(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管路に設けた励磁コイルに励磁電流を印加することにより管路中を流れる測定流体に磁場が形成され、前記測定流体の流量に対応した信号起電力を一対の検出電極を介して検出する電磁流量計であって、
前記励磁コイルに印加する励磁電流を三角波励磁方式の三角波励磁電流にし、この三角波励磁方式の三角波励磁電流の印加により、前記測定流体の流速に比例する前記検出信号の傾き（ｄｅｓ／ｄｔ）を測定し、この傾きから前記測定流体の流量を求めることを特徴とする電磁流量計。
【請求項２】
前記信号起電力の検出は、前記三角波励磁方式の三角波励磁電流の立上がりの一部分と立下がりの一部分の２回でサンプリングすることを特徴とする請求項１に記載の電磁流量計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁流量計に関し、特に、励磁コイルに印加する励磁電流を三角波励磁電流にするとともに、検出信号の傾きを測定することで測定流体の流速に比例した信号起電力のみを測定し、かつ信号起電力の情報を取得するサンプリング周波数を高くすることができる電磁流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術における電磁流量計は、図４に示すように、測定流体を流すことができる管路１と、管路１の外部であって対向する位置に設けた励磁コイル２，３と、この励磁コイル２，３と直交する位置に設けた一対の検出電極４，５と、この一対の検出電極４，５と接続した増幅器からなる信号検出回路７と、励磁コイル２，３に矩形励磁電流を印加する矩形波発生部８を備えた励磁回路６Ａとからなる。
【０００３】
このような構成からなる電磁流量計の動作について、図４の構成図及び図５のタイミングチャートを参照して説明する。尚、この例では、電磁流量計として容量式電磁流量計を挙げ、その動作を簡単に説明する。
【０００４】
励磁回路６Ａにより、励磁コイル２，３に矩形波形状の励磁電流ｉｅｘを流し、管路１の中を流れている測定流体Ｐに磁束Ｂからなる磁場を形成する。磁束Ｂと流速Ｖに比例して発生する信号起電力ｅｓは、一対の検出電極４，５を介して信号検出回路７で検出され、測定流体Ｐの流量が算出される。
【０００５】
ここで、矩形波形状の励磁電流ｉｅｘと検出信号の関係は、図５に示すように、検出信号は流速に比例した信号起電力ｅｓに微分ノイズｅｎが重畳したものとなる。
【０００６】
この微分ノイズｅｎは、磁束Ｂの時間的変化によって発生する起電力ｅｎに起因して誘起される渦電流ｉｅが流体抵抗Ｒ１〜Ｒ４と検出電極４、５の表面に形成されるコンデンサＣ１〜Ｃ４に流れることによって発生する。従って、微分ノイズｅｎのピーク値は磁束Ｂの時間変化に比例する。磁束Ｂの時間変化がゼロになると、微分ノイズｅｎは流体抵抗Ｒ１〜Ｒ４とコンデンサＣ１〜Ｃ４の時定数で減衰していく。
【０００７】
従って、検出信号のサンプリングは、微分ノイズｅｎが信号起電力ｅｓに対して充分小さく減衰したところで行うのが望ましく、一般的に励磁期間の後半部分で行われるが、それでも微分ノイズｅｎの影響を受けるので、無励磁区間Ｗを利用して微分ノイズｅｎの影響を低減するようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような電磁流量計においては、無励磁区間Ｗを利用して微分ノイズｅｎの影響を低減しても、励磁周波数を高くするほど微分ノイズｅｎの影響が大きくなってゼロ点が不安定になる。その一方で、励磁周波数を低くすると、スラリーノイズ、フローノイズ等の流体ノイズの影響が大きく現れるという問題もあり、励磁周波数はできるだけ高い方がよい。
【０００９】
従って、本発明では、励磁方式を矩形波励磁方式ではなく、三角波励磁方式を採用することで、励磁周波数の高周波化を可能にし、かつ微分ノイズに強く、高速応答可能な電磁流量計に解決しなければならない課題を有する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、本発明にかかる電磁流量計は、次に示す構成にすることである。
（１）管路に設けた励磁コイルに励磁電流を印加することにより管路中を流れる測定流体に磁場が形成され、前記測定流体の流量に対応した信号起電力を一対の検出電極を介して検出する電磁流量計であって、
前記励磁コイルに印加する励磁電流を三角波励磁方式の三角波励磁電流にし、この三角波励磁方式の三角波励磁電流の印加により、前記測定流体の流速に比例する前記検出信号の傾き（ｄｅｓ／ｄｔ）を測定し、この傾きから前記測定流体の流量を求めることを特徴とする電磁流量計。
（２）前記信号起電力の検出は、前記三角波励磁方式の三角波励磁電流の立上がりの一部分と立下がりの一部分の２回でサンプリングすることを特徴とする（１）に記載の電磁流量計。
【００１１】
このように、励磁電流を三角波励磁方式の三角波励磁電流にしたことにより、検出信号の傾きが流速に比例することになるので、微分ノイズｅｎの影響を受けずに信号起電力ｅｓのみを測定でき、従来の矩形波励磁電流のような無励磁区間での補正を不要にすることが可能になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明にかかる電磁流量計の実施形態について図面を用いて説明する。尚、従来技術で説明したものと同じものには同一符号を付与して説明する。
【００１３】
本発明にかかる電磁流量計は、図１に示すように、測定流体Ｐが流れるパイプである管路１と、管路１の外部であって対向する位置に設けた励磁コイル２，３と、この励磁コイル２，３と直交する位置に設けた一対の検出電極４，５と、この一対の検出電極４，５と接続した増幅器からなる信号検出回路７と、励磁コイル２，３に三角波励磁方式の三角波励磁電流を印加する三角波発生部９を備えた励磁回路６Ｂとからなる。
【００１４】
このような構成からなる電磁流量計の動作について、図１のブロック図及び図２のタイミングチャートを参照して説明する。
先ず、励磁コイル２，３に印加される励磁電流が三角波励磁電流であるため、その磁束Ｂは、時間的に序々に大きくなり続いて小さくなるので、その時間的変化を小さくすることができ、そのぶん微分ノイズｅｎのピーク値を小さくできるとともに、磁束Ｂの時間変化が常に一定なので、微分ノイズｅｎはほぼ一定値となる。
【００１５】
また、励磁電流が三角波励磁電流であるため、電流の大きさが時間的にみて序々に大きくなり、一定の限度で小さく変化するため、この励磁電流に追従する検出信号の傾き（ｄｅｓ／ｄｔ：時間変化分）は測定流体Ｐの流速に比例することになるので、検出信号の傾きを測定することで測定流体Ｐの流量を求めることができる。
【００１６】
更に、検出信号の傾き（ｄｅｓ／ｄｔ：時間変化分）が流速に比例することは、微分ノイズｅｎの影響を受けずに信号起電力ｅｓのみを測定することが可能であり、このことは従来のように、矩形波励磁のような無励磁区間（図５参照）での補正が不要になる。
【００１７】
三角波励磁電流の場合は、三角波信号の立上がり、立下りの両方で流速に比例した信号起電力ｅｓをサンプリングできるため、同じ周波数の矩形波励磁電流に比べて信号起電力ｅｓの情報をより多く取得することができ、流体ノイズの低減（S／Ｎ比の向上）、高速応答が可能になる。
【００１８】
この点につき、図３に示すタイミングチャートを用いて詳しく説明する。まず本発明の三角波励磁電流、従来の矩形波励磁電流は、共に１周期の間に２回サンプリングすることが可能である。
矩形波励磁電流の場合は、矩形波の立上がり部分のｃ部と立下り部分のｄ部でサンプリングするが、ｄ部は無励磁区間であり、流速に比例した信号起電力ｅｓの情報はｃ部のみが有するため、結果として１回のサンプリングのみが信号起電力ｅｓの情報を算出することになる。
【００１９】
一方、三角波励磁電流の場合は、信号の立上がり部分のａ部と立下り部分のｂ部の２回でサンプリングし、両者ともに信号起電力ｅｓの情報を有する。従って、共に、例えば７５Ｈｚの励磁周波数だとすると、三角波は１５０Ｈｚの矩形波励磁に相当する情報（信号起電力ｅｓ）を得ることができる。結果として、従来からの励磁周波数を利用しても、その励磁周波数の２倍でサンプリングすることが可能になり、サンプリング周波数を高くして、流体ノイズの低減（Ｓ／Ｎ比の向上）、高速応答を可能にすることができるのである。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電磁流量計は、励磁コイルに印加する励磁電流を三角波励磁電流にしたことにより、一対の検出電極で検出した検出信号の傾きが測定流体の流速に比例することになるので、微分ノイズの影響を受けずに信号起電力のみを測定することができという効果がある。
【００２１】
また、三角波励磁電流の三角波信号の立上がり、立下りの両方で流速に比例した信号起電力をサンプリングすることができるため、従来の同じ励磁周波数に比べて信号起電力の情報をより多く取得することができ、流体ノイズの低減、高速応答が可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電磁流量計を略示的に示したブロック図である。
【図２】同励磁回路における三角波励磁のタイミングチャートである。
【図３】本発明の三角波励磁と従来の矩形波励磁における信号起電力のサンプリングを比較して示したタイミングチャートである。
【図４】従来技術における電磁流量計を略示的に示したブロック図である。
【図５】従来技術における励磁回路の矩形波励磁のタイミングチャートである。
【符号の説明】
１      管路
２      励磁コイル
３      励磁コイル
４      検出電極
５      検出電極
６Ｂ    励磁回路
７      信号検出回路
９      三角波発生部
【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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