JPH0129242B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は直流磁界を周期的に極性反転させるこ
とによつて磁気誘導形流量測定における電極回路
に生ずる障害直流電圧を補償する方法に関する。

有効信号を、それぞれ磁界が極性反転した後そ
の都度の逆極性の磁界値で信号電圧を標本化時間
間隔に亘つて標本化しかつ記憶することによつ
て、保持し、記憶された標本化値の差を形成し、
またそれぞれの標本化時間間隔に後続の付加的補
償時間間隔で信号電圧を標本化しかつ記憶するこ
とによつて信号電圧に逆方向に重畳される補償電
圧を発生し、補償電圧によつて信号電圧を補償時
間間隔内に零値に補償しかつ次の補償時間間隔ま
でこの補償電圧を維持するようにした冒頭に述べ
た形式の方法は、ドイツ連邦共和国特許出願公告
第2744845号によつて公知である。逆極性の磁界
値から求められる標本化値の差を形成することに
よつて、公知のように磁気誘導形流量測定の場合
有効信号の1000倍に達することがある一定の障害
直流電圧を含まない有効信号が求められる。また
補償電圧を形成しかつ重畳することによつて付加
的に連続する標本化時間間隔の間のリニヤな障害
電圧の時間的変化を補償し、かつとりわけ信号電
圧の処理のために用いられる増幅器と減算回路と
が緩慢に非常に大きな値に形成される障害直流電
圧によつて過負荷になるのを回避している。

斯様な公知の方法の場合、それぞれの補償時間
間隔はその都度磁界が逆極性の値を有する２つの
連続する周期部分間に挾まれた磁界休止期間内に
設けられている。それ故補償電圧の形成のために
標本化される信号電圧は純粋な障害電圧である。
それ故磁界を周期的に３つの値間で切換えるべき
であり、その場合磁界の休止期間とその休止期間
に含まれる補償時間間隔とを流量の観測のために
利用できない。

ドイツ連邦共和国特許出願公告第2410407号公
報によつて公知の方法の場合も同様にして、信号
電圧に相対して重畳される補償電圧の形成によつ
て障害直流電圧の時間的変化を補償している。斯
様な公知の方法の場合、磁界は１つの値が零にな
ることがある２つの異なつた値間で切換えられ
る。この場合磁界が比較的小さな値（または零
値）を有するそれぞれの周期部分にその都度周期
部分のはじめとおわりで２つの補償時間間隔を有
し、かつ斯様な２つの補償時間間隔の間に標本化
時間間隔を有し、標本化時間間隔には最終的な補
償以来生ずる障害直流電圧の変化を標本化しかつ
記憶する。それに対して他の周期部分には補償は
行われず、有効信号と障害直流電圧の変化との和
に等しい補償された信号電圧を標本化しかつ記憶
するだけである。斯様な方法は時間的に非対称に
なり、かつ記憶された標本化値で差を形成する際
大きさの程度が異なるようになる。

本発明の課題は磁気誘導によつて流量を測定す
る場合に流量の観測のための時間をできるだけ多
くの部分で利用し、かつ電力消費量に比べて大き
な有効信号を発生し、その場合差を形成するため
に記憶された標本化値は大きさの程度が同じであ
る、障害直流電圧を補償する方法を提供すること
である。

本発明によればこの課題は、直流磁界を周期的
に極性反転させることによつて磁気誘導形流量測
定における電極回路に生ずる障害直流電圧を補償
する方法であつて、有効信号を、それぞれ磁界が
極性反転した後信号電圧を標本化時間間隔に亘つ
て標本化しかつ記憶することによつて保持し、記
憶された標本化値の差を形成し、またそれぞれの
標本化時間間隔に後続の付加的補償時間間隔で前
記信号電圧を標本化しかつ記憶することによつて
前記信号電圧に逆極性で重畳される補償電圧を発
生し、前記補償電圧によつて前記信号電圧を、補
償時間間隔内に零値に補償しかつ次の補償時間間
隔までこの補償電圧を信号電圧に重畳し、それぞ
れの補償時間間隔は、投入された磁界に相応する
時間間隔内にありかつ先行する標本化時間間隔を
も含む時間間隔内にある方法において、それぞれ
の標本化時間間隔の開始時期に短時間、積分を行
わずに信号電圧の瞬時値を標本化および記憶し、
かつ標本化された信号電圧を標本化時間間隔の残
りの部分でだけ積分記憶素子に加えるようにする
ことによつて解決される。

本発明による方法においては、それぞれ１つま
たは他方の磁界値に相応する周期部分で完全に調
整的に、先ず補償された信号電圧を標本化しかつ
記憶し、引き続いて信号電圧を零値に補償してい
る。それ故補償電圧は補償時点に有効信号を有す
る。この補償電圧は後続の周期部分の標本化時間
間隔に、そこで生ずる信号電圧に重畳されて保持
されるので、それぞれの標本化時間間隔に記憶さ
れる標本化値を形成するために、補償時間間隔と
それに後続の標本化時間間隔とにおける有効信号
の和を有する電圧を標本化する。このようにして
補償時間間隔は測定信号を検出すると同時に流量
を観測するためにも用いられる。その場合記憶さ
れかつ差が形成される標本化値の大きさの程度は
同じである。例えば斯様な方法は、磁界が休止期
間を有することなく２つの逆極性の値間で切換え
られる場合にも用いられるので、流量の観測のた
めには磁界休止期間がなくても障害にならない。

本発明の方法によつて応動時間がかなり短縮さ
れるので、非常に急速な流量の変化でも直ちに検
出かつ指示されるようになる。

本発明による方法によれば、信号を形成する方
式によつて有効信号に重畳される障害交流電圧の
影響をも除去でき、その場合標本化時間間隔の持
続時間と障害交流電圧の周期との間に所定の関係
がなくてもよいので、非常に有利である。

本発明による方法を実施する管路を流れる導電
性の流体の誘導形流量測定を行う装置であつて、
流れ方向に垂直に管路を通過しかつ周期的に極性
反転する磁界を発生する磁界発生装置を有し、前
記管路内に設けられかつ測定増幅器の入力側に接
続された２つの電極を有し、標本化―および記憶
回路を有し、前記標本化―および記憶回路は測定
増幅器の出力側に接続されておりかつ制御装置に
よつて、相互に逆の符号を有する誘導磁界値が同
じ場合測定増幅器の出力電圧を標本化しかつその
標本化値を後続の標本化過程まで記憶するように
制御され、記憶された標本化値の差を形成する回
路を有し、かつ調整回路内で測定増幅器の出力側
と入力側間に設けられた記憶調整回路を有し、調
整回路はそれぞれの補償時間間隔に測定増幅器の
出力側に接続され、測定増幅器の出力電圧を零値
に調整する補償電圧を形成し、かつ補償電圧の値
を次の補償時間間隔まで保持するようにした、磁
気誘導形流量測定における電極回路に生ずる障害
直流電圧の補償装置は、それぞれの標本化―およ
び記憶回路が集積されたRC素子を有し、RC素子
に信号電圧を、対応する標本化時間間隔の接続時
間に亘つて閉成されるスイツチを介して供給し、
またそれぞれのRC素子の抵抗にスイツチを並列
に接続し、スイツチを、それぞれの対応する標本
化時間間隔の開始時期に短時間閉成するようにし
たことを特徴とするので有利である。

次に本発明を図示の実施例につき説明する。

第１図に内部が絶縁された管１が示されてお
り、管１を通して導電性の流体が図面の面に垂直
に流れる。対称にするために管１の２つの側面に
対応する２つの同じ半部に分割された磁界コイル
２によつて、管内に管の軸線に対して垂直な方向
を有する磁界Ｈが生ずる。管１の内部に２つの電
極３と４が設けてあり、それらの電極から導電性
の流体の磁界を横切る流れの速度の平均値に比例
する誘起電圧を取出すことができる。コイル制御
回路５は磁界コイル２を通して流れる電流を、制
御回路６の出力側６ａから供給されかつ制御入力
側５ａに加わる制御信号に依存して制御する。

電極３と４は差動増幅器７の２つの入力側に接
続されている。差動増幅器７は小さな増幅率を有
するので、大きな障害電圧の場合でも（典型的な
場合±1V）差動増幅器７が過制御されることは
ない。

差動増幅器７の出力側は加算回路８の１つの入
力側に接続されており、加算回路の出力側に増幅
率ｖを有する増幅器９の入力側が接続されてい
る。

増幅器９の出力側に、２つの標本化―および記
憶回路１０と１１が並列に接続されている。簡単
にするために標本化―および記憶回路１０は制御
回路６の出力側６ｂから供給される制御信号によ
つて作動されるスイツチＳ１を有するものとして
示されている。スイツチＳ１が閉成された場合、
スイツチＳ１は抵抗Ｒ１に直列に接続された蓄積
コンデンサＣ１を増幅器９の出力側に接続するの
で、蓄積コンデンサＣ１は増幅器９の出力電圧に
依存して変化する電圧に充電される。回路素子Ｒ
１とＣ１とで積分素子が構成されており、積分素
子はスイツチＳ１の閉成時間の間に増幅器９の出
力電圧を積分する。スイツチＳ１が開放される
と、コンデンサＣ１に記憶された標本値は次にス
イツチＳ１が閉成されるまで標本化―および記憶
回路１０の出力側に供給される。コンデンサＣ１
がスイツチＳ１の開放後に放電するのを阻止する
ために、通常のように標本化―および記憶回路１
０の出力側にインピーダンス変換器を後置接続す
ることができる。この場合簡単にするためにイン
ピーダンス変換器は図示されていない。

同様にして標本化―および記憶回路１１は、制
御回路６の出力側６ｃから供給される制御信号に
よつて閉成されるスイツチＳ２を有し、また抵抗
Ｒ２と共に積分素子を構成する蓄積コンデンサＣ
２を有し、その場合積分素子はスイツチＳ２の閉
成時間の間に増幅器９の出力電圧を積分する。ス
イツチＳ２の開放後に得られるコンデンサＣ２の
充電電圧は次にスイツチＳ２が閉成されるまで標
本化―および記憶回路１１の出力側に供給され
る。この場合も標本化―および記憶回路１１の出
力側に図示されてないインピーダンス変換器を後
置接続することができる。

２つの標本化―および記憶回路１０，１１の出
力側は減算回路１２の２つの入力側に接続されて
おり、減算回路の出力側１３に、標本化―および
記憶回路１０，１１で記憶された標本値の差に相
応する信号Uaが生ずる。出力信号Uaは管１内の
流速の平均値に対する基準量である測定値信号を
形成している。

また増幅器９の出力側に演算増幅器１４の反転
入力側が接続されており、また演算増幅器１４の
基準入力側として用いられる非反転入力側はアー
スに接続されている。演算増幅器１４の出力側
に、スイツチＳ３と蓄積コンデンサＣ３とを有す
るもう１つの標本化―および記憶回路１５が接続
されている。スイツチＳ３は制御回路６の出力側
６ｄから供給される制御信号によつて作動され
る。標本化―および記憶回路１５の出力側は加算
回路８の第２の入力側に接続されている。

第２図の線図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇは、
第１図に同じ文字で示した接続点に生ずる信号の
時間変化を示す。

第２図において期間T_Mは全体の測定サイクル
を示し、この測定サイクルはコイル２に生ずる交
流磁界の周期に等しく、時点t₀，t₁，t₂，t₃，t₄，
t₅で開始する６つの同じ時間部分，，，
，，に分割されている。時間部分は次の
測定サイクルの開始時期t′₀に一致する時点t₆で終
了する。これに相応する方法で′，′，′，
′，′，′とその終了時間t′₁，t′₂，t′₃，t
′₄，
t′₅，t′₆とを有する後続の測定サイクルの時間部
分が示されている。

線図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは制御回路６から生ずる制
御信号を示し、この制御信号は信号値１かまたは
信号値０を有する。スイツチＳ１，Ｓ２，Ｓ３に
加わる制御信号Ｂ，Ｃ，Ｄの場合、信号値１はス
イツチの閉成即ち標本化相を示し、かつ信号値０
はスイツチの開放即ち保持相を示す。

コイル制御回路５に供給される制御信号Ａは、
時間部分，，の間信号値１を有しかつ時間
部分，，の間信号値０を有する。コイル制
御回路５は、制御信号の信号値が１の場合一定の
値を有する直流電流を１つの方向に、かつ制御信
号の信号値が０の場合は同じ値の直流電流を逆方
向に、磁界コイル２を通して供給するように構成
されている。コイル制御回路５は、電流をそれぞ
れの極性で同じ一定の値＋Imまたは−Imに調整
する直流調整器を有する。磁界コイル２を通して
流れる電流の変化を線図Ｅに示す。磁界コイルの
インダクタンスによつて、電流はそれぞれの切換
の際所定の遅延時間を有して逆極性の一定値Im
に達する。線図Ｅから、時点t₀でマイナスからプ
ラスの値に切換えた場合時間部分Ｉの範囲内に調
整されたプラスの値＋Imに達するので、時間部
分との全期間に亘つて電流値＋Imが供給さ
れることがわかる。同様にして時点t₃にプラスか
らマイナスの値に切換開始する場合、時間部分
の範囲内でマイナスの一定値−Imに達するので、
時間部分との全期間に亘つて電流値−Imが
保持される。

磁界Ｈは電流Ｉの場合と同じ時間変化を有す
る。

標本化―および記憶回路１０のスイツチＳ１は
制御信号Ｂによつてそれぞれの測定サイクルに時
間部分の期間に亘つて閉成される。それ故標本
化―および記憶回路１０は増幅器９の出力電圧を
磁界Ｈのプラスの周期部分の中間の３分の１で標
本化し、かつこの時間部分に亘つて積分された標
本化値を記憶する。

標本化―および記憶回路１１のスイツチＳ２は
制御信号Ｃによつてそれぞれの測定サイクルに時
間部分の期間に亘つて閉成される。それ故標本
化―および記憶回路１１は増幅器９の出力電圧を
磁界Ｈのマイナスの周期部分の中間の３分の１で
標本化し、かつこの時間部分に亘つて積分された
標本化値を記憶する。

標本化―および記憶回路１５のスイツチＳ３は
制御信号Ｄによつて、それぞれの測定サイクルに
時間部分との期間に亘つて閉成される、即ち
スイツチＳ１とＳ２が閉成されている標本化時間
間隔のすぐあとに続いて閉成される。スイツチＳ
３が閉成された場合、増幅器９の出力側から演算
増幅器１４と標本化―および記憶回路１５と加算
回路８とを介して増幅器９の入力側に閉ループ調
整回路が形成される。この調整回路によつて演算
増幅器１４の反転入力側の電圧即ち増幅器９の出
力電圧は、非反転入力側に加わる基準電位即ちア
ース電位になる。それ故標本化―および記憶回路
１５の出力側に、それぞれのスイツチＳ３の閉成
によつて決まる補償時間間隔即ちそれぞれの測定
サイクルの時間部分とに補償電圧U_kが生ず
る。この補償電圧は、差動増幅器７の出力側から
供給されかつ同時に加算回路８の他方の入力側に
加わる信号電圧と同じ大きさで逆方向であるの
で、加算回路８の出力電圧ひいては増幅器９の出
力電圧は零になる。スイツチＳ３の開放後即ち標
本化―および記憶回路１５の保持相に、補償電圧
U_kは標本化―および記憶回路１５の出力側で保
持されたままであり、かつ斯様な記憶された補償
電圧U_kは加算回路８で連続的にその都度供給さ
れる信号電圧U_fに加算される。

線図Ｆは差動増幅器７の出力側の信号電圧U_f
の時間経過を示す。線図Ｆには管１内の流速と磁
界Ｈの強さとに依存して変化する測定電圧部分
U_Mが含まれる。測定電圧U_Mは例えば電気化学的
平衡電位が異なることが原因で先ずる障害直流電
圧U_S重畳されている。障害直流電圧U_Sは時間的
に一定でなくて増加し、かつ測定過程で測定電圧
U_Mの1000倍の大きさにもなることがある。図に
よる表示と説明とを簡単にするために線図Ｆにお
いて、障害直流電圧U_Sは時点t₀に値U_S/t0を有しか
つリニアに増加するものとする。その場合それぞ
れの時間部分で生ずる障害直流電圧の増加を△
U_Sで示す。

それ故信号電圧U_fは例えば時点t₂に、 U_f/t2＝U_S/t2＋U_M/t2 の値を有し、かつ時点ｔには、 U_f/t5＝U_S/t5−U_M/t5 の値を有する。

補償電圧U_kはそれぞれの補償時間間隔に、即
ちそれぞれの測定サイクルの時間部分とに、
信号電圧U_fと同じ値で逆の符号を有し、かつそ
れぞれの補償時間間隔が終了した際即ち時点t₃と
t₆に得られる値を、次の補償時間間隔が開始する
まで保持する。

線図Ｇは加算回路８の出力側の電圧U_gを示
す： U_g＝U_f＋U_k 増幅器９の出力電圧は増幅率ｖの分だけ電圧
U_gとは異なる、即ち時間経過は同じであるが値
はｖ・U_gである。

前述のように調整ループに補償作用があるため
に、電圧U_gは時間部分で零値を有する。時点t₃
に補償電圧U_kは次の値に達する： U_k/t3＝−U_f/t3＝−（U_S/t3＋U_M/t3） 時点t₃に磁界が反転するので、測定電圧U_Mは
急速にマイナスの磁界に相応する値に移行する。
それに対して障害直流電圧U_Sは磁界の極性が反
転することによつて影響を受けない。時点t₃にお
ける障害電圧の値U_S/t3は、記憶された補償電圧
U_kに含まれる障害電圧部分−U_S/t3によつて時間
部分との間に零に補償される。加算回路８の
出力電圧U_gとして、記憶される補償電圧の測定
電圧部分−U_M/t3だけが生じ、その場合測定電圧
部分−U_M/t3は信号電圧U_fの測定圧圧部分−U_Mと
同じ符号を有しかつこれに加算される。この和電
圧は補償されてない障管電圧の部分即ち時点t₃に
零値を有しかつこの零値からリニアにプラスの方
向に増加する障害電圧部分に重畳される。

それ故電圧U_gは時点t₅に次の値を有する： U_g/t5＝U_f/t5＋U_k/t3＝（U_S/t5−U_M/t5） −（U_S/t3＋U_M/t3）＝（U_S/t5−U_S/t3）−（U_M/t3＋U_M/
t5） （U_S/t5−U_S/t3）の頂は、時間部分との間に
おける障害直流電圧の増分に相応する、即ち前述
のリニヤな増加部分における値２△U_Sを有する。

（U_M/t3＋U_M/t5）の頂は時点t₃とt₅における測定
電圧の和である。それ故時間部分に標本化―お
よび記憶回路１１によつて積分された標本化値
U₁₁を求めるために標本化される増幅器９の出力
電圧ｖ・U_gは２つの測定電圧の和を有し、その
場合１つの測定電圧値は磁界Ｈの先行するプラス
の周期部分の期間で時間部分に標本化―および
記憶回路１５で検出されかつ記憶され、また第２
の測定電圧値は磁界Ｈの後続のマイナスの周期部
分内で時間部分ｖの信号電圧U_fに含まれる。

測定サイクルの期間に管１内の流速が一定に保
持されると仮定すれば、２つの測定電圧値U_M/t3
とU_M/t5は同じ大きさであるので、次のように表
わすことがきる： U_M/t3＝U_M/t5＝U_M そこで時点t₅に電圧U_gは次の値を有する。

U_g/t5＝２△U_S−2U_M 時間部分に電圧U_gは再び零になる。時点t₆に
補償電圧U_kは次の値を有する： U_k/t6＝−U_f/t6＝−（U_S/t6−U_M/t6）時点t′2におい
て電圧U_gを次のように表わすことができる： U_g/t′₂＝U_f/t2＋U_k/t6＝U_S/t′₂＋U_M/t′₂ −（U_S/t6−U_M/t6）＝（U_S/t′₂−U_S/t6）＋（U_M/t6＋U
_M/t′₂） 相応して増幅された増幅器９の出力電圧は時間
部分′に標本化―および記憶回路１０によつて
積分された標本化値U₁₀を求めるために標本化さ
れる。また増幅器９の出力電圧は２つの測定電圧
値即ち先行する測定サイクルの時間部分に標本
化―および記憶回路１５で求められかつ記憶され
た値と時間部分′に信号電圧U_fに含まれる値と
を有する。

前述の条件に基づき次の式が与えられる： U_g/t′₂＝２△U_S＋2U_M 簡単にするために標本化―および記憶回路１０
と１１に記憶された積分された標本化値U₁₀と
U₁₁は前に考慮した増幅器９で増幅した瞬時値に
等しいと仮定すれば、次のように表わすことがで
きる： U₁₀＝ｖ（２△U_S＋2U_M） U₁₁＝ｖ（２△U_S−2U_M） 減算回路１２で差を形成すると次に示す出力電
圧が得られる。

U_a＝U₁₀−U₁₁＝ｖ（２△U_S＋2U_M） −ｖ（２△U_S−2U_M） U_a＝ｖ・4U_M それ故出力電圧U_aは障害直流電圧の実際値の
他に、障害電圧のドリフトもリニヤに変化する場
合は完全に除去されている。有効信号は測定電圧
の４倍の値に相応する。

また出力信号に含まれる測定電圧は４つの時間
部分，，および′における積分によつて
得られることがわかる。これは磁界が一定である
と見なせる時間の３分の２に亘つて、即ち実際に
は全体の時間に亘つて、信号を観測したことに相
応する。極性の反転によつて制限される磁界が変
化する時間だけは信号の観測が行われない。

また増幅器９からの障害直流電圧の絶対値はな
くなつていることがわかる。増幅器９は測定電圧
の他に２つの補償時間間隔の間の比較的小さな障
害電圧の変化だけを処理すればすむ。それ故増幅
器９の過制御の危険のない大きな増幅率を持たせ
て構成することができる。

前述の有利な作用効果は、それぞれの補償時間
間隔が完全に、磁界を投入接続しかつ一定値にす
る期間内にあり、また先行する標本化時間間隔も
その期間内にあることに基づく。斯様な測定方法
の結果として、記憶された補償電圧は補償すべき
障害直流電圧の他に、次の標本化時間間隔に有効
信号を求めるために用いられる測定電圧部分をも
有する。斯様な方法は補償のために磁界を零にす
る磁界休止期間を必要としないので有利である。
それ故例えば磁界を２つの逆の値間で簡単に極性
反転することによつて接続する方法が用いられ
る。然るに本発明による方法はこのような場合に
限定されない。本発明による方法は他の目的によ
り磁界休止期間が設けられる場合にも利用でき
る。

前述のそれぞれの半周期を３つの同じ時間部分
に分割し、それらの時間部分のうちで１つの時間
部分は標本化時間間隔を形成しかつもう１つの時
間部分は補償時間間隔を形成するようにした方法
は、勿論例として示しただけである。また磁界の
時間的変化に応じて他の分割方法を用いることも
できる。また標本化時間間隔と補償時間間隔とを
間隔を持たせずに相互に接続する必要はない。然
るに一般に磁界が一定値を有するように挿入可能
な時間を、できるだけ完全に信号の勧測のために
利用できるようにすべきである。

前述のようにスイツチＳ１はそれぞれの測定サ
イクルの時間間隔内にその都度閉成され、その
場合磁界コイル２を流れる電流はプラスの一定値
＋Imを有する。障害直流電圧自体は変化せずか
つ流速も一定に保持されるものと仮定すれば、電
圧U_gもそれぞれの時間部分で所定の等しい値
を有する。これは標本化―および記憶回路１０に
対して、入力側に、その都度スイツチＳ１の閉成
によつて標本化される一定の直流電圧が加わつた
ように作用する。流速自体が変化した場合、標本
化―および記憶回路１０には入力側に加わる直流
電圧が時間的に変化したように現われる。

これと同じことは標本化―および記憶回路１１
にも当てはまる、但しこの場合加えられかつそれ
ぞれの測定サイクルの時間間隔にスイツチＳ２
の閉成によつて標本化される直流電圧は他の値を
有する点が異なる。

第３図は斯様な事実が流量の急速な変化の際標
本化―および記憶回路１０に記憶される標本化値
を形成するのに如何なる影響を与えるかを示す。

第３図の線図は管１内の流速を示す。この
場合電流は時点t₀に突然に投入接続されるので、
図示のように流速は非常に急速に零値から一定
値V₀に変化する。

第３図の線図Ｇは、第２図の線図Ｇに相応して
時点t₀に後接の最初の４つの測定サイクルT_M1，
T_M2，T_M3，T_M4に対する増幅器９の出力電圧
ｖ・U_gを示す。出力電圧ｖ・U_gは標本化―およ
び記憶回路１０の入力電圧でもある。ここでプラ
スの電圧パルスだけが示されているのは、プラス
の電圧パルスだけが標本化―および記憶回路１０
で用いられるからである。また電圧ｖ・U_gは、
障害直流電圧が変化せずかつ管１内の流速はV_p
の値に達した後は一定に保持される簡単な場合に
つき示されている。それ故電圧ｖ・U_gのプラス
の電圧パルスは連続する測定サイクルでその都度
流速V_pに相応する等しい振幅値ｖ・U_gpに達し、
かつそれぞれの測定サイクルの標本化時間間隔
の全持続時間に亘つて一定である。

それに対して時点t₀以前の測定サイクルにおい
ては電圧ｖ・U_gは常に零値を有する。

第３図の線図Ｂは第２図の線図Ｂに相応する。
この線図は制御回路６の出力側６ｂから生ずる制
御信号Ｂを示し、かつ制御信号Ｂによつて、それ
ぞれの測定サイクルT_Mの時間間隔の持続時間
にスイツチＳ１を閉成する。それ故制御信号Ｂは
標本化―および記憶回路１０の標本化時間間隔を
定める。

時点t₀の後のそれぞれの標本化時間間隔に、標
本化―および記憶回路１０の入力側に一定の電圧
が加わるので、この一定電圧は標本化―および記
憶回路１０の入力電圧が第３図の線図Ｇに破線で
示すように、電圧ｖ・U_gのプラスの電圧パルス
の振幅値に等しい一定の直流電圧ｖ・U_gpである
かのような値をとる。

第３図の線図Ｈは標本化―および記憶回路１０
のコンデンサＣ１の端子に加わる電圧U_cを示す。
時点t₀に電圧U_cは零値を有する。

測定サイクルT_M1の時間間隔にスイツチＳ１
をはじめて閉成した際、電圧U_cはRC―素子Ｒ
１，Ｃ１の時定数に応じて略直線的に増加する。
実際には電圧の増加は公知のように指数関数で変
化する。

スイツチＳ１が測定サイクルT_M1の時間間隔
の終了の際開放されると、電圧U_cは次の測定サ
イクルT_M2の時間間隔が開始してスイツチＳ１
が再び閉成されるまで、最後に生じた値のままに
変化せずに保持される。スイツチＳ１が再び閉じ
ると電圧U_cは増加するが、指数関数の次の部分
に相応して増加の勾配は幾分小さくなる。

これと同じ過程は、最終的に電圧U_cが直流電
圧振幅の全振幅値ｖ―U_gpに達するまで、後続の
測定サイクルで繰返される。第３図において簡単
にするために、第４の測定サイクルT_M4ですでに
この状態に達するものとしている。コンデンサＣ
１の端子電圧U_cは、電圧ｖ・U_gのプラスのパル
スの振幅が変化しないままである限り、前述の時
点から変化することはない。

第３図の線図Ｊは標本化―および記憶回路１０
の出力電圧U₁₀を示す。スイツチＳ１が閉成され
る度毎に入力側と出力側とが直接に接続されるの
で、入力電圧は変化することなく出力側に生ず
る。これは抵抗Ｒ１が直列分岐ではなく並列分岐
でコンデンサＣ１に直列に接続されているからで
ある。

スイツチＳ１が開放されると、標本化―および
記憶回路の出力側にコンデンサＣ１の全端子電圧
U_cが加わる。前述のように標本化―および記憶
回路１０の出力側に、通常のように図示されてい
ないハイインピーダンスのインピーダンス変換器
が後置接続されており、このインピーダンス変換
器によつて、コンデンサＣ１が標本化時間間隔の
間に放電するのは阻止される。その場合標本化休
止期間に抵抗Ｒ１を介して電流は流れないので、
この抵抗に電圧降下は生じない。それ故コンデン
サＣ１に記憶された電圧はすべてが出力側に現わ
れ、かつ次の標本化時間間隔まで変化せずに保持
される。

またこれと同じ作用は電圧ｖ・U_gのマイナス
の電圧パルスにつき標本化―および記憶回路１１
でも行われる。

第３図の線図Ｊに示されているように、それぞ
れの標本化―および記憶回路の出力電圧は流速が
急速に変化した場合でも、多数の測定サイクルに
亘つてかなり遅れて変化する。勿論相応する遅れ
は流速が突然に増加または減少する場合にも生ず
る。定常的な作動状態に達するまでの遅れによつ
て生ずる長い上昇および降下時間は使用上望まし
くない結果になることが多いし、また例えば制御
―および調整過程に用いる場合は許容でない。

このような長い上昇時間をなくすために、第１
図の装置では、標本化―および記憶回路１０，１
１において抵抗Ｒ１またはＲ２に並列にさらにス
イツチＳ４またはＳ５が接続されている。スイツ
チＳ４は制御回路６の出力側６ｅに生ずる制御信
号Ｋによつて制御され、またスイツチＳ５は制御
回路６の出力側６ｆから供給される制御出力側Ｌ
によつて制御される。

次にスイツチＳ４およびＳ５の作用を、標本化
―および記憶回路１０に対して第３図の線図Ｋ，
ＭおよびＮにつき説明する。

第３図の線図ＫはスイツチＳ４を作動する制御
信号Ｋを示す。制御信号Ｋは、制御信号Ｂのパル
スと同時に開始されるがこれより短かな持続時間
を有する短かなパルスで形成されている。それ故
スイツチＳ４はスイツチＳ１と同時に閉成される
が、その後短時間で再び開放される。それに対し
てスイツチＳ１は閉成されたままである。

スイツチＳ４の閉成によつて抵抗Ｒ１は短絡さ
れるので、コンデンサＣ１に全入力電圧が加わ
る。この状態で標本化―および記憶回路１０は実
際の瞬時値記憶装置（“サンプルアンドホールド”
回路）のように作動され、印加された電圧の瞬時
値を標本化しかつ記憶する。

第３図の線図ＭとＮは、流速が急速に変化した
場合前述の方法によつてコンデンサＣ１の端子電
圧U_cと標本化―および記憶回路１０の出力電圧
U₁₀とがどのように変化するかを示す。測定サイ
クルT_M1の時間間隔の開始時期にスイツチＳ１
とＳ４が閉成されると、コンデンサＣ１は直ちに
全入力電圧に充電される。この電圧はスイツチＳ
４の開放後も、入力電圧がスイツチＳ１の残りの
閉成時間の間に変化しないならば、保持される。

前述のように出力電圧U₁₀は、スイツチＳ１の
閉成時間に入力電圧に等しく、かつスイツチＳ１
の開放後はコンデンサ電圧U_cに等しい。然るに
この場合コンデンサ電圧U_cは第１の測定サイク
ルで全入力電圧に等しいので、この電圧はスイツ
チＳ１の開放後も標本化―および記憶回路１０の
出力側で保持される。それ故定常的な作動状態は
すでに流速が変化した後の第１の測定サイクルで
投入される。それ故流速の急速な変化は非常に小
さな遅延で指示される。

次に第４図の線図を用いて第１図の装置で障害
交流電圧が測定電圧の標本化にどのように影響を
与えるかを説明する。例えば斯様な障害交流電圧
は一般的な交流回路網から生ずる漏洩電流によつ
て生ずる。障害交流電流は電源の周波数を有する
が、任意の位相を有する。

第４図の線図Ｐは斯様な障害交流電圧U_wの第
５図の線図Ｐは斯様な障害交流電圧U_wの変化を
測定サイクルのはじめの２つの時間間隔とで
２つの異なつた場合につき、即ち線図の左側の半
部は障害交流電圧U_wが測定サイクルの開始時期
t₀に関して位相差零の場合かつ右側の半部は位相
差が180゜である場合につき、示す。勿論この他の
任意の位相差が可能である。例えばここでそれぞ
れの時間間隔の持続時間は障害交流電圧U_wの周
期に等しい、即ち50Hzの回路網の場合20msであ
る、と仮定している。

第４図の線図Ｂは第３図の場合のようにスイツ
チＳ１を作動する制御信号を示しかつ線図Ｋはス
イツチＳ４を作動する制御信号を示す。

線図Ｑは前述の２つの場合につき障害交流電圧
U_wが重畳されたことによる電圧ｖ・U_gの変化を
示す。またその場合簡単にするために障害直流電
圧の直線的な変化は考慮されていない。

線図ＲはコンデンサＣ１の端子電圧U_cの変化
をスイツチＳ１の閉成時間（時間間隔）によつ
て決まる標本化時間間隔につき示す。

時点t₁に２つのスイツチＳ１とＳ４を閉成した
場合、コンデンサ電圧U_cは直ちに入力電圧ｖ・
U_gの瞬時値に移行する、即ち第４図に示されて
いるように第１の測定サイクルにおいてコンデン
サ電圧が零であつた場合でも、定常動作でコンデ
ンサＣ１に先行する標本化過程の電圧が蓄積され
ている場合でもそうである。

スイツチＳ４の閉成時間の間（パルスＫの持続
時間）に、コンデンサ電圧U_cは遅延することな
く入力電圧ｖ・U_gの値になる。この時間間隔に
“サンプルアンドホールド”の原理による純粋な
瞬時値の標本化が行われる。

それに対してスイツチＳ４の開放後でスイツチ
Ｓ１の残りの閉成時間に、コンデンサ電圧U_cは
入力電圧ｖ・U_gに相応するが、障害交流電圧の
重畳によつて生ずる変動はRC素子Ｒ１，Ｃ１に
よつて平滑にされる。それによつて変動の振幅は
かなり減少する。

スイツチＳ１の開放時点に得られるコンデンサ
電圧U_cの値は次の標本化過程までコンデンサＣ
１に蓄積されたままであり、かつ標本化―および
記憶回路１０の出力側に出力電圧U₁₀として供給
される。斯様な記憶されたコンデンサ電圧は標本
化された測定電圧の他に障害交流残留電圧△U_w
を有し、この残留電圧は障害交流電圧の振幅と同
時に標本化時間間隔に関する位相状態にも依存し
て変化する。線図Ｒの２つの曲線は、他の条件が
同じである場合、障害交流残留電圧△U_wが２つ
の位相状態0゜および180゜で異なることを示す。

然るにRC素子によつて行われる平滑作用のた
めに最悪の場合でも、障害交流残留電圧△U_wは
重畳される障害交流電圧の振幅よりかなり小さく
なる。

標本化―および記憶回路１１においてマイナス
の電圧パルスを標本化する場合でも、同じ符号を
有する同じ大きさの障害交流残留電圧が生ずるよ
うになつていれば、障害交流残留電圧が測定精度
を損うことはない。そして障害交流残留電圧は減
算回路１２で差を形成する際相殺される。

標本化時間間隔（スイツチＳ１，Ｓ４とスイツ
チＳ２，Ｓ５との閉成時間）が２つの標本化―お
よび記憶回路１０と１１で同じ大きさでありかつ
障害交流電圧が前述の標本化時間間隔に関して同
じ位相状態を有するならば、前述の条件が満たさ
れることは明らかである。

また差を形成することによつて、補償電圧に含
まれる障害交流電圧部分も除去される。その場合
補償電圧は補償回路の標本化―および記憶回路１
５で形成かつ記憶される。またその場合障害交流
電圧部分は連続する補償時間間隔において同じ大
きさでありかつ同じ符号を有するように考慮され
る。この条件は、連続する補償時間間隔（スイツ
チＳ３の閉成時間）が同じ大きさでありかつ障害
交流電圧に関して同じ位相位置を有する場合に満
たされる。また勿論前述のように、それぞれの補
償時間間隔と次の標本化時間間隔との間の時間間
隔は同じ大きさであるべきである。それに対して
補償時間間隔の持続時間を標本化時間間隔の持続
時間に等しくする必要はない。

補償回路内の標本化―および記憶回路１５は基
本的に標本化―および記憶回路１０および１１と
同じように構成すことができる。それ故標本化―
および記憶回路１５には回路１０および１１同様
に、それぞれの補償時間間隔の第１の部分でコン
デンサＣ３に直列接続された抵抗と、その抵抗を
橋絡する付加的なスイツチを設けることができ
る。然るに第１図に示されているようにそのよう
な抵抗をまつたく設けないと比較的簡単である。
その場合標本化―および記憶回路１５は全補償時
間間隔の間純粋に瞬時値記憶装置（“サンプルア
ンドホールド回路”）として作動される。例えば
斯様な構成は後で第５図につき説明するように、
補償時間間隔が非常に短かい場合に用いられる。

同じ位相位置を得るためには、それぞれの標本
化時間間隔とそれぞれの補償時間間隔との開始時
期が交流電源電圧に対して所定の位相関係を有す
るようにする、例えばその都度交流電源電圧が零
点を通過した際、標本化過程を開始すればよい。
実際に漂遊電流によつて生ずる障害交流電圧の、
交流電源電圧に関する位相位置は任意でありかつ
予測できないが、斯様な位相位置は比較的長い時
間間隔に亘つて一定に保持されることは確かであ
る。

それに対して障害交流電圧の位相位置は予測で
きないので、標本化過程の期間を所定の大きさに
することによつて障害交流残留電圧を確実に除去
することはできない。標本化時間間隔が障害交流
電圧の周期に等しいかまたはこの周期の何倍かに
なるように選択した場合、不都合な位相状態で障
害交流残留電圧が最大値になることがある。

それ故前述のように交流電源電圧に関して同じ
持続時間および同じ位相状態の条件が満たされて
いると仮定すれば、差の形成によつて障害交流残
留電圧が除去されるので標本化時間の選択は自由
である。

例えば第５図には第２図に相応する方法で、磁
界コイル２の磁極の反転する周波数が障害交流電
圧の周波数の半分に等しい実施例に対する信号線
図が示されている。それ故その都度標本化時間間
隔と補償時間間隔とは障害交流電圧の１周期内に
ある。

第５図の線図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは第２図の相
応する線図のように、制御回路６から供給される
種々の制御信号ならびにコイル電流Ｉの時間変化
を示す。

線図Ｐは第４図の場合のように任意の位相を有
する障害交流電圧U_wを示す。

また前述の方法の種々の可能性を示すために、
標本化時間間隔（線図ＢおよびＣ参照）を補償時
間間隔（線図Ｄ参照）に比べてかなり長くしてい
る。それによつて信号の標本化のためにできるだ
け長い時間が利用される。

然るに次の条件が満たされている： １ 標本化―および記憶回路１０の標本化時間間
隔の持続時間（線図Ｂ参照）は標本化―および
記憶回路１１の標本化時間間隔の持続時間（線
図Ｃ参照）に等しい。

２ すべての標本化時間間隔（線図ＢおよびＣ参
照）は障害交流電圧（線図Ｐ参照）に関して同
じ位相を有する。

３ すべての補償時間間隔（線図Ｄ参照）は同じ
持続時間を有する。

４ すべての補償時間間隔は障害交流電圧に関し
て同じ位相を有する。

５ それぞれの補償時間間隔と次の標本化時間間
隔との時間間隔は同じ大きさである。

それに対して標本化時間間隔または補償時間間
隔の持続時間と障害交流電圧の周期との間に所定
の関係はない。

スイツチＳ４とＳ５を操作するための制御信号
は、第５図において簡単にするために示されてい
ない。また勿論斯様な制御信号はその都度制御信
号ＢまたはＣのはじめの部分に生ずる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による方法を実施する装置を示
すブロツク図、第２図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，
Ｇは第１図の装置の種々の位置で観測される信号
の時間変化を示す線図、第３図Ｖ，Ｇ，Ｂ，Ｈ，
Ｊ，Ｋ，Ｍ，Ｎは第１図の装置の動作を説明する
信号の時間変化を示す線図、第４図Ｐ，Ｂ，Ｋ，
Ｑ，Ｒは障害交流電圧が存在する際に第１図の装
置の動作を説明する信号の時間変化を示す線図、
第５図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｐは本発明によるも
う１つの異なつた方法を説明する信号の時間線図
である。 １…管、２…磁界コイル、３，４…電極、５…
コイル制御回路、６…制御回路、８…加算回路、
１０，１１，１５…標本化―および記憶回路、１
２…減算回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 直流磁界を周期的に極性反転させることによ
   つて磁気誘導形流量測定における電極回路に生ず
   る障害直流電圧を補償する方法であつて、有効信
   号を、それぞれ磁界が極性反転した後その都度の
   逆極性の磁界値で信号電圧を標本化時間間隔に亘
   つて標本化しかつ記憶することによつて保持し、
   記憶された標本化値の差を形成し、またそれぞれ
   の標本化時間間隔に後続の付加的補償時間間隔で
   前記信号電圧を標本化しかつ記憶することによつ
   て前記信号電圧に逆方向に重畳される補償電圧を
   発生し、前記補償電圧によつて前記信号電圧を補
   償時間間隔内に零値に補償しかつ次の補償時間間
   隔までこの補償電圧を維持（信号電圧に重畳）
   し、それぞれの補償時間間隔は、投入された磁界
   に相応する時間間隔内にありかつ先行する標本化
   時間間隔をも含む時間間隔内にある方法におい
   て、それぞれの標本化時間間隔の開始時期に積分
   を行わずに信号電圧の瞬時値を短時間標本化およ
   び記憶し、かつ標本化された信号電圧を標本化時
   間間隔の残りの部分で積分記憶素子に加えること
   を特徴とする磁気誘導形流量測定における電極回
   路に生ずる障害直流電圧を補償する方法。 ２ すべての標本化時間間隔は同じ持続時間を有
   し、かつそれぞれの標本化時間間隔の開始時期は
   すべての標本化時間間隔に対して同じように固定
   された障害交流電圧に対する位相関係を有する特
   許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ それぞれの標本化時間間隔の持続時間は障害
   交流電圧の周期または前記周期の数倍の大きさと
   は異なる特許請求の範囲第２項記載の方法。 ４ すべての補償時間間隔は同じ持続時間を有
   し、かつそれぞれの補償時間間隔の開始時期はす
   べての補償時間間隔に対して同じように固定され
   た障害交流電圧に対する位相関係を有する特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 ５ それぞれの補償時間間隔の持続時間は障害交
   流電圧の周期または前記周期の数倍の大きさとは
   異なる特許請求の範囲第４項記載の方法。