JPH0470518A - 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】 ［発明の目的］ 〔産業上の利用分野〕 本発明は導電性流体の流量を測定するための電磁流量計
に関する。

〔従来の技術〕

従来より、導電性流体の流量を測定する計器としてファ
ラディの法則を利用した電磁流量計が知られている。断
面積Ｓの測定管内に被測定流体を流速Ｓで流し、測定管
の管軸方向と直交する方向に磁界をかけると、管軸方向
および磁界と垂直な方向に起電力Ｅが発生する。この時
、起電力Ｅは、 −ｋｖＢ となる。但し、ｋは比例定数、Ｂは磁束密度である。従
って、流量Ｑは、起電力Ｅの測定によって求められる流
速Ｖと、測定管の断面積Ｓとから、Ｑ＝ｖ−３ として求めることができる。

ところで、同一極性の磁界を印加し続けると、分極が発
生して測定精度が低下する。そこで、従来の電磁流量計
では、第５図（ａ）に示すような極性切替信号によって
、例えば数Ｈｚで極性が切り替わる方形波状の励磁電流
（第５図（ｂ））を、測定管に巻回された励磁コイルに
供給して、測定管の管軸方向と直交する方向に、第５図
（ｃ）に示すような磁束密度を発生させている。

一方、第５図に示すように、励磁電流の立上りおよび立
下りには、極性切替信号に対して、ある程度の遅れがあ
る。これは、励磁コイル等によるインダクタンス分、抵
抗分による電気回路的な遅れに起因するものである。こ
の様な励磁電流によって発生する磁束密度も、同様にそ
の立上りおよび立下りに遅れが生じる。これは、主に励
磁コイル周辺で発生する渦電流に起因している。

従って、従来の電磁流量計では、磁束密度の変動（磁束
密度の立上りおよび立下り応答の遅れに起因する変動）
による測定誤差を除去するために、起電力Ｅの測定は、
磁束密度の極性が反転した直後ではなく、磁束密度が定
常値に収束したときに行われていた。このタイミングと
しては、次の極性反転が起きる直前となる。

ところが、上述したように極性が切替えられてから定常
値に収束するまでの応答速度が遅いと、流量が極めて短
時間に変化する脈流を測定する場合や、流体の静止状態
から定常状態への過渡的な変化を測定する場合には、起
電力Ｅの測定タイミングが流量の変化に追従できなくな
り、正確な測定を行うことができない。

応答性を高める手段としては、励磁電流の周波数を上げ
て磁束密度の周波数を高くする方法が考えられるが、磁
束密度が定常値に収束するまでの応答時間は短縮されな
いため、磁束密度が定常値に収束する前に極性が切換え
られてしまう可能性が高く、磁束密度の定常値を測定す
ることができなくなる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従って、従来の電磁流量計は、励磁電流の極性を切替え
てから磁束密度が定常値に収束するまでの応答時間が遅
いため、変化の速い流体に対しては正確なＩＩ定値を得
られない可能性があった。

本発明は以上のような実情に鑑みてなされたもので、応
答速度が早く、変化の速い流体の測定に対しても十分対
応できて正確な測定値を得ることができ信頼性の向上し
た電磁流量計を提供することを目的とする。

［発明の構成］ 〔課題を解決するための手段〕 本発明は上記課題を解決するために、被測定流体が流れ
る測定管と、この測定管に磁束を印加するための磁化コ
イルと、この磁化コイルにパルス状の交番電流からなる
励磁電流を供給する励磁電流供給回路と、前記励磁電流
のパルス波高値を設定するための基準電圧を発生させる
基準電源と、前記基準電圧に基づいて前記励磁電流のパ
ルス波高値を一定値に制御する制御回路とを備えた電磁
流量計において、前記励磁電流のパルス波高値を保持す
るホールド回路と、このホールド回路に保持されたパル
ス波高値と実際の励磁電流値との偏差を検出する偏差検
出回路と、この偏差検出回路で検出された偏差に基づい
て、前記制御回路に印加される基準電圧を補正する基準
電圧調整回路とを具備する構成とした。

〔作用〕

本発明による電磁流量計によれば、磁束密度の定常値を
示すパルス波高値がホールド回路に保持され、このパル
ス波高値と実際の励磁電流値との偏差、即ち励磁電流の
遅れ成分が偏差検出回路にて検出される。そして、検出
された偏差に基づいて基準電圧が補正される。よって、
極性の切替え直後には偏差が大きくなるが、それに応じ
て基準電圧も高くなるように補正されるので、励磁電流
の立上りおよび立下がりも急峻なものとなり、磁束密度
が定常値に収束するまでの応答時間を短縮化できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。

第１図は一実施例となる電磁流量計の励磁用回路を示す
図である。

この電磁流量計は、励磁負荷１がトランジスタＴｒｌ、
抵抗Ｒ１を介して接地されている。トランジスタＴｒｌ
のベース端子には、差動増幅器２の出力が供給される。

この差動増幅器２は、＋側入力端子かトランジスタＴｒ
ｌ、抵抗Ｒ１間に接続され、−側入力端子が基準電圧Ｖ
ｓを発生させる基準電源３に接続されている。よって、
トランジスタＴｒｌ、抵抗Ｒ１および差動増幅器２から
、励磁負荷１に流れる励磁電流を制御する制御回路が構
成されている。また、励磁負荷１は、方形波磁束密度を
発生させる励磁コイル４、励磁コイル４に供給する励磁
電流の極性を切り替えるためのスイッチ群５、励磁電流
を整流するブリッジ回路６から構成されている。

さらに、トランジスタＴｒｌ、抵抗Ｒ１間を流れる電流
（励磁電流に相当する電流）は、偏差検出用の差動増幅
器８の一側入力端子およびサンプルホールド回路（以下
、ｒＳ／Ｈ回路」と呼称する）８にそれぞれ入力される
。Ｓ／Ｈ回路８は、スイッチ群５を切換え制御するスイ
ッチング制御回路９から送られてくるタイミング信号に
よって動作し、ホールドした値を差動増幅器７の＋側入
力端子へ出力する。この差動増幅器７の出力は基準電圧
Ｖｓに加算して差動増幅器２の＋側入力端子に入力する
構成となっている。

次に、この様に構成された電磁流量計の動作について説
明する。

電源Ｖから励磁負荷１に与えられた励磁電流は、スイッ
チング制御回路９からの極性切換信号で制御されるスイ
ッチ群５で、所定の周期で極性か反転した励磁信号に変
換されて励磁コイル４に供給される。

この時、励磁コイル４を流れる励磁電流は制御回路によ
って、励磁電流に相当するトランジスタＴｒｌ、抵抗Ｒ
１間の電圧Ｖｅと差動増幅器２の＋側入力端子に入力す
る制御電圧とが一致するように制御される。

即ち、励磁コイル４に供給された励磁電流は、ブリッジ
回路６で第２図（ａ）に示す波形に整流されて制御回路
に入力される。そして、この様な波形の励磁電流が偏差
検出用の差動増幅器７に入力される。一方、Ｓ／Ｈ回路
８は、スイッチング制御回路９から極性切替え直前に出
力されるタイミング信号によって、極性反転前の定常値
が保持されていて、この定常値が差動増幅器７の一側入
力端子に入力される。よって、差動増幅器７では実際の
励磁信号値と、極性反転直前にサンプリングされた定常
値との偏差が検出される。差動増幅器７で検出される偏
差は、第２図（ｂ）に示すように、極性切替え直後は大
きく、定常値に近付くに従って小さくなる。この偏差量
は差動増幅器７から出力されて、基準電圧Ｖｓに加算さ
れて、第２図（Ｃ）に示す制御電圧が差動増幅器２に入
力され、この制御電圧とＶｅが同じになるように制御さ
れる。この結果、極性切替え直後は、励磁電流が多く流
れ、磁束密度の立上がりが速くなる。

そして、Ｓ／Ｈ回路８に保持されている定常値と実際の
励磁電流とが等しくなると、偏差が０となり、励磁電流
が定常値に保たれる。

この様に本実施例によれば、励磁電流を制御する制御回
路から取り出した実際の励磁電流とＳ／Ｈ回路８て保持
している極性切り替え前の定常値との偏差を差動増幅器
７て検出して、この偏差量に応した電圧を基準電圧に加
算して制御回路へフィードバックするようにしたので、
簡単な回路で磁束密度の応答時間を短縮することができ
、よって変化の速い流体に対しても十分対応でき、測定
精度を向上させることができる。

なお、本発明は上記一実施例に限定されるものではない
。例えば、第３図に示すように、励磁電流の極性を切り
替えた時に、これと同時に所定幅のパルス信号をスイッ
チＳ１へ与え、そのパルス幅の間だけ、スイッチＳ１を
オンさせて、補助電圧Ｖａを基準電圧Ｖｓに加算して、
増幅器２へ入力するように構成する。即ち、第４図に示
すように、極性切替え直後の励磁電流の立上がり時に、
大量の励磁電流が流れるようにスイッチｓ１のオン／オ
フによって補助電圧を印加する。

この様な変形例によっても、上記−実施例と同様に、極
性切替え直後に励磁電流が一定時間だけ大量に流れ、磁
束密度の応答速度を短縮することができ、変化の速い流
体の測定にも十分対応することができる。

［発明の効果］ 以上詳記したように本発明によれば、応答速度が早く、
変化の速い流体の測定に対しても十分対応できて正確な
測定値を得ることができ信頼性の向上した電磁流量計を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は同実施例
の動作説明図、第３図は実施例の変形例の構成図、第４
図は同変形例の動作説明図、第５図は従来の電磁流量計
の動作説明図である。 １・・・励磁負荷、２・・・差動増幅器、３・・・基準
電圧電源、４・・・励磁コイル、５・・・スイッチ群、
６・・・ブリッジ回路、７・・・偏差検出用差動増幅器
、８・・・サンプルホールド回路、９・・・スイッチン
グ制御回路。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 ゴー 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　被測定流体が流れる測定管と、この測定管に磁束を印
   加するための磁化コイルと、この磁化コイルにパルス状
   の交番電流からなる励磁電流を供給する励磁電流供給回
   路と、前記励磁電流のパルス波高値を設定するための基
   準電圧を発生させる基準電源と、前記基準電圧に基づい
   て前記励磁電流のパルス波高値を一定値に制御する制御
   回路とを備えた電磁流量計において、 前記励磁電流のパルス波高値を保持するホールド回路と
   、このホールド回路に保持されたパルス波高値と実際の
   励磁電流値との偏差を検出する偏差検出回路と、この偏
   差検出回路で検出された偏差に基づいて、前記制御回路
   に印加される基準電圧を補正する基準電圧調整回路とを
   具備してなる電磁流量計。