DE102004044606A1

DE102004044606A1 - Device and method for measuring a process variable

Info

Publication number: DE102004044606A1
Application number: DE200410044606
Authority: DE
Inventors: Gerhard Zimmermann
Original assignee: Endress and Hauser Flowtec AG; Flowtec AG
Current assignee: Endress and Hauser Flowtec AG
Priority date: 2004-09-13
Filing date: 2004-09-13
Publication date: 2006-03-30
Also published as: WO2006029947A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung mindestens einer Prozessgröße eines Mediums (40), wobei die Vorrichtung die Prozessgröße mindestens mit einer vorgebbaren Messamplitude (A) und mit einer vorgebbaren Taktrate (T) misst, wobei damit ein Energiebedarf (E) verbunden ist. Die Erfindung beinhaltet, dass eine Steuereinheit (25) vorgesehen ist, welche die Vorrichtung in einem Beobachtungsmode (P1) oder in einem Messmode (P2) betreibt, wobei in dem Beobachtungsmode (P1) die Vorrichtung mit einer ersten Messamplitude (A1) und einer ersten Taktrate (T1) misst, wobei in dem Messmode (P2) die Vorrichtung mit einer zweiten Messamplitude (A2) und einer zweiten Taktrate (T2) misst, wobei die erste Taktrate (T1) größer als die zweite Taktrate (T2) ist und wobei ein erster Energiebedarf (E1) des Beobachtungsmode (P1) und ein zweiter Energiebedarf (E2) des Messmode (P2) im Wesentlichen gleich sind. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein entsprechendes Verfahren.The The invention relates to a device for measuring at least a process variable of a Medium (40), wherein the device, the process size at least with a predeterminable measuring amplitude (A) and with a predefinable Measures clock rate (T), thereby connecting an energy demand (E) is. The invention includes that a control unit (25) is provided, which the device in an observation mode (P1) or in a Measuring mode (P2) operates, wherein in the observation mode (P1), the device with a first measurement amplitude (A1) and a first clock rate (T1) measures, wherein in the measuring mode (P2), the device with a second Measuring amplitude (A2) and a second clock rate (T2), where the first clock rate (T1) is greater than the second clock rate (T2) is and where a first energy requirement (E1) of the observation mode (P1) and a second energy requirement (E2) of the Measurement mode (P2) are substantially equal. Furthermore refers the invention to a corresponding method.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung mindestens einer Prozessgröße eines Mediums, wobei die Vorrichtung die Prozessgröße mindestens mit einer vorgebbaren Messamplitude und mit einer vorgebbaren Taktrate misst, wobei mit der Messamplitude und der Taktrate ein Energiebedarf verbunden ist. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein entsprechendes Verfahren. Bei der Prozessgröße handelt es sich beispielsweise um den Durchfluss, den Massendurchfluss, den Füllstand, die Dichte, die Viskosität, die Temperatur, die Leitfähigkeit oder den pH-Wert des Mediums. Das Medium kann beispielsweise eine Flüssigkeit oder ein Schüttgut sein. Unter Messamplitude sei im folgenden die Amplitude oder Leistung verstanden, die bei einer Messung aufgewendet wird, um ein Messsignal zu erhalten. Es ist also z.B. die Amplitude des Abfragesignals, auf welches das Medium mit einem Antwortsignal antwortet, und aus welchem dann die Prozessgröße bestimmt wird. Taktrate wiederum ist die Rate, mit der das Abfragesignal erzeugt wird. Eine höhere Taktrate bedeutet also, dass der zeitliche Abstand zwischen den Messungen kleiner ist und die Messzyklen kürzer sind.The The invention relates to a device for measuring at least a process variable of a Medium, wherein the device, the process size at least with a predetermined Measurement amplitude and measures with a predetermined clock rate, where with the measurement amplitude and the clock rate an energy requirement is connected. Furthermore, the invention relates to a corresponding method. At the process size is For example, it is the flow, the mass flow, the level, the Density, viscosity, the temperature, the conductivity or the pH of the medium. The medium can, for example, a liquid or a bulk material be. Under measuring amplitude is in the following the amplitude or power understood that is spent in a measurement to a measurement signal to obtain. It is thus e.g. the amplitude of the interrogation signal, to which the medium responds with a response signal, and off which then determines the process variable becomes. Clock rate, in turn, is the rate at which the interrogation signal is produced. A higher clock rate So that means the time interval between the measurements is smaller and the measuring cycles shorter are.

Messgeräte, Messvorrichtungen oder auch Sensoren überwachen oder messen Prozessgrößen von Medien, die je nach Art des Prozesses – z.B. das Abfüllen eines Mediums – größeren Änderungen in relativ kleiner Zeit unterliegen. Solche dynamischen Prozesse machen es somit erforderlich, dass der zeitliche Abstand zwischen den Messwerten möglichst gering sein sollte. Es sollte also möglichst oft gemessen werden, um eine möglichst gute zeitliche Auflösung zu erhalten. Dem steht jedoch das Problem des Energiebedarfs für die Messungen entgegen, wobei eine höhere Messgenauigkeit üblicherweise mit einem erhöhten Energiebedarf verbunden ist. Bei 4...20 mA-Messgeräten ist die Energie prinzipiell begrenzt. Je nach Ausgestaltung sind jedoch auch Bauteile – z.B. Netzteile – für höhere Leistungen entsprechend aufwendig oder auch kostenintensiv. Somit ist es also durchaus umständlich, die Anzahl der Messdaten oder Messpunkte zu erhöhen. Eine weitere Begrenzung ist das physikalische Messprinzip, das angewendet wird und das somit auch eine untere Grenze für die zeitliche Auflösung vorgibt. Es kann auch vorkommen, dass eine höhere zeitliche Auflösung nicht ständig erforderlich ist, weil z.B. die gemessene Prozessgröße über einen größeren Zeitraum konstant ist. Der Bedarf kann also von Prozessbedingung zu Prozessbedingung unterschiedlich sein.Measuring devices, measuring devices or monitor sensors or measure process variables of Media, depending on the nature of the process - e.g. the bottling of a Medium - major changes in a relatively short time subject. Such dynamic processes thus make it necessary that the time interval between the measured values as possible should be low. So it should be measured as often as possible one as possible good temporal resolution to obtain. However, there is the problem of the energy demand for the measurements contrary, with a higher Measuring accuracy usually with an elevated Energy requirement is connected. At 4 ... 20 mA meters is the energy is limited in principle. Depending on the design, however, too Components - e.g. Power supplies - for higher performance accordingly consuming or expensive. Thus, it is quite cumbersome, to increase the number of measured data or measuring points. Another limitation is the physical measuring principle that is applied and thus also a lower limit for the temporal resolution pretends. It may also happen that a higher temporal resolution is not constantly is required, because e.g. the measured process variable over one larger period is constant. The demand can therefore vary from process condition to process condition be different.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, unter Beachtung einer begrenzten zur Verfügung stehenden Energiemenge eine Prozessgröße mit einer an die jeweilige Prozessbedingung angepassten zeitlichen Auflösung zu messen.The The object of the invention is therefore, in compliance with a limited available Amount of energy a process variable with a to the respective process condition adapted temporal resolution measure up.

Die Erfindung löst die Aufgabe durch eine Vorrichtung, bei der eine Steuereinheit vorgesehen ist, welche derartig ausgestaltet ist, dass die Steuereinheit die Vorrichtung mindestens in einer Beobachtungsmode oder in einer Messmode betreibt, wobei in der Beobachtungsmode die Vorrichtung die Prozessgröße mit einer ersten Messamplitude und einer ersten Taktrate misst, wobei in der Messmode die Vorrichtung die Prozessgröße mit einer zweiten Messamplitude und einer zweiten Taktrate misst, wobei die erste Taktrate und die zweite Taktrate derartig gewählt sind, dass die erste Taktrate größer als die zweite Taktrate ist, und wobei die erste Messamplitude und die erste Taktrate und die zweite Messamplitude und die zweite Taktrate derartig gewählt sind, dass ein erster Energiebedarf der Beobachtungsmode und ein zweiter Energiebedarf der Messmode im Wesentlichen gleich sind. Die Idee der Erfindung besteht also darin, dass das Messgerät – die Vorrichtung – in mindestens zwei unterschiedlichen Moden betrieben wird: eine Beobachtungsmode und eine Messmode. Beide Moden unterscheiden sich hinsichtlich der Taktrate und der Messamplitude. Die Taktraten und die Messamplituden sind dabei so gewählt, dass der jeweils damit verbundene Energieverbrauch im Wesentlichen gleich ist. Somit ist also zum einen keine zusätzliche Energie erforderlich und zum anderen wird auch jeweils die bereitgestellte Energie maximal ausgenutzt. Die Taktrate der Beobachtungsmode ist größer als die Taktrate der Messmode. Somit werden in der Beobachtungsmode mehr Messwerte als in der Messmode gewonnen, was gleichzeitig bedeutet, dass die zeitliche Auflösung in der Beobachtungsmode größer ist. Somit lassen sich in der Beobachtungsmode Änderungen der Prozessgröße zeitlich besser überwachen. Mit der Einstellung der Taktraten ist über die Vorgabe der gleichen Energieverbrauche auch verbunden, dass die Messamplitude in der Beobachtungsmode kleiner als in der Messmode ist. Dies bringt in den meisten Fällen mit sich, dass das Messsignal schwächer und somit das Signal-zu-Rausch-Verhältnis kleiner ist. In der Beobachtungsmode ist also die Signalqualität reduziert, wodurch auch der Messwert ungenauer sein wird. Dies wird jedoch dadurch ausgeglichen, dass die zeitliche Auflösung der Messwerte besser ist. Somit kann eben in der Beobachtungsmode z.B. der Beginn eines Abfüllens eines Mediums genauer beobachtet werden. In der Messmode wird die Prozessgröße mit einer höheren Messamplitude, also mit einer höheren Genauigkeit, jedoch mit einer geringeren zeitlichen Auflösung gemessen. In der Messmode gibt es also bessere Messwerte mit einem größeren zeitlichen Abstand. Diese Messmode ist beispielsweise dann zu bevorzugen, wenn ein konstanter Wert für die Prozessgröße erreicht ist.The Invention solves the object by a device in which a control unit is provided, which is designed such that the control unit, the device operates in at least one observation mode or one measurement mode, wherein in the observation mode, the device is the process variable with a first measuring amplitude and a first clock rate, wherein in the The device measures the process variable with a second measurement amplitude and a second clock rate, wherein the first clock rate and the second clock rate selected such are that the first clock rate is greater than the second clock rate is, and wherein the first measurement amplitude and the first clock rate and the second measurement amplitude and the second clock rate chosen this way are that a first energy demand of the observation mode and a second energy requirement of the measurement mode are substantially equal. The idea of the invention is therefore that the measuring device - the device - in at least operates two different modes: an observation mode and a measurement mode. Both modes differ in terms of Clock rate and the measurement amplitude. The clock rates and the measurement amplitudes are so chosen that the associated energy consumption is essentially is equal to. Thus, on the one hand no additional energy is required and on the other hand, each of the provided energy is maximum exploited. The clock rate of the observation mode is greater than the clock rate of the measuring mode. Thus, in the observation mode obtained more measurements than in the measurement mode, which means at the same time that the temporal resolution is larger in the observation mode. Thus, in the observation mode, changes in the process variable can be timed monitor better. With the setting of the clock rates is above the default of the same Energy consumption also associated with the measurement amplitude in the Observation mode is smaller than in the measurement mode. This brings in most cases with it, that the measurement signal weaker and thus the signal-to-noise ratio smaller is. In observation mode, the signal quality is thus reduced, which will also make the reading less accurate. This will however compensated by the fact that the temporal resolution of the measured values is better. Thus, just in the observation mode, e.g. the beginning of a bottling of a Medium be observed more closely. In the measuring mode, the process variable with a higher Measuring amplitude, ie with a higher accuracy, but measured at a lower temporal resolution. In the measurement mode So there are better readings with a longer time interval. These For example, measurement mode is preferable if a constant one Value for reaches the process size is.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung beinhaltet, dass die Steuereinheit derartig ausgestaltet ist, dass die Steuereinheit die Vorrichtung in der Beobachtungsmode oder in der Messmode in Abhängigkeit von der gemessenen Prozessgröße und/oder in Abhängigkeit vom zeitlichen Verhalten der gemessenen Prozessgröße betreibt. Somit ist kein externes Triggersignal notwendig, sondern durch die Bedürfnisse des Systems selbst wird vorgegeben, mit welcher Mode die Prozessgröße zu messen ist. Dabei kann es sich beispielsweise um einen unteren Wert handeln, ab dem erst der eigentliche Prozess relevant ist oder ab dem erst eine genauere Messung durch die Messmode sinnvoll ist. Andererseits wird durch die Auswertung des zeitlichen Verhaltens verhindert, dass bereits durch einen momentanen Ausreißer – z.B. ein Spike – in die jeweils andere Mode gewechselt wird. Gleichzeitig kann auch in einer Ausgestaltung zwischen einem konstanten und einem dynamischen Verhalten getrennt werden, so dass beispielsweise in der konstanten Phase mit der besseren Signalqualität und der verminderten zeitlichen Auflösung gemessen wird. Eine höhere zeitliche Auflösung ist in diesem Fall nicht erforderlich, wenn sich die Prozessgröße per se kaum ändert. Im fluktuierenden Zustand ist dann jedoch die Beobachtungsmode mit der bessern zeitlichen Auflösung sinnvoller, um dem Signalverlauf folgen zu können.An advantageous embodiment includes the control unit is designed such that the control unit operates the device in the observation mode or in the measurement mode as a function of the measured process variable and / or as a function of the time behavior of the measured process variable. Thus, no external trigger signal is necessary, but by the needs of the system itself is specified with which mode the process size is to be measured. This may be, for example, a lower value, from which only the actual process is relevant or from which only a more accurate measurement by the measurement mode makes sense. On the other hand, it is prevented by the evaluation of the temporal behavior that already by a current outlier - eg a spike - in the other mode is changed. At the same time, in one refinement, it is also possible to separate between a constant and a dynamic behavior, so that measurements are carried out, for example, in the constant phase with the better signal quality and the reduced temporal resolution. A higher temporal resolution is not required in this case, if the process variable hardly changes per se. In the fluctuating state, however, the observation mode with the better temporal resolution makes more sense in order to be able to follow the signal course.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass die Steuereinheit derartig ausgestaltet ist, dass die Steuereinheit die Vorrichtung in der Beobachtungsmode betreibt, wenn die gemessene Prozessgröße kleiner als ein vorgebbarer Grenzwert ist, und dass die Steuereinheit die Vorrichtung in der Messmode betreibt, wenn die gemessene Prozessgröße größer als der Grenzwert ist. Durch diese Ausgestaltung wird durch die Prozessgröße selbst vorgegeben, in welcher Mode sie gemessen wird. Somit entfällt ein externes Triggersignal und es kann angepasst an die Bedingungen die optimale Mode verwendet werden. Der Grenzwert ist entsprechend dem zu messenden Prozess oder den sonstigen Kriterien zu bestimmen.A advantageous embodiment of the device according to the invention provides in that the control unit is designed in such a way that the control unit operates the device in the observation mode when the measured Process size smaller is a specifiable limit, and that the control unit is the Device operates in the measurement mode when the measured process size is greater than the limit is. By this configuration is by the process size itself given in which fashion it is measured. Thus it is not necessary external trigger signal and it can be adapted to the conditions the optimal fashion can be used. The limit is appropriate the process or other criteria to be measured.

Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass es sich bei der Vorrichtung um ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät handelt. Bei einem magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät (beschrieben beispielsweise in der Offenlegungsschrift EP 0 814 324 A1 der Anmelderin) lässt sich der Durchfluss eines elektrisch leitfähigen Mediums mit dem Faraday'schen Induktionsgesetz messen. Das Medium durchströmt dabei eine Röhre. Senkrecht zur Röhrenachse wird ein Magnetfeld erzeugt und senkrecht zur Röhrenachse und zur Magnetfeldachse sind Messelektroden angebracht, die eine Spannung detektieren, die vom Medium induziert wird. Bei dem Magnetfeld handelt es sich üblicherweise um ein Wechselfeld. Damit ist die folgende Ausgestaltung verbunden. Die Vorrichtung kann auch mit Ultraschallwandlern arbeiten.An embodiment includes that the device is a magnetic-inductive flowmeter. In a magnetic-inductive flowmeter (described, for example, in the published patent application EP 0 814 324 A1 Applicant), the flow rate of an electrically conductive medium can be measured by Faraday's law of induction. The medium flows through a tube. Perpendicular to the tube axis, a magnetic field is generated and perpendicular to the tube axis and the magnetic field axis measuring electrodes are mounted, which detect a voltage that is induced by the medium. The magnetic field is usually an alternating field. Thus, the following embodiment is connected. The device can also work with ultrasonic transducers.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass es sich bei der Taktrate der Vorrichtung um die Frequenz des magnetischen Wechselfeldes des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes handelt, und dass es sich bei der Messamplitude um die Stromstärke für die Magnetfeldeinheit des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes handelt. Die Taktrate der Moden ist hier konkret die Frequenz, mit welcher das magnetische Wechselfeld umgepolt wird, und die Amplitude ist die Stromstärke, mit der das Magnetfeld erzeugt wird.A Embodiment provides that it is at the clock rate of the device around the frequency of the alternating magnetic field of the magnetic-inductive Flowmeter and that the measurement amplitude is the current for the magnetic field unit of the electromagnetic flowmeter is. The clock rate of the fashions Here, in concrete terms, is the frequency with which the alternating magnetic field is reversed, and the amplitude is the current at which the magnetic field is generated becomes.

Die Erfindung löst die Aufgabe mit einem Verfahren zur Messung mindestens einer Prozessgröße eines Mediums, wobei die Prozessgröße mit einer vorgebbaren Messamplitude und einer vorgebbaren Taktrate gemessen wird, wobei mit der Messamplitude und der Taktrate ein Energieverbrauch verbunden ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Lösung der Aufgabe ist vorgesehen, dass die Prozessgröße mindestens in einer Beobachtungsmode oder in einer Messmode gemessen wird, wobei in der Beobachtungsmode die Prozessgröße mit einer ersten Messamplitude und einer ersten Taktrate gemessen wird, wobei in der Messmode die Prozessgröße mit einer zweiten Messamplitude und einer zweiten Taktrate gemessen wird, wobei die erste Taktrate größer als die zweite Taktrate gewählt wird, und wobei die erste Messamplitude und die erste Taktrate und die zweite Messamplitude und die zweite Taktrate derartig gewählt werden, dass der erste Energiebedarf der Beobachtungsmode und der zweite Energiebedarf der Messmode im Wesentlichen gleich sind. Die Idee der Erfindung ist also, dass die Prozessgröße in einer Beobachtungsmode oder in einer Messmode gemessen wird. In der Beobachtungsmode ist die Taktrate größer als in der Messmode, wodurch die zeitliche Auflösung in der Beobachtungsmode besser ist. Als weiteres Kriterium kommt hinzu, dass der Energieverbrauch der Beobachtungsmode im Wesentlichen dem Energieverbrauch der Messmode entspricht, woraus sich ergibt, dass die Messamplitude in der Beobachtungsmode kleiner als in der Messmode ist. In der Beobachtungsmode ist die Leistung, mit der das Messsignal erzeugt wird, also geringer als in der Messmode. Dafür ist die Taktrate höher und die Werte für die Prozessgröße haben eine höhere zeitliche Auflösung, was besonders für Änderungen beim Prozess mit einer kleinen Zeitskala relevant ist. Die Bedingung, dass der Energieverbrauch in beiden Moden im Wesentlichen gleich ist, bewirkt, dass keine zusätzliche Anforderung an die Energieversorgung oder an die Bauteile gestellt werden muss. Der Nachteil des geringeren Signal-zu-Rausch-Verhältnisses der Beobachtungsmode wird durch die höhere zeitliche Auflösung kompensiert. Wird beispielsweise die Prozessgröße Durchfluss mit einem magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät gemessen, so handelt es sich bei der Messamplitude um den Spulenstrom für die Magneteinheit, welche das Magnetfeld erzeugt, und bei der Taktrate handelt es sich um die Frequenz, mit welcher das Magnetfeld umgepolt wird.The invention solves the problem with a method for measuring at least one process variable of a medium, wherein the process variable is measured with a predeterminable measurement amplitude and a predeterminable clock rate, energy consumption being associated with the measurement amplitude and the clock rate. In the inventive method for solving the problem, it is provided that the process variable is measured at least in an observation mode or in a measurement mode, wherein in the observation mode, the process variable with a first measurement amplitude and a first clock rate is measured, wherein in the measurement mode, the process variable with a second measurement amplitude and a second clock rate is measured, wherein the first clock rate is selected to be greater than the second clock rate, and wherein the first measurement amplitude and the first clock rate and the second measurement amplitude and the second clock rate are selected such that the first energy requirement of the observation mode and the second energy requirements of the measurement mode are essentially the same. The idea of the invention is therefore that the process variable is measured in an observation mode or in a measurement mode. In the observation mode, the clock rate is greater than in the measurement mode, whereby the temporal resolution in the observation mode is better. Another criterion is that the energy consumption of the observation mode essentially corresponds to the energy consumption of the measurement mode, with the result that the measurement amplitude in the observation mode is smaller than in the measurement mode. In the observation mode, the power with which the measurement signal is generated is thus less than in the measurement mode. The clock rate is higher and the values for the process variable have a higher temporal resolution, which is especially relevant for changes in the process with a small time scale. The condition that the power consumption is substantially the same in both modes causes no additional requirement for the power supply or components. The disadvantage of the lower signal-to-noise ratio of the observation mode is compensated by the higher temporal resolution. For example, if the process variable flow with a magnetic-inductive Through The measurement amplitude is the coil current for the magnet unit which generates the magnetic field, and the clock rate is the frequency with which the magnetic field is reversed.

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet, dass in Abhängigkeit von der gemessenen Prozessgröße und/oder in Abhängigkeit vom zeitlichen Verhalten der gemessenen Prozessgröße zwischen den beiden Moden gewechselt wird. Das System gibt in dieser Ausgestaltung selbst vor, welche Mode optimaler ist. Für die Trennung kann ein Grenzwert vorgesehen sein, es kann jedoch auch das zeitliche Verhalten als Kriterium herangezogen werden, so z.B. die Trennung zwischen einer im Wesentlichen konstanten Prozessgröße und einer fluktuierenden Prozessgröße. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht dabei darin, dass kein externer Trigger notwendig ist, sondern dass das System selbst vorgibt, welche Mode adäquater ist. Für eine optimale Ausnutzung sind daher die Grenzwerte entsprechend zu bestimmen.A Embodiment of the method according to the invention that includes, depending from the measured process variable and / or dependent on the temporal behavior of the measured process variable between the two modes is changed. The system gives in this embodiment even imagine which mode is more optimal. For the separation can be a limit However, it can also be the temporal behavior as Criterion, e.g. the separation between one essentially constant process variable and a fluctuating one Process variable. Of the The advantage of this embodiment is that no external trigger is necessary, but that the system itself dictates which mode adequate is. For optimal utilization are therefore the limit values accordingly to determine.

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Prozessgröße in der Beobachtungsmode gemessen wird, wenn die gemessene Prozessgröße kleiner als ein vorgebbarer Grenzwert ist, und dass die Prozessgröße in der Messmode gemessen wird, wenn die gemessene Prozessgröße größer als der Grenzwert ist. Der Grenzwert ist dabei so festzulegen, dass er einen signifikanten Übergang beschreibt zwischen dem Bereich, in welchem die Prozessgröße noch einer größeren Dynamik unterliegt, und dem Bereich, in welchem die Prozessgröße – wenn überhaupt – langsameren Schwankungen unterliegt, so dass mehr Wert auf die Genauigkeit der Messungen gelegt werden kann. Mit einem solchen Grenzwert findet dann eine automatische Umschaltung zwischen den beiden Moden statt.A Embodiment of the method according to the invention provides that the process size in the observation mode is measured if the measured process variable is smaller than a predefinable limit value is, and that the process size in the measurement mode is measured if the measured process variable is greater than the limit value. The limit should be set so that it has a significant transition describes between the area in which the process size is still a greater dynamic subject, and the area in which the process size - if ever - slower Is subject to fluctuations, so more emphasis on the accuracy of Measurements can be made. With such a limit finds then an automatic switching between the two modes instead.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:The The invention will be explained in more detail with reference to the following drawings. It shows:

1: eine schematische erste Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung des Durchflusses, 1 : a schematic first embodiment of a device according to the invention for measuring the flow,

2: ein schematischer zeitlicher Verlauf der Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit der Vorrichtung in 1, und 2 FIG. 2: a schematic time profile of the implementation of the method according to the invention with the device in FIG 1 , and

3: eine schematische Darstellung einer zweiten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. 3 : a schematic representation of a second embodiment of the device according to the invention.

1 zeigt schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur magnetisch-induktiven Messung des Durchflusses. Das – hier nicht dargestellte – Medium durchströmt die Messröhre 1. Die Magnetfeldeinheit 5 erzeugt ein magnetisches Wechselfeld senkrecht zur Achse des Messrohres 1. Ist das Medium elektrisch leitfähig, so induziert es nach dem Faraday'schen Induktionsgesetz beim Durchgang durch das Magnetfeld eine elektrische Spannung in den Messelektroden 10, die senkrecht zum Magnetfeld und senkrecht zur Messrohrachse angeordnet sind. Bei den Elektroden 10 handelt es sich hier um sog. galvanische Elektroden, die im direkten Kontakt mit dem Medium stehen. Aus der induzierten Spannung kann in der Regel-/Auswerteeinheit 30 der Durchfluss des Mediums berechnet werden. Die Magnetfeldeinheit 5 wird von einer Energiequelle 20 mit dem nötigen Strom zu Erzeugung des Magnetfeldes versorgt. Die Steuereinheit 25 gibt die Taktrate T und die Messamplitude A für die Magnetfeldeinheit 5 vor. Konkret handelt es sich hier also um die Frequenz des Wechselfeldes und um die Amplitude des Spulenstromes (dies ist also die Messamplitude) und somit auch um die Stärke des Magnetfeldes. Für das Umschalten zwischen der Beobachtungs- und der Messmode ist die Regel-/Auswerteeinheit 30 mit der Steuereinheit 25 verbunden und übermittelt dieser den jeweils gemessenen Wert der Prozessgröße. Liegt der Wert oberhalb eines Grenzwerts, so wird die Magnetfeldeinheit 5 mit der Messmode betrieben. Ist der Wert kleiner als der Grenzwert, so wird mit der Beobachtungsmode gemessen. 1 shows schematically the structure of a device according to the invention for the magnetic-inductive measurement of the flow. The medium (not shown here) flows through the measuring tube 1 , The magnetic field unit 5 generates a magnetic alternating field perpendicular to the axis of the measuring tube 1 , If the medium is electrically conductive, it induces an electrical voltage in the measuring electrodes during the passage through the magnetic field according to Faraday's law of induction 10 , which are arranged perpendicular to the magnetic field and perpendicular to the measuring tube axis. At the electrodes 10 these are so-called galvanic electrodes that are in direct contact with the medium. From the induced voltage can in the control / evaluation unit 30 the flow of the medium can be calculated. The magnetic field unit 5 is from an energy source 20 supplied with the necessary current to generate the magnetic field. The control unit 25 gives the clock rate T and the measurement amplitude A for the magnetic field unit 5 in front. Specifically, this is the frequency of the alternating field and the amplitude of the coil current (this is the measurement amplitude) and thus also the strength of the magnetic field. For switching between the observation and the measuring mode, the control / evaluation unit 30 with the control unit 25 connected and transmitted this the measured value of the process variable. If the value is above a limit, the magnetic field unit becomes 5 operated with the measuring mode. If the value is smaller than the limit value, then the observation mode is used.

Die 2 zeigt den zeitlichen Verlauf einer Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus 1. In der unteren Zeile ist der Durchfluss Q über der Zeit t dargestellt. Die gestrichelte Horizontale gibt die sog. Schleichmengenunterdrückung an. Dies ist der Durchfluss, unterhalb dessen nicht gemessen wird oder gemessen werden kann. Als Grenzwert ist hier dieser Schleichmengenwert gewählt. Wie zu sehen, steigt der Durchfluss an, ist dann über eine längere Zeit konstant und geht dann wieder auf Null zurück. Hierbei handelt es sich beispielsweise um den Durchfluss, wie er bei einer Abfüllung des Mediums auftreten kann: Ein Ventil wird geöffnet, das Medium beginnt zu fließen und langsam baut sich der maximale Durchfluss auf. Aus dem Durchfluss und der Abfüllzeit wird dann die abgefüllte Menge errechnet. Hat die abgefüllte Menge einen bestimmten Wert erreicht, so wird das Ventil geschlossen und die Durchflussmenge geht auf den Wert Null zurück. In der oberen Zeile sind die Beobachtungsmode P1 und die Messmode P2 dargestellt. Wie zu sehen ist die Taktrate der Beobachtungsmode P1 größer als die Taktrate der Messmode P2. In der Zeit, in welcher der Durchfluss Q erst langsam zunimmt, werden mehr Messwerte gewonnen, wodurch der Punkt genauer erkannt wird, an welchem der Durchfluss über der Schleichmenge liegt. Hat der Durchfluss seinen optimalen Wert erreicht, so genügt die geringere Taktrate der Messmode P2. Mit dieser geringeren Taktrate ist gleichzeitig bei gleichem Energiebedarf eine höhere Messamplitude möglich, so dass die Messwerte entsprechend genauer bestimmt werden können als in der Beobachtungsmode P1 mit der kleineren Amplitude. In der Beobachtungsmode P1 ist hier die sog. Übersteuerung dargestellt. Dabei handelt es sich darum, dass kurzzeitig die Spulenspannung auf seinen maximalen Wert eingestellt wird und dass er anschließend wieder reduziert wird. Durch diese Übersteuerung wird erreicht, dass das Magnetfeld sich schneller aufbaut.The 2 shows the time course of an implementation of the method according to the invention with the device according to the invention 1 , The bottom line shows the flow Q over the time t. The dashed horizontal indicates the so-called low-flow suppression. This is the flow below which you can not measure or measure. The limit value selected here is this low-level value. As you can see, the flow increases, then remains constant for a long time and then returns to zero. This is, for example, the flow that can occur when filling the medium: A valve is opened, the medium starts to flow and slowly the maximum flow builds up. From the flow and the filling time then the filled quantity is calculated. When the filled quantity has reached a certain value, the valve is closed and the flow rate returns to zero. The upper line shows the observation mode P1 and the measurement mode P2. As can be seen, the clock rate of the observation mode P1 is greater than the clock rate of the measurement mode P2. In the time in which the flow Q increases slowly, more measured values are obtained, whereby the point is more accurately recognized, at which the flow rate is above the low flow rate. If the flow has reached its optimum value, then the lower clock rate of the measuring mode P2 is sufficient. With this lower clock rate is simultaneously with the same energy requirement a higher measurement amplitude possible, so that the measured values can be determined correspondingly more accurate than in the observation mode P1 with the smaller amplitude. In the observation mode P1, the so-called overload is shown here. This is because the coil voltage is set to its maximum value for a short time and then reduced again. This override ensures that the magnetic field builds up faster.

Das erfindungsgemäße Verfahren funktioniert also in diesem Beispiel wie folgt: Der Durchfluss Q wird mit der Beobachtungsmode P1 solange gemessen, bis der Durchfluss größer als die Schleichmenge – in einer Erweiterung wird auch das zeitliche Verhalten des Durchflusses ausgewertet – ist. Anschließend erfolgt die Messung mit der Messmode P2, wobei bei der Abnahme des Durchflusses Q – hier jedoch nicht dargestellt – wieder in die Beobachtungsmode P1 gewechselt wird. Für den Wechsel zwischen den Moden können dabei Grenzwerte für die gemessene Prozessgröße vorgesehen sein, es kann jedoch auch das zeitliche Verhalten der gemessenen Prozessgröße bzw. eine Kombination aus Prozessgröße und der zeitlichen Ableitung verwendet werden. Eine externes Steuer- oder Triggersignal ist weiterhin für das Umschalten zwischen den Moden möglich.The inventive method So works in this example as follows: The flow Q is measured with the observation mode P1 until the flow greater than the creep quantity - in an extension is also the temporal behavior of the flow evaluated - is. Subsequently the measurement is carried out with the measuring mode P2, whereby at the decrease of the Flow Q - here but not shown - again is changed to the observation mode P1. For the change between the Fashions can thereby limit values for the measured process size provided However, it can also be the temporal behavior of the measured Process variable or a combination of process size and the time derivative are used. An external control or Trigger signal is still for the switching between the modes possible.

In der 3 ist eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Hierbei handelt es sich um eine kapazitive Messvorrichtung zur Messung des Füllstandes des Mediums 40 im Behälter 50. Die Wand des Behälters 50 und die Sondeneinheit 55 bilden einen Kondensator, bei welchem das Medium das Dielektrikum ist. Da die Kapazität dieses Kondensators u.a. vom Füllstand abhängt, kann aus dem gemessenen Füllstand umgekehrt auf den Füllstand geschlossen werden. Eine Möglichkeit, die Kapazität zu messen, besteht darin, die Sondeneinheit mit einer elektrischen Wechselspannung zu beaufschlagen und den Strom, der durch den Kondensator fließt, zu messen. In diesem Beispiel handelt es sich bei der Taktrate um die Rate, mit der die Messwerte gewonnen werden, und die Messamplitude ist die Amplitude der Spannung, mit welcher die Kapazität gemessen wird.In the 3 a further embodiment of the device according to the invention is shown. This is a capacitive measuring device for measuring the level of the medium 40 in the container 50 , The wall of the container 50 and the probe unit 55 form a capacitor in which the medium is the dielectric. Since the capacity of this capacitor depends, inter alia, on the level, it is possible to infer the level from the measured level. One way to measure the capacitance is to apply an AC electrical voltage to the probe unit and measure the current flowing through the capacitor. In this example, the clock rate is the rate at which the measurements are taken, and the measurement amplitude is the amplitude of the voltage at which the capacitance is measured.

11: Messrohrmeasuring tube
55: Magnetfeldeinheitmagnetic unit
1010: Messelektrodemeasuring electrode
2020: Energiequelleenergy
2525: Steuereinheitcontrol unit
3030: Regel-/AuswerteeinheitControl / evaluation unit
4040: Mediummedium
5050: Behältercontainer
5555: Sondeneinheitprobe unit

Claims

Device for measuring at least one process variable of a medium ( 40 ), wherein the device measures the process variable at least with a predeterminable measurement amplitude (A) and with a predeterminable clock rate (T), wherein an energy requirement (E) is connected to the measurement amplitude (A) and the clock rate (T), characterized in that a control unit ( 25 ) is provided, which is designed such that the control unit ( 25 ) operates the device at least in an observation mode (P1) or in a measurement mode (P2), wherein in the observation mode (P1) the device measures the process variable with a first measurement amplitude (A1) and a first clock rate (T1), wherein in the measurement mode (P2) the device measures the process variable with a second measurement amplitude (A2) and a second clock rate (T2), wherein the first clock rate (T1) and the second clock rate (T2) are selected such that the first clock rate (T1) is greater than the second clock rate (T2) is, and wherein the first measurement amplitude (A1) and the first clock rate (T1) and the second measurement amplitude (A2) and the second clock rate (T2) are selected such that a first energy requirement (E1) of the observation mode (P1) and a second energy requirement (E2) of the measurement mode (P2) are substantially equal.

Device according to claim 1, characterized in that the control unit ( 25 ) is configured such that the control unit ( 25 ) operates the device in the observation mode (P1) or in the measurement mode (P2) as a function of the measured process variable and / or as a function of the time behavior of the measured process variable.

Device according to claim 2, characterized in that the control unit ( 25 ) is configured such that the control unit ( 25 ) operates the device in the observation mode (P1) if the measured process variable is smaller than a predeterminable limit, and in that the control unit ( 25 ) operates the device in the measurement mode (P2) if the measured process quantity is greater than the limit.

Apparatus according to claim 1, characterized ge indicates that the device is a magnetic-inductive flowmeter.

Apparatus according to claim 4, characterized in that it is at the clock rate (T, T1, T2) of the device to the frequency of the alternating magnetic field of the magnetic-inductive flowmeter, and that it is at the measurement amplitude (A, A1, A2) around the amperage for the magnetic field unit ( 5 ) of the electromagnetic flowmeter is.

Method for measuring at least one process variable of a medium ( 40 ), wherein the process variable with a predetermined measurement amplitude (A) and a predetermined clock rate (T) is measured, with the measurement amplitude (A) and the clock rate (T) energy consumption (E) is connected, characterized in that the process size at least is measured in an observation mode (P1) or in a measurement mode (P2), wherein in the observation mode (P1) the process variable with a first measurement amplitude (A1) and a first clock rate (T1) is measured, wherein in the measurement mode (P2) the Process variable with a second measurement amplitude (A2) and a second clock rate (T2) is measured, wherein the first clock rate (T1) is greater than the second clock rate (T2) is selected, and wherein the first measurement amplitude (A1) and the first clock rate (T1 ) and the second measurement amplitude (A2) and the second clock rate (T2) are selected such that the first energy requirement (E1) of the observation mode (P1) and the second energy requirement (E2) of the measurement mode (P2) are substantially equal.

Method according to Claim 6, characterized that in dependence from the measured process variable and / or dependent on the temporal behavior of the measured process variable between the two modes is changed.

Method according to claim 7, characterized, that the process size in the Observation mode (P1) is measured when the measured process size is smaller is a predefinable limit, and that the process size in the Measurement mode (P2) is measured if the measured process variable is greater than the limit is.