DE2743954A1 - Inductive current meter to measure flow of liq. - uses two magnets and two electrodes outside pipe, and varies magnetisation of electromagnetic coil - Google Patents
Inductive current meter to measure flow of liq. - uses two magnets and two electrodes outside pipe, and varies magnetisation of electromagnetic coilInfo
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Abstract
Description
Verfahren zur Messung des Stroms einer Flüssigkeit mittels Method for measuring the flow of a liquid by means of
eines induktiven Strömungsmessers Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des Stroms einer elektrische Ladungen enthaltenden Flüssigkeit, die ein wenigstens innenseitig aus elektrisch isolierendem Material bestehendes Rohrstück durchfließt, mit einez Vorrichtung, die zwei Magneten, von denen wenigstens einer ein Elektromagnet ist, zur Erzeugung eines den Strom im wesentlichen diametral zum Rohrstück durchsetzenden Magnetfeldes aufweist und die zur Abnahme von Meßspannungen zwei von Ladungsverschiebungen in der Flüssigkeit beeinflußte Elektroden aufweist, deren mittlere Verbindungslinie den Strom im wesentlichen diametral zum Rohrstück und im wesentlichen rechtwinklig zur mittleren Verbindungslinie zwischen den Magneten durchsetzt, bei dem die räumliche Verteilung des Magnetfelds relativ zu dem als räumlich feststehend angesehenen Strömungsprofil des Stroms geändert und aus den sich dabei ändernden Meßspannungen ein Signal abgeleitet wird, das dem zu messenden Strom entspricht. of an inductive flow meter The invention relates to a method for measuring the current of a liquid containing electrical charges which a pipe section made of electrically insulating material at least on the inside flows through, with a device, the two magnets, of which at least one is an electromagnet, to generate the current substantially diametrically opposite Has pipe section penetrating magnetic field and the decrease in measurement voltages has two electrodes influenced by charge shifts in the liquid, whose middle line connects the flow essentially diametrically to the pipe section and substantially perpendicular to the central line connecting the magnets interspersed, in which the spatial distribution of the magnetic field relative to the than spatially fixed viewed flow profile of the stream changed and from the changing measurement voltages a signal is derived that the to be measured Electricity.
Es sind Verfahren bekannt, das Magnetfeld so auszubilden, daß Meßfehler - insbesondere aufgrund einer Störung in der Rotationssymmetrie des Strömungsprofils der Flüssigkeit - möglichst gering werden. Hierzu ist es bekannt, das Magnetfeld dem Wertigkeitsvektorfeld, das durch Ausbildung und Geometrie von Rohrstück und Elektroden gegeben ist, anzupassen. Mit solchen Verfahren ist schon aus allgemeinen theoretischen Gründen eine vollständige Fehlerunterdrückung nicht möglich.There are methods known to form the magnetic field so that measurement errors - in particular due to a disturbance in the rotational symmetry of the flow profile the liquid - be as small as possible. For this purpose it is known to use the magnetic field the value vector field, which is created by the design and geometry of the pipe section and Electrodes is given to adapt. Using such a procedure is already out of general Complete error suppression is not possible for theoretical reasons.
Es ist bekannt, mehr als zwei Elektroden vorzusehen und die zwischen verschiedenen Paaren von Elektroden abgegriffenen Meßspannungen so auszuwerten, daß ein möglichst fehlerfreies Meßergebnis erzielt wird. Bei diesen Verfahren sind stets mehr als zwei Elektroden erforderlich und auch verhältnismäßig aufwendige elektronische Schaltungen. Besonders die Vielzahl von Elektroden ist störend, denn jede dieser Elektroden kann für sich verschmutzen, undicht werden und in ihren Eigenschaften durch etwaige Aggressivität der Flüssigkeit beeinträchtigt werden.It is known to provide more than two electrodes and those between to evaluate measured voltages tapped from different pairs of electrodes in such a way that that a measurement result that is as error-free as possible is achieved. These procedures are always more than two electrodes required and also relatively expensive electronic circuits. The large number of electrodes is particularly annoying, because Each of these electrodes can get dirty, leak and in their properties be affected by any aggressiveness of the liquid.
Es ist auch bekannt, mehr als zwei Magnete zu verwenden und die räumliche Verteilung des Magnetfeldes relativ zu dem als räumlich feststehend angesehenen Strömungsprofil des Stroms dadurch zu ändern, daß man die Erregung der einzelnen Magneten ändert. Die von den Elektroden abgegriffenen Meßspannungen werden einer Auswerteschaltung zugeführt, die ein möglichst fehlerfreies Meßsignal abgeben soll. Bei diesem Verfahren sind stets drei oder mehr Magnete und somit der damit verbundene Aufwand erforderlich.It is also known to use more than two magnets and the spatial one Distribution of the magnetic field relative to that which is viewed as spatially fixed Change the flow profile of the stream by changing the excitation of the individual Magnet changes. The measuring voltages tapped off by the electrodes become one Evaluation circuit supplied, which is to emit a measurement signal that is as error-free as possible. With this method there are always three or more magnets and thus the associated one Effort required.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren eingangs genannter Art anzugeben, das an üblichen, dem Oberbegriff des Anspruchs 1 genügenden Vorrichtungen ausgeübt werden kann, also ohne den Aufwand zusätzlicher Elektroden oder zusätzlicher Magnete, dennoch aber ein möglichst störungsfreies Meßergebnis liefert.The object of the invention is to provide a method of the type mentioned at the beginning indicate the usual, the preamble of claim 1 sufficient devices can be exercised, so without the expense of additional electrodes or additional Magnets, but still delivers a measurement result that is as interference-free as possible.
Insbesondere soll das Verfahren so ausgebildet sein, daß nach ihm die bekannten, dem Oberbegriff des Anspruchs 1 genügenden einfachen Vorrichtungen nachgerüstet werden können.In particular, the method should be designed so that after him the known, the preamble of claim 1 sufficient simple devices can be retrofitted.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß bei fester Anordnung der Magnete und der Elektroden relativ zum Rohrstück zur Gewinnung von wenigstens zwei Meßspannungen das Maß der effektiven Magnetisierung mindestens eines der Magneten geändert wird.To solve this problem, the method is characterized in that that with a fixed arrangement of the magnets and the electrodes relative to the pipe section for Obtaining at least two measuring voltages the extent of the effective magnetization at least one of the magnets is changed.
Bei Ausführung der Lehre der Erfindung werden bei allen unterschiedlichen effektiven Magnetisierungen der Magneten Meßspannungen einer Auswerteschaltung zugeführt und dort mittels empirisch gewonnener Parameter zu einem praktisch störungsfreien Meßergebnis verarbeitet.In carrying out the teaching of the invention, all different effective magnetizations of the magnets measuring voltages supplied to an evaluation circuit and there by means of empirically obtained parameters to a practically trouble-free one Measurement result processed.
Bevorzugt ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß zur Gewinnung der Meßspannungen das von dem Elektromagneten in der Flüssigkeit erzeugte Magnetfeld nach Stärke und räumlicher Verteilung dem vom anderen Magneten erzeugten Magnetfeld in bekannter Weise spiegelsymmetrisch in bezug auf die Mittelebene zwischen den Magneten gemacht und zur Änderung in seiner Polarität umgestellt und/oder ausgeschaltet wird.The method is preferably characterized in that for the extraction of the measuring voltages the magnetic field generated by the electromagnet in the liquid the strength and spatial distribution of the magnetic field generated by the other magnet in a known manner mirror-symmetrical with respect to the center plane between the Magnet made and switched to change its polarity and / or switched off will.
Wird das von dem einen Elektromagneten erzeugte magnetische Feld in seiner Polarität umgestellt, so müßte bei vollständiger Rotationssymmetrie des Strömungsprofils die von den Elektroden abgegriffene Meßspannung Null sein. Bei Abweichung von der Rotationssymmetrie ist diese Spannung aber nicht Null, sondern liefert ein Maß für die Rotationsunsymmetrie und somit für den Fehler der Meßspannung bei gleichsinniger Polung beider Magnete. Ist der eine Elektromagnet abgeschaltet, so wird von den Elektroden wiederum eine Meßspannung abgegriffen, die von Störungen der Rotationssymmetrie abhängig ist. Ist nämlich die Stromdichte in der Nähe des erregten Magneten größer als an einer entsprechenden Stelle in der Nähe des abgeschalteten Elektromagneten, so ist die von den Elektroden abgegriffene Meßspannung größer als im umgekehrten Fall. Dies ist nur ein Beispiel, um klarzumachen, daß bei Abschaltung des einen Elektromagneten die von den Elektroden abgegriffene Meßspannung ebenfalls, wie bei Gegeneinanderpolung der Magnete, von Abweichungen des Strömungsprofils von der Rotationssymmetrie und deren Lage abhängt.If the magnetic field generated by one of the electromagnets in its polarity would have to be changed with complete rotational symmetry of the flow profile the measuring voltage tapped off by the electrodes must be zero. If there is a deviation from the Rotational symmetry, this voltage is not zero, but provides a measure for the rotational asymmetry and thus for the error of the measuring voltage with the same direction Polarity of both magnets. If one of the electromagnets is switched off, the Electrodes, in turn, tapped a measurement voltage caused by disturbances of the rotational symmetry is dependent. That’s the one Current density in the vicinity of the excited Magnet larger than in a corresponding place near the switched off Electromagnet, the measuring voltage picked up by the electrodes is greater than In the opposite case. This is just an example to make it clear that in the event of a shutdown of one of the electromagnets also the measuring voltage tapped by the electrodes, as with opposing polarity of the magnets, deviations in the flow profile of the rotational symmetry and its position depends.
Beide diese Spannungen können somit zur Korrektur der Meßspannung verwertet werden, die von den Elektroden bei gleichgerichteter Polung der Magnete abgegriffen wird.Both of these voltages can thus be used to correct the measurement voltage used by the electrodes with the same polarity of the magnets is tapped.
Selbstverständlich kann auch bei diesem Verfahren im Zustand der Gleichpolung beider Magnete das Magnetfeld dem Wertigkeitsvektorfeld in an sich bekannter Weise angepaßt sein. Somit kann insbesondere ein in Längsrichtung des Rohrstücks kurzes Magnetfeld verwendet werden. Es kann aber auch ein in Längsrichtung des Rohrstücks langes homogenes Magnetfeld verwendet werden, wie dies ebenfalls bekannt ist.It goes without saying that this method can also be used in the state of equal polarity both magnets the magnetic field to the valence vector field in a manner known per se be adjusted. Thus, in particular, a short length in the longitudinal direction of the pipe section Magnetic field can be used. But it can also be in the longitudinal direction of the pipe section long homogeneous magnetic field can be used, as is also known.
Um ohne Änderung der Vorrichtung die Anzahl von Meßspannungen, die zur Korrektur verwendet werden können, zu vergrößern, ist bevorzugt auch der andere Magnet als Elektromagnet ausgebildet und wird zur Gewinnung weiterer Meßspannungen so betrieben, wie dies für den erstgenannten Elektromagneten erläutert wurde.To, without changing the device, the number of measuring voltages that can be used for correction, to enlarge, is preferred also the other Magnet designed as an electromagnet and is used to obtain further measurement voltages operated as explained for the first-mentioned electromagnet.
Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel unter Hinweis auf die beigefügte Zeichnung erläutert.The invention is illustrated below using an exemplary embodiment Reference to the attached drawing explained.
Die Zeichnung zeigt schematisch im Querschnitt ein wenigstens innenseitig aus elektrisch isolierendem Material bestehendes Rohrstück 1 und zwei Elektromagnete 2a, 2b zur Erzeugung eines das Rohrstück 1 im wesentlichen diametral durchsetzenden Rohrstücks. Zwei von Ladungsverschiebungen in der Flüssigkeit beeinflußte Elektroden 3a, 3b liegen derart, daß ihre mittlere Verbindungslinie X den Strom im wesentlichen diametral zum Rohrstück 1 und im wesentlichen rechtwinklig zur mittleren Verbindungslinie Y zwischen den Magneten 2a, 2b durchsetzt. Der Elektromagnet 2a ist unmittelbar an ein Versorgungsgerät 13 angeschaltet. Der Elektromagnet 2b ist an das Versorgungsgerät 13 parallel zum Elektromagneten 2a über einen Umpolschalter 4 und einen Abschalter 5 geschaltet. Es ist offensichtlich, daß bei geeigneter Änderung der Schaltung die Elektromagneten auch hintereinander geschaltet werden können und daß zur Änderung der Erregung des Elektromagneten 2a oder des Elektromagneten 2b jeweils eine Zusatzwicklung auf dem Elektromagneten vorgesehen sein kann, die eine zur Erregung der Hauptwicklung gegenpolige Erregung hervorruft.The drawing shows schematically in cross section at least one inside made of electrically insulating material pipe section 1 and two electromagnets 2a, 2b for the production of a pipe section 1 which penetrates essentially diametrically Pipe section. Two electrodes 3a, 3b influenced by charge shifts in the liquid lie in such a way that their central connecting line X the flow essentially diametrically to the pipe section 1 and essentially at right angles to the central connecting line Y penetrated between the magnets 2a, 2b. The electromagnet 2a is immediate connected to a supply device 13. The electromagnet 2b is on the supply device 13 parallel to the electromagnet 2a via a polarity reversal switch 4 and a switch 5 switched. It is obvious that with appropriate modification of the circuit the Electromagnets can also be connected in series and that to change the excitation of the electromagnet 2a or the electromagnet 2b each have an additional winding can be provided on the electromagnet, the one for exciting the main winding causes opposite polarity excitation.
Die Elektroden 3a, 3b sind mit einem Signalverstärker 6 verbunden, dessen Ausgang an eine Signalweiche 7 angeschlossen ist. Ein Taktgeber 11 schaltet synchron den Umpolschalter 4 und den Abschalter 5 zu Ausgangskanälen der Signalweiche 7, die zu einem Signalspeicher 8 für gleichsinnige Polung der Elektromagnete 2a, 2b zu einem Signalspeicher 9 für gegensinnige Polung der Elektromagnete 2a, 2b und zu einem Signalspeicher 10 bei Abschaltung des Elektromagneten 2b führen.The electrodes 3a, 3b are connected to a signal amplifier 6, the output of which is connected to a signal switch 7. A clock 11 switches synchronously the polarity reversal switch 4 and the switch 5 to output channels of the signal switch 7, which lead to a signal memory 8 for polarity in the same direction of the electromagnets 2a, 2b to a signal memory 9 for opposite polarity of the electromagnets 2a, 2b and lead to a signal memory 10 when the electromagnet 2b is switched off.
Die in den Signalspeichern 8, 9 und 10 gespeicherten Signale werden in einer Korrekturschaltung 12 mittels empirischer Parameter verarbeitet, so daß am Ausgang 14 der Korrekturschaltung 12 ein Signal auftritt, das im wesentlichen von Störungen des Strömungsprofils im Rohrstück 1, insbesondere von Abweichungen des Strömungsprofils von der Rotationssymmetris'frei ist.The signals stored in the latches 8, 9 and 10 become processed in a correction circuit 12 by means of empirical parameters, so that a signal occurs at the output 14 of the correction circuit 12 which essentially of disturbances of the flow profile in the pipe section 1, in particular of deviations of the flow profile is free of rotational symmetry.
Berücksichtigter Stand der Technik: DT-PS 1 295 223 DT-AS 1 963 901 DT-OS 2 103 895 DT-OS 1 648 143. ~ L e e r s e i t eState of the art taken into account: DT-PS 1 295 223 DT-AS 1 963 901 DT-OS 2 103 895 DT-OS 1 648 143. ~ L e r s e i t e
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