DK165024B - Volumenmaaler - Google Patents

Description

i

DK 165024B

Opfindelsen angår en volumenmåler af den art, som er angivet i krav l's indledning.

Sådanne volumenmålere, der også betegnes som volumengen-5 nemstrømningsmålere kendes fra US-A-4 306 457. Denne måler omfatter såvel en fritsvingende oscillator som en diskriminatortæller, hvorved en føler, der påvirkes med impulser fra et målehjul, tilbagestiller diskriminator-tælleren. Ud fra den af diskriminatortælleren udviste 10 tællerstilling kan der drages slutning om målehjulets omdrej ningshastighed.

For at forøge nøjagtigheden anvendes den dannede tællerstilling dog ikke direkte, men som adressesignal for et 15 korrekturregister, således at det er muligt at korrigere de opnåede måleresultater i afhængighed af målehjulets omdrejningshastighed - eller andre faktorer.

Denne måde at korrigere måleresultaterne på er i princip-20 pet udmærket, men imidlertid ret kostbar, især ved gennemstrømningsmålere, der ved større måleområder for korrekturregisteret måtte have et enormt antal lagerceller.

Af disse grunde er de tidligere anvendte volumenmålere 25 udformet med bremseribber til kompensation af den manglende liniearitet. Derved lader måleområdet sig ligeledes forøge.

På den anden side er indretningen af bremseribber for-30 holdsvis kostbar, da den nøjagtige udformning kun kan fastlægges empirisk. Hertil kommer, at bremseribberne altid vil medføre fare for aflejringer, og at de desuden bidrager til at forøge fremstillingsomkostningerne.

35 Fra US-A-038 537 kendes endvidere en yderligere volumenmåler. Ved dette tekniske stade foretages en temperaturkompensation. Såfremt denne temperaturkompensation skulle

DK 165024 B

2 kombineres med den ovenfor omtalte kompensation af den manglende liniearitet, ville det kræve et endnu væsentligt forøget antal lagerceller.

5 Formålet med opfindelsen er at anvise en volumenmåler af den indledningsvis nævnte art, som med forholdsvis små omkostninger sikrer, at målefejlene bliver forholdsvis små ved selv store måleområder.

10 Dette opnås ifølge opfindelsen ved hjælp af det i krav l's kendetegnende del angivne. Fordelagtige udførelsesformer er desuden angivet i underkravene.

Ved volumenmåleren ifølge opfindelsen anvendes følerim-15 pulserne ikke direkte til at styre en indikator eller tæller, idet den tidsmæssige afstand mellem følerimpulserne i stedet påtrykkes et korrektionsregister i form af adressesignaler, der repræsenterer impulsafstanden. I hver af korrektionsregisterets lagerceller indlæses et 20 korrektionssignal, som anvendes til dannelse af målesignalet. Signalerne kan i denne forbindelse enten direkte repræsentere det volumen, som svarer til en følerimpuls ved et bestemt omdrejningstal for målehjulet, eller en volumenkorrektion, som er indlagt ved det pågældende om-25 drejningstal på basis af en ved et standard-omdrejningstal gældende volumenværdi.

De korrektionssignaler, som lagres i korrektionsregisteret findes eksperimentelt, idet der som regel én gang for 30 alle detaljeret registreres en karakteristik for en bestemt type volumenmåler, og denne type-karakteristik dernæst tilpasses med flere efterjusteringspunkter til den som følge af fremstillingen betingede spredning.

35 Da det ikke mere er nødvendigt, at føleudgangssignalet fra volumenmåleren ifølge opfindelsen svarer lineært til målevolumenet, kan man konsekvent udelade bremseribberne

DK 165024B

3 med henblik på at opnå optimale laminare strømningsforhold. Dette er fordelagtigt med henblik på at undgå døde vinkler med heraf følgende risiko for afsætning af snavs, og med henblik på drøvle det medium, der skal måles, 5 mindst muligt. Som angivet i krav 18, kan målekammeret således være udformet med et ovalt aksialt tværsnit, som er særlig fordelagtig til at lede mediet, men som ikke kan anvendes ved de kendte volumenmålere p.g.a. de stillede krav til målefejlene. Desuden kan, som angivet i 10 krav 19, ind- og udgangskanalerne have lige store tværsnit, hvilket er fordelagtigt med henblik på at lede det medium, som skal måles, men er udelukket ved de traditionelle volumenmålere under hensyntagen til de målefejl, som kan tolereres.

15

Som det allerede er nævnt ovenfor tages der ved volumenmåleren ifølge opfindelsen højde for den ved fremstillingen opståede spredning ved på enkel måde at tilpasse type-karakteristikken med nogle få efterjusteringspunkter.

20 Ved de kendte volumenmålere er det i modsætning hertil nødvendigt at indregulere mekaniske udligningselementer ved nominal gennemstrømning såvel som ved maksimal og minimal gennemstrømning. I denne forbindelse må de mekaniske udligningselementer hyppigt indstilles flere gange, 25 da de forskellige indstillinger ikke er uafhængige af hinanden. Dette medfører store omkostninger ikke alene ved den første justering, men også ved de senere efterjusteringer, som ifølge loven kræves med regelmæssige mellemrum.

30

Ved at udføre diskriminatoren kvasilogaritmisk opnås, at korrektionsregisteret samlet kan være lille, og at omsætningen af følerimpulsen til målesignalet alligevel kan gennemføres over et stort gennemstrømningsområde, sam-35 tidig med at den relative omsætningskvalitet holdes i det væsentlige konstant over hele arbejdsområdet.

DK 165024 B

4

Ved målehjul-volumenmålere optræder der ikke alene målefejl i afhængighed af gennemstrømningen, men også målefejl, som afhænger af andre arbejdsparametre. Hertil hører først og fremmest temperaturbetingede målefejl. Ved 5 de kendte volumenmålere kan disse målefejl som regel kun holdes inden for rimelige grænser ved en særlig sammensætning af de anvendte materialer. Dette er imidlertid en ulempe både for såvidt angår materialeomkostningerne alene som de samlede fremstillingsomkostninger. Skal måle-10 fejlene holdes inden for snævre tolerancer, kan de kendte volumenmålere kun anvendes inden for et begrænset temperaturområde .

Ved at anvende volumenmåleren ifølge opfindelsen, er det 15 også på enkel måde muligt at forhindre målefejl, som stammer fra ændringer i de ydre arbejdsbetingelser, idet man, som angivet i krav 2, indlæser en række til de forskellige forventede arbejdsparametre svarende korrektionssignaler i korrektionsregisteret og udvælger de la-20 gercellerfelter, hvori disse rækker skal lagres, ved hjælp af en selektorenhed. For at adressere en lagercelle anvendes således to deladresser, hvoraf selektorenheden afgiver deladressen til feltet, medens deladressen, som bestemmer en specifik lagercelle i det valgte felt, afle-25 des af afstanden mellem på hinanden følgende følerimpulser.

Ved hjælp af den i krav 3 angivne udførelsesform for volumenmåleren ifølge opfindelsen kan der automatisk korri-30 geres for temperaturens indflydelse, således at volumenmålingen bliver lineær.

Ved den i krav 4 angivne udførelses form for volumenmåleren ifølge opfindelsen kan man ved at indstille omskif-35 teraggregatet korrigere for volumenmålerens forskellige grundarbejdsbetingelser, f. eks. forskelle i indbygningsgeometrien af målehjulet, idet dettes omdrejningsakse kan

DK 165024B

5 være vertikal eller horisontal.

Ved den i krav 5 angivne udførelsesform for volumenmåleren ifølge opfindelsen skabes der sikkerhed for, at må-5 lingen føres videre på grundlag af standard-målebetingel-ser, når der opstår en alvorlig fejl i de apparatdele, som korrigerer for en supplerende arbejdsparameter.

Ved den i krav 6 angivne udførelsesform for volumenmåle-10 ren ifølge opfindelsen udnyttes målesignalerne på en særlig nyttig måde. Målesignalerne kan f. eks. direkte påtrykkes tælleterminalen på en tæller, som opintegrerer gennemstrømningen, og som kan være en elektronisk tæller eller en stepmotor med efterkoblet mekanisk tælleværk.

15

Den i krav 7 angivne styrebare frekvensgenerator udmærker sig ved den særligt enkle måde, hvorpå kredsløbet teknisk er opbygget.

20 Krav 8 angiver en særlig fordelagtig udførelsesform for volumenmåleren ifølge opfindelsen, hvor der i forbindelse med målekamre og målehjul i forskellige størrelser kan anvendes et i det væsentlige samme evalueringskredsløb.

Når strømningsforholdene i de forskellige målekamre for-25 holder sig lineært i forhold til hinanden, er det for at kompensere for de forskellige størrelser af volumenmålerens mekaniske dele blot nødvendigt at ændre de i krav 10 angivne skaleringssignaler, som er lagret i lagercellerne. Er strømningsforholdene imidlertid ikke lineære, må 30 også de karakteristika, som er lagret i de øvrige lagerceller, ændres, men også i dette tilfælde bibeholdes det kredsløb, som er forbundet med korrektionsregisteret.

Det i fig. 10 angivne regnekredsløb er særligt enkelt og 35 kan arbejde direkte med skaleringsfaktorer, som er angivet i hele tal. Såfremt der arbejdes med skaleringsfaktorer, som ikke kan opgives i hele‘tal, afvikles den skåle- 6

DK 165024B

ringsrest, som overstiger den bestanddel, der er angivet i hele tal, ved på passende måde at justere korrektionssignalet .

5 Ved den i fig. 11 angivne udførelsesform for volumenmåleren ifølge opfindelsen opnås, at ingen af de tælleimpulser, som er tilgået hovedtælleren, går tabt, selv om skaleringensfaktoren må ændres som følge af ændrede arbejdsbetingelser .

10

Ved den i krav 12 angivne udførelsesform for volumenmåleren ifølge opfindelsen opnås, at indstillingsområdet for skaleringsfaktoren bliver særlig stort, samtidigt med at hovedtælleren kan gøres mindre.

15

Ved den i krav 14 angivne udførelsesform for volumenmåleren ifølge opfindelsen kan målingen fortsætte også i de tilfælde, hvor der opstår en alvorlig fejl i impulsaf-standsdiskriminatoren, i korrektionsregisteret eller i de 20 med sidstnævntes dataudgange forbundne bestanddele af kredsløbet. Under sådanne betingelser arbejder volumenmåleren da på samme måde, som hvis der ikke fandtes nogen form for fejlkorrektion.

25 Krav 15 angiver en fordelagtig udførelsesform for volumenmåleren ifølge opfindelsen, hvor middelmålefejlen holdes på en lille størrelse, selv om korrektionssignalernes generering udsættes for en væsentlig forstyrrelse.

30 Opfindelsen forklares nedenfor under henvisning til eksempelvise udførelsesformer og tegningen, hvor fig 1 viser et aksialt snit gennem en vingehjuls-volumenmåler ifølge opfindelsen, fig. 2 den i fig. 1 viste volumenmåler set fra oven med nogle af delene fjernet, 35

DK 165024 B

7 fig. 3 er et blokdiagram for den i fig. 1 og 2 viste volumenmåler, fig. 4 er et kredsløbsdiagram for en kvasilogaritmisk 5 tæller, som anvendes i blokdiagrammet i fig. 3, og fig. 5 er et andet blokdiagram fra volumenmåleren ifølge opfindelsen.

10 Den i fig. 1 og 2 viste volumenmåler har et hus 10 med en indgangsstuds 12 og en udgangsstuds 14. Disse udmunder excentrisk i et målekammer 16, hvori et vingehjul 18 roterer. Sidstnævnte er lejret henholdsvis i huset 10's bund og i et målekammerdæksel 20, som er tæt monteret i 15 huset 10, f. eks. ved hjælp af klæbning eller svejsning.

Målekammeret bærer på sin overside en sendespole 22, som er anbragt på den i fig. 2 viste øverste halvdel af måle-kammerdækslet 20 tæt ved vingehjulet 18's omdrejningsakse 20 På en sådan måde, at dens symmetriplan skærer vingehju-lets omdrejningsakse.

På begge sider af sendespolen 22 er anbragt henholdsvis en første- og en anden modtagerspole 24, 26, hvis midter-25 planer forløber parallelle med målekammerdækslet 20, og hvis spoleaksler definerer en plan sammen med sendespolen 22*s spoleakse. Spolerne er anbragt tæt ved siden af hinanden, idet radierne fra vingehjulets omdrejningsakse til modtagerspolernes 24, 26 centrer danner en vinkel på 30 90°. Da modtagerspolernes 24, 26 akser står vinkelret på sendespolen 22' s akse er den magnetiske kobling mellem sendespolen og modtagerspolerne store i deres indbyrdes nærfelter.

35 Vingehjulet 18 har en skiveformet frontdel 28, som er beklædt med et tyndt kobberlag på halvdelen af forsiden.

Dette lag er igen fuldstændigt overtrukket med en tynd

DK 165024 B

8 ikke nærmere vist beskyttelsesfilm.

En bæreformet afskærmning 32 er, som vist i fig. 1, ovenfra sat ned over det af sendespolen 22 pg modtagerspo-5 lerne 24, 26 dannede spolearrangement. Et gennemsigtigt dæksel 36 slutter op til periferivæggen 34.

Målekammerdækslet 20 bærer desuden en elektronikenhed 38 som er forbundet med sendespolen 22 via et kabel 40 og 10 med modtagerspolerne 24, 26 via yderligere kabler 42 og 44. Elektronikenheden 38 omfatter foruden et forsyningsbatteri og et kredsløb, som nærmere beskrives nedenfor under henvisning til fig. 3, et LCD-ciffer-display 46, som kan afledes gennem en rude 48 i afskærmningen 32 og 15 gennem dækslet 36.

Når der fra indgangsstudsen 12 til udgangsstudsen 14 i en indbygget gennemstrømningsmåler strømmer vand, sætter dette vingehjul 18 i rotation. Sædvanligvis vil vingehju-20 let 18 rotere 30 omdrejninger for hver liter vand, der løber gennem måleren.

Ved denne rotation af vingehjulet 18 kommer det halvcirkelformede kobberlag 30 til at rotere tilsvarende.

25

Tilstedeværelsen af elektronisk ledende materiale i umiddelbar nærhed af en spole vil, når denne påtrykkes en vekselspænding, medføre, at der som følge af spolens induktans parallelkobles en kortslutningsvinding. Under 30 vingehjulet 18's rotation opstår der derfor en modulation af de to modtagerspolers 24, 26 induktans, og ved hjælp af en passende signalmodulationskreds af den art, som er nærmere beskrevet i DE-OS 35 19 215, kan man omsætte den stigende- eller/og faldende side af induktansforløbet til 35 en impuls.

I blokdiagrammet i fig. 3 er sendespolen 22, de to mod- 9

DK 165024B

tagerspoler 24, 26, et antal kondensatorer, som sammen med disse spoler danner resonanskredse samt en vekselstrømsgenerator samlet i en blok 50, hvortil et signal-modulationskredsløb 52 er efterkoblet. I den efterfølgen-5 de beskrivelse er det forudsat, at den følerenhed, som dannes af føleren 50 og signalmodulationskredsløbet 52, afgiver lige netop en følerimpuls for hver omdrejning af vingehjulet 18.

10 Følerimpulsen påtrykkes signalindgangen S på et sekvens-styrekredsløb 54. Ved hjælp af dette tilvejebringes, som nærmere beskrevet nedenfor, en forudbestemt rækkefølge af sekvenserne. Med henblik på denne styring påtrykkes en takterminal T på sekvensstyrekredsløbet 54 desuden ud-15 gangssignalet fra en fritsvingende oscillator 56, som ved en praktisk udførelsesform arbejder med en frekvens på 256 Hz.

Oscillatorens 56's udgang er desuden forbundet med tæl-20 leklemmen C på en kvasilogaritmisk tæller 58, hvis tilbagekoblingsterminal R påtrykkes et signal fra sekvensstyrekredsløbet 54, når dette modtager en føleimpuls. Tælleren 58’s maksimalvisning udgør således et mål for den tidsmæssige afstand mellem to på hinanden følgende 25 føleimpulser.

Fig. 4 viser detaljer af den kvasilogaritmiske tæller 58, som er en (4 + 3)-bit-tæller.

30 Tælleren 58' s tælleterminal C er direkte forbundet med indgangen på en styrebar omskifter 60, hvis anden indgang påtrykkes samme signal, som påtrykkes tælleterminalen C, men opdelt med faktoren 16 ved hjælp af en 4-bit-tæller 62.

Omskifteren 60's udgang er direkte forbundet med indgangen på en anden styrebar omskifter. Dennes anden indgang 35

DK 165024 B

10 påtrykkes samme signal som udgangssignalet fra den første omskifter 60, men opdelt med faktoren 4 ved hjælp af en 2-bit-tæller.

5 Den anden styrebare omskifter 64's udgang er direkte forbundet med indgangsterminalen på en tredje styrebar omskifter 68, hvis anden indgangsklemme påtrykkes samme signal som udgangssignalet fra den anden omskifter 64, men opdelt med en faktor 2 ved hjælp af en 1-cifret tæl-10 ler 70.

Udgangssignalet fra den tredje omskifter påtrykkes taktterminalen på en 7-bit-tæller 72, hvis udgangsterminaler betegnes Q 0 - Q 6.

15

Som det fremgår af fig. 4 er tælleren 72's udgangsterminal Q 4 forbundet med den tredje omskifter 68's styreterminal, udgangsterminalen Q 5 med den anden omskifter 64's styreterminal, og udgangsterminalen Q 6 med den første 20 omskifter 60's styreterminal. Det samlede resultat heraf er, at tælleren 72 reagerer med trinvis logaritmisk aftagende sensibilitet på de tælleimpulser, som den kvasi-logaritmiske tæller 58 modtager ved tælleterminalen C.

Som det ligeledes fremgår af fig. 4 er alle tilbagekob-25 lingsterminalerne på tællerne 62, 66, 70 og 72 forbundet med den kvasilogaritmiske tæller 58's tilbagekoblingsklemme R.

Betegner man oscillatoren 56's periode med T (i praksis 30 1/256 sek.), kan der opstilles følgende indbyrdes forhold mellem tælleren 72's visning, den tid t, der er forløbet, siden den kvasilogaritmiske tæller 58 sidste gang blev tilbagestillet, og den tidsperiode, som svarer til forhøjelse af tælleren 72's visning med tallet 1; 35

DK 165024B

11 Tæller- Tidsperiode Tid (T sek.) Tid (sek.) visning (T sek. )_ 0...15 1 0...15 0.0000...0.0586 16.. .31 2 16...46 0.0625...0.1797 5 32...47 4 48...108 0.1875...0.4219 48.. .63 8 112...232 0.4375...0.9063 64.. .79 16 240...480 0.9375...1.8750 80.. .95 32 496...976 1.8750...3.8125 96.. .111 64 1008...1968 3.9375...7.6875 10 112...127 128 2032...3952 7.9375...15.4375

Det ses at selv om tælleren 72 kun råder over 7 bits, kan de tælleimpulser, som den påtrykkes, p.g.a. den kvasi-logaritmiske nedbrydning spænde over et stort tidsinter-15 val, hvorved der opnås i det væsentlige samme relative tidsmæssige oplysning i de forskellige delintervaller. Da den kvasilogaritmiske tæller 58's tilbagekoblingsterminal 54 påtrykkes et signal fra sekvensstyrekredsen 54, hver gang vingehjulet 18 når en forudbestemt stilling, og tæl-20 leren 72's maksimale tællervisning således er omvendt proportional med vingehjulets omdrejningshastighed, kan man således ved at anvende den kvasilogaritmiske tæller 58 også måle vingehjulets omdrejningshastighed med en i det væsentlige konstant relativ nøjagtighed indenfor et 25 meget stort måleområde.

Tælleren 58's maksimale visning, som er omvendt proportional med vingehjulets omdrejningshastighed, anvendes til at tilvejebringe et omdrejningstal-korrigeret måle-30 signal, idet den kvasilogaritmiske tæller 58's udgangsterminaler Q 0 - Q 6 er forbundet med adresseterminalerne A 0 - A 6 på et korrektionsregister. Sidstnævnte har en aktiveringsterminal E, som på et forudbestemt tidspunkt i målecyklen påtrykkes et signal fra sekvensstyrekredsløbet 35 54. På dette tidspunkt afgiver korrektionsregisteret 74 ved sine data-udgangsterminaler D 0 - D 7 et korrigeret målesignal, som er lagret i den af korrektionsregisteret

DK 165024B

12 74's lagerceller, som er bestemt af signalkombinationen ved adresseterminalerne A 0 - A 6. Dette korrigerede målesignal repræsenterer det volumen, som ved det pågældende omdrejningstal af vingehjulet 18 rent faktisk 5 strømmer gennem volumenmåleren. De hertil hørende måleværdier tilvejebringes for de af vingehjulet 18's omdrejningshastigheder, der svarer til forskellige mulige tællegisninger for tælleren 72, ved punktvis kalibrering ved hjælp af en standardvolumenmåler og lagring i korrek-10 tionsregisteret 74. Sidstnævnte er et læseregister (ROM), f. eks. en EPROM.

Korrektionsregisteret 74’s dataudgangsterminaler D 0 - D 7 er forbundet med indgangene til en 8-bit-adder 76. Den-15 nes anden indgang, samt dens udgang er forbundet med et sumværk 78, hvis aktiveringsterminal E på et forudbestemt tidspunkt under målecyklen påtrykkes et signal fra se-kvensstyrekredsløbet 54.

20 Adderen 76's overløbsterminal CRY er forbundet med tælleterminalen C på en anden kvasilogaritmisk tæller 80. Sidstnævnte er en (2 + 3)-tæller, som er opbygget analogt med den i fig. 4 viste (4 + 3)-bit-tæller: de tre øverst rangerende bits tjener til at styre tre omskiftere, som 25 er efterkoblet indgangsterminalen på en frekvensdeler med progressivt aftagende delforhold. Mens tælleren 72 i den i fig. 4 viste kvasilogaritmiske tæller er en 7-bit-tæl-ler, hvor de fire lavestrangerende bits ikke anvendes til styring af omskifterne, er den kvasilogaritmiske tæller 30 80* s tilsvarende tæller kun en 5-bit-tæller, hvor det kun er de to lavestrangerende bits, som ikke tjener til styring af omskifterne.

Den kvasilogaritmiske tæller 80's udgangsterminal er for-35 bundet med indgangsterminalen på et sammenligningstrin, hvis anden indgangsterminal er forbundet med udgangsterminalen på et skaleringsregister 84. Sidstnævnte over-

DK 165024B

13

tager herved, når dets aktiveringsterminal påtrykkes et signal fra sekvensstyrekredsløbet 54, det på korrektionsregisteret 74's dataudgangsterminaler D 0 - D 5 stående signal. Som det fremgår af fig. 3 finder aktiveringen af 5 registeret 84 sted samtidig med, at den kvasilogaritmiske tæller 58 stilles tilbage, altså på et tidspunkt, hvor adressen "0000000" ligger ved adresseterminalerne A 0 - A

6. Ved det tidligere nævnte praktiske udførelseseksempel svarer dette til en omdrejningstid for vingehjulet 18, 10 som er mindre end en periode for oscillatoren 18, altså en omdrejningstid for vinghjulet 18 på mindre end 3,9 ms. Omdrejningstal i denne størrelsesorden for vingehjulet 18 ligger uden for volumenmålerens arbejdsområde og forekommer derfor ikke i praksis. I korrektionsregisteret 74's 15 tilsvarende celler kan der derfor lagres yderligere information, som kan være til nytte for tilvejebringelse af målesignalet. Ved nærværende udførelseseksempel er dette det antal omdrejninger for vingehjulet 18, som vil medføre, at der afgives en målesignalimpuls. Dette tal ind-20 læses således i registeret 84 ved aktivering af sekvensstyrekredsløbet 54, da korrektionsregisteret 74's aktiveringsterminal E via en ELLER-port 75 også påtrykkes tilbagestillingssignalet for tælleren 58. Sammenlignings-trinnet 74 afgiver da en impuls ved sin udgang, hver gang 25 den kvasilogaritmiske tællers, stand stemmer overens med det skaleringssignal, der står på skaleringsregisteret 84’s udgang. Denne måleimpuls afgives til tælleterminalen på en måletæller 86, som opintegrerer den totale gennemstrømning, og som samvirker med ciffer-displayet 46. Sam-30 menligningstrinnet 82's udgangssignal tjener samtidigt til at stille den kvasilogaritmiske tæller 80 tilbage.

Den således ovenfor beskrevne del af det i fig. 3 viste blokdiagram tjener til at korrigere omdrejningstal-af-35 hængigheden af det målevolumen, som vingehjulet 18 lader passere af det målte medium for hver omdrejning. En sådan omdrejningstal-afhængighed findes - som allerede ovenfor

DK 165024 B

14 forklaret - når der hverken for målekammeret 16's eller vingehjulet 18's vedkommende er truffet strømningstekniske forholdsregler til at kompensere for sådanne ændringer af strømningsforholdene, som optræder ved ændring af gen-5 nemstrømningen gennem volumenmåleren, især som følge af overgang fra laminare til turbulente strømningsforhold.

Sekvensstyrekredsløbet 54 styrer i store træk en målecy-clus på følgende måde: Når en føleimpuls modtages fra 10 signalmodulationskredsløbet 52, aktiveres via den anden indgang til ELLER-porten 75 først korrektionsregisteret 74, hvorefter sidstnævnte på sine dataudgange D 0 - D 7 tilvejebringer den for den øjeblikkelige signalkombination på adresseterminalerne A 0 - A 6 stående signalkom-15 bination, altså det til den kvasilogaritmiske tæller 58*s øjeblikkelige stand svarende korrektionssignal. Dernæst påtrykkes sumværket 78's aktiveringsterminal et signal, og dette sumværk 78 lagrer summen, som adderen 76 har beregnet af samtlige forudgående korrektionssignaler og det 20 nye korrektionssignal. Såfremt adderen 76 ved denne sammenlægning løber over, forhøjes den kvasilogaritmiske tæller 80's stand med 1. Slutteligt tilbagestiller sekvensstyrekredsløbet 54 den kvasilogaritmiske tæller 58, og sidstnævnte begynder at tælle nedefra for atter af be-25 stemme vingehjulet 18' s omløbstid.

Såfremt volumenmåleren for så vidt angår dens mekaniske dele er en ideal volumenmåler, hvor hver af vingehjulet 18's omdrejninger svarer til et konstant målevolumen uan-30 set gennemstrømningens størrelse, ville der i samtlige lagerceller i korrektionsregisteret lagres en adresse, som er større end 0, dvs. det binære tal "11111111". For hver gang, der i en målecyklus finder en addition sted af det nye korrigere målesignal i adderen 76, løber denne 35 derfor over, og den kvasilogaritmiske tæller 80's stand svarer da direkte til antallet af vingehjulet 18's omdrejninger. Registeret 84 og sammenligningstrinnet 82 op-

DK 165024 B

15 deler den kvasilogaritmiske tæller 80’s stand med en faktor, som er lagret i de af korrektionsregisteret 74' s lagerceller, hvori tallet "0000000" er indlæst ved påtrykning af adresseterminalerne A 0 - A 6. Tælleren 80 5 erstatter således sammen med sammenligningstrinnet 82 og registeret 84 et mekanisk reduktionsværk til indskydning foran det egentlige tælleværk (måletæller 86, cifferdisplay 46).

10 Ved en faktisk forekommende volumenmåler, som ikke omfatter nogen form for strømningstekniske hjælpemidler, stiger imidlertid det for hver omdrejning af vingehjulet 18 gennem volumenmåleren strømmende elementærvolumen stærkt med vingehjulets omdrejningshastighed. Til korrigering af 15 dette forhold indlæses i korrektionsregisteret korrektionssignaler til ændring af fejlen. Går man ud fra den tidligere nævnte eksempelvise væskevolumenmåler til gennemstrømningsområdet 3 1/h til 10000 1/h, hvor der ved en gennemstrømningsmængde på 10000 1/h optræder en målefejl 20 på 80%, som kontinuerligt aftager ned mod gennemstrømningsområdets nedre grænse, indlæses i korrektionsregisteret 74 korrektionssignaler, som begynder med adressen "0000001", svarende til decimaltallet 142 (100/180 x 256), som vokser til det til adressen "1111111" analoge 25 decimaltal 252. Korrektionskarakteristikkens nøjagtige forløb findes ved de forskellige omdrejningstal-støttepunkter eksperimentelt ved hjælp af en kalibrerings-volu-menmåler.

30 Fig. 3 viser yderligere bestanddele, som hører til kredsløbet, og som tjener til korrigering for andre målefejl, som f. eks. kan være betinget af volumenmålerens arbejds-temperatur, dens indbygningsstilling, samt af andre ar-bej dsparametre.

Til måling af volumenmålerens arbejdstemperatur er der indbygget en temperatur-afhængig modstand 88, som er ind- 35

DK 165024B

16 koblet i række med en fast modstand 90 via terminalerne på en jævnstrømskilde 92. Den temperatur-afhængige modstand 88 er forbundet med en analog-digital-omsætter 94, hvis udgangsterminaler er forbundet med yderligere til 5 korrektionsregisteret 74 hørende udgangsterminaler A 7 -A 10. Analog-digital-omsætteren aktiveres af sekvens-styrekredsløbet 54 én gang pr. målecyklus eller pr. antal forudbestemte målecykler.

10 Via den på adresseterminalerne A 7 - A 10 liggende deladresse kan man således aktivere forskellige af korrektionsregisteret 74's felter, hvorigennem også den på adresseklemmerne A 0 - A 6 stående deladresse kobles. I hver af disse felter er der lagret en korrektionskarakte-15 ristik, som svarer til den til den øjeblikkelige deladresse A 7 - A 10 hørende arbejdstemperatur. De pågældende felter indeholder da fortrinsvis en deladresse A 7 - A 10, som med henblik på, at der i temperaturmålekreds-løbet kan forekomme kortslutning eller ledningsbrud, er 20 lagret som et til middel-arbejdsbetingelserne svarende korrektionssignal, således at der, såfremt temperatur-måleindretningen kommer ud for et alvorligt driftsvigt, automatisk slås om til måling ved standardbetingelserne.

25 Yderligere til korrektionsregisteret hørende adresseterminaler A 11 - A 13 er forbundet med et multi-omskifter-aggregat 96 for at kunne koble ind til temperatur/omdrej-ningstal-korrigerede målesignalrækker, som er lagrede i forskellige niveauer. Ved valg af de enkelte omskifteres 30 stilling i omskifteraggregatet kan man f. eks. korrigere for forskellige indbygningsstillinger for volumenmåleren, samt desuden også for forskellige typer følere 50.

Ved den i fig. 3 viste volumenmåler kan målekammeret 16 35 være udformet med et ovalt aksialt tværsnit, og kammeret i øvrigt, samt vingehjulet 18 være udformet med en geometri, hvor der alene tages hensyn til at opnå optimale

DK 165024 B

17 strømningsforhold, da de store ændringer, som indføres i afhængighed af vingehjulets omdrejningstal og det målte mediums temperatur ved en sådan optimering af det elementær-volumen, som pr. omdrejning af vingehjulet 18 går 5 gennem volumenmåleren, kan kompenseres elektronisk inden for vide grænser med små konstruktionsomkostninger til følge.

Som det allerede vil fremgå af ovenstående beskrivelse, 10 løber adderen 76 ikke over ved en målecyklus, hvor adde-ren fra korrektionsregisteret 74 påtrykkes målesignaler, som svarer til decimaltal mindre end 255. Den kvasiloga-ritmiske tæller 80's registrering vokser da tilsvarende langsommere for at kompensere for den positive målefejl, 15 som skyldes geometrien af målekammeret 16 og vingeh julet 18.

Ved det i fig. 3 viste blokdiagram kan man også realisere en nedbrydning til ulige tal af de til vingehjulets om-20 drejningstal til måletælleren 84 svarende afgivne impulser, idet man pakker den ved det pågældende deleforhold til det ulige tal svarende restdel med de korrektionssignaler, som er lagret i korrektionsregisteret 74.

25 Anvendes volumenmåleren inden for et meget stort temperaturinterval, kan det også være nødvendigt at ændre den delefaktor, hvormed tælleren 80 sammen med sammenligningstrinnet 82 og registeret 84 nedbryder vingehjulets omdrejningstal. Under ekstreme forhold kan der da ved re-30 duktion af tælleren 84’s indhold opstå en tilstand, hvor tælleren 80’s stand er større end sammenligningssignalet fra registeret 84. For at imødegå dette, kan sammenligningstrinnet 82 være således indrettet, at det ved en positiv difference mellem tælleren 80's stand og registeret 35 84's indhold afgiver et tilsvarende antal ekstra tælle impulser til måletælleren 86 eller til tælleterminalen C på tælleren 80, så snart denne er stillet tilbage, såle

DK 165024 B

18 des som det i fig. 3 er antydet med den til sammenligningstrinnet 82 hørende punkterede ekstra udgangsledning til tælleren 80's tælleterminalens C.

5 Ved en praktisk udførelsesform for den ovenfor beskrevne volumenmåler roterer vingehjulet 18 ved maksimal gennemstrømning 30 omdrej ninger/sek. Ved en arbejdsfrekvens for oscillatoren 56 på 256 Hz medfører dette, at den kvasi-logaritmiske tæller 581 s tællestand er lige netop 10 "0000001". Ved minimumsgennemstrømning er vingeh julet 18's omdrejningstid derimod 16 sekunder, og inden for dette tidsrum løber tælleren 58 op til "1111111". Med ialt 128 støttepunkter for en korrektionskarakteristisk har man således et dynamikområde på ialt 50000:1 15

Da hver af korrektionsregisteret 74’s lagerceller har en længde på 8 bits, kan volumenet korrigeres med en nøjagtighed, som er mindre end 0,5%, hvorved de ikke-lineære målefejl, som stammer fra volumenmålerens mekaniske dele, 20 kan være op til 70%.

Medens korrektionssignalrækken for en bestemt type volumenmålere fås ved kalibrering ved et passende antal støttepunkter, kan der korrigeres for spredningen for så vidt 25 angår den enkelte volumenmåler i en serie ved at anvende en justeringsautomat, som sammenligner måleresultaterne ved tre støttepunkter for hver enkelt volumenmåler med den beregnede værdi og modificere hele karakteristikken på grundlag af denne sammenligning. Dette kan finde sted 30 ved enten at foretage en sammenligning med måleresultatet ved yderligere et antal støttepunkter, eller ved at gå ud fra et mindre antal støttepunkter og beregne de øvrige støttepunkter ved hjælp af interpolation. I begge tilfælde programmerer justeringsautomaten da korrektionsregis-35 teret 74 under hensyntagen til den pågældende volumenmålers egenskaber.

DK 165024 B

19

Ved den ovenfor beskrevne udførelsesfonn for volumenmåle-ren er den temperatur-afhængige modstand 88 forbundet med en 4-bit-analog-digital-omsætter 94. Sædvanligvis ændrer en volumenmålers karakteristik sig med 1-2% for en æn-5 dring af temperaturen på 10 K. For at kunne opfylde de krav, der normalt stilles til en væskevolumenmålers nøjagtighed, er det altså tilstrækkeligt at bestemme temperaturen inden for en tolerance på 5 - 10 K. Den i fig. 3 angivne 4-bit-analog-digital-omsætter kan omsætte 16 for-10 skellige temperaturintervaller, således at der ialt dæk-kes et temperatur-arbejdsområde på 80 K, som for en vandmålers vedkommende eksempelvis kan være temperaturområdet 0 - 80 °C. Til de karakteristikker, som tilsvarer de forskellige temperaturer, er der derfor brug for ialt 16 15 gange 128 lagerceller, eller ialt 2048 lagerceller. Lagerblokke med en kapacitet på 2048 x 8 bit fremstilles 1 store mængder og kan fremskaffes til en overkommelig pris.

20 Det siger sig selv, at de forskellige temperaturintervaller også kan vælges med en større eller mindre størrelse, idet man vælger en temperaturafhængig modstand 88 med en anden temperaturkarakteristik, således at man med samme analog-digital-omsætter 94 får et ialt større eller 25 mindre arbejsområde. De forskellige temperatur-karakteristikker tilvejebringes enten alle på en justeringsstand eller ved at interpolere mellem et mindre antal temperaturkarakteristikker .

30 Den mulighed, som den ovenfor beskrevne volumenmåler giver for med små ekstra omkostninger at tage højde for ar-bejdstemperaturen, bevirker, at man også på enkel måde kan tage hensyn til det målte mediums massetæthed, således at vingehjuls-volumenmåleren også kan bruges som 35 mængdemåler inden for et stort temperaturområde.

Ved ovennævnte udførelsesform for volumenmåleren ifølge

DK 165024 B

20 opfindelsen udfindes og opsummeres det for temperatur og vingehjulsomdrejningstal kompenserede målevolumen. I stedet for dette volumen kan man også direkte opsummere føleimpulserne og parallelt hermed danne summen af de 5 korrektioner, der må foretages for hver målecyklus, og løbende sammenlægge disse to summer. En sådan anden udformning af volumenmåleren er vist i fig. 5. Kredsløbsdele, som ovenfor allerede er omtalt under henvisning til fig. 3, er angivet med samme henvisningstal som i denne 10 figur og beskrives her ikke nærmere.

Den kvasilogaritmiske tæller 80 er opbygget som en op/-ned-tæller. Optællingsterminalen C+ er via en ELLER-port 98 direkte påtrykt føleimpulserne fra signalmodulations- 15 kredsløbet 52.

De i korrektionsregisteret 74 lagrede korrektionssignaler er fastlagt således, at det ikke er nødvendigt at foretage nogen form for korrektion ved standard-arbej dstempe-20 raturer og de af volumenmålerens omdrejningstal, som hyppigst forekommer under drift. Alt afhængig af, om volumenmåleren arbejder på den ene eller den anden side af disse standard-arbejdspunkter, indlæses i korrektionsregisterets forskellige lagerceller positive eller nega-25 tive korrektionssignaler, som da må sammenlægges med de føleimpulser, som signalmodulationskredsløbet 52 afgiver, for således at kompensere for de systemfejl, som er forbundet med volumenmålerens mekaniske dele. Adderen 76's indgangsside påtrykkes herved med enten positive eller 30 negative korrektionssignaler og kan da under forløbet af flere målecykler løbe over i enten positiv eller negativ retning. De respektive overløbsimpulser vil da blive afgivet af henholdsvis overløbsterminalen CRY+ eller CRY-. Overløbsterminalen CRY+ er forbundet med ELLER-porten 35 9 8's indgangsterminal, og adderen 7 6's overløbsklemme CRY- afgiver signaler til den kvasilogaritmiske tæller 80's optællingsterminal. Tælleren 80's udgangssignal sva-

DK 165024B

21 rer således til udgangssignalet for den i fig. 3 viste tæller 80, og også den videre forarbejdning af signalerne (elektronisk nedbrydning af vingehjulets omdrejningstal) finder sted på samme måde som ovenfor beskrevet under 5 henvisning til fig. 3.

Som en modifikation af ovennævnte udførelsesfona kan der i stedet for et vingehjul anvendes et turbinehjul, som er anbragt i et målekammer med aksial gennemstrømning. Der 10 kan også anvendes andre målehjul, som kan rotere i et målekammer, og korrektion for volumenmålerens linearitet kan også let finde sted for så vidt angår sådanne volumenmålere, som er indrettet med andre mekaniske dele, på den ovenfor i detaljer beskrevne måde. Opfindelsen kan 15 også med henblik på at formindske målefejlene anvendes til udvidelse af måleområdet - især til små gennemstrømningsmængder - for eksisterende traditionelle volumenmålere med indbyggede strømningstekniske konstruktionsdele.

20 25 30 35

Claims (16)

1. Volumenmåler, med et hus, hvori der er indrettet et 5 målekammer (16) og henholdsvis en ind- og udgangskanal, som leder respektivt til og fra målekammeret; et i målekammeret (16) under drift roterende målehjul (18) med vinger; en føler, som afgiver føleimpulser i afhængighed af målehjulets (18) forbidrejning; en til modtagelse af 10 føleimpulserne indrettet impulsafstandsdiskriminator, hvormed der kan tilvejebringes et til de i tidsmæssig afstand efter hinanden følgende føleimpulser hørende indgangssignal, og som omfatter en fritsvingende oscillator (56) og en diskriminatortæller (58), hvis tælleterminal 15 er forbundet med oscillatorens (56) udgang og tilbagestillingsterminal kan påtrykkes et signal i afhængighed af føleimpulserne; og et korrektionsregister (74), hvis lagerceller tjener til lagring af korrektionssignaler hørende til forskellige af målehjulets omdrejningstal for 20 dannelsen af målesignalet og er adresserbare i afhængighed af udgangssignalet fra impulsdiskriminatoren, kendetegnet ved, at diskriminatortælleren (58) er udformet som en kvasilogaritmisk tæller.

2. Volumenmåler ifølge krav 1, kendetegnet ved, at yderligere adresseterminaler (A 7 - A 13) er forbundet med udgangene i en selektorenhed (88 - 96), og at de forskellige udgangssignaler for denne hver er indlæst som en korrektionssignalrække i tilhørende lagercellefelter. 30

3. Volumenmåler ifølge krav 2, kendetegnet ved, at selektorenheden (88 - 96) har en temperaturføler, som termisk er sammenkoblet med det medium, der skal måles, og som fortrinsvis omfatter en analog-temperaturføler 35 (88) og en til denne sluttet analog-digital-omsætter (94). DK 165024B 23

4. Volumenmåler ifølge krav 2 eller 3, kendetegnet ved, at selektorenheden omfatter et indstilleligt omskifteraggregat (96).

5. Volumenmåler ifølge krav 2-4, kendetegnet ved, at de deladresser, som afgives af selektorenheden (88 - 96) ved kortslutning eller ledningsbrud, er indlæst i lagercellefelterne som korrektionssignaler, der repræsenterer en standard-korrektionskarakteristik. 10

6. Volumenmåler ifølge krav et eller flere af kravene 1 - 5, kendetegnet ved, at den omfatter en styrebar frekvensgenerator (76 - 84), hvis styreindgang påtrykkes korrektionssignaler, som udlæses af korrektionsregisteret 15 (74).

7. Volumenmåler ifølge krav 6, kendetegnet ved, at den styrebare frekvensgenerator omfatter en adder (76) og et i takt med følerimpulserne arbejdende sumværk (78), 20 at adderens ene indgang er forbundet med korrektions registerets (74) dataudgange og dens anden indgang, samt dens udgang med sumværket (78), og at adderens (76) overløbsterminal (CRY) udgør generatorens udgangsterminal.

8. Volumenmåler ifølge 1 eller flere af kravene 1-7, kendetegnet ved, at der i de lagerceller, som svarer til deladresser med følerimpulsafstand 0, er lagret skaleringssignaler, og at disse udlæses ved den første igangsætning af volumenmåleren eller ved begyndelsen 30 eller slutningen af en målecyklus eller et forudbestemt antal målecykler og sammenlægges i et regnekredsløb (82, 84. med korrektionssignaler, som læses ud af korrektionsregisteret (74).

9. Volumenmåler ifølge krav 8, kendetegnet ved, at regnekredsløbet omfatter en tællerkobling (76 - 80), et med korrektionsregisterets (74) dataudgange forbundet DK 165024 B 24 skaleringsregister (84), samt et sammenligningstrin (82), som afgiver et udgangssignal, hver gang udgangssignalet fra tællerkoblingen (76 - 80) i det mindste er ligeså stort som udgangssignalet fra skaleringsregisteret (84). 5

10. Volumenmåler ifølge krav 9, kendetegnet ved, at tællerkoblingen omfatter en af korrektionssignalerne påtrykt for-tæller (76, 80) og en med overløbssignalerne fra denne påtrykt hovedtæller (80), og at denne 10 hovedtæller (80) tilbagestilles i afhængighed af sammenligningstrinnets (82) udgangssignal.

11. Volumenmåler ifølge krav 10, kendetegnet ved, at sammenligningstrinnet (82) foruden at afgive ud- 15 gangssignaler, når indgangssignalerne til trinnet er lige store, afgiver et antal yderligere udgangsimpulser, som svarer til differencen mellem hovedtællerens (80) udgangssignal og skaleringsregisterets (84) udgangssignal, hvorved disse yderligere udgangssignaler enten tilbage-20 føres til tællerterminalen på hovedtælleren (80), når denne er blevet tilbagestillet, eller yderligere kan afgives af sammenligningstrinnet (82) udgangsterminal.

12. Volumenmåler ifølge krav 10 eller 11, kende- 25 tegnet ved, at hovedtælleren (80) er en kvasiloga-ritmisk tæller.

13. Volumenmåler ifølge ét eller flere af kravene 6-12, kendetegnet ved, at korrektionssignalerne re- 30 præsenterer det korrigerede målevolumen, og at måletælleren (86) påtrykkes udgangssignaler fra den styrebare frekvensgenerator (76-88). 1 Volumenmåler ifølge ét eller flere af kravene 6-12, 35 kendetegnet ved, at korrektionssignalet repræsenterer volumenkorrektionen, og at den styrebare fre-kvensgenerators (76 - 88) udgangssignaler sammenlægges DK 165024B 25 med følerimpulserne fra føleren (50) under anvendelse af en ELLER-port (98).

15. Volumenmåler ifølge krav 14, kendetegnet 5 ved, at korrektionssignalerne repræsenterer volumenkorrektioner, som tilvejebringes ud fra et standard-arbejds-punkt i volumenmåleren; og at den styrebare frekvensgenerator har en op/ned-tæller (80), hvis ene indgang via ELLER-porten (98) påtrykkes følerimpulserne og positive 10 korrektionsimpulser, mens dens nedtællingsterminal mod tager negative korrektionsimpulser.

16. Volumenmåler ifølge krav ét eller flere af kravene 1 - 15, kendetegnet ved, at målekammeret (16) har 15 et ovalt aksialt tværsnit.

17. Volumenmåler ifølge ét eller flere af kravene 1-16, kendetegnet ved, at ind- og udgangskanalerne (12; 14) har lige stor tværsnit. 20 25 30 35