电磁流量计的信号提取方法技术

本发明专利技术的课题在于提供一种电磁流量计的信号提取方法，其能根据消耗电力少的励磁方法来改善S/N，进行输出变动少的信号处理。其中，在励磁电流波形(c)中，于正励磁区间、负励磁区间之间设置励磁停止区间，根据时机信号(d)来确定正、负励磁区间的各自的采样时间T1、T2、励磁停止区间的采样时间T0，根据于时间T1、T2与时间T0中所提取的电极电位的差分，求出流速以及流量。在时间T0、T1、T2所采样的电极电位中，除作为流量信号的电动势以外，还同时采样于电极重叠的流动噪音(e)以及缓慢变动的电极电位(f)。求出时间T1、T2与之前的时间T0的电极电位的差分，根据以短的采样周期来获得流量，从而能够得到正确的流速以及流量，并且流动噪音(e)、电极电位的变动(f)也互相抵消，从而能够有效地除去。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提供一种电磁流量计的信号提取方法，其能除去噪音的影响，并且以良好的精度求出流量信号。
技术介绍
在电磁流量计中，使用励磁线圈来对流过测定管中且具有导电性的流体施加交流磁场，并且根据法拉第定律，基于在与流体方向以及磁场方向相垂直方向产生的电动势，求出流体的流速。在该电磁流量计中，由于所得到的信号电动势微弱，因此，为了改善信噪比S/N(signal to noise ratio)并谋求输出的稳定化，长久以来一直采用下述两种对策。(1)流过大的励磁电流以形成强磁场，使产生的电动势信号增大。(2)对于寄生于电磁流量计的噪音，采用合适的信号处理。但是，在(1)的对策中，因励磁所消耗的电力增大，与省电的要求相悖。又，作为(2)的对策中必须考虑的电磁流量计中寄生的主要的噪音如下：(i)电极的接触电位差所产生的电极电位与该电极电位的缓慢的继时变动；(ii)根据随时间变化的磁场，在电极间产生的电磁感应噪音；(iii)流体内的杂质或气泡等的流动导致的流动噪音、(iv)来自商用交流电源的感应噪音等。作为这些的对策，对于(i)来说，根据将施加的磁场作为交流
磁场而产生的电极电位的交流成分来测定流量。关于(ii)的噪音，为了避免磁场的变化的时机，即根据磁场为一定的时机来对电极电位进行取样。关于(iii)的流动噪音，人们公知具有如图3所示那样的特性，即，以频率Fc为边界，噪音大小对应于高频而减少的1/F特性，通过增大信号处理的频率，从而降低噪音的大小。又，流动噪音中包含：根据流体所含的固体物对电极进行碰撞所产生的泥浆噪音、根据化学液体注入等而不均匀的流体通过电极部时产生的流体噪音、低导电率流体所产生的低导电率噪音等。关于(iv)的噪音，采用使商用交流电源与采样时间的时机同步化等的对策。图4表示一般的电磁流量计的构成图，由检测部1与转换部2构成。检测部1由供被测定流体流动的测定管3、配置于测定管3的周围的励磁线圈4、在测定管3内设置的一对电极5a、5b构成。在转换部2中设置缓冲放大器6，其对电极5a、5b所产生的两个流量信号进行差动接收。该缓冲放大器6的输出实行流体运算等，并且依次连接于具有A/D转换器的功能的CPU 7以及输出电路8。一方面，基于励磁电路9的励磁电流的输出连接于励磁线圈4以及实行流体运算等的CPU 7，时机信号发生电路10的输出连接于励磁电路9以及CPU 7。与以时机信号发生电路10所生成的信号周期同步，来自于励磁电路9的正负的励磁电流Iex被供给到励磁线圈4，若如此，作为与流过测定管3内的流体的流速成比例的流量信号，在电极5a、5b之间产生出电动势Es。在电极5a、5b之间产生的、作为从缓冲放大器6输出的电极
5a、5b之间的电极电位的电动势Es在不考虑各种噪音的场合，能以下述(1)式所表示。电动势Es＝κ·B·V·D······(1)其中，κ为比例常数、B为基于励磁线圈4产生的磁感应强度、V是流体的流速、D是测定管3的口径。磁感应强度B与励磁电流Iex成比例，根据(1)式，流速V根据下述(2)式而得到。其中，α为每个检测部1所规定的常数。V＝α·Es/Iex······(2)电动势Es以缓冲放大器6接收信息，进而被输入到CPU 7中。CPU 7根据所输入的电动势Es以时机信号发生电路10作出的样品时机信号进行采样，与作为励磁电路9的输出值的(2)式的励磁电流Iex进行相除运算，将得到的流速V输入到输出电路8。输出电路8中，转换为程序用的规定的输出，并且进行输出。现有技术[专利文献][专利文献1]日本特开平3-186716号公报[专利文献2]日本特开平7-306069号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题图5为一直以来的励磁电流波形与样品时机信号的说明图。励磁电路9如图5(a)所示的那样，在一个励磁周期T中，对励磁线圈4供给交替进行正负输出的励磁电流Iex。缓冲放大器6的输出在励磁电流Iex到达正负的一定值以后，以基于从时机信号发生电路10输出的时机信号T的采样时间T1、T2，在CPU 7中进行采样，进而，在CPU 7中进行与从励磁电路9所得到的励磁电流
Iex的振幅的相除运算，求出流过测定管3的流体的流速V。在这样的正负的交流励磁状态中、将励磁电流Iex以平时状态的时机采样，将求出的电极5a、5b之间的差动电压进行同步整流，由此，之前所述的主要的噪音中，除去了(i)的电极电位与缓慢的继时变动导致的噪音；(ii)根据随时间变化的磁场，除去电极中产生的电磁感应噪音，由此对流量进行测定。一方面，前述的(iii)的流动噪音如图3所示那样，公知为高频率成分F的噪音比低频率成分F小。在低频率的励磁周期需要同步整流的低频率励磁式的电磁流量计中，存在(iii)的流动噪音变大而变得不利的问题。又，因经过所有的励磁周期T，对励磁线圈4进行正负任何一个的交流励磁，由此，平时消耗励磁所需的电力与省电的目的相悖。由此，为了省电，根据间歇的励磁、即所谓的3值励磁来消减励磁所需电力，这样的技术公开于专利文献1、2中。在专利文献1中，公开了根据间歇的励磁谋求减少消耗电力的技术、或降低之前(ii)的电磁感应噪音的影响的技术，基于间歇励磁的反复周期的电极电位的采样与同步整流，从而得到流量信号。由此，无法期待关于具有1/F特性的流动噪音的改善。专利文献2为专利文献1的改良专利技术，公开了根据间歇的励磁来消减励磁线圈的励磁所需的电力的技术、降低之前的(ii)的电磁感应噪音的影响的技术。但是，在采样的前后，根据转换部2内的电路，将电极信号进行复位，由此，失去了复位前后的电极电位的信息，之前的(i)的电极的电极电位的缓慢的变动而产生的噪音无法有效地除去。本专利技术的目的在于提供一种电磁流量计的信号提取方法，其能解决上述课题，能减少消耗电力的同时，除去各种噪音的影响，
并降低输出变动。在为达成上述目的的本专利技术的电磁流量计的信号提取方法中，在该电磁流量计中，以规定的周期对励磁线圈进行间歇通电，反复进行励磁以及励磁停止，在上述励磁停止时的励磁停止区间的长度比上述励磁时的励磁区间的长度大，其中，在上述励磁区间中，对上述励磁时的电极电位进行采样，在上述励磁停止区间中，对将上述励磁区间之前以及之后的励磁停止时的电极电位进行采样，基于上述励磁时所采样的电极电位与上述励磁区间之前以及之后的上述励磁停止时所采样的两个电极电位的平均值的差分，算出流量。根据本专利技术的电磁流量计的信号提取方法，通过设置励磁停止区间，可在确保测定信号的振幅的同时，消减励磁所消耗的电力，在励磁停止时，进行两次信号的采样，改善了相对各种噪音的S/N，降低了输出的变动。附图说明图1表示参考例的励磁电流波形、时机信号的波形图。图2表示实施例的励磁电流波形、时机信号的波形图。图3表示流动噪音的频率特性图。图4表示一般的电磁流量计的构成图。图5表示一直以来的励磁电流波形、时机信号的波形图。具体实施方式[参考例]本参考例的电磁流量计的电路构成基本上与图4的一直以来的例子相同，但是，时机信号发生电路10所产生的采样时机、CPU
7中的运算方式与一直以来的例子不同。图1为参考例的励磁电流波形、时机信号的波形图。图1中，图1(c)为励磁电路9所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁流量计的信号提取方法，在该电磁流量计中，以规定的周期对励磁线圈进行间歇的通电，反复进行励磁以及励磁停止，在上述励磁停止时的励磁停止区间的长度比上述励磁时的励磁区间的长度大，其特征在于，在上述励磁区间中，对上述励磁时的电极电位进行采样，在上述励磁停止区间中，对将上述励磁区间之前以及之后的励磁停止时的电极电位进行采样，基于上述励磁时所采样的电极电位与上述励磁区间之前以及之后的上述励磁停止时所采样的两个电极电位的平均值的差分，算出流量。

【技术特征摘要】
2015.04.24 JP 2015-0897931.一种电磁流量计的信号提取方法，在该电磁流量计中，以规定的周期对励磁线圈进行间歇的通电，反复进行励磁以及励磁停止，在上述励磁停止时的励磁停止区间的长度比上述励磁时的励磁区间的长度大，其特征在于，在上述励磁区间中，对上述励磁时的电极电位进行采样，在上述励磁停止区间中，对将上述励磁区间之前以及之后的励磁停止时的电极电位进行采样，基于上述励磁时所采样的电极电位与上述励磁区间之前以及之后的上述励磁停止时所采样的两个电极电位的平均值的差分，算出流量。2.根据权利要求1所述的电磁流量计的信号提取方法，其特征在于，使相对上述励磁区...

【专利技术属性】
技术研发人员：鸟丸尚，竹田修，逢强，陈立功，陆经伟，姚迪斐，
申请(专利权)人：东京计装株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP