DE3132471C2

DE3132471C2 - Verfahren und Anordnung zur Kompensation der Störgleichspannungen im Elektrodenkreis bei der magnetisch-induktiven Durchflußmessung

Info

Publication number: DE3132471C2
Application number: DE3132471A
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Phys. Dr. EHT Therwil Hafner
Original assignee: Flowtec Ag Reinach Basel; Flowtec AG
Current assignee: Endress and Hauser Deutschland Holding GmbH
Priority date: 1980-10-02
Filing date: 1981-08-17
Publication date: 1984-11-29
Also published as: NL186112B; DE3132471A1; SE8105806L; NL8104463A; US4422337A; SE448401B; IT8124058A0; GB2084740A; DD201728A5; FR2491619A1; FR2491619B1; CH655794A5; NL186112C; IT1139458B; GB2084740B

Abstract

Eine Anordnung zur magnetisch-induktiven Durchflußmessung einer in einer Rohrleitung (1) fließenden elektrisch leitenden Flüssigkeit enthält einen Magnetfelderzeuger (2), der ein die Rohrleitung (1) senkrecht zur Strömungsrichtung durchsetzendes, periodisch umgepoltes Magnetfeld (H) erzeugt. In der Rohrleitung (1) sind zwei Elektroden (3, 4) angeordnet. Die an den Elektroden (3, 4) abgenommene Spannung wird einem Meßverstärker (9) zugeführt. An den Ausgang des Meßverstärkers (9) sind zwei Abtast- und Speicherschaltungen (10, 11) angeschlossen, die von einer Steuerschaltung (6) so gesteuert werden, daß sie die Ausgangsspannung des Meßverstärkers (9) bei einander gleichen Induktionswerten entgegengesetzten Vorzeichens des Magnetfelds (H) abtasten und die Abtastwerte bis zur nächsten Abtastung speichern. Eine Subtrahierschaltung (12) bildet die Differenz der gespeicherten Abtastwerte. In einem Regelkreis zwischen dem Ausgang und dem Eingang des Meßverstärkers (9) liegt eine speichernde Regelschaltung (14, 15), die in bestimmten Kompensationszeitintervallen einen die Ausgangsspannung des Meßverstärkers (9) auf Null regelnden Kompensationsspannungswert bildet. Das Kompensationsverfahren besteht darin, daß jedes Kompensationszeitintervall innerhalb des dem eingeschalteten Magnetfeld entsprechenden Zeitintervalls liegt, in dem auch das vorhergehende Abtastzeitintervall liegt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Kompensation der Störgleichspannungen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Verfahren dieser Art ist aus der DF.-AS 27 44 845 bekannt. Die Differenz der bei gegenpoligen Werten des Magnetfelds gewonnenen Abtaslwcrte ergibt ein Nutzsignal, das von konstanten Störgleichspannungen befreit ist, die bekanntlich bei der magnetisch-induktiven Durchflußmessung das Tausendfache des Nutzsignals erreichen können. Durch die Bildung und Überlagerung der Kompensationsspannung werden zusätzlich auch lineare zeitliche Änderungen der Störgleichspannungen zwischen den aufeinanderfolgenden Abiast/citintervallen kompensiert, und vor allem wird verhindert, daß die zur Verarbeitung der Signalspannung verwendeten Verstärker und Subtrahierschallungcn infolge der sich langsam auf einen sehr großen Wert aufbauenden Störgieichspannungen übersteuert werden.

Bei diesem bekannten Verfahren liegt jedes Kompensationszeitintcrvall in einer Magncifcldpausc. die jeweils /wischen zwei aufeinanderfolgende Teilperioden eingefügt ist, in denen das Magnetfeld seine gegi-npoli gen Werte annimmt. Die zur Bildung der Konipensationsspannung abgetastete Signal.spannung im daher die

reine Störspannung. Das Magnetfeld muß daher periodisch zwischen drei Werten umgeschaltet werden, wobei die Magnetfeldpausen und die darin enthaltenen Kompcnsalionszeitintervaile nicht für die Beobachtung des Durchflusses ausgenutzt werden können.

In ähnlicher Weise erfolgt bei einem aus der DE-AS 24 10 407 bekannten Verfahren eine Kompensation von zeitlichen Änderungen der Störgleichspannungen durch Bildung einer Kompensalionsspannung, die der Signalspannung entgegengesetzt überlagert wird. Bei diesem bekannten Verfahren wird das Magnetfeld zwischen zwei verschiedenen Werten hin- und hergeschaltet, von denen der eine Wert Null sein kann. In diesem Fall liegen in jeder Teilperiode, in der das Magnetfeld den kleineren Wert (bzw. den Wert Null) hat, zwei Kompensationszeitintervalle jeweils am Anfang und am Ende der Teilperiode, und zwischen diesen beiden Kompensationszeitintcrvallen liegt ein Abtastzeitintervall, in dem nur die seit der letzten Kompensation erfolgte Störgleichspannungsänderung abgetastet und gespeichert wird. In der anderen Teilperiode erfolgt dagegen keine Kompensation, sondern nur eine Abtastung und Speicherung der kompensierten Signalspannung, die gleich der Summe aus Nutzsignal und Störgleichspannungsänderung ist. Dieses Verfahren weist eine zeitliche Unsymmetrie auf, und die gespeicherten Abtastwerte, deren Differenz gebildet wird, haben unterschiedliche Größenordnungen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Kompensation der Störgleichspannungen bei der magnetischinduktiven Durchflußmessung, das die größtmögliche Ausnutzung der verfügbaren Zeit für die Beobachtung des Durchflusses ermöglicht und ein im Verhältnis zum Leistungsaufwand großes Nutzsignal ergibt, wobei die der Differenzbildung unterworfenen gespeicherten Abtastwerte von gleicher Größenordnung sind.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung erfolgt in völlig regelmäßiger Weise in jeder dem einen bzw. dem anderen Wert des Magnetfelds entsprechenden Teilperiode zunächst eine Abtastung und Speicherung der kompensierten Signalspannung und anschließend eine Kompensation der Signalspannung auf den Wert Null. Somit enthält die Kompcnsaiionsspannung auch das Nutzsignal im Kompensationszeitpunkt. Da diese Kompensationsspannung im Abtastzeitinlervall der folgenden Teilperiode der dann herrschenden Signalspannung überlagert bleibt, wird in jedem Abtastzeitintervall zur Bildung des gespeicherten Abtastwertes eine Spannung abgetastet, die die Summe der Nutzsignale in einem Kompcnsationszeitintervall und im darauffolgenden Abtaslzcitintervall enthält. Auf diese Weise wird das Kompcnsationszeitintervall zur Gewinnung des Meßwertsignals und zur Beobachtung des Durchflusses mit ausgenutzt. Dabei sind die gespeicherten Abtastwerte, deren Differenz gebildet wird, von gleicher Größenordnung. Dieses Verfahren eignet sich insbesondere dann, wenn das Magnetfeld ohne Pausen zwischen zwei gegenpoligen Werten hin- und hergeschaltet wird, so daß auch keine Magnctfcldpausen für die Beobachtung des Durchflusses verlorengehen.

Kin Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. In tier Zeichnung zeigt

I·' i g. I das Blockschcma einer Anordnung zur Durchführung des Verfahrens und

I' i μ. 2 /citdiiigrammc von Signalen, die an verschic-

denen Punkten der Anordnung von F i g. J auftreten.

Fig. 1 zeigt schemalisch ein innen isoliertes Rohr 1, durch das eine elektrisch leitende Flüssigkeit senkrecht zur Zeichenebenc strömt. Eine Magneifeldspule 2. die aus Symmetriegründen in zwei gleiche, zu beiden Seiten des Rohres 1 angeordnete Hälften unterteilt ist. erzeugt im Rohr ein senkrecht zur Rohrachse gcrichteies Magnetfeld H. Im Innern des Rohres 1 sind zwei Klektroden 3 und 4 angeordnet, an denen eine induzierte Spannung abgegriffen werden kann, die der mittleren Durchflußgcschwiniügkeit der elektrisch leitenden Flüssigkeit durch das Mapnetfeld proportional ist. Eine Spulensteuerschaltung 5 steuert den durch die Magnetfeldspule 2 fließenden Strom in Abhängigkeit von einem Steuersignal, das vom Ausgang ba einer Steuerschaltung 6 geliefert und an den Stcuereingang 5a angelegt wird.

Die Elektroden 3 und 4 sind mit den beiden Eingängen eines Differenzverstärker 7 verbunden. Der Differenzverstärker 7 hat eine kleine Verstärkung, so daß er auch bei grollen Störspannungen (im typischen Fall ± 1 V) nicht übersteuern kann.

Der Ausgang des Differenzverstärkers 7 ist mil einem Eingang einer Summierschaltung 8 verbunden, an deren Ausgang der Eingang eines Verstärkers 9 mit dem Verstärkungsfaktor ν angeschlossen ist.

An den Ausgang des Verstärkers 9 sind parallel zwei Abtast- und Speicherschaltungen 10 und 11 angeschlossen. Zur Vereinfachung ist angedeutet, dali die Abtasi- und Speicherschaltung 10 einen Schaller S 1 enthält, der durch ein vom Ausgang 6/> der Steuerschaltung 6 geliefertes Steuersignal betätigt wird. Wenn der Schulter A' i geschlossen ist, verbindet er einen in Reihe mit einem Widerstand R 1 liegenden Speicherkondensator C1 mil dem Ausgang des Verstärkers 9, so daß sich der Speicherkondensator C1 auf eine Spannung auflädt, die von der Ausgangsspannung des Verstärkers 9 abhängt. Die Schaltungselemente R 1, Cl bilden zusammen ein Integrierglied, das die Ausgangsspannung des Verstärkers 9 während der Schließzcit des Schallers Al integriert. Wenn der Schalter 51 geöffnet wird, steht der auf dem Kondensator Cl gespeicherte Abtaslweri bis zum nächsten Schließen des Schalters 5 1 am Ausgang der Abtast- und Speicherschaltung 10 zur Verfugung. Um zu verhindern, daß sich der Kondensator C1 nach dem öffnen des Schalters S I entladen kann, kann dem Ausgang der Abtust- und Speicherschaltung !0 in üblicher Weise ein Impedanzwandler nachgeschaltet sein; dieser ist zur Vereinfachung der Zeichnung nicht dargestellt.

In gleicher Weise enthält die Abtast- und Speicherschaltung 11 einen Schalter 52, der durch ein vom Ausgang 6c der Steuerschaltung b geliefertes Steuersignal geschlossen wird, sowie einen Speichcrkonclensaior ('2, der zusammen mit einem Widerstand R 2 ein In'cgricrglied bildet, das die Ausgangsspannung des, Verstärkers 9 während der Schließzeil des Schalters S2 integriert. Die nach dem öffnen des Schalters A'2 erreichte Ladespannung des Kondensators C2 steht bis zum nächsten Schließen des Schalters 52 am Ausgang der A blast- und Speicherschaltung U zur Verfügung, dem ebenfalls ein nicht dargestellter Impedanzwandler nachgcschaltet sein kann.

Die Ausgänge der beiden Abtast- und Speicherschaltungen 10,11 sind mit den beiden Hingängen einer Subtrahierschaltung 12 verbunden, die am Ausgang 13 ein Signal LJ„ liefert, das der Differenz der in den Abtast- und Speicherschaltungen 10, Il gespeicherten Abiasiwerte entspricht. Das Ausgarcgssignal //., bildet das Meßwcrtsignal, das ein MaLl für die mittlere Durchfliiß-

κι

ίο

gesehwindigkeil im Rohr 1 ist.

An den Ausgang des Verstärkers 9 ist außerdem der invertierende Hingang eines Operationsverstärkers 14 angeschlossen, dessen nichiinvertierender Eingang, der als Bezugseingang dient, an Masse gelegt isL An den Atisgang des Operationsverstärkers 14 ist eine weitere Ablast- und Speicherschaltung 15 angeschlossen, die einen Schalter A'3, einen Speicherkondensator C3 und einen Widersland A3 enthält. Der Schalter S3 wird durch ein vom Ausgang 6c/der Steuerschaltung 6 geliefertes Steuersignal betätigt. Der Ausgang der Abtast- und Speicherschaltung 15 ist mit dem zweiten Eingang der Summierschaltung 8 verbunden.

Die Diagramme A. B C. D. E F. G von F i g. 2 zeigen den zeillichen Verlauf von Signalen, die an den mil den gleichen Buchstaben bezeichneten Schaltungspunkten von Fig. I auftreten.

In F i g. 2 ist die Dauer Γα,eines vollständigen Meßzyklus, die gleich einer Periode des von der Spule 2 erzeugten magnetischen Wechselfeldes ist. in sechs gleiche Zeitabschnitte I, II, 111, IV, V, Vl unterteilt, die in den Zeitpunkten ι», /ι, ti. is. U. i<, beginnen. Der Zeitabschnitt Vl endet im Zeilpunkt /.„ der mit dem Anfangszeitpunkt tu des nächsten Meßzyklus zusammenfällt. In entsprechender Weise sind die Zeitabschnitte dieses nächsten Meßzyklus mit Ι', ΙΓ. Ill', IV₁ V, Vl' und ihre End/eitpunkte mit ti', t.·', //, //, ι·,', Λ,' bezeichnet.

Die Diagramme A. B. C, D zeigen die von der Steuerschaltung 6 abgegebenen Steuersignale, die entweder den Signalwert 1 oder den Signalwcri 0 annehmen. Bei den an die Schalter S I, A'2, S3 angelegten Steuersignalen ö. C. D bedeutet der Signal wert 1 das Schließen des Schalters, also die Abtastphase, und der Signalwert 0 das öffnen des Schalters, also die Haltephase.

Das der Spulensteuerschaltung 5 zugeführte Steuersignal A hai während der Zeitabschnitte I, II, III den Signalwert 1 und während der Zeitabschnitte IV, V, VI den Signalweit 0. Die Spulensteuerschaltung 5 ist so ausgebildet, daß sie beim Signalwert I des Steuersignals einen Gleichstrom konstanter Größe in der einen Richtung und beim Signalwert 0 des Steuersignals einen Gleichstrom der gleichen Größe, jedoch entgegengesetzter Richtung durch die Magnetfeldspule 2 schickt. Die .Spulensteuerschaltung 5 enthält einen .Stromregler, der den Strom bei jeder Polarität auf den gleichen konstanten Wert +/,„ bzw. — /,„ regelt. Der Verlauf des durch die Magnetfeldspule 2 fließenden Stroms ist im Diagramm /:' dargestellt. Infolge der Induktivität der Magnetfeldspule erreicht der Strom nach jeder Umschaltung den konstanten Wert /,„ der entgegengesetzten Polarität nur mit einer gewissen Verzögerung. Im Diagramm Eist angenommen, daß bei der im Zeitpunkt fo ausgelösten Umschaltung vom negativen zum positiven Wert der geregelte positive Wen + /,„ innerhalb der Zeitabschnitte I erreicht wird, so daß während der ganzen Dauer der /eilabschnitte Il und III der Stromwert + /,„besteht.

In entsprechender Weise wird bei der im Zeitpunkt ts ausgelösten Umschaltung vom posi'ivcn zum negativen Wert der konstante negative Wert — /,„ innerhalb des Zeitabschnitts IV erreicht, so daß der Stromwert —/,„ während der ganzen Dauer der Zeitabschnitte V und Vl besteht.

Das Magnetfeld //zeigt den gleichen zeitlichen Verlauf wie der Strom /.

Der Schalter S I der Abtast- und Speicherschaltung 10 wird durch das Steuersignal ß in jedem Meßzyklus für die Dauer des Zeitabschnitts Il iesi'hliision Dip Ah-

tast- und Speicherschaltung 10 tastet somit die Ausgangsspannung des Verstärkers 9 im mittleren Drittel der positiven Teilperiode des Magnetfelds // ab und speichert den über diesen Zeitabschnitt integrierten Abtastwert.

Der Schalter S2 der Abtast- und Speicherschaltung Il wird durch das Steuersignal C in jedem McB/yklus für die Dauer des Zeitabschnitts V geschlossen, so daß die Abtast- und Speicherschaltung Il die Ausgangsspannung des Verstärkers 9 im mittleren Drittel der negativen Teilperiode des Magnetfelds //abtastet und den über diesen Zeitabschnitt integrierten Abtastwcrt speichert.

Der Schalter S3 der Abtasl -und Speicherschaltung 15 wird durch das Steuersignal D in jedem McBzyklus für die Dauer der Zeitabschnitte 111 unil Vl geschlossen, also unmittelbar im Anschluß an die durch das Schließen der Schalter 5 I und .S'2 bestimmten Abtast/.eitinterval-Ie. Wenn der Schalter 53 geschlossen ist, besteht ein geschlossener Regelkreis vom Ausgang des Verstärkers 9 über den Operationsverstärker 14, die Abtast- und Speicherschaltung 15 und die Summierschaltung 8 /um Eingang des Verstärkers 9. Dieser Regelkreis bringt die Spannung am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 14, d. h. die Ausgangsspannung des Verstärkers 9. auf das am nichtinvertierendcn Eingang anliegende Bezugspotential, also das Masscpotential. Der Ausgang der Abtast- und Speicherschaltung 15 nimmt daher in jedem durch das Schließen des Schalters S3 bestimmten Kompensationszeitintcrvall, d. h. in jedem Zeitabschnitt IiI und Vl jedes Meßzyklus.eine Kompensationsspannung Ui an, die der am anderen Eingang der Summierschaltung 8 gleichzeitig anliegenden, vom Ausgang des Differenzverstärkers 7 gelieferten Signalspannung L/fentgegengesetzt gleich ist. so daß die Ausgangsspannung der Summierschaltung 8 und damit auch die Ausgangsspannung des Verstärkers 9 zu Null gemacht wird. Nach dem öffnen des Schalters .VJ, also in der Haltephase der Abtast -und Speicherschaltung 15. bleibt die Kompensationsspannung (Λ am Ausgang der Ablast- und Speicherschaltung 15 bcssehcn. und diese gespeicherte Kompensalionsspannung Lh wird in der Summicrschaltung 8 dauernd zu der jeweils anliegenden Signaispannung Ui addiert.

Das Diagramm /-"zeigt den zeitlichen Verlauf der .Signalspannung Ui am Ausgang des Differenzverstärker 7. Sie enthält einen Meßspannungsanteil Um. der von der Durchflußgeschwindigkeit im Rohr I und der Feldstärke des Magnetfelds H abhängt. Die Meßspannung Um ist einer Störgleichspannung Us überlagert, die ihre Ursache insbesondere in unterschiedlichen elektrochemischen Gleichgewichtspotcntialen hat. Die Slörglcichspannung U ist zeitlich nicht konstant, sondern wächst an und kann im Verlauf der Messung Werte erreichen, die das Tausendfache der Meßspannung Um betragen können. Zur Vereinfachung der Darstellung und Beschreibung ist im Diagramm F angenommen, daß die Störgleichspannung Us im Zeitpunkt in den Wert Us,» hat und linear ansteigt; der in jedem Zeitabschnitt erreichte Zuwachs der Störgleichspannung wird mil AUs bezeichnet

Die Signalspannung Ur hat also beispielsweise im Zeitpunkt ti den Wert:

Uf; 2 = Us.; 2 + Uw,l

und im Zeitpunkt i?den Wert:

ι'//»·; = (Ai¹. — Um'i'\·

Die Kompensationsspannung Uk hat in jedem Kompcnsiitionszcilintervall. also in den Zeitsabschnitten III ■> und Vl jedes Meßzyklus, den gleichen Betrag wie die Signaispannung Ur, aber das entgegengesetzte Vorzeichen, und sie behält den Wert, den sie am Ende jedes Koinpensationszeilintervalls, d. h. in den Zeitpunkten l> und r» erreicht hai, bis zum Beginn des nächsten Komin pcnsüiiionszeitinlervalls bei.

Das Diagramm Cl zeigt die Spannung U_f am Ausgang der Summicrschallung 8:

Lh.

Die Ausgiingsspannung des Verstärkers 9 unterscheidet sich von der Spannung U_f nur durch den Verstärkungsfaktor ν; sie hat also den gleichen zeitlichen Vcrlauf. jedoch den Wert ν ■ U₁-.

2(i Infolge der zuvor geschilderten Kompensationswirkung der Rcgelschlcile hat die Spannung U_f im Zeitabschnitt III den Wert Null, im Zeitpunkt i> hai die Komliensationsspanniing lh den folgenden Werterreicht:

2'i lh,, ι = —Lh.-, ι = —fiA/, ι + Um/m)

Im Zeitpunkt /ι erfolgt die Umpolung des Magnetfelds, so daß die Meßspannung Um schnell auf den dem negativen Magnetfeld entsprechenden Wert geht. Da-

Ki gegen wird die Störglcichspannung Us von der Umpoiiung des Magnetfelds nicht beeinflußt. Der im Zeitpunkt [!erreichte Wert (Av, ι der Störspannung wird durch den in der gespeicherten Kompensationsspannung Uk enthaltenen Störspannungsanieil — Us/, ι während der Zeit-

i'i abschnitlc IV und V zu Null kompensiert. In der Ausliangssp:inming U₁; der Summierschaltung 8 erscheint nur der gespeicherte Meßspannungsanteil —Um/, ι der Kompensationsspannung, der nunmehr das gleiche Vorzeichen wie der Meßspannungsanteil — Um in der Si-

4« gnalspannung (//hat und zu diesem addiert wird. Dieser Summcnspannung überlagert sich der nicht kompensierte Teil der .Störspannung, also ein Störspannungsteii, der im Zeitpunkt fj den Wert Null hat und von diesem Wert linear in positiver Richtung ansteigt.

/i'i Somit hat die Spannung U₁, im Zeitpunkt U den folgendem Wert:

Uf,; = lh',-, + Uk/,χ

= (Us;-, - Um; ;) - (Us/, ι + Uw, i)
™ = C'A,'. - U.s·.,,) - (Um,, ι + UM/i-i)

Das Glied CUs/,■> — Us/, i) entspricht dem Zuwachs der Siörglciehspannung während der Zeitabschnitte IV und V, hat also bei dem zuvor angenommenen linearen 5-i Anstieg den Wert 2 ^Uv-

Das Glied (L/m/h + Um/,··) ist die Summe der Meßüpanntingcn in den Zeitpunkten h und t% Die Ausgangsspannung ν ■ Uf. des Verstärkers 9, die im Zeitabschnitt V durch die Abtast- und Speicherschaltung 11 zur Gewi winnung des integrierten Abtastwerts Un abgetastet wird, enthält also die Summe von zwei Meßspannungswerten. von denen der eine Melispannungswert im Zeitabschnitt III während der vorhergehenden positiven Teilperiode des Magnetfelds Hin der Abtast- und Speih"i. chcrschaltung 15 gewonnen und gespeichert wurde, während der zweite Meßspannungswcrt in der Signalspannung Lh im Zeitabschnitt Kder laufenden negativen Teilperiode des Magnetfelds enthalten ist.

Wenn angenommen wird, daß die DurchfliiBgcschwindigkeit im Rohr I während der Dauer des MeU-zyklus konstant bleibt, sind die beiden Mcßspannungs werte Um/i ι und Um„-> gleich groß, so dall gesetzt werden kann:

UM/i ι = 11Wi 5 = IUi-

Dann gilt für die Spannung (/„im Zeitpunkt I, U₁.,,!*= 2 AUs-2 Um:

Im Zeitabschnitt Vl wird die Spannung U₁₁ wieder auf Null gebracht. Im Zeitpunkt t_h hat die Kompensationsspannung Uk den folgenden Wert angenommen:

Uii/ib " —Umti = — (U.viι· — Um/u)-Für die Spannung //,,.im Zeitpunkt (.»'gilt dann:

	U_k.	Ib
Us/ιΐ	*+ ι*	IΜ/ι ΐ — (Us/ih —
(Us/,ΐ		/sv,.,) + (Ihi/ib +

Die entsprechende verstärkte Ausgangsspannung des Verstärkers 9 wird im Zeitabschnitt II' durch die Abtast- und Speicherschaltung 10 zur Gewinnung des integrierten Abtastwerles U\a abgelastet. Sie enthält wieder zwei Meßspannungswerte, nämlich den im Zeitabschnitt Vl des vorhergehenden Meßzyklus in der Abtast- und Speicherschaltung 15 gewonnenen und gespeicherten Wert und den im Zeitabschnitt 11' in der Signalspannung ^enthaltenen Wert.

Unter den zuvor angenommenen Bedingungen gilt wieder:

2 U_M.

Setzt man zur Vereinfachung die in den Abtast- und Speicherschaltungen 10 und 11 gespeicherten integrierten Abiastwerte L/10 und Un gleich den zuvor betrachteten Augenblickswerten nach Verstärkung im Verstärker^ so kann manschrieben:

Um = ν (2 AUs+ 2Um) π

U_n = ν (2 AUs-2 Uu)

Nach der Differenzbildung in der Subtrahierschaltung 12 erhält man die Ausgangspannung

50

U_a = U_M - Uu - ν (2 AUs + 2 U_M) - v(2AUs-2Uv)

Weiterhin ist zu erkennen, daß die absolute Störgleichspannung vom Verstärker 9 ferngehalten ist, der außer der Meßspannung nur die verhältnismäßig kleine Slörspannungsiinderung zwischen zwei Kompensationszeilintervallen zu verarbeiten braucht. Der Verstärker 9 kann daher mit großem Verstärkungsfaktor ausgebildet werden, ohne daß die Gefahr einer Übersteuerung besteht.

Die geschilderten vorteilhaften Wirkungen beruhen darauf, daß jedes Kompensationszeitintervall vollständig innerhalb der Zeildauer liegt, in der das Magnetfeld eingeschaltet ist und seinen konstanten Wert hat und in der auch das vorhergehende Abtastzeilintervall liegt. Als Folge dieser Maßnahme enthält die gespeicherte

"15 Kompensatioiisspannung außer der zu kompensierenden Störgleichspannung auch einen Meüspannungsanleil, der im nächsten Abtaslzeitintervall zur Gewinnung des Nutzsignals mit verwertet wird. Ein Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß für die Kompensation keinc Magnetfeldpausen benötigt werden, in der das Magnetfeld Null ist: es eignet sich daher insbesondere in Verbindung mit einer einfachen Umpolung des Magnetfelds zwischen zwei entgegengesetzten Werten. Das Verfahren ist jedoch nicht auf diesen Fall beschränkt; es kann ohne weiteres auch dann angewendet werden, wenn aus anderen Gründen Magnetfeldpausen vorgesehen sind.

Die zuvor beschriebene Aufteilung jeder Halbperiode in drei gleiche Zeitabschnitte, von denen einer das

ίο Abtastzeitintervall und ein weiterer das Kompensationszcitintervall bilden, ist natürlich nur als Beispiel anzusehen. )e nach dem zeitlichen Verlauf des Magnetfelds kann auch eine andere Aufteilung vorgesehen werden. l£s isi auch nicht erforderlich, daß sich das Abtast-

]^r. zeitintervall und das Kompensationszeitintervall lükkenlos aneinanderstießen. In der Regel wird man aber bestrebt sein, die verfügbare Zeit, in der das Magnetfeld seinen konstanten Wert hat, möglichst vollständig zur Signalbcobachtung auszunutzen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

In der Ausgangsspannung U₁₁ ist also außer der absoluten Störgleichspannung auch die Störspannungsdrift vollkommen beseitigt, wenn sie als linear angenommen wird. Das Nutzsignal entspricht dem vierfachen Wert der Meßspannung.

Ferner ist zu erkennen, daß die im Ausgangssignal mi enthaltenen Meßspannungen durch Integration in den vier Zeilabschnitten III. V. Vl und ΙΓ erhalten worden sind. Dies entspricht einer Signalbeobachtung über zwei Drittel der Zeit, also praktisch der ganzen Zeit, in der das Magnetfeld als konstant angesehen werden kann. Lediglich die durch die Umpolung bedingten Zeiten der Magnetfeldänderung sind von der Signalbcobachtung ausgeschlossen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Kompensation der Störgleichspannungen im Elektrodenkreis bei der magnetischinduktiven Durchflußmessung mit periodisch umgepoltem magnetischem Gleichfeld, bei welchem das Magnetfeld in aufeinanderfolgenden Teilperioden abwechselnd gegenpolige Werte annimmt und das Nutzsignal dadurch erhalten wird, daß die Signalspannung in jeder Magnetfeld-Teilperiodc während eines Abtastzeitintervalls abgetastet und gespeichert wird und die Differenz der gespeicherten Abtastwerte gebildet wird, und bei welchem in einem auf jedes Abtastzeitintervall folgenden Kompensationszeitintervall durch Abtastung und Speicherung der Signalspannung eine der Signalspannung entgegengesetzt überlagerte Kompensationsspannung erzeugt wird, welche die Signalspannung innerhalb des Kompensationszeitintervalls auf den Wert Null kompensiert und bis zum nächsten Kompcnsationszeitintervall beibehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kompensationszeitintervall innerhalb der Magnetfeld-Teilperiodc liegt, in der auch das vorhergehende Abtastzeitintervall liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Kompensationszcitintervall unmittelbaren das Abtastzcitintervall anschließt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtaslzeitintcrvall und das Kompensationszeitintervall zusammen im wesentlichen eine Magnetfeld-Teilperiode überdecken, in welcher das Magnetfeld seinen konstanten Wert hat.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtastzcitintervall und das Kompensationszeitintervall gleich groß sind.

5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß das Abtastzeitintervall größer als das Kompensationszeitintcrvall ist.