DE19843806A1

DE19843806A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Durchflußmessung mit schallinduzierter Frequenzmischung in aktiven Meßaufnehmern

Info

Publication number: DE19843806A1
Application number: DE1998143806
Authority: DE
Inventors: Gerd Stange
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-09-24
Filing date: 1998-09-24
Publication date: 2000-03-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Messung des Volumendurchflusses fluider Medien in Rohrleitungen durch Auswertung der durch Schallwellen induzierten Mischsignale einer gekoppelten akustisch-elektrischen Meßanordnung. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden Schallwellen von mindestens einem mit der Frequenz omega betriebenen Schallsender (1) in ein Meßrohr (8, 9) so eingestellt, daß sie sich in und entgegen der Strömungsrichtung mit der Geschwindigkeit c + v bzw. c - v ausbreiten. In mindestens einem Paar axial auf Abstand jeweils stromauf- und stromabwärts zum Schallsender angeordneter, bei der Frequenz OMEGA aktiv betriebener akustisch-elektrischer Meßaufnehmer (3, 4) wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die Überlagerung der elektrischen Signale des Meßaufnehmers der Frequenz OMEGA mit den durch den Schalldruck akustisch induzierten Signalen der Frequenz omega genutzt, die zum Auftreten u. a. der Differenzfrequenzen OMEGA - omega im akustisch-elektrischen Empfängerkreis führt. Die dadurch bedingte Anhebung der der Phasenverschiebung entsprechenden Zeitverschiebung zwischen den stromauf- und stromabwärts empfangenen Signalen um das Verhältnis omega/(OMEGA - omega) erlaubt eine einfache Zeitmessung mit hoher Auflösung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Messung des Volumendurch flusses fluider Medien in Rohrleitungen durch Auswertung der durch Schallwellen induzierten Mischsignale in aktiv betriebenen Meßaufnehmern einer gekoppelten akustisch-elektrischen Meßanordnung, wobei ein Meßrohr mit mindestens einem Schallsender und mindestens ein Paar von jeweils axial auf Abstand stromauf- und stromabwärts zum Schallsender gelegenen akustisch-elektrischen Meßaufnehmern, eine mit dem Schallsender über Anschlüsse verbunde ne Steuer- und Sendeeinrichtung zur Speisung des Schallsenders mit einer variierbaren Sende frequenz ω und eine über Anschlüsse mit den akustisch-elektrischen Meßaufnehmern verbun dene Steuer- und Sendeeinrichtung zur Speisung der akustisch-elektrischen Meßaufnehmer mit einer varüerbaren Frequenz Ω, sowie eine Meß- und Auswerteeinrichtung zur Messung der Phasen- bzw. Zeitverschiebung zwischen den Signalen der stromauf- und stromabwärts gele genen akustisch-elektrischen Meßaufnehmer und deren Auswertung vorhanden sind.

Die Volumendurchflußmessung von Fluiden in Rohrleitungen über die Laufzeit- bzw. Pha sendifferenzmessung von Schallwellen ist in der industriellen Durchflußmeßtechnik weit ver breitet. Üblicherweise werden hierfür bei Ultraschallfrequenzen betriebene Sender-/Empfän geranordnungen im Meßrohr installiert und der sog. Mitführeffekt genutzt, nach dem sich Schallwellen in und entgegen der Richtung eines mit der Geschwindigkeit v strömenden Medi ums mit den Geschwindigkeiten c+v bzw. c-v ausbreiten, wobei c die Medienschallgeschwin digkeit ist. Die Installation der Sende-/Empfangseinrichtung erfolgt dabei meist unter einem Winkel gegen die Rohrachse, so daß oft Toträume und damit verbundene Beeinträchtigungen der Strömung und der langfristigen Meßgenauigkeit auftreten.

Durch fortlaufenden Wechsel der Senderichtung mittels Umschalteinrichtungen bei identi schem Aufbau von Sender und Empfänger und durch Differenzbildung aufeinanderfolgender Laufzeit- bzw. Phasenmessungen bei einander entgegengesetzten Senderichtungen läßt sich mit diesen Geräten die Strömungsgeschwindigkeit bestimmen. Solche Messungen verlangen bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten Zeitdifferenzmessungen mit Auflösungen bis in den Subnanosekundenbereich.

Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, diese Zeitdifferenzen durch geeignete Schaltungs maßnahmen zu erhöhen, indem z. B. nach der verbreiteten sog. "Sing-around"-Methode die Meßzeiten mehrerer Sendezyklen in jeder Richtung addiert werden (s. z. B. "A new velocity algorithm for sing-around-type flow meters", IEEE Transactions on Ultrasonics, Vol. UFFC- 34, No. 4, July 1987). Erst in jüngster Zeit gelang es mit modernen Zeitmeßbausteinen, Auflö sungen von weniger als 1 Nanosekunde zu erreichen.

Jedoch machen sich in Systemen der beschriebenen Art durch gleichzeitige Übertragung von Körperschall über das Meßrohr und durch Reflexionen verursachte Störungen bemerkbar, deren Unterdrückung zu einem hohen meßtechnischen Aufwand führt. Sie schränken die Me ßempfindlichkeit herkömmlicher Ultraschallmeßsysteme im Bereich geringer Strömungsge schwindigkeiten erheblich ein.

Hier setzt die Erfindung an. Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrich tung zur Bestimmung des Volumendurchflusses mit Schallwellen zu schaffen, das die zu mes senden Zeitdifferenzen durch Frequenzmischung in aktiv betriebenen Empfängeranordnungen in bequem meßbare Frequenzbereiche transformiert, Störungen durch die gleichzeitige Über tragung von Körperschall weitgehend ausschließt und möglichst keinerlei Beeinträchtigung der zu messenden Strömung durch die Meßeinrichtung zuläßt, sowie keinen Umschaltaufwand zum Umschalten der Senderichtung erfordert.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient die Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 in Verbindung mit dessen Oberbegriff und das Verfahren mit den kenn zeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 9 in Verbindung mit dessen Oberbegriff Vorteil hafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Erfindungsgemäß sind zur Messung des Volumendurchflusses des Strömungsmediums ein Meßrohr mit mindestens einem Schallsender, der Schallwellen variierbarer Frequenz ω in das Rohr in und entgegen der Richtung des mit der Geschwindigkeit v strömenden Mediums sen det und mindestens ein Paar axial auf Abstand zum Schallsender jeweils stromauf und strom abwärts angeordneter akustisch-elektrischer Meßaufnehmer vorhanden, die jeweils aktiv in elektrischen Kreisen mit der variierbaren Frequenz Ω betrieben werden.

Die sich vom Schallsender stromauf und stromabwärts mit der Medienschallgeschwindig keit c ausbreitenden Schallwellen erfahren durch den Mitführeffekt eine Geschwindigkeitsände rung c-v bzw. c+v, die an den jeweiligen akustisch-elektrischen Meßaufnehmern zu einer von der Mediengeschwindigkeit beeinflußten Zeit- bzw. Phasenverschiebung führen. Die diese In formation enthaltenden Schallsignale der Frequenz ω werden von den Meßaufnehmern aufge nommen und in elektrische Signale gewandelt, die sich den dort vorhandenen aktiven Signalen der Frequenz Ω überlagern.

Je nach Ausführung des akustisch-elektrischen Meßaufnehmers kann die Signalaufnahme parametrisch, wie z. B. durch Änderung des Elektrodenabstandes in einem kapazitiven Auf nehmer oder durch Änderung des Abstandes magnetisch beeinflußter Schichten in einem in duktiven Aufnehmer, oder im Wege einer direkten akustisch-elektrischen Wandlung erfolgen, wie sie z. B. bei piezoelektrischen Wandlern vorliegt. Im ersten Falle nimmt der Meßaufnehmer selbst aufgrund seiner Nichtlinearität eine Frequenzmischung vor, so daß Summen- und Diffe renzfrequenzen Ω ± ω auftreten. Im letzteren Falle lassen sich durch anschließende Mischung diese Frequenzterme erzeugen.

In einer möglichen, bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung beste hen die akustisch-elektrischen Aufnehmer als parametrische kapazitive Aufnehmer aus elek trisch isoliert in ein elastisches Medium eingebetteten, mit diesem beweglichen Elektroden in Form leitfähiger Schichten sehr geringer Dicke, wie sie z. B. durch Metallisierung oder Einlage rung leitfähiger Partikel erzeugt werden können, die eine druckempfindliche Position einneh men, und feststehenden Elektroden, die z. B. mit der auf Erdpotential liegenden leitfähigen Meßrohrwand verbunden sind oder von dieser selbst gebildet werden.

Gemäß der Erfindung sind auch Vorrichtungen denkbar, in denen parametrische induktive Aufnehmer als akustisch-elektrische Meßaufnehmer eingesetzt werden. In diesem Falle sind magnetische oder magnetisierbare Schichten geringer Dicke in ein elastisches Medium einge bettet und nehmen gegenüber einem außen am Meßrohr befindlichen elektromagnetischen Kreis eine vom Schalldruck beeinflußbare Position ein. Eine solche Anordnung ist besonders vorteilhaft, weil sie ohne galvanische Verbindungen auskommt.

In einer weiteren möglichen, bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung gemäß der Erfin dung sind die akustisch-elektrischen Aufnehmer direkt wandelnde Elemente, wie z. B. piezo elektrische Wandler, die aus keramischen Massen oder aus Kunststoffen, hier auch in Folien form, bestehen können.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht den Betrieb dieser akustisch-elektrischen Aufnehmer in einem bei der variierbaren Frequenz Ω betriebenen elektrischen Kreis vor. Durch Überlage rung mit den akustisch in den Meßaufnehmer induzierten Signalen der varüerbaren Frequenz ω entstehen, ggf. nach Mischung, Summen- und Differenzfrequenzen Ω ± ω die die von der Strömungsgeschwindigkeit v beeinflußten Phasenverschiebungen, stromauf und stromabwärts mit unterschiedlichem Vorzeichen, enthalten.

Besonders vorteilhafte Verhältnisse ergeben sich, wenn dem akustisch-elektrischen Kreis, ggf. nach Frequenzmischung, durch Filterung Signale mit der Differenzfrequenz Ω-ω ent nommen werden. In diesem Fall wird der bei einem Sender-Empfängerabstand L durch den Mitführeffekt hervorgerufene Laufzeitunterschied in z. B. Strömungsrichtung, Δt = L(1/c-1/(c+v)), um den Faktor ω/(Ω-ω) gespreizt. Der bei einer geringen Strömungsgeschwindig keiten von z. B. 0.01 m/s als technisch interessanter unterer Grenze typische Laufzeitunter schied von einer Nanosekunde kann so mühelos um einige Größenordnungen angehoben wer den, so daß der meßtechnische Aufwand zur Zeitdifferenzmessung erheblich reduziert werden kann.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegen einerseits in ihrem sehr einfachen Aufbau. Sowohl der Schallsender, als auch die akustisch-elektrischen Meßaufnehmer lassen sich so in das Meßrohr integrieren, daß keinerlei Behinderungen der Strömung durch über die Rohrwandung in das Innere des Meßrohres hervorspringende Komponenten und auch keinerlei Toträume entstehen, so daß das Meßmedium eine vollständig glatte Rohrinnenwand sieht.

Andererseits werden keine besonderen Anforderungen an den Schallsender, wie z. B. beson dere Richtwirkung, gestellt. Die gleichzeitige Schallaussendung in beide Richtungen, in und entgegen der Strömungsrichtung, erlaubt den gleichzeitigen Empfang in beiden Richtungen, so daß keinerlei Umschaltungen erforderlich sind, wie sie bei fast allen heute bekannten und ein gesetzten Ultraschall-Durchflußmessern üblich sind.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen insbesondere darin, daß sowohl der Schallsender, als auch die akustisch-elektrischen Schallaufnehmer aktiv, beide bei unterschied lichen, frei wählbaren Frequenzen ω bzw. Ω, betrieben werden, über die eine Modulation des Empfängersignals entsteht. Die, ggf nach Mischung entstehende, Differenzfrequenz läßt sich nahezu beliebig so positionieren, daß mit geringen Umgebungsstörungen zu rechnen ist. Da Sender- und Empfängersysteme hier nicht, wie sonst bei Ultraschall-Durchflußmessern üblich, fortlaufend ihre Rollen tauschen, und daher nicht identisch aufgebaut sein müssen, lassen sie sich getrennt optimieren. Besonders die akustisch-elektrischen Empfangseinheiten lassen sich so gestalten, daß sie gegen Körperschall weitgehend unempfindlich sind und möglichst aus schließlich auf den über das Medium übertragenen Schall reagieren.

Der entscheidende Vorteil des nach der Erfindung vorgeschlagenen Verfahrens folgt un mittelbar aus dieser Modulationsmöglichkeit und besteht in der Anhebung der zu messenden Zeitdifferenzen aus dem Subnanosekundenbereich um mehrere Größenordnungen. Diese An hebung ist darüber hinaus, je nach geforderter Meßempfindlichkeit, durch geeignete Wahl der Betriebsfrequenzen ω, Ω frei zu wählen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen erläutert, in denen:

Fig. 1 einen Längs- und Querschnitt durch eine mögliche erfindungsgemäße Ausgestaltung des Meßrohres und die in den Formeln verwendeten Größen zeigt;

Fig. 2 ein Blockchaltbild der Steuer-, Sende-, Meß- und Auswerteeinrichtungen und die in den Formeln verwendeten Größen zeigt.

Fig. 1 zeigt als Beispiel eine erfindungsgemäße Ausgestaltung des Meßrohres mit einem Schallsender 1, der mit einer Schallisolierung 2 in das Meßrohr 8 eingesetzt ist, das mit einer schalldämpfenden Auskleidung 9 versehen ist. Axial auf Abstand L zu dem Schallsender 1 sind hier beispielhaft kapazitive Meßaufnehmer 3, 4 in das Meßrohr eingesetzt, die jeweils aus in nerhalb eines elastischen, elektrisch isolierenden Mediums 7 untergebrachten Elektroden in Form von elektrisch leitfähigen Schichten geringer Dicke und isoliert durch die Rohrwand 8 geführten Durchführungen 5, 6 bestehen. Vorteilhaft ist der Rohrmantel 8 aus leitfähigem Ma terial ausgeführt und befindet sich auf Erdpotential, so daß elektrische Kapazitäten zwischen den Meßaufnehmern 3, 4, und dem Rohrmantel 8 bestehen.

Der Schallsender 1 sendet Schallwellen mit der durch die Steuereinheit (Fig. 2) variierbaren Frequenz ω in das vom Meßmedium mit der Geschwindigkeit v durchströmte Meßrohr, die sich aufgrund des Mitführeffektes in beiden Rohrrichtungen mit unterschiedlicher Geschwin digkeit ausbreiten. In Strömungsrichtung beträgt diese Ausbreitungsgeschwindigkeit c + v, während sie in der Gegenrichtung c - v beträgt, so daß sich zwischen diesen Wellen von der Geschwindigkeit v abhängige Zeitunterschiede bei Durchlaufen der Meßstrecke einstellen.

Die mit den Schallwellen einhergehenden Druckänderungen rufen an den elastisch gelager ten, akustisch-elektrischen Aufnehmern 3, 4 Positionsänderungen hervor, die sich in Änderun gen der zugehörigen Kapazitäten gegenüber dem Rohrmantel 8 äußern.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden gemäß Fig. 2 die akustisch-elektrischen Aufnehmer ihrerseits in elektrischen Kreisen an einem Sender der durch die Steuereinheit vari ierbaren Frequenz Ω betrieben. Die Signale in diesen Kreisen werden durch die mit der Schall welle einhergehenden Druckänderungen mit der Frequenz ω und den damit verbundenen Kapa zitätsänderungen der akustisch-elektrischen Aufnehmer moduliert. Über von der Steuereinheit gesteuerte Filter werden, getrennt für die stromauf und stromabwärts gelegenen akustisch elektrischen Kreise, die Signalanteile mit der Differenzfrequenz Ω-ω entnommen und der Meß- und Auswerteeinheit zugeführt.

Diese Signalanteile enthalten Informationen über die Phasen- bzw. Zeitunterschiede zwi schen den sich stromauf bzw. stromabwärts ausbreitenden Schallwellen, aus denen schließlich die Strömungsgeschwindigkeit v zu gewinnen ist.

Die folgenden Erläuterungen dienen der Herleitung des Zusammenhangs zwischen den Be triebsfrequenzen ω, Ω, den Geometrieparametern des Meßsystems und der Strömungsge schwindigkeit v, wobei hier beispielhaft die soeben beschriebene erfindungsgemäße Vorrich tung mit parametrischen akustisch-elektrischen Meßaufnehmern in Form kapazitiver Aufneh mer zugrundegelegt wird.

Der Strom durch eine Kapazität C an einer mit der Frequenz Ω und der Amplitude U be triebenen Spannungsquelle mit zeitlich sinusförmigem Verlauf ist gegeben durch

i(t) = U Ω C sin Ωt.

Wird die Kapazität gemäß

C = C₀+ C₁ sin(ωt + ϕ)

durch eine Schallwelle mit der Frequenz ω und dem Phasenwinkel ϕ moduliert, so wird der Stromverlauf ebenfalls moduliert,

i(t) = U Ω (C₀ + C₁ sin (ωt + ϕ)) sin Ω t.

Mit Hilfe der Additionstheoreme für trigonometrische Funktionen wird

Mittels eines Filters lassen sich die einzelnen Frequenzterme gezielt selektieren und weiter verarbeiten. Von besonderem Interesse für die vorliegende Anwendung ist die Selektion des Differenzfrequenzterms, wie im folgenden gezeigt wird.

Die Phasenverschiebung ϕ der Schallwelle ist zurückzuführen auf durch die Strömungsge schwindigkeit verursachte Laufzeitunterschiede entlang der Meßstrecke der Länge L,

Dieser Phasenunterschied taucht in voller Höhe sowohl im Summen- wie auch im Diffe renzfrequenzterm auf. Ihm entspricht im Differenzfrequenzterm ein Zeitunterschied von

während dieser Zeitunterschied im Summenterm zu

wird. Wählt man beide Frequenzen nahe beieinander, so daß deren Differenz gering wird, so ergibt sich im Falle des Differenzfrequenzterms eine kräftige Anhebung der Zeitdifferenz, wäh rend sie im Falle des Summenterms etwa halbiert wird.

Das folgende Zahlenbeispiel dient zur Erläuterung der Größenordnungen:

Bei Wahl einer Meßstrecke von L = 0.1 m, bei einer unteren Grenze der Strömungsge schwindigkeit von v = 0.01 m/s, einer Schallgeschwindigkeit in Wasser von 1480 m/s, einer Frequenz des Schallsenders von f = 100 kHz und einer Frequenz des elektrischen Kreises von F = 101 kHz wird die zu messende Zeitdifferenz bei der Originalfrequenz von 100 kHz

während sie nach Selektion des Differenzfrequenzterms auf

angehoben wird. Die Differenzfrequenz selbst beträgt dabei 1 kHz.

Die gesamte Zeitdifferenz zwischen den stromauf und stromabwärts gemessenen Empfän gersignalen nach Selektion der Differenzfrequenz ergibt sich zu

ein Ergebnis, das von der meist unbekannten und zudem sehr stark von der Temperatur be einflußten Medienschallgeschwindigkeit abhängt. Aus diesem Grunde ist es günstiger, die Ein zelzeitunterschiede gegenüber einem gemeinsamen Referenzsignal, das aus dem Schallsender signal und dem Sendesignal der akustisch-elektrischen Meßaufnehmerkreise gebildet wird, zu messen, deren Kehrwerte, und anschließend die Differenz dieser Kehrwerte zu bilden. Dann ergibt sich

Darin sind Δt +|Ω-ω und Δt -|Ω-ω die bei der Differenzfrequenz zu messenden Zeitunterschie de des stromab- bzw. stromaufwärts gelegenen Empfängers gegenüber der gemeinsamen Refe renz. Aus dieser Gleichung folgt die als Systemgleichung aufzufassende Gleichung zur Be stimmung der Strömungsgeschwindigkeit v,

Wie bereits erläutert, kommen auch induktive Meßaufnehmer als parametrische Aufnehmer in Betracht, für die sich eine ähnliche Herleitung des Zusammenhangs zwischen Geometriepa rametern, Frequenzen und Strömungsgeschwindigkeit ergibt und die zu derselben Systemglei chung führt.

Auch im Falle nicht-parametrischer direkt wandelnder akustisch-elektrischer Meßaufnehmer erhält man dieselbe Systemgleichung, wenn die Signale aus dem Meßaufnehmerkreis vorher in einer Mischerschaltung verarbeitet werden, wie im Blockschaltbild von Fig. 2 gezeigt wird.

Claims

1. Vorrichtung zur Messung der Volumendurchflußrate von Fluiden in Rohrleitungen durch Auswertung der durch die Geschwindigkeit des Strömungsmediums beeinflußten zeitlichen Lagen bzw. Phasenlagen von Schallsignalen, wobei die Vorrichtung ein Meßrohr mit minde stens einem Schallsender zum Senden von Schall mit variierbarer Frequenz in das Meßrohr, mindestens zwei mit varüerbarer Frequenz betriebene Schallaufnehmer zum Empfang von Schall aus dem Meßrohr und eine mit beiden verbundene Steuer- und Meßeinrichtung auf weist, mit der durch die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums beeinflußte zeitliche Lagen bzw. Phasenlagen der Schallsignale gemessen werden können, dadurch gekennzeichnet

1. daß ein Meßrohr (8) mit mindestens einem Schallsender (1), der Schallwellen beidseitig stromaufwärts und stromabwärts in das Meßrohr einstrahlt, und mindestens zwei axial zum Schallsender jeweils auf Abstand stromaufwärts und stromabwärts angeordneten akustisch elektrischen Schallaufnehmern (3, 4) zur Aufnahme von Schallwellen, vorhanden ist,
2. daß der Schallsender (1) von einem ersten Sender mit einer ersten varüerbaren Frequenz ω gespeist wird,
3. daß die akustisch-elektrischen Schallaufnehmer (3, 4) von einem zweiten Sender mit einer zweiten variierbaren Frequenz Ω gespeist werden, und
4. daß Mischer- und Filtereinheiten, sowie eine Steuer- und Auswerteeinheit vorhanden sind, mit welchen Mischer- und Filtereinheiten die Differenzfrequenzen zwischen den ersten und zweiten varüerbaren Frequenzen für jeden der Meßaufnehmer (3, 4) getrennt erzeugt und selektiert werden, mit welcher Steuereinheit die variierbaren ersten und zweiten Frequenzen eingestellt werden und welche Auswerteeinheit die gemessenen und danach gemischten und selektierten Differenzfrequenzsignale beider Meßkanäle aufnimmt, deren Phasen- bzw. Zeitdifferenz zu einer von der Steuereinheit bereitgestellten Referenz mißt und auf deren Grundlage die Strömungsgeschwindigkeit und die Volumendurchflußrate bestimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßaufnehmer (3, 4) kapa zitive Aufnehmer sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßaufnehmer (3, 4) in duktive Aufnehmer sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßaufnehmer (3, 4) pie zoelektrische Aufnehmer sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßaufnehmer (3, 4) in ein elastisches Material (7) eingebettet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßrohr (8) mit schalldämpfendem Material (9) ausgekleidet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände der Auf nehmer (3, 4) vom Schallsender (1) stromauf und stromabwärts einander gleich sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände der Auf nehmer (3, 4) vom Schallsender (1) stromauf und stromabwärts unterschiedlich sind.

9. Verfahren zur Messung der Volumendurchflußrate von Fluiden in Rohrleitungen durch Auswertung der durch die Geschwindigkeit des Strömungsmediums beeinflußten zeitlichen Lagen bzw. Phasenlagen von in ein Meßrohr von einem Schallsender eingestrahlten und von mindestens zwei Schallaufnehmern aufgenommenen Schallsignalen, wobei der Schallsender und die Schallaufnehmer aus Sendern mit unterschiedlichen variierbaren Frequenzen gespeist werden, die von einer mit ihnen verbundenen Steuereinrichtung gesteuert werden und die Si gnale der Schallaufnehmer nach Verarbeitung durch Mischer- und Filtereinrichtungen von einer Meß- und Auswerteeinrichtung aufgenommen, gemessen und ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet,

1. daß ein Meßrohr (8) mit mindestens einem Schallsender (1), der Schallwellen mit einer va rüerbaren Frequenz beidseitig stromaufwärts und stromabwärts in das Meßrohr einstrahlt, und mindestens zwei axial zum Schallsender jeweils auf Abstand stromaufwärts und strom abwärts angeordneten akustisch-elektrischen Schallaufnehmern zur Aufnahme von Schall wellen, vorhanden ist,
2. daß der Schallsender (1) mit einer von einer Steuereinheit einstellbaren, varüerbaren er sten Frequenz betrieben wird,
3. daß die Schallempfänger (3, 4) mit einer von einer Steuereinheit einstellbaren, variierbaren zweiten, von der ersten Frequenz unabhängigen Frequenz betrieben werden, und
4. daß aus den durch Überlagerung von in elektrische Signale umgewandelten Schallsignalen der ersten Frequenz und elektrischen Signalen der zweiten Frequenz in den Schallaufneh mern (3, 4) entstehenden Signalen in mit den Schallaufnehmern verbundenen Mischer- und Filtereinrichtungen getrennt für beide Aufnehmerkanäle Signale mit den Differenzfrequen zen selektiert, einer angeschlossenen Meß- und Auswerteeinheit zugeführt, die Zeit- bzw. Phasendifferenzen zwischen diesen Signalen und einem von der Steuereinheit bereitgestell ten Referenzsignal gemessen und aus den gemessenen Zeit- bzw. Phasendifferenzen die Strömungsgeschwindigkeit mittels einer vorgegebenen Abhängigkeit bestimmt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als vorgegebene Abhängigkeit die Beziehung
verwendet wird, wobei v die Strömungsgeschwindigkeit des Meßmediums, L der Abstand zwischen Schallsender und Aufnehmer ist, der hier stromaufwärts und stromabwärts als gleich angenommen wurde, ω die Frequenz des Schallsenders, Ω die Frequenz der Schallaufnehmer und Δt +|Ω-ω und Δt -|Ω-ω die bei der Differenzfrequenz zu messenden Zeitunterschiede des stromab- bzw. stromaufwärts gelegenen Empfängers gegenüber der gemeinsamen Referenz sind.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als vorgegebene Abhängigkeiten experimentell ermittelte Kalibrationskurven verwendet werden.