DE1108929B

DE1108929B - Electromagnetic flow meter

Info

Publication number: DE1108929B
Application number: DEK36208A
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Matsuura
Original assignee: Hokushin Electric Works Ltd
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1957-11-16
Filing date: 1958-11-12
Publication date: 1961-06-15

Description

Elektromagnetischer Durchfiußmesser Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Durchflußmesser, welcher die Durchflußmenge mißt, indem er die von seinen Empfangselektroden abgeleitete Signalspannung mit einer Vergleichs spannung vergleicht.Electromagnetic flow meter The invention relates to an electromagnetic one Flow meter, which measures the flow rate by measuring the flow rate from its receiving electrodes compares derived signal voltage with a reference voltage.

Es ist allgemein bekannt, daß die elektromagnetischen Durchflußmesser dieser Art mit Erregerspulen versehen sind, welche ein zu der Durchflußrichtung der in einem Rohr fließenden Flüssigkeit, deren Durchflußmenge zu messen ist, senkrechtes magnetisches Feld erzeugen. Diese bekannten Durchflußmesser weisen ferner ein Paar Empfangselektroden auf, welche am genannten Rohr befestigt und ihm gegenüber isoliert sind, und ferner eine Vorrichtung, welche mittels eines Differentialtransformators eine Vergleichsspannung liefert. Dieser Differentialtransformator wird durch eine Spannungsquelle gespeist, welche den Erregerspulen den Erregerstrom zuführt. It is well known that the electromagnetic flow meter of this type are provided with excitation coils, which one to the flow direction of the liquid flowing in a pipe, the flow rate of which is to be measured, perpendicular generate magnetic field. These known flow meters also have a pair Receiving electrodes, which are attached to said tube and insulated from it are, and also a device which by means of a differential transformer supplies a comparison voltage. This differential transformer is through a Voltage source fed, which supplies the excitation coils with the excitation current.

Die Vergleichsspannung wird mit der in der durchfließenden Flüssigkeit induzierten und von den Empfangselektroden abgeleiteten Signalspannung verglichen.The equivalent stress is equal to that in the flowing liquid induced signal voltage and derived from the receiving electrodes.

Die von den Empfangs elektroden abgeleitete Signalspannung ist dem Produkt der Durchflußmenge der zu messenden Flüssigkeit und der durch die Erregerspulen erzeugten magnetischen Feldstärke proportional. Um den Meßfehler, welcher durch die Schwankungen der Erregerspannung und ihrer Frequenz und die durch die Änderung der Temperatur hervorgerufene Veränderung des Widerstandes der Erregerspulen verursacht wird, zu beseitigen, ist es notwendig, daß die Vergleichsspannung zu der genannten magnetischen Feldstärke proportional ist und, im Falle einer Wechselstromerregung, daß der Phasenverschiebungswinkel der Vergleichsspannung immer mit demjenigen des magnetischen Feldes übereinstimmt. The signal voltage derived from the receiving electrodes is the Product of the flow rate of the liquid to be measured and that through the excitation coils generated magnetic field strength proportionally. To the measurement error, which by the fluctuations in the excitation voltage and its frequency and those caused by the change the temperature-induced change in the resistance of the excitation coils is to eliminate, it is necessary that the equivalent voltage to that mentioned magnetic field strength is proportional and, in the case of AC excitation, that the phase shift angle of the reference voltage always corresponds to that of the magnetic field.

In den bisher verwendeten Durchflußmessern sind die obengenannten Anforderungen betreffend das Beseitigen des Meßfehlers nicht erfüllt, weil die gleiche Quelle die Erregerspannung und die Vergleichsspannung liefert und die Vergleichsspannung über einen Transformator, einen Widerstand, einen Kondensator oder ein Netzwerk, welches aus Elementen wie Transformatoren, Widerständen und Kondensatoren besteht, geliefert wird, um die Phasengleichheit der genannten zwei Phasen zu erzielen. Um den durch die Schwankungen der Erregerspannung verursachten Fehler zu beseitigen, ist es notwendig, daß das genannte Netzwerk eine strikt geradlinige Kennlinie aufweist. Der Fehler, welcher durch die Änderung der Frequenz der die Erregerspannung liefernden Quelle verursacht wird, kann beseitigt werden, wenn das genannte Netzwerk eine Frequenzkennlinie aufweist, welche mit derjenigen des Erregerkreises übereinstimmt. Der durch die Veränderung des Widerstandes der Erregerspulen verursachte Fehler kann in keinem Falle mittels des genannten Netzwerkes beseitigt werden. In the flowmeters used so far, the above are Requirements relating to the elimination of the measurement error not met because the same Source supplies the excitation voltage and the comparison voltage and the comparison voltage via a transformer, resistor, capacitor or network, which consists of elements such as transformers, resistors and capacitors, is supplied in order to achieve the phase equality of the said two phases. Around eliminate the error caused by the fluctuations in the excitation voltage, it is necessary that the said network has a strictly straight line characteristic. The error caused by the change in the frequency of the supplying excitation voltage Source caused can be eliminated, though said network has a frequency characteristic which corresponds to that of the excitation circuit. The one through the Changes in the resistance of the excitation coils can cause errors in any Trap can be eliminated by means of the aforementioned network.

In der Erfindung wird eine Vergleichs spannung erzeugt, welche immer der magnetischen Feldstärke proportional und mit diesem Feld im Falle der Wechselstromerregung phasengleich ist, um auf diese Weise eine größere Meßgenauigkeit zu erzielen. In the invention, a comparison voltage is generated, whatever proportional to the magnetic field strength and with this field in the case of alternating current excitation is in phase in order to achieve greater measurement accuracy in this way.

Dies wird in dieser Erfindung erreicht, indem ein Widerstand in Reihe mit den Erregerspulen geschaltet wird, und der Spannungsabfall an den Klemmen dieses Widerstandes als Vergleichsspannung verwendet wird. Eine Meßvorrichtung ist vorgesehen, die das Verhältnis der von den Empfangselektroden abgeleiteten Signalspannung zum Spannungsabfall am Widerstand anzeigt. This is achieved in this invention by adding a resistor in series is switched with the excitation coils, and the voltage drop at the terminals of this Resistance is used as a reference voltage. A measuring device is provided which is the ratio of the signal voltage derived from the receiving electrodes to Voltage drop across the resistor.

Die magnetische Feldstärke ist bei einer gleichbleibenden Zahl der Windungen der Erregerspulen und bei einer Permeabilität der zu messenden Flüssigkeit, welche beinahe derjenigen der Luft gleich ist, der Stromstärke in den Erregerspulen proportional. The magnetic field strength is at a constant number of Turns of the excitation coils and if the liquid to be measured has a permeability, which is almost the same as that of the air, the strength of the current in the excitation coils proportional.

Der Spannungsabfall an den Klemmen eines in Reihe mit den Erregerspulen geschalteten Widerstandes ist auch nur der Stromstärke in den Erregerspulen proportional. Somit ist der Spannungsabfall an den Klemmen des Widerstandes der magnetischen Feldstärke proportional, welche durch die Erregerspulen geliefert wird, und seine Phase ist gleich der Phase des magnetischen Feldes.The voltage drop across the terminals of one in series with the excitation coils switched resistance is only proportional to the current strength in the excitation coils. Thus, the voltage drop across the Clamping the resistance of the magnetic field strength proportional, which is supplied by the excitation coils, and its phase is equal to the phase of the magnetic field.

Die Erfindung wird jetzt an Hand von zwei Schaltungsschemata beschrieben. The invention will now be described with reference to two circuit diagrams.

Fig. 1 zeigt ein Schaltungsschema des erfindungsgemäßen Durchflußmessers; Fig. 2 zeigt ein Beispiel des Schaltungsschemas einer Ausgleichmeßvorrichtung. Fig. 1 shows a circuit diagram of the flow meter according to the invention; Fig. 2 shows an example of the circuit diagram of an offset measuring device.

In der Fig. 1 ist mit 1 das Rohr, durch welches die zu messende Flüssigkeit fließt, und mit 2 und 3 ein Paar dem Rohr gegenüber isolierter Empfangselektroden bezeichnet. Diese Elektroden sind gegenüberliegend auf dem Querschnitt des Rohres 1 angeordnet. Die Achsen der Erregerspulen 4 und 5 sind senkrecht zur Längsachse des Rohres und befinden sich auf der gleichen geraden Linie. Diese Achsen sind auch zur Empfangselektrodenlinie der Elektroden 2 und 3 senkrecht. Der Spannungsabfall an den Klemmen des Widerstandes 6 wird als Vergleichsspannung verwendet. Dieser Widerstand ist in Reihe mit den Erregerspulen 4 und 5 geschaltet. Die Wechselstrom- oder Gleichstromerregerquelle ist mit 7 und mit 8 die Ausgleichmeßvorrichtung bezeichnet. In Fig. 1, 1 is the tube through which the liquid to be measured flows, and with 2 and 3 a pair of receiving electrodes isolated from the pipe designated. These electrodes are opposite one another on the cross section of the pipe 1 arranged. The axes of the excitation coils 4 and 5 are perpendicular to the longitudinal axis of the pipe and are on the same straight line. These axes are too perpendicular to the receiving electrode line of electrodes 2 and 3. The voltage drop at the terminals of the resistor 6 is used as a reference voltage. This Resistance is connected in series with excitation coils 4 and 5. The alternating current or DC exciter source is designated with 7 and 8, the compensation measuring device.

An diese Meßvorrichtung ist die von den Elektroden 2 und 3 abgeleitete Signalspannung und die Vergleichsspannung angelegt.The one derived from electrodes 2 and 3 is applied to this measuring device Signal voltage and the reference voltage applied.

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, kann ein elektronisches Selbstausgleichpotentiometer als Ausgleichmeßvorrichtung 8 für die Messung der Durchflußmenge verwendet werden. Die mit t, und t2 bezeichneten Klemmen in der Fig. 2 sind die Eingangsklemmen für die Signalspannung und die mit t3 und t4 bezeichneten Klemmen sind die Eingangsklemmen für die Vergleichsspannung. Der Verstärker 9 weist einen hohen Verstärkungsgrad auf. Ferner ist mit 10 ein Ausgleichmotor, 11 ein Schleifdrahtpotentiometer, 12 eine durch den Motor 10 angetriebene Schleifbürste, welche auf dem Schleifdraht 11 gleitet, bezeichnet. As shown in Fig. 2, an electronic self-balancing potentiometer can be used as a compensation measuring device 8 for measuring the flow rate. The terminals labeled t and t2 in FIG. 2 are the input terminals for the signal voltage and the terminals labeled t3 and t4 are the input terminals for the equivalent stress. The amplifier 9 has a high gain on. Furthermore, 10 is a compensating motor, 11 is a sliding wire potentiometer, 12 an abrasive brush driven by the motor 10, which is on the abrasive wire 11 slides, labeled.

Bezeichnet man die an die Klemmen tj und t2 angelegte Signalspannung mit E und die an die Klemmen t3 und t4 angelegte Vergleichsspannung mit V; nimmt man an, daß die Bürste 12 die in Fig. 2 ge- zeigte Stelle einnimmt, dann ist die Spannung e am Teil x des Potentiometers: e = kVx, (1) wobei k eine Konstante ist. The signal voltage applied to terminals tj and t2 is referred to with E and the comparison voltage applied to terminals t3 and t4 with V; takes it is assumed that the brush 12 does the same as that shown in FIG. Pointed place occupies, then the Voltage e at part x of the potentiometer: e = kVx, (1) where k is a constant.

In diesem Fall ist die Spannung e gleich der Signalspannung E E=e. (2) Aus den Gleichungen (1) und (2) bekommt man: 1 E = k V (3) Weil die Signalspannung E dem Produkt der Durchflußmenge und der magnetischen Feldstärke proportional ist und die Vergleichsspannung im erfindungsgemäßen Durchflußmesser immer der magnetischen Feldstärke proportional ist, wie bereits vorher erwähnt, ist das Verhältnis E: V immer nur der Durch flußmenge proportional. Somit ist x der Durchflußmenge proportional. In this case, the voltage e is equal to the signal voltage E E = e. (2) From equations (1) and (2) one gets: 1 E = k V (3) Because the signal voltage E is proportional to the product of the flow rate and the magnetic field strength and the equivalent voltage in the flow meter according to the invention is always magnetic Field strength is proportional, as mentioned earlier, the ratio is E: V always proportional to the flow rate. Thus x is proportional to the flow rate.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 2 wird ein elektronisches Selbstausgleichpotentiometer als Ausgleichmeßvorrichtung 8 verwendet. Es kann natürlich irgendeine Vorrichtung verwendet werden, welche das Verhältnis E: V anzeigt. Zum Beispiel kann ein Quotientenmesser mit einem Kreuzspulmeßwerk als Vorrichtung 8 verwendet werden. In the embodiment of FIG. 2, an electronic self-balancing potentiometer is used used as compensation measuring device 8. Any device can of course be used which indicates the ratio E: V can be used. For example, a quotient meter can be used as device 8 with a cross-coil measuring mechanism.

Claims

PATENT CLAIM: Electromagnetic flow meter with a tube for the flow of the liquid to be measured, a pair on said pipe mounted and opposite to it isolated receiving electrodes with excitation coils for the generation of a magnetic perpendicular to the longitudinal axis of said pipe Field, characterized in that a resistor (6) in series with the excitation coils (4, 5) is connected and that a measuring device (8) for measuring the flow rate is provided, which is the ratio of the derived from the receiving electrodes (2, 3) Indicates the signal voltage for the voltage drop at the resistor (6).