DE3703048A1 - Schaltung fuer einen elektromagnetischen durchflussmesser und verfahren zur durchflussmessung - Google Patents

Schaltung fuer einen elektromagnetischen durchflussmesser und verfahren zur durchflussmessung

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Michael Tiley
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/56Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
    • G01F1/58Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters
    • G01F1/60Circuits therefor

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung für einen elektromagnetischen Durchflußmesser, die aufweist: eine Einrichtung zur Ausbildung eines magnetischen Feldes in Form von entgegengesetzt gerichteten Impulsen quer zu einem Fluid, dessen Durchfluß überwacht werden soll, wobei die Impulse einen zeitlichen Abstand aufweisen, eine Einrichtung zum Abtasten induzierter Signale, die von mit dem Fluid in Berührung stehenden Elektroden in Zeitpunkten während der Ausbildung des magnetischen Feldes abgenommen werden, und eine Einrichtung zum Verar­ beiten der abgetasteten Signale, um ein den Durchfluß darstellendes Ausgangssignal zu erzeugen.
Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Durchflußmessung, bei dem ein magnetisches Feld in Form entgegengesetzt gerichteter Impulse quer zu einem Fluid ausgebildet wird, dessen Durchfluß überwacht werden soll, wobei die Impulse einen zeitlichen Abstand aufweisen, induzierte Signale, die von mit dem Fluid in Berührung stehenden Elektroden abgenommen werden, in Zeitpunkten während der Ausbildung des magnetischen Feldes abgetastet und die abgetasteten Signale verarbei­ tet werden, um ein den Durchfluß darstellendes Ausgangs­ signal zu erzeugen.
Ein bekannter Durchflußmesser dieser Art, der nach die­ sem Verfahren arbeitet, arbeitet gegebenenfalls zufrie­ denstellend im Labor, nachdem er geeicht wurde, doch liefert er mitunter offensichtlich falsche Meßergebnis­ se, wenn er an Ort und Stelle betrieben wird, und zwar in solchem Ausmaße, daß er selbst dann den Durchfluß Null oder einen vernachlässigbar kleinen Durchfluß an­ zeigt, wenn der Durchfluß tatsächlich erheblich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Durch­ flußmesser und ein Verfahren zur Durchflußmessung anzu­ geben, bei dem die Wahrscheinlichkeit von Fehlern der erwähnten Art geringer ist.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine die Abtastzeitpunkte derart ändernde Einrichtung vorgesehen ist, daß ihre Abstände ungleichförmig sind.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß zyk­ lisch arbeitende Geräte, wie Pumpen, die Genauigkeit eines elektromagnetischen Durchflußmessers, bei dem ein pulsierendes Magnetfeld erzeugt wird, beeinträchtigen können, wenn der Durchflußmesser zum Messen des Durch­ flusses eines durch die Pumpe geförderten Fluids verwen­ det wird. So können Meßfehler entstehen, wenn der Betrieb der Pumpe und die Impulse des Magnetfeldes weitgehend synchron sind. Eine zyklisch arbeitende Pumpe kann eine periodische Fluidströmung bewirken, die in jedem Zyklus bis auf Null oder bis auf nahezu Null abnehmen kann. Wenn zufällig die Zeitpunkte, in denen der Durchfluß­ messer die Messungen ausführt, weitgehend mit denjenigen Zeitpunkten zusammenfällt, in denen der Durchfluß bis auf Null oder nahezu Null abgenommen hat, sind die er­ mittelten Meßwerte fehlerhaft. Der erfindungsgemäße Durchflußmesser und das erfindungsgemäße Verfahren verhindern diese Gefahr, weil die ungleichförmigen Ab­ stände der Abtastzeitpunkte sicherstellen, daß ein perio­ discher Durchfluß nicht stets im gleichen Zeitpunkt seines Zyklus gemessen wird.
Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß die Abtastzeitpunkte relativ zum Anfang und Ende jedes magnetischen Impulses festliegen und die Einrichtung zum Ändern der Abtastzeit­ punkte so ausgebildet ist, daß sie die Periode der mag­ netischen Impulse ändert, um den Abstand der Abtastzeit­ punkte ungleichförmig auszubilden.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn jeder Abtastzeitpunkt in einer vorbestimmten Zeitspanne nach dem Anfang eines Magnetfeldimpulses auftritt. Auf diese Weise wird die Erzeugung der Abtastzeitpunkte vereinfacht.
Die Einrichtung zum Ändern der Abtastzeitpunkte kann so ausgebildet sein, daß sie die Länge der magnetischen Impulse ändert. Vorzugsweise ist die Einrichtung zum Ändern der Abtastzeitpunkte jedoch so ausgebildet, daß sie den Abstand der magnetischen Impulse ändert.
Ferner ist dafür gesorgt, daß eine Gleichstromverschie­ bungs-Korrektureinrichtung vorgesehen ist, die bewirkt, daß die Signale an den Elektroden in Zeitpunkten abge­ tastet werden, die zwischen den Magnetfeldimpulsen lie­ gen, und eine Korrektur einer Gleichstromverschiebung der Signale bewirkt wird.
Sodann kann dafür gesorgt sein, daß die Gleichstromver­ schiebungs-Korrektureinrichtung so ausgebildet ist, daß eine Gleichstromverschiebung nicht vor dem nächsten Gleichstromverschiebungs-Abtastzeitpunkt bis auf Null, sondern allmählich über eine Zeitspanne hinweg verrin­ gert wird, während der mehrere Gleichstromverschie­ bungs-Abtastzeitpunkte auftraten. Auf diese Weise ergibt sich eine besonders günstige Steuerung der Gleichstrom­ verschiebung.
Die Gleichstromverschiebungs-Korrektureinrichtung kann eine Integratorschaltung mit einer solchen Zeitkonstan­ ten aufweisen, daß die erwähnte allmähliche Verringerung bewirkt wird.
Vorzugsweise tritt jeder Null-Korrektur-Abtastzeitpunkt in einer vorbestimmten Zeitspanne nach dem Ende eines magnetischen Impulses auf.
Vorteilhaft ist ferner, wenn die Einrichtung zum Ändern der Abtastzeitpunkte eine zyklische Pseudozufalls-Reihen­ folge anwendet. Durch diese Einrichtung läßt sich eine repräsentative Abtastung eines periodischen Durchflusses auf einfache Weise erreichen.
Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß die Einrichtung zum Ändern der Abtastzeitpunkte eine Einrichtung zum Erzeugen der magnetischen Impulse mit einer Länge auf­ weist, die aus einer festen Länge in Kombination mit einer variablen Länge besteht, wobei als variable Länge einer von mehreren Werten ausgewählt wird.
Die Einrichtung zum Ändern der Abtastzeitpunkte kann eine Einrichtung zum Erzeugen eines Abstands zwischen aufeinanderfolgenden magnetischen Impulsen aufweisen, der aus einem festen Abstand in Kombination mit einem variablen Abstand besteht, wobei als variabler Abstand einer von mehreren vorbestimmten Werten ausgewählt wird.
Eine solche Einrichtung läßt sich auf einfache Weise ausbilden. Beispielsweise kann die Schaltung einen Mikro­ prozessor zum Steuern des Betriebs des Durchflußmessers aufweisen, und die vorbestimmten Werte können durch eine den Betrieb des Mikroprozessors steuernde Software bestimmt werden.
Vorzugsweise liegt die Pseudozufalls-Reihenfolge als Nachschlag-Tabelle in der Software vor, die aufeinander­ folgende Werte der variablen Länge oder des variablen Abstands bestimmt.
Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß der Abstand der magnetischen Impulse zwischen dem Ein- und Dreifachen der Dauer eines einzelnen Magnetfeldimpulses geändert wird und die Magnetfeldimpulse eine gleichförmige Dauer aufweisen.
Der Abstand der Magnetfeldimpulse kann zwischen dem Ein- und Zweifachen der Dauer eines einzelnen Magnetfeld­ impulses geändert werden.
Ferner ist es möglich, daß der Abstand der Magnetfeld­ impulse zwischen dem Ein- und Anderthalbfachen der Dauer eines einzelnen Magnetfeldimpulses geändert wird. Wenn der Abstand zwischen dem Ein- und Dreifachen geändert wird, können die vorbestimmten Werte die Werte Null, die Hälfte, die gesamte und das Zweifache der Dauer eines einzelnen magnetischen Impulses aufweisen.
Wenn der Abstand zwischen dem Ein- und Zweifachen geän­ dert wird, kann dafür gesorgt sein, daß die vorbestimm­ ten Werte die Werte Null, ein Drittel und zwei Drittel der Dauer und die gesamte Dauer eines einzelnen magne­ tischen Impulses aufweisen.
Wenn der Abstand zwischen dem Ein- und Anderthalbfachen geändert wird, können die vorbestimmten Werte die Werte Null, ein Sechstel, ein Drittel und die Hälfte der Dauer eines einzelnen magnetischen Impulses aufweisen.
Die erwähnten Werte ermöglichen eine besonders einfache und wirksame Ausführung der Erfindung.
Nachstehend werden ein erfindungsgemäßer Durchflußmesser und ein erfindungsgemäßes Durchflußmeßverfahren anhand der Zeichnung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild des Durchflußmessers,
Fig. 2 den Verlauf eines bekannten Erregungssignals, das an die Feldspulen des Durchflußmessers ange­ legt wird,
Fig. 3 den Verlauf des Stroms durch die Feldspulen,
Fig. 4A den Verlauf eines bekannten Abtastsignals, das einem Synchrondemodulator des Durchflußmessers zugeführt wird,
Fig. 4B den zeitlichen Verlauf der Durchflußgeschwindig­ keit bei einem Durchflußsystem mit zyklisch arbeitender Pumpe,
Fig. 4C den Verlauf eines erfindungsgemäßen Abtastsig­ nals, das an den Synchrondemodulator angelegt wird, wobei die zeitliche Lage der Signale in Bezug auf die Durchflußgeschwindigkeit nach den Fig. 4A, 4B, 4C durch Pfeile gekennzeich­ net ist,
Fig. 5A in vergrößertem Maßstab den Verlauf eines erfin­ dungsgemäßen Erregungsignals, das den Feldspu­ len zugeführt wird,
Fig. 5B den zeitlichen Verlauf eines erfindungsgemäßen Abtastsignals zum Abtasten der während der Mag­ netfeldimpulse in der einen Richtung induzierten Spannung in richtiger Phasenlage in Bezug auf den Signalverlauf nach Fig. 5A,
Fig. 5C den Verlauf eines erfindungsgemäßen Abtastsig­ nals zum Abtasten der induzierten Spannung wäh­ rend der entgegengesetzt gerichteten Magnet­ feldimpulse in richtiger Phasenlage in Bezug auf den Signalverlauf nach Fig. 5A,
Fig. 5D den Verlauf eines erfindungsgemäßen Abtastsig­ nals zum Abtasten des Signals an den Elektroden zwischen den Magnetfeldimpulsen zur Null-Korrek­ tur in richtiger Phasenlage in Bezug auf den Signalverlauf nach Fig. 5A,
Fig. 6 eine Nachschlagtabelle, die in der Software zur Erzeugung der erfindungsgemäßen Signale vorgesehen ist, und
Fig. 7 ein schematisches Schaltbild einer erfindungsge­ mäßen Signalabtastungs- und Null-Korrektur-Schal­ tung.
Nach Fig. 1 enthält ein Durchflußmesser 1 eine Meßrohr­ leitung 2 (die im Querschnitt dargestellt ist) und zwei sich gegenüberstehende Elektroden 3 und 3′, die in elek­ trischem Kontakt mit einem Fluid stehen, das durch die Rohrleitung strömt. Schematisch dargestellte Feldspulen 4 sind so angeordnet, daß sie ein magnetisches Feld erzeugen, das senkrecht zur Fluidströmungsrichtung in der Meßrohrleitung 2 und einer die Elektroden 3 und 3′ verbindenden Linie steht.
Mittels eines Erregungssignalgenerators 5 werden den Feldspulen 4 Erregungssignale zugeführt. Die Elektroden 3 und 3′ sind an eine Signalverarbeitungsschaltung 6 angeschlossen, die ein Ausgangsgleichsignal 7 erzeugt, das die Durchflußgeschwindigkeit darstellt. Eine weite­ re, nicht dargestellte Schaltung ist zur Umformung des Ausgangsgleichsignals in eine Frequenz vorgesehen, wie es bei Durchflußmessern üblich ist.
Die Signalverarbeitungsschaltung 6 enthält einen Diffe­ renzverstärker 8, dessen Eingänge an die Elektroden 3 und 3′ zur Abnahme der in den Elektroden induzierten Signale angeschlosssen sind, und einen Synchrondemodu­ lator 9, dessen Eingang mit dem Ausgang des Differenz­ verstärkers 8 verbunden ist und der ferner mit dem Erre­ gungssignalgenerator 5 verbunden ist, so daß er von diesem ein Abtastsignal erhält. Das Ausgangsgleichsignal 7 wird am Ausgang des Synchrondemodulators 9 abgenommen.
Soweit die in Fig. 1 dargestellte Anordnung in den vor­ stehenden drei Absätzen beschrieben ist, ist sie bekannt, so daß sie nicht weiter im einzelnen beschrieben zu werden braucht. Eine ausführlichere Schaltung eines Durchflußmessers dieser Art ist in der GB-OS 85 28 964 oder der GB-OS 85 28 965 angegeben.
Wenn der Durchflußmesser in der bekannten Weise betrie­ ben wird, dann hat das Erregungssignal für die Feldspu­ len 4 den in Fig. 2 dargestellten zeitlichen Verlauf. Das in Fig. 2 dargestellte Signal besteht aus positiven Impulsen 20 mit einer Dauer t, die mit negativen Impul­ sen 22 gleicher Dauer t (die den Impulsen 20 entgegen­ gesetzt gleich sind) abwechseln, wobei die positiven und negativen Impulse Lücken bzw. Abstände 24 mit der­ selben Dauer t aufweisen. Die Induktivität der Feldspulen 4 verhindert, daß der durch die Spulen fließende Strom genau dem Verlauf des Erregungssignals folgt, so daß der Strom (und mithin das erzeugte Magnetfeld) einen Verlauf hat, der etwa dem in Fig. 3 dargestellten ent­ spricht. In den Abschnitten 30 haben der Strom und das Magnetfeld einen weitgehend konstanten Wert erreicht, so daß es möglich ist, die in den Elektroden 3 und 3′ erzeugten Signale mittels eines Abtastsignals mit einem Verlauf, wie er in Fig. 4A dargestellt ist, während dieser Zeitabschnitte, in denen das Magnetfeld relativ konstant ist, abzutasten. Das in Fig. 4A dargestellte Abtastsignal besteht aus Impulsen 40 mit der Dauer t/2 (die jeweils der zweiten Hälfte der Impulse 20 und 22 entspricht), die die Zeitpunkte bestimmen, in denen der Synchrondemodulator 9 das Ausgangssignal des Diffe­ renzverstärkers 8 abtastet.
Wie bereits erwähnt wurde, stellen die Fig. 2, 3 und 4A den Signalverlauf für den Fall dar, daß der Durch­ flußmesser in der bekannten Weise betrieben wird. Der Nachteil einer derartigen Betriebsart wird nachstehend anhand von Fig. 4B erläutert.
Fig. 4B veranschaulicht die Änderungen der Durchfluß­ geschwindigkeit in Abhängigkeit von der Zeit, die bei einem Durchflußsystem mit zyklisch arbeitender Pumpe auftreten können. bei jedem Arbeitshub der Pumpe steigt die Durchflußgeschwindigkeit in den Bereichen 50 nach Fig. 4B an. Danach erreicht die Durchflußgeschwindig­ keit einen Maximalwert, um dann in den Bereichen 52 bis zum Einsetzen des nächsten Arbeitshubs der Pumpe wieder abzunehmen. In der Praxis hat sich gezeigt, daß zwischen den periodischen Änderungen der Durchfluß­ geschwindigkeit und den Abtastzeitpunkten des Synchron­ demodulators 9 weitgehende Synchronität auftreten kann, mit der ungünstigen Folge, daß der Durchflußmesser den Durchfluß mehr oder weniger stets im gleichen Zeitpunkt während des Änderungszyklus der Durchflußgeschwindig­ keit mißt. Die Doppelpfeile 60 deuten darauf hin, wie die Abtastzeitpunkte mit Tiefpunkten in den Schwankungen der Durchflußgeschwindigkeit zusammenfallen können, so daß der Durchflußmesser (der an sich den augenblick­ lichen Mittelwert der Durchflußgeschwindigkeit anzeigen sollte) eine viel zu niedrige Druchflußgeschwindigkeit anzeigt. Im ungünstigsten Falle können die Tiefpunkte der Durchflußgeschwindigkeitsänderung den Durchfluß Null erreichen, so daß der Durchflußmesser den Durchfluß Null anzeigt, obwohl Fluid durch das System gepumpt wird.
Erfindungsgemäß haben die magnetischen Impulse (und demzufolge auch die mit ihnen synchronisierten Abtast­ impulse) keinen gleichmäßigen Abstand. Vielmehr wird der Abstand zwischen den Impulsen geändert. Fig. 4C stellt ein Beispiel erfindungsgemäßer Abtastimpulse 62 dar, und die Doppelpfeile 64 deuten darauf hin, daß die Abtastimpulse hin und wieder mit einem Tiefpunkt, hin und wieder mit einem Maximalwert und hin und wieder mit einem mittleren Teil des sich ändernden Verlaufs der Durchflußgeschwindigkeit zusammenfallen. Dies hat zur Folge, daß eine repräsentative Abtastung des periodi­ schen Durchflusses erreicht wird.
Die Fig. 5A, 5B und 6 stellen einen bevorzugten Verlauf der erfindungsgemäß ungleiche Abstände aufweisenden Erregungs- und Abtastimpulse dar.
Fig. 5A zeigt den Verlauf des Erregungssignals 70, das erfindungsgemäß durch den Erregungssignalgenerator 5 erzeugt wird. Das Erregungssignal 70 besteht aus posi­ tiven Impulsen 72 mit einer Dauer von 96 Millisekunden, die mit (den Impulsen 72 entgegengesetzt gleichen) nega­ tiven Impulsen 74 von ebenfalls 96 Millisekunden Dauer abwechseln. Der Abstand zwischen einem positiven Impuls 72 und einem negativen Impuls 74 beträgt 96+Δt Milli­ sekunden, wobei Δt den Wert 0, 16, 32 oder 48 Millise­ kunden aufweist.
Die Auswahl eines Wertes für Δt unter den vier Werten 0, 16, 32 und 48 erfolgt auf einer Pseudozufallsbasis. Der Durchflußmesser enthält einen durch Software gesteu­ erten (nicht dargestellten) Mikroprozessor, der die Zeitpunkte der Erzeugung der Erregungs- und Abtastsig­ nale bestimmt. Die Software enthält die in Fig. 6 darge­ stellte Nachschlag-Tabelle, die einer Pseudozufalls- Reihenfolge (der vier Werte von Δt) mit einer Länge von zwölf Zahlen entspricht. Die Variable n wird, mit dem Anfangswert 1 beginnend, so lange schrittweise um 1 erhöht, bis die Zahl 12 erreicht ist. Daraufhin wird n auf 1 zurückgesetzt und danach wieder schrittweise bis auf 12 erhöht, zurückgesetzt usw. Die Nachschlag-Ta­ belle dient zur Bestimmung der aufeinanderfolgenden Werte, die für Δt gewählt werden, wobei Δt nacheinander alle Werte annimmt, die in der Tabelle angegeben sind, die dann unbestimmt wiederholt wird.
Die Fig. 5B und 5C stellen die Abtastimpulse 62 und 62′ dar, von denen jeder 64 Millisekunden nach dem An­ fang jeweils eines vorwärts und rückwärts gerichteten Impulses im Verlauf des Erregungssignals 70 beginnt und eine Dauer von 20 Millisekunden hat. Die Impulse 62 dienen zur Abtastung des induzierten Signals, wenn das Magnetfeld vorwärts gerichtet ist, während die Im­ pulse 62′ zur Abtastung des induzierten Signals dienen, wenn das Magnetfeld rückwärts gerichtet ist.
Das Signal an den Elektroden 3 und 3′ wird auch zwischen den Erregungsimpulsen abgetastet, um die Gleichstromver­ schiebung (D.C. Offset) des an den Elektroden abgenomme­ nen Signals festzustellen. In der GB-OS 85 28 965 sind die sich durch die Gleichstromverschiebung der Durchfluß­ messersignale ergebenden Probleme erörtert. Die Gleich­ stromverschiebungs-Abtastung erfolgt mittels Gleichstrom­ verschiebungs-Abtastimpulsen 82, die in Fig. 5D darge­ stellt sind. Die Impulse 82 treten 64 Millisekunden nach dem Ende jedes Erregungsimpulses 72 bzw. 74 auf und haben eine Dauer von 20 Millisekunden.
Die Signalabtastungs- und Null-Korrektur-Schaltung des Durchflußmessers ist in Fig. 7 dargestellt.
Ein gleichstromgekoppelter Differenzverstärker 110, wie er in Fig. 3 oder Fig. 4 der beiden erwähnten Patent­ anmeldungen dargestellt ist, erhält das Signal, das an den Elektroden 3 und 3′ auftritt. Das Ausgangssignal des Verstärkers wird drei analogen Toren 102, 104 und 106 zugeführt, die jeweils durch die Signale nach den Fig. 5A, 5B und 5C aufgetastet werden. Die Ausgangssig­ nale der Tore 102 und 104 werden zu einem Ausgangssignal verarbeitet, das die Durchflußgeschwindigkeit darstellt (eine hierfür geeignete Schaltung ist in den beiden zuvor erwähnten britischen Patentanmeldungen angegeben).
Das Ausgangssignal des Tores 106 wird dem Eingang eines Integrators 108 in Form eines Operationsverstärkers zugeführt, dessen Ausgang über einen Kondensator C mit seinem umkehrenden Eingang verbunden ist. Der Ausgang des Tores 106 ist mit dem umkehrenden Eingang des Ver­ stärkers 108 verbunden, und der nicht umkehrende Eingang des Verstärkers liegt auf Bezugspotential. Die Zeitkon­ stante des Integrators 108 ist so gewählt, daß eine Verringerung der Gleichstromverschiebung nur allmählich bewirkt wird und sich über eine Zeitspanne erstreckt, während der mehrere Abtastimpulse nach Fig. 5D auftreten.
Der Ausgang des Integrators 108 ist mit dem Eingang einer Gleichstromverschiebungs-Kompensationsschaltung 110 verbunden, deren Ausgang mit einem Steuereingang des Verstärkers 100 verbunden ist und den Verstärker so steuert, daß der Effekt der Gleichstromverschiebung in dem an den Elektroden 3 und 3′ auftretenden Signal verringert wird. Ein Beipiel einer als Kompensations­ schaltung 110 geeigneten Schaltung ist in Fig. 5 der beiden erwähnten britischen Patentanmeldungen darge­ stellt.
Anstelle der in Fig. 6 dargestellten Werte können auch andere Werte für Δt verwendet werden. So kann eine Gruppe von Werten verwendet werden, die das Zwei- oder Dreifache der in Fig. 6 dargestellten Werte betragen.
Statt Δt in der Lücke zwischen den Erregungsimpulsen einzufügen, kann Δt auch während der Erregungsimpulse eingefügt werden, so daß die Abstände der Impulse kon­ stant bleiben, jedoch die Impulsdauer veränderbar ist. Ferner ist es möglich, die Periode der Erregungsimpulse konstant zu halten, aber die Lage der Abtastzeitpunkte innerhalb der Erregungsimpulse zu verändern.
Statt der Verwendung eines softwaregesteuerten Mikropro­ zessors kann die Ungleichmäßigkeit der Abstände der Abtastzeitpunkte auch durch eine Modulation der Impuls­ breite der durch eine Multivibratorschaltung erzeugten Impulse erzielt werden.

Claims (40)

1. Schaltung für einen elektromagnetischen Durchfluß­ messer, die aufweist: eine Einrichtung zur Ausbildung eines magnetischen Feldes in Form von entgegengesetzt gerichteten Impulsen quer zu einem Fluid, dessen Durchfluß überwacht werden soll, wobei die Impulse einen zeitlichen Abstand aufweisen, eine Einrichtung zum Abtasten induzierter Signale, die von mit dem Fluid in Berührung stehenden Elektroden in Zeitpunkten während der Ausbildung des magnetischen Feldes abge­ nommen werden, und eine Einrichtung zum Verarbeiten der abgetasteten Signale, um ein den Durchfluß dar­ stellendes Ausgangssignal zu erzeugen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine die Abtastzeitpunkte derart ändern­ de Einrichtung vorgesehen ist, daß ihre Abstände ungleichförmig sind.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastzeitpunkte relativ zum Anfang und Ende jedes magnetischen Impulses festliegen und die Ein­ richtung zum Ändern der Abtastzeitpunkte so ausgebil­ det ist, daß sie die Periode der magnetischen Impulse ändert, um den Abstand der Abtastzeitpunkte ungleich­ förmig auszubilden.
3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Abtastzeitpunkt in einer vorbestimmten Zeitspanne nach dem Anfang eines Magnetfeldimpulses auftritt.
4. Schaltung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Einrichtung zum Ändern der Abtastzeitpunkte so ausgebildet ist, daß sie die Länge der magnetischen Impulse ändert.
5. Schaltung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Einrichtung zum Ändern der Abtastzeitpunkte so ausgebildet ist, daß sie den Abstand der magnetischen Impulse ändert.
6. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gleichstrom­ verschiebungs-Korrektureinrichtung vorgesehen ist, die bewirkt, daß die Signale an den Elektroden in Zeitpunkten abgetastet werden, die zwischen den Mag­ netfeldimpulsen liegen, und eine Korrektur einer Gleichstromverschiebung der Signale bewirkt wird.
7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromverschiebungs-Korrektureinrichtung so ausgebildet ist, daß eine Gleichstromverschiebung nicht vor dem nächsten Gleichstromverschie­ bungs-Abtastzeitpunkt bis auf Null, sondern allmählich über eine Zeitspanne hinweg verringert wird, während der mehrere Gleichstromverschiebungs-Abtastzeitpunkte auftraten.
8. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromverschiebungs-Korrektureinrichtung eine Intregratorschaltung mit einer solchen Zeit­ konstanten aufweist, daß die erwähnte allmähliche Verringerung bewirkt wird.
9. Schaltung nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Null-Kor­ rektur-Abtastzeitpunkt in einer vorbestimmten Zeit­ spanne nach dem Ende eines magnetischen Impulses auftritt.
10. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Ändern der Abtastzeitpunkte eine zyklische Pseu­ dozufalls-Reihenfolge anwendet.
11. Schaltung nach Anspruch 4 oder einem der Ansprüche 6 bis 10, zurückbezogen auf Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Ändern der Abtastzeitpunkte eine Einrichtung zum Erzeugen der magnetischen Impulse mit einer Länge aufweist, die aus einer festen Länge in Kombination mit einer variablen Länge besteht, wobei als variable Länge einer von mehreren Werten ausgewählt wird.
12. Schaltung nach Anspruch 5 oder einem der Ansprüche 6 bis 10, zurückbezogen auf Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Ändern der Abtastzeitpunkte eine Einrichtung zum Erzeugen eines Abstands zwischen aufeinanderfolgenden magnetischen Impulsen aufweist, der aus einem festen Abstand in Kombination mit einem variablen Abstand besteht, wobei als variabler Abstand einer von mehreren vor­ bestimmten Werten ausgewählt wird.
13. Schaltung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schaltung einen Mikroprozessor zum Steuern des Betriebs des Durchflußmessers auf­ weist und die vorbestimmten Werte durch eine den Betrieb des Mikroprozessors steuernde Software be­ stimmt werden.
14. Schaltung nach Anspruch 10 oder 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Pseudozufalls-Reihenfolge als Nachschlag-Tabelle in der Software vorliegt, die aufeinanderfolgende Werte der variablen Länge oder des variablen Abstands bestimmt.
15. Schaltung nach Anspruch 5 oder 12 oder einem der Ansprüche 6 bis 10, 13 oder 14, zurückbezogen auf Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der magnetischen Impulse zwischen dem Ein- und Drei­ fachen der Dauer eines einzelnen Magnetfeldimpulses geändert wird und die Magnetfeldimpulse eine gleich­ förmige Dauer aufweisen.
16. Schaltung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Magnetfeldimpulse zwischen dem Ein- und Zweifachen der Dauer eines einzelnen Magnet­ feldimpulses geändert wird.
17. Schaltung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Magnetfeldimpulse zwischen dem Ein- und Anderthalbfachen der Dauer eines einzelnen Magnetfeldimpulses geändert wird.
18. Schaltung nach Anspruch 15, zurückbezogen auf An­ spruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbe­ stimmten Werte die Werte Null, die Hälfte, die ge­ samte und das Zweifache der Dauer eines einzelnen magnetischen Impulses aufweisen.
19. Schaltung nach Anspruch 16, zurückbezogen auf An­ spruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbe­ stimmten Werte die Werte Null, ein Drittel und zwei Drittel der Dauer und die gesamte Dauer eines ein­ zelnen magnetischen Impulses aufweisen.
20. Schaltung nach Anspruch 17, zurückbezogen auf An­ spruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbe­ stimmten Werte die Werte Null, ein Sechstel, ein Drittel und die Hälfte der Dauer eines einzelnen magnetischen Impulses aufweisen.
21. Verfahren zur Durchflußmessung, bei dem ein magneti­ sches Feld in Form entgegengesetzt gerichteter Impul­ se quer zu einem Fluid ausgebildet wird, dessen Durchfluß überwacht werden soll, wobei die Impulse einen zeitlichen Abstand aufweisen, induzierte Sig­ nale, die von mit dem Fluid in Berührung stehenden Elektroden abgenommen werden, in Zeitpunkten während der Ausbildung des magnetischen Feldes abgetastet und die abgetasteten Signale verarbeitet werden, um ein den Durchfluß darstellendes Ausgangssignal zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtast­ zeitpunkte derart geändert werden, daß ihre Abstände ungleichförmig sind.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastzeitpunkte relativ zum Anfang und Ende jedes magnetischen Impulses festliegen und die Periode der magnetischen Impulse geändert wird, um den Abstand der Abtastzeitpunkte ungleichförmig auszubilden.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Abtastzeitpunkt in einer vorbestimmten Zeitspanne nach dem Anfang eines Magnetfeldimpulses auftritt.
24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abtastzeitpunkte durch Ändern der Länge der magnetischen Impulse geändert werden.
25. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abtastzeitpunkte durch Ändern des Abstands der magnetischen Impulse geändert wer­ den.
26. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale an den Elek­ troden in Zeitpunkten abgetastet werden, die zwi­ schen den Magnetfeldimpulsen liegen, und eine Korrek­ tur einer Gleichstromverschiebung der Signale be­ wirkt wird.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gleichstromverschiebung nicht vor dem näch­ sten Gleichstromverschiebungs-Abtastzeitpunkt bis auf Null, sondern allmählich über eine Zeitspanne hinweg verringert wird, während der mehrere Gleich­ stromverschiebungs-Abtastzeitpunkte auftraten.
28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß eine Integratorschaltung mit einer solchen Zeit­ konstanten verwendet wird, daß die erwähnte allmäh­ liche Verringerung bewirkt wird.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 27, zurück­ bezogen auf Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Null-Korrektur-Abtastzeitpunkt in einer vorbestimmten Zeitspanne nach dem Ende eines mag­ netischen Impulses auftritt.
30. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 21 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtast­ zeitpunkte in einer wiederholten Pseudozufalls-Rei­ henfolge geändert werden.
31. Verfahren nach Anspruch 24 oder einem der Ansprüche 26 bis 30, zurückbezogen auf Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastzeitpunkte dadurch geändert werden, daß jeder magnetische Impuls mit einer Länge erzeugt wird, die aus einer festen Länge in Kombination mit einer variablen Länge besteht, wobei als variable Länge einer von mehreren Werten ausgewählt wird.
32. Verfahren nach Anspruch 25 oder einem der Ansprüche 26 bis 30, zurückbezogen auf Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastzeitpunkte durch Erzeu­ gen eines Abstands zwischen aufeinanderfolgenden magnetischen Impulsen erzeugt werden, der aus einem festen Abstand in Kombination mit einem variablen Abstand besteht, wobei als variabler Abstand einer von mehreren vorbestimmten Werten ausgewählt wird.
33. Verfahren nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Mikroprozessor zum Steuern des Betriebs des Durchflußmessers verwendet wird und die vorbestimmten Werte durch eine den Betrieb des Mikroprozessors steuernde Software bestimmt werden.
34. Verfahren nach Anspruch 30 und 33, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Pseudozufalls-Reihenfolge als Nachschlag-Tabelle in der Software vorliegt, die aufeinanderfolgende Werte der variablen Länge oder des variablen Abstands bestimmt.
35. Verfahren nach Anspruch 25 oder 32 oder einem der Ansprüche 26 bis 30, 32 oder 33, zurückbezogen auf Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der magnetischen Impulse zwischen dem Ein- und Drei­ fachen der Dauer eines einzelnen Magnetfeldimpulses geändert wird und die Magnetfeldimpulse eine gleich­ förmige Dauer aufweisen.
36. Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Magnetfeldimpulse zwischen dem Ein- und Zweifachen der Dauer eines einzelnen Magnet­ feldimpulses geändert wird.
37. Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Magnetfeldimpulse zwischen dem Ein- und Anderthalbfachen der Dauer eines einzelnen Magnetfeldimpulses geändert wird.
38. Verfahren nach Anspruch 35, zurückbezogen auf An­ spruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbe­ stimmten Werte die Werte Null, die Hälfte, die ge­ samte und das Zweifache der Dauer eines einzelnen magnetischen Impulses aufweisen.
39. Verfahren nach Anspruch 36, zurückbezogen auf An­ spruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbe­ stimmten Werte die Werte Null, ein Drittel und Zwei­ drittel der Dauer und die gesamte Dauer eines einzel­ nen magnetischen Impulses aufweisen.
40. Verfahren nach Anspruch 37, zurückbezogen auf An­ spruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbe­ stimmten Werte die Werte Null, ein Sechstel, ein Drittel und die Hälfte der Dauer eines einzelnen magnetischen Impulses aufweisen.
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