JPH0791995A - Electromagnetic flowmeter - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To eliminate noise even if a high-frequency excitation is performed by calculating differential noise included in the same excitation waveform and then eliminating noise by the same excitation waveform. CONSTITUTION:A timing generating circuit 23 samples the signal of the same excitation current waveform with a rectangular waveform shape at different points at least two times to generate first and second timing signals Ti1 and Ti2. An amplifier 15 amplifies the electromotive force corresponding to the measurement flow rate and then outputs it as a flow rate signal V5. Then, a differential circuit 24 differentiates the above flow rate signal V5 and then outputs it as a differential signal Vd. First and second sampling circuits 25 and 26 sample the above flow rate signal Vf as first and second signals S1 and S2 according to the above first and second timings, respectively. Third and fourth sampling circuits 27 and 28 sample the above differential signal V<d> as third and foturth signal S3 and S4 according to the above first and second timing signals. A microprocessor XP30 calculates S4 ((S1-S2)/(S3-S4)) using signals S1 to S4.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、矩形波状の波形を持つ
励磁電流で励磁して測定流量に対応する起電力を検出す
る電磁流量計に係り、特に、励磁電流の切り換えに伴な
って発生する微分ノイズの影響を受けないように改良し
高周波励磁を可能とした電磁流量計に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electromagnetic flowmeter for detecting an electromotive force corresponding to a measured flow rate by exciting with an exciting current having a rectangular waveform, and more particularly, to an electromagnetic flowmeter generated by switching the exciting current. The present invention relates to an electromagnetic flowmeter which is improved so as not to be affected by differential noise and which enables high-frequency excitation.

【０００２】[0002]

【従来の技術】図５は従来の電磁流量計の構成を示す構
成図である。検出器１０は、インダクタンスがＬ_fで抵
抗値がＲ_fの励磁コイル１１、内面が絶縁された導管１
２、測定流体に接液し導管１２に固定された一対の検出
電極１３ａ、１３ｂなどから構成されている。2. Description of the Related Art FIG. 5 is a configuration diagram showing a configuration of a conventional electromagnetic flow meter. The detector 10 includes an exciting coil 11 having an inductance L _f and a resistance value R _f , and a conduit 1 having an inner surface insulated.
2. It is composed of a pair of detection electrodes 13a and 13b which are in contact with the measurement fluid and fixed to the conduit 12.

【０００３】この励磁コイル１１は、励磁回路１４から
供給される矩形波状で無励磁期間を有する励磁電流Ｉ_f1
により測定流体に磁場Ｂを印加する。励磁回路１４は直
流電源Ｅ₁、定電流回路ＣＣなどにより構成され、この
定電流回路ＣＣは制御信号Ｖ_{C 1}によりオン／オフ制御さ
れて矩形波状の励磁電流Ｉ_f1を供給する。This exciting coil 11 is an exciting current I _f1 supplied from the exciting circuit 14 and having a rectangular wave shape and having a non-excitation period.
Applies a magnetic field B to the measurement fluid. The exciting circuit 14 is composed of a DC power supply E ₁ , a constant current circuit CC, etc. The constant current circuit CC is ON / OFF controlled by a control signal V _{C 1} to supply a rectangular wave exciting current I _f1 .

【０００４】検出電極１３ａ、１３ｂは、差動増幅器１
５の入力端にそれぞれ接続され、その出力端は抵抗Ｒ_h
とコンデンサＣ_hで構成されるハイパスフイルタ１６の
入力端に接続されている。The detection electrodes 13a and 13b are the differential amplifier 1
5 are respectively connected to the input ends, and the output ends thereof are resistors R _h
Is connected to the input end of a high-pass filter 16 composed of a capacitor C _h and a capacitor C _h .

【０００５】ハイパスフイルタ１６の出力端は、スイッ
チ１７を介してアナログ／デジタル変換器１８に接続さ
れ、このスイッチ１７は制御信号Ｖ_C2によりその開閉が
制御される。The output end of the high-pass filter 16 is connected to an analog / digital converter 18 via a switch 17, and the opening / closing of the switch 17 is controlled by a control signal V _C2 .

【０００６】１９はマイクロコンピュータであり、これ
はプロセッサＣＰＵ、ランダムアクセスメモリＲＡＭ
１、リードオンリメモリＲＯＭ１、出力ポートＯＵＴお
よびこれらを接続するバスＢＵＳなどで構成されてい
る。Reference numeral 19 is a microcomputer, which is a processor CPU, a random access memory RAM
1, a read-only memory ROM 1, an output port OUT, and a bus BUS connecting them.

【０００７】さらに、マイクロコンピュータ１９は、定
電流回路ＣＣの開閉を制御する制御信号Ｖ_C1、スイッチ
１７の開閉を制御する制御信号Ｖ_C2をそれぞれ定電流回
路ＣＣとスイッチ１７に出力する。Further, the microcomputer 19 outputs a control signal V _C1 for controlling the opening / closing of the constant current circuit CC and a control signal V _C2 for controlling the opening / closing of the switch 17 to the constant current circuit CC and the switch 17, respectively.

【０００８】次に、以上のように構成された電磁流量計
の動作について図６に示す波形図を用いて説明する。定
電流回路ＣＣはマイクロコンピュータ１９から図６
（ａ）に示す制御信号Ｖ_C1によりその開閉が制御されて
図６（ｂ）に示すような矩形波状の励磁電流Ｉ_f1を励磁
コイル１１に流す。Next, the operation of the electromagnetic flow meter constructed as above will be described with reference to the waveform chart shown in FIG. The constant current circuit CC is shown in FIG.
The opening / closing is controlled by the control signal V _C1 shown in (a), and a rectangular wave exciting current I _f1 as shown in FIG. 6 (b) is passed through the exciting coil 11.

【０００９】この励磁電流Ｉ_f1によりほぼ同一の波形を
持つ磁場Ｂが測定流体に印加され、これに伴って検出電
極１３ａと１３ｂとの間には図６（ｃ）に示すように磁
場Ｂと同一波形で測定流体の流量に比例した検出信号ｅ
_sが発生する。A magnetic field B having substantially the same waveform is applied to the measurement fluid by this exciting current I _f1, and accordingly, a magnetic field B is generated between the detection electrodes 13a and 13b as shown in FIG. 6 (c). Detection signal e with the same waveform and proportional to the flow rate of the measured fluid
_s occurs.

【００１０】検出電極１３ａと１３ｂには、検出信号ｅ
_sの他に、図６（ｄ）に示すように励磁電流Ｉ_f1の変化
に比例して微分ノイズｅ_dfが発生する。A detection signal e is applied to the detection electrodes 13a and 13b.
_In addition to _s , differential noise e _df is generated in proportion to the change of the exciting current I _f1 as shown in FIG.

【００１１】マイクロコンピュータ１９は、検出信号ｅ
_sをサンプリングするスイッチ１７を、制御信号Ｖ_C2に
より図６（ｅ）に示すタイミングでサンプリングしてラ
ンダムアクセスメモリＲＡＭ１の所定領域に格納する。The microcomputer 19 detects the detection signal e.
_The switch 17 for sampling _s is sampled at the timing shown in FIG. _6E by the control signal V _C2 and stored in a predetermined area of the random access memory RAM1.

【００１２】しかし、ここに格納されたデータには微分
ノイズを含んでおり、この中からこのノイズを低減させ
るために、次に示す演算がマイクロコンピュータ１９に
より実行される。この演算式は、例えばＲＯＭ２に格納
されている。However, the data stored here contains differential noise, and in order to reduce this noise, the following calculation is executed by the microcomputer 19. This arithmetic expression is stored in the ROM 2, for example.

【００１３】３つの連続したサンプリングデータをサン
プリングする場合に、添字（ｉ）は最初の励磁期間、添
字（ｉ＋１）はこの後に続く無励磁期間、添字（ｉ＋
２）は次の励磁期間を意味するものとすると、通常は ｅ₁＝ｅ_i−２ｅ_i+1＋ｅ_i+2 （１） なる演算をする。When sampling three consecutive sampling data, the subscript (i) is the first excitation period, the subscript (i + 1) is the non-excitation period following this, and the subscript (i +
If 2) means the next excitation period, the following operation is usually performed: e ₁ = e _i −2e _{i + 1} + e _{i + 2} (1)

【００１４】ここで、各サンプリングデータは図６を参
照して次のようになる。 ｅ_i＝ｅ_Si＋ｅ_dfi （２） ｅ_i+1＝ｅ_Si+1＋ｅ_dfi+1 （３） ｅ_i+2＝ｅ_Si+2＋ｅ_dfi+2 （４）Here, each sampling data is as follows with reference to FIG. e _i = e _Si + e _dfi (2) e _{i + 1} = e _{Si + 1} + e _{dfi + 1} (3) e _{i + 2} = e _{Si + 2} + e _{dfi + 2} (4)

【００１５】[0015]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような従来の演算では、微分ノイズｅ_dfと検出信号ｅ_s
とが同相であるので、これらの演算処理によっては微分
ノイズを完全に除去することができないという問題があ
る。However, in the conventional calculation as described above, the differential noise e _df and the detection signal e _{s are}
Since and are in phase, there is a problem that differential noise cannot be completely removed by these arithmetic processes.

【００１６】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するための構成として、矩形波状の波形を持つ励磁
電流で励磁して測定流量に対応する起電力を検出する電
磁流量計において、同一の先の励磁電流波形の信号を少
なくとも２回に亘って異なる時点でサンプリングして第
１・第２のタイミング信号を発生するタイミング発生手
段と、先の起電力を増幅して流量信号として出力する増
幅手段と、先の流量信号を微分して微分信号として出力
する微分手段と、先の第１タイミング信号により先の流
量信号を第１信号Ｓ₁としてサンプリングする第１サン
プリング手段と、先の第２タイミング信号により先の流
量信号を第２信号Ｓ₂としてサンプリングする第２サン
プリング手段と、先の第１タイミング信号により先の微
分信号を第３信号Ｓ₃としてサンプリングする第３サン
プリング手段と、先の第２タイミング信号により先の微
分信号を第４信号Ｓ₄としてサンプリングする第４サン
プリング手段と、これらの信号Ｓ₁、Ｓ₂、Ｓ₃、Ｓ₄を用
いて Ｓ₄［（Ｓ₁−Ｓ₂）／（Ｓ₃−Ｓ₄）］ なる演算を実行する演算手段とを具備するようにしたも
のである。As a structure for solving the above problems, the present invention provides an electromagnetic flowmeter for detecting an electromotive force corresponding to a measured flow rate by exciting with an exciting current having a rectangular waveform. , Timing generation means for generating the first and second timing signals by sampling the same signal having the same exciting current waveform at different times at least twice, and amplifying the preceding electromotive force as a flow rate signal. An amplifying means for outputting, a differentiating means for differentiating the preceding flow rate signal and outputting it as a differential signal, a first sampling means for sampling the preceding flow rate signal as a first signal S _{1 according} to the first timing signal, and a first sampling means, Second sampling means for sampling the previous flow rate signal as the second signal S _{2 according} to the second timing signal, and the third differential signal based on the previous differential signal according to the first timing signal. _Third sampling means for sampling as ₃ , third sampling means for sampling the differential signal as the fourth signal S ₄ by the second timing signal, and these signals S ₁ , S ₂ , S ₃ , S ₄ it is obtained by the S ₄ to and a calculation means for performing a _{[(S 1 -S 2) /} (S 3 -S 4)] comprising calculation using.

【００１７】[0017]

【作 用】タイミング発生手段は矩形波状の波形を持つ
同一の励磁電流波形の信号を少なくとも２回に亘って異
なる時点でサンプリングして第１・第２のタイミング信
号を発生する。増幅手段は測定流量に対応する起電力を
増幅して流量信号として出力する。そして、微分手段は
先の流量信号を微分して微分信号として出力する。[Operation] The timing generating means generates the first and second timing signals by sampling signals of the same exciting current waveform having a rectangular waveform at least at two different times. The amplifying means amplifies the electromotive force corresponding to the measured flow rate and outputs it as a flow rate signal. Then, the differentiating means differentiates the above flow rate signal and outputs it as a differential signal.

【００１８】第１サンプリング手段は先の第１タイミン
グ信号により先の流量信号を第１信号Ｓ₁としてサンプ
リングする。第２サンプリング手段は先の第２タイミン
グ信号により先の流量信号を第２信号Ｓ₂としてサンプ
リングする。第３サンプリング手段は先の第１タイミン
グ信号により先の微分信号を第３信号Ｓ₃としてサンプ
リングする。第４サンプリング手段は先の第２タイミン
グ信号により先の微分信号を第４信号Ｓ₄としてサンプ
リングする。The first sampling means samples the preceding flow rate signal as the first signal S _{1 according} to the preceding first timing signal. The second sampling means samples the preceding flow rate signal as the second signal S _{2 according} to the aforementioned second timing signal. The third sampling means samples the differential signal as the third signal S _{3 according} to the first timing signal. The fourth sampling means samples the differential signal as the fourth signal S _{4 according} to the second timing signal.

【００１９】そして、演算手段はこれらの信号Ｓ₁、
Ｓ₂、Ｓ₃、Ｓ₄を用いて Ｓ₄［（Ｓ₁−Ｓ₂）／（Ｓ₃−Ｓ₄）］ なる演算を実行する。The calculation means then outputs these signals S ₁ ,
S _2, S _3, S ₄ by using a _{S 4 [(S 1 -S 2} ) / (S 3 -S 4)] made to perform the operation.

【００２０】[0020]

【実施例】以下、本発明の実施例について図を用いて説
明する。図１は本発明の１実施例の構成を示す構成図で
ある。なお、図５に示す従来の電磁流量計と同一の機能
を有する部分には同一の符号を付して適宜にその説明を
省略する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing the configuration of one embodiment of the present invention. The parts having the same functions as those of the conventional electromagnetic flow meter shown in FIG. 5 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be appropriately omitted.

【００２１】検出器２０は、励磁コイル１１、内面が絶
縁された導管１２、測定流体に接液し導管１２に固定さ
れた一対の検出電極１３ａ、１３ｂ、接地電極２１など
から構成されている。The detector 20 comprises an exciting coil 11, a conduit 12 whose inner surface is insulated, a pair of detecting electrodes 13a and 13b which are in contact with the measuring fluid and fixed to the conduit 12, a ground electrode 21 and the like.

【００２２】この励磁コイル１１は、励磁回路２２から
供給される矩形波状の励磁波形を持つ励磁電流Ｉ_f2によ
り測定流体に磁場Ｂを印加する。励磁回路２２はタイミ
ング発生回路２３から出力されるタイミング信号Ｔ_i0に
より励磁電流Ｉ_f2を切り換えるタイミングが制御され
る。また、タイミング発生回路２３は信号をサンプリン
グするタイミングを与えるタイミング信号Ｔ_i1、Ｔ_i2を
出力する。The exciting coil 11 applies a magnetic field B to the measurement fluid by an exciting current _If2 having a rectangular wave-shaped exciting waveform supplied from the exciting circuit 22. In the exciting circuit 22, the timing of switching the exciting current I _f2 is controlled by the timing signal T _i0 output from the timing generating circuit 23. Further, the timing generation circuit 23 outputs timing signals T _i1 and T _i2 which give timings for sampling the signals.

【００２３】検出電極１３ａ、１３ｂは、差動増幅器１
５の入力端にそれぞれ接続され、差動増幅器１５はその
出力端にインピーダンス変換されて低出力インピーダン
スとされた流量信号Ｖ_fを出力する。また、この流量信
号Ｖ_fは微分回路２４に出力されて微分されてその出力
端に微分信号Ｖ_dを出力する。The detection electrodes 13a and 13b are the differential amplifier 1
5, the differential amplifier 15 outputs the flow rate signal V _f whose impedance is converted into a low output impedance by being connected to the output ends thereof. Further, the flow rate signal V _f is output to the differentiating circuit 24 and differentiated to output the differential signal V _d to the output end thereof.

【００２４】スイッチと抵抗とコンデンサで構成された
サンプリング回路２５はタイミング信号Ｔ_i1で制御され
て流量信号Ｖ_fをサンプリングして第１信号Ｓ₁を出力
し、同様に構成されたサンプリング回路２６はタイミン
グ信号Ｔ_i2で制御されて流量信号Ｖ_fをサンプリングし
て第２信号Ｓ₂を出力する。The sampling circuit 25, which is composed of a switch, a resistor and a capacitor, is controlled by the timing signal T _i1 to sample the flow rate signal V _f and output the first signal S _1. Controlled by the timing signal T _i2 , the flow rate signal V _f is sampled and the second signal S ₂ is output.

【００２５】また、同様に構成されたサンプリング回路
２７はタイミング信号Ｔ_i1で制御されて微分信号Ｖ_dを
サンプリングして第３信号Ｓ₃を出力し、同様に構成さ
れたサンプリング回路２８はタイミング信号Ｔ_i2で制御
されて微分信号Ｖ_dをサンプリングして第４信号Ｓ₄を出
力する。A similarly constructed sampling circuit 27 is controlled by the timing signal T _i1 to sample the differential signal V _d and output a third signal S ₃ , and a similarly constructed sampling circuit 28 produces a timing signal. Controlled by T _i2 , the differential signal V _d is sampled and the fourth signal S ₄ is output.

【００２６】これらの第１信号Ｓ₁、第２信号Ｓ₂、第３
信号Ｓ₃、および第４信号Ｓ₄は、それぞれアナログ／デ
ジタル変換器（Ａ／Ｄ）２９に出力されてデジタル信号
に変換され、その後マイクロプロセッサ（μＰ）３０に
出力される。These first signal S ₁ , second signal S ₂ , and third signal
The signal S ₃ and the fourth signal S ₄ are respectively output to the analog / digital converter (A / D) 29 and converted into digital signals, and then output to the microprocessor (μP) 30.

【００２７】マイクロプロセッサ３０は、内部にはマイ
クロプロセッサＣＰＵ、ランダムアクセスメモリＲＡ
Ｍ、リードオンリメモリＲＯＭなどが内蔵され、さらに
信号処理の演算に必要な計算式、手順、パラメータなど
が格納されている。The microprocessor 30 has a microprocessor CPU and a random access memory RA inside.
M, a read-only memory ROM, etc. are built therein, and further, calculation formulas, procedures, parameters, etc. necessary for the calculation of signal processing are stored.

【００２８】次に、以上のように構成された実施例の動
作について、図２に示す波形図、図３に示す波形説明図
を用いて説明する。タイミング発生回路２３から出力さ
れるタイミング信号Ｔ_i0にしたがって励磁回路２２が流
す励磁電流が切り換えられて図２（ａ）に示す波形の励
磁電流Ｉ_f2が励磁コイル１１に流される。Next, the operation of the embodiment configured as described above will be described with reference to the waveform chart shown in FIG. 2 and the waveform explanatory chart shown in FIG. The exciting current flowing through the exciting circuit 22 is switched according to the timing signal T _i0 output from the timing generating circuit 23, and the exciting current I _f2 having the waveform shown in FIG.

【００２９】導管１２に測定流体が流れると検出電極１
３ａ、１３ｂには対応する起電力が発生し、差動増幅器
１５を介してその出力端に図２（ｂ）に示す流量信号Ｖ
_fが発生する。また、この流量信号Ｖ_fは微分回路２４に
出力されて、これを微分して図２（ｃ）に示すような波
形の微分信号Ｖ_dを出力する。When the measuring fluid flows through the conduit 12, the detection electrode 1
Corresponding electromotive force is generated in 3a and 13b, and the flow rate signal V shown in FIG.
_f occurs. Further, the flow rate signal V _f is output to the differentiating circuit 24 and differentiated to output a differential signal V _d having a waveform as shown in FIG.

【００３０】さらに、タイミング発生回路２３は、タイ
ミング信号Ｔ_i1（図２（ｄ））、Ｔ _i2（図２（ｅ））を
サンプリング回路２５、２６、２７、２８に出力する。
そして、サンプリング回路２５では流量信号Ｖ_f（図２
（ｂ））がタイミング信号Ｔ_{i 1}（図２（ｄ））で示すタ
イミングでサンプリングされて第２図（ｆ）に示す第１
信号Ｓ₁として出力される。Further, the timing generation circuit 23 is
Mingling signal T_i1(Fig. 2 (d)), T _i2(Fig. 2 (e))
It outputs to the sampling circuits 25, 26, 27 and 28.
Then, in the sampling circuit 25, the flow rate signal V_f(Fig. 2
(B) is the timing signal T_{i 1}(Fig. 2 (d))
The first sampled by iming and shown in FIG. 2 (f)
Signal S₁Is output as.

【００３１】また、サンプリング回路２６では流量信号
Ｖ_f（図２（ｂ））がタイミング信号Ｔ_i2（図２
（ｅ））で示すタイミングでサンプリングされて第２図
（ｇ）に示す第２信号Ｓ₂として出力される。Further, in the sampling circuit 26, the flow rate signal V _f (FIG. 2 (b)) is changed to the timing signal T _i2 (FIG. 2).
It is sampled at the timing shown in (e) and is output as the second signal S ₂ shown in FIG.

【００３２】サンプリング回路２７では微分信号Ｖ
_d（図２（ｃ））がタイミング信号Ｔ_i1（図２（ｄ））
で示すタイミングでサンプリングされて第２図（ｈ）に
示す第３信号Ｓ₃として出力される。In the sampling circuit 27, the differential signal V
_d (FIG. 2 (c)) is the timing signal T _i1 (FIG. 2 (d))
The signal is sampled at the timing shown by and output as the third signal S ₃ shown in FIG.

【００３３】サンプリング回路２８では微分信号Ｖ
_d（図２（ｃ））がタイミング信号Ｔ_i2（図２（ｅ））
で示すタイミングでサンプリングされて第２図（ｉ）に
示す第４信号Ｓ₄として出力される。In the sampling circuit 28, the differential signal V
_d (FIG. 2 (c)) is the timing signal T _i2 (FIG. 2 (e))
Sampled at the timing shown by and output as the fourth signal S ₄ shown in FIG.

【００３４】これらの第１信号Ｓ₁〜第４信号Ｓ₄は、ア
ナログ／デジタル変換器２９を介してマイクロプロセッ
サ３０のランダムアクセスメモリＲＡＭの所定領域に格
納される。The first signal S ₁ to the fourth signal S ₄ are stored in a predetermined area of the random access memory RAM of the microprocessor 30 via the analog / digital converter 29.

【００３５】そして、マイクロプロセッサＣＰＵは、こ
れらの第１信号Ｓ₁〜第４信号Ｓ₄を用いて、例えばリー
ドオンリメモリＲＯＭに格納されている所定の演算式に
基づいて演算を実行し微分ノイズの影響を除去した流量
信号を出力する。Then, the microprocessor CPU uses these first signal S ₁ to fourth signal S ₄ to execute a calculation based on a predetermined calculation formula stored in, for example, a read-only memory ROM, and differentiate noise. The flow rate signal with the influence of is removed is output.

【００３６】ところで、図２（ｂ）に示す流量信号Ｖ_f
の波形を見ると、流量に比例する信号Ｓ_gと微分ノイズ
Ｎに基づくノイズとの和となっているが、このうち、流
量に比例する信号Ｓ_gは短い期間では図３（ａ）（Ａ）
に示すように一定とみなせ、また微分ノイズＮは図３
（ｂ）（Ａ）に示すようにエクスポーネンシャルｅｘｐ
状に変化するものとみなせる。By the way, the flow rate signal V _f shown in FIG.
Looking at the waveform of, the sum of the signal S _g proportional to the flow rate and the noise based on the differential noise N is obtained. Of these, the signal S _g proportional to the flow rate is shown in FIG. )
Can be regarded as constant, and the differential noise N is shown in FIG.
(B) Exponential exp as shown in (A)
It can be regarded as changing into a shape.

【００３７】したがって、この流量信号Ｖ_fを微分回路
２４を介して微分信号Ｖ_dとして出力すると、流量に比
例する信号Ｓ_gは図３（ａ）（Ｂ）に示すように、サン
プリング期間Ｔ_SMP内では無視し得るが、微分ノイズＮ
は図３（ｂ）（Ｂ）に示すように、振幅は小さくなるが
そのエンベロープ形が同じ微分信号Ｖ_dとなる。Therefore, when this flow rate signal V _f is output as the differential signal V _d via the differentiating circuit 24, the signal S _g proportional to the flow rate is sampled during the sampling period T _{SMP as} shown in FIGS. Can be ignored in the
As shown in FIGS. 3B and 3B, the differential signal V _d has the same envelope shape but a smaller amplitude.

【００３８】したがって、この微分信号Ｖ_dを用いてノ
イズ補償をするには、微分ノイズＮと同じ振幅になるま
で所定倍の増幅をすれば良い。これは、例えばマイクロ
プロセッサＣＰＵの演算の過程で実行できる。Therefore, in order to perform noise compensation using this differential signal V _d , it is sufficient to perform amplification by a predetermined number until the amplitude becomes the same as the differential noise N. This can be done, for example, in the course of the computation of the microprocessor CPU.

【００３９】次に、ノイズ除去のための演算式につい
て、図４に示す演算に必要な符号を定義する符号説明図
を用いて説明する。図４（ａ）は励磁電流の半周期の期
間における流量信号Ｖ_fの波形を、図４（ｂ）はこれを
微分回路２４を通して得られた微分信号Ｖ_dの波形をそ
れぞれ示している。Next, an arithmetic expression for removing noise will be described with reference to a symbol explanatory view defining symbols required for the arithmetic operation shown in FIG. FIG. 4A shows the waveform of the flow rate signal V _f during the half cycle of the exciting current, and FIG. 4B shows the waveform of the differential signal V _d obtained through the differentiating circuit 24.

【００４０】先ず、第１信号Ｓ₁、第２信号Ｓ₂について
説明する。Ｔ_Sをサンプリング間隔、τを時定数とする
と、Ｓ₁とＳ₂は Ｓ₁＝_2TS∫^3TSＳ_g＋Ｎ・ｅｘｐ（−Ｔ／τ）ｄｔ ＝Ｓ_gＴ_S＋Ｎτ［ｅｘｐ（−２Ｔ_S／τ）−ｅｘｐ（−３Ｔ_S／τ）］ …（５） Ｓ₂＝_3TS∫^4TSＳ_g＋Ｎ・ｅｘｐ（−Ｔ／τ）ｄｔ ＝Ｓ_gＴ_S＋Ｎτ［ｅｘｐ（−３Ｔ_S／τ）−ｅｘｐ（−４Ｔ_S／τ）］ …（６） で示される。First, the first signal S ₁ and the second signal S ₂ will be described. If T _S is the sampling interval and τ is the time constant, then S ₁ and S ₂ are S ₁ = _2TS ∫ ^3TS S _g + N · exp (-T / τ) dt = S _g T _S + Nτ [exp (-2T _S / τ) -exp (-3T _S / τ)] (5) S ₂ = _3TS ∫ ^4TS S _g + N · exp (-T / τ) dt = S _g T _S + Nτ [exp (-3T _S / τ)- exp (-4T _S / τ)] (6)

【００４１】ここで、流量信号Ｖ_fは励磁電流の半周期
の期間における時間変化を考慮すると、ｓをラプラス演
算子として、（Ｓ_g／ｓ）＋Ｎ／（ｓ＋１／τ）で示さ
れるが、微分回路２４の伝達関数はｓ／（ｓ＋１／Ｔ）
で示されるので、微分信号Ｖ _dは次式で得られる。但
し、Ｔは微分回路２４の時定数である。Here, the flow rate signal V_fIs the half cycle of the exciting current
Considering the time change during the period,
As the arithmetic, (S_g/ S) + N / (s + 1 / τ)
However, the transfer function of the differentiating circuit 24 is s / (s + 1 / T)
, The differential signal V _dIs obtained by the following formula. However
However, T is a time constant of the differentiating circuit 24.

【００４２】 Ｖ_d＝［（Ｓ_g／ｓ）＋Ｎ／（ｓ＋１／τ）］×［ｓ／（ｓ＋１／Ｔ）］ ＝［Ｓ_g／（ｓ＋１／τ）］＋Ｎ［−（Ｔ／τ）／（１−Ｔ／τ）］ ×［１／（ｓ＋１／τ）］＋［Ｎ／｛（１−Ｔ／τ）（ｓ＋１／Ｔ）｝］V _d = [(S _g / s) + N / (s + 1 / τ)] × [s / (s + 1 / T)] = [S _g / (s + 1 / τ)] + N [− (T / τ) / (1-T / τ)] × [1 / (s + 1 / τ)] + [N / {(1-T / τ) (s + 1 / T)}]

【００４３】ここで、Ｔ≪τとすると、（ｓ＋１／Ｔ）
を逆ラプラス変換すればｅｘｐ（−ｔ／Ｔ）となるよう
に、早く減衰するので、 Ｖ_d（ｓ）＝Ｎ［−（Ｔ／τ）／（１−Ｔ／τ）］（ｓ
＋１／τ） となる。Here, if T << τ, then (s + 1 / T)
Is inversely Laplace-transformed, it exponentially decays to exp (-t / T), so V _d (s) = N [-(T / τ) / (1-T / τ)] (s
+ 1 / τ).

【００４４】そこで、このＶ_d（ｓ）を逆ラプラス変換
すれば、 Ｖ_d（ｔ）＝Ｎ［−（Ｔ／τ）／（１−Ｔ／τ）］ｅｘｐ（−ｔ／τ） …（７） となる。Then, if this V _d (s) is inverse Laplace transformed, V _d (t) = N [-(T / τ) / (1-T / τ)] exp (-t / τ) ( 7)

【００４５】これは、流量信号Ｖ_fに乗ったノイズＮを
［−（Ｔ／τ）／（１−Ｔ／τ）］倍した形となってい
る。したがって、図４（ｂ）において、初期値Ｎ_dは Ｎ_d＝Ｎ［−（Ｔ／τ）／（１−Ｔ／τ）］ …（８） で示される。This is a form in which the noise N on the flow rate signal V _f is _multiplied by [− (T / τ) / (1−T / τ)]. Therefore, in FIG. 4B, the initial value N _d is represented by N _d = N [− (T / τ) / (1−T / τ)] (8).

【００４６】そこで、この関係を用いて第３信号Ｓ₃、
第４信号Ｓ₄の値を求めると、次のようになる。 Ｓ₃＝_2TS∫^3TSＮ_dｅｘｐ（−ｔ／τ）ｄｔ ＝_2TS∫^3TSＮ［−（Ｔ／τ）／（１−Ｔ／τ）］ｅｘｐ（−ｔ／τ）ｄｔ ＝Ｎ［−（Ｔ／τ）／（１−Ｔ／τ）］τ ×［ｅｘｐ（−２Ｔ_S／τ）−ｅｘｐ（−３Ｔ_S／τ）］ …（９）Therefore, using this relationship, the third signal S ₃ ,
The value of the fourth signal S ₄ is calculated as follows. S ₃ = _2TS ∫ ^3TS N _d exp (-t / τ) dt = _2TS ∫ ^3TS N [-(T / τ) / (1-T / τ)] exp (-t / τ) dt = N [-( T / τ) / (1- T / τ)] τ × [exp (-2T S / τ) -exp (-3T S / τ)] ... (9)

【００４７】 Ｓ₄＝_3TS∫^4TSＮ_dｅｘｐ（−ｔ／τ）ｄｔ ＝_3TS∫^4TSＮ［−（Ｔ／τ）／（１−Ｔ／τ）］ｅｘｐ（−ｔ／τ）ｄｔ ＝Ｎ［−（Ｔ／τ）／（１−Ｔ／τ）］τ ×［ｅｘｐ（−３Ｔ_S／τ）−ｅｘｐ（−４Ｔ_S／τ）］ …（１０）S ₄ = _3TS ∫ ^4TS N _d exp (-t / τ) dt = _3TS ∫ ^4TS N [-(T / τ) / (1-T / τ)] exp (-t / τ) dt = N [- (T / τ) / (1-T / τ)] τ × [exp (-3T S / τ) -exp (-4T S / τ)] ... (10)

【００４８】ここで、Ｓ₁−Ｓ₂、Ｓ₃−Ｓ₄を求めると、 Ｓ₁−Ｓ₂＝Ｎτ［ｅｘｐ（−２Ｔ_S／τ） −２ｅｘｐ（−３Ｔ_S／τ）＋ｅｘｐ（−４Ｔ_S／τ）］…（１１） Ｓ₃−Ｓ₄＝Ｎ［−（Ｔ／τ）／（１−Ｔ／τ）］τ［ｅｘｐ（−２Ｔ_S／τ ）−２ｅｘｐ（−３Ｔ_S／τ）＋ｅｘｐ（−４Ｔ_S／τ）］ …（１２） となる。[0048] Here, when obtaining the _{S 1 -S 2, S 3 -S} 4, S 1 -S 2 = Nτ [exp (-2T S / τ) -2exp (-3T S / τ) + exp (-4T _{S / τ)] ... (11} ) S 3 -S 4 = N [- (T / τ) / (1-T / τ)] τ [exp (-2T S / τ) -2exp (-3T S / τ ) + Exp (-4T _S / τ)] (12).

【００４９】そこで、これ等の比を演算すると、 （Ｓ₁−Ｓ₂）／（Ｓ₃−Ｓ₄）＝１／［−（Ｔ／τ）／（１−Ｔ／τ）］ …（１３） を得る。Then, when these ratios are calculated, (S ₁ -S ₂ ) / (S ₃ -S ₄ ) = 1 / [-(T / τ) / (1-T / τ)] (13) ) Get

【００５０】ここで、この（１３）式にＳ₄を乗ずる
と、 Ｓ₄（Ｓ₁−Ｓ₂）／（Ｓ₃−Ｓ₄） ＝Ｎτ［ｅｘｐ（−３Ｔ_S／τ）−ｅｘｐ（−４Ｔ_S／τ）］ …（１４） を得るが、これは（６）式に示す第２信号Ｓ₂のノイズ
成分に等しい。Here, multiplying this equation (13) by S ₄ , S ₄ (S ₁ -S ₂ ) / (S ₃ -S ₄ ) = Nτ [exp (-3T _S / τ) -exp (- 4T _S / τ)] (14), which is equal to the noise component of the second signal S ₂ shown in equation (6).

【００５１】したがって、次の演算を実行すると Ｓ₂−［Ｓ₄（Ｓ₁−Ｓ₂）／（Ｓ₃−Ｓ₄）］＝Ｓ_gＴ_S …（１５） となり、ノイズが除去された流量信号のみが算出でき
る。Therefore, when the following calculation is executed, S _2- [S ₄ (S ₁ -S ₂ ) / (S ₃ -S ₄ )] = S _g T _S (15), and the noise-free flow rate is obtained. Only the signal can be calculated.

【００５２】具体的には、この（１５）式に示す演算式
は、マイクロコンピュータ３０の中の例えばリードオン
リメモリＲＯＭの中に格納しておき、これとランダムア
クセスメモリＲＡＭに格納された信号Ｓ₁〜Ｓ₄を用い
て、ノイズが除去された流量信号をマイクロプロセッサ
ＣＰＵが演算する。Specifically, the arithmetic expression shown in the equation (15) is stored in, for example, a read-only memory ROM in the microcomputer 30, and the signal S stored in the random access memory RAM. _The microprocessor CPU calculates the noise-free flow rate signal using _{1 to} S ₄ .

【００５３】[0053]

【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、同一の励磁波形を用いてこれに含
まれる微分ノイズを算定しこれを除去する構成としたの
で励磁波形が各波形で異なっても微分ノイズを除去する
ことができ、しかも微分ノイズが相対的に大きくなる高
周波励磁をしたときでもこれを除去できるのでゼロ点の
安定した電磁流量計を実現することができる。As described above in detail with reference to the embodiments, according to the present invention, the same excitation waveform is used to calculate the differential noise included in the excitation noise, and the differential noise is removed. The differential noise can be removed even if the waveforms are different, and can be removed even when high-frequency excitation is performed in which the differential noise becomes relatively large, so that an electromagnetic flowmeter with a stable zero point can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の１実施例の構成を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.

【図２】図１に示す実施例の動作を説明するための波形
図である。FIG. 2 is a waveform diagram for explaining the operation of the embodiment shown in FIG.

【図３】図１に示す実施例の動作を説明するための説明
図である。FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the operation of the embodiment shown in FIG.

【図４】図１に示す実施例の演算式の算定のための定義
をする説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram that defines for calculation of an arithmetic expression of the embodiment shown in FIG.

【図５】従来の電磁流量計の構成を示す構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram showing a configuration of a conventional electromagnetic flow meter.

【図６】図５に示す電磁流量計の動作を説明するための
波形図である。FIG. 6 is a waveform diagram for explaining the operation of the electromagnetic flow meter shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０、２０ 検出器 １１ 励磁コイル １２ 導管 １３ａ、１３ｂ 検出電極 １４、２２ 励磁回路 １９、３０ マイクロコンピュータ ２３ タイミング発生回路 ２４ 微分回路 ２５、２６、２７、２８ サンプリング回路 ２９ アナログ／デジタル変換器 Ｖ_f 流量信号 Ｖ_d 微分信号 Ｓ₁ 第１信号 Ｓ₂ 第２信号 Ｓ₃ 第３信号 Ｓ₄ 第４信号 Ｔ_i1、Ｔ_i2 タイミング信号10, 20 Detector 11 Excitation coil 12 Conduit 13a, 13b Detection electrode 14, 22 Excitation circuit 19, 30 Microcomputer 23 Timing generation circuit 24 Differentiation circuit 25, 26, 27, 28 Sampling circuit 29 Analog / digital converter V _f Flow rate Signal V _d differential signal S ₁ first signal S ₂ second signal S ₃ third signal S ₄ fourth signal T _i1 , T _i2 timing signal

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】矩形波状の波形を持つ励磁電流で励磁して
測定流量に対応する起電力を検出する電磁流量計におい
て、同一の前記励磁電流波形の信号を少なくとも２回に
亘って異なる時点でサンプリングして第１・第２のタイ
ミング信号を発生するタイミング発生手段と、前記起電
力を増幅して流量信号として出力する増幅手段と、前記
流量信号を微分して微分信号として出力する微分手段
と、前記第１タイミング信号により前記流量信号を第１
信号Ｓ₁としてサンプリングする第１サンプリング手段
と、前記第２タイミング信号により前記流量信号を第２
信号Ｓ₂としてサンプリングする第２サンプリング手段
と、前記第１タイミング信号により前記微分信号を第３
信号Ｓ₃としてサンプリングする第３サンプリング手段
と、前記第２タイミング信号により前記微分信号を第４
信号Ｓ₄としてサンプリングする第４サンプリング手段
と、これらの信号Ｓ₁、Ｓ₂、Ｓ₃、Ｓ₄を用いて Ｓ₄［（Ｓ₁−Ｓ₂）／（Ｓ₃−Ｓ₄）］ なる演算を実行する演算手段とを具備することを特徴と
する電磁流量計。1. An electromagnetic flowmeter which detects an electromotive force corresponding to a measured flow rate by exciting with an exciting current having a rectangular waveform, and outputs the same exciting current waveform signal at different times at least twice. Timing generating means for sampling and generating first and second timing signals, amplifying means for amplifying the electromotive force and outputting it as a flow rate signal, and differentiating means for differentiating the flow rate signal and outputting it as a differential signal. , The first flow rate signal according to the first timing signal
A first sampling means for sampling as the signal S ₁ and a second flow rate signal according to the second timing signal.
Second sampling means for sampling as the signal S ₂ and a third differential signal by the first timing signal.
Third sampling means for sampling as the signal S ₃ and a fourth differential signal based on the second timing signal.
The fourth sampling means for sampling as the signal S ₄ and the operation S ₄ [(S ₁ −S ₂ ) / (S ₃ −S ₄ )] using these signals S ₁ , S ₂ , S ₃ , S ₄ An electromagnetic flowmeter, comprising: