JPH0421128B2 - - Google Patents
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- JPH0421128B2 JPH0421128B2 JP10811081A JP10811081A JPH0421128B2 JP H0421128 B2 JPH0421128 B2 JP H0421128B2 JP 10811081 A JP10811081 A JP 10811081A JP 10811081 A JP10811081 A JP 10811081A JP H0421128 B2 JPH0421128 B2 JP H0421128B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electromagnetic flowmeter
- correction
- signal
- flow
- flow rate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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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)
- Details Of Flowmeters (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、測定条件、特に測定流体の種類によ
り発生するスパン変動を補正するように改良した
電磁流量計に関する。
り発生するスパン変動を補正するように改良した
電磁流量計に関する。
一般に、円管内の中心対称流はレイノルズ数
Reが2300付近を境とし、Re＜2300では層流（放
物線流速分布）、Re＞2300では乱流（指数関数流
速分布）となることが良く知られている。また、
均一な磁界をもつ電磁流量計では、層流と乱流い
ずれに対してもその平均流速（平均流量）に比例
した出力を発信することが知られている。
Reが2300付近を境とし、Re＜2300では層流（放
物線流速分布）、Re＞2300では乱流（指数関数流
速分布）となることが良く知られている。また、
均一な磁界をもつ電磁流量計では、層流と乱流い
ずれに対してもその平均流速（平均流量）に比例
した出力を発信することが知られている。
しかし近年では、センサ類の小形化、コストダ
ウンの目的により電磁流量計発信器の面間寸法
（測定用管路の長さに略々等しい）が縮小の傾向
にあり、それに伴つて不均一磁界が採用されてい
る。そのため、層流と乱流の区別なくその平均流
量を指示するということは、必らずしも当てはま
らなくなつている。つまり、通常、電磁流量計自
身の検定は水によりその乱流領域で行われるので
あるが、 (1) 乱流領域では流速分布がほぼ一様であるか
ら、乱流領域内の流体を対象とする測定には問
題ないが、 (2) フアイン・ケミカルや水処理プロセスの薬注
関係では、比較的粘度の高い流体を低流速度で
流すため、層流領域で使用することとなる。一
方、発信器自体の検定は水を使つて乱流域で行
うため、実使用状態での測定流体の条件によつ
ては発信器出力のスパン誤差が出やすいという
問題がある。特に、微小口径（例えば６〜
2.5Aの発信器）ではこのようなスパン誤差が
比較的起きやすいが、その原因は明確でないの
で、その原因を追及した結果、微小口径の電磁
流量計では円筒状の導管の側面に円柱状の電極
を導管の軸に直角に挿入する構成なので、これ
等の接合部に段差が生じ、この段差に起因して
スパン誤差が生じることが分かつた。しかし、
微小口径の電磁流量計ではこの段差をなくすこ
とは困難である。
ウンの目的により電磁流量計発信器の面間寸法
（測定用管路の長さに略々等しい）が縮小の傾向
にあり、それに伴つて不均一磁界が採用されてい
る。そのため、層流と乱流の区別なくその平均流
量を指示するということは、必らずしも当てはま
らなくなつている。つまり、通常、電磁流量計自
身の検定は水によりその乱流領域で行われるので
あるが、 (1) 乱流領域では流速分布がほぼ一様であるか
ら、乱流領域内の流体を対象とする測定には問
題ないが、 (2) フアイン・ケミカルや水処理プロセスの薬注
関係では、比較的粘度の高い流体を低流速度で
流すため、層流領域で使用することとなる。一
方、発信器自体の検定は水を使つて乱流域で行
うため、実使用状態での測定流体の条件によつ
ては発信器出力のスパン誤差が出やすいという
問題がある。特に、微小口径（例えば６〜
2.5Aの発信器）ではこのようなスパン誤差が
比較的起きやすいが、その原因は明確でないの
で、その原因を追及した結果、微小口径の電磁
流量計では円筒状の導管の側面に円柱状の電極
を導管の軸に直角に挿入する構成なので、これ
等の接合部に段差が生じ、この段差に起因して
スパン誤差が生じることが分かつた。しかし、
微小口径の電磁流量計ではこの段差をなくすこ
とは困難である。
このような問題に対する現状での対応は必らず
しも十分ではなく、測定流体の種類に応じて測定
の都度、実液検定によるスパン補正が行われてき
たのであるが、この実液検定だとバツチで異種の
流体を流すときには流体の種類が異なることによ
るスパン誤差の補正に対応しきれない困難が生じ
ている。
しも十分ではなく、測定流体の種類に応じて測定
の都度、実液検定によるスパン補正が行われてき
たのであるが、この実液検定だとバツチで異種の
流体を流すときには流体の種類が異なることによ
るスパン誤差の補正に対応しきれない困難が生じ
ている。
そこで、測定液体の粘度、密度など流体の物性
に関する情報を入力してこれを用いてレイノルズ
数Reを演算し、このレイノルズ数Reを用いて対
応する補正係数を演算し、発信器からの流量比例
信号をこの補正係数で補正する信号処理を行つて
その結果を出力する構成をとることが考えられ
る。
に関する情報を入力してこれを用いてレイノルズ
数Reを演算し、このレイノルズ数Reを用いて対
応する補正係数を演算し、発信器からの流量比例
信号をこの補正係数で補正する信号処理を行つて
その結果を出力する構成をとることが考えられ
る。
以下、図面に基づいてこの場合について説明す
る。第１図はこの種の電磁流量計の回路構成を示
す。この電磁流量計は、信号処理にマイクロコン
ピユータを使用した定電流駆動式の低周波励振形
電磁流量計である。予め、電磁流量計としての基
本構成及び動作を簡単に説明すると、１，２及び
３はそれぞれ励磁コイル、測定用管路及び一対の
電極であり、これらが電磁流量計発信器を構成す
る。４，５及び６はそれぞれバツフア増幅器、前
置増幅器及び演算制御回路であり、これらが電磁
流量計変換器を構成し、この例では演算制御回路
６がマイクロプロセツサ（以下、CPUと略称す
る）６ａ、メモリ６ｂ、マルチプレクサ（以下、
MPXと略称する）６ｃ、アナログ・デジタル変
換器（以下、ADCと略称する）６ｄ、デジタ
ル・アナログ変換器（以下、DACと略称する）
６ｅ及び入出力ポート（以下、Ｉ／Ｏと略称す
る）６ｆにより構成されている。なお、６ｇはデ
ータ・バス、６ｈはアドレス・バス、６ｉはコン
トロール・バス、６ｊと６ｋはそれぞれタイミン
グ信号である。励振回路７はこの例では商用周波
ノイズを除去するため、商用電源８に同期したタ
イミング信号６ｊにより制御されて商用周波数の
１／２、1/4、1/8等の周波数の励磁電流を作る。励
磁電流波形は正・負、正・ゼロ、負・ゼロ、正・
ゼロ、負・ゼロの極性のものや、あるいは正弦
波、三角波、台形波など各種のものが採用される
が、ここでは第２図ａの如き正・ゼロ・負・ゼロ
を繰返す矩形波とする。この励磁電流に対し電極
間には第２図ｂの流量比例信号が発生するが、こ
れには第２図ｃの電磁誘導ノイズ、同図ｄの商用
周波ノイズ及び同図ｅの電気化学的直流ノイズが
重畳する。そこで前置増幅器５の増幅出力を
MPX６ｃにより第２図ｆのタイミングａ，ｂ，
ｃ，ｄ，…で取込み且つADC６ｄでデジタル信
号にし、各タイミングでのサンプル値Va，Vb、
Vc、Vdを用いて次式(1)の演算をCPU６ａが行う
ことにより、ノイズ分を含まない流量値Viを得
ている。但し式(1)中のｋは比例定数である。
る。第１図はこの種の電磁流量計の回路構成を示
す。この電磁流量計は、信号処理にマイクロコン
ピユータを使用した定電流駆動式の低周波励振形
電磁流量計である。予め、電磁流量計としての基
本構成及び動作を簡単に説明すると、１，２及び
３はそれぞれ励磁コイル、測定用管路及び一対の
電極であり、これらが電磁流量計発信器を構成す
る。４，５及び６はそれぞれバツフア増幅器、前
置増幅器及び演算制御回路であり、これらが電磁
流量計変換器を構成し、この例では演算制御回路
６がマイクロプロセツサ（以下、CPUと略称す
る）６ａ、メモリ６ｂ、マルチプレクサ（以下、
MPXと略称する）６ｃ、アナログ・デジタル変
換器（以下、ADCと略称する）６ｄ、デジタ
ル・アナログ変換器（以下、DACと略称する）
６ｅ及び入出力ポート（以下、Ｉ／Ｏと略称す
る）６ｆにより構成されている。なお、６ｇはデ
ータ・バス、６ｈはアドレス・バス、６ｉはコン
トロール・バス、６ｊと６ｋはそれぞれタイミン
グ信号である。励振回路７はこの例では商用周波
ノイズを除去するため、商用電源８に同期したタ
イミング信号６ｊにより制御されて商用周波数の
１／２、1/4、1/8等の周波数の励磁電流を作る。励
磁電流波形は正・負、正・ゼロ、負・ゼロ、正・
ゼロ、負・ゼロの極性のものや、あるいは正弦
波、三角波、台形波など各種のものが採用される
が、ここでは第２図ａの如き正・ゼロ・負・ゼロ
を繰返す矩形波とする。この励磁電流に対し電極
間には第２図ｂの流量比例信号が発生するが、こ
れには第２図ｃの電磁誘導ノイズ、同図ｄの商用
周波ノイズ及び同図ｅの電気化学的直流ノイズが
重畳する。そこで前置増幅器５の増幅出力を
MPX６ｃにより第２図ｆのタイミングａ，ｂ，
ｃ，ｄ，…で取込み且つADC６ｄでデジタル信
号にし、各タイミングでのサンプル値Va，Vb、
Vc、Vdを用いて次式(1)の演算をCPU６ａが行う
ことにより、ノイズ分を含まない流量値Viを得
ている。但し式(1)中のｋは比例定数である。
Vi＝ｋ（−Va＋3Vb−3Vc＋Vd） ……式(1)
つまり、各タイミングでのサンプル値には第２
図ｂ〜ｅの波形にて斜線を付した部分が成分とし
て含まれているが、電磁誘導ノイズは各サンプル
タイミングが励磁電流の極性変化時点から等時間
ｔであることにより、また商用周波ノイズはサン
プルタイミングが商用電源周波数に同期している
ことにより、更に電気化学的直流ノイズはサンプ
ルタイミングが等間隔であり励磁周期程度の短時
間ではサンプル毎に一定変化量ΔEで変化するも
のと見なせることにより、それぞれ式(1)の演算に
よつて各ノイズ成分が相殺されて除去される。な
お、演算結果の流量値ViはDAC６ｅ等により所
定の出力形式の信号として出力される。
図ｂ〜ｅの波形にて斜線を付した部分が成分とし
て含まれているが、電磁誘導ノイズは各サンプル
タイミングが励磁電流の極性変化時点から等時間
ｔであることにより、また商用周波ノイズはサン
プルタイミングが商用電源周波数に同期している
ことにより、更に電気化学的直流ノイズはサンプ
ルタイミングが等間隔であり励磁周期程度の短時
間ではサンプル毎に一定変化量ΔEで変化するも
のと見なせることにより、それぞれ式(1)の演算に
よつて各ノイズ成分が相殺されて除去される。な
お、演算結果の流量値ViはDAC６ｅ等により所
定の出力形式の信号として出力される。
さて、上述した信号処理だけでは流量値Viが
測定流体の平均流量に必らずしも比例しないこと
は前述の通りである。
測定流体の平均流量に必らずしも比例しないこと
は前述の通りである。
そこで第１図の実施例では、測定流体に関する
粘度η及び密度ρについての外部からの各信号を
MPX６ｃより読込み、CPU６ａが Re＝Ｄ・ρ・ｕ／η ……式(2) の演算によりレイノルズ数Reを求め、先の流量
値Viに対して V0＝Vi・｛１±Ｋ（Re）｝ ……式(3) の補正を行つたのちDAC６ｅを通じてV0のアナ
ログ信号を出力する。但し、 式(2)中のＤは測定用管路２の内径、ｕは流速で
あるが、レイノルズ数Reの測定精度はViのそれ
に比較して大まかなもので良く、流量値Viより
得られる式(2)の値を用いれば足りる。また式(3)中
の補正係数±Ｋ（Re）は電磁流量計発信器自身の
磁界分布によつて異なるが、磁界分布が定まれば
レイノルズ数Reで決定され、例えば電磁流量計
を1m／ｓ程度の乱流域で水により校正した時と
各レイノルズ数Reにおける実液測定時とのスパ
ン誤差の関係式で求まり、Reの関数としてメモ
リ６ｂに記憶しておく。
粘度η及び密度ρについての外部からの各信号を
MPX６ｃより読込み、CPU６ａが Re＝Ｄ・ρ・ｕ／η ……式(2) の演算によりレイノルズ数Reを求め、先の流量
値Viに対して V0＝Vi・｛１±Ｋ（Re）｝ ……式(3) の補正を行つたのちDAC６ｅを通じてV0のアナ
ログ信号を出力する。但し、 式(2)中のＤは測定用管路２の内径、ｕは流速で
あるが、レイノルズ数Reの測定精度はViのそれ
に比較して大まかなもので良く、流量値Viより
得られる式(2)の値を用いれば足りる。また式(3)中
の補正係数±Ｋ（Re）は電磁流量計発信器自身の
磁界分布によつて異なるが、磁界分布が定まれば
レイノルズ数Reで決定され、例えば電磁流量計
を1m／ｓ程度の乱流域で水により校正した時と
各レイノルズ数Reにおける実液測定時とのスパ
ン誤差の関係式で求まり、Reの関数としてメモ
リ６ｂに記憶しておく。
式(3)による補正の実行は、CPU６ａ内部で式
(3)の演算を行うことによつても得られるが、第１
図の例の如くCPU６ａからの操作信号６ｌによ
り、前置増幅器５の負帰還要素βを補正係数±Ｋ
（Re）に応じて変化させるというゲイン調整によ
り達成することもできる。なお、CPU６ａの演
算等に必要なプログラムはメモリ６ｂに格納され
ている。
(3)の演算を行うことによつても得られるが、第１
図の例の如くCPU６ａからの操作信号６ｌによ
り、前置増幅器５の負帰還要素βを補正係数±Ｋ
（Re）に応じて変化させるというゲイン調整によ
り達成することもできる。なお、CPU６ａの演
算等に必要なプログラムはメモリ６ｂに格納され
ている。
以上の第１図に示す電磁流量計は、中心軸対称
の流れをベースとして適用されるレイノルズ数を
演算により算出して、これにより流量補正して精
度を確保しようとするものである。
の流れをベースとして適用されるレイノルズ数を
演算により算出して、これにより流量補正して精
度を確保しようとするものである。
しかし、既述のように微小口径の電磁流量計で
はその内径が小さいのでライニングされた導管の
内面に電極を面位置に固定するすることが難し
く、また円筒状の導管の側面に円柱状の電極を導
管の軸に直角に挿入する関係で電極の接液面とラ
イニングとの間に段差が生じるので、電極部近傍
での流れが乱れ、これが起電力に影響を及ぼして
誤差を発生させる。
はその内径が小さいのでライニングされた導管の
内面に電極を面位置に固定するすることが難し
く、また円筒状の導管の側面に円柱状の電極を導
管の軸に直角に挿入する関係で電極の接液面とラ
イニングとの間に段差が生じるので、電極部近傍
での流れが乱れ、これが起電力に影響を及ぼして
誤差を発生させる。
このような場合は、測定流体のローカルな流れ
の乱れに起因して誤差が生じるので、第１図に示
すように中心軸対称流をベースとするレイノルズ
数Reで一義的に補正することができない面があ
る。
の乱れに起因して誤差が生じるので、第１図に示
すように中心軸対称流をベースとするレイノルズ
数Reで一義的に補正することができない面があ
る。
本発明は、以上の問題を解決するために、電磁
流量計において、測定流体の液種に関する識別情
報が外部から入力される情報入力端と、基準流体
により校正したときと先の液種における実液で測
定したときのスパン誤差との関係が補正係数の形
で格納された記憶手段と、先の識別情報に基づき
この記憶手段から読み出された先の補正係数によ
る補正演算を発信器からの信号に対して施す補正
演算手段とを備え、この補正演算はマイクロコン
ピユータにより実行してその補正結果を流量信号
として出力するようにしたものである。
流量計において、測定流体の液種に関する識別情
報が外部から入力される情報入力端と、基準流体
により校正したときと先の液種における実液で測
定したときのスパン誤差との関係が補正係数の形
で格納された記憶手段と、先の識別情報に基づき
この記憶手段から読み出された先の補正係数によ
る補正演算を発信器からの信号に対して施す補正
演算手段とを備え、この補正演算はマイクロコン
ピユータにより実行してその補正結果を流量信号
として出力するようにしたものである。
以下、本発明の実施例について説明する。第３
図は本発明の一実施例の回路構成を示す。この例
も第１図の例と同じくマイクロコンピユータを用
いた例である。したがつて電磁流量計としての基
本的な動作の説明は省略する。この例は測定流体
の種類によつてはそれの或る流量範囲内で補正係
数Ｋがほぼ一定とみなし得る場合が多いことに着
目したものである。つまり、種々の測定液種ｉに
応じてその補正係数±Kiを±の符号も含めて予
めメモリ６ｂに記憶させておき、外部から入力さ
れて液種を指定する識別信号Ｓにより対応する補
正係数±Kiを読み出して次式(4)の V0＝Vi（１±Ki） ……式(4) 補正を行うのである。この例の電磁流量計は、バ
ツチ的に液種を変えて測定する場合に有効であ
る。但し、各液種ｉの補正係数±Kiは水による
検定値と実液による検定値との差から予め求めて
おく。なお、式(4)の補正の実行は第１図の場合と
同じくCPU６ａによる演算か、あるいは図示の
如く操作信号６ｌによる前置増幅器５のゲイン制
御により達成できる。
図は本発明の一実施例の回路構成を示す。この例
も第１図の例と同じくマイクロコンピユータを用
いた例である。したがつて電磁流量計としての基
本的な動作の説明は省略する。この例は測定流体
の種類によつてはそれの或る流量範囲内で補正係
数Ｋがほぼ一定とみなし得る場合が多いことに着
目したものである。つまり、種々の測定液種ｉに
応じてその補正係数±Kiを±の符号も含めて予
めメモリ６ｂに記憶させておき、外部から入力さ
れて液種を指定する識別信号Ｓにより対応する補
正係数±Kiを読み出して次式(4)の V0＝Vi（１±Ki） ……式(4) 補正を行うのである。この例の電磁流量計は、バ
ツチ的に液種を変えて測定する場合に有効であ
る。但し、各液種ｉの補正係数±Kiは水による
検定値と実液による検定値との差から予め求めて
おく。なお、式(4)の補正の実行は第１図の場合と
同じくCPU６ａによる演算か、あるいは図示の
如く操作信号６ｌによる前置増幅器５のゲイン制
御により達成できる。
以上、実施例と共に具体的に説明したように本
発明によれば、液種情報を外部から設定し、これ
から記憶手段に格納された測定流体の液種と基準
流体との差を補正する補正係数を用いてスパン誤
差をマイクロコンピユータで補正するようにした
ので、微小口径の電磁流量計で発生しやすいロー
カルな流れの乱れに起因するスパン差をも低コス
トで正確に補正することができる。
発明によれば、液種情報を外部から設定し、これ
から記憶手段に格納された測定流体の液種と基準
流体との差を補正する補正係数を用いてスパン誤
差をマイクロコンピユータで補正するようにした
ので、微小口径の電磁流量計で発生しやすいロー
カルな流れの乱れに起因するスパン差をも低コス
トで正確に補正することができる。
特に、本発明によれば、バツチ的に液種を変え
て測定する場合に有効である。
て測定する場合に有効である。
第１図はレイノルズ数を用いて補正する構成の
電磁流量計を説明するブロツク図、第２図は第１
図に示す電磁流量計の動作を説明する波形図、第
３図は本発明の１実施例の構成を示すブロツク図
である。 図面中、１は励磁コイル、２は測定用管路、３
は電極、５は前置増幅器、６ａはマイクロプロセ
ツサ、６ｂはメモリ、６ｃはマルチプレクサ、６
ｄはアナログ・デジタル変換器、６ｅはデジタ
ル・アナログ変換器、６ｆは入出力ポート、６ｌ
はゲイン制御用の信号、７は励振回路、８は商用
電源、V0は出力、ηは粘度を表わす信号、ρは
密度を表わす信号、Ｓは液種の識別信号、βは負
帰還要素である。
電磁流量計を説明するブロツク図、第２図は第１
図に示す電磁流量計の動作を説明する波形図、第
３図は本発明の１実施例の構成を示すブロツク図
である。 図面中、１は励磁コイル、２は測定用管路、３
は電極、５は前置増幅器、６ａはマイクロプロセ
ツサ、６ｂはメモリ、６ｃはマルチプレクサ、６
ｄはアナログ・デジタル変換器、６ｅはデジタ
ル・アナログ変換器、６ｆは入出力ポート、６ｌ
はゲイン制御用の信号、７は励振回路、８は商用
電源、V0は出力、ηは粘度を表わす信号、ρは
密度を表わす信号、Ｓは液種の識別信号、βは負
帰還要素である。
Claims (1)
- １ 電磁流量計において、測定流体の液種に関す
る識別情報が外部から入力される情報入力端と、
基準流体により校正したときと前記液種における
実液で測定したときのスパン誤差との関係が補正
係数の形で格納された記憶手段と、前記識別情報
に基づきこの記憶手段から読み出された前記補正
係数による補正演算を発信器からの信号に対して
施す補正演算手段とを備え、この補正演算はマイ
クロコンピユータにより実行してその補正結果を
流量信号として出力することを特徴とする電磁流
量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10811081A JPS5810610A (ja) | 1981-07-13 | 1981-07-13 | 電磁流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10811081A JPS5810610A (ja) | 1981-07-13 | 1981-07-13 | 電磁流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5810610A JPS5810610A (ja) | 1983-01-21 |
| JPH0421128B2 true JPH0421128B2 (ja) | 1992-04-08 |
Family
ID=14476141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10811081A Granted JPS5810610A (ja) | 1981-07-13 | 1981-07-13 | 電磁流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5810610A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6148319U (ja) * | 1984-09-03 | 1986-04-01 | ||
| JPH01294112A (ja) * | 1988-05-19 | 1989-11-28 | Bridgestone Corp | 無方向性コンベアベルト |
| US4961348A (en) * | 1988-12-16 | 1990-10-09 | Ulrich Bonne | Flowmeter fluid composition correction |
-
1981
- 1981-07-13 JP JP10811081A patent/JPS5810610A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5810610A (ja) | 1983-01-21 |
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