DE2547392C3

DE2547392C3 - Inductive flow meter with an excitation winding that generates a magnetic field and is excited by a sinusoidal alternating voltage

Info

Publication number: DE2547392C3
Application number: DE19752547392
Authority: DE
Inventors: Hans-Gerd Dr. 2807 Achim Launer
Original assignee: Fischer and Porter GmbH
Current assignee: Fischer and Porter GmbH
Priority date: 1975-10-23
Filing date: 1975-10-23
Publication date: 1981-05-27
Also published as: DE2547392A1; DE2547392B2

Description

Die Erfindung oetrifft einen induktiven Durchflußmesser nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to an inductive flow meter according to the preamble of claim 1.

Ein solcher Durchflußmesser ist aus der DE-OS 381 bekanntgeworden, bei dem aus einem verstärkten sinusförmigen Meßsignal das dem Durchfluß proportionale, einem Speicher zugeführte Nutzsignal durch Ausblenden des der EMK der Bewegung entsprechenden phasenverschobenen sinusförmigen Störsignals gewonnen wird. Zur Ausblendung des Störsignals wird von einem im Stromkreis der Erregerwicklung angeordneten Stromwandler eine Sinusförmige Referenzgröße abgeleitet, die phasengleich mit der sinusförmigen EMK der Bewegung ist. Von dieser EMK der Bewegung wird jeweils im negativen Maximum ein kurzer Schaltimpuls abgeleitet, tier aus dem Meßsignal jeweils zum Zeitpunkt des Nulldurchgangs des Störsignals einen Spannungsimpuls tusblendet. der in einem Speicher jeweils bis zum Eingang eines neuen Spannungsimpulses als Nutzspanhung gespeichert wird. Es wird dabei unterstellt, daß die Phasenlage zwischen der EMK der Bewegung und der EMK der Transformation genau 90° elektrisch beträgt. Da diese Phasenverschiebung jedoch wegen der Abhängigkeit von der Netzfrequenz, der Temperatur und anderen Kriterien nicht konstant bleibt und die Referenzgröße vom negativen Maximum der EMK der •ewegung, d. h. vom Nulldurchgang des Stromes abgeleitet wird, ist der besagte Schaltimpuls nicht symmetrisch zum Nulldurchgang des Störsignals, so daß diese intervallweise Integralmethode durch Drifteinflüsse nullpunktinstabil arbeitet und in bezug auf dieSuch a flow meter has become known from DE-OS 381, in which from one amplified sinusoidal measuring signal, the useful signal, which is proportional to the flow and fed to a memory, by masking out the emf of the movement corresponding phase-shifted sinusoidal interference signal is obtained. To hide the An interference signal is generated by a current transformer arranged in the circuit of the excitation winding Sinusoidal reference quantity derived which is in phase with the sinusoidal EMF of the movement. From this EMF of the movement, a short switching pulse is derived in each case in the negative maximum, tier a voltage pulse from the measurement signal at the time of the zero crossing of the interference signal tus fades. which is stored as a useful voltage in a memory until a new voltage pulse is received. It is assumed that the The phase position between the EMF of the movement and the EMF of the transformation is exactly 90 ° electrical. Since this phase shift, however, because of the dependence on the mains frequency, the temperature and other criteria does not remain constant and the reference variable from the negative maximum of the EMF • ewegung, d. H. is derived from the zero crossing of the current, said switching pulse is not symmetrical to the zero crossing of the interfering signal, so that this interval-wise integral method works zero point unstable due to drift influences and with respect to the Nutzspannung einen mit dem Kosinus des Fehlwinkels steigenden Fehler aufweist, wogegen der Fehler des Störsignals mit dem Sinus des Fehlwinkels zunimmt Aus der US-PS 33 16 762 ist für einen DurchflußmesUsable voltage has an error that increases with the cosine of the error angle, whereas the error of the Interference signal increases with the sine of the error angle From US-PS 33 16 762 is for a Durchflußmes ser mit rechteckförmigem Erregerstrom ebenfalls die Erfassung der transformatorischen Störspannung symmetrisch zum Nullpunkt und deren Ausblendung durch Integration bekannt, so daß die gleichen Fehler wie im erstgenannten Fall auftreten. In einem anderenwater with rectangular excitation current also the Detection of the transformer interference voltage symmetrically to the zero point and its suppression Integration known, so that the same errors occur as in the former case. In another

ίο Verfahren nach dieser Vorveröffentlichung wird eine transformatorische Störspannung während der konstanten Abschnitte des rechteckförmigen Erregerfeldes zwar grundsätzlich ausgeschlossen, jedoch im Falle eines ungünstigeren Verhältnisses von Erregerfeldpeίο Procedure according to this prior publication will be a transformer interference voltage during the constant sections of the rectangular excitation field in principle excluded, but in the case of an unfavorable ratio of Erregerfeldpe s riodendauer zur Abklingzeitkonstante der elektrischen eingangsschaltung angenommen, wobei dann die Störspannung ohne Verwendung von Speichern durch Schaltungsmaßnahmen ausgesondert und die Summe aus Nutz- und Störsignal erhalten wird. Die Summe auss period duration to the decay time constant of the electrical input circuit assumed, in which case the interference voltage without the use of memories by Circuit measures are singled out and the sum of the useful and interference signal is obtained. The sum of Nutz- und Störsignal und das ausgesonderte Störsignal werden gemeinsam integriert, skalier; und additiv so verknüpft, daß das Störsignal unterdrückt wird, wozu driftbehaftete Integratoren notwendig sind und eine sehr genaue Abtastung des Impulsbreiten gefordertUseful and interfering signals and the rejected interfering signal are integrated and scaled together; and additive like that linked that the interference signal is suppressed, including drift-prone integrators are necessary and one very precise scanning of the pulse width is required wird, da die Impulsbreite proportional in die Integration eingeht.is because the pulse width is proportional to the integration comes in.

Aus »Journal of Navigation«, Vol. 2"U (Juli 1970) Seiten 302 bis 305 und der DE-AS 20 52 175 sind Durchflußmesser bekannt, bei denen zwei SpeicherFrom "Journal of Navigation", Vol. 2 "U (July 1970) Pages 302 to 305 and DE-AS 20 52 175 flow meters are known in which two memory

jo verwendet werden. Bei der Meßvorrichtung wird ein rechteckförmiger Erregerstrom benutzt, um eine nur bei Polaritätswechsel auftretende transformatorische Störspannung auszublenden, damit die im allgemeinen quasistatischen elektrochemischen Störspannungen bejo can be used. In the measuring device, a square-wave excitation current is used to generate only one at Fade out transformer interference voltage that occurs when changing polarity, so that in general quasi-static electrochemical interference voltages be seitigt werden. Im letztgenannten Fall wird ein geschaltetes Gleichfeld benutzt und zu Zeiten gemessen, in denen keine transformatorischen Störspannungen auftreten können. Es werden in beiden vorgenannten Fällen nur die konstanten Abschnitte der Summen- undbe sided. In the latter case, a switched DC field is used and measured at times when there are no transformer interference voltages may occur. In both of the aforementioned cases, only the constant sections of the sum and Differenzspannungen gespeichert md ausgewertet Diese Durchflußmesser sind demnach nicht mit einem Durchflußmesser sind demnach nicht mit einem Durchflußmesser der eingangs genannten Art vergleichbar. Differential voltages stored and evaluated. These flow meters are therefore not comparable with a flow meter and are therefore not comparable with a flow meter of the type mentioned at the beginning.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen von sinusförmigem Wechselstrom gespeisten Durchflußmesser nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 zu verbessern, um auf einfache und sichere Weise eine schnellere und genauere Messung unter Fortfall derThe invention is based on the object of providing a flow meter fed by sinusoidal alternating current according to the preamble of claim 1 to improve, in a simple and safe way, a faster and more accurate measurement with the omission of the fehlerbehafteten Integralmethode zu erreichen.to achieve faulty integral method.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch die Maßnahmen nach dem Kennzeichen des Patentanspruches I.The problem is solved by the measures according to the characterizing part of patent claim I.

Bei dem Durchflußmesser nach der Erfindung werdenIn the flow meter according to the invention

in an sich bekannter Weise (DE-OS 20 54 624) durch eine dem Erregerfeld ausgesetzte Indikatorspule die Nulldurchgänge des Magnetfeldes und damit die Nulldurchgänge der ständig vorhandenen sinusförmigen Störspannung erfaßt und die Impulserzeugerein-in a manner known per se (DE-OS 20 54 624) by means of an indicator coil exposed to the excitation field Zero crossings of the magnetic field and thus the zero crossings of the constantly present sinusoidal interference voltage are detected and the pulse generator richtung so gesteuert, daß sie ab Auftreten eines vor dem Nulldurchgang ausgesendeten ersten Impulses den ersten Speicher für die Speicherung der momentanen Summe aus Nutz- und Störspannung einschaltet, die Zeitspanne vom Auftreten des ersten Impulses bis zumDirection controlled in such a way that it starts with the occurrence of a first pulse transmitted before the zero crossing first memory for storing the momentary sum of useful and interference voltage switches on, the Time from the occurrence of the first impulse to

« Nulldurchgang erfaßt und nach Ablauf dieser erfaßten Zeitspanne nach dem Nulldurchgang einen zweiten impuls zum Einschalten des zweiten Speichers für die Speicherung der Differenz aus Nutz- und Störspannung«Zero crossing recorded and recorded after this has elapsed Time after the zero crossing a second pulse to switch on the second memory for the Storage of the difference between the useful and interference voltage

abgibt, die ihre proportionalen Gleichspannungen auf das Summierglied geben, das dann nur die Nutzspannung führt Diese Vorgänge wiederholen sich in jeder Periode des Wechselstromes. Auf diese Weise werden zu stets äquidistanten Zeitpunkten beiderseits des Nulldurchganges der Störspannung Speichervorgänge eingeleitet, die eine genaue Eliminierung der Störsignalanteile erlaubtgives off their proportional DC voltages give the summing element, which then only carries the useful voltage. These processes are repeated in each Period of the alternating current. In this way, at equidistant times on both sides of the The zero crossing of the interference voltage initiates storage processes that precisely eliminate the interference signal components permitted

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispiels nachfolgend näher erläutert Es zeigtThe invention is based on an exemplary embodiment shown in simplified form in the drawing explained in more detail It shows

F i g. 1 eine vereinfachte Schaltung,F i g. 1 a simplified circuit,

F i g. 2a die Nutz- und Störspannung,F i g. 2a the useful and interference voltage,

Fig.2b die vom Nulldurchgang der Störspannung abgeleiteten äquidistanten Impulse ;Ί, h, Fig. 2b shows the equidistant pulses derived from the zero crossing of the interference voltage; Ί, h,

Fig.2c die integrierte Summe aus Nutz- und Störspannung ab dem Zeitpunkt t\, Fig. 2c the integrated sum of useful and interference voltage from time t \,

F i g. 2d die integrierte Differenz aus beiden Spannungen ab dem Zeitpunkt t₂, F i g. 2d is the integrated difference between the two voltages from time t ₂ ,

F i g. 2e die entsprechende summierte Nutzspannung am Ausgang des Summiergliedes.F i g. 2e the corresponding summed useful voltage at the output of the summing element.

Der induktive Durchflußmesser 1 hat eine vom zu messenden Fluid oder Gas durchströmtes Rob'Stück 2 mit Elektroden 3 sowie eine von sinusförmigem Wechselstrom gespeiste Erregerwicklung 4. Die Elektroden 3 sind über einen Impedanzwandler 6 mit den Eingängen zweier Speicher 8 und 9 gekoppelt, die ausgangsseitig an e.n analoges Summierglied 11 angeschlossen sind. Die Steuerkreise der Speicher 8, 9 sind mit einer Impulserzeugereinrichtung f 0 verbunden, die über einen Impedanzwandler 7 mit einer vom Magnetfeld der Erregerwicklung 4 induzierten Indikatorspule 5 leitend verbunden sind. Mit der Indikatorspule 5 wird die Phasenlage des Magnetfeldes erfaßt Da diese gemäß F i g, 2a in Phase mit der um 90° elektrisch zur strömungsproportionalen Nutzspannung 5/phasen-The inductive flow meter 1 has a Rob'piece 2 through which the fluid or gas to be measured flows with electrodes 3 and an excitation winding 4 fed by sinusoidal alternating current. The electrodes 3 are coupled via an impedance converter 6 to the inputs of two memories 8 and 9, the are connected on the output side to e.n analog summing element 11. The control circuits of the memory 8, 9 are connected to a pulse generator f 0, which via an impedance converter 7 with one of the Magnetic field of the excitation winding 4 induced indicator coil 5 are conductively connected. With the indicator coil 5, the phase position of the magnetic field is detected. As shown in FIG. 2 a, it is in phase with the electric field by 90 ° for the useful voltage proportional to the flow 5 / phase

verschobenen Störspannung St ist, erfaßt sie auch den Nulldurchgang der Störspannung St zum Zeitpunkt te bzw. allgemein to + 2 im (mit η = 1, 2 ...). Bei jedem der besagten Nulldurchgänge der Störspannung Sf werden in der elektronischen Impulserzeugereinrich-shifted interference voltage St , it also detects the zero crossing of the interference voltage St at time te or generally to + 2 im (with η = 1, 2 ...). At each of the aforementioned zero crossings of the interference voltage Sf, the electronic pulse generator

tung 10 jeweils zwei zum Nulldurchgang der Störspannung St zeitlich (tu ti, U + 2 im, t₂ + 2 im) äquidistante Impulse /|, h gemäß Fig.2b erzeugt die zu diesen Zeitpunkten die Speicher 8 und 9 so steuern, daß im Speicher 8 die in Fig.2a strichpunktiert dargestelltedevice 10 each time two to the zero crossing of the interference voltage St time (tu ti, U + 2 im, t ₂ + 2 im) equidistant pulses / |, h according to FIG Memory 8 shown in phantom in Figure 2a

Summe aus Nutz- und Störspannung und im Speicher 9 die Differenz aus beiden jeweils gemäß ^F i g. 2c und d in Form einer Gleichspannung abgeleitet und auf das Summierglied 11 gegeben wird, in dem aus beiden durch Summenbildung die Nutzspannung nach F i g. 2e gebil-Sum of useful and interference voltage and in the memory 9, the difference between the two in each case in accordance with ^F i g. 2c and d is derived in the form of a direct voltage and applied to the summing element 11, in which the useful voltage according to FIG. 2e formed

det wird, die dem Durchfluß des Mediums bzw. seiner Geschwindigkeit proportional ist.det, which is proportional to the flow of the medium or its speed.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Induktiver Durchflußmesser mit einer vom sinusförmigen Wechselstrom erregtem magnetfelderzeugenden Erregerwicklung und mit Elektroden, an denen eine strömungsgeschwindigkeitsproportionale Nutzspannung mit überlagerter, um 90° elektrisch phasenverschobener sinusförmiger transformatorischer Störspannung auftritt, sowie mit einer von den gleichsinnigen Nulldurchgängen des sinusförmigen Wechselstromes abhängigen Impulserzeugereinrichtung und einem von der Elektrodenspannung beaufschlagten und von der Impulserzeugereinrichtung gesteuerten Speicher zur Betätigung eines die Nutzspannung erfassenden Indikators, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulserzeugereinrichtung (10) in Steuerabhängigkeit von einer in an sich bekannter Weise im Magnetfeld der Erregerwicklung (4) angeordneten Indikatorspule (5) gebracht ist und ihrerseits je einen Speicher (8, *») zu einem äquidistanten Zeitpunkt vor und nach den betreffenden Nuildurchgängen der Störspannung (St) ansteuert und daß die beiden Speicher eingangsseitig mit den Elektroden (3) und ausgangsseitig unmittelbar mit den Eingängen eines analogen Summiergliedes (11) verbunden sind, so daß an dessen Ausgang eine nur der Nutzspannung (Si) proportionale Gleichspannung abnehmbar ist1. Inductive flow meter with a magnetic field generating excitation winding excited by the sinusoidal alternating current and with electrodes on which a useful voltage proportional to the flow velocity occurs with superimposed sinusoidal transformer interference voltage that is electrically phase-shifted by 90 °, as well as with a pulse generator device dependent on the zero crossings in the same direction of the sinusoidal alternating current and a pulse generator device Electrode voltage applied and controlled by the pulse generator device for actuating an indicator which detects the useful voltage, characterized in that the pulse generator device (10) is controlled by an indicator coil (5) arranged in a known manner in the magnetic field of the excitation winding (4) and in turn each controls a memory (8, * ») at an equidistant point in time before and after the relevant zero crossings of the interference voltage (St) and that the two memories e are connected on the input side to the electrodes (3) and on the output side directly to the inputs of an analog summing element (11), so that a direct voltage that is only proportional to the useful voltage (Si) can be tapped at its output

2. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Elektroden (3) und den Speichern (8,9) sowie der Indikatorspule (5) und der ItT, uiserzeugereinrichtung (10) jeweils Impedanzwandler (6,7) angeordnet sind.2. Flow meter according to claim 1, characterized in that between the electrodes (3) and the memories (8,9) as well as the indicator coil (5) and the ItT, uiserzeugeinrichtung (10) respectively Impedance converter (6,7) are arranged.