JPH0575342B2 - - Google Patents
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- JPH0575342B2 JPH0575342B2 JP9018187A JP9018187A JPH0575342B2 JP H0575342 B2 JPH0575342 B2 JP H0575342B2 JP 9018187 A JP9018187 A JP 9018187A JP 9018187 A JP9018187 A JP 9018187A JP H0575342 B2 JPH0575342 B2 JP H0575342B2
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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、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、特にその励磁方式
とこれに伴なう信号処理方式を改良した電磁流量
計に関する。[Detailed Description of the Invention] <Industrial Application Field> The present invention relates to an electromagnetic flowmeter that applies a magnetic field to a fluid to be measured and measures its flow rate, and particularly relates to an excitation method thereof and a signal processing method associated therewith. This invention relates to an improved electromagnetic flowmeter.
＜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)スラリ性の液体や低導電率の
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。<Prior Art> Industrial electromagnetic flowmeters have conventionally adopted a commercial frequency excitation method using a commercial power supply. The commercial frequency excitation method has (a) fast response speed and low cost. (b) It has the advantage of being less susceptible to the effects of low-frequency random noise (hereinafter referred to as flow noise) that increases with flow velocity that occurs with slurry liquids and low conductivity fluids, but it However, it has the disadvantage that the zero point will fluctuate if left unattended for a long period of time, for example, about one day.
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
ようになつた。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。 For this reason, a low frequency excitation method that excites at a low frequency of 1/2 of the commercial frequency or lower has been adopted. As is well known, the low frequency excitation method has the advantage of providing an electromagnetic flowmeter with a stable zero point. However, since the excitation frequency is low, it is close to the frequency of flow noise, and is therefore susceptible to the influence of flow noise, and this influence becomes particularly noticeable as the flow velocity increases. Furthermore, when damping is applied to reduce the influence of flow noise, the response becomes slow.
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。 Therefore, as proposed in Japanese Patent Application No. 60-197168 (title of invention: electromagnetic flowmeter), a composite magnetic field is created by simultaneously flowing an excitation current component at a commercial frequency and an excitation current component at a lower frequency into an excitation coil. A composite excitation method has been proposed to form
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。 When the fluid to be measured is caused to flow under the application of this composite magnetic field, a signal voltage containing two frequencies is generated. A high-frequency signal voltage discriminated based on the commercial frequency and a low-frequency signal voltage discriminated based on the low frequency are outputted through a low-pass filter and a high-pass filter each having a large time constant, and these outputs are further output. By adding and outputting, an output having the advantages of the high frequency excitation method and the low frequency excitation method is obtained.
＜発明が解決しようとする問題点＞
しかしながら、この様な電磁流量計では低周波
側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、これに伴なつ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。<Problems to be solved by the invention> However, in such an electromagnetic flowmeter, it is necessary to set a large time constant for the low-pass filter on the low frequency side in order to reduce the influence of slurry noise, and as a result, the output In order to make the response smooth, the time constant of the high-pass filter is also set large.
この場合に、スラリーノイズとは無関係の微分
状のノイズが混入すると低週波側は大きな時定数
のためにその影響が出力に現れないが、高周波側
は大きい時定数のためにこの微分ノイズの影響を
受け、長期的には安定するが大きな時定数で決ま
るかなりの期間のあいだ出力が変動するという問
題がある。 In this case, if differential noise unrelated to slurry noise is mixed in, its effect will not appear on the output because of the large time constant on the low frequency side, but the effect of this differential noise on the high frequency side is due to the large time constant. As a result, there is a problem in that the output is stable over the long term, but fluctuates over a considerable period of time determined by a large time constant.
＜問題点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
つ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
出力を高域濾波し時定数の変更可能なハイパスフ
イルタと、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
手段の出力を低域濾波し時定数の変更可能なロー
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２復調手段の出力を検出しこの出力の大き
さに対応してハイパスフイルタとローパスフイル
タの時定数を変更する時定数信号を出力するノイ
ズ弁別手段と、この時定数信号により前記ハイパ
スフイルタとローパスフイルタの時定数を変更す
るようにしたものである。<Means for Solving the Problems> In order to solve the above problems, the present invention provides excitation means for supplying magnetic fields having two different frequencies, a first frequency and a second frequency lower than the first frequency;
a first demodulating means that discriminates and outputs a signal voltage excited by the exciting means and generated in accordance with the flow rate based on the first frequency; and a time constant that can be changed by high-pass filtering the output of the first demodulating means. a high-pass filter, a second demodulating means for discriminating and demodulating the signal voltage based on the second frequency, a low-pass filter whose time constant can be changed by low-pass filtering the output of the second demodulating means, and a high-pass filter. Addition means for additively combining the respective outputs of the low-pass filter, and a time constant signal that detects the output of the second demodulation means and changes the time constants of the high-pass filter and the low-pass filter in accordance with the magnitude of this output. The noise discriminating means changes the time constants of the high-pass filter and the low-pass filter using the time constant signal.
＜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図は本発明の一実施例を示すブロ
ツク図である。<Example> Hereinafter, an example of the present invention will be described based on the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention.
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。１１
ａ，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、これによつて発生
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。 10 is a conduit for a detector of an electromagnetic flowmeter, and an insulating lining is provided on the inner surface of the conduit. 11
a and 11b are electrodes for detecting a signal voltage. Reference numeral 12 denotes an excitation coil, and a magnetic field generated thereby is applied to the fluid to be measured. An excitation current I f is supplied to the excitation coil 12 from an excitation circuit 13 .
励磁回路１３は次のように構成されている。基
準電圧E1はスイツチ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のエミツタは抵抗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
ツチSW2とSW3の直列回路とこれに並列に接続さ
れたスイツチSW4とSW5の直列回路を介して印加
される。励磁コイル１２はスイツチSW2，SW3の
接続点とスイツチ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
れスイツチSW1，SW2とSW5，SW3とSW4の開閉
を制御する。 The excitation circuit 13 is configured as follows. The reference voltage E 1 is applied via the switch SW 1 to the non-inverting input (+) of the amplifier Q 1 , the output of which is connected to the base of the transistor Q 2 . The emitter of transistor Q 2 is connected to common via resistor R f
It is connected to COM and to the inverting input terminal (-) of amplifier Q1 . An excitation voltage E S is applied between the common COM and the collector of the transistor Q 2 through a series circuit of switches SW 2 and SW 3 and a series circuit of switches SW 4 and SW 5 connected in parallel. . The excitation coil 12 is connected to the connection point of the switches SW 2 and SW 3 and the connection point of the switches SW 4 and SW 5 , respectively. Timing signals S 1 , S 2 , and S 3 control the opening and closing of switches SW 1 , SW 2 and SW 5 , and SW 3 and SW 4 , respectively.
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１
４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接合点１５に出力
される。結合点１５における信号電圧はスイツチ
SW7を介して、或いは反転増幅器Q3とスイツチ
SW8の直列回路を介してそれぞれ小さな時定数を
持つ低域濾波器１６に印加されている。 On the other hand, the signal voltage is detected by the electrodes 11a and 11b and output to the preamplifier 14. Preamplifier 1
4, the common mode voltage is removed and the impedance is converted, and the output is outputted to the junction 15 via its output terminal. The signal voltage at node 15 is switched
via SW 7 or with inverting amplifier Q 3
It is applied to the low-pass filter 16 through a series circuit of SW 8 , each having a small time constant.
また、結合点１５における信号電圧はスイツチ
SW9を介して、或いは反転増幅器Q4とスイツチ
SW10の直列回路を介してそれぞれ小さな時定数
をもつ低域濾波器１７に印加されている。スイツ
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。低域濾波器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、
低域濾波器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
は可変抵抗器VR1とコンデンサC1で構成され、
ハイパスフイルタ２０は可変抵抗器VR2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
介して出力端２３に流量に比例した信号電圧とし
て出力される。 Also, the signal voltage at the connection point 15 is
via SW 9 or with inverting amplifier Q 4
The signals are applied via a series circuit of SW 10 to low-pass filters 17 each having a small time constant. The switches SW 7 , SW 8 , SW 9 , and SW 10 receive timing signals S 7 , S 8 , S 9 , and S 9 from the timing circuit 18, respectively.
Opens and closes in S 10 . The output of the low-pass filter 16 is passed through a low-pass filter 19 with a large time constant.
The outputs of the low-pass filter 17 are summed at a summing point 21 via a series circuit of a variable gain amplifier Q5 and a high-pass filter 20, respectively. low pass filter 19
consists of variable resistor VR 1 and capacitor C 1 ,
The high-pass filter 20 is each composed of a variable resistor VR 2 and a capacitor C 2 . Furthermore, the addition output at the addition point 21 is outputted to the output end 23 via the low-pass filter 22 as a signal voltage proportional to the flow rate.
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。 In addition, the variable amplifier Q5 is a low pass filter 19.
This is to adjust the magnitude of the output voltage V L of the high-pass filter 20 and the output voltage V H of the high-pass filter 20 to be equal.
低域濾波器１６の出力はノイズ弁別器２４に入
力される。ノイズ弁別器２４は低周波側の低域濾
波器１６の出力に現れるスラリーノイズなどのノ
イズを検出してその大きさに対応した時定数信号
STを出力し、これによりローパスフイルタ１９及
びハイパスフイルタ２０の可変抵抗器VR1とVR2
を可する。時定数信号STはノイズが大きいときは
可変抵抗器VR1とVR2の抵抗値を大きくしてロー
パスフイルタ１９とハイパスフイルタ２０の時時
定数を大きくする。ノイズが小さいときはこれと
逆になる。 The output of the low pass filter 16 is input to a noise discriminator 24. The noise discriminator 24 detects noise such as slurry noise appearing in the output of the low-pass filter 16 on the low frequency side and generates a time constant signal corresponding to the magnitude of the noise.
S T is output, which causes the variable resistors VR 1 and VR 2 of the low-pass filter 19 and the high-pass filter 20 to
Allow. When the time constant signal ST has large noise, the resistance values of the variable resistors VR 1 and VR 2 are increased to increase the time constants of the low pass filter 19 and the high pass filter 20. The opposite is true when the noise is small.
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。 Next, the operation of the electromagnetic flowmeter shown in FIG. 1 will be explained with reference to the waveform diagram shown in FIG. 2.
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が増
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ツチSW2とSW5、
およびスイツチSW3とSW4が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。 The timing signal S 1 repeats on/off as shown in FIG. 2A, thereby controlling the application of the reference voltage E 1 to the non-inverting input terminal (+) of the amplifier Q 1 . On the other hand, timing signals S 2 (Figure 2 B) and S 3
(Figure 2 C) switches SW 2 and SW 5 at low frequency,
And switches SW 3 and SW 4 are turned on alternately, so the low frequency (period: 2T) as shown in Figure 2 D is generated.
and high frequency (period: 2t) are combined excitation current I f
flows.
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ツチSW7の出力
側に得られる。これを低域濾波器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。 Since the signal voltage at the node 15 is sampled by the timing signals S 7 and S 8 shown in FIG. 2E and F, the voltage shown in FIG. 2G is obtained at the output of the switch SW 7 . A voltage obtained by smoothing this by a low-pass filter 16 is obtained on the output side of a low-pass filter 19.
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、スイツチ
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。 Furthermore, the signal voltage at the coupling point 15 is changed to the timing signal S 9 , at the timing shown in FIG.
Since it is sampled by S 10 , the switch
A signal voltage shown in FIG .
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で平滑されて出力端２３に出力され
る。 Each signal voltage added at the addition point 21 is smoothed by a low-pass filter 22 and output to an output terminal 23.
また、スラリーノイズとほぼ同じ周波数帯域を
もつ低周波側の低域濾波器１６はその時定数が小
さく選んであるので、その出力端には例えばスラ
リーノイズがあれば現れる。これをノイズ弁別器
２４で検出し、ノイズが大きい場合には時定数信
号STにより可変抵抗器VR1，VR2の値を大きくす
る。 Further, since the low-frequency side low-pass filter 16 having almost the same frequency band as the slurry noise is selected to have a small time constant, if there is any slurry noise, for example, it will appear at its output end. This is detected by the noise discriminator 24, and if the noise is large, the values of the variable resistors VR 1 and VR 2 are increased by the time constant signal ST .
スラリーノイズが小さい場合は、たとえ微分状
のノイズが混入してもハイパスフイルタ２０の小
さい時定数で決まる短い時間で安定する。一方、
スラリーノイズは小さいのでローパスフイルタ１
９の時定数は小さくても出力に与える影響は少な
い。従つて、出力端２３に得られるこれ等を合成
した出力は安定となる。 If the slurry noise is small, even if differential noise is mixed in, it will stabilize in a short time determined by the small time constant of the high-pass filter 20. on the other hand,
Since the slurry noise is small, use a low pass filter 1.
Even if the time constant of 9 is small, it has little effect on the output. Therefore, the combined output obtained at the output end 23 is stable.
一方、スラリーノイズが大きい場合には、ロー
パスフイルタ１９とハイパスフイルタ２０の時定
数が大きいので、低周波側はローパスフイルタ１
９の大きな時定数のためにたとえ微分状のノイズ
が混入しても加算点２１にはその影響が現れな
い。高周波側はハイパスフイルタ２０の大きな時
定数のために微分状のノイズが混入すると安定す
るまでにこの大きな時定数が決まる時間のあいだ
ゼロ点が変動するが、スラリーノイズが大きいと
きは流体がかなり流れているときであるので、微
分ノイズによりゼロ点がこのようにゼロを中心に
大きな時定数で決まる時間のあいだ変動してもこ
のゼロ点の変動は大きな流量指示値によりマスク
されしかも時間と共に平均化されて実質的に誤差
にならず、加算点２１には実質的に安定な出力が
得られる。従つて、出力端２３に得られるこれ等
を合成した出力は安定となる。 On the other hand, when the slurry noise is large, the time constants of the low-pass filter 19 and the high-pass filter 20 are large, so the low-pass filter 1
Because of the large time constant of 9, even if differential noise is mixed in, the effect will not appear on the addition point 21. On the high frequency side, due to the large time constant of the high pass filter 20, if differential noise is mixed in, the zero point will fluctuate during the time determined by this large time constant until it stabilizes, but when the slurry noise is large, the fluid flows considerably. Therefore, even if the zero point fluctuates around zero over a period of time determined by a large time constant due to differential noise, this fluctuation in the zero point is masked by the large flow rate indication value and is averaged out over time. Therefore, there is virtually no error, and a substantially stable output is obtained at the summing point 21. Therefore, the combined output obtained at the output end 23 is stable.
なお、以上の時定数の変更はアナログ的に実行
したが、これを例えばステツプ的に切り替えるよ
うにしても良く、またマイクロコンピユータを用
いてソト的に実現しても良い。 Note that although the above-mentioned change of the time constant was executed in an analog manner, it may be changed in steps, for example, or it may be realized in a software manner using a microcomputer.
＜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、スラリーノイズの大きさに対応し
てハイパスフイルタとローパスフイルタの時定数
を切り替えるようにしたので、微分状のノイズが
混入しても２周波励磁においても安定な出力を得
ることができる。<Effects of the Invention> As described above in detail with the embodiments, according to the present invention, the time constants of the high-pass filter and the low-pass filter are switched according to the magnitude of the slurry noise, so that the differential Even if noise is mixed in, a stable output can be obtained even in dual-frequency excitation.
第１図は本発明の１実施例を示すブロツク図、
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……低域濾波器、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、２４……ノ
イズ弁別器、ST……時定数信号、VR1，VR2……
可変抵抗器。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a waveform diagram showing waveforms at various parts of the embodiment shown in FIG. 10... Conduit, 12... Excitation coil, 13...
Excitation circuit, 14... Preamplifier, 15... Coupling point, 16, 17... Low pass filter, 18... Timing circuit, 19... Low pass filter, 20...
High pass filter, 21...Summing point, 24...Noise discriminator, S T ...Time constant signal, VR 1 , VR 2 ...
variable resistor.
Claims (1)
の異なつ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
手段の出力を高域濾波し時定数の変更可能なハイ
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濾波し時定数の変更
可能な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２復調手段の出力を
検出しこの出力の大きさに対応して前記ハイパス
フイルタと前記ローパスフイルタの時定数を変更
する時定数信号を出力するノイズ弁別手段と、こ
の時定数信号により前記ハイパスフイルタと前記
ローパスフイルタの時定数を変更するようにした
ことを特徴とする電磁流量計。1 Excitation means for supplying magnetic fields having two different frequencies, a first frequency and a second frequency lower than the first frequency, and a signal voltage excited by the excitation means and generated corresponding to the flow rate based on the first frequency. a first demodulating means for discriminating and outputting; a high-pass filter whose time constant can be changed by high-pass filtering the output of the first demodulating means; and a second demodulating means for discriminating and demodulating the signal voltage based on the second frequency. a low-pass filter whose time constant can be changed by low-pass filtering the output of the second demodulating means; an adding means for additively combining the respective outputs of the high-pass filter and the low-pass filter; and the second demodulating means. noise discrimination means for detecting the output of the means and outputting a time constant signal for changing the time constants of the high-pass filter and the low-pass filter in accordance with the magnitude of the output; An electromagnetic flowmeter characterized by changing the time constant of a filter.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9018187A JPS63255619A (en) | 1987-04-13 | 1987-04-13 | Electromagnetic flowmeter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9018187A JPS63255619A (en) | 1987-04-13 | 1987-04-13 | Electromagnetic flowmeter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63255619A JPS63255619A (en) | 1988-10-21 |
| JPH0575342B2 true JPH0575342B2 (en) | 1993-10-20 |
Family
ID=13991317
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9018187A Granted JPS63255619A (en) | 1987-04-13 | 1987-04-13 | Electromagnetic flowmeter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63255619A (en) |
-
1987
- 1987-04-13 JP JP9018187A patent/JPS63255619A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63255619A (en) | 1988-10-21 |
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