JPS5911497A - プロセス量測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、流量、圧力、温度等のプロセス量を測定する
プロセス量測定装置の改良に関する。

〔発明の技術的背景及びその問題点〕

従来、プロセス量の１つである流体の流量を測定するも
のとして電磁流量計がある。

この電磁流量計は、流体に磁界を作用させて流体に生ず
る起電力を流量として検出する流量検出部と、この流量
検出部の出力をコンピュータや指示計器等で読取れるよ
うな信号に変換する信号変換部とを備えている。そして
、これらの流量検出部と信号変換部は第１図に示すＡ。

Ｂのような出力特性を持っている。即ち、流量検出部は
、横軸をプロセス量Ｐｒｏとし、縦軸を検出電圧Ｅとす
ると、第１図Ａに示すように広ｔｌｔｌなプロセス量Ｑ
　−ｐｒｏｎの変化に対し正確な検出電圧特性１を得る
ことができる。これに対し、信号変換部は、流量検出部
によって検出した検出電圧０〜Ｅｎの全範囲にわたって
連続的かつ正確に信号変換することはできない。

そこで、従来、次のような手段によって流量の測定を行
っている。つまり、プロセス量０〜Ｐｒｏｎの大きさに
応じて測定流量スケール（以下、測定スパンと相称する
）を複数に分割する方法である。例えば第１図Ｂに示す
ように、プロセスｉ　０〜Ｐｒｏｌ　、　Ｏ〜ｐｒｏ２
１　…、　Ｏ〜Ｐｒｏｎ　　に応じて測定スパンを変え
てプロセス量を測定する。このようにすれば、全範囲の
プロセス量を高精度に測定できる。

しかしながら、以上のような測定手段では次のような問
題が生じる。たとえば、０〜Ｐｒｏｌの測定スパン流量
を測定した場合、０に近いプロセス量とｐｒｏｌに近い
プロセスｍとでは、ソノ測定流量値における誤差が異な
る。この点を第２図で説明すると、任意の測定スパンに
おけるフルスケールの誤差を１〔チ〕とする。この測定
スノ臂ンでフルスケールの５０　Ｃ％　］　（ＤＫＮ　
全測定した場合、その測定値の誤差は約２〔チ〕となる
。また、この測定スノ母ンでフルスケールの１０１：％
）の流量を測定した場合、その測定値の誤差は約１０Ｃ
％）となる。したがって、同一の測定ス・千ンで数回流
量を測定した場合、その測定流量値に含まれる誤差は、
流量が少なくなるに従って大きくなっていく。このこと
は、正確な流量を測定することが困難であることを意味
する。

〔発明の目的〕

本発明は、以上のような問題を解決するためなされたも
ので、流量が変化しても誤差を生ぜず正確な流量を測定
することができるプロセス量測定装置を提供することを
目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、プロセス量検出部からの検出信号を増幅し、
この増幅信号が予め定めた設定レベル値以上あるいは以
下になると、測定レンジを切換えると同時に、その切換
えた測定レンジに対応した増幅率をもって前記検出信号
を増幅し、この増幅された検出信号の電圧レベルに応じ
て／４’ルス＋ａＯノ＋ルス信号ト、このノ千ルス信号
のノ４ルス幅に比例した直流電圧を出力するプロセス量
測定装置である。

〔発明の実施例〕

以下、電磁流量計に適用した本発明の一実施例について
第３図を参照して説明する。この電磁流量計は、流量検
出部１０と信号変換部２゜とで構成されている。流量検
出部１ｏは、流体を流通する管体１１と、この管体１１
の外側に流体の流れ方向と直交する方向に磁界を発生す
る２つのコイル１２ａ、１２ｂと、このコイル１２ａ、
１２ｂの励磁によって発生する磁界によって流体に生ず
る起電力を検出する一対の電極１３ａ、１３ｂとで構成
されている。

一方、信号変換部２０は、電源２１と、２つのコイル１
２ａ、１２ｂへ励磁電流を与える励磁部２２と、この励
磁部２２からの励磁電流によって一対の電極１３　ａ　
ｐ　１３　ｂで検出した信号を差動増幅する差動増幅部
２３と、流速レベル設定部２４と、・ぞルス幅変調部２
５と、演算部ｌＸ２６と、電力増幅部２７と、タイピン
グ信号を出力するタイミング信号発生部２８とで構成さ
れている。

前記流速レベル設定部２４は、複数の増幅率に可変しう
る増幅部２４ａと、この増幅部２４ｍの増幅出力が予め
定めた設定値以上又は別に定め設定値以下となったとき
に流速レベルの切換えを行な℃）測定レベル設定信号を
出力する設定信号部２４ｂと、この設定信号部２４ｂの
出力に対応してプロセス量の流速に適する増幅率とする
だめの切換信号を増幅部２４ａに与えるとともに、どの
程度の増幅率かを示す増幅率信号を演算部２６に与える
流速レベル切換部２４ｃとから碌っている。

次に、パルス幅変調部２５は、増幅部２４ｈの出力′重
圧を受けこの出力電圧のレベルに応じた・ぐルス幅のノ
Ｊ？ルス信号を出力する。演算部２６は、流速レベル切
換部２４ｃからの増幅率信号によシパルス幅変調部２５
の・母ルス信号ヲ増幅部２４１で増幅する以前の電圧レ
ベルにもどし、直流電圧信号に変換して出力する。また
演算部２６は従来の流速レベル切換部２６ｍを有してい
る。電力増幅部２７は、直流電圧信号を増幅し表示部３
０にその信号を送る。この表示部３ｏＶｉ電力増幅部２
７の信号を表示する。

タイばング信号発生部２８は、励磁部２２、流速レベル
切換部２４ｃおよび・ぞルス幅変調部２５の各動作のタ
イミングをとって雑音の影響を々くすものである。

以上のように構成された一実施例の動作について説明す
る。電源の投入後、励磁部２２は、タイミング信号発生
部２８のタイミングによりコイル１２ａ、１２ｂに励磁
電流を流す。コイル１２１Ｌ１１２ｂは、この電流によ
り流体と直交する方向に磁界を発生する。これにより、
流体に生ずる起電力を一対の電％１１３ｈ、１３ｂで検
出する。このようにして流量検出部１０で検出しＰｃ検
出電圧は＠号交換部２０に送られる。この信号変換部２
０は、この検出信号を流量表示が可能な信号に変換する
。このとき、流速レベル切換部２６１は、たとえば６　
（ｍ／ａ　）の流速レベルを演算部２６に設定していた
とする。そして、この流速レベルにおいて流量を測定中
に流体の流速が３　［ｍ／ｓ　］未満に減速したとする
。これにより、流量検出部１０の出力は減少し、これが
信号変換部２０に送られる。この検出出力は、差動増幅
部２３により差動増幅され流速レベル設定部２４に送ら
れる。

そこで、流速レベル設定部２４は、次のような動作を行
う。壕ず、増幅部２４ａは、差動増幅部２３の増幅電圧
を所定の増幅率で増幅し出力する。そして、設定信号部
２４ｂは、増幅部２４＆の出力電圧の電圧レベルを検出
する。増幅部２４ｔｈからの出力電圧は、流体の流速の
減速によって低下しあらかじめ設定された電圧値よシ低
くなる。そこで、設定信号部２４ｂは、流速レベル切挨
部２４ｃに流速レベルを３０〆８〕にするような信号を
送る。これにより、流速レベル切換部２４ｅは、流速レ
ベルを６［ｍ／ａ：１から５　（ｍ／ａ　］　→４　［
：　Ｉｖ／ｓ　］と切換え最後に３Ｃｒｒｖ’ｓ：１と
するように迅速に切換る。これと同時に、増幅部２４ａ
の増幅率が流速レベル３　［ｍ／ｓ　〕と対応する増幅
率に設定される。そして、流速レベル切換部２４ｃは、
演算部２６に増幅部２４ａで増幅する以前の電圧レベル
にもどすための増幅率信号を送る。現状態での増幅率信
号は、流速レベル切換部２４ｃが３〔ｒｒＶ／ＩＩ〕で
、演算部２６に内蔵の流速レベル切換部２６ａが６（ｒ
Ｖ／ｌｌ）と設定されるので演算部２６に３／６倍させ
るような信号である。

以上のような流速レベル設定部２４の動作により増幅部
２４ｈの出力電圧が・ｅ７レス幅変調部２５に送られる
。ノ４ルス幅変調部２５は、増幅部２４１Ｌの出力電圧
の電圧レベルに応じてＡルス幅を可変し、パルスデュー
ティ信号として演舞°部２６に送る。演算部２６はパル
スデューティ信相の電圧レベルを増幅信号により３／６
倍にし、かつパルスデューティ信号をそのデユーティ比
に対応した７Ｍ流電圧に変換し出力する。そして、電力
増幅部２７は、演算部２６からの直流電圧を増幅し表示
部３０に送る。これにより表示部３０は、たとえばレコ
ーダ、積算計力との計器で流量の表示を行なう。ここで
タイミング信号発生部２８は、励磁部２２、流速レベル
切換部２４ｃ、・灼レス幅変調部２５の各動作タイミン
グを設定している。また、流速レベルの切換は、第４図
に示す測定値に影響を与えない・そルス幅の区間ａで行
なう。第４図のｂは流量を測５１Ｕ　する場合のサンプ
リング区間である。

したがって、演ＮＶＡ２６に内蔵の流速レベル切換ｏＢ
　２６＠で流速レベル（予測される最大流量値より少し
大きい値）を設定しておけば、流量が大きく減少した場
合でも、流速レンジ設定部２４において差動増幅部２３
の出力を所定の増幅率で増幅し、演算部２６で増幅前の
電圧レベルにもどすので、誤差を生ぜず正確な流量を測
定することができる。

さらに流速レベル切換部２４ｃに有する板敷の流速レベ
ルを組み合わせることにＬつて細かい流速レベルを設定
すれば、流量の測定精度は更に向上さぜることができる
。

また、流速レベル切換部２４ｃの流速レベルを１０〔ｒ
ｒＶ／ＩＩ〕に設定し、演算部２６に内蔵の流速レベル
切換部２６＆で流速レベルの設定をせずに流量の測定を
行左うことができる。この場合、表示部をデノタｐｖ表
示にし、測定流量全範囲にわたり表示し正確な流量を測
定することができる。

表示部３０は、多重目盛のレコーダ、積算針等を用いる
必要はなく、ルンジ用のレコーダ、積算計等の表示装置
で良い。

なお、本発明は、上記−突施例に限定されるものでは力
い。上記一実施例は、流量の測定のみであるが流量検出
部１０を変更することに−より多種類のプロセス量に対
する測定が行なえる。

たとえば、第５図（、）　（ｂ）　（Ｃ）に示す各流量
検出部３０〜３２の如くである。第５図（、）は、熱電
対３０ｍに発生する起電力（ｅｌ　と抵抗Ｒの両端の電
圧降下ｅ２との差ｅＸ−ｅＩ−０２）を検出して温度の
測定を行なうための温度検出部３０である。８ｇ５図（
ｂ）は、第５図（−）と同様に温度を測定するための温
度検出部３１であ・る。この温度検出部３１は、ブリッ
ジ回路に測定抵抗体ＲＴを設は温度変化によりブリッジ
回路の不平衡で生ずる電圧差を検出するものである。第
５図（ｃ）は、回転体の回転数を検出する回転数検出部
３２である。この回転数検出部３２には、タコジェネレ
ータ３２ＩＬを用い、このタコジェネレータ３２ｍ、に
発生する起電圧を検出するのである。

以上のように、各検出部３０〜３２を用いれば、多種の
プロセス鼠（他に圧力、成力等）を正確に測定すること
ができ、その測定精度は流量を測定する場合に比較し、
て低下するものではない。

〔発明の効果〕

本発明は、プロセス基が変化しても、誤差を生ぜず正確
にプロセス部を測定できるプロセス量測定装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は流量検出部と信号変換部との出刃傷。 性を示す図、第２１ンＩは従来の電磁流ｌオしによって
発生した誤差率を説明する図、第３図は本発明に係る電
磁流量計の一実施例を示すブロック構成図、第４図は流
速レベル切換のタイミングを示す図、柁５図（−）　（
ｂ）　（Ｃ）は本発明の一実施例に適用される各検出部
を示す図である。 １０・・・流量検出部、２０・・・信号変換部、２２・
・・励磁部、２３・・・差動増幅部、２４・・・流速レ
ベル設定部、２４ａ・・・増幅部、２４ｂ・・・設定信
号ＨＶＩ、２４　ｃ・・・流速レベル切換＃２５・・・
ノ！ルス幅変調部、２６・・・演／ｊ４．部、２７・・
・電力増幅部、２ｇ１．・タイばング信号発生部、３０
・・・表示部。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦矛５図 ■□−■

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 プロセス量を検出する検出部と、この検出部の出力を増
   幅する増幅率切換え可能な増幅部と。 この増幅部の出力が予め定めた設定値以上又は別に定め
   た設定値以下となると測定レベルの切換信号を出力する
   設定信号部と、この設定信号部の切換信号を受けて前記
   プロセス量の測定レベルに対応する増幅率と々るように
   前記増幅部を制御するとともに、この可変した増幅率以
   前の増幅率の信号を出力する手段と、前記増幅部の出力
   に対応するデユーティのパルス信号に変換する手段と、
   この手段によって得られたノ母ルス信号を前記可変増幅
   率以前の増幅率の電圧レベルにもどすとともに、この電
   圧レベル信号を直流電圧信号に変換して出力する手段と
   を備えたことを特徴とするプロセス量測定装置。