JPH0727581A - 電磁流量計 - Google Patents

電磁流量計

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JPH0727581A
JPH0727581A JP5170439A JP17043993A JPH0727581A JP H0727581 A JPH0727581 A JP H0727581A JP 5170439 A JP5170439 A JP 5170439A JP 17043993 A JP17043993 A JP 17043993A JP H0727581 A JPH0727581 A JP H0727581A
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    • G01F1/58Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、流量信号に含まれるスパイクノイズ
成分、特に励磁周期に近い間隔で発生するスパイクノイ
ズに対してこれを有効に除去することができ、かつ流量
に対する応答性を損なわないことを最も主要な目的とし
ている。 【構成】本発明は、流体を流す測定管と、測定管の直径
方向に磁束を与える手段と、磁束を加える方向を定期的
に切り換える手段とを備え、それぞれの磁束方向でファ
ラデーの法則により流体に発生する起電力を、測定管に
取り付けた電極を介してサンプリングし、演算処理を施
して流量を得るようにした電磁流量計において、ある磁
束方向での流量信号のサンプリングを複数回行ない、こ
れらのサンプリング値の中で、突出して大きなあるいは
小さな値であり、かつ逆位相の同じタイミングでサンプ
リングした値との差が一定範囲を超える値である場合
に、その値を排除あるいは模擬的な値に置き換えて演算
を行なうことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、導電性流体等の流体の
流量を測定する電磁流量計に係り、特に流量信号に含ま
れるスパイクノイズ成分、特に励磁周期に近い間隔で発
生するスパイクノイズに対してこれを有効に除去するこ
とができ、かつ流量に対する応答性を損なわないノイズ
除去機能を備えた電磁流量計に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図6は、この種の従来の電磁流量計の構
成例を示す概要図である。図6において、電磁流量計
は、流体を流す測定管2、測定管2の内壁に取り付けら
れた電極4、測定管2に磁束を与える励磁コイル3から
なる検出器1と、励磁コイル3に電流を流し、またその
電流の方向を定期的に切り換える励磁回路5、電極から
の起電力(流量信号)を増幅する増幅器6、増幅した流
量信号を一定時間サンプリングしてデジタル値に変換す
るA/D変換回路7、励磁切り換え、サンプリングタイ
ミングを制御する制御回路8、デジタル化された流量信
号を処理する演算回路9、流量信号を出力する出力回路
10からなる変換器11とにより構成されている。
【0003】ここで、励磁コイル3に流す電流を定期的
に切り換えて交番の磁束を加えるのは、検出器1の電極
4に発生する電気化学的な作用による直流的な分極電圧
の流量信号への影響を防止するためであり、また双方の
励磁方向でサンプリングした流量信号の差をとることに
より、直流ノイズの影響を防止するためである。
【0004】ところで、このような電磁流量計では、流
体中の固形物が電極4に衝突した時等に発生するスパイ
クノイズによって、指示(出力)が不安定になることが
ある。
【0005】また、ダンピング定数を大きくしたり、流
量信号を平均化することによって、ある程度指示のふら
つきを抑えることもできるが、この方法では、電磁流量
計の応答性を犠牲にしなければならないため、本来の性
能を十分に発揮することができない。
【0006】さらに、公知の計測技術の中で、一定周期
で測定を行なう計器において、計器の入力範囲に対し
て、ある範囲を超える測定値を排除するか、あるいは模
擬的な値に置き換えて演算する技術が考えられている
が、励磁周期付近の発生間隔でスパイクノイズが発生す
ると、1励磁周期毎の測定値は常にノイズの影響を受け
るため、有効ではない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
電磁流量計においては、流量に対する応答性が損なわれ
たり、あるいはスパイクノイズの影響を受けて指示(出
力)が不安定になるという問題があった。
【0008】本発明の目的は、流量信号に含まれるスパ
イクノイズ成分、特に励磁周期に近い間隔で発生するス
パイクノイズに対してこれを有効に除去することがで
き、かつ流量に対する応答性を損なわないノイズ除去機
能を備えた極めて信頼性の高い電磁流量計を提供するこ
とにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明では、流体を流す測定管と、測定管の直径方
向に磁束を与える手段と、磁束を加える方向を定期的に
切り換える手段とを備え、それぞれの磁束方向でファラ
デーの法則により流体に発生する起電力を、測定管に取
り付けた電極を介してサンプリングし、演算処理を施し
て流量を得るようにした電磁流量計において、ある磁束
方向での流量信号のサンプリングを複数回行ない、これ
らのサンプリング値の中で、突出して大きなあるいは小
さな値であり、かつ逆位相の同じタイミングでサンプリ
ングした値との差が一定範囲を超える値である場合に、
その値を排除あるいは模擬的な値に置き換えて演算を行
なうようにしている。
【0010】ここで、特に上記ある磁束方向での複数回
のサンプリング値Sn(n=1〜N)の中で、ある制限
範囲を超える値であり、かつ逆位相の同じタイミングで
サンプリングした値との差が一定範囲を超える場合に、
その値を排除あるいは模擬的な値に置き換えて演算を行
なうようにしている。また、上記ある磁束方向での複数
回のサンプリング値Sn(n=1〜N)の中で、サンプ
リング値の平均
【0011】
【数3】 を基準にしてある制限範囲を超える値であり、かつ逆位
相の同じタイミングでサンプリングした値との差が一定
範囲を超える場合に、その値を排除あるいは模擬的な値
に置き換えて演算を行なうようにしている。
【0012】さらに、上記ある磁束方向での複数回のサ
ンプリング値Sn(n=1〜N)の中で、あるサンプリ
ング値Siがそのサンプリング値を除くサンプリング値
の平均
【0013】
【数4】 を基準にしてある制限範囲を超える値であり、かつ逆位
相の同じタイミングでサンプリングした値との差が一定
範囲を超える場合に、その値を排除あるいは模擬的な値
に置き換えて演算を行なうようにしている。
【0014】さらにまた、上記ある磁束方向での複数回
のサンプリング値Sn(n=1〜N)の中で、あるサン
プリング値Siがその前後でサンプリングした値S(i
−1)、S(i+1)を基準にしてある制御範囲を超え
る値であり、かつ逆位相の同じタイミングでサンプリン
グした値との差が一定範囲を超える場合に、その値を排
除あるいは模擬的な値に置き換えて演算を行なうように
している。
【0015】
【作用】従って、本発明の電磁流量計においては、ある
磁束方向での流量信号のサンプリングを複数回行ない、
これらのサンプリング値の中で、突出して大きなあるい
は小さな値であり、かつ逆位相で同じタイミングでサン
プリングした値との差が一定範囲を超える値である場合
に、その値を排除あるいは模擬的な値に置き換えて演算
が行なわれる。
【0016】これにより、流量信号に含まれるスパイク
ノイズ成分、特に励磁周期に近い間隔で発生するスパイ
クノイズに対して、これを有効に除去することができ
る。また、流量に対する応答性を損なうこともない。
【0017】
【実施例】本発明では、交番の磁束による励磁方式を持
つ電磁流量計において、ある磁束方向での流量信号のサ
ンプリングを複数回行ない、これらのサンプリング値の
中で、突出して大きなあるいは小さな値であり、かつ逆
位相で同じタイミングでサンプリングした値との差が一
定範囲を超える値である場合に、その値を排除あるいは
模擬的な値に置き換えて演算を行なうものである。
【0018】以下、上記のような考え方に基づく本発明
の一実施例について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明による電磁流量計の構成例を示す概要図
であり、図6と同一要素には同一符号を付して示してい
る。
【0019】すなわち、本実施例の電磁流量計は、図1
に示すように、流体を流す測定管2、測定管2の内壁に
取り付けられた電極4、測定管2に磁束を与える励磁コ
イル3からなる検出器1と、励磁コイル3に電流を流
し、またその電流の方向を定期的に切り換える励磁回路
5、電極4からの起電力(流量信号)を増幅する増幅器
6、増幅した流量信号を一定時間サンプリングしてデジ
タル値に変換するA/D変換回路7、励磁切り換え、サ
ンプリングタイミングを制御する制御回路8、デジタル
化された流量信号を処理する演算回路9、流量信号を出
力する出力回路10からなる変換器11とから構成して
いる。
【0020】ここで、A/D変換回路7は、電圧レベル
をパルス周波数に変換するV/F変換回路12と、V/
F変換回路12からの出力パルスを計数する第1,第
2,第3カウンタ13,14,15とからなる。
【0021】また、制御回路8は、第1,第2,第3カ
ウンタ13,14,15をそれぞれ異なったタイミング
で制御し、これにより第1,第2,第3カウンタ13,
14,15はそれぞれ異なったタイミング、サンプリン
グ時間での流量信号のA/D変換値(積算値)を出力す
るようにしている。
【0022】次に、以上のように構成した本実施例の動
作について、図2ないし図4を用いて説明する。図2
は、励磁信号16と流量信号17、および第1,第2,
第3カウンタの制御信号18,19,20、すなわちサ
ンプリング時間の制御信号の実施例を示すタイミングチ
ャート図である。
【0023】すなわち、図2に示すように、制御回路8
からのカウンタ制御信号のレベルが“H”の間、カウン
タ18,19,20のゲートが開いて、V/F変換回路
12からの出力パルスを積算する。
【0024】各サンプリング時間Tsa、Tsb、Tscは、
それぞれTsa=Tsb=2/3Tscの関係にあり、それぞ
れのタイミングにおけるサンプリング値をSa、Sb、
Scとすると、サンプリング時間が等しくサンプリング
タイミングの異なるサンプリング値S1、S2、S3
が、それぞれS1=Sc−Sb、S2=Sa+Sb−S
c、S3=Sc−Saによって得られる。
【0025】この場合、図3に示すようなサンプリング
制御にしないのは、一回のサンプリング時間を長くする
ことによって、より高い分解能でA/D変換できるから
である。
【0026】なお、サンプリング値Scを用いて演算を
行なうのが、従来の演算方式である。また、図2および
図3の中で、´で修飾したサンプリング値は、逆位相で
のサンプリング値を示している。
【0027】図4は、本実施例の演算方式を反映して得
られたサンプリング値S1〜S3に対しての処理ルーチ
ンを示すフローチャート図である。すなわち、本実施例
の演算方式では、ある磁束方向での流量信号のサンプリ
ングを複数回行ない、これらのサンプリング値の中で、
突出して大きなあるいは小さな値であり、かつ逆位相の
同じタイミングでサンプリングした値との差が一定範囲
を超える値である場合に、その値を排除あるいは模擬的
な値に置き換えて演算を行なう、具体的には、上述した
ように、ある磁束方向での複数回のサンプリング値Sn
(n=1〜N)の中で、ある制限範囲を超える値であ
り、かつ逆位相の同じタイミングでサンプリングした値
との差が一定範囲を超える場合に、その値を排除あるい
は模擬的な値に置き換えて演算を行なう。
【0028】かかる演算方式とすることにより、図5に
示すように、流量信号にノイズが重畳した場合、従来の
演算方式の場合には、Tsc間のサンプリング値(カウン
タCの積算値)を用いて演算するため、ノイズの影響を
受けるが、本実施例による演算方式においては、まずサ
ンプリング値をS1、S2、S3に分解するため、ノイ
ズ成分を含むサンプリング値S2を排除して、残るS
1、S3のみ用いて演算することができ、出力値はノイ
ズ分の影響を受けない。
【0029】また、単にS1、S2、S3の比較によっ
て異常値を排除したのでは、励磁の切り換えによって発
生する同相ノイズにより突出したサンプリング値も排除
の対象となってしまい、常に演算に加えられなくなるた
め、正常な測定値が得られなくなるが、本実施例の演算
方式では、逆位相での同じタイミングでのサンプリング
値との差が大きい場合にのみ排除の対象となるため、こ
のような不具合は発生しない。
【0030】上述したように、本実施例では、流体を流
す測定管2、測定管2の内壁に取り付けられた電極4、
測定管2に磁束を与える励磁コイル3からなる検出器1
と、励磁コイル3に電流を流し、またその電流の方向を
定期的に切り換える励磁回路5、電極4からの起電力
(流量信号)を増幅する増幅器6、増幅した流量信号を
一定時間サンプリングしてデジタル値に変換するA/D
変換回路7、励磁切り換え、サンプリングタイミングを
制御する制御回路8、デジタル化された流量信号を処理
する演算回路9、流量信号を出力する出力回路10から
なる変換器11とから構成され、それぞれの磁束方向で
ファラデーの法則により流体に発生する起電力(流量信
号)を、測定管2に取り付けた電極4を介してサンプリ
ングし、演算処理を施して流量を得るようにした電磁流
量計において、上記A/D変換回路7を、電圧レベルを
パルス周波数に変換するV/F変換回路12と、V/F
変換回路12からの出力パルスを計数する第1,第2,
第3カウンタ13,14,15とから構成すると共に、
上記制御回路8により、第1,第2,第3カウンタ1
3,14,15をそれぞれ異なったタイミングで制御
し、第1,第2,第3カウンタ13,14,15にてそ
れぞれ異なったタイミング、サンプリング時間での流量
信号のA/D変換値(積算値)を出力することにより、
ある磁束方向での流量信号のサンプリングを複数回行な
い、これらの複数回のサンプリング値Sn(n=1〜
N)の中で、ある制限範囲を超える値であり、かつ逆位
相の同じタイミングでサンプリングした値との差が一定
範囲を超える場合に、その値を排除あるいは模擬的な値
に置き換えて演算を行なうようにしたものである。
【0031】従って、低周波ノイズを含むサンプリング
値を演算に加えないで処理する、すなわち変換器のサン
プリング回路やA/D変換回路の能力範囲を超える値を
演算に反映させない方式としているため、従来通りの励
磁周波数で、応答性を損なうことなく、スパイクノイズ
の影響を除去することが可能となる。
【0032】すなわち、ノイズ成分を含むサンプリング
値を最初から演算に反映しないため、長時間の平均化や
大きなダンピング定数による処理を行なわなくても、ノ
イズの影響を効果的に除去することができる。
【0033】また、単に突出したサンプリング値を排除
したのでは、励磁の切り換えによって発生する同相ノイ
ズによって突出したサンプリング値も排除の対象となっ
てしまい、常に演算に加えられなくなるため、正常な測
定値が得られなくなるが、この点、本実施例の演算方式
では、逆位相での同じタイミングでのサンプリング値と
の比較を行ない、その差が大きい場合にのみ排除の対象
とすることにより、このような不具合を防止することが
できる。
【0034】以上により、流量信号に含まれるスパイク
ノイズ成分、特に励磁周期に近い間隔で発生するスパイ
クノイズに対して、これを有効に除去することができ、
しかも流量に対する応答性を損なうこともない。
【0035】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、次のようにしても同様に実施できるものであ
る。 (a)上記実施例では、ある磁束方向での流量信号のサ
ンプリングを複数回行ない、これらのサンプリング値の
中で、突出して大きなあるいは小さな値であり、かつ逆
位相の同じタイミングでサンプリングした値との差が一
定範囲を超える値である場合に、その値を排除あるいは
模擬的な値に置き換えて演算を行なう方式として、ある
磁束方向での複数回のサンプリング値Sn(n=1〜
N)の中で、ある制限範囲を超える値であり、かつ逆位
相の同じタイミングでサンプリングした値との差が一定
範囲を超える場合に、その値を排除あるいは模擬的な値
に置き換えて演算を行なう場合について説明したが、こ
れに限らず、例えば本来の流量信号に対するノイズ成分
をより際立たせて除去する演算方式とするようにしても
よい。すなわち、具体的には、前記ある磁束方向での複
数回のサンプリング値Sn(n=1〜N)の中で、サン
プリング値の平均
【0036】
【数5】 を基準にしてある制限範囲を超える値であり、かつ逆位
相の同じタイミングでサンプリングした値との差が一定
範囲を超える場合に、その値を排除あるいは模擬的な値
に置き換えて演算を行なうようにしても、上記実施例の
場合と同様の効果が得られるものである。
【0037】(b)上記(a)の演算方式による演算を
より効果的に行なう演算方式として、前記ある磁束方向
での複数回のサンプリング値Sn(n=1〜N)の中
で、あるサンプリング値Siがそのサンプリング値を除
くサンプリング値の平均
【0038】
【数6】 を基準にしてある制限範囲を超える値であり、かつ逆位
相の同じタイミングでサンプリングした値との差が一定
範囲を超える場合に、その値を排除あるいは模擬的な値
に置き換えて演算を行なうようにしてもよい。
【0039】(c)上記実施例では、ある磁束方向での
流量信号のサンプリングを複数回行ない、これらのサン
プリング値の中で、突出して大きなあるいは小さな値で
あり、かつ逆位相の同じタイミングでサンプリングした
値との差が一定範囲を超える値である場合に、その値を
排除あるいは模擬的な値に置き換えて演算を行なう方式
として、ある磁束方向での複数回のサンプリング値Sn
(n=1〜N)の中で、ある制限範囲を超える値であ
り、かつ逆位相の同じタイミングでサンプリングした値
との差が一定範囲を超える場合に、その値を排除あるい
は模擬的な値に置き換えて演算を行なう場合について説
明したが、これに限らず、例えば前後のサンプリング値
の比較によって突発的ノイズを除去する演算方式とする
ようにしてもよい。
【0040】すなわち、具体的には、前記ある磁束方向
での複数回のサンプリング値Sn(n=1〜N)の中
で、あるサンプリング値Siがその前後でサンプリング
した値S(i−1)、S(i+1)を基準にしてある制
御範囲を超える値であり、かつ逆位相の同じタイミング
でサンプリングした値との差が一定範囲を超える場合
に、その値を排除あるいは模擬的な値に置き換えて演算
を行なうようにしても、上記実施例の場合と同様の効果
が得られるものである。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、流
体を流す測定管と、測定管の直径方向に磁束を与える手
段と、磁束を加える方向を定期的に切り換える手段とを
備え、それぞれの磁束方向でファラデーの法則により流
体に発生する起電力を、測定管に取り付けた電極を介し
てサンプリングし、演算処理を施して流量を得るように
した電磁流量計において、ある磁束方向での流量信号の
サンプリングを複数回行ない、これらのサンプリング値
の中で、突出して大きなあるいは小さな値であり、かつ
逆位相の同じタイミングでサンプリングした値との差が
一定範囲を超える値である場合に、その値を排除あるい
は模擬的な値に置き換えて演算を行なうようにしたの
で、流量信号に含まれるスパイクノイズ成分、特に励磁
周期に近い間隔で発生するスパイクノイズに対してこれ
を有効に除去することができ、かつ流量に対する応答性
を損なわないノイズ除去機能を備えた極めて信頼性の高
い電磁流量計が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による電磁流量計の一実施例を示す概要
図。
【図2】同実施例における電磁流量計の励磁信号、流量
信号、カウンタ制御信号のタイミングチャートを示す
図。
【図3】同実施例における電磁流量計の励磁信号、流量
信号、カウンタ制御信号のタイミングチャートを示す
図。
【図4】同実施例における信号処理ルーチンの一例を示
すフローチャート図。
【図5】同実施例における電磁流量計の励磁信号、流量
信号、カウンタ制御信号のタイミングチャート(流量信
号にノイズが重畳した場合の一例)を示す図。
【図6】従来の電磁流量計の構成例を示す概要図。
【符号の説明】
1…検出器、2…測定管、3…励磁コイル、4…電極、
5…励磁回路、6…増幅器、7…A/D変換回路、8…
制御回路、9…演算回路、10…出力回路、11…変換
器、12…V/F変換回路、13…第1カウンタ、14
…第2カウンタ、15…第3カウンタ。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流体を流す測定管と、前記測定管の直径
    方向に磁束を与える手段と、前記磁束を加える方向を定
    期的に切り換える手段とを備え、それぞれの磁束方向で
    ファラデーの法則により前記流体に発生する起電力を、
    前記測定管に取り付けた電極を介してサンプリングし、
    演算処理を施して流量を得るようにした電磁流量計にお
    いて、 ある磁束方向での流量信号のサンプリングを複数回行な
    い、これらのサンプリング値の中で、突出して大きなあ
    るいは小さな値であり、かつ逆位相の同じタイミングで
    サンプリングした値との差が一定範囲を超える値である
    場合に、その値を排除あるいは模擬的な値に置き換えて
    演算を行なうようにしたことを特徴とする電磁流量計。
  2. 【請求項2】 前記ある磁束方向での複数回のサンプリ
    ング値Sn(n=1〜N)の中で、ある制限範囲を超え
    る値であり、かつ逆位相の同じタイミングでサンプリン
    グした値との差が一定範囲を超える場合に、その値を排
    除あるいは模擬的な値に置き換えて演算を行なうように
    したことを特徴とする請求項1に記載の電磁流量計。
  3. 【請求項3】 前記ある磁束方向での複数回のサンプリ
    ング値Sn(n=1〜N)の中で、サンプリング値の平
    均 【数1】 を基準にしてある制限範囲を超える値であり、かつ逆位
    相の同じタイミングでサンプリングした値との差が一定
    範囲を超える場合に、その値を排除あるいは模擬的な値
    に置き換えて演算を行なうようにしたことを特徴とする
    請求項1に記載の電磁流量計。
  4. 【請求項4】 前記ある磁束方向での複数回のサンプリ
    ング値Sn(n=1〜N)の中で、あるサンプリング値
    Siがそのサンプリング値を除くサンプリング値の平均 【数2】 を基準にしてある制限範囲を超える値であり、かつ逆位
    相の同じタイミングでサンプリングした値との差が一定
    範囲を超える場合に、その値を排除あるいは模擬的な値
    に置き換えて演算を行なうようにしたことを特徴とする
    請求項1に記載の電磁流量計。
  5. 【請求項5】 前記ある磁束方向での複数回のサンプリ
    ング値Sn(n=1〜N)の中で、あるサンプリング値
    Siがその前後でサンプリングした値S(i−1)、S
    (i+1)を基準にしてある制御範囲を超える値であ
    り、かつ逆位相の同じタイミングでサンプリングした値
    との差が一定範囲を超える場合に、その値を排除あるい
    は模擬的な値に置き換えて演算を行なうようにしたこと
    を特徴とする請求項1に記載の電磁流量計。
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