DE2250992A1

DE2250992A1 - COMPENSATION CIRCUIT FOR COMPENSATION OF THE TRANSFORMATIVE INTERFERENCE VOLTAGE OF AN INDUCTIVE FLOW METER

Info

Publication number: DE2250992A1
Application number: DE19722250992
Authority: DE
Inventors: Albert Seebode
Original assignee: Fischer and Porter GmbH
Current assignee: Fischer and Porter GmbH
Priority date: 1972-10-18
Filing date: 1972-10-18
Publication date: 1974-05-02

Description

Kompensationsschaltung für die Kompensation der transformatorischen Störspannung eines induktiven Strömungsmessera Die Erfindung betrifft eine Kompensationsschaltung für die Kompensation der transformatorischen Störspannung eines induktiven Strömungsmessers, dessen in einem vom Medium durchströmtem Rohrstück angeordnete Meßelektroden Jeweils über eine Anschlußleitung mit einer nachgeordneten Verstärkeranordnung verbunden sind.Compensation circuit for the compensation of the transformer Interference voltage of an inductive flow meter The invention relates to a compensation circuit for the compensation of the transformer interference voltage of an inductive flow meter, each of which is arranged in a pipe section through which the medium flows connected via a connecting line to a downstream amplifier arrangement are.

Bei solchen mit wechselstromerregten Erregerwicklungen arbeitenden Strömungsmessern treten an den Meßelektroden außer dem Nutzsignal auch phasenverschobene transformatorische Störspannungen auf, die kompensiert werden müssen. Hierzu ist es bekannt (DX-PS 939 410), durch eine mit einer Meßelektrode über Potentiometer verbundene zusätzliche Leiterschleife um das Rohrstück herum eine Kompensationsspannung zu erzeugen, die der Elektrodenspannung entgegenwirkt, und am Ausgang der Verstärkeranordnung eine phasenabhängige Gleichrichtung vorzunehmen. Zur Vermeidung statischer Störspannungen werden vorzugsweise alle zum hochohmigen Eingang der Verstärkeranordnung führenden Gleiter abgeschirmt ausgeführt. Die genaue Verlegung der Leiterschleife und die genaue Potentiometereinstellung birgt mechanische und elektrische Abstimmschwierigkeiten, die nur an Ort und Stelle mit erheblichem Aufwand gemeistert werden können, wobei eine ungewollte Verstimmung im Laufe der Betriebs zeit durch mechanische und thermische Einwirkungen auftreten kann. Ferner ergibt die phasenabhängige Gleichrichtung unvermeidlich eine unerwünschte Beeinträchtigung des gesamten dynamischen Verhaltens der Verstärkeranordnung.For those working with alternating current excitation windings In addition to the useful signal, flow meters also appear phase-shifted on the measuring electrodes transformer interference voltages that have to be compensated. This is it is known (DX-PS 939 410), through a potentiometer with a measuring electrode connected additional conductor loop around the pipe section a compensation voltage to generate, which counteracts the electrode voltage, and at the output of the amplifier arrangement make a phase-dependent rectification. To avoid static interference voltages are preferably all leading to the high-impedance input of the amplifier arrangement Shielded glider. The exact laying of the conductor loop and the precise potentiometer setting involves mechanical and electrical tuning difficulties, which can only be mastered on the spot with considerable effort, whereby an unwanted detuning in the course of the operating time due to mechanical and thermal Effects can occur. Furthermore, the phase-dependent results Rectification inevitably an undesirable impairment of the overall dynamic behavior the amplifier arrangement.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Leiterschleife und eine phasenabhängige Gleichrichtung mit den besagten Nachteilen zu vermeiden und eine Eompensationsschaltung zu schaffen, die auf einfache Weise ohne aufwendige Abgleichmaßnahmen verlegt werden kann und die im Betrieb durch mechanische und thermische Einflüsse ungestört mit gutem dynamischen Verhalten arbeitet.The invention is based on the object of such a conductor loop and to avoid phase-dependent rectification with the aforementioned disadvantages and to create a compensation circuit that is simple and without laborious Adjustment measures can be relocated and those in operation by mechanical and thermal Influences works undisturbed with good dynamic behavior.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt nach der Erfindung dadurch, daß jeder Anschlußleitung eine traneformatorisch gleichwirkende Kompensationsleitung zugeordnet ist und diese elektrisch gegensinnig zur Anschlußleitung wirkend jeweils an einen Differenzverstärker angekoppelt sind.The object is achieved according to the invention in that that each connection line has a transformer-equivalent compensation line is assigned and this acting electrically in opposite directions to the connecting line, respectively are coupled to a differential amplifier.

Auf diese Weise ist gewährleistet, daß die Kompensationsleitung stets die gleiche transformatorische Störspannung wie die Anschlußleitung zu einer Meßelektrode aufnimmt und somit eine völlige Kompensation der transformatorischen Störspannungen erreicht wird.In this way it is ensured that the compensation line always the same transformer interference voltage as the connection line to a measuring electrode absorbs and thus a complete compensation of the transformer interference voltages is achieved.

Die transformatorisch gleiche Wirkung der Kompensationsleitung kann durch lokal gleiche Verlegung (parallel oder verdrillt) zur zugeordneten Anschlußleitung erreicht wird. Die vorzugsweise räumlich parallel verlegten Anschluß- und gompensationsleitungen können Teile eines Kabels sein, so daß die gewünschte Wirkung in allen Fällen dauernd erhalten bleibt. Vorteilhafterweise hat ein solches Kabel eine elektrostatische Abschirmung für die besagten Leitungen, wobei in vereinfachender Weise die Kompensationsleitung vorteilhaft als Abschirmung ausgebildet sein kann.The same transformer effect of the compensation line can by laying the same locally (parallel or twisted) to the assigned connecting cable is achieved. The connection and compensation lines, which are preferably laid spatially parallel can be part of a cable, so that the desired effect is permanent in all cases preserved. Such a cable advantageously has an electrostatic one Shielding for the said lines, with the compensation line in a simplified manner can advantageously be designed as a shield.

Die Xompensationsleitungen können unmittelbar oder über Widerstande mit dem metallischen Rohrstück verbunden und jeweils auf die invertierenden Eingänge der Differenzverstärker geführt sein, deren hochohmige nichtinvertierende Eingänge mit Jeweils einer Anschlußleitung verbunden sind. Somit tritt an beiden Eingängen Jedes Differenzverstärkers die gleiche transformatorische Störspannung als Gleichtaktspannung auf, so daß am Ausgang Jedes Differenzverstärkers nur das Nutzsignal auftreten kann.The compensation lines can be direct or via resistors connected to the metallic pipe section and each to the inverting inputs the differential amplifier, whose high-impedance non-inverting inputs are each connected to a connecting line. Thus occurs at both entrances Each differential amplifier has the same transformer interference voltage as common-mode voltage so that only the useful signal can appear at the output of each differential amplifier.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind an Hand zweier in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele der Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine mittelpunktsymmetrische Kompensationsschaltung und Fig. 2 eine solche mit Zusatzsymmetrierung.Further details of the invention are based on two in the drawing schematically illustrated embodiments of the invention explained in more detail below. FIG. 1 shows a center-symmetrical compensation circuit and FIG. 2 one with additional symmetry.

Der Meßwertgeber 1 besteht inan sich bekannter Weise aus einem metallischen Rohrstück 3 im Zuge einer nicht dargestellten, vom zu messenden Medium durchströmten Rohrleitung, das innen mit einer Isolierauskleidung 2 bedeckt ist, durch die die beiden diametral angeordneten Meßelektroden 4 ragen und mit dem strömenden Medium in Berührung kommen. Das Rohrstück 3 wird im Bereich der Meßelektrode von einem magnetischen Wechselfeld zweier wechselstromgespeister Erregerspulen 5 in bekannter Weise durchsetzt, so daß an den Meßelektroden 4 ein Elektrodensignal auftritt, das aus einem der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums proportionalen Nutzsignal und einer transformatorischen Störspannung zusammengesetzt ist. Jede Meßelektrode 4 ist über eine Anschlußleitung 6 mit dem hochohmigen Eingang (+) eines Differenzverstärkers 14 verbunden.The transducer 1 consists in a manner known per se from a metallic one Pipe section 3 in the course of a not shown, flowed through by the medium to be measured Pipeline which is covered inside with an insulating lining 2 through which the two diametrically arranged measuring electrodes 4 protrude and with the flowing medium come into contact. The pipe section 3 is in the area of the measuring electrode by a magnetic alternating field of two alternating current supplied excitation coils 5 in known Way interspersed, so that an electrode signal occurs at the measuring electrodes 4, the from a useful signal proportional to the flow velocity of the medium and is composed of a transformer interference voltage. Each measuring electrode 4 is via a connecting line 6 to the high-impedance input (+) of a differential amplifier 14 connected.

Zur Kompensation der transformatorischen Störspannung ist zu Jeder Anschlußleitung 6 räumlich parallel eine Kompensationsleitung 7 verlegt, die entweder unmittelbar oder über Je einen Widerstand 8 einerseits an das Rohrstück 3 und andererseits an den invertierenden Eingang des zugeordneten Differenzverstärkers angeschlossen ist. Da die oipensationsleitung in gleicher Weise wie die Anschlußleitung vom Magnetfeld induziert wird, kann durch die elektrische Verbindung mit dem Rohrstück 3 in ihr eine gleiche Stspannung wie in der Anschlußleitung und der Meßstrecke selbst erreicht werden, die sich durch die Gegeneinanderschaltung ii Differeniverstärker aufheben.To compensate for the transformer interference voltage, everyone Connection line 6 spatially parallel a compensation line 7 is laid, which either directly or via a resistor 8 on the one hand to the pipe section 3 and on the other hand to the inverting input of the assigned differential amplifier connected is. Since the oipensationsleitung in the same way as the connecting line from the magnetic field is induced, by the electrical connection with the pipe section 3 in it an interference voltage equal to that in the connection line and the measuring section itself is achieved which cancel each other out through the counter connection ii differential amplifier.

Mittels eines Rückführwiderstandes 9 zwischen Ausgang und invertierendem Eingang Jedes Differenzverstärkers wird die Kompensationsleitung 7 auf gleichem Potential wie die räumlich parallel verlegte Anschlußleitung 6 gehalten.By means of a feedback resistor 9 between the output and the inverting Input of each differential amplifier is the compensation line 7 on the same The potential of the connecting line 6, which is spatially parallel, is maintained.

Da das Rohrstück 3 auf Erdpotential liegt, ergibt sich für die besagten Anschluß- und Kompensationsleitungen eine mittelpunktsymmetrische Schaltung, für deren beide gleiche Hälften das nachfolgend Gesagte gilt.Since the pipe section 3 is at ground potential, it results for the said Connection and compensation lines a center-symmetrical circuit, for whose two halves are the same, what is said below applies.

An Jeder Meßelektrode entsteht außer dem nutzsignal in Form einer EMK der Bewegung noch eine von der Meßstrecke herrUhrende transformatorische innere Störspannung, zu der in der Anschlußleitung noch eine äußere transformatorische Störspannung hinzukommt. Die Sunme dieser Spannungen wird dem hochohmigen Eingang Jedes Differenzverstärkers zugeführt.In addition to the useful signal in the form of a The EMF of the movement is also an internal transformer originating from the measuring section Interference voltage to which there is an external transformer in the connection line Interference voltage is added. The sunme of these voltages is the high impedance input Each differential amplifier fed.

Eine gleiche innere und äußere Störspannung wird vom Rohrstück über die Kompensationsleitung auf den invertierenden Eingang Jedes Differenzverstärkers geführt, so daß nur das Nutzsignal übrig bleibt, das verstärkt am Ausgang Jedes Differenzverstärkers zur weiteren Auswertung über nicht dargestellte Mittel bekannter Art abgenommen werden kann.An equal internal and external interference voltage is transmitted from the pipe section the compensation line to the inverting input of each differential amplifier out, so that only the useful signal remains, which amplifies at the output each Differential amplifier known for further evaluation by means not shown Kind can be removed.

In Fig. 1 ist der Anechluß der gompensationsleitung 7 über die zusammen mit dem Rückführwiderstand 9 als Spannungsteiler wirkenden Widerstände 8 am Rohrstück 3 vorgesehen. Die strichpunktierte Abschirmung 10 jedes Differenzverstärkers 14 ist an einen gemeinsamen.3ezugspunkt 11 am Rohrstück 3 angeschlossen, das symmetrisch zu den Meßelektroden 4 liegt.In Fig. 1, the connection of the compensation line 7 is connected via the with the feedback resistor 9 acting as a voltage divider resistors 8 on the pipe section 3 provided. The dash-dotted shielding 10 of each differential amplifier 14 is connected to a common.3ezugpunkt 11 on the pipe section 3, which is symmetrical to the measuring electrodes 4 lies.

Um eine genaue Symmetrierung des gemeinsamen Bezugspunktes zu den beiden Meßelektroden 4 zu erhalten, ist es vorteiLlhaft, gemäß Fig. 2 die Abschirmung 10 einerseits an mehr oder minder beliebigen Stellen 13 mit dem Rohrstück und andererseits miteinander über ein Potentiometer 12 zu verbinden, dessen Abgriff 11' den Bezugspunkt ergibt. Die übrigen Teile sind unverändert zur Fig. 1 und mit gleichen Bezugszeichen wie dort gekennzeichnet.In order to achieve an exact symmetry of the common reference point to the To obtain both measuring electrodes 4, it is advantageous, according to FIG. 2, the shielding 10 on the one hand at more or less arbitrary points 13 with the pipe section and on the other hand to be connected to each other via a potentiometer 12, the tap 11 'of which is the reference point results. The other parts are unchanged from FIG. 1 and have the same reference numerals as marked there.

6 Patentansprüche 2 Figuren6 claims 2 figures

Claims

Claims 1. Compensation circuit for the compensation of the transformer interference voltage of an inductive flow meter, its in a Measuring electrodes arranged by the pipe section through which the medium flows, each via a connecting line are connected to a downstream amplifier arrangement, characterized in that that each connecting line (6) has a transformer-equivalent compensation line (7) is assigned and this acts electrically in opposite directions to the connection line Each are coupled to a differential amplifier (14).

2. Compensation circuit according to claim 1, characterized in that that each compensation line (7) on the one hand electrically conductive with the pipe section (3) and on the other hand with the inverting input (-) of the differential amplifier (14) is connected, with its high-impedance non-inverting input (7) the associated Connection line (6) is connected.

3. Compensation circuit according to claim 2, characterized in that that each differential amplifier (14) has a Rtekführung (9) of its output on its having inverting input.

4. Compensation circuit according to claim 1, 2 or 3, characterized in that that the connection and compensation lines (6, 7) an electrostatic shield (10) and that the shields are connected to the pipe section (3) and do one common connection (11, 11 ') are performed.

5. Compensation circuit according to claim 4, characterized in that that the lompensational line (7) as a shield for the associated connecting line (6) is formed.

6. Compensation circuit according to claim 4 or 5, characterized in that that the shields (10) at different, union points (13) of the pipe section (3) and connected via a balancing potentiometer (12) to the connection (11 ') are connected.

L e r s e i t e