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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Ultraschalldurchflussmesser
mit einem verbesserten System zum Regeln des Gewinns des Verstärkers zum Verstärken von
Empfangssignalen.
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Die
Anordnung eines ersten im Stand der Technik bekannten Ultraschalldurchflussmessers und
des Systems zur Regelung seines Gewinns wird nunmehr mit Bezugnahme
auf 4 beschrieben.
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Ein
Paar von Ultraschallmesswandlern 2a und 2b ist
an beiden Enden eines geraden Abschnitts 1a einer Flussröhre 1 vorgesehen,
die einen Fluideinlass 1b und einen Fluidauslass 1c umfasst,
welche sich von den Enden des geraden Abschnitts 1a vertikal
wegerstrecken.
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Zwischen
jeweils einem der beidem Ultraschallmesswandler 2a und 2b und
jeweils einem aus der Gruppe umfassend einen Erregungsimpulsgenerator 4 und
einen Verstärker 5,
welcher das Signal von einem der Messwandler empfängt, ist
eine Schalteinheit 3 vorgesehen. Die Schalteinheit 3 liefert
Impulse von dem Erregungsimpulsgenerator 4 zu dem einen
der Messwandler und empfängt
Signale von dem anderen der Messwandler und führt die Signale dem Verstärker 5 zu
oder umgekehrt. Das Signal zum Bewirken des Umschaltens wird in
diesem Dokument nicht beschrieben.
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Der
Verstärker 5 weist
einen Eingangsanschluss 5a, einen Ausgangsanschluss 5b und
einen Gewinnkontrollanschluss 5c zum Regeln des Verstärkungsgewinns
auf.
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Die
im Stand der Technik bekannte Datenreduktionseinrichtung 6 weist
einen Durchflussmessabschnitt 6a auf, in welchem die Signale,
die von dem Verstärker 5 zugeführt werden,
verarbeitet werden, um den Durchflussratenausgang zu erhalten. Die Durchflussratenmesssysteme,
beispielsweise ein System von einem Laufzeitdifferenztyp oder ein
System von einem Phasendifferenztyp, sind bekannt. In diesem Dokument
ist keine Beschreibung derselben vorgesehen.
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Der
mit der Bezugszahl 7 bezeichnete Teil ist angepasst, um
eine Spitzendetektionsschaltung zu sein, umfassend eine Spitzengleichrichterdiode 7a und
einen Glättungskondensator 7b und
so weiter.
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Der
Ausgang der Spitzendetektionsschaltung 7 wird an den Gewinnkontrollabschnitt 6b übertragen
und mit dem in dem Kontrollabschnitt 6b vorgewählten Spitzenwert
verglichen. Auf Basis des erhaltenen Ergebnisses wird die an den
Gewinnkontrollanschluss 5c des Verstärkers 5 zu liefernde
Spannung geregelt, um eine Stärke
des Empfangssignals gleich bleibend zu halten.
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Allerdings
kommt es bei dem System zur Kontrolle des Gewinns in dem im Stand
der Technik bekannten System immer noch zu folgenden technischen
Problemen.
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Falls
Verunreinigungen, beispielsweise Blasen, in dem zu messenden Fluid
enthalten sind, pflegt die Amplitude des Empfangssignals durch die Gegenwart
der Blasen abgeschwächt
zu werden, so dass die Stärke
des Empfangssignals, wie aus 5 hervorgeht,
schwankt. In 5 ist die empfangene Wellenform
ohne Störbeeinflussung
durch Blasen als durchgezogene Linie dargestellt, während die
unter der Einwirkung von Blasen abgeschwächte Wellenform als gestrichelte
Linie dargestellt ist. Die Spitzenwerte P, die in der empfangenen
Wellenform enthalten sind, nehmen im Lauf der Zeit ab oder verschwinden,
wie aus 6 hervorgeht.
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Bei
dem im Stand der Technik bekannten Gewinnkontrollsystem neigen die
Spitzenwerte dazu, unter der Einwirkung der mit dem zu messendem
Fluid vermischten Blasen zu schwanken. Mit anderen Worten schwanken
die Gewinnkontrollsignale auch unter der Einwirkung der sogenannten "Hunting"-Phänomene, d.
h. die Wellenform wird durch übermäßigen Gewinn
gesättigt,
wodurch das Empfangssignal instabil wird.
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Während der
Gewinn zum Vermeiden der oben genannten Sättigung der Wellenform auf
einen bestimmten Wert festgelegt wird, ist das Empfangssignal je
nach Art oder Temperatur des Fluids mitunter schwach. In derartigen
Fällen
sollte die Messung unter der niedrigen Signal-Rausch-Bedingung erfolgen.
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Bei
den im Stand der Technik bekannten Ultraschalldurchflussmessern
sind Systeme zum Finden der Durchflussrate aus den Empfangssignalen
in Abhängigkeit
von der Stärke
der Signale, beispielsweise das System vom Zero-Cross-Typ, vom Korrelationstyp
oder vom Phasendifferenztyp, bekannt. Diese Systeme sind vorteilhaft,
wenn die Empfangssignale dazu neigen, unter der Einwirkung von Blasen,
die in dem Fluid enthalten sind, zu schwanken. Wenn jedoch die empfangene
Wellenform instabil ist, ist es, auch wenn die oben genannten Systeme
verwendet werden, schwierig, die Flussrate stabil und präzise zu
messen. Ein Ultraschalldurchflussmesser gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1 bzw. Anspruch 4 ist beispielsweise aus
EP-A-0312224 bekannt.
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Um
das oben genannte Problem zu lösen, umfasst
der erste Ultraschalldurchflussmesser der vorliegenden Erfindung:
- a) ein Paar Ultraschallmesswandler, die an
einer äußeren Oberfläche einer
Flussröhre
in einer flussaufwärtigen
Region bzw. einer flussabwärtigen
Region derselben angebracht sind, eine Schalteinheit zum Umschalten
des Betriebsmodus jedes der Messwandler alternativ zwischen einem Übertragungsmodus
und einem Empfangsmodus, einen Verstärker zum Verstärken eines
Signals, welches Ultraschallwellen repräsentiert, die sich durch das
Fluid in der Flussröhre ausbreiten
und durch den Ultraschallmesswandler im Empfangsmodus empfangen werden,
und eine Datenreduktionseinrichtung zum Verarbeiten des verstärkten Empfangssignals
und zur Ausgabe eines Flussratensignals; wobei
- b) der Verstärker
einen Verstärkungsgewinnkontrollanschluss
umfasst und der Gewinn des Verstärkers
angepasst ist, um auf Basis eines in den Kontrollanschluss eingegebenen
Kontrollsignals eingestellt zu werden; wobei
- c) die Datenreduktionseinrichtung einen Analog-Digital-Umwandler, einen
Prozessor und einen Speicher umfasst, wobei Wellenformdaten, die
analoge Daten enthaltend einen Spitzenwert von jedem der empfangenen
Signale aufweisen, welche zusammen mit einer Vielzahl von Übertragungs-
und Empfangssignalen erzeugt werden, in digitale Daten umgewandelt
werden, und die erhaltenen digitalen Daten im Speicher abgelegt werden;
und wobei
- d) der Prozessor die im Speicher abgelegten Spitzenwerte überprüft, um einen
gefilterten Spitzenwert zu erhalten, der zu Fluid korrespondiert,
das keine Verunreinigungen wie Blasen und Festpartikel enthält, den
erhaltenen gefilterten Spitzenwert mit einem vorgewählten Spitzenwert
vergleicht, der vorher im Prozessor festgelegt wurde, ein Kontrollsignal
zum Gewinnkontrollanschluss des Verstärkers auf Basis des Vergleichsergebnisses sendet,
und den Spitzenwert kontrolliert, der in einem Ausgangssignal des
Verstärkers
enthalten ist, so dass er dem vorgewählten Spitzenwert im Wesentlichen
entspricht.
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Gemäß der ersten
Ausführungsform
ist der gefilterte Spitzenwert die höchste Spitze unter den Spitzen,
die in einem vorbestimmten Zeitintervall enthalten sind.
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Gemäß der zweiten
Ausführungsform
ist der gefilterte Spitzenwert die höchste Spitze unter den Spitzen,
die in dem vorbestimmten Zeitintervall enthalten sind, und Werte
der Wellenformdaten davon erfüllen
die Anforderungen der empfangenen Wellenform.
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Ein
zweiter Ultraschalldurchflussmesser der vorliegenden Erfindung umfasst:
- a) ein Paar Ultraschallmesswandler, die an
einer äußeren Oberfläche einer
Flussröhre
in einer flussaufwärtigen
Region bzw. einer flussabwärtigen
Region derselben angebracht sind, eine Schalteinheit zum Umschalten
des Betriebsmodus jedes der Messwandler alternativ zwischen einem Übertragungsmodus
und einem Empfangsmodus, einen Verstärker zum Verstärken eines
Signals, welches die Ultraschallwellen repräsentiert, die sich durch das
Fluid in der Flussröhre ausbreiten
und durch den Ultraschallmesswandler im Empfangsmodus empfangen
werden, und eine Datenreduktionseinrichtung zum Verarbeiten des
verstärkten
Empfangssignals und zur Ausgabe eines Flussratensignals; wobei
- b) der Verstärker
einen Verstärkungsgewinnkontrollanschluss
umfasst und der Gewinn des Verstärkers
angepasst ist, um auf Basis eines in den Kontrollanschluss eingegebenen
Kontrollsignals eingestellt zu werden; wobei
- c) die Datenreduktionseinrichtung einen Analog-Digital-Umwandler, einen
Prozessor und einen Speicher umfasst, wobei Wellenformdaten, die
analoge Daten enthaltend einen Spitzenwert von jedem der empfangenen
Signale aufweisen, welche zusammen mit einer Vielzahl von Übertragungs-
und Empfangssignale erzeugt werden, in digitale Daten umgewandelt
werden, und die erhaltenen digitalen Daten im Speicher abgelegt werden;
wobei
- d) der Prozessor eine Schwankungshöhe durch Vergleich des Spitzenwerts
in einem vorbestimmten Zeitintervall mit dem Spitzenwert im vorhergehenden
Zeitintervall berechnet, und, vorausgesetzt, dass die Schwankungshöhe einen
vorbestimmten Schwellwert nicht überschreitet,
der im derzeitigen Zeitintervall erhaltenen Spitzenwert weiterhin
mit einem vorgewähltem
Spitzenwert verglichen wird, und ein Kontrollsignal zum Gewinnkontrollanschluss
des Verstärkers
auf Basis des Ergebnisses des Vergleichs mit dem vorgewählten Spitzenwert
gesendet wird, und der in einem Ausgangssignal des Verstärkers enthaltene Spitzenwert
so kontrolliert ist, dass er im Wesentlichen dem vorgewählten Spitzenwert
entspricht, und andererseits, wenn die Schwankungshöhe den vorbestimmten
Schwellwert übersteigt,
der Gewinnkontrollbetrieb des Verstärkers unterbrochen ist.
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Gemäß der dritten
Ausführungsform
werden die Raten zur Erhöhung
und Erniedrigung des Gewinns durch den Prozessor während einer
Gewinnkontrolloperation des Verstärkers differenziert.
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Weitere
Merkmale der vorliegenden Erfindung werden für Fachkundige in jenem Gebiet,
auf das sich die vorliegende Erfindung bezieht, bei der Lektüre der folgenden
Beschreibung in Zusammenschau mit den beiliegenden Zeichnungen klar
ersichtlich. Es zeigen:
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1 eine
schematische Teilbruchansicht, welche die allgemeine Anordnung des
Ultraschalldurchflussmessers gemäß der vorliegenden
Erfindung und des Systems zur Kontrolle seines Gewinns darstellt;
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2 ein
Schaubild, welches die empfangene Wellenform einschließlich Rauschen
zum Veranschaulichen der zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung darstellt;
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3 eine
schematische Teilbruchansicht, welche die Anordnung eines anderen
Detektierabschnitts gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
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4 eine
schematische Teilbruchansicht, welche die allgemeine Anordnung des
im Stand der Technik bekannten Ultraschalldurchflussmessers und
des Systems zur Kontrolle seines Gewinns darstellt;
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5 ein
Schaubild, welches die empfangene Wellenform darstellt, die von
dem System zur Kontrolle des Gewinns erhalten wird, das bei dem
im Stand der Technik bekannten Ultraschalldurchflussmesser verwendet
wird; und
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6 ein
Schaubild, welches die Spitzenwerte darstellt, die von dem System
zur Kontrolle des Gewinns erhalten werden, das bei dem im Stand
der Technik bekannten Ultraschalldurchflussmesser verwendet wird.
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Die
Anordnung des ersten Ultraschalldurchflussmessers der vorliegenden
Erfindung und des Systems zur Kontrolle seines Gewinns wird nunmehr mit
Bezugnahme auf 1 beschrieben.
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In
dieser Figur mit den Bezugszahlen 1–5 bezeichnete Merkmale
sind mit den im Stand der Technik bekannten, die in 4 dargestellt
sind, identisch, so dass keine Beschreibungen erforderlich sind.
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Die
Datenreduktionseinrichtung 8 der vorliegenden Erfindung
umfasst einen Analog-Digital-Umwandler (der in der Folge als ADC
bezeichnet wird) 9 mit einer Abtastrate von einigen 10
MS/s und einer Auflösung
von 10–12
Bit, einen Prozessor (der in der Folge als CPU bezeichnet wird) 10 mit
einer Taktfrequenz von einigen 10 MHz und einen Speicher 11. Die
von dem Verstärker 5 empfangene
und verstärkte Wellenform
wird durch die Datenreduktionseinrichtung 8 verarbeitet,
um Signale bereitzustellen, die eine Durchflussrate angeben. Der
durch den Verstärker 5 erzielte
Gewinn kann durch die Datenreduktionseinrichtung 8 auf
geeignete Weise kontrolliert werden, auch wenn Verunreinigungen
wie Blasen oder Festpartikel in dem zu messenden Fluid enthalten
sind.
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Die
Empfangssignale (analogen Signale), die von einem der beidem Ultraschallmesswandler 2a und 2b auf
der Empfangsseite über
die Schalteinheit 3 und den Verstärker 5 erhalten und
der Datenreduktionseinrichtung 8 zugeführt werden, werden durch den
ADC 9 abgetastet, in den digitalen Spannungs-Zeit-Datensatz
umgewandelt und in dem Speicher gespeichert.
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Die
CPU 10 verarbeitet den erhaltenen Datensatz mittels des
Systems vom Zero-Cross-Typ, Korrelationstyp oder Phasendifferenztyp
und gibt die Durchflussratensignale aus. Allerdings wird die Art und
Weise, wie der Verarbeitungsvorgang durchgeführt wird, in diesem Dokument
nicht ausführlich
beschrieben.
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Die
CPU 10 erfasst Wellenformdaten umfassend einen oder mehrere
Spitzenwerte P aus dem Speicher 11 parallel zu der Durchführung des
oben genannten Verarbeitungsschrittes. Ein Spitzenwert eines Wellenformdatums,
das hinsichtlich des Fluids, das keine Blasen enthält, erhalten
wurde, ist als gefilterter Spitzenwert mittels der ersten oder der
zweiten Ausführungsform
wie nachstehend angeführt
zu definieren. Der gefilterte Spitzenwert wird mit den in der CPU 10 vorgewählten Spitzenwerten
verglichen. Je nachdem, ob das mittels eines derartigen Vergleichs
erzielte Ergebnis negativ oder positiv ist, wird der Verstärker 5 in
analoger oder digitaler Form durch Zuführen des Gewinnkontrollsignals
zu dem Gewinnkontrollanschluss 5c des Verstärkers geregelt.
Der Gewinn wird demnach modifiziert oder geregelt. Die Größe des Betrags
der Verstärkung
des Gewinns beträgt
beispielsweise 1–2
dB.
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Nunmehr
wird der Unterschied zwischen dem oben genannten Gewinnkontrollsystem
und dem geschlossenen Regelsystem beschrieben. Im Allgemeinen wird
im geschlossenen Regelsystem der Istwert der Regelgröße gemessen,
und es wird eine Regelung durchgeführt, um die Differenz zwischen
dem Istwert und dem Vorgabewert zu reduzieren. Wenn jedoch der Istwert
der Regelgröße durch das
Vorhandensein von Blasen abgeschwächt wird, muss das Gewinnkontrollsystem,
das in dem Ultraschalldurchflussmesser verwendet wird, den Filtervorgang
hinsichtlich der Spitzenwerte durchführen. Das ist der Unterschied
zwischen dem Gewinnkontrollsystem und dem geschlossenen Regelsystem.
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Bei
dem in der vorliegenden Ausführungsform
durchgeführten
Kontrollvorgang wird die geschlossene Regelkreissituation angepasst,
um aufrechterhalten werden, bis das nächste Zeitintervall erreicht
wird. Allerdings kann in dem Ultraschalldurchflussmesser, der sich
des Systems vom Zero-Cross-Typ,
Korrelationstyp oder Phasendifferenztyp bedient, die Durchflussrate
unabhängig
von der Stärke
der Empfangssignale, die von dem Verstärker 5 ausgegeben
werden, gemessen werden, so dass es im Wesentlichen zu keinem Problem
kommen wird, auch wenn der Wert der Spitze, die in dem von dem Verstärker ausgegebenen
Empfangssignal enthalten ist, nicht genau dem vorgewählten Wert
der Spitze entspricht.
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Ferner
wird bei der Regelung der vorliegenden Ausführungsform der Spitzenwert
des Empfangssignals, das durch das Fluid ohne Blasen erhalten wird,
allmählich
den vorgewählten
Wert erreichen, da schließlich
eine Regelung mit geschlossenem Regelkreis realisiert wird.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
können
Totbereiche über
und unter dem vorgegebenen Bereich des vorgewählten Wertes der Spitze eingestellt
werden. Wenn der Wert der gefilterten Spitze innerhalb des Bereiches
enthalten ist, der durch die Totbereiche definiert wird, kann es
möglich
sein, den Wert des Gewinns nicht zu modifizieren. Es ist erforderlich,
das Zeitintervall derart zu bestimmen, dass es mindestens einen
Spitzenwert enthält,
der nicht durch die Blasen beeinflusst wird.
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Wenngleich
das Zeitintervall im Allgemeinen mittels des Timers periodisch definiert
werden kann, kann das bedarfsfallbasierte Definieren des Zeitintervalls
auch in Abhängigkeit
von der Festlegung durch die Bedienperson durchgeführt werden.
In einem derartigen Fall erkennt die CPU 10 den Punkt des Einschaltens
durch eine Bedienperson und wiederholt dann die oben genannte Gewinnkontrollhandlung
anhand vorgegebener Zahlen und beendet schließlich den Kontrollvorgang.
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Erste Ausführungsform
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Die
erste Ausführungsform
ist das zweckmäßigste Verfahren,
das anwendbar ist und zu einer guten Messung führt. Bei einem derartigen Verfahren wird
der Maximalwert der Spitzenwerte, die in dem vorbestimmten Zeitintervall
vorliegen, als Spitzenwert betrachtet, der mittels des Fluids ohne
Blasen erhalten wird.
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Die
CPU vergleicht die benachbarten Spitzenwerte, die in dem vorbestimmten
Zeitintervall vorliegen, miteinander und wählt den relativ größeren aus.
Nachdem alle Spitzen verglichen wurden, wird die Spitze mit dem
höchsten
Wert in dem Zeitintervall ermittelt, und der ermittelte Maximalwert
wird als gefilterter Spitzenwert gespeichert und mit dem vorgewählten Spitzenwert
verglichen. Die nacheinander durchzuführenden Schritte sind dieselben
wie die oben beschriebenen.
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Im
Allgemeinen hat der Umschaltvorgang des Schalters 3 im
Wesentlichen keinen Einfluss auf den Spitzenwert P. Ferner weist
der Spitzenwert P im Wesentlichen keine Dämpfung auf, wenn in dem Fluid
wenige oder keine Blasen enthalten sind. Demnach wird eine Vielzahl
von im Wesentlichen einheitlichen Daten als Maximalwerte ermittelt.
In diesem Zusammenhang kann die stabile und korrekte Messung durch
Auswahl des gefilterten Spitzenwertes unter den Daten in einem geeigneten
Filtervorgang und Durchführen
der Gewinnkontrolle aufbauend darauf durchgeführt werden.
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Zweite Ausführungsform
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Die
zweite Ausführungsform
ist ein effektives Verfahren zur Anwendung in Situationen, wenn
es zu einer Überflutung
mit extrinsischem elektrischem Rauschen kommt. Eine Spitze mit einer
höheren Spannung
als die andere Vielzahl von Spitzenwerten innerhalb des vorbestimmten
Zeitintervalls ist eine gefilterte Spitze. Die Wellenformdaten,
die die gefilterte Spitze umfassen, müssen die Anforderungen des
Empfangssignals erfüllen.
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Das
extrinsische elektrische Rauschen führt im Allgemeinen zu einer
Wellenform, die in 2 als A' dargestellt ist, so dass das Rauschen
kaum in Synchronisation mit der Abtastzeit des ADC erzeugt wird. Auch
wenn das Rauschen in Synchronisation mit der Abtastzeit erzeugt
wird, kann einfach aus den Wellenform/Zeit-Daten ermittelt werden,
dass das Datum des Rauschens die Anforderungen der empfangenen Wellenform
nicht erfüllt.
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Mit
anderen Worten liegen die Spannungen B und C vor und nach der Spitze
A der empfangenen Wellenform nahe bei der Spannung der Spitze A,
wohingegen die Spannungen B' und
C' vor und nach
der Rauschspitze A' sich
von jener der Rauschspitze A' erheblich
unterscheiden.
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Wie
aus Obengesagtem zu ersehen ist, können derartige Rauschdaten
durch geeignetes Definieren der Bedingung der empfangenen Wellenform ohne
weiteres beseitigt werden, derart, dass das System vom Gewinnkontrolltyp
der vorliegenden Erfindung nicht durch derartiges Rauschen beeinträchtigt wird.
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Nunmehr
wird das System vom zweiten Gewinnkontrolltyp des Durchflussultraschallmessers der
vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Das
System vom zweiten Gewinnkontrolltyp weist eine Anordnung auf, die
im Wesentlichen dieselbe wie jene ist, die im Durchflussmesser vom
ersten Gewinnkontrolltyp verwendet wird, welcher in 1 dargestellt
ist. Demzufolge wird die Beschreibung nicht wiederholt.
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Bei
dem System vom zweiten Gewinnkontrolltyp berechnet die CPU 10 die
Schwankung zwischen dem Wert der Spitze eines vorbestimmten Zeitintervalls
und dem Wert der Spitze des vorhergehenden Zeitintervalls. Wenn
die Schwankungshöhe
den vorbestimmten Schwellwert nicht übersteigt, wird bestimmt, dass
das Fluid keine Blasen enthält,
und der in diesem Zeitraum ermittelte Spitzenwert wird mit dem in
der CPU vorgewählten
Spitzenwert verglichen, und der Gewinn des Verstärkers 5 wird entsprechend
kontrolliert.
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Wenn
die oben genannte Schwankungshöhe jedoch
den vorbestimmten Schwellwert übersteigt, wird
bestimmt, dass das Fluid Blasen enthält, und der Gewinnkontrollbetrieb
des Verstärkers
wird unterbrochen, um den Gewinn des Verstärkers nicht zu verändern, um
den Kontrollfehler auf Grund von Blasen zu unterdrücken. Wenn
in dem nächsten
Zeitintervall bestimmt wird, dass das Fluid keine Blasen enthält, wird
der Gewinnkontrollbetrieb wieder fortgesetzt. Daraus folgt, dass
das System vom zweiten Gewinnkontrolltyp allmähliche Schwankungen der Temperatur
und/oder der Art von zu messendem Fluid bewältigt, ohne Kontrollfehler
zuzulassen.
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Dritte Ausführungsform
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Die
dritte Ausführungsform
stellt ein Beispiel für
den Kontrollbetrieb des verstärkten
Gewinns des Verstärkers 5 dar,
der in den Systemen des ersten und des zweiten Gewinnkontrolltyps
der Ultraschallmesswandler gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet wird. Bei dieser Ausführungsform werden die Raten
zur Erhöhung
und Erniedrigung des Gewinns beim Kontrollieren des Gewinns des
Verstärkers
differenziert.
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Im
Allgemeinen werden in den Durchflussratenmesssystemen, die von der
Stärke
der Empfangssignale unabhängig
sind, die die Wellenform betreffenden Informationen verwendet, so
dass eine erhebliche Variation der empfangenen Wellenform in Anbetracht
der Notwendigkeit, Wellenformsättigung festzustellen,
nicht bevorzugt ist. Der Begriff "Wellenformsättigung" bezeichnet die Situation, in welcher die
Wellenform die Messgrenzen überschreitet.
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Wenn
der Ausgang von dem Detektor auf Grund eines Abfalls der Temperatur
der Flüssigkeit absinkt
und es daher erforderlich wird, den Gewinn des Verstärkers 5 zu
erhöhen,
ist die Gewinnerhöhungsrate
verzögert,
um das Auftreten einer Wellenformsättigung zu vermeiden. Nachdem
der Gewinn in den Sättigungsbereich
gelangt, wird der Gewinn rasch verringert.
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Wenn
beabsichtigt wird, den Gewinn zu erhöhen, beträgt die Schwankungshöhe des Gewinns etwa
1–2 dB
für das
vorbestimmte Zeitintervall, während,
wenn beabsichtigt wird, den Gewinn zu senken, die Schwankungshöhe des Gewinns
etwa einige dBs größer als
jene beim Erhöhen
des Gewinns ist. Bei dem anderen Verfahren kann das Zeitintervall
zur Kontrolle nach dem Erhöhen
des Gewinns einige Male jenes, das verwendet wird, wenn der Gewinn gesenkt
wird, sein.
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Vierte Ausführungsform
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In
dem Detektierabschnitt des Ultraschalldurchflussmessers der vorliegenden
Erfindung, auf welche das oben genannte System vom Gewinnkontrolltyp
angewandt wird, ist ein Paar von Ultraschallmesswandlern 2a, 2b an
beiden Enden der geraden Röhre 1a der
Flussröhre 1 vorgesehen,
wie in 1 dargestellt ist. Ferner kann eine Anordnung
vom sogenannten Anklemmtyp verwendet werden, bei welcher die Ultraschallmesswandler 12a und 12b rund um
die gerade Röhre
der Flussröhre 13 vorgesehen sind,
wie in 3 dargestellt ist. Die Detektierabschnittsanordnung,
die in 1 dargestellt ist, kann ebenso auf die Anordnung
aus 3 angewandt werden, und es können damit gute Resultate erzielt werden.
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Wenngleich
bei der in 3 dargestellten Anordnung die
Ultraschallmesswandler 12a und 12b an derselben
Seite der Flussröhre 13 (in 3 an
der oberen Seite) vorgesehen sind, können die Messwandler auch an
entgegengesetzten Seiten der Flussröhre vorgesehen sein.
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Gemäß dem System
vom Gewinnkontrolltyp des Ultraschalldurchflussmessers der vorliegenden Erfindung
kann der Gewinn des Verstärkers
geeignet geregelt werden, auch wenn Verunreinigungen wie Blasen
in dem Fluid enthalten sind, und die Durchflussrate kann mit einem
hohen Signal-Rausch-Verhältnis
gemessen werden, auch wenn die Temperatur und/oder die Art des zu
messenden Fluids variiert. Daraus folgt, dass der Ultraschalldurchflussmesser der
vorliegenden Erfindung die Durchflussrate gleichmäßig genau
und stabil zu messen vermag.
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Wenngleich
konkrete Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, sollte
es für
Fachkundige nahe liegend sein, dass verschiedene Änderungen
und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von dem in den Ansprüchen definierten
Umfang der Erfindung abzuweichen.