JP6300711B2 - 電磁流量計のテスト方法および電磁流量計の変換器 - Google Patents

電磁流量計のテスト方法および電磁流量計の変換器 Download PDF

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本発明は、電磁流量計の変換器のテストに関するものである。
従来、電磁流量計のテストは、図6に示すように、電磁流量計の検出器1またはキャリブレータ3を電磁流量計の変換器2に接続して、変換器2から出力される励磁電流に同期した流量信号を検出器1またはキャリブレータ3から変換器2に入力し、変換器2のコンソールで各種設定を行って、変換器2に接続されるオシロスコープ、マルチメータ、パルスカウンタなどの測定器の測定結果や、変換器2のLCD表示器の内容を確認していた(例えば特許文献1参照)。
特開平7−146165号公報
従来のテスト方法では、変換器2に流量信号を入力する必要があるテスト項目の場合、変換器2に検出器1を接続して、検出器1に実際に流体を流す必要があり、検出器1の代わりにキャリブレータ3を使用する場合には、高価なキャリブレータが必要になるため、コストがかかるという問題点があった。また、従来のテスト方法では、作業員が手動操作でテストを行うため、テストの網羅率が低いという問題点があった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、テストに要する手間を低減し、検出器やキャリブレータがなくても電磁流量計のテストができるようにすることを目的とする。
本発明は、電磁流量計の検出器から入力される流量信号を増幅する増幅回路と、この増幅回路によって増幅された流量信号をデジタル信号に変換するADコンバータと、このADコンバータの出力値を流量値に変換する制御手段とを備えた電磁流量計の変換器のテストを行うテスト方法において、テストモード時に疑似流量信号を生成して、前記検出器からの流量信号の代わりに前記疑似流量信号を前記増幅回路に入力する疑似流量信号生成ステップと、前記ADコンバータの出力値を前記制御手段で流量値に変換する流量演算ステップと、前記テストモード時に前記流量演算ステップで演算した流量値と予め記憶されている期待値とを比較する比較ステップとを含み、前記疑似流量信号生成ステップは、前記疑似流量信号にノイズを印加するステップを含み、前記比較ステップは、前記ノイズを印加した疑似流量信号に応じて行われた前記制御手段の処理の結果を示すパラメータと予め記憶されている期待値とを比較するステップを含むことを特徴とするものである。
また、本発明の電磁流量計のテスト方法の1構成例において、前記疑似流量信号生成ステップは、前記疑似流量信号のデジタル値を出力する疑似流量信号出力ステップと、この疑似流量信号のデジタル値をDAコンバータでアナログ信号に変換するDA変換ステップと、前記DAコンバータの出力信号を降圧回路で降圧する降圧ステップとを含むことを特徴とするものである。
また、本発明は、電磁流量計の検出器から入力される流量信号を増幅する増幅回路と、この増幅回路によって増幅された流量信号をデジタル信号に変換するADコンバータと、このADコンバータの出力値を流量値に変換する制御手段と、電磁流量計の機能設定のためのデジタル入力回路と、流量値出力、状態情報出力または警報出力のためのデジタル出力回路とを備えた電磁流量計の変換器のテストを行うテスト方法において、テストモード時に、外部からの機能設定のためのデジタル入力信号に相当する疑似デジタル入力信号を前記デジタル出力回路に出力して、外部からのデジタル入力信号の代わりに前記疑似デジタル入力信号を前記デジタル入力回路に入力する疑似デジタル入力信号生成ステップと、前記デジタル入力回路を介して入力された疑似デジタル入力信号に応じた処理を前記制御手段で実行する実行ステップと、前記テストモード時に前記制御手段の処理の結果を示すパラメータと予め記憶されている期待値とを比較する比較ステップとを含むことを特徴とするものである。
また、本発明の電磁流量計の変換器は、電磁流量計の検出器から入力される流量信号を増幅する増幅回路と、この増幅回路によって増幅された流量信号をデジタル信号に変換するADコンバータと、このADコンバータの出力値を流量値に変換する制御手段と、テストモード時に疑似流量信号を生成する疑似流量信号生成手段と、通常モード時に前記検出器からの流量信号を前記増幅回路に入力し、前記テストモード時に前記疑似流量信号を前記増幅回路に入力する選択手段と、前記テストモード時に前記制御手段が演算した流量値と予め記憶されている期待値とを比較する比較手段とを備え、前記疑似流量信号生成手段は、前記疑似流量信号にノイズを印加し、前記比較手段は、前記ノイズが印加された疑似流量信号に応じて行われた前記制御手段の処理の結果を示すパラメータと予め記憶されている期待値とを比較することを特徴とするものである。
また、本発明の電磁流量計の変換器は、電磁流量計の検出器から入力される流量信号を増幅する増幅回路と、この増幅回路によって増幅された流量信号をデジタル信号に変換するADコンバータと、このADコンバータの出力値を流量値に変換する制御手段と、電磁流量計の機能設定のためのデジタル入力回路と、流量値出力、状態情報出力または警報出力のためのデジタル出力回路と、通常モード時に外部からの機能設定のためのデジタル入力信号を前記デジタル入力回路に入力し、テストモード時に前記制御手段から前記デジタル出力回路に出力された疑似デジタル入力信号を前記デジタル入力回路に入力する選択手段と、前記テストモード時に前記疑似デジタル入力信号に応じた前記制御手段の処理の結果を示すパラメータと、予め記憶されている期待値とを比較する比較手段とを備え、前記制御手段は、テストモード時に前記デジタル入力信号に相当する前記疑似デジタル入力信号を前記デジタル出力回路に出力することを特徴とするものである。
本発明によれば、テストモード時に疑似流量信号を生成して、検出器からの流量信号の代わりに疑似流量信号を増幅回路に入力し、流量演算ステップで演算された流量値と期待値とを比較することにより、検出器やキャリブレータを使用することなく、変換器のみでテストを行うことができるので、テストに要するコストを低減することができる。また、本発明では、作業員の手動操作を大幅に減らすことができるので、多くのテストを手間をかけずに実施することができ、従来よりも網羅率の高いテストを実施することができる。また、本発明では、変換器単体で任意の疑似流量信号が生成できるので、ソフトウェアの動作テストだけでなく、電子回路(増幅回路とADコンバータ)の動作テストを変換器単体で容易に行うことができる。
また、本発明では、テストモード時に外部からのデジタル入力信号に相当する疑似デジタル入力信号をデジタル出力回路に出力して、外部からのデジタル入力信号の代わりに疑似デジタル入力信号をデジタル入力回路に入力し、制御手段の処理の結果を示すパラメータと期待値とを比較することにより、検出器やキャリブレータを使用することなく、変換器のみでテストを行うことができるので、テストに要するコストを低減することができる。また、本発明では、作業員の手動操作を大幅に減らすことができるので、多くのテストを手間をかけずに実施することができ、従来よりも網羅率の高いテストを実施することができる。また、本発明では、変換器単体で任意の疑似デジタル入力信号が生成できるので、ソフトウェアの動作テストだけでなく、電子回路(デジタル入力回路とデジタル出力回路)の動作テストを変換器単体で容易に行うことができる。
本発明の実施の形態に係る電磁流量計の構成を示すブロック図である。 電磁流量計の各部の信号波形を示す図である。 本発明の実施の形態に係る電磁流量計の変換器のCPUの機能ブロック図である。 本発明の実施の形態に係る電磁流量計のテスト方法を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る電磁流量計のテスト方法を説明するフローチャートである。 電磁流量計の従来のテスト方法を説明する図である。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本発明の実施の形態に係る電磁流量計の構成を示すブロック図である。電磁流量計は、検出器1と、変換器2aとから構成される。
検出器1は、磁界を発生する励磁コイル10と、励磁コイル10から発生する磁界中に配置され、測定対象の流体がこの磁界中を流れることにより発生する起電力を検出してその流速に比例した流量信号を出力する測定管11とから構成される。
通常の計測時には、変換器2aは、検出器1の励磁コイル10に図2(A)に示すような励磁電流を供給し、検出器1から入力される図2(B)のような流量信号を流量値に変換する。本実施の形態の変換器2aは、励磁電流を出力する励磁回路20と、入力された流量信号を増幅する増幅回路21と、増幅された流量信号を流量値に変換するCPU(Central Processing Unit)22と、変換器2aの設定や電磁流量計のユーザへの情報表示のための設定・表示器23と、CPU22から出力される疑似流量信号を降圧する降圧回路24−1,24−2と、検出器1からの流量信号と降圧回路24−1,24−2からの疑似流量信号のうちいずれか一方を選択する選択回路25−1,25−2と、例えば流量レンジ切り換えやゼロ調整、流量積算値のセット/リセットなどの電磁流量計の機能設定のためのデジタル入力回路26−1,26−2と、流量値出力、状態情報出力または警報出力のためのデジタル出力回路27−1,27−2と、外部からのデジタル入力信号とデジタル出力回路27−1,27−2からのデジタル出力信号のうちいずれか一方を選択する選択回路28−1,28−2とから構成される。
励磁回路20と増幅回路21と設定・表示器23とデジタル入力回路26−1,26−2とデジタル出力回路27−1,27−2とは、従来の変換器と同様の構成であるが、本実施の形態では、従来の変換器に降圧回路24−1,24−2と選択回路25−1,25−2,28−1,28−2とを追加し、またCPU22のプログラムを変更している。
CPU22は、図3に示すように、DA(Digital-to-Analog)コンバータ220,221と、AD(Analog-to-Digital)コンバータ222と、記憶手段223とを有すると共に、疑似流量信号出力手段224と、制御手段225と、比較手段226とを構成している。疑似流量信号出力手段224とDAコンバータ220,221と降圧回路24−1,24−2とは、疑似流量信号生成手段を構成している。
以下、本実施の形態の動作について説明する。変換器2aのCPU22は、CPU22の内部に配置される記憶手段223に格納されたプログラムまたは外部に配置される記憶装置(不図示)に格納されたプログラムに従って疑似流量信号出力手段224、制御手段225、比較手段226として機能し、以下の処理を実行する。
通常の計測モード時には、変換器2aの制御手段225は、選択回路25−1,25−2を制御して検出器1の出力を選択させる。これにより、検出器1からの流量信号が増幅回路21に入力される。検出器1から変換器2aに入力される流量信号はμVオーダーの微小信号のため、増幅回路21によって十分な電圧レベルまで増幅される。増幅された流量信号は、CPU22内のADコンバータ222によってデジタル信号に変換される。制御手段225は、ADコンバータ222の出力値を流量値や流速値に変換する。
また、通常の計測モード時には、制御手段225は、選択回路28−1,28−2を制御して外部からのデジタル入力信号DI1,DI2をデジタル入力回路26−1,26−2に入力させる。制御手段225は、デジタル入力回路26−1,26−2を介して入力されたデジタル入力信号DI1,DI2に応じた所定の処理を行う。デジタル入力信号DI1,DI2に応じた処理としては、例えば流量レンジ切り換えやゼロ調整、流量積算値のセット/リセットなどがある。また、制御手段225は、流量値や、電磁流量計の状態、異常発生時の警報などを示すデジタル出力信号DO1,DO2をデジタル出力回路27−1,27−2を介して外部に出力する。
次に本実施の形態のテスト方法を図4、図5のフローチャートを用いて説明する。図4は検出器1からの流量信号(起電力)に相当する疑似流量信号を与えてテストを行うAIテストモード時の動作を説明するフローチャート、図5は外部からのデジタル入力信号DI1,DI2に相当する疑似デジタル入力信号を与えてテストを行うDIテストモード時の動作を説明するフローチャートである。
最初に、AIテストモードについて説明する。例えば作業員が設定・表示器23を用いてAIテストモードに設定すると、変換器2aの制御手段225は、記憶手段223に予め格納されているAIテスト用プログラムに従って選択回路25−1,25−2を制御し、降圧回路24−1,24−2の出力を選択させる(図4ステップS100)。これにより、降圧回路24−1,24−2の出力が増幅回路21に入力される。
次に、変換器2aの疑似流量信号出力手段224は、AIテスト用プログラムに従って、疑似流量信号のデジタル値を出力する。この疑似流量信号のデジタル値は、CPU22内のDAコンバータ220によってアナログ電圧に変換され、さらに精密抵抗からなる降圧回路24−1によって例えば1/600分圧され、μVオーダーの信号に降圧される。同時に、疑似流量信号出力手段224は、DAコンバータ220に出力する疑似流量信号と絶対値が同じで極性が反転した疑似流量信号のデジタル値をDAコンバータ221に出力する。この疑似流量信号のデジタル値は、DAコンバータ221によってアナログ電圧に変換され、降圧回路24−1と同じ構成の降圧回路24−2によって1/600分圧され、μVオーダーの信号に降圧される。そして、降圧回路24−1,24−2の出力は、選択回路25−1,25−2を介して増幅回路21に入力される。増幅回路21によって増幅された疑似流量信号は、ADコンバータ222によってデジタル信号に変換される(図4ステップS101)。
なお、検出器1から入力される流量信号は差動信号であり、これに応じて増幅回路21も差動信号に対応した増幅回路となっている。また、検出器1は、図2(A)、図2(B)から明らかなように、励磁電流が正極性のときに正極性の流量信号を出力し、励磁電流が負極性のときに負極性の流量信号を出力する。したがって、増幅回路21の構成に対応するため、疑似流量信号出力手段224が出力する疑似流量信号も極性が切り替わるようになっており、DAコンバータ220,221と降圧回路24−1,24−2と選択回路25−1,25−2とは差動信号に対応した構成となっている。つまり、DAコンバータ220から出力される疑似流量信号が正電圧の信号であれば、DAコンバータ221から負電圧の信号が出力され、DAコンバータ220から出力される疑似流量信号が負電圧の信号であれば、DAコンバータ221から正電圧の信号が出力される。励磁電流の正極性/負極性の切り替えはCPU22が行っているため疑似流量信号の極性切り替えも、このタイミングでDAのカウント値の符号を反転させて切り替える。
次に、変換器2aの制御手段225は、通常の計測モードの流量信号入力時と同じ流量値演算処理を行い、ADコンバータ222の出力値を流量値に変換する(図4ステップS102)。
変換器2aの比較手段226は、AIテスト用プログラムに従って動作し、制御手段225が演算した流量値と記憶手段223に予め記憶されている期待値とを比較する(図4ステップS103)。期待値は、ステップS101で生成した疑似流量信号に応じて制御手段225で演算される流量値の期待される値を示している。
比較手段226は、制御手段225が演算した流量値が、期待値を中心とする所定の誤差範囲内であれば、正常と判定し、制御手段225が演算した流量値が、期待値を中心とする所定の誤差範囲から外れているときに、異常(エラー)と判定する。比較手段226は、判定結果を設定・表示器23のLCD表示器に表示させる。
なお、AIテストモードにおいて、制御手段225が疑似流量信号に応じて行った処理の結果を示すパラメータ(例えば電磁流量計の状態を示すパラメータ、警報出力を示すパラメータなど)を読み出し、このパラメータが対応する期待値と一致するかどうかを比較手段226で比較するようにしてもよい。
次に、DIテストモードについて説明する。例えば作業員が設定・表示器23を用いてDIテストモードに設定すると、変換器2aの制御手段225は、記憶手段223に予め格納されているDIテスト用プログラムに従って選択回路28−1,28−2を制御し、デジタル出力回路27−1,27−2からのデジタル出力信号DO1,DO2をデジタル入力回路26−1,26−2に入力させる(図5ステップS200)。
続いて、制御手段225は、DIテスト用プログラムに従って、デジタル入力信号DI1,DI2に相当する疑似デジタル入力信号をデジタル出力回路27−1,27−2に出力する。このデジタル出力回路27−1,27−2に出力された疑似デジタル入力信号は、デジタル入力回路26−1,26−2を介して制御手段225に入力される(図5ステップS201)。
制御手段225は、通常の計測モードのデジタル入力信号DI1,DI2入力時と同様に、疑似デジタル入力信号に応じた所定の処理を行う(図5ステップS202)。
比較手段226は、DIテスト用プログラムに従って動作し、制御手段225の処理の結果を示すパラメータと記憶手段223に予め記憶されている期待値とを比較する(図5ステップS203)。このときの期待値は、ステップS201で生成した疑似デジタル入力信号に応じて制御手段225が行う処理の結果を示すパラメータの期待される値を示している。制御手段225からどのパラメータを読み出すかは、DIテスト用プログラムで予め定められている。
比較手段226は、パラメータと期待値とが一致する場合、正常と判定し、一致しない場合、異常(エラー)と判定する。比較手段226は、判定結果を設定・表示器23のLCD表示器に表示させる。
なお、DIテストモードにおいて、流量信号の入力が必要な場合には、AIテストモードのときと同様に降圧回路24−1,24−2の出力を増幅回路21に入力させ、疑似流量信号出力手段224が必要な疑似流量信号のデジタル値を出力すればよい。必要な疑似流量信号については、DIテスト用プログラムで予め定められている。
また、本実施の形態では、デジタル入力回路26−1,26−2とデジタル出力回路27−1,27−2とが2チャンネルずつ用意されているが、1チャンネルずつでもよいことは言うまでもない。
以上のように、本実施の形態では、検出器1やキャリブレータを使用することなく、変換器2aのみでテストを行うことができるので、テストに要するコストを低減することができる。また、本実施の形態では、作業員の手動操作を大幅に減らすことができるので、多くのテストを手間をかけずに実施することができ、従来よりも網羅率の高いテストを実施することができる。
また、本実施の形態では、変換器2a単体で任意の疑似流量信号や疑似デジタル入力信号が生成できるので、ソフトウェアの動作テストだけでなく、電子回路(増幅回路21とDAコンバータ220,221とADコンバータ222とデジタル入力回路26−1,26−2とデジタル出力回路27−1,27−2)の動作テストを変換器2a単体で容易に行うことができる。
なお、本実施の形態によれば、単純なテストでなく、より網羅率の高いテストを実施することが可能である。
(1)例えば、疑似流量信号出力手段224で疑似流量信号を生成する際に、疑似流量信号に、乱数により任意の振幅のノイズを印加することができる。これにより、制御手段225の機能をテストすることができる。具体的には、電磁流量計の検出器の測定管に異物が付着している場合現れる高周波ノイズで付着診断機能が正しく動作するかをテストしたり、流量信号のデジタル値のダンピング処理機能や移動平均算出機能の効果をテストしたりすることができる。
(2)また、疑似流量信号のデジタル値を、ゼロ点→指定時間任意の値→ゼロ点、というパターンで変化させることができる。このとき、制御手段225から予め決められた流量が積算される毎に出力される積算パルスの数を読み出すことにより、積算パルスの妥当性を確認することができる。
(3)また、疑似流量信号入力後の流量値の過渡状態を例えば最大1000点(20秒)にわたって読み出すことができる。これにより、流量信号のデジタル値のダンピング処理機能や移動平均算出機能などの時間の要素を含む機能をテストすることができる。
(4)また、正常範囲外のデジタル入力信号に相当する疑似デジタル入力信号を入力して、変換器2aの状態を示すパラメータを読み出すことにより、変換器2aの挙動をテストすることができる。
本発明は、電磁流量計をテストする技術に適用することができる。
1…検出器、2a…変換器、20…励磁回路、21…増幅回路、22…CPU、23…設定・表示器、24−1,24−2…降圧回路、25−1,25−2,28−1,28−2…選択回路、26−1,26−2…デジタル入力回路、27−1,27−2…デジタル出力回路、220,221…DAコンバータ、222…ADコンバータ、223…記憶手段、224…疑似流量信号出力手段、225…制御手段、226…比較手段。

Claims (6)

  1. 電磁流量計の検出器から入力される流量信号を増幅する増幅回路と、この増幅回路によって増幅された流量信号をデジタル信号に変換するADコンバータと、このADコンバータの出力値を流量値に変換する制御手段とを備えた電磁流量計の変換器のテストを行うテスト方法において、
    テストモード時に疑似流量信号を生成して、前記検出器からの流量信号の代わりに前記疑似流量信号を前記増幅回路に入力する疑似流量信号生成ステップと、
    前記ADコンバータの出力値を前記制御手段で流量値に変換する流量演算ステップと、
    前記テストモード時に前記流量演算ステップで演算した流量値と予め記憶されている期待値とを比較する比較ステップとを含み、
    前記疑似流量信号生成ステップは、前記疑似流量信号にノイズを印加するステップを含み、
    前記比較ステップは、前記ノイズを印加した疑似流量信号に応じて行われた前記制御手段の処理の結果を示すパラメータと予め記憶されている期待値とを比較するステップを含むことを特徴とする電磁流量計のテスト方法。
  2. 請求項記載の電磁流量計のテスト方法において、
    前記疑似流量信号生成ステップは、
    前記疑似流量信号のデジタル値を出力する疑似流量信号出力ステップと、
    この疑似流量信号のデジタル値をDAコンバータでアナログ信号に変換するDA変換ステップと、
    前記DAコンバータの出力信号を降圧回路で降圧する降圧ステップとを含むことを特徴とする電磁流量計のテスト方法。
  3. 電磁流量計の検出器から入力される流量信号を増幅する増幅回路と、この増幅回路によって増幅された流量信号をデジタル信号に変換するADコンバータと、このADコンバータの出力値を流量値に変換する制御手段と、電磁流量計の機能設定のためのデジタル入力回路と、流量値出力、状態情報出力または警報出力のためのデジタル出力回路とを備えた電磁流量計の変換器のテストを行うテスト方法において、
    テストモード時に、外部からの機能設定のためのデジタル入力信号に相当する疑似デジタル入力信号を前記デジタル出力回路に出力して、外部からのデジタル入力信号の代わりに前記疑似デジタル入力信号を前記デジタル入力回路に入力する疑似デジタル入力信号生成ステップと、
    前記デジタル入力回路を介して入力された疑似デジタル入力信号に応じた処理を前記制御手段で実行する実行ステップと、
    前記テストモード時に前記制御手段の処理の結果を示すパラメータと予め記憶されている期待値とを比較する比較ステップとを含むことを特徴とする電磁流量計のテスト方法。
  4. 電磁流量計の検出器から入力される流量信号を増幅する増幅回路と、
    この増幅回路によって増幅された流量信号をデジタル信号に変換するADコンバータと、
    このADコンバータの出力値を流量値に変換する制御手段と、
    テストモード時に疑似流量信号を生成する疑似流量信号生成手段と、
    通常モード時に前記検出器からの流量信号を前記増幅回路に入力し、前記テストモード時に前記疑似流量信号を前記増幅回路に入力する選択手段と、
    前記テストモード時に前記制御手段が演算した流量値と予め記憶されている期待値とを比較する比較手段とを備え
    前記疑似流量信号生成手段は、前記疑似流量信号にノイズを印加し、
    前記比較手段は、前記ノイズが印加された疑似流量信号に応じて行われた前記制御手段の処理の結果を示すパラメータと予め記憶されている期待値とを比較することを特徴とする電磁流量計の変換器。
  5. 請求項記載の電磁流量計の変換器において、
    前記疑似流量信号生成手段は、
    前記疑似流量信号のデジタル値を出力する疑似流量信号出力手段と、
    この疑似流量信号のデジタル値をアナログ信号に変換するDAコンバータと、
    このDAコンバータの出力信号を降圧する降圧回路とから構成されることを特徴とする電磁流量計の変換器。
  6. 電磁流量計の検出器から入力される流量信号を増幅する増幅回路と、
    この増幅回路によって増幅された流量信号をデジタル信号に変換するADコンバータと、
    このADコンバータの出力値を流量値に変換する制御手段と、
    電磁流量計の機能設定のためのデジタル入力回路と、
    流量値出力、状態情報出力または警報出力のためのデジタル出力回路と、
    通常モード時に外部からの機能設定のためのデジタル入力信号を前記デジタル入力回路に入力し、テストモード時に前記制御手段から前記デジタル出力回路に出力された疑似デジタル入力信号を前記デジタル入力回路に入力する選択手段と、
    前記テストモード時に前記疑似デジタル入力信号に応じた前記制御手段の処理の結果を示すパラメータと、予め記憶されている期待値とを比較する比較手段とを備え
    前記制御手段は、テストモード時に前記デジタル入力信号に相当する前記疑似デジタル入力信号を前記デジタル出力回路に出力することを特徴とする電磁流量計の変換器。
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