the power frequency noise of 50 Hz or 60 Hz can be effectively removed without any operation such as switching the setting. In addition, it is possible to provide an electromagnetic flowmeter in which the noise removal effect is less likely to be reduced even with fluctuations in the commercial power supply frequency and fluctuations in the frequency of the oscillator used in the internal timing generation circuit.
以上の説明は、無励磁期間を励磁期間と比較して長い期間とする残留磁気励磁方式の場合のものであったが、電力消費の低減効率は低下するが、無励磁期間と励磁期間とを交互に設ける残留磁気励磁方式においても適用が可能である。
また、以上の実施形態では、電極間信号をディジタル処理で行う方法について説明したが、電極間信号から流速出力信号Ｖｆｓを求める処理は、アナログ回路で実行することも可能である。
The above explanation is for the residual magnetic excitation method in which the non-excitation period is longer than the excitation period, but the power consumption reduction efficiency is reduced, but the non-excitation period and the excitation period are The present invention can also be applied to the remanent magnetic excitation method provided alternately.
In the above embodiment, the method of performing the inter-electrode signal by digital processing has been described. However, the processing for obtaining the flow velocity output signal Vfs from the inter-electrode signal can also be executed by an analog circuit.
本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples, and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
１００ 電磁流量計
１ 検出器
２ 変換器
１１ 測定管
１２ 電極
１３ 励磁コイル
２０ 励磁回路
２１ 差動動増幅器
２２ ＡＤ変換器
２４ タイミング制御回路
２６ 演算部
２７ 流量出力回路
２８ 表示器
Ｔ サンプリング期間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100
Claims (5)
前記サンプリング期間を、複数の電源の電源周波数の１周期に要する時間の公倍数の時間となるように設定した、
電磁流量計。 An excitation coil that generates a magnetic field to be applied to the fluid flowing through the measuring tube, an excitation circuit that passes a square-wave excitation current having a predetermined excitation frequency to the excitation coil, an application direction of the magnetic field, and a tube axis direction that flows the fluid An arithmetic unit that samples an inter-electrode signal generated between a pair of electrodes provided in a direction orthogonal to each other in a predetermined sampling period and obtains a flow rate based on the sampling signal. A compatible electromagnetic flow meter,
The sampling period was set to be a common multiple of the time required for one cycle of the power supply frequency of a plurality of power supplies.
Electromagnetic flow meter.
前記サンプリング期間Ｔ［ｍｓ］とした場合に、前記サンプリング期間Ｔは、
（１０００／Ｆ１）［ｍｓ］及び（１０００／Ｆ２）［ｍｓ］
の公倍数となるように設定した、
請求項１記載の電磁流量計。 The plurality of power supply frequencies are F1 [Hz] and F2 [Hz],
When the sampling period T [ms] is set, the sampling period T is
(1000 / F1) [ms] and (1000 / F2) [ms]
Set to be a common multiple of
The electromagnetic flow meter according to claim 1.
前記サンプリング期間Ｔ［ｍｓ］とした場合に、前記サンプリング期間Ｔは、
（１０００／５０）［ｍｓ］及び（１０００／６０）［ｍｓ］
の公倍数となるように設定した、
請求項１または請求項２記載の電磁流量計。 The plurality of power supply frequencies are F1 = 50 [Hz] and F2 = 60 [Hz],
When the sampling period T [ms] is set, the sampling period T is
(1000/50) [ms] and (1000/60) [ms]
Set to be a common multiple of
The electromagnetic flow meter according to claim 1 or 2.
とした、
請求項３記載の電磁流量計。 Sampling period T = 100 [ms]
And
The electromagnetic flow meter according to claim 3.
前記複数の電源の電源周波数を取得する過程と、
前記サンプリング期間を、取得した前記複数の電源の電源周波数の１周期に要する時間の公倍数の時間となるように設定する過程と、
を備えたノイズ除去方法。 An excitation coil that generates a magnetic field to be applied to the fluid flowing through the measuring tube, an excitation circuit that passes a square-wave excitation current having a predetermined excitation frequency to the excitation coil, an application direction of the magnetic field, and a tube axis direction that flows the fluid An arithmetic unit that samples an inter-electrode signal generated between a pair of electrodes provided in a direction orthogonal to each other in a predetermined sampling period and obtains a flow rate based on the sampling signal. A noise removal method executed in a compatible electromagnetic flow meter,
Obtaining a power frequency of the plurality of power sources;
Setting the sampling period to be a time that is a common multiple of the time required for one cycle of the acquired power supply frequency of the plurality of power supplies;
Noise elimination method with
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