(57)【要約】【課題】計測精度および計測安定性の高い電気伝導率計測機能を備えた小型の電磁流量計を実現する。【解決手段】本発明に係る電磁流量計は、励磁コイルＬｅｘと、測定管１の外周面に、励磁コイルの磁界に対して垂直な方向に対向して配設された第１および第２電極１１，１２と、第１電極と第２電極との間に発生した起電力をコモン電位を基準として増幅する増幅回路１３と、増幅部から出力された信号ＶＦに基づいて流体の流量を算出する流量算出部６３と、測定管の外周面に第１および第２電極と離間して形成された第３電極２と、コモン電位に接続され流体と接する第４電極３と、一端が第３電極に接続された抵抗Ｒ１と、抵抗の他端に交流信号を入力することによって第３電極に発生した信号の電圧を検出する電圧検出部５と、電圧検出部によって検出された電圧の振幅に基づいて流体の電気伝導率を算出する電気伝導率算出部６２とを有する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気絶縁材料から成り、計測対象の流体が流れる測定管と、
前記測定管の外側に配設され、供給された交流電流に応じた磁界を発生させる励磁コイルと、
前記測定管の外周面に設けられ、前記励磁コイルから発生した磁界に対して垂直な方向に互いに対向して配設された第１電極および第２電極と、
コモン電位を基準として動作し、前記第１電極と前記第２電極との間に発生した起電力を増幅した信号を出力する増幅回路と、
前記増幅回路から出力された信号に基づいて前記流体の流量を算出する流量算出部と、
前記測定管の外周面に、前記第１電極および前記第２電極と離間して形成された第３電極と、
前記コモン電位に接続され、前記流体と接する第４電極と、
一端が前記第３電極に接続された抵抗と、
前記抵抗の他端に交流信号を入力することによって前記第３電極に発生した信号の電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部によって検出された電圧の振幅に基づいて、前記流体の電気伝導率を算出する電気伝導率算出部と、を有する
電磁流量計。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁流量計において、
前記交流信号の周波数は、前記励磁コイルに供給される交流電流の周波数の少なくとも１００倍である
ことを特徴とする電磁流量計。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電磁流量計において、
前記増幅回路は、
前記起電力を増幅した信号に含まれる、前記交流信号に対応する周波数成分を減衰させるフィルタを含む
ことを特徴とする電磁流量計。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の電磁流量計において、
前記電気伝導率算出部によって算出された前記流体の電気伝導率に基づいて、前記測定管内の前記流体の有無を判定する判定部を更に有する
ことを特徴とする電磁流量計。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項に記載の電磁流量計において、
前記流体の抵抗値をＲｂ、前記測定管内を流れる前記流体と前記第３電極との間の容量をＣｂとしたとき、前記抵抗に入力される前記交流信号の周波数ｆ１は、式（Ａ）で表される条件を満たす
ことを特徴とする電磁流量計。
【数１】
2018141667.tif 000009
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の電磁流量計において、
前記電圧検出部は、
前記交流信号が第１極性となる第１期間において、前記第３電極の電圧をサンプリングし、保持する第１サンプルホールド回路と、
前記交流信号が前記第１極性と反対の第２極性となる第２期間において、前記第４電極の電圧をサンプリングし、保持する第２サンプルホールド回路と、を含み、
前記電気伝導率算出部は、前記第１サンプルホールド回路によってサンプリングされた電圧と前記第２サンプルホールド回路によってサンプリングされた電圧とに基づいて、前記流体の電気伝導率を算出する
ことを特徴とする電磁流量計。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか一項に記載の電磁流量計において、
前記第４電極は、一端が前記測定管と連結され、他端が外部の配管と連結可能な金属から成る管状の継手である
ことを特徴とする電磁流量計。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一項に記載の電磁流量計において、
前記第３電極の少なくとも一部と対面して配置された、金属から成るシールドカバーを更に有する
ことを特徴とする電磁流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種プロセス系において流体の流量を計測する電磁流量計に関し、特に、流体の電気伝導率を計測する機能を備えた電磁流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁流量計は、測定管内を流れる流体の流れ方向に対して垂直な方向に磁界を発生させる励磁コイルと、測定管に配置され、励磁コイルによって発生した磁界と直交する方向に配置された一対の電極とを備え、励磁コイルに流す励磁電流の極性を交互に切り替えながら上記電極間に発生する起電力を検出することにより、測定管内を流れる被検出流体の流量を計測する計測機器である。
【０００３】
一般に、電磁流量計は、測定管に設けられた電極を計測対象の流体に直接接触させて、上記流体の起電力を検出する接触式と、測定管に設けられた電極を計測対象の流体に接触させることなく、上記流体の起電力を流体と電極間の静電容量を介して検出する容量式（非接触式）とに大別される。
【０００４】
容量式の電磁流量計は、電極間に発生した起電力を信号増幅回路（例えば差動増幅回路）によって増幅してから、アナログ・デジタル変換回路によってデジタル信号に変換し、そのデジタル信号をマイクロコントローラ等のプログラム処理装置に入力して所定の演算処理を実行することにより、流量を算出している。このような容量式の電磁流量計は、電極が劣化し難くメンテナンスが容易であることから、近年、特に注目されている。容量式の電磁流量計の従来技術としては、例えば特許文献１，２に開示がある。
【０００５】
また、電磁流量計の中には、流体の流量のみならず、その流体の電気伝導率（所謂導電率）をも計測する機能を備えたものが存在する。例えば、特許文献３には、２つの電極間に正弦波や方形波などの交流信号を印加し、電極間を流れる電流を測定することによって電気伝導率を求める２電極方式の電気伝導率計を備えた電磁流量計が開示されている。この特許文献に開示された電気伝導率計は、２つの電極を共に計測対象の液体に浸すことよって、電気伝導率を計測している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１７２６００号公報
【特許文献２】特開平８−２６１８０８号公報
【特許文献３】特開平７−５００５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者は、容量式の電磁流量計に、流体の電気伝導率を計測する機能を追加することを検討した。しかしながら、本発明者の検討によれば、以下に示す課題があることが明らかとなった。
【０００８】
一般に、容量式の電磁流量計は、計測対象の流体と電極とが非接触となるように構成されていることから、計測対象の流体と電極との間のインピーダンスが高くなる。そのため、電極と信号増幅回路の入力端子との間の配線にノイズが重畳すると、電磁流量計の計測精度および計測安定性が低下するという問題がある。そこで、一般的な容量式の電磁流量計では、励磁電流の周波数を、一般的な接触式の電磁流量計よりも高い数十Ｈｚ〜数百Ｈｚに設定している。
【０００９】
一方、２つの電極を共に検出対象の流体（液体）に浸して電気伝導率を計測する電気伝導率計は、一般に、２つの電極間に印加する交流信号の周波数を数十Ｈｚ〜数百Ｈｚに設定している。
【００１０】
したがって、従来の容量式の電磁流量計と、従来の２電極方式の電気伝導率計とを組み合わせた場合には、流量の計測に必要な励磁電流の周波数帯と電気伝導率の計測に必要な交流信号の周波数帯とが重なるため、励磁電流と交流信号とが互いに干渉し、流量および電気伝導率の計測精度と計測安定性が低下するおそれがある。
【００１１】
また、従来の容量式の電磁流量計では、上述した磁界と直交する方向に配置された一対の電極の他に、計測対象の流体と接触し、且つ流量計測の基準となるコモン電位に接続されたコモン電極が必要となる。そのため、従来の容量式の電磁流量計に電気伝導率計を組み合わせた場合、測定管の周辺に少なくとも５つの電極が必要となるため、電磁流量計の小型化が困難となるという課題がある。特に、特許文献３に開示された従来の電磁流量計では、流量の計測に用いる電極と電気伝導率の計測に用いる電極との間に、コモン電位に接続されたアースリングを設けているため、電磁流量計の小型化が更に困難となる。
【００１２】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、より高い計測精度および計測安定性を有する電気伝導率計測機能を備えた小型の電磁流量計を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る電磁流量計（１００）は、電気絶縁材料から成り、計測対象の流体が流れる測定管（１）と、測定管の外側に配設され、供給された交流電流（Ｉｅｘ）に応じた磁界を発生させる励磁コイル（Ｌｅｘ）と、測定管の外周面に設けられ、励磁コイルから発生した磁界に対して垂直な方向に互いに対向して配設された第１電極（１１）および第２電極（１２）と、コモン電位（Ｖｃｏｍ）を基準として動作し、第１電極と第２電極との間に発生した起電力を増幅した信号（ＶＦ）を出力する増幅回路（１３）と、増幅回路から出力された信号に基づいて流体の流量を算出する流量算出部（６３）と、測定管の外周面に、第１電極および第２電極と離間して形成された第３電極（２）と、コモン電位に接続され、流体と接する第４電極（３）と、一端が第３電極に接続された抵抗（Ｒ１）と、抵抗の他端に交流信号を入力することによって第３電極に発生した信号の電圧を検出する電圧検出部（５）と、電圧検出部によって検出された電圧（ＶＨ，ＶＬ）の振幅に基づいて、流体の電気伝導率を算出する電気伝導率算出部（６２）とを有することを特徴とする。
【００１４】
上記電磁流量計において、交流信号の周波数（ｆ１）は、励磁コイルに供給される交流電流の周波数の少なくとも１００倍であってもよい。
【００１５】
上記電磁流量計において、増幅回路は、起電力を増幅した信号に含まれる、交流信号に対応する周波数成分を減衰させるフィルタ（１３１，１３２）を含んでもよい。
【００１６】
上記電磁流量計において、電気伝導率算出部によって算出された流体の電気伝導率に基づいて、測定管内の流体の有無を判定する判定部（６４）を更に有していてもよい。
【００１７】
上記電磁流量計において、電圧検出部は、交流信号が第１極性となる第１期間（Ｔｐ）において、第３電極の電圧をサンプリングして保持する第１サンプルホールド回路（５１）と、交流信号が第１極性と反対の第２極性となる第２期間（Ｔｎ）において、第４電極の電圧をサンプリングして保持する第２サンプルホールド回路（５２）とを含み、電気伝導率算出部６２は、第１サンプルホールド回路によってサンプリングされた電圧（ＶＨ）と第２サンプルホールド回路によってサンプリングされた電圧（ＶＬ）とに基づいて、流体の電気伝導率を算出してもよい。
【００１８】
上記電磁流量計において、第４電極は、一端が測定管と連結され、他端が外部の配管と連結可能な金属から成る管状の継手（３Ａ）であってもよい。
【００１９】
上記電磁流量計において、第３電極の少なくとも一部と対面して配置された、金属から成るシールドカバー（２１）を更に有してもよい。
【００２０】
なお、上記説明では、発明の構成要素の一例として、その構成要素に対応する図面上の参照符号を括弧を付して記載している。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、より高い計測精度および計測安定性を有し、且つより小型の電気伝導率計測機能を備えた電磁流量計を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電磁流量計の構成を示す図である。
【図２】電圧検出部の動作タイミングを示すタイミングチャート図である。
【図３Ａ】信号源Ｖ１から非接触電極２を介してコモン電位Ｖｃｏｍに至る電流経路の等価回路を示す図である。
【図３Ｂ】信号源Ｖ１から非接触電極２を介してコモン電位Ｖｃｏｍに至る電流経路のより簡易な等価回路を示す図である。
【図４】図３Ａに示した等価回路２００における信号Ｖ２のシミュレーション結果を示す図である。
【図５】信号源Ｖ１から非接触電極２を介してコモン電位Ｖｃｏｍに至る電流経路の別の等価回路を示す図である。
【図６Ａ】図５に示す等価回路２０２においてパルスＶ１の周波数ｆ１＝１６０ｋＨｚとした場合の信号Ｖ２のシミュレーション波形を示す図である。
【図６Ｂ】図５に示す等価回路２０２においてパルスＶ１の周波数ｆ１＝１６００ｋＨｚとした場合の信号Ｖ２のシミュレーション波形を示す図である。
【図７】信号Ｖ２の振幅（ＶＨ−ＶＬ）と被測定流体の電気伝導率との関係を示す図である。
【図８】本実施の形態に係る電磁流量計１００の実現例を示す斜視図である。
【図９Ａ】筐体２０内部を示す斜視断面図である。
【図９Ｂ】筐体２０の内部を示す正面断面図である。
【図１０Ａ】シールドカバーの配置例を示す斜視図である。
【図１０Ｂ】シールドカバーの配置例を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【００２４】
〈本実施の形態に係る電磁流量計の構成〉
図１は、本発明の一実施の形態に係る電磁流量計の構成を示す図である。
同図に示される電磁流量計１００は、２電極方式で流体の電気伝導率を計測する機能を備えた容量式の電磁流量計である。
【００２５】
図１に示されるように、電磁流量計１００は、測定管１、第１電極１１、第２電極１２、励磁コイルＬｅｘ、励磁回路１５、データ処理制御部６、増幅回路１３、信号検出部１４、第３電極２、第４電極３、交流信号生成部４、電圧検出部５、アナログ・デジタル変換部（ＡＤＣ）７、クロック信号生成部８、設定・表示部９、およびアナログ出力部１０を有している。
【００２６】
電磁流量計１００は、上述した各機能部により、測定管１内を流れる流体の流量の計測を実現するとともに、測定管１内を流れる流体の電気伝導率の計測を実現する。
以下、流量を計測する流量計測機能と、電気伝導率を計測する電気伝導率計測機能とに分けて、各機能部について詳細に説明する。
【００２７】
（１）流量計測機能
電磁流量計１００は、測定管１内を流れる流体の流れ方向に対して磁界発生方向が垂直となるよう配置された励磁コイルＬｅｘへ、極性が交互に切り替わる交流電流（以下、「励磁電流Ｉｅｘ」と称する。）を供給し、励磁コイルＬｅｘからの発生磁界と直交して測定管１に配設された一対の第１電極１１および第２電極１２の間に生じる起電力を検出することにより、測定管１内を流れる流体の流量を計測する。
【００２８】
この流量計測機能は、測定管１、励磁コイルＬｅｘ、励磁回路１５、第１電極１１、第２電極１２、データ処理制御部６、増幅回路１３、信号検出部１４、設定・表示部９、およびアナログ出力部１０によって実現される。
【００２９】
測定管１は、流量および電気伝導率の計測対象の流体（被測定流体）が流れる管である。測定管１は、電気絶縁材料から構成されている。上記電気絶縁材料としては、電気的絶縁性が比較的高い材料であることが好ましく、例えばセラミックである。
【００３０】
励磁コイルＬｅｘは、印加された励磁電流Ｉｅｘに応じて、測定管１に対して磁界を発生させる部品である。
【００３１】
励磁回路１５は、励磁コイルＬｅｘに励磁電流Ｉｅｘを印加する回路である。励磁回路１５は、データ処理制御部６によって励磁電流Ｉｅｘの出力が制御される。
【００３２】
データ処理制御部６は、電磁流量計１００を構成する各機能部の統括的な制御を行う機能部であり、例えば、マイクロコントローラやＣＰＵ等のプログラム処理装置によって構成されている。具体的に、データ処理制御部６は、基準クロック生成部６１、電気伝導率算出部６２、流量算出部６３、空状態判定部６４、および励磁制御部６５を含む。データ処理制御部６を構成するこれらの機能部は、例えば、上記プログラム処理装置を構成するハードウェア資源をプログラムにしたがって制御することによって実現される。
【００３３】
励磁制御部６５は、励磁回路１５を制御することにより、励磁コイルＬｅｘに供給する励磁電流Ｉｅｘの極性を周期的に切り替えることで測定管１内に磁界を発生させる機能部である。
【００３４】
ここで、励磁電流Ｉｅｘの周波数は、数十Ｈｚ〜数百Ｈｚである。以下、励磁電流Ｉｅｘの周波数を「励磁周波数」とも称する。
【００３５】
なお、データ処理制御部６における励磁制御部６５以外の機能部の詳細な説明については、後述する。
【００３６】
第１電極１１および第２電極１２は、金属材料から構成された起電力検出用の一対の電極である。第１電極１１および第２電極１２は、例えば薄膜状の金属材料（例えば、銅箔）から成り、測定管１の外周面の一部の領域において、励磁コイルＬｅｘから発生した磁界に対して垂直な方向に互いに対向して配設されている。第１電極１１および第２電極１２と測定管１とは、例えば接着材によって接合されている。被測定流体は測定管１の内部を流れるため、第１電極１１および第２電極１２は、被測定流体に接触しない。以下、第１電極１１を「検出電極１１」、第２電極１２を「検出電極１２」とも称する。
【００３７】
増幅回路１３は、コモン電位Ｖｃｏｍを基準として動作し、一対の検出電極１１，１２間に発生した起電力を増幅して流量信号ＶＦとして出力する回路である。
本実施の形態では、コモン電位Ｖｃｏｍが０Ｖ（グラウンド電位）であるとして、説明する。
【００３８】
具体的に、増幅回路１３は、プリアンプＵ２，Ｕ３、差動増幅回路Ｕ４、ローパスフィルタ回路１３１、ハイパスフィルタ回路１３２、およびバッファアンプＵ５から構成されている。
【００３９】
プリアンプＵ２は、例えばオペアンプ等から構成され、検出電極１１の電圧を増幅する回路である。プリアンプＵ３は、例えばオペアンプ等から構成され、検出電極１２の電圧を増幅する回路である。差動増幅回路Ｕ４は、例えばオペアンプ等から構成され、プリアンプＵ２によって増幅された電圧とプリアンプＵ３によって増幅された電圧との差に応じた差動信号を生成する回路である。
【００４０】
ローパスフィルタ回路１３１およびハイパスフィルタ回路１３２は、検出電極１１と検出電極１２との間に発生した起電力を増幅した信号に含まれる、所定の周波数成分を減衰させる回路である。ここで、上記所定の周波数成分とは、後述する電気伝導率の計測に利用される交流信号Ｖ１に対応する周波数成分である。
【００４１】
ローパスフィルタ回路１３１は、例えば、抵抗Ｒ３および容量Ｃ３を含む。ハイパスフィルタ回路１３２は、例えば容量Ｃ４と抵抗Ｒ４とを含む。ローパスフィルタ回路１３１およびハイパスフィルタ回路１３２を構成する抵抗Ｒ３，Ｒ４、および容量Ｃ３，Ｃ４の定数は、上述した所定の周波数成分を減衰させるために適切な値に設定されている。
【００４２】
バッファアンプＵ５は、例えばオペアンプ等から構成され、ローパスフィルタ回路１３１およびハイパスフィルタ回路１３２を介して出力された上記差動信号をバッファして、流量信号ＶＦとして出力する回路である。
【００４３】
信号検出部１４は、バッファアンプＵ５から出力された流量信号ＶＦの電圧を検出して、データ処理制御部６における流量算出部６３に供給する機能部である。具体的に、信号検出部１４は、流量信号ＶＦの電圧を所定のサンプリング周期でサンプリングして保持し、その電圧（アナログ信号）をデジタル信号に変換して流量算出部６３に与える。
【００４４】
流量算出部６３は、信号検出部１４によって検出された流量信号ＶＦの電圧に基づいて、測定管１内を流れる流体の流量を算出する。流量算出部６３による流量算出処理は、例えば、従来の容量式の電磁流量計における公知の流量算出手法によって実現される。
【００４５】
設定・表示部９は、作業者の設定操作入力を検出してデータ処理制御部６へ出力する機能と、データ処理制御部６からの表示出力をＬＥＤやＬＣＤによって表示する機能とを有している。例えば、作業者の操作入力を検出し、データ処理制御部６に対して流量計測の実行を指示するとともに、データ処理制御部６による流量計測結果の情報をＬＥＤやＬＣＤ等によって表示する。
【００４６】
アナログ出力部１０は、データ処理制御部６による演算結果を外部機器に出力するための機能部である。具体的に、アナログ出力部１０は、データ処理制御部６による演算結果を４−２０ｍＡのアナログ信号によって出力する。例えば、流量算出部６３によって算出された流量計測結果の情報を、４−２０ｍＡのアナログ信号によって出力する。
【００４７】
以上説明した機能部により、電磁流量計１００による流量計測機能が実現される。
【００４８】
（２）電気伝導率計測機能
電磁流量計１００は、測定管１内を流れる流体と接触する第４電極３をコモン電位Ｖｃｏｍに接続した状態で、測定管１の外周面に設けられた第３電極２に抵抗Ｒ１を介して交流信号を印加し、そのときの第３電極２に発生する信号Ｖ２の振幅を検出することにより、測定管１を流れる流体の電気伝導率を計測する。
【００４９】
この電気伝導率計測機能は、測定管１、第３電極２、第４電極３、交流信号生成部４、電圧検出部５、データ処理制御部６、アナログ・デジタル変換部（ＡＤＣ）７、クロック信号生成部８、設定・表示部９、およびアナログ出力部１０によって実現される。
【００５０】
第３電極２は、測定管１の外周面に形成された金属材料から構成されている。第３電極２は、例えば薄膜状の金属材料（例えば、銅箔）から成り、測定管１の一部の領域において、検出電極１１，１２と離間して、測定管１の円周方向に延在している。第３電極２と測定管１とは、例えば接着材によって接合されている。被測定流体は測定管１の内部を流れるため、第３電極２は被測定流体と接触しない。以下、第３電極２を「非接触電極２」とも称する。
【００５１】
第４電極３は、コモン電位Ｖｃｏｍに接続され、被測定流体と接触する電極である。第４電極３は、例えば、図１に示すように、測定管１と連結された管状の金属材料から構成されている。以下、第４電極３を「接触電極３」とも称する。
【００５２】
クロック信号生成部８は、各機能部の動作タイミングを制御するためのクロック信号を生成する回路である。具体的に、クロック信号生成部８は、後述するデータ処理制御部６の基準クロック生成部６１から出力された基準クロック信号ＣＬＫ０を分周することによって、各種のクロック信号ＣＬＫ１，ＣＬＫｐ，ＣＬＫｎを生成する。なお、クロック信号ＣＬＫ１，ＣＬＫｐ，ＣＬＫｎの具体例については後述する。
【００５３】
交流信号生成部４は、非接触電極２に印加する交流信号を生成する回路である。交流信号生成部４は、交流信号として、例えばパルスＶ１を発生させる。交流信号生成部４は、図１に示すように、例えば、コモン電位Ｖｃｏｍに接続された第１端子Ｐ１と、基準電位Ｖｒｅｆ（＞Ｖｃｏｍ）に接続された第２端子Ｐ２と、抵抗Ｒ１に接続される第３端子Ｐ３とを有するスイッチＳＷ３によって実現することができる。
【００５４】
スイッチＳＷ３は、クロック信号生成部８から出力された一定周期のクロック信号ＣＬＫ１に応じて、第３端子Ｐ３の接続先を第１端子Ｐ１と第２端子Ｐ２との間で切り替える。これにより、ローレベルの電圧がコモン電位Ｖｃｏｍ、ハイレベルの電圧が基準電位Ｖｒｅｆ、周波数ｆ１がクロック信号ＣＬＫ１と同一のパルスＶ１が第３端子Ｐ３から出力される。
【００５５】
ここで、パルスＶ１の周波数ｆ１は、励磁周波数ｆｅｘの少なくとも１００倍であることが望ましい。なお、周波数ｆ１の具体的な数値範囲については、後述する。
【００５６】
抵抗Ｒ１は、一端が交流信号生成部４の出力端子（スイッチＳＷ３の上記第３端子）に接続され、他端が非接触電極２に接続されている。これにより、交流信号生成部４から出力されたパルスＶ１は、抵抗Ｒ１を介して非接触電極２に入力される。
【００５７】
電圧検出部５は、非接触電極２に発生した信号Ｖ２の電圧を検出する回路である。具体的に、電圧検出部５は、パルスＶ１が第１極性（例えば、ハイレベル（＝Ｖｒｅｆ））となる期間Ｔｐにおける信号Ｖ２の電圧を検出するとともに、パルスＶ１が第１極性と反対の第２極性（例えばローレベル（＝Ｖｃｏｍ））となる期間における信号Ｖ２の電圧を検出する。
【００５８】
より具体的には、電圧検出部５は、例えば、バッファアンプＵ１およびサンプルホールド回路５１，５２を含む。バッファアンプＵ１は、例えばオペアンプ等から構成され、非接触電極２に発生した信号Ｖ２をバッファして出力する。バッファアンプＵ１から出力される信号Ｖ２ｂの電圧と信号Ｖ２の電圧は、略等しい（Ｖ２ｂ≒Ｖ２）。
【００５９】
サンプルホールド回路５１，５２は、バッファアンプＵ１から出力された信号Ｖ２ｂの電圧を、所定のタイミングでサンプリングし、保持する回路である。
【００６０】
サンプルホールド回路５１は、例えば、一端がバッファアンプＵ１の出力端子に接続されたスイッチＳＷ１と、スイッチＳＷ１の他端とコモン電位Ｖｃｏｍとの間に接続された容量Ｃ１とを含む。スイッチＳＷ１は、例えば、クロック信号ＣＬＫｐに応じてオン・オフが切替られる。これにより、サンプルホールド回路５１は、クロック信号ＣＬＫｐに応じて信号Ｖ２ｂの電圧のサンプリングを行うことができる。
【００６１】
サンプルホールド回路５２は、例えば、一端がバッファアンプＵ１の出力端子に接続されたスイッチＳＷ２と、スイッチＳＷ２の他端とコモン電位Ｖｃｏｍとの間に接続された容量Ｃ２とを含む。スイッチＳＷ２は、例えば、クロック信号ＣＬＫｎに応じてオン・オフが切替られる。これにより、サンプルホールド回路５２は、クロック信号ＣＬＫｎに応じて信号Ｖ２ｂの電圧のサンプリングを行うことができる。
【００６２】
図２は、電圧検出部５の動作タイミングを示すタイミングチャート図である。
図２に示すように、クロック信号生成部８は、クロック信号ＣＬＫ１として、周期Ｔのパルス（例えば、デューティ比：５０％）を生成し、交流信号生成部４に与える。交流信号生成部４は、クロック信号ＣＬＫ１がハイレベルであるときに、第３端子Ｐ３を第２端子Ｐ２（＝Ｖｒｅｆ）に接続し、クロック信号ＣＬＫ１がローレベルであるときに、第３端子Ｐ３を第１端子Ｐ１（＝Ｖｃｏｍ）に接続する。これにより、図２に示すように、クロック信号ＣＬＫ１がハイレベル（第１極性）となるときに基準電位Ｖｒｅｆとなり、クロック信号ＣＬＫ１がローレベル（第２極性）となるときにコモン電位ＶｃｏｍとなるパルスＶ１が第３端子Ｐ３から出力される。交流信号生成部４の第３端子Ｐ３から出力されたパルスＶ１は、抵抗Ｒ１を介して非接触電極２に入力される。
【００６３】
被測定流体が測定管１および接触電極３の内部を流れているときに、上述のパルスＶ１が出力されると、抵抗Ｒ１、非接触電極２、被測定流体、および接触電極３を介してコモン電位Ｖｃｏｍに電流が流れ込む。これにより、抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ１の他端側のインピーダンスとに応じた電圧の信号Ｖ２が非接触電極２に発生する。このときの信号Ｖ２は、図２に示すように、パルスＶ１と同期して電圧が変動する信号となる。
【００６４】
また、クロック信号生成部８は、クロック信号ＣＬＫｐとして、クロック信号ＣＬＫ１がハイレベルとなる期間Ｔｐ、すなわちパルスＶ１が第１極性（例えば、ハイレベル（＝Ｖｒｅｆ））となる期間にハイレベルとなるパルスをサンプルホールド回路５１に供給する。
【００６５】
サンプルホールド回路５１のスイッチＳＷ１は、クロック信号ＣＬＫｐがハイレベルであるときにオンし、クロック信号ＣＬＫｐがローレベルであるときにオフする。これにより、サンプルホールド回路５１は、非接触電極２に発生した信号Ｖ２（Ｖ２ｂ）がハイレベルとなるときの電圧ＶＨをサンプリングする。
【００６６】
更に、クロック信号生成部８は、クロック信号ＣＬＫｎとして、クロック信号ＣＬＫ１がローレベルとなる期間Ｔｎ、すなわちパルスＶ１が第２極性（例えば、ローレベル（＝Ｖｃｏｍ））となる期間にハイレベルとなるパルスをサンプルホールド回路５２に供給する。
【００６７】
サンプルホールド回路５２のスイッチＳＷ２は、クロック信号ＣＬＫｎがハイレベルであるときにオンし、クロック信号ＣＬＫｎがローレベルであるときにオフする。これにより、サンプルホールド回路５２は、非接触電極２に発生した信号Ｖ２（Ｖ２ｂ）がローレベルとなるときの電圧ＶＬをサンプリングする。
【００６８】
アナログ・デジタル変換部７は、サンプルホールド回路５１によって取り込まれた電圧ＶＨとサンプルホールド回路５２によってサンプルホールドされた電圧ＶＬとの電位差を、デジタル信号に変換する回路である。
【００６９】
データ処理制御部６における基準クロック生成部６１は、クロック信号生成部８に供給する基準クロック信号ＣＬＫ０を生成する機能部である。基準クロック生成部６１は、例えば、外付けされた水晶やセラミック発振子を用いて信号を生成する発振回路等によって実現することができる。
【００７０】
また、データ処理制御部６における電気伝導率算出部６２は、電圧検出部５によって検出された電圧の振幅に基づいて被測定流体の電気伝導率を算出する機能部である。なお、電気伝導率算出部６２による具体的な処理内容については後述する。
【００７１】
更に、データ処理制御部６は、測定管１内の流体の有無を判定する空状態判定部６４を含む。空状態判定部６４は、電気伝導率算出部６２によって算出された電気伝導率に基づいて、測定管１内の流体の有無を判定する。例えば、空状態判定部６４は、電気伝導率算出部６２によって算出された電気伝導率が所定の閾値よりも小さい場合に、測定管１内に流体が存在しないと判定する。
【００７２】
設定・表示部９は、例えば、作業者の操作入力を検出し、データ処理制御部６に対して電気伝導率の計測や空状態判定処理の実行を指示するとともに、データ処理制御部６による電気伝導率の計測結果の情報をＬＥＤやＬＣＤ等によって表示する。また、アナログ出力部１０は、例えば、電気伝導率算出部６２によって算出された流量計測結果や空状態判定部６４による判定結果の情報を、４−２０ｍＡのアナログ信号によって出力する。
【００７３】
〈電気伝導率の算出原理〉
次に、本実施の形態に係る電磁流量計１００における電気伝導率の算出原理について説明する。
上述したように、被測定流体が測定管１および接触電極３の内部を流れている状態においてパルスＶ１が抵抗Ｒ１の一端に入力された場合、抵抗Ｒ１、非接触電極２、被測定流体、および接触電極３を介してコモン電位Ｖｃｏｍに電流が流れ込む。この電流の電流経路は、図３Ａに示す等価回路２００によって表すことができる。
【００７４】
具体的に、等価回路２００は、抵抗Ｒ１，Ｒｂ、容量Ｃａ，Ｃｂ，およびパルスＶ１を出力する信号源Ｖ１から構成される。ここで、Ｒｂは、被測定流体の抵抗値、Ｃａは、接触電極３と被測定流体との間の分極容量、Ｃｂは、被測定流体と非接触電極２との間の容量を示している。
【００７５】
被測定流体と非接触電極２との間の容量Ｃｂは、従来の２つの電極を共に被測定流体に接触させる従来の２電極方式の電気導電率計に比べて、その値が小さくなる。そのため、被測定流体の抵抗Ｒｂの値を高精度且つ再現性良く測定するためには、等価回路２００において、パルスＶ１の周波数ｆ１をできるだけ高くして抵抗Ｒｂに対する容量Ｃｂによるリアクタンス成分をできるだけ小さくすることが望ましい。
【００７６】
容量Ｃａ，Ｃｂのインピーダンスが無視できるレベルまでパルスＶ１の周波数ｆ１を高くした場合、等価回路２００は、図３Ｂに示す等価回路２０１に描き直すことができる。すなわち、信号源Ｖ１から非接触電極２を介してコモン電位Ｖｃｏｍに至る電流経路の等価回路２０１は、電圧Ｖｒｅｆ／２を基準として±Ｖｒｅｆ／２の振幅を有する信号Ｖ１と、抵抗Ｒ１および抵抗Ｒｂから成る抵抗分圧回路と、カップリングコンデンサＣｘとによって表すことができる。
【００７７】
等価回路２０１において、信号Ｖ２の電圧がハイレベルとなる期間Ｔｐにおける抵抗Ｒ１と抵抗Ｒｂの電圧降下の比は、下記式（１）で表される。ここで、Ｖｒ１＿Ｈは、信号Ｖ２の電圧がハイレベルとなる期間Ｔｐでの抵抗Ｒ１の両端の電圧を表し、Ｖｒｂ＿Ｈは、信号Ｖ２の電圧がハイレベルとなる期間Ｔｐでの抵抗Ｒｂの両端の電圧を表している。
【００７８】
【数１】
2018141667.tif 000002
【００７９】
また、等価回路２０１において、信号Ｖ２の電圧がローレベルとなる期間Ｔｎにおける抵抗Ｒ１と抵抗Ｒｂの電圧降下の比は、下記式（２）で表される。ここで、Ｖｒ１＿Ｌは、信号Ｖ２の電圧がローレベルとなる期間Ｔｎでの抵抗Ｒ１の両端の電圧を表し、Ｖｒｂ＿Ｌは、信号Ｖ２の電圧がローレベルとなる期間Ｔｎでの抵抗Ｒｂの両端の電圧を表している。また、上述したように、ＶＨは、信号Ｖ２ｂ（Ｖ２）がハイレベルとなったときの電圧であり、ＶＬは、信号Ｖ２ｂ（Ｖ２）がローレベルとなったときの電圧である（図２参照）。
【００８０】
【数２】
2018141667.tif 000003
【００８１】
上記式（１）および上記式（２）から、電圧Ｖｒ１＿Ｈと電圧Ｖｒ１＿Ｌとの和の電圧Ｖｒ１＿ＨＬと、電圧Ｖｒｂ＿Ｈと電圧Ｖｒｂ＿Ｌとの和の電圧Ｖｒｂ＿ＨＬとの比は、下記式（３）で表される。
【００８２】
【数３】
2018141667.tif 000004
【００８３】
式（３）より、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒｂとの比は、下記式（４）で表される。
【００８４】
【数４】
2018141667.tif 000005
【００８５】
上記式（４）より、抵抗Ｒｂは、下記式（５）で表される。
【００８６】
【数５】
2018141667.tif 000006
【００８７】
上記式（５）において、基準電位Ｖｒｅｆと抵抗Ｒ１はいずれも既知の値である。したがって、信号Ｖ２ｂ（Ｖ２）がハイレベルであるときの電圧ＶＨと信号Ｖ２ｂ（Ｖ２）がローレベルであるときの電圧ＶＬとの差（ＶＨ−ＶＬ）、すなわち信号Ｖ２ｂ（Ｖ２）の振幅がわかれば、式（５）に基づいて、被測定流体の抵抗Ｒｂ、すなわち被測定流体の電気伝導率（＝１／Ｒｂ）を求めることができる。
【００８８】
図４は、図３Ａに示した等価回路２００における信号Ｖ２のシミュレーション結果を示す図である。
同図には、等価回路２００において、Ｒ１＝１０［ｋΩ］、Ｒｂ＝２０［ｋΩ］、Ｃａ＝０．１［μＦ］、Ｃｂ＝１００［ｐＦ］とし、パルスＶ１の周波数を１５［ＭＨｚ］、振幅を１［Ｖ］としたときの信号Ｖ２のシミュレーション結果が示されている。
【００８９】
図４に示されるシミュレーション結果において、信号Ｖ２がハイレベルとなるときの電圧ＶＨは、約０．８３３３Ｖであり、信号Ｖ２がローレベルとなるときの電圧ＶＬは、約０．１６６７Ｖである。したがって、この場合の被測定流体の抵抗Ｒｂは、式（５）より、約１９．９９［Ω］となる。
【００９０】
本実施の形態に係る電磁流量計１００では、電気伝導率算出部６２が、アナログ・デジタル変換部７を介して入力された電圧ＶＨ，ＶＬの値を上述の式（５）に代入することによって、測定管１を流れる被測定流体の電気伝導率を算出する。
【００９１】
上述したように、被測定流体の抵抗Ｒｂの値を高精度且つ再現性良く測定するためには、パルスＶ１の周波数ｆ１をできるだけ高くして、抵抗Ｒｂに対する容量Ｃｂによるリアクタンス成分をできるだけ小さくすることが望ましい。しかしながら、周波数ｆ１を高くし過ぎると、被測定流体の抵抗Ｒｂの測定精度が低下するおそれがある。そこで、被測定流体の抵抗Ｒｂの測定精度と再現性の更なる向上を図る場合には、パルスＶ１の周波数ｆ１を適切な値に設定する必要がある。以下、詳細に説明する。
【００９２】
図５は、電磁流量計１００における信号源Ｖ１から非接触電極２を介してコモン電位Ｖｃｏｍに至る電流経路の別の等価回路を示す図である。
同図の等価回路２０２に示すように、実際には、パルスＶ１を発生する信号源Ｖ１とコモン電位Ｖｃｏｍとの間に、抵抗Ｒ１、Ｒｂおよび容量Ｃａ，Ｃｂに加えて、接触電極３と非接触電極２との間の容量Ｃｃと、接触電極３と被測定流体との間の分極抵抗Ｒａとが存在する。ここで、Ｃａ＞＞Ｃｂ＞＞Ｃｃ、Ｒａ＞＞Ｒｂである。
【００９３】
パルスＶ１の周波数ｆ１を高くし過ぎた場合、信号源Ｖ１とコモン電位Ｖｃｏｍとの間の電流経路は、上述の図３Ｂに示す単純な等価回路２０１ではなく、等価回路２０２とみなす必要がある。そのため、容量Ｃｃの影響により、抵抗Ｒｂに印加される電圧の波形が歪み、抵抗Ｒｂの測定精度が低下するおそれがある。
【００９４】
そこで、容量Ｃｃによる抵抗Ｒｂの測定精度の低下を抑えるためには、容量Ｃｂによるインピーダンスの影響を考慮する必要がある。具体的には、容量Ｃｂによるリアクタンス成分Ｚｃｂ（＝１／（２πｆ１×Ｃｂ））が下記式（６）で示される条件を満足する必要がある。
【００９５】
【数６】
2018141667.tif 000007
【００９６】
式（６）を周波数ｆ１の式に書き換えると、式（７）が得られる。
【００９７】
【数７】
2018141667.tif 000008
【００９８】
したがって、パルスＶ１の周波数ｆ１を式（７）で示される範囲内の値に設定することにより、流体抵抗（液体抵抗）Ｒｂ、すなわち電気伝導率の測定精度の低下を抑えることが可能となる。
【００９９】
ここで、容量Ｃｂは、主に非接触電極２の面積と測定管１を構成する電気的絶縁体材料の比誘電率によって決まり、分極容量の影響は無視できるほど小さいため、予めその値を把握しておくことは可能である。
【０１００】
例えば、式（７）において、Ｒｂ＝１０［ｋΩ］、Ｃｂ＝１００［ｐＦ］としたとき、パルスＶ１の周波数ｆ１は、約１６０ｋＨｚ〜１６００ｋＨｚの範囲となる。
【０１０１】
この場合、励磁周波数ｆｅｘは、約１．６ｋＨｚ〜１６ｋＨｚの範囲の値か、それ以下の値に設定することが望ましい。これにより、流量計測機能に係る励磁電流Ｉｅｘの周波数帯と、電気伝導率計測機能に係る交流信号（パルスＶ１）の周波数帯とを相違させることができる。
【０１０２】
図６Ａ，６Ｂに、パルスＶ１の周波数ｆ１を１６０ｋＨｚ〜１６００ｋＨｚの範囲の値に設定したときのシミュレーション結果を示す。図６Ａは、等価回路２０２においてパルスＶ１の周波数ｆ１＝１６０ｋＨｚとした場合の信号Ｖ２のシミュレーション波形を示す図であり、図６Ｂは、等価回路２０２においてパルスＶ１の周波数ｆ１＝１６００ｋＨｚとした場合の信号Ｖ２のシミュレーション波形を示す図である。本シミュレーションでは、Ｒａ＝１［ＭΩ］、Ｒｂ＝１０［ｋΩ］、Ｃａ＝０．１［ｕＦ］、Ｃｂ＝１００［ｐＦ］、Ｃｃ＝１０［ｐＦ］としている。
【０１０３】
以上のように、被測定流体の抵抗Ｒｂの測定精度と再現性の向上を図る場合には、等価回路２０２を考慮し、パルスＶ１の周波数ｆ１を適切な範囲（式（７））に設定すればよい。
【０１０４】
ただし、パルスＶ１の周波数ｆ１を適切な範囲に設定した場合であっても、信号源Ｖ１とコモン電位Ｖｃｏｍとの間の電流経路は、上述の図３Ｂに示す単純な等価回路２０１と完全にみなすことはできないため、式（５）に基づく算出手法では、多少の誤差が発生する場合がある。
【０１０５】
例えば、図５に示した等価回路２０２において信号Ｖ２の振幅（ＶＨ−ＶＬ）と被測定流体の電気伝導率との関係は、例えば図７に示す非線形な特性３００によって表される。
そこで、被測定流体の抵抗Ｒｂの測定精度と再現性を更に向上させたい場合には、予め作成した信号Ｖ２の振幅（ＶＨ−ＶＬ）と被測定流体の電気伝導率との対応関係を示すルックアップテーブルを用いて、電気伝導率を算出すればよい。
【０１０６】
例えば、予め、電気伝導率が既知の流体（液体）を用いて、信号Ｖ２の振幅（ＶＨ−ＶＬ）と被測定流体の電気伝導率と関係を調べる試験を行い、その試験結果に基づいて、信号Ｖ２の振幅（ＶＨ−ＶＬ）と被測定流体の電気伝導率との対応関係を示すルックアップテーブルを作成する。作成したルックアップテーブルは、例えばデータ処理制御部６として機能するマイクロコントローラ等のプログラム処理装置内の不揮発性メモリ等の記憶部に格納される。
【０１０７】
そして、被測定流体の電気伝導率を算出する際には、電気伝導率算出部６２が、上記記憶部に記憶されているルックアップテーブルを参照し、アナログ・デジタル変換部７を介して入力された電圧ＶＨ，ＶＬの値から算出した振幅（ＶＨ―ＶＬ）の値に対応する電気伝導率の値を読み出すことにより、被測定流体の電気伝導率を算出する。
これによれば、被測定流体の抵抗Ｒｂの測定精度および再現性を更に向上させることが可能となる。
【０１０８】
次に、電磁流量計１００の実現例を示す。
図８は、本実施の形態に係る電磁流量計１００の実現例を示す斜視図である。
同図に示されるように、電磁流量計１００は、測定管１、非接触電極２、および接触電極３と、交流信号生成部４、電圧検出部５、データ処理制御部６、アナログ・デジタル変換部７、クロック信号生成部８、およびアナログ出力部１０等の電子回路等が形成されたプリント基板とを、金属や樹脂等から成る筐体２０内に収容し、その筐体２０の開口部を、設定・表示部９によって蓋をすることによって実現される。
【０１０９】
設定・表示部９は、作業者の設定操作入力を検出してデータ処理制御部６へ出力する機能を実現するための操作用ボタン９１や、データ処理制御部６からの表示出力を表示する機能を実現するためのＬＥＤやＬＣＤ等の表示装置９２を備えている。
【０１１０】
筐体２０の対向する一対の側面には、電磁流量計１００の外部に設けられる配管（図示せず）と測定管１とを連結可能な、金属材料（例えば、ＳＵＳ）から構成された管状の継手３Ａ，３Ｂが配設されている。
【０１１１】
図９Ａは、筐体２０内部を示す斜視断面図であり、図９Ｂは、筐体２０の内部を示す正面断面図である。
図９Ａ，９Ｂに示されるように、測定管１は、筐体２０の長手方向に沿って筐体２０内に配設される。測定管１の両端部には、継手３Ａと継手３Ｂが夫々連結されている。
【０１１２】
ここで、２つの継手３Ａ，３Ｂのうち一方は、接触電極３として機能する。例えば、継手３Ａは、コモン電位Ｖｃｏｍに接続されることにより、外部の配管と測定管１とを連結するだけでなく、接触電極３としても機能する。この場合の非接触電極２は、測定管１における継手３Ａが接続される端部に近い外周面に形成される。
【０１１３】
また、流量計測のための検出電極１１，１２は、測定管１の外周面における、非接触電極２と継手３Ｂとの間の領域に形成される。
【０１１４】
このように、接触電極３を金属から成る継手３Ａによって実現することにより、接触電極３の被測定流体と接触する面積が広くなる。これにより、接触電極３に異物の付着や腐食が生じた場合であっても、異物の付着や腐食が生じた部分の面積が接触電極３の全面積に対して相対的に小さくなるため、分極容量の変化による測定誤差を抑えることが可能となる。
【０１１５】
一方、非接触電極２は、例えばコモン電位Ｖｃｏｍに接続された金属から成るシールドカバー２１によって囲まれていることが望ましい。例えば、図１０Ａに示すように、筐体２０内において非接触電極２がシールドカバー２１によって囲まれるように、測定管１を配置する。これによれば、非接触電極２から筐体２０の外部に放射される電磁波ノイズを低減することが可能となる。
【０１１６】
ここで、シールドカバー２１は、非接触電極２の少なくとも一部と対面して配置されていればよい。例えば、図１０Ｂに示すように、シールドカバー２１を側面視コの字状に形成し、シールドカバー２１の開口側に、上述した交流信号生成部４やデータ処理制御部６等を構成する電子回路等が主面２２Ａに形成されたプリント基板２２を配置すればよい。この場合、プリント基板２２の主面２２Ａに対向する主面２２Ｂには、金属べたパターン２３を全面的に形成しておく。
【０１１７】
これによれば、プリント基板２２上に配置された交流信号生成部４や電圧検出部５と非接触電極２とを接続する信号線の引き回し等が容易となるとともに、その信号線の大部分をシールドカバー２１内に配置することができるので、その信号線から筐体２０の外部に放射される電磁波ノイズをも低減することが可能となる。
【０１１８】
また、シールドカバー２１は、非接触電極２のみならず、流量計測のための検出電極１１，１２の少なくとも一部と対面して配置してもよい。これによれば、検出電極１１，１２が筐体２０の外部から受ける電磁波ノイズを低減することが可能となる。
【０１１９】
≪本実施の形態に係る電磁流量計１００の効果≫
以上、本実施の形態に係る電磁流量計１００は、電気伝導率の計測に必要な２つの電極のうち一方の電極を被測定流体と接しない非接触電極２によって実現しているので、２つの電極を共に流体に接触させる従来の２電極方式の電気伝導率計に比べて、両電極間に印加する交流信号の周波数を高くする必要がある。そのため、電磁流量計１００では、流量の計測に必要な励磁電流の周波数帯と電気伝導率の計測に必要な交流信号（パルスＶ１）の周波数帯とが相違することになるので、励磁電流と交流信号とが互いに干渉することを防止することが可能となる。これにより、容量式の電磁流量計に電気伝導率計測機能を追加した場合における、流量および電気伝導率の計測精度と計測安定性の低下を防止することができる。
【０１２０】
また、本実施の形態に係る電磁流量計１００では、上述した電気伝導率の計測に必要な２つ電極のうちの他方の電極（接触電極３）を被測定流体に接触させ、且つコモン電位に接続しているので、従来の容量式の電磁流量計に従来の電気伝導率計を単に組み込む場合に比べて、測定管１の周辺の電極数を減らすことが可能となる。すなわち、本実施の形態に係る電磁流量計１００では、電気伝導率の計測に利用される接触電極３が、流量計測に利用されるコモン電極を兼ねているので、必要な電極数を減らすことができる。これにより、電気伝導率計測機能を備えた電磁流量計の小型化が可能となる。
【０１２１】
したがって、本実施の形態に係る電磁流量計１００によれば、高い計測精度および計測安定性を有する電気伝導率計測機能を備えた小型の電磁流量計を実現することが可能となる。
【０１２２】
また、本実施の形態に係る電磁流量計１００によれば、流量の計測のための検出電極１１，１２と電気伝導率の計測のための非接触電極２とを、同一の製造工程において形成することができる。
【０１２３】
本実施の形態に係る電磁流量計１００において、交流信号としてのパルスＶ１の周波数ｆ１は、励磁周波数ｆｅｘの１００倍以上に設定することにより、励磁電流ＩｅｘとパルスＶ１とがより干渉し難くなるので、流量および電気伝導率の計測精度と計測安定性の低下を更に防止することができる。
【０１２４】
また、抵抗Ｒ１を介して非接触電極２に入力されるパルスＶ１の周波数ｆ１を、式（７）で示される範囲内の値に設定することにより、上述したように、被測定流体の電気伝導率（抵抗Ｒｂ）の測定精度と再現性をより向上させることが可能となる。
【０１２５】
また、流量計測機能を実現するための増幅回路１３に、パルスＶ１に対応する周波数成分を減衰させるフィルタ（ローパスフィルタ回路１３１およびハイパスフィルタ回路１３２）を設けることにより、流量信号ＶＦにパルスＶ１の周波数成分を含むノイズが重畳した場合であっても、そのノイズを除去することができる。これにより、流量の計測精度と計測安定性の低下を更に防止することが可能となるとともに、検出電極１１，１２と非接触電極２とを近接して配置することができるので、電磁流量計の更なる小型化が可能となる。
【０１２６】
また、電磁流量計１００は、電気伝導率算出部６２によって算出された流体の電気伝導率に基づいて測定管１内の流体の有無を判定する空状態判定部６４を備えているので、測定管１の空状態の判定をより確実に行うことが可能となる。
【０１２７】
例えば、従来の容量式の電磁流量計における空状態の判定手法として、測定管内を流体が正常に流れているときの流量信号の理想波形と実際に計測された流量信号とを比較することにより、測定管の空状態の判定を行う技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、この従来技術は、流量信号が正常時の波形と異なる場合に空状態と判定する間接的な手法であって、空状態の検出精度が高いとは言えない。これに対し、本実施の形態１に係る電磁流量計１００では、測定管内に流体があるか否かを電気伝導率に基づいて判定するので、従来の間接的な手法に比べて、空状態の判定精度を向上させることが可能となる。
【０１２８】
また、本実施の形態に係る電磁流量計１００によれば、上述した電気伝導率の計測に必要な２つ電極のうちの一方の電極（非接触電極２）が被測定流体と接触しないので、従来の２つの電極を共に接触させる２電極方式の電気伝導率計に比べて、電極の異物の付着や腐食による測定誤差を抑えることが可能となる。
【０１２９】
また、従来の２電極方式の電気伝導率計では、電極の異物の付着や腐食を防止するために、電気伝導率の計測に用いる２つの電極に高価な白金黒を用いていたが、本実施の形態に係る電磁流量計１００では、少なくとも非接触電極２には白金黒を用いなくてもよいので、電気伝導率計測機能を備えた電磁流量計の製造コストを更に抑えることが可能となる。
【０１３０】
また、接触電極３を、外部の配管と接続するための金属から成る継手３Ａと兼用することにより、接触電極３の被測定流体と接触する面積を広くすることが可能となる。これにより、上述したように、接触電極３に異物の付着や腐食が生じた場合であっても、接触電極３の全接触面積に対する異物の付着や腐食が生じた部分の面積が相対的に小さくなるので、電極の異物の付着や腐食による測定誤差をより低減することが可能となる。
【０１３１】
また、金属配管を継手３Ａに連結した場合には、その金属配管が継手３Ａを介してコモン電位Ｖｃｏｍに接続されるため、継手３Ａのみならず金属配管も接触電極３とみなすことができる。これにより、接触電極３の接触面積が更に拡大し、接触電極３の全接触面積に対する異物の付着や腐食が生じた部分の面積が相対的に更に小さくなるので、電極の異物の付着や腐食による測定誤差の更なる低減を図ることが可能となる。
【０１３２】
また、金属配管を使用した場合であっても、接触電極３としての継手３Ａと金属配管とが同電位（コモン電位Ｖｃｏｍ＝０Ｖ）となるので、金属配管に電流が流れ込むことによる電気伝導率の測定誤差は生じない。
【０１３３】
また、接触電極３をコモン電位Ｖｃｏｍ（＝０Ｖ）に接続しているので、金属配管を使用した場合であっても、金属配管がアンテナとなって周辺に電磁波ノイズを放射することを防止できる。
【０１３４】
また、図１０Ａ，１０Ｂに示したように、金属から成るシールドカバー２１を、非接触電極２の少なくとも一部と対面して配置することにより、上述したように、非接触電極２から筐体２０の外部に放射される電磁波ノイズを低減することが可能となる。
【０１３５】
≪実施の形態の拡張≫
以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【０１３６】
例えば、上記実施の形態では、流量信号に含まれるパルスＶ１の周波数成分を除去するためのフィルタとして、ローパスフィルタ回路１３１およびハイパスフィルタ回路１３２を設ける場合を例示したが、ローパスフィルタ回路１３１およびハイパスフィルタ回路１３２の何れか一方を設けてもよい。
【０１３７】
また、ローパスフィルタ回路１３１およびハイパスフィルタ回路１３２は、図１に示す回路構成に限定されず、目的とするフィルタ特性できる回路構成を有していればよい。
【０１３８】
また、上記実施の形態では、電磁流量計１００の実現例として図８に示す構成を例示したが、これに限定されるものではない。
【０１３９】
また、上記実施の形態において、交流信号生成部４や電圧検出部５は、その機能を発揮することができるのであれば、図１に示した回路構成例に限定されるものではない。
【０１４０】
また、アナログ・デジタル変換部７、クロック信号生成部８、および信号検出部１４の一部は、データ処理制御部６と同様に、マイクロコントローラ等のプログラム処理装置の機能によって実現してもよい。
【符号の説明】
【０１４１】
１００…電磁流量計、１…測定管、２…非接触電極（第３電極）、３…接触電極（第４電極）、３Ａ，３Ｂ…継手、４…交流信号生成部、５…電圧検出部、６…データ処理制御部、７…アナログ・デジタル変換部、８…クロック信号生成部、９…設定・表示部、１０…アナログ出力部、１１…検出電極（第１電極）、１２…検出電極（第２電極）、１３…増幅回路、１４…信号検出部、１５…励磁回路、２０…筐体、２１…シールドカバー、２２…プリント基板、２３…金属べたパターン、５１，５２…サンプルホールド回路、６１…基準クロック生成部、６２…電気伝導率算出部、６３…流量算出部、６４…空状態判定部、６５…励磁制御部、２００，２０１，２０２…等価回路、９１…操作用ボタン、９２…表示装置、Ｌｅｘ…励磁コイル、Ｉｅｘ…励磁電流、ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３…スイッチ、Ｕ１，Ｕ５…バッファアンプ、Ｕ２，Ｕ３…プリアンプ、Ｕ４…差動増幅回路、１３１…ローパスフィルタ回路、１３２…ハイパスフィルタ回路、ＣＬＫ０…基準クロック信号、ＣＬＫ１，ＣＬＫｐ，ＣＬＫｎ…クロック信号、Ｖ１…パルス（信号源）、Ｖ２，Ｖ２ｂ…信号、Ｖｃｏｍ…コモン電位、ＶＨ，ＶＬ…信号Ｖ２の電圧、ＶＦ…流量信号、Ｔｐ…パルスＶ１が第１極性となる期間、Ｔｎ…パルスＶ１が第２極性となる期間、Ｒａ…分極抵抗、Ｒｂ…流体抵抗，Ｒ１…抵抗、Ｃ１，Ｃ２，Ｃｂ，Ｃｃ…容量、Ｃａ…分極容量。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年2月22日(2018.2.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の電磁流量計において、
前記電圧検出部は、
前記交流信号が第１極性となる第１期間において、前記第３電極の電圧をサンプリングし、保持する第１サンプルホールド回路と、
前記交流信号が前記第１極性と反対の第２極性となる第２期間において、前記第３電極の電圧をサンプリングし、保持する第２サンプルホールド回路と、を含み、
前記電気伝導率算出部は、前記第１サンプルホールド回路によってサンプリングされた電圧と前記第２サンプルホールド回路によってサンプリングされた電圧とに基づいて、前記流体の電気伝導率を算出する
ことを特徴とする電磁流量計。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
上記電磁流量計において、電圧検出部は、交流信号が第１極性となる第１期間（Ｔｐ）において、第３電極の電圧をサンプリングして保持する第１サンプルホールド回路（５１）と、交流信号が第１極性と反対の第２極性となる第２期間（Ｔｎ）において、第３電極の電圧をサンプリングして保持する第２サンプルホールド回路（５２）とを含み、電気伝導率算出部６２は、第１サンプルホールド回路によってサンプリングされた電圧（ＶＨ）と第２サンプルホールド回路によってサンプリングされた電圧（ＶＬ）とに基づいて、流体の電気伝導率を算出してもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
設定・表示部９は、例えば、作業者の操作入力を検出し、データ処理制御部６に対して電気伝導率の計測や空状態判定処理の実行を指示するとともに、データ処理制御部６による電気伝導率の計測結果の情報をＬＥＤやＬＣＤ等によって表示する。また、アナログ出力部１０は、例えば、電気伝導率算出部６２によって算出された電気伝導率や空状態判定部６４による判定結果の情報を、４−２０ｍＡのアナログ信号によって出力する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３７】
また、ローパスフィルタ回路１３１およびハイパスフィルタ回路１３２は、図１に示す回路構成に限定されず、目的とするフィルタ特性を実現できる回路構成を有していればよい。