[发明专利]电磁流量计的励磁电路以及电磁流量计

说明书

技术领域

本发明涉及在各种工序系统中对具有导电性的流体的流量进行测量的电磁流量计的励磁电路以及具备该励磁电路的电磁流量计。

背景技术

一般地，在对具有导电性的流体的流量进行测量的电磁流量计中，向励磁线圈供给极性交替切换的励磁电流，检测与来自励磁线圈的产生磁场正交并配置在测量管内的一对电极之间产生的电动势，将该电极之间产生的电动势放大后，通过取样信号处理，对流过测量管内的流体的流量进行测量，所述励磁线圈被配置成使得磁场产生方向垂直于在测量管内流动的流体的流动方向。

如图5所示，该电磁流量计50由检测器50A和切换器50B构成。

在检测器50A中，作为主要的结构，设置有测量管51、电极52以及励磁线圈53。

测量管51作为整体由不锈钢等非磁性金属的筒体构成，在其内侧构成成为测量对象的流体所流动的流路51F。

励磁线圈53由与测量管51的外侧相对配置的一对线圈构成，其具有使磁场B根据由切换器50B供给的励磁电流Iex，在相对于在流路51F流动的流体的流动方向正交的方向上产生磁场B的功能。

电极52与正交于由励磁线圈53产生的磁场B的方向的方向相对，由被配置为与在测量管51的内壁流过流路51的流体接触的一对电极构成，该电极52具有检测根据磁场B所引起的向流体的励磁在该流体中产生的电动势E，并向切换器50B输出的功能。

在切换器50B中，作为主要的电路部，设置有通信I/F部55、信号处理部56以及励磁电路57。

通信I/F部55通过信号线W与控制器等上位装置(未图示)连接，具有：由从上位装置通过信号线W供给的电力生成动作电源并向各功能部供给的功能，以及利用数据通信将用信号处理部56得到的流体的流量值通过信号线W向上位装置通知的功能。

信号处理部56具有：生成由具有一定的励磁频率的脉冲信号构成的励磁信号并向励磁电路57输出的功能，对由电极52检测到的电动势E进行信号放大或基于上述励磁频率的取样等信号处理，计算流体的流量值的功能，以及将得到的流量值向通信I/F部55输出的功能。

励磁电路57具有基于来自信号处理部56的励磁信号，生成用于切换控制励磁极性的由矩形波构成的交流励磁电流，并向励磁线圈53供给的功能。

在这样的电磁流量计50中，对于由电极52检测到的电动势，对电动势重叠有电化学噪声、流体噪声、浆液噪声等各种各样的噪声。因此，要根据电动势高精度地计算出流量值，需要降低这些噪声。在此，这些噪声在低频区域附近水平较高，具有所谓的1/f特性。因此，只要提高励磁频率，则由于电动势的S/N比得到改善，就能够以高精度计算出流量值。

另一方面，在将这种由矩形波构成的交流励磁电流向励磁线圈53施加了的情况下，由于励磁线圈具有的自感的影响，导致励磁电流的上升变得平稳，在该波形中产生延迟。因此，如果提高励磁频率，则由于励磁信号的波长变短，因而相对于波长的上升的延迟的比例就变大，因此产生充分的磁场的时间就变短，在由电极检测到的电动势中，振幅平坦的稳定区域的宽度也会变短。由此，就难以对电动势进行稳定取样，其结果，流量值的误差变大。因此，即使是高励磁频率，快速进行励磁电流的上升也很重要。

以往，提出了在这种电磁流量计中，将励磁线圈所产生的反电动势充电至电容元件，将其作为励磁用电力进行再利用，由此，对励磁极性切换时的励磁电流的上升进行改善的技术(例如参照专利文献1、2等)。

如图6所示，该励磁电路60由切换电路61、恒流电路62、二极管D60、二极管电桥DB以及电容元件C构成。

恒流电路62例如由射极跟随器电路构成，该射极跟随器电路由晶体管Q、运算放大器OP以及电阻元件R构成，恒流电路62连接在切换电路61的电流输出端子Tout和接地电位GND之间，其基于设定电压Vcnt，从电源电位VP以恒电流对切换电路61供给驱动电流，是一般的恒流电路。

切换电路61具有：基于从切换器的信号处理部(未图示出)输出的、由具有互补的相位关系的脉冲信号构成的信号SA、SB，对通过恒流电路62从电源电位VP供给至电流输入端子Tin的恒电流的极性进行切换控制，由此，生成交流的励磁电流Iex并向励磁线圈L供给的功能。

二极管电桥DB具有对在励磁线圈L的端子L1-L2之间(两端)产生的反电动势进行整流并向电容元件C充电的功能。DB的交流端子分别连接于L1、L2，正端子连接于电容元件C的一端，负端子连接于接地电位GND。对于该DB，只要是由肖特基二极管构成，就能够削减构成DB的各二极管的正方向的电压下降。