DE102012201592B3

DE102012201592B3 - Coriolis mass flow measuring device for measuring mass flow of fluid, has vibration absorbers with linear variable hybrid coil having cores whose ends are coupled with measuring tubes such that coefficient Of coupling of coils varies

Info

Publication number: DE102012201592B3
Application number: DE201210201592
Authority: DE
Inventors: Henning Max Hansen
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2012-02-03
Filing date: 2012-02-03
Publication date: 2013-03-14
Anticipated expiration: 2032-02-04

Abstract

The measuring device has an excitation unit that is arranged in central region of a pair of measuring tubes (23,24). Two magnetic vibration absorbers are arranged in the longitudinal direction of measuring tubes, along upstream and downstream of excitation unit. Each vibration absorber is set with a linear variable hybrid coil (22) having cores (20,21) whose ends are coupled with respective measuring tubes (23,24) such that cores are moved relative to each other by oscillations and the coefficient Of coupling between the coils (25-27) varies.

Description

Die Erfindung betrifft ein Coriolis-Massendurchflussmessgerät mit mindestens einem Messrohr, welches von einem Medium durchströmt wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Massendurchflussmessgeräte sind insbesondere als Feldgeräte zur Prozessinstrumentierung einsetzbar.The invention relates to a Coriolis mass flowmeter with at least one measuring tube, which is flowed through by a medium, according to the preamble of claim 1. Such mass flow meters are used in particular as field devices for process instrumentation.

In prozesstechnischen Anlagen werden zur Steuerung von Prozessen vielfältige Feldgeräte für die Prozessinstrumentierung eingesetzt. Messumformer dienen zur Erfassung von Prozessvariablen, wie beispielsweise Temperatur, Druck, Füllstand, Massendurchfluss, Dichte oder Gaskonzentration eines Mediums. Durch Stellglieder kann der Prozessablauf in Abhängigkeit von erfassten Prozessvariablen entsprechend einer beispielsweise von einer Leitstation vorgegebenen Strategie beeinflusst werden. Als Beispiele für Stellglieder seien ein Regelventil, eine Heizung oder eine Pumpe genannt. Insbesondere in verfahrenstechnischen Anlagen stellen Messumformer für den Massendurchfluss wesentliche sensorische Komponenten dar. Im Hinblick auf ein optimales Anlagenverhalten und eine dauerhaft hohe Produktqualität sind qualitativ hochwertige Messumformer notwendig, die auch unter extremen Bedingungen langzeitstabile und wenig fehlerbehaftete Messwerte liefern.In process engineering plants, a variety of field devices are used for process instrumentation to control processes. Transmitters are used to record process variables, such as temperature, pressure, level, mass flow, density or gas concentration of a medium. By means of actuators, the process flow can be influenced as a function of detected process variables in accordance with a strategy predetermined, for example, by a control station. As examples of actuators may be mentioned a control valve, a heater or a pump. In particular in process engineering plants, mass flow transmitters are essential sensory components. With regard to an optimal plant behavior and a permanently high product quality, high-quality transducers are necessary, which provide long-term stable and low error measured values even under extreme conditions.

Coriolis-Massendurchflussmessgeräte weisen im Allgemeinen ein einziges Messrohr oder eine Anzahl, zum Beispiel ein Paar, von Messrohren auf, durch das bzw. die ein Medium, zum Beispiel ein Fluid, strömt, dessen Massendurchfluss bestimmt werden soll. Dabei sind unterschiedliche Anordnungen und Geometrien der Messrohre bekannt.Coriolis mass flowmeters generally have a single meter tube or a number, for example a pair, of meter tubes through which a medium, for example a fluid, flows whose mass flow rate is to be determined. Different arrangements and geometries of the measuring tubes are known.

Es gibt zum Beispiel Coriolis-Massendurchflussmessgeräte mit einem einzigen geraden Messrohr sowie Coriolis-Massendurchflussmessgeräte mit zwei gekrümmten, parallel zueinander verlaufenden Messrohren. Letztere, paarweise identisch ausgeführte Messrohre werden durch eine im mittleren Bereich platzierte Erregeranordnung zur Erzielung eines Massenausgleichs so zum Schwingen angeregt, dass sie gegeneinander schwingen, dass heißt, dass die Schwingungen der beiden Messrohre um 180° gegeneinander phasenversetzt sind. Die Lage des Massenmittelpunkts des aus den beiden Messrohren gebildeten Systems bleibt dabei im Wesentlichen konstant und auftretende Kräfte werden weitgehend kompensiert. Das hat als positive Konsequenz, dass das schwingende System kaum nach außen als solches wirksam wird. Vor und hinter der Erregeranordnung werden Schwingungsaufnehmer angebracht, zwischen deren Ausgangssignalen bei einer Strömung eine Phasendifferenz entsteht. Diese wird durch die bei einer Strömung herrschenden Corioliskräfte und damit durch den Massendurchfluss verursacht. Die Dichte des Mediums beeinflusst die Resonanzfrequenz des Schwingungssystems. Damit kann neben dem Massendurchfluss unter anderem auch die Dichte des strömenden Mediums bestimmt werden.There are, for example, Coriolis mass flow meters with a single straight tube and Coriolis mass flow meters with two curved, parallel measuring tubes. The latter, in pairs identically designed measuring tubes are excited to oscillate by means of an excitation arrangement placed in the middle region to achieve mass balance, so that they oscillate against each other, that is, that the oscillations of the two measuring tubes are 180 ° out of phase with each other. The position of the center of mass of the system formed by the two measuring tubes remains substantially constant and occurring forces are largely compensated. This has as a positive consequence that the oscillating system is hardly effective to the outside as such. In front of and behind the exciter arrangement, vibration sensors are mounted between whose output signals a phase difference occurs during a flow. This is caused by the Coriolis forces prevailing in a flow and thus by the mass flow. The density of the medium influences the resonance frequency of the vibration system. Thus, in addition to the mass flow, among other things, the density of the flowing medium can be determined.

Aus der EP 0 874 975 B1 ist ein Coriolis-Massendurchflussmessgerät bekannt, bei welchem so genannte Tauchspulen als Schwingungsaufnehmer eingesetzt werden. Dazu ist eine Spule an einem Rahmen des Messgeräts und ein Magnet an einem Messrohr befestigt. Bei Schwingungen des Messrohrs verändert sich die Eintauchtiefe des Magnets in die Spule und es wird eine Spannung als Messsignal in die Spule induziert. Durch die Messrohrschwingungen und den Massenstrom werden in den Schwingungsaufnehmern zwei im Wesentlichen sinusförmige Signale erzeugt, die eine geringe Phasenverschiebung gegeneinander aufweisen. Eine Auswerteeinrichtung bestimmt die jeweilige Phasendifferenz und berechnet daraus den Massendurchfluss. Das bekannte Coriolis-Massendurchflussmessgerät hat jedoch den Nachteil, dass unvermeidliche Toleranzen bei der Herstellung der Magnete und der Messrohre sich negativ auf die Messgenauigkeit auswirken können. Beispielsweise wenn ein Einlaufstück, welches den Medienstrom einer Rohrleitung zu gleichen Teilen auf zwei Messrohre führen soll, den zwei parallel verlaufenden Messrohren vorgeschaltet ist, wird das Verhalten des Massendurchflussmessgeräts in einem Übergangsbereich zwischen laminarer und turbulenter Strömung nichtlinear, da es schwierig ist, in allen Betriebszuständen ein konstantes Verhältnis der Flussmengen in den beiden Rohren aufrechtzuerhalten. Wenn die Empfindlichkeit der Schwingungsaufnehmer oder die Schwingungen der Messrohre geringfügig voneinander abweichen, wird das Ergebnis der Durchflussmessung in nachteiliger Weise durch ein veränderliches Verhältnis der Massenströmungen in den beiden Messrohren beeinflusst. Um dies zu vermeiden werden häufig die beiden Messrohre zueinander in Reihe geschaltet, so dass immer beide Messrohre vom Medium durchströmt werden und somit der Massendurchfluss in beiden Messrohren gleich ist. Eine Reihenschaltung hat jedoch den Nachteil, dass an dem Massendurchflussmessgerät ein größerer Druckabfall als bei einer parallelen Verbindung der Messrohre über Splitter entsteht, der wiederum durch Verwendung von Messrohren mit größerem Durchmesser verringert werden kann. Die Reihenschaltung von Messrohren mit größerem Durchmesser führt jedoch zu vergleichsweise großen Aufnehmern, die mit einem erhöhten Herstellungsaufwand verbunden sind. Ein weiteres Problem stellt nämlich der Wunsch nach kleineren Coriolis-Massendurchflussmessgeräten dar. Je kürzer das schwingende Messrohr ausgeführt wird und je weniger es gebogen ist, desto geringer ist nämlich der Druckverlust eines das Messgerät durchströmenden Mediums. Gleichzeitig verringert sich jedoch ebenfalls die Schwingungsamplitude des Messrohrs und es werden daher Schwingungsaufnehmer benötigt, die eine höhere Messwertauflösung mit gleichzeitig geringerer Standardabweichung der Messwerte ermöglichen.From the EP 0 874 975 B1 is a Coriolis mass flow meter is known in which so-called plunger coils are used as a vibration sensor. For this purpose, a coil is attached to a frame of the meter and a magnet attached to a measuring tube. When vibrations of the measuring tube, the immersion depth of the magnet changes in the coil and it is a voltage induced as a measurement signal in the coil. By the Meßrohrschwingungen and the mass flow two substantially sinusoidal signals are generated in the vibration sensors, which have a low phase shift against each other. An evaluation determines the respective phase difference and calculates the mass flow. However, the known Coriolis mass flowmeter has the disadvantage that unavoidable tolerances in the production of the magnets and the measuring tubes can have a negative effect on the measurement accuracy. For example, if one inlet piece, which is intended to equalize the flow of media in one pipe to two measuring tubes, precedes the two parallel measuring tubes, the behavior of the mass flowmeter in a transition region between laminar and turbulent flow becomes non-linear, as it is difficult to operate in all operating conditions maintain a constant ratio of flow rates in the two tubes. If the sensitivity of the vibration sensors or the vibrations of the measuring tubes differ slightly, the result of the flow measurement is adversely affected by a variable ratio of the mass flows in the two measuring tubes. In order to avoid this, the two measuring tubes are often connected in series, so that the medium is always flowed through by both measuring tubes and thus the mass flow in both measuring tubes is the same. However, a series connection has the disadvantage that at the mass flow meter, a greater pressure drop than when a parallel connection of the measuring tubes via splitter is formed, which in turn can be reduced by using measuring tubes with a larger diameter. However, the series connection of measuring tubes with a larger diameter leads to comparatively large transducers, which are associated with an increased production cost. A further problem is the desire for smaller Coriolis mass flowmeters. The shorter the oscillating measuring tube is carried out and the less it is bent, the lower the pressure loss of a medium flowing through the measuring device. At the same time, however, it decreases also the oscillation amplitude of the measuring tube and therefore vibration transducers are required, which enable a higher measured value resolution with simultaneously lower standard deviation of the measured values.

Aus der WO 03/056282 A1 ist ein Coriolis-Massendurchflussmessgerät bekannt, bei welchem Schwingungsaufnehmer mit Dehnungsmessstreifen eingesetzt werden. Die Schwingungsaufnehmer weisen jeweils eine Platte auf, welche an zwei phasenversetzt gegeneinander schwingenden Messrohren befestigt ist und somit bei einer Änderung des Abstands zwischen den beiden Messrohren eine Dehnung erfährt. Die jeweilige Dehnung wird mit Hilfe des Dehnungsmessstreifens in ein analoges Signal, beispielsweise ein Spannungssignal, umgesetzt. Durch die Messrohrschwingungen und den Massenstrom werden an den Schwingungsaufnehmern zwei im Wesentlichen sinusförmige Signale erzeugt, die eine geringe Phasenverschiebung gegeneinander aufweisen. Eine Auswerteeinrichtung bestimmt die jeweilige Phasendifferenz und berechnet daraus den Massendurchfluss. Besonders in rauer Umgebung können elektromagnetische Störfelder das Messsignal verfälschen und damit die Messung beeinflussen. Den Messsignalen überlagerte Störungen erschweren die Berechnung genauer Messwerte. Herkömmliche Dehnungsmessstreifen, die auf der Basis einer Widerstandsänderung eines elektrischen Leiters arbeiten, weisen einen für eine Anwendung bei einem Coriolis-Massendurchflussmessgerät ungünstigen Signal Rauschabstand auf. Bevor eine Analog-Digital-Umsetzung der von den Dehnungsmessstreifen gelieferten Signale durchgeführt werden kann, ist durch einen analogen Schaltkreis eine Signalaufbereitung erforderlich, die mit einem vergleichsweise hohen Aufwand verbunden ist.From the WO 03/056282 A1 a Coriolis mass flow meter is known in which vibration sensors are used with strain gauges. The vibration sensors each have a plate, which is fastened to two phase-shifted mutually oscillating measuring tubes and thus undergoes an expansion when the distance between the two measuring tubes changes. The respective strain is converted by means of the strain gauge into an analog signal, for example a voltage signal. By the Meßrohrschwingungen and the mass flow two substantially sinusoidal signals are generated at the vibration sensors, which have a small phase shift against each other. An evaluation determines the respective phase difference and calculates the mass flow. Especially in harsh environments electromagnetic interference fields can falsify the measurement signal and thus influence the measurement. Disturbances superimposed on the measuring signals make it difficult to calculate accurate measured values. Conventional strain gages, which operate on the basis of resistance change of an electrical conductor, have a signal to noise ratio unfavorable for use with a Coriolis mass flowmeter. Before an analog-to-digital conversion of the signals supplied by the strain gauges can be performed, an analog circuit signal conditioning is required, which is associated with a relatively high cost.

In der DE 37 51 835 T2 ist ein Coriolis-Massendurchflussmessgerät mit einem Linear variablen Differentialtransformator als Schwingungsaufnehmer beschrieben.In the DE 37 51 835 T2 is a Coriolis mass flowmeter with a linear variable differential transformer described as a vibration sensor.

Die DE 31 27 164 A1 zeigt einen Differentialtransformator mit einem mehrteiligen Kern.The DE 31 27 164 A1 shows a differential transformer with a multi-part core.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Coriolis-Massendurchflussmessgerät zu schaffen, dessen Schwingungsaufnehmer eine verbesserte Auflösung besitzen und dass dennoch mit einem vergleichsweise geringen Herstellungsaufwand verbunden ist.The invention has for its object to provide a Coriolis mass flowmeter, the vibration sensor have improved resolution and yet is associated with a relatively low production cost.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist das neue Coriolis-Massendurchflussmessgerät der eingangs genannten Art die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale auf. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen beschrieben.To solve this problem, the new Coriolis mass flowmeter of the type mentioned in the characterizing part of claim 1 features. In the dependent claims advantageous developments are described.

Das Coriolis-Massendurchflussmessgerät gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst somit mindestens ein Messrohr, welches von einem Medium durchströmt wird, mindestens eine Erregeranordnung, welche im mittleren Bereich des mindestens einen Messrohrs angeordnet ist und dieses zu Schwingungen anregt, und eine Auswerteeinrichtung, die eingerichtet ist, um die mindestens eine Erregeranordnung anzusteuern und um Schwingungssignale von mindestens zwei magnetischen Schwingungsaufnehmern zu empfangen. Somit wirkt die mindestens eine Erregeranordnung als Aktor, um das mindestens eine Messrohr in Schwingung zu versetzen. Die von den Schwingungsaufnehmern erfassten Schwingungssignale werden dann als Messsignale an die Auswerteeinrichtung weitergegeben. Dabei sind die mindestens zwei Schwingungsaufnehmer in Längsrichtung des mindestens einen Messrohrs vor und hinter der mindestens einen Erregeranordnung angeordnet. Vorzugsweise sind die mindestens zwei Schwingungsaufnehmer symmetrisch angeordnet, so dass sie in Längsrichtung des mindestens einen Messrohrs den gleichen Abstand zur Erregeranordnung haben. Die mindestens zwei magnetischen Schwingungsaufnehmer weisen jeweils einen Linear variablen Differentialtransformator (englisch: „linear variable diffential transformer”, LVDT) auf, dessen Kern aus zwei Teilen besteht, von welchen einer mit dem mindestens einen Messrohr mechanisch gekoppelt ist, um bei Schwingungen die Teile relativ zueinander zu verschieben und die Kopplungsfaktoren zwischen den Spulen des LVDT zu verändern.The Coriolis mass flowmeter according to the present invention thus comprises at least one measuring tube through which a medium flows, at least one excitation arrangement which is arranged in the central region of the at least one measuring tube and excites it to oscillate, and an evaluation device which is set up to drive the at least one exciter arrangement and to receive vibration signals from at least two magnetic vibration sensors. Thus, the at least one exciter arrangement acts as an actuator in order to set the at least one measuring tube in vibration. The vibration signals detected by the vibration sensors are then passed on as measuring signals to the evaluation device. In this case, the at least two vibration sensors are arranged in front of and behind the at least one exciter arrangement in the longitudinal direction of the at least one measuring tube. Preferably, the at least two vibration sensors are arranged symmetrically so that they have the same distance to the exciter arrangement in the longitudinal direction of the at least one measuring tube. The at least two magnetic vibration transducers each have a linear variable differential transformer (LVDT), the core of which consists of two parts, one of which is mechanically coupled to the at least one measuring tube in order to vibrate the parts relatively to shift each other and to change the coupling factors between the coils of the LVDT.

Die zweiteilige Ausführung des Kerns hat gegenüber dem bei bekannten LVDT verwendeten einteiligen Kern, der bei einer Wegemessung üblicherweise in axialer Richtung durch die hohlzylinderförmigen Spulen bewegt wird, den Vorteil, dass eine deutlich höhere Empfindlichkeit des LVDT realisiert werden kann. Durch Verschieben der beiden Teile relativ zueinander ist nämlich bei geeigneter Konstruktion der beiden Kernteile eine deutlich stärkere Veränderung der Permeabilitätswerte der in den Übertragern gebildeten magnetischen Kreise erzielbar. Wird der Kern beispielsweise derart ausgeführt, dass eine Verschiebung zu einer Verkleinerung eines Luftspalts zwischen zwei Kernteilen hoher Permeabilität im magnetischen Kreis des Übertragers von der Primärwicklung zur ersten Sekundärwicklung und gleichzeitig zu einer Vergrößerung eines entsprechenden Luftspalts in dem magnetischen Kreis des Übertragers von der Primärwicklung zur zweiten Sekundärwicklung führt, so kann mit hoher Auflösung eine Abstandsänderung anhand der gegensinnigen Luftspaltänderungen gemessen werden. Aufgrund der dadurch ermöglichten hohen Empfindlichkeit und der Einsetzbarkeit der Schwingungsaufnehmer selbst bei sehr geringen Auslenkungen sind vorteilhaft Coriolis-Massendurchflussmessgeräte mit kleineren Abmessungen realisierbar. Die Eigenschaft der neuen Schwingungsaufnehmer, selbst geringe Auslenkungen erfassen zu können, hat zudem den Vorteil, dass die Schwingungsaufnehmer in der Nähe von Platten an den Messrohren angebracht werden können, welche üblicherweise zur Modentrennung dienen. Derartige Platten werden eingesetzt, um die Grundschwingung der Messrohre von der Coriolisschwingung, welche der ersten Oberwelle ähnlich ist, zu trennen. Aufgrund ihrer Steifigkeit bilden die Platten einen Schwingungsknoten. Da die Auslenkungen der Messrohre in der Nähe der zur Modentrennung angebrachten Platten zwar sehr gering ist, jedoch nahezu ausschließlich durch die Coriolisschwingung hervorgerufen wird, wirkt sich eine Anordnung der Schwingungsaufnehmer nahe bei diesen Platten günstig auf die Messgenauigkeit aus, insbesondere wenn der Abstand zwischen Schwingungsaufnehmer und benachbarter Platte weniger als die Hälfte des Abstands zwischen Schwingungsaufnehmer und Erregeranordnung beträgt.The two-part design of the core has the advantage over the one-piece core used in known LVDT, which is usually moved in the axial direction through the hollow-cylindrical coils in a path measurement, that a significantly higher sensitivity of the LVDT can be realized. By displacing the two parts relative to one another, namely, with a suitable design of the two core parts, a significantly greater change in the permeability values of the magnetic circuits formed in the transformers can be achieved. For example, if the core is made to move to reduce an air gap between two high permeability core members in the transformer magnetic circuit from the primary winding to the first secondary winding and at the same time increase a corresponding air gap in the transformer magnetic circuit from the primary winding to the second winding Secondary winding leads, so can be measured with high resolution, a change in distance based on the opposing air gap changes. Due to the high sensitivity and the applicability of the vibration sensor thereby made possible even with very small deflections are advantageous Coriolis mass flowmeters with smaller dimensions can be realized. The ability of the new vibration sensor to detect even small deflections, also has the advantage that the vibration sensor can be mounted in the vicinity of plates on the measuring tubes, which usually serve for mode separation. Such plates are used to separate the fundamental vibration of the measuring tubes from the Coriolis vibration, which is similar to the first harmonic. Due to their rigidity, the plates form a node. Although the deflections of the measuring tubes in the vicinity of the panels attached to the mode separation is very small, but caused almost exclusively by the Coriolis vibration, an arrangement of the vibration sensor close to these plates has a favorable effect on the measurement accuracy, especially if the distance between the vibration sensor and adjacent plate is less than half the distance between the vibration sensor and exciter assembly.

Gegenüber der herkömmlichen Ausstattung eines Coriolis-Massendurchflussmessgeräts mit Tauchspulen als Schwingungsaufnehmer haben die nun verwendeten Schwingungsaufnehmer auf LVDT-Basis den Vorteil, dass sie wegen ihrer differentiellen Signalerfassung wesentlich unempfindlicher gegenüber elektromagnetischen Störungen von außen sind. Der Kern des Differentialtransformators wird vorzugsweise so gestaltet, dass die Anordnung in der Mittellage symmetrisch ist und sich die beiden in die Sekundärspulen induzierten Spannungen gegenseitig aufheben. Damit entsteht bei Auslenkung Null kein Ausgangssignal. Werden die beiden Teile des Kerns aus der Mittellage heraus gegeneinander verschoben, so heben sich die beiden Spannungen der Sekundärspulen nicht mehr auf und es kann eine Spannung abgegriffen werden, welche die Größe der Auslenkung repräsentiert.Compared with the conventional equipment of a Coriolis mass flowmeter with voice coil as a vibration sensor, the now used LVDT-based vibration sensors have the advantage that they are much less sensitive to external electromagnetic interference because of their differential signal detection. The core of the differential transformer is preferably designed so that the arrangement in the central position is symmetrical and cancel the two voltages induced in the secondary coils each other. This produces zero output at zero deflection. If the two parts of the core shifted out of the central position against each other, so the two voltages of the secondary coils no longer cancel each other and it can be tapped a voltage representing the size of the deflection.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind die beiden Teile des Kerns nahe übereinander angeordnete, im Wesentlichen parallel zueinander verschiebbare Balken, die Gitterstrukturen besitzen, in welchen sie in Verschieberichtung in zueinander korrespondierenden periodischen Abständen wechselnde magnetische Permeabilität aufweisen. Die Permeabilität des Kerns wird somit durch die relative Lage der beiden Balken bestimmt. Die beiden Gitterstrukturen können nun so zueinander korrespondieren, dass eine Verschiebung der beiden Balken, die in einem magnetischen Kreis zu einer Erhöhung der Permeabilität führt, gleichzeitig im anderen magnetischen Kreis eine Verringerung der Permeabilität bewirkt. Bei dieser Ausgestaltung wird eine hohe Auflösung der Wegmessung erreicht, da der Verschiebeweg zwischen Min- und Maxwert der Kopplungsfaktoren durch die Größe der periodischen Abstände der Gitterlinien bestimmt ist. Vorteilhaft werden die Gitterstrukturen derart ausgebildet, dass sich die Koppelfaktoren zwischen Primärspule und den beiden Sekundärspulen bei Schwingungen gegensinnig verändern. Dadurch ist eine differentielle Auswertung mit den bereits oben erläuterten Vorteilen möglich.In a particularly advantageous embodiment, the two parts of the core are arranged close to each other, substantially parallel to each other movable beams having lattice structures in which they have in the displacement direction in mutually corresponding periodic intervals alternating magnetic permeability. The permeability of the core is thus determined by the relative position of the two bars. The two grating structures can now correspond to one another such that a displacement of the two beams, which leads to an increase in the permeability in one magnetic circuit, simultaneously causes a reduction in the permeability in the other magnetic circuit. In this embodiment, a high resolution of the displacement measurement is achieved because the displacement between minimum and maximum value of the coupling factors is determined by the size of the periodic distances of the grid lines. Advantageously, the grating structures are designed such that the coupling factors between the primary coil and the two secondary coils change in opposite directions when oscillating. As a result, a differential evaluation with the advantages already explained above is possible.

Ein Kern des LVDT mit zwei Balken, bei welchen die Gitterstrukturen des einen Balkens geringfügig enger als die des anderen Balkens sind, so dass auf derselben Balkenlänge höchstens eine Gitterlinie mehr Platz findet, ermöglicht das oben beschriebene, gegensinnige Verhalten der Koppelfaktoren bei vergleichsweise geringem Herstellungsaufwand für den Kern.A core of the LVDT with two beams, in which the grating structures of one beam are slightly narrower than that of the other beam, so that at most one grating line finds more space on the same beam length, allows the above-described, opposing behavior of the coupling factors at relatively low cost the core.

In einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind die Gitterstrukturen mit in Dickschicht-Technologie hergestellten Ferritstreifen realisiert. Wegen ihrer besonders geringen elektrischen Leitfähigkeit verursachen derartige Ferritstreifen in hochfrequenten Wechselfeldern kaum Wirbelstromverluste. Der LVDT kann daher verlustarm mit vergleichsweise hoher Frequenz, beispielsweise im Bereich einiger Megahertz, betrieben werden. Dies wirkt sich insbesondere positiv auf die Messauflösung sowie die Messgeschwindigkeit aus. Mit den Schwingungsaufnehmern ist daher die Erfassung kleinster Auslenkungen möglich und bereits kleine Phasendifferenzen zwischen den Messsignalen der beiden Schwingungsaufnehmer können detektiert werden.In a further, particularly advantageous embodiment, the grating structures are realized with ferrite strips produced in thick-film technology. Because of their particularly low electrical conductivity cause such ferrite strips in high-frequency alternating fields hardly eddy current losses. The LVDT can therefore be operated at low loss with a comparatively high frequency, for example in the range of a few megahertz. This has a particularly positive effect on the measurement resolution and the measurement speed. With the vibration sensors therefore the detection of smallest deflections is possible and even small phase differences between the measurement signals of the two vibration sensors can be detected.

Bei einem Coriolis-Massendurchflussmessgerät mit einem Paar im Wesentlichen zueinander parallel angeordneter Messrohre kann in vorteilhafter Weise der zumindest eine Teil des Kerns an dem einen Messrohr und der jeweils andere Teil an dem anderen Messrohr des Paares zueinander parallel angeordneter Messrohre befestigt werden. Die Spulen des LVDT können dann beispielsweise an einem Halter eines Rahmens innerhalb des Coriolis-Massendurchflussmessgeräts montiert werden und es sind keine Drähte oder Leitungen an dem Messrohr zur Zuführung oder Ableitung elektrischer Signale für die Schwingungsaufnehmer erforderlich. Derartige Leitungen wären nämlich mit dem Nachteil verbunden, dass diese aufgrund ihrer Masse Schwingungen beeinflussen und sich bei längerer Betriebszeit von den Messrohren lösen könnten.In a Coriolis mass flowmeter with a pair of measuring tubes arranged substantially parallel to one another, the at least one part of the core can advantageously be fastened to one measuring tube and the other part to the other measuring tube of the pair of measuring tubes arranged parallel to one another. The coils of the LVDT may then be mounted, for example, to a holder of a frame within the Coriolis mass flow meter, and no wires or leads are needed on the meter tube to supply or dissipate electrical signals to the vibrators. Such lines would in fact have the disadvantage that they could influence vibrations due to their mass and could be detached from the measuring tubes for a longer period of operation.

Anhand der Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, werden im Folgenden Ausgestaltungen und Vorteile näher erläutert.Reference to the drawings, in which an embodiment of the invention is illustrated, embodiments and advantages are explained in more detail below.

Es zeigen:Show it:

1 ein Ausführungsbeispiel eines Coriolis-Massendurchflussmessgeräts, 1 an embodiment of a Coriolis mass flowmeter,

2 ein Schnittbild durch einen Schwingungsaufnehmer und 2 a sectional view through a vibration sensor and

3 eine Draufsicht auf zwei Balken mit Liniengitterstruktur. 3 a plan view of two bars with line grid structure.

1 zeigt ein Coriolis-Massendurchflussmessgerät 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Massendurchflussmessgerät 1 besitzt ein erstes Messrohr 2 und ein zweites Messrohr 3, welche im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Diese werden üblicherweise aus einem Stück durch Biegen angefertigt. Der Verlauf der Messrohre 2 und 3 ist im Wesentlichen U-förmig. Ein fließfähiges Medium strömt entsprechend einem Pfeil 4 in das Massendurchflussmessgerät 1 und damit in die beiden hinter einem in der 1 nicht sichtbaren Einlaufsplitter befindlichen Einlaufabschnitte der Messrohre 2 und 3 ein und entsprechend einem Pfeil 5 aus den Auslaufabschnitten und dem dahinter befindlichen, ebenfalls in der 1 nicht sichtbaren Auslaufsplitter wieder aus. Flansche 6, die mit dem Einlaufsplitter bzw. dem Auslaufsplitter fest verbunden sind, dienen zur Befestigung des Massendurchflussmessgeräts 1 in einer in der 1 nicht dargestellten Rohrleitung. Durch einen Versteifungsrahmen 7 wird die Geometrie der Messrohre 2 und 3 weitgehend konstant gehalten, so dass auch Veränderungen des Rohrleitungssystems, in welchem das Massendurchflussmessgerät 1 eingebaut ist, beispielsweise aufgrund von Temperaturschwankungen, allenfalls zu einer geringen Nullpunktverschiebung führen. Eine in 1 schematisch dargestellte Erregeranordnung 8, die beispielsweise aus einer am Messrohr 2 befindlichen Magnetspule und einem am Messrohr 3 angebrachten Magneten, der in die Magnetspule eintaucht, bestehen kann, dient zur Erzeugung einander entgegengesetzter Schwingungen der beiden Messrohre 2 und 3, deren Frequenz der Eigenfrequenz des im Wesentlichen U-förmigen Mittenabschnitts der Messrohre 2 und 3 entspricht. 1 shows a Coriolis mass flowmeter 1 according to a preferred embodiment of the present invention. The mass flowmeter 1 has a first measuring tube 2 and a second measuring tube 3 which are arranged substantially parallel to each other. These are usually made from one piece by bending. The course of the measuring tubes 2 and 3 is essentially U-shaped. A flowable medium flows according to an arrow 4 into the mass flowmeter 1 and thus in the two behind one in the 1 invisible inlet splitter inlet sections of the measuring tubes 2 and 3 one and according to an arrow 5 from the outlet sections and the behind, also in the 1 invisible discharge splitter off again. flanges 6 , which are firmly connected to the inlet splitter and the outlet splitter, are used to attach the mass flowmeter 1 in one in the 1 not shown piping. Through a stiffening frame 7 becomes the geometry of the measuring tubes 2 and 3 largely constant, so that also changes the piping system, in which the mass flowmeter 1 is installed, for example, due to temperature fluctuations, possibly lead to a low zero shift. An in 1 schematically illustrated excitation arrangement 8th , for example, from one on the measuring tube 2 located magnet coil and one on the measuring tube 3 mounted magnet, which dips into the magnetic coil can exist, serves to generate opposite oscillations of the two measuring tubes 2 and 3 whose frequency is the natural frequency of the substantially U-shaped center portion of the measuring tubes 2 and 3 equivalent.

In 1 schematisch dargestellte magnetische Schwingungsaufnehmer 9 dienen zur Erfassung der Corioliskräfte und/oder auf dem Corioliskräften beruhenden Schwingungen der Messrohre 2 und 3, die aufgrund der Masse des durchströmenden Mediums entstehen. Ein möglicher Aufbau der Schwingungsaufnehmer 9 wird später noch anhand der 2 und 3 näher erläutert. Durch eine Ansteuer- und Auswerteeinrichtung 11 werden Primärspulen in den Schwingungsaufnehmern 9 mit einem höherfrequenten Signal von beispielesweise 5 MHz betrieben. Die Schwingungssignale 10, welche gemäß 1 durch die Schwingungsaufnehmer 9 erzeugt werden und eine Information über die jeweilige relative Lage der beiden Messrohre 2 und 3 zueinander enthalten, werden von einer Ansteuer- und Auswerteeinrichtung 11 ausgewertet. Zur Auswertung umfasst die Ansteuer- und Auswerteeinrichtung 11 einen digitalen Signalprozessor 12. Ergebnisse der Auswertung werden auf einer Anzeige 13 ausgegeben oder über einen in der 1 nicht dargestellten Ausgang, zum Beispiel einen Feldbus, an eine übergeordnete Leitstation übertragen. Neben der Auswertung der Schwingungssignale 10 übernimmt die Ansteuer- und Auswerteeinrichtung 11 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel auch die Ansteuerung der Erregeranordnung 8.In 1 schematically illustrated magnetic vibration sensor 9 are used to detect the Coriolis forces and / or based on the Coriolis forces oscillations of the measuring tubes 2 and 3 , which arise due to the mass of the medium flowing through. A possible construction of the vibration sensor 9 will be later on the basis of 2 and 3 explained in more detail. By a control and evaluation 11 become primary coils in the vibration transducers 9 operated with a higher frequency signal of example 5 MHz. The vibration signals 10 which according to 1 through the vibration sensor 9 be generated and information about the relative position of the two measuring tubes 2 and 3 to each other are from a control and evaluation 11 evaluated. For evaluation includes the control and evaluation 11 a digital signal processor 12 , Results of the evaluation will be on a display 13 issued or over in the 1 not shown output, for example, a fieldbus, transmitted to a higher-level control station. In addition to the evaluation of the vibration signals 10 takes over the control and evaluation device 11 in the illustrated embodiment, the control of the excitation system 8th ,

Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel können die beiden Schwingungsaufnehmer 9, welche hier die relative Lage der Messrohre 2 und 3 zueinander erfassen, alternativ derart ausgestaltet werden, dass jeweils die relative Lage eines Messrohrs 2 oder 3 bezüglich des Versteifungsrahmens 7 erfasst wird. Bei einem Ausführungsbeispiel mit zwei schwingenden Messrohren sind dann jedoch vier magnetische Schwingungsaufnehmer erforderlich. Weiterhin können abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Messrohre 2 und 3 selbstverständlich andere Geometrien aufweisen, beispielsweise einen geraden, einen V-förmig oder einen Ω-förmig ausgebildeten Mittenabschnitt, oder es kann eine abweichende Anzahl und Anordnung von Erregeranordnungen und magnetischen Schwingungsaufnehmern gewählt werden. Das Coriolis-Massendurchflussmessgerät kann alternativ eine andere Anzahl von Messrohren, beispielsweise ein Messrohr oder mehr als zwei Messrohre, besitzen. Da die Schwingungsaufnehmer 9 vorteilhaft in der Lage sind, sehr kleine Auslenkungen mit hoher Genauigkeit zu erfassen, können sie abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel nahe bei Verbindungsplatten 14 bzw. 15 angeordnet werden, welche zur Modentrennung dienen, das heißt zur Trennung der Grundschwingung der beiden Messrohre 2 und 3 von der Coriolisschwingung. Eine nähere Anordnung bei den Verbindungsplatten 14 und 15 hat den Vorteil, dass die Auslenkungen der Messrohre 2 und 3 nahezu ausschließlich durch die Coriolisschwingung begründet sind.Deviating from the illustrated embodiment, the two vibration sensor 9 , which here the relative position of the measuring tubes 2 and 3 capture each other, alternatively configured such that in each case the relative position of a measuring tube 2 or 3 with respect to the stiffening frame 7 is detected. In an embodiment with two oscillating measuring tubes, however, four magnetic vibration sensors are required. Furthermore, deviating from the illustrated embodiment, the measuring tubes 2 and 3 Of course, other geometries have, for example, a straight, a V-shaped or a Ω-shaped center section, or it may be a different number and arrangement of exciter arrangements and magnetic vibration pickups are selected. The Coriolis mass flowmeter may alternatively have a different number of measuring tubes, for example a measuring tube or more than two measuring tubes. Because the vibration pickups 9 Advantageously able to detect very small deflections with high accuracy, they can deviate from the illustrated embodiment close to connecting plates 14 respectively. 15 are arranged, which serve for mode separation, that is to separate the fundamental vibration of the two measuring tubes 2 and 3 from the Coriolis oscillation. A closer arrangement with the connection plates 14 and 15 has the advantage that the deflections of the measuring tubes 2 and 3 are almost exclusively due to the Coriolis vibration.

In dem Ausführungsbeispiel eines magnetischen Schwingungsaufnehmers gemäß 2 bilden zwei Balken 20 und 21 gemeinsam einen Kern eines LVDT 22. Der eine Balken 20 ist mit seinem einen Ende an einem Messrohr 23, der andere Balken 21 an einem Messrohr 24 befestigt. Das jeweils andere Ende des Balkens 20 bzw. 21 ist parallel zum Balken 21 bzw. 20 frei beweglich. Bei Schwingungen der beiden Messrohre 23 und 24 gegeneinander werden die beiden Balken somit relativ zueinander verschoben. Die beiden Balken 20 und 21 tragen jeweils ein Raster mit periodischer Struktur von Materialien verschiedener magnetischer Permeabilität, wobei sich die räumliche Periodizität der Strukturen jeweils geringfügig unterscheidet. Der LVDT weist weiterhin eine Primärspule 25, eine erste Sekundärspule 26 und eine zweite Sekundärspule 27 auf, die auf einem Spulenträger 28 gehalten und im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet sind. Wenn die beiden balkenförmigen Teile 20 und 21, die den Kern des LVDT 22 bilden, gegeneinander verschoben werden, ändert sich sowohl die Permeabilität, die im magnetischen Kreis aus der Primärspule 25 und der ersten Sekundärspule 26 wirksam ist, als auch die Permeabilität in einem weiteren magnetischen Kreis, der die Primärspule 25 und die zweite Sekundärspule 27 umfasst. Vorteilhaft sind die periodischen Strukturen der beiden Raster so aufeinander abgestimmt, dass die Veränderung der Permeabilität gegensinnig erfolgt. Dadurch wird auch der Koppelfaktor der Primärspule 25 und der ersten Sekundärspule 26 zum Koppelfaktor der Primärspule 25 und der zweiten Sekundärspule 27 bei Verschiebungen gegensinnig verändert, so dass ein deutliches differentielles Signal mit Hilfe des LVDT 22 erhalten wird. Wenn die Änderung eines Koppelfaktors in einem Diagramm über dem Abstand zwischen den beiden Messrohren 23 und 24 aufgetragen wird, erhält man näherungsweise einen sinusförmigen Verlauf, dessen Wellenlänge durch die räumliche Periodizität der Strukturen auf den Balken 20 und 21 bestimmt ist. Die Empfindlichkeit des LVDT 22 wird somit vorwiegend durch die Feinheit der auf den Balken 20 und 21 aufgebrachten Strukturen bestimmt. Eine besonders hohe Empfindlichkeit ist daher mit feinen, in einer Dickschicht-Technologie erzeugten Strukturen realisierbar.In the embodiment of a magnetic vibration sensor according to 2 form two bars 20 and 21 together a core of an LVDT 22 , The one bar 20 is with one end to a measuring tube 23 , the other beam 21 on a measuring tube 24 attached. The other end of the bar 20 respectively. 21 is parallel to the beam 21 respectively. 20 versatile. For vibrations of the two measuring tubes 23 and 24 against each other, the two bars are thus shifted relative to each other. The two bars 20 and 21 each carry a grid with periodic structure of materials of different magnetic permeability, with the spatial periodicity of the structures each slightly different. The LVDT also has a primary coil 25 , a first secondary coil 26 and a second secondary coil 27 on that on a coil carrier 28 held and formed substantially hollow cylindrical. If the two bar-shaped parts 20 and 21 that is the core of the LVDT 22 form, are shifted against each other, both the permeability changes in the magnetic circuit from the primary coil 25 and the first secondary coil 26 is effective, as well as the permeability in another magnetic circuit, the primary coil 25 and the second secondary coil 27 includes. Advantageously, the periodic structures of the two screens are coordinated so that the change in permeability takes place in opposite directions. This also makes the coupling factor of the primary coil 25 and the first secondary coil 26 to the coupling factor of the primary coil 25 and the second secondary coil 27 at shifts changed in opposite directions, giving a distinct differential signal with the help of the LVDT 22 is obtained. When changing a coupling factor in a graph over the distance between the two measuring tubes 23 and 24 is plotted, one obtains approximately a sinusoidal course whose wavelength by the spatial periodicity of the structures on the bars 20 and 21 is determined. The sensitivity of the LVDT 22 is thus mainly due to the fineness of the beams 20 and 21 determined structures applied. A particularly high sensitivity can therefore be achieved with fine structures produced in a thick-film technology.

3 zeigt eine Draufsicht auf zwei Balken 30 und 31, bei welchen die periodischen Strukturen als Gitterlinien realisiert sind. Dazu sind in Dickschicht-Technologie Ferritstreifen 32 und 33 auf dem Balken 30 bzw. 31 aufgebracht. Ein Substrat 34 sowie ein Substrat 35 dienen als Trägermaterial für die Ferritstreifen 32 bzw. 33. Die Breite der Ferritstreifen 32 und der Freiräume 36 zwischen diesen sind bei dem Balken 30 etwas kleiner gewählt als die Breite der Ferritstreifen 33 und deren Abstände 37 bei dem Balken 31. Bei etwa gleicher Balkenlänge würde somit auf dem Balken 30 nahezu ein Ferritstreifen 32 mehr Platz finden. Wenn die beiden Balken 30 und 31 in einem Schwingungsaufnehmer zur Bildung des magnetischen Kerns, beispielsweise durch vertikales Verschieben des Balkens 30 nach unten auf den Balken 31, flach übereinander gelegt werden, liegen Ferritstreifen 32 und 33 im mittleren Längenabschnitt der Balken 30 und 31 etwa deckungsgleich, während die Ferritstreifen 32 und 33 in den beiden äußeren Abschnitten gegeneinander versetzt sind. Die beiden überlagerten Balken 30 und 31 bilden dann gemeinsam einen zweiteiligen Kern, der im mittleren Längenabschnitt wegen der größeren Luftspalte eine niedrigere Permeabilität, in den Endabschnitten wegen der sich abwechselnden und damit die Lücken füllenden Ferritstreifen 32 und 33 eine höhere Permeabilität besitzt. Wird beispielsweise der Balken 30 nach links verschoben, so verringert sich im linken Längenabschnitt des Kerns die Permeabilität, während diese sich auf der rechten Seite des Kerns erhöht. Eingesetzt in einen LVDT 22, wie er in 2 gezeigt ist, wird somit aufgrund der sich gegensinnig ändernden Kopplungsfaktoren ein deutliches Ausgangssignal erhalten. 3 shows a plan view of two bars 30 and 31 in which the periodic structures are realized as grid lines. These are in thick-film technology ferrite strips 32 and 33 on the beam 30 respectively. 31 applied. A substrate 34 as well as a substrate 35 serve as a carrier material for the ferrite strips 32 respectively. 33 , The width of the ferrite strips 32 and the free spaces 36 between these are at the beam 30 chosen slightly smaller than the width of the ferrite strips 33 and their distances 37 at the bar 31 , At about the same bar length would thus on the bar 30 almost a ferrite strip 32 find more space. If the two bars 30 and 31 in a vibration sensor for the formation of the magnetic core, for example by vertical displacement of the beam 30 down to the beam 31 , lie flat on top of each other, lie ferrite strips 32 and 33 in the middle section of the beams 30 and 31 approximately congruent, while the ferrite strips 32 and 33 are offset from each other in the two outer sections. The two superimposed beams 30 and 31 then together form a two-part core, in the middle section because of the larger air gaps a lower permeability, in the end sections because of the alternating and thus filling the gaps ferrite strip 32 and 33 has a higher permeability. For example, the bar 30 shifted to the left, the permeability decreases in the left length of the core as it increases on the right side of the core. Used in an LVDT 22 as he is in 2 is shown, a clear output signal is thus obtained due to the oppositely changing coupling factors.

Der Spulenträger 28 mit den Spulen 25, 26 und 27 kann auf einem festen Rahmen des Coriolis-Massendurchflussmessgeräts montiert werden, so dass in vorteilhafter Weise keine elektrischen Signalleitungen an den Messrohren 23 und 24 angebracht werden müssen. Da Ferritstreifen in magnetischen Wechselfeldern nur geringe Wirbelstromverluste erzeugen, können die Spulen 25, 26 und 27 zur Erhöhung der Empfindlichkeit der Schwingungsaufnehmer mit vergleichweise hoher Frequenz im Bereich einiger Megahertz betrieben werden. Gleichzeitig zeichnen sich derartige Schwingungsaufnehmer durch hohe Schnelligkeit bei den Messungen aus und sind somit auch zur Detektion von kleinen Phasendifferenzen zwischen den Messsignalen verschiedener Schwingungsaufnehmer, wie es in Coriolis-Massendurchflussmessgeräten gewünscht ist, sehr gut geeignet.The coil carrier 28 with the coils 25 . 26 and 27 can be mounted on a fixed frame of the Coriolis mass flow meter, so that advantageously no electrical signal lines to the measuring tubes 23 and 24 must be attached. Since ferrite strips produce only small eddy current losses in alternating magnetic fields, the coils can 25 . 26 and 27 be operated to increase the sensitivity of the vibration sensor with a comparatively high frequency in the range of a few megahertz. At the same time, such vibration sensors are characterized by high speed in the measurements and are thus very well suited for the detection of small phase differences between the measurement signals of different vibration sensors, as is desired in Coriolis mass flowmeters.

Claims

Coriolis mass flowmeter with at least one measuring tube ( 2 . 3 ), which is flowed through by a medium, with at least one excitation arrangement ( 8th ), which in the central region of the at least one measuring tube ( 2 . 3 ) is arranged in order to make it vibrate, with at least two magnetic vibration sensors ( 9 ), which in the longitudinal direction of the at least one measuring tube ( 2 . 3 ) in front of and behind the at least one excitation device ( 8th ) are arranged, and with a control and evaluation device ( 11 ), which is adapted to the at least one excitation arrangement ( 8th ), vibration signals ( 10 ) of the at least two vibration sensors ( 9 ) and to determine therefrom the mass flow and / or the density of the medium, characterized in that the at least two magnetic vibration sensors ( 9 ) each have a linear variable differential transformer ( 22 ) whose core ( 20 . 21 ) of several parts ( 20 . 21 ), of which at least one part ( 20 . 21 ) with the at least one measuring tube ( 2 . 3 ) is mechanically coupled to the parts ( 20 . 21 ) relative to each other and coupling factors between coils ( 25 . 26 . 27 ) of the linear variable differential transformer ( 22 ) to change.

Coriolis mass flowmeter according to claim 1, characterized in that the core parts ( 20 . 21 ) are arranged close to one another and can be displaced essentially parallel to one another Bar ( 20 . 21 ), the lattice structures ( 32 . 33 ) have in the displacement direction at periodic intervals changing magnetic permeability.

Coriolis mass flowmeter according to claim 2, characterized in that the grating structures ( 32 . 33 ) are adapted to coupling factors of the coils ( 25 . 26 . 27 ) to change in opposite directions with vibrations.

Coriolis mass flowmeter according to claim 2 or 3, characterized in that the grid structure ( 32 ) of a bar ( 30 ) slightly narrower than that of the other bar ( 31 ) is selected such that on the same length of the bar a maximum of one grid line ( 32 ) finds more space.

Coriolis mass flowmeter according to one of claims 2 to 4, characterized in that the grating structures ( 32 . 33 ) are realized with ferrite strips produced in thick-film technology.

Coriolis mass flowmeter according to one of the preceding claims, characterized in that at least one pair of measuring tubes arranged substantially parallel to each other ( 23 . 24 ) is present, that in each case at least a part ( 20 ) of the core on the one measuring tube ( 23 ) of the pair of mutually parallel measuring tubes ( 23 . 24 ) and that each other part ( 21 ) on the respective other measuring tube ( 24 ) of the pair of mutually parallel measuring tubes ( 23 . 24 ) is attached.