DE69420783T2

DE69420783T2 - Magnetisch-induktiver Durchflussmesser

Info

Publication number: DE69420783T2
Application number: DE69420783T
Authority: DE
Inventors: Takashi Higuchi
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-07-09
Filing date: 1994-07-07
Publication date: 2000-04-27
Anticipated expiration: 2014-07-08
Also published as: KR950003797A; US5487310A; CN1108385A; TW255012B; KR100186888B1; JPH0727581A; JP3020772B2; DE69420783D1; EP0633455B1; EP0633455A1; CN1052067C

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf einen elektromagnetischen Durchflußmesser zum Messen der Durchflußrate eines Fluids, wie beispielsweise eines leitenden Fluids, und insbesondere auf einen elektromagnetischen Durchflußmesser, der eine Rauscheliminierungsfunktion zum wirksamen Eliminieren einer in dem Durchflußratensignal enthaltenen Spike- Rauschkomponente und insbesondere von Spike-Rauschen, das bei Perioden nahe der Erregungsperiode auftritt, aufweist und zum Aufrechterhalten der Antwort bzw. des Ansprechverhaltens auf die Durchflußrate.
Fig. 1 ist ein Schemadarstellung, das ein Beispiel des Aufbaus eines herkömmlichen elektromagnetischen Durchflußmessers zeigt.
Der elektromagnetische Durchflußmesser umfaßt einen Detektor 1 und einen Wandler 11.
Der Detektor 1 umfaßt ein Meßrohr 2, an der Innenwand des Meßrohrs 2 angebrachte Elektroden 4 und eine Erregerspule 3 zum Anlegen eines Magnetflusses an das Meßrohr 2.
Der Wandler 11 umfaßt eine Erregerschaltung 5 zum Liefern eines Stroms an die Erregerspule 3 und zum periodischen Schalten der Richtung des Stroms, einen Verstärker 6 zum Verstärken der elektromagnetischen Kraft (Durchflußratensignal) von den Elektroden 4, einen A/D- Wandler 7 zum Abtasten eines verstärkten Durchflußratensignals für eine voreingestellte Zeitspanne und zum Umwandeln desselben in einen digitalen Wert, eine Steuerschaltung 8 zum Steuern des Schaltbetriebs der Erregungsrichtung und der Abtast-Timings, eine Rechenschaltung 9 zum Verarbeiten des in die digitale Form umgewandelten Durchflußratensignals und eine Ausgangsschaltung 10 zum Ausgeben des Durchflußratensignals.
Bei dem obigen Aufbau besteht der Grund zum periodischen Schalten der Richtung eines in der Erregerspule 3 fließenden Stroms, um einen wechselnden Magnetfluß anzulegen, darin, daß ein Einfluß auf das Durchflußratensignal, der durch eine gleichstromartigen Polarisierungsspannung infolge einer elektrochemischen Wirkung gegeben ist, die in den Elektroden 4 des Detektors 1 auftritt, reduziert werden kann (d. h. ein Einfluß durch das Gleichstromrauschen kann durch Ableiten einer Differenz zwischen Durchflußratensignalen, die in beiden Erregungsrichtungen abgetastet wurden, verhindert werden).
Bei dem obigen elektromagnetischen Durchflußmesser kann eine Anzeige (Ausgabe) manchmal durch ein Spike-Rauschen, das verursacht wird, wenn feste Materialien in dem Fluid gegen die Elektroden 4 kollidieren, instabil werden.
Die Fluktuation der Anzeige kann bis zu einem gewissen Grad durch Erhöhen der Dämpfungskonstante und Mitteln der Durchflußratensignale unterdrückt werden, mit diesen Verfahren muß jedoch die Antwort bzw. das Ansprechverhalten des elektromagnetischen Durchflußmessers geopfert werden, und daher kann sein inhärentes Leistungsverhalten nicht vollständig zur Geltung kommen.
Bei der bekannten Meßtechnik JP-A-4184122 wird die Technik zum Ausführen der Rechenoperation durch Ausschließen von Messungen, die einen voreingestellten Bereich hinsichtlich des Eingabebereichs einer Meßvorrichtung überschreiten, die Messungen zu voreingestellten Zeitperioden ausführen, oder zum Ersetzen derselben durch simulierte Werte, in Betracht gezogen, wenn jedoch das Spike-Rauschen bei Perioden nahe der Erregerperiode auftritt, steht die Messung für jede Erregerperiode unter dem Einfluß des Rauschens und ist nicht effektiv.
Wie oben beschrieben, verschlechtert sich bei einem herkömmlichen elektromagnetischen Durchflußmesser die Antwort auf die Durchflußrate oder wird durch das Spike-Rauschen beeinflußt, und die Anzeige (Ausgabe) derselben wird instabil.
Eine Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, einen elektromagnetischen Durchflußmesser mit extrem hoher Zuverlässigkeit vorzusehen, der eine Rauscheliminierungsfunktion zur wirksamen Eliminierung einer in dem Durchflußratensignal enthaltenen Spike- Rauschkomponente und insbesondere von Spike-Rauschen, das bei Perioden nahe der Erregerperiode auftritt, aufweist, und zum Aufrechterhalten der Antwort auf die Durchflußrate.
Die obige Aufgabe kann durch einen elektromagnetischen Durchflußmesser erreicht werden, der folgende Merkmale aufweist: ein Meßrohr zum Durchlaufen eines zu messenden Fluids; Wechsel-Magnetfeld-Anlegemittel zum Anlegen eines wechselnden Magnetfelds und von periodisch umschaltenden Magnetfeldern, die in einer ersten Richtung auf eine Ebene senkrecht zu einer Strömungsrichtung des Fluids und in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung angelegt werden; Abtastmittel zum Abtasten einer elektromotorischen Kraft, die in dem Fluid durch die Magnetfelder in der ersten und zweiten Richtung zu mehreren Zeitpunkten in der gleichen Richtung verursacht wird; und Rechenmittel zum Ableiten der Durchflußrate mittels des Rechenverfahrens durch Ausschließen eines Abtastwerts, der in der mittels der Mehrzahl von Abtastvorgänge erhaltenen Abtastwerten enthalten ist und der einen voreingestellten Bereich überschreitet, oder zum Ersetzen desselben durch einen simulierten Wert. In dem elektromagnetischen Durchflußmesser umfaßt das Rechenmittel ein Mittel zum Ausschließen eines Abtastwertes Si, der in einer Mehrzahl von Abtastwerten Sn (N = 1 bis N) enthalten ist, die in mindestens einer der ersten und zweiten Richtungen abgetastet werden, und der den voreingestellten Bereich überschreitet, oder zum Ersetzen desselben durch einen simulierten Wert mit Werten S(i-1) und S(i+1), die vor und nach dem als Referenz verwendeten Abtastwert Si abgetastet werden. Insbesondere umfaßt das Rechenmittel ein Mittel zum Ausschließen des Abtastwertes, der in einer Mehrzahl von Abtastwerten Sn (n = 1 bis N) enthalten ist, die in mindestens einer der ersten und zweiten Richtungen abgetastet werden, und der den voreingestellten Bereich überschreitet, oder zum Ersetzen desselben durch einen simulierten Wert. Ferner weist in dem elektromagnetischen Durchflußmesser das Rechenmittel ein Mittel zum Ausschließen des Abtastwertes, der in einer Mehrzahl von Abtastwerten Sn (n = 1 bis N) enthalten ist, die in mindestens einer der ersten und zweiten Richtungen abgetastet werden, und der den voreingestellten Bereich überschreitet, oder zum Ersetzen desselben durch einen simulierten Wert mit einem Durchschnittswert
Sn/N
der Abtastwerte, der als eine Referenz verwendet wird.
Ferner weist das Rechenmittel ein Mittel zum Ausschließen eines Abtastwertes Si auf, der in einer Mehrzahl von Abtastwerten Sn (n = 1 bis N) enthalten ist, die in mindestens einer der ersten und zweiten Richtung abgetastet werden, und der ein voreingestellten Wert überschreitet oder Ersetzen desselben durch einen simulierten Wert mit einem Mittelwert
( Sn + Sn) / (N - 1)
der Abtastwerte, mit Ausnahme des Abtastwertes Si, der als eine Referenz verwendet wird.
Ferner umfaßt das Rechenmittel ein Mittel zum Ausschließen oder zum Ersetzen eines Abtastwertes durch einen simulierten Wert, wenn eine Differenz zwischen dem Abtastwert und einem Wert, der mit demselben Timing in der entgegengesetzten Phase abgetastet wurde, einen voreingestellten Bereich überschreitet.
Bei dem elektromagnetischen Durchflußmesser dieser Erfindung wird die Operation zum Abtasten eines Durchflußratensignals in der Richtung des Magnetflusses zu mehreren Zeitpunkten vorgenommen, und falls ein Abtastwert, der im Vergleich zu den anderen Abtastwerten extrem klein und groß ist (und der eine Differenz aufweist, die einen voreingestellten Bereich hinsichtlich eines Wertes, der mit dem gleichen Timing in der entgegengesetzten Phase abgetastet wurde, aufweist), in den Abtastwerten enthalten ist, wird der Abtastwert ausgeschlossen oder durch einen simulierten Wert ersetzt, und die Rechenoperation wird dann vorgenommen.
Die in dem Durchflußratensignal enthaltene Spike- Rauschkomponente, insbesondere Spike-Rauschen, das bei Perioden nahe der Erregerperiode auftritt, kann wirksam entfernt werden. Die Antwort auf die Durchflußrate wird nicht verschlechtert. Somit kann ein elektromagnetischer Durchflußmesser mit extrem hoher Zuverlässigkeit, der eine Rauscheliminierungsfunktion aufweist, vorgesehen werden.
Diese Erfindung ist aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser verständlich, in denen:
Fig. 1 eine Schemadarstellung ist, die ein Beispiel des Aufbaus eines herkömmlichen elektromagnetischen Durchflußmessers zeigt;
Fig. 2 eine Schemadarstellung ist, die eine Ausführungsform eines elektromagnetischen Durchflußmessers gemäß dieser Erfindung zeigt;
Fig. 3A bis 3E Diagramme sind, die die Timing-Diagramme eines Erregersignals, eines Durchflußratensignals und eines Zählsteuersignals in dem elektromagnetischen Durchflußmesser dieser Ausführungsform zeigen;
Fig. 4A bis 4E Diagramme sind, die die Timing-Diagramme eines Erregersignals, eines Durchflußratensignals und eines Zählersteuersignals in dem elektromagnetischen Durchflußmesser diese Ausführungsform zeigen;
Fig. 5 ein Flußdiagramm ist, das ein Beispiel der Signalverarbeitungsroutine in dieser Ausführungsform zeigt; und
Fig. 6A bis 6E Diagramme sind, die die Timing-Diagramme eines Erregersignals, eines Durchflußratensignals und eines Zählersteuersignals in dem elektromagnetischen Durchflußmesser diese Ausführungsform zeigen (ein Beispiel, bei dem dem Durchflußratensignal ein Rauschen überlagert ist).
Der wichtige Punkt dieser Erfindung besteht darin, daß der Vorgang eines Abtastens eines Durchflußratensignals in der gleichen Phase in einer Periode zu mehreren Zeitpunkten in einem elektromagnetischen Durchflußmesser vorgenommen wird, der das Erregersystem durch den Wechsel-Magnetfluß aufweist, wobei, wenn ein Abtastwert, der extrem klein oder groß ist (d. h., wenn er einen voreingestellten Bereich überschreitet) in den Abtastwerten enthalten ist, der Abtastwert ausgeschlossen oder durch einen simulierten Wert ersetzt wird und dann die Rechenoperation vorgenommen wird. In diesem Fall schließt die Bedingung, daß der Abtastwert einen voreingestellten Bereich überschreitet, einen Fall ein, bei dem der Abtastwert eine Differenz aufweist, die einen voreingestellten Bereich hinsichtlich eines Wertes aufweist, der mit dem gleichen Timing in einer Phase abgetastet wurde, die durch ein Invertieren einer Phase in der entgegengesetzten Phase in der gleichen Periode erhalten wurde.
Es wird nun eine Ausführungsform dieser Erfindung, basierend auf dem obigen Konzept, mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Fig. 2 ist eine Schemadarstelleung, die ein Beispiel des Aufbaus eines elektromagnetischen Durchflußmessers gemäß dieser Erfindung zeigt, wobei Teile der Fig. 2, die die gleichen wie diejenigen des in Fig. 1 gezeigten herkömmlichen Falls sind, durch die gleichen Bezugsziffern bezeichnet werden. In der unten beschriebenen Ausführungsform wird die Anzahl der Abtastvorgänge, die in der gleichen Phase in einer Periode vorgenommen werden, für eine zweckmäßige Erläuterung auf 3 festgelegt, dies ist jedoch nicht einschränkend, und die Anzahl der Abtastvorgänge, die in der gleichen Phase in einer Periode vorgenommen werden, kann angemessen festgelegt werden.
Der elektrische Durchflußmesser dieser Ausführungsform umfaßt einen Detektor 1 und einen Wandler 11.
Der Detektor 1 umfaßt Elektroden, die an der Innenwand eines Meßrohres 2 zum Durchleiten eines Fluids angebracht sind, und eine Erregerspule 3 zum Anlegen eines Magnetflusses an das Meßrohr 2.
Der Wandler 11 umfaßt eine Erregerschaltung 5 zum Liefern eines Stroms an die Erregerspule 3 und zum periodischen Umschalten der Richtung des Stroms, einen Verstärker 6 zum Verstärken einer elektromotorischen Kraft (Durchflußratensignal) von den Elektroden 4, einen A/D- Wandler 7 zum Abtasten eines verstärkten Durchflußratensignals für einen voreingestellten Zeitraum und zum Konvertieren desselben in einen digitalen Wert, eine Steuerschaltung 8 zum Steuern des Schaltvorgangs der Erregungsrichtung und des Abtast-Timings, einer Rechenschaltung 9 zum Verarbeiten des in die digitale Form konvertierten Durchflußratensignals und eine Ausgangsschaltung 10 zum Ausgeben des Durchflußratensignals.
Der A/D-Wandler 7 umfaßt einen S/F(Spannungs/Frequenz)- Wandler 12 zum Wandeln eines Spannungspegels in eine Impulsfrequenz, und erste bis dritte Zähler 13 bis 15 zum Zählen eines Ausgabeimpulses von dem S/F-Wandler 12.
Die Steuerschaltung 8 steuert die ersten bis dritten Zähler 13 bis 15 mit unterschiedlichen Timings, so daß die ersten bis dritten Zähler 13 bis 15 A/D-gewandelte Werte (akkumulierte Werte) des Durchflußratensignals mit unterschiedlichen Timings mit unterschiedlichen Abtastzeiten ausgeben können.
Die Funktionsweise dieser Ausführungsform mit dem obigen Aufbau wird mit Bezug auf Fig. 3A bis 6E erläutert.
Fig. 3A bis 3E sind Timing-Diagramme, die ein Beispiel eines Erregersignals, eines Durchflußratensignals und von Steuersignalen der ersten bis dritten Zähler zeigen, d. h. von Steuersignalen für den Abtastzeitpunkt.
Während das Zählersteuersignal von der Steuerschaltung 8 auf dem "H"-Pegel gehalten wird, werden die Gates der Zähler 13 bis 15 geöffnet und ein Ausgabeimpuls des S/F-Wandlers 12 wird gezählt.
In Fig. 3A bis 3E wird die Beziehung zwischen den Abtastzeiten Tsa, Tsb, Tsc in der gleichen Phase in einer Periode so festgelegt, daß Tsa = Tsb = (2/3) · Tsc ist. Falls Abtastwerte mit Timings der jeweiligen Abtastzeiten auf Sa, Sb bzw. Sc festgelegt werden, können Abtastwerte S1, S2, S3 zu verschiedenen Abtast-Timings mit der gleichen Abtastzeit durch S1 = Sc Sb, S2 = Sa + Sb - Sc, und S3 = Sc - Sa abgeleitet werden.
In diesem Fall kann ein Abtaststeuerverfahren, wie in Fig. 4A bis 4E gezeigt, verwendet werden, die A/D-Umwandlung mit einer höheren Auflösung kann jedoch durch ein Verlängern der Abtastzeit eines Zyklus durch Verwenden der in Fig. 3A bis 3E gezeigten Abtastverfahren erreicht werden.
In diesem Fall ist die Rechenoperation, die durch Verwenden eines Abtastwertes Sc mit der gleichen Phase in einer Periode ausgeführt wird, die gleiche wie bei der herkömmlichen Rechenoperation.
Abtastwerte S1' bis S3' in Fig. 3A bis 3E und Fig. 4A bis 4E geben Abtastwerte zu Timings an, die S1 bis S3 in der entgegengesetzten Phase in der gleichen Periode entsprechen.
Fig. 5 ist ein Flußdiagramm, das die Verarbeitungsroutine für die drei Abtastwerte S1 bis S3 in der gleichen Phase in einer Periode zeigt, die in der Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform erhalten werden.
Eine Abtastwertveränderliche S, ein Zählwert n und die Anzahl von Abtastungen (3 in dieser Ausführungsform) in der gleichen Phase einer Periode werden auf die jeweiligen Anfangswerte gesetzt (Schritt A1).
Es wird geprüft, ob der erste Abtastwert S1 innerhalb eines voreingestellten Bereichs liegt oder nicht (Schritt A2). Falls in Schritt A2 erfaßt wird, daß der Abtastwert S1 außerhalb des voreingestellten Bereichs liegt, wird geprüft, ob eine Differenz von einem Abtastwert S1', der bei einem Timing erhalten wurde, der dem Abtastwert S1 in der entgegen gesetzten Phase in der gleichen Periode entspricht, innerhalb eines voreingestellten Bereichs liegt oder nicht (Schritt A3).
Falls in Schritt A3 erfaßt wird, daß eine Differenz von dem Abtastwert S1', der bei einem Timing erhalten wurde, der dem Abtastwert S1 in der entgegengesetzten Phase in der gleichen Periode entspricht, innerhalb des voreingestellten Bereichs liegt, wird der Abtastwert S1 als inadäquat bestimmt und ausgeschlossen. In diesem Fall wird die Anzahl der Abtastungen von N = 3 auf N = 2 vermindert (Schritt A4).
Falls in Schritt A2 erfaßt wird, daß der Abtastwert S1 innerhalb des voreingestellten Bereichs liegt, oder falls in Schritt A3 erfaßt wird, das eine Differenz von einem Abtastwert S1', der bei einem Timing erhalten wurde, das dem Abtastwert S1 in der entgegengesetzten Phase in der gleichen Periode entspricht (das als gleiches Timing in der entgegengesetzten Phase bezeichnet werden kann), innerhalb des voreingestellten Bereichs liegt, wird der Abtastwert S1 zu der Abtastwertveränderlichen S addiert (Schritt A5).
Als nächstes wird der Zählwert n um Eins inkrementiert, um die Gültigkeit des Abtastwerts S2 zu prüfen (A6).
Falls der Zählwert n 3 überschreitet (Schritt A7), liegen keine Abtastdaten vor, und folglich wird die Abtastwertveränderliche S durch die Anzahl der Abtastungen N geteilt, um einen Mittelwert der Abtastwerte abzuleiten (Schritt A8). Falls der Zählwert n nicht größer als 3 ist, liegen noch Abtastdaten vor, und daher wird der von dem Schritt A2 startende Prozeß wiederholt ausgeführt (Schritt A7).
Bei dem oben beschriebenen Vorgang ist ein Einfluß durch das Rauschen gegeben, da die Durchflußrate eines Fluids im herkömmlichen Fall nur unter Verwendung des Abtastwerts (akkumulierter Wert des Zählers C), in der in Fig. 6E gezeigten Periode Tsc, abgeleitet wird, wenn das Rauschen (beispielsweise der Abtastwert S2) einem Durchflußratensignal überlagert ist, wie in Fig. 6A bis 6E gezeigt ist. Da die Abtastwerte S1, S2 und S3 zuerst getrennt abgeleitet werden, wird es bei dieser Ausführungsform jedoch möglich, den Abtastwert S2, der das Rauschen enthält, auszuschließen, und die Rechenoperation nur unter Verwendung der verbleibenden Abtastwerte S1 und S3 durchzuführen, und somit kann der Ausgabewert von dem Einfluß durch das Rauschen befreit werden.
Wenn ein anormaler Wert lediglich auf der Basis eines Vergleichs der Abtastwerte S1, S2, S3 ausgeschlossen wird, wird ein Abtastwert, der durch Rauschen der gleichen Phase, das zum Zeitpunkt des Schaltens der Erregungsrichtung erzeugt wird, extrem groß gemacht wird, als ein auszuschließender Wert behandelt und wird für keine Rechenoperation verwendet, wodurch es unmöglich wird, eine korrekte Messung zu erhalten. Da bei dieser Ausführungsform des Vorgangs des Festlegens, daß der Abtastwert nur ausgeschlossen wird, wenn eine Differenz von dem Abtastwert in der entgegengesetzten Phase, der dem Abtastwert in der gleichen Periode entspricht, größer als der voreingestellte Wert ist, zusätzlich zu dem oben beschriebenen Vorgang ausgeführt wird, wird das obige Problem nicht auftreten.
Bei der Beschreibung des Schritts A4 wird der Abtastwert Sn als inadäquat bestimmt und ausgeschlossen, wenn in Schritt A2 erfaßt wird, daß der Abtastwert Sn außerhalb des voreingestellten Bereichs A2 liegt, und in Schritt A3 wird erfaßt, daß eine Differenz von dem Abtastwert Sn', der zum gleichen Timing in der entgegengesetzten Phase erhalten wurde, außerhalb des voreingestellten Bereichs liegt, wobei dies jedoch nicht einschränkend ist und der Abtastwert Sn durch einen simulierten Wert, beispielsweise einen in Schritt A8 erhaltenen Mittelwert, ersetzt werden kann.
Wie oben beschrieben, umfaßt die Vorrichtung gemäß dieser Erfindung den Detektor 1 und den Wandler 11, wobei der Detektor 1 das Meßrohr 2 zum Durchlaufen des Fluids, die an der Innenwand des Meßrohrs 2 angebrachten Elektroden 4 und die Erregerspule 3 zum Anlegen eines Magnetflusses an das Meßrohr 2 aufweist, und der Wandler 11 die Erregerschaltung 5 zum Liefern eines Stroms an die Erregerspule 3 und zum periodischen Umschalten der Richtung des Stroms, den Verstärker 6 zum Verstärken einer elektromotorischen Kraft (Durchflußratensignal) von den Elektroden 4, den A/D-Wandler 7 zum Abtasten eines verstärkten Durchflußratensignals für eine voreingestellte Zeitperiode und zum Umwandeln desselben in einen digitalen Wert, die Steuerungsschaltung 8 zum Steuern des Schaltbetriebs der Erregungsrichtung und des Abtast-Timings, die Rechenschaltung 9 zum Verarbeiten des in die digitale Form umgewandelten Durchflußratensignals und die Ausgangsschaltung 10 zum Ausgeben des Durchflußratensignals aufweist. Mit diesem Aufbau kann die Durchflußrate durch Abtasten elektromotorischer Kraft (Durchflußratensignal), die in dem Fluid in den jeweiligen Magnetflußrichtungen erzeugt wurde, gemäß dem Faradayschen Gesetz über die an dem Meßrohr 2 angebrachten Elektroden und durch Unterziehen der abgetasteten Werte der Rechenoperation abgeleitet werden.
In der Vorrichtung gemäß dieser Erfindung umfaßt der A/D- Wandler 7 den S/F-Wandler 12 zum Umwandeln eines Spannungspegels in eine Impulsfrequenz, und erste bis dritte Zähler 13 bis 15 zum Zählen eines Ausgabeimpulses von dem S/F-Wandler 12, wobei die ersten bis dritten Zähler 13 bis 15 durch die Steuerschaltung 8 bei unterschiedlichen Timings gesteuert werden, so daß die ersten bis dritten Zähler 13 bis 15 A/D-gewandelte Werte (akkumulierte Werte) des Durchflußratensignals zu unterschiedlichen Timings mit unterschiedlichen Abtastzeiten ausgeben können, wobei folglich der Vorgang eines Abtastens des Durchflußratensignals in einer Magnetflußrichtung zu mehreren Zeiten durchgeführt wird. Wenn ein Abtastwert, der einen begrenzten Bereich überschreitet und eine Differenz aufweist, die einen voreingestellten Bereich hinsichtlich eines Wertes, der mit dem gleichen Timing in der entgegengesetzten Phase abgetastet wurde, überschreitet, in den Abtastwerten Sn (n = 1 bis N) enthalten ist, die in einer Mehrzahl von Abtastvorgänge erhalten werden, wird der Abtastwert ausgeschlossen oder durch einen simulierten Wert ersetzt, und dann die Rechenoperation ausgeführt.
In diesem Fall kann der "begrenzte Bereich" ein fester Wert sein oder kann auf einen Bereich festgesetzt werden sein, der beispielsweise gleich dem zwei- oder dreifachen eines Varianzwertes oder Standardabweichungswertes ist, der basierend auf Daten abgeleitet wurde. Ferner ist der "simulierte Wert" beispielsweise ein arithmetischer Mittelwert der Abtastwerte.
Wie oben beschrieben ist, ist es gemäß dieser Erfindung möglich, den Prozeß ohne Verwendung des ein niederfrequentes Rauschen enthaltenden Abtastwerts in der Rechenoperation auszuführen (d. h., den Einfluß von Spike-Rauschen bei der herkömmlichen Erregerfrequenz ohne Verschlechtern der Antwort zu eliminieren, da Werte, die über den Bereich der Fähigkeit des A/D-Wandlers und der Abtastschaltung des Wandlers hinausgehen, nicht in der Rechenoperation widergespiegelt).
Da sich der die Rauschkomponente enthaltene Abtastwert in der Rechenoperation von Anfang an nicht widerspiegelt, kann der Einfluß des Rauschens sogar dann wirksam eliminiert werden, wenn der auf einem Mittelwert über eine lange Zeit basierend oder auf einer großen Dämpfungskonstante basierende Prozeß nicht ausgeführt wird.
Falls ein Abtastwert, der extrem groß ist, einfach ausgeschlossen wird, wird ein Abtastwert, der durch ein Rauschen der gleichen Phase, das zum Zeitpunkt des Umschaltens der Erregungsrichtung erzeugt wird, extrem groß gemacht wird, als ein auszuschließender Wert behandelt, und für keine Rechenoperation verwendet, wodurch es unmöglich gemacht wird, eine korrekte Messung zu erhalten. Bei dieser Ausführungsform wird jedoch ein Abtastwert mit dem Abtastwert mit dem gleichen Timing in der entgegengesetzten Phase verglichen, und der Abtastwert wird nur dann als ein auszuschließender Wert behandelt, wenn eine Differenz zwischen den verglichenen Abtastwerten groß ist, und somit wird das obige Problem nicht auftreten.
Wie oben beschrieben, können in dem Durchflußratensignal enthaltene Spike-Rauschkomponenten, insbesondere ein Spike- Rauschen, das bei Perioden nahe der Erregerperiode auftritt, wirksam entfernt werden, und die Antwort auf die Durchflußrate wird nicht verschlechtert.
Diese Erfindung ist nicht auf die obige Ausführungsform begrenzt. Diese Erfindung kann auch auf nachstehend beschriebene Art und Weise ausgeführt werden.
(a) Bei der obigen Ausführungsform wird ein Verfahren zum Ausschließen eines Werts, der in den Abtastwerten Sn (n = 1 bis N) enthalten ist, die in einer Mehrzahl von Abtastvorgängen in einer Richtung des Magnetflusses erhalten werden, der einen voreingestellten Bereich überschreitet und der eine Differenz aufweist, die einen voreingestellten Bereich hinsichtlich eines mit dem gleichen Timing in der entgegengesetzten Phase abgetasteten Werts überschreitet, oder zum Ersetzen desselben durch einen simulierten Wert und ein nachfolgendes Ausführen der Rechenoperation, als ein Verfahren zum Ausführen des Abtastvorgangs eines Durchflußratensignals in einer Richtung des Magnetflusses zu mehreren Zeitpunkten erläutert, wobei der Abtastwert ausgeschlossen oder durch einen simulierten Wert ersetzt wird, und dann die Rechenoperation ausgeführt wird, wenn der Abtastwert, der extrem klein oder groß ist, in den Abtastwerten enthalten ist. Diese Erfindung ist nicht auf dieses Verfahren begrenzt, und es kann beispielsweise ein Rechenverfahren verwendet werden, das die Rauschkomponente für das ursprüngliche Durchflußratensignal als signifikant behandelt, und dann die Rauschkomponente ausschließt.
Insbesondere kann sogar dann, wenn ein Wert ausgeschlossen oder durch einen simulierten Wert ersetzt wird, und die Rechenoperation durchgeführt wird, wenn der Wert einen voreingestellten Bereich überschreitet, wobei der Mittelwert
Sn/N
einer Mehrzahl von Abtastwerten Sn (n = 1 bis N) in einer voreingestellten Magnetflußrichtung in einer Periode als eine Referenz verwendet wird, im wesentlichen die gleiche Wirkung wie in der vorherigen Ausführungsform erreicht werden. Wie bei der vorherigen Ausführungsform ist es in diesem Fall möglich, eine Einschränkung festzusetzen, wenn eine Differenz zwischen dem Abtastwert Sn und einem mit dem gleichen Timing in der entgegengesetzten Phase abgetasteten Wert einen voreingestellten Bereich überschreitet.
(b) Als Rechenverfahren zum wirksamen Ausführen der Rechenoperation durch das Rechenverfahren nach (a) kann ein Abtastwert Si ausgeschlossen oder durch einen simulierten Wert ersetzt werden, und die Rechenoperation kann ausgeführt werden, wenn der Abtastwert Si einen voreingestellten Bereich überschreitet, indem der Mittelwert
( Sn + Sn) / (N - 1)
derjenigen der Mehrzahl von Abtastwerten Sn (n = 1 bis N) verwendet wird, die in der voreingestellten Magnetflußrichtung, die den Abtastwert Si als eine Referenz nicht enthalten, abgetastet werden. Wie bei der vorherigen Ausführungsform ist es in diesem Fall möglich, eine Einschränkung festzusetzen, so daß eine Differenz zwischen dem Abtastwert Sn und einem mit dem gleichen Timing in der entgegengesetzten Phase abgetasteten Wert einen voreingestellten Bereich überschreitet.
(c) Bei der vorherigen Ausführungsform wird ein Fall erläutert, bei dem ein Abtastwert ausgeschlossen oder durch einen simulierten Wert ersetzt wird, wenn der einen voreingestellten Bereich überschreitende Abtastwert in den Abtastwerten Sn (n = 1 bis N) enthalten ist, und zwar in dem Verfahren zum Ausführen des Abtastvorgangs eines Durchflußratensignals in einer voreingestellten Magnetflußrichtung zu mehreren Zeitpunkten in einer Periode, Ausschließen oder Ersetzen eines Abtastwertes durch einen simulierten Wert und nachfolgendes Ausführen der Rechenoperation, wenn der Abtastwert, der extrem klein oder groß ist, in den Abtastwerten enthalten ist; dies ist jedoch nicht einschränkend, und es kann beispielsweise das Rechenverfahren zum Entfernen unerwarteten Rauschens durch Vergleichen der vorhergehenden und nachfolgenden Abtastwerte verwendet werden.
D. h., daß sogar dann, wenn ein Abtastwert Si ausgeschlossen oder durch einen simulierten Wert ersetzt wird, und die Rechenoperation ausgeführt wird, wenn der Abtastwert Si unter einer Mehrzahl von Abtastwerten Sn (n = 1 bis N), die in der voreingestellten Magnetflußrichtung abgetastet werden, einen Steuerbereich mit vor und nach dem als eine Referenz verwendeten Werts Si Werte S(i-1) und S(i+1) überschreitet, im wesentlichen die gleiche Wirkung wie bei der vorherigen Ausführungsform erreicht werden kann. In diesem Fall ist es wie bei der vorherigen Ausführungsform möglich, eine Einschränkung dahingehend festzusetzen, daß eine Differenz zwischen dem Abtastwert Sn und einem bei dem gleichen Timing in der entgegengesetzten Phase abgetasteten Wert einen voreingestellten Bereich nicht überschreitet.
Ferner wird bei der obigen Erläuterung der vorherigen Ausführungsform die Behandlung von Abtastwerten in einer Periode erläutert, wobei jedoch die in der vorherigen Periode oder den vorherigen Perioden erhaltenen Abtastwerte verwendet werden, um den Referenzwert zu bestimmen.
Diese Erfindung kann auf verschiedene Art und Weise abgewandelt werden, ohne von dem technischen Schutzumfang derselben abzuweichen.

Claims

1. Ein elektromagnetischer Durchflußmesser, mit folgenden Merkmalen:

ein Meßrohr zum Durchlaufen eines zu messenden Fluids;

Wechsel-Magnetfeld-Anlegemittel zum Anlegen eines wechselnden Magnetfelds und periodisch umschaltenden Magnetfeldern, die in einer ersten Richtung auf eine Ebene senkrecht zu einer Strömungsrichtung des Fluids und in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung angelegt werden;

Abtastmittel zum Abtasten einer elektromotorischen Kraft, die in dem Fluid durch die Magnetfelder in der ersten und zweiten Richtung verursacht wird; und

Rechenmittel zum Ableiten der Durchflußrate mittels des Rechenverfahrens gemäß den Abtastwerten, und dadurch

gekennzeichnet, daß

das Abtastmittel ein Mittel zum Abtasten zu mehreren Zeitpunkten in der gleichen Richtung in einer Periode umfaßt, und das Rechenmittel ein Mittel zum Ableiten der Durchflußrate mittels des Rechenverfahrens durch Ausschließen eines Abtastwertes, der in den Abtastwerten enthalten ist, die durch die Mehrzahl der Abtastoperationen erhalten wurden, und der einen voreingestellten Bereich überschreitet, oder durch Ersetzen desselben durch einen simulierten Wert, umfaßt.

2. Ein elektromagnetischer Durchflußmesser gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rechenmittel ein Mittel zum Ausschließen eines Abtastwertes, der in einer Mehrzahl von Abtastwerten Sn (n = 1 bis N) enthalten ist, die in mindestens einer der ersten und zweiten Richtungen abgetastet werden, und der den voreingestellten Bereich überschreitet, oder zum Ersetzen desselben durch einen simulierten Wert, umfaßt.

3. Ein elektromagnetischer Durchflußmesser gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rechenmittel ein Mittel zum Ausschließen eines Abtastwertes, der in einer Mehrzahl von Abtastwerten Sn (n = 1 bis N) enthalten ist, die in mindestens einer der ersten und zweiten Richtungen abgetastet werden, und der den voreingestellten Bereich überschreitet, oder zum Ersetzen desselben durch einen simulierten Wert mit einem Mittelwert

Sn / N

der Abtastwerte, der als eine Referenz verwendet wird, umfaßt.

4. Ein elektromagnetischer Durchflußmesser gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rechenmittel ein Mittel zum Ausschließen eines Abtastwertes Si, der in einer Mehrzahl von Abtastwerten Sn (n = 1 bis N) enthalten ist, die in mindestens einer der ersten und zweiten Richtungen abgetastet werden, und der einen voreingestellten Bereich überschreitet, oder zum Ersetzen desselben durch einen simulierten Wert mit einem Mittelwert

( Sn + Sn) / (N-1)

der Abtastwerte, mit Ausnahme des Abtastwertes Si, der als eine Referenz verwendet wird, umfaßt.

5. Ein elektromagnetischer Durchflußmesser gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rechenmittel ein Mittel zum Ausschließen eines Abtastwertes, der in einer Mehrzahl von Abtastwerten Sn (n = 1 bis N) enthalten ist, die in mindestens einer der ersten und zweiten Richtungen abgetastet werden, und der den voreingestellten Bereich überschreitet, oder zum Ersetzen desselben durch einen simulierten Wert mit Werten S(i-1) und S(i+1), die vor und nach dem Abtastwert Si abgetastet wurden, der als eine Referenz verwendet wird, umfaßt.

6. Ein elektromagnetischer Durchflußmesser gemäß Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rechenmittel ein Mittel zum Ausschließen oder zum Ersetzen eines Abtastwertes durch einen simulierten Wert, wenn ein Unterschied zwischen dem Abtastwert und einem Wert, der zum selben Timing in der entgegengesetzten Phase abgetastet wurde, einen voreingestellten Bereich überschreitet, umfaßt.

7. Ein elektromagnetischer Durchflußmesser gemäß Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der simulierte Wert einen Mittelwert der Abtastwerte umfaßt, die in derselben Magnetfeldrichtung abgetastet wurden.

8. Ein Durchflußratenmeßverfahren mit folgenden Schritten:

einen ersten Schritt eines Anlegens eines wechselnden Magnetfelds und von periodisch umschaltenden Magnetfeldern, die in einer ersten Richtung auf eine Ebene senkrecht zu einer Strömungsrichtung des Fluids und in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung angelegt werden;

einen zweiten Schritt eines Abtastens einer elektromotorischen Kraft, die in dem Fluid durch die Magnetfelder in der ersten und zweiten Richtung verursacht wird; und

einen dritten Schritt eines Ableitens der Durchflußrate mittels des Rechenverfahrens gemäß den Abtastwerten, dadurch gekennzeichnet, daß

der zweite Schritt einen Unterschritt eines Ausführens des Abtastens zu mehreren Zeitpunkten in der gleichen Richtung in einer Periode umfaßt, und

der dritte Schritt einen Unterschritt eines Ableitens der Durchflußrate mittels des Rechenverfahrens durch Ausschließen eines Abtastwertes, der in den Abtastwerten enthalten ist, die durch die Mehrzahl der Abtastoperationen erhalten wurden, und der einen voreingestellten Bereich überschreitet, oder zum Ersetzen desselben durch einen simulierten Wert, umfaßt.