DE2557328C2

DE2557328C2 - Induktiver Durchflußmesser mit getakteter Gleichstromerregung

Info

Publication number: DE2557328C2
Application number: DE19752557328
Authority: DE
Inventors: Hans-Gerd Dr.-Ing. 2807 Achim Launer
Original assignee: Fischer and Porter GmbH
Current assignee: Fischer and Porter GmbH
Priority date: 1975-12-19
Filing date: 1975-12-19
Publication date: 1982-06-16
Also published as: DE2557328A1

Description

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Die Erfindung betrifft einen induktiven Durchflußmesser mit getakteter Gleichstromerregung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein induktiver Durchflußmesser dieser Art ist Gegenstand des älteren deutschen Patents 24 54 469. Die Meßelektroden sind dabei ständig mit einer Verstärkeranordnung verbunden und der Ausgang dieser Verstärkeranordnung synchron mit dem getakreten Gleichfeld taktweise an ein Auswertenetzwerk geschaltet, das einen Meßverstärker sowie synchron geschaltete Speicher zur Bildung des Nutzsignals enthält. Bei Umschaltung des magnetischen Gleichfeldes zwischen zwei verschiedenen Werten und nur kurzzeitiger Verbindung der Meßelektroden mit den Speichern des Auswertenetzwerkes wird der Ladungs- so inhalt dieser Speicher kurzzeitig auf ein nachgeordnetes Anzeigegerät übertragen, wobei zum Zeitpunkt der Umschaltung des Gleichfeldes der Meßkreis geöffnet ist.

Bei einem solchen Durchflußmesser entfallen transformalorische und kapazitive Störkomponenten, da das magnetische Feld während des Meßvorganges quasistationär isL Ebenso weisen solche Durchflußmesser keine Unsymmetriespannungen auf, da die Kapazität zwischen den isolierten Meßelektroden und der strömen- den Flüssigkeit bei der Feldänderung aufgeladen und die gespeicherte Ladung in den Zeiten, in denen keine Feldänderung erfolgt, nach Art einer Elektrometerschaltung gemessen wird.

Ein induktiver Durchflußmesser mit getakteter Gleichstromerregung, bei dem das magnetische Gleichfeld zwischen zwei verschiedenen Werten geschaltet oder umgepolt die Meßelektroden vor jeder Signalabtastung mindestens einmal pro Magnetfeldzyklus kurzgeschlossen und ebenfalls nur kurzzeitig mit den Speichern der Auswerteschaltung verbunden sowie die Ladung dieser Speicher kurzzeitig auf eine nachgeordnete Anzeigevorrichtung übertragen werden, ist aus der DE-AS 20 52 175 bekannt Bei diesen Durchflußmessern können Gleichspannungsstörsignale in unkontrollierter Weise dem strömungsproportionalen Nutzsignal überlagert werden, weil die punktförmigen Elektroden in elektrisch leitender Verbindung mit der strömenden Flüssigkeit stehen.

Aus der DE-PS 14 73 041 ist ferner 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 Abschirmniaßnahmen verringert werden kann, damit ausreichend genaue Messungen möglich sind.

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, einen Durchflußmesser der eingangs genannten Art zu schaffen, der die relativ schwache Meßladung je Schaltzyklus der Meßelektroden in ein ausreichend hohes und genaues Meßsignal verwandelt

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt auf einfache und siche?e Weise durch die Maßnahmen nach dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1.

Etwa aus dem Versorgungsnetz eindringende vagabundierende Ströme können durch die kennzeichnenden Maßnahmen des Patentanspruchs 2 sicher ausgeblendet werden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des aktiven Speichers besteht aus der Parallelschaltung eines Operationsverstärkers mit einem Speicherkondensator.

Der Durchflußmesser nach der Erfindung kann mit einem getakteten gleichpoligen oder zyklisch umgepolten Gleichstrommagnetfeld arbeiten, wobei die elektronische Schaltung im FaK der zyklisch umgepolten Erregung — gegenüber dem getakteten gleichpoligen Feld — im gleichen Zeitabschnitt den doppelten Beitrag zur Bildung des Nutzsignals liefert.

Die Erfindung sei anhand der Zeichnung an zwei Ausführungsbeispielen nachfolgend näher erläutert.

F i g. 1 zeigt die* vereinfacht dargestellte Schaltung für gleichphasig getaktete oder abwechselnd umgepolte Gleichstromerregung.

F i g. 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 keine Berührung mit der das Meßrohr durchströmenden Flüssigkeit. Das Magnetfeld, das das Maßrohr durchsetzt, wird von der Erregerspule 2 erzeugt, die hierzu mit getaktetem oder umgepolten Gleichstrom (Fig.2) gespeist wird. Das gemäß dem Induktionsgesetz bei strömender Flüssigkeit entstehende elektrische. Feld bewirkt einen Verschiebungsstrom und damit eine Ladung an den isoliert eingebetteten Elektroden S entsprechend den gestrichelt angedeuteten Kapazitäten Gn, Cn 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

an beide Elektrodenausgänge a, b anschaltbar. Zur Entladung des Speicherkondensators Cl dient ein parallelgeschalteter dritter Schalter 53, Der aktive Speicher ist mit dem Eingang eines weiteren Verstärkers 7 verbunden. Die Steuerung der elektronischen Schalter 51 bis 53 und des Speichers 8 erfolgt in einer in Fig.2 gezeigten zejtücben Folge durch eine Zentralsteuereinrichtung 9.

Sobald nach Einschalten der getakteten gleichpoligen bzw. der abwechselnd umgepolten Erregung der Erregerspule 2 nach A bzw. A und B in Fig.2 die transienten Vorgänge in der Meßstrecke 1 abgeklungen sind, wird der Schalter 51 vorübergehend geschlossen, so daß eine Aufladung der Kapazitäten Gn und Gn einsetzt Danach wird der Schalter 52 vorübergehend geschlossen. Dabei wird auf den Speichel kondensator Cl die einfache Ladungsmenge Q₀ (gleichpoliger Betrieb) oder — durch Summation entstanden — die doppelte Ladungsmenge 2Q_O (umgepolter Betrieb) transportiert Der Entladestrom der Kapazitäten Co\ und Gn fließt direkt in den Speicherkondensator Cu da der Operationsverstärker 6 den Eingangswiderstand Rc = 0 besitzt Bei gleichpolig getaktetem iäetrieb (A) werden Q>\ und Cn abwechselnd auf- und wieder entladen; bei umgepoltem Magnetfeld (B) werden sie jeweils umgeladen.
Die genannten Ladungs- und Entladungs- bzw. Umladungsvorglnge werden zweimal oder in nicht gezeigter Weise gegebenenfalls auch mehrmals wiederholt, bis der aktive Speicher eine ausreichende Meßenergiemenge — verstärkt durch den Verstärker 7 — zur Verfügung stellt Sobald dies der Fall ist, wird bei geöffneten Schaltern 51 und 52 über den Verstärker 7 der nachgeordnete Speicher 8 geladen, wobei der Speicher 8 vom Speicherkondensator Cl die dem Nutzsignal entsprechende Ladung erhält und seinerseits auf nicht gezeigte nachgeordnete Auswertegüeder, Meß- oder Steuerglied gibt Für eine neue Meßfolge wird danach der Schalter 53 zur restlosen Entladung des Speicherkondensators Cl vorübergehend geschlossen und nach öffnen 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 de: Wechselspannungssiörsignalc zu deren Ausblendung überdeckt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Induktiver Durchflußmesser mit getakteter Gleichstromerregung, deren getaktetes magnetisches Gleichfeld ein Meßrohr mit Isolierauskleidung durchsetzt, in die Meßelektroden gegen die das Meßrohr durchströmende Flüssigkeit isoliert eingebettet sind, wobei die Meßelektroden über ein synchron geschaltetes Auswertenetzwerk, mit Meßverstärker und schaltbaren Speichern zur Nutzsig- ι ο nalbildung, nur während der Feldstärkeabschnitte mit άΦ/dt = 0 mit Anzeigemitteln verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß an die durch einen Schalter (St) kurzschließbaren Meßelektroden (5) mindestens je zweimal während der Dauer !5 eines Meßvorganges durch einen abwechselnd zum ersten Schalter betätigten zweiten Schalter (S2) ein aktiver Speicher (6, Cl) anschaltbar ist, der dem Auswertenetzwerk (8) vorgeordnet und durch einen dritten Schalter (S3) kurzschließbar ist

2. DufCAflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sehließzeiien der Schalter (Si und 52) so bemessen sind, daß die die Meßstrecke (1) beeinflussenden gleichspannungsfreien Störwechselspannungen sich durch Integra- tion über mindestens eine Störwechselspannungsperiode aufheben.

3. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aktive Speicher aus der Parallelschaltung eines Operationsverstärkers (6) mit einem Speicherkondensator (Cl) besteht