DE19716151C1

DE19716151C1 - Magnetisch-induktives Durchflußmeßgerät für strömende Medien

Info

Publication number: DE19716151C1
Application number: DE19716151A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr Ing Brockhaus; Wilhelm Florin; Christiaan Johan Hoogendijk
Original assignee: Krohne Messtechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Krohne Messtechnik GmbH and Co KG
Priority date: 1997-04-01
Filing date: 1997-04-18
Publication date: 1998-08-20
Anticipated expiration: 2017-04-19
Also published as: DE59814265D1

Description

Die Erfindung betrifft ein magnetisch-induktives Durchflußmeßgerät für strömende Medien, mit einem Meßrohr, mit einem der Erzeugung eines zumindest im wesentli chen senkrecht zur Meßrohrachse verlaufenden Magnetfeldes dienenden Magneten, mit mindestens zwei entlang einer zumindest im wesentlichen senkrecht zur Meß rohrachse und zur Magnetfeldrichtung verlaufenden Verbindungslinie angeordneten Meßelektroden, mit mindestens einer Bezugselektrode und mit einem über Meßelek trodenanschlüsse mit den Meßelektroden verbundenen, der Verstärkung der an den Meßelektroden anliegenden Meßspannung dienenden, einen Bezugspotentialan schluß aufweisenden Differenzverstärker. Die Erfindung betrifft auch ein Durchfluß meßgerät der beschriebenen Art, bei dem keine Bezugselektrode vorgesehen ist.

Das grundlegende Prinzip des magnetisch-induktiven Durchflußmeßgerätes für strö mende Medien geht bereits auf Faraday zurück, der im Jahre 1832 vorgeschlagen hat, das Prinzip der elektrodynamischen Induktion zur Strömungsgeschwindigkeitsmes sung anzuwenden. Nach dem Faraday'schen Induktionsgesetz entsteht in einem strömenden Medium, welches Ladungsträger mit sich führt und durch ein Magnetfeld fließt, eine elektrische Feldstärke senkrecht zur Strömungsrichtung und zum Magnet feld. Dieses Gesetz wird bei einem magnetisch-induktiven Durchflußmesser dadurch genutzt, daß ein Magnet, regelmäßig bestehend aus zwei Magnetspulen, ein Magnet feld senkrecht zur Strömungsrichtung in dem Meßrohr erzeugt. Innerhalb dieses Ma gnetfeldes liefert jedes sich durch das Magnetfeld bewegende Volumenelement des strömenden Mediums mit der in diesem Volumenelement entstehenden Feldstärke einen Beitrag zu der über die Meßelektroden abgegriffenen Meßspannung. Die Meßelektroden werden bei den bekannten magnetisch-induktiven Durchflußmeßge räten so ausgeführt, daß sie entweder galvanisch oder kapazitiv mit dem strömenden Medium gekoppelt sind. Ein besonderes Merkmal der magnetisch-induktiven Durch flußmeßgeräte ist die Proportionalität zwischen der Meßspannung und der über den Querschnitt des Rohres gemittelten Strömungsgeschwindigkeit des Mediums, d. h. zwischen Meßspannung und Volumenstrom.

Bei dem bekannten magnetisch-induktiven Durchflußmeßgerät, von dem die Erfin dung ausgeht und das beispielsweise aus der EP 0 027 181 A2 bekannt ist, wird die zwischen den Meßelektroden auftretende Meßspannung über elektronische Diffe renzverstärker verstärkt, wobei die Differenzverstärker gegenüber einem Bezugspo tential arbeiten, welches üblicherweise dem Erdpotential entspricht. Zu diesem Zweck ist der Bezugspotentialanschluß der Differenzverstärker direkt mit einem übli cherweise auf Erdpotential liegenden Potentialausgleich verbunden. Gleichzeitig ist auch das strömende Medium über Bezugspotentialringe oder Bezugspotentialelek troden mit dem Potentialausgleich verbunden, so daß auch das strömende Medium auf Bezugspotential liegt. Da das Bezugspotential üblicherweise das Erdpotential ist, werden üblicherweise die Bezugspotentialringe als Erdungsringe und die Bezugspo tentialelektroden als Erdungselektroden bezeichnet; diese Terminologie wird auch im folgenden verwendet.

Das Meßrohr eines magnetisch-induktiven Durchflußmeßgerätes ist im Bereich der Meßelektroden stets isolierend ausgeführt. Außerhalb dieses Bereiches sind im Stand der Technik regelmäßig Erdungsringe angebracht, die ringförmig mit dem strömenden Medium in elektrischen Kontakt stehen. Diese Erdungsringe werden mit dem bereits erwähnten Potentialausgleich verbunden, so daß das Potential des strömenden Medi ums damit auf Bezugspotential, üblicherweise Erdpotential liegt. Beim Einsatz eines magnetisch-induktiven Durchflußmeßgerätes im industriellen Bereich treten häufig hohe Ströme zwischen den Erdungsringen und dem Potentialausgleich auf, insbe sondere aufgrund induktiver Einkopplungen. Die Erdungsringe müssen eine hohe chemische Resistenz aufweisen und verursachen daher bei größeren Nennweiten entsprechend hohe Kosten. Die Kosten für die Erdungsringe können dabei durchaus die Gesamtkosten für die restlichen Bauteile des magnetisch-induktiven Durchfluß meßgerätes erreichen. Zudem sollten für die Meßelektroden und die Erdungsringe stets übereinstimmende Materialien eingesetzt werden, da es sonst zu elektrochemi schen Reaktionen kommen kann, die eine Messung der Durchflußgeschwindigkeit stark beeinträchtigen. Schließlich sind die Erdungsringe auch dahingehend proble matisch, da durch ihren Einsatz zusätzlich mögliche Leckagestellen entstehen.

Um den Materialeinsatz, der mit den Potentialausgleichsmaßnahmen verbunden ist, gering zu halten, ist es aus der JP 6-117.892 A und der US 3,491,593 auch bekannt, statt Erdungsringe mindestens eine Erdungselektrode einzusetzen. Diese Erdungs elektroden werden im Bereich des isolierten Meßrohres ähnlich den Meßelektroden angebracht. Die Erdungselektroden können in diesem Fall relativ problemlos aus dem selben Material hergestellt werden, aus dem auch die Meßelektroden hergestellt sind, so daß im Ergebnis zwischen den Meßelektroden und den Erdungselektroden keine elektrochemischen Reaktionen auftreten. Auch hier entsteht jedoch wieder minde stens eine zusätzliche mögliche Leckagestelle. Bei Potentialdifferenzen zwischen dem strömenden Medium und dem Potentialausgleich können auch hier hohe elektri sche Ströme auftreten, durch die sich die Erdungselektroden in einem elektrolyti schen Prozeß auflösen, so daß ein Leck im Meßrohr entstehen würde.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein magnetisch-induktives Durch flußmeßgerät für strömende Medien zur Verfügung zu stellen, welches deutlich gerin gere Anforderungen an die Maßnahmen zur Herstellung eines Bezugspotentials stellt.

Die zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe ist bei dem eingangs beschriebenen magnetisch-induktiven Durchflußmeßgerät, bei dem eine Bezugselektrode vorhanden ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Bezugspotentialanschluß des Differenz verstärkers nur mit der Bezugselektrode und die Bezugselektrode nur mit dem Be zugspotentialanschluß des Differenzverstärkers verbunden ist und daß der Differenz verstärker nicht mit einem Potentialausgleich verbunden ist. Bei dem eingangs be schriebenen magnetisch-induktiven Durchflußmeßgerät, bei dem eine Bezugselektro de nicht vorhanden ist, ist die zugrundeliegende Aufgabe dadurch gelöst, daß der Bezugspotentialanschluß des Differenzverstärkers nur mit mindestens einer Meßelek trode verbunden ist und daß der Differenzverstärker nicht mit einem Potentialaus gleich verbunden ist. In beiden Fällen kann es sich bei dem Potentialausgleich um einen solchen handeln, der, wie üblich auf Erdpotential liegt.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist gewährleistet, daß der Differenzver stärker gegenüber dem Potential des strömenden Mediums als Bezugspotential arbei tet, das Potential des strömenden Mediums jedoch nicht zwingend - durch die Ver bindung mit einem Potentialausgleich - auf einem allgemeinen Bezugspotential, ins besondere nicht auf Erdpotential liegen muß. Somit ist einerseits gewährleistet, daß der Differenzverstärker, vorausgesetzt er ist ausreichend spannungsfest ausgeführt, sauber, ohne hohe Gleichtaktspannungen arbeiten kann, und andererseits sicherge stellt, daß keine hohen Ströme zwischen dem strömenden Medium und dem z. B. auf Erdpotential liegenden Potentialausgleich abgeleitet werden müssen. Auftretende Po tentialschwankungen des strömenden Mediums werden bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung, nicht abgeleitet, sondern dem Differenzverstärker über seinen Be zugspotentialanschluß als Bezugspotential zur Verfügung gestellt, so daß dieser die an seinen Meßelektrodenanschlüssen anliegenden Potentiale relativ zueinander und, in definiertem Abstand zum Potential des strömenden Mediums verstärken kann.

Bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchfluß meßgerätes, bei der eine - besondere - Bezugselektrode nicht vorhanden ist, ist vor zugsweise der Bezugspotentialanschluß des Differenzverstärkers mit beiden Meß elektroden über jeweils einen Widerstand verbunden.

Durch diese Anordnung zweier möglichst identischer Widerstände ist gewährleistet, daß am Bezugspotentialanschluß des Differenzverstärkers das gemittelte Potential des strömenden Mediums anliegt. Da bei einem magnetisch-induktiven Durchflußmeßge rät die Signalquelle in Form der Meßelektroden hochohmig ist, ist die Anordnung der Widerstände vorteilhaft, um zu gewährleisten, daß am Differenzverstärker noch eine verwertbare Meßspannung anliegt.

Durch die bei der zuvor erläuterten Ausgestaltung der Erfindung fehlende direkte niederohmige elektrische Verbindung, zwischen dem strömenden Medium und dem auf Erdpotential liegenden Potentialausgleich können Störspannungen zwischen dem strömenden Medium und dem Potentialausgleich entstehen. Diese Störspannun gen sollten möglichst nicht über dem Differenzverstärker, sondern über der Kapazität zwischen dem Bezugspotentialanschluß des Differenzverstärkers und dem Potential ausgleich abfallen. Dieser erwünschte Abfall ist dadurch gewährleistet, daß die Ka pazität zwischen dem Bezugspotentialanschluß des Differenzverstärkers und dem Po tentialausgleich, in der Regel dem Erdpotential, möglichst gering ist.

Zur Gewährleistung einer hohen Meßgenauigkeit ist bei einem erfindungsgemäß aus gestalteten magnetisch-induktiven Durchflußmeßgerät weiter vorteilhaft, wenn der Differenzverstärker einen den Eingangswiderstand zwischen den Meßelektrodenan schlüssen und dem Bezugspotentialanschluß mindestens um den Faktor 5 überstei genden Eingangswiderstand zwischen den Meßelektrodenanschlüssen aufweist. Insbesondere dann, wenn der Bezugspotentialanschluß des Differenzverstärkers mit mindestens einer der Meßelektroden verbunden ist, sollte der Eingangswiderstand zwischen den Meßelektrodenanschlüssen und dem Bezugspotentialanschluß gegen über dem Eingangswiderstand zwischen den Meßelektrodenanschlüssen so klein wie möglich sein. Die Erhöhung der Meßgenauigkeit ergibt sich dabei aus der bereits er wähnten Tatsache, daß die Meßelektroden eine hochohmige Signalquelle darstellen.

Zur Verwirklichung eines besonders hohen Eingangswiderstandes zwischen den Meßelektrodenanschlüssen und eines niedrigen Eingangswiderstandes zwischen den Meßelektrodenanschlüssen und dem Bezugspotentialanschluß ist der Differenzver stärker dadurch gekennzeichnet, daß dieser zwei jeweils mit ihren nicht-invertieren den Eingängen mit einem der Meßelektrodenanschlüsse verbundene Operationsver stärker, jeweils zwei zwischen die Meßelektrodenanschlüsse und den Bezugspoten tialanschluß geschaltete Gleichtakteingangswiderstände, jeweils einen zwischen die Ausgänge der Operationsverstärker und den jeweiligen Mittelabgriff der Gleichtakt eingangswiderstände geschalteten Mitkopplungswiderstand, jeweils einen zwischen die Ausgänge der Operationsverstärker und die invertierenden Eingänge der Opera tionsverstärker geschalteten Verstärkungserhöhungswiderstand und mindestens einen zwischen die invertierenden Eingänge der Operationsverstärker geschalteten Verstärkungsbegrenzungswiderstand aufweist. Vorzugsweise ist dabei die Differenz verstärkung der Operationsverstärker größer ist als ihre Gleichtaktverstärkung.

Dadurch, daß jeweils der mit einem der Meßelektrodenanschlüsse verbundene Gleichtakteingangswiderstand einen deutlich höheren Widerstand aufweist als der mit dem Bezugspotentialanschluß verbundene Gleichtakteingangswiderstand, ent spricht der Eingangswiderstand des Differenzverstärkers zwischen den Meßelektro denanschlüssen und dem Bezugspotentialanschluß im wesentlichen dem Widerstand des mit einem der Meßelektrodenanschlüsse verbundenen Gleichtakteingangswider stands. Diese jeweils mit einem der Meßelektrodenanschlüsse verbundenen Gleich takteingangswiderstände werden dabei über den jeweils zugeordneten Mitkopp lungswiderstand und den mit dem Bezugspotentialanschluß verbundenen Gleich takteingangswiderstand gebootstrappt.

Zur Kompensation von Toleranzen zwischen den Werten der einzelnen Widerstände ist es vorteilhaft, daß zwischen den Mittelabgriff der Gleichtakteingangswiderstände und dem Bezugspotentialanschluß jeweils ein Kompensationswiderstand geschaltet ist. Mit Hilfe dieses Kompensationswiderstandes lassen sich bei geeigneter Dimen sionierung die Toleranzen kompensieren.

Die bereits erwähnten Toleranzen bei den im Differenzverstärker eingesetzten Wider ständen können zu einer Asymmetrie des Differenzverstärkers führen. Zur Verringe rung dieser Asymmetrie ist vor den Bezugspotentialanschluß ein Symmetrisierungswi derstand geschaltet. Dieser Symmetrisierungswiderstand beeinflußt ausschließlich den Eingangswiderstand zwischen den Meßelektrodenanschlüssen und dem Bezugspo tentialanschluß des Differenzverstärkers.

Schließlich erfährt der in einem erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durch flußmeßgerät eingesetzte Differenzverstärker eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung dadurch, daß zumindest die niederohmigen Gleichtakteingangswiderstände, die Mitt kopplungswiderstände, die Verstärkungserhöhungswiderstände und der Verstär kungsbegrenzungswiderstand auf mindestens einem Substrat in Dünnfilmtechnik ausgeführt sind. Die mit dieser Technik realisierbaren geringen Toleranzen im Promil lebereich ermöglichen im Ergebnis die Realisierung des erwünschten sehr hohen Ein gangswiderstandes zwischen den Meßelektrodenanschlüssen.

Im einzelnen gibt es nun verschiedene Möglichkeiten, das erfindungsgemäße magne tisch-induktive Durchflußmeßgerät auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen einerseits auf die den Patentansprüchen 1 und 2 nachgeordneten Patent ansprüche, andererseits auf die Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispie len in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 schematisch ein aus dem Stand der Technik bekanntes magnetisch-in duktives Durchflußmeßgerät,

Fig. 2 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflußmeßgerätes,

Fig. 3 schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflußmeßgerätes,

Fig. 4 ein Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels eines Differenzverstär kers zum Einsatz in einem erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflußmeßgerät, und

Fig. 5 ein Schaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Differenzver stärkers zum Einsatz in einem erfindungsgemäßen magnetisch-indukti ven Durchflußmeßgerät.

In Fig. 1 ist dargestellt ein aus dem Stand der Technik bekanntes magnetisch-indukti ves Durchflußmeßgerät für strömende Medien, mit einem Meßrohr 1, Dichtungen 2 zum Anschluß des Meßrohrs 1 an ein umgebendes, nicht dargestelltes Rohrleitungs system, einem nicht dargestellten, der Erzeugung eines senkrecht zur Meßrohrachse verlaufenden Magnetfeldes dienenden Magneten, zwei entlang einer senkrecht zur Meßrohrachse und zur Magnetfeldrichtung verlaufenden Verbindungslinie angeord nete Meßelektroden 3, einer Bezugselektrode 4 und einem über Meßelektrodenan schlüsse 5 mit den Meßelektroden 3 verbundenen, der Verstärkung der an den Meß elektroden 3 anliegenden Meßspannung dienenden Differenzverstärker 6. Weiter ist in Fig. 1 eine in der Regel mit dem magnetisch-induktiven Durchflußmeßgerät ver bundene weiterverarbeitende Elektronik 7 mit einem oder mehreren Ausgangsan schlüssen 8, einem oder mehreren Versorgungsanschlüssen 9 und einem Potentialaus gleichsanschluß 10 dargestellt. Bei dem aus dem Stand der Technik bekannten ma gnetisch-induktiven Durchflußmeßgerät sind die Bezugselektrode 4, der Potential ausgleichsanschluß 10 der Elektronik 7 und der Bezugspotentialanschluß 11 des Dif ferenzverstärkers 6 mit einem auf Erdpotential liegenden Potentialausgleich 12 ver bunden. Somit wird bei dem aus dem Stand der Technik bekannten magnetisch-in duktiven Durchflußmeßgerät das Potential des strömenden Mediums stets auf Erdpo tential gehalten. Da gerade im industriellen Bereich häufig starke elektromagnetische Felder in der Umgebung, eines magnetisch-induktiven Durchflußmeßgerätes auftreten, erreicht der zwischen der Bezugselektrode 4 und dem Potentialausgleich 12 fließende Strom ganz erhebliche Werte, die zu einer starken elektrochemischen Belastung, der Bezugselektrode 4 führen.

Demgegenüber ist in der Fig. 2 ein erfindungsgemäß ausgestaltetes magnetisch-in duktives Durchflußmeßgerät für strömende Medien dargestellt, bei dem die überein stimmenden Bauteile mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind.

Erfindungsgemäß ist das in Fig. 2 dargestellte erste Ausführungsbeispiel eines ma gnetisch-induktiven Durchflußmeßgerätes dadurch ausgestaltet, daß der Bezugspo tentialanschluß 11 des Differenzverstärkers 6 nur mit der Bezugselektrode 4 und die Bezugselektrode 4 nur mit dem Bezugspotentialanschluß 11 des Differenzverstärkers 6 verbunden ist und daß der Differenzverstärker 6 nicht mit einem Potentialausgleich verbunden ist, insbesondere also gegenüber dem Erdpotential potentialmäßig ge trennt ausgeführt ist. Im Ausführungsbeispiel ist dazu der Differenzverstärker 6 nur über Optokoppler 13, 14 mit der Elektronik 7 verbunden. Selbstverständlich kann die elektrische Potentialtrennung, alternativ auch beispielsweise über Transformatoren er folgen. Da bei dem in Fig. 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel eines erfin dungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflußmeßgerätes die Bezugselektrode 4 ausschließlich mit dem Bezugspotentialanschluß 11 des Differenzverstärkers 6 ver bunden ist, fließen über die Bezugselektrode 4 lediglich sehr geringe, im wesentlichen durch den Differenzverstärker 6 bestimmte Ströme. Entsprechend ist die Bezugselek trode 4 nur einer geringen elektrochemischen Belastung unterworfen. Im Ergebnis kann also die Bezugselektrode 4 aus einem kostengünstigen, chemisch deutlich we niger als im Stand der Technik notwendig belastbaren Material bestehen.

Das in Fig. 3 der Zeichnung dargestellte zweite Ausführungsbeispiel eines erfin dungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflußmeßgerätes unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, daß eine besondere Bezugselektrode nicht vorhanden ist und der Bezugspotentialanschluß 11 des Differenzverstärkers 6 mit beiden Meßelektroden 3 über jeweils einen Widerstand 15, 16 verbunden ist. Es ent stehen dabei durch die fehlende niederohmige elektrische Verbindung zwischen dem strömenden Medium und dem Potentialausgleich 12 Störspannungen, die möglichst nicht über dem Differenzverstärker 6, sondern über der Kapazität 17 zwischen dem Bezugspotentialanschluß 11 des Differenzverstärkers 6 und dem Potentialausgleich 12 abfallen sollten. Entsprechend ist die angedeutete Kapazität 17 so gering wie möglich zu halten. Außerdem muß der Eingangswiderstand des Differenzverstärkers 6 zwischen den Meßelektrodenanschlüssen 5 und dem Bezugspotentialanschluß 11 so klein wie möglich und der Eingangswiderstand zwischen den Meßelektrodenan schlüssen 5 so groß wie möglich sein.

Ein erstes Ausführungsbeispiel eines geeigneten Differenzverstärkers 6 zum Einsatz in einem erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflußmeßgerät ist in Fig. 4 dargestellt. Der Differenzverstärker 6 weist auf zwei jeweils mit ihren nicht-invertie renden Eingängen mit einem der Meßelektrodenanschlüsse 5 verbundene Operati onsverstärker 18, jeweils zwei zwischen die Meßelektrodenanschlüsse 5 und den Be zugspotentialanschluß 11 geschaltete Gleichtakteingangswiderstände 19, 20, jeweils einen zwischen die Ausgänge der Operationsverstärker 18 und den jeweiligen Mit telabgriff der Gleichtakteingangswiderstände 19, 20 geschalteten Mitkopplungswi derstand 21, jeweils einen zwischen die Ausgänge der Opertionsverstärker 18 und die invertierenden Eingänge der Opertionsverstärker 18 geschalteten Verstärkungserhö hungswiderstand 22 und zwei zwischen die invertierenden Eingänge der Opertions verstärker 18 geschaltete Verstärkungsbegrenzungswiderstände 23. Aus der be schriebenen Schaltung für den Differenzverstärker 6 ergibt sich, daß die Operations verstärker 18 mit einer Gleichtaktverstärkung von v_cm = 1 und einer Differenzver stärkung von

v_dm = (R₂₂ + R₂₃)/R₂₃ Gl. 1

geschaltet sind. Hierbei muß die Differenzverstärkung größer als die Gleichtaktver stärkung dimensioniert werden,

v_dm < v_cm Gl. 2

Der Eingangswiderstand des Differenzverstärkers 6 zwischen den Meßelektrodenan schlüssen 5 und dem Bezugspotentialanschluß 11 entspricht im wesentlichen dem Widerstand des Gleichtakteingangswiderstandes 20, der über den Gleichtaktein uanuswiderstand 19 und den Mitkopplungswiderstand 21 gebootstrappt wird. Dabei ist der Gleichtakteingangswiderstand 19 wesentlich niederohmiger als der Gleichtak teingangswiderstand 20. Der zusätzlich zwischen dem Mittelabgriff der Gleichtakt eingangswiderstände 19, 20 und den Bezugspotentialanschluß 11 geschaltete Kom pensationswiderstand 24 dient lediglich der Kompensation von Toleranzen.

Bei der beschriebenen Schaltung für den Differenzverstärker 6 gilt für den Ein gangswiderstand zwischen den Meßelektrodenanschlüssen 5 folgende Gleichung:

R_diff = 2.R₂₀/{1 - [(R₂₂+ R₂₃)/R₂₂.R₁₉/(R₂₁ + R₁₉)]} Gl. 3

Für R₂₂/R₂₃ = R₂₁/R₁₉ wird der Eingangswiderstand zwischen den Meßelektroden anschlüssen 5 sehr groß; er ist nur durch die Widerstandstoleranzen bestimmt. Bei geeigneter Dimensionierung läßt sich der Eingangswiderstand zwischen den Meß elektrodenanschlüssen 5 auf den bis zu 100-fachen Widerstand des Gleichtaktein gangswiderstandes 20 erhöhen. Demgegenüber gilt für den Eingangswiderstand zwischen den Meßelektrodenanschlüssen 5 und dem Bezugspotentialanschluß 11

R_com = 0,5.(R₂₀+ R₁₉) Gl. 4

In Fig. 5 ist schließlich ein zweites Ausführungsbeispiel eines Differenzverstärkers 6 zum Einsatz in einem erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflußmeßgerät dargestellt. Zusätzlich zu den Bauteilen, die zu dem Differenzverstärker 6 nach Fig. 4 gehören, ist bei dem in Fig. 5 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel eines Diffe renzverstärkers 6 lediglich ein Symmetrisierungswiderstand 25 vor den Bezugspo tentialanschluß 11 geschaltet, so daß die Empfindlichkeit des Differenzverstärkers 6 gegenüber durch Widerstandstoleranzen bedingte Unsymmetrien reduziert ist. Für den Eingangswiderstand zwischen den Meßelektrodenanschlüssen 5 gilt weiterhin Gleichung 3, während für den Eingangswiderstand zwischen den Meßelektrodenan schlüssen 5 und dem Bezugspotentialanschluß 11 nunmehr gilt

R_com = 0,5.(R₂₀+ R₁₉+ 2.R₂₅) Gl. 5

Claims

1. Magnetisch-induktives Durchflußmeßgerät für strömende Medien, mit einem Meß rohr (1), mit einem der Erzeugung eines zumindest im wesentlichen senkrecht zur Meßrohrachse verlaufenden Magnetfeldes dienenden Magneten, mit mindestens zwei entlang einer, zumindest im wesentlichen senkrecht zur Meßrohrachse und zur Magnetfeldrichtung verlaufenden Verbindungslinie angeordneten Meßelektroden (3), mit einer Bezugselektrode (4) und mit einem über Meßelektrodenanschlüsse (5) mit den Meßelektroden (3) verbundenen, der Verstärkung der an den Meßelektroden (3) anliegenden Meßspannung dienenden, einen Bezugspotentialanschluß (11) auf weisenden Differenzverstärker (6), dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugspoten tialanschluß (11) des Differenzverstärkers (6) nur mit der Bezugselektrode (4) und die Bezugselektrode (4) nur mit dem Bezugspotentialanschluß (11) des Differenzverstär kers (6) verbunden ist und daß der Differenzverstärker (6) nicht mit einem Potential ausgleich verbunden ist.

2. Magnetisch-induktives Durchflußmeßgerät für strömende Medien, mit einem Meß rohr (1), mit einem der Erzeugung eines zumindest im wesentlichen senkrecht zur Meßrohrachse verlaufenden Magnetfeldes dienenden Magneten, mit mindestens zwei entlang einer, zumindest im wesentlichen senkrecht zur Meßrohrachse und zur Magnetfeldrichtung verlaufenden Verbindungslinie angeordneten Meßelektroden (3) und mit einem über Meßelektrodenanschlüsse (5) mit den Meßelektroden (3) verbun denen, der Verstärkung der an den Meßelektroden (3) anliegenden Meßspannung dienenden, einen Bezugspotentialanschluß (11) aufweisenden Differenzverstärker (6), dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugspotentialanschluß (11) des Differenzver stärkers (6) nur mit mindestens einer Meßelektrode (3) verbunden ist und daß der Dif ferenzverstärker (6) nicht mit einem Potentialausgleich verbunden ist.

3. Magnetisch-induktives Durchflußmeßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Bezugspotentialanschluß (11) des Differenzverstärkers (6) mit bei den Meßelektroden (3) über jeweils einen Widerstand (15, 16) verbunden ist.

4. Magnetisch-induktives Durchflußmeßgerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Kapazität (17) zwischen dem Bezugspotentialanschluß (11) und einem Potentialausgleich möglichst gering ist.

5. Magnetisch-induktives Durchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß der Differenzverstärker (6) einen den Eingangswider stand zwischen den Meßelektrodenanschlüssen (5) und dem Bezugspotentialan schluß (11) mindestens um den Faktor 5 übersteigenden Eingangswiderstand zwi schen den Meßelektrodenanschlüssen (5) aufweist.

6. Magnetisch-induktives Durchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß der Differenzverstärker (6) zwei jeweils mit ihren nicht invertierenden Eingängen mit einem der Meßelektrodenanschlüsse (5) verbundenen Operationsverstärker (18), jeweils zwei zwischen die Meßelektrodenanschlüsse (5) und den Bezugspotentialanschluß (11) geschaltete Gleichtakteingangswiderstände (19, 20), jeweils einen zwischen die Ausgänge der Opertionsverstärker (18) und den jeweiligen Mittelabgriff der Gleichtakteingangswiderstände (19, 20) geschalteten Mitkopplungswiderstand (21), jeweils einen zwischen die Ausgänge der Operations verstärker (18) und die invertierenden Eingänge der Operationsverstärker geschalte ten Verstärkungserhöhungswiderstand (22) und mindestens einen zwischen die in vertierenden Eingänge der Operationsverstärker (18) geschalteten Verstärkungsbe grenzungswiderstand (23) aufweist.

7. Magnetisch-induktives Durchflußmeßgerät nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die Differenzverstärkung der Operationsverstärker (18) größer ist als ihre Gleichtaktverstärkung.

8. Magnetisch-induktives Durchflußmeßgerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge kennzeichnet, daß jeweils der mit einem der Meßelektrodenanschlüsse (5) verbun dene Gleichtakteingangswiderstand (20) einen deutlich höheren Widerstand auf weist als der mit dem Bezugspotentialanschluß (11) verbundene Gleichtaktein gangswiderstand (19).

9. Magnetisch-induktives Durchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 6 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß zwischen den Mittelabgriff der Gleichtakteingangswider stände (19, 20) und den Bezugspotentialanschluß (11) jeweils ein Kompensationswi derstand (24) geschaltet ist.

10. Magnetisch-induktives Durchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 6 bis 9, da durch gekennzeichnet, daß vor den Bezugspotentialanschluß (11) ein Symmetrisie rungswiderstand (25) geschaltet ist.

11. Magnetisch-induktives Durchflußmeßgerät nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die niederohmigen Gleichtakteingangswi derstände (19), die Mitkopplungswiderstände (21), die Verstärkungserhöhungswider stände (22) und der Verstärkungsbegrenzungswiderstand (23) auf mindestens einem Substrat in Dünnfilmtechnik ausgeführt sind.