DE60017439T2

DE60017439T2 - Verfahren und apparat für einen coriolis durchflussmesser versehen mit einer ausgleichsstange zur genauigkeitsverbesserung

Info

Publication number: DE60017439T2
Application number: DE60017439T
Authority: DE
Inventors: Craig Brainerd Van Cleve
Original assignee: Micro Motion Inc
Current assignee: Micro Motion Inc
Priority date: 1999-08-13
Filing date: 2000-07-20
Publication date: 2005-06-09
Anticipated expiration: 2020-07-21
Also published as: HK1047471A1; AU6229300A; EP1224439A2; JP4015852B2; AR025082A1; CN1370270A; DE60017439D1; JP2003507699A; US6363794B1; EP1224439B1; CN1173156C; WO2001013072A3; HK1047471B; WO2001013072A2

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf einen Einrohr-Coriolisdurchflussmesser und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung für einen Coriolisdurchflussmesser, der einen Ausgleichsstab mit einem Anhang hat, der die Genauigkeit des Durchflussmessers durch Steigerung der Strömungsempfindlichkeit und durch Verminderung des unerwünschten Messgerätschütteln mit der Strömung verbessert.
Problem
Einrohr-Coriolisdurchflussmesser sind erwünscht, weil sie die Ausgaben und die Probleme von Strömungsaufteilkrümmern von Zweirohr-Coriolisdurchflussmessern beseitigen. Einrohr-Coriolisdurchflussmesser haben jedoch den Nachteil, dass ihre Strömungsempfindlichkeit geringer ist, als die von Zweirohr-Coriolisdurchflussmessern. Einrohr-Coriolisdurchflussmesser haben auch den Nachteil, dass die Corioliskraft am Strömungsrohr nicht ausgeglichen ist und zu einem Schütteln des Messgeräts führt. Dieses Schütteln kann Fehler bei der Strömungsmessung hervorrufen.
Die Strömungsempfindlichkeit ist aus zwei Gründen geringer. Der erste ist, dass ein Einrohr-Durchflussmesser ein Strömungsrohr großen Durchmessers für eine gegebene Strömungsrate haben muss. Dieses macht es biegesteifer und weniger empfindlich gegen Corioliskräfte. Der zweite Grund ist, dass die Massenströmungsrate durch Messung der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Strömungsrohr und dem Ausgleichsstab bestimmt wird, und dass dem Ausgleichsstab die Corioliskraft nicht direkt aufgeprägt wird.
Eine Erklärung, wie Zweirohr-Durchflussmesser arbeiten, hilft bei der Erläuterung der Bedeutung des Ausgleichsstabs in Einrohr-Durchflussmessern. In Zweirohr-Coriolisströmungsmessern werden die Strömungsrohre einander ungleichphasig in Schwingung versetzt. Die beiden Strömungsrohre sind miteinander im Gleichgewicht, um eine dynamisch ausgeglichene Struktur zu bilden. Geschwindigkeitssensoren (Aufnehmer) sind an zwei Stellen längs der Strömungsrohre angeordnet, um die Relativgeschwindigkeit zwischen den Strömungsrohren zu erfassen. Die Aufnehmer sind gewöhnlich in gleichen Abständen stromaufwärts und stromabwärts der Mittelpunkte der Rohre angeordnet. Jeder Aufnehmer besteht aus einem Magnet, der an dem einen Strömungsrohr angebracht ist, und einer Spule, die an dem anderen Strömungsrohr angebracht ist. Die Relativbewegung der Spule durch das Magnetfeld erzeugt eine Spannung. Die sinusförmige Bewegung der schwingenden Strömungsrohre erzeugt eine sinusförmige Spannung an jedem Aufnehmer. Wenn keine Materialströmung vorhanden ist, sind die Spannungen von den zwei Aufnehmern einander gleichphasig. Wenn Materialströmung vorhanden ist, sind die Schwingungen durch die Corioliskraft des sich bewegenden Materials gestört, so dass eine Phasendifferenz zwischen den zwei Sinuswellen der Aufnehmer verursacht wird. Die Massenströmungsrate ist proportional dieser Phasendifferenz. Es ist wichtig anzumerken, dass beide Strömungsrohre in gleicher Weise gestört werden (bei einer gleichmäßigen Aufteilung der Strömung) und jedes Strömungsrohr die gleiche Phasenverschiebung wie das andere an entsprechenden Stellen hat. Die Geschwindigkeit des stromaufwärtigen Aufnehmermagnets hat die gleiche Phase wie die Geschwindigkeit der stromaufwärtigen Spule, und beide haben die gleiche Phase wie die Spannung, die von dem stromaufwärtigen Aufnehmer aus Magnet und Spule erzeugt wird. Der stromabwärtige Aufnehmer hat eine andere Phase als der stromaufwärtige Aufnehmer; die Phase der Magnetgeschwindigkeit, die Spulengeschwindigkeit und die Ausgangsspannung des stromabwärtigen Aufnehmers sind jedoch einander gleich.
In den meisten Einrohr-Durchflussmessern ist das schwingende Strömungsrohr durch einen Ausgleichsstab anstelle eines anderen Strömungsrohrs ausbalanciert, siehe z.B. US-A-5 691 485. In den durch einen Ausgleichsstab ausbalancierten Durchflussmessern sind die Aufnehmermagnete (oder Spulen) an dem Ausgleichsstab so befestigt, als ob er ein zweites Strömungsrohr wäre. Da jedoch durch den Ausgleichsstab kein Material strömt, erfährt er keine direkte Corioliskraft oder Coriolis-erzeugte direkte Auslenkung. Jeder Aufnehmer erzeugt ein Spannungssignal, das die Vektorsumme der phasenverschobenen Strömungsrohrgeschwindigkeit und der nicht phasenverschobenen Ausgleichsstabgeschwindigkeit ist. Somit hat der Ausgang jedes Aufnehmers eines Einrohr-Durchflussmessers weniger Phasenverschiebung bei Fluidströmung, als das Strömungsrohr allein oder als ein Zweirohr-Durchflussmesser.
Der Ausgleichsstab erfährt zwar keine direkten Corioliskräfte, erfährt aber einige Kräfte von der durch Corioliseffekt hervorgerufenen Auslenkung des Strömungsrohrs. Leider führt die resultierende gekoppelte Auslenkung des Ausgleichsstabs zu einer weiteren Verminderung der Messempfindlichkeit. Bei solchen Messgeräten mit einem sehr steifen Ausgleichsstab sind die gekoppelte Auslenkung und die weitere Abnahme der Empfindlichkeit sehr klein. Es gibt jedoch einige gute Gründe, den Ausgleichsstab nicht steif zu machen und dass er sich als Folge der durch Corioliseffekt hervorgerufenen Auslenkungen des Strömungsrohrs merklich durchbiegt. Die Messgeräte, die einen Ausgleichsstab aufweisen, der auf die Coriolisauslenkung des Strömungsrohrs anspricht, können erhebliche Empfindlichkeitsverluste haben. Die vorliegende Erfindung minimiert den Empfindlichkeitsverlust bei einigen dieser Messgeräte und gibt auch einen genaueren Durchflussmesser an.
Die Verwendung eines Ausgleichsstabes anstelle eines zweiten Strömungsrohrs wirft ein weiteres Problem auf. Es ist erläutert worden, wie der Ausgleichsstab das ausgegebene Signal (Phasenverschiebung) eines jeden Aufnehmers vermindert. Was die Angelegenheit noch ungünstiger macht, ist die Tatsache, dass das Amplitudenverhältnis zwischen den Strömungsrohr- und den Ausgleichsstabschwingungen sich mit einer Änderung der Fluiddichte ändert. Die Amplitudenverhältnisänderung ist notwendig, um den Messgeräteausgleich bei sich ändernden Fluiddichten aufrecht zu erhalten. Da aber die Ausgleichsstabschwingungsamplitude zunimmt und die Strömungsrohrschwingungsamplitude abnimmt (wie es bei einem dichteren Fluid der Fall sein würde), nimmt die Strömungsempfindlichkeit des Messgeräts ab. Diese Abnahme ergibt sich, weil die Netto-Phasenverschiebung der Sinuswelle (Strömungssignal) eines Aufnehmers die Vektorsumme der phasenverschobenen Strömungsrohrgeschwindigkeit und der nicht phasenverschobenen (oder wegen der gekoppelten Auslenkungen negativ phasenverschobenen) Ausgleichsstabgeschwindigkeit ist. Eine Zunahme der Amplitude der Ausgleichsstabschwingung bei Abnahme der Amplitude der Strömungsrohrschwingung führt zu einem längeren nicht (oder negativ) phasenverschobenen Ausgleichsstabvektor, der zu einem kürzeren phasenverschobenen Strömungsrohrvektor addiert wird. Das Ergebnis ist eine Verminderung der Netto-Phasenverschiebung der Aufnehmer-Sinuswelle und eine geringere Strömungsmessempfindlichkeit bei Fluiden höherer Dichte.
Die bekannten Einrohr-Coriolisdurchflussmesser hatten ein zusätzliches Problem, das Zweirohr-Durchflussmessern fremd ist. Dieses Problem ist die unausgeglichene Corioliskraft. Der Ausgleichsstab kann die Strömungsrohr-Erregerschwingung ausgleichen und kann bei sorgfältiger Konstruktion die Erregerschwingung über einen Bereich von Fluiddichten ausgleichen. Der bekannte Ausgleichsstab kann jedoch nicht die Corioliskraft ausgleichen, die durch das Fluid auf das Strömungsrohr einwirkt. Diese Kraft ändert sich mit der Strömungsrate. Bei Nullströmung ist keine Corioliskraft vorhanden, während bei starker Strömung die Kraft ziemlich hoch sein kann. Diese unausgeglichene Kraft nimmt die Form eines pendelnden Paares oder Drehmoments an, das auf das Messgerät mit der Erregerfrequenz einwirkt. Die unausgeglichene Corioliskraft kann dazu führen, dass das Messgerät mit der Erregungsfrequenz schüttelt und Fehler bei der Strömungsmessung erzeugt.
Die Verminderung der Strömungsmessempfindlichkeit aufgrund der gekoppelten Auslenkung des Ausgleichsstabs kombiniert mit der Verminderung der Empfindlichkeit aufgrund des größeren (Einzel-) Strömungsrohrdurchmessers führt zu einer kombinierten Strömungsmessempfindlichkeit, die so niedrig ist, dass die Genauigkeit und der Markterfolg von Einrohr-Strömungsmessern beeinträchtigt werden. Das Durchflussmesserschütteln aufgrund unausgeglichener Corio liskraft beeinträchtigt die Genauigkeit noch weiter. Es ist evident, dass bekannte Einrohr-Coriolisdurchflussmesser einige ernste Probleme aufweisen.
Lösung
Durch die vorliegende Erfindung, durch die ein Verfahren und eine Vorrichtung für einen Einzelgeradrohr-Coriolisdurchflussmesser angegeben wird, der mit einem Ausgleichsstab versehen ist, der eine zusätzliche dynamische Struktur, Ausgleichsstabresonator genannt, enthält, werden die obigen und weiteren Probleme gelöst und ein Fortschritt in der Technik erreicht. Der Resonator hat drei Funktionen, die die Genauigkeit der Ausgabeinformation, die von dem Durchflussmesser erzeugt wird, verbessern.
Die erste dieser Funktionen besteht darin, dass der Ausgleichsstabresonator Drehmomente erzeugt, die über den Ausgleichsstab dem Strömungsrohr zugeführt werden, um den Drehmomenten entgegenzuwirken, die durch die Corioliskräfte auf das Strömungsrohr einwirken. Dieses vermindert das Schütteln des Durchflussmessers, das durch die einwirkenden Corioliskräfte verursacht wird. Die zweite dieser Funktionen, die von dem Ausgleichsstabresonator ausgeführt werden, besteht darin, dass die Einwirkung von Resonatordrehmomenten auf den Ausgleichsstab die Amplitude der Coriolis-artigen Auslenkungen (gekoppelte Auslenkungen) reduziert, die durch die Coriolisauslenkungen des Strömungsrohrs dem Ausgleichsstab vermittelt werden. Diese Strömungsrohrauslenkungen erzeugen gleichphasige Coriolis-artige Auslenkungen im Ausgleichsstab, die wiederum die Strömungsmessempfindlichkeit vermindern. Der Ausgleichsstabresonator ist in der Längsmitte des Ausgleichsstabs befestigt, um die phasengleichen Coriolis-artigen Auslenkungen zu beseitigen. Die Verminderung der Amplitude dieser Coriolis-artigen Auslenkungen durch den Ausgleichsstabresonator verbessert somit die Strömungsmessempfindlichkeit. Die dritte dieser Funktionen, die durch die Drehmomente erfüllt werden, besteht darin, eine über einen Bereich von Materialdichten konstante Strömungsmessempfindlichkeit zu schaffen, wie nachfolgend erläutert wird.
Der Ausgleichsstabresonator besteht aus einem relativ steifen Stab, der parallel zu und neben dem Ausgleichsstab angeordnet ist. Der Ausgleichsstabresonator kann an seinen Enden (falls notwendig) Gewichtskörper haben, um die Resonanzfrequenz des Arbeitsmodus des Ausgleichsstabresonators herabzusetzen. Der Ausgleichsstabresonator ist in seiner Mitte mit der Mitte des Ausgleichsstabs durch ein Strebe genanntes Bauelement gekoppelt. Der Ausgleichsstabresonator und die Strebe liegen in der Schwingungsebene des Strömungsrohrs und des Ausgleichsstabs in ihrem Erregungsmodus. Der Arbeitsmodus des Ausgleichsstabresonators ist ein Drehschwingungsmodus, in dem der steife Resonatorstab in der Erregungsebene dreht, während sich die Strebe biegt. Der Arbeitsmodus des Ausgleichsstabresonators hat eine Resonanzfrequenz, die verschieden und niedriger als die Erregerfrequenz ist.
Die Erregerschwingungen (ohne Strömung) erregen den Arbeitsmodus des Ausgleichsstabresonators nicht, weil die Längsmitte des Ausgleichsstabs, an dem die Strebe befestigt ist, keine Drehung, sondern nur eine Verschiebung erfährt. Die Strebenverschiebung mit dem Ausgleichsstab ruft eine Ausgleichsstabresonatorverschiebung hervor, erregt aber keine Arbeitsmodus-Drehschwingungen im Ausgleichsstabresonator, weil der Ausgleichsstabresonator steif und um die Strebe symmetrisch ist. Es sind die Coriolis-artigen Auslenkungen des Ausgleichsstabs, die die Arbeitsmodusschwingungen im Ausgleichsstabresonator erregen. Diese Auslenkungen bewirken eine Drehung der Ausgleichsstabmitte und eine Verbiegung der Ausgleichsstabresonatorstrebe. Weil die Resonanzfrequenz des Arbeitsmodus des Ausgleichsstabresonators niedriger ist, als die Frequenz, mit der die die Coriolis-artigen Auslenkungen zugeführt werden (die Erregerfrequenz), schwingt der Ausgleichsstabresonator phasenungleich mit den Coriolis-artigen Auslenkungen des Ausgleichsstabs. Das Verbiegung der Strebe führt somit der Mitte des Ausgleichsstabs ein Drehmoment zu, das im Sinne einer Verminderung der Drehung der Mitte des Ausgleichsstabs und einer Verminderung der Amplitude der Coriolis-artigen Auslenkungen des Ausgleichsstabs wirkt. Der Ausgleichsstabresonator arbeitet wie ein dynamisches Gegengewicht zum Ausgleichsstab im Drehmodus des Ausgleichsstabresonators. Der Aus-gleichsstabresonator wirkt auch wie ein dynamisches Gegengewicht, da das Ausmaß, in dem er die Coriolis-artige Auslenkung des Ausgleichsstabs vermindert, umgekehrt proportional zum Abstand der Erregertrequenz von der Resonanzfrequenz des Resonatorarbeitsmodus ist. Ein sehr geringer Abstand führt zu einer nahezu vollständigen Auslöschung der Coriolis-artigen Auslenkung, während ein größerer Abstand zu einem geringeren Maß an Aufhebung führt. Da die Coriolis-artigen Auslenkungen des Ausgleichsstabs zu einer Verminderung der Strömungsmessempfindlichkeit führen, erhöht die Unterdrückung der Auslenkung durch den Ausgleichsstabresonator die Strömungsmessempfindlichkeit.
Die Änderung im Ausmaß der Aufhebung durch den Frequenzunterschied kann dazu verwendet werden, den Einfluss der Materialdichte auf die Strömungsmessempfindlichkeit zu beseitigen. Es ist zuvor gezeigt worden, wie die Änderung des Strömungsrohr/Ausgleichsstab-Amplitudenverhältnisses die Abnahme der Strömungsmessempfindlichkeit bei steigender Materialdichte verursacht. Es ist auch gezeigt worden, wie der Ausgleichsstabresonator die Coriolis-artigen Auslenkungen des Ausgleichsstabes auf ein Maß vermindert, das umgekehrt proportional zum Frequenzabstand zwischen der Erregertrequenz und der Resonanzfrequenz des Arbeitsmodus ist. Der Ausgleichsstabresonator kann dazu verwendet werden, die Strömungsempfindlichkeit unabhängig von der Materialdichte zu machen, indem die Frequenztrenneigenschaft zusammen mit der Tatsache ausgenutzt wird, dass die Erregerfrequenz des Messgeräts abnimmt, wenn die Materialdichte zunimmt.
Wenn die Materialdichte zunimmt; dann nimmt die Erregerfrequenz wegen der Massenzunahme des schwingenden Systems ab. Da die Resonanzfrequenz des Arbeitsmodus des Ausgleichsstabresonators unter der Erregerfrequenz liegt und sie unabhängig von der Materialdichte ist, verursacht die Zunahme der Materialdichte eine Verminderung des Frequenzabstands zwischen der Erregerfrequenz und der Resonanzfrequenz des Arbeitsmodus des Resonators. Die Verminderung des Frequenzabstands hat eine Zunahme der Schwingungsamplitude des Ausgleichsstabresonators und eine Abnahme der Coriolis-artigen Auslenkungen des Ausgleichstabs zur Folge. Diese Abnahme bewirkt eine Steigerung der Empfindlichkeit des Durchflussmessers mit der Materialdichte. Diese Zunahme in der Strömungsmessempfindlichkeit mit zunehmender Dichte kann gerade so gemacht werden, dass die durch die Änderung des Amplitudenverhältnisses hervorgerufene Abnahme der Strömungsmessempfindlichkeit mit der Dichte aufgehoben wird. Die Zunahme der Empfindlichkeit mit der Dichte, die durch den Ausgleichs-stabresonator hervorgerufen wird, ist am größten, wenn die Erregerfrequenz bei hoch dichtem Material gleich oder leicht größer ist, als die Resonanzfrequenz des Arbeitsmodus des Resonators. Eine Zunahme des Abstandes bei hoch dichtem Material führt zu einer geringeren Zunahme der Empfindlichkeit mit der Dichte. Die Zunahme der Empfindlichkeit aufgrund des Aus-gleichsstabresonators kann daher so eingerichtet werden, dass die Abnahme der Empfindlichkeit durch geeigneten anfänglichen Abstand zwischen der Erregerfrequenz und der Resonanzfrequenz des Resonators beseitigt wird.
Es wurde zuvor festgestellt, dass es einige gute Gründe für einen Ausgleichsstab gibt, der auf die Coriolisauslenkungen des Strömungsrohrs anspricht. Ein Messgerät, das eine konstante Strömungsempfindlichkeit über einen Bereich von Fluiddichten hat, ist einer von ihnen. Wenn der Ausgleichsstab ausreichend steif wäre, dass die gekoppelten Coriolis-artigen Auslenkungen unbedeutend sind, hätte man eine ausreichende Veränderung im Amplitudenverhältnis, um die Strömungsempfindlichkeit des Durchflussmessers mit der Dichte zu verändern. Es gäbe aber nichts, um den Arbeitsmodus des Ausgleichsstabresonators zu erregen, und es wären nicht ausreichend Coriolis-artige Auslenkungen des Ausgleichstabes vorhanden, um die Empfindlichkeitsänderung selektiv zu beseitigen.
Wie erläutert, führt der Ausgleichsstabresonator dem Ausgleichsstab ein Drehmoment zu, um die Strömungsempfindlichkeit zu optimieren. Dieses Drehmoment ist proportional und entgegengesetzt zu dem Coriolis-Drehmoment, das durch die Materialströmung auf das Strömungsrohr einwirkt. Obgleich das Ausgleichsstabresonator-Drehmoment auf den Ausgleichsstab ein wirkt und das Materialdrehmoment auf das Strömungsrohr einwirkt, wirken beide schließlich auf das Messgerätgehäuse und die Flansche ein. Das Ausgleichsstabresonator-Drehmoment vermindert somit das Netto-Drehmoment am Gehäuse und führt zu einem geringeren Messgerätschütteln und zu geringeren Ausgangsdatenfehlern, die beim Schütteln des Messgeräts auftreten.
Ein Aspekt der Erfindung ist ein Coriolisdurchflussmesser zur Aufnahme einer Materialströmung und aufweisend:

ein Strömungsrohr (901) und einen Ausgleichsstab (902), der im Wesentlichen parallel zum Strömungsrohr ausgerichtet ist;
eine Verstrebungsstabeinrichtung (913), die die Endabschnitte des Ausgleichsstabs mit dem Strömungsrohr koppelt;
einen Treiber (D), der das Strömungsrohr und den Ausgleichsstab gegenphasig in einem Antriebsbetrieb mit einer Frequenz in Schwingung versetzt, die im Wesentlichen gleich der Resonanzfrequenz des materialgefüllten Strömungsrohrs und des Ausgleichsstabes ist,
wobei
die Materialströmung dem schwingenden Strömungsrohr periodische Corioliskräfte einprägt, um periodische Coriolisauslenkungen des Strömungsrohrs zu erzeugen, die durch Auslenkungsbereiche und Knoten ohne Auslenkung gekennzeichnet sind,
die Verstrebungsstabeinrichtung auf die Coriolisauslenkungen des Strömungsrohrs anspricht, um periodische Coriolis-artige Auslenkungen in dem Ausgleichsstab zu erzeugen, die durch Auslenkungsbereiche sowie durch Knoten ohne Auslenkung gekennzeichnet sind,
die Coriolis-artigen Auslenkungen des Ausgleichsstabes mit den periodischen Coriolisauslenkungen des Strömungsrohrs gleichphasig sind und die gleiche Anzahl Knoten haben und die Coriolis-artigen Auslenkungen eine Drehung eines axialen Mittenabschnitts des Ausgleichsstabs enthalten;
eine Aufnehmereinrichtung mit dem Strömungsrohr und dem Ausgleichsstab gekoppelt ist;
eine Messelektronik, die Signale von der Aufnehmereinrichtung empfängt und Coriolisdurchflussmesser-Ausgabeinformation erzeugt;
dadurch gekennzeichnet, dass der Coriolisdurchflussmesser weiterhin enthält:
eine Ausgleichsstab-Resonatoreinrichtung (908, 911A, 911B), die mit dem Ausgleichsstab gekoppelt und so angeordnet ist, dass die gleichphasigen Coriolis-artigen Auslenkungen des Ausgleichsstabes die Ausgleichsstab-Resonatoreinrichtung erregt, dass sie in einem Drehmodus phasenungleich bezüglich der Drehung des Längsmittenabschnitts des Ausgleichsstabs schwingt;
eine Verstrebung (909, 909A, 909B), die derart angeordnet ist, dass die Schwingung der Ausgleichsstab-Resonatoreinrichtung in dem Drehmodus ein Drehmoment an dem Ausgleichsstab erzeugt, das die Genauigkeit der Ausgabeinformation erhöht, die von dem Coriolisdurchflussmessererzeugt wird;
eine weitere Aufnehmereinrichtung (LPO, RPO), die mit dem Strömungsrohr gekoppelt ist und Signale (922,924) gesteigerter Genauigkeit erzeugt, die eine Schwingungsgeschwindigkeit des Strömungsrohrs bezüglich einer Schwingungsgeschwindigkeit des Ausgleichsstabes repräsentieren, und
eine Messelektronik (921), die Information über die Materialströmung in Abhängigkeit von der Erzeugung der genannten Signale gesteigerter Genauigkeit von der Aufnehmereinrichtung ableitet.

Ein weiterer Aspekt besteht darin, dass die Vorrichtung, die die Genauigkeit der Ausgabeinformation des Coriolisdurchflussmessers steigert, enthält:
die Verstrebung (909, 909A, 909B) und die Ausgleichsstab-Resonatoreinrichtung sind so angeordnet, dass Drehmoment von der Ausgleichsstab-Resonatoreinrichtung auf den Ausgleichsstab einwirkt, um die Amplitude der Coriolis-artigen Auslenkungen des Ausgleichsstabes zu vermindern, die relative Geschwindigkeit der Coriolisauslenkungen des Strömungsrohrs werden gegenüber den gleichphasigen Coriolis-artigen Auslenkungen des Ausgleichsstabes in Abhängigkeit von der Verringerung der Amplitude der phasengleichen Coriolis-artigen Auslenkungen des Ausgleichsstabes vergrößert, die Strömungsempfindlichkeit des Coriolisdurchflussmessers wird in Abhängigkeit von der Steigerung der relativen Geschwindigkeit der Coriolisauslenkun gen des Strömungsrohrs gegenüber den gleichphasigen Coriolis-artigen Auslenkungen des Ausgleichsstabes gesteigert.
Ein weiterer Aspekt besteht darin, dass die Corioliskräfte Drehmoment auf das Strömungsrohr ausüben, das ein Schütteln des Coriolisdurchflussmessers hervorbringt; die Vorrichtung, die die Genauigkeit der Ausgabeinformation des Coriolisdurchflussmessers steigert, enthält:
die Verstrebung (909, 909A, 909B), die das von der Ausgleichsstab-Resonatoreinrichtung einwirkende Drehmoment auf den Ausgleichsstab und über den Verstrebungsstab auf das Strömungsrohr ausdehnt, um das von dem Strömungsrohr auf die Messgeräthalterungen des Coriolisdurchflussmessers einwirkende Drehmoment zu vermindern, wobei die Verminderung des von dem Strömungsrohr auf die Messgeräthalterungen aufgebrachte Drehmoment der Verminderung des Schüttelns des Coriolisdurchflussmessers dient.
Ein weiterer Aspekt ist, dass die Genauigkeit der Ausgabeinformation des Coriolisdurchflussmessers gesteigert ist, wenn im Antriebszustand der Coriolisdurchflussmesser eine Änderung der Resonanzfrequenz des schwingenden Strömungsrohrs und des Ausgleichsstabes erfasst, die aus einer Änderung der Dichte des Strömungsmaterials resultiert, und eine Änderung im Schwingungsamplitudenverhältnis des Strömungsrohrs und des Ausgleichsstabs in der Antriebsbetriebsart verursacht;

die Materialströmungsempfindlichkeit des Coriolisdurchflussmessers ändert sich in einer Richtung in Abhängigkeit von der Änderung des Schwingungsamplitudenverhältnisses:
die Schwingungsamplitude des Ausgleichsstabresonators ändert die Materialströmungsempfindlichkeit in einer zweiten Richtung in Abhängigkeit von der Änderung der Resonanzfrequenz;
die Änderungen in der Strömungsempfindlichkeit in der ersten Richtung und in der zweiten Richtung löschen einander im Wesentlichen aus, um jede Änderung der Strömungsempfindlichkeit des Coriolisdurchflussmessers zu beseitigen.

Ein weiterer Aspekt ist, dass die Vorrichtung, die die gleichphasigen Coriolis-artigen Auslenkungen in dem Ausgleichsstab hervorbringt, eine Verstrebungsstabeinrichtung enthält, die Kräfte, die für die periodischen Coriolisauslenkungen kennzeichnend sind, von dem Strömungsrohr über die Verstrebungsstabeinrichtung auf den Ausgleichsstab ausdehnt, um die gleichphasigen Coriolis-artigen Auslenkungen in dem Ausgleichsstab hervorzurufen.
Ein weiterer Aspekt enthält eine Verstrebung (909, 909A, 909B), die die Ausgleichsstab-Resonatoreinrichtung mit dem Längsmittenabschnitt des Ausgleichsstabs koppelt.
Ein weiterer Aspekt ist, dass die Ausgleichsstab-Resonatoreinrichtung enthält:

einen langgestreckten Stab (911, 911A, 911) im Wesentlichen parallel zu dem Ausgleichsstab (902) in einem Ruhezustand des Coriolisdurchflussmesser;
eine Verstrebung (909, 909A, 909B), die den langgestreckten Stab mit dem Längsmittenabschnitt des Ausgleichsstabes koppelt;
die Schwingung der Ausgleichsstab-Resonatoreinrichtung gegenüber dem Längsmittenabschnitt des Ausgleichsstabes führt dem Ausgleichsstab ein Drehmoment zu.

Ein weiterer Aspekt ist, dass das vom Ausgleichsstabresonator (908) aufgebrachte Drehmoment die Amplitude der gleichphasigen Coriolis-artigen Auslenkungen des Ausgleichsstabes verändert, um die Strömungsempfindlichkeit des Coiriolisdurchflussmessers zu steigern.
Ein weiterer Aspekt ist, dass das aufgebrachte Drehmoment des Ausgleichsstabresonators (908) von dem Ausgleichsstab über Verstrebungsstäbe (913) auf das Strömungsrohr (901) ausgedehnt wird, um das Schütteln des Coriolisdurchflussmessers zu vermindern.
Ein weiterer Aspekt ist, dass der Resonatorstab ein Massenelement (M) enthält.
Ein weiterer Aspekt ist, dass das Massenelement (M) an den Enden des Resonatorstabs befestigt ist.
Ein weiterer Aspekt ist, dass die Ausgleichsstab-Resonatoreinrichtung die Verstrebung (909, 909A, 909B) enthält, die den langgestreckten Stab mit der Längsmitte des Ausgleichsstabes an einer Unterseite des Ausgleichsstabes koppelt.
Ein weiterer Aspekt ist, dass die Ausgleichsstab-Resonatoreinrichtung einen ersten und zweiten Ausgleichsstabresonator (908A, 908B) enthält, die jeweils eine Verstrebung (909A, 909B) und einen langgestreckten Stab (911A,911B) aufweisen;
die Verstrebung des ersten Ausgleichsstabresonators ist mit der Längsmitte des Ausgleichsstabes an einer ersten Seite des Ausgleichsstabes verbunden, und die Verstrebung des zweiten Ausgleichsstabresonators ist mit der Längsmitte des Ausgleichsstabes an einer zweiten Seite des Ausgleichsstabes gekoppelt.
Ein weiterer Aspekt ist, dass die Coriolisauslenkung des Strömungsrohrs die Enden des Strömungsrohrs in Abhängigkeit von den periodischen Coriolisauslenkungen ausbiegt, um ein erstes Ende der Verstrebungsstabeinrichtung zu biegen; und
ein zweites Ende des Verstrebungsstabes in Abhängigkeit von dem Ausbiegen des ersten Endes ausgebogen wird, um die gleichphasigen Coriolis-artigen Auslenkungen in dem Ausgleichsstab hervorzurufen.
Ein weiterer Aspekt umfasst ein Verfahren zum Betreiben eines Coriolisdurchflussmessers, der dazu eingerichtet ist, eine Materialströmung aufzunehmen, und der ein Strömungsrohr und einen Ausgleichsstab aufweist, der im Wesentlichen parallel zu dem Strömungsrohr angeordnet ist, wobei der Coriolisdurchflussmesser eine Verstrebungsstabeinrichtung aufweist, die den Ausgleichsstab mit dem Strömungsrohr koppelt;

wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
Durchleiten von Material durch das Strömungsrohr,
in Schwingung Versetzen des Strömungsrohrs gegenphasig in einem Antriebsbetrieb mit einer Erregerfrequenz, die im Wesentlichen gleich der Resonanzfrequenz des materialgefüllten Strömungsrohrs und des Ausgleichsstabes ist;
das strömende Material führt dem schwingenden Strömungsrohr periodische Corioliskräfte zu, um periodische Coriolisauslenkungen des Strömungsrohrs zu erzeugen, die durch Auslenkungsbereiche und Knoten ohne Auslenkung gekennzeichnet sind;
Erzeugen gleichphasiger Coriolis-artiger Auslenkungen in dem Ausgleichsstab mit der Treiberfrequenz in Abhängigkeit von den Coriolisauslenkungen des Strömungsrohrs;
die Coriolis-artigen Auslenkungen rufen eine Drehung des Längsmittenabschnitts des Ausgleichsstabes hervor;
die Coriolis-artigen Auslenkungen sind gleichphasig und haben die gleiche Anzahl Knoten wie die periodischen Coriolisauslenkungen des Strömungsrohrs;
Aufnehmereinrichtungen, die an dem Strömungsrohr und an dem Ausgleichsstab befestigt sind, erzeugen Ausgabesignale, die eine Schwingungsgeschwindigkeit des Strömungsrohrs bezüglich einer Schwingungsgeschwindigkeit des Ausgleichsstabes repräsentieren;
eine Messelektronik leitet Information über den Materialfluss in Abhängigkeit von der Erzeugung der Signale durch die Aufnehmereinrichtung ab;
dadurch gekennzeichnet, dass der Coriolisdurchflussmesser weiterhin einen Ausgleichsstabresonator hat, der mit einem Längsmittenabschnitt des Ausgleichsstabes gekoppelt ist;
das Verfahren enthält weiterhin die Schritte:
die Coriolis-artigen Auslenkungen des Ausgleichsstabes bewirken, dass die Ausgleichsstab-Resonatoreinrichtung in einem Drehmodus phasenungleich bezüglich der Drehung des Längsmittenabschnitts des Ausgleichsstabes schwingt;
die Drehschwingung der Ausgleichsstab-Resonatoreinrichtung führt dem Ausgleichsstab Drehmoment zu, um die Genauigkeit der von dem Coriolisdurchflussmessererzeugten Ausgabeinformation zu steigern;
die Aufnehmereinrichtung erzeugt Signale gesteigerter Genauigkeit, die eine Schwingungsgeschwindigkeit des Strömungsrohrs bezüglich einer Schwingungsgeschwindigkeit des Ausgleichsstabes repräsentieren; und
die Messelektronik leitet Information gesteigerter Genauigkeit über die Materialströmung in Abhängigkeit von der Erzeugung der genannten Signale gesteigerter Genauigkeit ab.

Ein weiterer Aspekt ist, dass der Schritt der Steigerung der Genauigkeit der Ausgabeinformation des Coriolis-Durchflussmessers die Schritte umfasst:

Zuführen von Drehmoment von der Resonatoreinrichtung auf den Ausgleichsstab zur Verminderung der Amplitude der gleichphasigen Coriolis-artigen Auslenkungen des Ausgleichsstabes;
Steigern der relativen Geschwindigkeit der Coriolisauslenkung des Strömungsrohrs gegenüber den gleichphasigen Coriolis-artigen Auslenkungen des Ausgleichsstabes in Abhängigkeit von der Verminderung der Amplitude der gleichphasigen Coriolis-artigen Auslenkungen des Ausgleichsstabes; und
Steigern der Stömungsempfindlichkeit des Coriolisdurchflussmessers in Abhängigkeit von der Verminderung der gleichphasigen Coriolis-artigen Auslenkungen des Ausgleichsstabes gegenüber den Coriolisauslenkungen des Strömungsrohrs.

Ein weiterer Aspekt ist, dass die Corioliskräfte Drehmoment auf das Strömungsrohr aufbringen, das ein Schütteln des Coriolisdurchflussmessers hervorruft; und wobei der Schritt des Steigerns der Genauigkeit der Ausgabeinformation des Coriolisdurchflussmessers die Schritte umfasst:

Ausdehnen des von der Ausgleichsstab-Resonatoreinrichtung aufgebrachten Drehmoments von dem Ausgleichsstab auf das Strömungsrohr, um das Drehmoment zu vermindern, das von dem Strömungsrohr auf die Messgeräthalterungen des Coriolisdurchflussmessers aufgebracht wird;
wobei die Verminderung des auf die Messgeräthalterungen aufgebrachten Drehmoments zur Verminderung des Schüttelns des Coriolisdurchflussmessers wirkt.

Ein weiterer Aspekt ist, dass der Schritt der Steigerung der Genauigkeit der Ausgabeinformation des Coriolisdurchflussmessers die Schritte umfasst:

Erfassen einer Änderung der Resonanzfrequenz des schwingenden Strömungsrohrs und des Ausgleichsstabes im Antriebszustand, die von einer Änderung der Dichte des strömenden Materials resultiert;
Ändern des Schwingungsamplitudenverhältnisses des Strömungsrohrs und des Ausgleichsstabes im Erregungszustand in Abhängigkeit von der Erfassung der Änderung der Materialdichte;
Ändern der Materialströmungsempfindlichkeit des Coriolisdurchflussmessers in einer ersten Richtung in Abhängigkeit von der Änderung im Schwingungsamplitudenverhältnis;
Ändern der Schwingungsamplitude des Ausgleichsstabresonators zur Änderung der Materialströmungsempfindlichkeit in einer zweiten Richtung in Abhängigkeit von der Änderung in der Änderung der Materialdichte;
die Änderungen der Strömungsempfindlichkeit in der ersten Richtung und in der zweiten Richtung lassen eine konstante Strömungsempfindlichkeit des Coriolisdurchflussmessers erreichen.

Ein weiterer Aspekt ist, dass der Schritt der Erzeugung der Coriolis-artigen Auslenkung in dem Ausgleichsstab den Schritt des Ausdehnens der Kräfte, die für die periodischen Coriolisauslenkungen kennzeichnend sind, von dem Strömungsrohr über die Verstrebungsstabeinrichtung auf den Ausgleichsstab umfasst, um die Coriolis-artigen Auslenkungen in den Ausgleichsstab hervorzurufen.
Ein weiterer Aspekt enthält den Schritt des Koppelns der Ausgleichsstab-Resonatoreinrichtung mit dem Längsmittenabschnitt des Ausgleichsstabs an einer Unterseite des Ausgleichstabs.
Ein weiterer Aspekt ist, dass die Ausgleichsstab-Resonatoreinrichtung ein Paar Elemente enthält, die jeweils einen langgestreckten Stab und einen Strebe aufweisen, und wobei das Verfahren den Schritt des Koppelns der Strebe eines jeden Elements mit dem Längsmittenabschnitt des Ausgleichsstabs an entgegensetzten Seitenflächen des Ausgleichsstabs umfasst.
Ein weiterer Aspekt ist, dass das Drehmoment, das auf den Ausgleichsstab aufgebracht wird, die Amplituden der phasengleichen Coriolis-artigen Auslenkungen des Ausgleichsstabes vermindert, um die Strömungsempfindlichkeit des Coriolisdurchflussmessers zu steigern.
Ein weiterer Aspekt ist, dass das auf den Ausgleichsstab wirkende Drehmoment veranlasst wird, von dem Ausgleichsstab über Verstrebungsstäbe auf das Strömungsrohr ausgedehnt zu werden, um das Schütteln des Coriolisdurchflussmessers zu vermindern.
Ein weiterer Aspekt ist, dass die Schritte, mit denen der Ausgleichsstab in Schwingung versetzt wird, die Schritte umfassen:

Ausbiegen der Enden des Strömungsrohrs in Abhängigkeit von den periodischen Coriolisauslenkungen, um ein erstes Ende einer Verstrebungsstabeinrichtung auszubiegen; und
Ausbiegen eines zweiten Endes des Verstrebungsstabes in Abhängigkeit von dem Ausbiegen des ersten Endes, um die Coriolis-artigen Auslenkungen in dem Ausgleichsstab hervorzurufen.

Beschreibung der Zeichnungen
Die obigen und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden aus dem Studium der nachfolgenden detaillierten Beschreibung derselben im Zusammenhang mit den Zeichnungen besser verständlich.
1 zeigt ein rotierendes Strömungsrohr.
2 zeigt ein schwingendes Strömungsrohr.
3 zeigt die Corioliskraft an einem schwingenden Rohr mit Strömung.
4 zeigt die Coriolisverformung eines schwingenden Rohrs mit Strömung.
5 zeigt die Coriolisverformung eines idealisierten Durchflussmessers mit Strömung.
6 zeigt ein Vektordiagramm für das Ausgabesignal eines Aufnehmers des Durchflussmessers von 5.
7 zeigt die Coriolisverformung eines bekannten Durchflussmessers mit geradem Einzelrohr.
8 zeigt das Vektordiagramm des Ausgabesignals eines Aufnehmers des Durchflussmessers von 7.
9 zeigt einen Coriolisdurchflussmesser mit geradem Rohr gemäß der Erfindung.
10 zeigt eine weggebrochene Zeichnung einer ersten möglichen beispielhaften Ausführungsform des Ausgleichsstabresonators.
11 zeigt eine weggebrochene Zeichnung einer zweiten möglichen beispielhaften Ausführungsform des Ausgleichsstabresonators.
12 zeigt ein Vektordiagramm eines Aufnehmersignals eines bekannten Durchflussmessers, der ein Material niedriger Dichte misst.
13 zeigt ein Vektordiagramm eines Aufnehmersignals eines bekannten Durchflussmessers, der ein Material hoher Dichte misst.
14 zeigt ein Vektordiagramm eines Aufnehmersignals eines Durchflussmessers der vorliegenden Erfindung, der ein Material niedriger Dichte misst.
15 zeigt ein Vektordiagramm eines Aufnehmersignals eines Durchflussmessers der vorliegenden Erfindung, der ein Material hoher Dichte misst.
16 ist die grafische Darstellung der Schwingungsamplitude des Ausgleichsstabresonators über dem Verhältnis der Erregerfrequenz zur Resonanzfrequenz des Ausgleichsstabresonators für eine gegebene Strömungsrate.
17 ist eine grafische Darstellung der Phasendifferenz zwischen der Schwingung des Ausgleichsstabresonators und der Schwingung des Ausgleichsstabs über dem Frequenzverhältnis.
Detaillierte Beschreibung
Das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung überwinden die Probleme der niedrigen Strömungsempfindlichkeit und der Durchflussmesserschwingung in Einrohr-Strömungsmessern durch den Einschluss einer Struktur am Ausgleichsstab, die die Empfindlichkeit des Durchflussmessers verstärkt und die Durchflussmesserschwingung vermindert. Um zu verstehen, wie dies geschieht, ist es notwendig, die Natur der Corioliskraft am Strömungsrohr, die Störung, die diese im Strömungsrohr erzeugt, und die daraus folgende gleichphasige Verschiebung längs des Strömungsrohrs zu verstehen.
Beschreibung der Fig. 1, 2 und 3
1 zeigt ein Rohr 102, durch das Material strömt, während das Rohr 102 entgegen dem Uhrzeigersinn um sein Ende 101 rotiert. Die Corioliskraft pro Längeneinheit des Rohrs 102 kann aus der Gleichung für die Coriolisbeschleunigung A_c und dem Newton'schen Gesetz abgeleitet werden.
Die Coriolisbeschleunigung kann ausgedrückt werden als:
Die Corioliskraft F_c kann ausgedrückt werden als:
Diese Corioliskraft F_c ist über die Länge des Rohrs 102 gleichförmig, weil jeder Teil des Rohrs 100 mit der gleichen Geschwindigkeit rotiert und die Massenströmungsrate durch das gesamte Rohr gleich ist.
2 zeigt ein gerades Strömungsrohr 200, das um seine Enden 201 und 202 frei schwenken kann, jedoch in Querrichtung an den Enden 201 und 202 festgelegt ist. Das Strömungsrohr 200 wird um die Achse 203 durch einen Erreger D im ersten Biegemodus mit seiner Resonanzfrequenz in Schwingung versetzt, wie eine Gitarrensaite, während das Material durch das Rohr hindurchströmt. Wenn das Strömungsrohr seine gerade Achse 203 nach unten durchläuft (Null-Verstellung), rotiert seine linke Hälfte im Uhrzeigersinn, während seine rechte Hälfte entgegen dem Uhrzeigersinn rotiert. Die Rotationen nehmen zur Mitte des Rohres hin ab. Die Mitte rotiert nicht, sondern bewegt sich lediglich seitlich. Die räumliche Verteilung der Corioliskräfte am Strömungsrohr 200, wenn es die Null-Verstellungsachse 203 durchläuft, ist in 3 gezeigt. Die Corioliskraft verläuft in entgegengesetzten Richtungen an den zwei Strömungsrohrhälften, weil die Rohrdrehungsrichtungen einander entgegengesetzt sind. Die Corioliskraft nimmt in der Mitte auf null ab, weil die Drehung des Strömungsrohrs in der Mitte null ist.
Ein weiterer Hauptunterschied zwischen dem schwingenden Strömungsrohr 200 von 2 und dem rotierenden Rohr 102 von 1 besteht darin, dass das schwingende Rohr 200 nicht kon tinuierlich rotiert, sondern anhält und seine Richtung umkehrt. Bei der Umkehrung der Schwingungsrichtung sind die Drehungen null und ist die Corioliskraft am gesamten Strömungsrohr null. Die Folge ist, dass die Amplitude der Corioliskräfte von 3 sich mit der Zeit sinusförmig ändert, wobei das Maximum auftritt, wenn die Strömungsrohrschwingung durch die Nullamplitude und die Maximalgeschwindigkeit geht, wie in 3 gezeigt. Eine Corioliskraft von null tritt am gesamten Strömungsrohr auf, wenn das Strömungsrohr seine maximale Schwingungsamplitude und Null-Geschwindigkeit im ersten Biegemodus (Erregermodus) erreicht. Die Frequenz der sinusförmigen Einwirkung der Corioliskraft auf das Strömungsrohr ist die gleiche, wie die Frequenz, mit der es durch den Erreger D in Schwingung versetzt wird, nämlich mit der Schwingungsfrequenz des ersten Biegemodus (Erregermodus) des Strömungsrohrs.
Beschreibung von Fig. 3
3 zeigt, wie die Corioliskraft dem Strömungsrohr ein unausgeglichenes Drehmoment aufprägt. Wenn es nicht festgehalten wäre, würde das Strömungsrohr von 3 im Uhrzeigersinn in dem Augenblick drehen, der im Rohrzyklus dargestellt ist. Wenn sich die Rohrschwingungsrichtung ändert, ändern sich auch die Drehmomentrichtung und die Drehrichtung. Der bekannte Ausgleichsstab von 7 tut nichts, das unausgeglichene Drehmoment, das über die Gehäuseverbindungsglieder und die inaktiven Abschnitte des Strömungsrohrs auf das Gehäuse und die Flansche übertragen wird, auszugleichen. Dieses hat zur Folge, dass der gesamte Durchflussmesser mit der Erregerfrequenz schwingt, wobei die Enden des Durchflussmessers einander ungleichphasig mit der Erregerfrequenz und mit einer Amplitude schwingen, die proportional der Strömungsrate ist.
Beschreibung von Fig. 4
Das Strömungsrohr 200 biegt sich als Folge der zugefügten periodischen Corioliskraft durch, wie in 4 gezeigt. Die durchgehende Linie zeigt die (stark übertriebene) Gestalt, die das Strömungsrohr als Folge der Corioliskraft annimmt, wenn sich das Strömungsrohr im Erregermodus nach unten durch die Null-Verstellungsachse 203 bewegt. Die gestrichelte Linie zeigt die Gestalt, die das Strömungsrohr annimmt, wenn es sich im Erregermodus durch die Null-Verstellungsachse nach oben bewegt. Bemerke, dass der einzige Punkt am Strömungsrohr, der sich in diesem Augenblick tatsächlich durch null bewegt, der Mittelpunkt des Rohres ist. Die Gestalt in 4 ist ähnlich der Gestalt des zweiten Biegemodus. Dieses ist jedoch gerade eine Übereinstimmung. Die Frequenz des zweiten Biegemodus des Strömungsrohrs ist viel höher als die Frequenz, mit der die Corioliskraft von 3 einwirkt (die Erregerfrequenz des ersten Biegemodus). Da das Strömungsrohr auch durch Corioliskräfte unter seiner zweiten Biegereso nanzfrequenz erregt wird, treten die durch Corioliswirkung hervorgerufene Verformung von 4 und die Corioliskraft von 3 einander gleichphasig auf. Das Strömungsrohr 200 nimmt daher die Gestalt in 4 an, wenn es in seinem erregten (ersten Biege-) Schwingungsmodus die Null-Verstellungsachse 203 durchquert.
Beschreibung von Fig. 5
Der Materialfluss überlagert die durch Corioliswirkung hervorgerufene Schwingung von 4 der erregten Schwingung von 2. Dieses ist in 5 gezeigt. Beide Schwingungen treten bei der Erregerfrequenz des ersten Biegemodus auf, sie sind jedoch gegeneinander um 90° in der Phase verschoben. Das durch Corioliskraft hervorgerufene Verstellmaximum (durchgezogene Linien) tritt auf, wenn der erste Biegemodus sich in Null-Verstellung längs der Achse 203 befindet. Die Coriolisverstellung wird null, wenn der erste Biegemodus sich in Maximalverstellung (gestrichelte Linien) befindet. 5 ist analog zu 3 dahingehend, dass sie den Zustand des Strömungsrohrs insoweit zeigt, wie Coriolisauslenkungen in dem Zeitpunkt betroffen sind, in dem das Strömungsrohr 200 die Nullachse 203 durchquert. Zu diesem Zeitpunkt und nur zu diesem Zeitpunkt, haben die Corioliskräfte und die durch Corioliskräfte hervorgerufenen Auslenkungen ihre maximale Amplitude. Wie bereits für 3 erläutert wurde, nehmen die Corioliskräfte ab und werden schließlich null, wenn die Auslenkung des Strömungsrohrs 200 im Erregermodus ihr Maximum in Aufwärts- oder Abwärtsrichtung erreicht. Zu diesem Zeitpunkt ist die Geschwindigkeit des Strömungsrohrs null, und so sind es auch die einwirkenden Corioliskräfte und die resultierende Coriolisauslenkung. Das in 4 gezeigte sinusförmige Coriolis-Verhalten ändert sich in der Amplitude mit der Erregerfrequenz sinusförmig, wenn das Strömungsrohr 200 in seinem ersten Biegemodus sinusförmig zwischen seiner maximalen positiven und negativen Auslenkung in Schwingung versetzt wird. Die Amplitude der Coriolisverstellung ist zur Verdeutlichung in den 4 und 5 stark vergrößert dargestellt. In Wirklichkeit ist die Amplitude sehr viel kleiner als die Amplitude des ersten Biegemodus (Erregermodus) des Strömungsrohrs 200, weil der erste Biegemodus mit der Resonanzfrequenz des Strömungsrohrs erregt wird, und der Coriolismodus nicht. Die Coriolisverformungen sind dabei in allen Figuren stark vergrößert dargestellt.
Die Phasenverzögerung, die bei bekannten Durchflussmessern mit dem Materialfluss einhergeht, ist das Ergebnis der Überlagerung des ersten Biege-(Erreger-)Modus und der Corriolisauslenkung des Strömungsrohrs. In 4 kann man sehen, dass der rechte Sensor SR die NuII-Verstellung vor dem linken Sensor SL überquert. Man kann sagen, dass der linke Sensor und seine Ausgangsspannung hinter der Phase des rechten Sensors und seiner Ausgangsspannung hinterherhinken. Umgekehrt kann man auch sagen, dass der rechte Sensor SR in der Phase dem linken Sensor SL vorausgeht. Die Phasendifferenz (oder Zeitverzögerung) ist proportional der Amplitude der durch Corioliseffekt hervorgerufenen Verstellung, die wiederum proportional zur Massenströmungsrate ist.
In idealen Coriolisdurchflussmessern mit geradem Einzelrohr schwingt der Ausgleichsstab nur im ersten Biegemodus und spricht auf die Corioliskräfte am Strömungsrohr nicht merklich an. 5 zeigt einen Einrohr-Coriolisdurchflussmesser 500 mit einem geraden Strömungsrohr 200 und einem Ausgleichsstab 502, die durch Verstrebungsstäbe 503 und 504 an den Enden des Ausgleichsstabs 500 miteinander verbunden sind. Die durchgezogenen Linien von 5 zeigen das Strömungsrohr 200 und den Ausgleichsstab 502, wenn sie die Null-Verstellungsachse 203 im ersten Biege-(Erreger-)Modus bei Materialströmung kreuzen. Am Ausgleichsstab 502 in 5 treten keine Coriolisauslenkungen auf. Die gestrichelten Linien zeigen das Strömungsrohr und den Ausgleichsstab im äußersten Ausmaß ihrer Schwingung im ersten Biege- (Erreger-)Modus.
Beschreibung von Fig. 6
6 ist ein Vektordiagramm, das die Schwinggeschwindigkeiten zeigt, die durch den idealisierten, geraden Einrohr-Coriolisdurchflussmesser von 5 erzeugt werden. Die Länge der Vektoren V_tube 603 und V_{bal bar} 606 stellen die Spitzengeschwindigkeit des Strömungsrohrs und des Ausgleichsstabs dar, während der Vektor V_net 605 die Summe der Geschwindigkeitssektoren von Ausgleichsstabvektor 606 und Strömungsrohrvektor 603 darstellt. Die Vektoren rotieren um den Ursprung, wobei eine Umdrehung einen Rohrzyklus im Erregermodus darstellt. Die Projektion der Vektoren auf die x-Achse steht für die echte Geschwindigkeit (oder Spannung der Vektorsumme). Der Winkel zwischen den Vektoren und der x-Achse stellt deren Phase dar. 6 zeigt den rechten Aufnehmer des Messgeräts von 5 zum Zeitpunkt, der in 5 mit den durchgezogenen Linien dargestellt ist. Die Reaktion des Strömungsrohrs 200 am rechten Sensor SR ist der Vektor 603, der eine voreilende Phase φ_tube aufweist, die durch den Winkel zwischen dem Vektor 603 und der Realachse 602 dargestellt wird. Die Phase ist positiv, weil der Aufnehmermagnet SR bereits durch die Null-Verstellposition des Strömungsrohrs zu dem Zeitpunkt gegangen ist, zu dem der Erreger D durch die Nullposition läuft. Die Schwingungsgeschwindigkeit des Ausgleichsstabs 502 ist nicht phasengleich aus der Achse 602 verschoben, da der Ausgleichsstab durch die erzeugten Corioliskräfte am Strömungsrohr nicht wesentlich beeinflusst wird und der gesamte Ausgleichsstab 502 in diesem Augenblick durch die Null-Verstellposition läuft. Der Ausgleichsstabvektor (606) ist längs der Realachse 602 gezeigt und mit V_{bal bar} bezeichnet. Die Vektorsumme der Strömungsrohr- und der Ausgleichsstabgeschwindigkeiten ist der Vektor V_net 605. Der Vektor 605 hat einen Phasenwinkel φ_net, der die kombinierten Vektorgeschwindigkeiten und Phasen von Strömungsrohr und Ausgleichsstab repräsen tiert. Dieser Netto-Phasenwinkel ist dasjenige Mittel, durch das die Massenströmung gemessen wird. Es ist darauf hinzuweisen, dass der Netto-Phasenwinkel des rechten Aufnehmers SR kleiner als der Phasenwinkel für das Strömungsrohr allein ist. Die Verringerung des Gleichphasen-Winkels (und der Empfindlichkeit) ist auf das Fehlen einer merklichen Phasenverschiebung des Ausgleichsstabs in dem idealen Einrohr-Durchflussmesser von 5 zurückzuführen.
Beschreibung von Fig. 7
Der bekannte Ausgleichsstab 502 von 5 ist eine Idealisierung, weil der Ausgleichsstab in Wirklichkeit durch die Corioliskraft indirekt verformt wird. Während die Corioliskraft nicht direkt auf den Ausgleichsstab einwirkt, führt sie doch jedem Ende des Ausgleichsstabs über die Verstrebungsstäbe 503 ein Drehmoment zu. Die Verformung des Ausgleichsstabs 502, wie sie in 7 gezeigt ist, erscheint ähnlich in Gestalt und gleichphasig zur Coriolis-Verformung des Strömungsrohrs 501; nur ist die Verformung etwas kleiner. Die gleichphasige Coriolis-artige Verformung des Ausgleichsstabs führt jedoch zu einem Geschwindigkeitsvektor (806) des Ausgleichsstabs, der tatsächlich der Phase des Strömungsrohrgeschwindigkeitsvektors (803) entgegengesetzt ist. Der Grund für dieses anscheinende Paradox besteht darin, dass sich das Strömungsrohr 501 und der Ausgleichsstab 502 im Erregermodus in einander entgegengesetzten Richtungen bewegen, wie durch die Geschwindigkeitsvektoren 803 und 806 in 7 gezeigt. Diese Vektoren stellen die Strömungsrohr- und Ausgleichsstabgeschwindigkeiten am Erreger dar. Da das Strömungsrohr und der Ausgleichsstab in entgegengesetzten Richtungen schwingen, addiert sich die Verformung in der gleichen Richtung (gleichphasige Verformung) zur Phase des einen, während sie sich von der Phase des anderen abzieht. Der Magnet des linken Sensors SL (am Strömungsrohr) hat die gestrichelte Linie, die die Null-Verstellung des Strömungsrohrs darstellt, also noch nicht durchquert, während die Spule des linken Sensors (am Ausgleichsstab) die gestrichelte Linie, die die Null-Verstellung des Ausgleichsstabs darstellt, bereits durchquert hat. Der Magnet am Strömungsrohr würde sozusagen eine negative (oder nacheilende) Phase haben, während die Spule eine positive (oder voreilende) Phase hätte. Die gleiche Logik gilt für den rechten Aufnehmer SR, nur sind die Vorzeichen der Phasen umgekehrt. Der Magnet am Strömungsrohr ist bereits durch die Null-Verstellungslinie gelaufen und hat positive Phase, während die Spule am Ausgleichsstab die Null-Verstelllinie noch nicht durchlaufen hat, und somit negative Phase hat. Diese gleichphasige Verformung des Ausgleichsstabs ist unerwünscht, weil sie die Phasenverzögerung zwischen den Aufnehmersignalen weiter vermindert, als es bei idealisierten Durchflussmesser von 5 der Fall ist.
Beschreibung von Fig. 8
8 ist das Vektordiagramm für das Ausgabesignal des rechten Aufnehmers SR des typischen bekannten Durchflussmessers mit Strömung, wie in 7 gezeigt. In 8 hat der Ausgleichsstab-Geschwindigkeitsvektor 806 negative Phase (er hat null noch nicht durchkreuzt), die sich zum Strömungsrohrvektor 803 addiert, der positive Phase hat (er ist bereits durch null gegangen). Das Ergebnis ist, dass der Netto-Vektor 805 (oder die Ausgangsspannung) einen geringeren Phasenwinkel hat, als beim idealisierten Durchflussmesser der 5 und 6. Der verringerte Phasenwinkel führt zu einem weniger empfindlichen Durchflussmesser und somit zu einem kleineren Ausgangssignal, als beim idealen Durchflussmesser von 5.
Beschreibung der Fig. 9 und 10
Eine mögliche beispielhafte Ausführungsform der Erfindung, wie in 9 gezeigt, beschreibt einen Coriolisdurchflussmesser 900 mit geradem Einzelrohr, der ein ein Strömungsrohr 901 umschließendes äußeres Gehäuse 903, einen zylindrischen Ausgleichsstab 902, der den mittleren Abschnitt des Strömungsrohrs 901 umgibt, und Verstrebungsstäbe 913 aufweist, die die Enden des Ausgleichsstabs 902 mit dem Strömungsrohr 901 verbinden. Das Strömungsrohr 901 erstreckt sich von seinem Eingangsende 907 durch den gesamten Durchflussmesser 900 zu seinem Ausgangsende 917. Das Gehäuse 903 weist Endabschnitt 904 links und rechts auf. Das Gehäuse 903 hat an den Enden Lippenabschnitte 905 an Halselementen 914 des Gehäuses. Verbindungsringe 906 sind in ringförmigen Öffnungen 915 innerhalb der Halselemente 914 angeordnet. Die Verbindungsringe 906 liegen abdichtend an den Endabschnitten des Strömungsrohrs 901 und den Endabschnitten 904 des Gehäuses 903 an. Der Durchflussmesser 900 hat auch Gehäuseverbindungselemente 930, die am inneren Ende 932 mit dem Ausgleichsstab 902 und am äußeren Ende 933 mit den Innenwand 912 des Gehäuses 903 verbunden sind. Die Gehäuseverbindungselemente 930 haben auch eine aus der Ebene herausgebogene Biegung 931.
Das Strömungsrohr 901 wird von einem Erreger D in Schwingung versetzt, der sowohl mit dem Strömungsrohr 901 als auch mit dem Ausgleichsstab 902 verbunden ist. Das Strömungsrohr 901 ist auch mit einem linken Aufnehmer LOP und einem rechten Aufnehmer RPO gekoppelt, die bezüglich des Erregers D auf gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind. Eine Messelektronik 921 führt Signale über eine Leitung 923 dem Erreger D zu, um das Strömungsrohr 901 und den Ausgleichsstab 902 gegenphasig zu erregen. Die Schwingung des Strömungsrohrs und der Materialströmung führt dem Strömungsrohr 901 Corioliskräfte zu, die es stören. Die Rohrstörungen werden durch die Aufnehmer LPO und RPO erfasst. Die Ausgangssignale der Aufnehmer werden über Leitungen 922 und 924 der Messelektronik 921 übertragen, die die Signale verarbeitet, die Phasendifferenz zwischen den Signalen ermittelt und über die Leitung 925 Information, die für die Materialströmung steht, an einen Endbenutzer ausgibt.
Die Corioliskraft des strömenden Materials und die Schwingungen des Strömungsrohrs 901 rufen Coriolisauslenkungen im Strömungsrohr hervor, die die Gestalt des schwingenden Strömungsrohrs verformen. Diese Verformung, die vergrößert in 4 dargestellt ist, bewirkt, dass unterschiedliche Stellen längs des Rohrs mit leicht unterschiedlichen Phasen schwingen. Jeder Punkt längs des schwingenden Strömungsrohrs hat eine Coriolis-Sinusbewegung während der Materialströmung, aber die Punkte erreichen den Ort ihrer maximalen Verstellung oder null nicht gleichzeitig. Die Mitte des schwingenden Strömungsrohrs erfährt durch den Materialfluss keine Veränderung, während die Einlassabschnitte des Strömungsrohrs eine Phasenverzögerung erfahren und das Auslassende des Strömungsrohrs in der Phase voreilt.
Der Phasenunterschied zwischen den zwei Stellen am Strömungsrohr 901 ist das Mittel, durch das die Strömungsrate durch die Messelektronik 921 ermittelt wird. Die Geschwindigkeits- (oder Verstell- oder Beschleunigungs-)Aufnehmer LPO und RPO sind an zwei Stellen längs des Strömungsrohrs 901 angeordnet. Die Zeitverzögerung (Phasendifferenz geteilt durch die Erregerfrequenz) zwischen den Aufnehmerausgaben ist direkt proportional der Massenströmungsrate der Strömung durch das schwingende Strömungsrohr 901.
In bekannten Durchflussmesser mit geradem Rohr wird der Ausgleichsstab 902 hauptsächlich dazu verwendet, ein Gegengewicht zur schwingenden Masse des Strömungsrohrs herzustellen. Die ausgeglichene, schwingende Struktur enthält ein Strömungsrohr 901, Verstrebungsstäbe 913 und einen Ausgleichsstab 902. Im Gebrauch werden der Ausgleichsstab 902 und das Strömungsrohr 901 gegenphasig vom Erreger D mit der Resonanzfrequenz dieser Strukturen einschließlich des materialgefüllten Strömungsrohrs 901 in Schwingung versetzt. Im Strömungsrohr 901 werden als Folge der Materialströmung durch das schwingende Strömungsrohr sinusförmige Coriolisauslenkungen hervorgerufen. Diese Coriolisauslenkungen treten mit der Erregerfrequenz des materialgefüllten, schwingenden Strömungsrohr 901 auf. Der Ausgleichsstab 902 erführt keine direkten Corioliskräfte, da an ihm kein Materialdurchfluss, wie beim Strömungsrohr 901, stattfindet. Die Verstrebungsstäbe 913 bilden jedoch einen Verbindungsweg für die Schwingungen vom Strömungsrohr zum Ausgleichsstab 902. Als Folge überträgt die von Corioliskraft hervorgerufene Auslenkung des Strömungsrohrs 901 über die Verstrebungsstäbe 913 Drehmomente auf den Ausgleichsstab 902. Bei bekannten Durchflussmessern rufen diese Drehmomente eine kleine Amplitude Coriolis-artiger Auslenkungen (gekoppelte Auslenkungen) am Ausgleichsstab 902 hervor, wie in 7 gezeigt. Diese kleinen Coriolis-artigen Auslenkungen verringern die Netto-Phasendifferenz zwischen den Aufnehmern. Die verringerten Corriolissignale, die von den Aufnehmern LPO und RPO erzeugt werden, gelangen über Leitungen 922 und 924 zur Messelektronik 921, die aus der Phasendifferenz zwischen den Ausgangssignalen der Sensoren LPO und RPO eine Materialströmungsinformation ermittelt.
Die vorliegende Erfindung enthält den Ausgleichsstabresonator 918. Dieses ist ein Stab 911, dessen Längsachse parallel zur Längsachse des Strömungsrohrs liegt. Der Ausgleichsstab-Resonatorstab ist relativ steif und hat Masse längs seiner Länge und kann zusätzliche Massen m an seinen Enden haben. Der Ausgleichsstab-Resonatorstab 911 ist an seiner Mitte mit der Mitte des Ausgleichsstabs 902 über eine Strebe 909 verbunden. Die Strebe ist so bemessen, dass sie die Resonanzfrequenz des Drehmodus des Ausgleichsstab-Resonators (gestrichelte Linien in 10) leicht über die Erregerfrequenz schieb. Die durch Corioliseffekt hervorgerufene Auslenkung des Strömungsrohrs 901 verformt den Ausgleichsstab 902 leicht, wie in 7 gezeigt, durch die Verstrebungsstäbe 913. Die Verformung des Ausgleichsstabs in der Coriolis-artigen Auslenkung von 7 erregt den Drehmodus des Ausgleichsstabresonators, wie in 10 gezeigt. Die Ausgleichsstabresonatorbewegung ist um 180° in der Phase gegenüber der Coriolis-artigen Auslenkung des Ausgleichsstabs verschoben, weil die Resonanzfrequenz des Ausgleichsstabresonators unter der Erregerfrequenz liegt. Die Verformung des Ausgleichsstabresonators im Drehmodus führt dem Ausgleichsstab über die Ausgleichsstabresonatorstrebe 909 ein Drehmoment zu. Dieses Drehmoment verringert die Coriolis-artige Verformung des Ausgleichsstabs und vergrößert dadurch die Strömungsempfindlichkeit des Durchflussmessers auf nahezu jene des idealen Einrohr-Durchflussmessers von 5.
10 zeigt den Durchflussmesser von 9, wobei das Gehäuse 903 und seine Endabschnitte entfernt sind. Zur Minimierung der Komplexität der Zeichnung sind auch die Messelektronik und ihre zugehörigen Leitungen nicht dargestellt. Im Betrieb ist das Strömungsrohr 901 Corioliskräften unterworfen, die zur Folge haben, dass das Rohr S-förmige Sinusauslenkungen erfährt. Dieses ist in 7 gezeigt. Diese Coriolisauslenkungen des Strömungsrohrs 901 führen jedem Ende des Ausgleichsstabs über die Verstrebungsstäbe 913 von 9 ein Drehmoment zu, um den Ausgleichsstab 902 zu veranlassen, Coriolis-artige Auslenkungen auszuführen, die gleichphasig mit jenen am Strömungsrohr 901 aber von geringerer Amplitude sind, wie in 7 gezeigt. Wie zuvor erwähnt, sind die gleichphasigen Coriolis-artigen Auslenkungen des Ausgleichsstabs unerwünscht, weil sie die effektive Phasenverzögerung vermindern, die von jedem der Aufnehmer LPO und RPO verfügbar ist.
Das Vorhandensein des Ausgleichsstabresonators 908 vermindert die Coriolis-artigen Auslenkungen des Ausgleichsstabs 902, indem er als dynamisches Gegengewicht wirkt. Wenn somit als Folge der Coriolisauslenkung des Strömungsrohrs der Mittenabschnitt des Ausgleichsstabs entgegen dem Uhrzeigersinn dreht, dann dreht der Resonatorstab 911 mit der Masse M an jedem Ende im Uhrzeigersinn und widersteht der dem Uhrzeigersinn entgegengesetzten Drehung des Ausgleichsstabs 902. Dieses vermindert den gegenuhrzeigersinnigen Bewegungsdrang des Ausgleichsstabs 902 aufgrund der Schwingungskräfte, die vom Strömungsrohr 901 über die Verstrebungsstäbe 913 empfangen werden. In gleicher Weise dreht, wenn die Mitte des Ausgleichsstabs 902 im Uhrzeigersinn drehen möchte, der Ausgleichsstabresonator 908 entgegen dem Uhrzeigersinn und vermindert die Drehung des Ausgleichsstabs im Uhrzeigersinn. Diese Drehschwingung des Ausgleichsstabs 902 wird durch die Drehschwingung des Ausgleichsstabresonators 908 wirksam unterdrückt. Somit funktioniert der Ausgleichsstabresonator 908 wirksam als dynamisches Gegengewicht und unterdrückt oder minimiert jegliche Drehung des Ausgleichsstabs 902 aufgrund der Coriolissignale, die vom Strömungsrohr 901 und dem Verstrebungsstab 913 auf den Ausgleichsstab 902 einwirken.
Beschreibung von Fig. 11
11 ist der 10 ähnlich, mit der Ausnahme, dass sie ein Paar Ausgleichsstabresonatoren 908A und 908B zeigt. Der Ausgleichsstabresonator 908B ist zu einer Seite eines axialen Mittenabschnitts des Ausgleichsstabs 902 befestigt, während der Ausgleichsstabresonator 908A auf der entgegengesetzten Seite des Ausgleichsstabs 902 befestigt ist. Dieses unterscheidet sich von dem in 10 Gezeigten, wo der Ausgleichsstabresonator 908 am unteren Abschnitt des Ausgleichsstabs 902 befestigt ist. Das Wirkungsprinzip der Ausführungsform von 11 ist identisch dem von 10. Die Ausgleichsstabresonatoren 908A und 908B wirken nämlich zusammen als dynamische Gegengewichte, die die Drehung des Ausgleichsstabs 902 aufgrund von Coriolisschwingungen, die dem Ausgleichsstab 902 über den Verstrebungstab 913 von 9 vom Strömungsrohr 901 aufgedrückt werden, wirksam minimieren.
In 11 werden die Streben 909A und 909B, die die Ausgleichsstabresonatorstäbe mit dem Ausgleichsstab verbinden, auf Torsion beansprucht, anstelle auf Biegung, wie es die Strebe 909 der 9 und 10 erfährt. Die beiden Ausgleichsstabresonatoren führen dem Ausgleichsstab Drehmoment zu, wie der einzelne Ausgleichsstabresonator der 9 und 10, mit dem gleichen Ergebnis.
Beschreibung der Fig. 12 und 13
Der Ausgleichsstabresonator wird auch dazu verwendet, die Strömungsempfindlichkeit von der Materialdichte unabhängig zu machen. Die 12 und 13 zeigen die Wirkung einer veränderlichen Materialdichte auf die Phase des Ausgangssignals beim bekannten Durchflussmesser von
7. Ein Vergleich zwischen den Phasendiagrammen eines Durchflussmessers für zwei unterschiedlich dichte Materialien wäre normalerweise bedeutungslos, weil die Differenz der Dichte zu einer Verschiebung der Erregerfrequenz sowie der Rohrphase führt. Die Phasenwinkel sind bei diesen Diagrammen daher für die Frequenz "normiert" worden. Dieses bedeutet, dass die Phasenwinkel durch die Erregerfrequenz geteilt worden sind. Die normierten Phasenwinkel sind in Wirklichkeit Zeitverzögerungen. Da die Corioliskraft und somit der Phasenwinkel proportional der Rohrfrequenz ist, sollten die normierten Strömungsrohrphasenwinkel für die gleiche Massenströmungsrate und unterschiedliche Dichten für einen Durchflussmesser, der eine konstante Strömungsempfindlichkeit hat, gleich sein.
12 ist ein normiertes Vektordiagramm für das Aufnehmer-Ausgangssignal eines bekannten Durchflussmessers bei einer gegebenen Strömungsrate eines Materials niedriger Dichte. Die Länge der Vektoren ist proportional der Geschwindigkeit, während der Winkel von der x-Achse aus den Phasenwinkel der Komponente darstellt, wenn der Rohrmittelpunkt die Null-Verstellungsposition überquert. Das Material niedriger Dichte führt zu einer hohen Strömungsrohramplitude und einer kleinen Ausgleichsstabamplitude (um das Moment zu bewahren und die Messgerätbalance aufrechtzuerhalten). Die Vektorsumme V_net 1205 des Strömungsrohrvektors 1203 und des Ausgleichsstabvektors 1202 führt zu einem relativ großen Netto-Phasenwinkel φ_net (normiert). 13 ist ein normiertes Vektordiagramm für den gleichen Durchflussmesser bei der gleichen Massenströmungsrate, jedoch bei einem Material sehr viel höherer Dichte. Der normierte Strömungsrohrphasenwinkel φ_tube ist der gleiche wie in 12, und der Ausgleichsstabphasenwinkel φ_{balance bar} bar ist der gleiche wie bei 12. Die Strömungsrohramplitude hat jedoch abgenommen, und die Ausgleichsstabamplitude hat zugenommen, was zu einem verminderten normierten Phasenwinkel φ_net der Vektorsumme 1305 führt. Diese Änderung des normierten Netto-Phasenwinkels mit der Materialdichte führt zu einer Verminderung der Strömungsempfindlichkeit des Messgeräts mit der Materialdichte.
Beschreibung der Fig. 16 und 17
Die gegenwärtige Erfindung mit dem Ausgleichsstabresonator löst das Problem der veränderlichen Strömungsempfindlichkeit wegen veränderlicher Materialdichte. Sie beseitigt die Wirkung der Dichte auf die Strömungsempfindlichkeit durch Verwendung der Änderung der Ausgleichsstabresonatoramplitude bei Änderung der Frequenzdifferenz zwischen der Erregerfrequenz und der Ausgleichsstabresonator-Resonanzfrequenz. 16 ist eine typische Frequenzantwortkurve. Sie zeigt die Schwingungsamplitude des Ausgleichsstabresonators als Funktion des Verhältnisses zwischen der Erregerfrequenz und der Resonanzfrequenz des Arbeitsmodus des Ausgleichsstabresonators. Man kann erkennen, dass, wenn das Frequenzverhältnis sehr dicht an 1,0 ist, die Amplitude des Ausgleichsstabresonators sehr groß wird. 17 zeigt die Phasenbeziehung zwischen der Coriolis-artigen Auslenkung des Ausgleichsstabs und der Ausgleichsstabresonatorauslenkung in seinem Arbeitsmodus. Sie zeigt, dass für die Situation, bei der die Erregerfrequenz höher als die Resonanzfrequenz des Arbeitsmodus des Ausgleichsstabresonators ist, der Phasenwinkel 180° beträgt.
Die Erregerfrequenz nimmt für Materialien geringer Dichte zu und für Materialien hoher Dichte ab, während die Resonanzfrequenz des Ausgleichsstabresonators fest auf einer Frequenz liegt, die unter der Erregerfrequenz für das Material hoher dichte liegt. Dies bedeutet, dass der Frequenzabstand für Materialien hoher Dichte geringer ist (das Frequenzverhältnis ist näher an 1), als für Materialien geringer Dichte, und als Folge ist die Schwingungsamplitude des Ausgleichsstabresonators für eine gegebene Massenströmungsrate für ein Material hoher Dichte größer. Die größere Amplitude des Ausgleichsstabresonators führt zu einer geringeren Coriolis-artigen Auslenkung des Ausgleichsstabs, und ein Ausgleichsstab-Aufnehmervektor ist weniger negativ als der bei einem Material niedriger Dichte.
Beschreibung der Fig. 14 und 15
Die 14 und 15 zeigen, wie der Dichte-Einfluss beseitigt wird. 14 ist ein normiertes Vektordiagramm eines Aufnehmerausgangssignals für ein Material niedriger Dichte. Die Strömungsrohrschwingungsamplitude ist hoch, was zu einer hohen Strömungsrohrgeschwindigkeit und zu einem langen Geschwindigkeitsvektor 1403 führt. Die Erregerfrequenz ist wegen des Materials geringer Dichte ebenfalls hoch. Die hohe Erregerfrequenz führt zu einem großen Frequenzabstand zwischen der Erregerfrequenz und der niedrigeren, festen Resonanzfrequenz des Ausgleichsstabresonators. Der große Frequenzunterschied bedeutet, dass die Amplitude des Ausgleichsstabresonators klein ist und der Ausgleichsstab durch die Coriolis-artige Auslenkung des Strömungsrohrs über die Verstrebungsstäbe verformt wird. Als Folge hat der Ausgleichsstabgeschwindigkeitsvektor 1406 einen relativ großen, negativen Phasenwinkel.
15 ist ein normiertes Vektordiagramm für den gleichen Durchflussmesser und die gleiche Massenströmungsrate, wie in 14, hier jedoch für ein Material hoher Dichte. Die Strömungsrohramplitude ist vermindert, während die Ausgleichsstabamplitude erhöht ist im Vergleich zum Vektor 1406 von 14. Dieses führt in 15 zu einem Strömungsrohrvektor 1403, der in der Länge abnimmt, und einem Ausgleichsstabvektor 1406, der in der Länge zunimmt. Das Material höherer Dichte vermindert außerdem die Erregerfrequenz, was zu einem kleineren Frequenzabstand zwischen der Erregerfrequenz und der Resonanzfrequenz des Ausgleichsstabresonators führt. Der verminderte Frequenzabstand führt zu einer größeren Ausgleichsstabresonator amplitude (wie in 16 gezeigt) und einer verminderten Coriolis-artigen Verformung des Ausgleichsstabs. Dies bedeutet, dass der Ausgleichsstabvektor 1406 einen kleineren, negativen Phasenwinkel hat. Die Verringerung des negativen Phasenwinkels des Ausgleichsstabs ermöglicht es, dass der Netto-Vektor 1405 von 15 den gleichen Phasenwinkel und die gleiche Amplitude hat, wie der Netto-Vektor 1405 von 14. Da die Netto-Vektoren 1405 gleichen Phasenwinkel und gleiche Amplitude haben, ist die Strömungsempfindlichkeit des Durchflussmessers die gleiche für zwei unterschiedliche dichte Materialien. Dieses löst das Dichte-Empfindlichkeitsproblem der bekannten Durchflussmesser.
Die Ausgleichsstabresonatoren der 9, 10 und 11 haben zusätzliche Vorteile neben der Vergrößerung der Durchflussmesserempfindlichkeit und der verbesserten Unabhängigkeit der Strömungsempfindlichkeit des Messgeräts gegenüber der Materialdichte. Wie man in 3 sehen kann, prägt die Corioliskraft dem Strömungsrohr ein unausgeglichenes Drehmoment auf. Wenn es nicht festgehalten wäre, würde das Strömungsrohr in 3 in Uhrzeigerrichtung in dem Augenblick drehen, der im Rohrzyklus dargestellt ist. Wenn sich die Rohrschwingungsrichtung ändert, ändern sich auch die Drehmomentrichtung und die Drehrichtung. Der bekannte Ausgleichsstab von 7 wirkt dem unausgeglichenen Drehmoment nicht entgegen, das über die Gehäuseverbindungen und die inaktiven Abschnitte des Strömungsrohrs auf das Gehäuse und die Flansche übertragen wird. Dieses hat zur Folge, dass der gesamte Durchflussmesser mit der Erregerfrequenz schwingt, wobei die Enden des Durchflussmessers einander phasenungleich mit der Erregerfrequenz und mit einer Amplitude schwingen, die proportional der Strömungsrate ist.
Die Schwingung des gesamten Durchflussmessers ist unerwünscht, da sie sich zur Coriolisbeschleunigung des Materials hinzuaddiert, oder sich davon subtrahiert. Die zusätzliche Beschleunigung ist zwar proportional der Strömungsrate, jedoch im Allgemeinen unbekannt, weil sie von der Steifheit der Messgerätmontage abhängt. Eine steife Montage des Durchflussmessers vermindert die falsche Beschleunigung (Schütteln), während eine weiche Montage sie vergrößert. Die unbekannte falsche Beschleunigung führt somit zu einem Messfehler.
Die vorliegende Erfindung vermindert das Ausmaß dieses Problem der Messgerätschwingung wegen der unausgeglichenen Corioliskraft mit Hilfe des Ausgleichsstabresonators. Der Ausgleichsstabresonator wirkt wie ein dynamisches Gegengewicht, indem er die Schwingungsamplitude steigert, bis sie dem Ausgleichsstab genügend Drehmoment zuführt, um die Erregungsverstellung auf nahe null zu vermindern. Die Erregung des Ausgleichsstabresonators kann von zwei Quellen kommen. Sie kann von der Coriolis-artigen Verformung des Ausgleichsstabs kommen, und sie kann von dem durch Corioliseffekt hervorgerufenen Schütteln des gesamten Messgeräts kommen. Jede Quelle erregt den Ausgleichsstabresonator und vergrößert seine Drehmodusamplitude. 10 zeigt das Biegen des Ausgleichsstabresonators 908. Die Strebe führt dem Ausgleichsstab ein Drehmoment zu, der seinerseits dem Strömungsrohr ein Drehmoment zuführt, das entgegengesetzt zu dem Drehmoment ist, das dem Strömungsrohr von der Coriolisbeschleunigung des Materials zugeführt wird. Dieses Drehmoment kann sowohl die Verformung des Ausgleichsstabs als auch indirekt mittels der Gehäuseverbindungsglieder und der inaktiven Rohrbereiche das Gehäuseschütteln vermindern.
Das Ausmaß, in dem der Ausgleichsstabresonator die Coriolis-artige Verformung des Ausgleichsstabs und die durch das Schütteln des gesamten Messgeräts hervorgerufene Corioliskraft vermindert, ist eine Funktion des Abstandes zwischen der Erregerfrequenz und der Resonanzfrequenz des Drehmodus des Ausgleichsstabresonators. Dieses wird durch die typische Frequenzantwortkurve von 15 anschaulich gemacht. Wenn die zwei Frequenzen gleich sind, hebt der Ausgleichsstabresonator die Coriolis-artige Verformung des Ausgleichsstabs und das Schütteln des Messgeräts, das vom Corioliseffekt hervorgerufen ist, fast vollständig auf. Wenn der Frequenzabstand zunimmt, dann nimmt die Wirkung des Ausgleichsstabresonators ab. Es ist auch wichtig, dass die Resonanzfrequenz des Ausgleichsstabresonators unter der Erregerfrequenz liegt. 17 zeigt, dass, wenn die Resonanzfrequenz des Ausgleichsstabresonators über der Erregerfrequenz liegt, der Ausgleichstab-Resonatorstab gleichphasig mit der Verformung des Ausgleichsstabes schwingt und die Verformungsamplitude und das Messgerätschütteln vergrößert. Weil die Erregerfrequenz umgekehrt proportional zur Materialdichte ist, ist es am besten, die Resonanzfrequenz des Ausgleichsstabresonators ausreichend niedriger als die Erregerfrequenz zu wählen, so dass das Material mit der höchstzulässigen Dichte nicht zu Folge hat, dass die Erregerfrequenz unter die Resonanzfrequenz des Ausgleichsstabresonators geht.
In den Figuren, die die verformten Modusgestalten zeigen, ist ein Durchflussmesser verwendet worden, der den Ausgleichsstab neben dem Strömungsrohr hat. Diese Geometrie ist für die Figuren wegen ihrer besseren Verständlichkeit verwendet worden. Für die Erfindung betreffenden Prinzipien gelten in gleicher Weise auch für eine Seite-an-Seite-Geometrie und die konzentrische Rohrgeometrie der 9, 10 und 10. In gleicher Weise haben alle Figuren einzelne, gerade Rohre verwendet, während die Prinzipien in gleicher Weise auch für Durchflussmesser mit einem einzelnen, gebogenen Roh gelten.
Es ist ausdrücklich darauf hinzuweisen, dass die beanspruchte Erfindung nicht auf die Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform beschränkt ist, sondern andere Modifikationen und Änderungen innerhalb des Umfangs und des Geistes des erfindungsgemäßen Konzeptes umfasst. Obgleich beispielsweise die vorliegende Erfindung als einen Teil eines Coriolisdurchflussmessers mit einzelnem, geradem Rohr umfassend beschrieben worden ist, versteht sich doch, dass die vorliegende Erfindung hierauf nicht beschränkt ist und mit anderen Typen von Coriolisdurchflussmessern verwendet werden können, einschließlich Einrohr-Strömungsmessern irregulärer oder gebogener Konfiguration sowie Coriolisdurchflussmessern mit mehreren Strömungsrohren. Es versteht sich, dass der Ausdruck "Material" Aufschlemmungen, Sirupe, Flüssigkeiten jeder Dichte, Gase und Plasmas umfasst.

Claims

Coriolis-Durchflussmesser zur Aufnahme einer Materialströmung und aufweisend: ein Strömungsrohr (901) und ein Ausgleichsstab (902), der im Wesentlichen parallel zum Strömungsrohr ausgerichtet ist; eine Verstrebungsstabeinrichtung (913), die die Endabschnitte des Ausgleichsstabes mit dem Strömungsrohr koppelt; einen Treiber (D), der das Strömungsrohr und den Ausgleichsstab gegenphasig in einem Antriebsbetrieb mit einer Frequenz in Schwingung versetzt, die im Wesentlichen gleich der Resonanzfrequenz des materialgefüllten Strömungsrohrs und des Ausgleichsstabes ist, wobei die Materialströmung dem schwingenden Strömungsrohr periodische Coriolis-Kräfte einprägt, um periodische Coriolis-Auslenkungen des Strömungsrohrs zu erzeugen, die durch Auslenkungsbereiche und Knoten ohne Auslenkung gekennzeichnet sind, die Verstrebungsstabeinrichtung auf die Coriolis-Auslenkungen des Strömungsrohrs anspricht, um periodische Coriolis-artige Auslenkungen in dem Ausgleichsstab zu erzeugen, die durch Auslenkungsbereiche sowie durch Knoten ohne Auslenkung gekennzeichnet sind, die Coriolis-artigen Auslenkungen des Ausgleichsstabes mit den periodischen Coriolis-Auslenkungen des Strömungsrohrs gleichphasig sind und die gleiche Anzahl Knoten haben und die Coriolis-artigen Auslenkungen eine Drehung eines axialen Mittenabschnitts des Ausgleichsstabs enthalten; eine Aufnehmereinrichtung mit dem Strömungsrohr und dem Ausgleichsstab gekoppelt ist; eine Messelektronik, die Signale von der Aufnehmereinrichtung empfängt und Coriolis-Strömungsmesserausgabeinformation erzeugt; dadurch gekennzeichnet, dass der Coriolis-Strömungsmesser weiterhin enthält: eine Ausgleichsstab-Resonatoreinrichtung (908, 911A, 911B), die mit dem Ausgleichsstab gekoppelt und so angeordnet ist, dass die gleichphasigen Coriolis-artigen Auslenkungen des Ausgleichsstabes die Ausgleichsstab-Resonatoreinrichtung erregt, dass sie in einem Drehmodus phasenungleich bezüglich der Drehung des Längsmittenabschnitts des Ausgleichsstabs schwingt; eine Verstrebung (909, 909A, 909B), die derart angeordnet ist, dass die Schwingung der Ausgleichsstab-Resonatoreinrichtung in dem Drehmodus ein Drehmoment an dem Ausgleichsstab erzeugt, das die Genauigkeit der Ausgabeinformation erhöht, die von dem Coriolis-Strömungsmessererzeugt wird; eine weitere Aufnehmereinrichtung (LPO, RPO), die mit dem Strömungsrohr gekoppelt ist und Signale (922,924) gesteigerter Genauigkeit erzeugt, die eine Schwingungsgeschwindigkeit des Strömungsrohrs bezüglich einer Schwingungsgeschwindigkeit des Ausgleichsstabes repräsentieren, und eine Messelektronik (921), die Information über die Materialströmung in Abhängigkeit von der Erzeugung der genannten Signale gesteigerter Genauigkeit von der Aufnehmereinrichtung ableitet.
Coriolis-Strömungsmesser nach Anspruch 1, bei dem die Vorrichtung, die die Genauigkeit der Ausgabeinformation des Coriolis-Strömungsmessers steigert, enthält: die Verstrebung (909, 909A, 909B) und die Ausgleichsstab-Resonatoreinrichtung sind so angeordnet, daß Drehmoment von der Ausgleichsstab-Resonatoreinrichtung auf den Ausgleichsstab einwirkt, um die Amplitude der Coriolis-artigen Auslenkungen des Ausgleichsstabes zu vermindern, die relative Geschwindigkeit der Coriolis-Auslenkungen des Strömungsrohrs werden gegenüber den gleichphasigen Coriolis-artigen Auslenkungen des Ausgleichsstabes in Abhängigkeit von der Verringerung der Amplitude der phasengleichen Coriolis-artigen Auslenkungen des Ausgleichsstabes vergrößert, die Strömungsempfindlichkeit des Coriolis-Strömungsmessers wird in Abhängigkeit von der Steigerung der relativen Geschwindigkeit der Coriolis-Auslenkungen des Strömungsrohrs gegenüber den gleichphasigen Coriolis-artigen Auslenkungen des Ausgleichsstabes gesteigert.
Coriolis-Strömungsmesser nach Anspruch 1, bei dem die Corioliskräfte Drehmoment auf das Strömungsrohr ausüben, das ein Schütteln des Coriolis-Strömungsmessers hervorbringt; die Vorrichtung, die die Genauigkeit der Ausgabeinformation des Coriolis-Strömungsmessers steigert, enthält: die Verstrebung (909, 909A, 909B), die das von der Ausgleichsstab-Resonatoreinrichtung einwirkende Drehmoment auf den Ausgleichsstab und über den Verstrebungsstab auf das Strömungsrohr ausdehnt, um das von dem Strömungsrohr auf die Messgeräthalterungen des Coriolis-Strömungsmessers einwirkende Drehmoment zu vermindern, wobei die Verminderung des von dem Strömungsrohr auf die Messgeräthalterungen aufgebrachte Drehmoment der Verminderung des Schüttelns des Coriolis-Strömungsmessers dient.
Coriolis-Strömungsmesser nach Anspruch 1, bei dem die Genauigkeit der Ausgabeinformation des Coriolis-Strömungsmessers gesteigert ist, wenn im Antriebszustand der Coriolis-Strömungsmesser eine Änderung der Resonanzfrequenz des schwingenden Strömungsrohrs und des Ausgleichsstabes erfasst, die aus einer Änderung der Dichte des Strömungsmaterials resultiert, und eine Änderung im Schwingungsamplitudenverhältnis des Strömungsrohrs und des Ausgleichsstabs in der Antriebsbetriebsart verursacht; die Materialströmungsempfindlichkeit des Coriolis-Strömungsmessers ändert sich in einer Richtung in Abhängigkeit von der Änderung des Schwingungsamplitudenverhältnisses: die Schwingungsamplitude des Ausgleichsstab-Resonators ändert die Materialströmungsempfindlichkeit in einer zweiten Richtung in Abhängigkeit von der Änderung der Resonanzfrequenz; die Änderungen in der Strömungsempfindlichkeit in der ersten Richtung und in der zweiten Richtung löschen einander im Wesentlichen aus, um jede Änderung der Strömungsempfindlichkeit des Coriolis-Strömungsmessers zu beseitigen.
Coriolis-Strömungsmesser nach Anspruch 1, bei dem die Vorrichtung, die die gleichphasigen Coriolis-artigen Auslenkungen in dem Ausgleichsstab hervorbringt, eine Verstrebungsstabeinrichtung enthält, die Kräfte, die für die periodischen Coriolis-Auslenkungen kennzeichnend sind, von dem Strömungsrohr über die Verstrebungsstabeinrichtung auf den Ausgleichsstab ausdehnt, um die gleichphasigen Coriolis-artigen Auslenkungen in dem Ausgleichsstab hervorzurufen.
Coriolis-Strömungsmesser nach Anspruch 1, weiterhin enthaltend eine Verstrebung (909, 909A, 909B), die die Ausgleichsstab-Resonatoreinrichtung mit dem Längsmittenabschnitt des Ausgleichsstabes koppelt.
Coriolis-Strömungsmesser nach Anspruch 1, bei dem Ausgleichsstab-Resonatoreinrichtung enthält: einen langgestreckten Stab (911, 911A, 911) im Wesentlichen parallel zu dem Ausgleichsstab (902) in einem Ruhezustand des Coriolis-Strömungsmesser; eine Verstrebung (909, 909A, 909B), die den langgestreckten Stab mit dem Längsmittenabschnitt des Ausgleichsstabes koppelt; die Schwingung der Ausgleichsstab-Resonatoreinrichtung gegenüber dem Längsmittenabschnitt des Ausgleichsstabes führt dem Ausgleichsstab ein Drehmoment zu.
Coriolis-Strömungsmesser nach Anspruch 7, bei dem das vom Ausgleichsstab-Resonator (908) aufgebrachte Drehmoment die Amplitude der gleichphasigen Coriolis-artigen Auslenkungen des Ausgleichsstabes verändert, um die Strömungsempfindlichkeit des Coiriolis-Strömungsmessers zu steigern.
Coriolis-Strömungsmesser nach Anspruch 8, bei dem das aufgebrachte Drehmoment des Ausgleichsstab-Resonators (908) von dem Ausgleichsstab über Verstrebungsstäbe (913) auf das Strömungsrohr (901) ausgedehnt wird, um das Schütteln des Coriolis-Strömungsmessers zu vermindern.
Coriolis-Strömungsmesser nach Anspruch 7, bei dem der Resonatorstab ein Massenelement (M) enthält.
Coriolis-Strömungsmesser nach Anspruch 10, bei dem das Massenelement (M) an den Enden des Resonatorstabes befestigt ist.
Coriolis-Strömungsmesser nach Anspruch 7, bei dem die Ausgleichsstab-Resonatoreinrichtung die Verstrebung (909, 909A, 909B) enthält, die den langgestreckten Stab mit der Längsmitte des Ausgleichsstabes an einer Unterseite des Ausgleichsstabes koppelt.
Coriolis-Strömungsmesser nach Anspruch 7, bei dem die Ausgleichsstab-Resonatoreinrichtung einen ersten und zweiten Ausgleichsstab-Resonator (908A, 908B) enthält, die jeweils eine Verstrebung (909A, 909B) und einen langgestreckten Stab (911A, 911B) aufweisen; die Verstrebung des ersten Ausgleichsstab-Resonators ist mit der Längsmitte des Ausgleichsstabes an einer ersten Seite des Ausgleichsstabes verbunden, und die Verstrebung des zweiten Ausgleichsstab-Resonators ist mit der Längsmitte des Ausgleichsstabes an einer zweiten Seite des Ausgleichsstabes gekoppelt.
Coriolis-Strömungsmesser nach Anspruch 1, bei dem die Coriolis-Auslenkung des Strömungsrohrs die Enden des Strömungsrohrs in Abhängigkeit von den periodischen Coriolis-Auslenkungen ausbiegt, um ein erstes Ende der Verstrebungsstabeinrichtung zu biegen; und ein zweites Ende des Verstrebungsstabes in Abhängigkeit von dem Ausbiegen des ersten Endes ausgebogen wird, um die gleichphasigen Coriolis-artigen Auslenkungen in dem Ausgleichsstab hervorzurufen.
Verfahren zum Betreiben eines Coriolis-Strömungsmessers, der dazu eingerichtet ist, eine Materialströmung aufzunehmen, und der ein Strömungsrohr und einen Ausgleichsstab aufweist, der im Wesentlichen parallel zu dem Strömungsrohr angeordnet ist, wobei der Coriolis-Strömungsmesser eine Verstrebungsstabeinrichtung aufweist, die den Ausgleichsstab mit dem Strömungsrohr koppelt; wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Durchleiten von Material durch das Strömungsrohr in Schwingung versetzen des Strömungsrohrs gegenphasig in einem Antriebsbetrieb mit einer Treiberfrequenz, die im Wesentlichen gleich der Resonanzfrequenz des materialgefüllten Strömungsrohrs und des Ausgleichsstabes ist; das strömende Material führt dem schwingenden Strömungsrohr periodische Corioliskräfte zu, um periodische Coriolis-Auslenkungen des Strömungsrohrs zu erzeugen, die durch Auslenkungsbereiche und Knoten ohne Auslenkung gekennzeichnet sind; Erzeugen gleichphasiger Coriolis-artiger Auslenkungen in dem Ausgleichsstab mit der Treiberfrequenz in Abhängigkeit von den Coriolis-Auslenkungen des Strömungsrohrs; die Coriolis-artigen Auslenkungen rufen eine Drehung des Längsmittenabschnitts des Ausgleichsstabes hervor; die Coriolis-artigen Auslenkungen sind gleichphasig und haben die gleiche Anzahl Knoten wie die periodischen Coriolis-Auslenkungen des Strömungsrohrs; Aufnehmereinrichtungen, die an dem Strömungsrohr und an dem Ausgleichsstab befestigt sind, erzeugen Ausgabesignale, die eine Schwingungsgeschwindigkeit des Strömungsrohrs bezüglich einer Schwingungsgeschwindigkeit des Ausgleichsstabes repräsentieren; eine Messelektronik leitet Information über den Materialfluss in Abhängigkeit von der Erzeugung der Signale durch die Aufnehmereinrichtung ab; dadurch gekennzeichnet, dass der Coriolis-Strömungsmesser weiterhin einen Ausgleichsstab-Resonator hat, der mit einem Längsmittenabschnitt des Ausgleichsstabes gekoppelt ist; das Verfahren enthält weiterhin die Schritte: die Coriolis-artigen Auslenkungen des Ausgleichsstabes bewirken, dass die Ausgleichsstab-Resonatoreinrichtung in einem Drehmodus phasenungleich bezüglich der Drehung des Längsmittenabschnitts des Ausgleichsstabes schwingt; die Drehschwingung der Ausgleichsstab-Resonatoreinrichtung führt dem Ausgleichsstab Drehmoment zu, um die Genauigkeit der von dem Coriolis-Strömungsmesser erzeugten Ausgabeinformation zu steigern; die Aufnehmereinrichtung erzeugt Signale gesteigerter Genauigkeit, die eine Schwingungsgeschwindigkeit des Strömungsrohrs bezüglich einer Schwindungsgeschwindigkeit des Ausgleichsstabes repräsentieren; und die Messelektronik leitet Information gesteigerter Genauigkeit über die Materialströmung in Abhängigkeit von der Erzeugung der genannten Signale gesteigerter Genauigkeit ab.
Verfahren nach Anspruch 15, bei der Schritt der Steigerung der Genauigkeit der Ausgabeinformation des Coriolis-Strömungsmessers die Schritte umfasst: Zuführen von Drehmoment von der Resonatoreinrichtung auf den Ausgleichsstab zur Verminderung der Amplitude der gleichphasigen Coriolis-artigen Auslenkungen des Ausgleichsstabes; Steigern der relativen Geschwindigkeit der Coriolis-Auslenkung des Strömungsrohrs gegenüber den gleichphasigen Coriolis-artigen Auslenkungen des Ausgleichsstabes in Abhängigkeit von der Verminderung der Amplitude der gleichphasigen Coriolis-artigen Auslenkungen des Ausgleichsstabes; und Steigern der Stömungsempfindlichkeit des Coriolis-Strömungsmessers in Abhängigkeit von der Verminderung der gleichphasigen Coriolis-artigen Auslenkungen des Ausgleichsstabes gegenüber den Coriolis-Auslenkungen des Strömungsrohrs.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die Corioliskräfte Drehmoment auf das Strömungsrohr aufbringen, das ein Schütteln des Coriolis-Strömungsmessers hervorruft; und wobei der Schritt des Steigerns der Genauigkeit der Ausgabeinformation des Coriolis-Strömungsmessers die Schritte umfasst: Ausdehnen des von der Ausgleichsstab-Resonatoreinrichtung aufgebrachten Drehmoments von dem Ausgleichsstab auf das Strömungsrohr, um das Drehmoment zu vermindern, das von dem Strömungsrohr auf die Messgeräthalterungen des Coriolis-Strömungsmessers aufgebracht wird; wobei die Verminderung des auf die Messgeräthalterungen aufgebrachten Drehmoments zur Verminderung des Schüttelns des Coriolis-Strömungsmessers wirkt.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem der Schritt der Steigerung der Genauigkeit der Ausgabeinformation des Coriolis-Strömungsmessers die Schritte umfasst: Erfassen einer Änderung der Resonanzfrequenz des schwingenden Strömungsrohrs und des Ausgleichsstabes im Antriebszustand, die von einer Änderung der Dichte des strömenden Materials resultiert; Ändern des Schwingungsamplitudenverhältnisses des Strömungsrohrs und des Ausgleichsstabes im Antriebszustand in Abhängigkeit von der Erfassung der Änderung der Materialdichte; Ändern der Materialströmungsempfindlichkeit des Coriolis-Strömungsmessers in einer ersten Richtung in Abhängigkeit von der Änderung im Schwingungsamplitudenverhältnis: Ändern der Schwingungsamplitude des Ausgleichsstab-Resonators zur Änderung der Materialströmungsempfindlichkeit in einer zweiten Richtung in Abhängigkeit von der Änderung in der Änderung der Materialdichte; die Änderungen der Strömungsempfindlichkeit in der ersten Richtung und in der zweiten Richtung lassen eine konstante Strömungsempfindlichkeit des Coriolis-Strömungsmessers erreichen.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem der Schritt der Erzeugung der Coriolis-artigen Auslenkung in dem Ausgleichsstab den Schritt des Ausdehnens der Kräfte, die für die periodischen Coriolis-Auslenkungen kennzeichnend sind, von dem Strömungsrohr über die Verstrebungsstabeinrichtung auf den Ausgleichsstab umfasst, um die Coriolis-artigen Auslenkungen in den Ausgleichsstab hervorzurufen.
Verfahren nach Anspruch 15, enthaltend den Schritt des Koppelns der Ausgleichsstab-Resonatoreinrichtung mit dem Längsmittenabschnitt des Ausgleichsstabs an einer Unterseite des Ausgleichstabs.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die Ausgleichsstab-Resonatoreinrichtung ein Paar Elemente enthält, die jeweils einen langgestreckten Stab und einen Strebe aufweisen, und wobei das Verfahren den Schritt des Koppelns der Strebe eines jeden Elements mit dem Längsmittenabschnitt des Ausgleichsstabs an entgegensetzten Seitenflächen des Ausgleichsstabs umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem das Drehmoment, das auf den Ausgleichsstab aufgebracht wird, die Amplituden der phasengleichen Coriolis-artigen Auslenkungen des Ausgleichsstabes vermindert, um die Strömungsempfindlichkeit des Coriolis-Strömungsmessers zu steigern.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem das auf den Ausgleichsstab wirkende Drehmoment veranlasst wird, von dem Ausgleichsstab über Verstrebungsstäbe auf das Strömungsrohr ausgedehnt zu werden, um das Schütteln des Coriolis-Strömungsmessers zu vermindern.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die Schritte, mit denen der Ausgleichsstab in Schwingung versetzt wird, die Schritte umfassen: Ausbiegen der Enden des Strömungsrohrs in Abhängigkeit von den periodischen Coriolis-Auslenkungen, um ein erstes Ende einer Verstrebungsstabeinrichtung auszubiegen; und Ausbiegen eines zweiten Endes des Verstrebungsstabes in Abhängigkeit von dem Ausbiegen des ersten Endes, um die Coriolis-artigen Auslenkungen in dem Ausgleichsstab hervorzurufen.