DE236681T1

DE236681T1 - Verfahren und geraet zum messen des durchflusses eines gases und zum abgeben eines korrigierten signals.

Info

Publication number: DE236681T1
Application number: DE198787100358T
Authority: DE
Inventors: David L. Monroeville Pennsylvania 15146 Polesnak; Richard V. Delmont Pennsylvania 15626 Woodward
Original assignee: Rockwell International Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1986-02-05
Filing date: 1987-01-14
Publication date: 1988-02-25
Also published as: AU615545B2; AU581359B2; NZ219058A; AU3452089A; US4829449A; JPS62191721A; EP0236681A3; AU617461B2; AU3451989A; AU6768387A; JPH0765918B2; EP0236681A2

Claims

PRINZ, LEISER, SUNKE & PARTNER Patentanwälte · European Patent Attorneys 0 2 3 6 Manzingerweg 7 ■ 8000 München 60 22. September 1987 EP 87100358.8-2204 / 0 236 681 Rockwell International Corporation Unser Zeichen: R 1207 Patentansprüche

1. Verfahren zur Messung einer Variablen unter Verwendung eines spannungsabhängigen Elements, dessen Impedanz sich in Abhängigkeit von der gemessenen Variablen ändert, um eine die gemessene Variable anzeigende Erscheinung zu liefern, mit den Schritten:

a) Anlegen einer Spannung an das variable Meßelement und an ein Referenz-Element, dessen Impedanz mindestens innerhalb eines Bereichs, der zwischen einer ersten und einer zweiten Kalibrier-Variablen liegt, relativ gleichbleibend ist;

b) Beaufschlagen des variablen Meßelements mit der ersten Kalibrier-Variablen und Ableiten eines entsprechenden ersten und eines entsprechenden zweiten Signals von dem variablen Meßelement und dem Referenz-Element;

Dr/Ma

c) Beaufschlagen des variablen Meßelements mit der zweiten Kalibrier-Variablen und Ableiten eines entsprechenden dritten und eines entsprechenden vierten Signals

von dem variablen Meßelement und dem Referenz-Element; 5

d) Erhalten eines ersten Kalibrierverhältnisses aus dem ersten und dem zweiten Signal und eines zweiten Kalibrierverhältnisses aus dem dritten und dem vierten

Signal;
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e) Beaufschlagen des variablen Meßelements mit einer unbekannten Variablen und Ableiten eines entsprechenden fünften und eines entsprechenden sechsten Signals von dem variablen Meßelement und dem Referenz-Element,

¹^ sowie gemeinsames Anlegen einer schwankenden Spannung an das variable Meßelement und das Referenz-Element;

f) Ableiten des momentanen Verhältnisses vom fünften und

sechsten Signal;
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g) Interpolieren des momentanen Verhältnisses in bezug auf das erste und das zweite Kalibrierverhältnis, um die Erscheinung der gemessenen Variablen zur Verfügung zu stellen, die im wesentlichen unabhängig von jeglicher PegelSchwankung der Spannung ist.

2. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Interpolieren das Erhalten einer ersten Differenz zwischen dem momentanen Verhältnis und entweder dem ersten oder dem zweiten Kalibrierverhältnis beinhaltet, des weiteren das Erhalten eines Bruches als Quotienten aus der ersten Differenz und einer zwischen dem ersten und dem zweiten Kalibrierverhältnis bestehenden zweiten Differenz beinhaltet, und weiterhin das Erhalten der Erscheinung der gemessenen Variablen als Produkt aus dem Bruch und einer zwischen der ersten und zweiten Kalibrier-Variablen bestehenden dritten Differenz.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das eine Kalibrierverhältnis für die entsprechende, entweder die erste oder die zweite Kalibrier-Variable erhalten wird, und das Interpolieren weiter beinhaltet das Aufsummieren des Produktes mit dieser einen Variablen, um die Erscheinung der gemessenen Variablen zu erhalten.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Variable die Temperatur ist und die Impedanz des Elements sich temperaturabhängig ändert.

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Variable die Druck ist und die Impedanz des Elements sich druckabhängig ändert.

6. Vorrichtung zur Messung einer Variablen mit:

a) einem variablen Meßelement, dessen Impedanz sich mit der Varibalen ändert;

b) einem Referenz-Element, dessen Impedanz über einen Bereich, der zwischen der ersten und der zweiten Kalibrier-Variablen liegt, bezüglich derjenigen des variablen Meßelements relativ gleichbleibend ist;

c) Mitteln zum Anlegen einer Spannung jeweils an das variablen Meßelement und das Referenz-Element;

d) Kalibrier-Mitteln zum Ableiten eines ersten und eines zweiten Signals von dem variablen Meßelement bzw. dem Referenz-Element, wenn das variable Meßelement mit der ersten Kalibrier-Variablen beaufschlagt wird, und bzw. Ableiten eines dritten und eines vierten Signals, wenn das variable Meßelement mit der zweiten Kalibrier-Variablen beaufschlagt wird, und zum Erhalten eines ersten Kalibrierverhältnisses aus dem ersten und dem zweiten Signal und eines zweiten Kalibrierverhältnisses aus dem dritten und dem vierten Signal; und

e) Steuerungs-Mitteln, die Meßmittel enthalten zum Ableiten eines fünften bzw. eines sechsten Signals vom variablen Meßelement bzw. vom Referenz-Element, wenn das variable Meßelement mit einer momentanen zu messenden Variablen beaufschlagt wird und zum Erhalten eines momentanen Verhältnisses des fünften Signals zu dem sechsten Signal, und Interpolierungs-Mittel enthalten zum Interpolieren des momentanen Verhältnisses unter Bezugnahme auf das erste und zweite Kalibrierverhältnis, um eine Erscheinung der Variablen zur Verfügung zu stellen, die unabhängig von den Pegeländerungen der Spannung ist.

7. Meß- und Berechnungs-System, um eine mit einer großen Genauigkeit versehene Erscheinungsgröße für ein Gasvolumen V zu erzeugen, das, bezogen auf die gegebenen Grundbedingungen des Druckes P, und der Temperatur T, eines durch eine Leitung strömenden Gases, korrigiert ist, mit:

a) ersten Mitteln zum Messen der Temperatur T_f des durch die Leitung strömenden Gases und zum Bereitstellen eines dieses anzeigenden ersten Signals;

b) zweiten Mitteln zum Messen des Druckes P_f des durch die Leitung strömenden Gases und zum Bereitstellen

eines dieses anzeigenden zweiten Signals;

c) dritten Mitteln zum Messen des Volumens V_f des durch die Leitung strömenden Gases und zum Bereistellen eines dieses anzeigenden dritten Signals;

d) Berechnungsmitteln zum Berechnen des bezogen auf die gegebenen Grundbedingungen korrigierten Gasvolumens V, gemäß der folgenden Gleichung:

worin F der Uberkompressibilitätsfaktor ist; und

e) Mitteln zur Berechnung der Überkompressibilität mit Mitteln zur Berechnung des Uberkompressibilitätsfaktors gemäß einer Gleichung, in der nur ganzzahlige Potenzen und eine aus mehreren Koeffizientenmengen ausgewählte Koeffizientenmenge vorkommen, und Mitteln zum Auswählen der Menge gemäß dem ersten und dem zweiten Signal.

8. Meß- und Berechnungs-System nach Anspruch 7, worin die Gleichung die Form hat:

2 3 2 3 2

F = A + Bx + Cy + Dy + Ey + Fxy + Gxy + Hxy + Ix

worin A bis I die ausgewählte Koeffizientenmenge ist.

9. Meß- und Berechnungs-System nach Anspruch 8, worin die Mittel zur Berechnung der Überkompressibilität weiterhin Mittel zur Berechnung von &khgr; und y gemäß folgenden Gleichungen aufweisen:

^Tadj ^{+ 70}

y = ^Padj

worin P ,. der abgeglichene Druck und T ,. die abgeglichene Temperatur ist, und worin die Koeffizientenmenge gemäß den Werten der abgeglichenen Temperatur und des abgeglichenen Druckes ausgewählt wird.

10. Meß- und Berechnungs-System nach Anspruch 9, worin die Berechnungsmittel für den Überkompressibilitätsfaktor weiterhin Mittel zur Berechnung des abgeglichenen Druckes gemäß folgender Gleichung aufweisen:

^Padj ^Ff &rgr;

worin F der Druckabgleich-Faktor ist, des weiteren Mittel zur Berechnung des Temperaturabgleich-Faktors gemäß folgender Gleichung aufweisen:

^Tadj ^{= ({T}f ^{+ 460)} V " ⁴⁶⁰

worin F der Temperaturabgleichs-Faktor ist, weiterhin Mittel zur Berechnung des Druckabgleich-Faktors gemäß folgender Gleichung aufweisen:
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_v ₌ 226,29

T 99,15 +. 211 ,9 SG - K_T

worin SG das spezifische Gewicht des durch die Leitung strömenden Gases und K_ die Verdünnungs-Temperaturkonstante ist, des weiteren Mittel zur Berechnung der Verdünnungs-Temperaturkonstanten gemäß folgender Gleichung aufweisen:

K_T = M_c + 1,681 M_n

worin M der Mol-%-Wert Kohlendioxid und M der Mol-%-Wert

c &eegr;

Stickstoff im strömenden Gas ist, ferner Mittel zur Berechnung des Druckabgleich-Faktors gemäß folgender Gleichung aufweisen:

or &rgr; _ 156,47

*p 160,8 - 7,22 SG + K

worin K die Verdünnungs-Druckkonstante ist, fernerhin Mittel zur Berechnung der Verdünnungs-Druckkonstante gemäß folgender Gleichung aufweisen: 30

K_p = M_c -0,392 M_n.

11. Batteriebetriebenes System zum Messen einer Variablen und zur Durchführung von Berechnungen unter Verwendung der gemessenen Variablen und einer Menge von Berechnungs-Variablen mit:

a) Mitteln zum Messen der Variablen und zum Bereitstellen eines dies anzeigenden Signals;

b) ersten, flüchtigen, von der Batterie mit einer ersten relativ geringen Energieversorgungsrate betreibbaren Mitteln zum Abspeichern dieser Menge von Berechnungs-Variablen;

c) zweiten, nichtflüchtigen, von der Batterie mit einer zweiten relativ großen Energieversorgungsrate betreibbaren Mitteln zum Abspeichern einer Reservemenge der Berechnungs-Variablen; und

d) Steuerungs-Mitteln, die mit den Mitteln zum Messen und den ersten Speicher-Mitteln gekoppelte Mittel aufweisen, zum Ausführen der Berechnungen unter Einbeziehung des Variablen-Signals und der Menge von Berechnungs-Variablen, weiterhin Mitteln zur Überprüfung der Menge von Berechnungs-Variablen, die in den ersten Speicher-Mitteln abgespeichert sind, um eine erste Erscheinung zur Verfügung zu stellen, die anzeigt, daß die Menge von Berechnungs-Variablen stimmt, und um eine zweite Erscheinung zur Verfügung zu stellen, die anzeigt, daß mindestens eine Variable aus der Menge von Berechnungs-Variablen verlorengegangen ist, und auf die

zweite Erscheinung ansprechenden Mitteln, um die ersten Speicher-Mittel mit Energie zu versorgen und ihnen die Reservemenge der Berechnungs-Variablen aus den zweiten Speicher-Mitteln zu übermitteln.
30

12. Batteriebetriebenes System nach Anspruch 11, worin die Messungs-Mittel das Variablen-Signal in analoger Form zur Verfügung stellen und worin weiterhin Mittel enthalten sind zur Umwandlung des analogen Variablen-Signals in ein entsprechendes digitales Variablen-Signal, und worin die Energieversorgungs-Mittel die Umwandlungs-Mittel eine relativ kurze Zeitdauer mit Energie versorgen,

um die Umwandlung des analogen Variablen-Signals in das digitale Variablen-Signal zu ermöglichen.

13. Batteriebetriebenes System nach Anspruch 10, worin das Energieversorgungs-Mittel auf die erste Erscheinung anspricht, um die Berechnungen auszuführen, die das Variablen-Signal und die vollständige Menge von Berechnungs-Variablen beinhaltet.

14. Batteriebetriebenes System nach Anspruch 10, worin das Energieversorgungs-Mittel zuerst die Messungs-Mittel mit Energie versorgt, um das Variablen-Signal zur Verfügung zu stellen, bevor es die Umwandlungs-Mittel mit Energie versorgt, um die Umwandlung zu bewirken.