JP2619121B2 - 電磁流量計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ 〔産業上の利用分野〕 本発明は導電性流体の流量を測定するための電磁流量
計に関する。

〔従来の技術〕

従来より、導電性流体の流量を測定する計器としてフ
ァラディの法則を利用した電磁流量計が知られている。
断面積Ｓの測定管内に被測定流体を流速Ｓで流し、測定
管の管軸方向と直交する方向に磁界をかけると、管軸方
向および磁界と垂直な方向に起電力Ｅが発生する。この
時、起電力Ｅは、 Ｅ＝kvB となる。但し、ｋは比例定数、Ｂは磁束密度である。従
って、流量Ｑは、起電力Ｅの測定によって求められる流
速ｖと、測定管の断面積Ｓとから、 Ｑ＝ｖ・Ｓ として求めることができる。

ところで、同一極性の磁界を印加し続けると、分極が
発生して測定精度が低下する。そこで、従来の電磁流量
計では、第５図（ａ）に示すような極性切替信号によっ
て、例えば数Hzで極性が切り替わる方形波状の励磁電流
（第５図（ｂ））を、測定管に巻回された励磁コイルに
供給して、測定管の管軸方向と直交する方向に、第５図
（ｃ）に示すような磁束密度を発生させている。

一方、第５図に示すように、励磁電流の立上りおよび
立下りには、極性切替信号に対して、ある程度の遅れが
ある。これは、励磁コイル等によるインダクタンス分、
抵抗分による電気回路的な遅れに起因するものである。
この様な励磁電流によって発生する磁束密度も、同様に
その立上りおよび立下りに遅れが生じる。これは、主に
励磁コイル周辺で発生する渦電流に起因している。

従って、従来の電磁流量計では、磁束密度の変動（磁
束密度の立上りおよび立下り応答の遅れに起因する変
動）による測定誤差を除去するために、起電力Ｅの測定
は、磁束密度の磁性が反転した直後ではなく、磁束密度
が定常値に収束したときに行われていた。このタイミン
グとしては、次の極性反転が起きる直前となる。

ところが、上述したように極性が切替えられてから定
常値に収束するまでの応答速度が遅いと、流量が極めて
短時間に変化する脈流を測定する場合や、流体の静止状
態から定常状態への過渡的な変化を測定する場合には、
起電力Ｅの測定タイミングが流量の変化に追従できなく
なり、正確な測定を行うことができない。

応答性を高める手段としては、励磁電流の周波数を上
げて磁束密度の周波数を高くする方法が考えられるが、
磁束密度が定常値に収束するまでの応答時間は短縮され
ないため、磁束密度が定常値に収束する前に極性が切換
えられてしまう可能性が高く、磁束密度の定常値を測定
することができなくなる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従って、従来の電磁流量計は、励磁電流の極性を切替
えてから磁束密度が定常値に収束するまでの応答時間が
遅いため、変化の速い流体に対しては正確な測定値を得
られない可能性があった。

本発明は以上のような実情に鑑みてなされたもので、
応答速度が早く、変化の速い流体の測定に対しても十分
対応できて正確な測定値を得ることができ信頼性の向上
した電磁流量計を提供することを目的とする。

［発明の構成］ 〔課題を解決するための手段〕 本発明は上記課題を解決するために、被測定流体が流
れる測定管と、この測定管に磁束を印加するための磁化
コイルと、この磁化コイルにパルス状の交番電流からな
る励磁電流を供給する励磁電流供給回路と、前記励磁電
流のパルス波高値を設定するための基準電圧を発生させ
る基準電源と、前記基準電圧に基づいて前記励磁電流の
パルス波高値を一定値に制御する制御回路とを備えた電
磁流量計において、前記励磁電流のパルス波高値を保持
するホールド回路と、このホールド回路に保持されたパ
ルス波高値と実際の励磁電流値との偏差を検出する偏差
検出回路と、この偏差検出回路で検出された偏差に基づ
いて、前記制御回路に印加される基準電圧を補正する基
準電圧調整回路とを具備する構成とした。

〔作用〕

本発明による電磁流量計によれば、磁束密度の定常値
を示すパルス波高値がホールド回路に保持され、このパ
ルス波高値と実際の励磁電流値との偏差、即ち励磁電流
の遅れ成分が偏差検出回路にて検出される。そして、検
出された偏差に基づいて基準電圧が補正される。よっ
て、極性の切替え直後には偏差が大きくなるが、それに
応じて基準電圧も高くなるように補正されるので、励磁
電流の立上りおよび立下がりも急唆なものとなり、磁束
密度が定常値に収束するまでの応答時間を短縮化でき
る。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。

第１図は一実施例となる電磁流量計の励磁用回路を示
す図である。

この電磁流量計は、励磁負荷１がトランジスタTr1,抵
抗R1を介して接地されている。トランジタTr1のベース
端子には、差動増幅器２の出力が供給される。この差動
増幅器２は、＋側入力端子がトランジスタTr1,抵抗R1間
に接続され、一側入力端子が基準電圧Vsを発生させる基
準電源３に接続されている。よって、トランジスタTr1,
抵抗R1および差動増幅器２から、励磁負荷１に流れる励
磁電流を制御する制御回路が構成されている。また、励
磁負荷１は、方形波磁束密度を発生させる励磁コイル
４、励磁コイル４に供給する励磁電流の極性を切り替え
るためのスイッチ群５、励磁電流を清流するブリッジ回
路６から構成されている。

さらに、トランジスタTr1,抵抗R1間を流れる電流（励
磁電流に相当する電流）は、偏差検出用の差動増幅器８
の一側入力端子およびサンプルホールド回路（以下、
「S/H回路」と呼称する）８にそれぞれ入力される。S/H
回路８は、スイッチ群５を切換え制御するスイッチング
制御回路９から送られてくるタイミング信号によって動
作し、ホールドした値を差動増幅器７の＋側入力端子へ
出力する。この差動増幅器７の出力は基準電圧Vsに加算
して差動増幅器２の＋側入力端子に入力する構成となっ
ている。

次に、この様に構成された電磁流量計の動作について
説明する。

電源Ｖから励磁負荷１に与えられた励磁電流は、スイ
ッチング制御回路９からの極性切換信号で制御されるス
イッチ群５で、所定の周期で極性が反転した励磁信号に
変換されて励磁コイル４に供給される。

この時、励磁コイル４を流れる励磁電流は性回路によ
って、励磁電流に相当するトランジスタTr1,抵抗R1間の
電圧Veと差動増幅器２の＋側入力端子に入力する制御電
圧とが一致するように制御される。

即ち、励磁コイル４に供給された励磁電流は、ブリッ
ジ回路６で第２図（ａ）に示す波形に整流されて制御回
路に入力される。そして、この様な波形の励磁電流が偏
差検出用の差動増幅器７に入力される。一方、S/H回路
８は、スイッチング制御回路９から極性切替え直前に出
力されるタイミング信号によって、極性反転前の定常値
が保持されていて、この定常値が差動増幅器７の一側入
力端子に入力される。よって、差動増幅器７では実際の
励磁信号値と、極性反転直前にサンプリングされた定常
値との偏差が検出される。差動増幅器７で検出される偏
差は、第２図（ｂ）に示すように、極性切替え直後は大
きく、定常値に近付くに従って小さくなる。この偏差量
は差動増幅器７から出力されて、基準電圧Vsに加算され
て、第２図（ｃ）に示す制御電圧が差動増幅器２に入力
れ、この制御電圧とVeが同じになるように制御される。
この結果、極性切替え直後は、励磁電流が多く流れ、磁
束密度の立上がりが速くなる。そして、S/H回路８に保
持されている定数値と実際の励磁電流とが等しくなる
と、偏差が０となり、励磁電流が定常値に保たれる。

この様に本実施例によれば、励磁電流を制御する制御
回路から取り出した実際の励磁電流とS/H回路８で保持
している極性切り替え前の定常値との偏差を差動増幅器
７で検出して、この偏差量に応じた電圧を基準電圧に加
算して制御回路へフィードバックするようにしたので、
簡単な回路で磁束密度の応答時間を短縮することがで
き、よって変化の速い流体に対しても十分対応でき、測
定精度を向上させることができる。

なお、本発明は上記一実施例に限定されるものではな
い。例えば、第３図に示すように、励磁電流の極性を切
り替えた時に、これと同時に所定幅のパルス信号をスイ
ッチS1へ与え、そのパルス幅の間だけ、スイッチS1をオ
ンさせて、補助電圧Vaを基準電圧Vsに加算して、増幅器
２へ入力するように構成する。即ち、第４図に示すよう
に、極性切替え直後の励磁電流の立上がり時に、大量の
励磁電流が流れるようにスイッチS1のオン／オフによっ
て補助電圧を印加する。

この様な変形例によっても、上記一実施例と同様に、
極性切替え直後に励磁電流が一定時間だけ大量に流れ、
磁束密度の応答速度を短縮することができ、変化の速い
流体の測定にも十分対応することができる。

［発明の効果］ 以上詳記したように本発明によれば、応答速度が早
く、変化の速い流体の測定に対しても十分対応できて正
確な測定値を得ることができ信頼性の向上した電磁流量
計を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は同実施例
の動作説明図、第３図は実施例の変形例の構成図、第４
図は同変形例の動作説明図、第５図は従来の電磁流量計
の動作説明図である。 １…励磁負荷、２…差動増幅器、３…基準電圧電源、４
…励磁コイル、５…スイッチ群、６…ブリッジ回路、７
…偏差検出用差動増幅器、８…サンプルホールド回路、
９…スイッチング制御回路。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被測定流体が流れる測定管と、この測定管
   に磁束を印加するための磁化コイルと、この磁化コイル
   にパルス状の交番電流からなる励磁電流を供給する励磁
   電流供給回路と、前記励磁電流のパルス波高値を設定す
   るための基準電圧を発生させる基準電源と、前記基準電
   圧に基づいて前記励磁電流のパルス波高値を一定値に制
   御する制御回路とを備えた電磁流量計において、 前記励磁電流のパルス波高値を保持するホールド回路
   と、このホールド回路に保持されたパルス波高値と実際
   の励磁電流値との偏差を検出する偏差検出回路と、この
   偏差検出回路で検出された偏差に基づいて、前記制御回
   路に印加される基準電圧を補正する基準電圧調整回路と
   を具備してなる電磁流量計。