JP4527484B2 - 状態検出装置 - Google Patents
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Description
以上述べたように、流量計と基本的に同じハードウェア構成で流量以外の様々な計測を行いたいという要求に対する解決策が望まれている。
また、本発明の状態検出装置の1構成例において、前記状態定量化部は、前記電極で検出される、前記流体の流速とは無関係な∂A/∂t成分の起電力と前記流体の流速に起因するv×B成分の起電力との合成起電力から、前記∂A/∂t成分を抽出し、この∂A/∂t成分の中から前記パラメータに依存する変動要因を抽出する信号変換部と、前記パラメータに依存する変動要因と前記パラメータとの関係を予め記憶する状態記憶部と、この状態記憶部に記憶された関係に基づいて、前記抽出された変動要因に対応する前記パラメータを求める状態出力部とからなるものである。
また、本発明の状態検出装置の1構成例(第1の実施の形態)において、前記励磁部は、前記電極を含む、前記測定管の軸方向と垂直な第1の平面からオフセットを設けて離れた位置に配設された励磁コイルと、第1の周波数と第2の周波数の異なる2つの励磁周波数を同時又は交互に与える励磁電流を前記励磁コイルに供給する電源部とからなり、前記信号変換部は、前記電極で検出される合成起電力のうち前記第1の周波数と第2の周波数の2つの周波数成分の振幅と位相を求め、これらの振幅と位相に基づいて前記2つの周波数成分の起電力差を前記∂A/∂t成分として抽出し、この∂A/∂t成分の中から前記パラメータに依存し、周波数に依存しない変動要因の大きさまたは位相を抽出し、前記状態記憶部は、前記パラメータに依存する変動要因の大きさまたは位相と前記パラメータとの関係を予め記憶するものである。
また、本発明の状態検出装置の1構成例(第2の実施の形態)において、前記励磁部は、前記電極を含む、前記測定管の軸方向と垂直な第1の平面から第1のオフセットを設けて離れた位置に配設された第1の励磁コイルと、前記第1の平面から第2のオフセットを設けて離れた位置に、前記第1の平面を挟んで前記第1の励磁コイルと対向するように配設された第2の励磁コイルと、第1の周波数と第2の周波数の異なる2つの励磁周波数を同時又は交互に与える励磁電流を前記第1の励磁コイルと第2の励磁コイルに供給する電源部とからなり、前記信号変換部は、前記電極で検出される合成起電力のうち前記第1の周波数と第2の周波数の2つの周波数成分の振幅と位相を求め、これらの振幅と位相に基づいて前記2つの周波数成分の起電力差を前記∂A/∂t成分として抽出し、この∂A/∂t成分の中から前記パラメータに依存し、周波数に依存しない変動要因の大きさまたは位相を抽出し、前記状態記憶部は、前記パラメータに依存する変動要因の大きさまたは位相と前記パラメータとの関係を予め記憶するものである。
また、本発明の状態検出装置の1構成例(第6の実施の形態)において、前記励磁部は、前記流体に磁場を印加する励磁コイルと、第1の周波数と第2の周波数の異なる2つの励磁周波数を同時又は交互に与える励磁電流を前記励磁コイルに供給する電源部とからなり、前記電極は、前記励磁コイルの軸を含む、前記測定管の軸方向と垂直な第2の平面から第1のオフセットを設けて離れた位置に配設された第1の電極と、前記第2の平面から第2のオフセットを設けて離れた位置に、前記第2の平面を挟んで前記第1の電極と対向するように配設された第2の電極とからなり、前記信号変換部は、前記第1の電極で検出される第1の合成起電力と前記第2の電極で検出される第2の合成起電力の各々について振幅と位相を求め、これらの振幅と位相に基づいて前記第1の合成起電力と第2の合成起電力の同一周波数成分の起電力和を前記第1の周波数と第2の周波数の各々について求め、前記第1の周波数における起電力和と前記第2の周波数における起電力和との差分を前記∂A/∂t成分として抽出し、この∂A/∂t成分の中から前記パラメータに依存し、周波数に依存しない変動要因の大きさまたは位相を抽出し、前記状態記憶部は、前記パラメータに依存する変動要因の大きさまたは位相と前記パラメータとの関係を予め記憶するものである。
また、本発明の状態検出装置の1構成例(第3の実施の形態)において、前記信号変換部は、前記電極で検出される合成起電力の振幅と位相を求めることにより、前記∂A/∂t成分を抽出し、この∂A/∂t成分の中から前記パラメータに依存し、周波数に依存しない変動要因の大きさまたは位相を抽出し、前記状態記憶部は、前記パラメータに依存する変動要因の大きさまたは位相と前記パラメータとの関係を予め記憶するものである。
また、本発明の状態検出装置の1構成例(第5の実施の形態)において、前記電源部は、前記第1の励磁コイルと第2の励磁コイルに位相が異なり、かつ複数の励磁周波数を同時又は交互に与える励磁電流を供給し、前記信号変換部は、前記電極で検出される合成起電力のうち複数の周波数成分の振幅と位相を求めることにより、前記複数の周波数成分の各々について前記∂A/∂t成分を抽出し、複数の前記パラメータと周波数とに依存する変動要因の大きさまたは位相を前記抽出した∂A/∂t成分の各々から抽出し、前記状態記憶部は、前記複数の周波数成分の各々における前記変動要因の大きさまたは位相と複数の前記パラメータとの関係を予め記憶し、前記状態出力部は、前記状態記憶部に記憶された関係に基づいて、前記抽出された変動要因の大きさまたは位相に対応する複数の前記パラメータを算出するものである。
また、本発明の状態検出装置の1構成例(第7の実施の形態)において、前記信号変換部は、前記第1の電極で検出される第1の合成起電力と前記第2の電極で検出される第2の合成起電力の各々について振幅と位相を求め、これらの振幅と位相に基づいて前記第1の合成起電力と第2の合成起電力との起電力差から前記∂A/∂t成分を抽出し、この∂A/∂t成分の中から前記パラメータに依存し、周波数に依存しない変動要因の大きさまたは位相を抽出し、前記状態記憶部は、前記パラメータに依存する変動要因の大きさまたは位相と前記パラメータとの関係を予め記憶するものである。
また、本発明の状態検出装置の1構成例(第9の実施の形態)において、前記電源部は、複数の励磁周波数を同時又は交互に与える励磁電流を前記励磁コイルに供給し、前記信号変換部は、前記第1の電極で検出される第1の合成起電力と前記第2の電極で検出される第2の合成起電力の各々について振幅と位相を求め、これらの振幅と位相に基づいて前記第1の合成起電力と第2の合成起電力の同一周波数成分の起電力差を複数の周波数成分の各々について求め、これらの起電力差から複数の周波数成分における前記∂A/∂t成分を抽出し、複数の前記パラメータと周波数とに依存する変動要因の大きさまたは位相を前記抽出した∂A/∂t成分の各々から抽出し、前記状態記憶部は、前記複数の周波数成分の各々における前記変動要因の大きさまたは位相と複数の前記パラメータとの関係を予め記憶し、前記状態出力部は、前記状態記憶部に記憶された関係に基づいて、前記抽出された変動要因の大きさまたは位相に対応する複数の前記パラメータを算出するものである。
同一周波数で異なる振幅の余弦波P・cos(ω・t)、正弦波Q・sin(ω・t)は、以下のような余弦波に合成される。P,Qは振幅、ωは角周波数である。
P・cos(ω・t)+Q・sin(ω・t)=(P2+Q2)1/2 ・cos(ω・t−ε)
ただし、ε=tan-1(Q/P) ・・・(1)
L・exp(j・ε)=L・cos(ε)+j・L・sin(ε) ・・・(2)
式(2)は複素ベクトルに関する表記であり、jは虚数単位である。Lは複素ベクトルの長さを与え、εは複素ベクトルの方向を与える。したがって、複素座標平面上の幾何学的関係を分析するには、複素ベクトルへの変換を活用すると都合がよい。
以下の説明では、電極間起電力がどのような挙動を示し、本発明はこの挙動をどのように利用しているかを説明するために、上記のような複素座標平面への写像と、複素ベクトルによる幾何学的分析を採用する。
図1は、本発明の状態検出装置の第1の原理を説明するためのブロック図である。この状態検出装置は、被測定流体が流れる測定管1と、被測定流体に印加される磁場および測定管1の軸PAXの双方と直交し、かつ被測定流体と接触するように測定管1に対向配置され、前記磁場と被測定流体の流れとによって生じた起電力を検出する一対の電極2a,2bと、測定管軸PAXの方向と直交する、電極2a,2bを含む平面PLNを測定管1の境としたとき、この平面PLNを境とする測定管1の前後で非対称な、時間変化する磁場を被測定流体に印加する励磁コイル3とを有する。
B1=b1・cos(ω0・t−θ1) ・・・(3)
式(3)において、b1は磁束密度B1の振幅、ω0は角周波数、θ1は磁束密度B1とω0・tとの位相差(位相遅れ)である。以下、磁束密度B1を磁場B1とする。
dB1/dt=−ω0・b1・sin(ω0・t−θ1) ・・・(4)
被測定流体の流速が0の場合、発生する渦電流は、磁場の変化に起因する成分のみとなり、磁場Baの変化による渦電流Iは、図2に示すような向きとなる。したがって、電極軸EAXと測定管軸PAXとを含む平面内において、磁場Baの変化によって発生する、流速と無関係な電極間起電力Eは、図2に示すような向きとなる。この向きをマイナス方向とする。
E=rk・ω0・b1・sin(ω0・t−θ1−θ00) ・・・(5)
そして、式(5)を変形すると次式となる。
E=rk・ω0・b1・{sin(−θ1−θ00)}・cos(ω0・t)
+rk・ω0・b1・{cos(−θ1−θ00)}・sin(ω0・t)
=rk・ω0・b1・{−sin(θ1+θ00)}・cos(ω0・t)
+rk・ω0・b1・{cos(θ1+θ00)}・sin(ω0・t)
・・・(6)
Ex=rk・ω0・b1・{−sin(θ1+θ00)}
=rk・ω0・b1・{cos(π/2+θ1+θ00)} ・・・(7)
Ey=rk・ω0・b1・{cos(θ1+θ00)}
=rk・ω0・b1・{sin(π/2+θ1+θ00)} ・・・(8)
Ec=Ex+j・Ey
=rk・ω0・b1・{cos(π/2+θ1+θ00)}
+j・rk・ω0・b1・{sin(π/2+θ1+θ00)}
=rk・ω0・b1
・{cos(π/2+θ1+θ00)+j・sin(π/2+θ1+θ00)}
=rk・ω0・b1・exp{j・(π/2+θ1+θ00)} ・・・(9)
また、前述の比例係数rk及びθ00は次の複素ベクトルkcで表すことができる。
kc=rk・cos(θ00)+j・rk・sin(θ00)
=rk・exp(j・θ00) ・・・(10)
式(10)において、rkはベクトルkcの大きさ、θ00は実軸に対するベクトルkの角度である。
Ev=rkv・{b1・cos(ω0・t−θ1−θ01)} ・・・(11)
式(11)を変形すると次式となる。
Ev=rkv・b1・cos(ω0・t)・cos(−θ1−θ01)
−rkv・b1・sin(ω0・t)・sin(−θ1−θ01)
=rkv・b1・{cos(θ1+θ01)}・cos(ω0・t)
+rkv・b1・{sin(θ1+θ01)}・sin(ω0・t)
・・・(12)
Evx=rkv・b1・{cos(θ1+θ01)} ・・・(13)
Evy=rkv・b1・{sin(θ1+θ01)} ・・・(14)
さらに、式(13)、式(14)に示したEvx,Evyを次式に示す複素ベクトルEvcに変換する。
Evc=Evx+j・Evy
=rkv・b1・{cos(θ1+θ01)}
+j・rkv・b1・{sin(θ1+θ01)}
=rkv・b1・{cos(θ1+θ01)+j・sin(θ1+θ01)}
=rkv・b1・exp{j・(θ1+θ01)} ・・・(15)
また、前述の比例係数rkv及びθ01は次の複素ベクトルkvcであらすことができる。
kvc=rkv・cos(θ01)+j・rkv・sin(θ01)
=rkv・exp(j・θ01) ・・・(16)
式(16)において、rkvはベクトルkvcの大きさ、θ01は実軸に対するベクトルkvcの角度である。。ここで、rkvは、前記比例係数rk(式(10)参照)に流速の大きさVと比例係数γをかけたものに相当する。すなわち、次式が成立する。
rkv=γ・rk・V ・・・(17)
Ea1c=rk・ω0・b1・exp{j・(π/2+θ1+θ00)}
+γ・rk・V・b1・exp{j・(θ1+θ01)} ・・・(18)
E10=rk・ω0・b1・exp{j・(π/2+θ1+θ00)}
+γ・rk・V・b1・exp{j・(θ1+θ00+Δθ01)}
・・・(19)
Va10=Ka・B1c・C・ω0 ・・・(20)
Vb10=Kb・B1c・C・V ・・・(21)
図5は、本発明の状態検出装置の第2の原理を説明するためのブロック図である。この状態検出装置は、測定管1と、電極2a,2bと、測定管軸PAXの方向と直交する、電極2a,2bを含む平面PLNを測定管1の境としたとき、この平面PLNを境とする測定管1の前後で非対称な、時間変化する磁場を被測定流体に印加する第1の励磁コイル3a、第2の励磁コイル3bとを有する。第1の励磁コイル3aは、平面PLNから例えば下流側にオフセット距離d1だけ離れた位置に配設される。第2の励磁コイル3bは、平面PLNから例えば上流側にオフセット距離d2だけ離れた位置に配設される。
B1=b1・cos(ω0・t−θ1) ・・・(22)
B2=b2・cos(ω0・t−θ2) ・・・(23)
式(22)、式(23)において、b1,b2は磁束密度B1,B2の振幅、ω0は角周波数、θ1,θ2は磁束密度B1,B2とω0・tとの位相差(位相遅れ)である。以下、磁束密度B1を磁場B1とし、磁束密度B2を磁場B2とする。
dB1/dt=ω0・cos(ω0・t)・b1・{sin(θ1)}
+ω0・sin(ω0・t)・b1・{−cos(θ1)}
・・・(24)
dB2/dt=ω0・cos(ω0・t)・b2・{sin(θ2)}
+ω0・sin(ω0・t)・b2・{−cos(θ2)}
・・・(25)
E=rk・ω0・cos(ω0・t)
・{−b1・sin(θ1+θ00)+b2・sin(θ2+θ00)}
+rk・ω0・sin(ω0・t)
・{b1・cos(θ1+θ00)−b2・cos(θ2+θ00)}
・・・(26)
Ev=rkv・cos(ω0・t)
・{b1・cos(θ1+θ01)+b2・cos(θ2+θ01)}
+rkv・sin(ω0・t)
・{b1・sin(θ1+θ01)+b2・sin(θ2+θ01)}
・・・(27)
Ea2c=rk・ω0・b1・exp{j・(π/2+θ1+θ00)}
+γ・rk・V・b1・exp{j・(θ1+θ01)}
+rk・ω0・b2・exp{j・(−π/2+θ2+θ00)}
+γ・rk・V・b2・exp{j・(θ2+θ01)} ・・・(28)
E20=rk・exp{j・(θ1+θ00)}
・exp(j・π/2)・{b1−b2・exp(j・Δθ2)}・ω0
+rk・exp{j・(θ1+θ00)}
・γ・exp(j・Δθ01)・{b1+b2・exp(j・Δθ2)}・V
・・・(29)
E20R=rk・exp{j・(θ1+θ00)}
・exp(j・π/2)・{b1+b2・exp(j・Δθ2)}・ω0
+rk・exp{j・(θ1+θ00)}
・γ・exp(j・Δθ01)・{b1−b2・exp(j・Δθ2)}・V
・・・(30)
E20≒rk・exp{j・(θ1+θ00)}
・{2・b1・γ・V・exp(j・Δθ01)} ・・・(31)
E20R≒rk・exp{j・(θ1+θ00)}
・{2・b1・ω0・exp(j・π/2)} ・・・(32)
Va10=Ka・B1c・C・ω0 ・・・(33)
Vb10=Kb・B1c・C・V ・・・(34)
図8に、ベクトルVa10とベクトルVb10と合成ベクトルVa10+Vb10とを示す。図8において、Reは実軸、Imは虚軸である。
Va20=−Ka・B2c・C・ω0 ・・・(35)
Va20R=−Ka・(−B2c)・C・ω0 ・・・(36)
Vb20=Kb・B2c・C・V ・・・(37)
Vb20R=Kb・(−B2c)・C・V ・・・(38)
Va10+Va20R=Ka・(B1c+B2c)・C・ω0 ・・・(39)
Vb10+Vb20R=Kb・(B1c−B2c)・C・V ・・・(40)
図13は、本発明の状態検出装置の第3の原理を説明するためのブロック図である。この状態検出装置は、測定管1と、被測定流体に印加される磁場および測定管軸PAXの双方と直交し、かつ被測定流体と接触するように測定管1に対向配置され、前記磁場と被測定流体の流れとによって生じた起電力を検出する第1の電極2a,2bおよび第2の電極2c,2dと、測定管軸PAXと直交する、第1の電極2a,2bを含む平面をPLN1、測定管軸PAXと直交する、第2の電極2c,2dを含む平面をPLN2としたとき、平面PLN1を境とする測定管1の前後で非対称な、時間変化する磁場を被測定流体に印加すると同時に、平面PLN2を境とする測定管1の前後で非対称な、時間変化する磁場を被測定流体に印加する励磁コイル3とを有する。第1の電極2a,2bは、励磁コイル3の軸を含む、測定管軸PAXの方向と垂直な平面PLN3から例えば上流側にオフセット距離d3だけ離れた位置に配設される。第2の電極2c,2dは、平面PLN3から例えば下流側にオフセット距離d4だけ離れた位置に配設される。
B3=b3・cos(ω0・t−θ3) ・・・(41)
B4=b4・cos(ω0・t−θ4) ・・・(42)
dB3/dt=ω0・cos(ω0・t)・b3・{sin(θ3)}
+ω0・sin(ω0・t)・b3・{−cos(θ3)}
・・・(43)
dB4/dt=ω0・cos(ω0・t)・b4・{sin(θ4)}
+ω0・sin(ω0・t)・b4・{−cos(θ4)}
・・・(44)
E1=rk・ω0・cos(ω0・t)・b3・{−sin(θ3+θ00)}
+rk・ω0・sin(ω0・t)・b3・{cos(θ3+θ00)}
・・・(45)
E2=rk・ω0・cos(ω0・t)・b4・{sin(θ4+θ00)}
+rk・ω0・sin(ω0・t)・b4・{−cos(θ4+θ00)}
・・・(46)
Ev1=rkv・cos(ω0・t)・b3・cos(θ3+θ01)
+rkv・sin(ω0・t)・b3・sin(θ3+θ01) ・・(47)
Ev2=rkv・cos(ω0・t)・b4・cos(θ4+θ01)
+rkv・sin(ω0・t)・b4・sin(θ4+θ01) ・・(48)
Ea3c=rk・ω0・b3・exp{j・(π/2+θ3+θ00)}
+γ・rk・V・b3・exp{j・(θ3+θ01)} ・・・(49)
Ea4c=rk・ω0・b4・exp{j・(−π/2+θ4+θ00)}
+γ・rk・V・b4・exp{j・(θ4+θ01)} ・・・(50)
E301=rk・ω0・b3・exp{j・(π/2+θ3+θ00)}
+γ・rk・V・b3・exp{j・(θ3+θ01)} ・・・(51)
E302=rk・ω0・b4・exp{j・(−π/2+θ3+Δθ4+θ00)}
+γ・rk・V・b4・exp{j・(θ3+Δθ4+θ01)}
・・・(52)
E30s=E301+E302
=rk・exp{j・(θ3+θ00)}
・exp(j・π/2)・{b3−b4・exp(j・Δθ4)}・ω0
+rk・exp{j・(θ3+θ00)}
・γ・exp(j・Δθ01)・{b3+b4・exp(j・Δθ4)}・V
・・・(53)
E30d=E301−E302
=rk・exp{j・(θ3+θ00)}
・exp(j・π/2)・{b3+b4・exp(j・Δθ4)}・ω0
+rk・exp{j・(θ3+θ00)}
・γ・exp(j・Δθ01)・{b3−b4・exp(j・Δθ4)}・V
・・・(54)
E30s≒rk・exp{j・(θ3+θ00)}
・{2・b3・γ・V・exp(j・Δθ01)} ・・・(55)
E30d≒rk・exp{j・(θ3+θ00)}
・{2・b3・ω0・exp(j・π/2)} ・・・(56)
Va30=Ka・Bc3・C・ω0 ・・・(57)
Vb30=Kb・Bc3・C・V ・・・(58)
Va40=−Ka・Bc4・C・ω0 ・・・(59)
Va40R=Ka・Bc4・C・ω0 ・・・(60)
Vb40=Kb・Bc4・C・V ・・・(61)
Vb40R=−Kb・Bc4・C・V ・・・(62)
Va30+Va40R=Ka・(Bc3+Bc4)・C・ω0 ・・・(63)
Vb30+Vb40R=Kb・(Bc3−Bc4)・C・V ・・・(64)
次に、合成ベクトルの中から∂A/∂t成分を抽出する方法について説明する。以後、対象となる流体の特性や状態あるいは測定管内の状態のことをパラメータと呼ぶ。
図1、図5、図13の3つの構成のいずれにも適用できる抽出方法として、第1の抽出方法を説明する。この第1の抽出方法は、∂A/∂t成分は周波数により変動するが、v×B成分は変動しないことを利用する方法である。ただし、第1の抽出方法の場合、パラメータの値で変動する成分Cがパラメータの値のみに関係し、周波数特性を持たないことが必要になる。
Va10=Ka・B1c・C・ω0 ・・・(65)
Vb10=Kb・B1c・C・V ・・・(66)
励磁角周波数をω2としたときのv×B成分は式(66)と同じになり、励磁角周波数をω2としたときの∂A/∂t成分のベクトルVa12は式(65)においてω0をω2で置き換えたものとなり、次式のようになる。
Va12=Ka・B1c・C・ω2 ・・・(67)
Vas0R=Ka・(B1c+B2c)・C・ω0 ・・・(68)
Vbs0R=Kb・(B1c−B2c)・C・V ・・・(69)
Vas2R=Ka・(B1c+B2c)・C・ω2 ・・・(70)
図1、図5、図13の3つの構成のうち、図5、図13の構成に適用できる抽出方法として、第2の抽出方法を説明する。この第2の抽出方法は、励磁コイルを含む、管軸方向に垂直な平面に対して管軸方向の前後でv×B成分は同じ方向を向いているが、∂A/∂t成分は逆方向を向いていることを利用してv×B成分をキャンセルする方法である。
|b1+b2・exp(j・Δθ2)|≫|b1−b2・exp(j・Δθ2)|
・・・(71)
|ω0・exp(j・π/2)・{b1+b2・exp(j・Δθ2)}|
≫|γ・V・exp(j・Δθ01)・{b1−b2・exp(j・Δθ2)}|
・・・(72)
Vas0R’≒Vas0R+Vbs0R ・・・(73)
Vas0R’=rk・exp{j・(θ1+θ00)}
・ω0・exp(j・π/2)・{b1+b2・exp(j・Δθ2)}
=Vas0R ・・・(74)
よって、第1の励磁コイル3aから発生する磁場と第2の励磁コイル3bから発生する磁場の位相差を利用して、合成ベクトルVas0R+Vbs0Rの中から∂A/∂t成分のベクトルVas0Rを抽出できることが分かる。
第1の抽出方法により図1の構成で抽出される∂A/∂t成分はベクトルVa10−Va12であり、図5の構成で抽出される∂A/∂t成分はベクトルVas0R−Vas2Rである。抽出された∂A/∂t成分は流速Vに関係しないので、これを用いて流速以外の流体の特性や状態あるいは測定管内の状態を計測することが可能になる。ベクトルVa10−Va12とVas0R−Vas2Rのいずれにおいても同様の方法で第1のパラメータを抽出することが可能なので、ここではベクトルVas0R−Vas2Rから第1のパラメータを抽出する場合を例にして説明する。
Cp=rk[p]・exp(j・θ00[p]) ・・・(75)
Vas0R−Vas2R=Ka・(B1c+B2c)・Cp・(ω0−ω2)
・・・(76)
式(76)より、対象となる第1のパラメータによって変化する変動要因Cpは、次式で表される。
Cp={Vas0R−Vas2R}/{Ka・(B1c+B2c)・(ω0−ω2)}
・・・(77)
第2の抽出方法により図5の構成で抽出される∂A/∂t成分は式(68)のベクトルVas0Rで表される。抽出された∂A/∂t成分は流速Vに関係しないので、これを用いて流速以外の流体の特性や状態あるいは測定管内の状態を計測することが可能になる。式(68)のベクトルVas0Rにおいて、対象となる第2のパラメータにより変化する変動要因はC=rk・exp(j・θ00)で表される。比例係数rk、虚軸に対する∂A/∂t成分の角度θ00を第2のパラメータp及び角周波数ωの関数としてそれぞれrk[p,ω]、θ00[p,ω]と関数形式で表し、第2のパラメータがpで、角周波数がω0のときの変動要因CをCp0とすると、変動要因Cp0は次式で表される。
Cp0=rk[p,ω0]・exp(j・θ00[p,ω0]) ・・・(78)
Vas0R=Ka・(B1c+B2c)・Cp0・ω0 ・・・(79)
式(79)より、対象となる第2のパラメータによって変化する変動要因Cp0は、次式で表される。
Cp0=Vas0R/{Ka・(B1c+B2c)・ω0} ・・・(80)
Cp2=rk[p,ω2]・exp(j・θ00[p,ω2]) ・・・(81)
Vas2R=Ka・(B1c+B2c)・Cp0・ω2 ・・・(82)
Cp2=Vas2R/{Ka・(B1c+B2c)・ω2} ・・・(83)
変動要因Cp0とCp2の間にCp0≠Cp2の関係が成立しているとき、変動要因Cp0とCp2の比をCnとすると、式(78)、式(80)、式(81)、式(83)より比Cnは次式で表される。
Cn=Cp2/Cp0
={rk[p,ω2]/rk[p,ω0]}
・exp{j・(θ00[p,ω2]−θ00[p,ω0])}
=(Vas2R/Vas0R)・(ω0/ω2) ・・・(84)
Cpq0=rk[p,q,ω0]・exp(j・θ00[p,q,ω0])
・・・(85)
Vas0R=Ka・(B1c+B2c)・Cpq0・ω0 ・・・(86)
式(86)より、対象となる第3、第4のパラメータによって変化する変動要因Cpq0は、次式で表される。
Cpq0=Vas0R/{Ka・(B1c+B2c)・ω0} ・・・(87)
Cpq2=rk[p,q,ω2]・exp(j・θ00[p,q,ω2])
・・・(88)
Vas2R=Ka・(B1c+B2c)・Cpq2・ω2 ・・・(89)
Cpq2=Vas2R/{Ka・(B1c+B2c)・ω2} ・・・(90)
Cpq1≠Cpq2であるならば、変動要因Cpq0とCpq2の2種類の値が求まることになる。
p=(p2−p1)/(y2−y1)・(f[p]−y1)+p1 ・・・(91)
p=f-1(f[p]) ・・・(92)
式(92)の関係を図19に示す。式(92)を第1のテーブルとして記憶しておけば、校正後の実際の計測時に得られる関数f[p]から第1のパラメータpを求めることができる。
p=(p2−p1)/(ry2−ry1)
・(f[p,ω2]/f[p,ω0]−ry1)+p1 ・・・(93)
p=g-1(g[p]) ・・・(94)
式(94)の関係を図21に示す。式(94)を第2のテーブルとして記憶しておけば、校正後の実際の計測時に得られる関数の比f[p,ω2]/f[p,ω0]から第2のパラメータpを求めることができる。
p/a0+q/b0+f[p,q,ω0]/c0=1 ・・・(95)
式(95)において、a0,b0,c0はそれぞれp,q,f[p,q,ω0]の軸上の切片である。
p/a2+q/b2+f[p,q,ω2]/c2=1 ・・・(96)
式(96)において、a2,b2,c2はそれぞれp,q,f[p,q,ω2]の軸上の切片である。
p/a0+q/b0+z0/c0=1 ・・・(97)
p/a2+q/b2+z2/c2=1 ・・・(98)
次に、本発明の第1の実施の形態について説明する。本実施の形態は、前述の第1の原理を用いるものである。本実施の形態の状態検出装置は1個の励磁コイルと1対の電極とを有するものであり、信号処理系を除く構成は図1に示した状態検出装置と同様であるので、図1の符号を用いて本実施の形態の原理を説明する。本実施の形態は、合成ベクトルから∂A/∂t成分を抽出する方法として前記第1の抽出方法を用い、励磁周波数に関係しない第1のパラメータを求めるものである。第1のパラメータの例としては、例えば水位や測定管内の付着物の堆積状態がある。
E110=rk[p1]・ω0・b1
・exp{j・(π/2+θ1+θ00[p1])}
+γ・rk[p1]・V・b1
・exp{j・(θ1+θ00[p1]+Δθ01)} ・・・(99)
E112=rk[p1]・ω2・b1
・exp{j・(π/2+θ1+θ00[p1])}
+γ・rk[p1]・V・b1
・exp{j・(θ1+θ00[p1]+Δθ01)} ・・・(100)
EdA1=E110−E112
=rk[p1]・exp(j・θ00[p1])・b1
・exp{j・(π/2+θ1)}・(ω0−ω2) ・・・(101)
第1のパラメータによる変動要因をCp1とすると、Cp1=rk[p1]・exp(j・θ00[p1])であり、残りの部分は校正等により与えられる定数となる。変動要因Cp1は、式(101)から次式で表される。
Cp1=EdA1/[b1・exp{j・(π/2+θ1)}・(ω0−ω2)]
・・・(102)
rk[p1]=|EdA1|/{b1・(ω0−ω2)} ・・・(103)
θ00[p1]=∠EdA1−(π/2+θ1) ・・・(104)
校正時の計測等により予め確認されている第1のパラメータp1とrk[p1]との関係または第1のパラメータp1と角度θ00[p1]との関係から、第1のパラメータp1を求めることができる。
状態定量化部8は、電極2a,2bで検出される合成起電力のうち第1の角周波数ω0と第2の角周波数ω2の2つの周波数成分の振幅と位相を求め、これらの振幅と位相に基づいて2つの角周波数成分の起電力差を∂A/∂t成分として抽出し、この∂A/∂t成分の中から第1のパラメータに依存し、周波数に依存しない変動要因の大きさまたは位相を抽出する信号変換部5と、第1のパラメータに依存する変動要因の大きさまたは位相と第1のパラメータとの関係を予め記憶する状態記憶部6(前述の第1のテーブルに相当)と、状態記憶部6に記憶された関係に基づいて、前記抽出された変動要因の大きさまたは位相に対応する第1のパラメータを求める状態出力部7とから構成される。
E110x=r110・cos(φ110) ・・・(105)
E110y=r110・sin(φ110) ・・・(106)
E112x=r112・cos(φ112) ・・・(107)
E112y=r112・sin(φ112) ・・・(108)
|EdA1|={(E110x−E112x)2+(E110y−E112y)2}1/2
・・・(109)
∠EdA1=tan-1{(E110y−E112y)/(E110x−E112x)}
・・・(110)
以上で、ステップ104の処理が終了する。
rk[p1]=|EdA1|/{b1・(ω0−ω2)} ・・・(111)
θ00[p1]=∠EdA1−(π/2+θ1) ・・・(112)
なお、励磁コイル3から発生する磁場B1の振幅b1と、磁場B1とω0・tとの位相差θ1は、校正等により予め求めることができる定数である。
B1=b1・cos(ω0・t−θ1)+b1・cos(ω2・t−θ1)
・・・(113)
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第1の実施の形態の状態検出装置に対して励磁コイルを1個追加したものであり、前述の第2の原理を用いるものである。本実施の形態の状態検出装置は2個の励磁コイルと1対の電極とを有するものであり、信号処理系を除く構成は図5に示した状態検出装置と同様であるので、図5の符号を用いて本実施の形態の原理を説明する。新たに追加する第2の励磁コイルを既存の第1の励磁コイルと同じ側に追加した場合には、第1の実施の形態の冗長な構成となる。したがって、第2の励磁コイルは、電極を含む平面を挟んで第1の励磁コイルと異なる側に配設する必要がある。本実施の形態は、合成ベクトルから∂A/∂t成分を抽出する方法として前記第1の抽出方法を用い、励磁周波数に関係しない第1のパラメータを求めるものである。
E220R=rk[p2]・exp{j・(θ1+θ00[p2])}
・[exp(j・π/2)・{b1+b2・exp(j・Δθ2)}・ω0
+γ・exp(j・Δθ01)・{b1−b2・exp(j・Δθ2)}
・V] ・・・(114)
E222R=rk[p2]・exp{j・(θ1+θ00[p2])}
・[exp(j・π/2)・{b1+b2・exp(j・Δθ2)}・ω2
+γ・exp(j・Δθ01)・{b1−b2・exp(j・Δθ2)}
・V] ・・・(115)
E220R=rk[p2]・exp{j・(θ1+θ00[p2])}
・exp(j・π/2)・{2・b1・ω0} ・・・(116)
E222R=rk[p2]・exp{j・(θ1+θ00[p2])}
・exp(j・π/2)・{2・b1・ω2} ・・・(117)
EdA2=(E220R−E222R)
=rk[p2]・exp(j・θ00[p2])・exp{j・(π/2+θ1)}
・{b1+b2・exp(j・Δθ2)}・(ω0−ω2) ・・・(118)
第1のパラメータによる変動要因をCp2とすると、Cp2=rk[p2]・exp(j・θ00[p2])であり、残りの部分は校正等により与えられる定数となる。変動要因Cp2は、式(118)から次式で表される。
Cp2=EdA2/[exp{j・(π/2+θ1)}
・{b1+b2・exp(j・Δθ2)}・(ω0−ω2)]
・・・(119)
m2b={b12+b22+b1・b2・cos(Δθ2)}1/2 ・・・(120)
θ2b=tan-1[{b2・sin(Δθ2)}
/{b1+b2・cos(Δθ2)}]−(π/2+θ1) ・・(121)
rk[p2]=|EdA1|/{m2b・(ω0−ω2)} ・・・(122)
θ00[p2]=∠EdA1−θ2b ・・・(123)
校正時の計測等により予め確認されている第1のパラメータp2とrk[p2]との関係または第1のパラメータp2と角度θ00[p2]との関係から、第1のパラメータp2を求めることができる。
状態定量化部8aは、電極2a,2bで検出される合成起電力のうち第1の角周波数ω0と第2の角周波数ω2の2つの周波数成分の振幅と位相を求め、これらの振幅と位相に基づいて2つの周波数成分の起電力差を∂A/∂t成分として抽出し、この∂A/∂t成分の中から第1のパラメータに依存し、周波数に依存しない変動要因の大きさまたは位相を抽出する信号変換部5aと、第1のパラメータに依存する変動要因の大きさまたは位相と第1のパラメータとの関係を予め記憶する状態記憶部6a(前述の第1のテーブルに相当)と、状態記憶部6aに記憶された関係に基づいて、前記抽出された変動要因の大きさまたは位相に対応する第1のパラメータを求める状態出力部7aとから構成される。
電源部4aは、第1の角周波数ω0の第1の励磁電流を第1の励磁コイル3aに供給すると同時に、第1の励磁電流との位相差がΔθ2+πで、角周波数がω0の第2の励磁電流を第2の励磁コイル3bに供給する第1の励磁状態をT1秒継続し、この第1の励磁状態に対して第1の励磁電流と第2の励磁電流の周波数を第2の角周波数ω2に変更した第2の励磁状態をT2秒継続することをT秒周期で繰り返す。すなわち、T=T1+T2である。
E220Rx=r220R・cos(φ220R) ・・・(124)
E220Ry=r220R・sin(φ220R) ・・・(125)
E222Rx=r222R・cos(φ222R) ・・・(126)
E222Ry=r222R・sin(φ222R) ・・・(127)
|EdA2|={(E220Rx−E222Rx)2
+(E220Ry−E222Ry)2}1/2 ・・・(128)
∠EdA2=tan-1{(E220Ry−E222Ry)
/(E220Rx−E222Rx)} ・・・(129)
以上で、ステップ104の処理が終了する。
rk[p2]=|EdA2|/{m2b・(ω0−ω2)} ・・・(130)
θ00[p2]=∠EdA2−θ2b ・・・(131)
なお、m2b,θ2b(第1の励磁コイル3aから発生する磁場B1の振幅b1と、第2の励磁コイル3bから発生する磁場B2の振幅b2と、磁場B1とω0・tとの位相差θ1と、Δθ2)は、校正等により予め求めることができる定数である。
B1=b1・cos(ω0・t−θ1)+b1・cos(ω2・t−θ1)
・・・(132)
B2=b2・cos(ω0・t−θ2)+b2・cos(ω2・t−θ2)
・・・(133)
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。本実施の形態の状態検出装置は2個の励磁コイルと1対の電極とを有するものであり、信号処理系を除く構成は図5に示した状態検出装置と同様であるので、図5の符号を用いて本実施の形態の原理を説明する。本実施の形態は、合成ベクトルから∂A/∂t成分を抽出する方法として前記第2の抽出方法を用い、励磁周波数に関係しない第1のパラメータを求めるものである。
E320R=rk[p3]・exp{j・(θ1+θ00[p3])}
・[exp(j・π/2)・{b1+b2・exp(j・Δθ2)}・ω0
+γ・exp(j・Δθ01)・{b1−b2・exp(j・Δθ2)}
・V] ・・・(134)
|b1+b2・exp(j・Δθ2)|≫|b1−b2・exp(j・Δθ2)|
・・・(135)
|ω0・exp(j・π/2)・{b1+b2・exp(j・Δθ2)}|
≫ |γ・V・exp(j・Δθ01)・{b1−b2・exp(j・Δθ2)}|
・・・(136)
EdA3≒E320R ・・・(137)
EdA3=rk[p3]・exp(j・θ00[p3])
・exp{j・(π/2+θ1)}・{b1+b2・exp(j・Δθ2)}
・ω0 ・・・(138)
Cp3=EdA3/[exp{j・(π/2+θ1)}
・{b1+b2・exp(j・Δθ2)}・ω0] ・・・(139)
rk[p3]=|EdA3|/(m2b・ω0) ・・・(140)
θ00[p3]=∠EdA3−θ2b ・・・(141)
校正時の計測等により予め確認されている第1のパラメータp3とrk[p3]との関係または第1のパラメータp3と角度θ00[p3]との関係から、第1のパラメータp3を求めることができる。
|EdA3|=r320R ・・・(142)
∠EdA3=φ320R ・・・(143)
以上で、ステップ202の処理が終了する。
rk[p3]=|EdA3|/(m2b・ω0) ・・・(144)
θ00[p3]=∠EdA3−θ2b ・・・(145)
なお、m2b,θ2b(第1の励磁コイル3aから発生する磁場B1の振幅b1と、第2の励磁コイル3bから発生する磁場B2の振幅b2と、磁場B1とω0・tとの位相差θ1と、Δθ2)は、校正等により予め求めることができる定数である。
次に、本発明の第4の実施の形態について説明する。本実施の形態の状態検出装置は2個の励磁コイルと1対の電極とを有するものであり、信号処理系を除く構成は図5に示した状態検出装置と同様であるので、図5の符号を用いて本実施の形態の原理を説明する。本実施の形態は、合成ベクトルから∂A/∂t成分を抽出する方法として前記第2の抽出方法を用い、変動要因が周波数特性を持つ第2のパラメータを求めるものである。第2のパラメータの例としては、例えば流体インピーダンスや流体の導電率、誘電率がある。
E420R=rk[p4,ω0]・exp{j・(θ1+θ00[p4,ω0])}
・[exp(j・π/2)・{b1+b2・exp(j・Δθ2)}・ω0
+γ・exp(j・Δθ01)・{b1−b2・exp(j・Δθ2)}
・V] ・・・(146)
|b1+b2・exp(j・Δθ2)|≫|b1−b2・exp(j・Δθ2)|
・・・(147)
|ω0・exp(j・π/2)・{b1+b2・exp(j・Δθ2)}|
≫|γ・V・exp(j・Δθ01)・{b1−b2・exp(j・Δθ2)}|
・・・(148)
EdA40≒E420R ・・・(149)
EdA40=rk[p4,ω0]・exp(j・θ00[p4,ω0])
・exp{j・(π/2+θ1)}
・{b1+b2・exp(j・Δθ2)}・ω0 ・・・(150)
E422R=rk[p4,ω2]・exp{j・(θ1+θ00[p4,ω2])}
・[exp(j・π/2)・{b1+b2・exp(j・Δθ2)}・ω2
+γ・exp(j・Δθ01)・{b1−b2・exp(j・Δθ2)}
・V] ・・・(151)
|ω2・exp(j・π/2)・{b1+b2・exp(j・Δθ2)}|
≫|γ・V・exp(j・Δθ01)・{b1−b2・exp(j・Δθ2)}|
・・・(152)
EdA42≒E422R ・・・(153)
EdA42=rk[p4,ω2]・exp(j・θ00[p4,ω2])
・exp{j・(π/2+θ1)}
・{b1+b2・exp(j・Δθ2)}・ω2 ・・・(154)
Cp40=EdA40/[exp{j・(π/2+θ1)}
・{b1+b2・exp(j・Δθ2)}・ω0] ・・・(155)
Cp42=EdA42/[exp{j・(π/2+θ1)}
・{b1+b2・exp(j・Δθ2)}・ω2] ・・・(156)
rk[p4,ω0]=|EdA40|/(m2b・ω0) ・・・(157)
θ00[p4,ω0]=∠EdA40−θ2b ・・・(158)
また、式(120)、式(121)を式(156)に適用すれば、変動要因Cp42の大きさrk[p4,ω2]と実軸からの角度θ00[p4,ω2]は次式で表される。
rk[p4,ω2]=|EdA42|/(m2b・ω2) ・・・(159)
θ00[p4,ω2]=∠EdA42−θ2b ・・・(160)
Cn4=Cp42/Cp40
=(rk[p4,ω2]/rk[p4,ω0])
・exp{j・(θ00[p4,ω2]−θ00[p4,ω0])}
・・・(161)
rk[p4,ω2]/rk[p4,ω0]=(|EdA42|/|EdA40|)
・(ω0/ω2) ・・・(162)
θ00[p4,ω2]−θ00[p4,ω0]=∠EdA42−∠EdA40
・・・(163)
校正時の計測等により予め確認されている第2のパラメータp4と(rk[p4,ω2]/rk[p4,ω0])との関係、または第2のパラメータp4と(θ00[p4,ω2]−θ00[p4,ω0])との関係から、第2のパラメータp4を求めることができる。
|EdA40|=r420R ・・・(164)
∠EdA40=φ420R ・・・(165)
|EdA42|=r422R ・・・(166)
∠EdA42=φ422R ・・・(167)
ステップ303,304の処理は、∂A/∂t成分を求めることに対応する処理であり、式(150)、式(154)の算出に相当する処理である。
rk[p4,ω2]/rk[p4,ω0]
=(|EdA42|/|EdA40|)・(ω0/ω2) ・・・(168)
θ00[p4,ω2]−θ00[p4,ω0]=∠EdA42−∠EdA40
・・・(169)
以上で、ステップ305の処理が終了する。
Ee2[ω]=Ee1[ω]・Rin/{(Rin+Rf)
+j・ω・Cin・Rin・Rf} ・・・(170)
=rk[p4,ω0]・exp(j・θ00[p4,ω0])
・exp{j・(π/2+θ1)}・{b1+b2・exp(j・Δθ2)}
・ω0 ・・・(171)
Ee2[ω2]=E422R
=rk[p4,ω2]・exp(j・θ00[p4,ω2])
・exp{j・(π/2+θ1)}・{b1+b2・exp(j・Δθ2)}
・ω2 ・・・(172)
・{b1+b2・exp(j・Δθ2)}・ω0 ・・・(173)
Ee1[ω2]=exp{j・(π/2+θ1)}
・{b1+b2・exp(j・Δθ2)}・ω2 ・・・(174)
Ee2[ω2]/Ee2[ω0]
={rk[p4,ω2]・exp(j・θ00[p4,ω2])}
/{rk[p4,ω0]・exp(j・θ00[p4,ω0])}・ω2/ω1
・・・(175)
また、起電力Ee1[ω2]とEe1[ω0]との比Ee1[ω2]/Ee1[ω0]は、次式で表される。
Ee1[ω2]/Ee1[ω0]=ω2/ω1 ・・・(176)
Ee2[ω2]/Ee2[ω0]
={rk[Rf,ω2]・exp(j・θ00[Rf,ω2])}
/{rk[Rf,ω1]・exp(j・θ00[Rf,ω1])}
=[Rin/{(Rin+Rf)+j・ω2・Cin・Rin・Rf}]
/[Rin/{(Rin+Rf)+j・ω0・Cin・Rin・Rf}]
・・・(177)
次に、本発明の第5の実施の形態について説明する。本実施の形態の状態検出装置は2個の励磁コイルと1対の電極とを有するものであり、信号処理系を除く構成は図5に示した状態検出装置と同様であるので、図5の符号を用いて本実施の形態の原理を説明する。本実施の形態は、合成ベクトルから∂A/∂t成分を抽出する方法として前記第2の抽出方法を用い、変動要因が周波数特性を持つ複数の第2のパラメータを求めるものである。ここでは、2つの第2のパラメータの値を求める例を示す。2つの第2のパラメータのうち、一方を第3のパラメータ、他方を第4のパラメータとする。
E520R=rk[p5,q5,ω0]
・exp{j・(θ1+θ00[p5,q5、ω0])}
・[exp(j・π/2)・{b1+b2・exp(j・Δθ2)}・ω0
+γ・exp(j・Δθ01)・{b1−b2・exp(j・Δθ2)}
・V] ・・・(178)
EdA50≒E520R ・・・(179)
EdA50=rk[p5,q5、ω0]・exp(j・θ00[p5,q5,ω0])
・exp{j・(π/2+θ1)}
・{b1+b2・exp(j・Δθ2)}・ω0 ・・・(180)
E522R=rk[p5,q5,ω2]
・exp{j・(θ1+θ00[p5,q5,ω2])}
・[exp(j・π/2)・{b1+b2・exp(j・Δθ2)}・ω2
+γ・exp(j・Δθ01)・{b1−b2・exp(j・Δθ2)}
・V] ・・・(181)
EdA52≒E522R ・・・(182)
EdA52=rk[p5,q5,ω2]・exp(j・θ00[p5,q5,ω2])
・exp{j・(π/2+θ1)}
・{b1+b2・exp(j・Δθ2)}・ω2 ・・・(183)
Cpq50=EdA50/[exp{j・(π/2+θ1)}
・{b1+b2・exp(j・Δθ2)}・ω0] ・・・(184)
Cpq52=EdA52/[exp{j・(π/2+θ1)}
・{b1+b2・exp(j・Δθ2)}・ω2] ・・・(185)
rk[p5,q5,ω0]=|EdA50|/(m2b・ω0) ・・・(186)
θ00[p5,q5,ω0]=∠EdA50−θ2b ・・・(187)
rk[p5,q5,ω2]=|EdA52|/(m2b・ω2) ・・・(188)
θ00[p5,q5,ω2]=∠EdA52−θ2b ・・・(189)
|EdA50|=r520R ・・・(190)
∠EdA50=φ520R ・・・(191)
|EdA52|=r522R ・・・(192)
∠EdA52=φ522R ・・・(193)
ステップ403,404の処理は、∂A/∂t成分を求めることに対応する処理であり、式(180)、式(183)の算出に相当する処理である。
rk[p5,q5,ω0]=|EdA50|/(m2b・ω0) ・・・(194)
θ00[p5,q5,ω0]=∠EdA50−θ2b ・・・(195)
rk[p5,q5,ω2]=|EdA52|/(m2b・ω2) ・・・(196)
θ00[p5,q5,ω2]=∠EdA52−θ2b ・・・(197)
なお、m2b,θ2b(第1の励磁コイル3aから発生する磁場B1の振幅b1と、第2の励磁コイル3bから発生する磁場B2の振幅b2と、磁場B1とω0・tとの位相差θ1と、Δθ2)は、校正等により予め求めることができる定数である。
Ee2[ω]=Ee1[ω]・Zf[ω]/(Zin[ω]+Zf[ω])
・・・(198)
=rk[p5,q5、ω0]・exp(j・θ00[p5,q5,ω0])
・exp{j・(π/2+θ1)}・{b1+b2・exp(j・Δθ2)}
・ω0 ・・・(199)
Ee2[ω2]=E522R
=rk[p5,q5、ω2]・exp(j・θ00[p5,q5,ω2])
・exp{j・(π/2+θ1)}・{b1+b2・exp(j・Δθ2)}
・ω2 ・・・(200)
・{b1+b2・exp(j・Δθ2)}・ω0 ・・・(201)
Ee1[ω2]=exp{j・(π/2+θ1)}
・{b1+b2・exp(j・Δθ2)}・ω2 ・・・(202)
rk[Rf,Cf,ω0]・exp(j・θ00[Rf,Cf,ω0])
={Rin/(1+j・ω0・Cin・Rin)}
/[{Rin/(1+j・ω0・Cin・Rin)}
+{Rf/(1+j・ω0・Cf・Rf)}] ・・・(203)
rk[Rf,Cf,ω2]・exp(j・θ00[Rf,Cf,ω2])
={Rin/(1+j・ω2・Cin・Rin)}
/[{Rin/(1+j・ω2・Cin・Rin)}
+{Rf/(1+j・ω2・Cf・Rf)}] ・・・(204)
p5/a0+q5/b0+z0/c0=1 ・・・(205)
p5/a2+q5/b2+z2/c2=1 ・・・(206)
式(205)と式(206)の直線の1例を図45に示す。細分化された2つの直線が交点を持つ区間を選択し、この2つの連立方程式を例えばガウスの消去法のプログラムを用いて解けば、pパラメータ5とq5の解を求めることができる。これは第2のパラメータが2つ以上になっても同様の手法を用いて計算することができ、この計算は例えばコンピュータを用いれば、容易に実現できる。
次に、本発明の第6の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第1の実施の形態の状態検出装置に対して電極を1個追加したものであり、前述の第3の原理を用いるものである。本実施の形態の状態検出装置は1個の励磁コイルと2対の電極とを有するものであり、信号処理系を除く構成は図13に示した状態検出装置と同様であるので、図13の符号を用いて本実施の形態の原理を説明する。新たに追加する第2の電極を既存の第1の電極と同じ側に追加した場合には、第1の実施の形態の冗長な構成となる。したがって、第2の電極は、励磁コイルを挟んで第1の電極と異なる側に配設する必要がある。本実施の形態は、合成ベクトルから∂A/∂t成分を抽出する方法として前記第1の抽出方法を用い、励磁周波数に関係しない第1のパラメータを求めるものである。
E630d=rk[p6]・exp{j・(θ3+θ00[p6])}
・[exp(j・π/2)・{b3+b4・exp(j・Δθ4)}・ω0
+γ・exp(j・Δθ01)・{b3−b4・exp(j・Δθ4)}
・V] ・・・(207)
E632d=rk[p6]・exp{j・(θ3+θ00[p6])}
・[exp(j・π/2)・{b3+b4・exp(j・Δθ4)}・ω2
+γ・exp(j・Δθ01)・{b3−b4・exp(j・Δθ4)}
・V] ・・・(208)
E630d=rk[p6]・exp{j・(θ3+θ00[p6])}
・{exp(j・π/2)・2・b3・ω0} ・・・(209)
E632d=rk[p6]・exp{j・(θ3+θ00[p6])}
・{exp(j・π/2)・2・b3・ω2} ・・・(210)
EdA6=(E630d−E632d)
=rk[p6]・exp(j・θ00[p6])・exp{j・(π/2+θ3)}
・{b3+b4・exp(j・Δθ4)}・(ω0−ω2) ・・・(211)
Cp6=EdA6/[exp{j・(π/2+θ3)}
・{b3+b4・exp(j・Δθ4)}・(ω0−ω2)]
・・・(212)
m3b={b32+b42+b3・b4・cos(Δθ4)}1/2 ・・・(213)
θ3b=tan-1[{b4・sin(Δθ4)}
/{b3+b4・cos(Δθ4)}]−(π/2+θ3) ・・(214)
rk[p6]=|EdA1|/{m3b・(ω0−ω2)} ・・・(215)
θ00[p6]=∠EdA1−θ3b ・・・(216)
校正時の計測等により予め確認されている第1のパラメータp6とrk[p6]との関係または第1のパラメータp6と角度θ00[p6]との関係から、第1のパラメータp6を求めることができる。
E630dx=r630d・cos(φ630d) ・・・(217)
E630dy=r630d・sin(φ630d) ・・・(218)
E632dx=r632d・cos(φ632d) ・・・(219)
E632dy=r632d・sin(φ632d) ・・・(220)
|EdA6|={(E630dx−E632dx)2
+(E630dy−E632dy)2}1/2 ・・・(221)
∠EdA6=tan-1{(E630dy−E632dy)
/(E630dx−E632dx)} ・・・(222)
以上で、ステップ504の処理が終了する。
rk[p6]=|EdA6|/{m3b・(ω0−ω2)} ・・・(223)
θ00[p6]=∠EdA6−θ3b ・・・(224)
なお、m3b,θ3b(励磁コイル3から発生する磁場B3,B4の振幅b3,b4と、磁場B3とω0・tとの位相差θ3と、Δθ4)は、校正等により予め求めることができる定数である。
B3=b3・cos(ω0・t−θ3)+b3・cos(ω2・t−θ3)
・・・(225)
B4=b4・cos(ω0・t−θ4)+b4・cos(ω2・t−θ4)
・・・(226)
次に、本発明の第7の実施の形態について説明する。本実施の形態の状態検出装置は1個の励磁コイルと2対の電極とを有するものであり、信号処理系を除く構成は図13に示した状態検出装置と同様であるので、図13の符号を用いて本実施の形態の原理を説明する。本実施の形態は、合成ベクトルから∂A/∂t成分を抽出する方法として前記第2の抽出方法を用い、励磁周波数に関係しない第1のパラメータを求めるものである。
E730d=rk[p7]・exp{j・(θ3+θ00[p7])}
・[exp(j・π/2)・{b3+b4・exp(j・Δθ4)}・ω0
+γ・exp(j・Δθ01)・{b3−b4・exp(j・Δθ4)}
・V] ・・・(227)
|b3+b4・exp(j・Δθ4)|≫|b3−b4・exp(j・Δθ4)|
・・・(228)
|ω0・exp(j・π/2)・{b3+b4・exp(j・Δθ4)}|
≫|γ・V・exp(j・Δθ01)・{b3−b4・exp(j・Δθ4)}|
・・・(229)
EdA7≒E730d ・・・(230)
EdA7=rk[p7]・exp(j・θ00[p7])
・exp{j・(π/2+θ3)}
・{b3+b4・exp(j・Δθ4)}・ω0 ・・・(231)
Cp7=EdA7
/[exp{j・(π/2+θ3)}
・{b3+b4・exp(j・Δθ4)}・ω0] ・・・(232)
rk[p7]=|EdA7|/(m3b・ω0) ・・・(233)
θ00[p7]=∠EdA7−θ3b ・・・(234)
校正時の計測等により予め確認されている第1のパラメータp7とrk[p7]との関係または第1のパラメータp7と角度θ00[p7]との関係から、第1のパラメータp7を求めることができる。
|EdA7|=r730d ・・・(235)
∠EdA7=φ730d ・・・(236)
以上で、ステップ602の処理が終了する。
rk[p7]=|EdA7|/(m3b・ω0) ・・・(237)
θ00[p7]=∠EdA7−θ3b ・・・(238)
なお、m3b,θ3b(励磁コイル3から発生する磁場B3,B4の振幅b3,b4と、磁場B3とω0・tとの位相差θ3と、Δθ4)は、校正等により予め求めることができる定数である。
次に、本発明の第8の実施の形態について説明する。本実施の形態の状態検出装置は1個の励磁コイルと2対の電極とを有するものであり、信号処理系を除く構成は図13に示した状態検出装置と同様であるので、図13の符号を用いて本実施の形態の原理を説明する。本実施の形態は、合成ベクトルから∂A/∂t成分を抽出する方法として前記第2の抽出方法を用い、変動要因が周波数特性を持つ第2のパラメータを求めるものである。
E830d=rk[p8,ω0]・exp{j・(θ3+θ00[p8,ω0])}
・[exp(j・π/2)・{b3+b4・exp(j・Δθ4)}・ω0
+γ・exp(j・Δθ01)・{b3−b4・exp(j・Δθ4)}
・V] ・・・(239)
|b3+b4・exp(j・Δθ4)|≫|b3−b4・exp(j・Δθ4)|
・・・(240)
|ω0・exp(j・π/2)・{b3+b4・exp(j・Δθ4)}|
≫|γ・V・exp(j・Δθ01)・{b3−b4・exp(j・Δθ4)}|
・・・(241)
EdA80≒E830d ・・・(242)
EdA80=rk[p8,ω0]・exp(j・θ00[p8,ω0])
・exp{j・(π/2+θ3)}
・{b3+b4・exp(j・Δθ4)}・ω0 ・・・(243)
E832d=rk[p8,ω2]・exp{j・(θ3+θ00[p8,ω2])}
・[exp(j・π/2)
・{b3+b4・exp(j・Δθ4)}・ω2
+γ・exp(j・Δθ01)・{b3−b4・exp(j・Δθ4)}
・V] ・・・(244)
|ω2・exp(j・π/2)・{b3+b4・exp(j・Δθ4)}|
≫|γ・V・exp(j・Δθ01)・{b3−b4・exp(j・Δθ4)}|
・・・(245)
EdA82≒E832d
・・・(246)
EdA82=rk[p8,ω2]・exp(j・θ00[p8,ω2])
・exp{j・(π/2+θ3)}
・{b3+b4・exp(j・Δθ4)}・ω2 ・・・(247)
Cp80=EdA80/[exp{j・(π/2+θ3)}
・{b3+b4・exp(j・Δθ4)}・ω0] ・・・(248)
Cp82=EdA82/[exp{j・(π/2+θ3)}
・{b3+b4・exp(j・Δθ4)}・ω2] ・・・(249)
rk[p8,ω0]=|EdA80|/(m3b・ω0) ・・・(250)
θ00[p8,ω0]=∠EdA80−θ3b ・・・(251)
rk[p8,ω2]=|EdA82|/(m3b・ω2) ・・・(252)
θ00[p8,ω2]=∠EdA82−θ3b ・・・(253)
Cn8=Cp82/Cp80
=(rk[p8,ω2]/rk[p8,ω0])
・exp{j・(θ00[p8,ω2]−θ00[p8,ω0])}
・・・(254)
rk[p8,ω2]/rk[p8,ω0]=(|EdA82|/|EdA80|)
・(ω0/ω2) ・・・(255)
θ00[p8,ω2]−θ00[p8,ω0]=∠EdA82−∠EdA80
・・・(256)
校正時の計測等により予め確認されている第2のパラメータp8と(rk[p8,ω2]/rk[p8,ω0])との関係、または第2のパラメータp8と(θ00[p8,ω2]−θ00[p8,ω0])との関係から、第2のパラメータp8を求めることができる。
|EdA80|=r830d ・・・(257)
∠EdA80=φ830d ・・・(258)
|EdA82|=r832d ・・・(259)
∠EdA82=φ832d ・・・(260)
ステップ703,704の処理は、∂A/∂t成分を求めることに対応する処理であり、式(243)、式(247)の算出に相当する処理である。
rk[p8,ω2]/rk[p8,ω0]
=(|EdA82|/|EdA80|)・(ω0/ω2) ・・・(261)
θ00[p8,ω2]−θ00[p8,ω0]=∠EdA82−∠EdA80
・・・(262)
以上で、ステップ705の処理が終了する。
次に、本発明の第9の実施の形態について説明する。本実施の形態の状態検出装置は1個の励磁コイルと2対の電極とを有するものであり、信号処理系を除く構成は図13に示した状態検出装置と同様であるので、図13の符号を用いて本実施の形態の原理を説明する。本実施の形態は、合成ベクトルから∂A/∂t成分を抽出する方法として前記第2の抽出方法を用い、変動要因が周波数特性を持つ複数の第2のパラメータを求めるものである。ここでは、2つの第2のパラメータの値を求める例を示す。2つの第2のパラメータのうち、一方を第3のパラメータ、他方を第4のパラメータとする。
E930d=rk[p9,q9,ω0]
・exp{j・(θ3+θ00[p9,q9,ω0])}
・[exp(j・π/2)・{b3+b4・exp(j・Δθ4)}・ω0
+γ・exp(j・Δθ01)・{b3−b4・exp(j・Δθ4)}
・V] ・・・(263)
EdA90≒E930d ・・・(264)
EdA90=rk[p9,q9,ω0]・exp(j・θ00[p9,q9,ω0])
・exp{j・(π/2+θ3)}
・{b3+b4・exp(j・Δθ4)}・ω0 ・・・(265)
E932d=rk[p9,q9,ω2]
・exp{j・(θ3+θ00[p9,q9,ω2])}
・[exp(j・π/2)・{b3+b4・exp(j・Δθ4)}・ω2
+γ・exp(j・Δθ01)・{b3−b4・exp(j・Δθ4)}
・V] ・・・(266)
EdA92≒E932d ・・・(267)
EdA92=rk[p9,q9,ω2]・exp(j・θ00[p9,q9,ω2])
・exp{j・(π/2+θ3)}
・{b3+b4・exp(j・Δθ4)}・ω2 ・・・(268)
Cpq90=EdA90/[exp{j・(π/2+θ3)}
・{b3+b4・exp(j・Δθ4)}・ω0] ・・・(269)
Cpq92=EdA92/[exp{j・(π/2+θ3)}
・{b3+b4・exp(j・Δθ4)}・ω2] ・・・(270)
rk[p9,q9,ω0]=|EdA90|/(m3b・ω0) ・・・(271)
θ00[p9,q9,ω0]=∠EdA90−θ3b ・・・(272)
rk[p9,q9,ω2]=|EdA92|/(m3b・ω2) ・・・(273)
θ00[p9,q9,ω2]=∠EdA92−θ3b ・・・(274)
|EdA90|=r930d ・・・(275)
∠EdA90=φ930d ・・・(276)
|EdA92|=r932d ・・・(277)
∠EdA92=φ932d ・・・(278)
ステップ803,804の処理は、∂A/∂t成分を求めることに対応する処理であり、式(265)、式(268)の算出に相当する処理である。
rk[p9,q9,ω0]=|EdA90|/(m3b・ω0) ・・・(279)
θ00[p9,q9,ω0]=∠EdA90−θ3b ・・・(280)
rk[p9,q9,ω2]=|EdA92|/(m3b・ω2) ・・・(281)
θ00[p9,q9,ω2]=∠EdA92−θ3b ・・・(282)
なお、m3b,θ3bは、校正等により予め求めることができる定数である。
Claims (15)
- 流体の特性や状態あるいは流体が流れる測定管内の状態を検出対象のパラメータとする状態検出装置であって、
流体が流れる測定管と、
この測定管に配設され、前記流体に印加される磁場と前記流体の流れとによって生じた起電力を検出する電極と、
この電極を含む、前記測定管の軸方向と垂直な第1の平面に対して非対称かつ時間変化する磁場を前記流体に印加する励磁部と、
前記電極で検出される、前記流体の流速とは無関係な∂A/∂t成分の起電力と前記流体の流速に起因するv×B成分の起電力との合成起電力から、前記∂A/∂t成分を抽出し、この∂A/∂t成分の中から前記パラメータに依存する変動要因を抽出して、この変動要因に基づいて前記パラメータを定量化する状態定量化部とを備えることを特徴とする状態検出装置。 - 請求項1記載の状態検出装置において、
前記状態定量化部は、
前記電極で検出される、前記流体の流速とは無関係な∂A/∂t成分の起電力と前記流体の流速に起因するv×B成分の起電力との合成起電力から、前記∂A/∂t成分を抽出し、この∂A/∂t成分の中から前記パラメータに依存する変動要因を抽出する信号変換部と、
前記パラメータに依存する変動要因と前記パラメータとの関係を予め記憶する状態記憶部と、
この状態記憶部に記憶された関係に基づいて、前記抽出された変動要因に対応する前記パラメータを求める状態出力部とからなることを特徴とする状態検出装置。 - 請求項2記載の状態検出装置において、
前記励磁部は、複数の励磁周波数を同時又は交互に与える磁場を前記流体に印加し、
前記信号変換部は、前記電極で検出される合成起電力のうち、同時または交互に得られる複数の周波数成分の振幅と位相を求めることにより前記∂A/∂t成分を抽出することを特徴とする状態検出装置。 - 請求項3記載の状態検出装置において、
前記励磁部は、前記電極を含む、前記測定管の軸方向と垂直な第1の平面からオフセットを設けて離れた位置に配設された励磁コイルと、第1の周波数と第2の周波数の異なる2つの励磁周波数を同時又は交互に与える励磁電流を前記励磁コイルに供給する電源部とからなり、
前記信号変換部は、前記電極で検出される合成起電力のうち前記第1の周波数と第2の周波数の2つの周波数成分の振幅と位相を求め、これらの振幅と位相に基づいて前記2つの周波数成分の起電力差を前記∂A/∂t成分として抽出し、この∂A/∂t成分の中から前記パラメータに依存し、周波数に依存しない変動要因の大きさまたは位相を抽出し、
前記状態記憶部は、前記パラメータに依存する変動要因の大きさまたは位相と前記パラメータとの関係を予め記憶することを特徴とする状態検出装置。 - 請求項3記載の状態検出装置において、
前記励磁部は、前記電極を含む、前記測定管の軸方向と垂直な第1の平面から第1のオフセットを設けて離れた位置に配設された第1の励磁コイルと、前記第1の平面から第2のオフセットを設けて離れた位置に、前記第1の平面を挟んで前記第1の励磁コイルと対向するように配設された第2の励磁コイルと、第1の周波数と第2の周波数の異なる2つの励磁周波数を同時又は交互に与える励磁電流を前記第1の励磁コイルと第2の励磁コイルに供給する電源部とからなり、
前記信号変換部は、前記電極で検出される合成起電力のうち前記第1の周波数と第2の周波数の2つの周波数成分の振幅と位相を求め、これらの振幅と位相に基づいて前記2つの周波数成分の起電力差を前記∂A/∂t成分として抽出し、この∂A/∂t成分の中から前記パラメータに依存し、周波数に依存しない変動要因の大きさまたは位相を抽出し、
前記状態記憶部は、前記パラメータに依存する変動要因の大きさまたは位相と前記パラメータとの関係を予め記憶することを特徴とする状態検出装置。 - 請求項3記載の状態検出装置において、
前記励磁部は、前記流体に磁場を印加する励磁コイルと、第1の周波数と第2の周波数の異なる2つの励磁周波数を同時又は交互に与える励磁電流を前記励磁コイルに供給する電源部とからなり、
前記電極は、前記励磁コイルの軸を含む、前記測定管の軸方向と垂直な第2の平面から第1のオフセットを設けて離れた位置に配設された第1の電極と、前記第2の平面から第2のオフセットを設けて離れた位置に、前記第2の平面を挟んで前記第1の電極と対向するように配設された第2の電極とからなり、
前記信号変換部は、前記第1の電極で検出される第1の合成起電力と前記第2の電極で検出される第2の合成起電力の各々について振幅と位相を求め、これらの振幅と位相に基づいて前記第1の合成起電力と第2の合成起電力の同一周波数成分の起電力差を前記第1の周波数と第2の周波数の各々について求め、前記第1の周波数における起電力差と前記第2の周波数における起電力差との差分を前記∂A/∂t成分として抽出し、この∂A/∂t成分の中から前記パラメータに依存し、周波数に依存しない変動要因の大きさまたは位相を抽出し、
前記状態記憶部は、前記パラメータに依存する変動要因の大きさまたは位相と前記パラメータとの関係を予め記憶することを特徴とする状態検出装置。 - 請求項3記載の状態検出装置において、
前記励磁部は、前記流体に磁場を印加する励磁コイルと、第1の周波数と第2の周波数の異なる2つの励磁周波数を同時又は交互に与える励磁電流を前記励磁コイルに供給する電源部とからなり、
前記電極は、前記励磁コイルの軸を含む、前記測定管の軸方向と垂直な第2の平面から第1のオフセットを設けて離れた位置に配設された第1の電極と、前記第2の平面から第2のオフセットを設けて離れた位置に、前記第2の平面を挟んで前記第1の電極と対向するように配設された第2の電極とからなり、
前記信号変換部は、前記第1の電極で検出される第1の合成起電力と前記第2の電極で検出される第2の合成起電力の各々について振幅と位相を求め、これらの振幅と位相に基づいて前記第1の合成起電力と第2の合成起電力の同一周波数成分の起電力和を前記第1の周波数と第2の周波数の各々について求め、前記第1の周波数における起電力和と前記第2の周波数における起電力和との差分を前記∂A/∂t成分として抽出し、この∂A/∂t成分の中から前記パラメータに依存し、周波数に依存しない変動要因の大きさまたは位相を抽出し、
前記状態記憶部は、前記パラメータに依存する変動要因の大きさまたは位相と前記パラメータとの関係を予め記憶することを特徴とする状態検出装置。 - 請求項2記載の状態検出装置において、
前記励磁部は、前記電極を含む、前記測定管の軸方向と垂直な第1の平面から第1のオフセットを設けて離れた位置に配設された第1の励磁コイルと、前記第1の平面から第2のオフセットを設けて離れた位置に、前記第1の平面を挟んで前記第1の励磁コイルと対向するように配設された第2の励磁コイルと、前記第1の励磁コイルと第2の励磁コイルに位相が異なる励磁電流を供給する電源部とからなり、
前記信号変換部は、前記電極で検出される合成起電力の振幅と位相を求めることにより、前記∂A/∂t成分を抽出することを特徴とする状態検出装置。 - 請求項8記載の状態検出装置において、
前記信号変換部は、前記電極で検出される合成起電力の振幅と位相を求めることにより、前記∂A/∂t成分を抽出し、この∂A/∂t成分の中から前記パラメータに依存し、周波数に依存しない変動要因の大きさまたは位相を抽出し、
前記状態記憶部は、前記パラメータに依存する変動要因の大きさまたは位相と前記パラメータとの関係を予め記憶することを特徴とする状態検出装置。 - 請求項8記載の状態検出装置において、
前記電源部は、前記第1の励磁コイルと第2の励磁コイルに位相が異なり、かつ少なくとも2つの励磁周波数を同時又は交互に与える励磁電流を供給し、
前記信号変換部は、前記電極で検出される合成起電力のうち第1の周波数と第2の周波数の2つの周波数成分の振幅と位相を求めることにより、前記第1の周波数成分における∂A/∂t成分と前記第2の周波数成分における∂A/∂t成分を抽出し、この第1の周波数成分の∂A/∂t成分と第2の周波数成分の∂A/∂t成分との比から前記パラメータと周波数とに依存する変動要因の比の大きさまたは位相を抽出し、
前記状態記憶部は、前記変動要因の比の大きさまたは位相と前記パラメータとの関係を予め記憶することを特徴とする状態検出装置。 - 請求項8記載の状態検出装置において、
前記電源部は、前記第1の励磁コイルと第2の励磁コイルに位相が異なり、かつ複数の励磁周波数を同時又は交互に与える励磁電流を供給し、
前記信号変換部は、前記電極で検出される合成起電力のうち複数の周波数成分の振幅と位相を求めることにより、前記複数の周波数成分の各々について前記∂A/∂t成分を抽出し、複数の前記パラメータと周波数とに依存する変動要因の大きさまたは位相を前記抽出した∂A/∂t成分の各々から抽出し、
前記状態記憶部は、前記複数の周波数成分の各々における前記変動要因の大きさまたは位相と複数の前記パラメータとの関係を予め記憶し、
前記状態出力部は、前記状態記憶部に記憶された関係に基づいて、前記抽出された変動要因の大きさまたは位相に対応する複数の前記パラメータを算出することを特徴とする状態検出装置。 - 請求項2記載の状態検出装置において
前記励磁部は、前記流体に磁場を印加する励磁コイルと、この励磁コイルに励磁電流を供給する電源部とからなり、
前記電極は、前記励磁コイルの軸を含む、前記測定管の軸方向と垂直な第2の平面から第1のオフセットを設けて離れた位置に配設された第1の電極と、前記第2の平面から第2のオフセットを設けて離れた位置に、前記第2の平面を挟んで前記第1の電極と対向するように配設された第2の電極とからなり、
前記信号変換部は、前記第1の電極で検出される第1の合成起電力と前記第2の電極で検出される第2の合成起電力の各々について振幅と位相を求め、これらの振幅と位相に基づいて前記第1の合成起電力と第2の合成起電力との起電力差から前記∂A/∂t成分を抽出することを特徴とする状態検出装置。 - 請求項12記載の状態検出装置において、
前記信号変換部は、前記第1の電極で検出される第1の合成起電力と前記第2の電極で検出される第2の合成起電力の各々について振幅と位相を求め、これらの振幅と位相に基づいて前記第1の合成起電力と第2の合成起電力との起電力差から前記∂A/∂t成分を抽出し、この∂A/∂t成分の中から前記パラメータに依存し、周波数に依存しない変動要因の大きさまたは位相を抽出し、
前記状態記憶部は、前記パラメータに依存する変動要因の大きさまたは位相と前記パラメータとの関係を予め記憶することを特徴とする状態検出装置。 - 請求項12記載の状態検出装置において、
前記電源部は、第1の周波数と第2の周波数の異なる2つの励磁周波数を同時又は交互に与える励磁電流を前記励磁コイルに供給し、
前記信号変換部は、前記第1の電極で検出される第1の合成起電力と前記第2の電極で検出される第2の合成起電力の各々について振幅と位相を求め、これらの振幅と位相に基づいて前記第1の合成起電力と第2の合成起電力の同一周波数成分の起電力差を前記第1の周波数と第2の周波数の各々について求め、これらの起電力差から前記第1の周波数成分における∂A/∂t成分と前記第2の周波数成分における∂A/∂t成分を抽出し、この第1の周波数成分の∂A/∂t成分と第2の周波数成分の∂A/∂t成分との比から前記パラメータと周波数とに依存する変動要因の比の大きさまたは位相を抽出し、
前記状態記憶部は、前記変動要因の比の大きさまたは位相と前記パラメータとの関係を予め記憶することを特徴とする状態検出装置。 - 請求項12記載の状態検出装置において、
前記電源部は、複数の励磁周波数を同時又は交互に与える励磁電流を前記励磁コイルに供給し、
前記信号変換部は、前記第1の電極で検出される第1の合成起電力と前記第2の電極で検出される第2の合成起電力の各々について振幅と位相を求め、これらの振幅と位相に基づいて前記第1の合成起電力と第2の合成起電力の同一周波数成分の起電力差を複数の周波数成分の各々について求め、これらの起電力差から複数の周波数成分における前記∂A/∂t成分を抽出し、複数の前記パラメータと周波数とに依存する変動要因の大きさまたは位相を前記抽出した∂A/∂t成分の各々から抽出し、
前記状態記憶部は、前記複数の周波数成分の各々における前記変動要因の大きさまたは位相と複数の前記パラメータとの関係を予め記憶し、
前記状態出力部は、前記状態記憶部に記憶された関係に基づいて、前記抽出された変動要因の大きさまたは位相に対応する複数の前記パラメータを算出することを特徴とする状態検出装置。
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