(57)【要約】【課題】検出器の種類及び測定管の口径などによらず、簡易な処理によって励磁電流の安定区間を確保する電磁流量計の変換器、電磁流量計、及び流量演算方法を提供すること。【解決手段】励磁コイルを備えた検出器の測定管を流れる流体の流速に比例する信号起電力をもとに流体の流量を求める、電磁流量計の変換器。変換器は、励磁切替点の信号安定時間前に、励磁電流の大きさを励磁電流値として測定する電流測定部と、励磁切替点までの信号安定時間の間、励磁電流の大きさを励磁電流値に固定する電流制御部と、を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励磁コイルを備えた検出器の測定管を流れる流体の流速に比例する信号起電力をもとに前記流体の流量を求める変換器であって、
前記励磁コイルに供給される励磁電流の極性が入れ替わるタイミングである励磁切替点の信号安定時間前に、前記励磁電流の大きさを励磁電流値として測定する電流測定部と、
前記励磁切替点までの信号安定時間の間、前記励磁電流の大きさを前記励磁電流値に固定する電流制御部と、を有する、電磁流量計の変換器。
【請求項２】
前記信号起電力をもとに、前記励磁電流から流速を求める際の基準となる基準励磁電流と、前記電流測定部において測定された前記励磁電流値との関係を利用して、前記基準励磁電流に対応する換算電圧を生成し、生成した前記換算電圧を用いて前記流体の流量を求める流量演算部を有する、請求項１に記載の電磁流量計の変換器。
【請求項３】
前記励磁切替点において、前記励磁コイルに供給される励磁電圧の大きさが、予め設定された切替電圧値となるように制御する電圧制御部を有し、
前記電圧制御部は、
前記励磁切替点の信号安定時間前に、前記励磁電圧の大きさを、前記切替電圧値よりも小さく設定された下限電圧値まで低下させるものである、請求項１又は２に記載の電磁流量計の変換器。
【請求項４】
前記電圧制御部は、
前記励磁電流値と前記励磁コイルの内部抵抗とを用いて前記下限電圧値を求めるものである、請求項３に記載の電磁流量計の変換器。
【請求項５】
前記電圧制御部は、
前記励磁電流値に、前記内部抵抗と、外的要因による電力消費の補填用の補填係数とを乗じて、前記下限電圧値を求めるものである、請求項４に記載の電磁流量計の変換器。
【請求項６】
測定管内を流れる流体に磁界を印加する励磁コイルを有し、前記測定管内を流れる前記流体の流速に応じて発生する信号起電力を検出する検出器と、
前記検出器において検出された前記信号起電力をもとに前記流体の流量を求める、請求項１〜３の何れか一項に記載の変換器と、を有する、電磁流量計。
【請求項７】
検出器の励磁コイルに供給される励磁電流の極性が入れ替わるタイミングである励磁切替点の信号安定時間前に、前記励磁電流の大きさを励磁電流値として取得し、
前記励磁切替点までの信号安定時間の間、前記励磁電流の大きさを前記励磁電流値に固定し、
前記検出器の測定管を流れる流体の流速に比例する信号起電力を、前記励磁切替点から前記信号安定時間の間にサンプリングし、サンプリングしたデータを用いて前記流体の流量を求める、流量演算方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性を有する流体の流量を測定する電磁流量計の変換器、電磁流量計、及び流量演算方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁流量計は、検出器の励磁コイルに矩形波状の励磁電流を流して測定管内に磁界を発生させ、測定管を流れる流体の流速に比例した信号起電力を検出し、検出した信号起電力に基づいて流体の流量を測定する装置である。
【０００３】
電磁流量計では、測定管内の磁束密度が安定しているときに信号起電力を検出しなければ、正確な流量を得ることができない。ここで、測定管内の磁束密度は、励磁コイルに流す励磁電流に比例する。そして、励磁電流は、励磁コイルのインダクタンスなどの影響で、電流値が安定するまでにある程度の時間を要する。つまり、励磁電流は、励磁コイルの巻数、励磁コイルに印加される電圧、及び励磁コイルへの電圧の印加時間などに応じて変化する。そのため、流体の流量を精度よく求めるためには、励磁電流が安定したところで一定の安定区間を確保し、信号起電力をサンプリングする必要がある。
【０００４】
そこで、従来の電磁流量計は、励磁方向を切り替えてから一定の待ち時間が経過したときに、信号起電力をサンプリングするという手法を採っている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２３５３５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、励磁電流が安定するまでの立ち上がり時間は、検出器の種類及び測定管の口径などによって異なるため、検出器によっては、待ち時間が不足することがある。この場合、変換器は、磁束密度が安定しないところで信号起電力をサンプリングすることになる。
【０００７】
よって、従来は、一定の安定区間を確保するため、検出器の設計時に、変換器と組み合わせた精密な検証及び調整を行っている。すなわち、従来の電磁流量計では、検出器ごとに、励磁周波数、励磁電圧、及び信号起電力のサンプリングタイミングを決める必要がある。したがって、複数種類の検出器の各々の励磁周波数、励磁電圧、及び信号起電力のサンプリングタイミングの情報を変換器に登録しておくか、または、全ての検出器が同じ特性となるように設計する必要がある。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、検出器の種類及び測定管の口径などによらず、簡易な処理によって励磁電流の安定区間を確保する電磁流量計の変換器、電磁流量計、及び流量演算方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る電磁流量計の変換器は、励磁コイルを備えた検出器の測定管を流れる流体の流速に比例する信号起電力をもとに流体の流量を求める変換器であって、励磁コイルに供給される励磁電流の極性が入れ替わるタイミングである励磁切替点の信号安定時間前に、励磁電流の大きさを励磁電流値として測定する電流測定部と、励磁切替点までの信号安定時間の間、励磁電流の大きさを励磁電流値に固定する電流制御部と、を有するものである。
【００１０】
本発明に係る電磁流量計は、測定管内を流れる流体に磁界を印加する励磁コイルを有し、測定管内を流れる流体の流速に応じて発生する信号起電力を検出する検出器と、検出器において検出された信号起電力をもとに流体の流量を求める上記の変換器と、を有している。
【００１１】
本発明に係る流量演算方法は、検出器の励磁コイルに供給される励磁電流の極性が入れ替わるタイミングである励磁切替点の信号安定時間前に、励磁電流の大きさを励磁電流値として取得し、励磁切替点までの信号安定時間の間、励磁電流の大きさを励磁電流値に固定し、検出器の測定管を流れる流体の流速に比例する信号起電力を、励磁切替点から信号安定時間の間にサンプリングし、サンプリングしたデータを用いて流体の流量を求めるようになっている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、励磁切替点までの信号安定時間の間、励磁電流の大きさを、励磁切替点の信号安定時間前における励磁電流の大きさである励磁電流値に固定する。そのため、励磁電流及び信号起電力について、信号安定時間分の安定区間を確保することができることから、検出器の種類及び測定管の口径などによらず、簡易な処理によって励磁電流の安定区間を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係る電磁流量計の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】図１の制御装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図３】電磁流量計の励磁コイルに励磁電流を流したとき、励磁コイルが比較的早く磁気飽和する場合の電流値の変化例を示す説明図である。
【図４】電磁流量計の励磁コイルに励磁電流を流したとき、励磁コイルが比較的遅く磁気飽和する場合の電流値の変化例を示す説明図である。
【図５】電磁流量計の励磁コイルに励磁電流を流したとき、励磁コイルが磁気飽和する前に励磁電流の極性が入れ替わる場合の電流値の変化例を示す説明図である。
【図６】電磁流量計の励磁コイルに励磁電流を流し、図１の変換器によって安定区間を確保した場合の電流値の変化例を示す説明図である。
【図７】電磁流量計の励磁コイルに励磁電流を流し、図１の変換器によって安定区間を確保した場合の電流値の変化を、図４の場合と対比して示した説明図である。
【図８】電磁流量計の励磁コイルに励磁電流を流し、図１の変換器によって安定区間を確保した場合の電流値の変化を、図５の場合と対比して示した説明図である。
【図９】図１のスイッチ回路及びサンプルホールド回路の動作と、励磁電流及び信号起電力の変化とを対応づけて例示した説明図である。
【図１０】図２の電圧制御部による励磁電圧制御を例示した説明図である。
【図１１】図１の電磁流量計が２線式電磁流量計である場合の励磁電流安定化に関する動作を示すフローチャートである。
【図１２】図１の電磁流量計が４線式電磁流量計である場合の励磁電流安定化に関する動作を示すフローチャートである。
【図１３】図１の電磁流量計による流量演算の動作を示すフローチャートである。
【図１４】図１の電磁流量計による電圧制御の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態に係る電磁流量計の構成を概略的に示すブロック図である。図１を参照して、電磁流量計１００の全体的な構成を説明する。
【００１５】
電磁流量計１００は、導電性を有する流体の流量を測定する機器である。図１に示すように、電磁流量計１００は、検出器１０と、変換器２０と、を有している。検出器１０は、測定管１１と、励磁コイル１２と、電極１３ａと、電極１３ｂと、接地電極１４と、を有している。測定管１１は、パイプ状に形成され、流体を通過させるものである。電磁流量計１００は、導電性を有する流体が測定管１１内を流れるように配設される。励磁コイル１２は、測定管１１内に磁界を発生させ、測定管１１内を流れる流体に磁界を印加するものである。励磁コイル１２は、磁界の発生方向が、測定管１１内を流れる流体の流れ方向に対して垂直となるように配置されている。
【００１６】
電極１３ａ及び電極１３ｂは、電極１３ａと電極１３ｂとを結ぶ直線が、測定管１１内を流れる流体の流れ方向、及び励磁コイル１２が発生させる磁界の方向に対して直交するように測定管１１内に配置されている。電極１３ａ及び電極１３ｂは、励磁コイル１２が発生させる磁界中を流体が流れることで生じる起電力に基づく信号起電力Ｅを取り出すための一対の電極を構成している。信号起電力Ｅは、電極１３ａと電極１３ｂとの間に生じる、流体の流量に比例した電圧である。検出器１０は、電極１３ａと電極１３ｂとを用いて信号起電力Ｅを検出し、検出した信号起電力Ｅを変換器２０へ出力する。
【００１７】
変換器２０は、励磁コイル１２を備えた検出器１０の測定管１１を流れる流体の流速に比例する信号起電力Ｅをもとに、測定管１１内を流れる流体の流量を求める。つまり、変換器２０は、検出器１０において検出された信号起電力Ｅをもとに、測定管１１内を流れる流体の流量を求める。変換器２０は、交流増幅回路３０と、サンプルホールド回路３５と、ＡＤ変換器４０と、制御装置５０と、記憶装置５８と、励磁回路６０と、励磁電流生成部７０と、励磁電圧生成部８０と、電流測定部９０と、測定抵抗Ｒｏと、を有している。
【００１８】
励磁回路６０は、制御装置５０からの周波数指令信号に応じて、極性が交互に変化する励磁周波数Ｆの励磁電流Ｉｅｘを生成し、生成した励磁電流Ｉｅｘを励磁コイル１２へ供給する。励磁回路６０は、励磁切替回路６１と、スイッチ回路６２と、を含んでいる。
【００１９】
スイッチ回路６２は、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、第３スイッチＳＷ３、及び第４スイッチＳＷ４を有している。第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、第３スイッチＳＷ３、及び第４スイッチＳＷ４は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、又はＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などのスイッチング素子により構成することができる。
【００２０】
第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２との接続点Ｐは、接続点Ｎに接続されており、第３スイッチＳＷ３と第４スイッチＳＷ４との接続点Ｑは、励磁電流生成部７０に接続されている。第１スイッチＳＷ１と第３スイッチＳＷ３との接続点Ｒは、検出器１０の端子Ｙに接続されている。第２スイッチＳＷ２と第４スイッチＳＷ４との接続点Ｓは、検出器１０の端子Ｘに接続されている。つまり、励磁コイル１２は、接続点Ｒと接続点Ｓとの間に接続されている。
【００２１】
励磁切替回路６１は、制御装置５０からの周波数指令信号に従い、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３をオンにし、第１スイッチＳＷ１及び第４スイッチＳＷ４をオフにした第１状態と、第１スイッチＳＷ１及び第４スイッチＳＷ４をオンにし、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３をオフにした第２状態とを、所定の周期で繰り返す。すなわち、励磁切替回路６１は、スイッチ回路６２の各スイッチのオンオフ動作を制御することにより、極性が交互に切り替わる矩形波状の励磁電流Ｉｅｘを生成する。本実施の形態では、第１状態のとき、励磁コイル１２に正の励磁電流Ｉｅｘが流れ、第２状態のとき、励磁コイル１２に負の励磁電流Ｉｅｘが流れる。
【００２２】
交流増幅回路３０は、検出器１０から信号起電力Ｅを取得して増幅する。サンプルホールド回路３５は、交流増幅回路３０の出力側に配設されており、制御装置５０からのＳＨ時間制御信号に応じて動作する。サンプルホールド回路３５は、励磁コイル１２に供給される励磁電流Ｉｅｘの極性が入れ替わるタイミングである励磁切替点の信号安定時間Ｔｓ前から、信号安定時間Ｔｓの間、交流増幅回路３０において増幅された信号起電力Ｅをサンプリングする。
【００２３】
ここで、信号安定時間Ｔｓは、信号安定時間Ｔｓの間にサンプリングされる信号起電力Ｅの、流速演算用のデータとしての精度が確保できるように設定される。信号安定時間Ｔｓは、例えば７［ｍｓ］に設定され、適宜変更することができる。
【００２４】
ＡＤ変換器４０は、直流増幅機能を備えたＡＤ変換器である。ＡＤ変換器４０は、ゲイン設定部４１と、直流増幅部４２と、変換部４３と、を有している。ゲイン設定部４１は、例えばＰＧＡ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｉｎ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）からなり、制御装置５０からのゲイン調整信号に応じて変換器２０のゲインＧを設定する。直流増幅部４２は、ゲイン設定部４１によって設定されたゲインＧを用いて、サンプルホールド回路３５によりサンプリングされた信号起電力Ｅを差動で増幅する。変換部４３は、信号起電力Ｅに基づくアナログ信号から流速Ｖに対応するＡＤカウント値を生成する。すなわち、変換部４３は、直流増幅部４２によって増幅されたアナログの信号起電力Ｅをデジタルの値であるＡＤカウント値に変換する。
【００２５】
制御装置５０は、サンプルホールド回路３５、ＡＤ変換器４０、励磁回路６０、励磁電流生成部７０、及び励磁電圧生成部８０の動作を制御する。記憶装置５８には、制御装置５０の動作プログラムの他、制御装置５０が演算処理に用いる種々のデータが記憶されている。
【００２６】
例えば、記憶装置５８には、ＡＤカウント値を電圧値に換算するための電圧換算データが記憶されている。電圧換算データは、ＡＤカウント値と電圧値とを変数とする直線式のデータ、又はＡＤカウント値と電圧値とを対応づけたテーブル情報である。電圧換算データは、ＡＤカウント値が大きくなれば、電圧値が大きくなるように、ＡＤカウント値と電圧値とが対応づけられている。また、記憶装置５８には、電圧値と流速Ｖとの関係性を示す流速変換データが記憶されている。さらに、記憶装置５８には、励磁電流Ｉｅｘから流体の流速Ｖを求める際の基準となる基準励磁電流ＥＸＩが記憶されている。
【００２７】
電流測定部９０は、励磁電流Ｉｅｘの極性が入れ替わるタイミングである励磁切替点の信号安定時間Ｔｓ前に、励磁電流Ｉｅｘの大きさを励磁電流値ＥＸＩｆｉｘとして測定する回路である。電流測定部９０は、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器９１を有している。電流測定部９０は、励磁切替点の信号安定時間Ｔｓ前に、接続点Ｍと接続点Ｎとの間に設けられた測定抵抗Ｒｏに流れる電流を測定し、測定した電流の値を励磁電流値ＥＸＩｆｉｘとして制御装置５０に出力する。測定抵抗Ｒｏとしては、例えば１［Ω］の抵抗が用いられる。
【００２８】
励磁電流生成部７０は、励磁電流Ｉｅｘの大きさを連続的に変更することができる回路である。励磁電流生成部７０は、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡ変換器７１を有しており、制御装置５０からの電流指令信号に応じた大きさの励磁電流Ｉｅｘを生成する。すなわち、励磁電流生成部７０は、励磁電流Ｉｅｘの大きさを、制御装置５０からの電流指令信号に含まれる励磁電流値ＥＸＩｆｉｘに固定する。本実施の形態の励磁電流生成部７０は、０［ｍＡ］から３２０［ｍＡ］までの間で励磁電流Ｉｅｘを調整することができる。
【００２９】
励磁電圧生成部８０は、励磁コイル１２に供給する励磁電圧Ｖｅｘを連続的に変更することができる回路である。励磁電圧生成部８０は、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡ変換器８１を有しており、制御装置５０からの電圧指令信号に応じた大きさの励磁電圧Ｖｅｘを生成する。本実施の形態において、励磁電圧生成部８０は、０［Ｖ］から３６［Ｖ］の間で励磁電圧Ｖｅｘを調整することができる。
【００３０】
図２は、図１の制御装置の機能的構成を示すブロック図である。図２を参照して、制御装置５０の機能的な構成を説明する。制御装置５０は、切替制御部５１と、電流取得部５２と、電流制御部５３と、電圧制御部５４と、流量演算部５５と、サンプリング処理部５６と、ゲイン調整部５７と、を有している。
【００３１】
切替制御部５１は、励磁電流Ｉｅｘの励磁方向の切り替えを指示する周波数指令信号を励磁切替回路６１へ出力することで、励磁電流Ｉｅｘの励磁周波数Ｆを制御する。すなわち、切替制御部５１は、励磁切替回路６１を介してスイッチ回路６２を制御し、励磁コイル１２に流れる励磁電流Ｉｅｘの励磁方向の切り替え処理を行う。切替制御部５１が切り替える励磁方向には、励磁電流Ｉｅｘが端子Ｘ、励磁コイル１２、端子Ｙの順に流れる第１状態の方向と、励磁電流Ｉｅｘが端子Ｙ、励磁コイル１２、端子Ｘの順に流れる第２状態の方向とがある。つまり、上述した励磁切替点とは、切替制御部５１が励磁電流Ｉｅｘの励磁方向を切り替えるタイミングのことである。
【００３２】
電流取得部５２は、励磁切替点の信号安定時間Ｔｓ前に、電流測定部９０から励磁電流値ＥＸＩｆｉｘを取得し、取得した励磁電流値ＥＸＩｆｉｘを、電流制御部５３、電圧制御部５４、及び流量演算部５５に出力する。
【００３３】
電流制御部５３は、励磁切替点までの信号安定時間Ｔｓの間、励磁電流Ｉｅｘの大きさを励磁電流値ＥＸＩｆｉｘに固定する。より具体的に、電流制御部５３は、電流取得部５２から取得した励磁電流値ＥＸＩｆｉｘに基づいて、電流の調整を指示する電流指令信号を生成し、励磁電流生成部７０へ出力する。これにより、電流制御部５３は、励磁電流生成部７０のＤＡ変換器７１に励磁電流値ＥＸＩｆｉｘを設定する。すなわち、電流制御部５３は、励磁切替点の信号安定時間Ｔｓ前において、励磁電流生成部７０が生成する励磁電流Ｉｅｘの大きさを、その際に電流測定部９０が測定した励磁電流値ＥＸＩｆｉｘに固定する。
【００３４】
電圧制御部５４は、励磁切替点において、励磁コイル１２に供給される励磁電圧Ｖｅｘの大きさが、予め設定された切替電圧値Ｖｏとなるように制御する。切替電圧値Ｖｏは、励磁電圧生成部８０によって生成できる範囲の正の電圧値であり、相対的に大きく設定される。つまり、電圧制御部５４は、励磁切替点において、励磁電圧生成部８０から励磁コイル１２に供給する励磁電圧Ｖｅｘの大きさを、相対的に大きな電圧値である切替電圧値Ｖｏに設定する。
【００３５】
ここで、励磁切替点では、励磁電流Ｉｅｘを早く立ち上げたいため、切替電圧値Ｖｏは、例えば励磁電圧生成部８０によって生成可能な最大電圧に設定される。もっとも、切替電圧値Ｖｏは、励磁電流Ｉｅｘにおける所定値以上のＳＮ比（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉ）を確保することができれば、励磁電圧生成部８０によって発生可能な最大電圧よりも小さな値に設定してもよい。
【００３６】
また、電圧制御部５４は、励磁切替点の信号安定時間Ｔｓ前に、励磁電圧Ｖｅｘの大きさを、切替電圧値Ｖｏよりも小さく設定された下限電圧値ＥＸＶまで低下させる。下限電圧値ＥＸＶは、励磁電流Ｉｅｘの大きさを励磁電流値ＥＸＩｆｉｘで維持できる範囲において、相対的に小さな電圧値に設定される。電圧制御部５４は、励磁電流値ＥＸＩｆｉｘと、励磁コイルの内部抵抗ＲＬとを用いて、下限電圧値ＥＸＶを求めるようになっている。
【００３７】
より具体的に、電圧制御部５４は、下記の式（１）により下限電圧値ＥＸＶを求める。ここで、αは、励磁電圧生成部８０での発熱などを考慮して設定される補填係数であり、０以上の値に設定される。補填係数αは、外的要因による電力消費の補填用の係数である。外的要因としては、励磁電流生成部７０及び励磁電圧生成部８０などの、変換器２０の内部構成での発熱等が想定される。
【００３８】
［数１］
ＥＸＶ［Ｖ］＝ＥＸＩｆｉｘ［Ａ］×ＲＬ［Ω］×α  ・・・  （１）
【００３９】
すなわち、電圧制御部５４は、励磁切替点の信号安定時間Ｔｓ前に電流測定部９０が測定した励磁電流値ＥＸＩｆｉｘに、内部抵抗ＲＬと補填係数αとを乗じることにより、下限電圧値ＥＸＶを求める。そして、電圧制御部５４は、求めた下限電圧値ＥＸＶへの変更を指示する電圧指令信号を生成し、励磁電圧生成部８０へ出力する。
【００４０】
ところで、内部抵抗ＲＬは、励磁コイル１２の両端に規定の電圧をかけ、そのときに流れる電流の測定値を用いて演算し、記憶装置５８に記憶させておくとよい。なお、内部抵抗ＲＬの演算には、電流測定部９０を用いることができる。補填係数αは、例えば１．２に設定され、変換器２０の回路構成などに応じて適宜変更することができる。下限電圧値ＥＸＶは、補填係数αを調整することにより、励磁電流Ｉｅｘの大きさが励磁電流値ＥＸＩｆｉｘである状態を励磁電流生成部７０によって維持できる最小電圧に設定することができる。
【００４１】
本実施の形態において、電圧制御部５４は、第１状態のとき、励磁電圧生成部８０に正の励磁電圧Ｖｅｘを発生させ、第２状態のとき、励磁電圧生成部８０に負の励磁電圧Ｖｅｘを発生させる。すなわち、電圧制御部５４は、第１状態に切り替わる励磁切替点において、励磁電圧生成部８０に、大きさが切替電圧値Ｖｏである正の励磁電圧Ｖｅｘを発生させる。電圧制御部５４は、第２状態に切り替わる励磁切替点において、励磁電圧生成部８０に、大きさが切替電圧値Ｖｏである負の励磁電圧Ｖｅｘを発生させる。
【００４２】
また、電圧制御部５４は、第１状態での励磁切替点の信号安定時間Ｔｓ前において、励磁電圧生成部８０に発生させる励磁電圧Ｖｅｘを、大きさが下限電圧値ＥＸＶである正の電圧値まで低下させる。電圧制御部５４は、第２状態での励磁切替点の信号安定時間Ｔｓ前において、励磁電圧生成部８０に発生させる励磁電圧Ｖｅｘを、大きさが下限電圧値ＥＸＶである負の電圧値まで上昇させる。
【００４３】
流量演算部５５は、測定周期ΔＴごとに、検出器１０において検出された信号起電力Ｅに基づいて、単位時間あたりの流体の流量を求める。本実施の形態において、流量演算部５５は、１［ｓ］あたりの流体の流量である瞬時流量を求めるようになっている。ここで、測定周期ΔＴは、例えば２００［ｍｓ］に設定され、適宜変更することができる。
【００４４】
流量演算部５５は、信号起電力Ｅをもとに、励磁電流Ｉｅｘから流速Ｖを求める際の基準となる基準励磁電流ＥＸＩと、電流測定部９０において測定された励磁電流値ＥＸＩｆｉｘとの関係を利用して、基準励磁電流ＥＸＩに対応する換算電圧Ｖｃｏｎを生成する。そして、流量演算部５５は、生成した換算電圧Ｖｃｏｎを用いて流体の流量を求める。
【００４５】
より具体的に、流量演算部５５は、測定周期ΔＴごとに、ＡＤ変換器４０から出力されるＡＤカウント値を電圧換算データに照らすことにより、ＡＤカウント値に対応する電圧値である信号電圧Ｖｉｎを求める。そして、流量演算部５５は、信号電圧Ｖｉｎから、下記の式（２）により、流体の流速Ｖに比例する換算電圧Ｖｃｏｎを求める。すなわち、流量演算部５５は、信号電圧Ｖｉｎに、基準励磁電流ＥＸＩを励磁電流値ＥＸＩｆｉｘで除した値を乗じることにより、換算電圧Ｖｃｏｎを求める。
【００４６】
［数２］
Ｖｃｏｎ［Ｖ］＝Ｖｉｎ［Ｖ］×（ＥＸＩ／ＥＸＩｆｉｘ）  ・・・  （２）
【００４７】
そして、流量演算部５５は、電圧値と流速Ｖとの関係性を示す流速変換データを用いて、換算電圧Ｖｃｏｎから流速Ｖを求める。流速変換データは、例えば、流速が１［ｍ／ｓ］であれば電圧値が１００［μＶ］になる、といった関係性を示すデータである。この例の場合、流量演算部５５は、換算電圧Ｖｃｏｎが１［ｍＶ］であれば、流速変換データにより、流速として１０［ｍ／ｓ］を求めることができる。
【００４８】
また、流量演算部５５は、求めた流速Ｖから、下記の式（３）により、瞬時流量を求める。式（３）の断面積は、測定管１１の断面積のことであり、下記の式（４）のように、測定管１１の口径から求まる。
【００４９】
［数３］
瞬時流量［ｍ３／ｓ］＝流速Ｖ［ｍ／ｓ］×断面積［ｍ２］  ・・・  （３）
【００５０】
［数４］
断面積［ｍ２］＝π×口径［ｍ］×口径［ｍ］／４  ・・・  （４）
【００５１】
測定管１１の断面積の情報は、予め記憶装置５８に記憶されていてもよいし、流量演算部５５が、式（４）により、都度計算するようにしてもよい。いずれにせよ、流量演算部５５は、求めた流速に測定管１１の断面積を乗じて瞬時流量を求める。そして、流量演算部５５は、求めた瞬時流量を示す情報を外部に出力したり、表示部（図示せず）に表示させたりする。
【００５２】
サンプリング処理部５６は、信号起電力Ｅのサンプリングに用いるクロックを含むＳＨ時間制御信号をサンプルホールド回路３５へ出力する。すなわち、サンプリング処理部５６は、励磁切替点の信号安定時間Ｔｓ前から信号安定時間Ｔｓの間、つまり、励磁切替点までの信号安定時間Ｔｓにおいて、サンプルホールド回路３５に信号起電力Ｅをサンプリングさせる。
【００５３】
ゲイン調整部５７は、流量演算部５５において演算された流速Ｖの変化に応じて変換器２０のゲインＧを調整する。すなわち、ゲイン調整部５７は、流速Ｖに応じてゲインＧの調整を指示するゲイン調整信号を生成し、生成したゲイン調整信号をゲイン設定部４１へ出力することにより、直流増幅部４２が用いるゲインＧを調整する。
【００５４】
図３は、電磁流量計の励磁コイルに励磁電流を流したとき、励磁コイルが比較的早く磁気飽和する場合の電流値の変化例を示す説明図である。図４は、電磁流量計の励磁コイルに励磁電流を流したとき、励磁コイルが比較的遅く磁気飽和する場合の電流値の変化例を示す説明図である。図５は、電磁流量計の励磁コイルに励磁電流を流したとき、励磁コイルが磁気飽和する前に励磁電流の極性が入れ替わる場合の電流値の変化例を示す説明図である。図３〜図５では、便宜上、同様の意味で用いる時刻に同一の符号を付している。図３〜図５を参照して、従来の電磁流量計の励磁コイルに励磁電流Ｉｅｘを流したときの電流値の変化パターンについて説明する。
【００５５】
一般に、励磁コイル１２に直流電圧ＶＬを印加すると、励磁コイル１２に流れる電流ｉは、励磁コイル１２が磁気飽和するまでの間、下記の式（６）のように変化する。ここで、Ｌは励磁コイル１２のインダクタンスであり、ｔは直流電圧ＶＬの印加時間である。
【００５６】
［数６］
ｉ＝（ＶＬ／Ｌ）×ｔ  ・・・（６）
【００５７】
図３の例では、励磁方向を切り替えた後、励磁電流Ｉｅｘが徐々に上昇し、時刻ｔｈ１において、励磁コイル１２が磁気飽和する。そのため、励磁切替点である時刻ｔ１の信号安定時間Ｔｓ前、つまり時刻ｔ０１では、既に励磁電流Ｉｅｘが安定している。同様に、図３の例では、時刻ｔ１以降、励磁電流Ｉｅｘが徐々に減少し、時刻ｔｈ２において、励磁コイル１２が磁気飽和する。そのため、励磁切替点である時刻ｔ２の信号安定時間Ｔｓ前、つまり時刻ｔ０２では、既に励磁電流Ｉｅｘが安定している。つまり、図３のような場合は、信号安定時間Ｔｓ以上の安定区間を確保することができる。
【００５８】
一方、図４の例では、励磁コイル１２が磁気飽和する時刻ｔｈ１は、時刻ｔ０１よりも後であるため、時刻ｔ０１では励磁電流Ｉｅｘが安定していない。同様に、励磁コイル１２が磁気飽和する時刻ｔｈ２は、時刻ｔ０２よりも後であるため、時刻ｔ０２では励磁電流Ｉｅｘが安定していない。したがって、図４のような場合は、信号安定時間Ｔｓ以上の安定区間を確保することができず、適量の安定した信号起電力Ｅをサンプリングすることができない。さらに、図５の例では、励磁電流Ｉｅｘが立ち上がってから励磁切替点までの間に、励磁コイル１２が磁気飽和しない。そのため、図５のような場合においても、十分な安定区間を確保することができず、適量の安定した信号起電力Ｅをサンプリングすることができない。
【００５９】
図６は、電磁流量計の励磁コイルに励磁電流を流し、図１の変換器によって安定区間を確保した場合の電流値の変化例を示す説明図である。なお、図６に示す立ち上がり区間Ｈは、励磁電圧Ｖｅｘと励磁コイル１２のインダクタンスによって決まる。
【００６０】
図６では、制御装置５０が、励磁切替点である時刻ｔ１の信号安定時間Ｔｓ前、つまり時刻ｔ０１に、電流測定部９０から励磁電流値ＥＸＩｆｉｘとして「Ｉ１」を取得したことを想定している。この場合、制御装置５０は、図６に示すように、励磁電流生成部７０が生成する励磁電流Ｉｅｘの電流値を「Ｉ１」に固定する。同様に、図６では、制御装置５０が、励磁切替点である時刻ｔ２の信号安定時間Ｔｓ前、つまり時刻ｔ０２に、電流測定部９０から励磁電流値ＥＸＩｆｉｘとして「Ｉ２」を取得したことを想定している。この場合、制御装置５０は、図６に示すように、励磁電流生成部７０が生成する励磁電流Ｉｅｘの電流値を「−Ｉ２」に固定する。
【００６１】
このように、本実施の形態の電磁流量計１００は、検出器１０として、様々な種類の検出器を適用した場合でも、検出器１０ごとに異なる励磁電流Ｉｅｘの立ち上がり特性の違いを、変換器２０によって吸収することができる。すなわち、本実施の形態の変換器２０は、検出器１０の種類によらず、励磁電流Ｉｅｘの安定区間を確保することができる。つまり、変換器２０は、精密な検証及び調整を伴わずに、励磁電流Ｉｅｘの立ち上がり特性が異なる様々な検出器１０と組み合わせて、信号安定時間Ｔｓの安定区間が確保された電磁流量計１００を構成することができる。
【００６２】
図７は、電磁流量計の励磁コイルに励磁電流を流し、図１の変換器によって安定区間を確保した場合の電流値の変化を、図４の場合と対比して示した説明図である。図８は、電磁流量計の励磁コイルに励磁電流を流し、図１の変換器によって安定区間を確保した場合の電流値の変化を、図５の場合と対比して示した説明図である。図７では、図４で示した波形を破線で示し、本実施の形態における波形を実線で示している。図８では、図５で示した波形を破線で示し、本実施の形態における波形を実線で示している。なお、図７及び図８では、制御装置５０が、図６の場合と同様の励磁電流値ＥＸＩｆｉｘを電流測定部９０から取得したことを想定する。
【００６３】
従来の構成によっては、一定の安定区間を確保することができなかった図４のような場合でも、本実施の形態の変換器２０を用いれば、図７に示すように、信号安定時間Ｔｓの安定区間を確保することができる。同様に、従来の構成によっては、一定の安定区間を確保することができなかった図５のような場合でも、本実施の形態の変換器２０を用いれば、図７に示すように、信号安定時間Ｔｓの安定区間を確保することができる。つまり、変換器２０は、励磁電流Ｉｅｘの磁気飽和による安定区間を十分に確保できない場合でも、簡易な処理によって確実に、信号安定時間Ｔｓの安定区間を確保することができる。
【００６４】
図９は、図１のスイッチ回路及びサンプルホールド回路の動作と、励磁電流及び信号起電力の変化とを対応づけて例示した説明図である。図９では、第２スイッチＳＷ２及び第３スイッチＳＷ３がオンの第１状態と、第１スイッチＳＷ１及び第４スイッチＳＷ４がオンの第２状態とが、交互に繰り返されている。そして、制御装置５０は、励磁電流Ｉｅｘの制御を上記のように行うため、励磁電流Ｉｅｘの安定区間が信号安定時間Ｔｓだけ確保されている。
【００６５】
したがって、信号起電力Ｅの安定区間も、信号安定時間Ｔｓだけ確保される。つまり、信号起電力Ｅの波形には、微分ノイズなどの影響で安定しない区間も存在するが、図９に示すように、少なくとも励磁切替点である時刻ｔ０〜時刻ｔ７のそれぞれまでの信号安定時間Ｔｓは、信号起電力Ｅが安定する。よって、サンプルホールド回路３５は、励磁切替点までの信号安定時間Ｔｓの間、交流増幅回路３０によって増幅された安定性の高い信号起電力Ｅをサンプリングすることができる。そして、ＡＤ変換器４０は、サンプルホールド回路３５によってサンプリングされた信号起電力Ｅを差動で増幅し、ＡＤカウント値を精度よく求めることができるため、制御装置５０は、測定管１１を流れる流体の流量を正確に求めることができる。
【００６６】
図１０は、図２の電圧制御部による励磁電圧制御を例示した説明図である。図１０を参照して、電圧制御部５４による励磁電圧制御について具体的に説明する。
【００６７】
励磁切替点において励磁コイル１２に印加する励磁電圧Ｖｅｘを高くすると、励磁電流Ｉｅｘを早く上昇させることができるため、所定値以上のＳＮ比に早く到達させることができる。一方、安定区間、つまり励磁切替点の信号安定時間Ｔｓ前に到達してからも、高い励磁電圧Ｖｅｘを維持すると、励磁電流生成部７０が発熱して無駄な電力を消費することになる。そのため、本実施の形態の変換器２０は、励磁電圧生成部８０を用いて励磁電圧Ｖｅｘを調整できるようになっている。
【００６８】
電圧制御部５４は、励磁電流Ｉｅｘの極性が入れ替わるタイミングにおいて、励磁電圧生成部８０から励磁コイル１２に供給される励磁電圧Ｖｅｘの大きさを切替電圧値Ｖｏに設定する。すなわち、電圧制御部５４は、スイッチ回路６２が第１状態に切り替わったとき、励磁電圧Ｖｅｘを、大きさが切替電圧値Ｖｏである正の電圧値に設定する。また、電圧制御部５４は、スイッチ回路６２が第２状態に切り替わったとき、励磁電圧Ｖｅｘを、大きさが切替電圧値Ｖｏである負の電圧値に設定する。図１０では、切替電圧値Ｖｏが、励磁電圧生成部８０によって発生可能な最大電圧である３６［Ｖ］に設定された場合を例示している。
【００６９】
さらに、電圧制御部５４は、励磁切替点の信号安定時間Ｔｓ前になったとき、励磁電圧Ｖｅｘの大きさを下限電圧値ＥＸＶに設定する。すなわち、電圧制御部５４は、第１状態における時刻ｔ０１になったとき、励磁電流値ＥＸＩｆｉｘとしてのＩ１に、内部抵抗ＲＬと補填係数αとを乗じることにより、下限電圧値ＥＸＶとして「Ｖ１」を求める。そして、電圧制御部５４は、図１０に示すように、励磁電圧Ｖｅｘを、大きさが「Ｖ１」である正の電圧値まで低下させる。また、電圧制御部５４は、第２状態における時刻ｔ０２になったとき、励磁電流値ＥＸＩｆｉｘとしてのＩ２に、内部抵抗ＲＬと補填係数αとを乗じることにより、下限電圧値ＥＸＶとして「Ｖ２」を求める。そして、電圧制御部５４は、図１０に示すように、励磁電圧Ｖｅｘを、大きさが「Ｖ２」である負の電圧値まで上昇させる。
【００７０】
制御装置５０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などの演算装置と、こうした演算装置と協働して上記の各種機能を実現させる動作プログラムとにより構成することができる。記憶装置５８は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ等のＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ＲＯＭ）、又はＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）などにより構成することができる。
【００７１】
図１１は、図１の電磁流量計が２線式電磁流量計である場合の励磁電流安定化に関する動作を示すフローチャートである。図１１を参照して、変換器２０による流量演算方法のうち、励磁電流Ｉｅｘの安定化処理について説明する。
【００７２】
電流取得部５２は、励磁切替点の信号安定時間Ｔｓ前になるまで待機する（ステップＳ１０１／Ｎｏ）。電流取得部５２は、励磁切替点の信号安定時間Ｔｓになると（ステップＳ１０１／Ｙｅｓ）、電流測定部９０から励磁電流値ＥＸＩｆｉｘを取得する。つまり、電流取得部５２は、励磁切替点の信号安定時間Ｔｓにおける励磁電流Ｉｅｘの大きさを、電流測定部９０から励磁電流値ＥＸＩｆｉｘとして取得する。そして、電流取得部５２は、取得した励磁電流値ＥＸＩｆｉｘを、電流制御部５３、電圧制御部５４、及び流量演算部５５に出力する（ステップＳ１０２）。
【００７３】
次いで、電流制御部５３は、励磁切替点までの信号安定時間Ｔｓの間、励磁電流Ｉｅｘの大きさを励磁電流値ＥＸＩｆｉｘに固定する（ステップＳ１０３）。切替制御部５１は、励磁切替点の信号安定時間Ｔｓ前から信号安定時間Ｔｓが経過し、励磁切替点に到達するまで待機する（ステップＳ１０４／Ｎｏ）。そして、切替制御部５１は、信号安定時間Ｔｓが経過し、励磁切替点になったときに（ステップＳ１０４／Ｙｅｓ）、励磁コイル１２に流れる励磁電流Ｉｅｘの励磁方向の切り替えを行う（ステップＳ１０５）。
【００７４】
制御装置５０は、上記のステップＳ１０１〜Ｓ１０５の一連の処理を、励磁電流Ｉｅｘの極性が入れ替わる周期ごとに実行する。すなわち、電磁流量計１００が２線式の場合、流体の流量を示す４−２０ｍＡ電流の出力によって、励磁電圧Ｖｅｘ及び励磁周波数Ｆを変更する必要がある。そのため、励磁切替点の信号安定時間Ｔｓになる度に、電流測定部９０から励磁電流値ＥＸＩｆｉｘを取得する必要がある。
【００７５】
図１２は、図１の電磁流量計が４線式電磁流量計である場合の励磁電流安定化に関する動作を示すフローチャートである。図１２を参照して、変換器２０による流量演算方法のうち、励磁電流Ｉｅｘの安定化処理について説明する。
【００７６】
制御装置５０は、ステップＳ１０１及びＳ１０２の処理を、図１１の場合と同様に実行する。また、電流取得部５２は、電流測定部９０から取得した励磁電流値ＥＸＩｆｉｘを記憶装置５８に記憶させる（ステップＳ２０１）。
【００７７】
次いで、制御装置５０は、ステップＳ１０３〜Ｓ１０５の処理を、図１１の場合と同様に実行する。電流制御部５３は、励磁切替点の信号安定時間Ｔｓ前になるまで待機し（ステップＳ２０２／Ｎｏ）、励磁切替点の信号安定時間Ｔｓになると（ステップＳ２０２／Ｙｅｓ）、記憶装置５８から励磁電流値ＥＸＩｆｉｘを読み出す（ステップＳ２０３）。そして、電流制御部５３は、次の励磁切替点までの信号安定時間Ｔｓにおける励磁電流Ｉｅｘの大きさを、記憶装置５８から読み出した励磁電流値ＥＸＩｆｉｘに固定する（ステップＳ２０４）。
【００７８】
そして、制御装置５０は、上記のステップＳ１０４、Ｓ１０５、Ｓ２０２〜Ｓ２０４の一連の処理を、励磁電流Ｉｅｘの極性が入れ替わる周期ごとに実行する。ところで、電磁流量計１００が４線式の場合、検出器１０の励磁コイル１２のインダクタンスは、測定管１１内に流れる流体の種類及び流速の変化によって左右されない。そのため、励磁周波数Ｆ及び励磁電圧Ｖｅｘが一定であれば、励磁切替点の信号安定時間Ｔｓ前の励磁電流値ＥＸＩｆｉｘは一定となる。よって、励磁切替点の信号安定時間Ｔｓになる度に、電流測定部９０から励磁電流値ＥＸＩｆｉｘを取得する必要はない。すなわち、電磁流量計１００が４線式の場合は、電源投入時、新しい検出器１０と組み合わせて調整するとき、又は励磁周波数Ｆもしくは励磁切替時に印加する励磁電圧Ｖｅｘを変更したときに、一度だけ励磁電流値ＥＸＩｆｉｘを取得してもよい。そして、計測中は、最初に取得した励磁電流値ＥＸＩｆｉｘを用いて励磁電流Ｉｅｘの制御を行ってもよい。
【００７９】
図１３は、図１の電磁流量計による流量演算の動作を示すフローチャートである。図１３を参照して、変換器２０による流量演算方法について、流量演算部５５による処理を中心に説明する。
【００８０】
まず、サンプリング処理部５６は、測定周期ΔＴにおける各励磁切替点までの信号安定時間Ｔｓの間の信号起電力Ｅを、サンプルホールド回路３５にサンプリングさせる。すると、ＡＤ変換器４０は、サンプルホールド回路３５によってサンプリングされた信号起電力Ｅを差動で増幅してＡＤカウント値を生成し、流量演算部５５へ出力する。これにより、流量演算部５５は、ＡＤカウント値を取得する（ステップＳ３０１）。
【００８１】
次いで、流量演算部５５は、ＡＤカウント値を電圧換算データに照らして信号電圧Ｖｉｎを求める（ステップＳ３０２）。次に、流量演算部５５は、上記の式（２）に、信号電圧Ｖｉｎと励磁電流値ＥＸＩｆｉｘとを適用して換算電圧Ｖｃｏｎを求める。ここで、流量演算部５５は、励磁電流値ＥＸＩｆｉｘとして、ステップＳ１０２において電流取得部５２から出力された励磁電流値ＥＸＩｆｉｘ、又はステップＳ２０１において記憶装置５８に記憶された励磁電流値ＥＸＩｆｉｘを用いる（ステップＳ３０３）。
【００８２】
続いて、流量演算部５５は、換算電圧Ｖｃｏｎをもとに、流速変換データを利用して、流速Ｖを求める（ステップＳ３０４）。そして、流量演算部５５は、ステップＳ３０４で求めた流速Ｖから、上記の式（３）により、１［ｓ］あたりの流体の流量である瞬時流量を求める（ステップＳ３０５）。制御装置５０は、測定周期ΔＴごとに、上記のステップＳ３０１〜Ｓ３０５の一連の処理を実行する。
【００８３】
図１４は、図１の電磁流量計による電圧制御の動作を示すフローチャートである。図１４を参照して、変換器２０による流量演算方法のうち、電圧制御部５４による励磁電圧Ｖｅｘの変更処理を中心に説明する。
【００８４】
電圧制御部５４は、励磁切替点において、励磁コイル１２に供給される励磁電圧Ｖｅｘの大きさを切替電圧値Ｖｏにする（ステップＳ４０１）。次に、電圧制御部５４は、次の励磁切替点の信号安定時間Ｔｓ前に、ステップＳ１０２において電流取得部５２から出力された励磁電流値ＥＸＩｆｉｘ、又はステップＳ２０１において記憶装置５８に記憶された励磁電流値ＥＸＩｆｉｘを取得する（ステップＳ４０２）。次いで、電圧制御部５４は、取得した励磁電流値ＥＸＩｆｉｘを上記の式（１）に適用して、下限電圧値ＥＸＶを求める（ステップＳ４０３）。そして、電圧制御部５４は、求めた下限電圧値ＥＸＶへの変更を指示する電圧指令信号を励磁電圧生成部８０へ出力して、励磁電圧Ｖｅｘの大きさを下限電圧値ＥＸＶに変更する（ステップＳ４０４）。電圧制御部５４は、上記のステップＳ４０１〜Ｓ４０４の一連の処理を、励磁電流Ｉｅｘの極性が入れ替わる周期ごとに実行する。
【００８５】
以上のように、本実施の形態における変換器２０及び電磁流量計１００によれば、励磁切替点までの信号安定時間Ｔｓの間、励磁電流Ｉｅｘの大きさを、励磁切替点の信号安定時間Ｔｓ前における励磁電流値ＥＸＩｆｉｘに固定する。そのため、励磁電流Ｉｅｘ及び信号起電力Ｅについて、信号安定時間Ｔｓ分の安定区間を確保することができることから、検出器１０の種類及び測定管の口径などによらず、簡易な処理によって励磁電流の安定区間を確保することができる。そして、変換器２０は、検出器１０の測定管１１を流れる流体の流速に比例する信号起電力Ｅを、励磁切替点から信号安定時間Ｔｓの間にサンプリングし、サンプリングしたデータを用いて流体の流量を求める。そのため、流体の流量を精度よく求めることができる。
【００８６】
すなわち、変換器２０は、検出器１０ごとに励磁電流Ｉｅｘの立ち上がり特性などを調べることなく、既存の検出器１０、新規の検出器１０、又は特性の不明な検出器１０など、多様な検出器１０と組み合わせて利用することがでる。そして、信号安定時間Ｔｓの安定区間を確保することができるため、安定したデータの取得及び生成を実現することができる。
【００８７】
また、流量演算部５５は、信号起電力Ｅをもとに、基準励磁電流ＥＸＩと励磁電流値ＥＸＩｆｉｘとの関係を利用して、基準励磁電流ＥＸＩに対応する換算電圧Ｖｃｏｎを生成し、換算電圧Ｖｃｏｎを用いて流体の流量を求める。したがって、励磁電流値ＥＸＩｆｉｘが基準励磁電流ＥＸＩとは異なっていても、換算電圧Ｖｃｏｎを用いて流速及び流量を正確に求めることができる。
【００８８】
さらに、電圧制御部５４は、励磁切替点において切替電圧値Ｖｏとなっている励磁電圧Ｖｅｘの大きさを、励磁切替点の信号安定時間Ｔｓ前になったときに、下限電圧値ＥＸＶまで低下させる。すなわち、電圧制御部５４は、安定区間に達したとき、そのときの励磁電流Ｉｅｘの大きさである励磁電流値ＥＸＩｆｉｘを維持できる相対的に小さな下限電圧値ＥＸＶまで、励磁電圧Ｖｅｘの大きさを下げる。そのため、変換器２０の内部回路の発熱と抑制することができ、かつ無駄な電力の消費を防ぐことができる。
【００８９】
加えて、電圧制御部５４は、励磁電流値ＥＸＩｆｉｘと励磁コイル１２の内部抵抗ＲＬとを用いて下限電圧値ＥＸＶを求める。すなわち、電圧制御部５４は、励磁電流値ＥＸＩｆｉｘに、内部抵抗ＲＬと補填係数αとを乗じることにより、下限電圧値ＥＸＶを求める。よって、変換器２０の内部回路などで発生した熱により電力が消費され、励磁電流値ＥＸＩｆｉｘの大きさを励磁電流Ｉｅｘで維持するために、余分な電圧が必要となる場合でも、励磁電流Ｉｅｘの大きさを、確実に励磁電流値ＥＸＩｆｉｘで維持することができる。
【００９０】
上述した各実施の形態は、電磁流量計の変換器、電磁流量計、および流量演算方法における好適な具体例であり、本発明の技術的範囲は、これらの態様に限定されるものではない。例えば、上記の説明では、励磁切替点の信号安定時間Ｔｓ前に、電圧制御部５４が励磁電圧Ｖｅｘを変更する場合を例示したが、これに限定されない。すなわち、変換器２０は、励磁電圧Ｖｅｘを連続的に変更することができる励磁電圧生成部８０を設けずに構成してもよい。ただし、変換器２０に励磁電圧生成部８０を設け、励磁切替点の信号安定時間Ｔｓ前に励磁電圧Ｖｅｘの大きさを低下させた方が、省エネルギー化を図ることができる。
【００９１】
また、電流測定部９０によって励磁コイル１２の内部抵抗ＲＬを測定することができるため、制御装置５０は、電流測定部９０による測定値を用いて、断線又はショートなどの故障診断を行うようにしてもよい。なお、電流測定部９０は、高精度でなくても、励磁電流生成部７０が正確な励磁電流Ｉｅｘを生成するように構成すれば、励磁電流制御の精度を確保することができる。
【００９２】
加えて、上記実施の形態では、ＡＤ変換器４０が直流増幅機能を備えている場合を例示したが、これに限定されない。変換器２０は、ＡＤ変換器４０の代わりに、ゲイン設定部４１及び直流増幅部４２と同様に機能する直流増幅器と、変換部４３と同様に機能するＡＤ変換器と、を有していてもよい。
【符号の説明】
【００９３】
１０  検出器、１１  測定管、１２  励磁コイル、１３ａ、１３ｂ  電極、１４  接地電極、２０  変換器、３０  交流増幅回路、３５  サンプルホールド回路、４０  ＡＤ変換器、４１  ゲイン設定部、４２  直流増幅部、４３  変換部、５０  制御装置、５１  切替制御部、５２  電流取得部、５３  電流制御部、５４  電圧制御部、５５  流量演算部、５６  サンプリング処理部、５７  ゲイン調整部、５８  記憶装置、６０  励磁回路、６１  励磁切替回路、６２  スイッチ回路、７０  励磁電流生成部、７１、８１  ＤＡ変換器、８０  励磁電圧生成部、９０  電流測定部、９１  ＡＤ変換器、１００  電磁流量計、Ｅ  信号起電力、ＥＸＩ  基準励磁電流、ＥＸＶ  下限電圧値、Ｆ  励磁周波数、Ｇ  ゲイン、Ｈ  立ち上がり区間、Ｉｅｘ  励磁電流、Ｍ、Ｎ、Ｐ〜Ｓ  接続点、ＲＬ  内部抵抗、Ｒｏ  測定抵抗、ＳＷ１  第１スイッチ、ＳＷ２  第２スイッチ、ＳＷ３  第３スイッチ、ＳＷ４  第４スイッチ、Ｔｓ  信号安定時間、Ｖ  流速、ＶＬ  直流電圧、Ｖｃｏｎ  換算電圧、Ｖｅｘ  励磁電圧、Ｖｉｎ  信号電圧、Ｖｏ  切替電圧値、Ｘ、Ｙ  端子、ΔＴ  測定周期、α  補填係数。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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