JPS5811010B2

JPS5811010B2 - 流体ノイズを利用した電磁流量計

Info

Publication number: JPS5811010B2
Application number: JP4899378A
Authority: JP
Inventors: 栗田良夫; 柴田至剛
Original assignee: Yokogawa Electric Works Ltd
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1978-04-21
Filing date: 1978-04-21
Publication date: 1983-03-01
Also published as: JPS54139756A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、流体ノイズを利用した電磁流量計に関し、特
に、流体ノイズによって誘起された起電力の検出に、空
間フィルタの概念をとり入れた電磁流量計に関する。

流体ノイズを利用した電磁流量計に、第１図に示される
相関式電磁流量計がある。

第１図によれば、管路１の管軸方向ｚに直角をなすｙ方
向に、磁石２１，２２による磁場を与えて、ｚと１両方
向に直角をなすｘ方向で対向する一対の電極３１゜３１
’（３１’は図示せず）と３２．３２’（３２’は図示
せず）をｚ方向に距離ｄをなして配置し、これら一対の
電極間から得られる流体ノイズによる信号のうち、交流
成分のみを増幅器５１，５２で増幅し、その増幅信号を
相関計６に与え、相互相関Φｘｙを計算し、そのピーク
を与える遅延時間（流量）を得るようになっている。

上記従来装置は、現在工業用に多用されている電磁流量
計のオンラインにおける校正手段として実用されている
が、相関計を用い、演算された出力のピークを読みとる
手段を具えることから、構成は複雑となり、かつ相関演
算時間の有限性による統計的誤差が存在するなど、幾つ
かの問題を有している。

本発明は、上述の背景を勘案してなされたものであり、
その目的は、簡単な構成で精度の高い流量信号を得る電
磁流量計を提供するにある。

以下図面を参照して詳細に説明する。

第３図は、本発明の一実施例による電磁流量計の構成説
明図である。

第３図において、管路１に具えて対をなす電極の対向方
向は、第１図におけると同様ｘ方向をなしてなり、かつ
その対をなす電極はｚ方向に等間隔ｄをなして複数個配
設されている。

図にあっては、電極３１，３１’（これで対をなしてい
る。

以下同じ）、３２，３２’〜３６３６′（ダッシュ符号
材の電極は図示せず）の配列が示されている。

電極間で得る起電力は、以下の構成をなす信号演算・処
理手段で演算処理されて流量信号を得るようになってい
る。

７は信号加算器で、電極３１，３１’、３２，３２’〜
３６，３６’からの起電力の交流成分のみを加算する。

８はトラッキング・バンドパスフィルタ、９は波形整形
回路、１０は周波数電圧変換回路である。

トラッキング・バンドパスフィルタ８の中心周波数ｆｏ
１は、外部制御信号（アナログ信号）で制御されるよう
になっており、その制御信号として、信号加算器７の出
力信号ｆｏ’を波形整形して得る流量信号ｆｏ（周波数
信号で本装置の出力信号）を周波数電圧変換回路１０で
変換されたものが与えられる。

上記構成における動作について以下説明する。

いま、導電性の被測定流体が管路１を流れることによっ
て対をなす電極間には、被測定流体の流速ｖと磁束密度
Ｂに比例する起電力が得られるが、この起電力には被測
定流体に含まれる流体ノイズ（小過や微小ゆらぎ等、こ
れらも流速ｖで流れている）による影響も含まれている
。

流体ノイズは高域制限された一種の白色雑音である。

（第５図参照、第５図流体ノイズの周波数スペクトル図
）。

したがって、対象となる起電力は、流体ノイズに起因す
る交流成分のみとなる。

しかるに、対をなす電極３１，３１’〜３６，３６’は
２方向に等間隔ｄをもって配設されているので、起電力
の交流成分の加算は、空間フィルタを介して得る信号で
あるといえる。

すなわち、信号ｆｏ´はＮ／ｄｖ（Ｎ：０゜１．２・・
・・・・）に対応する周波数成分のみ選択された信号を
得ることができる。

しかも、各電極間から得る信号周波数は、高域部が減衰
しているので、加算器７から信号を得るようにすること
ができる。

したがって、周波数ｆｏ１を計測して流速ｖ（流量）を
知ることができる。

第３図の実施例においては、信号加算器７の出力ｆｏ′
を、中心周波数ｆｏ１のトラッキング・バンドパスフィ
ルタ８で非信号成分を除去し、波形整形回路９を介して
信号ｆｏ（周波数ｆｏ１）として出力される。

トラッキング・バンドパスフィルタ８は、中心周波数ｆ
ｏ１を、信号ｆｏに対応する信号ｅｏに追随させている
ので、流速が変動してもバンドパスフィルタの機能を常
に保持することができる。

上記実施例において、各電極間の起電力の信号処理は、
交流成分のみを加算する信号加算器７を具えてなしたが
、本考案はこれに限定するものではない。

信号加算器７に代えて信号加減算器を具えてもよい。

信号加減算器は、複数の＋入力端子および一入力端子を
具えてなり、＋入力端子に与えられる信号および一入力
端子に与えられる信号を個々に加算すると共に、両加算
信号の減算をなし、その減算信号を送出する機能を具え
ておればよい。

そして、各電極との接続は、奇数番を付してなる電極か
ら得る起電力が＋入力端子に、偶数番を付してなる電極
から得る起電力が一入力端子に与えられるようになせば
よい（その逆であってもよい）。

そうすることによって、信号加減算器に対応する周波数
成分のみ選択されたものとなっている。

しかも、各電極間から得る信号周波数は、高域部が減衰
しているので、Ｎ＝０の信号ｆｏｏ＝ｖ／２ｄが最も強
調された形で信号加減算器から得るようにできる。

したがって、トラッキング・バンドパスフィルタ８の中
心周波数がｆｏｏ＝ｖ／２ｄとなるように、信号ｆｏに
対応する信号で追随させてやれば、上記実施例における
と同様に、流速ｖ（流量）に比例する周波数信号を得る
ことができる。

なお、上記実施例において、磁場は直流磁場として図示
説明したが、本発明はこれに限定する必要はない。

以上、詳しく説明したように、本発明による電磁流量計
は、被測定流体に含まれる流体ノイズによって誘起され
た起電力を、空間フィルタを構成する電極を介して検出
して、交流成分の特定周波数成分を選択して流量信号と
なすようにしているため、以下の特徴を挙げることがで
きる。

（■）流量信号は周波数信号として得られるので、
その読み取り、表示手段に簡単な構成で、かつ精度の高
いものを得ることが容易である。

（■）直流磁場を用いた場合であっても、電極近傍に
おける電気化学的ノイズの影響を無視し得る（電気化学
的ノイズの時定数が大きい。

）（■）流量信号の零点は本質的に安定である。

（■）流量信号には、磁場の強度変化などの影響が現
われない。

（■）電極の設置間隔ｄを正確に知っておけば、実流
量を管路に流すことなく電気的回路の構成のみで、電磁
流量計の校正ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の相関式電磁流量計の構成説明図、第２
図は、相関関数の説明図、第３図は、本発明の一実施例
による電磁流量計の構成説明図、第４図は、流体ノイズ
の周波数スペクトル図である。１・・・管路、２１，２２・・・磁石、３１〜３６・・
・電極、７・・・信号加算器、８・・・トラッキング、
バンドパスフィルタ、９・・・波形整形回路、１０・・
・周波数電圧変換器。

Claims

【特許請求の範囲】１被測定流体が流れる管路の管軸方向２に直角をなす
ｙ方向に磁場を与えて、ｚと１両方向に直角をなすｘ方
向に配置した一対の電極間の起電力から被測定流体の流
量を知る電磁流量計において、ｚ方向に等間隔ｄをなし
て複数個配設した前記電極と、該各電極の起電力のうち
交流成分のみを加算する回路とを備え、この加算する回
路からの波数成分の信号から被測定流体の流量を知るこ
とを特徴とする流体ノイズを利用した電磁流量計。２被測定流体が流れる管軸方向ｚに直角をなすｙ方向
に磁場を与えて、ｚと１両方向に直角をなすｘ方向に配
置した一対の電極間の起電力から被測定流体の流量を知
る電磁流量計において、２方向に等間隔ｄをなして複数
個配設した前記電極と前記電極の設置順位にそって（上
流側から）付した連番符号（１，２，３・・・・・・）
に基づいて、奇数番の電極から得る起電力群を一括加算
し、偶数番の電極から得る起電力群を一括加算すると共
に、両加算信号の減算をなす信号加減算器を備え、こ０
．１，２・・・）の周波数成分の信号から被測定流体の
流量を知ることを特徴とする流体ノイズを利用した電磁
流量計。