專利名稱：電磁流量計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在各種工藝系統(tǒng)中測定具有導(dǎo)電性的流體的流量的電磁流量計， 尤其涉及一種夾著無勵磁期間交替地將向正方向以及負方向的勵磁電流提供給勵磁線圈并測定流體的流量的電磁流量計。
背景技術(shù)：
以往，作為該種電磁流量計，有電池驅(qū)動型的電磁流量計(以下，稱為電池式電磁流量計)。電池式電磁流量計在其內(nèi)部搭載電池并將該電池作為電源來驅(qū)動勵磁電路和流量測定電路，以此來代替利用工業(yè)電源供給電源，該流量測定電路根據(jù)相對地配置在測定管內(nèi)的一對電極之間所得到的信號電動勢生成流量測定信號。專利文獻1、2示出以往的電池式電磁流量計的主要部分。其中，1是測定管；2是勵磁線圈，其配置為其磁場的發(fā)生方向與流過測定管1內(nèi)的流體的流動方向垂直；3是勵磁電路，其夾著無勵磁期間交替地將向正方向以及負方向的勵磁電流Iex供給至勵磁線圈2， 以在無勵磁期間的前后設(shè)置正勵磁期間以及負勵磁期間；4a、4b是一對檢測電極，其與在測定管1內(nèi)流過的流體的流動方向以及勵磁線圈2的發(fā)生磁場的方向正交地相對配置在測定管1內(nèi)；5是接地電極；6是流量測定電路，其檢測電極^、4b之間得到的信號電動勢，基于該被檢測的信號電動勢輸出占空比的脈沖信號作為流量測定信號，該占空比的頻率隨著測定管1內(nèi)流過的流體的流量變化；7是內(nèi)置電池。來自內(nèi)置電池7的電源電壓VB被供給勵磁電路3以及流量測定電路6。在該電池式電磁流量計中，勵磁電路3具有勵磁電流方向轉(zhuǎn)換電路3-1、勵磁電流值調(diào)整電路3-2等。勵磁電流方向切換電路3-1接收來自流量測定電路6的指示，使流向勵磁線圈2的勵磁電流Iex的方向夾著無勵磁期間交替地向正方向以及負方向切換。勵磁電流值調(diào)整電路3-2接收來自流量測定電路6的指示，調(diào)整流向勵磁線圈2的勵磁電流Iex 的值。流量測定電路6具有CPTO-I。指示從該CPTO-I輸出到勵磁電流方向切換電路3-1、 勵磁電流值調(diào)整電路3-2。又，通過CPTO-I基于檢測電極^、4b之間所得到的信號電動勢計算出流量。該電池式電磁流量計，其動作電源依靠于內(nèi)置電池7，如果內(nèi)置電池沒電的話，必須更換新的電池。因此，要求延長電池更換的周期，在向勵磁線圈2供給勵磁電流Iex時， 通過在正勵磁期間和負勵磁期間之間設(shè)置無勵磁期間，可以謀求電力消耗的削減。以下，將在正勵磁期間和負勵磁期間之間設(shè)置無勵磁期間的方式、即在無勵磁期間的前后設(shè)置正勵磁期間以及負勵磁期間的方式稱為3值勵磁。專利文獻3中揭示的電磁流量計為，在這樣的3值勵磁電磁流量計中，能夠檢測在測定管中是空的、或在電極上粘附絕緣性的異物時等產(chǎn)生的異常，將從正勵磁期間至無勵磁期間的過渡開始到經(jīng)過規(guī)定期間為止的無勵磁期間設(shè)為第1期間，將從負勵磁期間至無勵磁期間的過渡開始到經(jīng)過規(guī)定期間為止的無勵磁期間設(shè)為第2期間，求出第1期間的電極間的電壓差和第2期間的電極間的電壓差，運算第1期間的電極間的電壓差與第2期間的電極間的電壓差的差，在該差超過了規(guī)定的基準(zhǔn)值時判定為異常。S卩，在專利文獻3所示的電磁流量計中，在勵磁期間的切換時產(chǎn)生微分噪聲，在測定管中為空的情況下，所發(fā)生的微分噪聲由于形成在勵磁線圈和電極之間的寄生電容而變大。檢測出該微分噪聲作為正勵磁期間至無勵磁期間的過渡時的第1期間的電極間的電壓差，還檢測出該微分噪聲作為負勵磁期間至無勵磁期間的過渡時的第2期間的電極間的電壓差，根據(jù)該檢測出的電極間的電壓差進行異常判定。另外，在第1期間在電極之間發(fā)生的微分噪聲和在第2期間在電極之間發(fā)生的微分噪聲其極性相反，因此通過求出第1期間的電極間的電壓差與第2期間的電極間的電壓差之差，在電極之間發(fā)生的微分噪聲被檢測為 2倍的大小。現(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1 日本專利特開平9-129848號公報專利文獻2 日本專利特開2001-281029號公報專利文獻3 日本專利特開平3-144314號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題但是，專利文獻3所示的3值勵磁的電磁流量計，根據(jù)電極間的電壓差來判定異常，即以專利文獻1、2所示的實例為例來說，根據(jù)檢測電極如所產(chǎn)生的電壓與檢測電極 4b所產(chǎn)生的電壓的差來判定異常，因此，具有只能將微分噪聲檢測為較小的值，且異常判定的可靠性低這樣的問題。本發(fā)明正是為了解決這樣的課題而做出的，其目的在于提供一種能將微分噪聲檢測為較大的值并能提高異常判定的可靠性的電磁流量計。解決問題的手段為了達到這樣的目的，本發(fā)明的電磁流量計，其具有勵磁線圈，配置為其磁場的發(fā)生方向與流過測定管內(nèi)的流體的流動方向垂直；勵磁電路，其夾著無勵磁期間交替地將向正方向以及負方向的勵磁電流供給至該勵磁線圈，以在無勵磁期間的前后設(shè)置正勵磁期間以及負勵磁期間；第一以及第二電極，其與在測定管內(nèi)流過的流體的流動方向以及勵磁線圈的發(fā)生磁場的方向正交地相對配置在測定管內(nèi)；和流量測定電路，其基于該第一以及第二電極之間得到的信號電動勢，輸出與在測定管內(nèi)流過的流體的流量相對應(yīng)的信號作為流量測定信號，所述電磁流量計的特征在于，具有電極間電壓和計算單元，其將從正勵磁期間至無勵磁期間的過渡開始到經(jīng)過規(guī)定期間為止的無勵磁期間設(shè)為第1期間，將從負勵磁期間至無勵磁期間的過渡開始到經(jīng)過規(guī)定期間為止的無勵磁期間設(shè)為第2期間，就每個第1期間以及第2期間求出此時的第一電極所產(chǎn)生電壓與第二電極所產(chǎn)生的電壓之和作為電極間的電壓和；以及異常判定單元，其根據(jù)由該電極間電壓和計算單元所求出的每個第一以及第二期間的電極間的電壓和來判定電磁流量計的異常。根據(jù)該發(fā)明，就每個第1期間以及第2期間求出此時的第一電極所產(chǎn)生電壓與第二電極所產(chǎn)生的電壓之和作為電極間的電壓和，根據(jù)所求出的每個第一以及第二期間的電極間的電壓和來判定電磁流量計的異常。在這種情況下，通過取得第一電極所產(chǎn)生電壓與第二電極所產(chǎn)生的電壓之和，將第一電極所產(chǎn)生微分噪聲和第二電極所產(chǎn)生的微分噪聲相加，微分噪音作為較大的值被檢測出。另外，在本發(fā)明中，將第一電極所產(chǎn)生電壓與第二電極所產(chǎn)生的電壓之和作為電極間的電壓和的話，不僅由于形成于勵磁線圈和檢測電極之間的寄生電容而產(chǎn)生的微分噪聲(以下，稱為信號噪聲)的成分變?yōu)榇蟮闹?，由于工業(yè)噪聲、流過電極自身的1/f噪聲等而產(chǎn)生的噪聲(以下，稱為雜音噪聲)的成分也變?yōu)榇蟮闹?。在這樣的雜音噪聲成為問題的情況下，通過從電極間的電壓和提取規(guī)定的頻率成分，可以去除成為雜音噪聲的頻率成分。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，將從正勵磁期間至無勵磁期間的過渡開始到經(jīng)過規(guī)定期間為止的無勵磁期間設(shè)為第1期間，將從負勵磁期間至無勵磁期間的過渡開始到經(jīng)過規(guī)定期間為止的無勵磁期間設(shè)為第2期間，就每個第1期間以及第2期間求出此時的第一電極所產(chǎn)生電壓與第二電極所產(chǎn)生的電壓之和作為電極間的電壓和，并根據(jù)所求出的每個第一以及第二期間的電極間的電壓和來判定電磁流量計的異常，因此可以將微分噪聲檢測為較大的值，可以提高異常判定的可靠性。


圖1是示出本發(fā)明的電磁流量計的一實施形態(tài)的主要部分的圖。圖2是該電磁流量計的異常檢測電路的框圖。圖3是例示該電磁流量計的微分噪音的發(fā)生狀況的時間圖表。圖4是示出該電磁流量計的電極之間的電壓和的頻率譜的分析結(jié)果的圖。圖5是示出該電磁流量計的在將測定管內(nèi)的流體排出一排空了時的采樣保持信號與比較器輸出的關(guān)系的圖。符號說明1…測定管，2…勵磁線圈，3…勵磁電路，3-1…勵磁電流方向切換電路，3-2…勵磁電流值調(diào)整電路，4a、4b…檢測電極，5…接地電極，6···流量測定電路，6-1··· CPU, 7···內(nèi)置電池，8…異常檢測電路，8-1、8-2…帶通濾波器，8-3…加法電路，8-4…放大電路，8_5…頻率成分提取濾波器，8-6…直流信號轉(zhuǎn)換電路，8-7…低通濾波器，8-8…放大電路，8-9…異常判定電路。
具體實施例方式下面，根據(jù)實施形態(tài)對本發(fā)明進行具體地說明。圖1是示出本發(fā)明的電磁流量計的一實施形態(tài)的主要部分的圖。在本實施形態(tài)中，在電磁流量計內(nèi)設(shè)置異常檢測電路8，將檢測電極如所產(chǎn)生的電壓Va以及檢測電極4b所產(chǎn)生的電壓Vb賦予異常檢測電路8。圖2示出異常檢測電路8的框圖。異常檢測電路8具有帶通濾波器8-1、8_2，加法電路8-3，放大電路8-4，頻率成分提取濾波器8-5，直流信號轉(zhuǎn)換電路8-6，低通濾波器 8-7，放大電路8-8及異常判定電路8-9。圖3例示了該電磁流量計的微分噪音的發(fā)生狀況。圖3 (a)是勵磁電流lex。勵磁電流Iex夾著無勵磁期間交替地向正方向以及負方向切換，并被供給至勵磁線圈2。由此，在無勵磁期間的前后設(shè)置有正勵磁期間以及負勵磁期間。圖3(b)是檢測電極如所產(chǎn)生的微分噪聲，圖3(c)是檢測電極4b所產(chǎn)生的微分噪聲，在勵磁期間的切換時產(chǎn)生。以下，結(jié)合異常檢測電路8內(nèi)的各個電路的功能對其動作進行說明。在異常檢測電路8中，帶通濾波器8-1將檢測電極如所產(chǎn)生的電壓Va作為輸入， 將從正勵磁期間至無勵磁期間的過渡開始到經(jīng)過規(guī)定期間為止的無勵磁期間設(shè)為第1期間Tl，將從負勵磁期間至無勵磁期間的過渡開始到經(jīng)過規(guī)定期間為止的無勵磁期間設(shè)為第 2期間T2，使該第1期間Tl以及第2期間T2的輸入電壓Va通過，將其發(fā)送到后段的加法電路8-3。帶通濾波器8-2將檢測電極4b所產(chǎn)生的電壓Vb作為輸入，將從正勵磁期間至無勵磁期間的過渡開始到經(jīng)過規(guī)定期間為止的無勵磁期間設(shè)為第1期間Tl，將從負勵磁期間至無勵磁期間的過渡開始到經(jīng)過規(guī)定期間為止的無勵磁期間設(shè)為第2期間T2，使該第1期間Tl以及第2期間T2的輸入電壓Vb通過，將其發(fā)送到后段的加法電路8-3。加法電路8-3對來自帶通濾波器8-1的輸入電壓Va與來自帶通濾波器8_2的輸入電壓Vb進行相加(Va+Vb)，將其絕對值(|Va+Vb|)作為檢測電極^、4b間的電壓和(電極間電壓和)Vab發(fā)送給放大電路8-4。放大電路8-4將來自加法電路8_3的電極間電壓和 Vab放大，發(fā)送給頻率成分提取濾波器8-5。頻率成分提取過濾器8-5將通過放大電路8-4放大了的來自加法電路8_3的電極間電壓和Vab作為輸入，從該電極間電壓和Vab僅提取規(guī)定的頻率成分，并發(fā)送給直流信號轉(zhuǎn)換電路8-6?！差l率成分提取濾波器對規(guī)定的頻率成分的提取〕例如，在測定管1中為空的情況下，檢測電極如以及4b所產(chǎn)生的微分噪聲由于形成于勵磁線圈2和檢測電極如以及4b之間的寄生電容而變大。由此，在第1期間Tl中， 來自帶通濾波器8-1的輸入電壓Va以及來自帶通濾波器8-2的輸入電壓Vb都向負方向變大，將該輸入電壓Va和Vb相加所得到的電極間電壓和Vab也變大。又，在第2期間T2中， 來自帶通濾波器8-1的輸入電壓Va以及來自帶通濾波器8-2的輸入電壓Vb都向正方向變大，將該輸入電壓Va和Vb相加所得到的電極間電壓和Vab也變大。這時，電極間電壓和Vab，不僅由于形成于勵磁線圈2和檢測電極如以及4b之間的寄生電容而產(chǎn)生的微分噪聲(信號噪聲)的成分變?yōu)榇蟮闹?，由于工業(yè)噪聲、流過電極自身的Ι/f噪聲等而產(chǎn)生的噪聲(雜音噪聲)的成分也變?yōu)榇蟮闹怠Ｔ诒緦嵤┬螒B(tài)中，為了去除成為這樣的雜音噪聲的頻率成分，頻率成分提取濾波器8-5從電極間電壓和Vab提取規(guī)定的頻率成分。具體地說，僅提取大于5Hz且小于50Hz 的頻率成分。圖4示出電極間電壓和Vab的頻譜的解析結(jié)果。在圖4(a)中，fex是勵磁頻率， 電極間電壓和Vab含有fex、3fex、5fex、7fex、9fex、10fex、llfex的信號噪聲。但是，在檢測電極^、4b中，在滿水時或者空著時重疊有具有圖4(b)所示的頻率成分(5Hz以下的1/ f噪聲、50Hz或者60Hz的噪聲)的雜音噪聲。因此，頻率成分提取濾波器8-5通過僅提取大于5Hz且小于50Hz的頻率成分來去除成為雜音噪聲的頻率成分。對于通過頻率成分提取濾波器8-5提取的每個第1期間Tl以及第2期間T2的規(guī)定的頻率成分的電壓和，直流信號轉(zhuǎn)換電路8-6僅對該期間中的電壓和比規(guī)定值高的部分進行采樣，并轉(zhuǎn)換為與所采樣的電壓和的累計值相對應(yīng)的值的直流信號。這時，直流信號轉(zhuǎn)換電路8-6構(gòu)成為采樣保持電路。另外，也可以采用峰值保持電路作為直流信號轉(zhuǎn)換電路8-6，對于通過頻率成分提取濾波器8-5提取的每個第1期間Tl以及第2期間T2的規(guī)定的頻率成分的電壓和，峰值保持電路將該期間中的電壓和的最大值保持為峰值，并轉(zhuǎn)換為與該所保持的電壓和的峰值相對應(yīng)的值的直流信號。通過直流信號轉(zhuǎn)換電路8-6轉(zhuǎn)換的直流信號通過低通濾波器8-7被放大電路8-8 放大，并被賦予異常判定電路8-9。低通濾波器8-7通過僅使規(guī)定的頻率以下的信號通過來去除來自直流信號轉(zhuǎn)換電路8-6的直流信號中所包含的噪聲成分。異常判定電路8-9將被發(fā)送來的直流信號的值和規(guī)定的基準(zhǔn)值相比較，在直流信號的值超過基準(zhǔn)值時輸出異常檢測信號。這樣，在本實施形態(tài)中，求出檢測電極如所產(chǎn)生的電壓Va與檢測電極4b所產(chǎn)生的電壓的和作為電極間電壓和Vab，根據(jù)該電極間電壓和Vab來判定異常，因此可以將微分噪聲檢測為較大的值，可以提高異常判定的可靠性。圖5例示出測定管1內(nèi)的流體排出一排空時的被賦予異常判定電路8-9的直流信號(采樣保持信號)與來自異常判定電路8-9的異常檢測信號(比較器輸出)的關(guān)系。在該實例中，在排水結(jié)束之后10秒左右，可以檢測到測定管1內(nèi)已變?yōu)榭盏?。另外，在上述實施形態(tài)中，設(shè)置有頻率成分提取濾波器8-5作為異常檢測電路8 的構(gòu)成要素，但是未必一定要設(shè)置頻率成分提取濾波器8-5，也可以作成省略了低通濾波器 8-7、放大電路8-4、8-8的構(gòu)成。又，在上述實施形態(tài)中，將帶通濾波器8-1和8-2放置在加法電路8-3的前段，但也可以將一個帶通濾波器放置在加法電路8-3的后段來代替。又，在上述實施形態(tài)中，第1期間Tl以及第2期間T2可以比預(yù)想信號噪聲發(fā)生的期間長，也可以是至無勵磁期間結(jié)束為止的整個期間。又，在上述實施形態(tài)中，就每個第1期間Tl以及第2期間T2求出電極間電壓和 Vab，將根據(jù)所求出的每個第1期間Tl以及第2期間T2的電極間電壓和Vab得到的直流信號的值與基準(zhǔn)值進行比較來進行異常判定，但也可以將在第1期間Tl求出的電極間電壓和 Vab與在第2期間T2求出的電極間電壓和Vab相加，比較根據(jù)該電極間電壓和的加法值得到的直流信號的值和基準(zhǔn)值來進行異常判定。又，在上述實施形態(tài)中，通過與流量測定電路6分開設(shè)置的異常檢測電路8來檢測在測定管1中是空的、或在檢測電極如、413上粘附了絕緣性的異物時等產(chǎn)生的異常，但基于流量測定電路6內(nèi)的CPTO-I的程序的處理動作也可以得到相同的功能。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明的電磁流量計作為對具有導(dǎo)電性的流體的流量進行測定的電磁流量計能夠利用于各種程序系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種電磁流量計，其具有勵磁線圈，配置為其磁場的發(fā)生方向與流過測定管內(nèi)的流體的流動方向垂直； 勵磁電路，其夾著無勵磁期間交替地將向正方向以及負方向的勵磁電流供給至該勵磁線圈，以在所述無勵磁期間的前后設(shè)置正勵磁期間以及負勵磁期間；第一以及第二電極，其與在所述測定管內(nèi)流過的流體的流動方向以及所述勵磁線圈的發(fā)生磁場的方向正交地相對配置在所述測定管內(nèi)；和流量測定電路，其基于該第一以及第二電極之間得到的信號電動勢，輸出與在所述測定管內(nèi)流過的流體的流量相對應(yīng)的信號作為流量測定信號， 所述電磁流量計的特征在于，具有電極間電壓和計算單元，其將從所述正勵磁期間至所述無勵磁期間的過渡開始到經(jīng)過規(guī)定期間為止的無勵磁期間設(shè)為第1期間，將從所述負勵磁期間至所述無勵磁期間的過渡開始到經(jīng)過規(guī)定期間為止的無勵磁期間設(shè)為第2期間，就每個所述第1期間以及第2期間求出此時的所述第一電極所產(chǎn)生電壓與所述第二電極所產(chǎn)生的電壓之和作為電極間的電壓和；以及異常判定單元，其根據(jù)由該電極間電壓和計算單元所求出的每個所述第一以及第二期間的所述電極間的電壓和來判定所述電磁流量計的異常。
2.如權(quán)利要求1所述的電磁流量計，其特征在于，具有頻率成分提取單元，其從由該電極間電壓和計算單元所求出的每個所述第一以及第二期間的所述電極間的電壓和中僅提取規(guī)定的頻率成分，所述異常判定單元基于由該頻率成分提取單元所提取的每個所述第一以及第二期間的所述電極間的規(guī)定的頻率成分的電壓和來判定所述電磁流量計的異常。
3.如權(quán)利要求2所述的電磁流量計，其特征在于，具有直流信號轉(zhuǎn)換單元，其對于由所述頻率成分提取單元所提取的每個所述第一以及第二期間的所述電極間的規(guī)定的頻率成分的電壓和，僅對該期間中比規(guī)定值高的電壓和部分采樣，并轉(zhuǎn)換為與該所采樣的電壓和的累計值相應(yīng)的值的直流信號，所述異常判定單元，對由所述直流信號轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換后的直流信號的值和規(guī)定的基準(zhǔn)值進行比較，在直流信號的值超過基準(zhǔn)值時輸出異常信號。
4.如權(quán)利要求2所述的電磁流量計，其特征在于，具有直流信號轉(zhuǎn)換單元，其對于由所述頻率成分提取單元所提取的每個所述第一以及第二期間的所述電極間的規(guī)定的頻率成分的電壓和，將該期間中的電壓和的最大值保持為峰值，并轉(zhuǎn)換為與該所保持的電壓和的峰值相應(yīng)的值的直流信號，所述異常判定單元，對由所述直流信號轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換后的直流信號的值和規(guī)定的基準(zhǔn)值進行比較，在直流信號的值超過基準(zhǔn)值時輸出異常信號。
5.如權(quán)利要求3或4所述的電磁流量計，其特征在于，在所述直流信號轉(zhuǎn)換單元與所述異常判定單元之間設(shè)置有使規(guī)定的頻率以下的信號通過的低通濾波器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電磁流量計，其將微分噪音檢測為大的值，提高了異常判定的可靠性。該電磁流量計將從正勵磁期間至無勵磁期間的過渡開始到經(jīng)過規(guī)定期間為止的無勵磁期間設(shè)為第1期間(T1)，將從負勵磁期間至無勵磁期間的過渡開始到經(jīng)過規(guī)定期間為止的無勵磁期間設(shè)為第2期間(T2)，就每個第1期間(T1)以及第2期間(T2)求出此時的檢測電極(4a)所產(chǎn)生電壓與檢測電極(4b)所產(chǎn)生的電壓之和作為電極間的電壓和，根據(jù)該電極間的電壓和，判定電磁流量計的異常(排空檢測、絕緣性的異物附著在電極上等)。
文檔編號G01F1/58GK102243087SQ201110090018
公開日2011年11月16日 申請日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月30日
發(fā)明者光武一郎, 大平正則 申請人:株式會社山武