DE19843808A1

DE19843808A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Messung des Massen- und Volumendurchflusses elektrisch nicht leitender Medien durch dielektrische Polarisation im Magnetfeld

Info

Publication number: DE19843808A1
Application number: DE1998143808
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 Massen- und Volumendurchflusses elektrisch nicht leitender Medien in einem Meßrohr beliebiger Querschnittsform durch Auswertung der elektrischen Polarisationsladung, die sich innerhalb des jeweiligen Mediums durch Wechselwirkung eines Magnetfeldes der Induktion B mit dem mit der Geschwindigkeit v strömenden Medium einstellt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem Meßrohr (1) mit mindestens zwei gegenüber diesem durch eine Isolationsschicht (2) in seinem Inneren (6) isoliert untergebrachten Elektroden (3, 3'), die von außen über die durch die Durchführungen (5, 5') geführten Anschlüsse (4, 4') zugänglich sind, aus einem Magnetfelderzeuger, der, bezogen auf einen festen Ort im Rohrinneren (6), dort ein zeitlich veränderliches Magnetfeld erzeugt, und aus einer mit beiden verbundenen Steuer-, Meß- und Auswerteschaltung (9) zur Steuerung des Magnetfeldes und zur Messung und Auswertung der Polarisationsladung. Dabei sind die orthogonal zur Rohrachse auf Abstand zueinander angeordneten Elektroden (3, 3') und die Isolationsschicht (2) vorzugsweise so geformt und ausgerichtet, daß sie an die innere Kontur des Meßrohres in der Weise angepaßt sind, daß keinerlei Behinderungen des strömenden Mediums und keinerlei Toträume auftreten. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren führt die der Strömungsgeschwindigkeit v proportionale Polarisationsladung, die aufgrund des zeitveränderlichen Magnetfeldes ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Messung des Massen- und Volumendurchflusses elektrisch nicht leitender flüssiger, schüttfähiger, plastischer und fester Medien in einem Meßrohr beliebiger Querschnittsform durch Auswertung der elektrischen Po larisationsladung, die sich innerhalb des jeweiligen Mediums durch Wechselwirkung eines Ma gnetfeldes der Induktion B mit dem mit der Geschwindigkeit v strömenden Medium einstellt, wobei mindestens zwei senkrecht zur Strömungsrichtung auf Abstand zueinander innerhalb des Meßrohres angeordnete Elektroden, ein Magnetfelderzeuger zur Erzeugung mindestens einer zur Strömungsrichtung orthogonalen zeitvariablen Induktionskomponente und eine mit dem Magnetfelderzeuger und den Elektroden über Anschlüsse verbundene Steuer- und Meß schaltung zur Steuerung des zeitabhängigen Magnetfeldes und zur Auswertung der elektri schen Polarisationsladung außerhalb des Meßrohres vorhanden sind.

Die seit langem bekannten magnetisch induktiven Durchflußmesser (O. Fiedler, "Strömungs- und Durchflußmeßtechnik", R. Oldenbourg Verlag, München, Wien 1992, S. 189 ff.) haben in den industriellen Anwendungen der Messung von Volumendurchflußraten einen hohen Entwicklungsstand erreicht. Ihr besonderer Vorteil liegt in einer vom Strömungsprofil weitgehend unabhängigen Messung ohne Beeinflussung der Strömung durch störende Einbau ten oder Toträume. Sie lassen sich jedoch ausschließlich bei Medien mit einer elektrischen Mindestleitfähigkeit einsetzen, weil ihr Meßprinzip auf der in ein leitfähiges Medium induzier ten Spannung beruht, das sich in Relativbewegung zu einem Magnetfeld befindet. Insofern handelt es sich hierbei um die übliche Generatoranordnung. In der Praxis kommen diese Geräte daher ausschließlich für die Durchflußmessung an leitfähigen wäßrigen Medien in Betracht.

Nun besteht in der industriellen Praxis ein hoher Bedarf an einem ähnlich vorteilhaften Meß system zur Messung des Durchflußrate an elektrisch nicht leitfähigen, z. B. organischen Medi en. Diese Medien sind die Domäne heute eingesetzter Ultraschalldurchflußmesser, die jedoch häufig einen hohen apparativen Aufwand erfordern und nur sehr bedingt vom Strömungsprofil unabhängige Meßwerte liefern. Bisher ist kein System bekannt, das die Vorteile der magnetisch induktiven Strömungsmessung auf die Messung an elektrisch nicht leitfähigen Medien zu übertragen gestattet.

Hier setzt die Erfindung an. Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrich tung zur Bestimmung des Massen- und Volumendurchflusses elektrisch nicht leitfähiger Medi en durch Auswertung der elektrischen Polarisationsladung zu schaffen, die sich in dem relativ gegenüber einem Magnetfeld bewegten Medium aufgrund seiner dielektrischen Eigenschaften einstellt.

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 14 in Verbindung mit dessen Oberbegriff. Vor teilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Erfindungsgemäß sind zur Messung der Durchflußrate eines elektrisch nicht leitfähigen Strömungsmediums ein Magnetfelderzeuger zur Erzeugung eines Magnetfeldes mit der Induk tion B, sowie ein so angeordnetes Meßrohr vorhanden, daß mindestens eine Komponente der magnetischen Feldlinien orthogonal zur Rohrachse verläuft, wobei im Inneren des Meßrohres orthogonal zur Rohrachse und zu mindestens einer der Komponente der Feldlinien auf Abstand zueinander gegenüber dem Meßrohr isolierte Elektroden angebracht sind, die vom Äußeren des Rohres über isolierte Durchführungen elektrisch zugänglich sind und die mit einer Meß- und Auswerteeinrichtung zur Aufnahme und Auswertung der im Meßmedium entstehenden Polarisationsladung verbunden sind.

Durch Wechselwirkung des Magnetfeldes der Induktion B mit dem mit der Geschwindigkeit v strömenden Meßmedium entsteht im Medium aufgrund seiner dielektrischen Eigenschaften, die durch seine elektrische Suszeptibilität beschrieben werden, eine der Suszeptibilität, der In duktion B und der Strömungsgeschwindigkeit v proportionale elektrische Polarisationsladung Q_pol, die über die Elektroden aufgenommen und einer Meß- und Auswerteschaltung zugeführt wird. Bei bekannter Suszeptibilität läßt sich aus ihr auf die Geschwindigkeit v schließen, die nach Multiplikation mit dem Strömungsquerschnitt die Volumendurchflußrate ergibt.

Nun wurde gefunden, daß die elektrische Suszeptibilität des Meßmediums eine Funktion seiner Dichte ist. Wegen ihrer Proportionalität zur Strömungsgeschwindigkeit v ist die Polari sationsladung daher eine Funktion der Massenflußdichte, aus der sich nach wiederum Multipli kation mit dem Strömungsquerschnitt die Massendurchflußrate ergibt.

Nach einer geeigneten Kalibration läßt sich daher die erfindungsgemäße Vorrichtung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowohl zur Volumendurchflußmessung, als auch zur Massendurchflußmessung einsetzen.

Erfindungsgemäß wird die Polarisationsladung wegen ihrer geringen Größe nicht nur ein malig erzeugt, sondern vielmehr durch die Wirkung eines im Inneren des Meßrohres periodisch zeitveränderlichen Magnetfeldes periodisch wiederkehrend. Dadurch ergibt sich ein Wechsel zwischen Auf- und Abbau der Polarisationsladung bzw. eine periodisch wiederkehrende Um polung dieser Ladung, die sich vorteilhaft in der Form des durch sie hervorgerufenen elektri schen Ladungsflusses mit einem Ladungsverstärker messen läßt.

Es wurde weiter gefunden, daß das erfindungsgemäße Verfahren durch Wahl geeigneter Magnetfeldkonfigurationen die bequeme Anpassung an unterschiedliche meßtechnische Aufga ben der Strömungsmeßtechnik gestattet. So wurde beispielsweise gefunden, daß bei Wahl einer magnetischen Quadrupolanordnung eine vom Strömungsprofil von Flüssigkeiten unabhängige Messung der Durchflußrate gelingt, während eine magnetische Dipolanordnung ist besonders geeignet ist zur Erfassung der Durchflußrate von Strömungen von Schüttgütern, plastischen Medien und sogar Feststoffen in Strangform, bei denen das Strömungsprofil eine untergeord nete oder keine Rolle spielt.

Das zeitveränderliche Magnetfeld kann sowohl von einem Elektromagneten bei entspre chendem zeitlichen Verlauf der elektrischen Erregung, als auch von einem relativ zum Meß rohr und damit zum Meßgut bewegten Permanentmagneten erzeugt werden. In einer vorteil haften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung rotiert ein solcher Permanentmagnet um die Meßrohrachse.

Es wurde gefunden, daß Permanentmagnete mit kreisringzylindrischem Querschnitt her stellbar sind, die eine optimale Nutzung des Magnetwerkstoffvolumens erlauben und die sich optimal an die bevorzugte kreiszylindrische Meßrohrform anpassen lassen, so daß ein kom pakter Aufbau des Durchflußmessers bei minimalem elektrischen Leistungsaufwand möglich ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren stellen einen ent scheidenden technologischen Fortschritt dar. Sie erlauben erstmals die Messung des Massen- und Volumendurchflusses an relativ zu einem Magnetfeld bewegten, elektrisch nicht leitfähigen Medien, die bisher als unmöglich galt.

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

Fig. 1 einen Querschnitt durch das Meßrohr mit einem außerhalb des Meßrohres liegenden Magnetfelderzeuger für ein Dipolfeld mit einer angeschlossenen Meß- und Auswerteschaltung und die in den Formeln verwendeten Größen zeigt;

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Meßrohr mit einem außerhalb des Meßrohres liegenden Magnetfelderzeuger für ein Quadrupolfeld und die in den Formeln verwendeten Größen zeigt;

Fig. 3 das elektrische Ersatzschaltbild der im Meßrohr auftretenden Kapazitäten und die in den Formeln verwendeten Größen zeigt;

Fig. 4 eine mögliche Ausführung einer Ladungsverstärkeranordnung bei Ohmscher Gegen kopplung mit der Ersatzschaltung des Meßsystems und die in den Formeln verwendeten Grö ßen zeigt;

Fig. 5 eine mögliche Ausführung einer Ladungsverstärkeranordnung bei kapazitiver Gegen kopplung mit der Ersatzschaltung des Meßsystems und die in den Formeln verwendeten Grö ßen zeigt.

Fig. 1 zeigt eine mögliche Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Magnetfelderzeuger 7 zur Erzeugung eines im Rohrinneren zeitveränderlichen Dipolfeldes mit der Induktion B(t), das das Meßrohr 1 durchdringt, innerhalb dessen sich zwei durch die Isola tionsschicht 2 gegenüber dem Meßrohrmantel 1 elektrisch isolierte Elektroden 3, 3' befinden, die über Durchführungen 5, 5' mit den Anschlüssen 4, 4' nach außen geführt sind, um dort mit einer Steuer-, Meß- und Auswerteschaltung 9 verbunden zu werden, die darüber hinaus die Medientemperatur θ und seine Suszeptibilität χ aufnimmt.

Die folgenden Erläuterungen und formelmäßigen Angaben und Herleitungen dienen der Darstellung des Zusammenhangs zwischen der entstehenden Polarisationsladung, der Indukti on des magnetischen Feldes, der Strömungsgeschwindigkeit des Meßmediums und seinen die lektrischen Eigenschaften für den in Fig. 1 dargestellten Fall eines dipolförmigen magnetischen Feldes. Das Meßrohr 1 wird von dem Meßmedium mit der Geschwindigkeit in Axialrich tung durchströmt. Durch Wechselwirkung des strömenden Mediums mit dem vom Perma nentmagneten erzeugten homogenen Feld der Induktion entsteht die elektrische Polarisation

= ε₀(ε_r - 1) ⊗ (t),

mit der die Polarisationsladungsdichte

ρ_pol = -

verbunden ist. Darin ist ε_r die für das Meßmedium charakteristische relative Dielektrizitäts konstante. Die innerhalb des Meßmediums 6 zwischen den Elektroden 3, 3' vorhandene Polari sationsladung ist symmetrisch auf die linke und rechte Hälfte bezüglich der in Fig. 1 von oben nach unten verlaufenden Symmetrielinie mit jeweils entgegengesetztem Vorzeichen verteilt und ergibt sich durch Integration über das Meßvolumen V bzw. über den Meßquerschnitt S aus

wobei l die Länge der hier von der z-Richtung als unabhängig angenommenen Meßanordnung ist. Bei Flüssigkeiten verschwindet die Strömungsgeschwindigkeit an der Rohrinnenwand bei einem Radius r = R. Dann ergibt sich die links- bzw. rechtsseitige Polarisationsladung aus

wobei das negative Vorzeichen für die linke und das positive Vorzeichen für die rechte Quer schnittshälfte des Meßrohres gilt. Aufgrund der bei flüssigen Medien vom Strömungsprofil abhängigen Verteilung der Geschwindigkeit v(r) ergibt sich also eine Ladung, die ihrerseits vom Strömungsprofil abhängig und damit je nach Strömungsprofil unterschiedlich ist, selbst bei konstanter, über den Meßrohrquerschnitt integrierter Durchflußrate. Ein solches Verhalten ist für flüssige Medien unerwünscht. Es ist jedoch für schüttfähige, plastische und feste strang förmige Medien geeignet, weil, insbesondere bei strangförmigen Feststoffen, die Strömungsge schwindigkeit über den gesamten Querschnitt konstant ist, so daß die Dipolform des Magnet feldes nach Fig. 1 sich für solche Anwendungen als besonders geeignet erweist.

Der Magnetfelderzeuger 7 in Fig. 1 kann entweder ein mit einem zeitlich veränderlichen Strom gespeister ortsfester Elektromagnet oder in einer bevorzugten Anordnung ein relativ zum Meßsystem bewegter Permanentmagnet sein, der in einer bevorzugten Anordnung um die Achse des Meßrohres rotiert, wobei in diesem Falle ein minimaler Leistungsaufwand zur Felderzeugung benötigt wird.

Für flüssige Strömungsmedien wurde gefunden, daß die magnetische Quadrupolkonfigura tion nach Fig. 2 vom Strömungsprofil unabhängige Durchflußmessungen erlaubt. In diesem Falle sind vier über den Umfang des inneren Meßrohres symmetrisch verteilte und mittels der Isolierschicht 2 gegenüber dem Meßrohrmantel 1 elektrisch isolierte Elektroden 3, 3', 3", 3''' innerhalb des Meßrohres vorhanden, die über die Durchführungen 5, 5', 5", 5''' und die An schlüsse 4, 4', 4", 4''' nach außen geführt sind, um dort mit einer Meß- und Auswerteschal tung verbunden zu werden.

Die folgenden Erläuterungen und formelmäßigen Angaben und Herleitungen dienen der Darstellung des Zusammenhangs zwischen der entstehenden Polarisationsladung, der Indukti on des magnetischen Feldes, der Strömungsgeschwindigkeit des Meßmediums und seinen die lektrischen Eigenschaften für den in Fig. 2 dargestellten Fall eines quadrupolförmigen magneti schen Feldes. Bei einer magnetischen Quadrupolanordnung ist das Magnetfeld räumlich nicht konstant. Die Induktion ist dort in einem radialen Abstand r von der Systemachse gegeben durch

B = g r,

wobei g den konstanten Feldgradienten bedeutet. In diesem Falle ergeben sich aufgrund der vierfachen Systemsymmetrie vier Sektoren mit einander entgegengesetzten Vorzeichen der Polarisationsladungen jeweils benachbarter Sektoren. Jedem dieser Sektoren ist eine der Elek troden 3, 3', 3", 3''' zugeordnet. Eine der für das Dipolsystem bereits angestellten analoge Betrachtung ergibt für die Größe der Sektorladungen

Hier wird die im radialen Abstand r von der Meßrohrachse vorliegende Geschwindigkeit mit diesem Abstand gewichtet.

Mit der Definition der über den Meßrohrquerschnitt gemittelten mittleren Strömungsge schwindigkeit v_av,

läßt sich die Polarisationsladung pro Sektor ausdrücken durch

Q_Pol = ∓ ε₀(ε_r - 1)g R²l ν_av.

Solange eine axialsymmetrische Strömung vorausgesetzt wird, ergibt sich auf diese Weise eine Polarisationsladung, die immer der über den Strömungsquerschnitt gemittelten mittleren Strömungsgeschwindigkeit v_av proportional ist, völlig unabhängig vom Strömungsprofil. Damit erweist sich die Quadrupolanordnung als ideal den Erfordernissen der Strömungsmessung bei flüssigen Medien angepaßt.

Hinsichtlich der Möglichkeiten der Erzeugung eines im Meßrohrinneren 6 zeitabhängigen Magnetfeldes gelten die für die Dipolanordnung bereits oben dargestellten Varianten eines ortsfesten Elektromagneten einerseits und eines bewegten Permanentmagneten andererseits in sinngemäßer Übertragung.

Fig. 3 zeigt das elektrische Ersatzschaltbild der in das Meßrohr 1 eingebetteten Elektroden anordnung. Zwischen den das Meßmedium umfassenden inneren Elektroden herrscht die Ka pazität C_i, während zwischen den inneren Elektroden und dem Meßrohrmantel jeweils die Ka pazitäten C_e liegen.

Fig. 4 zeigt das Prinzipschaltbild einer Ladungsverstärkeranordnung mit der daran ange schlossenen Meßanordnung des Elektrodensystems 3, 3' nach Fig. 3 bei Ohmscher Gegen kopplung als Teilschaltung der Meß- und Auswerteschaltung (9). Durch die als sehr hoch an genommene innere Verstärkung der Operationsverstärker 8, 8' werden die Elektrodenan schlußpunkte 4, 4' virtuell auf Massepotential gehalten. Dadurch wird der Einfluß der Erdka pazitäten C_e, die zusätzliche Anteile durch angeschlossene Meßkabel enthalten können, prak tisch eliminiert. In Fig. 4 wurde eine sich zeitlich periodisch sinusförmig ändernde Induktion B~ = B(t) angenommen, so daß sich eine entsprechende zeitliche Änderung der Polarisations ladung Q~ einstellt.

Die folgenden Erläuterungen und formelmäßigen Angaben und Herleitungen dienen der Darstellung des Zusammenhangs zwischen der Ausgangsspannung U_out und der Polarisations ladung Q~, die ihrerseits nach den oben angegebenen Systemgleichungen der Strömungsge schwindigkeit proportional ist. Unter Annahme einer sehr hohen Eingangsimpedanz der Ver stärker 8, 8' führt jede Ladungsänderung Q~ zu einem proportionalen Stromfluß durch die Gegenkopplungszweige mit den Bereichswiderständen R_g. Bei einer Winkelfrequenz ω der magnetischen Induktion ergibt sich für die Amplitude dieser Ausgangsspannung

U_out = ω R_g Q_~.

Mit der oben für die Quadrupolanordnung angegebenen Polarisationsladung wird dann

U_out = ω ε₀(ε_r - 1)_g R²l R_g ν_m.

Fig. 5 zeigt das Prinzipschaltbild einer Ladungsverstärkeranordnung mit der daran ange schlossenen Meßanordnung des Elektrodensystems 3, 3' nach Fig. 3 bei kapazitiver Gegen kopplung als Teilschaltung der Meß- und Auswerteschaltung (9). Im Gegensatz zu der An ordnung nach Fig. 4 mit Ohmscher Gegenkopplung findet hier eine echte Ladungsverschie bung statt, so daß das Ausgangssignal U_out nicht dem Ladestrom, sondern unmittelbar der La dung selbst proportional ist.

Im folgenden wird ein Zahlenbeispiel angegeben, wobei eine Ladungsverstärkerschaltung nach Fig. 4 vorausgesetzt wird:
e_r = 2
B_max = 1 T
R = 5 cm
g = B_max/R = 20 T/m
l = 0.01 m
ν = 0.01 m/s → Q_~ ≈ 10^-14 As
ω = 2 π 50.1/s = 314.1/s
R_g = 10¹²Ω
→ U_out = ω Q_~ R_g ≈ 3 V

Dabei wird von einer in der Praxis als untere Grenze angesehenen Strömungsgeschwindig keit von v = 0.01 m/s ausgegangen. Das Beispiel zeigt, daß selbst an dieser unteren Grenze bequem meßbare Ausgangsspannungen entstehen.

Die folgenden Betrachtungen und formelmäßigen Angaben dienen der Erläuterung des Ein flusses der dielektrischen Materialeigenschaften auf das Meßergebnis. Die bisher dargestellten Systemgleichungen, die den Zusammenhang zwischen Polarisationsladung auf der einen Seite und Strömungsgeschwindigkeit auf der anderen Seite beschreiben, enthalten als weiteren Pa rameter die für das Meßmedium charakteristische, materialabhängige relative Dielektrizitäts konstante ε_r, die u. a. von der Temperatur und der Dichte des Meßmediums abhängt.

Es wurde nun gefunden, daß insbesondere bei schüttfähigen Gütern die Suszeptibilität χ, die gegeben ist durch

χ = ε_r - 1,

in weiten Bereichen der Mediendichte proportional ist, mindestens jedoch eine Funktion der Mediendichte ist. Damit wird auch die Polarisationsladung eine Funktion der Mediendichte und darüber hinaus wegen der weiteren Proportionalität der Polarisationsladung zur Strö mungsgeschwindigkeit v eine Funktion der Massenflußdichte, aus der sich nach Multiplikation mit dem Strömungsquerschnitt die Massenflußrate ergibt.

Eine explizite, gleichzeitige und getrennte Messung der Suszeptibilität χ ist nach bekannten Verfahren möglich durch die Messung der durch das Meßmedium verursachten Kapazitätsän derung einer weiteren Elektrodenanordnung. Der Quotient aus gemessener Polarisationsladung und gemessener Suszeptibilität ist unabhängig vom Medium und seiner Dichte der Strömungs geschwindigkeit proportional, aus der sich nach Multiplikation mit dem Strömungsquerschnitt die Volumenflußrate ergibt.

Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung gemeinsam mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erstmals die Messung der Massen- und Volumendurch flußrate nicht leitender Medien durch Wechselwirkung mit einem Magnetfeld erlaubt. Als be sonders vorteilhaft erweist sich die Anpassung an unterschiedliche meßtechnische Erforder nisse durch Auswahl einer geeigneten Magnetfeldkonfiguration, wobei das Quadrupolfeld die bevorzugte Konfiguration zur Messung bei Flüssigkeiten und das Dipolfeld die bevorzugte Konfiguration bei Feststoffen ist.

Claims

1. Vorrichtung zur Messung der Massen- und Volumendurchflußrate von elektrisch nicht lei tenden flüssigen, schüttfähigen, plastischen und strangförmigen festen Medien in Meßrohren durch Auswertung der im Meßmedium durch die Geschwindigkeit des Strömungsmediums beeinflußten elektrischen Polarisationsladung, die durch Wechselwirkung mit einem Magnet feld entsteht, wobei die Vorrichtung ein Meßrohr mit darin befindlichen isolierten Elektroden mit isoliert nach außen geführten Anschlüssen, einen externen Magnetfelderzeuger, eine Steu ereinrichtung zur Steuerung des Magnetfelderzeugers mit einer variierbaren Frequenz und Feldamplitude und eine mit dem Meßrohr und dem Magnetfelderzeuger verbundene Meßein richtung aufweist, mit der die durch die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums beeinflußte Polarisationsladung zwischen den Elektroden gemessen werden kann, dadurch gekennzeich net

1. daß ein Magnetfelderzeuger (7) innerhalb oder außerhalb des Meßrohres vorhanden ist, der im freien Strömungsquerschnitt des Meßrohres ein zeitlich veränderliches Magnetfeld mit variierbarer Frequenz und Amplitude erzeugt, das mindestens eine zur Rohrachse or thogonale Feldkomponente der Induktion erzeugt,
2. daß ein Meßrohr (1) mit mindestens zwei orthogonal zur Rohrachse und zu mindestens ei ner Magnetfeldkomponente auf Abstand zueinander angeordneten Elektroden (3, 3') in sei nem Inneren vorhanden ist, die gegen das Meßrohr elektrisch isoliert und über Durchfüh rungen (5, 5') isoliert nach außen an die Anschlüsse (4, 4') geführt sind, und
3. daß eine Steuer-, Meß- und Auswerteeinheit (9) vorhanden ist, mit welcher Steuereinheit der Magnetfelderzeuger mit variierbarer Frequenz und Feldamplitude gesteuert werden kann und welche Meß- und Auswerteeinheit (9) die die durch die Strömungsgeschwindig keit beeinflußte, zwischen den Elektroden (3, 3') vorliegende Polarisationsladung auf nimmt, und auf deren Grundlage, sowie mit Hilfe der bekannten bzw. zusätzlich bestimmten elektrischen Suszeptibilität des Mediums dessen Massen- und Volumendurchflußrate be stimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetfelderzeuger (7) ein Dipolfeld erzeugt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetfelderzeuger ein Quadrupolfeld erzeugt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßrohr vier Elektroden (3, 3', 3", 3") enthält.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetfelderzeuger (7) ein ortsfester Elektromagnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetfelderzeuger (7) ein gegenüber dem Meßrohr bewegter Elektromagnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetfelderzeuger (7) ein gegenüber dem Meßrohr bewegter Permanentmagnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetfel derzeuger (7) gegenüber dem Meßrohr eine Rotationsbewegung um die Meßrohrachse aus führt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Suszeptibilität des Mediums durch eine weitere Elektrodenanordnung im Meßrohr nach bekannten Methoden gleichzeitig bestimmt wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- und Auswerte schaltung (9) Ladungsverstärkerschaltungen enthält, die so mit den Anschlüssen (4, 4') ver bunden sind, daß diese virtuell auf Massepotential liegen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- und Auswer teschaltung Ladungsverstärkerschaltungen nach Fig. 4 mit Ohmscher Gegenkopplung enthält.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- und Auswer teschaltung Ladungsverstärkerschaltungen nach Fig. 5 mit kapazitiver Gegenkopplung enthält.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Medientemperatur erfaßt und der Meß- und Auswerteschaltung (9) zugeführt wird.

14. Verfahren zur Messung der Massen- und Volumendurchflußrate von elektrisch nicht lei tenden flüssigen, schüttfähigen, plastischen und strangförmigen festen Medien in Meßrohren durch Auswertung der im Meßmedium durch die Geschwindigkeit des Strömungsmediums beeinflußten elektrischen Polarisationsladung, die durch Wechselwirkung mit einem Magnet feld entsteht, wobei ein von einer Steuereinrichtung gesteuerter Magnetfeldgenerator ein Ma gnetfeld variierbarer Frequenz und Amplitude im Inneren des Meßrohres erzeugt und die sich einstellenden, die Strömungsgeschwindigkeit enthaltenden Polarisationsladungen von einer Meßeinrichtung aufgenommen und ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet,

1. daß ein Meßrohr mit mindestens zwei orthogonal zur Rohrachse und zu mindestens einer Magnetfeldkomponente auf Abstand zueinander angeordneten Elektroden (3, 3') in seinem Inneren vorhanden ist, die gegen das Meßrohr elektrisch isoliert und über Durchführungen (5, 5') isoliert nach außen an die Anschlüsse (4, 4') geführt sind,
2. daß von einem von einer Steuer- und Auswerteeinheit (9) gesteuerten Magnetfelderzeu ger (7) ein Magnetfeld mit variierbarer Frequenz und Amplitude mit wenigstens einer zur Rohrachse und zum Abstand zwischen den Elektroden (3, 3') orthogonalen Komponente so erzeugt wird, daß das Feld im Inneren des Rohres zwischen den Elektroden (3, 3') vorhan den ist,
3. daß die Anschlüsse (4, 4') an die Steuer-, Meß- und Auswerteeinheit (9) angeschlossen sind, die Polarisationsladung von dieser aufgenommen und mittels einer in dieser vorhande nen Ladungsverstärkerschaltung nach Fig. 4 bzw. Fig. 5 in eine proportionale Ausgangs spannung überführt wird und aus ihr, sowie der bekannten bzw. zusätzlich bestimmten elektrischen Suszeptibilität des Mediums dessen Massen- und Volumendurchflußrate mittels vorgegebener Abhängigkeiten bestimmt werden.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebenen Abhängig keiten gegeben sind durch
= K_M U_out,
= K_V U_out/χ
wobei die Massendurchflußrate, die Volumendurchflußrate, U_out die gemessene Ausgangsspannung des Ladungsverstärkers nach Fig. 4 bzw. Fig. 5, χ die Suszeptibilität und K_M, K_V durch die Geometrie, die Eigenschaften des Ladungsverstärkers und das Magnetsy stem bestimmte Gerätekonstanten sind.

16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß als vorgegebene Abhängigkei ten experimentell ermittelte Eichkurven verwendet werden.

17. Verfahren nach Anspruch 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Medientemperatur θ zusätzlich der Meß- und Auswerteschaltung (9) zugeführt und in der Auswertung berücksich tigt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auswertung die Summe oder Differenz der Ausgangsspannungen des Ladungsverstärkers nach Fig. 4 bzw. Fig. 5 herangezogen werden.