NL192404C

NL192404C - Electronic flow rate meter for liquid media.

Info

Publication number: NL192404C
Application number: NL8702512A
Authority: NL
Original assignee: Landis & Gyr Gmbh
Priority date: 1986-10-23
Filing date: 1987-10-21
Publication date: 1997-07-04
Also published as: DK556487D0; DE3734635C2; CH672187A5; DE3734635A1; DK556487A; NL8702512A; DK166695B1; NL192404B

Description

1 1924041 192404

Elektronische doorloopvolumemeter voor vloeibare mediaElectronic flow rate meter for liquid media

De uitvinding betreft een elektronische doorloopvolumemeter voor vloeibare media, vooraan van een ultrageluidmeettraject in een meetbuis en twee meetomzetters voor ultrageluid, die zijn verbonden met 5 middelen voor het opwekken van een zendfrequentie en met een meetorgaan dat het over het ultrageluid* meettraject in de meetbuis door de stroming van het medium veroorzaakte looptijdverschil tussen een ultrageluidsignaal tussen de eerste meetomzetter als zender en de tweede meetomzetter als ontvanger enerzijds en een ultrageluidsignaal tussen de tweede meetomzetter als zender en de eerste meetomzetter gelegen ontvanger anderzijds meet, middelen voor het herhaald initiëren van een meetcydus, die een 10 zendfase voor het uitzenden van een pakket ultrageluidgolven van constante amplitude van vooraf bepaalde duur, een ontvangfase voor het ontvangen van de door het medium geleide ultrageluidgolfpakketten en voor het omzetten van de beide ultrageluidgolfpakketten in ontvangsignalen, alsmede een rustfase omvat, middelen voor het meten en het omzetten van de door het looptijdverschil veroorzaakte faseverschuiving α van de ontvangsignalen gedurende een van tevoren vastgesteld aantal perioden van de ultrageluidgolven in 15 eenheden evenredig met het volume van het per tijdseenheid door de meetbuis stromende medium, en een besturingsorgaan voor het besturen van de meetcydus.The invention relates to an electronic flow volume meter for liquid media, at the front of an ultrasound measuring path in a measuring tube and two measuring transducers for ultrasound, which are connected with 5 means for generating a transmission frequency and with a measuring means that the ultrasonic measuring path in the measuring tube is the flow of the medium caused a transit time difference between an ultrasound signal between the first measuring transducer as transmitter and the second measuring transducer as receiver on the one hand and an ultrasound signal between the second measuring converter as transmitter and the first measuring transducer on the other measuring means for repeatedly initiating a measuring cycle, comprising a transmit phase for transmitting a packet of constant amplitude ultrasound waves of predetermined duration, a receive phase for receiving the medium-guided ultrasound wave packets and for converting the two ultrasound wave packets into reception signals, and and a rest phase, means for measuring and converting the phase shift α of the received signals caused by the transit time difference during a predetermined number of periods of the ultrasound waves in 15 units proportional to the volume of the medium flowing through the measuring tube per unit time, and a controller for controlling the measuring cydus.

Een dergelijke doorloopvolumemeter is bekend uit het Zwitserse octrooischrift 604.133. Deze doorloopvolumemeter meet de stroomsnelheid en daarmede de stroom van een medium door een meetbuis op basis van het looptijdverschil tussen twee ultrageluidgolfpakketten van bijvoorbeeld meer dan 100 perioden, die 20 gelijktijdig de meetbuis in tegengestelde richting eenmaal per meetcydus doorlopen. In een gekozen sectie van beide ultrageluidgolfpakketten wordt in elke periode de faseverschuiving α tussen de op de weg door de meetbuis door de stroom vertraagde resp. versnelde ultrageluidgolven met een bemonstertroquentie gemeten en worden de resulterende impulsen omgerekend in hoeveelheidseenheden.Such a flow-through volume meter is known from Swiss patent 604,133. This flow volume meter measures the flow rate and thus the flow of a medium through a measuring tube on the basis of the transit time difference between two ultrasound wave packages of, for example, more than 100 periods, which simultaneously pass through the measuring tube once in each measuring cycle. In a selected section of both ultrasound wave packages, the phase shift α between the current on the road through the measuring tube is delayed resp. accelerated ultrasound waves are measured with a sample frequency and the resulting impulses are converted into units of quantity.

Kenmerkend voor de bekende doorloopvolumemeter is een voorgeschreven stroomrichting van het 25 medium, een verwerkbare faseverschuiving α van maximaal 180° en een meetfout, die ontstaat doordat de meter bij een zeer kleine of in het geheel geen doorloop teveel hoeveelheidseenheden registreert. Deze meetfout beperkt de minimale, met voorafbepaalde nauwkeurigheid meetbare doorloophoeveelheid.Characteristic of the known flow-through volume meter is a prescribed flow direction of the medium, a processable phase shift α of maximum 180 ° and a measurement error, which arises because the meter registers too many quantity units at a very small or no flow at all. This measurement error limits the minimum throughput quantity that can be measured with predetermined accuracy.

De uitvinding beoogt de dynamiek van de doorloopvolumemeter van de in de aanhef genoemde soort, d.w.z. de verhouding van de grootste tot de kleinste doorloophoeveelheid bij voorafbepaalde meet-30 nauwkeurigheid, door het ondervangen van de oorzaken van de bovengenoemde meetfout te verbeteren.The object of the invention is to improve the dynamics of the flow-through volume meter of the type mentioned in the preamble, i.e. the ratio of the largest to the smallest flow rate at predetermined measuring accuracy, by overcoming the causes of the above-mentioned measuring error.

Een nauwkeurige analyse van de meetmethode volgens de stand van de techniek toont dat aan de stroom van het medium in de meetbuis een kleine stroomcomponent in een tegengesteld aan de voorafbepaalde stroomrichting wordt toegevoegd wanneer de kolom van het medium in de meetbuis tengevolge van trillingen of pompvibraties in langstrillingen wordt verplaatst. De apparaten volgens de stand van de 35 techniek registreren slechts de absolute waarde van de stroom aan de hand van vele metingen met een duur van ongeveer 1 ms, zodat bij zeer kleine of in het geheel geen doorloop bij trillingen in het medium de apparaten foutief een doorloophoeveelheid, de zogenaamde klaphoeveelheid, weergeven.An accurate analysis of the prior art measuring method shows that a small flow component is added to the flow of the medium into the measuring tube in an opposite direction to the predetermined flow direction when the column of the medium in the measuring tube due to vibrations or pump vibrations in long vibrations are moved. The prior art devices only register the absolute value of the current by means of many measurements with a duration of about 1 ms, so that with very small or no run-through at vibrations in the medium, the devices incorrectly display the throughput quantity, the so-called folding quantity.

Volgens de uitvinding worden deze problemen ondervangen doordat het meetorgaan een schakeling voor het vertragen van het door de stroomopwaarts gelegen ontvanger afgegeven ontvangsignaal over een 40 aanvullende constante faseverschuiving δα omvat voor het verschuiven van het nulpunt van het doorioop-volume binnen het voor de faseverschuiving α + δα vooraf bepaalde meetbereik, en een evaluatieschakeling (55) voor het evalueren van een door de duur van een vrijgeefsingaal uit het besturingsorgaan vooraf bepaald aantal perioden van de ontvangsignalen in het meetorgaan voor het bepalen van de faseverschuiving α + δα, en dat een telinrichting voor het meten van de faseverschuiving α + δα aanwezig is die 45 na iedere meetcydus de verschuiving Γ van het nulpunt van het doorloopvolume aftrekt.According to the invention, these problems are overcome by the fact that the measuring means comprises a circuit for delaying the received signal output from the upstream receiver by an additional constant phase shift δα for shifting the zero point of the throughput volume within the phase shift α + δα predetermined measuring range, and an evaluation circuit (55) for evaluating a number of periods of the received signals in the measuring device predetermined by the duration of a release signal from the controller for determining the phase shift α + δα, and a counting device for the measurement of the phase shift α + δα is present, which subtracts the shift Γ from the zero point of the flow volume 45 after each measurement cycle.

Op deze wijze wordt een doorloopvolumemeter verkregen met een grote dynamiek en waarmee een stroming in twee richtingen met hoge meetnauwkeurigheid kan worden gemeten.In this way, a flow-through volume meter with high dynamics and with which a two-way flow with high measuring accuracy can be measured is obtained.

Een uitvoeringsvorm van de uitvinding heeft tot kenmerk, dat de evaluatieschakeling het meetbereik voor de faseverschuiving α + δα uitbreidt tot het gehele bereik van 0°-360°. Deze uitvoering heeft het voordeel 50 dat de bovengenoemde beperking van de evalueerbare faseverschuiving tot 180° niet meer optreedt, maar dat metingen worden uitgevoerd van de verschuiving van de beide signalen over het volledige fasegebied van 0°-360°. Daardoor wordt de dynamiek van de doorloopvolumemeter verder vergroot en wel met een factor 2.An embodiment of the invention is characterized in that the evaluation circuit extends the measuring range for the phase shift α + δα to the entire range from 0 ° -360 °. This embodiment has the advantage that the above-mentioned limitation of the evaluable phase shift to 180 ° no longer occurs, but that measurements are carried out of the shift of the two signals over the entire phase range from 0 ° -360 °. This further increases the dynamics of the flow volume meter by a factor of 2.

Een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding heeft tot kenmerk, dat de vertraging van het ontvang-55 signaal van de stroomopwaarts gelegen ontvanger overeenkomt met een faseverschuiving van δα = 180°, waarbij het meetbereik voor de faseverschuiving α + δα het bereik omvat van -180'° tot +180°. Een doorstroomvolumemeter volgens deze uitvoeringsvorm kan doorstroomhoeveelheden in beide stromings- 192404 2 richtingen symmetrisch ten opzichte van het nulpunt meten, waarbij het ontvanggedeelte van de stroomopwaarts gelegen otvanger met een faseverschuiving van Sa = 180° wordt vertraagd.A further embodiment of the invention is characterized in that the delay of the receive-55 signal from the upstream receiver corresponds to a phase shift of δα = 180 °, the measuring range for the phase shift α + δα comprising the range of -180 ' ° to + 180 °. A flow volume meter according to this embodiment can measure flow rates in both flow directions 192404 2 symmetrically with respect to the zero point, delaying the receiving portion of the upstream receiver with a phase shift of Sa = 180 °.

De genoemde middelen voor het meten en het omzetten van de door de looptijdverschillen veroorzaakte faseverschuiving van de ontvangsignalen zijn uitgerust voor de correctie van het doorioopvolume met de 5 nulpuntsverschuiving Γ, zodat na iedere meetcydus de gemeten faseverschuiving a + δα wordt verminderd met de aanvullende constante faseverschuiving Sa en het doorstroomvolume correct wordt bepaald. Doorstroomvolumemeters volgens deze uitvoering kunnen zijn voorzien van correctiemiddelen voor de door de extra faseverschuiving veroorzaakte nulpuntsverschuiving, waardoor op een weergave-inrichting zowel de richting van de stroming als het doorstroomvolume kan worden afgelezen.The said means for measuring and converting the phase shift of the received signals caused by the transit time differences are equipped for the correction of the through-volume with the 5 zero-shift Γ, so that after each measuring cycle the measured phase shift a + δα is reduced by the additional constant phase shift Sa and the flow volume is correctly determined. Flow-through volume meters according to this embodiment can be provided with correction means for the zero-point shift caused by the additional phase shift, so that both the direction of flow and the flow-through volume can be read on a display device.

10 Opgemerkt wordt dat ook uit het Duitse Offenlegungsschrift 1.908.511 een ultrageluidhoeveelheidsmeter bekend is, die in staat is om een omkering van de stromingsrichting te verwerken. De ultrageluidmeetom-zetters worden voorzien van enkelvoudige elektrische impulsen van 100 V, waarna de meetomzetters in hun eigenfrequentie van ongeveer 100 MHz met een snel afnemende amplitude uittrillen en ultrageluidgolven uitzenden met een hoge frequentie van ongeveer 100 MHz in de vorm van een impulstrein met meerdere 15 tientallen gedempte trillingen. De beide impulstreinen worden door de beide ultrageluidmeetomzetters gelijktijdig in tegengestelde richtingen door het medium gezonden, waarbij de ontvangsignalen van de meetomzetters zodanig worden opgeteld, dat het meetsignaal bij rustend medium de waarde nul bezit.It is noted that also from German Offenlegungsschrift 1,908,511 an ultrasound quantity meter is known, which is capable of processing a reversal of the flow direction. The ultrasound transducers are supplied with single electrical pulses of 100 V, after which the transducers vibrate in their natural frequency of approximately 100 MHz with a rapidly decreasing amplitude and emit ultrasound waves at a high frequency of approximately 100 MHz in the form of a multi-pulse train. dozens of damped vibrations. The two pulse trains are simultaneously transmitted through the medium by the two ultrasound transducers in opposite directions, the reception signals of the transducers being added so that the measuring signal has a value of zero when the medium is at rest.

Zodra het medium in een bepaalde richting stroomt, worden de piekspanningen van de ontvangsignalen in de tijd in evenredigheid met de stroomsnelheid verschoven. Aangezien, door de demping van de trillingen 20 aanwezig in de impulstreinen, geen fasemeting mogelijk is, treden meetfouten in de elektronische schakeling op vanwege de onstabiele spanningsamplitude. Om deze meetfouten uit te schakelen worden twee op elkaar volgende metingen uit een cyclus samen verwerkt, waarbij bij de eerste meting door middel van omschakeling het ene ontvangsignaal en bij de tweede meting het tweede ontvangsignaal met behulp van een enkelvoudige looptijdschakeling (LC-schakeling) in de tijd wordt vertraagd. De verwerking van de 25 meetsignalen van een cyclus middelt zowel de vertraging als ook de meetfouten uit. Het meetbereik voor de doorstroomhoeveelheden is symmetrisch rond het nulpunt en de vertraging in de LC-schakeling is in absolute waarde begrensd.Once the medium flows in a particular direction, the peak voltages of the receive signals are shifted in time in proportion to the flow rate. Since, due to the damping of the vibrations 20 present in the pulse trains, no phase measurement is possible, measurement errors occur in the electronic circuit because of the unstable voltage amplitude. To eliminate these measurement errors, two consecutive measurements from a cycle are processed together, with the first measurement by switching the one receiving signal and the second measurement the second receiving signal using a single transit time switching (LC circuit). time is delayed. The processing of the 25 measuring signals of a cycle averages both the delay and the measuring errors. The measuring range for the flow rates is symmetrical around the zero point and the delay in the LC circuit is limited in absolute value.

De in het eerder genoemde Zwitserse octrooischrift 604.133 beschreven doorioopvolumemeters wekken ultrageluid op als ongedempte, harmonische, sinusvormige trillingen van slechts 1 MHz en meten de door 30 het stromende medium veroorzaakte faseverschuiving gedurende een te voren bepaald aantal trillings-perioden. Deze beide maatregelen alleen vergroten de meetdynamiek met een factor 100 zonder verlies aan meetnauwkeurigheid in vergelijking met de uit het Duitse Offenlegungsschrift 1.908.511 bekende inrichting. Wel divergeren de uitgestraalde ultrageluidgolven van 1 MHz in sterkere mate dan die van 100 MHz, zodat een smalle meetbuis als golfgeleider voor het ultrageluid wordt gebruikt, teneinde de in het 35 Duitse Offenlegungsschrift 1.908.511 genoemde afhankelijkheid van de bundelverwijdingsomstandigheden onder controle te brengen.The through-volume meters described in the aforementioned Swiss Patent 604,133 generate ultrasound as undamped, harmonic, sinusoidal vibrations of only 1 MHz and measure the phase shift caused by the flowing medium for a predetermined number of vibration periods. Both these measures alone increase the measuring dynamics by a factor of 100 without a loss of measuring accuracy compared to the device known from German Offenlegungsschrift 1,908,511. However, the radiated ultrasound waves of 1 MHz diverge to a greater degree than those of 100 MHz, so that a narrow measuring tube is used as a waveguide for the ultrasound, in order to control the dependence on the beam dilation conditions mentioned in German Offenlegungsschrift 1,908,511.

De uitvinding wordt hierna nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin enkele u'itvoerings-voorbeelden zijn weergegeven.The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing, in which some exemplary embodiments are shown.

40 Figuur 1 geeft een meetinrichting van een doorioopvolumemeter of als deel van een warmte-hoeveelheidsmeter weer, figuur 2 toont een tijddiagram van een meetcydus, figuur 3 geeft een uitvoering van een meetorgaan en een telinrichting weer, figuur 4 toont een uitvoering van een op flanken geschakelde fasedetector, 45 figuur 5 is een toestandsdiagram van de fasedetector volgens figuur 4 en figuur 6 is een tijddiagram van de signalen in het meetorgaan en in de telinrichting.40 Figure 1 shows a measuring device of a continuous volume meter or as part of a heat quantity meter, figure 2 shows a time diagram of a measuring cycle, figure 3 shows an embodiment of a measuring device and a counting device, figure 4 shows an embodiment of a flank switched phase detector, Figure 5 is a state diagram of the phase detector of Figure 4 and Figure 6 is a time diagram of the signals in the measuring device and in the counter.

In dit verband voorkomende lettere met een dwarestreep erboven ter aanduiding van een logisch geïnverteerde toestand worden met de index ”BAR” aangeduid, bijvoorbeeld 1¾^.Letters in this context with a cross bar above them to denote a logically inverted state are denoted by the index "BAR", for example 1¾ ^.

50 De in figuur 1 weergegeven doorioopvolumemeter, zoals deze bijvoorbeeld als deel van een warmtemeter wordt gebruikt, bestaat in hoofdzaak uit een meetwaardegever 1, met een meetbuis 2, waarin een vloeibaar medium van een aansluitstomp 3 naar een aansluitstomp 4 in een vooraf bepaalde, met een pijl 5 aangeduide stroomrichting loopt, en uit meetomzetters 6 en 7 voor ultrageluid, een zendotgaan 8, een besturingsorgaan 9, een meetorgaan 10 voor het bepalen van een looptijdverechil t van de ultra-55 geluidsgolven, een bemonstergenerator 11 met de frequentie f2, een telinrichting 12 met een weergeef-inrichting 13 en een impulsgever 14 met de frequentie f0.50 The through-volume meter, as it is used, for example, as part of a heat meter, mainly consists of a measuring value transmitter 1, with a measuring tube 2, in which a liquid medium from a connecting piece 3 to a connecting piece 4 in a predetermined, flow direction indicated by an arrow 5, and from transducers 6 and 7 for ultrasound, a transmitter 8, a control 9, a measuring device 10 for determining a transit time difference of the ultra-55 sound waves, a sample generator 11 with the frequency f2, a counter 12 with a display 13 and a pulse generator 14 with the frequency f0.

De meetomzetters 6, 7 liggen tegenover elkaar en menden periodiek gelijktijdig ultrageluidsgolfpakketten 3 192404 uit, d.w.z. een golfpakket loopt in de richting van de pijl 5 en een golfpakket loopt in tegengestelde richting. De zich aan het uiteinde van de meetbuis 2 bevindende meetomzetter 7 resp. 6 ontvangt deihalve een door de stroming versneld, respectievelijk vertraagd ultrageluidsgolfpakket.The measuring transducers 6, 7 face each other and periodically simultaneously emit ultrasound wave packages 3 192404, i.e. a wave package runs in the direction of the arrow 5 and a wave package runs in the opposite direction. The measuring transducer 7 resp. 6 therefore receives an ultrasonic wave packet accelerated or delayed by the flow, respectively.

Het zendorgaan 8 omvat een oscillator 15 met een frequentie fv Een kloksignaal 16 van de oscillator 15 5 wordt in het bij voorkeur uit een telketen bestaande besturingsorgaan 9 benut om een commandosignaal 17 voor een om schakelaar 18 en een vrijgeefsignaal 19 voor het meetorgaan 10 en de weergeefinrichting 13 op te wekken.The transmitter 8 comprises an oscillator 15 with a frequency fv. A clock signal 16 of the oscillator 15 is used in the control device 9, which preferably consists of a counting circuit, to provide a command signal 17 for a changeover switch 18 and a release signal 19 for the measuring device 10 and the to generate display device 13.

Een bij voorkeur smalle impuls 20 van de impulsgever 14 veroorzaakt dat het besturingsorgaan 9 een meetcyclus 21 (figuur 2) begint. De meetcydus 21 bestaat uit een zendfase 22, een ontvangfase 23 en een 10 rustfase 24. De volgende impuls 20 beëindigt de rustfase 24 en begint een nieuwe meetcyclus 21'.A preferably narrow pulse 20 of the pulse generator 14 causes the control member 9 to start a measuring cycle 21 (Figure 2). The measuring cycle 21 consists of a transmitting phase 22, a receiving phase 23 and a resting phase 24. The following pulse 20 ends the resting phase 24 and starts a new measuring cycle 21 '.

De frequentie f0 van de impulsen 20 (figuur 1) wordt bij voorkeur overeenkomstig de temperatuur van het medium in de meetbuis 2 ter compensatie van de temperatuurafhankelijke geluidssnelheid c0 van het medium op passende wijze veranderd in het geval van een zuivere doorioopmeter. Bij een warmte-hoeveelheidsmeter daarentegen hangt de frequentie f0 van de impulsen 20 bij voorkeur voorts nog af van 15 het verschil tussen de aanvoortemperatuur van een warmteverbruiker en de retourtemperatuur daarvan.The frequency f0 of the pulses 20 (Figure 1) is preferably appropriately changed in the case of a pure through-meter in accordance with the temperature of the medium in the measuring tube 2 to compensate for the temperature-dependent sound velocity c0 of the medium. In a heat meter, on the other hand, the frequency f0 of the pulses 20 preferably further depends on the difference between the inlet temperature of a heat consumer and the return temperature thereof.

De zendfrequentie f, komt via de door het commandosignaal 17 bestuurde om schakelaar 18 gedurende een vooraf bepaalde duur, bijvoorbeeld gedurende 128 perioden, als een zendsignaal 25 via een gemeenschappelijk invoerpunt 26 en koppeiingsorganen 27 bij de meetomzetters 6 en 7. De meetomzetters 6 en 7 wekken in het medium per meetcyclus 21 (figuur 2) elk een ultrageluidgolfpakket met de vooraf bepaalde 20 duur op. De zendfrequentie f1 ligt bij voorkeur in het gebied van 0,9 tot 1,2 MHz.The transmission frequency f1, via the switch 18 controlled by the command signal 17, for a predetermined duration, for example for 128 periods, comes as a transmission signal 25 via a common input point 26 and coupling means 27 at the measuring transducers 6 and 7. The measuring transducers 6 and 7 in the medium per measuring cycle 21 (figure 2) each generate an ultrasound wave package with the predetermined duration. The transmission frequency f1 is preferably in the range from 0.9 to 1.2 MHz.

In figuur 1 wordt het gemeenschappelijke invoerpunt 26 door de omschakelaar 18 gedurende de ontvangfase 23 (figuur 2) bij voorkeur geaard. Voor de evaluatie is het van voordeel slechts een in het midden gelegen gedeelte van het ontvangen ultrageluidsgolfpakket te verwerken, bijvoorbeeld de middelste 64 perioden. Deze keuze is vooraf bepaald door de positie in de tijd en de lengte van het vrijgeefsignaal 19. 25 Figuur 2 toont de volgorde in de tijd van de signalen 17,19,20, 28 en 29 gedurende een meetcyclus 21.In Figure 1, the common input point 26 is preferably grounded by the changeover switch 18 during the receive phase 23 (Figure 2). For the evaluation, it is advantageous to process only a central portion of the received ultrasound wave packet, for example, the middle 64 periods. This choice is predetermined by the position in time and the length of the enable signal 19. Figure 2 shows the order in time of the signals 17, 19, 20, 28 and 29 during a measuring cycle 21.

De beide ultrageluidsgolfpakketten doorlopen het meettraject in de meetbuis 2 (figuur 1) met de snelheden c0 + cm (stroomafwaarts, volgens de met de pijl 5 aangenomen stroomrichting) en c0-cm (stroomopwaarts), waarbij cm de stroomsnelheid van het medium voorstelt. De meetomzetter 6 ontvangt de stroomopwaarts UP inkomende ultrageluidsgolf en wekt een elektrisch UP-ontvangsignaal 28 op. De 30 meetomzetter 7 ontvangt de stroomafwaarts DOWN inkomende ultrageluidsgolf en wekt een elektrisch DOWN-ontvangsignaal 29 op. Zolang cm een waarde groter dan nul heeft, ontstaat een positieve fase-verschuiving α tussen het DOWN-ontvangsignaal 29 en het UP-ontvangsignaal 28. Volgens het Zwitserse octrooischrift 604.133 geldt in eerste benadering voor het looptijdverschil t = 2‘b'c^Co2, waarbij b de lengte van het meettraject is en voor de faseverschuiving α levert dit op α = Π/3600. Vloeit gedurende de tijd 35 vanaf het uitzenden tot het ontvangen van de ultrageluidsgolven het medium in de aan de pijl 5 tegengestelde richting, dan heeft cm een waarde kleiner dan nul en er stelt zich een negatieve waarde voor de faseverschuiving α in.Both ultrasound wave packages pass through the measuring path in the measuring tube 2 (figure 1) at the speeds c0 + cm (downstream, according to the flow direction assumed by the arrow 5) and c0-cm (upstream), where cm represents the flow rate of the medium. The measuring transducer 6 receives the upstream UP incoming ultrasound wave and generates an electric UP receiving signal 28. The measuring transducer 7 receives the ultrasound wave entering the DOWN downstream and generates an electric DOWN receiving signal 29. As long as cm has a value greater than zero, a positive phase shift α arises between the DOWN receive signal 29 and the UP receive signal 28. According to Swiss patent 604,133, the transit time difference t = 2'b'c ^ Co2 in the first approximation where b is the length of the measuring path and for the phase shift α this gives α = Π / 3600. If the medium flows in the direction opposite to the arrow 5 during the time 35 from emitting to receiving the ultrasound waves, cm has a value less than zero and a negative value for the phase shift α is set.

Wordt het UP-ontvangsignaal 28 in het meetorgaan 10 door elektronische middelen vertraagd, dan wordt bij de faseverschuiving α een extra constante positieve faseverschuiving Sa opgeteld, d.w.z. er treedt een 40 nulpuntsverschuiving Γ op. De telinrichting 12 converteert de som van de faseverschuivingen, een faseverschil α + δα, voor elke meetcyclus 21 (figuur 2) in een som van hoeveelheidseenheden. Ter correctie van de nulpuntsverschuiving Γ vermindert vervolgens de weergeefinrichting 13 deze som met een constant, met de extra faseverschuiving Sa overeenkomend getal en telt het resultaat op bij de reeds vastgelegde afleesbare hoeveelheidseenheden. Bijgevolg kan het meetorgaan 10 (figuur 1) ook ten opzichte van de pijl 5 45 negatieve stroomsnelheden cm vaststellen, zolang het faseverschil α + Sa groter dan nul blijft.If the UP receive signal 28 in the measuring means 10 is delayed by electronic means, an additional constant positive phase shift Sa is added to the phase shift α, i.e. a zero-point shift Γ occurs. The counter 12 converts the sum of the phase shifts, a phase difference α + δα, for each measurement cycle 21 (Figure 2) into a sum of units of quantity. In order to correct the zero point shift de, the display 13 then reduces this sum by a constant number corresponding to the additional phase shift Sa and adds the result to the already readable quantity units. Consequently, the measuring device 10 (figure 1) can also determine negative flow velocities cm with respect to the arrow 5, as long as the phase difference α + Sa remains greater than zero.

Volgens figuur 3 wordt elk van de ontvang signalen 28 en 29 toegevoerd aan een ingang van een drempelwaardeschakelaar 30 resp. 31 van het meetorgaan 10. Voor het bepalen van het looptijdverschil t van de beide ultrageluidsgolven wordt de faseverschuiving α tussen het DOWN-ontvangsignaal 29 en het UP-ontvangsignaal 28 gemeten. De drempelwaardeschakelaar 30 zet het analoge signaal 28 om in een 50 digitaal uitgangssignaal, de drempelwaardeschakelaar 31 zet het analoge signaal 29 om in een digitaal uitgangssignaal 33. Elke drempelwaardeschakelaar 30 resp. 31 wekt gedurende de positieve halve golf van het ontvangsignaal 28 resp. 29 een uitgangssignaal 32 resp. 33 op met de logische waarde ”H” en gedurende de negatieve halve golf van het ontvangsignaal 28, 29 een uitgangssignaal met de logische waarde ”L”.According to Figure 3, each of the receive signals 28 and 29 is applied to an input of a threshold switch 30 and 30, respectively. 31 of the measuring device 10. To determine the transit time difference t of the two ultrasound waves, the phase shift α between the DOWN receive signal 29 and the UP receive signal 28 is measured. The threshold value switch 30 converts the analog signal 28 into a digital output signal, the threshold value switch 31 converts the analog signal 29 into a digital output signal 33. Each threshold value switch 30 resp. 31 awakens during the positive half-wave of the receive signal 28, respectively. 29 an output signal 32 resp. 33 with the logic value "H" and during the negative half wave of the receive signal 28, 29 an output signal with the logic value "L".

55 In een verwerkingsschakeling volgens de stand van de techniek bepalen signaallooptijden in de verschillende poortschakelingen de kleinste vaststelbare faseverschuiving α en daarmede de minimale stroming van het medium. Met voordeel worden voor de verdere signaalverwerking de uitgangssignalen 32 192404 4 en 33 echter gesynchroniseerd met bemonsterimpulsen 34 van de bemonstergenerator 11. De logische toestanden van de uitgangssignalen 32 en 33 worden bij het wisselen van de logische toestand van de bemonsterimpuls 34 van ”L" naar ”H” van de hierna nader beschreven synchronisatie-flipflop op de D-ingang overgenomen. Daarmede bepalen niet meer de poortlooptijden de kleinste vaststelbare fase* 5 verschuivingen a, maar de een grootte-orde kleinere voorbereidingstijden van de klok- en gegevens-ingangen van de synchronisatie-flipflop en de frequentie f2 van de bemonsterimpulsen 34. Aangezien volgens de stand van de techniek de frequenties f1 en f2 geen met een geheel getal overeenkomende verhouding mogen vormen, wordt de faseverschuiving α ondanks de kwantisering in eenheden van de periodeduur van de bemonstertrequentie f2 over een langere meettijd nauwkeurig bepaald. De synchnonisa-10 tie van de signalen maakt de toepassing van symmetrische rechthoekimpulsen mogelijk in plaats van vroeger naaldvormige volgens de stand van de techniek en daarmede een hogere frequentie f2, d.w.z. de meetinrichting kan kleinere hoeveelheidseenheden vaststellen en derhalve nauwkeuriger tellen zonder de stroombesparende CMOS-techniek voor de verwerkingselektronica te verlaten. Dit is bijvoorbeeld voor een uit een batterij gevoede versie van het meetapparaat bijzonder gunstig.55 In a prior art processing circuit, signal transit times in the various gate circuits determine the smallest detectable phase shift α and therefore the minimum flow of the medium. Advantageously, however, for further signal processing, the output signals 32 192404 4 and 33 are synchronized with sample pulses 34 of the sample generator 11. The logic states of the output signals 32 and 33 change when the logic state of the sample pulse 34 changes from "L" to "H" from the synchronization flip-flop described further below on the D input. This means that the gate transit times no longer determine the smallest detectable phase * 5 shifts a, but the orderly preparation times of the clock and data inputs of the synchronization flip-flop and the frequency f2 of the sampling pulses 34. Since, according to the prior art, the frequencies f1 and f2 must not form an integer corresponding ratio, the phase shift α becomes in units of the period duration of the sampling frequency f2 accurately determined over a longer measuring time The synchronization of the sign ees allows the use of symmetrical rectangular pulses instead of prior art prior art and thus a higher frequency f2, i.e. the measuring device can determine smaller units of quantity and therefore count more accurately without leaving the power-saving CMOS technique for the processing electronics. This is particularly advantageous, for example, for a battery-powered version of the measuring device.

15 De synchronisatie van de uitgangssignalen 32 en 33 maakt bovendien een met eenvoudige middelen te realiseren gunstige nulpuntsverschuiving Γ in positieve telrichting mogelijk door vertragen van het uitgangssignaal 32 over n klokperioden ten opzichte van het uitgangssignaal 33, waarbij n een positief geheel getal is.Moreover, the synchronization of the output signals 32 and 33 makes possible a favorable zero point shift Γ in positive counting direction to be realized by simple means by delaying the output signal 32 by n clock periods relative to the output signal 33, wherein n is a positive integer.

Voor een dergelijke synchronisatie kan een uit ’’Advanced Electronic Circuits” van U. Tietze en Ch.For such synchronization, one of "Advanced Electronic Circuits" from U. Tietze and Ch.

20 Schenk op blz. 313 bekende D-flipflopschakeling worden gekozen. Bij een de voorkeur verdienende uitvoeringsvorm van het meetapparaat (figuur 1) worden derhalve de bemonsterimpulsen 34 uit de bemonstergenerator 11 voor de synchrone verwerking van de signalen 28, 29 naar een ingang 35 van het meetorgaan 10 en naar een ingang 36 van de telinrichting 12 gevoerd. Door middel van leidingen 37, 38 wordt het meetresultaat van het meetorgaan 10 toegevoerd aan de telinrichting 12. Daartoe is nog een 25 retourleiding 39 van de telinrichting 12 naar het meetorgaan 10 nodig.20 On page 313, pour known D-flip-flop circuit are selected. Therefore, in a preferred embodiment of the measuring device (Figure 1), the sample pulses 34 are fed from the sample generator 11 for the synchronous processing of the signals 28, 29 to an input 35 of the measuring device 10 and to an input 36 of the counter 12. . The measuring result of the measuring member 10 is supplied to the counting device 12 by means of lines 37, 38. To this end, a return line 39 from the counting device 12 to the measuring device 10 is required.

Figuur 3 toont een mogelijke uitvoeringsvorm van het meetorgaan 10. Het uitgangssignaal 33 van de drempelwaardeschakelaar 31 wordt toegevoerd aan de D-ingang van een eerste D-flipflop 40 en het uitgangssignaal 32 van de drempelwaardeschakelaar 30 aan de D-ingang van een tweede D-flipflop 41. De Q-uitgang van de eerste D-flipflop 40 is verbonden met een ingang van een eerste NEN-poort 42 en met 30 een ingang 43 van een eerste op flanken geschakelde fasedetector 44. De uitgang van de NEN-poort 42 is verbonden met een ingang van een tweede op flanken geschakelde fasedetector 46. De Q-uitgang van de tweede D-flipflop 41 is verbonden met de D-ingang van een schuifregister 47 met n trappen, waarbij n een geheel positief getal is. Signalen op de Q-uitgang van het schuifregister 47 worden toegevoerd aan een ingang 48 van de fasedetector 44 en aan een ingang van een tweede NEN-poort 49. De uitgang van de 35 NEN-poort 49 is verbonden met een ingang 50 van de tweede fasedetector 46. Een uitgang 51 van de eerste fasedetector 44 en een uitgang 52 van de tweede fasedetector 46 staan in verbinding met de D-ingang van een derde D-flipflop 53 resp. van een vierde D-flipflop 54. Via de ingang 35 ontvangt het meetorgaan 10 de bemonsterimpulsen 34 voor de synchronisatie. Deze bemonsterimpulsen 34 van de klokgenerator 11 worden toegevoerd aan de T-ingangen van de onderdelen 40,41,44, 46, 47, 53 en 54.Figure 3 shows a possible embodiment of the measuring member 10. The output signal 33 of the threshold switch 31 is applied to the D input of a first D flip-flop 40 and the output signal 32 of the threshold switch 30 to the D input of a second D- flip-flop 41. The Q output of the first D flip-flop 40 is connected to an input of a first NAND gate 42 and to an input 43 of a first flanked phase detector 44. The output of NAND gate 42 is connected to an input of a second flanked phase detector 46. The Q output of the second D flip-flop 41 is connected to the D input of a n-stage shift register 47, where n is an integer positive number. Signals on the Q output of the shift register 47 are applied to an input 48 of the phase detector 44 and to an input of a second NAND gate 49. The output of the 35 NAND gate 49 is connected to an input 50 of the second phase detector 46. An output 51 of the first phase detector 44 and an output 52 of the second phase detector 46 are connected to the D input of a third D flip-flop 53, respectively. of a fourth D flip-flop 54. Via the input 35, the measuring device 10 receives the sampling pulses 34 for the synchronization. These sampling pulses 34 from the clock generator 11 are applied to the T inputs of parts 40, 41, 44, 46, 47, 53 and 54.

40 Een evaluatieschakeling 55 in het meetorgaan 10 herkent waarden van het faseverschil α + δα in het gebied van 0° tot 360°. Bij de in figuur 3 getekende gunstige uitvoeringsvorm zijn de beide Q-uitgangen van de D-flipflops 53 en 54 verbonden met de beide ingangen van een eerste NEN-poort 56, met de beide ingangen van een eerste exclusieve OF-poort 57 en met de beide ingangen van een eerste OF-poort 58.40 An evaluation circuit 55 in the measuring device 10 recognizes values of the phase difference α + δα in the range from 0 ° to 360 °. In the favorable embodiment shown in Figure 3, the two Q outputs of the D flip-flops 53 and 54 are connected to the two inputs of a first NAND gate 56, to the two inputs of a first exclusive OR gate 57 and to the both inputs of a first OR gate 58.

De uitgang van de exclusieve OF-poort 57 staat via de leiding 37 in verbinding met de telinrichting 12. De 45 retourleiding 39 en de uitgang van de OF-poort 58 zijn met de beide ingangen van een tweede NEN-poort 59 verbonden, de uitgangen van de beide NEN-poorten 56 en 59 met de beide ingangen van een derde NEN-poort 60. De uitgang van deze poort 60 is via de leiding 38 eveneens naar de telinrichting 12 gevoerd.The output of the exclusive OR gate 57 is connected via the line 37 to the counter 12. The return line 39 and the output of the OR gate 58 are connected to the two inputs of a second NAND gate 59, the outputs of the two NAND gates 56 and 59 with the two inputs of a third NAND gate 60. The output of this gate 60 is also fed via the line 38 to the counter 12.

Een uitvoeringsvorm van de telinrichting 12 is in figuur 3 afgebeeld. Deze is in de eerste binaire teltrap voorzien van een uit een vijfde D-flipflop 61 en een tweede exclusieve OF-poort 62 bestaande synchrone 50 teller 63 en in de tweede teltrap van een uit een zesde D-flipflop 64 en een derde exclusieve OF-poort 65 bestaande tweede synchrone teller 66. In de eerste synchrone teller 63 zijn de Q-uitgang van de D-flipflop 61 en de ingang 37 van de telinrichting 12 naar de beide ingangen van de exclusieve OF-poort 62 gevoerd. De uitgang van de poort 62 is verbonden met de D-ingang van de D-flipflop 61. De Q-uitgang van de D-flipflop 61 is ook via de retourleiding 39 aan een ingang van de NEN-poort 59 gelegd. Bij de tweede 55 synchrone teller 64 is de Q-uitgang van de D-flipflop 64 verbonden met de ingang van de volgende binaire teltrap 67 en met een eerste ingang van de derde exclusieve OF-poort 65. De ingang 38 van de telinrichting 12 is aan een tweede ingang van de poort 65 gelegd. De uitgang van de poort 65 is verbonden met de 5 192404 D-ingang van de D-flipflop 64. De Q-uitgangen van de D-fiipflop 61 en 64, alsmede uitgangen van de daarop volgende binaire teltrappen 67 staan in verbinding met de weergeefinrichting 13. Via de ingang 36 zijn de T-ingangen van de beide D-flipflops 61 en 64 verbonden met de bemonstergenerator 11 als klokgenerator.An embodiment of the counting device 12 is shown in Figure 3. It is provided in the first binary counting stage with a synchronous 50 counter 63 consisting of a fifth D flip-flop 61 and a second exclusive OR gate 62 and in the second counting stage with a sixth D flip-flop 64 and a third exclusive OR- gate 65 existing second synchronous counter 66. In the first synchronous counter 63, the Q output of the D-flip-flop 61 and the input 37 of the counter 12 are fed to both inputs of the exclusive OR gate 62. The output of the gate 62 is connected to the D-input of the D-flip-flop 61. The Q-output of the D-flip-flop 61 is also connected via an return line 39 to an input of the NAND gate 59. At the second 55 synchronous counter 64, the Q output of the D flip-flop 64 is connected to the input of the next binary counting stage 67 and to a first input of the third exclusive OR gate 65. The input 38 of the counter 12 is at a second entrance to gate 65. The output of the gate 65 is connected to the 5 192404 D input of the D flip-flop 64. The Q outputs of the D-flip-flop 61 and 64, as well as outputs of the subsequent binary counting stages 67, are connected to the display device. 13. Via the input 36, the T inputs of the two D flip-flops 61 and 64 are connected to the sample generator 11 as a clock generator.

5 Het vrijgeef signaal 19 wordt toegevoerd aan een RBAR^ngang van de D-flipflops 40 en 41, de fase- detectors 44 en 46 en de weergeefinrichting 13.The enable signal 19 is applied to an RBAR input of the D flip-flops 40 and 41, the phase detectors 44 and 46 and the display device 13.

Figuur 4 toont een uitvoering van de fasedetectors 44 en 46. De nummering en aanduidingen van de in-en uitgangen van de schakeling komen overeen met de zelfde nummering en aanduidingen voor de fasedetector 44 resp. 46 in figuur 3. Deze fasedetectors 44 en 46 werken synchroon met de bemonsterim-10 pulsen 34. In figuur 4 is de ingang 35 verbonden met de T-ingang van een zevende D-flipflop 68, van een achtste D-flipflop 69 en van een negende D-flipflop 70. Het vrijgeefsignaal 19 wordt toegevoerd aan de RoAP-ingang van de D-flipflops 68, 69 en 70. De ingang 43,45 is met de D-ingang van de D-flipflop 68 en met een ingang van een vierde NEN-poort 71 verbonden. De O^R-uitgang van de D-flipflop 68 is aan een tweede ingang van de poort 71 gelegd. De uitgang van de poort 71 is aangesloten op een ingang van de 15 tweede OF-poort 72. Een verbinding bestaat tussen de ingang 48, 50, de D-ingang van de D-flipflop 70 en de ingang van een derde NEN-poort 73. De uitgang van de poort 73 is verbonden met een ingang van een NOF-poort 74, een tweede ingang van de NOF-poort 74 is verbonden met de Q-uitgang van de D-flipflop 70. De uitgang van de poort 74 is naar een ingang van een derde OF-poort 75 en naar een tweede ingang van de OF-poort 72 geleid. De uitgang van de poort 72 resp. 75 is verbonden met een ingang van een 20 vijfde NEN-poort 76. Een verbinding bestaat tussen de uitgang van de poort 76 en de D-ingang van de D-flipflop 69. De QuAR-uitgang van de D-flipflop 69 is toegevoerd aan een tweede ingang van de OF-poort 75. De Q-uitgang van de schakeling 69 is met de uitgang 51, 52 verbonden.Figure 4 shows an embodiment of the phase detectors 44 and 46. The numbering and designations of the inputs and outputs of the circuit correspond to the same numbering and designations for the phase detector 44 and 46, respectively. 46 in Figure 3. These phase detectors 44 and 46 operate synchronously with the sample impulse pulses 34. In Figure 4, input 35 is connected to the T input of a seventh D flip-flop 68, of an eighth D-flip flop 69, and a ninth D flip-flop 70. The enable signal 19 is applied to the RoAP input of the D flip-flops 68, 69 and 70. The input 43, 45 is with the D input of the D flip-flop 68 and with an input of a fourth NAND gate 71 connected. The O-R output of D-flip-flop 68 is applied to a second input of gate 71. The output of gate 71 is connected to an input of the second OR gate 72. A connection exists between the input 48, 50, the D input of the D flip-flop 70 and the input of a third NAND gate 73 The output of the gate 73 is connected to an input of an NOR gate 74, a second input of the NOR gate 74 is connected to the Q output of the D-flip-flop 70. The output of the gate 74 is an input from a third OR gate 75 and to a second input from the OR gate 72. The output of gate 72 resp. 75 is connected to an input of a fifth NEN gate 76. A connection exists between the output of the gate 76 and the D input of the D-flip-flop 69. The QuAR output of the D-flip-flop 69 is applied to a second input of the OR gate 75. The Q output of the circuit 69 is connected to the output 51, 52.

De fasedetector 44 resp. 46 heeft acht verschillende, van de voorgeschiedenis afhankelijke toestanden.The phase detector 44 resp. 46 has eight different history-dependent states.

In figuur 5 zijn deze toestanden als cirkels 77 weergegeven. In de bovenste helft van elke cirkel is de met 25 een letter a, b, c, d, e, f, g en h aangeduide toestand aangegeven, in de onderste helft staat het logische symbool van het signaal op de uitgang 51,52 (figuur 4) van de schakeling. Richtingspijlen 78 (figuur 5) zijn van (x, y)-symboolparen 79 voorzien, waarbij x de logische toestand van de ingang 43, 45 (figuur 4) en y de logische toestand van de ingang 48, 50 op het tijdstip van het binnenkomen van de bemonsterimpuls 34 aanduiden. Zolang het vrijgeefsignaal 19 in de toestand ”L" is, zijn de D-flipflops 68, 69 en 70 terug gesteld, 30 d.w.z. hun Q-uitgangen zijn logisch ”L”, hun QBAR-uitgangen zijn logisch ”H”. De toestand van de beide fasedetectors 44 resp. 46 is ”a”. Zodra het vrijgeefsignaal 19 de toestand ”H” heeft, wordt bij het binnenkomen van de bemonsterimpuls 34 de toestand van de schakeling in overeenstemming met de logische toestanden van de ingangen 43, 48 resp. 45, 50 veranderd. In figuur 5 wijst de richtingspijl 78 met het overeenkomstige symboolpaar 79 naar de cirkel 77 met de nieuwe toestand van de fasedetector 44 resp.In figure 5 these states are shown as circles 77. In the top half of each circle the state indicated with a letter a, b, c, d, e, f, g and h is indicated, in the bottom half the logical symbol of the signal on output 51,52 ( Figure 4) of the circuit. Direction arrows 78 (Figure 5) are provided with (x, y) symbol pairs 79, where x is the logic state of the input 43, 45 (Figure 4) and y is the logic state of the input 48, 50 at the time of entry of the sampling pulse 34. As long as the enable signal 19 is in the "L" state, the D flipflops 68, 69 and 70 are reset, ie their Q outputs are logic "L", their QBAR outputs are logic "H". the two phase detectors 44 and 46 respectively are "a" As soon as the enabling signal 19 has the state "H", when the sample pulse 34 enters, the state of the circuit is set in accordance with the logic states of the inputs 43, 48 and 48 respectively. 45, 50. In Figure 5, the directional arrow 78 with the corresponding symbol pair 79 points to the circle 77 with the new state of the phase detector 44, respectively.

35 46.35 46.

in figuur 3 worden de uitgangssignalen 32 resp. 33 door middel van de door de bemonsterimpulsen 45 met de aftastfrequentie f2 geklokte D-flipfiop 41 resp. 40 gesynchroniseerd, aangezien door de D-flipflop alleen het op het tijdstip van de positieve flank van de bemonsterimpuls 34 op de D-ingang staande uitgangssignaal 32 resp. 33 wordt doorgegeven aan de Q-uitgang van de D-flipflop. De D-flipflop 40 wekt op 40 de uitgang een DOWN-signaal 80 op, de D-flipflop 41 een UP-signaal 81. Het DOWN-signaal 80 en het in de NEN-poort 42 geïnverteerde signaal 80' zijn ingangssignalen voor de beide fasedetectors 44, 46. Het UP-signaal ondergaat door het met n-trappen uitgevoerde schuifregister 47 een vertraging in overeenstemming met de vooraf bepaalde extra faseverschuiving δα over n perioden aan de bemonstertrequentie f2. Het over n Wokimpulsen vertraagde UP-signaal 81 komt als een DD-signaal 82 op de ingang 48 van de op 45 flanken geschakelde fasedetector 44 en ais geïnverteerd signaal 82' na de NEN-poort 49 op de ingang 50 van de op flanken geschakelde fasedetector 46.in figure 3, the output signals 32 resp. 33 by means of the D-flipphop 41, resp. Clocked by the sampling pulses 45 at the sampling frequency f2. 40 is synchronized, since the D-flip-flop only outputs the output signal 32 or D1 at the time of the positive edge of the sampling pulse 34 at the D-input. 33 is passed to the Q output of the D flip-flop. The D-flip-flop 40 generates a DOWN signal 80 at the output, the D-flip-flop 41 a UP signal 81. The DOWN signal 80 and the signal 80 'inverted in the NAND gate 42 are input signals for the two phase detectors 44, 46. The UP signal is delayed by the n-stage shift register 47 in accordance with the predetermined additional phase shift δα over n periods at the sampling frequency f2. The UP signal 81 delayed by n Wok pulses comes as a DD signal 82 on the input 48 of the phase-switched phase detector 44 and as an inverted signal 82 'after the NAND gate 49 on the input 50 of the phase-switched phase detector. 46.

De duur van de vertraging resp. het aantal trappen van het schuifregister 47 hangt af van de keuze van het meetbereik. Bij een extra constante faseverschuiving δα = 180° is bijvoorbeeld het meetbereik van de doorioopmeter symmetrisch om het nulpunt, d.w.z. de meter kan in het aangegeven bereik stromen van het 50 medium in en tegengesteld aan de richting van de pijl 5 in figuur 1 meten. Een uitvoering met schuifregister 47 (figuur 3) heeft in dit geval een aantal trappen in overeenstemming met de op het eerste gehele getal naar boven of naar beneden afgeronde helft van de verhouding f2 tot ft.The duration of the delay resp. the number of stages of the shift register 47 depends on the choice of the measuring range. For example, with an extra constant phase shift δα = 180 °, the measuring range of the doorio meter is symmetrical about the zero point, i.e. the meter can measure flows of the 50 medium in the indicated range and opposite to the direction of the arrow 5 in figure 1. In this case, an embodiment with shift register 47 (Figure 3) has a number of stages corresponding to the half of the ratio f2 to ft rounded up or down on the first integer.

Een de voorkeur verdienende uitvoering van de doorioopvolumemeter voor het meten van de stroom in een vooraf bepaalde richting heeft bij een verhouding f2 tot f1 van ongeveer 10 een eentraps schuifregister 55 47. Bijgevolg bedraagt de constante extra faseverschuiving δα ongeveer 30°. Deze uitvoering meet derhalve in het bereik van een faseverschuiving α van ongeveer -30° tot +330° en bereikt de noodzakelijke nulpuntsverschuiving Γ om de door vibraties en trillingen opgewekte klaphoeveelheden correct te bepalen, 192404 6 zonder het meetbereik te sterk te bepeiken.A preferred embodiment of the pass-through volume meter for measuring the current in a predetermined direction has a single-stage shift register 55 47 at a ratio f2 to f1 of approximately 10. Consequently, the constant additional phase shift δα is approximately 30 °. Therefore, this version measures in the range of a phase shift α from approximately -30 ° to + 330 ° and achieves the necessary zero point shift Γ to correctly determine the hit quantities generated by vibrations and vibrations, 192404 6 without over-limiting the measuring range.

Bij elke positieve flank van de bemonsterimpulsen 34 veranderen de fasedetectors 44,46 de logische toestand op de uitgang 51, 52 overeenkomstig de logische toestand van de signalen op de ingangen 43,45, 48, 50 volgens figuur 5. Een signaal op de uitgang 52 (figuur 3) van de fasedetector 46 is vanwege de 5 NEN-poorten 42,49 over 180° ten opzichte van het signaal op de uitgang 51 van de fasedetector 44 verschoven, dit is pas vanaf de tweede verwerkte periode van de signalen 80,81 (frequentie f.,) het geval.At each positive edge of the sample pulses 34, the phase detectors 44, 46 change the logic state at the output 51, 52 according to the logic state of the signals at the inputs 43, 45, 48, 50 according to Figure 5. A signal at the output 52 (Figure 3) of the phase detector 46 has been shifted through 180 ° relative to the signal at the output 51 of the phase detector 44 because of the 5 NAND gates 42,49, this is only from the second processed period of the signals 80,81 (frequency f.,) the case.

De uitgangssignalen 51 resp. 52 worden bij de volgende positieve flank van de bemonsterimpulsen 34 door de D-flipflops 53 resp. 54 doorgegeven aan de evaluatieschakeling 55 als een ’’-’’-signaal 83 resp. als een V’-signaal 84.The output signals 51 resp. 52, at the next positive edge of the sample pulses 34 by the D flip-flops 53 and 52, respectively. 54 passed to evaluation circuit 55 as a "signal" 83 respectively. as a V signal 84.

10 Het tijdsverloop van de signalen bij de verwerking in het meetorgaan 10, dat met een eentrapsschuif-register 47 is uitgerust, is in figuur 6 weergegeven. De linker helft van figuur 6 omvat de signaalfuncties bij een faseverschuiving α kleiner dan 180° (bijvoorbeeld α = 40°), de rechter helft de signaalfuncties voor α groter dan 180° (bijvoorbeeld α = 280°) direct na het binnenkomen van het vrijgeefsignaal 19. Het vrijgeefsignaal 19 verschijnt zowel asynchroon met de bemonsterimpulsen 34 als met de ontvangsignalen 15 28, 29. De nummering en de aanduidingen van de signalen in figuur 6 komen overeen met de nummering en aanduiding van de signalen in figuur 3.The time course of the signals during processing in the measuring device 10, which is equipped with a one-stage shift register 47, is shown in figure 6. The left half of Figure 6 includes the signal functions at a phase shift α less than 180 ° (for example, α = 40 °), the right half includes the signal functions for α greater than 180 ° (for example, α = 280 °) immediately after the release signal is received 19. The enable signal 19 appears both asynchronously with the sample pulses 34 and with the receive signals 15, 28, 29. The numbering and designations of the signals in Figure 6 correspond to the numbering and designation of the signals in Figure 3.

De evaluatieschakeling 55 heeft twee bedrijfstoestanden. Voor faseverschillen α + δα tussen 0° en 180° telt de via de exclusieve OF-poort 57 en de eerste leiding 37 aangestuurde eerste trap met de synchrone teller 63 in de bereiken 0° tot α + δα en 180° tot 180° + (α + δα) van elke periode van het signaal 84 in het 20 ritme van de bemonsterimpulsen 34. De overdracht van deze teltrap wordt via de retourieiding 39 met het OF-signaal 86 in de NEN-poort 59 gecombineerd. Het resultaat van deze combinatie is een NEN-signaai 87. In deze eerste bedrijfstoestand is het resultaat van de combinatie in de NEN-poort 56, d.w.z. een (α > 180°)-signaal 85, steeds logisch ”H”, terwijl het OF-signaal 86 op de uitgang van de OF-poort 58 op het tijdstip van de overdracht steeds logisch ”H” is. Via de NEN-poort 60 en de tweede leiding 38 worden de 25 overdrachtssignalen in de tweede synchrone teller 66 en de volgende binaire teltrappen 67 opgeteld. Voor faseverschillen α + δα tussen 180° en 360° bevindt de evaluatieschakeling 55 zich in een tweede bedrijfstoestand. De tweede synchrone teller 66 wordt via de NEN-poort 56 door de poort 60 eveneens aangestuurd. Het OF-signaal 86 en de overdracht van de synchrone teller 63 naar de retourieiding 39 besturen via de NEN-poort 59 door middel van het NEN-signaal 87 de poort 60. In de bereiken 0° tot α + δα-180° en 30 180° tot α + δα van het signaal 34 is het (α > 180°)-signaal 85 logisch ”L” en het signaal op de tweede leiding 38 logisch ”H”. De synchrone teller 66 telt derhalve in het ritme van de bemonsterimpulsen 34, terwijl de synchrone teller 63 is geblokkeerd. Aangezien de trappen 63, 66 en 67 de binaire telketen in stijgende volgorde vormen en de synchrone teller 66 de tweede trap vormt, worden in het bereik 0° tot α + δα-180° en 180° tot α + δα van het signaal 84 de bemonsterimpulsen 34 met het dubbele gewicht geteld.Evaluation circuit 55 has two operating states. For phase differences α + δα between 0 ° and 180 °, the first stage controlled via the exclusive OR gate 57 and the first line 37 counts with the synchronous counter 63 in the ranges 0 ° to α + δα and 180 ° to 180 ° + ( α + δα) of each period of the signal 84 in the rhythm of the sampling pulses 34. The transfer of this counting stage is combined via the return line 39 with the OR signal 86 in the NAND gate 59. The result of this combination is a NEN signal 87. In this first operating state, the result of the combination in the NEN gate 56, ie an (α> 180 °) signal 85, is always logic "H", while the OR signal 86 at the output of OR gate 58 at the time of transmission is always logic "H". Via the NAND gate 60 and the second line 38, the transfer signals in the second synchronous counter 66 and the following binary counting stages 67 are added. For phase differences α + δα between 180 ° and 360 °, the evaluation circuit 55 is in a second operating state. The second synchronous counter 66 is also controlled by the gate 60 via the NAND gate 56. The OR signal 86 and the transfer from the synchronous counter 63 to the return line 39 control the gate 60 via the NAND gate 59 by means of the NEN signal 87. In the ranges 0 ° to α + δα-180 ° and 30 180 ° to α + δα of the signal 34 the (α> 180 °) signal 85 is logic "L" and the signal on the second line 38 is logic "H". The synchronous counter 66 therefore counts in the rhythm of the sampling pulses 34, while the synchronous counter 63 is blocked. Since stages 63, 66 and 67 form the binary counter in ascending order and the synchronous counter 66 constitutes the second stage, in the range 0 ° to α + δα-180 ° and 180 ° to α + δα of the signal 84, the sampling pulses 34 counted with double the weight.

35 Voor de overige bereiken tussen α + δα-180° en 180° resp. α + δα en 360® van het signaal 84 is het (α > 180°)-signaal 85 en het signaal op de eerste leiding 37 logisch ”H”. De via de poort 57 aangestuurde eerste synchrone teller 63 telt in het ritme van de kbkimpulsen 34 en leidt de overdracht naar de synchrone teller 66 zoals in de eerste bedrijfstoestand. Daarmede wordt bereikt, dat in op elkaar volgende halve golven van het signaal 84 voor faseverschillen α + δα van 0° tot 360° het juiste aantal bemonsterimpulsen 34 in de 40 telinrichting 12 wordt opgeteld.35 For the other ranges between α + δα-180 ° and 180 ° resp. α + δα and 360® of the signal 84 is the (α> 180 °) signal 85 and the signal on the first line 37 logic "H". The first synchronous counter 63 driven via the gate 57 counts in the rhythm of the kbk pulses 34 and directs the transfer to the synchronous counter 66 as in the first operating state. This achieves that in successive half waves of the signal 84 for phase differences α + δα from 0 ° to 360 °, the correct number of sample pulses 34 is added in the counting device 12.

De door de looptijd van de ultrageluidsgolven bepaalde faseverschuiving α kan na elke meetcyclus 21 (figuur 2) in de weergeefinrichting 13 (figuur 3) door aftrekken van de door de extra faseverschuiving δα opgewekte nulpuntsverschuiving Γ van de tellerstand in de telinrichting 12 worden vetkregen. Het resultaat van deze aftrekbeweiking wordt aansluitend bij de stand van een weergeefregister 88 opgeteld. Op een 45 later tijdstip worden de trappen 63, 66 en 67 van de binaire telketen op nul teruggesteld. Bijvooibeeid kan de impuls 20 via een in figuur 1 niet getekende leiding tussen de impulsgever 14 en de telinrichting 12 worden gebruikt, waarbij de in een eveneens niet getekende vierde NEN-poort geïnverteerde impuls 20 op de RBAR-ingangen van de telketenelementen 63, 66 en 67 werkzaam is.The phase shift α determined by the transit time of the ultrasound waves can be obtained after each measuring cycle 21 (figure 2) in the display 13 (figure 3) by subtracting the zero point shift Γ generated by the additional phase shift δα from the counter in the counter 12. The result of this subtraction movement is then added to the status of a display register 88. At a later time 45, steps 63, 66 and 67 of the binary counter chain are reset to zero. In addition, the pulse 20 can be used via a line (not shown in Figure 1) between the pulse generator 14 and the counter 12, the pulse 20 being inverted in a fourth NEN gate (also not shown) on the RBAR inputs of the counter circuit elements 63, 66 and 67 is working.

Volgens een de voorkeur verdienende uitvoering heeft het schuifregister 47 één trap. Aangezien in elke 50 meetcyclus 21 (figuur 2) 64 perioden worden geëvalueerd, telt de telinrichting bijkomende 128 bemonsterimpulsen op, d.w.z. na elke meetcyclus 21 (figuur 2) moet de weergeefinrichting 13 (figuur 3) de nulpuntsverschuiving Γ = 128 van de tellerstand van de telinrichting 12 aftrekken en Het resultaat in het weergeefregister 88 optellen.According to a preferred embodiment, the shift register 47 has one stage. Since 64 periods are evaluated in every 50 measuring cycle 21 (figure 2), the counter adds 128 additional sampling pulses, ie after each measuring cycle 21 (figure 2), the display 13 (figure 3) must have the zero offset Γ = 128 of the counter reading. Subtract counter 12 and add the result to the display register 88.

Volgens een de voorkeur verdienende uitvoering van de weergeefinrichting 13 wordt voor de nulpunts-55 correctie bijgevolg een programmeerbaar rekenorgaan toegepast, dat ook voor andere correcties resp. omrekeningen kan worden benut. Bijvoorbeeld kunnen warmte- of doorioophoeveelheden met behulp van vooraf bepaalde, bijvoorbeeld tijdsafhankelijke tariefeenheden in kosten worden omgerekend, opdat eenAccording to a preferred embodiment of the display device 13, a programmable calculator is therefore used for the zero-point correction 55, which is also used for other corrections, respectively. conversions can be used. For example, heat or throughput quantities can be converted into costs using predetermined, for example, time-dependent tariff units, so that a

Claims

192404 heat transfer quantities can directly read off the purchase costs, or the calculating device can close an electrically controllable valve serving, for example, for closing the entrance at the connecting piece 3, as soon as a decrease quantity predetermined by a collection station is reached.

1. Electronic flow-through volume meter for liquid media, comprising a framing noise measuring path in a measuring tube and two ultrasonic measuring transducers, which are connected with means for generating a transmission frequency and with a measuring means that it passes over the framing noise measuring path in the measuring tube through the flow of the medium caused transit time difference between an ultrasound signal between the first measuring transducer as transmitter and the second measuring transducer as receiver on the one hand and an ultrasound signal between the second measuring converter as transmitter and the first measuring transducer located on the other hand, means for repeatedly initiating a measuring cycle, which transmits a transmitting a set of constant amplitude ultrasound pulses of predetermined duration, a receiving phase for receiving the medium-guided ultrasound wave packets and for converting the two ultrasound wave packets into reception signals, as well as a mst phase, comprising for measuring and converting the phase shift α of the receiving signals caused by the transit time difference over a predetermined number of periods of the ultrasound targets into units proportional to the volume of the medium flowing through the measuring tube per unit of time, and a controller for controlling the measuring cycle, characterized in that the measuring member (10) comprises a circuit (47) for delaying the receiving signal (28) delivered by the upstream receiver (6) by an additional constant phase shift δα for shifting the zero of the through-volume in the measuring range predetermined for the phase shift α + 25 δα and an evaluation circuit (55) for evaluating a number of periods of the received signals predetermined by the duration of a release signal (19) from the control unit (9) ( 28, 29) in the measuring means (10) for determining the phase shift α + δα, and that a counter (12) for measuring the phase shift α + δα is present, which subtracts the shift Γ from the zero point of the through-volume after each measuring cycle (21).

Flow rate meter according to claim 1, characterized in that the evaluation circuit (55) extends the measuring range for the phase shift α + δα to the entire range from 0 ° -360 °.

Flow-through volume meter according to claim 2, characterized in that the delay of the receive signal (28) of the upstream receiver (6) corresponds to a phase shift of δα = 180 °, the measuring range for the phase shift α + δα comprising the range from -180 ° to + 180 °. Hereby 4 sheets drawing