DE1963413B2 - Verfahren und vorrichtung zur abflussmengenmessung in offenen kanaelen o.dgl. - Google Patents

Description

sung der durch die Bewegung der Flüssigkeit in Zur Durchführung des neuen Verfahrens hat es sich

einem elektromagnetischen Feld induzierten Span- 60 als besonders zweckmäßig erwiesen, zwei Spulen vornung ein Maß für die Strömungsgeschwindigkeit ge- zusehen, von denen mindestens eine getrennt von der wonnen und zusätzlich auch die Pegelhöhe bestimmt anderen ein- und ausschaltbar ist und bei der zur Abwird, nähme der induzierten Spannung Elektroden am Bo-Meßvorrichtungen und Verfahren zur Bestimmung den oder im Bereich des Bodens der Meßstrecke ander Abflußmenge dieser Art sind bereits vorgeschla- 65 geordnet sind. Ganz besonders einfach wird die gen worden. Bei den bekannten Verfahren wird ein Meßvorrichtung jedoch, wenn die beiden Spulen dersenkrecht zur Strömungsrichtung stehendes elektro- art gekreuzt angeordnet sind, daß ihre Feldresulmagnetisches Feld erzeugt, die Meßfläche dagegen tierende je nach Polung einer Spule in Strömungs-

2 Minuten iang aufrechterhalten, und über die Elektroden 6 kann nun ein Wert für die Strömungsgeschwindigkeit ermittelt werden, der mit dem im Speicher 7 enthaltenen repräsentativen Wert für die Pegelhöhe h laufend muitipliziert wird und an einem Anzeigegerät 8 ausgeworfen, oder zu einer zentralen Meßwarte weitergeleitet werden kann. Die Multiplikation ergibt so über eine gewisse Zeit die Abflußmenge pro Zeiteinheit. Selbstverständlich könnte auch

werden und daher im allgemeinen dauernd von der Flüssigkeit umgeben sind. Kapazitive Störungen dadurch, daß Teile der Elektroden aus der Meßflüssigkeit herausragen, sind ausgeschaltet.

In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand einer schematischen Darstellung der erfindungsgemäßen Spulenanordnung an einem Teil einer Meßstrecke dargestellt. Es zeigt

richtung oder senkrecht dazu verläuft und daß mindestens eine der Spulen umpolbar angeschlossen ist. Auf diese Weise kann nämlich durch einfaches Umpolen einer der Spulen das Magnetfeld um 90° verdreht werden, so daß die beiden ge-* ünschten Werte «ir die Pegelhöhe und für die Geschwindigkeit abgenommen werden können. Es kann auch der Erreger-Strom beider Spulen umpolbar sein und zweckmäßig ein elektronischer Speicher zur Aufnahme der von

den Elektroden gelieferten Meßwerte und ein Gerät io ein repräsentativer Wert der Geschwindigkeitsmeszur Ermittlung des Abflußmengenwertes aus den ge- sung gespeichert und dann mit den Werten der Pegelspeicherten Meßwerten vorgesehen sein. Die neue messung multipliziert werden.

Meßvorrichtung e>laubt es in besonders vorteilhafter In der Fig. 2 ist nun das Schaltbild zur Durchfüh-

Weise, nur zwei Elektroden zur Meßwertaufnahme rung der Speicherung und der Multiplikationsvorvorzusehen, die zweckmäßigerweise am Boden oder 15 gauge gezeigt. Eine Schaltuhr 8 schaltet die Magnet-Bereich des Bodens der Meßstrecke angeordnet wicklung 2 mittels des Schalters 9 dermaßen zu der

Magnetwicklung 3, daß das horizontale Feld B1 entsteht. Gleichzeitig wird während etwa 1 oder 2 Minuten der Schalter 10 geschlossen. Der Pegel im Geao rinne wird jetzt gemessen. Die Meßspannung U₁, die an den Elektroden 6 entsteht, wird verstärkt und zu dem Kompensationsteil 11 geführt. Dieser Kompensationsteil wird von einer Referenzspannung gesteuert, die an der Leitung 12 entnommen wird. Ein Teil der

{ig. 1 eine schematische Seitenansicht eines teil- 35 Meßspannung wird bei 13 abgetrennt und für die weise gefüllten Gerinnes mit der erfindungsgemäßen Rückkopplung verwendet. Ein anderer Teil wird über ■ - · den Verstärker 14 in dem Kompensationsteil 11 in

Gleichstrom umgewandelt und in Form eines repräsentativen Wertes über Schalter 10 zu dem Speicher 7 geführt. Anschließend wird dieses Pegclsignal einmal zum Multiplizierer 15, zum anderenmal zum Gleichstromverstärker 16 und zum Pegelschreiber 17 geführt.

_iu . - „ ^ Anschließend wird für etwa 1 Minute die Ge-

der Geschwindigkeit ν durchströmt. Um das Gerinne 35 schwindigkeit gemessen, wobei das Magnetfeld vom herum sind gekreuzte Spulen 2 und 3 angeordnet, Schalter 9 vertikal geschaltet wird. Die Spannung U_x., deren elektromagnetisches Feld bei Erregung der die jetzt an den Elektroden 6 entstehe, wird nun über Spulen in Richtung der Pfeile 4 und S verlaufen soll. den Verstärker 14 zum Kompensationsteil 18 geführt. Es stellt sich bei Erregung der beiden Spulen 2 und 3, Dieser Komperisationsteil 18 wird von der um 90° die in gleicher Größe und gleicher Leistung ausgebil- 40 phasengedrehten Referenzspannung 12 a gesteuert, det sein sollen, daher in der Meßebene ein horizon- Ein Teil der Spannung U_x, wird wieder bei 13 abgetales elektromagnetisches Wechselfeld B1 ein, das trennt und für die Rückkopplung verwendet. Ein über die im Bereich des Bodens des Gerinnes 1 ange- anderer Teil der Meßspannung wird im Kompensaordneten Elektroden 6 (von denen nur pine gezeigt tionsteil 18 in Gleichstrom umgewandelt und zum ist) die Pegelhöh»: h im Gerinne 1 zu messen gestattet, 45 Multiplizierer 15 geführt. Der Schalter 10 wird von was beispielsweise dadurch geschieht, daß etwa 2 Mi- der Schaltuhr 8 geöffnet und Schalter 19 wird genuten lang das FeIdBl erzeugt wird und während schlossen. Das im Multiplizierer 15 gebildete Prodieser Zeit die Pegelmessung erfolgt. Dabei wird von
dem Umstand Gebrauch gemacht, daß durch ein elektromagnetisches Wechselfeld in einer stehenden Lei- 5°
terschlaufe eine Spannung induziert wird. Die Leiterschlaufe wird teilweise durch die leitende Verbindung
zwischen den Elektroden 6 gebildet und ändert mit

dem von der Flüssigkeit ausgefüllten Querschnitt ihre

Form und Länge. Die dadurch entstehende Span- 55 Meßspannung, da ein Teil des Meßstromes durch das nungsänderung gibt bei vorgegebener und konstanter Grundwasser abfließt, andererseits besteht die Ge-Breite des Gerinnes ein Maß für die Pegelhöhe. Ein fahr der Bildung einer Störspannung an den Elekrepräsentativer Wert der Pegelmessung kann in der troden 6. In der Nähe von Hochspannungs- und in Fi g. 2 näher dargestellten Weise verstärkt und in Siarkstromanlagen fließen in der Erde Wechselströme einem elektronischen Speicher 7 gespeichert werden. 60 vorzugsweise zum Fluß, da die Leitfähigkeit des Was-AIs repräsentativer Wert kann beispielsweise der Mit- sers höher als die des Erdreiches ist. Solche Erdtelwert oder der letzte gemessene Wert dienen. ströme verursachen an den Elektroden eine Spannung. Anschließend wird die Spule 3 umgepolt, so daß Im allgemeinen haben diese Erdströme eine Freihr Feld nun in Richtung des strichpunktiert ange- quenz von 50 Hz. Es muß daher dafür Sorge getradeuteten Pfeiles 4 α verläuft. Dadurch zeigt die Feld- 65 gen werden, daß Wechselspannungen von 50 Hz keiresultierende der Spulen 2 und 3 gemäß dem Pfeil Bl nen Einfluß auf die Messung haben, was dadurch gesenkrecht nach unten; das Magnetfeld steht nun senk- schehen kann, daß die Meßeinrichtung z.B. mit recht zur Strömungsrichtung v, wird ebenfalls etwa 60 Hz betrieben wird. Im Verstärker ist dann noch

Meßeinrichtung und

F i g. 2 ein Blockschaltbild der elektrischen Anordnung zur Auswertung der erfindungsgemäß ermittelten Meßwerte.

In der F i g. 1 ist ein bis zur Höhe /1 mit einer elektrisch leitfähigen Flüssigkeit gefülltes, nach oben offenes Gerinne 1 gezeigt. Das Gerinne 1 wird beispielsweise von einer gewissen Abwassermenge mit

dukt U_h ■ U_x. wird jetzt über den Speicher 20 und Verstärker 21 zum Abflußschreiber 22 geführt.

Wird der magnetische Abflußmesser für die Messung der Abflußmenge von Flüssen od. dgl. angewandt, so kann in vielen Fällen eine ausreicherde elektrische Isolierung des Flußbettes nicht vorgesehen werden. Einerseits entsteht dadurch ein Verlust an

ein 50-Hz-Kompensator 23 zur Vermeidung der Störung durch die Wechselspannung von 50 Hz vorzusehen.

Die eben geschilderte Abflußmessung kann in bestimmten Zeitabständen, beispielsweise alle 5 Mi

nuten, wiederholt werden, wobei zwischen den einzelnen Messungen eine Erregung der Spulen 2 und unterbleibt. Der Energiebedarf für die neue Meßvorrichtung kann auf diese Weise sehr gering gehalten werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

mit Hilfe von Bandelektroden od. dgl. so gelegt, daß Patentansprüche: sie von magnetischen Feldlinien durchdrungen wurde. Dabei führt die nut steigendem Flussigkeitsniveau

1. Verfahren zur Messung der Abflußmenge größer werdende Anzahl der die Meßfläche durchströmender Flüssigkeiten in offenen Kanälen, Ge- 5 dringenden Feldlinien zu einer Spannungskomporinnen oder teilweise gefüllten Rohren, bei dem nente, die ein Maß fur die Pegelhohe darstellt. Durch auf Grund der Messung der durch die Bewegung eine Phasentrennanordnung kann dann einmal die der Flüssigkeit in einem elektromagnetischen Feld durch die Geschwindigkeit der stromenden Flussiginduzierten Spannung ein Maß für die Strö- keil hervorgerufene Spannungskomponente und zum mungsgeschwindigkeit gewonnen und zusätzlich io anderen die durch die Pegelhohe induzierte Spanauch die Pegelhöhe bestimmt wird, dadurch nungskomponente die um 90 phasenverschoben zu gekennzeichnet, daß das Magnetfeld der von der Geschwindigkeit der Flüssigkeit hervorwechselweise vertikal für die Geschwindigkeits- gerufenen Spannungskomponente ist, bestimmt wermessung und horizontal für die Pegelmessung ge- den. Aus den beiden gefundenen Werten wird dann schaltet wird und daß die so nacheinander gewon- 15 ein Wert für die Abflußmenge gewonnen,
nenen Werte miteinander multipliziert weiden. Diese Meßvorrichtungen sind insbesondere wegen

?. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- der nötigen Phasentrennanordnung verhältnismäßig kennzeichnet, daß das Ergebnis einer Messung aufwendig; außerdem können Meßfehler durch die bis zur Multiplikation mit dem zweiten Wert veränderlichen Übergangswiderstände zwischen dem elektronisch gespeichert wird. so trockenen und nassen Teil der schräg angeordneten

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- Bandelektroden auftreten. Eine weitere Schwierigrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, keit begeht bei den bekannten Meßeinrichtungen daß zwei Spulen (2, 3) oder mehrere vorgesehen auch noch darin, daß die Meßfläche nur um wenige sind, von denen mindestens eine unabhängig von Grad von der Senkrechten zur Strömungsrichtung der anderen ein- und ausschaltbar ist und daß 25 abweichen darf, wenn beide Spannungskomponenten zur Abnahme der induzierten Spannungen Elek- in gleicher Größenordnung liegen sollen und von Vertroden (6) am Boden oder im Bereich des Bodens stärkern gleicher Leistung verarbeitet werden sollen, der Meßstrecke (1) angeordnet sind. Darüber hinaus ist auch der Energiebedarf für die

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge- bekannten Meßeinrichtungen verhältnismäßig hoch, kennzeichnet, daß die beiden Spulen (2, 3) derart 30 Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugekreuzt angeordnet sind, daß ihre Feldresultie- gründe, diese Nachteile zu vermeiden und ein Meßrende(ßl, Bl) je nach Polung einer Spule in verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, bei wel-Strömungsrichtung (v) oder senkrecht dazu ver- eher auf die Phasentrennanordnung und auf die geläuft und daß mindestens eine der Spulen (3) naue Einstellung der Meßelemente verzichtet werden umpolbar angeschlossen ist. 35 kann. Ausgehend von der Erkenntnis, daß zur Lö-

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge- sung dieser Aufgabe von der Anordnung der schrägen kennzeichnet, daß der Erregerstrom beider Spulen Meßfläche und damit von der Anordnung empfind-(2, 3) umpolbar ist. licher Elektrodenausbildung abgegangen werden muß

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der und daß die Umkehrung der bekannten Meßanord-Ansprüohe 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß 40 nung, nämlich die Schrägstellung des Magnetfeldes in elektronischer Speicher (7) zur Aufnahme der allein auch noch keine vernünftigen Lösungen ermögvon den Elektroden (6) gelieferten Meßwerte und licht, besteht das erfindungsgemäße Verfahren darin, ein Gerät zur Ermittlung des Abflußmengenwer- daß das Magnetfeld wechselweise vertikal für die Getes aus den gespeicherten Meßwerten vorgesehen schwindigkeitsmessung und horizontal für die Pegelist. 45 messung geschaltet wird und daß die nacheinander

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der gewonnenen Werte miteinander multipliziert werden. Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Auf diese Weise kann einmal eine diskontinuierliche nur zwei Elektroden (6) zur Meßwertaufnahme Messung erreicht werden, die es auch erlaubt, den vorgesehen sind. Energieaufwand für die Abflußmengenbestimmung

50 gering zu halten. Zum anderen wird eine Phasentrennanordnung überflüssig, da die einzelnen Spannungskomponenten getrennt ermittelt werden können. Dabei kann in vorteilhafter Weise das Ergebnis einer Messung bis zur Multiplikation mit dem zweiten Wert

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor- 55 elektronisch gespeichert werden, so daß auch eine richtung zur Messung der Abflußmenge strömender automatische Auswertung und gegebenenfalls eine Flüssigkeiten in offenen Kanälen, Gerinnen oder teil- Fernübertragung der ermittelten Werte ohne weiteres weise gefüllten Rohren, bei dem auf Grund der Mes- erreicht werden kann.