DE2547392B2

DE2547392B2 - Induktiver Durchflußmesser mit einer von sinusförmiger Wechselspannung erregten magnetfelderzeugenden Erregerwicklung

Info

Publication number: DE2547392B2
Application number: DE19752547392
Authority: DE
Inventors: Hans-Gerd Dipl.-Ing. 2800 Bremen Launer
Original assignee: Fischer & Porter 3400 Goettingen GmbH
Current assignee: Fischer & Porter 3400 Goettingen GmbH
Priority date: 1975-10-23
Filing date: 1975-10-23
Publication date: 1980-10-09
Also published as: DE2547392C3; DE2547392A1

Description

Die Erfindung betrifft einen induktiven Durchflußmesser nachdem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein solcher Durchflußmesser ist aus der DE-OS 51 381 bekanntgeworden, bei dem aus einem verstärkten sinusförmigen Meßsignal das dem Durchfluß proportionale, einem Speicher zugeführte Nutzsignal durch Ausblenden des der EMK der Bewegung entsprechenden phasenverschobenen sinusförmigen Störsignals gewonnen wird. Zur Ausblendung des Störsignals wird von einem im Stromkreis der Erregerwicklung angeordneten Stromwandler eine sinusförmige Referenzgröße abgeleitet, die phasengleich mit der sinusförmigen EMK der Bewegung ist. Von dieser EMK der Bewegung wird jeweils im negativen Maximum ein kurzer Schaltimpuls abgeleitet, der aus dem Meßsignal jeweils zum Zeitpunkt des Nulldurchgangs des Störsignals einen Spannungsimpuls ausblendet, der in einem Speicher jeweils bis zum Eingang eines neuen Spannungsimpulses als Nutzspannung gespeichert wird. Es wird dabei unterstellt, daß die Phasenlage zwischen der EMK der Bewegung und der EMK der Transformation gsnau 90° elektrisch beträgt. Da diese Phasenverschiebung jedoch wegen der Abhängigkeit von der Netzfrequenz, der Temperatur und anderen Kriterien nicht konstant bleibt und die Referenzgröße vom negativen Maximum der EMK der Bewegung, d. h. vom Nulldurchgang des Stromes abgeleitet wird, ist der besagte Schaltimpuls nicht symmetrisch zum Nulldurchgang des Störsignals, so daß diese intervallweise Integralmethode durch Drifteinflüsse nullpunktinstabil arbeitet und in bezug auf die Nutzspannung einen mit dem Kosinus des Fehlwinkels steigenden Fehler aufweist, wogegen der Fehler des Störsignals mit dem Sinus des Fehlwinkels zunimmt

Aus der US-PS 33 16 762 ist für einen Durchflußmes-

ϊ ser mit rechteckförmigem Erregerstrom ebenfalls die

Erfassung der transformatorischen Störspannung sym-

- metrisch zum Nullpunkt und deren Ausblendung durch

Integration bekannt, so daß die gleichen Fehler wie im

erstgenannten Fall auftreten. In einem anderen

ίο Verfahren nach dieser Vorveröffentlichung wird eine transformatorische Störspannung während der konstanten Abschnitte des rechteckförmigen Erregerfeldes zwar grundsätzlich ausgeschlossen, jedoch im Falle eines ungünstigeren Verhältnisses von Erregerfeldpe riodendauer zur Abklingzeitkonstante dei elektrischen Eingangsschaltung angenommen, wobei dann die Störspannung ohne Verwendung von Speichern durch Schaltungsmaßnahmen ausgesondert und die Summe aus Nutz- und Störsignal erhalten wird. Die Summe aus Nutz- und Störsignai und das ausgesonderte Störsignal werden gemeinsam integriert, skaliert und additiv so verknüpft, daß das Störsignal unterdrückt wird, wozu driftbehaftete Integratoren notwendig sind und eine sehr genaue Abtastung des Impulsbreiten gefordert wird, da die Impulsbreite proportional in die Integration eingeht

Aus »Journal of Navigation«, Vol.233 {Juli 1970) Seiten 302 bis 305 und der DE-AS 20 52 175 sind Durchflußmesser bekannt, bei denen zwei Speicher verwendet werden. Bei der Meßvorrichtung wird ein rechteckförmiger Erregerstrom benutzt, um eine nur bei Polaritätswechsel auftretende transformatorische Störspannung auszublenden, damit die im allgemeinen quasistatischen elektrochemischen Störspannungen be-

J5 seitigt werden. Im letztgenannten Fall wird ein geschaltetes Gleichfeld benutzt und zu Zeiten gemessen, in denen keine transformatorischen Störspannungen auftreten können. Es werden in beiden vorgenannten Fällen nur die konstanten Abschnitte der Summen- und Differenzspannungen gespeichert und ausgewertet. Diese Durchflußmesser sind demnach nicht mit einem Durchflußmesser sind demnach nicht mit einem Durchflußmesser der eingangs genannten Art vergleichbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen von sinusförmigem Wechselstrom gespeisten Durchflußmesser nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 zu verbessern, um auf einfache und sichere Weise eine schnellere und genauere Messung unter Fortfall der

so fehlerbehafteten Integralmethode zu erreichen.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch die Maßnahmen nach dem Kennzeichen des Patentanspruches 1. Bei dem Durchflußmesser nach der Erfindung werden in an sich bekannter Weise (DE-OS 20 54 624) durch eine dem Erregerfeld ausgesetzte Indikatorspule die Nulldurchgänge des Magnetfeldes und damit die Nulldurchgänge der ständig vorhandenen sinusförmigen Störspannung erfaßt und die Impulserzeugerein- richtung so gesteuert, daß sie ab Auftreten eines vor dem Nulldurchgang ausgesendeten ersten Impulses den ersten Speicher für die Speicherung der momentanen Summe aus Nutz- und Störspannung einschaltet, die Zeitspanne vom Auftreten des ersten Impulses bis zum Nulldurchgang erfaßt und nach Ablauf dieser erfaßten Zeitspanne nach dem Nulldurchgang einen zweiten Impuls zum Einschalten des zweiten Speichers für die Speicherung der Differenz aus Nutz- und Störspannung

abgibt, die ihre proportionalen Gleichspannungen auf das Summierglied geben, das dann nur die Nutzspan- -uing führt Diese Vorgänge wiederholen sich in jeder Periode des Wechselstromes. Auf diese Weise werden zu stets äquidistanten Zeitpunkten beiderseits des Nulldurchganges der Störspannung Spdehervorgänge eingeleitet, die eine genaue Eliminierung der Störsignalanteile erlaubt

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispiels nachfol- ι ο gend näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine vereinfachte Schaltung,

F i g. 2a die Nutz- und Störspannung,

Fig.2b die vom Nulldurchgang der Störspannung abgeleiteten äquidistanten Impulse /,, 4

Fig.2c die integrierte Summe aus Nutz- und Störspannung ab dem Zeitpunkt t\,

F i g. 2d die integrierte Differenz aus beiden Spannungen ab dem Zeitpunkt fe,

F i g. 2e die entsprechende summierte NuUspannung am Ausgang des Summiergliedes.

Der induktive Durchflußmesser 1 hat eine vom zu messenden Fluid oder Gas durchströmtes Rohrstück 2 mit Elektroden 3 sowie eine von sinusförmigem Wechselstrom gespeiste Erregerwicklung 4. Die Elektroden 3 sind über einen Impedanzwandler 6 mit den Eingängen zweier Speicher 8 und 9 gekoppelt, die ausgangsseitig an ein analoges Summierglied 11 angeschlossen sind. Die Steuerkreise der Speicher 8, 9 sind mit einer Impulserzeugereinrichtung 10 verbunden, die über einen Impedanzwandler 7 mit einer vom Magnetfeld der Erregerwicklung 4 induzierten Indikatorspule 5 leitend verbunden sind. Mit der Indikatorspule 5 wird die Phasenlage des Magnetfeldes erfaßt Da diese gemäß F i g. 2a in Phase mit der um 90° elektrisch zur strömungsproportionalen Nutzspannung Si phasenverschobenen Störspannung Sf ist, erfaßt sie auch den Nulldurchgang der Störspannung St zum Zeitpunkt i₀ bzw. allgemein to + 2 im (mit η = 1, 2 ...). Bei jedem der besagten Nulldurchgänge der Störspannung 5t werden in der elektronischen Impulserzeugereinrichtung 10 jeweils zwei zum Nulldurchgang der Störspannung St zeitlich (t\, h, t\ + 2 im, t₂ + 2 im) äquidistante Impulse /1, ij gemäß F i g. 2b erzeugt die zu diesen Zeitpunkten die Speicher 8 und 9 so steuern, daß im Speicher 8 die in Fig.2a strichpunktiert dargestellte Summe aus Nutz- und Störspannung und im Speicher 9 die Differenz aus beiden jeweils gemäß F i g. 2c und d in Form einer Gleichspannung abgeleitet und auf das Summierglied 11 gegeben wird, in dem aus beiden durch Summenbildung die Nutzspannung nach F i g. 2e gebildet wird, die dem Durchfluß des Mediums bzw. seiner Geschwindigkeit proportional ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Induktiver Durchflußmesser mit einer vom sinusförmigen Wechselstrom erregtem magnetfelderzeugenden Erregerwicklung und mit Elektroden, an denen eine strömungsgeschwindigkeitsproportionale Nutzspannung mit überlagerter, um 90° elektrisch phasenverschobener sinusförmiger transformatorischer Störspannung auftritt, sowie mit einer von den gleichsinnigen Nulldurchgängen des sinusförmigen Wechselstromes abhängigen Impulserzeugereinrichtung und einem von der Elektrodenspannung "beaufschlagten und von der Impulserzeugereinrichtung gesteuerten Speicher zur Betätigung eines die Nutzspannung erfassenden Indikators, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulserzeugereinrichtung (10) in Steuerabhängigkeit von einer in an sich bekannter Weise im Magnetfeld der Erregerwicklung (4) angeordneten Indikatorspule (5) gebracht ist und ihrerseits je einen Speicher (8,9) zu einem äquidistanten Zeitpunkt vor und nach den betreffenden Nulldurchgängen der Störspannung (St) ansteuert und daß die beiden Speicher eingangsseitig mit den Elektroden (3) und ausgangsseitig unmittelbar mit den Eingängen eines analogen Summiergliedes (11) verbunden sind, so daß an dessen Ausgang eine nur der Nutzspannung fS# proportionale Gleichspannung abnehmbar ist.

2. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Elektroden (3) und den Speichern (8,9) sowie der Indikatorspule (5) und der Impulserzeugereinrichtung (10) jeweils Impedanzwandler (6,7) angeordnet sind.