EP1692466A2 - Coriolis mass flowmeter - Google Patents

Coriolis mass flowmeter

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EP1692466A2
EP1692466A2 EP04804715A EP04804715A EP1692466A2 EP 1692466 A2 EP1692466 A2 EP 1692466A2 EP 04804715 A EP04804715 A EP 04804715A EP 04804715 A EP04804715 A EP 04804715A EP 1692466 A2 EP1692466 A2 EP 1692466A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
value
mass flow
measuring tube
density
coriolis mass
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP04804715A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Christian Matt
Alfred Wenger
Michael Fuchs
Wolfgang Drahm
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Endress and Hauser Flowtec AG
Original Assignee
Endress and Hauser Flowtec AG
Flowtec AG
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Filing date
Publication date
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Priority claimed from DE200410007889 external-priority patent/DE102004007889A1/en
Application filed by Endress and Hauser Flowtec AG, Flowtec AG filed Critical Endress and Hauser Flowtec AG
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01N2009/006Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity using variation of the resonant frequency of an element vibrating in contact with the material submitted to analysis vibrating tube, tuning fork

Definitions

  • the invention relates to a Coriolis mass flow / density meter for a medium flowing in a pipeline, in particular two or more phases, and a method for generating a measured value representing a mass flow.
  • reaction forces in the fluid such as eg Coriolis forces corresponding to the mass flow rate, inertia forces corresponding to the density or friction forces corresponding to the viscosity, etc., and derived from these, generate the respective mass flow rate, a measurement signal representing the respective viscosity and / or the respective density of the fluid.
  • vibration-type transducer used in the course of the fluid-carrying pipeline, flowed through by the fluid during operation and a measuring and operating circuit connected to it
  • reaction forces in the fluid such as eg Coriolis forces corresponding to the mass flow rate, inertia forces corresponding to the density or friction forces corresponding to the viscosity, etc., and derived from these, generate the respective mass flow rate, a measurement signal representing the respective viscosity and / or the respective density of the fluid.
  • Such sensors of the vibration type are, for example.
  • the transducers each comprise at least one measuring tube held in a, for example tubular or box-shaped, support frame with a curved or straight tube segment which vibrate to generate the above-mentioned reaction forces, driven by an electro-mechanical excitation arrangement, during operation is left.
  • the measuring sensors In order to detect vibrations of the pipe segment, particularly on the inlet and outlet sides, the measuring sensors furthermore each have a physical-electrical sensor arrangement that reacts to movements of the pipe segment.
  • the measurement of the mass flow is based, for example, on the fact that the medium flows through the measuring tube which is inserted into the pipeline and vibrates during operation is allowed to flow, whereby the medium experiences Coriolis forces.
  • the vibrations of the measuring tube are therefore detected by means of two vibration sensors of the aforementioned sensor arrangement which are spaced apart from one another along the measuring tube and converted into vibration measuring signals from whose mutual phase shift the mass flow is derived.
  • a temperature of the fluid to be measured is usually also measured directly in a suitable manner, for example by means of a temperature sensor arranged on the measuring tube. It can therefore be assumed without further ado that - even if not expressly described - the density and temperature of the medium are measured using modern Coriolis mass flowmeters, especially since they are always used to compensate for measurement errors due to fluctuating fluid density are to be consulted, cf. in particular the already mentioned WO-A 02/37063, WO-A 99/39164, US-A 56 02 346 or also WO-A 00/36379.
  • inhomogeneous media in particular two-phase or multi-phase fluids
  • the vibration measurement signals derived from the vibrations of the measuring tube in particular the phase shift mentioned, despite the viscosity and Density in the individual fluid phases as well as the mass flow rate are kept practically constant and / or are taken into account accordingly, are subject to considerable fluctuations and can therefore become completely unusable for the measurement of the respective physical parameter without remedial measures.
  • Such inhomogeneous media can, for example, be liquids into which, as is practically unavoidable in metering or filling processes, a gas present in the pipeline, in particular air, is introduced or from which a dissolved fluid, e.g. Carbon dioxide, outgassing and leads to foam formation.
  • a dissolved fluid e.g. Carbon dioxide, outgassing and leads to foam formation.
  • Another example of such inhomogeneous media is wet or saturated steam.
  • the measuring tubes can also be those with a curved tube shape, so that the problem cannot be solved even by adapting the installation position. It has also been shown here that the aforementioned falsifications of the measurement signal cannot be significantly reduced even when using a vertically installed, straight measuring tube. In addition, the fluctuations of the measurement signal thus generated with flowing fluid cannot be prevented in this way either.
  • the classifiers can be designed, for example, as a Kohonen map or neural network and the correction can be based either on a few parameters measured during operation, in particular the mass flow and density, and other features derived therefrom, or also using an interval of one or more oscillation periods Carry out vibration measurement signals.
  • the invention consists in a Coriolis Mass flow meter, in particular Coriolis mass flow / density meter, for measuring a mass flow of a medium flowing in a pipeline, in particular a two-phase or multi-phase medium, which comprises Coriolis mass flow meter:
  • a carrier means which is fixed to an inlet-side end and an outlet-side end of the measuring tube and thus clamps it so that it can vibrate
  • An excitation arrangement which sets the measuring tube into mechanical vibrations, in particular bending vibrations, during operation,
  • a first vibration measurement signal representing inlet-side vibrations of the measuring tube
  • a second vibration measurement signal representing outlet-side vibrations of the measuring tube
  • the evaluation electronics generates the correction value using a second intermediate value derived from the first intermediate value, which represents a function value of a power function with the intermediate value as the basis and an exponent, especially a rational one, which is less than zero.
  • the invention consists in a method for generating a first measured value representing a mass flow of a medium flowing in a pipeline by means of a Coriolis mass flow meter, in particular a Coriolis mass flow / density meter, which method comprises the following steps:
  • the second intermediate value is derived from the first intermediate value, which represents a function value of a power function with the intermediate value as the base and an exponential, especially a rational one, which is less than zero, and
  • the evaluation electronics supplies a density measurement value, which is derived from the first and / or from the second vibration measurement signal and represents a density of the medium
  • the evaluation electronics also determine the correction value by means of the density measured value.
  • the evaluation electronics determine a deviation of the density of the medium from a predetermined reference density by means of the density measured value.
  • the evaluation electronics have a table memory in which digitized correction values dependent on the second intermediate value are stored, and the table memory supplies the correction value by means of a digital memory access address formed on the basis of the second intermediate value.
  • this comprises the following further steps:
  • An advantage of the invention is that in the Coriolis mass flow meter according to the invention, compared to a conventional Coriolis mass flow meter, only minor changes, essentially limited to the firmware, have to be made only in the usually digital evaluation electronics, while both in the sensor as in the generation and preprocessing of the vibration measurement signals, no or only minor changes are required.
  • the vibration measurement signals can still be sampled with a usual sampling ratio of well below 100: 1, especially about 10: 1.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a Coriolis mass flow measuring device used to generate a mass flow measured value
  • FIG. 2 schematically shows, in the manner of a block diagram, a preferred embodiment of a measuring device electronics suitable for the Coriolis mass flow measuring device from FIG. 1, [039] FIG.
  • FIG. 3 shows a perspective view in a first side view of an exemplary embodiment of a vibration-type measuring sensor suitable for the Coriolis mass flow meter of FIG. 1,
  • FIG. 4 shows the sensor of FIG. 3 in perspective in a second side view
  • FIG. 5 shows an exemplary embodiment of an electro-mechanical excitation arrangement for the sensor of FIG. 3.
  • the Coriolis mass flow measuring device 1 comprises a measuring sensor 10 of the vibration type and, as shown in FIG. 2, measuring device electronics 50 electrically connected to the measuring sensor 10. To accommodate the measuring device electronics 50, there is also an external sensor 10 attached electronics housing 200 provided.
  • Coriolis forces are generated in the fluid flowing through by the measuring sensor 10, which is excited by the measuring device electronics 50 during operation, which are dependent on the mass flow m and which are measurable on the measuring sensor 10, that is to say they can be sensed and electronically evaluated , act back.
  • the Coriolis mass flow measurement device is also used to measure a density of the flowing medium and to determine a density measurement value X currently representing the density ⁇ .
  • the measuring device electronics 50 is also designed such that it operates a data processing unit, for example a programmable logic controller (PLC), a personal computer and / or a workstation, via data transmission system during operation of the Coriolis mass flow measuring device 1 , for example a fieldbus system, can exchange measurement and / or other operating data.
  • the measuring device electronics 50 is designed in such a way that it can be supplied by an external energy supply, for example also via the aforementioned fieldbus system.
  • the vibration measuring device is provided for coupling to a fieldbus
  • the measuring device electronics 50 in particular programmable, has a corresponding communication interface for data communication, for example. to send the measurement data to a higher-level programmable logic controller or a higher-level process control system.
  • FIG. 3 and 4 show an exemplary embodiment of a physical-electrical transducer arrangement of the vibration type serving as a measuring sensor 10.
  • the structure and the mode of operation of such a converter arrangement are known per se to the person skilled in the art and, for example. also described in detail in US-A 60 06 609.
  • the measuring sensor 10 comprises at least one measuring tube 13 having an inlet end 11 and an outlet end 12 of predeterminable measuring tube lumen 13A which is elastically deformable in operation and of a predeterminable nominal diameter.
  • Elastic deformation of the measuring tube lumen 13A means here that in order to generate internal fluid forces and thus describing the fluid, a spatial shape and / or a spatial position of the measuring tube lumen 13A is changed cyclically, in particular periodically, within a range of elasticity of the measuring tube 13, cf. , for example US-A 48 01 897, US-A 5648 616, US-A 57 96 011 and / or US-A 60 06 609.
  • the sensor in Embodiment includes only a single, straight measuring tube
  • any of the Corioils mass flow rate measuring sensors described in the prior art can be used to implement the invention instead of such a vibration-type measuring sensor, especially one of the bending vibration type with only or at least partially in a bending mode vibrating, curved or straight measuring tube.
  • vibration-type sensors with two curved measuring tubes through which the medium to be measured flows in parallel are also described in detail in EP-A 1 154243, US-A 53 01 557, US-A 57 96 011, US-B 65 05 519 or WO-A 02/37063.
  • the material for the measuring tube 13 used is, for example. Titanium alloys particularly suitable. Instead of titanium alloys, other materials commonly used for such, in particular also for curved, measuring tubes, such as, for example,. stainless steel, tantalum or zirconium etc. can be used.
  • the measuring tube 13 which communicates in the usual manner on the inlet side and the outlet side with the pipeline supplying or discharging the fluid, is clamped in a rigid, in particular flexurally and torsionally rigid, support frame 14 so that it can vibrate ,
  • a rigid, in particular flexurally and torsionally rigid, support frame 14 so that it can vibrate
  • other suitable carrier means such as. Pipes running parallel or coaxial to the measuring tube can be used.
  • the support frame 14 is fixed to the measuring tube 13 on the inlet side by means of an inlet plate 213 and from the slave side by means of an outlet plate 223, both of which are pierced by corresponding extension pieces of the measuring tube 13. Furthermore, the support frame 14 has a first side plate 24 and a second side plate 34, which two side plates 24, 34 are each fixed to the inlet plate 213 and to the outlet plate 223 such that they run practically parallel to and from the measuring tube 13 and from one another are arranged at a distance, cf. Fig. 3. Thus, facing side surfaces of the two side plates 24, 34 are also parallel to each other.
  • a longitudinal rod 25 is fixed to the side plates 24, 34, spaced apart from the measuring tube 13, which serves as a balancing mass which counteracts the vibrations of the measuring tube 13.
  • the longitudinal rod 25 extends, as shown in FIG. 4, practically parallel to the entire oscillatable length of the measuring tube 13; however, this is not mandatory, the longitudinal bar 25 can of course also be made shorter, if necessary.
  • the support frame 14 with the two side plates 24, 34, the inlet plate 213, the outlet plate 223 and the longitudinal rod 25 thus has a longitudinal center line that runs practically parallel to a measuring tube central axis 13B virtually connecting the inlet end 11 and the outlet end 12.
  • the measuring tube 13 has a first flange 19 formed on the inlet side and a second flange 20 on the outlet side, cf. Fig. 1; instead of the flanges 19, 20, for example. other pipe connection pieces for detachable connection to the pipe may be formed, such as. the so-called triclamp connections indicated in FIG. 3. If necessary, the measuring tube 13 can also be connected directly to the pipeline, for example. be connected by means of welding or brazing etc.
  • the measuring tube 13 is vibrated in the so-called useful mode during operation of the measuring sensor 10, driven by an electro-mechanical excitation arrangement 16 coupled to the measuring tube, at a predefinable oscillation frequency, in particular a natural resonance frequency can be predetermined elastically deformed, the natural resonance frequency also being dependent on a density of the fluid.
  • the vibrating measuring tube 13 is spatially, in particular laterally, deflected from a static idle position, as is customary in such transducer arrangements of the bending vibration type.
  • the excitation arrangement 16 is used to generate an excitation force F acting on the measuring tube 13 exe by converting an electrical excitation power P fed in by the measuring device electronics 50.
  • the excitation power P serves practically exe exe only to compensate for the power component extracted from the vibration system via mechanical and fluid-internal friction.
  • the excitation power P is set as precisely as possible so that exe practically the vibrations of the measuring tube 13 in the useful mode, for example. that of a fundamental resonance frequency are maintained.
  • the exe excitation arrangement 16 as shown in FIG. 5, has a rigid, electromagnetically and / or electrodynamically driven lever arrangement 15 with a boom 154 fixed to the measuring tube 13 and with it a yoke 163.
  • the yoke 163 is on an end of the arm 154 spaced from the measuring tube 13 is also fixed in a manner that is resistant to bending, in such a way that it is arranged above the measuring tube 13 and transversely to it.
  • a boom 154 for example. serve a metallic disc, which receives the measuring tube 13 in a bore.
  • the lever arrangement 15 is T-shaped and arranged, see. Fig. 5 that it acts approximately in the middle between inlet and outlet ends 11, 12 on the measuring tube 13, whereby this experiences its greatest lateral deflection in the middle in operation.
  • the fifth comprises a first excitation coil 26 and an associated first permanent magnetic armature 27 and a second excitation coil 36 and an associated second permanent magnetic armature 37.
  • the two excitation coils, which are preferably connected electrically in series, for driving the lever arrangement 15 26, 36 are on both sides of the measuring tube 13 below the yoke 163 on the support frame 14, in particular releasably, fixed so that they interact with their associated armature 27 and 37 during operation. If necessary, the two excitation coils 26, 36 can of course also be connected in parallel with one another. As shown in FIGS.
  • the two armatures 27, 37 are fixed to the yoke 163 so that they are spaced apart from one another in such a way that during operation of the sensor 10 the armature 27 is practically from a magnetic field of the excitation coil 26 and the armature 37 is practically from a magnetic field Exciter coil 36 passes through and is moved due to corresponding electrodynamic and / or electromagnetic force effects.
  • the movements of the armatures 27, 37 generated by the magnetic fields of the excitation coils 26, 36 are transmitted from the yoke 163 and from the arm 154 to the measuring tube 13.
  • These movements of the armatures 27, 37 are designed such that the yoke 163 is alternately deflected from its rest position in the direction of the side plate 24 or in the direction of the side plate 34.
  • a corresponding axis of rotation of the lever arrangement 15 parallel to the already mentioned measuring tube center axis 13B can, for example. through the boom 154.
  • the support frame 14 further comprises a holder 29 for the electromechanical excitation arrangement 16, in particular detachably connected to the side plates 24, 34, in particular for holding the excitation coils 26, 36 and possibly individual components of a magnetic brake arrangement 217 mentioned below.
  • the senor 1 has a sensor housing 100 surrounding the measuring tube and support frame, which protects them from harmful environmental influences.
  • the sensor housing 100 is with a neck-like transition piece provided, on which the electronics housing 200 housing the measuring device electronics 50 is fixed, cf. Fig. 1.
  • the rotation of the measuring tube 13 can be designed such that a lateral deflection of the end of the arm 154 spaced from the measuring tube 13 is either the same as or opposite to the lateral deflection of the measuring tube 13.
  • the measuring tube 13 can thus execute torsional vibrations in a first bending vibration torsion mode corresponding to the same direction or in a second bending vibration torsion mode corresponding to the opposite direction.
  • the natural fundamental resonance frequency of the second bending vibration torsion mode is, for example. 900 Hz almost twice as high as that of the first bending vibration torsion mode.
  • a magnetic brake arrangement 217 based on the eddy current principle is integrated in the excitation arrangement 16, which serves to stabilize the position of the mentioned axis of rotation.
  • the magnetic brake arrangement 217 it can thus be ensured that the measuring tube 13 always vibrates in the second bending vibration torsion mode and thus any external disturbing influences on the measuring tube 13 do not lead to a spontaneous change to another, especially not to the first, bending vibration torsion mode. Details of such a magnetic brake arrangement are described in detail in US-A 60 06 609.
  • the imaginary central axis 13B of the measuring tube is slightly deformed and thus spans not a plane but a slightly curved surface during the vibrations.
  • the measuring sensor 10 further comprises a sensor arrangement 60 which, by means of at least one first sensor 17 which reacts to vibrations of the measuring tube 13, generates a first, in particular analog, vibration measurement signal sl which represents it.
  • the sensor 17 can, for example. be formed by means of a permanent magnetic armature, which is fixed to the measuring tube 13 and interacts with a sensor coil held by the support frame 14.
  • Particularly suitable as sensors 17 are those which, based on the electrodynamic principle, detect a speed of the deflections of the measuring tube 13.
  • acceleration-measuring electrodynamic or also path-measuring resistive or optical sensors are also possible to use acceleration-measuring electrodynamic or also path-measuring resistive or optical sensors.
  • the sensor arrangement 60 further comprises a second sensor 18, in particular identical to the first sensor 17, by means of which it supplies a second vibration measurement signal s2, which also represents vibrations of the measuring tube 13.
  • the two sensors 17, 18 are spaced apart from one another along the measuring tube 13, in particular at an equal distance from the center of the measuring tube 13, in such a way that by means of the sensor arrangement 60 both the inlet side and the outlet side side vibrations of the measuring tube 13 are recorded locally and mapped into the corresponding vibration measurement signals sl or s2.
  • the first and possibly the second vibration measurement signal sl or s2, which usually each have a signal frequency corresponding to an instantaneous vibration frequency of the measuring tube 13, are fed to the measuring device electronics 50, as shown in FIG. 2.
  • the excitation arrangement 16 is fed by means of a likewise oscillating excitation current i of adjustable amplitude and excitation frequency f that can be set in such a way that the excitation coils 26, 36 flow through them in operation exe and in a corresponding manner required to move the armature 27, 37 magnetic fields are generated.
  • the excitation current i can exe, for example. be sinusoidal or rectangular.
  • the excitation frequency f of the excitation current exe i is preferably selected and set so exe in the measuring sensor shown in the exemplary embodiment that the laterally oscillating measuring tube 13 oscillates as exclusively as possible in the second bending vibration torsion mode.
  • the measuring device comprises Electronics 50 a corresponding driver circuit 53, which is controlled by a frequency control signal y representing the excitation frequency f to be set and by an exe FM the amplitude exc control signal y representing the amplitude of the excitation current i to be set.
  • the driver circuit can, for example. be realized by means of a voltage-controlled AM oscillator and a downstream voltage-to-current converter; instead of an analog oscillator, for example. a numerically controlled digital oscillator for setting the excitation current i can also be used exe.
  • For generating the amplitude control signal y for example.
  • an amplitude control circuit 51 integrated in the measuring device AM electronics 50 serves to update the amplitude control signal y on the basis of the instantaneous amplitude of at least one of the two sensor signals s, s and on the basis of a corresponding constant or variable amplitude reference value W; if necessary, a momentary amplitude of the excitation current i can also be used to generate the amplitude control signal y.
  • Such amplitude control circuits are also known to the person skilled in the art. As an example of such an amplitude control circuit, reference is again made to Coriolis mass flow meters of the "PROMASS I" series. Their amplitude control circuit is preferably designed so that the lateral vibrations of the measuring tube 13 to a constant, that is, from. ?.
  • Density, ⁇ , independent, amplitude can be controlled.
  • the frequency control signal y can be supplied by a corresponding frequency FM control circuit 52 which, for example. on the basis of at least the sensor signal s and on the basis of a frequency-representative direct voltage serving as a corresponding frequency reference value W 1 2.
  • the frequency control circuit 52 and the driver circuit 53 are preferably connected to form a phase control loop, which is used in the manner known to the person skilled in the art to use a phase difference, measured between at least one of the sensor signals s, s and the one to be set or the measured one Er- 1 2 excitation current i, constantly adjust the frequency control signal y to a momentary resonance FM frequency of the measuring tube 13.
  • the construction and use of such phase locked loops for operating measuring tubes at one of their mechanical resonance frequencies is, for example.
  • the amplitude control circuit 51 and the frequency control circuit 52 are realized by means of a digital signal processor DSP provided in the measuring device electronics 50 and by means of program codes implemented accordingly and running therein.
  • the program codes can, for example. be stored persistently or permanently in a non-volatile memory EEPROM of a microcomputer 55 which controls and / or monitors the signal processor and, when the signal processor DSP is started, in a, eg. volatile data memory RAM of the measuring device electronics 50 integrated in the signal processor DSP can be loaded.
  • Suitable signal processors for such applications are, for example. those of the type TMS320VC33, such as those offered by Texas Instruments Inc. on the market.
  • the vibration measurement signals x, x are also fed to a measurement sl s2 circuit 21 of the measurement device electronics.
  • the measuring circuit 21 serves to determine a measured value corresponding to the mass flow to be measured in the manner known per se to the person skilled in the art on the basis of a phase difference detected between the two, possibly suitably conditioned, vibration measurement signals x, x de- sl2.
  • Conventional, especially digital, measuring circuits can be used as the measuring circuit 21 for this purpose, which determine the mass flow on the basis of the vibration measuring signals x, x, cf. in this regard in particular the aforementioned WO-A 02/37063, WO-A 99/39164, US-A 5648 616, US-A 50 69 074.
  • Suitable measuring circuits are used for measuring devices, which measure phase and / or time differences between the vibration measurement signals x, x and evaluate them accordingly.
  • the measuring circuit 21 can also advantageously be realized by means of the signal processor DSP.
  • a corresponding correction value X is derived from the intermediate value X by means of the evaluation electronics 2 and the mass flow measurement value X is calculated using the correction value X to m K, the intermediate value X ', especially digitally.
  • the correction can be carried out in a simple manner based on the functional equation [074] [which is the coded mathematical formula] (1)
  • K is an adaptation or scaling of the coefficient of the intermediate value X K 2, which is determined in advance, for example individually when calibrating the Coriolis mass flow meter 1 or also device-specific, and, for example. in the non-volatile memory EEPROM, can be stored digitally.
  • the exponent n is greater than -1, for example. -0.5 or -0.25.
  • the evaluation electronics are used to store the measured density value X ⁇ and a previously determined or timely measured reference density value K ⁇ , which is stored, for example, as a constant value when the Coriolis mass flow meter is put into operation or in Operation from external, to which Coriolis mass flow meter can be transmitted, a deviation 0 ⁇ of the density _ ⁇ of the medium from a predetermined reference density is determined.
  • the deviation 0 K determined in this way becomes the second intermediate value X based on the functional equation
  • the reference density value K @ can be entered manually, for example on site or from a remote control room, or sent from an external density meter to the measuring device electronics, for example via fieldbus.
  • the reference density value K _ is determined using a density measurement value XH likewise stored in the measuring device electronics, the stored density measurement value Xi representing a density, o, o of the medium, which at homogeneous medium or when medium is assumed to be homogeneous.
  • the measured density value X ⁇ stored as the reference density value Kß is used for the subsequent correction of an intermediate value X ′ previously determined in the case of an inhomogeneous medium.
  • This embodiment of the invention can, for example, in a particularly advantageous manner.
  • the aforementioned m functions, which serve to generate the mass flow measurement value X, symbolized by Eq. (1) to (4) can be at least partially implemented in an evaluation stage 54 of the measuring device electronics 50.
  • the evaluation stage 54 can, for example, advantageously. also by means of the signal processor DSP or, for example. can also be realized by means of the above-mentioned microcomputer 55.
  • the creation and implementation of corresponding algorithms which correspond to the previously described equations or which simulate the functioning of the amplitude control circuit 51 or the frequency control circuit 52, as well as their translation into program codes which can be executed in such signal processors is known per se to the person skilled in the art and therefore requires no detailed explanation.
  • the evaluation electronics 2 furthermore have a table memory in which a set of digital correction values X previously determined, for example during the calibration of the Coriolis mass flow rate measuring device, is stored. These correction values X are accessed via a memory address derived by means of the second intermediate value X currently valid K, ⁇ K, ⁇ .
  • the correction value X can, for example.
  • a programmable read-only memory ie an EPROM or an EEPROM, can serve as the table memory.
  • the use of such a table storage has among other things the advantage that the correction value X is very quickly available for K 2 after the calculation of the intermediate value X at runtime.
  • the correction values X entered in the table memory can be very precisely beforehand using a few calibration measurements, for example. ⁇ , ⁇ based on Eq. (2) and using the least squares method.

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Abstract

Disclosed is a Coriolis mass flowmeter/density meter comprising at least one measuring tube (11) through which a two-phase or multiphase medium flows during operation thereof. A supporting means (12) of the Coriolis mass flowmeter/density meter is fixed to an inlet end and an outlet end of the measuring tube (11), thus clamping the same so as to allow the measuring tube (11) to vibrate. The measuring tube (11) is made to vibrate mechanically, particularly to perform bending vibrations, by means of an excitation system (13). The inventive Coriolis mass flowmeter/density meter further comprises means (141, 142) for generating test signals (xs1, xs2 ) representing vibrations at the inlet end and outlet end of the measuring tube (11). An electronic evaluation unit (2) generates an intermediate value (X'm) that is derived from the test signals (xs1, xs2) and represents an uncorrected mass flow rate as well as a corrected value (XK) for the intermediate value (X m), said corrected value being derived from the test signals (xs1, xs2), especially from a measured value (X?) which is also generated in the electronic evaluation unit (2) and represents a density of the medium. The electronic evaluation unit (2) additionally generates a measured value (Xm) representing a mass flow rate with the aid of the intermediate value (X'm) and the corrected value (XK).

Description

Beschreibung Coriolis-Massedurchfluß-Meßgerät Description Coriolis mass flow meter
[001] Die Erfindung betrifft einen Coriolis-Massedurchfluß-/ Dichtemesser für ein in einer Rohrleitung strömendes, insb. zwei- oder mehrphasiges, Medium sowie ein Verfahren zum Erzeugen eines einen Massedurchfluß repräsentierenden Meßwerts.The invention relates to a Coriolis mass flow / density meter for a medium flowing in a pipeline, in particular two or more phases, and a method for generating a measured value representing a mass flow.
[002] In der Prozeß-Meß- und Automatisierungstechnik werden für die Messung physikalischer Parameter eines in einer Rohrleitung strömenden Fluids, wie zB. dem Massedurchfluß, der Dichte und/oder der Viskosität, oftmals solche Meßgeräte verwendet, die mittels eines in den Verlauf der fluidführenden Rohrleitung eingesetzten, im Betrieb vom Fluid durchströmten Meßaufnehmers vom Vibrationstyp und einer daran angeschlossenen Meß- und Betriebs Schaltung, im Fluid Reaktionskräfte, wie z.B. mit dem Massedurchfluß korrespondierende Corioliskräfte, mit der Dichte korrespondierende Trägheitskräfte oder mit der Viskosität korrespondierende Reibungskräfte etc., bewirken und von diesen abgeleitet ein den jeweiligen Massedurchfluß, ein die jeweilige Viskosität und/oder ein die jeweilige Dichte des Fluids repräsentierendes Meßsignal erzeugen. Derartige Meßaufnehmer vom Vibrationstyp sind zB. in der WO-A (0076880, der WO-A 02/37063, der WO-A 01/33174, der WO-A 00/57141, der WO-A 99/39164, der WO-A 98O7009, der WO-A 9516897, der WO-A 88O3261, der US 2003^0208325, der US-B 65 13 393, der US-B 65 05 519, der US-A 6006 609, der US-A 58 69 770, der US-A 57 96 011, der US-A 56 02 346, der US-A 53 01 557, der US-A 52 18 873, der US-A 50 69 074, der US-A 48 76 898, der US-A 47 33 569, der US-A 46 60421, der US-A 45 24 610, der US-A 44 91 025, der US-A 41 87 721, der EP-A 553 939, der EP-A 1 001 254 oder der EP-A 1 281 938 beschrieben.In process measurement and automation technology for measuring physical parameters of a fluid flowing in a pipeline, such as. the mass flow rate, the density and / or the viscosity, often used such measuring devices, by means of a vibration-type transducer used in the course of the fluid-carrying pipeline, flowed through by the fluid during operation and a measuring and operating circuit connected to it, reaction forces in the fluid, such as eg Coriolis forces corresponding to the mass flow rate, inertia forces corresponding to the density or friction forces corresponding to the viscosity, etc., and derived from these, generate the respective mass flow rate, a measurement signal representing the respective viscosity and / or the respective density of the fluid. Such sensors of the vibration type are, for example. in WO-A (0076880, WO-A 02/37063, WO-A 01/33174, WO-A 00/57141, WO-A 99/39164, WO-A 98O7009, WO-A 9516897, WO-A 88O3261, US 2003 ^ 0208325, US-B 65 13 393, US-B 65 05 519, US-A 6006 609, US-A 58 69 770, US-A 57 96,011, US-A 56 02 346, US-A 53 01 557, US-A 52 18 873, US-A 50 69 074, US-A 48 76 898, US-A 47 33 569 , US-A 46 60421, US-A 45 24 610, US-A 44 91 025, US-A 41 87 721, EP-A 553 939, EP-A 1 001 254 or EP- A 1 281 938.
[003] Zum Führen des Fluids umfassen die Meßaufnehmer jeweils mindestens ein in einem, beispielsweise röhr- oder kastenförmigen, Tragrahmen gehaltertes Meßrohr mit einem gebogenen oder geraden Rohrsegment, das zum Erzeugen oben genannter Reaktionskräfte, angetrieben von einer elektro-mechanischen Erregeranordnung, im Betrieb vibrieren gelassen wird. Zum Erfassen, insb. einlas sseitiger und auslaßseitiger, Vibrationen des Rohrsegments weisen die Meßaufnehmer ferner jeweils eine auf Bewegungen des Rohrsegments reagierende physikalisch-elektrische Sensoranordnung auf. Bei Coriolis-Massedurchflußmessern für ein in einer Rohrleitung strömendes Medium beruht die Messung des Massedurchflusses beispielsweise darauf, daß das Medium durch das in Rohrleitung eingefügte und im Betrieb schwingende Meßrohr strömen gelassen wird, wodurch das Medium Corioliskräfte erfährt. Diese wiederum bewirken, daß einlaßseitige und auslaßseitige Bereiche des Meßrohrs zueinander phasenverschoben schwingen. Die Größe dieser Phasenverschiebungen dient als ein Maß für den Massedurchfluß. Die Schwingungen des Meßrohrs werden daher mittels zweier entlang des Meßrohres voneinander beabstandeter Schwingungssensoren der vorgenannten Sensoranordnung erfaßt und in Schwingungsmeßsignale gewandelt, aus deren gegenseitiger Phasenverschiebung der Massedurchfluß abgleitet wird.To guide the fluid, the transducers each comprise at least one measuring tube held in a, for example tubular or box-shaped, support frame with a curved or straight tube segment which vibrate to generate the above-mentioned reaction forces, driven by an electro-mechanical excitation arrangement, during operation is left. In order to detect vibrations of the pipe segment, particularly on the inlet and outlet sides, the measuring sensors furthermore each have a physical-electrical sensor arrangement that reacts to movements of the pipe segment. In Coriolis mass flow meters for a medium flowing in a pipeline, the measurement of the mass flow is based, for example, on the fact that the medium flows through the measuring tube which is inserted into the pipeline and vibrates during operation is allowed to flow, whereby the medium experiences Coriolis forces. These in turn cause the inlet-side and outlet-side regions of the measuring tube to oscillate out of phase with one another. The size of these phase shifts serves as a measure of mass flow. The vibrations of the measuring tube are therefore detected by means of two vibration sensors of the aforementioned sensor arrangement which are spaced apart from one another along the measuring tube and converted into vibration measuring signals from whose mutual phase shift the mass flow is derived.
[004] Bereits die eingangs referierte US-A 41 87 721 erwähnt, daß mit Coriolis- Massedurchflußmessern üblicherweise auch die momentane Dichte des strömenden Mediums meßbar ist, und zwar anhand einer Frequenz wenigstens eines der von der Sensoranordnung gelieferten Schwingungsmeßsignale. Überdies wird zumeist auch eine Temperatur des zu messenden Fluids in geeigneter Weise direkt gemessen, beispielsweise mittels eines am Meßrohr angeordneten Temperatursensors. Es kann daher ohne weiteres vorausgesetzt werden, daß - selbst wenn nicht ausdrücklich beschrieben - mittels moderner Coriolis-Massendurchfluß-Meßgeräte jedenfalls auch Dichte und Temperatur des Mediums gemessen werden, zumal diese bei der Massendurch- flußmessung ohnehin zur Kompensation von Meßfehlern infolge schwankender Fluiddichte stets zur heran zu ziehen sind, vgl. hierzu insb. die bereits erwähnten WO- A 02/37063, WO-A 99/39164, US-A 56 02 346 oder auch die WO-A 00/36379.The US-A 41 87 721 already mentioned at the beginning mentions that the instantaneous density of the flowing medium can usually also be measured with Coriolis mass flowmeters, specifically on the basis of a frequency of at least one of the vibration measurement signals supplied by the sensor arrangement. In addition, a temperature of the fluid to be measured is usually also measured directly in a suitable manner, for example by means of a temperature sensor arranged on the measuring tube. It can therefore be assumed without further ado that - even if not expressly described - the density and temperature of the medium are measured using modern Coriolis mass flowmeters, especially since they are always used to compensate for measurement errors due to fluctuating fluid density are to be consulted, cf. in particular the already mentioned WO-A 02/37063, WO-A 99/39164, US-A 56 02 346 or also WO-A 00/36379.
[005] Bei der Verwendung von Meßaufnehmern der beschriebenen Art hat es sich jedoch gezeigt, daß bei inhomogenen Medien, insb. zwei- oder mehrphasigen Fluiden, die von den Schwingungen des Meßrohrs abgeleiteten Schwingungsmeßsignale, insb. auch die erwähnte Phasenverschiebung, trotz dem Viskosität und Dichte in den einzelnen Fluidphasen sowie auch der Massendurchfluß praktisch konstantgehalten und/oder entsprechend mitberücksichtigt werden, in erheblichem Maße Schwankungen unterliegen und so ggf. für die Messung des jeweiligen physikalischen Parameters ohne abhelfende Maßnahmen völlig unbrauchbar werden können. Solche inhomogenen Medien können beispielsweise Flüssigkeiten sein, in die, wie bei Dosier- oder Abfüllprozessen praktisch unvermeidbar, ein in der Rohrleitung vorhandenes Gas, insb. Luft, eingetragen ist oder aus denen ein gelöstes Fluid, z.B. Kohlendioxid, ausgast und zur Schaumbildung führt. Als ein weiteres Beispiel für solche inhomogenen Medien sei ferner noch Naß- oder Sattdampf genannt.When using sensors of the type described, it has been found, however, that in the case of inhomogeneous media, in particular two-phase or multi-phase fluids, the vibration measurement signals derived from the vibrations of the measuring tube, in particular the phase shift mentioned, despite the viscosity and Density in the individual fluid phases as well as the mass flow rate are kept practically constant and / or are taken into account accordingly, are subject to considerable fluctuations and can therefore become completely unusable for the measurement of the respective physical parameter without remedial measures. Such inhomogeneous media can, for example, be liquids into which, as is practically unavoidable in metering or filling processes, a gas present in the pipeline, in particular air, is introduced or from which a dissolved fluid, e.g. Carbon dioxide, outgassing and leads to foam formation. Another example of such inhomogeneous media is wet or saturated steam.
[006] Bereits in der US-A 45 24 610 wird eine mögliche Ursache dieses Problems für den Betrieb von Vibrationstyp-Meßaufnehmern angedeutet, nämlich der Umstand, daß sich vom Fluid in das Meßrohr eingetragene Inhomogenitäten, wie z.B. Gasblasen, an dessen Innenwand anlagern und so das Schwingungsverhalten in erheblichem Maße beeinflussen können. Zur Umgehung des Problems wird weiters vorgeschlagen, den Meßaufnehmer so einzubauen, daß das gerade Meßrohr im wesentlichen senkrecht verläuft und somit ein Anlagern solcher störender, insb. gasförmiger, Inhomogenitäten verhindert wird. Hierbei handelt es sich jedoch um eine sehr spezielle und, insb. in der industriellen Prozeßmeßtechnik, nur sehr bedingt realisierbare Lösung. Zum einen müßte nämlich für diesen Fall die Rohrleitung, in die der Meßaufnehmer eingefügt werden soll, ggf. an diesen angepaßt werden und nicht umgekehrt, was dem Anwender wohl eher nicht zu vermitteln ist. Zum anderen kann es sich bei den Meßrohren, wie bereits erwähnt, auch um solche mit einer gekrümmten Rohrform handeln, so daß das Problem auch durch eine Anpassung der Einbaulage nicht gelöst werden kann. Es hat sich hierbei außerdem gezeigt, daß die vorgenannten Verfälschungen des Meßsignals auch bei Verwendung eines senkrecht eingebauten, geraden Meßrohrs nicht wesentlich verringert werden können. Außerdem lassen sich die im weiteren festgestellten Schwankungen des so erzeugten Meßsignals bei strömendem Fluid auf diese Weise ebenfalls nicht verhindern.Already in US-A 45 24 610 a possible cause of this problem for the operation of vibration type sensors is indicated, namely the fact that inhomogeneities entered by the fluid in the measuring tube, such as gas bubbles attach its inner wall and can influence the vibration behavior to a significant extent. In order to circumvent the problem, it is further proposed to install the measuring sensor in such a way that the straight measuring tube runs essentially vertically and thus prevents such disturbing, in particular gaseous, inhomogeneities from accumulating. However, this is a very special and, particularly in industrial process measurement technology, only very limitedly feasible solution. On the one hand, the pipeline into which the measuring sensor is to be inserted would have to be adapted to the latter, and not vice versa, which is probably not something that the user can get across. On the other hand, as already mentioned, the measuring tubes can also be those with a curved tube shape, so that the problem cannot be solved even by adapting the installation position. It has also been shown here that the aforementioned falsifications of the measurement signal cannot be significantly reduced even when using a vertically installed, straight measuring tube. In addition, the fluctuations of the measurement signal thus generated with flowing fluid cannot be prevented in this way either.
[007] Ähnliche Ursachen sowie auch deren Auswirkungen auf die Meßgenauigkeit bei der Bestimmung des Massendurchflusses sind beispielsweise auch in der JP-A 10-281846, der WO-A 03O76880 oder der US-B 65 05,519 diskutiert worden. Während zur Verringerung der mit zwei- oder mehrphasigen Fluiden einhergehenden Meßfehler in der WO-A 03O76880 eine der eigentlichen Durchflußmessung vorausgehende Strömungs- bzw. Fluidkonditionierung vorgeschlagen ist, wird beispielsweise sowohl in der JP-A 10-281846 als auch in der US-B 65 05 519 jeweils eine Korrektur der auf den Schwingungsmeßsignalen beruhenden Durchflußmessung, insb. der Massendurchflußmessung, präferiert, beispielsweise unter Verwendung vorab trainierter, ggf. auch adaptiver Klassifikatoren für die Schwingungsmeßsignale. Die Klassifikatoren können beispielsweise als Kohonen-Karte oder Neuronales Netzwerk ausgelegt sein und die Korrektur entweder anhand einiger weniger im Betrieb gemessener Parametern, insb. dem Massedurchfluß und der Dichte, sowie weiteren davon abgeleiteten Merkmalen oder auch unter Verwendung eines eine oder mehrere Schwingungsperioden einschließenden Intervalls der Schwingungsmeßsignale vornehmen.Similar causes as well as their effects on the measurement accuracy when determining the mass flow have also been discussed, for example, in JP-A 10-281846, WO-A 03O76880 or US-B 65 05,519. While a flow or fluid conditioning prior to the actual flow measurement is proposed in WO-A 03O76880 to reduce the measurement errors associated with two-phase or multi-phase fluids, both JP-A 10-281846 and US-B 65 05 519 a correction of the flow measurement based on the vibration measurement signals, in particular the mass flow measurement, is preferred, for example using previously trained, possibly also adaptive classifiers for the vibration measurement signals. The classifiers can be designed, for example, as a Kohonen map or neural network and the correction can be based either on a few parameters measured during operation, in particular the mass flow and density, and other features derived therefrom, or also using an interval of one or more oscillation periods Carry out vibration measurement signals.
[008] Die Verwendung eines solchen Klassifikators birgt beispielsweise den Vorteil, daß im Vergleich zu herkömmlichen Coriolis-Massedurchfluß-/ Dichtemessern am Meßaufnehmer keine oder nur sehr geringfügige Änderungen vorgenommen werden müssen, sei es am mechanischen Aufbau, an der Erregeranordnung oder der diese steuernden Betriebs Schaltung, die der speziellen Anwendung besonders angepaßt sind.The use of such a classifier has the advantage, for example, that compared to conventional Coriolis mass flow / density meters, no or only very slight changes are made to the sensor must, be it on the mechanical structure, on the excitation arrangement or the operating circuit controlling this, which are specially adapted to the special application.
[009] Allerdings besteht ein erheblicher Nachteil solcher Klassifikatoren u.a. darin, daß im Vergleich zu herkömmlichen Coriolis-Massedurchflußmessern erhebliche Änderungen im Bereich der Meßwerterzeugung vor allem hinsichtlich der verwendeten Analog-zu-Digital-Wandler und der Mikroprozessoren erforderlich sind. Wie nämlich auch in der US-B 65 05 519 beschrieben, ist für eine derartige Signalauswertung beispielsweise bei der Digitalisierung der Schwingungsmeßsignale, die eine Schwingungsfrequenz von etwa 80 Hz aufweisen können, eine Abtastrate von etwa 55 kHz oder mehr für eine ausreichende Genauigkeit erförderlich. Anders gesagt, die Schwingungsmeßsignale sind mit einem Abtastverhältnis von weit über 600: 1 abzutasten. Überdies fällt auch die in der digitalen Meßschaltung gespeicherte und ausgeführte Firmware entsprechend komplex aus.[009] However, there is a considerable disadvantage of such classifiers, among others. in the fact that, compared to conventional Coriolis mass flow meters, considerable changes in the area of measured value generation are required, especially with regard to the analog-to-digital converter used and the microprocessors. As described in US-B 65 05 519, a sampling rate of about 55 kHz or more is necessary for sufficient accuracy for such a signal evaluation, for example when digitizing the vibration measurement signals, which may have a vibration frequency of about 80 Hz. In other words, the vibration measurement signals are to be sampled with a sampling ratio of well over 600: 1. In addition, the firmware stored and executed in the digital measuring circuit is correspondingly complex.
[010] Ein weiterer Nachteil solcher Klassifikatoren ist auch darin zu sehen, daß sie auf die im Betrieb des Meßaufnehmers tatsächlich vorherrschenden Meßbedingungen, sei es die Einbausituation, das zu messende Fluid und dessen zumeist veränderlichen Eigenschaften oder andere die Meßgenauigkeit beeinflussende Faktoren, trainiert und entsprechend validiert werden muß. Aufgrund der hohen Komplexität des Zusam- . imenspiels aller dieser Faktoren kann das Training und dessen Validierung abschließend zumeist nur vor Ort und für jeden Meßaufnehmer indivduell erfolgen, was wiederum einen erheblichen Aufwand bei der Inbetriebnahme des Meßaufnehmers zur Folge hat. Im übrigen hat es sich auch gezeigt, daß derartige Klassifikations- Algorithmen, einerseits aufgrund der hohen Komplexität, andererseits infolgedessen, daß zumeist ein entsprechendes physikalisch-mathematisches Modells mit technisch relevanten oder nachvollziehbaren Parameter nicht explizit vorhanden ist, Klassifikatoren eine sehr geringe Transparenz aufweisen und somit oftmals schwer vermittelbar sind. Damit einhergehend können ohne weiteres erhebliche Vorbehalte beim Kunden auftreten, wobei solche Akzeptanzprobleme beim Kunden insb. dann auftreten können, wenn es sich beim verwendeten Klassifikator zu dem um einen selbst adaptierenden, beispielsweise ein Neuronales Netzwerk, handelt.Another disadvantage of such classifiers can be seen in the fact that they train and accordingly on the measurement conditions actually prevailing in the operation of the sensor, be it the installation situation, the fluid to be measured and its mostly variable properties or other factors influencing the measurement accuracy must be validated. Due to the high complexity of the together. In the interplay of all these factors, the training and its validation can usually only be carried out individually on site and for each sensor, which in turn results in a considerable effort when the sensor is put into operation. In addition, it has also been shown that such classification algorithms, on the one hand due to the high level of complexity, and on the other hand as a result of the fact that a corresponding physical-mathematical model with technically relevant or comprehensible parameters is usually not explicitly available, classifiers have very little transparency and thus are often difficult to convey. In connection with this, considerable reservations can easily occur at the customer, whereby such acceptance problems can occur at the customer, in particular, if the classifier used is a self-adapting one, for example a neural network.
[011] Eine Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, einen entsprechenden Coriolis- Massendurchflußmesser anzugeben, der auch bei inhomogenen, insb. mehrphasigen, Fluiden den Massendurchfluß genau mißt. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein entsprechendes Verfahren für die Erzeugung des Meßergebnisses anzugeben.It is therefore an object of the invention to provide a corresponding Coriolis mass flow meter which measures the mass flow precisely even in the case of inhomogeneous, in particular multiphase, fluids. Another object is to specify a corresponding method for generating the measurement result.
[012] Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung in einem Coriolis- Massedurchflußmesser, insb. Coriolis-Massedurchfluß-/ Dichtemesser, zum Messen eines Massedurchflusses eines in einer Rohrleitung strömenden, insb. zwei- oder mehrphasigen, Mediums, welcher Coriolis-Massedurchflußmesser umfaßt:To achieve this object, the invention consists in a Coriolis Mass flow meter, in particular Coriolis mass flow / density meter, for measuring a mass flow of a medium flowing in a pipeline, in particular a two-phase or multi-phase medium, which comprises Coriolis mass flow meter:
[013] mindestens ein in den Verlauf der Rohrleitung eingesetztes Meßrohr, das im Betrieb vom Medium durchströmt ist,[013] at least one measuring tube inserted into the course of the pipeline and through which the medium flows during operation,
[014] ein Trägermittel, das an einem einlaßseitigen Ende und einem auslaßseitigen Ende des Meßrohrs fixiert ist und dieses somit schwingfähig einspannt,[014] a carrier means which is fixed to an inlet-side end and an outlet-side end of the measuring tube and thus clamps it so that it can vibrate,
[015] eine Erregeranordnung, die das Meßrohr im Betrieb in mechanische Schwingungen, insb. Biegeschwingungen, versetzt,An excitation arrangement which sets the measuring tube into mechanical vibrations, in particular bending vibrations, during operation,
[016] Schwingungsensoren zum ErzeugenVibration sensors for generation
[017] eines einlaßseitige Schwingungen des Meßrohrs repräsentierenden ersten Schwingungsmeßsignals sowieA first vibration measurement signal representing inlet-side vibrations of the measuring tube and
[018] eines auslaßsei tige Schwingungen des Meßrohrs repräsentierenden zweiten Schwingungsmeßsignals, sowie[018] A second vibration measurement signal representing outlet-side vibrations of the measuring tube, and
[019] eine Aus werte-Elektronik,An evaluation electronics,
[020] die einen von den Schwingungsmeßsignalen abgeleiteten, einen den zu messenden Massedurchfluß vorläufig repräsentierenden ersten Zwischenwert sowie einen vom ersten Zwischenwert abgeleiteten Korrekturwert für den ersten Zwischenwert erzeugt, und[020] which generates a first intermediate value derived from the vibration measurement signals, provisionally representing the mass flow to be measured and a correction value for the first intermediate value derived from the first intermediate value, and
[021] die mittels des ersten Zwischenwerts und des Korrekturwerts einen Massedurchfluß-Meßwert ermittelt, der einen zu messenden Massedurchfluß repräsentiert,[021] which uses the first intermediate value and the correction value to determine a mass flow measurement value which represents a mass flow to be measured,
[022] wobei die Auswerte-Elektronik den Korrekturwert unter Verwendung eines vom ersten Zwischenwert abgeleiteten zweiten Zwischenwerts erzeugt, der einen Funktionswert einer Potenzfunktion mit dem Zwischenwert als Basis und einem, insb. rationalen, Exponenten repräsentiert, der kleiner als Null ist.Wherein the evaluation electronics generates the correction value using a second intermediate value derived from the first intermediate value, which represents a function value of a power function with the intermediate value as the basis and an exponent, especially a rational one, which is less than zero.
[023] Ferner besteht die Erfindung in einem Verfahren zum Erzeugen eines einen Massedurchfluß eines in einer Rohrleitung strömenden Mediums repräsentierenden ersten Meßwerts mittels eines eines Coriolis-Massedurchflußmessers, insb. Coriolis- Massedurchfluß-/ Dichtemessers, welches Verfahren folgende Schritte umfaßt:Furthermore, the invention consists in a method for generating a first measured value representing a mass flow of a medium flowing in a pipeline by means of a Coriolis mass flow meter, in particular a Coriolis mass flow / density meter, which method comprises the following steps:
[024] Bewirken von Schwingungen, insb. Biegeschwingungen, eines vom Medium durchströmten Meßrohrs des Coriolis-Massedurchflußmessers zum Erzeugen von Co- rioliskräften,Causing vibrations, in particular bending vibrations, of a measuring tube of the Coriolis mass flow meter through which the medium flows in order to generate Coriolis forces,
[025] Erfassen der Schwingungen des Meßrohrs und Erzeugen eines einlaßseitige Schwingungen repräsentierenden ersten Meßsignals und eines auslaßseitige Schwingungen repräsentierenden zweiten Meßsignals zum Entwickeln eines den Mas- sedurchfluß vorläufig repräsentierenden Zwischenwertes und zum Entwickeln eines Korrekturwertes für den ZwischenwertDetecting the vibrations of the measuring tube and generating a first measurement signal representing vibrations on the inlet side and a second measurement signal representing vibrations on the outlet side for developing a mass flow temporarily representing intermediate value and for developing a correction value for the intermediate value
[026] wobei zum Erzeugen des Korrekturwert vom ersten Zwischenwert zweiten Zwischenwerts abgeleitet wird, der einen Funktionswert einer Potenzfunktion mit dem Zwischen wert als Basis und einem, insb. rationalen, Exponenten repräsentiert, der kleiner als Null ist, sowie[026] wherein, for generating the correction value, the second intermediate value is derived from the first intermediate value, which represents a function value of a power function with the intermediate value as the base and an exponential, especially a rational one, which is less than zero, and
[027] Korrigieren des Zwischenwertes mittels des Korrekturwertes.Correcting the intermediate value using the correction value.
[028] Nach einer ersten Ausgestaltung des Coriolis-Massedurchflußmesser der Erfindung[028] According to a first embodiment of the Coriolis mass flow meter of the invention
[029] liefert die Auswerte-Elektronik einen vom ersten und/oder vom zweiten Schwingungsmeßsignal abgeleiteten, eine Dichte des Mediums repräsentierenden Dichte- Meßwert undThe evaluation electronics supplies a density measurement value, which is derived from the first and / or from the second vibration measurement signal and represents a density of the medium
[030] bestimmt die Auswerte-Elektronik den Korrekturwert auch mittels des Dichte- Meßwerts.The evaluation electronics also determine the correction value by means of the density measured value.
[031] Nach einer zweiten Ausgestaltung des Coriolis-Massedurchflußmesser der Erfindung bestimmt die Auswerte-Elektronik mittels des Dichte-Meßwerts eine Abweichung der Dichte des Mediums von einer vorgegebenen Referenzdichte.According to a second embodiment of the Coriolis mass flow meter of the invention, the evaluation electronics determine a deviation of the density of the medium from a predetermined reference density by means of the density measured value.
[032] Nach einer dritten Ausgestaltung des Coriolis-Massedurchflußmesser der Erfindung weist die Auswerte-Elektronik einen Tabellenspeicher auf, in dem vom zweiten Zwischenwert abhängige, digitalisierte Korrekturwerte abgelegt sind, und liefert der Tabellenspeicher den Korrekturwert mittels einer aufgrund des zweiten Zwischenwerts gebildeten digitalen Speicherzugriffsadresse.According to a third embodiment of the Coriolis mass flow meter of the invention, the evaluation electronics have a table memory in which digitized correction values dependent on the second intermediate value are stored, and the table memory supplies the correction value by means of a digital memory access address formed on the basis of the second intermediate value.
[033] Nach einer ersten Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung umfasst dieses folgende weiteren Schritte:According to a first embodiment of the method of the invention, this comprises the following further steps:
[034] Entwickeln eines eine Dichte des Mediums repräsentierenden zweiten Meßwerts anhand der Meßsignale undDeveloping a second measured value representing a density of the medium on the basis of the measured signals and
[035] Entwickeln eines Korrekturwertes unter Verwendung des zweiten Meßwerts.Develop a correction value using the second measurement value.
[036] Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß beim erfindungs gemäßen Coriolis- Massendurchflußmesser im Vergleich zu einem herkömmlichen Coriolis- Massendurchflußmesser lediglich bei der üblicherweise digitalen Auswerte-Elektronik geringfügige, im wesentlichen auf die Firmware beschränkte Änderungen vorgenommen werden müssen, während sowohl beim Meßaufnehmer wie auch bei der Erzeugung und Vorverarbeitung der Schwingungsmeßsignale keine oder nur eher geringfügige Änderungen erforderlich sind. So können beispielsweise auch die Schwingungsmeßsignale nach wie vor mit einem üblichen Abtastverhältnis von weit unter 100:1, insb. von etwa 10:1, abgetastet werden. [037] Die Erfindung und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen; wenn es die Übersichtlichkeit erfordert, wird auf bereits erwähnte Bezugszeichen in nachfolgenden Figuren verzichtet.An advantage of the invention is that in the Coriolis mass flow meter according to the invention, compared to a conventional Coriolis mass flow meter, only minor changes, essentially limited to the firmware, have to be made only in the usually digital evaluation electronics, while both in the sensor as in the generation and preprocessing of the vibration measurement signals, no or only minor changes are required. For example, the vibration measurement signals can still be sampled with a usual sampling ratio of well below 100: 1, especially about 10: 1. The invention and further advantageous refinements will now be explained in more detail with reference to exemplary embodiments which are shown in the figures of the drawing. Identical parts are provided with the same reference symbols in all figures; if clarity requires, reference numerals already mentioned are omitted in the following figures.
[038] Fig. 1 zeigt ein der Erzeugung eines Massendurchfluß-Meßwerts dienendes Coriolis-Massedurchfluß-Meßgerät perspektivisch in einer Seitenansicht,1 shows a perspective view of a Coriolis mass flow measuring device used to generate a mass flow measured value,
[039] Fig. 2 zeigt schematisch nach der Art eines Blockschaltbildes eine bevorzugte Ausgestaltung einer für das Coriolis-Massedurchfluß-Meßgerät von Fig. 1 geeigneten Meßgerät-Elektronik,2 schematically shows, in the manner of a block diagram, a preferred embodiment of a measuring device electronics suitable for the Coriolis mass flow measuring device from FIG. 1, [039] FIG.
[040] Fig. 3 zeigt teilweise geschnitten ein Ausführungsbeispiel eines für das Coriolis- Massedurchfluß-Meßgerät von Fig. 1 geeigneten Meßaufnehmers vom Vibrations-Typ perspektivisch in einer ersten Seitenansicht,3 shows a perspective view in a first side view of an exemplary embodiment of a vibration-type measuring sensor suitable for the Coriolis mass flow meter of FIG. 1,
[041] Fig. 4 zeigt den Meßaufnehmer von Fig. 3 perspektivisch in einer zweiten Seitenansicht und[041] FIG. 4 shows the sensor of FIG. 3 in perspective in a second side view and
[042] Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer elektro-mechanischen Erregeranordnung für den Meßaufnehmer von Fig. 3.5 shows an exemplary embodiment of an electro-mechanical excitation arrangement for the sensor of FIG. 3.
[043] In Fig. 1 ist perspektivisch ein Coriolis-Massedurchfluß-Meßgerät 1 dargestellt, das dazu dient, einen Massendurchfluß m eines in einer Rohrleitung strömenden Mediums zu erfassen und in einen diesen Massendurchfluß momentan repräsentierenden Mas- sendurchfluß-Messwert X abzubilden; die Rohrleitung ist aus Übersichtlich- m keitsgründen nicht dargestellt. Medium kann praktisch jeder strömungsfähige Stoff sein, beispielsweise Flüssigkeiten, Gase oder Dämpfe. Das Coriolis-Masse- durchfluß-Meßgerät 1 umfaßt dazu einen Messaufnehmer 10 vom Vibrationstyp sowie eine, wie in Fig. 2 gezeigt, mit dem Messaufnehmer 10 elektrisch verbundene Messgerät-Elektronik 50. Zur Unterbringung der Messgerät-Elektronik 50 ist ferner ein von außen Messaufnehmer 10 angebrachtes Elektronikgehäuse 200 vorgesehen. [044] Zum Erfassen des Massendurchflusses m werden mittels des im Betrieb von der Messgerät-Elektronik 50 zu Vibrationen angeregten Messaufnehmers 10 im hindurchströmenden Fluid Corioliskräfte erzeugt, die vom Massendurchfluß m abhängig sind und die auf den Messaufnehmer 10 messbar, also sensorisch erfassbar und elektronisch auswertbar, zurückwirken. Neben der Erzeugung Massendurchfluß-Messwert X dient m das Coriolis-Massedurchfluß-Meßgerät ferner dazu, eine Dichte des strömenden Mediums zu messen und einen die Dichte § momentan repräsentierenden Dichte- Messwert X zu ermitteln. [045] Vorzugsweise ist die Messgerät-Elektronik 50 ferner so ausgelegt, daß sie im Betrieb des Coriolis-Massedurchfluß-Meßgerät 1 mit einer diesem übergeordneten Mess wertverarbeitungseinheit, beispielsweise einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS), einem Personalcomputer und/oder einer Workstation, via Datenübertragungssystem, beipielsweise einem Feldbus System, Meß- und/oder andere Betriebsdaten austauschen kann. Des weiteren ist die Messgerät-Elektronik 50 so ausgelegt, dass sie von einer externen Energieversorgung, beispeilsweise auch über das vorgenannte Feldbussystem, gespeist werden kann. Für den Fall, daß das Vibrations- Meßgerät für eine Ankopplung an einen Feldbus vorgesehen ist, weist die, insb. programmierbare, Meßgerät-Elektronik 50 eine entsprechende Kommunikations- Schnittstelle für eine Datenkommunikation auf, zB. zum Senden der Meßdaten an eine übergeordnete speicherprogrammierbare Steuerung oder ein übergeordnetes Prozeßleitsystem, auf.1 is a perspective view of a Coriolis mass flow meter 1, which is used to record a mass flow m of a medium flowing in a pipeline and to map it into a mass flow measurement value X that currently represents this mass flow; the pipeline is not shown for reasons of clarity. The medium can be practically any fluid substance, for example liquids, gases or vapors. For this purpose, the Coriolis mass flow measuring device 1 comprises a measuring sensor 10 of the vibration type and, as shown in FIG. 2, measuring device electronics 50 electrically connected to the measuring sensor 10. To accommodate the measuring device electronics 50, there is also an external sensor 10 attached electronics housing 200 provided. To detect the mass flow m, Coriolis forces are generated in the fluid flowing through by the measuring sensor 10, which is excited by the measuring device electronics 50 during operation, which are dependent on the mass flow m and which are measurable on the measuring sensor 10, that is to say they can be sensed and electronically evaluated , act back. In addition to generating the mass flow measurement value X, the Coriolis mass flow measurement device is also used to measure a density of the flowing medium and to determine a density measurement value X currently representing the density §. Preferably, the measuring device electronics 50 is also designed such that it operates a data processing unit, for example a programmable logic controller (PLC), a personal computer and / or a workstation, via data transmission system during operation of the Coriolis mass flow measuring device 1 , for example a fieldbus system, can exchange measurement and / or other operating data. Furthermore, the measuring device electronics 50 is designed in such a way that it can be supplied by an external energy supply, for example also via the aforementioned fieldbus system. In the event that the vibration measuring device is provided for coupling to a fieldbus, the measuring device electronics 50, in particular programmable, has a corresponding communication interface for data communication, for example. to send the measurement data to a higher-level programmable logic controller or a higher-level process control system.
[046] In den Fig. 3 und 4 ist ein Ausführungsbeispiel einer als Messaufnehmer 10 dienenden physikalisch-elektrischen Wandleranordnung vom Vibrations-Typ gezeigt. Der Aufbau und die Funktionsweise einer derartigen Wandleranordnung ist dem Fachmann an und für sich bekannt und zB. auch in der US-A 60 06 609 ausführlich beschrieben.3 and 4 show an exemplary embodiment of a physical-electrical transducer arrangement of the vibration type serving as a measuring sensor 10. The structure and the mode of operation of such a converter arrangement are known per se to the person skilled in the art and, for example. also described in detail in US-A 60 06 609.
[047] Zum Führen des zu messenden Fluids umfasst der Messaufnehmer 10 wenigstens ein ein Einlassende 11 und ein Auslassende 12 aufweisendes Messrohr 13 von vorgebbarem, im Betrieb elastisch verformbarem Messrohrlumen 13A und von vorgebbarer Nennweite. Elastisches Verformen des Messrohrlumens 13A bedeutet hier, dass zum Erzeugen von fluidinternen und somit das Fluid beschreibenden Corio- liskräften eine Raumform und/oder eine Raumlage des Messrohrlumens 13A innerhalb eines Elastizitätsbereiches des Messrohrs 13 in vorgebbarer Weise zyklisch, insb. periodisch, verändert wird, vgl. z.B. die US-A 48 01 897, die US-A 5648 616, die US- A 57 96 011 und/oder die US-A 60 06 609. Es sei an dieser Stelle ferner ausdrücklich darauf verwiesen, dass, obwohl der Meßaufnehmer im Ausführungsbeispiel lediglich ein einziges, gerades Meßrohr umfaßt, zur Realisierung der Erfindung anstelle eines solchen Messaufnehmers vom Vibrationstyp praktisch jeder der im Stand der Technik beschriebenen Corioils-Massendurchfluß-Messaufnehmer verwendet werden kann, insb. ein solcher vom Biegeschwingungstyp mit ausschließlich oder zumindest anteilig in einem Biegeschwingungsmode vibrierendem, gebogenem oder geradem Messrohr. Im besonderen eigenen sich beispielweise Meßaufnehmer vom Vibrationstyp mit zwei parallel vom zu messenden Medium durchflossenen, gebogenen Meßrohren, wie sie beispielsweise auch in der EP-A 1 154243, der US-A 53 01 557, der US-A 57 96 011, der US-B 65 05 519 oder der WO-A 02/37063 ausführlich beschrieben sind. Weitere geeignete Ausführungsformen für solche als Messaufnehmer 10 dienende Wandleranordnungen sind zB. der WO-A 02/099363, der WO-A 02/086426, der WO-A 95T6 897, der US-A 56 02 345, der US-A 55 57 973 oder der US-A 53 57 811 entnehmbar. Als Material für das verwendete Messrohr 13 sind zB. Titanlegierungen besonders geeignet. Anstelle von Titanlegierungen können aber auch andere für derartige, insb. auch für gebogene, Messrohre üblicherweise verwendete Materialien, wie zB. rostfreier Stahl, Tantal oder Zirconium etc. eingesetzt werden.[047] For guiding the fluid to be measured, the measuring sensor 10 comprises at least one measuring tube 13 having an inlet end 11 and an outlet end 12 of predeterminable measuring tube lumen 13A which is elastically deformable in operation and of a predeterminable nominal diameter. Elastic deformation of the measuring tube lumen 13A means here that in order to generate internal fluid forces and thus describing the fluid, a spatial shape and / or a spatial position of the measuring tube lumen 13A is changed cyclically, in particular periodically, within a range of elasticity of the measuring tube 13, cf. , for example US-A 48 01 897, US-A 5648 616, US-A 57 96 011 and / or US-A 60 06 609. It should also be expressly pointed out at this point that although the sensor in Embodiment includes only a single, straight measuring tube, practically any of the Corioils mass flow rate measuring sensors described in the prior art can be used to implement the invention instead of such a vibration-type measuring sensor, especially one of the bending vibration type with only or at least partially in a bending mode vibrating, curved or straight measuring tube. Particularly suitable are, for example, vibration-type sensors with two curved measuring tubes through which the medium to be measured flows in parallel, as they do for example, are also described in detail in EP-A 1 154243, US-A 53 01 557, US-A 57 96 011, US-B 65 05 519 or WO-A 02/37063. Further suitable embodiments for such transducer arrangements serving as measuring sensors 10 are, for example. WO-A 02/099363, WO-A 02/086426, WO-A 95T6 897, US-A 56 02 345, US-A 55 57 973 or US-A 53 57 811. The material for the measuring tube 13 used is, for example. Titanium alloys particularly suitable. Instead of titanium alloys, other materials commonly used for such, in particular also for curved, measuring tubes, such as, for example,. stainless steel, tantalum or zirconium etc. can be used.
[048] Das Messrohr 13, das in der üblichen Weise einlas s-seitig und auslas s-seitig mit der das Fluid zu- bzw. abführenden Rohrleitung kommuniziert, ist in einen starren, insb. biege- und verwindungs steifen, Tragrahmen 14 schwingfähig eingespannt. Anstelle des hier gezeigten kastenförmigen Tragrahmens 14 können selbstverständlich auch andere geeignete Trägermittel, wie zB. parallel oder koaxial zum Meßrohr verlaufende Rohre, verwendete werden.The measuring tube 13, which communicates in the usual manner on the inlet side and the outlet side with the pipeline supplying or discharging the fluid, is clamped in a rigid, in particular flexurally and torsionally rigid, support frame 14 so that it can vibrate , Instead of the box-shaped support frame 14 shown here, of course, other suitable carrier means, such as. Pipes running parallel or coaxial to the measuring tube can be used.
[049] Der Tragrahmen 14 ist am Messrohr 13 einlas s-seitig mittels einer Einlassplatte 213 und aus slas s-seitig mittels einer Auslassplatte 223 fixiert, wobei letztere beide jeweils von entsprechenden Verlängerungsstücken des Messrohrs 13 durchstoßen sind. Ferner weist der Tragrahmen 14 eine .erste Seitenplatte 24 und eine zweite Seitenplatte 34 auf, welche beiden Seitenplatten 24, 34 jeweils derart an der Einlassplatte 213 und an der Auslassplatte 223 fixiert sind, dass sie praktisch parallel zum Messrohr 13 verlaufen und von diesem sowie voneinander beabstandet angeordnet sind, vgl. Fig. 3. Somit sind einander zugewandte Seitenflächen der beiden Seitenplatten 24, 34 ebenfalls parallel zueinander. Ein Längsstab 25 ist an den Seitenplatten 24, 34, vom Messrohr 13 beabstandet, fixiert, der als Schwingungen des Messrohrs 13 tilgende Auswuchtmasse dient. Der Längstab 25 erstreckt sich, wie in Fig. 4 dargestellt ist, praktisch parallel zur gesamten schwingfähigen Länge des Messrohrs 13; dies ist jedoch nicht zwingend, der Längstab 25 kann selbstverständlich, falls erforderlich, auch kürzer ausgeführt sein. Der Tragrahmen 14 mit den beiden Seitenplatten 24, 34, der Einlassplatte 213, der Auslassplatte 223 und dem Längs Stab 25 hat somit eine Längs Schwerelinie, die praktisch parallel zu einer das Einlassende 11 und das Auslassende 12 virtuell verbindenden Messrohr-Mittelachse 13B verläuft.The support frame 14 is fixed to the measuring tube 13 on the inlet side by means of an inlet plate 213 and from the slave side by means of an outlet plate 223, both of which are pierced by corresponding extension pieces of the measuring tube 13. Furthermore, the support frame 14 has a first side plate 24 and a second side plate 34, which two side plates 24, 34 are each fixed to the inlet plate 213 and to the outlet plate 223 such that they run practically parallel to and from the measuring tube 13 and from one another are arranged at a distance, cf. Fig. 3. Thus, facing side surfaces of the two side plates 24, 34 are also parallel to each other. A longitudinal rod 25 is fixed to the side plates 24, 34, spaced apart from the measuring tube 13, which serves as a balancing mass which counteracts the vibrations of the measuring tube 13. The longitudinal rod 25 extends, as shown in FIG. 4, practically parallel to the entire oscillatable length of the measuring tube 13; however, this is not mandatory, the longitudinal bar 25 can of course also be made shorter, if necessary. The support frame 14 with the two side plates 24, 34, the inlet plate 213, the outlet plate 223 and the longitudinal rod 25 thus has a longitudinal center line that runs practically parallel to a measuring tube central axis 13B virtually connecting the inlet end 11 and the outlet end 12.
[050] In den Fig. 3 und 4 ist durch die Köpfe der gezeichneten Schrauben angedeutet, I dass das erwähnte Fixieren der Seitenplatten 24, 34 an der Einlassplatte 213, an der Auslassplatte 223 und am Längsstab 25 durch Verschrauben erfolgen kann; es können aber auch andere geeignete und dem Fachmann geläufige Befestigungsarten angewendet werden.3 and 4 is indicated by the heads of the drawn screws, I that the aforementioned fixing of the side plates 24, 34 to the inlet plate 213, to the outlet plate 223 and to the longitudinal rod 25 can be done by screwing; it can however, other suitable types of fastening known to those skilled in the art can also be used.
[051] Für den Fall, dass der Messaufnehmer 10 lösbar mit der Rohrleitung zu montieren ist, ist dem Messrohr 13 einlas s-seitig ein erster Flansch 19 und auslas s-seitig ein zweiter Flansch 20 angeformt, vgl. Fig. 1; anstelle der Flansche 19, 20 können aber zB. auch andere Rohrleitungs- Verbindungsstücke zur lösbaren Verbindung mit der Rohrleitung angeformt sein, wie zB. die in Fig. 3 angedeuteten sogenannten Triclamp- Anschlüsse. Falls erforderlich kann das Messrohr 13 aber auch direkt mit der Rohrleitung, zB. mittels Schweissen oder Hartlötung etc. verbunden werden bzw. seinIn the event that the sensor 10 is to be detachably mounted with the pipeline, the measuring tube 13 has a first flange 19 formed on the inlet side and a second flange 20 on the outlet side, cf. Fig. 1; instead of the flanges 19, 20, for example. other pipe connection pieces for detachable connection to the pipe may be formed, such as. the so-called triclamp connections indicated in FIG. 3. If necessary, the measuring tube 13 can also be connected directly to the pipeline, for example. be connected by means of welding or brazing etc.
[052] Zum Erzeugen der erwähnten Corioliskräfte wird das Messrohr 13 im Betrieb des Messaufnehmers 10, angetrieben von einer mit dem Messrohr gekoppelten elektro- mechanischen Erregeranordnung 16, bei einer vorgebbaren Schwingfrequenz, insb. einer natürlichen Resonanzfrequenz, im sogenannten Nutzmode vibrieren gelassen und somit in vorgebbarer Weise elastisch verformt, wobei die natürlichen Resonanzfrequenz auch von einer Dichte des Fluids abhängig ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird das vibrierende Messrohr 13, wie bei solchen Wandleranordnungen vom Biegeschwingungs-Typ üblich, aus einer statischen Ruhelage räumlich, insb. lateral, ausgelenkt. Gleiches gilt praktisch auch für solche Wandleranordnungen, bei denen ein oder mehrere gebogene Messrohre Auslegersehwingungen um eine entsprechende, das jeweilige Einlass- und Auslassende imaginär verbindende Längsachse ausführen, oder auch für solche Wandleranordnungen, bei denen ein oder mehere gerade Messrohre lediglich Biegeschwingungen in einer einzigen Schwinun- gungsebene ausführen.To generate the Coriolis forces mentioned, the measuring tube 13 is vibrated in the so-called useful mode during operation of the measuring sensor 10, driven by an electro-mechanical excitation arrangement 16 coupled to the measuring tube, at a predefinable oscillation frequency, in particular a natural resonance frequency can be predetermined elastically deformed, the natural resonance frequency also being dependent on a density of the fluid. In the exemplary embodiment shown, the vibrating measuring tube 13 is spatially, in particular laterally, deflected from a static idle position, as is customary in such transducer arrangements of the bending vibration type. The same applies in practice to those transducer arrangements in which one or more curved measuring tubes perform cantilever vibrations around a corresponding longitudinal axis that connects the respective inlet and outlet ends, or to those transducer arrangements in which one or more straight measuring tubes merely have bending vibrations in a single oscillation - Execution level.
[053] Die Erregeranordnung 16 dient dazu, unter Umsetzung einer von der Messgerät- Elektronik 50 eingespeisten elektrischen Erregerleistung P eine auf das Messrohr 13 exe einwirkende Erregerkraft F zu erzeugen. Die Erregerleistung P dient praktisch exe exe lediglich zur Kompensation des über mechanische und fluidinterne Reibung dem Schwingungssystem entzogenen Leistungsanteils. Zur Erzielung eines möglichst hohen Wirkungsgrades ist die Erregerleistung P möglichst genau so eingestellt, dass exe praktisch die Schwingungen des Messrohrs 13 im Nutzmode, zB. die einer Grund- Resonanzfrequenz, aufrecht erhalten werden. [054] Zum Zwecke des Übertragens der Erregerkraft F auf das Messrohr 13 weist die exe Erregeranordnung 16, wie in Fig. 5 dargestellt ist, eine starre, elektromagnetisch und/ oder elektrodynamisch angetriebene Hebelanordnung 15 mit einem am Messrohr 13 biegefest fixierten Ausleger 154 und mit einem Joch 163 auf. Das Joch 163 ist an einem vom Messrohr 13 beabstandeten Ende des Auslegers 154 ebenfalls biegefest fixiert, und zwar so, dass es oberhalb des Messrohrs 13 und quer zu ihm angeordnet ist. Als Ausleger 154 kann zB. eine metallische Scheibe dienen, die das Messrohr 13 in einer Bohrung aufnimmt. Für weitere geeignete Ausführungen der Hebelanordnung 15 sei an dieser Stelle auf die bereits erwähnte US-A 6006 609 verwiesen. Die Hebelanordnung 15 ist T-förmig und so angeordnet, vgl. Fig. 5, dass sie etwa in der Mitte zwischen Einlas s- und Auslassende 11, 12 auf das Messrohr 13 einwirkt, wodurch dieses im Betrieb mittig seine größte laterale Auslenkung erfährt.The excitation arrangement 16 is used to generate an excitation force F acting on the measuring tube 13 exe by converting an electrical excitation power P fed in by the measuring device electronics 50. The excitation power P serves practically exe exe only to compensate for the power component extracted from the vibration system via mechanical and fluid-internal friction. To achieve the highest possible efficiency, the excitation power P is set as precisely as possible so that exe practically the vibrations of the measuring tube 13 in the useful mode, for example. that of a fundamental resonance frequency are maintained. For the purpose of transmitting the excitation force F to the measuring tube 13, the exe excitation arrangement 16, as shown in FIG. 5, has a rigid, electromagnetically and / or electrodynamically driven lever arrangement 15 with a boom 154 fixed to the measuring tube 13 and with it a yoke 163. The yoke 163 is on an end of the arm 154 spaced from the measuring tube 13 is also fixed in a manner that is resistant to bending, in such a way that it is arranged above the measuring tube 13 and transversely to it. As a boom 154, for example. serve a metallic disc, which receives the measuring tube 13 in a bore. For further suitable designs of the lever arrangement 15, reference is made to the already mentioned US-A 6006 609. The lever arrangement 15 is T-shaped and arranged, see. Fig. 5 that it acts approximately in the middle between inlet and outlet ends 11, 12 on the measuring tube 13, whereby this experiences its greatest lateral deflection in the middle in operation.
[055] Zum Antreiben der Hebelanordnung 15 umfasst die Erregeranordnung 16 gemäß Fig. 5 eine erste Erregerspule 26 und einen zugehörigen ersten dauermagnetischen Anker 27 sowie eine zweite Erregerspule 36 und einen zugehörigen zweiten dauermagnetischen Anker 37. Die beiden, elektrisch bevorzugt in Reihe geschalteten, Erregerspulen 26, 36 sind beiderseits des Messrohrs 13 unterhalb des Jochs 163 am Tragrahmen 14, insb. lösbar, so fixiert, dass sie mit ihrem jeweils zugehörigen Anker 27 bzw. 37 im Betrieb in Wechselwirkung stehen. Die beiden Erregerspulen 26, 36, können, falls erforderlich, selbstverständlich auch einander parallelgeschaltet sein. Wie in Fig. 3 und 5 dargestellt ist, sind die beiden Anker 27, 37 derart voneinander beabstandet am Joch 163 fixiert, dass im Betrieb des Messaufnehmers 10 der Anker 27 praktisch von einem Magnetfeld der Erregerspule 26 und der Anker 37 praktisch von einem Magnetfeld der Erregerspule 36 durchsetzt und aufgrund entsprechender elektrodynamischer und/oder elektromagnetischer Kraftwirkungen bewegt wird. Die mittels der Magnetfelder der Erregerspulen 26, 36 erzeugten Bewegungen der Anker 27, 37 werden vom Joch 163 und vom Ausleger 154 auf das Messrohr 13 übertragen. Diese Bewegungen der Anker 27, 37 sind so ausgebildet, dass das Joch 163 alternierend in Richtung der Seitenplatte 24 oder in Richtung der Seitenplatte 34 aus seiner Ruhelage ausgelenkt wird. Eine entsprechende, zur bereits erwähnten Messrohr- Mittelachse 13B parallele Drehachse der Hebelanordnung 15 kann zB. durch den Ausleger 154 verlaufen.5 comprises a first excitation coil 26 and an associated first permanent magnetic armature 27 and a second excitation coil 36 and an associated second permanent magnetic armature 37. The two excitation coils, which are preferably connected electrically in series, for driving the lever arrangement 15 26, 36 are on both sides of the measuring tube 13 below the yoke 163 on the support frame 14, in particular releasably, fixed so that they interact with their associated armature 27 and 37 during operation. If necessary, the two excitation coils 26, 36 can of course also be connected in parallel with one another. As shown in FIGS. 3 and 5, the two armatures 27, 37 are fixed to the yoke 163 so that they are spaced apart from one another in such a way that during operation of the sensor 10 the armature 27 is practically from a magnetic field of the excitation coil 26 and the armature 37 is practically from a magnetic field Exciter coil 36 passes through and is moved due to corresponding electrodynamic and / or electromagnetic force effects. The movements of the armatures 27, 37 generated by the magnetic fields of the excitation coils 26, 36 are transmitted from the yoke 163 and from the arm 154 to the measuring tube 13. These movements of the armatures 27, 37 are designed such that the yoke 163 is alternately deflected from its rest position in the direction of the side plate 24 or in the direction of the side plate 34. A corresponding axis of rotation of the lever arrangement 15 parallel to the already mentioned measuring tube center axis 13B can, for example. through the boom 154.
[056] Der Tragrahmen 14 umfasst ferner eine mit den Seitenplatten 24, 34, insb. lösbar, verbundene Halterung 29 für die elektromechanische Erregeranordnung 16, insb. zum Haltern der Erregerspulen 26, 36 und ggf. einzelner Komponenten einer weiter unten genannten Magnetbremsanordnung 217.[056] The support frame 14 further comprises a holder 29 for the electromechanical excitation arrangement 16, in particular detachably connected to the side plates 24, 34, in particular for holding the excitation coils 26, 36 and possibly individual components of a magnetic brake arrangement 217 mentioned below.
[057] Schließlich weist der Meßaufnehmer 1 ein Meßrohr und Tragrahmen umgebendes Meßaufnehmer-Gehäuse 100 auf, das diese vor schädlichen Umgebungseinflüssen schützt. Das Meßaufnehmer-Gehäuse 100 ist mit einem halsartigen Übergangsstück versehen, an dem das die Meßgeräte-Elektronik 50 einhausende Elektronik-Gehäuse 200 fixiert ist, vgl. Fig. 1.[057] Finally, the sensor 1 has a sensor housing 100 surrounding the measuring tube and support frame, which protects them from harmful environmental influences. The sensor housing 100 is with a neck-like transition piece provided, on which the electronics housing 200 housing the measuring device electronics 50 is fixed, cf. Fig. 1.
[058] Beim Messaufnehmer 10 des Ausführungsbeispiels bewirken die lateralen Auslenkungen des am Einlassende 11 und am Auslassende 12 fest eingespannten, vibrierenden Messrohrs 13 gleichzeitig eine elastische Verformung seines Messrohrlumens 13A, die praktisch über die gesamte Länge des Messrohrs 13 ausgebildet ist. Ferner wird im Messrohr 13 aufgrund eines über die Hebelanordnung 15 auf dieses wirkenden Drehmoments gleichzeitig zu den lateralen Auslenkungen zumindest abschnittsweise eine Verdrehung um die Messrohr-Mittelachse 13B erzwungen, so dass das Messrohr 13 praktisch in einem als Nutzmode dienenden gemischten Biegeschwingungs-Torsionsmode schwingt. Die Verdrehung des Messrohrs 13 kann dabei so ausgebildet sein, dass eine laterale Auslenkung des vom Messrohr 13 beabstandeten Ende des Auslegers 154 entweder gleich- oder entgegengerichtet zur lateralen Auslenkung des Messrohrs 13 ist. Das Messrohr 13 kann also Torsions Schwingungen in einem dem gleich-gerichteten Fall entsprechenden ersten Biegeschwingungs-Torsionsmode oder in einem dem entgegen-gerichtet Fall entsprechenden zweiten Biegeschwingungs-Torsionsmode ausführen. Dann ist beim Mes- saufnehmer 10 gemäss dem Ausführungsbeispiel die natürliche Grund-Re- .v,.- sonanzfrequenz des zweiten Biegeschwingungs-Torsionsmodes.von zB. 900 Hz annährend doppelt so hoch wie die des ersten Biegeschwingungs-Torsionsmodes.[058] In the measuring sensor 10 of the exemplary embodiment, the lateral deflections of the vibrating measuring tube 13 firmly clamped at the inlet end 11 and at the outlet end 12 simultaneously cause an elastic deformation of its measuring tube lumen 13A, which is practically formed over the entire length of the measuring tube 13. Furthermore, due to a torque acting on the lever arrangement 15 at the same time as the lateral deflections, a rotation about the central axis 13B of the measuring tube is forced in the measuring tube 13, so that the measuring tube 13 practically oscillates in a mixed bending vibration torsion mode serving as a useful mode. The rotation of the measuring tube 13 can be designed such that a lateral deflection of the end of the arm 154 spaced from the measuring tube 13 is either the same as or opposite to the lateral deflection of the measuring tube 13. The measuring tube 13 can thus execute torsional vibrations in a first bending vibration torsion mode corresponding to the same direction or in a second bending vibration torsion mode corresponding to the opposite direction. Then, in the case of the sensor 10 according to the exemplary embodiment, the natural fundamental resonance frequency of the second bending vibration torsion mode is, for example. 900 Hz almost twice as high as that of the first bending vibration torsion mode.
[059] Für den Fall, dass das Messrohr 13 betriebsmäßig Schwingungen lediglich im zweiten Biegeschwingungs-Torsionsmode ausführen soll, ist eine auf dem Wirbelstromprinzip beruhende Magnetbremsanordnung 217 in die Erregeranordnung 16 integriert, die dazu dient, die Lage der erwähnten Drehachse zu stabilisieren. Mittels der Magnetbremsanordnung 217 kann somit sichergestellt werden, dass das Messrohr 13 stets im zweiten Biegeschwingungs-Torsionsmode schwingt und somit allfällige äußere Störeinflüsse auf das Messrohr 13 nicht zu einem spontanen Wechsel in einen anderen, insb. nicht in den ersten, Biegeschwingungs-Torsionsmode führen. Einzelheiten einer solchen Magnetbremsanordnung sind in der US-A 60 06 609 ausführlich beschrieben.[059] In the event that the measuring tube 13 is to perform operational vibrations only in the second bending vibration torsion mode, a magnetic brake arrangement 217 based on the eddy current principle is integrated in the excitation arrangement 16, which serves to stabilize the position of the mentioned axis of rotation. By means of the magnetic brake arrangement 217, it can thus be ensured that the measuring tube 13 always vibrates in the second bending vibration torsion mode and thus any external disturbing influences on the measuring tube 13 do not lead to a spontaneous change to another, especially not to the first, bending vibration torsion mode. Details of such a magnetic brake arrangement are described in detail in US-A 60 06 609.
[060] Es sei an dieser Stelle noch erwähnt, dass bei dem auf diese Weise gemäß dem zweiten Biegeschwingungs-Torsionsmode ausgelenkten Messrohr 13 die gedachte Messrohr-Mittelachse 13B geringfügig deformiert wird und somit bei den Schwingungen keine Ebene sondern eine schwach gewölbte Fläche aufspannt. Femer weist eine in dieser Fläche liegende, vom Mittelpunkt der Messrohr-Mittelachse be- schriebene Bahnkurve die kleinste Krümmung aller von der Messrohr-Mittelachse beschriebenen Bahnkurven auf.At this point, it should also be mentioned that in the measuring tube 13 deflected in this way in accordance with the second bending vibration torsion mode, the imaginary central axis 13B of the measuring tube is slightly deformed and thus spans not a plane but a slightly curved surface during the vibrations. In addition, a surface lying in this area, from the center of the measuring tube central axis recorded trajectory the smallest curvature of all trajectory described by the measuring tube center axis.
[061] Zum Delektieren der Verformungen des Messrohrs 13 umfasst der Messaufnehmer 10 ferner eine Sensoranordnung 60, die mittels wenigstens eines auf Vibrationen des Messrohrs 13 reagierenden ersten Sensors 17 ein diese repräsentierendes erstes, insb. analoges, Schwingungsmeß-Signal sl erzeugt. Der Sensor 17 kann zB. mittels eines dauermagnetischen Ankers gebildet sein, der am Messrohr 13 fixiert ist und mit einer vom Tragrahmen 14 gehalterten Sensorspule in Wechselwirkung steht. Als Sensor 17 sind besonders solche geeignet, die, basierend auf dem elektrodynamischen Prinzip, eine Geschwindigkeit der Auslenkungen des Messrohrs 13 erfassen. Es können aber auch beschleunigungsmes sende elektrodynamische oder aber auch wegmessende resistive oder optische Sensoren verwendet werden. Selbstverständlich können auch andere dem Fachmann bekannte und für die Detektion solcher Vibrationen geeignete Sensoren verwendet werden. Die Sensoranordnung 60 umfasst femer einen, insb. zum ersten Sensor 17 identischen, zweiten Sensor 18, mittels dem sie ein ebenfalls Vibrationen des Messrohrs 13 repräsentierdendes zweites Schwingungsmeß-Signal s2 liefert. Die beiden Sensoren 17, 18 sind bei dieser Ausgestaltung entlang des Messrohrs 13 voneinander beabstandet, insb. in einem gleichen Abstand von der Mitte des Messrohrs 13, so im Messaufnehmer 10 angeordnet, dass mittels der Sensoranordnung 60 sowohl einlas s-seitige als auch auslass-seitige Vibrationen des Messrohrs 13 örtlich erfasst und in die entsprechenden Schwingungsmeß-Signale sl bzw. s2 abgebildet werden. Das erste und ggf. das zweite Schwingungsmeß-Signal sl bzw. s2, die üblicherweise jeweils eine einer momentanen Schwingfrequenz des Messrohrs 13 entsprechende Signalfrequenz aufweisen, sind, wie in Fig. 2 gezeigt, der Messgerät-Elektronik 50 zugeführt.[061] In order to detect the deformations of the measuring tube 13, the measuring sensor 10 further comprises a sensor arrangement 60 which, by means of at least one first sensor 17 which reacts to vibrations of the measuring tube 13, generates a first, in particular analog, vibration measurement signal sl which represents it. The sensor 17 can, for example. be formed by means of a permanent magnetic armature, which is fixed to the measuring tube 13 and interacts with a sensor coil held by the support frame 14. Particularly suitable as sensors 17 are those which, based on the electrodynamic principle, detect a speed of the deflections of the measuring tube 13. However, it is also possible to use acceleration-measuring electrodynamic or also path-measuring resistive or optical sensors. Of course, other sensors known to the person skilled in the art and suitable for the detection of such vibrations can also be used. The sensor arrangement 60 further comprises a second sensor 18, in particular identical to the first sensor 17, by means of which it supplies a second vibration measurement signal s2, which also represents vibrations of the measuring tube 13. In this embodiment, the two sensors 17, 18 are spaced apart from one another along the measuring tube 13, in particular at an equal distance from the center of the measuring tube 13, in such a way that by means of the sensor arrangement 60 both the inlet side and the outlet side side vibrations of the measuring tube 13 are recorded locally and mapped into the corresponding vibration measurement signals sl or s2. The first and possibly the second vibration measurement signal sl or s2, which usually each have a signal frequency corresponding to an instantaneous vibration frequency of the measuring tube 13, are fed to the measuring device electronics 50, as shown in FIG. 2.
[062] Zum Vibrierenlassen des Messrohrs 13 wird die Erregeranordnung 16 mittels eines gleichfalls oszillierenden Erregerstroms i von einstellbarer Amplitude und von ein- exc stellbarer Erregerfrequenz f derart gespeist, dass die Erregerspulen 26, 36 im Betrieb exe von diesem durchflössen sind und in entsprechender Weise die zum Bewegen der Anker 27, 37 erforderlichen Magnetfelder erzeugt werden. Der Erregerstrom i kann exe zB. sinusförmig oder rechteckförmig sein. Die Erregerfrequenz f des Erregerstroms exe i ist beim im Ausführungsbeispiel gezeigten Meßaufnehmer vorzugsweise so exe gewählt und eingestellt, daß das lateral schwingende Messrohr 13 möglichst ausschließlich im zweiten Biegeschwingungs-Torsionsmode schwingt. [063] Zum Erzeugen und Einstellen des Erregerstroms i umfaßt die Meßgerät- Elektronik 50 eine entsprechende Treiberschaltung 53, die von einem die einzustellende Erregerfrequenz f repräsentierenden Frequenzstellsignal y und von einem exe FM die einzustellende Amplitude des Erregerstroms i repräsentierenden Amplituden- exc Stellsignal y gesteuert ist. Die Treiberschaltung kann zB. mittels eines spannungsge- AM steuerten Oszillators und eines nachgeschalteten Spannungs-zu-Stromwandler realisiert sein; anstelle eines analogen Oszillators kann aber zB. auch ein numerisch gesteuerter digitaler Oszillator zum Einstellen des Erregerstroms i verwendet exe werden. [064] Zum Erzeugen des Amplitudenstellsignals y kann zB. eine in die Meßgerät- AM Elektronik 50 integrierte Amplitudenregelschaltung 51 dienen, die anhand der momentanen Amplitude wenigstens eines der beiden Sensorsignale s , s sowie anhand 1 2 eines entsprechenden konstanten oder variablen Amplitudenreferenzwerts W das Am- plitudenstellsignal y aktualisiert; ggf. kann auch eine momentane Amplitude des Er- AM regerstroms i zur Generierung des Amplitudenstellsignals y hinzugezogen werden. exe AM Derartige Amplitudenregelschaltungen sind dem Fachmann ebenfalls bekannt. Als ein Beispiel für eine solche Amplitudenregelschaltung sei nochmals auf Coriolis- Massedurchflußmesser der Serie "PROMASS I" verwiesen. Deren Amplitudenregelschaltung ist bevorzugt so ausgeführt, daß die lateralen Schwingungen des Meßrohrs 13 auf eine konstante, also auch von der . ?.To make the measuring tube 13 vibrate, the excitation arrangement 16 is fed by means of a likewise oscillating excitation current i of adjustable amplitude and excitation frequency f that can be set in such a way that the excitation coils 26, 36 flow through them in operation exe and in a corresponding manner required to move the armature 27, 37 magnetic fields are generated. The excitation current i can exe, for example. be sinusoidal or rectangular. The excitation frequency f of the excitation current exe i is preferably selected and set so exe in the measuring sensor shown in the exemplary embodiment that the laterally oscillating measuring tube 13 oscillates as exclusively as possible in the second bending vibration torsion mode. [063] To generate and adjust the excitation current i, the measuring device comprises Electronics 50 a corresponding driver circuit 53, which is controlled by a frequency control signal y representing the excitation frequency f to be set and by an exe FM the amplitude exc control signal y representing the amplitude of the excitation current i to be set. The driver circuit can, for example. be realized by means of a voltage-controlled AM oscillator and a downstream voltage-to-current converter; instead of an analog oscillator, for example. a numerically controlled digital oscillator for setting the excitation current i can also be used exe. [064] For generating the amplitude control signal y, for example. an amplitude control circuit 51 integrated in the measuring device AM electronics 50 serves to update the amplitude control signal y on the basis of the instantaneous amplitude of at least one of the two sensor signals s, s and on the basis of a corresponding constant or variable amplitude reference value W; if necessary, a momentary amplitude of the excitation current i can also be used to generate the amplitude control signal y. exe AM Such amplitude control circuits are also known to the person skilled in the art. As an example of such an amplitude control circuit, reference is again made to Coriolis mass flow meters of the "PROMASS I" series. Their amplitude control circuit is preferably designed so that the lateral vibrations of the measuring tube 13 to a constant, that is, from. ?.
[065] Dichte, ß, unabhängige, Amplitude geregelt werden.Density, β, independent, amplitude can be controlled.
[066] Des weiteren kann das Frequenzstellsignal y von einer entsprechenden Frequenz- FM regelschaltung 52 geliefert werden, die dieses zB. anhand wenigstens des Sensorsignals s sowie anhand einer als ein entsprechender Frequenzreferenzwert W 1 2 dienenden, frequenz-repräsentativen Gleichspannung aktualisiert. [067] Bevorzugt ist die Frequenzregelschaltung 52 und die Treiberschaltung 53 zu einer Phasen-Regelschleife zusammengeschaltet, die in der dem Fachmann bekannten Weise dazu verwendet wird, anhand einer Phasendifferenz, gemessen zwischen wenigstens einem der Sensorsignale s , s und dem einzustellenden bzw. dem gemessenen Er- 1 2 regerstrom i , das Frequenzstellsignal y ständig auf eine momentane Reso- exc FM nanzfrequenz des Meßrohrs 13 abzugleichen. Der Aufbau und die Verwendung solcher Phasenregel-Schleifen zum Betreiben von Meßrohren auf einer ihrer mechanischen Resonanzfrequenzen ist zB. in der US-A 48 01 897 ausführlich beschrieben. Selbstverständlich können auch andere, dem Fachmann bekannte Frequenzregelschaltungen verwendet werden, wie zB. auch in der US-A 45 24 610 oder der US-A 48 01 897 beschrieben sind. Femer sei hinsichtlich einer Verwendung solcher Frequenzregel- Schaltungen für Meßaufnehmer der beschriebenen Art auf die bereits erwähnte Serie "PROMASS I" verwiesen. Weitere als Treiberschaltung geeignete Schaltungen können beispielsweise auch der US-A 58 69 770 oder auch der US-A 65 05 519 entnommen werden.[066] Furthermore, the frequency control signal y can be supplied by a corresponding frequency FM control circuit 52 which, for example. on the basis of at least the sensor signal s and on the basis of a frequency-representative direct voltage serving as a corresponding frequency reference value W 1 2. The frequency control circuit 52 and the driver circuit 53 are preferably connected to form a phase control loop, which is used in the manner known to the person skilled in the art to use a phase difference, measured between at least one of the sensor signals s, s and the one to be set or the measured one Er- 1 2 excitation current i, constantly adjust the frequency control signal y to a momentary resonance FM frequency of the measuring tube 13. The construction and use of such phase locked loops for operating measuring tubes at one of their mechanical resonance frequencies is, for example. described in detail in US-A 48 01 897. Of course, other frequency control circuits known to those skilled in the art can also be used, such as. are also described in US-A 45 24 610 or US-A 48 01 897. Furthermore, regarding the use of such frequency control Circuits for sensors of the type described refer to the "PROMASS I" series already mentioned. Further circuits suitable as driver circuits can also be found, for example, in US Pat. No. 5,869,770 or also in US Pat. No. 5,505,519.
[068] Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Amplitudenregelschaltung 51 und die Frequenzregelschaltung 52 mittels eines in der Meßgerät- Elektronik 50 vorgesehenen digitalen Signalprozessors DSP und mittels in diesen entsprechend implementierter und darin ablaufender Programm-Codes realisiert. Die Programm-Codes können zB. in einem nicht-flüchtigen Speicher EEPROM eines den Signalprozessor steuernden und/oder überwachenden Mikrocomputers 55 persistent oder aber auch permanent gespeichert sein und beim Starten des Signalprozessors DSP in einen, zB. im Signalprozessors DSP integrierten, flüchtigen Datenspeicher RAM der Meßgerät-Elektronik 50 geladen werden. Für derartige Anwendungen geeignete Signalprozessoren sind zB. solche vom Typ TMS320VC33, wie sie von der Firma Texas Instruments Inc. am Markt angeboten werden.According to a further embodiment of the invention, the amplitude control circuit 51 and the frequency control circuit 52 are realized by means of a digital signal processor DSP provided in the measuring device electronics 50 and by means of program codes implemented accordingly and running therein. The program codes can, for example. be stored persistently or permanently in a non-volatile memory EEPROM of a microcomputer 55 which controls and / or monitors the signal processor and, when the signal processor DSP is started, in a, eg. volatile data memory RAM of the measuring device electronics 50 integrated in the signal processor DSP can be loaded. Suitable signal processors for such applications are, for example. those of the type TMS320VC33, such as those offered by Texas Instruments Inc. on the market.
[069] Es versteht sich praktisch von selbst, daß zumindest das Sensorsignal s und ggf. auch das Sensorsignal s für eine Verarbeitung im Signalprozessor DSP mittels ent- 2 sprechender Analog-zu-digital- Wandler A/D in entsprechende Digitalsignale um- Λ.. zuwandeln sind, vgl. hierzu insb. die EP-A 866 319. Falls erforderlich, sind vom Signalprozessor ausgegebene Stellsignale, wie zB. das Amplitudenstellsignal y oder AM das Frequenzstellsignal y , ggf. in entsprechender Weise digital-zu-analog zu FM wandeln. [070] Wie in Fig. 2 dargestellt, sind die Schwingunsmeßsignale x , x femer einer Meß- sl s2 Schaltung 21 der Meßgerät-Elektronik zugeführt. Die Meßschaltung 21 dient dazu, in der dem Fachmann an und für sich bekannten Weise anhand einer zwischen den beiden, ggf. vorab geeignet konditionierten, Schwingungsmeßsignalen x , x de- sl s2 tektierten Phasendifferenz einen mit dem zu messenden Massenduchfluß korrespondierenden Meßwert zu ermitteln. Als Meßschaltung 21 können hierfür herkömmliche, insb. digitale, Meßschaltungen dienen, die den Massendurchfluß anhand der Schwingungsmeßsignale x , x ermitteln, vgl. hierzu insb. die eingangs erwähnte WO-A 02/37063, WO-A 99/39164, die US-A 5648 616, die US-A 50 69 074. Selbstverständlich können auch andere dem Fachmann bekannte, für Coriolis-Masse- durchfluß-Meßgeräte geeignete Meßschaltungen verwendet werden, die Phasen- und/ oder Zeitdifferenzen zwischen den Schwingunsmeßsignalen x , x messen und ent- sl s2 sprechend auswerten. In vorteilhafter Weise kann die Meßschaltung 21 ebenfalls mittels des Signalprozessor DSP realisiert sein. [071] Wie bereits eingangs erwähnt, können Inhomogenitäten im strömenden Medium, beispielsweise in Flüssigkeiten mitgeführte Gasblasen oder gebildete Schaumschichten, dazu führen, daß dieser in herkömmlicher Weise unter Annahme eines homogenen Mediums ermittelte Meßwert noch nicht ausreichend genau mit dem tatsächlichen Massendurchfluß übereinstimmt, d.h. er muß dementsprechend korrigiert werden; dieser vorab bestimmte, vorläufig den Massendurchfluß repräsentierende Meßwert wird daher als ein erster Zwischenwert X' bezeichnet, aus dem wiederum m mittels der Auswerte-Elektronik 21 der den Massedurchfluß ausreichend genau repräsentierende Massendurchfluß-Meßwert X abgleitet wird. m[069] It is practically self-evident that at least the sensor signal s and possibly also the sensor signal s convert into corresponding digital signals for processing in the signal processor DSP by means of corresponding analog-to-digital converters A / D. are to be converted, cf. see EP-A 866 319 in particular. If necessary, control signals are output by the signal processor, such as, for example. convert the amplitude control signal y or AM the frequency control signal y, if necessary in a corresponding manner digital-to-analog to FM. [070] As shown in FIG. 2, the vibration measurement signals x, x are also fed to a measurement sl s2 circuit 21 of the measurement device electronics. The measuring circuit 21 serves to determine a measured value corresponding to the mass flow to be measured in the manner known per se to the person skilled in the art on the basis of a phase difference detected between the two, possibly suitably conditioned, vibration measurement signals x, x de- sl2. Conventional, especially digital, measuring circuits can be used as the measuring circuit 21 for this purpose, which determine the mass flow on the basis of the vibration measuring signals x, x, cf. in this regard in particular the aforementioned WO-A 02/37063, WO-A 99/39164, US-A 5648 616, US-A 50 69 074. Of course, other Coriolis mass flow-through known to those skilled in the art Suitable measuring circuits are used for measuring devices, which measure phase and / or time differences between the vibration measurement signals x, x and evaluate them accordingly. The measuring circuit 21 can also advantageously be realized by means of the signal processor DSP. As already mentioned at the beginning, inhomogeneities in the flowing medium, for example gas bubbles entrained in liquids or foam layers formed, can lead to the fact that the measured value determined in a conventional manner, assuming a homogeneous medium, does not yet match the actual mass flow rate sufficiently precisely, ie it must be corrected accordingly; This previously determined measured value, which temporarily represents the mass flow, is therefore referred to as a first intermediate value X ', from which the mass flow measured value X, which represents the mass flow sufficiently sufficiently, is in turn derived from m. m
[072] Bereits im Stand der Technik ist hierzu diskutiert worden, daß sich solche Inhomogenitäten, bedingt durch das Meßprinzip, vornehmlich in einer Ändemng der vom strömenden Medium gemessenen Dichte niederschlagen. Weiterführende Untersuchungen seitens der Erfinder führten dabei allerdings zu der überraschenden Erkenntnis, daß die Korrektur des Zwischenwerts X' , entgegen den Ausfühmngen im m Stand der Technik, einerseits unter Verwendung weniger, sehr einfach zu bestimmender Korrekturfaktoren vorgenommen werden kann, die ohne weiteres von den direkt gemessenen Parmetern, insb. der gemessenen Dichte und dem vorläufig gemessenen Massendurchfluß, selbst abgleitet werden können. Andererseits kann die Korrektur unter Verwendung des vorab bestimmten Dichte-Meßwerts X§, und des vorab bestimmten Zwischenwerts X' mit einem Rechenaufwand durchgeführt m werden, der im Vergleich zu den eingangs erwähnten eher komplexen Rechenverfahren sehr gering ausfällt. [073] Zum genauen Messen des Massendurchflusses wird mittels der Auswerte- Elektronik 2 vom Zwischenwert X ein entsprechender Korrekturwert X abgeleitetet m K und der Massedurchfluß-Meßwert X unter Anwendung des Korrekturwerts X auf m K den Zwischenwert X' , insb. digital, berechnet. Beispielsweise kann die Korrektur in m einfacher Weise basierend auf der Funktionsgleichung [074] [die codierte matematische Formel ist] (1)[072] It has already been discussed in the prior art that such inhomogeneities, due to the measuring principle, result primarily in a change in the density measured by the flowing medium. Further investigations by the inventors, however, led to the surprising finding that the correction of the intermediate value X ', contrary to what is stated in the prior art, can be carried out on the one hand using fewer, very easy-to-determine correction factors, which can be directly determined by the operator measured parameters, in particular the measured density and the provisionally measured mass flow rate, can be derived. On the other hand, the correction can be carried out using the predetermined density measured value X§ and the predetermined intermediate value X 'with a computational effort that is very small in comparison to the rather complex computing methods mentioned at the beginning. [073] For precise measurement of the mass flow, a corresponding correction value X is derived from the intermediate value X by means of the evaluation electronics 2 and the mass flow measurement value X is calculated using the correction value X to m K, the intermediate value X ', especially digitally. For example, the correction can be carried out in a simple manner based on the functional equation [074] [which is the coded mathematical formula] (1)
[075] erfolgen.[075] take place.
[076] Erfindungsgemäß leitet die Auswerte-Elektronik dafür vom Zwischenwert X' m einen zweiten Zwischenwert X ab, der einen Funktionswert einer Potenzfunktion, X' 2 m n, mit dem Zwischenwert X' als Basis und einem, insb. rationalen, Exponenten n rein präsentiert, der kleiner als Null ist, d.h. der zweite Zwischenwert X soll den funktionalen Zusammenhang: [077] X = K J X " mit n < 0 (2) 2 K m[076] According to the invention, the evaluation electronics derive a second intermediate value X from the intermediate value X 'm, which purifies a functional value of a power function, X' 2 m n , with the intermediate value X 'as the basis and an, especially rational, exponent n presented that is less than zero, ie the second intermediate value X should have the functional relationship: X = KJX "with n <0 (2) 2 K m
[078] erfüllen, wobei K ein der Anpassung oder Skalierung der des Zwischen werts X K 2 dienender Koeffizient ist der vorab, beispielsweise individuell bei der Kalibriemng des Coriolis-Massedurchfluß-Meßgeräts 1 oder auch gerätetyp-spezifisch, bestimmt und, zB. im nichtflüchtigen Speicher EEPROM, digtal abgespeichert werden kann. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Exponent n dabei größer als -1, zB. -0,5 oder -0,25, gewählt. [079] Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird mittels der Auswerte-Elektronik anhand des Dichte-Meßwerts X§ und anhand eines vorab bestimmten oder zeitnah gemessenen Referenzdichte- Wert K§, der beispielsweise als konstanter Wert bei der Inbetriebnahme des Coriolis-Massedurchflußmesser abgespeichert oder im Betrieb von extern, an den Coriolis-Massedurchflußmesser übermittelt werden kann, eine Abweichung 0 § der Dichte _\ des Mediums von einer vorgegebenen Referenzdichte bestimmt. Zur Erzeugung des Korrekturwerts X wird die so ermittelte Abweichung 0 K mit dem zweiten Zwischenwert X basierend auf der Funktionsgleichung[078], where K is an adaptation or scaling of the coefficient of the intermediate value X K 2, which is determined in advance, for example individually when calibrating the Coriolis mass flow meter 1 or also device-specific, and, for example. in the non-volatile memory EEPROM, can be stored digitally. According to one embodiment of the invention, the exponent n is greater than -1, for example. -0.5 or -0.25. According to a further development of the invention, the evaluation electronics are used to store the measured density value X§ and a previously determined or timely measured reference density value K§, which is stored, for example, as a constant value when the Coriolis mass flow meter is put into operation or in Operation from external, to which Coriolis mass flow meter can be transmitted, a deviation 0 § of the density _ \ of the medium from a predetermined reference density is determined. To generate the correction value X, the deviation 0 K determined in this way becomes the second intermediate value X based on the functional equation
[080] X = H B X (3) K 2X = H B X (3) K 2
[081] verrechnet.[081] offset.
[082] Der Referenzdichte- Wert K@ kann in Kenntnis des zu messenden Fluids manuell, beispielsweise vor Ort oder &ά einer entfernten Leitwarte aus, eingegeben oder von einem externen Dichtemsser an die Meßgerät-Elektronik, beispielsweise via Feldbus, gesendet werden.Knowing the fluid to be measured, the reference density value K @ can be entered manually, for example on site or from a remote control room, or sent from an external density meter to the measuring device electronics, for example via fieldbus.
[083] Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Referenzdichte-Wert K _ unter Verwendung eines ebenfalls in der Meßgerät-Elektronik gespeicherten Dichte- Meßwerts XH ermittelt, wobei der gespeicherte Dichte-Meßwerts Xi eine Dichte ,o ,o des Mediums repräsentiert, die bei homogenen Medium oder bei als homogen angenommen Medium gemessen worden ist. Nach einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung der Erfindung wird der als Referenzdichte- Wert Kß abgespeicherte Dichte- Meßwerts X§ zur nachträglichen Korrektur eines zuvor bei inhomogenem Medium ermittelten Zwischenwert X' verwendet. Diese Ausgestaltung der Erfindung kann in m besonders vorteilhafter Weise zB. bei einem Dosier- oder Abfüllprozeß eingesetzt werden, bei dem einerseits innerhalb einer Charge in kurzer zeitlicher Abfolge in erheblichem Maße voneinander verschiedene Strömungsbedingungen im Meßrohr herrschen, insb. auch bei nicht vollständig befülltem Meßrohr, und bei dem aber andererseits vornehmlich der über eine gesamte Qiarge totalisierten Massendurchfluß, letztlich aber die Gesamtmasse des abgefüllten von Interesse ist. [084] Unter Anwendung von Gl. (2) kann Gl. (3) der Korrekturwert (X ) in einfacher K Weise basierend auf dem Funktionsgleichung [085] [die codierte matematische Formel ist] (4)According to one embodiment of the invention, the reference density value K _ is determined using a density measurement value XH likewise stored in the measuring device electronics, the stored density measurement value Xi representing a density, o, o of the medium, which at homogeneous medium or when medium is assumed to be homogeneous. According to a further development of this embodiment of the invention, the measured density value X§ stored as the reference density value Kß is used for the subsequent correction of an intermediate value X ′ previously determined in the case of an inhomogeneous medium. This embodiment of the invention can, for example, in a particularly advantageous manner. be used in a metering or filling process in which flow conditions in the measuring tube differ considerably from one another within a batch in a short time sequence, in particular also when the measuring tube is not completely filled, and in which on the other hand primarily the totalized over an entire batch mass flow, ultimately the total mass of the bottled is of interest. [084] Using Eq. (2) Eq. (3) the correction value (X) in a simple K manner based on the functional equation [085] [the encoded mathematical formula is] (4)
[086] ermittelt werden.[086] can be determined.
[087] Die vorgenannten, dem Erzeugen des Mas sendurchfluß-Meß wertes X dienenden m Funktionen, symbolisiert durch die Gl. (1) bis (4), können zumindest teilweise in einer Auswerte-Stufe 54 der Meßgerät-Elektronik 50 implementiert sein. Die Auswerte- Stufe 54 kann in vorteilhafter Weise zB. ebenfalls mittels des Signalprozessors DSP oder zB. auch mittels des oben erwähnten Mikrocomputers 55 realisiert sein. [088] Das Erstellen und Implementieren von entsprechenden Algorithmen, die mit den vorbeschriebenen Gleichungen korrespondierenden oder die die Funktionsweise der Amplitudenregelschaltung 51 bzw. der Frequenzregelschaltung 52 nachbilden, sowie deren Übersetzung in solchen Signalprozessoren ausführbaren Programm-Codes ist dem Fachmann an und für sich geläufig und bedarf daher keiner detailierteren Erläuterung. Selbstverständlich können vorgenannte Gleichungen auch ohne weiteres ganz oder teilweise mittels entsprechender diskret aufgebauter, analoger und/oder digitaler Rechenschaltungen in der Meßgerät-Elektronik 50 dargestellt werden. [089] Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Auswerte-Elektronik 2 femer einen Tabellenspeicher auf, in dem ein Satz vorab, beispielsweise bei der Kalibrierung des Coriolis-Masseduchfluß-Meßgeräts, ermittelter digitaler Korrekturwerte X abgelegt ist. Auf diese Korrekturwerte X wird über eine mittels des momentan K,ι K,ι gültigen zweiten Zwischenwert X abgeleitete Speicheradresse zugegriffen. Der Korrekturwert X kann zB. dadurch in einfacher Weise ermittelt werden, daß der K momentan ermittelte Zwischenwert X mit entsprechenden im Tabellenspeicher eingetragenen Vorgabewerten für den Zwischenwert X verglichen und daraufhin 2 derjenige Korrekturwert X ausgelesen wird, der mit dem Zwischenwert X am K,ι 2 nähesten kommenden Vorgabewert korrespondiert. Als Tabellenspeicher kann ein programmierbarer Festwertspeicher, also ein EPROM oder ein EEPROM, dienen. Die Verwendung eines solchen Tabellenspeicher hat u.a. den Vorteil, daß der Korrekturwert X nach der Berechnung des Zwischenwerts X zur Laufzeit sehr rasch zur K 2 Verfügung steht. Zu dem können die in den Tabellenspeicher eingetragenen Korrekturwerte X anhand von wenigen Kalibriermessungen vorab sehr genau, zB. κ,ι basierend auf der Gl. (2) und unter Anwendung der Methode der kleinsten Fehlerquadrate, ermittelt werden. [087] The aforementioned m functions, which serve to generate the mass flow measurement value X, symbolized by Eq. (1) to (4) can be at least partially implemented in an evaluation stage 54 of the measuring device electronics 50. The evaluation stage 54 can, for example, advantageously. also by means of the signal processor DSP or, for example. can also be realized by means of the above-mentioned microcomputer 55. The creation and implementation of corresponding algorithms which correspond to the previously described equations or which simulate the functioning of the amplitude control circuit 51 or the frequency control circuit 52, as well as their translation into program codes which can be executed in such signal processors is known per se to the person skilled in the art and therefore requires no detailed explanation. Of course, the aforementioned equations can also be easily or completely represented in the measuring device electronics 50 by means of corresponding, discretely constructed, analog and / or digital computing circuits. According to a further embodiment of the invention, the evaluation electronics 2 furthermore have a table memory in which a set of digital correction values X previously determined, for example during the calibration of the Coriolis mass flow rate measuring device, is stored. These correction values X are accessed via a memory address derived by means of the second intermediate value X currently valid K, ι K, ι. The correction value X can, for example. can be determined in a simple manner by comparing the K currently determined intermediate value X with corresponding preset values for the intermediate value X entered in the table memory and then reading out that correction value X which corresponds to the intermediate value X closest to the K, ι 2 coming preset value. A programmable read-only memory, ie an EPROM or an EEPROM, can serve as the table memory. The use of such a table storage has among other things the advantage that the correction value X is very quickly available for K 2 after the calculation of the intermediate value X at runtime. In addition, the correction values X entered in the table memory can be very precisely beforehand using a few calibration measurements, for example. κ, ι based on Eq. (2) and using the least squares method.

Claims

Ansprüche Expectations
[001] 1. Coriolis-Massedurchflußmesser, insb. Coriolis-Massedurchfluß-/ Dichtemesser, zum Messen eines Massedurchflusses eines in einer Rohrleitung strömenden, insb. zwei- oder mehrphasigen, Mediums, welcher Coriolis- Massedurchflußmesser umfaßt:1. Coriolis mass flow meter, esp. Coriolis mass flow meter / density meter, for measuring a mass flow of a medium flowing in a pipeline, in particular two or more phases, which comprises Coriolis mass flow meter:
[002] - mindestens ein in den Verlauf der Rohrleitung eingesetztes Meßrohr (11), das im Betrieb vom Medium durchströmt ist,- at least one measuring tube (11) inserted into the course of the pipeline and through which the medium flows during operation,
[003] - ein Trägermittel (12), das an einem einlaßseitigen Ende und einem aus- laßseitigen Ende des Meßrohrs (11) fixiert ist und dieses somit schwingfähig einspannt,[003] a carrier means (12) which is fixed at an inlet-side end and an outlet-side end of the measuring tube (11) and thus clamps it so that it can vibrate,
[004] - eine Erregeranordnung (13), die das Meßrohr (11) im Betrieb in mechanische Schwingungen, insb. Biegeschwingungen, versetzt,An exciter arrangement (13) which sets the measuring tube (11) in operation in mechanical vibrations, in particular bending vibrations,
[005] - Schwingungsensoren (141, 142) zum Erzeugen- Vibration sensors (141, 142) for generating
[006] ~ eines einlaßseitige Schwingungen des Meßrohrs (11) repräsentierenden ersten Schwingungsmeßsignals (x ) sowie sl[006] ~ an inlet-side vibration of the measuring tube (11) representing the first vibration measurement signal (x) and sl
[007] — eines auslaßseitige Schwingungen des Meßrohrs (11) repräsentierenden zweiten Schwingungsmeßsignals (x ), sowie s2A second vibration measurement signal (x) representing outlet-side vibrations of the measuring tube (11), and s2
[008] - eine Auswerte-Elektronik (2),[008] - an evaluation electronics (2),
[009] — die einen von den Schwirigungsmeßsignalen (x , x ) abgeleiteten, einen den sl s2 zu messenden Massedurchfluß vorläufig repräsentierenden ersten Zwischen wert (X' ) sowie einen vom ersten Zwischenwert (X' ) abgeleiteten Korrekturwert m m (X ) für den ersten Zwischenwert (X' ) erzeugt, und K m- The one derived from the Schwirigungsmeßsignalen (x, x), a preliminary to the sl s2 mass flow to be measured representing first intermediate value (X ') and a derived from the first intermediate value (X') correction value mm (X) for the first Intermediate value (X ') generated, and K m
[010] — die mittels des ersten Zwischenwerts (X' ) und des Korrekturwerts (X ) einen m K Massedurchfluß-Meßwert (X ) ermittelt, der einen zu messenden Mas sein durchfluß repräsentiert, [011] — wobei die Auswerte-Elektronik den Korrekturwert (X ) unter Verwendung K eines vom ersten Zwischenwert (X' ) abgeleiteten zweiten Zwischenwerts (X ) m 2 erzeugt, der einen Funktionswert einer Potenzfunktion, X' n, mit dem Zwirn schenwert (X' ) als Basis und einem, insb. rationalen, Exponenten (n) rein präsentiert, der kleiner als Null ist. [012] 2. Coriolis-Massedurchflußmesser nach Anspmch 1,[010] - which uses the first intermediate value (X ') and the correction value (X) to determine an m K mass flow measurement value (X) which represents a mass flow to be measured, [011] - the evaluation electronics determining the correction value (X) using K generates a second intermediate value (X) m 2 derived from the first intermediate value (X '), which has a function value of a power function, X' n , with the interwoven value (X ') as the basis and a, especially rational , Pure exponent (s) that is less than zero. 2. Coriolis mass flow meter according to Claim 1,
[013] - bei dem die Auswerte-Elektronik (2) einen vom ersten und/oder vom zweiten Schwingungsmeßsignal (x , x ) abgeleiteten, eine Dichte des Mediums reprä- sl s2 sentierenden Dichte-Meßwert (X§) liefert und [014] - bei dem die Auswerte-Elektronik (2) den Korrekturwert (X ) auch mittels des K Dichte-Meßwerts (X ) bestimmt. [015] 3. Coriolis-Massedurchflußmesser nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die Auswerte-Elektronik (2) mittels des Dichte-Meßwerts (X ) eine Abweichung (0 ß) der Dichte des Mediums von einer vorgegebenen Referenzdichte bestimmt und den Korrekturwert (X ) basierend auf der Funktionsgleichung K[013] - in which the evaluation electronics (2) provide a density measurement value (X§) derived from the first and / or from the second vibration measurement signal (x, x) and representing a density of the medium s2 and - In which the evaluation electronics (2) also determines the correction value (X) by means of the K density measurement value (X). 3. Coriolis mass flow meter according to the preceding claim, wherein the evaluation electronics (2) by means of the density measurement value (X) determines a deviation (0 β) of the density of the medium from a predetermined reference density and the correction value (X ) based on the functional equation K
[016] [die codierte matematische Formel ist][The encoded mathematical formula is]
[017] ermittelt.Determined.
[018] 4. Coriolis-Massedurchflußmesser nach dem vorherigen Anspmch, bei dem die Auswerte-Elektronik (2) den Korrekturwert (X ) basierend auf einem Polynom K4. Coriolis mass flow meter according to the previous Anspmch, in which the evaluation electronics (2) the correction value (X) based on a polynomial K
[019] [die codierte matematische Formel ist][The encoded mathematic formula is]
[020] ermittelt.Determined.
[021] 5. Coriolis-Massedurchflußmesser nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Auswerte-Elektronik (2) den Massedurchfluß-Meßwert (X ) basierend m auf der Funktionsgleichung [022] [die codierte matematische Formel ist]5. Coriolis mass flow meter according to one of the preceding claims, in which the evaluation electronics (2) determine the mass flow measurement value (X) based on the function equation [022] [is the coded mathematical formula]
[023] ermittelt.Determined.
[024] 6 Coriolis-Massedurchflußmesser nach einem der vorherigen Ansprüche, bei • > dem die Auswerte-Elektronik (2) einen Tabellenspeicher aufweist, in dem vom zweiten Zwischenwert (X ) abhängige digitalisierte Korrekturwerte abgelegt sind, wobei der Tabellenspeicher den Korrekturwert (X ) mittels einer aufgrand K des zweiten Zwischenwerts (X ) gebildeten digitalen Speicherzugriffsadresse liefert. [025] 7. Verfahren zum Erzeugen eines einen Massedurchfluß eines in einer Rohrleitung strömenden Mediums repräsentierenden ersten Meßwerts (X ) m mittels eines Coriolis-Massedurchflußmessers, insb. Coriolis-Massedurchfluß-/ Dichtemessers, welches Verfahren folgende Schritte umfaßt:6 Coriolis mass flow meter according to one of the preceding claims, in which the evaluation electronics (2) have a table memory in which digitized correction values dependent on the second intermediate value (X) are stored, the table memory containing the correction value (X) by means of a digital memory access address formed on the basis of the second intermediate value (X). 7. A method for generating a first measured value (X) m representing a mass flow of a medium flowing in a pipeline by means of a Coriolis mass flow meter, in particular a Coriolis mass flow / density meter, which method comprises the following steps:
[026] - Bewirken von Schwingungen, insb. Biegeschwingungen, eines vom Medium durchströmten Meßrohrs (11) des Coriolis-Massedurchflußmessers zum Erzeugen von Corioliskräften,Causing vibrations, in particular bending vibrations, of a measuring tube (11) of the Coriolis mass flow meter through which the medium flows, for generating Coriolis forces,
[027] - Erfassen der Schwingungen des Meßrohrs (11) und Erzeugen eines einlaßseitige Schwingungen repräsentierenden ersten Meßsignals (x ) und eines sl auslaßseitige Schwingungen repräsentierenden zweiten Meßsignals (x ) zum s2 Entwickeln eines den Massedurchfluß vorläufig repräsentierenden Zwischenwertes (X' ) und zum Entwickeln eines Korrekturwertes (X ) für den Zwirn K schenwert (X' ) m- Detecting the vibrations of the measuring tube (11) and generating a first measuring signal (x) representing vibrations on the inlet side and a second measuring signal (x) representing vibrations on the outlet side for s2 developing an intermediate value (X ') temporarily representing the mass flow and for developing a correction value (X) for the thread K sword value (X ') m
[028] ~ wobei zum Erzeugen des Korrekturwert (X ) vom ersten Zwischenwert (X' ) m zweiten Zwischenwerts (X ) abgeleitet wird, der einen Funktionswert einer Po- 2 tenzfunktion, X' ", mit dem Zwischenwert (X' ) als Basis und einem, insb. m m rationalen, Exponenten (n) repräsentiert, der kleiner als Null ist, sowie [029] - Korrigieren des Zwischenwertes (X' ) mittels des Korrekturwertes (X ) m K[028] ~ whereby for generating the correction value (X) is derived from the first intermediate value (X ') m the second intermediate value (X), which is a function value of a power function, X' ", with the intermediate value (X ') as the basis and represents a, especially mm rational, exponent (n) which is less than zero, and [029] - correcting the intermediate value (X ') by means of the correction value (X) m K
[030] 8 Verfahren nach Anspruch 6, das folgende weiteren Schritte umfaßt:8 A method according to claim 6, comprising the following further steps:
[031] - Entwickeln eines eine Dichte des Mediums repräsentierenden zweiten Meßwerts (Xß) anhand der Meßsignale (x , x ) und sl s2- Developing a second measured value (Xß) representing a density of the medium on the basis of the measured signals (x, x) and sl s2
[032] - Entwickeln eines Korrekturwertes (X ) unter Verwendung des zweiten Meßwerts (X§).- Development of a correction value (X) using the second measured value (X§).
[033] [033]
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4524610A (en) * 1983-09-02 1985-06-25 National Metal And Refining Company, Ltd. In-line vibratory viscometer-densitometer
US5796012A (en) * 1996-09-19 1998-08-18 Oval Corporation Error correcting Coriolis flowmeter
DE59904728D1 (en) * 1998-12-11 2003-04-30 Flowtec Ag Coriolis mass flow / DENSITY METER

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