DE2215625A1 - Procedure for calibrating vibration densitometers - Google Patents

Description

Deutsche ITT Industries GmbH. G.L.Sohlatter 3German ITT Industries GmbH. G.L.Sohlatter 3

78 Freiburg,Ilans-Bunte-Str. 19 29. K'Arz 1972 Mo/Wi78 Freiburg, Ilans-Bunte-Str. 19 March 29, 1972 Mon / Wed

DEUTSCHE ITT INDUSTRIES GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG,DEUTSCHE ITT INDUSTRIES GESELLSCHAFT LIMITED LIABILITY,

FREIBURG I.B.FREIBURG I.B.

Verfahren zum Eichen von VibrationsdensitometernProcedure for calibrating vibration densitometers

Die Priorität der Anmeldung Nr. 131 131 vom 5. April 1971 in den Vereinigten Staaten von Amerika wird beansprucht.The priority of application no. 131 131 filed April 5, 1971 in the United States of America is claimed.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Eichen von Vibrationsdensitometern durch Eintauchen der Densitometersonde in mindestens eine Flüssigkeit bekannter Dichte.The invention relates to a method for calibrating vibration densitometers by immersing the densitometer probe in at least one liquid of known density.

Bisher war es nicht möglich, Vibrationsdensitometer für bestimmte Anwendungen wegen deren Verwendungsbedingungen zu eichen. So gibt es beispielsweise keinen praktikablen Weg, um Vibrationsdensitometer für die Anzeige der Dichte von verflüssigtem Petroleumgas zu eichen.Previously it was not possible to use vibration densitometers for certain To calibrate applications because of their conditions of use. For example, there is no workable way to get vibration densitometers to be calibrated for the display of the density of liquefied petroleum gas.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein solches Eichverfahren anzugeben. Dieses besteht erfindungsgemäß darin, daß die Densitometersonde zunächst in eine erste Flüssigkeit bekannter Dichte eingetaucht wird und die Ausgangsamplitude einer Signalquelle auf einen bestimmten Wert eingestellt wird, der gleich dem Wert der Ausgangsgröße des Vibrationsdensitometers ist, daß dann die Sonde in eine zweite Flüssigkeit bekannter Dichte eingetaucht wird, und das Negative des bestimmten Wertes dem Ausgangswert des Vibrationsdensitometers hinzuaddiert wird,The object of the invention is to provide such a calibration method to specify. According to the invention, this consists in that the densitometer probe is first in a first known liquid Density is immersed and the output amplitude of a signal source is set to a certain value equal to the value of the output variable of the vibration densitometer, that the probe is then immersed in a second liquid of known density, and the negative of the determined value dem The output value of the vibration densitometer is added,

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und daß der Verstärkungsfak or des Vibrationsdensitometers so einaestellt wird, daß dessen Ausgangsgröße mit einem Signal bekannter Größe übereinstimmt, das an die Verbraucheranordnung abgegeben wird, wenn die Ausgangsgröße des Vibrationsdensitometer direkt proportional der Dichtedifferenz der beiden Flüssigkeiten ist.and that the gain factor of the vibration densitometer is adjusted so that its output variable with a signal known size that is delivered to the consumer device when the output variable of the vibration densitometer is directly proportional to the difference in density between the two liquids.

Somit können Vibrationsdensitometer über ihren gesamten Meßbereich genau geeicht werden. Bei einer Weiterbildung der Erfindung sollen für die Flüssigkeiten bekannter Dichte Dichtedifferenzsignale erzeugt werden, wodurch eine maximale Genauigkeit erreichbar ist.Thus, vibration densitometers can cover their entire measuring range be accurately calibrated. In a further development of the invention, density difference signals are intended for the liquids of known density can be generated, whereby a maximum accuracy can be achieved.

Besonders vorteilhafte Ausbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert.Particularly advantageous embodiments of the method according to the invention are characterized in the subclaims. The method according to the invention is illustrated with reference to the drawing Figures explained in more detail.

Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild eines Vibrationsdensitometers, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geeicht werden kann,1 shows the block diagram of a vibration densitometer which is calibrated according to the method according to the invention can,

Fig. 2 zeigt das Prinzipschaltbild des in Fig. 1 enthaltenen Spannung-in-Strom-Wandlers _r FIG. 2 shows the basic circuit diagram of the voltage-to-current converter _{r contained in FIG. 1}

Fig. 3 zeigt das Prinzipschaltbild der Differenzierschaltung von Fig. 1,Fig. 3 shows the basic circuit diagram of the differentiating circuit of Fig. 1,

Fig. 4 zeigt das Prinzipschaltbild zweier Teilschaltungen von Fig. 1 zusammen mit zwei anderen Tei!schaltungen,FIG. 4 shows the basic circuit diagram of two subcircuits from FIG. 1 together with two other subcircuits,

Fig. 5 zeigt ein anderes Blockschaltbild eines Vibrationsdensitometers, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geeicht werden kann,Fig. 5 shows another block diagram of a vibration densitometer, which can be calibrated according to the method according to the invention,

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Fig. 6 zeigt das P? inzipschaltbild der Impuls formers., haltungFig. 6 shows the P? Incipient circuit diagram of the pulse formers., attitude

nach Fiq. 5,according to Fiq. 5,

Fig. 7 zeigt das Prinzipschaltbild eines einstellbaren Vorwahlzählers , Fig. 7 shows the basic circuit diagram of an adjustable preset counter ,

Fig. 8Fig. 8

und 9 zeigen das Prinzipschaltbild von bei der Erfindung verwendeten Integrierschaltungen,and Fig. 9 show the schematic diagram of used in the invention Integrating circuits,

Fig.IO zeigt das Prinzipschaltbild einer herkömmlichen Abtast-Speicher-Schaltung, Fig.IO shows the basic circuit diagram of a conventional sample memory circuit,

Fig.11Fig.11

und 12 zeigen mehrere für die Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 5 charakteristische Kurvenverläufe,12 and 12 show several for the operation of the arrangement according to FIG Fig. 5 characteristic curves,

Fig.13 zeigt das Prinzipschaltbild der bei der Eichung verwendeten Skalen-Faktor-Schaltung undFig. 13 shows the basic circuit diagram of the used in the calibration Scale factor circuit and

Fig.14,Fig. 14,

15 u.16 zeigen äquivalente Prinzipschaltungen, die durch Änderung von einem oder mehreren der Vielfachschalter nach Fig.13 erhalten werden können.15 and 16 show equivalent basic circuits, which can be changed by changing of one or more of the multiple switches according to Fig. 13 can be obtained.

Eine Ausfuhrungsform des für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneten Vibrationsdensitometers ist in Fig. 1 gezeigt. Die Sonde IO*, die mit dem Taster 10 der älteren Anmeldung P 21 41 397.8 identisch sein kann, dient als Gehäuse für die Antriebsspule 24', den Kristall 30' und den Differenzverstärker 61'. Der Kristall 3O^l ist ein piezoelektrischer Kristall und kann auch als Detektor bezeichnet werden.One embodiment of the vibration densitometer suitable for the method according to the invention is shown in FIG. 1. The probe IO *, which can be identical to the button 10 of the earlier application P 21 41 397.8, serves as a housing for the drive coil 24 ', the crystal 30' and the differential amplifier 61 '. The crystal 30 ^l is a piezoelectric crystal and can also be referred to as a detector.

Der Strom-in-Spannung-Wandler 76' ist mit dem Differenzverstärker 61' verbunden. Der genannte Wandler ist in Fig. 2 gezeigt undThe current-to-voltage converter 76 'is with the differential amplifier 61 'connected. Said converter is shown in Fig. 2 and

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kann völlig herkömir, icher Art sein. Nach Fig. 2 ist der Ausgang 79' über den Rückkopplungswiderstand 78' mit dem Eingang 80* des die Masseverbindung 81* aufweisenden Verstärkers 77* verbunden. can be completely traditional. According to Fig. 2 is the output 79 'via the feedback resistor 78' to input 80 * of the amplifier 77 * having the ground connection 81 *.

In Fig. 1 ist die Differenzierschaltung 82* zwischen den Stromin-Spannung-Wandler 76' und den Rechteckwellenwandler 83' geschaltet, wobei die Differenzierschaltung 82', die in Fig. 3 gezeigt ist, völlig herkömmlicher Art sein kann.In Fig. 1, the differentiating circuit 82 * is between the current-to-voltage converters 76 'and the square wave converter 83' connected, wherein the differentiating circuit 82 'shown in FIG is, can be entirely conventional.

Nach Fig. 3 weist der Verstärker 84* den zwischen den Eingang 87' und den Ausgang 86' geschalteten Rückkopplungswiderstand 85* auf. Der Eingang der Differenzierschaltung 82' ist über den Kondensator 88' mit dem Verstärkereingang 87' verbunden. Der Verstärker 84' ist mit der Masseverbindung 89' versehen.According to Fig. 3, the amplifier 84 * has the between the input 87 'and the output 86' switched feedback resistor 85 * on. The input of the differentiating circuit 82 'is connected to the amplifier input 87' via the capacitor 88 '. Of the Amplifier 84 'is provided with ground connection 89'.

Das Eingangssignal der Differenzierschaltung 82· besteht hauptsächlich aus einer Sinusspannung einer Frequenz, die gleich der durch den Kristall 30 registrierten Resonanzfrequenz ist. Wie üblich liefert die Differenzierschaltung 82' dann eine Sinusspannung, deren Phase gegenüber der Phase der Eingangssinusspannung um 90° verschoben ist und deren Amplitude dem Absolutwert der Eingangsfrequenz proportional ist. Die Ausgangssinusspannung der Differenzierschaltung 82' wird dann in eine Rechteckwelle mittels des Rechteckwellenwandlers 83" umgewandelt. Da die Zeiteinheiten nicht gleich den Potentialeinheiten sind, wird der in der Beschreibung und in den Ansprüchen verwendete Ausdruck "Rechteckwelle" als Spannungswelle mit einem plötzlichen Anstieg auf einen Maximalwert, einem daraufhin erfolgenden Konstantbleiben über die Hälfte der Periode und einem dann plötzlichen Abfallen, beispielsweise mit einer nahezu unendlichen Kurvensteigung auf ihren Minimalwert definiert. Die Rechteckwelle bleibt dann auf ihrem Minimalwert für die andere Hälfte der Periode. Somit kann eine Rechteckwelle irgendeine Maximal-The input to the differentiating circuit 82 is mainly from a sinusoidal voltage of a frequency which is equal to the resonance frequency registered by the crystal 30. As Usually, the differentiating circuit 82 'then supplies a sinusoidal voltage, whose phase is shifted by 90 ° with respect to the phase of the input sine voltage and whose amplitude corresponds to the absolute value is proportional to the input frequency. The output sinusoidal voltage of the differentiating circuit 82 'then becomes a square wave is converted by means of the square wave converter 83 ". Since the time units are not equal to the potential units, the term "square wave" as used in the description and claims is a voltage wave with a sudden Rise to a maximum value, then remaining constant over half the period and then suddenly Fall, for example, defined with an almost infinite curve slope to its minimum value. The square wave then remains at its minimum value for the other half of the period. Thus a square wave can have any maximum

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amplitude und irgendeine Minimalamplitude ohne Rücksicht auf Ihre Periodendauer bzw. Frequenz aufweisen.amplitude and any minimum amplitude regardless of Have their period or frequency.

Zwischen den Rechteckwellenwandler 83' und die Antriebsspule 24' sind in Serie die Amplituden-Steuerstufe 90', das Abgleichfilter 91' und der Leistungsverstärker 92' geschaltet. Die Phasenvergleichsschaltung 93' erhält als eine Eingangsgröße die Ausgangsgröße der Amplitudensteuerstufe und als eine andere Eingangsgröße die Ausgangsgröße des Abgleichfilters 91' zugeführt und speist den Eingang des Reglers 94' für die Filterfrequenz. Der Ausgang des Reglers 94' dient zur elektrischen Änderung der Frequenzlage des Durchlaßbereichs des Abgleichfilters 91', dem das Signal mit der Grundfrequenz des Rechteckwellenausgangs der Amplxtudeneinstellstufe 90' zugeführt wird und mit geringster Dämpfung zu dessen Ausgang durchläuft. Between the square wave converter 83 'and the drive coil 24', the amplitude control stage 90 ', the Adjustment filter 91 'and the power amplifier 92' switched. The phase comparison circuit 93 'receives as an input the output variable of the amplitude control stage and, as another input variable, the output variable of the adjustment filter 91 'supplied and feeds the input of the controller 94' for the Filter frequency. The output of the controller 94 'is used for electrical Change of the frequency position of the pass band of the adjustment filter 91 ', which the signal with the fundamental frequency of the Square wave output of the Amplxtudeneinstellstufe 90 'supplied and passes through to its output with the least amount of attenuation.

Die Amplitudensteuerstufe 90' kann einfach aus einem Spannungsteiler zur Verminderung der Amplitude des Ausgangssignals des Rechteckwellenwandlers 83* auf einen gewünschten Wert bestehen. Es sei angemerkt_r daß_r falls sämtliche bisher beschriebenen Teilschaltungen der Anordnung nach Fig. 1 als elektromagnetischer Oszillator arbeiten_r die Schwingungsamplitude auf einen unendlichen Wert anwachsen kann, bei dem oder vor dessen Erreichen _Λ einige der Teile ausfallen können. Um eine bestimmte Grenze des zur Antriebsspule 24* zurückgekoppelten Wertes festzulegen, ist die Amplitudensteuerstufe 90¹ vorgesehen.The amplitude control stage 90 'can simply consist of a voltage divider for reducing the amplitude of the output signal of the square wave converter 83 * to a desired value. Let _r is noted that _r if all the hitherto described part of the circuit arrangement of FIG. 1 work as an electromagnetic oscillator _r can increase the amplitude of vibration to an infinite value at or prior to its reaching _Λ some may precipitate of the parts. ^{The amplitude control stage 90 1 is} provided in order to establish a certain limit of the value fed back to the drive coil 24 *.

Das Abgleichfilter 91'_r die Phasenvergleichsschaltung 93', der Regler 94' für die Filterfrequenz und der Leistungsverstärker 92' sind in Fig. 4 wiederum gezeigt. Das Abgleichfilter 91' erhält seine Eingangsgröße über die Leitung 80 und weist die drei Verbindungspunkte 81r 82 und 83 auf, wovon der Verbindungspunkt 8 3The adjustment _{filter 91 'r,} the phase comparison circuit 93', the controller 94 'for the filter frequency and the power amplifier 92' are again shown in FIG. The adjustment filter 91 ′ receives its input variable via the line 80 and has the three connection points 81r 82 and 83, of which the connection point 8 3

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mit dem Eingang des Verstärkers 84 verbunden ist. Der Ausgang des Verstärkers liegt am Veroindungspunkt 82, von dem der Widerstand 85 zum Verbindungspunkt 83 führt. Der Kondensator 87 liegt zwischen den Verbindungspunkten 81 und 83, während der Widerstand 88 die. Leitung 80 mit dem Verbindungspunkt 81 verbindet, der seinerseits am Leistungsverstärker 92* und an der Phasenvergleichsschaltung 93' angeschlossen ist. Diese empfängt außerdem ein Eingangssignal von der Amplitudensteuerstufe 90' über den Verbindungspunkt 89 mit der Leitung 80.is connected to the input of the amplifier 84. The output of the amplifier is at junction 82, from which the Resistor 85 leads to connection point 83. The capacitor 87 is between the connection points 81 and 83, during the Resistance 88 the. Line 80 connects to connection point 81, which in turn at the power amplifier 92 * and at the Phase comparison circuit 93 'is connected. This also receives an input signal from the amplitude control stage 90 ' via the connection point 89 with the line 80.

Der Regler 94* weist die Eingangsleitung 90 und die Verbindungspunkte 91, 92, 93 und 94 auf. Der Widerstand 95 liegt zwischen der Eingangsleitung 90 und dem Verbindungspunkt 91, der seinerseits mit dem Eingang des Verstärkers 96 verbunden ist. Die Verbindungspunkte 93 und 94 sind durch die Leitung 98 überbrückt, während der Ausgang des Verstärkers 96 am Verbindungspunkt 94 liegt. Der Widerstand 99 liegt zwischen den Verbindungspunkten 92 und 93, die ebenso über den Kondensator 100 miteinander verbunden sind.The controller 94 * has the input line 90 and the connection points 91, 92, 93 and 94. The resistor 95 is between the input line 90 and the connection point 91, which in turn is connected to the input of the amplifier 96. The connection points 93 and 94 are bridged by the line 98, while the output of amplifier 96 is at junction 94. The resistor 99 lies between the connection points 92 and 93, which are also connected to one another via the capacitor 100 are.

Der Feldeffekttransistor 101 stellt einen zwischen dem Verbindungspunkt 81 des Abgleichfilters 91' und Masse angeordneten variablen, elektronisch steuerbaren Widerstand dar. Die Steuerelektrode 102 liegt am Verbindungspunkt 94 und die Quellenelektrode 103 an Masse, während die Senkenelektrode 104 mit dem im Umschaltteil Io6 angeordneten, doppelpoligen Dreifachschalter Io5 verbunden ist. Alle Teile des Reglers 94' mit Ausnahme des Umschaltteils Io6 können als Regelschaltung Io7 bezeichnet werden.The field effect transistor 101 provides one between the connection point 81 of the balancing filter 91 'and ground is a variable, electronically controllable resistor. The control electrode 102 is connected to junction 94 and source electrode 103 is connected to ground, while drain electrode 104 is connected to the in the switching part Io6 arranged, double-pole triple switch Io5 is connected. All parts of the controller 94 'with the exception of the Switching part Io6 can be referred to as a control circuit Io7 will.

Obwohl die Kontaktarme des Dreifachschalters Io5 als miteinander gekoppelt gezeichnet sind, braucht dies hier wie auch bei sämtlichen weiteren beschriebenen Schaltern nicht unbedingt der Fall zu sein. Es ist jedoch ein Vorteil der Erfindung, daß die Kontakt-Although the contact arms of the triple switch Io5 than each other are drawn coupled, this need not necessarily be the case here, as is the case with all the other switches described to be. However, it is an advantage of the invention that the contact

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arme aller in den Fg. 4, 7 und 13 gezeigten Dreifach chalter miteinander gekoppelt sind. Die angegebenen Bezeichnungen "Luft"_r "H„0" und "Messung" geben die drei entsprechenden Schaltstellungen der in Fig. 4, 7 und 13 gezeigten Dreifachschalter an. Somit sind alle Schalter in der "Luft"-Stellung, wenn sich einer von ihnen in der Stellung "Luft" befindet. Dies gilt ebenso für die Stellungen "HO" und "Messung". Dies bezieht sich auf jeden der in den Fig. 4, 7 und 13 gezeigten Schalter.arms of all triple switches shown in FIGS. 4, 7 and 13 are coupled to one another. The specified designations "air" _r "H" 0 "and" measurement "indicate the three corresponding switch positions of the triple switches shown in FIGS. 4, 7 and 13. Thus, all switches are in the "air" position when one of them is in the "air" position. This also applies to the "HO" and "Measurement" positions. This applies to each of the switches shown in FIGS.

Der Umschaltteil Io6 weist die Verbindungspunkte 108, 109, und 111 auf, die wie aus Fig. 4 ersichtlich miteinander verbunden sind. Der Dreifachschalter 105 besitzt den Kontaktarm mit den zugehörigen Kontakten 113, 114 und 115 sowie den Kontaktarm 116 mit den.zugehörigen Kontakten 117, 118 und 119. Der Widerstand 120 liegt zwischen dem Kontakt 113 und dem Verbindungspunkt 108, der außerdem mit dem Verbindungspunkt 114 über den Widerstand 121 verbunden ist. Der Widerstand 123 liegt zwischen dem Kontakt 118 und dem Verbindungspunkt Hl₁. der außerdem mit dem Kontakt 119 über den Widerstand 125 verbunden ist. Der Verbindungspunkt 109 liegt am Verbindungspunkt 81 des Abgleichfilters 91'.The switchover part Io6 has the connection points 108, 109 and 111, which are connected to one another as can be seen from FIG. 4. The triple switch 105 has the contact arm with the associated contacts 113, 114 and 115 as well as the contact arm 116 with the associated contacts 117, 118 and 119. The resistor 120 lies between the contact 113 and the connection point 108, which is also connected to the connection point 114 the resistor 121 is connected. The resistor 123 lies between the contact 118 and the connection point Hl ₁ . which is also connected to contact 119 via resistor 125. The connection point 109 lies at the connection point 81 of the adjustment filter 91 '.

Die Phasenvergleichsschaltung 93' hält die Mittenfrequenz des Abgleichfilters 91' auf der Resonanzfrequenz des elektromechanischen Oszillators, der die in Fig. 1 gezeigte Schleife enthält, durch Veränderung bzw. Steuerung des Widerstands des Feldeffekttransistors 101 in Abhängigkeit von der Phasendifferenz zwischen den an den Verbindungspunkten 81 und 89 anliegenden Signalen. Somit wird die Sonde 10' vom Leistungsverstärker 92' mit derselben Frequenz und mit derselben Phase angetrieben wie die vom Kristall 30 aufgenommene Resonanzfrequenz.The phase comparison circuit 93 'holds the center frequency of the Adjustment filter 91 'on the resonance frequency of the electromechanical Oscillator containing the loop shown in Fig. 1 by changing or controlling the resistance of the Field effect transistor 101 as a function of the phase difference between the signals present at connection points 81 and 89. Thus, the probe 10 'is with the power amplifier 92' driven at the same frequency and phase as the resonance frequency picked up by crystal 30.

Gelegentlich wird der elektromechanische Oszillator auf einer von mehreren mehr oder weniger weit voneinander entfernt liegendenOccasionally the electromechanical oscillator is on a of several more or less distant from each other

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Resonanzfrequenzen ;chwingen. Um sicherzustellen, daß der Oszillator auf einer, jedoch der niedersten dieser Frequenzen schwingt, wird der Umschaltteil 106 verwendet, damit in drei Fällen die oberen und unteren Grenzfrequenzen des Abgleichfilters 91' bestimmt sind. Unter Berücksichtigung, daß in Fig. 4 der Kontaktarm 116 geerdet ist, kann der Widerstand des Feldeffekttransistors 101 zwischen ungefähr 30 Ohm und unendlich verändert werden. Es ist somit der minimale Widerstand des Feldeffekttransistors lol in Verbindung mit dem Widerstandswert eines der Widerstände 120, 121 und 122, der den niederst möglichen Widerstandswert zwischen dem Verbindungspunkt 109 und Masse bestimmt. Diese Widerstandskombination bestimmt somit die untere Grenzfrequenz des Abgleichfilters 91', unterhalb der es nicht abgleicht. Im Gegensatz hierzu bestimmt der Widerstandswert eines der Widerstände 123, 124, 125 die obere Grenzfrequenz des Abgleichfilters 91', oberhalb der das Filter nicht abgleicht. Resonance frequencies; vibrate. To make sure the oscillator oscillates on one but the lowest of these frequencies, the switching part 106 is used, thus in three Cases, the upper and lower limit frequencies of the adjustment filter 91 'are determined. Taking into account that in 4, the contact arm 116 is grounded, the resistance of the field effect transistor 101 can be between approximately 30 ohms and infinity to be changed. It is thus the minimum resistance of the field effect transistor lol in connection with the resistance value one of the resistors 120, 121 and 122, which is the lowest possible resistance value between the connection point 109 and Mass determined. This combination of resistors thus determines the lower limit frequency of the adjustment filter 91 ', below which it does not match. In contrast to this, the resistance value of one of the resistors 123, 124, 125 determines the upper limit frequency of the adjustment filter 91 ', above which the filter does not adjust.

Mit andern Worten, wenn der Kontaktarm 112 auf dem Kontakt 113 steht, bestimmt der Widerstandswert des Widerstands 120 zusammen mit dem Widerstand des Feldeffekttransistors 101 die obere Abgleichgrenze. Welcher der Widerstände des Umschaltteils 106 die obere oder untere Abgleichgrenze bestimmt, ist somit davon abhängig_r mit welchem Kontakt die Kontaktarme 112 und 116 in Verbindung stehen.In other words, when the contact arm 112 is on the contact 113, the resistance value of the resistor 120 together with the resistance of the field effect transistor 101 determines the upper adjustment limit. Which of the resistors of the switching part 106 determines the upper or lower limit of adjustment, is thus provided with which contact the contact arms 112 and 116 are dependent on _r in combination.

In Fig. 1 ist der Ausgang des Abgleichfilters 91' mit der Linearisierungsschaltung 109' verbunden, der mit der Verbraucheranordnung 110' in Verbindung steht, die gegebenenfalls das Voltmeter 101' nach Fig. 13 sein kann, das ein linear in Dichtewerten geeichtes Gleichspannungsvoltmeter sein kann.In Fig. 1, the output of the adjustment filter 91 'is with the linearization circuit 109 'connected to the consumer arrangement 110', which may be the voltmeter 101 'according to FIG. 13, which can be a direct voltage voltmeter calibrated linearly in density values.

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Falls gewünscht wird, daß die Phasenvergleichsschaltung 93' 'ein stärkeres Eingangssignal erhält, kann der Ausgang des Rechteckwellenwandlers 83¹ mit der Phasenvergleichsschal- ung 93' verbunden werden und dessen von der Amplitudensteuerstufe 90' beaufschlagter Eingang kann weggelassen werden. In gleicher Weise kann die Verbindung zwischen dem Ausgang des Abgleichfilters 91* und der Phasenvergleichsschaltung 93' weggelassen werden, und es kann der Rechteckwellenwandler vom Ausgang des Abgleichfilters 91* mit dem in Fig. 1 rechts liegenden Eingang der Phasenvergleichsschaltung 93* verbunden werden. Falls der Rechteckwellenwandler an dieser Stelle eingesetzt ist, kann der Linearisierungsschaltung 109' ebenfalls dessen Ausgangsspannung zugeführt werden.If it is desired that the phase comparison circuit 93 ″ receives a stronger input signal, the output of the square wave converter 83 ^{1 can be} connected to the phase comparison circuit 93 ′ and its input, which is acted upon by the amplitude control stage 90 ′, can be omitted. In the same way, the connection between the output of the adjustment filter 91 * and the phase comparison circuit 93 'can be omitted, and the square wave converter from the output of the adjustment filter 91 * can be connected to the input of the phase comparison circuit 93 * on the right in FIG. If the square wave converter is used at this point, the linearization circuit 109 'can also be supplied with its output voltage.

Die.Antriebsspule 24' läßt einen magnetostriktiven Körper sich zusammenziehen und wieder ausdehnen, wie in der genannten älteren Anmeldung P 21 41 397.8 ausgeführt ist. Ein Körper, wie z.B. eine dünne Schwinge, wird somit zur Vibration angeregt. Der Kristall 30' registriert dann diese Vibration.Die.Antriebsspule 24 'can be a magnetostrictive body contract and expand again, as stated in the earlier application P 21 41 397.8 mentioned. A body such as a thin rocker is thus excited to vibrate. The crystal 30 'then registers this vibration.

Es ist eine hervorstechende Eigenschaft der Erfindung, daß eine Formel abgeleitet werden kann, der das Ausgangssignal des Verstärkers 102^r nach Fig. 13 genau gehorcht.It is an outstanding characteristic of the invention that a formula can be derived exactly the ^r obeys the output of the amplifier 102 according to Fig. 13.

Zunächst nimmt man an, daß ein mit einer Flüssigkeit gefüllter Behälter mittels einer Spiralfeder aufgehängt ist. Wird der Behälter nach unten gezogen, so wird er bekanntlich schwingen, d.h. er bewegt sich nach oben und nach unten und zwar mit einer Frequenz f, für die gilt:First, it is assumed that a container filled with a liquid is suspended by means of a spiral spring. Will the If the container is pulled down, it is known to vibrate, i.e. it moves up and down with a Frequency f, for which applies:

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G.L.SchlaG.L.Schla

wobei K die Federkonstante der Feder und m die Gesamtmasse des Systems ist. Quadriert man beide Seiten der Gleichung (1) und stellt um_r so ergibt siohwhere K is the spring constant of the spring and m is the total mass of the system. If you square both sides of equation (1) and adjust by _r, you get sioh

Wenn m die Masse des Behälters und nu die Masse der Flüssigkeit ist, so giltIf m is the mass of the container and nu is the mass of the liquid is, then applies

m = m + itu. (3)m = m + itu. (3)

c fc f

Aus den Gleichungen (2) und (3) ergibt sich somitThe equations (2) and (3) thus result

-c ^{+ m}f ■ 7
Durch Umstellung ergibt sich ferner -c ^{+ m} f ■ 7
The changeover also results

Per definitionem ist Masse gleich dem Produkt aus Dichte und Volumen. Wenn die Flüssigkeit die Dichte d und das Volumen V aufweist, ergibt sich als Gleichung (5):By definition, mass is equal to the product of density and volume. If the liquid has the density d and the volume V, equation (5) results:

d,V = -f - m (6)d, V = -f - m (6)

_fA c _f A c

Daraus ergibt sichThis results in

V ^mc
d-2j - -$ (7)V ^m c
d-2j - - $ (7)

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Aus den Konstanten K, m larsen sich die folgenden Konstanten A und B definierenThe following constants A can be derived from the constants K, m and define B.

. m
B- "ν* (9). m
B- "ν * (9)

Aus den Gleichungen (7), (8) und (9) ergibt sich somitThe equations (7), (8) and (9) thus result

d = —^ + B (10)d = - ^ + B (10)

frfr

Es ist auffallend, daß gemäß der Erfindung der Verstärker 102' ein Ausgangssignal erzeugen kann, das mit einer sehr kleinen Toleranz von + 0,01 % über einen weiten Bereich von ungefähr 1,282 · 10~³ g/cm³ (0,08 pounds per cubic foot) bis 1,282 g/cm³ (80 pounds per cubic foot) direkt proportional der Dichte d ist, wie sie in Gleichung (10) definiert ist, d ist dann die Dichte der zu messenden Flüssigkeit oder des zu messenden Gases und f ist eine der Frequenzen, mit der die Schwinge vibriert, vorzugsweise die niederste oder erste Resonanzfrequenz, wobei A und B wie bereits erwähnt Konstanten sind. Der ungewöhnliche Charakter der Erfindung, der die Ausgangsgröße des Verstärkers 102* der Größe d folgen macht, ermöglicht es, das Vibratxonsdensitometer nach Fig. 1 sehr leicht, schnell und genau zu eichen.It is noticeable that, in accordance with the invention, amplifier 102 'can produce an output signal which can be varied with a very small tolerance of + 0.01% over a wide range of approximately 1.282 x 10 ^-3 g / cm ³ (0.08 pounds per cubic foot) to 1.282 g / cm ³ (80 pounds per cubic foot) is directly proportional to the density d as defined in equation (10), then d is the density of the liquid or gas to be measured and f is one of the frequencies at which the rocker vibrates, preferably the lowest or first resonance frequency, with A and B being constants as already mentioned. The unusual character of the invention, which makes the output variable of the amplifier 102 * follow the variable d, enables the vibratory densitometer according to FIG. 1 to be calibrated very easily, quickly and accurately.

Während des Betriebs des Vibrationsdensitometers nach Fig. 1 veranlassen Umgebungsgeräusche den Kristall 30' zur Aufnahme von Signalen in einem Frequenzband, das die Resonanzfrequenz des elektromechanischen Oszillators enthält, d.h. die Signale werden vom Differenzverstärker 61 * verstärkt, vom Strom-in-Spannung-Wandler 76* umgeformt und von der Differenzierschaltung 82' differenziert, deren Ausgang somit eine Sinuswelle ergibt, dieDuring operation of the vibration densitometer according to FIG. 1 ambient noise causes the crystal 30 'to pick up signals in a frequency band that corresponds to the resonance frequency of the contains an electromechanical oscillator, i.e. the signals are amplified by the differential amplifier 61 *, by the current-to-voltage converter 76 * transformed and from the differentiating circuit 82 ' differentiated, the output of which thus results in a sine wave that

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in eine Rechteckwelle durch den Rechteckwellenwandler 83' umgeformt wird. Die Amplitudensteuerstufe 90' kann dazu verwertet werden, um die Ausgangsgröße des Rechteckwellenwandlers 83' auf einen bestimmten Wert zu begrenzen. Die Frequenzlage des Durchlaßbereichs des Abgleichfilters 91 wird dann vom Regler 94' verändert, um die Grundfrequenz der Ausgangsgröße der Amplituden-Steuerstufe 90' zum Leistungsverstärker 92' mit minimaler Dämpfung weiterzugeben. Die Frequenzlage des Durchlaßbereichs des Abgleichfilters 91' wird durch Veränderung des Widerstandes des Feldeffekttransistors 101 (Fig. 4) gesteuert. Dies wird gemäß der in Phase erfolgenden Differentiation der Ausgangssignale der Amplitudensteuerstufe 90* und des Abgleichfilters 91· durch die Phasenvergleichsschaltung 93' bewerkstelligt. Der Leistungsverstärker 92' treibt dann die Antriebsspule 24' mit einem Signal an, das in Phase zum Resonanzfrequenzausgangssignal des Kristalls 30· ist. Die von der Antriebsspule 24* hervorgerufene Vibration steigt dann in ihrer Amplitude solange an, bis sie durch die Amplitudensteuerstufe 90' begrenzt wird. Zu diesem Zeitpunkt erreicht die Amplitude der Vibration ein ungefähres Ruheniveau. Sollte sich die Dichte der in der Rohrleitung fließenden Flüssigkeit ändern, in die die Sonde 10' eingetaucht ist, so ändert sich die Frequenz des Ausgangssignals des Abgleichfilters 91' ebenfalls. Die Linearisierungsschaltung 109· gibt dann eine der Dichte direkt proportionale Ausgangsgleichspannung ab. Die Verbraucheranordnung 110' kann dann verwendet werden, wenn sie in Dichte-Einheiten geeicht ist.is converted into a square wave by the square wave converter 83 ' will. The amplitude control stage 90 'can be used for this purpose to limit the output of the square wave converter 83 'to a certain value. The frequency of the pass band the adjustment filter 91 is then changed by the controller 94 ', around the fundamental frequency of the output variable of the amplitude control stage 90 'to the power amplifier 92' with minimal attenuation to pass on. The frequency position of the pass band of the adjustment filter 91 'is determined by changing the resistance of the Field effect transistor 101 (Fig. 4) controlled. This is done according to the differentiation of the output signals in phase Amplitude control stage 90 * and the adjustment filter 91 · by the Phase comparison circuit 93 'accomplished. The power amplifier 92 'then drives the drive coil 24' with a signal which is in phase with the resonance frequency output of the crystal 30 ·. The one caused by the drive coil 24 * Vibration then increases in amplitude until it is limited by the amplitude control stage 90 '. At this time the amplitude of the vibration reaches an approximate level of rest. Should be the density of flowing in the pipeline Change the liquid in which the probe 10 'is immersed so changes the frequency of the output signal of the adjustment filter 91 ' Likewise. The linearization circuit 109 then outputs one of the Dense directly proportional DC output voltage. The consumer assembly 110 'can then be used when in Density units is calibrated.

Es ist ein Vorteil der Anordnung nach der Erfindung^ daß der Differenzverstärker 61' und der Strom-in-Spannung-Wandler 76' verwendet werden. So kann beispielsweise der Wandler 76' in großer Entfernung von der Sonde 10' angeordnet werden. Er hat einen kleinen Eingangswiderstand und ist somit ein Bauelement mit geerdetem Eingang. Die Genauigkeit, mit der die ResonanzfrequenzIt is an advantage of the arrangement according to the invention ^ that the Differential amplifier 61 'and the current-to-voltage converter 76' are used will. For example, the transducer 76 'can in large Distance from the probe 10 '. It has a small input resistance and is therefore a component with a grounded Entry. The accuracy with which the resonance frequency

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des Ausgangssignals des Kristalls 30¹ zum Wandler 76' übertragen wird, wird durch lange Übertragungsleitungen zwischen der Sonde 10' und dem Wandler 76' nicht beeinflußt, d.h. die Stromamplitude ist unabhängig von der Länge der Leitung. Der Spannungsabfall entlang der Leitung beeinflußt die Genauigkeit daher ebenfalls nicht, da das Resonanzfrequenzsignal dem Wandler 76' über den Differenzverstärker 61' zugeführt wird.of the output signal of the crystal 30 ^{1 is} transmitted to the transducer 76 'is not influenced by long transmission lines between the probe 10' and the transducer 76 ', ie the current amplitude is independent of the length of the line. The voltage drop along the line therefore also does not affect the accuracy, since the resonant frequency signal is fed to the converter 76 'via the differential amplifier 61'.

Ein weiterer hervorstechender Vorteil der Erfindung besteht in der Verwendung der Differenzierschaltung 82' zusammen mit dem Abgleichfilter 91*. Die Differenzierschaltung 82^l wirkt mehr oder weniger als Hochpaßfilter. Wenn die Amplitude des Ausgangssignals der Differenzierschaltung 82' als Funktion der Frequenz gezeichnet wird, ist diese eine völlig gerade Linie mit vorgegebener positiver Steigung, wobei die Amplitude als positive Ordinate und die Frequenz als positive Abszisse eingetragen werden. Aufgrund der Tatsache, daß die Differenzierschaltung 82' als sehr gutes Hochpaßfilter wirkt, liefert sie eine konstante Phasenverschiebung der Eingangssignale von 90°. Das Abgleichfilter 91' liefert zweckdienlicherweise ebenfalls eine solche Phasenverschiebung und zwar bei einer solchen Frequenz, bei der die Signale am wenigsten gedämpft werden. Die Differenzierschaltung 82' und das Abgleichfilter 91' liefern eine in die gleiche Richtung gehende Phasenverschiebung, also vor- oder nacheilend. Dies bedeutet, daß der Ausgang des Leistungsverstärkers 92' ein Wechselsignal abgibt, das auf die Phase 180° oder 0° eingestellt werden kann_r in einfacher Weise durch Vertauschen der Anschlußleitungen der damit verbundenen Antriebsspule 24*. Somit kann ein In-Phase-Arbeiten erreicht werden. Another salient advantage of the invention is the use of the differentiating circuit 82 'together with the matching filter 91 *. The differentiating ^{circuit 82 l} acts more or less as a high-pass filter. If the amplitude of the output signal of the differentiating circuit 82 'is plotted as a function of the frequency, this is a completely straight line with a predetermined positive slope, the amplitude being entered as the positive ordinate and the frequency as the positive abscissa. Due to the fact that the differentiating circuit 82 'acts as a very good high-pass filter, it supplies a constant phase shift of the input signals of 90 °. The matching filter 91 'expediently also provides such a phase shift, specifically at a frequency at which the signals are least attenuated. The differentiating circuit 82 'and the balancing filter 91' supply a phase shift going in the same direction, that is to say leading or lagging. This means that the output of the power amplifier 92 'emits an alternating signal which can be set to the phase 180 ° or 0 ° _r in a simple manner by interchanging the connecting lines of the drive coil 24 * connected to it. In-phase work can thus be achieved.

Eine weitere Eigenschaft der Erfindung besteht darin,daß ein doppeltes Integriersystem angewendet wird, um die FunktionenAnother feature of the invention is that a double integrating system is applied to the functions

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abzuleitenderive

Die Arbeitsweise der doppelten Integration wird leicht verständlich, wenn man berücksichtigt, daß das Integral der Konstanten j
besteht.The way in which double integration works can be easily understood when one considers that the integral of the constant j
consists.

stanten E bezüglich X in EX und das Integral von EX in EX /2constant E with respect to X in EX and the integral of EX in EX / 2

Wie in Fig. 1 gezeigt, weist die Linearisierungsschaltung 109' die drei Drehknöpfe 103', 104' und 105' auf, die noch zu beschreiben sind.As shown in Fig. 1, the linearization circuit 109 ' the three knobs 103 ', 104' and 105 'to be described are.

In Fig. 5 ist die Hintereinanderschaltung des elektromechanischen Oszillators 11, der Impulsformerschaltung 13, der ersten Integrierschaltung 15, der zweiten Integrierschaltung 16, der Abtast-Speicher-Schaltung 10, der Skalenfaktorschaltung 20 und der Verbraucheranordnung HO¹ gezeigt. Als Oszillator 11 können hierbei alle Teile der Fig. 1 mit Ausnahme der Linearisierungsschaltung 109* und der Verbraucheranordnung HO¹ betrachtet werden.5 shows the series connection of the electromechanical oscillator 11, the pulse shaping circuit 13, the first integrating circuit 15, the second integrating circuit 16, the sample-and-memory circuit 10, the scale factor circuit 20 and the load arrangement HO ¹ . All parts of FIG. 1 with the exception of the linearization circuit 109 * and the consumer arrangement HO ¹ can be considered as the oscillator 11.

Ein Vibratxonsdensitometer kann als elektromechanischer Oszillator beschrieben werden. Ein zu Schwingungen anregbarer Körper wird dabei in eine Flüssigkeit getaucht und in seiner natürlichen Resonanzfrequenz erregt, die sich entsprechend einer vorbestimmten Funktion mit der Dichte der Flüssigkeit ändert. .A vibratxon densitometer can act as an electromechanical oscillator to be discribed. A body that can be excited to vibrate is immersed in a liquid and in its natural resonance frequency, which varies according to a predetermined function with the density of the liquid changes. .

Der elektromechanisch^ Oszillator kann die in den Fig. 1 bis 6 der genannten älteren Anmeldung P 21 41 397.8 enthaltenen TeileThe electromechanical oscillator can be as shown in FIGS. 1 to 6 the aforementioned earlier application P 21 41 397.8 contained parts

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•umfassen. Er kann auch die :'η Fig. 7 der älteren Anmeldung gezeigten Schaltungsteile mit Ausnahme der Linearisierungsschaltung 109 und des Indikators 110 umfassen. Zum Antrieb des schwingungsfähigen Körpers wird das Abgleichfilter 91' verwendet. Die Ausgangsgröße dieses Filters kann als Eingangsgröße der Impulsformerschaltung 13 von Fig. 5 dienen.•include. It can also use: 'η Fig. 7 of the earlier application with the exception of the linearization circuit 109 and the indicator 110. To the drive of the vibrating body, the adjustment filter 91 ' used. The output variable of this filter can serve as an input variable for the pulse shaping circuit 13 of FIG.

Die Verbraucheranordnung 110* kann, falls gewünscht, einfach aus einem Indikator bestehen, der seinerseits in einfacher Weise ein in Dichte-Einheiten geeichtes Voltmeter darstellen kann. Als Verbraucheranordnung kann jedoch auch jeder herkömmliche Flußgeschwindigkeitsmesser oder Durchflußmesser verwendet werden oder auch jede andere Anordnung, die eine der. Dichte analoge Eingangsgröße benötigt, die von der Skalenfaktorschal tung 20 geliefert wird. Auch können der Dichte analoge Ströme dadurch erzeugt werden, daß ein Spannung-in-Strom-Wandler dort vorgesehen wird, wo er in der Schaltung nach Fig. 5 erwünscht ist. Somit ist ersichtlich, daß die Verbraucheranordnung 110' nicht auf eine Anordnung zur Anzeige der Dichte beschränkt ist, sondern daß sie in einem Durchflußmesser oder bei einer anderen Anordnung verwendet werden kann, die eine steuernde Eingangsspannung oder einen steuernden Eingangsstrom erfordern, der sich in Abhängigkeit von der Flüssigkeitsdichte ändert.The consumer assembly 110 * can, if desired, be simple consist of an indicator, which in turn is simple Way to represent a voltmeter calibrated in density units can. However, any conventional flow velocity meter or flow meter can be used as the consumer assembly or any other arrangement that includes one of the. Density analog input required by the scale factor scarf device 20 is delivered. Currents analogous to the density can also be generated by using a voltage-to-current converter is provided where it is desired in the circuit of FIG. It can thus be seen that the consumer arrangement 110 'is not limited to an arrangement for indicating the density, but rather that it can be used in a flow meter or in a other arrangements can be used which require a controlling input voltage or a controlling input current, which changes depending on the density of the liquid.

Nach Fig. 6 sind zwischen den Ausgang des elektromechanischen Oszillators 11 und den Schalter 26 nach Fig. 8 der Rechteckwellenwandler 22, der Frequenzteiler 23, die UND-Schaltung 14, der Vorwahlzähler 24 und die Flipflop-Schaltung 25 geschaltet. Der Ausgang "lⁿ der Flipflop-Schaltung 25 ist mit der Eingangsleitung 27 des Schalters 26 verbunden. Die Schalter.26, 31, 32 und 33 können sowohl elektromechanischer als auch elektrischer Art sein, wobei sie jedoch vorzugsweise elektronische Schalter sind, die vorzugsweise als Transistorschalter ausgeführt sind.According to FIG. 6, the square wave converter 22, the frequency divider 23, the AND circuit 14, the preset counter 24 and the flip-flop circuit 25 are connected between the output of the electromechanical oscillator 11 and the switch 26 of FIG. The output "l ^{n of} the flip-flop circuit 25 is connected to the input line 27 of the switch 26. The switches Transistor switches are executed.

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Somit schließt das an der Eingangsleitung 27 anliegende Signal den Schalter 26, wenn der Ausgang "1" der Flipflop-Schaltung 25 "hoch" ist.Thus, the one applied to the input line 27 closes Signal the switch 26 when the output "1" of the flip-flop circuit 25 is "high".

Falls der Ausgang des Abgleichfilters 91 * bereits Rechteckform aufweist, wird der Rechteckwellenwandler 22 nicht benötigt. In diesem Fall kann der Ausgang des Abgleichfilters entweder direkt mit dem Eingang des Frequenzteilers 23 oder direkt mit der Eingangsleitung 28 der UND-Schaltung 14 verbunden werden. Falls das Abgleichfilter mit der Eingangsleitung 28 verbunden wird, kann der Frequenzteiler 23 weggelassen werden, so daß die Verwendung des Frequenzteilers fakultativ ist. Wie in Fig. 6 gezeigt, kann der Frequenzteiler 23 durch die Zahl 1000 teilen, welche Zahl jedoch ebenfalls fakultativ ist.If the output of the adjustment filter 91 * already has a rectangular shape, the rectangular wave converter 22 is not required. In this case, the output of the adjustment filter can either be connected directly to the input of the frequency divider 23 or connected directly to the input line 28 of the AND circuit 14 will. If the adjustment filter is connected to the input line 28, the frequency divider 23 can be omitted so the use of the frequency divider is optional. As shown in Fig. 6, the frequency divider Divide 23 by the number 1000, which is also optional.

Der Burst-Oszillator 29 ist mit dem zweiten Eingang der UND-Schaltung 14 verbunden. Der Ausgang "0" der Flipflop-Schaltung 25 ist mit dem dritten Eingang der UND-Schaltung 14 verbunden. Der Ausgang der UND-Schaltung 14 ist mit dem Eingang des Vorwahlzählers 24 verbunden. Der Inverter 30 verbindet die Eingangsleitung 28 mit dem Rückstelleingang der Flipflop-Schaltung 25. Der Ausgang des Inverters 30 ist ebenso mit dem Rückstelleingang des Vorwahlζahlers 24 verbunden.The burst oscillator 29 is connected to the second input of the AND circuit 14 connected. The output “0” of the flip-flop circuit 25 is connected to the third input of the AND circuit 14. The output of the AND circuit 14 is connected to the input of the preset counter 24. The inverter 30 connects the input line 28 with the reset input of the flip-flop circuit 25. The output of the inverter 30 is also with the Reset input of preselection counter 24 connected.

Die Wirkungsweise der Impulsformerschaltung 13 nach Fig. 6 kann wohl am besten unter Hinzuziehung der in Fig. 11 gezeigten Kurvenformen verstanden werden. Die Impulsformerschaltung wandelt die Kurvenform a in die Kurvenform d nach Fig. 7 um. Die Ausgangsgröße des Frequenzteilers 2 3 weist die Kurvenform a auf, während die Ausgangsgröße der UND-Schaltung 14 durch die Kurvenform b wiedergegeben ist. Die UND-Schaltung 14 läßt einenThe mode of operation of the pulse shaping circuit 13 according to FIG. 6 can may best be understood by using the waveforms shown in FIG. The pulse shaper circuit converts the curve shape a into the curve shape d according to FIG. 7. The output variable of the frequency divider 2 3 has the curve form a while the output of the AND circuit 14 is represented by waveform b. The AND circuit 14 leaves a

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Burst von Impulsen des Oszillators 29 zum'Vorwahlzähler 2.4 während einer Zeit gelangen, die T /2 genannt wird. Der Ausgang "hoch" des Frequenzteilers 2 3 hält die UND-Schaltung offen. Zu Beginn ist die Flipflop-Schaltung 25 in ihrem Zustand "0" und sperrt somit die UND-Schaltung 14 nicht. Dann zählt der Vorwahlzähler die Burst-Impulse und stoppt nach der Vorderflanke jedes Ausgangsimpulses des Frequenzteilers 23, so daß die Zeit T /2 gezählt wird. Der Vorwahlzähler 24 kann falls gewünscht auf die vorgegebene Zählung einstellbar sein. Der Burst-Oszillator 29 erzeugt Impulse mit hoher und konstanter Frequenz.Burst of pulses from the oscillator 29 to the preselection counter 2.4 get during a time called T / 2. The "high" output of the frequency divider 2 3 holds the AND circuit open minded. At the beginning, the flip-flop circuit 25 is in its "0" state and thus does not block the AND circuit 14. then the preset counter counts the burst pulses and stops after the leading edge of each output pulse of the frequency divider 23, so that the time T / 2 is counted. The preset counter 24 can, if desired, be adjustable to the predetermined count. The burst oscillator 29 generates pulses with a high and constant frequency.

Sobald die Burst-Impulse gezählt sind, steuert der Vorwahlzähler 24 die Flipflop-Schaltung in den Zustand "1". Der ausgang "0" der Flipflop-Schaltung 25 wird dann "nieder" und sperrt die UND-Schaltung 14. Somit werden keine weiteren Impulse dem Vorwahlzähler zugeführt bis zur Vorderflanke des nächsten Ausgangsimpulses des Frequenzteilers 23. Die Ausgangsgröße des Inverters 30 zeigt die Kurvenform c. Wenn die Kurve a den niederen Wert annimmt, nimmt die Kurve c den hohen Wert an und der Vorwahlzähler 24 sowie die Flipflop-Schaltung werden zurückgesetzt. Die Kurvenform des Ausgangs "1" der Flipflop-Schaltung 25 ist als Kurve d gezeigt.As soon as the burst pulses are counted, the preset counter controls 24 puts the flip-flop circuit in the "1" state. The exit "0" of the flip-flop circuit 25 then becomes "low" and blocks the AND circuit 14. Thus, no further pulses are generated fed to the preset counter up to the leading edge of the next output pulse of the frequency divider 23. The output variable of the inverter 30 shows the waveform c. When the curve a takes the low value, the curve c takes the high one Value on and the preset counter 24 and the flip-flop circuit are reset. The waveform of the output "1" of the Flip-flop circuit 25 is shown as curve d.

Wie aus dem folgenden klar werden wird, sind die senkrechten Eingangsleitungen der Schalter 26, 31, (Fig. 8), 32, 33 (Fig.9) und 19 (Fig. 10) die sie steuernden Eingangsleitungen. Wie bereits erwähnt, führen die steuernden Eingangsleitungen eine Spannung, die, falls sie "hoch" ist, den Schalter schließt. Der Schalter 26 weist den Kontaktarm 34 und den Kontakt 35 auf. Am Kontaktarm 34 liegt die konstante Spannung E. Der Widerstand 36 verbindet.den Kontakt 35 mit dem einen Eingang des Differenzverstärkers 37. Der andere Eingang des Differenzver-As will become clear from the following, the vertical input lines of switches 26, 31, (Fig. 8), 32, 33 (Fig. 9) and 19 (Fig. 10) the input lines controlling them. As already mentioned, the controlling input lines carry a Voltage which, if "high", closes the switch. The switch 26 has the contact arm 34 and the contact 35. The constant voltage E is applied to the contact arm 34. The resistor 36 connects the contact 35 to one input of the Differential amplifier 37. The other input of the differential amplifier

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stärkers 37 ist rait der konstanten Spannung E,. verbunden.
Die Eingangsleitung 27 des Schalters 26 ist mit dem Ausgang "l" der Flipflop-Schaltung 25 nach Fig. 6, wie bereits
ausgeführt, verbunden. Der Ausgang des Differenzverstärkers 37 nach Fig. 8 ist mit der Eingangsleitung 38 des Schalters 32
nach Fig. 9 verbunden, der den Kontaktarm 39 und den Kontakt 4o aufweist. Der Vorwahlzähler 24 kann eine der drei
durch den einpoligen Dreifachschalter 106' nach Fig. 7 bestimmten Zählungen ausführen. Die drei UND-Schaltungen 107',
108* und Hl¹ sind für drei verschiedene Zählungen vorgesehen.amplifier 37 is rait of the constant voltage E ,. tied together.
The input line 27 of the switch 26 is connected to the output "1" of the flip-flop circuit 25 according to FIG. 6, as already
executed, connected. The output of the differential amplifier 37 according to FIG. 8 is connected to the input line 38 of the switch 32
connected according to Fig. 9, which has the contact arm 39 and the contact 4o. The preset counter 24 can be one of three
perform counts determined by the single pole triple switch 106 'of FIG. The three AND circuits 107 ',
108 * and Hl ¹ are provided for three different counts.

Nach Fig. 8 ist die Differenzierschaltung 41 zwischen die Eingangsleitung 27 und den monostabilen Multivibrator 42 geschaltet. Der Ausgang des Multivibrators 42 ist ferner mit der Eingangsleitung 44 der in Fig. 9 gezeigten Verzögerungsanordnung 18 sowie mit der steuernden Eingangsleitung 45 des in
Fig. 10 gezeigten Schalters 19 verbunden.According to FIG. 8, the differentiating circuit 41 is connected between the input line 27 and the monostable multivibrator 42. The output of the multivibrator 42 is also connected to the input line 44 of the delay arrangement 18 shown in FIG. 9 and to the controlling input line 45 of the in FIG
Fig. 10 shown switch 19 connected.

Der Schalter 31 nach Fig. 8 weist den Kontaktarm 46 und den
Kontakt 47 auf. Der Kondensator 48 verbindet den Ausgang des
DifferenzVerstärkers 37 mit demjenigen Eingang, dem der Widerstand 36 vorgeschaltet ist. Der Kontaktarm 46 ist mit der einen Kondensatorelektrode und der Kontakt 47 mit der anderen Elektrode verbunden.The switch 31 of FIG. 8 has the contact arm 46 and the
Contact 47 on. The capacitor 48 connects the output of the
Differential amplifier 37 with the input to which the resistor 36 is connected upstream. The contact arm 46 is connected to one capacitor electrode and the contact 47 to the other electrode.

Die in Fig. 8 gezeigte erste Integrationsschaltung 15 arbeitet so, daß die Eingangsleitung 27 des Schalters 26 diesen jeweils für eine Zeitdauer schließt, während der die Flipflop-Schaltung 25 in ihrem Zustand "l" ist, d.h. der Schalter ist während der Breite der in der Kurve d nach Fig. 11 gezeigten Impulse geschlossen. Die Integrierschaltung nach Fig. 8 integriert daher mindestens v/ährend einem Teil dieser Zeit. Aufgrund der TatsacheThe first integration circuit 15 shown in Fig. 8 operates so that the input line 27 of the switch 26 each closes for a period of time during which the flip-flop circuit 25 is in its "1" state, i.e. the switch is during the Width of the pulses shown in curve d of FIG. 11 is closed. The integrating circuit according to FIG. 8 therefore integrates at least for part of this time. Due to the fact

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jedoch, daß nicht nur während der Impulse der Kurvenform d,. sondern auch während der Zeit zwischen diesen Impulsen integriert wird, muß eine der in den Fig. 8 und 9 gezeigten :;ntegrierschaltungen 15, 16 während ihres eigenen Integrierintervalls stillgesetzt werden. Es ist die erste Integrierschaltung nach Fig. 8_r die diese Wirkungsweise hat.however, that not only during the pulses of the waveform d ,. but is also integrated during the time between these pulses, one of the integrating circuits 15, 16 shown in Figures 8 and 9 must be shut down during its own integration interval. It is the first integrating _{circuit according to FIG. 8 r} which has this mode of operation.

Die Differenzierschaltung 41 erzeugt einen Ausgangsimpuls bei der Vorderflanke jedes Impulses der Kurvenform d. Der Multivibrator 42 erzeugt dann einen Ausgangsimpuls, dessen Vorderflanke mit der Vorderflanke jeden Impulses der Kurvenform d zusammenfällt und dessen Rückflanke vor den Rückflanken der Impulse der Kurvenform d auftritt. Die Ausgangsgröße des Multivibrators 42 weist die Kurvenform f nach Fig. 12 auf. Die Kurvenform e nach Fig. 12 ist mit der Kurvenform d nach Fig. 11 identisch, wobei jedoch deren Maßstab der Klarheit wegen geändert wurde.The differentiating circuit 41 generates an output pulse at the leading edge of each pulse of the waveform d. The multivibrator 42 then generates an output pulse whose leading edge coincides with the leading edge of each pulse of waveform d coincides and whose trailing edge occurs before the trailing edges of the pulses of curve form d. The output size of the Multivibrator 42 has the curve form f according to FIG. 12. The curve form e according to FIG. 12 corresponds to the curve form d according to Fig. 11 is identical, but the scale has been changed for the sake of clarity.

Bei Auftreten der Ausgangsgröße des Multivibrators am Schalter wird der diesem parallelgeschaltete Kondensator 48 entladen. Wenn der Kondensator 48 zu der Zeit t vollständig entladen wäre (vergl. Fig. 12), würde die Integrierschaltung von der Nulllinie V aus zur Zeit t beginnend integrieren. Da es jedoch die Aufgabe der Integrierschaltung nach Fig. 8 ist, eine maximale Ausgangsgröße zur Zeit t₂ zu erzeugen, die direkt proportional der Breite des in Fig. 12 gezeigten Impulses 49 ist, ergäbe sich ein Fehler wegen der Vernachlässigung der ZeitWhen the output variable of the multivibrator occurs at the switch, the capacitor 48 connected in parallel is discharged. If the capacitor 48 were completely discharged at the time t (see FIG. 12), the integration circuit would integrate starting from the zero line V at the time t. However, since it is the task of the integrating circuit of FIG. 8 _{to produce a maximum output at time t 2} which is directly proportional to the width of the pulse 49 shown in FIG. 12, an error would result from neglecting the time

Entsprechend der Erfindung wird dieser Fehler dadurch vermieden, daß verhindert wird, daß der Ausgang des Differenzverstärkers unter die vorbestimmte konstante Spannung E, fällt, wofür dem Differenzverstärker 37 eine geeignete Vorspannung, d.h. dieAccording to the invention, this error is avoided by preventing the output of the differential amplifier falls below the predetermined constant voltage E, for which the differential amplifier 37 is given a suitable bias, i.e. the

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Spannung E,. zugeführt wird. Dies liefert diejenige Vorspannung, die ausreichend ist, um E, = St zu machen, wo' ei S. die Steigung der Linie 50 und t = t - t ist. Somit verläuft die Linie 50 genau durch den Punkt (t , V ), und es ergibt sich eine genaue Integration während der gesamten Breite •des Impulses 49.Voltage E ,. is fed. This provides the bias sufficient to make E, = St, where 'ei S. is the slope of the line 50 and t = t - t. Thus runs the line 50 exactly through the point (t, V), and there is an exact integration over the entire width • of the pulse 49.

Demgemäß fällt die Ausgangsgröße des Differenzverstärkers 37 nach Fig. 12 entlang der Linie 51, integriert entlang der Linie 50 und bleibt konstant, wie bei 52 gezeigt, zwischen der Rückflanke des Impulses 49 und der Vorderflanke des Impulses Die Ausgangsgröße des DifferenzVerstärkers 37 bleibt während des Intervalls entlang der Linie 52 konstant, da während dieses Intervalls der Schalter 26 geöffnet ist.Accordingly, the output of the differential amplifier 37 falls 12 along line 51, integrated along line 50 and remaining constant, as shown at 52, between the Trailing edge of the pulse 49 and the leading edge of the pulse. The output of the differential amplifier 37 remains during of the interval along line 52 is constant, since switch 26 is open during this interval.

Nach Fig. 9 ist die Eingangsleitung 54 des Inverters 55 mit dem Ausgang "1" der Flipflop-Schaltung 25 verbunden, während der Inverter 55 mit der steuernden Eingangsleitung des Schalters 32 verbunden ist. Wie bereits ausgeführt, ist die Eingangsleitung 38 mit dem Ausgang des Differenzverstärkers 37 verbunden. Der Widerstand 57 liegt zwischen dem Kontakt 40 und dem einen Eingang des Verstärkers 58, dessen anderer Eingang bei 59 geerdet ist. Auch hier sind der Ausgang und der mit dem Widerstand 57 verbundene Eingang des Verstärkers 58 mit dem Kondensator 60 überbrückt. Die Eingangsleitung 61 des Schalters 33 . ist mit dem Ausgang der Verzögerungsanordnung 18 verbunden. Der Schalter 33 weist den Kontaktarm 62 und den Kontakt 6 3 auf, die jeweils mit einer Elektrode des Kondensators 60 verbunden sind. Die Ausgangsgröße der Verzögerungsanordnung 18 hat die Kurvenform i nach Fig. 12. Die Impulsbreite und der Zeitpunkt des Ausgangsimpulses der Verzögerungsanordnung 18 brauchen jedoch nicht genau so wie die Kurvenform i zu sein.'According to Fig. 9, the input line 54 of the inverter 55 is with connected to the output "1" of the flip-flop circuit 25, while the inverter 55 is connected to the controlling input line of the switch 32. As already stated, the input line 38 is connected to the output of the differential amplifier 37. The resistor 57 lies between the contact 40 and one input of the amplifier 58, the other input of which is grounded at 59 is. Here, too, the output and the input of the amplifier 58 connected to the resistor 57 are with the capacitor 60 bridged. The input line 61 of switch 33. is connected to the output of the delay arrangement 18. The switch 33 has the contact arm 62 and the contact 6 3, each of which is connected to an electrode of the capacitor 60 are. The output variable of the delay arrangement 18 has the curve shape i according to FIG. 12. The pulse width and the point in time of the output pulse of the delay arrangement 18 need not be exactly like the curve shape i.

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■Während die Rücksetzung einen Teil der Impulsbreite der Impulse 49 und 53 der ersten Integrierschaltung 15 nach Fi :. belegt, brauchen bei der zweiten Integrierschaltung 16 nach Fig. 9 keine solchen speziellen Vorsorgen getroffen zu werden, da die Ausgangsimpulse der Verzögerungsanordnung 18 für die Stillsetzung sorgen. Die Ausgangsgrößen der Differenzverstärker 37 und 58 werden durch die Kurven g und h von Fig. gezeigt. Der Ausgang des Differenzverstärkers 58 fällt auf 0 V bei 64 entlang der Linie 65_f die durch den Rücksetzimpuls erzeugt wird. Der Ausgang des Differenzverstärkers 58 liegt dann zwischen den Zeiten t und t_ bei 0 V und integriert zwischen den Zeiten t und t.. Der inverse Impuls an der Eingangsleitung 56 beendet die Integration, so daß die Ausgangsgröße des Differenzverstärkers 58 zwischen den Zeiten t. und tj. entlang der Linie 67 konstant bleibt.During the resetting part of the pulse width of the pulses 49 and 53 of the first integrating circuit 15 according to Fi:. occupied, no such special precautions need to be taken in the second integrating circuit 16 according to FIG. 9, since the output pulses of the delay arrangement 18 ensure the shutdown. The outputs of the differential amplifiers 37 and 58 are shown by curves g and h of FIG. The output of differential amplifier 58 drops to 0 V at 64 along line 65 _f which is generated by the reset pulse. The output of the differential amplifier 58 is then between the times t and t_ at 0 V and integrated between the times t and t .. The inverse pulse on the input line 56 ends the integration, so that the output variable of the differential amplifier 58 between the times t. and tj. remains constant along line 67.

Die erste und die zweite Integrierschaltung 15 und 16 integrieren somit während der Zeiten t bis t_ bzw. t₀ bis t.. Demnach ist der Schalter 26 während der Periode t bis t_o undThe first and the second integrating circuit 15 and 16 thus integrate during the times t to t_ and t ₀ to t. Accordingly, the switch 26 is during the period t to t _o and

O Δ O Δ

der Schalter 32 während der von t_ bis t. geschlossen.the switch 32 during the from t_ to t. closed.

Die in Fig. 8 gezeigte erste Integrierschaltung 15 integriert direkt proportional zur konstanten Spannung E. Die in Fig. gezeigte zweite Integrierschaltung 16 integriert direkt proportional zur Spannung der Eingangsleitung 38, die gleich der Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 37 nach Fig. 8 ist. Die Spannung der Eingangsleitung 38 wird zwischen t_ und t. integriert, da während dieser Zeit der Schalter 32 geschlossen ist.The first integrating circuit 15 shown in FIG. 8 is integrated directly proportional to the constant voltage E. The second integrating circuit 16 shown in FIG. 1 integrates in a directly proportional manner to the voltage of the input line 38, which is equal to the output voltage of the differential amplifier 37 according to FIG. The voltage of the input line 38 is between t_ and t. integrated, since switch 32 is closed during this time.

Die in Fig. 10 gezeigte Abtast-Speicher-Schaltung 10 enthält den Schalter 19, der den Kontaktarm 68 und den Kontakt 68 aufweist. Die Eingangsleitung 70 des Schalters 19 ist mit demThe sample and store circuit 10 shown in FIG. 10 includes the switch 19, which has the contact arm 68 and the contact 68. The input line 70 of the switch 19 is connected to the

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Ausgang des Differenzverstärkers 58 nach Fig.9 verbunden. Die steuernde Eingangsleitung 45 des Schalters 19 ist mit dem Ausgang des Multivibrators 42 nach Fig. 8 verbunden. Die Abtast-Speicher-Schaltung 10 nach Fig. 10 tastet die Amplitude der Kurve h zwischen t und t , t und t^ etc. ab. Der Schalter 19 ist während der Impulse der Kurve f geschlossen. Die Abtast-Speicher-Schaltung 10 nach Fig. IO ist herkömmlicher Art. Der Kondensator 71 liegt zwischen dem Kontakt 69 und Masse. Der eine Eingang des Verstärkers 72 ist ebenfalls mit dem Kontakt 69 verbunden, während der andere Eingang über die Leitung 73 geerdet ist.Output of the differential amplifier 58 connected to Figure 9. The controlling input line 45 of the switch 19 is with connected to the output of the multivibrator 42 of FIG. The sample-and-memory circuit 10 of FIG. 10 samples the Amplitude of curve h between t and t, t and t ^ etc. from. The switch 19 is closed during the impulses of the curve f. The sample and store circuit 10 of Fig. 10 is more conventional Art. The capacitor 71 is between the contact 69 and ground. One input of the amplifier 72 is also with connected to contact 69, while the other input is grounded via line 73.

Die Skalenfaktorschaltung 20 ist in Fig. 13 gezeigt. Diese enthält die Widerstände R , R , ^R _1O ^{f R}3' ^rq ^{und R}4' ferner die doppelpoligen Dreifachschalter 126, 127 und 128, den einpoligen Dreifachschalter 12 9 und die Verbindungspunkte 130, 131, 132. Die Verbindungspunkte 130 und 132 sind zusammengeschaltet.The scale factor circuit 20 is shown in FIG. This contains the resistors R, R, ^R _1O ^{f R} 3 ' ^r q ^{and R} 4' also the double-pole triple switches 126, 127 and 128, the single-pole triple switch 12 9 and the connection points 130, 131, 132. The connection points 130 and 132 are interconnected.

Der Ausgang des Verstärkers 72 in der Abtast-Speicher-Schaltung nach Fig. 10 ist mit der Eingangsleitung 133 der Skalenfaktorschaltung 20 nach Fig. 13 verbunden. Der Widerstand R liegt zwischen der Eingangsleitung 133 und dem Verbindungspunkt 130, an dem ebenfalls der Eingang des Verstärkers 102' liegt. Der Ausgang des Verstärkers 102' liegt am Verbindungspunkt 131, der seinerseits über den wie aus Fig. 13 ersichtlich einstellbaren Widerstand R.. mit dem Verbindungspunkt 130 und somit mit dem Eingang des Verstärkers verbunden ist.The output of amplifier 72 in the sample and store circuit of FIG. 10 is connected to input line 133 of the scale factor circuit 20 according to FIG. 13. The resistor R is between the input line 133 and the connection point 130, which is also the input of the amplifier 102 '. The output of amplifier 102 'is at connection point 131, the in turn via the adjustable resistor R .. as shown in FIG. 13 with the connection point 130 and thus with the Input of the amplifier is connected.

Der Dreifachschalter 126 besitzt den Kontaktarm 134 mit den zugehörigen Kontakten 135, 136 und 137 sowie den Kontaktarm 138 mit den zugehörigen Kontakten 139, 140 und 141. Die beiden Kontaktarme 134 und 138 liegen am Verbindungspunkt 132. Der Widerstand R₀ und die Potentialquelle E_1Q verbinden den Kontakt 135The triple switch 126 has the contact arm 134 with the associated contacts 135, 136 and 137 and the contact arm 138 with the associated contacts 139, 140 and 141. The two contact arms 134 and 138 are at the connection point 132. The resistor R ₀ and the potential _{source E 1Q} connect contact 135

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mit Masse. Die Kontakte 136 und 137 sind miteinander verbunden.with mass. Contacts 136 and 137 are connected to one another.

Der Dreifachschalter 128 weist den Kontaktarm 146 mit den zugehörigen Kontakten 147, 148 und 149 auf, wobei die Kontakte 148 und 149 miteinander verbunden sind, während der Widerstand R₃ den Kontakt 136 mit dem Kontakt 148 verbindet. Am Kontakt 139 ist nichts angeschlossen. Der Widerstand R_g und die Potentialquelle Eg verbinden den Kontakt 140 mit Masse. Der Widerstand R. und die Potentialquelle E. verbinden den Kontakt 141 mit Masse.The triple switch 128 has the contact arm 146 with the associated contacts 147, 148 and 149, the contacts 148 and 149 being connected to one another, while the resistor R ₃ connects the contact 136 to the contact 148. Nothing is connected to contact 139. The resistor R _g and the potential source Eg connect the contact 140 to ground. The resistor R. and the potential source E. connect the contact 141 to ground.

Der Dreifachschalter 127 besitzt den Kontaktarm 150 mit den zugehörigen Kontakten 151_r 152 und 153 sowie den Kontaktarm 154 mit den zugehörigen Kontakten 155,156 und 157. Das Voltmeter 101', das in Dichte-Einheiten geeicht werden kann, liegt zwischen Masse und dem Kontakt 153. Das Amperemeter 158 liegt zwischen den Kontakten 152 und 156 und ist vorzugsweise ein Mittelpunktinstrument, das einen fließenden Gleichstrom in beide Richtungen anzeigt. So kann es beispielsweise den Strom 0 auf der Mitte seiner Skala anzeigen.The triple switch 127 has the contact arm 150 with the corresponding contacts 151 _r 152 and 153 and the contact arm 154 with the associated contacts 155,156 and 157. The voltmeter 101 ', which can be calibrated in density units, is located between the ground and the contact 153rd The ammeter 158 is located between the contacts 152 and 156 and is preferably a mid-point instrument that indicates a flowing direct current in both directions. For example, it can display current 0 in the middle of its scale.

Es ist klar, daß nur entweder das Amperemeter oder das Voltmeter verwendet zu werden braucht. Wenn nämlich das Voltmeter 101" verwendet wird, kann die Schaltung so modifiziert werden, daß das·* Amperemeter 158 weggelassen werden kann. Andererseits, wenn das Amperemeter 158 verwendet wird, kann die Schaltung so modifiziert werden, daß das Voltmeter 101' weggelassen werden kann.It is clear that only either the ammeter or the voltmeter need be used. If the voltmeter 101 " is used, the circuit can be modified so that the * Ammeter 158 can be omitted. On the other hand, if the ammeter 158 is used, the circuit can be so modified that the voltmeter 101 'can be omitted.

Wie in Fig. 13 gezeigt, können die Kontakte 151 und 152 miteinander verbunden werden. Dasselbe gilt für die Kontakte 155 und 156, während der Kontakt 157 nicht angeschlossen ist. Der Kontaktarm 150 liegt am Verbindungspunkt 131, während der Kontaktarm 154 am Kontakt 143 über den Verbindungspunkt 159 angeschlossen ist.As shown in Fig. 13, the contacts 151 and 152 can be connected to each other get connected. The same applies to contacts 155 and 156, while contact 157 is not connected. The contact arm 150 lies at connection point 131, while contact arm 154 is connected to contact 143 via connection point 159.

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Die Kontakte 144 ur1 145 sind miteinander verbunden wad geerdet, ebenso wie der Kontakt 147. Die Kontaktarme 142 und sind mit der Potentialquelle E₃ verbunden.The contacts 144 and 145 are connected to one another and are grounded, as is the contact 147. The contact arms 142 and 142 are connected to the potential source _{E 3.}

Bei sämtlichen in Zusammenhang mit Fig. 13 genannten Potentialquellen handelt es sich um Gleichspannungsquellen. Die Ausgangsspannung der Potentialquelle E- ist dabei mittels der Handkurbel 160 einstellbar.With all potential sources mentioned in connection with FIG it is a DC voltage source. The output voltage of the potential source E- is by means of the hand crank 160 adjustable.

Der Schalter 12 9 weist den Kontaktarm 161 mit den zugehörigen Kontakten 162, 163 und 164 auf, wobei die Kontakte 162 und nicht angeschlossen sind und der Kontakt 16 3 am Verbindungspunkt 159 liegt. Die Potentialquelle E₁ liegt zwischen dem Kontaktarm 161 und Masse.The switch 12 9 has the contact arm 161 with the associated contacts 162, 163 and 164, wherein the contacts 162 and 162 are not connected and the contact 16 3 is at the connection point 159. The potential source E ₁ lies between the contact arm 161 and ground.

EichvorgangCalibration process

Wie bereits erwähnt, dient der Umschaltteil 106 nach Fig. 4 zur Änderung der Bereichsgrenzen des Abgleichfilters 91', und zwar für Luft, Wasser und den -speziellen gewünschten Dichtebereich, wobei Luft und Wasser zur Eichung verwendet werden. Zur besseren Genauigkeit der Ermittlung und Meßwertübertragung ist es wünschenswert, die zählung des in Fig. 7 gezeigten Vorwahlzählers gemäß der zu messenden Dichte einzustellen. Mit andern Worten, der Vorwahlzähler 24 nimmt vorzugsweise je eine Zählung für Luft, Wasser und die Flüssigkeit vor, deren Dichte gemessen werden soll. Aus diesem Grund sind die UND-Schaltungen 108' und 111¹ vorgesehen.As already mentioned, the switching part 106 according to FIG. 4 serves to change the range limits of the adjustment filter 91 ', specifically for air, water and the specific desired density range, air and water being used for calibration. For better accuracy of the determination and transmission of measured values, it is desirable to set the count of the preset counter shown in FIG. 7 according to the density to be measured. In other words, the preset counter 24 preferably counts each air, water and liquid whose density is to be measured. For this reason, AND circuits 108 'and 111 ^{1 are} provided.

Wenn, wie bereits ausgeführt, sämtliche Dreifachschalter der Fig. 4, 7 und 13 mechanisch miteinander gekoppelt sind, gehen die einzelnen Schalter des Umschaltteils 106 nach Fig". 4 undIf, as already stated, all of the triple switches of FIGS. 4, 7 and 13 are mechanically coupled to one another, go the individual switches of the switching part 106 according to FIGS. 4 and 4

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G.L.Schlatter 3G.L.Schlatter 3

der Schaltung nach 'ig. 7 automatisch mit. Das Eichverfahren
wird am besten anhand' von Fig. 13 klar.the circuit according to 'ig. 7 automatically with. The calibration procedure
is best understood from FIG.

Wenn alle Dreifachschalter der Fig. 4,7 und 13 mechanisch miteinander gekoppelt sind, so können sie beispielsweise durch Betätigung des Drehknopfes 103' nach Fig. 1 festgestellt oder betätigt werden. Der Drehknopf 104' nach Fig. 1 kann zusammen mit der Drehung der Handkurbel 160 nach Fig. 13 betätigt werden.
Der Drehknopf 105" nach Fig. 1 stellt die Größe des Widerstands viertes des Widerstands R nach Fig. 13 ein.If all of the triple switches of FIGS. 4, 7 and 13 are mechanically coupled to one another, they can be determined or operated, for example, by operating the rotary knob 103 'according to FIG. 1. The rotary knob 104 'according to FIG. 1 can be actuated together with the rotation of the hand crank 160 according to FIG. 13.
The rotary knob 105 ″ according to FIG. 1 sets the size of the resistor fourth of the resistor R according to FIG.

Zur Eichung wird der Drehknopf 103' nach Fig. 1 in die Stellung "Luft" gebracht. Die Höhe der Gleichspannung der Quelle E wird dann so eingestellt, daß das Amperemeter 158 auf 0 zeigt. Der
zweite Schritt ist, den Drehknopf 103' in die Position "H₀O" zu bringen. Der Drehknopf 105' wird dann solange verstellt, bis das Amperemeter 158 wiederum auf 0 steht. Der dritte Schritt ist, den Drehknopf 103' auf die Position "Messung" zu bringen. Somit ist die Anordnung zur Anzeige der Dichte am Voltmeter 101' geeicht.For calibration, the rotary knob 103 'according to FIG. 1 is brought into the "air" position. The level of the DC voltage from source E is then adjusted so that ammeter 158 points to zero. Of the
The second step is to move the rotary knob 103 'to the "H ₀ O" position. The rotary knob 105 'is then adjusted until the ammeter 158 is at 0 again. The third step is to move the rotary knob 103 'to the "measurement" position. The arrangement for displaying the density on the voltmeter 101 'is thus calibrated.

Die Fig. 14 zeigt die Verbindung aller metallischen Bauteile,
wenn die genannten Schalter in der Stellung "Luft" sind. Die
Fig. 15 zeigt die entsprechenden Teile, wenn der Drehknopf 103' sich in der Position "H₀O" befindet, während die Fig. 16 den Fall zeigt, daß sämtliche Schalter in der Stellung "Messung" sind.
Die Fig. 14, 15 und 16 sind für die folgende Gleichungsableitung hilfreich.Fig. 14 shows the connection of all metallic components,
when the mentioned switches are in the "air" position. the
FIG. 15 shows the corresponding parts when the rotary knob 103 'is in the "H ₀ O" position, while FIG. 16 shows the case in which all switches are in the "measurement" position.
Figures 14, 15 and 16 are helpful in deriving the following equation.

Eines der Ziele der Erfindung besteht darin, am Ausgang der Abtast-Speicher-Schaltung 10 eine Gleichspannung zu erzeugen, die direkt proportional der Differenz zwischen der Dichte der Flüssigkeit, in die die Densitometersonde eingetaucht ist, und einer bekannten konstanten Dichte ist.One of the objects of the invention is to provide at the output of the sample and store circuit 10 to generate a DC voltage that is directly proportional to the difference between the density of the liquid, in which the densitometer probe is immersed and of a known constant density.

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G.L.Schlatter 3G.L.Schlatter 3

Wenn .£ die Resonan?Frequenz des Oszillators ist, so j3t die
Periodendauer einer Schwingung bekanntlichIf. £ is the resonance frequency of the oscillator, then j3t is the
Period duration of an oscillation is known

T = j . (11)T = j. (11)

Das Vibrationsdensitometer nach der Erfindung folgt genau
der GleichungThe vibration densitometer of the invention exactly follows
the equation

d = AT² + B (12)d = AT ² + B (12)

d die Dichte undd the density and

A und B Konstanten sind.A and B are constants.

Wenn d die während der Periodendauer T bekannte und konr rIf d is the known and conr r

stante Dichte ist, so giltis constant density, then

d_r = AT_r ² + B . (13)d _r = AT _r ² + B. (13)

Zieht man die Gleichung (13) von der Gleichung (12) ab, so
erhält manIf one subtracts the equation (13) from the equation (12), so
you get

d - d_r = A (T² - T_r ²). (14)d - d _r = A (T ² - T _r ² ). (14)

Durch Dividieren und Multiplizierung der rechten Seite
mit 4 ergibt sichBy dividing and multiplying the right side
with 4 results

d.- d = 4A (T/2 - T^/2)(T/2 + T_r/2). (15)d.- d = 4A (T / 2 - T ^ / 2) (T / 2 + T _r / 2). (15)

In Fig. 11 ist der Ausgang des Frequenzteilers 23 als Kurve a gezeigt. Jeder Impuls hat die Periodendauer T und die Breite T/2In Fig. 11, the output of the frequency divider 23 is shown as curve a shown. Each pulse has the period T and the width T / 2

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*-* G.L.Schlatter 3* - * G.L.Schlatter 3

Die Impulsformersdialtung 13 subtrahiert eine bekannte konstante Impulsbreite vom ersten Teil jeden Impulses der Kurve a, wobei dieser Teil T /2 genannt wird. Die Ausgangsimpulse der UND-Schaltung 14 sind als Kurve b gezeigt, während die Kurve c die invertierte Kurve a ist. Die Impulse der Kurve d erscheinen am Ausgang der Impulsformerschaltung 13. Die Periodendauer zwischen den Rückflanken der Impulse der Kurve d beträgt T. Die Periode zwischen der Rückflanke des ersten und der Vorderflanke des nächsten Impulses ist somitThe pulse shaper dial 13 subtracts a known constant Pulse width of the first part of each pulse on curve a, this part being called T / 2. The output pulses of the AND circuit 14 are shown as curve b, while curve c is the inverted curve a. The impulses of curve d appear at the output of the pulse shaping circuit 13. The period between the trailing edges of the pulses on curve d is T. The The period between the trailing edge of the first and the leading edge of the next pulse is thus

T -.(T/2 - T_r/2) = (T/2 + T_r/2). (16)T -. (T / 2 - T _r / 2) = (T / 2 + T _r / 2). (16)

Die Integrierschaltungen 15 und 16 liefern somit das ProduktThe integrating circuits 15 and 16 thus provide the product

(T/2 - T_r/2)(T/2 + T_r/2)_f (17)(T / 2 - T _r / 2) (T / 2 + T _r / 2) _f (17)

das direkt proportional zu d - d ist. Durch Addition der bekannten Konstanten d läßt sich die absolute Dichte ermitteln.which is directly proportional to d - d. By adding the known Constant d can be used to determine the absolute density.

Die Verwendung von d ermöglicht eine bessere Ermittlung und Meßwertübertragung, da lediglich die Differenz d - d und nicht die absolute Dichte ermittelt und übertragen werden muß.The use of d enables better determination and transmission of measured values, since only the difference d - d and not the absolute density must be determined and transferred.

Es ist zu berücksichtigen, daßIt has to be taken into account that

d = A(T² - T_r ²) + d_r , (18)d = A (T ² - T _r ² ) + d _r , (18)

= AT_r ² + B " (19)= AT _r ² + B "(19)

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2?2?

G.L.SchlatterG.L.Schlatter

Somit gibt die Gleichung (18) den Ausgang des Verstärkers 102' als direkt der Dichte d proportionale Spannung an.Thus, equation (18) gives the output of amplifier 102 ' as a voltage directly proportional to the density d.

Wie bereits ausgeführt, kann ein Spannung-in-Strom-Wandler an jeder Stelle der Anordnung nach Fig. 5 angewendet werden, wobei ein solcher Wandler aus der Darlington-Schaltung o.a.bestehen kann.As already stated, a voltage-to-current converter can be used each point of the arrangement according to FIG. 5 can be used, such a converter consisting of the Darlington pair or the like can.

Ableitung der Luft-Wasser-EichungDerivation of the air-water calibration

Definitionen: Luft:Definitions: Air:

Messung:Measurement:

Die Densitometersonde arbeitet in Luft oder Vakuum.The densitometer probe works in air or vacuum.

Die Densitometersonde arbeitet in Wasser.The densitometer probe works in water.

Die Densitometersonde arbeitet innerhalb des Dichtemeßbereichs.The densitometer probe operates within the density measuring range.

Normierte Dichte, d.h. spezifisches Gewicht.Normalized density, i.e. specific weight.

Schwingungsdauer der Schwinge:Oscillation period of the rocker:

Periodendauer der Schleifenfrequenz. Periodendauer in Luft (ein Eichpunkt). Periodendauer in Wasser (ein Eichpunkt).Period of the loop frequency. Period in air (one calibration point). Period in water (one calibration point).

Periodendauer innerhalb des Meßbereichs (abhängig von der Dichte der Flüssigkeit innerhalb des Bereichs).Period duration within the measuring range (depending on the density of the liquid within the range).

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G.L.SchlatterG.L.Schlatter

Referenzperiodendauer :Reference period:

RW^: RW ^:

Periodendauer einer intern erzeugten konstanten Referenzfrequenz.Period of an internally generated constant reference frequency.

Referenzperiodendauer bei Betrieb der Sonde in LuftReference period when the probe is operated in air

Referenzperiodendauer bei Betrieb der Sonde in WasserReference period when operating the probe in water

konstante Referenzperiodendauer bei Betrieb der Sonde innerhalb des Meßbereichs.constant reference period when the probe is operated within the measuring range.

Ausgangsspannung der Linearisierungsschaltung: Output voltage of the linearization circuit:

per definitionem die von der Linearisierungsschaltung 109' gelieferte Ausgangsspannung, die der unten abgeleiteten Beziehung gehorcht. Sie ist unabhängig von der Periodendauer des Densitometers und der speziell benutzten Referenzperiodendauer by definition that of the linearization circuit 109 'supplied output voltage, which obeys the relationship derived below. It is independent of the period of the Densitometer and the specially used reference period

^E1A^{: E} 1A ^:

^Eiw^{: E} iw ^:

^Ei ^{; E} i ^;

Ausgangsspannung der Linearisierungsschaltung für LuftOutput voltage of the linearization circuit for air

Ausgangsspannung der LinearisierungsschaltungOutput voltage of the linearization circuit

für Wasserfor water

sspannungtension

Ausgang^r~der~Ll.nearisierungsschaltung in Abhängigkeit von der Flüssigkeitsdichte bei der Messung.Output ^r ~ of ~ Ll.nearialization circuit depending on the liquid density during the measurement.

gilt: ·is applicable: ·

E₁ = K(T² - T_R ²),E ₁ = K (T ² - T _R ² ),

wobei K die Proportionalitätskonstante ist, die für Luft,Wasser und die Messung dieselbe ist.where K is the constant of proportionality that applies to air, water and the measurement is the same.

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τ» -30 τ »- 30

G.L.SchlatterG.L.Schlatter

Per definitionem wandelt die Linearisierungsschaltung 109' die Differenz zwischen der Periodendauer der Densitomaterschleife und einer intern erzeugten Referenzfrequenz in eine lineare Ausgangsspannung um, die direkt proportional der Dichtedifferenz ist.By definition, the linearization circuit 109 'converts the difference between the period duration of the densitometer loop and an internally generated reference frequency into a linear output voltage that is directly proportional to the Density difference is.

Zu Beginn giltAt the beginning applies

= R= R

AAAA

Eichverfahren:Calibration procedure:

Luft: Das Densitometer arbeitet in Luft oder Vakuum. E^ wird so eingestellt, daß E_ gleich der Aus-Air: The densitometer works in air or vacuum. E ^ is set so that E_ equals the output

H₂OH ₂ O

Messung:Measurement:

gangsgröße des Verstärkers 102' wird. output variable of the amplifier 102 ' .

Das Densitometer arbeitet in Wasser. Die Ausgangsgröße des Verstärkers 102' wird mittels des Widerstands R auf Gleichheit mit E ein- ^ gestellt.The densitometer works in water. The output of the amplifier 102 'is set to be equal to E by means of the resistor R.

Durch Drehen des Drehknopfes 103' in Stellung "Messung" ist das Densitometer nun für die Messung richtig geeicht.By turning the rotary knob 103 'to the "measurement" position, the densitometer is now correctly calibrated for the measurement.

Die Grundgleichung des Densitometers lautetThe basic equation of the densitometer is

= AT +B.= AT + B.

2098A5/07022098A5 / 0702

.G.L.Schlatter.G.L.Schlatter

Wünn eine interne Referenzfrequenz der Periode T " erzeugt wird, gilt;Wünn generates an internal reference frequency of the period T " becomes, applies;

Durch Differenzbildung ergibt sich:Forming the difference results in:

-t_r ²)-t _r ² )

= A(T - T_R) (T + T_R)= A (T - T _R ) (T + T _R )

Andererseits gilt:On the other hand, the following applies:

E_ = K(T - T)(T + T_n) und somitE_ = K (T - T) (T + T _n ) and thus

Aq _ *ι ~Ä^~ ~ "κ Aq _ * ι ~ Ä ^ ~ ~ "κ

κ Weitere Definitionen:κ Further definitions:

S -: Normierte Dichte von LuftS -: normalized density of air

^J A ^YES

C„: Normierte Dichte von WasserC ": normalized density of water

Q : Normierte Dichte der zu messenden Flüssigkeit Q : Normalized density of the liquid to be measured

_R : Die durch die Referenzperiode T bestimmte normierte Dichte in Luft, _R : The normalized density in air determined by the reference period T,

: Die durch die Referenzperiode T bestimmte: The one determined by the reference period T.

*\.W JKW* \. W JKW

normierte Dichte in Wasser,normalized density in water,

y : Die durch die Referenzperiode T bei der Messung bestimmte normierte Dichte. y : The normalized density determined by the reference period T during the measurement.

209845/0702209845/0702

G.L.Schlatter 3G.L.Schlatter 3

Ableitung des Eichverfahrens:Derivation of the calibration procedure:

Zunächst arbeitet das Densitometer in Luft und es giltFirst of all, the densitometer works in air and it applies

^E3 ^{= E}1A ^{+ E}10 ^E 3 ^{= E} 1A ^{+ E} 10

Läßt man E = KT werden, so giltIf we let E = KT, then the following applies

^E3 ^{= K (T}A² - ^TRA^{2) + KT}RA² = ^KTA^{2 E} 3 ^{= K (T} A ² - ^T RA ^{2) + KT} RA ² = ^KT A ²

Berücksichtigt man, daß V «0 (Dichte von Vakuum oder Luft) gilt, so ergibt sichIf one takes into account that V «0 (density of vacuum or air) holds, it follows

2 22 2

AT = - B und E= KT , woraus folgt,AT = - B and E = KT, from which it follows

^E3 ~ A* ^E 3 ~ A *

Bei Betrieb des Densitometers in Wasser gilt:When operating the densitometer in water:

^Ell ~ ^E1W ^{+ E}9 ^E3' ^E ll ~ ^E 1W ^{+ E} 9 ^E 3 '

2
Läßt man E_ = KT sein, so gilt :2
If we let E_ = KT, then:

E^ = K (T² - T_RW ²) f KT_RN ² - KT_A ² E ^ = K (T ² - T _RW ² ) f KT _RN ² - KT _A ²

= K= K

2 0 9 8 u r> / C) 7 0 7 2 0 9 8 u r> / C) 7 0 7

EE. τ ²
W τ ²
W. 1111 ^TA ^T A 22 GEGE -- τ ²
W τ ²
W. 1111 ^TA ^T A 22 --

G.L.SchlatterG.L.Schlatter

Falls demnach A¹ eine Just:" srung auf das ursprüngliche A erforderlich macht, kann dies durch Einstellung des Verstärkungsfaktors des Verstärkers erreicht werden.If, accordingly, A ¹ requires an adjustment to the original A, this can be achieved by adjusting the amplification factor of the amplifier.

A¹ =A ¹ =

A =A =

G ist dabei die dem Fehler von A¹ bezüglich A proportionale Verstärkungsänderung des Verstärkers.G is the gain change of the amplifier which is proportional to the error of A ^{1 with respect to A.}

Wenn das Densitometer im Meßbereich arbeitet, so gilt:If the densitometer is working in the measuring range, the following applies:

^E5 ^{= E}! ^{+ E}4 - ^E3 ; ^E 5 ^{= E} ! ^{+ E} 4 - ^E 3;

ο läßt man E = KT sein, so gilt ;ο one lets E = KT, then applies;

E₅ = K (T² - T_R ²) + KT_R ² - KT_A ² = K (T² - T_A ²),E ₅ = K (T ² - T _R ² ) + KT _R ² - KT _A ² = K (T ² - T _A ² ),

woraus sich ergibtfrom which it follows

Wenn ^λ^^{0 ist}' d.h. die Dichte von Luft nahe bei null liegt, so gilt :If ^ λ ^ ⁰ 'that is, the density of air is close to zero, then:

^E5 ~ a~ ' ^E 5 ~ a ~ '

so daß K_r direkt proportionaL dur ab?;ol_uten normierten Dichte ist.so that K _{r is} directly proportional from?; ol_uten normalized density.

2 0 9 ti i> ΰ / 0 7 02 0 9 ti i> ΰ / 0 7 0

G.L.Schlatter 3G.L.Schlatter 3

Die typischen Betriebswert'^ sind folgende. Wasser hat ein spezifisches Gewicht von 1. Für den elektromagnetischen Oszillator kann dann eine Schwingfrequenz von 3,2 kHz in Wasser erwartet werden. Die obere und untere Grenzfrequenz des Abgleichfilters 91' liegen dann für Wasser ungefähr um den Wert 3,2 kHz herum. In jedem Fall zählt der Vorwahlzähler 24 nach Fig. 7 bis zu einer Zahl, die der unteren Grenzfrequenz des Abgleichfilters 91' entspricht. Mit andern Worten ist die Dichtedifferenz vorzugsweise null, wenn die Resonanzfrequenz des elektromagnetischen Oszillators an ihrer unteren Grenze liegt, die von der unteren Grenzfrequenz des Abgleichfilters 91' bei "Messung™ bestimmt wird. Dasselbe gilt für die anderen Dreifachschalterstellungen.The typical operating values' ^ are as follows. Water has a specific aspect Weight of 1. For the electromagnetic oscillator an oscillation frequency of 3.2 kHz can then be achieved in water to be expected. The upper and lower cutoff frequency of the adjustment filter 91 'are then around the value for water 3.2 kHz around. In any case, the preset counter 24 according to FIG. 7 counts up to a number which corresponds to the lower limit frequency of the Matching filter 91 'corresponds. In other words, the density difference is preferably zero when the resonance frequency of the electromagnetic oscillator is at its lower limit, which is determined by the lower limit frequency of the adjustment filter 91 ' is determined under "Measurement ™. The same applies to the other triple switch positions.

Luft hat ein spezifisches Gewicht von 0,01. In Luft schwingt der mechanische Oszillator bei einer Frequenz von 7 kHz.Air has a specific gravity of 0.01. In air, the mechanical oscillator oscillates at a frequency of 7 kHz.

Es ist eine hervorstechende Eigenschaft der Erfindung, daß die Anordnung über einen extrem weiten Bereich des spezifischen Gewichts von 0,01 bis 1 einfach mittels zweier Schaltereinstellungen geeicht werden kann. Somit ist eine außerordentlich genaue Eichung über Bereiche möglich, in denen eine Eichung schwierig oder praktisch unmöglich ist. So ist es beispielsweise sehr schwierig, ein Densitometer für den Betrieb in verflüssigtem Petroleumgas zu eichen. Verflüssigtes Petroleumgas hat ein spezifisches Gewicht von ungefähr 0,4 bis 0,6. Für ein spezifisches Gewicht von ungefähr 0,4 kann eine Frequenz des elektromagnetischen Oszillators von beispielsweise 4,4 kHz erwartet werden. Für eine Flüssigkeit mit dem spezifischen Gewicht von 0,6 schwingt der elektromagnetische Oszillator dann bei 4 kHz.It is a salient characteristic of the invention that the arrangement over an extremely wide range of the specific Weight from 0.01 to 1 can be easily calibrated using two switch settings. So one is extraordinary accurate calibration possible over areas in which calibration is difficult or practically impossible. This is how it is, for example very difficult to calibrate a densitometer for operation in liquefied petroleum gas. Liquefied petroleum gas has a specific gravity of approximately 0.4 to 0.6. For a specific gravity of approximately 0.4, a frequency of electromagnetic oscillator of, for example, 4.4 kHz can be expected. For a liquid with the specific gravity from 0.6 the electromagnetic oscillator then oscillates at 4 kHz.

2 ü Π 0 A 5 / 0 7 (1 2 2 ü Π 0 A 5/0 7 (1 2

G.L.Schlatter 3G.L.Schlatter 3

Obwohl die Verwendung von Luft und Wasser bei der Beschreibung des Kalibrierverfahrens angegeben worden ist, können diese beiden Flüssigkeiten für die Eichung durch andere ersetzt werden.Although the use of air and water has been indicated in the description of the calibration procedure, these two liquids can be replaced by others for the calibration.

Der Begriff "Densitometer" ist in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung und den Ansprüchen so zu verstehen, daß damit ein Gerät gemeint ist, das ein Ausgangssignal in Abhängigkeit von der,Dichte einer Flüssigkeit liefert. Die Definition umfaßt sowohl ein Densitometer das die Dichte der Flüssigkeit anzeigt als auch ein solches das die Dichte nicht anzeigt. Beispielsweise kann die Ausgangsgröße des Densitometers in einem Flußgeschwindigkeitsmesser oder in einem Durchflußmengenmesser verwendet werden. In diesen beiden Fällen bedarf es jedoch keiner Anzeige der Dichte der Flüssigkeit.The term "densitometer" is used in connection with the present Invention and the claims to be understood so that a device is meant that an output signal as a function of the density of a liquid. The definition includes both a densitometer that measures the density of the liquid as well as one that does not display the density. For example, the output of the densitometer in a Flow velocity meter or be used in a flow meter. In both of these cases, however, it is necessary no indication of the density of the liquid.

Gemäß dem bereits Gesagten gilt die Beziehung E-= KT . Wenn die Meßanordnung hergestellt ist, ist die Konstante K bekannt und ändert sich nicht. T ist ebenfalls bekannt und ändertAccording to what has already been said, the relationship E- = KT applies. When the measuring arrangement is established, the constant K is known and does not change. T is also known and changes

xvA.xvA.

sich nicht, da diese Größe durch die Zählung des Vorwahlzählers und die Einstellung der Schalter auf "Luft" im Umschaltteil 106' nach Fig. 7 festgelegt ist.not because this size is determined by the counting of the preset counter and the setting of the switch to "air" in the switchover part 106 ' 7 is set according to FIG.

Die Spannung E ist ebenfalls bekannt, weil sie eine Spannung ist, die an die Anzeige angepaßt v/erden muß, d.h. wenn die Ausgangsgröße des Verstärkers 102' nach Fig. 15 direkt proportional der Dichte von Wasser ist, sollte die Ausgangsspannung des Verstärkers 102' gleich einer Spannung sein, die am Voltmeter 101' nach Fig. 13 Wasser, die Viasserdichte oder das spezifische Gewicht von Wasser zur Anzeige bringt. Falls sie nicht von richtiger Größe ist, wird der Verstärkungsfaktor des Verstärkers durch Einstellung des Widerstandswertes des Widerstands R geändert. Da E ^ KT ist und T einer anderen Vorwahl zählerzäh] ung entspricht, sowie K dieselbe bekannte Konstante ist,The voltage E is also known because it is a voltage which must be matched to the display, ie if the output of the amplifier 102 'of FIG. 15 is directly proportional to the density of water, the output voltage of the amplifier 102' should be equal to a voltage which shows water, the water density or the specific weight of water on the voltmeter 101 'according to FIG. 13. If it is not of the correct size, the gain of the amplifier is changed by adjusting the resistance of the resistor R. Since E ^ KT and T corresponds to another preset counter counting, and K is the same known constant,

2 0 9 8 A 5 / Q 7 0 22 0 9 8 A 5 / Q 7 0 2

G.L.Schlatter 3G.L.Schlatter 3

ist E ebenfalls ein bekan¹ ter Wert.E is also a bekan ¹ ter value.

In Fig. 16 ist E. = KT , wobei K und T wiederum bekannt sind, da T_n durch die Zählung des Vorwahlzählers 2 4 wiederum bestimmt ist.In FIG. 16, E. = KT, where K and T are again known, since T _n is again determined by the counting of the preset counter 2 4.

Es ist selbstverständlich, daß der Vorwahlzähler nach Fig. 7 modifiziert werden kann, ohne daß die Erfindung verlassen wird. Insbesondere kann nur eine UND-Schaltung verwendet werden, wenn der Umschalttsil 106' so modifiziert wird, daß er genügend Kontaktarme und Kontakte enthält, um die Logik der genannten einen UND-Schaltung so zu verändern, daß mehr als eine Vorwahl mit dem Zähler ermöglicht wird.It goes without saying that the preset counter of FIG. 7 can be modified without departing from the invention. In particular, only an AND circuit can be used if the switching style 106 'is modified to be sufficient Contains contact arms and contacts to change the logic of said one AND circuit so that more than one preselection with the Counter is enabled.

Es sei auch angemerkt, daß die einzelnen Aspekte der Erfindung auch einzeln ohne die andern angewendet werden können, wobei jede Kombination der einzelnen Aspekte möglich ist. Die Erfindung ist somit nicht auf die einzelnen Aspekte beschränkt.It should also be noted that the individual aspects of the invention can also be used individually without the other, wherein any combination of the individual aspects is possible. The invention is therefore not restricted to the individual aspects.

Wie oben gezeigt, gilt die GleichungAs shown above, the equation holds

wobei E eine feste Spannung ist, die durch das vorgegeben ist, was das Voltmeter 101" bei der Messung anzeigen soll, nämlich die Dichte-Differenz zwischen Wasser und Luft.-where E is a fixed voltage given by what the voltmeter 101 "should show during the measurement, namely the difference in density between water and air.

Gemäß der Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Voltmeter 101' eine Marke bei cL - d (d = Dichte von Wasser, d. = Dichte von Luft) aufweisen. In diesem Fall kann die Spannungsquelle E weggelassen werden und der Widerstand RAccording to the alternative of the method according to the invention, this can Voltmeter 101 'a mark at cL - d (d = density of water, d. = Density of air). In this case, the Voltage source E can be omitted and the resistor R

J. XJ. X

wird solange verstellt, bis der Ausgang des Verstärkers 102' eine Anzeige am Voltmeter 101^f bei dieser Marke ergibt.is adjusted until the output of the amplifier 102 'shows a display on the voltmeter 101 ^f at this mark.

209845/0702209845/0702

Claims (11)

G.L.Schlatter 3 PATENTANSPRÜCHEG.L.Schlatter 3 PATENT CLAIMS 1.) Verfahren zum Eichen von Vibrationsdensitometern durch Ein-' tauchen der Densitometersonde in mindestens eine Flüssig-1.) Procedure for calibrating vibration densitometers by means of input ' immerse the densitometer probe in at least one liquid keit bekannter Dichte, dadurch gekennzeichnet, daß die Densitometersonde zunächst in eine erste Flüssigkeit bekannter Dichte eingetaucht wird und die Ausgangsamplitude einer Signalquelle auf einen bestimmten Wert (E ) eingestellt wird, der gleich dem Wert der Ausgangsgröße des Vibrationsdensitometers ist, daß dann die Sonde in eine zweite Flüssigkeit bekannter Dichte eingetaucht wird, und das Negative (-E_) des bestimmten Wertes dem Ausgangswert des Vibrationsdensitometers hinzuaddiert wird und daß der Verstärkungsfaktor des Vibrationsdensitometers so eingestellt wird, daß dessen Ausgangsgröße mit einem Signal (E ) bekannter Größe übereinstimmt, das an die Verbraucheranordnung abgegeben wird, wenn die Ausgangsgröße des Vibrationsdensitometers direkt proportional der Dichtedifferenz der beiden Flüssigkeiten ist.ability of known density, characterized in that the densitometer probe is first immersed in a first liquid of known density and the output amplitude of a signal source is set to a certain value (E) equal to the value of the output of the vibration densitometer is that the probe is then immersed in a second liquid of known density, and the negative (-E_) of the determined value is added to the output value of the vibration densitometer and that the gain factor of the vibration densitometer is set so that its output size corresponds to a signal (E) of known size, that is delivered to the consumer assembly when the output of the vibration densitometer is directly proportional is the density difference between the two liquids. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Densitometersonde zunächst in Luft und dann in Wasser getaucht wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the densitometer probe is first immersed in air and then in water will. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Signale (E__r E) Gleichspannungssignale gewählt werden.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that _{DC voltage signals are selected as signals (E_ r} E). 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzfrequenz der in eine Flüssigkeit eintauchbaren, eine vibrierfähige Schwinge aufweisenden Sonde von einem Kristall (30¹) aufgenommen wird, daß dessen gleichfrequentes elektrisches Ausgangswechselsignal den Körper vibrieren läßt und an die Skalenfaktorschaltung4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the resonance frequency of the immersed in a liquid, a vibratable rocker having probe is recorded by a crystal (30 ¹ ) that the same frequency electrical output alternating signal can vibrate the body and to the Scale factor switching 2098 A S/07022098 A S / 0702 G.L.Schlatter 3G.L.Schlatter 3 einer Linearisierungssc laltung ein Signal· der Größe E₁ = K (T² - T_²) abgibt, wobei K und T_ bekannte Kon-a linearization circuit emits a signal of the size E ₁ = K (T ² - T_ ² ), where K and T_ are known con IK RIK R stanten sind sowie T dem Reziprokwert der Resonanzfrequenz proportional ist, daß die Skalenfaktorschaltung eine mehrfach umschalthare Eingänge aufweisende Addierschaltung enthält, deren einem Eingang das Signal der Größe E₁ und in der ersten Schaltstellung eines ersten Schalters ein Sig-are constant and T is proportional to the reciprocal of the resonance frequency, that the scale factor circuit contains _{an adding circuit with multiple switchable inputs, one input of which is the signal of the size E 1} and in the first switch position of a first switch a signal 2
nal der Größe E_ir. = KT₀₇. zugeführt wird, wobei Τ_ΟΛ 2
nal of the size E _ir . = KT ₀₇ . is supplied, where Τ _ΟΛ JL \J i\A i\AJL \ J i \ A i \ A eine bekannte Konstante ist, daß der Wert E^ in der ersten Schaltstellung eines zweiten Schalters dem einen Anschluß eines Meßinstruments zugeführt wird, das mit seinem anderen Anschluß am Ausgang der Addierschaltung liegt, daß dem Eingang der Addierschaltung in der zweiten und in der dritten Schaltstellung des ersten Schalters das Signal der Größe -E zugeführt wird, daß in der zweiten Schaltstellung des ersten Schalters dem Eingang der Addierschaltung aucha known constant is that the value E ^ in the first switch position of a second switch is supplied to the one terminal of a measuring instrument, which with his other connection at the output of the adding circuit is that the input of the adding circuit in the second and in the third switch position of the first switch, the signal of the size -E is supplied that in the second switch position of the first switch also corresponds to the input of the adder circuit 2 22 2 ein Signal der Größe E₀ = KT zugeführt wird, wobei Ta signal of the size E ₀ = KT is supplied, where T y ■ KW KWy ■ KW KW eine bekannte Konstante ist, daß in der ersten Schaltstellung des ersten Schalters dem Eingang der AddierschaltungA known constant is that in the first switch position of the first switch the input of the adder circuit außerdem ein Signal der Größe E. = KT zugeführt wird, wobei T eine bekannte Konstante ist, daß dem zweiten Schalter in der zweiten und dritten"Schaltstellung des ersten Schalters die Größe -E zugeführt wird, daß über einen dritten Schalter dem einen Anschluß des Meßinstruments ein Signal der Größein addition, a signal of the size E. = KT is supplied, where T is a known constant that the second switch is in the second and third "switch positions of the first switch the quantity -E is supplied so that a signal of the quantity is sent to one connection of the measuring instrument via a third switch 2 2
E₁₁ = K (T - T ) zugeführt wird, wobei T. dem Reziprok-2 2
E ₁₁ = K (T - T), where T. is the reciprocal XJ.WA AXJ.WA A wert der Resonanzfrequenz bei Betrieb der Sonde in Luft und T_w dem Reziprokwert der Resonanzfrequenz bei Betrieb der Sonde in Wasser proportional ist und T, T-, T„ denselben Propo^ionalitätsfaktor aufweisen, und daß der Verstärkungsfaktor der Addierschaltung zur Einstellung deren Ausgangsgröße so gewählt wird, daß sie gleich der Größe E₁ ist, wenn der dritte Schalter in seiner zweiten Schaltstellung ist.The value of the resonance frequency when the probe is operated in air and T _w is proportional to the reciprocal of the resonance frequency when the probe is operated in water and T, T, T "have the same proportionality factor, and that the gain factor of the adding circuit is chosen for setting its output value is that it is equal to the size E ₁ when the third switch is in its second switch position. 209845/0702209845/0702 G.L.Schlatter 3G.L.Schlatter 3 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Addierschaltung ein Analogaddierer gewählt wird, dessen sämtliche Ein- und Ausgangsspannungen Gleichspannungen sind und der pro Signal je einen Widerstand aufweist, der jeweils mit dem Eingang eines Verstärkers verbunden, ist, dessen Ausgang mit dem Eingang über einen der Verstärkungseinstellung dienenden Widerstand (R _A) verbunden ist.5. The method according to claim 4, characterized in that an analog adder is selected as the adding circuit, the input and output voltages of which are all DC voltages and which has a resistor for each signal, each connected to the input of an amplifier, the output of which is connected to the Input is connected via a gain adjustment resistor (R _A ). 6. Verfahren nach Anspruch 5_f dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandswert für alle Eingangswiderstände des Verstärkers gleich gewählt wird.6. The method according to claim 5 _f, characterized in that the resistance value is chosen to be the same for all input resistances of the amplifier. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Schalter derart mechanisch miteinander gekoppelt sind, daß jeder Schalter in derselben Schaltstellung steht.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that that the three switches are mechanically coupled to one another in such a way that each switch is in the same Switch position is. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kontaktarm (150) eines ersten doppelpoligen Dreifachschalters (127) mit dem Ausgang des Verstärkers (102') verbunden ist, dessen Eingang auf Masse bezogen ist, daß der dritte zum ersten Kontaktarm des ersten Dreifachschalters gehörende Kontakt (153) über ein in Dichteeinheiten geeichtes Voltmeter (101') mit Masse verbunden ist, daß der erste und der zweite, zum ersten Kontaktarm des ersten Dreifachschalters gehörende Kontakt (151, 152) über ein Mittelpunkt-Amperemeter (158) als Meßinstrument mit dem ersten und zweiten, zum zweiten Kontaktarm (154) des ersten Dreifachschalters gehörenden Kontakt (155, 156) verbunden sind, daß als zweiter Schalter ein zweiter doppelpoliger Dreifachschalter (128) dient, dessen erster, zum ersten Kontaktarm (142) gehörender Kontakt (143) mit dem zweiten Kontaktarm (154) des ersten Dreifachschalters (127) verbunden8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that that the first contact arm (150) of a first double-pole triple switch (127) with the output of the Amplifier (102 ') is connected, its input to ground is related that the third contact (153) belonging to the first contact arm of the first triple switch via an in Density units calibrated voltmeter (101 ') is connected to ground, that the first and the second, to the first contact arm of the first triple switch belonging contact (151, 152) via a midpoint ammeter (158) as a measuring instrument with the first and second contact (155, 156) belonging to the second contact arm (154) of the first triple switch are connected that a second double-pole triple switch (128) serves as the second switch, the first of which, the first Contact arm (142) belonging contact (143) connected to the second contact arm (154) of the first triple switch (127) 209845/0702209845/0702 G.L.Schlatter 3G.L.Schlatter 3 ist, dessen zvaiter und dritter, zum ersten Kontaktarm (142) gehörender Kontakt (144, 145) ebenso wie der erste, zum zweiten Kontaktarm (146) gehörende Kontakt (147) geerdet ist und dessen zweiter und dritter, zum zweiten Kontaktarm (146) gehörender Kontakt (148, 149) mit dem ersten Schalter verbunden ist, daß die Kontaktarme des zweiten Dreifachschalters mit der Signalquelle für das Signal E verbunden sind und daß als dritter Schalter ein erster einpoliger Dreifachschalter (129) dient, dessen zweiter Kontakt (16 3) mit dem zweiten Kontaktarm (154) des ersten Dreifachschalters verbunden ist und dessen Kontaktarm (161) an der Signalquelle für das Signal E . angeschlossen ist.is whose zvaiter and third, to the first contact arm (142) belonging contact (144, 145) as well as the first contact (147) belonging to the second contact arm (146) is grounded and its second and third, the second contact arm (146) belonging contact (148, 149) with the first switch is connected that the contact arms of the second triple switch with the signal source for the Signal E are connected and that a first single-pole triple switch (129) serves as the third switch, its second contact (16 3) is connected to the second contact arm (154) of the first triple switch and its contact arm (161) at the signal source for signal E. connected. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangswechselsignal des Kristalls (30) ein Abgleichfilter (91') durchläuft, dessen Durchlaßbereich in Abhängigkeit vom Gesamtwiderstandswert zwischen einem vorgegebenen Punkt (81) des Abgleichfilters und Masse derart verschoben werden kann, daß die untere Grenzfrequenz und die obere Grenzfrequenz des Abgleichfilters durch Einschalten von Festwiderständen (120,121,122;123_f124,125) unterschiedlichen Widerstandswerts entsprechend den Eichpunkten eingestellt wird und die Frequenzlage des Durchlaßbereichs von einem elektronisch steuerbaren Widerstand (107) verändert wird, dessen Widerstandswert von einer Phasenr vergleichsschaltung (93¹) in Abhängigkeit von der Phase ■ zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangssignal des Abgleichfilters gesteuert wird, daß der elektronisch steuerbare Widerstand (101) zwischen Masse und dem ersten Kontaktarm (112) eines dritten doppelpoligen Dreifachschalters (105) liegt, daß der zweite Kontaktarm (116) des dritten Dreifachschalters (105) an Masse liegt, daß je ein Fest-9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the output alternating signal of the crystal (30) passes through a balancing filter (91 '), the pass band of which is shifted depending on the total resistance between a predetermined point (81) of the balancing filter and ground can that the lower limit frequency and the upper limit frequency of the adjustment filter is set by switching on fixed resistors (120,121,122; 123 _f 124,125) of different resistance values according to the calibration points and the frequency position of the pass band is changed by an electronically controllable resistor (107), the resistance value of a Phase comparison circuit (93 ¹ ) depending on the phase ■ between the input and the output signal of the adjustment filter is controlled that the electronically controllable resistor (101) is between ground and the first contact arm (112) of a third double-pole triple switch (105), that d he second contact arm (116) of the third triple switch (105) is connected to ground so that one fixed 209845/0702209845/0702 HfHf G.L.Schlatter 3G.L.Schlatter 3 widerstand (120,121,122;123,124,125) mit je einem der zu den beiden Kontaktarmen gehörenden Kontakten (113,114, 115;117,118,119) verbunden ist und daß die kontaktabgawandten Enden der Festwiderstände gemeinsam am vorgegebenen Punkt (81) des Abgleichfilters (91') angeschlossen sind.resistance (120,121,122; 123,124,125) each with one of the contacts (113,114, 115; 117,118,119) belonging to the two contact arms are connected and that the contact-deviated contacts Ends of the fixed resistors are connected together at the predetermined point (81) of the adjustment filter (91 '). 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal der Größe E dadurch erzeugt wird, daß eine Rechteckwelle erzeugt wird, deren Frequenz der ■ Resonanzfrequenz der Schwinge proportional ist und die dem einen von drei Eingängen einer ersten UND-Schaltung zugeführt wird, daß die in einem Burstoszillator (29) erzeugten Impulse von wesentlich höherer Frequenz als die der Rechteckwelle dem zweiten Eingang der ersten UND-Schaltung zugeführt werden, daß die Ausgangsimpulse der ersten UND-Schaltung dem Eingang eines Vorwahlzählers (24) zugeführt werden, dessen Ausgangsimpulse den Setzeingang einer Flipflop-Schaltung (25) speisen, deren Rücksetzeingang zusammen mit dem Rücksetzeingang des Vorwahlzählers am Ausgang eines mit seinem Eingang am ersten Eingang der ersten UND-Schaltung- liegenden Inverters (30) angeschlossen ist, daß der Ausgang "0" des Vorwahlzählers am dritten Eingang der ersten UND-Schaltung liegt und daß der Ausgang "1" der Flipflop-Schaltung mit dem Eingang eines das Signal der Größe E abgebenden Verstärkers (55) verbunden ist, so daß die Größe 1 direkt proportional dem Produkt aus der Impulsdauer eines Ausgangsimpulses des Ausgangs "1" der Flipflop-Schaltung und der Dauer zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Ausgangsimpulsen des Ausgangs "1" der Flipflop-Schaltung ist.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in, that the signal of magnitude E is generated by generating a square wave whose frequency is the ■ The resonance frequency of the rocker is proportional and fed to one of the three inputs of a first AND circuit is that the pulses generated in a burst oscillator (29) of a much higher frequency than that of the square wave the second input of the first AND circuit are fed that the output pulses of the first AND circuit are fed to the input of a preset counter (24), the output pulses of which the set input of a flip-flop circuit (25) feed whose reset input together with the reset input of the preset counter at the output of one with its input at the first input of the first AND circuit lying inverter (30) is connected that the output "0" of the preset counter at the third input of the first AND circuit and that the output "1" of the flip-flop circuit with the input a signal of the size E output amplifier (55) is connected, so that the size 1 is directly proportional to the Product of the pulse duration of an output pulse of the output "1" of the flip-flop circuit and the duration between two immediately successive output pulses of the output "1" of the flip-flop circuit. - 41 -- 41 - 209845/0702209845/0702 G.L.Schlatter 3G.L.Schlatter 3 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwahlzähler einen Digitalzähler mit mehreren Zählstufen enthält, deren Ausgänge mit weiteren drei UND-Schaltungen (107', 108', 111¹) über einen Mehrfachschalter für jeweils mindestens zwei logische Größen pro Kontaktarm verbunden sind, deren Ausgänge an den Kontakten eines zweiten einpoligen Dreifachschalters (106¹) liegen.11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the preset counter contains a digital counter with several counting stages, the outputs of which with a further three AND circuits (107 ', 108', 111 ¹ ) via a multiple switch for at least two logical Sizes per contact arm are connected, the outputs of which are connected to the contacts of a second single-pole triple switch (106 ¹ ). 209845/0702209845/0702