JP2000241213A - 磁気誘導形流量計 - Google Patents
磁気誘導形流量計Info
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- G01—MEASURING; TESTING
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- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/56—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
- G01F1/58—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters
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- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 磁気誘導形流量計を改善して、システム固有
の切り換えフェーズを、従来公知の磁気誘導形流量計よ
りも短くすることができ、これにより磁界周波数すなわ
ち均一磁界が切り換えられる周波数が高まるようにする
こと。 【解決手段】 測定管と、電磁石と、電流源と、少なく
とも２つの測定電極と評価回路とを備える流動媒体のた
めの磁気誘導形流量計において、付加電流源を用いて、
パルス状の直流として構成されている界磁電流のその都
度の半波の開始の直後に、付加電流が電磁石の界磁巻線
に供給されることを特徴とする磁気誘導形流量計を構成
する。
の切り換えフェーズを、従来公知の磁気誘導形流量計よ
りも短くすることができ、これにより磁界周波数すなわ
ち均一磁界が切り換えられる周波数が高まるようにする
こと。 【解決手段】 測定管と、電磁石と、電流源と、少なく
とも２つの測定電極と評価回路とを備える流動媒体のた
めの磁気誘導形流量計において、付加電流源を用いて、
パルス状の直流として構成されている界磁電流のその都
度の半波の開始の直後に、付加電流が電磁石の界磁巻線
に供給されることを特徴とする磁気誘導形流量計を構成
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、流動媒体のための
磁気誘導形流量計に関し、ここでこの流量計は測定管
と、電磁石と、電流源と、少なくとも２つの測定電極
と、評価回路とを有しており、前記の電磁石は測定管軸
に対して少なくとも実質的に垂直に延在する磁界を形成
するために使用されかつ界磁巻線を有し、前記の電流源
は電磁石の界磁巻線にパルス状の直流を界磁電流として
供給するために使用され、前記の測定電極は、測定管軸
および磁界方向に対して少なくとも実質的に垂直に延在
する接続線に沿って配置されており、前記の評価回路
は、これらの測定電極の測定電圧を評価して流量信号を
形成する。ここで有利には界磁電流を制御する電流制御
器および／または電磁石の界磁巻線における電圧を制御
または調整するスイッチングレギュレータ、ならびに有
利には電磁石の界磁巻線の前段に接続された切り換えブ
リッジが設けられている。
磁気誘導形流量計に関し、ここでこの流量計は測定管
と、電磁石と、電流源と、少なくとも２つの測定電極
と、評価回路とを有しており、前記の電磁石は測定管軸
に対して少なくとも実質的に垂直に延在する磁界を形成
するために使用されかつ界磁巻線を有し、前記の電流源
は電磁石の界磁巻線にパルス状の直流を界磁電流として
供給するために使用され、前記の測定電極は、測定管軸
および磁界方向に対して少なくとも実質的に垂直に延在
する接続線に沿って配置されており、前記の評価回路
は、これらの測定電極の測定電圧を評価して流量信号を
形成する。ここで有利には界磁電流を制御する電流制御
器および／または電磁石の界磁巻線における電圧を制御
または調整するスイッチングレギュレータ、ならびに有
利には電磁石の界磁巻線の前段に接続された切り換えブ
リッジが設けられている。
【０００２】
【従来の技術】流動媒体のための磁気誘導形流量計の基
本原理はファラデーにまでさかのぼる。ファラデーは１
８３２年に、電気力学誘導の原理を流速測定に適用する
ことを提案している。ファラデーの誘導法則によれば、
荷電体を運びかつ磁界を通過する流動媒体内に電界強度
が流れの方向および磁界に対して垂直に発生する。磁気
誘導形流量計においてこの法則は、通例２つの磁気コイ
ルからなる磁石が磁界を測定管内の流れ方向に対して垂
直に形成するために利用される。この磁界内ではこの磁
界を通って運動する流動媒体の各々の体積要素は、この
体積要素内に発生する電界強度によって、測定電極を介
して取り出される測定電圧に影響を与える。公知の磁気
誘導形流量計ではこれらの測定電極は、この測定電極が
導電的または容量的に流動媒体に結合されるように形成
される。磁気誘導形流量計の著しい特徴は、測定電圧
と、管の断面にわたって平均した媒体の流速との間に、
すなわち測定電圧と体積要素流との間に比例関係がある
ことである。
本原理はファラデーにまでさかのぼる。ファラデーは１
８３２年に、電気力学誘導の原理を流速測定に適用する
ことを提案している。ファラデーの誘導法則によれば、
荷電体を運びかつ磁界を通過する流動媒体内に電界強度
が流れの方向および磁界に対して垂直に発生する。磁気
誘導形流量計においてこの法則は、通例２つの磁気コイ
ルからなる磁石が磁界を測定管内の流れ方向に対して垂
直に形成するために利用される。この磁界内ではこの磁
界を通って運動する流動媒体の各々の体積要素は、この
体積要素内に発生する電界強度によって、測定電極を介
して取り出される測定電圧に影響を与える。公知の磁気
誘導形流量計ではこれらの測定電極は、この測定電極が
導電的または容量的に流動媒体に結合されるように形成
される。磁気誘導形流量計の著しい特徴は、測定電圧
と、管の断面にわたって平均した媒体の流速との間に、
すなわち測定電圧と体積要素流との間に比例関係がある
ことである。
【０００３】磁気誘導形流量計は工業分野では最初、交
番磁界により駆動されていた。ここではコスト上の理由
から、磁界を形成する電磁石は、既存の交流網に接続さ
れており、これによりこの磁界の強度は実質的に正弦波
状に変化する。交流電圧により駆動されるこの磁気誘導
形流量計では、交流電圧網における変動が直接、電磁石
に供給され、したがって変動は完全に磁気誘導形流量計
の測定精度に影響する。それでもなお許容できる測定精
度を保証するために、交番磁界により駆動される磁気誘
導形流量計に対して、電磁石に基準巻線を配置して、こ
の基準巻線に誘導される電圧を測定電極における測定電
圧の補正のために使用することが公知である。
番磁界により駆動されていた。ここではコスト上の理由
から、磁界を形成する電磁石は、既存の交流網に接続さ
れており、これによりこの磁界の強度は実質的に正弦波
状に変化する。交流電圧により駆動されるこの磁気誘導
形流量計では、交流電圧網における変動が直接、電磁石
に供給され、したがって変動は完全に磁気誘導形流量計
の測定精度に影響する。それでもなお許容できる測定精
度を保証するために、交番磁界により駆動される磁気誘
導形流量計に対して、電磁石に基準巻線を配置して、こ
の基準巻線に誘導される電圧を測定電極における測定電
圧の補正のために使用することが公知である。
【０００４】交番磁界により作動する公知の磁気誘導形
流量計の問題は、測定電極に印加される測定電圧が必然
的に交流電圧網の周波数を有することである。しかしな
がら実用上は、例えば流動媒体中の軸方向の電気的な流
れによって引き起こされた、電源周波数のノイズ電圧も
測定電極に発生する。このノイズ電圧は例えば隣接する
管路にポンプを接地することによって発生する。その後
このノイズ電圧はファラデーの誘導法則にしたがって発
生する測定電圧に重畳される。この問題の結果、交番磁
界により作動する磁気誘導形流量計では高い測定精度を
保証することはできず、そのため工業分野では限定的に
しか使用されない。
流量計の問題は、測定電極に印加される測定電圧が必然
的に交流電圧網の周波数を有することである。しかしな
がら実用上は、例えば流動媒体中の軸方向の電気的な流
れによって引き起こされた、電源周波数のノイズ電圧も
測定電極に発生する。このノイズ電圧は例えば隣接する
管路にポンプを接地することによって発生する。その後
このノイズ電圧はファラデーの誘導法則にしたがって発
生する測定電圧に重畳される。この問題の結果、交番磁
界により作動する磁気誘導形流量計では高い測定精度を
保証することはできず、そのため工業分野では限定的に
しか使用されない。
【０００５】７０年代半ば以来、パルス状の均一磁界に
より作動する磁気誘導形流量計が次第に評価されるよう
になっている。すなわちこの磁気誘導形流量計は界磁電
流としてのパルス状の直流により作動する。この流量計
は、交番磁界によって作動する磁気誘導形流量計に結び
ついた多くの問題を回避しており、１０００分の１程度
までの高い測定精度を可能としている。
より作動する磁気誘導形流量計が次第に評価されるよう
になっている。すなわちこの磁気誘導形流量計は界磁電
流としてのパルス状の直流により作動する。この流量計
は、交番磁界によって作動する磁気誘導形流量計に結び
ついた多くの問題を回避しており、１０００分の１程度
までの高い測定精度を可能としている。
【０００６】パルス状の均一磁界により作動する磁気誘
導形流量計はさらに、測定フェーズにおける磁界が一定
であるという利点を有する。時間０で１つの状態から別
の状態に変わることのできる磁界は存在しない。これは
ことの性質上仕方のないことである。なぜならば磁界内
にはエネルギーが存在し、このエネルギーをこの磁界か
らまず取り除き、その後逆の極性のためにエネルギーを
再度供給しなければならないからである（ドイツ公開公
報第１９７１３７５１号の図３を参照のこと）。したが
って切り換えフェーズが発生し、この切り換えフェーズ
では磁界が一定でなく、そのために正確に測定すること
はできない。この切り換えフェーズはとりわけ２つの理
由から障害となる。その１つは切り換えフェーズ中は測
定できないことであり、むだな時間が発生することであ
る。また別の１つは、測定電極から到来する磁界周波数
の逆数に依存するノイズのため、可能な限りに高い磁界
周波数で作動させることが望ましいのであるが、この磁
界周波数が切り換えフェーズの時間的な長さによって制
限されてしまうことである。
導形流量計はさらに、測定フェーズにおける磁界が一定
であるという利点を有する。時間０で１つの状態から別
の状態に変わることのできる磁界は存在しない。これは
ことの性質上仕方のないことである。なぜならば磁界内
にはエネルギーが存在し、このエネルギーをこの磁界か
らまず取り除き、その後逆の極性のためにエネルギーを
再度供給しなければならないからである（ドイツ公開公
報第１９７１３７５１号の図３を参照のこと）。したが
って切り換えフェーズが発生し、この切り換えフェーズ
では磁界が一定でなく、そのために正確に測定すること
はできない。この切り換えフェーズはとりわけ２つの理
由から障害となる。その１つは切り換えフェーズ中は測
定できないことであり、むだな時間が発生することであ
る。また別の１つは、測定電極から到来する磁界周波数
の逆数に依存するノイズのため、可能な限りに高い磁界
周波数で作動させることが望ましいのであるが、この磁
界周波数が切り換えフェーズの時間的な長さによって制
限されてしまうことである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上に
詳しく説明した磁気誘導形流量計を改善して、上記のシ
ステム固有の切り換えフェーズを、従来公知の磁気誘導
形流量計よりも短くすることができ、これにより磁界周
波数、すなわち均一磁界が切り換えられる周波数を高め
られるようにすることである。
詳しく説明した磁気誘導形流量計を改善して、上記のシ
ステム固有の切り換えフェーズを、従来公知の磁気誘導
形流量計よりも短くすることができ、これにより磁界周
波数、すなわち均一磁界が切り換えられる周波数を高め
られるようにすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によ
り、測定管と、電磁石と、電流源と、少なくとも２つの
測定電極と評価回路とを備える流動媒体のための磁気誘
導形流量計であって、電磁石は、測定管軸に対して少な
くとも実質的に垂直に延在する磁界を形成するために使
用されておりかつ界磁巻線を有しており、電流源は、電
磁石の界磁巻線に界磁電流として使用されるパルス状の
直流を給電し、測定電極は、測定管軸および磁界方向に
対して少なくとも実質的に垂直に延在する接続線に沿っ
て配置されており、評価回路は、測定電極の測定電圧を
評価しかつ流量信号を形成する形式の磁気誘導形流量計
において、付加電流源を用いて、パルス状の直流として
構成されている界磁電流のその都度の半波の開始の直後
に、付加電流が電磁石の界磁巻線に供給されることを特
徴とする磁気誘導形流量計を構成する。
り、測定管と、電磁石と、電流源と、少なくとも２つの
測定電極と評価回路とを備える流動媒体のための磁気誘
導形流量計であって、電磁石は、測定管軸に対して少な
くとも実質的に垂直に延在する磁界を形成するために使
用されておりかつ界磁巻線を有しており、電流源は、電
磁石の界磁巻線に界磁電流として使用されるパルス状の
直流を給電し、測定電極は、測定管軸および磁界方向に
対して少なくとも実質的に垂直に延在する接続線に沿っ
て配置されており、評価回路は、測定電極の測定電圧を
評価しかつ流量信号を形成する形式の磁気誘導形流量計
において、付加電流源を用いて、パルス状の直流として
構成されている界磁電流のその都度の半波の開始の直後
に、付加電流が電磁石の界磁巻線に供給されることを特
徴とする磁気誘導形流量計を構成する。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の磁気誘導形流量計の第１
の重要な特徴は、付加電流源が設けられており、この付
加電流源を用いて、パルス状の直流として存在する界磁
電流のその都度の半波の開始の直後に、電磁石の界磁巻
線に付加電流を供給することである。
の重要な特徴は、付加電流源が設けられており、この付
加電流源を用いて、パルス状の直流として存在する界磁
電流のその都度の半波の開始の直後に、電磁石の界磁巻
線に付加電流を供給することである。
【００１０】ここまでは常に電磁石とこの電磁石の界磁
巻線を話題にしてきた。通例、電磁石に界磁巻線とは別
にさらに、所定の磁界強度において磁気誘導および磁束
を強める素子が所属しており、この素子はしばしば巻線
コアとして実現され、さらに磁極片が設けられることが
多い。しかしながら機能的に必要なのは１つの電磁石に
対して界磁巻線１つだけである。つまり界磁巻線はそれ
自体で電磁石である。したがって以下においても場合に
よっては界磁巻線についてだけ話題にし、電磁石の界磁
巻線および電磁石については話題にしない。
巻線を話題にしてきた。通例、電磁石に界磁巻線とは別
にさらに、所定の磁界強度において磁気誘導および磁束
を強める素子が所属しており、この素子はしばしば巻線
コアとして実現され、さらに磁極片が設けられることが
多い。しかしながら機能的に必要なのは１つの電磁石に
対して界磁巻線１つだけである。つまり界磁巻線はそれ
自体で電磁石である。したがって以下においても場合に
よっては界磁巻線についてだけ話題にし、電磁石の界磁
巻線および電磁石については話題にしない。
【００１１】ここで話題にしている形式の磁気誘導形流
量計は通常、界磁巻線を１つずつ備える２つの電磁石を
有している。しかしながら機能的に必要なのは１つの電
磁石と、１つの界磁巻線だけである。通常のように２つ
の電磁石に界磁巻線が１つずつ設けられている場合、こ
れらの界磁巻線は通常、直列に接続される。しかし以下
では１つの電磁石ないしは１つの電磁石の界磁巻線につ
いてのみ話題にすることが多い。本発明にとって課題お
よびその解決手段の点から重要なことは、界磁巻線が２
つ設けられているか、または界磁巻線が１つだけ設けら
れているかに依存しない。
量計は通常、界磁巻線を１つずつ備える２つの電磁石を
有している。しかしながら機能的に必要なのは１つの電
磁石と、１つの界磁巻線だけである。通常のように２つ
の電磁石に界磁巻線が１つずつ設けられている場合、こ
れらの界磁巻線は通常、直列に接続される。しかし以下
では１つの電磁石ないしは１つの電磁石の界磁巻線につ
いてのみ話題にすることが多い。本発明にとって課題お
よびその解決手段の点から重要なことは、界磁巻線が２
つ設けられているか、または界磁巻線が１つだけ設けら
れているかに依存しない。
【００１２】インダクタンスＬおよび抵抗Ｒを備える界
磁巻線に直流電圧が印加されているとすると、この界磁
巻線を流れる直流電流は、インダンクタンスＬの抵抗Ｒ
に対する比から決まる時定数で増加する。界磁巻線が所
定のインダクタンスＬを有する場合、所望の小さな時定
数は大きな抵抗Ｒによって達成することができる。しか
し界磁巻線の抵抗Ｒは全体的には不利である。なぜなら
ばこの抵抗Ｒにおいて電力ないしは電気エネルギーが消
費されるからであり、これは機能的にみれば不要であ
り、したがって所望しないものである。それ自体所望さ
れる、界磁巻線に対する小さな時定数は、この界磁巻線
の抵抗Ｒを比較的大きく選択することによっては実現で
きない。
磁巻線に直流電圧が印加されているとすると、この界磁
巻線を流れる直流電流は、インダンクタンスＬの抵抗Ｒ
に対する比から決まる時定数で増加する。界磁巻線が所
定のインダクタンスＬを有する場合、所望の小さな時定
数は大きな抵抗Ｒによって達成することができる。しか
し界磁巻線の抵抗Ｒは全体的には不利である。なぜなら
ばこの抵抗Ｒにおいて電力ないしは電気エネルギーが消
費されるからであり、これは機能的にみれば不要であ
り、したがって所望しないものである。それ自体所望さ
れる、界磁巻線に対する小さな時定数は、この界磁巻線
の抵抗Ｒを比較的大きく選択することによっては実現で
きない。
【００１３】所望の定常状態すなわち界磁電流目標値Ｉ
Sに対しては、オームの法則から得られる電圧Ｕだけが
必要であり、この所要の電圧Ｕは界磁電流目標値ＩSと
界磁巻線の抵抗Ｒとの積から得られる。界磁電流目標値
ＩSに迅速に到達するため、従来の技術では切り換え時
点に界磁巻線に電圧ＵU（ＵU＝切り換え時点での電圧）
を印加する。この電圧は界磁電流目標値ＩSに対して定
常的に必要な電圧Ｕよりも高い電圧である。その次に界
磁電流Ｉが界磁電流目標値ＩSに達した後、界磁電流Ｉ
がさらに上昇しないようにしなければならない。しかし
この界磁電流Ｉに作用する手段は必ずこの界磁電流Ｉ
を、電圧ＵUと界磁巻線の抵抗Ｒとから得られる値にま
で上昇させる。
Sに対しては、オームの法則から得られる電圧Ｕだけが
必要であり、この所要の電圧Ｕは界磁電流目標値ＩSと
界磁巻線の抵抗Ｒとの積から得られる。界磁電流目標値
ＩSに迅速に到達するため、従来の技術では切り換え時
点に界磁巻線に電圧ＵU（ＵU＝切り換え時点での電圧）
を印加する。この電圧は界磁電流目標値ＩSに対して定
常的に必要な電圧Ｕよりも高い電圧である。その次に界
磁電流Ｉが界磁電流目標値ＩSに達した後、界磁電流Ｉ
がさらに上昇しないようにしなければならない。しかし
この界磁電流Ｉに作用する手段は必ずこの界磁電流Ｉ
を、電圧ＵUと界磁巻線の抵抗Ｒとから得られる値にま
で上昇させる。
【００１４】従来公知の磁気誘導形流量計には、界磁電
流Ｉを界磁電流目標値ＩSに制御する電流制御器も、電
磁石の界磁巻線における電圧Ｕを制御／ないし調整する
スイッチングレギュレータも所属している。この流量計
を電流制御器だけで作動させると、この電流制御器内で
電力ないしは電気エネルギーが消費されることになる。
この電力ないしは電気エネルギーは、電圧ＵUおよび電
圧Ｕ間の差分と、界磁電流目標値ＩSとの積である。電
磁石の界磁巻線における電圧Ｕを制御または調整するス
イッチングレギュレータにより流量計を付加的に作動さ
せることにより、電流制御器において電力ないしは電気
エネルギーの消費が格段に低減されることが保証され
る。
流Ｉを界磁電流目標値ＩSに制御する電流制御器も、電
磁石の界磁巻線における電圧Ｕを制御／ないし調整する
スイッチングレギュレータも所属している。この流量計
を電流制御器だけで作動させると、この電流制御器内で
電力ないしは電気エネルギーが消費されることになる。
この電力ないしは電気エネルギーは、電圧ＵUおよび電
圧Ｕ間の差分と、界磁電流目標値ＩSとの積である。電
磁石の界磁巻線における電圧Ｕを制御または調整するス
イッチングレギュレータにより流量計を付加的に作動さ
せることにより、電流制御器において電力ないしは電気
エネルギーの消費が格段に低減されることが保証され
る。
【００１５】上の「切り換え時点における高められた電
圧ＵU」という手段に関連して、したがって電流制御器
および場合によっては付加的にスイッチングレギュレー
タに関連して達成されるのが従来技術である。本発明で
は付加的にまたは上に説明した手段の代わりに付加電流
源を設け、この付加電流源を用いて、パルス状の直流と
して存在する界磁電流Ｉのその都度の半波の開始の直後
に（かつ短時間だけ）付加電流ＩZを界磁巻線に供給す
る。この付加電流ＩZないしはこれに結びついたエネル
ギーにより、切り換え時点の前に磁界にまだ保持されて
いる磁界のエネルギーから比較的短い時間で付加的なエ
ネルギーが除去され、これにより切り換えフェーズ、す
なわち切り換え時点と界磁電流目標値ＩS到達時点との
間の時間を格段に短縮することができる。
圧ＵU」という手段に関連して、したがって電流制御器
および場合によっては付加的にスイッチングレギュレー
タに関連して達成されるのが従来技術である。本発明で
は付加的にまたは上に説明した手段の代わりに付加電流
源を設け、この付加電流源を用いて、パルス状の直流と
して存在する界磁電流Ｉのその都度の半波の開始の直後
に（かつ短時間だけ）付加電流ＩZを界磁巻線に供給す
る。この付加電流ＩZないしはこれに結びついたエネル
ギーにより、切り換え時点の前に磁界にまだ保持されて
いる磁界のエネルギーから比較的短い時間で付加的なエ
ネルギーが除去され、これにより切り換えフェーズ、す
なわち切り換え時点と界磁電流目標値ＩS到達時点との
間の時間を格段に短縮することができる。
【００１６】詳細な点では、上で基本的な動作方式によ
って説明した本発明による磁気誘導形流量計を構成およ
び発展させるために種々のやり方がある。これについて
は請求項１の従属請求項または有利な実施例の説明図面
を関連して参照されたい。
って説明した本発明による磁気誘導形流量計を構成およ
び発展させるために種々のやり方がある。これについて
は請求項１の従属請求項または有利な実施例の説明図面
を関連して参照されたい。
【００１７】
【実施例】図１に示したように矢印で示した流動媒体１
のための磁気誘導形流量計には、測定管２と、電磁石
と、電流源６と、２つの測定電極８と、評価回路１０と
が所属している。上記の電磁石は、測定管軸３に対して
少なくとも実質的に垂直に延在する磁界４を形成するた
めに使用されておりかつ界磁巻線５を有しており、その
他の点では図示されていない。上記の電流源６は、電磁
石の界磁巻線５に界磁電流Ｉとして使用されるパルス状
の直流を給電する。上記の測定電極８は、測定管軸３お
よび磁界方向に対して少なくとも実質的に垂直に延在す
る接続線７に沿って配置されている。上記の評価回路１
０は、測定電極８の測定電圧を評価し、矢印９によって
しめされた流量信号を形成する。
のための磁気誘導形流量計には、測定管２と、電磁石
と、電流源６と、２つの測定電極８と、評価回路１０と
が所属している。上記の電磁石は、測定管軸３に対して
少なくとも実質的に垂直に延在する磁界４を形成するた
めに使用されておりかつ界磁巻線５を有しており、その
他の点では図示されていない。上記の電流源６は、電磁
石の界磁巻線５に界磁電流Ｉとして使用されるパルス状
の直流を給電する。上記の測定電極８は、測定管軸３お
よび磁界方向に対して少なくとも実質的に垂直に延在す
る接続線７に沿って配置されている。上記の評価回路１
０は、測定電極８の測定電圧を評価し、矢印９によって
しめされた流量信号を形成する。
【００１８】本発明がその出発点とする従来技術におい
ては磁気誘導形流量計に、図１に示したものの他に図２
から得られる手段ないしは機能ユニットが所属してい
る。
ては磁気誘導形流量計に、図１に示したものの他に図２
から得られる手段ないしは機能ユニットが所属してい
る。
【００１９】図２に回路によって概略的に示した磁気誘
導形流量計でまず重要であるのは、電流制御器１１が設
けられていることである。この電流制御器１１は界磁電
流Ｉを所望の界磁電流目標値ＩSに制御する。さらに界
磁巻線５における電圧Ｕを制御または調整するスイッチ
ングレギュレータ１２が設けられている。電流制御器１
１およびスイッチングレギュレータ１２がどのような機
能を有するかについては上記の説明を参照されたい。
導形流量計でまず重要であるのは、電流制御器１１が設
けられていることである。この電流制御器１１は界磁電
流Ｉを所望の界磁電流目標値ＩSに制御する。さらに界
磁巻線５における電圧Ｕを制御または調整するスイッチ
ングレギュレータ１２が設けられている。電流制御器１
１およびスイッチングレギュレータ１２がどのような機
能を有するかについては上記の説明を参照されたい。
【００２０】ここで話題にしている従来公知の磁気誘導
形流量計は、本発明による磁気誘導形流量計と同様にパ
ルス状の均一磁界により作動する。したがって界磁巻線
５に、界磁電流Ｉとしてパルス状の直流が流れるように
する。これは２つの実施例すなわち従来技術に所属する
図２の実施例においても、本発明による図３の実施例に
おいても、界磁巻線５の前段に切り換えブリッジ１３を
接続することによって実現される。したがって界磁巻線
５において界磁電流Ｉとしてのパルス状の直流は、図２
および３に図示されていない電流源６の極性を変えるこ
とによって実現されるのではなく、むしろ界磁巻線５を
切り換えブリッジ１３を用いて極性反転させることによ
って実現される。この切り換えブリッジ１３は当然電子
的に構成される。
形流量計は、本発明による磁気誘導形流量計と同様にパ
ルス状の均一磁界により作動する。したがって界磁巻線
５に、界磁電流Ｉとしてパルス状の直流が流れるように
する。これは２つの実施例すなわち従来技術に所属する
図２の実施例においても、本発明による図３の実施例に
おいても、界磁巻線５の前段に切り換えブリッジ１３を
接続することによって実現される。したがって界磁巻線
５において界磁電流Ｉとしてのパルス状の直流は、図２
および３に図示されていない電流源６の極性を変えるこ
とによって実現されるのではなく、むしろ界磁巻線５を
切り換えブリッジ１３を用いて極性反転させることによ
って実現される。この切り換えブリッジ１３は当然電子
的に構成される。
【００２１】本発明の磁気誘導形流量計に第１に重要な
ことは、図３に示したように付加電流源１４が設けられ
ていることである。この付加電流源１４を用いて、パル
ス状の直流として存在する界磁電流Ｉのその都度の半波
の開始直後に、付加電流ＩZを電磁石の界磁巻線５に供
給する。この実施例では付加電流源１４は、付加電圧源
１５と、この付加電圧源１５に後置接続されている蓄積
コンデンサ１６と、この蓄積コンデンサ１６に後置接続
されている給電スイッチ１７とから成る。この付加電流
源１４は、電磁石を流れる界磁電流Ｉの界磁巻線５に依
存して制御可能である。詳しくいうと付加電圧源１５の
電圧ＵZ（この電圧に蓄積コンデンサ１６が付加電圧源
１５によって充電される）は、電磁石の界磁巻線５の抵
抗ＲとインダクタンスＬとに依存して制御可能である。
ことは、図３に示したように付加電流源１４が設けられ
ていることである。この付加電流源１４を用いて、パル
ス状の直流として存在する界磁電流Ｉのその都度の半波
の開始直後に、付加電流ＩZを電磁石の界磁巻線５に供
給する。この実施例では付加電流源１４は、付加電圧源
１５と、この付加電圧源１５に後置接続されている蓄積
コンデンサ１６と、この蓄積コンデンサ１６に後置接続
されている給電スイッチ１７とから成る。この付加電流
源１４は、電磁石を流れる界磁電流Ｉの界磁巻線５に依
存して制御可能である。詳しくいうと付加電圧源１５の
電圧ＵZ（この電圧に蓄積コンデンサ１６が付加電圧源
１５によって充電される）は、電磁石の界磁巻線５の抵
抗ＲとインダクタンスＬとに依存して制御可能である。
【００２２】定常状態時すなわち界磁巻線５を流れる界
磁電流Ｉが界磁電流目標値ＩSに相応する場合、給電ス
イッチ１７は阻止状態にあり、界磁電流Ｉは付加電流源
１４により影響されない。その都度の定常状態に続く切
り換え時点、すなわち界磁電流Ｉとして界磁巻線５を流
れるパルス状の直流のその都度の半波の開始直後に給電
スイッチ１７を導通状態に制御する。これにより蓄積コ
ンデンサ１６から付加電流ＩZが電磁石の界磁巻線５を
流れる。言い方を換えると、蓄積コンデンサ１６に蓄積
された静電エネルギーから界磁巻線５の電磁エネルギー
が得られ、この電磁エネルギーが界磁巻線５に最初のう
ちにまだ存在する電磁エネルギーに反作用し、これによ
り切り換えフェーズが短縮される。電磁石の界磁巻線５
を流れる界磁電流１としてのパルス状の直流が界磁電流
目標値ＩSに相応する瞬間に、給電スイッチ１７は阻止
状態に制御され、これにより付加電流源１４から界磁巻
線５にさらなる付加電流ＩZが流れないようにする。
磁電流Ｉが界磁電流目標値ＩSに相応する場合、給電ス
イッチ１７は阻止状態にあり、界磁電流Ｉは付加電流源
１４により影響されない。その都度の定常状態に続く切
り換え時点、すなわち界磁電流Ｉとして界磁巻線５を流
れるパルス状の直流のその都度の半波の開始直後に給電
スイッチ１７を導通状態に制御する。これにより蓄積コ
ンデンサ１６から付加電流ＩZが電磁石の界磁巻線５を
流れる。言い方を換えると、蓄積コンデンサ１６に蓄積
された静電エネルギーから界磁巻線５の電磁エネルギー
が得られ、この電磁エネルギーが界磁巻線５に最初のう
ちにまだ存在する電磁エネルギーに反作用し、これによ
り切り換えフェーズが短縮される。電磁石の界磁巻線５
を流れる界磁電流１としてのパルス状の直流が界磁電流
目標値ＩSに相応する瞬間に、給電スイッチ１７は阻止
状態に制御され、これにより付加電流源１４から界磁巻
線５にさらなる付加電流ＩZが流れないようにする。
【００２３】図３に回路によって概略的に示した、本発
明による磁気誘導形流量計の実施例にとって別の重要な
ことは、マイクロコントローラ１８が設けられているこ
とである。図示の実施例ではマイクロコントローラ１８
はいわば本発明による磁気誘導形流量計の中央機能ユニ
ットである。まずスイッチングレギュレータ１２は、界
磁巻線５を流れる界磁電流Ｉに依存して、アナログ／デ
ジタル変換器１９を介してマイクロコントローラ１８に
より制御される。このマイクロコントローラ１８を介し
て切り換えブリッジ１３も制御可能である。最終的に付
加電流源１４も、電磁石の界磁巻線５を流れる界磁電流
Ｉに依存して、アナログ／デジタル変換器１９を介して
マイクロコントローラ１８により制御することができ
る。
明による磁気誘導形流量計の実施例にとって別の重要な
ことは、マイクロコントローラ１８が設けられているこ
とである。図示の実施例ではマイクロコントローラ１８
はいわば本発明による磁気誘導形流量計の中央機能ユニ
ットである。まずスイッチングレギュレータ１２は、界
磁巻線５を流れる界磁電流Ｉに依存して、アナログ／デ
ジタル変換器１９を介してマイクロコントローラ１８に
より制御される。このマイクロコントローラ１８を介し
て切り換えブリッジ１３も制御可能である。最終的に付
加電流源１４も、電磁石の界磁巻線５を流れる界磁電流
Ｉに依存して、アナログ／デジタル変換器１９を介して
マイクロコントローラ１８により制御することができ
る。
【００２４】最後に図３は、電磁石の界磁巻線５に磁界
センサ、例えば基準巻線２０および／またはホールセン
サ２１が配属されている点で有利な実施例を示してい
る。界磁巻線５に配属された磁界センサによって達成さ
れることについては反復をさけるためにドイツ公開公報
第１９７１３７５１号を参照されたい。
センサ、例えば基準巻線２０および／またはホールセン
サ２１が配属されている点で有利な実施例を示してい
る。界磁巻線５に配属された磁界センサによって達成さ
れることについては反復をさけるためにドイツ公開公報
第１９７１３７５１号を参照されたい。
【００２５】図４の線図は磁気誘導形流量計の電磁石の
界磁巻線５における界磁電流Ｉを時間ｔについて示して
いる。
界磁巻線５における界磁電流Ｉを時間ｔについて示して
いる。
【００２６】１点鎖線は界磁電流Ｉの経過を、界磁巻線
５に所望の界磁電流目標値ＩSのために必要な電圧だけ
が印加されている場合に示している。切り換えフェーズ
すなわち界磁電流目標値ＩSに到達するまでの時間は比
較的長い。
５に所望の界磁電流目標値ＩSのために必要な電圧だけ
が印加されている場合に示している。切り換えフェーズ
すなわち界磁電流目標値ＩSに到達するまでの時間は比
較的長い。
【００２７】破線は界磁電流Ｉの時間経過を、従来技術
に所属する図２に示した実施例の場合に示しており、し
たがってここでは電流制御器１１とスイッチングレギュ
レータ１２が設けられている。切り換え時点において界
磁巻線５の電圧は、定常状態に対する電圧すなわちすな
わち界磁電流目標値ＩSに到達した後の時間に対する電
圧よりも格段に大きいことが必要であり、これにより界
磁電流Ｉが比較的急峻に上昇し、ひいては切り換えフェ
ーズが短縮される。
に所属する図２に示した実施例の場合に示しており、し
たがってここでは電流制御器１１とスイッチングレギュ
レータ１２が設けられている。切り換え時点において界
磁巻線５の電圧は、定常状態に対する電圧すなわちすな
わち界磁電流目標値ＩSに到達した後の時間に対する電
圧よりも格段に大きいことが必要であり、これにより界
磁電流Ｉが比較的急峻に上昇し、ひいては切り換えフェ
ーズが短縮される。
【００２８】実線により界磁電流Ｉの時間ｔについての
経過が本発明の磁気誘導形流量計に対して示されてい
る。切り換え時点において付加電流源１４に起因する付
加電流ＩZが電磁石の界磁巻線５に供給されることによ
り、界磁電流Ｉはさらに急峻に上昇し、切り換えフェー
ズがさらに短縮される。
経過が本発明の磁気誘導形流量計に対して示されてい
る。切り換え時点において付加電流源１４に起因する付
加電流ＩZが電磁石の界磁巻線５に供給されることによ
り、界磁電流Ｉはさらに急峻に上昇し、切り換えフェー
ズがさらに短縮される。
【図１】磁気誘導形流量計の一般的な説明をするための
概略図である。
概略図である。
【図２】公知の磁気誘導形流量計の概略回路図である。
【図３】本発明による磁気誘導形流量計の有利な実施例
の概略回路図である。
の概略回路図である。
【図４】本発明の原理を説明する線図である。
１ 流動媒体 ２ 測定管 ３ 測定管軸 ４ 磁界 ５ 界磁巻線 ６ 電流源 ７ 接続線 ８ 測定電極 １０ 評価回路 １１ 電流制御器 １２ スイッチングレギュレータ １３ 切り換えブリッジ １４ 付加電流源 １５ 付加電圧源 １６ 蓄積コンデンサ １７ 給電スイッチ １８ マイクロコントローラ １９ アナログ／デジタル変換器 ２０ 基準コイル ２１ ホールセンサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 390009494 Ｌｕｄｗｉｇ−Ｋｒｏｈｎｅ−ＳｔｒａＢ ｅ５，Ｄ−47058 Ｄｕｉｓｂｕｒｇ，Ｂ ＲＤ
Claims (12)
- 【請求項１】 測定管（２）と、電磁石と、電流源
（６）と、少なくとも２つの測定電極（８）と、評価回
路（１０）とを備える流動媒体（１）のための磁気誘導
形流量計であって、 前記電磁石は、測定管軸（３）に対して少なくとも実質
的に垂直に延在する磁界（４）を形成するために使用さ
れておりかつ界磁巻線（５）を有しており、 前記電流源（６）は、電磁石の界磁巻線（５）に界磁電
流（Ｉ）として使用されるパルス状の直流を給電し、 前記測定電極（８）は、測定管軸（３）および磁界方向
に対して少なくとも実質的に垂直に延在する接続線
（７）に沿って配置されており、 前記評価回路（１０）は、測定電極（８）の測定電圧を
評価しかつ流量信号を形成する形式の磁気誘導形流量計
において、 付加電流源（１４）が設けられており、 該付加電流源（１４）を用いて、パルス状の直流として
存在する界磁電流（Ｉ）のその都度の半波の開始の直後
に、付加電流（ＩZ）が電磁石の界磁巻線（５）に供給
されることを特徴とする磁気誘導形流量計。 - 【請求項２】 界磁電流を制御するための電流制御器
（１１）、または電磁石の界磁巻線（５）における電圧
の制御ないしは調整のためのスイッチングレギュレータ
（１２）が設けられており、 電磁石の界磁巻線（５）の前段に切り換えブリッジ（１
３）が設けられている請求項１に記載の磁気誘導形流量
計。 - 【請求項３】 前記付加電流源（１４）は、付加電圧源
（１５）と、該付加電圧源（１５）に後置接続されてい
る蓄積コンデンサ（１６）と、該蓄積コンデンサ（１
６）に後置接続されている給電スイッチ（１７）とから
構成されている請求項１または２に記載の磁気誘導形流
量計。 - 【請求項４】 前記付加電流源（１４）は、電磁石の界
磁巻線（５）を流れる界磁電流（Ｉ）に依存して制御さ
れる請求項１から３までのいずれ１項に記載の磁気誘導
形流量計。 - 【請求項５】 前記付加電流源（１４）の電圧（ＵZ）
は、電磁石の界磁巻線（５）の抵抗（Ｒ）およびインダ
クタンス（Ｌ）とに依存して制御される請求項４に記載
の磁気誘導形流量計。 - 【請求項６】 前記給電スイッチ（１７）は、パルス状
の直流として構成されている界磁電流（Ｉ）のその都度
の半波の開始の直後に、導通状態に制御される請求項３
から５までのいずれか１項に記載の磁気誘導形流量計。 - 【請求項７】 前記給電スイッチ（１７）は、電磁石の
界磁巻線（５）を流れる界磁電流（Ｉ）が界磁電流目標
値（ＩS）に達した場合に、阻止状態に制御される請求
項４から６までのいずれか１項に記載の磁気誘導形流量
計。 - 【請求項８】 マイクロコントローラ（８）が設けられ
ている請求項１から７までのいずれか１項に記載の磁気
誘導形流量計。 - 【請求項９】 前記スイッチングレギュレータ（１２）
は、電磁石の界磁巻線（５）を流れる界磁電流（Ｉ）に
依存して、アナログ／デジタル変換器（１９）を介して
マイクロコントローラ（１８）により制御される請求項
８に記載の磁気誘導形流量計。 - 【請求項１０】 前記切り換えブリッジ（１３）はマイ
クロコントローラ（１８）を介して制御される請求項８
または９に記載の磁気誘導形流量計。 - 【請求項１１】 付加電流源（１４）は、電磁石の界磁
巻線（５）を流れる界磁電流（Ｉ）に依存して、アナロ
グ／デジタル変換器（１９）を介してマイクロコントロ
ーラ（１８）により制御される請求項８から１０までの
いずれか１項に記載の磁気誘導形流量計。 - 【請求項１２】 電磁石の界磁巻線（５）に磁界セン
サ、例えば基準巻線（２０）またはホールセンサ（２
１）が配属されている請求項１から１１までのいずれか
１項に記載の磁気誘導形流量計。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19907864A DE19907864A1 (de) | 1999-02-23 | 1999-02-23 | Magnetisch-induktives Durchflußmeßgerät |
| DE19907864.5 | 1999-02-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000241213A true JP2000241213A (ja) | 2000-09-08 |
| JP4089769B2 JP4089769B2 (ja) | 2008-05-28 |
Family
ID=7898632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000046285A Expired - Fee Related JP4089769B2 (ja) | 1999-02-23 | 2000-02-23 | 磁気誘導形流量計 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6453754B1 (ja) |
| EP (1) | EP1031820B1 (ja) |
| JP (1) | JP4089769B2 (ja) |
| AT (1) | ATE332488T1 (ja) |
| DE (2) | DE19907864A1 (ja) |
| DK (1) | DK1031820T3 (ja) |
Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2018077117A (ja) * | 2016-11-09 | 2018-05-17 | アズビル株式会社 | 電磁流量計の励磁回路、および電磁流量計 |
| JP2019158581A (ja) * | 2018-03-13 | 2019-09-19 | アズビル株式会社 | 電磁流量計の励磁回路および電磁流量計 |
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| DE10312058A1 (de) * | 2003-03-18 | 2004-09-30 | Endress + Hauser Flowtec Ag, Reinach | Vorrichtung zum Messen des Volumenstroms eines Messmediums in einem Messrohr |
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| DE102005008698A1 (de) * | 2005-02-25 | 2006-10-26 | Dräger Medical AG & Co. KG | Vorrichtung zur Messung eines Volumenstroms mit induktiver Kopplung |
| DE102005018179A1 (de) * | 2005-04-19 | 2006-10-26 | Krohne Messtechnik Gmbh & Co. Kg | Verfahren zum Betrieb eines Meßgeräts |
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| US9766104B2 (en) | 2013-10-17 | 2017-09-19 | Krohne Ag | Magneto-inductive flow-measuring system |
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| DE102015116672A1 (de) | 2015-01-05 | 2016-07-07 | Krohne Ag | Durchflussmessgerät |
| DE102015116673A1 (de) | 2015-01-13 | 2016-07-14 | Krohne Ag | Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät |
| DE102015116675A1 (de) | 2015-01-13 | 2016-07-14 | Krohne Ag | Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät |
| EP3045875B1 (de) | 2015-01-14 | 2020-01-15 | Krohne AG | Magnetisch-induktives durchflussmessgerät |
| DE102015116679A1 (de) | 2015-01-14 | 2016-07-14 | Krohne Ag | Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät |
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-
2000
- 2000-01-31 DE DE50013102T patent/DE50013102D1/de not_active Expired - Lifetime
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