DE102008023056A1

DE102008023056A1 - Coriolis Massendurchflussmessaufnehmer

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Publication number: DE102008023056A1
Application number: DE102008023056A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Eckert; Martin Dr. Anklin-Imhof; Wolfgang Dr. Drahm; Urban Dr. Schnell; Jean Noël Fehr; Joël Dr. Niederhauser
Original assignee: Endress and Hauser Flowtec AG; Flowtec AG
Current assignee: Endress and Hauser Flowtec AG
Priority date: 2008-05-09
Filing date: 2008-05-09
Publication date: 2009-11-12

Abstract

Es ist ein optische Sensoren aufweisender Coriolis Massendurchflussmessaufnehmer mit mindestens einem Messrohr (1, 41, 43), das im Messbetrieb zu Schwingungen angeregt wird, während ein Medium, dessen Massendurchfluss zu messen ist, durch das Messrohr (1) strömt, beschrieben, bei dem für mindestens ein Messrohr (1, 41, 43) ein einlassseitig am jeweiligen Messrohr (1, 41, 43) angeordneter erster Sensor (19, 51, 55) und ein auslassseitig am jeweiligen Messrohr (1, 41, 43) angeordneter zweiter Sensor (21, 53, 57) zur Erfassung einer vom Massendurchfluss abhängigen Schwingung des jeweiligen Messrohrs (1, 41, 43) vorgesehen ist, wobei jeder erste und jeder zweite Sensor (19, 51, 55, 21, 53, 57) ein mit dem Messrohr (1, 41, 43) verbundenes Muster (23, 23a, 23b, 23c, 23d, 23e) aufweist, eine auf das Muster (23, 23a, 23b, 23c, 23d, 23e) ausgerichtete Lichtquelle (25, 59) aufweist, die im Messbetrieb Licht auf das Muster (23, 23a, 23b, 23c, 23d, 23e) strahlt, und einen Detektor (27) aufweist, der vom Muster (23, 23a, 23b, 23c, 23d, 23e) in Richtung des Detektors (27) abgestrahltes Licht empfängt und in ein Ausgangssignal (I1(t), I2(t), I1in(t), I1out(t), I2in(t), I2out(t)) umwandelt, das einen zeitlichen Verlauf einer Intensität des empfangenen Lichtes wiedergibt, und bei dem jedes Muster (23, 23a, 23b, 23c, 23d, 23e) im Messbetrieb aufgrund der Schwingung des jeweiligen Messrohres (1, 41, 43) relativ zu dem zugehörigen Detektor (27) bewegt wird, und jedes Muster ...

Description

Die Erfindung betrifft einen Coriolis Massendurchflussmessaufnehmer.
Coriolis Durchflussmessgeräte werden in der industriellen Messtechnik zur Messung von Massendurchflüssen eingesetzt.
Hierzu weisen Coriolis Massendurchflussmessgeräte Messaufnehmer mit mindestens einem Messrohr auf, das im Messbetrieb in ein bestehendes Rohrleitungssystem eingesetzt ist. Die Messrohre werden im Messbetrieb von einem Medium durchströmt, dessen Durchfluss zu messen ist.
Das Coriolis Messprinzip basiert auf einer kontrollierten Erzeugung von Corioliskräften. Corioliskräfte treten auf, wenn sich gleichzeitig translatorische und rotatorische Bewegungen überlagern. Hierzu werden die vom Medium durchströmten Messrohre in Schwingungen versetzt.
Es sind heute verschiedene Coriolis Massendurchflussmessaufnehmer auf dem Markt, die sich insb. durch die Anzahl und die Form der eingesetzten Messrohre unterscheiden. Die wichtigsten Bauformen sind Messaufnehmer mit einem geraden Messrohr ( EP-A 1 298 421 ), mit zwei parallelen geraden Messrohren ( US-A 4,793,191 ) und Messaufnehmer mit zwei parallelen gebogenen Messrohren ( EP-B1 154 243 ).
Die Schwingung der Messrohre wird durch das hindurchströmende Medium beeinflusst. Die Größe der hierdurch entstehenden Corioliskraft ist abhängig von der im jeweiligen Messrohr bewegten Masse und deren Geschwindigkeit und somit vom Massendurchfluss. Messrohr und Medium bilden zusammen ein schwingungsfähiges System, das in der Regel auf seiner Resonanzfrequenz angeregt wird. Die resultierende Schwingungsbewegung jedes Messrohrs wird üblicherweise durch einen einlassseitig am jeweiligen Messrohr angeordneten ersten Schwingungssensor und einen auslassseitig am jeweiligen Messrohr angeordneten zweiten Schwingungssensor erfasst, deren Sensorsignale mittels einer Messaufnehmerelektronik aufgenommen und verarbeitet werden. Anhand der aufbereiteten Sensorsignale wird der Massendurchfluss bestimmt. Die Sensorsignale weisen eine Frequenz auf, die gleich einer Frequenz der Schwingung des Messrohres ist. Das einlassseitig abgenommene Messsignal weist gegenüber dem auslassseitig abgenommenen Messsignal eine vom Massendurchfluss durch das Messrohr abhängige Phasenverschiebung auf. Der Grund hierfür sind die auftretenden Corioliskräfte, die bewirken, dass die Rohrschwingung abhängig vom Massendurchfluss einlassseitig verzögert und auslassseitig beschleunigt wird.
Herkömmliche Coriolis Massendurchflussmessaufnehmer weisen zur Erfassung der Messrohrschwingungen typischer Weise elektromagnetische Wandler auf, bei denen ein am jeweiligen Messrohr befestigter Permanentmagnet durch die Messrohrschwingung relativ zu einer am Messaufnehmergehäuse oder an einem zweiten Messrohr befestigten Spule bewegt wird. Diese Relativbewegung führt zu einer Induktionsspannung in der Spule, die als analoges Sensorsignal abgegriffen wird.
Es gibt jedoch bereits einige Coriolis Massendurchflussmessaufnehmer, die mit optischen Sensoren ausgestattet sind. Diese bieten den Vorteil, dass sie berührungslos arbeiten und daher in der Regel entsprechend unempfindlicher gegenüber Verschmutzungen insb. von metallischen Kleinteilen sind.
Ein Beispiel hierzu ist in der US-B1 6,722,209 beschrieben. Dort wird die Bewegung eines im Messbetrieb von einem Medium durchströmten Messrohres optisch mittels eines Fabry Perot Interferometers erfasst. Dabei wird von einer Lichtquelle bereitgestelltes Licht mit Hilfe von Spiegeln zur Interferenz gebracht, wobei mindestens ein Spiegel seine Position abhängig von der Messrohrschwingung verändert. Derartige optische Sensoren weisen jedoch den Nachteil auf, dass die Messgenauigkeit in hohem Maß von der Anordnung und Ausrichtung der Spiegel abhängig ist. Bereits geringste Abweichungen, wie sie z. B. durch Fertigungstoleranzen entstehen können führen zu einer deutlichen Verschlechterung der Messgenauigkeit.
In der US-B2 7,117,751 ist ein weiterer Coriolis Massendurchflussmessaufnehmer mit optischen Sensoren beschrieben. Dort wird die Bewegung des vom Medium durchströmten Messrohres optisch anhand von zwei Lichtschranken erfasst. Die Lichtschranken sind dabei derart angeordnet, dass das Messrohr aufgrund von dessen Schwingung den Lichtpfad der Lichtschranken durchquert.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung einen Coriolis Massendurchflussmesser mit optischen Sensoren anzugeben.
Hierzu besteht die Erfindung in einem Coriolis Massendurchflussmesser mit mindestens einem Messrohr, das im Messbetrieb zu Schwingungen angeregt wird, während ein Medium, dessen Massendurchfluss zu messen ist, das Messrohr durchströmt, bei dem

– für mindestens ein Messrohr ein einlassseitig am jeweiligen Messrohr angeordneter erster Sensor und ein auslassseitig am jeweiligen Messrohr angeordneter zweiter Sensor zur Erfassung einer vom Massendurchfluss abhängigen Schwingung des jeweiligen Messrohrs vorgesehen ist,
– wobei jeder erste und jeder zweite Sensor
– ein mit dem Messrohr verbundenes Muster aufweist,
– eine auf das Muster ausgerichtet Lichtquelle aufweist, die im Messbetrieb Licht auf das Muster strahlt, und
– einen Detektor aufweist, der vom Muster in Richtung des Detektors abgestrahltes Licht empfängt und in ein Ausgangssignal umwandelt, dass einen zeitlichen Verlauf einer Intensität des empfangenen Lichtes wiedergibt, und bei dem
– jedes Muster im Messbetrieb aufgrund der Schwingung des jeweiligen Messrohres relativ zu dem zugehörigen Detektor bewegt wird, und
– jedes Muster Bereiche mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften aufweist, die derart angeordnet sind, dass der zeitliche Verlauf der Intensität des in Richtung des zugehörigen Detektors abgestrahlten Lichtes die Schwingung des jeweiligen Messrohrs im Bereich des jeweiligen Sensors wiedergibt.

Gemäß einer Ausgestaltung ist die optische Eigenschaft, durch die sich die Bereiche voneinander unterscheiden deren Absorptions-, Reflexions- oder Streuungsvermögen.
Gemäß einer Weiterbildung weist das Muster auf einer homogenen Oberfläche aufgebrachte punkt- oder streifenförmige Bereiche auf, deren Absorptions-, Reflexions- oder Streuungsvermögen von dem Absorptions-, Reflexions- oder Streuungsvermögen der homogenen Oberfläche verschieden ist.
Gemäß einer Ausgestaltung sind die Lichtquellen inkohärente Lichtquellen, insb. Leuchtdioden, und die Detektoren sind Fotodioden.
Gemäß einer Weiterbildung ist zwischen dem Muster und dem Detektor eine Abbildungsoptik, insb. eine Linse, in den Lichtpfad eingesetzt, die das reflektierte Licht bündelt, und dem Detektor unmittelbar oder über einen Lichtleiter, insb. über ein Glasfaserkabel, zuführt.
Gemäß einer Weiterbildung ist ein einziger Lichtleiter vorgesehen, über den im Messbetrieb, das Licht der Lichtquelle in Richtung des Musters abgestrahlt wird, und über den das vom Muster in Richtung des Detektors abgestrahlte Licht empfangen und dem Detektor zugeführt wird.
Gemäß einer Variante der Erfindung wird das Muster durch ein auf dem Messrohr montiertes Beugungsgitter erzeugt.
Gemäß einer anderen Variante umfasst das Muster ein mit dem Messrohr verbundenes erstes Liniengitter, dem ein zweites in einen Lichtpfad zwischen dem ersten Liniengitter und dem Detektor fest eingesetztes zweites Liniengitter optisch überlagert ist, wobei die Liniengitter derart ausgebildet und angeordnet sind, dass sie von der durch die Messrohrschwingung bedingten relativen Lage des ersten Liniengitters zu dem zweiten Liniengitter abhängige Moire Strukturen bilden.
Gemäß einer anderen Variante weisen die Muster eine auf dem jeweiligen Messrohr befindliche Grundfläche mit hohem Reflexionsvermögen auf, auf der Absorberflächen mit geringem Reflexionsvermögen in Form eines Strichcodes aufgebracht sind, oder sie weisen eine auf dem jeweiligen Messrohr befindliche Grundfläche mit geringem Reflexionsvermögen auf, auf der Reflektorflächen mit hohem Reflexionsvermögen in Form eines Strichcodes aufgebracht sind.
Gemäß einer Weiterbildung besteht der Strichcode aus streifenförmigen Bereichen, die senkrecht zu einer Achse verlaufen entlang derer die Auslenkung des jeweiligen Messrohres erfolgt.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung weist der Strichcode äquidistant parallel zueinander angeordnete strichförmige Absorberflächen auf, und zwischen zwei benachbarten Absorberflächen besteht jeweils ein Abstand, dessen Breite gleich der Breite der strichförmigen Absorberflächen ist.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung ist ein einziges Messrohr vorgesehen, das im Messbetrieb mittels eines Schwingungserregers in Schwingung versetzt wird. Dabei sind der erste und der zweite Sensor derart angeordnet, dass das Licht der Lichtquellen im Wesentlichen senkrecht zur Schwingungsebene des Messrohrs auf das Muster des jeweiligen Sensors trifft.
Gemäß einer Weiterbildung der ersten Ausgestaltung ist eine Signalverarbeitung vorgesehen, die anhand der Ausgangssignale des Detektors des ersten Sensors und des Detektors des zweiten Sensors eine vom Massendurchfluss abhängige Phasenverschiebung oder eine vom Massendurchfluss abhängige Zeitverschiebung zwischen den beiden Ausgangssignalen bestimmt.
Weiter umfasst die Erfindung eine zweite Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Coriolis-Massendurchflussmessaufnehmer, bei dem

– zwei parallel zueinander verlaufende Messrohre vorgesehen sind,
– mindestens ein Schwingungserreger vorgesehen ist, der dazu dient, die beiden Messrohre im Messbetrieb in gegenphasige Schwingungen zu versetzen, und
– an einem oder an beiden Messrohren jeweils ein erster und ein zweiter Sensor derart angeordnet sind, dass das Licht der Lichtquellen der jeweiligen Sensoren im Wesentlichen senkrecht zur Schwingungsebene des jeweiligen Messrohrs auf das Muster des jeweiligen Sensors trifft.

Gemäß einer Weiterbildung der zweiten Ausgestaltung ist eine Signalverarbeitung vorgesehen, die anhand der Ausgangssignale des Detektors eines ersten Sensors und des Detektors des dem selben Messrohr zugeordneten zweiten Sensors eine vom Massendurchfluss abhängige Phasenverschiebung oder eine vom Massendurchfluss abhängige Zeitverschiebung zwischen den beiden Ausgangssignalen bestimmt.
Gemäß einer Weiterbildung umfasst die Erfindung einen erfindungsgemäßen Coriolis-Massendurchflussmessaufnehmer, bei dem

– die Lichtquelle eine Lichtquelle, insb. eine gepulste Lichtquelle, ist, die zeitabhängige Lichtsignale zeitgleich auf das Muster des einlassseitig am jeweiligen Messrohr angeordneten ersten Sensors und das Muster des zugeordneten auslassseitig am jeweiligen Messrohr angeordneten zweiten Sensors strahlt,
– eine Signalverarbeitung vorgesehen ist, die die zugehörigen Ausgangssignale der Sensoren anhand des durch das zeitgleiche Ausstrahlen der zeitabhängigen Lichtsignale auf die Muster gegebenen zeitlichen Bezugs zwischen den jeweiligen Ausgangssignalen synchronisiert, und
– der Massendurchfluss anhand der synchronisierten Ausgangssignale bestimmt wird.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass optische Sensoren berührungslos arbeiten. Es ist hierfür keine Verbindung zwischen dem Messrohr und dem Messaufnehmergehäuse erforderlich. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass optische Sensoren unempfindlicher gegenüber Verschmutzungen insb. von metallischen Kleinteilen sind.
Die Erfindung und weitere Vorteile werden nun anhand der Figuren der Zeichnung, in denen sieben Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert; gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt einen Schnitt durch einen Messaufnehmer eines Coriolis Massendurchflussmessers mit einem einzigen geraden Messrohr;
2 zeigt einen Schnitt durch den in 1 dargestellten Messaufnehmer wobei die Schnittebene senkrecht zu der Schnittebene der in 1 gewählten Darstellung verläuft;
3 zeigt exemplarisch eine Ansicht eines optischen Sensors zusammen mit dem zughörigen Abschnitt des Messrohrs, dessen Schwingung mit dem Sensor erfasst wird;
4 zeigt eine Prinzipskizze des Aufbaus des in 3 dargestellten optischen Sensors mit einem unmittelbar auf dem Messrohr angeordneten Muster;
5 zeigt eine Prinzipskizze einer Variante, bei der für die Abstrahlung des Lichts auf das Muster und den Empfang des am Muster reflektierten Lichtes ein einziger Lichtleiter vorgesehen ist;
5a zeigt eine Prinzipskizze einer Variante, bei der das Muster durch eine unmittelbar auf dem Messrohr befindliche reflektierende Oberfläche gebildet ist, und der Lichtleiter in der dargestellten Momentaufnahme der Schwingung einen äußeren Ausschnitt des Messrohrs ausleuchtet;
5b zeigt die Variante von 5a, bei der der Lichtleiter in der dargestellten Momentaufnahme der Schwingung einen näher an der Messrohrmitte liegenden Ausschnitt ausleuchtet;
5c zeigt die Variante von 5a, bei der Lichtleiter in der dargestellten Momentaufnahme der Schwingung einen im Bereich der Messrohrmitte liegenden Ausschnitt ausleuchtet;
6a zeigt eine Variante, bei der das Muster durch ein am Messrohr montiertes Beugungsgitter gebildet ist;
6b zeigt eine Variante, bei der das Muster ein mit dem Messrohr verbundenes Liniengitter umfasst, dem ein weiteres Liniengitter vorgeschaltet ist;
7 zeigt eine Variante, bei der das Muster drei punktförmige Bereiche aufweinst, die entlang einer aufgrund der Messrohrschwingung von dem Lichtstrahl sukzessive ausgeleuchteten Linie auf dem Messrohr angeordnet sind;
7a zeigt ein Ausgangssignal eines Detektors eines einlassseitig am Messrohr angeordneten ersten gemäß dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ausgebildeten Sensors;
7b zeigt ein Ausgangssignal eines Detektors eines auslassseitig am Messrohr angeordneten zweiten gemäß dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ausgebildeten Sensors;
8 zeigt eine Ansicht eines optischen Sensors gemäß der in 3 dargestellten Variante, bei dem das Muster durch einen Strichcode gebildet ist;
9 zeigt eine Prinzipskizze des in 8 dargestellten Aufbaus;
10 zeigt eine Variante des in 8 dargestellten Aufbaus, bei der das Muster durch einen auf einer ebenen außenseitlich auf dem Messrohr montierten Platte aufgebrachten Strichcode gebildet ist;
11 zeigt ein Ausgangssignal eines Detektors eines einlassseitig am Messrohr angeordneten ersten gemäß der in 8 dargestellten Variante ausgebildeten Sensors;
12 zeigt ein Ausgangssignal eines Detektors eines auslassseitig am Messrohr angeordneten zweiten gemäß der in 8 dargestellten Variante ausgebildeten Sensors;
13 zeigt eine Ansicht eines Coriolis Durchflussmessaufnehmers mit zwei gebogenen Messrohren;
14 zeigt eine Ansicht der gebogenen Messrohre und der optischen Sensoren des Messaufnehmers von 13;
15 zeigt die Ausgangssignale der vier Detektoren des in 13 und 14 dargestellten Coriolis Durchflussmessaufnehmers,
16 zeigt ein Messrohr mit zwei Sensoren, deren Muster zeitgleich mittels einer ein zeitabhängiges Lichtsignal aussenden Lichtquelle angestrahlt werden, und deren Ausgangssignale anhand des dadurch bestehenden zeitlichen Bezugs synchronisiert werden;
17a zeigt den zeitlichen Verlauf der von den in 16 dargestellten Mustern abgestrahlten Intensität der Lichtblitze;
17b zeigt die mit der Anordnung von 16 abgeleiteten Ausgangsignale der Sensoren; und
17c zeigt die synchronisierten mit der Anordnung von 16 abgeleiteten Ausgangssignale.
1 zeigt einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Coriolis-Massendurchflussmessaufnehmers. Der Messaufnehmer ist im Messbetrieb in einer in 1 nicht dargestellten Rohrleitung angeordnet, durch die ein Medium, z. B. ein Gas oder eine Flüssigkeit, fließt, dessen Massendurchfluss gemessen werden soll. Der Messaufnehmer weist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein einziges gerades Messrohr 1 auf, das einlassseitig über eine Endplatte 3 an einem Flansch 5 und auslassseitig über eine Endplatte 7 an einem Flansch 9 fixiert ist. Das Messrohr 1 wird im Messbetrieb von dem Medium durchströmt. Die Flansche 5, 9 und die Endplatten 3, 7 sind an oder in einem Trägerrohr 11 befestigt. Messrohr 1 und Trägerrohr 11 sind in einem Messaufnehmergehäuse 12 angeordnet, auf dass beispielsweise eine in einem in 1 nicht dargestellte Messaufnehmer-Elektronik, montiert werden kann.
Die Erfindung ist nicht auf diesen speziellen Messaufnehmer mit einem einzigen geraden Messrohr beschränkt. Sie kann auch in Verbindung mit weiteren bekannten Messaufnehmern eingesetzt werden. Zu erwähnen sind insb. Messaufnehmer mit einem einzigen gebogenen Messrohr, sowie Messaufnehmer mit zwei parallelen, geraden oder gebogenen Messrohren, wie sie z. B. in der US-A 4,793,191 und der EP-B1 1 154 243 beschrieben sind.
Das Messrohr 1 wird im Messbetrieb zu Schwingungen angeregt. Zur Erzeugung der Messrohrschwingung ist in der Mitte zwischen den beiden Endplatten 3, 7 am Messrohr 1 ein Schwingungserreger 13 angeordnet. Als Schwingungserreger 13 eignet sich z. B. ein elektromagnetischer Antrieb bestehend aus einem Permanentmagnet 15 und einer Spule 17. Die Spule 17 ist am Trägerrohr 11 und der Permanentmagnet 15 ist am Messrohr 1 befestigt. Über einen in der Spule 17 fließenden Strom lassen sich Amplitude und Frequenz einer in der Zeichenebene verlaufenden Biegeschwingung des Messrohrs 1 steuern. Das Schwingungsgebilde wird dabei vorzugsweise in Resonanz betrieben.
In der Zeichenebene treten Coriolis Kräfte auf, die bewirken, dass nicht alle Punkte entlang des Messrohrs 1 in Phase schwingen. Die vom Massendurchfluss abhängige Schwingung des Messrohrs 1 wird mit Hilfe von einem einlassseitig am Messrohr 1 angeordneten ersten Sensor 19 und einem auslassseitig am Messrohr 1 angeordneten zweiten Sensor 19 erfasst. Die Sensoren 19, 21 sind optische Sensoren, die in einer Ebene senkrecht zur Schwingungsebene des Messrohrs 1 ausgerichtet sind. 2 zeigt einen Schnitt durch den Messaufnehmer 1 in dieser Ebene. Die in 2 dargestellte Schnittebene verläuft senkrecht zu der in 1 dargestellten Schnittebene. Die Sensoren 19, 21 sind vorzugsweise identisch und symmetrisch zu beiden Seiten des Schwingungserregers 13 angeordnet.
3 zeigt exemplarisch eine Ansicht und 4 eine Prinzipskizze des Sensors 19 zusammen mit dem zughörigen Abschnitt des Messrohrs 1, dessen Schwingung mit dem Sensor 19 erfasst wird. Er umfasst einen mit dem Messrohr 1 verbundenes Muster 23, eine Lichtquelle 25 und einen Detektor 27. Als Lichtquelle 25 eignet sich eine inkohärente Lichtquelle, z. B. eine Leuchtdiode. Als Detektor 27 eignet sich z. B. eine Fotodiode.
Das Muster 23 befindet sich unmittelbar am Messrohr 1 und führt die gleichen Schwingungsbewegungen aus wie das Messrohr 1. Die Lichtquelle 25 und der Detektor 27 des jeweiligen Sensors 19, 21 sind jeweils in eine Öffnung im Trägerrohr 11 eingesetzt. Lichtquelle 25 und Detektor 27 führen im Messbetrieb keine Bewegung aus. Entsprechend wird das jeweilige Muster 23 im Messbetrieb aufgrund der Schwingung des Messrohres 1 relativ zu der Lichtquelle 25 und dem Detektor 27 bewegt.
Die Lichtquelle 25 ist derart auf das Muster 23 ausgerichtet, dass das Licht im Messbetrieb auf das Muster 23 strahlt. Dies kann unmittelbar erfolgen, indem die Lichtquelle 25 gegenüber von dem Muster 23 in das Trägerrohr 11 eingesetzt ist. Alternativ wird das Licht, wie in 4 dargestellt, über einen Lichtleiter 29, z. B. ein Glasfaserkabel, zum Muster 23 geführt. Die Verwendung des Lichtleiters 29 ermöglicht es, die Lichtquelle 25 an einer leicht bzw. leichter zugänglichen Stelle anzuordnen. Hierdurch kann die Lichtquelle 25 erforderlichenfalls leichter ausgetauscht werden.
Der Detektor 27 ist derart auf das Muster 23 ausgerichtet, dass ein von der momentanen Lage des Messrohrs 1 und der Ausgestaltung des Musters 23 abhängiger Anteil des Lichts vom Muster 23 in Richtung des Detektors 27 abgestrahlt wird. Dies kann ebenfalls unmittelbar erfolgen, indem der Detektor 27 in Reflektionsrichtung gegenüber von dem Muster 23 in das Trägerrohr 11 eingesetzt ist. Vorzugsweise wird jedoch, wie in 4 dargestellt, eine Abbildungsoptik 31, z. B. in Form einer Linse, in den Lichtpfad eingesetzt, die das vom Muster 23 in diese Richtung abgestrahlte Licht bündelt, und über einen Lichtleiter 33, z. B. ein Glasfaserkabel, zum Detektor 27 führt. Hierdurch wird eine höhere Lichtausbeute erreicht, die zu einer Verbesserung des Signal- zu-Rausch-Abstandes und damit zu einer Verbesserung der Messgenauigkeit führt.
Die Abstrahlung des Lichts auf das Muster 23 und der Empfang des vom Muster 23 in Richtung des Detektors 27 abgestrahlten Lichtes kann unabhängig davon, ob eine Abbildungsoptik 31 verwendet wird oder nicht, auch über einen einzigen Lichtleiter 34 erfolgen. Diese Variante ist in 5 skizziert. Dort sind Lichtquelle 25 und Detektor 27 an ein und denselben Lichtleiter 34 angeschlossen, der auf das Muster 23 auf dem Messrohr 1 ausgerichtet ist. Die Lichtquelle 25 sendet Licht über diesen Lichtleiter 34 auf das am Messrohr 1 befindliche Muster 23 und das vom Muster 23 in Richtung des Lichtleiters 34 reflektierte Licht wird über den Lichtleiter 34 aufgenommen und dem Detektor 27 zugeführt. Eine gegebenenfalls vorgesehen Abbildungsoptik 31 befindet sich zwischen dem Lichtleiter 34 und dem Messrohr 1.
Der Detektor 27 empfängt das vom Muster 23 in Richtung des Detektors 27 abgestrahlte Licht und wandelt es in ein Ausgangssignal um, dass einen zeitlichen Verlauf einer Intensität des des vom Muster 23 abgestrahlten vom Detektor 27 empfangenen Lichtes wiedergibt.
Jedes Muster 23 weist mit dem Messrohr 1 mit bewegte Bereiche mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften auf, die derart angeordnet sind, dass der zeitliche Verlauf der Intensität des in Richtung des Detektors 27 reflektierten Lichtes die Schwingung des jeweiligen Messrohrs 1 im Bereich des jeweiligen Sensors 19, 21 wiedergibt.
Die optische Eigenschaft, durch die sich die Bereiche voneinander unterscheiden sind deren Absorptions-, deren Reflexions- oder deren Streuungsvermögen.
Im einfachsten Fall wird dieses Muster 23 durch eine unmittelbar auf das Messrohr 1 aufgebrachte oder durch das Messrohr 1 selbst gebildete gekrümmte reflektierende Oberfläche 23a gebildet. Dieser Fall ist in den 5a, 5b und 5c dargestellt. Das Licht wird über den Lichtleiter 34 senkrecht zur Messrohrschwingung eingestrahlt und trifft auf einen eng begrenzten, von der momentanen Lage des Messrohrs 1 abhängigen Ausschnitt A der Oberfläche 23a. Die Messrohrschwingung ist in den Figuren durch Pfeile dargestellt. Aufgrund der Krümmung des Messrohrs 1 weisen die einzelnen hier kontinuierlich ineinander übergehenden Bereiche der Oberfläche 23a ein unterschiedliches Streuvermögen auf. Hierdurch wird ein von der momentanen Lage abhängiger Anteil des einfallenden Lichts in Richtung des Detektors 27 reflektiert. Der vom Detektor 27 empfangene reflektierte Anteil ist aufgrund der Krümmung der Oberfläche 23a umso geringer, je weiter außen der Lichtstrahl auf das Messrohr 1 auftrifft. Die 5a, 5b und 5c zeigen eine durch die Messrohrschwingung entstehende zeitliche Abfolge. In 5a trifft der Lichtstrahl auf einen äußeren Ausschnitt A1 des Messrohrs. Aufgrund der Messrohrkrümmung, werden hier ca. 45% des auftreffenden Lichtes zum Detektor 27 zurück reflektiert. Das Messrohr 1 schwingt nun in der Zeichenebene nach oben und der Lichtstrahl beleuchtet in 5b einen näher an der Messrohrmitte liegenden Ausschnitt A2. Aufgrund der Messrohrkrümmung, werden hier ca. 60% des auftreffenden Lichtes zum Detektor 27 zurück reflektiert. Eine weitere Auslenkung des Messrohrs 1 in diese Richtung führt zu der in 5c dargestellten Situation, bei der der Lichtstrahl auf einen Ausschnitt A3 im Bereich der Messrohrmitte trifft. Dieser Ausschnitt A3 reflektiert ca. 70% des einfallenden Lichts in Richtung des Detektors 27 zurück. Dementsprechend gibt der zeitliche Verlauf der mit dem Detektor 27 gemessenen Intensität des reflektierten Lichtes die Schwingung des jeweiligen Messrohrs 1 im Bereich dieses Sensors 19, 21 wieder.
Die erzielbare Auflösung mit der die Messrohrschwingung erfasst werden kann, kann durch die Verwendung differenzierterer Muster 23 deutlich verbessert werden. Hierzu werden vorzugsweise Muster 23 eingesetzt, die auf einer homogenen Oberfläche aufgebrachte punkt- oder streifenförmige Bereiche aufweisen, deren Absorptions-, Reflexions- oder Streuungsvermögen von dem Absorptions-, Reflexions- oder Streuungsvermögen der homogenen Oberfläche verschieden sind. Diese punkt- oder streifenförmigen Bereiche können beispielsweise in einer Punktmatrix bzw. in einer Streifenmatrix angeordnet sein. Die entsprechenden Bereiche können auf die Oberfläche des Messrohrs 1 z. B. durch einen lithographischen Prozess aufgebracht werden.
Die Muster 23 können alternativ auch durch ein am Messrohr 1 zu montierendes entsprechend ausgestaltetes Beugungsgitter 23b erzeugt werden. Ein Beispiel hierzu ist in 6a dargestellt.
Alternativ kann eine weitere Variante der Erfindung eingesetzt werden, bei der der aus der Optik bekannte Moire Effekt genutzt wird. Ein Beispiel hierzu ist in 6b dargestellt. Gemäß dieser Variante umfasst das Muster 23 ein mit dem Messrohr 1 verbundenes erstes Liniengitter 23-I, dem ein zweites in einen Lichtpfad zwischen dem ersten Liniengitter 23-I und dem Detektor 27 fest eingesetztes zweites Liniengitter 23-II optisch überlagert ist. Das erste Liniengitter 23-I wird während das Messrohr 1 schwingt mit dem Messrohr 1 mit bewegt. Das zweite Liniengitter 23-II bewegt sich im Messbetrieb nicht. Hierzu ist es beispielsweise starr mit dem Detektor 27 bzw. mit dem Lichtleiter 34 verbunden. Die beiden Liniengitter 23-I und 23-II sind derart ausgebildet und angeordnet, dass sie von der durch die Messrohrschwingung bedingten relativen Lage des ersten Liniengitters 23-I zu dem zweiten Liniengitter 23-II abhängige Moire Strukturen bilden. Demgemäß sind die Liniengitter 23-I, 23-II beispielsweise zwei gleichsinnig ausgerichtete Liniengitter, die gleiche oder zumindest annährend gleiche Gitterkonstanten aufweisen. Die Liniengitter 23-I, 23-II sind einander parallel oder zumindest annähernd parallel überlagert. Alternativ können auch zwei Liniengitter mit jeweils variabler Gitterkonstante eingesetzt werden. Durch die Überlagerung der beiden Liniengitter 23-I, 23-II entstehen Moire Strukturen, die zu einer von der relativen Lage der beiden Liniengitter 23-I, 23-II zueinander abhängigen Intensität des in Richtung des Detektors 27 abgestrahlten Lichtes führen. Da die relative Lage der beiden Liniengitter 23-I, 23-II durch die Messrohrschwingung bewirkt wird, gibt auch hier der zeitliche Verlauf der Intensität des vom Detektor 27 empfangenen Lichts die Messrohrschwingung im Bereich des jeweiligen auf diese Weise aufgebauten Sensors 19, 21 wieder.
7 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein Muster 23c eingesetzt wurde, das drei punktförmige Bereiche U1, G, U2 aufweist, die entlang einer aufgrund der durch Pfeile angedeuteten Messrohrschwingung von dem Lichtstrahl sukzessive ausgeleuchteten Linie auf dem Messrohr 1 angeordnet sind. Die Bereiche U1, G, U2 sind derart angeordnet, dass der mittlere Bereich G voll ausgeleuchtet ist, wenn das Messrohr 1 durch dessen Gleichgewichtslage schwingt. Die beiden äußeren Bereiche U1, U2 werden voll ausgeleuchtet, wenn sich dass Messrohr 1 an dessen oberen bzw. unteren Schwingungsumkehrpunkt befindet. Die drei Bereiche U1, G, U2 füllen vorzugsweise die volle von der Lichtquelle 25 ausgeleuchtete optische Apertur aus. Hierzu können die drei Bereiche U1, G, U2 formgleich, z. B. kreisscheibenförmig, ausgebildet sein, oder es kann eine an die Geometrie des Messrohrs 1 angepasste Ausgestaltung gewählt werden, bei der beispielsweise der mittlere Bereich G kreisscheibenförmig ist und die beiden äußeren Bereiche U1, U2 elliptisch sind und symmetrisch zum mittleren Bereich G angeordnet sind. Die drei Bereiche U1, G, U2 weisen die gleichen optischen Eigenschaften auf. Letztere unterscheiden sich deutlich von der ansonsten homogenen Messrohroberfläche, auf der sie sich befinden, durch deren Absorptions-, Reflektions- oder Streuvermögen.
7a zeigt einen mit dem Detektor 27 eines einlassseitig am Messrohr 1 angeordneten ersten gemäß 7 ausgebildeten Sensors 19 aufgenommen Intensitätsverlauf I₁(t) als Funktion der Zeit. Dabei weisen die Bereiche U1, G, U2 ein höheres Reflektionsvermögen als deren Umgebung auf. Der Intensitätsverlauf I₁(t) ist über eine halbe Schwingungsperiode dargestellt. Während dieser halben Schwingungsperiode wird aufgrund der Messrohrschwingung zum Zeitpunkt t₀ der obere Bereich U1 ausgeleuchtet, zum Zeitpunkt t₁ der Bereich G ausgeleuchtet und zum Zeitpunkt t₂ der untere Bereich U2 voll ausgeleuchtet. Entsprechend zeigt der Intensitätsverlauf zu diesen Zeiten t₀, t₁, t₂ ausgeprägte Maxima. Der zeitliche Verlauf der Intensität I₁(t) des reflektierten Lichtes spiegelt die Schwingung des Messrohrs 1 im Bereich des ersten Sensors 19 wieder. Auf analoge Weise wird mit dem zweiten Sensor 21 die Schwingung des Messrohrs 1 im Bereich des auslassseitig angeordneten identisch ausgebildeten zweiten Sensors 21 aufgezeichnet. 7b zeigt den zugehörigen mit dem Detektor 27 des zweiten Sensors 21 aufgezeichneten zeitlichen Verlauf der Intensität I₂(t) des reflektierten Lichtes.
Die beiden Ausgangssignale I₁(t), I₂(t) weisen den gleichen Intensitätsverlauf und die gleiche Periodendauer P, bzw. was gleichbedeutend ist, die gleiche Frequenz f auf. Sie sind jedoch gegeneinander phasenverschoben.
Die Phasenverschiebung Δφ zwischen den beiden Ausgangssignalen I₁(t), I₂(t) dividiert durch die Frequenz entspricht der Zeitverschiebung Δt_φ zwischen den beiden Ausgangssignalen I₁(t), I₂(t) und ist ein Maß für den Massendurchfluss.
Die Ausgangssignale I₁(t), I₂(t) werden, wie in 5 dargestellt, einer Signalverarbeitung 39 zugeführt, die anhand der Ausgangssignale I₁(t), I₂(t) die Phasenverschiebung Δφ oder den Zeitversatz Δt_φ, bestimmt. Hierzu werden die Ausgangssignale I₁(t), I₂(t) vorzugsweise einem Analog-Digital Wandler A/D zugeführt und in der Signalverarbeitung 39 in digitaler Form weiter verarbeitet. Dabei kann die Phasenverschiebung Δφ bzw. der Zeitversatz Δt_φ anhand der Ausgangsignale I₁(t), I₂(t) z. B. durch die Bildung von Faltungintergralen, durch eine Fourier Analyse oder durch Quadraturen abgeleitet werden. Der zu messende Massendurchfluss ist proportional zu dem Verhältnis von Phasenverschiebung Δφ und Schwingungsfrequenz f des Messrohres 1. Anhand dieser Messgröße wird der Massendurchfluss, wie bei herkömmlichen Coriolis-Massendurchflussmessgeräten auch, auf klassische Weise abgeleitet.
8 und 9 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem strichförmige Bereiche aufweisende Muster 23d vorgesehen sind. Die Muster 23d weisen jeweils eine auf das jeweilige Messrohr 1 aufgebrachte Grundfläche 35 mit hohem Reflexionsvermögen auf, auf der Absorberflächen 37 mit geringem Reflexionsvermögen in Form eines Strichcodes aufgebracht sind. Alternativ können die Muster 23d natürlich ebenso gut eine auf das jeweilige Messrohr aufgebrachte Grundfläche mit niedrigem Reflexionsvermögen aufweisen, auf der Reflektorflächen mit hohem Reflexionsvermögen in Form eines Strichcodes aufgebracht sind.
Der Strichcode besteht aus durch die Absorberflächen 37 gebildeten strichförmigen Bereichen, die senkrecht zu der Achse verlaufen, entlang derer die Auslenkung des jeweiligen Messrohres 1 erfolgt. Dies ist beispielsweise aus den in 8 und 9 gewählten Darstellungen ersichtlich. In der Darstellung von 8 bewegt sich das Messrohr 1 senkrecht zur Zeichenebene auf den Betrachter zu und von diesem wieder weg, und die Striche verlaufen senkrecht dazu von links nach rechts.
In der Darstellung von 9 bewegt sich das Messrohr 1, wie durch die Pfeile angedeutet in der Zeichenebene auf und ab und die Striche verlaufen senkrecht zur Zeichenebene auf den Betrachter zu bzw. von diesem weg.
Das in 9 dargestellte Muster 23d ist unmittelbar auf das Messrohr 1 aufgebracht und folgt der Rohrform. Entsprechend weist die Grundfläche 35 eine im Querschnitt kreissegmentförmige Geometrie auf.
Alternativ könnte ein Muster 23e eingesetzt werden, bei dem als Grundfläche 35' eine ebene Platte verwendet wird, auf der Absorberflächen 37' aufgebracht sind. Diese Grundfläche 35' ist, wie in 10 dargestellt, außenseitlich auf dem Messrohr 1 montiert.
Der Strichcode besteht in den dargestellten Ausführungsbeispielen aus äquidistant parallel zueinander angeordneten strichförmigen Absorberflächen 37. Zwischen zwei benachbarten Absorberflächen 37 besteht jeweils ein Abstand, dessen Breite in dem dargestellten Ausführungsbeispiel gleich der Breite der strichförmigen Absorberflächen 37 ist. Bei der in 9 dargestellten Variante, bei der das Muster unmittelbar auf das Messrohr 1 aufgebracht ist, kann alternativ ein unmittelbar auf das Messrohr 1 aufgebrachtes Muster verwendet werden, bei dem die einzelnen strichförmigen Bereiche derart angeordnet und bemessen sind, dass deren Projektion auf eine senkrecht zur Schwingungsrichtung und senkrecht zur Längsachse des Messrohrs 1 angeordnete Ebene äquidistant angeordnete streifenförmige Bereiche gleicher Breite ergibt.
Im Messbetrieb wird das Messrohr 1 zu Schwingungen angeregt. Dadurch werden die beiden in 9 dargestellten Muster 23d relativ zu den Lichtquellen 25 und den Detektoren 27 bewegt. Die Detektoren 27 empfangen das reflektierte Licht und wandeln es jeweils in ein Ausgangssignal I₁(t), I₂(t) um, dass einen zeitlichen Verlauf einer Intensität des reflektierten Lichtes wiedergibt. 11 zeigt das Ausgangssignal I₁(t) des Detektors 27 des einlassseitig angeordneten gemäß 9 ausgebildeten ersten Sensors 19 und 12 das Ausgangssignal I₂(t) des Detektors 27 des auslassseitig angeordneten identisch ausgebildeten zweiten Sensors 21.
11 zeigt den Intensitätsverlauf I₁(t) für einen Zeitraum, der etwas länger als eine volle Periodendauer P der Messrohrschwingung ist. Die Periode beginnt zum Zeitpunkt t₀ und endet zum Zeitpunkt t₁:= t₀ + P, zu dem die nächste Periode beginnt. Der Ausschnitt ist derart gewählt, dass das Messrohr 1 zu Periodenbeginn bei t₀ durch dessen Ruhelage schwingt. Hier weist das Messrohr 1 die höchste Geschwindigkeit v auf. Entsprechend liegen die Intensitätsmaxima in diesem Bereich sehr dicht beieinander. Von dort schwingt das Messrohr 1 bis zu einem Umkehrpunkt, der dem Zeitpunkt t₀ + P/4 entspricht. Am Umkehrpunkt ist die Geschwindigkeit v des Messrohrs 1 gleich Null. Entsprechend liegen die Intensitätsmaxima in diesem Bereich sehr weit auseinander.
Am Umkehrpunkt t₀ + P/4 wechselt das Messrohr 1 die Schwingungsrichtung und schwingt durch die Ruhelage durch zum gegenüberliegenden Umkehrpunkt. Dabei wird zum Zeitpunkt t₀ + P/2 die Ruhelage und zum Zeitpunkt t₀ + ¾P der gegenüberliegende Umkehrpunkt erreicht. Am Ende der vollen Periodendauer P schwingt das Messrohr 1 zum Zeitpunkt t₀ + P wieder durch dessen Ruhelage.
Die beiden Ausgangssignale I₁(t), I₂(t) weisen den gleichen Intensitätsverlauf und die gleiche Periodendauer P, bzw. was gleichbedeutend ist, die gleiche Frequenz f auf. Sie sind jedoch gegeneinander phasenverschoben.
Die Phasenverschiebung Δφ zwischen den beiden Ausgangssignalen I₁(t), I₂(t) dividiert durch die Frequenz entspricht der Zeitverschiebung Δt_φ zwischen den beiden Ausgangssignalen I₁(t), I₂(t) und ist ein Maß für den Massendurchfluss.
Die Ausgangssignale I₁(t), I₂(t) werden auch hier, wie in 9 dargestellt, einer Signalverarbeitung 39 zugeführt, die anhand der Ausgangssignale I₁(t), I₂(t) die Phasenverschiebung Δφ oder den Zeitversatz Δt_φ, bestimmt. Hierzu werden die Ausgangssignale I₁(t), I₂(t) vorzugsweise einem Analog-Digital Wandler A/D zugeführt und in der Signalverarbeitung 39 in digitaler Form weiter verarbeitet. Dabei kann die Phasenverschiebung Δφ bzw. der Zeitversatz Δt_φ anhand der Ausgangsignale I₁(t), I₂(t) z. B. durch die Bildung von Faltungintergralen, durch eine Fourier Analyse oder durch Quadraturen abgeleitet werden. Der zu messende Massendurchfluss ist proportional zu dem Verhältnis von Phasenverschiebung Δφ und Schwingungsfrequenz f des Messrohres 1. Anhand dieser Messgröße wird der Massendurchfluss, wie bei herkömmlichen Coriolis-Massendurchflussmessgeräten auch, auf klassische Weise abgeleitet.
In den 13 und 14 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Coriolis-Massendurchflussmessaufnehmers dargestellt. Dieser unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel dadurch, dass er zwei parallel zueinander verlaufende, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel gebogene, Messrohre 41, 43 aufweist. Die Messrohre 41, 43 sind in einem Messaufnehmergehäuse 45 angeordnet, auf dem ein Elektronikgehäuse 47 montiert ist. In dem Elektronikgehäuse 47 befindet sich beispielsweise die gesamte Messaufnehmerelektronik.
Der Coriolis Massendurchflussmessaufnehmer umfasst mindestens einen Schwingungserreger 49, der dazu dient, die beiden Messrohre 41, 43 im Messbetrieb in gegenphasige Schwingungen zu versetzen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Schwingungserreger 49 vorgesehen, der in der Mitte der beiden Messrohre 41, 43 zwischen den beiden Messrohren 41, 43 angeordnet ist. Als Schwingungserreger 49 eignet sich z. B. ein elektromagnetischer Antrieb bestehend aus einem mit dem ersten Messrohr 41 verbundenen Permanentmagnet und einer mit dem zweiten Messrohr 43 verbundenen Spule. Über einen in der Spule fließenden Strom lassen sich Amplitude und Frequenz der gegenphasigen Schwingungen der beiden Messrohre 41, 43 steuern. Das Schwingungsgebilde wird dabei vorzugsweise in Resonanz betrieben.
Analog zu dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel treten auch hier Coriolis Kräfte auf, die bewirken, dass nicht alle Punkte entlang eines Messrohrs 41 bzw. 43 in Phase schwingen. Zur Erfassung des Massendurchflusses ist daher mindestens an einem der beiden Messrohre 41 oder 43 jeweils ein erster und ein zweiter Sensor 51, 53 oder 55, 57 vorgesehen.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist an jedem Messrohr 41, 43 jeweils am erster und ein zweiter Sensor 51, 53 und 55, 57 vorgesehen. Die vom Massedurchfluss abhängige Schwingung des ersten Messrohrs 41 wird mit Hilfe von einem einlassseitig am ersten Messrohr 41 angeordneten ersten Sensor 51 und einem auslassseitig am ersten Messrohr 41 angeordneten zweiten Sensor 53 erfasst. Die vom Massedurchfluss abhängige Schwingung des zweiten Messrohrs 43 wird mit Hilfe von einem einlassseitig am zweiten Messrohr 43 angeordneten ersten Sensor 55 und einem auslassseitig am zweiten Messrohr 43 angeordneten zweiten Sensor 57 erfasst.
Die ersten und die zweiten Sensoren 51, 53, 55, 57 sind vorzugsweise identisch zueinander und identisch zu einem der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele der Sensoren 19, 21. In dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel wurden die in 9 dargestellten Sensoren 19, 21 verwendet.
Auch hier sind die Sensoren 51, 53, 55, 57 derart angeordnet, dass das Licht der Lichtquellen 25 der jeweiligen Sensoren 51, 53, 55, 57 im Wesentlichen senkrecht zur Schwingungsebene des jeweiligen Messrohrs 51, 53 auf das jeweils zugehörige Muster 23 trifft.
Die vier Detektoren 27 liefern vier Ausgangssignale, die jeweils die vom jeweiligen Detektor 27 empfangene Intensität I(t) in Abhängigkeit von der Zeit wiedergeben. Dabei sind nachfolgend das Ausgangsignal des ersten einlassseitig am ersten Messrohr 41 angeordneten Sensors 51 mit I_1in(t), das Ausgangsignal des zweiten auslassseitig am ersten Messrohr 41 angeordneten Sensors 53 mit I_1out(t), das Ausgangsignal des ersten einlassseitig am zweiten Messrohr 43 angeordneten Sensors 55 mit I_2in(t), und das Ausgangsignal des zweiten auslassseitig am zweiten Messrohr 43 angeordneten Sensors 57 mit I_2out(t) bezeichnet. Auch hier werden die Ausgangssignale I_1in(t), I_1out(t), I_2in(t), I_2out(t) vorzugsweise jeweils einem Analog-Digital Wandler A/D zugeführt und in digitaler Form ausgewertet und weiter verarbeitet. 15 zeigt die Intensitätsverläufe der vier Ausgangssignale I_1in(t), I_1out(t), I_2in(t), I_2out(t). Dabei verhalten sich die Ausgangssignale I_1in(t), I_1out(t) der am ersten Messrohr 41 angeordneten Sensoren 51, 53 prinzipiell genauso, wie die beiden zuvor anhand des Ausführungsbeispiels mit nur einem einzigen Messrohr 1 beschriebenen in den 11 und 12 dargestellten Ausgangssignale I₁(t), I₂(t). Das gleiche gilt für die Ausgangssignale I_2in(t), I_2out(t) der am zweiten Messrohr 43 angeordneten Sensoren 55, 57. D. h. die Ausgangssignale eines Ausgangssignalpaares I_1in(t), I_1out(t) bzw. I_2in(t), I_2out(t) weisen den gleichen Intensitätsverlauf und die gleiche Periodendauer P, bzw. was gleichbedeutend ist, die gleiche Frequenz f auf. Sie sind jedoch gegeneinander phasenverschoben.
Die Phasenverschiebung Δφ₁ zwischen den beiden Ausgangssignalen I_1in(t), I_1out(t) dividiert durch die Frequenz f entspricht der Zeitverschiebung Δt_φ1 zwischen den beiden Ausgangssignalen I_1in(t), I_1out(t), und ist ein Maß für den Massendurchfluss.
Die Phasenverschiebung Δφ₂ zwischen den beiden Ausgangssignalen I_2in(t), I_2out(t) dividiert durch die Frequenz f entspricht der Zeitverschiebung Δt_φ2 zwischen den beiden Ausgangssignalen I_2in(t), I_2out(t), und ist ein Maß für den Massendurchfluss.
Auch hier ist analog zu dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Signalverarbeitung 39 vorgesehen, die anhand der beiden Ausgangssignale I_1in(t), I_1out(t) und/oder I_2in(t), I_2out(t) mindestens eines Ausgangssignalpaares eine vom Massendurchfluss abhängige Phasenverschiebung Δφ₁ und/oder Δφ₂ oder den Zeitversatz Δt_φ1 und/oder Δt_φ2, zwischen den beiden Ausgangssignalen I_1in(t), I_1out(t) und/oder I_2in(t), I_2out(t) bestimmt.
Da die Phasenverschiebung Δφ₁ bzw. Δφ₂ zwischen den Ausgangssignalen I_1in(t), I_1out(t) bzw. I_2in(t), I_2out(t) eines Ausgangssignalpaares bereits abhängig vom zu messenden Massendurchfluss ist, genügt prinzipiell ein Satz von an einem der beiden Messrohre 41, 43 angeordneten Sensoren 51, 53 bzw. 55, 57, um den zu messenden Massendurchfluss zu bestimmen. Durch den Einsatz von zwei Sätzen von Sensoren 51, 53 und 55, 57 ist ein redundantes System gegeben, dass zur Verbesserung der Messgenauigkeit und/oder zur Erhöhung der Messsicherheit eingesetzt werden kann.
Eine erhöhte Messsicherheit wird unter anderem dadurch erzielt, dass beim Ausfall oder einer Beschädigung eines einzelnen Sensors 51, 53, 55, oder 57 mit den verbleibenden intakten Sensoren des einwandfrei arbeitenden anderen Sensorsatzes nach wie vor eine zuverlässige Messung durchführbar ist.
Die Messgenauigkeit lässt sich beispielsweise dadurch erhöhen, dass die Ausgangssignale I_1in(t), I_1out(t) I_2in(t), I_2out(t) miteinander in Verbindung gesetzt werden. Hierzu kann beispielsweise die Summe oder der Mittelwert der mit den einlassseitig angeordneten Sensoren 51, 55 abgeleiteten Ausgangssignale I_1in(t), I_2in(t) und die Summe oder der Mittelwert der mit den auslassseitig angeordneten Sensoren 53, 57 abgeleiteten Ausgangssignale I_1out(t) I_2out(t) bestimmt werden, und die vom Massendurchfluss abhängig Phasendifferenz Δφ oder die Zeitdifferenz Δt zwischen den ermittelten Summen oder Mittelwerten zur Bestimmung des Massendurchflusses verwendet werden. Hierdurch lassen sich beispielsweise durch Fertigungstoleranzen bedingte Asymmetrien, die sich auf das Schwingungsverhalten auswirken können, kompensieren oder ausgleichen.
Alternativ hierzu kann anhand der vier Ausgangssignale I_1in(t), I_1out(t), I_2in(t), I_2out(t) eine Differenzmessung ausgeführt werden, wie sie auch bei herkömmlichen Coriolis Massendurchflussmessgeräten mit zwei parallelen Messrohren zur Bestimmung des Massendurchflusses eingesetzt wird. Hierzu wird anhand der einzelnen Ausgangssignale I_1in(t), I_1out(t) I_2in(t), I_2out(t) die Lage des zugehörigen einlassseitigen bzw. auslassseitigen Messrohrabschnittes x_1in(t), x_2in(t), x_1out(t), x_2out(t) berechnet, und daraus sowohl der einlassseitig als auch der auslassseitig zwischen den beiden Messrohren 41, 43 bestehende Abstand Δx_in(t):= x_1in(t) – x_2in(t) und Δx_out(t):= x_1out(t) – x_2out(t) berechnet. Anschließend wird anhand der beiden Abstände Δx_in(t) und Δx_out(t) die vom Massendurchfluss abhängige Phasendifferenz Δφ_x(t) oder die Zeitdifferenz Δt_x(t) zwischen dem einlassseitig und dem auslassseitig bestehenden Abstand Δx_in(t), Δx_out(t) bestimmt und daraus der zu messende Massendurchfluss abgeleitet. Der zu messende Massendurchfluss ist proportional zu dem Verhältnis von Phasenverschiebung Δφ und Schwingungsfrequenz f der Messrohre 41, 43. Anhand dieser Messgröße wird der Massendurchfluss, wie bei herkömmlichen Coriolis-Massendurchflussmessgeräten auch, auf klassische Weise abgeleitet.
Bei den erfindungsgemäßen Coriolis-Massendurchflussmessaufnehmern wird jedes einzelne Ausgangssignal über einen eigenen Eingangszweig aufgenommen und für die oben beschriebene Ableitung des Massendurchflusses bereitgestellt. Jeder dieser Eingangszweige umfasst beispielsweise eine Signalaufnahme, eine Signalaufbereitung und/oder eine Signalverarbeitung. In den dargestellten Ausführungsbeispielen umfassen die Eingangszweige die Abbildungsoptik 31, den Lichtleiter 33 bzw. 34, den jeweiligen Detektor 27 und den A/D Wandler. Auch wenn alle Eingangszweige identisch aufgebaut sind, kann es sein, dass die Signallaufzeiten, die das vom jeweiligen Muster abgestrahlte Licht für das Durchlaufen des jeweiligen Eingangszweigs bis zur Generierung des entsprechenden Ausgangssignals benötigt, in den einzelnen Eingangszweigen verschieden sind. Dabei können die Signallaufzeiten der einzelnen Eingangszweige nicht nur verschieden sein, sondern sich auch während der Einsatzdauer des Messaufnehmers verändern. Eine Ursache hierfür sind fertigungsbedingten Bauteiltoleranzen, die dazu führen können, dass an sich identische Bauteile ein unterschiedliches zeitliches Übertragungsverhalten zeigen. Eine weitere Ursache sind Temperaturgefälle am Messort, die bewirken, dass einzelne Komponenten der einzelnen Eingangszweige unterschiedlichen Temperaturen ausgesetzt sind. Die unterschiedlichen Signallaufzeiten der einzelnen Ausgangssignale führen zu einer schaltungsbedingten zeitlichen Verschiebung der einzelnen Ausgangssignale. Diese in der Regel geringe zeitliche Verschiebung ist unter Umständen zeitabhängig und für jeden Sensor verschieden. Dadurch wirkt sie sich nachteilig auf die für die Bestimmung des Massendurchflusses erzielbare Messgenauigkeit aus.
Der entstehende Messfehler kann erfindungsgemäß durch eine Synchronisierung der am Ausgang der Eingangszweige für die Ableitung des Massendurchflusses zur Verfügung stehenden Ausgangssignale vermieden werden. Dies ist nachfolgend anhand eines in 16 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. 16 zeigt genau wie 1 und 2 ein einziges Messrohr 1, das mit dem einlassseitig angeordneten ersten Sensor 19 und dem auslassseitig angeordneten zweiten Sensor 21 ausgestattet ist. Im Unterschied zu den zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Massendurchflussmessaufnehmern wird hier anstelle der zuvor beschriebenen konstant Licht ausstrahlenden Lichtquellen 25 der Sensoren 19, 21 eine einzige Lichtquelle 59 eingesetzt, die zeitabhängige Lichtsignale erzeugt. Dies kann, wie in dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel näher erläutert, eine gepulste Lichtquelle sein, die z. B. periodisch kurze Lichtblitze aussendet. Alternativ können auch andere Ausgestaltungen zeitabhängiger Lichtsignale, wie z. B. intensitätsmodulierte Signale, z. B. hoch frequenz sinus modulierte Signale, eingesetzt werden. Die Lichtquelle 59 strahlt das zeitabhängige Lichtsignal z. B. über entsprechende Lichtleiter 61a und 61b zeitgleich auf das Muster 23 des einlassseitig am Messrohr 1 angeordnete ersten Sensors 19 und das Muster 23 des zugeordneten auslassseitig am Messrohr 1 angeordneten zweiten Sensors 21. Jeder Sensor 19, 21 weist einen zugehörigen Eingangszweig 63, 65 auf, der das vom Muster 23 des jeweiligen Sensors 19, 21 in Richtung des jeweiligen Detektors 27 abgestrahlte Licht empfängt und in ein Ausgangssignal I₁(t), I₂(t) umwandelt. Die Eingangszweige 63, 65 umfassen hierzu beispielsweise, wie bereits anhand der oben genannten Ausführungsbeispiele beschrieben, die Abbildungsoptik 31, den Lichtleiter 33 bzw. 34, den jeweiligen Detektor 27 und den A/D Wandler. Die Ausgangssignale I₁(t), I₂(t) werden einer Signalverarbeitung 67 zugeführt, die die Ausgangssignale I₁(t), I₂(t) der beiden Eingangszweige 63, 65 anhand des durch das zeitgleiche Ausstrahlen der zeitabhängigen Lichtsignale auf die beiden Muster 23 gegebenen zeitlichen Bezugs zwischen den beiden Ausgangssignalen I₁(t), I₂(t) synchronisiert. Dies ist nachfolgend anhand eines Beispiels illustriert, bei dem die Lichtquelle 59 periodisch kurze Lichtblitze aussendet. Entsprechend strahlen die beiden zeitgleich von der Lichtquelle 59 angestrahlten Muster 23 der beiden Sensoren 19, 21 synchron Lichtblitze aus. Der zeitliche Verlauf L1(t), L2(t) der in Richtung der Detektoren 27 abgestrahlten Intensität dieser Lichtblitze gibt die Schwingung des Messrohrs 1 im Bereich des jeweiligen Sensors 19, 21 wieder. In 17a ist ein Ausschnitt der beiden zeitlichen Verläufe L1(t), L2(t) dargestellt. 17b zeigt den zugehörigen Ausschnitt der Ausgangssignale I₁(t), I₂(t) der Eingangszweige 63, 65. Aufgrund der unterschiedlichen zeitlichen Übertragungsverhalten der beiden Eingangszweige 63, 65 sind die auf ein und den selben von der Lichtquelle 59 ausgesendeten Lichtblitz zurück zu führenden Messpunkte der Intensitäten des Ausgangssignale I₁(t), I₂(t) gegeneinander zeitlich versetzt. Dieser rein schaltungstechnisch bedingte Effekt wird nun anhand des durch das zeitgleiche Ausstrahlen der zeitabhängigen Lichtsignale auf die beiden Muster 23 gegebenen zeitlichen Bezugs korrigiert, indem die beiden Ausgangssignalen I₁(t), I₂(t) synchronisiert werden.
Die erzielbare Messgenauigkeit wird bei der Verwendung der oben beschriebenen konstanten Lichtquelle maßgeblich durch die zeitliche Auflösung der in den Eingangszweigen verwendeten A/D-Wandler begrenzt. Dies ist bei der Verwendung der zeitabhängigen Lichtquelle 25 nicht mehr der Fall, da hier die Synchronisation der beiden Ausgangssignale I₁(t), I₂(t) unabhängig von der zeitlichen Auflösung der A/D-Wandler anhand des zeitabhängigen Lichtsignals erfolgt. Dementsprechend können hier auch kostengünstigere A/D-Wandler mit geringerer zeitlicher Auflösung eingesetzt werden.
Wenn die auftretenden zeitlichen Verschiebungen deutlich kleiner als die Periodendauer der gepulsten Lichtquelle 59 sind, kann dies beispielsweise dadurch erfolgen, dass den A/D Wandlern der Eingangszweige 63, 65 analoge Peak Detektoren vorgeschaltet werden, die in dem Fall z. B. Bestandteil der Eingangszweige 63, 65 sind. Sind die auftretenden zeitlichen Verschiebungen in der Größenordnung der Periodendauer der gepulsten Lichtquelle 59 oder größer, kann dies beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Signalverarbeitung 67 die eingehenden Lichtpulse der Ausgangssignale I₁(t), I₂(t) zählt und anhand deren fortlaufender Nummerierung synchronisiert. 17c zeigt die entsprechend synchronisierten Ausgangssignale I₁'(t), I₂'(t). Dort liegen die auf den gleichen von der Lichtquelle 59 gesendeten Lichtblitz zurück zu führenden Messpunkte der Intensität der synchronisierten Ausgangssignale I₁'(t), I₂'(t) zeitgleich übereinander. Diese Vorgehensweise kann natürlich auch dann angewendet werden, wenn die auftretenden zeitlichen Verschiebungen kleiner als die Periodendauer der gepulsten Lichtquelle 59 sind. Anschließend wird der Massendurchfluss anhand der synchronisierten Ausgangssignale I₁'(t), I₂'(t) bestimmt. Dies kann ebenfalls in der Signalverarbeitung 67 erfolgen, die in dem Fall diese Funktion der zuvor beschriebenen Signalverarbeitung 39 mit übernimmt. Alternativ kann die Signalverarbeitung 39 der Signalverarbeitung 67 nachgeschaltet werden und mit den synchronisierten Ausgangssignalen I₁'(t), I₂'(t) gespeist werden. Die Ableitung des Massendurchflusses geschieht, wie bereits anhand der zuvor genannten Ausführungsbeispiele beschrieben, in dem eine vom Massendurchfluss abhängige Phasenverschiebung Δφ₁(t) oder Δφ₂(t) oder eine vom Massendurchfluss abhängige Zeitverschiebung Δt_φ1(t) oder Δt_φ2(t) zwischen den beiden synchronisierten Ausgangssignalen I1'(t), I2'(t) bestimmt wird.
Diese Vorgehensweise ist völlig analog auf Massendurchflussmessaufnehmer mit mehr als einem Messrohr und/oder mehr als zwei Sensoren erweiterbar. Dabei werden zumindest die Ausgangssignale der jeweils an ein und demselben Messrohr angeordneten Sensoren anhand des durch die Verwendung einer gemeinsamen zeitabhängige Lichtsignale sendenden Lichtquelle gegebenen zeitlichen Bezugs synchronisiert. Bei Messaufnehmern mit zwei Messrohren, die jeweils mit zwei Sensoren ausgestattet sind, können die Ausgangssignale paarweise synchronisiert werden, oder es können durch die Verwendung einer einzigen gemeinsamen Lichtquelle 59 für alle vier Sensoren auch alle vier Ausgangssignale vor der Ableitung des Massendurchflusses entsprechend synchronisiert werden.

1: Messrohr
3: Endplatte
5: Flansch
7: Endplatte
9: Flansch
11: Trägerrohr
12: Messaufnehmergehäuse
13: Schwingungserreger
15: Permanentmagnet
17: Spule
19: Sensor
21: Sensor
23, 23a, 23c, 23d, 23e: Muster
23b: Beugungsgitter
23-I: erstes Liniengitter
23-II: zweites Liniengitter
25: Lichtquelle
27: Detektor
29: Lichtleiter
31: Abbildungsoptik
33: Lichtleiter
34: Lichtleiter
35, 35': Grundfläche
37, 37': Absorberfläche
39: Signalprozessor
41: Messrohr
43: Messrohr
45: Messaufnehmergehäuse
47: Elektronikgehäuse
49: Schwingungserreger
51: erster Sensor des ersten Messrohrs
53: zweiter Sensor des ersten Messrohrs
55: erster Sensor des zweiten Messrohrs
57: zweiter Sensor des zweiten Messrohrs
59: Lichtquelle
61: Lichtleiter
63: erster Eingangszweig
65: zweiter Eingangszweig
67: Signalverarbeitung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1298421 A [0005]
- US 4793191 A [0005, 0056]
- EP 154243 B1 [0005]
- US 6722209 B1 [0009]
- US 7117751 B2 [0010]
- EP 1154243 B1 [0056]

Claims

Coriolis-Massendurchflussmessaufnehmer mit mindestens einem Messrohr (1, 41, 43), das im Messbetrieb zu Schwingungen angeregt wird, während ein Medium, dessen Massendurchfluss zu messen ist, durch das Messrohr (1) strömt, bei dem – für mindestens ein Messrohr (1, 41, 43) ein einlassseitig am jeweiligen Messrohr (1, 41, 43) angeordneter erster Sensor (19, 51, 55) und ein auslassseitig am jeweiligen Messrohr (1, 41, 43) angeordneter zweiter Sensor (21, 53, 57) zur Erfassung einer vom Massendurchfluss abhängigen Schwingung des jeweiligen Messrohrs (1, 41, 43) vorgesehen ist, – wobei jeder erste und jeder zweite Sensor (19, 51, 55, 21, 53, 57) – ein mit dem Messrohr (1, 41, 43) verbundenes Muster (23, 23a, 23b, 23c, 23d, 23e) aufweist, – eine auf das Muster (23, 23a, 23b, 23c, 23d, 23e) ausgerichtet Lichtquelle (25, 59) aufweist, die im Messbetrieb Licht auf das Muster (23, 23a, 23b, 23c, 23d, 23e) strahlt, und – einen Detektor (27) aufweist, der vom Muster (23 23a, 23b, 23c, 23d, 23e) in Richtung des Detektors (27) abgestrahltes Licht empfängt und in ein Ausgangssignal (I₁(t), I₂(t), I_1in(t), I_1out(t), I_2in(t), I_2out(t)) umwandelt, dass einen zeitlichen Verlauf einer Intensität des empfangenen Lichtes wiedergibt, und bei dem – jedes Muster (23, 23a, 23b, 23c, 23d, 23e) im Messbetrieb aufgrund der Schwingung des jeweiligen Messrohres (1, 41, 43) relativ zu dem zugehörigen Detektor (27) bewegt wird, und – jedes Muster (23, 23a, 23b, 23c, 23d, 23e) Bereiche mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften aufweist, die derart angeordnet sind, dass der zeitliche Verlaufs der Intensität des in Richtung des zugehörigen Detektors (27) abgestrahlten Lichtes die Schwingung des jeweiligen Messrohrs (1, 41, 43) im Bereich des jeweiligen Sensors (19, 21, 51, 53, 55, 57) wiedergibt.
Coriolis-Massendurchflussmessaufnehmer nach Anspruch 1, bei dem die optische Eigenschaft, durch die sich die Bereiche voneinander unterscheiden deren Absorptions-, Reflexions- oder Streuungsvermögen ist.
Coriolis-Massendurchflussmessaufnehmer nach Anspruch 1, bei dem das Muster (23c, 23d, 23e) auf einer homogenen Oberfläche aufgebrachte punkt- oder streifenförmige Bereiche aufweist, deren Absorptions-, Reflexions- oder Streuungsvermögen von dem Absorptions-, Reflexions- oder Streuungsvermögen der homogenen Oberfläche verschieden ist.
Coriolis-Massendurchflussmessaufnehmer nach Anspruch 1, bei dem die Lichtquellen (25) inkohärente Lichtquellen, insb. Leuchtdioden, sind.
Coriolis-Massendurchflussmesser nach Anspruch 1, bei dem die Detektoren (27) Fotodioden sind.
Coriolis-Massendurchflussmesser nach Anspruch 1, bei dem zwischen dem Muster (23, 23b, 23c, 23d, 23e) und dem Detektor (27) eine Abbildungsoptik (31), insb. eine Linse, in den Lichtpfad eingesetzt ist, die dass reflektierte Licht bündelt, und dem Detektor (27) unmittelbar oder über einen Lichtleiter (33), insb. über ein Glasfaserkabel, zuführt.
Coriolis-Massendurchflussmesser nach Anspruch 1, bei dem ein einziger Lichtleiter (34) vorgesehen ist, über den im Messbetrieb, das Licht der Lichtquelle (25) in Richtung des Musters (23, 23a, 23b, 23c) abgestrahlt wird, und über den das vom Muster (23, 23a, 23b, 23c) in Richtung des Detektors (27) abgestrahlte Licht empfangen und dem Detektor (27) zugeführt wird.
Coriolis-Massendurchflussmesser nach Anspruch 1, bei dem das Muster durch ein auf dem Messrohr (1) montiertes Beugungsgitter erzeugt wird.
Coriolis-Massendurchflussmesser nach Anspruch 1, bei dem das Muster (23) ein mit dem Messrohr (1) verbundenes erstes Liniengitter (23-I) umfasst, dem ein zweites in einen Lichtpfad zwischen dem ersten Liniengitter (23-I) und dem Detektor (27) fest eingesetztes zweites Liniengitter (23-II) optisch überlagert ist, wobei die Liniengitter (23-I, 23-II) derart ausgebildet und angeordnet sind, dass sie von der durch die Messrohrschwingung bedingten relativen Lage des ersten Liniengitters (23-I) zu dem zweiten Liniengitter (23-II) abhängige Moire Strukturen bilden.
Coriolis-Massendurchflussmesser nach Anspruch 1, bei dem – die Muster (23d, 23e) eine auf dem jeweiligen Messrohr (1, 41, 43) befindliche Grundfläche (35, 35') mit hohem Reflexionsvermögen aufweisen, auf der Absorberflächen (37, 37') mit geringem Reflexionsvermögen in Form eines Strichcodes aufgebracht sind, oder – die die Muster eine auf dem jeweiligen Messrohr befindliche Grundfläche geringem Reflexionsvermögen aufweisen, auf der Reflektorflächen mit hohem Reflexionsvermögen in Form eines Strichcodes aufgebracht sind.
Coriolis-Massendurchflussmessaufnehmer nach Anspruch 10, bei dem der Strichcode aus streifenförmigen Bereichen besteht, die senkrecht zu einer Achse verlaufen, entlang derer die Auslenkung des jeweiligen Messrohres (1, 41, 43) erfolgt.
Coriolis-Massendurchflussmessaufnehmer nach Anspruch 11, bei dem der Strichcode äquidistant parallel zueinander angeordnete strichförmige Absorberflächen (37, 37') aufweist, und zwischen zwei benachbarten Absorberflächen (37, 37') jeweils ein Abstand besteht, dessen Breite gleich der Breite der strichförmigen Absorberflächen (37, 37') ist.
Coriolis-Massendurchflussmessaufnehmer nach Anspruch 1, bei dem – ein einziges Messrohr (1) vorgesehen ist, das im Messbetrieb mittels eines Schwingungserregers (13) in Schwingung versetzt wird und – der erste und der zweite Sensor (19, 21) derart angeordnet sind, dass das Licht der Lichtquellen (25) im Wesentlichen senkrecht zur Schwingungsebene auf das Muster (23, 23a, 23b, 23c, 23d, 23e) des jeweiligen Sensors (19, 21) trifft.
Coriolis-Massendurchflussmessaufnehmer nach Anspruch 13, bei dem eine Signalverarbeitung (39) vorgesehen ist, die anhand der Ausgangssignale (I₁(t), I₂(t)) des Detektors (27) des ersten Sensors (19) und des Detektors (27) des zweiten Sensors (21) eine vom Massendurchfluss abhängige Phasenverschiebung (Δφ(t)) oder eine vom Massendurchfluss abhängige Zeitverschiebung (Δt_φ(t)) zwischen den beiden Ausgangssignalen (I₁(t), I₂(t)) bestimmt.
Coriolis-Massendurchflussmessaufnehmer nach Anspruch 1, bei dem – ein zwei parallel zueinander verlaufende Messrohre (41, 43) vorgesehen sind, – mindestens ein Schwingungserreger (49) vorgesehen ist, der dazu dient, die beiden Messrohre (41, 43) im Messbetrieb in gegenphasige Schwingungen zu versetzen, und – an einem oder an beiden Messrohren (41, 43) jeweils ein erster und ein zweiter Sensor (51, 53, 55, 57) derart angeordnet sind, dass das Licht der Lichtquellen (25) der jeweiligen Sensoren (51, 53, 55, 57) im Wesentlichen senkrecht zur Schwingungsebene des jeweiligen Messrohrs (41, 43) auf das Muster (23d) des jeweiligen Sensors (51, 53, 55, 57) trifft.
Coriolis-Massendurchflussmessaufnehmer nach Anspruch 15, bei dem eine Signalverarbeitung (39) vorgesehen ist, die anhand der Ausgangssignale (I_1in(t), I_1out(t) I_2in(t), I_2out(t)) des Detektors (27) des ersten Sensors (51 oder 55) und des Detektors (27) des dem selben Messrohr (41 oder 43) zugeordneten zweiten Sensors (53 oder 57) eine vom Massendurchfluss abhängige Phasenverschiebung (Δφ₁(t) oder Δφ₂(t)) oder eine vom Massendurchfluss abhängige Zeitverschiebung (Δt_φ1(t) oder Δt_φ2(t)) zwischen den beiden Ausgangssignalen (I_1in(t), I_1out(t) oder I_2in(t), I_2out(t)) bestimmt.
Coriolis-Massendurchflussmessaufnehmer nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem – die Lichtquelle (59) eine Lichtquelle, insb. eine gepulste Lichtquelle, ist, die zeitabhängige Lichtsignale zeitgleich auf das Muster (23) des einlassseitig am jeweiligen Messrohr (1) angeordneten ersten Sensors (19) und das Muster (23) des zugeordneten auslassseitig am jeweiligen Messrohr (1) angeordneten zweiten Sensors (21) strahlt, – eine Signalverarbeitung (67) vorgesehen ist, die die zugehörigen Ausgangssignale (I₁(t), I₂(t)) der Sensoren (19, 21) anhand des durch das zeitgleiche Ausstrahlen der zeitabhängigen Lichtsignale auf die Muster (23) gegebenen zeitlichen Bezugs zwischen jeweiligen Ausgangssignalen (I₁(t), I₂(t)) synchronisiert, und – der Massendurchfluss anhand der synchronisierten Ausgangssignale (I₁'(t), I₂'(t)) bestimmt wird.