JPH0575342B2 - - Google Patents

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。

＜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。

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。

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。

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。

＜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。

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。

＜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。

＜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。

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I_fが供給さ
れている。

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R_f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E_S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。

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。

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。

なお、可変増幅器Q₅はローパスフイルタ１９
の出力電圧V_Lとハイパスフイルタ２０の出力電
圧V_H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。

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
S_T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S_T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。

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。

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I_f
が流れる。

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。

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。

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。

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S_Tにより可変抵抗器VR₁，VR₂の値を大きくす
る。

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。

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。

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。

＜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。

【図面の簡単な説明】

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、S_T……時定数信号、VR₁，VR₂……
可変抵抗器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 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、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。