JP2734162B2 - 電磁流量計 - Google Patents
電磁流量計Info
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- JP2734162B2 JP2734162B2 JP5598390A JP5598390A JP2734162B2 JP 2734162 B2 JP2734162 B2 JP 2734162B2 JP 5598390 A JP5598390 A JP 5598390A JP 5598390 A JP5598390 A JP 5598390A JP 2734162 B2 JP2734162 B2 JP 2734162B2
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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、導管の中の測定流体が空になるなどの異常
状態を検知する電磁流量計に係り、特に電極間に発生す
るノイズ電圧が感度良く検知できるように改良された電
磁流量計に関する。
状態を検知する電磁流量計に係り、特に電極間に発生す
るノイズ電圧が感度良く検知できるように改良された電
磁流量計に関する。
＜従来の技術＞ 電磁流量計では導管の中が空になったとき、これを自
己検知することが出来れば便利である。
己検知することが出来れば便利である。
このような従来の電磁流量計の構成を示すブロック図
を第６図に示す。
を第６図に示す。
10は内面が絶縁され測定流体Ｑを流すことのできる導
管であり、この導管10には測定流体Ｑと接液する一対の
検出電極11a、11bと測定流体Ｑを接地する接液電極12が
導管10とは絶縁されて固定されている。
管であり、この導管10には測定流体Ｑと接液する一対の
検出電極11a、11bと測定流体Ｑを接地する接液電極12が
導管10とは絶縁されて固定されている。
検出電極11a、11bは前置増幅器13の入力端に接続され
ると共にダイオードD1、D2のカソードに接続されてい
る。これ等のダイオードD1、D2のアノードは負電源−Ｖ
にそれぞれ接続されている。接液電極12は共通電位点CO
Mに接続されている。
ると共にダイオードD1、D2のカソードに接続されてい
る。これ等のダイオードD1、D2のアノードは負電源−Ｖ
にそれぞれ接続されている。接液電極12は共通電位点CO
Mに接続されている。
この測定流体Ｑに磁場を印加するための励磁コイル14
はこの導管10に近接して配置されている。
はこの導管10に近接して配置されている。
そして、これ等の導管10などと励磁コイル14などで検
出器15を構成している。
出器15を構成している。
励磁コイル14には励磁回路16から抵抗R1を介して励磁
電流Ifが流されている。この抵抗R1の一端は共通電位点
COMに接続され、他端はスイッチ回路17に接続されてい
る。
電流Ifが流されている。この抵抗R1の一端は共通電位点
COMに接続され、他端はスイッチ回路17に接続されてい
る。
この励磁回路16はタイミング回路18からのタイミング
信号S1で制御されて、３つの定常状態、例えば零、正、
零、負を１サイクルとして繰り返す矩形波状の励磁電流
Ifとされる。
信号S1で制御されて、３つの定常状態、例えば零、正、
零、負を１サイクルとして繰り返す矩形波状の励磁電流
Ifとされる。
一方、前置増幅器13の出力端はスイッチ回路17のサン
プリングスイッチSW1の一端に、抵抗R1の他端はサンプ
リングスイッチSW2の一端にそれぞれ接続されている。
プリングスイッチSW1の一端に、抵抗R1の他端はサンプ
リングスイッチSW2の一端にそれぞれ接続されている。
サンプリングスイッチSW1、SW2の他端はそれぞれ流量
演算回路20の入力端に接続されると共に空検知回路21の
入力端にも接続されている。
演算回路20の入力端に接続されると共に空検知回路21の
入力端にも接続されている。
流量演算回路20ではサンプリングスイッチSW1でサン
プリングされた励磁電流Ifが零、正、零、負の各状態の
各サンプル電圧VS1とサンプリングスイッチSW2でサンプ
リングされた励磁電流Ifに比例した比較電圧VRとを用い
て所定の演算式を用いて流量成分を演算する流量演算を
実行して出力回路22を介して出力端に流量信号VQを出力
する。この場合に、比較電圧VRは励磁電流Ifの影響を除
くためにサンプル電圧VS1との割算に使用される。
プリングされた励磁電流Ifが零、正、零、負の各状態の
各サンプル電圧VS1とサンプリングスイッチSW2でサンプ
リングされた励磁電流Ifに比例した比較電圧VRとを用い
て所定の演算式を用いて流量成分を演算する流量演算を
実行して出力回路22を介して出力端に流量信号VQを出力
する。この場合に、比較電圧VRは励磁電流Ifの影響を除
くためにサンプル電圧VS1との割算に使用される。
一方、空検知回路21は励磁電流Ifが零、正、零、負の
各状態の各サンプル電圧VS1を用いて電極間に発生する
直流電圧成分を演算し、この直流電圧VDと測定流体Ｑが
空になったときに検出電極11a、11b間に発生する直流ノ
イズの値に相当する設定値SETと比較して、直流電圧VD
がこの設定値SETの値を越えたときに保持信号VH1を出力
回路22に送出し、流量信号VQを例えば０％などに強制的
に固定する。
各状態の各サンプル電圧VS1を用いて電極間に発生する
直流電圧成分を演算し、この直流電圧VDと測定流体Ｑが
空になったときに検出電極11a、11b間に発生する直流ノ
イズの値に相当する設定値SETと比較して、直流電圧VD
がこの設定値SETの値を越えたときに保持信号VH1を出力
回路22に送出し、流量信号VQを例えば０％などに強制的
に固定する。
これ等のスイッチ回路17、流量演算回路20、空検知回
路21などはそれぞれタイミング信号S2、S3およびS4など
で演算の同期がとられている。
路21などはそれぞれタイミング信号S2、S3およびS4など
で演算の同期がとられている。
次に、以上のように構成された電磁流量計の空検知の
動作について説明する。
動作について説明する。
負電源−Ｖに対してダイオードD1、D2がそれぞれ逆極
性に接続されており、前置増幅器13の入力インピーダン
スは高いので、結局、定電流素子として機能するダイオ
ードD1、D2からのリーク電流Il1、Il2が検出電極11a、1
1bと接液電極12との間に流れる。
性に接続されており、前置増幅器13の入力インピーダン
スは高いので、結局、定電流素子として機能するダイオ
ードD1、D2からのリーク電流Il1、Il2が検出電極11a、1
1bと接液電極12との間に流れる。
従って、測定流体Ｑによる検出電極11a（11b）と接液
電極12間の接液抵抗Rfa（Rfb）とリーク電流Il1（Il2）
との積に対応する直流電圧Vda（Vdb）がそれぞれの検出
電極11a、11bに発生する。
電極12間の接液抵抗Rfa（Rfb）とリーク電流Il1（Il2）
との積に対応する直流電圧Vda（Vdb）がそれぞれの検出
電極11a、11bに発生する。
しかし、測定流体Ｑが導管10の中に満たされていると
きは、接液抵抗Rfa（Rfb）が小さいので、発生する直流
電圧VdaとVdbとの差は小さく、サンプル電圧VS1を用い
て演算される直流電圧も小さい。
きは、接液抵抗Rfa（Rfb）が小さいので、発生する直流
電圧VdaとVdbとの差は小さく、サンプル電圧VS1を用い
て演算される直流電圧も小さい。
しかし、測定流体Ｑが空になったときは、接液抵抗R
fa（Rfb）が大きくなるのでこれとリーク電流I
l1（Il2）との積も大きくなり、一般にこれ等の差電圧
が大きくなる。したがって、サンプル電圧VS1を用いて
演算される直流電圧も大きくなり、設定値SETを越え
る。
fa（Rfb）が大きくなるのでこれとリーク電流I
l1（Il2）との積も大きくなり、一般にこれ等の差電圧
が大きくなる。したがって、サンプル電圧VS1を用いて
演算される直流電圧も大きくなり、設定値SETを越え
る。
このため、空検知回路21はその出力端に保持信号VH1
を出力して出力回路22の流量信号VQを例えば０％に固定
する。この場合に設定値SETとしては、検出電極11a、11
bに発生する分極電圧のアンバランスを考慮して例えば
0.7V程度に相当する値に設定される。
を出力して出力回路22の流量信号VQを例えば０％に固定
する。この場合に設定値SETとしては、検出電極11a、11
bに発生する分極電圧のアンバランスを考慮して例えば
0.7V程度に相当する値に設定される。
＜本発明が解決しようとする課題＞ しかしながら、この様な空検知機能を有する従来の電
磁流量計は、高入力インピーダンスが要求される前置増
幅器13の入力端をダイオードで構成される定電流回路が
短絡することとなるので、全体として入力インピーダン
スの低下を招くと共にハードウエアの付加によるコスト
の上昇にもつながり、また検出電極の直流電流を流すの
で検出電極の表面状態が変化と精度低下の要因をなすな
どの不具合がある。
磁流量計は、高入力インピーダンスが要求される前置増
幅器13の入力端をダイオードで構成される定電流回路が
短絡することとなるので、全体として入力インピーダン
スの低下を招くと共にハードウエアの付加によるコスト
の上昇にもつながり、また検出電極の直流電流を流すの
で検出電極の表面状態が変化と精度低下の要因をなすな
どの不具合がある。
＜課題を解決するための手段＞ 本発明は、以上の課題を解決するために、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も
ち正励磁と負励磁と非励磁の３つの励磁状態をもつ磁場
を測定流体に印加しこの測定流体の流量によって発生す
る第１周波数の成分をもつ高周波流量信号と第２周波数
の成分をもつ低周波流量信号とをそれぞれサンプリング
しこれ等を合成して流量信号として出力する電磁流量計
において、高周波信号をサンプリングして第１デジタル
信号を出力する第１アナログ／デジタル変換手段と、低
周波信号をサンプリングして第２デジタル信号を出力す
る第２アナログ／デジタル変換手段と、低周波流量信号
のサンプリング期間外でかつ高周波流量信号の半周期の
1/4期間の非励磁期間でノイズ信号をサンプリングする
サンプリング手段と、このノイズ信号とあらかじめ設定
したノイズレベルとを比較しこのノイズレベルを越えた
ときに測定流体が空であると判定する空判定手段とを具
備するようにしたものである。
とこれより低い第２周波数の２つの異なった周波数をも
ち正励磁と負励磁と非励磁の３つの励磁状態をもつ磁場
を測定流体に印加しこの測定流体の流量によって発生す
る第１周波数の成分をもつ高周波流量信号と第２周波数
の成分をもつ低周波流量信号とをそれぞれサンプリング
しこれ等を合成して流量信号として出力する電磁流量計
において、高周波信号をサンプリングして第１デジタル
信号を出力する第１アナログ／デジタル変換手段と、低
周波信号をサンプリングして第２デジタル信号を出力す
る第２アナログ／デジタル変換手段と、低周波流量信号
のサンプリング期間外でかつ高周波流量信号の半周期の
1/4期間の非励磁期間でノイズ信号をサンプリングする
サンプリング手段と、このノイズ信号とあらかじめ設定
したノイズレベルとを比較しこのノイズレベルを越えた
ときに測定流体が空であると判定する空判定手段とを具
備するようにしたものである。
＜作 用＞ 第１アナログ／デジタル変換手段により高周波信号を
サンプリングして第１デジタル信号を出力し、第２アナ
ログ／デジタル変換手段により低周波信号をサンプリン
グして第２デジタル信号を出力する。
サンプリングして第１デジタル信号を出力し、第２アナ
ログ／デジタル変換手段により低周波信号をサンプリン
グして第２デジタル信号を出力する。
そして、サンプリング手段により低周波流量信号のサ
ンプリング期間外でかつ高周波流量信号の半周期の1/4
期間の非励磁期間でノイズ信号をサンプリングし、この
ノイズ信号とあらかじめ設定したノイズレベルとを空判
定手段により比較しこのノイズレベルを越えたときに測
定流体が空であると判定する。
ンプリング期間外でかつ高周波流量信号の半周期の1/4
期間の非励磁期間でノイズ信号をサンプリングし、この
ノイズ信号とあらかじめ設定したノイズレベルとを空判
定手段により比較しこのノイズレベルを越えたときに測
定流体が空であると判定する。
＜実施例＞ 以下、本発明の実施例について図を用いて説明する。
第１図は本発明の実施例の構成を説明するフローチャー
ト図、第２図は本発明の実施例のハードウエア構成を示
す構成図、第３図は第２図に示す実施例の動作を説明す
る波形図、第４図は第１図で示す演算の内容を示す演算
図、第５図は第３図に示す波形図の一部を拡大して示し
た拡大図である。
第１図は本発明の実施例の構成を説明するフローチャー
ト図、第２図は本発明の実施例のハードウエア構成を示
す構成図、第３図は第２図に示す実施例の動作を説明す
る波形図、第４図は第１図で示す演算の内容を示す演算
図、第５図は第３図に示す波形図の一部を拡大して示し
た拡大図である。
以下、これ等の図を用いて本発明の実施例について説
明する。
明する。
励磁コイル14には，励磁回路27から励磁電流Ifが供給
されている。
されている。
励磁回路27は次のように構成されている。基準電圧E1
は増幅器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Q2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14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S2、S3、S4,S5はそれぞれスイッチSW2、S
W3、SW4、SW5の開閉を制御する。
は増幅器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Q2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14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S2、S3、S4,S5はそれぞれスイッチSW2、S
W3、SW4、SW5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13に出力される。前置増幅器13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28に出力
される。
器13に出力される。前置増幅器13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28に出力
される。
出力端28における前置増幅器13の出力はアナログ／デ
ジタル変換器（A/DL）29とアナログ／デジタル変換器
（A/DH）30でそれぞれデジタル信号に変換されてバス31
を介してランダムアクセスメモリ（RAM）32に格納され
る。リードオンリーメモリ（ROM）33には所定の演算プ
ログラムおよび初期データが格納されており、プロセッ
サ（CPU）34の制御の基にROM33に格納された演算手順に
したがって演算され、その結果はRAM32に格納される。
ジタル変換器（A/DL）29とアナログ／デジタル変換器
（A/DH）30でそれぞれデジタル信号に変換されてバス31
を介してランダムアクセスメモリ（RAM）32に格納され
る。リードオンリーメモリ（ROM）33には所定の演算プ
ログラムおよび初期データが格納されており、プロセッ
サ（CPU）34の制御の基にROM33に格納された演算手順に
したがって演算され、その結果はRAM32に格納される。
35はクロック発生器であり、ここで発生されたクロッ
クは分周器36で1/nに分周されシステムクロックShとし
てCPU34とアナログ／デジタル変換器30に供給される。
クは分周器36で1/nに分周されシステムクロックShとし
てCPU34とアナログ／デジタル変換器30に供給される。
CPU34はROM33に格納された演算プログラムに従いバス
31を介してタイミング信号出力ポート（TO）37に励磁電
流Ifの波形を決めるタイミングを出力する。タイミング
信号出力ポート37はこのタイミングに従い励磁電流を切
換えるタイミング信号S2,S3、S4,S5を出力する。
31を介してタイミング信号出力ポート（TO）37に励磁電
流Ifの波形を決めるタイミングを出力する。タイミング
信号出力ポート37はこのタイミングに従い励磁電流を切
換えるタイミング信号S2,S3、S4,S5を出力する。
また、タイミング信号出力ポート37はCPU34の指令す
るタイミングに従いタイミング信号Slをアナログ／デジ
タル変換器29に出力し前置増幅器13の出力をサンプルす
る。
るタイミングに従いタイミング信号Slをアナログ／デジ
タル変換器29に出力し前置増幅器13の出力をサンプルす
る。
一方、ROM33に格納された演算プログラムによりRAM32
に格納されたデータを用いてCPU34により所定の演算が
実行され、その演算の結果はRAM32に格納されると共に
バス31を介してデジタル／アナログ変換器38を介して出
力端39に流量出力として出力される。
に格納されたデータを用いてCPU34により所定の演算が
実行され、その演算の結果はRAM32に格納されると共に
バス31を介してデジタル／アナログ変換器38を介して出
力端39に流量出力として出力される。
次に、第２図〜第５図を用いて第１図（Ａ）、第１図
（Ｂ）に示す実施例の動作を説明する。第１図（Ａ）は
主として流量演算の手順を示し、第１図（Ｂ）はノイズ
検出の手順を示している。
（Ｂ）に示す実施例の動作を説明する。第１図（Ａ）は
主として流量演算の手順を示し、第１図（Ｂ）はノイズ
検出の手順を示している。
第２図に示す分周器36の出力に得られるシステムクロ
ックShは第３図（ａ）に示す波形であり、これがCPU34
に供給されている。
ックShは第３図（ａ）に示す波形であり、これがCPU34
に供給されている。
第１図のステップ１において、CPU34はこのシステム
クロックShの割込タイミング（第３図（ｇ））に同期し
てROM33に格納された所定の演算プログラムによりバス3
1を介してタイミング信号出力ポート39に励磁波形の切
換タイミングを示すタイミング信号を出力する。
クロックShの割込タイミング（第３図（ｇ））に同期し
てROM33に格納された所定の演算プログラムによりバス3
1を介してタイミング信号出力ポート39に励磁波形の切
換タイミングを示すタイミング信号を出力する。
ステップ２において、タイミング信号出力ポート37は
この切換タイミングを受け、タイミング信号S5（第３図
（ｂ））、S4（第３図（ｃ））、S3（第３図（ｄ））、
S2（第３図（ｅ））をそれぞれ励磁回路27のスイッチSW
5、SW4、SW3、SW2に出力する。或いはタイミング信号S4
をスイッチSW3、SW4に同時に出力し、かつタイミング信
号S2をスイッチSW2、SW5に同時に出力しても良い。励磁
回路27はこれ等のタイミング信号を受け第３図（ｆ）に
示す波形の励磁電流Ifを励磁コイル14に出力する。この
励磁波形は第３図（ｈ）（ｉ）に示すようにタイミング
番号ｉが０〜15で１サイクルを構成してこれを繰り返す
波形であり、第３図ではｎサイクルの部分を中心にして
示してある。この励磁波形は低周波の波形と高周波の波
形を乗算した乗算形の波形をしている。
この切換タイミングを受け、タイミング信号S5（第３図
（ｂ））、S4（第３図（ｃ））、S3（第３図（ｄ））、
S2（第３図（ｅ））をそれぞれ励磁回路27のスイッチSW
5、SW4、SW3、SW2に出力する。或いはタイミング信号S4
をスイッチSW3、SW4に同時に出力し、かつタイミング信
号S2をスイッチSW2、SW5に同時に出力しても良い。励磁
回路27はこれ等のタイミング信号を受け第３図（ｆ）に
示す波形の励磁電流Ifを励磁コイル14に出力する。この
励磁波形は第３図（ｈ）（ｉ）に示すようにタイミング
番号ｉが０〜15で１サイクルを構成してこれを繰り返す
波形であり、第３図ではｎサイクルの部分を中心にして
示してある。この励磁波形は低周波の波形と高周波の波
形を乗算した乗算形の波形をしている。
次に、ステップ３に移行する。ステップ３〜ステップ
６まではアナログ／デジタル変換器29、30からのデータ
の読み込みをする手順を示している。
６まではアナログ／デジタル変換器29、30からのデータ
の読み込みをする手順を示している。
ステップ３ではシステムクロックSh（第３図（ａ））
に同期して各サイクル毎にアナログ／デジタル変換器29
から入力されるデータを第３図（ｊ）に示すようにバス
31を介してCPU34の制御の基にRAM32の所定のデータ領域
Hiに格納する。
に同期して各サイクル毎にアナログ／デジタル変換器29
から入力されるデータを第３図（ｊ）に示すようにバス
31を介してCPU34の制御の基にRAM32の所定のデータ領域
Hiに格納する。
次に、ステップ４に移り、読み込んだタイミング番号
ｉが０か否かを判断し、０でなければステップ６に移行
し、０ならばステップ８に移行する。
ｉが０か否かを判断し、０でなければステップ６に移行
し、０ならばステップ８に移行する。
ステップ６では読み込んだタイミング番号ｉが８か否
かを判断し８でなければステップ８に移行し、８ならば
ステップ７に移行する。
かを判断し８でなければステップ８に移行し、８ならば
ステップ７に移行する。
ステップ７では、タイミング信号出力ポート37から出
力されたタイミング信号Sl（第３図（ｋ））によるサン
プルタイミングにより、アナログ／デジタル変換器29か
ら入力されるデータを第３図（ｌ）に示すようにバス31
を介してCPU34の制御の基にRAM32の所定のデータ領域に
データ…、L0（ｎ−１）、L0（ｎ）、L0（ｎ＋１）、…
として格納し、ステップ５に移る。
力されたタイミング信号Sl（第３図（ｋ））によるサン
プルタイミングにより、アナログ／デジタル変換器29か
ら入力されるデータを第３図（ｌ）に示すようにバス31
を介してCPU34の制御の基にRAM32の所定のデータ領域に
データ…、L0（ｎ−１）、L0（ｎ）、L0（ｎ＋１）、…
として格納し、ステップ５に移る。
次に、ステップ６では、タイミング信号出力ポート37
から出力されたタイミング信号Sl（第３図（ｋ））によ
るサンプルタイミングにより、アナログ／デジタル変換
器29から入力されるデータを第３図（ｌ）に示すように
バス31を介してCPU34の制御の基にRAM32の所定のデータ
領域にデータ…、L1（ｎ−１）、L1（ｎ）、L1（ｎ＋
１）、…として格納し、ステップ８に移る。
から出力されたタイミング信号Sl（第３図（ｋ））によ
るサンプルタイミングにより、アナログ／デジタル変換
器29から入力されるデータを第３図（ｌ）に示すように
バス31を介してCPU34の制御の基にRAM32の所定のデータ
領域にデータ…、L1（ｎ−１）、L1（ｎ）、L1（ｎ＋
１）、…として格納し、ステップ８に移る。
ステップ８ではタイミング番号ｉが奇数か否かを判断
し、奇数ならばステップ９に移行し、奇数でないならば
ステップ11に移行する判断をする。
し、奇数ならばステップ９に移行し、奇数でないならば
ステップ11に移行する判断をする。
ステップ９は高周波の復調演算をする。復調演算に際
しては、RAM32に格納されたデータHiを用い、第３図
（ｍ）に示すタイミングでCPU34の制御の基にROM33に格
納された第４図に示す高周波復調演算eHiの欄で示す演
算式で演算をしてその結果をRAM32に格納する。なお、
第４図においてＡなる定数は、Tcを微分或いは積分の定
数、ΔTcを第３図（ｆ）に示す演算周期とすればＡ＝Tc
/（Tc＋ΔTc）で示される。
しては、RAM32に格納されたデータHiを用い、第３図
（ｍ）に示すタイミングでCPU34の制御の基にROM33に格
納された第４図に示す高周波復調演算eHiの欄で示す演
算式で演算をしてその結果をRAM32に格納する。なお、
第４図においてＡなる定数は、Tcを微分或いは積分の定
数、ΔTcを第３図（ｆ）に示す演算周期とすればＡ＝Tc
/（Tc＋ΔTc）で示される。
次に、ステップ10に移る。ここでは、高周波側の高域
波演算FHiを実行する。
波演算FHiを実行する。
波演算に際しては、RAM32に格納されたデータeHiと
前回の波演算結果とを用い、CPU34の制御の基にROM33
に格納された第４図に示す高域波演算FHiの欄を示す
演算式で演算をしてその結果をRAM32に格納する。
前回の波演算結果とを用い、CPU34の制御の基にROM33
に格納された第４図に示す高域波演算FHiの欄を示す
演算式で演算をしてその結果をRAM32に格納する。
次にステップ11に移る。ステップ11ではタイミング番
号ｉが０または８か否かを判断し、０または８ならばス
テップ12に移行し、０または８でないならばステップ14
に移行する判断をする。
号ｉが０または８か否かを判断し、０または８ならばス
テップ12に移行し、０または８でないならばステップ14
に移行する判断をする。
ステップ12では、低周波の復調演算をする。復調演算
に際しては、RAM32に格納されたデータ…、L0（ｎ−
１）、L0（ｎ）、L0（ｎ＋１）、…L1（ｎ−１）、L
1（ｎ）、L1（ｎ＋１）、…を用い、第３図（ｎ）に示
すタイミングでCPU34の制御の基にROM33に格納された第
４図に示す低周波復調演算eLiの欄で示す演算式で演算
をしてその結果をRAM32に格納する。なお、第４図にお
いて、定数Ｂは、Ｂ＝ΔT/（ΔＴ＋Tc）で示される。
に際しては、RAM32に格納されたデータ…、L0（ｎ−
１）、L0（ｎ）、L0（ｎ＋１）、…L1（ｎ−１）、L
1（ｎ）、L1（ｎ＋１）、…を用い、第３図（ｎ）に示
すタイミングでCPU34の制御の基にROM33に格納された第
４図に示す低周波復調演算eLiの欄で示す演算式で演算
をしてその結果をRAM32に格納する。なお、第４図にお
いて、定数Ｂは、Ｂ＝ΔT/（ΔＴ＋Tc）で示される。
ステップ13では、低周波側の低域波演算FLiを実行
する。
する。
波演算に際しては、RAM32に格納されたデータeLO、
eLBと前回の波演算結果とを用い、CPU34の制御の基に
ROM33に格納された第４図に示す低域波演算FLiの欄で
示す演算式で演算をしてその結果をRAM32に格納する。
eLBと前回の波演算結果とを用い、CPU34の制御の基に
ROM33に格納された第４図に示す低域波演算FLiの欄で
示す演算式で演算をしてその結果をRAM32に格納する。
ステップ14では、タイミング番号ｉが奇数か否かを判
断し奇数ならステップ15に移行し奇数でないなら中継点
Ａに移行する判断をする。
断し奇数ならステップ15に移行し奇数でないなら中継点
Ａに移行する判断をする。
ステップ15では、加算演算を実行する。RAM32に格納
された高域波演算の結果FHiと低域波演算の結果FLi
とを用い、CPU34の制御の基にROM33に格納された第４図
に示す加算演算eAの欄で示す演算式で演算をしてその結
果をRAM32に格納して中継点Ａに移行する。
された高域波演算の結果FHiと低域波演算の結果FLi
とを用い、CPU34の制御の基にROM33に格納された第４図
に示す加算演算eAの欄で示す演算式で演算をしてその結
果をRAM32に格納して中継点Ａに移行する。
以上のようにして、電極11a、11bで検出した低周波と
高周波の２周波を含む信号電圧は、マイクロコンピュー
タを用いて低周波側と高周波側とに分けられて読み込ま
れ、低周波側は低周波で復調してその出力を低域波器
を介して、高周波側は高周波で復調してその出力を高域
波器を介してそれぞれ出力し、低域波器と高域波
器の各出力を加算合成して出力することにより、ゼロ点
が安定で、スラリ性の流体や低導電率の流体で流速の増
加と共に増加する低周波のランダムノイズであるフロー
ノイズに対しても強く、かつ応答の良い流量出力が得ら
れる。
高周波の２周波を含む信号電圧は、マイクロコンピュー
タを用いて低周波側と高周波側とに分けられて読み込ま
れ、低周波側は低周波で復調してその出力を低域波器
を介して、高周波側は高周波で復調してその出力を高域
波器を介してそれぞれ出力し、低域波器と高域波
器の各出力を加算合成して出力することにより、ゼロ点
が安定で、スラリ性の流体や低導電率の流体で流速の増
加と共に増加する低周波のランダムノイズであるフロー
ノイズに対しても強く、かつ応答の良い流量出力が得ら
れる。
この後、第１図（Ｂ）に示すノイズ検出のフローに移
行する。中継点Ａは第１図（Ａ）に示す中継点Ａに接続
される。
行する。中継点Ａは第１図（Ａ）に示す中継点Ａに接続
される。
第５図は第３図（ｋ）に示すタイミング信号Slによる
読み込みタイミングT0（ｎ）、T1（ｎ）、T0（ｎ＋
１）、…の近傍の各波形を拡大した波形図であるが、こ
の拡大図を併用してノイズ検出について説明する。
読み込みタイミングT0（ｎ）、T1（ｎ）、T0（ｎ＋
１）、…の近傍の各波形を拡大した波形図であるが、こ
の拡大図を併用してノイズ検出について説明する。
この様な２周波励磁の電磁流量計では、導管10の中が
空になると第５図（イ）に示す様に励磁電流Ifが例えば
非励磁状態から正励磁状態に移行する過程ではこの部分
を拡大すると励磁電流の変化が一定割合で変化する状態
となる。したがって、励磁電圧Vfは第５図（ロ）に示す
ようにこの移行過程では微分波形として矩形波状の高電
圧が発生する。
空になると第５図（イ）に示す様に励磁電流Ifが例えば
非励磁状態から正励磁状態に移行する過程ではこの部分
を拡大すると励磁電流の変化が一定割合で変化する状態
となる。したがって、励磁電圧Vfは第５図（ロ）に示す
ようにこの移行過程では微分波形として矩形波状の高電
圧が発生する。
このため、電極11a、11bと励磁コイル14との間に形成
されている浮遊容量、あるいは抵抗などにより第５図
（ハ）、（ニ）に示すように励磁電流の立上り／立下り
の移行部分で誘導ノイズNC、NRが電極に発生する。これ
等の誘導ノイズNC、NRは前置増幅器13をも飽和させる大
きさを持っておりドリフトを発生させる原因となる。こ
のような現象が発生すると、その後で導管10の中が満水
状態になっても正しい出力に戻るまでにかなりの時間経
過が必要となる。
されている浮遊容量、あるいは抵抗などにより第５図
（ハ）、（ニ）に示すように励磁電流の立上り／立下り
の移行部分で誘導ノイズNC、NRが電極に発生する。これ
等の誘導ノイズNC、NRは前置増幅器13をも飽和させる大
きさを持っておりドリフトを発生させる原因となる。こ
のような現象が発生すると、その後で導管10の中が満水
状態になっても正しい出力に戻るまでにかなりの時間経
過が必要となる。
そこで、この空状態を検知するために第５図（ヘ）に
示すようにタイミング信号Slの非励磁状態のタイミング
時点T0（ｎ）でノイズ電圧をサンプリングする。この期
間では第５図（ホ）に示すように流量信号VSの成分が若
干残っており、これは例えば流速換算で±10cm/sの程度
の値であり、これを考慮して第１図（Ｂ）に示すノイズ
検出をすることとなる。
示すようにタイミング信号Slの非励磁状態のタイミング
時点T0（ｎ）でノイズ電圧をサンプリングする。この期
間では第５図（ホ）に示すように流量信号VSの成分が若
干残っており、これは例えば流速換算で±10cm/sの程度
の値であり、これを考慮して第１図（Ｂ）に示すノイズ
検出をすることとなる。
第１図（Ｂ）において、ステップ16はノイズ信号をサ
ンプリングするタイミングを判断するステップである。
読み込んだタイミング番号ｉが１か否かをCPU34が判断
し、第３図（ｋ）に示すT0（ｎ）の時点に対応するタイ
ミング番号であるｉ＝１ならばA/DL29からノイズデータ
を読み込んで（ステップ17）、このノイズデータN
0（ｎ）をランダムアクセスメモリ32の中の所定のワー
クエリアNSUMに格納する（第３図（ｌ））。
ンプリングするタイミングを判断するステップである。
読み込んだタイミング番号ｉが１か否かをCPU34が判断
し、第３図（ｋ）に示すT0（ｎ）の時点に対応するタイ
ミング番号であるｉ＝１ならばA/DL29からノイズデータ
を読み込んで（ステップ17）、このノイズデータN
0（ｎ）をランダムアクセスメモリ32の中の所定のワー
クエリアNSUMに格納する（第３図（ｌ））。
次に、ステップ18に移行してCPU34は前回のワークエ
リアNSUMに格納されているノイズデータに今回のノイズ
データN0（ｎ）を加算する加算演算を実行してワークエ
リアの内容を更新してステップ19に移行する。
リアNSUMに格納されているノイズデータに今回のノイズ
データN0（ｎ）を加算する加算演算を実行してワークエ
リアの内容を更新してステップ19に移行する。
ステップ16でタイミング番号ｉが１でないときはステ
ップ20に移行する。ステップ20では、読み込んだタイミ
ング番号ｉが９か否かをCPU34が判断し、第３図（ｋ）
に示すT1（ｎ）の時点に対応するタイミング番号である
ｉ＝９ならばA/DL29からノイズデータを読み込んで（ス
テップ27）、このノイズデータN1（ｎ）をランダムアク
セスメモリ32の中の所定のワークエリアNSUMに格納する
（第３図（ｌ））。
ップ20に移行する。ステップ20では、読み込んだタイミ
ング番号ｉが９か否かをCPU34が判断し、第３図（ｋ）
に示すT1（ｎ）の時点に対応するタイミング番号である
ｉ＝９ならばA/DL29からノイズデータを読み込んで（ス
テップ27）、このノイズデータN1（ｎ）をランダムアク
セスメモリ32の中の所定のワークエリアNSUMに格納する
（第３図（ｌ））。
次に、ステップ22に移行してCPU34は前回のワークエ
リアNSUMに格納されているノイズデータに今回のノイズ
データ−N1（ｎ）を加算する加算演算を実行してワーク
エリアの内容を更新し、タイマＫを１プラスして（ステ
ップ23）、ステップ24に移行する。
リアNSUMに格納されているノイズデータに今回のノイズ
データ−N1（ｎ）を加算する加算演算を実行してワーク
エリアの内容を更新し、タイマＫを１プラスして（ステ
ップ23）、ステップ24に移行する。
ここで、ステップ22ではノイズデータとして−N
1（ｎ）を加算しているが、これはｉ＝１とｉ＝９とで
は第３図（ｆ）に示すように、励磁電流Ifの変化方向が
逆であるので発生するノイズ電圧も逆となることを考慮
して加算極性を逆としている。
1（ｎ）を加算しているが、これはｉ＝１とｉ＝９とで
は第３図（ｆ）に示すように、励磁電流Ifの変化方向が
逆であるので発生するノイズ電圧も逆となることを考慮
して加算極性を逆としている。
ステップ23は１回のデータではスラリーノイズなどの
影響があるのでこの平均をとるためにタイマーＫを更新
している。
影響があるのでこの平均をとるためにタイマーＫを更新
している。
ステップ24はこのタイマＫの値があらかじめきめられ
た最大値KMAXに達したか否かを判断する。KMAXとしては
１〜10秒程度が採用される。タイマＫが最大値KMAXに達
していないときはさらにデータを収集するためにステッ
プ19に移行する。最大値KMAXに達したときはステップ25
に移行してタイマＫをリセットして次回に備えステップ
26に移行する。
た最大値KMAXに達したか否かを判断する。KMAXとしては
１〜10秒程度が採用される。タイマＫが最大値KMAXに達
していないときはさらにデータを収集するためにステッ
プ19に移行する。最大値KMAXに達したときはステップ25
に移行してタイマＫをリセットして次回に備えステップ
26に移行する。
ステップ26は、CPU34が導管10の中が空か満水かの判
断を実行する。例えばROM33に格納されている所定の演
算プログラによりワークエリアNSUMの内部に格納されて
いるデータとKMAXとを用いてこれ等の比率を演算して平
均ノイズデータを算出し、この平均ノイズデータと基準
データNCMPとを比較する。このNCMPは通常の流量信号よ
り大きい値である15〜20m/s相当の値が選定される。こ
の結果、基準データNCMPに対して小さいときは満水と判
断してステップ19に移行し、大きいときは空と判断して
ステップ19に移行する。
断を実行する。例えばROM33に格納されている所定の演
算プログラによりワークエリアNSUMの内部に格納されて
いるデータとKMAXとを用いてこれ等の比率を演算して平
均ノイズデータを算出し、この平均ノイズデータと基準
データNCMPとを比較する。このNCMPは通常の流量信号よ
り大きい値である15〜20m/s相当の値が選定される。こ
の結果、基準データNCMPに対して小さいときは満水と判
断してステップ19に移行し、大きいときは空と判断して
ステップ19に移行する。
ステップ19では、次の割り込みタイミングまで待機
し、次の割り込みタイミングが来たら再びステップ１か
らのフローを実行する。
し、次の割り込みタイミングが来たら再びステップ１か
らのフローを実行する。
以上のようにして、低周波側の流量信号をサンプリン
グしない期間でかつ励磁電流の立上り／立下り期間に対
応する高周波の半周期の1/4の期間であるタイミング番
号がｉ＝１と９でのノイズのサンプリングを実行して導
管10の内部が空か否かの判断をすることができる。
グしない期間でかつ励磁電流の立上り／立下り期間に対
応する高周波の半周期の1/4の期間であるタイミング番
号がｉ＝１と９でのノイズのサンプリングを実行して導
管10の内部が空か否かの判断をすることができる。
空と判断されたときは、例えば時定数Tcの値を小さく
するなどして正常復調を促進するようにする。
するなどして正常復調を促進するようにする。
なお、前置増幅器13にゲイン切換回路が付帯している
ときは、ノイズの測定値に応じてこのノイズで飽和しな
いゲインになるように段々に下げていき、ノイズによる
未飽和状態で空検知をすれば高周波／低周波の入力電圧
のずれを予防することができる。
ときは、ノイズの測定値に応じてこのノイズで飽和しな
いゲインになるように段々に下げていき、ノイズによる
未飽和状態で空検知をすれば高周波／低周波の入力電圧
のずれを予防することができる。
＜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
は、マイクロコンピュータを用いて演算タイミングを考
慮してノイズの値を演算してこれを算出し、基準の値と
比較することにより導管の中が空か否かを判定するよう
にしたので、入力インピーダンスを低下させることもな
く、またハードウエアを特に空検知のために用意するこ
ともなく、低コストで空検知を実現することができる。
は、マイクロコンピュータを用いて演算タイミングを考
慮してノイズの値を演算してこれを算出し、基準の値と
比較することにより導管の中が空か否かを判定するよう
にしたので、入力インピーダンスを低下させることもな
く、またハードウエアを特に空検知のために用意するこ
ともなく、低コストで空検知を実現することができる。
第１図は本発明の実施例の構成を説明するフローチャー
ト図、第２図は本発明の実施例のハードウエア構成を示
す構成図、第３図は第２図に示す実施例の動作を説明す
る波形図、第４図は第１図で示す演算の内容を示す演算
図、第５図は第３図に示す波形図の一部を拡大して示し
た拡大図、第６図は従来の電磁流量計の構成を示すブロ
ック図である。 10……導管、11a、11b……導管、13……前置増幅器、14
……励磁コイル、20……流量演算回路、21……空検知回
路、27……励磁回路、29、30……アナログ／デジタル変
換器、32……ランダムアクセスメモリ、33……リードオ
ンリーメモリ、34……プロセッサ。
ト図、第２図は本発明の実施例のハードウエア構成を示
す構成図、第３図は第２図に示す実施例の動作を説明す
る波形図、第４図は第１図で示す演算の内容を示す演算
図、第５図は第３図に示す波形図の一部を拡大して示し
た拡大図、第６図は従来の電磁流量計の構成を示すブロ
ック図である。 10……導管、11a、11b……導管、13……前置増幅器、14
……励磁コイル、20……流量演算回路、21……空検知回
路、27……励磁回路、29、30……アナログ／デジタル変
換器、32……ランダムアクセスメモリ、33……リードオ
ンリーメモリ、34……プロセッサ。
Claims (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もち正励磁と負励磁と非励磁の３
つの励磁状態をもつ磁場を測定流体に印加しこの測定流
体の流量によって発生する前記第１周波数の成分をもつ
高周波流量信号と前記第２周波数の成分をもつ低周波流
量信号とをそれぞれサンプリングしこれ等を合成して流
量信号として出力する電磁流量計において、前記高周波
信号をサンプリングして第１デジタル信号を出力する第
１アナログ／デジタル変換手段と、前記低周波信号をサ
ンプリングして第２デジタル信号を出力する第２アナロ
グ／デジタル変換手段と、前記低周波流量信号のサンプ
リング期間外でかつ前記高周波流量信号の半周期の1/4
期間の前記非励磁期間でノイズ信号をサンプリングする
サンプリング手段と、このノイズ信号とあらかじめ設定
したノイズレベルとを比較しこのノイズレベルを越えた
ときに前記測定流体が空であると判定する空判定手段と
を具備することを特徴とする電磁流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5598390A JP2734162B2 (ja) | 1990-03-07 | 1990-03-07 | 電磁流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5598390A JP2734162B2 (ja) | 1990-03-07 | 1990-03-07 | 電磁流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03257327A JPH03257327A (ja) | 1991-11-15 |
| JP2734162B2 true JP2734162B2 (ja) | 1998-03-30 |
Family
ID=13014318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5598390A Expired - Fee Related JP2734162B2 (ja) | 1990-03-07 | 1990-03-07 | 電磁流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2734162B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2324606B (en) * | 1997-04-25 | 2002-01-16 | Kent Meters Ltd | Electromagnetic flowmeter |
| US7093500B2 (en) | 2003-12-12 | 2006-08-22 | Rosemount Inc. | Tunable empty pipe function |
| JP4793473B2 (ja) | 2009-05-28 | 2011-10-12 | 横河電機株式会社 | 電磁流量計 |
| US11441931B2 (en) * | 2018-02-12 | 2022-09-13 | Ifm Electronic Gmbh | Method for operating a magnetoinductive flowmeter |
-
1990
- 1990-03-07 JP JP5598390A patent/JP2734162B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03257327A (ja) | 1991-11-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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