DE3105382C2

DE3105382C2 - Schaltanordnung für die Verarbeitung der Meßsignale magnetisch-induktiver Durchflußmeßgeräte

Info

Publication number: DE3105382C2
Application number: DE19813105382
Authority: DE
Inventors: Walter Karl Prof. Dr.-Ing. 5910 Kreuztal Bonfig; Bernhard Dr. 5901 Wilnsdorf Feith
Original assignee: Krohne Messtechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Krohne Messtechnik GmbH and Co KG
Priority date: 1981-02-14
Filing date: 1981-02-14
Publication date: 1986-02-20
Also published as: DE3105382A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung für die Verarbeitung der Meßsignale magnetisch-induktiver Durchflußmeßgeräte mit einem Filter zur Unterurükkung von Störspannungen.

Bei magnetisch-induktiven Durchflußmeßgeräten wird das an den Meßelektroden abgegriffene und der Durchflußgeschwindigkeit proportionale Nutzsignal häufig von Störsignalen überlagert. Solche Störsignale können durch elektronische Vorgänge oder andere Einflüsse, insbesondere Einstreuungen verursacht werden. Störspannungen, deren Frequenz in anderen Größenordnungen als die S:gnalf.^requenz liegt, lassen sich in bekannter Weise durch Hochpaßfilter oder Tiefpaßfilter unterdrücken (vgl. Pat. Abstr. of Japan E-69, Nov. 8. 1978, Vol. 2/No. 133 und US-PS 41 81 019).

Außer diesen Störspannungen können aber auch Störspannungen auftreten, deren Frequenzen nahe bei der Nutzfrequenz liegen. Störspannungen dieser Art können beispielsweise durch das Stromnetz von Eisenbahnen durch Thyristorsteuerungen oder durch Sprechfunkgeräte verursacht werden. Ebenso können solche in ihrer Frequenz von der Nutzfrequenz abweichenden Störspannungen durch die Wellenbewegung in teilgefülltc Rohren oder offenen Gerinnen entstehen, deren Durchfluß mit einem magnetisch-induktiven Durchflußmeßgerät ermittelt werden soll. Zwar ließe sich das als monofrequenter Meßspannungsunteil vorhandene Nutzsignal von dem aus einem Frequenzgemisch bestehenden Störsignal mit Hilfe eines Bandpaßfilters mit engem Anschlußbereich trennen. Jc schmalbandiger das Filter gewählt würde, umso besser wäre die Unterdrückung der Störspannung. Da aber auch die Netz- oder Betriebsfrequenz geringfügigen Schwankungen unierliegen kann, läßt sich der Durchlaßbereich eines Bandpaßfilters nicht beliebig schmal wählen, und bei einem breiteren Diirchlaßbereich würden auch größere Teile der Slörspannung durchgelassen. Insbesondere schmalbanclige Bandpaßfilter haben den Nachteil, daß durch Temperaturcinwirkung, eine geringfügige Änderung der Nut/.frequen/., die meist die Nct/frcquenz ist oder von dieser abgeleitet ist, oder durch andere Einflüsse die I'hase /wischen dem Eingang und Ausgang ties Handpaßfilters gedreht wird. Eine phasenstarre AbIastung oder phasenselektive Gleichrichtung der Ausgangsspannung ist daher nicht ohne weiteres möglich.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung eines Filters eine Schallanordnung zu entwickeln, welche eine einfache Ausfilterung von Störspannungen ermöglicht, deren Frequenz von der Nutzfrequenz abweichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung einen von einer Steuereinheit gesteuerten Schalter, der wechselweise in einer Regelphase eine m ihrer Frequenz mit der Nutzfrequenz übereinstimmende Prüfspannung und in einer Meßphase das Meßsignal an den Eingang eines Bandpaßfiliers legt, eine die Phasendifferenz zwischen Eingang und Ausgang des Bandpaßfilters ermittelnde Phasen-Vergleichsstufe und eine an die Phasen-Vergleichsstufe angeschlossene Regelstufe für einen mit dem Abstimmeingang des Bandpaßfilters verbundenen Speicher vor, dessen Eingang während der Meßphase mittels der Steuereinheit von der Regelstufe getrennt wird.

Mit der neuartigen Schaltanordnung wird zunächst eine Prüfspannung erzeugt, die in ihrer Frequenz starr an die Frequenz der Nutzspannung gekoppelt ist und in der Regelphase an den Eingang des Bandpaßfilters gelegt wird. Sodann wird mittels der Phasen-Vergleichsstufe die Phasendifferenz zwischen Eingang und Ausgang des Bandpaßfilters ermittelt. Der Wert dieser Phasendifferenz w.rd über eine Regelstufe und einen während der Regelphase als reir.es Übertragungsglied arbeitenden Speicher dem Bandpaßfilter zur Abstimmung zugeführt, wobei eine Phasengleichheit zwischen dessen Eingang und Ausgang eingeregelt wird.

Sobald die Abstimmung erreicht ist. wird durch Steuerung des Schalters das Meßsignal an den Eingang des Bandpaßfilters geschaltet. Außerdem wird die Regelstufe von dem Speicher getrennt, der seinen zuletzt eingegebenen Wert hält. Während dieser Meßphase hält die dem Bandpaßfiiter zugjfuhiie Stellgrößedie in der Regelphase eingeregelte Resonanzfrequenz aufrecht. Am Ausgang des Bandpaßfilters erhält man nun den Nutzspannungsantcil ohne Phasendrehung. Er ist weitestgehend von Störspannungen befreit, d. h. es ist allenfalls nur noch der Anteil der Störspannung, welcher mit der Nutzfrequenz übereinstimmt, im Ausgangssignal des Bandpaßfilters enthalten. Da sich die Frequenz der Nutzspannung (z. B. Netzfrequenz) ändern kann und sich die Resonanzfrequenz des Fil'ers aufgrund einer möglichen Selbsteniladung der Speicherschaltung langsam ändert, wird der Zyklus Filterabgleich — Messung von der Stcuereiheit intervallweise wiederholt. Hierbei kann jedoch die Meßphase wesentlich langer andauern als die nur intervallweise zugeschaltete kurze Regelphase.

Das in der Zeichnung dargestellte Schaltbild zeigt ein Ausführungsbeispiel. Die Meßwertaufnahmeeinrichtung eines magnetisch-induktiven Durchflußmessers besteht im wesentlichen aus einem nichtmagnetischen Rohrstück 1 mit einer elektrisch isolierenden Auskleidung im Inneren, elektrischen Magnelspulen 2 und Meßelektroden 3, wobei die Magnelspulen 2 /ur Erzeugung eines das Rohrstück 1 quer zur Strömungsrichtung durchdringenden Magnetfeldes ,in .nie Weehselstromquelle angeschlossen sind. Die Mel.lelektroden 3 sind so angeordnet, daß ihre Verbindungsachse d.is Magnetfeld /wischen den beiden Magnetspule!! 2 schneidet. An die Meßelektrodcn 3 ist ein Verstärker 4 angeschlossen, der das Meßsignal liefert.

Die Schaltanordnung für die Signalverarbeitung

besitzt einen Transformator 5 ader ein ähnliches Bauteil, welches eine Prüfspunnung erzeugt, dcien Frcqutiuniii der Frequenz des Erregerstroms bzw. der Nutzfrequenz übereinstininu. Weiterhin ist eine Steuereinheit f* vorgesehen, weiche beispielsweise an die Priifspannung angelegt ist Diese Steuereinheil 6 steucri einerseits einen Schalter 7, der als elektronischer Schalter ausgebildet -:2in kann, und andererseits einen Speiciic,-1 i. uer Schalter 7 schließt in der einen Schaltstellung die Prüfspannung und in der anderen Schaltstellung die Meßspannung an ein Bandpaßfilter 8. Weiterhin ist eine an den F'ngang und den Ausgang des Bandfilters 8 angeschlossene Phasen-Vergleichsstufe 9 vorgesehen, welche über eine Regelstufe 10 und den Speicher 11 mit dem Abstimmeingang des Bandpaßfilters 8 verbunden ist.

Die Schaltanordnung bezweckt, daß die Durchlaßfrequenz des Bandpaßfilters 8 während der Meßphase stabil bleibt, die in einer Regelphase eingestellt wird. Die Wirkungsweise der Schaltanordnung ist fugende:

Nachdem uer Schauer 7 die Pril^r:-p.?nriirig un den Eingang des BandpalWlieis 8 hfigelogt ha·, wird die Phasendifferenz Aij zwiatiirrr fieri .-.,ugnng und

" Λ._:. Tang des Bandpaßfilters 8 mittels der Phasen Vcr gieichbStulc 9 ermittelt. Der Differenzwert gelangt über "Jie Regelstufe 10 und den Speicher 11 an den Abstimmeingang des Bandpaßfilters 8 und regeh Ciiic Phasengleichheit zwischen Eingang und Ausgang Ί·"

'" Bandpaßfilters 8 ein. Nach erfolgter Abstimmung wirkt die Steuereinheit 6 auf den Schaller 7 und den Speicher 11 ein, wobei einerseits über den Schalter 7 die Meßspannung an das Bandpaßfilter 8 gelegt und anderseits der Speicher 11 von der Regelstufe 10

!•5 getrennt wird. Die dem Speicher 11 in der vorangegangenen Regelphase aufgegebene Stellgröße hält nun die Resonanzfrequenz während der Meßphase stabil. Für erneute Abstimmungen kann die Regelphase intervallweise bzw. zyklisch vorgenommen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Schaltanordnung für die Verarbeitung der Meßsignale magnetisch-induktiver Durchflußmeßgeräte mit einem Filter zur Unterdrückung von Störspan- ί nungen, gekennzeichnet durch einen von einer Steuereinheit (6) gesteuerten Schalter (7), der wechselweise in einer Regelphase eine in ihrer Frequenz mit der Nutzfrequenz übereinstimmende Prüfspannung und in einer Meßphase das Meßsignal u> an den Eingang eines Bandpaßfilters (8) legt, eine die Phasendifferenz zwischen Eingang und Ausgang des Bandpaßfilters (8) ermittelnde Phasen-Vergleichsstufe (9) und eine an die Phasen-Vergleichsstufe (9) angeschlossene Regelstufe (10) für einen mit dem ι Abstimmeingang des Bandpaßfilters (8) verbundenen Speicher (11), dessen Eingang während der Meßphase mittels der Steuereinheit (6) von der Regelstufe (10) getrennt wird.