DE2309606A1 - FLOW METERING SYSTEM AND METHOD - Google Patents
FLOW METERING SYSTEM AND METHODInfo
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Description
DIPL.-ING. KLAUS NEUBECKER ^ ^ Π Q R Π 0DIPL.-ING. KLAUS NEUBECKER ^ ^ Π Q R Π 0
Patentanwalt £ O U ν? O U QPatent attorney £ O U ν? O U Q
4 Düsseldorf 1 · Schadowplatz 94 Düsseldorf 1 Schadowplatz 9
Düsseldorf, 26. Febr. 1973Düsseldorf, February 26, 1973
westinghouse Electric Corporation
Pittsburgh, Pa., V. St. A. westinghouse Electric Corporation
Pittsburgh, Pa., V. St. A.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Geschwindigkeitsmessungen und - spezieller - auf ein System zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit einer Flüssigkeit und auf die auf solchen Geschwindigkeitsmessungen beruhende Beretchnung der Durchflußraenge der Flüssigkeit.The present invention relates to speed measurements and, more particularly, to a system for measuring the flow velocity of a liquid and to those based on such velocity measurements based calculation of the flow rate of the liquid.
Genaue Messungen der Durchflußmenge sind bei Benutzung bekannter Vorrichtungen schwierig erreichbar, abgesehen von Messungen unter Laboratoriumsbedingungen oder unter sorgfältig geregelten Bedingungen. Hinzu kommt, daß viele der bekannten Durchfluß-Meßvorrichtungen einen Einbau von QuerSchnittsVerengungen, wie z. B. Meßblenden, in die von der Flüssigkeit durchströmte Leitung erfordern. Die Durchflußmessung bei offenen Kanälen ist ebenfalls schwierig, da das Problem auftritt, die Messung im Falle einer Änderung des Flüssigkeitsstandes in dem Kanal zu korrigieren,und weil QuerschnittsVerengungen im Kanal oft unpraktisch oder sogarAccurate measurements of the flow rate are difficult to obtain using known devices, apart from measurements under Laboratory conditions or under carefully regulated conditions. In addition, many of the known flow measuring devices an installation of cross-sectional constrictions, such as B. Orifice plates, require in the line through which the liquid flows. The flow measurement with open channels is also difficult because of the problem of correcting the measurement in the event of a change in the liquid level in the channel, and because cross-sectional constrictions in the canal are often impractical or even impractical
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unmöglich sind. Davon abgesehen neigen Querschnittsverengungen im Flußweg zu einer gewissen Ungenauigkeit und verursachen außerdem Druckverluste. Die Genauigkeit von Durchflußmessungen wird auch durch die Viskosität der Flüssigkeit und durch Verschmutzung von Meßwandlern und Leitungen beeinträchtigt.are impossible. Apart from that, cross-sectional constrictions tend to be in Flow path to a certain inaccuracy and also cause pressure losses. The accuracy of flow measurements is also increased affected by the viscosity of the fluid and contamination of the transducers and lines.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Durchflußmeßsy stein bzw ein Durchflußmeßverfahren zu schaffen, das eine hohe Genauigkeit erreicht und keine Querschnittsverengung der der Messung unterworfenen Flüssigkeitsleitung erfordert.The present invention has for its object a Durchflußmeßsy stone or to create a flow measurement method that achieves high accuracy and no narrowing of the cross-section of the Requires measurement subject to liquid line.
Erfindungsgeiuäß wird diese Aufgabe bei einem Meßsystem zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit einer Flüssigkeit relativ zu einem ersten und einem zweiten elektroakustischen Wandler gelöst durch einen ersten und einen zweiten elektroakustischen Wandler zur Abgabe eines ersten und eines zweiten akustischen Signals in die Flüssigkeit und zur Erzeugung eines ersten und eines zweiten Ausgangssignals aufgrund des Empfangs dieser akustischen Signale; eine Einrichtung zur Erzeugung eines ersten und eines zweiten, den kürzesten bzw. den längsten direkten akustischen Weg zwischen dem ersten und dem zweiten Wandler darstellenden Zeitverbrauchssignals; und eine digital programmierbare, auf das erste und das zweite Zeitverbrauchssignal ansprechende Einrichtung, die ein die Geschwindigkeit der Flüssigkeit relativ zu den Wandlern darstellendes Geschwindigkeitssignal erzeugt.According to the invention, this object is achieved in a measuring system for measurement the flow rate of a liquid relative to a first and a second electroacoustic transducer solved by a first and a second electroacoustic transducer for emitting a first and a second acoustic signal into the Liquid and for generating first and second output signals in response to the receipt of these acoustic signals; means for generating a first and a second, the shortest and the longest direct acoustic path between the said first and second transducers representing time-consuming signals; and one digitally programmable, on the first and second A time consuming signal responsive device that represents the velocity of the liquid relative to the transducers Speed signal generated.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Meßverfahren zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit einer Flüssigkeit, das dadurch ge-The invention also relates to a measuring method for measuring the flow velocity of a liquid, which is
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kennzeichnet ist, daß mindestens ein erster und ein zweiter elektroakustischer Wandler in der Flüssigkeit angeordnet werden; daß die Wandler zur Abgabe eines akustischen Signals in die Flüssigkeit angeregt werden; daß die aufgrund der akustischen Signale auf den ersten und den zweiten elektroakustischen Wandler einwirkende Schallenergie ermittelt und daraus ein erstes und ein zweites Zeitverbrauchssignal abgeleitet werden; und daß aus einer fest verdrahteten digitalen Recheneinrichtung Signale entnommen werden, die eine Funktion der Zeitverbrauchssignale darstellen und die Durchflußmenge der Flüssigkeit relativ zu den Wandlern anzeigen.indicates that at least a first and a second electroacoustic Transducers are placed in the liquid; that the transducer to emit an acoustic signal in the liquid be stimulated; that acting on the basis of the acoustic signals on the first and the second electroacoustic transducer Sound energy is determined and a first and a second time consumption signal are derived therefrom; and that from a feast wired digital computing device signals are taken that represent a function of the time consumption signals and the Display the flow rate of the liquid relative to the transducers.
Allgemein gesprochen enthält das die Erfindung verkörpernde System einen Vorderflanken-Durchflußmesser und eine digitale Signalverarbeitungs-Anordnung, die eine Verarbeitung der Signale des Vorderflanken-Durchflußmessers ohne Genauigkeitsverlust erlaubt. Die Signalverarbeitungs-Anordnung enthält vorzugsweise einen fest verdrahteten Digitalrechner, der so aufgebaut ist, daß Programmänderungen infolge verschiedener Einsatzstellen durch Änderungen von Konstanten im Rechenprogramm und durch Auswechseln von Programm-Modulen durchgeführt werden können. Eine Erweiterung des Programms kann durch Abänderung der Programmiereinheit der digitalen Signal Verarbeitungs-Vorrichtung erreicht werden. Die Signalverarbeitungs-Vorrichtung ist vorzugsweise in mindestens drei Funktionsblöcke aufgeteilt, und zwar in eine Recheneinheit, eine Programmiereinheit und eine Vorverar-abeitungseinheit. Die Recheneinheit führt unter Steuerung durch die Programmiereinheit alle Rechenvorgänge aus, die zur Bestimmung der interessierenden Durchflußmenge der Flüssigkeit erforderlich sind. Die VorverarbeitungseinheitGenerally speaking, the system embodying the invention includes a leading edge flow meter and a digital signal processing arrangement, one processing of the signals of the leading edge flow meter allowed without loss of accuracy. The signal processing arrangement preferably includes a hard-wired digital computer designed to allow program changes as a result of various points of use through changes to constants in the computer program and through replacement of program modules can be carried out. The program can be expanded by changing the programming unit of the digital signal Processing device can be achieved. The signal processing device is preferably divided into at least three functional blocks, namely into a computing unit, a programming unit and a preprocessing unit. The arithmetic unit carries out all arithmetic operations under the control of the programming unit required to determine the liquid flow rate of interest. The preprocessing unit
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wandelt die Signale des Vorderflanken-Durchflußmessers in digitale Zahlenwerte um und erfüllt auch andere logische Funktionen, z. B. in Systemen mit mehr als einem Wandlerpaar die Auswahl der zur Zeitverbrauchsmessung herangezogenen Wandler. Im Programm benötigte Konstanten werden vorzugsweise durch vorverdrahtete Einschübe erzeugt, so daß alle Durchflußmeßsysteme bezüglich ihrer grundlegenden hardware identisch sind. Der Vorderflanken-Durchflußmesser gehört zum Stand der Technik und soll daher an dieser Stelle nicht detailliert behandelt werden.converts the signals from the leading edge flowmeter to digital Numerical values and also fulfills other logical functions, e.g. B. in systems with more than one transducer pair the selection of the Time consumption measurement used converter. The constants required in the program are preferably provided by pre-wired plug-in units generated so that all flow measurement systems are identical in terms of their basic hardware. The leading edge flow meter belongs to the state of the art and will therefore not be dealt with in detail at this point.
Die hier dargestellte Vorrichtung und das Verfahren zur Messung von Geschwindigkeit und Durchfluß einer Flüssigkeit in bezug auf elektroakustische Wandler sind insbesondere deshalb vorteilhaft, weil die die von den akustischen Signalen für die Durchquerung der strömenden Flüssigkeit benötigte Zeit anzeigenden Zeitverbrauchssignale aus den von dem Vorderflanken-Durchflußmesser erzeugten Signalen genau bestimmt werden können, ohne daß Hindernisse in den Strömungsweg der Flüssigkeit eingesetzt werden müssen. Aus den Zeitverbrauchssignalen wird die Durchflußmenge mittels der Recheneinheit genau ausgerechnet, ohne daß vereinfachende Annahmen gemacht werden, wie es bei vielen bekannten Systemen üblich ist. Das System ist außerdem sehr anpassungsfähig, und zwar an viele Arten von Durchfluß- und Geschwindigkeismessungen von Röhren kleinen Durchmessers bis zu großen Flüssen. Die Zeitverbrauchssignale stehen in einer vorherbestimmbaren Beziehung zu der durchschnittlichen Durchflußmenge bzw. der durchschnittlichen Geschwindigkeit der Flüssigkeit über den gesamten Strömungsquerschnitt. Verglichen damit werden bei vielen bekannten Systemen lediglich die Geschwin-The apparatus and method shown here for measuring the velocity and flow of a liquid with respect to Electroacoustic transducers are particularly advantageous because they provide the acoustic signals for traversing the time consumption signals indicative of the time taken from the flowing liquid from those generated by the leading edge flow meter Signals can be determined precisely without obstacles having to be inserted into the flow path of the liquid. From the Time consumption signals, the flow rate is calculated precisely by means of the arithmetic unit, without making any simplifying assumptions as is common in many known systems. The system is also very adaptable to many species from flow and velocity measurements from small diameter pipes to large rivers. The time consumption signals are up in a predictable relationship to the average flow rate or the average speed of the liquid over the entire flow cross-section. Compared with this, in many known systems only the speed
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digkeit bzw. die Durchflußmenge der Flüssigkeit in einem speziellen Punkt gemessen. Die Durchschnittsbildung ist aber zur genauen Bestimmung der Durchflußmenge erforderlich, wenn Turbulenzen oder ungleichförmige Geschwindigkeitsänderungen auftreten. Zur weiteren Erhöhung der Genauigkeit der Durchflußmengen-Berechnung mittelt die Recheneinheit über eine Vielzahl von ZeitverbrauchsSignalen.digkeit or the flow rate of the liquid in a special Point measured. However, the averaging is necessary for the exact determination of the flow rate if there is turbulence or irregular speed changes occur. To further increase the accuracy of the flow rate calculation, averages the arithmetic unit via a large number of time consumption signals.
Das dargestellte System läßt sich auch leicht an Verhältnisse anpassen, wo die Flüssigkeit in beiden Richtungen fließen kann. Dies stellt^ eine erhebliche Verbesserung gegenüber Meßblenden u. dgl. dar, die im allgemeinen auf eine bestimmte Strömungsrichtung beschränkt sind.The system shown can also be easily adapted to circumstances where the liquid can flow in both directions. This represents a considerable improvement over orifice plates and the like. represents, which is generally limited to a certain flow direction are.
Das System läßt sich darüber hinaus leicht für die Messung der Geschwindigkeit eines Schiffes gegenüber dem Wasser abwandeln, da grundsätzlich die Relativgeschwindigkeit zwischen den Wandlern und der Flüssigkeit gemessen wird.The system can also be used easily for speed measurement of a ship compared to the water, since basically the relative speed between the transducers and the liquid is measured.
Der Vorderflanken-Durchflußmesser kann in zwei Richtungen betrieben werden. Dadurch ist die Verwendung des Meßsystems unter Gegebenheiten, bei denen zwei Strömungsrichtungen vorkommen, möglich, um Netto-Durchflußsignale zu erzeugen.The leading edge flow meter can operate in two directions will. This makes it possible to use the measuring system under conditions in which two directions of flow occur, to generate net flow signals.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:The invention is explained below using a preferred exemplary embodiment explained in connection with the accompanying drawing. In the drawing show:
Fig. 1 ein Blockschaltbild des akustischen Durchflußmeßsystems;Fig. 1 is a block diagram of the acoustic flow measurement system;
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Fig. 2 ein Blockschaltbild der Recheneinheit;2 shows a block diagram of the arithmetic unit;
Fig. 3 ein Blockschaltbild der Prograituniereinheit für die Verwendung im Zusammenhang mit der in Fig. 2 dargestellten Recheneinheit;Fig. 3 is a block diagram of the programming unit for use in connection with the computing unit shown in FIG. 2;
Fig. 4 ein Blockschaltbild der Vorverarbeitungseinheit; und4 is a block diagram of the preprocessing unit; and
Fig. 5 ein Blockschaltbild einer akustischen Einheit für die Anwendung in Systemen mit mehr als einem Wandlerpaar.5 is a block diagram of an acoustic unit for use in systems with more than one transducer pair.
In der weiteren Beschreibung werden die folgenden Begriffe und Definitionen benutzt:The following terms and definitions are used in the further description used:
1. Unter einem "akustischen Signal" wird jedes Signal verstanden, welches durch ein Medium geleitet werden kann, dessen Geschwindigkeit in bezug auf die für das Aussenden und den Emp-1. An "acoustic signal" is understood to mean any signal that can be passed through a medium and its speed with regard to the sending and receiving
v. fang dieser Signale dienenden Wandler gemessen werden soll. Das "akustische Signal" ist dadurch gekennzeichnet, daß die von ihm benötigte Zeit zur Durchquerung des Mediums von einem elektroakustischen Wandler zu einem zweiten elektroakustischer! Wandler eine vorhersagbare Funktion der Geschwindigkeit des Mediums in bezug auf die Wandler ist.v. The converter serving these signals is to be measured. The "acoustic signal" is characterized in that the time required by it to traverse the medium of a electroacoustic converter to a second electroacoustic! Transducer a predictable function of the speed of the medium with respect to the transducers.
2. Unter einer "programmierbaren digitalen Signalverarbeitungsanlage" wird eine digital arbeitende Maschine verstanden, die so aufgebaut ist, daß sie nacheinander eine Reihe von definierten Operationen ausführen kann, wobei die Reihenfolge, in2. Under a "programmable digital signal processing system" a digitally operating machine is understood, which is constructed in such a way that it successively defined a series of Operations, with the order in which
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der diese Operationen von der Signalverarbeitungsanlage durchgeführt werden, die Funktionen dieser Anlage definiert , und die Einrichtungen enthält, um die Reihenfolge und die Zahl solcher Operationen ohne grundsätzliche Änderung der Struktur der SignalVerarbeitungsanlage umzuwandeln.who performed these operations by the signal processing system are defined, the functions of this plant, and the facilities contains to the order and the number to convert such operations without fundamentally changing the structure of the signal processing system.
3» Unter einer "fest verdrahteten programmierbaren digitalen Signalverarbeitungsanlage" wird eine digital arbeitende Maschine verstanden, die so aufgebaut ist, daß sie aufeinanderfolgend eine Reihe von definierten Operationen ausführen kann, wobei die Reihenfolge, in welcher diese Operationen durchgeführt werden, die Funktion dieser Signalverarbeitungsanlage definiert, und die Einrichtungen zur Festlegung der Funktion der Signalverarbeitungsanlage durch wahlweise Verbindung von Signalwegen ohne grundsätzliche Änderung der Struktur der Anlage enthält. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel wird diese wahlweise Verbindung vorzugsweise durch als Einschübe ausgebildete Programm-Module hergestellt.3 »Under a" hard-wired programmable digital signal processing system " is understood to mean a digitally operating machine which is constructed in such a way that it operates sequentially can perform a series of defined operations, the order in which these operations are performed are defined, the function of this signal processing system, and the facilities for determining the function of the Signal processing system through optional connection of signal paths without any fundamental change in the structure of the system. In the embodiment described, this is optional Connection preferably established by program modules designed as plug-in units.
Das in Fig. 1 als Blockschaltbild dargestellte Durchflußmeß- und -Rechensystem dient zur Messung des Durchflusses durch eine geschlossene Rohrleitung 10 unter Verwendung lediglich eines Paares von elektroakustischen Wandlern 11 und 12. Die elektroakustischen Wandler 11 und 12 werden durch einen Sender 13 angesteuert, während die Ausgangssignale der Wandler 11 und 12 durch zwei Empfänger 14 und 15 empfangen werden. Eine Zeitmeßanordnung 16 mißtdieThe flow measuring and shown in Fig. 1 as a block diagram Computing system is used to measure the flow through a closed pipeline 10 using only one pair of electroacoustic transducers 11 and 12. The electroacoustic transducers 11 and 12 are controlled by a transmitter 13 while the output signals of the transducers 11 and 12 are received by two receivers 14 and 15. A timing arrangement 16 measures the
vonfrom
kürzeste der/von den elektroakustischen Wandlern 11 und 12 empfangenen Signalen verbrauchten Zeiten, um daraus ein erstes Zeitver-shortest of the ones received by the electroacoustic transducers 11 and 12 Signals used up times in order to generate an initial time loss
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brauchssignal zu erzeugen. Die Übertragungszeit vom elektroakustischen Wandler 11 zum elektroakustischen Wandler 12 und die Übertragungszeit vom elektroakustischen Wandler 12 zum elektroakustischen Wandler 11 sind unterschiedlich und stellen eine Funktion der Geschwindigkeit einer Flüssigkeit 20 in bezug auf die Wandler 11 und 12 dar. Diese Zeitdifferenz rührt daher, daß sich, wenn akustisches Signal und Flüssigkeit 20 die gleiche Richtung haben, deren Geschwindigkeiten addieren, wogegen sich, wenn diese Richtungen entgegengesetzt sind, deren Geschwindigkeiten subtrahieren. Die Differenz dieser beiden Übertragungszeiten wird geraessen, und es wird daraus ein zweites Zeitverbrauchssignal erzeugt.generate need signal. The transmission time from the electroacoustic Converter 11 to electroacoustic converter 12 and the transmission time from electroacoustic converter 12 to electroacoustic Transducers 11 are different and are a function of the velocity of a liquid 20 with respect to the transducers 11 and 12. This time difference is due to the fact that when the acoustic signal and liquid 20 have the same direction, their velocities add up, whereas if these directions are opposite, their velocities subtract. The difference between these two transmission times is measured, and a second time consumption signal is generated therefrom.
Der zeitliche Verlauf dieser Zeitverbrauchssignale ist in Fig. IA dargestellt. Beide elektroakustischen Wandler 11 und 12 werden zu einem Zeitpunkt TQ durch einen Impuls 21 zur gleichzeitigen Aussendung von akustischen Signalen in die Flüssigkeit 20 angeregt. Unterstellt man, daß die Flüssigkeit 20 in Richtung des in Fig. 1 mit V bezeichneten Pfeils strömt, nimmt der Empfänger 15 zu einem Zeitpunkt T. ein akustisches Signal auf und erzeugt einen Impuls 22. Zu einem späteren Zeitpunkt T2 nimmt der Empfänger 14 ein akustisches Signal auf, das vom elektroakustischen Wandler 11 zum elektroakustischen Wandler 12 gelaufen ist und erzeugt einen zweiten Impuls 23. Die Zeitintervalle zwischen TQ und T. bzw. zwischen T1 und T2 stellen das erste bzw. das zweite Zeitverbrauchssignal dar.The time course of these time consumption signals is shown in FIG. 1A. Both electroacoustic transducers 11 and 12 are excited at a point in time T Q by a pulse 21 to simultaneously emit acoustic signals into the liquid 20. Assuming that the liquid 20 flows in the direction of the arrow designated by V in FIG. 1, the receiver 15 picks up an acoustic signal at a point in time T. and generates a pulse 22. At a later point in time T 2 , the receiver 14 assumes a position acoustic signal that has run from the electroacoustic transducer 11 to the electroacoustic transducer 12 and generates a second pulse 23. The time intervals between T Q and T. or between T 1 and T 2 represent the first and the second time consumption signal.
Die Zeitmeßeinrichtung 16 mißt die verbrauchte Zeit zwischen T und T1 bzw. T1 und T2 und erzeugt diesen Werten entsprechendeThe time measuring device 16 measures the time taken between T and T 1 or T 1 and T 2 and generates corresponding values
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digitale Zahlenwerte. Aus letzteren errechnet die Signalverarbeitungseinheit die Durchschnittsgeschwindigkeit der Flüssigkeit 20 in der Rohrleitung 10. Aus der Durchschnittsgeschwindigkeit errechnet die Signalverarbeitungseinheit die Durchflußmenge der Flüssigkeit 20 durch die Rohrleitung 10 und bringt eine in Fig. 1 mit 25 bezeichnete Anzeige auf den neuesten Stand, die die Geschwindigkeit und die Durchflußmenge der Flüssigkeit 20 in geeigneten Einheiten wiedergibt, z. B. in m /h. Die in dem beschriebenen System verwendete Anzeige enthält vorzugsweise Einrichtungen zur Dateneinteilung und -verarbeitung, wodurch die durch die Recheneinheit auszuführenden Funktionen vereinfacht werden können.digital numerical values. The signal processing unit calculates from the latter the average speed of the liquid 20 in the pipeline 10. Calculated from the average speed the signal processing unit determines the flow rate of the liquid 20 through the pipeline 10 and brings one in FIG. 1 with it 25 indicated up-to-date display showing the speed and flow rate of the liquid 20 in appropriate Represents units, e.g. B. in m / h. The display used in the system described preferably includes means for Data division and processing, as a result of which the functions to be carried out by the arithmetic unit can be simplified.
Die den Vorderflanken-Durchflußmesser aufweisende Vorrichtung und deren Anwendung bei Durchflußmessungen ist eingehend in einem Artikel mit dem Titel "The LE Acoustic Flowmeter and Application to Discharge Measurement" von Calvin R. Hastings beschrieben. Der Artikel wurde auf der jährlichen Zusammenkunft der New England Water Works Association vorgelegt, die vom 21. bis 24. September 1969 in Boston, Mass. stattfand. Die genannte Vorrichtung ist weiterhin in der US-Patentschrift 3 564 912 beschrieben. Auf diese Vorveröffentlichungen sei hier Bezug genommen.The device comprising the leading edge flow meter and its application to flow measurements is detailed in an article entitled "The LE Acoustic Flowmeter and Application to Discharge Measurement" by Calvin R. Hastings. The item was presented at the annual meeting of the New England Water Works Association, which took place September 21-24, 1969 in Boston, Mass. took place. Said device is still in U.S. Patent 3,564,912. Reference is made here to these prior publications.
Wie bereits dargelegt wurde, weist die digitale Signalverarbeitungsanlage drei Grundeinheiten auf: Eine Recheneinheit, eine Programmiereinheit und eine Vorverarbeitungseinheit. Blockschaltbilder dieser drei Einheiten sind in den Fig. 2, 3 bzw. 4 dargestellt. As already explained, the digital signal processing system three basic units: a computing unit, a programming unit and a preprocessing unit. Block diagrams these three units are shown in Figures 2, 3 and 4, respectively.
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Die in Pig. 2 dargestellte Recheneinheit eignet sich zur Durchführung aller Standard-Rechenoperationen und einer bestimmten Anzahl logischer Operationen, z.B. des Vergleichs zweier Zahlen. Die Recheneinheit enthält drei Rechenregister A, B und C, die mit den Bezugszeichen 30, 31 bzw. 32 bezeichnet sind, ein Datenregister 33, ein Q-Register 34 und ein Q-Speicherregister 35. Die Funktionen aller dieser Register werden weiter unten erläutert. An die Ausgänge der Rechenregister ist eine Additions-, Subtraktions- und Vergleichslogik 36 angeschlossen, deren eigener Ausgang über ein Auswahlgatter 37 in das A-Register 30 zurückgeführt ist. Das Auswahlgatter 37 sowie weitere Auswahlgatter 40 bis 44 ermöglichen die wahlweise Rückführung der Ausgänge der verschiedenen Register zum Eingang dieser Register, um Datenübertragungen zwischen diesen Registern durchführen zu können. Diese Datenübertragungen sowie die arithmetischen und logischen Operationen werden durch eine Steuerlogik 45 gesteuert. Das Ausgangssignal des Α-Registers 30 kann darüber hinaus wahlweise über ein Transfer-Gatter 50 zu einem T-Register 51 geführt werden. Die Steuerlogik 45 erhält über Eingänge 46 Anweisungen von der Programmiereinheit und gibt ihrerseits an die Programmiereinheit und an die Vorverarbeitungseinheit über Ausgänge 47 Steuersignale ab. Die Steuerlogik 45 erzeugt außerdem an einem Ausgang 48 periodische Zeitgeberimpulse, die der Prograereinheit und der Vorverarbeitungseinheit zugeführt werden, um das System periodisch zu veranlassen, einen neuen Meßzyklus zu beginnen. Darüber hinaus erzeugt die Steuerlogik 45 sämtliche Signale, die notwendig sind, um alle Funktionen der Recheneinheit zu koordinieren. Dem A-Register 30 werden über ein Gatter und unter Steuerung durch die Steuerlogik 45 Konstanten 38 von derThe one in Pig. The computing unit shown in FIG. 2 is suitable for implementation all standard arithmetic operations and a certain number logical operations, e.g. comparing two numbers. The arithmetic unit contains three arithmetic registers A, B and C, which with the Reference numerals 30, 31 and 32, respectively, are a data register 33, a Q register 34 and a Q storage register 35. The functions all of these registers are explained below. Addition, subtraction and Comparison logic 36 is connected, the own output of which is fed back into the A register 30 via a selection gate 37. The selection gate 37 and further selection gates 40 to 44 enable the outputs of the various registers to be optionally fed back to the input of these registers to allow data transfers between them To be able to carry out registers. These data transfers as well as the arithmetic and logical operations are controlled by a Control logic 45 controlled. The output of the Α register 30 can also optionally be routed to a T register 51 via a transfer gate 50. The control logic 45 receives inputs 46 instructions from the programming unit and in turn gives them to the programming unit and the preprocessing unit outputs 47 control signals. The control logic 45 also generates periodic timer pulses at an output 48, which the Prograeinheit and the preprocessing unit are fed in order to cause the system periodically, a new measuring cycle to start. In addition, the control logic 45 generates all signals that are necessary for all functions of the arithmetic unit to coordinate. The A register 30 receives constants 38 from the 45 via a gate and under the control of the control logic 45
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Programmiereinheit und Daten 39 von der Vorverarbeitungseinheit zugeführt. Um die Anzeigevorrichtungen durch die digitale Datenverarbeitungs-Einrichtung auf den neuesten Stand zu bringen, ist als geeignete Einrichtung ein Puffer-Register 54 vorgesehen. Das Puffer-Register 54 wird aus dem T-Register 51 oder dem A-Register 3O über ein Transfer-Gatter 53 gefüllt. Wenn das Puffer-RegisterProgramming unit and data 39 from the preprocessing unit fed. To the display devices by the digital data processing device A buffer register 54 is provided as a suitable means of bringing it up to date. That Buffer register 54 is filled from T register 51 or A register 30 via a transfer gate 53. When the buffer register
54 mit Daten gefüllt ist, wird durch die Steuerlogik 45 eine Markierung 57 gesetzt, um der Anzeigevorrichtung anzuzeigen, daß Daten 58 im Puffer-Register 54 gespeichert und fertig für die Übergabe in die Anzeigevorrichtung sind. Wenn mehr als eine Anzeigevorrichtung durch die Signalverarbeitungsanlage auf den neuesten Stand gebracht werden soll, kann eine geeignete Anzahl der Bits des Puffer-Registers 54 der Spezifizierung der jeweils durch die im Puffer-Register 54 gespeicherten Daten auf den neuesten Stand zu bringenden Anzeigevorrichtung zugeteilt werden. Der Anschluß für die Anzeigevorrichtung ist in Fig. 2 mit 59 bezeichnet.54 is filled with data, a marking is made by the control logic 45 57 is set to indicate to the display device that data 58 is stored in buffer register 54 and is ready to be submitted are in the display device. If more than one display device is updated by the signal processing system Should be brought up, a suitable number of bits of the buffer register 54 can be specified by the specification of each data stored in the buffer register 54 are allocated to the display device to be updated. The connection for the display device is denoted by 59 in FIG.
In Fig. 3 ist ein Blockschaltbild der die Recheneinheit steuernden Programmiereinheit dargestellt. Die Programmiereinheit enthält eine Programmsteuerung 55, ein Adressen-Sprungregister 56, ein Programmfolge-Register 60,eine Gatter-Matrix 61 sowie einen Konstanten-Generator 62. Die Programmsteuerung 55 erhält von der Recheneinheit Steuersignale und Wegauswahl-Signale. Die von der Recheneinheit kommenden Steuersignale werden der ProgrammsteuerungIn Fig. 3 is a block diagram of the computing unit controlling Programming unit shown. The programming unit contains a program control 55, an address jump register 56, a Program sequence register 60, a gate matrix 61 and a constant generator 62. The program controller 55 receives control signals and route selection signals from the computing unit. The one from the arithmetic unit Incoming control signals are the program control
55 über Eingänge 52 zugeführt. Die Programmsteuerung 55 steuert nacheinander das Adressen-Sprungregister 56 und das Programmfolge-Register 60 an, welches darauf die richtigen Anweisungssignale erzeugt, die der Recheneinheit über die Gatter-Matrix 61 zugeführt55 supplied via inputs 52. The program controller 55 sequentially controls the address jump register 56 and the program sequence register 60, which then generates the correct instruction signals, which are fed to the computing unit via the gate matrix 61
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werden. Das Programmfolge-Register 60 ist eine Folgeschaltung, die üblicherweise durch einen Ringzähler dargestellt wird. Jeder Anweisung für die Recheneinheit entspricht dabei ein Folgeschritt. Das Adressen-Sprungregister 56 ist ebenfalls als Reihe von Flip-Flops aufgebaut, die anzeigt, auf welchen Punkt die Programmfolge zu stellen ist, wenn durch den Rechner eine Sprunganweisung durchgeführt wird. Diese Sprunganweisungen werden weiter unten im Detail definiert. Die Gatter-Matrix 61 besteht aus einer Reihe von Gattern, die so miteinander verbunden sind, daß sie die richtigen Steuersignale erzeugen und letztere über Ausgänge 61a an die Recheneinheit weitergeben. Das von der Recheneinheit durchgeführte Programm erfordert zu seiner richtigen Durchführung gewöhnlich eine feste Anzahl Konstanten. Diese Konstanten werden durch den Konstanten-Generator 62 erzeugt und an Ausgängen 62b abgegeben. Signale aus dem Prograramfolge-Register 60 und die Wegauswahl-Signale aus der Recheneinheit (zugeführt über Eingänge 62a) legen fest, welches Programm ausgeführt werden soll und welche Konstanten dementsprechend der Recheneinheit zugeführt werden sollen. Die Funktion der Wegauswahl-Schaltungen wird weiter unten näher beschrieben .will. The program sequence register 60 is a sequence circuit which is usually represented by a ring counter. Each instruction for the arithmetic unit corresponds to a subsequent step. The address jump register 56 is also a series of flip-flops which shows the point at which the program sequence is to be set when a jump instruction is carried out by the computer. These jump instructions are detailed below Are defined. The gate matrix 61 consists of a series of gates which are connected together to create the correct ones Generate control signals and pass the latter on to the arithmetic unit via outputs 61a. The one carried out by the processing unit The program usually requires a fixed number of constants to run correctly. These constants are replaced by the Constants generator 62 generated and delivered to outputs 62b. Signals from the program sequence register 60 and the route selection signals from the processing unit (supplied via inputs 62a) determine which program is to be executed and which constants should be fed accordingly to the arithmetic unit. the The function of the path selection circuits is described in more detail below.
In Fig. 4 ist ein Blockschaltbild der Vorverarabeitungseinheit dargestellt. Die Vorverarbeitungseinheit ist so aufgebaut, daß sie sich für Systeme mit mehreren Wandlerpaaren eignet. Diese Wandlerpaare können in einer oder in mehreren Rohrleitungen angeordnet sein. In einem solchen System sind grundsätzlich ein Sender und zwei Empfänger wahlweise an eine Vielzahl von paarweise zusammengefaßten elektroakustischer! Wandlern anschließbar, wobei jedes4 is a block diagram of the preprocessing unit shown. The preprocessing unit is designed so that it is suitable for systems with several transducer pairs. These converter pairs can be arranged in one or in several pipelines. In such a system there are basically a transmitter and two receivers optionally to a multitude of paired electroacoustic! Converters connectable, each
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Wandlerpaar einen akustischen Weg festlegt, der zur Erzeugung von Zeitverbrauchssignalen dient. In Fig. 5 ist ein Blockschaltbild einer in einem solchen System verwendbaren akustischen Einheit dargestellt. Die Arbeitsweise der Vorverarbeitungseinheit wird hier unter Bezugnahme auf diese akustische Einheit beschrieben.Transducer pair defines an acoustic path that is used to generate time consumption signals. In Fig. 5 is a block diagram an acoustic unit usable in such a system is shown. The operation of the preprocessing unit is described here with reference to this acoustic unit.
Die akustische Einheit empfängt die Ausgangssignale der elektroakustischen Wandler, wie bereits dargelegt worden ist. Die mit A und B bezeichneten Ausgangssignale von akiatisehen Empfängern 82 und 83 werden einer in Fig. 4 mit 63 bezeichneten Eingangs-Gatterschal tung zugeführt, wo sie mit den Ausgangssignalen eines Taktgebers 64a, eines Zählers 65 und eines Grobbereichs-Gatterkreises kombiniert werden. Wenn das Sendesignal empfangen wird, wird das ausgewählte Wandlerpaar angesteuert und sendet einen Schallenergie-Impuls aus. Gleichzeitig wird ein Impuls erzeugt, der einen ersten Zeitablaufs-Zähler 64 auslöst, wodurch letzterer mit einer Geschwindigkeit zu zählen beginnt, die von der Eingangs-Gatterschaltung 63 aus den möglichen Ausgangssignalen des Taktgebers 64a und des Zählers 65 ausgewählt wird. Die ausgewählte Zählgeschwindigkeit hängt von dem speziellen Einsatzgebiet ab und wird grundsätzlich durch die Länge des zu messenden akustischen Weges festgelegt. Wenn einer der Empfänger 83 und 82 (Fig. 5) das erste Signal empfangen hat, hört der erste Zeitablaufs-Zähler 64 mit dem Zählen auf. Die zu diesem Zeitpunkt im ersten Zeitablaufs-Zähler 64 enthaltene Zahl steht in einer bestimmten Beziehung zu dem in Fig. IA dargestellten Zeitintervall zwischen TQ und T.. Wenn der erste Zeitablaufs-Zähler 64 mit dem Zählen aufhört, beginnt ein zweiter Zeitablaufs-Zähler 65a zu zählen, und zwar so lan$* bisThe acoustic unit receives the output signals from the electroacoustic transducers, as has already been stated. The output signals labeled A and B from akiatisehen receivers 82 and 83 are supplied to an input gate circuit labeled 63 in FIG. 4, where they are combined with the output signals of a clock 64a, a counter 65 and a coarse-range gate circuit. When the transmission signal is received, the selected transducer pair is activated and emits a sound energy pulse. At the same time, a pulse is generated which triggers a first time-out counter 64, as a result of which the latter begins to count at a rate which is selected by the input gate circuit 63 from the possible output signals of the clock generator 64a and the counter 65. The selected counting speed depends on the specific area of application and is basically determined by the length of the acoustic path to be measured. When either of the receivers 83 and 82 (FIG. 5) has received the first signal, the first time-out counter 64 stops counting. The number contained in the first time-out counter 64 at this point in time has a specific relationship to the time interval between T Q and T shown in FIG. 1A. When the first time-out counter 64 stops counting, a second time-out counter begins 65a to count, namely so long $ * to
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von dem jeweils anderen der akustischen Empfänger 82 bzw. 83 der zweite Impuls empfangen worden 1st, der anzeigt, daß der In Flg. IA mit 23 bezeichnete Impuls angekommen ist. Zu diesem Zeitpunkt enthält der zweite Zeitablaufs-Zähler 65a eine Zahl, die in einer bestimmten Beziehung zu dem in Fig. IA dargestellten Zeitintervall zwischen T. und T- steht. Die beiden Zahlen werden über eine Daten-Multiplexeinheit 66a der Recheneinheit zugeführt. Aus diesen Daten errechnet die Recheneinheit die Geschwindigkeit der Flüssigkeit relativ zu dem jeweils zur Datenerzeugung verwendeten Wandlerpaar. Aus der Geschwindigkeit errechnet die Recheneinheit wiederum die Durchflußmenge.from the other of the acoustic receivers 82 and 83 of the second pulse has been received, indicating that the In Flg. IA with 23 designated pulse has arrived. At this time, the second time-out counter 65a contains a number that is in a certain relationship to the time interval shown in Fig. 1A stands between T. and T-. The two numbers are transmitted via a data multiplex unit 66a supplied to the computing unit. The computing unit uses this data to calculate the speed of the liquid relative to the transducer pair used to generate the data. The arithmetic unit then calculates the speed from the speed the flow rate.
Die Vorverarbeitungseinheit enthält weiterhin einen Strömungsrichtungs-Detektor 70. Der Strömungsrichtungs-Detektor 70 ermittelt, welcher der beiden Empfänger 82 und 83 den ersten Impuls 22 (Fig. IA) abgegeben hat. Dadurch wird die Strömungsrichtung der Flüssigkeit relativ zu den Wandlern festgestellt, wie in den bereits ange/führten Vorveröffentlichungen eingehend erklärt ist.The preprocessing unit also contains a flow direction detector 70. The flow direction detector 70 determines which of the two receivers 82 and 83 emitted the first pulse 22 (FIG. IA). This will determine the direction of flow of the liquid determined relative to the transducers, as in those already mentioned / mentioned Prior publications is explained in detail.
Die Vorverarbeitungseinheit enthält weiterhin eine ON-LINE-Prüfschaltung 71. Die ON-LINE-Prüfschaltung 71 empfängt von der Recheneinheit ein Prüfsignal 91, welches anzeigt, daß Zeit verfügbar ist, die nicht für die Verarbeitung der von dem Vorderflanken-Durchflußmesser erzeugten Daten benötigt wird und die für die Durchführung von Tests der digitalen Signalverarbeitungsanlage verwendet warden kann, um festzustellen, ob diese richtig arbeitet. Wenn das Prüfsignal 91 von der Recheneinheit empfangen wird, gibt die ON-LINE-Prüfschaltung 71 über die Eingangs-Gatterschaltung 6 3The preprocessing unit also contains an ON-LINE test circuit 71. The ON-LINE test circuit 71 receives a test signal 91 from the arithmetic logic unit, which indicates that time is available that is not used for processing the flow rate from the leading edge flow meter generated data is required and for the implementation of tests of the digital signal processing system can be used to determine if it is working properly. When the test signal 91 is received by the arithmetic unit, the ON-LINE test circuit 71 outputs 3 via the input gate circuit 6
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Impulse ab, die den ersten und den zweiten Zeitablaufs-Zähler 64 bzw. 65a veranlassen, bis zu bestimmten Werten zu zählen. Diese Werte werden dann durch die Daten-Multiplex-Elnrichtung 66a in die Recheneinheit eingegeben, wo sie zu Prüfantworten verarbeitet werden. Diese Prüfantworten werden mit vorher aufgestellten Werten verglichen, um festzustellen, ob die digitale Signalverarbeitungsanlage richtig arbeitet. Die Vorverarbeitungseinheit enthält weiterhin einen Fehldatendetektor 72. Der Fehldatendetektor 72 ist so aufgebaut, daß mit ihm eine überschlägige Überprüfung der von den Empfängern 82 und 83 empfangenen akustischen Signale durchgeführt werden kann, um festzustellen, daß diese Signale sich in annehmbaren Grenzen halten, so daß zu einem gewissen Maße auf ihre Richtigkeit vertraut werden kann. Der Fehldatendetektor 72 empfängt Ausgangssignate vom Grobbereichs-Gatterkreis 66 und von der Eingangs -Gatterschaltung 63 und erzeugt ein Fehleranzeigesignal, wenn die Signale von den Empfängern 82 und 83 nicht in den vom Grobbereichs-Gatterkreis abgesteckten Grenzen empfangen werden. Das Fehleranzeigesignal wird der Recheneinheit zugeführt und wird von dieser dazu benutzt, Daten außer Acht zu lassen, die durch außerhalb der genannten Grenzen liegende Impulse von den Empfängern 82 und 83 erzeugt werden. Die Recheneinheit ist zusätzlich so programmiert, daß sie zusätzliche Überprüfungen der Gültigkeit von Daten durchführen kann. Ein nützliches überprüfungsverfahren besteht darin, daß die Geschwindigkeitsänderung zwischen aufeinanderfolgenden Meßvorgängen überprüft wird, um festzustellen, ob sie innerhalb bestimmter Grenzen bleibt. Ungültige Signale werden nicht beachtet. Wenn innerhalb eines bestimmten Zeitraumes mindestens ein gültiges -Abtastsignal, aber weniger als eine vorbestimmte AnzahlPulses that the first and the second time-out counters 64 or 65a to count up to certain values. These values are then entered into the data multiplexing device 66a Entered computing unit, where they are processed into test responses. These test responses are compared with previously established values to determine whether the digital signal processing system works properly. The preprocessing unit furthermore contains an incorrect data detector 72. The incorrect data detector 72 is like this constructed that a rough check of the acoustic signals received by the receivers 82 and 83 is carried out with him can be used to determine that these signals are kept within acceptable limits, so that to a certain extent their accuracy can be trusted. The false data detector 72 receives output signals from the coarse-range gate circuit 66 and from the input Gate circuit 63 and generates an error indication signal when the signals from receivers 82 and 83 do not enter those from the coarse-range gate circuit defined boundaries are received. The error display signal is fed to the arithmetic unit and is from this uses it to disregard data that is generated by pulses from the receivers 82 that are outside the stated limits and 83 are generated. The arithmetic unit is also programmed in such a way that that it can perform additional checks on the validity of data. A useful verification procedure exists in that the change in speed between successive measurements is checked to determine whether it remains within certain limits. Invalid signals are ignored. If at least one valid sample signal, but less than a predetermined number
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davon empfangen werden, berechnet der Rechner die Durchflußmenge und erzeugt ein Fehlersignal. Wenn während dieses Zeitraumes überhaupt keine gültigen Daten empfangen werden, wird der zuletzt errechnete Wert angezeigt. are received from this, the computer calculates the flow rate and generates an error signal. If no valid data at all is received during this period, the last calculated value is displayed.
Mit 73 ist in Fig. 4 ein Zeitgabe- und Steuerkreis bezeichnet, der an die Daten-Multiplex-Einrichtung 66a Freigabesignale 92 und 93 und ein Stufenfreigabesignal 9 4 für die vom ersten und zweiten Zeitablauf-Zähler 64 bzw. 65a kommenden Daten abgibt und ein "Dateryfertig"-Signal 95 erzeugt, das der Recheneinheit anzeigt, daß nunmehr Daten verfügbar sind und in die Recheneinheit zur Verarbeitung eingegeben werden können. With 73 4, a timing and control circuit is shown in Fig. Denoted to the data multiplexing means 66a enable signals 92 and 93 and a step enable signal 9 4 for the first and second timing counter outputs 64 and 65a coming data and a "Date ready" signal 95 is generated, which indicates to the arithmetic unit that data are now available and can be entered into the arithmetic unit for processing.
Mit 74 ist ein Meßweg-Steuerkreis bezeichnet, der von der Rechen einheit MeßwegauswahlSignale 96 und außerdem Signale vom Zeitgabe- und Steuerkreis 73 erhält und an seinem Ausgang Signale für die akustische Einheit abgibt, die durch die akustische Einheit in Form einer Auswahl der für die jeweilige Messung zu verwendenden Wandlerpaare verarbeitet werden. Der Zeitgeber und Steuerkreis 73 erzeugt einen Sendeimpuls 98, durch den die ausgewählten Wandler angesteuert werden und die akustischen Signale in die Flüssigkeit abgeben. Die Eingänge für die von der Recheneinheit kommenden Signale sind in Fig. 4 insgesamt mit 99 bezeichnet, während die Ausgänge für die an die Recheneinheit abgegebenen Signale insge samt mit 100 bezeichnet sind.74 with a measuring path control circuit is referred to, which receives from the arithmetic unit measuring path selection signals 96 and also signals from the timing and control circuit 73 and emits signals for the acoustic unit at its output, which through the acoustic unit in the form of a selection for the respective Measurement to be used transducer pairs are processed . The timer and control circuit 73 generates a transmission pulse 98 by means of which the selected transducers are activated and emit the acoustic signals into the liquid. The inputs for the signals coming from the arithmetic unit are denoted as a whole by 99 in FIG. 4 , while the outputs for the signals sent to the arithmetic unit are denoted as a whole by 100 .
Wie oben bereits angeführt, ist in Fig. 5 das Blockschaltbild As already stated above, in Fig. 5 is the block diagram
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einer akustischen Einheit für ein System mit mehreren Meßwegen dargestellt. Die dargestellte akustische Einheit enthält eine Steuerlogik 75, die die Ausgangssignale 97 der Vorverarbeitungseinheit empfängt und Signale erzeugt, die mit den Ausgangssignalen des akustischen Senders 80 und eines Wandler-Selektors 81 kombiniert werden, um das richtige Wandlerpaar anzusteuern. Die in Fig. 5 dargestellte akustische Einheit ähnelt der bereits in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen, jedoch mit der Ausnahme, daß Vorkehrungen für die Benutzung von mehr als eineigWandlerpaar getroffen sind, so daß Messungen über mehr als einen Meßweg erfolgen können. Soll die Durchflußmessung in einem offenen Gerinne erfolgen, wird zur Wasserstandsmessung ein in der Zeichnung nicht dargestellter Standmesser verwendet. Eine solche Standmessung ist erfaderlich, da die Durchflußmenge eine Funktion der Querschnittsfläche der Flüssigkeit ist. an acoustic unit for a system with several measuring paths. The acoustic unit shown contains a Control logic 75, which the output signals 97 of the preprocessing unit receives and generates signals that combine with the output signals of the acoustic transmitter 80 and a transducer selector 81 to control the correct transducer pair. The acoustic unit shown in Fig. 5 is similar to that already in connection with Fig. 1, but with the exception that provision has been made for the use of more than a few transducer pairs so that measurements can be made over more than one measuring path. Should the flow measurement in an open channel take place, a level meter, not shown in the drawing, is used to measure the water level. Such a stand measurement is useful because the flow rate is a function of the cross-sectional area of the liquid.
Die in Fig. 2 schematisch dargestellte Recheneinheit eignet sich zur Durchführung arithmetischer und logischer Funktionen in der durch die in Fig. 3 dargestellte Programmiereinheit festgelegten Reihenfolge. Um das System für die Durchführung der gewünschten Funktion richtig zu programmieren, müssen die Funktionen aller Anweisungen, die die Recheneinheit ausführen soll, sorgfältig definiert werden. Nachstehend ist eine Aufstellung von Anweisungen und deren Definitionen aufgeführt, die sich als besonders nutz£lieh für die Lösung der Gleichungen herausgestellt haben, die im Zusammenhang mit der Durchflußmessung stehen, bei der Vorderflanken-Durchflußmesser benutzt werden.The arithmetic unit shown schematically in FIG. 2 is suitable for performing arithmetic and logical functions in the by the sequence defined by the programming unit shown in FIG. 3. To get the system to carry out the desired In order to program the function correctly, the functions of all instructions that the arithmetic logic unit is supposed to carry out must be carried out carefully To be defined. The following is a list of instructions and their definitions that were found to be particularly useful for solving the equations related to flow measurement at the leading edge flow meter to be used.
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230960Θ230960Θ
Addieren (Symbol ab):Add (symbol from):
Der Inhalt des A-Registers 30 wird zum Inhalt des B-Registers addiert, und die Summe wird wieder in das A-Register 30 eingegeben. Der Inhalt des B-Registers 31 bleibt unverändert.The content of the A register 30 becomes the content of the B register is added and the sum is entered into the A register 30 again. The content of the B register 31 remains unchanged.
1 addieren (Symbol al):Add 1 (symbol al):
Zum Inhalt des A-Registers 30 wird 1 addiert, und die Summe wird in das A-Register 30 eingegeben. Die Inhalte aller anderen Register bleiben unverändert.1 is added to the contents of the A register 30, and the sum is entered into the A register 30. The contents of all other registers stay unchanged.
Subtrahieren (Symbol s)tSubtract (symbol s) t
Der Inhalt des B-Registers wird vom Inhalt des Α-Registers abgezogen, und die Differenz wird wieder in das A-Register eingegeben. Der Inhalt des B-Registers bleibt unverändert.The content of the B register is subtracted from the content of the Α register, and the difference is re-entered into the A register. The content of the B register remains unchanged.
Multiplizieren (Symbol m):Multiply (symbol m):
Der Inhalt des B-Registers wird mit dem Inhalt des C-Registers multipliziert, und das Produkt wird im A-Register gespeichert. Die Inhalte des B- und des C-Registers bleiben unverändert.The content of the B register is multiplied by the content of the C register, and the product is stored in the A register. The contents of the B and C registers remain unchanged.
Dividieren (Symbol d):Divide (symbol d):
Der Inhalt des Α-Registers wird durch den Inhalt des B-Registers dividiert, und der Quotient wird im C-Register gespeichert.The content of the Α register is determined by the content of the B register divided, and the quotient is stored in the C register.
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23096082309608
Komplement (Symbol ta):Complement (symbol ta):
Aus dem Inhalt des A-Registers wird das 2 1/2-Komplement gebildet, und das Ergebnis wird in das A-Register zurückgegeben. Das Vorzeichen des A-Registers bleibt unverändert.The 2 1/2 complement is formed from the content of the A register, and the result is returned to the A register. The sign of the A register remains unchanged.
Größen vergleichen (Symbol c):Compare sizes (symbol c):
Der Absolutwert des Inhalts des B-Registers wird mit dem Absolutwert des Inhalts des A-Registers verglichen. Wenn der Absolutwert des B-Registers größer als der Absolutwert des A-Registers ist, wird ein Markierungs-Flipflop gesetzt.The absolute value of the content of the B register is matched with the absolute value of the contents of the A register are compared. If the absolute value of the B register is greater than the absolute value of the A register, a marker flip-flop is set.
Eingang besorgen (Symbol gi):Get receipt (symbol gi):
In das Α-Register werden nacheinander drei Wörter parallel eingegeben, und die ersten beiden Wörter werden in Serie in das Daten-Register geschoben.Enter three words one after the other in the Α register in parallel, and the first two words are shifted into the data register in series.
Konstante besorgen (Symbol gk):Get constant (symbol gk):
Aus dem Konstanten-Generator wird eine Konstante in das A-Register eingegeben.The constant generator becomes a constant in the A register entered.
Inhalt von C besorgen (Symbol gc):Get the content of C (symbol gc):
Der Inhalt des C-Registers wird in Serie in das Α-Register geschoben und in das C-Register zurücklaufen gelassen.The content of the C register is shifted into the Α register in series and run back into the C register.
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Daten besorgen (Symbol gb):Get data (symbol gb):
Der Inhalt des B-Registers wird in Serie in das Α-Register verschoben. Während dieses Vorgangs läuft das Daten-Register um, wobei der Inhalt des B-Registers auf den nächsten Wort-Speicherplatz des Daten-Registers verschoben wird und das letzte Wort im Daten-Register in das B-Register übergeben wird.The content of the B register is shifted in series into the Α register. During this process the data register rotates, whereby the content of the B register is shifted to the next word storage location in the data register and the last word in the data register is transferred to the B register.
Q-Speicher besorgen (Symbol gq):Obtain Q memory (symbol gq):
Aus dem Q-Register werden 28 Bits in das A- und das C-Register verschoben, so daß das obere Ende des C-Registers als Erweiterung des A-Registers an dessen unterem Ende wirkt.The Q register becomes 28 bits in the A and C registers shifted so that the upper end of the C register acts as an extension of the A register at its lower end.
Nach C übergeben (Symbol te):Transfer to C (symbol te):
Der Inhalt des Α-Registers wird nach rechts in das C-Register verschoben und in das A-Register zurückgeführt.The content of the Α register is shifted to the right into the C register and fed back to the A register.
In das Daten-Register übergeben (Symbol tb):Transferred to the data register (symbol tb):
Der Inhalt des Α-Registers wird nach rechts in das B-Register verschoben, und der Inhalt des B-Registers wird in das Daten-Register verschoben.The content of the Α register is shifted to the right into the B register, and the contents of the B register are shifted to the data register.
Nach Q übergeben (Symbol tq):Pass to Q (symbol tq):
Der Inhalt der sieben unteren Bits des A-Registers und 21 Bits des B-Registers werden in das Q-Register übergeben. Die RegisterinhalteThe contents of the seven lower bits of the A register and 21 bits of the B registers are transferred to the Q register. The register contents
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von A und B werden auf Null gestellt.
Zum Ausgangs-Puffer übergeben (Symbol to):of A and B are set to zero.
Transferred to the output buffer (symbol to):
Der Inhalt des Α-Registers wird in das Ausgangs-Puffer-Register übergeben, und eine Daten-Markierung wird gesetzt, um anzuzeigen, daß Daten für die Anzeigevorrichtungen verfügbar sind.The content of the Α register is stored in the output buffer register and a data flag is set to indicate that data is available for the display devices.
Q umlaufen lassen (Symbol rg):Let Q circulate (symbol rg):
Die Inhalte der kombinierten Q-Speicherregister und Q-Register werden im Kreis um 28 Bits verschoben.The contents of the combined Q storage registers and Q registers are shifted in a circle by 28 bits.
Daten umlaufen lassen (Symbol rbn):Let data circulate (symbol rbn):
Der Inhalt des Daten-Registers wird in Serie auf einmal um 21 Bits durch das B-Register verschoben,und zwar n-Mal.The content of the data register increases in series by 21 bits at a time shifted through the B register n times.
Verschieben (Symbol shcn):Move (symbol shcn):
Der Inhalt des Α-Registers wird im Kreis rechts herum um n-Bits Verschoben. Das Vorzeichen des A-Registers bleibt unverändert.The content of the Α register is in a circle to the right around n bits Postponed. The sign of the A register remains unchanged.
Verschieben (Symbol shn):Move (symbol shn):
Der Inhalt des A-Registers wird nach rechts um η-Bits verschoben. Der Inhalt des A-Registers wird nicht im Kreis zurückgeführt.The content of the A register is shifted to the right by η bits. The content of the A register is not returned in a circle.
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Sprungadresse setzen (Symbol js):Set jump address (symbol js):
Im Adressen-Sprungregister wird ein bestimmtes Flipflop gesetzt.A specific flip-flop is set in the address jump register.
Springen (Symbol j):Jump (symbol j):
Der Inhalt des Adressen-Sprungregisters wird in das Programmfolgeregister übergeben, um den nächsten Programmschritt festzulegen. Die vorhergehende Programmfolge-Adresse wird im Adressen-Sprungregister gespeichert.The content of the address jump register is in the program sequence register to determine the next program step. The previous program sequence address is in the address jump register saved.
Anfangen (Symbol i)»Start (symbol i) »
Wenn es sich um den ersten Meßvorgang einer Meßperiode handelt, Über die die Daten gemittelt werden sollen, werden die Inhalte des Q-Registers und des Q-Speicherregisters auf Null gestellt. Anderenfalls wird der Inhalt des Q-Registers in Serie in das Q-Speicherregister verschoben.If it is the first measurement of a measurement period over which the data is to be averaged, the contents of the Q register and the Q storage register are set to zero. Otherwise, the content of the Q register is serially stored in the Q storage register postponed.
Vom'T-Register an den Ausgangs-Puffer übergeben (Symbol tot):Transferred from the 'T register to the output buffer (symbol dead):
Das Ausgangesignal des T-Registers wird in das Daten-Register eingegeben, und das die Verfügbarkeit der Daten anzeigende Flipflop erzeugt das "Daten^ertigll-Signal. The Ausgangesignal of the T register is entered into the data register, and the displaying the availability of the data flip-flop generates the "data ^ inished ll signal.
T umlaufen lassen (Symbol rt):Let T run around (symbol rt):
Die Inhalte der kombinierten T-Register und T-Speicher werden um 14 Bits nach rechts verschoben und im Kreis zurückgeführt.The contents of the combined T register and T memory are shifted 14 bits to the right and returned in a circle.
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Die Durchflußmenge der Flüssigkeit 20 bezogen auf die in Fig. 1 dargestellten elektroakustischen Wandler 11 und 12 sowie die Rohrleitung 10 kann mit Hilfe der folgenden Gleichung und der oben beschriebenen Recheneinheit ermittelt werden:The flow rate of the liquid 20 based on the electroacoustic transducers 11 and 12 shown in FIG. 1 and the pipeline 10 can be determined using the following equation and the arithmetic unit described above:
τ -τ -
Qn = κ 21 Q n = κ 21
T1 +T 1 +
In dieser Gleichung enthält die Konstante K alle festen Parameter des Systems, einschließlich derjenigen, die auf der Geometrie des Schallweges und der bei der Anzeige der errechneten Ergebnisse benutzten Einheiten beruhen. K kann auch ein errechneter Wert sein und kann grundsätzlich durch denselben Rechner berechnet werden, der für die Lösung der obigen Gleichung verwendet wird. Diese Berechnungen können simultan (real time) erfolgen.In this equation, the constant K contains all the fixed parameters of the system, including those based on the geometry of the system Sound path and the units used to display the calculated results. K can also be a calculated value and can basically be calculated by the same calculator that is used to solve the above equation. These Calculations can be carried out simultaneously (real time).
Die Schallgeschwindigkeit in der Flüssigkeit kann erforderlichenfalls auch berechnet werden.The speed of sound in the liquid can if necessary also be calculated.
Die detaillierte Theorie, auf der die obige Gleichung beruht, wird im einzelnen in dem Patent und dem Artikel erläutert, auf die weiter oben Bezug genommen wurde. Die obige Gleichung gilt hier nur für einen Schallweg. Bei Ausweitung des Konzepts auf ein System mit mehreren Schallwegen können die Durchflüsse durch Leitungen mit nicht gleichbleibenden Durchflußquerschnitten genau berechnet werden. Die gesamte Durchflußmenge Q wird mittels folgender Gleichung berechnet:The detailed theory on which the above equation is based becomes is explained in detail in the patent and article referred to above. The above equation applies here only for one sound path. If the concept is expanded to a system with several sound paths, the flows through pipes precisely calculated with non-constant flow cross-sections will. The total flow rate Q is given by the following equation calculated:
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Q = n Qn
1 n Q = n Q n
1 n
Das beschriebene System hat den besonderen Vorteil, daß die obige Gleichung durch einen fest verdrahteten Digitalrechner gelöst wird, der sowohl für Messungen an geschlossenen Rohrleitungen als auch für Messungen an offenen Gerinnen verwendet werden kann. Ein weiterer Vorteil des fest verdrahteten Systems ist darin zu sehen, daß seine Speicher nicht energieabhängig sind, d. h., daß das Programm nicht verlorengeht, wenn die Energiezufuhr ausfällt oder wenn andere Störungen auftreten, die empfindliche Schaltkreise zeitweise durcheinanderbringen können. Diese Lösung ermöglicht es weiterhin, daß die Recheneinheit, die Vorverarbeitungseinheit und die Programmiereinheit auf den jeweiligen Anwendungsfall zugeschnitten werden können. Dadurch wird teure und selten henutzte hardware eliminiert, wie sie in einem Rechner für allgemeine Zwecke enthalten ist.The system described has the particular advantage that the above equation is solved by a hard-wired digital computer which can be used for measurements on closed pipelines as well as for measurements on open channels. A Another advantage of the hard-wired system is that its memory is not energy-dependent; i.e. that the Program is not lost if the power supply fails or if other malfunctions occur that affect sensitive circuitry can confuse at times. This solution also makes it possible that the arithmetic unit, the preprocessing unit and the programming unit tailored to the respective application can be. This eliminates expensive and seldom used hardware such as those found in a general-purpose computer Purposes is included.
Das folgende Programm stellt eine Liste von Anweisungen dar, die zur Lösung der oben erläuterten verallgemeinerten Durchflußgleichung von der ebenfalls oben erläuterten Recheneinheit und der Programmiereinheit ausgeführt werden. Es sei betont, daß jede ausgeführte Anweisung einen bestimmten Schritt im Programmfolgeregister 60 darstellt, das in Fig. 3 gezeigt ist.The following program is a list of instructions used to solve the generalized flow equation discussed above are executed by the computing unit and the programming unit, also explained above. It should be emphasized that each Instruction represents a particular step in the program sequence register 60 shown in FIG.
1 i1 i
2 jsl2 jsl
3 jcl3 jcl
4 gi4 gi
5 shcl35 shcl3
309836/0952309836/0952
6 te6 te
7 · gk7 gk
8 shl8 shl
9 tb9 p
10 ge10 ge
11 s11 s
12 te12 te
13 Sh213 Nh2
14 rb514 rb5
15 ab15 from
16 tb16 p
17 m17 m
18 tb18 p
19 rb419 rb4
20 gb20 gb
21 rbl21 rbl
22 d22 d
23 ge23 ge
24 rb324 rb3
25 tb25 p
26 rb526 rb5
27 gb27 gb
28 shcl228 shcl2
29 te29th
30 tb30 p
31 m31 m
32 tb32 p
33 gk33 gk
34 te34 th
35 m35 m
36 rb236 rb2
37 tb37 p
38 gk38 gk
39 te JO rb2 39 th JO rb2
42 rb442 rb4
43 ab43 from
44 ta44 ta
45 rbl45 rbl
46 tb46 p
47 gk 47 gk
48 ab48 from
49 ta49 ta
50 te 5150 th 51
53 rb553 rb5
54 m54 m
55 sh255 sh2
56 tb56 p
309836/0952309836/0952
59 ta59 days
60 tb60 p
61 ge61 ge
62 shl262 shl2
63 al63 al
64 al64 al
65 tq65 tq
66 rb266 rb2
67 js267 js2
68 jc268 jc2
69 rql69 rql
70 gq70 gq
71 jc371 jc3
72 gc72 gc
73 jc373 jc3
74 tb74 p
75 gk75 gk
76 c76 c
77 jc377 jc3
78 gq78 gq
79 shl79 shl
80 d80 d
81 gc81 gc
82 sh2 8382 sh2 83
84 rb584 rb5
85 tb85 p
86 js486 js4
87 jc487 jc4
88 rb388 rb3
89 ab89 from
90 ta90 ta
91 rbl91 rbl
92 ab92 from
93 ta93 days
94 rbl94 rbl
95 ab95 from
96 ta96 days
97 rb297 rb2
98 sh498 sh4
99 ab99 from
100 ta100 ta
101 rb5101 rb5
102 tb102 p
103 rbl103 rbl
104 gb104 gb
105 shl5 105 shl5
106 al106 al
107 h 107 h
108 rb4108 rb4
109 tb109 p
110 j 111110 j 111
309836/0952309836/0952
112 gk112 gk
113 js6113 js6
114 c114 c
115 gb115 gb
116 jc3116 jc3
117 rb4117 rb4
118 gb118 gb
119 d119 d
120 gk120 gk
121 sh8121 sh8
122 tb122 p
123 ge123 ge
124 sh5124 sh5
125 ta125 ta
126 ab126 from
127 ta127 ta
128 al128 al
129 to 130129 to 130
131131
132 tb132 p
133 gk133 gk
134 to134 tons
135 m 135 m
136 she136 she
137 js5137 js5
138 jc5138 jc5
139 te139 th
140 gk140 gk
141 tb141 p
142 m142 m
143 tot143 dead
144 js7144 js7
145 j145 y
146 tot146 dead
147 rt147 rt
148 tq148 tq
149 tb149 p
150 js2150 js2
151 j151 j
152 . -152. -
Durch dieses Programm werden alle arithmetischen Operationen durchgeführt, die erforderlich sind, um die oben erläuterten Gleichungen zu lösen. Durch das Programm wird weiterhin die oben beschriebene Se lbs tüber prüfung der System-hardw/£are durchgeführt. Überprüfungen der Datengültigkeit können durch Modifizierung desThis program performs all arithmetic operations necessary to solve the equations discussed above. The program will continue to do the above The check of the system hardware as described is carried out. Data validity checks can be carried out by modifying the
Programms· eingefügt werden.Program · can be inserted.
309836/0952309836/0952
Das oben beschriebene System kann auch für andere Arten vonThe system described above can be used for other types of
Flüssigkeits-Geschwindigkeitsmessungen verwendet werden. Z. B. ist es für die Messung der Geschwindigkeit eines Schiffes gegenüber dem Wasser verwendbar. Bei solchen Anwendungen werdenLiquid velocity measurements can be used. E.g. it is opposite for measuring the speed of a ship usable with the water. In such applications will be
mindestens zwei Wandlerpaare benötigt, so daß die Längs- und die Qucrgeschwindigkeit des Schiffes gemessen werden können. Beim folgenden Programm werden die Ausgangssignale zweier Wandlerpaare verwendet, um die Geschwindigkeit eines Schiffes gegenüber dem Wasser zu bestimmen:requires at least two pairs of transducers so that the longitudinal and transverse speed of the ship can be measured. At the The following program uses the output signals of two pairs of transducers to compare the speed of a ship to determine the water:
1 i1 i
2 J22 J2
II. JCJC
4 gi4 gi
5 shcl35 shcl3
6 te6 te
7 sh6 δ ab 9 tb7 sh6 δ from 9 p
10 m10 m
11 tb11 p
12 rb212 rb2
13 gb13 gb
14 shcl214 shcl2
15 te15 te
16 gb16 GB
17 rbl17 rbl
18 a18 a
19 gkl19 gkl
20 tb20 p
21 m21 m
22 sh322 sh3
23 tb23 p
24 gq24 gq
25 ab25 from
26 ta26 ta
27 rb427 rb4
28 tb28 p
29 gc29 gc
30 shl230 shl2
31 al31 al
32 al32 al
33 tq 3433 tq 34
309836/0952309836/0952
35 gb35 gb
36 schl936 key9
37 rb337 rb3
38 s38 p
39 sh339 sh3
40 rb240 rb2
41 d41 d
42 gk242 g k2
43 tb43 p
44 m 44 m
45 sh645 sh6
46 to46 tons
47 js247 js2
48 jc248 jc2
49 rq49 rq
50 gq 50 gq
51 js351 js3
52 ge52 ge
53 jc353 jc3
54 tb54 p
55 gk355 g k3
56 c56 c
57 jc357 jc3
58 cq58 cq
59 d59 d
60 ge60 ge
61 sh461 sh4
62 rb462 rb4
63 tb63 p
64 js464 js4
65 jc465 jc4
66 rq66 rq
67 gq67 gq
68 js368 js3
69 ge69 ge
70 jc370 jc3
71 tb71 p
72 gk372 gk3
73 c73 c
74 jc374 jc3
IiIi
77 ge77 ge
78 sh478 sh4
79 rb479 rb4
80 tb80 p
81 js481 js4
82 jc482 jc4
83 rb483 rb4
84 s84 s
85 ta85 ta
86 sh586 sh5
87 ta87 days
88 al88 al
89 to89 tons
309836/0952309836/0952
90 gb90 gb
91 ab91 from
92 ta92 ta
93 te93 te
94 sh594 sh5
95 ta95 ta
96 al96 al
97 to97 tons
98 gk498 gk4
99 tb99 p
100 m100 m
101 js5101 js5
102 jc5102 jc5
103 te103 th
104 gk5104 gk5
105 tb105 p
106 m106 m
107 sh4107 sh4
108 to108 tons
109 no-op109 no-op
110 js2 IU j110 js2 IU j
Ein weiteres kostensenkendes und die Zuverlässigkeit erhöhendes Merkmal des beschriebenen Systems ist darin zu sehen, daß keine pheripheren Geräte erforderlich sind, wie sie normalerweise zum Programmieren und zum Betrieb von programmierbaren Signalverarbeitungsanlagen benötigt werden.Another cost-reducing and reliability-increasing feature of the system described can be seen in the fact that none peripheral devices are required, as they are normally used for programming and operating programmable signal processing systems are needed.
Patentansprüche:Patent claims: 309836/0952309836/0952
Claims (10)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US23087472A | 1972-03-01 | 1972-03-01 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2309606A1 true DE2309606A1 (en) | 1973-09-06 |
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ID=22866917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19732309606 Pending DE2309606A1 (en) | 1972-03-01 | 1973-02-27 | FLOW METERING SYSTEM AND METHOD |
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| Country | Link |
|---|---|
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| CA (1) | CA1003945A (en) |
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| GB (1) | GB1370588A (en) |
| ZA (1) | ZA73612B (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0407676A1 (en) * | 1989-07-14 | 1991-01-16 | Haiges Elektronik Gmbh | Method for measuring the time differences among the ultrasound signals belonging to a group, and apparatus for carrying out the method |
| DE102015106897A1 (en) * | 2015-05-04 | 2016-11-10 | Endress+Hauser Flowtec Ag | Method and apparatus for verifying the operation of an ultrasonic flowmeter based on the transit time difference method |
-
1973
- 1973-01-29 ZA ZA730612A patent/ZA73612B/en unknown
- 1973-02-07 CA CA163,051A patent/CA1003945A/en not_active Expired
- 1973-02-19 GB GB805273A patent/GB1370588A/en not_active Expired
- 1973-02-27 DE DE19732309606 patent/DE2309606A1/en active Pending
- 1973-03-01 JP JP48023772A patent/JPS4896157A/ja active Pending
- 1973-03-01 CH CH301273A patent/CH565370A5/xx not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0407676A1 (en) * | 1989-07-14 | 1991-01-16 | Haiges Elektronik Gmbh | Method for measuring the time differences among the ultrasound signals belonging to a group, and apparatus for carrying out the method |
| DE102015106897A1 (en) * | 2015-05-04 | 2016-11-10 | Endress+Hauser Flowtec Ag | Method and apparatus for verifying the operation of an ultrasonic flowmeter based on the transit time difference method |
| DE102015106897B4 (en) | 2015-05-04 | 2021-12-02 | Endress+Hauser Flowtec Ag | Method and device for verifying the operation of an ultrasonic flow measuring device based on the transit time difference method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CH565370A5 (en) | 1975-08-15 |
| GB1370588A (en) | 1974-10-16 |
| JPS4896157A (en) | 1973-12-08 |
| CA1003945A (en) | 1977-01-18 |
| ZA73612B (en) | 1973-10-31 |
| AU5165373A (en) | 1974-08-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OD | Request for examination |