JPH0541379Y2

JPH0541379Y2 -

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Publication number: JPH0541379Y2
Application number: JP5559187U
Authority: JP
Priority date: 1987-04-13
Filing date: 1987-04-13
Publication date: 1993-10-20
Anticipated expiration: 2002-04-13
Also published as: JPS63161328U

Description

【考案の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本考案は、磁場を被測定流体に印加しその流量
を測定する電磁流量計に係り、特にその励磁方式
とこれに伴なう信号処理方式を改良した電磁流量
計に関する。

〈従来の技術〉工業用の電磁流量計は従来から商用電源を用い
て励磁する商用周波の励磁方式が採用されてき
た。商用周波の励磁方式は、(イ)応答速度が早く低
コストに出来る。(ロ)スラリ性の流体や低導電率の
流体で発生する流速と共に増加する低周波のラン
ダムノイズ（以下、フローノイズという）の影響
を受けがたい、という利点があるが、稼動状態で
比較的に長期、例えば１日程度の間、放置してお
くとゼロ点が変動するという欠点がある。

このため、商用周波の1/2、あるいはこれ以下
の低周波で励磁する低周波励磁方式が採用される
ようになつた。低周波励磁方式にすると周知のよ
うにゼロ点の安定な電磁流量計が得られる利点が
ある。しかし、励磁周波数が低いのでフローノイ
ズの周波数と近接し、このためフローノイズの影
響を受け易く、特に流速が大になるとこの影響が
顕著になる。また、フローノイズの影響を軽減す
るためにダンピングをかけると応答が遅くなる欠
点を有している。

そこで、特願昭60−197168号（発明の名称：電
磁流量計）で提案されているように、商用周波数
或いはこれよりも高い周波数を持つ高周波励磁電
流成分と、これより低い周波数の低周波数励磁電
流成分とを励磁コイルに同時に流して２周波の磁
場を形成する２周波励磁方式が提案されている。

また、この様な電磁流量計では従来の商用周波
形の電磁流量計に比べて省エネルギーの観点から
発生起電力を小さくしている。このため検出器か
らの信号を処理する変換器の増幅度を従来に比べ
て大きくしている。

〈考案が解決しようとする問題点〉しかしながら、この提案においてはゼロ点も安
定でフローノイズにも強くかつ応答も良いという
利点があるが、従来の商用周波形の電磁流量計に
比べて発生起電力が小さくなつているにも拘らず
スラリーノイズのレベルは変わらないので変換器
が飽和しやすい状況になつている。変換器が飽和
すると、出力が振れ切れ実際の流量とは大幅に異
なつた出力になるという問題がある。

〈問題点を解決するための手段〉この考案は、以上の問題点を解決するため、第
１周波数とこれより低い第２周波数の２つの異な
つた周波数を有する磁場を供給する励磁手段と、
この励磁手段により励磁され流量に対応して発生
する信号電圧を前記第１周波数に基づいて弁別し
て出力する第１復調手段と、この第１復調手段の
出力を高域濾波する高域濾波手段と、信号電圧を
第２周波数に基づいて弁別して復調する第２復調
手段と、この第２復調手段の出力を低域濾波する
低域濾波手段と、高域濾波手段と低域濾波手段の
各出力を用いて代数的に合成する合成手段とを有
する電磁流量計において、信号電圧を可変増幅し
て第１及び第２復調手段に出力する可変増幅手段
と、合成手段の後段に設けられこの可変増幅手段
の増幅度の変更による増幅度の変化を補償する補
償増幅手段と、信号電圧に含まれるノイズの変化
を検出するノイズ検出手段とを具備し、ノイズの
検出手段の出力により可変増幅手段と補償手段の
増幅度を制御するようにしたものである。

〈実施例〉以下、本考案の実施例について図面に基づいて
説明する。第１図は本考案の１実施例を示すブロ
ツク図である。

１０は電磁流量計の検出器の導管であり、絶縁
性のライニングがその内面に施されている。１１
ａ，１１ｂは信号電圧を検出するための電極であ
る。１２は励磁コイルであり、これによつて発生
した磁場が被測定流体に印加される。励磁コイル
１２には、励磁回路１３から励磁電流I_fが供給さ
れている。

励磁回路１３は次のように構成されている。基
準電圧E₁はスイツチSW₁を介して増幅器Q₁の非
反転入力端（＋）に印加され、その出力端はトラ
ンジスタQ₂のベースに接続されている。トラン
ジスタQ₂のエミツタは抵抗R_fを介してコモン
COMに接続されると共に増幅器Q₁の反転入力端
（−）に接続されている。コモンCOMとトランジ
スタQ₂のコレクタとの間には励磁電圧E_sがスイ
ツチSW₂とSW₃の直列回路とこれに並列に接続さ
れたスイツチSW₄とSW₅の直列回路を介して印加
される。励磁コイル１２はスイツチSW₂，SW₃の
接続点とスイツチSW₄，SW₅の接続点にそれぞれ
接続される。タイミング信号S₁，S₂，S₃はそれぞ
れスイツチSW₁，SW₂とSW₅，SW₃とSW₄の開閉
を制御する。

一方、信号電圧は電極１１ａ，１１ｂで検出さ
れ、前置増幅器１４に出力される。前置増幅器１
４でコモンモード電圧の除去とインピーダンス変
換がなされ可変増幅器１５を介して結合点１６に
出力される。

結合点１６における信号電圧はスイツチSW₇を
介して、或いは反転増幅器Q₃とスイツチSW₈の
直列回路を介してそれぞれ小さな時定数をもつ低
域濾波器１７に印加されている。

また、結合点１６における信号電圧はスイツチ
SW₉を介して、或いは反転増幅器Q₄とスイツチ
SW₁₀の直列回路を介してそれぞれ小さな時定数
をもつ低域濾波器１８に印加されている。スイツ
チSW₇，SW₈，SW₉，SW₁₀はそれぞれタイミン
グ回路１９からのタイミング信号S₇，S₈，S₉，
S₁₀で開閉される。低域濾波器１７は大きな時定
数をもつローパスフイルタ２０を介して、低域濾
波器１８の出力は可変利得増幅器Q₅と大きな時
定数を持つハイパスフイルタ２１の直列回路を介
してそれぞれ加算器２２で加算される。加算器２
２の出力は補償増幅器２３とローパスフイルタ２
４を介して出力端２５に信号電圧V₀として出力
される。

なお、可変増幅器Q₅はローパスフイルタ２０
の出力電圧V_Lとハイパスフイルタ２１の出力電
圧V_Hの大きさが等しくなるように調節するため
のものである。

一方、前置増幅器１４の出力はノイズ検出回路
２６で検出され、その出力により可変増幅器１５
と補償増幅器２３の対応する増幅度の積が一定に
なるように制御される。

可変増幅器１５は次のように構成される。非反
転入力端（＋）が共通電位点COMに接続された
増幅器Q₆の反転入力端（−）には前置増幅器１
４の出力端が抵抗R_iを介して接続されると共にそ
の出力端との間には抵抗R₁とスイツチSW₁₂の直
列回路、抵抗R₂とスイツチSW₁₃の直列回路、及
び抵抗R₃とスイツチSW₁₄の直列回路がそれぞれ
並列に接続されている。これ等のスイツチSW₁₂，
SW₁₃，SW₁₄はそれぞれノイズ検出回路２６から
の制御信号S₁₂，S₁₃，S₁₄で切換えられる。

ノイズ検出回路２６は次のように構成される。
前置増幅器１４の出力は絶対値回路２７でその絶
対値が演算され、低域濾波器２８に出力される。
低域濾波器２８の出力は入力の一端に基準電圧
E₅が印加された比較器Q₇の他端と入力の一端に
基準電圧E₆が印加された比較器Q₈の他端にそれ
ぞれ印加され、その大きさが判断される。ノアゲ
ートQ₉の各入力端には比較器Q₇とQ₈の各出力が
印加され、これ等のNORが演算されてその出力
端に制御信号S₁₄を出力する。また、ノアゲート
Q₁₀の各入力端には比較器Q₇の出力と比較器Q₈の
出力をインバータQ₁₁で反転した出力の各出力が
印加され、これ等のNORがノアゲートQ₁₀で演算
されてその出力端に制御信号S₁₃を出力する。さ
らに、制御信号S₁₂は比較器Q₇の出力として得ら
れる。これ等の制御信号は、前置増幅器１４の出
力端に生ずるノイズの大きさを検出して、その大
きさに応じて各スイツチを切り換えて可変増幅器
１５の増幅度を変える。

また、補償増幅器２３は可変増幅器１５と同じ
ように次のように構成される。非反転入力端
（＋）が共通電位点COMに接続された増幅器
Q₆′の反転入力端（−）には前置増幅器１４の出
力端が抵抗R_i′を介して接続されると共にその出
力端との間には抵抗R₁′とスイツチSW₁₂′の直列
回路、抵抗R₂′とスイツチSW₁₃′の直列回路、及
び抵抗R₃′とスイツチSW₁₄′の直列回路がそれぞ
れ並列に接続されている。、これ等のスイツチ
SW₁₂′，SW₁₃′，SW₁₄′はそれぞれノイズ検出回
路からの制御信号S₁₂，S₁₃，S₁₄で切換えられる。
これ等の切り換えにより、補償増幅器２３は可変
増幅器１５の増幅度を補償するように可変され、
全体の増幅度は一定に保持されるように素子の各
定数が選定されている。このようにしてノイズの
大きさに対応して増幅度を変えノイズによる回路
の飽和を防ぐ。

次に、第１図に示す電磁流量計の動作につき第
２図に示す波形図を参照して説明する。

タイミング信号S₁は第２図イで示すようにオ
ン／オフを繰返し、これにより基準電圧E₁の増
幅器Q₁の非反転入力端（＋）への印加が制御さ
れる。一方、タイミング信号S₂（第２図ロ）とS₃
（第２図ハ）により低周波でスイツチSW₂とSW₅、
およびスイツチSW₃とSW₄が交互にオンとされる
ので、第２図ニに示すような低周波（周期：2t）
と高周波（周期：2T）とが複合された励磁電流I_f
が流れる。

可変増幅器１５を介して得た結合点１６におけ
る信号電圧は、第２図ホ，ヘに示すタイミング信
号S₇とS₈でサンプリングされるので、第２図トに
示す電圧がスイツチSW₇の出力側に得られる。こ
れを低域濾波器１７で平滑した電圧が、ローパス
フイルタ２０の出力側に得られる。

更に、結合点１６における信号電圧は第２図
チ，リで示すタイミングでタイミング信号S₉，
S₁₀によりサンプリングされるので、スイツチ
SW₉の出力側には第２図ヌで示す信号電圧が出力
され、この信号電圧は可変利得増幅器Q₅でその
大きさが調節されてハイパスフイルタ２１を介し
て加算点２２に出力される。

加算点２２で加算された各信号電圧は補償増幅
器２３を介してローパスフイルタ２０で平滑され
加算点２２に出力される。

一方、前置増幅器１４の出力に例えばスラリー
ノイズなどが含まれ、このスラリーノイズＮの大
きさが基準電圧E₅とE₆（E₅≠E₆）の大きさとの関
係で決まるロジツクにしたがいスイツチSW₁₂，
SW₁₃，SW₁₄を切り替えて可変増幅器１５の増幅
度を変更する。同時に補償増幅器２３の増幅度も
これとは逆数関係になるようにして変更し全体と
して同一の増幅度を確保する。

このようにしてノイズの大きいときには多少の
精度は犠牲にしてもノイズの大きさに対応して増
幅度を変えノイズによる回路の飽和を防ぎ、ノイ
ズの少ないときは正常な増幅度を確保し全体とし
て安定な出力を確保する。

以上は、デイスクリートな回路をベースとして
構成したが、これに限る必要はなく例えばマイク
ロコンピユータを用いて構成するようにしても良
い。

〈考案の効果〉以上、実施例と共に具体的に説明したように本
考案によれば、信号電圧に含まれるノイズの大き
さを検出してこの大きさに応じて全体の増幅度の
配分を変更し、これにより回路の飽和を防ぐこと
ができるので、ノイズに対して安定な出力を確保
することができる。特に、２周波励磁方式では大
きな時定数を持つ回路が挿入されているので、回
路が飽和するとその正常復帰にかなりの時間を要
するので本考案を採用する効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の１実施例を示すブロツク図、
第２図は第１図に示す実施例の動作を説明する波
形図である。１０……導管、１２……励磁コイル、１３……
励磁回路、１４……前置増幅器、１５……可変増
幅器、１９……タイミング回路、２０……ローパ
スフイルタ、２１……ハイパスフイルタ、２３…
…補償増幅器、２６……ノイズ検出回路、２７…
…絶対値回路。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

第１周波数とこれより低い第２周波数の２つの
異なつた周波数を有する磁場を供給する励磁手段
と、この励磁手段により励磁され流量に対応して
発生する信号電圧を前記第１周波数に基づいて弁
別して出力する第１復調手段と、この第１復調手
段の出力を高域濾波する高域濾波手段と、前記信
号電圧を前記第２周波数に基づいて弁別して復調
する第２復調手段と、この第２復調手段の出力を
低域濾波する低域濾波手段と、前記高域濾波手段
と前記低域濾波手段の各出力を用いて代数的に合
成する合成手段とを有する電磁流量計において、
前記信号電圧を可変増幅して前記第１及び第２復
調手段に出力する可変増幅手段と、前記合成手段
の後段に設けられこの可変増幅手段の増幅度の変
更による増幅度の変化を補償する補償増幅手段
と、前記信号電圧に含まれるノイズの変化を検出
するノイズ検出手段とを具備し、前記ノイズ検出
手段の出力により前記可変増幅手段と前記補償手
段の増幅度を制御することを特徴とする電磁流量
計。