JPH0477850B2 - - Google Patents

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JPH0477850B2
JPH0477850B2 JP59050732A JP5073284A JPH0477850B2 JP H0477850 B2 JPH0477850 B2 JP H0477850B2 JP 59050732 A JP59050732 A JP 59050732A JP 5073284 A JP5073284 A JP 5073284A JP H0477850 B2 JPH0477850 B2 JP H0477850B2
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JP
Japan
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excitation
period
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sampling
noise
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Application number
JP59050732A
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English (en)
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JPS60195418A (ja
Inventor
Toshio Sekiguchi
Shigeru Goto
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
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Priority to US06/702,493 priority patent/US4597295A/en
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Publication of JPH0477850B2 publication Critical patent/JPH0477850B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/56Measuring 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
    • G01F1/58Measuring 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
    • G01F1/60Circuits 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】 <産業上の利用分野> 本発明は、矩形波状の3値励磁を行なう電磁流
量計に係り、特に雑音の影響を除去した信号処理
の改良に関する。
<従来技術> 電磁流量計は従来の商用周波の励磁方式からゼ
ロ点の安定性の優れている低周波でかつ矩形波の
励磁方式へと移行している。矩形波励磁でも例え
ば正負で励磁する2値励磁方式やゼロ励磁期間を
含む3値励磁方式がある。これ等の励磁方式の変
化に伴つて電磁流量計の発信器の電極間に発生す
る雑音の種類も異なつて来ており、これ等の雑音
は各種の演算により除去している。
3値励磁方式による雑音除去の信号処理方式と
しては各種のものが提案されており、例えば下記
(A)〜(C)のものが知られている。
(A) 特開昭53−75966号;「電磁流量計」 (B) 特公昭54−39750号;「交流式電磁血流量計」 (C) 特開昭57−149919号;「電磁流量計」 しかし、これ等の従来技術では電磁流量計の発
信器に被測定流体に印加される磁束の帰路として
コアまたは磁性体のケースが使用されている点が
全く考慮されていない。コアまたはケースは磁性
体であるから磁気ヒステリシス現象を持ち、励磁
電流がゼロの状態でも磁性体による残留磁界が被
測定流体に印加されている点が見のがされている
のである。換言すれば、前記の従来技術の如く励
磁されない休止期間を有する3値励磁方式のもと
では、休止期間においては被測定流体の流速に関
連する電圧は存在しないとの前提で、発信器の電
極からの信号をサンプリングして励磁期間でのサ
ンプリング値と合せて演算を行なうので誤差要因
となるのである。更に残留磁界は正励磁からゼロ
になつた休止期間と負励磁からゼロになつた休止
期間とではその極性が相違するのでたとえ被測定
流体の流速が一定でも休止期間の履歴によつてそ
のサンプリング値が異なる。このため、従来の雑
音除去の演算方式ではこの残留磁界の影響を除去
することができないのである。
<発明の目的> 本発明は、前記の従来技術に鑑み、3値励磁が
なされる電磁流量計の休止期間における残留磁界
の影響を除去した電磁流量計に提供することを目
的とする。
<発明の構成> この目的を達成する本発明の構成は、矩形波状
の励磁を行なう電磁流量計に係り、第1休止期
間・第1励磁期間・第2休止期間・第1休止期間
とは逆極性に励磁される第2励磁期間・第3休止
期間を1サイクルとして繰り返す励磁を行なう励
磁手段と、等しいサンプリング間隔で電極からの
信号を第2休止期間を除く各期間においてサンプ
リングするサンプリング手段と、第1休止期間で
のサンプリング値Z01と第1励磁期間でのサンプ
リング値M1と第2励磁期間でのサンプリング値
M2と第3休止期間でのサンプリング値Z03の各サ
ンプリング値を用いて(Z01−2M1+2M2−Z03
なる演算をする演算手段とを具備して休止期間に
おける残留磁界の影響を除去するようにしたもの
である。
<実施例> 以下、本発明の実施例について図面に基づき説
明する。
第1図は本発明の一実施例を示すブロツク図で
あり、第2図はその動作を説明する波形図であ
る。
第1図において、は励磁部であり、励磁コイ
ル1aとコア1bなどから成り立つている。2は
導管であり、この中に被測定流体が流される。導
管2には電極3a,3bが磁界Bと直角方向に配
設されている。4と5は高入力インピーダンスの
バツフアアンプでその入力端は電極3a,3bに
接続されている。6は同相雑音除去をする外部抵
抗R1〜R4を付した差動アンプでバツフアアンプ
4,5の出力を受ける。7は差動アンプの出力、
8は出力7のサンプリングを兼ねたアナログ・デ
ジタル変換器(以下、A/D変換器と略称する)
である。9はマイクロプロセツサ(以下、CPU
と略称する)、10はメモリ(ROM/RAM)、
11は入出力ポート(I/O)、12はデジタ
ル・アナログ変換器(以下、D/A変換器と略称
する)であり、これ等によりマイクロコンピユー
13を構成している。14はアドレス・バス、
15はデータ・バス、16は最終出力である。
励磁コイル1aは直流定電流源17にスイツチ
SW1-a,SW1-b,SW2-a,SW2-bを介して接続さ
れており、これらのスイツチは、励磁コイル1a
に第2図aの如くゼロ・正・ゼロ・負・ゼロの5
つの期間T0〜T4で1周期となる矩形波の励磁電
流が流れるように入出力ポート11を介した
CPU9からのタイミング信号18により開閉さ
れる。これ等の期間は全て同じ間隔とし、励磁周
波数は例えば50/4Hzとする。
差動アンプ6の出力7はCPU9の指定するタ
イミング、この例では第2図bに示す如く、励磁
期間T1,T3と休止期間T0,T4の各1回励磁電流
が変化する直前のタイミングt0,t1,t3およびt4
でA/D変換器8によりサンプリングされ、その
デジタル化されたデータがメモリ10に格納され
る。
CPU9はメモリ10に時系列的に得られたこ
れ等のデータに対し、データを1つづつ更新しな
がら各タイミングt0,t1,t3,t4における4つの
データを1組とした演算を逐次行つてその演算出
力を出力する。
電磁流量計の発信器の電極3a,3b間には、
第2図cに示す様な励磁電流の波形(第2図a)
に対応した信号電圧VS,−VSが発生している。更
に第2図dに示す様に第2図aの励磁電流がゼロ
である休止期間例えばT0,T2,T4,T6にも発信
器のコア1bによる残留磁束Br,−Brと被測定流
体の流速により発生した雑音電圧が電極3a,3
b間に現われる。この様な雑音電圧となるのは、
コア1bの磁気ヒステリシス曲線(B−H曲線)
に起因し、休止期間T0で残留磁束が−Brである
ときには被測定流体の流速に比例した−kVS(k
は定数)の雑音電圧が発生し、励磁期間T1の正
励磁に至り、更にゼロ励磁である休止期間T2
正の残留磁束+Brとなり被測定流体の流速に比
例した+kVSになり、次に負の励磁期間T3を経て
休止期間T4に至りB−H曲線上の元の位置とな
り雑音電圧−kVSが発生するからである。つま
り、信号のサンプリング期間である休止期間T0
〜休止期間T4を周期としてB−H曲線上を1巡
し、以下これを繰返している。
第2図eは電極と被測定流体との間で生ずる電
気化学的雑音が時間的に一定の割合で増加してい
るときの電気化学的雑音を示している。サンプリ
ングのタイミングt0での電気化学的雑音の初期値
をEとし、これに対して各サンプリング時点(t1
〜t6)では一定の割合ΔEで増加している場合で
ある。
第2図fは商用周波の雑音を受けた場合の雑音
サンプリング状態を示したものである。正弦曲線
が商用周波の雑音であり、信号の各サンプリング
のタイミングt0〜t6は商用周波電源と同期がとつ
てあり、各タイミング時点で雑音電圧Vfをサン
プリングしている。
第2図において、t0〜t6のタイミングにより
CPU9の制御の下にA/D変換器8を介してサ
ンプリングされたデータV00〜V06は同図cに示
す被測定流体の流量と励磁電流とに比例した信号
電圧、同図dに示すコアの残留磁気と被測定流体
の流量とに比例した雑音電圧、同図eに示す電気
化学雑音、及び同図fに示す商用周波雑音が重畳
されたものであり、図中の値を用いれば各データ
に含まれる成分は次の通りである。
V00=−kVS+E+Vf (1) V01=VS+E+ΔE+Vf (2) V02=kVS+E+2ΔE+Vf (3) V03=−VS+E+3ΔE+Vf (4) V04=−kVS+E+4ΔE+Vf (5) V05=VS+E+5ΔE+Vf (6) V06=kVS+E+6ΔE+Vf (7) これ等のサンプリング値はメモリ10に順次格
納される。格納されたこれ等のサンプリング値か
ら信号電圧VSのみを算出する演算式は次の各場
合によつて異なる。
(イ) 正弦磁の前のタイミングから開始する場合
(t0〜t4)。
この場合の演算式は、演算結果をVpとすれば
次の通りとなる。
Vp=−V00+2V01−2V03+V04 (8) この式に前記の(1),(2),(3)および(5)式を代入す
ると、 Vp=4VS (9) となり、雑音が除去され信号電圧のみとなる。
(ロ) 負励磁の前のタイミングから開始する場合
(t2〜t6)。
この場合の演算式は、演算結果をVNとすれば
次の通りとなる。
VN=V02−2V03+2V05−V06 (10) =−(−V02+2V03−2V05+V06) (10)′ この式に前記の(3),(4),(6)および(7)式を代入す
ると VN=−4VS (11) となり、雑音が除去され信号電圧のみとなる。
ここで(イ)と(ロ)とを比較すると、正励磁の前のタ
イミングから開始した場合と負励磁の前のタイミ
ングから開始した場合とでは、単にその演算出力
の符号が変化するだけであることが判る。
これ等の演算式はメモリ10のROM内に格納
されており、CPU9の制御のもとにこれ等の演
算が逐一実行されI/Oポート11,D/A変換
器12をそれぞれ介して順次出力V0される。
なお、今までの説明では励磁電流が切り換わる
ときに被測定流体と電極3a,3bからの信号リ
ード線などで形成される磁界と直交する面積を磁
界が切るときなどに生ずる微分雑音については触
れなかつたが、微分雑音は前記の面積を小さくす
る等の周知の手段で除去することができ、必ずし
も演算式で除去しなくても何ら問題が生じない。
更に、演算式(8)と(10)はいずれか一方のみで実行
するだけでなく、これ等を併用した演算方式とし
ても良い。例えば、休止期間T0〜T4を1サイク
ルとして演算出力を出した後は休止期間T2〜T6
を1サイクルとする演算をして、その演算結果の
極性を反転して連続した出力を出す様にしても良
い。
<発明の効果> 以上、実施例と共に具体的に説明した様に本発
明によれば、コアあるいは発信器のケースを磁束
の帰路とする電磁流量計で3値励磁をしても、従
来の如く残留磁界の影響を受けない様にしたので
高精度の電磁流量計が実現できる。また、コアあ
るいは発信器のケースの残留磁界の影響を受けな
いので、これ等の材質を任意に選定できる様にな
り、所定の精度を維持しながらコストの安い電磁
流量計とすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すブロツク図、
第2図は第1図の実施例の動作を説明する波形図
である。 …励磁部、1a…励磁コイル、1b…コア、
4,5…バツフアアンプ、8…A/D変換器、9
…CPU、10…メモリ、11…I/Oポート、
17…直流定電流源、T1,T2,T4,T6…休止期
間、T1,T3,T5…励磁期間、VS…信号電圧、
kVS…雑音電圧、E…電気化学雑音。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 矩形波状の励磁を行なう電磁流量計におい
    て、第1休止期間・第1励磁期間・第2休止期
    間・前記第1励磁期間とは逆極性に励磁される第
    2励磁期間・第3休止期間を1サイクルとして繰
    り返す励磁を行なう励磁手段と、等しいサンプリ
    ング間隔で電極からの信号を前記第2休止期間を
    除く各期間においてサンプリングするサンプリン
    グ手段と、前記第1休止期間でのサンプリング値
    Z01と前記第1励磁期間でのサンプリング値M1
    前記第2励磁期間でのサンプリング値M2と前記
    第3休止期間でのサンプリング値Z03の各サンプ
    リング値を用いて(Z01−2M1+2M2−Z03)なる
    演算をする演算手段とを具備することを特徴とす
    る電磁流量計。
JP59050732A 1984-03-16 1984-03-16 電磁流量計 Granted JPS60195418A (ja)

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JPS60195418A JPS60195418A (ja) 1985-10-03
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DE102016124977B4 (de) 2016-12-20 2021-12-16 Endress+Hauser Flowtec Ag Verfahren zum Betreiben eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts und ein solches Durchflussmessgerät
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JPS60195418A (ja) 1985-10-03
US4597295A (en) 1986-07-01

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