(57)【要約】【課題】半硬質磁性材料のコアを有する励磁コイルは励磁電流と発生する磁束密度との間に比例関係がないので、励磁電流の変動に起因する磁束密度の変化による誤差を補償することが困難であるという課題を解決する。【解決手段】コアに半硬質磁性材料を使用し、予め励磁電流または励磁電流を供給する電源の電圧と発生する磁束密度の関係を測定しておき、流量測定時に励磁電流または励磁電流を供給する電源の電圧を測定し、前記予め測定しておいた関係から磁束密度を演算して、この磁束密度により流量測定値を補正するようにした。流量を高精度に測定できる。【選択図】            図１
2004325208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の値以上の保磁力を有するコアを具備した励磁コイルに間欠的に励磁電流を流し、前記励磁コイルによって発生した磁束と流体の流れとに起因して誘起する流量信号に基づいて前記流体の流量を測定する電磁流量計において、
前記励磁コイルに励磁電流を流す電源の電圧の測定値と流量測定値が入力される演算部を有し、この演算部は予め測定された前記電源の電圧と発生する磁束密度との関係を用いて、前記電源の電圧の測定値から発生する磁束密度を演算し、この磁束密度を用いて前記流量測定値を補正するようにしたことを特徴とする電磁流量計。
【請求項２】
前記予め測定された前記電源の電圧と発生する磁束密度との関係から両者の関数式を求めておき、前記演算部はこの関数式を用いて前記電源の電圧の測定値から発生する磁束密度を演算するようにしたことを特徴とする請求項１記載の電磁流量計。
【請求項３】
前記電源の電圧が変動する範囲を複数の領域に分割し、これらの領域に異なる前記関数式を適用するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の電磁流量計。
【請求項４】
前記複数の領域は、前記コアが飽和する領域と飽和しない領域に分割するようにしたことを特徴とする請求項３記載の電磁流量計。
【請求項５】
前記複数の領域で用いる関数式のうち、少なくとも１つは１次式であることを特徴とする請求項１ないし請求項４いずれかに記載の電磁流量計。
【請求項６】
前記予め測定された前記電源の電圧と発生する磁束密度との関係が格納された記憶部を有し、前記演算部は前記記憶部をアクセスして前記電源の電圧の測定値から発生する磁束密度を演算するようにしたことを特徴とする請求項１記載の電磁流量計。
【請求項７】
前記流量測定値および前記電源の電圧の測定値をデジタル値に変換するアナログデジタル変換部を有し、このアナログデジタル変換部は前記励磁電流の１サイクル中に前記流量測定値および前記電源の電圧をデジタル値に変換するようにしたことを特徴とする請求項１記載ないし請求項６いずれかに記載の電磁流量計。
【請求項８】
前記流量測定値および前記電源の電圧の測定値をデジタル値に変換するアナログデジタル変換部を有し、このアナログデジタル変換部は前記励磁電流の１サイクル中に前記流量測定値または前記電源の電圧のいずれかをデジタル値に変換するようにしたことを特徴とする請求項１記載ないし請求項６いずれかに記載の電磁流量計。
【請求項９】
複数回の前記流量測定値のアナログデジタル変換に対して１回前記電源の電圧測定値のアナログデジタル変換を行うようにしたことを特徴とする請求項８記載の電磁流量計。
【請求項１０】
所定の値以上の保磁力を有するコアを具備した励磁コイルに間欠的に励磁電流を流し、前記励磁コイルによって発生した磁束と流体の流れとに起因して誘起する流量信号に基づいて前記流体の流量を測定する電磁流量計において、
前記励磁電流を検出する電流検出部と、流量測定値と前記電流検出部の出力が入力される演算部を有し、この演算部は予め測定された励磁電流値と発生する磁束密度との関係を用いて、発生する磁束密度を前記電流検出部の出力から演算し、この磁束密度を用いて前記流量測定値を補正するようにしたことを特徴とする電磁流量計。
【請求項１１】
前記予め測定された励磁電流値と発生する磁束密度との関係を用いて両者の関数式を求めておき、前記演算部はこの関数式を用いて前記電流検出部の出力から発生する磁束密度を演算するようにしたことを特徴とする請求項１０記載の電磁流量計。
【請求項１２】
前記励磁コイルに流れる電流値が変動する範囲を複数の領域に分割し、これらの領域に異なる前記関数式を適用するようにしたことを特徴とする請求項１０または請求項１１記載の電磁流量計。
【請求項１３】
前記複数の領域は、前記コアが飽和する領域と飽和しない領域に分割するようにしたことを特徴とする請求項１２記載の電磁流量計。
【請求項１４】
前記複数の領域で用いる関数式のうち、少なくとも１つは１次式であることを特徴とする請求項１０ないし請求項１３いずれかに記載の電磁流量計。
【請求項１５】
前記予め測定された励磁電流値と発生する磁束密度との関係が格納された記憶部を有し、前記演算部は前記記憶部をアクセスして前記電流検出部の出力から前記発生する磁束密度を演算するようにしたことを特徴とする請求項１０記載の電磁流量計。
【請求項１６】
前記流量測定値および前記電流検出部の出力をデジタル値に変換するアナログデジタル変換部を有し、このアナログデジタル変換部は前記励磁電流の１サイクル中に前記流量測定値および前記電流検出部の出力をデジタル値に変換するようにしたことを特徴とする請求項１０記載ないし請求項１５いずれかに記載の電磁流量計。
【請求項１７】
前記流量測定値および前記電流検出部の出力をデジタル値に変換するアナログデジタル変換部を有し、このアナログデジタル変換部は前記励磁電流の１サイクル中に前記流量測定値または前記電流検出部の出力のいずれかをデジタル値に変換するようにしたことを特徴とする請求項１０記載ないし請求項１５いずれかに記載の電磁流量計。
【請求項１８】
複数回の前記流量測定値のアナログデジタル変換に対して１回前記電流検出部の出力をアナログデジタル変換するようにしたことを特徴とする請求項１７記載の電磁流量計。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半硬質磁性材料のコアを使用することができ、かつ簡単な構成で高精度な測定が可能な電磁流量計に関するものである。
【０００１】
【従来の技術】
特許文献１には、励磁電流の変動による誤差を補償して、高精度な測定が可能な電磁流量計の発明が記載されている。以下、この発明について、図６に基づいて概要を説明する。
【０００２】
図６において、導管８１内に設置された電極２ａ、２ｂに発生する起電力は差動増幅器８２によって増幅されてＡ／Ｄ変換器８３に入力される。Ａ／Ｄ変換器８３の出力は流量演算回路８８に入力される。一方、励磁コイル８４には励磁回路８５から、その極性が交互に変化する励磁電流Ｉｆが供給される。
【０００３】
この励磁電流の大ききは抵抗Ｒｆによって電圧Ｖｆに変換される。このＶｆはサンプルホールド回路８６でホールドされ、そのホールド電圧ＶｅはＡ／Ｄ変換器８３に入力される。タイミング回路８７は励磁回路８５、サンプルホールド８６およびＡ／Ｄ変換器８３に供給するタイミングパルスＰ１〜Ｐ４を生成する。
【０００４】
励磁コイル８４が発生する磁束密度は、コアに軟磁性体を用いると励磁電流に比例する。また、電極２ａ、２ｂに発生する起電力は磁束密度に比例する。そのため、Ａ／Ｄ変換器８３として２重積分型のＡ／Ｄ変換器を用い、励磁電流の大きさを表すＶｅをＡ／Ｄ変換器８３の基準電圧として用いることにより、高精度な電磁流量計を実現することができる。
【０００５】
電磁流量計の消費電力を下げるためには、励磁電流を間欠的に供給すればよい。特許文献２には、コアとしてある程度以上の保持力を有する普通鋼を用いて、間欠的に励磁電流を供給する電磁流量計の発明が記載されている。
【特許文献１】
特開２００１−２３５３５２号公報
【特許文献２】
特公昭５９−７９３０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような電磁流量計には次のような課題があった。
【０００７】
特許文献１に記載された発明は励磁電流が変化しても自動的にその影響を補償することができるので、高精度測定が可能になる。しかしながら、保持力が高い半硬質磁性材料のコアを用いた励磁コイルは励磁電流と発生する磁束密度との間には比例関係がないので、この発明を半硬質磁性材料のコアを使用した電磁流量計に適用することができないという課題があった。
【０００８】
また、特許文献２には励磁電流の変動を補償する発明が記載されておらず、高精度な測定を行うことが困難であるという課題があった。
【０００９】
従って本発明の目的は、保持力が高い半硬質磁性材料をコアに使用することができ、かつ簡単な構成で高精度な測定が可能な電磁流量計を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、所定の値以上の保磁力を有するコアを具備した励磁コイルに間欠的に励磁電流を流し、前記励磁コイルによって発生した磁束と流体の流れとに起因して誘起する流量信号に基づいて前記流体の流量を測定する電磁流量計であって、前記励磁コイルに励磁電流を流す電源の電圧の測定値と流量測定値が入力される演算部を具備し、この演算部は予め測定された前記電源の電圧と発生する磁束密度との関係を用いて、前記電源の電圧の測定値から発生する磁束密度を演算し、この磁束密度を用いて前記流量測定値を補正するようにしたものである。励磁電流の変動に起因する誤差を補正できる。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記予め測定された前記電源の電圧と発生する磁束密度との関係から両者の関数式を求めておき、前記演算部はこの関数式を用いて前記電源の電圧の測定値から発生する磁束密度を演算するようにしたものである。励磁電流の変動に起因する誤差を補正できる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の発明において、前記電源の電圧が変動する範囲を複数の領域に分割し、これらの領域に異なる前記関数式を適用するようにしたものである。関数式が簡単になる。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記複数の領域は、前記コアが飽和する領域と飽和しない領域に分割するようにしたものである。領域分割が単純になる。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし請求項４いずれかに記載の発明において、前記複数の領域で用いる関数式のうち、少なくとも１つは１次式であるようにしたものである。関数式が簡単になる。
【００１５】
請求項６記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記予め測定された前記電源の電圧と発生する磁束密度との関係が格納された記憶部を有し、前記演算部は前記記憶部をアクセスして前記電源の電圧の測定値から発生する磁束密度を演算するようにしたものである。複雑な関係でも対応できる。
【００１６】
請求項７記載の発明は、請求項１記載ないし請求項６いずれかに記載の発明において、前記流量測定値および前記電源の電圧の測定値をデジタル値に変換するアナログデジタル変換部を有し、このアナログデジタル変換部は前記励磁電流の１サイクル中に前記流量測定値および前記電源の電圧の両方をデジタル値に変換するようにしたものである。流量の早い変化にも追従できる。
【００１７】
請求項８記載の発明は、請求項１記載ないし請求項６いずれかに記載の発明において、前記流量測定値および前記電源の電圧の測定値をデジタル値に変換するアナログデジタル変換部を有し、このアナログデジタル変換部は前記励磁電流の１サイクル中に前記流量測定値または前記電源の電圧のいずれかをデジタル値に変換するようにしたものである。低消費電力化が可能になる。
【００１８】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明において、複数回の前記流量測定値のアナログデジタル変換に対して１回前記電源の電圧測定値のアナログデジタル変換を行うようにしたものである。低消費電力化が可能になる。
【００１９】
請求項１０記載の発明は、所定の値以上の保磁力を有するコアを具備した励磁コイルに間欠的に励磁電流を流し、前記励磁コイルによって発生した磁束と流体の流れとに起因して誘起する流量信号に基づいて前記流体の流量を測定する電磁流量計であって、前記励磁コイルに流れる電流を検出する電流検出部と、流量測定値と前記電流検出部の出力が入力される演算部を有し、この演算部は予め測定された励磁電流値と発生する磁束密度との関係を用いて、発生する磁束密度を前記電流検出部の出力から演算し、この磁束密度を用いて前記流量測定値を補正するようにしたものである。励磁電流の変動に起因する誤差を補正できる。
【００２０】
請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の発明において、前記予め測定された励磁電流値と発生する磁束密度との関係を用いて両者の関数式を求めておき、前記演算部はこの関数式を用いて前記電流検出部の出力から発生する磁束密度を演算するようにしたものである。励磁電流の変動に起因する誤差を補正できる。
【００２１】
請求項１２記載の発明は、請求項１０または請求項１１記載の発明において、前記励磁コイルに流れる電流値が変動する範囲を複数の領域に分割し、これらの領域に異なる前記関数式を用いるようにしたものである。関数式が簡単になる。
【００２２】
請求項１３記載の発明は、請求項１２記載の発明において、前記複数の領域は、前記コアが飽和する領域と飽和しない領域に分割するようにしたものである。関数式を簡単にすることができる。
【００２３】
請求項１４記載の発明は、請求項１０ないし請求項１３いずれかに記載の発明において、前記複数の領域で用いる関数式のうち、少なくとも１つは１次式であるようにしたものである。関数式が簡単になる。
【００２４】
請求項１５記載の発明は、請求項１０記載の発明において、前記予め測定された励磁電流値と発生する磁束密度との関係が格納された記憶部を有し、前記演算部は前記記憶部をアクセスして前記電流検出部の出力から前記発生する磁束密度を演算するようにしたものである。関係が複雑になっても対応できる。
【００２５】
請求項１６記載の発明は、請求項１０ないし請求項１５いずれかに記載の発明において、前記流量測定値および前記電流検出部の出力をデジタル値に変換するアナログデジタル変換部を有し、このアナログデジタル変換部は前記励磁電流の１サイクル中に前記流量測定値および前記電流検出部の出力の両方をデジタル値に変換するようにしたものである。流量の早い変化にも追従できる。
【００２６】
請求項１７記載の発明は、請求項１０記載ないし請求項１５いずれかに記載の発明において、前記流量測定値および前記電流検出部の出力をデジタル値に変換するアナログデジタル変換部を有し、このアナログデジタル変換部は前記励磁電流の１サイクル中に前記流量測定値または前記電流検出部の出力のいずれかをデジタル値に変換するようにしたものである。低消費電力化できる。
【００２７】
請求項１８記載の発明は、請求項１７記載の発明において、複数回の前記流量測定値のアナログデジタル変換に対して１回前記電流検出部の出力をアナログデジタル変換するようにしたものである。低消費電力化できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に、図に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１は本発明に係る電磁流量計の一実施例を示す構成図である。図１において、１は測定部であり、被測定流体の流速に比例する信号を出力する。１３は被測定流体が流れる測定管であり、この測定管１３の外側には半硬質磁性材料で作られたコア１１を内蔵した励磁コイル１２が設置されている。１４は対面して設置され、被測定流体に接液する測定電極であり、この測定電極１４に被測定流体の流速に比例する起電力が発生する。なお、通常帰還磁路が実装されるが、この図では省略している。
【００２９】
１５はバッファであり、測定電極１４の起電力をインピーダンス変換する。１６は差動増幅器であり、２つの測定電極１４の起電力の差を演算する。１７は反転増幅器であり、差動増幅器１６の出力の極性を反転した信号を出力する。
【００３０】
２１は励磁回路部であり、電源Ｅ１、Ｅ２とブリッジ接続された４つのスイッチＱ１〜Ｑ４で構成される。スイッチＱ１〜Ｑ４は信号Ｔ１〜Ｔ４でそのオン・オフが制御され、そのため２つの励磁コイル１２には交互に極性が反対の励磁電流が流れる。３はタイミング発生回路であり、スイッチＱ１〜Ｑ４を制御する信号Ｔ１〜Ｔ４とＡ／Ｄ変換部４を制御する信号Ｔ５，Ｔ６を生成する。
【００３１】
４は２重積分方式のＡ／Ｄ変換部であり、測定部１が出力する流量信号と励磁回路部２１内の電源Ｅ１、Ｅ２の電圧＋Ｖａ、−Ｖａをデジタル値に変換する。
Ａ／Ｄ変換部４は差動増幅器１６と反転増幅器１７の出力、＋Ｖａ、−Ｖａおよび積分器４３の出力を選択するアナログスイッチ４２、基準電圧＋Ｖｒｅｆ、−Ｖｒｅｆを選択するアナログスイッチ４１，これらアナログスイッチ４１，４２の出力を積分する積分器４３および積分器４３の出力が入力される比較器４４で構成される。
【００３２】
ＡＤ変換は次のようにして行う。まずアナログスイッチ４２で測定部１の出力または＋Ｖａ、−Ｖａを選択して積分器４３に入力し、時間Ｔ１の間積分する。そして、アナログスイッチ４１で積分した電圧とは逆極性の基準電圧Ｖｒｅｆを選択し、比較器４４が反転するまで逆積分する。
【００３３】
逆積分の時間をＴ２とすると、測定部１の出力または＋Ｖａ、−ＶａであるＶｉｎは
Ｖｉｎ＝（Ｔ２／Ｔ１）×Ｖｒｅｆ  ・・・・・・  （１）
で求めることができる。前記Ｔ１，Ｔ２は、これらの時間より十分短い周期のクロックをカウントすることによって、流量演算部５で計測する。
【００３４】
５は流量演算部であり、演算器５１およびデータベース５２で構成される。演算器５１は前記Ｔ２を計測し、前記（１）式に基づいてアナログ信号をデジタル信号に変換する。また、データベース５２を参照して流量を演算、出力する。
【００３５】
６は基準電圧回路であり、Ａ／Ｄ変換部４に供給する基準電圧＋Ｖｒｅｆ、−Ｖｒｅｆを作成する。そのために、電源Ｅ１、Ｅ２をツェナダイオード６１、６２で安定化して基準電圧＋Ｖｒｅｆ、−Ｖｒｅｆを作成する。
【００３６】
励磁コイル１２のインピーダンスは一定なので、励磁コイル１２に流れる励磁電流は電源Ｅ１、Ｅ２の電圧値＋Ｖａ、−Ｖａに依存し、励磁コイル１２が発生する磁束密度は励磁電流に依存する。従って、発生する磁束密度は＋Ｖａ、−Ｖａに依存する。しかしながら、コア１１に保磁力が所定の値以上の半硬質磁性材料を使用しているので、磁束密度は＋Ｖａ、−Ｖａには比例しない。
【００３７】
そのため、予め＋Ｖａ、−Ｖａの電圧値と磁束密度との関係を測定し、データベース５２にその測定値を格納しておく。演算器５１はこのデータベース５２を参照して＋Ｖａ、−Ｖａの電圧値から磁束密度を求め、この磁束密度によって測定部１の出力を補正する。
【００３８】
すなわち、＋Ｖａ、−Ｖａの電圧値をＥ、磁束密度をＢ、電圧と磁束密度との関係の関数をｆとすると、
Ｂ＝ｆ（Ｅ）
が成立する。流量信号は磁束密度に比例するので、基準状態の＋Ｖａ、−Ｖａの電圧をＥｓ、流量測定時の電圧をＥｍ、測定部１の出力から求めた流速をＶｍとすると、下記（２）式によって流速を求めることができる。
流速＝ｋ×｛ｆ（Ｅｍ）／ｆ（Ｅｓ）｝×Ｖｍ  ・・・・・  （２）
ｋは測定電圧を流量値に変換するための変換係数である。
【００３９】
なお、図１実施例では＋Ｖａ、−Ｖａを直接アナログスイッチ４２に入力するようにしたが、この出力がＡ／Ｄ変換部４の許容入力電圧よりも高い場合には、抵抗で分圧してアナログスイッチ４２に入力するようにしてもよい。
【００４０】
図２に本発明の他の実施例を示す。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図２において、２２は磁気回路部であり、磁気回路部２１と同様に励磁コイル１２に極性が異なる電流を交互に流す。２２１は電流検出部としての抵抗であり、励磁コイル１２に直列に接続されている。従って、抵抗２２１両端の電圧Ｖｉｅｘは励磁電流に比例する。
【００４１】
７はサンプル部であり、サンプルホールド７１および反転増幅器７２で構成される。抵抗２２１の両端電圧Ｖｉｅｘはサンプルホールド７１でサンプリングされ、反転増幅器７２でその極性が反転される。サンプルホールド７１および反転増幅器７２の出力はアナログスイッチ４２に入力され、Ａ／Ｄ変換部４でデジタル値に変換される。
【００４２】
励磁コイル１２が発生する磁束密度は励磁電流に依存するが、コア１１として半硬質磁性材料を使用しているので、励磁電流と磁束密度は比例しない。そのため、予め励磁電流と磁束密度との関係を測定しておき、データベース５２に格納しておく。演算器５１はこのデータベース５２を参照して磁束密度を求め、この磁束密度によって測定部１の出力を補正する。
【００４３】
すなわち、励磁電流をＩ、磁束密度をＢ、励磁電流と磁束密度との関係の関数をｆとすると、
Ｂ＝ｆ（Ｉ）
が成立する。流量信号は磁束密度に比例するので、基準状態の励磁電流をＩｓ、流量測定時の励磁電流をＩｍ、測定部１の出力から求めた流速をＶｍとすると、下記（３）式によって流速を求めることができる。
流速＝ｋ×｛ｆ（Ｉｍ）／ｆ（Ｉｓ）｝×Ｖｍ  ・・・・・  （３）
ｋは測定電圧を流量値に変換するときの変換係数である。
【００４４】
なお、電源Ｅ１、Ｅ２の電圧と磁束密度との関係、あるいは励磁電流と磁束密度との関係を高次の多項式その他の関数で関数近似し、演算器５１でこの関数を演算して磁束密度を求めるようにしてもよい。このようにすると、データベース５２が不要になる。
【００４５】
図３に電源Ｅ１、Ｅ２の電圧または励磁電流と測定管１３内の磁束密度との関係の一例を示す。図３（ア）は励磁電流を供給する電源の電圧と磁束密度との関係、（イ）は励磁電流と磁束密度との関係であり、（Ａ）は磁場がコア１１の保磁力以下の非飽和領域、（Ｂ）は保磁力を越える飽和領域である。非飽和領域、飽和領域の各々でほぼ直線関係が成立し、かつ傾きが異なっている。
【００４６】
通常、電磁流量計では飽和領域で測定する場合が多い。飽和領域だけに限定すると、電源電圧／励磁電流と磁束密度はほぼ比例する。ａ、ｂを係数として磁束密度Ｂと電源電圧Ｅの一次関係を
Ｂ＝ａ×Ｅ＋ｂ
とし、基準状態の電源電圧をＥｓ、測定電圧をＶｍ、そのときの電源電圧をＥｍ、変換係数をｋとすると、流速は下記（４）式で求めることができる。
流速＝ｋ×｛（ａ×Ｅｍ＋ｂ）／（ａ×Ｅｓ＋ｂ）｝×Ｖｍ  ・・（４）
【００４７】
また、ａ、ｂを係数として磁束密度Ｂと励磁電流Ｉとの一次関係を
Ｂ＝ａ×Ｉ＋ｂ
とし、基準状態の励磁電流をＩｓ、測定電圧をＶｍ、そのときの励磁電流をＩｍ、変換係数をｋとすると、下記（５）式で流速を求めることができる。
流速＝ｋ×｛（ａ×Ｉｍ＋ｂ）／（ａ×Ｉｓ＋ｂ）｝×Ｖｍ  ・・（５）
【００４８】
さらに、非飽和領域と飽和領域を別々の一次式で近似するようにすると、電池駆動などで電源電圧や励磁電流が大きく変化する場合でも、正確な流速を求めることができる。
【００４９】
図４にＡ／Ｄ変換部４の動作のタイムチャートを示す。図４（ア）はＴ１、Ｔ３の波形であり、その高レベルで励磁コイル１２に正方向に励磁電流が流れる（正励磁）。（イ）はＴ２、Ｔ４の波形であり、その高レベルで逆方向に励磁電流が流れる（負励磁）。半硬質磁性材料のコアを使用しているので、励磁電流が流れない期間を設けている。（ウ）は流量信号である。半硬質磁性材料のコアにより、励磁電流が流れていないときでも磁気が保持され、安定した流量信号が得られる。
【００５０】
（エ）は積分器４３の出力、（オ）はアナログスイッチ４２の状態、（カ）はアナログスイッチ４１の状態である。アナログスイッチ４２により、正励磁の前半で＋Ｖａを、後半で差動増幅器１６の出力を積分器４３に入力し、負励磁の前半で−Ｖａを、後半で反転増幅器１７の出力を積分器４３に入力する。従って、励磁の１サイクルで電源＋Ｖａ、−Ｖａと正負の流量信号を得ることができる。なお、図２実施例の場合には、電源電圧＋Ｖａ、−Ｖａの代わりにサンプルホールド７１と反転増幅器７２の出力を入力する。
【００５１】
図５にＡ／Ｄ変換部４の動作の他の実施例を示す。なお、図４と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。この実施例では励磁サイクルの１サイクルに一度流量信号と電源電圧を交互にデジタル値に変換する。すなわち、図４実施例に比べて、Ａ／Ｄ変換の頻度が１／４になる。
【００５２】
電源に電池を用いた電磁流量計では電源電圧の低下は比較的ゆっくりしているので、変換周期を長くしても精度が低下することはない。そのため、複数回流量測定値をデジタル変換した後に１回励磁電流を供給する電源の電圧、または励磁電流をデジタル値に変換するサイクルを繰り返すようにしてもよい。変換周期を長くすると逆積分時間を測定するクロック周波数を下げることができるので、消費電力を低減することができるという効果がある。
【００５３】
なお、これらの実施例では２重積分方式のＡ／Ｄ変換部を使用したが、逐次比較型など他の方式のＡ／Ｄ変換部を用いてもよい。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次の効果が期待できる。
請求項１ないし請求項５記載の発明によれば、所定の値以上の保磁力を有するコアを具備した励磁コイルに間欠的に励磁電流を流す構成の電磁流量計であって、予め前記電源の電圧と発生する磁束密度との関係を求めておき、この関係を用いてそのときの磁束密度を演算し、励磁コイルに電流を流す電源の電圧変動に起因する誤差を補正するようにした。また、電源の電圧と磁束密度の関係を関数式にして、この式により演算するようにした。さらに、電源の電圧の変動範囲をコアの飽和特性などによって複数の領域に分割し、これらの領域で異なった関数式を用いるようにし、関数式の少なくとも１つを１次式とするようにした。
【００５５】
電源の電圧変動に起因する磁束密度の変化による誤差を補正することができるので、高精度で流量を測定することができるという効果がある。また、電源を安定化する必要がなくなるので、構成が簡単になり、かつコストダウンが可能になるという効果もある。また、電池駆動の電磁流量計の場合は電池の電圧がかなり低下するまで使用することができるので、電池を有効に利用することができるという効果もある。
【００５６】
また、電圧変動の範囲を複数の領域に分割することにより、関数式が簡単になるという効果がある。また、コアの飽和特性を考慮して領域を分割することにより、分割を合理的にして関数式をさらに簡単にすることができるという効果もある。
【００５７】
さらに、電源の電圧は励磁サイクルによって変動しないので、サンプルホールドする必要がなく、構成が簡単になるという効果もある。
【００５８】
請求項６記載の発明によれば、請求項１記載の発明において、前記予め測定された前記電源の電圧と発生する磁束密度との関係を記憶部に格納して、この記憶部をアクセスして磁束密度を求めるようにした。電源の電圧と磁束密度との関係が複雑になっても対応することができ、かつ１台毎の特性のばらつきにも容易に対応することができるという効果がある。
【００５９】
請求項７記載の発明によれば、請求項１ないし請求項６記載の発明において、励磁電流を変化させる１サイクル毎に、流量測定値と電源の電圧測定値をデジタル値に変換するようにした。流量や電源の電圧が急激に変化しても、正確な流量を測定することができるという効果がある。
【００６０】
請求項８記載ないし請求項９記載の発明によれば、励磁電流の変化サイクル毎に流量測定値または電源の電圧のいずれかをデジタル値に変換し、また流量測定値の２回以上の変換に対して電源の電圧を１回デジタル値に変換するサイクルを繰り返すようにした。変換の周期を長くすることができるので変換速度が遅いが、低価格でかつ低消費電力のアナログデジタル変換器を使用することができるという効果がある。
【００６１】
請求項１０ないし請求項請求項１４記載の発明によれば、所定の値以上の保磁力を有するコアを具備した励磁コイルに間欠的に励磁電流を流す構成の電磁流量計であって、予め励磁電流と発生する磁束密度との関係を求めておき、電流検出部で励磁電流を測定して、前記関係を用いて磁束密度を演算して、励磁電流の変化に起因する誤差を補正するようにした。また、励磁電流と磁束密度の関係を関数式にして、この式により演算するようにした。さらに、励磁電流の変動範囲をコアの飽和特性などによって複数の領域に分割し、これらの領域で異なった関数式を用いるようにし、関数式の少なくとも１つを１次式とするようにした。
【００６２】
励磁電流の変動に起因する磁束密度の変化による誤差を補正することができるので、高精度で流量を測定することができるという効果がある。また、励磁電流を安定化する必要がなくなるので、構成が簡単になり、かつコストダウンが可能になるという効果もある。また、電池駆動の電磁流量計の場合は電池の電圧がかなり低下するまで使用することができるので、電池を有効に利用することができるという効果もある。
【００６３】
また、励磁電流の変動範囲を複数の領域に分割することにより、関数式が簡単になるという効果がある。コアの飽和特性を考慮して領域を分割することにより、関数式をさらに簡単にすることができるという効果もある。
【００６４】
請求項１５記載の発明によれば、請求項１０記載の発明において、前記予め測定された励磁電流と発生する磁束密度との関係を記憶部に格納して、この記憶部をアクセスして磁束密度を求めるようにした。励磁電流と磁束密度との関係が複雑になっても対応することができ、かつ１台毎の特性のばらつきにも容易に対応することができるという効果がある。
【００６５】
請求項１６記載記載の発明によれば、請求項１０ないし請求項１５記載の発明において、励磁電流を変化させる１サイクル毎に、流量測定値と励磁電流測定値をデジタル値に変換するようにした。流量や励磁電流が急激に変化しても、正確な流量を測定することができるという効果がある。
【００６６】
請求項１７ないし請求項１８記載の発明によれば、励磁電流の変化サイクル毎に流量測定値または励磁電流のいずれかをデジタル値に変換し、また流量測定値の２回以上の変換に対して励磁電流を１回デジタル値に変換するサイクルを繰り返すようにした。変換の周期を長くすることができるので変換速度が遅いが、低価格でかつ低消費電力のアナログデジタル変換器を使用することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の構成図である。
【図２】本発明の他の実施例の構成図である。
【図３】磁束密度の変化を示す特性図である。
【図４】本発明の他の実施例の動作を示すタイムチャートである。
【図５】本発明の他の実施例の動作を示すタイムチャートである。
【図６】従来の電磁流量計の構成図である。
【符号の説明】
１  測定部
１１  コア
１２  励磁コイル
１４  電極
２１，２２  励磁回路部
２２１  抵抗
３  タイミング発生回路
４  Ａ／Ｄ変換部
５  流量演算部
５１  演算器
５２  データベース
６  基準電圧部
７  サンプル部
７１  サンプルホールド
Ｅ１、Ｅ２  電源
Ｑ１〜Ｑ４  スイッチ
【図１】
2004325208.tif 000003
【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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