[发明专利]电磁流量计

说明书

技术领域

本发明涉及测量流过测量管内的被测量流体的流量的电磁流量计，特别是涉及可以实现准确的流量测量的励磁方式和信号处理方式。

背景技术

电磁流量计是利用电磁感应现象将流过测量管内的导电性的被测量流体的流量变换为电信号来进行测量的。图27中表示了以往的普通型的电磁流量计的构成。该电磁流量计具有：被测量流体流过的测量管1；一对电极2a、2b，其按照与对被测量流体施加的磁场及测量管1的轴PAX双方正交并且与被测量流体接触的方式，在测量管1中对置配置，检测由于上述磁场和被测量流体的流动而产生的电动势；励磁线圈3，其对被测量流体施加与连结电极2a、2b之间的电极轴EAX及测量管轴PAX双方正交的磁场；检测电极2a、2b之间的电动势的信号变换部5；根据由信号变换部5检测出的电极间电动势算出被测量流体的流量的流量输出部6。

图27的普通型的电磁流量计中，在将与测量管轴PAX的方向正交的包含了电极2a、2b的平面PLN设为测量管1的边界时，在以该平面PLN为边界的测量管1的前后对被测量流体施加对称的磁场。另外，励磁线圈3的励磁方式，有可以进行高频励磁的正弦波励磁方式和不受电磁感应噪声等的影响的矩形波励磁方式。

在励磁线圈3的励磁电流中使用正弦波的正弦波励磁方式中，存在容易受到商用频率噪声的影响的缺点，然而该缺点可以通过提高了励磁电流的频率的高频励磁方式来解决。另外，在高频励磁方式中，有对电化学噪声或尖峰噪声(spike noise)这样的1/f噪声耐受性强的优点，此外还有可以提高响应性(使流量信号迅速地追随流量变化的特性)的优点。

但是，在以往的正弦波励磁方式中，存在容易受到同相成分噪声的影响的问题。作为同相成分的噪声，例如有对被测量流体施加的磁场的振幅的移动。在以往的电磁流量计中，向励磁线圈3供给的励磁电流的振幅因电源电压的不稳等理由而变动(移动)，当对被测量流体施加的磁场的振幅移动时，电极间电动势的振幅就会变化，产生由移动影响造成的流量测量误差。此种同相成分的噪声即使使用高频励磁方式也无法除去。

与之不同，在向励磁线圈3供给的励磁电流中使用矩形波的矩形波励磁方式的情况下，有对同相成分的噪声耐受性强的优点。但是，由于矩形波励磁方式采用在磁场没有变化的时候检测电极间电动势的方法，因此当励磁电流为高频时，对于检测器就会要求很高的性能。此外，矩形波励磁方式中，当励磁电流变为高频时，无法忽视励磁线圈3的阻抗、励磁电流的响应性、磁场的响应性、励磁线圈3的铁心或测量管1中的过电流损耗之类的影响，难以维持矩形波励磁。其结果是，在矩形波励磁方式的情况下，难以进行高频励磁，存在无法实现对流量变化的响应性的提高或对1/f噪声的除去的问题。

而且，由于流量是在流速上乘以测量管的截面积而得的，因此通常来说，在初期状态下的校正中流速与流量是一对一的关系，求出流速和求出流量可以同等地处置，因此以下(为了求出流量)采用求出流速的方式来继续说明。

作为可以除去同相成分的噪声而修正流量测量误差、并且可以实现高频励磁的电磁流量计，发明人提出过如图28所示的不对称励磁型的电磁流量计(参照专利文献1、专利文献2)。相对于图27所示的普通型，图28中所示的不对称励磁型的电磁流量计通过提取不受量程的迁移影响的参数(不对称励磁参数)，基于它输出流量，来解决量程的迁移的问题。

这里，使用图29对量程的迁移进行说明。当即使被测量流体的流速没有变化，而利用电磁流量计测量出的流速的大小V也变化时，可以认为是量程的迁移是导致该输出变动的要因。例如如下所示地校正，即，在初期状态下被测量流体的流速为0时电磁流量计的输出为0(v)，在流速为1(m/sec)时输出为1(v)。这里的电磁流量计的输出是表示流速的大小V的电压。利用此种校正，如果被测量流体的流速为1(m/sec)，则电磁流量计的输出当然就会为1(v)。但是，在经过某个时间t1的时候，会有尽管被测量流体的流速同样地为1(m/sec)而电磁流量计的输出却变为1.2(v)的情况。可以看作该输出变动的要因的是量程的迁移。量程的迁移这样的现象例如是因为如下等原因而产生的，即，因电磁流量计的周围温度的变化等，无法将流过励磁线圈的励磁电流值维持为恒定值。  专利文献1日本专利第3774218号公报

专利文献2日本特开2005-300325号公报