DE83144T1

DE83144T1 - Verfahren und vorrichtung zur massenflussmessung.

Info

Publication number: DE83144T1
Application number: DE198282300809T
Authority: DE
Inventors: James Everett Boulder Col. Smith
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-02-17
Filing date: 1982-02-17
Publication date: 1986-05-22
Also published as: EP0083144B1; MY101680A; EP0083144A1; ZA82345B; DE3277326D1; JPS57189021A; JPH0337689B2; AU556060B2; MX151353A; NZ199748A; JPH0772693B2; AU8052282A; ES8305494A1; IL65025A0; JPH06109515A; ES509694A0

Claims

Europäische Patentanmeldung 83300809.9 7.Februar 1986

Veröffentlichung 0083144 Al SS/hs

Smith, James Everett 00831 A4

Patentansprüche;

1. Coriolis-Kraft-Massedurchflußmesser mit wenigstens einer durchgehenden gekrümmten Leitung, die an offenen Enden ihrer Schenkelabschnitte fest angebracht ist und um eine Achse schwingen kann, die im wesentlichen durch die An-'bringungsstellen der Schenkel verläuft, sowie mit einer Massedurchflußausieseeinrichtung, die den Massedurchfluß in Abhängigkeit von Zeitverzögerungen in jeder Schwingungs richtung zwischen dem Durchgang eines Seitenschenkels der gekrümmten Leitung durch eine vorbestimmte Stelle der Schwingung und dem Durchgang des anderen Seitenschenkels der Leitung durch eine entsprechende vorbestimmte Stelle der Schwingung angibt,
dadurch gekennzeichnet, daß von mindestens einem Sensorpaar je ein Glied jedes Paars an jeweils einanvon einander gegenüberliegenden Seitenschenkeln der Leitung angebracht ist und zur Erzeugung eines Analogsignals eingerichtet ist, das der Schwingungsbewegung der Seiten der gekrümmten Leitung an der Stelle des entsprechenden Sensors entspricht, und daß eine Zeitermittlungseinrichtung zur Ermittlung der Zeit vorgesehen ist, bei der jedes Sensorsignal der Bewegung der gekrümmten Leitung durch eine Ebene benachbart der Schwingungsmittelebene während jeder Schwingung der Leitung entspricht, in der Weise, daß der Betrag der Zeitverzögerung zwischen den Ausgangs-Sensorsignalen,der den Zeitunterschied der Durchgänge der gekrümmten Leitung durch die Ebenen benachbart der Schwingungsmittelebene darstellt, ein Maß für den Massedurchfluß durch die gekrümmte Leitung ist.

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2. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren eines Paars gleich sind und aus einer Gruppe Lagesensoren, Beschleunigungssensoren oder Geschwindigkeitssensoren ausgewählt sind.

3. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren Geschwindigkeitssensoren sind.

4. Sensoreinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Geschwindigkeitssensoren eine Spule und einen Magneten aufweist, die zwischen sich einen Luftspalt bilden, daß von der Spule und dem Magneten ein Teil ortsfest montiert ist und das andere Teil an der gekrümmten Leitung angebracht ist.

5. Sensoreinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule und der Magnet symmetrisch zu der Coriolis-Auslenkachse der gekrümmten Leitung angebracht sind.

6. Sensoreinrichtung nach Anspruch 4, da· durch· gekennzeichnet, daß jede Spule auf einen rechtwinkligen Spulenkörper gewickelt ist und daß wenigstens einer der parallelen

Endabschnitte innerhalb des gleichförmigen Magnetfluß-Magneten Feldes einer der Polflächen des benachbarten»angeordnet ist, so daß die Relativbewegung zwischen dem Magneten und der Spule ein lineares elektrisches Signal ent-.

sprechend der Geschwindigkeit dieser Bewegung erzeugt.

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7. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebenen benachbart der Schwingungsmittelebene annähernd,aber nicht exakt die gleiche wie die Schwingungsmittelebene sind, daß die zu der Schwingungsmittelebene benachbarten Ebenen auch zueinander unterschiedlich sind und daß der Unterschied zwischen diesen Ebenen benachbart zu der Schwingungsmittelebene mindestens so groß ist, daß die Zeit, zu der einer der beiden Sensoren ein Signal entsprechend dem Durchgang durch diese Ebene benachbart zu der Schwingungsmittelebene abgibt, welche für diesen Sensor eingestellt ist, vor der entsprechenden Zeit des

Signal anderen Sensors liegt, der einventsprechend dem Durchgang durch die Ebene benachbart der Schwingungsmittelebene, die für diesen Sensor eingestellt ist, während der Schwingung in einer gegebenen Richtung erzeugt.

8. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1,

da du roh gekennzeichnet, daß jede Detektoreinrichtung, welche den Durchgang der Leitung durch die Schwingungsmittelebene feststellt,

ta) eine Einstelleinrichtung zum Einstellen einer elektrischen Bezugsgröße von annäherend,aber nicht genau der gleichen Größe wie das elektrische Signal, da durch den Sensor beim Durchgang der schwingenden Leitung durch die Schwingungsmittelebene erzeugt wird, .; ■■■■'■■■ .. -und ' ; ■■ : ■■ · · ■'■ ■■ ■ " '"'■■■

(b) einen Rechtecksignalgenerator umfaßt, der ein Rechtecksignal in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Sensors in der Weise erzeugt, daß die (vertikalen) Flanken des Rechtecksignals zeitlich mit denen des Sensorsignals entsprechend der eingestellten elektrischen Bezugsgröße so zusammenfallen, daß die Unter-

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schiede zwischen den entsprechenden Flanken der entstehenden Rechtecksignale für die Sensörpaäre, die auf einander gegenüberliegenden Seiten dar gekrümmten Leitung angeordnet sind; durch die Meß-Ausgäbeeinrichtung in Form von Zeitverzögerungen festgestellt werden können.

9. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1> dadurch gekennzeichnet , daß die Ausgangssignale jedes Sensors in einen Integrator einspeisbar sind; der wenigstens eine Sigriälihtegrierstufe zur Trennung von externen Schwingungen aufweist* daß der Integratorausgang ferner mit einem Tiefpaßfilter verbunden ist, der eine elektrische Drift und niedrige Frequenzanteile des Integratorausgarigssignals von den Leitungsschwingungsanteilen dieses Signals trennt; und daß ein zugehöriger Schaltkreis eine Rückkopplung zum gegengekoppelten Einspeisen des Signals in den Integratoreingang und damit zum Unterdrücken solcher Ausgangsgrößen Bestandteile des Integrators derart aufweist', daß die Sensorsignale elektronisch gemittelt werden^ uiri Auswirkungen von Leitungsbewegungen niedriger Frequenz und einer elektrischen Drift als Fehlerquelle der Zeitverzögerungsmessung zu beseitigen.

10. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennz e-.i c h η e t *. daß die gekrümmte Leitung/ auf der die Sensoren fest angebracht sind, außer Phase mit einem Fedefarm in Schwingungen versetzt ist, äep
(a) benachbart sowohl dem Träger als auch den Eirigarigs-

und Ausgangsenden der Leitung angebracht ist Und (b) im wesentlichen die gleiche Resoharizfreqüeriz wie die Leitung aufweist.

11. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzei c h net , daß die Zeitermittlungseinrichtung zum Ermitteln der Zeit, bei der ein Sensor auf die Bewegung der gekrümmten Leitung durch eine Ebene benachbart der Schwingungsmittelebene anspricht, einen Vergleicher zum Empfang des ■Sensorsignals und zum Schalten bei einer vorbestimmten elektrischen Bezugsgröße und Abgabe eines Rechtecksignals umfaßt, dessen Flanken zeitlich mit der Bewegung der gekrümmten Leitung durch die Ebene benachbart der Schwingungsmittelebene zusammenfallen.

12. Sensoreinrichtung nach Anspruch 11,

d a d u r c h g e k en η ze ic h η e t , daß die elektrische Bezugsgröße, die in den Vergleicher, der das Signal von dem einen Sensor empfängt, sich um einen genügenden Betrag von der elektrischen Bezugsgröße unterscheidet, die in den Vergleicher, der das Ausgangssignal von dem anderen Sensor empfängt, eingespeist wird, um den einen Vergleicher immer vor dem anderen Vergleicher während der Schwingung der gekrümmten Leitung einer gegebenen Richtung umzuschalten. ' ν ' '

13. Verfahren zum Messen von Coriolis-Kräften durch federndes Schwingen einer durchgehenden gekrümmten Leitung, die mit den offenen Enden der Leitung an einem Träger angebracht ist, um eine Achse, die im wesentlichen durch die Anbringungsstellen verläuft, und zum Bestimmen des Massedurchflusses in Abhängigkeit der Zeitverzögerung zwischen dem Durchgang eines Seitenschenkels der gekrümmten Leitung durch eine vorbestimmte Lage bezüglich der Schwingung der Leitung und dem Durchgang des anderen Seitenschenkels der gekrümmten Leitung durch eine ent

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sprechende vorbestimmte Lage,

dadurch gekennzeichnet* daß analog Signale erzeugt werden, weiche lineare Funktionen der tatsächlichen Bewegung der gekrümmten Leitung an symmetrischen Stellen auf jeder der beiden Seiten der gekrümmten Leitung darstellen* und daß die Zeitverzögerung zwischen den Signalen bestimmt wird, die der Zeitverzögerung der Seitehschenkel der gekrümmten Leitung beim Durchgang durch die vorbestimmten Stellen entsprechen, in der Weise, daß der Massedurchfluß durch eine Ausgabeeinrichtung als Funktion einer solchen Zeitverzögerung bestimmt werden kann.

14. Verfahren nach Anspruch 13,

dadurch gekennzeichnet, daß jedes Signal zunächst im wesentlichen als oszillierendes Signal entsprechend der tätsächlichen Bewegung der gekrümmten Leitung an der Stella jedes Sensors gebildet wird,und daß ein neutraler Wert solcher Signale durch elektronische Mittelwertbildung jedes Signals über mehrere Schwingungsperiöden bestimmt wird.

Verfahren nach Anspruch 13,

dadurch g e k e η ή ζ e i c h η e t -, daß jedes Signal in einen Tiefpaßfilter eingespeist wird, der lediglich die niedrigen Frequehzänteile eines Signals durchläßt, und daß solche niedrigen Frequehzänteile zu dem ursprünglichen Signal in der Weise gegengekoppelt werden, daß die niedrigen Frequehzänteile des Signals gelöscht werden.

16. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Signal wenigstens einmal integriert wird, um es von externen Schwingungen zu trennen, und daß der Integratorausgang mit einem Tiefpaßfilter in Verbindung steht, welches zum Trennen und Gegenkoppeln der elektrischen Drift und der niedrigen Frequenzanteile des Integratorausgangssignals von den Leitungsschwingungsfrequenzanteilen eines solchen Signals zu dem Integratoreingang in der Weise vorgesehen ist, daß solche elektrisehe Drift und niedrige Frequenzanteile in dem Ausgangssignal des Integrators unterdrückt werden.