NL192404C - Elektronische doorloopvolumemeter voor vloeibare media. - Google Patents

Description

1 192404

Elektronische doorloopvolumemeter voor vloeibare 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.

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.

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.

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.

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.

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.

Op deze wijze wordt een doorloopvolumemeter verkregen met een grote dynamiek en waarmee een stroming in twee richtingen met hoge meetnauwkeurigheid kan worden gemeten.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

De uitvinding wordt hierna nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin enkele u'itvoerings-voorbeelden zijn weergegeven.

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.

In dit verband voorkomende lettere met een dwarestreep erboven ter aanduiding van een logisch geïnverteerde toestand worden met de index ”BAR” aangeduid, bijvoorbeeld 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.

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.

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.

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'.

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.

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.

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.

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.

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.

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”.

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.

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.

Voor een dergelijke synchronisatie kan een uit ’’Advanced Electronic Circuits” van U. Tietze en 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

De fasedetector 44 resp. 46 heeft acht verschillende, van de voorgeschiedenis afhankelijke toestanden.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 een

Claims (3)

5 7 192404 warmtedoorloophoeveelhedenafnemer direct de afnaemkosten kan aflezen, of het rekenorgaan kan een bijvoorbeeld voor het afsluiten van de ingang bij de aansluitstomp 3 dienend elektrisch bestuurbaar ventiel sluiten, zodra een door een incasseerstation vooraf bepaalde afnamehoeveelheid is bereikt.

1. Elektronische doorloopvolumemeter voor vloeibare media, voorzien van een uitrageluidmeettraject in een meetbuis en twee meetomzetters voor ultrageluid, die zijn verbonden met middelen voor het opwekken van 10 een zendfrequentie en met een meetorgaan dat het over het uitrageluidmeettraject 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 zendfase voor het uitzenden van een 15 pakket ultrageluidgoiven 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 mstfase 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 ultrageluidgoiven in eenheden evenredig 20 met het volume van het per tijdseenheid door de meetbuis stromende medium, en een besturingsorgaan voor het besturen van de meetcydus, met het kenmerk, dat het meetorgaan (10) een schakeling (47) voor het vertragen van het door de stroomopwaarts gelegen ontvanger (6) afgegeven ontvangsignaal (28) over een aanvullende constante faseverschuiving δα omvat voor het verschuiven van het nulpunt van het doorioopvolume binnen het voor de faseverschuiving α + 25 δα vooraf bepaalde meetbereik en een evaluatieschakeling (55) voor het evalueren van een door de duur van een vrijgeefsignaal (19) uit het besturingsorgaan (9) vooraf bepaald aantal perioden van de ontvangsignalen (28, 29) in het meetorgaan (10) voor het bepalen van de faseverschuiving α + δα, en dat een telinrichting (12) voor het meten van de faseverschuiving α + δα aanwezig is die na iedere meetcydus (21) de verschuiving Γ van het nulpunt van het doorioopvolume aftrekt.

2. Doorloopvolumemeter volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de evaluatieschakeling (55) het meetbereik voor de faseverschuiving α + δα uitbreidt tot het gehele bereik van 0°-360°.

3. Doorloopvolumemeter volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de vertraging van het ontvangsignaal (28) van de stroomopwaarts gelegen ontvanger (6) overeenkomt met een faseverschuiving van δα = 180°, waarbij het meetbereik voor de faseverschuiving α + δα het bereik omvat van -180° tot +180°. Hierbij 4 bladen tekening