WO2016177593A1 - Verfahren und vorrichtung zur verifikation des betriebs eines ultraschall- durchflussmessgeräts basierend auf dem laufzeitdifferenzenverfahren - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur verifikation des betriebs eines ultraschall- durchflussmessgeräts basierend auf dem laufzeitdifferenzenverfahren Download PDF

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WO2016177593A1
WO2016177593A1 PCT/EP2016/059137 EP2016059137W WO2016177593A1 WO 2016177593 A1 WO2016177593 A1 WO 2016177593A1 EP 2016059137 W EP2016059137 W EP 2016059137W WO 2016177593 A1 WO2016177593 A1 WO 2016177593A1
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circuit
test signal
signal
operating circuit
ultrasonic
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PCT/EP2016/059137
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English (en)
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Inventor
Michal Bezdek
Oliver Brumberg
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Endress+Hauser Flowtec Ag
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F25/00—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume
    • G01F25/10—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of flowmeters

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for verifying the operation of an ultrasonic flowmeter based on the
  • Runtime difference method for measuring flow rates or volume flow of media in a pipeline.
  • Patent EP 2 428 777 B1 discloses such a method in which test signals with a predefined transit time are emulated for verifying the operation of the ultrasonic flowmeter, wherein a flow rate is calculated as with real measuring signals, the calculated result being compared with the expected result on the functionality of the measuring or evaluation conclude.
  • at least one pair of test signals is necessary, one of these test signals of a test signal pair corresponding to one in the flow direction and the other test signal running against the flow direction of the medium measurement signal.
  • the fact that at least two test signals are needed to verify the operation of the ultrasonic flowmeter entails an increased burden in terms of the analysis of the test signals and the electronics and thus also in terms of energy consumption and further increases the susceptibility of the method and the device.
  • the object of the present invention is to provide a simple and robust method for verifying the operation of the ultrasonic flowmeter and a device for carrying it out, which results in lower circuit complexity and energy consumption.
  • the object is achieved by a method according to the independent operating circuit in claim 1 and a
  • the inventive method is implemented by an operating circuit, which for the verification of the operation of the ultrasonic flowmeter, the duration of a single test signal, the procedure for verifying the operation of the ultrasonic flowmeter comprising the steps of:
  • Test signal transit time measurement by the operating circuit the method further comprising: checking the test signal runtime measurement by the operating circuit to verify operation of the ultrasonic flowmeter.
  • the generated test signal is a
  • Measuring unit of the ultrasonic flowmeter is connected.
  • the educasuring unit of the ultrasonic flowmeter is connected.
  • theticiansignaufzeitteil by counting one of the clock signals of the operating circuit, wherein the generation of the
  • Test signal through the operating circuit to a defined or definable
  • Time interval is delayed from the start of the counting, wherein the counting is terminated by detection of the test signal by the operating circuit, wherein the measured fürsignevierzeit is compared with the selected time interval.
  • Test signal transit time and selected time interval given the difference, for example, not more than 1%, in particular not more than 0.5% and preferably not more than 0.25%.
  • a test signal processing quality is measured by comparing parameters of the test signal processed by the operating circuit with reference criteria, so that conclusions can be drawn as to the function of the test signal
  • the time profile of the test signal is simulated by calling and generating a stored signal form the time course of a typical measured ultrasonic signal, so that the
  • the time profile of the test signal is adjusted by electronic measures to the time profile of a typical measured ultrasonic signal, the adjustment can take into account various parameters such as amplitude or time duration or in particular the number of oscillations or preferably the frequency spectrum, so that the signal processing part of the operating circuit operates within its specification.
  • the operating circuit according to the invention has at least one measuring mode and at least one verification mode, wherein the operating circuit thereto
  • the operating circuit comprises at least one signal transmission circuit, at least one control / evaluation circuit, at least one signal amplifier, at least one voltage-sensitive circuit for signal detection, at least one multiplexer and at least one damping circuit.
  • the operating circuit uses in the measuring mode, the at least one signal transmission circuit, the at least one
  • Control / evaluation circuit the at least one signal amplifier, the at least one voltage-sensitive circuit for signal detection and the at least one multiplexer for driving the ultrasonic transducer as a transmitter or receiver, wherein the ultrasonic signal traveling direction by means of the multiplexer is selectable.
  • the operating circuit in the verification mode uses the at least one signal transmission circuit, the at least one control / evaluation circuit, the at least one signal amplifier, the at least one voltage-sensitive circuit for signal detection, the at least one multiplexer and the at least one damping circuit, wherein the at least one damping circuit is stopped to the timing of the test signal by electronic means to the time course of a typical
  • Control / evaluation circuit is stopped, the transmission of the test signal compared to the start of educasignzeitzeitteil by a defined or
  • the duration of a passage of the verification mode is shorter than 1 second and in particular shorter than 0.3 seconds, wherein the proportion of the verification mode in the operating time less than 5% and in particular less than 2% of the proportion of the measuring mode in the operating time of the operating circuit is, wherein the measurement mode is temporarily interrupted by the verification mode, so that the measurement mode is applicable quasi-continuously.
  • the operating mode is through the
  • an ultrasonic flowmeter the operation of which is verified by a simple and robust method and apparatus for applying this method.
  • a propagation time measurement of a single test signal is performed to verify the operation of the ultrasonic flowmeter.
  • FIG. 2 shows a schematic sequence of an exemplary embodiment of the verification method in verification mode 30, that is to say a Passage of the method according to the invention
  • FIG. 3 shows a schematic sequence of an exemplary embodiment of the measuring method in measuring mode 40.
  • Fig. 1 shows an ultrasonic flowmeter, which essentially the
  • Operating circuit 100 and the measuring unit of the ultrasonic flowmeter 200 comprises.
  • the operating circuit comprises a signal transmission circuit 100, a
  • Multiplexer 120 an amplifier 130, a voltage-sensitive circuit 140, a control / evaluation circuit 150 and a damping circuit 160.
  • Measuring unit comprises a pair of ultrasonic transducers 220 and 230, which are at
  • Flow tube 210 are arranged.
  • FIG. 2 shows the flow of the exemplary embodiment of the verification method in verification mode (30). The process begins with the start of the transit time measurement 300 by the control / evaluation circuit 150.
  • the next method step 301 is initiated with the delayed transmission of the test signal by the signal transmission circuit 110.
  • the signal transmission circuit 1 10 may, for example, be adapted to a stored in a memory, adapted to the time course of a typical measured ultrasonic signal
  • the next method step 302 comprises the transmission of the test signal through the multiplexer 120 to the attenuation circuit 160, wherein the multiplexer is instructed by the control / evaluation circuit 150, the test signal to the
  • the next method step 303 comprises the attenuation of the test signal by the attenuation circuit 160, so that the test signal amplitude when entering the
  • amplifier 130 is less than a factor 10 greater than the amplitude of a typical received measurement signal and more preferably less than a factor of 5 greater than the amplitude of a typical received measurement signal and preferably less than a factor of 2 greater than the amplitude of a typical received measurement signal.
  • the damping circuit may be configured, for example, to Adjust the test signal by electronic measures to the time course of a typical measured ultrasonic signal.
  • the next method step 304 comprises the amplification of the test signal by the amplifier 130.
  • the next method step 305 comprises the detection of the test signal by the voltage-sensitive circuit 140.
  • the next method step 306 comprises the evaluation of the test signal by control / evaluation circuit 150, wherein the test signal propagation time measurement is effected by counting the clock signal belonging to the test signal propagation time measurement.
  • Control / evaluation circuit 150 can also be set up, for example, to use the test signal processing quality by comparing parameters
  • FIG. 3 shows the sequence of the exemplary embodiment of the measuring method in the measuring mode (40). The process starts with the start of the run time measurement 400 by the control / evaluation circuit 150 and the simultaneous transmission of one
  • the next method step 401 comprises the forwarding of the sent
  • Control / evaluation circuit 150 is instructed to forward the ultrasonic exciter signal to the measuring unit 200 and in particular to one of the ultrasonic transducers 220, 230.
  • the next method step 402 comprises the generation of an ultrasound signal from the ultrasound excitation signal by one of the ultrasound transducers 220, 230 and the reconversion of the ultrasound signal into an electronic measurement signal by the respective other ultrasound transducer 230, 220 of the ultrasound transducer pair.
  • the next method step 403 comprises the forwarding of the measurement signal received by one of the ultrasonic transducers 220, 230 through the multiplexer 120, wherein the multiplexer 120 is instructed by the control / evaluation circuit 150 to forward the received measurement signal to the amplifier 130.
  • the next method step 404 comprises the amplification of the received
  • the next method step 405 comprises the detection of the received
  • the next method step 406 comprises the evaluation of the received
  • Measurement signal delay measurement by counting of the measuring signal delay measurement associated clock signal is carried out.

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Abstract

Diese Patentanmeldung umfasst ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verifikation des Betriebs eines Ultraschall-Durchflussmessgeräts, wobei das erfindungsgemäße Verfahren (Fig. 2) auf der Messung von Prüfsignallaufzeiten basiert, wobei die erfindungsgemäße Vorrichtung eine elektronische Schaltung zur Umsetzung des Verfahrens umfasst.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Verifikation des Betriebs eines Ultraschall- Durchflussmessgeräts basierend auf dem Laufzeitdifferenzenverfahren
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verifikation des Betriebs eines Ultraschall-Durchflussmessgeräts basierend auf dem
Laufzeitdifferenzenverfahren zur Messung von Durchflussgeschwindigkeiten oder dem Volumendurchfluss von Medien in einer Rohrleitung. Solche Verfahren und
Vorrichtungen erleichtern das schnelle Auffinden von Defekten von Ultraschall- Durchflussmessgeräten. Die Patentschrift EP 2 428 777 B1 offenbart ein solches Verfahren, bei welchem zur Verifikation des Betriebs des Ultraschall-Durchflussmessgeräts Prüfsignale mit vordefinierter Laufzeit emuliert werden, wobei wie bei echten Messsignalen eine Durchflussgeschwindigkeit errechnet wird, wobei das errechnete Ergebnis durch Vergleich mit dem zu erwartenden Ergebnis auf die Funktionsfähigkeit der Mess- bzw. Auswerteelektronik schließen lässt. Hierzu ist mindestens ein Paar von Prüfsignalen notwendig, wobei jeweils eines dieser Prüfsignale eines Prüfsignalpaars einem in Flussrichtung und das andere Prüfsignal einem gegen die Flussrichtung des Mediums laufenden Messsignal entspricht. Die Tatsache, dass mindestens zwei Prüfsignale zur Verifikation des Betriebs des Ultraschall-Durchflussmessgeräts benötigt werden, zieht einen erhöhten Aufwand in Bezug auf die Analyse der Prüfsignale und die Elektronik und somit auch in Bezug auf den Energieverbrauch nach sich und erhöht weiterhin die Fehleranfälligkeit des Verfahrens und der Vorrichtung.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein einfaches und robustes Verfahren zur Verifikation des Betriebs des Ultraschall-Durchflussmessgeräts und eine Vorrichtung zu dessen Durchführung bereitzustellen, was einen geringeren Schaltungsaufwand und Energieverbrauch zur Folge hat. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren gemäß der unabhängigen Betriebsschaltung in Anspruch 1 und eine
Vorrichtung gemäß des unabhängigen Anspruchs 8.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch eine Betriebsschaltung umgesetzt, welche zur Verifikation des Betriebs des Ultraschall-Durchflussmessgeräts die Laufzeit eines einzelnen Prüfsignals überprüft, wobei das Verfahren zur Verifikation des Betriebs des Ultraschall-Durchflussmessgeräts folgende Schritte umfasst:
Erzeugen eines Prüfsignals; Prüfsignallaufzeitmessung durch die Betriebsschaltung; wobei das Verfahren weiterhin umfasst: Überprüfen der Prüfsignallaufzeitmessung durch die Betriebsschaltung zur Verifikation des Betriebs des Ultraschall- Durchflussmessgeräts.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird das erzeugte Prüfsignal einem
Signaleingang der Betriebsschaltung zugeführt, welcher im Messbetrieb an die
Messeinheit des Ultraschall-Durchflussmessgeräts angeschlossen ist. In einer Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt die Prüfsignallaufzeitmessung durch Zählen eines der Taktsignale der Betriebsschaltung, wobei das Erzeugen des
Prüfsignals durch die Betriebsschaltung um ein definiertes oder definierbares
Zeitintervall gegenüber dem Start des Zählens verzögert wird, wobei das Zählen durch Detektion des Prüfsignals durch die Betriebsschaltung beendet wird, wobei die gemessene Prüfsignallaufzeit mit dem gewählten Zeitintervall verglichen wird.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens ist die Verifikation des Betriebs des Ultraschall- Durchflussmessgeräts durch einen hinreichend geringen Unterschied zwischen
Prüfsignal laufzeit und gewähltem Zeitintervall gegeben, wobei der Unterschied beispielsweise nicht mehr als 1 %, insbesondere nicht mehr als 0,5% und bevorzugt nicht mehr als 0,25% beträgt.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird eine Prüfsignalverarbeitungsqualität durch Vergleich von Parametern des von der Betriebsschaltung verarbeiteten Prüfsignals mit Referenzkriterien gemessen, so dass Rückschlüsse auf die Funktion der
Betriebsschaltung gezogen werden können. In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird der zeitliche Verlauf des Prüfsignals durch Aufrufen und Erzeugen einer gespeicherten Signalform dem zeitlichen Verlauf eines typischen gemessenen Ultraschallsignals nachempfunden, so dass der
signalverarbeitende Teil der Betriebsschaltung im Rahmen seiner Spezifikation arbeitet. In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird der zeitliche Verlauf des Prüfsignals durch elektronische Maßnahmen an den zeitlichen Verlauf eines typischen gemessenen Ultraschallsignals angepasst, wobei die Anpassung verschiedene Parameter wie beispielsweise Amplitude oder zeitliche Dauer oder insbesondere die Anzahl der Oszillationen oder bevorzugt das Frequenzspektrum berücksichtigen kann, so dass der signalverarbeitende Teil der Betriebsschaltung im Rahmen seiner Spezifikation arbeitet.
Die erfindungsgemäße Betriebsschaltung weist mindestens einen Messmodus sowie mindestens einen Verifikationsmodus auf, wobei die Betriebsschaltung dazu
eingerichtet ist im Verifikationsmodus die folgenden Schritte durchzuführen:
Start einer Prüfsignallaufzeitmessung mit Beginn eines der Taktsignale der
Betriebsschaltung; Erzeugen eines Prüfsignals, wobei das Erzeugen des Prüfsignals um ein definiertes oder definierbares Zeitintervall gegenüber dem Start des Zählens verzögert wird, wobei die Verzögerung durch die Betriebsschaltung wählbar ist;
Beenden der Prüfsignallaufzeitmessung durch Detektion des Prüfsignals durch die Betriebsschaltung und Vergleich der gemessenen Prüfsignallaufzeit mit dem
Zeitintervall.
In einer weiteren umfasst die Betriebsschaltung mindestens eine Signalsendeschaltung, mindestens eine Steuerungs/Auswerteschaltung, mindestens einen Signalverstärker, mindestens eine spannungssensitive Schaltung zur Signalerkennung, mindestens einen Multiplexer und mindestens eine Dämpfungsschaltung.
In einer Ausgestaltung der Betriebsschaltung verwendet die Betriebsschaltung im Messmodus die mindestens eine Signalsendeschaltung, die mindestens eine
Steuerungs/Auswerteschaltung, den mindestens einen Signalverstärker, die mindestens eine spannungssensitive Schaltung zur Signalerkennung und den mindestens einen Multiplexer zum Ansteuern der Ultraschallwandler als Sender bzw. Empfänger, wobei die Ultraschallsignallaufrichtung mittels des Multiplexers wählbar ist.
In einer Ausgestaltung der Betriebsschaltung verwendet die Betriebsschaltung im Verifikationsmodus die mindestens eine Signalsendeschaltung, die mindestens eine Steuerungs/Auswerteschaltung, den mindestens einen Signalverstärker, die mindestens eine spannungssensitive Schaltung zur Signalerkennung, den mindestens einen Multiplexer und die mindestens eine Dämpfungsschaltung, wobei die mindestens eine Dämpfungsschaltung dazu angehalten ist, den zeitlichen Verlauf des Prüfsignals durch elektronische Maßnahmen an den zeitlichen Verlauf eines typischen
gemessenen Ultraschallsignals anzupassen, wobei die mindestens eine
Steuerungs/Auswerteschaltung dazu angehalten ist, das Senden des Prüfsignals gegenüber dem Start der Prüfsignallaufzeitmessung um ein definiertes oder
definierbares Zeitintervall zu verzögern.
In einer Ausgestaltung der Betriebsschaltung ist die Dauer eines Durchlaufs des Verifikationsmodus kürzer als 1 Sekunde und insbesondere kürzer als 0.3 Sekunden, wobei der Anteil des Verifikationsmodus an der Betriebsdauer weniger als 5% und insbesondere weniger als 2% des Anteils des Messmodus an der Betriebsdauer der Betriebsschaltung beträgt, wobei der Messmodus durch den Verifikationsmodus kurzfristig unterbrechbar ist, so dass der Messmodus quasikontinuierlich anwendbar ist.
In einer Ausgestaltung der Betriebsschaltung ist der Betriebsmodus durch die
Betriebsschaltung wählbar.
Es wird also durch die vorliegende Erfindung ein Ultraschall-Durchflussmessgerät vorgeschlagen, dessen Betrieb durch ein einfaches und robustes Verfahren und einer Vorrichtung zur Anwendung dieses Verfahrens verifiziert wird. Im Rahmen dieses Verfahrens wird also zur Verifikation des Betriebs des Ultraschall-Durchflussmessgeräts nur eine Laufzeitmessung eines einzelnen Prüfsignals durchgeführt.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von in Zeichnungen dargestellten
Ausführungsformen näher erläutert.
Es zeigt: Fig. 1 : einen schematischen Aufbau einer beispielhaften Ausführungsform der
Betriebsschaltung in Verbindung mit der Messeinheit des Ultraschall- Durchflussmessgeräts; und Fig. 2: einen schematischen Ablauf einer beispielhaften Ausführungsform des Verifikationsverfahrens im Verifikationsmodus 30, also ein Durchlauf des erfindungsgemäßen Verfahrens; und Fig. 3: einen schematischen Ablauf einer beispielhaften Ausführungsform des Messverfahrens im Messmodus 40.
Fig. 1 zeigt ein Ultraschall-Durchflussmessgerät, das im Wesentlichen die
Betriebsschaltung 100 und die Messeinheit des Ultraschall-Durchflussmessgeräts 200 umfasst. Die Betriebsschaltung umfasst eine Signalsendeschaltung 100, einen
Multiplexer 120, einen Verstärker 130, eine spannungssensitive Schaltung 140, eine Steuerungs/Auswerteschaltung 150 und eine Dämpfungsschaltung 160. Die
Messeinheit umfasst ein Paar von Ultraschallwandlern 220 und 230, die am
Durchflussrohr 210 angeordnet sind.
Fig. 2 zeigt den Ablauf der beispielhaften Ausführungsform des Verifikationsverfahrens im Verifikationsmodus (30). Der Ablauf beginnt mit dem Start der Laufzeitmessung 300 durch die Steuerungs/Auswerteschaltung 150.
Der nächste Verfahrensschritt 301 wird mit dem verzögerten Senden des Prüfsignals durch die Signalsendeschaltung 110 eingeleitet. Die Signalsendeschaltung 1 10 kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, eine in einem Speicher gespeicherte, an den zeitlichen Verlauf eines typischen gemessenen Ultraschallsignals angepasste
Signalform aufzurufen und ein Prüfsignal dieser Gestalt zu versenden.
Der nächste Verfahrensschritt 302 umfasst die Weiterleitung des Prüfsignals durch den Multiplexer 120 an die Dämpfungsschaltung 160, wobei der Multiplexer durch die Steuerungs/Auswerteschaltung 150 dazu angeleitet wird, das Prüfsignal an die
Dämpfungsschaltung 160 weiterzuleiten.
Der nächste Verfahrensschritt 303 umfasst die Dämpfung des Prüfsignals durch die Dämpfungsschaltung 160, so dass die Prüfsignalamplitude beim Eintritt in den
Verstärker 130 beispielsweise weniger als einen Faktor 10 größer ist als die Amplitude eines typischen empfangenen Messsignals und insbesondere weniger als einen Faktor 5 größer ist als die Amplitude eines typischen empfangenen Messsignals und bevorzugt weniger als einen Faktor 2 größer ist als die Amplitude eines typischen empfangenen Messsignals. Die Dämpfungsschaltung kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, das Prüfsignal durch elektronische Maßnahmen an den zeitlichen Verlauf eines typischen gemessenen Ultraschallsignals anzupassen.
Der nächste Verfahrensschritt 304 umfasst die Verstärkung des Prüfsignals durch den Verstärker 130. Der nächste Verfahrensschritt 305 umfasst die Detektion des Prüfsignals durch die spannungssensitive Schaltung 140.
Der nächste Verfahrensschritt 306 umfasst die Auswertung des Prüfsignals durch Steuerungs/Auswerteschaltung 150, wobei die Prufsignallaufzeitmessung durch Zählen des zur Prufsignallaufzeitmessung gehörenden Taktsignals erfolgt. Die
Steuerungs/Auswerteschaltung 150 kann beispielsweise auch dazu eingerichtet sein, die Prüfsignalverarbeitungsqualität durch Vergleich von Parametern mit
Referenzkriterien zu messen, so dass Rückschlüsse auf die Funktion der
Betriebsschaltung gezogen werden können.
Fig. 3 zeigt den Ablauf der beispielhaften Ausführungsform des Messverfahrens im Messmodus (40). Der Ablauf beginnt mit dem Start der Lauf Zeitmessung 400 durch die Steuerungs/Auswerteschaltung 150 und dem gleichzeitigen Senden eines
elektronischen Ultraschallerregersignals durch die Signalsendeschaltung 1 10, wobei einer der Ultraschallwandler 220, 230 dazu angehalten ist, das Ultraschallerregersignal in ein Ultraschallsignal zu wandeln. Der nächste Verfahrensschritt 401 umfasst die Weiterleitung des gesendeten
Ultraschallerregersignals durch den Multiplexer 120 an die Messeinheit des Ultraschall- Durchflussmessgeräts 200, wobei der Multiplexer durch die
Steuerungs/Auswerteschaltung 150 dazu angeleitet wird, das Ultraschallerregersignal an die Messeinheit 200 und insbesondere an einen der Ultraschallwandler 220, 230 weiterzuleiten.
Der nächste Verfahrensschritt 402 umfasst die Erzeugung eines Ultraschallsignals aus dem Ultraschallerregersignal durch einen der Ultraschallwandler 220, 230 und die Rückwandlung des Ultraschallsignals in ein elektronisches Messsignal durch den jeweils anderen Ultraschallwandler 230, 220 des Ultraschallwandlerpaars. Der nächste Verfahrensschritt 403 umfasst die Weiterleitung des durch einen der Ultraschallwandler 220, 230 empfangenen Messsignals durch den Multiplexer 120, wobei der Multiplexer 120 durch die Steuerungs/Auswerteschaltung 150 dazu angeleitet wird, das empfangene Messsignal an den Verstärker 130 weiterzuleiten. Der nächste Verfahrensschritt 404 umfasst die Verstärkung des empfangenen
Messsignals durch den Verstärker.
Der nächste Verfahrensschritt 405 umfasst die Detektion des empfangenen
Messsignals durch die spannungssensitive Schaltung 140.
Der nächste Verfahrensschritt 406 umfasst die Auswertung des empfangenen
Messsignals durch Steuerungs/Auswerteschaltung 150, wobei die
Messsignallaufzeitmessung durch Zählen des zur Messsignallaufzeitmessung gehörenden Taktsignals erfolgt.
Bezugszeichenliste
100 Betriebsschaltung
1 10 Signalsendeschaltung
120 Multiplexer
130 Verstärker
140 Spannungssensitive Schaltung
150 Steuerungs/Auswerteschaltung
160 Dämpfungsschaltung
200 Messeinheit des Ultraschall-Durchflussmessgeräts
210 Rohrleitung
220 Ultraschallwandler
230 Ultraschallwandler
30 Verifikationsmodus
300 Start der Prüfsignallaufzeitmessung
301 Senden des Prüfsignals
302 Prüfsignalweiterleitung zur Dämpfungsschaltung
303 Dämpfung des Prüfsignals
304 Verstärkung des Prüfsignals
305 Detektion des Prüfsignals durch spannungssensitive Schaltung 140 306 Auswertung des Prüfsignals.
40 Mess modus
400 Start der Laufzeitmessung und Senden des Messsignals
401 Ultraschallerregersignalweiterleitung zu Ultraschallwandler
402 Erzeugung und Rückwandlung von Ultraschallsignal
403 Messsignalweiterleitung zu Verstärker
404 Verstärkung des Messsignals
405 Detektion des Messsignals durch spannungssensitive Schaltung 140
406 Auswertung des Messsignals

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Verifikation des Betriebs von Ultraschall- Durchflussmessgeräten basierend auf dem Laufzeitdifferenzenverfahren zur Messung von Durchflussgeschwindigkeiten oder dem Volumendurchfluss von
Medien in einer Rohrleitung, wobei das Ultraschall-Durchflussmessgerät zumindest eine Messeinheit (200) mit mindestens einem Paar von Ultraschallwandlern (220 und 230); und mindestens eine daran angeschlossene elektronische Betriebsschaltung (100) umfasst, wobei das Verfahren zur Verifikation des Betriebs des Ultraschall-Durchflussmessgeräts folgende Schritte umfasst:
Erzeugen eines Prüfsignals;
Prüfsignallaufzeitmessung durch die Betriebsschaltung; dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiterhin umfasst: Überprüfen der Prüfsignallaufzeitmessung durch die Betriebsschaltung (100) zur Verifikation des Betriebs des Ultraschall- Durchflussmessgeräts.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Prüfsignal einem Signaleingang der Betriebsschaltung (100) zugeführt wird, welcher im Messbetrieb an die Ultraschallwandler (220 und 230) angeschlossen ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung der Prüfsignallaufzeit durch Zählen eines der Taktsignale der Betriebsschaltung (100) erfolgt, wobei das Erzeugen des
Prüfsignals um ein definiertes oder definierbares Zeitintervall gegenüber dem Start des Zählens verzögert wird, wobei das Zählen durch Detektion des Prüfsignals durch die Betriebsschaltung (100) beendet wird, wobei die gemessene Prüfsignal laufzeit mit dem Zeitintervall verglichen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verifikation des Betriebs des Ultraschall-Durchflussmessgeräts durch einen hinreichend geringen Unterschied zwischen Prüfsignallaufzeit und dem Zeitintervall gegeben ist, wobei der Unterschied beispielsweise nicht mehr als 1 %, insbesondere nicht mehr als 0,5% und bevorzugt nicht mehr als 0,25% beträgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Prüfsignalverarbeitungsqualität durch Vergleich von Parametern des von der Betriebsschaltung (100) verarbeiteten Prüfsignals mit
Referenzkriterien erfolgt.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Verlauf des Prüfsignals dem Verlauf typischer gemessener
Ultraschallsignale angepasst ist, wobei das Prüfsignal aus einer in einer Datei gespeicherten Signalform erzeugt wird.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Verlauf des Prüfsignals nach seiner Erzeugung durch elektronische Maßnahmen an den zeitlichen Verlauf typischer gemessener Ultraschallsignale angepasst wird.
8. Ultraschall-Durchflussmessgerät zur Messung der
Durchflussgeschwindigkeit oder dem Volumendurchfluss von Medien in einer Rohrleitung (210), umfassend: zumindest eine Messeinheit mit mindestens einem Paar von Ultraschallwandlern (220,230); und mindestens eine daran angeschlossene elektronische Betriebsschaltung (100), wobei die Betriebsschaltung mindestens einen Messmodus (40) sowie mindestens einen Verifikationsmodus (30) aufweist, wobei die Betriebsschaltung dazu eingerichtet ist, im Verifikationsmodus die folgenden Schritte durchzuführen: Start einer Prüfsignallaufzeitmessung mit Beginn eines der Taktsignale der Betriebsschaltung (300), Erzeugen eines Prüfsignals (301 ), wobei das Erzeugen des Prüfsignals um ein definiertes oder definierbares Zeitintervall gegenüber dem Start des Zählens verzögert wird; Beendigung der Prüfsignallaufzeitmessung durch Detektion des Prüfsignals durch die Betriebsschaltung (305); und
Vergleich der gemessenen Prüfsignallaufzeit mit dem Zeitintervall (306).
9. Ultraschall-Durchflussmessgerät nach Anspruch 8, wobei die Betriebsschaltung mindestens eine Signalsendeschaltung (1 10), mindestens eine Steuerungs/Auswerteschaltung (150), mindestens einen Signalverstärker (130), mindestens eine spannungssensitive Schaltung (140) zur Signalerkennung, mindestens einen Multiplexer (120) und mindestens eine Dämpfungsschaltung (160) umfasst.
10. Ultraschall-Durchflussmessgerät nach Anspruch 9, wobei die Betriebsschaltung im Messmodus (40) dazu eingerichtet ist, mindestens eine Signalsendeschaltung (1 10), mindestens eine Steuerungs/Auswerteschaltung (150), mindestens einen Signalverstärker (130), mindestens eine spannungssensitive
Schaltung (140) zur Signalerkennung, mindestens einen Multiplexer (120) zum
Ansteuern der Ultraschallwandler (220,230) als Sender bzw. Empfänger zu verwenden, wobei die Ultraschallsignallaufrichtung mittels des Multiplexers (120) wählbar ist,
1 1. Ultraschall-Durchflussmessgerät nach Anspruch 9, wobei die Betriebsschaltung im Verifikationsmodus dazu eingerichtet ist, mindestens eine Signalsendeschaltung (110), mindestens eine Steuerungs/Auswerteschaltung (150), mindestens einen Signalverstärker (130), mindestens eine spannungssensitive Schaltung (140) zur Signalerkennung, mindestens einen Multiplexer (120) zur
Prüfsignalweiterleitung und mindestens eine Dämpfungsschaltung (160) zu verwenden.
12. Ultraschall-Durchflussmessgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer eines Durchlaufs des Verifikationsmodus (30) kürzer als 1 Sekunde und insbesondere kürzer als 0.3 Sekunden ist, wobei der Anteil des Verifikationsmodus an der Betriebsdauer weniger als 5% und insbesondere weniger als 2% des Anteils des Messmodus an der Betriebsdauer der
Betriebsschaltung beträgt, wobei der Messmodus (40) durch den Verifikationsmodus kurzfristig unterbrechbar ist, so dass der Messmodus quasikontinuierlich anwendbar ist.
13. Ultraschall-Durchflussmessgerät nach Anspruch 12, wobei der Betriebsmodus durch die Betriebsschaltung wählbar ist.
PCT/EP2016/059137 2015-05-04 2016-04-25 Verfahren und vorrichtung zur verifikation des betriebs eines ultraschall- durchflussmessgeräts basierend auf dem laufzeitdifferenzenverfahren WO2016177593A1 (de)

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