JPH0257918A

JPH0257918A - 電磁流量計

Info

Publication number: JPH0257918A
Application number: JP20989488A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yoshioka; 隆吉岡; Takahiro Fudeyasu; 筆保　隆弘
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1988-08-24
Filing date: 1988-08-24
Publication date: 1990-02-27
Anticipated expiration: 2012-04-30
Also published as: JP2605374B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野この発明は電磁流量計、特にノイズ除去処理機能を有す
る電磁流量計に関する。

（ロ）従来の技術一般に、電磁流量計は、被測定流体を流す導管と、この
導管内に露出し、互いに対面して配置される一対の電極
と、導管の軸方向及び正極の配置方向に直交する方向に
磁界を印加するための励磁手段と、前記電極間に得られ
る流体流型に応じた電気信号を出力する回路手段とを備
えている。この種の電磁流量計において、流体流量に比
例した信号には、励磁の磁束密度が時間的に変化するこ
とに起因して発生する電磁誘導ノイズ電圧、商用電源に
起因する商用周波ノイズ電圧、電極と流体間で電気化学
的に発生する電気化学ノイズ電圧、スラリ性の流体や低
導電率の流体で発生す流速と共に増加する低周波のラン
ダムノイズ（フローノイズ）等が、いくつか重畳して含
まれるのが通常である。従来の電磁流量計では、これら
のノイズを除去するために、ハード的なあるいはソフト
的なノイズ除去処理機能を備えている。

（ハ）発明が解決しようとする課題上記した各種ノイズのうち、特定のノイズを除去処理す
る手段のみを備える電磁流量計では、他のノイズが発生
した場合、これに対応することができない。しかし、上
記各種ノイズの全てに対応し得るように、ハード回路の
み、ソフトウェアのみ、あるいはハード・ソフトの組合
せ処理で、ノイズ除去処理を行おうとすると、回路が複
雑化し、ソフトでは演算処理時間が長くなり、コストが
高くなるなどの問題がある。

この発明は、上記問題点に着目してなされたものであっ
て、各種ノイズに対応でき、それでいて応答の早い、コ
ストパフォーマンスに優れた電磁流量計を提供すること
を目的としている。

（ニ）課題を解決するための手段及び作用この兇明の電
磁流量計は、内面が絶縁され、被測定流体を流す導管と
、この導管内に露出し、互いに対面して配置される一対
の電極と、前記導管の軸方向及び電極の配置方向に直交
する方向に磁界を与えるための励磁手段と、前記電極間
に流体流量に応じた電気信号を出力する回路手段と、こ
の回路手段の出力をデジタル信号に変換して取込み、デ
ジタル演算を行い出力信号をアナログ変換して出力する
演算制御部と、この演算制御部に演算制御内容を指令す
るコミュニケータとを備えるものにおいて、前記コミュ
ニケータに前記演算制御部からの出力データをトレンド
表示する表示手段と、トレンド表示データに基づいて発
生ノイズの種別を同定する同定手段とを備えるとともに
、前記演算制御部に、複数種類のノイズの、かつ個別の
ノイズ除去処理手段を備え、前記同定手段で同定される
ノイズに対応するノイズ除去処理手段のみを選択動作さ
せるようにしている。

この電磁流量計では、演算制御部よりのノイズ除去処理
の出力信号がコミュニケータの表示手段にトレンド表示
される。このトレンド表示データを見て、あるいはトレ
ンド表示データより自動的処理により、いずれの種別の
ノイズが大きいか同定する。その同定内容が演算制御部
に伝えられ、演算制御部は対応する・−ノイズ除去手段
のみを動作させる。以後、演算制御部からは、上記同定
されたノイズが除去された信号が出力される。同定する
ノイズは１種のみである必要はなく、２種以上であって
もよい。実際に現われるノイズが全部同程度に影響する
のはまれであり、ノイズの大きいものより、１乃至数種
選択して、対応するノイズ除去処理手段を動作させれば
よい。

（ホ）実施例以下、実施例により、この発明をさらに詳細に説明する
。

第１図は、この発明の一実施例を示す電磁流量計のブロ
ック図である。同図において、導管１内に、１対の電極
２ａ、２ｂが設けられており、導管ｌの外部には、導管
１の軸方向及び電極２ａ、２ｂの配置方向に、それぞれ
直交する方向に磁界を印加するため励磁コイル３が設け
られている。

励磁コイル３と定電流電源４間には、極性切替用のスイ
ッチ５．６が接続されており、切替スイッチ５．６のオ
ン／オフにより、励磁コイル３には、正、０、負の励磁
電流が交互に流れる。

導管ｌに流体が流れ、電極２ａ、２ｂ間に電６〃誘導に
より、電圧ｅ０が誘導されると、この電圧ｅ０はプリア
ンプ７で増幅され、Ａ／Ｄ変換器８でデジタル信号に変
換され、演算制御部（マイクロコンピュータ）９に入力
される。演算制御部９は、ＣＰＵＩＯｌＲＯＭＩＩ、Ｒ
ＡＭ１２、入出力インタフェース１３、Ｄ／Ａ変換器１
４及び通信インタフェース１５を備えており、Ａ／Ｄ変
換器８から取込まれたデジタル信号に演算を行い、流量
信号をＤ／Ａ変換器１４でアナログ信号に変換して、受
信器１６に送られる。Ｄ／Ａ変換器１４の出力と通信イ
ンタフェース１５が並列に接続され、これらにコミュニ
ケータ１７が接続されている。入出力インタフェース１
３から、ＣＰＵｌ０からの指令で、第２図に示すタイミ
ング信号Ｐ、、Ｐ、　、Ｐ、が出力される。タイミング
信号Ｐ、でスイッチ５がオンされ、タイミング信号Ｐ２
でスイッチ６がオンされ、タイミング信号Ｐ３で誘起電
圧ｅ０がサンプリングされる。

演算制御部９は流量信号を演算する機能の他に、突変ノ
イズ（スラリ性ノイズ）を除去処理する機能、電気化学
的ノイズを除去処理する機能、商用周波ノイズを除去処
理する機能、フローノイズを除去処理する機能、磁束微
分ノイズを除去処理する機能を備えている。

突変ノイズ（スラリ性ノイズ）は、スラリ流体などで、
流体中に含まれる小石・砂・パルプチップといったスラ
リか電極に衝突するときに、電極と流体との界面の電気
的平衡が一時的に壊れることにより、電極間に瞬間的に
数ｍＶから数１００ｍＶの電圧が発生するものである。

これによって出力には、ヒゲ状の信号が出てしまう。

除去対策としては、二値励磁・移動平均・ダンピング時
定数を大きくする・レートリミット機能をつけるなどが
あり、このいずれかを採用する。

レートリミット機能とは、計測値の変化を常に監視し、
計測値が突変した場合には、その突変量があらかじめ設
定された値よりも大きい場合には、出力を一定期間その
前の計測値でホールドし、その期間経過してもなお計測
値が変化したままの時初めてホールドを解除して計測値
を外部に出力する。

電気化学的ノイズは、電磁流量計の上流で流体ｐＨや導
電率を変化させるということがある場合などにおいて、
電極の流体に対する電位が変化し、それによって、電極
間の電圧が緩やかに変化することによって発生するもの
である。

例えば、三値励磁の場合、正方向励磁・非励磁・負方向
励磁・非励磁の各サンプリングデータをそれぞれＥｌ、
Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４としたとき計測値Ｅ、を、Ｅｏ　＝　Ｅ１＋３Ｅ２　３Ｅ３＋Ｅ４などの演算を行
うことにより除去出来る。

なお、この演算式では、電気化学的ノイズの他に後述す
る商用周波ノイズと磁束微分ノイズも除去することが出
来る。

商用周波ノイズは、コモン電位や誘導などにより信号に
重畳する。サンプリング時間を商用周波数の正確に整数
倍とするか、商用周波数と完全に同期を取り、上記の演
算をすれば除去されるが、サンプリング周期が完全に商
用周波数に同期していない場合、そのずれがうなりとな
って出力に現れる。その結果出力は緩やかに変化するこ
ととなる。

フローノイズは、特に流体の導電率が小さいときや流速
が比較的速いときに発生する。数Ｈｚから＠Ｉ　ＯＨｚ
の比較的高い周波数成分を有しているため、出力はラン
ダムなハンチングを呈する。移動平均・励磁周波数を上
げる・ダンピング時定数を大きくすることにより除去す
る。

磁束微分ノイズは励磁の開始・終了時に磁束の変化に応
じていわゆる微分波形として現れる。励磁切替えからサ
ンプリングまでの時間が一定であれば、各サンプリング
毎の大きさは同じであるが、極性は、磁場の変化する向
きと同じである。三値励磁の場合には、前述の演算を実
行することで除去できる。

コミュニケータ１７は、表示部１８とキー人力部１９を
備えている。表示部１８には、演算制御部９からの出力
データがトレンド表示される。

キー人力部１９には、演算制御部９に演算指令を与える
キー、上記各種ノイズのうち、除去処理を指令するため
のキー等を備えている。また、コミュニケータ１７は、
トレンド表示されたデータに基づき、ノイズの種類を同
定する機Ｎｒを備えている。

次に、上記実施例電磁流計針の全体動作を第３図に示す
フロー図を参照して説明する。

先ず、コミュニケータ１７を、電磁流量計本体の出力ラ
イン、つまり演算制御部９の出力ラインに接続する（ス
テップ５ＴＩ）。そして、コミュニケータ１７より、演
算制御部９に演算指令を入力し、演算制御部９は、スイ
ッチ５．６をオン／オフし、励磁コイル３に正、零、負
の励磁電流を流し、各タイミングにおける信号電圧ｅ０
を取込み流量信号を演算し、コミュニケータ１７に出力
する。コミュニケータ１７は、この出力データを表示部
１８にトレンド表示する（ステップ５Ｔ２）。

次に、流量信号中に含まれるノイズ成分が所定レベルよ
り大きいか否か判定しくステップ５Ｔ３）、大きい場合
には、そのノイズがいずれの種類のノイズであるか同定
しくステップ５Ｔ４）、同定した結果を表示部１８に表
示する。オペレータがこの表示を見て、同定された種類
のノイズ除去指令キーを操作すると、その指令が演算制
御部９に伝送される（ステップ５Ｔ５）。演算制御部９
は、この指令に応答して対応するノイズ除去処理ルーチ
ンのみを選択して動作する。そのため、演算制御部９か
ら、そのノイズ分が除去された流量信号が出力され、コ
ミュニケータＩ７の表示部１８にトレンド表示される（
ステップ５Ｔ６）。

なお、上記実施例ではコミュニケータ１７におけるノイ
ズの同定はコミュニケータ１７が自動処理するものであ
るが、ノイズを含む流量信号のトレンド表示をオペレー
タが目視して、いかなるノイズが含まれているかをオペ
レータが同定してもよい。

また、同定処理で、複数種のノイズ原因が相当する場合
は、それぞれコミュニケータ１７から指令することによ
り、演算制御部９は複合ノイズ処理を実行する。

また、演算制御部９で、サンプリングデータの標準偏差
や平均値を算出し、これら標準偏差や平均値を、コミュ
ニケータ１７の表示部１８のトレンド表示画面に表示し
、その値を予め定めた設定値を比較し、ノイズ処理の必
要有無を決定するの・に利用してもよい。

（へ）発明の効果この発明によれば、コミュニケータに、演算制御部から
の出力データをトレンド表示する表示手段と、トレンド
表示データに基づいて発生ノイズの種別を同定する同定
手段とを備えるとともに、演算制御部に複数種類のノイ
ズの、かつ個別のノイズ除去処理手段を備え、同定手段
で同定されるノイズに対応するノイズ除去手段のみを選
択動作させるものであるから、他の不要なノイズ除去処
理手段を動作させることがなく、演算処理のムダをなく
し、実行時間の短い電磁流π針を得ることができる。ま
た、ノイズ同定をコミュニケータ上で行うので、電磁流
量計の実出力信号に影響を与えることがない。その上、
ノイズ除去処理前後の出力データをトレンド表示するの
で、除去処理の効果を確認できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す電磁流量計のブロ
ック図、第２図は同電磁流量計のタイミング信号を示す
タイムチャート、第３図は同電磁流量計のノイズ除去処
理動作を説明するためのフロー図である。 ■＝導管、　　　　　２ａ・２ｂ：電極、３：励磁コイ
ル、　　　７：ブリアンプ、８：Ａ／Ｄ変換器、　９：
演算制御部、１７：コミュニケータ、１８：表示部、１
９：キー人力部。第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）内面が絶縁され、被測定流体を流す導管と、この
導管内に露出し、互いに対面して配置される一対の電極
と、前記導管の軸方向及び電極の配置方向に直交する方
向に磁界を与えるための励磁手段と、前記電極間に流体
流量に応じた電気信号を出力する回路手段と、この回路
手段の出力をデジタル信号に変換して取込み、デジタル
演算を行い出力信号をアナログ変換して出力する演算制
御部と、この演算制御部に演算制御内容を指令するコミ
ュニケータとを備える電磁流量計において、前記コミュ
ニケータに前記演算制御部からの出力データをトレンド
表示する表示手段と、トレンド表示データに基づいて発
生ノイズの種別を同定する同定手段とを備えるとともに
、前記演算制御部に、複数種類のノイズの、かつ個別の
ノイズ除去処理手段を備え、前記同定手段で同定される
ノイズに対応するノイズ除去処理手段のみを選択動作さ
せることを特徴とする電磁流量計。