DE3750546T2 - Verfahren und Gerät zum Messen des Massendurchflusses. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der Massenflußrate eines flüssigen Materials, das durch eine Meßleitung fließt, in der die Coriolis-Reaktion des Fluides in Antwort auf eine angelegte Schwingung der Meßleitung bestimmt wird. Der Fluß durch die Meßleitung oder das Rohr, das quer zur Flußrichtung in Schwingung versetzt wird, wird mit einer entgegengesetzt gerichteten Kraft an den gegenüberliegenden Seiten der Position der angelegten Schwingung des Strömungsrohrs reagieren. Diese Reaktion wird proportional zu dem Massenfluß innerhalb der Meßleitung sein. Die Erfindung der vorliegenden Anmeldung betrifft das Erfassen der Bewegung der Leitung oder des Rohrs aufgrund dieser Coriolis-Reaktion, um den Massenfluß zu bestimmen.
• Die vorliegende Erfindung weist die elektrische Schnittstelle zwischen der Erfassungsstruktur und einem System auf, das auf einem Mikroprozessor basiert, das den Zusammenhang zwischen der Rohrbewegung aufgrund der Coriolis-Reaktion und der Massenflußrate innerhalb der Meßleitung bestimmt. Die vorliegende Erfindung erwägt die Verwendung von Sensoren magnetischer oder optischer Art, die Signale aussenden, die proportional zu der Schwingung der Röhrenbewegung sind. Zusätzlich erwägt die vorliegende Erfindung die Bestimmung der Massenflußrate durch die Messung des Betrags der Arbeit, die an einer elastischen Durchflußröhrenstruktur angelegt wird, mittels der verteilten Coriolis-Reaktion, die während jeder Schwingungsperiode wirkt.
• Es ist bekannt, die Coriolis-Reaktion eines Fluides auf eine Durchflußröhre zu nutzen, um die Massenflußrate durch die Röhre zu bestimmen. Ursprüngliche Entwicklungen auf diesem Gebiet nutzten gyroskopische Prinzipien und hatten eine gleichmäßige Flußröhrenschleife, die um eine Achse rotiert wurde, so daß eine konstante Coriolis-Reaktion um eine separate Achse der Schleife erzeugt wurde. Diese Art von Flußmeßvorrichtung ist beispielsweise durch US-Patent Nr. 2,624,198 und 2,812,423 dargestellt. Später entwickelte Flußmeßvorrichtungen benutzen eine kreisförmige Flußschleife, um die gyroskopische Art der Bewegung, die in der bisherigen Art der Flußmeßvorrichtungen gefunden wurde, zu simulieren. US-Patent Nr. 2,865,201 lehrt eine kreisförmige Flußröhrenschleife, die um eine Achse innerhalb der Ebene der Schleife rotiert wird, so daß eine abwechselnde Coriolis-Reaktion an den entgegengesetzten Seiten der Achse erzeugt wird. US-Patent Nr. 3,355,944 und 3,485,098 lehren die Verwendung einer steif montierten, hervorstehenden U-förmigen Leitung, die eine partielle Krümmung oder Ablenkung des Flusses von der Achsenlinie aufweist, die durch den Einlaß und Auslaß der Röhre gebildet wird. Die Flußröhre wird an dem Punkt der maximalen Ablenkung von der Achse quer zu dem Fluß und der Flußröhre in Schwingung versetzt. Sensoren sind an den gegenüberliegenden Seiten der angelegten Schwingungsposition angeordnet, um die Bewegung der Flußröhre in Antwort auf die entgegengesetzten Coriolis-Reaktionen zu bestimmen. US-Patent Nr. 4,127,028 und 4,187,721 zeigen optische Schalter, die an gegenüberliegenden Armen einer ausragenden U-förmigen Röhre montiert sind. Die optischen Schalter erzeugen ein Signal in Antwort auf die angelegte Schwingung mit einem Zeitdifferential, das proportional zu der Massenflußrate durch die Flußröhre ist. US-Patent Nr. 4,422,338 zeigt - so wie andere Patente auch - kontinuierlich wechselnde Sensorsignale an einer Meßvorrichtung der Coriolis-Art, wobei die Massenflußrate als Funktion des zeitlichen Abstandes der Sensorsignale bezüglich des Durchlaufs der Flußröhre durch die Mittelebene der Schwingung bestimmt wird.
• WO-A-86/00699 zeigt in Fig. 13 optische Sensoren, die einen Spiegel an der Flußröhre und einen Sensorempfänger an der entgegengesetzten Flußröhre aufweisen. Eine Summierung der Sensorsignale bei der Ableitung der Massenflußberechnungen von der Coriolis-Kraft wird fortlaufend durchgeführt. Eine fortlaufende Substraktion der Sensorsignale wird in der Coriolis-Kraft-Massenflußberechnung auch verwendet. Fig. 9C zeigt eine Anordnung, in der die Differenz zwischen Geschwindigkeitssensorenausgangssignalen integriert wird, um einen Ortsunterschied zu erhalten.
• Die Aufgabe, die gelöst werden soll, besteht darin, eine Messung der Gesamtenergieeingabe in das Strömungsrohr durch die Corioliskraft während des Ablaufs einer gesamten Periode zu erhalten. Diese Messung kann dazu dienen, den Massenfluß durch die Röhre zu bestimmen.
• Die Aufgabe wird gelöst durch Coriolis-Massenfluß-Meßvorrichtungen, entsprechend den Ansprüchen 1, 14 oder 15. Das gemeinsame Prinzip der Bearbeitung absoluter Werte der Amplitudendifferenzen ist im Verfahrensanspruch 16 dargestellt.
• Die vorliegende Erfindung betrifft Sensoren und Schaltungen für die Bestimmung der Massenflußrate eines Fluides innerhalb einer Meßleitung mittels der Coriolis-Reaktion auf eine angelegte Schwingung. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere die Sensorstruktur und elektronische Schnittstelle innerhalb einer Coriolis-Massenfluß-Meßvorrichtung der Bauart mit zwei Meßleitungen, obwohl jede Art von Struktur verwendet werden kann. Die Sensoren erzeugen in bevorzugter Weise ein kontinuierlich lineares Ausgangssignal, das von der Bewegung der Röhre abhängig sein kann. Die erwägten Sensoren weisen entweder eine spulen- und magnetartige Struktur oder optische Sensoren in verschiedenen Bauformen auf. Der betrachtete Schaltkreis oder die betrachtete Schnittstelle zwischen den Sensoren und dem Prozessor können auch eine Vielzahl von Formen annehmen. Der Ausgang der Sensoren und die Art der Schnittstelle wird einen großen Einfluß auf das Verfahren haben, durch das die Sensorsignale verarbeitet werden, um die Massenflußrate zu bestimmen.
• Eine Ausführungsform der Sensorstruktur der vorliegenden Erfindung weist ein System optischer Art auf, das eine Lichtquelle und einen Empfänger hat, welche entweder benachbart zu oder direkt an den Meßleitungsrohren montiert sind. Wenn die Lichtquelle und der Empfänger benachbart zu der Meßleitung montiert sind, variiert die Bewegung die relative Intensität der durch den Empfänger empfangenen Signale, durch die Bewegung der reflektierenden Strukturen, die an der Meßleitung montiert sind. Die Lichtquelle und der Empfänger können auch direkt an der Meßleitung montiert sein, wobei die Meßleitungsbewegung der zwei benachbarten und parallelen Rohre die relative Intensität der empfangenen Signale aufgrund der Veränderung der Ausrichtung der beiden Strukturen während der Meßleitungsbewegung variiert. Die Sensoren werden an gegenüberliegenden Seiten der angelegten Schwingung an der Röhre plaziert. Diese Schwingung erzeugt eine Coriolis-Reaktion in entgegengesetzten Richtungen, wobei das zu vergleichende Ausgangssignal der Sensoren durch entsprechende Schaltungen bestimmt wird.
• Die Sensorstruktur der vorliegenden Erfindung erwägt auch die Verwendung von magnet- und spulenartigen Sensoren für kontinuierliche Ausgaben. Derartige Sensoren weisen bevorzugt einen quadratischen Magneten und eine quadratische Spule auf, so daß das Überlappen der zwei Bereiche abhängig von der Fläche der überlappenden Quadrate ist. Diese Struktur erzeugt ein Ausgangssignal, welches relativ genau eine Sinuskurve definiert. Die Sinusform des Ausgangssignals hängt von der Tatsache ab, daß die Variation der überlappenden Bereiche der Sensoren eine lineare Funktion der Röhrenbewegung ist und die Ausgangsspannung direkt proportional zu der Geschwindigkeit der Sensorteile ist.
• Eine Ausführungsform der betrachteten elektronischen Schnittstelle der Massenfluß-Meßvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung verarbeitet die kontinuierlich lineare Ausgabe der Sensorensignale und erzeugt ein Zeittor, das abhängig von der Bewegung der Leitungsrohre ist. Die Dauer des Signaltors von den Sensoren und vom Ausgang der Schnittstelle ist proportional zu dem Phasenunterschied des Ausgangs der beiden relativen Sensoren an gegenüberliegenden Seiten der angelegten Schwingung. Zusätzlich wird die Schnittstelle die Sensorsignale kalibrieren, um Fehler in den Signalen nahezu gleichzeitig mit der Berechnung des Massenflusses und der Flußrichtungsdaten zu entfernen.
• Ein Verfahren zur Verarbeitung der Signale aus den Sensoren und eine zugehörige Schnittstelle zur Durchführung dieser Verarbeitung kann auch von der verteilten Coriolis-Reaktion abhängen, die über jede Schwingungsperiode wirkt, und von ihrer Eingangsenergie in das elastische Strömungsrohr, die über die Zeit zu der integrierten Kraft und der entstehenden Verformung des Strömungsrohrs proportional ist. Der Gesamtunterschied zwischen den Ausgangssignalen der zwei Sensoren während einer Periode kann als die gesamte oder integrierte Eingabearbeit pro Periode gesehen werden, welche addiert wird, um die Röhre abzulenken, aufgrund der Wirkung der verteilten Coriolis-Reaktionskraft über die Länge des Rohrs. Die Bestimmung des Eingabearbeit in das Strömungsrohr innerhalb der Coriolis-Massenfluß-Meßvorrichtung kann erreicht werden durch Digitalisierung des Ausgangs der kontinuierlich variablen Sensorsignale, unter Verwendung von analogen Signalsensoren, oder Mischen einer Kombination von analogen und digitalen Signalen, welche dann summiert oder integriert werden, um den Gesamtenergie- Eingang pro Einheitsperiode zu erhalten.
• Um die vorliegende Erfindung zu veranschaulichen, wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel in der Zeichnung dargestellt; es ist jedoch klar, daß diese Erfindung nicht auf die präzise gezeigten Anordnungen und Instrumente beschränkt ist.
• Fig. 1 zeigt eine Leitungsstruktur mit zwei Rohren, wie sie für die vorliegende Erfindung in Betracht kommt.
• Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Sensorstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung.
• Fig. 3 zeigt eine zweite Ansicht der Ausführungsform der in Fig. 2 gezeigten Sensorstruktur.
• Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Sensorstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung.
• Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform der Foto-Signalvearbeitungs-Schaltung wie sie zur Verwendung mit Fig. 2 bis 4 in Betracht kommt.
• Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform der elektronischen Schnittstellenschaltung zum Empfangen und Verarbeiten der Ausgangssignale der Durchfluß-Meßvorrichtungssensoren.
• Fig. 7 zeigt die Ausgangssignale der Durchfluß-Meßvorrichtungssensoren und der elektronischen Schnittstelle, wie in Fig. 6 gezeigt.
• Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der elektronischen Schnittstelle zum Empfangen und Verarbeiten der Ausgangssignale der Durchfluß-Meßvorrichtungs-Sensoren.
• Fig. 9 zeigt die Ausgangssignale der Durchfluß-Meßvorrichtungssensoren und der elektronischen Schnittstelle wie in Fig. 8 gezeigt.
• Fig. 10 zeigt eine weitere Ausführungsform der Sensorstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung.
• Fig. 11 zeigt eine vereinfachte Form der Zeitsignale, die durch die Sensoren erzeugt werden, die mit der Massenfluß-Meßvorrichtung, wie in Fig. 1 veranschaulicht, oder der Sensorstrukturen, wie in Fig. 2, 3 und 10 veranschaulicht, verbunden sind.
• Fig. 12 zeigt eine weitere Ausführungsform der elektronischen Schnittstelle zur Bestimmung des Massenflusses.
• Fig. 13 zeigt eine alternative Form der elektronischen Schnittstelle wie in Fig. 12 veranschaulicht.
• Fig. 14 zeigt eine weitere alternative Form der elektronischen Schnittstellen, die in den Fig. 12 und 13 veranschaulicht wurden.
• Fig. 15 zeigt einen typischen Abtastvorgang einer Abtast- und Halteumwandlung gemäß der vorliegenden Erfindung und insbesondere der Ausführungsformen, die in den Fig. 12 bis 14 veranschaulicht wurden.
• In den Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen gleichartige Elemente bezeichnen, ist ein Beispiel einer Massendurchfluß-Meßleitung mit zwei Rohren des Typs dargestellt, der für eine Benutzung in der vorliegenden Erfindung in Betracht gezogen wird. Jedoch kann die Meßleitung, die in der vorliegenden Erfindung in Betracht gezogen wird, jede gewünschte Form annehmen.
• Die Meßleitung wird in den Figuren allgemein mit der Zahl 10 in Bezug genommen und umfaßt, wie in Fig. 1 dargestellt, einen Einlaß 12 und einen Auslaß 14, welche die Durchfluß-Meßleitung 10 mit einer Rohrleitung oder einer anderen definierten Fluidströmung (nicht dargestellt) verbinden. Der Einlaß 12 und der Auslaß 14 liegen im wesentlichen längs einer geraden Linie 16 und die Meßleitung 10 ist symmetrisch zu der Achse 16 ausgebildet.
• Die Meßleitung 10 enthält im allgemeinen zwei Strömungsrohre 22 und 24, die im wesentlichen über ihre gesamte Erstreckung benachbart und parallel zueinander angebracht sind. Der Einlaß 12 lenkt die Strömung von dem definierten Fluidstrom in ein Gehäuse 18 ab, das die eintretende Strömung in zwei gleiche Teile auftrennt. Das Gehäuse lenkt die Strömung in die zwei Strömungsrohre 22 und 24. Die Strömung wird zusammengeführt, nachdem sie aus den Strömungsrohren 22, 24 in das Gehäuse 18 zurückgekommen ist, wird in den Auslaß 14 gelenkt und wird in den Fluidstrom zurückgegeben. Die Strömungsrohre 22, 24 treten aus dem Gehäuse 18 aus, um eine erste Schleife 26 zu bilden, führen nahe an dem Gehäuse 18 und an der Achslinie 16 vorbei und bilden eine zweite Schleife 18, die an dem Gehäuse 18 endet in der Nähe ihres Eintrittspunkts am Gehäuse 18. Die Schwingbewegung der Strömungsrohre 22, 24 wird durch einen Treiber 30 hervorgerufen, der vorzugsweise in der Mitte der Rohrerstreckung angebracht ist und die Strömungsrohre 22 und 24 in entgegengesetze Richtungen quer zu deren Strömung antreibt.
• Sensoren 32, 34 sind jeweils auf den Schleifen 26 und 28 vorgesehen. Der Sensor 32 auf der Schleife 26 ist durch die Bezugsziffern 32a und 32b bezeichnet, während der Sensor 34 auf der Schleife 28 durch die Bezugsziffern 34a und 34b bezeichnet ist. Die Bestandteile der Sensoren 32 und 34 liegen einander benachbart, so daß die Bewegung jedes Strömungsrohrs 22 und 24 relativ zueinander gemessen werden kann. In Fig. 1 sind die Sensoren allgemein als Funktionsblöcke dargestellt; ihr besonderer Aufbau ist in den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 2 bis 4 und 10 angegeben.
• Das Ausführungsbeispiel der in den Fig. 2 bis 4 und 10 dargestellten Sensoren wird nunmehr allgemein beschrieben als Bauweise der Sensoren 32a und 32b. Jedoch ist dies so zu verstehen, daß das Sensorpaar 34a und 34b im allgemeinen der gleichen oder einer ähnlichen Bauweise entsprechen.
• In den Fig. 2 und 3 sind die Strömungsrohre 22 und 24 erläutert, um ihre Relativbewegung in Reaktion auf die durch den Treiber 30 aufgebrachte Schwingung zu zeigen. Die Relativbewegung der Meßleitungen 22 und 24 ist von gegenläufiger Art, d. h. zu jedem herausgegriffenen Zeitpunkt in entgegengesetzter Richtung. Die Sensorstruktur 32a und 32b, wie sie in allgemeiner Form dargestellt ist, enthält einen Lichtsender 36 und einen Lichtempfänger 38. Auf jedem der Strömungsrohre 22 und 24 ist ein Spiegel oder eine andere reflektierende Oberfläche 40 bzw. 42 angebracht. Die Lage des Lichtsenders 36 und des Lichtempfängers 38 ist durch irgendeine geeignete Vorrichtung so fixiert, daß sie beabstandet von und benachbart zu den Strömungsrohren 22, 24 ist. Der Sender 36 und der Empfänger 38 können jede geeignete Form aufweisen, beispielsweise zusammengesetzte Lichtfaserbündel, die irgendeine Art von Infralichtquelle aufnehmen und übertragen können. Eine typische Bauart der Sensoren 32, 34 im Sinne der vorliegenden Erfindung wird von der Firma EOTec Corporation hergestellt.
• Wie in den Fig. 2 und 3 erläutert, verändert die Schwingung der Strömungsrohre 22, 24 die Lage der Spiegel zueinander. Die Spiegel 40 und 42 weisen einen Winkel bzgl. des Lichtstrahls auf der von dem Sender 36 erzeugt bzw. im Empfänger 38 aufgenommen wird. Die relative Auslenkung der Rohre verändert die Entfernung und die Intensität des empfangenen Strahls. Somit ändert sich das von dem Empfänger aufgenommene Signal abhängig von der Lage der Strömungsrohre 22, 24. Wenn die Strömungsrohre 22, 24 durch den Antrieb aufeinander zubewegt werden (wie in Fig. 3 dargestellt), durchläuft der Lichtstrahl, der in allgemeiner Form durch gestrichelte Linien dargestellt ist, eine viel kürzere Entfernung als dann, wenn die Strömungsrohre 22, 24 auseinandergeschwungen sind (wie in Fig. 2 dargestellt). Der Lichtempfänger 38 spricht hauptsächlich auf die Intensitätsschwankung des Lichtstrahls an, der vom Lichtsender 36 her aufgenommen wird. Die Intensität dieses empfangenen Lichtstrahls wird direkt proportional sein zu dem durchlaufenen Abstand zwischen dem Lichtsender 36 und -empfänger 38. Da die Lage der Strömungsrohre 22 und 24 den durchlaufenen Abstand verändert, wird das durch den Lichtempfänger 38 erzeugte Signal im Hinblick auf die Lage der Strömungsrohre 22 und 24 variieren.
• Das Sensorgebilde 32a und 32b, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, umfaßt hauptsächlich einen Lichtsender 36 und einen Lichtempfänger 38, die unmittelbar auf den Strömungsrohren 22, 24 montiert sind. Die Befestigung erfolgt durch Montageplatten 44, 45, die unmittelbar an den gegenüberliegenden Strömungsrohren 22, 24 festgemacht sind. Die relative Lage des Senders 36 und des Empfängers 38 kann beliebig ausgerichtet werden, wenn sie sich in der Ruhelage befinden. Die gegenseitige Ausrichtung von Sender 36 und Empfänger 38 wird sich verändern mit der Bewegung der Strömungsrohre 22, 24 als Reaktion auf die Antriebsbewegung. Die relative Intensität des Lichtstrahls, der von dem Empfänger 38 aufgenommen wird, wird sich ebenfalls verändern mit Rücksicht auf die Lage der Strömungsrohre 22, 24. Somit wird sich das Ausgangssignal der Sensoren in zeitlicher Hinsicht verändern und wird die Form eines Wellensignals ähnlich demjenigen annehmen, das durch einen in den Fig. 2 und 3 dargestellten Aufbau erzeugt wird. Die Sensoren 32, 34 können ein optisches System von beliebiger Art aufweisen, einschließlich jenen zuvor erwähnten.
• Die Fig. 5 zeigt einen Schaltkreis zur Übertragung der Signale, die von den Sensoren 32, 34 ausgegeben werden. Die Lichtquelle kann eine Quelle 54 irgendeines bekannten LED-Typs sein. Es kann eine eigene Lichtquelle 54 für jeden der Sensoren 32 und 34 vorgesehen sein oder die Leistung einer einzelnen Lichtquelle kann durch eine Teiler in zwei getrennte Kabel aufgetrennt werden. Die Lichtquellen 54 können auf beliebige herkömmliche Art 52 mit Leistung versorgt werden. Eine Quelle 54 erzeugt ein Lichtsignal konstanter Intensität, das in einem Faseroptikkabel 54 weitergeführt und in den Sender 36 eingegeben wird. Der Empfänger 38 liegt vorzugsweise nahe bei dem Sender 36 und empfängt Licht aus dem Sender 36. Die Intensität des empfangenen Lichts ändert sich infolge der Relativbewegung der Strömungsrohre 22 und 24. Der Empfänger 38 fokussiert den empfangenen Lichtstrahl und leitet ihn durch ein Faseroptikkabel 58 weiter. Das Kabel 58 endet in einem feststehenden Verbinder 50, der unmittelbar an dem Gehäuse der Meßleitung (nicht dargestellt) befestigt sein kann. Das Kabel 58 ist an einen Verbindungsblock 50 angeschlossen, der das Lichtsignal 58 empfängt und ein identisches oder im wesentlichen ähnliches optisches Signal an seinem Ausgang erzeugt. Der Verbindungsblock 50 kann dann angeschlossen sein an ein Faseroptikkabel 62 für große Entfernungen, das vorzugsweise einen geringen Verlust über seine Länge aufweist. Die Ausgangsseite des Faserkabels 62 mit geringem Verlust über große Entfernungen ist an einen analogen Empfänger 64 mit PIN-Diode angeschlossen, dessen Ausgang das Eingangssignal eines Differentialkomparators 66 bildet. Der Empfänger 64 mit PIN-Diode arbeitet als Verstärker und erzeugt ein lineares Ausgangssignal, das von elektronischer statt von optischer Art ist. Das Produkt des Empfängers 64 mit PIN-Diode ist somit ein elektronisches Signal, dessen Amplitude sich ändert als Funktion der Intensitätsschwankung des Lichtsignals, das vom Empfänger 38 aufgenommen wird. Der Ausgang des Komparators 66 kann angeschlossen sein an eine elektronische Schnittstelle zwecks weiterer Verarbeitung und dann an einen Mikroprozessor zur Berechnung des Massendurchflusses.
• Durch die Verwendung eines faseroptischen Gebildes anstelle eines rein elektronischen Gebildes kann das Problem der elektrischen oder magnetischen Störungen im wesentlichen ausgeschaltet werden, die das von magnetischen oder elektrischen Sensoren erzeugte Signal beeinflussen können. Zudem kann die Faseroptik nahe am Strömungsrohr (Ausführungsbeispiele in den Fig. 2 und 3 dargestellt) so montiert werden, daß Faseroptiksender 36 und -empfänger 38 nicht den Vibrationen der Strömungsrohre 22, 24 unterworfen sind und deshalb im wesentlichen frei sind von Vibrationen, welche die Strömungsrohre bewirken. Das Anbringen der Sensoren 32 und 34 getrennt von den Meßleitungsrohren erlaubt auch das Anbringen der Ausgangssignalkabel 58 separat von dem vibrierenden Strömungsrohr. Deshalb ist diese Struktur auch frei von fortwährenden Belastungswechseln.
• Ein weiteres typisches Problem, das mit rein elektronischen Signalsensoren verbunden ist liegt in der Tatsache, daß die Bauteile, die im Bereich der Durchflußmeßleitung liegen können, ein magnetisches Feld oder einen elektrischen Strom hervorrufen. Ein solcher elektrischer Strom kann eine Störung verursachen in dem Signal, das von den elektrischen oder magnetischen Sensoren in diesen bekannten Konstruktionen empfangen wird. Darüber hinaus erlaubt die Verwendung des Faserkabels 62 mit geringem Verlust über große Entfernungen, welches den Anschluß an den Verbindungsblock 50 und die Ausgangskabel 58 herstellt, die Anbringung des optoelektronischen Signalwandlers in einiger Entfernung vom tatsächlichen Ort des Durchflußmessers oder der Meßleitung 10. Eine derartige Bauweise war bisher nicht verfügbar, da ein beträchtlicher Leitungsverlust in denjenigen Gebilden zu finden wäre, die ein über einen Draht gehendes elektrisches Signal verwenden. Ein solcher Leitungsverlust würde starke Streuungen bei den Berechnungsvorgängen verursachen, die aus dem Signal infolge der ungenauen Beherrschung der möglichen Leitungsverluste längs der Drahtstrecke entstehen.
• In Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel einer elektronischen Schnittstelle dargestellt, die das Signal des Schaltkreises von Fig. 5 oder das Signal irgendeines Sensortyps empfängt und es in den Mikroprozessor (nicht dargestellt) leitet, der den Massenfluß als Funktion der Sensorsignale berechnet. Das Blockdiagramm der in Fig. 6 dargestellten Schnittstelle kann in einer von zwei Betriebsarten betrieben werden, einer Betriebsart Messen und einer Betriebsart Kalibrieren, die während der Verarbeitung der Massenflußsignale abwechselnd ausgeführt werden können. Der Zweck der elektronischen Schnittstellenschaltung ist es, ein Zeittor und andere weiter unten beschriebene Signale zu erzeugen, welche die Verarbeitungselektronik in den Stand setzen, Kalibrierungs- und Flußrichtungsdaten zu scheiden. Die Dauer des Zweittorsignals ist proportional zu der Zeitdifferenz oder der Phasenverschiebung der Ausgangssignale der beiden Sensoren 32 und 34 und stellt eine Messung der Reaktionszeitdifferenz der Meßleitungen 22 und 24 dar, die durch den Sensor 32 eingangsseitig vom Antrieb 30 gesehen abgefühlt werden. Die relative Reaktionszeitdifferenz ist proportional zu dem Massenfluß durch die Meßleitung. Es ist zu beachten, daß der Zeitunterschied nur eines der in Betracht gezogenen Hilfsmittel ist, um den Massenfluß eines derartigen Durchflußmessers zu berechnen. Das Ausgangssignal von Geschwindigkeitssensoren nach Art der zuvor beschriebenen kann auf jede gewünschte Art miteinander verglichen werden, wie hier beschrieben. Es folgt eine Beschreibung einer elektronischen Schnittstelle zur Verarbeitung der kontinuierlichen Sensorsignale, um die Massenflußberechnung vorzunehmen.
• Die in Fig. 6 dargestellte elektronische Schnittstelle umfaßt einen rechten (R) und einen linken (L) Kanal. Diese Bezeichnungen sind willkürlich gewählt, um sich auf die Sensoren 32, 34 oder auf die Bewegung der Schleifen 26 bzw. 28 zu beziehen. In Fig. 6 ist das "R-Abfühl"-Eingangssignal dasjenige, das durch die Sensoren 34 erzeugt wird. Die R-Abfühl- und L-Abfühl-Signale sind die Ausgangssignale der Komparatoren 66 in jeder der Ausgangsleitungen wie sie in Fig. 5 dargestellt sind. Beide Signale von den Sensoren 32 und 34 werden zuerst integriert und verstärkt mittels Verstärkern 68. Bei den Schaltern 70, 72 und 74 handelt es sich vorzugsweise um elektronische Schalter, die durch ein an einen Steueranschluß gelegtes Massepotential aktiviert (geschlossen) werden. In der Betriebsart Messen sind die Schalter 70 und 74 geschlossen, so daß die verstärkten "R-Abfühl"- und "L-Abfühl"- Signale von den Verstärkern 68 auf die Großverstärker 76 gegeben werden. Das Ausgangssignal der Großverstärker 76 ist im wesentlichen eine Rechteckwelle (s. Fig. 7) und wird zu einer Exklusiv-ODER-Schaltung 78 geschickt. Nach dem Verständnis des Fachmanns gibt die Exklusiv-ODER-Schaltung 78 einen positiven Impuls mit einer Dauer ab, die gleich der Zeitdifferenz zwischen den Flanken des jeweiligen Rechteckwellen-Ausgangssignals der Verstärker 78 ist.
• Wie aus dem Zeitdiagramm in Fig. 7 ersichtlich, haben die durch die Exklusiv-ODER-Schaltung 78 erzeugten Impulse eine Impulsbreite, die exakt gleich ist der Dauer der Zeitdifferenz oder der Phasendifferenz der zwei Zeitsignale, die von den Relativgeschwindigkeitssensoren 32 und 34 abgeleitet sind. Wenn dieses Torsignal hoch ist, ermöglicht es die Akkumulation von Taktimpulsen, die durch einen Präzisionsfrequenzgeber (nicht dargestellt) erzeugt werden, in einem 20bit-Zähler (nicht dargestellt). Schaltungen zum Erzeugen von Taktimpulsen und zum Akkumulieren von Impulsen in einem Zähler sind bekannt und brauchen hier nicht im einzelnen beschrieben zu werden. Der jeweilige Zählerstand der Taktimpulse wird die Dauer der Impulsbreite des Torsignals genau angeben und damit die Zeit oder die Phasendifferenz zwischen den "R-Abfühl"- und "L-Abfühl"-Signalen. Der Präzisionsfrequenzgeber läuft mit einer genau bekannten Frequenz und wird nicht beeinflußt durch relative Signalschwankungen oder durch Schwankungen in der Stromversorgung.
• Die abfallende Flanke des Torsignals triggert ein Flipflop 80, wobei ein Schaltsignal 82 gesetzt wird. Das Schaltsignal 82 startet einen Ablauf im Mikroprozessor (nicht dargestellt), um am Ende eines Meßzyklus die Zähler (nicht dargestellt) zu lesen und andere Daten einzulesen, die in der Schnittstellenschaltung vorübergehend gespeichert sind.
• Ein zweites Flipflop 84 liefert einen "SIGN"-Impuls (Vorzeichenimpuls), um anzugeben, welches der "R-Abfühl"- und "L-Abfühl"-Signale zeitlich zuerst auftritt. Das Flipflop 84 wird von einer der Sensorphasen aktiviert. Der Einfachheit halber wurde der linke Sensor in der dargestellten Schaltung gewählt. Während das Flipflop 84 aktiviert ist wird der andere Sensor seinen logischen Wert ändern oder auch nicht. Das eine oder das andere Ereignis wird das Flipflop 84 setzen oder auch nicht, wodurch das "SIGN FLAG"-Signal gesetzt wird, welches anzeigt, ob "L-Abfühl" voreilt oder nacheilt gegenüber "R-Abfühl". Dies erlaubt es dem Mikroprozessor unmittelbar festzustellen, in welcher Richtung sich die Flüssigkeit durch die Meßleitungen 22 und 24 bewegt (ob "L-Abfühl" voreilt oder nacheilt gegenüber "R-Abfühl").
• Die Betriebsart Kalibrieren arbeitet ähnlich wie oben für die Betriebsart Messen erörtert, aber anstelle der Zeitdifferenz zwischen den zwei Sensoren wird die scheinbare Zeitdifferenz gemessen, die zwischen dem linken und rechten Kanal durch den Schaltkreis selbst erzeugt wird. In der Betriebsart Kalibrieren ist der Schalter 70 offen und die Schalter 72 und 74 sind geschlossen wodurch das linke Sensorsignal "L-Abfühl" an beide Kanäle angelegt wird. Die Schalter werden automatisch durch den Mikroprozessor bedient. In dieser Betriebsart geht jegliche Zeitdifferenz zu Lasten von Verzögerungen, die durch den Schaltkreis selbst eingeführt werden. Diese Verzögerungen können durch Temperatureinfluß und Altern von Bauteilen verschlimmert werden und können zu Fehlern in der Breite des Torsignals führen. Diese Fehler können auf die selbe Art wie die gemessenen Zeitdifferenzen berechnet und zu den gemessenen Zeitdifferenzen addiert oder davon subtrahiert werden, um ihre Wirkung zu kompensieren. Normale Messungen werden über etwa 50 Perioden der Sensorsignale durchgeführt, gefolgt durch einen Betrieb in der Betriebsart Kalibrieren über etwa 50 weitere Perioden. Somit kann die Kalibrierung etwa zweimal in jeder Sekunde durchgeführt werden. Durch Kalibrieren auf kontinuierlicher Grundlage können die Phasenfehler durch den Mikroprozessor bemerkt und ihre Wirkung ausgeglichen werden, indem sie aus den entgültigen Rechnungen des Massenflusses entfernt werden.
• Obwohl die Ausdrücke "Kalibrieren" und "Kalibrierung" der Einfachheit halber hier verwendet werden, sollte dies so verstanden werden, daß die Schaltung nach Fig. 6 nicht geeicht wird in dem Sinn sie mit einer festen Referenz in Übereinstimmung zu bringen. Statt dessen kompensiert die Schaltung nach Fig. 6 Fehler, indem sie die Fehler aufspürt und in Rechnung stellt beim Auffinden des Massenflusses. Das Ergebnis ist letzlich das selbe als wenn man den Schaltkreis periodisch kalibriert im strengen Sinne, obwohl der Mechanismus verschieden ist.
• Die Fig. 8 veranschaulicht eine alternative elektronische Schnittstelle. Wie bei dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel erzeugt die Schnittstelle nach Fig. 8 ein Zeittor, dessen Dauer proportional zu der Zeit- oder Phasendifferenz der Ausgangssignale der zwei Relativgeschwindigkeitssensoren ist. Die Schnittstelle erzeugt das Torsignal ebenfalls so, daß die Flußrichtung unmittelbar entschieden werden kann und das dem Massenfluß proportionale Signal fehlerfrei ist und eine höhere Auflösung der Phasendifferenz liefern kann.
• Die Schnittstelle nach Fig. 8 arbeitet jeweils in einer von zwei Betriebsarten. In der ersten Betriebsart werden die "R-Abfühl"- und "L-Abfühl"- Signale an die Eingänge der Verstärker 86 bzw. 88 angelegt. Die Verstärker 86 und 88 verstärken die "R-Abfühl"- und "L-Abfühl"-Signale, die von den Sensoren 32 und 34 her empfangen werden. Die Zeitdifferenz oder Phasendifferenz zwischen den von jedem Sensor erhaltenen Signalen ist proportional zu dem Massenfluß, aber enthält gewisse Fehler, die von kleinen Unterschieden in jedem Kanal herrühren. Die Ausgangssignale der Verstärker 86 und 88 werden an Schalter 90 bzw. 92 angelegt. Die Schalter 90 und 92 können elektronische Schalter sein, die durch ein an einen Steueranschluß angelegtes Massensignal aktiviert (geschlossen) zu werden. Die Ausgangssignale der Verstärker 86 und 88 werden auch an Schalter 94 bzw. 96 angelegt. Die Schalter 94 und 96 können ebenfalls elektronische Schalter sein, gleich den Schaltern 90 und 92.
• In der ersten Betriebsart der Schaltung nach Fig. 8 sind die Schalter 90 und 92 geschlossen und die Schalter 94 und 96 sind offen. Somit wird das "R-Abfühl"-Signal von dem Sensor 32 an den Komparator 98 angelegt und das "L-Abfühl"-Signal von dem Sensor 34 wird an den Eingang des Komparators 100 angelegt. Die Komparatoren 98 und 100 können so eingestellt werden, daß sie einen Ausgangsimpuls erzeugen, wenn das Eingangssignal vorgewählte Grenzwerte für Ein und Aus überschreitet. Die Ausgangssignale der Komparatoren 98 und 100 stellen Rechteckwellen dar und werden an die Exklusiv-ODER-Funktion 102 angelegt. Nach dem Verständnis des Fachmanns gibt die Exklusiv-ODER Funktion 102 einen positiven Impuls ab, dessen Dauer gleich der Zeitdifferenz zwischen den Flanken der Rechteckwellen-Ausgangssignale der Komparatoren 98 und 100 ist. Wenn der Block 102 eine Exklusiv-ODER- Funktion ausführt, muß er auf den Zustand achten, bei dem elektrische Störungen an jeder Flanke des Komparatorsignals auftreten können. Deshalb wird der Zustand "Komparator Ein" solange eingerastet, bis der nächste Vergleichspegel überschritten ist. Auf ähnliche Art wird das Rücksetzen eingerastet, bis das nächste Vergleichsereignis auftritt.
• Wie aus dem Zeitdiagramm in Fig. 9 ersichtlich, hat der Impuls oder das Torsignal, das von der Exklusiv-ODER-Funktion 102 erzeugt wird eine Impulsbreite, die proportional ist zur Dauer der Zeitdifferenz oder der Phasendifferenz der zwei Zeitsignale, die von den Relativgeschwindigkeitssensoren 32 und 34 hergeleitet werden. Wenn das Torsignal hoch ist, erlaubt es eine Akkumulation von Taktimpulsen, die durch einen Präzisionsfrequenzgeber (nicht dargestellt) erzeugt werden, in einem Zähler (nicht dargestellt), genauso wie im Zusammenhang mit der in Fig. 6 gezeigten Schnittstelle beschrieben. Die abfallende Flanke des Torsignals triggert ein Flipflop in dem Zähler (nicht dargestellt) wobei ein Schaltsignal erzeugt wird, das in dem Zeitdiagramm als "into" bezeichnet ist. Das Schaltsignal startet einen Ablauf in dem Mikroprozessor, um die Zähler (nicht dargestellt) zu lesen und um andere Daten einzulesen, die in der Schnittstellenschaltung am Ende einer Meßperiode zwischengespeichert sind.
• In Fig. 9 zeigen die wellenförmigen Signale VL und VR die Ortsänderung des Senders 36 und des Empfängers 38 relativ zueinander als Funktion der Intensitätsleistung des Signals. Wie ersichtlich, sind die Zeitsignale im wesentlichen sinusförmig, aber jedes wellenförmige Signal unterscheidet sich in der Amplitude von dem anderen Signal, wie es in der Praxis häufig vorkommt. Ferner ändert sich die Intensitätsleistung gemäß einer festen Beziehung so, daß selbst dann, wenn Fehleinstellungen der Sensoren vorliegen, die relative Änderung im wesentlichen gleichförmig sein wird.
• Die Schnittstellenschaltung nach Fig. 8 erzeugt auch Signale MODE 0 und MODE 1, die dazu benutzt werden, den Mikroprozessor über den Zustand der gegenwärtigen Meßperiode zu unterrichten. Die verschiedenen Zustände der Meßperiode sind in Fig. 9 dargestellt. Wenn ein Schaltsignal (interrupt) während des Zustands 3 auftritt, sind die Signale MODE 0 und MODE 1 beide hoch. Wenn dies auftritt, liest der Mikroprozessor nur den Inhalt des Zählers (der die Zeitdifferenz oder Phasenverschiebung T3 darstellt), speichert ihn und leert den Zähler. Wenn das Schaltsignal während des Zustands 2 auftritt, ist das MODE 1 Signal hoch und das MODE 0 Signal niedrig. Wenn das geschieht, liest der Mikroprozessor den Inhalt des Zählers (der gleich ist der in Fig. 9 gezeigten Zeitdifferenz T2), subtrahiert ihn vom früheren Zählerstand (T3), speichert das Ergebnis und leert den Zähler. Das Ergebnis wird dann vom Mikroprozessor dazu verwendet, die Massenflußgeschwindigkeit zu berechnen.
• In der zweiten Betriebsart der in Fig. 8 gezeigten elektronischen Schnittstelle sind die Schalter 90 und 92 offen und die Schalter 94 und 96 geschlossen. Somit ist der Ausgang des Verstärkers 86 mit dem Eingang des Komparators 100 und der Ausgang des Verstärkers 88 mit dem Eingang des Komparators 88 verbunden. Abgesehen von dieser Änderung arbeitet der Schaltkreis in der zweiten Betriebsart in gleicher Weise wie in der ersten Betriebsart. Wenn jedoch das Schaltsignal (interrupt) während des Zustands 1 auftritt, ist das Signal MODE 1 niedrig und das Signal MODE 0 hoch. Wenn dies eintritt, wird der Mikroprozessor den Inhalt des Zählers (der die Zeitdifferenz T1 darstellt) auslesen, speichern und den Zähler leeren. Wenn das Schaltsignal (interrupt) während des Zustands 0 auftritt, sind beide Signale MODE i und MODE 0 niedrig. Wenn das geschieht, liest der Mikroprozessor den Inhalt des Zählers (der die Zeitdifferenz T0 darstellt), subtrahiert ihn von T1, speichert das Ergebnis und leert den Zähler. Die Differenz wird vom Mikroprozessor ebenfalls dazu benutzt, um die Massendurchflußgeschwindigkeit zu ermitteln.
• Die daraus folgende Phasendifferenz wird ein Zählwert sein, der viermal größer ist als der auf herkömmliche Weise ermittelte Zählwert. Ferner ist die Strömungsrichtung zu ermitteln aus dem endgültigen Vorzeichen der Bearbeitung im Mikroprozessor, frei von kleineren Abweichungen in dem Schaltkreis und in den Sensorausgangssignalen. Die Erklärung hierfür ist die folgende.
• In der folgenden Beschreibung gibt die Bezeichnung "t" eine Zeit an, die in dem betrachteten Schaltkreis nicht wirklich gemessen wird. Die Angabe einer Zeit, die tatsächlich gemessen wird, ist mit "T" bezeichnet. Der tiefgesetzte Index für diese Zeitbezeichnungen ist wie folgt: "txy", wobei "x" eine Angabe für den Zustand der Komparatoren 98 und 100 und "y" eine Angabe für den Start/Stop eines Sensors A oder B ist, wobei A und B sich auf die Steuerung der Elektronikkanäle beziehen ("y" = 1 bedeutet einen Start/Stop durch den Sensor A und "y" = 2 bedeutet einen Start/Stop durch den Sensor B). Diese Bezeichnungen werden sich weiter klären durch die folgende Beschreibung und durch Bezugnahme auf die Fig. 9.
• Durch eine Untersuchung der Fig. 9 ist ersichtlich, daß die Torzeitdauer T&sub3; sich zusammensetzt aus:
• (1) T&sub3; = t&sub3;&sub2; + t&sub3;&sub1; + Δt
• In gleicher Weise können die anderen Torbreiten ermittelt werden:
• (2) T&sub2; = t&sub2;&sub2; + t&sub2;&sub1; - Δt
• T&sub1; = t&sub1;&sub2; + t&sub1;&sub1; - Δt
• T&sub0; = t&sub0;&sub1; + t&sub0;&sub1; + Δt
• Als nächstes können die Sensorsignale in folgender Form dargestellt werden:
• (3) L = VL Sin ω t + VL0
• R = VR Sin ω (t - Δt) + VR0
• wobei VL und VR verschieden groß und versetzt um zwei unterschiedliche Spannungspegel VL0 und VR0 sein können.
• Da man die Erregerfrequenz ω und die von den Komparatoren A und B verwendeten Bezugsspannungen kennt, kann man jeden tatsächlichen Zeitabschnitt wie folgt ermitteln:
• Unter Benutzung dieser Zeitberechnungen kann man die Fehler angeben, die mit den tatsächlichen Zeitmessungen ("T") verbunden sind. Die Abweichung der Einschaltzeit für den Vergleichspegel A sei um einen Betrag ta verschoben und für B um einen Betrag tb. Somit sind die tatsächlichen Zeitabschnittsberechnungen fehlerfrei, wie aus den folgenden Umrechnungen ersichtlich ist:
• (5) T&sub3; = T&sub3;' + tb - ta
• T&sub2; = T&sub2;' + ta - tb
• T&sub1; = T&sub1;' + tb - ta
• T&sub0; = T&sub0;' + ta - tb
• Wobei die Erstbezeichnung (z. B. T&sub3;') einen Zeitabschnitt angibt, in dem die Fehler in dem Sensorsignal noch nicht entfernt sind, von denen die unterschiedlichen Wechselamplituden oder unterschiedlichen Mittelwertverschiebungen herrühren.
• Wenn tc die Zeit ist, die benötigt wird, damit das wellenförmige Signal von einem Vergleichspegel (A) zu dem anderen (B) überwechselt, dann gilt:
• (6) T&sub3; = tc + Δt
• T&sub2; = tc - Δt
• T&sub1; = tc - Δt
• T&sub0; = tc + Δt
• Auflösung nach Δt und Addition dieser Gleichungen liefert die folgende Beziehung:
• (7) tc - Δt - tc - Δt - tc - Δt + tc - Δt = - 4 Δt
• oder
• (8) (T&sub3; - T&sub2;) - (T&sub1; - T&sub0;) = 4 Δt
• Diese Beziehung ist unabhängig von den Kanalfehlern ta und tb und die Richtung ist durch das Vorzeichen des Ergebnisses bestimmt. Ferner weist die Messung Δt die vierfache Auflösung einer Einzelmessung auf. Wenn also der Schaltkreis dazu benützt wird, um T&sub3;, T&sub2;, T&sub1;, T&sub0; zu berechnen, dazu können die Berechnungen so niedergeschrieben werden, daß die gemessene Zeit (MT) gleich 4Δt wird und dann gilt:
• (9) MT = T&sub3; - T&sub2; - T&sub1; + T&sub0;
• Nun hängt T&sub3; nur von t&sub3;&sub2;, t&sub3;&sub1; und Δt ab und aus den Ausdrücken für t&sub3;&sub2; und t&sub3;&sub1; ist ersichtlich, daß nur eine Abhängigkeit vom Verhältnis B zu VR für t&sub3;&sub2; und vom Verhältnis A zu VL besteht, so daß die Amplituden VL und VR voneinander abweichen dürfen, so lange A und VL in einem konstanten Verhältnis zueinander stehen und die Mittelwertverschiebung für VL konstant ist sowie ähnliche Bedingungen für B, VR und die Mittelwertverschiebung von VR eingehalten werden. In ähnlicher Weise können A und B voneinander abweichen. Eine Vervollständigung des Ausdrucks für MT ergibt:
• (10) MT = t&sub3;&sub2; + t&sub3;&sub1; + Δt - t&sub2;&sub2; + t&sub2;&sub1; + Δt - t&sub1;&sub2; - t&sub1;&sub1; + Δt + t&sub0;&sub2; + t&sub0;&sub1; + Δt
• MT = 4 Δt + (t&sub3;&sub2; - t&sub2;&sub2;) + (t&sub3;&sub1; - t&sub2;&sub1;) + (t&sub0;&sub2; - t&sub1;&sub2;) + (t&sub0;&sub1;
• - t&sub1;&sub1;)
• Dabei reduzieren sich die Ausdrücke (txx - tyy) auf null wenn txx und tyy durch die Ausdrücke 1/ω sin&supmin;¹[ . . . ] gemäß den Gleichungen (4) ersetzt werden; deshalb gilt:
• (11) MT = 4 Δt ohne eine Abhängigkeit von VL, VR, und A oder B.
• Mit Hilfe des Betriebs in den zwei oben beschriebenen Betriebsarten kompensiert die Schaltung Fehler, die infolge von Abweichungen bei Bauteiletoleranzen und von Abweichungen bei temperaturabhängigen Betriebsparametern eintreten. Indem man sie Sensorsignale gegenseitig abwechselnd an die Komparatoren 98 und 100 anlegt, versteht sich das für jeden Fehler, der durch die Schaltkreiskomponenten bzgl. des anderen Signals eingeführt wird. Indem die Abweichung zwischen dem linken und rechten Kanal herausgemittelt wird, werden die durch den Schaltkreis eingeführten Fehler kompensiert.
• Die Schalter 90, 92, 94 und 96 werden durch das Signal MODE 1 gesteuert. Das Signal MODE 1 wird durch den Präzisionsintegrator 104, den Komparator 106 und das Flipflop 108 erzeugt. Das Eingangssignal in den Präzisionsintegrator 104 ist das verstärkte "L-Abfühl"-Signal aus dem Verstärker 88. Das Ausgangssignal des Integrators 104 mit der Bezeichnung INT in dem Zeitdiagramm der Fig. 9 wird an den Komparator 106 angelegt. Der Komparator 106 hat Vorkehrungen, um sich einzuschalten und ein positives Ausgangssignal zu erzeugen, wenn das Ausgangssignal des Integrators 104 einen vorbestimmten positiven Wert überschreitet, und um sich auszuschalten, wenn das Ausgangssignal des Integrators 104 eine vorbestimmten negativen Wert unterschreitet. Das Ausgangssignal des Komparators 106 ist das Signal MODE 0. Das Ausgangssignal MODE 0 des Komparators 106 wird auch an das Flipflop 108 angelegt, das als Dividiere-durch-zwei-Schaltung ausgelegt ist. Das Ausgangssignal des Flipflops 108 ist das Signal MODE 1 das, wie aus dem Zeitdiagramm ersichtlich, eine Rechteckwelle mit der halben Frequenz des Signals MODE 0 darstellt. Das Signal MODE 1 aktiviert somit abwechselnd die Schalter 90 und 92 bzw. die Schalter 94 und 96 während der Meßperiode.
• Durch Einblick in die Fig. 9 ist zu erkennen, daß es wünschenswert ist, in jedem Viertel der Meßperiode eine minimale Verzerrung zu haben. Das bedeutet
• (12) T&sub3;&sub1; = T&sub2;&sub1;
• T&sub3;&sub2; = T&sub2;&sub2;
• T&sub1;&sub1; = T&sub0;&sub1;
• T&sub1;&sub2; = T&sub0;&sub2;
• Dies ist sichergestellt, wenn die Zeitsignale sinusförmig sind. Bei sinusförmiger Sensorgeschwindigkeit gilt VL = sin ωt. Dann muß die Umwandlung von Geschwindigkeit in Spannung linear sein. Für eine quadratische Anordnung von Spule und Magnet ergibt sich die Ausgangsspannung aus der Beziehung
• (13) V = N B dA/dx · dx/dt
• wobei dx/dt = sin ωt. dA/dx ist eine einfache lineare Funktion der Überlappung von Magnet und Spule.
• Die Fig. 10 veranschaulicht einen Sensor 119 mit einem quadratischen Magneten 110 und einer quadratischen Spule 112 deren Radius R viel größer ist als die Breite des Magneten D. Die Überlappung dieser beiden Teile 110, 112 entspricht annähernd der Fläche, die von den beiden überlappenden Quadraten eingeschlossen wird. Das Ausgangssignal eines derartigen Gebildes ist rein sinusförmig, da die eingeschlossene Fläche eine lineare Funktion der Überlappung ist. Somit ist die Ausgangsspannung des Sensors 118 direkt proportional zu der Geschwindigkeit und der Überlappungsfläche der Sensorteile 110, 112.
• In Sensoranordnungen mit nicht gleichförmiger Überlappung, wie z. B. in runden Spulen, ist die Ausgangsspannung eine komplexe Funktion der Überlappungsfläche während der Relativbewegung der zwei Teile zueinander. Ein derartiges Gebilde verursacht Signalverzerrungen, die zu Meßwerten führen können, die auch die Massenflußberechnung verzerren. Die Sensoren 118 bringen ein Signal hervor, das linear proportional zu der Geschwindigkeit der Strömungsrohre ist, wenn diese passend montiert sind. Bekannte Sensoren erzeugen Signale, die linear, aber nicht linearproportional zu dieser Bewegung sind, statt dessen proportional zu der komplexen Funktion der Überlappungsfläche während der Bewegung.
• Für die Beschreibung der Fig. 11 bis 15 wird die Benutzung von Geschwindigkeitssensoren angenommen, wobei dies so zu verstehen ist, daß die Erfindung nicht auf Geschwindigkeitssensoren beschränkt ist sondern ebenso Auslenkungs- und Beschleunigungssensoren einschließt.
• Wenn eine geschlossene Meßleitung wie das Strömungsrohr 22 oder 24 in eine periodische Querschwingung versetzt wird, werden bekanntlich durch das Fluid, das sich in der Meßleitung bewegt, Coriolis-Reaktionskräfte erzeugt. Die Corioliskraft ist längs der Erstreckung des Strömungsrohrs so verteilt, daß sie Geschwindigkeiten erzeugt, deren Zeitverlauf mit der Antriebsschwingung variiert und deren Phasenlage im Einklang mit dem Massendurchfluß des Fluids durch das Strömungsrohr variiert.
• Diese verteilte Corioliskraft, die über jede Schwingungsperiode wirksam ist, gibt einen Energiebetrag an das Strömungsrohr ab, der proportional ist zu der integrierten oder gesamten Kraft und zu der integrierten oder gesamten Auslenkung, die das Strömungsrohrgebilde durch den Antrieb erfährt. Da die Auslenkung des Strömungsrohrs periodisch ist, wird der Massenfluß einen ständigen Unterschied zwischen den beiden Geschwindigkeitssensoren 33, 34 hervorrufen, die an getrennten, voneinander entfernten Stellen des Strömungsrohrs liegen. Es wird angenommen, daß die Geschwindigkeitssensoren 32 und 34 die Bauart Spule/beweglicher Magnet aufweisen, obwohl irgendein geeigneter Sensor durch den Fachmann ohne weiteres an dessen Stelle gesetzt werden kann. Der gesamte Unterschied in den Signalen, die durch die Geschwindigkeitssensoren während einer Periode erzeugt werden, kann als das Ergebnis einer Integration von Kraft und Weg und daher als Energie betrachtet werden, die pro Periode von der verteilten Corioliskraft an die Strömungsrohre 22, 24 gegeben wird. Der Massenfluß ist direkt proportional zu der gesamten Energieeingabe pro Periode von der verteilten Corioliskraft her.
• Wie bereits gesagt erzeugen die Sensoren 32 und 34 Ausgangssignale entsprechend der Relativgeschwindigkeit der Strömungsrohre 22, 24 an den Stellen, an denen die Sensoren liegen. Die Fig. 11 veranschaulicht die Ausgangssignale der zwei Geschwindigkeitssensoren, die an beliebigen Stellen auf den Schleifen 26, 28 der benachbarten Strömungsrohre 22, 24 liegen. Die Signale jedes Sensors werden im Folgenden Vx und Vy genannt im Hinblick auf die Fig. 11 bis 15.
• Die Fig. 11 veranschaulicht die Geschwindigkeitssignale Vx und Vy für eine Schwingungsperiode bei einem willkürlich gewählten Wert des Massendurchflusses. Die senkrechten Linien, die mit Vsin bezeichnet sind stellen die augenblickliche Amplitudendifferenz der Geschwindigkeitssignale aus jedem Sensor dar, d. h. Vx - Vy zu unterschiedlichen Zeitpunkten. Benachbarte Paare von vertikalen Linien definieren auch ein Intervall dt. Wie in Fig. 11 gezeigt, kann eine Schwingungsperiode in eine Anzahl von Intervallen dt unterteilt werden, die gleich groß sein können oder auch nicht. Die Fläche jedes Intervalls zwischen den Kurven Vx und Vy stellt einen Energiebetrag dar, der während dieses Intervalls an die Meßleitung gegeben wird. Die Gesamtfläche für alle Intervalle, und somit die Gesamtfläche zwischen den zwei Kurven Vx und Vy stellt die Gesamtenergie dar, die durch die Corioliskraft im Verlauf einer vollen Periode an das Strömungsrohr gegeben wird. Die Fläche kann für eine einzelne Periode aus den folgenden Formeln ermittelt werden:
• (14a) Fläche A = Vx - Vy dt
• Oder, da dt eine das Abtastintervall darstellende Konstante ist, gilt folgender Ausdruck für die Fläche
• (14b) Fläche A' = Σ Vx - Vy
• wobei Σ die Summe einer vollständigen Periode ist.
• Der Massenfluß M kann ermittelt werden aus der Formel:
• (15) M = KaA
• wobei Ka eine Konstante und A oder A' gleich der Fläche ist, die mit den obigen Gleichungen (14a) und (14b) ermittelt wird. Die Konstante Ka ist durch Eichung zu ermitteln und der Massenfluß kann dann, wenn ein konstantes Intervall dt benutzt wird, nach den Formeln ermittelt werden:
• (16a) M = Ka Σ Vx - Vy dt
• oder
• (16b) M = K Σ Vx Vy
• wobei K gleich Kadt ist und Σ die Summe über eine volle Periode darstellt.
• Eine Ausführungsform der Schaltung 136 zum Bestimmen des Massendurchflusses gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 12 gezeigt. Geschwindigkeitssignale von den Geschwindigkeitssensoren 32 und 34, die mit Vx und Vy bezeichnet sind können vom Ausgang ihrer Spulen auf jede bekannte Weise abgenommen werden. Wie in Fig. 12 gezeigt, werden die Geschwindigkeitssignale Vx und Vy vorzugsweise von den Anschlüssen der Abfühlspule der Sensoren 32 und 34 abgegriffen, so daß Vx und Vy in der Form von Differenzsignalen vorliegen. Wie in Fig. 12 schematisch gezeigt, stellen Vx(+) und Vx(-) die Spannungen an entgegengesetzten Anschlüssen der Spule dar, die von der Masse isoliert oder "fließend" sind. Das Gleiche gilt für Vy(+) und Vy(-). Die Signale an den Sensorspulen der Sensoren 32 und 34 werden dann zu herkömmlichen Meßverstärkern 138 und 140 geschickt, die Einzelsignale Vx und Vy bezogen auf eine interne Masse erzeugen. Der Meßverstärker 138 erzeugt auch Signale Vx(+) und Vx(-), um damit ein MODE Signal zu erzeugen, was weiter unten genauer beschrieben wird.
• Die Geschwindigkeitssignale Vx und Vy werden dann an einen A/D- Wandler 142 gegeben, wo sie von einander subtrahiert und in eine digitale Form umgewandelt werden. Im Inneren des A/D-Wandlers 142 bilden das Geschwindigkeitssignal Vx und das Geschwindigkeitssignal Vy die Eingangssignale eines Differenzverstärkers. Der Ausgang des Differenzverstärkers ist ein analoges Signal, welches die Differenz zwischen Vx und Vy darstellt; somit ist das A/D Ergebnis ein digitales Signal, das die Differenz zwischen Vx und Vy darstellt. Das Ausgangssignal des A/D- Wandlers wird an einen Mikroprozessor 144 gegeben, der die Fläche jedes Intervalls zwischen den Kurven der Geschwindigkeitssignale Vx und Vy gemäß den oben angegebenen Gleichungen (14a) und (14b) erfaßt. Ein geeigneter Mikroprozessor 144 kann vom Typ 80 C-31 oder 80 C-51 sein. Die Flächenberechnungen werden dann zu einem Hauptprozessor (nicht dargestellt) geschickt zwecks Umrechnung in Massenflußdaten gemäß den obigen Gleichungen (14a) bis (16b).
• Die Signale Vx(+) und Vx(-), die durch den Meßverstärker 138 erzeugt werden, werden zur Herstellung eines MODE Signals verwendet. Die Signale Vx(+) und Vx(-) werden in einem Differenzverstärker 146 verstärkt und dann durch den Verstärker 148 und den Kondensator 150 integriert. Das Ausgangssignal des Integrationsverstärkers 148 ist somit ein sinusförmiges Signal gleich wie Vx, aber wegen der Integration um 90º phasenverschoben. Das integrierte Geschwindigkeitssignal wird dann auf den Verstärker 152 gegeben, wo es zu einem Rechtecksignal verarbeitet und über einen Pufferverstärker 154 an den Mikroprozessor 144 geschickt wird.
• Das MODE Signal wird vom Mikroprozessor 144 als Zeitgabesignal verwendet, um festzustellen, ob Vx während jeweils der halben Periode des MODE Signals Vy übertrifft. Die Verarbeitung der Signale wird in Verbindung mit Fig. 14 weiter erläutert werden.
• Die Fig. 13 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel eines Schaltkreises nach der vorliegenden Erfindung, das nicht auf einem Prozessor basiert. Der Schaltkreis ist allgemein mit 156 bezeichnet und umfaßt Meßverstärker 158 und 160, die den in Fig. 12 gezeigten Meßverstärkern 138 und 140 im wesentlichen gleich sind. Die Ausgangssignale der Verstärker 158 und 160 werden auf Differenzverstärker 162, 164 gegeben. Der Differenzverstärker 162 subtrahiert die Geschwindigkeitssignale Vx und während der Differenzverstärker 164 das Geschwindigkeitssignal Vy von dem Geschwindigkeitssignal Vx subtrahiert. Diese subtrahierten Signale werden dann zu einem Spannungs- Frequenzwandler 166 geschickt mittels eines Analogschalters 168, der durch eine Steuerlogik 170 betätigt wird in Reaktion auf Signale, die durch Flipflops 172, 174, einen Inverter 176 und einen Komparator 178 erzeugt werden. Der Komparator 178 liefert Taktsignale an die Flipflops 172 und 174, so daß die Steuerlogik 170 den Analogschalter 168 betätigt, um das Ausgangssignal des Verstärkers 162 mit dem Spannungs- Frequenzwandler zu verbinden wenn die Amplitude des Geschwindigkeitssignals Vy die Amplitude des Geschwindigkeitssignals Vx überschreitet, und um das Ausgangssignal des Verstärkers 164 mit dem Spannungs- Frequenzwandler 166 zu verbinden, wenn die Amplitude des Geschwindigkeitssignals Vx die Amplitude des Geschwindigkeitssignals Vy überschreitet. Auf diese Art liegt am Eingang des Spannungs- Frequenzwandlers 166 stets der Absolutbetrag von Vx - Vy.
• Das Ausgangssignal des Spannungs- Frequenzwandlers ist ein Rechtecksignal, dessen Frequenz mit der Eingangsspannung variiert. Somit stellt die Ausgangsfrequenz des Spannungs- Frequenzwandlers den Absolutwert der Differenz zwischen den Geschwindigkeitssignalen Vx und Vy dar. Mit anderen Worten stellt die Anzahl der Ausgangsimpulse des Spannungs- Frequenzwandlers 166 in einem vorgegebenen Zeitraum den Absolutwert der Differenz zwischen Vx und Vy in dem Zeitraum dar. Die vom Spannungs- Frequenzwandler erzeugten Impulse werden in einem Zähler 180 akkumuliert, wo sie für eine Verarbeitung (nicht dargestellt) zur Verfügung stehen, wie in der Ausführungsform nach Fig. 12.
• Wie in Fig. 12 gezeigt, wird durch den Integrator 182 und den Komparator 184 ein MODE Signal erzeugt. Das MODE Signal aus dem Komparator 184 wird durch den Teiler 186 durch zwei geteilt und dann an die Tor- und Logikschaltung 188 geschickt, wo es als Zeitgabesignal für den Zähler 180 dient.
• In Fig. 13 stellt die Differenz zwischen Vx und Vy das wichtige Signal dar. Der Absolutwert dieser Differenz muß aufsummiert werden. Man kann dies so betrachten, daß derjenige Teil der Periode, in dem Vx größer ist als Vy, mit einer Aufnahme von Arbeitsleistung in die abgetasteten Rohre einhergeht, während derjenige Teil, in dem Vx kleiner ist als Vy eine Rückgabe von Arbeitsleistung aus den Rohren darstellt. Beides sollte sich zu null ausmitteln.
• Allerdings wird die absolute Differenz jeder Halbperiode aufsummiert, um eine maximale Auflösung zu erreichen. In Wirklichkeit wird während jeder Halbperiode Arbeitsleistung absorbiert bzw. zurückgegeben und das Umgekehrte geschieht während der nächsten Halbperiode; aber die Wirkung ist die gleiche. Obwohl die Gesamtleistung algebraisch ausgedrückt null ist, hat also der Absolutwert die Bedeutung einer Gesamtenergie.
• In Fig. 13 wird die Zeitdauer einer vollen Periode durch das Signal COUNT wiedergegeben. Es wird aus dem MODE Signal mittels Teilung durch zwei abgeleitet. In dieser Schaltungsdarstellung wird nur jede zweite Periode aufsummiert. Es könnte jedoch der Zählerkreis eine Gruppe von Zwischenwertspeichern enthalten, um beim Abfallen des COUNT Signals die Daten aus dem Zähler zu übernehmen. Daraufhin könnte ohne Verzug (verglichen mit der für eine vollständige Periode benötigten Zeitdauer) ein Rücksetzen der Zähler und ein erneutes Zählen erfolgen. Auf diese Art könnten Daten in jeder Periode akkumuliert werden.
• Ein drittes und bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Schaltung nach der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 14 gezeigt. Die Geschwindigkeitssignale Vx und Vy werden durch Meßverstärker 190 und 192 erzeugt, die, wie ersichtlich, mit den in Verbindung mit Fig. 12 bereits erläuterten Meßverstärkern 138 und 140 identisch sind. Auch wird das MODE Signal, wie in Verbindung mit Fig. 12 erläutert, in dem Differenzverstärker 194, dem Integrationsverstärker 196, dem Verstärker 198 und dem Pufferverstärker 200 erzeugt. Das MODE Signal wird dazu verwendet, um ein Zeitgabesignal an den Mikroprozessor 202 zu liefern, der im wesentlichen der gleiche ist wie der in Fig. 12 gezeigte Mikroprozessor 144.
• Die Geschwindigkeitssignale Vx und Vy werden in den Abtast- und Haltekreisen 204 bzw. 206 abgetastet. Sowohl Vx als auch Vy werden zum selben Zeitpunkt abgetastet. Die abgetasteten Werte von Vx und Vy werden dann in dem analogen Multiplexer 208 zusammengefaßt und das kombinierte Signal, mit Vin bezeichnet, wird dann, nachdem es mittels des A/D-Wandlers 210 in digitale Form gebracht wurde, an den Mikroprozessor 202 gegeben.
• Den Absolutwert der Differenz zwischen Vx und Vy erlangt man aus den Abtastwerten von Vx und Vy; dies geschieht im Mikroprozessor 202. Der Mikroprozessor 202 kann ferner so programmiert werden, daß er die Summe der Abtastwerte der Fläche unter jeder Geschwindigkeitskurve Vx und Vy erzielt um festzustellen, ob die Flächen gleich sind, wie es ideal sein sollte. Wenn die Flächen nicht genau gleich sind, kann der Mikroprozessor einen Amplitudenkorrekturfaktor berechnen, der für Vx oder Vy gilt, um ein amplitudenkorrigiertes Signal abzuleiten, so daß jegliche Amplitudendifferenz zwischen Vx und Vy zu einem bestimmten Zeitpunkt lediglich auf der Phasenverschiebung zwischen Vx und Vy beruht und nicht auf Differenzen der Ausschlagweite.
• Die Signalverarbeitung ist im wesentlichen die gleiche für die in Fig. 12 und Fig. 14 gezeigten Schaltkreise, außer daß in Fig. 12 die Subtraktion von Vx und Vy im A/D-Wandler 142 elektronisch vorgenommen wird während in der Schaltung nach Fig. 14 die Subtraktion in dem Mikroprozessor 202 ausgeführt wird.
• Das Abfallen des MODE Signals unter 0 Volt läßt den Vorgang der Signalzuführung beginnen. Die Fig. 11 veranschaulicht Vx und Vy wie sie an den Abtast- und Haltekreisen anliegen. Die Fig. 15 zeigt einen typischen Abtastvorgang, der sich an jedem in Fig. 11 gezeigten Vertikalstrich wiederholt, so oft Abtastwerte entnommen werden. Die Ereignisse beim Zuführvorgang sind die folgenden:
• a) Der Mikroprozessor 202 hebt die Spannung am Stift P14 an, woraufhin die Abtast- und Haltekreise 204 und 206 das Nachzeichnen von Vx und Vy beenden und ihre Signalwerte an den Eingängen des Multiplexers 208 einfrieren.
• b) Der Prozessor 202 wendet sich durch den Schalter 208 an Vx, indem er P12 anhebt und P11 absenkt.
• c) Nach einer Verzögerung, die genügend lang ist für einen A/D- Wandlungsvorgang, wird die Leitung STATUS abgefragt, um den tatsächlichen Zeitpunkt festzustellen, an dem die Umwandlung beendet ist.
• d) Das digitalisierte Vx wird in einen Vx-Speicher im Prozessor 202 eingelesen, wobei ein Eintrag in einem Inhaltsverzeichnis des Speichers erfolgt, und zwar in einem zu Vmode = 0 oder Vmode = 1 gehörigen Speicherabschnitt.
• e) Die Signale bei P12 und P11 werden umgekehrt wodurch das Signal Vy durch den Analogschalter 208 angewählt wird.
• f) Schritt c) wird dann wiederholt.
• g) Das digitalisierte Vy wird in einen Vy-Speicher eingelesen, ähnlich wie in Schritt d).
• h) Nun wird P14 so gesetzt, daß die Abtast- und Haltekreise 204 und 206 Vx und Vy verfolgen können, und der Speicheranzeiger wird registriert.
• i) Das MODE Signal wird auf einen Zustandswechsel hin überwacht, um die Abschnitte der Eingangsdatenfelder umzuschalten und um eine vollständige Periode zu beenden.
• Somit ist die Phase der Datensammlung für eine Periode vollendet. Zusätzliche Perioden werden benutzt für neue Messungen oder um die Auflösung einer einzelnen Messung zu erhöhen, je nachdem was in der Signalverarbeitungsphase verlangt wird.
• Eine gute Leistung erhält man durch Verwendung eines 14-bit A/D- Wandlers schon bei zwei bis vier Abtastwerten pro Halbperiode. Eine niedrigere Geschwindigkeit bei höherer Auflösung kann Hardwarekosten sparen. Zwei A/D-Wandler können verwendet werden, wodurch man sich den Analogschalter 208 und damit verbundene Fehlerquellen mit "Schwund" in den Abtast/Halte-Ausgangssignalen ersparen kann. Dieser Aufbau erlaubt ein gleichzeitiges Abtasten jedes Zeitsignals.
• Die vorliegende Erfindung kann in anderen Spezialgestaltungen ausgeführt werden, ohne von ihrer Idee oder ihren wesentlichen Eigenschaften abzuweichen; dementsprechend sollte man sich auf die beigefügten Ansprüche statt auf die vorhergehende Einzelbeschreibung beziehen zur Angabe des Schutzbereichs der Erfindung.

Claims (19)

1. Coriolis-Massenfluß-Meßvorrichtung, die aufweist:

ein Strömungsrohr, das quer zur Strömungsrichtung in Schwingung versetzt wird und Sensoren aufweist, die sich an oder neben dem Strömungsrohr an gegenüberliegenden Seiten befinden,

wobei die Sensoren Signale bezeichnend für die Bewegung des Strömungsrohrs erzeugen, und

eine Einrichtung zum Erzeugen eines Signales aus den Sensorsignalen, bezeichnend für den Massenfluß durch das Strömungsrohr, wobei die Einrichtung zum Erzeugen des Signals aufweist

eine Einrichtung (142) zum Bestimmen der augenblicklichen Amplitudendifferenz zwischen den Signalen in einer Vielzahl von diskreten und aufeinanderfolgenden Intervallen,

eine Einrichtung (144) mit Vorkehrungen, um für jedes Intervall das Produkt aus dem absoluten Wert der augenblicklichen Amplitudendifferenz und der Dauer des Intervalls zu bestimmen, und um die Summe der Produkte jedes Intervalls über einen Zyklus der Schwingung zu bestimmen, und

eine Prozessoreinrichtung, zum Erzeugen eines Signales aus der Summe, das bezeichnend für den Massenfluß ist.

2. Coriolis-Massenfluß-Meßvorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin eine Einrichtung zum Erzeugen eines Zeitsignales aufweist, zum Starten eines Vergleiches zwischen den periodischen Signalen zum Bestimmen welches Signal eine höhere Amplitude für jedes Intervall hat.

3. Coriolis-Massenfluß-Meßvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die weiterhin eine Einrichtung zum Einstellen der Spitze-zu-Spitze Amplitudenwerte der empfangenen Signale um gleich zu sein aufweist

4. Coriolis-Massenfluß-Meßvorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin aufweist: eine Signalverarbeitungseinrichtung zum Erzeugen eines Pulssignales aus den durch die Sensoren erzeugten Signalen, wobei die Pulsbreite bezeichnend für den relativen Phasenunterschied zwischen den Signalen ist, und eine Einrichtung, die während der Messung zum Ausgleichen von Fehlern dient, die durch die Schaltung eingeführt werden in dem der eingeführten Fehler wechselseitig und abwechselnd beim Verarbeiten von einem der Signale an das andere Signal angewendet wird.

5. Coriolis-Massenfluß-Meßvorrichtung nach Anspruch 4, die weiterhin eine Einrichtung zum Erzeugen eines Signales aufweist, kennzeichnend für welches Signal von entgegengesetzten Sensoren zeitlich zuerst vorkommt.

6. Coriolis-Massenfluß-Meßvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Einrichtung zum Fehlerausgleichen eine Einrichtung aufweist, die das durch einen vorher gewählten Sensor erzeugte Signal auf den ersten und zweiten Kanal anliegt, um ein Fehlerausgleichsignal zu erzeugen, bezeichnend für die Fehler, die durch die Signalverarbeitungseinrichtung beim Erzeugen des Pulssignales eingeführt wurden.

7. Coriolis-Massenfluß-Meßvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Einrichtung zum Anlegen des durch einen vorher gewählten Sensor erzeugte Signal auf den ersten und zweiten Kanal eine elektronische Schalteinrichtung aufweist zur Korrektur dieses Signales, während sie gleichzeitig das Signal, das durch den entgegengesetzten Sensor erzeugt wurde, von seinem zugehörigen Kanal abtrennt.

8. Coriolis-Massenfluß-Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die Sensoren optische Sensoren sind.

9. Coriolis-Massenfluß-Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei die Sensoren Signale erzeugen, die sich linear, bezüglich der Bewegung der Durchflußröhre, ändern.

10. Coriolis-Massenfluß-Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei die Sensoren eine Einrichtung zum Aussenden eines Lichtstrahls und eine Einrichtung zum Empfangen des ausgesendeten Lichtstrahles aufweisen, wobei die Empfangseinrichtung angepaßt ist, um ein Signal zu erzeugen, das sich kontinuierlich, bezüglich der Bewegung der Durchflußröhre ändert.

11. Coriolis-Massenfluß-Meßvorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Signal, das durch die Empfangseinrichtung erzeugt wurde, sich proportional zu der Strecke, die der Lichtstrahl von der Aussendungseinrichtung zum Empfangseinrichtung zurücklegt, ändert.

12. Coriolis-Massenfluß-Meßvorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Signal, das durch die Empfangseinrichtung erzeugt wurde, sich proportional, bezüglich des Versatz der Aussendungseinrichtung und der Empfangseinrichtung, verändert.

13. Coriolis-Massenfluß-Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die Sensoren weiter eine Spule und einen Magneten aufweisen, so daß die relative Bewegung der Spule, bezüglich des Magneten, ein Signal erzeugt, das linear proportional zu der Geschwindigkeit der Bewegung der Spule, bezüglich des Magneten, ist

14. Coriolis-Massenfluß-Meßvorrichtung zum Bestimmen des Massenflusses eines Fluids innerhalb einer Röhre, wobei die Vorrichtung aufweist:

eine Durchflußröhre,

eine Einrichtung, um die Durchflußröhre quer zum Fluß darin periodisch in Schwingung zu bringen,

eine Sensoreinrichtung, um die Bewegung der Durchflußröhre an diskret plazierten Stellen an entgegengesetzten Seiten der Oszillationseinrichtung zu erfassen und um periodische Signale, bezeichnend für die Bewegung der Durchflußröhre an den Stellen, zu erzeugen, und

eine Einrichtung, um den Massenfluß aus den Sensorsignalen zu bestimmen, welche aufweist

a) eine Subtraktionseinrichtung (162, 164), um den absoluten Wert der Differenz zwischen den Amplituden der periodischen Signale über einen Zyklus der Oszillation zu bestimmen,

b) eine Einrichtung (166) zum Umwandeln von Spannung in Frequenz und eine Zählereinrichtung (180), angeordnet, um das Integral über einen Zyklus der Oszillation des absoluten Wertes der Differenz, der durch die Subtraktionseinrichtung bestimmt wurde, zu bestimmen, und

c) eine Prozessoreinrichtung um aus dem Integral ein Signal, bezeichnend für den Massenfluß, zu erzeugen.

15. Gerät zum Messen des Coriolis-Massendurchflusses, welches aufweist:

eine Durchflußröhre zum Aufnehmen und Abgeben eines Fluidflusses,

eine Einrichtung, um die Durchflußröhre quer zur Richtung des Flusses darin in Schwingung zu bringen,

Sensoren, die sich an oder neben der Durchflußröhre an den eng gegengesetzten Seiten der Oszillationseinrichtung befinden, wobei die Sensoren Signale erzeugen, bezeichnend für die Bewegung der Durchflußröhre, und

eine Einrichtung zum Erzeugen eines Signales aus den Sensorsignalen, bezeichnend für den Massenfluß durch die Durchflußröhre, wobei die Einrichtung zum Erzeugen der Signale aufweist eine Einrichtung (204, 206), angeordnet, um das Signal an einer Vielzahl von diskreten und benachbarten Intervallen abzutasten, eine Einrichtung (210, 202), angeordnet, um die Amplitudendifferenz der abgetasteten Signale zu bestimmen, um für jedes der Intervalle das Produkt des absoluten Wertes der augenblicklichen Amplitudendifferenz und der Dauer eines Intervalles zu bestimmen, und um die Summe der Produkte jedes Intervalles über einen Zyklus der Oszillation zu bestimmen, und

eine Prozessoreinrichtung zum Erzeugen eines Signales aus der Summe, bezeichnend für den Massenfluß.

16. Verfahren zum Bestimmen des Massenflusses eines Fluids, die innerhalb einer Coriolis-Massenfluß-Meßvorrichtung fließt, und zwar des Types, aufweisend eine Durchflußröhre, die periodisch quer zu der Richtung des Flusses schwingt, Sensoren, die sich an oder neben der Durchflußröhre an entgegengesetzten Seiten der Oszillationsposition befinden, wobei die Sensoren Signale erzeugen, bezeichnend für die Bewegung der Durchflußröhre, und eine Einrichtung zum Erzeugen eines Signales aus den Sensorsignalen, bezeichnend für den Massenfluß durch die Durchflußröhre, wobei dieses Verfahren die Schritte aufweist:

a) Empfangen periodischer Signale von den Sensoren, bezeichnend für die Bewegung der Durchflußröhre,

b) Bestimmen der augenblicklichen Amplitudendifferenz zwischen den empfangenen Signalen während mindestens eines Zyklusses der periodischen Signale,

c) Integrieren oder Summieren der absoluten Werte der Amplitudendifferenzen während eines Zyklusses der Oszillation der periodischen Signale, und

d) Erzeugen eines Massenflußsignales durch Verwenden des integrierten oder summierten Gesamtbetrages der absoluten Amplitudendifferenz.

17. Verfahren nach Anspruch 16, das weiterhin den Schritt des Anwendens eines Skalarfaktors auf die summierte Amplitudendifferenz aufweist.

18. Verfahren nach Anspruch 16, das weiterhin den Schritt des Digitalisierens der augenblicklichen Amplitudendifferenz aufweist.

19. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Amplitudendifferenz an diskreten Zeitpunkten über die Periode der Signale bestimmt wird.