JPS6261892B2

JPS6261892B2 -

Info

Publication number: JPS6261892B2
Application number: JP14462881A
Authority: JP
Inventors: Toyofumi Tomita
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1981-09-16
Filing date: 1981-09-16
Publication date: 1987-12-23
Also published as: JPS5847214A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、電磁流量計に係り、特に方形波励磁
電磁流量計検出器の測定管内の流体の存否を検知
する機能を有する電磁流量計変換器に関するもの
である。

第１図に電磁流量計検出器（以下検出器とい
う）１と電磁流量計変換器（以下変換器という）
５とからなる電磁流量計のブロツク図を示す。検
出器１は励磁コイル２の測定管３に設けられた流
体に発生する起電力を検出する電極４とからな
り、電極間の電圧は変換器５の高入力インピーダ
ンス差動交流増幅器６で増幅され、通常は後段増
幅器７で４〜20mADCの統一信号にして出力さ
れる。

第２図に入力信号の等価回路を示す。図中、８
は電極間に同相で現われる同相雑音電圧源、９，
９′は流量に比例した信号電圧源であり、抵抗１
０，１０′は流体の導電率や電極の大きさで主に
決まる出力インピーダンスをあらわしている。

実際に検出器が設置される場合、流量変化、圧
力変化が激しい配管や設置方法そのものにより検
出器内の流体が抜けてしまうこともしばしばあ
る。検出器内の流体が抜けると、第２図におい
て、信号電源９，９′はゼロ、出力インピーダン
ス１０，１０′は無限大となる。変換器内の差動
交流増幅器６は、外来雑音の影響がないなどの理
想的な条件であれば出力値はゼロとなり、流体が
ない即ち流量がゼロということが出力され、特に
問題はない。しかしながら通常は、商用電源や励
磁電源からの影響を受け、差動交流増幅器６が飽
和を起したりして変換器の出力値はゼロになら
ず、流体が流れていると誤認してしまうという不
都合が生じた。

そして、このような問題に対し従来は次のよう
な対策がなされていた。その一つの例は第３図に
示すように、差動交流増幅器６の各入力とグラン
ド間を抵抗器１１，１１′で結びインピーダンス
を低くする方法である。これにより、流体が抜け
ても入力部のインピーダンスは大きくならず且つ
雑音の影響も受けず出力値はゼロとなる。この方
法の欠点は流体の導電率が変化すると、つまりイ
ンピーダンスが変化すると変換器の出力値が変動
することであり、流体の導電率があまり低くなく
且つ変化も少ない場合にしか適用できないことで
ある。また、流体が静止しているのか、無いのか
のどちらであるかということが変換器の出力だけ
では判別できない。

他の対策例は、測定管に圧力計を取り付け、管
内の圧力で流体の抜けたことを検出する方法であ
る。通常、流体が流れれば圧力を生じるので、圧
力の上昇が無く、変換器の出力が振れれば流体抜
けとわかる。この方法の欠点は、圧力計等余分な
計器を必要とすることである。

本発明は、検出器内流体の抜けを、変換器側の
工夫により特に測定機器を別に用意することな
く、また変換器の入力インピーダンスを下げると
いう性能の低下もなく検知することを目的とす
る。しかしてこの目的は、励磁信号に同期してオ
ンオフするスイツチと直流基準電圧源と抵抗器と
を有し変換器への入力信号の模擬信号を発生する
模擬信号発生回路と、この回路の出力信号を前記
変換器の一方の入力へ接続するとともに変換器の
他方の入力をグランドへ接続し且つ励磁回路を遮
断する３回路切替スイツチと、この切替スイツチ
を作動させたとき前記変換器の出力電圧を、測定
管内に流体が存在し１対の電極の出力インピーダ
ンスが最高値のときに前記模擬信号を入力して得
られた変換器の出力値に等しく定められた基準電
圧と比較し、この基準電圧を超えたとき測定管内
に流体が存在しないことを示す信号を出力するコ
ンパレータとを具備するようにし、前記３回路切
替スイツチにより流量測定動作と測定管内流体の
存否検出動作とが切換えられるようにしたことに
より達成された。

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。第４図に本発明一実施例の方形波励磁電磁流
量計変換器の構成を示す。方形波励磁電磁流量計
変換器は高入力インピーダンス差動交流増幅器１
１とその出力を演算処理する後段増幅器１２、励
磁回路１８から構成されるのは従来通りである。
この電磁流量計変換器に下記の各要素を付設す
る。励磁信号に同期してオンオフする通常FET
等の半導体で構成されるスイツチ１４、直流基準
電圧源１３、オンオフされる基準電圧を所定の電
流値に制限する抵抗器１５からなり電磁流量計変
換器への入力信号の模擬信号を発生する模擬信号
発生回路を設ける。また、この模擬信号発生回路
の出力信号を変換器の一方の入力へ接続するスイ
ツチ１９ｂ、変換器の他方の入力をグランドへ接
続するスイツチ１９ａ、励磁回路１８の出力を遮
断するスイツチ１９ｃからなる３回路切替スイツ
チ１９を設ける。さらに変換器の後段増幅器１２
の出力を基準電圧２０と比較するコンパレータ２
１を設ける。

上記のように構成された本発明一実施例の電磁
流量計変換器は、３回路切替スイツチ１９が図示
の状態にある場合即ち通常の流量測定動作におい
ては、全く従来通りの方形波励磁電磁流量計変換
器として働くことは明らかである。第５図には、
励磁回路１８で作られる励磁信号２２をａ図に、
高インピーダンス差動交流増幅器１１の両入力に
現われる検出器１７の出力信号２３をｂ図に示
す。ｂ図に示した斜線部分の波高値をサンプリン
グし流量信号として出力するのが一般的である。

検出器の測定管内の流体の抜けを検出するため
３回路切替スイツチ１９を切替えた場合には、差
動交流増幅器１１の入力の一端はスイツチ１９ａ
によりグランドに落ち、他端はスイツチ１９ｂに
より抵抗器１５に接続され、励磁回路１８の出力
はスイツチ１９ｃにより遮断され、そのため励磁
コイル２は励磁されず、検出器１７内の電極３に
流量信号は発生しない。このときの差動交流増幅
器１１の入力間の電圧波形２４を第５図ｃに示
す。第５図ｃは第４図における差動交流増幅器１
１の上側入力を基準として表わしたものであり、
下側入力には負電圧の方形波電圧が加わる。しか
しながら差動交流増幅器１１が交流増幅器である
ため出力は第５図ｄに示した波形２５が加わつた
場合と等価である。この入力波形の波高値は、１／２V₁R₀／R₁＋R₀ …(1) となる。ここでV₁は基準電圧源１３の電圧、R₀
は第２図に示した出力インピーダンス１０，１
０′の直列合成抵抗値、R₁は抵抗器１５の抵抗値
である。励磁周波数は10Hz以下と低く、電圧値
も安定した領域なので、容量分等は考えず抵抗分
のみと出力インピーダンスを考えてよい。

電磁流量計変換器の出力は、入力波形の波高値
に比例するから、３回路切替スイツチ１９を切替
えた場合の出力値は(1)式より、基準電圧V₁に比
例し、R₁≫R₀ならR₀にも比例する。また、(1)式
はV₁やR₁の値を適当に選ぶことにより変換器の
増幅度を変えなくても流量信号と同じような出力
値が得られることを示している。

そこで、検出器の測定管内に流体が存在する場
合のR₀の最高値を予め求めておき、V₁，R₁を適
当な定数にして模擬信号発生回路の出力を一定の
ゲインを持つた変換器に入力したときの変換器の
出力値を求める。そして、この出力値を電圧値と
し、これをコンパレータ２１の基準電圧２０とす
る。

このように設定、構成された本発明一実施例の
電磁流量計変換器において、通常流量測定動作か
ら３回路切替スイツチ１９により測定管内流体存
否検知動作に切替えた場合、変換器の出力電圧値
が基準電圧２０を超えたときは前記のR₀が所定
最高値より大なるときであり、つまり、測定管内
に流体が存在しない場合であり、このときのコン
パレータ２１の出力により検出器内流体抜けを知
ることができる。

以上の説明から明らかなように、本発明による
電磁流量計変換器では、検出器内の流体存否検知
のために、特に変換器のゲインを変えるなどの変
更を必要とせず、また変換器に若干の電気部品を
追加付設するのみで他の圧力計などの測定計器や
それを接続するケーブル等も必要としないで、検
出器内の流体の存否を知ることができる。また、
流量測定動作時には従来の変換器と全く同等に働
くので、変換器入力インピーダンス低下に伴う性
能低下がない。第４図の実施例では３回路切替ス
イツチを用いたが、これはリレーでも全く問題な
いし、変換器のゲイン変更もないので遠隔操作で
検出器内流体の存否検知も容易である。

次に、第６図に本発明の別の実施例を示す。こ
の実施例のものは、励磁信号を分周器２６で分周
し、その分周した励磁信号によりパルス発生器２
７から、例えば正信号が入つた時のみ流体の存否
検知に必要な時間だけリレー２８をオンさせるよ
うなワンシヨツトパルスを発生させる。そして、
ワンシヨツトパルスが発生している間リレー２８
をオンさせ、流体検知動作を行ない、流量信号は
トラツクホールド回路２９により流体検知動作直
前の値を出力するようにしたものである。

第４図の実施例では、遠隔操作は可能でも人為
的に信号を与えなければ流体検知動作は行なわな
かつたが、第６図の実施例では流体検知を自動で
行なうことができる。そして、第６図の実施例で
は励磁信号を分周して検知間隔を決めているの
で、特にタイマなど必要なく、また流量信号もホ
ールド回路を用いて流体検知している間に発生す
る誤差をなるべく少なくしている。

以上詳述したように本発明によれば、電磁流量
計検出器内の流体抜けを特に測定機器を別に用意
することなく、また変換器の入力インピーダンス
を下げるという性能の低下もなく、流量測定動作
から任意に切替えて検知できる方形波励磁電磁流
量計変換器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電磁流量計の検出器と変換器からなる
構成を示すブロツク図、第２図は変換器への入力
信号の等価回路を示す図、第３図は検出器内流体
抜け発生時の誤動作防止対策の従来例を示す電気
的接続図、第４図は本発明一実施例の方形波励磁
電磁流量計変換器の構成を示すブロツク図、第５
図ａ，ｂ，ｃ，ｄはそれぞれ第４図における励磁
信号、差動交流増幅器の両入力に現われる検出器
の出力信号、流体検知動作時における差動交流増
幅器の入力間の電圧波形、第５図ｃと等価な入力
波形を示すタイムチヤート、第６図は本発明の別
の実施例の方形波励磁電磁流量計変換器の構成を
示すブロツク図である。２…励磁コイル、３…測定管、４…電極、１
０，１０′…出力インピーダンス、１１…高入力
インピーダンス差動交流増幅器、１２…後段増幅
器、１３…直流基準電圧源、１４…スイツチ、１
５…抵抗器、１７…検出器、１８…励磁回路、１
９…３回路切替スイツチ、２０…基準電圧、２１
…コンパレータ、２６…分周器、２７…パルス発
生器、２８…リレー、２９…トラツクホールド回
路。

Claims

【特許請求の範囲】

１測定管の管軸に垂直に励磁コイルにより所定
周期で一定の磁界を加え測定管内を流れる導電性
流体に発生する電圧を電極により取り出し、極性
が反転する前の磁界が安定した時点における電圧
をサンプリングし信号増幅して流量信号として出
力する方形波励磁電磁流量計変換器において、直
流基準電圧源に一端が接続され他端が前記変換器
の一方の入力に接続され励磁信号に同期してオン
オフし前記直流基準電圧源とで変換器への入力信
号の模疑信号を発生する模疑信号発生回路を構成
するスイツチと、このスイツチを介して出力され
た模疑信号発生回路の出力信号を前記変換器の一
方の入力へ接続するとともに変換器の他方の入力
をグランドへ接続し且つ励磁回路の出力を遮断す
る３回路切替スイツチと、この切替スイツチを作
動させたときの前記変換器の出力電圧を前記測定
管内に流体が存在し前記電極の出力インピーダン
スが最高値のときに前記模疑信号を入力して得ら
れた前記変換器の出力値に等しく定められた基準
電圧と比較しこの電圧を超えたとき測定管内に流
体が存在しないことを示す信号を出力するコンパ
レータとを具備したことを特徴とする方形波励磁
電磁流量計変換器。