JPH0216975B2 - - Google Patents
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- JPH0216975B2 JPH0216975B2 JP57193720A JP19372082A JPH0216975B2 JP H0216975 B2 JPH0216975 B2 JP H0216975B2 JP 57193720 A JP57193720 A JP 57193720A JP 19372082 A JP19372082 A JP 19372082A JP H0216975 B2 JPH0216975 B2 JP H0216975B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/56—Measuring 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
- G01F1/58—Measuring 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
- G01F1/60—Circuits therefor
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Description
本発明は零点の安定性向上を目的として低周波
励磁を行ないフアラデーの電磁誘導則を利用して
流体の流量を測定する低周波励磁式電磁流量計に
おいて、外部直流電源による駆動または外部商用
電源、外部直流電源の両電源による駆動が可能で
動作信頼性の高い電磁流量計を構成できる変換器
に関する。 被測定流体の流速方向に対して垂直方向に磁界
を加えたとき流速方向と磁界方向との双方に垂直
な方向にフアラデーの電磁誘導則に従つて発生す
る起電力を検出して前記被測定流体の流量を測定
する電磁流量計においては、当初該流量計の駆動
用外部電源として商用電源が用いられかつこの商
用電源を利用して時間的に正弦波状に変化する磁
界が形成されるものが一般的であつたが、近来電
磁流量計の零点の安定性を向上させるために該流
量計の駆動用外部電源としては商用電源が用いら
れるものの、該電源周期の整数倍の周期を有する
矩形波または台形波状の励磁電圧または励磁電流
を用いて磁界が形成され、かつ発生した起電力の
定状状態値が駆動用商用電源周期の整数倍の期間
だけサンプリングされるいわゆる低周波励磁式の
電磁流量計が普及している。 次に従来の駆動用外部電源として商用電源を用
いた低周波励磁式電磁流量計を図面を参照して説
明する。 第１図はフアラデーの電磁誘導則を利用した電
磁流量計の動作原理を説明するための構成図であ
る。図において１は平均流速Ｖ〔ｍ／ｓ〕をもつ
た被測定流体２の流通している測定管、Ｄ〔ｍ〕
は測定管１の内径、３は励磁電流Ｉ〔Ａ〕の流れ
る励磁コイル４が巻かれた鉄心、５は励磁電流Ｉ
によつてつくられた磁界、Ｂ〔Ｔ〕はその磁束密
度である。図示のように被測定流体２の流速Ｖの
方向に対して垂直に磁速密度Ｂの磁界５を加える
とフアラデーの電磁誘導則に従つてＶ，Ｂのいず
れに対しても垂直な方向で測定管１の内壁に被測
定流体２に接して対向して固設された電極６，６
間に起電力Ｅ＝kBDV〔Ｖ〕を生ずる。ｋは比例
定数である。被測定流体２の流量をＱ〔m3／ｓ〕
とするとＱ＝π／４×D2VであるからＱ＝π／４
×Ｄ／ｋ×Ｅ／Ｂとなり、したがつてＤ／ｋが既
知であればＥ／Ｂを検出して流量Ｑを測定するこ
とができることになる。以上が電磁流量計の動作
原理であつて、１０は測定管１、鉄心３、励磁コ
イル４、電極６，６からなる検出器、７は電磁流
量計を駆動するための外部電源Ａを受電して励磁
電流Ｉを出力し、起電力Ｅと図示されていない手
段によつて得られた磁束密度Ｂに相当する信号と
を入力として前記Ｅ／Ｂの演算を行ない流量Ｑに
相当する信号Ｐを出力するようにした変換器、
８，８および９，９はそれぞれ電極６，６および
励磁コイル４と変換器７とを接続する電線であつ
て、電磁流量計は検出器１０、変換器７、電線
８，８および９，９で構成されている。 電磁流量計は以上に説明したような動作原理に
もとづくものであるから励磁電流は基本的には直
流であつても交流であつても差し支えない。しか
しながら交流励磁方式は直流励磁方式に比べて電
極間電圧が電極における分極の影響を受けないな
どの利点が多く、また励磁電流の構成上からも好
都合であるところから、当初電磁流量計には駆動
用外部電源として商用電源が用いられかつこの商
用電源を利用して商用周波数で時間的に正弦波状
に変化する磁界を形成させる商用周波励磁方式が
多く採用されていた。ところがこのような商用周
波励磁方式を採用すると変換器７に入力される起
電力Ｅに商用電源と同相および直角位相の誘導雑
音が混入し信号Ｐの零点が変動する。この零点変
動の機構についてはたとえば次のような文献〔枝
本：“電磁流量計による計測”計測と制御、５−
７、51／57（1966）：伊藤、浅田：“電磁流量計の
進歩と規格の現状”計測と制御、14−11、26／89
（1975）：佐島、黒森：“最近の電磁流量計の動向”
計測と制御、18−５、29／33（1979）〕で明らかに
されている。このため最近の電磁流量計において
は次に説明するような低周波励磁方式を採用して
信号Ｐの零点の安定性向上をはかることが一般化
している。 第２図は従来の商用電源駆動低周波励磁式電磁
流量計の一構成例を示すブロツク図、第３図は第
２図における要部の信号または電圧の波形を含め
たタイムチヤートであつて第１図と同一の機能ま
たは意味を有する部分には同一の符号が付されて
いる。ｔは時間経過である。両図においてＹは電
磁流量計の駆動用外部電源としての外部商用電
源、７１は外部商用電源Ｙを変換器７内で必要と
する条件をもつた直流電源に変換するAC／DCコ
ンバータ、７２は外部商用電源Ｙによつてタイミ
ング信号Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を出力するタイミング
信号発生回路であつてτは外部商用電源Ｙの周
期、Tsはサンプリング期間、Ｎは整数である。
またこの場合Nsを整数としてTs＝τNsであつて
かつNs＜Ｎ／２である。７３は励磁回路であつ
て、励磁コイル４を励磁するためにAC／DCコン
バータ７１によつてつくられた直流電圧をタイミ
ング信号Ｐ２によつてτNの周期を有する矩形波
励磁電圧Exに変換して励磁コイル４に出力する。
７４では電極６，６間の電圧を増幅して信号Ｓと
して出力する前置増幅回路、７５は信号Ｓに含ま
れる電源Ｙと同相および直角位相の雑音を除くた
めに該信号Ｓの正側および負側のほぼ定状状態と
なつた各部分（第８図に斜線を施して示した部
分）をそれぞれタイミング信号Ｐ３およびＰ４に
よつて同期整流してサンプリングしそれぞれ信号
Ｓ１およびＳ２として出力する同期整流回路、７
６は信号Ｓ１およびＳ２を差動増幅して被測定流
体２に発生する起電力Ｅ＝kBDVに相当する信号
Ｒを出力する差動増幅回路、７７は励磁電圧Ex
もしくは励磁電流Ｉを検出するかまたは励磁コイ
ル４によつてつくられた磁界を直接検出するかな
どの図示されていない手段によつて得られた磁束
密度Ｂに相当する信号を用いて入力信号Ｒに対し
てＲ／Ｂの演算を行ない被測定流体２の流量Ｑに
相当する信号Ｐを出力する出力回路である。 すなわち従来の商用電源駆動低周波励磁式電磁
流量計は以上に説明したように構成されているの
で励磁磁界の周波数が外部商用電源の周波数より
低くなつておりこのため信号Ｓに混入する前記誘
導雑音が大幅に軽減され、その上励磁磁界がほぼ
定状値に達した状態でかつ該磁界が逆方向に変化
する直前のτNsの期間だけ信号Ｓがサンプリング
されて同期整流されるので、信号Ｓ１およびＳ２
には外部商用電源周期の誘導雑音および磁界変動
によつて発生する微分雑音の影響は殆んど現われ
なくなる結果、出力信号Ｐの零点変動が極めて少
なくなる。第４図は信号Ｓに混入している商用電
源周期の誘導雑音がサンプリングによつて消去さ
れる理由を示す模式図である。 以上に説明したように従来低周波励磁式電磁流
量計は商用電源でのみ駆動されていた。ところが
最近一般産業プロセスにおいては操業の安定性、
信頼性を向上させるために電気を使用するプロセ
ス用計器の無停電化が要請されつつあり、バツテ
リバツクアツプを行なつた直流無停電電化によつ
て駆動可能な計器の出現が要望され、またプロセ
スの多様化に伴なつて交流または直流のいずれの
電源によつても駆動可能なプロセス用計器を望む
声も強い。本発明は、これらの要望にもとづき直
流電源によつて駆動できてかつ50Hzまたは60Hzの
誘導雑音源がそれぞれ単独に存在するかあるいは
両者が混在する環境下においても零点の安定した
低周波励磁式電磁流量計を構成することができ、
さらにまた直流電源、商用電源のいずれによつて
も駆動できて使用する現場の電源事情に応じた駆
動電源の使用が可能な低周波励磁式電磁流量計を
構成できる変換器を得ることを目的とするもので
ある。 次に本発明による変換器を図面にもとづいて説
明する。 第５図ａは本発明の第１発明によつて直流電源
で駆動できる低周波励磁式電磁流量計変換器の一
実施例の構成を示すブロツク図、第５図ｂは第５
図ａにおけるタイミング信号発生回路８０の一構
成例を示すブロツク図、第６図ａは本発明の第２
発明によつて直流電源または商用電源のいずれに
よつても駆動できる低周波励磁式電磁流量計変換
器の一実施例の構成を示すブロツク図、第６図ｂ
は第６図ａにおけるタイミング信号発生回路９０
の一構成例を示すブロツク図であつて第５図ａ、
第６図ａにおいてはそれぞれ以下の説明の便宜上
検出器１０が接続されて示されている。第７図は
第５図、第６図の各図における要部の信号および
電圧の波形を含めたタイムチヤートである。第５
図ないし第７図の各図においては第１図ないし第
４図の各図に示された各部分と同一の機能または
意味を有する部分には同一の符号が付されてい
る。 第５図ａ，ｂおよび第７図の各図においてＸは
変換器７を駆動するための外部直流電源、７８は
外部直流電源Ｘを変換器７内において必要とする
条件の直流電源に変換する電源Ｘを受電する手段
としてのDC／DCコンバータ、８０はタイミング
信号Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を出力するタイミング信号
発生回路である。タイミング信号発生回路８０
は、第５図ｂに示すように、時間幅Twが周波数
の異なる複数の商用電源たとえば50Hz電源および
60Hz電源の各周期の公倍数の時間Tdに等しく周
期Tpが2Tdに等しい基本クロツク信号としての
矩形波信号Ｐ１を出力する固定周波数発信器８１
と、信号Ｐ１を1/2分周して励磁回路７３を動作
させるためのタイミング信号Ｐ２を出力する分周
器８２と、信号Ｐ１およびＰ２について論理演算
Ｐ１・Ｐ２および１・２を行つてそれぞれ同
期整流回路７５を動作させるためのタイミング信
号Ｐ３およびＰ４として該信号Ｐ３およびＰ４を
出力する二相分割器８３とから構成されている。
〔１〕、
励磁を行ないフアラデーの電磁誘導則を利用して
流体の流量を測定する低周波励磁式電磁流量計に
おいて、外部直流電源による駆動または外部商用
電源、外部直流電源の両電源による駆動が可能で
動作信頼性の高い電磁流量計を構成できる変換器
に関する。 被測定流体の流速方向に対して垂直方向に磁界
を加えたとき流速方向と磁界方向との双方に垂直
な方向にフアラデーの電磁誘導則に従つて発生す
る起電力を検出して前記被測定流体の流量を測定
する電磁流量計においては、当初該流量計の駆動
用外部電源として商用電源が用いられかつこの商
用電源を利用して時間的に正弦波状に変化する磁
界が形成されるものが一般的であつたが、近来電
磁流量計の零点の安定性を向上させるために該流
量計の駆動用外部電源としては商用電源が用いら
れるものの、該電源周期の整数倍の周期を有する
矩形波または台形波状の励磁電圧または励磁電流
を用いて磁界が形成され、かつ発生した起電力の
定状状態値が駆動用商用電源周期の整数倍の期間
だけサンプリングされるいわゆる低周波励磁式の
電磁流量計が普及している。 次に従来の駆動用外部電源として商用電源を用
いた低周波励磁式電磁流量計を図面を参照して説
明する。 第１図はフアラデーの電磁誘導則を利用した電
磁流量計の動作原理を説明するための構成図であ
る。図において１は平均流速Ｖ〔ｍ／ｓ〕をもつ
た被測定流体２の流通している測定管、Ｄ〔ｍ〕
は測定管１の内径、３は励磁電流Ｉ〔Ａ〕の流れ
る励磁コイル４が巻かれた鉄心、５は励磁電流Ｉ
によつてつくられた磁界、Ｂ〔Ｔ〕はその磁束密
度である。図示のように被測定流体２の流速Ｖの
方向に対して垂直に磁速密度Ｂの磁界５を加える
とフアラデーの電磁誘導則に従つてＶ，Ｂのいず
れに対しても垂直な方向で測定管１の内壁に被測
定流体２に接して対向して固設された電極６，６
間に起電力Ｅ＝kBDV〔Ｖ〕を生ずる。ｋは比例
定数である。被測定流体２の流量をＱ〔m3／ｓ〕
とするとＱ＝π／４×D2VであるからＱ＝π／４
×Ｄ／ｋ×Ｅ／Ｂとなり、したがつてＤ／ｋが既
知であればＥ／Ｂを検出して流量Ｑを測定するこ
とができることになる。以上が電磁流量計の動作
原理であつて、１０は測定管１、鉄心３、励磁コ
イル４、電極６，６からなる検出器、７は電磁流
量計を駆動するための外部電源Ａを受電して励磁
電流Ｉを出力し、起電力Ｅと図示されていない手
段によつて得られた磁束密度Ｂに相当する信号と
を入力として前記Ｅ／Ｂの演算を行ない流量Ｑに
相当する信号Ｐを出力するようにした変換器、
８，８および９，９はそれぞれ電極６，６および
励磁コイル４と変換器７とを接続する電線であつ
て、電磁流量計は検出器１０、変換器７、電線
８，８および９，９で構成されている。 電磁流量計は以上に説明したような動作原理に
もとづくものであるから励磁電流は基本的には直
流であつても交流であつても差し支えない。しか
しながら交流励磁方式は直流励磁方式に比べて電
極間電圧が電極における分極の影響を受けないな
どの利点が多く、また励磁電流の構成上からも好
都合であるところから、当初電磁流量計には駆動
用外部電源として商用電源が用いられかつこの商
用電源を利用して商用周波数で時間的に正弦波状
に変化する磁界を形成させる商用周波励磁方式が
多く採用されていた。ところがこのような商用周
波励磁方式を採用すると変換器７に入力される起
電力Ｅに商用電源と同相および直角位相の誘導雑
音が混入し信号Ｐの零点が変動する。この零点変
動の機構についてはたとえば次のような文献〔枝
本：“電磁流量計による計測”計測と制御、５−
７、51／57（1966）：伊藤、浅田：“電磁流量計の
進歩と規格の現状”計測と制御、14−11、26／89
（1975）：佐島、黒森：“最近の電磁流量計の動向”
計測と制御、18−５、29／33（1979）〕で明らかに
されている。このため最近の電磁流量計において
は次に説明するような低周波励磁方式を採用して
信号Ｐの零点の安定性向上をはかることが一般化
している。 第２図は従来の商用電源駆動低周波励磁式電磁
流量計の一構成例を示すブロツク図、第３図は第
２図における要部の信号または電圧の波形を含め
たタイムチヤートであつて第１図と同一の機能ま
たは意味を有する部分には同一の符号が付されて
いる。ｔは時間経過である。両図においてＹは電
磁流量計の駆動用外部電源としての外部商用電
源、７１は外部商用電源Ｙを変換器７内で必要と
する条件をもつた直流電源に変換するAC／DCコ
ンバータ、７２は外部商用電源Ｙによつてタイミ
ング信号Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を出力するタイミング
信号発生回路であつてτは外部商用電源Ｙの周
期、Tsはサンプリング期間、Ｎは整数である。
またこの場合Nsを整数としてTs＝τNsであつて
かつNs＜Ｎ／２である。７３は励磁回路であつ
て、励磁コイル４を励磁するためにAC／DCコン
バータ７１によつてつくられた直流電圧をタイミ
ング信号Ｐ２によつてτNの周期を有する矩形波
励磁電圧Exに変換して励磁コイル４に出力する。
７４では電極６，６間の電圧を増幅して信号Ｓと
して出力する前置増幅回路、７５は信号Ｓに含ま
れる電源Ｙと同相および直角位相の雑音を除くた
めに該信号Ｓの正側および負側のほぼ定状状態と
なつた各部分（第８図に斜線を施して示した部
分）をそれぞれタイミング信号Ｐ３およびＰ４に
よつて同期整流してサンプリングしそれぞれ信号
Ｓ１およびＳ２として出力する同期整流回路、７
６は信号Ｓ１およびＳ２を差動増幅して被測定流
体２に発生する起電力Ｅ＝kBDVに相当する信号
Ｒを出力する差動増幅回路、７７は励磁電圧Ex
もしくは励磁電流Ｉを検出するかまたは励磁コイ
ル４によつてつくられた磁界を直接検出するかな
どの図示されていない手段によつて得られた磁束
密度Ｂに相当する信号を用いて入力信号Ｒに対し
てＲ／Ｂの演算を行ない被測定流体２の流量Ｑに
相当する信号Ｐを出力する出力回路である。 すなわち従来の商用電源駆動低周波励磁式電磁
流量計は以上に説明したように構成されているの
で励磁磁界の周波数が外部商用電源の周波数より
低くなつておりこのため信号Ｓに混入する前記誘
導雑音が大幅に軽減され、その上励磁磁界がほぼ
定状値に達した状態でかつ該磁界が逆方向に変化
する直前のτNsの期間だけ信号Ｓがサンプリング
されて同期整流されるので、信号Ｓ１およびＳ２
には外部商用電源周期の誘導雑音および磁界変動
によつて発生する微分雑音の影響は殆んど現われ
なくなる結果、出力信号Ｐの零点変動が極めて少
なくなる。第４図は信号Ｓに混入している商用電
源周期の誘導雑音がサンプリングによつて消去さ
れる理由を示す模式図である。 以上に説明したように従来低周波励磁式電磁流
量計は商用電源でのみ駆動されていた。ところが
最近一般産業プロセスにおいては操業の安定性、
信頼性を向上させるために電気を使用するプロセ
ス用計器の無停電化が要請されつつあり、バツテ
リバツクアツプを行なつた直流無停電電化によつ
て駆動可能な計器の出現が要望され、またプロセ
スの多様化に伴なつて交流または直流のいずれの
電源によつても駆動可能なプロセス用計器を望む
声も強い。本発明は、これらの要望にもとづき直
流電源によつて駆動できてかつ50Hzまたは60Hzの
誘導雑音源がそれぞれ単独に存在するかあるいは
両者が混在する環境下においても零点の安定した
低周波励磁式電磁流量計を構成することができ、
さらにまた直流電源、商用電源のいずれによつて
も駆動できて使用する現場の電源事情に応じた駆
動電源の使用が可能な低周波励磁式電磁流量計を
構成できる変換器を得ることを目的とするもので
ある。 次に本発明による変換器を図面にもとづいて説
明する。 第５図ａは本発明の第１発明によつて直流電源
で駆動できる低周波励磁式電磁流量計変換器の一
実施例の構成を示すブロツク図、第５図ｂは第５
図ａにおけるタイミング信号発生回路８０の一構
成例を示すブロツク図、第６図ａは本発明の第２
発明によつて直流電源または商用電源のいずれに
よつても駆動できる低周波励磁式電磁流量計変換
器の一実施例の構成を示すブロツク図、第６図ｂ
は第６図ａにおけるタイミング信号発生回路９０
の一構成例を示すブロツク図であつて第５図ａ、
第６図ａにおいてはそれぞれ以下の説明の便宜上
検出器１０が接続されて示されている。第７図は
第５図、第６図の各図における要部の信号および
電圧の波形を含めたタイムチヤートである。第５
図ないし第７図の各図においては第１図ないし第
４図の各図に示された各部分と同一の機能または
意味を有する部分には同一の符号が付されてい
る。 第５図ａ，ｂおよび第７図の各図においてＸは
変換器７を駆動するための外部直流電源、７８は
外部直流電源Ｘを変換器７内において必要とする
条件の直流電源に変換する電源Ｘを受電する手段
としてのDC／DCコンバータ、８０はタイミング
信号Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を出力するタイミング信号
発生回路である。タイミング信号発生回路８０
は、第５図ｂに示すように、時間幅Twが周波数
の異なる複数の商用電源たとえば50Hz電源および
60Hz電源の各周期の公倍数の時間Tdに等しく周
期Tpが2Tdに等しい基本クロツク信号としての
矩形波信号Ｐ１を出力する固定周波数発信器８１
と、信号Ｐ１を1/2分周して励磁回路７３を動作
させるためのタイミング信号Ｐ２を出力する分周
器８２と、信号Ｐ１およびＰ２について論理演算
Ｐ１・Ｐ２および１・２を行つてそれぞれ同
期整流回路７５を動作させるためのタイミング信
号Ｐ３およびＰ４として該信号Ｐ３およびＰ４を
出力する二相分割器８３とから構成されている。
〔１〕、
〔０〕は二値信号のそれぞれ一方である。
したがつて今、信号Ｐ２によつて励磁回路７３が
正方向の励磁電圧Exを出力したとすると励磁コ
イル４の時定数等のため信号Ｓは負側から正側に
移行し若干時間経過した後正側の定常値に達す
る。ついで信号Ｐ２によつて励磁回路７３が負方
向の励磁電圧Exを出力すると同様にして信号Ｓ
は負側の定常値に達する。信号Ｓの正側および負
側の部分はそれぞれ信号Ｐ３およびＰ４によつて
同期整流回路７５において該信号Ｐ３およびＰ４
の〔１〕状態の期間だけサンプリングされて整流
される。すなわちこの場合信号Ｓに対するサンプ
リング期間TsはTs＝Tp−Tw＝Tdである。また
この場合励磁電圧Exの方向が逆転してから信号
Ｓのサンプリングの始まるまでの時間はTwすな
わちTdであつてこのTwの時間内に信号Ｓがほ
ぼ定状状態になるように時間Tdが設定されてい
る。このため信号Ｓは励磁電圧Exの方向が逆転
してから後ほぼ定常値になつた状態で50Hz電源お
よび60Hz電源の各周期の公倍数の時間Tdの期間
だけサンプリングされ同期整流回路７５から信号
Ｓ１およびＳ２として出力されることになる。 本実施例の変換器は以上に説明したように構成
されているので検出器１０と組合わせて電磁流量
計を構成した場合、周囲に50Hzまたは60Hzの商用
電源が誘導雑音源として単独で存在するかまたは
両者が混在する環境下においても、励磁磁界の周
波数が該雑音源の周波数よりも低くまた信号Ｓが
ほぼ定常値に達した状態でかつ該信号Ｓが逆方向
に変化する直前のTdの期間だけ該信号Ｓがサン
プリングされるので零点変動の少ない安定した出
力信号Ｐが得られる。通常商用電源の周波数は50
Hzまたは60Hzを中心として正側または負側に１Hz
以下の範囲内で変動する。このような誘導雑音源
の存在する環境下においては前記の周波数変動が
原因で本実施例の変換器の出力信号Ｐには若干の
零点変動が発生する。しかしながら本発明者の実
験によればこの零点変動の大きさは高々フルスケ
ールの0.2％に過ぎない。したがつて本実施例の
変換器の零点変動は実用上問題にならない。 次に第６図ａ，ｂおよび第７図の各図において
Ｍ，Ｌはそれぞれ変換器７に設けられた外部直流
電源Ｘおよび外部商用電源Ｙを接続するための端
子であつて端子Ｌ、AC／DCコンバータ７１等は
外部商用電源Ｙを受電する手段を構成するもので
ある。AC／DCコンバータ７１またはDC／DCコ
ンバータ７８のいずれの出力もタイミング信号Ｐ
２および励磁回路７３によつて励磁電圧Exに交
換されうるように構成されている。９０は変換器
７が外部商用電源Ｙで駆動される場合は該電源Ｙ
を用いて、また変換器７が外部直流電源Ｘで駆動
される場合は第５図のタイミング信号発生回路８
０と同様にしてタイミング信号Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４
を出力するタイミング信号発生回路である。この
タイミング信号発生回路９０は第６図ｂに示す如
く構成されている。すなわち、８１は第１の基本
クロツク信号としての矩形波信号Ｐ１を出力する
固定周波数発信器であり、９１は入力としての外
部商用電源Ｙと出力としての正弦波信号とを絶縁
する絶縁トランス、９２は絶縁トランス９１の出
力信号を波形整形して矩形波信号として出力する
ゼロクロスコンパレータ、９３はゼロクロスコン
パレータの出力信号を分周して時間幅Twが外部
商用電源Ｙの周期の整数倍の時間Tcに等しく周
期Tpが2Tcに等しい外部商用電源Ｙに同期した
パルス列信号としての矩形波信号Ｐ５を出力する
分周器であつて、絶縁トランス９１とゼロクロス
コンパレータ９２と分周器９３とで外部商用電源
Ｙに同期した第２の基本クロツク信号としてのパ
ルス列信号を発生する手段が構成されている。９
４は矩形波信号Ｐ１またはＰ５を切換えて分周期
８２および二相分割器８３に出力するようにした
信号切換手段としての信号切換器である。したが
つて切換器９４によつて信号Ｐ１が分周器８２お
よび二相分割器８８に入力されると、出力信号お
よびＰ４はそれぞれ１・Ｐ２および１・２
の各論理演算結果に相当する信号となり、また切
換器９４によつて信号Ｐ５が分周器８２および二
相分割器８３に入力されると、出力信号Ｐ３およ
びＰ４はそれぞれ５・Ｐ２および５・２の
各論理演算結果に相当する信号となる。 このため、今、切換器９４に信号Ｐ１またはＰ
５が入力されて信号Ｐ２によつて励磁回路７３が
駆動されると、第５図において説明したのと同様
にして、信号Ｓが同期整流回路７５において信号
Ｐ３およびＰ４の〔１〕状態の期間だけサンプリ
ングされる。この場合のサンプリング期間Tsは
TdまたはTcであり、また励磁電圧Exの方向が逆
転してから信号Ｓのサンプリングの始まるまでの
時間TwもTdまたはTcであつて、この時間Tdま
たはTcは励磁電圧Exの方向が逆転してから後こ
の時間内に信号Ｓが定状状態になるように設定さ
れている。したがつて、切換器９４に信号Ｐ１が
入力された場合は、信号Ｓはほぼ定常値になつた
状態で50Hz電源および60Hz電源の各周期の公倍数
の時間Tdの期間だけサンプリングされ、切換器
９４に信号Ｐ９が入力された場合は、信号Ｓはほ
ぼ定状値になつた状態で外部商用電源Ｙの周期の
整数倍の時間Tcの期間だけサンプリングされて、
同期整流回路７５から信号Ｓ１およびＳ２として
出力されることになる。 本実施例の変換器は以上に説明したように構成
されているので検出器１０と組合わせて電磁流量
計を構成すると、該流量計を外部直流電源Ｘで駆
動する場合は該電源Ｘを端子Ｍに接続しかつ信号
切換器９４によつて信号Ｐ１を分周器８２および
二相分割器８３に導くことにより、また電磁流量
計を外部商用電源Ｙで駆動する場合は該電源Ｙを
端子Ｌに接続しかつ信号切換器９４によつて信号
Ｐ５を分周期８２および二相分割器８３に導くこ
とにより、いずれの場合にも商用電源よりも低い
周波数で励磁磁界が形成され、信号Ｓがほぼ定常
値に達した状態でかつ信号Ｓが逆方向に変化する
直前に、外部直流電源Ｘによる駆動の場合は時間
Tdの期間だけ、外部商用電源Ｙによる駆動の場
合は該電源Ｙの周期の整数倍の時間Tcの期間だ
け信号Ｓがサンプリングされるので、零点変動の
少ない安定した出力信号Ｐが得られることにな
る。 以上に説明したように本発明の第１発明ではフ
アラデーの電磁誘導則にもとづいて被測定流体の
流量を測定する低周波励磁式の電磁流量計におい
て、該流量計の変換器をまず外部電源としての外
部直流電源を受電する手段と固定周波数発振器と
を備え、かつ該固定周波数発振器の出力信号を基
本クロツク信号として用いて励磁電流の出力と被
測定流体に発生する起電力の正側定常値および負
側定常値のそれぞれを前記励磁電流による磁界の
変動に対応して周波数の異なる複数の商用電源の
各周期の公倍数の期間だけ同期整流するサンプリ
ングとを行なうように構成したので、このような
変換器は直流電源によつて駆動できしたがつてバ
ツテリバツクアツプを行なつた直流無停電電源に
接続して電磁流量計の無停電化が可能であり、ま
た誘導雑音源として周波数の異なる複数の商用電
源がそれぞれ単独に存在するかまたは混在する環
境下においても零点安定性の良好な流量信号を出
力する電磁流量計を得ることができる。このため
このような変換器は信頼性の高い低周波励磁式電
磁流量計を構成できる効果がある。 さらに本発明の第２発明では低周波励磁式電磁
流量計の変換器を、外部直流電源で駆動できるよ
うにした前記第１の発明の構成に加えて外部商用
電源を受電する手段と、該外部商用電源に同期し
が第２の基本クロツク信号としてのパルス列信号
を発生する手段と、該パルス列信号および固定周
波数発信器の出力信号の両信号を切換えて励磁電
流の出力と起電力のサンプリングとを行なうよう
にした信号切換手段とを備え、かつ変換器が外部
直流電源によつて駆動されるときは信号切換手段
によつて第１の基本クロツク信号としての固定周
波数発振器の出力を用いて励磁電流の出力と周波
数の異なる複数の商用電源の各周期の公倍数の期
間だけのサンプリングとを行ない、変換器が外部
商用電源によつて駆動されるときは信号切換手段
によつて第２の基本クロツク信号としてのパルス
列信号を用いて励磁電流の出力と外部商用電源の
周期の整数倍の期間だけのサンプリングとを行な
うように構成したので、このような変換器は直流
電源でも商用電源でも駆動できてしたがつて使用
する現場の電源事情に速応可能でかつ商用電源周
波数の誘導雑音源の存在する環境においても零点
の安定した低周波励磁式電磁流量計を構成できる
効果がある。
したがつて今、信号Ｐ２によつて励磁回路７３が
正方向の励磁電圧Exを出力したとすると励磁コ
イル４の時定数等のため信号Ｓは負側から正側に
移行し若干時間経過した後正側の定常値に達す
る。ついで信号Ｐ２によつて励磁回路７３が負方
向の励磁電圧Exを出力すると同様にして信号Ｓ
は負側の定常値に達する。信号Ｓの正側および負
側の部分はそれぞれ信号Ｐ３およびＰ４によつて
同期整流回路７５において該信号Ｐ３およびＰ４
の〔１〕状態の期間だけサンプリングされて整流
される。すなわちこの場合信号Ｓに対するサンプ
リング期間TsはTs＝Tp−Tw＝Tdである。また
この場合励磁電圧Exの方向が逆転してから信号
Ｓのサンプリングの始まるまでの時間はTwすな
わちTdであつてこのTwの時間内に信号Ｓがほ
ぼ定状状態になるように時間Tdが設定されてい
る。このため信号Ｓは励磁電圧Exの方向が逆転
してから後ほぼ定常値になつた状態で50Hz電源お
よび60Hz電源の各周期の公倍数の時間Tdの期間
だけサンプリングされ同期整流回路７５から信号
Ｓ１およびＳ２として出力されることになる。 本実施例の変換器は以上に説明したように構成
されているので検出器１０と組合わせて電磁流量
計を構成した場合、周囲に50Hzまたは60Hzの商用
電源が誘導雑音源として単独で存在するかまたは
両者が混在する環境下においても、励磁磁界の周
波数が該雑音源の周波数よりも低くまた信号Ｓが
ほぼ定常値に達した状態でかつ該信号Ｓが逆方向
に変化する直前のTdの期間だけ該信号Ｓがサン
プリングされるので零点変動の少ない安定した出
力信号Ｐが得られる。通常商用電源の周波数は50
Hzまたは60Hzを中心として正側または負側に１Hz
以下の範囲内で変動する。このような誘導雑音源
の存在する環境下においては前記の周波数変動が
原因で本実施例の変換器の出力信号Ｐには若干の
零点変動が発生する。しかしながら本発明者の実
験によればこの零点変動の大きさは高々フルスケ
ールの0.2％に過ぎない。したがつて本実施例の
変換器の零点変動は実用上問題にならない。 次に第６図ａ，ｂおよび第７図の各図において
Ｍ，Ｌはそれぞれ変換器７に設けられた外部直流
電源Ｘおよび外部商用電源Ｙを接続するための端
子であつて端子Ｌ、AC／DCコンバータ７１等は
外部商用電源Ｙを受電する手段を構成するもので
ある。AC／DCコンバータ７１またはDC／DCコ
ンバータ７８のいずれの出力もタイミング信号Ｐ
２および励磁回路７３によつて励磁電圧Exに交
換されうるように構成されている。９０は変換器
７が外部商用電源Ｙで駆動される場合は該電源Ｙ
を用いて、また変換器７が外部直流電源Ｘで駆動
される場合は第５図のタイミング信号発生回路８
０と同様にしてタイミング信号Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４
を出力するタイミング信号発生回路である。この
タイミング信号発生回路９０は第６図ｂに示す如
く構成されている。すなわち、８１は第１の基本
クロツク信号としての矩形波信号Ｐ１を出力する
固定周波数発信器であり、９１は入力としての外
部商用電源Ｙと出力としての正弦波信号とを絶縁
する絶縁トランス、９２は絶縁トランス９１の出
力信号を波形整形して矩形波信号として出力する
ゼロクロスコンパレータ、９３はゼロクロスコン
パレータの出力信号を分周して時間幅Twが外部
商用電源Ｙの周期の整数倍の時間Tcに等しく周
期Tpが2Tcに等しい外部商用電源Ｙに同期した
パルス列信号としての矩形波信号Ｐ５を出力する
分周器であつて、絶縁トランス９１とゼロクロス
コンパレータ９２と分周器９３とで外部商用電源
Ｙに同期した第２の基本クロツク信号としてのパ
ルス列信号を発生する手段が構成されている。９
４は矩形波信号Ｐ１またはＰ５を切換えて分周期
８２および二相分割器８３に出力するようにした
信号切換手段としての信号切換器である。したが
つて切換器９４によつて信号Ｐ１が分周器８２お
よび二相分割器８８に入力されると、出力信号お
よびＰ４はそれぞれ１・Ｐ２および１・２
の各論理演算結果に相当する信号となり、また切
換器９４によつて信号Ｐ５が分周器８２および二
相分割器８３に入力されると、出力信号Ｐ３およ
びＰ４はそれぞれ５・Ｐ２および５・２の
各論理演算結果に相当する信号となる。 このため、今、切換器９４に信号Ｐ１またはＰ
５が入力されて信号Ｐ２によつて励磁回路７３が
駆動されると、第５図において説明したのと同様
にして、信号Ｓが同期整流回路７５において信号
Ｐ３およびＰ４の〔１〕状態の期間だけサンプリ
ングされる。この場合のサンプリング期間Tsは
TdまたはTcであり、また励磁電圧Exの方向が逆
転してから信号Ｓのサンプリングの始まるまでの
時間TwもTdまたはTcであつて、この時間Tdま
たはTcは励磁電圧Exの方向が逆転してから後こ
の時間内に信号Ｓが定状状態になるように設定さ
れている。したがつて、切換器９４に信号Ｐ１が
入力された場合は、信号Ｓはほぼ定常値になつた
状態で50Hz電源および60Hz電源の各周期の公倍数
の時間Tdの期間だけサンプリングされ、切換器
９４に信号Ｐ９が入力された場合は、信号Ｓはほ
ぼ定状値になつた状態で外部商用電源Ｙの周期の
整数倍の時間Tcの期間だけサンプリングされて、
同期整流回路７５から信号Ｓ１およびＳ２として
出力されることになる。 本実施例の変換器は以上に説明したように構成
されているので検出器１０と組合わせて電磁流量
計を構成すると、該流量計を外部直流電源Ｘで駆
動する場合は該電源Ｘを端子Ｍに接続しかつ信号
切換器９４によつて信号Ｐ１を分周器８２および
二相分割器８３に導くことにより、また電磁流量
計を外部商用電源Ｙで駆動する場合は該電源Ｙを
端子Ｌに接続しかつ信号切換器９４によつて信号
Ｐ５を分周期８２および二相分割器８３に導くこ
とにより、いずれの場合にも商用電源よりも低い
周波数で励磁磁界が形成され、信号Ｓがほぼ定常
値に達した状態でかつ信号Ｓが逆方向に変化する
直前に、外部直流電源Ｘによる駆動の場合は時間
Tdの期間だけ、外部商用電源Ｙによる駆動の場
合は該電源Ｙの周期の整数倍の時間Tcの期間だ
け信号Ｓがサンプリングされるので、零点変動の
少ない安定した出力信号Ｐが得られることにな
る。 以上に説明したように本発明の第１発明ではフ
アラデーの電磁誘導則にもとづいて被測定流体の
流量を測定する低周波励磁式の電磁流量計におい
て、該流量計の変換器をまず外部電源としての外
部直流電源を受電する手段と固定周波数発振器と
を備え、かつ該固定周波数発振器の出力信号を基
本クロツク信号として用いて励磁電流の出力と被
測定流体に発生する起電力の正側定常値および負
側定常値のそれぞれを前記励磁電流による磁界の
変動に対応して周波数の異なる複数の商用電源の
各周期の公倍数の期間だけ同期整流するサンプリ
ングとを行なうように構成したので、このような
変換器は直流電源によつて駆動できしたがつてバ
ツテリバツクアツプを行なつた直流無停電電源に
接続して電磁流量計の無停電化が可能であり、ま
た誘導雑音源として周波数の異なる複数の商用電
源がそれぞれ単独に存在するかまたは混在する環
境下においても零点安定性の良好な流量信号を出
力する電磁流量計を得ることができる。このため
このような変換器は信頼性の高い低周波励磁式電
磁流量計を構成できる効果がある。 さらに本発明の第２発明では低周波励磁式電磁
流量計の変換器を、外部直流電源で駆動できるよ
うにした前記第１の発明の構成に加えて外部商用
電源を受電する手段と、該外部商用電源に同期し
が第２の基本クロツク信号としてのパルス列信号
を発生する手段と、該パルス列信号および固定周
波数発信器の出力信号の両信号を切換えて励磁電
流の出力と起電力のサンプリングとを行なうよう
にした信号切換手段とを備え、かつ変換器が外部
直流電源によつて駆動されるときは信号切換手段
によつて第１の基本クロツク信号としての固定周
波数発振器の出力を用いて励磁電流の出力と周波
数の異なる複数の商用電源の各周期の公倍数の期
間だけのサンプリングとを行ない、変換器が外部
商用電源によつて駆動されるときは信号切換手段
によつて第２の基本クロツク信号としてのパルス
列信号を用いて励磁電流の出力と外部商用電源の
周期の整数倍の期間だけのサンプリングとを行な
うように構成したので、このような変換器は直流
電源でも商用電源でも駆動できてしたがつて使用
する現場の電源事情に速応可能でかつ商用電源周
波数の誘導雑音源の存在する環境においても零点
の安定した低周波励磁式電磁流量計を構成できる
効果がある。
第１図は電磁流量計の動作原理を説明するため
の構成図、第２図は従来の商用電源駆動低周波励
磁式電磁流量計の一構成例を示すブロツク図、第
３図は第２図における要部の信号または電圧の波
形を含めたタイムチヤート、第４図は商用電源周
期の誘導雑音が消去される理由を示す模式図、第
５図ａは本発明の第１発明による外部直流電源駆
動用変換器の一実施例のブロツク図、第５図ｂは
第５図ａにおけるタイミング信号発生回路の一構
成例のブロツク図、第６図ａは本発明の第２発明
による外部直流電源および外部商用電源の両電源
駆動用変換器の一実施例のブロツク図、第６図ｂ
は第６図ａにおけるタイミング信号発生回路の一
構成例のブロツク図、第７図は第５図、第６図に
おける要部の信号および電圧の波形を含めたタイ
ムチヤートである。 図において２……被測定流体、５……磁界、７
……変換器、１０……検出器、７１……外部商用
電源受電手段としてのAC／DCコンバータ、７５
……同期整流回路、７８……外部直流電源受電手
段としてのDC／DCコンバータ、８１……固定周
波数発振器、９１，９２，９３……それぞれパル
ス列信号を発生する手段を構成する絶縁トラン
ス、ゼロクロスコンパレータ、分周器、９４……
信号切換手段としての信号切換器、Ｖ……流速、
Ｂ……磁束密度、Ｅ……起電力、Ｉ……励磁電
流、Ａ……外部電源、Ｘ……外部電源としての外
部直流電源、Ｙ……外部電源としての外部商用電
源、Ｐ……出力流量信号、τ……商用電源の周
期、Ts……サンプリング期間、Ｌ……外部商用
電源受電手段としての端子、Ｐ１……第１の基本
クロツク信号としての矩形波信号、Ｐ５……第２
の基本クロツク信号としてのパルス列信号。
の構成図、第２図は従来の商用電源駆動低周波励
磁式電磁流量計の一構成例を示すブロツク図、第
３図は第２図における要部の信号または電圧の波
形を含めたタイムチヤート、第４図は商用電源周
期の誘導雑音が消去される理由を示す模式図、第
５図ａは本発明の第１発明による外部直流電源駆
動用変換器の一実施例のブロツク図、第５図ｂは
第５図ａにおけるタイミング信号発生回路の一構
成例のブロツク図、第６図ａは本発明の第２発明
による外部直流電源および外部商用電源の両電源
駆動用変換器の一実施例のブロツク図、第６図ｂ
は第６図ａにおけるタイミング信号発生回路の一
構成例のブロツク図、第７図は第５図、第６図に
おける要部の信号および電圧の波形を含めたタイ
ムチヤートである。 図において２……被測定流体、５……磁界、７
……変換器、１０……検出器、７１……外部商用
電源受電手段としてのAC／DCコンバータ、７５
……同期整流回路、７８……外部直流電源受電手
段としてのDC／DCコンバータ、８１……固定周
波数発振器、９１，９２，９３……それぞれパル
ス列信号を発生する手段を構成する絶縁トラン
ス、ゼロクロスコンパレータ、分周器、９４……
信号切換手段としての信号切換器、Ｖ……流速、
Ｂ……磁束密度、Ｅ……起電力、Ｉ……励磁電
流、Ａ……外部電源、Ｘ……外部電源としての外
部直流電源、Ｙ……外部電源としての外部商用電
源、Ｐ……出力流量信号、τ……商用電源の周
期、Ts……サンプリング期間、Ｌ……外部商用
電源受電手段としての端子、Ｐ１……第１の基本
クロツク信号としての矩形波信号、Ｐ５……第２
の基本クロツク信号としてのパルス列信号。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 被測定流体に、商用電源周波数よりも低い周
波数で台形状を含む矩形状に近い波形の時間的に
変動する磁界を加えてフアラデーの電磁誘導則に
もとづいて前記流体に発生する起電力を検出して
前記流体の流量を測定する低周波励磁式電磁流量
計の、外部電源を受電し、前記磁界を形成するた
めの励磁電流を出力し、前記起電力をサンプリン
グし、該サンプリング結果と前記磁界の磁束密度
とのそれぞれに相当する信号を用いて前記流量に
相当する信号を出力する変換器において、前記外
部電源としての外部直流電源を受電する手段と基
本クロツク信号を出力する固定周波数発振器とを
備え、前記基本クロツク信号を用いて、前記励磁
電流の出力と前記起電力の正側定常値および負側
定常値のそれぞれに相当する信号に対する周波数
の異なる複数の商用電源の各周期の公倍数の期間
だけの前記サンプリングとを行なうことを特徴と
する低周波励磁式電磁流量計の変換器。 ２ 被測定流体に、商用電源周波数よりも低い周
波数で台形状を含む矩形状に近い波形の時間的に
変動する磁界を加えてフアラデーの電磁誘導則に
もとづいて前記流体に発生する起電力を検出して
前記流体の流量を測定する低周波励磁式電磁流量
計の、外部電源を受電し、前記磁界を形成するた
めの励磁電流を出力し、前記起電力をサンプリン
グし、該サンプリング結果と前記磁界の磁束密度
とのそれぞれに相当する信号を用いて前記流量に
相当する信号を出力する変換器において、外部電
源としての外部直流電源ならびに外部商用電源を
各個に受電する手段と、第１の基本クロツク信号
を出力する固定周波数発信器と、第２の基本クロ
ツク信号としての前記外部商用電源に同期したパ
ルス列信号を発生する手段と、前記第１の基本ク
ロツク信号と前記第２の基本クロツク信号とを切
換える信号切換手段とを備え、前記外部直流電源
を受電するときは前記信号切換手段により前記第
１の基本クロツク信号を用いて前記励磁電流の出
力と前記起電力の正側定常値および負側定常値の
それぞれに相当する信号に対する周波数の異なる
複数の商用電源の各周期の公倍数の期間だけの前
記サンプリングとを行ない、前記外部商用電源を
受電するときは前記信号切換手段により前記第２
の基本クロツク信号を用いて前記励磁電流の出力
と前記起電力の正側定常値および負側定常値のそ
れぞれに相当する信号に対する前記外部商用電源
の周期の整数倍の期間だけの前記サンプリングと
を行なうことを特徴とする低周波励磁式電磁流量
計の変換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19372082A JPS5983016A (ja) | 1982-11-04 | 1982-11-04 | 低周波励磁式電磁流量計の変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19372082A JPS5983016A (ja) | 1982-11-04 | 1982-11-04 | 低周波励磁式電磁流量計の変換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5983016A JPS5983016A (ja) | 1984-05-14 |
| JPH0216975B2 true JPH0216975B2 (ja) | 1990-04-19 |
Family
ID=16312667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19372082A Granted JPS5983016A (ja) | 1982-11-04 | 1982-11-04 | 低周波励磁式電磁流量計の変換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5983016A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0517468U (ja) * | 1991-08-02 | 1993-03-05 | サンデン株式会社 | 蓄冷装置 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007132803A (ja) * | 2005-11-10 | 2007-05-31 | Yamatake Corp | 電磁流量計 |
| JP2020186935A (ja) * | 2019-05-10 | 2020-11-19 | アズビル株式会社 | 電磁流量計 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2744845C3 (de) * | 1977-10-05 | 1985-08-08 | Flowtec AG, Reinach, Basel | Verfahren zur Kompensation der elektrochemischen Störgleichspannung bei der magnetisch-induktiven Durchflußmessung mit periodisch umgepoltem magnetischem Gleichfeld |
| JPS5615383A (en) * | 1979-07-16 | 1981-02-14 | Ricoh Co Ltd | Carriage supporting device in printer |
-
1982
- 1982-11-04 JP JP19372082A patent/JPS5983016A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0517468U (ja) * | 1991-08-02 | 1993-03-05 | サンデン株式会社 | 蓄冷装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5983016A (ja) | 1984-05-14 |
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