DE2557328A1 - Induktiver durchflussmesser mit getakteter gleichstromerregung - Google Patents

Description

• Induktiver Durchflußmesser mit getakteter Gleichstromerregung
• Die Erfindung betrifft einen induktiven Durchflußmessar mit getakteter Gleichstromerregung für Flüssigkeiten beliebiger elektrischer Leitfähigkeit mit einem mit Elektroden bestUckten, vom getakteten magnetischen Gleichfeld durchsetzten uiid von der Flüssigkeit durchströmten Meßrohr sowie mit der Anordnung verbundenen Schaltern, Verstärkern und Speichern und einer Zentralsteuereinrichtung für die Schalter und Speicher. Dabei kann der getaktete Gleichstrom mit gleicher oder mit wechselnder Polarität der Erregerspule zugeführt werden., wie dies aus der DT-AS 2 052 175 bekannt ist. Hierbei sind die punktförmigen Elektroden zur Lieferung ausreichender Meßenergie in unmittelbarer BerEdrung mit dem durch das Meßrohr strömenden Medium, so daß die Gefahr der Verschmutzung, Korrosion, Abrasion und Leckage besteht. Weiterhin treten elektrische Nachteile auf, da Gleichspannungsstörsignale in unkontrollierbarer Weise dem strömungsproportionalen Nutzsignal überlagert werden.
• Aus der DT-PS 1 473 041 ist ein induktiver Durchflußmesser bekannt, der mit sinusförmigem hochfrequenten Wechselstrom erregt wird und der Flächenmeßelektroden mit zugeordneten Flächenschirmelektroden besitzt. Hier können dynamische Störgrößen des elektrischen und des magnetischen Wechselfeldes von außen auf die Meßstrecke einwirken, deren Einfluß nur durch aufwendige Abschirmmaßnahmen verringert werden kann, damit ausreichend genaue Messungen möglich sind.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Durchflußmesser der eingangs genannten Art zu schaffen, der weitgehend unabhängig von Einflüssen des Mediums auf die Elektroden ist und der ohne aufwendige Abschirmtechnik bei Flüssigkeiten mit hinreichender elektrischer Leitfähigkeit eine genaue Messung des Durchflusses erlaubt.
• Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt nach der Erfindung dadurch, daß die Elektroden in eine Isolierauskleidung des Meßrohres eingebettet sind und die durch einen ersten Schalter kurzschließbaren Elektrodenausgänge über einen zweiten Schalter abwechselnd mit dem ersten Schalter und mindestens Je zweimal während der Dauer eines Meßvorgangs zur Erhöhung der MeBenergie an einen durch einen dritten Schalter kurzschließbaren aktiven Speicher geschaltet sind und der geladene aktive Speicher über einen Verstärker an einen schaltbaren Speicher anschließbar ist, der seinerseits das Nutzsignal bildet.
• Der Durchflußmesser nach der Erfindung kann mit einem getakteten gleichpoligen oder zyklisch umgepolten Gleichstrommagnetfeld arbeiten, wobei die elektronische Schaltung im Fall der zyklisch umgepolten Erregung - gegenüber dem getakteten gleichpoligen Feld - im gleichen Zeitabschnitt den doppelten Beitrag zur Bildung des Nutzsignals liefert.
• Weitere Einzelheiten sind anhand der Zeichnung an zwei Ausführungsbeispielen der Erfindung nachfolgend näher erläutert.
• Fig. 1 zeigt die vereinfacht dargestellte Schaltung für gleichphasig getaktete oder abwechselnd umgepolte Gleichstromerregung, Fig. 2 einen zeitlichen Steuerplan für die Schaltmittel der Schaltung.
• Die Meßstrecke 1 besteht aus einem Meßrohr 3 mit einer isolierten Auskleidung 4, in die die Flächenelektroden 5 eingebettet sind.
• Diese haben Berührung mit der das Meßrohr durchströmenden Fltssigkeit. Das Magnetfeld, dafl das Meßrohr durchsetzt, wird von der Erregerspule 2 erzeugt, die hierzu mit getaktetem oder umgepoltem Gleichstrom (Fig. 2) gespeist wird. Das gemäß dem Induktionsgesetz bei strömender Flüssigkeit entstehende elelttrische Feld bewirkt einen Verschiebungsstrom und damit eine Ladung an den isoliert eingebetteten Elektroden 5 entsprechend den ogestrichelt angedeuteten Kapazitäten C01, C02 zwischen Elektroden und der Flüssigkeit im Meßrohr 3.
• Die beiden Elektrodenausgänge a, b sind über einen ersten Schalter 51 kurzschließbar. Außerdem ist über einen zweiten Schalter 52 ein aktiver Speicher, bestehend aus einem Operationsverstärker 6 und einem Speicherkondensator CL für die Erfassung des Signals, dem eine Störkomponente überlagert ist, an beide n7lektrodenausgänge a, b anschaltbar. Zur Entladung des Speicherkondensators CL dient ein parallelgeschalteter dritter Schalter S3. Der aktive Speicher ist mit dem Eingang eines weiteren Verstärkers 7 verbunden. Die Steuerung der elektronischen Schalter SI bis S3 und des Speichers 8 erfolgt in einer in Fig. 2 gezeigten zeitlichen Folge durch eine Zentralsteuereinrichtung 9.
• Sobald nach Einschalten der getakteten gleichpoligen bzw. der abwechselnd umgepolten Erregwlg der Erregerspule 2 nach A bzw.
• A und B in Fig. 2 die transienten Vorgänge in der Meßstrecke 1 abgeklungen sind, wird der Schalter Si vorübergehend geschlossen, so daß eine Aufladung der Kapazitäten C01 und C02 einsetzt.
• Danach wird der Schalter S2 vorübergehend geschlossen. Hierbei wird vorausgesetzt, daß alle Störkomponenten in ihrer Polarität zu allen Abtastzeitpunkten invariant sind. In diesem Fall heben sich durch Entgegenschaltung die Störkomponenten heraus, während auf dem Speicherkondensator CL die einfache Ladungsmenge Qo (gleichpoliger Betrieb) oder - durch Summation entstanden - die doppelte Ladungsmenge 2Qo (umgepolter Betrieb) transportiert wird. Der Entladestrom der Kapazitäten C01 und C02 fließt direkt in den Speicherkondensator CL, da der Operationsverstärker 6 den Eingangswiderstand Re = 0 besitzt. Bei gleichpolig getaktetem Betrieb (A) werden C01 und C02 abwechselnd auf- und wieder entladen; bei umgepoltem magnetfeld (B) werden sie jeweils umgeladen.
• Die genannten Ladungs- und Entladungs- bzw. Umladungsvorgänge werde zweimel oder in nicht gezeigter Weise gegebenenfalls auch mehrmals wiederholt, bis der aktive Speicher eine ausreichende Neßenergiemenge - verstärkt durch den Verstärker 7 - zur Verfügung stellt. Sobald dies der Fall ist, wird bei geöffneten Schaltern S1 und S2 über den Verstärker 7 der nachgeordnete Speicher 8 geladen, wobei der Speicher 8 vom Speichrkondensator CL die dem Nutzsignal entsprechende Ladung erhält und seinerseits auf nicht gezeigte nachgeordnete Auswerteglieder, ließ- oder Steuerglied gibt. ür eine neue Meßfolge wird danach der Schalter S3 zur restlosen Entladung des Speicherkondensators Ct vorübergehend geschlossen und nach Offenen dieses Schalters läuft das erwähnte Schaltspiel erneut ab. Die Schließzeit der Schalter 51 und 52 wird vorzugsweise so gewählt, daß sie mindestens eine ganze Periode der Wechselspannungstörsignale zu deren Ausblendung überdeckt.
• 3 Patentansprüche 2 Figuren L e e r s e i t e

Claims (3)

1. Patentansprüche ö/i\ Induktiver Durchflußmesser mit getakteter Gleichstromerregung für Flüssigkeiten beliebiger elektrischer Leitfahigkeit mit einem mit Elektroden bestückten, vom getakteten magnetischen Gleichfeld durchsetzten und von der Flüssigkeit durchströmten Meßrohr sowie mit der Anordnung verbundenen Schaltern, Verstärkern und Speichern und einer Zentralsteuereinrichtung für die Schalter und Speicher, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (5) in eine Isolierauskleidung (4) des Meßrohres (3j eingebettet sind und die durch einen ersten Schalter (S1) kurzschließbaren Elektrodenausgänge (a, b) über einen zweiten Schalter (52) abwechselnd mit dem ersten Schalter (ski) und mindestens je zweimal während der Dauer eines Meßvorgangs zur Erhöhung der Meßenergie an einen durch einen dritten Schalter (S3) kurzschließbaren aktiven Speicher (6, CL) geschaltet sind und der geladene aktive Speicher über einen Verstärker (7) an einen schaltbaren Speicher (8) anschließbar ist, der seinerseits das Nutzsignal bildet.
2. 2. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließzeiten der Schalter (Si und S2) so bemessen sind, daß die die Meßstrecke (1) beeinflussenden gleichspannungsfreien Störwechselspannungen sich durch Integration über mindestens eine Störwechselspannungsperiode aufheben.
3. 3. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aktive Speicher aus der Parallelschaltung eines Operationsverstärkers (6) zu ) mit einem Speicherkondensator (CL) besteht.