DE19857329A1 - Method of testing and calibrating a mass flow meter e.g. in flow-line of IC-engine - Google Patents
Method of testing and calibrating a mass flow meter e.g. in flow-line of IC-engineInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Fließbank bzw. Verfahren zum Prü fen und Kalibrieren eines Massenstrommessers gemäß den Ober begriffen der Ansprüche 12 bzw. 1 und 10.The invention relates to a flow bench and method for testing measuring and calibrating a mass flow meter according to the understood the claims 12 or 1 and 10.
Beim Einsatz eines Massenstrommessers, der die Menge eines strömenden Gases, z. B. von Luft, genau bestimmt, wird eine Kennlinie zum Umwandeln der Meßsignale in Massenströme ver wendet. Diese Kennlinie wird aus einer vorgegebenen Anzahl von Kennlinienpunkten erzeugt, die an vorgegebenen Stützstel len liegen. Bei der Produktion wird in einem Kalibriervorgang jeder Massenstrommesser an den Stützstellen abgeglichen, so daß er an diesen Stützstellen die Werte der vorgegebenen Kennlinie aufweist.When using a mass flow meter that measures the amount of a flowing gas, e.g. B. of air, is determined exactly Characteristic curve for converting the measurement signals into mass flows turns. This characteristic curve is made up of a predetermined number of characteristic points generated at the given support point len lie. During the production process, a calibration process is carried out every mass flow meter adjusted at the support points, so that he has the values of the given at these points Has characteristic.
Um zur Kalibrierung unkalibrierte Massenstrommesser zu prü fen, werden Fließbänke benötigt. In solchen Fließbänken wird ein bestimmter Massenstrom erzeugt und durch den Massenstrom messer geleitet. Die Massenstrommesser, wie sie beispielswei se als Luftmassenmesser in Brennkraftmaschinen eingesetzt werden, werden dann abgeglichen bzw. nach einem Abgleich die Qualitätssicherung durchgeführt.To test uncalibrated mass flow meters for calibration flow benches are required. In such assembly lines a certain mass flow is generated and by the mass flow knife guided. The mass flow meters, such as se used as an air mass meter in internal combustion engines are then compared or, after a comparison, the Quality assurance carried out.
Dabei können bei den Fließbänken folgende Prinzipien zum Ein satz kommen: Im Strömungskanal der Fließbank, in dem sich der zu prüfende Massenstrommesser befindet, wird mittels kriti scher Düsen oder Blenden ein bestimmter Massenstrom erzeugt. Dieser Massenstrom ist zwar sehr genau durch die Blendenwahl eingestellt, hängt jedoch zum einen vom Umgebungsluftdruck ab, und kann darüber hinaus nur erschwert variiert werden. Mit solchen Fließbänken werden Massenstrommesser deshalb üb licherweise nur an einem Meßpunkt, d. h. mit einem bestimmten Massenstrom überprüft. The following principles can be applied to the assembly lines come in the flow channel of the flow bench, in which the mass flow meter to be tested is determined using kriti shear nozzles or orifices produces a certain mass flow. This mass flow is very precise due to the choice of orifice set, but depends on the one hand on the ambient air pressure and can only be varied with difficulty. Mass flow meters are therefore practiced with such flow benches Licher only at one measuring point, d. H. with a certain Mass flow checked.
Bei einem anderen Fließbanktyp befindet sich im Strömungska nal strömungstechnisch in Reihe mit dem zu prüfenden Massen strommesser ein Referenz-Massenstrommesser, und der Massen strom wird mittels eines Flußreglers geregelt. Dabei werden einige wenige, z. B. drei, vorgegebene Massenstromwerte einge regelt. Vor Aufnahme eines Meßwertes muß jedoch gewartet wer den, bis dieser Massenstromwert sich stabilisiert hat. Da Un genauigkeiten bzw. Schwankungen dieses Massenstromwertes sich in der Abgleichgenauigkeit wiederfinden, sind für die Massen stromeinstellung Ventile bzw. sogenannte Flow-Controller ho her Güte erforderlich. Mit solchen Fließbänken erkauft man sich den Vorteil, einen größeren Bereich des zu prüfenden Massenstrommessers abdecken zu können, mit dem Nachteil, daß die gesamte Messung relativ zeitaufwendig ist.Another flow bank type is in the flow chamber Flow-wise in series with the masses to be tested ammeter a reference mass flow meter, and the masses current is regulated by means of a flow regulator. In doing so a few, e.g. B. three, predetermined mass flow values regulates. Before taking a measured value, you must wait until this mass flow value has stabilized. Da Un accuracies or fluctuations of this mass flow value itself find in the alignment accuracy are for the masses current setting valves or so-called flow controller ho goodness required. You buy with such assembly lines the advantage of having a larger area of the test Mass flow meter to be able to cover, with the disadvantage that the entire measurement is relatively time consuming.
Darüber hinaus kann keine der beschriebenen Fließbänke Infor mationen über das Verhalten des Massenstrommessers zwischen den Meßpunkten bzw. abseits der Meßpunkte oder des Meßpunktes liefern. Dies ist nachteilig, da die Genauigkeit, mit der ein Massenstrommesser hinsichtlich der erforderlichen Kennlinie überprüft bzw. auf eine vorgegebene Kennlinie abgeglichen werden kann, somit stark eingeschränkt ist. Der Abgleich er folgt nur an wenigen Stützstellen, so daß dazwischen die Un genauigkeit des Massenstrommessers eine vorgegebene Grenze überschreiten kann. Dann kann es zu erhöhter Ausschußproduk tion kommen, die bei Abgleich des Massenstrommessers an meh rerem Stützstellen nicht entstanden wäre.In addition, none of the Infor mations about the behavior of the mass flow meter between the measuring points or apart from the measuring points or the measuring point deliver. This is disadvantageous because of the accuracy with which one Mass flow meter with regard to the required characteristic checked or adjusted to a specified characteristic can be severely restricted. The comparison he follows only at a few support points, so that in between the Un accuracy of the mass flow meter a predetermined limit can exceed. Then it can lead to increased rejects tion come to meh when calibrating the mass flow meter other bases would not have arisen.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die Herstel lung eines Massenstrommessers zu verbessern, dabei die Genau igkeit des Abgleichs zu steigern, und zu beschleunigen.The invention is therefore based on the object, the manufacturer to improve the mass flow meter, the accuracy increase the speed of the comparison, and accelerate it.
Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 und 10 und 12 gekennzeichnete Erfindung gelöst. This object is achieved by the in claims 1 and 10 and 12 marked invention solved.
Erfindungsgemäß wird zum Überprüfen eines unkalibrierten Mas senstrommessers auf einer Fließbank der gesamte Massenstrom bereich in einer Rampe durchfahren, ohne dabei anzuhalten. Dabei findet die Datenerfassung instationär statt, d. h. wäh rend sich der Massenstrom ändert. Ein Referenz- Massenstrommesser erfaßt den durch den zu prüfenden Massen strommesser (Prüfling) strömenden Massenstrom, wobei es be sonders vorteilhaft ist, wenn der Referenz-Massenstrommesser dieselben instationären Eigenschaften wie der Prüfling be sitzt. Die rampenartige Änderung des Massenstroms wird von einem Stellglied bewirkt, das nicht geregelt, sondern ledig lich angesteuert wird. Da der Massenstrom über den Meßverlauf kontinuierlich steigt, spielt ein mechanisches Spiel am oder im Stellglied keine Rolle, da es durch den stetigen Öffnungs vorgang ständig an einem Ende des Spielbereichs ist. Vorteil hafterweise wird dabei das Stellglied, das eine Drosselklappe einer Brennkraftmaschine sein kann, stetig geöffnet, da sich dann stabilere Strömungsverhältnisse einstellen. Da das Volu men zwischen Referenz-Massenstrommesser und Prüfling einen Zeitversatz bzw. ein verzögert folgendes Signal des Prüflings gegenüber dem des Referenz-Massenstrommessers bewirkt und bei schneller Referenz-Massenstromänderung wie eine Feder wirken kann, sollte es möglichst gering sein. Dann ist gewährlei stet, daß die Referenzwerte des Referenz-Massenstrommessers und die Meßwerte des Prüflings beim selben Massenstromwert aufgenommen werden. Aus diesem Grund sollte auch ein Druck verlust am Prüfling bzw. an einem ihm vorgeschalteten Strö mungselement minimiert sein.According to the invention for checking an uncalibrated Mas the entire mass flow on a flow bench Drive through the area in a ramp without stopping. The data acquisition takes place transiently, i. H. choose rend the mass flow changes. A reference Mass flow meter measures the mass to be tested ammeter (test specimen) flowing mass flow, where it be is particularly advantageous if the reference mass flow meter the same transient properties as the test object sits. The ramp-like change in the mass flow is from an actuator that does not regulate, but single is controlled. Since the mass flow over the course of the measurement rises continuously, plays a mechanical game on or does not matter in the actuator as it is due to the constant opening process is constantly at one end of the play area. Advantage The actuator is a throttle valve an internal combustion engine can be constantly open because then set more stable flow conditions. Since the Volu between the reference mass flow meter and the device under test Time offset or a delayed following signal from the test object compared to that of the reference mass flow meter and at faster change of reference mass flow act like a spring can, it should be as low as possible. Then it is guaranteed That the reference values of the reference mass flow meter and the measured values of the test object at the same mass flow value be included. For this reason, there should also be a pressure loss on the device under test or on a current upstream of it minimized element.
Da die Auflösung üblicher Massenstrommesser im unteren Mas senstrombereich größer ist als bei höheren Massenströmen, er folgt die rampenartige Änderung des Massenstrombereiches vor teilhafterweise exponentiell steigend.Since the resolution of conventional mass flow meters in the lower Mas flow range is greater than with higher mass flows, he follows the ramp-like change in the mass flow range sometimes exponentially increasing.
Eine vorteilhafte Ausbildung des Verfahrens liegt darin, daß eine Kennlinie des Massenstrommessers anhand der erfaßten Da ten berechnet wird. Für eine solche Kennlinie sind üblicher Weise gewisse Stützstellen bzw. zu messende Massenstromwerte vorgegeben. Mit Hilfe der bekannten Kennlinie für den Refe renz-Massenstrommesser können die Meßwerte des zu prüfenden Massenstrommessers Massenstromwerten zugeordnet werden. Vor einer geeigneten Kurvenanpassung zur Ermittlung der Kennli nie, werden vorteilhafterweise die so erhaltenen Meßwert/Mas senstromwert-Paare in einen Satz neuer Meßwert/Massenstrom wert-Paare umgewandelt, die auf der Skala der Meßwerte gleichverteilt sind. Die Kurvenanpassung erfolgt dann in ei nem Intervall um jede Stützstelle herum mit einem Polynom ge rader Ordnung, wobei die Intervallbreite stützstellenabhängig gewählt werden kann. Die Größe des Intervalls für die Kurven anpassung, aus der dann ein Kennlinienpunkt errechnet wird, ist ausschlaggebend für die Genauigkeit des Verfahrens. Falls das Intervall zu schmal bzw. zu klein gewählt wird, wirkt sich das Signalrauschen auf die Genauigkeit der Messung aus. Wird das Intervall zu breit bzw. zu groß gewählt, stimmt die Kurvenanpassung nicht mit dem tatsächlichen Verlauf der Kenn linie des Prüflings überein, wodurch ein Fehler entsteht.An advantageous embodiment of the method is that a characteristic of the mass flow meter based on the detected Da ten is calculated. For such a characteristic curve are more common Certain reference points or mass flow values to be measured given. With the help of the well-known characteristic curve for the Refe reference mass flow meters can measure the measured values of the test Mass flow meter mass flow values are assigned. In front a suitable curve fitting to determine the characteristic never, the measured value / mas Senstromwert pairs in a set of new measured value / mass flow value pairs converted on the scale of the measurements are evenly distributed. The curve fitting then takes place in egg an interval around each interpolation point with a polynomial rader order, the interval width depending on the support point can be chosen. The size of the interval for the curves adjustment, from which a characteristic point is then calculated, is crucial for the accuracy of the process. If the interval is too narrow or too small, has an effect the signal noise affects the accuracy of the measurement. If the interval is too wide or too large, it is correct Curve fitting does not match the actual course of the characteristic line of the device under test, causing an error.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit der erfindungsgemäßen Fließbank hat den Vorteil, daß die Messung sehr schnell er folgt. Durch geeignete Nachbearbeitung der aufgenommenen Meß werte kann ein gewünschter Satz an Kennlinienpunkten ermit telt werden. Dabei ist die Wahl dieser Punkte nicht wie beim Stand der Technik durch das Meßverfahren fest vorgegeben. Auch ist ihre Zahl nicht eingeschränkt bzw. wirkt sich nicht auf die Meßzeit aus. Dies ist besonders vorteilhaft, da damit nicht mehr wenige Stützstellen zur Charakterisierung eines Massenstrommessers verwendet werden müssen, sondern mehrere Stützstellen oder sogar kontinuierlich hinterlegte Kennlinien zum Abgleich des Massenstrommessers verwendet werden können, ohne unzumutbaren Aufwand beim Prüfen des Massenstrommessers treiben zu müssen. Dadurch entsteht weniger Ausschuß.The inventive method with the inventive Flow bench has the advantage that it can measure very quickly follows. By suitable post-processing of the recorded measurement values, a desired set of characteristic points can be determined be communicated. The choice of these points is not the same as for State of the art fixed by the measuring method. Their number is also not restricted or has no effect on the measuring time. This is particularly advantageous because of it more than a few support points to characterize a Mass flow meter must be used, but several Support points or even continuously stored characteristic curves can be used to adjust the mass flow meter, without undue effort when testing the mass flow meter to have to drive. This results in less waste.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un teransprüchen gekennzeichnet. Advantageous embodiments of the invention are in the Un marked claims.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt:The invention is described below in one embodiment explained in more detail with reference to the drawing. The Drawing shows:
Fig. 1 eine beispielhafte Kennlinie eines Massenstrommes sers und Fig. 1 shows an exemplary characteristic of a mass flow sers and
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Fließbank. Fig. 2 is a block diagram of a flow bench.
Die erfindungsgemäße Fließbank bzw. das erfindungsgemäße Ver fahren dient dazu, einen Massenstrommesser, beispielsweise einen Luftmassenmesser für eine Brennkraftmaschine, zu über prüfen bzw. zu kalibrieren. Dabei soll eine Kennlinie für ei nen zu überprüfenden Luftmassenmesser ermittelt werden, und ein Abgleich des Luftmassenmessers auf eine vorgegebene Kenn linie erfolgen, so der Luftmassenmesser abgleichbar ist.The flow bench according to the invention or the Ver is used to drive a mass flow meter, for example an air mass meter for an internal combustion engine, too check or calibrate. A characteristic curve for egg air mass meter to be checked are determined, and an adjustment of the air mass meter to a predetermined characteristic line, so the air mass meter can be adjusted.
Eine solche Kennlinie für einen Luftmassenmesser ist in Fig. 1 mit 15 bezeichnet. Üblicherweise wird beim Abgleich eines Massenstrommessers in der Herstellung jedoch nicht die gesam te Kennlinie hinterlegt, sondern nur Kennlinienpunkte an vor gegebenen Stützstellen 16. Diese Stützstellen 16 sind übli cherweise durch Vorgabe eines Massenstroms definiert. Für zwischen oder abseits der Stützstellen 16 liegende Meßwerte, die in einen Massenstrom umgewandelt werden müssen, wird eine geeignete Kurve durch die Stützstellen gelegt.Such a characteristic curve for an air mass meter is denoted by 15 in FIG. 1. Usually, when comparing a mass flow meter in production, however, not the entire characteristic curve is stored, but rather only characteristic points at given support points 16 . These support points 16 are usually defined by specifying a mass flow. For measured values lying between or away from the support points 16 , which have to be converted into a mass flow, a suitable curve is drawn through the support points.
Beim Abgleich wird der Massenstrommesser so verändert, z. B. durch Trimmen von Widerständen, daß seine Kennlinie der vor gegebenen Kennlinie möglichst exakt gleicht.During the adjustment, the mass flow meter is changed, e.g. B. by trimming resistors that its characteristic of the before the given characteristic curve as exactly as possible.
Die in Fig. 1 gezeigten Stützstellen 16 sind, sowohl was die Anzahl als auch was die Lage her angeht, beispielhaft.The support points 16 shown in FIG. 1 are exemplary in terms of both the number and the location.
Die in Fig. 2 als Blockschaltbild dargestellte Fließbank dient zum Prüfen des Massenstrommessers, um die Kennlinie des unkalibrierten Massenstrommessers zu bestimmen. Die Fließbank weist einen Strömungskanal 8 mit Einlaß 10 und am anderen En de des Strömungskanals eine Pumpe 7 mit Auslaß 11 auf. In den Strömungskanal 8 ist stromauf der Pumpe 7 eine Drosselklappe 6 geschaltet, die von einem Steuergerät 1 angesteuert wird. Sie stellt ein Stellglied dar, das den von der Pumpe 7 durch den Strömungskanal 8 gesaugten Massenstrom einstellt. Strom auf der Drosselklappe 6 befindet sich im Strömungskanal 8 ein Referenz-Massenstrommesser 5, dem zur Strömungsvergleichmäßi gung ein Filter 4 vorgeschaltet ist. Der Signalausgang des Massenstrommessers 5 ist mit dem Steuergerät 1 verbunden. Stromauf des Referenz-Massenstrommessers 5 und des Filters 4 befindet sich der Prüfling 3, der ein zu prüfender Massen strommesser ist. Dem Prüfling 3 ist wiederum ein Filter 2 zur Strömungskonditionierung vorgeschaltet, in das die Luft durch den Einlaß 10 einströmt. Der Prüfling 3 liefert seine Meßwer te über nicht näher bezeichnete Leitungen ebenfalls an das Steuergerät 1.The flow bench shown in FIG. 2 as a block diagram is used to test the mass flow meter in order to determine the characteristic of the uncalibrated mass flow meter. The flow bench has a flow channel 8 with inlet 10 and at the other end of the flow channel a pump 7 with outlet 11 . A throttle valve 6 , which is controlled by a control unit 1 , is connected upstream of the pump 7 in the flow channel 8 . It represents an actuator which adjusts the mass flow sucked by the pump 7 through the flow channel 8 . Current on the throttle valve 6 is located in the flow channel 8, a reference mass flow meter 5 , which a filter 4 is connected upstream for flow comparison. The signal output of the mass flow meter 5 is connected to the control unit 1 . Upstream of the reference mass flow meter 5 and the filter 4 is the device under test 3 , which is a mass flow meter to be tested. A filter 2 for flow conditioning, in which the air flows through the inlet 10, is in turn connected upstream of the test specimen 3 . The device under test 3 also delivers its measured values to the control unit 1 via lines which are not specified in any more detail.
Zum Prüfen eines Prüflings 3 steuert das Steuergerät 1 die Drosselklappe 6 so an, daß der gesamte Massenstrombereich oh ne zu stoppen durchfahren wird. Zugleich erfaßt das Steuerge rät 1 die Referenzwerte des Referenz-Massenstrommessers 5 und die Meßwerte des Prüflings 3. Eine Regelung des Massenstroms über die Drosselklappe 6 erfolgt nicht, da sonst die Änderung des Massenstroms nicht reproduzierbar ausreichend wäre. Weil auf die Regelung verzichtet wird, spielt eventuelles mechani sches Spiel in der Drosselklappe 6 bzw. in deren Antrieb (nicht dargestellt) nur eine untergeordnete Rolle, da sich die Drosselklappe immer in einer Endstellung des Spieles be findet. Würde dagegen die Drosselklappe 6 geregelt, würde das Spiel zu unkontrollierten Schwingungen des Massenstroms im Strömungskanal 8 führen. Der Massenstrom wird von unten nach oben in Art einer Rampe durchfahren. Vorzugsweise ändert er sich dabei exponentiell steigend, da, wie Fig. 1 zeigt, die Auflösung eines Luftmassenmessers im unteren Massenstrombe reich höher ist. Im oberen Massenstrombereich flacht die Kennlinie 15 ab, so daß sie dort schneller durchfahren werden kann. Dadurch wird beim Überprüfen eines Massenstrommessers Zeit gespart.To test a test object 3 , the control unit 1 controls the throttle valve 6 so that the entire mass flow range is passed through without stopping. At the same time, the control unit 1 detects the reference values of the reference mass flow meter 5 and the measured values of the test object 3 . The mass flow is not regulated via the throttle valve 6 , since otherwise the change in the mass flow would not be reproducibly sufficient. Because the control is dispensed with, possible mechanical play in the throttle valve 6 or in its drive (not shown) only plays a minor role, since the throttle valve is always in an end position of the game. If, on the other hand, the throttle valve 6 were regulated, the play would lead to uncontrolled vibrations of the mass flow in the flow channel 8 . The mass flow is traversed from bottom to top in the manner of a ramp. Preferably, it changes exponentially increasing, since, as shown in FIG. 1, the resolution of an air mass meter in the lower mass flow range is higher. The characteristic curve 15 flattens in the upper mass flow range, so that it can be traversed there more quickly. This saves time when checking a mass flow meter.
Da das Volumen des Strömungskanals 8 zwischen Prüfling 3 und Referenz-Massenstrommesser 5 ein Hinterherhinken der Meßwerte des Prüflings 3 gegenüber den Referenzwerten des Referenz- Massenstrommessers 5 zur Folge hat, muß bei der Konstruktion der Fließbank darauf geachtet werden, dieses Volumen mög lichst gering zu gestalten. Das gleiche gilt für den Druck verlust von Prüfling 3 und ihm zugeordneten Filter 2. Dieser Druckverlust kann nämlich zusammen mit dem Volumen zwischen Prüfling 3 und Referenz-Massenstrommesser 5 wie eine Druckfe der wirken. Sind dagegen Volumen und Druckverlust minimiert, wird erreicht, daß die Meßwerte des Prüflings 3 denselben Massenstromwert durch den Strömungskanal 8 wiedergeben wie die Referenzwerte des Referenz-Massenstrommessers 5.Since the volume of the flow channel 8 between the test specimen 3 and reference mass flow meter 5, a lagging performance of the measurements of the test object 3 relative to the reference values of the reference mass flow meter 5 a result, care must be taken in designing the flow bench on this volume AS POSSIBLE to make low . The same applies to the pressure loss of test object 3 and filter 2 assigned to it. This pressure loss can act together with the volume between the test specimen 3 and the reference mass flow meter 5 as a Druckfe. If, on the other hand, volume and pressure loss are minimized, it is achieved that the measured values of the test object 3 reflect the same mass flow value through the flow channel 8 as the reference values of the reference mass flow meter 5 .
Das Steuergerät 1 tastet die Meßwerte und die Referenzwerte ab und ordnet jeden Meßwert des Prüflings 3 mittels der be kannten Kennlinie des Referenz-Massenstrommessers 5 einem Massenstromwert zu. Die Kennlinie des Prüflings 3 wird somit als Satz von Meßwert/Massenstromwert-Paaren erhalten. Um dar aus die an vorgegebenen Kennlinienpunkten hinterlegte Kennli nie zu gewinnen, wird wie folgt vorgegangen:The control unit 1 scans the measured values and the reference values and assigns each measured value of the test object 3 to a mass flow value by means of the known characteristic of the reference mass flow meter 5 . The characteristic of the test object 3 is thus obtained as a set of measured value / mass flow value pairs. In order to never gain the characteristic curve stored at the given characteristic points, proceed as follows:
Zuerst werden die Meßwert/Massenstromwert-Paare in einen Satz neuer Paare umgewandelt, die auf der Skala der Meßwerte gleichverteilt sind. Dazu wird ggf. geeignet interpoliert, gemittelt oder extrapoliert. Letzteres kann nötig werden, wenn zum Aufnehmen einer Kennlinie nicht der gesamte Massen strombereich, der mit dem Prüfling 3 erfaßt werden könnte, abgefahren wird. Beispielsweise werden bei einem Meßwertbe reich zwischen 0 und 5 V fünftausend gleichverteilte Paare erzeugt, deren Meßwerte im 1 mV-Abstand liegen. First, the measured value / mass flow value pairs are converted into a set of new pairs that are evenly distributed on the scale of the measured values. For this purpose, appropriate interpolation, averaging or extrapolation is carried out. The latter may be necessary if the entire mass flow range that could be detected with the test specimen 3 is not traversed to record a characteristic curve. For example, with a measured value range between 0 and 5 V, five thousand evenly distributed pairs are generated, the measured values of which are at a 1 mV distance.
Um jede Stützstelle herum, die durch den jeweiligen Massen
strom definiert sein kann (alternativ natürlich auch durch
Meßwerte), wird ein Intervall gelegt, in dem eine Kurvenan
passung durchgeführt wird. Für diese Kurvenanpassung werden
nur die im Intervall liegenden Meßwert/Massenstromwert-Paare
verwendet. Alle anderen werden verworfen. Durch dieses Vorge
hen kann die Rechenzeit minimiert werden, da nur diejenigen
Paare zur Kurvenanpassung verwendet werden, die in der Umge
bung einer Stützstelle liegen. Die Breite des Intervalls wird
dabei stützstellenabhängig gewählt. Dadurch kann berücksich
tigt werden, daß die Kennlinie je nach Lage der Stützstelle
unterschiedlich steil verläuft. Das Intervall kann z. B. durch
folgende Gleichung ermittelt werden
An interval is set around each interpolation point, which can be defined by the respective mass flow (alternatively, of course, also by measured values), in which a curve adjustment is carried out. Only the measured value / mass flow value pairs lying in the interval are used for this curve fitting. All others are discarded. With this procedure, the computing time can be minimized, since only those pairs are used for curve fitting that are in the vicinity of a support point. The width of the interval is selected depending on the support point. This can be taken into account that the characteristic curve varies depending on the location of the support point. The interval may e.g. B. can be determined by the following equation
wobei m der Massenstrom an der Stützstelle und M der zugehö rige Meßwert ist. Ist direkt an der Stützstelle kein Meß wert/Massenstromwert-Paar vorhanden, wird zwischen zwei Paa ren geeignet interpoliert. Wie sich aus obiger Gleichung er gibt, liegt das Intervall nicht symmetrisch um die Stützstel le, was seine Ursache im annähernd exponentialen Kennlinien verlauf hat. Innerhalb dieses Intervalls wird nun eine Kur venanpassung mit einem Polynom gerader Ordnung durchgeführt. Aus dieser Kurvenanpassung wird dann der zur vorgegebenen Massenstromstützstelle gehörige Meßwert bestimmt. Durch die ses Paar ist der Kennlinienpunkt definiert.where m is the mass flow at the support point and M the associated is measured value. Is not a measurement directly at the support point value / mass flow value pair exists, is between two Paa suitable interpolated. As derived from the above equation the interval is not symmetrical about the support point le, what its cause in the almost exponential characteristics has passed. A cure is now taking place within this interval matched with an even-order polynomial. This curve fitting then becomes the one specified Mass flow support point determined measured value. Through the The characteristic point is defined in this pair.
Mit diesem Verfahren kann aus den aufgenommenen Meßwerten ei ne Kennlinie mit nahezu frei wählbarer Anzahl von Stützstel len gewonnen werden. Die Zahl der Stützstellen bzw. der Kenn linienpunkte wirkt sich nur auf die Rechenzeit, nicht jedoch auf die Meßzeit aus. Die Rechenzeit ist jedoch kurz gegenüber der Meßzeit.With this method, ei ne characteristic curve with an almost freely selectable number of supports len can be won. The number of support points or ident Line points only affect the computing time, not however on the measuring time. However, the computing time is short the measuring time.
Durch Veränderung des Massenstrommessers 3 wird dessen Kenn linie so beeinflußt, daß sie an den Stützstellen möglichst genau die Werte der vorgegebenen Kennlinie annimmt. Die Ver änderung wird in der Regel durch Trimmen von elektrischen Bauteilen vorgenommen; meist werden Widerstände durch Laser bearbeitung variiert.By changing the mass flow meter 3 whose characteristic line is influenced so that it assumes the values of the predetermined characteristic curve as precisely as possible at the support points. The change is usually made by trimming electrical components; mostly resistances are varied by laser processing.
Dynamische Effekte beim Durchfahren des Massenstrombereiches sind dann nahezu vollständig kompensiert, wenn Prüfling 3 und Referenz-Massenstrommesser 5 das gleiche dynamische Verhalten zeigen. Dies ist z. B. dann der Fall, wenn Referenz- Massenstrommesser 5 und Prüfling 3 dasselbe Meßverfahren ver wenden und auf gleiche Weise hergestellt wurden. Die Refe renz-Massenstrommesser 5 können dann aus der normalen Produk tion entnommene und unter besonderer Genauigkeit vermessene Massenstrommesser sein.Dynamic effects when passing through the mass flow range are almost completely compensated for when the device under test 3 and the reference mass flow meter 5 show the same dynamic behavior. This is e.g. B. the case when reference mass flow meter 5 and DUT 3 use the same measurement method and were manufactured in the same way. The reference mass flow meter 5 can then be taken from normal production and measured with particular accuracy mass flow meter.
Claims (18)
der zu prüfende Massenstrommesser in einem Strömungskanal strömungstechnisch in Reihe mit einem Referenz-Massenstrom messer geschaltet wird, und
der im Strömungskanal strömende Gasstrom, der beide Massen strommesser durchströmt, hinsichtlich des Massenstroms vari iert wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Gasstrom durch ein Stellglied so variiert wird, daß unter Verzicht einer Regelung des Massenstroms auf feste Massen stromwerte der Massenstrom im Strömungskanal von einem An fangswert aus kontinuierlich zu einem Endwert hin verändert wird und zugleich die Meßwerte des zu prüfenden Massenstrom messers zusammen mit den Referenzwerten des Referenz-Massen strommessers erfaßt werden.1. A method of testing a mass flow meter for a gas flow in which
the mass flow meter to be tested is fluidically connected in series with a reference mass flow meter in a flow channel, and
the gas flow flowing in the flow channel, which flows through both mass flow meters, is varied with respect to the mass flow,
characterized in that
the gas flow through an actuator is varied such that, without regulating the mass flow to fixed mass flow values, the mass flow in the flow channel is changed continuously from an initial value to an end value and at the same time the measured values of the mass flow meter to be tested together with the reference values of the Reference mass flow meter can be detected.
die Erfassung der Meßwerte des zu prüfenden Massenstrommes sers und der Referenzwerte des Referenz-Massenstrommessers durch Abtastung erfolgt und
jeder so erhaltene Meßwert mittels des entsprechenden Refe renzwertes einem Massenstromwert zugeordnet wird, wodurch Meßwert/Massenstromwert-Paare erhalten werden.3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that
the measurement values of the mass flow meter to be tested and the reference values of the reference mass flow meter are recorded by scanning and
each measured value obtained in this way is assigned a mass flow value by means of the corresponding reference value, whereby measured value / mass flow value pairs are obtained.
einem Strömungskanal (8),
einem darin angeordneten Referenz-Massenstrommesser (5),
einem Stellglied (6) zum Variieren des Gasstromes im Strö mungskanal (8),
einer Aufnahme im Strömungskanal für einen zu prüfenden Mas senstrommesser (3) und
einer Steuerung (1) zum Ansteuern des Stellgliedes (6), da durch gekennzeichnet, daß
der Strömungskanal (8) frei von kritischen Düsen ist und die Steuerung (1) so ausgebildet ist, daß sie mittels des Stellgliedes (6) den Massenstrom von einem Anfangswert hin zu einem Endwert kontinuierlich ändert, und zugleich die Meßwer te des zu prüfenden Massenstrommessers (3) zusammen mit den Referenzwerten des Referenz-Massenstrommessers (5) erfaßt.12. Flow bench for testing a mass flow meter ( 3 ) for a gas flow with:
a flow channel ( 8 ),
a reference mass flow meter ( 5 ) arranged therein,
an actuator ( 6 ) for varying the gas flow in the flow channel ( 8 ),
a recording in the flow channel for a mass flow meter to be tested ( 3 ) and
a controller ( 1 ) for controlling the actuator ( 6 ), characterized in that
the flow channel ( 8 ) is free of critical nozzles and the control ( 1 ) is designed so that it continuously changes the mass flow from an initial value to a final value by means of the actuator ( 6 ), and at the same time the measured values of the mass flow meter to be tested ( 3 ) recorded together with the reference values of the reference mass flow meter ( 5 ).
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Family
ID=7890831
Family Applications (1)
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