(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定管を流れる流体の流量に応じた起電力信号を出力する検出器と、
この検出器から出力された起電力信号を流量値に変換する変換器とから構成され、
前記変換器は、
前記検出器に励磁電流を供給する励磁回路と、
前記検出器から出力された交流の起電力信号を差動増幅する交流増幅回路と、
前記励磁電流が正極性のときの前記交流増幅回路の出力信号の電圧を第１のコンデンサで保持し、前記励磁電流が負極性のときの前記交流増幅回路の出力信号の電圧を第２のコンデンサで保持するサンプルホールド回路と、
このサンプルホールド回路で個別に保持した２つの電圧を差動増幅する直流増幅回路と、
この直流増幅回路の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、
このＡ／Ｄ変換器の出力を流量値に変換する流量算出手段と、
前記検出器の代わりに校正検査装置からの起電力信号が前記交流増幅回路に入力される校正時に、前記サンプルホールド回路の前記第２のコンデンサによる保持動作を停止させた状態で前記第１のコンデンサのみによる保持動作で前記流量算出手段が算出した第１の流量値と、前記第１のコンデンサによる保持動作を停止させた状態で前記第２のコンデンサのみによる保持動作で前記流量算出手段が算出した第２の流量値とが等しくなるように、前記第１、第２のコンデンサのホールド時間を調整する時間調整手段とを備えることを特徴とする電磁流量計。
【請求項２】
測定管を流れる流体の流量に応じた起電力信号を出力する検出器と、
この検出器から出力された起電力信号を流量値に変換する変換器とから構成され、
前記変換器は、
前記検出器に励磁電流を供給する励磁回路と、
前記検出器から出力された交流の起電力信号を差動増幅する交流増幅回路と、
前記励磁電流が正極性のときの前記交流増幅回路の出力信号の電圧を第１のコンデンサで保持し、前記励磁電流が負極性のときの前記交流増幅回路の出力信号の電圧を第２のコンデンサで保持するサンプルホールド回路と、
このサンプルホールド回路で個別に保持した２つの電圧の差をデジタル信号に変換する差動入力型のＡ／Ｄ変換器と、
このＡ／Ｄ変換器の出力を流量値に変換する流量算出手段と、
通常の計測時に前記Ａ／Ｄ変換器を差動入力のＡ／Ｄ変換器として動作させ、校正時に前記Ａ／Ｄ変換器をシングルエンド入力のＡ／Ｄ変換器として動作させるＡ／Ｄ変換器切替手段と、
校正時に前記第１のコンデンサの保持結果を入力とする前記Ａ／Ｄ変換器の出力が示す電圧の絶対値と前記第２のコンデンサの保持結果を入力とする前記Ａ／Ｄ変換器の出力が示す電圧の絶対値とが等しくなるように、前記第１、第２のコンデンサのホールド時間を調整する時間調整手段とを備えることを特徴とする電磁流量計。
【請求項３】
請求項１記載の電磁流量計において、
さらに、前記サンプルホールド回路のタイミングを制御するタイミングパルス生成手段を備え、
前記サンプルホールド回路は、
第１の端子が前記交流増幅回路の出力に接続され、第２の端子が前記直流増幅回路の正極側の入力端子に接続された第１のスイッチと、
第１の端子が前記交流増幅回路の出力に接続され、第２の端子が前記直流増幅回路の負極側の入力端子に接続された第２のスイッチと、
一端が前記直流増幅回路の正極側の入力端子に接続され、他端が接地された前記第１のコンデンサと、
一端が前記直流増幅回路の負極側の入力端子に接続され、他端が接地された前記第２のコンデンサとから構成され、
前記タイミングパルス生成手段は、
前記励磁電流が正極性に切り替わったときに起動し、起動から時間Ｔ１が経過したときに前記第１のスイッチをオン、前記励磁電流が負極性に切り替わったときに前記第１のスイッチをオフにする第１のタイミングパルスを生成する第１のタイマと、
前記励磁電流が負極性に切り替わったときに起動し、起動から時間Ｔ２が経過したときに前記第２のスイッチをオン、前記励磁電流が正極性に切り替わったときに前記第２のスイッチをオフにする第２のタイミングパルスを生成する第２のタイマとから構成され、
前記時間調整手段は、前記第２のコンデンサによる保持動作を停止させた状態で前記第１のコンデンサのみによる保持動作で前記流量算出手段が算出した第１の流量値と、前記第１のコンデンサによる保持動作を停止させた状態で前記第２のコンデンサのみによる保持動作で前記流量算出手段が算出した第２の流量値とが等しくなるように、前記時間Ｔ１，Ｔ２を調整することにより、前記第１、第２のコンデンサのホールド時間を調整することを特徴とする電磁流量計。
【請求項４】
請求項２記載の電磁流量計において、
さらに、前記サンプルホールド回路のタイミングを制御するタイミングパルス生成手段を備え、
前記サンプルホールド回路は、
第１の端子が前記交流増幅回路の出力に接続され、第２の端子が前記Ａ／Ｄ変換器の第１の入力端子に接続された第１のスイッチと、
第１の端子が前記交流増幅回路の出力に接続され、第２の端子が前記Ａ／Ｄ変換器の第２の入力端子に接続された第２のスイッチと、
一端が前記Ａ／Ｄ変換器の第１の入力端子に接続され、他端が接地された前記第１のコンデンサと、
一端が前記Ａ／Ｄ変換器の第２の入力端子に接続され、他端が接地された前記第２のコンデンサとから構成され、
前記タイミングパルス生成手段は、
前記励磁電流が正極性に切り替わったときに起動し、起動から時間Ｔ１が経過したときに前記第１のスイッチをオン、前記励磁電流が負極性に切り替わったときに前記第１のスイッチをオフにする第１のタイミングパルスを生成する第１のタイマと、
前記励磁電流が負極性に切り替わったときに起動し、起動から時間Ｔ２が経過したときに前記第２のスイッチをオン、前記励磁電流が正極性に切り替わったときに前記第２のスイッチをオフにする第２のタイミングパルスを生成する第２のタイマとから構成され、
前記時間調整手段は、前記第１のコンデンサの保持結果を入力とする前記Ａ／Ｄ変換器の出力が示す電圧の絶対値と前記第２のコンデンサの保持結果を入力とする前記Ａ／Ｄ変換器の出力が示す電圧の絶対値とが等しくなるように、前記時間Ｔ１，Ｔ２を調整することにより、前記第１、第２のコンデンサのホールド時間を調整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、電磁流量計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
矩形波励磁の電磁流量計では、励磁の方向で交流増幅後の信号を個別にサンプルホールドして差動で起電力信号を検出することが望ましい。図８は従来の電磁流量計の構成を示すブロック図である。電磁流量計は、検出器１と、変換器２とから構成される。検出器１は、磁界を発生する励磁コイル１０と、励磁コイル１０から発生する磁界中に配置され、測定対象の流体がこの磁界中を流れることにより発生する起電力信号を出力する測定管１１とから構成される。
【０００３】
変換器２の励磁回路２０は、検出器１の励磁コイル１０に図９（Ａ）に示すような励磁電流を供給する。検出器１の出力端子Ａからは図９（Ｂ）のような起電力信号が出力され、この起電力信号と相補な関係にある図９（Ｃ）のような起電力信号が出力端子Ｂから出力される。変換器２の交流増幅回路２１は、端子Ａの起電力信号と端子Ｂの起電力信号との差を増幅する。
【０００４】
変換器２のサンプルホールド回路２２は、励磁電流の正極側のタイミングでスイッチＳ１をオンにすることで励磁電流が正極性のときの起電力信号の電圧を保持し、励磁電流の負極側のタイミングでスイッチＳ２をオンにすることで励磁電流が負極性のときの起電力信号の電圧を保持する。
【０００５】
変換器２の直流増幅回路２３は、励磁電流が正極性のときの起電力信号の電圧と励磁電流が負極性のときの起電力信号の電圧との差を増幅する。Ａ／Ｄ変換器２４は、直流増幅回路２３から出力される起電力信号をデジタル信号に変換する。制御回路２５は、Ａ／Ｄ変換器２４の出力値を流量値や流速値に変換する。
【０００６】
以上のようにして従来の電磁流量計では、起電力信号を検出して増幅しているが、サンプルホールド回路２２のコンデンサＣ１，Ｃ２の特性がばらついていると、正極側と負極側のバランスが崩れて流量誤差が大きくなってしまうという問題があった。
【０００７】
このため、実際の製品では、図１０に示すような回路の変換器２ａを使用していた（特許文献１、特許文献２参照）。変換器２ａでは、交流増幅回路２１ａの出力信号ＯＵＴ１と反転出力信号ＯＵＴ２とを取り出すようにしている。サンプルホールド回路２２ａは、励磁電流の正極側のタイミングでスイッチＳ１をオンにすることで出力信号ＯＵＴ１（励磁電流が正極性のときの起電力信号）の電圧を保持し、励磁電流の負極側のタイミングでスイッチＳ２をオンにすることで反転出力信号ＯＵＴ２（励磁電流が負極性のときの起電力信号の反転信号）の電圧を保持し、直流増幅回路２３ａは、サンプルホールド回路２２ａの出力を増幅する。
【０００８】
このように、図１０に示した電磁流量計では、励磁電流が正極性のときの起電力信号の電圧と励磁電流が負極性のときの起電力信号の反転信号の電圧とを１つのコンデンサＣ０で保持するようにしている。これにより、図８に示したサンプルホールド回路２２のコンデンサＣ１，Ｃ２の特性のばらつきによる影響を回避している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第５５３０３３１号公報
【特許文献２】特許第３０５７５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図１０に示した電磁流量計では、コンデンサの特性のばらつきによる流量誤差の増大を回避できるものの、サンプルホールド回路２２ａの後段の直流増幅回路２３ａで差動増幅を行なっていないため、同相ノイズを除去することができず、また交流の起電力信号のゼロ点（オフセット）がふらついていると、サンプルホールド回路２２ａで保持する電圧に誤差が発生し、大きな流量誤差が発生してしまうという問題点があった。
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、起電力信号の電圧を保持するコンデンサの特性のばらつきによる流量誤差の増大を回避し、かつ起電力信号の差動増幅を実現することができる電磁流量計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】
【００１２】
本発明の電磁流量計は、測定管を流れる流体の流量に応じた起電力信号を出力する検出器と、この検出器から出力された起電力信号を流量値に変換する変換器とから構成され、前記変換器は、前記検出器に励磁電流を供給する励磁回路と、前記検出器から出力された交流の起電力信号を差動増幅する交流増幅回路と、前記励磁電流が正極性のときの前記交流増幅回路の出力信号の電圧を第１のコンデンサで保持し、前記励磁電流が負極性のときの前記交流増幅回路の出力信号の電圧を第２のコンデンサで保持するサンプルホールド回路と、このサンプルホールド回路で個別に保持した２つの電圧を差動増幅する直流増幅回路と、この直流増幅回路の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器の出力を流量値に変換する流量算出手段と、前記検出器の代わりに校正検査装置からの起電力信号が前記交流増幅回路に入力される校正時に、前記サンプルホールド回路の前記第２のコンデンサによる保持動作を停止させた状態で前記第１のコンデンサのみによる保持動作で前記流量算出手段が算出した第１の流量値と、前記第１のコンデンサによる保持動作を停止させた状態で前記第２のコンデンサのみによる保持動作で前記流量算出手段が算出した第２の流量値とが等しくなるように、前記第１、第２のコンデンサのホールド時間を調整する時間調整手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の電磁流量計は、測定管を流れる流体の流量に応じた起電力信号を出力する検出器と、この検出器から出力された起電力信号を流量値に変換する変換器とから構成され、前記変換器は、前記検出器に励磁電流を供給する励磁回路と、前記検出器から出力された交流の起電力信号を差動増幅する交流増幅回路と、前記励磁電流が正極性のときの前記交流増幅回路の出力信号の電圧を第１のコンデンサで保持し、前記励磁電流が負極性のときの前記交流増幅回路の出力信号の電圧を第２のコンデンサで保持するサンプルホールド回路と、このサンプルホールド回路で個別に保持した２つの電圧の差をデジタル信号に変換する差動入力型のＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器の出力を流量値に変換する流量算出手段と、通常の計測時に前記Ａ／Ｄ変換器を差動入力のＡ／Ｄ変換器として動作させ、校正時に前記Ａ／Ｄ変換器をシングルエンド入力のＡ／Ｄ変換器として動作させるＡ／Ｄ変換器切替手段と、校正時に前記第１のコンデンサの保持結果を入力とする前記Ａ／Ｄ変換器の出力が示す電圧の絶対値と前記第２のコンデンサの保持結果を入力とする前記Ａ／Ｄ変換器の出力が示す電圧の絶対値とが等しくなるように、前記第１、第２のコンデンサのホールド時間を調整する時間調整手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の電磁流量計の１構成例は、さらに、前記サンプルホールド回路のタイミングを制御するタイミングパルス生成手段を備え、前記サンプルホールド回路は、第１の端子が前記交流増幅回路の出力に接続され、第２の端子が前記直流増幅回路の正極側の入力端子に接続された第１のスイッチと、第１の端子が前記交流増幅回路の出力に接続され、第２の端子が前記直流増幅回路の負極側の入力端子に接続された第２のスイッチと、一端が前記直流増幅回路の正極側の入力端子に接続され、他端が接地された前記第１のコンデンサと、一端が前記直流増幅回路の負極側の入力端子に接続され、他端が接地された前記第２のコンデンサとから構成され、前記タイミングパルス生成手段は、前記励磁電流が正極性に切り替わったときに起動し、起動から時間Ｔ１が経過したときに前記第１のスイッチをオン、前記励磁電流が負極性に切り替わったときに前記第１のスイッチをオフにする第１のタイミングパルスを生成する第１のタイマと、前記励磁電流が負極性に切り替わったときに起動し、起動から時間Ｔ２が経過したときに前記第２のスイッチをオン、前記励磁電流が正極性に切り替わったときに前記第２のスイッチをオフにする第２のタイミングパルスを生成する第２のタイマとから構成され、前記時間調整手段は、前記第２のコンデンサによる保持動作を停止させた状態で前記第１のコンデンサのみによる保持動作で前記流量算出手段が算出した第１の流量値と、前記第１のコンデンサによる保持動作を停止させた状態で前記第２のコンデンサのみによる保持動作で前記流量算出手段が算出した第２の流量値とが等しくなるように、前記時間Ｔ１，Ｔ２を調整することにより、前記第１、第２のコンデンサのホールド時間を調整することを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の電磁流量計の１構成例は、さらに、前記サンプルホールド回路のタイミングを制御するタイミングパルス生成手段を備え、前記サンプルホールド回路は、第１の端子が前記交流増幅回路の出力に接続され、第２の端子が前記Ａ／Ｄ変換器の第１の入力端子に接続された第１のスイッチと、第１の端子が前記交流増幅回路の出力に接続され、第２の端子が前記Ａ／Ｄ変換器の第２の入力端子に接続された第２のスイッチと、一端が前記Ａ／Ｄ変換器の第１の入力端子に接続され、他端が接地された前記第１のコンデンサと、一端が前記Ａ／Ｄ変換器の第２の入力端子に接続され、他端が接地された前記第２のコンデンサとから構成され、前記タイミングパルス生成手段は、前記励磁電流が正極性に切り替わったときに起動し、起動から時間Ｔ１が経過したときに前記第１のスイッチをオン、前記励磁電流が負極性に切り替わったときに前記第１のスイッチをオフにする第１のタイミングパルスを生成する第１のタイマと、前記励磁電流が負極性に切り替わったときに起動し、起動から時間Ｔ２が経過したときに前記第２のスイッチをオン、前記励磁電流が正極性に切り替わったときに前記第２のスイッチをオフにする第２のタイミングパルスを生成する第２のタイマとから構成され、前記時間調整手段は、前記第１のコンデンサの保持結果を入力とする前記Ａ／Ｄ変換器の出力が示す電圧の絶対値と前記第２のコンデンサの保持結果を入力とする前記Ａ／Ｄ変換器の出力が示す電圧の絶対値とが等しくなるように、前記時間Ｔ１，Ｔ２を調整することにより、前記第１、第２のコンデンサのホールド時間を調整することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、サンプルホールド回路の第２のコンデンサによる保持動作を停止させた状態で第１のコンデンサのみによる保持動作で流量算出手段が算出した第１の流量値と、第１のコンデンサによる保持動作を停止させた状態で第２のコンデンサのみによる保持動作で流量算出手段が算出した第２の流量値とが等しくなるように、第１、第２のコンデンサのホールド時間を調整する時間調整手段を設けることにより、起電力信号の電圧を保持する第１、第２のコンデンサの特性のばらつきによる流量誤差の増大を回避することができ、サンプルホールド回路の後段の直流増幅回路で差動増幅を行なうことができるので、同相ノイズを除去することができ、信号成分だけを取り出すことができる。また、本発明では、直流増幅回路で差動増幅を行なうことにより、交流の起電力信号のゼロ点（オフセット）がふらついても、直流増幅回路の出力が大きく乱れることがなく、流量誤差の増大を抑えることができる。また、本発明では、従来から利用されている校正検査装置を使うことにより、第１、第２のコンデンサのばらつきを校正する作業を、変換器のばらつきを校正する作業に組み込むことができるので、第１、第２のコンデンサのばらつきを校正するためのコストの増大や作業の手間の増大を抑えることができる。
【００１７】
また、本発明では、直流増幅回路の代わりに、差動入力とシングルエンド入力を切り替え可能なＡ／Ｄ変換器を設け、さらに第１のコンデンサの保持結果を入力とするＡ／Ｄ変換器の出力が示す電圧の絶対値と第２のコンデンサの保持結果を入力とするＡ／Ｄ変換器の出力が示す電圧の絶対値とが等しくなるように、第１、第２のコンデンサのホールド時間を調整する時間調整手段を設けることにより、第１、第２のコンデンサの特性のばらつきによる流量誤差の増大を回避することができ、差動入力のＡ／Ｄ変換器で差動増幅と同等の動作を実現できるので、同相ノイズを除去することができる。また、差動増幅と同等の動作を実現することにより、交流の起電力信号のゼロ点（オフセット）がふらついても、差動入力のＡ／Ｄ変換器の出力が大きく乱れることがなく、流量誤差の増大を抑えることができる。本発明では、電磁流量計の運転中に検出器から出力される起電力信号を利用して第１、第２のコンデンサのばらつきを校正することができ、現場で信号電圧のゼロ点合わせも行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電磁流量計の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る電磁流量計の各部の信号波形を示す図である。
【図３】電磁流量計の校正方法を説明する図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る電磁流量計の変換器の制御回路の機能ブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係るタイミングパルス生成手段の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る電磁流量計の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る電磁流量計の変換器の制御回路の機能ブロック図である。
【図８】従来の電磁流量計の構成を示すブロック図である。
【図９】図８の電磁流量計の各部の信号波形を示す図である。
【図１０】従来の電磁流量計の他の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る電磁流量計の構成を示すブロック図である。電磁流量計は、検出器１と、変換器２ｂとから構成される。検出器１の構成は従来と同じである。
【００２０】
本実施の形態の変換器２ｂは、検出器１の励磁コイル１０に励磁電流を供給する励磁回路２０と、検出器１の出力端子Ａから出力される起電力信号と検出器１の出力端子Ｂから出力される起電力信号とを差動増幅する交流増幅回路２１と、励磁電流が正極性のときの交流増幅回路２１の出力電圧と励磁電流が負極性のときの交流増幅回路２１の出力電圧とを個別に保持するサンプルホールド回路２２ｂと、サンプルホールド回路２２ｂで個別に保持した２つの電圧を差動増幅する直流増幅回路２３と、直流増幅回路２３の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２４と、Ａ／Ｄ変換器２４のデジタル出力を流量値や流速値に変換するＣＰＵ（Central Processing Unit）からなる制御回路２５とから構成される。
【００２１】
以下、本実施の形態の動作について説明する。図２（Ａ）〜図２（Ｇ）は本実施の形態の電磁流量計の各部の信号波形を示す図である。
変換器２ｂの励磁回路２０は、検出器１の励磁コイル１０に図２（Ａ）に示すような励磁電流を供給する。これにより、励磁コイル１０から図２（Ｂ）のような励磁波形の磁界が、測定管１１内を流れる流体に対して印加される
【００２２】
交流増幅回路２１は、検出器１の出力端子Ａから出力される起電力信号と検出器１の出力端子Ｂから出力される起電力信号とを差動増幅する。この結果、交流増幅回路２１からは図２（Ｃ）に示したような波形の、差動増幅された起電力信号が出力される。
【００２３】
サンプルホールド回路２２ｂは、一端が交流増幅回路２１の出力端子に接続された抵抗Ｒ１，Ｒ２と、第１の端子が抵抗Ｒ１の他端に接続され、第２の端子が直流増幅回路２３の正極側の入力端子に接続され、制御端子が制御回路２５と接続されたスイッチＳ１と、第１の端子が抵抗Ｒ２の他端に接続され、第２の端子が直流増幅回路２３の負極側の入力端子に接続され、制御端子が制御回路２５と接続されたスイッチＳ２と、一端が直流増幅回路２３の正極側の入力端子およびスイッチＳ１と接続され、他端が接地されたコンデンサＣ１と、一端が直流増幅回路２３の負極側の入力端子およびスイッチＳ２と接続され、他端が接地されたコンデンサＣ２とから構成される。
【００２４】
サンプルホールド回路２２ｂのスイッチＳ１は、制御回路２５から出力される第１のタイミングパルスに応じて、励磁電流の正極側のタイミングで周期的にオンする（図２（Ｄ））。これにより、励磁電流が正極性のときの図２（Ｃ）の起電力信号の電圧がコンデンサＣ１によって保持される（図２（Ｆ））。
【００２５】
一方、サンプルホールド回路２２ｂのスイッチＳ２は、制御回路２５から出力される第２のタイミングパルスに応じて、励磁電流の負極側のタイミングで周期的にオンする（図２（Ｅ））。これにより、励磁電流が負極性のときの図２（Ｃ）の起電力信号の電圧がコンデンサＣ２によって保持される（図２（Ｇ））。
【００２６】
起電力信号には、図２（Ｂ）に示した励磁波形の鈍り等に起因する信号波形の鈍りが発生する。このため、制御回路２５は、励磁方向が切り替わったときに直ちにスイッチＳ１，Ｓ２をオンにするのではなく、励磁方向の切り替わりから時間Ｔ１，Ｔ２が経過して、起電力信号の電圧が定常になったところでスイッチＳ１，Ｓ２をオンにしてコンデンサＣ１，Ｃ２を充電する。
【００２７】
すなわち、制御回路２５は、励磁電流が正極性に切り替わったとき（図２（Ａ）の励磁電流の立ち上がり）から時間Ｔ１が経過したときにサンプルホールド回路２２ｂのスイッチＳ１がオンするように第１のタイミングパルスを出力する。また、制御回路２５は、励磁電流が負極性に切り替わったとき（図２（Ａ）の励磁電流の立ち下がり）から時間Ｔ２が経過したときにサンプルホールド回路２２ｂのスイッチＳ２がオンするように第２のタイミングパルスを出力する。
【００２８】
直流増幅回路２３は、サンプルホールド回路２２ｂの第１の出力端子の電圧（コンデンサＣ１の電圧）と第２の出力端子の電圧（コンデンサＣ２の電圧）とを差動増幅する。Ａ／Ｄ変換器２４は、直流増幅回路２３から出力される起電力信号をデジタル信号に変換する。制御回路２５は、Ａ／Ｄ変換器２４の出力値を流量値や流速値に変換する。
【００２９】
以上の動作は図８に示した従来の電磁流量計と同様であり、従来の電磁流量計では、時間Ｔ１，Ｔ２が固定値であり、スイッチＳ１のオン時間ｔ１（コンデンサＣ１のホールド時間）、スイッチＳ２のオン時間ｔ２（コンデンサＣ２のホールド時間）も固定値であった。
【００３０】
これに対して、本実施の形態では、時間Ｔ１，Ｔ２を可変とする。励磁周期（図２（Ａ）の励磁電流の周期）は一定であり、励磁方向が切り替わった瞬間に、それまでオンしていたスイッチＳ１，Ｓ２がオフとなるので、時間Ｔ１，Ｔ２を変化させると、スイッチＳ１，Ｓ２のオン時間ｔ１，ｔ２も変化する。本実施の形態では、スイッチＳ１，Ｓ２のオン時間ｔ１，ｔ２を変化させることで、コンデンサＣ１，Ｃ２の特性のばらつきを校正する。以下、本実施の形態の校正方法について説明する。
【００３１】
従来、電磁流量計の校正は、図３に示すように、検出器１の起電力信号と同等の信号を疑似出力できる校正検査装置（以下、キャリブレータ）３を変換器２ｂに接続して、キャリブレータ３から変換器２ｂに起電力信号を入力し、変換器２ｂの校正や検査を行なっていた。本実施の形態においても、キャリブレータ３を利用して、コンデンサＣ１，Ｃ２のばらつきの校正を行なう。
【００３２】
キャリブレータ３が出力する基準の起電力信号は、検出器１から出力される起電力信号と同様に、変換器２ｂからの励磁電流と同期して出力されるものであり、正極側の電圧（出力端子Ａと端子Ｃ（接地）間の電圧）の絶対値と負極側の電圧（出力端子Ｂと端子Ｃ間の電圧）の絶対値とが同一であることが保証されている。
【００３３】
図４は変換器２ｂの制御回路２５の構成を示すブロック図である。制御回路２５は、Ａ／Ｄ変換器２４の出力値から流量値や流速値を算出する流量算出手段２５０と、時間Ｔ１，Ｔ２を設定する時間調整手段２５１と、サンプルホールド回路２２ｂにタイミングパルスを出力するタイミングパルス生成手段２５２と、記憶手段２５３とから構成される。
【００３４】
図５はタイミングパルス生成手段２５２の構成を示すブロック図である。タイミングパルス生成手段２５２は、励磁方向を切り替えるタイマ２５２０と、サンプルホールド回路２２ｂのスイッチＳ１の開閉を制御するための第１のタイミングパルスを生成するタイマ２５２１と、サンプルホールド回路２２ｂのスイッチＳ２の開閉を制御するための第２のタイミングパルスを生成するタイマ２５２２とから構成される。
【００３５】
例えば励磁周期の１／２の時間を１０ｍｓとすると、タイマ２５２０は、その出力が１０ｍｓ毎に反転する。クロック周期をΔＴ、励磁周期の１／２の時間をＳＴ、タイマ２５２０の設定値をＮとすると、次式が成立する。
ΔＴ×Ｎ＝ＳＴ                                                  ・・・（１）
【００３６】
つまり、タイマ２５２０は、入力されるクロックと同期して、自身に設定された設定値Ｎのカウントダウン（クロックが入力される度にカウント値が１減少）を行ない、タイムアウト（カウント値が０）になったときに出力を反転させる。
なお、タイマ２５２０は、励磁電流のタイミング制御に使用することを目的としたものであってもよいし、タイマ２５２１，２５２２によるタイミングパルスの生成のために、励磁電流と同期したタイミングで動作させることを目的としたものであってもよい。
【００３７】
タイマ２５２１は、タイマ２５２０がタイムアウトし、励磁電流が正極性に切り替わったとき（例えばタイマ２５２０の出力が１）に起動し、起動から時間Ｔ１が経過したときに第１のタイミングパルスの出力を１にする。タイマ２５２１の設定値をＮ１とすると、次式が成立する。
ΔＴ×Ｎ１＝Ｔ１                                                ・・・（２）
【００３８】
タイマ２５２１は、起動したときに設定値Ｎ１のカウントダウン（クロックが入力される度にカウント値が１減少）を開始し、タイムアウトになったときに第１のタイミングパルスの出力を１にする。サンプルホールド回路２２ｂのスイッチＳ１は第１のタイミングパルスが１のときにオンする。そして、タイマ２５２１は、タイマ２５２０がタイムアウトし、励磁電流が負極性に切り替わったとき（例えばタイマ２５２０の出力が０）に停止して、第１のタイミングパルスの出力を０にする。スイッチＳ１は第１のタイミングパルスが０のときにオフになる。こうして、図２（Ｄ）に示したようにスイッチＳ１は周期的にオンする。
【００３９】
一方、タイマ２５２２は、タイマ２５２０がタイムアウトし、励磁電流が負極性に切り替わったとき（タイマ２５２０の出力が０）に起動し、起動から時間Ｔ２が経過したときに第２のタイミングパルスの出力を１にする。タイマ２５２２の設定値をＮ２とすると、次式が成立する。
ΔＴ×Ｎ２＝Ｔ２                                                ・・・（３）
【００４０】
タイマ２５２２は、起動したときに設定値Ｎ２のカウントダウンを開始し、タイムアウトになったときに第２のタイミングパルスの出力を１にする。サンプルホールド回路２２ｂのスイッチＳ２は第２のタイミングパルスが１のときにオンする。そして、タイマ２５２２は、タイマ２５２０がタイムアウトし、励磁電流が正極性に切り替わったとき（タイマ２５２０の出力が１）に停止して、第２のタイミングパルスの出力を０にする。スイッチＳ２は第２のタイミングパルスが０のときにオフになる。こうして、図２（Ｅ）に示したようにスイッチＳ２は周期的にオンする。
【００４１】
タイマ２５２０〜２５２２としては、コンピュータに内蔵されているものを用いる。このコンピュータのＣＰＵは、記憶手段２５３に格納されたプログラムに従って処理を実行し、流量算出手段２５０、時間調整手段２５１およびタイミングパルス生成手段２５２として機能する。
【００４２】
時間調整手段２５１は、校正時に変換器２ｂとキャリブレータ３とが接続され、検出器１の代わりにキャリブレータ３からの起電力信号が交流増幅回路２１に入力されたとき、サンプルホールド回路２２ｂのスイッチＳ１を強制的にオフにした状態でスイッチＳ２のみ図２（Ｅ）のように周期的にオンさせたときに流量算出手段２５０が算出した流量値Ｆ２と、スイッチＳ２を強制的にオフにした状態でスイッチＳ１のみ図２（Ｄ）のように周期的にオンさせたときに流量算出手段２５０が算出した流量値Ｆ１とを取得する。
【００４３】
スイッチＳ１を強制的にオフにするには、タイミングパルス生成手段２５２のタイマ２５２１の動作を停止にすればよい。同様に、スイッチＳ２を強制的にオフにするには、タイマ２５２２の動作を停止にすればよい。
【００４４】
そして、時間調整手段２５１は、流量値Ｆ１とＦ２が等しくなるように時間Ｔ１，Ｔ２を調整する。具体的には、時間調整手段２５１は、予め定められた一定の時間Ｔ１に対して式（２）の関係を満たす設定値Ｎ１＝Ｎ１finalをタイマ２５２１に設定し、タイマ２５２２を停止して、流量値Ｆ１を計測し、さらにタイマ２５２１を停止した状態で流量値Ｆ２を計測し、流量値Ｆ１とＦ２が等しくなるタイマ２５２２の設定値Ｎ２＝Ｎ２finalを求めるようにすればよい。以後、時間調整手段２５１は、一定の時間Ｔ１に対応する設定値Ｎ１＝Ｎ１finalをタイマ２５２１に設定し、確定した設定値Ｎ２＝Ｎ２finalをタイマ２５２２に設定する。
こうして、時間Ｔ１，Ｔ２（設定値Ｎ１，Ｎ２）の調整が完了し、コンデンサＣ１，Ｃ２のばらつきの校正が完了する。
【００４５】
以上の構成により、本実施の形態では、コンデンサＣ１，Ｃ２のばらつきによる流量誤差の増大を回避することができ、サンプルホールド回路２２ｂの後段の直流増幅回路２３で差動増幅を行なうことができるので、同相ノイズを除去することができ、信号成分だけを取り出すことができる。また、直流増幅回路２３で差動増幅を行なうことにより、交流の起電力信号のゼロ点（オフセット）がふらついても、直流増幅回路２３の出力が大きく乱れることがなく、流量誤差の増大を抑えることができる。
【００４６】
また、本実施の形態では、従来から利用されているキャリブレータを使うことにより、コンデンサＣ１，Ｃ２のばらつきを校正する作業を、変換器２ｂのばらつきを校正する作業に組み込むことができるので、コンデンサＣ１，Ｃ２のばらつきを校正するためのコストの増大や作業の手間の増大を抑えることができる。
【００４７】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図６は本発明の第２の実施の形態に係る電磁流量計の構成を示すブロック図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。
【００４８】
本実施の形態の変換器２ｃは、励磁回路２０と、交流増幅回路２１と、サンプルホールド回路２２ｂと、Ａ／Ｄ変換器２４ｃと、制御回路２５ｃと、バッファ回路２６とから構成される。
【００４９】
図７は本実施の形態の制御回路２５ｃの構成を示すブロック図であり、図４と同一の構成には同一の符号を付してある。制御回路２５ｃは、流量算出手段２５０と、時間調整手段２５１ｃと、タイミングパルス生成手段２５２と、記憶手段２５３と、Ａ／Ｄ変換器切替手段２５４とから構成される。第１の実施の形態と同様に、コンピュータのＣＰＵは、記憶手段２５３に格納されたプログラムに従って処理を実行し、流量算出手段２５０、時間調整手段２５１ｃ、タイミングパルス生成手段２５２およびＡ／Ｄ変換器切替手段２５４として機能する。
【００５０】
本実施の形態のＡ／Ｄ変換器２４ｃは、差動入力とシングルエンド入力を切り替え可能なＡ／Ｄ変換器である。
通常の計測時には、Ａ／Ｄ変換器切替手段２５４は、Ａ／Ｄ変換器２４ｃを差動入力のＡ／Ｄ変換器として動作させる。サンプルホールド回路２２ｂの第１の出力端子の電圧（コンデンサＣ１の電圧）はバッファ回路２６を介してＡ／Ｄ変換器２４ｃの入力端子Ａ／Ｄ１に入力され、サンプルホールド回路２２ｂの第２の出力端子の電圧（コンデンサＣ２の電圧）はバッファ回路２６を介してＡ／Ｄ変換器２４ｃの入力端子Ａ／Ｄ２に入力される。
【００５１】
Ａ／Ｄ変換器２４ｃは、差動入力のＡ／Ｄ変換器として動作する場合、入力端子Ａ／Ｄ１とＧＮＤ間の電圧と、入力端子Ａ／Ｄ２とＧＮＤ間の電圧との差をデジタル信号に変換する。
制御回路２５ｃの流量算出手段２５０は、Ａ／Ｄ変換器２４ｃの出力値を流量値や流速値に変換する。こうして、第１の実施の形態のようにサンプルホールド回路２２ｂの出力を直流増幅回路２３で差動増幅してＡ／Ｄ変換器２４でデジタル信号に変換する場合と同等の動作を実現することができる。
【００５２】
また、コンデンサＣ１，Ｃ２のばらつきの校正時に、Ａ／Ｄ変換器切替手段２５４は、Ａ／Ｄ変換器２４ｃをシングルエンド入力のＡ／Ｄ変換器として動作させる。この場合、Ａ／Ｄ変換器２４ｃは、入力端子Ａ／Ｄ１とＧＮＤ間の電圧をデジタル信号に変換した結果Ｄ１と、入力端子Ａ／Ｄ２とＧＮＤ間の電圧をデジタル信号に変換した結果Ｄ２を個別に出力する。
【００５３】
時間調整手段２５１ｃは、校正時に、Ａ／Ｄ変換器２４ｃの出力値（デジタル値）Ｄ１が示す電圧の絶対値と出力値Ｄ２が示す電圧の絶対値とが等しくなるように時間Ｔ１，Ｔ２を調整する。具体的には、時間調整手段２５１ｃは、予め定められた一定の時間Ｔ１に対して式（２）の関係を満たす設定値Ｎ１＝Ｎ１finalをタイミングパルス生成手段２５２のタイマ２５２１に設定して、Ａ／Ｄ変換器２４ｃの出力値Ｄ１，Ｄ２を取得し、出力値Ｄ１が示す電圧の絶対値と出力値Ｄ２が示す電圧の絶対値とが等しくなるタイマ２５２２の設定値Ｎ２＝Ｎ２finalを求めるようにすればよい。以後、時間調整手段２５１ｃは、設定値Ｎ１＝Ｎ１finalをタイミングパルス生成手段２５２のタイマ２５２１に設定し、確定した設定値Ｎ２＝Ｎ２finalをタイミングパルス生成手段２５２のタイマ２５２２に設定する。その他の構成は第１の実施の形態で説明したとおりである。
【００５４】
本実施の形態では、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施の形態では、第１の実施の形態と同様に校正時にキャリブレータ３を利用することもできるが、電磁流量計の運転中に検出器１から出力される起電力信号を利用してコンデンサＣ１，Ｃ２のばらつきを校正することができるので、現場で信号電圧のゼロ点合わせも行なうことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、電磁流量計に適用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１…検出器、２ｂ，２ｃ…変換器、３…校正検査装置、１０…励磁コイル、１１…測定管、２０…励磁回路、２１…交流増幅回路、２２ｂ…サンプルホールド回路、２３…直流増幅回路、２４，２４ｃ…Ａ／Ｄ変換器、２５，２５ｃ…制御回路、２６…バッファ回路、２５０…流量算出手段、２５１，２５１ｃ…時間調整手段、２５２…タイミングパルス生成手段、２５３…記憶手段、２５４…Ａ／Ｄ変換器切替手段、２５２０，２５２１，２５２２…タイマ、Ｒ１，Ｒ２…抵抗、Ｃ１，Ｃ２…コンデンサ、Ｓ１，Ｓ２…スイッチ。
【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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