DE4119732C2 - Verfahren zur Nullpunktskorrektur und Verfahren zur Korrektur des Bereichsfaktors - Google Patents
Verfahren zur Nullpunktskorrektur und Verfahren zur Korrektur des BereichsfaktorsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nullpunkts
korrektur des Ausgangssignals sowie ein Verfahren zur Korrek
tur des Bereichsfaktors eines Strömungsfühlers einer Strö
mungsmeßeinrichtung, insbesondere eines fluidischen Strömungs
messers gemäß den Ansprüchen 1, 2 und 3.
Ein fluidischer Strömungsmesser ist ein Strömungsmes
ser zum Messen der Strömungsrate mittels eines Aufbaus, bei
dem eine Adhäsionswand und ein Rückkopplungströmungskanal zur
stromabwärtigen Seite einer das zu messende Fluid ausblasenden
Düse vorgesehen sind und eine Schwingung des Fluids an der Ad
häsionswand aufgrund des Coanda-Effekts hervorgerufen und die
Druckausbreitung zu dem Rückkopplungströmungskanal übertragen
wird, wobei konstruktionsgemäß die Schwingung des Fluids
(Schwingungsfrequenz) proportional zu dem zu messenden Fluid
ist.
Fluidische Strömungsmesser dieser Konstruktionsart
sind bereits in der US-PS 3 640 133, US-PS 3 690 171,
JP-OS 48-54962, JP-OS 53-77558, JP-OS 59-184822 veröffentlicht wor
den.
Der vorstehend genannte fluidische Strömungsmesser ist
von der Art, bei der die Schwingung des Fluids innerhalb
des fluidischen Elements erzeugt und diese Schwingung zum
Verarbeiten der Strömungsrate des gemessenen Fluids unter
Verwendung eines Mikrocomputers elektrisch abgegriffen
wird, und daher ergibt sich keine Schwierigkeit, wenn die
Strömungsrate verhältnismäßig groß ist, jedoch wird die Er
zeugung der Fluidschwingung unstabil in einem Bereich sehr
kleiner Strömungsraten, wodurch ein Meßfehler hervorgerufen
wird.
Daher ist eine wahlweise Verwendung entsprechend der
Strömungsrate vorgeschlagen worden, indem Strömungsraten,
die größer sind als eine vorgegebene, konstante Strö
mungsrate, mittels eines fluidischen Elements gemessen wer
den und Strömungsraten, die kleiner sind als eine vorgege
bene, konstante Strömungsrate mittels eines in den Düsenbe
reich eingesetzten Strömungsfühlers gemessen werden
(JP-OS 1-58118).
Jedoch kann es in den Fällen der oben genannten be
kannten Beispiele, wenn eine Leitungsunterbrechung oder ein
Kontaktdefekt in dem Strömungsfühler und dem Fühler zum Er
fassen der durch das fluidische Element hervorgerufenen
Fluidschwingung und in der diese zwei Fühler mit dem Mikro
computer zum Durchführen des Betriebs verbindenden Lei
tungsdrähte auftreten sollten, der Fall sein, daß die Strö
mungsrate gemessen wird, ohne den Fehler zu erkennen.
Weiterhin wird der Mikroströmungsfühler, da er eine
hohe Stabilität hat, im allgemeinen ohne Durchführung einer
Nullpunktskorrektur verwendet. Da jedoch eine leichte Ab
weichung vom Nullpunkt während der Herstellung oder durch
Veränderungen im Laufe der Zeit vorstellbar sind, ist man
üblicherweise dazu übergegangen, ein "totes Band" gegen das
Ausgangssignal in der Nähe der Strömungsrate Null vorzuse
hen, wobei das Ausgangssignal in diesem Bereich vernach
lässigt, d. h. nicht integriert wird.
Bei der vorstehend genannten Art, das Ausgangssignal
in der Nähe der Strömungsrate Null zu vernachlässigen, ist
jedoch überhaupt keine Korrektur vorgesehen, ungeachtet ei
ner Verschiebung des Nullpunktes in Folge eines Einstell
fehlers während der Herstellung und einer Veränderung im
Laufe der Zeit für den Fall, daß sehr kleine Ausgangsim
pulse, die niedriger sind als die notwendige, minimal er
faßbare Strömungsrate, fast das gesamte Ausgangssignal ein
nehmen, und aus diesem Grund kann der Abweichungsfehler in
dem Meßbereich des Strömungsmessers nicht entfernt werden.
Insbesondere im Bereich kleiner Strömungsraten hat die
Größe der Nullpunktsverschiebung einen großen Einfluß auf
die Meßgenauigkeit, da sie einen verhältnismäßig großen
Wert verglichen mit dem Strömungsratenausgangssignal hat.
Weiter hat der Mikroströmungsfühler eine hohe Dauer
haftigkeit und seine Leistungsfähigkeit ändert sich kaum,
jedoch ist als Vorkehrung für den Fall, daß sich seine
Empfindlichkeit aufgrund einer Adhäsion kleiner Staubmengen
u. a. im Laufe der Jahre ändert, üblicherweise bei dieser
Art von Strömungsmessern eine sogenannte Bereichskorrektur
funktion zum automatischen Erhöhen der Empfindlichkeit des
Strömungsfühlers vorgesehen worden.
Bei der üblichen Bereichskorrektur wird die Empfind
lichkeit des Strömungsfühlers auf der Grundlage der gemes
senen Strömungsrate des fluidischen Elements in dem Be
reich, wo sowohl der Strömungsfühler als auch das fluidi
sche Element arbeiten, automatisch erhöht, was auf der im
folgenden angegebenen Berechnung beruht.
Wenn das Impulsausgangssignal des Strömungsfühlers P
ist, dann besteht die folgende Beziehung gegenüber dem von
dem Strömungsfühler angezeigten Wert Q(FS) der Strömungs
rate
Q(FS) = Ki (FS) P (1)
wobei Ki (FS) der Bereichsfaktor des Strömungsfühlers
zum Zeitpunkt i ist.
Nun sei angenommen, daß die Gasströmungsrate in den
Bereich gelangt ist, wo die Anordnung arbeitet, und sowohl
mit dem Strömungsfühler als auch mit dem fluidischen Ele
ment gemessen wird.
Ki = Qi (FD)/Pi (2)
wobei Pi der Mittelwert der Anzahl der Impulse des
Strömungsfühlers während der Korrektur ist, wogegen Qi (FD)
der Mittelwert der von dem fluidischen Element gemessenen
Strömungsrate ist. Gemäß dem üblichen Verfahren soll die
Korrektur erfolgen, indem der mit der Formel (2) erhaltene
Wert Ki als neuer Bereichsfaktor für den Strömungsfühler
verwendet wird. Das heißt
Ki+1 (FS) = Ki (3)
wobei Ki+1 (FS) der Bereichsfaktor des Strömungsfühlers
zum Zeitpunkt i+1 ist.
Obwohl bei diesem üblichen Beispiel die Meßwerte des
Strömungsfühlers und des fluidischen Elements als zeitliche
Mittelwerte eine hohe Genauigkeit anzeigen, bringen die
Werte jeder Messung Fluktuationen aufgrund einer Unruhe der
Strömung und von Störungen mit sich. Daher müssen die Aus
gangssignale des fluidischen Elements und des Strömungsfüh
lers zur Bildung der Mittelwerte über viele Stunden gemes
sen werden, um den Strömungsfühler mit einer hohen Genauig
keit zu korrigieren. Jedoch in dem Falle, daß der Gasdurch
flußmesser im Haushalt des Endverbrauchers installiert ist,
ist es unmöglich, das Gas zu Testzwecken strömen zu lassen,
wenn die Strömungsrate korrigiert werden soll, sondern es
ist notwendig, die Strömungsrate zu korrigieren, während
das Gas in dem Endverbraucherhaushalt genutzt wird, so daß
die zum Korrigieren der Strömungsrate benötigten längeren
Zeitdauern zu einer Abnahme der Korrekturhäufigkeit führen.
Zusätzlich ist, selbst in dem Fall, daß die Störungen aus
dem einen oder anderen Grund während der Korrektur mit den
Meßwerten gemittelt worden sind, keine Funktion verfügbar,
die dies bestätigen würde, und daher besteht eine Möglich
keit, daß der Bereichsfehler des Strömungsfühlers vorüber
gehend zunimmt.
Aus der DE-OS 22 21 438 ist eine Störungsmelderanlage
für Durchflußmesser-Systeme mit einer Fehlererfassungsschal
tung bekannt, die eine Störungsmeldung dann ausgibt, wenn eine
Datenaufbereitungseinrichtung kein Eingangssignal von dem
Strömungsmesser erhält.
Die GB-2,177,204 A beschreibt die Messung von Liquid
strömungen, wobei eine Korrektur eines Bereichsfaktors
vorgenommen wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die
Meßgenauigkeit bei Strömungsmeßeinrichtungen zu erhören.
Erfindungsgemäß geschieht dies durch eine Nullpunkts
korrektur bzw. durch eine Korrektur des Bereichsfaktors nach
den Ansprüchen 1 und 2. Eine bevorzugte Ausgestaltung des
erfindungsgemäßen Verfahrens zur Korrektur des Bereichsfaktors
ist Gegenstand von Anspruch 3.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung
anhand der Zeichnung erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Darstellung eines mit einem Mikroströ
mungsfühler ausgerüsteten fluidischen Strömungsmessers;
Fig. 2 ein Flußdiagramm eines Verfahrens zum Fest
stellen eines Fehlers;
Fig. 3 ein Flußdiagramm eines Verfahrens zur Null
punktskorrektur dem Strömungsfühlers;
Fig. 4 bis 7 Darstellungen zur Erläuterung des Ver
fahrens zur Nullpunktskorrektur;
Fig. 8 Darstellungen zur Erläuterung eines bekannten
Verfahrens zur Bereichskorrektur;
Fig. 9 eine Darstellung zur Erläuterung des erfin
dungsgemäßen Verfahrens zur Bereichskorrektur.
Fig. 1 zeigt einen mit einem Mikroströmungsfühler
ausgerüsteten fluidischen Strömungsmesser, der eine Schal
tung zum Feststellen eines Fehlers umfaßt.
Die Fehlerkriterien dieses fluidischen Strömungs
messers sind die folgenden.
In dem Bereich, wo sowohl von dem Mikroströmungsfühler
als auch von dem fluidischen Element Signale abgegeben wer
den, das heißt, in dem Falle, daß die Strömungssignale ein
ander überlappen, wählt der Mikrocomputer jedes der Signale
auf der Grundlage der Strömungsrate aus.
Der Mikrocomputer überwacht die von diesen Einrichtun
gen ausgegebenen Signale und entscheidet, daß zumindest in
den folgenden Fällen ein Fehler in einer dieser Einrichtun
gen vorliegt:
- a. In dem Falle, daß ein Strömungsratensignal, das hö her ist als eine vorgegebene Strömungsrate, nur von Seiten des Strömungsfühlers eingegeben wird.
- b. In dem Falle, daß ein Strömungsratensignal, das hö her ist als die vorgegebene Strömungsrate, nur von Seiten des fluidischen Elements eingegeben wird.
- c. In dem Falle, daß ein Strömungsratensignal, das niedriger als die vorgegebene Strömungsrate ist, nur von Seiten des Strömungsfühlers eingegeben wird.
- d. In dem Falle, daß ein Strömungsratensignal, das niedriger als die vorgegebene Strömungsrate ist, nur von Seiten des fluidischen Elements eingegeben wird.
Tabelle 1 ist ein Beispiel von Fehlerkriterien in dem
Fall, daß die von dem fluidischen Element gemessene
Strömungsrate auf ein Minimum von 150 Litern pro Stunde
eingestellt worden ist, und daß die von dem Strömungsfühler
gemessene Strömungsrate auf 0 bis 150 Liter pro Stunde ein
gestellt worden ist, und daß die Entscheidung dahingehend
getroffen wird, daß dieses Kombinationsbeispiel normal ist,
wogegen in den anderen Fällen eine der Einrichtungen oder
beide als fehlerhaft beurteilt werden.
Ein konkretes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum
Feststellen eines Fehlers wird anhand der Fig. 1 erläu
tert. Bezugszeichen 1 zeigt ein fluidisches Element, das
eine Düse 2, Adhäsionswände 3 und 3a, Rückkopplungsströ
mungskanäle 4 und 4a und Fluidschwingungserfassungsdurch
gänge 5 und 5a aufweist.
Ein Strömungsfühler 6 ist in den Bereich der Düse 2
eingesetzt und die von diesem Strömungsfühler 6 erfaßte
Strömungsrate wird durch eine Strömungsratensignalumwand
lungsschaltung 7 auf Seiten des Strömungsfühlers in ein
elektrisches Signal umgewandelt und einer Strömungsraten
verarbeitungs- und Anzeigeschaltung 8 zugeführt.
Ein Fluidschwingungserfassungsfühler 9 steht mit dem
Fluidschwingungserfassungsdurchgängen 5 und 5a in Verbin
dung und umfaßt eine Strömungsratensignalumwandlungsschal
tung auf Seiten des fluidischen Elements zum Umwandeln der
von dem Fluidschwingungserfassungsfühler 9 erfaßten Fluid
schwingungen in ein Strömungsratensignal, wobei das von der
Strömungsratensignalumwandlungsschaltung in ein elektri
sches Signal umgewandelte Signal in die Strömungsratenver
arbeitungs- und Anzeigeschaltung 8 eingegeben wird.
Die Strömungsratenverarbeitungs- und Anzeigeschaltung
8 enthält eine Schaltung zum Verarbeiten des elektrischen
Eingangssignals in eine Strömungsrate zu deren Integrierung
und Anzeige, eine Schaltung zum wahlweisen Verwenden des
fluidischen Elements 1 und des Strömungsfühlers 6 auf der
Grundlage des vorgegebenen Strömungsratenwertes und eine
Fehlerfeststellungsschaltung, wobei das Ausgangssignal
(Eingangssignal) von den Strömungsratensignalumwandlungs
schaltungen 7 und 9 zu einer Entscheidung für das Vorhan
densein eines Fehlers führt in dem Falle, daß ein Strö
mungsratensignal, das höher als der vorgegebene Strömungs
ratenwert ist, nur von Seiten des Strömungsfühlers 6 ein
gegeben wird, und in dem Falle, daß ein Strömungsraten
signal, das höher als die vorgegebene Strömungsrate ist,
nur von Seiten des fluidischen Elements 1 eingegeben wird,
oder in dem Falle, daß ein Strömungsratensignal, das
niedriger als die vorgegebene Strömungsrate ist, nur von
Seiten des Strömungsfühlers 6 eingegeben wird, und in dem
Falle, daß ein Strömungsratensignal, das niedriger als die
vorgegebene Strömungsrate ist, nur von Seiten des fluidi
schen Elements 1 eingegeben wird. Fig. 2 zeigt das logi
sche Diagramm für die Erzeugung einer Warnung bei einem
Fehler des Fühlers.
In dem Falle, daß das Vorhandensein eines Fehlers
festgestellt worden ist, sollten wahlweise solche Entspre
chungen festgelegt werden, ob der Alarm ausgegeben und
gleichzeitig die Messung des Meßgerätes gestoppt werden
soll, oder ob der Fehler für eine bestimmte Zeitdauer
überwacht und in dem Falle einer Normalisierung diese Tat
sache in der Zwischenzeit aufgezeichnet und die Messung un
verändert fortgeführt werden soll, oder nicht.
Da gemäß der Erfindung, wie oben beschrieben, die Aus
gangssignale des fluidischen Elements und des Strömungsfüh
lers in der Fehlerfeststellungsschaltung überwacht werden
und die Warnung zumindest in dem Fall ausgegeben wird, daß
das Vorhandensein eines Fehlers festgestellt wird, besteht
keine Gefahr, daß die Messung fortgesetzt wird, ohne daß
solche Fehler wie eine Unterbrechung, ein Kurzschluß, ein
Kontaktdefekt oder ähnliches der den Flüssigkeitsschwin
gungserfassungsfühler und den Strömungsfühler und ebenso
diese zwei Fühler mit den elektronischen Schaltungen ver
bindenden Leitungen bemerkt werden.
Fig. 3 zeigt einen Algorithmus für das Verfahren zur
Nullpunktskorrektur des Strömungsfühlers 6.
Zuerst wird nach dem Start der berechnete Wert P₀ des
Strömungsfühlerausgangssignals bei der Strömungsrate 0 ein
gestellt, der Absolutwert des durch Abziehen von P₀ von dem
tatsächlich durch den Strömungsfühler gemessenen Wert P er
haltenen Werts mit einem Schwellwert TH verglichen und,
wenn die Impulsanzahl kleiner als TH ist, wird diese Im
pulsanzahl als Nullpunkt des Strömungsfühlers zum Berechnen
der Verschiebungsgröße und zum Ausführen der Nullpunkts
korrektur angenommen, wogegen, wenn die Impulsanzahl größer
als der Schwellwert ist, das Vorhandensein einer Strö
mungsrate angenommen und die Strömungsrate unter Verwendung
der derzeitigen Korrekturgröße ohne Erneuerung der Ver
schiebungsgröße korrigiert wird.
Das Korrekturverfahren wird im einzelnen unter Bezug
nahme auf die Fig. 4A und AB beschrieben.
Es sei angenommen, wie in Fig. 4A gezeigt, daß die
anfängliche das Fühlerausgangssignal in Abhängigkeit von
der Strömungsrate angebende Charakteristik des Fühlers l₁
sich aufgrund eines Herstellungseinstellfehlers, einer
zeitlichen Veränderung o. ä. verschoben hat, so daß das Füh
lerausgangssignal bei Strömungsrate 0 zu Pd wurde und sich
die Charakteristik ebenfalls nach l₂ verschoben hat. Nun
sei der Schwellwert TH in dem Korrekturalgorithmus angenom
men als
TH = Pm/2,
wobei Pm die notwendige minimal erfaßbare Strömungs
rate ist, dann ist bei einer Strömungsrate 0 das Fühleraus
gangssignal Pd, und weil die folgende Bedingung erfüllt
werden kann
TH < |Pd|
ist der Mittelwert des Fühlerausgangssignals Pd, wenn
die Strömungsrate tatsächlich 0 ist, so daß der Nullpunkts
korrekturwert P₀ allmählich wird zu
P₀ = Pd.
Angenommen, daß das Ausgangssignal des Fühlers P ist,
wenn die Strömungsrate mehr als Qm/2 beträgt, wie in
Fig. 4B gezeigt, wird das Fühlerausgangssignal nach seiner
Korrektur zu
= P-P₀
= P-Pd
= P-Pd
und die Fühlercharakteristik l₃ stimmt zu dieser Zeit
mit der ursprünglichen Charakteristik l₁ überein.
Im Gegensatz dazu kann, weil ein kleineres Fühleraus
gangssignal als Pm/2 durch das "tote Band" gerade abge
schnitten wird, der Verschiebungsfehler bei dem herkömmli
chen System nicht entfernt werden (Charakteristik l₄ in
Fig. 4B).
Andererseits, wenn der Gasströmungsmesser in einem
Endverbraucherhaushalt installiert ist, ist es unmöglich,
die Situation zu schaffen, in der die Strömungsrate durch
Schließen des Absperrventils oder durch ein ähnliches Vor
gehen zur Zeit der Nullpunktskorrektur tatsächlich Null
ist, so daß ein auf eine sehr kleine Strömungsrate, die
kleiner ist als die zum Erfassen notwendige Strömungsrate,
zurückzuführendes Fühlerausgangssignal nicht von der Null
punktsverschiebung unterschieden werden kann.
Nun sei angenommen, daß die Mikroströmungsrate QL
|QL| < TH (= Qm/2)
ist, wie in Fig. 5 gezeigt, dann wird der Nullpunkt
durch den vorgenannten Algorithmus korrigiert oder in der
umgekehrten Richtung durch das QL entsprechende Fühleraus
gangssignal PL korrigiert, wie in Fig. 6 gezeigt, was zu
der Charakteristik l₆ führt.
Jedoch sogar in einem Falle wie diesem, wird die
Grenze für eine fehlerhafte Korrektur selbst in dem in
Fig. 7 gezeigten schlechtesten Fall zu l₇ oder l₈, indem der
Maximalwert der Korrekturgröße gemacht wird zu
Max (|P₀|) < Pm/2.
Daher wird das Fühlerausgangssignal bei einer Strö
mungsrate 0 selbst im Falle der Charakteristik l₇ den Wert
Pm/2 nicht übersteigen und das Fühlerausgangssignal kann
bei einer Strömungsrate Qm selbst im Falle der Charakteri
stik l₈ mehr als Pm/2 betragen, so daß die Strömungsrate
0 immer noch von der Strömungsrate Qm unterschieden werden
kann und die Leckerfassungsfunktion des Strömungsfühlers
nicht beeinträchtigt wird.
Im Falle einer Verschiebung der Fühlereigenschaften
kann diese vollständig korrigiert werden, wenn die Ver
schiebung weniger als der oben beschriebene Schwellwert be
trägt, und durch die vorliegende Erfindung kann eine Streu
ung der Fühlereigenschaften während der Herstellung und so
gar deren Temperaturabhängigkeit aufgefangen werden.
Wenn andererseits ein Leck vorliegt, das kleiner ist
als die notwendige untere Erfassungsgrenze, kann die Kor
rektur fälschlich erfolgen, aber die laufende Leistungsfä
higkeit kann durch eine geeignete Auswahl eines Grenzwertes
für die Korrektur beibehalten werden. Außerdem wird der
Nullpunkt durch Verwendung des zeitlichen Mittelwerts des
Mikrosignals erhalten, wobei der Ausgangssignalmittelwert
bei Abwesenheit einer Strömung Null wird und keine übermä
ßige Integrierung mehr erfolgt, obwohl kein "totes Band"
verwendet wird. Im Ergebnis kann eine hohe Zuverlässigkeit
für den Gasströmungsmesser erhalten werden.
Zusätzlich kann auch die Meßgenauigkeit des Fühlers
erhöht werden, da die Korrektur der Verschiebungsgröße im
Nullpunkt auch dazu dient, eine Verschiebung der gesamten
Charakteristik des Strömungsfühlers zu korrigieren.
Als nächstes wird das erfindungsgemäße Bereichskorrek
turverfahren beschrieben.
Fig. 8 erläutert das übliche Verfahren zur Korrektur
der Empfindlichkeit des Strömungsfühlers mit einem Korrek
turvorgang. Fig. 9 zeigt die Durchführung der Korrektur
durch eine arithmetische Mittelwertbildung der korrigierten
Werte für n-fache Werte in der Vergangenheit (n 2; ganze
Zahl).
Wenn das Impulsausgangssignal des Strömungsfühlers P
ist, dann besteht die folgende Beziehung mit dem die Strö
mungsrate anzeigenden Wert Q:
Q(FS) = Ki (FS) P (1)
wobei K¹(FS) der Strömungsfühlerbereichsfaktor zur
Zeit i ist.
Nun sei angenommen, daß die Gasströmungsrate in den zu
korrigierenden Bereich gelangt ist und ihre Messung sowohl
mit dem Strömungsfühler als auch mit dem fluidischen Ele
ment erfolgt ist.
Ki = Q(FD)/Pi (2)
wobei Pi der Mittelwert der Impulsanzahl des Strö
mungsfühlers während der Korrekturperiode und Q(FD) der
Mittelwert der Strömungsratenmessungen mittels des fluidi
schen Elements ist.
Bei dem herkömmlichen Verfahren wird die Korrektur
durchgeführt, indem der durch die Formel (2) erhaltene Wert
Ki als neuer Strömungsfühlerbereichsfaktor verwendet wird.
Das heißt
Ki+1 (FS) = Ki (3)
wobei Ki+1 (FS) der Strömungsfühlerbereichsfaktor zum
Zeitpunkt i+1 ist.
Im Gegensatz dazu wird gemäß der vorliegenden Erfin
dung die Korrektur durch Verwendung der folgenden Formel
durchgeführt:
Dadurch läßt sich der im folgenden beschriebene Effekt
durch das erfindungsgemäße Korrekturverfahren erreichen.
Da bei dem herkömmlichen Verfahren die Meßgenauigkeit
während der Korrektur einen Einfluß auf die Genauigkeit der
Bereichskorrektur hat, muß die Meßgenauigkeit während der
Korrektur erhöht werden (nämlich die Meßzeit verlängert
werden), um die Genauigkeit der Bereichskorrektur zu erhö
hen, wogegen gemäß der Erfindung die Bereichskorrektur
durch den Mittelwert von mehreren Korrekturergebnissen er
reicht wird, so daß die Genauigkeit der Bereichskorrektur
selbst dann erreicht werden kann, wenn die Genauigkeit für
die einzelnen Korrekturen mehr oder weniger schlecht ist.
Weiterhin nimmt auch die Häufigkeit für die Durchfüh
rung der Korrektur zu, da es möglich ist, die Meßgenauig
keit bei jeder Korrektur zu senken und die für die Korrek
tur notwendige Zeit zu verkürzen.
Weiter wird der Energieverbrauch während der Korrektur
nicht erhöht, da eine Notwendigkeit zum Verkürzen des Be
triebsintervalls des Strömungsfühlers während der Korrektur
wegfallen kann. Aus diesem Falle wird ein Zeitgeber zum
Überwachen des Korrekturintervalls überflüssig.
Als nächstes wird ein Verfahren zur Bereichskorrektur
eines anderen Strömungsfühlers zur Korrektur des Bereichs
faktors durch den Bereichsfaktor vor der Korrektur und den
gewichteten Mittelwert des berechneten Bereichsfaktors nach
der Korrektur beschrieben, wobei die Korrektur des
Bereichsfaktors des Strömungsfühlers auf der Grundlage
eines Vergleichs mit der durch das fluidische Element ge
messenen Strömungsrate erfolgt.
Zur Erleichterung der Erklärung wird dieses Verfahren
unter Bezugnahme auf das herkömmliche Bereichsfaktorkorrek
turverfahren beschrieben.
Wenn das Impulsausgangssignal des Strömungsfühlers P
ist, besteht die folgende Beziehung mit dem von dem Strö
mungsfühler angezeigten Wert Q(FS) für die Strömungsrate
Q(FS) = Ki (FS) P (5)
wobei Ki (FS) der Strömungsfühlerbereichsfaktor zum
Zeitpunkt i ist.
Nun sei angenommen, daß die Gasströmungsrate in den zu
korrigierenden Bereich eingetreten ist und die Messung so
wohl durch den Strömungsfühler als auch das fluidische
Element vorgenommen worden ist
Ki = Q(FD)/Pi (6)
wobei Pi der Mittelwert der Impulsanzahl des Strö
mungsfühlers während der Korrekturperiode ist, wogegen
Q(FD) der Mittelwert der mit dem fluidischen Element gemes
senen Strömungsrate ist. Bei den herkömmlichen Verfahren
erfolgt die Korrektur, indem der durch die Formel (6) er
haltene Wert Ki als neuer Strömungsfühlerbereichsfaktor
verwendet wird, nämlich
K(FS) = Ki (7)
wobei K(FS) der Strömungsfühlerbereichsfaktor zum
Zeitpunkt i+1 ist.
Im Gegensatz dazu wird gemäß der Erfindung der Strö
mungsfühlerbereichsfaktor erneuert als
Ki+1 (FS) = Ki (FS) + α(Ki-Ki (FS)) (8)
wobei α der Gewichtskoeffizient ist mit α < 0.
Wenn das Korrekturverfahren gemäß der Erfindung ange
wendet wird, lassen sich die folgenden Wirkungen erreichen.
Da bei dem herkömmlichen Verfahren die Meßgenauigkeit
während der Korrektur einen Einfluß auf die Genauigkeit der
Bereichskorrektur hat, muß die Meßgenauigkeit während der
Korrektur erhöht werden (nämlich die Meßzeit verlängert
werden), um die Genauigkeit der Bereichskorrektur zu erhö
hen, wogegen gemäß der Erfindung die Bereichskorrektur
durch den Mittelwert von mehreren Korrekturergebnissen er
reicht wird, so daß die Genauigkeit der Bereichskorrektur
selbst dann erreicht werden kann, wenn die Genauigkeit für
die einzelnen Korrekturen mehr oder weniger schlecht ist.
Weiterhin nimmt auch die Häufigkeit für die Durchfüh
rung der Korrektur zu, da es möglich ist, die Meßgenauig
keit bei jeder Korrektur zu senken und die für die Korrek
tur notwendige Zeit zu verkürzen.
Weiter wird der Energieverbrauch während der Korrektur
nicht erhöht, da eine Notwendigkeit zum Verkürzen des Be
triebsintervalls des Strömungsfühlers während der Korrektur
wegfallen kann. Aus diesem Falle wird ein Zeitgeber zum
Überwachen des Korrekturintervalls überflüssig.
Es braucht lediglich der letzte Bereichsfaktor für die
weitere Verwendung abgespeichert werden. Aus diesem Grund
kann Speicherplatz in der Korrekturschaltung gespart wer
den.
Weiterhin kann die Optimierung ohne Schwierigkeiten
vorgenommen werden, da nur ein einziger Parameter α be
steht.
Claims (3)
1. Verfahren zur Nullpunktskorrektur des Ausgangssi
gnals eines in einer Strömungsmeßeinrichtung enthaltenen Strö
mungsfühlers, bei dem eine Nullpunktsverschiebungsgröße Pd zur
Nullpunktskorrektur des Ausgangssignals P des Strömungsfühlers
verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Absolutwert
eines durch Subtraktion eines für Strömungsrate 0 angenommenen
Strömungsfühlerausgangssignals P₀ von dem tatsächlich durch
den Strömungsfühler gemessenen Ausgangssignal P erhaltenen
Werts mit einem vorgegebenen Schwellwert TH verglichen wird,
und daß, wenn der so erhaltene Wert kleiner als der Schwell
wert TH ist, das Ausgangssignal P als Nullpunkt PD des Strö
mungsfühlers zum Berechnen der Verschiebungsgröße PD und zum
Ausführen der Nullpunktskorrektur angenommen wird, wogegen,
wenn der so erhaltene Wert größer als der Schwellwert TH ist,
das Vorhandensein einer Strömungsrate angenommen und die Strö
mungsrate unter Verwendung der derzeitigen Nullpunktsverschie
bungsgröße korrigiert wird.
2. Verfahren zur Korrektur des Bereichsfaktors eines
Strömungsfühlers einer Strömungsmeßeinrichtung, die den
Strömungsfühler und ein fluidisches Element zur Strömungs
messung enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereichs
faktor Ki+1 (FS) des Strömungsfühlers für eine auf die lau
fende Korrekturperiode i folgende Korrekturperiode i+1
durch den Mittelwert
Ki+1 (FS) = 1/n (Ki + Ki-1 + Ki-2 . . . Ki-n+1)aus dem für die laufende Korrekturperiode i berechneten
Bereichsfaktorwert Ki und aus für vorhergehende Korrektur
perioden i-1, i-2 . . . i-n+1 berechneten Bereichsfaktorwer
ten Ki-1, Ki-2 . . . Ki-n+1 berechnet wird, wobei die Be
reichsfaktoren Ki aus dem Mittelwert Pi des Ausgangssignals
des Strömungsfühlers und dem Mittelwert Q(FD) der Strö
mungsratenmessungen des fluidischen Elements als
Ki = Q(FD)/Pi gebildet werden.
3. Verfahren zur Korrektur des Bereichsfaktors eines
Strömungsfühlers einer Strömungsmeßeinrichtung, die den
Strömungsfühler und ein fluidisches Element zur Strömungs
messung enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereichs
faktor Ki+1 (FS) des Strömungsfühlers für die auf eine lau
fende Korrekturperiode i folgende Korrekturperiode i+1 mit
Hilfe eines aus der von dem fluidischen Element in der lau
fenden Korrekturperiode i gemessenen mittleren Strömungs
rate Q(FD) des fluidischen Elements und dem Mittelwert des
Ausgangssignals Pi des Strömungsfühlers während der laufen
den Korrekturperiode i gewonnenen Wertes Ki = Q(FD)/Pi un
ter Verwendung eines Gewichtskoeffizienten α mit α < 0 kor
rigiert wird als
Ki+1 (FS) = Ki (FS) + α (Ki-Ki (FS)).
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