CH669665A5 - - Google Patents

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CH669665A5
CH669665A5 CH220/86A CH22086A CH669665A5 CH 669665 A5 CH669665 A5 CH 669665A5 CH 220/86 A CH220/86 A CH 220/86A CH 22086 A CH22086 A CH 22086A CH 669665 A5 CH669665 A5 CH 669665A5
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CH
Switzerland
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harmonic
circuit
measuring device
measuring
fundamental
Prior art date
Application number
CH220/86A
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English (en)
Inventor
Jens Kristian Simonsen
Hans Jorgen Moos
Original Assignee
Danfoss As
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Publication date
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Description

BESCHREIBUNG
Die Erfindung bezieht sich auf ein Massendurchfluss-Messgerät nach dem Coriolis-Prinzip, bei dem zwei Messrohre nebeneinander angeordnet, an ihren Enden mechanisch miteinander verbunden sowie mit Hilfe zweier Rohrverbinder strömungstechnisch parallel geschaltet sind, die an ihren einander abgewandten Enden mit einem Zu- bzw. Ableitungskanal verbindbar sind, bei dem ein die Messrohre mit einer Grundschwingung gegensinnig antreibender Schwingungserreger vorgesehen ist und bei dem den Messrohren mit Abstand vom Schwingungserreger Sensoren zur Aufnahme von Messsignalen zugeordnet sind, aus denen der Massendurchfluss ermittelbar ist.
Bei einem bekannten Messgerät dieser Art (EP-OS 109 218) trägt ein zylindrischer Behälter, der an seinen Stirnseiten mit Anschlüssen für den Zu- und Abfluss des zu messenden Mediums und in der Mitte mit Trennwänden versehen ist, zwei U-förmig gebogene Rohre, die mit dem Behälterinneren zu beiden Seiten der Trennwände in Verbindung stehen. Der Behälter bildet daher die Rohrverbinder und die Zu- und Ableitungskanäle. Die benachbarten Schenkel der U-Rohre sind in der Nähe des Behälters durch Laschen mechanisch miteinander verbunden, welche die Enden der durch den Schwingungserreger gegensinnig in Schwingung versetzbaren eigentlichen Messrohre definieren. Der Schwingungserreger greift in der Mitte des U-Bogens an. Die Sensoren befinden sich am Übergang der Bögen zu den geraden Rohrschenkeln. Aus dem Unterschied der Phasen der Schwingungsbewegung an beiden Enden des U-Bogens lässt sich der jeweilige Massendurchfluss ermitteln. Da die schwingenden Messrohre eine gewisse Länge haben müssen, aber seitlich vom Behälter wegstehen, ergibt sich ein seitlich weit ausladendes Messgerät.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Massen-durchfluss-Messgerät der eingangs beschriebenen Art anzugeben, das eine geringere seitliche Ausladung hat.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Messrohre gerade sind und zueinander parallel verlaufen,
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dass der Schwingungserreger eine der Grundschwingung überlagerte Oberschwingung erzeugt und dass eine Frequenzermittlungsschaltung vorgesehen ist, die — bei betriebsmässigem Durchfluss — aus einem Messsignal die Werte der Resonanzfrequenzen der Grundschwingung und der Oberschwingung zu dem Zweck ermittelt, hieraus einen Axialspannungen in den Messrohren berücksichtigenden Korrekturwert zur Bestimmung eines korrigierten Massendurchflusses abzuleiten.
Bei dieser Konstruktion werden anstelle der gebogenen Messrohre gerade Messrohre verwendet. Infolgedessen ist die seitliche Ausladung gering. Die Messrohre können parallel zur Rohrleitung verlaufen, in die das Messgerät eingeschaltet wird. Da nun aber die Rohrverbinder einen grossen axialen Abstand voneinander haben, ergeben sich infolge von Temperaturschwankungen Längenänderungen. Bilden die Rohrverbinder in üblicher Weise mit den Anschlüssen eine feste Baueinheit, die durch Anbringung an der Rohrleitung räumlich festgelegt ist, führt die Längenänderung zu axialen Spannungen in den Messrohren, durch welche das Schwingungsverhalten geändert wird und daher Messfehler auftreten. Axiale Spannungen können auch durch falsches Einspannen des Geräts und andere Gründe auftreten. Die axialen Spannungen beeinflussen Grundschwingungen und Oberschwingungen unterschiedlich. Führt man daher die Erregung nicht nur mit der Grundschwingung sondern auch mit einer überlagerten Oberschwingung durch, so kann man aus beiden Frequenzen die Grösse der axialen Kraft ableiten und daher auch einen Korrekturwert zum Ausgleich des Messfehlers. Das Massendurchfluss-Messgerät vermag daher trotz der bei Temperaturänderungen unvermeidbaren axialen Spannungen die mittels Korrektur richtigen Werte des Massendurchflusses anzugeben.
Vorzugsweise ist eine Korrekturschaltung vorgesehen, die aus den Resonanzfrequenzen der Grundschwingung und der Oberschwingung einen Quotienten bildet, wobei der Korrekturwert eine vorgegebene Funktion dieses Quotients ist. Das Verhältnis der beiden Frequenzen ist ein besonders einfaches Mass für die Axialspannungen und daher auch für den Korrekturwert. Diese Funktion kann sogar einen Korrekturfaktor darstellen, der sich besonders einfach mit dem Messergebnis verknüpfen lässt.
Insbesondere kann die Korrekturschaltung einen Speicher zur Aufnahme von Daten der vorgegebenen Funktion aufweisen und aufgrund des ermittelten Quotienten den Korrekturwert selbsttätig zur Verfügung stellen. Der Speicher nimmt daher die Funktion als Tabelle oder als Rechenvorschrift auf. Wegen der selbsttätigen Abgabe des Korrekturwerts steht dieser kontinuierlich zur Verfügung.
Eine besonders einfache Schaltung ergibt sich, wenn eine Auswerteschaltung zur Ermittlung des Massendurchflusses aufgrund der von zwei im Abstand angeordneten Sensoren aufgenommenen Messsignale ein Multiplikationsglied nachgeschaltet ist, dem zur Bestimmung des korrigierten Massendurchflusses der aus dem Quotienten ermittelte Korrekturwert als Faktor zugeführt wird.
Mit besonderem Vorteil entspricht die Oberschwingung der dritten Oberwelle. Diese lässt sich optimal von der gleichen Stelle wie die Grundschwingung anregen. Ausserdem hat sie im Vergleich mit den übrigen Oberschwingungen die grösste Amplitude, so dass sie bei passender Plazierung des Sensors mühelos erfasst werden kann.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Schwingungserreger etwa in der Mitte der geraden Messrohre und mindestens ein Sensor mit einem Abstand von 15 bis 25 %, vorzugsweise etwa 20 %, vom Messrohrende angeordnet. Durch die mittige Anordnung wird die Grundschwingung und die dritte Oberwelle optimal angeregt. Die spezielle Lage des Sensors stellt sicher, dass einerseits die dritte Oberwelle nahe ihrer
Grösstamplitude und die Grundschwingung ebenfalls mit einer ausreichenden Amplitude erfasst werden.
Mit besonderem Vorteil ist der Schwingungserreger von einer Erregerschaltung gespeist, die einen mit einem Sensor verbundenen Eingang, einen mit einem ersten Verstärker versehenen Grundschwingungszweig, einen mit einer Selektionsfilteranordnung und einem zweiten Verstärker versehenen Oberschwingungszweig und ein dem Ausgang vorgeschaltetes, die verstärkten Signale beider Zweige aufnehmendes Summationsglied aufweist. Mit Hilfe des Oberschwingungszweiges kann man die Oberschwingung gesondert behandeln und verstärken, so dass sie dem verstärkten Signal des Grundschwingungszweiges in einem vorbestimmten Verhältnis beigemischt werden kann. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass für die Oberschwingung eine ausreichende Anregungsenergie zur Verfügung steht. Andererseits kann die vorzugsweise einstellbare Beimischung so gewählt werden, dass eine Auswertung der Phasenverschiebung der Grundfrequenz zur Ermittlung des Durchfluss-Messwerts durch die Oberschwingung nicht beeinträchtigt wird.
Günstig ist es, wenn das Summationsglied ein Summations-verstärker mit einer AGC (automatic gain control)-Regelung ist. Die Erregerleistung wird daher so geregelt, dass die Messsignale eine bestimmte, ihre Auswertung ermöglichende Grösse haben.
Ausserdem sollten beide Zweige je ein Phasenkorrekturglied aufweisen. Für die Grundschwingung genügen kleine Korrekturwerte. Für die Oberschwingungen können erhebliche Phasendrehungen erforderlich sein, für die dritte Oberwelle beispielsweise eine Phasenumkehr.
Weiterhin empfiehlt es sich, dass zwischen Summationsglied und Schwingungserreger ein Spannungs-Strom-Wandler geschaltet ist. Auf diese Weise entfallen Phasenverschiebungen aufgrund der Induktivität der Spulen der Schwingungserreger und damit verbundene Messfehler.
Mit besonderem Vorteil weist die Selektionsfilteranordnung ein Bandfilter mit durch Taktimpulse vorgebbarer Selektionsfrequenz auf und es ist ein Taktgeber vorgesehen, dessen Frequenz ein Vielfaches der Resonanzfrequenz der Oberschwingung im Oberschwingungszweig ist und dieser nachgeführt wird. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass trotz der Änderungen der Oberschwingung, die bei Axialspannungen auftritt, die Selektionsfilteranordnung ihre Mittelfrequenz immer genau auf die vorhandene Oberschwingungsfrequenz abstimmt. Damit werden die bei einem festen Filter bei einer Frequenzänderung auftretenden Phasendrehungen vermieden.
Insbesondere kann der Taktgeber eine Phasenverriegelungsschaltung aufweisen, deren erster Eingang über einen Kompara-tor mit einem dem zweiten Verstärker nachgeschalteten Abschnitt des Oberschwingungszweiges und deren zweiter Eingang über einen 1:N- Teiler mit deren Ausgang verbunden ist. Dies ergibt einen besonders einfachen Aufbau des von der Oberschwingungsfrequenz abhängigen Taktgebers.
Des weiteren empfiehlt sich eine Anlaufschaltung, bei der das Summationsglied einen weiteren Eingang hat, der über eine logische Schaltung ein Rechtecksignal zugeführt erhält, wenn der erste Eingang der Phasenverriegelungsschaltung Spannung führt und diese Schaltung noch nicht verriegelt ist. Hiermit kann eine Erregung auch der Oberschwingung eingeleitet werden, so dass nach kurzer Zeit die Phasenverriegelung erfolgt und das Selektionsfilter normal arbeiten kann.
Vorteilhaft ist es ferner, dass eine Frequenzermittlungsschaltung unter Ausnutzung der Erregerschaltung gebildet ist und zwei Frequenzsignalausgänge aufweist, die je über einen Kom-parator mit einem dem ersten bzw. zweiten Verstärker nachgeschalteten Abschnitt des Grundschwingungszweiges bzw. des Oberschwingungszweiges verbunden sind. An den Frequenzsignalausgängen erhält man auf einfache Weise Signale mit den zu ermittelnden Frequenzen.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Massendurch-fluss-Messgeräts mit zugehörgiger Schaltung,
Fig. 2 eine Ausführungsform eines Sensors,
Fig. 3 eine Ausführungsform eines Schwingungserregers, Fig. 4 das Schwingungsverhalten eines Messrohrs und Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel einer Erregerschaltung.
Das in Fig. 1 veranschaulichte Massendurchfluss-Messgerät 1 weist zwei Messrohre 2 und 3 auf, die gerade sind und parallel zueinander verlaufen. An ihren Enden sind sie durch Querstreben 4 und 4a mechanisch miteinander verbunden. Die Messrohre sind mit Hilfe zweier Rohrverbinder 5 und 6 strömungstechnisch parallelgeschaltet. Die der Zu- und Ableitung dienenden Kanäle 7 und 8 sind an ihren einander abgewandten Enden mit einem stirnseitigen Anschluss 9 bzw. 10 versehen. Das Messgerät kann daher mit diesen Anschlüssen 9 und 10 in den Zug einer das zu messende Medium führenden Rohrleitung geschaltet werden.
Etwa in der Mitte der Rohre ist ein Schwingungserreger 11 vorgesehen, der einen mit dem Messrohr 2 verbundenen permanenten Magneten 12 und eine mit dem Messrohr 3 verbundene Antriebsspule 13 aufweist. Etwa mit gleichem Abstand vor und hinter diesem Schwingungserreger gibt es zwei Sensoren 14 und 15, die je einen mit dem Messrohr 2 verbundenen Permanentmagneten 16 bzw. 17 und eine Induktionsspule 18 bzw. 19 aufweisen. Diese haben einen Abstand von etwa 20 % der Messrohrlänge vom Messrohrende. Wird dem Schwingungserreger ein periodischer Erregerstrom I zugeführt, schwingen die beiden Messrohre 2 und 3 gegensinnig zueinander. Durch die Schwingungsbewegung wird in den Induktionsspulen 18 und 19 der Sensoren 14 und 15 ein Messsignal Ul und U2 in der Form einer Spannung induziert, die proportional der Geschwindigkeit der Messrohrbewegungen relativ zu einander ist.
Ein besonders wirksames Ausführungsbeispiel eines Sensors ist in Fig. 2 veranschaulicht. Es werden um 100 gegenüber Fig. 1 erhöhte Bezugszeichen verwendet. Ein Permanentmagnet 116, der in Querrichtung nebeneinander als Südpol S und als Nordpol N magnetisiert ist, steht einer Induktionsspule 118 gegenüber, deren Achse parallel zu den Messrohren verläuft.
Ein besonders wirksames Ausführungsbeispiel eines Schwingungserregers 111 ist in Fig. 3 veranschaulicht. Ein Permanentmagnet 112, der ebenfalls in Querrichtung nebeneinander als Südpol S und Nordpol N magnetisiert ist, befindet sich im Inneren einer Antriebsspule 113, die aus einem Träger 120 aus nicht magnetisierbarem Material besteht.
Eine Erregerschaltung 21, die in Verbindung mit Fig. 5 noch näher erläutert wird, empfängt an ihrem Eingang 22 über eine Leitung 23 das eine Messsignal U i und gibt über ihre Ausgangsleitung 24 den Erregerstrom I an den Schwingungserreger 11 ab. Die Erregerschaltung 21 ist so beschaffen, dass der Erregerstrom die Messrohre in ihren Resonanzzustand bezüglich ihrer Grundschwingung Fi und ihrer dritten Oberschwingung F3 bringt, wie es schematisch in Fig. 4 veranschaulicht ist. Die Grundschwingung Fi jedes Messrohres erfolgt zwischen der voll ausgezogenen Linie Fi und der gestrichelten Linie. Die Amplitude der dritten Oberschwingung F3 ist erheblich kleiner als veranschaulicht und der Grundschwingung überlagert. Das Messsignal Ui wird dem einen Eingang 25 und das Messsignal U2 über eine Leitung 26 dem anderen Eingang 27 eines Phasendetektors 28 zugeführt, der aufgrund der Phasenverschiebung der Grundschwingung in beiden Messsignalen an seinem Ausgang 29 einen unkorrigierten Durchflusswert Qi abgibt. Dies beruht auf der bekannten Tatsache, dass aufgrund der Coriolis-Kraft die Masse des die Messrohre durchfliessenden Mediums die durch den Schwingungserreger 11 ausgelösten Messrohrschwingungen über die Rohrlänge in der Phase verschiebt. Die Phasenverschiebung wird am einfachsten dadurch bestimmt, dass die Zeitdifferenz zwischen dem Auftreten der Nullpunkte in beiden Messsignalen Ui und U2 ermittelt wird. Dies ist proportional dem unkorrigierten Wert Qi des Massendurchflusses.
Das mit seinen Anschlüssen 9 und 10 fest eingespannte Messgerät erleidet aufgrund von Temperaturänderungen oder allein aufgrund der Einspannung eine Axialbelastung. Die hierdurch auftretenden Axialspannungen führen ebenfalls zu einer Änderung des Schwingungsverhaltens, so dass der unkorrigierte Durchfluss Qi fehlerhaft ist. Aus diesem Grund bildet ein Teil der Erregerschaltung 21 eine Frequenzermittlungsschaltung 30, die über die Ausgänge 31 und 32 die ermittelte Resonanzfrequenzen fi und f3 für die Grundschwingung und die dritte Oberschwingung zur Verfügung stellt. Die beiden Frequenzen werden einer Korrekturschaltung 33 zugeführt, die in einem ersten Abschnitt 34 aus diesen Frequenzen fi und f3 einen Quotienten bilden. Aufgrund dieses Quotienten wird einem Datenspeicher 35 ein Korrekturfaktor k ausgelesen, der an ein Multiplikationsglied 36 abgegeben wird. Demzufolge kann in einer Anzeigeeinheit 37 der korrekte Durchfluss Q2 = k x Qi angezeigt oder auf andere Weise weiterverarbeitet werden. Die Oberschwingungen sind hier mit einer Ordnungszahl bezeichnet, die sich auf eine Grundschwingung mit der Ordnungszahl 1 bezieht. Aufgrund der Temperatur und des Querschnitts der Messrohre stehen die Resonanzfrequenzen dieser Schwingungen nicht notwendigerweise in einem genau ganzzahligen Verhältnis zueinander.
Der Aufbau der Erregerschaltung ergibt sich aus Fig. 5. Sie bildet zusammen mit dem Messrohrsystem eine Oszillator-Einrichtung, von der das Rohrsystem den Resonanzkreis darstellt und die Erregerschaltung die erforderliche Schleifenverstärkung und Rückkopplung ergibt. Dies hat zur Folge, dass sich das System automatisch auf die Resonanzfrequenzen des Rohrsystems einstellt. Es ist daher möglich, das Rohrsystem gleichzeitig mit den Resonanzfrequenzen fi und f3 der Grund- und der Oberschwingung zum Schwingen zu bringen. Das Messsignal Ui wird über einen Vorverstärker AI einem Grundschwingungszweig 38 und einem Oberschwingungszweig 39 zugeführt. Der Grundschwingungszweig 38 weist eine Phasenkorrekturschaltung PCI und einen Verstärker A2 auf. Da im Messsignal Ui die Grundschwingung annähernd mit der Grundschwingung im Erregerstrom I in Phase ist, braucht in der Phasenkorrekturschaltung PCI nur eine geringfügige Korrektur vorgenommen zu werden. Der Oberschwingungszweig 39 weist einen Hochpassfilter HPF, eine Phasenkorrekturschaltung PC2, einen Selektionsfilter SF und einen Verstärker A3 auf. Im Messsignal Ui ist die dritte Oberschwingung phasenverkehrt mit Bezug auf die dritte Oberschwingung im Erregerstrom I enthalten. Deshalb besorgt die Phasenkorrekturschaltung PC2 eine Phasenumkehr. Das Ausgangssignal des Zweiges 38 wird über einen Summationswiderstand R1 einem Summationsverstärker A4 zugeführt, dem über einen Summationswiderstand R2 auch das Ausgangssignal des Zweiges 39 zugeführt wird, das an einem Potentiometer PI abgegriffen wird, um das Verhältnis der Grundschwingung und der Oberschwingung im Ausgangssignal so zu wählen, dass einerseits eine ausgeprägte dritte Oberschwingung im Messrohr vorhanden ist, andererseits aber die Auswertung der Phasenlage der Grundschwingung im Phasendetektor 28 nicht beeinträchtigt wird. Das im Vorverstärker AI verstärkte Messsignal U1 wird auch einer automatischen Verstärkerregelung AGC zugeführt, welche die Amplitude des verstärkten Messsignals mit einem an einem Potentiometer P2 einstellbaren Sollwert vergleicht und in Abhängigkeit davon die Verstärkung des Summationsverstärkers A4 so einregelt, wie es schematisch durch ein Potentiometer P3 im Rückführungskreis veranschaulicht ist, dass die Messsignalamplitude dem Sollwert entspricht. Der Ausgangswert des Summationsverstärkers A4
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wird über einen Spannungs-Strom-Wandler U/I und eine Endstufe E dem Schwingungserreger 11 als Strom I zugeführt.
Damit die Oberschwingung, hier also die dritte Oberwelle sauber herausgefiltert werden kann, ist ausser dem Hochpassfilter HPF, das für tiefere Frequenzen sperrt, das Selektionsfilter 5 SF verwendet, dessen die Filterfunktion bestimmende Mittelfrequenz durch von einem Taktgeber 40 erzeugte Taktimpuls it bestimmt ist, die über eine Leitung 41 mit einer Taktfrequenz ft mit dem N-fachen der Oberschwingungsfrequenz f3 zugeführt werden. Zu diesem Zweck ist der eine Eingang 41 einer Phasen- 10 Verriegelungsschaltung PLL über einen Komparator Kl mit dem Ausgang des Verstärkers A3 des Oberschwingungszweiges 39 und der zweite Eingang 42 über einen Teiler T mit dem Ausgang 43 der Phasenverriegelungsschaltung verbunden. Letztere besteht in üblicher Weise aus der Reihenschaltung eines Phasen- 15 komparators, eines Tiefpassfilters und eines spannungsgesteuerten Oszillators. Die Taktfrequenz ft ist ein ganzzahliges Vielfaches der Oberschwingungsfrequenz f3. N hat beispielsweise den Wert 64. Mit Hilfe der Potentiometer P4 und P5 kann der Selektionsfilter SF zusätzlich eingestellt werden. Es handelt sich 20 um ein sogenanntes «tracking filter», beispielsweise vom Typ MF 10 der Firma National. Weil die Mittelfrequenz des Selektionsfilters SF der Resonanzfrequenz f3 der Oberschwingung nachgeführt wird, ist gewährleistet, dass das Filter sehr genau auf diese Frequenz f3 abgestimmt ist, die dritte Oberschwingung 25 also verstärkt wird, während alle anderen Frequenzen kräftig gedämpft werden.
Eine Anlaufschaltung 44 weist eine logische Schaltung mit zwei Nand-Gliedern N1 und N2 auf. Das Nand-Glied N2 speist den Summationsverstärker A4 über einen dritten Summations- 30 widerstand R3 mit wahllos auftretenden Rechteckimpulsen immer dann, wenn am Ausgang 45 des Komparators Kl Rechteckimpulse vorhanden sind und gleichzeitig durch das Auftreten eines Signals 0 an einem weiteren Ausgang 46 der Phasenverriegelungsschaltung PLL angezeigt wird, dass noch keine 35 Phasenverriegelung erfolgt ist. Tritt am Ausgang 46 dagegen bei Verriegelung das Signal 1 auf, also im Normalbetrieb, bleibt das Nand-Glied N2 gesperrt. Die unregelmässig auftretenden Rechteckimpulse erzeugen eine Schwingung mit unterschiedlichen Frequenzen. Aufgrund des Aufbaus der Erregerschaltung 40 21 dominieren in Kürze die Grundschwingung und die dritte Oberschwingung, so dass der Normalbetriebszustand rasch erreicht wird.
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Bei einer solchen Erregerschaltung 21 kann die Frequenzermittlungsschaltung 30 einen sehr einfachen Aufbau haben. Es braucht lediglich der Ausgang 31 über einen Komparator K2 mit dem Ausgang des Verstärkers A2 im Grundschwingungszweig 38 und der Ausgang 32 mit dem Ausgang 45 des Komparators Kl des Oberschwingungszweiges 39 verbunden zu werden. Am Ausgang 31 treten dann Rechteckimpulse mit der Resonanzfrequenz fi der Grundschwingung, dem Ausgang 32 Rechteckimpulse mit der Resonanzfrequenz f3 der dritten Oberschwingung auf.
Die Funktion zur Ermittlung des Korrekturfaktors k lässt sich experimentell leicht auf folgende Weise ermitteln. Zunächst werden in zwei Versuchen die Resonanzfrequenzen für die Grundschwingung und für die Oberschwingung in Abhängigkeit von der die Messrohre belastenden Axialkraft festgestellt, wobei die Axialkraft zweckmässigerweise auf die Eulersche Knickkraft normiert wird. Hierbei zeigt sich, dass sich beide Frequenzen ändern, die Resonanzfrequenz der Grundschwingung aber wesentlich stärker als diejenige der Oberschwingung. Verknüpft man diese beiden Frequenzen in irgendeiner Rechenvorschrift miteinander, beispielsweise durch Verhältnisbildung, ergibt sich eine eindeutige Zuordnung zum augenblicklichen Axiallast-Zustand. Wenn in einer weiteren Versuchsreihe bei konstantem Massendurchfluss die Axialkraft geändert wird, ergibt sich — ausgehend vom unbelasteten Zustand — ein Korrekturfaktor k, der von der Axialkraft abhängt. Mit Hilfe beider Versuche kann man daher diesen Korrekturfaktor und die beiden Resonanzfrequenzen in einer Funktion miteinander verknüpfen. Diese Funktion kann im Speicher 35 abgespeichert werden.
Als Korrekturwert kann auch statt des Korrekturfaktors k ein additiver Zuschlag verwendet werden, wenn die Korrekturschaltung 33 mit dem Wert für den unkorrigierten Durchfluss Qi versorgt wird.
Zur Ermittlung der Axialkraft und des davon abhängigen Korrekturwertes kann man auch die Resonanzfrequenzen anderer Schwingungen als der Grundschwingung bzw. der dritten Oberschwingung verwenden. Insbesondere kann die zweite Oberwelle hierzu verwendet werden, was aber eine Erregung an einer anderen Stelle als in der Mitte und damit eine höhere Erregerenergie erfordert. Bei höheren Oberschwingungen muss man mit einer kleineren Schwingungsamplitude vorliebnehmen.
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2 Blätter Zeichnungen

Claims (14)

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1. Massendurchfluss-Messgerät nach dem Coriolis-Prinzip, bei dem zwei Messrohre nebeneinander angeordnet, an ihren Enden mechanisch miteinander verbunden sowie mit Hilfe zweier Rohrverbinder strömungstechnisch parallel geschaltet sind, die an ihren einander abgewandten Enden mit einem Zu-bzw. Ableitungskanal verbindbar sind, bei dem ein die Messrohre mit einer Grundschwingung gegensinnig antreibender Schwingungserreger vorgesehen ist und bei dem den Messrohren mit Abstand vom Schwingungserreger Sensoren zur Aufnahme von Messsignalen zugeordnet sind, aus denen der Mas-sendurchfluss ermittelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Messrohre (2, 3) gerade sind und zueinander parallel verlaufen, dass der Schwingungserreger (13; 113) eine der Grundschwingung überlagerte Oberschwingung erzeugt und dass eine Frequenzermittlungsschaltung (30) vorgesehen ist, die — bei be-triebsmässigem Durchfluss — aus einem Messsignal (Ul) die Werte der Resonanzfrequenzen (fi, f3) der Grundschwingung und der Oberschwingung zu dem Zweck ermittelt, hieraus einen Axialspannungen in den Messrohren berücksichtigenden Korrekturwert (k) zur Bestimmung eines korrigierten Massendurchflusses (Q2) abzuleiten.
2. Messgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Korrekturschaltung (33) vorgesehen ist, die aus den Resonanzfrequenzen (fj, f3) der Grundschwingung und der Oberschwingung einen Quotienten bildet, wobei der Korrekturwert (k) eine vorgegebene Funktion dieses Quotienten ist.
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PATENTANSPRÜCHE
3. Messgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturschaltung (33) einen Speicher (35) zur Aufnahme von Daten der vorgegebenen Funktion aufweist und aufgrund des ermittelten Quotienten den Korrekturwert (k) selbsttätig zur Verfügung stellt.
4. Messgerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass einer Auswerteschaltung (28) zur Ermittlung des Massendurchflusses (Qi) aufgrund der von zwei im Abstand angeordneten Sensoren (14, 15) aufgenommenen Messsignale (Ui, U2) ein Multiplikationsglied (36) nachgeschaltet ist, dem zur Bestimmung des korrigierten Massendurchflusses (Q2) der aus dem Quotienten ermittelte Korrekturwert (k) als Faktor zugeführt wird.
5. Messgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberschwingung der dritten Oberwelle entspricht.
6. Messgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungserreger (13) etwa in der Mitte der geraden Messrohre (2, 3) und mindestens ein Sensor (14, 15) mit einem Abstand von 15 bis 25 %, vorzugsweise etwa 20 %, vom Messrohrende angeordnet ist.
7. Messgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungserreger (13) von einer Erregerschaltung (21) gespeist ist, die einen mit einem Sensor (14) verbundenen Eingang (22), einen mit einem ersten Verstärker (A2) versehenen Grundschwingungszweig (38), einen mit einer Selektionsfilteranordnung (SF) und einem zweiten Verstärker (A3) versehenen Oberschwingungszweig (39) und ein dem Ausgang vorgeschaltetes, die verstärkten Signale beider Zweige aufnehmendes Summationsglied (A4) aufweist.
8. Messgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Summationsglied (A4) ein Summationsverstärker mit einer AGC-Regelung ist.
9. Messgerät nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass beide Zweige je ein Phasenkorrekturglied (PCI, PC2) aufweisen.
10. Messgerät nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Summationsglied (A4) und Schwingungserreger (13) ein Spannungs-Strom-Wandler (U/1) geschaltet ist.
11. Messgerät nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Selektionsfilteranordnung (SF) ein Bandfilter mit durch Taktimpulse (it) vorgebbarer Selektionsfrequenz aufweist und dass ein Taktgeber (40) vorgesehen ist, dessen Frequenz (ft) ein Vielfaches der Resonanzfrequenz (f3) der Oberschwingung im Oberschwingungszweig (39) ist und dieser nachgeführt wird.
12. Messgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Taktgeber (40) eine Phasenverriegelungsschaltung (PLL) aufweist, deren erster Eingang (41) über einen Kompara-tor (Kl) mit einem dem zweiten Verstärker (A3) nachgeschalteten Abschnitt des Oberschwingungszweiges (39) und deren zweiter Eingang (42) über einen 1:N-Teiler (T) mit deren Ausgang (43) verbunden ist.
13. Messgerät nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Anlaufschaltung (44), bei der das Summationsglied (A4) einen weiteren Eingang hat, der über eine logische Schaltung (NI, N2) ein Rechtecksignal zugeführt erhält, wenn der erste Eingang (41) der Phasenverriegelungsschaltung Spannung führt und diese Schaltung noch nicht verriegelt ist.
14. Messgerät nach einem der Ansprüche~7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenzermittlungsschaltung (30) unter Ausnutzung der Erregerschaltung (21) gebildet ist und zwei Frequenzsignalausgänge (31, 32) aufweist, die je über einen Komparator (Kl ; K2) mit einem dem ersten bzw. zweiten Verstärker (A2; A3) nachgeschalteten Abschnitt des Grundschwingungszweiges (38) bzw. des Oberschwingungszweiges (39) verbunden sind.
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