DE939411C

DE939411C - Vorrichtung zur Durchflussmessung mittels impulsweise in die Stroemung eingefuehrterLadungstraeger

Info

Publication number: DE939411C
Application number: DES31833A
Authority: DE
Inventors: Walter Dr Engl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1953-01-16
Filing date: 1953-01-16
Publication date: 1956-02-23

Description

Vorriditung zur Durchflußmessung mittels impulsweise in die Strömung eingeführter Ladungsträger Für die Durchfluß messung ist es bereits bekannt, in die Strömung impulsweise elektrische Ladungsträger, z. B. Ionen, einzubringen und die Zeit zu messen, die die von der Flüssigkeit mitgeführten Ladungsträger zum Durchlaufen einer vorgegebenen Meßstrecke benötigen. Die Meßanordnung ist bereits so ausgebildet worden, daß die mit dem strömenden Medium bewegte Ladungswolke beim Passieren der Empfangs anordnung am Ende der Meßstrecke über Verstärkeranordnungen einen neuen Impuls am Sender auslöst. In diesem Fall ist die Frequenz der aufeinanderfolgenden Impulse ein Maß für die Strömungsgeschwindigkeit.
Die Meßmethode hat jedoch den Nachteil, daß bei zufälligem Ausbleiben eines Impulses der Sender stehenbleibt und keine Auslösung weiterer Impulse erfolgen kann.
Es ist weiter bereits bekannt, den Sender für die Aussendung der Ladungsträger mit einer festen Frequenz zu betreiben und die Phasenverschiebung zu messen, die zwischen Empfangselektroden am Anfang und Ende einer MeBstrecke, die von den Impulsen durchlaufen wird, auftritt.
Für die Zählung von Strömungsmengen ist eine Integration der Strömungsgeschwindigkeit über den Querschnitt der Rohrleitung und über die Zeit erforderlich. Eine solche Zeitintegration ist bei Verwendung des Impulsfolgefrequenzverfahrens, bei dem die Impulsfrequenz von der Strömungsgeschwindigkeit abhängig ist, in einfacher Weise möglich. Der Motor des Zählwerkes wird hierzu synchron mit der Impulsfrequenz betrieben. Bei zuletzt erwähnten Meßverfahren, das die Phasenverschiebung zweier Impulse als Maß für die Strömungsgeschwindigkeit benutzt, ist eine solche Zählung nicht ohne weiteres möglich.
Gemäß der Erfindung wird nun eine solche Zählung dadurch ermöglicht, daß die Frequenz des Impulssenders durch eine Phasenmeßeinrichtung derart geregelt wird, daß zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen, von denen mindestens einer über die Strömung zum Empfänger gelangt, eine vorgegebene Phasenverschiebung, vorzugsweise eine solche von I8Q°, auftritt. Hierdurch wird die Frequenz des lmpulssenders wiederum ein Maß- für die Strömungsgeschwindigkeit des zu messenden bewegten Mediums, und die Nachteile des Impulsfolgefrequenzverfahrens, wie z. B. das Stehenbleibendes Senders, werden vermieden. Die Meßstrecke kann durch den Abstand zwischen einer Sende- und einer Empfangselektrode gegeben sein.
Günstiger ist eine Anordnung, bei der zwei Empfangselektroden so weit von der Sendeelektrode entfernt angeordnet werden, daß eine direkte Einwirkung des Senders z. B. durch elektrische oder magnetische Felder nicht mehr erfolgen kann Die Meßstrecke ist in diesem Fall durch den Abstand der beiden Empfajngselektroden gegeben Zur Steuerung des Senders in Abhängigkeit von der Phasenverschiebung der Impulse können, an sich bekannte elektrische Schaltungen benutzt werden. Die von beiden Empfangselektroden aufgenommenen Impulse werden z. B. über einen gemeinsamen Verstärker mit zwei getrennten Eingängen verstärkt. Die Verstärkereingänge sind schaltungsmäßig so aufgebaut, daß der von der einen Elektrode am Gitter der ersten Verstärkerröhre eintreffende Impuls gegenüber dem von der anderen Elektrode gelieferten Impuls verkleinert wird. Dies ist durch die Verwendung. von entsprechenden Gitterableitwiderständen leicht zu erreichen. An der -ersten Verstärkerstufe treffen nun abwechselnd Impulse von der ersten Empfangs elektrode und in der Spannungshöhe unterschiedt liche Impulse von der zweiten Empfangselektrode ein. Der Phasenunterschied dieser beiden aufeinanderfolgenden Impulse ist von der Strömungsgeschwindigkeit abhängig. Die Verstärkerschaltung ist nun weiterhin so aufgebaut, daß der Zeitunterschied zwischen einem Impuls von der ersten und dem unmittelbar folgenden Impuls von der zweiten Empfangselektrode mit dem Zeitunterschied.vergfichenswird, der vergeht, bis wiederum ein Impuls von der ersten Empfangselektrode eintrifft. In Abhängigkeit von diesen beiden Zeitunterschieden wird nun der Impulssender so lange verändert, bis beide, Zeitintervalle die gleiche Größe und somit sämtliche an der ersten Verstärkerstufe eintreffenden Impulse gleichen zeitlichen Abstand voneinander haben. In diesem Fall beträgt die Phasenverschiebung zwischen den von den beiden Empfangselektroden aufgenommenen Impulse.I800.
Die Schaltung kann im einzelnen so aufgebaut sein, daß zwei Kippstufen verwendet werden (Kalirotron-Schaltung o. dgl.), von denen die eine ihren Schaltzustand umkehrt, wenn der Impuls größerer Intensität eintrifft, und in ihren ursprünglichen Schaltzustand zurückfällt, wenn der Impuls geringerer Intensität von der zweiten Empfangselektrode ankommt. Parallel dazu wird eine zweite Kippstufe verwendet, die genau im umgekehrten Sinne arbeitet, also umschaltet, wenn der Impuls geringerer Intensität eintrifft, und zurückschaltet, wenn der Impuls größerer Intensität ankommt.
Mittels der beiden Kippstufen können z. B. zwei Gleichspannungen oder Ströme zerhackt werden, die in einer Brückenschaltung gegeneinander ausgewogen werden. Die Verstimmung der Brücke wird zur Steuerung des Senders benutzt.
In der Praxis ist es wichtig, den Mittelwert der Strömungsgeschwindigkeit über den gesamten Rohrquerschnitt zu messen. Die Messung mittels der Laufzeit der Ladungsträger in der Strömung ergibt jedoch erfindungsgemäß Werte, die ober-- halb des gewünschten Mittelwertes-der Strömungsgeschwindigkeit liegen. Wandelt man die Schaltung nun so weit ab, daß die über die Frequenzänderung des Senders einzuregelnde Phasenverschiebung um einen bestimmten - Korrekturbetrag kleiner oder größer als I800 ist, so kann man erreichen, daß die sich einstellende Frequenz unmittelbar dem Mittelwert der Strömungsgeschwindigkeit entspricht. Es ist weiterhin möglich, den Korrekturbetrag in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit, d. h. von der Frequenz des Senders, nach einer gewünschten vorgegebenen Funktion zu beeinflussen.
Um dieseFunktionsabhängigkeit elektrisch nachzubilden ist nur ein sehr geringer Aufwand an Schaltniitteln notwendig.
PATENTANSPRSCEXE I. Vorrichtung zur Durchflußmessung, wobei eine Strömung impulsweise mit Ladungsträger geimpft und die durch die Laufzeit bedingte Phasenverschiebung der Impulse in einer von der Strömung durchsetzten Meßstrecke bestiyirrit is't, dadurch gekennzeichnet, daß die Friqenz des Impulssenders durch eine Phasenmeßeinrichtung derart eingeregelt ist, daß zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen, von denen mindestens einer durch die Strömùng übermittelt worden ist, eine vorgegebene Phasenverschiebung, vorzugsweise von 1800, auftritt.

Claims

2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Frequenzänderung des Senders einzuregelnde Phasenverschiebung um einen gegebenenfalls von der Impulsfrequenz abhängigen Korrekturbetrag kleiner und größer ist als der vorgegebene Wert (z. B. I800).

3. Vorrichtung nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstrecke durch den Abstand der Sende- und Empfangselektrode- gegeben ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und folgenden, gekennzeichnet durch die Verwendung von zwei im Abstand der Meßstrecke angeordneten Empfangselektroden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und folgenden, gekennzeichnet durch einen gemeinsamen Verstärker für die beiden zu vergleichenden Impulsgruppen mit zwei getrennten Eingängen unterschiedlicher Spannungs- bzw. Stromempfindlichkeit.