EP1812775A1 - Mess- und betriebsschaltung für einen coriolis-massendurchflussmesser mit drei messkanälen - Google Patents

Mess- und betriebsschaltung für einen coriolis-massendurchflussmesser mit drei messkanälen

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EP1812775A1
EP1812775A1 EP05801324A EP05801324A EP1812775A1 EP 1812775 A1 EP1812775 A1 EP 1812775A1 EP 05801324 A EP05801324 A EP 05801324A EP 05801324 A EP05801324 A EP 05801324A EP 1812775 A1 EP1812775 A1 EP 1812775A1
Authority
EP
European Patent Office
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measuring
mass flow
channels
sensor signals
signals
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05801324A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Philipp Alber
Christian Matt
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Endress and Hauser Flowtec AG
Original Assignee
Endress and Hauser Flowtec AG
Flowtec AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Endress and Hauser Flowtec AG, Flowtec AG filed Critical Endress and Hauser Flowtec AG
Publication of EP1812775A1 publication Critical patent/EP1812775A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78—Direct mass flowmeters
    • G01F1/80—Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
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    • G01F1/8409—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details
    • G01F1/8413—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details means for influencing the flowmeter's motional or vibrational behaviour, e.g., conduit support or fixing means, or conduit attachments
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    • G01F1/845—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits
    • G01F1/8468—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits
    • G01F1/849—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits having straight measuring conduits

Definitions

  • the invention relates to a measuring and operating circuit for a Coriolis mass flow meter with three measuring channels.
  • Coriolis mass flow meters are widely used in process measurement for determining the mass flow of a fluid in a pipe section.
  • the Coriolis measuring principle is based on the measuring tube in which the fluid flows to vibrate and evaluate the resulting oscillatory motion.
  • Coriolis mass flowmeters therefore have one oscillation exciter and two oscillation sensors per measuring tube.
  • Measuring tube and fluid together form a vibratory system, which is usually excited at its resonant frequency.
  • the resonant frequency depends, among other things, on the material and dimensions of the measuring tube.
  • the density of the flowing fluid also has an influence on the resonance frequency.
  • the measuring tube is not excited at the resonant frequency but at an adjacent frequency.
  • the vibration sensors detect the oscillatory movement of the measuring tube at two spaced locations in the flow direction and convert them into sensor signals.
  • the two sensor signals have the same frequency as the Meßrohr ⁇ vibration. If a fluid (liquid, gas) flows through the measuring tube, the two sensor signals are out of phase due to the Coriolis effect.
  • the phase shift is a measure of the mass flow of the fluid through this section of the pipeline.
  • the sensor signals are evaluated in a measuring / subcircuit to determine the exact value of the mass flow.
  • the measured value can be displayed in a display unit on the Coriolis mass flow meter or for process control to a higher-level unit, eg. B. a controller (PLC, PLC) or forwarded to a control system.
  • PLC controller
  • US Pat. No. 4,801,897 describes an exciter / subcircuit for a Coriolis mass flow meter, which is designed in the manner of an analog phase logarithm. Loop control is established. The exciter frequency for the measuring tube automatically adjusts itself to the resonance frequency of the measuring tube even with variable fluid density.
  • the known measuring circuits operate either analog or digital.
  • EP 698783, US 4,895,030, EP 702212 and US 4,529,002 such measuring circuits are described in more detail.
  • Mass flow meter known, which has an analog control loop, which controls the two sensor signals to the same amplitude.
  • phase errors are referred to as phase errors.
  • the object of the invention is to provide a method for determining the Masse ⁇ flow of a Coriolis mass flow meter, the above does not have said disadvantages, which in particular eliminates phase errors and at the same time allows a continuous measurement.
  • the essential idea of the invention is not to provide two but three measuring channels for the two sensor signals. By corresponding switching of the sensor signals to the three measuring channels, the relative phase error of respectively two measuring channels can be determined and taken into account in the determination of the mass flow.
  • the sensor signals are cyclically switched to the three measurement channels.
  • a measurement channel is permanently provided for a specific measurement signal.
  • the relative phase error of two measuring channels is measured only every second Zy ⁇ klussian.
  • a significant advantage offered by the method according to the invention is that an interruption of the measurement is no longer necessary.
  • the invention also relates to a device for carrying out the method.
  • FIG. 2 shows a block diagram of a measuring and operating circuit belonging to the measuring sensor according to FIG. 1
  • FIG. 3 shows a block diagram of a measuring and operating circuit according to the invention
  • the sensor 1 shows a sensor 1 for a Coriolis mass flow meter in a schematic representation.
  • the sensor 1 is arranged in a pipeline, not shown, in which a fluid F flows whose mass flow rate is one of the parameters of interest.
  • the connection with the pipeline takes place via the two flanges 2,3.
  • the sensor 1 has a single straight measuring tube 4, which is fixed on the inlet side via an end plate 13 on the flange 2 and the outlet side via an end plate 14 on the flange 3.
  • the measuring and operating circuit according to the invention is not limited to this special sensor 1 with a single straight measuring tube. She can in Connection can be used with the various known sensors. To mention are, for example, sensors with a measuring tube with cantilever mass, as described for example in EP 97 81 0559, sensor with a curved measuring tube (EP 96 10 9242) and sensors with two parallel straight or curved measuring tubes (US 4793191 or US 41 27 028 ).
  • the flanges 2, 3 and the end plates are attached to or in a support tube 15.
  • a vibration exciter 16 is arranged in the middle between the two end plates 13, 14 on the measuring tube 4.
  • the vibration exciter 16 may be e.g. to act an electromagnetic drive consisting of a permanent magnet 161 and a coil 162.
  • the coil 162 is fixed to the support tube 15 and the permanent magnet 161 on the measuring tube 4.
  • the oscillation movement of the measuring tube 4 is recorded by means of two vibration sensors 17 and 18, which are likewise arranged symmetrically to the vibration exciter 16, likewise on the supporting tube 15.
  • vibration sensors 17 and 18, it may be z. B. are electromagnetic transducers that are similar to the arrangement permanent magnet coil of the vibrator 16 are constructed.
  • the two permanent magnets 171, 181 are fixed to the measuring tube 4 and the two coils 172, 182 on the support tube 15.
  • the movement of the measuring tube 4 causes via the magnets 171, 181, an induction voltage in the respective coil 172, 182, which is tapped as an analog sensor signal X17 and X18.
  • a Coriolis mass flowmeter generally consists of a measuring transducer and an associated measuring and operating circuit.
  • FIG. 2 shows a block diagram of such a measuring and operating circuit belonging to the measuring sensor 1, which, inter alia, carries out the evaluation of the two sensor signals and controls the oscillation excitation of the measuring tube 4.
  • the two sensor signals xl7 and xl8, which are received by the vibration sensors 17 and 18, are amplified in two preamplifiers VVl and VV2 and each digitized in an analog / digital converter AWl or AW2 in sensor signals X17, X18 and a digital Signal processor DSP supplied.
  • the digital signal processor DSP supplies the measured value of the mass at a first output A1.
  • An output A2 supplies a signal which controls the excitation current I ⁇ rr for the oscillation excitation of the measuring tubes.
  • the two sensor signals X17 and X18 are supplied to the digital signal processor DSP via two measuring channels K1 and K2.
  • FIG. 3 shows a block diagram of a measuring and operating circuit according to the invention, with three measuring channels K1, K2, K3 in more detail.
  • This measuring and operating circuit substantially corresponds to the circuit shown in FIG.
  • the two sensor signals X17 and X18 are supplied from the two coils 172 and 182, respectively. These two sensor signals are amplified in two preamplifiers VVl and VV2, respectively, and fed to three switches SRI, SR2 and SR3 in each case. Each of these switches is assigned to a measuring channel K1, K2, K3.
  • the switches SRI, SR2, SR3 each have an amplifier Vl, V2, V3 with downstream analog-to-digital converter AWl, AW2, AW3.
  • the outputs of the three analog-to-digital converters AW1, AW2, AW3 provide signals, each with one, two or three superscripts ', "or"', to a digital signal processor DSP.
  • the digital signal processor DSP calculates the mass flow m
  • the switches SR1, SR2, SR3 are controlled by three control signals S1, S2, S3 supplied by the digital signal processor.
  • An output A2 supplies a signal which controls the exciting current I for the oscillation excitation of the measuring tubes.
  • the table (FIG. 4) explains below how the two sensor signals X 17, X18 are switched to the three channels K1, K2 and K3.
  • a first step the sensor signal X 17 is switched to the channel Kl and the sensor signal Xl 8 to the two channels K2 and K3.
  • the phase error ⁇ 23 ⁇ > 2 ⁇ > 3 between the channels K2 and K3 can be determined.
  • cycle step 2 there is no new assignment of the signals.
  • the signal Xl 8 is switched to the channel and the channel 2.
  • the signal Xl 8 remains on the channel 3.
  • cycle step 4 again no change of the channel assignment takes place.
  • the sensor signal X18 is switched to the channel K1 and the channel K3.
  • the sensor signal Xl 8 remains on the channel K2.
  • the phase error ⁇ 13 ⁇ 1 - ⁇ 3 between the two channels K 1 and K3 are determined.
  • Other channel assignments are conceivable but not necessary, since all possible phase errors are already determined.
  • the respective phase error ⁇ of the two channels is measured and stored with identical signals.
  • the phase error ⁇ which is caused by the different measuring channels, is taken into account accordingly (see table in FIG. 4).
  • the mass flow rate rh the phase error is also taken into account.
  • the measurement accuracy of a Coriolis mass flow meter can be significantly increased.
  • the inventive method also temporally fluctuating influences, eg. B. the Tem ⁇ temperature dependence of the phase error detected.
  • a signal in this case the signal X 18, permanently associated with a particular channel, here the channel K3.
  • the change of channel switching takes place approximately every 10 seconds. Typical values for the measuring raw vibration are 800 Hz.
  • the measuring tube diameter is 12mm.
  • the invention is particularly suitable even if the individual switches SRI, SR2, SR3 cause a phase error.

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

Bei einem Verfahren zur Bestimmung des Massedurchflusses mit Hilfe eines Coriolis-Massedurchflussmesser, bei dem aus der Phasendifferenz zweier Sensorsignale X17, X18 der Massedurchfluss (I) gewonnen wird, sind für die beiden Sensorsignale X17, X18 drei Messkanale K1, K2 und K3 vorgesehen. Durch Umschalten der Sensorsignale X17, X18 auf die Messkanäle K1, K2, bzw. K3 kann der durch die verschiedenen Signalwege bedingte Phasenfehler bestimmt und bei der Berechnung des Massedurchflusses (I) berücksichtigt werden.

Description

Beschreibung
MESS- UND BETRIEBSSCHALTUNG FÜR EINEN CORIOLIS-MASSENDURCHFLUSSMESSER MIT DREI MESSKANÄLEN
[0001] Die Erfindung betrifft eine Mess- und Betriebsschaltung für einen Coriolis- Massedurchflussmesser mit drei Messkanälen.
[0002] Coriolis-Massedurchflussmesser werden vielfach in der Prozessmesstechnik zur Bestimmung des Massendurchflusses eines Fluids in einem Rohrleitungsabschnitt eingesetzt.
[0003] Das Coriolis-Messprinzip basiert darauf, das Messrohr in dem das Fluid fließt in Schwingung zu versetzen und die resultierende Schwingungsbewegung auszuwerten.
[0004] Coriolis-Massedurchflussmesser weisen deshalb je Messrohr einen Schwin¬ gungserreger und zwei Schwingungssensoren auf.
[0005] Messrohr und Fluid bilden zusammen ein schwingungsfähiges System, das in der Regel auf seiner Resonanzfrequenz angeregt wird. Die Resonanzfrequenz hängt unter anderem vom Material und den Abmessungen des Messrohrs ab. Auch die Dichte des strömenden Fluids hat einen Einfluss auf die Resonanzfrequenz.
[0006] Bei bestimmten Anwendungen wird das Messrohr jedoch nicht auf der Reso¬ nanzfrequenz, sondern auf einer benachbarten Frequenz angeregt.
[0007] Die Schwingungssensoren erfassen die Schwingungsbewegung des Messrohrs an zwei in Strömungsrichtung beabstandeten Stellen und wandeln diese in Sensorsignale um. Die beiden Sensorsignale weisen die gleiche Frequenz wie die Messrohr¬ schwingung auf. Strömt ein Fluid (Flüssigkeit, Gas) durch das Messrohr, so sind die beiden Sensorsignale aufgrund des Coriolis -Effekts gegeneinander phasenverschoben. Die Phasenverschiebung ist ein Maß für den Massedurchfluss des Fluids durch diesen Rohrleitungsabschnitt. Die Sensorsignale werden in einer Mess-/Teilschaltung ausgewertet, um den genauen Wert des Massedurchflusses zu bestimmen. Der Messwert kann in einer Anzeigeeinheit am Coriolis-Massedurchflussmessers dargestellt oder zur Prozesssteuerung an eine übergeordnete Einheit, z. B. eine Steuerung (SPS, PLC) oder an ein Leitsystem weitergeleitet werden.
[0008] Neben dem Massedurchfluss können auch weitere Eigenschaften des Fluids, wie zum Beispiel die Dichte bestimmt werden. Hierzu ist zusätzlich eine Frequenz¬ auswertung der Messrohrschwingung notwendig.
[0009] Verschiedene Typen von Coriolis-Massedurchflussmessern werden von der Firma Endress+Hauser Flowtec AG hergestellt und vertrieben.
[0010] In der Patentschrift US 4,801,897 ist eine Erreger-/Teilschaltung für einen Coriolis- Massedurchflussmesser beschrieben, die nach Art einer analogen Phaselog- Loop-Regelung aufgebaut ist. Die Erregerfrequenz für das Messrohr stellt sich dabei auch bei veränderlicher Fluiddichte automatisch auf die Resonanzfrequenz des Messrohrs ein.
[0011] Die bekannten Messschaltungen arbeiten entweder analog oder digital. In den Druckschriften EP 698783, US 4,895,030, EP 702212 bzw. US 4,529,002 sind derartige Messschaltungen näher beschrieben.
[0012] Aus der EP 698783 ist eine Messschaltung für einen Corio lis-
Massedurchflussmesser bekannt, die einen analogen Regelkreis aufweist, der die beiden Sensorsignale auf gleiche Amplitude regelt.
[0013] Aus der EP 866319 ist eine weitere Mess- und Betriebsschaltung für einen Coriolis- Massedurchflussmesser bekannt. Bei dieser Schaltung werden die beiden Sen¬ sorsignale vor deren Weiterverarbeitung verstärkt, wobei der Verstärkungsfaktor eines Verstärkers variabel ist. In einem digitalen Signalprozessor werden die Summe und die Differenz der beiden Sensorsignale sowie eines der Sensorsignale ausgewertet.
[0014] Neuerdings sind Messschaltungen für Coriolis-Massedurchflussmesser bekannt (siehe z. B. deutsche Offenlegungsschrift DE10132603), die die Phasenverschiebung zwischen den beiden Sensorsignalen direkt messen und daraus den Massedurchfluss berechnen. Je nach Aufbau des Coriolis-Massedurchflussmessers können die auf¬ tretenden Phasenverschiebungen relativ klein sein. Maximale Phasenverschiebungen von 1,5° sind nicht unwahrscheinlich. Zusätzliche Phasenverschiebungen, die durch die zwei Messkanäle für die beiden Sensorsignale hervorgerufen werden, sollten möglichst vermieden werden. Diese nicht vom Coriolis -Effekt herrührenden Phasen¬ verschiebungen werden als Phasenfehler bezeichnet.
[0015] Aufgrund des kleinen Messefektes insbesondere bei kleinen Strömungsgeschwin¬ digkeiten können auch sehr kleine Phasenfehler sich äußerst negativ auf das Mes¬ sergebnis auswirken.
[0016] Denkbar ist es, den Phasenfehler für die Sensorsignale in den beiden Messkanälen vorab zu bestimmen und bei der weiteren Auswertung entsprechend zu berück¬ sichtigen.
[0017] Aufgrund der Zeitabhängigkeit der Einflussfaktoren wie Alterung der Mes¬ saufnehmer, Umgebungstemperatur etc, wäre eine einmalige Bestimmung sicherlich nicht ausreichend. Eine regelmäßige Wiederholung der Bestimmung wäre dringend notwendig.
[0018] Leider muss jedoch bei der Messung des Phasenfehlers die eigentliche Messung zumindest kurzfristig unterbrochen werden. Dies ist nicht erwünscht und bei bestimmten Anwendungen nicht akzeptabel.
[0019] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Bestimmung des Masse¬ durchflusses eines Coriolis-Massedurchflussmessers anzugeben, das die oben genannten Nachteile nicht aufweist, das insbesondere Phasenfehler eliminiert und gleichzeitig eine kontinuierliche Messung erlaubt.
[0020] Gelöst wird diese Aufgabe durch das im Anspruch 1 angegebene Verfahren.
[0021] Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
[0022] Die wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, für die beiden Sensorsignale nicht zwei sondern drei Messkanäle vorzusehen. Durch entsprechendes Umschalten der Sen¬ sorsignale auf die drei Messkanäle kann der relative Phasenfehler von jeweils zwei Messkanälen ermittelt und bei der Bestimmung des Massedurchflusses berücksichtigt werden.
[0023] In einer Weiterentwicklung der Erfindung werden die Sensorsignale zyklisch auf die drei Messkanäle umgeschaltet.
[0024] In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist ein Messkanal permanent für ein bestimmtes Messsignal vorgesehen.
[0025] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird nur bei jedem zweiten Zy¬ klusschritt der relative Phasenfehler zweier Messkanäle gemessen.
[0026] Ein wesentlicher Vorteil, den das erfindungsgemäße Verfahren bietet, besteht darin, dass eine Unterbrechung der Messung nicht mehr notwendig ist.
[0027] Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
[0028] Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfüh¬ rungsbeispiels erläutert.
[0029] Es zeigen:
[0030] Fig. 1 Messaufnehmer für einen Coriolis-Massedurchflußmesser
[0031] Fig. 2 Blockschaltbild einer zum Messaufnehmer nach Fig. 1 gehörenden Mess- und Betriebschaltung
[0032] Fig. 3 Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Mess- und Betriebsschaltung
[0033] Fig. 4 Tabelle Zuordnung Messkanal Sensorsignal
[0034] Fig. 5 Flußdiagramm mit den einzelnen Verfahrenschritten
[0035] In Fig. 1 ist ein Messaufnehmer 1 für einen Coriolis-Massedurchflußmesser in sche- matischer Darstellung gezeigt. Der Messaufnehmer 1 ist in einer nicht dargestellten Rohrleitung angeordnet in der ein Fluid F strömt, dessen Massedurchfluss eine der in¬ teressierenden Größen ist. Die Verbindung mit der Rohrleitung erfolgt über die beiden Flansche 2,3.
[0036] Der Messaufnehmer 1 weist ein einziges gerades Messrohr 4 auf, das einlassseitig über eine Endplatte 13 am Flansch 2 und auslassseitig über eine Endplatte 14 am Flansch 3 fixiert ist.
[0037] Die erfindungsgemäße Mess- und Betriebsschaltung ist nicht auf diesen speziellen Messaufnehmer 1 mit einem einzigen geraden Messrohr beschränkt. Sie kann in Verbindung mit den verschiedenen bekannten Messaufnehmern eingesetzt werden. Zu erwähnen sind z.B. Messaufnehmer mit einem Messrohr mit Auslegermasse, wie z.B. in der EP 97 81 0559 beschrieben, Messaufnehmer mit einem gebogenen Messrohr (EP 96 10 9242) sowie Messaufnehmer mit zwei parallelen geraden oder gebogenen Messrohren (US 4793191 bzw. US 41 27 028).
[0038] Die Flansche 2, 3 und die Endplatten sind an oder in einem Trägerrohr 15 befestigt.
[0039] Zur Erzeugung der Messrohrschwingung ist in der Mitte zwischen den beiden Endplatten 13, 14 am Messrohr 4 ein Schwingungserreger 16 angeordnet. Bei dem Schwingungserreger 16 kann es sich z.B. um einen elektromagnetischen Antrieb bestehend aus einem Permanentmagnet 161 und einer Spule 162 handeln.
[0040] Die Spule 162 ist am Tragrohr 15 und der Permanentmagnet 161 am Messrohr 4 fixiert.
[0041]
[0042] Über den in der Spule 162 fließenden Strom lässt sich die Amplitude und die
Frequenz der Biegeschwingung des Messrohrs 4, die in der Zeichenebene verläuft, steuern.
[0043] In der Zeichenebene treten auch die Corioliskräfte auf, die bewirken, dass nicht mehr alle Punkte entlang des Messrohrs 4 in Phase schwingen.
[0044] Die Schwingungsbewegung des Messrohrs 4 wird mit Hilfe zweier Schwin¬ gungssensoren 17 bzw. 18, die etwa symmetrisch zum Schwingungserrreger 16, ebenfalls am Tragrohr 15 angeordnet sind, aufgenommen. Bei den Schwin¬ gungssensoren 17 bzw. 18 kann es sich z. B. um elektromagnetische Wandler handeln, die ähnlich der Anordnung Permanentmagnet- Spule des Schwingungserregers 16 aufgebaut sind.
[0045] Die beiden Permanentmagnet 171, 181 sind am Messrohr 4 und die beiden Spulen 172, 182 am Tragrohr 15 fixiert. Die Bewegung des Messrohrs 4 bewirkt über die Magnete 171, 181 eine Induktionsspannung in der jeweiligen Spule 172, 182, die als analoges Sensorsignal X17 bzw. X18 abgegriffen wird.
[0046] Ein Coriolis-Massedurchflussmesser besteht in der Regel aus einem Mes¬ saufnehmer und einer zugehörigen Mess- und Betriebsschaltung.
[0047] Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer solchen zum Messaufnehmer 1 gehörenden Mess- und Betriebsschaltung, die unter anderem die Auswertung der beiden Sen¬ sorsignale durchführt und die Schwingungsanregung des Messrohrs 4 steuert.
[0048] Die beiden Sensorsignale xl7 und xl8, die von den Schwingungssensoren 17 bzw. 18 aufgenommen werden, werden in zwei Vorverstärkern VVl und VV2 verstärkt und jeweils in einem Analog-/Digitalwandler AWl bzw. AW2 in Sensorsignale X17, X18 digitalisiert und einem digitalen Signalprozessor DSP zugeführt. Der digitale Signal¬ prozessor DSP liefert an einem ersten Ausgang Al den gemessenen Wert des Masse- durchflusses m
. Ein Ausgang A2 liefert ein Signal, das den Erregerstrom I εrr für die Schwingun gsanregung der Messrohre steuert. Die beiden Sensorsignale X17 und X18 werden, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, über zwei Messkanäle Kl und K2 dem digitalen Signalprozessor DSP zugeführt.
[0049] In Fig. 3 ist ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Mess- und Betriebs¬ schaltung, mit drei Messkanälen Kl, K2, K3 näher dargestellt. Diese Mess- und Betrie¬ bschaltung entspricht im Wesentlichen der in Fig. 2 dargestellten Schaltung. Die beide Sensorsignale X17 und X18 werden jeweils von den beiden Spulen 172 und 182 geliefert. Diese beiden Sensorsignale werden in zwei Vorverstärkern VVl bzw. VV2 verstärkt und jeweils drei Schaltern SRI, SR2 und SR3 zugeführt. Jeder dieser Schalter ist einem Messkanal Kl, K2, K3 zugeordnet. In jedem der Messkanäle Kl, K2 bzw. K3 befindet sich neben den Schaltern SRI, SR2, SR3 jeweils ein Verstärker Vl, V2, V3 mit nachgeschaltetem Analog-Digitalwandler AWl, AW2, AW3. Die Ausgänge der drei Analog-Digitalwandler AWl, AW2, AW3, liefern Signale, die jeweils mit einem, zwei bzw. drei hochgestellten Strichen ', " bzw. "' gekennzeichnet sind, an einen digitalen Signalprozessor DSP. Der digitale Signalprozessor DSP berechnet den Massendurchfluss m
, der am Ausgang Al ausgegeben wird, aus der Frequenz der Messrohrschwingung f und der jeweiligen Phasenverschiebung zwischen zwei Eingangssignalen z. B. X17' und Xl 8". Die Schalter SRI, SR2, SR3 werden über drei vom digitalen Signal¬ prozessor gelieferten Steuersignale Sl, S2, S3 angesteuert.
[0050] Ein Ausgang A2 liefert ein Signal, das den Erregerstrom I für die Schwin- err gungsanregung der Messrohre steuert.
[0051] Anhand der Tabelle (Fig. 4) ist nachfolgend erläutert, wie die beiden Sensorsignale X 17, X18 auf die drei Kanäle Kl, K2 und K3 geschaltet werden. In einem ersten Schritt wird das Sensorsignal X 17 auf den Kanal Kl und das Sensorsignal Xl 8 auf die beiden Kanäle K2 und K3 geschaltet. Im ersten Zyklusschritt kann der Phasenfehler Δφ 23= ς>2- ς>3 zwischen den Kanälen K2 und K3 ermittelt werden. Im Zyklusschritt 2 erfolgt keine neue Zuordnung der Signale. Im Zyklusschritt 3 wird das Signal Xl 8 auf den Kanal und den Kanal 2 geschaltet. Das Signal Xl 8 verbleibt auf dem Kanal 3. In diesem Zyklusschritt kann der Phasenfehler Δφ 12= φl- φ2 zwischen den Kanälen Kl und K2 bestimmt werden. Im Zyklusschritt 4 erfolgt wiederum keine Änderung der Kanalzuordnung. Im Zyklusschritt 5 wird das Sensorsignal X18 auf den Kanal Kl und den Kanal K3 geschaltet. Das Sensorsignal Xl 8 bleibt auf dem Kanal K2. In diesem Zyklusschritt kann der Phasenfehler Δ 13= φl- φ3 zwischen den beiden Kanälen Kl und K3 bestimmt werden. Weitere Kanalzuordnungen sind denkbar aber nicht notwendig, da alle möglichen Phasenfehler bereits bestimmt sind.
[0052] Im Flussdiagramm nach Fig. 5 sind die Verfahrenschritte, die der ersten Zeile der Tabelle nach Fig. 4 zugrunde liegen, explizit angegeben.
[0053] Im digitalen Signalprozessor DSP wird der jeweilige Phasenfehler Δφ der beiden Kanäle mit identischen Signalen gemessen und gespeichert. Bei der Bestimmung der Phasendifferenz Δφ der beiden Sensorsignale X 17 und Xl 8 wird der Phasenfehler Δφ , der durch die unterschiedlichen Messkanäle verursachte wird, entsprechend be¬ rücksichtigt (siehe Tabelle Fig. 4). Bei der Berechnung des Massedurchflusses rh wird der Phasenfehler ebenso berücksichtig. Dadurch kann die Messgenauigkeit eines Coriolis-Massedurchflussmessers erheblich erhöht werden. Mit dem erfin¬ dungsgemäßen Verfahren werden auch zeitlich schwankende Einflüsse, z. B. die Tem¬ peraturabhängigkeit des Phasenfehlers, erfasst.
[0054] Für die Frequenzmessung und die Amplitudenbestimmung hat es sich als sehr vorteilhaft herausgestellt, wenn ein Signal, hier das Signal X 18, permanent einem bestimmten Kanal, hier dem Kanal K3 zugeordnet ist.
[0055] Der Wechsel der Kanalumschaltung erfolgt etwa alle 10s. Typische Werte für die Messrohschwingung sind 800 Hz. Der Messrohrdurchmesser beträgt 12mm.
[0056] Die Erfindung eignet sich insbesondere auch dann, wenn die einzelnen Schalter SRI, SR2, SR3 einen Phasenfehler verursachen.

Claims

Ansprüche
[0001] Verfahren zur Bestimmung des Massedurchflusses mit Hilfe eines Coriolis-
Massedurchflussmesser, bei dem aus der Phasendifferenz zweier Sensorsignale Xl 7, Xl 8 der Massedurchfluss rix gewonnen wird, wobei für die beiden Sensorsignale X17, X18 drei Messkanale Kl, K2 und K3 vorgesehen sind, über die Signale eine digitalen Signalprozessor DSP zugeführt werden und ein Schalter SRI, SR2, SR3 vorgesehen sind, die ein Umschalten der Sensorsignale X17, X18 auf einzelnen Messkanäle Kl, K2, bzw. K3 ermöglichen, mit folgenden Verfahrens schritten: Schalten des ersten Sen¬ sorsignals X 17 auf den Messkanal Kl Schalten des zweiten Sensorsignals Xl 8 auf die Messkanäle K2, K3 Bestimmung des Phasenfehlers Δφ 23 der Messkanälen K2, K3 durch Messung der Phasenverschiebung der Aus¬ gangssignale Xl 8' und Xl 8" dieser beiden Messkanäle K2, K3 Speichern des Phasenfehlers Δφ 23 Messung der Phasenverschiebung Δφ zwischen den Aus¬ gangssignale des Messkanalpaars Kl und K2 Bestimmung des Masse¬ durchflusses rix aus der Phasenverschiebung Δφ unter Berücksichtigung eines zu einem früheren
Zeitpunkt gewonnen Phasenfehlers Δ 23 des Messkanalpaars Kl, K2. [0002] Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Sensorsignale Xl 7, Xl 8 zyklisch auf die
Messkanäle Kl, K2, K3 umgeschaltet werden. [0003] Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkanal K3 permanent für das Messsignal Xl 8 vorgesehen ist. [0004] Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass nur bei jedem zweiten
Zyklusschritt eine Messung des Phasenfehlers Δφ zweier Messkanäle erfolgt. [0005] Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorher gehenden
Ansprüche.
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