JPH0712899Y2 - 電磁流量計 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、電磁流量計に係り、特に測定流体を流す導管
の中が空になったときにこれを検知するように改良され
た電磁流量計に関する。

〈従来の技術〉 第５図はこの種の従来の電磁流量計の構成を示すブロッ
ク図である。

10は導管であり、この導管10には測定流体に接して電極
11A、11Bが対向して配置されこれ等の電極間に発生した
起電力は増幅器12で増幅されて演算回路13に出力され
る。演算回路13は入力された増幅器12の出力を用いて流
量演算をして出力端14に流量信号を出力する。

一方、演算回路13からは励磁コイル15A、15Bに励磁電流
I_f1を流すための励磁回路16を制御するタイミング信号
を出力しており、これにより励磁電流I_f1の波形などが
決定される。

また、導管10の外周面には超音波送受波器17が固定され
ており、この超音波送受波器17にはタイミング回路18か
らのタイミング信号により制御されたパルス送信回路19
から駆動パルスが印加されている。

この駆動パルスによって超音波送受波器17から送波され
た超音波信号は導管10の内部を伝播し、反射された反射
波は超音波送受波器17で受波され、パルス受信回路20に
入力される。

パルス受信回路20で受波された反射波はバンドパスフイ
ルタ21を介して整流回路22で整流され、サンプル／ホー
ルド回路23に出力される。

サンプル／ホールド回路23にはタイミング回路18からタ
イミング信号が与えられておりこのタイミング信号に基
づいてサンプル／ホールドされ、コンパレータ24でこの
ホールド信号の値が所定の大きさか否かが判断される。
この結果により、導管10の内部が空かどうか判断されそ
の出力が検知出力端25に出力される。

これ等のタイミング回路18、パルス送信回路19、パルス
受信回路20、バンドパスフイルタ21、整流回路22、サン
プル／ホールド回路23、およびコンパレータ24などで空
検知回路26を構成している。

以上のような構成により、導管10の中が空になったか否
かを検知することができる。

〈考案が解決しようとする課題〉 しかしながら、以上のような測定流体の空検知回路では
次に説明するような不具合がある。

（イ）測定流体の中を超音波が伝播することから測定流
体中の不純物、例えば空気などの混入があると受波レベ
ルが急激に低下する。

（ロ）導管の管壁を伝播する超音波と測定流体中を伝播
する超音波とを識別するために間欠パルス波で駆動し、
受信側で超音波の伝播時間差を利用する構成であるので
回路構成が複雑になる。

〈課題を解決するための手段〉 本考案は、以上の課題を解決するために、磁場が測定流
体に印加されこの測定流体の流量に対応した起電力を検
出する電磁流量計において、測定流体を流す導管の外面
或いはその近傍のいずれかに設けられた超音波振動子
と、この超音波振動子を駆動する超音波励振手段と、超
音波振動子の放射インピーダンスを測定するインピーダ
ンス測定手段とを具備し、放射インピーダンスの所定の
変化から導管の中の測定流体が空であることを検出する
ようにしたものである。

〈作用〉 導管の管壁とか、この近傍に固定された超音波振動子に
超音波励振手段から駆動パルスを送波し、この超音波振
動子の放射インピーダンスをインピーダンス測定手段で
測定することにより、この放射インピーダンスの所定の
変化から導管の中が空か否かの判断をする。

〈実施例〉 以下、本考案の実施例について図を用いて説明する。第
１図は本考案の１実施例の構成を示すブロック図であ
る。第１図はいわゆる２周波励振方式によるものに空検
知機能を付加したものとして記載してある。

27は励磁コイルであり、この励磁コイル27には、例えば
低周波と高周波の２つの周波数成分を持つ励磁電流I_f2
が図示しない励磁回路から供給され、これにより磁場を
測定流体Ｑに印加している。

導管28の内面は絶縁性の弗化樹脂などのライニング材29
でライニングされ、この中に測定流体Ｑが流される。そ
して、この導管28とは絶縁されてはいるが測定流体Ｑに
際して電極30A、30Bが対向して配置されこれ等の電極間
に発生した起電力e_sは差動増幅器31で増幅されて復調機
能を持つ高域波器32と低域波器33に出力される。

高域波器32は励磁電流I_fに含まれる高周波の周波数と
図示しないタイミング信号に同期して起電力e_sに含まれ
る高周波成分を復調して高域波し、低域波器33は励
磁電流I_fに含まれる低周波の周波数と図示しないタイミ
ング信号に同期して起電力e_sに含まれる低周波成分を復
調して低域波してそれぞれ出力する。そして、これ等
の高域波器32と低域波器33の時定数はかなり大きな
値に選定されている。

これ等の波器32と33の波出力は加算器34で加算合成
されて流量演算器35に出力される。

この流量演算器35で演算された流量信号V_Qはホールド回
路36を介して流量出力端37に出力される。

また、導管28の外周面には超音波振動子38が固定されて
おり、この超音波振動子38には抵抗負荷Ｒを介して超音
波励振回路39から駆動パルスが印加されている。

この抵抗負荷Ｒからは超音波振動子38から導管28側に放
射する放射インピーダンスを測定するためのインピーダ
ンス測定回路40が接続されている。

このインピーダンス測定回路40はその入力信号の大小を
所定の基準値と比較してこの範囲を越えているときは導
管28の中の測定流体Ｑが空であると判別して判別信号V_d
を出力する。

この判別信号V_dは高域波器32と低域波器33に出力さ
れ、これによりこれ等の時定数を小さく制御して空状態
が回復したときに速やかに定常値に復帰する準備をして
おく。また、この判別信号V_dは同時にホールド回路36に
も出力され、その流量信号V_Qをゼロ％に設定して、ゼロ
積算を防止する。

次に、以上のように構成された第１図に示す実施例の動
作について第２図を参照して説明する。

起電力e_sの中に含まれる低周波成分は比較的大きな時定
数を持つ低域波器33を介して応答は遅いがゼロ点が安
定な低周波出力として出力され、さらに起電力e_sの中に
含まれる高周波成分は比較的大きな時定数を持つ高域
波器32を介してゼロ点の安定度は悪いが応答の速い高周
波出力として出力され、これ等の低周波出力と高周波出
力とは加算器34で加算合成されてゼロ点が安定で応答の
速い流量出力V_Qとして流量出力端37に出力される。

一方、導管28の外周面に設置された超音波振動子38は超
音波励振回路39により励振されている。この場合、超音
波振動子38の共振付近で小信号で励振したときの負荷イ
ンピーダンスの等価回路は第２図で示される。

超音波振動子38の入力側から見た負荷インピーダンスZ_L
は超音波振動子38の容量C_dに対して、超音波振動子自身
の損失分R₀と振動子ホルダなどによる制動及び媒質によ
る損失分R₁とで構成される直列回路が並列に接続された
形として現すことができる。

ここで、導管28の中の測定流体Ｑが空になった場合は、
超音波振動子38から放射された超音波は導管28の内壁で
ほとんど反射されることから損失分R₁の大幅な変化とな
る。

従って、抵抗負荷Ｒを一定とするインピーダンス測定回
路40の入力電圧V_Rは負荷インピーダンスZ_Lの変化に応じ
て変化するので、この入力電圧V_Rの変化から測定流体Ｑ
が空になったことが検出できる。

インピーダンス測定回路40はこの入力電圧V_Rが所定値以
上の変化をした場合に導管28の中の測定流体Ｑが空にな
ったと判断して判別信号V_dを出力する。

この判別信号V_dの出力により、これを受けてホールド回
路36の出力を例えば０％に設定し、かつ高域波器32、
低域波器33の時定数を小さく変更する。

第３図は本考案の他の要部実施例を示す部分断面図であ
る。

この実施例は導管28とライニング材29を貫通して超音波
振動子41が導管28に固定されている場合を示している。
超音波振動子41が導管28の外面に固定されている第１図
に示す場合には導管28による損失R₀が大きいので、全体
として負荷インピーダンスZ_Lの空による変化は小さい
が、この実施例のように超音波振動子41が測定流体Ｑに
接液していると導管28による損失分R₀がなくなるので、
負荷インピーダンスZ_Lの空による変化が大きくなり感度
が向上する。

第４図は本考案のさらに他の要部実施例を示す部分断面
図である。この場合は、電極30A（30B）を振動子ホルダ
として利用する実施例を示している。この様な構成にし
ても接液するタイプとなるので第３図に示す場合と同様
にして感度が良い。

〈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、導管の管壁とか、この近傍に固定された超音波振
動子に超音波励振手段から駆動パルスを送波し、この超
音波振動子の放射インピーダンスをインピーダンス測定
手段で測定することにより、この放射インピーダンスの
所定の変化から導管の中が空か否かの判断をするように
したので、測定流体中の不純物、例えば空気などの混入
による影響が軽微であり、また従来のように間欠パルス
を用いずに連続波で信号処理をすることができるので回
路構成が簡単となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の１実施例の構成を示すブロック図、第
２図は第１図に示す超音波振動子の共振点付近で小信号
で励振したときの負荷インピーダンスを示す等価回路
図、第３図は本考案の他の要部実施例を示す部分断面
図、第４図は本考案のさらに他の要部実施例を示す部分
断面図、第５図は従来の電磁流量計の構成を示すブロッ
ク図である。 10、28…導管、13…演算回路、16…励磁回路、17…超音
波送受波器、19…パルス送信回路、20…パルス受信回
路、23…サンプル／ホールド回路、24…コンパレータ、
26…空検知回路、32…高域波器、33…低域波器、34
…加算器、35…流量演算器、36…ホールド回路、38、4
1、42…超音波振動子、39…超音波励振回路、40…イン
ピーダンス測定回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】磁場が測定流体に印加されこの測定流体の
   流量に対応した起電力を検出する電磁流量計において、
   前記測定流体を流す導管の外面或いはその近傍のいずれ
   かに設けられた超音波振動子と、この超音波振動子を駆
   動する超音波励振手段と、前記超音波振動子の放射イン
   ピーダンスを測定するインピーダンス測定手段とを具備
   し、前記放射インピーダンスの所定の変化から前記導管
   の中の測定流体が空であることを検出するようにしたこ
   とを特徴とする電磁流量計。