DE2856240C3

DE2856240C3 - Verfahren zur induktiven Durchflußmessung von Flüssigkeiten in teilgefüllten Rohrleitungen oder offenen Kanälen sowie Durchflußmesser zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2856240C3
Application number: DE19782856240
Authority: DE
Inventors: Karl Walter Prof. Dr.-Ing. 5910 Kreuztal Bonfig
Original assignee: Ludwig Krohne GmbH and Co KG
Current assignee: Ludwig Krohne GmbH and Co KG
Priority date: 1978-12-27
Filing date: 1978-12-27
Publication date: 1981-12-24
Also published as: DE2856240A1; DE2856240B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur induktiven Durchflußmessung von Flüssigkeiten in teilgefüllten Rohrleitungen oder offenen Kanälen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und einen Durchflußmesser zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die Schwierigkeit bei der induktiven Durchflußmessung in teilgefüllten Rohrleitungen oder offenen Kanälen besteht darin, getrennte Signalkomponenten für die Strömungsgeschwindigkeit sowie für den Strömungsquerschnitt abzuleiten. Bei den Verfahren mit induktiver Erfassung des Flüssigkeitsstandes kann man zwei Gruppen unterscheiden. Bei der ersten Gruppe liegen bei fester Lage von Leiterschleife und Magnetfeld die beiden Signale als phasenverschobene Komponenten des Elektrodensignals gleichzeitig vor.

Zur induktiven Durchflußmessung in offenen Kanälen, Gerinnen u.dgl. ist aus der DE-AS 12 91 523 eine

Meßanordnung bekannt, bei der ein rinnenförmiges Spulengebilde und zwei vom Boden bis zum Bereich des maximalen Flüssigkeitsspiegels ich erstreckende stabförmige Elektroden vorgesehen sind, wobei eine der Elektroden aus mehreren, mittels Widerständen hintereinandergeschalteten Teilelektroden besteht, um sowohl die Strömungsgeschwindigkeit als auch die Höhe des Flüssigkeitsspiegels registrieren zu können. Die DE-OS 14 98 323 sieht vor, daß eine zwischen den Elektroden gebildete Meßfläche die Feldlinien zur Erzeugung einer von der Höhe des Flüssigkeitsspiegel abhängigen und um 90° gegenüber der durch die Strömung der Flüssigkeit hervorgerufenen Spannung phasenversetzten Spannungskomponente an den Elektroden schneidet und Mittel, welche die Spannungskomponente getrennt von der durch die Strömung der Flüssigkeit hervorgerufenen Spannung bestimmen.

Um auf die bei dieser Ausführung benötigte Phasentrennvorrichtung und auf die genaue Einstellung der Meßelemente verzichten zu können, wird bei der zweiten Gruppe von Verfahren entsprechend der DE-AS 19 63 413 das Magnetfeld wechselweise vertikal für die Geschwindigkeitsmessung und horizontal für die Pegelmessung geschaltet und die nacheinander gewonnenen Werte sollen multipliziert werden. £iner der Meßwerte soll bis zur Multiplikation eiektronisch gespeichert werden. Für eine bessere Wertigkeitsverteilung sieht die DE-OS 20 63 777 vor, daß sich die beiden Spulen etwa im Bereich des maximalen Pegelstandes kreuzen. Nach der DE-OS 20 63 792 sollen die beiden Spulen oberhalb des maximalen Pegelstandes angeordnet sein, damit die Messung der Geschwindigkeit unabhängig vom Pegelstand ist

Die letztgenannten Ausführungen arbeiten somit wechselweise mit einer vertikalen und einer horizontalen Feldkomponente, die mit Hilfe von zwei schräg zur Strömung angeordneten Spulen und einem Wechselstrom erzeugt werden, von denen mindestens eine polumschaltbar ausgebildet ist und wobei die an den Elektroden nacheinander induzierten Spannungen für die Pegelhöhe und die Strömungsgeschwindigkeit zur Bestimmung der Abflußmenge dienen, d. h. multipliziert werden. Zur Messung wird also das Magnetfeld wechselweise in eine vertikale Richtung für die Geschwindigkeitsmessung und eine horizontale Riehtung für die Pegelmessung geschaltet. Bei der Pegelmessung wird durch ein elektromagnetisches Wechselfeld in der stehenden Leiterschleife eine Spannung induziert. Ebenso erfolgt aber auch die Strömungsmessung mittels eines elektromagnetischen Wechselfeldes.

Die Erfindung geht aus von dem in der DE-OS 27 44 266 beschriebenen Prinzip, von den Elektrodenzuleitungen und dem Flüssigkeitsspiegel eine Leiterschleife zu bilden. Dabei wird allerdings ein magnetisches Drehfeld verwendet, dessen Drehrichtung intervallweise umgedreht wird. In der einen Drehrichtung werden die Nutzspannungsamplituden für die Strömungsgeschwindigkeit und den Strömungsquerschnitt addiert, in der anderen Drehrichtung subtrahiert. Zur Bestimmung der Druchflußmenge werden beide Werte miteinander multipliziert.

Diese obengenannten Meßverfahren haben jedoch den Nachteil, dali entweder Phasentrennvorrichtungeii notwendig sind oder, daß die Richtung des Magnetfeides geändert werden muß; das erfordert aufwendige Schalteinrichtungen und Magnetanordnungen.

Weiterhin geht die Erfindung davon aus, daß zur induktiven Messung der Strömungsgeschwindigkeit getaktete Gleichfelder in der Art periodisch geschaWeter Magnetfelder oder zwischen zwei Induktionswerten hin- und hergeschalteter Magnetfelder bekannt sind, bei denen zur Ermittlung der Strömungsgeschwindigkeit Meßwerte zu verschiedenen Meßzeiten abgefragt, gespeichert und kompensiert werden (DE-AS 20 52 175 und DE-OS 24 10 407).

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Meßverfahren der gattungsgemäßen Art derart auszubilden, daß es die Verwendung eines getakteten Gleichfeldes mit seiner einfacheren Magnetanordnung gestattet und mit einfachen Mitteln eine Umrüstung induktiv arbeitender Strömungsgeschwindigkeitsmesser in einen den Strömungsquerschnitt erfassenden Strömungsmesser erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung werden in vorteilhauer Weise die der Strömungsgeschwindigkeit proportionalen Meßwerte und die ütn Strömungsquerschnitt proportionalen Meßwerte voneinander getrennt während verschiedener Induktionsphasen erfaßt. Bei konstantem Induktionsfluß wird an den Meßelektroden eine im wesentlichen nur von der Strömung der Flüssigkeit abhängige Spannung erfaßt, wobei Störgrößen, beispielsweise elektrochemische Störspannungen, in bekannter Weise eliminiert bzw. kompensiert werden können. Ebenso können auch Störeinflüsse, die durch eine Änderung des Magnetfeldes in Erscheinung treten, vermieden werden. Bei sich änderndem Induktionsfluß hingegen wird in die den ungefüllten Querschnittsbereich umschließenden Leiterschleife eine Spannung induziert, die allein von dem offenen Querschnitt abhängig und da-.nit ein Maß für einen vorgegebenen nichtdurchflossenen Kanalquerschnitt ist. Wird dieser Meßwert von einem dem bekannten Gesamtquerschnitt entsprechenden Vergleichswert oder einem den Gesamtquerschnitt ermittelnden Meßwert subtrahiert, entsteht ein dem durchströmten Kanalquerschnitt p^roportionaler Meßwert, der zur Ermittlung der Durchflußmenge mit dem Meßwert der Strömungsgeschwindigkeit multipliziert wird.

Das neuartige Meßverfahren gestattet in vorteilhafter Weise die Verwendung der für -lic Messung der Strömungsgeschwindigkeit bekannten, mit getaktetem Gleichfeld arbeitenden Meßwertaufnehmer, die im wesentlichen aus zwei Magnetspulen und zwei Meßelektroden bestehen. Auch kann eine bekannte Schaltanordnung zur Verstärkung und Kompensation der Strömungsgeschwindigkeitsmeßwerte zur Anwendung gelangen. Die für die Messung des Strömungsqi.erschnitts erforderlichen zusätzlichen Einrichtungen sind /on besonders einfachem Aufbau, erfordern im Bereich des Meßgebers praktisch keinen Raum und können auch nachträglich mit vorhandenen Geschwindigkeitsmeßeinrichtungen kombiniert werden.

Da für die Mindestdauer des Zeitabschnittes mit konstantem lnd"ktionsfluß nur die Speicherzeit der Meßmethode maßgebend ist, mit der die der Strömungsgeschwindigkeit proportionalen Meßsignale abgerufen und verarbeitet werden, kann die Zeitdauer extrem kurz sein, so daß gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens auch ein Magnetfeld mit sinusförmigem Ku. venver'auf vorgesehen sein kann.

In der US-PS 38 94 430 wird ein Magnetfeld erwähnt, das periodisch abwechselnd während eines Zeitab-

Schnitts einen konstanten und im folgenden einen sich ändernden Wert aufweist. Aufgabe dieser Anordnung ist jedoch nicht die DurchfluDmessung in teilgefüllten Rohrleitungen oder offenen Kanälen. Für die Bildung von Meßsignalen werden dort nur die Zeitabschnitte mit konstantem Verlauf herangezogen.

Inder DE-OS 27 18 043 wird ein aus DE-PS 20 52 175 bekanntes geschaltetes Gleichfeld auch zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit bei teilgefüllten Rohrleitungen verwendet, außerdem wird in DEOS 26 19 971 ein bekanntes dreieckförmiges Magnetfeld zur Messung des Durchflusses in gefüllten Rohrleitungen herangezogen. Ebenfalls bei gefüllten Rohrleitungen wird in der DE-OS 25 47 392 ein bekanntes sinusförmiges Magnetfeld verwendet, wobei dieses zur Unterdrückung von transformatorischen Störspannungen in äquidistanten Zeitpunkten zum Nulldurchgang abgetastet wird. Bei diesen Verfahren geschieht die Ermittlung des Meßsignals jedoch auf ganz andere Weise und auch die Aufgabe der Durchflußmessung in vollständig gefüllten Rohrleitungen ist bei den vorgenannten zwei Druckschriften eine andere als bei der Anmeldung.

Besonders vorteilhaft wirkt sich auch ein Magnetfeld aus. welches periodisch abwechselnd in einem Zeitabschnitt konstant ist und in einem folgenden Zeitabschnitt sich linear mit der Zeit ändert. Die lineare Änderung erzeugt in der Leiterschleife eine konstante Spannung, die nicht nur eine günstige Meßwertaufnahme, sondern auch die Erfassung von zwei oder mehreren Meßwerten in einem solchen Zeitabschnitt für Subtraktions- oder Interpolationszwecke erlaubt. Zweckmäßig wird ein Magnetfeld mit einem trapezförmigen Kurvenverlauf gewählt.

Um bei schlecht leitenden Flüssigkeiten die Querschnittsmessung zu optimieren, kann vorgesehen werden, daß in den Zeitabschnitten mit sich änderndem Induktionsfluß eine in einer zusätzlichen, isolierten, zwischen den Elektroden den flüssigkeitsdurchströmten Querschnitt umfassenden Leiterschleife induzierte Spannung erfaßt und mit dem Meßwert der den ungefüllten Querschnittsbereich umfassenden Leiterschieife kompensiert wird. Bei einer weniger gut leitenden Flüssigkeit wird wegen des zunehmenden elektrischen Widerstandes der Flüssigkeit eine zu große Spannung in der offenen Leiterschleife erzeugt: gleichzeitig wird aber auch in die den durchströmten Querschnitt umfassenden Leiterschleife eine der unerwünschten Erhöhung entsprechende Spannung induziert. Durch Kompensation beider Meßsignale wird dann ein dem tatsächlichen durchströmten Querschnitt proportionales Meßsignal gebildet.

Da mit Hilfe der offenen Leiterschleife, auch im Falle der Verwendung der zusätzlichen, den durchströmten Querschnitt umfassenden Leiterschleife, nur der über der Flüssigkeit von der Leiterschleife umschlossene Querschnitt erfaßt wird, muß noch ein dem Gesamtquerschnitt entsprechendes Signal geschaffen werden, von dem das Meßsigna! abzuziehen ist. Das kann auf verschiedene Art und Weise geschehen.

Eine einfache Methode sieht vor. daß die Meßwerte der den ungefüllten Querschnittsbereich umfassenden Leiterschleife oder die mit den Meßwerten der den n.üssiekeitsdurchströmten Querschnitt umfassenden Leiterschleife kompensierten Meßwerte von einem dem Gesamtquerschnitt der Rohrleitung oder des Kanals cniSpf cüncriuen ΛΰΠ5ΐ8Πΐ£Π τ cfgiCiCüSWeri SiiutraiiiCri werden.

Der Gesarniauerschnitt iäßt sich aber auch meßtechnisch ermitteln, indem in den Zeitabschnitten mit sich änderndem Induktionsfluß eine in einer zusätzlichen, isolierten, den gesamten Rohr- oder Kanalquerschnitt umfassenden Lciterschleife induzierte Spannung erfaßt -, und von dieser die Meßwerte der den ungefüllten Querschnittsbereich umfassenden Leiterschleife oder die mit den Meßwerten der den flüssigkeitsdurchströmten Leiterschleife kompensierten Meßwerte subtrahiert werden.

in Ein induktiver Durchflußmesser zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einer Magnetanordnung. deren Induktionsfluß quer zum Flüssigkeitsstrom gerichtet ist, zwei Meßelektroden, deren zu einer Verstärkereinrichtung führenden Leitungsdrähte eine den ungefüllten Querschnittsbereich des Rohres oder offenen Kanals umfassende Leiterschleife bilden und einer Speicher- und Anzeigeeinrichtung, wobei erfindungsgemäß die Magnete der Magnetanordnung und die Leiterschleife derart zueinander angeordnet sind, daß das Magnetfeld die Leiterschleife durchdringt und daß die Magnete über einen Taktgeber gesteuert werden, welcher periodisch abwechselnd während eines Zeitabschnittes einen konstanten Induktionsfluß und während eines folgenden Zeitabschnittes einen sich ändernden Induktionsfluß steuert. Der gegenüber den bekannten induktiven Durchflußmessern zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit erforderliche Aufwand besteht im wesentlichen nur in der besonderen Anordnung der Magnetspulen und den als Leitungsschleife dienenden Leitungsdrähten der Meßelcktroden. einer besonderen Taktgebung mittels des ohnehin vorhandenen Taktgebers, sowie zusätzlichen Bauteilen für die Verstärkung, eine eventuelle Kompensation, Subtraktion, Speicherung und Multiplikation.

j5 Für die wahlweise vorgesehene Kompensation bei schlecht leitenden Flüssigkeiten ist vorgesehen, daß an den Meßelektroden eine zusätzliche, isolierte Leiterschleife angeschlossen ist, welche nach unten verlaufend den flüssigkeitsdurchströmten Querschnitt umfaßt und über einen Vorverstärker mit einem Kompensator verbunden ist, an den die obere Leiterschleife angeschlossen ist.

Weiterhin kann der meßtechnisch zu ermittelnde, dem Gesamtquerschnitt entsprechende Vergleichswert

Ji mit Hilfe einer zusätzlichen, isolierten, den gesamten Rohr- oder Kanalquerschnitt umfassenden Leiterschleife ermittelt werden, welche mit einem Differenzverstärker verbunden ist, an den die obere und/oder untere Leiterschleife angeschlossen ist.

y. Die schräge Zuordnung von Magnetspulen und den Leiterschleifen kann dadurch erfolgen, daß die M?7nete derart angeordnet sind, daß der Induktionsfluß senkrecht zur Strömungsrichtung verläuft und daß die Ebenen der Leiterschleifen schräg zum Magnetfeld und der Strömungsrichtung liegen. Eine alternative Anordnung sieht vor. daß die Ebenen der Leiterschleifen senkrecht zur Strömungsrichtung verlaufen und die Magnete derart angeordnet sind, daß der Induktionsfluß schräg zur Strömungsrichtung verläuft

Die Erfindung ist in den Zeichnungen anhand

mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert; es zeigt F i g. 1 in einer schematischen Darstellung die

Anordnung der Leiterschleifen für eine im Querschnitt abgebildete, teilgefüllte Rohrleitung.

-5 Fig. 2 den Gegenstand der Fig. I in einem Schnitt nach Linie Ϊ! und mit der Anordnung der Spulen.

F i g. 3 in einer schematischen Darstellung als zweites Ausführungsbeispiel die Anordnung der Leiterschleifen

für einen im Querschnitt abgebildeten, offenen Kanal,

F i g. 4 den Gegenstand der F i g. 3 in einem Schnitt nach Linie H-II und mit der Anordnung der Spulen,

F i g. 5 in einer schematischen Darstellung als drittes Ausführungsbeispiel eine andere Anordnung der Leiter- ~> schleifen für einen im Querschnitt abgebildeten, offenen Kanal,

F i g. 6 ein Diagramm, welches den zeitlichen Verlauf des Magnetfeldes zeigt,

F!;,. 7 ein Diagramm, welches die infolge einer in Änderung der magnetischen Induktion in der Leiterschleife induzierte Spannung zeigt,

F i g. 8 ein Diagramm, welches die von der Strömungsgeschwindigkeit abhängige Spannung zeigt, ohne elektrochemischen Störspannungsanteil, ι ■>

Fig. 8a ein Diagramm, welches die von der Strömungsgeschwindigkeit abhängige Spannung zeigt, wenn gleichzeitig eine konstante elektrochemische Störspannung vorliegt,

F i g. 9 ein Diagramm, welches die Summenspannung fe 5 gibt einen entsprechenden Meßwert, welcher diesem von der äußeren Leiterschleife umschlossenen Querschnitl proportional ist. Beide Meßwerte werden einer Verstärker-Kompensationseinheit zugeführt. Der durch die Leiterschleifc 4 ermittelte Meßwert wird von dem Meßwert abgezogen, der von der Leiterschleife 5 abgegriffen wurde. Die spezielle Verarbeitung der Meßsignale kann mit Hilfe üblicher Bauteile geschehen. Sinngemäß können für die Ausführungen nach den Fig. I und 2 die in Fig. 10 gezeigten Bauteile zur Anwendung gelangen.

Das Alisführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 unterscheidet sich von dem vorgenannten Ausführungsbeispiel im wesentlichen dadurch, daß ein im Querschnitt rechtwinkliger, offener Kanal 6 vorgesehen ist und die Leiterschleifen 4, 5 vertikal liegen, so daß ihre Ebenen rechtwinklig zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit angeordnet sind. Demgegenüber sind die beiden Magnete 2 derart versetzt zueinander angeordnet, daß der Magnetfluß schräg zur Strömungsrichtung der

f" ig. / ÜMU σ/ Zeigt, uiiPtc €ι6ΚίΓυ€π€ππ3€ιι€Π riüääigiCcii Vcfialiit ünu üauci uicSc LciicFäCniciicfi t,

Störspannungsanteil,

Fig. 9a ein Diagramm, welches die Summenspannung (aus F i g. 7 und 8a) zeigt,

F i g. 10 ein Blockschaltbild. 2i

Bei dem in den Fig. I und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen ist eine Rohrleitung 1 vorhanden, welche nur zum Teil mit der durchströmten Flüssigkeit gefüllt ist. Diese Rohrleitung 1 liegt zwischen zwei Magneten 2, die von einer geeigneten Stromquelle »n mit Hilfe eines Taktgebers im Sinne der Erfindung mit Gleichstrom gespeist werden. An der inneren Rohrwandurtf, sind seitlich zwei einander gegenüberliegende Meßelektroden 3 angeordnet; beim Ausführungsbeispiel handelt es sich um bogenförmige Meßelektroden, welche entsprechend dem Krümmungsradius verlaufen und sich von oben nach unten über den Bereich erstrecken, in dem eine Schwankung des Flüssigkeitsstandes zu erwarten ist und gemessen werden soll. Die Magnete 2 liegen beim Ausführungsbeispiel unmittelbar einander gegenüber, so daß der Magnetfluß rechtwinklig zur Strömungsrichtung verläuft. Die Meßelektroden

3 sind entsprechend vertikal angeordnet. Die isolierten Leitungsdrähte, mit denen diese Meßelektroden 3 verbunden sind, bilden erfindungsgemäß eine obere Leiterschleife 4. Weiterhin isl zur Erfassung des gesamten Querschnitts eine äußere, isolierte Leiterschleife 5 vorgesehen. Beide Leiterschleifen 4, 5 sind derart angeordnet, daß ihre Ebenen schräg zum Magnetfeld und der Strömungsrichtung liegen. Diese Leiterschleifen werden daher von den Magnetlinien des Magnetfeldes durchflossen.

Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Messung der Strömungsgeschwindigkeit in dem Zeitabschnitt mit konstantem Induktionsfluß. Während dieses Zeitab- ΐ5 schnittes wird die durch die Strömung der Flüssigkeit induzierte Spannung an den Meßelektroden abgegriffen und über die die Leiterschleifen bildenden Leitungsdrähte zu einer Verstärker-Kompensationseinheit geführt. In dem Zeitabschnitt mit einem sich ändernden m> Induktionsfluß hingegen wird die in die Leiterschleifen 4,5 induzierte Spannung abgegriffen. Die Leiterschleife

4 wird hierbei durch die Zuleitungsdrähte der Meßelektroden und den oberen Flüssigkeitsspiegel bestimmt: die erhaltene Spannung ist dem offenen, von der Leiterschleife eingeschlossenen Querschnitt proportional-

Die den Gesamtauerschnitt umfassende Leiterschleivon dem Magnetfluß durchströmt werden. Außerdem sind hier die Meßelektroden 3 als Punktelektroden ausgebildet. Die Funktionsweise dieser Ausführungsform ist im übrigen die gleiche, wie sie in bezug auf die F i g. 1 und 2 vorstehend erläutert wurde.

Ein drittes Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 3 und 4 dadurch, daß an den Meßelektroden 3, die hier als Linienelektroden ausgebildet sind, eine zusätzliche, isolierte Leiterschleife 7 angeschlossen ist, welche nach unten verlaufend den flüssigkeitsdurchströmten Querschnitt umfaßt und über einen Vorverstärker mit einem Kompensator verbunden ist, an den die obere Leiterschleife angeschlossen ist. Diese untere zusätzliche Leiterschleife 7 kompensiert Meßabweichungen, die bei schlecht leitenden Flüssigkeiten auftreten können. Eine für die Ausführung nach F i g. 5 geeignete Schaltanordnung ist der Fig. 10 zu entnehmen.

In den Diagrammen der Fig.6 bis 9 sind die zeitlichen Zustandsänderungen des Induktionsflusses, der durch die Leiterschleifen bei sich änderndem Induktionsfluß erzeugten Spannungen, der der Strömungsgeschwindigkeit proportionalen Spannung und der Summe der beiden vorgenannten Spannungen schematisch dargestellt. Außerdem sind die Zeitabschnitte angedeutet, in denen die jeweiligen Messungen in den Zeitabschnitten mit konstantem bzw. sich änderndem Induktionsfluß stattfinden. Das Produkt der beiden Spannungen gibt dann ein der Durchflußmenge proportionales Meßsignal.

In F i g. 10 ist in einem Blockschaltbild dargestellt, wie die Meßsignale verarbeitet werden. Die Anordnung der Leiterschleifen 4,5 und 7 entspricht der der F i g. 5: es ist lediglich eine teilgefüllte Rohrleitung anstelle des offenen Kanals gezeigt.

Es ist erkennbar, daß die beiden Magnete 2, welche die übliche Form bekannter Magnetspulen haben, von einer Stromquelle 9 gespeist werden, welche mittels eines Taktgebers 10 derart gesteuert wird, daß der erfindungsgemäß vorgesehene Induktionsverlauf stattfindet-

Zur Geschwindigkeitsmessung wird die an den Meßelektroden 3 abgegriffene Spannung über die Stromleiter, weiche gleichzeitig die Leiterschleife 4 bilden, einem Vorverstärker 11 zugeführt. Das verstärkte Meßsignal gelangt über einen Torschalter 14 zu SDeichem 16 bis 18. In üblicher Weise können hier die zu

bestimmten Zeiten abgefragten Meßsignale gespeichert werden. Diese werden dann in einem vom Taktgeber 10 vorgegebenen Takt abgefragt und einem Interpolationsglied 21 zugeführt. Der Spannungsausgang für die Strömungsgeschwindigkeit wird einem Zwischenspeicher 23 aufgegeben. Diese Meßweise entspricht der bekannter, Messung der Strömungsgeschwindigkeit.

Zur Ermitt.ung des Strörnungsquerschnitts wird einerseits der Meßwert der oberen Leiterschleife 4 und andererseits der Meßwert der unteren Leiterschleife 7 über den Kompensationsverstarker 12 geführt. Beide Werte werden kompensiert und einem Differenzverstärker 13 zugeführt. Der gleichzeitig über die äußere Leiterschleife 5 erzeugte Meßwert wird ebenfalls dem Differenzverstärker 13 zugeführt. Mittels eines Tor-

10

schalters 15 wird der jeweilige Differenzwert abgerufen und einem der oeiden Speicher 19, 20 zugeführt. Für Kompensationszwecke kann in einer Folge gleichartiger Induktionsphasen ein entsprechender Wert gespeichert werden. Diese beiden Meßwerte werden dann über einen Differenzbildner 22 geführt und ergeben den Spannungsausgang für den Strömungsquerschnitt.

In einem vom Taktgeber 10 bestimmten Takt werden die beiden Zwischenspeicher 23 und 24 abgerufen und einem Multiplikationsglied 25 zugeführt. Am Ausgang dieses Multiplikationsgliedes 25 steht dann das erwünschte Meßsignal an, welches der Durchflußmenge pro Zeiteinheit proportional ist. Dieses Meßsignal wird einem Durchflußanzeiger 26 od. dgl. aufgegeben.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur induktiven Durchflußmessung von Flüssigkeiten in teilgefüllten Rohrleitungen oder offenen Kanälen, wobei als Maß für die Strömungsgeschwindigkeit die durch die Bewegung der Flüssigkeit in einem elektromagnetischen Feld an zwei Elektroden induzierte Spannung und als Maß für den Strömungsquerschnitt die Spannung gemessen wird, die durch ein zeitlich sich änderndes elektromagnetisches Feld in einer vom Magnetfeld durchdrungenen Leiterschleife induziert wird, die von den den ungefüllten Querschnittsbereich umschließenden Elektrodenzuleitungen und dem FIüssigkeitsspiegel begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei gleichbleibender schräger Ausrichtung zwischen Magnetfeld und Leiterschleife in Zeitabschnitten mit konstantem Induktionsfluß Φ die Meßwerte für die Strömungsgeschwindigkeit und in Zeitabschnitten mit sich änderndem Induktionsfluß Φ die Meßwerte für den Strömungsquerschnitt erfaßt werden.

2. Verfahren nach Anspmch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte in extrem kurzen Zeitabschnitten bei sinusförmigem Magnetfeldverlauf abgetastet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Magnetfeld erzeugt wird, welches periodisch abwechselnd in einem Zeitabschnitt konstant ist und in einem folgenden Zeitabschnitt sich linear mit der Zeit ändert.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld zeitlich einen trapezförmigen Kurven verlauf hai.

5. Verfahren nach einem de. Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zeitabschnitten mit sich änderndem Induktionsfluß eine in einer zusätzlichen, isolierten, zwischen den Elektroden den flüssigkeitsdurchströmten Querschnitt umfassenden Leiterschleife induzierte Spannung erfaßt und mit dieser Spannung der Meßwert der den ungefüllten Querschnittsbereich umfassenden Leiterschleife kompensiert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte der den ungefüllten Querschnittsbereich umfassenden Leiterschleife oder die mit den Meßwerten der den flüssigkeitsdurchströmten Querschnitt umfassenden Leiterschleife kompensierten Meßwerte von einem dem Gesamtquerschnitt der Rohrleitung oder des Kanals entsprechenden konstanten Vergleichswert subtrahiert werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zeitabschnitten mit sich änderndem Induktionsfluß eine in einer ,zusätzlichen, isolierten, den gesamten Rohr- oder Kanalquerschnitt umfassenden Leiterschleife induzierte Spannung erfaßt und von dieser die Meßwerte der den ungefüllten Querschnittsbereich umfassenden Leiterschleife oder die mit den Meßwerten der den flüssigkeitsdurchströmten Leiterschieife kompensierten Meßwerte subtrahiert werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Zeitabschnitt ft? mit sich änderndem Induktionsfluß zwei Meßwerte der den ungefüllten Querschnittsbereich umfassen den Leiterschieife erfaßt und diese beiden Meßwerte

subtrahiert werden.

9. Induktiver Durchflußmesser zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 7, bestehend aus einer Magnetanordnung, deren Induktionsfluß quer zum Flüssigkeitsstrom gerichtet ist, zwei Meßelektroden, deren zu einer Verstärkereinrichtung führende Leitungsdrähte eine den ungefüllten Querschnittsbereich des Rohres oder offenen Kanals umfassende Leiterschleife bilden und einer Speicher- und Anzeigeeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete (2) der Magnetanordnung und die Leiterschieife (4) derart zueinander angeordnet sind, daß das Magnetfeld die Leiterschieife durchdringt und daß die Magnete über einen Taktgeber (10) gesteuert werden, welcher periodisch abwechselnd während eines Zeitabschnittes einen konstanten Induktionsfluß und während eines folgenden Zeitabschnittes einen sich ändernden Induktionsfluß steuert

10. Induktiver Durchflußmesser nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an den Meßelektroden (3) eine zusätzliche, isolierte Leiterschleife (7) angeschlossen ist, welche nach unten verlaufend den flüssigkeitsdurchströmten Querschnitt umfaßt und über einen Vorverstärker (12) mit einem Kompensator (13) verbunden ist, an den die obere Leiterschieife (4) angeschlossen ist.

11. Induktive-'- Durchflußmesser nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche, isolierte, den gesamten Rohr- oder Kanalquerschnitt umfassende Leiterschleife (5) vorgesehen ist, weiche mit einem Differenzverstärker verbunden ist, an den die obere und/oder untere Leiterschleife (4,7) angeschlossen ist.

12. Induktiver Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete (2) derart angeordnet sind, daß der Induktionsfluß senkrecht zur Strömungsrichtung verläuft und daß die Ebenen der Leiterschleifen (4,5, 7) schräg zum Magnetfeld und der Strömungsrichtung liegen.

13. Induktiver Durchflußme'jser nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebenen der Leiterschleifen (4, 5, 7) senkrecht zur Strömungsrichtung verlaufen und die Magnete (2) derart angeordnet sind, daß der Induktionsfluß schräg zur Strömungsrichtung verläuft.