JPH05223606A - 電磁流量計 - Google Patents
電磁流量計Info
- Publication number
- JPH05223606A JPH05223606A JP2499292A JP2499292A JPH05223606A JP H05223606 A JPH05223606 A JP H05223606A JP 2499292 A JP2499292 A JP 2499292A JP 2499292 A JP2499292 A JP 2499292A JP H05223606 A JPH05223606 A JP H05223606A
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- electrodes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は導電性流体の流量を計測する電磁流量
計に関するもので、偏流影響を補正し、かつ、配管上部
の気体層を検出できる電磁流量計である。 【構成】配管の周囲にＡ，Ｂ，Ｃの３個の励磁コイル３
とａ，ｂ，ｃの３個の電極４を１２０度ピッチで配置
し、かつ、励磁コイルと電極は６０度のピッチで、電極
の１つは配管の真上に配置された電磁流量計で、３つの
コイルのうち２つは同極性の励磁、１つは逆極性で励磁
する。励磁の強さは同じである。電極の信号をコンピュ
ータ６で制御されたスイッチ８でサンプリングし、３つ
の流量信号を演算して偏流影響を補正する。
計に関するもので、偏流影響を補正し、かつ、配管上部
の気体層を検出できる電磁流量計である。 【構成】配管の周囲にＡ，Ｂ，Ｃの３個の励磁コイル３
とａ，ｂ，ｃの３個の電極４を１２０度ピッチで配置
し、かつ、励磁コイルと電極は６０度のピッチで、電極
の１つは配管の真上に配置された電磁流量計で、３つの
コイルのうち２つは同極性の励磁、１つは逆極性で励磁
する。励磁の強さは同じである。電極の信号をコンピュ
ータ６で制御されたスイッチ８でサンプリングし、３つ
の流量信号を演算して偏流影響を補正する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は導電性流体の流量を計測
するもので、上・下水道，薬品，食品，化学物質などの
流体、又は液体と細かい固体の混じったスラリーの流量
を計測する電磁流量計に関する。
するもので、上・下水道，薬品，食品，化学物質などの
流体、又は液体と細かい固体の混じったスラリーの流量
を計測する電磁流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の電磁流量計は、実公昭49−8757号
やJIS B 7554に示すように、フレミングの法則により、
流量信号は流体の流れ方向，磁界の方向と互いに直交す
る方向に数１０μＶから数ｍＶの電圧信号として発生す
る。現在使用されている電磁流量計は図２に示すよう
に、内面をゴムやテフロン等の絶縁体のライニング１を
施した配管２の上下に配置した励磁コイル３に図４に示
す矩形波電流を流して、矢印方向の交番磁界を発生させ
ている。これにより、流量信号を取り出す電極４に図３
に示した電流波形とほぼ同じ形状の流量信号が発生す
る。信号の大きさは、流体の速度によって変わる。この
流量信号は増幅器５に入力され、コンピュータ６によっ
て制御されたスイッチコントローラ７で動作するスイッ
チ８により演算器９に図３に斜線で示す正の流量信号と
して入る。演算器に入る流量信号は全時間範囲ではなく
信号として安定になった一部の時間範囲を使用する。演
算器の出力はコンピュータに入力され、コンピュータ内
部で各流量信号を演算処理後出力回路１０から、アナロ
グ瞬時信号や積算信号，デジタル信号として外部へ出力
される。励磁コイルの励磁電源１１はコンピュータによ
り、スイッチと同期して制御されている。
やJIS B 7554に示すように、フレミングの法則により、
流量信号は流体の流れ方向，磁界の方向と互いに直交す
る方向に数１０μＶから数ｍＶの電圧信号として発生す
る。現在使用されている電磁流量計は図２に示すよう
に、内面をゴムやテフロン等の絶縁体のライニング１を
施した配管２の上下に配置した励磁コイル３に図４に示
す矩形波電流を流して、矢印方向の交番磁界を発生させ
ている。これにより、流量信号を取り出す電極４に図３
に示した電流波形とほぼ同じ形状の流量信号が発生す
る。信号の大きさは、流体の速度によって変わる。この
流量信号は増幅器５に入力され、コンピュータ６によっ
て制御されたスイッチコントローラ７で動作するスイッ
チ８により演算器９に図３に斜線で示す正の流量信号と
して入る。演算器に入る流量信号は全時間範囲ではなく
信号として安定になった一部の時間範囲を使用する。演
算器の出力はコンピュータに入力され、コンピュータ内
部で各流量信号を演算処理後出力回路１０から、アナロ
グ瞬時信号や積算信号，デジタル信号として外部へ出力
される。励磁コイルの励磁電源１１はコンピュータによ
り、スイッチと同期して制御されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は２つあ
り、第１は配管の中の流体の偏流による測定誤差をなく
することである。従来装置では流量信号の発生がJIS B
7554の解説に示すように、ゲート弁，バタフライ弁の開
度や取付位置，配管の曲がりと取付位置により測定誤差
が発生する。この原因は同じ解説の解説図１２に示すよ
うに、流量信号は電極近傍が寄与率が高くなっているた
め、流体の管内流速分布が管軸に対して同心円の場合と
流速分布が上記の原因で偏り、偏流した場合で流量信号
に差が発生していた。
り、第１は配管の中の流体の偏流による測定誤差をなく
することである。従来装置では流量信号の発生がJIS B
7554の解説に示すように、ゲート弁，バタフライ弁の開
度や取付位置，配管の曲がりと取付位置により測定誤差
が発生する。この原因は同じ解説の解説図１２に示すよ
うに、流量信号は電極近傍が寄与率が高くなっているた
め、流体の管内流速分布が管軸に対して同心円の場合と
流速分布が上記の原因で偏り、偏流した場合で流量信号
に差が発生していた。
【０００４】第２は配管内の流体量が不足で、流体が配
管を満たしていないと、流量信号は発生するが、計測し
た流量と実流量の間に大きな差が発生していた。その理
由は従来装置では、電極が水平となるように取付けられ
るため、配管上部に気体がある場合でも正常な流量信号
が発生する。電極部が気体に露出する位になるまでは異
常信号とならないためである。
管を満たしていないと、流量信号は発生するが、計測し
た流量と実流量の間に大きな差が発生していた。その理
由は従来装置では、電極が水平となるように取付けられ
るため、配管上部に気体がある場合でも正常な流量信号
が発生する。電極部が気体に露出する位になるまでは異
常信号とならないためである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】以上の問題を解決する手
段として、 (1）磁界の方向を配管中心において３方向とする。
段として、 (1）磁界の方向を配管中心において３方向とする。
【０００６】(2）電極を３個設け、１個は配管の真上に
設ける。
設ける。
【０００７】(1）の磁界への方向を３方向とするため、
磁気回路の励磁コイルをピッチ120度で３個設ける。各
コイルに流れる電流の極性を変えることにより磁界の方
向を変えることが可能となる。励磁コイル内には鉄心や
磁気回路を設けても良い。
磁気回路の励磁コイルをピッチ120度で３個設ける。各
コイルに流れる電流の極性を変えることにより磁界の方
向を変えることが可能となる。励磁コイル内には鉄心や
磁気回路を設けても良い。
【０００８】また、流量信号を検出する電極を３個１２
０度ピッチで取付け、かつ３つの電極の１つは配管の真
上に取付ける。したがって、配管内に気体層が発生する
と電極が気体層に露出し、流量信号が不安定になる。
０度ピッチで取付け、かつ３つの電極の１つは配管の真
上に取付ける。したがって、配管内に気体層が発生する
と電極が気体層に露出し、流量信号が不安定になる。
【０００９】
【作用】本発明では、各３個の励磁コイルと電極はそれ
ぞれ１２０度のピッチで配置し、励磁コイルと電極は６
０度ずらして配管の円周上に配置する。かつ、電極の１
つは配管の真上になるように取付ける。各励磁コイルに
はＡ〜Ｃ，電極にはａ〜ｃの符号を付けて区別し説明す
る。図１は本発明を示す図でその配置を示す。
ぞれ１２０度のピッチで配置し、励磁コイルと電極は６
０度ずらして配管の円周上に配置する。かつ、電極の１
つは配管の真上になるように取付ける。各励磁コイルに
はＡ〜Ｃ，電極にはａ〜ｃの符号を付けて区別し説明す
る。図１は本発明を示す図でその配置を示す。
【００１０】コイルの励磁極性は図１に矢印で示すよう
に、コイルＡを正極とすれば、コイルＢとＣは負極とな
るようにする。各コイルの励磁量は等しくしてあるた
め、コイルＡの作る磁界のベクトルＡとコイルＢとコイ
ルＣを作る磁界ベクトルＢとＣは同じ大きさで、配管の
中心ではＡ，Ｂ，Ｃの各磁界ベクトルは３方向を向いて
いる。また、ＢとＣの合成値ベクトルＢＣはＡと同じ向
きで同じ大きさとなる。したがって、コイル、Ａ，Ｂ，
Ｃの作る合成磁界は２Ａとなる。時間ｔにおける合成磁
界の向きはコイルＡから電極ｂである。以下、図４に示
すように各コイルの励磁の極性と時間経過を示す。時間
ｔ2 ，ｔ3 ではそれぞれコイルＢから電極ｃの向き、コ
イルＣから電極ａの向きと１２０度ピッチで移動してゆ
く。図５は図４で示す励磁をした時に各電極間に発生す
る流量信号の大きさと極性を示す。この信号は配管内を
流れる流速分布が図６に示すように同心円状の正常な場
合である。しかし、電磁流量計の上流側に配管の曲がり
やバタフライバルブ等があり管内流速に乱れや偏りが生
じると図７に示すように管内流速分布が同心円からずれ
た偏流となる。通常、偏流の中心が配管の左右にずれた
場合を水平偏流といい、上下にずれた場合を垂直偏流と
称している。
に、コイルＡを正極とすれば、コイルＢとＣは負極とな
るようにする。各コイルの励磁量は等しくしてあるた
め、コイルＡの作る磁界のベクトルＡとコイルＢとコイ
ルＣを作る磁界ベクトルＢとＣは同じ大きさで、配管の
中心ではＡ，Ｂ，Ｃの各磁界ベクトルは３方向を向いて
いる。また、ＢとＣの合成値ベクトルＢＣはＡと同じ向
きで同じ大きさとなる。したがって、コイル、Ａ，Ｂ，
Ｃの作る合成磁界は２Ａとなる。時間ｔにおける合成磁
界の向きはコイルＡから電極ｂである。以下、図４に示
すように各コイルの励磁の極性と時間経過を示す。時間
ｔ2 ，ｔ3 ではそれぞれコイルＢから電極ｃの向き、コ
イルＣから電極ａの向きと１２０度ピッチで移動してゆ
く。図５は図４で示す励磁をした時に各電極間に発生す
る流量信号の大きさと極性を示す。この信号は配管内を
流れる流速分布が図６に示すように同心円状の正常な場
合である。しかし、電磁流量計の上流側に配管の曲がり
やバタフライバルブ等があり管内流速に乱れや偏りが生
じると図７に示すように管内流速分布が同心円からずれ
た偏流となる。通常、偏流の中心が配管の左右にずれた
場合を水平偏流といい、上下にずれた場合を垂直偏流と
称している。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例について述べる。図８
は水平偏流が図７に示すように中心から左側（Ｂコイル
側）にずれた場合の信号を示す。電極ａ−ｂ，ｂ−ｃ，
ｃ−ａに発生する電圧ｅ1 ，ｅ2 ，ｅ3 は下式で表わさ
れる。
は水平偏流が図７に示すように中心から左側（Ｂコイル
側）にずれた場合の信号を示す。電極ａ−ｂ，ｂ−ｃ，
ｃ−ａに発生する電圧ｅ1 ，ｅ2 ，ｅ3 は下式で表わさ
れる。
【００１２】時間ｔ1 では
【００１３】
【数１】
【００１４】
【数２】
【００１５】
【数３】
【００１６】時間ｔ2 では
【００１７】
【数４】
【００１８】
【数５】
【００１９】
【数６】
【００２０】時間ｔ3 では
【００２１】
【数７】
【００２２】
【数８】
【００２３】
【数９】
【００２４】上式に於いて、Δ1 は水平偏流により流量
信号が増加する量、Δ2 は水平偏流により流量信号が減
少する量であり、Δ1−Δ2が偏流影響によるもので通
常、Δ1−Δ2はJIS B 7554の解説にもあるように、流量
信号の発生強度が非線形な重み関数で左右されるため、
Δ1≠Δ2となり、誤差となる。本発明ではこの偏流影響
を補正することにある。以下その方法を詳細に述べる。
信号が増加する量、Δ2 は水平偏流により流量信号が減
少する量であり、Δ1−Δ2が偏流影響によるもので通
常、Δ1−Δ2はJIS B 7554の解説にもあるように、流量
信号の発生強度が非線形な重み関数で左右されるため、
Δ1≠Δ2となり、誤差となる。本発明ではこの偏流影響
を補正することにある。以下その方法を詳細に述べる。
【００２５】時間ｔ1，ｔ2，ｔ3の流量信号として、ス
イッチにより、ｅ3，ｅ′1，ｅ″2を選ぶ。この信号の
和ｅ0 は下式で示すようにΔ1−Δ2の偏流誤差を含む。
イッチにより、ｅ3，ｅ′1，ｅ″2を選ぶ。この信号の
和ｅ0 は下式で示すようにΔ1−Δ2の偏流誤差を含む。
【００２６】
【数１０】
【００２７】この誤差を取り除くため、時間ｔ2 では
【００２８】
【数１１】
【００２９】時間ｔ3 では
【００３０】
【数１２】
【００３１】の計算結果を求め、数１１と数１２の差か
ら１／２(Δ1＋Δ2）を求め、数１０を加算することに
より、下式の通りとなり、
ら１／２(Δ1＋Δ2）を求め、数１０を加算することに
より、下式の通りとなり、
【００３２】
【数１３】
【００３３】上記の演算により水平偏流による誤差を補
正できた。この補正演算処理は全てコンピュータで実施
できるため、コンピュータから出力信号への信号には全
て偏流影響のない流量信号が入力され、流量のアナログ
信号やデジタル信号として外部へ出力される。同様の方
法で垂直偏流についても補正ができる。
正できた。この補正演算処理は全てコンピュータで実施
できるため、コンピュータから出力信号への信号には全
て偏流影響のない流量信号が入力され、流量のアナログ
信号やデジタル信号として外部へ出力される。同様の方
法で垂直偏流についても補正ができる。
【００３４】また、流体中に気体が含まれ、配管上部に
気体層が発生すると下式で表わされる計測流量Ｑに大き
な誤差が発生する。
気体層が発生すると下式で表わされる計測流量Ｑに大き
な誤差が発生する。
【００３５】
【数１４】
【００３６】Ｓは配管の内径面積，Ｖは流体速度，Ｔは
時間を示す。
時間を示す。
【００３７】すなわち、実質のＳが気体層のため小さく
なるためである。本発明では電極が配管の真上に付けて
あるため、気体層が発生すると、図２のｂの電極が露出
し、ａ−ｂ電極間とｂ−ｃ電極間の流量信号が不安定、
すなわち、信号が大きく変動すると共に、信号源インピ
ーダンスが大きくなるため、ノイズの量が増加する。一
方、ｃ−ａ電極間には正常な出力信号が発生するため、
これら３つの流量信号を比較し、たとえば、３つの信号
間に正常では発生することがあり得ない５％以上の差が
生じた場合は配管内に気体層が発生したと考えても十分
で容易に警報信号を発生できる。
なるためである。本発明では電極が配管の真上に付けて
あるため、気体層が発生すると、図２のｂの電極が露出
し、ａ−ｂ電極間とｂ−ｃ電極間の流量信号が不安定、
すなわち、信号が大きく変動すると共に、信号源インピ
ーダンスが大きくなるため、ノイズの量が増加する。一
方、ｃ−ａ電極間には正常な出力信号が発生するため、
これら３つの流量信号を比較し、たとえば、３つの信号
間に正常では発生することがあり得ない５％以上の差が
生じた場合は配管内に気体層が発生したと考えても十分
で容易に警報信号を発生できる。
【００３８】次にノイズ対策について述べる。電磁流量
計の流量信号は数１０μＶ〜数ｍＶと微弱なため、外部
ノイズが問題となる。図９は外部ノイズがあっても、ノ
イズ同志相殺する励磁方法を示すものである。図からも
わかるように、ｔ1 とｔ2 ，ｔ3 とｔ4 ，ｔ5 とｔ6 は
それぞれ対をなしており、ｔ1 の信号ｅ1 とｔ2 の信号
ｅ2 は下式で示されるｎsinωｔ は外部ノイズを示す。
計の流量信号は数１０μＶ〜数ｍＶと微弱なため、外部
ノイズが問題となる。図９は外部ノイズがあっても、ノ
イズ同志相殺する励磁方法を示すものである。図からも
わかるように、ｔ1 とｔ2 ，ｔ3 とｔ4 ，ｔ5 とｔ6 は
それぞれ対をなしており、ｔ1 の信号ｅ1 とｔ2 の信号
ｅ2 は下式で示されるｎsinωｔ は外部ノイズを示す。
【００３９】
【数１５】
【００４０】
【数１６】
【００４１】したがって、両信号の差をとると数１７に
示すようにノイズが
示すようにノイズが
【００４２】
【数１７】
【００４３】消去できる。同様にｔ3 とｔ4 ，ｔ5 とｔ
6 の信号についてもノイズの消去が可能となる。
6 の信号についてもノイズの消去が可能となる。
【００４４】
【発明の効果】本発明によれば従来できなかった、配管
内の偏流による測定誤差を自動的に判別計測し、真の流
量信号を得ることができる高精度の電磁流量計が得られ
た。また、配管内に気体層が少しでも発生すると、これ
を検知し警報信号を発生し、信頼性のある計測が可能と
なった。
内の偏流による測定誤差を自動的に判別計測し、真の流
量信号を得ることができる高精度の電磁流量計が得られ
た。また、配管内に気体層が少しでも発生すると、これ
を検知し警報信号を発生し、信頼性のある計測が可能と
なった。
【図１】本発明を示す図である。
【図２】従来装置を示す図である。
【図３】従来装置の励磁と流量信号を示す図である。
【図４】本発明のコイルの励磁を示す図である。
【図５】本発明の流量信号を示す図である。
【図６】配管内の流速分布を示す図である。
【図７】同じく流速分布を示す図である。
【図８】本発明の流量信号を示す図である。
【図９】本発明のコイルの励磁を示す図である。
１…ライニング、２…配管、３…励磁コイル、４…電
極、５…増幅器、６…コンピュータ、７…スイッチコン
トローラ、８…スイッチ、９…演算器、１０…出力回
路、１１…励磁電源。
極、５…増幅器、６…コンピュータ、７…スイッチコン
トローラ、８…スイッチ、９…演算器、１０…出力回
路、１１…励磁電源。
Claims (2)
- 【請求項１】絶縁体のライニングを有する配管の円周上
に３個の励磁コイルと３個の電極をそれぞれ１２０度ピ
ッチで配置し、励磁コイルと電極は６０度ピッチで配置
した電磁流量計において、３つのコイルの励磁量は同じ
で、１つのコイルの極性は逆極性とし、周期的に３つの
コイルの作る磁界方向を変えて、相隣り合う３つの電極
の流量信号を演算して流量信号とすることを特徴とする
電磁流量計。 - 【請求項２】絶縁体のライニングを有する配管の円周上
に３個の励磁コイルと３個の電極をそれぞれ１２０度ピ
ッチで配置し、励磁コイルと電極は６０度ピッチで配置
した電磁流量計において、電極の１つを配管の真上に配
し、配管内の気体層を検出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 |
|---|---|---|---|
| JP2499292A JPH05223606A (ja) | 1992-02-12 | 1992-02-12 | 電磁流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2499292A JPH05223606A (ja) | 1992-02-12 | 1992-02-12 | 電磁流量計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05223606A true JPH05223606A (ja) | 1993-08-31 |
Family
ID=12153479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2499292A Pending JPH05223606A (ja) | 1992-02-12 | 1992-02-12 | 電磁流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05223606A (ja) |
-
1992
- 1992-02-12 JP JP2499292A patent/JPH05223606A/ja active Pending
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