JPH04339217A - 電磁流量計 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高い周波数で励磁する
電磁流量計に係り、特に測定流体の中に発生する微分ノ
イズなどの影響を受けないように改良した電磁流量計に
関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願人はこの種の電磁流量計として特
願平３−７３１６（発明の名称：電磁流量計）を平成３
年１月２４日に出願している。この電磁流量計は、励磁
手段により励磁コイルに高周波電流とこれより低い周波
数の低周波電流を重畳して流して測定流体にこれ等の複
合磁場を印加し、次に、サンプリング手段でこの高周波
電流における高周波のタイミングにより測定流体に発生
した電圧をサンプリングしてサンプリングデ−タとして
出力し、更に、ノイズ演算手段により低周波電流におけ
る低周波の周期内でこのサンプリングデ−タの時系列的
変化を用いて測定流体の流量に無関係なノイズ成分を算
出して、この後、流量演算手段によりこのノイズ成分と
サンプリングデ−タとを用いてノイズの影響を受けない
流量信号を演算するようにしたものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の電磁流量計は、微分ノイズのパラメ−タを算出する
ために、第１に低周波の周期のオ−ダで流量変化がない
、第２に低周波周期のオ−ダで電極の直流ノイズに変化
がない、のいずれかの条件が成立するアプリケ−ション
にしか使用できないという問題がある。具体的には、前
者では高速応答を必要とするアプリケ−ションに、後者
では電極の電位が不安定となるスラリ−を含む流体を測
定するアプケ−ションには使用できない。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するために、励磁コイルに３値の定常値をとる高周
波電流とこれより低い周波数の２値の定常値をとる低周
波電流を重畳して流し測定流体にこれ等の電流によって
発生する複合磁場を印加する励磁手段と、先の各定常値
において電極に発生した電圧をサンプリングしてサンプ
リングデ−タとして出力するサンプリング手段と、少な
くとも高周波の１周期内でサンプリングされた４つの先
のサンプリングデ−タを用いてこれ等の代数演算により
電極に発生した流量信号成分と直流ノイズ成分と微分ノ
イズのうち高周波成分を除去して低周波微分電圧のみを
算出するノイズ算出手段と、低周波の同一半周期内でサ
ンプリングされた複数の低周波微分電圧の比率を演算し
これから微分ノイズの時定数を算出する時定数演算手段
と、この時定数と先の低周波微分電圧を用いて微分ノイ
ズの低周波成分の低周波振幅を演算する低周波振幅演算
手段と、先の時定数と先の低周波振幅とを用いて先の微
分ノイズの高周波成分の高周波振幅を演算する高周波振
幅演算手段と、先の時定数と先の低周波振幅と先の高周
波振幅と先のサンプリングデ−タを用いて高周波の周期
をベ−スとして流量信号を演算する流量演算手段とを具
備するようにしたものである。

【０００５】

【作　　用】励磁手段により励磁コイルに３値の定常値
をとる高周波電流とこれより低い周波数の２値の定常値
をとる低周波電流を重畳して流し測定流体にこれ等の電
流によって発生する複合磁場を印加する。サンプリング
手段は先の各定常値において電極に発生した電圧をサン
プリングしてサンプリングデ−タとして出力する。ノイ
ズ算出手段は、少なくとも高周波の１周期内でサンプリ
ングされた４つの先のサンプリングデ−タを用いてこれ
等の代数演算により電極に発生した流量信号成分と直流
ノイズ成分と微分ノイズのうち高周波成分を除去して低
周波微分電圧のみを算出する。そして、時定数演算手段
により低周波の同一半周期内でサンプリングされた複数
の低周波微分電圧の比率を演算しこれから微分ノイズの
時定数を算出し、低周波振幅演算手段によりこの時定数
と先の低周波微分電圧を用いて微分ノイズの低周波成分
の低周波振幅を演算する。高周波成分についても、同様
に高周波振幅演算手段により先の時定数と先の低周波振
幅とを用いて先の微分ノイズの高周波成分の高周波振幅
を演算する。流量演算手段は先の時定数と先の低周波振
幅と先の高周波振幅と先のサンプリングデ−タを用いて
高周波の周期をベ−スとして流量信号を演算する。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例について図を用いて説
明する。図１は本発明の１実施例の構成を示す構成図で
ある。１０はセラミックパイプ或いは内面に絶縁のため
のライニングが施されたステンレススチ−ルなどの非磁
性の導管である。更に、導管１０とは絶縁して一対の検
出電極１１、１２が固定されている。また、測定流体Ｑ
を接地するために接液電極１３が共通電位点ＣＯＭに接
続されている。

【０００７】導管１０の外部には励磁コイル１４が固定
されており、ここに励磁電流Ｉｆ　が励磁回路１５の内
部の定電流源からから一定の電流として供給されている
。 一方、検出電極１１、１２は、差動増幅器１６（簡単な
ため、増幅度は１とする）の各入力端に接続されており
、ここでコモンモ−ドノイズなどが除去された後でサン
プリング回路１７に出力される。

【０００８】サンプリング回路１７はサンプリングスイ
ッチＳＷ、ホ−ルドコンデンサＣ、バッフア増幅器Ｑな
どで構成され、サンプリング信号ＳＭＰＨにより差動増
幅器１６の出力電圧をサンプリングしてホ−ルドコンデ
ンサＣにホ−ルドする。ホ−ルドされたホ−ルド電圧Ｖ
Ｈはアナログ／デジタル変換回路１８を介してマイクロ
プロセッサ１９に取り込まれる。マイクロプロセッサ１
９は、取り込まれたデ−タを用いて所定の演算を実行し
て流量信号ＦＱとして出力端２０に出力すると共に所定
のタイミング信号ＴＳ１をアナログ／デジタル変換回路
１８に出力してアナログ／デジタル変換を制御する。

【０００９】また、マイクロプロセッサ１９はサンプリ
ング回路１７のサンプリングスイッチＳＷを制御するサ
ンプリング信号ＳＭＰＨをサンプリングスイッチＳＷに
出力する。この他、マイクロプロセッサ１９は励磁回路
１５に励磁電流Ｉｆ　を切換えるタイミング信号ＴＳ２
を出力して定電流を切換えて励磁電流Ｉｆ　の波形を制
御する。　　この励磁電流Ｉｆ　は周期がＴの高周波成
分と周期が２ｎＴの低周波成分をそれぞれが有する複合
電流として励磁コイル１４に励磁回路１５から供給され
る。したがって、測定流体Ｑには高周波成分と低周波成
分を有する磁場が印加されることとなり、検出電極１１
、１２にはこれ等の周波数成分を含む電圧Ｅが発生する
。

【００１０】次に、以上のように構成された実施例の動
作について図２に示す微分ノイズ説明図、図３に示すフ
ロ−チャ−ト図、図４に示す波形図、図５に示す波形説
明図、図６に示す演算図を用いて説明するが、最初に図
２に示す微分ノイズ説明図を用いて電極間に発生するノ
イズについて説明する。

【００１１】電極１１、１２含む導管１０の内部は図２
（ａ）に示すようになっている。ここで、上流側のノイ
ズ起電力はｅ１　、下流側はｅ２　、上流側の流体イン
ピ−ダンスはＲ１１、Ｒ１２、下流側の流体インピ−ダ
ンスはＲ２１、Ｒ２２、上流側の電極容量はＣ１１、Ｃ
１２、下流側の電極容量はＣ２１、Ｃ２２である。

【００１２】そこで、これ等を整理して等価回路として
示したのが図２（ｂ）である。この場合の各定数は、　
　Ｃ１　＝（Ｃ１１・Ｃ１２）／（Ｃ１１＋Ｃ１２）　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１
）　　Ｃ２　＝（Ｃ２１・Ｃ２２）／（Ｃ２１＋Ｃ２２
）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（２）　　Ｒ１　＝Ｒ１１＋Ｒ１２　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　（３）　　Ｒ２　＝Ｒ２１＋Ｒ２
２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（４）とな
る。したがって、この回路の時定数Ｇは　　Ｇ＝Ｃ１　
Ｃ２　（Ｒ１　＋Ｒ２　）／（Ｃ１　＋Ｃ２　）　　　
　　　　　　　　　　　　　　　（５）として算出でき
る。

【００１３】図２（ｂ）に示す等価回路において電極１
１と１２を結ぶ線に対して上流側、下流側の測定流体中
に発生するノイズ起電力ｅ１　、ｅ２　の和をｅｎ０と
し、ノイズ起電力ｅ１　、ｅ２　の上流側と下流側とに
非対称性（非対称度β）が生じると、電極１１と１２と
の間には次式で示す微分ノイズｅｎ　（ｔ）が発生する
。この微分ノイズｅｎ　（ｔ）は、図２（ｂ）を参照し
て、ラプラス変換及びラプラス逆変換を実行することに
より次式のように計算することができる。

【００１４】

【数１】

【００１５】但し、 　　　　Ｋ１　＝［（βＣ２　−Ｃ１　）／（１＋β）
（Ｃ１　＋Ｃ２　）］　　　　　　　　−［（βＲ１　
−Ｒ２　）／（１＋β）（Ｒ１　＋Ｒ２　）］　　　　
　　　　（７）　　　　Ｋ３　＝（βＲ１　−Ｒ２　）
／（１＋β）（Ｒ１　＋Ｒ２　）　　　　　　　　　　
　　（８）ここで、Ａは各時間領域で微分ノイズの連続
条件を満たすように決定する初期値である。

【００１６】（６）式の第１項は測定流体中に発生する
ノイズ起電力ｅｎ０に比例して生じる値であり、第２項
はこのノイズ起電力ｅｎ０の積分を含んでいる。従って
、第１項はノイズ起電力ｅｎ０がゼロのサンプルタイミ
ングでサンプリングすることにより除去することが可能
であるが、第２項以下は積分を含むので除去できない。 そこで、励磁電流が定常状態でノイズ起電力がゼロの状
態のときに信号のサンプリングを実行することとして第
１項を無視して以下の説明をする。

【００１７】マイクロプロセッサ１９はタイミング信号
Ｔｓ２を励磁回路１５に与えて図４（ｄ）に示すような
低周波と高周波の２種類の周波数を含む励磁電流Ｉｆ　
を励磁コイル１４に流す。従って、この励磁電流Ｉｆ　
は図４（ｅ）、（ｆ）に示す高周波成分と低周波成分を
含んでいることとなり、これが測定流体に磁場として印
加される。このため、測定流体中には図４（ｄ）に示す
波形と相似の波形を持つ信号電圧Ｖｓとノイズ起電力ｅ
ｎ０が発生するが、いずれも図４（ｅ）、（ｆ）に示す
高周波成分と低周波成分を含んでいる。この測定流体中
に発生するノイズ起電力ｅｎ０は図４（ｇ）に示す高周
波成分ｅｎ０Ｈ　と図４（ｈ）に示す低周波成分ｅｎ０
Ｌ　の２つに分離して考えることができる。

【００１８】電極１１、１２を結ぶ線に対して上流側と
下流側に非対称性が存在すると、図２（ｂ）に示す等価
回路から分かるように、この等価回路は所定の時定数を
有するので、後述するように、電極間には測定流体中に
発生するノイズ起電力ｅｎ０の高周波成分ｅｎ０Ｈ　（
図４（ｇ））と低周波成分ｅｎ０Ｌ　（図４（ｈ））に
対応して、それぞれ図４（ｉ）に示すような高周波の微
分ノイズｅｎ　Ｈ　と図４（ｊ）に示すような低周波の
微分ノイズｅｎ　Ｌ　が発生する。

【００１９】以下の演算の説明のため、図４（ｄ）に示
す励磁電流の高周波成分の各部に付す符号を図５（ａ）
に、低周波成分の各部に付す符号を図５（ｂ）にそれぞ
れ付し、さらに簡単のため、図５に示すように励磁電流
Ｉｆ　の立ち上げ、立ち下げを既知の一定の割合ｔｒで
変化させる場合を前提として説明する。そうすると、励
磁電流が一定の割合ｔｒで変化している期間のみ一定の
ノイズ起電力＋Ｅｎ　、−Ｅｎ　が発生する（図４（ｇ
）、（ｈ））。

【００２０】そこで、これ等のノイズ起電力ｅｎ０Ｈ　
、ｅｎ０Ｌ　をそれぞれ式（６）に代入し高周波成分に
ついては連続条件、低周波成分については微分ノイズが
充分に減衰した後でノイズ起電力が反転するという条件
を用いて電極１１、１２間に現れる微分ノイズｅｎ　Ｈ
　、ｅｎ　Ｌ　を求めると以下の式（９）〜式（１６）
、式（１７）〜（３３）を得る。このときの微分ノイズ
ｅｎ　Ｈ　、ｅｎ　Ｌ　が図４（ｉ）、（ｊ）に示して
ある。

【００２１】まず、高周波成分の微分ノイズｅｎ　Ｈ　
は、Ｔを高周波の周期として、０≦ｔ≦ｔｅ１　では、
　　　　ｅｎ　Ｈ　＝Ｅｎ　Ｋ１　（１−ｅ−ｔ／Ｇ）
＋Ａ０　ｅ−ｔ／Ｇ　　　　　　　　　　　　　　　　
（９）ｔｅ１　≦ｔ≦Ｔ／４では、 　　　　ｅｎ　Ｈ　＝Ａ１　ｅ−（ｔ−ｔｅ１）／Ｇ　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　（１０）Ｔ／４≦ｔ≦ｔｅ２　では、 　　　　ｅｎ　Ｈ　＝−Ｅｎ　Ｋ１　（１−ｅ−（ｔ−
Ｔ／４）／Ｇ）＋Ａ２　ｅ−（ｔ−Ｔ／４）／Ｇ　　（
１１）ｔｅ２　≦ｔ≦Ｔ／２では、 　　　　ｅｎ　Ｈ　＝Ａ３　ｅ−（ｔ−ｔｅ２）／Ｇ　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　（１２）Ｔ／２≦ｔ≦ｔｅ３　では、 　　　　ｅｎ　Ｈ　＝−Ｅｎ　Ｋ１　（１−ｅ−（ｔ−
Ｔ／２）／Ｇ）＋Ａ４　ｅ−（ｔ−Ｔ／２）／Ｇ　　（
１３）ｔｅ３　≦ｔ≦３Ｔ／４では、 　　　　ｅｎ　Ｈ　＝Ａ５　ｅ−（ｔ−ｔｅ３）／Ｇ　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　（１４）３Ｔ／４≦ｔ≦ｔｅ４　では
、 　　ｅｎ　Ｈ　＝Ｅｎ　Ｋ１　（１−ｅ−（ｔ−３Ｔ／
４）／Ｇ　）＋Ａ６　ｅ−（ｔ−３Ｔ／４）／Ｇ　　　
（１５）ｔｅ４　≦ｔ≦Ｔでは、 　　　　ｅｎ　Ｈ　＝Ａ７　ｅ−（ｔ−ｔｅ４）／Ｇ　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　（１６）となる。

【００２２】ここで、（９）〜（１６）式にｔ＝０（Ｔ
）、ｔｅ１　、Ｔ／４、ｔｅ２　、Ｔ／２、ｔｅ３　、
３Ｔ／４、ｔｅ４　での連続条件を代入すると、定数Ａ
０　〜Ａ７　は次のように求めることができる。 　　　　Ａ０　＝Ｅｎ　Ｋ１　（１−ｅ−ｔ１／Ｇ　）
・（１−ｅ−Ｔ／４／Ｇ）ｅ−ｔ２／Ｇ　　　　　　　
　　　　／（１＋ｅ−Ｔ／２／Ｇ）　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（１７）　　　　Ａ１　＝Ｅｎ　Ｋ１　（１−ｅ−ｔ１
／Ｇ　）・（１＋ｅ−Ｔ／４／Ｇ）／（１＋ｅ−Ｔ／２
／Ｇ）　　　　　　　　＝ＡＨ　（１＋ｅ−Ｔ／４／Ｇ
）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　（１８）但し、 　　　　　　　　ＡＨ　＝Ｅｎ　Ｋ１　（１−ｅ−ｔ１
／Ｇ　）／（１＋ｅ−Ｔ／２／Ｇ）　　　　　　（１９
）である。 　　　　Ａ２　＝Ｅｎ　Ｋ１　（１−ｅ−ｔ１／Ｇ　）
・（１＋ｅ−Ｔ／４／Ｇ）ｅ−ｔ２／Ｇ　　　　　　　
　　　　／（１＋ｅ−Ｔ／２／Ｇ）　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（２０）　　　　Ａ３　＝−Ｅｎ　Ｋ１　（１−ｅ−ｔ
１／Ｇ　）・（１−ｅ−Ｔ／４／Ｇ）／（１＋ｅ−Ｔ／
２／Ｇ）　　　　　　　　＝−ＡＨ　（１−ｅ−Ｔ／４
／Ｇ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　（２１）　　　　Ａ４　＝−Ｅｎ　Ｋ
１　（１−ｅ−ｔ１／Ｇ　）・（１−ｅ−Ｔ／４／Ｇ）
ｅ−ｔ２／Ｇ　　　　　　　　　　　／（１＋ｅ−Ｔ／
２／Ｇ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　（２２）　　　　Ａ５　＝
−Ｅｎ　Ｋ１　（１−ｅ−ｔ１／Ｇ　）・（１＋ｅ−Ｔ
／４／Ｇ）／（１＋ｅ−Ｔ／２／Ｇ）　　　　　　　　
＝−ＡＨ　（１＋ｅ−Ｔ／４／Ｇ）　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（２３）
　　　　Ａ６　＝−Ｅｎ　Ｋ１　（１−ｅ−ｔ１／Ｇ　
）・（１＋ｅ−Ｔ／４／Ｇ）ｅ−ｔ２／Ｇ　　　　　　
　　　　　／（１＋ｅ−Ｔ／２／Ｇ）　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　（２４）　　　　Ａ７　＝Ｅｎ　Ｋ１　（１−ｅ−ｔ
１／Ｇ　）・（１−ｅ−Ｔ／４／Ｇ）／（１＋ｅ−Ｔ／
２／Ｇ）　　　　　　　　＝ＡＨ　（１−ｅ−Ｔ／４／
Ｇ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　（２５）

【００２３】次に、低
周波の微分ノイズｅｎ　Ｌ　は、０≦ｔ≦ｔｅ１　では
、 　　　　ｅｎ　Ｌ　＝Ｅｎ　Ｋ１　（１−ｅ−ｔ／Ｇ）
＋Ｂ０　ｅ−ｔ／Ｇ　　　　　　　　　　　　　　　　
（２６）ｔｅ１　≦ｔ≦ｎＴでは、 　　　　ｅｎ　Ｌ　＝Ｂ１　ｅ−（ｔ−ｔｅ１）／Ｇ　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　（２７）ｎＴ≦ｔ≦ｎＴ＋ｔｅ１　で
は、 　　　　ｅｎ　Ｌ　＝−Ｅｎ　Ｋ１　（１−ｅ−（ｔ−
ｎＴ）／Ｇ　）＋Ｂ２　ｅ−（ｔ−ｎＴ）／Ｇ　）（２
８）ｎＴ＋ｔｅ１　≦ｔ≦２ｎＴでは、 　　　　ｅｎ　Ｌ　＝Ｂ３　ｅ−（ｔ−ｎＴ−ｔｅ１）
／Ｇ　）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　（２９）

【００２４】ここで、（２６）
〜（２９）式にｔ＝０（２ｎＴ）、ｔｅ１　、ｎＴ、ｎ
Ｔ＋ｔｅ１　での連続条件を代入すると、定数Ｂ０　〜
Ｂ３　は、　　　　Ｂ０　＝−Ｅｎ　Ｋ１　（１−ｅ−
ｔ１／Ｇ　）ｅ−（ｎＴ−ｔ１）／Ｇ（１＋ｅ−ｎＴ／
Ｇ　）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　（３０）　　　　Ｂ１
　＝Ｅｎ　Ｋ１　（１−ｅ−ｔ１／Ｇ　）（１＋ｅ−ｎ
Ｔ／Ｇ　）　　　　　　　　＝ＡＬ　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　（３１）　　　　Ｂ２
　＝Ｅｎ　Ｋ１　（１−ｅ−ｔ１／Ｇ　）ｅ−（ｎＴ−
ｔ１）／Ｇ（１＋ｅ−ｎＴ／Ｇ　）　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　（３２）　　　　Ｂ３　＝−Ｅｎ　Ｋ１　（１−
ｅ−ｔ１／Ｇ　）（１＋ｅ−ｎＴ／Ｇ　）　　　　　　
　　＝−ＡＬ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　（３３）として求めることができる。低周波成分
の微分ノイズｅｎ　Ｌ　の後半の半周期についても、こ
こでは省略するが、同様にして求めることができる。そ
して、図２（ｂ）に示す等価回路に基づいて算出された
これ等の演算式はマイクロプロセッサ１９のメモリにあ
らかじめ格納されている。

【００２５】まず、図３に示す演算フロ−のステップ１
について説明する。いま、図５（ａ）に示すように励磁
電流Ｉｆ　が定常値になったタイミングＴ／４、Ｔ／２
、３Ｔ／４、Ｔ、……で電極１１、１２間の電圧をサン
プリング回路１７でサンプリング（図４（ｃ））してア
ナログ／デジタル変換回路１８を介してマイクロプロセ
ッサ１９のメモリに読み込む（図３、ステップ１）と、
図６の演算図に示すように、このメモリに格納されたサ
ンプリング電圧ｅ０１、ｅ０２、ｅ０３、ｅ０４（演算
サンプルＮＯ．１〜４）…、ｅＫ１、ｅＫ２、ｅＫ３、
ｅＫ４（演算サンプルＮＯ．７〜１０）…、ｅ２Ｋ１　
、ｅ２Ｋ２　、ｅ２Ｋ３　、ｅ２Ｋ４　（演算サンプル
ＮＯ．１２〜１５）…には、それぞれ流量信号ｅＳ　の
欄、電極直流ノイズｅＤ　の欄、高周波成分の微分ノイ
ズｅｎ　Ｈ　の欄、および低周波成分の微分ノイズｅｎ
　Ｌ　の欄に記載されている信号と各ノイズが重畳され
た形となっている。

【００２６】次に、図３に示すフロ−における低周波ノ
イズを算出するステップ２に移行する。高周波周期内の
４つのサンプリング電圧（ｅ０１、ｅ０２、ｅ０３、ｅ
０４）、（ｅＫ１、ｅＫ２、ｅＫ３、ｅＫ４）、（ｅ２
Ｋ１　、ｅ２Ｋ２　、ｅ２Ｋ３　、ｅ２Ｋ４　）を用い
てマイクロプロセッサ１９によりそのメモリに格納され
た演算サンプルＮＯ．５、１１、１６の演算式の欄に記
載された代数演算プログラムを実行することによって、
流量信号ｅＳ　、電極直流ノイズｅＤ　、および高周波
成分ｅｎ　Ｈ　を除去して図６の演算図に記載されてい
る低周波成分ｅｎ　Ｌ　のみで構成される低周波ノイズ
ｅ０　、ｅＫ　、ｅ２Ｋをそれぞれ算出する。

【００２７】次に、図３に示す演算フロ−における微分
ノイズ（ｅｎ　Ｈ　、ｅｎ　Ｌ　）の時定数Ｇを算出す
るステップ３に移行する。このためには、図６の演算図
に示す演算サンプルＮＯ．５と１１で算出した低周波ノ
イズｅ０　、ｅＫ　の比率（ｅ０　／ｅＫ　）を演算す
ることによって次の（３４）のように求めることができ
る。この比率演算のプログラムもあらかじめマイクロプ
ロセッサ１９のメモリに格納されている。

【数２】

【００２８】次に、図３に示す演算フロ−における微分
ノイズの低周波成分ｅｎ　Ｌ　の振幅ＡＬ　を算出する
ステップ４に移行する。このためには、（３４）式で求
めた時定数Ｇを図６の演算サンプルＮＯ．５に示す演算
式に代入して振幅ＡＬ　を求めることができる。なお、
高周波周期Ｔと図５に示すｔ１は既知の値である。この
演算のプログラムもあらかじめマイクロプロセッサ１９
のメモリに格納されている。

【００２９】同様にして、図３に示すフロ−における微
分ノイズの高周波成分ｅｎ　Ｈ　の振幅ＡＨ　を算出す
るステップ５に移行する。（１９）式と（３１）とから
　　　　（ＡＨ　／ＡＬ　）＝（１＋ｅ−ｎＴ／Ｇ　）
／（１＋ｅ−Ｔ／２／Ｇ）　　　　　　　　（３５）の
式を得る。Ｇ、ｎ、Ｔは既知の値であるので、微分ノイ
ズの高周波成分ｅｎ　Ｈ　の振幅ＡＨ　をこの（３５）
式から求めることができる。この演算のプログラムもあ
らかじめマイクロプロセッサ１９のメモリに格納されて
いる。

【００３０】次に、図３に示すフロ−における電極直流
ノイズｅＤ　を除去する演算を実行するステップ６に移
行する。この演算は、図６の演算図に示す演算サンプル
ＮＯ．６に示す演算式を用いて実行する。この演算で得
た演算結果ｅ０　´には図６に示すように流量信号ｅＳ
　は含むが電極直流ノイズｅＤ　は除去されている。同
様にして、図６には図示してはいないが、これと同じ代
数演算をサンプリング電圧（ｅＫ１、ｅＫ２、ｅＫ３、
ｅＫ４）、（ｅ２Ｋ１　、ｅ２Ｋ２　、ｅ２Ｋ３　、ｅ
２Ｋ４　）などに対しても実行して電極直流ノイズｅＤ
　は除去するが流量信号ｅＳ　は含む演算結果ｅＫ　´
、ｅ２Ｋ´などを得ることができる。

【００３１】次に、図３に示すフロ−における流量信号
ｅＳ　を算出する演算を実行するステップ７に移行する
。 図６の演算サンプルＮＯ．６に示す演算式で演算された
演算結果ｅ０　´には、流量信号ｅＳ　、高周波成分ｅ
ｎ　Ｈ　、低周波成分ｅｎ　Ｌ　を含んでおり、Ｇ、Ａ
Ｈ　、ＡＬ　は既述のように算出されているので、これ
等から高周波の周期Ｔの範囲で未知の流量信号ｅ０　Ｓ
　を算定することができる。同様にして、高周波の周期
Ｔを単位として流量信号ｅＫ　ｓ　、ｅ２ＫＳ　、…、
をそれぞれ求めることができる。

【００３２】次に、図３に示す演算フロ−における高周
波の微分ノイズを補正する周期を判断するステップ８に
移行する。微分ノイズは常に変動するわけではないので
、ここでは低周波の半周期、つまりｎＴを単位としてそ
のパラメ−タを補正する。このステップ８はこの補正を
する周期が到来したか否かを判断し、この周期に達した
ら再度ステップ２〜７の演算を実行する。

【００３３】なお、このステップ７における流量演算は
以上の演算のほかにもいろいろな演算手段がある。例え
ば、高周波のタイミングでサンプリングされた値ｅ０１
、ｅ０２、ｅ０３、ｅ０４などから微分ノイズｅｎ　を
除去して得られた４つの連続した値に対してそれぞれ（
＋、−、−、＋）の演算を実行して電極直流ノイズｅＤ
　を除去することによって流量信号を得ることもできる
し、また高周波のタイミングでサンプリングされた値ｅ
０１、ｅ０２、ｅ０３、ｅ０４、ｅ１１、ｅ１２…など
から微分ノイズｅｎ　を除去して得られた５つの連続し
た値に対して次の高周波の周期Ｔの一部のサンプリング
電圧を用いる（−１、＋２、＋０、−２、＋１）の演算
を実行することによって流量信号を得ることもできる。

【００３４】

【発明の効果】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、従来のように低周波の周期のオ−
ダで流量変化がないとか電極の直流ノイズに変化がない
などの条件を必要とせずに、高周波の周期の範囲で流量
信号を演算することができるので、高速応答を必要とす
るアプリケ−ションあるいはスラリ−を含む流体を測定
するアプケ−ションに使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の１実施例の構成を示す構成図で
ある。

【図２】図２は微分ノイズの発生するメカニズムを説明
する説明図である。

【図３】図３は図１に示す実施例の演算フロ−を示す演
算フロ−図である。

【図４】図４は図１に示す実施例の各部の波形を示す波
形図である。

【図５】図５は図４に示す波形図の説明に用いる波形説
明図である。

【図６】図６は図３に示す演算フロ−各内容の詳細を説
明する演算図である。

【符号の説明】

１０　　導管 １１、１２　　検出電極 １４　　励磁コイル ２２　　励磁回路 １７　　サンプリング回路 ２１　　マイクロプロセッサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】励磁コイルに３値の定常値をとる高周波電
   流とこれより低い周波数の２値の定常値をとる低周波電
   流を重畳して流し測定流体にこれ等の電流によって発生
   する複合磁場を印加する励磁手段と、前記各定常値にお
   いて電極に発生した電圧をサンプリングしてサンプリン
   グデ−タとして出力するサンプリング手段と、少なくと
   も高周波の１周期内でサンプリングされた４つの前記サ
   ンプリングデ−タを用いてこれ等の代数演算により前記
   電極に発生した流量信号成分と直流ノイズ成分と微分ノ
   イズのうち高周波成分を除去して低周波微分電圧のみを
   算出するノイズ算出手段と、低周波の同一半周期内でサ
   ンプリングされた複数の前記低周波微分電圧の比率を演
   算しこれから前記微分ノイズの時定数を算出する時定数
   演算手段と、この時定数と前記低周波微分電圧を用いて
   前記微分ノイズの低周波成分の低周波振幅を演算する低
   周波振幅演算手段と、前記時定数と前記低周波振幅とを
   用いて前記微分ノイズの高周波成分の高周波振幅を演算
   する高周波振幅演算手段と、前記時定数と前記低周波振
   幅と前記高周波振幅と前記サンプリングデ−タを用いて
   高周波の周期をベ−スとして流量信号を演算する流量演
   算手段とを具備することを特徴とする電磁流量計。