DE1473049A1 - Elektromagnetischer Durchflussmesser - Google Patents

Description

• ElektromagnetischerDurchfluBmesser Die Erfindung hat einen elektromagnetischen DurchfluB-messer mit elektronischen Ereisen unter Verwendung von Transistoren oder anderen Halbleiterelementen zum Gegenstand* Man bezeichnet mit"elektromagnetischen Durchflußmessern" die Durchflußmesser, die auf dem bekannten Prinzip der Messung der Durchflußmenge einer elektrisch leitenden Flüssigkeit beruhen, und zwar durch die elektromotorische Kraft, die in der sich in einem magnetischen Feld bewegenden Flüssigkeit induziert wird, wobei das Feld sowohl senkrecht zu der Bewegungsrichtung der Flüssigkeit als auch der Meßrichtung der elektromotorischen Kraft angeordnet isto Wenn das Induktionsfeld ein Wechselfeld ist, gilt das gleiche für die induzierte elektromotorische Kraft, so daß die Störungen vermieden werden, die von den elektromotorischen Kraft der elektrochemischen Polarisation herruhren.
• Die Gesamtanordnung, welche die Generatorvorrichtungen fkr magnetische felder, die Abnahmeelektroden der induzierten Elektromotorischen Kraft und möglicherweise andere Hilfselemente enthält, und die von-der sich bewegenden Flüssigkeit durchströmt wird, ist nachstehend mit"Auffangvorrichtung"bezeichnet.
• Die Gesamtschaltung, die das durch die Auffangvorrichtung erzeugte Signal umformt, ist nachstehend mit "Empfänger" bezeichnet, Die Erfindung bringt Fortschritte in der Leistungsfähigkeit dieser Durchflußmesser, vereinfachten Aufbau und eine Betriebssicherheit, die dex. Systemen mit Elementen überlegen ist, deren Wirkungsweise auf einer mechanischen Bewegung beruhen, wie z. B. die elektromechanischen Potentiometer oder Kompensatoren, die elektromagnetischen Waagen usw.
• In den elektromagnetischen Durchflußmessern wird die induzierte-elektromotorische Kraft, die das Maß für die Durchflußmenge bildet und nachstehend "Signal" genannt wird, durch zwei diametral entgegengesetzte Elektroden absenommen, und zwar im Kontakt mit der sich bewegenden Flüssigkeit, deren Druchflußmenge man mißt. Die Messung der elektromotorischen Kraft muß durch einen Meßstromkreis mit sehr hohem Eingangsweiserstand erfolgen, um nicht einen Spannungsabfall in der Flüssigkeit zu erzeugen und so die Messung zu verfälschen. Wenn ein Spannungsabfall in uer Flüssigkeit entsteht, wird die an den Elektroden abgenommene Spannung gleich der um den Spannungsabfall in der Flüssigkeit verminderten elektromotorischen Kraft. Aufgrund der Tatsache, daß sich dieser Abfall mit dem Widerstand der Flüssigkeit ändert, folgt, daß der Meßwert von dem spezifischen Widerstand der Flüssigkeit abhängt, also von ihrer Natur, ihrer Zusammensetzung und ihrer Temperatur, In einem Durchflußesser geßim der Erfindung besteht der Eingang des Meßkreises aus einem Differentialverstarter mit starter Gegenkopplung. Dieser kann vorteilhafterwiese Transistoren oder andere HalbleiUcrelemente enthalten und arbeitet als Impedanzwandler mit hoher Eingangsimpedanz. Er ist so geschaltet, daß in einer Rückkoppelungsschleife die Kapazität des Verbinaungskabels mit der Signalquelle empfangen wird, so daß der Störeffekt der Kapazität kompensiert wird.
• Die ScicununstellteinebevorzugteSchaltungsartder Stromkreisc des elektromagnetischen Druchflußmessers gemäß der Erfindung dar. Die eingzige Figur ist zur größeren Deutlichkeit in vier Teile, A, B, C und D, eingeteilt.
• A stellt den obengenannten Impedanzwandler dar, B sämtliche Verbindungsleitungen, C die Schaltung der Auffangvorrichtun und D den Tarierungskreis dar.
• Die Klemmen 13 und 14 bilden die Ausgänge der Vorrichtung zum Anschluß mit Meßkreisen, die hier nicht dargestellt sind. Bei 13 kommt das Meßsignal an, bei 14 die Tarierung, die im folgenden beschrieben wird.
• Die Kapazität des Verbindungskabels zwischen den Abnahmeelektroden für das Signal, die sich in dem Auffangteil der Gesamtanordnung und in dem Meßkreis in dem Empfangerteil befinden, bildet einen kapazitiven Nebenschluß am Eingang des Meßkreises und vermindert dessen Eingangsimpedanz, gesehen vom Niveau der Elektrodeno Das gesarnte Verbindungskabel ist in B dargestellt.
• Gemmas der Erfindung gleicht man die Kapazitätswirkung dieses Kabels aus, indem man es in die Rückkoppelungsschleife der Eingangsstufen des elektronischen Meßkreises einführt. Auf diese Weise erreicht man einen hohen Eingangswiderstand des Meßkreises auf dem Niveau der Abnahmeelektroden. So wird das System praktisch unabhängig von der Lange des Kabels und dessen möglichen Kapazitätsschwankungen.
• Die Verbindung zwischeen den Elektroden 7 der Auffangvorrichtung und dem Empfänger besteht aus zwei koaxialen Kabeln 1 und 2, die ihrerseits durch eine gemeinsame Abschrimung 3 umhüllt sind. Das von den Elektroden abgegebene Signal wird in den Mitteldrähten dieser Kabel ausgewertet ; die Flüssigkeit, deren Durchflußmenge gemessen werden soll, und die außere Abschirmung des Kabels sind elektrisch an einen Punkt vom Potential Null angeschlossen. Die Abschirmung jedes koaxialen Kabels ist in die Rückkoppelungsschleife der Impedanzumformerstufe der Empfängerseite eingeschaltet und ist frei von dem Ende der Auffangvorrichtung.
• Außer dem Signal tritt zwischen den Elektroden 7 eine Stötspannung auf, welche um 90 gegenüber dem Signal phasenverschoben ist. Diese Spannung wird in der Windung, die durch die Verbindungen der Elektroden und der Flüssigkeit gebildet wird, induziert, da sich diese Windung in einem magnetischen Induktionsfeld befindeb.
• Gemaß der Erfindung wird diese Störspannung ganz oder teilweise kompensiert, index man ihr eine Kompensationsspannung gleicher Art entgegengesetzt, die in einer Windung 4 induziert wird. Diese Windung befindet sich in dem Induktionsfeldt welches durch Spulen 5 erzeugt wird ; die liche der Kompensationsspannung g kann durch regelbare Widerstände oder Potentiometer 6 abgestimmt werden.
• Die Störspannung stellt eine gewisse Verzerrung gegenüber dem Induktionsfelddar. Um eine gute Kompensation zu erzielen, erzeugt man gemäß der Erfindung eine Verzerrung der Kompensationsspannung im gleichen Sinne.
• Das erreicht man durch Einführung von dünnen Platten aus Weichstahl in das Induktionsfeld, das die Windung 4 durchsetzt. Die Platten, deren Stellung regelba ist, erzeugen eine leichte nicht lineare Verzerrung der induzierten Kompensation.
• Um die obengenannte Störspannung auf ein Minimum zurückzuführen, durchqueren die Verbindungen der Elektroden 7 den magnetischen Kreis durch zwei Löcher 9, die in den Kreis im Niveau der Verlängerung des Achsen der Elektroden 7 eingelassen sind. Der magnetische Kreis wird durch Bleche 8 aus Weichstahl gebildet, die samtliche Induktionsspulen 5 umgeben.
• Zur Tarierung des Gerätes gemäß der Erfindung erzeugt man eine Bezugsspannung, die dem Induktionsfeld proportional und mit dem Signal in Phase ist, durch den Spannungsabfall an den Klemmen eines Widerstandes 10, durch den der Speisungsstrom der Feldspulen 5 fließt. Nach Durchfluß durch den Trenntransformator 11 und den veränderlichen Widerstand 12, der zur Einstellung des Wertes dient, kann diese Bezugsspannung das Signal für die Tarierung g ersetzen, Offenbar verändern sich so mit Hilfe dieser Schaltung g das Signal und die Tarierspannun in demselben Verhältnis, wenn sich der Strom, der die Spulen durchläuft, ändert.
• - Patentansprüche -

Claims (4)

1. Patentansprüche (l) Elektromagnetischer Durchflußmesser mit elektronischen Ereisen unter Verwendung von Transistoren oder anderen Halbleitern, der einerseits aus einer Auffangvorrichtung besteht, durch welche die sich bewegende Flüssigkeit str5ömt und die Generatorvorrichtungen für ein magnetisches Feld sowie die Abnahmeelektroden für die induzierte elektromotorische Kraft enthält, und andererseits aus sog. Empfängerkreisen besteht, welche das durch die auffangvorrichtung erzeugte Signal umformen, dadurch g e k e n n e i c h n e t, daB der Eingang des Meßkreises aus einem Differentialverstärker mit Transistor von starker Gegenkopplung besteht, der als s Impedanzwandler mit hoher Eingangsimpedanz dient und so geschaltet ist, d1E in einer Rückkoppelungsschleife die Kapazität des Verbindungskabels mit der Signalquelle aufgenommen wird, so daß der Störeffekt der Kapazitat kompensiert wird.
2. 2. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß die induzierte elektromotorische Störkraft, die durch die Elektrodem um 90° gegenüber dem Signal verschobenabgenommenwird,durch die Einführung einer gleichen, entgetgenesetzten sprannung kompensiert wird, welche in einer Windung im Induktionsfeld der Auffangvorrichtung induziert wird, wobei die Huche der Spannung mit Hilfe eines regelbaren Widerstandes oder Potentiometers eingestellt werden kann und die Gleichheit der Form der Kompensationsspannung mit der Storspannung durch eine leichte, nicht lineare Verzerrung erreicht wird, die durch die Einführung dümler Weichstahlplatten in das die Windung durchlaufende Induktionsfeld erzeugt wird.
3. 3. Durchflußmesser nach anspruch 1, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß die Verbindungen der Elektroden den in Weicheisen verlaufenden magnetischen Stromkreis durch zwei in den Stromkreis im Niveau der Achse der Elektroden eingelassene Löcher durchqueren.
4. 4. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch g e k e n nz e i c h n e t daß die Tarierspannung durch den Spatnungsabfall an den Klemmen eines Widerstandes erzeugt wird, den der Speisungsstrom der Generatorspulen des Induktionsfeldes durchläuft.

   L e e r s e i t e