DE10326374A1

DE10326374A1 - Magnetic-inductive flowmeter

Info

Publication number: DE10326374A1
Application number: DE2003126374
Authority: DE
Inventors: Steen Moellebjerg Matzen; Per Mondrup
Original assignee: Siemens Flow Instruments AS
Current assignee: Siemens AB
Priority date: 2003-06-12
Filing date: 2003-06-12
Publication date: 2005-01-05
Also published as: WO2004111580A1

Abstract

Es wird ein magnetisch-induktiver Durchflußmesser (1) angegeben mit einer Meßstrecke (2), einer Magnetfelderzeugungseinrichtung (12, 4, 5) zur Erzeugung eines Magnetfeldes (6) senkrecht zur Meßstrecke (2), eine Elektrodenanordnung (7, 8), die senkrecht zur Meßstrecke (2) und senkrecht zum Magnetfeld (6) angeordnet ist, und einer Auswerteeinrichtung (9), die einen Verstärker (10) und eine Steuereinrichtung (11) aufweist. DOLLAR A Man möchte den Durchflußmesser mit verbesserter Genauigkeit betreiben können. DOLLAR A Hierzu ist vorgesehen, daß die Auswerteeinrichtung (9) eine unterschiedliche Verstärkung für Wechselspannungs- und Gleichspannungsanteile eines Signals von der Elektrodenanordnung (7, 8) aufweist.The invention relates to a magneto-inductive flowmeter (1) comprising a measuring section (2), a magnetic field generating device (12, 4, 5) for generating a magnetic field (6) perpendicular to the measuring section (2), an electrode arrangement (7, 8) perpendicular to the measuring path (2) and perpendicular to the magnetic field (6) is arranged, and an evaluation device (9) having an amplifier (10) and a control device (11). DOLLAR A One would like to be able to operate the flow meter with improved accuracy. DOLLAR A For this purpose, it is provided that the evaluation device (9) has a different gain for AC and DC components of a signal from the electrode assembly (7, 8).

Description

Die Erfindung betrifft einen magnetisch-induktiven Durchflußmesser mit einer Meßstrecke, einer Magnetfelderzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes senkrecht zur Meßstrecke, einer Elektrodenanordnung, die senkrecht zur Meßstrecke und senkrecht zum Magnetfeld angeordnet ist, und einer Auswerteeinrichtung, die einen Verstärker und eine Steuereinrichtung aufweist.The The invention relates to a magnetic-inductive flowmeter with a measuring section, a magnetic field generating device for generating a magnetic field perpendicular to the measuring section, one Electrode arrangement perpendicular to the measuring section and perpendicular to Magnetic field is arranged, and an evaluation, the one amplifier and a control device.

Ein derartiger Durchflußmesser ist beispielsweise aus US 4 704 908 bekannt. Wenn ein Fluid durch die Meßstrecke fließt und ein Magnetfeld erzeugt wird, dann entsteht zwischen den Elektroden der Elektrodenanordnung eine Spannung, die von der Auswerteeinrichtung ausgewertet werden kann. Die Magnetfelderzeugungseinrichtung wird dabei so betrieben, daß das Magnetfeld abwechselnd in entgegengesetzte Richtungen gerichtet ist. Dementsprechend kehrt sich auch das Vorzeichen der zwischen den Elektroden der Elektrodenanordnung anliegenden Spannung um. Über eine zeitliche Mittlung (oder eine andere Auswertung) der jeweils invertierten Spannungen lassen sich dann gewisse Fehler unterdrücken.Such a flow meter is for example off US 4,704,908 known. When a fluid flows through the measuring path and a magnetic field is generated, a voltage arises between the electrodes of the electrode arrangement which can be evaluated by the evaluation device. The magnetic field generating device is operated so that the magnetic field is alternately directed in opposite directions. Accordingly, the sign of the voltage applied between the electrodes of the electrode arrangement also reverses. A temporal averaging (or another evaluation) of the respectively inverted voltages then suppresses certain errors.

Ein weiterer Durchflußmesser ist aus EP 1 030 168 A1 bekannt. Die Auswerteeinrichtung bewirkt eine hohe Unterdrückung eines Gleichtaktsignals und eine hohe Unterdrückung von niederfrequenten Anteilen im Differenzsignal. Dies wird dadurch bewirkt, daß die Auswerteeinrichtung mit einem Vorverstärker ausgerüstet ist, der ein differentiell arbeitender Vorverstärker ist.Another flowmeter is off EP 1 030 168 A1 known. The evaluation device effects a high suppression of a common-mode signal and a high suppression of low-frequency components in the differential signal. This is effected by the evaluation device being equipped with a preamplifier which is a differential preamplifier.

In bestimmten Anwendungsbereichen wird ein Durchflußmesser der eingangs genannten Art nicht kontinuierlich betrieben. Das Magnetfeld wird also nur von Zeit zu Zeit erzeugt. Auch die Auswerteeinrichtung ist nicht laufend eingeschaltet. Eine derartige Betriebsweise wählt man insbesondere bei batteriebetriebenen Durchflußmessern, um Energie einzusparen. Aber auch Durchflußmesser, bei denen man aufgrund einer ungünstigen räumlichen Anordnung ein Meßsignal nur von Zeit zu Zeit abnehmen kann, können auf diese Weise betrieben werden.In certain applications is a flow meter of the aforementioned Type not operated continuously. So the magnetic field will only work generated from time to time. Also, the evaluation is not switched on continuously. Such a mode of operation is chosen especially with battery operated flowmeters to save energy. But also flowmeters, which one due to an unfavorable spatial Arrangement a measurement signal can diminish only from time to time, can operate in this way become.

Bei einer derartigen Betriebsweise entsteht nun das Problem, daß das Signal, das an den Elektroden der Elektrodenanordnung abgenommen werden kann, nicht nur eine Wechselspannungskomponente enthält, die im wesentlichen die Information des Meßsignals enthält, sondern auch eine unerwünschte Gleichspannungskomponente. Diese Gleichspannungskomponente kann sehr viel größer sein als die Wechselspannungskomponente. Beispielsweise kann die Gleichspannungskomponente bis zu mehreren 100 Mil livolt betragen, was sehr viel ist zum Vergleich zur Wechselspannungskomponente, deren Amplitude in der Größenordnung 10 Mikrovolt liegt. Man möchte nun das Wechselspannungssignal durch den Verstärker verstärken lassen. Der Verstärker verstärkt jedoch auch das Gleichspannungssignal. Aufgrund des großen Gleichspannungssignals kommt der Verstärker dann relativ schnell in einen Sättigungsbereich, d.h. das Ausgangssignal des Verstärkers hängt nicht mehr linear mit der Wechselspannungskomponente zusammen.at Such an operation creates the problem that the signal, which are removed at the electrodes of the electrode assembly can not only contain an AC component that essentially contains the information of the measured signal, but also an undesirable DC component. This DC component can be much bigger as the AC component. For example, the DC component can be up to several 100 mil livolt amount, which is very much for comparison to the AC component whose amplitude is of the order of magnitude 10 microvolts is. One likes to Now amplify the AC signal through the amplifier. The amplifier, however, amplifies also the DC signal. Due to the large DC signal comes the amplifier then into a saturation region relatively quickly, i.e. the output signal of the amplifier no longer depends linearly with the AC component together.

Es ist zwar theoretisch möglich, das Wechselspannungssignal mit einem Hochpassfilter herauszufiltern. Diese Vorgehensweise ist jedoch aufwendig und nicht immer mit Erfolg verbunden. Die Zeit, in der der Vorverstärker aktiv ist, ist kurz verglichen mit der Zeitkonstanten eines Hochpassfilters, und deshalb wird die gewünschte Dämpfung des Gleichspannungssignals nicht erreicht.It is theoretically possible, to filter out the AC signal with a high pass filter. However, this procedure is complicated and not always successful connected. The time in which the preamplifier is active is briefly compared with the time constant of a high pass filter, and therefore the desired damping the DC signal is not reached.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Durchflußmesser mit einer verbesserten Genauigkeit anzugeben.Of the Invention is based on the object, a flow meter indicate with improved accuracy.

Diese Aufgabe wird bei einem Durchflußmesser der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Auswerteeinrichtung eine unterschiedliche Verstärkung für Wechselspannungs- und Gleichspannungsanteile eines Signals von der Elektrodenanordnung aufweist.These Task becomes with a flow meter of the type mentioned solved in that the evaluation a different reinforcement for AC voltage and DC components of a signal from the electrode assembly having.

Mit der Vorgehensweise vermeidet man eine Übersteuerung des Verstärkers. Die Gleichspannungsanteile werden mit einem wesentlich geringeren Verstärkungsfaktor als die Wechselspannungsanteile verstärkt, theoretisch mit dem Faktor Null. Die Wechselspannungsanteile werden wesentlich stärker verstärkt als die Gleichspannungsanteile. Damit vermeidet man, daß der Verstärker in einen Sättigungsbereich kommt. Die Beziehung zwischen dem Eingangssignal und dem Ausgangssignal des Verstärkers bleibt besser kontrollierbar. Damit ergibt sich eine verbesserte Genauigkeit.With The procedure avoids overdriving the amplifier. The DC components are used with a much lower gain factor as the AC components amplified, theoretically with the factor Zero. The AC components are amplified much stronger than the DC components. This avoids that the amplifier in a saturation region comes. The relationship between the input signal and the output signal of the amplifier stays better controllable. This results in an improved Accuracy.

Vorzugsweise weist die Auswerteeinrichtung eine Gleichspannungsentfernungseinrichtung auf. Dieser Begriff ist funktional zu verstehen. Selbstverständlich kann man eine Gleichspannung nicht ohne weiteres entfernen. Die Gleichspannungsentfernungseinrichtung sorgt aber dafür, daß die Gleichspannungskomponente des Meßsignals, das zwischen den Elektroden der Elektrodenanordnung abgenommen wird, nur in einem verminderten Umfang dem Verstärker zugeführt wird. Dementsprechend kann der Verstärker die Gleichspannungskomponente auch nur in einem verminderten Umfang verstärken.Preferably the evaluation device has a DC removal device on. This term is functional. Of course you can you can not easily remove a DC voltage. The DC removal device but makes sure that the DC component of the measuring signal, which is between the Electrodes of the electrode assembly is removed, only in one reduced amplitude of the amplifier supplied becomes. Accordingly, the amplifier can be the DC component even to a lesser extent.

Auch ist von Vorteil, daß die Steuereinrichtung eine Beaufschlagung der Magnetfelderzeugungseinrichtung erst nach einer Abtastung des Gleichspannungssignals einleitet, und daß eine neue Abtastung vor jeder Meßperiode durchgeführt wird.It is also advantageous that the control device, a loading of the magnetic field generating device only after a scan of the DC signal is initiated, and that a new scan is performed before each measurement period.

Vorzugsweise ist die Gleichspannungsentfernungseinrichtung vor dem Verstärker angeordnet. Man schaltet die Gleichspannungsentfernungseinrichtung also so mit dem Eingang des Verstärkers zusammen, daß die Gleichspannung nur mit einem Bruchteil ihres ursprünglich vorhandenen Werts am Eingang ansteht. Theoretisch steht die gleiche Spannung am invertierenden und am nicht invertierenden Eingang an, so daß die zu verstärkende Differenzspannung Null beträgt und nicht verstärkt wird. Dementsprechend ist gemessen an der ursprünglichen Gleichspannungskomponente die Verstärkung des Gleichspannungsanteils wesentlich geringer als die Verstärkung des Wechselspannungsanteils.Preferably the DC removal device is arranged in front of the amplifier. you Thus, the DC removal device switches with the Input of the amplifier together that the DC with only a fraction of its original available Value is present at the entrance. Theoretically, there is the same tension at the inverting and non-inverting input, so that the reinforcing Differential voltage is zero and not reinforced becomes. Accordingly, measured against the original DC component the reinforcement the DC component is much lower than the gain of AC component.

Bevorzugterweise weist die Gleichspannungsentfernungseinrichtung einen geschalteten Speicher auf, der mit einem nicht-invertierenden Eingang des Verstärkers verbunden ist. Der Speicher, beispielsweise ein Kondensator, speichert also die Gleichspannung und führt sie dem nicht-invertierenden Eingang des Verstärkers zu. Wenn danach ein Meßzyklus erfolgt, dann kann dem invertierenden Eingang des Verstärkers das "komplette" Signal zwischen den Elektroden der Elektrodenanordnung zugeführt werden, d.h. ein Signal, das sowohl die Wechselspannungskomponente als auch die Gleichspannungskomponente enthält. Der Verstärker verstärkt die Differenz zwischen dem invertierenden und dem nichtinvertierenden Eingang. Da am invertierenden und am nichtinvertierenden Eingang etwa gleich große Gleichspannungskomponenten anliegen, wird die Gleichspannungskomponente praktisch nicht verstärkt. Es verbleibt eine Verstärkung der Wechselspannungskomponente.preferably, The DC removal device has a switched memory on, which is connected to a non-inverting input of the amplifier is. The memory, such as a capacitor, stores so the DC voltage and leads to the non-inverting input of the amplifier. If thereafter a measuring cycle is done, then the inverting input of the amplifier, the "complete" signal between are supplied to the electrodes of the electrode assembly, i. a signal this includes both the AC component and the DC component contains. The amplifier reinforced the difference between the inverting and the non-inverting Entrance. As at the inverting and non-inverting input about the same size DC components, is the DC component practically not reinforced. There remains a reinforcement the AC component.

Vorzugsweise leitet die Steuereinrichtung eine Beaufschlagung der Magnetfelderzeugungseinrichtung erst dann ein, wenn eine Änderungsgeschwindigkeit der Gleichspannung am Verstärker einen vorbestimmten Wert unterschreitet. Man wartet also ab, bis der Speicher soweit aufgeladen ist, daß der gespeicherte Wert im Prinzip der Gleichspannungskomponente des Meßsignals ent spricht. Da sich ein Kondensator beispielsweise nach einer exponentiellen Funktion auflädt, würde eine vollständige Übereinstimmung der Ladespannung des Kondensators mit der Gleichspannung relativ lange dauern. Man läßt daher einen gewissen Fehler zu. Wenn sich die Spannung an dem Kondensator praktisch nicht mehr ändert, dann geht man davon aus, daß die gewünschten Bedingungen erfüllt sind, also während der nachfolgenden Periode dem nicht-invertierenden Eingang die Gleichspannungskomponente des Meßsignals zugeführt wird. In diesem Fall ist es möglich, einen Meßzyklus zu beginnen und das Magnetfeld zu erzeugen.Preferably the control device initiates a loading of the magnetic field generating device only then, if a rate of change the DC voltage at the amplifier falls below a predetermined value. So you wait until, until the memory is charged to the extent that the stored value in Principle of the DC component of the measured signal ent speaks. That I a capacitor, for example, according to an exponential function charges, would one complete agreement the charging voltage of the capacitor with the DC voltage relative take a long time. One therefore leaves a certain mistake too. When the voltage on the capacitor practically does not change anymore, then one assumes that the desired Conditions fulfilled are so during the subsequent period the non-inverting input the DC component of the measuring signal supplied becomes. In this case it is possible to get one measuring cycle to start and to generate the magnetic field.

Vorzugsweise steuert die Steuereinrichtung die Magnetfelderzeugungseinrichtung so an, daß sie zu verschiedenen Zeiten unterschiedliche Magnetfeldrichtungen erzeugt. Mit dieser an sich bekannten Technik lassen sich bestimmte Störungen herausfiltern.Preferably the control means controls the magnetic field generating means so that they too generates different magnetic field directions at different times. With this technique known per se, certain disorders can be filtered out.

Hierbei ist besonders bevorzugt, daß die Steuereinrichtung die Magnetfelderzeugungseinrichtung so ansteuert, daß in einer ersten Meßperiode ein Magnetfeld zuerst in einer ersten Richtung und dann in einer zweiten Richtung und in einer folgenden Meßperiode zuerst in der zweiten Richtung und dann in der ersten Richtung erzeugt wird, und das Ausgangssignal der beiden Meßperioden miteinander verknüpft. Die erste und die zweite Richtung des Magnetfeldes sind einander entgegengesetzt. Wenn man nun nicht in jeder Meßperiode gleiche Abfolge von Magnetfeldblöcken erzeugt, sondern diese Abfolge sozusagen invertiert, dann kann man auch Erscheinungen kompensieren, die sich durch einen nicht linearen Anteil einer Gleichspannungskomponente erge ben. Dieser nicht lineare Anteil kann sich beispielsweise dadurch ergeben, daß die Spannung am Speicher, beispielsweise dem oben genannten Kondensator, nicht konstant bleibt, sondern diese Spannung nichtlinear abnimmt, beispielsweise nach einer e-Funktion.in this connection It is particularly preferred that the control device the magnetic field generating device controls so that in one first measuring period Magnetic field first in a first direction and then in a second Direction and in a subsequent measurement period first in the second Direction and then generated in the first direction, and the output signal the two measuring periods linked together. The first and second directions of the magnetic field are one another opposed. If one does not now in each measurement period the same sequence of magnetic blocks but inverts this sequence so to speak, then you can Also compensate for phenomena that are characterized by a non-linear Share of a DC component erge ben. This non-linear Proportion can result, for example, in that the voltage on Memory, for example, the above-mentioned capacitor, not constant remains, but this voltage decreases nonlinearly, for example after an e-function.

Vorzugsweise ist eine Spannungsanhebeschaltung vorgesehen, die das Ausgangssignal des Verstärkers in einen Bereich um die Mitte eines Versorgungsspannungsbereichs anhebt. Damit erreicht man günstige Auswertebedingungen für das Ausgangssignal des Verstärkers.Preferably a voltage boost circuit is provided which is the output signal of the amplifier in an area around the center of a supply voltage range raising. This is cheap Evaluation conditions for the output signal of the amplifier.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigen:The Invention will be described below with reference to a preferred embodiment described in more detail in connection with the drawing. Herein show:

1 eine schematische Darstellung eines magnetisch-induktiven Durchflußmessers und 1 a schematic representation of a magnetic inductive flow meter and

2 eine schematische Darstellung einer Auswerteeinrichtung. 2 a schematic representation of an evaluation.

Ein magnetisch-induktiver Durchflußmesser 1 weist eine Meßstrecke 2 auf, die in einem Rohr 3 ausgebildet ist. Das Rohr 3 hat eine Erstreckung senkrecht zur Zeichenebene der 1. Dementsprechend wird die Meßstrecke 2 senkrecht zur Zeichenebene von einem Fluid, beispielsweise einer Flüssigkeit durchströmt.A magnetic-inductive flowmeter 1 has a measuring path 2 on that in a tube 3 is trained. The pipe 3 has an extent perpendicular to the plane of the 1 , Accordingly, the measuring section 2 flows through a fluid, for example a liquid perpendicular to the plane of the drawing.

Eine Magnetfelderzeugungseinrichtung mit zwei Spulen 4, 5 erzeugt ein durch einen Doppelpfeil symbolisiertes Magnetfeld 6 senkrecht zur Durchströmungsrichtung der Meßstrecke 2. Die Spulen 4, 5 werden dabei so angesteu ert, daß das Magnetfeld in einem gewissen Zeitabschnitt eine erste Richtung aufweist, beispielsweise von unten nach oben (bezogen auf die Darstellung der 1) und in einem zweiten Zeitraum die entgegengesetzte Richtung. Die Zeiträume können dabei in der Größenordnung von mehreren 10 ms liegen. Im Grunde erzeugt man also ein niederfrequentes Wechselfeld.A magnetic field generating device with two coils 4 . 5 generates a symbolized by a double arrow magnetic field 6 perpendicular to the flow direction of the test section 2 , The spools 4 . 5 are thereby angesteu ert that the magnetic field in a certain period of time has a first direction, for example, from bottom to top (based on the representation of 1 ) and in a second period the opposite direction. The time periods can be on the order of several tens of ms. Basically, you create a low-frequency alternating field.

Ferner sind zwei Elektroden 7, 8 vorgesehen, die eine Elektrodenanordnung bilden, die senkrecht zur Meßstrecke 2 und senkrecht zum Magnetfeld 6 angeordnet ist. Wenn nun ein Fluid, beispielsweise eine Flüssigkeit, durch die Meßstrecke 2 strömt und ein Magnetfeld anliegt, dann entsteht eine Spannung zwischen den beiden Elektroden 7, 8. Diese Spannung hat die gleiche, relativ niedrige Frequenz wie das Magnetfeld.There are also two electrodes 7 . 8th provided, which form an electrode assembly which is perpendicular to the measuring path 2 and perpendicular to the magnetic field 6 is arranged. If now a fluid, such as a liquid, through the measuring path 2 flows and a magnetic field is applied, then creates a voltage between the two electrodes 7 . 8th , This voltage has the same, relatively low frequency as the magnetic field.

Diese Spannung wird einer Auswerteeinrichtung 9 zugeführt. Die Auswerteeinrichtung 9 weist eine Verstärkereinrichtung 10 auf. Ferner weist die Auswerteeinrichtung 9 eine Steuereinrichtung 11 auf, die die Verstärkereinrichtung 10 und eine Spulentreibereinrichtung 12 steuert.This voltage is an evaluation 9 fed. The evaluation device 9 has an amplifier device 10 on. Furthermore, the evaluation device 9 a control device 11 on top of that the amplifier device 10 and a spool driver device 12 controls.

Die Verstärkereinrichtung 10 wird nun im Zusammenhang mit 2 beschrieben.The amplifier device 10 is now related to 2 described.

Die Elektrodenanordnung mit dem beiden Elektroden 7, 8 ist dargestellt als ein Generator V_E, der durch einen Gleichspannungsgenerator 13 und einen Wechselspannungsgenerator 14 gebildet ist. Der Wechselspannungsgenerator 14 soll dabei die oben erwähnte Wechselspannung erzeugen. Der Ausgang des Spannungsgenerators V_E wird ei nem Verstärker 15 zugeführt, der einen invertierenden Eingang 16 und einen nicht-invertierenden Eingang 17 aufweist. Der Verstärker 15 verstärkt die Spannungsdifferenz zwischen dem invertierenden Eingang und dem nicht-invertierenden Eingang 17, wobei der Verstärkungsfaktor bestimmt wird durch ein Verhältnis zwischen einem Widerstand R1, der zwischen einem Ausgang 22 des Verstärkers 15 und dem invertierenden Eingang 16 angeordnet ist, und einem Widerstand R2 zwischen dem Eingang 16 des Verstärkers 15 und dem Generator V_E. Das Verhältnis R1/R2 kann beispielsweise 20 betragen.The electrode assembly with the two electrodes 7 . 8th is shown as a generator V _E by a DC voltage generator 13 and an AC generator 14 is formed. The AC generator 14 should generate the above-mentioned AC voltage. The output of the voltage generator V _E is egg nem amplifier 15 fed, which has an inverting input 16 and a non-inverting input 17 having. The amplifier 15 amplifies the voltage difference between the inverting input and the non-inverting input 17 wherein the gain factor is determined by a ratio between a resistance R1 that is between an output 22 of the amplifier 15 and the inverting input 16 is arranged, and a resistor R2 between the input 16 of the amplifier 15 and the generator V _E. The ratio R1 / R2 may be 20, for example.

Bei dieser Ausgestaltung entsteht nun das Problem, daß der Verstärker 15 übersteuert wird, wenn die Gleichspannungskomponente des Gleichspannungsgenerators 13 wesentlich größer ist als die Wechselspannungskomponente des Wechselspannungsgenerators 14. Eine derartige Situation tritt beispielsweise dann auf, wenn die Auswerteeinrichtung 9 eingeschaltet wird. Möglicherweise ist dies darauf zurückzuführen, daß sich auf den Elektroden 7, 8 zunächst eine elektrische Ladungsschicht aufbauen muß. Die Gleichspannungskomponente kann bis zu mehreren 100 Millivolt betragen, was sehr viel ist im Vergleich zum Wechselspannungssignal vom Wechselspannungsgenerator 14.In this embodiment, the problem now arises that the amplifier 15 is overdriven when the DC component of the DC generator 13 is much larger than the AC component of the AC voltage generator 14 , Such a situation occurs, for example, when the evaluation 9 is turned on. This may be due to the fact that on the electrodes 7 . 8th must first build an electrical charge layer. The DC component can be up to several hundred millivolts, which is very much compared to the AC signal from the AC generator 14 ,

Man verwendet daher folgende Vorgehensweise, um die Wechselspannungsanteile und die Gleichspannungsanteile vom Spannungsgenerator V_E, d.h. der Spannung zwischen den Elektroden 7, 8 mit unterschiedlichen Verstärkungen zu verstärken.Therefore, one uses the following procedure to the AC components and the DC components of the voltage generator V _E , ie the voltage between the electrodes 7 . 8th reinforce with different reinforcements.

Der nicht-invertierende Eingang 17 ist mit einem Kondensator 18 als Speicher verbunden, der im übrigen mit Masse 19 verbunden ist. Der Kondensator 18 wird über einen Schalter 20 mit einer Spannung aus einem Spannungsteiler R3, R4 aufgeladen, der seine Spannung vom Spannungsgenerator V_E bekommt. Der Schalter 20 wird dabei von der Steuereinrichtung 11 betätigt.The non-inverting input 17 is with a capacitor 18 connected as a memory, the rest with mass 19 connected is. The capacitor 18 is via a switch 20 charged with a voltage from a voltage divider R3, R4, which gets its voltage from the voltage generator V _E. The desk 20 is doing by the controller 11 actuated.

Kurz bevor die Spulen 4, 5 mit Strom versorgt werden, um das Magnetfeld zu erzeugen, wird der Schalter 20 von der Steuereinrichtung 11 geschlossen. Ein Signal S, d.h. die Spannung zwischen den Elektroden 7, 8 läuft über den Widerstand R3 des Spannungsteilers R3, R4 und den Schalter 20 zum Kondensator 18 und zum nichtinvertierenden Eingang 17. Dieses Signal S beinhaltet die Gleichspannungskomponente und die erwähnte Wechselspannungskomponente, die aber wesentlich kleiner als die Gleichspannungskomponente ist und im wesentlichen durch ein Rauschsignal von der Meßelektrode 7, 8 gebildet ist. Das Signal S beinhaltet noch kein Meßsignal, denn das wird erst später durch das noch nicht vorliegende Magnetfeld 6 erzeugt.Just before the coils 4 . 5 be energized to generate the magnetic field, the switch 20 from the controller 11 closed. A signal S, ie the voltage between the electrodes 7 . 8th passes through the resistor R3 of the voltage divider R3, R4 and the switch 20 to the condenser 18 and to the non-inverting entrance 17 , This signal S contains the DC component and the mentioned AC component, but which is substantially smaller than the DC component and essentially by a noise signal from the measuring electrode 7 . 8th is formed. The signal S does not yet contain a measuring signal, because this is only later by the not yet present magnetic field 6 generated.

Der Schalter 20 bildet zusammen mit dem Kondensator 18 eine Art Abtast- und Halteglied. Der Schalter 20 bleibt solange geschlossen, bis der Kondensator 18 aufgeladen ist. Die Aufladezeit wird durch eine Zeitkonstante bestimmt, die sich aus der Parallelschaltung aus R3 und R4 und dem Kondensator 18 ergibt. Der Schalter 20 wird solange geschlossen gehalten, bis sich die Spannung über den Kondensator 18 nicht mehr oder nicht mehr merklich ändert, d.h. bis sie die gleiche Amplitude hat, wie am Eingang des Schalters 20. Danach öffnet der Schalter 20. Es steht eine Spannung über den Kondensator 18 an, die gleich ist (oder ungefähr gleich ist) wie die Gleichspannungsamplitude am invertierenden Eingang 16.The desk 20 forms together with the capacitor 18 a kind of sample and hold member. The desk 20 remains closed until the capacitor 18 charged. The charging time is determined by a time constant resulting from the parallel connection of R3 and R4 and the capacitor 18 results. The desk 20 is kept closed until the voltage across the capacitor 18 no more or no more noticeably changes, ie until it has the same amplitude as at the input of the switch 20 , After that, the switch opens 20 , There is a voltage across the capacitor 18 which is equal (or approximately equal) to the DC amplitude at the inverting input 16 ,

Die Gleichspannungskomponente ist somit am invertierenden Eingang 16 und am nicht-invertierenden Eingang 17 praktisch gleich, so daß keine Differenz besteht, die verstärkt werden kann. Eine Ausgangsspannung V01 des Verstärkers 15 ist damit Null. Nun kann die eigentliche Durchflußmessung beginnen. Die Steuereinrichtung 11 nimmt die Spulentreibereinrichtung 12 in Betrieb, die ein Magnetfeld mit wechselnden Richtungen erzeugt. Hierzu ist es lediglich erforderlich, die Spulen 4, 5 jeweils mit Strom zu beaufschlagen, der in entgegengesetzte Richtungen läuft.The DC component is thus at the inverting input 16 and at the non-inverting input 17 practically the same, so that there is no difference that can be amplified. An output voltage V01 of the amplifier 15 is zero. Now the actual flow measurement can begin. The control device 11 takes the spool driver device 12 in operation, which generates a magnetic field with changing directions. For this it is only necessary, the coils 4 . 5 each with Apply current that runs in opposite directions.

An den Elektroden 7, 8 läßt sich nun das Signal S abnehmen, das eine Wechselspannung enthält, die eine Funktion des Durchflusses ist. Dieses Signal wird dem invertierenden Eingang 16 des Verstärkers 15 zugeführt. Die Verbindung zum nicht-invertierenden Eingang 17 ist durch Öffnen des Schalters 20 unterbrochen worden. Damit entsteht eine Differenzspannung am Eingang des Verstärkers 15 und diese Spannung wird wunschgemäß verstärkt. Der Verstärkungsfaktor liegt im vorliegenden Beispiel bei Rl/R2 = 20. Das Ausgangssignal V01 kann dann ausgewertet werden, beispielsweise mit einem A/D-Wandler.At the electrodes 7 . 8th can now be the signal S decrease, which contains an AC voltage, which is a function of the flow. This signal becomes the inverting input 16 of the amplifier 15 fed. The connection to the non-inverting input 17 is by opening the switch 20 been interrupted. This creates a differential voltage at the input of the amplifier 15 and this tension is increased as desired. The gain factor in the present example is Rl / R2 = 20. The output signal V01 can then be evaluated, for example with an A / D converter.

Mit der in 2 dargestellten Schaltung wird sozusagen ein selektiver Verstärker erreicht, der nur auf Wechselspannungssignalkomponenten reagiert. Das Abtasten des Gleichspannungspegels wird, wie oben beschrieben, kurz vor jeder Magnetfelderzeugung durchgeführt.With the in 2 As shown, a selective amplifier is achieved, which responds only to AC signal components. The scanning of the DC level is performed just before each magnetic field generation, as described above.

In der unteren Hälfte der 2 ist eine gedoppelte Schaltung eingezeichnet. Elemente, die der oberen Hälfte entsprechen, sind mit gestrichenen Bezugszeichen versehen. Die gestrichenen Elemente haben alle die gleiche Größe, wie die nicht gestrichenen Elemente.In the lower half of the 2 is a doubled circuit located. Elements corresponding to the upper half are provided with primed reference numerals. The painted elements are all the same size as the non-painted elements.

Eine Referenzspannung R wird verwendet, um das Signal S in einen Bereich anzuheben, der etwa in der Mitte des positiven Spannungsbereichs liegt, der durch die Spannungsversorgung V28 erzeugt wird. Dadurch kann nachfolgend ein A/D-Wandler mit Single-Supply betrieben werden. Der Referenzspannungsgenerator R besteht ebenfalls aus einem Gleichspannungsgenerator 21 und einem Wechselspannungsgenerator 22. In diesem Fall ist der Wechselspannungsgenerator 22 ein Symbol für ein Rauschsignal. Dieses Rauschsignal kann beispielsweise durch elektromagnetische Einstrahlung erzeugt werden. Hier soll lediglich der Gleichspannungsgenerator 21 verwendet werden, um das Signal S spannungsmäßig entsprechend anheben zu können. Dadurch, daß die Schaltung sozusagen gespiegelt ist, wird der Rauschanteil des Generators 22 unterdrückt.A reference voltage R is used to raise the signal S to a range approximately in the middle of the positive voltage range generated by the power supply V28. As a result, an A / D converter with single supply can subsequently be operated. The reference voltage generator R also consists of a DC voltage generator 21 and an AC generator 22 , In this case, the AC generator 22 a symbol for a noise signal. This noise signal can be generated for example by electromagnetic radiation. Here is just the DC generator 21 can be used to raise the signal S voltage accordingly. The fact that the circuit is mirrored so to speak, the noise component of the generator 22 suppressed.

In an sich bekannter Weise werden die Spulen 4, 5 so betrieben, daß ein Magnetfeld zuerst in eine Richtung, beispielsweise von oben nach unten, und dann in die andere Richtung, beispielsweise von unten nach oben, er zeugt wird. Um die Erläuterung zu vereinfachen, wird dies im folgenden als "positiver Magnetfeldblock" und "negativer Magnetfeldblock" bezeichnet.In known manner, the coils 4 . 5 operated so that a magnetic field first in one direction, for example from top to bottom, and then in the other direction, for example from bottom to top, he testifies. To simplify the explanation, this is referred to as "positive magnetic field block" and "negative magnetic field block" hereinafter.

Zwischen den einzelnen Magnetfeldblöcken läßt man eine kleine Pause, deren Länge beispielsweise der Länge der Magnetfeldblöcke entsprechen kann.Between one leaves the individual magnetic field blocks small break, whose length for example, the length the magnetic field blocks can correspond.

Man verwendet nun in aufeinanderfolgenden Meßperiode aber nicht die gleiche Folge von Magnetfeldblöcken, sondern invertiert diese Folge. Beispielsweise kann man in einer ersten Meßperiode einen Verlauf haben: Pause – positiver Magnetfeldblock – Pause – negativer Magnetfeldblock und in einer zweiten Meßperiode die Folge: Pause – negativer Magnetfeldblock – Pause – positiver Magnetfeldblock. Das Ausgangssignal V01 des Verstärkers 15 wird nun zum einen in jeder Meßperiode gemittelt und zum anderen über zwei aufeinanderfolgende Meßperioden. Damit kann man der Tatsache Rechnung tragen, daß die Spannung am Kondensator 18 unter Umständen exponentiell absinken kann. Dies würde normalerweise zu einer Verfälschung des Meßergebnisses führen. Durch die Invertierung der Folge der Magnetfeldblöcke wird dieses Problem aber weitgehend entschärft.However, one does not use the same sequence of magnetic field blocks in successive measuring periods, but inverts this sequence. For example, you can have a course in a first measurement period: pause - positive magnetic field block - pause - negative magnetic field block and in a second measurement period the result: pause - negative magnetic field block - pause - positive magnetic field block. The output V01 of the amplifier 15 is now averaged on the one hand in each measurement period and the other over two consecutive measurement periods. This can be taken into account the fact that the voltage across the capacitor 18 may possibly decrease exponentially. This would normally lead to a falsification of the measurement result. By inverting the sequence of magnetic field blocks, this problem is largely mitigated.

Claims

Magnetic-inductive flowmeter having a measuring path, a magnetic field generating device for generating a magnetic field perpendicular to the measuring path, an electrode arrangement which is perpendicular to the measuring path and perpendicular to the magnetic field, and an evaluation device having an amplifier and a control device, characterized in that the evaluation device ( 9 ) a different gain for AC and DC components of a signal ( 5 ) from the electrode assembly ( 7 . 8th ) having.

Flowmeter according to claim 1, characterized in that the evaluation device ( 9 ) a DC removal device ( 18 . 20 ) having.

Flowmeter according to claim 2, characterized in that the DC removal device ( 18 . 20 ) in front of the amplifier ( 15 ) is arranged.

Flow meter according to claim 2 or 3, characterized in that the DC removal device ( 18 . 20 ) a switched memory ( 18 ) which is connected to a non-inverting input ( 17 ) of the amplifier ( 15 ) connected is.

Flow meter according to one of claims 1 to 4, characterized in that the control device ( 11 ) an application of the magnetic field generating device ( 4 . 5 . 12 ) initiates only after a sampling of the DC signal, and that a new scan is performed before each measurement period.

Flowmeter according to one of claims 1 to 5, characterized in that the control device ( 11 ) an application of the magnetic field generating device ( 12 . 4 . 5 ) only when a rate of change of the DC voltage at the amplifier ( 15 ) falls below a predetermined value.

Flow meter according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the control device ( 11 ) the magnetic field generating device ( 12 . 4 . 5 ) so that it generates different magnetic field directions at different times.

Flow meter according to claim 7, characterized in that the control device ( 11 ) the magnetic field generating device ( 12 . 4 . 5 ) is controlled so that in a first measurement period, a magnetic field is first generated in a first direction and then in a second direction and in a subsequent measurement period first in the second direction and then in the first direction, and the output of the two measurement periods linked together.

flowmeter according to one of the claims 1 to 8, characterized in that a voltage boost circuit (R) is provided, which is the output signal of the amplifier (V01) in an area around the center of a supply voltage range (V28, V29).