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JP7740071B2 - electromagnetic flow meter - Google Patents
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JP7740071B2 - electromagnetic flow meter - Google Patents

electromagnetic flow meter

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JP7740071B2 JP2022038533A JP2022038533A JP7740071B2 JP 7740071 B2 JP7740071 B2 JP 7740071B2 JP 2022038533 A JP2022038533 A JP 2022038533A JP 2022038533 A JP2022038533 A JP 2022038533A JP 7740071 B2 JP7740071 B2 JP 7740071B2
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Description

本開示は、電磁流量計に関する。 This disclosure relates to an electromagnetic flowmeter.

電磁誘導を利用して導電性の流体の流量を計測する電磁流量計が知られている。特許文献1には、被測定流体の流量及び抵抗を測定して被測定流体に関する異常を検出することが可能な電磁流量計が記載されている。 Electromagnetic flowmeters that use electromagnetic induction to measure the flow rate of conductive fluids are known. Patent Document 1 describes an electromagnetic flowmeter that can measure the flow rate and resistance of the fluid being measured and detect abnormalities related to the fluid being measured.

特開2016-176785号公報JP 2016-176785 A

しかし、従来の電磁流量計は回路構成が複雑で回路規模に改善の余地があった。 However, conventional electromagnetic flowmeters have complex circuit configurations and there is room for improvement in circuit size.

本開示の目的は、より単純な回路構成で被測定流体に関する異常を検出することが可能な電磁流量計を提供することである。 The objective of this disclosure is to provide an electromagnetic flowmeter that can detect abnormalities in the fluid being measured using a simpler circuit configuration.

幾つかの実施形態に係る電磁流量計によれば、測定管内を流れる被測定流体に対して励磁電流により生じる磁界を与え、前記測定管内に設けられた電極に発生する検出信号に基づいて前記被測定流体の流量を測定する電磁流量計であって、前記検出信号から予め定められた周波数を超える周波数成分を高周波数成分として抽出し、前記抽出された高周波数成分に基づいて、前記被測定流体に関する異常の有無を検出する、制御部を備える。このように、電磁流量計は、測定管内の電極に発生する検出信号に基づいて被測定流体に関する異常の有無を検出するため、被測定流体の抵抗を測定する構成を設けることなく、より単純な回路構成で被測定流体に関する異常を検出することが可能である。 According to some embodiments, the electromagnetic flowmeter applies a magnetic field generated by an excitation current to a fluid to be measured flowing inside a measuring tube, and measures the flow rate of the fluid to be measured based on a detection signal generated at electrodes installed inside the measuring tube. The electromagnetic flowmeter includes a control unit that extracts frequency components above a predetermined frequency from the detection signal as high-frequency components, and detects the presence or absence of an abnormality in the fluid to be measured based on the extracted high-frequency components. In this way, the electromagnetic flowmeter detects the presence or absence of an abnormality in the fluid to be measured based on the detection signal generated at the electrodes inside the measuring tube, making it possible to detect an abnormality in the fluid to be measured with a simpler circuit configuration, without the need for a configuration to measure the resistance of the fluid to be measured.

一実施形態に係る電磁流量計において、前記制御部は、前記抽出された高周波成分と、予め設定された基準となる高周波成分とを比較し、両者の差分が予め定められた閾値を上回る場合、前記被測定流体に関する異常を検出してもよい。このように、電磁流量計は、検出信号から抽出された高周波成分と、基準となる高周波成分とを比較して異常を検出するため、異常を適切に検出することが可能である。 In one embodiment of the electromagnetic flowmeter, the control unit may compare the extracted high-frequency component with a preset reference high-frequency component, and if the difference between the two exceeds a predetermined threshold, detect an abnormality related to the fluid being measured. In this way, the electromagnetic flowmeter detects an abnormality by comparing the high-frequency component extracted from the detection signal with the reference high-frequency component, making it possible to properly detect an abnormality.

一実施形態に係る電磁流量計において、前記制御部は、前記被測定流体に関する異常が検出された場合にアラームを出力してもよい。このように、電磁流量計は、異常が検出された場合にアラームを出力するため、ユーザーは異常の発生を容易に認識することが可能である。 In one embodiment of the electromagnetic flowmeter, the control unit may output an alarm when an abnormality related to the fluid being measured is detected. In this way, the electromagnetic flowmeter outputs an alarm when an abnormality is detected, allowing the user to easily recognize the occurrence of an abnormality.

一実施形態に係る電磁流量計において、前記制御部は、前記被測定流体に関する異常が検出された場合、前記抽出された高周波成分の周波数特性に基づいて、前記被測定流体に関する異常の要因を特定してもよい。このように、電磁流量計は、被測定流体に関する異常の要因を特定するため、ユーザーは、異常の要因に応じて適切なメンテナンスを実施することが可能である。 In one embodiment of the electromagnetic flowmeter, when an abnormality is detected in the fluid being measured, the control unit may identify the cause of the abnormality in the fluid being measured based on the frequency characteristics of the extracted high-frequency components. In this way, the electromagnetic flowmeter identifies the cause of the abnormality in the fluid being measured, allowing the user to perform appropriate maintenance depending on the cause of the abnormality.

一実施形態に係る電磁流量計において、前記制御部は、前記検出信号から予め定められたタイミングで間引かれた信号から、前記予め定められた周波数を超える周波数成分を前記高周波数成分として抽出し、前記間引かれた信号から抽出された前記高周波成分に基づいて、前記抽出された高周波成分の周波数特性を取得してもよい。このように、電磁流量計は、間引かれた信号から抽出された高周波成分に基づき、高周波成分の周波数特性を取得するため、異常の要因を高い精度で特定することが可能である。 In one embodiment of the electromagnetic flowmeter, the control unit may extract, as the high-frequency components, frequency components above a predetermined frequency from a signal that is thinned out from the detection signal at a predetermined timing, and obtain the frequency characteristics of the extracted high-frequency components based on the high-frequency components extracted from the thinned signal. In this way, the electromagnetic flowmeter obtains the frequency characteristics of the high-frequency components based on the high-frequency components extracted from the thinned signal, making it possible to identify the cause of the abnormality with high accuracy.

一実施形態に係る電磁流量計において、前記制御部は、前記抽出された高周波数成分から予め定められたタイミングで間引かれた信号を取得し、前記間引かれた信号に基づいて、前記抽出された高周波成分の周波数特性を取得してもよい。このように、電磁流量計は、検出信号の高周波成分を間引いて取得した信号に基づき、高周波成分の周波数特性を取得するため、異常の要因を高い精度で特定することが可能である。 In one embodiment of the electromagnetic flowmeter, the control unit may acquire a signal that has been thinned out from the extracted high-frequency components at a predetermined timing, and acquire the frequency characteristics of the extracted high-frequency components based on the thinned signal. In this way, the electromagnetic flowmeter acquires the frequency characteristics of the high-frequency components based on a signal acquired by thinning out the high-frequency components of the detection signal, making it possible to identify the cause of the abnormality with high accuracy.

本開示の一実施形態によれば、より単純な回路構成で被測定流体に関する異常を検出することが可能となる。 According to one embodiment of the present disclosure, it is possible to detect abnormalities in the fluid being measured using a simpler circuit configuration.

一実施形態に係る電磁流量計の構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the configuration of an electromagnetic flowmeter according to an embodiment. 図1の励磁回路の構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of an excitation circuit in FIG. 1 . 図1の電磁流量計におけるサンプリングの一例を示すタイミングチャートである。2 is a timing chart showing an example of sampling in the electromagnetic flowmeter of FIG. 1 . 気泡を含む被測定流体の流量信号の時間変化の一例を示すグラフである。10 is a graph showing an example of a change over time in a flow rate signal of a fluid to be measured that contains bubbles. 気泡を含む被測定流体のノイズレベルのスペクトル分布の一例を示すグラフである。10 is a graph showing an example of a spectrum distribution of noise levels of a fluid to be measured that contains bubbles. 図1の電磁流量計が実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。2 is a flowchart showing an example of a processing procedure executed by the electromagnetic flowmeter of FIG. 1 .

<比較例>
電磁流量計は、被測定流体が流れる方向に対して直行する方向に磁界がかけられた測定管内に導電性の被測定流体を流し、発生した起電力を計測する。この起電力は被測定流体の流速に比例するため、電磁流量計は、計測された起電力に基づいて被測定流体の体積流量を得ることができる。
<Comparative Example>
An electromagnetic flowmeter measures the electromotive force generated by passing a conductive fluid through a measuring tube in which a magnetic field is applied in a direction perpendicular to the direction of the fluid flow. Because this electromotive force is proportional to the flow velocity of the fluid, the electromagnetic flowmeter can obtain the volumetric flow rate of the fluid based on the measured electromotive force.

比較例に係る電磁流量計は、被測定流体の流量に加えて、被測定流体の抵抗(導電率)を測定し、測定された流量及び抵抗を解析して、被測定流体に関する異常を検出する。検出される異常には、電極への絶縁性異物の付着、電極の腐食、被測定流体における気泡の発生、被測定流体の低導電率化、及びスラリー(泥漿)流体の発生等である。 The electromagnetic flowmeter according to the comparative example measures the resistance (conductivity) of the fluid being measured in addition to its flow rate, and analyzes the measured flow rate and resistance to detect abnormalities related to the fluid being measured. Detectable abnormalities include the adhesion of insulating foreign matter to the electrodes, electrode corrosion, the generation of bubbles in the fluid being measured, a decrease in the conductivity of the fluid being measured, and the generation of a slurry (sludge) fluid.

しかし、比較例に係る電磁流量計は、このような異常を検出するために、被測定流体の抵抗を測定してサンプリングするための回路が必要であり、回路構成が複雑で回路規模に改善の余地があった。 However, in order to detect such abnormalities, the electromagnetic flowmeter in the comparative example required a circuit to measure and sample the resistance of the fluid being measured, which resulted in a complex circuit configuration and room for improvement in circuit size.

<実施形態>
本開示に係る電磁流量計は、電磁誘導により発生した被測定流体の起電力の高周波成分に基づき、被測定流体に関する異常を検出する。したがって、本開示に係る電磁流量計は、被測定流体の抵抗を測定及びサンプリングするための回路が不要であり、より単純な回路構成で被測定流体に関する異常を検出することが可能である。
<Embodiment>
The electromagnetic flowmeter according to the present disclosure detects an abnormality in the fluid to be measured based on the high-frequency component of the electromotive force of the fluid to be measured, which is generated by electromagnetic induction. Therefore, the electromagnetic flowmeter according to the present disclosure does not require a circuit for measuring and sampling the resistance of the fluid to be measured, and can detect an abnormality in the fluid to be measured with a simpler circuit configuration.

以下、本開示の一実施形態について、図面を参照して説明する。各図面中、同一の構成又は機能を有する部分には、同一の符号を付している。本実施形態の説明において、同一の部分については、重複する説明を適宜省略又は簡略化する場合がある。 One embodiment of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. In each drawing, parts having the same configuration or function are designated by the same reference numerals. In describing this embodiment, duplicate descriptions of identical parts may be omitted or simplified as appropriate.

(電磁流量計の構成)
図1は、一実施形態に係る電磁流量計1の構成例を示す図である。電磁流量計1は、検出器30及び変換器40を備える。
(Configuration of an electromagnetic flowmeter)
1 is a diagram showing an example of the configuration of an electromagnetic flowmeter 1 according to an embodiment. The electromagnetic flowmeter 1 includes a detector 30 and a converter 40.

検出器30は、被測定流体の流速に比例した起電力を検出する。検出器30は、磁気回路11、チューブ13、一対の測定電極14(14a,14b)、及びアース電極15を備える。 The detector 30 detects an electromotive force proportional to the flow rate of the fluid being measured. The detector 30 includes a magnetic circuit 11, a tube 13, a pair of measurement electrodes 14 (14a, 14b), and an earth electrode 15.

磁気回路11は、被測定流体が流れる方向に対して直行する方向に磁界をかける回路である。本実施形態において、磁気回路11は、チューブ13の外に互いに対向して設けられた一対のコイル12(12a,12b)を有する。変換器40の励磁回路18から励磁電流Iexを流すことにより、コイル12a,12b間に磁界を発生させることができる。コイル12の個数は1個又は3個以上としてもよい。磁気回路11は帰還磁路を構成し、鉄心等の磁性体を有してもよい。 The magnetic circuit 11 is a circuit that applies a magnetic field in a direction perpendicular to the direction of flow of the fluid to be measured. In this embodiment, the magnetic circuit 11 has a pair of coils 12 (12a, 12b) that are provided facing each other outside the tube 13. A magnetic field can be generated between the coils 12a, 12b by passing an excitation current Iex from the excitation circuit 18 of the converter 40. The number of coils 12 may be one or three or more. The magnetic circuit 11 forms a feedback magnetic path and may have a magnetic body such as an iron core.

チューブ13は、被測定流体の流路を形成する測定管である。チューブ13の接液部(例えば、内壁等)は、電気的絶縁性のある材料で形成されてもよい。 Tube 13 is a measurement tube that forms a flow path for the fluid to be measured. The liquid-contacting portion of tube 13 (e.g., inner wall, etc.) may be made of an electrically insulating material.

一対の測定電極14(14a,14b)は、コイル12a,12b間で形成される磁界と、チューブ13内を流れる被測定流体の流量とに比例した起電力の信号(検出信号。例えば、電圧信号)を検出するための電極である。一対の測定電極14(14a,14b)は、検出した起電力の信号を、例えば、電圧信号として変換器40のバッファ16へ出力する。 The pair of measurement electrodes 14 (14a, 14b) are electrodes for detecting an electromotive force signal (detection signal, e.g., a voltage signal) proportional to the magnetic field formed between the coils 12a, 12b and the flow rate of the fluid to be measured flowing through the tube 13. The pair of measurement electrodes 14 (14a, 14b) outputs the detected electromotive force signal, for example, as a voltage signal, to the buffer 16 of the converter 40.

アース電極15は、検出器30を接地する。アース電極15は、例えば、チューブ13の両端に設けられてもよい。 The earth electrode 15 grounds the detector 30. The earth electrodes 15 may be provided, for example, at both ends of the tube 13.

変換器40は、検出器30が検出した、被測定流体の流速に比例した起電力の信号を変換して、外部へ出力する。変換器40は、バッファ16、差動アンプ17、励磁回路18、A/D(Analog-to-Digital)変換部19,20、制御部21、HMI(Human Machine Interface)22、電流出力部23、パルス出力部24、ステータス出力部25、及び通信部26を備える。 The converter 40 converts the electromotive force signal detected by the detector 30, which is proportional to the flow rate of the fluid being measured, and outputs it to the outside. The converter 40 includes a buffer 16, a differential amplifier 17, an excitation circuit 18, A/D (Analog-to-Digital) converters 19 and 20, a control unit 21, an HMI (Human Machine Interface) 22, a current output unit 23, a pulse output unit 24, a status output unit 25, and a communication unit 26.

バッファ16は、測定電極14において測定された起電力の信号をインピーダンス変換して検出する。バッファ16は、一対の測定電極14a,14bに対応する2つのコンパレータ16a,16bを備えてもよい。バッファ16は、インピーダンス変換された起電力の信号を、差動アンプ17へ出力する。 The buffer 16 converts the impedance of the electromotive force signal measured by the measurement electrode 14 and detects it. The buffer 16 may include two comparators 16a and 16b corresponding to the pair of measurement electrodes 14a and 14b. The buffer 16 outputs the impedance-converted electromotive force signal to the differential amplifier 17.

差動アンプ17は、バッファ16から入力された起電力の信号について、1対の測定電極14(14a,14b)において共通に発生する外来ノイズを除去し、所望の振幅レベルに増幅する。差動アンプ17は、2つのコンパレータ16a,16bからの出力を入力し、これらの差分を増幅してもよい。差動アンプ17は、増幅された起電力の信号を、A/D変換部19へ出力する。 The differential amplifier 17 removes external noise that occurs commonly between the pair of measurement electrodes 14 (14a, 14b) from the electromotive force signal input from the buffer 16 and amplifies the signal to the desired amplitude level. The differential amplifier 17 may also input the outputs from the two comparators 16a, 16b and amplify the difference between these outputs. The differential amplifier 17 outputs the amplified electromotive force signal to the A/D converter 19.

A/D変換部19は、差動アンプ17から入力された起電力の信号をA/D変換し、アナログ信号形式の起電力の信号をデジタル値で読めるように変換する。A/D変換部19は、制御部21から入力されたサンプリングレートにより、アナログ形式の起電力の信号をA/D変換する。A/D変換部19は、デジタル信号に変換された起電力の信号を、制御部21へ出力する。 The A/D conversion unit 19 A/D converts the electromotive force signal input from the differential amplifier 17, converting the analog signal format electromotive force signal so that it can be read as a digital value. The A/D conversion unit 19 A/D converts the analog format electromotive force signal using the sampling rate input from the control unit 21. The A/D conversion unit 19 outputs the electromotive force signal converted into a digital signal to the control unit 21.

制御部21は、電磁流量計1の各回路に接続され、電磁流量計1の動作を制御する制御装置である。制御部21は、1つ以上のプロセッサ及びメモリ等を含む。一実施形態において「プロセッサ」は、例えばCPU(Central Processing Unit)等の汎用のプロセッサ、又は特定の処理に特化した専用のプロセッサであるが、これらに限定されない。 The control unit 21 is a control device connected to each circuit of the electromagnetic flowmeter 1 and controls the operation of the electromagnetic flowmeter 1. The control unit 21 includes one or more processors and memory. In one embodiment, the "processor" may be, for example, a general-purpose processor such as a CPU (Central Processing Unit), or a dedicated processor specialized for specific processing, but is not limited to these.

制御部21は、A/D変換部19から入力された起電力の信号(検出信号)を用いて、被測定流体の流速及び積算値等の算出、並びに、被測定流体に関する異常の診断等の演算を行う。制御部21は、当該演算を行った結果を、HMI22、電流出力部23、パルス出力部24、ステータス出力部25、及び通信部26等の出力回路へ伝達し、情報の出力に関する指示を行う。制御部21は、HMI22を介してユーザーからの各種指示を受け付ける。制御部21は、通信部26を介して、外部装置と通信する。 The control unit 21 uses the electromotive force signal (detection signal) input from the A/D conversion unit 19 to calculate the flow rate and integrated value of the fluid being measured, as well as to perform calculations such as diagnosing abnormalities related to the fluid being measured. The control unit 21 transmits the results of these calculations to output circuits such as the HMI 22, current output unit 23, pulse output unit 24, status output unit 25, and communication unit 26, and issues instructions regarding the output of information. The control unit 21 accepts various instructions from the user via the HMI 22. The control unit 21 communicates with external devices via the communication unit 26.

励磁回路18は、制御部21の制御に基づき、コイル12(12a,12b)に励磁電流Iexを流し、コイル12a,12b間に磁界を発生させる。励磁回路18は、励磁電流Iexの値を示す信号をA/D変換部20へ出力する。 The excitation circuit 18 flows an excitation current Iex through the coils 12 (12a, 12b) under the control of the control unit 21, generating a magnetic field between the coils 12a, 12b. The excitation circuit 18 outputs a signal indicating the value of the excitation current Iex to the A/D conversion unit 20.

A/D変換部20は、励磁回路18から入力された励磁電流Iexの値を示す信号(後述する電圧Viex)をA/D変換する。A/D変換部20は、デジタル信号に変換された励磁電流Iexの値を示す信号を、制御部21へ出力する。 The A/D converter 20 A/D converts a signal (voltage V iex described later) indicating the value of the excitation current I ex input from the excitation circuit 18. The A/D converter 20 outputs the signal indicating the value of the excitation current I ex converted into a digital signal to the control unit 21.

HMI22は、被測定流体の流速等の測定値及び異常の診断結果等の、電磁流量計1における演算結果をユーザーに提示したり、ユーザーからの操作を受け付けたりする。HMI22は、ユーザーへ情報を提示するために、例えば、液晶表示装置、OLED(Organic Light-Emitting Diode)パネル等のディスプレイ、ランプ、及びスピーカ等を備えてもよい。HMI22は、ユーザーからの操作を受け付けるために、例えば、複数個のキー、ディスプレイと一体的に設けられたタッチスクリーン、及びポインティング装置等を備えてもよい。 The HMI 22 presents to the user the results of calculations performed by the electromagnetic flowmeter 1, such as measured values such as the flow rate of the fluid being measured and abnormality diagnosis results, and accepts operations from the user. To present information to the user, the HMI 22 may be equipped with, for example, a display such as an LCD display or an OLED (Organic Light-Emitting Diode) panel, a lamp, a speaker, etc. To accept operations from the user, the HMI 22 may be equipped with, for example, multiple keys, a touch screen integrated with the display, a pointing device, etc.

電流出力部23は、測定値及び異常に関する診断結果等の情報を4-20mA等の所定レンジの電流値にスケーリングして出力する。パルス出力部24は、測定値及び異常に関する診断結果等の情報を所定レンジの周波数パルスにスケーリングして出力する。ステータス出力部25は、電磁流量計1の内部状態の情報を接点のオン/オフで外部に出力する。通信部26は、外部装置との間で、測定値及び異常に関する診断結果等の各種情報の通信を行う装置である。通信部26が使用する通信プロトコルは、例えば、HART(Highway Addressable Remote Transducer)、FOUNDATION Fieldbus、PROFIBUS(Process Field Bus)、又は、Modbusであってもよい。なお、ここに示した各出力部は例示であり、ここに挙げた例に限られるものではない。 The current output unit 23 scales information such as measurement values and abnormality diagnosis results to current values within a predetermined range, such as 4-20 mA, and outputs the scaled values. The pulse output unit 24 scales information such as measurement values and abnormality diagnosis results to frequency pulses within a predetermined range and outputs the scaled values. The status output unit 25 outputs information about the internal state of the electromagnetic flowmeter 1 to the outside by turning a contact on/off. The communication unit 26 is a device that communicates various information such as measurement values and abnormality diagnosis results with external devices. The communication protocol used by the communication unit 26 may be, for example, HART (Highway Addressable Remote Transducer), FOUNDATION Fieldbus, PROFIBUS (Process Field Bus), or Modbus. Note that the output units shown here are merely examples and are not limited to these examples.

図2は、図1の励磁回路18の構成例を示す図である。励磁回路18は、直流電源E1、定電流源CCS、及びスイッチング素子Q1、Q2、Q3、Q4を備える。定電流源CCSは、回路を流れる電流を一定の電流値Iexに制御する。スイッチング素子Q1、Q2、Q3、Q4は、例えば、FET(Field Effect Transistor)等のトランジスタにより構成してもよい。 2 is a diagram showing an example configuration of the excitation circuit 18 of FIG. 1. The excitation circuit 18 includes a DC power supply E1, a constant current source CCS, and switching elements Q1, Q2, Q3, and Q4. The constant current source CCS controls the current flowing through the circuit to a constant current value Iex . The switching elements Q1, Q2, Q3, and Q4 may be configured with transistors such as FETs (Field Effect Transistors).

制御部21からのタイミング信号T1、T2、T3、T4は、スイッチング素子Q1、Q2、Q3、Q4のオン/オフが制御される。タイミング信号T1、T2、T3、T4は、コイル12を流れる電流の方向を決定する。例えば、スイッチング素子Q1及びQ3がオン、スイッチング素子Q2及びQ4がオフの場合、図2において、電流はコイル12の左から右へ流れる。スイッチング素子Q1及びQ3がオフ、スイッチング素子Q2及びQ4がオンの場合、図2において、電流はコイル12の右から左へ流れる。以下、図2において、電流がコイル12の左から右へ流れる場合に磁気回路11に発生する励磁状態を正の励磁状態といい、電流がコイル12の右から左へ流れる場合に磁気回路11に発生する励磁状態を負の励磁状態という。タイミング信号T1、T2、T3、T4の具体例は、図3を参照して後述する。コイル12に直列に接続された抵抗Rに生じる電圧Viexは、励磁電流Iexに対応する値を示し、A/D変換部20でサンプリングされて制御部21に入力される。 Timing signals T1, T2, T3, and T4 from the control unit 21 control the on/off of the switching elements Q1, Q2, Q3, and Q4. The timing signals T1, T2, T3, and T4 determine the direction of current flowing through the coil 12. For example, when the switching elements Q1 and Q3 are on and the switching elements Q2 and Q4 are off, the current flows from left to right through the coil 12 in FIG. 2. When the switching elements Q1 and Q3 are off and the switching elements Q2 and Q4 are on, the current flows from right to left through the coil 12 in FIG. 2. Hereinafter, the excitation state generated in the magnetic circuit 11 when the current flows from left to right through the coil 12 in FIG. 2 is referred to as a positive excitation state, and the excitation state generated in the magnetic circuit 11 when the current flows from right to left through the coil 12 is referred to as a negative excitation state. Specific examples of the timing signals T1, T2, T3, and T4 will be described later with reference to FIG. 3. The voltage V iex generated across the resistor R connected in series to the coil 12 indicates a value corresponding to the excitation current I ex , and is sampled by the A/D converter 20 and input to the control unit 21 .

(電磁流量計の動作)
図3は、図1の電磁流量計1におけるサンプリングの一例を示すタイミングチャートである。図3は、図面の左側から右側へかけて、時間の推移を示している。
(Operation of electromagnetic flowmeter)
Fig. 3 is a timing chart showing an example of sampling in the electromagnetic flowmeter 1 of Fig. 1. Fig. 3 shows the progression of time from the left to the right of the drawing.

図3において、Iexはコイル12に流し込まれる励磁電流である。図3に示すように、制御部21は、励磁の1サイクルを前半と後半の2つの期間に区分する。制御部21は、スイッチング素子Q1及びQ3は前半の期間のみオンとなるようにタイミング信号T1、T3を出力し、スイッチング素子Q2とQ4は後半の期間のみオンとなるように信号T2、T4を出力する。これにより、励磁電流Iexは、電流+Iの正励磁期間、電流-Iの負励磁期間から構成されるサイクルを繰り返すことになる。すなわち、励磁電流Iexは、一定の周期で、+Iと-Iとで交互に切り替わっている。 In FIG. 3, Iex is the excitation current flowing into the coil 12. As shown in FIG. 3, the control unit 21 divides one excitation cycle into two periods: a first half and a second half. The control unit 21 outputs timing signals T1 and T3 so that the switching elements Q1 and Q3 are on only in the first half period, and outputs signals T2 and T4 so that the switching elements Q2 and Q4 are on only in the second half period. As a result, the excitation current Iex repeats a cycle consisting of a positive excitation period of current +I and a negative excitation period of current -I. In other words, the excitation current Iex alternates between +I and -I at a constant cycle.

正励磁期間から負励磁期間に切り替わった直後、及び、負励磁期間から正励磁期間に切り替わった直後には、励磁電流Iexの測定値に微分ノイズが混入することが知られている。そこで、電磁流量計1は、微分ノイズが無視できるほど小さくなった期間である、正励磁期間の後半又は負励磁期間の後半における励磁電流Iexの値に基づき、被測定流体の流速の測定及び異常診断を行う。以下、正励磁期間の後半を正励磁安定期間といい、負励磁期間の後半を負励磁安定期間という。 It is known that differential noise is mixed into the measured value of the excitation current Iex immediately after switching from a positive excitation period to a negative excitation period, and immediately after switching from a negative excitation period to a positive excitation period. Therefore, the electromagnetic flowmeter 1 measures the flow rate of the fluid to be measured and diagnoses an abnormality based on the value of the excitation current Iex in the latter half of the positive excitation period or the latter half of the negative excitation period, which are periods when the differential noise is small enough to be ignored. Hereinafter, the latter half of the positive excitation period will be referred to as the positive excitation stable period, and the latter half of the negative excitation period will be referred to as the negative excitation stable period.

流量信号ESは、正励磁安定期間(+I)又は負励磁安定期間(-I)の区間をA/D変換することで取得される。この流量信号ESには、被測定流体に起因して発生するノイズが含まれる。このようなノイズは、気泡発生、低導電率、スラリー流体、電極腐食、又は流体導電率変化等により、測定電極14の電極電位が変動することで発生する。 The flow rate signal ES is obtained by A/D conversion of the positive excitation stable period (+I) or negative excitation stable period (-I). This flow rate signal ES contains noise caused by the fluid being measured. Such noise is generated by fluctuations in the electrode potential of the measurement electrode 14 due to factors such as air bubbles, low conductivity, slurry fluids, electrode corrosion, or changes in fluid conductivity.

例えば、図4A及び図4Bは、チューブ13内に気泡が発生しているときの、測定電極14におけるノイズスペクトラムを示す。図4Aは、気泡を含む被測定流体の流量信号の時間変化の一例を示すグラフである。図4Bは、気泡を含む被測定流体のノイズレベルのスペクトル分布の一例を示すグラフである。図4Aにおいて、横軸は時間、縦軸は励磁電流Iexの値に対応する流量信号の値を示す。図4Bにおいて、横軸は時間周波数、縦軸は励磁電流Iexの値に対応するノイズレベルの値を示す。 For example, Figures 4A and 4B show noise spectra at the measuring electrode 14 when bubbles are generated in the tube 13. Figure 4A is a graph showing an example of a change over time in the flow rate signal of a fluid to be measured that contains bubbles. Figure 4B is a graph showing an example of a spectral distribution of the noise level of a fluid to be measured that contains bubbles. In Figure 4A, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the value of the flow rate signal corresponding to the value of the excitation current Iex . In Figure 4B, the horizontal axis represents the time frequency, and the vertical axis represents the value of the noise level corresponding to the value of the excitation current Iex .

チューブ13内に気泡が発生している場合、測定電極14におけるノイズスペクトラムは、一般に十~数十Hzをコーナー周波数として、1/fで減少する特性を持つことが知られている。また、前述の低導電率、スラリー流体、電極腐食、及び流体導電率変化によっても、励磁電流Iexの測定値は、同様の1/fのノイズスペクトラムを示すことが知られている。そこで、電磁流量計1は、正励磁安定期間又は負励磁安定期間における励磁電流Iexの測定値から高周波成分を抽出し、そのスペクトル分布に基づき、ノイズ等の被測定流体の異常を検出する。したがって、電磁流量計1は、被測定流体の抵抗を測定及びサンプリングするための構成を設けることなく、被測定流体に関する異常を検出することが可能である。 When bubbles are generated in the tube 13, the noise spectrum at the measuring electrode 14 is known to have a characteristic of decreasing at 1/f, with a corner frequency of 10 to several tens of Hz. It is also known that the measured value of the excitation current I ex exhibits a similar 1/f noise spectrum due to the aforementioned low conductivity, slurry fluid, electrode corrosion, and changes in fluid conductivity. Therefore, the electromagnetic flowmeter 1 extracts high-frequency components from the measured value of the excitation current I ex during the positive excitation stable period or negative excitation stable period, and detects abnormalities in the measured fluid, such as noise, based on the spectral distribution. Therefore, the electromagnetic flowmeter 1 can detect abnormalities in the measured fluid without providing a configuration for measuring and sampling the resistance of the measured fluid.

図3において、流量信号サンプリング点は、被測定流体の流量を検出するために、流量信号ESからデータをサンプリングするタイミングを示している。流量信号ESの絶対値は被測定流体の流速に比例するため、電磁流量計1は、サンプリングされた流量信号ESの絶対値の平均値等から、被測定流体の流速を計測する。 In Figure 3, the flow signal sampling points indicate the timing at which data is sampled from the flow signal ES to detect the flow rate of the fluid being measured. Because the absolute value of the flow signal ES is proportional to the flow velocity of the fluid being measured, the electromagnetic flowmeter 1 measures the flow velocity of the fluid being measured from the average value of the absolute values of the sampled flow signal ES, etc.

図3において、診断信号サンプリング点は、被測定流体に関する異常を検出するために、流量信号ESからデータをサンプリングするタイミングを示している。図3に示すように、電磁流量計1は、取得した流量信号サンプリング点から、診断に必要なサンプリングデータ(診断信号)をノイズレベルの診断に適した周期で取得する(診断信号サンプリング点EN)。電磁流量計1は、ノイズ等の異常の診断を、正励磁期間又は負励磁期間のどちらかからサンプリングされたデータを用いて行ってもよい。図3は、正励磁期間に診断信号を取得する場合の例を示している。 In Figure 3, the diagnostic signal sampling points indicate the timing at which data is sampled from the flow signal ES to detect abnormalities related to the fluid being measured. As shown in Figure 3, the electromagnetic flowmeter 1 acquires the sampling data (diagnostic signal) required for diagnosis from the acquired flow signal sampling points at a period suitable for diagnosing the noise level (diagnostic signal sampling points EN). The electromagnetic flowmeter 1 may diagnose abnormalities such as noise using data sampled from either the positive excitation period or the negative excitation period. Figure 3 shows an example of acquiring a diagnostic signal during the positive excitation period.

診断信号ENには被測定流体の流速に比例した信号である低周波成分と、流体ノイズによる高周波成分が含まれる。そこで、電磁流量計1は、診断信号ENに対してHPF(High-Pass Filter)を適用して高周波成分を抽出し、診断信号ENの高周波成分に基づきノイズを検出する。これにより、電磁流量計1は、流速に比例した信号の影響を受けることなく、ノイズレベルの測定をすることができる。 The diagnostic signal EN contains low-frequency components that are proportional to the flow rate of the fluid being measured, and high-frequency components due to fluid noise. Therefore, the electromagnetic flowmeter 1 applies a high-pass filter (HPF) to the diagnostic signal EN to extract the high-frequency components, and detects noise based on the high-frequency components of the diagnostic signal EN. This allows the electromagnetic flowmeter 1 to measure the noise level without being affected by the signal proportional to the flow rate.

また、電磁流量計1は、取得したデータを適切に間引き(周波数特性解析点EF)するサンプリングを行ってもよい。このようにすることで、電磁流量計1は、演算間隔に関連したノイズ量を観測できるようになる。図3は、電磁流量計1は、正励磁安定期間における流量信号ESから、2n個の周期間隔で間引いて、周波数特性解析点EFn(n=1,2,3,・・・)を取得する例を示している。EF1,EF2,EF3,・・・のように演算周期を変えて演算を行った場合、その演算周期の逆数(1/演算周期)は、サンプリングした信号の周波数成分特性を反映したものとなる。したがって、演算周期について複数のバリエーションを持たせることで、その演算周期に応じたノイズ量から、ノイズの周波数特性を知ることができる。 Furthermore, the electromagnetic flowmeter 1 may perform sampling to appropriately thin out the acquired data (frequency characteristic analysis points EF). In this way, the electromagnetic flowmeter 1 can observe the amount of noise related to the calculation interval. FIG. 3 shows an example in which the electromagnetic flowmeter 1 thins out the flow signal ES during the positive excitation stable period at 2 n period intervals to acquire frequency characteristic analysis points EFn (n = 1, 2, 3, ...). When calculations are performed with different calculation periods, such as EF1, EF2, EF3, ..., the reciprocal of the calculation period (1/calculation period) reflects the frequency component characteristics of the sampled signal. Therefore, by providing multiple variations in the calculation period, the frequency characteristics of the noise can be known from the amount of noise corresponding to the calculation period.

電磁流量計1は、低導電率、スラリー流体、電極腐食、流体導電率変化等のノイズの要因毎に予め測定されたノイズの周波数の特性を制御部21のメモリに予め記憶しておいてもよい。電磁流量計1は、流量信号ESから様々な演算周期でサンプリングされた信号の周波数特性と、ノイズの要因毎に予め測定されたノイズの周波数特性とを比較することで、被測定流体のノイズ及びその原因となった異常の種類を特定することが可能になる。 The electromagnetic flowmeter 1 may store in advance in the memory of the control unit 21 the noise frequency characteristics measured in advance for each noise cause, such as low conductivity, slurry fluid, electrode corrosion, and changes in fluid conductivity. By comparing the frequency characteristics of signals sampled from the flow signal ES at various calculation intervals with the noise frequency characteristics measured in advance for each noise cause, the electromagnetic flowmeter 1 can identify the noise in the fluid being measured and the type of abnormality causing it.

電磁流量計1の動作の詳細について、図5を参照して説明する。図5は、図1の電磁流量計1が実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。図5を参照して説明する電磁流量計1の動作は本実施形態に係る電磁流量計1の制御方法に相当する。図5の各ステップは、電磁流量計1の制御部21の制御に基づき実行される。図5の処理は、被測定流体の流速を測定する処理と並行して実行されてもよい。 Details of the operation of the electromagnetic flowmeter 1 will be described with reference to FIG. 5. FIG. 5 is a flowchart showing an example of a processing procedure executed by the electromagnetic flowmeter 1 of FIG. 1. The operation of the electromagnetic flowmeter 1 described with reference to FIG. 5 corresponds to a control method for the electromagnetic flowmeter 1 according to this embodiment. Each step in FIG. 5 is executed under the control of the control unit 21 of the electromagnetic flowmeter 1. The processing in FIG. 5 may be executed in parallel with the processing for measuring the flow velocity of the fluid to be measured.

ステップS1において、制御部21は、測定を開始する。すなわち、制御部21は、励磁回路18を制御して、磁気回路11からチューブ13内の被測定流体へ磁界を加える。さらに、制御部21は、測定電極14による起電力の測定を開始する。 In step S1, the control unit 21 starts measurement. That is, the control unit 21 controls the excitation circuit 18 to apply a magnetic field from the magnetic circuit 11 to the fluid to be measured in the tube 13. Furthermore, the control unit 21 starts measuring the electromotive force using the measurement electrode 14.

ステップS2において、制御部21は、正負の励磁安定期間のデータを取得する。例えば、制御部21は、図3の流量信号サンプリング点(ES)におけるデータを取得する。 In step S2, the control unit 21 acquires data on the positive and negative excitation stable periods. For example, the control unit 21 acquires data at the flow signal sampling points (ES) in Figure 3.

ステップS3において、制御部21は、図3で取得したデータから、正又は負の一方の励磁信号(片側励磁信号)を抽出する。例えば、制御部21は、正励磁安定期間における流量信号ESからデータを抽出してもよい。ここで、制御部21は、データを適切に間引いてサンプリングしてもよい。 In step S3, the control unit 21 extracts either a positive or negative excitation signal (one-sided excitation signal) from the data acquired in FIG. 3. For example, the control unit 21 may extract data from the flow rate signal ES during the positive excitation stable period. Here, the control unit 21 may appropriately thin out and sample the data.

ステップS4において、制御部21は、ステップS3で抽出した片側励磁信号に対してHPFを適用し、高周波成分を抽出する。例えば、制御部21は、片側励磁信号から、予め定められた周波数を超える周波数成分を、高周波成分として抽出してもよい。 In step S4, the control unit 21 applies an HPF to the single-sided excitation signal extracted in step S3 to extract high-frequency components. For example, the control unit 21 may extract frequency components above a predetermined frequency from the single-sided excitation signal as high-frequency components.

ステップS5において、制御部21は、ステップS4で抽出した片側励磁信号の高周波成分に基づき、ノイズ診断を行う。例えば、制御部21は、ステップS4で抽出した高周波成分と、ノイズがないことが判明している基準となる被測定流体から抽出された予め設定された高周波成分とを比較し、両者の差分を高周波成分のノイズレベルとして取得してもよい。制御部21は、ノイズに対応する周波数が一定区間の周波数にわたっている場合は、その区間に対応する差分の積分値をノイズレベルとして取得してもよい。また、制御部21は、流量信号ESから様々な演算周期でサンプリングされた信号の周波数特性と、ノイズの要因毎に予め測定されたノイズの周波数特性とを比較することで、被測定流体のノイズ及びその原因となった異常の種類を特定してもよい。 In step S5, the control unit 21 performs noise diagnosis based on the high-frequency components of the single-sided excitation signal extracted in step S4. For example, the control unit 21 may compare the high-frequency components extracted in step S4 with predetermined high-frequency components extracted from a reference fluid to be measured that is known to be noise-free, and obtain the difference between the two as the noise level of the high-frequency components. If the frequency corresponding to the noise spans a certain frequency range, the control unit 21 may obtain the integral value of the difference corresponding to that range as the noise level. Furthermore, the control unit 21 may identify the noise in the fluid to be measured and the type of abnormality that caused it by comparing the frequency characteristics of signals sampled from the flow rate signal ES at various calculation intervals with the frequency characteristics of noise measured in advance for each noise cause.

ステップS6において、制御部21は、ステップS5で取得したノイズレベルと、予め定められた閾値とを比較する。予め定められた閾値は、例えば、異常がないことが判明している被測定流体の信号から抽出された高周波成分の揺動幅の積分値(ノイズレベル)の、一定数倍(例えば、2倍、5倍、10倍、等)の値としてもよい。制御部21は、ノイズレベルが閾値を上回る場合(ステップS6でYES)はステップS7へ進み、そうでない場合(ステップS6でNO)はステップS2に戻る。 In step S6, the control unit 21 compares the noise level obtained in step S5 with a predetermined threshold. The predetermined threshold may be, for example, a value that is a certain number of times (e.g., 2, 5, 10, etc.) the integral value (noise level) of the fluctuation amplitude of the high-frequency component extracted from the signal of the measured fluid that is known to be normal. If the noise level exceeds the threshold (YES in step S6), the control unit 21 proceeds to step S7; if not (NO in step S6), the control unit 21 returns to step S2.

ステップS7において、制御部21は、HMI22を介して、アラームを出力する。例えば、制御部21は、HMI22のディスプレイに異常が発生したことを示す画像を表示してもよい。制御部21は、ノイズの種類によっては、HMI22のスピーカから特定の音声を出力するようにしてもよい。これにより、ユーザーは、被測定流体に異常が発生したことを認識して、メンテナンスを実施することが可能である。また、制御部21は、アラーム出力の際に、ノイズの強さ及びその原因となった異常の種類等の情報を併せて表示してもよい。これにより、ユーザーは、ノイズの強さ及び異常の種類等を認識して、適切なメンテナンスを選択及び実施することが可能である。また、制御部21は、HMI22を介した出力に加えて、又は、これに代えて、異常が発生したことを示す情報及びノイズ及びその原因となった異常の種類等の情報を、通信部26を介して外部装置へ通信してもよい。これにより、遠隔地に存在するユーザーに対して、異常の発生及びノイズ(又は異常)の種類等を伝達することが可能である。また、制御部21は、電流出力部23、パルス出力部24、及びステータス出力部25から起電力の信号に関する情報を出力することで、ユーザーは、これらの情報を用いて起電力の信号を詳細に解析して、適切なメンテナンスを実施することが可能である。制御部21は、ステップS7の処理を終えると、フローチャートの処理を終了する。 In step S7, the control unit 21 outputs an alarm via the HMI 22. For example, the control unit 21 may display an image indicating that an abnormality has occurred on the display of the HMI 22. Depending on the type of noise, the control unit 21 may output a specific sound from the speaker of the HMI 22. This allows the user to recognize that an abnormality has occurred in the fluid being measured and to perform maintenance. When outputting the alarm, the control unit 21 may also display information such as the intensity of the noise and the type of abnormality that caused it. This allows the user to recognize the intensity of the noise and the type of abnormality, etc., and select and perform appropriate maintenance. In addition to or instead of outputting information via the HMI 22, the control unit 21 may communicate information indicating the occurrence of an abnormality, as well as information about the noise and the type of abnormality that caused it, to an external device via the communication unit 26. This makes it possible to communicate the occurrence of an abnormality and the type of noise (or abnormality) to a user in a remote location. Furthermore, the control unit 21 outputs information about the electromotive force signal from the current output unit 23, pulse output unit 24, and status output unit 25, allowing the user to use this information to analyze the electromotive force signal in detail and perform appropriate maintenance. After completing step S7, the control unit 21 ends the processing of the flowchart.

以上のように、電磁流量計1は、チューブ13内を流れる被測定流体に対して励磁電流により生じる磁界を与え、チューブ13内に設けられた測定電極14に発生する検出信号に基づいて被測定流体の流量を測定する。電磁流量計1の制御部21は、検出信号から予め定められた周波数を超える周波数成分を高周波数成分として抽出し、抽出された高周波数成分に基づいて、被測定流体に関する異常の有無を検出する。このように、電磁流量計1は、チューブ13内の測定電極14に発生する検出信号に基づいて被測定流体に関する異常の有無を検出するため、被測定流体の抵抗を測定する構成を設けることなく、より単純な回路構成で被測定流体に関する異常を検出することが可能である。 As described above, the electromagnetic flowmeter 1 applies a magnetic field generated by an excitation current to the fluid to be measured flowing inside the tube 13, and measures the flow rate of the fluid to be measured based on the detection signal generated at the measurement electrode 14 provided inside the tube 13. The control unit 21 of the electromagnetic flowmeter 1 extracts frequency components above a predetermined frequency from the detection signal as high-frequency components, and detects the presence or absence of an abnormality in the fluid to be measured based on the extracted high-frequency components. In this way, the electromagnetic flowmeter 1 detects the presence or absence of an abnormality in the fluid to be measured based on the detection signal generated at the measurement electrode 14 inside the tube 13, making it possible to detect an abnormality in the fluid to be measured with a simpler circuit configuration without the need for a configuration to measure the resistance of the fluid to be measured.

制御部21は、抽出された高周波成分と、予め設定された基準となる高周波成分とを比較し、両者の差分が予め定められた閾値を上回る場合、被測定流体に関する異常を検出してもよい。このように、電磁流量計1は、検出信号から抽出された高周波成分と、基準となる高周波成分とを比較して異常を検出するため、異常を適切に検出することが可能である。 The control unit 21 may compare the extracted high-frequency component with a preset reference high-frequency component, and if the difference between the two exceeds a predetermined threshold, detect an abnormality related to the fluid being measured. In this way, the electromagnetic flowmeter 1 detects abnormalities by comparing the high-frequency component extracted from the detection signal with the reference high-frequency component, making it possible to properly detect abnormalities.

制御部21は、被測定流体に関する異常が検出された場合にアラームを出力してもよい。例えば、制御部21は、HMI22のディスプレイ等における表示、電流出力部23、パルス出力部24、及びステータス出力部25からの情報出力、並びに、通信部26を介した外部装置への通信により、アラームを出力してもよい。このように、電磁流量計1は、異常が検出された場合にアラームを出力するため、ユーザーは異常の発生を容易に認識することが可能である。 The control unit 21 may output an alarm when an abnormality related to the fluid being measured is detected. For example, the control unit 21 may output the alarm by displaying the alarm on the display of the HMI 22, outputting information from the current output unit 23, pulse output unit 24, and status output unit 25, and communicating with an external device via the communication unit 26. In this way, the electromagnetic flowmeter 1 outputs an alarm when an abnormality is detected, allowing the user to easily recognize the occurrence of an abnormality.

制御部21は、被測定流体に関する異常が検出された場合、抽出された高周波成分の周波数特性に基づいて、被測定流体に関する異常の要因を特定してもよい。このような異常の要因には、例えば、気泡発生、低導電率、スラリー流体、電極腐食、流体導電率変化等のプロセス変化が含まれ得る。このように、電磁流量計1は、被測定流体に関する異常の要因を特定するため、ユーザーは、異常の要因に応じて適切なメンテナンスを実施することが可能である。 When an abnormality is detected in the fluid being measured, the control unit 21 may identify the cause of the abnormality in the fluid being measured based on the frequency characteristics of the extracted high-frequency components. Causes of such abnormalities may include, for example, process changes such as bubble generation, low conductivity, slurry fluid, electrode corrosion, and changes in fluid conductivity. In this way, the electromagnetic flowmeter 1 identifies the cause of the abnormality in the fluid being measured, allowing the user to perform appropriate maintenance depending on the cause of the abnormality.

制御部21は、検出信号から予め定められたタイミングで間引かれた信号から、予め定められた周波数を超える周波数成分を高周波数成分として抽出し、間引かれた信号から抽出された高周波成分に基づいて、抽出された高周波成分の周波数特性を取得してもよい。このように、電磁流量計1は、間引かれた信号から抽出された高周波成分に基づき、高周波成分の周波数特性を取得するため、異常の要因を高い精度で特定することが可能である。 The control unit 21 may extract frequency components exceeding a predetermined frequency as high-frequency components from the signal that is thinned out from the detection signal at a predetermined timing, and obtain the frequency characteristics of the extracted high-frequency components based on the high-frequency components extracted from the thinned out signal. In this way, the electromagnetic flowmeter 1 obtains the frequency characteristics of the high-frequency components based on the high-frequency components extracted from the thinned out signal, making it possible to identify the cause of the abnormality with high accuracy.

制御部21は、間引かれた検出信号から高周波成分を抽出してその周波数特性を取得するのではなく、検出信号から高周波成分を抽出した後に、その抽出された高周波数成分から予め定められたタイミングで間引かれた信号を取得してもよい。そして、制御部21は、高周波成分から間引かれた信号に基づいて、抽出された高周波成分の周波数特性を取得してもよい。このように、電磁流量計1は、検出信号の高周波成分を間引いて取得した信号に基づき、高周波成分の周波数特性を取得するため、異常の要因を高い精度で特定することが可能である。 Instead of extracting high-frequency components from the thinned detection signal and acquiring their frequency characteristics, the control unit 21 may extract high-frequency components from the detection signal and then acquire a signal that has been thinned from the extracted high-frequency components at a predetermined timing. The control unit 21 may then acquire the frequency characteristics of the extracted high-frequency components based on the signal that has been thinned from the high-frequency components. In this way, the electromagnetic flowmeter 1 acquires the frequency characteristics of the high-frequency components based on a signal acquired by thinning out the high-frequency components of the detection signal, making it possible to identify the cause of the abnormality with high accuracy.

また、電磁流量計1は、正励磁期間と負励磁期間とを有する励磁電流を生成し、正励磁期間と負励磁期間のいずれか一方の期間から検出信号の高周波成分を抽出して、異常を検出してもよい。電磁流量計1は、正励磁期間と負励磁期間のいずれか一方の期間から抽出された高周波成分を用いて異常を検出することで、異常を適切に検出することが可能である。 The electromagnetic flowmeter 1 may also generate an excitation current having a positive excitation period and a negative excitation period, and extract high-frequency components of the detection signal from either the positive excitation period or the negative excitation period to detect an abnormality. The electromagnetic flowmeter 1 can appropriately detect an abnormality by detecting the abnormality using the high-frequency components extracted from either the positive excitation period or the negative excitation period.

また、電磁流量計1は、微分ノイズが十分無視できるほど小さくなった正励磁安定期間又は負励磁安定期間から高周波成分を抽出して解析することで、微分ノイズの影響を受けることなく、異常を適切に検出することが可能である。 In addition, the electromagnetic flowmeter 1 can properly detect abnormalities without being affected by differential noise by extracting and analyzing high-frequency components from the positive excitation stable period or negative excitation stable period, when differential noise is small enough to be ignored.

本開示は上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、ブロック図に記載の複数のブロックは統合されてもよいし、又は1つのブロックは分割されてもよい。フローチャートに記載の複数のステップは、記述に従って時系列に実行する代わりに、各ステップを実行する装置の処理能力に応じて、又は必要に応じて、並列的に又は異なる順序で実行されてもよい。その他、本開示の趣旨を逸脱しない範囲での変更が可能である。 The present disclosure is not limited to the above-described embodiments. For example, multiple blocks shown in the block diagrams may be integrated, or one block may be divided. Multiple steps shown in the flowcharts may be executed in parallel or in a different order, depending on the processing capabilities of the device executing each step, or as needed, instead of being executed chronologically as described. Other modifications are possible without departing from the spirit of the present disclosure.

1 電磁流量計
11 磁気回路
12a,12b コイル
13 チューブ
14a,14b 一対の測定電極
15 アース電極
16 バッファ
17 差動アンプ
18 励磁回路
19 A/D変換部
20 A/D変換部
21 制御部
22 HMI
23 電流出力部
24 パルス出力部
25 ステータス出力部
26 通信部
1 Electromagnetic flowmeter 11 Magnetic circuit 12a, 12b Coil 13 Tube 14a, 14b Pair of measurement electrodes 15 Earth electrode 16 Buffer 17 Differential amplifier 18 Excitation circuit 19 A/D conversion unit 20 A/D conversion unit 21 Control unit 22 HMI
23 Current output section 24 Pulse output section 25 Status output section 26 Communication section

Claims (5)

測定管内を流れる被測定流体に対して励磁電流により生じる磁界を与え、前記測定管内に設けられた電極に発生する検出信号に基づいて前記被測定流体の流量を測定する電磁流量計であって、
正励磁期間の後半又は負励磁期間の後半における前記検出信号から予め定められた周波数を超える周波数成分を高周波数成分として抽出し、
前記抽出された高周波数成分に基づいて、前記被測定流体に関する異常の有無を検出する、
制御部を備え
前記制御部は、
前記検出信号から予め定められた複数の周期間隔で間引かれた信号から、前記予め定められた周波数を超える周波数成分を前記高周波数成分として抽出し、
前記複数の周期間隔で間引かれた信号から抽出された前記高周波成分に基づいて、前記抽出された高周波成分の周波数特性を取得する、
電磁流量計。
An electromagnetic flowmeter that applies a magnetic field generated by an excitation current to a fluid to be measured flowing through a measuring pipe, and measures a flow rate of the fluid to be measured based on a detection signal generated at an electrode provided in the measuring pipe,
extracting, as high frequency components, frequency components exceeding a predetermined frequency from the detection signal in the latter half of the positive excitation period or the latter half of the negative excitation period;
detecting whether or not there is an abnormality in the fluid to be measured based on the extracted high frequency components;
A control unit is provided ,
The control unit
extracting, as the high frequency components, frequency components exceeding the predetermined frequency from a signal obtained by thinning out the detection signal at a plurality of predetermined periodic intervals;
acquiring frequency characteristics of the extracted high-frequency components based on the high-frequency components extracted from the signal thinned out at the plurality of periodic intervals;
Electromagnetic flowmeter.
測定管内を流れる被測定流体に対して励磁電流により生じる磁界を与え、前記測定管内に設けられた電極に発生する検出信号に基づいて前記被測定流体の流量を測定する電磁流量計であって、An electromagnetic flowmeter that applies a magnetic field generated by an excitation current to a fluid to be measured flowing through a measuring pipe, and measures a flow rate of the fluid to be measured based on a detection signal generated at an electrode provided in the measuring pipe,
正励磁期間の後半又は負励磁期間の後半における前記検出信号から予め定められた周波数を超える周波数成分を高周波数成分として抽出し、extracting, as high frequency components, frequency components exceeding a predetermined frequency from the detection signal in the latter half of the positive excitation period or the latter half of the negative excitation period;
前記抽出された高周波数成分に基づいて、前記被測定流体に関する異常の有無を検出する、detecting whether or not there is an abnormality in the fluid to be measured based on the extracted high frequency components;
制御部を備え、A control unit is provided,
前記制御部は、The control unit
前記抽出された高周波数成分から予め定められた複数の周期間隔で間引かれた信号を取得し、obtaining a signal decimated at a plurality of predetermined periodic intervals from the extracted high frequency components;
前記複数の周期間隔で間引かれた信号に基づいて、前記抽出された高周波成分の周波数特性を取得する、acquiring frequency characteristics of the extracted high-frequency components based on the signals thinned out at the plurality of periodic intervals;
電磁流量計。Electromagnetic flowmeter.
前記制御部は、前記抽出された高周波成分と、予め設定された基準となる高周波成分とを比較し、両者の差分が予め定められた閾値を上回る場合、前記被測定流体に関する異常を検出する、請求項1又は2に記載の電磁流量計。 3. The electromagnetic flowmeter according to claim 1, wherein the control unit compares the extracted high-frequency component with a predetermined reference high-frequency component, and detects an abnormality related to the fluid to be measured if a difference between the extracted high-frequency component and a reference high-frequency component exceeds a predetermined threshold. 前記制御部は、前記被測定流体に関する異常が検出された場合にアラームを出力する、請求項1から3のいずれか一項に記載の電磁流量計。 The electromagnetic flowmeter according to claim 1 , wherein the control unit outputs an alarm when an abnormality related to the fluid to be measured is detected. 前記制御部は、前記被測定流体に関する異常が検出された場合、前記抽出された高周波成分の周波数特性に基づいて、前記被測定流体に関する異常の要因を特定する、請求項1からのいずれか一項に記載の電磁流量計。
5. The electromagnetic flowmeter according to claim 1, wherein, when an abnormality related to the fluid to be measured is detected, the control unit identifies a cause of the abnormality related to the fluid to be measured based on the frequency characteristics of the extracted high-frequency components.
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