JPH0477852B2 - - Google Patents

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JPH0477852B2
JPH0477852B2 JP9365384A JP9365384A JPH0477852B2 JP H0477852 B2 JPH0477852 B2 JP H0477852B2 JP 9365384 A JP9365384 A JP 9365384A JP 9365384 A JP9365384 A JP 9365384A JP H0477852 B2 JPH0477852 B2 JP H0477852B2
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JP
Japan
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voltage
output
potential
amplifier
noise
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JP9365384A
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JPS60237321A (ja
Inventor
Tamotsu Kobayashi
Takashi Torimaru
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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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    • 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、被測定流体を流す導電性管路の内面
に絶縁性のライニングを施さないライニングレス
の電磁流量計に係り、特に導電性管路の管壁への
管電位形成の改良に関する。
<従来技術> 電磁流量計は一般に流量に対応して導電性管路
内に発生した信号電圧が導電性の導管で短絡され
るのを防ぐために導電性管路の内面を絶縁性のラ
イニング材でライニングしている。
しかし、最近はライニング材の変形による事故
などを防止するためライニングのない電磁流量計
が提案されている。かかる従来の電磁流量計の構
成を第1図に示す。
第1図において、導電性管路1に被測定流体2
が満され、この導電性管路1を横断して励磁コイ
ル3により磁界Bが被測定流体2に印加されてい
る。導電性管路1は紙面に直角方向に円筒状を成
しており、図はその中央断面を示す。被測定流体
2が流れると測定電極4a,4b間に流量信号が
発生する。流量信号は増幅器5の入力端に与えら
れて増幅される。一方、導電性管路1の測定電極
4a,4bの近傍には、その近傍の導電性管路1
の電位を検出する管電位電極6a,6bが設けら
れており、この両端の管電位電圧は増幅器7の入
力端に与えられて増幅される。増幅器5,6の各
出力は偏差増幅器8の入力端に与えられ、それ等
の差がとられて増幅される。偏差増幅器8の出力
は給電増幅器9に与えられ、その出力電流IWが導
電性管路1の管電位電極6a,6bの接地電極G
側の導電性管路1に固定された給電電極10a,
10bに供給され、導電性管路1に電位分布を形
成する。
この様にして形成された電位分布の測定電極4
a,4bの近傍の電位は管電位電極6a,6bで
検出されて増幅器7を介して偏差増幅器8に帰還
され、平衡した状態で安定する。
以上の様に構成することにより、被測定流体2
の導電性管路1の内周面の近傍に生じた流量信号
に起因する電位分布とほぼ同一の電位分布が導電
性管路1に生じるので、被測定流体2と導電性管
路1との間に電流の出入りがなく等価的に絶縁性
のライニングが施されたと同様になる。
一方、流量信号は測定電極4a,4bから変換
部11に与えられ、例えば電流出力に変換されて
出力端12に電流出力として得られる。変換部1
1は、また励磁コイル3を励磁する励磁電流を励
磁線13a,13bを介して供給する。
以上の説明から判る様に、給電電極10a,1
0bより給電する出力電流IWにより導電性管路1
に形成される電位分布は被測定流体2の導電性管
路1の内面が絶縁されているとしたときの内周面
近傍の電位分布と同一である必要がある。
しかし、電磁流量計では測定電極4a,4bに
は流量信号の他に測定電極4a,4bと被測定
流体2との界面電位が被測定流体2が流れること
によつて変化するために発生する雑音(以下、フ
ロー雑音という。)被測定流体2と測定電極4
a,4bとの間に発生する電極電位の時間的な変
動による直流電位変動雑音、などの雑音が重畳し
ている。したがつて、測定電極にはこれ等の雑音
電圧も同時に検出され、これに基づいて出力電流
IWが帰還されるので導電性管路1には雑音電圧を
も含んだ形で電位が形成される。導電性管路にお
ける電位分布は流量信号に対応した電位分布が形
成されなければならないが、導電性管路内の雑音
分布と流量信号の電位分布が一般に異なつている
ので、雑音電圧を含んだ電圧で帰還をかけると雑
音成分については過大な補償になり、測定電極間
に検出される雑音成分が増大する。このため測定
電極間に得られる流量信号の信号対雑音比(S/
N比)が低下し、変換部11の出力揺動,出力変
動の原因を作る。更に、雑音成分についての電流
をも給電電極を介して導電性管路に流すので、消
費電力の増大を招く欠点がある。
<発明の目的> 本発明は、前記の従来技術に鑑み、測定電極で
検出する雑音電圧の影響を低減し、出力揺動の少
ない電磁流量計を提供することを目的とする。
<本発明の構成> この目的を達成する本発明の構成は、電磁流量
計に係り、測定電極からの電圧を増幅する増幅手
段と、少くとも増幅手段の出力に関連した出力を
整流し平滑する整流平滑手段と、この整流平滑手
段の出力を励磁に同期した交流電圧に変換する変
換手段とを具備し、この変換手段の出力に関連し
た電流を給電電極に流して被測定流体を流す導電
性管路の内面近傍に発生した電位に近似した電位
分布を導電性管路に形成するようにしたことを特
徴とするものである。
<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。なお、従来技術と同一機能を有する部分
には同一の符号を付し、重複する説明は省略す
る。
第2図は本発明の第1の実施例を示すブロツク
図である。第1図に示す従来技術と異なる点は、
流量信号を受信する増幅器5の出力を励磁電流に
対応した比較電圧Vrが与えられた同期整流回路
14に入力し直流に変換した後、平滑回路15で
平滑し、この出力を比較電圧Vrに対応した交流
信号にDC/AC変換回路16で変換して偏差増幅
器8の非反転入力としている点である。この様な
構成によつて高周波雑音などが除去されて流量信
号に対応した電圧と管電位電圧との偏差がゼロに
なる様に給電電極に出力電流IWが供給される。
以下、第3図に示す波形図を用いて第2図に示
す実施例の動作について説明する。励磁コイル3
には変換部11より第3図aに示す様な+、0、
−、0の3値をとる励磁電流Ifが供給されてい
る。励磁コイル3に励磁電流Ifが供給され被測定
流体2が流れることにより測定電極4a,4b間
に流量信号を含む電圧が得られる。この電圧は電
流出力等に変換する変換部11で第3図bで示す
各時点t1,t2,t3,t4においてサンプリングされ
る。変換部11は、このサンプリングされた各値
を用いて雑音を除去する演算を施して電流出力と
する。測定電極3a,3b間に得られる電圧は第
3図cに示す様に励磁電流(第3図a)に同期し
た流量信号の他にフロー雑音のうち高い周波数成
分を持つ電圧が重畳されている。この電圧は増幅
器5で増幅され、励磁電流に対応した比較電圧が
与えられた同期整流回路14で同期整流され第3
図dに示す波形の電圧とされる。平滑回路15で
は第3図dに示す波形の電圧を平滑して第3図e
に示す様な高周波成分を含むフロー雑音を除去し
た波形の電圧を得る。平滑回路15の出力電圧は
DC/AC変換回路16で励磁電流に対応した極性
の電圧(第3図f)として偏差増幅器8の非反転
入力端に与えられる。偏差増幅器8の反転入力端
には管電位電極6a,6bの管電位電圧が与えら
れ、偏差増幅器8の両入力端の電圧差がゼロにな
る様に給電増幅器9より出力電流IWが給電電極1
0a,10bに供給される。この様にしてフロー
雑音や直流電位変動雑音などが除去され、流量信
号に対応した電位分布が導電性管路1に形成され
る。
第4図は第2図における同期整流回路の他の実
施例を示す回路図である。第5図は第4図に示す
回路の動作を説明する波形図である。
測定電極4a,4b間の接触電位差が励磁周期
に比較して時間的にゆつくり変動する場合に、こ
の変動分をも同時に除去するためには、例えば第
4図に示すサンプル同期整流回路17を増幅器5
の出力端に接続した構成にすると有効である。ス
イツチSW1,SW2の一端が増幅器5の出力端に接
続され、その他端はそれぞれ抵抗を介して増幅器
18の非反転入力端と反転入力端に接続されてい
る。第5図aに示す励磁電流に対応して測定電極
4a,4b間に得られる電圧が第5図bに示す様
にフロー雑音を重畳してほぼ直線的にゆつくり変
動する場合に第5図c,dで示すタイミングt1
t4で測定電極間に得られる電圧をサンプリングす
ると結果として次式で示す演算がなされ、ゆつく
り変動する接触電位差の影響が除去される。
eS=e1−e2−e3+e4 (1) ここで、e1〜e4は第5図c,dに示すタイミン
グt1〜t4に対応してサンプリングされた電圧を示
す。サンプリングのタイミングt1〜t4は変換部1
1で発生されたサンプリング信号S1,S2(第2図
には図示せず)によつて決められる。スイツチ
SW1はサンプリング信号S1,スイツチSW2はサン
プリング信号S2によりそれぞれ閉成されて測定電
極間の電圧がサンプリングされる。
第6図は本発明の第2の実施例を示すブロツク
図である。この実施例はマイクロコンピユータを
用いて構成した場合の例である。測定電極4a,
4b間の電圧は増幅器5により増幅されマイクロ
コンピユータ19からのサンプリング信号S3によ
りサンプル回路20でサンプリングされ、アナロ
グ・デジタル変換器(以下、A/D変換器と略称
する)21に取り込まれる。取り込まれたデータ
はマイクロプロセツサ(以下、CPUと略称する)
22がアドレスバス23を介して指定するメモリ
(ROM/RAM)24内の所定の場所に入出力ポ
ート(I/Oポート)25を介してデータ・バス
26により格納される。メモリ24内に格納され
たデータはメモリ24のROMにあらかじめ格納
された演算手順にしたがい、(1)式に示す演算、平
滑および励磁電流Ifに同期したDC/AC変換など
の処理が施され、フロー雑音,直流電位変動雑
音,接触電位差の緩慢な変動などが除去される。
この様な演算がなされて雑音が除去された流量信
号に対応する電圧はデジタル・アナログ変換器
(D/A変換器)27を介して偏差増幅器8の非
反転入力端に印加され、その反転入力端には管電
位電極6a,6bの管電位電圧が増幅器7を介し
て与えられ、これらの入力端の電位差がゼロにな
るように給電電極10a,10bに給電増幅器9
を介して出力電流IWが流され、導電性管路1に流
量信号に対応した電位分布が形成される。なお、
励磁コイル3にはCPU22の制御のもとに例え
ば第5図aの波形の如くなる様にI/Oポート2
5を介して与えられる励磁切換信号S4によりスイ
ツチSW3〜SW6を切換えて、定電流源28から励
磁電流Ifが供給される。一方、流量信号に対応す
る電圧はD/A変換器29を介して、例えば統一
電流信号として出力される。
第7図に本発明の第3の実施例を示すブロツク
図を示す。測定電極4a,4b間の電圧を増幅器
5で受信し、その出力を偏差増幅器29の非反転
入力端に入力する。偏差増幅器29の出力は励磁
電流Ifと同じ波形の比較電圧Vrを比較電圧とする
同期整流回路14で同期整流され、平滑回路15
で平滑された後、比較電圧Vrと乗算器30で乗
算され、偏差増幅器29の反転入力端に入力され
る。偏差増幅器29が平衡した状態では出力回路
31からは流量信号と比較電圧との比が出力さ
れ、結果として励磁電流Ifで割算された電圧が得
られる。この場合に乗算器30は例えば第2図に
おけるAC/DC変換回路16に対応し、励磁電流
と同位相に変調する機能をも併せ持つている。一
方、管電位電圧は偏差増幅器8で受信された後、
偏差増幅器8の反転入力となり、その非反転入力
は乗算器30の出力が入力され、これ等の偏差が
ゼロになるように給電増幅器9より給電電極10
a,10bに出力電流IWが供給され、導電性管路
1に流量信号に対応した電位分布が形成される。
なお、励磁コイル3には抵抗rを介して励磁回路
32より励磁電流Ifが供給されている。
第8図は本発明の第4の実施例を示すブロツク
図である。この実施例では増幅器8で測定電極間
の電圧と管電位電圧との差を求め、この差がゼロ
になるように偏差増幅器29が作動する点が第7
図の実施例と異なつている。
第9図は本発明の第5の実施例を示すブロツク
図である。本実施例は従来の低周波励振形の電磁
流量計変換器33に増幅器7,DC/AC変換回路
16,偏差増幅器8,給電増幅器9を含むサーボ
増幅部34を追加することによりライニングレス
の電磁流量計を構成したものである。この様な構
成とすることにより既存の電磁流量計にサーボ増
幅部34を追加するだけで容易にライニングレス
の電磁流量計とすることができる。
第10図は本発明の各実施例において給電電極
と管電位電極とを共用化したときの構成を示す構
成図である。各実施例の給電電極10aと管電位
電極6a,給電電極10bと管電位電極6bとが
各々1体となつている。この様に簡単な構成とし
ても本発明の目的を達成することができる。
なお、各実施例において同期整流回路14、平
滑回路15,DC/AC変換回路16などを測定電
極4a,4b側に入れた場合について説明した
が、これ等を必要に応じて管電位電極6a,6b
側にも入れても良い。
<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、ライニングレスの電磁流量計に現わ
れるフロー雑音,直流電位変動雑音などの雑音を
除去して流量信号成分のみで導電性管路に電位分
布を形成するようにしたので流量出力の揺動を低
減することができ、更に雑音成分に起因する分だ
け出力電流を低減できるので導電性管路に電位分
布を形成するために必要な電力を低減することが
できる。
この効果は、被測定流体の導電率が低くフロー
雑音,直流電位変動雑音の影響が大きい場合に特
に有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の電磁流量計の構成を示すブロツ
ク図、第2図は本発明の第1の実施例を示すブロ
ツク図、第3図は第2図の実施例の各部の波形を
示す波形図、第4図は第2図における同期整流回
路の他の実施例を示す回路図、第5図は第4図の
回路の動作を説明する波形図、第6図は本発明の
第2の実施例を示すブロツク図、第7図は本発明
の第3の実施例を示すブロツク図、第8図は本発
明の第4の実施例を示すブロツク図、第9図は本
発明の第5の実施例を示すブロツク図、第10図
は本発明の各実施例において給電電極と管電位電
極とを共用化したときの構成を示す構成図であ
る。 1…導電性管路、2…被測定流体、4a,4b
…測定電極、6a,6b…管電位電極、8…偏差
増幅器、9…給電増幅器、10a,10b…給電
電極、11…変換部、14,17…同期整流回
路、15…平滑回路、16…DC/AC変換回路、
19…マイクロコンピユータ、20…サンプル回
路、21…A/D変換器、22…CPU、24…
メモリ、25…I/Oポート、27,29…D/
A変換器、30…乗算器、31…出力回路、32
…励磁回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 測定電極からの電圧を増幅する増幅手段と、
    少くとも前記増幅手段の出力に関連した出力を整
    流し平滑する整流平滑手段と、前記整流平滑手段
    の出力を前記励磁に同期した交流電圧に変換する
    変換手段とを具備し、前記変換手段の出力に関連
    した電流を給電電極に流して被測定流体を流す導
    電性管路の内面近傍に発生した電位に近似した電
    位分布を前記導電性管路に形成するようにしたこ
    とを特徴とする電磁流量計。
JP9365384A 1984-05-10 1984-05-10 電磁流量計 Granted JPS60237321A (ja)

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JPS60237321A (ja) 1985-11-26

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