(57)【要約】【課題】被測定低伝導性流体のプロセス量をノイズの影響を受けること無く測定することにある。【解決手段】励磁信号を供給し、また励磁信号に比例した電圧を所定位相ずらしたノイズ補償信号を出力する励磁信号供給系４と、電気絶縁性たコアに励磁コイル１２、検出コイル１３、静電シールド１４を施した検出部１１が設けられ、この励磁コイルは、励磁信号の供給によって発生する磁束を低電気伝導性流体に照射し、この流体中の電気伝導率の大きさに対応した渦電流を発生させ、検出コイルは、渦電流から発生する２次磁束による所要の検出信号を測定する信号検出系３と、この信号検出系により取り出したノイズを含む検出信号をノイズ補償信号でノイズ補償し、さらに補償後の信号を励磁信号から得られる基準位相信号で同期整流し、検出信号を取り出す信号変換系５とを設けた測定装置である。【選択図】　　図１
2004132728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定流体に磁束を照射し、電磁誘導の法則に基づいて当該被測定流体中の所要のプロセス量を測定する測定装置において、
電気絶縁性又は電気絶縁性処理を施したコアに励磁コイル及び検出コイルが装着され、前記検出コイル或いは励磁コイルの少なくとも一方を覆うように静電シールドを施した検出部が設けられ、
前記励磁コイルは、外部から供給される励磁信号に基づいて磁束密度Ｂの１次微分、２次微分が共に零でない波形の磁束を前記被測定流体である低電気伝導性流体に照射し、この磁束による前記電磁誘導の法則に基づく前記低電気伝導性流体中の電気伝導率の大きさに対応した渦電流を発生させ、
前記検出コイルは、当該渦電流から発生する２次磁束を所要の検出信号として測定し、この測定された検出信号の引出し線と非磁性電気被覆電線を非ループ状に形成した前記静電シールドのシールド引出し線とを取り出す信号検出系を備えたことを特徴とする測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の測定装置において、
前記励磁コイルに所要励磁周波数の励磁信号を供給するとともに、この励磁信号に比例した電圧を所定位相ずらしたノイズ補償信号を出力する励磁信号供給系と、
前記信号検出系によって取り出されたノイズを含む検出信号を前記励磁信号供給系から出力される前記ノイズ補償信号でノイズ補償を行ない、このノイズ補償後の信号を前記励磁信号から得られる基準位相信号で同期整流を行ない、真の検出信号を取り出す信号変換系とを設けたことを特徴とする測定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の測定装置において、
前記低電気伝導性流体又は搬送被検体中に詰まった低電気伝導性流体中に金属塊，金属粉，高電気伝導性の異種物品が混在する場合、
前記信号検出系によって取り出された検出信号から前記磁束の変化に伴う揺らぎを検出する揺らぎ検出手段を有する信号変換系を設けたことを特徴とする測定装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載の測定装置において、
少なくとも前記励磁コイル、前記検出コイル、前記シールドの引出し線は、前記励磁コイルから照射される磁束の照射野外で接続することを特徴とする測定装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載の測定装置において、
前記被測定流体を流通するプラント配管又はタンクの面部に少なくとも１個の片面検出形検出部を据付け、プラント配管又はタンクの円周方向面部に複数個の片面検出形検出部を据付けた場合には前記配管内又はタンク内の磁束密度を助長させるような位相接続を行うことを特徴とする測定装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載の測定装置において、
前記プラント配管又はタンクのほぼ中心軸上に複数の前記検出部を配列し、各検出部の検出コイルから前記低伝導度流体の濃度又はレベルを測定することを特徴とする測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種プラント設備に配設されるプラント配管、塔槽類（密閉タンク，液槽等）内を流れる被測定流体の濃度，電気伝導率，電気伝導度，レベル等のプロセス量の測定や各種の生産工場・搬送設備の自動化システムにおける搬送物品の違い、混入金属異物の検出、混載物品の品種別仕分け等に利用される測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プラント配管、塔槽類内を流れる流体のプロセス量測定装置としては、電磁濃度計（挿入形非接触計器）や伝導率計（接触計器）等が挙げられるが、そのうち、前者の電磁濃度計は、配管、塔槽類内に絶縁された一対のトロイダルコイルが対向するように挿入する構成であり、後者の伝導率計は、配管、塔槽類内に流体と接触するように一対の電極を据付け、被測定流体の電気伝導率（以下、伝導率と略称する）を測定・検出する構成である。
【０００３】
一方、生産工場・搬送設備の自動化システムにおいて、ビニール袋詰め食品内に混入される金属塊，金属粉等の異物を探知する場合、対象食品に励磁コイルから発生する磁束を印加し、金属塊，金属粉等異物の高伝導率物質による磁場の乱れに伴なう磁界の揺らぎを検出する金属探知器が市販されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のような測定装置のうち、挿入形非接触計器である電磁濃度計では、配管，塔槽類内に流れる流体中に絶縁されたトロイダルコイルを挿入することから、そのコイルの挿入据付けに際し、流体形状の変化による流体の圧力損失が大きくなり、被測定流体のプロセス量を高精度に測定し難い。また、食品プロセスでは、付着物の洗浄，除去が難しい。
【０００５】
また、配管、塔槽類内の流体に接触するように一対の電極を据付ける電気伝導率計では、据付けによる煩雑さの他、前述と同様に被測定流体の圧力損失が問題となる。
【０００６】
さらに、検出対象製品に混入する異物を探知する金属探知器では、異物となる金属塊、金属粉等，高伝導率物質による磁界の揺らぎ（高出力信号）を検出するものであって、一般に高伝導性の金属コアに励磁コイル、検出コイル等を巻装し、適宜に高伝導性の金属箔シールドを施す構成であり、低伝導・高抵抗率をもつ被測定流体のプロセス量の測定には不向きである。
【０００７】
本発明は上記事情にかんがみてなされたもので、被測定低伝導性流体のプロセス量を測定する測定装置を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、被測定低伝導性流体中に存在する異物物品を非接触により検出する測定装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）　上記課題を解決するために、被測定流体に磁束を照射し、電磁誘導の法則に基づいて当該被測定流体中の所要のプロセス量を測定する本発明に係わる測定装置は、電気絶縁性又は電気絶縁性処理を施したコアに励磁コイル及び検出コイルが装着され、前記検出コイル或いは励磁コイルの少なくとも一方を覆うように静電シールドを施した検出部が設けられ、
前記励磁コイルは、外部から供給される励磁信号に基づいて磁束密度Ｂの１次微分、２次微分が共に零でない波形の磁束を前記被測定流体である低電気伝導性流体に照射し、この磁束による前記電磁誘導の法則に基づく低電気伝導性流体中の電気伝導率の大きさに対応した渦電流を発生させ、
前記検出コイルは、当該渦電流から発生する２次磁束を所要の検出信号として測定し、この測定された検出信号の引出し線と非磁性電気被覆電線を非ループ状に形成した前記静電シールドのシールド引出し線とを取り出す信号検出系を備えた構成である。
【００１０】
この発明は以上のような構成とすることにより、外部から供給される励磁信号に基づいて励磁コイルから発生する磁束密度Ｂの１次微分、２次微分が共に零でない波形の磁束を低電気伝導性流体に照射すると、当該低電気伝導性流体中の電気伝導率の大きさに対応した渦電流が発生する。
【００１１】
そこで、検出コイルは、当該渦電流から発生する２次磁束を所要の信号検出電圧として取り出すが、このとき、信号検出電圧を取り出す引出し線と非磁性電気被覆電線を非ループ状に形成した前記静電シールドのシールド引出し線とを取り出すので、渦電流から発生する微少な２次磁束でも測定可能であり、また静電シールドを用いることにより、外部からの誘導ノイズや静電ノイズを防止することが可能である。
【００１２】
（２）　本発明に係わる測定装置は、前記（１）項の構成要素に新たに、励磁コイルに所要励磁周波数の励磁信号を供給するとともに、この励磁信号に比例した電圧を所定位相ずらしたノイズ補償信号を出力する励磁信号供給系と、信号検出系によって取り出されたノイズを含む検出信号を前記励磁信号供給系から出力される前記ノイズ補償信号でノイズ補償を行ない、このノイズ補償後の信号を前記励磁信号から得られる基準位相信号で同期整流を行ない、真の検出信号を取り出す信号変換系とを設けた構成である。
【００１３】
この発明は以上のような構成とすることにより、検出コイルは、被測定流体である低電気伝導性流体中に発生する２次磁束に関係する検出信号だけでなく、励磁コイルから発生する磁束の磁束密度ＢのｄＢ／ｄｔと同位相の９０°ノイズも測定し出力するが、励磁信号供給系から出力されるノイズ補償信号を用いてノイズ補償するので、大半の９０°ノイズを除去でき、さらに９０°ノイズの微少な残存分が存在しても、同期整流によって完全に除去し、真の検出信号を取り出すことが可能となる。
【００１４】
（３）　また、本発明に係わる測定装置は、前記（１）項の構成要素に新たに、低電気伝導性流体又は搬送被検体中に詰まった低電気伝導性流体中に金属塊，金属粉，高電気伝導性の異種物品が混在する場合、信号検出系によって取り出された検出信号から前記磁束の変化に伴う揺らぎを検出する揺らぎ検出手段を有する信号変換系を設けることにより、揺らぎ検出手段による揺らぎ検出信号から低電気伝導性流体又は搬送被検体中に詰まった低電気伝導性流体中に金属塊，金属粉，高電気伝導性の異種物品を検知することが可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
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。
【００１６】
図１は本発明に係る測定装置の一実施の形態を示す構成図である。
【００１７】
この測定装置は、塔槽類を含むプラント配管１内を流れる被測定流体２から所要のプロセス量（例えば濃度，伝導率，伝導度，レベル，混入金属異物等）を測定・検出する信号検出系３と、この信号検出系３に励磁信号を印加して磁束を発生させる励磁信号供給系４と、信号検出系３で検出される信号を所要の信号に変換し出力する信号変換系５とにより構成されている。
【００１８】
（１）　プラント配管１及び被測定流体２等について。
【００１９】
このプラント配管１としては、当該プラント配管内に流れる被測定流体２の濃度を測定・検出する場合、励磁コイルから発生する磁束を被測定流体に照射するが、この磁束の照射野内は少なくとも非磁性・絶縁性の状態になければならない。そこで、プラント配管１が金属性である場合、測定装置の本体となる測定管は、フランジを介して２つのプラント配管１の間に接続されるとともに、非磁性・絶縁性のものが使用される。また、塔槽類に属するタンクが金属性である場合、当該タンクの一部に非磁性・絶縁性のサイトグラス状の非磁性・絶縁性の部材からなる窓を形成し、信号検出系３を取り付ける必要がある。
【００２０】
前記被測定流体２は、流れる性質を有する物質を意味し、例えば少なくとも水，水溶液，固形物が分散した懸濁液やスリラー等である。
【００２１】
この被測定流体２は、望ましくは絶縁体に近い低伝導率（１Ｅ−５）ｓ／ｍ程度〜（１Ｅ２）ｓ／ｍ程度の流体が用いられる。抵抗率で表わせば、（１Ｅ９）Ω・ｍ〜（１Ｅ２）Ω・ｍ程度までの流体を意味する。このように高抵抗率下において渦電流によって発生する微少な２次磁束を測定・検出することが至難の業であるが、本発明の意図するところはかかる２次磁束を測定・検出することにある。
【００２２】
なお、上式中の数値の読み方は、（ｉＥｊ）はｉ×（１０のｊ乗）、（ｉＥ−ｊ）はｉ×（１０の−ｊ乗）と読む。以下の式においても同様の読み方をする。
【００２３】
因みに、代表的な被測定流体（２０°Ｃ）の伝導率と抵抗率との関係は次の通りである。
【００２４】
▲１▼　イオン交換水の伝導率：（１Ｅ−５）ｓ／ｍ程度。抵抗率換算（１Ｅ９）Ω・ｍ。
【００２５】
▲２▼　水道水の伝導率：（１Ｅ−２）ｓ／ｍ程度、抵抗率換算（１Ｅ６）Ω・ｍ。
【００２６】
▲３▼　強電解質溶液の伝導率：（１Ｅ２）ｓ／ｍ程度。抵抗率換算（１Ｅ２）Ω・ｍ。
【００２７】
（２）　信号検出系３について。
【００２８】
信号検出系３は、塔槽類を含むプラント配管１内の被測定流体２のプロセス量を測定・検出する検出部１１が取り付けられ、この検出部１１は、簡略的に表わせば、励磁コイル１２（図２（ａ）参照）、検出コイル１３（図２（ｂ）参照）、絶縁性静電シールド１４（図２（ｃ）参照）および絶縁性コア（図示せず）等によって構成され、具体的には例えば図３、図４に示すように構成されている。
【００２９】
この励磁コイル１２および検出コイル１３は、被測定流体２の一方面部側に配置するか、或いは被測定流体２を挟むように対峙して配置し、励磁信号供給系４から供給される励磁信号を受けて励磁コイル１２から発生する磁束を被測定流体２に照射し、被測定流体内の電気伝導率に対応して生じる渦電流から発生する微少な２次磁束に誘起する信号電圧を検出コイル１３で測定・検出する機能をもっている。なお、励磁コイル１２から発生する磁束は、磁束密度の１次微分ｄＢ／ｄｔ、２次微分ｄ２Ｂ／ｄｔ２が共に零でない波形が用いられる。
【００３０】
前記検出コイル１３は検出器の一種であり、その意味において当該検出器には検出コイル１３の他、マグネットダイオードを含むが、以下、説明の便宜上，検出器の代表例として検出コイル１３を用いた例について説明する。
【００３１】
前記絶縁性静電シールド１４および絶縁性コアは、以下の理由から本発明の測定装置にとって非常に重要な構成要素となる。
【００３２】
すなわち、被測定流体２の高抵抗率下で微少な２次磁束を測定するに際し、例えば商用電源に重畳するノイズ、信号処理回路等から発生するノイズ、被測定流体から混入されてくるノイズ、空間から飛び込んでくるノイズ等々の各種のノイズを排除しなければならない。これらノイズのうち、電磁誘導ノイズは部品の無誘導配置や使用電源のツイストペア等を採用することによってある程度除去することが可能であるが、静電誘導ノイズの除去は非常に難しい。部品配置等の工夫により誘導を回避できるが、それでも除去不可能な静電誘導ノイズは金属材料を用いた静電シールド等を用いて対処する必要がある。
【００３３】
この静電シールド１４は、例えば非磁性電気被覆電線等が用いられ、当該静電シールド１４を施した検出部１１をプラント配管、塔槽類にどのように据付けるかにより、或いは励磁コイル１２、検出コイル１３にいかなる形態で設置するかによって異なるが、例えば図５（ａ）に示すように渦巻きコイル状に形成し、或いは同図（ｂ）に示すように筒コイル状に形成し、ループ化しないように一端部をオープンな形態に形成し、他端側を引き出す構成にする。
【００３４】
しかも、前述するように磁束照射野の中で測定する被測定流体２は高抵抗率の流体である為、一般的な金属部品を用いることが難しい。仮に、金属部品を使用すれば、金属部品中で発生する渦電流に起因する多量の２次磁束ノイズに影響され、微少な２次磁束の正規信号を測定できなくなってしまう。
【００３５】
特に、被測定流体２は、低伝導率（高抵抗率）を有しているので、非常にノイズを受けやすい状態にある。例えば被測定流体に属するイオン交換水の抵抗率は（１Ｅ９）Ω・ｍであり、代表的な金属（２０°Ｃ）の銅の抵抗率は（１．６２Ｅ−８）Ω・ｍである。両者を比較すれば、イオン交換水の抵抗率は銅の抵抗率の（６．１７Ｅ１６）倍となる。また、被測定流体中で低い抵抗率を有する強電解質溶液の抵抗率（１Ｅ２）Ω・ｍと高い低効率を有する金属であるニクロムの抵抗率（１Ｅ−６）Ω・ｍとを比較すると、強電解質溶液の抵抗率は（１Ｅ８）すなわち１憶倍となる。
【００３６】
そこで、空間磁路抵抗を小さく押さえ、磁束が被測定流体中に深く浸入する構成を採用し、被測定流体中に発生する渦電流のインピーダンスを低く押さえ、安定した渦電流を形成することが重要である。因みに、筒形電磁コイルを例にとれば、電磁コイル長さ（筒中心軸方向コイル長）をＬ、筒開口径をＤとすると、
Ｄ＝（ｎ＋ｍ）／２
なる比率が重要であり、また電磁コイル長さＬとしては、
Ｌ≧（１〜３）Ｄ
なる関係が理想的と言える（図２（ａ）参照）。電磁コイル長さＬが長くなれば、磁路抵抗が高くなるため、磁芯や補助帰還磁路としてコア材を使用する必要がある。このコア材は、絶縁性，或いは絶縁性処理を施したコアを使用する必要がある。
【００３７】
従って、以上の説明から明らかなように、各種ノイズの影響を回避することが不可欠であり、なんとしても不要なノイズを確実に除去する必要があり、その対策からも絶縁性静電シールド１４、絶縁性コアが非常に重要になってくる。
【００３８】
以下、静電シールド１４の製作方法について説明する。
【００３９】
すなわち、渦電流が小さい静電シールド１４を製作する場合、静電シールド内の電気抵抗は、シールド本来の効果が失われない程度の範囲まで大きくする必要があり、例えば導体を細分割した絶縁導体等が用いられ、コイル的にループができない構成にして使用する。細分割された導体間の絶縁層を塞ぐ為、図１９（ａ）の静電シールド１４のＡ部を拡大して示す同図（ｂ）のごとく、静電シールド用の絶縁電線１４ｂを２層以上の層に積み重ねることが望ましい。具体的には、図１９（ａ）の他、図２（ｃ）、図２０のような形状の絶縁性の静電シールド１４を製作するには、「ＪＩＳ　Ｃ　３２０２の融着性ポリウレタン電線」のように絶縁層の外側にＢステージのセメント層をもった絶縁電線を用いるのが有効と言える。すなわち、絶縁層の外側にＢステージの性質を有するエポキシ樹脂をコーティングし、Ｂステージエポキシ被膜付き絶縁アモルファス線のごとく製作する。ここで、Ｂステージとは樹脂等の塗布作業を行い、人手に付着しない程度に硬化させた状態に保持できる性質を有する樹脂を用いて保持していることをいう。通常、巻枠に静電シールド層を巻いた後、通電加熱、外部からの加熱、或いは溶剤塗布でセメント層を溶融融着、或いは溶解し溶着し離型すれば、種々の静電シールド１４を作ることが可能である。図１９（ａ）の左側面に配置される渦巻き状の静電シールドを作るためには、絶縁電線径の２〜３層分の厚みを有するボビン状巻型に図５（ａ）のごとき巻き、通電加熱による融着を行えば、例えば５円硬貨のような形状の静電シールド１４を製作できる。そして、巻初めか、巻終わりの何れか一方の絶縁電線を引出し線１４ａとして取り出し、当該絶縁電線の他端は開放端として絶縁すれば、無誘導の静電シールド１４となる。その後、外周面と側面とに施された静電シールドを接着すれば、図１９（ａ）のごとき２面シールド体を作ることができる。
【００４０】
参考までに、線径０．２ｍｍの「ＪＩＳ　Ｃ　３２０２の融着性ポリウレタン電線」を１ｍ用いて、連続１本線の３層静電シールドを製作する場合、１ｍの導体抵抗は最大６．０８Ωであるので、６．０８Ωの静電シールド１４ができる。
【００４１】
因みに、図２１に示すように静電シールド１４のＢ部である中央部から引出し線１４ａを引き出せば、３．０８Ωの静電シールドになり、例えば０．３３ｍの絶縁電線３本を用い、各層から各１本、計３本の引出し線を出せば、１．３Ω野静電シールド１４を作ることができる。銅線より高い導体抵抗をもつ金属絶縁線を用いて作ることが可能である。
【００４２】
前記検出部１１は、１個ではなく、必要に応じて２個取り付けてもよい。検出部１１を２個取り付ける場合、プラント配管１ないし被測定流体２を挟んで対峙するように配置され、２つの励磁コイル１２、検出コイル１３はそれぞれ直列に接続し、磁束の透過長さを長くし、発生する渦電流のインピーダンスを低く押さえ、１個の検出部１１では測定不可能な例えば稀濃度被測定流体でも測定可能にするものである。
【００４３】
図１において、この検出部１１からは信号ケーブル１５が導出され、励磁信号供給系４・信号変換系５に接続されている。この信号ケーブル１５は、励磁コイル１２から引き出される２本の励磁信号線１６ａ，１６ｂよりなる引出し線１６と、検出コイル１３から引き出される２本の信号出力線１７ａ，１７ｂおよび静電シールド１４から導出されるシールド線１４ａよりなる引出し線１７とからなっている。
【００４４】
なお、静電シールド１４から引き出される引出し線１４ａは磁束照射野の外まで無接続で取り出すことが望ましい。なぜならば、半田付け等の金属の塊には渦電流が発生し、信号検出精度に大きな影響を及ぼす恐れがあるためである。従って、どうしても静電シールド１４の引出し線１４ａが磁束照射野内で接続せざるを得ない場合、金属の塊が出来にくい例えば突合わせ抵抗溶接による接続が望ましい。また、静電シールド１４の引出し線１４ａに限らず、検出部１１内の励磁コイル１２や検出コイル１３の引出し線１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂについても磁束照射野内で接続しないことが重要である。検出部１１内の使用電線についても同様である。
【００４５】
検出部１１には、片面検出形その他種々検出形のものが考えられるが、例えば片面検出形のものは、具体的には図３，図４のように構成される。
【００４６】
図３に示す片面検出形検出部の検出コイル１３は、例えば断面Ｅ文字のＥ文字絶縁性コア２１が用いられる。この絶縁性コア２１は、例えば「Ｚｎ系、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトコア」を用いるか、或いは絶縁性処理を施した「絶縁アモルファス線束コア」が用いられる。このＥ文字絶縁性コア２１の中央磁芯部２１ａに励磁コイル１２、包囲状シールド１４付き検出コイル１３の順序で組み付けられている。このコイル組み付け後の空隙部分にはエポキシ樹脂が含浸され、熱硬化処理により固化する。
【００４７】
この検出部１１においては、励磁信号供給系４から供給される励磁電流が励磁コイル１２に流れると、励磁コイル１２から磁束が発生する。この磁束は、Ｅ文字絶縁性コア２１内を通って中央磁芯部２１ａの図示右端面から出力され、右側空間に広がりをもって照射され、Ｅ文字絶縁性コア２１の上下磁芯部で吸収するような磁路が形成される。従って、Ｅ文字絶縁性コア２１の図示右側空間に被測定流体２が存在すれば、磁束が作用して被測定流体２に渦電流が発生する。このとき、検出コイル１３は、渦電流の大きさに対応して発生する２次磁束中に測定対象とする物質・成分等が含まれていれば、２次磁束に応じた信号電圧を検出できる。
【００４８】
図４は励磁コイル１２と検出コイル１３との配置位置を入れ替えたものであり、励磁コイル１２側を包囲するように包囲状シールド１４が施された構成となっている。ノイズ除去の面からは図３の構成のものが優れているが、検出部周囲のノイズ環境が良好な場合には図４の構成でも十分に実用に供し得るものである。
【００４９】
（３）　励磁信号供給系４について。
【００５０】
この励磁信号供給系４は、商用電源２３を直流電力に変換するか、或いは直流電源を用い、水晶発振器２４からの発振周波数を基準とし、電源回路２７によって例えば１０ＫＨｚの励磁電源を生成し、シールド付き絶縁ＣＴ（ＣＴ：Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）２８、励磁信号線１６ａ，１６ｂを介して励磁コイル１２に供給する。
【００５１】
このシールド付き絶縁ＣＴ２８は、その１次側により励磁電流Ｉ（図７参照）を検出し、２次側にて励磁電流Ｉに比例した同位相の電圧を取得し、移相回路２９に供給する。この移相回路２９は、シールド付き絶縁ＣＴ２８からの電圧を約９０°移相し、厳密にはＶ０（０はゼロ）の位相に調整する。このＶ０の位相を有する基準電圧をシールドトランス３４に供給し、検出コイルの引出し線１７ａ，１７ｂ間に出力される信号電圧中の９０°ノイズ（Ｖ０位相をもつ）を引き算結線により、「３１−３２＝３８」の演算を行って除去する機能を有する。
【００５２】
する。
【００５３】
一方、移相回路２９からは移相前の励磁電流Ｉの移相を微少調整し、Ｉ０位相にして同期整流用の基準位相信号２６として同期整流回路３６に送る機能を有する。但し、励磁コイルのＱ＝ωＬ／Ｒを、Ｑ≒１５程度以上にすれば、Ｉ位相≒Ｉ０位相；Ｖ位相≒Ｖ０位相になり、移相回路２９では、Ｉ位相を９０°移相した信号を作り、シールドトランス３４に供給し、Ｉ位相をそのまま同期整流用の基準信号２６とすることができる。実施のための試算では、Ｑ＝３２．３を得ている為、前述するＱ≒１５は十分に達成できることになる。
【００５４】
（４）　信号変換系５について。
【００５５】
この信号変換系５は、磁束の照射によって被測定流体２中に電気伝導率の大きさに対応して発生する渦電流に基づく２次磁束に関係する検出信号電圧３１を取り出す手段と、前述する移送回路２９から取り出した励磁電流に比例した電圧を９０°ずらした９０°ノイズ補償用電圧３２を取り出すシールドトランス３４と、９０°ノイズ補償用電圧３２を用いて、検出信号電圧３１に含まれる１次磁束Ｂと９０°位相の異なるｄＢ／ｄｔの位相の９０°ノイズを除去した微少な９０°ノイズ残分を含む信号電圧３３を増幅するシールドで覆われた前置増幅器３５と、同期整流用の基準位相信号２６を用いて同期整流を行ない、前置増幅器３５の出力から９０°ノイズ残分を除去する同期整流回路３６と、所要とする信号３７に変換する変換回路３８と、揺らぎ検出回路３９とが設けられている。
【００５６】
この揺らぎ検出回路３９は、予め所定のしきい値が設定され、このしきい値と前置増幅器３５の出力信号電圧とを比較し、しきい値を越えている場合に被測定流体２の中に金属塊，金属粉等の高電気伝導性物質が混入されていると判断し、揺らぎ警報信号４０を出力する。なお、ここで言う被測定流体２とは固形物を含む被検体の異種品種の検知も含むものである。
【００５７】
次に、以上のような測定装置の動作について、図６ないし図９を参照して説明する。
【００５８】
電源回路２７から例えば１０ＫＨｚの励磁周波数をもつ励磁電流Ｉ及び励磁電圧Ｖの励磁信号をシールド付き絶縁ＣＴ２８及び励磁信号線１６ａ，１６ｂを介して励磁コイル１２に供給すると、励磁コイル１２の巻線抵抗をＲ、鉄損抵抗をｒとすれば、励磁コイル１２には磁化電流Ｉ０と鉄損電流Ｉ０ｒが流れ、励磁コイル１２から磁束密度Ｂを有する磁束が発生し、被測定流体２に照射される。Ｖ０は励磁コイル１２の磁化電圧を意味する。その結果、被測定流体２に高抵抗率（＝低伝導率）の物質が存在する場合、磁束がそれら物質に作用し、電磁誘導の法則に基づき、被測定流体２に電気伝導率の大きさに対応する渦電流ｉｃが発生する。このとき、渦電流の仮想１ターンコイルのインピーダンスの両端に発生する電圧をＶｃ、渦電流から２次的に発生する２次磁束密度Ｂｃは、Ｂｃ＝ｄＢ／ｄｔの位相となる。
【００５９】
そこで、本発明装置においては、被測定流体２中の伝導率の大きさに対応して発生する渦電流ｉｃを被測定対象として検出する為、検出コイル１３は、渦電流の大きさに対応して発生するｄＢ／ｄｔと同位相の２次磁束を、ｄ２Ｂ／ｄｔ２と同位相の被検出信号電圧Ｖｘｓとして検出する。このとき、検出コイル１３は、同時に励磁コイル１２から発生した磁束密度ＢをｄＢ／ｄｔと同位相の９０°ノイズＶｘも検出する。すなわち、検出コイル１３は、図８に示すようにＶｘとＶｘｓが重畳された検出信号電圧３１を検出する。なお、位相関係は図７のベクトル図に示す通りである。Ｅは起電圧を意味する。Ｅは検出信号電圧３１に対応した同期整流回路内の信号電圧を意味する。
【００６０】
一方、シールド付き絶縁ＣＴ２８では、前述するように励磁電流Ｉに比例した電圧を取り出し移送回路２９に送出する。この移送回路２９では、電流検出器２８から受け取った電圧に対して９０°位相をずらした電圧Ｖｘを取り出してノイズ補償用シールドトランス３４に供給する。そして、シールドトランス３４からノイズ補償用電圧３２を取り出し、信号変換系５の入力側に与える。その結果、「検出信号電圧３１」−「ノイズ補償用電圧３２」＝「９０°ノイズ補償後の信号電圧３３」を取り出すことができる。
【００６１】
しかし、９０°ノイズ補償後信号電圧３３は、「被検出信号Ｖｘｓ」に「９０°ノイズ微少残分」が重畳された成分信号であるので、この成分信号を前置増幅器３５で増幅された後、同期整流回路３６に送り、ここで同期整流を行なう。つまり、同期整流回路３６は、基準位相信号２６を用いて同期整流を行ない、前置増幅器３５の出力から９０°ノイズ残分を除去した図９に示す信号成分のみの信号電圧Ｖｘｓを取り出す。そして、この信号電圧Ｖｘｓは変換回路３８でプロセス量に対応した例えば４〜２０ｍＡＤＣの出力信号３７に変換して出力される。
【００６２】
一方、前置増幅器３５の出力側に揺らぎ検出回路３９が接続され、ここで検出対象となる被測定低電気伝導性流体や例えば移送される被測定低伝導性流体中に金属塊、金属粉等の高電気伝導性物質が混入されている場合、著しく磁束密度Ｂが揺らぐので、この揺らぎを検出し、予め設定されるしきい値とを比較し、揺らぎ成分がしきい値を越えたときに異物混入と判断するとか、或いはホールド回路が設けられ、前記しきい値を越えた揺らぎ成分信号を任意の時間ホールドし、このホールド信号を揺らぎ警報信号４０として出力する。
【００６３】
（５）　検出部１１における種々の実施の形態例について。
【００６４】
図１０はＵ文字絶縁性コア４１を用いた他の片面検出形検出部１１の例である。このＵ文字絶縁性コア４１は、図３，図４と同様の材料が使用される。また、Ｕ文字絶縁性コア４１を構成する各磁芯部４２ａ，４２ｂの両端側周面側にそれぞれ励磁コイル１２および包囲状シールド１４付き検出コイル１３が装着されている。これら２つの励磁コイル１２、検出コイル１３はそれぞれ直列に接続することにより、磁束の透過長さを長くし、渦電流のインピーダンスを低くし、測定・検出能を高める構成としている。
【００６５】
この検出部１１は、励磁コイル１２に励磁電流が流れると、磁束が図示右側の磁芯部４２ａ，４２ｂを通って空間に広がる。よって、検出部１１の右側空間に被測定流体２が存在すれば、磁束の中心を中心軸とする磁束回りに渦電流が発生するので、この渦電流によって被測定流体２ａ中に２次磁束が発生する。この２次磁束中には測定・検出目的に応じた物質・成分等が含まれていれば、検出コイル１３によって２次磁束に応じた検出信号電圧を取り出すことができる。
【００６６】
なお、Ｕ文字絶縁性コア４１の一方の磁芯部４２ａ側だけに励磁コイル１２および検出コイル１３を装着するとか、或いはＵ文字絶縁性コア４１の一方の磁芯部４２ａ側に励磁コイル１２、他方の磁芯部４２ｂ側に検出コイル１３を装着する構成であってもよい。なお、同図（ｂ）は同図（ａ）の図示矢印（イ）方向から見た図である。
【００６７】
図１１は検出部１１の更に他の実施の形態例を示す一部断面構成図である。
【００６８】
この検出部１１は、左右に伸びるプラント配管（図示せず）の間にフランジ（図示せず）を介して非磁性・絶縁性の測定管４３を接続するとともに、当該測定管４３の外周部に検出コイル１３、励磁コイル１２の順序で配置する。さらに、これらコイル１３，１２の最外側には補助帰還磁路４４が設けられている。なお、検出コイル１３は、コイル下側および上側にそれぞれ静電シールド１４，１４が施され、これら上下２層の静電シールド１４，１４によって検出コイル１３全体を包囲するように形成されている。
【００６９】
この検出部１１においては、励磁コイル１２に励磁電流が流れると、励磁コイル１２から磁束が発生するが、この磁束の全てが励磁コイル１２内を通って当該励磁コイル１２の両端部側から外方に広がりをもった状態で照射される。外部に照射された磁束は、コイル外側の補助帰還磁路４４に吸収され、また管軸方向に平行な状態で測定管内全体に充満するごとく分布し、被測定流体２中に渦電流が発生する。この渦電流によって被測定流体２中に２次磁束が発生する。この２次磁束中には測定・検出目的に応じた物質・成分等が含まれていれば、検出コイル１３によって２次磁束に応じた信号電圧を検出できる。
【００７０】
図１２〜図１５は検出部１１の更に他の実施の形態例を示す断面構成図であって、図３、図４に示す検出部１１から図示左側面側磁路部分を除いた例である。
【００７１】
図１２は、具体的には、Ｉ型絶縁性コア４６の外周部に検出コイル１３が配置され、この検出コイル１３全体を覆うように静電シールド１４が設けられている。さらに、静電シールド１４の外側には励磁コイル１２が配置され、最外側にはコイル１３，１２を覆うように補助帰還磁路４４が施された構成である。
【００７２】
図１３は励磁コイル１２と検出コイル１３との配置位置を入れ替えるとともに、励磁コイル１２側を包囲するように静電シールド１４が施されている。
【００７３】
これら図１２および図１３に示す検出部１１は、励磁コイル１２に励磁電流が流れると、励磁コイル１２から磁束が発生する。この発生された磁束はＩ型絶縁性コア４６内を通って検出部左右外側方向に広がりをもって出力され、補助帰還磁路４４で吸収されるような磁路が形成される。
【００７４】
従って、検出部左右外側に被測定流体２が存在すれば、被測定流体２に渦電流が発生する。この渦電流によって被測定流体２に発生する２次磁束中に測定目的の物質・成分等が含まれていれば、検出コイル１３により２次磁束に応じた信号電圧を検出できる。
【００７５】
これら図１２および図１３に示す検出部１１は、構成が単純であることから、例えば図１６に示すような被測定流体２のレベルを検出するレベル検出部１１Ａ等に利用して有効である。このレベル検出部１１Ａは、例えば棒状支持体５１に所定間隔ごとに形成される支持棚に検出部１１，…を順次嵌め込むことにより、縦方向に検出部１１，…を支持配列した後、例えば耐食性樹脂ライニング５２で覆った状態で固化し、棒状レベル検出部１１Ａを作る。
【００７６】
このレベル検出部１１Ａにおいては、各検出部１１，…を個別的または全部を選択し、それら選択された検出部１１の励磁コイル１２に励磁電流を供給する。この選択された検出部１１の励磁コイル１２から発生された磁束はＩ型絶縁性コア４６から樹脂ライニング５２を通って図示する５３のごとく外部に照射され、被測定流体作用し渦電流を発生させる。従って、検出コイル１３は、渦電流によって被測定流体２に発生する２次磁束から分解能よく被測定流体のレベルを検出可能となる。５４はフランジである。
【００７７】
一方、図１４および図１５に示す検出部１１は、図１２および図１３に示す構成から補助帰還磁路４４を除いた構成であって、励磁コイル１２に励磁電流が流れると、励磁コイル１２から発生された磁束はＩ型絶縁性コア４６を通り、検出部左右外側の空間全体に広がりをもって照射される。
【００７８】
これら検出部１１は、補助帰還磁路４４が除かれているので、さらに構成が単純化されており、例えば図１７に示すような例えば比較的細形のレベル検出部１１Ｂ等に利用して有効である。各検出部１１の向きを変えたことにより当該検出部１１から発生する磁束の方向は図１６と異なること、またレベル検出の分解能が多少劣ること等を除けば、その他の動作は全く同じであるので、図１６の説明に譲る。
【００７９】
なお、以上のような図１１ないし図１５に示す検出部１１の外周部、つまり最外周部に前述する静電シールド１４とは別の静電シールドを施せば、プロセスラインから発生するノイズの流入を防止できる。なお、この静電シールドを構成する絶縁電線の両端部を開放とし、絶縁電線の途中一ヶ所を切断せずに逆Ｕ字形に引き上げ細かく撚った状態で引出し線とし、磁束の照射野外に引き出すように構成してもよい。
【００８０】
図１８は本発明に係わる測定装置の他の検出部１１Ｃの例を示す図であって、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は上面図である。
【００８１】
この実施の形態は、連続搬送する搬送体６１上を搬送する被検体６２の中から異種の被検体６２ａ，６２ｂとか、或いは被検体６２に混入する異種物品例えば食品である被検体６２に混入する金属塊，金属粉等を検出する場合に用いる検出部１１Ｃの例である。
【００８２】
この検出部１１Ｃは、Ｃ文字絶縁性コア６３が用いられ、このＣ文字絶縁性コア６３の両端対峙部分のうち、図示右側対峙部分側には囲状シールド１４付き検出コイル１３、その検出コイル外側には励磁コイル１２が配置され、一方、図示左側対峙部分側には励磁コイル１２だけが配置され、両励磁コイル１２，１２は直列に接続されている。そして、搬送ラインを横切るように少なくとも１個の検出部１１Ｃを設置し、この検出部１１Ｃを構成するＣ文字絶縁性コア６３の内側中空部を通るように搬送体６１を配置してなる構成である。
【００８３】
このような検出部１１Ｃでは、励磁コイル１２に励磁電流が流れると、磁芯部６３ａと６３ｂとの空間部分に磁束が発生し、この空間部分を搬送体６１上の被検体６２，６２ａ，６２ｂが通過すると、当該被検体６２，６２ａ，６２ｂに渦電流が流れる。従って，渦電流の大きさに対応して発生する２次磁束を検出コイル１３で測定・検出すれば、被検体６２内に混入される金属塊，金属粉、さらには被検体６２とは異なる種類の被検体６２ａ，６２ｂを検出でき、搬送体６１によって被検体６２等が連続的に搬送されているときでも、容易に識別できる。特に、このような被検体６２に混入する金属塊，金属粉、さらには被検体６２とは異なる種類の被検体６２ａ，６２ｂを検出する場合、予め各種の参照パターンを記憶しておき、信号変換出力系５の出力と参照パターンとを比較することにより、何れの種類の金属等が存在するかを容易に検出できる。
【００８４】
なお、この実施の形態で述べている励磁コイル１２と検出コイル１３の配置に関し、励磁コイル１２は、両側の磁芯部６３ａ，６３ｂに配置し、また検出コイル１３は一方の磁芯部６３ａと他方の２つの磁芯部６３ａ１、６３ａ２にそれぞれ配置する例がある。２つの磁芯部６３ａ，６３ｂにそれぞれ励磁コイル１２を配置する場合、両励磁コイル１２を直列に接続し、磁束分布の範囲を広げることにより、測定・検出効率を高めることができる。
【００８５】
検出コイル１３は、１つの磁芯部６３ｂに配置する場合、２つの磁芯部６３ａ１，６３ａ２とに配置する場合があるが、２つの磁芯部６３ａ１，６３ａ２とに配置する場合には検出コイルは差動コイルとして機能させることにより、測定・検出感度を上げることができる。また、検出コイル１３を両側の磁芯部６３ａ，３３ｂに配置する場合には、それぞれ直列に接続し、測定・検出効率を高めることができる。
【００８６】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。また、各実施の形態は可能な限り組み合わせて実施することが可能であり、その場合には組み合わせによる効果が得られる。さらに、上記各実施の形態には種々の上位，下位段階の発明が含まれており、開示された複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が省略されうることで発明が抽出された場合には、その抽出された発明を実施する場合には省略部分が周知慣用技術で適宜補われるものである。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、被測定低伝導性流体の物理的、化学的なプロセス量をノイズの影響を受けること無く高精度に測定できる測定装置を提供できる。
【００８８】
また、本発明は、被測定低伝導性流体中に存在する金属塊，金属粉，異物物品を非接触により確実に検出できる測定装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる測定装置の一実施の形態を示す構成図。
【図２】図１に示す検出部の一部の構成体を概略的に説明する図。
【図３】片面検出形検出部の一実施の形態を示す断面図。
【図４】片面検出形検出部の他の実施の形態を示す断面図。
【図５】検出部を構成する静電シールドの２つの形態を示す図。
【図６】本発明に係わる測定装置の測定原理を説明する電気量の状態図。
【図７】本発明に係わる測定装置の測定原理を説明するベクトル図。
【図８】信号検出系から取り出されるノイズを含む検出信号電圧の波形図。
【図９】ノイズ補償によって得られる真の信号電圧を示す波形図。
【図１０】Ｕ文字絶縁性コアを用いた検出部の構成図。
【図１１】測定管に検出部を据え付けた断面図。
【図１２】Ｉ文字絶縁性コアを用いた検出部の断面構成図。
【図１３】図１２において励磁コイルと検出コイルの配置位置を替えた場合の断面図。
【図１４】図１２から補助帰還磁路を除いた検出部の断面構成図。
【図１５】図１４において励磁コイルと検出コイルの配置位置を替えた場合の断面図。
【図１６】検出部を棒状レベル検出部に適用した図。
【図１７】図１６よりも更に細いレベル検出部に適用した図。
【図１８】搬送物品の中から品種の異なる物品を検出するときの検出部の適用例図。
【図１９】図２（ｃ）とは異なる静電シールドの形状を表わす図。
【図２０】さらに異なる静電シールドの形状を表わす図。
【図２１】静電シールドの中央部分から引出し線を引き出した図。
【符号の説明】
１…塔槽類を含むプラント配管
２…被測定流体
３…信号検出系
４…励磁信号供給系
５…信号変換系
１１，１１Ｃ…検出部
１１Ａ…レベル検出部
１１Ｂ…レベル検出部
１２…励磁コイル
１３…検出コイル
１４…静電シールド
１４ａ…静電シールドの引出し線
１６ａ，１６ｂ…励磁コイルの引出し線
１７ａ，１７ｂ…検出コイルの引出し線
２１…Ｅ文字絶縁性コア
２６…基準位相信号
２７…電源回路
２８…シールド付き絶縁ＣＴ
２９…移相回路
３１…検出信号電圧
３２…ノイズ補償用電圧
３３…ノイズ補償後の信号電圧
３６…同期整流回路
３８…変換回路
３９…揺らぎ検出回路
４０…揺らぎ警報信号
４１…Ｕ文字絶縁性コア
４３…非磁性・絶縁性の測定管
４４…補助帰還磁路
４６…Ｉ文字絶縁性コア
６１…搬送体
６２…被検体
６３…Ｃ文字絶縁性コア
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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