DE2833037C2 - Device for measuring the mass flow of a flowable medium by evaluating twists in a continuous line that is curved at least in sections by means of Coriolis forces - Google Patents

Device for measuring the mass flow of a flowable medium by evaluating twists in a continuous line that is curved at least in sections by means of Coriolis forces

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Massedurchflußmessung eines fließfähigen Mediums durch Auswertung von Verdrehungen einer zumindest abschnittsweise gekrümmten durchgehenden Leitung durch Coriolis-Kräfte des fließfähigen Mediums nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for measuring the mass flow of a flowable medium by evaluating twists in a continuous line that is curved at least in sections by Coriolis forces of the flowable medium according to the preamble of claim 1.

Die Erfindung betrifft auch eine alternative Vorrichtung zur Massedurchflußmessung eines fließfähigen Mediums durch Auswertung von auf eine zumindest abschnittsweise gekrümmte, durchgehende Leitung ausgeübten Kräften, in der Coriolis- Kräfte des fließfähigen Mediums auftreten, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2.The invention also relates to an alternative device for measuring the mass flow of a flowable medium by evaluating forces exerted on a continuous line which is curved at least in sections and in which Coriolis forces of the flowable medium occur, according to the preamble of claim 2.

Mit derartigen bekannten Massedurchflußmessern mit einem Gehäuse, in dem die Enden der gekrümmten Rohrleitung nachgiebig mit dem Gehäuse verbunden sind, wurde bereits versucht, Masse-Durchflüsse fließfähiger Medien durch Auswertung von Auswirkungen der Coriolis-Kräfte zu bestimmen (DE-OS 14 98 446).With such known mass flow meters with a housing in which the ends of the curved pipe are flexibly connected to the housing, attempts have already been made to determine mass flows of flowable media by evaluating the effects of the Coriolis forces (DE-OS 14 98 446).

Im einzelnen sind in einer Ausführungsform des bekannten Massedurchflußmessers an Enden der gekrümmten Leitung Ringe befestigt, deren Außenflächen in Durchgänge des Gehäuses passen. Die Ringe sollen so biegsam sein, daß ihre Verformung infolge einer Transversalbewegung der gekrümmten Leitung keine wesentlichen Rückstellkräfte erzeugt. Auch sollen sie Drehungen der Leitungsenden um deren horizontale Achse keine großen Gegenkräfte entgegensetzen. Dazu bestehen die Ringe aus Weichgummi oder vergleichbaren Stoffen. Die gekrümmte Leitung ist an Federn aufgehängt, welche eine Transversalbewegung in Schwingungsrichtung senkrecht zur Strömungsrichtung zulassen. Die Enden der gekrümmten Leitung sind somit in dem Gehäuse begrenzt beweglich angebracht. - Außerdem besteht eine weitere Verbindung zwischen dem Mittelteil der gekrümmten Leitung und dem Gehäuse, und zwar über eine mit dem Mittelteil verbundene Büchse, die in einem Block in dem Gehäuse schwenkbar gelagert ist, so daß der Büchse eine Schwingbewegung mitgeteilt werden kann. Die gekrümmte Leitung ist also gegenüber dem Gehäuse nicht frei tragend. - Bei dieser Ausführungsform ist vorgesehen, daß infolge der Schwingbewegung des strömenden Mediums ein Kräftepaar durch die gekrümmte Leitung auf die Lager einwirkt, so daß sich die Federn verbiegen, deren Biegung mit Dehnungsmeßstreifen gemessen werden kann. Da die Arbeitsweise dieses bekannten Massedurchflußmessers nicht von den dynamischen Eigenschaften der gekrümmten Leitung, insbesondere, ob und wie Resonanzfrequenzen der gekrümmten Leitung bei Anregung durch den Antrieb und Auslenkung durch Coriolis-Kräfte aufeinander abzustimmen sind, abhängt, ist nichts darüber offenbart.In detail, in one embodiment of the known mass flow meter, rings are attached to the ends of the curved line, the outer surfaces of which fit into passages in the housing. The rings should be flexible enough that their deformation as a result of a transverse movement of the curved line does not generate any significant restoring forces. Nor should they oppose any large counterforces to rotations of the line ends about their horizontal axis. For this purpose, the rings are made of soft rubber or similar materials. The curved line is suspended on springs which allow a transverse movement in the direction of oscillation perpendicular to the direction of flow. The ends of the curved line are thus mounted in the housing with limited mobility. - There is also a further connection between the middle part of the curved line and the housing, namely via a bushing connected to the middle part, which is pivotally mounted in a block in the housing so that an oscillating movement can be imparted to the bushing. The curved line is therefore not self-supporting in relation to the housing. - In this embodiment, it is provided that, as a result of the oscillating movement of the flowing medium, a force couple acts on the bearings through the curved line, so that the springs bend, the bending of which can be measured with strain gauges. Since the operation of this known mass flow meter does not depend on the dynamic properties of the curved line, in particular whether and how resonance frequencies of the curved line are to be coordinated with one another when excited by the drive and deflected by Coriolis forces, nothing is disclosed about this.

In einer Variante dieser bekannten Ausführungsform ersetzen Lager die obengenannten Ringe aus Weichgummi, und piezoelektrische Sensoren an diesen Lagern ersetzen die erwähnten Dehnungsmeßstreifen.In a variant of this known embodiment, bearings replace the above-mentioned soft rubber rings, and piezoelectric sensors on these bearings replace the above-mentioned strain gauges.

In einer anderen Ausführungsform des bekannten Massedurchflußmessers wurde wegen der nachgiebigen Kupplungen an den Enden des gekrümmten Rohrs ein Luftdruckgeber vorgesehen, um Nullpunktwanderungen und Empfindlichkeitsschwankungen möglichst zu vermeiden.In another embodiment of the known mass flow meter, an air pressure sensor was provided because of the flexible couplings at the ends of the curved tube in order to avoid zero point wanderings and sensitivity fluctuations as far as possible.

Bei einer weiteren Ausführungsform des bekannten Massedurchflußmessers besteht die gekrümmte Leitung aus nachgiebigem Material, während bewegliche Druckmesser an den Leitungsenden entfallen. Auch diese gekrümmte Leitung aus nachgiebigem Material ist an drei Punkten innerhalb des Gehäuses gelagert und damit nicht frei tragend.In another embodiment of the known mass flow meter, the curved line is made of flexible material, while movable pressure gauges at the ends of the line are omitted. This curved line made of flexible material is also supported at three points within the housing and is therefore not self-supporting.

Bei einer wiederum anderen Ausführungsform des bekannten Massedurchflußmessers ist ein mittlerer U-förmig gekrümmter Abschnitt der Leitung über leicht verformbare Balgen mit feststehenden Ein- und Auslaßstutzen verbunden. Der U-förmig gebogene Abschnitt stützt sich außerdem über einen Arm auf dem Gehäuseboden ab. - Diese Ausführungsform weist also eine durch die druckempfindlichen Balgen unterbrochene gekrümmte Leitung auf. Diese Leitung ist somit auch nicht mit ihren offenen Enden in dem Gehäuse fest angebracht und bildet schließlich aus diesem Grund und wegen der zusätzlichen Abstützung in ihrer Mitte keinen freitragenden Ausleger.In yet another embodiment of the known mass flow meter, a central U-shaped curved section of the line is connected to fixed inlet and outlet nozzles via easily deformable bellows. The U-shaped curved section is also supported by an arm on the housing base. This embodiment therefore has a curved line interrupted by the pressure-sensitive bellows. This line is therefore not firmly attached to the housing with its open ends and, for this reason and because of the additional support in its middle, does not form a cantilever boom.

Keine dieser Ausführungsformen des bekannten Massedurchflußmessers ist praktisch zur Massedurchflußmessung gewerblich angewendet worden, vermutlich, da sie nicht genügend genau waren und schwierig zu warten waren. Es ist beispielsweise bekannt, daß die Coriolis-Effekte im Verhältnis zu anderen Kräften sehr gering sind, die in solchen bekannten komplizierten Massedurchflußmessern auftreten können, z. B. Luftwiderständen, Trägheitskräften sowie Kräften, die durch Inhomogenitäten des Fluids, dessen Durchfluß zu messen ist, hervorgerufen werden. Speziell Wartungsprobleme der nachgiebigen Kupplungen, die Notwendigkeit einer häufigen Nacheichung jeder Meßeinrichtung, deren Funktion von Kupplungen oder nachgiebigen Abschnitten abhängt, stellen schwerwiegende Hemmnisse für einen dauernden gewerblichen Einsatz dar.None of these embodiments of the known mass flow meter has been used commercially for mass flow measurement, presumably because they were not sufficiently accurate and were difficult to maintain. It is known, for example, that the Coriolis effects are very small compared to other forces that can occur in such known complicated mass flow meters, e.g. air resistance, inertia forces and forces caused by inhomogeneities in the fluid whose flow is to be measured. In particular, maintenance problems of the flexible couplings, the need for frequent recalibration of any measuring device whose function depends on couplings or flexible sections, represent serious obstacles to long-term commercial use.

Zum Stand der Technik gehört ferner eine Meßvorrichtung zur Bestimmung physikalischer Eigenschaften eines fließfähigen Mediums, speziell dessen Dichte oder Wichte, in der das Medium durch eine U-förmig gekrümmte, durchgehende Leitung geleitet wird, die mit ihren offenen Enden in einer Halterung fest angebracht ist (US-PS 34 49 940). Mit der U-förmig gekrümmten Leitung ist ein Rahmen gekoppelt, an dem Federstäbe angebracht sind, um die U-förmig gekrümmte Leitung von dem Einfluß der Umgebung zu isolieren und sicherzustellen, daß ihre Arbeitsweise nicht von Änderungen ihrer eigenen natürlichen Resonanzfrequenz infolge von Temperaturauswirkungen des Fluids abhängt, sondern statt dessen im wesentlichen nur von der Resonanzfrequenz der Federstäbe bestimmt ist. Die U-förmig gekrümmte Leitung und die Federstäbe werden durch eine Antriebsvorrichtung um eine Schwingungsachse in Schwingungen versetzt, und nur die Amplitude der Schwingungen der Leitung um diese Schwingungsachse wird zur Bestimmung der Stoffeigenschaften, insbesondere der Dichte des Mediums, erfaßt und ausgewertet. - Diese Meßvorrichtung ist nicht zur Bestimmung des Massedurchflusses durch Auswertung von Drehungen der U-förmig gekrümmten Leitung um eine zu der ersten Schwingungsachse unterschiedliche zweite Auslenkachse durch Coriolis-Kräfte vorgesehen. Deswegen ist auch nichts über die Dimensionierung der Resonanzfrequenz um die erste Schwingungsachse in Bezug auf eine Resonanzfrequenz des U-förmig gebogenen Rohrs um eine zweite Auslenkachse offenbart.The state of the art also includes a measuring device for determining physical properties of a flowable medium, especially its density or specific gravity, in which the medium is passed through a U-shaped, continuous line which is firmly attached with its open ends in a holder (US-PS 34 49 940). A frame is coupled to the U-shaped line, to which spring rods are attached in order to isolate the U-shaped line from the influence of the environment and to ensure that its operation does not depend on changes in its own natural resonance frequency as a result of temperature effects of the fluid, but is instead essentially determined only by the resonance frequency of the spring rods. The U-shaped line and the spring rods are set into vibration about an axis of vibration by a drive device, and only the amplitude of the vibrations of the line about this axis of vibration is recorded and evaluated in order to determine the material properties, in particular the density of the medium. - This measuring device is not intended for determining the mass flow by evaluating rotations of the U-shaped curved pipe around a second deflection axis that is different from the first axis of oscillation by means of Coriolis forces. Therefore, nothing is disclosed about the dimensioning of the resonance frequency around the first axis of oscillation in relation to a resonance frequency of the U-shaped curved pipe around a second deflection axis.

In einer älteren, nicht vorveröffentlichten Anmeldung (DE-OS 28 22 087) wurde eine Vorrichtung zur Massedurchflußmessung durch Auswertung von Drehungen einer im wesentlichen in einer Ebene verlaufenden ersten Rohrschleife vorgeschlagen, die einseitig mit ihren offenen Enden in der Halterung eingespannt ist und von dem fließfähigen Medium durchströmt wird. In einer dazu parallelen Ebene verläuft eine zweite Rohrschleife, deren offene Enden neben den offenen Enden der ersten Rohrschleife eingespannt sind. Die beiden Rohrschleifen sind so in Reihe geschaltet, daß sie von dem Massedurchfluß gleichsinnig durchflossen werden. Ein Schwingungserzeuger greift an den den Einspannstellen gegenüberliegenden Rohrabschnitten beider Rohrschleifen an und regt diese zu Schwingungen gegeneinander an. Beide Rohrschleifen wirken als schwingungsfähige Glieder in der Art einer Stimmgabel zusammen. Hinsichtlich der dynamischen Eigenschaften jeder Rohrschleife ist bevorzugt die Eigenfrequenz der Torsionsschwingungen der Rohrschleife annähernd gleich der Eigenfrequenz der Schwingungen senkrecht zu der Ebene der Rohrschleife. - Diese Maßnahmen zielen auf eine Erhöhung der Empfindlichkeit der Meßvorrichtung ab, d. h. eine Erhöhung der Auslenkung um die zweite Auslenkachse. Jedoch schwingen damit die Rohrschleifen so in Resonanz, daß die Torsionsauslenkungen nicht nur maßgeblich auf die Coriolis-Kräfte zurückgehen, welche durch das strömende Medium in den Rohrschleifen erzeugt werden, sondern erheblich durch störende Kräfte mitbestimmt werden, die größer als der Coriolis-Effekt sind und zur Verstärkung der Auslenkung beitragen. Deswegen kann keine genaue Bestimmung des Massedurchflusses erfolgen.In an older, unpublished application (DE-OS 28 22 087) a device for mass flow measurement by evaluating rotations of a first pipe loop running essentially in one plane was proposed, which is connected on one side with its is clamped into the holder at its open ends and the flowable medium flows through it. A second pipe loop runs in a plane parallel to this, the open ends of which are clamped next to the open ends of the first pipe loop. The two pipe loops are connected in series so that the mass flow flows through them in the same direction. A vibration generator acts on the pipe sections of both pipe loops opposite the clamping points and causes them to vibrate against each other. Both pipe loops act together as vibrating elements in the manner of a tuning fork. With regard to the dynamic properties of each pipe loop, the natural frequency of the torsional vibrations of the pipe loop is preferably approximately equal to the natural frequency of the vibrations perpendicular to the plane of the pipe loop. - These measures are aimed at increasing the sensitivity of the measuring device, i.e. increasing the deflection about the second deflection axis. However, the pipe loops oscillate in resonance in such a way that the torsional deflections are not only largely due to the Coriolis forces generated by the flowing medium in the pipe loops, but are also significantly influenced by disturbing forces that are greater than the Coriolis effect and contribute to amplifying the deflection. Therefore, the mass flow cannot be determined precisely.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gewerblich einsetzbare Vorrichtung zur genauen Massedurchflußmessung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. Anspruchs 2 zu schaffen, bei der die naturgemäß geringen Auswirkungen der Coriolis-Kräfte bei der Messung nicht durch die Coriolis-Kräfte überlagernde nennenswerte Störkräfte verfälscht werden.The present invention is therefore based on the object of creating a commercially usable device for precise mass flow measurement according to the preamble of claim 1 or claim 2, in which the naturally small effects of the Coriolis forces during the measurement are not distorted by significant disturbing forces superimposed on the Coriolis forces.

Diese Aufgabe wird durch die Ausbildung der Vorrichtung zur Massedurchflußmessung mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 bzw. Anspruchs 2 angegebenen Merkmalen gelöst, nach denen die gekrümmte, durchgehende Leitung selbst im wesentlichen als Feder wirkt und der Coriolis-Kraft im wesentlichen die Federkraft der Leitung entgegenwirkt.This object is achieved by the design of the device for mass flow measurement with the features specified in the characterizing part of claim 1 or claim 2, according to which the curved, continuous line itself essentially acts as a spring and the Coriolis force is essentially counteracted by the spring force of the line.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Anspruch 1 gelingt es, im wesentlichen nur die Coriolis-Kräfte ohne erheblichen Einfluß von Störkräften zu erfassen, indem die gekrümmte Leitung keine durch Druck verformbare Verbindungsstellen aufweist und durch die Coriolis-Kräfte elastisch verformbar ist und mit ihren offenen Enden in der Halterung fest angebracht ist, dergestalt, daß sie mit ihrer Mitte frei schwingen kann oder, mit anderen Worten, in der Art eines Auslegers wirkt. Die elastische Verformung des freitragenden Auslegers infolge der Coriolis-Kräfte wirkt sich in dessen Auslenkung um die Schwenkachse aus. Es entfallen damit störende Einflüsse von Lagerstellen erhöhter Elastizität, insbesondere druckempfindliche selbständige Kupplungselemente bzw. Schwenkvorrichtungen. Von besonderer Bedeutung ist, daß die Auswirkung der Coriolis-Kräfte auf die gekrümmte Leitung dynamisch von den Auswirkungen, die im übrigen auf die Anregung von Schwingungen durch die Antriebsvorrichtung zurückgehen, entkoppelt ist: Hierzu ist die gekrümmte Leitung dergestalt geformt und unter der Einwirkung im wesentlichen der Coriolis-Kräfte um die zweite Auslenkachse elastisch verformbar, daß ihre Resonanzfrequenz um die erste Schwingungsachse, um die die Anregung durch die Antriebsvorrichtung erfolgt, und ihre Resonanzfrequenz um die zweite Auslenkachse unterschiedlich sind.The device according to the invention as defined in claim 1 makes it possible to detect essentially only the Coriolis forces without significant influence of disturbing forces, since the curved line has no connection points that can be deformed by pressure and is elastically deformable by the Coriolis forces and is firmly attached to the holder with its open ends in such a way that it can swing freely with its center or, in other words, acts like a cantilever. The elastic deformation of the cantilever as a result of the Coriolis forces affects its deflection around the pivot axis. This eliminates disturbing influences from bearing points with increased elasticity, in particular pressure-sensitive independent coupling elements or pivoting devices. It is particularly important that the effect of the Coriolis forces on the curved line is dynamically decoupled from the effects which are otherwise due to the excitation of vibrations by the drive device: For this purpose, the curved line is shaped in such a way and is elastically deformable about the second deflection axis under the action of essentially the Coriolis forces, that its resonance frequency about the first vibration axis, about which the excitation by the drive device occurs, and its resonance frequency about the second deflection axis are different.

Vorzugsweise ist die Resonanzfrequenz um die erste Schwingachse, um die die gekrümmte Leitung durch die Antriebsvorrichtung ausgelenkt wird, niedriger als die Resonanzfrequenz um die zweite Auslenkachse, um die die gekrümmte Leitung infolge der Coriolis-Kräfte schwingt.Preferably, the resonance frequency about the first oscillation axis, about which the curved line is deflected by the drive device, is lower than the resonance frequency about the second deflection axis, about which the curved line oscillates due to the Coriolis forces.

Die Coriolis-Kräfte, welche durch das durch die schwingende gekrümmte Leitung strömende Fluid erzeugt werden, bewirken, daß die gekrümmte Leitung verdreht um eine zweite Auslenkachse ausgelenkt wird, die symmetrisch zwischen den beiden Schenkeln der gekrümmten Leitung liegt und die erste Schwingungsachse halbierend schneidet.The Coriolis forces generated by the fluid flowing through the oscillating curved pipe cause the curved pipe to be twisted and deflected about a second deflection axis that lies symmetrically between the two legs of the curved pipe and bisects the first oscillation axis.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dabei durch eine unkomplizierte Bauweise aus.The device according to the invention is characterized by an uncomplicated design.

Damit Scherkräfte an der Halterung die Vorrichtung nicht beeinträchtigen, indem sie versuchen, die gekrümmte Leitung nach deren Anbringungsstellen an der Halterung abzuscheren, sind Maßnahmen nach Anspruch 4 oder 5 vorgesehen.In order to prevent shearing forces on the bracket from affecting the device by attempting to shear off the curved line after its attachment points on the bracket, measures according to claim 4 or 5 are provided.

Die Kompensation der Scherkräfte erfolgt vorzugsweise durch die in Anspruch 4 angegebene Maßnahme, daß ein weiteres schwingungsfähiges Element so zu der gekrümmten, durchgehenden Leitung hinzugefügt ist, daß es mit dieser Leitung eine Stimmgabel bildet. Das weitere schwingungsfähige Element hat eine Eigenfrequenz, die im wesentlichen gleich derjenigen der gekrümmten Leitung ist, und besteht vorzugsweise aus einem Federarm, auf dem ein Teil der Antriebsvorrichtung angeordnet ist. Die gekrümmte Leitung und das weitere schwingungsfähige Element oszillieren in entgegengesetzter Phase ähnlich wie die Zinken einer Stimmgabel, und wie bei einer Stimmgabel erfolgen in der Halterung keine Vibrationen.The compensation of the shear forces is preferably carried out by the measure specified in claim 4, that a further oscillating element is added to the curved, continuous line in such a way that it forms a tuning fork with this line. The further oscillating element has a natural frequency which is essentially the same as that of the curved line and preferably consists of a spring arm on which part of the drive device is arranged. The curved line and the further oscillating element oscillate in opposite phases similar to the tines of a tuning fork, and as with a tuning fork, no vibrations occur in the holder.

Die in Anspruch 5 angegebene Maßnahme, um die schädlichen Auswirkungen der Scherkräfte an den festen Anbringungsstellen der gekrümmten Leitung zu beseitigen, hat sich in einigen Fällen als allein ausreichend erwiesen.The measure specified in claim 5 to eliminate the harmful effects of the shear forces at the fixed attachment points of the curved line has proven to be sufficient in some cases.

Bei einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung wird die elastische Verformung der gekrümmten Leitung durch Meß-Sensoren und ein Zeitmeßglied nach Anspruch 10 gemessen.In a preferred embodiment of the invention, the elastic deformation of the curved line is measured by measuring sensors and a time measuring element according to claim 10.

Das mit den Ausgangssignalen der Meß-Sensoren beaufschlagte Zeitmeßglied mißt die Zeitverschiebung oder Nacheilung zwischen den Durchgängen zweier verschiedener Stellen der gekrümmten Leitung durch eine vorgegebene Schwingungslage als Ergebnis der Verformung der Leitung durch die Coriolis- Kräfte. Bei dieser Anordnung braucht die Frequenz und/oder die Amplitude der Schwingung der Leitung nicht konstant gehalten zu werden.The timing element, which is fed with the output signals from the measuring sensors, measures the time shift or lag between the passage of two different points of the curved line through a given oscillation position as a result of the deformation of the line by the Coriolis forces. In this arrangement, the frequency and/or the amplitude of the oscillation of the line does not need to be kept constant.

Die geschilderten erfindungsgemäßen Maßnahmen können auch vorteilhaft bei einer Vorrichtung zur Massedurchflußmessung eines fließfähigen Mediums nach Anspruch 2 vorgesehen werden, bei der statt der Drehungen bzw. Auslenkungen einer gekrümmten Leitung, in der Coriolis-Kräfte des fließfähigen Mediums auftreten, die Kräfte, die die Leitung um eine Auslenkachse zu drehen versuchen, durch Gegenkräfte kompensiert werden.The described measures according to the invention can also be advantageously provided in a device for measuring the mass flow of a flowable medium according to claim 2, in which instead of the rotations or deflections of a curved line in which Coriolis forces of the flowable medium occur, the forces which attempt to rotate the line about a deflection axis are compensated by counterforces.

Weitere Merkmale einer solchen auf dem Kraft-Kompensationsprinzip beruhenden Vorrichtung zur Messung der Coriolis- Kräfte sind in Anspruch 12 angegeben.Further features of such a device for measuring the Coriolis forces based on the force compensation principle are specified in claim 12.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung mit 14 Figuren erläutert. Es zeigtThe invention is explained below with reference to the drawing with 14 figures. It shows

Fig. 1 perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der Vorrichtung zur Massedurchflußmessung; Fig. 1 perspective view of an embodiment of the device for mass flow measurement;

Fig. 2 Endansicht gemäß Fig. 1 mit Darstellung der Oszillation ohne Durchfluß der Leitung; Fig. 2 End view according to Fig. 1 showing the oscillation without flow through the line;

Fig. 3 Endansicht gemäß Fig. 1 mit Darstellung der Oszillation am Mittelpunkt bei Durchfluß durch die Leitung in Aufwärtsrichtung; Fig. 3 End view according to Fig. 1 showing the oscillation at the center during flow through the pipe in an upward direction;

Fig. 4 Darstellung gemäß Fig. 3 bei Oszillation in Abwärtsrichtung; Fig. 4 Representation according to Fig. 3 with oscillation in downward direction;

Fig. 5 Blockdiagramm des Antriebsschaltkreises der Vorrichtung gemäß Fig. 1; Fig. 5 Block diagram of the drive circuit of the device according to Fig. 1;

Fig. 6 Logikdiagramm der Auswertungsschaltung der Vorrichtung gemäß Fig. 1; Fig. 6 Logic diagram of the evaluation circuit of the device according to Fig. 1;

Fig. 7 Zeitdiagramm von Ausgangssignalen der Vorrichtung bei nicht durchflossener Leitung; Fig. 7 Timing diagram of output signals of the device when the line is not flowing;

Fig. 8 Darstellung gemäß Fig. 7 bei von links nach rechts durchflossener Leitung; Fig. 8 Representation according to Fig. 7 with line flowing from left to right;

Fig. 9 Darstellung gemäß Fig. 1 einer abgewandelten Ausführungsform; Fig. 9 Representation according to Fig. 1 of a modified embodiment;

Fig. 10 Schaltungsanordnung des Antriebs- und Auswertungsteiles der Vorrichtung gemäß Fig. 9 ohne Darstellung des die Ablenkung oder Verformung abtastenden Teils; Fig. 10 Circuit arrangement of the drive and evaluation part of the device according to Fig. 9 without showing the part sensing the deflection or deformation;

Fig. 11 Schaltungsanordnung des die Ablenkung zur Erzeugung des Signals B in Fig. 10 abtastenden Teils; Fig. 11 Circuit arrangement of the part sensing the deflection for generating the signal B in Fig. 10;

Fig. 12 eine andere Schaltungsanordnung anstelle derjenigen der Fig. 11; Fig. 12 shows another circuit arrangement instead of that of Fig. 11;

Fig. 13 eine weitere Schaltungsanordnung anstelle derjenigen der Fig. 11; und Fig. 13 shows another circuit arrangement instead of that of Fig. 11; and

Fig. 14 eine Schaltungsanordnung des Synchron-Demodulators in Fig. 10, 12 und 13. Fig. 14 shows a circuit arrangement of the synchronous demodulator in Fig. 10, 12 and 13.

Die Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Massedurchflußmessung 10, die eine ortsfeste Halterung 12 mit einer an ihr befestigten U-förmigen Leitung 14, die als freitragender vorstehender Ausleger ausgebildet ist, aufweist. Die U-förmige Leitung 14 besteht aus einem federnden rohrförmigen Material, beispielsweise aus Beryllium, Kupfer, vergütetem Aluminium, Stahl, Kunststoff. Die U-förmige Leitung 14 kann Schenkel besitzen, die konvergieren, divergieren oder auch schräg zueinander verlaufen. Die Leitung 14 zeigt keine Unterbrechungen. Die Leitung 14 besitzt eine Einlaßöffnung 15 und eine Auslaßöffnung 16, die miteinander durch den Eintrittschenkel 18, den Mittelschenkel 19 und den Austrittschenkel 20 verbunden sind. Die Schenkel 18 und 20 liegen einander parallel, und der Mittelschenkel 19 ist senkrecht zu beiden gerichtet. Andere Formen der zumindest abschnittsweise gekrümmten Leitung sind ebenfalls brauchbar, beispielsweise solche, bei denen die Leitung die Form einer kontinuierlichen oder einer teilweisen Kurve aufweist. Fig. 1 shows a device for mass flow measurement 10 , which has a stationary holder 12 with a U-shaped line 14 attached to it, which is designed as a self-supporting protruding boom. The U-shaped line 14 consists of a resilient tubular material, for example of beryllium, copper, tempered aluminum, steel, plastic. The U-shaped line 14 can have legs that converge, diverge or also run at an angle to one another. The line 14 has no interruptions. The line 14 has an inlet opening 15 and an outlet opening 16 , which are connected to one another by the inlet leg 18 , the middle leg 19 and the outlet leg 20. The legs 18 and 20 are parallel to one another, and the middle leg 19 is directed perpendicular to both. Other shapes of the line which is curved at least in sections are also usable, for example those in which the line has the shape of a continuous or a partial curve.

Die Form der U-förmigen Leitung 14 ist in physikalischer Hinsicht nicht kritisch, jedoch sind die Frequenzcharakteristika von Bedeutung. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1, die eine Verformung zuläßt, ist es wichtig, daß die Resonanzfrequenz um die Achse W-W unterschiedlich ist gegenüber derjenigen um die Achse O-O, und vorzugsweise ist die Resonanzfrequenz um die Achse W-W die kleinere.The shape of the U-shaped conduit 14 is not critical from a physical point of view, but the frequency characteristics are important. In the embodiment according to Fig. 1, which allows deformation, it is important that the resonance frequency about the axis WW is different from that about the axis OO , and preferably the resonance frequency about the axis WW is the smaller.

Ein Federarm 22 ist an den Schenkeln 18, 20 befestigt und trägt eine Erregerspule 24 und eine Antrieb-Sensorspule 23 an seinem den Mittelschenkel 19 zugewandten Ende. Ein Magnet 25, der in die Erregerspule 24 und die Antrieb- Sensorspule 23 eingreift, ist an dem Mittelschenkel 19 befestigt. Der Antriebsschaltkreis 27, der später im einzelnen erläutert wird, dient der Erzeugung einer verstärkten Kraft in Abhängigkeit von dem Signal der Antrieb-Sensorspule 23, um die U-förmige Leitung 14 mit ihrer Eigenfrequenz um die Achse W-W in oszillierende Schwingungen zu versetzen. Obgleich die U-förmige Leitung 14 als freitragender Ausleger an der Halterung 12 aufgenommen ist, läßt sich aufgrund der Tatsache, daß sie mit der Resonanzfrequenz schwingt, eine ausreichende Schwingungsamplitude um die Achse W-W erreichen. Die Leitung 14 schwingt im wesentlichen um die Achse W-W an der Eintritts- und Austrittsöffnung 15, 16.A spring arm 22 is attached to the legs 18, 20 and carries an excitation coil 24 and a drive sensor coil 23 at its end facing the center leg 19. A magnet 25 which engages the excitation coil 24 and the drive sensor coil 23 is attached to the center leg 19. The drive circuit 27 , which will be explained in detail later, serves to generate an amplified force in response to the signal from the drive sensor coil 23 in order to set the U-shaped line 14 into oscillating vibrations about the axis WW at its natural frequency. Although the U-shaped line 14 is supported on the bracket 12 as a cantilever, a sufficient oscillation amplitude about the axis WW can be achieved due to the fact that it oscillates at the resonant frequency. The line 14 oscillates essentially about the axis WW at the inlet and outlet openings 15, 16 .

An den Schnittpunkten des Mittelschenkels 19 und der Schenkel 18, 20 sind ein erster Meß-Sensor 43 und ein zweiter Meß-Sensor 44 angeordnet. Die Meß-Sensoren 43, 44 sind optische Sensoren; sie geben signifikante Ausgangssignale ab, wenn zu ihnen benachbarte Stellen der Leitung 14 durch eine Bezugsebene am Mittelpunkt der Oszillation hindurchgehen. Eine Auswertungsschaltungsanordnung 33, die später beschrieben wird, ist vorgesehen, um den Massedurchfluß als Funktion der Zeitverschiebungen der durch die Meß-Sensoren 44 und 43 erzeugten Ausgangssignale zu bestimmen und anzuzeigen.At the intersections of the central leg 19 and the legs 18, 20, a first measuring sensor 43 and a second measuring sensor 44 are arranged. The measuring sensors 43, 44 are optical sensors; they give significant output signals when adjacent points of the line 14 pass through a reference plane at the center of the oscillation. An evaluation circuit arrangement 33 , which will be described later, is provided to determine and display the mass flow as a function of the time shifts of the output signals generated by the measuring sensors 44 and 43 .

Die Arbeitsweise der Vorrichtung 10 wird anhand der Fig. 2, 3 und 4 näher erläutert, die in vereinfachter Weise das Grundprinzip der Erfindung aufzeigen. Wenn die Leitung 14 in Schwingung versetzt wird, ohne von dem fließfähigen Medium durchflossen zu sein, biegen sich der Einlaßschenkel 18 und der Auslaßschenkel 16 um die Achse W-W ohne Torsion. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, hält der Mittelschenkel 19 eine konstante Winkellage zur Achse O-O während der Oszillation ein. Wenn die Leitung 14 jedoch durchflossen ist, erzeugt das fließfähige Medium durch den Eintrittsschenkel 18 eine erste Coriolis-Kraft senkrecht zur Fließrichtung und senkrecht zur Achse W-W, während der Durchfluß in dem Austrittschenkel 20 eine zweite Coriolis-Kraft erzeugt, die wiederum senkrecht zur radialen Richtung des Durchflusses, jedoch entgegengesetzt zur ersten Coriolis-Kraft ist, da der Durchfluß in entgegengesetzter Richtung erfolgt. Wenn gemäß Fig. 3 der Mittelschenkel durch den Mittelpunkt der oszillierenden Schwingung hindurchgeht, bilden die in dem Eintrittschenkel 18 und dem Austrittschenkel 19 erzeugten Coriolis-Kräfte ein Kräftepaar an der U-förmigen Leitung 14, wobei der Mittelschenkel 19 im Winkel um die Achse O-O gedreht wird. Diese Verformung ist sowohl eine Biegeverformung als auch eine Torsionsverformung in dem Eintrittschenkel 18 und dem Austrittschenkel 20. Zufolge der Wahl der Frequenz und der Gestalt der U-förmigen Leitung 14 ist praktisch die gesamte Gegenkraft zu dem Coriolis-Kräftepaar eine elastische Federverformung, wodurch eine komplizierte Messung der durch die Geschwindigkeit hervorgerufenen Kräfte und der Trägheitskräfte überflüssig ist.The operation of the device 10 is explained in more detail with reference to Fig. 2, 3 and 4, which show the basic principle of the invention in a simplified manner. When the line 14 is set into oscillation without the flowable medium flowing through it, the inlet leg 18 and the outlet leg 16 bend about the axis WW without torsion. As shown in Fig. 2, the middle leg 19 maintains a constant angular position to the axis OO during the oscillation. However, when the line 14 is flowing through, the flowable medium through the inlet leg 18 generates a first Coriolis force perpendicular to the flow direction and perpendicular to the axis WW , while the flow in the outlet leg 20 generates a second Coriolis force which is again perpendicular to the radial direction of the flow but opposite to the first Coriolis force since the flow is in the opposite direction. As shown in Fig. 3, when the central leg passes through the center of the oscillating vibration, the Coriolis forces generated in the inlet leg 18 and the outlet leg 19 form a force couple on the U-shaped conduit 14 , whereby the central leg 19 is rotated at an angle about the axis OO . This deformation is both a bending deformation and a torsional deformation in the inlet leg 18 and the outlet leg 20. Due to the choice of frequency and the shape of the U-shaped conduit 14, practically the entire counterforce to the Coriolis force couple is an elastic spring deformation, which makes complicated measurement of the forces caused by the velocity and the inertia forces unnecessary.

Bei einer konstanten Frequenz und Amplitude bildet die Messung der Winkelauslenkung des Mittelschenkels 19 um die Achse O-O am nominalen Mittelpunkt der Oszillation eine genaue Anzeige des Massedurchflusses.At a constant frequency and amplitude, the measurement of the angular deflection of the center leg 19 about the axis OO at the nominal center of the oscillation provides an accurate indication of the mass flow.

Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, daß die Messung der Auslenkung des Mittelschenkels 19 relativ zur nicht ausgelenkten Mittelebene um die Achse O-O mittels der Zeitdifferenz zwischen den Zeitpunkten, wenn der vordere Schenkel, d. h. der Einlaßschenkel 18, durch die Mittelpunktebene und der hintere, d. h. der Auslaßschenkel 20, durch die Mittelpunktebene schwenken, die Aufrechterhaltung einer konstanten Frequenz und Amplitude überflüssig macht, wenn eine Subtraktion der so gebildeten Zeitdifferenzen für die Aufwärtsbewegung der Leitung gemäß Fig. 3 und die Abwärtsbewegung gemäß Fig. 4 durchgeführt wird. Durch Antrieb der U-förmigen Leitung 14 mit ihrer Resonanzfrequenz können Messungen vorgenommen werden in einer später im einzelnen beschriebenen Weise, ohne daß eine gleichzeitige Regelung der Amplitude vorzusehen ist. Wenn Messungen nur in einer Richtung, d. h. in Aufwärtsrichtung gemäß Fig. 3, gemacht werden, ist es nötig, eine genaue Winkelausrichtung des Mittelschenkels 19 zu der Mittelpunktebene aufrecht zu erhalten. Auch diese Forderung kann vermieden werden durch Subtraktion der Zeitmessungen in Aufwärtsrichtung gemäß Fig. 3 und in Abwärtsrichtung gemäß Fig. 4.An essential aspect of the invention is that the measurement of the deflection of the central leg 19 relative to the non-deflected central plane about the axis OO by means of the time difference between the times when the front leg, ie the inlet leg 18 , swings through the central plane and the rear leg, ie the outlet leg 20 , swings through the central plane, makes it unnecessary to maintain a constant frequency and amplitude when a subtraction of the time differences thus formed for the upward movement of the line according to Fig. 3 and the downward movement according to Fig. 4 is carried out. By driving the U-shaped line 14 at its resonant frequency, measurements can be made in a manner described in detail later without the need for simultaneous control of the amplitude. If measurements are made in only one direction, ie in the upward direction according to Fig. 3, it is necessary to maintain a precise angular alignment of the center leg 19 to the center plane. This requirement can also be avoided by subtracting the time measurements in the upward direction according to Fig. 3 and in the downward direction according to Fig. 4.

In Abwärtsrichtung der Schwingung der Leitung gemäß Fig. 4 ist die Richtung des Coriolis-Kräftepaars umkehrt gegenüber Fig. 3 und ebenso, wie in Fig. 4 gezeigt ist, die Richtung der Auslenkung als Ergebnis dieses Kräftepaares umkehrt.In the downward direction of the oscillation of the line according to Fig. 4, the direction of the Coriolis force couple is reversed compared to Fig. 3 and also, as shown in Fig. 4, the direction of the deflection as a result of this force couple is reversed.

Zusammenfassend ist allgemein festzustellen, daß die U- förmige Leitung 14, die vorgeschriebene Frequenzcharakteristika besitzt, obwohl sie nur allgemeine Charakteristika der Form aufweist, lediglich um die Achse W-W in Schwingungen versetzt wird. Der Fluß durch die U-förmige Leitung 14 verursacht deren federnde Verformung, die zu einer meßbaren Winkelbewegung des Mittelschenkels 19 um die Achse O-O führt in einer ersten Winkelrichtung während einer Schwingungsrichtung und anschließend in entgegengesetzter Richtung während der anderen Schwingungsrichtung. Wenn auch bei Regelung der Amplitude der Durchfluß durch unmittelbare Messung der Deformation bestimmt werden kann, so besteht eine bevorzugte Methode ohne dieses Erfordernis darin, jeweils die Zeitdifferenz zwischen dem Moment zu bestimmen, in dem der vordere und der hintere Rand des Mittelschenkels 19 sich durch die Mittelpunktebene bewegt, und diese Zeitdifferenzen für Aufwärts- und Abwärtsbewegung zu subtrahieren.In summary, it can be generally stated that the U-shaped conduit 14 , which has prescribed frequency characteristics although it has only general characteristics of shape, is oscillated only about the axis WW . The flow through the U-shaped conduit 14 causes its resilient deformation which results in a measurable angular movement of the central leg 19 about the axis OO in a first angular direction during one direction of oscillation and then in the opposite direction during the other direction of oscillation. Although with amplitude control the flow can be determined by direct measurement of the deformation, a preferred method without this requirement is to determine the time difference between the instants at which the front and rear edges of the central leg 19 move through the center plane and to subtract these time differences for upward and downward movement.

Dadurch werden auch Unregelmäßigkeiten aus dem Meßergebnis eliminiert, die von einer fehlerhaften Ausrichtung der U-förmigen Leitung 14 relativ zur Mittelpunktebene herrühren.This also eliminates irregularities in the measurement result that result from incorrect alignment of the U-shaped line 14 relative to the center plane.

Der elektronische Teil der Vorrichtung wird näher erläutert anhand der Fig. 5 bis 8:The electronic part of the device is explained in more detail using Fig. 5 to 8:

Der Antriebsschaltkreis 27 erfaßt die durch Bewegung des Magneten 25 in der Antrieb-Sensorspule 23 erzeugten Signale. Ein Detektor 39 vergleicht die durch die Antrieb-Sensorspule 23 erzeugte Spannung mit einer Referenzspannung 37. Der Ausgangspegel des Verstärkers 41, der die Erregerspule 25 speist, ist daher eine Funktion der Geschwindigkeit des Magneten innerhalb der Antrieb-Sensorspule 23. Auf diese Weise kann die Amplitude der Schwingung der U-förmigen Leitung 14 auf einfache Weise geregelt werden.The drive circuit 27 detects the signals generated by movement of the magnet 25 in the drive sensor coil 23. A detector 39 compares the voltage generated by the drive sensor coil 23 with a reference voltage 37. The output level of the amplifier 41 feeding the excitation coil 25 is therefore a function of the speed of the magnet within the drive sensor coil 23. In this way, the amplitude of the oscillation of the U-shaped line 14 can be easily controlled.

Die Schaltung gemäß Fig. 5 ergibt eine zusätzliche Information. Das Ausgangssignal des Verstärkers 41 ist ein sinusförmiges Signal entsprechend der Resonanzfrequenz der U-förmigen Leitung 14. Da die Resonanzfrequenz bestimmt ist durch die Federkonstante und die Masse des schwingenden Systems, und da die Federkonstante konstant ist und die Masse sich nur in Abhängigkeit von der Dichte des die Leitung durchfließenden Mediums ändert, ist jede Änderung der Frequenz eine Funktion der Dichteänderung des durch die Leitung fließenden Mediums. Durch Auswertung der Frequenz kann somit die Dichte des durch die Leitung fließenden Mediums bestimmt werden.The circuit according to Fig. 5 provides additional information. The output signal of the amplifier 41 is a sinusoidal signal corresponding to the resonance frequency of the U-shaped line 14. Since the resonance frequency is determined by the spring constant and the mass of the oscillating system, and since the spring constant is constant and the mass only changes depending on the density of the medium flowing through the line, any change in frequency is a function of the change in density of the medium flowing through the line. By evaluating the frequency, the density of the medium flowing through the line can thus be determined.

Der Aufbau und die Arbeitsweise der Schaltung 33 wird anhand der Fig. 6 und der Zeitdiagramme in Fig. 7 und 8 erläutert. Die Auswertungsschaltungsanordnung 33 ist mit Meß-Sensoren 43 und 44 verbunden, die Ausgangssignale erzeugen, wenn die Fahnen 45 und 46, die an dem Mittelschenkel 19 befestigt sind, den entsprechenden, benachbart zur Mittelebene A-A der Oszillation der Leitung 14 liegenden Meß-Sensor passieren. Der Meß-Sensor 43 ist mit Umkehrverstärkern 47 und 48 verbunden, während der Meß-Sensor 44 in gleicher Weise mit Umkehrverstärkern 49 und 50 verbunden ist. Die Ausgangsleitung 52 des Umkehrverstärkers 50 bildet als Folge der doppelten Umkehrung ein positives Signal an einer Setzseite eines Flip-Flops 54. Eine Ausgangsleitung 56 eines Umkehrverstärkers 48 bildet ebenfalls ein positives Signal an einer Rücksetzseite eines Flip-Flops 54. Das Flip-Flop 54 wird gesetzt bei Abgabe eines positiven Ausgangssignals von dem Meß-Sensor 44 und wird zurückgesetzt bei der folgenden Abgabe eines positiven Ausgangssignals von dem Meß-Sensor 43.The construction and operation of the circuit 33 is explained with reference to Fig. 6 and the timing diagrams in Figs. 7 and 8. The evaluation circuit arrangement 33 is connected to measuring sensors 43 and 44 which produce output signals when the flags 45 and 46 which are attached to the central leg 19 pass the corresponding measuring sensor located adjacent to the central plane AA of the oscillation of the line 14. The measuring sensor 43 is connected to inverting amplifiers 47 and 48 , while the measuring sensor 44 is similarly connected to inverting amplifiers 49 and 50. The output line 52 of the inverting amplifier 50 forms a positive signal on a set side of a flip-flop 54 as a result of the double inversion. An output line 56 of an inverting amplifier 48 also forms a positive signal on a reset side of a flip-flop 54 . The flip-flop 54 is set when a positive output signal is output from the measuring sensor 44 and is reset when a positive output signal is subsequently output from the measuring sensor 43 .

In ähnlicher Weise führt eine Leitung 58 das umgekehrte Ausgangssignal des Meß-Sensors 43 über den Umkehrverstärker 47 an eine Setzseite eines Flip-Flops 60, während eine Leitung 62 das Ausgangssignal des Umkehrverstärkers 49 auf eine Rücksetzseite des Flip-Flops 60 gibt. Das Flip-Flop 60 wird also gesetzt bei einem negtiven Ausgangssignal des Meß-Sensors 43 und rückgesetzt bei einem anschließenden negativen Ausgangssignal des Meß-Sensors 44. Der Ausgang des Flip-Flops 54 ist über eine Leitung 63 mit einem UND-Tor 64 verbunden. Das UND-Tor 64 und ein UND-Tor 66 sind beide mit dem Ausgang eines Oszillators 67 verbunden. Bei einem Ausgangssignal des Flip-Flops 54 wird das Signal des Oszillators 67 durch das UND-Tor 64 auf eine Leitung 68 und damit auf einen Rückwärtszähleingang eines Vorwärts/ Rückwärtszählers 70 gegeben. Bei einem Ausgangssignal des Flip-Flops 60 wird das Ausgangssignal des Oszillators 67 durch das UND-Tor 66 auf die Leitung 69 und auf den Vorwärtszähleingang des Zählers 70 gegeben.Similarly, a line 58 carries the inverted output signal of the measuring sensor 43 via the inverting amplifier 47 to a set side of a flip-flop 60 , while a line 62 passes the output signal of the inverting amplifier 49 to a reset side of the flip-flop 60. The flip-flop 60 is thus set when the output signal of the measuring sensor 43 is negative and reset when the output signal of the measuring sensor 44 is subsequently negative. The output of the flip-flop 54 is connected to an AND gate 64 via a line 63. The AND gate 64 and an AND gate 66 are both connected to the output of an oscillator 67. When the flip-flop 54 has an output signal, the signal of the oscillator 67 is passed through the AND gate 64 to a line 68 and thus to a countdown input of an up/down counter 70 . When the flip-flop 60 outputs, the output of the oscillator 67 is fed through the AND gate 66 to the line 69 and to the count-up input of the counter 70 .

Im Betrieb erzeugt die Schaltung 33 ein Rückwärtszählsignal mit der Frequenz des Oszillators 67, um den Zähler 70 während der Zeitperiode aufzuzählen, während der der Meß- Sensor 44 aktiviert ist vor der Aktivierung des Meß-Sensors 43 während der Abwärtsbewegung der U-förmigen Leitung 14. Ein Vorwärtszählsignal wird auf den Zähler 70 für eine Zeitperiode gegeben, während der der Meß-Sensor 43 aktiviert ist vor der Aktivierung des Meß-Sensors 44 während der Aufwärtsbewegung der U-förmigen Leitung 14.In operation, circuit 33 generates a count down signal at the frequency of oscillator 67 to increment counter 70 for a period of time during which sensing sensor 44 is activated prior to activation of sensing sensor 43 during downward movement of U-shaped conduit 14. A count up signal is applied to counter 70 for a period of time during which sensing sensor 43 is activated prior to activation of sensing sensor 44 during upward movement of U-shaped conduit 14 .

In Fig. 7 sind Signalformen der Schaltung 33 für die Bedingung dargestellt, daß die U-förmige Leitung ohne Durchfluß des Mediums schwingt, bei der aber die Fahnen 45 und 46 nicht genau zu der Ebene A-A statisch ausgerichtet sind. Wie sich aus dem Zeitdiagramm gemäß Fig. 7 ergibt, schaltet der Meß-Sensor 44 zunächst vorzeitig zu der durch die senkrechten Linien des Aufwärtshubes dargestellten idealen Zeit beim Aufwärtshub und schaltet verspätet beim Abwärtshub als Ergebnis der fehlerhaften Ausrichtung der Fahne 46. Andererseits schaltet der Sensor 43 verspätet beim Aufwärtshub und schaltet negativ verfrüht beim Abwärtshub. Wenn jedoch die Ausgangssignale der Flip-Flops 54 und 60 analysiert werden und wenn berücksichtigt wird, daß diese Flip-Flops entweder Rückwärtszähl- oder Vorwärtszählsignale auf den Zähler 70 geben, zeigt sich, daß das Flip-Flop 54, das auf die vordere Flanke der Ausgangssignale der Meß- Sensoren 43 und 44 einwirkt, ein Ausgangssignal beim Aufwärtshub erzeugt, während angesichts der unveränderten Orientierung der Fahnen 45 und 46 das Flip-Flop 60 ein ähnliches Ausgangssignal beim Abwärtshub erzeugt. Dementsprechend wird über einen kompletten Zyklus der Zähler 70 zunächst rückwärts gezählt mit einer begrenzten Zahl von Impulsen durch den Ausgang des Flip-Flops 54 über das Tor 64, und dann in gleicher Weise vorwärts gezählt durch den Ausgang des Flip-Flops 60 über das Tor 66. Die resultierende Zählung des Zählers 70 zeigt somit Null, was für die nichtdurchflossene Leitung bezeichnend ist.In Fig. 7, waveforms of the circuit 33 are shown for the condition that the U-shaped pipe oscillates without flow of the medium, but in which the vanes 45 and 46 are not exactly statically aligned with the plane AA . As can be seen from the timing diagram according to Fig. 7, the measuring sensor 44 initially switches prematurely at the ideal time shown by the vertical lines of the upstroke on the upstroke and switches late on the downstroke as a result of the incorrect alignment of the vane 46. On the other hand, the sensor 43 switches late on the upstroke and switches negatively early on the downstroke. However, if the output signals of the flip-flops 54 and 60 are analyzed and if it is taken into account that these flip-flops give either count-down or count-up signals to the counter 70 , it is shown that the flip-flop 54 , which responds to the leading edge of the Output signals of the measuring sensors 43 and 44 , produces an output signal on the upstroke, while in view of the unchanged orientation of the flags 45 and 46, the flip-flop 60 produces a similar output signal on the downstroke. Accordingly, over a complete cycle, the counter 70 is first counted backwards with a limited number of pulses by the output of the flip-flop 54 via the gate 64 , and then counted forwards in the same way by the output of the flip-flop 60 via the gate 66. The resulting count of the counter 70 thus shows zero, which is indicative of the non-flowing line.

Bei durchflossener Leitung wird entsprechend Fig. 8 der Meß-Sensor 43 früher aktiviert als in Fig. 7 als Ergebnis der Auslenkung des Mittelschenkels 19 durch das Coriolis- Kräftepaar. Der Meß-Sensor 44 wird aus dem gleichen Grunde später aktiviert. Beim Aufwärtshub wird also das Flip-Flop 54 während einer längeren Periode aktiviert als unter der Bedingung gemäß Fig. 7, da die fehlerhafte Ausrichtung der Fahnen 45, 46 zu der Auslenkung des Mittelschenkels 19 durch das Coriolis-Kräftepaar bei der Aufwärtsbewegung addiert wird. Andererseits wird bei Abwärtsbewegung, d. h. bei Erzeugung der hinteren Flanke der Ausgangssignale der Meß-Sensoren 43, 44 das Coriolis-Kräftepaar umgekehrt, so daß der Meß-Sensor 43 früher und der Meß-Sensor 44 später entaktiviert wird. Damit wird das Flip-Flop 60 für eine geringere Zeitperiode aktiviert. Wie sich aus dem Verhältnis der Aktivierungszeiten der beiden Flip-Flops ergibt, ist die Rückwärtszählperiode des Zählers 70 wesentlich länger als die Vorwärtzählperiode aufgrund der Aktivierung des Flip-Flops 60. Die sich ergebende größere Zählung auf der Rückwärtszählseite des Zählers 70 ergibt eine genaue Anzeige des Durchflusses über eine Schwingungsperiode. Der Zählerstand in dem Zähler 70 nach einer gegebenen Zahl von Oszillationen ist direkt proportional dem Massedurchfluß in der U-förmigen Leitung 14 während dieser Zeitperiode. Die Zahl der Schwingungen kann beispielsweise durch Zählung der Zahlen der Aktivierungen beispielsweise des Flip-Flops 54 an dem Rückwärtszähler 71 bestimmt werden, der mit dem Ausgang des Flip-Flops 54 durch die Leitung 72 verbunden ist. Beim Auftreten von N Ausgangssignalen durch das Flip-Flop 54 wird der Rückwärtszähler 71 aktiviert, der wiederum das Logik-Folgeglied 74 aktiviert. Das Logik- Folgeglied 74 ist mit dem Oszillator 67 verbunden, und mit der Frequenz des Oszillators 67 verriegelt es zuerst einen Decoder-Treiber 77 über die Leitung 78 und setzt dann den Vorwärts/Rückwärtszähler 70 über die Leitung 75 zurück. Bis das Logik-Folgeglied 74 wieder nach N Ausgangssignalen durch das Flip-Flop 54 aktiviert wird, zeigt das Display 80 die akkumulierte Zählung des Zählers 70 am Zeitpunkt der Abfrage an, und zeigt entsprechend den Massedurchfluß für die Zeitdauer N Schwingungen.When the line is flowing, the measuring sensor 43 is activated earlier than in Fig. 7 as a result of the deflection of the middle leg 19 by the Coriolis force pair, as shown in Fig . 8. The measuring sensor 44 is activated later for the same reason. During the upward stroke, the flip-flop 54 is therefore activated for a longer period than under the condition shown in Fig. 7, since the incorrect alignment of the flags 45, 46 is added to the deflection of the middle leg 19 by the Coriolis force pair during the upward movement. On the other hand, during the downward movement, ie when the trailing edge of the output signals of the measuring sensors 43, 44 is generated, the Coriolis force pair is reversed, so that the measuring sensor 43 is deactivated earlier and the measuring sensor 44 later. The flip-flop 60 is thus activated for a shorter period of time. As can be seen from the ratio of the activation times of the two flip-flops, the count down period of counter 70 is substantially longer than the count up period due to activation of flip-flop 60. The resulting larger count on the count down side of counter 70 provides an accurate indication of flow over one oscillation period. The count in counter 70 after a given number of oscillations is directly proportional to the mass flow in U-shaped conduit 14 during that period of time. The number of oscillations can be determined, for example, by counting the number of activations of, for example, flip-flop 54 on count down counter 71 which is connected to the output of flip-flop 54 by line 72. Upon the occurrence of N output signals from flip-flop 54 , count down counter 71 is activated which in turn activates logic sequencer 74 . The logic sequencer 74 is connected to the oscillator 67 and at the frequency of the oscillator 67 it first latches a decoder driver 77 via line 78 and then resets the up/down counter 70 via line 75. Until the logic sequencer 74 is again activated after N output signals by the flip-flop 54 , the display 80 shows the accumulated count of the counter 70 at the time of the query and accordingly shows the mass flow for the period N oscillations.

Der totale Massedurchfluß für eine gewählte Rücksetzperiode wird auf ähnliche Weise dadurch bestimmt, daß der Ausgang des Zählers 70 auf den Digital-Integrator 82 gegeben wird, der mit einem Quarzoszillator 84 verbunden ist. So werden die Zählungen des Zählers 70 über der Zeit durch die fixierte, feste Frequenz des Oszillators 84 integriert und das Intergral dem Verriegelungs-Decoder-Treiber 85 vermittelt, der wiederum mit dem Display 87 verbunden ist, um eine Anzeige des totalen Massedurchflusses für die Periode von der letzten Aktivierung des Rückstellers 88, d. h. eines mit dem Digital-Integrator 82 verbundenen Schalters, zu erzeugen.The total mass flow for a selected reset period is similarly determined by applying the output of counter 70 to digital integrator 82 which is connected to a crystal oscillator 84. Thus, the counts of counter 70 are integrated over time by the fixed frequency of oscillator 84 and the integral is provided to latch decoder driver 85 which in turn is connected to display 87 to produce a display of total mass flow for the period from the last activation of resetter 88 , ie a switch connected to digital integrator 82 .

Der Dichtefaktor kann unabhängig von den Messungen des Massedurchflusses durch Aktivierung des Flip-Flops 90 mit der Taktfrequenz des Ausganges des Flip-Flops 54 über die Leitung 92 bestimmt werden. Der Ausgang des Flip-Flops 90 liegt an einem UND-Tor 94, das bei Aktivierung des Flip Flops 90 bewirkt, daß die Zählung des Oszillators 84 auf den Zähler-Verriegelungs-Treiber geleitet wird. Mit der Zeitinformation in Form von Zählungen von dem Oszillator 84, und mit der Schwingungsperiode von dem Flip-Flop 90 ist die Zählung in dem Zähler-Verriegelungs-Treiber eine Funktion der Dichte des Mediums in der U-förmigen Leitung 14. Dementsprechend zeigt das Display 98 den Dichtefaktor. Da der Dichtefaktor keine lineare Funktion der Schwingungsperiode der U-förmigen Leitung 14 ist, muß die Ablesung des Display 98 weiter ausgewertet werden, entweder mittels einer Tabelle oder durch einen Mikroprozessor zur Anzeige der Dichte oder des spezifischen Gewichtes.The density factor can be determined independently of the mass flow measurements by activating flip-flop 90 at the clock frequency of the output of flip-flop 54 over line 92. The output of flip-flop 90 is coupled to an AND gate 94 which, when flip-flop 90 is activated, causes the count of oscillator 84 to be passed to the counter latch driver. With the timing information in the form of counts from oscillator 84 , and with the oscillation period from flip-flop 90 , the count in the counter latch driver is a function of the density of the medium in U-shaped conduit 14. Accordingly, display 98 displays the density factor. Since the density factor is not a linear function of the oscillation period of U-shaped conduit 14 , the reading of display 98 must be further evaluated, either by means of a table or by a microprocessor to display density or specific gravity.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß der Strömungsmesser 10 einen augenblicklichen Massendurchfluß, einen kumulierten Massendurchfluß über eine gegebene Periode, eine Dichteinformation für das Medium und gegebenenfalls einen volumetrischen Durchfluß durch Teilung des Massendurchflusses durch die Dichte angeben kann. Dies wird, wie Versuche gezeigt haben, mit Genauigkeiten von 0,1 oder 0,2% durchgeführt. So ist beispielsweise eine genaue Messung eines Gasdurchflusses bei sehr geringen Geschwindigkeiten in genauer Weise möglich. Es besteht keine Notwendigkeit, die Amplitude oder die Frequenz der Vorrichtung 10 zu regeln.In summary, the flow meter 10 can give an instantaneous mass flow, a cumulative mass flow over a given period, density information for the medium and, if necessary, a volumetric flow by dividing the mass flow by the density. This is done, as tests have shown, with accuracies of 0.1 or 0.2%. For example, an accurate measurement of a gas flow at very low velocities is possible in an accurate manner. There is no need to regulate the amplitude or frequency of the device 10 .

Eine abgewandelte Ausführungsform einer Vorrichtung 100 zur Massedurchflußmessung ist in Fig. 9 gezeigt, die in mancher Hinsicht ähnlich ist der Vorrichtung 10. Die Vorrichtung 100 besitzt eine Halterung 102 und eine U-förmige Leitung 104, die an der Halterung 102 befestigt ist und sich frei von Schwenkvorrichtungen von ihr weg erstreckt. Die U-förmige Leitung 104 besitzt einen Einlaß 105 und einen Auslaß 106, die miteinander verbunden sind über einen Einlaßschenkel 108 und einen Auslaßschenkel 109. Die Schenkel 108 und 109 können um die Punkte 112 und 114 längs der Achse W&min;-W&min; geschwenkt werden, um die Leitung 104 um die Achse W&min;-W&min; in Schwingung zu versetzen.A modified embodiment of a mass flow measuring device 100 is shown in Fig. 9 which is similar in some respects to the device 10. The device 100 has a support 102 and a U-shaped conduit 104 attached to the support 102 and extending freely from the support 102. The U-shaped conduit 104 has an inlet 105 and an outlet 106 which are connected to one another by an inlet leg 108 and an outlet leg 109. The legs 108 and 109 can be pivoted about points 112 and 114 along the axis W'-W' to oscillate the conduit 104 about the axis W'-W' .

Dies kann beispielsweise erleichtert werden durch eine Verringerung der Wandstärke der Leitung 104 an den Schwenkpunkten 112 und 114; es kann aber auch eine Leitung 104 mit unveränderter Wandstärke benutzt werden. Der Mittelschenkel 116 verbindet den Einlaßschenkel 108 und den Auslaßschenkel 109, so daß sich eine U-förmige Leitung 104 ergibt.This can be facilitated, for example, by reducing the wall thickness of the line 104 at the pivot points 112 and 114 ; however, a line 104 with an unchanged wall thickness can also be used. The middle leg 116 connects the inlet leg 108 and the outlet leg 109 , so that a U-shaped line 104 is obtained.

Im Gegensatz zu der Vorrichtung 10 kann die Leitung 104 vorzugsweise einen niedrigeren Widerstand bei Biegung um die Achse der Coriolis-Kraft besitzen als um die Schwingungs- Achse W&min;-W&min;, da die Coriolis-Kraft-Ablenkung auf Null geht. An dem Mittelschenkel 116 durch Träger 119 befestigte Magnete 118 wirken mit einer Erregerspule 120 zusammen, um die U-förmige Leitung 104 in oszillierende Schwingungen zu versetzen. Vorzugsweise ist die Erregerspule 120 auf einer freitragenden Blattfeder 122 aufgenommen, die benachbart zur Achse W&min;-W&min; befestigt ist und eine Eigenfrequenz besitzt, die praktisch gleich ist derjenigen der U-förmigen mit dem fließfähigen Medium gefüllten Leitung 104. Die Anordnung des Magneten 118 und der Erregerspule 120 kann auch umgekehrt werden auf der Leitung 104 und der Blattfeder 122. Auf die Blattfeder 122 kann auch vollkommen verzichtet werden, wenn die Halterung 102 eine sehr große Masse bildet im Vergleich zur Masse der U-förmigen Leitung 104 und des sie durchfließenden Mediums.In contrast to the device 10, the line 104 can preferably have a lower resistance to bending about the axis of the Coriolis force than about the oscillation axis W'-W' , since the Coriolis force deflection is zero. Magnets 118 attached to the center leg 116 by supports 119 cooperate with an excitation coil 120 to cause the U-shaped line 104 to oscillate. Preferably, the excitation coil 120 is carried on a cantilevered leaf spring 122 which is attached adjacent to the axis W'-W' and has a natural frequency which is substantially equal to that of the U-shaped line 104 filled with the fluid medium. The arrangement of the magnet 118 and the excitation coil 120 can also be reversed on the line 104 and the leaf spring 122. The leaf spring 122 can also be completely dispensed with if the holder 102 forms a very large mass compared to the mass of the U-shaped line 104 and the medium flowing through it.

In den meisten Fällen ist jedoch vorzuziehen, die U-förmige Leitung 104 und die Blattfeder 122 bei gleicher Frequenz, jedoch um 180° phasenverschoben, schwingen zu lassen, um die Kräfte der Vorrichtung 100 im Gleichgewicht zu halten und eine Vibration der Halterung 102 zu vermeiden.In most cases, however, it is preferable to allow the U-shaped conduit 104 and the leaf spring 122 to oscillate at the same frequency but 180° out of phase in order to balance the forces of the device 100 and avoid vibration of the mount 102 .

Der Mittelschenkel 16 trägt die von ihm herabhängenden Magnete 125, 126. Der Magnet 125 greift in eine Sensorspule 128 auf der Halterung 102 ein, während der Magnet 126 in ähnlicher Weise in eine Spule 129 auf der Halterung 102 eingreift. Der Magnet 125 erstreckt sich in die Erregerspule 131, die konzentrisch mit der Sensorspule 128 liegt, während der Magnet 126 in die Erregerspule 132 eingreift, die konzentrisch zur Sensorspule 129 liegt. Auslenk-Sensoren 133 und 134 sind in Fig. 9 in einfacher Darstellung, in den Fig. 11 bis 13 jedoch im einzelnen gezeigt; sie sind benachbart zur Verbindungsstelle der Einlaßschenkel 108 und 109 mit dem Mittelschenkel 116 angeordnet.The center leg 16 carries magnets 125, 126 depending from it. The magnet 125 engages a sensor coil 128 on the bracket 102 , while the magnet 126 similarly engages a coil 129 on the bracket 102. The magnet 125 extends into the excitation coil 131 which is concentric with the sensor coil 128 , while the magnet 126 engages the excitation coil 132 which is concentric with the sensor coil 129. Deflection sensors 133 and 134 are shown in simple representation in Fig. 9, but in detail in Figs. 11 to 13; they are arranged adjacent to the junction of the inlet legs 108 and 109 with the center leg 116 .

Die Fig. 10 zeigt Einzelheiten der Schaltung, die in Fig. 9 nicht gezeigt sind. Die Sensorspulen 128 und 129 sind in Serie derart verbunden, daß die Bewegung der Magneten 125 und 126 in die Sensorspulen 128 und 129 ein sinusartiges Signal A erzeugt mit einer der Geschwindigkeit der U- förmigen Leitung 104 proportionalen Amplitude. Fig. 10 shows details of the circuit not shown in Fig. 9. The sensor coils 128 and 129 are connected in series such that the movement of the magnets 125 and 126 in the sensor coils 128 and 129 produces a sinusoidal signal A with an amplitude proportional to the speed of the U-shaped line 104 .

Dieses Signal, dessen Größe proportional ist der Geschwindigkeit der Bewegung der Magneten 125 und 126 und eine Funktion der Schwingungsamplitude der Leitung 104 ist, wird über einen Wechselstrom-Verstärker 135 auf eine Diode 136 gegeben, die nur den positiven Teil des sinusförmigen Signales auf den Kondensator 137 leitet. Der Eingang von der Diode 136 und dem Kondensator 137 zu einem Differenzverstärker 138 ist bestimmt durch die Größe des sinusförmigen Signals. Der Differenzverstärker 138 vergleicht diesen Eingang mit einer Bezugsspannung VR 1. Wenn die Spannung des Kondensators 137 die Bezugsspannung überschreitet, gibt der Differenzverstärker 138 ein verstärktes Signal ab. Das Ausgangssignal vom Wechselstrom-Verstärker 135, das ein sinusförmiges Signal in Phase mit der Schwingung der Leitung 104 ist und dessen Größe durch ein von dem Differenzverstärker 138 ausgehendes Signal bestimmt ist, erregt eine Erregerspule 120, um die gewünschte oszillierende Bewegung der Leitung 104 aufrecht zu erhalten. Das Signal A wird auch in eine Brücke aus Widerständen 140, 141, 142 und aus einem Fotowiderstand 143 gespeist. Ein Widerstand 144 liegt in einer Rückkopplungsschleife zwischen den Widerständen 140 und 142, und der Ausgang von der Verbindungsstelle der Widerstände 140, 142 und 144 ist beispielsweise verbunden mit dem Minuseingang des Differenzverstärkers 145. Eine variable Lichtquelle 147 ist über den Widerstand 148 an den Ausgang eines Servoverstärkers 150 angeschlossen, an dem ein Servokompensator 152 eine Rückkopplungsschleife bildet. Das Signal B, das als Wechselstrom- Signal proportional zu der kleinen, nicht den Wert Null betragenden Verformung der U-förmigen Leitung 104 ist, die erzeugt wird, wie später anhand der Fig. 11, 12 und 13 beschrieben wird, wird über den Widerstand 153 in einen Eingang des Servoverstärkers 150 eingespeist. Das Ausgangssignal des Servoverstärkers 150 wird über den Servokompensator mit der Spannung VR 2 verglichen und über einen Widerstand in die Lichtquelle 147 gespeist. Als Funktion der Größe des Signals B in Bezug auf VR 2 an dem Servoverstärker 150 wird die Intensität der Lichtquelle 147 geregelt. Beispielsweise wird der Widerstand des Fotowiderstandes 143 bei Erhöhung der Intensität der Lichtquelle 147 reduziert, wodurch sich die Spannung zwischen den negativen und positiven Eingängen des Differenzverstärkers 145 entsprechend verändert. Der Ausgang des Differenzverstärkers 145 ist dadurch um 180° außer Phase zu dem Signal A. Wenn das Signal B wächst, wird die Lichtquelle 147 gedämpft und der Widerstand des Fotowiderstandes 143 erhöht, wodurch das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 145 in Phase mit dem Signal A verstärkt wird. Der Ausgang des Differenzverstärkers 145 ist mit den Erregerspulen 131 und 132 verbunden, die in Serie gegensinnig verbunden sind. Ein durch die Erregerspulen 131 und 132 fließender Strom erzeugt, wie Fig. 9 zeigt, ein Drehmoment zum Anziehen des Magneten 125 und zum Abstoßen des Magneten 126, die beide mit dem Mittelschenkel 116 verbunden sind. Dieses Drehmoment über den Mittelschenkel 116 hebt die Auslenkung des Mittelschenkels 116 aufgrund der Coriolis- Kräfte auf, die beim Fluß durch die Leitung 104 erzeugt werden.This signal, the magnitude of which is proportional to the speed of movement of the magnets 125 and 126 and is a function of the amplitude of oscillation of the line 104 , is applied through an AC amplifier 135 to a diode 136 which passes only the positive portion of the sinusoidal signal to the capacitor 137. The input from the diode 136 and the capacitor 137 to a differential amplifier 138 is determined by the magnitude of the sinusoidal signal. The differential amplifier 138 compares this input with a reference voltage VR 1 . When the voltage of the capacitor 137 exceeds the reference voltage, the differential amplifier 138 outputs an amplified signal. The output signal from the AC amplifier 135 , which is a sinusoidal signal in phase with the oscillation of the line 104 and whose magnitude is determined by a signal from the differential amplifier 138 , excites an excitation coil 120 to maintain the desired oscillating motion of the line 104. The signal A is also fed to a bridge of resistors 140, 141, 142 and a photoresistor 143. A resistor 144 is in a feedback loop between the resistors 140 and 142 , and the output from the junction of the resistors 140, 142 and 144 is connected, for example, to the negative input of the differential amplifier 145. A variable light source 147 is connected through the resistor 148 to the output of a servo amplifier 150 , on which a servo compensator 152 forms a feedback loop. The signal B , which is an AC signal proportional to the small non-zero deformation of the U-shaped line 104 produced as will be described later with reference to Figs. 11, 12 and 13, is fed through resistor 153 to an input of the servo amplifier 150. The output of the servo amplifier 150 is compared with the voltage VR 2 through the servo compensator and fed through a resistor to the light source 147. As a function of the magnitude of the signal B with respect to VR 2 at the servo amplifier 150, the intensity of the light source 147 is controlled. For example, as the intensity of the light source 147 increases, the resistance of the photoresistor 143 is reduced, causing the voltage between the negative and positive inputs of the differential amplifier 145 to change accordingly. The output of the differential amplifier 145 is thereby 180° out of phase with the signal A . As signal B increases, light source 147 is attenuated and the resistance of photoresistor 143 is increased, thereby amplifying the output of differential amplifier 145 in phase with signal A. The output of differential amplifier 145 is connected to excitation coils 131 and 132 , which are connected in series in opposite directions. As shown in Fig. 9, current flowing through excitation coils 131 and 132 produces a torque to attract magnet 125 and repel magnet 126 , both of which are connected to center leg 116. This torque across center leg 116 cancels the deflection of center leg 116 due to the Coriolis forces generated by flow through line 104 .

Widerstände 155, 156 oder 157 sind über einen Schalter 159 mit den Erregerspulen 131 und 132 verbindbar, um eine wahlweise Belastung zu erzielen und ein größeres oder kleineres Drehmoment an dem Mittelschenkel 116 einzustellen. Der Ausgang der in Serie verbundenen Erregerspulen 131 und 132 ist mit einem Eingang eines Synchron-Demodulators 162 verbunden, der anhand der Fig. 14 noch näher beschrieben wird.Resistors 155, 156 or 157 can be connected to the excitation coils 131 and 132 via a switch 159 in order to achieve an optional load and to set a larger or smaller torque on the center leg 116. The output of the series-connected excitation coils 131 and 132 is connected to an input of a synchronous demodulator 162 , which will be described in more detail with reference to Fig. 14.

Der Ausgang des Synchron-Demodulators 162 gibt ein Gleichstrom-Signal proportional dem Massedurchfluß ab, das angezeigt oder weiter verarbeitet werden kann.The output of the synchronous demodulator 162 provides a DC signal proportional to the mass flow, which can be displayed or further processed.

Gemäß Fig. 11 bestehen die Auslenk-Sensoren 133 und 134 in mäßFig. 9 aus einer linken und rechten, von der Leitung 104 herabragenden Fahne 164, 165. An der Halterung 102 sind eine linke Fahne 166 und eine rechte Fahne 167 befestigt. Wenn der Mittelschenkel 116 schwingt, unterbrechen die Fahnen 164 und 165 den von den Lichtquellen 169, 170 kommenden Lichtstrahl, so daß dieser Fotosensoren 181, 182 nicht erreicht. Der Punkt, an dem die Fahnen 164, 166 und 165, 167 den Lichtstrahl unterbrechen, liegt vorzugsweise in Höhe des Mittelpunkts der Schwingung des Mittelschenkels 116, jedoch können die Fahnen einer Seite etwas gegenüber denen der anderen Seite versetzt sein. Bei einer Winkelauslenkung des Mittelschenkels 116 gegenüber der Halterung 102 als Ergebnis der durch den Fluß des Mediums in der U-förmigen Leitung 104 erzeugten Coriolis-Kräfte ergibt sich ein Wechsel im Zeitablauf zwischen der Abdeckung des Lichtstrahls durch die Fahnen 164, 165 und 166, 167. Die Zeitdifferenz und der Richtungssinn hängen bei einer konstanten Schwingungsgeschwindigkeit des Mittelschenkels 116 von den erzeugten Coriolis-Kräften und von der Schwingungsrichtung ab. Der Fotosensor 181 ist mit den Rücksetzseiten der Flip-Flops 185, 186 verbunden, wobei vor dem Flip-Flop 186 ein Umkehrverstärker 188 angeordnet ist. Differenzierende Kondensatoren 191, 192 liegen jeweils an einem Rücksetz- Eingang. In ähnlicher Weise ist der Fotosensor 182 mit der Setzseite des Flip-Flops 185 und über den Umkehrverstärker 189 mit der Setzseite des Flip-Flops 186 über die differenzierenden Kondensatoren 193, 194 verbunden. Wenn die Fahnen 164 und 166 schließen, wird ein positives Signal durch den Fotosensor 181 erzeugt, das die Rücksetzseite des Flip-Flops 185 aktiviert, und wenn die Fahnen 165 und 167 schließen, wird ein ähnliches positives Signal durch den Fotosensor 182 zur Aktivierung der Setzseite des Flip-Flops 185 erzeugt. Das Flip-Flop 185 wird für die Zeitdauer zwischen dem Schließen der beiderseitigen Fahnenanordnungen aktiviert. Andererseits wird beim Öffnen der Fahnen 164, 166 und 165, 167 eine abfallende Flanke oder ein negatives Signal von den Fotosensoren 181, 182 erzeugt, das das Flip-Flop 186 über die Umkehrverstärker 189 aktiviert. Das Flip-Flop 186 wird aktiviert für die Zeitdauer zwischen der Öffnung der beiderseitigen Fahnenanordnungen. Die Ausgänge der Flip-Flops 185, 186 liegen über den Widerständen 195 und 196 an den Eingängen des Differenzintegrators 198 an. Ein integrierender Kondensator 200 ist dem Widerstand 195 zugeordnet, während der integrierende Kondensator 201 dem Widerstand 196 zugeordnet ist.According to Fig. 11, the deflection sensors 133 and 134 in Fig. 9 consist of a left and right flag 164, 165 projecting from the line 104. A left flag 166 and a right flag 167 are attached to the holder 102. When the center leg 116 oscillates, the flags 164 and 165 interrupt the light beam coming from the light sources 169, 170 so that it does not reach the photo sensors 181, 182. The point at which the flags 164, 166 and 165, 167 interrupt the light beam is preferably at the level of the center of the oscillation of the center leg 116 , but the flags on one side can be slightly offset from those on the other side. If the center leg 116 is deflected at an angle relative to the holder 102 as a result of the Coriolis forces generated by the flow of the medium in the U-shaped line 104 , there is a change in the time course between the coverage of the light beam by the flags 164, 165 and 166, 167. The time difference and the direction depend on the generated Coriolis forces and the direction of oscillation at a constant oscillation speed of the center leg 116. The photosensor 181 is connected to the reset sides of the flip-flops 185, 186 , with an inverting amplifier 188 arranged in front of the flip-flop 186. Differentiating capacitors 191, 192 are each connected to a reset input. Similarly, the photosensor 182 is connected to the set side of the flip-flop 185 and through the inverting amplifier 189 to the set side of the flip-flop 186 through the differentiating capacitors 193, 194. When the flags 164 and 166 close, a positive signal is output by the photosensor 181 which activates the reset side of flip-flop 185 and when flags 165 and 167 close, a similar positive signal is generated by photosensor 182 to activate the set side of flip-flop 185. Flip-flop 185 is activated for the period between the closing of the respective flag assemblies. On the other hand, when flags 164, 166 and 165, 167 open, a falling edge or negative signal is generated by photosensors 181, 182 which activates flip-flop 186 through inverting amplifiers 189. Flip-flop 186 is activated for the period between the opening of the respective flag assemblies. The outputs of the flip-flops 185, 186 are applied to the inputs of the differential integrator 198 via the resistors 195 and 196. An integrating capacitor 200 is associated with the resistor 195 , while the integrating capacitor 201 is associated with the resistor 196 .

Das Ausgangssignal B des Differenzintegrators 198 hängt von den Perioden der Aktivierung der Flip-Flops 185, 186 ab. Wenn der Mittelschenkel 116 lediglich ohne Auslenkung schwingt, sind die Zeitdifferenzen zwischen der Öffnung und der Schließung der Fahnen konstant und die Eingangssignale am Differenzintegrator 198 einander gleich, so daß kein Signal B erzeugt wird. Wenn Coriolis-Kräfte erzeugt werden, wird der Mittelschenkel 116 bei einem Hub im Uhrzeigersinn und beim anderen Hub entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn ausgelenkt, so daß das Schließen der Fahnen auf der einen Seite vor dem einen Hub und nach dem anderen Hub erfolgt, während die andere Seite der Fahnen bei dem ersten Hub verspätet und bei dem nächsten Hub verfrüht schließt. Die Aktivierung der Flip-Flops 185 und 186 erfolgt somit nicht für gleichlange Zeiten, und der Differenzintegrator wird ein entsprechendes Gleichstromsignal B im Plus- oder Minussinn abgeben, in Abhängigkeit von der Phase der Auslenkung des Mittelschenkels 116 relativ zum Auf- und Abwärtshub.The output signal B of the differential integrator 198 depends on the periods of activation of the flip-flops 185, 186. When the center leg 116 merely oscillates without deflection, the time differences between the opening and closing of the vanes are constant and the input signals to the differential integrator 198 are equal to one another, so that no signal B is generated. When Coriolis forces are generated, the center leg 116 is deflected clockwise on one stroke and counterclockwise on the other stroke, so that the closing of the vanes on one side occurs before one stroke and after the other stroke, while the other side of the vanes closes late on the first stroke and early on the next stroke. The activation of the flip-flops 185 and 186 thus does not occur for equal periods of time, and the differential integrator will output a corresponding direct current signal B in the plus or minus sense, depending on the phase of the deflection of the center leg 116 relative to the up and down stroke.

Eine andere Ausführungsform zu dem gleichen Zweck ist in Fig. 12 gezeigt. Benachbart zu dem Schnittpunkt des Einlaßschenkels 108 und des Mittelschenkels 116 und des Auslaßschenkels 109 und des Mittelschenkels 116 ist die Leitung 104 mit von der Auslenkung abhängigen federnden Regelwiderständen belastet. Die Regelwiderstände 204, 205 sind mit den Widerständen 207 und 208 als Brücke geschaltet, die an einer Spannungsquelle anliegt und mit dem Wechselstrom-Differenzverstärker 210 verbunden ist. Bei einfacher Schwingungsbewegung der U-förmigen Leitung 104 ändern sich die Regelwiderstände 204, 205 gleichmäßig und geben identische Eingangssignale auf den Verstärker 210. Bei einer Auslenkung aufgrund der Coriolis-Kräfte erhöht sich der Widerstandswert der Regelwiderstände 204, 205, während sich der andere verringert, so daß verschiedene Eingangssignale auf den Verstärker 210 gegeben werden und ein Ausgangssignal in Form eines Wechselstromsignals entsteht, das in Größe und Richtung den unterschiedlichen Widerstandswerten der Regelwiderstände 204, 205 proportional ist.Another embodiment for the same purpose is shown in Fig. 12. Adjacent to the intersection of the inlet leg 108 and the middle leg 116 and the outlet leg 109 and the middle leg 116 , the line 104 is loaded with deflection-dependent resilient variable resistors. The variable resistors 204, 205 are connected to the resistors 207 and 208 as a bridge which is applied to a voltage source and is connected to the AC differential amplifier 210. With a simple oscillating movement of the U-shaped line 104 , the variable resistors 204, 205 change uniformly and give identical input signals to the amplifier 210 . When deflected due to the Coriolis forces, one resistance of the variable resistors 204, 205 increases while the other decreases, so that different input signals are applied to the amplifier 210 and an output signal is produced in the form of an alternating current signal which is proportional in magnitude and direction to the different resistance values of the variable resistors 204, 205 .

Das Ausgangssignal des Verstärkers 210 wird auf einen Synchrondemodulator 211 geleitet, der in Verbindung mit dem Signal A ein Gleichstromausgangssignal erzeugt, das in Größe und Richtung der Auslenkung der U-förmigen Leitung 104 aufgrund der Coriolis-Kräfte proportional ist. Der Synchrondemodulator 211 ist ähnlich dem vorher beschriebenen Synchrondemodulator 162, der anhand der Fig. 14 beschrieben wird.The output of amplifier 210 is fed to a synchronous demodulator 211 which, in conjunction with signal A, produces a DC output signal proportional in magnitude and direction to the deflection of U-shaped line 104 due to Coriolis forces. Synchronous demodulator 211 is similar to previously described synchronous demodulator 162 described with reference to FIG. 14.

Eine ähnliche Anordnung zur Erzeugung des Signals B ist in Fig. 13 gezeigt. Hier ist jedoch ein schwenkbares Glied 215 zentrisch an dem Mittelschenkel 116 befestigt und trägt einen Schleppbalken 217, der auf dem Glied 215 frei drehbar im Gleichgewicht aufgenommen ist. Piezo-Kristalle 219, 220 sind zwischen dem Schleppbalken 217 und dem Mittelschenkel 116 angeordnet. Wenn der Mittelschenkel 116 einer einfachen oszillierenden Bewegung unterliegt, folgt die Schleppstange 217 dieser Bewegung, ohne Drehung um das Glied 215. Wenn jedoch die Leitung 104 als Folge auftretender Coriolis-Kräfte verformt wird, dreht sich der Mittelschenkel 116 relativ zu dem Schleppbalken 217, wodurch Kräfte in entgegengesetzter Richtung auf die Kristalle 219, 220 einwirken, die aufgrund des piezoelektrischen Effekts Signale abgeben. Die Ausgänge der Kristalle 219, 220 sind mit dem Wechselstrom-Differenzverstärker 222 verbunden, der seinerseits mit dem Synchrondemodulator 224 verbunden ist, um in Verbindung mit dem Signal A ein Gleichstromsignal B zu erzeugen, dessen Größe und Richtung proportional ist der Auslenkung der U-förmigen Leitung 104. Anstelle der Kristalle 219, 220 können Regelwiderstände 204, 205 gemäß Fig. 12 verwendet werden.A similar arrangement for generating the signal B is shown in Fig. 13. Here, however, a pivotable member 215 is centrally attached to the center leg 116 and carries a drag bar 217 which is mounted on the member 215 so as to be freely rotatable in equilibrium. Piezo crystals 219, 220 are arranged between the drag bar 217 and the center leg 116. When the center leg 116 undergoes a simple oscillating movement, the drag bar 217 follows this movement without rotating about the member 215. However, when the line 104 is deformed as a result of Coriolis forces occurring, the center leg 116 rotates relative to the drag bar 217 , whereby forces in the opposite direction act on the crystals 219, 220 , which emit signals due to the piezoelectric effect. The outputs of the crystals 219, 220 are connected to the AC differential amplifier 222 , which in turn is connected to the synchronous demodulator 224 to produce, in conjunction with the signal A , a DC signal B whose magnitude and direction is proportional to the deflection of the U-shaped line 104. Instead of the crystals 219, 220, variable resistors 204, 205 according to Fig. 12 can be used.

Der Synchrondemodulator 162 in Fig. 10, der den Synchrondemodulatoren 211, 224 ähnlich ist, wird anhand der Fig. 14 beschrieben. Das Eingangssignal in Form eines Wechselstromsignals wird über die Leitung 225 auf die Primärwindung 227 eines Transformators gegeben. Der Ausgang der beiden entgegengesetzten Enden von Sekundärwicklungen 228 ist um 180° phasenverschoben. Schalter in Form von FET-Transistoren 230, 231 liegen in den Ausgängen der Sekundärwicklungen 228. Ein mit dem Signal A verbundener Komparator 233 erzeugt positive oder negative Ausgangssignale in Abhängigkeit von dem Verhältnis des Signals A zu einer Bezugsspannung VR 3. Das Ausgangssignal des Komparators 233 ist ein positives oder negatives Rechtecksignal und wird auf den das Signal umkehrenden Umkehrverstärker 235 gegeben. Der eine Teil des Rechtecksignals schaltet den FET- Transistor 230 ein, während der andere Transistor 231 ausgeschaltet wird, und der andere Teil des Signals schaltet den Transistor 231 ein und den Transistor 230 aus. Der Teil des Eingangsignals der Leitung 225, der in Phase mit dem Signal A liegt, wird in den aus dem Widerstand 238 und dem Kondensator 239 gebildeten RC-Kreis 237 gespeist, der ein Gleichstromsignal abgibt, das proportional ist dem Effektivwert des Eingangsignals an dem RC-Kreis 237. Dieses Gleichstromsignal kann angezeigt oder weiter verarbeitet werden.The synchronous demodulator 162 in Fig. 10, which is similar to the synchronous demodulators 211, 224 , is described with reference to Fig. 14. The input signal in the form of an alternating current signal is applied via line 225 to the primary winding 227 of a transformer. The output of the two opposite ends of secondary windings 228 is 180° out of phase. Switches in the form of FET transistors 230, 231 are located in the outputs of the secondary windings 228. A comparator 233 connected to the signal A produces positive or negative output signals depending on the ratio of the signal A to a reference voltage VR 3 . The output signal of the comparator 233 is a positive or negative square wave and is applied to the inverting amplifier 235 which inverts the signal. One part of the square wave signal turns on the FET transistor 230 while turning off the other transistor 231 , and the other part of the signal turns on the transistor 231 and turns off the transistor 230. The part of the input signal on line 225 that is in phase with the signal A is fed into the RC circuit 237 formed by the resistor 238 and the capacitor 239 , which outputs a DC signal that is proportional to the RMS value of the input signal to the RC circuit 237. This DC signal can be displayed or further processed.

Die zuvor beschriebene Vorrichtung 100 verwendet Auslenk- Sensoren 133, 134 zur Ermittlung der Größe und der Richtung kleiner anfänglicher Auslenkungen der U-förmigen Leitung 104 aufgrund der Coriolis-Kräfte und erzeugt ein Gleichstromsignal, das in seinem Richtungssinn und seiner Größe dieser Auslenkung proportional ist. Das Gleichstromsignal B ist ein Rückkopplungssignal, das das von den Erregerspulen 131 und 132 erzeugte Moment bzw. eine Gegenkraft bestimmt, die erhebliche über die anfängliche Auslenkung hinausgehende Kräfte verhindert. Die Sensorspulen 128 und 129, die die Frequenz der Schwingung der U-förmigen Leitung 104 durch den oben beschriebenen Antriebskreis aufrechterhalten, erzeugen ein Signal A, das in Phase mit den Coriolis-Kräften ist und eine genaue Steuerung der Erregerspulen 131, 132, die Synchronisation des Ausgangssignals des Wechselstrom- Verstärkers 135 zum Antrieb der U-förmigen Leitung 104, und eine genaue Demodulation des synchronen Signals der Erregerspulen 131 und 132 zur Erzeugung eines Gleichstromausgangs proportional zur Strömungsgeschwindigkeit gewährleistet.The previously described device 100 uses deflection sensors 133, 134 to determine the magnitude and direction of small initial deflections of the U-shaped conduit 104 due to Coriolis forces and generates a DC signal proportional in direction and magnitude to this deflection. The DC signal B is a feedback signal which determines the moment generated by the excitation coils 131 and 132 or a counterforce which prevents significant forces beyond the initial deflection. The sensor coils 128 and 129 , which maintain the frequency of vibration of the U-shaped conduit 104 through the drive circuit described above, produce a signal A which is in phase with the Coriolis forces and ensures precise control of the excitation coils 131, 132 , synchronization of the output signal of the AC amplifier 135 for driving the U-shaped conduit 104 , and precise demodulation of the synchronous signal of the excitation coils 131 and 132 to produce a DC output proportional to the flow velocity.

Claims (12)

1. Vorrichtung zur Massedurchflußmessung eines fließfähigen Mediums durch Auswertung von Verdrehungen einer zumindest abschnittsweise gekrümmten, durchgehenden Leitung durch Coriolis-Kräfte des fließfähigen Mediums, welches die Leitung durchströmt, mit einer die Leitung relativ zu einer Haltung, an der die Leitung angebracht ist, um eine erste Schwingungsachse in Schwingungen versetzenden Antriebsvorrichtung und mit einer Meß-Sensor-Vorrichtung, welche die Drehungen durch die die Leitung um eine zu der ersten Schwingungsachse unterschiedliche zweite Auslenkachse verdrehenden Kräfte erfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung im wesentlichen der Coriolis-Kräfte die gekrümmte, durchgehende Leitung (14) keine durch Druck verformbare Verbindungsstellen aufweist, durch die Coriolis-Kräfte elastisch verformbar ist und mit ihren offenen Enden in der Halterung (12) fest angebracht ist, dergestalt, daß sie als freitragender Ausleger von der Halterung vorsteht und eine Resonanzfrequenz um die erste Schwingungsachse (W-W) hat, die von ihrer Resonanzfrequenz um ihre zweite Auslenkachse (O-O) unterschiedlich ist. 1. Device for measuring the mass flow of a flowable medium by evaluating twists in a continuous line that is curved at least in sections by Coriolis forces of the flowable medium that flows through the line, with a drive device that causes the line to vibrate about a first oscillation axis relative to a holder to which the line is attached, and with a measuring sensor device that detects the twists caused by the forces that twist the line about a second deflection axis that is different from the first oscillation axis, characterized in that, in order to detect essentially the Coriolis forces, the curved, continuous line ( 14 ) has no connection points that can be deformed by pressure, is elastically deformable by the Coriolis forces and is firmly attached with its open ends in the holder ( 12 ) in such a way that it protrudes from the holder as a cantilever and has a resonance frequency about the first oscillation axis (WW) that differs from its resonance frequency about its second deflection axis (OO) is different. 2. Vorrichtung zur Massedurchflußmessung eines fließfähigen Mediums durch Auswertung von auf eine zumindest abschnittsweise gekrümmte, durchgehende Leitung ausgeübten Kräften, in der Coriolis-Kräfte des fließfähigen Mediums auftreten, welches die Leitung durchströmt, mit einer die Leitung relativ zu einer Halterung, an der die Leitung angebracht ist, um eine erste Schwingungsachse in Schwingungen versetzenden Antriebsvorrichtung und mit einer Meß-Sensor-Vorrichtung, welche die Kräfte, die die Leitung um eine zu der ersten Schwingungsachse unterschiedliche zweite Auslenkachse zu drehen versuchen, mißt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung im wesentlichen der Coriolis-Kräfte die gekrümmte, durchgehende Leitung (14) keine durch Druck verformbare Verbindungsstellen aufweist, durch die Coriolis-Kräfte elastisch verformbar ist und mit ihren offenen Enden in der Halterung (12) fest angebracht ist, dergestalt, daß sie als freitragender Ausleger von der Halterung vorsteht und eine Resonanzfrequenz um die erste Schwingungsachse (W-W) hat, die von ihrer Resonanzfrequenz um ihre zweite Auslenkachse (O-O) unterschiedlich ist. 2. Device for measuring the mass flow of a flowable medium by evaluating forces exerted on a continuous line which is curved at least in sections and in which Coriolis forces occur from the flowable medium which flows through the line, with a drive device which causes the line to oscillate about a first oscillation axis relative to a holder to which the line is attached, and with a measuring sensor device which measures the forces which attempt to rotate the line about a second deflection axis which is different from the first oscillation axis, characterized in that in order to detect essentially the Coriolis forces, the curved, continuous line ( 14 ) has no connection points which can be deformed by pressure, is elastically deformable by the Coriolis forces and is firmly attached with its open ends in the holder ( 12 ) in such a way that it protrudes from the holder as a cantilever and has a resonance frequency about the first oscillation axis (WW) which differs from its resonance frequency by its second deflection axis (OO) is different. 3. Vorrichtung zur Massedurchflußmessung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzfrequenz um die erste Schwingungsachse (W-W) niedriger als die Resonanzfrequenz um die zweite Auslenkachse (O-O) ist. 3. Device for mass flow measurement according to claim 1 or 2, characterized in that the resonance frequency about the first oscillation axis (WW) is lower than the resonance frequency about the second deflection axis (OO) . 4. Vorrichtung zur Massedurchflußmessung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres schwingungsfähiges Element vorgesehen ist, welches geeignet ist, in der Art einer Stimmgabel zu der gekrümmten, durchgehenden Leitung (14) zu schwingen. 4. Device for mass flow measurement according to one of claims 1-3, characterized in that a further oscillatable element is provided which is suitable for oscillating in the manner of a tuning fork to the curved, continuous line ( 14 ). 5. Vorrichtung zur Massedurchflußmessung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse der gekrümmten, durchgehenden Leitung (14) mit dem in ihr enthaltenen Medium sehr klein gegenüber derjenigen der Halterung (12) ist. 5. Device for mass flow measurement according to one of claims 1-4, characterized in that the mass of the curved, continuous line ( 14 ) with the medium contained therein is very small compared to that of the holder ( 12 ). 6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die gekrümmte Leitung (14) in oszillierende Schwingungen versetzende Antriebsvorrichtung einen auf der gekrümmten Leitung ( 14) oder dem weiteren schwingungsfähigen Element befestigten Magneten (25) sowie benachbart zum Magneten eine Antrieb-Sensorspule (23) und eine Erregerspule (24) aufweist, die an dem weiteren schwingungsfähigen Element oder der gekrümmten Leitung (14) angebracht sind, und daß die Antriebsvorrichtung eine die Erregerspule speisende Stromquelle umfaßt, die durch ein von der Antrieb-Sensorspule (23) abgegebenes Signal steuerbar ist. 6. Device according to claim 4, characterized in that the drive device which sets the curved line ( 14 ) into oscillating vibrations has a magnet ( 25 ) fastened to the curved line ( 14 ) or the further oscillatable element and, adjacent to the magnet, a drive sensor coil ( 23 ) and an excitation coil ( 24 ) which are attached to the further oscillatable element or the curved line ( 14 ), and in that the drive device comprises a current source which feeds the excitation coil and which can be controlled by a signal emitted by the drive sensor coil ( 23 ). 7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere schwingungsfähige Element aus einem an der ersten Schwingungsachse (W-W) der gekrümmten Leitung (14) befestigten Federarm (22) besteht. 7. Device according to claims 4 or 6, characterized in that the further oscillatable element consists of a spring arm ( 22 ) fastened to the first oscillation axis (WW) of the curved line ( 14 ). 8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 6, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung der Antriebsvorrichtung, daß die gekrümmte Leitung (14) und das weitere schwingungsfähige Element mit konstanter Frequenz und Amplitude um die erste Schwingungsachse schwingen. 8. Device according to claims 1 or 6, characterized by such a design of the drive device that the curved line ( 14 ) and the further oscillatable element oscillate with constant frequency and amplitude about the first oscillation axis. 9. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung einen mit dem durch die Antrieb-Sensorspule (23) erzeugten Signal gespeisten Spitzenwertdetektor mit einem Verstärker umfaßt, der in die Erregerspule (24) einen solchen Strom speist, daß eine vorgewählte Schwingungsamplitude der gekrümmten Leitung nach dem Rückkopplungsprinzip aufrechterhalten wird. 9. Device according to claims 6 and 8, characterized in that the drive device comprises a peak value detector fed with the signal generated by the drive sensor coil ( 23 ) with an amplifier which feeds into the excitation coil ( 24 ) such a current that a preselected oscillation amplitude of the curved line is maintained according to the feedback principle. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3-7, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Meß-Sensor (43) und ein zweiter gleicher Meß-Sensor (44) benachbart zur gekrümmten Leitung ( 14) und symmetrisch zur Auslenkachse (O-O) angeordnet sind, daß jeder Meß-Sensor (43, 44) zur Abgabe eines Ausgangssignals eingerichtet ist, wenn die gekrümmte Leitung (14) eine vorgegebene Schwingungslage passiert, und daß ein mit den Ausgangssignalen der Meß-Sensoren (43, 44) beaufschlagtes Zeitmeßglied (54, 60, 64, 66, 70) vorgesehen ist, welches eine dem Massedurchfluß proportionale Zeitverschiebung zwischen den Ausgangssignalen mißt. 10. Device according to one of claims 1, 3-7, characterized in that a first measuring sensor ( 43 ) and a second identical measuring sensor ( 44 ) are arranged adjacent to the curved line ( 14 ) and symmetrically to the deflection axis (OO) , that each measuring sensor ( 43, 44 ) is set up to emit an output signal when the curved line ( 14 ) passes a predetermined oscillation position, and that a time measuring element ( 54, 60, 64, 66, 70 ) is provided which is supplied with the output signals of the measuring sensors ( 43, 44 ) and measures a time shift between the output signals which is proportional to the mass flow. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitmeßglied ( 54, 60, 64, 66, 70) die für eine der beiden Schwingungsrichtungen gemessenen Zeitverschiebungen von den in der anderen Schwingungsrichtung gemessenen Zeitverschiebungen subtrahiert. 11. Device according to claim 10, characterized in that the time measuring element ( 54, 60, 64, 66, 70 ) subtracts the time shifts measured for one of the two directions of oscillation from the time shifts measured in the other direction of oscillation. 12. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Coriolis-Kräfte nach dem Kompensationsprinzip die Meß-Sensor-Vorrichtung aus einem Auslenk-Detektor (Auslenkungssensoren 133, 134) zur Ermittlung der Auslenkung der gekrümmten Leitung aufgrund der elastischen Verformung durch die Coriolis- Kräfte um die mittig zwischen den Seitenschenkeln der Leitung liegende Auslenk-Achse (O-O), aus einem durch den Auslenk-Detektor gesteuerten Schaltkreis, der Ströme in Erregerspulen (131, 132) speist, welche so angeordnet sind, daß sie einer Auslenkung der Leitung um die Auslenkachse mit einer Gegenkraft entgegenwirken, und aus einer die Gegenkraft mittels der Ströme messenden Meßvorrichtung besteht. 12. Device according to claim 2, characterized in that for measuring the Coriolis forces according to the compensation principle, the measuring sensor device consists of a deflection detector (deflection sensors 133, 134 ) for determining the deflection of the curved line due to the elastic deformation by the Coriolis forces about the deflection axis (OO) located centrally between the side legs of the line, a circuit controlled by the deflection detector which feeds currents into excitation coils ( 131, 132 ) which are arranged in such a way that they counteract a deflection of the line about the deflection axis with a counterforce, and a measuring device which measures the counterforce by means of the currents.
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