JPH0789070B2 - 電磁流量計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は電磁流量計に関し、検出部で発生する雑音成
分を的確に除去して精度のよい流量測定ができるように
したものである。

（従来の技術） 電磁流量計は、ファラディーの電磁誘導の法則を応用し
たもので、導電性の被測定流体に、その流れ方向に直交
する方向の磁界を加え、その流速に応じて被測定流体に
発生する起電力を、当該被測定流体中に設けた一対の電
極で検出して流量信号を得るものである。

ところで、この電磁流量計は、起電力検出用の電極が、
被測定流体に直接接しているので、被測定流体に例えば
付着性物質等が含まれていると、この付着性物質が電極
に付着したり、電極から剥離したりして、電極には流量
信号とは無関係の電位が発生する場合がある。

この電位は流量信号とともに雑音成分として電極から取
出される。このため、この雑音成分により測定誤差がも
たらされる。

これに対処して、この種の電磁流量計では、この雑音成
分除去のため種々の改良がなされて来ている。

この改良が施された従来の電磁流量計としては、例えば
特開昭60-207006号公報に開示されたものがある（以下
これを第１の従来例という）。

第１の従来例は、被測定流体を交流で励磁する交流励磁
方式が採られ、電極が配設された検出器から両極性の流
量信号が取出される。

検出器の次段には、流量信号を処理する変換器が接続さ
れ、変換器内には、両極性の流量信号で動作するA/Dコ
ンバータおよびこのA/Dコンバータを介して取込まれた
流量データを、次のような各機能により所要の演算処理
をするためのマイクロプロセッサが備えられている。

即ち、マイクロプロセッサには、A/Dコンバータから読
込まれた流量データのうち、連続する一対の両極性の流
量データを、それぞれペアの流量データとするデータペ
ア作成部、およびこのペアの流量データの絶対値を比較
し、その差が所定値以内であるか否かを判別するデータ
チェック部が備えられている。

そして、データペア作成部で作成されたペアの流量デー
タの絶対値を、データチェック部で比較し、その差が所
定値以内であれば、流量データは許容レベル以下の雑音
によるバラつき内にあって正常データであると判断し、
所定値以上であれば、ペアの流量データを破棄するなど
の処理により雑音成分を除去するようにしている。

ところで、被測定流体の中には、固形物を含んだスラリ
ー流体等があり、このような流体の測定の際には、同一
極性の大きな雑音成分が連続的に発生することがある。

しかしながら第１の従来例では、データペア作成部で連
続する一対の両極性の流量データをペアの流量データと
して作成するようにしているため、同一極性の大きな雑
音成分が連続的に発生すると、ペアの流量データを作成
することが不能となる場合があり、このような場合流量
測定が不能となってしまうという問題点があった。

また、雑音成分除去のための改良が施された第２の従来
例として特開昭61-66123号公報に開示されたものがあ
る。

第２の従来例は、被測定流体を方形波で励磁する方形波
励磁方式が採られ、検出器から方形波の流量信号が取出
される。

検出器の次段には、方形波の流量信号を処理する変換器
が接続され、この変換器内に次のような構成からなる雑
音除去回路が配設されている。

即ち、雑音除去回路は、方形波の流量信号の立上り、立
下り直前における流量信号レベルを保持する第１、第２
のサンプルホールド回路により、方形波の入力流量信号
を半周期だけ遅延させた流量信号を作り出す遅延手段
と、この半周期だけ遅延した流量信号および入力流量信
号間の差をとる作動回路とで構成されている。

そして、この作動回路で半周期だけを遅延した流量信号
および入力信号間の差をとることにより、励磁信号周波
数以外の周波数の雑音成分、例えば直流信号に近似でき
る程度の低い周波数の雑音成分を除去するようにしてい
る。

ところで被測定流体に付着性物質が含まれていて、これ
が電極に一旦付着し、はがれる時などには、突発的な過
大雑音を発生する。このような突発的な過大雑音電圧成
分は一般に階段状に変化する。

しかしながら、第２の従来例では、差動回路で半周期だ
け遅延した流量信号および入力信号間の差をとって雑音
成分を除去するようにしていたため、上記のような階段
状に変化する突発的な過大雑音成分が入力した場合に
は、励磁周波数成分をフィルタでは除去できないので差
動回路の出力も、これに応じて変化してしまい、これが
測定誤差となってしまうという問題点があった。

（発明が解決しようとする問題点） 第１の従来例では、大きな雑音成分が連続して発生する
と流量測定が不能となってしまう場合があるという問題
点があった。

また、第２の従来例では、突発的な過大雑音成分が発生
した場合には測定誤差が生じるという問題点があった。

この発明は上記事情に基づいてなされたもので、連続的
な大きな雑音成分および突発的な過大雑音成分の何れに
対してもこれを的確に除去して精度のよい流用測定を行
なうことのできる電磁流量計を提供することを目的とす
る。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） この発明は上記問題点を解決するために、第１図に示す
ように、測定管１内を流れる被測定流体を、その流れ方
向に直交する方向の磁界を加えて励磁する励磁手段２
と、励磁された被測定流体の流速に応じて前記磁界の直
交方向に生じる起電力を検出し、これを流量信号として
出力する検出手段３と、この検出手段３からの流量信号
を入力して流量信号周波数成分を取出すフィルタ４と、
検出手段３またはフィルタ４からの出力信号の何れかを
選択的に切替え出力する切替手段５と、この切替手段５
で切替えられた信号をアナログ・ディジタル変換するA/
Dコンバータ６と、このA/Dコンバータ６で変換されたデ
ィジタル信号を入力し、この入力された信号が所定値を
越えた過大信号であるか否かを判別し、過大信号でない
ときは流量測定信号として出力し、過大信号のときには
入力された信号を破棄するとともに異常値信号を出力す
る異常値判定手段７と、この異常値判定手段７から出力
される異常値信号の発生回路を計数し、単位時間当りの
計数値が所定の値を越えたときは切替手段５をフィルタ
４側に切替える異常値判定手段８とを有することを要旨
とする。

（作用） 測定管１内を流れる被測定流体に、励磁手段２で磁界が
加えられると、その流速に応じた起電力が検出手段３で
検出され、検出手段３から流量信号が出力される。

検出手段３からの流量信号は、切替手段５を介してA/D
コンバータ６に入力し、ディジタル信号に変換されて異
常値判定手段７に読み込まれる。

異常値判定手段７では、読み込まれたディジタル信号が
所定値を越えた過大信号であるか否かが判別される。過
大信号でないときには、その入力ディジタル信号に応じ
た流量測定信号として出力される。

一方、過大信号と判別されたときには、その入力された
ディジタル信号は、破棄されるとともに異常値信号が出
力される。

このように過大信号が破棄されることにより、突発的な
過大雑音成分の出力されるのが阻止されて測定誤差の生
じるのが防止される。

異常値信号は、異常値回数判定手段８でその発生回数が
計数され、単位時間当りの計数値が所定の値を越えたと
きは、切替手段５がフィルタ４側に切替えられる。

このフィルタ４側への切替え処理により、A/Dコンバー
タ６へは、フィルタ４を通った流量信号が入力すること
になり、流量信号周波数成分以外の頻繁に発生する過大
な雑音成分が出力されるのが阻止され、誤差発生および
測定不能になることが防止される。

（実施例） 以下この発明の実施例を第２図および第３図に基づいて
説明する。

第２図は全体の構成図、第３図は作用を説明するための
フローチャートである。

なお、第２図において前記第１図における機器または部
材等と同一ないし均等のものは、前記と同一符号を以っ
て示す。

まず構成を説明すると、電磁流量計は、大別して検出器
10と、変換器20とで構成されている。

検出器10には、被測定流体が流れる測定管１、この測定
管１を介して被測定流体に、その流れ方向に直交する磁
界を加える励磁コイル11a,11bおよび励磁された被測定
流体の流速に応じて磁界の直交方向に生じる起電力を検
出する一対の電極12a,12bが備えられている。

また、変換器20には、まず電極12a、12bで検出された起
電力を所定レベルに増幅する増幅器13が備えられてい
る。増幅器13から所定レベルの流量信号が出力される。

而して電極12a、12bおよび増幅器13で、検出手段３が構
成される。

14は励磁回路で、この励磁回路14から励磁コイル11a、1
1bに所要周波数からなる交流の励磁電流が供給される。

而して、この励磁回路14および励磁コイル11a,11bで励
磁手段２が構成される。

４はフィルタで、このフィルタ４により、流量信号周波
数成分以外の雑音成分が除去されて、流量信号周波数成
分のみが取出される。

増幅器13の出力端子は、一方は直接切替スイッチ（切替
手段）５における固定接点ａに接続され、他方はフィル
タ４を介して他の固定接点ｂに接続されている。

切替スイッチ５で、増幅器13からの流量信号またはフィ
ルタ４でフィルタリングされた流量信号の何れかが選択
的に切替えられてA/Dコンバータ６に入力される。

A/Dコンバータ６の出力端子は、所要の演算処理を行な
うためのマイクロプロセッサ15に接続されている。

マイクロプロセッサ15の機能により、前記第１図に示し
た異常値判定手段７および異常値回数判定手段８が構成
される。

異常値判定手段７は、A/Dコンバータ６で変換されたデ
ィジタル信号を入力し、この入力されたディジタル信号
が所定値を越えた過大信号であるか否かを、A/Dコンバ
ータ６が所定の値を越えたか否かによって判別し、過大
信号でないときは、そのディジタル信号に対応した信号
を流量測定信号として出力し、過大信号のときには、入
力されたディジタル信号を破棄するとともに異常値信号
を出力するものである。

異常値回数判定手段８は、この異常値信号を入力して、
その異常値信号の発生回数を計数し、単位時間当りその
計数値が所定の値を越えたときは切替スイッチ５をフィ
ルタ４側に切替え制御するものである。

16は出力回路、17は出力端子で、出力回路は、マイクロ
プロセッサ15から出力されるディジタルの流量信号に応
じて、これを適宜にアナログの流量測定信号またはディ
ジタルの流量測定信号に変換して出力端子17から出力す
るものである。

次に第３図のフローチャートを用いて作用を説明する。

切替スイッチ５は、当初、ａ接点側に切替えられて、マ
イクロプロセッサ15には、増幅器13からの流量信号がデ
ィジタル変換されて入力されるように初期設定されてい
る。

被測定流体の流速に応じた起電力が、電極12a、12bで検
出され、増幅器13から所定レベルに増幅された流量信号
が出力される（ステップ21）。

増幅器13からの流量信号は、切替スイッチ５のａ接点側
を介してステップ24でA/Dコンバータ６に入力し、アナ
ログ・ディジタル変換されたのち、マイクロプロセッサ
15に読み込まれる。

マイクロプロセッサ15では、まずステップ25で読み込ま
れたディジタル信号が所定値を越えた過大信号であるか
否かが判別される。過大信号であるか否かは、A/Dコン
バータ６が所定の値を越えたか否かによって判別され
る。

ステップ25の判別結果が否定（No）で、過大信号でない
ときは、ステップ26で、その読み込まれたディジタル信
号に応じて適宜にアナログの流量測定信号またはディジ
タルの流量測定信号に変換されて出力端子17から出力さ
れる。

ステップ25の判別結果が肯定（Yes）で、過大信号のと
きには、入力されたディジタル信号は破棄されると同時
に、異常値信号が出力される。このようにA/Dコンバー
タ６で所定の値を越えた過大信号が破棄されることによ
り、突発的な過大雑音成分の出力されるのが阻止されて
測定誤差の生じることが防止される。

異常値信号は、ステップ27でその発生回数が計数（イン
クリメント）され、単位時間当りのその計数値が所定の
値を越えたか否かが判別される。

判別結果が否定（No）で、所定の値を越えていないとき
は、切替スイッチ５はａ接点側に切替えたままとされる
（ステップ28）。

一方、ステップ27の判別結果が肯定（Yes）で、単位時
間当りの計数値が所定の値を越えているときには、切替
スイッチ５がｂ接点側に切替えられる（ステップ29）。

したがって大きな雑音成分が連続して発生した場合に
は、A/Dコンバータ６へは、フィルタ４を通った流量信
号が入力されて、流量信号周波数成分以外の頻繁に発生
する過大な雑音成分が出力されるのが阻止され、誤差発
生および測定不能になることが防止される。

また、ステップ26で正常な流量測定信号が出力される場
合も、ステップ27の異常値回数判定処理が行なわれる。
この場合は異常値と判別されて計数された記憶値が、デ
クリメントされる。このデクリメント処理により、一旦
異常値回数が所定の値を越えて、切替スイッチ５がｂ接
点側に切替っていても、計数記憶値が所定の値を下回る
と、切替スイッチ５はａ接点側に復帰される。

なお、通常の電磁流量計では、変換器20への流量信号の
読み込みは、一定時間間隔で行なわれているので、流量
信号の読込み毎に行なう異常値発生回路の増減処理によ
って得られる値を用いても、単位時間当りの計数値によ
って異常値回数の判定を行なっているのと等価となる。

而して検出器10で発生する雑音の性質により、その雑音
成分を最適手段で除去する方法をマイクロプロセッサ15
が判別し、何れの性質の雑音成分であっても的確な除去
がなされる。

なお、上述の実施例では、増幅器13またはフィルタ４か
らの出力信号の何れかをA/Dコンバータ６に選択的に切
替入力させる手段として、ハードウエアの切替スイッチ
５を設けたが、これに代えて、A/Dコンバータを増幅器1
3に専用のものと、フィルタ４に専用のものとをそれぞ
れ設け、これら２個のA/Dコンバータからの各ディジタ
ル信号をマイクロプロセッサ15で読取り、マイクロプロ
セッサ15内のソフトウエアスイッチで、これらのディジ
タル信号の何れかを採用するようにすることもできる。

また増幅器13からの出力信号およびフィルタ４からの出
力信号の切替選択を異常値回数判定手段８からの判定信
号により行なわせたが、被測定流体の種類がある特定の
ものに限定されるものである場合には、上記の判定信号
によらず、その被測定流体の種類に対応して予め設定さ
れたプログラムを実行することによって測定前に行なわ
せることもできる。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明の構成によれば、異常値
判定手段で流量信号に対応したディジタル信号が所定値
を越えた過大信号であるか否かが判別され、過大信号で
ないときはその入力ディジタル信号に対応した流量測定
信号が出力され、過大信号のときは、その入力されたデ
ィジタル信号は破棄され、これとともに異常値信号が出
力される。このように過大信号は破棄されるので、突発
的な過大雑音成分の出力されるのが阻止されて測定誤差
の生じるのが防止される。

また、異常値回数判定手段で異常値信号の発生回数が計
数され、単位時間当りの計数値が所定の値を越えたとき
は、切替手段がフィルタ側に切替えられて、フィルタを
通った流量信号がA/Dコンバータに入力する。しがたっ
て流量信号周波数成分以外の頻発性の過大な雑音成分の
出力されるのが阻止されて、誤差発生および測定不能に
なることが防止される。

このように突発的な過大な雑音成分および頻発性の過大
な雑音成分の何れも的確に除去されて精度のよい流量測
定を行なうことができるとともに測定不能になることが
防止されるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る電磁流量計の基本的な構成を示
す構成図、第２図はこの発明の実施例を示す構成図、第
３図は同上実施例の作用を説明するためのフローチャー
トである。 1:測定管、2:励磁手段、3:検出手段、4:フィルタ、5:切
替スイッチ（切替手段）、6:A/Dコンバータ、7:異常値
判定手段、8:異常値回数判定手段、11a,11b:励磁コイ
ル、12a、12b:電極、15:マイクロプロセッサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】測定管内を流れる被測定流体を、その流れ
   方向に直交する方向の磁界を加えて励磁する励磁手段
   と、 励磁された被測定流体の流速に応じて前記磁界の直交方
   向に生じる起電力を検出し、流量信号として出力する検
   出手段と、 該検出手段からの流量信号を入力して流量信号周波数成
   分を取出すフィルタと、 前記検出手段または前記フィルタからの出力信号の何れ
   かを選択的に切替え出力する切替手段と、 該切替手段で切替えられた信号をアナログ・ディジタル
   変換するA/Dコンバータと、 該A/Dコンバータで変換されたディジタル信号を入力
   し、該入力された信号が所定値を越えた過大信号である
   か否かを判別し、過大信号でないときは流量測定信号と
   して出力し、過大信号のときには入力された信号を破棄
   するとともに異常値信号を出力する異常値判定手段と、 該異常値判定手段から出力される異常値信号の発生回数
   を計数し、単位時間当りの当該計数値が所定の値を越え
   たときは前記切替手段をフィルタ側に切替える異常値回
   数判定手段とを有することを特徴とする電磁流量計。