JP2880830B2 - 電磁流量計 - Google Patents
電磁流量計Info
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Description
定する電磁流量計に関する。
計の1つとして、従来、図6に示すものが知られてい
る。
れる測定管102およびこの測定管102の内壁に取り
付けられる1対の電極103a、103b、前記測定管
102に磁束を与える励磁コイル104からなる検出器
105と、この検出器105の励磁コイル104に電流
を流す励磁回路105および前記各電極103a、10
3bに発生した起電力(磁束の強さと測定管102内を
流れる流体101の平均速度に比例する値の電圧)を増
幅する差動増幅回路106、この差動増幅回路106に
よって増幅された信号を処理して出力信号を生成する演
算回路107からなる変換器108とによって構成され
ている。
1の流量を測定するとき、励磁回路105から図7
(a)に示す励磁信号(方形波電流)を出力させて励磁
コイル104を励磁して図7(c)に示す如く前記測定
管102内に交番磁界を発生させて各電極103a、1
03bに直流成分に起因する分極電極が発生しないよう
にしながら、図7(d)に示す如く電極103a、10
3b間に前記交番磁界による磁束の強さと前記流体10
1の平均速度に比例した電圧信号(流量信号)を発生さ
せ、これを差動増幅回路106で増幅させる。
示す如く前記方形波電流が安定する毎に、前記励磁回路
105から出力されるサンプリング信号によって演算回
路107にサンプリング動作を行なわせて図7(e)に
示す如く前記差動増幅回路106から出力される流量信
号を取り込ませるとともに、このサンプリング動作によ
って取り込まれた各流量信号に基づいた演算を行なわせ
て信号ケーブル109および検出器105等によって構
成されるループ回路を横切る磁束の変化に起因するノイ
ズや方形波電流の周期よりも長い周期を持つノイズを除
去させて図7(f)に示す流量信号を生成させ、これを
出力させる。
た従来の電磁流量計においては、電極103a、103
b間の出力インピーダンスが流体101の導電率に逆比
例するので、流体導電率が変化しても測定結果が変化し
ないようにするために、変換器108の入力インピーダ
ンスを極めて高くしている。
ら流体101が抜けたとき、変換器108に設けられて
いる差動増幅回路106の入力がオープンになって高イ
ンピーダンスのためにノイズの影響を受け易くなり、こ
れによって演算回路107から出力される流量信号の値
が不安定になり、この流量信号を積算して得られる積算
流量に基づいて流体101の取引売買を行なっていると
き、取り引きされる流体101の量に対する信頼性がな
くなってしまうことがあった。
量計として、図8に示す電磁流量計が開発されている。
れる測定管112およびこの測定管112の内壁に取り
付けられる1対の電極113a、113b、前記測定管
112に磁束を与える励磁コイル114からなる検出器
115と、この検出器115の励磁コイル114に電流
を流す励磁回路116および前記各電極113a、11
3bに発生した起電力(磁束の強さと測定管112内を
流れる流体111の平均速度に比例する値の電圧)を増
幅する差動増幅回路117、この差動増幅回路117の
各入力端子に接続される高い値(流体111の導電率の
影響が出ない程度の高い値)の抵抗118、119、こ
れらの各抵抗118、119を介して前記各入力端子に
逆極性の直流電圧を印加する2つの直流電圧源120、
121、前記差動増幅回路117から出力される流量信
号の交流成分を抽出するコンデンサ122、このコンデ
ンサ122によって抽出された前記流量信号の交流成分
を処理して出力信号を生成する信号処理回路123、こ
の信号処理回路123の入力端子をプルダウンする抵抗
124、基準電圧を発生する基準電圧源125、前記差
動増幅回路117から出力される流量信号の値が前記基
準電圧源125によって得られる基準電圧の値より大き
いとき、流体抜け検出信号を生成するコンパレータ12
6、このコンパレータ126から流体抜け検出信号が出
力されていないとき、前記信号処理回路123から出力
される流量信号を取り込んでこれを出力し、前記コンパ
レータ126から流体抜け検出信号が出力されていると
き、信号出力を停止する出力回路127からなる変換器
128とによって構成されている。
るときには、この流体111の導電率と、前記各抵抗1
18、119とによって各直流電圧源120、121に
よって得られた直流電圧を分圧させて電極113a、1
13b間に“1”V以上の直流電圧を発生させないよう
にし、これによって電極113a、113bが分極しな
いようにしながら、上述した流量の測定動作を行なう。
1が抜けて電極113a、113b間のインピーダンス
が高くなり、これによって各直流電圧源120、121
によって得られた直流電圧によって差動増幅回路117
の各入力端子に入力される直流電圧値が大きくなって、
この差動増幅回路117の出力電圧が高くなったとき、
コンパレータ126によってこれを検出して出力回路1
27から誤った流量信号が出力されるのを禁止する。
いては、流体111の抜け検出感度を上げるために、直
流電圧源120、121の電圧値を高めることが必要で
あるが、このようにすると、電極113a、113b間
に発生する直流電圧の値が“1”Vを越えてしまい、電
極113a、113bと流体111との間で化学作用が
起こり、流体111が電気分解されて水素などのガスが
発生してしまう恐れがあった。
のなかには、“10”V以上の直流電圧が加えられてい
る流体があり、このような流体111の流量を測定する
とき、流体111に加えられている直流電圧によって電
極113a、113b間に余分な電圧が発生して差動増
幅回路117から出力される流体信号の直流成分値が基
準電圧以上となって、コンパレータ126が誤動作し、
出力回路127から流量信号が出力されなくなってしま
うことがあった。
っている流体の導電率や流体に加えられている電圧の影
響を受けにくくすることができるとともに、電極での化
学作用が発生しないようにしながら流体抜けを検出する
ことができ、さらに流体が抜けても出力が不安定になら
ないようにすることができ、これによって信頼性を大幅
に向上させることができる電磁流量計を提供することを
目的としている。
めに本発明による電磁流量計は、測定管内に交番磁界を
発生させて前記測定管に設けられた一対の電極に前記測
定管内を流れる流体の流量に応じた流量信号を発生させ
るとともに、この流量信号を取り込んで補正処理を行な
った後、この補正処理によって得られた流量信号を出力
する電磁流量計において、前記各電極に励磁周波数の偶
数分の1の周波数を持つ交番電圧を印加する交番電圧生
成回路と、前記励磁周波数の1サイクル内で各電極から
出力される流量信号を複数回、サンプリングして前記流
量信号中の流量成分を抽出し、この流量成分に対応する
流量信号を生成して出力する流量成分抽出回路と、前記
交番電圧の半サイクル内で各電極から出力される流量信
号を複数回、サンプリングしてその平均値を求めるとと
もに、前記交番電圧の半サイクル毎の平均値差が予め設
定されている値以上となったとき、流体抜け検出信号を
生成して前記流量成分抽出回路の出力を無効にする流体
抜け検出回路とを備えたことを特徴としている。
て測定管の各電極に励磁周波数の偶数分の1の周波数を
持つ交番電圧が印加されるとともに、流量成分抽出回路
によって前記励磁周波数の1サイクル内で前記各電極か
ら出力される流量信号が複数回、サンプリングされて前
記流量信号中の流量成分が抽出され、この流量成分に対
応する流量信号が生成されて出力され、またこの動作と
並行して流体抜け検出回路によって前記交番電圧の半サ
イクル内で前記各電極から出力される流量信号が複数
回、サンプリングされてその平均値が求められるととも
に、前記交番電圧の半サイクル毎の平均値差が予め設定
されている値以上となったとき、流体抜け検出信号が生
成されて前記流量成分抽出回路の出力が無効にされる。
示すブロック図である。
換器2とを備えており、変換器2から出力される方形波
電流によって検出器1の測定管3内に交番磁界を発生さ
せながら電極4a、4b間に励磁周波数の“1/2”の
周波数を持つ交番電圧を印加して前記測定管3内を流れ
る流体5の流量に応じた流量信号を出力させ、変換器2
内に設けられた流量成分抽出回路14によって前記流量
信号中の流量成分を抽出させて出力回路16から出力さ
せるとともに、流体抜け検出回路15によって前記流量
信号中の交番電圧成分を抽出させて、この交番電圧成分
の値が予め設定されている値以上になったとき、これを
検出して前記出力回路16から流量信号が出力されるの
を禁止する。
測定管3と、この測定管3内に交番磁界を発生させる励
磁コイル6と、前記測定管6内に配置される1対の電極
4a、4bとを備えており、励磁ケーブル7を介して変
換器2から出力される方形波電流を取り込んで励磁コイ
ル6を励磁し、これによって測定管3内に前記方形波電
流の周波数と同じ周波数を持つ交番磁界を発生させると
ともに、電極4a、4b間に前記交番磁界と測定管3内
を流れる流体5の平均流速に応じた交流電圧(流量信
号)を発生させてこれを信号ケーブル8を介して前記変
換器2に供給する。
磁回路11と、交番電圧生成回路12と、増幅回路13
と、流量成分抽出回路14と、流体抜け検出回路15
と、出力回路16とを備えており、励磁回路11によっ
て方形波電流を生成してこれを前記検出器1に供給する
とともに、交番電圧生成回路12によって交番電圧を発
生してこれを前記電極4a、4bに印加しながら前記電
極4a、4bから出力される流量信号を取り込んで、流
量成分抽出回路14により前記流量信号中の流量成分を
抽出させて出力回路16から出力させ、また流体抜け検
出回路15によって前記流量信号中の交番電圧成分を抽
出させて、この交番電圧成分の値が予め設定されている
値以上になったとき、これを検出して前記出力回路16
から流量信号が出力されるのを禁止する。
予め設定されている周波数で発振して図3(a)に示す
励磁信号と図3(b)に示すサンプリング信号とを生成
するタイミング信号生成回路20と、このタイミング信
号生成回路20から出力される励磁信号を“1/2”に
分周して図3(c)に示すプラスフェーズ方形波信号と
図3(d)に示すマイナスフェーズ方形波信号とを生成
するD型フリップフロップ21と、このD型フリップフ
ロップ21の非反転出力端子から出力されるプラスフェ
ーズ方形波信号が正極性となっているとき、前記サンプ
リング信号を通過させてこれをプラスフェーズサンプリ
ング信号として出力するアンド回路22と、前記D型フ
リップフロップ21の反転出力端子から出力されるマイ
ナスフェーズ方形波信号が正極性となっているとき、前
記サンプリング信号を通過させてこれをマイナスフェー
ズサンプリング信号として出力するアンド回路23とを
備えており、予め設定されている周波数で発振して励磁
信号を生成しこれを励磁回路11と流量成分抽出回路1
4とに供給するとともに、サンプリング信号を生成して
これを流量成分抽出回路14に供給する。またこの動作
ととともに、プラスフェーズ方形波信号とマイナスフェ
ーズ方形波信号とを生成してこれを交番電圧生成回路1
2に供給するとともに、プラスフェーズサンプリング信
号とマイナスフェーズサンプリング信号とを生成してこ
れを流体抜け検出回路15に供給する。
0から出力される励磁信号に基づいて図3(e)に示す
方形波電流を生成しこれを励磁ケーブル7を介して前記
検出器1に供給する。
直流電圧を生成する直流電圧源25と、前記タイミング
発生回路10から出力されるプラスフェーズ方形波信号
が正極性になっているとき、閉状態となって前記直流電
圧源25によって得られた直流電圧を通過させるスイッ
チ26と、このスイッチ26を通過した直流電圧を前記
検出器1を構成する一方の電極4aに印加する高い値の
抵抗27と、前記タイミング発生回路10から出力され
るマイナスフェーズ方形波信号が正極性となっていると
き、閉状態となって前記直流電圧源25によって得られ
た直流電圧を通過させるスイッチ28と、このスイッチ
28を通過した直流電圧を前記検出器1を構成する他方
の電極4bに印加する高い値の抵抗29とを備えてお
り、前記タイミング発生回路10から出力されるプラス
フェーズ方形波信号が正極性になっているとき、一方の
スイッチ26が閉状態となって直流電圧源25によって
得られた直流電圧を取り込むとともに、抵抗27を介し
てこの直流電圧を一方の電極4aに印加し、また前記タ
イミング発生回路10から出力されるマイナスフェーズ
方形波信号が正極性になっているとき、他方のスイッチ
28が閉状態となって直流電圧源25によって得られた
直流電圧を取り込むとともに、抵抗29を介してこの直
流電圧を他方の電極4bに印加する。
して前記各電極4a、4bから出力される流量信号を増
幅する差動増幅回路30と、この差動増幅回路30の各
入力端子と接地点との間に介挿される2つの高い値の抵
抗31、32とを備えており、各抵抗31、32によっ
て前記検出器1の各電極4a、4bを接地しながらこれ
らの各電極4a、4bから出力される電圧を差動増幅し
て流量信号を生成し、これを流量成分抽出回路14と、
流体抜け検出回路15とに供給する。
印加される方形波電流の“1/2”の周波数で交番電圧
生成回路12から出力される直流電圧の極性が切り替え
られているので、増幅回路13から図3(f)に示す流
量信号が出力され、これが流量成分抽出回路14と、流
体抜け検出回路15とに供給される。
生回路10から出力される励磁信号の極性が正になって
いるとき、前記タイミング発生回路10から2回出力さ
れるサンプリング信号に基づいて前記増幅回路13から
出力される流量信号をサンプリングして図3(g)に示
す信号を抽出するとともに、これらの信号の差を演算し
て前記流量信号に含まれている直流成分を除去した流量
信号を生成し、また前記タイミング発生回路10から出
力される励磁信号の極性が負になっているとき、前記タ
イミング発生回路10から2回出力されるサンプリング
信号に基づいて前記増幅回路13から出力される流量信
号をサンプリングして信号を抽出するとともに、これら
の信号の差を演算して前記流量信号に含まれている直流
成分を除去した流量信号を生成し、以下この動作を繰り
返して得られた流量信号(斜線で示す信号)を出力回路
16に供給する。
如く各一端が前記増幅回路13の出力端子に接続される
2つの抵抗35、36と、前記タイミング発生回路10
からプラスフェーズサンプリング信号が出力されている
とき、閉状態となって一方の抵抗35を介して前記増幅
回路13から出力される流量信号を通過させて図3
(h)に示す流量パルス信号を生成するスイッチ37
と、このスイッチ37によって得られた流量パルス信号
を平均化して前記流量信号中に含まれている直流成分を
抽出し、点線で示すプラスフェーズ側の直流電圧値を生
成するコンデンサ38と、前記タイミング発生回路10
からマイナスフェーズサンプリング信号が出力されてい
るとき、閉状態となって他方の抵抗36を介して前記増
幅回路13から出力される流量信号を通過させて図3
(i)に示す流量パルス信号を生成するスイッチ39
と、このスイッチ39によって得られた流量パルス信号
を平均化して前記流量信号中に含まれている直流成分を
抽出し、点線で示すマイナスフェーズ側の直流電圧値を
生成するコンデンサ40と、これらの各コンデンサ3
8、40によって得られたプラスフェーズ側の直流電圧
値とマイナスフェーズ側の直流電圧値との差を抽出して
図3(j)に示すような直流電圧値信号を出力する差動
増幅回路41とを備えている。
を発生する基準電圧源42と、この基準電圧源42によ
って得られた基準電圧と前記差動増幅回路41から出力
される信号の値とを比較し、前記基準電圧より前記差動
増幅回路41から出力される信号の値が高いとき、流体
抜け検出信号を生成するコンパレータ43とを備えてい
る。
プラスフェーズサンプリング信号が出力される毎に、一
方のスイッチ37が閉状態となって前記増幅回路13か
ら出力される流量信号をサンプリングするとともに、一
方のコンデンサ38によって前記サンプリング動作によ
って得られた流量パルス信号を平均化してプラスフェー
ズ側の直流電圧値を生成し、またタイミング発生回路1
0からマイナスフェーズサンプリング信号が出力される
毎に、他方のスイッチ39が閉状態となって前記増幅回
路13から出力される流量信号をサンプリングするとと
もに、他方のコンデンサ40によって前記サンプリング
動作によって得られた流量パルス信号を平均化してマイ
ナスフェーズ側の直流電圧値を生成し、この動作と並行
して差動増幅回路41によってこれらプラスフェーズ側
の直流電圧値と、マイナスフェーズ側の直流電圧値との
差を取り出し、この差が前記基準電圧を越えていると
き、コンパレータ43によってこれを検出して流体抜け
検出信号を生成しこれを出力回路16に供給する。
から流体抜け検出信号が出力されていないとき、前記流
量成分抽出回路14から出力される流量信号を取り込ん
でこれを出力し、前記流体抜け検出回路14から流体抜
け検出信号が出力されているとき、信号出力を停止す
る。
2から出力される方形波電流によって検出器1の測定管
3内に交番磁界を発生させながら電極4a、4b間に励
磁周波数の“1/2”の周波数を持つ交番電圧を印加し
て前記測定管3内を流れる流体5の流量に応じた流量信
号を出力させ、これを変換器1内に設けられた流量成分
抽出回路14によって前記流量信号中の流量成分を抽出
させて出力回路16から出力させるとともに、流体抜け
検出回路15によって前記流量信号中の交番電圧成分を
抽出させて、この交番電圧成分の値が予め設定されてい
る値以上になったとき、これを検出して前記出力回路1
6から流量信号が出力されるのを禁止するようにしてい
るので、測定対象となっている流体5の導電率やこの流
体5に加えられている電圧の影響を受けにくくすること
ができるとともに、電極4a、4bでの化学作用が発生
しないようにしながら流体抜けを検出することができ、
さらに流体5が抜けても出力が不安定にならないように
することができ、これによって信頼性を大幅に向上させ
ることができる。
圧源25と、2つのスイッチ26、28と、2つの抵抗
27、29とによって構成される交番電圧生成回路12
を使用するようにしているが、増幅回路13から抵抗3
1、32を削除して図4に示す交番電圧生成回路12a
や図5に示す交番電圧生成回路12bを使用するように
しても良い。
aでは、前記タイミング発生回路10から出力されるプ
ラスフェーズ方形波信号が正極性になっているとき、一
方のスイッチ54によって直流電圧源51から出力され
る直流電圧が選択され、これがコンデンサ56、抵抗5
5を順次、介して検出器1を構成する一方の電極4aに
印加されるとともに、他方のスイッチ50によって接地
点が選択されて前記検出器1を構成する他方の電極4b
が抵抗53、コンデンサ52、スイッチ50を順次、介
して接地され、また前記タイミング発生回路10から出
力されるマイナスフェーズ方形波信号が正極性となって
いるとき、他方のスイッチ50によって直流電圧源51
から出力される直流電圧が選択され、これがコンデンサ
52、抵抗53を順次、介して検出器1を構成する他方
の電極4bに印加されるとともに、一方のスイッチ54
によって接地点が選択されて前記検出器1を構成する一
方の電極4aが抵抗55、コンデンサ56、スイッチ5
4を順次、介して接地され、以下この動作が繰り返され
て前記各電極4a、4bに方形波電流の“1/2”の周
波数を持つ直流電圧が印加される。
では、前記タイミング発生回路10から出力されるプラ
スフェーズ方形波信号が正極性となっているとき、一方
のスイッチ60によって一方の直流電圧源61から出力
される直流正電圧が選択され、これが抵抗62を介して
検出器1を構成する一方の電極4aに印加されるととも
に、他方のスイッチ57によって他方の直流電圧源58
から出力される直流負電圧が選択され、これが抵抗59
を介して検出器1を構成する他方の電極4bに印加さ
れ、また前記タイミング発生回路10から出力されるマ
イナスフェーズ方形波信号が正極性となっているとき、
一方のスイッチ60によって他方の直流電圧源58から
出力される直流負電圧が選択され、これが抵抗62を介
して検出器1を構成する一方の電極4aに印加されると
ともに、他方のスイッチ57によって一方の直流電圧源
61から出力される直流正電圧が選択され、これが抵抗
59を介して検出器1を構成する他方の電極4bに印加
され、以下、この動作が繰り返されて前記各電極4a、
4bに方形波電流の“1/2”の周波数を持つ直流電圧
が印加される。
定対象となっている流体の導電率や流体に加えられてい
る電圧の影響を受けにくくすることができるとともに、
電極での化学作用が発生しないようにしながら流体抜け
を検出することができ、さらに流体が抜けても出力が不
安定にならないようにすることができ、これによって信
頼性を大幅に向上させることができる。
ック図である。
検出回路の詳細な回路例を示す回路図である。
ある。
電圧生成回路の一例を示す回路図である。
電圧生成回路の一例を示す回路図である。
ブロック図である。
ある。
示すブロック図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 測定管内に交番磁界を発生させて前記測
定管に設けられた一対の電極に前記測定管内を流れる流
体の流量に応じた流量信号を発生させるとともに、この
流量信号を取り込んで補正処理を行なった後、この補正
処理によって得られた流量信号を出力する電磁流量計に
おいて、 前記各電極に励磁周波数の偶数分の1の周波数を持つ交
番電圧を印加する交番電圧生成回路と、 前記励磁周波数の1サイクル内で各電極から出力される
流量信号を複数回、サンプリングして前記流量信号中の
流量成分を抽出し、この流量成分に対応する流量信号を
生成して出力する流量成分抽出回路と、 前記交番電圧の半サイクル内で各電極から出力される流
量信号を複数回、サンプリングしてその平均値を求める
とともに、前記交番電圧の半サイクル毎の平均値差が予
め設定されている値以上となったとき、流体抜け検出信
号を生成して前記流量成分抽出回路の出力を無効にする
流体抜け検出回路と、 を備えたことを特徴とする電磁流量計。
Priority Applications (1)
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JP20437891A JP2880830B2 (ja) | 1991-08-14 | 1991-08-14 | 電磁流量計 |
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JP20437891A JP2880830B2 (ja) | 1991-08-14 | 1991-08-14 | 電磁流量計 |
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JPH0545195A JPH0545195A (ja) | 1993-02-23 |
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---|---|---|---|
JP20437891A Expired - Lifetime JP2880830B2 (ja) | 1991-08-14 | 1991-08-14 | 電磁流量計 |
Country Status (1)
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---|---|
JP (1) | JP2880830B2 (ja) |
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US6804613B2 (en) | 2001-09-20 | 2004-10-12 | Yokogawa Electric Corporation | Electromagnetic flowmeter |
Families Citing this family (2)
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JP4793473B2 (ja) * | 2009-05-28 | 2011-10-12 | 横河電機株式会社 | 電磁流量計 |
JP5973897B2 (ja) * | 2012-12-04 | 2016-08-23 | アズビル株式会社 | 電磁流量計 |
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1991
- 1991-08-14 JP JP20437891A patent/JP2880830B2/ja not_active Expired - Lifetime
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JPH0545195A (ja) | 1993-02-23 |
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