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流量計、絕緣劣化診斷系統以及絕緣劣化診斷方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510398277.9

申請日:

2015.07.08

公開號:

CN105258741A

公開日:

2016.01.20

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):G01F 1/58申請日:20150708|||公開
IPC分類號: G01F1/58 主分類號: G01F1/58
申請人: 橫河電機株式會社
發明人: 志村徹
地址: 日本東京
優先權: 2014-143174 2014.07.11 JP
專利代理機構: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司11112 代理人: 何立波; 張天舒
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510398277.9

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2019.02.15|||2016.02.17|||2016.01.20

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及一種流量計,其具備:勵磁部,其對作為測定對象的流體進行勵磁;狀態檢測部,其對由所述勵磁部進行勵磁后的所述流體的狀態進行檢測;驅動部,其供給用于驅動所述勵磁部的勵磁電流;第1電流檢測部,其設置于所述勵磁部和所述驅動部之間,對所述勵磁電流進行檢測;以及處理部,其根據所述第1電流檢測部的檢測結果,對所述勵磁部的絕緣劣化進行診斷。

權利要求書

1.一種流量計,其具備:
勵磁部,其對作為測定對象的流體進行勵磁;
狀態檢測部,其對由所述勵磁部進行勵磁后的所述流體的狀態進
行檢測;
驅動部,其供給用于驅動所述勵磁部的勵磁電流;
第1電流檢測部,其設置于所述勵磁部和所述驅動部之間,對所
述勵磁電流進行檢測;以及
處理部,其根據所述第1電流檢測部的檢測結果的變化,對所述
勵磁部的絕緣劣化進行診斷。
2.根據權利要求1所述的流量計,其中,
所述處理部利用所述狀態檢測部的檢測結果,對所述流體的流
量進行測定,并且,利用所述第1電流檢測部的檢測結果,對測定出
的所述流體的流量進行校正。
3.根據權利要求1所述的流量計,其中,
所述處理部將所述勵磁部未產生絕緣劣化的情況下向所述勵磁
部供給的勵磁電流作為基準勵磁電流而進行存儲,
在所述第1電流檢測部的檢測結果和所述基準勵磁電流的差超
過預先規定的閾值的情況下,診斷為所述勵磁部產生了絕緣劣化。
4.根據權利要求1所述的流量計,其中,
所述驅動部具備:第2電流檢測部,其對所述勵磁電流進行檢
測;以及電流控制部,其基于所述第2電流檢測部的檢測結果,控制
所述勵磁電流的大小,
在所述第1電流檢測部的檢測結果和所述第2電流檢測部的檢
測結果的差超過預先規定的閾值的情況下,所述處理部診斷為所述勵
磁部產生了絕緣劣化。
5.根據權利要求1所述的流量計,其中,
所述勵磁部具備勵磁線圈,該勵磁線圈用于對所述流體進行勵
磁,
所述狀態檢測部具備檢測電極,該檢測電極對通過將所述流體
勵磁而產生的電動勢進行檢測。
6.根據權利要求5所述的流量計,其中,
所述驅動部針對所述勵磁線圈沿正向及負向交替地供給所述勵
磁電流,
在沿正向供給所述勵磁電流的情況以及沿負向供給所述勵磁電
流的情況這兩種情況下,所述處理部對所述勵磁部的絕緣劣化進行診
斷。
7.根據權利要求5所述的流量計,其中,
具備基準電極,該基準電極對所述電動勢的基準電位進行規定,
所述驅動部和所述第1電流檢測部的連接點的電位,是與所述
基準電極的電位相同的電位。
8.一種絕緣劣化診斷系統,其具備流量計和診斷裝置,
該流量計具備:勵磁部,其對作為測定對象的流體進行勵磁;狀
態檢測部,其對由所述勵磁部進行勵磁后的所述流體的狀態進行檢測;
處理部,其利用所述狀態檢測部的檢測結果,對所述流體的流量進行
測定;驅動部,其供給用于驅動所述勵磁部的勵磁電流;第1電流檢
測部,其設置于所述勵磁部和所述驅動部之間,對所述勵磁電流進行
檢測;以及輸出部,其將所述第1電流檢測部的檢測結果向外部輸出,
該診斷裝置根據從所述流量計輸出的所述第1電流檢測部的檢測
結果的變化,對設置于所述流量計中的所述勵磁部的絕緣劣化進行診
斷。
9.根據權利要求8所述的絕緣劣化診斷系統,其中,
所述處理部利用所述狀態檢測部的檢測結果,對所述流體的流
量進行測定,并且,利用所述第1電流檢測部的檢測結果,對測定出
的所述流體的流量進行校正。
10.根據權利要求8所述的絕緣劣化診斷系統,其中,
所述診斷裝置將所述勵磁部未產生絕緣劣化的情況下的向所述
勵磁部供給的勵磁電流作為基準勵磁電流而進行存儲,
在所述第1電流檢測部的檢測結果和所述基準勵磁電流的差超
過預先規定的閾值的情況下,診斷為所述勵磁部產生了絕緣劣化。
11.根據權利要求8所述的絕緣劣化診斷系統,其中,
所述驅動部具備:第2電流檢測部,其對所述勵磁電流進行檢
測;以及電流控制部,其基于所述第2電流檢測部的檢測結果,控制
所述勵磁電流的大小,
在所述第1電流檢測部的檢測結果和所述第2電流檢測部的檢
測結果的差超過預先規定的閾值的情況下,所述診斷裝置診斷為所述
勵磁部產生了絕緣劣化。
12.根據權利要求8所述的絕緣劣化診斷系統,其中,
所述勵磁部具備勵磁線圈,該勵磁線圈用于對所述流體進行勵
磁,
所述狀態檢測部具備檢測電極,該檢測電極對通過將所述流體
勵磁而產生的電動勢進行檢測。
13.根據權利要求12所述的絕緣劣化診斷系統,其中,
所述驅動部針對所述勵磁線圈沿正向及負向交替地供給所述勵
磁電流,
在沿正向供給所述勵磁電流的情況以及沿負向供給所述勵磁電
流的情況這兩種情況下,所述診斷裝置對所述勵磁部的絕緣劣化進行
診斷。
14.根據權利要求12所述的絕緣劣化診斷系統,其中,
具備基準電極,該基準電極對所述電動勢的基準電位進行規定,
所述驅動部和所述第1電流檢測部的連接點的電位,是與所述
基準電極的電位相同的電位。
15.一種絕緣劣化診斷方法,其中,
利用勵磁部對作為測定對象的流體進行勵磁,
利用狀態檢測部對由所述勵磁部進行勵磁后的所述流體的狀態
進行檢測,
利用驅動部供給用于驅動所述勵磁部的勵磁電流,
利用設置于所述勵磁部和所述驅動部之間的第1電流檢測部對
所述勵磁電流進行檢測,
利用處理部,根據所述第1電流檢測部的檢測結果的變化,對
所述勵磁部的絕緣劣化進行診斷。
16.根據權利要求15所述的絕緣劣化診斷方法,其中,
利用所述處理部并利用所述狀態檢測部的檢測結果,對所述流
體的流量進行測定,
利用所述處理部并利用所述第1電流檢測部的檢測結果,對測
定出的所述流體的流量進行校正。
17.根據權利要求15所述的絕緣劣化診斷方法,其中,
利用所述處理部,將所述勵磁部未產生絕緣劣化的情況下的向
所述勵磁部供給的勵磁電流作為基準勵磁電流而進行存儲,
在所述第1電流檢測部的檢測結果和所述基準勵磁電流的差超
過預先規定的閾值的情況下,利用所述處理部診斷為所述勵磁部產生
了絕緣劣化。
18.根據權利要求15所述的絕緣劣化診斷方法,其中,
所述驅動部具備:第2電流檢測部,其對所述勵磁電流進行檢
測;以及電流控制部,其基于所述第2電流檢測部的檢測結果,控制
所述勵磁電流的大小,
在所述第1電流檢測部的檢測結果和所述第2電流檢測部的檢
測結果的差超過預先規定的閾值的情況下,利用所述處理部診斷為所
述勵磁部產生了絕緣劣化。
19.根據權利要求15所述的絕緣劣化診斷方法,其中,
所述勵磁部具備用于對所述流體進行勵磁的勵磁線圈,
所述狀態檢測部具備檢測電極,該檢測電極對所述流體被勵磁
而產生的電動勢進行檢測。
20.根據權利要求19所述的絕緣劣化診斷方法,其中,
利用所述驅動部針對所述勵磁線圈沿正向及負向交替地供給所
述勵磁電流,
在沿正向供給所述勵磁電流的情況以及沿負向供給所述勵磁電
流的情況這兩種情況下,利用所述處理部對所述勵磁部的絕緣劣化進
行診斷。

說明書

流量計、絕緣劣化診斷系統以及絕緣劣化診斷方法

技術領域

本發明涉及流量計、絕緣劣化診斷系統以及絕緣劣化診斷方法。

本申請針對2014年7月11日申請的日本特許申請第2014-143174
號主張優先權,并在此引用其內容。

背景技術

流量計廣泛用于測定液體、氣體、其他流體的流量。根據作為測
定對象的流體的性質、用途等而開發有各種各樣的流量計。作為這樣
的流量計的一種,為電磁流量計。該電磁流量計檢測通過對流體施加
磁場而產生的電動勢(與流速成正比的電動勢),由此測定流體的流
量。

上述的電磁流量計安裝于配管中,流體在該配管中流動。電磁
流量計具備檢測部,該檢測部設置有勵磁線圈和檢測電極。勵磁線圈
產生對流體施加的磁場。檢測電極對流體中產生的電動勢進行檢測。
這里,如果設置于檢測部中的勵磁線圈產生絕緣劣化,則施加于流體
的磁場的大小會發生變化。在該情況下,無論電磁流量計中的流體的
流量是否未發生變化,流體中產生的電動勢都發生變化。因此,電磁
流量計會測定出錯誤的流量。為了防止測定出錯誤的流量,在電磁流
量計中,要進行勵磁線圈的絕緣劣化的診斷。

在日本特開2008-020364號公報、日本特開2007-240231號公報、
日本特開2007-225487號公報、日本特開2005-207984號公報、日本
特開2003-177040號公報、日本特開2003-106879號公報、日本特開
2003-097986號公報以及日本特開2002-195861號公報中,公開有具
有對勵磁線圈的絕緣劣化進行診斷的功能的現有的電磁流量計。例
如,日本特開2008-020364號公報中公開有如下電磁流量計,即,根
據勵磁線圈的電感的變化而對絕緣劣化進行診斷。另外,日本特開
2005-207984號公報中公開有如下電磁流量計,即,為了省略用于絕
緣劣化診斷的專用的信號線,使絕緣劣化診斷的信號與流量測定信號
重疊。

如上所述,電磁流量計的檢測部安裝于配管中,流體在該配管
中流動。因此,在進行檢測部的更換、變更的情況下,需要使在配管
中流動的流體停止而將配管清空。因此,無法容易地進行檢測部的更
換、變更。另外,能夠想到,如果為了檢測部的更換、變更而使在配
管中流動的流體停止,則有可能在車間、工廠等中產生較大的機會損
失。

這樣,檢測部的更換、變更并不容易,因此,存在如下問題,
即,例如對于已經安裝于配管中的檢測部,難以追加絕緣劣化診斷所
需的結構,或者,難以將已經配置于配管的檢測部更換為具備絕緣劣
化診斷所需的結構的檢測部。該問題并不限定于在電磁流量計中產
生,在其他流量計(例如,需要對流動有流體的管進行激振的科里奧
利(coriolis)式質量流量計)中也有可能產生該問題。

發明內容

流量計具備:勵磁部,其對作為測定對象的流體進行勵磁;狀態
檢測部,其對由所述勵磁部進行勵磁后的所述流體的狀態進行檢測;
驅動部,其供給用于驅動所述勵磁部的勵磁電流;第1電流檢測部,
其設置于所述勵磁部和所述驅動部之間,對所述勵磁電流進行檢測;
以及處理部,其根據所述第1電流檢測部的檢測結果的變化,對所述
勵磁部的絕緣劣化進行診斷。

參照附圖并根據以下所述的針對實施方式的詳細說明,使得本發
明的特征及方式更加明顯。

附圖說明

圖1是表示本發明的第1實施方式所涉及的流量計的主要部分的
結構的框圖。

圖2是表示本發明的第1實施方式中的勵磁電路的內部結構的圖。

圖3A是表示本發明的第1實施方式所涉及的流量計中的、進行
正向勵磁的情況下的勵磁電流的電流路徑的圖。

圖3B是表示本發明的第1實施方式所涉及的流量計中的、進行
負向勵磁的情況下的勵磁電流的電流路徑的圖。

圖4A是表示本發明的第1實施方式所涉及的流量計中的、正常
時的勵磁電流的波形的一個例子的圖。

圖4B是表示本發明的第1實施方式所涉及的流量計中的、產生
了絕緣劣化時的勵磁電流的波形的一個例子的圖。

圖5是表示本發明的第2實施方式所涉及的流量計所具備的勵磁
電路的內部結構的圖。

圖6是表示本發明的第3實施方式所涉及的流量計的主要部分的
結構的框圖。

圖7是表示本發明的一個實施方式所涉及的絕緣劣化診斷系統的
主要部分的結構的圖。

具體實施方式

參照優選的實施方式對本發明的實施方式進行說明。本領域技
術人員能夠利用本發明的啟示而實現本實施方式的多種替代手段,本
發明不限定于這里說明的優選的本實施方式。

本發明的方式在于提供無需大幅地對結構進行變更,就能夠對絕
緣劣化進行診斷的流量計、絕緣劣化診斷系統以及絕緣劣化診斷方法。

下面,參照附圖對本發明的實施方式所涉及的流量計、絕緣劣化
診斷系統、以及絕緣劣化診斷方法進行詳細說明。

[第1實施方式]

圖1是表示本發明的第1實施方式所涉及的流量計的主要部分的
結構的框圖。如圖1所示,本實施方式的流量計1是具備檢測部10以
及變換部20的電磁流量計。流量計1檢測通過對作為測定對象的流體
施加磁場而產生的電動勢(與流速成正比的電動勢),而測定流體的
流量。

檢測部10安裝于作為配管的測定管P中,作為測定對象的流體在
該配管中流動。檢測部10對電動勢進行檢測,該電動勢是對在測定管
P內流動的流體施加磁場,因所施加的磁場而產生的。該檢測部10具
備勵磁線圈11(勵磁部)、檢測電極12a、12b(狀態檢測部)以及基
準電極13。勵磁線圈11配置于測定管P的外側。勵磁線圈11通過來
自變換部20的勵磁電流I而進行勵磁,由此產生用于對在測定管P內
流動的流體施加的磁場。勵磁線圈11例如可以以隔著測定管P的方式
設置有多個。

檢測電極12a、12b是為了檢測對在測定管P內流動的流體施加了
磁場時所產生的電動勢而設置的電極。檢測電極12a、12b在測定管P
內以隔著測定管P的中心軸的方式相對地配置。基準電極13是為了規
定相對于檢測電極12a、12b的基準電位而設置的電極。基準電極13
與檢測電極12a、12b同樣地配置于測定管P內。利用檢測電極12a檢
測出的電動勢是在檢測電極12a和基準電極13之間產生的電動勢。另
一方面,利用檢測電極12b檢測出的電動勢是在檢測電極12b和基準
電極13之間產生的電動勢。如圖1所示,基準電極13與檢測部10的
框體(主體)以及變換部20的接地件連接。

變換部20具備勵磁電路21(驅動部)、電流檢測電阻22(第1
電流檢測部)、差動放大器23、A/D(模擬/數字)變換器24、A/D變
換器25以及CPU(中央處理裝置)26(處理部)。這種變換部20對
檢測部10供給勵磁電流I。變換部20根據由檢測電極12a、12b檢測
出的電動勢而測定在測定管P內流動的流體的流量。變換部20利用電
流檢測電阻22的檢測結果對設置于檢測部10中的勵磁線圈11的絕緣
劣化進行診斷。

勵磁電路21經由電流檢測電阻22與檢測部10的勵磁線圈11連
接。勵磁電路21基于從CPU26輸出的勵磁控制信號C1而生成應當對
檢測部10供給的勵磁電流I。勵磁電路21以預先規定的勵磁頻率(例
如,幾[Hz]~一百幾十[Hz])對勵磁線圈11在正向及負向上交替地供給
勵磁電流I(交替地進行勵磁線圈11的正向勵磁以及負向勵磁),其
詳情在后文中進行敘述。勵磁電路21使得進行正向勵磁的情況下的勵
磁電流I和進行負向勵磁的情況下的勵磁電流I達到相同的大小。

電流檢測電阻22設置于勵磁電路21和檢測部10的勵磁線圈11
之間。電流檢測電阻22檢測從勵磁電路21對勵磁線圈11供給的勵磁
電流I。在產生了勵磁線圈11的絕緣劣化的情況下,勵磁電流I的一
部分流經并未經由電流檢測電阻22的其他路徑,其詳情在后文中進行
敘述。因此,利用電流檢測電阻22對除了這一部分以外的剩余的勵磁
電流I進行檢測。

勵磁電路21和電流檢測電阻22的連接點Q與接地件連接。如前
所述,設置于檢測部10的基準電極13與變換部20的接地件連接。因
此,對于勵磁電路21和電流檢測電阻22的連接點Q的電位,能夠將
其設定為與設置于檢測部10中的基準電極13的電位相同的電位。

差動放大器23與檢測部10的檢測電極12a、12b連接。差動放大
器23將表示由檢測電極12a、12b檢測出的電動勢的差值的信號向A/D
變換器24輸出。A/D變換器24將從差動放大器23輸出的信號變換為
數字信號。A/D變換器24將表示由檢測電極12a、12b檢測出的電動
勢的差值的電動勢數據D1輸出至CPU26。A/D變換器25將由電流檢
測電阻22檢測出的勵磁電流I(準確而言,是因勵磁電流I在電流檢
測電阻22中流動而產生的電壓)變換為數字信號。A/D變換器25將
表示在電流檢測電阻22中流動的勵磁電流I的勵磁電流數據D2輸出
至CPU26。

CPU26對勵磁電路21輸出勵磁控制信號C1,并控制對勵磁線圈
11施加的勵磁電流I。CPU26利用來自A/D變換器24的電動勢數據
D1而測定在測定管P內流動的流體的流量。CPU26利用來自A/D變
換器25的勵磁電流數據D2而進行對所測定的流量進行校正的校正處
理。即,如果勵磁電流I發生變化,則施加于流體的磁場發生變化,測
定的流體的流量出現錯誤。因此,在勵磁電流I發生變化的情況下,
CPU26利用勵磁電流數據D2對所測定的流體的流量進行校正。

CPU26根據勵磁電流數據D2的變化對設置于檢測部10中的勵
磁線圈11的絕緣劣化進行診斷。具體而言,CPU26對基準勵磁電流
SI(基準激勵電流)和預先規定的診斷閾值TH(閾值)進行存儲。基
準勵磁電流SI表示未產生勵磁線圈11的絕緣劣化的情況下向勵磁線
圈11供給的勵磁電流I。在勵磁電流數據D2和基準勵磁電流SI的差
超過診斷閾值TH的情況下,CPU26診斷為產生了勵磁線圈11的絕緣
劣化。這里,CPU26在進行正向勵磁的情況以及進行負向勵磁的情況
這兩種情況下,進行上述診斷。或者,CPU26可以利用正向勵磁和負
向勵磁的差值進行診斷。在診斷為產生了勵磁線圈11的絕緣劣化的情
況下,CPU26將該診斷結果作為警報而輸出。即使不進行上述的校正
處理,CPU26也可以將異常的狀態向流量計1的外部通知。

圖2是表示本發明的第1實施方式中的勵磁電路的內部結構的圖。
在圖2中,挑選圖1所示的結構中的、對于勵磁電路21的說明所需的
結構(勵磁線圈11、電流檢測電阻22以及CPU26)進行圖示。如圖
2所示,勵磁電路21具備勵磁電源31、勵磁電流控制部32、開關33a~33d
以及勵磁正負控制部34。

勵磁電源31是供給為了對檢測部10的勵磁線圈11供給勵磁電流
I所需的電力的直流電源。勵磁電流控制部32與勵磁電源31的正極連
接。勵磁電流控制部32進行使對勵磁線圈11供給的勵磁電流I的大小
(絕對值)恒定的控制。具體而言,勵磁電流控制部32具備電流檢測
電阻(控制用電流檢測部:省略圖示)和電流控制部。電流檢測電阻
檢測在勵磁電源31流動的電流。電流控制部進行基于該電流檢測電阻
的檢測結果而使上述電流恒定的控制。

開關33a~33d是為了進行如下切換而設置的,即,是切換為對勵
磁線圈11沿正向供給勵磁電流I(進行勵磁線圈11的正向勵磁),還
是切換為對勵磁線圈11沿負向供給勵磁電流I(進行勵磁線圈11的負
向勵磁)。具體而言,開關33a、33c串聯連接,并且,開關33b、33d
串聯連接。這些串聯連接的電路連接于勵磁電流控制部32和勵磁電源
31的負極之間。勵磁線圈11的一端與開關33a、33c的連接點連接。
勵磁線圈11的另一端經由電流檢測電阻22而與開關33b、33d的連接
點連接。

這些開關33a~33d例如是雙極型晶體管或者FET(FieldEffect
Transistor:場效應晶體管)等的電子開關。開關33a~33d根據從勵磁
正負控制部34輸出的正負控制信號C11、C12而切換接通狀態以及斷
開狀態。例如,在正負控制信號C11為“H(高)”電平的情況下,開
關33a、33d變為接通狀態,在正負控制信號C11為“L(低)”電平
的情況下,開關33a、33d變為斷開狀態。在正負控制信號C12為“H
(高)”電平的情況下,開關33b、33c變為接通狀態,在正負控制信
號C12為“L(低)”電平的情況下,開關33b、33c變為斷開狀態。

勵磁正負控制部34基于來自CPU26的勵磁控制信號C1將正負
控制信號C11、C12輸出,由此選擇性地執行勵磁線圈11的正向勵磁
以及負向勵磁中的某一方。作為具體的例子,在進行勵磁線圈11的正
向勵磁的情況下,勵磁正負控制部34輸出“H”電平的正負控制信號
C11以及“L”電平的正負控制信號C12。與此相對,在進行勵磁線圈
11的負向勵磁的情況下,輸出“L”電平的正負控制信號C11以及“H”
電平的正負控制信號C12。在圖2中,將勵磁控制信號C1作為1個信
號而進行了圖示,但是,與正負控制信號C11、C12的控制方式相應地,
該勵磁控制信號C1可以是多個信號。

下面,對上述結構中的流量計1的動作進行說明。下面,首先對
設置于檢測部10中的勵磁線圈11未產生絕緣劣化的情況下的流量計1
的動作(正常時動作)進行說明。然后,對勵磁線圈11產生了絕緣劣
化的情況下的流量計1的動作(絕緣劣化時動作)進行說明。圖3A是
表示本發明的第1實施方式所涉及的進行正向勵磁的情況下的勵磁電
流的電流路徑的圖。圖3B是表示本發明的第1實施方式所涉及的進行
負向勵磁的情況下的勵磁電流的電流路徑的圖。另外,圖4是表示流
量計中的勵磁電流的波形的一個例子的圖,圖4A是表示本發明的第1
實施方式所涉及的勵磁電流的正常時的波形的圖。圖4B是表示本發明
的第1實施方式所涉及的勵磁電流的絕緣劣化時的波形的圖。

<正常時動作>

如果開始進行動作,則從CPU26對勵磁電路21的勵磁正負控制
部34輸出勵磁控制信號C1(參照圖2)。如果該勵磁控制信號C1輸
入至勵磁正負控制部34,則從勵磁正負控制部34對開關33a~33d輸出
正負控制信號C11、C12,該正負控制信號C11、C12的電平以預先規
定的勵磁頻率交替地變化。由此,交替地進行勵磁線圈11的正向勵磁
以及負向勵磁。

具體而言,在進行勵磁線圈11的正向勵磁的情況下,從勵磁正負
控制部34輸出“H”電平的正負控制信號C11以及“L”電平的正負
控制信號C12。如圖3A所示,使開關33a以及開關33d處于接通狀態,
使開關33b以及開關33c處于斷開狀態。由此,勵磁電流I經由圖3A
中的電流路徑P11而流動。

即,勵磁電流I以下述方式流動,即,從勵磁電源31的正極流出,
在按照順序經由勵磁電流控制部32、開關33a、勵磁線圈11、電流檢
測電阻22以及開關33d以后,流入到勵磁電源31的負極。該勵磁電
流I是對勵磁線圈11沿正向供給的電流。在這種勵磁電流I流動時,
利用電流檢測電阻22對勵磁電流I的電流值A0(輸入至CPU26的勵
磁電流數據D2的值)進行檢測。

與此相對,在進行勵磁線圈11的負向勵磁的情況下,從勵磁正負
控制部34輸出“L”電平的正負控制信號C11以及“H”電平的正負
控制信號C12。如圖3B所示,使開關33a以及開關33d處于斷開狀態,
使開關33b以及開關33c處于接通狀態。由此,勵磁電流I經由圖3B
中的電流路徑P21而流動。

即,勵磁電流I以下述方式流動,即,從勵磁電源31的正極流出,
在按照順序經由勵磁電流控制部32、開關33b、電流檢測電阻22、勵
磁線圈11以及開關33c以后,流入到勵磁電源31的負極。該勵磁電
流I是對勵磁線圈11沿負向供給的電流。在這種勵磁電流I流動時,
利用電流檢測電阻22對勵磁電流I的電流值B0(輸入至CPU26的勵
磁電流數據D2的值)。

這里,無論在上述的進行正向勵磁的情況以及進行負向勵磁的情
況中的哪一種情況下,均在勵磁電流控制部32中進行如下控制,即,
利用設置于內部的未圖示的電流檢測電阻對勵磁電流I進行檢測,并基
于其檢測結果而使勵磁電流I恒定。因此,在正常動作時,進行正向勵
磁的情況下所得到的勵磁電流I1的電流值A0、和進行負向勵磁的情況
下所得到的勵磁電流I1的電流值B0相等。因此,在未產生勵磁線圈
11的絕緣劣化的情況下,如圖4A所示,勵磁電流I的絕對值恒定,勵
磁電流I的極性以預先規定的勵磁頻率發生變化。具有這種特性的勵磁
電流I在電流檢測電阻22中流動。

這樣,如果交替地進行勵磁線圈11的正向勵磁以及負向勵磁,則
對于在測定管P內流動的流體,交替地施加與對勵磁線圈11供給的正
向的勵磁電流I(參照圖3A)相對應的磁場、和與對勵磁線圈11供給
的負向的勵磁電流I(參照圖3B)相對應的磁場。于是,在測定管P
內產生電動勢。該電動勢與利用勵磁線圈11而施加的磁場的大小(磁
通密度)和流體的平均流速的積成正比。

利用檢測電極12a、12b分別對在測定管P內產生的電動勢(以基
準電極13的電位為基準的電動勢)進行檢測。表示由檢測電極12a檢
測出的電動勢、和由檢測電極12b檢測出的電動勢的差值的信號,從
差動放大器23輸出。從差動放大器23輸出的信號利用A/D變換器24
而變換為數字信號,并將該數字信號作為電動勢數據D1而輸出至CPU
26。于是,CPU26利用電動勢數據D1求出流體的流量。具體而言,
CPU26根據電動勢數據D1求出流體的平均流速。然后,CPU26通過
對該平均流速乘以測定管P的截面積而求出流體的流量。

在進行以上動作期間,利用電流檢測電阻22檢測對勵磁線圈11
供給的勵磁電流I。利用A/D變換器25將該電流檢測電阻22的檢測結
果變換為數字信號,并將該數字信號作為勵磁電流數據D2而輸出至
CPU26。于是,CPU26利用勵磁電流數據D2而對通過上述處理求出
的流體的流量進行校正。這樣,對流體的流量進行測定。

在進行以上處理的同時,CPU26求出勵磁電流數據D2和基準勵
磁電流SI的差,并判斷該差是否超過診斷閾值TH。

具體而言,CPU26判斷表示電流值A0的勵磁電流數據D2和基
準勵磁電流SI的差、以及表示電流值B0的勵磁電流數據D2和基準勵
磁電流SI的差這兩者是否超過診斷閾值TH。在正常時,CPU26判斷
為勵磁電流數據D2和基準勵磁電流SI的差未超過診斷閾值TH。由此,
診斷為未產生勵磁線圈11的絕緣劣化。

<絕緣劣化時動作>

如果由于流體向檢測部10內流入等的主要原因而產生勵磁線圈
11的絕緣劣化,則勵磁線圈11如圖3A、3B所示形成為經由電阻R而
與檢測部10的框體電連接的狀態。電阻R例如是產生了絕緣劣化的絕
緣體(用于使勵磁線圈11相對于框體絕緣的絕緣體)的電阻。于是,
如圖3A、3B所示,勵磁電流I的一部分流經與本來的電流路徑P11、
P21不同的電流路徑P12、P22。

具體而言,在進行勵磁線圈11的正向勵磁的情況下,如圖3A所
示,對勵磁線圈11供給的勵磁電流I的一部分在電流路徑P12中流動。
電流路徑P12是按照順序經由電阻R、變換部20的接地件、以及連接
點Q(勵磁電路21和電流檢測電阻22的連接點)而到達開關33d的
電流路徑。在進行勵磁線圈11的負向勵磁的情況下,如圖3B所示,
經由開關33b的勵磁電流I的一部分在電流路徑P22中流動。電流路
徑P22是按照順序經由連接點Q、變換部20的接地件、以及電阻R而
到達勵磁線圈11的電流路徑。

如圖3A以及圖3B所示,在電流路徑P12、P22中流動的勵磁電
流I均未流經電流檢測電阻22。因此,在進行勵磁線圈11的正向勵磁
的情況下,由電流檢測電阻22檢測出的勵磁電流I的電流值,變為從
上述的正常時的電流值A0減去在電流路徑P12中流動的勵磁電流I的
電流值的量得到的值。在進行勵磁線圈11的負向勵磁的情況下,由電
流檢測電阻22檢測出的勵磁電流I的電流值,變為從上述的正常時的
電流值B0減去在電流路徑P22中流動的勵磁電流I的電流值的量得到
的值。

電流值A1是在電流路徑P12中流動的勵磁電流I的電流值。電
流值B1是在電流路徑P22中流動的勵磁電流I的電流值。在產生了勵
磁線圈11的絕緣劣化的情況下,如圖4B所示,勵磁電流I的極性以
預先規定的勵磁頻率(與圖4A中示出的勵磁電流相同的勵磁頻率)而
變化。在對勵磁線圈11進行正向勵磁的情況下,具有(A0-A1)的
電流值的勵磁電流I流過電流檢測電阻22。另一方面,在對勵磁線圈
11進行負向勵磁的情況下,具有(B0-B1)的電流值的勵磁電流I流
過電流檢測電阻22。

如果產生這種變化(流過電流檢測電阻22的勵磁電流I的變化),
則CPU26判斷為勵磁電流數據D2和基準勵磁電流SI的差超過診斷閾
值TH。由此,診斷為產生了勵磁線圈11的絕緣劣化。在診斷為產生
了勵磁線圈11的絕緣劣化的情況下,CPU26將該診斷結果作為警報
而輸出。CPU26不進行前述的校正處理(利用勵磁電流數據D2對流
體的流量進行校正的處理),由此能夠將異常的狀態向外部通知。

如上所述,在本實施方式中,CPU26求出表示流過與勵磁線圈
11連接的電流檢測電阻22的勵磁電流I的勵磁電流數據D2、和預先
規定的基準勵磁電流SI的差。然后,CPU26根據該差是否超過了診斷
閾值TH而診斷是否產生了勵磁線圈11的絕緣劣化。為了診斷勵磁線
圈11的絕緣劣化,僅對由CPU26執行的程序進行變更即可。因此,
在本實施方式中,無需對結構進行大幅變更,就能夠對絕緣劣化進行
診斷。

[第2實施方式]

圖5是表示本發明的第2實施方式所涉及的流量計所具備的勵磁
電路的內部結構的圖。本實施方式的流量計的結構與圖1所示的流量
計1的結構大致相同,取代流量計1的勵磁電路21而設置圖5所示的
勵磁電路40,對在勵磁線圈11中流動的勵磁電流I進行PWM(Pulse
WidthModulation:脈沖寬度調制)控制。在圖5中,對與圖2中示出
的結構相同的結構標注相同的標號并省略其說明。

如圖5所示,勵磁電路40不具有圖2所示的勵磁電路21的勵磁
電流控制部32。勵磁電路40是設置有電流檢測電阻41(第2電流檢
測部)、波形整形電路42、勵磁電流控制電路43(電流控制部)、以
及AND電路44a、44b的結構。電流檢測電阻41是為了對在勵磁線圈
11中流動的勵磁電流I進行PWM控制而設置的結構。電流檢測電阻
41的一端與開關33b、33d的連接點連接,另一端與電流檢測電阻22
的一端(連接點Q)連接。

參照圖3,無論在進行正向勵磁的情況以及進行負向勵磁的情況
中的哪一種情況下,從勵磁電源31的正極流出的勵磁電流I全部都流
經電流檢測電阻41所設置的位置(開關33b、33d的連接點和連接點Q
之間的位置)。因此,即使在產生了勵磁線圈11的絕緣劣化的情況下,
也能夠利用電流檢測電阻41將在勵磁線圈11中流動的勵磁電流控制
為恒定。

波形整形電路42對由電流檢測電阻41檢測出的信號(因勵磁電
流流過電流檢測電阻41而產生的電壓信號)進行波形整形。勵磁電流
控制電路43基于從波形整形電路42輸出的信號,生成用于使勵磁電
流I恒定的PWM控制信號C20,并將該PWM控制信號C20向AND
電路44a輸出。PWM控制信號C20具有比勵磁電流I的勵磁頻率高的
頻率。例如,PWM控制信號C20的頻率可以比勵磁電流I的勵磁頻率
高100倍左右。AND電路44a對來自勵磁正負控制部34的正負控制信
號C11和來自勵磁電流控制電路43的PWM控制信號C20的邏輯與進
行運算,并將運算所得到的邏輯與的結果輸出至開關33a。AND電路
44b對來自勵磁正負控制部34的正負控制信號C12和來自勵磁電流控
制電路43的PWM控制信號C20的邏輯與進行運算,并將運算所得到
的邏輯與的結果輸出至開關33b。

下面,簡單地說明勵磁電路40的動作。如果從CPU26輸出勵磁
控制信號C1,則與第1實施方式相同,從勵磁正負控制部34輸出正
負控制信號C11、C12,該正負控制信號C11、C12的電平以預先規定
的勵磁頻率交替地變化。由此,交替地進行勵磁線圈11的正向勵磁以
及負向勵磁。無論在進行正向勵磁的情況以及進行負向勵磁的情況中
的哪一種情況下,具有與由電流檢測電阻41檢測出的信號相對應的占
空比的PWM控制信號C20都從勵磁電流控制電路43向AND電路44a
輸出。AND電路44a對正負控制信號C11和PWM控制信號C20的邏
輯與進行運算。AND電路44b對正負控制信號C12和PWM控制信號
C20的邏輯與進行運算。

由此,在進行正向勵磁的情況下,進行如下控制,即,使開關33d
處于接通狀態,使開關33b以及開關33c處于斷開狀態,使開關33a
反復地接通·斷開。具體而言,對開關33a進行如下控制,即,在PWM
控制信號C20的各周期,在由上述占空比規定的期間內使開關33a處
于接通狀態,在剩余的期間使該開關33a處于斷開狀態。與此相對,
在進行負向勵磁的情況下,進行如下控制,即,使開關33a以及開關
33d處于斷開狀態,使開關33c處于接通狀態,使開關33b反復地接
通·斷開。與進行正向勵磁的情況下的開關33a同樣地對開關33b進
行控制。

如果PWM控制信號C20的占空比與由電流檢測電阻41檢測出的
信號相對應地變化,則勵磁電流I的電流值(平均值)與該占空比的變
化相對應地改變。通過進行這種控制,能夠將在勵磁線圈11中流動的
勵磁電流I控制為恒定。除了以上說明的勵磁電路40的動作以外的動
作,基本上與第1實施方式相同,因此省略其說明。

如上所述,在本實施方式中,對在勵磁線圈11中流動的勵磁電流
I進行PWM控制,但是,利用與第1實施方式相同的方法對是否產生
了勵磁線圈11的絕緣劣化進行診斷。在本實施方式中,除了電流檢測
電阻22以外,還需要設置電流檢測電阻41,但是,無需大幅地變更結
構便能夠對絕緣劣化進行診斷。

[第3實施方式]

圖6是表示本發明的第3實施方式所涉及的流量計的主要部分的
結構的框圖。在前述的第1、第2實施方式中,利用基準勵磁電流SI
(未產生勵磁線圈11的絕緣劣化的情況下在勵磁線圈11中流動的勵
磁電流I)進行劣化診斷,但是,在本實施方式中,不利用基準勵磁電
流SI進行劣化診斷。在圖6中,對與圖1中示出的結構相同的結構標
注相同的標號,省略其說明。

如圖6所示,本實施方式的流量計2構成為在圖1所示的流量計
1的變換部20中設置有A/D變換器50。圖6中的勵磁電路X是圖1
中的勵磁電路21、或者圖5中的勵磁電路40。勵磁電路X內的電阻
R1是設置于圖1中的勵磁電路21的未圖示的電流檢測電阻、或者設
置于圖5中的勵磁電路40的電流檢測電阻41。

A/D變換器50將由電流檢測電阻R1檢測出的勵磁電流I(準確
而言,是因勵磁電流I流過電流檢測電阻R1而產生的電壓)變換為數
字信號。A/D變換器50將表示流過電流檢測電阻R1的勵磁電流I的
勵磁電流數據D3輸出至CPU26。

在來自A/D變換器25的勵磁電流數據D2和來自A/D變換器50
的勵磁電流數據D3的差超過預先規定的診斷閾值TH1(閾值)的情況
下,CPU26診斷為產生了勵磁線圈11的絕緣劣化。診斷閾值TH1可
以與在第1、第2實施方式中使用的診斷閾值TH相同,也可以不同。

可以使A/D變換器25和A/D變換器50通用化。在該情況下,針
對該通用化的A/D變換器,可以利用多路轉接器等而選擇性地將由電
流檢測電阻22檢測出的勵磁電流I和由電流檢測電阻R1檢測出的勵
磁電流I輸入。

如前所述,無論在進行正向勵磁的情況以及進行負向勵磁的情況
中的哪一種情況下,從勵磁電源31的正極流出的勵磁電流I全部都流
過圖5中的設置于勵磁電路40中的電流檢測電阻41。這對于圖1中的
設置于勵磁電路21中的未圖示的電流檢測電阻也一樣。與此相對,流
過電流檢測電阻22的勵磁電流I與勵磁線圈11的絕緣劣化的有無相對
應地變化。因此,只要對勵磁電流數據D2和勵磁電流數據D3進行比
較,CPU26就能夠對是否產生了絕緣劣化進行診斷。

如上所述,在本實施方式中,CPU26求出表示流過電流檢測電阻
22的勵磁電流I的勵磁電流數據D2、和表示流過設置于勵磁電路X內
的電流檢測電阻R1的勵磁電流I的勵磁電流數據D3的差。然后,CPU
26根據該差是否超過診斷閾值TH1,而對是否產生了勵磁線圈11的絕
緣劣化進行診斷。在本實施方式中,除了電流檢測電阻22以外,還需
要設置電流檢測電阻R1以及A/D變換器50,但是,無需大幅地變更
結構便能夠對絕緣劣化進行診斷。

[絕緣劣化診斷系統]

圖7是表示本發明的一個實施方式所涉及的絕緣劣化診斷系統的
主要部分的結構的圖。

本實施方式的絕緣劣化診斷系統DS不利用流量計單體來進行勵
磁線圈11的絕緣劣化的診斷,而是利用與流量計不同的診斷裝置來進
行。在圖7中,對與圖1中示出的結構相同的結構標注相同的標號,
省略其說明。

如圖7所示,本實施方式的絕緣劣化診斷系統DS具備流量計3
和診斷裝置70。流量計3在圖1所示的流量計1的變換部20設置有顯
示部61以及輸出部62。但是,CPU26不具備對勵磁線圈11的絕緣劣
化進行診斷的功能。顯示部61具備液晶顯示裝置等的顯示裝置,對由
CPU26測定出的流量等進行顯示。輸出部62經由傳送線L而與診斷
裝置70連接。輸出部62將從CPU26輸出的勵磁電流數據D2輸出至
診斷裝置70。上述的傳送線L例如為在“4~20mA”的信號的傳送中使
用的雙線式的傳送線。

診斷裝置70經由傳送線L而與輸出部62連接。診斷裝置70利
用從輸出部62輸出的勵磁電流數據D2,對是否產生了勵磁線圈11的
絕緣劣化進行診斷。具體而言,與第1實施方式中的CPU26相同地,
在從輸出部62輸出的勵磁電流數據D2和基準勵磁電流SI的差超過診
斷閾值TH的情況下,診斷裝置70診斷為產生了勵磁線圈11的絕緣劣
化。這樣,在本實施方式中,需要對結構進行某種程度的變更,但是,
利用與流量計3連接的外部的診斷裝置70,能夠對勵磁線圈11的絕緣
劣化進行診斷。

針對第2、第3實施方式的流量計也能夠應用本實施方式中的絕
緣劣化診斷系統。例如,在應用于第3實施方式的流量計2(參照圖6)
上的情況下,在流量計2的變換部20設置輸出部62,輸出部62將勵
磁電流數據D2和勵磁電流數據D3輸出至診斷裝置70。并且,在診斷
裝置70中,只要通過對這些勵磁電流數據D2和勵磁電流數據D3進
行比較而診斷是否產生了絕緣劣化即可。

以上對本發明的實施方式所涉及的流量計、絕緣劣化診斷系統以
及絕緣劣化診斷方法進行了說明,但是本發明不限定于上述實施方式,
在本發明的范圍內能夠自由地對其進行變更。例如,在上述實施方式
中,對流量計是電磁流量計的情況進行了說明,但是,本發明還能夠
應用科里奧利式質量流量計。科里奧利式質量流量計使流動有流體的
管振動,根據處于管的上下游的不同的2點的振動檢測信號的相位差,
對在管中流動的流體的質量流量進行測定。

在本說明書中,“前、后、上、下、垂直、水平、下、橫、行以
及列”等表示方向的詞語,對于本發明的裝置中的這些方向而使用。
因此,本發明的說明書中的這些詞語在本發明的裝置中應當進行相對
的解釋。

“構成為”這樣的詞語,用于表示為了執行本發明的功能而構成
為的意思,或者用于表示裝置的結構、要素、部分。

并且,權利要求書中表述為“手段加功能(meansplusfunction)”
的詞語,應當包含能夠用于執行本發明中所包含的功能的所有構造。

“單元”這樣的詞語,用于表示構成要素、單元、硬件、為了執
行期望的功能而進行編程所得到的軟件的一部分。硬件的典型例是設
備、電路,但不限定于此。

以上對本發明的優選的實施例進行了說明,但本發明不限定于這
些實施例。在不脫離本發明的主旨的范圍內,能夠進行結構的追加、
省略、置換、以及其他變更。本發明不限定于前述的說明,而僅由隨
附的權利要求書來限定。

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流量計 絕緣 診斷 系統 以及 方法
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