JPH0228092B2 - Denjiryuryokei - Google Patents
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- JPH0228092B2 JPH0228092B2 JP18685683A JP18685683A JPH0228092B2 JP H0228092 B2 JPH0228092 B2 JP H0228092B2 JP 18685683 A JP18685683 A JP 18685683A JP 18685683 A JP18685683 A JP 18685683A JP H0228092 B2 JPH0228092 B2 JP H0228092B2
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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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- Electromagnetism (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Description
〔発明の技術分野〕
本発明は電磁流量計、特に、超低電導度流体を
対象とする電磁流量計に関するものである。 〔従来技術〕 従来流量を測定する流れに直交して交流磁界を
発生させ、流体に発生する起電力を、流体が流れ
る管の内壁に流体と直接接するようにして設けた
１対の電極により取り出す通常の電磁流量計にお
いては、その測定可能な流体電導度は２〜５×
10-6≠/cmが下限とされている。これに対し、一
般に「油」と呼ばれるものの電導度は10-11〜
10-17≠/cmであり、この「油」についてはもちろ
ん、中間的な存在であるアセトンやアンモニア等
についても、上述した方式でその流量を測定する
ことは不可能と考えられる。しかしながら、他方
で電磁流量計は機械式のもの等に比べて保守が容
易であることなどから、上述した超低電導度流体
についても測定可能な電磁流量計の実現への要望
は強い。 〔発明の概要〕 本発明はこのような事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、従来不可能とされている例
えば10-7≠/cm以下の超低電導度流体の測定を可
能にする電磁流量計を提供することにある。 このような目的を達成するために、本発明は、
流体と検出電極との間に誘電体を介在させ、電極
面が直接流体に接しないようにして流体に発生す
る起電力を容量結合により取り出すいわゆる容量
結合形の電磁流量計を用いた。そして上記管の外
周に管軸方向に沿つて延在する補償電極を設ける
とともに、差動増幅器の前段に各検出電極から得
られる検出電位を非反転入力とする演算増幅器
と、その出力電圧を分圧する分圧器とを設け、こ
の分圧器に得られる上記検出電位にほぼ等しい出
力電圧を上記演算増幅器の反転入力とすることに
より反転・非反転入力端子間の浮遊容量による減
衰を補償する一方、当該出力電圧をさらに分圧し
て得られるa′／ａcosθ（ａは管の内半径、a′は外半 径）倍の出力電圧を上記補償電圧に印加すること
により、管厚が有限でありかつ外周をシールド接
地して用いる必要があることによつて内部電界分
布が乱されかつ減衰されることを補償した。さら
に上記演算増幅器により一定の利得で増幅された
出力電圧をコンデンサを介して正帰還することに
より、検出電極と流体間の微小な結合容量に対
し、上記演算増幅器の入力容量が同程度またはそ
れ以上となることによる出力電圧の低下を補償し
た。 以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明する
が、はじめに容量結合によることの妥当性の説明
およびその場合に解決しなければならない上述し
たような問題の解析を行なつて、次にそれらの解
決手段としての実施例の説明に移行する。 〔実施例〕 超低電導度流体におけるフアラデー効果による
流量検出電位差については、V.Cushingによる解
析がある（“Induction Flowmeter”，Rev.Scl.
Instrum.、29、pp692−697、1958）。それによれ
ば、第１図に示すように誘電体からなる管１の厚
さが有限でありかつ外周を金属シールド管２によ
りシールド接地されている場合に流体を挾んで配
置された１対の検出電極３の間に得られる電位差
ΔVは、次の(1)、(2)式で示される。なお、４が流
体を示す。 ΔV＝Ｋ・Ｂ・Ｄ・Ｕ …(1) Ｋ＝σ1＋jε0（ε〓1−１）ω／（σ1＋jε0ε
〓1ω）＋（σ2＋jε0ε〓2ω）１＋（ａ／ｂ）2／１−
（ａ／ｂ）2…(2) ただし、Ｂ：磁束密度 Ｄ：管の直径（内径）（＝2a） Ｕ：平均流速 σ1：流体の電導度 σ2：管の電導度 ε0：真空の誘電率 ε〓1：流体の比誘電率 ε〓2：管の比誘電率 ω：磁場の角周波数 ａ：管の内半径 ｂ：管の外半径 これが、一般に電磁流量計の出力信号を与える
基本式となり、通常の、すなわち超低電導度流体
を対象としない電磁流量計においてはσ1が十分に
大きいためＫ＝１と考えて差支えない。 さて、実用上σ2は十分に小さくすることができ
るから（例えばテフロンでは10-18≠/cm）無視す
ると、(2)式は次の(3)式のように表わせる。 Ｋ＝σ1＋jε0（ε〓1−１）ω／σ1＋jε0（ε〓1＋１
＋（ａ／ｂ）2／１−（ａ／ｂ）2ε〓2）ω） …(3) この(3)式から具体的に実現可能な限界を検討す
ると、まず、実際上管の厚さは零にすることも無
限大にすることもできず、a/bの変換は０＜a/b
＜１であるが、 a/bnio＝0.5 a/bnax＝0.8 程度が限界と考えられる。ここでは数をまとめ
るためにa/b＝0.65とする。 次に、ε〓2はライニング材、すなわち管の内壁
部、検出電極と流体間の誘電体で決まるが、これ
は特に高絶縁性が要求されるため例えばテフロン
などが用いられ、その場合 ε〓2＝２ したがつて、(3)式は次の(4)式のようになる。 Ｋ＝σ1＋jε0（ε〓1−１）ω／σ1＋jε0（ε〓1
＋５）ω…(4) ε〓1については２種類の流体を考えることにす
る。すなわち、その１つは石油系であつて ε〓1＝２ 他の１つは純水などであつて ε〓1＝80 アルコール類などはこれらの中間に位置する。 次にこれらの値を用いて(4)式から求めたＫの絶
対値の周波数特性を第２図および第３図に示す。
第２図が石油系で図中イ，ロ，ハ，ニはそれぞれ
σ1が10-5、10-18、10-11、10-9≠/cmの場合を示
し、第３図が純水系で図中イ，ロはそれぞれσ1が
10-7および10-5≠/cmの場合を示す。また第３図
中ハは5.55×10-8という最小のσ1を有する理論純
水について示したものである。各曲線において、
ωの低域のフラツト部が検出電極を流体に直接接
触させた場合に相当するが、電磁流量計が用いら
れる主要な分野であるプロセス制御系では、少な
くとも１〜２秒程度の応答性が要求されるから、
ωの下限は20（周波数では３Hz）程度と考えねば
ならい。すると、図から明らかなように、純水系
では理論純水まで、すなわちすべて測定可能であ
るが、石油系では10-10≠/cmが測定できる電導度
の下限となる。しかもこれは全く理想的な計測回
路による理論的限界であるから、実際には上述し
た方式での「油」の測定は不可能で、容量結合に
よらなければならないこととなる。 そこで、(3)式において次の(5)式のようにσ1/ω
→０とした場合が容量結合に相当する。 limK limK σ1／ω→０＝ε〓1−１／ε〓1＋１＋（ａ／ｂ）2／１
−（ａ／ｂ）2…(5) ここでa/b＝１とすると1imK＝０となつてし
まうように、第１図に示したように外周をシール
ド接地した誘電体からなる管１においてその厚さ
を小さくすると得られる出力信号が小さくなる。
したがつて、できるだけ厚い管を使う必要がある
が、設計上ならびにコスト面から（例えばテフロ
ンは高価）制限がある。そこで、本発明では次の
ような方法で等価的にa/b＝０、すなわち無限大
の厚さを達成した。 今、ｂ→∞として、第４図に示すように管１の
管軸方向に垂直な断面内で中心点に対して検出電
極の方向とθの角度をなす方向における管内面の
点ｐ（θ）の電位をＶ（θ）とし、ｐ点に対向する
半径a′の点ｑ（θ）の電位をV′（θ）とすると、管
の軸方向には電場は存在しないから、 V′（θ）＝ａ／a′Ｖ（θ） このことは逆に、ｑ点に電極を置きそれに
V′（θ）の電位を与えておけば、半径a′の外側に
は何も存在しなくてもｂ＝∞と等価になることを
示している。ａおよびa′、すなわち現実の管の外
半径は既知であるから、Ｖ（θ）を知ればV′（θ）
が決まる。θ＝０におけるＶ（θ）は検出電極の
電位Ｖであり、Ｖ（θ）＝Vcosθとおくことができ
るから、結局 V′（θ）＝ａ／a′Vcosθ となる。 すなわち、誘電体からなる内半径ａ、外半径
a′の管の外周に管軸方向に延在する補償電極を設
け、これに上式で示される電位分布を与えれば、
管の厚さが有限であることに基く信号の減衰は補
償できる。近似的には、これは例えば第５図に示
すように軸方向に複数に分割した帯状の補償電極
１１を設け、それぞれにそのθに対応してａ／a′ cosθの電位を与えることで実現できる。 第５図は本発明の一実施例（部分）を示す構成
図であるが、90゜を４分割してその各部に、上下
それぞれ８個ずつの補償電極を設けてある。他
方、本実施例では、差動増幅器（図示せず）の前
段に、検出電極３に得られる検出電位を非反転入
力とする前置増幅器としての演算増幅器１２と、
この演算増幅器１２の出力を1/A（Ａは演算増幅
器１２の利得）に分圧する抵抗１４と１５からな
る分圧器１３とを備えている（換言すれば利得Ａ
は抵抗１４，１５の抵抗値RAとRBとの比で決ま
る）。抵抗１５はさらに、上記分圧によつて得ら
れる演算増幅器１２の入力、すなわち検出電位に
相当する出力電圧をａ／a′cosθ（θは各補償電極を配 置した角度）倍に分圧する分圧器を構成し、その
各出力点に得られる電圧をそれぞれ対応する角度
の補償電極１１に印加している。なお、上記抵抗
１４と１５との接続点から得られる検出電位相当
の出力を演算増幅器１２の非反転入力端子に帰還
することにより、非反転・反転入力端子間のデイ
フアレンシヤルモードの浮遊容量（CD）による
信号の減衰を補償している。図上省略したが、下
側の検出電極についても同様の構成の回路を有し
ている。なお、図示の例では補償電極１１を検出
電極３からずらして（θ≠0゜）設けてあるが、こ
れは引出しの都合上で、θ＝0゜に合うように配置
してもよいことは言うまでもない。 補償電極１１の外側は、通常の絶縁材で覆い、
その外側をシールド用の金属管で覆つて接地す
る。一例として補償電極１１としてフレキシブル
プリント基板のようなものを用い、これを例えば
テフロンからなる管１の外側に貼り付け、外側を
シールド接地する方法をとれば、容易に実現でき
る。なお、管１については例えばテフロンを用
い、その内壁近くに検出電極を埋込む構造が用い
られるが特に流体に直接接する部分については主
として耐摩耗性の点からより耐摩耗強度の高いセ
ラミツクを用いてもよい。その場合、例えばその
セラミツク管の外周に検出電極を貼り付け、その
外側をテフロンでモールドするなどの方法が考え
られる。 上記構成により、外周をシールド接地した有限
な厚さの管を用いながら、厚さが無限大の誘電体
管を用いたと同様の信号量が得られると同時に検
出電極の引出し線のシールドの浮遊容量による減
衰も補償できる。 ここで、検出電極からの信号を入力とする初段
の増幅器である演算増幅器１２の入力容量が問題
となる。すなわち、検出電極により容量結合で取
り出される信号は本来非常に小さいものであるの
に対し、上記入力容量が結合容量と同程度もしく
はそれ以上となつて、信号を大幅に減衰させる。 すなわち、第６図において、２１を結合容量、
２２をバイアス抵抗として、結合容量２１の容量
値Ｃは、流量計本体の設計で決定される。すなわ
ち、検出電極３の面積をＳ、この検出電極と流体
間の間隙をｔ、その間の誘電体の比誘電率をε〓2
としてＣは、 Ｃ＝Ｓ／ｔε0〓2 で示されるが、実際の設計上は、例えば ｔ＝0.15（cm） Ｓ＝2.5×1.5（cm2） ε〓2＝２（テフロンの場合） として Ｃ＝4.43×10-12（Ｆ） 程度が構造上の限度と考えられる。 これに対し、入力容量２３（CIN）は、３〜
4pF程度で、上記結合容量、すなわち信号源直列
容量とほぼ同程度であるから、バイアス電流の小
さなFET入力の演算増幅器を用い、3000MΩの
高バイアス抵抗を接続してCR結合部の分圧比
対象とする電磁流量計に関するものである。 〔従来技術〕 従来流量を測定する流れに直交して交流磁界を
発生させ、流体に発生する起電力を、流体が流れ
る管の内壁に流体と直接接するようにして設けた
１対の電極により取り出す通常の電磁流量計にお
いては、その測定可能な流体電導度は２〜５×
10-6≠/cmが下限とされている。これに対し、一
般に「油」と呼ばれるものの電導度は10-11〜
10-17≠/cmであり、この「油」についてはもちろ
ん、中間的な存在であるアセトンやアンモニア等
についても、上述した方式でその流量を測定する
ことは不可能と考えられる。しかしながら、他方
で電磁流量計は機械式のもの等に比べて保守が容
易であることなどから、上述した超低電導度流体
についても測定可能な電磁流量計の実現への要望
は強い。 〔発明の概要〕 本発明はこのような事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、従来不可能とされている例
えば10-7≠/cm以下の超低電導度流体の測定を可
能にする電磁流量計を提供することにある。 このような目的を達成するために、本発明は、
流体と検出電極との間に誘電体を介在させ、電極
面が直接流体に接しないようにして流体に発生す
る起電力を容量結合により取り出すいわゆる容量
結合形の電磁流量計を用いた。そして上記管の外
周に管軸方向に沿つて延在する補償電極を設ける
とともに、差動増幅器の前段に各検出電極から得
られる検出電位を非反転入力とする演算増幅器
と、その出力電圧を分圧する分圧器とを設け、こ
の分圧器に得られる上記検出電位にほぼ等しい出
力電圧を上記演算増幅器の反転入力とすることに
より反転・非反転入力端子間の浮遊容量による減
衰を補償する一方、当該出力電圧をさらに分圧し
て得られるa′／ａcosθ（ａは管の内半径、a′は外半 径）倍の出力電圧を上記補償電圧に印加すること
により、管厚が有限でありかつ外周をシールド接
地して用いる必要があることによつて内部電界分
布が乱されかつ減衰されることを補償した。さら
に上記演算増幅器により一定の利得で増幅された
出力電圧をコンデンサを介して正帰還することに
より、検出電極と流体間の微小な結合容量に対
し、上記演算増幅器の入力容量が同程度またはそ
れ以上となることによる出力電圧の低下を補償し
た。 以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明する
が、はじめに容量結合によることの妥当性の説明
およびその場合に解決しなければならない上述し
たような問題の解析を行なつて、次にそれらの解
決手段としての実施例の説明に移行する。 〔実施例〕 超低電導度流体におけるフアラデー効果による
流量検出電位差については、V.Cushingによる解
析がある（“Induction Flowmeter”，Rev.Scl.
Instrum.、29、pp692−697、1958）。それによれ
ば、第１図に示すように誘電体からなる管１の厚
さが有限でありかつ外周を金属シールド管２によ
りシールド接地されている場合に流体を挾んで配
置された１対の検出電極３の間に得られる電位差
ΔVは、次の(1)、(2)式で示される。なお、４が流
体を示す。 ΔV＝Ｋ・Ｂ・Ｄ・Ｕ …(1) Ｋ＝σ1＋jε0（ε〓1−１）ω／（σ1＋jε0ε
〓1ω）＋（σ2＋jε0ε〓2ω）１＋（ａ／ｂ）2／１−
（ａ／ｂ）2…(2) ただし、Ｂ：磁束密度 Ｄ：管の直径（内径）（＝2a） Ｕ：平均流速 σ1：流体の電導度 σ2：管の電導度 ε0：真空の誘電率 ε〓1：流体の比誘電率 ε〓2：管の比誘電率 ω：磁場の角周波数 ａ：管の内半径 ｂ：管の外半径 これが、一般に電磁流量計の出力信号を与える
基本式となり、通常の、すなわち超低電導度流体
を対象としない電磁流量計においてはσ1が十分に
大きいためＫ＝１と考えて差支えない。 さて、実用上σ2は十分に小さくすることができ
るから（例えばテフロンでは10-18≠/cm）無視す
ると、(2)式は次の(3)式のように表わせる。 Ｋ＝σ1＋jε0（ε〓1−１）ω／σ1＋jε0（ε〓1＋１
＋（ａ／ｂ）2／１−（ａ／ｂ）2ε〓2）ω） …(3) この(3)式から具体的に実現可能な限界を検討す
ると、まず、実際上管の厚さは零にすることも無
限大にすることもできず、a/bの変換は０＜a/b
＜１であるが、 a/bnio＝0.5 a/bnax＝0.8 程度が限界と考えられる。ここでは数をまとめ
るためにa/b＝0.65とする。 次に、ε〓2はライニング材、すなわち管の内壁
部、検出電極と流体間の誘電体で決まるが、これ
は特に高絶縁性が要求されるため例えばテフロン
などが用いられ、その場合 ε〓2＝２ したがつて、(3)式は次の(4)式のようになる。 Ｋ＝σ1＋jε0（ε〓1−１）ω／σ1＋jε0（ε〓1
＋５）ω…(4) ε〓1については２種類の流体を考えることにす
る。すなわち、その１つは石油系であつて ε〓1＝２ 他の１つは純水などであつて ε〓1＝80 アルコール類などはこれらの中間に位置する。 次にこれらの値を用いて(4)式から求めたＫの絶
対値の周波数特性を第２図および第３図に示す。
第２図が石油系で図中イ，ロ，ハ，ニはそれぞれ
σ1が10-5、10-18、10-11、10-9≠/cmの場合を示
し、第３図が純水系で図中イ，ロはそれぞれσ1が
10-7および10-5≠/cmの場合を示す。また第３図
中ハは5.55×10-8という最小のσ1を有する理論純
水について示したものである。各曲線において、
ωの低域のフラツト部が検出電極を流体に直接接
触させた場合に相当するが、電磁流量計が用いら
れる主要な分野であるプロセス制御系では、少な
くとも１〜２秒程度の応答性が要求されるから、
ωの下限は20（周波数では３Hz）程度と考えねば
ならい。すると、図から明らかなように、純水系
では理論純水まで、すなわちすべて測定可能であ
るが、石油系では10-10≠/cmが測定できる電導度
の下限となる。しかもこれは全く理想的な計測回
路による理論的限界であるから、実際には上述し
た方式での「油」の測定は不可能で、容量結合に
よらなければならないこととなる。 そこで、(3)式において次の(5)式のようにσ1/ω
→０とした場合が容量結合に相当する。 limK limK σ1／ω→０＝ε〓1−１／ε〓1＋１＋（ａ／ｂ）2／１
−（ａ／ｂ）2…(5) ここでa/b＝１とすると1imK＝０となつてし
まうように、第１図に示したように外周をシール
ド接地した誘電体からなる管１においてその厚さ
を小さくすると得られる出力信号が小さくなる。
したがつて、できるだけ厚い管を使う必要がある
が、設計上ならびにコスト面から（例えばテフロ
ンは高価）制限がある。そこで、本発明では次の
ような方法で等価的にa/b＝０、すなわち無限大
の厚さを達成した。 今、ｂ→∞として、第４図に示すように管１の
管軸方向に垂直な断面内で中心点に対して検出電
極の方向とθの角度をなす方向における管内面の
点ｐ（θ）の電位をＶ（θ）とし、ｐ点に対向する
半径a′の点ｑ（θ）の電位をV′（θ）とすると、管
の軸方向には電場は存在しないから、 V′（θ）＝ａ／a′Ｖ（θ） このことは逆に、ｑ点に電極を置きそれに
V′（θ）の電位を与えておけば、半径a′の外側に
は何も存在しなくてもｂ＝∞と等価になることを
示している。ａおよびa′、すなわち現実の管の外
半径は既知であるから、Ｖ（θ）を知ればV′（θ）
が決まる。θ＝０におけるＶ（θ）は検出電極の
電位Ｖであり、Ｖ（θ）＝Vcosθとおくことができ
るから、結局 V′（θ）＝ａ／a′Vcosθ となる。 すなわち、誘電体からなる内半径ａ、外半径
a′の管の外周に管軸方向に延在する補償電極を設
け、これに上式で示される電位分布を与えれば、
管の厚さが有限であることに基く信号の減衰は補
償できる。近似的には、これは例えば第５図に示
すように軸方向に複数に分割した帯状の補償電極
１１を設け、それぞれにそのθに対応してａ／a′ cosθの電位を与えることで実現できる。 第５図は本発明の一実施例（部分）を示す構成
図であるが、90゜を４分割してその各部に、上下
それぞれ８個ずつの補償電極を設けてある。他
方、本実施例では、差動増幅器（図示せず）の前
段に、検出電極３に得られる検出電位を非反転入
力とする前置増幅器としての演算増幅器１２と、
この演算増幅器１２の出力を1/A（Ａは演算増幅
器１２の利得）に分圧する抵抗１４と１５からな
る分圧器１３とを備えている（換言すれば利得Ａ
は抵抗１４，１５の抵抗値RAとRBとの比で決ま
る）。抵抗１５はさらに、上記分圧によつて得ら
れる演算増幅器１２の入力、すなわち検出電位に
相当する出力電圧をａ／a′cosθ（θは各補償電極を配 置した角度）倍に分圧する分圧器を構成し、その
各出力点に得られる電圧をそれぞれ対応する角度
の補償電極１１に印加している。なお、上記抵抗
１４と１５との接続点から得られる検出電位相当
の出力を演算増幅器１２の非反転入力端子に帰還
することにより、非反転・反転入力端子間のデイ
フアレンシヤルモードの浮遊容量（CD）による
信号の減衰を補償している。図上省略したが、下
側の検出電極についても同様の構成の回路を有し
ている。なお、図示の例では補償電極１１を検出
電極３からずらして（θ≠0゜）設けてあるが、こ
れは引出しの都合上で、θ＝0゜に合うように配置
してもよいことは言うまでもない。 補償電極１１の外側は、通常の絶縁材で覆い、
その外側をシールド用の金属管で覆つて接地す
る。一例として補償電極１１としてフレキシブル
プリント基板のようなものを用い、これを例えば
テフロンからなる管１の外側に貼り付け、外側を
シールド接地する方法をとれば、容易に実現でき
る。なお、管１については例えばテフロンを用
い、その内壁近くに検出電極を埋込む構造が用い
られるが特に流体に直接接する部分については主
として耐摩耗性の点からより耐摩耗強度の高いセ
ラミツクを用いてもよい。その場合、例えばその
セラミツク管の外周に検出電極を貼り付け、その
外側をテフロンでモールドするなどの方法が考え
られる。 上記構成により、外周をシールド接地した有限
な厚さの管を用いながら、厚さが無限大の誘電体
管を用いたと同様の信号量が得られると同時に検
出電極の引出し線のシールドの浮遊容量による減
衰も補償できる。 ここで、検出電極からの信号を入力とする初段
の増幅器である演算増幅器１２の入力容量が問題
となる。すなわち、検出電極により容量結合で取
り出される信号は本来非常に小さいものであるの
に対し、上記入力容量が結合容量と同程度もしく
はそれ以上となつて、信号を大幅に減衰させる。 すなわち、第６図において、２１を結合容量、
２２をバイアス抵抗として、結合容量２１の容量
値Ｃは、流量計本体の設計で決定される。すなわ
ち、検出電極３の面積をＳ、この検出電極と流体
間の間隙をｔ、その間の誘電体の比誘電率をε〓2
としてＣは、 Ｃ＝Ｓ／ｔε0〓2 で示されるが、実際の設計上は、例えば ｔ＝0.15（cm） Ｓ＝2.5×1.5（cm2） ε〓2＝２（テフロンの場合） として Ｃ＝4.43×10-12（Ｆ） 程度が構造上の限度と考えられる。 これに対し、入力容量２３（CIN）は、３〜
4pF程度で、上記結合容量、すなわち信号源直列
容量とほぼ同程度であるから、バイアス電流の小
さなFET入力の演算増幅器を用い、3000MΩの
高バイアス抵抗を接続してCR結合部の分圧比
以上説明したように、本発明によれば、容量結
合方式を用い、かつ誘電体管の外周に管軸方向に
沿つて延在する補償電極を設け、検出電位を非反
転入力とする一定利得の前置演算増幅器の出力を
分圧して得られる上記検出電位にほぼ等しい出力
電圧をさらにa′／ａcosθに分圧して得られる電圧を 上記補償電極に与えることによつて管厚が有限で
あることに基く信号の減衰を補償し、また上記演
算増幅器の出力をコンデンサを介して正帰還する
ことにより信号発生源の微小な結合容量に対して
上記演算増幅器の入力容量が同等もしくはそれ以
上となることによる信号の減衰を補償することが
でき、従来の電磁流量計では不可能とされていた
超低伝導度流体の流量測定が可能となる。
合方式を用い、かつ誘電体管の外周に管軸方向に
沿つて延在する補償電極を設け、検出電位を非反
転入力とする一定利得の前置演算増幅器の出力を
分圧して得られる上記検出電位にほぼ等しい出力
電圧をさらにa′／ａcosθに分圧して得られる電圧を 上記補償電極に与えることによつて管厚が有限で
あることに基く信号の減衰を補償し、また上記演
算増幅器の出力をコンデンサを介して正帰還する
ことにより信号発生源の微小な結合容量に対して
上記演算増幅器の入力容量が同等もしくはそれ以
上となることによる信号の減衰を補償することが
でき、従来の電磁流量計では不可能とされていた
超低伝導度流体の流量測定が可能となる。
第１図は、電磁流量計において得られる電位差
を説明するための図、第２図は石油系流体におけ
る補正項Ｋのω依存性を流体の電導度をパラメー
タとして示す図、第３図は純水系における同様の
図、第４図は管の厚さが有限であることに基く信
号の減衰の補償原理を説明するための図、第５図
は本発明の一実施例における補償電極の構成例を
示す図、第６図は前置演算増幅器の入力容量に基
く信号の減衰を補償する回路の構成例を示す図、
第７図は補償効果を説明するための図、第８図は
本発明の一実施例における前置増幅器部分の構成
を示す図である。 １…誘電体からなる管、２…シールド管、３…
検出電極、４…流体、１１…補償電極、１２…前
置演算増幅器、１３…分圧器、２１…結合容量、
２３…入力容量、３１…コンデンサ、４１，４２
…前置演算増幅器１２を構成する増幅器。
を説明するための図、第２図は石油系流体におけ
る補正項Ｋのω依存性を流体の電導度をパラメー
タとして示す図、第３図は純水系における同様の
図、第４図は管の厚さが有限であることに基く信
号の減衰の補償原理を説明するための図、第５図
は本発明の一実施例における補償電極の構成例を
示す図、第６図は前置演算増幅器の入力容量に基
く信号の減衰を補償する回路の構成例を示す図、
第７図は補償効果を説明するための図、第８図は
本発明の一実施例における前置増幅器部分の構成
を示す図である。 １…誘電体からなる管、２…シールド管、３…
検出電極、４…流体、１１…補償電極、１２…前
置演算増幅器、１３…分圧器、２１…結合容量、
２３…入力容量、３１…コンデンサ、４１，４２
…前置演算増幅器１２を構成する増幅器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 外周をシールド接地した誘電体からなる管内
を流れる流体を挾んで対向しかつそれぞれに誘電
体を介して流体と接するように配置され流体に発
生する起電力を容量結合により取り出す１対の検
出電極と、これらの検出電極間に得られる電位差
を増幅する差動増幅器とを備えた容量結合形の電
磁流量計において、上記管の外周に管軸方向に延
在する補償電極を設けるとともに、差動増幅器の
前段に、各検出電極から得られる検出電位を非反
転入力とする演算増幅器と、この演算増幅器の出
力電圧を分圧する分圧器とを設け、この分圧器に
得られる上記検出電圧にほぼ等しい出力電圧を上
記演算増幅器の反転入力とするとともに、上記検
出電圧にほぼ等しい出力電圧をさらに分圧して得
られるa′／ａcosθ（ａは管の内半径、a′は外半径）
倍 の出力電圧を、管軸方向に垂直な断面内で中心点
に対して検出電極とθの角度をなす方向の上記補
償電極に印加し、かつ上記演算増幅器の出力をコ
ンデンサを介して入力側に正帰還する回路を設け
たことを特徴とする電磁流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18685683A JPH0228092B2 (ja) | 1983-10-07 | 1983-10-07 | Denjiryuryokei |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18685683A JPH0228092B2 (ja) | 1983-10-07 | 1983-10-07 | Denjiryuryokei |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6079226A JPS6079226A (ja) | 1985-05-07 |
| JPH0228092B2 true JPH0228092B2 (ja) | 1990-06-21 |
Family
ID=16195845
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18685683A Expired - Lifetime JPH0228092B2 (ja) | 1983-10-07 | 1983-10-07 | Denjiryuryokei |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0228092B2 (ja) |
-
1983
- 1983-10-07 JP JP18685683A patent/JPH0228092B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6079226A (ja) | 1985-05-07 |
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