DE3923409A1 - Nach dem coriolis-prinzip arbeitendes massendurchfluss-messgeraet - Google Patents
Nach dem coriolis-prinzip arbeitendes massendurchfluss-messgeraetInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein nach dem Coriolis-
Prinzip arbeitendes Massendurchfluß-Meßgerät, mit minde
stens einem Meßrohr, mindestens zwei diesem zugeordne
ten, als Schwingungserreger bzw. Schwingungsdetektor
wirkenden Energieumformern und einer Auswerteschaltung,
die unter Ausnutzung von Energieumwandler-Signalen den
Massendurchfluß ermittelt.
Derartige Meßgeräte sind in vielfacher Ausführung be
kannt, beispielsweise aus EP-OS 02 82 217. Sie beruhen
auf dem Prinzip, daß ein mit seiner Resonanzfrequenz
in Schwingung versetztes Meßrohr in Abhängigkeit vom
Massendurchfluß zusätzlich verformt wird, was zu einer
Nacheilung des ersten Meßrohrabschnitts und zu einer
Voreilung des zweiten Meßrohrabschnitts führt. Die Pha
senverschiebung ist ein direktes Maß für die Größe des
Massendurchflusses.
Im bekannten Fall besteht das Meßrohr aus einem geraden
Rohrabschnitt, der an beiden Enden unter Zwischenschal
tung von nachgiebigen Balgen mit Anschlußflanschen ver
bunden ist. Der Rohrmitte ist ein Schwingungserreger
zugeordnet, der mit Hilfe eines mittig angeordneten
Schwingungsdetektors das Meßrohr mit seiner Resonanz
frequenz in Schwingung versetzt. Davor und dahinter
ist je ein weiterer Schwingungsdetektor angeordnet,
der zur Ermittlung der positiven und negativen Phasen
verschiebung dient, so daß die Phasendifferenz ausge
wertet werden kann.
Dieses Meßgerät hat aber einen von Null unterschiedli
chen Phasenunterschied selbst dann, wenn in dem Rohr
keine Strömung vorhanden ist. Grund hierfür können Ein
spannkräfte, unterschiedliche Temperaturbeanspruchung,
Ungleichmäßigkeiten im Rohrmaterial oder im Strömungs
medium, Phasenfehler in den Detektoren oder den zugehöri
gen Schaltungen u.a. sein. Es ist daher notwendig, den
ohne Strömung vorhandenen Phasenunterschied nach dem
Meßgeräte-Einbau zu messen und durch eine entsprechende
Kalibrierung die nachfolgenden Strömungsmessungen zu
korrigieren. Wenn eine gewisse Genauigkeit der Messungen
gefordert ist, muß die Kalibrierung regelmäßig nachge
prüft werden.
Es ist ferner bekannt (US-PS 44 22 338), eine solche
Fehlerkompensation von Hand dadurch zu vermeiden, daß
eine sehr spezielle Auswerteschaltung mit ein- oder
mehrfacher Integration des Ausgangssignals der Schwin
gungsdetektoren verwendet wird. Das Meßrohr ist im we
sentlichen U-förmig, so daß die Anschlußflansche in
einer Ebene liegen. Hierdurch wird die Beeinflussung
durch Einspannkräfte vermindert. Das Gerät hat aber
einen komplizierteren Aufbau.
Bekannt sind auch Ultraschall-Durchflußmeßgeräte (DE-PS
34 38 976), bei denen auf einander gegenüberliegenden
Seiten der Rohrwand, aber axial zueinander versetzt,
zwei Energieumwandler angeordnet sind, die eine schräg
verlaufende Meßstrecke begrenzen. Sie werden abwechselnd
als Ultraschallerzeuger und Ultraschallempfänger genutzt.
Erst wird die Laufzeit der Schallwelle in der einen
Richtung und dann die Laufzeit der Schallwelle in der
anderen Richtung gemessen. Aus den Laufzeiten und ihrer
Differenz läßt sich die Strömungsmenge ermitteln (Rezi
prozitätsprinzip). Hierbei werden Nullpunktabweichungen
unterdrückt. Es verbleibt aber als Nachteil die Abhängig
keit der Messung vom Strömungsprofil, weshalb eine Ka
librierung unter Berücksichtigung des jeweils zu messen
den Mediums erfolgen muß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Strömungs
meßgerät anzugeben, das weder wegen Nullpunktabweichun
gen noch wegen des Strömungsprofils eine Kalibrierung
benötigt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
sowohl in als auch gegen die Durchflußrichtung längs
des Meßrohrs wandernde Wellen erzeugbar sind, daß minde
stens eine Meßstrecke zur Feststellung der Wanderge
schwindigkeit in und gegen die Durchflußrichtung vorge
sehen ist und daß die Auswerteschaltung den Massendurch
fluß unter Ausnutzung der beiden unterschiedlichen Wan
dergeschwindigkeiten ermittelt.
Diese Konstruktion beruht auf der Erkenntnis, daß die
Ausbreitungsgeschwindigkeit von Wanderwellen gleicher
Frequenz längs eines Meßrohres, das wegen der Strömung
durch Coriolis-Kräfte belastet ist, nicht konstant,
sondern vom Massendurchfluß und von der Wanderrichtung
abhängig ist. Durch Berücksichtigung der Wandergeschwin
digkeiten in beiden Richtungen kann man die Nullpunkt
abweichung weitgehend unterdrücken. Man erreicht damit
die Vorteile des Coriolis-Prinzips (keine Abhängigkeit
vom Strömungsprofil) und des Ultraschall-Meßverfahrens
(keine Nullpunktabweichung), ohne deren Nachteile in
Kauf nehmen zu müssen. Die Erfindung eignet sich insbe
sondere für sehr einfach ausgelegte Meßgeräte, beispiels
weise solche mit geradem Meßrohr, die beim normalen
Messen eine beträchtliche Nullabweichung haben, welche
aber nunmehr eliminiert ist.
Bei einer besonders einfachen Ausführungsform ist dafür
gesorgt, daß eine oder zwei im wesentlichen gleich ausge
bildete Meßstrecken zur Messung der Laufzeit der in
und gegen die Durchflußrichtung wandernden Wellen vorge
sehen sind und die Auswerteschaltung die Differenz der
Laufzeiten verarbeitet. Die Geschwindigkeitsmessung
kann daher auf eine reine Laufzeitmessung reduziert
werden.
Besonders günstig ist es, daß eine Meßstrecke vorgesehen
ist, die durch zwei Energieumformer begrenzt ist, wel
che abwechselnd als Schwingungserreger und Schwingungs
detektor betreibbar sind. Mit geringstem konstruktiven
Aufwand ist sichergestellt, daß für die Messung in der
einen und in der anderen Wanderrichtung die gleichen
Verhältnisse vorliegen. Da hierfür das Reziprozitäts
prinzip voll zutrifft, ergeben sich besonders genaue
Resultate.
Ähnliche Ergebnisse erzielt man dadurch, daß eine Meß
strecke vorgesehen ist, die an beiden Enden durch je
einen Schwingungserzeuger und einen Schwingungsdetektor
begrenzt ist, welche abwechselnd paarweise betreibbar
sind.
Es können aber auch zwei Meßstrecken vorgesehen werden,
sofern diese im wesentlichen gleich ausgebildet sind.
Hierbei empfiehlt es sich besonders, daß zwei Meßstrecken
vorgesehen sind, die einen gemeinsamen Schwingungserre
ger und an den aneinander abgewandten Enden je einen
Schwingungsdetektor aufweisen. Der gemeinsame Schwin
gungserreger sorgt ohne jegliche Zusatzmaßnahme dafür,
daß Wanderwellen in beiden Richtungen mit der gleichen
Frequenz angeregt werden.
Besonders günstig ist es, daß der Schwingungserreger
das Meßrohr mittels eines kurzen Schwingungszuges kleiner
Bandbreite anregt. Zur Erzeugung der wandernden Welle
genügt die Anregung mit wenigen Schwingungen. Die kleine
Bandbreite führt zu sehr genauen Meßergebnissen auch
bei Anregungsarten, bei denen die Wandergeschwindigkeit
von der Frequenz abhängig ist, beispielsweise bei Biege
schwingungen. Besteht diese Abhängigkeit nicht, kann
auch ein Breitband-Impuls zur Schwingungserregung verwen
det werden.
Insbesondere kann der Schwingungszug aus wenigen Sinus
schwingungen in einer der Gaußschen Funktion entsprechen
den Hüllkurve bestehen. Im Gegensatz zu einem Rechteck
impuls führt dieses Produkt aus Glockenkurve und Sinus
funktion zu einer Anregung mit sehr kleiner Bandbreite.
Des weiteren ist es vorteilhaft, daß der Schwingungser
reger das Meßrohr im wesentlichen mit einer so hohen
Frequenz anregt, daß die Messung der Durchlaufzeit er
folgt ist, bevor Reflexionen der wandernden Welle an
der Meßrohr-Einspannung den Schwingungsdetektor errei
chen. Je höher die Frequenz ist, umso eher besteht die
Möglichkeit, daß der Schwingungsdetektor einen für die
genaue Zeitbestimmung ausreichenden Anfangsbereich der
wandernden Welle erfassen kann, ehe die Detektion durch
Reflexionen gestört wird.
Eine besonders genaue Messung ergibt sich, wenn der
Schwingungsdetektor zur Messung der Laufzeit einen vor
gegebenen Nulldurchgang der wandernden Welle feststellt.
Es kann sich um den ersten oder einen der ersten Null
durchgänge in einer bestimmten Durchgangsrichtung han
deln, der sich mit hoher Genauigkeit feststellen läßt.
Durch Wahl einer entsprechenden Anregungsfrequenz kann
sichergestellt sein, daß dieser Nulldurchgang erfaßt
ist, ehe Reflexionen stören.
In diesem Zusammenhang empfiehlt es sich, daß der Meß
strecke auf der dem Schwingungserreger abgewandten Seite
des Schwingungsdetektors ein auf das Meßrohr wirkender
Schwingungsdämpfer zugeordnet ist. Der Schwingungsdämpfer
sorgt dafür, daß Reflexionen nur in unschädlichem Maße
zurückkehren und das Meßergebnis beeinflussen können.
Von Vorteil ist es auch, daß der Schwingungserreger
das Meßrohr im wesentlichen mit einer solchen Frequenz
anregt, daß die Wellenlänge der wandernden Wellen wesent
lich größer ist als der Durchmesser des Meßrohres. Dies
ergibt ausgeprägte und daher gut erfaßbare Wellen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform findet sich eine
Regelschaltung für die Anregungsfrequenz des Schwingungs
erregers, die die Wellenlänge der längs des Meßrohres
wandernden Welle konstant hält. Unter dieser Voraus
setzung ist nämlich die Differenz der Laufzeiten der
wandernden Welle in und gegen die Durchflußrichtung
proportional zum Massendurchfluß.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist dafür
gesorgt, daß die Regelschaltung einen Integrator auf
weist, der Abweichungen der Ankunftszeit von einem Soll
wert integriert, daß ein spannungsgesteuerter Oszilla
tor das Integrationsergebnis in eine Taktfrequenz
umsetzt, und daß zur Bildung einer den Schwingungserreger
anregenden Spannung mit Hilfe eines mit der Taktfrequenz
betriebenen Zählers ein Speicher mit nachgeschaltetem
D/A-Wandler auslesbar ist. Jede Abweichung der Ankunfts
zeit vom Sollwert führt zu einer Änderung der Taktfre
quenz und damit zu einer Änderung der Anregungsfrequenz
des Schwingungserregers, bis der ursprüngliche Zustand
wieder hergestellt ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung
dargestellter, bevorzugter Ausführungsbeispiele näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungs
gemäßen Massendurchfluß-Meßgeräts,
Fig. 2 eine erste Abwandlung,
Fig. 3 eine zweite Abwandlung,
Fig. 4 eine dritte Abwandlung,
Fig. 5 eine vierte Abwandlung und
Fig. 6 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer
Erreger- und Auswerteschaltung.
Fig. 1 zeigt ein gerades Meßrohr 1, das an seinen beiden
Enden Anschlußflansche 2 und 3 trägt, so daß es in einen
Rohrleitungsstrang eingeschaltet werden kann. Es gibt
eine Meßstrecke A1, die durch je einen Energieumwandler
4 und 5 begrenzt ist. Diese Energieumwandler können
jeweils als Schwingungserreger S und als Schwingungs
detektor M betrieben werden. Zwischen der Meßstrecke
A1 und den Endflanschen 2 bzw. 3 ist jeweils eine Dämp
fungsvorrichtung 6 bzw. 7 angeordnet.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 gibt es eine Meß
strecke A2, an deren Enden je zwei Energieumwandler
9, 10, 11 und 12 angeordnet sind, nämlich zwei Schwin
gungserreger S und zwei Schwingungsdetektoren M. Von
Ihnen wird das Paar 9, 12 und das Paar 10, 11 abwech
selnd in Betrieb gesetzt.
In Fig. 3 sind zwei Meßstrecken vorhanden. Die Meßstrecke
B1 ist durch den als Sender S ausgebildeten Energieum
former 13 und den als Schwingungsdetektor M ausgebilde
ten Energieumformer 14 begrenzt, die Meßstrecke C1 durch
den als Schwingungserreger S ausgebildeten Energieumfor
mer 15 und den als Schwingungsdetektor M ausgebildeten
Energieumformer 16.
In Fig. 4 sind wiederum zwei Meßstrecken B2 und C2 mit
Energieumwandlern 17, 18, 19 und 20 vorgesehen. Der
Unterschied zu Fig. 3 besteht darin, daß Schwingungs
erreger S und Schwingungsdetektor M ihren Platz getauscht
haben.
In Fig. 5 sind zwei Meßstrecken B3 und C3 vorgesehen,
die unmittelbar aneinander grenzen. In der Mitte befin
det sich ein als Schwingungserreger S ausgebildeter
Energieumformer 21. In gleichem Abstand von ihm sind
zwei als Schwingungsdetektor M ausgebildete Energieum
former 22 und 23 vorgesehen.
Die Schwingungserreger können das Meßrohr 1 derart anre
gen, daß Biegungsschwingungen, Verschiebungsschwingun
gen, Torsionsschwingungen oder anderer Schwingungen
als Wanderwellen auftreten. Es wird die Tatsache ausge
nutzt, daß die Ausbreitungsgeschwindigkeit der wandernden
Wellen nicht nur von der Steifheit und Masse des Rohres
sowie der Dichte des strömenden Mediums, sondern auch
vom Massendurchfluß und dessen Richtung abhängt. Das
Erfindungsprinzip eignet sich daher für alle Meßrohre,
welche eine solche Verbreitung der Wellen nicht behin
dern. Wenn das zu messende Medium kompressibel ist,
sollten solche Schwingungsanregungen gewählt werden,
bei denen die Kompressibilität keinen störenden Einfluß
auf das Meßergebnis hat.
Die Erregung kann mit einem Breitband-Spannungsimpuls
erfolgen. Da vielfach aber die Wandergeschwindigkeit
von der Frequenz abhängig ist, erzielt man genauere
Meßergebnisse, wenn die Anregung mit einer ausgeprägten
Frequenz bzw. einem kurzen Schwingungszug kleiner Band
breite erfolgt. Ein solcher Schwingungszug ergibt sich,
wenn man wenige Sinusschwingungen, beispielsweise drei
oder vier Sinusschwingungen, in einer Hüllkurve verwen
det, welche der Gaußschen Funktion oder Glockenkurve
entspricht. Die Frequenz ist zweckmäßigerweise einerseits
so niedrig gewählt, daß sich wandernde Wellen mit einer
Wellenlänge ergeben, die wesentlich größer ist als der
Meßrohrdurchmesser, und andererseits so hoch, daß ein
zur sicheren Bestimmung der Ankunftszeit dienender Null
durchgang beim Schwingungsdetektor durchlaufen ist,
bevor eine Überlagerung durch Wellenabschnitte erfolgt,
die an den Einspannflanschen 2 und 3 reflektiert worden
sind. Eine Erreger- und Auswerteschaltung 24 stellt
die Laufzeit zwischen dem Beginn der Erregung der wan
dernden Welle und der Ankunftszeit beim Schwingungsdetek
tor M fest und bestimmt hieraus den Massendurchfluß.
Mit der nächsten Schwingungserregung sollte so lange
gewartet werden, bis das Meßrohr 1 wieder zur Ruhe gekom
men ist.
Die Schwingungserreger S können elektromagnetisch, elek
trostatisch, piezoelektrisch, hydraulisch, magnetisch,
magnetostriktiv, thermisch oder auf andere bekannte
Weise betrieben werden. Im allgemeinen ist ein Teil
des Schwingungserregers am Meßrohr 1 und ein zweiter
Teil an einem zweiten Meßrohr befestigt oder gehäusefest
angeordnet.
Die Schwingungsdetektoren M, die in ähnlicher Weise
zweiteilig aufgebaut sein können, sprechen auf die Lage,
die Geschwindigkeit oder die Beschleunigung des Meßroh
res an. Aus den gewonnenen Signalen läßt sich dann der
Anfangsabschnitt der wandernden Welle, beispielsweise
ein vorgegebener positiver Nulldurchgang, feststellen.
Die Schwingungsdetektoren M können optisch, piezoelek
trisch, elektromagnetisch, magnetostriktiv, elektrosta
tisch arbeiten, als Straingauges ausgebildet sein oder
auf eine andere bekannte Weise betrieben werden.
Die Schwingungsdämpfer 6 und 7 können beispielsweise
aus Wellrohren bestehen.
Es sei angenommen, daß in allen Ausführungsbeispielen
die Durchflußrichtung X gilt.
Im Betrieb wird bei der Ausführungsform nach Fig. 1
das Meßrohr 1 zunächst mit Hilfe des Energieumwandlers
4 in Schwingungen versetzt. Die Laufzeit der so entste
henden in Durchflußrichtung X wandernden Welle wird
mit Hilfe des Energieumwandlers 5 festgestellt. Dann
wird letzterer als Schwingungserreger S benutzt und
die Laufzeit der in Gegenrichtung wandernden Welle vom
Energieumwandler 4 ermittelt. Die Differenz dieser bei
den Laufzeiten, die auch ein Maß für die Differenz der
Wandergeschwindigkeiten ist, wird in der Erreger- und
Auswerteschaltung 24 verarbeitet.
Es läßt sich zeigen:
Qm = Vx × Mu
= Dt × ω² × Tt- × Tt+ × E × I/L³
= Dt × ω² × Tt- × Tt+ × E × I/L³
wobei
Qm = Massendurchfluß
Vx = Geschwindigkeit des strömenden Mediums
Mu = Masse des strömenden Mediums
ω = Erregerfrequenz als Kreisfrequenz
Tt+ = Laufzeit der Wanderwelle in der Meßstrecke in Durchflußrichtung X
Tt- = Laufzeit der Wanderwelle in der Meßstrecke gegen die Durchflußrichtung X
Dt = Differenz Tt--Tt+
E = Elastizitätsmodul
I = Trägheitsmoment
L = Länge der Meßstrecke
Vx = Geschwindigkeit des strömenden Mediums
Mu = Masse des strömenden Mediums
ω = Erregerfrequenz als Kreisfrequenz
Tt+ = Laufzeit der Wanderwelle in der Meßstrecke in Durchflußrichtung X
Tt- = Laufzeit der Wanderwelle in der Meßstrecke gegen die Durchflußrichtung X
Dt = Differenz Tt--Tt+
E = Elastizitätsmodul
I = Trägheitsmoment
L = Länge der Meßstrecke
ist.
Die sich ohne Massendurchfluß ergebende Laufzeit Tt
kann man aus (Tt-+Tt+)/2 berechnen. Da die Frequenz
leicht ermittelbar und die übrigen Größen Konstanten
sind, läßt sich der Massendurchfluß ohne Schwierigkeiten
errechnen.
Wenn man den Ausdruck (Tt xω) oder (Tt- xTt+ xω2)
konstant hält, ist der Massendurchfluß nur noch von
der Laufzeitdifferenz Dt abhängig. Dies kann durch eine
Regelschaltung 25 in der Erreger- und Auswerteschaltung
24 bewirkt werden, welche dafür sorgt, daß die Wellenlän
gen am Rohr konstant gehalten werden. Beispielsweise
kann man bei einer Änderung der Laufzeit den Ände
rungsfaktor feststellen und anschließend die Frequenz
durch diesen Änderungsfaktor dividieren. Dies kann bei
spielsweise mittels einer phasengeschlossenen Schleife
erreicht werden. Auf das Ausführungsbeispiel der Fig.
6 wird verwiesen.
Die Ausführungsform nach Fig. 2 funktioniert in ähnli
cher Weise, weil abwechselnd die Paare der
Energieumwandler 9 und 12 bzw. 11 und 10 wirksam gemacht werden.
Auch hier wird auf der gleichen Meßstrecke A2 abwech
selnd die Laufzeit der Wanderwellen in Durchflußrichtung
X und gegen die Durchflußrichtung X gemessen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 dient die Meßstrecke
B1 der Laufzeitmessung in Durchflußrichtung X und die
Meßstrecke C1 der Durchflußmessung gegen die Durchfluß
richtung X. Die Messung kann abwechselnd, aber auch
gleichzeitig erfolgen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 dient die Meßstrecke
B2 der Laufzeitmessung entgegen der Durchflußrichtung X
und die Meßstrecke C2 der Laufzeitmessung in Durchfluß
richtung X. Auch hier kann die Messung abwechselnd oder
gleichzeitig erfolgen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 dient die Meßstrecke
B3 der Laufzeitmessung gegen die Durchflußrichtung 4
und die Meßstrecke C3 der Laufzeitmessung in Durchfluß
richtung X. Auch hier können die Meßstrecken abwechselnd
oder gleichzeitig genutzt werden.
In allen Fällen ergeben sich ähnliche Verhältnisse,
wie sie in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben worden
sind. Ihre Meßgenauigkeit ist allerdings etwas geringer,
weil die Reziprozitätsbedingung nicht genau, sondern
nur annähernd erfüllt ist.
In den Figuren sind lediglich gerade Meßrohre veranschau
licht. Es kommen aber auch beliebige andere Meßrohrfor
men, insbesondere U-förmige und schleifenförmige Rohre
in Betracht. Als Voraussetzung ist lediglich anzusehen,
daß sie die Ausbreitung von Wanderwellen nicht behindern.
In Fig. 6 ist eine Ausführungsform einer Erreger- und
Auswerteschaltung 24 mit eingebauter Regelschaltung 25
dargestellt. Die beiden Energieumformer 4 und 5 werden
mit Hilfe eines Umschalters 26 abwechselnd mit der erre
genden Sendeschaltung S1 und der detektierenden Empfangs
schaltung M1 verbunden. Diese Betriebsweise wird durch
eine Logikschaltung 27 gesteuert. Diese gibt ferner
am Ausgang 28 eine bestimmte Ankunftszeit (Sollwert)
vor. Ein Detektor 29 vergleicht diesen Sollwert mit
dem von der Empfängerschaltung M1 ermittelten Ist-Wert.
Die Abweichung wird in einem Integrator I integriert.
Das Integrationsergebnis wird in einem spannungsgesteuer
ten Oszillator VCO in eine spannungsproportionale Fre
quenz umgesetzt. Diese bildet die Taktfrequenz für einen
Zähler 30, der einerseits die Logikschaltung 27 steuert
und andererseits aus einem Speicher 31 (PROM) digitale
Werte abruft, die in einem Digital/Analog-Wandler DAC
in eine Spannung umgesetzt werden. Zur Erregung des
Schwingungserregers mittels der Sendeschaltung S1 wird
ein Zählerdurchlauf verwendet, der drei oder vier Sinus
schwingungen in einer glockenförmigen Hüllkurve erzeugt.
Ist die Laufzeit gegenüber dem Sollwert zu hoch, sinkt
die Taktfrequenz des VCO und damit die Erregerfrequenz,
ist die Laufzeit zu klein, steigt die Taktfrequenz.
Auf diese Weise wird das Produkt aus Laufzeit Tt und
Frequenz ω konstant gehalten. Der Massendurchfluß ist
nur noch von der Laufzeitdifferenz abhängig.
Um diese zu ermitteln, werden der von der Logikschaltung
27 vorgegebene Sollwert und die vom Detektor 29 ermittel
te Abweichung einem Zeitmeßkreis 32 zugeführt, dessen
Zeitmaßstab durch einen Oszillator 33 festgelegt ist.
Die jeweils in der Strömungsrichtung und gegen die Strö
mungsrichtung ermittelten Laufzeiten werden von einem
Mikrocomputer 34 ausgewertet. Das Ergebnis kann in einer
Ausgangsvorrichtung 35, wie Display, Drucker o.dgl.,
erfaßt werden.
Claims (13)
1. Nach dem Coriolis-Prinzip arbeitendes Massendurch
fluß-Meßgerät, mit mindestens einem Meßrohr, minde
stens zwei diesem zugeordneten, als Schwingungserre
ger bzw. Schwingungsdetektor wirkenden Energieumfor
mern und einer Auswerteschaltung, die unter Ausnut
zung von Energieumwandler-Signalen den Massendurch
fluß ermittelt, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl
in als auch gegen die Durchflußrichtung (X) längs
des Meßrohrs (1) wandernde Wellen erzeugbar sind,
daß mindestens eine Meßstrecke (A1; A2; B1, C1; B2,
C2; B3, C3) zur Feststellung der Wandergeschwindig
keit in und gegen die Durchflußrichtung vorgesehen
ist und daß die Auswerteschaltung (24) den Massen
durchfluß unter Ausnutzung der beiden unterschied
lichen Wandergeschwindigkeiten ermittelt.
2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine oder zwei im wesentlichen gleich ausgebilde
te Meßstrecken (A1; A2; B1, C1; B2, C2; B3, C3) zur
Messung der Laufzeit der in und gegen die Durchfluß
richtung (X) wandernden Wellen vorgesehen sind und
die Auswerteschaltung (24) die Differenz der Laufzei
ten verarbeitet.
3. Meßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß eine Meßstrecke (A1) vorgesehen ist, die
durch zwei Energieumformer (4, 5) begrenzt ist, welche
abwechselnd als Schwingungserreger (S) und Schwin
gungsdetektor (M) betreibbar sind.
4. Meßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß eine Meßstrecke (A2) vorgesehen ist, die
an beiden Enden durch je einen Schwingungserzeuger
(S) und einen Schwingungsdetektor (M) begrenzt ist,
welche abwechselnd paarweise betreibbar sind.
5. Meßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß zwei aneinander grenzende Meßstrecken (B3,
C3) vorgesehen sind, die einen gemeinsamen Schwin
gungserreger (S) und an den einander abgewandten
Enden je einen Schwingungsdetektor (M) aufweisen.
6. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Schwingungserreger (S) das
Meßrohr (1) mittels eines kurzen Schwingungszuges
kleiner Bandbreite anregt.
7. Meßgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schwingungszug aus wenigen Sinusschwingungen
in einer der Gaußschen Funktion entsprechenden Hüll
kurve besteht.
8. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der Schwingungserreger (S) das
Meßrohr (1) im wesentlichen mit einer so hohen Fre
quenz anregt, daß die Messung der Durchlaufzeit er
folgt ist, bevor Reflexionen der wandernden Welle
an der Meßrohr-Einspannung den Schwingungsdetektor
(M) erreichen.
9. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß der Schwingungsdetektor (M)
zur Messung der Laufzeit einen vorgegebenen Null
durchgang der wandernden Welle feststellt.
10. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß der Meßstrecke (A1) auf der
dem Schwingungserreger (S) abgewandten Seite des
Schwingungsdetektors (M) ein auf das Meßrohr (1)
wirkender Schwingungsdämpfer (6, 7) zugeordnet ist.
11. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß der Schwingungserreger (S) das
Meßrohr (1) im wesentlichen mit einer solchen Fre
quenz anregt, daß die Wellenlänge der wandernden
Wellen wesentlich größer ist als der Durchmesser
des Meßrohres (1).
12. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekenn
zeichnet durch eine Regelschaltung (25) für die
Anregungsfrequenz des Schwingungserregers (S), die
die Wellenlänge der längs des Meßrohres (1) wandern
den Welle konstant hält.
13: Meßgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Regelschaltung (25) einen Integrator (I)
aufweist, der Abweichungen der Ankunftszeit von
einem Sollwert integriert, daß ein spannungsgesteuer
ter Oszillator (VCO) das Integrationsergebnis in
eine Taktfrequenz umsetzt, und daß zur Bildung einer
den Schwingungserreger (S) anregenden Spannung mit
Hilfe eines mit der Taktfrequenz betriebenen Zählers
(30) ein Speicher (31) mit nachgeschaltetem D/A-Wand
ler (DAC) auslesbar ist.
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