專利名稱：電磁流量計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測量在測量管內(nèi)流過的被測量流體的流量的電磁流量計。
背景技術(shù)：
[物理現(xiàn)象與數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)知識] 對用于理解以往技術(shù)和本發(fā)明而必需的在兩者中共同的理論的前提部分進(jìn)行說 明。首先，對以往技術(shù)的說明中必需的物理現(xiàn)象進(jìn)行說明。在物體在隨時間變化的 磁場中移動的情況下，因電磁感應(yīng)而產(chǎn)生2種電場(a)因磁場隨時間變化而產(chǎn)生的電場 Ε(Ι) = - δ A/ δ t、(b)因物體在磁場中移動而產(chǎn)生的電場Ew = vXB。vXB表示ν與B 的矢量積，S A/δ t表示A的基于時間的偏微分。ν、B、A分別與下述對應(yīng)，是在三維 (χ、y、ζ)中具有方向的矢量(ν :速度、B:磁通密度、Α:矢量位(與磁通密度有B = rotA的關(guān)系))。但是，這里的三維矢量與復(fù)平面上的矢量意義不同。利用這2種電 場在流體中產(chǎn)生電位分布，該電位可以利用電極檢測出。下面，對普遍所知的數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)知識進(jìn)行說明。相同頻率而不同振幅的余弦波 P · cos (ω · t)、正弦波Q · sin (ω · t)被合成為如下所示的余弦波。P、Q為振幅， ω為角頻率。P · cos (ω · t)+Q · sin (ω · t)= (P2+Q2)1/2 ‘ cos (ω · t_ ε )其中，ε= tan 1 (Q/P) ... (1)為了分析式(1)的合成，方便的做法是按照在實軸中取余弦波P · COS (ω · t) 的振幅P、在虛軸中取正弦波Q · sin (ω · t)的振幅Q的方式向復(fù)坐標(biāo)平面中映射。 艮口，在復(fù)坐標(biāo)平面上，與原點的距離(P2+Q2)V2給出合成波的振幅，與實軸的角度ε = tan1 (Q/P)給出合成波與ω · t的相位差。另外，在復(fù)坐標(biāo)平面上，以下的關(guān)系式成立。L · exp (j · ε) =L · cos ( ε ) +j · L · sin ( ε )...⑵式(2)是有關(guān)復(fù)矢量的表述，j為虛數(shù)單位。L給出復(fù)矢量的長度，ε給出復(fù) 矢量的方向。所以，為了分析復(fù)坐標(biāo)平面上的幾何學(xué)的關(guān)系，方便的做法是利用向復(fù)矢 量的變換。以下的說明中，為了說明電極間電動勢呈現(xiàn)怎樣的舉動，以往技術(shù)如何利用該 電動勢的產(chǎn)生，采用如上所述的向復(fù)坐標(biāo)平面的映射和利用復(fù)矢量的幾何學(xué)的分析。[以往技術(shù)的說明]對發(fā)明人所提出的電磁流量計(參照專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2、專利文獻(xiàn)3)中的 線圈1組、電極一對的情況下產(chǎn)生的電極間電動勢的復(fù)矢量配置進(jìn)行說明。圖32是表示 專利文獻(xiàn)1 專利文獻(xiàn)3中公開的電磁流量計的構(gòu)成的方框圖。該電磁流量計具有被 測量流體流過的測量管1; 一對電極2a、2b，其按照與對被測量流體施加的磁場及測量管1的軸PAX雙方正交并且與被測量流體接觸的方式，在測量管1中對置配置，檢測因上述磁場和被測量流體的流動而產(chǎn)生的電動勢；勵磁線圈3，在將與測量管軸PAX的方 向正交的包含了電極2a、2b的平面PLN設(shè)為測量管1的邊界時，其在以該平面PLN作為 邊界的測量管1的前后對被測量流體施加不對稱并且隨時間變化的磁場；電源4，其向該 勵磁線圈3供給勵磁電流而產(chǎn)生磁場；檢測電極2a、2b之間的電動勢的信號變換部5; 根據(jù)由信號變換部5檢測出的電極間電動勢算出被測量流體的流量的流量輸出部6 ；將電 極2a、2b與信號變換部5之間連接的信號線7a、7b。在以包含了電極2a、2b的平面PLN作為測量管1的邊界，在以該平面PLN為邊 界的測量管1的前后對被測量流體施加了不對稱的磁場時，基于利用該不對稱勵磁測量 的電極間電動勢的振幅和相位差，向復(fù)平面映射的矢量相當(dāng)于以下的δΑ/δ 分量的矢 量Va與νΧΒ分量的矢量Vb的合成矢量Va+Vb。Va = B · τω · exp(j · θ) · ω ...⑶Vb = B · rv · exp(j · θ v) .V ... (4)將該矢量Va與Vb表示于圖33中。圖33中，Re為實軸，Im為虛軸。由于 δ A/δ t分量的矢量Va是因磁場變化而產(chǎn)生的電動勢，因此是與勵磁角頻率ω成比例的 大小。此時，將磁場的大小設(shè)為B，將相對于矢量Va的大小來說的磁場的大小以外的已 知的比例常數(shù)部分設(shè)為rco，將矢量Va的方向設(shè)為θ ω。另外，由于νΧΒ分量的矢量 Vb是因測量管中的被測量流體的移動而產(chǎn)生的電動勢，因此是與流速的大小V成比例的 大小。此時，將相對于矢量Vb的大小來說的磁場的大小以外的已知的比例常數(shù)部分設(shè)為 rv,將矢量的方向設(shè)為θ ν。專利文獻(xiàn)1 專利文獻(xiàn)3中公開的電磁流量計以如式(3)、式(4)及圖33中所示 的復(fù)矢量配置為背景，提取不受量程的遷移影響的參數(shù)(不對稱勵磁參數(shù))，通過基于該 不對稱勵磁參數(shù)輸出流量，來解決量程的遷移的問題。這里，使用圖34對量程的遷移進(jìn)行說明。當(dāng)盡管被測量流體的流速沒有變化， 而利用電磁流量計測量出的流速的大小V卻變化時，作為該輸出變動的要因，可以認(rèn)為 是量程的遷移。例如如下所示地校正，即，在初期狀態(tài)下被測量流體的流速為0時電磁 流量計的輸出為0(V)，在流速為l(m/sec)時輸出為1(ν)。這里的電磁流量計的輸出是 表示流速的大小V的電壓。利用此種校正，如果被測量流體的流速為l(m/SeC)，則電磁 流量計的輸出應(yīng)該為I(V)。但是，在經(jīng)過某個時間tl的時候，會有盡管被測量流體的流 速同樣地為l(m/SeC)而電磁流量計的輸出卻變?yōu)?.2(v)的情況?？梢钥醋髟撦敵鲎儎?的要因的是量程的遷移。量程的遷移這樣的現(xiàn)象例如是因為如下等原因而產(chǎn)生的，艮口， 因電磁流量計的周圍溫度的變化等，無法將流過勵磁線圈的勵磁電流值維持恒定值。專利文獻(xiàn)1日本專利第3774218號公報專利文獻(xiàn)2日本特開2005-300325號公報專利文獻(xiàn)3日本特開2005-300326號公報專利文獻(xiàn)1 專利文獻(xiàn)3中公開的電磁流量計中，將合成矢量Va+Vb與勵磁電 流的相位差φ作為不受流體的影響的不對稱勵磁參數(shù)，以該不對稱勵磁參數(shù)為基礎(chǔ)算出流 量。將專利文獻(xiàn)1 專利文獻(xiàn)3中公開的電磁流量計的遷移修正原理表示于圖35(A)、 圖35(B)中。在δ A/δ t分量的矢量Va與νΧΒ分量的矢量Vb的關(guān)系處于如圖35 (A)所示的關(guān)系時，如果磁場B的振幅發(fā)生了遷移，則矢量Va與矢量Vb例如就會如圖35 (B) 所示地變化。這里，在流體的流量恒定的情況下，合成矢量Va+Vb與勵磁電流的相位差 ψ不變化。即，在流量恒定的情況下，在矢量Va變動為Va’時矢量Vb也會變?yōu)閂b’， 相位差φ不變化。所以，如果利用相位差φ進(jìn)行流量檢測，則可以將由量程的遷移的影響 造成的流量測量誤差自動地消除。
像這樣，在專利文獻(xiàn)1 專利文獻(xiàn)3中公開的電磁流量計中，如果信號分量僅為 矢量Va與Vb，則當(dāng)將Va+Vb與勵磁電流的相位差設(shè)為φ時，流量就與tan ( π/2-φ )成 正比例，可以期待正確的測量。但是，實際上因外來噪聲等，會產(chǎn)生測量值的波動。此 時，在相對于矢量Vb的大小的水平來說，矢量Va如圖36 (A)所示的Val那樣較大的情況 下，當(dāng)Val因噪聲N而變?yōu)閂al’時，則即使此時的合成矢量Va+Vb與勵磁電流的相位差 φ=φ1變?yōu)棣?，，由于噪聲所致的流量的變動的比例tan(;r/2-(pl，)/tan ( π/2-φ1) 很小，因此流量誤差也會變小。另一方面可知，在相對于矢量Vb的大小的水平來說， 矢量Va如圖36 (A)所示的Va2那樣較小的情況下，當(dāng)Va2同樣地因噪聲N而變?yōu)閂a2’ 時，則此時的合成矢量Va+Vb與勵磁電流的相位差φ=φ2變?yōu)棣?，，噪聲所致的流量的變 動的比例tan ( π/2-φ2') /tan ( π/2-φ2 )變大，因此流量誤差變大。另外可知，在 相對于矢量Vb的大小的水平來說，矢量Va如圖36(B)所示的Va3那樣較大的情況下， 相位差φ=φ3變大，與流量成比例的tan ( π/2-φ3 )的值變小，流量的分辨率變差。
由于矢量Vb的大小為流量測量的基本，因此如果可以不對該矢量Vb的大小造 成影響，適當(dāng)?shù)刈兏噶縑a的大小，則圖36(A)、圖36(B)中說明的流量誤差的增大或 流量分辨率的惡化的問題也可以解決。作為有關(guān)矢量Va的大小的參數(shù)有磁場、電極的 配置、勵磁頻率等，然而全都是設(shè)計上重要的參數(shù)，無法輕易地變更。例如磁場的大小 或電極的配置對矢量Vb的影響也很大，因此不適于作為用于矢量Va的水平調(diào)整參數(shù)。 另外，如果變更勵磁頻率，則雖然在對矢量Vb的影響小的狀態(tài)下可以調(diào)整矢量Va的水 平，然而由于勵磁頻率對于信號中的噪聲的除去有很大關(guān)系，因此并非僅為了調(diào)整矢量 Va的水平而可以輕易地變更的參數(shù)。
在以高精度的流量測量為目標(biāo)的情況下，必須考慮相對于外來噪聲的測量的穩(wěn) 定性或流量測量值的分辨率，然而如上所述在專利文獻(xiàn)1 專利文獻(xiàn)3中公開的電磁流量 計中，如果只是變更通常的設(shè)計參數(shù)，是無法很好地調(diào)節(jié)矢量Va與Vb的水平差的，在 矢量Va與Vb的水平差大的情況下，有可能無法進(jìn)行正確的量程修正或流量測量。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的，其目的在于，在不對稱勵磁型的電磁流 量計中，將由信號線得到的S A/δ t分量設(shè)定為合適的大小，進(jìn)行高精度的流量測量。
本發(fā)明的電磁流量計的特征在于，具備被測量流體流過的測量管；電極，其 配置于該測量管中，檢測對上述流體施加的磁場和因上述流體的流動而產(chǎn)生的電動勢； 勵磁部，其對上述流體施加相對于包含了該電極的與上述測量管的軸向垂直的第一平面 來說不對稱并且隨時間變化的磁場；信號線，其被配設(shè)為，一端與上述電極連接，并且 相對于與上述的第一平面平行的磁場方向具有傾角，因上述磁場隨時間變化而產(chǎn)生電動6勢。
另外，在本發(fā)明的電磁流量計的一個構(gòu)成例中，其特征在于，上述信號線的配 設(shè)方向具有與上述測量管的軸同向的分量。
另外，在本發(fā)明的電磁流量計的一個構(gòu)成例(第一實施方式)中，其特征在于， 上述勵磁部由配設(shè)于與上述第一平面相距偏移距離的位置的勵磁線圈和向該勵磁線圈供 給勵磁電流的電源構(gòu)成。
另外，在本發(fā)明的電磁流量計的一個構(gòu)成例(第二實施方式)中，其特征在于， 上述電極按照在與上述測量管的軸正交的軸上隔著上述測量管的軸相面對的方式配設(shè)一 對，上述信號線由與各個電極分別連接1條的2條信號線構(gòu)成，該2條信號線被配設(shè)為從 上述第一平面朝向彼此相反的方向。
另外，本發(fā)明的電磁流量計的一個構(gòu)成例(第三實施方式)的特征在于，還具 備覆蓋上述勵磁線圈的外側(cè)的外殼(outer core)，上述信號線在上述外殼的內(nèi)側(cè)被配設(shè) 為，相對于與上述第一平面平行的磁場方向具有傾角，因上述磁場隨時間變化而產(chǎn)生電 動勢。
另外，在本發(fā)明的電磁流量計的一個構(gòu)成例(第四實施方式)中，其特征在于， 上述勵磁部由配設(shè)于與上述第一平面相距第一偏移距離的位置的第一勵磁線圈、在與上 述第一平面相距第二偏移距離的位置隔著上述第一平面與上述第一勵磁線圈相面對地配 置的第二勵磁線圈、和向上述第一勵磁線圈和上述第二勵磁線圈供給勵磁電流的電源構(gòu) 成。
另外，在本發(fā)明的電磁流量計的一個構(gòu)成例(第一、第三、第四實施方式)中， 其特征在于，上述電極按照在與上述測量管的軸正交的軸上隔著上述測量管的軸相面對 的方式配設(shè)一對，上述信號線由與各個電極分別連接1條的2條信號線構(gòu)成，該2條信號 線中的至少一條信號線被配設(shè)為，相對于與上述第一平面平行的磁場方向具有傾角，因 上述磁場隨時間變化而產(chǎn)生電動勢。
另外，在本發(fā)明的電磁流量計的一個構(gòu)成例(第五實施方式)中，其特征在于， 上述電極按照在與上述測量管的軸正交的軸上隔著上述測量管的軸相面對的方式配設(shè)一 對，上述信號線由與各個電極分別連接1條的2條信號線構(gòu)成，該2條信號線被配設(shè)為從 上述第一平面朝向彼此相反的方向。
另外，本發(fā)明的電磁流量計的一個構(gòu)成例(第六實施方式)的特征在于，還具備 覆蓋上述第一勵磁線圈的外側(cè)的第一外殼、覆蓋上述第二勵磁線圈的外側(cè)的第二外殼， 上述信號線在上述第一、第二外殼的內(nèi)側(cè)被配設(shè)為，相對于與上述第一平面平行的磁場 方向具有傾角，因上述磁場隨時間變化而產(chǎn)生電動勢。
另外，在本發(fā)明的電磁流量計的一個構(gòu)成例(第七實施方式)中，其特征在于， 上述勵磁部由對上述流體施加磁場的勵磁線圈、向該勵磁線圈供給勵磁電流的電源構(gòu) 成，上述電極由第一電極和第二電極構(gòu)成，上述第一電極被配設(shè)于與包含上述勵磁線圈 的軸的與上述測量管的軸向垂直的第二平面相距第一偏移距離的位置，上述第二電極被 配設(shè)為，在與上述第二平面相距第二偏移距離的位置，隔著上述第二平面與上述第一電 極相面對。
另外，在本發(fā)明的電磁流量計的一個構(gòu)成例(第八實施方式)中，其特征在于，上述信號線由與上述第一電極連接的第一信號線、與上述第二電極連接的第二信號線構(gòu) 成，該第一、第二信號線被配設(shè)為隔著上述第二平面相面對。
另外，本發(fā)明的電磁流量計的一個構(gòu)成例(第九實施方式)的特征在于，還具備 覆蓋上述勵磁線圈的外側(cè)的外殼，上述信號線在上述外殼的內(nèi)側(cè)被配設(shè)為，相對于與上 述第一平面平行的磁場方向具有傾角，因上述磁場隨時間變化而產(chǎn)生電動勢。
另外，在本發(fā)明的電磁流量計的一個構(gòu)成例(第七實施方式 第九實施方式) 中，其特征在于，上述第一、第二電極被分別在與上述測量管的軸正交的軸上按照隔著 上述測量管的軸相面對的方式各配設(shè)一對，上述信號線由與一對上述第一電極各連接1 條的2條第一信號線、與一對上述第二電極各連接1條的2條第二信號線構(gòu)成，2條第一 信號線中的至少一條第一信號線被配設(shè)為，相對于與上述第一平面平行的磁場方向具有 傾角，因上述磁場隨時間變化而產(chǎn)生電動勢，2條第二信號線中的至少一條第二信號線被 配設(shè)為，相對于與上述第一平面平行的磁場方向具有傾角，因上述磁場隨時間變化而產(chǎn) 生電動勢。
另外，本發(fā)明的電磁流量計的一個構(gòu)成例(第十實施方式 第十六實施方式)的 特征在于，還具備信號變換部和流量輸出部，上述信號變換部與上述信號線的另一端連 接，從由上述電極及信號線檢測出的與上述流體的流速無關(guān)而由上述磁場隨時間變化引 起的S A/δ t分量的電動勢和由上述流體的流速引起的vXB分量的電動勢的合成電動勢 中，提取上述δΑ/δ 分量，上述流量輸出部基于上述提取出的δ A/δ t分量，除去與上 述合成電動勢當(dāng)中的vXB分量的流速的大小V相關(guān)的系數(shù)即量程的變換分量，根據(jù)除去 該變換分量而得的結(jié)果算出上述流體的流量。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，通過將信號線配設(shè)為，相對于與第一平面平行的磁場方向具有傾 角，因磁場隨時間變化而產(chǎn)生電動勢，上述第一平面與測量管的軸向垂直，就可以將由 信號線得到的SA/δ t分量的電動勢設(shè)定為對于不對稱勵磁型的電磁流量計來說合適的 大小。其結(jié)果是，本發(fā)明中，可以自動地進(jìn)行正確的量程修正，可以進(jìn)行高精度的流量測量。


圖1是表示以往的普通型的電磁流量計的信號線配置的圖。
圖2是本發(fā)明的電磁流量計的信號線的配置例及從上方看到的δ A/ δ t分量的分 布的圖。
圖3是本發(fā)明的電磁流量計的信號線的其他的配置例及從上方看到的δ A/ δ t分 量的分布的圖。
圖4是本發(fā)明的電磁流量計的信號線的其他的配置例及從上方看到的δ A/ δ t分 量的分布的圖。
圖5是表示本發(fā)明的第一實施方式的電磁流量計的構(gòu)成的方框圖。
圖6是表示本發(fā)明的第一實施方式的電磁流量計的信號線的其他的配置例的 圖。
圖7是表示本發(fā)明的第一實施方式的電磁流量計的信號線的其他的配置例的圖。
圖8是表示本發(fā)明的第一實施方式的電磁流量計的信號線的其他的配置例的 圖。
圖9是表示本發(fā)明的第二實施方式的電磁流量計的構(gòu)成的方框圖。
圖10是表示本發(fā)明的第三實施方式的電磁流量計的構(gòu)成的方框圖。
圖11是表示本發(fā)明的第四實施方式的電磁流量計的構(gòu)成的方框圖。
圖12是表示本發(fā)明的第五實施方式的電磁流量計的構(gòu)成的方框圖。
圖13是表示本發(fā)明的第六實施方式的電磁流量計的構(gòu)成的方框圖。
圖14是表示本發(fā)明的第七實施方式的電磁流量計的構(gòu)成的方框圖。
圖15是表示本發(fā)明的第八實施方式的電磁流量計的構(gòu)成的方框圖。
圖16是表示本發(fā)明的第八實施方式的電磁流量計的信號線的其他的配置例的 圖。
圖17是表示本發(fā)明的第八實施方式的電磁流量計的信號線的其他的配置例的 圖。
圖18是表示本發(fā)明的第九實施方式的電磁流量計的構(gòu)成的方框圖。
圖19是表示本發(fā)明的第九實施方式的電磁流量計的信號線的其他的配置例的 圖。
圖20是表示本發(fā)明的第十實施方式的信號變換部和流量輸出部的動作的流程 圖。
圖21是表示本發(fā)明的第十一實施方式的信號變換部和流量輸出部的動作的流程 圖。
圖22是表示本發(fā)明的第十二實施方式的信號變換部和流量輸出部的動作的流程 圖。
圖23是表示本發(fā)明的第十三實施方式的信號變換部和流量輸出部的動作的流程 圖。
圖M是表示本發(fā)明的第十四實施方式的信號變換部和流量輸出部的動作的流程 圖。
圖25是表示本發(fā)明的第十五實施方式的信號變換部和流量輸出部的動作的流程 圖。
圖沈是表示本發(fā)明的第一實施方式 第十六實施方式的電磁流量計中所用的電 極的一例的剖面圖。
圖27是表示本發(fā)明的第一實施方式 第十六實施方式的電磁流量計中所用的電 極的其他例子的剖面圖。
圖觀是表示本發(fā)明的第一實施方式 第十六實施方式的電磁流量計中所用的電 極的其他例子的剖面圖。
圖四是表示本發(fā)明的第一、第三實施方式的信號線配置的其他例子的圖。
圖30是表示本發(fā)明的第四實施方式的信號線配置的其他例子的圖。
圖31是表示本發(fā)明的第七、第八、第九實施方式的信號線配置的其他例子的 圖。
圖32是表示以往的電磁流量計的構(gòu)成的方框圖。
圖33是用于說明以往的電磁流量計的基本原理的圖。
圖34是用于說明電磁流量計的量程的遷移的圖。
圖35是表示以往的電磁流量計的遷移修正原理的圖。
圖36是用于說明以往的電磁流量計的問題點的圖。
附圖標(biāo)記說明1...測量管，2a、2b、2c、2d...電極，3、3a、3b...勵磁線圈， 4、4a、4b...電源，5、5a、5b...信號變換部，6、6a、6b...流量輸出部，7a、7b、7c、 7d...信號線，8、8a、8b、㈦…外殼，10...里襯。
具體實施方式
首先，對于本發(fā)明的說明中所必需的物理現(xiàn)象，進(jìn)行追加說明。由電磁流量 計的電極檢測出的信號需要由信號線傳輸至配置于難以受到磁場影響的地方的信號處理 部。不僅在流體中，在電極或信號線中也產(chǎn)生SA/δ t分量。所以，向信號處理部傳輸 的信號由電場(vXB)和電場(δΑ/δ )決定其電位，上述電場(νΧΒ)是因流體在磁場 中移動而在流體中產(chǎn)生的，上述電場(δΑ/δΟ是因磁場隨時間變化而不僅在流體中還 在包括電極或信號線的空間中產(chǎn)生的。
[發(fā)明的基本的技術(shù)思想]
本發(fā)明著眼于如下的情況，即，在將由電磁流量計的電極檢測出的電極間電動 勢輸出到信號處理部時，在信號處理部中檢測出的、δΑ/δ 分量的矢量Va與νΧΒ分量 的矢量Vb的合成矢量Va+Vb中，矢量Va是在流體中產(chǎn)生的分量和在電極及信號線中產(chǎn) 生的分量被合成而得的矢量，而矢量Vb是在流體中產(chǎn)生的矢量。
根據(jù)式(3)、式(4)可知，在想要不對νΧΒ分量的矢量Vb造成影響地調(diào)整δ A/ St分量的矢量Va的大小時，可以利用勵磁角頻率ω來調(diào)整。但是，由于勵磁角頻率ω 是由S/N比或?qū)α髁孔兓捻憫?yīng)性決定的，變更勵磁角頻率ω是不現(xiàn)實的。
所以，發(fā)明人重視的是可以不對νΧΒ分量的矢量Vb或作為流量計的性能造成 影響地調(diào)整δ A/δ t分量的矢量Va的大小，作為該調(diào)整的參數(shù)著眼于信號線的配置。
普通型的電磁流量計中所用的檢測器是盡量不能檢測出δ A/δ t分量的結(jié)構(gòu)。 也就是說，采用按照如下的方式配置信號線7a、7b的結(jié)構(gòu)，即，不僅相對于包含了電極 2a>沈的與測量管軸的方向垂直的平面PLN來說磁場是對稱的，而且如圖1所示，與從 勵磁線圈3中產(chǎn)生的磁通相交的面積盡可能小。利用該結(jié)構(gòu)，在信號線7a、7b中不會產(chǎn) 生δ A/ δ t分量。如圖32所示，在專利文獻(xiàn)1 專利文獻(xiàn)3中公開的不對稱勵磁型的電 磁流量計中，信號線7a、7b也是與普通型的電磁流量計相同地配置的。
與之不同，本發(fā)明中，通過按照相對于與平面PLN平行的磁場方向具有傾角， 因磁場隨時間變化而產(chǎn)生SA/δ t分量的方式，配置信號線，就可以調(diào)整δΑ/δ 分量的 初期值的大小。
使用圖2 圖4，對本發(fā)明的電磁流量計的信號線的配置和在流體及信號線中產(chǎn) 生的電動勢進(jìn)行說明。這里，對被測量流體的流速為O的情況，S卩，對僅產(chǎn)生δ A/δ t 分量而不產(chǎn)生νΧΒ分量的情況進(jìn)行說明。如果從電磁流量計的上方觀看由磁場的變化引 起的S A/δ t分量的分布，則如圖2 圖4所示。10
在像這樣δ A/δ t分量分布在空間中時，如果如圖2所示地配置信號線7a、7b， 則由于作為在流體中產(chǎn)生并由電極&、沈檢測出的S A/δ t分量的電極間電動勢E、作 為在信號線7a、7b中產(chǎn)生的δ A/δ t分量的電動勢Ea、Eb都是相同的方向(在圖2的例 子中是從信號線7b的端部朝向信號線7a的端部的方向)，因此作為在信號線7a的端部檢 測出的電動勢與在信號線7b的端部檢測出的電動勢之差的信號線間電動勢差與電極間電 動勢E相比一般來說變大。
另外，如果如圖3所示地配置信號線7a、7b，則由于作為由電極&、2b檢測出 的δ A/δ t分量的電極間電動勢E、作為在信號線7a、7b中產(chǎn)生的δ A/St分量的電動 勢Ea、Eb是相反的方向，因此作為在信號線7a的端部檢測出的電動勢與在信號線7b的 端部檢測出的電動勢之差的信號線間電動勢差與電極間電動勢E相比一般來說變小。
另外，如果如圖4所示按照從包含了電極&、沈的平面PLN朝向彼此相反的方 向的方式配置信號線7a、7b，則在信號線7a中產(chǎn)生的電動勢Ea是與電極間電動勢E相 同的方向，在另一方的信號線7b中產(chǎn)生的電動勢Eb是與電極間電動勢E相反的方向，因 此可以細(xì)微地調(diào)整在信號線7a、7b的端部檢測出的δ A/δ t分量的初期值的大小。
如上所述，即使在變更了信號線7a、7b的配置的情況下，也可以忽略對vXB分 量的矢量Vb的影響。也就是說，可以不對vXB分量的矢量Vb造成影響地調(diào)整δΑ/δ 分量的矢量Va的大小。該調(diào)整在信號線7a與信號線7b的測量管軸向的長度不同的情況 下也可以實現(xiàn)，另外在信號線7a與信號線7b被相對于平面PLN或測量管軸不對稱地配 置的情況下也可以實現(xiàn)。
[第一實施方式]
下面，參照附圖對本發(fā)明的第一實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。圖5是表示本發(fā)明的 第一實施方式的電磁流量計的構(gòu)成的方框圖。本實施方式的電磁流量計具有流過被測 量流體的測量管1; 一對電極&、2b，其按照與對被測量流體施加的磁場B及測量管軸 PAX雙方正交并且與被測量流體接觸的方式，在測量管1中對置配置；勵磁線圈3，在將 與測量管軸PAX的方向正交的包含了電極&、沈的平面PLN設(shè)為測量管1的邊界時， 其在以該平面PLN作為邊界的測量管1的前后對被測量流體施加不對稱并且隨時間變化 的磁場B;電源4，其向勵磁線圈3供給勵磁電流而產(chǎn)生磁場B;信號變換部5，其與后 述的信號線的另一端連接，從由信號線得到的電動勢中提取S A/δ t分量；流量輸出部 6，其基于提取出的δΑ/δ 分量，除去作為與電動勢中的vXB分量的流速的大小V相 關(guān)的系數(shù)的量程的變換分量，根據(jù)除去該變換分量的結(jié)果算出被測量流體的流量；將電 極&、沈與信號變換部5之間連接的信號線7a、7b。
本實施方式的電磁流量計具有1個勵磁線圈3和一對電極&、2b，按照相對于與 平面PLN平行的磁場B的方向具有傾角，因磁場B的時間變化產(chǎn)生電動勢的方式，配置 信號線7a、7b，此外相對于平面PLN將信號線7a與信號線7b配置于相同一側(cè)。
勵磁線圈3被配設(shè)于從平面PLN沿測量管軸向相距偏移距離的位置。這樣，在 本實施方式中，就會在以平面PLN為邊界的測量管1的前后對被測量流體施加不對稱的 磁場B。
信號線7a、7b的長度也可以不同。另外，信號線7a、7b也可以不相對于與連 結(jié)電極2a、2b之間的電極軸EAX正交的包含了測量管軸PAX的平面VLN對稱地配置。11
對于從由信號變換部5檢測出的電動勢中提取δΑ/δ 分量，使用該δΑ/δ 分 量求出被測量流體的流量的導(dǎo)出方法，包括專利文獻(xiàn)1 專利文獻(xiàn)3在內(nèi)提出過各種方 式，然而本實施方式可以與此種導(dǎo)出方法無關(guān)地應(yīng)用。對于電源4、信號變換部5及流量 輸出部6的動作例在后面敘述。
將本實施方式的信號線7a、7b的其他的配置例表示于圖6 圖8中。對于電源 4、信號變換部5及流量輸出部6由于與圖5相同，因此在圖6 圖8中省略電源4、信號 變換部5及流量輸出部6的記載。圖6、圖7給出與圖5相同地從電極&、2b沿勵磁線 圈3的方向配置信號線7a、7b的例子，圖8給出從電極&、沈沿與勵磁線圈3相反的方 向配置信號線7a、7b的例子。其中，圖6的例子中，將信號線7a、7b與包含測量管軸 PAX和電極軸EAX雙方的平面HLN平行地配置，使信號線7a、7b的長度比圖5的情況 更短，圖7的例子中，將信號線7a、7b以不與平面HLN平行的角度配置。
從勵磁線圈3中產(chǎn)生的磁場B對信號線7a、7b造成的影響是由與信號線7a、7b 相交的磁通的變化量決定的。如果如圖5 圖7的例子所示，將信號線7a、7b從電極 2a>沈沿勵磁線圈3的方向配置，則與信號線7a、7b相交的磁通的變化量就會變大。該 情況下，在信號線7a、7b中產(chǎn)生的δ A/δ t分量的電動勢如圖2中說明所示，是與因磁 場B的時間變化而在流體中產(chǎn)生的δ A/δ t分量的電動勢相同的方向，因此在信號線7a 的信號變換部側(cè)的端部檢測出的S A/ δ t分量的電動勢與在信號線7b的信號變換部側(cè)的 端部檢測出的S A/δ t分量的電動勢之差與在流體中產(chǎn)生的δ A/δ t分量的電動勢相比變 大。
另外，在如圖8的例子所示，將信號線7a、7b從電極&、沈沿與勵磁線圈3相 反的方向配置的情況下，在信號線7a、7b中產(chǎn)生的δ A/δ t分量的電動勢就如圖3中說 明所示，是與因磁場B的時間變化而在流體中產(chǎn)生的δ A/δ t分量的電動勢相反的方向， 因此在信號線7a的信號變換部側(cè)的端部檢測出的δ A/ δ t分量的電動勢與在信號線7b的 信號變換部側(cè)的端部檢測出的S A/δ t分量的電動勢之差與在流體中產(chǎn)生的δ A/δ t分量 的電動勢相比變小。
像這樣，在本實施方式中，在從信號線7a、7b得到的δ A/δ t分量的電動勢(矢 量Va)小的情況下，通過將信號線7a、7b從電極&、沈沿勵磁線圈3的方向配置，就可 以不用變更磁場B的大小或電極&、沈的配置、或者勵磁頻率之類的重要的參數(shù)，而增 大δ A/δ t分量的電動勢。另外，在本實施方式中，在從信號線7a、7b得到的δΑ/δι 分量的電動勢(矢量Va)大的情況下，通過將信號線7a、7b從電極&、沈沿與勵磁線圈 3相反的方向配置，就可以不用變更磁場B的大小或電極&、沈的配置、或者勵磁頻率 之類的重要的參數(shù)，而減小S A/δ t分量的電動勢。
另外，由于隨著信號線7a、7b的長度或角度，與信號線7a、7b相交的磁通的變 化量是不同的，因此從信號線7a、7b得到的δ A/δ t分量的電動勢的大小在圖5 圖7 的各自的情況下是不同的。也就是說，可以利用信號線7a、7b的配置來調(diào)整δΑ/δ 分 量的電動勢的大小。
如上所述，在本實施方式中，可以將從信號線7a、7b得到的δ A/δ t分量的電 動勢設(shè)定為對于不對稱勵磁型的電磁流量計來說適合的大小。其結(jié)果是，在本實施方式 中，可以自動地進(jìn)行正確的量程修正，可以進(jìn)行高精度的流量測量。而且，δΑ/δ 分量的適合的大小是由目標(biāo)的精度或分辨率或幅度變化范圍、實現(xiàn)它的電路構(gòu)成決定的。
[第二實施方式]
下面，對本發(fā)明的第二實施方式進(jìn)行說明。圖9是表示本發(fā)明的第二實施方式 的電磁流量計的構(gòu)成的方框圖。
本實施方式的電磁流量計具有1個勵磁線圈3和一對電極&、2b，相對于包含了 電極&、沈的平面PLN將信號線7a與信號線7b分別配置于不同側(cè)。與第一實施方式相 同，勵磁線圈3被配設(shè)于與平面PLN在測量管軸向相距偏移距離的位置。
信號線7a、7b的長度也可以不同。另外，信號線7a、7b也可以相對于穿過測量 管軸PAX與電極軸EAX的交點的與測量管軸PAX和電極軸EAX雙方正交的軸VAX不 旋轉(zhuǎn)對稱地配置。
對于電源4、信號變換部5及流量輸出部6，由于與第一實施方式相同，因此在 圖9中省略電源4、信號變換部5及流量輸出部6的記載。
在本實施方式的情況下，如圖4中說明所示，在信號線7a中產(chǎn)生的δ A/δ t分量 的電動勢是與因磁場B的時間變化而在流體中產(chǎn)生的δ A/δ t分量的電動勢相同的方向， 在另一方的信號線7b中產(chǎn)生的δ A/δ t分量的電動勢是與在流體中產(chǎn)生的δ A/δ t分量 的電動勢相反的方向。本實施方式中，由于可以利用信號線7a、7b的配設(shè)位置和長度自 由地調(diào)節(jié)由信號線7a、7b得到的δΑ/δ 分量的電動勢(矢量Va)的大小，因此與第一 實施方式相比，可以細(xì)微地設(shè)定由信號線7a、7b得到的δ A/δ t分量的電動勢的大小。
[第三實施方式]
下面，對本發(fā)明的第三實施方式進(jìn)行說明。圖10是表示本發(fā)明的第三實施方式 的電磁流量計的構(gòu)成的方框圖。
在普通的電磁流量計中，為了使從勵磁線圈中產(chǎn)生的磁有效地返回勵磁線圈， 經(jīng)常用被稱作外殼的磁性體來覆蓋電磁流量計。本實施方式在第一、第二實施方式中將 信號線7a、7b配置于外殼8的內(nèi)側(cè)。
對于電源4、信號變換部5及流量輸出部6，由于與第一實施方式相同，因此在 圖10中省略電源4、信號變換部5及流量輸出部6的記載。
在像本實施方式那樣存在外殼8的情況下，由于磁場集中于外殼8的內(nèi)側(cè)，因此 通過將信號線7a、7b配置于外殼8的內(nèi)側(cè)，與第一、第二實施方式相比，可以擴大由信 號線7a、7b得到的δ A/δ t分量的電動勢(矢量Va)的可以設(shè)定的范圍。
[第四實施方式]
下面，對本發(fā)明的第四實施方式進(jìn)行說明。圖11是表示本發(fā)明的第四實施方式 的電磁流量計的構(gòu)成的方框圖。
本實施方式的電磁流量計具有測量管1;電極&、2b；第一、第二勵磁線圈 3a、3b，其在將與測量管軸PAX的方向正交的包含了電極&、沈的平面PLN設(shè)為測量 管1的邊界時，在以該平面PLN為邊界的測量管1的前后對被測量流體施加不對稱并且 隨時間變化的磁場；向第一、第二勵磁線圈3a、3b供給勵磁電流而產(chǎn)生磁場的電源如； 信號變換部5a，其與后述的信號線的另一端連接，從由信號線得到的電動勢中提取δ A/ St分量；流量輸出部6，其基于提取出的δΑ/δ 分量，除去與電動勢中的νΧΒ分量的 流速的大小V相關(guān)的系數(shù)即量程的變換分量，根據(jù)除去該變換分量的結(jié)果，算出被測量流體的流量；將電極&、沈與信號變換部5a之間連接的信號線7a、7b。
本實施方式的電磁流量計具有2個勵磁線圈3a、3b和一對電極&、2b。第一勵 磁線圈3a被配設(shè)于與平面PLN例如在下游側(cè)相距偏移距離dl的位置。第二勵磁線圈3b 被配設(shè)為，在與平面PLN例如在上游側(cè)相距偏移距離d2的位置，隔著平面PLN與第一勵 磁線圈3a相面對。
信號線7a、7b的長度也可以不同。另外，信號線7a、7b也可以是相對于與連結(jié) 電極&、2b之間的電極軸EAX正交的包含了測量管軸PAX的平面VLN不對稱地配置。
對于電源如、信號變換部5a及流量輸出部虹的動作例將在后面敘述。
在像本實施方式那樣采用2個勵磁線圈3a、3b和一對電極&、沈的構(gòu)成的情況 下，與第一實施方式 第三實施方式中所示的1個勵磁線圈3和一對電極&、沈的構(gòu)成 相比，可以增大信號分量(vXB分量的矢量Vb)。
在像圖11所示從電極&、2b沿第一勵磁線圈3a的方向配置信號線7a、7b的情 況下，從第一勵磁線圈3a中產(chǎn)生的因磁場的變化而在信號線7a、7b中產(chǎn)生的δ A/St分 量的電動勢是與在流體中產(chǎn)生的S A/δ t分量的電動勢相同的方向，從第二勵磁線圈3b 中產(chǎn)生的因磁場的變化而在信號線7a、7b中產(chǎn)生的δ A/δ t分量的電動勢是與在流體中 產(chǎn)生的δΑ/δ 分量的電動勢不同的方向。其結(jié)果是，在信號線7a的信號變換部側(cè)的端 部檢測出的δΑ/δ 分量的電動勢與在信號線7b的信號變換部側(cè)的端部檢測出的δ A/δι 分量的電動勢之差受到從第一勵磁線圈3a中產(chǎn)生的磁場的變化的很大的影響。
另外，在從電極&、沈沿第二勵磁線圈3b的方向配置信號線7a、7b的情況下， 從第二勵磁線圈3b中產(chǎn)生的因磁場的變化而在信號線7a、7b中產(chǎn)生的δ A/δ t分量的電 動勢是與在流體中產(chǎn)生的S Α/δ 分量的電動勢相同的方向，從第一勵磁線圈3a中產(chǎn)生 的因磁場的變化而在信號線7a、7b中產(chǎn)生的δ A/δ t分量的電動勢是與在流體中產(chǎn)生的 δΑ/δ 分量的電動勢不同的方向。其結(jié)果是，在信號線7a的信號變換部側(cè)的端部檢測 出的δΑ/δ 分量的電動勢與在信號線7b的信號變換部側(cè)的端部檢測出的δΑ/δ 分量 的電動勢之差受到從第二勵磁線圈3b中產(chǎn)生的磁場的變化的很大的影響。
只要考慮以上的性質(zhì)來決定信號線7a、7b的配置即可。
[第五實施方式]
下面，對本發(fā)明的第五實施方式進(jìn)行說明。圖12是表示本發(fā)明的第五實施方式 的電磁流量計的構(gòu)成的方框圖。
本實施方式給出第四實施方式的電磁流量計中的信號線7a、7b的其他配置例， 相對于包含了電極&、2b的平面PLN將信號線7a和信號線7b分別配置于不同側(cè)。第 一、第二勵磁線圈3a、3b的配置與第四實施方式相同。
信號線7a、7b的長度也可以不同。另外，信號線7a、7b也可以不是相對于穿過 測量管軸PAX與電極軸EAX的交點的與測量管軸PAX和電極軸EAX雙方正交的軸VAX旋轉(zhuǎn)對稱地配置。
對于電源4a、信號變換部5a及流量輸出部虹，由于與第四實施方式相同，因此 在圖12中省略電源如、信號變換部5a及流量輸出部虹的記載。
在本實施方式的情況下，在一方的信號線中產(chǎn)生的δ A/δ t分量的電動勢是與 在流體中產(chǎn)生的S A/δ t分量的電動勢相同的方向，在另一方的信號線中產(chǎn)生的δΑ/δ 14分量的電動勢是與在流體中產(chǎn)生的SA/δ t分量的電動勢相反的方向。另外，在各條信 號線7a、7b中產(chǎn)生的電動勢受到從第一、第二勵磁線圈3a、3b中產(chǎn)生的磁場的大小和相 位的影響而變化。
本實施方式中，由于可以利用信號線7a、7b的配設(shè)位置和長度自由地調(diào)節(jié)由信 號線7a、7b得到的δ A/δ t分量的電動勢(矢量Va)的大小，因此與第四實施方式相比， 可以細(xì)微地設(shè)定由信號線7a、7b得到的δΑ/δ 分量的電動勢的大小。例如，當(dāng)以相反 相位將第一勵磁線圈3a和第二勵磁線圈3b勵磁時，在信號線7a、7b中因來自第一勵磁 線圈3a和第二勵磁線圈3b的磁場變動而產(chǎn)生的δ A/ δ t分量的電動勢就會處于被相減的 方向，在流體中產(chǎn)生的δΑ/δ 分量的電動勢處于被相加的方向。
[第六實施方式]
下面，對本發(fā)明的第六實施方式進(jìn)行說明。圖13是表示本發(fā)明的第六實施方式 的電磁流量計的構(gòu)成的方框圖。
本實施方式在第四、第五實施方式中將信號線7b配置于第一外殼8a的內(nèi)側(cè)，將 信號線7a配置于第二外殼8b的內(nèi)側(cè)。
對于電源4a、信號變換部5a及流量輸出部虹，由于與第四實施方式相同，因此 在圖13中省略電源如、信號變換部5a及流量輸出部虹的記載。
在像本實施方式那樣存在第一、第二外殼8a、8b的情況下，由于磁場集中于第 一、第二外殼8a、8b的內(nèi)側(cè)，因此通過將信號線7a、7b配置于第一、第二外殼8a、8b的 內(nèi)側(cè)，與第四、第五實施方式相比，可以擴大由信號線7a、7b得到的δΑ/δ 分量的電 動勢(矢量Va)的可以設(shè)定的范圍。
[第七實施方式]
下面，對本發(fā)明的第七實施方式進(jìn)行說明。圖14是表示本發(fā)明的第七實施方式 的電磁流量計的構(gòu)成的方框圖。
本實施方式的電磁流量計具有測量管1;第一電極&、沈及第二電極北、 2d，其按照與施加在被測量流體上的磁場及測量管軸PAX雙方正交并且與被測量流體 接觸的方式在測量管1中對置配置，檢測因上述磁場和被測量流體的流動而產(chǎn)生的電動 勢；勵磁線圈3，其在將與測量管軸PAX的方向正交的包含第一電極&、沈的平面設(shè)為 PLNl，并將與測量管軸PAX正交的包含第二電極北、2d的平面設(shè)為PLN2時，在以平面 PLNl為邊界的測量管1的前后對被測量流體施加不對稱并且隨時間變化的磁場；向勵磁 線圈3供給勵磁電流而產(chǎn)生磁場的電源4b;信號變換部恥，其與后述的信號線的另一端 連接，從由信號線得到的電動勢中提取δ A/δ t分量；流量輸出部冊，其基于提取出的 δ A/ δ t分量，除去與電動勢中的vXB分量的流速的大小V相關(guān)的系數(shù)即量程的變換分 量，根據(jù)除去該變換分量的結(jié)果，算出被測量流體的流量；將第一電極&、沈與信號變 換部恥之間連接的第一信號線7a、7b；將第二電極北、2d與信號變換部恥之間連接的 第二信號線7c、7d。
本實施方式的電磁流量計具有1個勵磁線圈3和2對電極&、2b、2c、2d。第 一電極&、2b被配設(shè)于與包含勵磁線圈3的軸的與測量管軸PAX的方向垂直的平面PLN3 例如在上游側(cè)相距偏移距離d3的位置。第二電極北、2d被配設(shè)為，在與平面PLN3例 如在下游側(cè)相距偏移距離d4的位置，隔著平面PLN3與第一電極2a、2b相面對。
信號線7a、7b、7c、7d的長度也可以不同。另外，信號線7a、7b、7c、7d也 可以不是相對于與連結(jié)電極&、2b之間的電極軸EAXl及連結(jié)電極北、2d之間的電極軸 EAX2正交的、包含了測量管軸PAX的平面對稱地配置。
對于電源4b、信號變換部恥及流量輸出部冊的動作例將在后面敘述。
在像本實施方式那樣采用1個勵磁線圈3和2對電極&、2b、2c、2d的構(gòu)成的 情況下，與第一實施方式 第三實施方式中所示的1個勵磁線圈3和一對電極&、2b的 構(gòu)成相比，可以增大信號分量(vXB分量的矢量Vb)。
[第八實施方式]
下面，對本發(fā)明的第八實施方式進(jìn)行說明。圖15是表示本發(fā)明的第八實施方式 的電磁流量計的構(gòu)成的方框圖。
本實施方式的電磁流量計具有1個勵磁線圈3和2對電極&、2b、2c、2d，相對 于包含勵磁線圈3的平面PLN3將第一信號線7a、7b和第二信號線7c、7d分別配置于不 同側(cè)。電極&、2b、2c、2d的配置與第七實施方式相同。
信號線7a、7b、7c、7d的長度也可以不同。信號線7a、7b、7c、7d也可以是相 對于與連結(jié)電極&、2b之間的電極軸EAXl及連結(jié)電極2c、2d之間的電極軸EAX2正交 的、包含測量管軸PAX的平面不對稱地配置。另外，信號線7a、7b、7c、7d也可以是 相對于平面PLN3不對稱地配置。
對于電源4b、信號變換部5b及流量輸出部6b，由于與第七實施方式相同，因此 在圖15中省略電源4b、信號變換部恥及流量輸出部冊的記載。
將本實施方式的信號線7a、7b、7c、7d的其他配置例表示于圖16、圖17中。 圖15的例子給出從電極&、2b、2c、2d沿與勵磁線圈3相反的方向配置信號線7a、7b、 7c、7d的例子，然而圖16、圖17的例子給出從電極&、2b、2c、2d沿勵磁線圈3的方 向配置信號線7a、7b、7c、7d的例子。
如圖15的例子所示，在從電極&、2b、2c、2d沿與勵磁線圈3相反的方向配置 信號線7a、7b、7c、7d的情況下，從第一信號線7a、7b、第二信號線7c、7d中分別產(chǎn) 生的δΑ/δ 分量的電動勢是與第一電極間電動勢及第二電極間電動勢相反的方向，上 述第一電極間電動勢在流體中產(chǎn)生，是由第一電極&、沈檢測出的δ A/δ t分量，上述 第二電極間電動勢在流體中產(chǎn)生，是由第二電極北、2d檢測出的δΑ/δ 分量。其結(jié)果 是，在信號線7a的信號變換部側(cè)的端部檢測出的δ A/δ t分量的電動勢與在信號線7b的 信號變換部側(cè)的端部檢測出的S A/δ t分量的電動勢之差、以及在信號線7c的信號變換 部側(cè)的端部檢測出的S A/ δ t分量的電動勢與在信號線7d的信號變換部側(cè)的端部檢測出 的δ A/δ t分量的電動勢之差與在流體中產(chǎn)生的δ A/δ t分量的電動勢相比變小。
另外，在如圖16、圖17的例子所示，從電極&、2b、2c、2d沿勵磁線圈3的 方向配置信號線7a、7b、7c、7d的情況下，在第一信號線7a、7b、第二信號線7c、7d中 分別產(chǎn)生的SA/δ t分量的電動勢是與第一電極間電動勢及第二電極間電動勢相同的方 向。其結(jié)果是，在信號線7a的信號變換部側(cè)的端部檢測出的δΑ/δ 分量的電動勢與在 信號線7b的信號變換部側(cè)的端部檢測出的δ A/δ t分量的電動勢之差、以及在信號線7c 的信號變換部側(cè)的端部檢測出的S A/ δ t分量的電動勢與在信號線7d的信號變換部側(cè)的 端部檢測出的S A/δ t分量的電動勢之差與在流體中產(chǎn)生的δ A/δ t分量的電動勢相比變大。
如上所述，本實施方式中，由于可以利用配設(shè)信號線7a、7b、7c、7d的方向自 由地調(diào)節(jié)由信號線7a、7b、7c、7d得到的δ A/δ t分量的電動勢(矢量Va)的大小，因 此與第七實施方式相比，可以細(xì)微地設(shè)定由信號線7a、7b、7c、7d得到的δ A/δ t分量 的電動勢的大小。
[第九實施方式]
下面，對本發(fā)明的第九實施方式進(jìn)行說明。圖18是表示本發(fā)明的第九實施方式 的電磁流量計的構(gòu)成的方框圖。
本實施方式在第七、第八實施方式中將信號線7a、7b、7c、7d配置于外殼8c的 內(nèi)側(cè)。
信號線7a、7b被從設(shè)于外殼8c中的孔9a向外殼8c的外部穿出。同樣地，信號 線7c、7d被從設(shè)于外殼8c中的孔9b向外殼8c的外部穿出。
對于電源4b、信號變換部5b及流量輸出部6b，由于與第七實施方式相同，因此 在圖18中省略電源4b、信號變換部恥及流量輸出部冊的記載。
將本實施方式的信號線7a、7b、7c、7d的其他配置例表示于圖19中。圖18的 例子給出從電極&、2b、2c、2d沿與勵磁線圈3相反的方向配置信號線7a、7b、7c、7d 的例子，而圖19的例子給出從電極&、2b、2c、2d沿勵磁線圈3的方向配置信號線7a、 7b、7c、7d的例子。信號線7a、7c被從設(shè)于外殼8c中的孔9c向外殼8c的外部穿出。 同樣地，信號線7b、7d被從設(shè)于外殼8c中的孔9d向外殼8c的外部穿出。
在像本實施方式那樣存在外殼8c的情況下，由于磁場集中于外殼8c的內(nèi)側(cè)，因 此通過將信號線7a、7b、7c、7d配置于外殼㈦的內(nèi)側(cè)，與第七、第八實施方式相比，可 以擴大由信號線7a、7b、7c、7d得到的δ A/δ t分量的電動勢(矢量Va)的可以設(shè)定的 范圍。
[第十實施方式]
下面，對本發(fā)明的第十實施方式進(jìn)行說明。本實施方式中，對第一實施方式 第三實施方式中所用的電源4、信號變換部5及流量輸出部6進(jìn)行說明。
電源4 一邊切換勵磁頻率一邊向勵磁線圈3供給勵磁電流。信號變換部5求出 在勵磁頻率不同的第一勵磁狀態(tài)和第二勵磁狀態(tài)下分別由信號線7a、7b得到的合成電動 勢的振幅和相位，基于這些合成電動勢的振幅和相位，作為S A/δ t分量提取第一勵磁 狀態(tài)的合成電動勢與第二勵磁狀態(tài)的合成電動勢的電動勢差。流量輸出部6基于提取出 的δ A/δ t分量，除去在第一勵磁狀態(tài)的合成電動勢中的vXB分量中所含的量程的變換 分量，根據(jù)除去該變換分量的結(jié)果，算出被測量流體的流量。
下面，對電源4、信號變換部5及流量輸出部6的動作進(jìn)行更詳細(xì)的說明。電源 4以T秒周期反復(fù)進(jìn)行如下的操作，S卩，將向勵磁線圈3供給角頻率ω 0的勵磁電流的第 一勵磁狀態(tài)持續(xù)TO秒，接下來將向勵磁線圈3供給角頻率ω 1的勵磁電流的第二勵磁狀 態(tài)持續(xù)Tl秒。S卩，T = Τ0+Τ1。
圖20是表示信號變換部5與流量輸出部6的動作的流程圖。這里，將圖5 圖 10的在信號線7b的信號變換部側(cè)的端部檢測出的電動勢與在信號線7a的信號變換部側(cè)的 端部檢測出的電動勢之差稱作信號線間電動勢差。該信號線間電動勢差是由電極^、2b及信號線7a、7b檢測出的與流體的流速無關(guān)而由磁場隨時間變化引起的δ A/δ t分量的 電動勢和由流體的流速引起的vXB分量的電動勢的合成電動勢，相當(dāng)于δ A/δ t分量的 矢量Va與vXB分量的矢量Vb的合成矢量Va+Vb。
信號變換部5在勵磁角頻率為ω0的第一勵磁狀態(tài)下，求出信號線間電動勢差 ElO的振幅rlO，并且利用未圖示的相位檢波器求出實軸與信號線間電動勢差ElO的相位 差φ10 (圖2O步驟sioi)。
接下來，信號變換部5在勵磁角頻率為ω 1的第二勵磁狀態(tài)下，求出信號線間電 動勢差Ell的振幅rll，并且利用相位檢波器求出實軸與信號線間電動勢差Ell的相位差 φ (步驟 S102)。
然后，信號變換部5如下式所示地算出信號線間電動勢差ElO的實軸分量ElOx 與虛軸分量ElOy、以及信號線間電動勢差Ell的實軸分量Ellx與虛軸分量Elly(步驟S103)。
ElOx = rlO·cos (Φ 10)...(5)
ElOy = rlO·sin (Φ 10)...(6)
Ellx = rll·cos (Φ 11)...(7)
Elly = rll·8 η(Φ 11)...(8)
在算出式(5) 式⑶后，信號變換部5求出信號線間電動勢差ElO與Ell的電 動勢差EdAl的大小和角度(步驟S104)。信號變換部5如下式所示地算出信號線間電動 勢差ElO與Ell的電動勢差EdAl的大小|EdAl|。
|EdAlI = { (ElOx-El Ix)2+(ElOy-El ly) 2}1/2
· ω0/(ω0-ω 1)...(9)
此后，信號變換部5如下式所示地算出電動勢差EdAl相對于實軸的角度 Z EdAl。
Z EdAl = tan_1{ (ElOy-Elly) / (ElOx-El lx) }
…(10)
這樣，即結(jié)束步驟S104的處理。
然后，流量輸出部6求出將信號線間電動勢差ElO用電動勢差EdAl歸一化后的 歸一化電動勢Enl的大小和角度(步驟S105)。流量輸出部6如下式所示地算出歸一化 電動勢Enl的大小|Enl|。
|Enl| = (rl0/|EdAl|) · ω0...(11)
另外，流量輸出部6如下式所示地算出歸一化電動勢Enl相對于實軸的角度 Z Enl。
Z Enl = Φ 10- Z EdAl...(12)
這樣，即結(jié)束步驟S105的處理。
接下來，流量輸出部6算出被測量流體的流速的大小V(步驟S106)。流量輸出 部6如下式所示地算出(Enl-ωΟ)的實軸分量Enlx和(Enl-ωΟ)的虛軸分量Enly。
Enlx = |Enl|cos( Z Εη1)-ω0...(13)
Enly = |Enl|sin( Z Enl)... (14)
此后，流量輸出部6如下式所示地算出被測量流體的流速的大小V。
V= (Enlx2+Enly2)1/2"...(15)
這樣，即結(jié)束步驟S106的處理。
信號變換部5和流量輸出部6在每個周期T中進(jìn)行如上所述的步驟SlOl S106 的處理，直至例如由操作者指示測量結(jié)束為止(步驟S107中為“是”)。而且，步驟 S102 S106的處理是在持續(xù)時間Tl秒的第二勵磁狀態(tài)下進(jìn)行的。
如上所述，本實施方式中，由于從勵磁頻率不同的2個勵磁狀態(tài)的信號線間電 動勢差ElO與El 1中提取電動勢差EdAl ( δ A/ δ t分量的矢量Va)，使用該電動勢差EdAl 將與信號線間電動勢差ElO (合成矢量Va+Vb)中的vXB分量的流速的大小V相關(guān)的量 程歸一化，來消除量程變換分量，因此可以自動地進(jìn)行正確的量程修正，可以進(jìn)行高精 度的流量測量。
[第十一實施方式]
下面，對本發(fā)明的第十一實施方式進(jìn)行說明。本實施方式中，對第四實施方 式 第六實施方式中所用的電源如、信號變換部5a及流量輸出部虹進(jìn)行說明。
電源如一邊切換向第一勵磁線圈3a供給的勵磁電流與向第二勵磁線圈3b供給 的勵磁電流的相位差及勵磁頻率，一邊向第一勵磁線圈3a和第二勵磁線圈3b供給勵磁電 流。
信號變換部5a在第一勵磁狀態(tài)、第二勵磁狀態(tài)、第三勵磁狀態(tài)這3個勵磁狀態(tài) 下分別求出合成電動勢的振幅和相位，上述第一勵磁狀態(tài)是利用第一勵磁線圈3a產(chǎn)生的 第一磁場與利用第二勵磁線圈3b產(chǎn)生的第二磁場的相位差為Δ θ 3,勵磁角頻率為ω0的 狀態(tài)，上述第二勵磁狀態(tài)是相對于該第一勵磁狀態(tài)來說，第一磁場與第二磁場的相位差 從Δ θ 3變化為Δ θ 3+π的狀態(tài)，上述第三勵磁狀態(tài)是勵磁角頻率從該第二勵磁狀態(tài)變 化為ω 1的狀態(tài)，基于該振幅和相位，作為δ A/δ t分量提取第二勵磁狀態(tài)的合成電動勢 與第三勵磁狀態(tài)的合成電動勢的電動勢差。流量輸出部虹基于提取出的δΑ/δ 分量， 除去在第一勵磁狀態(tài)的合成電動勢中的νΧΒ分量中所含的量程的變換分量，根據(jù)除去該 變換分量的結(jié)果，算出被測量流體的流量。
下面，對電源如、信號變換部5a及流量輸出部虹的動作進(jìn)行更詳細(xì)的說明。本 實施方式中，使圖11 圖13的從平面PLN到第一勵磁線圈3a的距離dl與從平面PLN 到第二勵磁線圈3b的距離d2大致相等。
電源4a以T秒周期反復(fù)進(jìn)行如下的操作，S卩，在向第一勵磁線圈3a供給角頻率 ωΟ的第一勵磁電流的同時，向第二勵磁線圈3b供給與第一勵磁電流的相位差為Δ θ 3而 角頻率為ωΟ的第二勵磁電流，將該第一勵磁狀態(tài)持續(xù)TO秒，相對于該第一勵磁狀態(tài)將 第一勵磁電流與第二勵磁電流的相位差變更為Δ θ 3+π，將該第二勵磁狀態(tài)持續(xù)Tl秒， 相對于該第二勵磁狀態(tài)將第一勵磁電流與第二勵磁電流的角頻率變更為《1，將該第三勵 磁狀態(tài)持續(xù)Τ2秒。S卩，T = Τ0+Τ1+Τ2。
圖21是表示信號變換部5a與流量輸出部虹的動作的流程圖。與第十實施方式 相同，將圖11 圖13的在信號線7b的信號變換部側(cè)的端部檢測出的電動勢與在信號線 7a的信號變換部側(cè)的端部檢測出的電動勢之差稱作信號線間電動勢差。
信號變換部5a在向第一勵磁線圈3a供給角頻率ωΟ的第一勵磁電流、向第二勵 磁線圈3b供給與第一勵磁電流的相位差為Δ θ 3而角頻率為ωΟ的第二勵磁電流的第一勵磁狀態(tài)下，求出信號線間電動勢差E20的振幅r20，并且利用未圖示的相位檢波器求出 實軸與信號線間電動勢差E20的相位差φ20 (圖21步驟S201)。
接下來，信號變換部5a在相對于第一勵磁狀態(tài)將第一勵磁電流與第二勵磁電 流的相位差變更為Δ θ 3+π的第二勵磁狀態(tài)下，求出信號線間電動勢差Ε2 π 0的振幅 r2 π 0，并且利用相位檢波器求出實軸與信號線間電動勢差Ε2 π 0的相位差φ2π0 (步驟 S202)。
繼而，信號變換部5a在相對于第二勵磁狀態(tài)將第一勵磁電流及第二勵磁電流的 角頻率變更為ω 1的第三勵磁狀態(tài)下，求出信號線間電動勢差Ε2π1的振幅ι·2π1，并且 利用相位檢波器求出實軸與信號線間電動勢差Ε2 π 1的相位差φ2π1 (步驟S203)。
然后，信號變換部5a如下式所示地算出信號線間電動勢差Ε20的實軸分量E20x 與虛軸分量E20y、信號線間電動勢差E2 π 0的實軸分量Ε2 π Ox與虛軸分量Ε2 π 0y、以 及信號線間電動勢差E2 π 1的實軸分量Ε2 π Ix與虛軸分量Ε2 π Iy (步驟S204)。
E20x = r20 · cos (Φ 20)...(16)
E20y = r20 ‘ sin (Φ 20)— (17)
E2 π Ox = r2 π 0 · cos ( Φ 2 π 0)...(18)
E2 π Oy = r2 π 0 ‘ sin ( Φ 2 π 0)...(19)
Ε2 π 1χ = r2 π 1 · cos((j52 π 1)...(20)
E2 π Iy = r2 π 1 · 8 η(Φ2 π 1)...(21)
在算出式(16) 式后，信號變換部5a求出信號線間電動勢差Ε2π0與 Ε2 π 1的電動勢差EdA2的大小和角度(步驟S205)。信號變換部5a如下式所示地算出 信號線間電動勢差E2 π 0與E2 π 1的電動勢差EdA2的大小|EdA2|。
|EdA2| = { (E2 π 0χ_Ε2 π lx)2+ (Ε2 π 0y_E2 π ly) 2}1/2
· ω0/(ω0-ω 1)··· (22)
此后，信號變換部5a如下式所示地算出電動勢差EdA2相對于實軸的角度 Z EdA2。
Z EdA2 = tan_1{ (E2 π 0y_E2 π ly) / (Ε2 π 0χ_Ε2 π 1χ) }
— (23)
這樣，即結(jié)束步驟S205的處理。
然后，流量輸出部虹求出將信號線間電動勢差Ε20用電動勢差EdA2歸一化后 的歸一化電動勢En2的大小和角度(步驟幻06)。流量輸出部虹如下式所示地算出歸一 化電動勢En2的大小|En2|。
|En2| = (r20/|EdA2|) · ω0- (24)
另外，流量輸出部虹如下式所示地算出歸一化電動勢Εη2相對于實軸的角度 Z Εη2。
Z Εη2 = Φ 20- Z EdA2... (25)
這樣，即結(jié)束步驟S206的處理。
接下來，流量輸出部虹利用下式算出被測量流體的流速的大小V(步驟S207)。
V = |Εη2/[ γ · exp{j · (-Ji/2+Δ θ 01)}]|
= |Εη2|/ γ... (26)
系數(shù)Y及角度Δ θ 01是可以利用校正等預(yù)先求出的常數(shù)。
信號變換部5a和流量輸出部虹在每個周期T中進(jìn)行如上所述的步驟幻01 幻07 的處理，直至例如由操作者指示測量結(jié)束為止(步驟S208中為“是”)。而且，步驟 S202 幻07的處理是在持續(xù)時間T2秒的第三勵磁狀態(tài)下進(jìn)行的。
如上所述，本實施方式中，由于從勵磁頻率不同的第二、第三勵磁狀態(tài)的信號 線間電動勢差E2 π 0與E2 π 1中提取電動勢差EdA2 ( δ A/ δ t分量的矢量Va)，使用該電 動勢差EdA2將與第一勵磁狀態(tài)的信號線間電動勢差E20 (合成矢量Va+Vb)中的vXB分 量的流速的大小V相關(guān)的量程歸一化，來消除量程變換分量，因此可以自動地進(jìn)行正確 的量程修正，可以進(jìn)行高精度的流量測量。
另外，本實施方式中，通過調(diào)整從第一勵磁線圈3a中產(chǎn)生的磁場B2與從第二 勵磁線圈3b中產(chǎn)生的磁場B3的相位差，就可以使得在第一勵磁狀態(tài)下信號線間電動 勢差E20基本上僅為vXB分量的電動勢，在第二、第三勵磁狀態(tài)下信號線間電動勢差 Ε2π0、Ε2π1基本上僅為δ A/δ t分量的電動勢。這樣，在本實施方式中，可以更為有 效地提取vXB分量及δ A/δ t分量，與第十實施方式相比可以減小運算誤差。
而且，本實施方式中，由于優(yōu)選在第一勵磁狀態(tài)的信號線間電動勢差E20中 vXB分量是支配性的，在第二、第三勵磁狀態(tài)的信號線間電動勢差E2 π 0、Ε2π1中 δ A/ δ t分量是支配性的，因此第一勵磁狀態(tài)下的磁場B2與磁場B3的相位差Δ θ 3優(yōu)選 為 0<Λ θ π。
[第十二實施方式]
下面，對本發(fā)明的第十二實施方式進(jìn)行說明。本實施方式中，對第七實施方 式 第九實施方式中所用的電源4b、信號變換部恥及流量輸出部冊進(jìn)行說明。
電源4b —邊切換勵磁頻率一邊向勵磁線圈3供給勵磁電流。
信號變換部恥求出在勵磁頻率不同的第一勵磁狀態(tài)和第二勵磁狀態(tài)下分別由第 一信號線7a、7b得到的第一合成電動勢與由第二信號線7c、7d得到的第二合成電動勢 的電動勢差的振幅和相位，基于這些電動勢差的振幅和相位，提取第一勵磁狀態(tài)的電動 勢差與第二勵磁狀態(tài)的電動勢差的差作為δ A/δ t分量。流量輸出部冊基于提取出的 δ A/ δ t分量，除去在第一勵磁狀態(tài)的第一合成電動勢與第二合成電動勢的電動勢和當(dāng)中 的vXB分量中所含的量程的變換分量，根據(jù)除去該變換分量的結(jié)果算出被測量流體的流So
下面，對電源4b、信號變換部恥及流量輸出部冊的動作進(jìn)行更詳細(xì)的說明。 電源4b以T秒周期反復(fù)進(jìn)行如下的操作，S卩，將向勵磁線圈3供給角頻率ω0的勵磁電 流的第一勵磁狀態(tài)持續(xù)TO秒，接下來將向勵磁線圈3供給角頻率ω 1的勵磁電流的第二 勵磁狀態(tài)持續(xù)Tl秒。S卩，Τ = Τ0+Τ1。
圖22是表示信號變換部恥與流量輸出部冊的動作的流程圖。這里，將圖14 圖19的在第一信號線7b的信號變換部側(cè)的端部檢測出的電動勢與在第一信號線7a的信 號變換部側(cè)的端部檢測出的電動勢之差設(shè)為第一信號線間電動勢差，將在第二信號線7d 的信號變換部側(cè)的端部檢測出的電動勢與在第二信號線7c的信號變換部側(cè)的端部檢測出 的電動勢之差設(shè)為第二信號線間電動勢差。
信號變換部恥在勵磁角頻率為ωΟ的第一勵磁狀態(tài)下，求出第一信號線間電動21勢差E31與第二信號線間電動勢差E32的和Es30的振幅rS30，并且利用未圖示的相位檢 波器求出實軸與電動勢和扮30的相位差(ps30 (圖22步驟S301)。
另外，信號變換部恥在第一勵磁狀態(tài)下，求出第一信號線間電動勢差E31與第 二信號線間電動勢差E32的差Ed30的振幅rd30，并且利用未圖示的相位檢波器求出實軸 與電動勢差Ed30的相位差q)d30 (步驟S302)。
接下來，信號變換部恥在勵磁角頻率為ω 1的第二勵磁狀態(tài)下，求出第一信號 線間電動勢差Ε31與第二信號線間電動勢差Ε32的差Ed31的振幅rd31，并且利用相位檢 波器求出實軸與電動勢差Ed31的相位差(pd31 (步驟S303)。
然后，信號變換部5b如下式所示地算出電動勢和份30的實軸分量Es30x與虛軸 分量:Es30y、電動勢差Ed30的實軸分量Ed30x與虛軸分量Ed30y、以及電動勢差Ed31的 實軸分量Ed31x與虛軸分量Ed31y(步驟S304)。
Es30x = rs30 · cos (Φ s30)— (27)
Es30y = rs30 · sin (Φ s30)— (28)
Ed30x = rd30 · cos (Φ d30)— (29)
Ed30y = rd30 ‘ sin (Φ d30)...(30)
Ed31x = rd31 · 008(Φ 31)…(31)
Ed31y = rd31 · 8 η(Φ 31)...(32)
在算出式07) 式(32)后，信號變換部5b求出電動勢差Ed30與Ed31的差量 EdA3的大小和角度(步驟S3(^)。信號變換部5b如下式所示地算出電動勢差Ed30與 Ed31的差量EdA3的大小|EdA3|。
|EdA3| = { (Ed30x-Ed31x)2+ (Ed30y_Ed31y) 2}1/2
· ω0/(ω0-ω 1)...(33)
此后，信號變換部5b如下式所示地算出電動勢差EdA3相對于實軸的角度 Z EdA3。
Z EdA3 = tan_1{ (Ed30y_Ed31y) / (Ed30x_Ed31x) }
…(34)
這樣，即結(jié)束步驟S305的處理。
然后，流量輸出部冊求出將電動勢和份30用差量EdA3歸一化后的歸一化電動 勢En3的大小和角度(步驟S306)。流量輸出部6b如下式所示地算出歸一化電動勢En3 的大小|En3|。
|En3| = (rs30/|EdA3|) · ω0...(35)
另外，流量輸出部6b如下式所示地算出歸一化電動勢En3相對于實軸的角度 廣 En3。
Z Εη3 = Φ s30_ Z EdA3... (36)
這樣，即結(jié)束步驟S306的處理。
接下來，流量輸出部冊利用下式算出被測量流體的流速的大小V(步驟S307)。
V = |Εη3/[ γ · exp{j · (-ji/2+Δ θ 01)}]|
= |Εη3|/ γ... (37)
系數(shù)Υ及角度Δ θ 01是可以利用校正等預(yù)先求出的常數(shù)。
信號變換部恥和流量輸出部冊在每個周期T中進(jìn)行如上所述的步驟幻01 S307的處理，直至例如由操作者指示測量結(jié)束為止(步驟S308中為“是”)。而且，步 驟幻02 S307的處理是在持續(xù)時間Tl秒的第二勵磁狀態(tài)下進(jìn)行的。
如上所述，本實施方式中，由于在勵磁頻率不同的第一、第二勵磁狀態(tài)下分別 求出第一信號線間電動勢差與第二信號線間電動勢差的電動勢差Ed30、Ed31，從電動勢 差Ed30、Ed31中提取差量EdA3 ( δ A/ δ t分量的矢量Va)，使用該差量EdA3將與第一 勵磁狀態(tài)下的第一信號線間電動勢差與第二信號線間電動勢差的電動勢和Es30(合成矢 量Va+Vb)中的vXB分量的流速的大小V相關(guān)的量程歸一化，來消除量程變換分量，因 此可以自動地進(jìn)行正確的量程修正，可以進(jìn)行高精度的流量測量。
另外，本實施方式中，通過調(diào)整從包含勵磁線圈3的軸的平面PLN3到第一電極 2a> 2b的距離d3和從平面PLN3到第二電極北、2d的距離d4，就可以使得在電動勢和 扮30基本上僅為vXB分量的電動勢，電動勢差Ed30基本上僅為δ A/δ t分量的電動勢。 這樣，在本實施方式中，可以更為有效地提取vXB分量及δ A/δ t分量，與第十實施方 式相比可以減小運算誤差。
而且，本實施方式中，雖然給出如下的例子，S卩，從第一信號線間電動勢差與 第二信號線間電動勢差的電動勢差中取出差量EdA3，使用該差量EdA3將第一信號線間 電動勢差與第二信號線間電動勢差的電動勢和歸一化，然而并不限定于此，也可以在勵 磁頻率不同的第一、第二勵磁狀態(tài)下分別求出第一信號線間電動勢差與第二信號線間電 動勢差的電動勢和，作為SA/δ t分量提取這些電動勢和的差，使用該δ A/δ t分量將第 一勵磁狀態(tài)下的第一信號線間電動勢差與第二信號線間電動勢差的電動勢差歸一化。
[第十三實施方式]
下面，對本發(fā)明的第十三實施方式進(jìn)行說明。本實施方式中，對第四實施方 式 第六實施方式中所用的電源如、信號變換部5a及流量輸出部虹進(jìn)行說明。
電源如一邊切換向第一勵磁線圈3a供給的勵磁電流與向第二勵磁線圈3b供給 的勵磁電流的相位差，一邊向第一勵磁線圈3a和第二勵磁線圈3b供給同一頻率的勵磁電 流。
信號變換部5a在第一勵磁狀態(tài)和第二勵磁狀態(tài)這2個勵磁狀態(tài)下分別求出合成 電動勢的振幅和相位，上述第一勵磁狀態(tài)是利用第一勵磁線圈3a產(chǎn)生的第一磁場與利用 第二勵磁線圈3b產(chǎn)生的第二磁場的相位差約為零的狀態(tài)，上述第二勵磁狀態(tài)是第一磁場 與第二磁場的相位差約為η的狀態(tài)，基于該合成電動勢的振幅和相位，提取第二勵磁狀 態(tài)的合成電動勢作為δΑ/δ 分量。流量輸出部虹基于提取出的δΑ/δ 分量，將第一 勵磁狀態(tài)的合成電動勢中的νΧΒ分量中所含的量程的變換分量除去，根據(jù)除去該變換分 量的結(jié)果算出流體的流量。
下面，對電源如、信號變換部5a及流量輸出部虹的動作進(jìn)行更詳細(xì)的說明。電 源4a以T秒周期反復(fù)進(jìn)行如下的操作，S卩，在向第一勵磁線圈3a供給角頻率ω0的第一 勵磁電流的同時，向第二勵磁線圈3b供給與第一勵磁電流的相位差Δ θ 3約為零而角頻 率為ωΟ的第二勵磁電流，將該第一勵磁狀態(tài)持續(xù)TO秒，相對于該第一勵磁狀態(tài)將第一 勵磁電流與第二勵磁電流的相位差變更為約為η，將該第二勵磁狀態(tài)持續(xù)Tl秒。即，T =TO+Tlo
圖23是表示本實施方式的信號變換部5a與流量輸出部虹的動作的流程圖。與 第十一實施方式相同，將圖11 圖13的在信號線7b的信號變換部側(cè)的端部檢測出的電 動勢與在信號線7a的信號變換部側(cè)的端部檢測出的電動勢之差稱作信號線間電動勢差。
在向第一勵磁線圈3a供給角頻率ω0的第一勵磁電流、向第二勵磁線圈3b供給 與第一勵磁電流的相位差Δ θ3約為零而角頻率為ωΟ的第二勵磁電流的第一勵磁狀態(tài) 下，信號變換部5a求出信號線間電動勢差Ε20的振幅r20，并且利用未圖示的相位檢波器 求出實軸與信號線間電動勢差E20的相位差φ20 (圖23步驟S401)。
接下來，信號變換部5a在相對于第一勵磁狀態(tài)將第一勵磁電流與第二勵磁電流 的相位差變更為約為η的第二勵磁狀態(tài)下，求出信號線間電動勢差Ε2 π O的振幅r2 π 0， 并且利用相位檢波器求出實軸與信號線間電動勢差Ε2 π ο的相位差φ2π0 (步驟S402)。
然后，信號變換部5a如下式所示地算出信號線間電動勢差E20的實軸分量 E20x與虛軸分量E20y、以及信號線間電動勢差E2 π O的實軸分量Ε2 π Ox與虛軸分量 E2Ji0y (步驟 S403)。
E20x = r20 · cos (Φ 20)...(38)
E20y = r20 · sin (Φ 20)...(39)
E2 π Ox = r2 π 0 · cos ( Φ 2 π 0) — (40)
E2 π Oy = r2 π 0 ‘ sin ( Φ 2 π 0) — (41)
在算出式(38) 式后，信號變換部5a求出近似信號線間電動勢差Ε2 π 0 的電動勢EdA4的大小和角度(步驟S404)。信號變換部5a如下式所示地算出近似信號 線間電動勢差E2 π 0的電動勢EdA4的大小|EdA4|。
|EdA4| = (E2 π 0χ2+Ε2 π Oy2)1/2 ... (42)
此后，信號變換部5a如下式所示地算出電動勢EdA4相對于實軸的角度 Z EdA4。
Z EdA4 = tan 1 (E2 π 0y/E2 π Οχ) ... (43)
這樣，即結(jié)束步驟S404的處理。
然后，流量輸出部虹求出將信號線間電動勢差Ε20用電動勢EdA4歸一化后的 歸一化電動勢En4的大小和角度(步驟S4(^)。流量輸出部虹如下式所示地算出歸一化 電動勢En4的大小|En4|。
|En4| = (r20/|EdA4|) · ω0 - (44)
另外，流量輸出部虹如下式所示地算出歸一化電動勢Εη4相對于實軸的角度 Z Εη4。
Z Εη4 = Φ 20- Z EdA4... (45)
這樣，即結(jié)束步驟S405的處理。
接下來，流量輸出部虹利用下式算出被測量流體的流速的大小V(步驟S406)。
V = |Εη4/[ γ · exp{j · (-ji/2+Δ θ 01)}]|
= |Εη4|/ γ... (46)
系數(shù)Υ及角度Δ θ 01是可以利用校正等預(yù)先求出的常數(shù)。
信號變換部5a和流量輸出部虹在每個周期T中進(jìn)行如上所述的步驟S401 S406 的處理，直至例如由操作者指示測量結(jié)束為止(步驟S407中為“是”)。而且，步驟S402 S406的處理是在持續(xù)時間Tl秒的第二勵磁狀態(tài)下進(jìn)行的。
如上所述，本實施方式中，由于著眼于如下的情況，即，可以將第二勵磁狀態(tài) 的信號線間電動勢差E2 π 0近似地作為δ A/δ t分量提取，上述第二勵磁狀態(tài)是從第一 勵磁線圈3a中產(chǎn)生的磁場B2與從第二勵磁線圈3b中產(chǎn)生的磁場B3的相位差為規(guī)定值 Δ θ 3+π (Δ 0 3約為零)，并且磁場Β2與磁場Β3的振幅及勵磁頻率相等的狀態(tài)，使用該 δ A/ δ t分量將與第一勵磁狀態(tài)的信號線間電動勢差E20 (合成矢量Va+Vb)中的vXB分 量的流速的大小V相關(guān)的量程歸一化，來消除量程變換分量，因此可以自動地進(jìn)行正確 的量程修正，可以進(jìn)行高精度的流量測量。另外，本實施方式中，由于可以僅從第二勵 磁狀態(tài)的信號線間電動勢差E2 π 0中提取δ A/δ t分量，因此就不需要像第十實施方式 第十二實施方式那樣切換勵磁頻率。
而且，以上的第十實施方式 第十三實施方式是基于專利文獻(xiàn)2中公開的電磁 流量計的方式。
[第十四實施方式]
下面，對本發(fā)明的第十四實施方式進(jìn)行說明。本實施方式對第一實施方式 第 三實施方式中所用的電源4、信號變換部5及流量輸出部6進(jìn)行說明。
電源4向勵磁線圈3供給包含第一頻率和第二頻率兩個不同頻率成分的勵磁電 流。
信號變換部5求出由信號線7a、7b得到的合成電動勢當(dāng)中的第一頻率與第二頻 率這2個頻率成分的振幅和相位，基于這些振幅和相位，提取2個頻率成分的電動勢差作 為δΑ/δ 分量。流量輸出部6基于提取出的δΑ/δ 分量，除去由信號線7a、7b得到 的合成電動勢當(dāng)中的第一頻率成分中的vXB分量或第二頻率成分中的vXB分量中所含 的量程的變換分量，根據(jù)除去該變換分量的結(jié)果，算出被測量流體的流量。
下面，對電源4、信號變換部5及流量輸出部6的動作進(jìn)行更詳細(xì)的說明。電源 4向勵磁線圈3供給含有第一角頻率ω0的正弦波成分和第二角頻率ω1的正弦波成分的 勵磁電流。此時，勵磁電流的角頻率ωΟ的成分與角頻率ω 1的成分的振幅是相同的。
圖M是表示信號變換部5和流量輸出部6的動作的流程圖。與第十實施方式相 同，將圖5 圖10的在信號線7b的信號變換部側(cè)的端部檢測出的電動勢和在信號線7a 的信號變換部側(cè)的端部檢測出的電動勢之差稱作信號線間電動勢差。
信號變換部5求出信號線間電動勢差中的角頻率ωΟ的成分的信號線間電動勢 差Ε50的振幅r50，利用未圖示的相位檢波器求出實軸與信號線間電動勢差E50的相位 差φ50。另外，信號變換部5求出信號線間電動勢差中的角頻率ω 的成分的信號線間電 動勢差Ε51的振幅r51，并且利用相位檢波器求出實軸與信號線間電動勢差E51的相位差 φ51 (圖 M 步驟 S5Oi)。
然后，信號變換部5如下式所示地算出信號線間電動勢差Ε50的實軸分量Ε50χ 與虛軸分量E50y、以及信號線間電動勢差E51的實軸分量E51x與虛軸分量E51y(步驟 S502)。
E50x = r50 · cos (Φ 50)— (47)
E50y = r50 · sin (Φ 50)— (48)
E51x = r51 · cos (Φ 51)...(49)
E51y = r51 · sin (Φ 51)...(50)
在算出式07) 式(50)后，信號變換部5求出信號線間電動勢差Ε50與Ε51的 電動勢差EdA5的大小和角度(步驟S503)。信號變換部5如下式所示地算出信號線間電 動勢差ΕδΟ與E51的電動勢差EdA5的大小|EdA5|。
|EdA5| = {(E50x-E51x)2+(E50y_E51y)2}1/2
· ω0/(ω0-ω 1)...(51)
此后，信號變換部5如下式所示地算出電動勢差EdA5相對于實軸的角度 Z EdA5。
Z EdA5 = tan_1{ (E50y_E51y) / (E50x_E51x) }
…(52)
這樣，即結(jié)束步驟S503的處理。
然后，流量輸出部6求出將信號線間電動勢差E50用電動勢差EdA5歸一化后的 歸一化電動勢En5的大小和角度(步驟S504)。流量輸出部6如下式所示地算出歸一化 電動勢En5的大小|En5|。
|En5| = (r50/|EdA5|) · ω0...(53)
另外，流量輸出部6如下式所示地算出歸一化電動勢Εη5相對于實軸的角度 廣 Εη5。
Z Εη5 = Φ 50- Z EdA5... (54)
這樣，即結(jié)束步驟S504的處理。
接下來，流量輸出部6算出被測量流體的流速的大小V(步驟S505)。流量輸出 部6如下式所示地算出(Εη5_ω0)的實軸分量Ε χ和(Εη5_ω0)的虛軸分量En5y。
En5x = |En5|cos ( Z En5) - ω 0 ... (55)
En5y = |En5|sin( Z En5)... (56)
此后，流量輸出部6如下式所示地算出被測量流體的流速的大小V。
V = (En5x2+En5y2)1/2/ γ...(57)
這樣，即結(jié)束步驟S505的處理。
信號變換部5和流量輸出部6按每個一定周期進(jìn)行如上所述的步驟S501 陽05 的處理，直至例如由操作者指示測量結(jié)束為止(步驟S506中為“是”)。
如上所述，本實施方式中，由于從勵磁線圈3向被測量流體施加包含大小相等 并且頻率不同的2個成分的磁場，從信號線間電動勢差中的角頻率ω0的成分的信號線間 電動勢差Ε50與角頻率ω 1的成分的信號線間電動勢差Ε51中抽出電動勢差EdA5 ( δ A/ δ t分量的矢量Va)，使用該電動勢差EdA5將與信號線間電動勢差E50 (合成矢量Va+Vb) 中的vXB分量的流速的大小V相關(guān)的量程歸一化，來消除量程變換分量，因此可以自動 地進(jìn)行正確的量程修正，可以進(jìn)行高精度的流量測量。
而且，雖然在本實施方式中，對將信號線間電動勢差中的角頻率ωΟ的成分E50 歸一化的例子加以例示，然而并不限定于此，也可以將角頻率ω 1的成分Ε51歸一化。
[第十五實施方式]
下面，對本發(fā)明的第十五實施方式進(jìn)行說明。本實施方式中，對第四實施方 式 第六實施方式中所用的電源如、信號變換部5a及流量輸出部虹進(jìn)行說明。
電源如在向第一勵磁線圈3a供給第一頻率的勵磁電流的同時，向第二勵磁線圈 3b供給與第一頻率不同的第二頻率的勵磁電流。
信號變換部5a求出由信號線7a、7b得到的合成電動勢中的第一頻率和第二頻率 這2個頻率成分的振幅和相位，基于這些振幅和相位，提取2個頻率成分的電動勢差作為 δΑ/δ 分量。流量輸出部虹基于提取出的δ A/δ t分量，除去在由信號線7a、7b得到 的合成電動勢中的2個頻率成分的電動勢和當(dāng)中的vXB分量中所含的量程的變換分量， 根據(jù)除去該變換分量的結(jié)果，算出被測量流體的流量。
下面，對電源如、信號變換部5a及流量輸出部虹的動作進(jìn)行更詳細(xì)的說明。本 實施方式中，使圖11 圖13的從平面PLN到第一勵磁線圈3a的距離dl與從平面PLN 到第二勵磁線圈3b的距離d2大致相等。
電源如在向第一勵磁線圈3a供給第一角頻率ω = ω 0_ Δ ω的第一正弦波勵 磁電流的同時，向第二勵磁線圈3b供給第二角頻率ω2= ωΟ+Δ ω的第二正弦波勵磁電 流。此時，第一正弦波勵磁電流與第二正弦波勵磁電流的振幅是相同的。
圖25是表示信號變換部5a與流量輸出部虹的動作的流程圖。與第十實施方式 相同，將圖11 圖13的在信號線7b的信號變換部側(cè)的端部檢測出的電動勢與在信號線 7a的信號變換部側(cè)的端部檢測出的電動勢之差稱作信號線間電動勢差。
信號變換部5a求出信號線間電動勢差中的角頻率ω 的成分的信號線間電動勢 差Ε61和角頻率ω 2的成分的信號線間電動勢差Ε62的電動勢和Es6的振幅rS6，并且利 用未圖示的相位檢波器求出實軸與電動勢和Es6的相位差<ps6。另外，信號變換部5a求出 信號線間電動勢差E61與E62的電動勢差Ed6的振幅rd6，并且利用相位檢波器求出實軸 與電動勢差Ed6的相位差q>d6 (圖25步驟S601)。
接下來，信號變換部5a如下式所示地算出電動勢和Es6的實軸分量:Es6x與虛軸 分量:Es6y、以及電動勢差Ed6的實軸分量Ed6x與虛軸分量Ed6y(步驟S602)。
Es6x = rs6 · cos (Φ s6)...(58)
Es6y = rs6 · sin (Φ s6)...(59)
Ed6x = rd6 · cos (Φ d6)...(60)
Ed6y = rd6 ‘ sin (Φ d6)...(61)
在算出式(58) 式(61)后，信號變換部5a求出近似電動勢差Ed6的電動勢 EdA6的大小和角度(步驟S60;3)。信號變換部5a如下式所示地算出近似電動勢差Ed6 的電動勢EdA6的大小|EdA6|。
|EdA6| = (Ed6x2+Ed6y2)1/2...(62)
此后，信號變換部5a如下式所示地算出電動勢EdA6相對于實軸的角度 Z EdA6。
Z EdA6 = taiT1 (Ed6y/Ed6x)... (63)
這樣，即結(jié)束步驟S603的處理。
然后，流量輸出部虹求出將電動勢和Es6用電動勢EdA6歸一化后的歸一化電動 勢En6的大小和角度(步驟S604)。流量輸出部虹如下式所示地算出歸一化電動勢En6 的大小|En6|。
|En6| = (rs6/|EdA6|) · ω0...(64)27
另外，流量輸出部虹如下式所示地算出歸一化電動勢En6相對于實軸的角度 廣 En6。
Z Εη6 = Φ s6- Z EdA6... (65)
這樣，即結(jié)束步驟S604的處理。
接下來，流量輸出部虹算出被測量流體的流速的大小V(步驟S605)。流量輸出 部虹如下式所示地算出(Εη6+Δ ω)的實軸分量Εη6χ和(Εη6+Δ ω)的虛軸分量En6y。
En6x = |En6|cos( Z En6) + Δ ω... (66)
En6y = |En6|sin( Z En6)... (67)
此后，流量輸出部虹如下式所示地算出被測量流體的流速的大小V。
V = (En6x2+En6y2)1/2/ γ...(68)
系數(shù)Y是可以利用校正等預(yù)先求出的常數(shù)。這樣，即結(jié)束步驟S605的處理。
信號變換部5a和流量輸出部虹按每個一定周期進(jìn)行如上所述的步驟S601 S605的處理，直至例如由操作者指示測量結(jié)束為止(步驟S606中為“是”)。
如上所述，本實施方式中，由于著眼于如下的情況，即，在從第一、第二勵磁 線圈3a、3b分別向被測量流體施加了大小相等并且頻率不同的磁場時，可以將信號線間 電動勢差中的角頻率ω 1的成分的信號線間電動勢差E61與角頻率ω2的成分的信號線間 電動勢差Ε62的電動勢差Ed6近似地作為δ A/δ t分量提取，使用該δ A/δ t分量將與電 動勢和:Es6(合成矢量Va+Vb)中的vXB分量的流速的大小V相關(guān)的量程歸一化，來消除 量程變換分量，因此可以自動地進(jìn)行正確的量程修正，可以進(jìn)行高精度的流量測量。
而且，雖然在本實施方式中，對從信號線間電動勢差E61和E62中取出電動勢差 Ed6，使用該電動勢差Ed6將電動勢和Es6歸一化的例子加以例示，然而并不限定于此， 也可以將電動勢和Es6近似地作為δ A/δ t分量提取，使用該δ A/δ t分量將電動勢差 Ed6歸一化。
[第十六實施方式]
下面，對本發(fā)明的第十六實施方式進(jìn)行說明。本實施方式中，對第七實施方 式 第九實施方式中所用的電源4b、信號變換部恥及流量輸出部冊進(jìn)行說明。
電源4b向勵磁線圈3供給勵磁電流。
信號變換部5b對由第一信號線7a、7b得到的第一合成電動勢和由第二信號線 7c、7d得到的第二合成電動勢分別求出振幅和相位，基于這些振幅和相位，提取第一合 成電動勢與第二合成電動勢的電動勢差作為δΑ/δ 分量。流量輸出部冊基于提取出的 δ A/ δ t分量，除去在第一合成電動勢與第二合成電動勢的電動勢和中的vXB分量中所 含的量程的變換分量，根據(jù)除去該變換分量的結(jié)果，算出被測量流體的流量。
下面，對電源4b、信號變換部恥及流量輸出部冊的動作進(jìn)行更詳細(xì)的說明。 本實施方式中，在圖14 圖19中，使從包含勵磁線圈3的平面PLN3到連結(jié)電極&、2b 之間的電極軸EAXl的距離d3與從平面PLN3到連結(jié)電極2c、2d之間的電極軸EAX2的 距離d4大致相等。
電源4b向勵磁線圈3供給角頻率ω 0的正弦波勵磁電流。
由于信號變換部5b和流量輸出部6b的處理的流程與第十五實施方式相同，因 此使用圖25的符號，來說明信號變換部5a與流量輸出部虹的動作。這里，與第十二實施方式相同，將圖14 圖19的在第一信號線4b的信號變換部側(cè)的端部檢測出的電動勢 與在第一信號線如的信號變換部側(cè)的端部檢測出的電動勢之差設(shè)為第一信號線間電動勢 差，將在第二信號線4d的信號變換部側(cè)的端部檢測出的電動勢與在第二信號線如的信號 變換部側(cè)的端部檢測出的電動勢之差設(shè)為第二信號線間電動勢差。
信號變換部恥求出第一信號線間電動勢差E71與第二信號線間電動勢差E72的 電動勢和Es7的振幅rs7，并且利用未圖示的相位檢波器求出實軸與電動勢和Es7的相位 差(ps7。另外，信號變換部恥求出第一信號線間電動勢差E71與第二信號線間電動勢差 E72的電動勢差Ed7的振幅rd7，并且利用相位檢波器求出實軸與電動勢差Ed7的相位差 (pd7 (圖 25 步驟 S6Oi)。
接下來，信號變換部5b如下式所示地算出電動勢和Es7的實軸分量Es7x與虛軸 分量Es7y、以及電動勢差Ed7的實軸分量Ed7x與虛軸分量Ed7y(步驟S602)。
Es7x = rs7 · cos (Φ s7)...(69)
Es7y = rs7 · sin (Φ s7)...(70)
Ed7x = rd7 · cos (Φ d7)— (71)
Ed7y = rd7 ‘ sin (Φ d7)...(72)
在算出式(69) 式(72)后，信號變換部5b求出近似電動勢差Ed7的電動勢 EdA7的大小和角度(步驟S60;3)。信號變換部5b如下式所示地算出近似電動勢差Ed7 的電動勢EdA7的大小|EdA7|。
|EdA7| = (Ed7x2+Ed7y2)1/2...(73)
此后，信號變換部5b如下式所示地算出電動勢EdA7相對于實軸的角度 Z EdA7。
Z EdA7 = taiT1 (Ed7y/Ed7x)... (74)
這樣，即結(jié)束步驟S603的處理。
然后，流量輸出部冊求出將電動勢和Es7用電動勢EdA7歸一化后的歸一化電動 勢En7的大小和角度(步驟S604)。流量輸出部6b如下式所示地算出歸一化電動勢En7 的大小|Εηη。
|En7| = (rs7/|EdA7|) · ω0...(75)
另外，流量輸出部6b如下式所示地算出歸一化電動勢En7相對于實軸的角度 Z En7。
Z Εη7 = Φ s7_ Z EdA7... (76)
這樣，即結(jié)束步驟S604的處理。
接下來，流量輸出部冊利用下式算出被測量流體的流速的大小V(步驟S605)。
V = |Εη7/[ γ · exp{j · (-ji/2+Δ θ 01)}]|
= |Εη7|/ γ... (77)
系數(shù)Υ及角度Δ θ 01是可以利用校正等預(yù)先求出的常數(shù)。
信號變換部恥和流量輸出部冊按每個一定周期進(jìn)行如上所述的步驟S601 S605的處理，直至例如由操作者指示測量結(jié)束為止(步驟S606中為“是”)。
如上所述，本實施方式中，由于著眼于如下的情況，即，在使連結(jié)電極&、2b 之間的電極軸EAXl上的磁場與連結(jié)電極北、2d之間的電極軸EAX2上的磁場的大小相等時，可以提取第一信號線間電動勢差E71與第二信號線間電動勢差E72的電動勢差Ed7 近似地作為S A/St分量，使用該δA/δt分量將與電動勢和ES7(合成矢量Va+Vb)中 的vXB分量的流速的大小V相關(guān)的量程歸一化，來消除量程變換分量，因此可以自動地 進(jìn)行正確的量程修正，可以進(jìn)行高精度的流量測量。另外，本實施方式中，作為勵磁角 頻率僅使用ω0即可，不需要像第十四、第十五實施方式那樣使用2個勵磁角頻率。
而且，雖然在本實施方式中，對從第一信號線間電動勢差Ε71和第二信號線間 電動勢差Ε72中取出電動勢差Ed7，使用該電動勢差Ed7將電動勢和Es7歸一化的例子加 以例示，然而并不限定于此，也可以將電動勢和Es7近似地作為δΑ/δ 分量提取，使用 該δ A/ δ t分量將電動勢差Ed7歸一化。
以上的第十四實施方式 第十六實施方式是基于專利文獻(xiàn)3中公開的電磁流量 計的實施方式。
而且，雖然在第一實施方式 第十六實施方式中，采用了在勵磁電流中使用正 弦波的正弦波勵磁方式，然而也可以采用在勵磁電流中使用矩形波的矩形波勵磁方式。 但是，由于在矩形波勵磁方式的情況下，難以進(jìn)行高頻勵磁，因此與正弦波勵磁方式相 比在對流量變化的響應(yīng)性或Ι/f噪聲的方面是不利的。
另外，雖然在第一實施方式 第三實施方式、第七實施方式 第九實施方式 中，勵磁線圈3的軸與測量管軸PAX正交，并且在1個點處交叉，然而并不限定于此。 也可以是勵磁線圈3的軸偏向于電極&側(cè)和電極2b側(cè)的某一方。另外，雖然在第四實 施方式 第六實施方式中，第一、第二勵磁線圈3a、3b分別與測量管軸PAX在1個點處 交叉，然而并不限定于此。也可以是第一、第二勵磁線圈3a、3b的軸偏向于電極&側(cè) 和電極2b側(cè)的某一方。
另外，作為第一實施方式 第十六實施方式中所用的電極&、2b、2c、2d，既 可以如圖沈所示，是從測量管1的內(nèi)壁中露出而與被測量流體接觸的形式的電極，也可 以如圖27所示，是不與被測量流體接觸的電容耦合式的電極。在電容耦合式的情況下， 電極&、2b、2c、2d由形成于測量管1的內(nèi)壁上的以陶瓷或特富龍(注冊商標(biāo))等制成 的里襯10覆蓋。
另外，雖然在第一實施方式 第十六實施方式中，作為第一電極使用一對電極 2a, 2b，作為第二電極使用一對電極北、2d，然而并不限定于此，在第一、第三、第 四、第七、第八、第九實施方式中也可以將第一電極和第二電極分別各設(shè)為1個。在電 極僅為1個的情況下，在測量管1中設(shè)有用于將被測量流體的電位設(shè)為接地電位的接地環(huán) 或接地電極。在第一、第三、第四實施方式中，如果僅設(shè)置電極&，則信號變換部5、 5a也可以不是檢測信號線間電動勢差，而是檢測在電極&及信號線7a中產(chǎn)生的電動勢。 另外，在第七實施方式 第九實施方式中，如果僅設(shè)置電極&、2c,則信號變換部恥只 要取代第一信號線間電動勢差，檢測在電極&及信號線7a中產(chǎn)生的電動勢，取代第二信 號線間電動勢差，檢測在電極北及信號線7c中產(chǎn)生的電動勢即可。
電極軸在使用一對電極的情況下，是連結(jié)該一對電極之間的直線。另一方面， 在電極僅為1個的情況下，在假定在包含該1個實際電極的平面PLN、PLNU PLN2上， 在隔著測量管軸PAX與實際電極相面對的位置配置有假想的電極時，連結(jié)實際電極與假 想的電極的直線成為電極軸。
另外，如果將第一實施方式 第十六實施方式中所用的電極&、2b、2c、2d如 圖觀所示設(shè)為具有管軸方向的分量的形狀，則當(dāng)然也可以得到與信號線7a、7b、7c、7d 的情況相同的效果。
另外，在第一、第三實施方式中，也可以如圖四所示將與電極&、沈連接的信 號線7a、7b當(dāng)中的一方的信號線7a配設(shè)為，相對于與平面PLN平行的磁場方向具有傾 角，因磁場隨時間變化而產(chǎn)生電動勢，將另一方的信號線7b配設(shè)為，與普通型的電磁流 量計一樣使與從勵磁線圈3中產(chǎn)生的磁通相交的面積盡可能小，從而不因磁場隨時間變 化產(chǎn)生電動勢。同樣地，在第四實施方式中，也可以如圖30所示，將一方的信號線7a配 設(shè)為，相對于與平面PLN平行的磁場方向具有傾角，因磁場隨時間變化而產(chǎn)生電動勢， 將另一方的信號線7b配設(shè)為，使與從勵磁線圈3中產(chǎn)生的磁通相交的面積盡可能小，盡 可能不因磁場隨時間變化產(chǎn)生電動勢。
另外，在第七實施方式 第九實施方式中，也可以如圖31所示將與第一電極 2a>沈連接的第一信號線7a、7b當(dāng)中的一方的信號線7a配設(shè)為，相對于與平面PLNl平 行的磁場方向具有傾角，因磁場隨時間變化而產(chǎn)生電動勢，另外將與第二電極北、2d連 接的第二信號線7c、7d當(dāng)中的一方的信號線7c配設(shè)為，相對于與平面PLN2平行的磁 場方向具有傾角，因磁場隨時間變化而產(chǎn)生電動勢，分別將另一方的信號線7b、7d配設(shè) 為，與普通型的電磁流量計一樣使與從勵磁線圈3中產(chǎn)生的磁通相交的面積盡可能小， 盡可能不因磁場隨時間變化產(chǎn)生電動勢。
另外，在第一實施方式 第十六實施方式中，對于信號變換部5、5a、恥與流量 輸出部6、6a、冊當(dāng)中的除去電動勢的檢測部以外的構(gòu)成，可以利用具備CPU、存儲裝 置及接口的計算機和控制這些硬件資源的程序來實現(xiàn)。CPU依照存放于存儲裝置中的程 序來執(zhí)行如前所述的處理。
工業(yè)上的利用可能性
本發(fā)明可以適用于對流經(jīng)測量管內(nèi)的被測量流體的流量測量。3權(quán)利要求
1.一種電磁流量計，其特征在于，具備被測量流體流過的測量管；電極，其配置于該測量管中，用于檢測對所述流體施加的磁場和因所述流體的流動 而產(chǎn)生的電動勢；勵磁部，其對所述流體施加相對于包含了該電極的與所述測量管的軸向垂直的第一 平面來說不對稱并且隨時間變化的磁場；信號線，其被配設(shè)為，一端與所述電極連接，并且相對于與所述第一平面平行的磁 場方向具有傾角，能因所述磁場隨時間變化而產(chǎn)生電動勢。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁流量計，其特征在于，所述信號線的配設(shè)方向具有與所 述測量管的軸同向的成分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電磁流量計，其特征在于，所述勵磁部由配設(shè)于距所述 第一平面偏移距離的位置的勵磁線圈、向該勵磁線圈供給勵磁電流的電源構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電磁流量計，其特征在于，所述電極按照在與所述測量管的 軸正交的軸上隔著所述測量管的軸相面對的方式配設(shè)一對，所述信號線由與各個電極分別連接1條的2條信號線構(gòu)成，該2條信號線被配設(shè)為從 所述第一平面朝向彼此相反的方向。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的電磁流量計，其特征在于，還具備覆蓋所述勵磁線圈的 外側(cè)的外殼，所述信號線在所述外殼的內(nèi)側(cè)被配設(shè)為，相對于與所述第一平面平行的磁場方向具 有傾角，能因所述磁場隨時間變化而產(chǎn)生電動勢。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電磁流量計，其特征在于，所述勵磁部由配設(shè)于與所述 第一平面相距第一偏移距離的位置的第一勵磁線圈、在與所述第一平面相距第二偏移距 離的位置隔著所述第一平面與所述第一勵磁線圈相面對地配置的第二勵磁線圈、向所述 第一勵磁線圈和所述第二勵磁線圈供給勵磁電流的電源構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求3、5、6中任意一項所述的電磁流量計，其特征在于，所述電極按照 在與所述測量管的軸正交的軸上隔著所述測量管的軸相面對的方式配設(shè)一對，所述信號線由與各個電極分別連接1條的2條信號線構(gòu)成，該2條信號線中的至少一 條信號線被配設(shè)為，相對于與所述第一平面平行的磁場方向具有傾角，因所述磁場隨時 間變化而產(chǎn)生電動勢。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電磁流量計，其特征在于，所述電極按照在與所述測量管的 軸正交的軸上隔著所述測量管的軸相面對的方式配設(shè)一對，每個電極分別連接1根所述信號線，所述信號線由2條信號線構(gòu)成，該2條信號線被 配設(shè)為從所述第一平面朝向彼此相反的方向。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或8所述的電磁流量計，其特征在于，還具備覆蓋所述第一勵磁線圈的外側(cè)的第一外殼、覆蓋所述第二勵磁線圈的外側(cè)的第二外殼，所述信號線在所述第一、第二外殼的內(nèi)側(cè)被配設(shè)為，相對于與所述第一平面平行的 磁場方向具有傾角，能因所述磁場隨時間變化而產(chǎn)生電動勢。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電磁流量計，其特征在于，所述勵磁部由對所述流體施加磁場的勵磁線圈、向該勵磁線圈供給勵磁電流的電源構(gòu)成，所述電極由第一電極和第二電極構(gòu)成，所述第一電極被配設(shè)于與包含了所述勵磁線 圈的軸的與所述測量管的軸向垂直的距第二平面第一偏移距離的位置，所述第二電極被 配設(shè)為，在距所述第二平面第二偏移距離的位置，隔著所述第二平面與所述第一電極相 面對。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電磁流量計，其特征在于，所述信號線由與所述第一電極 連接的第一信號線、與所述第二電極連接的第二信號線構(gòu)成，該第一、第二信號線被配 設(shè)為隔著所述第二平面相面對。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的電磁流量計，其特征在于，還具備覆蓋所述勵磁線 圈的外側(cè)的外殼，所述信號線在所述外殼的內(nèi)側(cè)被配設(shè)為，相對于與所述第一平面平行的磁場方向具 有傾角，能因所述磁場隨時間變化而產(chǎn)生電動勢。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12中任意一項所述的電磁流量計，其特征在于，所述第一、 第二電極分別在與所述測量管的軸正交的軸上按照隔著所述測量管的軸相面對的方式各 配設(shè)一對，所述信號線由第一信號線和第二信號線構(gòu)成，2條第一信號線分別與一對所述第一電 極連接、2條第二信號線分別與一對所述第二電極連接，2條第一信號線中的至少一條第 一信號線被配設(shè)為，相對于與所述第一平面平行的磁場方向具有傾角，能因所述磁場隨 時間變化而產(chǎn)生電動勢，2條第二信號線中的至少一條第二信號線被配設(shè)為，相對于與所 述第一平面平行的磁場方向具有傾角，能因所述磁場隨時間變化而產(chǎn)生電動勢。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任意一項所述的電磁流量計，其特征在于，還具備信號變 換部和流量輸出部，所述信號變換部與所述信號線的另一端連接，并從由所述電極及信號線檢測出的與 所述流體的流速無關(guān)而由所述磁場隨時間變化引起的SA/δ t分量的電動勢和由所述流 體的流速引起的vXB分量的電動勢的合成電動勢中，提取所述δ A/δ t分量，所述流量輸出部基于所述提取出的δΑ/δ 分量，除去與所述合成電動勢當(dāng)中的 νΧΒ分量的流速的大小V相關(guān)的系數(shù)即量程的變化分量，根據(jù)除去該變化分量而得的結(jié) 果算出所述流體的流量。
全文摘要
本發(fā)明涉及電磁流量計，是不對稱勵磁型的電磁流量計，可以將由信號線得到的δA/δt分量設(shè)定為適當(dāng)?shù)拇笮?。電磁流量計具備測量管(1)；電極(2a、2b)；對流體施加相對于平面(PLN)不對稱并且隨時間變化的磁場的勵磁線圈(3)；信號變換部(5)，其從與流體的流速無關(guān)而由磁場隨時間變化引起的δA/δt分量的電動勢和由流體的流速引起的v×B分量的電動勢的合成電動勢中提取δA/δt分量；流量輸出部(6)，其基于δA/δt分量除去與合成電動勢中的v×B分量的流速的大小V相關(guān)的系數(shù)即量程的變化分量，根據(jù)除去該變化分量而得的結(jié)果算出流體的流量；信號線(7a、7b)，其被配設(shè)為，相對于與平面(PLN)平行的磁場方向具有傾角，能因磁場隨時間變化而產(chǎn)生電動勢。
文檔編號G01F1/58GK102023036SQ20101027710
公開日2011年4月20日 申請日期2010年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月9日
發(fā)明者八尾健史, 山崎吉夫, 山本友繁, 秋田大助 申請人:株式會社山武