(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
方形波の励磁信号を生成して、被測定流体を流す測定管の外部から該測定管の管軸と直交する軸方向で周期的に方向が反転する磁界を印加し、該管軸方向及び該磁界方向と直交する軸方向の前記測定管の管壁で、前記被測定流体に接液して設けた電極間で検出される信号を増幅して、前記被測定流体の流量を測定する電磁流量計であって、
前記電極間で検出された信号を増幅して検出信号とする差動増幅器と、
前記磁界の反転に対応する前記励磁信号の夫々の中央位置のタイミングで、前記検出信号を予め設定された基準電位にクランプするクランプ回路部と、
前記クランプ回路部の出力信号から、クランプ後の正方向の方形波信号の第１の平均値と、負方向の方形波信号の第２の平均値との差を求めて、該求めた信号から流量を求める演算部と、
前記励磁信号、前記クランプ回路部のクランプタイミング信号、及び前記第１の平均値及び前記第２の平均値の差を求める演算タイミング信号を生成する制御部と
を備えたことを特徴とする電磁流量計。
【請求項２】
前記演算タイミング信号は、前記第１の平均値を求める期間と、第２の平均値を求める期間とを等しい期間とし、前記第１の平均値を求める期間及び前記第２の平均値を求める期間には、前記磁界の反転に対応する前記検出信号の方向が変化する所定の期間を除外したことを特徴とする請求項１に記載の電磁流量計。
【請求項３】
前記クランプ回路部は、前記検出信号を一方の反転入力に印加した増幅器と、
前記増幅器の出力信号を前記増幅器の他方の非反転入力に逆極性で、所定の積分時定数で、前記クランプタイミング信号の期間のみ帰還する積分回路と
前記積分回路の出力信号の基準電位を設定する基準電圧発生回路と、
を備え、
前記積分回路の時定数は、前記クランプタイミング信号の期間よりも小さい値とし、前記クランプタイミング信号の期間内で前記検出信号を前記基準電位にクランプするようにしたことを特徴とする請求項１に記載の電磁流量計。
【請求項４】
前記第１の平均値を求める期間と、第２の平均値を求める期間は、前記励磁信号の周期の１／４以下の期間とし、
且つ、第１の平均値及び前記第２の平均値を求める期には、夫々、前記クランプタイミング信号の期間と、前記磁界の反転する前記検出信号の方向が変化する所定の期間の除くようにしたことを特徴とする請求項１に記載の電磁流量計。
【請求項５】
前記基準電圧発生回路は、前記励磁信号の位相から１／４周期遅延した位相で、且つ、ｎ／２（ｎは、整数）周期毎に前記基準電位を変更するようにしたことを特徴とする請求項３に記載の電磁流量計。
【請求項６】
方形波の励磁信号を生成して、被測定流体を流す測定管の外部から該測定管の管軸と直交する軸方向で周期的に方向が反転する磁界を印加し、該管軸方向及び該磁界方向と直交する軸方向の前記測定管の管壁で、前記被測定流体に接液して設けた電極間で検出される信号を増幅して、前記被測定流体の流量を測定する電磁流量計であって、
前記電極間で検出された信号を増幅して検出信号とする差動増幅器と、
前記磁界の反転に対応する前記励磁信号の夫々の中央位置のタイミングで、前記検出信号を予め設定される基準電位にクランプするクランプ回路部と、
前記クランプ回路部の出力信号から、クランプ後の正方向の方形波信号の第１の平均値と、負方向の方形波信号の第２の平均値との差を求めて、該求めた信号から流量を求める演算部と、
前記励磁信号、前記クランプ回路部のクランプタイミング信号、及び前記第１の平均値及び前記第２の平均値の差を求める演算タイミング信号を制御する制御信号を生成する制御部と、
前記差動増幅器の一方の入力端と接地点との間に第１の高抵抗を接続し、他方の入力端に前記第１の高抵抗と同じ値の第２の高抵抗を接続し、該第２の高抵抗を介して前記励磁信号の周期に同期した２倍周期の微小信号を印加する空検出信号生成回路とを
備え、
前記演算部は、前記クランプ回路部の出力信号の一方の半周期の信号の平均値と他方の半周期の信号平均値の差を空判定検出信号として求め、
前記空判定検出信号が予め設定される閾値より大きくなった場合、前記測定管が空になったと判定する空判定演算と前記流量を求める演算とを同時に実行するようにした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、１０Ｈｚ以下の周波数で励磁される電磁流量計に係り、特に、検出信号に含まれる流体ノイズを除去する電磁流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
励磁周波数が１０Ｈ以下で励磁される電磁流量計においては、電気化学的な作用による低周波ノイズ（流体ノイズとも言う。以後ここでは流体ノイズと称す。）の影響を受けるため、種々の改良がなされている。
【０００３】
例えば、周期的に定常値が変化する直流磁界によって流体の流量を計測する電磁流量計の場合、増幅器の出力電圧を積分回路によって積分し、この積分回路の出力電圧をこの増幅器の入力側に逆極性となるように帰還することにより、信号電圧に重畳する直流電圧成分を積分して、この直流分を零にする補償回路を設ける技術が開示されている（特許文献１参照。）。
【０００４】
さらに、この積分回路では、直流磁界の定常値の切換りに伴って生じるスパイクノイズ（以後、微分ノイズと言う）によって補償電圧が尾引きを生じ、この微分ノイズの波形が、被測定流体の温度や導電度で変化するため、微分ノイズが変化する時間を含む期間、この積分回路の入力を開放することによって、微分ノイズの影響を除去し、零点を安定化させる技術が開示されている（特許文献２参照。）。
【０００５】
しかしながら、この積分回路による補償の場合には、この低周波フィルタ特性により検出信号波形に、波形歪みや位相遅れが生じ、流量信号を正確に検出できない問題がある。
【０００６】
このような問題に対しては、流量信号を方形波の励磁信号よりも半周期遅延させて出力する遅延手段と、この遅延手段よって遅延された流量信号により電磁流量計検出器から出力される流量信号に含まれる低周波の誤差成分を除去する誤差除去手段とを具備した電磁流量計がある（特許文献３参照。）。
【０００７】
この技術によれば、流量信号を励磁信号の半周期だけ遅延し、この遅延した流量信号により電磁流量計検出器からの流量信号に含まれる誤差分を除去するので、流体ノイズが過大に発生しても、この雑音を確実に除去できるとしている。
【０００８】
また、この雑音除去手段によれば、流体ノイズの他に、励磁信号の一周期の間一定な変化率の雑音であれば完全に除去でき、雑音除去回路で除去できない白色雑音は、励磁信号の立ち上がり、立下り直前でのサンプリングと積分回路により除去できるとしている。
【特許文献１】特許第２５１４９６０号公報
【特許文献２】特許第２５８３２８４号公報
【特許文献３】特公平４−７７８５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献３に開示された遅延手段よって遅延された流量信号により、流量信号に含まれる低周波の誤差成分を除去する誤差除去手段の場合においては、アナログ回路による処理のため、サンプルホールド回路の半導体スイッチや積分コンデンサの定数の相違により、流量信号に雑音が混入することが避けられない問題がある。
【００１０】
また、流体ノイズの周波数成分が励磁周波数に対して直流成分と見なせない周波数で変化した場合には、即ち、この遅延時間内に低周波のノイズ成分が変化する場合には、流量信号が変化したものと見なされるので、流量信号に含まれる流体ノイズ成分による測定誤差を除去できない問題がある。
【００１１】
ところで、この流体ノイズは、流体の成分、電極の材質およびその表面状態等により異なつたレベルを示し、特に、スラリー液体ではそのレベルが高くなる。
【００１２】
この雑音のレベルが信号処理回路部の許容値以下の場合は、変換器内の動作によって除去され、測定精度を低下させることはないが、許容値以上になると信号処理回路部内で信号が飽和状態となって異常動作を起こし、大幅に測定精度を低下させてしまう問題がある。
【００１３】
このような場合は、流量信号に負電圧のバイアスを加え、信号処理回路の動作範囲を拡大するようにしているが、流量信号に対してバイアスを加えて増減する技術も開示されているが、流量信号の分解能の低下を生じてしまう問題がある。
【００１４】
さらに、上述したような流体ノイズの除去と合せて、電極間が被測定状態で満たされない空状態が発生した場合、流量測定中にこの異常状態を検出できない問題がある。
【００１５】
本発明は、上記問題点を解決するために成されたもので、微分ノイズや、流体ノイズの除去性能を向上させるとともに、信号処理回路の飽和が起き難い、さらに、流量測定中に被測定流体の空判定が可能な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】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明による電磁流量計は、方形波の励磁信号を生成して、被測定流体を流す測定管の外部から該測定管の管軸と直交する軸方向で周期的に方向が反転する磁界を印加し、該管軸方向及び該磁界方向と直交する軸方向の前記測定管の管壁で、前記被測定流体に接液して設けた電極間で検出される信号を増幅して、前記被測定流体の流量を測定する電磁流量計であって、前記電極間で検出された信号を増幅して検出信号とする差動増幅器と、前記磁界の反転に対応する前記励磁信号の夫々の中央位置のタイミングで、前記検出信号を予め設定された基準電位にクランプするクランプ回路部と、前記クランプ回路部の出力信号から、クランプ後の正方向の方形波信号の第１の平均値と、負方向の方形波信号の第２の平均値との差を求めて、該求めた信号から流量を求める演算部と、前記励磁信号、前記クランプ回路部のクランプタイミング信号、及び前記第１の平均値及び前記第２の平均値の差を求める演算タイミング信号を生成する制御部とを備えたことを特徴とする電磁流量計。
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明による電磁流量計は、方形波の励磁信号を生成して、被測定流体を流す測定管の外部から該測定管の管軸と直交する軸方向で周期的に方向が反転する磁界を印加し、該管軸方向及び該磁界方向と直交する軸方向の前記測定管の管壁で、前記被測定流体に接液して設けた電極間で検出される信号を増幅して、前記被測定流体の流量を測定する電磁流量計であって、前記電極間で検出された信号を増幅して検出信号とする差動増幅器と、前記磁界の反転に対応する前記励磁信号の夫々の中央位置のタイミングで、前記検出信号を予め設定される基準電位にクランプするクランプ回路部と、前記クランプ回路部の出力信号から、クランプ後の正方向の方形波信号の第１の平均値と、負方向の方形波信号の第２の平均値との差を求めて、該求めた信号から流量を求める演算部と、前記励磁信号、前記クランプ回路部のクランプタイミング信号、及び前記第１の平均値及び前記第２の平均値の差を求める演算タイミング信号を制御する制御信号を生成する制御部と、前記差動増幅器の一方の入力端と接地点との間に第１の高抵抗を接続し、他方の入力端に前記第１の高抵抗と同じ値の第２の高抵抗を接続し、該第２の高抵抗を介して前記励磁信号の周期に同期した２倍周期の微小信号を印加する空検出信号生成回路とを備え、前記演算部は、前記クランプ回路部の出力信号の一方の半周期の信号の平均値と他方の半周期の信号平均値の差を空判定検出信号として求め、前記空判定検出信号が予め設定される閾値より大きくなった場合、前記測定管が空になったと判定する空判定演算と前記流量を求める演算とを同時に実行するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
微分ノイズや、流体ノイズの除去性能を向上させるとともに、信号処理回路の飽和が起き難い、さらに、流量測定中に被測定流体の空判定が可能な電磁流量計を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００２０】
本発明の実施例について、図１及び図２を参照して説明する。図１は、本発明の方形波励磁方式の電磁流量計の構成図を示す。被測定流体を流す内部が絶縁された測定管１と、測定管１の外部で、測定管１の管軸方向と直交する方向に磁界Ｈを印加するための２つの励磁コイル２ａ、２ｂと、この励磁コイル２ａ、２ｂに励磁電流を供給する励磁回路２と、測定管１の管軸方向及び磁界Ｈの方向に直交する軸方向で、測定管１の管壁の両端に被測定流体に接液して設けられる１対の電極３ａ、３ｂと、この電極間で検出された信号を増幅して検出信号とする差動増幅器４とから成る。
【００２１】
さらに、差動増幅器４の出力信号、即ち、検出信号Ｖ０を、詳細を後述する励磁信号Ｓｈに同期した所定のクランプタイミングで基準電位にクランプするクランプ回路部５と、クランプ回路５の出力から流量を求める演算部６と、励磁電流を生成する同期信号となる励磁信号Ｓｈ、この励磁信号に同期してクランプ回路部５でのクランプタイミングを制御するためのクランプタイミング信号Ｓ１ｇ、及び、検出信号から流量を求める演算部６での演算タイミングを制御するための演算タイミング信号Ｓｇを生成する制御部７とから構成される。
【００２２】
次に、検出信号に含まれる雑音を除外するための各部の詳細構成について説明する。クランプ回路部５は、検出信号を一方の反転入力に印加した増幅器５ａと、増幅器５ａの出力信号を増幅器５ａの他方の非反転入力に逆極性で、所定の積分時定数で、詳細を後述する所定のクランプタイミング信号の期間のみ帰還する増幅器５ｂと、増幅器５ｂの出力信号の基準電位を設定する基準電圧発生回路５ｃとから成る。
【００２３】
さらに、詳細には、増幅器５ａの反転入力と差動増幅器４の出力とは、抵抗Ｒ２を介して接続され、さらに、この反転入力と出力とは抵抗Ｒ３が接続される。また、非反転入力は抵抗Ｒ４で接地されると共に、さらに、抵抗Ｒ５を介して、積分増幅５ｂの出力に接続される。
【００２４】
また、増幅器５ａの出力は、単極のスイッチＳ１の一端と接続され、増幅器５ｂは、単極のスイッチＳ１の他端のコモン側に一端を、他端を増幅器５ｂの反転入力に接続される抵抗Ｒ１と、この反転入力と出力とを接続するコンデンサＣ１とから成り、積分時定数ＣＩ×Ｒ１の積分回路を構成する。
【００２５】
また、増幅器５ｂの非反転入力には、基準電圧発生回路５ｃの出力が接続され、基準電位Ｖｒｅｆを積分回路に与える。
【００２６】
このように構成されたクランプ回路部５は、スイッチＳ１がオフの時は、増幅器５ｂの出力Ｖ２は保持され、増幅器５ａは増幅率Ｒ３／Ｒ２の増幅器として動作する。
【００２７】
また、スイッチＳ１がオンの時は、増幅器５ａの出力Ｖ１は、次式で示される時定数Ｔｃで、基準電位Ｖｒｅｆに指数的に近づき、スイッチＳ１がオフと成る直前の電位に保持される。
【００２８】
Ｔｃ＝Ｒ２／（Ｒ２＋Ｒ３）・（Ｒ４＋Ｒ５）／Ｒ４・（Ｃ１×Ｒ１）
ここで、Ｒ２＝Ｒ４，Ｒ３＝Ｒ５とすると、Ｔｃ＝Ｃ１×Ｒ１
と成る。
【００２９】
次に、演算部６の構成について説明する。演算部６は、クランプ回路部５の出力信号を所定の精度を確保する分解能を備えたＡＤＣ（Analog Digital Converter)６ａと、変換されたデジタル信号から、後述する演算式と演算タイミングで流量を求めるＣＰＵ６ｂとから成る。
【００３０】
次に、図２を参照して、制御部７で生成される各回路へのタイミング信号の設定と、このタイミング信号で制御されるクランプ機能を備えた本発明の電磁流量計の動作とについて説明する。
【００３１】
図２において、Ｓｈは、制御部７で生成される励磁信号を示し、磁界Ｈは、この励磁信号Ｓｈに同期した励磁電流を励磁回路２から供給して生成された状態を示す。
【００３２】
また、この励磁信号Ｓｈに同期し、励磁信号Ｓｈの２倍の周期で、且つ、励磁信号Ｓｈの中央部で所定のパルス幅Ｔｓ１を備えたクランプタイミング信号Ｓ１ｇと、検出信号Ｖ０をクランプ回路部５でクランプした後の出力信号Ｖ１と、このクランプされた出力信号Ｖ１から、所定の演算で流量を求めるための演算タイミング信号Ｓｇとを示す。
【００３３】
次に、励磁信号Ｓｈの励磁周期Ｔの設定は、例えば、５〜１０Ｈｚ（１／Ｔ）程度の低周波に設定されるものとする。すると、クランプタイミング信号Ｓ１ｇは、この励磁信号の倍の１０〜２０Ｈｚの周波数で設定される。
【００３４】
そして、このクランプタイミング信号Ｓ１ｇは、スイッチＳ１をオンとして、パルス幅Ｔｓ１の期間でクランプ回路部５の出力信号Ｖ１を基準電位Ｖｒｅｆにクランプできるパルス幅に設定する。
【００３５】
即ち、増幅器５ｂで構成される積分回路の時定数Ｔｃ（＝Ｃ１×Ｒ１）は、クランプパルス幅Ｔｓ１＞時定数Ｔｃとし、このクランプパルス幅Ｔｓ１は、励磁信号Ｓｎに同期し、正負の方形波の中央部位置で、且つ、励磁周期Ｔの１／４よりも充分小さいパルス幅に設定する。
【００３６】
このように設定されたクランプ回路部５の出力信号Ｖ１は、クランプタイミング信号Ｓ１ｇのタイミングで、検出信号Ｖ０を強制的に基準電位Ｖｒｅｆにクランプされた信号となる。
【００３７】
次に、演算部６では、クランプ回路部５の出力信号Ｖ１を入力して、下記の演算式に基づいて、流量信号Ｅｏを求め、雑音を除去する。
【００３８】
先ず、スイッチＳ１をオフにしてから、次の励磁方向が反転するまでの信号の平均値と、反転した後次にスイッチＳ１をオンにするまでの信号の平均値を求める。
【００３９】
例えば、図に示すように、クランプ回路部５の出力信号Ｖ１の各々の区間での信号の平均値をそれｅ１、ｅ２、ｅ３、ｅ４、・・・ｅ６・・・、とし、このときの流量信号をＥｏ、Ｅｏｉ＋１・・・、とすると、
Ｅｏｉ    ＝（ｅ２−ｅ１）＋（ｅ３−ｅ４）・・・（１）
Ｅｏｉ＋１＝（ｅ３−ｅ４）＋（ｅ５−ｅ６）・・・（２）
・・・
（省略）
ここで、ｅ１〜ｅ６は、夫々、演算タイミング信号Ｓｇにおける演算データの有効期間を設定する演算パルス幅Ｔ１〜Ｔ６に対応する期間の平均値を示す。
【００４０】
また、（ｅ２−ｅ１）を求める演算パルス幅Ｔ１、Ｔ２は、夫々、クランプパルス幅Ｔｓ１の期間、及び微分ノイズの制定時間Ｔｄｎを除く範囲のパルス幅信号で、（ｅ３−ｅ４）を求める演算パルス幅Ｔ３、Ｔ４は、夫々、クランプパルス幅Ｔｓ１の期間、及び微分ノイズの整定期間Ｔｄｎを除く範囲の信号で、励磁信号Ｓｈに同期した信号として、制御部７で生成される。
【００４１】
また、Ｔ１＋Ｔ２＝Ｔ３＋Ｔ４となるようなタイミングに設定することで、差を求める平均化時間を等しく、且つ、出来るだけ長い時間となるようにしておく。
【００４２】
このクランプ回路出力Ｖ１から平均値を求める演算は、ＡＤＣ６ａの入力範囲の中間値を基準電位に設定し、制御部７で生成される演算タイミング信号ＳｇをＡＤＣ６ａに与え、測定を有効期間（例えば、Ｔ１〜Ｔ４）の期間のみの測定を有効とすることで容易に求めることが出来る。
【００４３】
このＡＤＣ６ａは、二重積分方式のものを採用することで、重畳するノイズの平均電圧が零になる雑音成分を除く効果を得ることが出来る。
【００４４】
このように設定された実施例１の電磁流量計においては、励磁周期Ｔの１／２倍の周期で、検出信号Ｖ０の出力を基準電位Ｖｒｅｆにクランプするため、振幅の大きい流体ノイズが重畳しても、クランプ回路部５の出力Ｖ１は飽和しにくくなる。
【００４５】
また、流体ノイズがこの励磁周期Ｔの間に変化しない、即ち、直流成分と見なされる励磁周期Ｔ以下の低周波ノイズは、微分ノイズが除かれたクランプ出力によって、基準電位からの方形波の正負の差を求めることで完全にキャンセルすることが出来る。
【実施例２】
【００４６】
次に、図３及び図４を参照して、本発明の実施例２を説明する。この実施例２の各部について、図１に示す実施例１の電磁流量計の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。
【００４７】
この実施例２が実施例１と異なる点は、実施例１では、図２に示す演算タイミング信号Ｓｇの演算パルスＴ１〜Ｔ４のパルス幅は、それぞれクランプパルス幅Ｔｓ１、微分ノイズの整定期間Ｔｄｎを除く、検出信号の全範囲を平均化期間としたが、実施例２では、この演算に使用する平均化期間を狭め、励磁信号Ｓｈの変化する近傍に制限するようにしたことにある。
【００４８】
以下、その理由を説明する。図３は、検出信号Ｖ０に含まれる雑音成分をモデル化したものである。検出信号Ｖ０は、励磁信号Ｓｈの周波数（１／Ｔ）に同期した流量信号ｅＨに、平均化されると零になる白色性雑音ｅＡＮ、励磁周波数の近傍の流体ノイズｅＬＮ、及び、励磁電流の切り替わり時に発生する微分ノイズｅＤＮが重畳した信号となる。
【００４９】
例えば、励磁周波数を５Ｈｚ、発生した流体ノイズが１Ｈｚの場合には、図に示すように、クランプ信号Ｓ１ｇの周期内では変わらない、直流分と見なせない状態となり、平均値の差を求めても重畳したノイズ成分をキャンセルすることが出来ない。
【００５０】
そこで、正負の方形波を平均化演算する演算パルス（Ｔ１〜Ｔ６）のパルス幅を狭めると共に、演算パルスの発生位置を励磁信号の変化する近傍に近接させる。
【００５１】
即ち、図４に示すように励磁信号の立ち上がり部分では、演算パルスＴ１とＴ２（演算パルスＴ５とＴ６）、励磁信号の立下り部分では、演算パルスＴ３とＴ４、夫々、微分ノイズｅＤＮの整定期間を除いて、励磁方向の変化する近傍に近接した位置で平均化演算を行なうようにする。
【００５２】
そうすると、図３に示すような励磁信号周波数に近接した流体ノイズが頂上した場合でも、夫々の演算パルスが近接した位置での差を求めるために、正負の方形波のタイミングで直流的な電位の影響が軽減され、方形波の波高値を正確に求めることが可能となり、流体ノイズの測定誤差は軽減される。
【実施例３】
【００５３】
次に、図５を参照して、本発明の実施例３を説明する。この実施例３の各部について、図１に示す実施例１の電磁流量計の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。
【００５４】
この実施例３が実施例１と異なる点は、実施例１では、クランプ回路部５の出力をクランプする基準電位Ｖｒｅｆは、ＡＤＣ６ａの入力範囲の中間値に固定するようにしたが、実施例３では、基準電位Ｖｒｅｆを図５に示すように、励磁信号Ｓｈから１／４周期遅延させ、ＡＤＣ６ａの正負の入力範囲が拡大できる方向に印加する。
【００５５】
図５を参照して、その動作を説明する。スイッチＳ１がオフの間に基準電位Ｖｒｅｆを変更する。基準電位の印加極性は、検出信号が増大する方向と逆の方向の負正の電位Ｖａ、Ｖｂとすることで、クランプ回路の出力信号Ｖ１がＡＤＣ６ａの入力範囲を拡大できる方向に印加する。
【００５６】
この基準電位Ｖｒｅｆの負正の電位Ｖａ、Ｖｂの切り替えタイミングは、制御部７で生成される励磁信号Ｓｈを基にして、基準電圧発生回路５ｃで生成される。
【００５７】
このようにすることで、演算部６への入力信号の振れ幅の最大値を、図２に示す実施例１に対して、２倍にすることができる。
【００５８】
また、この切り替えタイミングは、励磁信号Ｓｈの位相から１／４周期遅延した位相だけで無く、演算部６への信号が飽和する恐れが無い場合には、ｎ／２（ｎは、整数）周期のｎを大きな値に設定することで、クランプ周期を遅くして、さらに電力消費を抑えることが出来る。
【００５９】
また、被測定流体の流れ方向が逆となる場合は、図５に示す基準電位Ｖｒｅｆの負正の電位Ｖａ、Ｖｂの位相を変えて印加する。
【実施例４】
【００６０】
次に、図６及び図７を参照して、本発明の実施例４を説明する。この実施例４の各部について、図１に示す実施例１の電磁流量計の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。
【００６１】
実施例１においては、検出信号に含まれる雑音成分を除去するための構成について説明したが、本実施例４が実施例１と異なる点は、さらに、空検出信号生成回路８を備え、被測定流体が測定管１内に満たされず、電極間が高インピーダンス状態となる測定の異常状態が発生した場合でも、流量演算と並行して、この異常を検知する空判定演算を行なうようにしたことにある。
【００６２】
詳細には、差動増幅器４の一方の入力端と接地点との間に高抵抗Ｒ６を接続し、他方の入力端にこの高抵抗Ｒ６と同じ値の高抵抗Ｒ７を接続し、高抵抗Ｒ７を介して励磁信号Ｓｈの周期の２倍周期の微小信号Ｖ３を空検出信号生成回路８から印加する。
【００６３】
そして、演算部６では、クランプ回路部５の出力信号Ｖ１の前半半周期の信号の平均値と後半半周期の信号平均値の差を下記演算式により空判定検出信号として求める。
【００６４】
Ｅｅ＝ｅ２−ｅ１−（ｅ６−ｅ５）
そして、この値が予め設定される閾値異常となった場合に空状態と判定する。
【００６５】
即ち、この演算式によれば、図７に示すように、（流量）検出信号は同位相で検出されるので相殺されるが、この微小信号Ｖ３は、逆位相の差で空判定検出信号として検出できる。
【００６６】
また、流量演算は、実施例１に示した演算式で求めるので、重畳した微小信号Ｖ３は、測定に影響を与えない。
【００６７】
そして、この値が予め設定される閾値より大きくなった場合には、測定管１内の被測定流体が空状態になったと判定する。
【００６８】
例えば、被測定流体が流れている時は、電極間インピーダンスは１０ｋΩ程度であるが、空状態となった場合には、電極間が開放状態の高インピーダンス、例えば、１ＭΩ程度になる。
【００６９】
そこで、Ｒ６、Ｒ７＝１０ＭΩ、Ｖ３として波高値１ｍＶの信号を印加すると、被測定流体が流れている時は、差動増幅器４の入力には１μＶ程度信号が発生するが、空状態になると１００倍の１００μＶが発生する。この空判定検出信号の変化から空状態を判定する。
【００７０】
即ち、本構成によれば、空検出用の微小信号Ｖ３を検出信号に重畳させ、演算部６で、流量を求める演算に影響を与えることなく、空検出状態を求める演算を並行して、連続して、実行することが出来る。
【００７１】
本発明は、上述した実施例に何ら限定されるものではなく、正負の励磁波形の中間において、検出信号を基準電位にクランプし、そのクランプされた信号の平均値の差求めるものであれば良く、励磁周波数と低周波ノイズ周波数成分によって適宜演算タイミングを調整することが可能で、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の電磁流量計の全体構成図。
【図２】本発明の雑音除去の処理動作を説明するタイムチャート。
【図３】本発明の検出信号に含まれる雑音信号成分を説明する図。
【図４】本発明の雑音除去の処理動作の他の実施例。
【図５】本発明の信号処理回路のダイナミックレンジを拡大する実施例。
【図６】本発明の電磁流量計において空検出をする場合の全体構成図。
【図７】本発明の流量測定及び検出処理動作の説明図。
【符号の説明】
【００７３】
１  測定管
２  励磁回路
２ａ、２ｂ  励磁コイル
３ａ、３ｂ  電極
４  差動増幅器
５  クランプ回路部
５ａ、５ｂ  増幅器
５ｃ  基準電圧発生回路
６  演算部
６ａ  ＡＤＣ
６ｂ  ＣＰＵ
７  制御部
８  空検出信号生成回路
【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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