JPH025372Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は矩形波励磁電磁流量計及び残留磁気型
電磁流量計の発信器において、電極リード線に乗
る90゜ノイズによる零点狂いを調整する零調整装
置に関する。

従来、サイン波励磁の電磁流量計においては、
同相ノイズを含む、いわゆる90゜ノイズを除去す
るために電極リードの一部にコイルを挿入して
90゜ノイズを打ち消していた。矩形波励磁の電磁
流量計においては、第１図のタイミングチヤート
のごとく、矩形波の交番電流を励磁コイルに加
えると流体には磁界Φが加わる。流体が流量Ｆの
ごとく流れると電極には流量信号ｅという電圧が
表われる。この時電極には流量による電圧以外に
励磁電流を微分した電圧がひげ状に表われる。
これを90゜ノイズＮという。この90゜ノイズＮは励
磁コイルと電極リードとのトランス結合によつて
生じるもので、その値は結合係数、励磁電流の値
及び励磁電流の立上り速度で決まる。90゜ノイズ
Ｎは微分波形であるから時間とともに減衰するの
で減衰後の値が電磁流量計の流量レンジより充分
小さい、例えば0.1％になつたところで流量信号
ｅをサンプルタイミング信号ｓでサンプリングす
れば、サンプル後の信号esが得られる。このよう
にして得られたサンプル後の信号esには0.1％f.s
の零点誤差を含んでいる。この誤差の信号部分に
おける詳細を第２図に示す。

第２図において、実線は最大流量時において磁
界Φと流量により電極に発生した電圧波形であ
り、点線は90゜ノイズが重畳した電圧波形である。
一点鎖線は流量零の時に発生する90゜ノイズ分だ
けの波形である。90゜ノイズは微分波形であるか
らその減衰はエクスポーネンシヤルカープとなり
永久に零になることがない。サンプリング時間ts
内における実線部分の面積が流量を表わすが、実
際には減衰途上の90゜ノイズ分、すなわち点線と
実線の間の斜線部分の面積もサンプリングされ、
実線部分の面積と、点線と実線の斜線部分の面積
の比がフルスケール誤差率となる。90゜ノイズは
流量零の時も表われるから流量零の時に減衰途上
の90゜ノイズ分、すなわち１点鎖線と零線の間の
斜線部分の面積がサンプリングされて流量零にも
かゝわらず流量があるがごとく出力する。その絶
対量はフルスケール流量の時の誤差量とほぼ同じ
である。第２図の例ではプラス誤差であるが、流
れ方向が逆向きであつたり、90゜ノイズの位相が
反転したりするとマイナス誤差となる。この90゜
ノイズによる誤差は、励磁電流が一定である限り
一定の値であるから、電磁流量計の最大流速レン
ジを10m／secとした時に±0.1％f.s以下であつて
も最大流速レンジを1m／secとすると±１％f.sと
なり、0.1m／sec近辺の流速で使用すると±10％
R.Sの誤差となる。このことは電磁流量計をある
大きな一定レンジで使用すればあまり問題とはな
らないが、オートレンジ等に電磁流量計を用いて
高いレンジアビリテーを得ようとしたり微小な流
量に使用する場合には無視出来ない誤差となる。

一方、残留磁気型電磁流量計も前記の矩形波励
磁電磁流量計と同じ問題をもつが、90゜ノイズの
波形が異なる。そのタイミングチヤートを第３図
に、また90゜ノイズの波形の詳細を第４図に記す。
これらは前記の矩形波励磁とほとんど同じである
が、ある一定方向に励磁するため、スパイク状の
電流を流すので半周期の励磁の開始時に励磁電流
の立上り、立下りで正負両方向の90゜ノイズが発
生する点が異なる。したがつて第２図とは90゜ノ
イズの位相が異なる。しかし減衰時の波形は同じ
であるので誤差理由やその問題は全く同じであ
る。この誤差を軽減する方法として、励磁が切換
わる時より充分遅くサンプリングを始める方法、
すなわち励磁周期を長くする方法であるが、電磁
流量計として流量変化に対する応答が遅くなる欠
点がある。又、サイン波励磁の電磁流量計のごと
く電極リードの一方に補償コイルを設ける方法
は、電極、リード線、アンプ、リード線、補償コ
イル、電極、流体で１ターンを形成する90゜ノイ
ズ源と補償コイルとの両者のインピータンスを合
わせることができないため、90゜ノイズと補償コ
イルの出力との減衰時間を一致させることができ
ないため不可能である。

本考案は、前記90゜ノイズが磁気回路の発生す
る磁界の中心軸と、電極、リード線、アンプ、リ
ード線、電極、流体で形成される１ターンのコイ
ルの内、電極、リード線、リード線、電極、流体
で形成される面が一致していないことが原因で発
生する点に鑑み、磁気回路と電極リードを同時に
動かして磁界の中心軸と１ターンコイルの面を合
致せしめて90゜ノイズの発生を抑えるようにした
ものである。

次に本考案の実施例を第５図以下に示す図によ
り説明する。

第５図は本考案の概念図を示すもので、これに
ついて説明する。流体Ｆが流速で流れる絶縁を施
こしたパイプＰに一対の電極G₁，G₂を、パイプ
Ｐの中心軸に直角の径軸上に配置し、電極からく
るリード線R₁，R₂を流体Ｆの上下流方向に各々
ずらして配置し、図示されない磁気回路の機械的
中心でまとめる。磁界Φは第５図上において、紙
面の表から裏へ直角にかかつている。点線を流体
内の電流通路とみなすと、磁界が小から大へ変化
した時、リード線R₁には左巻きの電流N₁が流れ、
リード線R₂にも左巻きの電流N₂が流れる。この
電流N₁，N₂はアンプＡの入力抵抗Ｚに対して逆
向きに流れ込むから、N₁＝N₂ならば入力抵抗Ｚ
の両端には何ら電圧は発生しない。しかし、電極
G₁，G₂が工作上の誤差により紙面において下側
に片寄つて取り付いていると、リード線R₁の形
成する面積は大きく、リード線R₂の形成する面
積は小さくなる。同時に磁界の強さＨは磁気回路
中心よりパイプＰの上下流方向に行くにしたがつ
て第６図のごとく小さくなるので、リード線R₁
の形成する面をさ交する磁界は強く、リード線
R₂の方は小さくなるので、N₁＞N₂となる。よつ
て入力抵抗Ｚの両端には、Ｚ×（N₁−N₂）＝Ｎの
90゜ノイズ電圧が発生する。そこで磁気回路全体
を下方へ動かして磁界Φの中心をずらすと同時に
磁気回路の機械的中心についているリード線R₁，
R₂のまとめ点もずらす。すると、リード線R₁の
形成する面積は小さくなり、リード線R₂の形成
する面積は大きくなり、同時に磁界の強さもリー
ド線R₁の形成する面にさ交する方は弱くなり、
リード線R₂の形成する面にさ交する方は強くな
る。よつて電流N₁は小さく、電流N₂は大きくな
るので、N₁＝N₂となる距離だけ磁気回路を動か
せばよい。ここで、今の説明では磁気回路の紙面
上の上下中心線をパイプＰの流れ方向軸線に直角
を保つたまま平行移動させて図面上で下方につい
た電極G₁，G₂を結ぶ線と合致させた。しかし片
一方の電極G₁のみが下方に片寄つてついている
場合に、磁気回路を平行に動かすと、リード線
R₁，R₂の各々の面積を同一にすることはできる
が電極G₁，G₂を結ぶ線と磁気回路の上下中心線
は合致せず、いくらかの90゜ノイズＮが残るとと
もに流速と検出する電極G₁，G₂の重み関数分布
と磁束密度分布が合致せず、流速と信号ｅとの直
線関数が流速計測条件、例えば直管部の長さなど
によりくずれる場合がある。よつて、このような
場合は第５図の紙面上において磁気回路の右側の
みを下方に移動せしめ、電極G₁，G₂間を結ぶ線
と磁気回路の上下中心線と合致せしめればよい。

以上の原理に基いて作成した具体的構造を第７
図乃至第９図により説明する。流体を流通させる
パイプＰの内周面に絶縁性のライニングを設ける
と共に、該パイプＰのラジアル軸上に一対の電極
G₁，G₂を設ける。更に該パイプＰの両側外面に
は、軸方向に対して適宜間隔をもつた一対の舌片
１，１を夫々固設し、夫々の一方（下流側）の舌
片に、上方が開口したＵ状取付溝１ａが形成され
ている。パイプＰの外周には、上下に２分割され
たブラケツト２，２が、パイプＰをだきこむよう
にして組み合わされて備えられていると共にパイ
プＰに対して、もし後述するアジヤスタ９がない
とすれば、パイプＰの軸方向に対して、電極G₁，
G₁に当るまで自由に動き、また、回転方向に対
しても自由に動くように備えられている。更に該
上下のブラケツト２，２は、夫々の両側に設けた
ラツチ機構３，３によつて固定されている。尚、
該ブラケツト２，２の材質は、磁性金属以外のも
のであればよい。ブラケツト２，２内には、軟質
磁性材よりなるヨーク４と励磁コイル５及びコア
６が固着されており、これらにより磁気回路を構
成している。尚、コア６の材質が軟質磁性材なら
ば矩形波励磁電磁流量計であり、半硬質磁性材料
なら残留磁気型電磁流量計となる。上部ブラケツ
ト２の上流側壁の左側と、下流側壁の右側には
各々１個のリード線挿通穴７が形成されており、
両電極G₁，G₂の２本のリード線R₁，R₂が、１本
づつ１個のリード線挿通穴７を通じてブラケツト
の外部に取り出され、上部ブラケツト２の上面中
央部に設けた部材８を通してねじられてまとめら
れている。９はアジヤスタで、その片側半分に雄
ねじ９ａが刻設されていると共に該雄ねじ９ａを
刻設した側の端部に、前記舌片１が嵌る間隙を有
する一対のフランジ１０が固設されている。該ア
ジヤスタ９を、上下両ブラケツト２，２に対し、
パイプＰの軸方向に図示の如く螺合設置し、両ブ
ラケツト２，２をパイプＰにだきこませる時に、
夫々アジヤスタ９，９の無ねじ部側を上流側の舌
片１に形成した支持孔に挿通し、一対のフランジ
１０間の軸部を下流側の舌片１に形成したＵ状取
付溝１ａに嵌合する。これにより、両アジヤスタ
９，９は、両ブラケツト２，２のパイプＰに対す
る回転を規制すると共に、該アジヤスタ９，９の
正逆回転により両ブラケツト２，２をパイプＰの
軸方向に進退移動して、前記の第５図及び第６図
で説明した磁気回路の移動とリード線R₁，R₂の
まとめ点の移動を行ない90゜ノイズを調整するこ
とができる。尚、アジヤスタ９，９は、両方同時
でも片一方づつでも動かすことができるようにな
つている。また、前記のような磁気回路とリード
線のまとめ点の移動量は、わずか0.1mm〜0.3mm程
度であるので、ブラケツト２とパイプＰ及びアジ
ヤスタ９の遊び分でブラケツト２の片側のみを移
動できる。

尚、前記実施例の他に、例えば励磁コイル５を
パイプＰをだきこむように形成し、その回りをヨ
ーク４が環状にカバーするようにして磁気回路を
形成した場合には、励磁コイル５、ヨーク４をパ
イプＰから独立させてブラケツト２，２に収納
し、そのブラケツトをパイプＰに対して移動可能
にすれば、前記と同様な90゜ノイズの調整が可能
である。

以上のように本考案によれば、矩形波励磁電磁
流量計及び残留磁気型電磁流量計において、従来
不可能であつた90゜ノイズの除去、すなわち発信
器側での零点調整を簡単な操作で実現でできる特
長がある。又、一方の電極が片寄つているときで
も、90゜ノイズを除去するように零点調整を行な
うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は矩形波励磁におけるタイミングチヤー
ト、第２図は同電圧波形図、第３図は残留磁気型
励磁におけるタイミングチヤート、第４図は同電
圧波形図、第５図は本考案の概念図、第６図は磁
界の強さを説明する図、第７図は本考案を具体化
した実施例を示す側面図、第８図は同一部切開し
た平面図、第９図は同横断面図である。 Ｐ……パイプ、G₁，G₂……電極、R₁，R₂……
リード線、１，１……舌片、２，２……ブラケツ
ト、４……ヨーク、５……励磁コイル、６……コ
ア、９……アジヤスタ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 流体を流通させるパイプＰに、その軸方向に直
   交する線上に位置して一対の電極G₁，G₂を設け
   ると共に該電極G₁，G₂の外部に磁気回路を設け
   たものにおいて、パイプＰをだきこむように配置
   した上下２分割されたブラケツト２と、パイプＰ
   の両側外面に固定した舌片１，１と、前記ブラケ
   ツト２と舌片１，１に係合しパイプＰの軸方向
   に、２分割されたブラケツト２の各々を移動させ
   るためのねじ９ａを有するアジヤスタ９，９とを
   設け、前記磁気回路をブラケツト２に固着すると
   ともに、前記一対の電極G₁，G₂のリード線R₁，
   R₂のまとめ点をブラケツト２の上面中央部にお
   ける磁気回路の機械的中心に取り付けたことを特
   徴とする電磁流量計の零調整装置。