JP2707757B2 - 電磁流量計 - Google Patents

電磁流量計

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JP2707757B2 JP25623889A JP25623889A JP2707757B2 JP 2707757 B2 JP2707757 B2 JP 2707757B2 JP 25623889 A JP25623889 A JP 25623889A JP 25623889 A JP25623889 A JP 25623889A JP 2707757 B2 JP2707757 B2 JP 2707757B2
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、2つの異なる周波数をもつ磁場を被測定流
体に印加しその流量を測定する電磁流量計に係り、特に
被測定流体が導管の中で空になったときに異常出力が生
じないように改良した電磁流量計に関する。
<従来の技術> 工業用の電磁流量計は従来から商用電源を用いて励磁
する商用周波の励磁方式が採用されてきた。商用周波の
励磁方式は,(イ)応答速度が早く低コストに出来る。
(ロ)スラリ性の流体や低導電率の流体で発生する流速
と共に増加する低周波のランダムノイズ(以下,フロー
ノイズという)の影響を受けがたい,という利点がある
が,稼動状態で比較的に長期,例えば1日程度の間,放
置しておくとゼロ点が変動するという欠点がある。
このため,商用周波の1/2,あるいはこれ以下の低周波
で励磁する低周波励磁方式が採用されるようになった。
低周波励磁方式にすると周知のようにゼロ点の安定な電
磁流量計が得られる利点がある。しかし,励磁周波数が
低いのでフローノイズの周波数と近接し,このためフロ
ーノイズの影響を受け易く,特に流速が大になるとこの
影響が顕著になる。また,フローノイズの影響を軽減す
るためにダンピングをかけると応答が遅くなる欠点を有
している。
そこで,特願昭60−197168号(発明の名称:電磁流量
計)で提案されているように商用周波数の励磁電流成分
とこれより低い周波数の励磁電流成分を励磁コイルに同
時に流して複合磁場を形成する複合励磁方式が提案され
ている。
そして、この複合磁場の印加のもとに測定流体を流す
と2つの周波数を含む信号電圧が発生する。この信号電
圧を商用周波数に基づいて弁別した高周波の信号電圧と
低い周波数に基づいて弁別した低周波の信号電圧をそれ
ぞれ大きな時定数を持つローパスフイルタとハイパスフ
イルタを介して出力し、更にこれらの出力を加算して出
力することにより高い周波数での励磁方式と低い周波数
の励磁方式の各々の利点を持つ出力を得ている。
<発明が解決しようとする課題> しかしながら、この様な電磁流量計では低週波側では
スラリーノイズの影響を低減させるためにローパスフイ
ルタの時定数を大きくとる必要があり、これに伴なって
出力の応答をスムーズにするためにハイパスフイルタの
時定数も大きくとることになる。
この場合に、導管の中が空になると測定の状態に比べ
て電極間のインピーダンスが極めて大きくなるので、外
部からこの大きなインピーダンスを介して微分状のノイ
ズが混入する。この様な微分状のノイズが混入しても低
周波側は各信号のサンプリング間でこの微分ノイズがキ
ャンセルされる上に大きな時定数のためにその影響が出
力に現れないが、高周波側は各信号のサンプリング間で
この微分ノイズがキャンセルされずその上大きい時定数
のためにこの影響が拡大され異常出力となるという問題
がある。
<課題を解決するための手段> この発明は、以上の問題点を解決するため、第1周波
数とこれより低い第2周波数の2つの異なった周波数を
有する磁場を供給する励磁手段と、この励磁手段により
励磁され流量に対応して発生する信号電圧を第1周波数
に基づいて弁別して出力する第1復調手段と,この第1
復調手段の出力を高域波するハイパスフイルタと,信
号電圧を第2周波数に基づいて弁別して復調する第2復
調手段と、この第2復調手段の出力を低域波するロー
パスフイルタと、ハイパスフイルタとローパスフイルタ
との各出力を加算的に合成する加算手段と、第1復調手
段の出力と第2復調手段の出力に関連した信号とが入力
されこれ等の偏差を演算しこの偏差が所定の値を越えた
ときに空信号を出力する偏差演算手段と、加算手段の出
力である流量信号が入力され空信号によりこの流量信号
を所定の状態にロックする出力手段とを具備するように
したものである。
<作 用> 測定流体が空になったときには電極間のインピーダン
スが上昇してこれ等の間に外部から所定の周波数を有す
るノイズが混入する。
一方、第1復調手段側と第2復調手段側とではその復
調のベースとなる周波数が異なるので、所定の周波数を
有するノイズに対する減衰特性が大幅に異なっている。
そこで、これ等の第1復調手段と第2復調手段の各出力
端から出力信号を取り出してこれ等の偏差を偏差演算手
段で演算し、この結果、所定の偏差を越えた偏差となる
ときは空信号を出力手段に出力して流量信号を強制的に
所定の値に保持する。これにより、異常出力を防止す
る。
<実施例> 以下、本発明の実施例について図面に基づいて説明す
る。第1図は本発明の1実施例を示すブロック図であ
る。
10は電磁流量計の検出器の導管であり、絶縁性のライ
ニングがその内面に施されている。11a、11bは信号電圧
を検出するための電極である。12は励磁コイルであり,
これによって発生した磁場が被測定流体に印加される。
励磁コイル12には,励磁回路13から励磁電流Ifが供給さ
れている。
励磁回路13は次のように構成されている。基準電圧E1
はスイッチSW1を介して増幅器Q1の非反転入力端(+)
に印加され,その出力端はトランジスタQ2のベースに接
続されている。トランジスタQ2のエミッタは抵抗Rfを介
してコモンCOMに接続されると共に増幅器Q1の反転入力
端(−)に接続されている。コモンCOMとトランジスタQ
2のコレクタとの間には励磁電圧ESがスイッチSW2とSW3
の直列回路とこれに並列に接続されたスイッチSW4とSW5
の直列回路を介して印加される。励磁コイル12はスイッ
チSW2、SW3の接続点とスイッチSW4、SW5の接続点にそれ
ぞれ接続される。タイミング信号S1,S2,S3はそれぞれス
イッチSW1,SW2とSW5,SW3とSW4の開閉を制御する。
一方,信号電圧は電極11a,11bで検出され,前置増幅
器14に出力される。前置増幅器14でコモンモード電圧の
除去とインピーダンス変換がなされその出力端を介して
結合点15に出力される。結合点15における信号電圧はス
イッチSW7を介して、或いは反転増幅器Q3とスイッチSW8
の直列回路を介してそれぞれ小さな時定数をもつ低域
波器16に印加されている。
これ等のスイッチSW7、SW8及び反転増幅器Q3などで低
周波側の復調器DEM1を構成している。
また、結合点15における信号電圧はスイッチSW9を介
して、或いは反転増幅器Q4とスイッチSW10の直列回路を
介してそれぞれ小さな時定数をもつ低域波器17に印加
されている。
これ等のスイッチSW9、SW10及び反転増幅器Q4などで
低周波側の復調器DEM2を構成している。
そして、スイッチSW7,SW8,SW9、SW10はそれぞれタイ
ミング回路18からのタイミング信号S7,S8,S9、S10で開
閉される。低域波器16の出力は大きな時定数をもつロ
ーパスフイルタ19を介して,低域波器17の出力は可変
利得増幅器Q5とハイパスフイルタ20の直列回路を介して
それぞれ加算点21で加算される。ローパスフイルタ19は
抵抗器R1とコンデンサC1で構成され、ハイパスフイルタ
20は抵抗器R2とコンデンサC2でそれぞれ構成されてい
る。さらに、加算点21での加算出力はローパスフイルタ
22を介して出力回路23に出力される。
なお、可変増幅器Q5はローパスフイルタ19の出力電圧
VLとハイパスフイルタ20の出力電圧VHの大きさが等しく
なるように調節するためのものである。
低域波器16の出力NLと低域波器17の出力NHとはそ
れぞれ偏差演算回路24に入力される。偏差演算回路24は
これ等の出力NLとNHとを比較してこれ等の偏差ΔEが所
定の値を越えたときに空信号Semを出力回路23に出力す
る。
出力回路23はローパスフイルタ22の流量信号SQを所定
のレベルに変換して出力端25に出力する。
次に、第1図に示す電磁流量計の動作につき第2図に
示す波形図を参照して説明する。
タイミング信号S1は第2図(イ)で示すようにオン/
オフを繰返し、これにより基準電圧E1の増幅器Q1の非反
転入力端(+)への印加が制御される。一方、タイミン
グ信号S2(第2図(ロ))とS3(第2図(ハ))により
低周波でスイッチSW2とSW5、およびスイッチSW3とSW4
交互にオンとされるので、第2図(ニ)に示すような低
周波(周期:2T)と高周波(周期:2t)とが複合された励
磁電流Ifが流れる。
結合点15における信号電圧は第2図(ホ),(ヘ)に
示すタイミング信号S7とS8でサンプリングされるので,
第2図(ト)に示す電圧がスイッチSW7の出力側に得ら
れる。これを低域波器16で平滑した電圧がローパスフ
イルタ19の出力側に得られる。
更に、結合点15における信号電圧は第2図(チ)、
(リ)で示すタイミングでタイミング信号S9、S10によ
りサンプリングされるので、スイッチSW9の出力側には
第2図(ヌ)で示す信号電圧が出力され、この信号電圧
は可変利得増幅器Q5でその大きさが調節されてハイパス
フイルタ19を介して加算点21に出力される。
加算点21で加算された各信号電圧はローパスフイルタ
22で平滑されて流量信号SQとして出力回路23に出力され
る。
導管10の内部に測定流体が充満されているときは電磁
11a、11bの間のインピーダンスが低いので低域波器1
6、17の出力端に現れるノイズによる電圧は極めて低
い。従って、出力NLとNHは出力偏差演算回路24の偏差許
容値の中にありその出力端から空信号Semは出力され
ず、このため出力回路23からは流量信号SQがレベル変換
されてそのまま出力される。
これに対して、導管10の内部の測定流体が空になった
ときは電極11a、11bの間のインピーダンスが極めて高く
なり、所定の周波数を持つノイズが大きくなる。このノ
イズはそれぞれ復調器DEM1、DEM2に出力されるが、これ
等の復調器DEM1、DEM2の周波数を弁別する機能は大きく
異なっているので、これらの出力端にはそれぞれ異なっ
た出力NLとNHとして出力される。
偏差演算回路24はこれ等の出力NLとNHの偏差が所定値
を越えたときには、導管10の中が空になったものとして
その出力端から空信号Semを出力回路23に出力し、出力
回路23は例えば空信号Semが出力される直前の流量信号S
Q値に固定したり、ゼロ%側、或いは100%側に振れ切ら
せたりする。
なお、以上の説明では出力NLとNHを低域波器16と17
の出力端で検出したが、これに限られず例えば復調器DE
M1、DEM2の各出力端から検出しても良い。
また、スラリーノイズが混入されたときにも出力NL
NHに偏差が生じるが、これと区別するには例えば出力NL
とNHの値をそれぞれ時間的に連続して検出したときには
これ等の差が所定の値よりも大きいときに導管10の内部
が空になったものとして判断することにより区別するこ
とができる。
<発明の効果> 以上、実施例と共に具体的に説明したように本発明に
よれば、導管の内部の流体が空になり大きなノイズが混
入しても、2周波励磁の低周波側の復調器と高周波側の
復調器の周波数弁別機能の相違を利用して、これ等の出
力に関連した出力の差に基づく簡単な構成により異常な
流量出力を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の1実施例を示すブロック図、第2図は
第1図における実施例の各部の波形を示す波形図であ
る。 10……導管、12……励磁コイル、13……励磁回路、14…
…前置増幅器、15……結合点、16、17……低域波器、
18……タイミング回路、19……ローパスフイルタ、20…
…ハイパスフイルタ、21……加算点、23……出力回路、
24……偏差演算回路、DEM1、DEM2……復調器。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1周波数とこれより低い第2周波数の2
    つの異なった周波数を有する磁場を供給する励磁手段
    と、この励磁手段により励磁され流量に対応して発生す
    る信号電圧を前記第1周波数に基づいて弁別して出力す
    る第1復調手段と,この第1復調手段の出力を高域波
    するハイパスフイルタと,前記信号電圧を前記第2周波
    数に基づいて弁別して復調する第2復調手段と、この第
    2復調手段の出力を低域波するローパスフイルタと、
    前記ハイパスフイルタと前記ローパスフイルタとの各出
    力を加算的に合成する加算手段と、前記第1復調手段の
    出力と前記第2復調手段の出力に関連した信号とが入力
    されこれ等の偏差を演算しこの偏差が所定の値を越えた
    ときに空信号を出力する偏差演算手段と、前記加算手段
    の出力である流量信号が入力され前記空信号によりこの
    流量信号を所定の状態にロックする出力手段とを具備す
    ることを特徴とする電磁流量計。
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