JPS61225614A - 電磁流量計変換器 - 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、信号処理部の校正手段を改良してなる電磁流
量計変換器に関する。

〔発明の技術的背景〕

一般に、電磁流働計は、測定管内の磁束密度および流体
の流量に比例した電圧信号を出力する検出器と、この検
出器によって検出された電圧信号を増幅して流体の流量
に比例した流ｌ信号に変換して出力する信号変換器によ
って構成されているが、信号変換器から高精度な流量信
号を得るためには、増幅部を含む信号処理部は長期間に
屋っで安定な動作を維持することが必要不可欠なもので
ある。

ところで、検出器は、測定管内の一対の電極により流量
を検出して出力するものであるが、通常、流体の成分で
ある原子例えば水素の＋イオン等によって電極表面で電
気化学作用（電池作用）を行って直流及び低周波成分の
雑音が発生し、これが本来測定すべき流量出力に重畳さ
れて出力される。

そこで、流量出力と電気化学的雑音とを分離する手段と
して、測定管に設置される励磁コイルに例えば交互に正
・負の励磁電流を供給するとともに、測定管内の磁束の
安定した時点を見計らって信号変換器で流量出力をサン
プリングして増幅出力する構成となついる。さらに、検
出器と信号変換器を交流結合とすることにより、信号変
換器の入力側インピーダンスを高インピーダンスに設定
し、信号変換器が流体の電気伝導度の影響を受けにくい
ようにしている。

第６図は、かかる従来の信号変換器に校正手段を付加し
てなる構成を示す図である。即ち、信号変換器は、検出
器の一対の電極から取出される流量出力Ｓ１　ａｌＳｌ
　ｂ　（７因参照）をコンデンサＣａ、Ｃｂによる交流
結合手段を持ったバッファアンプ１．２および抵抗３．
４を通して信号処理部５に供給し、ここで流量信号に変
換して出力するものである。

一方、信号変換器の校正手段は、バッファアンプ１．２
の入力端に検出器流量出力と校°正用模擬信号とを選択
的に取込むスイッチ回路６ａ、６ｂが設けられ、これら
のスイッチ回路６ａ、６ｂの校正入力接点側に、タイミ
ング信号によってオン、オフするスイッチ回路７ａ、７
ｂおよびバッファアンプ８ａ、８ｂを介して直流電源９
から模擬信号を供給する構成となっている。

〔背景技゛術の問題点〕

しかし、以上のような校正手段によって出力される模擬
信号には前述した電気化学的雑音が含まれていないので
、スイッチ回路６ａ、６ｂを校正側および流量測定側の
何れかに切換えた時、信号変換器の入力端にあるコンデ
ンサＣａ５Ｃｂで直流レベルの大きな変動が生じ、この
ため一時的にバッファアンプ１．２および信号処理部５
に含まれるアンプ等が飽和現象を起こし、校正および流
量測定が不能となる問題がある。

〔発明の目的〕

本発明は以上のような点に着目してなされたもので、信
号変換器入力の直流レベルを変動させることなく、かつ
流量測定に影響を与えることなく模擬信号を信号処理部
に供給しつる電磁流量計変換器を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、流量検出器の出力をバッファアンプおよび抵
抗を介して信号処理部に導入し流量信号を得る電磁流量
計変換器において、前記信号処理部の入力端にスイッチ
回路を介して模擬信号発生手段を接続し、励磁コイルへ
の励磁電流の供給を一定値とした期間に前記タイミング
信号に同期させて前記スイッチ回路をオンし前記模擬信
号発生手段から模擬信号を発生する電磁流量計変換器で
ある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例について第１図を参照して説明
する。同図において１０は測定管内の磁束密度および流
体の流量に比例した電圧信号を取出す検出器であって、
これは流体を流通する測定管１１、この測□定管１１の
内面に対向して設置された一対の電極１２ａ、１２ｂお
よび測定管１１に設置された励磁コイル１３から成り、
この励磁コイル１３に例えば正・負の定電流を交互に供
給して測定管内に磁束を発生させ、この磁束と交鎖して
流体に誘起せられる電圧信号を一対の電極１２ａ、１２
ｂで取出すようになっている。

２０は検出器１０から出力される電圧信号を所望の流量
信号に変換する校正手段付き信号変換器であって、その
うち、信号変換器としては、従来と同様に各電極出力端
にバッファアンプ２１．２２および抵抗２３．２４を介
して信号処理部２５の入力端が接続されている。また、
この信号変換器には励磁用スイッチ回路２６および定電
流源２７を直列接続してなる第１の励磁電流供給手段と
、励磁用スイッチ回路２８および定電流源２９を直列接
続してなる第２の励磁電流供給手段とが設けられ、これ
ら両励磁供給手段は前記励磁コイル１３に対して並列に
接続され、タイミング信号発生回路３０からアンド回路
３１、インバータ３２およびアンド回路３３等を介して
前記スイッチ回路２８．２６に交互にオン・オフ制御す
るタイミング信号が与えられるようになっている。

次に、校正手段は、前記抵抗２３と信号処理部２５の一
方入力端との間、抵抗２４と信号処理部１２５の他方入
力端との間にそれぞれ校正用スイッチ回路４１．４２を
介して定電流源４３が接続されている。また、スイッチ
回路４１，４２をオン、オフ制御して模擬信号を発生さ
せる校正制御手段としてスイッチ制御回路４５と制御信
号発生部４８とを有し、スイッチ制御回路４５は前記タ
イミング信号発生回路３０の他、第１のアンド回路４６
１、インバータ３２および第２のアンド回路４７等によ
って構成され、各アンド回路４６．４７はタイミング信
号発生回路３ｏから互いに反対レベルのタイミング信号
を受けてスイッチ回路４２と４１とを交互にオン・オフ
制御するようになっている。また制御信号発生部４８は
インバータ４９を介してアンド回路３１．３３の動作を
禁止した時、反対にアンド回路４６．４７を動作可能状
態に設定する機能を持っている。

次に、以上のように構成された電磁流量計変換器の作用
を説明する。先ず、流量測定の場合、第２図に示すよう
に制御信号発生部４８からローレベルの信号Ｓ１０を発
生する。このため、両アンド回路４６．４７からローレ
ベルの信号が出力され、両スイッチ回路４１・４２はオ
フの状態となる。このスイッチ回路４１．４２のオフの
時、信号処理部２５の入力インピーダンスが非常に高い
ので、抵抗２３．２４には電流が流れず、電圧降下は生
じない。一方、励磁電流供給側にあっては、制御信号発
生部４８から発生されたローレベル信号Ｓ１０がインバ
ー９４９よって反転されてハイレベルとなり、両アンド
回路３１．３３は動作可能状態に設定される。このとき
、タイミング信号発生回路３０から第２図に示すような
タイミング信号Ｓ１１が出力されていると、アンド回路
３１．３２から交互にハイレベル信号８１２．８１３が
出力されて前記スイッチ回路２８．２６に与えられ、こ
れによって該スイッチ回路２８．２６は交互にオン、オ
フを繰返し、励磁コイル１３には第２図に示すような励
磁電流Ｓ１４が供給される。

この結果、測定管１１内には前記励ｔａ′Ｒ流８１４に
相似な磁束が発生され、この磁束に導電性の流体が作用
すると、フレミングの法則により流体に起電圧が発生し
、一対の電極１２ａ、１２ｂからは第２因に示すような
信号Ｓ１５．３１６が取出され、バッファアンプ２１．
２２によって増幅度１でインピーダンス変換されて信号
処理部２５に供給される。ここでは、両信号８１５．８
１６の差電圧を前記タイミング信号８１１に同期して取
出して増幅し８！量信号として出力するものである。

次に、校正動作について第３図を参照して説明する。こ
の場合には制御信号発生部４８からハイレベル信号８２
０が発生され、これによってインバータ４８の出力端が
ローレベルとなり、さらに両アンド回路３１．３３の出
力端がローレベルとなって前記スイッチ回路２８．２６
をオフとする。

よって、スイッチ回路２８．２６のオフ状態によって第
３図に示す８２３のように励１１′ＩＭ流は流れず、測
定管内には磁束が発生されない。測定管内には磁束が有
しないので、流体が測定管１１内を流れてもその流量に
比例した電圧信号は発生せず、電ｔ！１１２ａ、１２ｂ
には電気化学的雑音８２４、３２５のみが発生する。

一方、アンド回路４６．４７は動作可能状態に設定され
、このときタイミング信号発生回路３０からアンド回路
４６．４７にインバータ３２を介しまた直接にハイレベ
ルの信号が交互に入力されるために、スイッチ回路４１
．４２は第３図の８２１、Ｓ２２に示すように交互にオ
ン・オフを繰返し、定電流源４３から信号処理部２５の
各入力端に模擬信号が与えられることになる。即ち、ス
イッチ回路４１がオン状態の時、定電流［４３。

から抵抗２３に電流が流れて電圧降下が生じるが、オフ
と・なったときには電圧降下が生じないので、第３図に
示すような信号８２６が現われ、スイッチ回路４２につ
いても同様の動作を行って８２７のような信号が現われ
、これらの信号８２６．８２７が信号処理部２５に供給
されることになる。

この信号８２６．３２７は第２図の信号Ｓ１５、Ｓ１６
と相似であり、模擬信号として使用できることが分る。

また、電圧降下は流量信号に相当するので、この降下電
圧は正確でなければならないが、定電流源４３はゼナー
ダイオード、オペアンプ、抵抗等によって比較的に容易
に高精度のものを実現することができる。

従って、以上のような実施例の構成によれば次のような
効果を有するものである。即ち、通常、一対の電極１２
ａ、１２ｂから流量信号の１００倍程度の電気化学的雑
音が発生するが、従来の校正手段ではスイッチ回路６ａ
、６ｂの切替時にコンデンサＣａ％ｃｂの入力側に過大
な直流レベルの変化が生じ、アンプ等が飽和現象を起こ
し、測定および校正が不能となる問題があった。

これに対し、本発明における信号変換器の校正手段は、
校正時、電気化学的雑音レベルから基準となる電圧降下
を与えるだけであるので、直流レベルの変動は殆どなく
信号処理部２５は飽和するようなことがなくなる。よっ
て、流量測定と校正とを瞬時に切替えて測定と校正を行
うことができ、また例えばマイクロプロセッサ等を使用
して流量測定中に自動的に校正を行うことが可能となり
、より高精度の電磁流量計を実現することができる。

また、自動校正が可能となれば、信号処理部２５等にお
いて増幅度に影響を与える構成部品等に高精度のものを
使用しなくてもよく、マイクロプロセッサ自体で、も補
正できるので、信号変換器のコストを大幅に低減させる
ことができる。

尚、上記実施例は、信号処理部２５の両入力端に模擬信
号を加えるようにしたが、この信号処理部２５が差動増
幅器であれば、その一方入力端を電極直結とし、他方入
力端のみバッファアンプ２２、抵抗２４を介して接続し
ても全く同様な結果が得られる。但し、信号処理部２５
の両入力端に模擬信号を加える場合と同等の信号値を得
るには抵抗２４および定電流源４３の電流値を２倍の値
にしなければならない。また、第４図に示すように、初
段アンプが交流のバッファアンプとなっていることを利
用したものである。通常、抵抗５１〜５４およびコンデ
ンサ５５〜５８は流量信号周波数の増幅度に影響を与え
ない様に選定されているので、該バッファが校正ループ
の外部にあるが実用上問題はないものである。また、信
号処理部２５を構成する差動増幅器が演算増幅器２５１
と抵抗２５２によって構成されている場合、第５図に示
すように、信号処理部２５の一方入力端にのみスイッチ
回路４１を介して定電流源４３を接続し、該信号処理部
２５の一方入力端に模擬信号を与えるようにしてもよい
。この場合、信号処理部２５の他方入力端には抵抗６１
を介して接地するものとする。従って、このような構成
にすれば、電圧降下用抵抗２３．２４として信号処理部
２５を構成している抵抗を兼用して使用することができ
る。また、上記実施例では、オフ時に励磁電流を零とし
たが、該オフ時に所定の電流を供給するようにしてもよ
い。その他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種
々変形して実施できる。

〔発明の効果〕

以上詳記したように本発明によれば、信号処理部の入力
端にスイッチ回路を介して模擬信号発生手段を設け、こ
のスイッチ回路を励磁コイルへの励磁電流の供給を断と
した期間に励磁電流の供給タイミング用として使用して
いるタイミング信号に同期して前記スイッチ回路をオン
・オフ制御して模擬信号を信号処理部の入力端に供給す
るようにしたので、切替えによって直流レベルの変動が
殆んどなくなり、よって流量測定中に自動的に校正する
ことができ、長い期間に屋って安定した状態で高精度の
流量測定が可能である電１ｉｔ１８Ｉ量計変換器を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる電磁流量計変換器の一実施例を
示す構成図、第２図および第３図は流量測定時および校
正時の動作を説明する波形図、第４図および第５図は本
発明の詳細な説明する構成図、第６図は従来装置の構成
図、第７図は従来装置の動作を説明する波形図である。 ｉ　ｏ−・・検出器、１２ａ、１２ｂ−’！極、１３・
・・励磁コイル、２０・・・信号変換器、２５・・・信
号処理部、３０・・・タイミング信号発生回路、４１．
４２・・・スイッチ回路、４３・・・定電流源、４５・
・・スイッチ制御回路、４９・・・制御信号発生部。 第２図 第３図 第４図 第６図 ２ｂ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）極性または電流値の異なる２値以上の励磁電流を
   周期的に励磁コイルに供給し、これによって一対の電極
   から取出される流量検出器の出力をバッファアンプおよ
   び抵抗を介して信号処理部に導入し流量信号を得る電磁
   流量計変換器において、前記励磁コイルへの励磁電流の
   供給を一定値とし、この一定値期間にタイミング信号に
   同期させてスイッチ切替制御信号を出力する校正制御手
   段と、この校正制御手段によって得られたスイッチ切替
   制御信号を受けてスイッチ回路をオンし、前記信号処理
   部の入力端に所定レベルの模擬信号を供給する模擬信号
   発生手段とを備えたことを特徴とする電磁流量計変換器
   。
2. （２）校正制御手段は、前記励磁コイルへの励磁電流の
   供給を一定値とする一方、この一定値期間に動作可能信
   号を出力する制御信号発生部と、この制御信号発生部か
   ら動作可能信号を受けて動作可能状態に設定され、かつ
   前記タイミング信号を受けてスイッチ切替制御信号を出
   力するスイッチ制御回路とを有するものである特許請求
   の範囲第１項記載の電磁流量計変換器。
3. （３）模擬信号としては、定電流源を用いたものでるあ
   る特許請求の範囲第１項記載の電磁流量計変換器。
4. （４）スイッチ回路は、前記信号処理部の各入力端に対
   応して設けられているものである特許請求の範囲第１項
   記載の電磁流量計変換器。
5. （５）スイッチ回路は、前記信号処理部の何れか一方の
   入力端に設けられているものである特許請求の範囲第１
   項記載の電磁流量計変換器
6. （６）校正制御手段は、前記励磁電流の供給タイミング
   と模擬信号の発生タイミングとをＮ：１（Ｎは整数）の
   割合いで連続的に制御して信号処理部を校正するもので
   ある特許請求の範囲第１項記載の電磁流量計変換器。