JPH0477252B2 - - Google Patents
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- JPH0477252B2 JPH0477252B2 JP2904983A JP2904983A JPH0477252B2 JP H0477252 B2 JPH0477252 B2 JP H0477252B2 JP 2904983 A JP2904983 A JP 2904983A JP 2904983 A JP2904983 A JP 2904983A JP H0477252 B2 JPH0477252 B2 JP H0477252B2
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- magnetic flux
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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)
- Measuring Volume Flow (AREA)
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の改良に関する。
ロ 従来技術
導電性の流体の流れの部分を挟んで相対する１
対の電極と、両電極を通る直線と流れとの両者に
文叉する磁束を生ずる磁気回路と、この磁気回路
を励磁する励磁線輪とをもち、励磁線輪に間欠的
で毎回瞬間的でかつ交互に方向が反対の励磁電流
を流し、励磁電流が流れない間に磁気回路が保つ
残留磁束と流体の流れとに起因して両電極間に生
ずる電圧に基き、流速を算定するようにした電磁
流量計をさきに本願出願人は提案した（特開昭55
−106316号）。このものは、励磁電流を間欠的で
瞬間的に流すだけであるから、電力消費が極めて
少ない利点があつたが、磁気回路の残留磁束が環
境温度の変化により変動し、測定流速に誤差を生
じる欠点があつた。
対の電極と、両電極を通る直線と流れとの両者に
文叉する磁束を生ずる磁気回路と、この磁気回路
を励磁する励磁線輪とをもち、励磁線輪に間欠的
で毎回瞬間的でかつ交互に方向が反対の励磁電流
を流し、励磁電流が流れない間に磁気回路が保つ
残留磁束と流体の流れとに起因して両電極間に生
ずる電圧に基き、流速を算定するようにした電磁
流量計をさきに本願出願人は提案した（特開昭55
−106316号）。このものは、励磁電流を間欠的で
瞬間的に流すだけであるから、電力消費が極めて
少ない利点があつたが、磁気回路の残留磁束が環
境温度の変化により変動し、測定流速に誤差を生
じる欠点があつた。
そこで、この欠点をなくすために、磁気回路を
高透磁率の軟質磁性材料よりなるヨークと、永久
磁石材料よりなるコアとを直列に連結して構成し
た電磁流量計を本願出願人はさらに提案した（特
開昭55−124015号）。
高透磁率の軟質磁性材料よりなるヨークと、永久
磁石材料よりなるコアとを直列に連結して構成し
た電磁流量計を本願出願人はさらに提案した（特
開昭55−124015号）。
これらの提案で開示された電磁流量計は、いわ
ば残留磁気型電磁流量計と呼ばれるべき流量計で
あり、前記特開昭55−124015号のものの構造は第
１図のようである。
ば残留磁気型電磁流量計と呼ばれるべき流量計で
あり、前記特開昭55−124015号のものの構造は第
１図のようである。
第１図は流体の流れに直交する断面を示してお
り、流体の管路１は、この断面の近辺の流れ方向
の相当の範囲に亘り、非磁性かつ非導電性であ
る。２ａ，２ｂは流体を挟んで管路に設けた１対
の電極で増幅器３に接続され、増幅器の出力はサ
ンプリング回路４に接続されている。５はヨー
ク、６は永久磁石材料つまり硬質又は半硬質の磁
性材料からなるコアで励磁コイル７が巻いてあ
る。記号Bgは継鉄５の空隙におかれた管路１の
流体通路における磁束密度を意味する。
り、流体の管路１は、この断面の近辺の流れ方向
の相当の範囲に亘り、非磁性かつ非導電性であ
る。２ａ，２ｂは流体を挟んで管路に設けた１対
の電極で増幅器３に接続され、増幅器の出力はサ
ンプリング回路４に接続されている。５はヨー
ク、６は永久磁石材料つまり硬質又は半硬質の磁
性材料からなるコアで励磁コイル７が巻いてあ
る。記号Bgは継鉄５の空隙におかれた管路１の
流体通路における磁束密度を意味する。
コア６の磁気特性を第２図のＢ−Ｈ曲線とし、
ヨークの空隙の磁気回路特性を主として空隙パー
シアンス係数Pmで定まる直線Ｐ−P′と、Hm−
Ｑ及び−Hm−Q′で示す。
ヨークの空隙の磁気回路特性を主として空隙パー
シアンス係数Pmで定まる直線Ｐ−P′と、Hm−
Ｑ及び−Hm−Q′で示す。
上記のような従来の残留磁気型電磁流量計で
は、第３図に示すように、間欠的に短時間T1の
間、瞬間的にインパルス状の励磁電流をコイル７
に流していた。このインパルス状電流で磁気回路
に磁界Hmが加えられたとき、コア６には磁束密
度Bmの磁束が発生する。この状態は第２図のＰ
点に相当する。次に励磁電流が零になつている時
間T2のの間動作点は第２図のＰ点となり、残留
磁束密度Brが生じ、これに対応した空隙磁束密
度Bgが、管路１の流体通路にかかり、流量計測
に利用された。電極２ａ，２ｂ間に発生する誘起
電圧は、前記時間T1よりわずかαだけ長い時間
T1＋αの間は、励磁電流の増減による磁束変化
によつて大きく変動する過渡応答電圧が生じるた
め、実質的に流量計測に用いることができなく時
間T2−αの間の電極間電圧つまり流量信号をサ
ンプルして流量計測を行なつていた（第３図）。
励磁電流が逆向きのときは磁界が−Hmとなり、
そのときの磁束密度が−Bm、残留磁束密度が−
Brとなり、誘起電圧が逆向きとなる。このよう
に従来の残留磁気型電磁流量計は磁束変化による
過渡応答時間の間は電極に誘起する電圧が変動す
るため、過渡応答時間を除いた時間T2−αの間
だけ流量信号をサンプルして安定な流量信号を得
ていた。
は、第３図に示すように、間欠的に短時間T1の
間、瞬間的にインパルス状の励磁電流をコイル７
に流していた。このインパルス状電流で磁気回路
に磁界Hmが加えられたとき、コア６には磁束密
度Bmの磁束が発生する。この状態は第２図のＰ
点に相当する。次に励磁電流が零になつている時
間T2のの間動作点は第２図のＰ点となり、残留
磁束密度Brが生じ、これに対応した空隙磁束密
度Bgが、管路１の流体通路にかかり、流量計測
に利用された。電極２ａ，２ｂ間に発生する誘起
電圧は、前記時間T1よりわずかαだけ長い時間
T1＋αの間は、励磁電流の増減による磁束変化
によつて大きく変動する過渡応答電圧が生じるた
め、実質的に流量計測に用いることができなく時
間T2−αの間の電極間電圧つまり流量信号をサ
ンプルして流量計測を行なつていた（第３図）。
励磁電流が逆向きのときは磁界が−Hmとなり、
そのときの磁束密度が−Bm、残留磁束密度が−
Brとなり、誘起電圧が逆向きとなる。このよう
に従来の残留磁気型電磁流量計は磁束変化による
過渡応答時間の間は電極に誘起する電圧が変動す
るため、過渡応答時間を除いた時間T2−αの間
だけ流量信号をサンプルして安定な流量信号を得
ていた。
換言すれば、第２図のＢ−Ｈ曲線上で第２象現
のＰ点又は第４象現のP′点に磁気回路の動作点が
あるときの電極間発生電圧をサンプリングして流
量信号としていた。そのため磁束密度の低い値の
ときしか計測に利用しておらず、励磁電流を流し
ている間に発生している大きい磁束を直接利用し
ないで捨てており、その分利用効率を下げている
という欠点があつた。
のＰ点又は第４象現のP′点に磁気回路の動作点が
あるときの電極間発生電圧をサンプリングして流
量信号としていた。そのため磁束密度の低い値の
ときしか計測に利用しておらず、励磁電流を流し
ている間に発生している大きい磁束を直接利用し
ないで捨てており、その分利用効率を下げている
という欠点があつた。
ハ 発明の目的
この発明の目的は、従来の残留磁気型電磁流量
計にみられる上記の欠点を解消し、励磁電流が増
減している間も含めて流量信号のサンプルをとり
出すようにして、より消費電力の少ない電磁流量
計を提案することである。
計にみられる上記の欠点を解消し、励磁電流が増
減している間も含めて流量信号のサンプルをとり
出すようにして、より消費電力の少ない電磁流量
計を提案することである。
ニ 発明の構成と作用
この発明の電磁流量計は、硬質又は半硬質の磁
性材料を磁気回路の一部に使用する残留磁気型電
磁流量計において、磁気回路の動作点が電磁磁性
材料のＢ−Ｈ曲線上における第１象現から第２象
現にかけての減磁曲線上又は第３象現から第４象
現にかけての減磁曲線上にあるときの電極間発生
電圧をサンプリングして流量信号とすることを特
徴とするものである。
性材料を磁気回路の一部に使用する残留磁気型電
磁流量計において、磁気回路の動作点が電磁磁性
材料のＢ−Ｈ曲線上における第１象現から第２象
現にかけての減磁曲線上又は第３象現から第４象
現にかけての減磁曲線上にあるときの電極間発生
電圧をサンプリングして流量信号とすることを特
徴とするものである。
この発明の電磁流量計の構造は、第１図のもの
とほぼ同じでよいが、コア６の磁気特性（Ｂ−Ｈ
特性）と、流量信号のサンプル時期とが異なる。
とほぼ同じでよいが、コア６の磁気特性（Ｂ−Ｈ
特性）と、流量信号のサンプル時期とが異なる。
第４図は、本発明の電磁流量計に用いるコア６
の材料の磁気特性を示すＢ−Ｈ曲線で、第１象現
のＱ点から第２象現のＳ点にかけての減磁曲線
と、第３象現のQ′点から第４象現のS′点にかけて
の減磁曲線がほぼ水平で、Ｑ点からＳ点にいたる
までとQ′点からS′点にいたるまでの磁束密度が殆
ど変化しない硬質又は半硬質の磁性材料をコア６
に使用する。アルニコ系の金属磁石が十分飽和し
ているところではこのようなＢ−Ｈ曲線が得られ
る。
の材料の磁気特性を示すＢ−Ｈ曲線で、第１象現
のＱ点から第２象現のＳ点にかけての減磁曲線
と、第３象現のQ′点から第４象現のS′点にかけて
の減磁曲線がほぼ水平で、Ｑ点からＳ点にいたる
までとQ′点からS′点にいたるまでの磁束密度が殆
ど変化しない硬質又は半硬質の磁性材料をコア６
に使用する。アルニコ系の金属磁石が十分飽和し
ているところではこのようなＢ−Ｈ曲線が得られ
る。
先ずインパルス状の励磁電流でHmまでの磁界
を磁気回路に印加すると、コア６には第４図のＱ
点に相当する磁束密度Bmが発生する。励磁電流
が減少すると動作点がＱ点からＳ点に移動し、空
隙磁気特性は直線ａからｂに移動する。Ｓ点での
磁束密度は殆どBmである。換言すると、Ｑ点か
らＳ点までは励磁電流が変化しているにもかかわ
らず磁束密度はほぼ一定値Bmを保つ。従つてこ
の間は空隙の管路１に発生している磁束密度Bg
（第１図）も一定であり、有害な90度ノイズで代
表される過渡応答電圧が発生しないから、この領
域（第５図ＢのT1′の領域）では導電性流体が磁
束を切る速度に比例した電圧が電極に発生する。
この電圧を流量信号として流量測定に使用するこ
とができる。
を磁気回路に印加すると、コア６には第４図のＱ
点に相当する磁束密度Bmが発生する。励磁電流
が減少すると動作点がＱ点からＳ点に移動し、空
隙磁気特性は直線ａからｂに移動する。Ｓ点での
磁束密度は殆どBmである。換言すると、Ｑ点か
らＳ点までは励磁電流が変化しているにもかかわ
らず磁束密度はほぼ一定値Bmを保つ。従つてこ
の間は空隙の管路１に発生している磁束密度Bg
（第１図）も一定であり、有害な90度ノイズで代
表される過渡応答電圧が発生しないから、この領
域（第５図ＢのT1′の領域）では導電性流体が磁
束を切る速度に比例した電圧が電極に発生する。
この電圧を流量信号として流量測定に使用するこ
とができる。
第５図は作用を説明するタイムチヤートで、Ａ
は励磁電流波形で、このピーク値Imのとき磁界
Hmが磁気回路に印加される。
は励磁電流波形で、このピーク値Imのとき磁界
Hmが磁気回路に印加される。
同図Ｂは空隙に発生する磁束密度の波形で、
Ｑ、Ｓ、Ｐ、Q′、S′、P′の記号は第４図のそれぞ
れの同じ記号に対応し、Ｑ点からＳ点までの間は
（励磁電流が同図Ａに示すように減少しているけ
れども）磁束密度は一定で、電流が零になるＰ点
にいたると一定の残留磁束密度で定まる磁束密度
となり、次に負の励磁電流により負の磁束密度に
変化し、同様に繰りかえす。
Ｑ、Ｓ、Ｐ、Q′、S′、P′の記号は第４図のそれぞ
れの同じ記号に対応し、Ｑ点からＳ点までの間は
（励磁電流が同図Ａに示すように減少しているけ
れども）磁束密度は一定で、電流が零になるＰ点
にいたると一定の残留磁束密度で定まる磁束密度
となり、次に負の励磁電流により負の磁束密度に
変化し、同様に繰りかえす。
同図Ｃは電極間に発生する電圧波形で、磁束が
時間的に変化すると過渡応答現象による電圧が発
生するが、磁束が変化しない部分では、このよう
な電圧は発生せず、流速による電圧のみが発生す
る。なお図中、実線は流速が零のときの、破線は
一定流速のときの電圧波形を示す。
時間的に変化すると過渡応答現象による電圧が発
生するが、磁束が変化しない部分では、このよう
な電圧は発生せず、流速による電圧のみが発生す
る。なお図中、実線は流速が零のときの、破線は
一定流速のときの電圧波形を示す。
同図Ｄは電極間電圧波形のうち流速信号、つま
り流量信号がはつきりしている時間T″1とT2−α
の部分のみをサンプルした値で、この信号を同期
整流し、平滑すれば流速（流量）に対応した電圧
を得る。
り流量信号がはつきりしている時間T″1とT2−α
の部分のみをサンプルした値で、この信号を同期
整流し、平滑すれば流速（流量）に対応した電圧
を得る。
第６図は磁気回路のパーシアンス係数Pmを大
きく定めた場合のこの発明の電磁流量計の作用を
説明する図で、励磁電流が零になるＰ点において
も磁束密度がBmを保ち、Ｂ−Ｈ曲線上でと
Q′P′が水平な直線域内にとどまつている。
きく定めた場合のこの発明の電磁流量計の作用を
説明する図で、励磁電流が零になるＰ点において
も磁束密度がBmを保ち、Ｂ−Ｈ曲線上でと
Q′P′が水平な直線域内にとどまつている。
第７図は第６図の磁気特性を有する場合のタイ
ムチヤートで同図Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは夫々第５図の
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄと対応するが、この場合は、同図
Ｂに示すように磁束密度波形が単純な矩形波とな
り、流量信号のサンプル値を同図Ｄに示すように
半サイクル内で１つにまとめて取り出すことがで
きる。
ムチヤートで同図Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは夫々第５図の
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄと対応するが、この場合は、同図
Ｂに示すように磁束密度波形が単純な矩形波とな
り、流量信号のサンプル値を同図Ｄに示すように
半サイクル内で１つにまとめて取り出すことがで
きる。
第８図はコア６の磁性材料が十分飽和する領域
まで励磁電流を流した場合を示し、そのタイムチ
ヤートを第９図に示すが、同図Ａの励磁電流がピ
ーク値に達する以前に磁束密度が一定となるとこ
ろが発生する（同図Ｂ参照）。
まで励磁電流を流した場合を示し、そのタイムチ
ヤートを第９図に示すが、同図Ａの励磁電流がピ
ーク値に達する以前に磁束密度が一定となるとこ
ろが発生する（同図Ｂ参照）。
ホ 発明の効果
従来は、励磁電流が時間的に変化している部分
は避けて流量信号のサンプルを取り出していた
が、この発明によれば、励磁電流が増加又は減少
している部分を含めて流量信号のサンプルを取り
出すことができるため、同一励磁エネルギーに対
しては従来より大きな流量信号が得られ、逆に従
来と同じ流量信号でよいとすれば、励磁エネルギ
ーを低くできその分消費電力を低減できる効果が
ある。
は避けて流量信号のサンプルを取り出していた
が、この発明によれば、励磁電流が増加又は減少
している部分を含めて流量信号のサンプルを取り
出すことができるため、同一励磁エネルギーに対
しては従来より大きな流量信号が得られ、逆に従
来と同じ流量信号でよいとすれば、励磁エネルギ
ーを低くできその分消費電力を低減できる効果が
ある。
第１図は残留磁気型電磁流量計の構造を示す概
念図、第２図は従来の流量計の磁気特性を示す
図、第３図は従来の流量計の作用を説明するタイ
ムチヤート、第４図、第６図及び第８図はこの発
明の流量計の磁気特性線図、第５図、第７図及び
第９図はこの発明の流量計のタイムチヤートであ
る。 １……管路、２ａ，２ｂ……電極、３……増幅
器、４……サンプリング回路、５……ヨーク、６
……コア、７……励磁コイル。
念図、第２図は従来の流量計の磁気特性を示す
図、第３図は従来の流量計の作用を説明するタイ
ムチヤート、第４図、第６図及び第８図はこの発
明の流量計の磁気特性線図、第５図、第７図及び
第９図はこの発明の流量計のタイムチヤートであ
る。 １……管路、２ａ，２ｂ……電極、３……増幅
器、４……サンプリング回路、５……ヨーク、６
……コア、７……励磁コイル。
Claims (1)
- １ 硬質又は半硬質の磁性材料を磁気回路の一部
に使用する残留磁気型電磁流量計において、磁気
回路の動作点が前記磁性材料のＢ−Ｈ曲線上にお
ける第１象現から第２象現にかけての減磁曲線上
又は第３象現から第４象現にかけての減磁曲線上
にあるときの電極間発生電圧をサンプリングして
流量信号と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 |
|---|---|---|---|
| JP2904983A JPS59154322A (ja) | 1983-02-23 | 1983-02-23 | 電磁流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2904983A JPS59154322A (ja) | 1983-02-23 | 1983-02-23 | 電磁流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59154322A JPS59154322A (ja) | 1984-09-03 |
| JPH0477252B2 true JPH0477252B2 (ja) | 1992-12-07 |
Family
ID=12265524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2904983A Granted JPS59154322A (ja) | 1983-02-23 | 1983-02-23 | 電磁流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59154322A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2751152B2 (ja) * | 1986-09-27 | 1998-05-18 | 株式会社島津製作所 | 電磁流量計 |
-
1983
- 1983-02-23 JP JP2904983A patent/JPS59154322A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59154322A (ja) | 1984-09-03 |
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