JPH0318237B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、流量、圧力、温度等のプロセス量を
測定するプロセス量測定装置の改良に関する。

〔発明の技術的背景及びその問題点〕

従来、プロセス量の１つである流体の流量を測
定するものとして電磁流量計がある。

この電磁流量計は、流体に磁界を作用させて流
体に生ずる起電力を流量として検出する流量検出
部と、この流量検出部の出力をコンピユータや指
示計器等で読取れるような信号に変換する信号変
換部とを備えている。そして、これらの流量検出
部と信号変換部は第１図に示すＡ、Ｂのような出
力特性を持つている。即ち、流量検出部は、横軸
をプロセス量Proとし、縦軸を検出電圧Ｅとする
と、第１図Ａに示すように広範囲なプロセス量０
〜Pronの変化に対し正確な検出電圧特性１を得
ることができる。これに対し、信号変換部は、流
量検出部によつて検出した検出電圧０〜Enの全
範囲にわたつて連続的かつ正確に信号変換するこ
とはできない。

そこで、従来、次のような手段によつて流量の
測定を行つている。つまり、プロセス量０〜
Pronの大きさに応じて測定流量スケール（以下、
測定スパンと指称する）を複数に分割する方法で
ある。例えば第１図Ｂに示すように、プロセス量
０〜Pro¹、０〜Pro²、……、０〜Pronに応じて
測定スパンを変えてプロセス量を測定する。この
ようにすれば、全範囲のプロセス量を高精度に測
定できる。

しかしながら、以上のような測定手段では次の
ような問題が生じる。たとえば、０〜Pro¹の測
定スパン流量を測定した場合、０に近いプロセス
量とPro¹に近いプロセス量とでは、その測定流
量値における誤差が異なる。この点を第２図で説
明すると、任意の測定スパンにおけるフルスケー
ルの誤差を１〔％〕とする。この測定スパンでフ
ルスケーの50〔％〕の流量を測定した場合、その
測定値の誤差は約２〔％〕となる。また、この測
定スパンでフルスケールの10〔％〕の流量を測定
した場合、その測定値の誤差は約10〔％〕となる。
したがつて、同一の測定スパンで数回流量を測定
した場合、その測定流量値に含まれる誤差は、流
量が少なくなるに従つて大きくなつていく。この
ことは、正確な流量を測定することが困難である
ことを意味する。

〔発明の目的〕

本発明は、以上のような問題を解決するためな
されたもので、流量が変化しても誤差を生ぜず正
確な流量を測定することができるプロセス量測定
装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、プロセス量検出部からの検出信号を
増幅し、この増幅信号が予め定めた設定レベル値
以上あるいは以下になると、測定レンジを切換え
ると同時に、その切換えた測定レンジに対応した
増幅率をもつて前記検出信号を増幅し、この増幅
された検出信号の電圧レベルに応じてパルス幅の
パルス信号と、このパルス信号のパルス幅に比例
した直流電圧を出力するプロセス量測定装置であ
る。

〔発明の実施例〕

以下、電磁流量計に適用した本発明の一実施例
について第３図を参照して説明する。この電磁流
量計は、流量検出部１０と信号変換部２０とで構
成されている。流量検出部１０は、流体を流通す
る管体１１と、この管体１１の外側に流体の流れ
方向と直交する方向に磁界を発生する２つのコイ
ル１２ａ，１２ｂと、このコイル１２ａ，１２ｂ
の励磁によつて発生する磁界によつて流体に生ず
る起電力を検出する一対の電極１３ａ，１３ｂと
で構成されている。

一方、信号変換部２０は、電源２１と、２つの
コイル１２ａ，１２ｂへ励磁電流を与える励磁部
２２と、この励磁部２２からの励磁電流によつて
一対の電極１３ａ，１３ｂで検出した信号を差動
増幅する差動増幅部２３と、流速レベル設定部２
４と、パルス幅変調部２５と、演算部２６と、電
力増幅部２７と、タイミング信号を出力するタイ
ミング信号発生部２８とで構成されている。

前記流速レベル設定部２４は、複数の増幅率に
可変しうる増幅部２４ａと、この増幅部２４ａの
増幅出力が予め定めた設定値以上又は別に定め設
定値以下となつたときに流速レベルの切換えを行
ない測定レベル設定信号を出力する設定信号部２
４ｂと、この設定信号部２４ｂの出力に対応して
プロセス量の流速に適する増幅率とするための切
換信号を増幅部２４ａに与えるとともに、どの程
度の増幅率かを示す増幅率信号を演算部２６に与
える流速レベル切換部２４ｃとからなつている。

次に、パルス幅変調部２５は、増幅部２４ａの
出力電圧を受けこの出力電圧のレベルに応じたパ
ルス幅のパルス信号を出力する。演算部２６は、
流速レベル切換部２４ｃからの増幅率信号により
パルス幅変調部２５のパルス信号を増幅部２４ａ
で増幅する以前の電圧レベルにもどし、直流電圧
信号に変換して出力する。また演算部２６は従来
の流速レベル切換部２６ａを有している。電力増
幅部２７は、直流電圧信号を増幅し表示部３０に
その信号を送る。この表示部３０ほ電力増幅部２
７の信号を表示する。タイミング信号発生部２８
は、励磁部２２、流速レベル切換部２４ｃおよび
パルス幅変調部２５の各動作のタイミングをとつ
て雑音の影響をなくすものである。

以上のように構成された一実施例の動作につい
て説明する。電源の投入後、励磁部２２は、タイ
ミング信号発生部２８のタイミングによりコイル
１２ａ，１２ｂに励磁電流を流す。コイル１２
ａ，１２ｂは、この電流により流体と直交する方
向に磁界を発生する。これにより、流体に生ずる
起電力を一対の電極１３ａ，１３ｂで検出する。
このようにして流量検出部１０で検出した検出電
圧は信号交換部２０に送られる。この信号変換部
２０は、この検出信号を流量表示が可能な信号に
変換する。このとき、流速レベル切換部２６ａ
は、たとえば６〔ｍ／ｓ〕の流速レベルを演算部
２６に設定していたとする。そして、この流速レ
ベルにおいて流量を測定中に流体の流速が３
〔ｍ／ｓ〕未満に減速したとする。これにより、
流量検出部１０の出力は減少し、これが信号変換
部２０に送られる。この検出出力は、差動増幅部
２３により差動増幅され流速レベル設定部２４に
送られる。

そこで、流速レベル設定部２４は、次のような
動作を行う。まず、増幅部２４ａは、差動増幅部
２３の増幅電圧を所定の増幅率で増幅し出力す
る。そして、設定信号部２４ｂは、増幅部２４ａ
の出力電圧の電圧レベルを検出する。増幅部２４
ａからの出力電圧は、流体の流速の減速によつて
低下しあらかじめ設定された電圧値より低くな
る。そこで、設定信号部２４ｂは、流速レベル切
換部２４ｃに流速レベルを３〔ｍ／ｓ〕にするよ
うな信号を送る。これにより、流速レベル切換部
２４ｃは、流速レベルを６〔ｍ／ｓ〕から５〔ｍ／
ｓ〕→４〔ｍ／ｓ〕と切換え最後に３〔ｍ／ｓ〕と
するように迅速に切換る。これと同時に、増幅部
２４ａの増幅率が流速レベル３〔ｍ／ｓ〕と対応
する増幅率に設定される。そして、流速レベル切
換部２４ｃは、演算部２６に増幅部２４ａで増幅
する以前の電圧レベルにもどすための増幅率信号
を送る。現状態での増幅率信号は、流速レベル切
換部２４ｃが３〔ｍ／ｓ〕で、演算部２６に内蔵
の流速レベル切換部２６ａが６〔ｍ／ｓ〕と設定
されるので演算部２６に３／６倍させるような信
号である。

以上のような流速レベル設定部２４の動作によ
り増幅部２４ａの出力電圧がパルス幅変調部２５
に送られる。パルス幅変調部２５は、増幅部２４
ａの出力電圧の電圧レベルに応じてパルス幅を可
変し、パルスデユーテイ信号として演算部２６に
送る。演算部２６はパルスデユーテイ信号の電圧
レベルを増幅信号により３／６倍にし、かつパル
スデユーテイ信号をそのデユーテイ比に対応した
直流電圧に変換し出力する。そして、電力増幅部
２７は、演算部２６からの直流電圧の増幅し表示
部３０に送る。これにより表示部３０は、たとえ
ばレコーダ、積算計などの計器で流量の表示を行
なう。ここでタイミング信号発生部２８は、励磁
部２２、流速レベル切換部２４ｃ、パルス幅変調
部２５の各動作タイミングを設定している。ま
た、流速レベルの切換は、第４図に示す測定値に
影響を与えないパルス幅の区間ａで行なう。第４
図のｂは流量を測定する場合のサンプリング区間
である。

したがつて、演算部２６に内蔵の流速レベル切
換部２６ａで流速レベル（予測される最大流量値
より少し大きい値）を設定しておけば、流量が大
きく減少した場合でも、流速レンジ設定部２４に
おいて差動増幅部２３の出力を所定の増幅率で増
幅し、演算部２６で増幅前の電圧レベルにもどす
ので、誤差を生ぜず正確な流量を測定することが
できる。

さらに流速レベル切換部２４ｃに有する複数の
流速レベルを組み合わせることによつて細かい流
速レベルを設定すれば、流量の測定精度は更に向
上させることができる。

また、流速レベル切換部２４ｃの流速レベルを
10〔ｍ／ｓ〕に設定し、演算部２６に内蔵の流速
レベル切換部２６ａで流速レベルの設定をせずに
流量の測定を行なうことができる。この場合、表
示部をデジタル表示にし、測定流量全範囲にわた
り表示し正確な流量を測定することができる。

表示部３０は、多重目盛のレコーダ、積算計等
を用いる必要はなく、１レンジ用のレコーダ、積
算計等の表示装置で良い。

なお、本発明は、上記一実施例に限定されるも
のではない。上記一実施例は、流量の測定のみで
あるが流量検出部１０を変更することにより多種
類のプロセス量に対する測定が行なえる。たとえ
ば、第５図ａ，ｂ，ｃに示す各流量検出部３０〜
３２の如くである。第５図ａは、熱電対３０ａに
発生する起電力（e₁と抵抗Ｒの両端の電圧降下e₂
との差e_X＝e₁−e₂）を検出して温度の測定を行な
うための温度検出部３０である。第５図ｂは、第
５図ａと同様に温度を測定するための温度検出部
３１である。この温度検出部３１は、ブリツジ回
路に測定抵抗体RTを設け温度変化によりブリツ
ジ回路の不平衡で生ずる電圧差を検出するもので
ある。第５図ｃは、回転体の回転数を検出する回
転数検出部３２である。この回転数検出部３２に
は、タコジエネレータ３２ａを用い、このタコジ
エネレータ３２ａに発生する起電圧を検出するの
である。以上のように、各検出部３０〜３２を用
いれば、多種のプロセス量（他に圧力、成力等）
を正確に測定することができ、その測定精度は流
量を測定する場合に比較して低下するものではな
い。

〔発明の効果〕

本発明は、同一測定スパン内においてプロセス
量が急激に減少したりする場合のようにプロセス
量の多い少ないにかかわらず誤差を生ぜずに正確
にプロセス量を測定できる高精度なプロセス量測
定装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は流量検出部と信号変換部との出力特性
を示す図、第２図は従来の電磁流量計によつて発
生した誤差率を説明する図、第３図は本発明に係
る電磁流量計の一実施例を示すブロツク構成図、
第４図は流速レベル切換のタイミングを示す図、
第５図ａ，ｂ，ｃは本発明の一実施例に適用され
る各検出部を示す図である。 １０……流量検出部、２０……信号変換部、２
２……励磁部、２３……差動増幅部、２４……流
速レベル設定部、２４ａ……増幅部、２４ｂ……
設定信号部、２４ｃ……流速レベル切換部、２５
……パルス幅変調部、２６……演算部、２７……
電力増幅部、２８……タイミング信号発生部、３
０……表示部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ プロセス量に応じた複数の測定スパンに分割
   して全範囲の前記プロセス量を測定するプロセス
   量測定装置において、前記プロセス量を検出する
   検出部と、この検出部から出力される検出信号を
   増幅する増幅率切換え可能な増幅部と、この増幅
   部の出力レベルが前記各測定スパンにおいて設定
   値以上又は別に定められた設定値以下となると測
   定レベルを切換える測定レベル設定信号を出力す
   る設定信号部と、この設定信号部から出力された
   測定レベル設定信号を受けてこの測定レベルに対
   応する増幅率となるように前記増幅部の増幅率を
   制御するとともに、この可変した増幅率以前の増
   幅率に戻す増幅率信号を出力するレベル切換部
   と、前記増幅部の出力レベルに対応するパルスデ
   ユーテイ信号に変換するパルス幅変調部と、この
   パルス幅変調部により変換されたパルスデユーテ
   イ信号を前記レベル変換部からの増幅率信号を受
   けて前記増幅部により可変増幅した以前の出力レ
   ベルでかつデユーテイ比に対応した直流電圧信号
   に変換して出力する演算部とを備えたことを特徴
   とするプロセス量測定装置。