DE2727401A1

DE2727401A1 - Phasengeregeltes densitometer

Info

Publication number: DE2727401A1
Application number: DE19772727401
Authority: DE
Inventors: Gerald Lance Schlatter
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1976-06-28
Filing date: 1977-06-18
Publication date: 1978-01-05
Also published as: FR2356929A1; US4037459A; CA1093675A; NL7706936A; GB1577796A

Description

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Phasengoregeltes Densitometer

Die Priorität der Anmeldung Nr. 700 401 vom 28. 6. 1976 in
den Vereinigten Staaten von Amerika wird beansprucht.

Die Erfindung betrifft ein phasengeregeltes Schwingungsdensitometer und insbesondere ein weniger kompliziert gebautes, genaueres Densitometer mit einem um 40 % größeren Meßbereich.

Schwingungsdensitometer besitzen gewöhnlich eine aufwendige
Konstruktionswweise, beschränkte Genauigkeit und einen begrenzten Meßbereich.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Schwingungsdensitometer zu schaffen, das bei einer einfacheren Konstruktionsweise genauere Messungen über einen ausgedehnteren Meßbereich
gestattet. Die Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebene
Erfindung gelöst.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die genannten Nachteile der Schwingungsdensitometer nach dem Stand der Technik durch
Schaffung einer automatischen Phasenregelung beseitigt.

Die beschriebenen und weiteren Vorteile der vorliegenden Erfindung lassen sich aus der Beschreibung, verbunden mit der beigefügten Zeichnung, besser verstehen. In der lediglich der Veranschaulichung dienenden Zeichnung stellen dar:

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Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Densitometers nach der Erfindung,

Fig. 2 ein B]ockdiagramm der Schleifenschaltung aus Fig. 1,

Fig. 3 ein Diagramm der Eingangsschaltung, eines automatisch geregelten Verstärkers, eines selbstabgleichenden Filters, zweier Detektoren mit Nulldurchgang, zweier Phasendetektoren, zweier Tiefpaßfilter und einer Klemmschaltung nach Fig. 2 und

Fig. 4 ein Diagramm eines Phasendetektors nach Fig. 2.

Im Blockdiagramm der Fig. 1 ist mit 34' eine Sonde bezeichnet, die eine Antriebsspule 23, einen Flügel 24, einen piezoelektrischen Kristall 25 und einen Vorverstärker 26 enthält. Die Sonde 34' hat eine Eingangsleitung 27 und eine Ausgangsleitung 28.

Weiter sind im Blockdiagramm der Fig. 1 eine Schleifenschaltung 29, ein digitaler Funktionsgenerator 30 und eine Auswertvorrichtung 31 gezeigt. Die Schleifenschaltung 29 hat einen Eingang 32 und Ausgangsleitungen 33 und 34. Der digitale Funktionsgenerator 30 ist über den Eingang 36 mit der Ausgangsleitung 34 der Schleifenschaltung verbunden. Der Ausgang des digitalen Funktionsgenerators ist mit der Auswertvorrichtung 31 verbunden.

Die Ausgangsleitung 28 der Sonde 34' ist mit dem Eingang 32 der Schleifenschaltung 29 verbunden. Der Eingang 27 der Sonde 34' ist mit der Ausgangsleitung 33 der Schleifenschaltung verbunden. Die Sonde 34' und die Schleifenschaltung 29 bilden auf diese Weise zusammen einen rückgekoppelten elektromechanischen Oszillator. Der Flügel 24 wird in eine Flüssigkeit eingetaucht. Die Frequenz, mit der er schwingt, ist eine Funktion der Dichte der Flüssigkeit.

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Der Eingang 35 des digitalen Funktionsgenerators 30 kann mit der Ausgangsleitung 33 der Schleifenschaltung 29 verbunden oder an einem anderen Punkt der Schleifenschaltung angeschlossen sein. Dem digitalen Funktionsgenerator 30 v/ird über seinen Eingang 35 von der Schleifenschaltung 29 über deren Ausgangsleitung 34 eine rechteckförmige Spannung mit einem Impuls/Pausen-Verhältnis 1 ; 1 zugeführt.

Die Auswertvorrichtung 31 kann z. B. ein Anzeigegerät für Dichte oder spezifisches Gewicht oder ein Prozeßrechner sein.

Die Sonde 34', der Funktionsgenerator 30 und die Auswertvorrichtung können mit den in der Anmeldung P 24 57 279 beschriebenen identisch cain. Das Gleiche gilt für die in den Fig. 2 und 3 gezeigten Bauteile, nicht jedoch für Fig. 4 sowie den in Fig. 2 und in Verbindung damit in Fig. 3 gezeigten Phasendetektor 50'.

Die in Fig. 1 gezeigte Sonde 34' und der Vorverstärker 26 können der herkömmlichen Bauweise entsprechen.

Fig. 2 zeigt das Blockschaltbild der Schleifenschaltung 29. Sie enthält eine Eingangsschaltung 36, einen automatisch geregelten Verstärker 37, ein selbstabgleichendes Filter 38, einen Nulldurchgangsdetektor 39, einen Monoflop 40, einen Inverter 41, eine Klemmschaltung 42, eine Phasenregelschleife 43, einen Rechteckwellenwandler 44, ein UND-Gatter 45, einen Inverter 46, eine Phasenregelschleife 47 und einen Treiberverstärker 48, die in der angegebenen Reihenfolge miteinander verbunden sind. Der Eingang 32 der Eingangsschaltung 36 ist mit der Ausgangsleitung 28 der Sonde und die Ausgangsieitung 33 des Verstärkers für die Antriebsspule ist mit dem Eingu:.:! 27 der Sonde verbunden.

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Im Blockschaltbild der Fig. 2 sind weiterhin ein zweiter Nulldurchgangsdetektor 49, ein Phasendetektor 50, ein Tiefpaßfilter 53, ein Schwellwertdetektor 54, ein Inverter 55, eine Klemmschaltung 46, ein Kippgenerator 57, ein Emitterfolger 58, ein Sägezahngenerator 59 und eine Phaseneinstellschaltung 60 (nur manuell einstellbar) gezeigt.

Der automatisch geregelte Verstärker 37 hat einen Eingang 61 für das Regelsignal, der mit dem Ausgang der Klemmschaltung verbunden ist.

Das selbstabgleichende Filter 38 hat zwei Ausgangsleitungen 62 und 63. Die Ausgangsleitung 63 führt zum Eingang des Nulldurchgangsdetektors 49. Dessen Ausgang ist über eine Leitung 64 mit dem einen Eingang des Phasendetektors 50 verbunden. An der Ausgangsleitung des Verstärkers 37 liegt der Verbindungspunkt 65. Das Filter 38 besitzt die beiden Eingänge 67 und 68, wobei der Eingang 67 mit dem Verbindungspunkt 65 verbunden ist. Der Eingang 68 ist mit dem Ausgang des Tiefpaßfilters 51 verbunden.

Der Phasendetektor 50 besitzt einen zweiten Eingang 69 vom Verbindungspunkt 65 her. Sein Ausgang führt zum Eingang des Tiefpaßfilters 51 . Der Phasendetektor 50' besitzt einen Eingang, der mit der Ausgangsleitung der Eingangsschaltung 36 verbunden ist, sowie einen weiteren Eingang von der Leitung 33. Der Phasendetektor 50' besitzt eine Ausgangsleitung zum zweiten Eingang des Tiefpaßfilters 51.

Der Nulldurchgangsdetektor 49, der Phasendetektor 50 und das Tiefpaßfilter 51 wirken als selbstabgleichendes Filter 38, durch das die Frequenz des Ausgangssignals des automatisch geregelten Verstärkers 37 eingestellt wird. Der Phasendetektor 50' bewirkt, daß das Ausgangssignal des Treiberverstärkers 48 die Phase des Ausgangssignals der Eingangsschaltung 36, die eine konstante

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Phasendifferenz zum Ausgangssignal des Treiberverstärkers 48 besitzt, abgleicht. Das in dem Filter 68 eingehende Signal bewirkt somit, daß der Durchlaßbereich desselben die Frequenz des Eingangssignal in das Filter 38, das über die Leitung 67 hereinkommt, dehnt und die Phase desselben so gut als möglich abgleicht.

Das Ausgangssignal des selbstabgleichenden Filters 38 auf der Ausgangsleitung 62 ist gegenüber dem Ausgangssignal auf der Ausgangsleitung 63 um 90° phasenverschoben. Das Ausgangssignal auf der Ausgangsleitung 62 gelangt in den Nulldurchgangsdetektor 39 und anschließend in den Phasendetektor 52 und gleichzeitig in das Monoflop 40. Vom Ausgang des Phasendetektors 52 gelangt das Signal in den Eingang des Tiefpaßfilters 53.

In dessen Ausgangsleitung liegt der Verbindungspunkt 70, von dem eine Leitung 71 zur Eingangsschaltung 36 und zwar zum darin

führt

befindlichen Verstärker, der eine automatisch geregelte Verstärkung bewirkt.

Vom Verbindungspunkt 70 führt eine Leitung zum Eingang des Schwellwertdetektors 54. Liegt das Eingangssignal unter einem bestimmten Potential, so steigt das Potential in der Ausgangsleitung 73 des Schwellwertdetektors an oder fällt ab. Die Ausgangsleitung 73 des Schwellwertdetektors ist somit entweder geerdet oder sie liegt an 15 V oder +V1. Liegt die Spannung des Ausgangssignals des Tiefpaßfilters 53 unter einem vorgegebenen Wert, dann ist die Ausgangsleitung 73 des Schwellwertdetektors geerdet.

Der Schwellwertdetektor 54 steuert die beiden Klemmschaltungen und 56 und den Kippgenerator 57. Die Klemmschaltung 56 und der Kippgenerator 57 werden durch den Inverter 55 gesteuert.

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Der Inverter 55 besitzt eine Ausgangsleitung 74, die ebenfalls die Spannung V1 haben oder geerdet sein kann.

Je nach Ausgangssignal des Schwellwertdetektors 54 läßt die Klemmschaltung 42 entweder das Ausgangssignal des Inverters 41 zur Phasenregelschleife 43 durch oder ihre Ausgangsleitung 75 wird geerdet. Das Ausgangssignal des Inverters 55 ist einfach die Umkehrung des Ausgangssignals des Schwellwertdetektors 54. Wenn der Ausgang des Inverters 5.5 am hohen Spannungspegel liegt, dann liegt am Kippgeneratcr 57 Spannung; wenn der Ausgang niedrig ist, dann ist der Ausgang des Kippgenerators geerdet.

Zwischen Kippgenerator 57 und Phasenregelschleife 43 ist der Emitterfolger 58 geschaltet. Die Phasenregelschleife 4 3 ist über eine Ausgangsleiturg 76 mit dem Rechteckwandler 44 verbunden. Dieser ist über eine Ausgangsleitung 79 mit einem Verbindungspunkt 77 verbunden. Ein Verbindungspunkt 78 ist mit dem Verbindungspunkt 77 verbunden. Die Klemmschaltung 56 ist über eine Eingangsleitung mit dem Verbindungspunkt 77 und über ihre Ausgangsleitung mit der Eingangsleitung 61 des automatisch geregelten Verstärkers 37 verbunden.

Wenn am Ausgang des Schwellwertdetektors 54 ein Signal mit hohem Pegel liegt, dann gleicht die Schleifenschaltung 23 ab; Klemmschaltung 42 öffnet, so daß die Ausgangsleitung 75 nicht mehr geerdet ist. Im Gegensatz dazu erdet gleichzeitig der Inverter 55 den Eingang des Kippgenerators 57, so daß dieser abschaltet. Während des Abgleichens bewirkt auch der Inverter 55, daß über eine zweite.Eingangsleitung 80 der Klemmschaltung 56, die mit der Ausgangsleitung 74 des Inverters verbunden ist, der Ausgang dieser Klemmschaltung geerdet ist.

Während des Suchbetriebs bewirkt der Schwellwertdetcr. or 54, daß der Ausgang der Klemmschaltung 42 geerdet ist, währe: J das Aus-

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gangssignal des Inverters 56 öffnet, so daß das Ausgangssignal des Rechteckwandlers 44 zur Eingangsleitung 61 des Verstärkers 37 gelangen kann.

In Fig. 2 ist der Verbindungspunkt 77 mit dem in Fig. 1 gezeigten digitalen Funktionsgenerator 30 veröunden.

Der eine Eingang des UND-Gatters 45 ist mit dem Verbindungspunkt 78 und der andere Eingang mit der Ausgangsleitung 81 der Phaseneinstellschaltung 60 verbunden.

Der Sägezahngenerator 59 hat eine Eingangsleitung 82 vom Verbindungspunkt 78 her und eine Ausgangsleitung 83, die mit dem Eingang der Phaseneinstellschaltung 60 verbunden ist.

Die Phaseneinstellschaltung 60 ist von Hand einstellbar, um den sinusförmigen Anteil der Ausgangsspannung des Treiberverstärkers 48 unter Zuhilfenahme noch anderer Schaltungen, z. B. der Phasenregelschleife 47, anzustellen. Dadurch wird bewirkt, daß der elektromechanische Oszillator mit dem größten Wirkungsgrad schwingt.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Blockdiagramm bilden also die Sonde 34' und die Schleifenschaltung 29 zusammen einen elektromechanischen Oszillator, der mit einer Frequenz, die von der Dichte der Flüssigkeit abhängt, in der der Flügel 24 eingetaucht ist, schwingt. Diese Frequenz ist gleich der Impulswiederholungsfrequenz, der Spannung, die von dem Rechteckwandler 44 auf die Eingangsleitung 35 des digitalen Funktionsgenerators gelangt.

Den digitalen Funktionsgenerator 30 kann man als digitale Linearisierungsschaltung auffassen. An seinem Ausgang steht ein digitales Signal zur Verfügung, das dem Eingangssignal des

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Funktionsgeneratorc, also der Dichte, direkt proportional ist.

Fig. 3 zeigt zunächst die Eingangsschaltung 36, die mit dem Vorverstärker 26 der in Fig. 1 gezeigten Sonde 34' verbunden ist. Die Eingangsschaltung 36 hat zwei Eingangsleitungen 84 und 85. Mit 86, 87, 88, 89 und 90 sind verschiedene Verbindungspunkte bezeichnet. Ein Kondensator 91 liegt zwischen der Eingangsleitung 84 und dem Punkt 86. Die Eingangsleitung ist mit dem Punkt 87 verbunden. Zwischen den Punkten 86 und liegt ein Widerstand 92. Ein Transformator 93 hat eine Primärwicklung 94 und eine Sekundärwicklung 95. Die Primärwicklung 94 liegt zwischen den Punkten 86 und 87. Die Sekundärwicklung hat zwei Anschlüsse 96 und 97, von denen Anschluß 97 geerdet ist. Ein Potentiometer 98 hat eine Wicklung 99 und einen Schleifkontakt 100. Das eine Ende der Wicklung 99 ist mit dem Sekundärwicklungsanschluß 96 verbunden und das andere Ende ist geerdet. Der Schleifkontakt 100 ist mit dem Punkt 88 verbunden. Eine Diode 101 liegt mit ihrer Anode am Punkt 88 und mit ihrer Kathode an Erde (Masse).

Eine Diode 102 liegt mit ihrer Kathode am Punkt 89 und ist mit ihrer Anode geerdet. Die Punkte 88 und 89 sind miteinander verbunden .

Ein Kondensator 103 liegt zwischen dem Punkt 89 und dem nichtinvertierenden Eingang eines Differenzverstärkers 104. Der invertierende Eingang des Differenzverstärkers 104 ist mit dem Punkt 90 verbunden. Der eine Belag eines Kondensators 105 ist mit dem Punkt 90 verbunden, der andere Belag ist geerdet. Ein Widerstand 106 liegt zwischen den Punkten 70 und 90 (Fig. 2).

Die im Blockdiagramm nach Fig. 2 gezeigten Teile können der herkömmlichen Weise entsprechen.

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In Fig. 3 kann eine Eichfrequenz über eine Eingangsleitung 107 zugeführt werden und über das Ausgangssignal der Schaltung 108 zum Punkt 65 gelangen. Mit 109 und 110 sind zwei Verbindungspunkte bezeichnet. Ein Widerstand 111 und ein Kondensator 117. sind hintereinander zwischen Eingangsleitung 107 und Punkt 109 geschaltet. Eine Diode 113 liegt mit ihrer Kathode am Punkt und ist über ihre Anode geerdet, eine Diode 114 liegt dagegen mit ihrer Anode am Punkt 110 und ist über ihre Kathode geerdet. Die Punkte 109 und 110 sind miteinander und mit dem Punkt 65 verbunden .

In der Schaltungsanordnung des automatisch geregelten Verstärkers 37 sind mit 115, 116, 117 und 118 Verbindungspunkte bezeichnet. Ein Kondensator 119 liegt zwischen der Ausgangsleitung des Differenzverstärkers 104 und dem Punkt 115 in der Eingangsschaltung 36. Ein Widerstand 121 liegt zwischen Punkt 115 und Erde. Außerdem ist der Punkt 115 mit dem nichtinvertierenden Eingang eines Differenzverstärkers 122 verbunden.

Die Klemmschaltung 56 besteht aus den Dioden 123 und 134 sowie dem Widerstand 125. Die beiden Dioden liegen zwischen den Leitungen 80 und 61.

Das Bezugszeichen 126 bedeutet einen Verbindungspunkt zwischen den Dioden 123 und 124. Die Diode 123 liegt mit ihrer Kathode an der Leitung 80, die Diode 124 mit ihrer Kathode an der Leitung 61.

Der Verbindungspunkt 77 steht, wie zuvor beschrieben, mit dem Verbindungspunkt 78 in Verbindung.

In Fig. 3 liegen der Verstärker 37, der Widerstand 129 zwischen den Verbindungspunkten 117 und 118. Die Punkte 116 und 118 sind miteinander verbunden. Ein Widerstand 128 liegt zwischen dem

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Verbindungspunkt 118 und der Erde. Der Widerstand 127 verbindet den Punkt 1i6 mit der Leitung 61. Der Verstärker 122 hat eine Ausgangsleitung 130 zum Verbindungspunkt 117. Der Kondensator 131 und der Widerstand 132 sind zwischen den Verbindungspunkten 117 und 65 in Serie geschaltet.

Wiederum werden in Fig. 3 mit 133 bis 137 Verbindungspunkte bezeichnet. Der Verbindungspunkt 133 ist mit der Leitung 67 verbunden. Ein Widerstand 138 liegt zwischen Punkt 133 und Erde. Ein Widerstand 139 liegt zwischen den Punkten 133 und 134. Ein Kondensator 140 liegt zwischen den Punkten 134 und 136. Ein Widerstand 141 liegt zwischen den Punkten 135 und 136. Der invertierende Eingang eines Differenzverstärkers 142 ist mit dem Punkt 136 verbunden; der nichtinvertierende Eingang ist geerdet und die Ausgangsleitung 143 liegt am Punkt 135.

Das selbstabgleichende Filter 38 ist über eine Leitung 144, die zwischen dem Punkt 135 im Filter 38 und einem weiteren Punkt 145 liegt, mit dem Nulldurchgangsdetektor 39 und dem Phasendetektor 52 verbunden. Das Filter 38 hat weiterhin einen Feldeffekttransistor 146, dessen Source-Elektrode 147 geerdet ist, dessen Drain-Elektrode 148 über einen Widerstand 150 mit dem Punkt 137 und dessen Gate-Elektrode 149 über einen Widerstand 152 mit der Ausgangsleitung 68 des Tiefpaßfilters verbunden ist. Ein Widerstand 151 liegt zwischen Punkt 137 und Erde, ein Widerstand 152 zwischen Gate-Elektrode 149 und Leitung 68.

In der Schaltungsanordnung des Nulldurchgangsdetektors 49 sind mit 153 und 154 zwei Verbindungspunkte bezeichnet. Ein Kondensator 155 liegt zwischen dem Punkt 137 und dem Punkt 153. An einem dritten Punkt 156 liegt dauernd eine Spannung +V2. Ein Widerstand 157 liegt zwischen den Punkten 153 und 156.

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Ein Widerstand 158 liegt zwischen dem Punkt 156 und dem nichtinvertierenden Eingang eines Differenzverstärkers 159, dessen invertierender Eingang am Punkt 153 und dessen Ausgangsleitung 160 am Punkt 154 liegt. Ein Widerstand 161 liegt zwischen dem Punkt 154 und der Spannung +V2.

In der Schaltungsanordnung des Phasendetektors 50 liegt die Eingangsleitung 64 an einem Verstärker 162, der einen Transistorschalter 163 steuert. Der Transistorschalter liegt einerseits durch die Eingangsleitung 69 am Punkt 65 und andererseits an der Ausgangsleitung, die zum Eingang des Tiefpaßfilters 51, und zwar dort zu einem Punkt 164 führt.

In der Schaltungsanordnung des Tiefpaßfilters 51 sind mit 165 bis 168 weitere Verbindungspunkte bezeichnet. Ein Widerstand 169 liegt zwischen dem Punkt 164 und Erde. Ein Widerstand 170 liegt zwischen den beiden Punkten 164 und 165. Ein Kondensator 171 liegt zwischen dem Punkt 165 und Erde. Ein Widerstand 172 liegt zwischen den beiden Punkten 165 und 167. Die Punkte 165 und 167 sind miteinander verbunden. Die Wicklung 174 eines Potentiometers 173 liegt zwischen den Spannungen +V1 und -V1; der Schleifkontakt 175 liegt über einem Widerstand 176 am Punkt 166. Die Punkte 166 und 166' sind miteinander verbunden, Punkt 166' ist auch noch mit dem Phasendetektor 5O¹ in Verbindung. Ein Kondensator 179 liegt zwischen den Punkten 166 und 168. Der invertierende Eingang eines Differenzverstärkers 178 liegt am Punkt 167, sein nichtinvertierender Eingang ist geerdet und seine Ausgangsleitung liegt am Punkt 168. Die Leitung 68 und der Widerstand 182 sind zwischen dem Punkt 168 und der Gate-Elektrode 149 des Feldeffekttransistors 146 in Serie geschaltet.

In der Schaltungsanordnung des Nulldurchgangsdetektors 39 sind mit 180 bis 183 Verbindungspunkte bezeichnet. Ein Kondensator

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liegt zwischen den Punkten 145 und 180, der Widerstand 185 liegt zwischen den Punkten 180 und 181. Der invertierende Eingang eines Differenzverstärkers 186 liegt am Punkt 180; sein nichtinvertierender Eingang liegt über einen Widerstand 187 am Punkt 181 und seine Ausgangsleitung 188 am Punkt 183. Die Punkte 181 und 182 sind miteinander verbunden. Ein Widerstand 189 liegt zwischen Punkt 182 und der Spannung +V1. Ein Widerstand 190 liegt zwischen Punkt 183 und der Spannung +V2. Eine Zenerdiode ist so zwischen dem Punkt 182 und Erde geschaltet, daß sie mittels des Potentials V1 entgegen der Durchlaßrichtung vorgespannt ist.

Die Schaltungsanordnung des Phasendetektors 52 ist im wesentlichen gleich der des Phasendetektors 50, sie wird deshalb nicht mehr genau beschrieben. Eine Eingangsleitung 192 führt vom Punkt 145 über einen Widerstand 194 zu einem elektronischen Schalter 193. Dia andere Seite des Schalters ist mit dem Eingang des Tiefpaßfilters 53 über eine Diode 196 verbunden, die in Richtung auf den Punkt 195 leitend ist. Das Tiefpaßfilter besitzt die Verbindungspunkte 197, 198 und 199. Ein Widerstand 200 liegt zwischen dem Verbindungspunkt 195 und der Erde. Ein Kondensator 201 liegt zwischen dem Punkt 197 und der Erde. Die Punkte 195 und 197 sind miteinander in Verbindung. Vom Differenzverstärker 202 führt die Ausgangsleitung 203 zum Verbindungspunkt 198. Der nichtinvertierende Eingang des Verstärkers ist mit dem Punkt 197, der invertierende Eingang mit dem Verbindungspunkt 199 verbunden. Die Punkte 198 und 70 sind miteinander verbunden. Der Widerstand 204 liegt zwischen den Punkten 198 und 199, der Widerstand 205 zwischen dem Punkt 199 und der Erde.

Obgleich der Phasende¹ ktor 50* nach Fig. 2 ein beliebiger herkömmlicher Phasendetc or sein kann, kann er auch dem Typ nach Fig. 4 entsprechen, iu der die Verbindungspunkte 300 bis 312 vorhanden sind.

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Ein Widerstand 313 liegt zwischen der Eingangsschaltung 36 und dem Verbindungspunkt 300. Die Bezugsziffern 314 bis 317 bezeichnen Differenzverstärker. Der invertierende Eingang des Verstärkers 314 liegt am Verbindungspunkt 300. Die nichtinvertierenden Eingänge der Verstärker 314 bis 317 sind geerdet. Der Widerstand 318 liegt zwischen den Verbindungspunkten 300 und 301, der Kondensator 319 zwischen den. Verbindungspunkten und 302. Die Verstärker 314 bis 317 besitzen jeweils Ausgangsleitungen 320 bis 323, die mit entsprechenden Punkten 301, 304, 310 und 312 verbunden sind. Ein Widerstand 324 liegt zwischen dem Verbindungspunkt 303 und der Erde. Die invertierenden Eingänge der Verstärker 315, 316 und 317 sind an den Punkten 303, 309 und 311 angeschlossen. Der Widerstand 325 lieyt zwischen dem Punkt 304 und einem positiven Potential. Der Widerstand 326 liegt zwischen dem Verbindungspunkt 305 und der Erde, der Widerstand 327 zwischen den Punkten 304 und 305. Die Dezugsziffer bezeichnet einen Feldeffekttransistor mit einer Source-Elektrode 329 und einer Drain-Elektrode 330, die mit den Punkten 306 und 305 verbunden sind. Ein Kondensator 331 liegt zwischen dem Punkt 306 und der Erde. Der Widerstand 332 liegt zwischen den Verbindungspunkten 306 und 307, der Kondensator 333 zwischen dem Verbindungspunkt 307 und der Erde. Zwischen den Verbindungspunkten 307 und 309 liegt der Widerstand 334. Die Punkte 308 und stehen miteinander in Verbindung. Ein Potentiometer 335 besitzt die Wicklung 336 und den Schleifkontakt 337, der über den Widerstand 338 mit dem Verbindungspunkt 308 verbunden ist. Ein einpoliger Umschalter 339 besitzt den Pol 340, den Kontakt 341 und einen zweiten Kontakt 342. Der Kontakt 341 ist mit dem Verbindungspunkt 309 verbunden. Vom Kontakt 342 führt eine Verbindung über den Widerstand 343 zum Tiefpaßfilter 51. Der Pol 340 ist mit dem Punkt 310 in Verbindung. Zwischen den Punkten 308 und 310 liegt der Kondensator 344.

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Zwischen dem Verbindungspunkt 312 und der Gate-Elektrode 345 des Feldeffekttransistors 328 liegt der Widerstand 346. Der Phasendetektor 50" in Fig. 4 besitzt einen weiteren Eingang 347. Ein Kondensator 348 und ein Widerstand 349 liegen zwischen dem Verbindungspunkt 3 11 und der Eingangsleitung 347. An dem Verbindungspunkt 311 ist der Widerstand 350 angeschlossen, der geerdet ist. Der Widerstand 351 liegt zwischen dem Verbindungspunkt 312 und einem positiven Potential.

Ein weiteres Potentiometer 352 besitzt die Wicklung 353 und den Schleifkontakt 354, von dem über den Widerstand 355 eine Verbindung zum Punkt 302 führt.

Die Stellung des Schleifkontaktes 354 kann so eingestellt werden, daß der Durchschnittswert der an dem Verbindungspunkt 302 aufscheinenden Welle regelbar ist. Die Stellung des Schleifkontaktes 337 dient zur Regelung einer eventuellen fixierten Phasenverschiebung zwischen den Signalen, die durch den Phasendetektor 50" in Fig. 4 von der Eingangsschaltung 36 und dem Treiberverstärker 48 empfangen wird. Die Eingangsschaltung 36 und der Verstärker 48 werden in Fig. 2 gezeigt.

Gemäß dem Beschriebenen ermöglicht die Verwendung des Phasendetektors 50' eine genauere Dichteanzeige des Densitometers nach der vorliegenden Erfindung über einen wesentlich größeren Meßbereich. So ist es z. B. bei einem Densitometer nach dem Stand der Technik üblich, daß dieses nur über einen Meßbereich von 0 bis 80 kg/m genau arbeitet. Andererseits ermöglicht das Densitometer nach der vorliegenden Erfindung eine genaue Dichteanzeige über einen Meßbereich von 0 bis 112 kg/m , was eine Steigerung von 40 % bedeutet.

Es ist manchmal erforderlich, die Dichte gemäß der Formel

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d « AT² + BT + C (1)

zu bestimmen. Es ist jedoch einfacher, weniger aufwendig und billiger, die Dichte gemäß der Formel

d = AT² + C (2)

zu berechnen.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Bestimmung mit Hilfe der Gleichung (2). In den Gleichungen stellen dar:

d = Dichte

T = die Scl.wingungszeit und

A, B und C = Konstanten.

Es wird in diesem Zusammenhang noch auf das US-Patent 37 69 verwiesen.

3 Blatt Zeichnung
mit 4 Figuren

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Leerseite

Claims

DEUTSCHE ITT INDUSTRIES GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG

FREIBURG I. BR.

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Patentansprüche

Phasengeregeltes Schwingungsdensitometer, gekennzeichnet durch eine Sonde (34') mit einer Eingangsleitung (27) und einer Ausgangsleitung (28), einer Schleifenschaltung (29), deren Eingang (32) an der Ausgangsleitung (28) der Sonde (34') liegt, die ferner eine erste Ausgangsleitung (33) zum Eingang der Sonde (34') sowie eine zweite Ausgangsleitung (34) besitzt, wobei Sonde (34') und Schleifenschaltung (29) einen elektromechanischen Oszillator bilden, einen durch eine Antriebsspule in Schwingung zu versetzenden Flügel (24) , einen Wandler, der zur Erzeugung eines Wechselstromsignals der gleichen Frequenz, bei dem der Flügel (24) schwingt, mit der Ausgangsleitung der Sonde verbunden ist, wobei das erste Wechselstromsignal eine Frequenz aufweist, die eine Funktion der Dichte der Flüssigkeit ist, in die der Flügel eintaucht und wobei ein zweites Wechselstromsignal der Schleifenschaltung (29) von der gleichen Frequenz wie das erste Wechselstromsignal eingegeben wird, eine Auswertvorrichtung (31) und einen Phasendetektor zur Einstellung der Phase des zweiten Signals, so daß dieses von Veränderungen in der Sonde (34')r der Schleifenschaltung (29) oder der Flüssigkeit unabhängig bleibt.

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ORIGINAL INSPECTED

- 2 G.L. Schlatter - 16 2727 AO 1
2. Densitometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertvorrichtung (31) ein Funktionsgenerator ist.
3. Densitometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasendetektor (50, 50') erste and zweite Eingangsleitungen und eine Ausgangsleitung besitzt, daß die Schleifenschaltung (29) eine Eingangsschaltung enthält mit einer Eingangsleitung von dem Sondenausgang (28) her und einer Ausgangsleitung zum ersten Eingang des Phasendetektors, daß das selbstabgleichende Filter (38) eine Verbindung zum Ausgang der Schleifenschaltung (29) besitzt, daß der zweite Ausgang der Schleifenschaltung (29) mit dem zweiten Eingang des Phasendetektors verbunden ist, daß die Ausgangsleitung der Eingangsschaltung in den ersten Eingang des selbstabgleichenden Filters (38) führt, daß die Ausgangsleitung des Tiefpaßfilters (51) mit dem zweiten Eingang des selbstabgleichenden Filters (38) verbunden ist und daß ferner der Ausgang des Phasendetektors (50¹) in den Eingang des Tiefpaßfilters (51) führt.

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