JPH0814970A - 2線式電磁流量計 - Google Patents

2線式電磁流量計

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JPH0814970A
JPH0814970A JP15369594A JP15369594A JPH0814970A JP H0814970 A JPH0814970 A JP H0814970A JP 15369594 A JP15369594 A JP 15369594A JP 15369594 A JP15369594 A JP 15369594A JP H0814970 A JPH0814970 A JP H0814970A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 励磁電流が4mA以上である場合の零点調整
に際して出力電流の波形を乱さない。 【構成】 零点調整時、測定管1に流れる流体の流量を
零としたうえ、零点調整する旨の指示をCPU9へ与え
る。CPU9は、励磁電流IEXを次々に変えて行き、4
mA以下(IEX≦4mA)の数点での流量零時の計測値
を実測値として求める。この実測値より、最小二乗法近
似等により、励磁電流IEXが12mA(IEX≧4mA)
である場合の流量零時の計測値を推定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、各種プロセス系にお
いて導電性を有する流体の流量を測定する電磁流量計に
関し、特に直流電源に接続された一対の信号線より電源
が供給され、この一対の信号線を介して計測値を出力す
る2線式電磁流量計に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、この種の2線式電磁流量計に
おいては、測定管内を流れる流体の流れ方向に対してそ
の磁界の発生方向を垂直として配置された励磁コイルへ
所定周波数で励磁電流IEXを供給し、励磁コイルの発生
磁界と直交して測定管内に配置された電極間に得られる
信号起電力(流量に比例した信号)を検出し、この検出
した信号起電力に基づいてCPUでの演算処理により計
測値を0〜100%値として求め、直流電源(D.C.24
V)を供給している一対の信号線に流れる電流(出力電
流)を、上記求めた計測値に応じて4〜20mAの電流
範囲で調整するものとしている。
【0003】この場合、励磁コイルへの励磁電流I
EXは、上記電流範囲以下の出力電流を利用して作られ
る。すなわち、計測値が4〜20mA範囲の電流信号に
変換されるため、励磁回路では常に確保できる電流とし
て4mAしか使用することができず、信号起電力を大き
くとるために4mA中の大部分を励磁電流IEX(IEX
4mA)としている。ここで、励磁電流IEXを4mAに
固定すると、次のような問題が生じる。すなわち、信号
起電力eが小さく、流速に応じて電極に重畳してくるノ
イズの影響を受けて出力が大きくふらつき、すなわち高
流量になるにつれ信号起電力eに含まれるノイズレベル
の割合が高くなってS/N比が低下し、安定した流量計
測ができなくなる。
【0004】この2線式電磁流量計において、信号起電
力は、e=k・B・v・Dとして表される。なお、この
式において、kは定数、Dは測定管の口径、vは平均流
速、Bは発生磁束密度である。ここで、Bは励磁電流I
EXに比例し、励磁電流IEXを大きくすれば同じ流速でも
信号起電力eが大きくなる。そこで、最近、計測値に応
じて、すなわち計測値に応ずる出力電流(4〜20m
A)を利用して、励磁電流IEXを大きな値に切り換える
ことが考えられている。例えば、計測値が50%である
場合に励磁電流IEXの切り換えを行うものとすると、こ
の計測値に応ずる出力電流は12mAであり、励磁コイ
ルには12mA−4mA=8mAの電流をさらに流すこ
とができる。すなわち、現在の4mAに加えて8mA、
合計12mAの電流を流すことができ、3倍の信号起電
力eを得ることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、計測値
に応じて励磁電流IEXを切り換えるようにした場合、零
点調整に際して次のような問題が生ずる。例えば、計測
値が50%以上となった場合に、励磁電流IEXを4mA
から12mAに切り換える場合について考えてみる。す
なわち、4〜12mAの出力電流範囲では励磁電流IEX
を4mAとし、12〜20mAの出力電流範囲では励磁
電流IEXを12mAとする場合について考えてみる。流
量零時(流体が静止した状態にある時)の計測値は励磁
電流IEXの大きさによって異なる。すなわち、信号起電
力を導出するためのリード線が測定管に沿って設けられ
ており、このリード線が作る平面に励磁電流IEXの作る
磁束が鎖交し、誘導起電力が生じる。この誘導起電力が
ノイズ(90゜ノイズ)となるが、このノイズは励磁電
流IEXに比例する。このため、励磁電流IEXが4mAで
ある場合の流量零時の計測値ZA と、励磁電流IEXが1
2mAである場合の流量零時の計測値ZB とが異なる。
すなわち、本来0%として得られるべき計測値ZA が例
えば0.1%、ZB が例えば0.3%として得られる。
【0006】そこで、励磁電流IEXが4mAである場合
に流量零時の計測値ZA を実測する一方、励磁電流IEX
が12mAである場合に流量零時の計測値ZB を実測
し、この実測して得られた計測値ZA およびZB によっ
て零点調整を行うことが考えられる。しかしながら、こ
のような零点調整を2線式電磁流量計の実使用状況にお
いて行うと、励磁電流IEXを4mAとした時の零点調整
は問題はないが、励磁電流IEXを12mAとした時の零
点調整に際して次のような問題が生じる。すなわち、励
磁電流IEXを12mAとしてのZB の実測時に、流量が
零であるにも拘らず出力電流が50%値を示す12mA
となってしまい、すなわち出力電流がそれまでの0%値
を示す4mAから12mAに急上昇してしまい、急激な
流量変化が生じたと上位システムに誤認識されてしまう
虞れがある。また、この場合、出力電流の波形は乱れ、
記録計には出力電流がひげ状に変化したように記録され
る。
【0007】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、その目的とするところは、励磁電流が
4mA以上である場合の零点調整に際して、出力電流の
波形が乱れず、また急激な流量変化が生じたと上位シス
テムに誤認識されてしまう虞れのない2線式電磁流量計
を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、上述した電磁流量計において、出
力電流の調整範囲の下限値以下の少なくとも2点を励磁
電流としてその流量零時の計測値を実測値として求め、
この求めた流量零時の実測値に基づいて出力電流の調整
範囲の下限値以上の励磁電流での流量零時の計測値を推
定するようにしたものである。
【0009】
【作用】したがってこの発明によれば、出力電流の調整
範囲を4〜20mAとした場合、その励磁電流を4mA
以下として求められた少なくとも2点の流量零時の実測
値に基づいて、4mA以上の励磁電流での流量零時の計
測値が推定される。
【0010】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明す
る。図1はこの発明の一実施例を示す2線式電磁流量計
のブロック回路構成図である。同図において、1は測定
管、2は測定管1内を流れる流体の流れ方向に対してそ
の磁界の発生方向を垂直として配置された励磁コイル、
3は励磁コイル2へ矩形波状の励磁電流IEXを周期的に
供給する励磁回路、4a,4bは励磁コイル2の発生磁
界と直交して測定管1内に配置された検出電極、5は接
地電極、6は電極4a,4b間に得られる信号起電力を
検出する信号起電力検出回路、7はこの信号起電力検出
回路6の検出する信号起電力をサンプルホールドするサ
ンプルホールド回路、8はA/D変換器、9はCPU、
10はD/A変換器である。
【0011】励磁回路3は、励磁電圧回路3−1,励磁
電流設定回路3−2,定電流回路3−3および励磁電流
スイッチング回路3−4を備え、定電流回路3−3はコ
ンパレータCP1,トランジスタQ1および抵抗R1よ
り構成され、励磁電流スイッチング回路3−4はスイッ
チS1〜S4より構成されている。励磁電流設定回路3
−2での設定電流および励磁電流スイッチング回路3−
4でのスイッチング状態は、CPU9からの指令によっ
て、設定および制御されるものとなっている。
【0012】次に、この2線式電磁流量計の動作につい
て、CPU9の機能を交えながら説明する。 〔計測値が0%から50%の期間での動作〕この場合、
CPU9は、励磁電流設定回路3−2での設定電流を4
mAとしたうえ、励磁電流スイッチング回路3−4のス
イッチSW1〜SW4を駆動する。これにより、所定の
周波数で矩形波状の励磁電流IEXが、励磁コイル2へ流
れる。この励磁電流IEXの大きさは定電流回路3−3に
よって決定される。この場合、定電流回路3−3は、励
磁電流設定回路3−2より設定電流が4mAとして与え
られていることから、励磁電流IEXを4mAとする。
【0013】励磁コイル2へ所定の周波数で矩形波状の
励磁電流IEXが流れると測定管1内に交流磁界が発生す
る。これにより、電極4a,4b間に流速と磁界との相
互作用により信号起電力が生じ、これが信号起電力検出
回路6により検出される。この検出される信号起電力
(流量に比例した信号)はサンプルホールド回路7でサ
ンプルホールドされ、A/D変換器8を介してCPU9
へ送られる。CPU9は、送られてくる信号起電力に基
づいて所定の演算処理により計測値を0〜50%値とし
て求め、この求めた計測値をD/A変換器10へ与え、
出力電流Iout を4〜12mAの電流範囲で調整する。
【0014】〔計測値が50%から100%の期間での
動作〕計測値が50%を越えると、CPU9は、励磁電
流設定回路3−2での設定電流を12mAとする。これ
により、励磁コイル2への励磁電流IEXが12mAとさ
れ、電極4a,4b間に生ずる信号起電力が増大する。
CPU9は、送られてくる信号起電力に基づいて所定の
演算処理により計測値を50〜100%値として求め、
この求めた計測値をD/A変換器10へ与え、出力電流
out を12〜20mAの電流範囲で調整する。
【0015】〔零点調整〕この2線式電磁流量計におい
て、励磁電流IEXが4mAである場合および12mAで
ある場合の零点調整は、次のようにして行われる。すな
わち、測定管1に流れる流体の流量を零としたうえ、零
点調整する旨の指示を与える。すると、CPU9は、励
磁電流設定回路3−2での設定電流を次々に変えて行
き、すなわち励磁電流IEXを次々に変えて行き、4mA
以下(IEX≦4mA)の数点での流量零時の計測値を実
測値として求める。すなわち、図2に示すように、励磁
電流IEXを4mA以下の所定の値IEX1 〜IEXn (I
EXn =4mA)とし、この時の流量零時の計測値Z1
n を実測値として求める。そして、この実測値Z1
n より、最小二乗法近似等により、励磁電流IEXが1
2mAである場合の流量零時の計測値ZB を推定する。
【0016】これにより、CPU9は、励磁電流IEX
4mAである場合の零点調整を実測値Zn (ZA )によ
り行い、励磁電流IEXが12mAである場合の零点調整
を推定値ZB により行う。したがって、本実施例によれ
ば、励磁電流IEXが12mAである場合の零点調整に際
して、出力電流の波形が乱れることがない。また、この
際、出力電流Iout が急上昇することがないので、急激
な流量変化が生じたと上位システムに誤認識されてしま
う虞れもない。
【0017】なお、本実施例では、励磁電流IEXが零の
場合の流量零時の実測値は用いなかったが、勿論この実
測値を用いるものとしてもよい。また、励磁電流IEX
零の場合の流量零時の実測値と励磁電流IEXが4mAの
場合の流量零時の実測値との2点から計測値ZB を推定
するものとしてもよく、4mA以下の任意の2点を励磁
電流IEXとしてその流量零時の計測値を実測値として求
めて計測値ZB を推定することも可能である。
【0018】また、本実施例では計測値が50%に達し
た場合に励磁電流IEXを12mAに切り換える例で説明
したが、励磁電流IEXの切換ポイントは任意であり、ま
た切換ポイントを複数箇所とするものも考えられ、この
ような場合でも同様にして4mA以上の励磁電流IEX
の流量零時の計測値を推定して零点調整を行うことがで
きる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように本
発明によれば、出力電流の調整範囲を4〜20mAとし
た場合、その励磁電流を4mA以下として求められた少
なくとも2点の流量零時の実測値に基づいて、4mA以
上の励磁電流での流量零時の計測値が推定されるものと
なり、この推定される計測値に基づいて零点調整を行う
ものとすれば、励磁電流が4mA以上である場合の零点
調整に際して、出力電流の波形が乱れることがない。ま
た、この際、出力電流が急上昇することがないので、急
激な流量変化が生じたと上位システムに誤認識されてし
まう虞れも生じない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例を示す2線式電磁流量計の
ブロック回路構成図である。
【図2】 この2線式電磁流量計における零点調整時の
動作を説明するための図である。
【符号の説明】
1…測定管、2…励磁コイル、3…励磁回路、3−1…
励磁電圧回路、3−2…励磁電流設定回路、3−3…定
電流回路、3−4…励磁電流スイッチング回路、4a,
4b…検出電極、5…接地電極、6…信号起電力検出回
路、7…サンプルホールド回路、8…A/D変換器、9
…CPU、10…D/A変換器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 測定管内を流れる流体の流れ方向に対し
    てその磁界の発生方向を垂直として配置された励磁コイ
    ルへ励磁電流を供給し、前記励磁コイルの発生磁界と直
    交して前記測定管内に配置された電極間に得られる信号
    起電力を検出し、この検出される信号起電力に基づいて
    計測値を求め、この求めた計測値に応じて直流電源を供
    給している一対の信号線に流れる出力電流を所定の電流
    範囲で調整する一方、この出力電流を利用して前記励磁
    コイルへの励磁電流を前記計測値に応じて複数種類作る
    2線式電磁流量計において、 前記電流範囲の下限値以下の少なくとも2点を励磁電流
    としてその流量零時の計測値を実測値として求める実測
    手段と、 この実測手段により求められた流量零時の実測値に基づ
    いて前記電流範囲の下限値以上の励磁電流での流量零時
    の計測値を推定する推定手段とを備えたことを特徴とす
    る2線式電磁流量計。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008224410A (ja) * 2007-03-13 2008-09-25 Yokogawa Electric Corp 電磁流量計とそのゼロ点測定方法
JP2019100709A (ja) * 2017-11-28 2019-06-24 アズビル株式会社 2線式電磁流量計

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JP2008224410A (ja) * 2007-03-13 2008-09-25 Yokogawa Electric Corp 電磁流量計とそのゼロ点測定方法
JP2019100709A (ja) * 2017-11-28 2019-06-24 アズビル株式会社 2線式電磁流量計

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