DE1914335B2 - Induktiver stroemungsmesser - Google Patents

Description

F i g. 3 und 4 Querschnitt und Längsschnitt schematisch einer Varianten, in der das Wichten durch Versetzen der Elektroden in der Strömungsrichtung erreicht wird.

Das Meßrohr 1 ist mit einer isolierenden Auskleidung 2 versehen. Die Mittelachse des mittleren Elektrodenpaares 3 weist gegenüber den Achsen der beiden äußeren Elektrodenpaare 4 einen Winkel von π-Viertel auf. Das räumlich stationäre Wechselfeld wird durch die Magnetspulen 5 erzeugt

Bei dem angegebenen Winkel zwischen den Elektrodenachsen ergibt sich das Verhältnis der zugeordneten Gewichtsfaktoren l/j/ί.

Die Realisierung einer solchen Anordnung mit elektronischer Wichtung zeigt die F i g. 2. Das Wichten wird dadurch vorgenommen, daß ein Verstärker 6 von den Elektroden 3, 4 über geeignet bemessene Vorwiderstände? gespeist wird. Die Gewichtsfaktoren ergeben sich aus den Verhältnissen der Vorwiderstände zueinander, die Vorwiderstände müssen zwecks Erzielung der erforderlichen Meßgenauigkeit dabei wesentlich größer als der Innenwiderstand des Meßgebers, gemessen zwischen zwei gegenüberliegenden Elektroden 3, 4, sein.

Das Wichten durch Ausnutzung der Inhomogenität des Magnetfeldes in Strömungsrichtung 9 zeigen die F i g. 3 und 4. Der Verlauf der Induktion B ist durch die in F i g. 4 eingezeichnete Kurve 8 gegeben. Die Elektrodenpa3re 4 sind in der Strömungsrichtung so weit versetzt, daß die Ausgangssignale der Elektroden schon von Haus aus die gewünschte Relation aufweisen und somit ohne nachträgliche elektronische Wichtung weiterverarbeitet werden können. Bei Verwendung desselben Sumncderverstärkers wie im Beispiel nach F i g. 2 sind demzufolge die Vorwiderstände gleich groß zu wählen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 PawoncnrTmt,.· durch ein Elektrodenpaar mit der Richtung des ratentansprucne. magnetischen Wechselfeldes unter einem Winkel von

1. Induktiver Strömungsmesser, bestehend aus \ orzugsweise 50° schneidet, wobei die lage des einem Rohr aus Isolierstoff oder aus einem mit zweiten Elektrodenpaares zweifelhaft bleibt.
Isolierstoff ausgekleideten Metall und einer Vor- 5 In bestimmten konkreten Fällen kann eine solche richtung zur Erzeugung eines senkrecht zur Anordnung befriedigende Meßergebnisse liefern, wäh-Strömungsrichtung verlaufenden, räumlich statio- rend aber bei anderen in der Praxis vorkommenden nären Magnetfeldes mit einer verhältnismäßig Strömungsprofilen die Genauigkeit der Messung bei geringen Anzahl über den Umfang des Rohres demselben Gerät nicht mehr ausreichend ist.
verteilten Elektroden, deren aufgenommene Signale io Bei einer weiteren Vier-Elektrodenanordnung ist jeweils mit dem Sinus des Winkels zwischen der oberen und der unteren Hälfte des Rohrquer-Magnetfeldachse und Elektrodenverbindungslinie schnittes je ein Elektrodenpaar zugeordnet, wobei als Faktor gewichtet und summiert werden, d a- unterstellt wird, daß sich die Strömungsgeschwindigdurch gekennzeichnet, daß drei Elek- keiten in den beiden Hälften getrennt messen lassen, trodenpaare (3, 4) ausgewählt sind, bei denen die 15 Schließlich ist eine Bauart bekannt, welche nur drei Verbindungslinie der sich diametral gegenüber- Elektrodenpaare in einem elliptischen odar ähnlichen, liegenden äußeren Elektroden (4) jeweils einen von der Kreisform abweichenden Rohrquerschnitt im Winkel ve. 45 zu der Verbindungslinie der vorzugsweise zweipoligen Drehfeid aufweist. Die Erdiametral gegenüberliegenden mittleren Elektro- zeugung des Drehfeldes kompliziert den Aufbau und den (3) einschließen. 20 die nachfolgende elektronische Schaltung erheblich.

2. Induktiver Strömungsmesser nach Anspruch 1, Auch nach der Erfindung wird eine geringe Zahl dadurch gekennzeichnet, daß das Wichten elek- von Elektroden verwendet, und zwar wurde gefunden, tronisch derart vorgenommen wird, daß die den daß aus der Vielzahl möglicher Anordnungen weniger Elektrodenpaaren (3,4) zugeordneten Verstärkungs- Elektroden eine bestimmte Sechs-Eiektrodenanordnung faktoren des nachgeschalteten Verstärkers (6) im 25 durch besondere Vorteile herausragt.

selben Verhältnis wie die entsprechenden Gewichts- Die Erfindung ist gekennzeichnet durch drei Elek-

faktoren stehen. trodenpaare, bei denen die Verbindungslinien der sich

3.1 ndukti. °.i Strömungsmesser nach Anspruch 1, diametral gegenüberliegenden äußeren Elektroden

dadurch gekennzeichnet, daß bei in Strömungs- jeweils einen Winkel von 45' zu der Verbindungslinie

richtung inhomogenem Magnetfeld das Wichten 30 der diametral gegenüberliegenden mittleren Elek-

durch Versetzen der Elektroden (3,4) in Strö- troden einschließen.

mungsrichtung (9) vorgenommen wird. Ein so ausgebildeter Strömungsmesser arbeitet bei

4. Induktiver Strömungsmesser nach Anspruch 1 den verschiedensten Strömungsprofilen genauer als

bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis viele andere mögliche Anordnungen mit mehr als zwei

der Gewichtsfaktoren durch Veränderung der den 35 Elektroden. Zur theoretischen Untersuchung der

einzelnen Elektroden bzw. den Elektrodenpaaren Verhältnisse am induktiven üiirchflußmesser ist es

zugeordneten Verstärkungsfaktoren des nachge- zweckmäßig, eine mathematische Reihenentwicklung

schalteten elektronischen Verstärkers fein ein- der Feldstärke und der Strömungsprofile vorzunehmen,

gestellt werden kann. Dabei läßt sich zeigen, daß Störgrößen steigender Ord-

40 nung auftreten, deren Einfluß mit der Höhe der Ordnungszahl geringer wird. Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung entfallen die wichtigsten dieser Störgrößen.

Die Erfindung betrifft einen induktiven Strömungs- Bei homogenem Feld und radialsymmetrischem

messer, bestehend aus einem Rohr aus Isolierstoff 45 Strömungsprofil mißt die neue Ausbildung stets exakt

oder einem mit Isolierstoff ausgekleideten Metallrohr die mittlere Strömungsgeschwindigkeit. Bei winkel-

und einer Vorrichtung zur Erzeugung eines senkrecht abhängigen Strömungsprofilen und homogenem Feld

zur Strömungsrichtung verlaufenden, räumlich statio- werden die Meßfehler dadurch praktisch eliminiert,

nären Magnefeldes mit einer verhältnismäßig geringen daß alle Störgrößen bis zur sechsten Größenordnung

Anzahl über den Umfang des Rohres verteilten Elek- 50 verschwinden. Dasselbe gilt bei inhomogenem Feld

troden, deren aufgenommene Signale jeweils mit dem für beliebige Strömungsprofile.

Sinus des Winkels zwischen Magnetfeldachse und Es entfallen also alle Störgrößen, die auf die prak-

Elektrodenverbindungslinie als Faktor gewichtet und tischen Messungen einen Einfluß von Bedeutung

summiert werden. haben. Die neue Ausbildung genügt daher auch

Es wurde von S m y t h, C. (1961) — S. B. T h e- 55 erhöhten Anforderungen an die Genauigkeit bei allen

sis, Mech. Eng. Dept. M.I.T.,, vor längerer Zeit ge- technischen Geräten, gleichviel welcher lichten Weite

zeigt, daß das über die Berandung eines Querschnittes und gleichviel welcher Baulänge,

genommene Integral über die Meßspannung bei Diese Vorteile bestehen auch gegenüber bekannten

homogenem Magnetfeld stets, unabhängig vom Strö- Durchflußmessern mit zwei Elektroden und inhomo-

mungsprofil, exakt die mittlere Durchflußgeschwindig- 60 genem Feld, in welchem das Produkt aus Wertigkeits-

keit liefert. S m y t h hat weiter bereits im Zusammen- faktor und Feldstärke in jedem Querschnittspunkt

hang mit Betrachtungen über leitende Rohrwandungen annähernd gleich ist, insbesondere bezüglich der

im Meßgerät dargelegt, daß wahrscheinlich schon eine Unabhängigkeit des Meßergebnisses bei radialsymme-

geringe Zahl von Elektroden für die meisten prak- trischen Änderungen der Strömung, also z. B. beim

tischen Bedürfnisse ausreichend sei, besonders wenn 65 Übergang von laminarer zu turbulenter Strömung,

größere Wandstärken angewendet werden. In der Zeichnung zeigt

Bekannt ist eine Anordnung mit vier Elektroden für F i g. 1 schematisch die Anordnung der Elektroden,

induktive Durchflußmesser. bei der sich die Gerade F i g. 2 die zugehörige Schaltung,