DE2641772A1

DE2641772A1 - Throughflow or current measuring instrument - has time-difference measuring instrument detecting oscillator pulses and further pulses

Info

Publication number: DE2641772A1
Application number: DE19762641772
Authority: DE
Inventors: Masaru Dipl Ing Kono; Yukio Dipl Ing Nakagawa; Tomomi Dipl Ing Sato
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1976-09-14
Filing date: 1976-09-14
Publication date: 1978-03-16

Description

Durchfluß- oder StrömungsmeßeinrichtungFlow or flow measuring device

Die Erfindung bezieht sich auf eine Durchfluß- oder Strömungsmeßeinrichtung mit einer Zeitdifferenz-Meßeinrichtung, in der das zeitliche Auftreten von aus einer Oszillator-Anordnung abgeleiteten, elektrischen Impulsen und von weiteren elektrischen Impulsen erfaßt wird, die aus akustischen oder optischen, schräg durch die Strömung gesandten und ebenfalls aus der Oszillator-Anordnung abgeleiteten Impulsen erzeugt sind.The invention relates to a flow meter with a time difference measuring device in which the temporal occurrence of one Oscillator arrangement derived electrical pulses and other electrical Pulses are detected, coming from acoustic or optical, obliquely through the flow sent and also generated from the oscillator arrangement derived pulses are.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf solche Durchfluß-oder Strömungsmeßeinrichtungen, in denen mittels Ultraschall die Messung dadurch durchgeführt wird, daß die Differenz der Laufzeiten von Ultraschallimpulsen ermittelt wird, die in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung bezogen auf die Strömung eines Mediums gesandt werden; der Durchfluß oder die Strömung des Mediums ist durch die Differenz der Laufzeiten gegeben.The invention particularly relates to such flow-through or Flow measuring devices in which the measurement is carried out by means of ultrasound is that the difference in the transit times of ultrasonic pulses is determined, the sent in forward and backward directions with respect to the flow of a medium will; the flow or the flow of the medium is determined by the difference of the Terms given.

Eine mit Ultraschall arbeitende Durchfluß- oder Strömungsmeßeinrichtung, wie sie Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung ist; zeigt Figur 1. Die.Meßeinrichtung enthält zwei Wandler 13 und 14, die einander in einem Rohr 10 gegenüberliegen, durch welches das zu messende Medium fließt. Die beiden Wandler 13 und 14 werden abwechselnd im Sende- und Empfangsbetrieb betrieben und setzen im Sendebetrieb ein elektrisches Signal in ein akustisches Signal (Ultraschall) und im Empfangsbetrieb ein akustisches Signal in ein elektrisches Signal um. Ein elektrischer Impulsgenerator 5 steuert jeweils einen der Wandler im Sendebetrieb an. Die Durchfluß- oder Strömungsmeßein-',-richtung enthält ferner eine Oszillator-Anordnung 1 mit zwei Oszillatoren 11 und 12 mit veränderbarer Frequenz sowie einen Zähler 3, in den jeweils die Ausgangssignale eines der Oszillatoren eingezählt werden; der Zahler 3 gibt ein Ausgangssignal ab, wenn sein Zählerstand einen vorbestimmten Wert erreicht hat. Dem Zähler 3 ist ein Verzögerungsglied 4 nachgeordnet, das das Ausgangssignal des Zählers 3 um eine Verzögerungszeit Td verzögert weiterleitet. Der Ausgang des Verzögerungsgliedes 4 ist mit einem Eingang einer Zeitdifferenz-Meßeinrichtung 8 verbunden, die beispielsweise nach Art eines Kondensätor-Aufladekreises ausgeführt ist. Die Zeitdifferenz-Meßeinrichtung 8 erhält über einen weiteren Eingang ein Ausgangssignal jeweils desjenigen Wandlers, der im Empfangsbetrieb arbeitet. Daher gibt die Zeitdifferenz-Meßeinrichtung ein Signal ab, das der Zeitdifferenz zwischen dem Ausgangssignal des Verzögerungsgliedes 4 und dem Ausgangssignal des jeweils im Empfangsbetrieb arbeitenden Wandlers entspricht. Die Verzögerungszeit Td des Verzögerungsgliedes 4 entspricht einer Laufzeit, die von der durch das jeweils gemessene Medium abweicht; wenn die Ultraschall-Impulse in Vorwärtsrichtung in bezug auf die Strömungsrichtung des Mediums gesendet werden, werden die Ausgangssignale vom Oszillator 11 im Zähler 3 gezählt, und die Zeitdifferenz-Meßeinrichtung 8 erfaßt die Zeitdifferenz zwischen dem Ausgangssignal des Verzögerungsgliedes 4 und des Wandlers 14, der nunmehr im Empfangsbetrieb arbeitet. Die Zeitdifferenz-Meßeinrichtung 8 steuert die Oszillatorfrequenz des Oszillators 11 in Abhangigkeit von der Zeitdifferenz. Werden umgekehrt die Ultraschall-Impulse in entgegengesetzter Richtung zur Strömungsrichtung des Mediums gesandt, dann werden in den Zähler 3 die Ausgangssignale des Oszillators 12 eingezählt, und die Zeitdifferenz-Meßeinrichtung 8 erfaßt die Zeitdifferenz zwischen den Ausgangssignalen des Verzögerungsgliedes 4 und des Wandlers 13, der nunmehr im Empfangsbetrieb arbeitet. Die Zeitdifferenz-Meßeinrichtung 8 steuert nun die Frequenz des Oszillators 12 in Abhängigkeit von der Zeitdifferenz. Der Durchfluß oder die Strömung des Mediums kann aus der Differenz der Oszillatorfrequenzen der beiden Oszillatoren 11 und 17 bestimmt werden.A flow or flow measuring device that works with ultrasound, as it is the starting point of the present invention; shows Figure 1. Die.Meßeinrichtung contains two transducers 13 and 14, which are opposite each other in a tube 10, through which the medium to be measured flows. The two transducers 13 and 14 are alternately operated in transmit and receive mode and set an electrical one in transmit mode Signal into an acoustic signal (ultrasound) and an acoustic signal in reception mode Signal into an electrical signal. An electrical pulse generator 5 controls one of the converters in each case in transmission mode. The flow or flow meter - ', - direction also contains an oscillator arrangement 1 with two Oscillators 11 and 12 with variable frequency and a counter 3, in each of the output signals counting one of the oscillators; the counter 3 emits an output signal, when its count has reached a predetermined value. The counter 3 is on Downstream delay element 4, which the output signal of the counter 3 by a delay time Td forwards delayed. The output of the delay element 4 has an input a time difference measuring device 8 connected, for example in the manner of a Capacitor charging circuit is carried out. The time difference measuring device 8 receives Via a further input an output signal of the converter that works in reception mode. Therefore, the time difference measuring device gives a signal from the time difference between the output signal of the delay element 4 and corresponds to the output signal of the converter operating in the receiving mode. The delay time Td of the delay element 4 corresponds to a running time which deviates from the medium measured in each case; when the ultrasonic pulses be sent in the forward direction with respect to the direction of flow of the medium, the output signals from the oscillator 11 are counted in the counter 3, and the time difference measuring device 8 detects the time difference between the output signal of the delay element 4 and the converter 14, which is now operating in the receiving mode. The time difference measuring device 8 controls the oscillator frequency of the oscillator 11 as a function of the time difference. If the ultrasound impulses are reversed in the opposite direction to the direction of flow of the medium sent, then the output signals of the oscillator are in the counter 3 12 counted, and the time difference measuring device 8 detects the time difference between the output signals of the delay element 4 and the converter 13, which is now works in reception mode. The time difference measuring device 8 now controls the Frequency of the oscillator 12 as a function of the time difference. The flow or the flow of the medium can be determined from the difference between the oscillator frequencies two oscillators 11 and 17 can be determined.

Die beschriebene Durchfluß- oder Strömungsmeßeinrichtung arbeitet in folgender Weise: Durch ein Betriebsartsignal A von einer Betriebsartschalteinrichtung 9 wird die Durchfluß- oder Strömungsmeßeinrichtung so geschaltet, daß der Wandler 14 im Empfangsbetrieb arbeitet. Der Oszillator 11 in der Oszillatoranordnung 1 wird an einen synchronisierenden Impulsgenerator 2 und an den Zähler 3 angeschlossen, und über ein Verknüpfungsglied 6 wird das Ausgangssignal des Impulsgenerators 5 zum Wandler 13 geleitet; außerdem wird das Ausgangssignal des Wandlers 14 einem Verstärker 7 zugeführt. Der synchronisierende Impulsgenerator 2 steuert den Zähler 3 synchron mit einem der Ausgangssignale des Oszillators 11 und sorgt gleichzeitig dafür, daß der elektrische Impulsgenerator 5 Ausgangsimpulse erzeugt. Der Zähler 3 zählt die Ausgangssignale des Oszillators 11 und liefert seinerseits ein Ausgangssignal, wenn sein Zählerstand einen vorbestimmten Wert N nach einer Zeit t erreicht hat. Das Ausgangssignal des Zählers 3 wird um die Zeit Td durch das Verzögerungsglied 4 verzögert und der Zeitdifferenz-Meßeinrichtung 8 zugeführt. Durch das Ausgangssignal des Verzögerungsgliedes 4 wird mit dem Aufladen eines Kondensators in der Zeitdifferenz-Meßeinrichtung 8 begonnen. The flow or flow meter described works in the following way: By a mode signal A from a mode switching device 9, the flow or flow measuring device is switched so that the converter 14 works in receive mode. The oscillator 11 in the oscillator arrangement 1 is connected to a synchronizing pulse generator 2 and to the counter 3, and via a logic element 6, the output signal of the pulse generator 5 passed to converter 13; in addition, the output of the converter 14 becomes a Amplifier 7 supplied. The synchronizing pulse generator 2 controls the counter 3 synchronously with one of the output signals of the oscillator 11 and provides at the same time that the electrical pulse generator 5 generates output pulses. The counter 3 counts the output signals of the oscillator 11 and in turn supplies an output signal, when its count has reached a predetermined value N after a time t. The output signal of the counter 3 is delayed by the time Td 4 delayed and fed to the time difference measuring device 8. By the output signal of the delay element 4 is charged with the charging of a capacitor in the time difference measuring device 8 started.

Die Ausgangsimpulse des Impulsgenerators 5 werden durch das Verknüpfungsglied 6 dem Wandler 13 zugeführt, in dem das elektrische Signal in ein akustisches Signal umgesetzt wird. Das akustische Signal wird durch ein Anpassungselement 15, ein Wandteil des Rohres 10, das Medium, ein weiteres Wandteil des Rohres 10 und durch ein weiteres Anpassungselement 16 dem Wandler 14 zugeführt, in dem das akustische Signal in ein elektrisches Signal nach einer Zeit T1 umgesetzt wird. Das Ausgangssignal des Wandlers 14 wird durch das Verknüpfungsglied 6 dem- Verstärker 7 und dann der Zeitdifferenz Meßeinrichtung 8 zugeführt.The output pulses of the pulse generator 5 are through the logic element 6 is fed to the converter 13, in which the electrical signal is converted into an acoustic signal is implemented. The acoustic signal is generated by an adapter element 15, a wall part of the pipe 10, the medium, another wall part of the pipe 10 and through another Adaptation element 16 fed to the transducer 14, in which the acoustic signal in a electrical signal is converted after a time T1. The output of the converter 14 is through the logic element 6 the amplifier 7 and then the time difference Measuring device 8 supplied.

Durch das Ausgangssignal des Verstärkers 7 wird der Ladevorgang des Kondensators in der Zeitdifferenz-Meßeinrichtung 8 beendet.By the output signal of the amplifier 7, the charging process of the Capacitor in the time difference measuring device 8 ended.

Der Verstärker 7 ist beispielsweise als Schmitt-Trigger ausgeführt, so daß sein Äusgangssignal eine konstante Höhe unabhängig von dem Ausgangssignal des Wandlers 14 aufweist.The amplifier 7 is designed, for example, as a Schmitt trigger, so that its output signal has a constant level regardless of the output signal of the converter 14.

Die Zeitdifferenz-Meßeinrichtung 8 setzt die Zeitdifferenz T zwischen dem Ausgangs signal des Verzögerungsgliedes 4 und dem des Verstärkers 7 in eine Spannung um, mit der die Frequenz des jeweils arbeitenden Oszillators gesteuert wird. Daher wird die Laufzeit T1 in Vorwärtsrichtung in eine Frequenz des Oszillators 11 umgesetzt, und die Meßzeit für in Vorwärtsrichtung in bezug auf die Strömungsrichtung ausgesandte Ultraschall-Impulse ist beendet. The time difference measuring device 8 sets the time difference T between the output signal of the delay element 4 and that of the amplifier 7 in a Voltage to control the frequency of the oscillator working in each case will. Therefore, the propagation time T1 in the forward direction becomes a frequency of the oscillator 11 implemented, and the measurement time for in the forward direction with respect to the flow direction emitted ultrasonic impulses has ended.

Danach wird durch ein Betriebsartsignal B der Betriebsartschalteinrichtung 9 die Durchfluß- oder Strömungsmeßeinrichtung so geschaltet, daß der Wandler 14 nun als Sender und der Wandler 13 als Empfänger arbeitet. Der Oszillator 12 in der Oszillator-Anordnung 1 ist nun mit dem synchronisierenden Impulsgenerator 2 und de ¢ ähler 3 verbunden; über das Verknüpfungsglied wird das Ausgangssignal des Impulsgenerators 5 nun in den Wandler 14 eingespeist und das Ausgangssignal des Wandlers 13 dem Verstärker 7 zugeführt. Der synchronisierende Impulsgenerator 12 sorgt wiederum für ein synchrones Arbeiten des Zählers 3 tmd des Impulsgenerators 5 mit einem der Ausgangssignale des Oszillators 12. Wie im Falle der Vorwärtsübertragung des Ultraschalls gibt das Verzögerungsglied 4 nach einer Zeit Td an die Zeitdifferenz-Meßeinrichtung 8 ein Signal ab, während das Ausgangssignal des Impulse generators 5 durch das Verknüpfungsglied 6 und in dem Medium entgegengesetzt zu seiner Strömungsrichtung dem Verstärker 7 zugeführt ist und dann zur Zeitdifferenz-Meßeinrichtung 8 nach einer Laufzeit T2 gelangt. Die Zeitdifferenz-Meßeinrichtung 8 erfaßt wiederum die Zeitdifferenz zwischen den Ausgangssignalen des Verzögerungsgliedes 4 und des Verstärkers 7 und steuert die Frequenz des Oszillators 12 in Abhängigkeit von der ermittelten Zeitdifferenz. Daher spiegelt sich die Laufzeit T2 in der Frequenz des Oszillators 12 wider; die Meßzeit-lsir Ultraschall-Impulse in entgegengesetzter Richtung zur Strömungsrichtung ist damit beendet. Entsprechend der Funktionsweise der Betriebsartschalteinrichtung 9 wechseln sich Meßzeiten mit Ultraschall-Aussendung in Vorwärts- und in Rückwärtsrichtung in bezug auf die Strömungsrichtung laufend ab.Thereafter, a mode signal B of the mode switching device 9, the flow or flow measuring device is switched so that the converter 14 now works as a transmitter and the converter 13 as a receiver. The oscillator 12 in the Oscillator arrangement 1 is now with the synchronizing pulse generator 2 and de ¢ meter 3 connected; The output signal of the pulse generator is transmitted via the logic element 5 is now fed into the converter 14 and the output signal from the converter 13 to the amplifier 7 supplied. The synchronizing pulse generator 12 in turn ensures a synchronous one Working of the counter 3 tmd of the pulse generator 5 with one of the output signals of the oscillator 12. As in the case of the forward transmission of the ultrasound, this gives Delay element 4 to time difference measuring device 8 after a time Td Signal from, while the output signal of the pulse generator 5 through the logic element 6 and in the medium opposite to its flow direction the amplifier 7 is fed and then to the time difference measuring device 8 after a transit time T2 got. The time difference measuring device 8 in turn detects the time difference between the output signals of the delay element 4 and the amplifier 7 and controls the frequency of the oscillator 12 as a function of the determined time difference. The transit time T2 is therefore reflected in the frequency of the oscillator 12; the Measuring time-lsir ultrasonic impulses in the opposite direction to the direction of flow is over with that. According to the mode of operation of the operating mode switching device 9 measuring times alternate with ultrasound transmission in the forward and in the reverse direction with respect to the direction of flow.

Die Differenz der Frequenzen der Oszillatoren 11 und 12 wird durch einen reversiblen Zähler 17 erfaßt, dessen Zählerstand dem Durchfluß oder der Strömung des Mediums proportional ist. Der Zählerstand kann mittels einer Anzeigeeinrichtung 18 angezeigt werden. The difference in the frequencies of the oscillators 11 and 12 is through a reversible counter 17 is detected, the counter reading of the flow or the flow of the medium is proportional. The count can be displayed by means of a display device 18 are displayed.

In Figur 2 sind die Vorläufe von empfangenen Ultraschall-Impulsen bei einer Strömungsgeschwindigkeit Null wiedergegeben. Unter diesen Verläufen ist eine Kurve H mittels ausgezogener Linien wiedergegeben als eine ideale Kurve unter der Bedingung, daß die Ultraschall-Impulse nicht einer merklichen Absorption in dem Medium ausgesetzt sind, dessen Durchfluß oder Strömung gemessen werden soll. Eine andere Kurve L ist durch gestrichelte Linien dargestellt und zeigt einen Verlauf, wie er bei einer beträchtlichen Absorption des Ultraschalles, beispielsweise infolge kolloider Substanzen im zu messenden Medium, auftritt. Wie oben bereits beschrieben worden ist, wird das Ausgangssignal der Wandler dem Verstärker 7, beispielsweise dxm Schmitt-Trigger, zugeführt, der das Auftreten des Ausgangssignals erfaßt. Praktisch ist die Erfassung des Ausgangssignals davon abhängig, ob die Höhe des Ausgangssignals die Ansprechschwelle des Schmitt-Triggers erreicht oder nicht. Ist beispielsweise die Ansprechschwelle E3 des Schmitt-Triggers auf 1,5 Volt festgelegt, dann überschreitet das Ausgangs signal mit einem Kurvenverlauf H die Ansprechschwelle beispielsweise zur Zeit Ta-; Auftreten des Signals ist daher zu diesem Zeitpunkt Ta erfaßt. Sind dagegen die Ultraschall-Impulse einer beträchtlichen Absorption ausgesetzt, wie dies beispielsweise bei dem Signal nach Kurve L der Fall ist, dann verzögert sich die Erfassung des Auftretens des Signals, weil die Ansprechschwelle E3 des Schmitt-Triggers verzögert überschritten wird, wie dies durch die Zeit Tb angezeigt ist.In Figure 2 are the leads of received ultrasonic pulses reproduced at zero flow velocity. Among these gradients is a curve H represented by solid lines as an ideal curve below the condition that the ultrasonic pulses are not noticeably absorbed are exposed to the medium whose flow or flow is to be measured. Another curve L is shown by dashed lines and shows a course as in the case of a considerable absorption of the ultrasound, for example as a result colloidal substances in the medium to be measured occurs. As already described above has been, the output signal of the converter is sent to the amplifier 7, for example dxm Schmitt trigger, which detects the occurrence of the output signal. Practically the detection of the output signal depends on whether the level of the output signal the response threshold of the Schmitt trigger is reached or not. Is for example the response threshold E3 of the Schmitt trigger is set to 1.5 volts, then exceeds it the output signal with a curve H, the response threshold, for example currently Ta-; Occurrence of the signal is therefore detected at this time Ta. Are on the other hand, the ultrasonic pulses are subjected to considerable absorption, such as this is the case, for example, with the signal according to curve L, then it is delayed the detection of the occurrence of the signal because the response threshold E3 of the Schmitt trigger is exceeded with a delay, as indicated by the time Tb.

Obwohl also die Ausgangssignale nach den Kurven H und L beide auf Ultraschall-Impulse mit gleicher Laufzeit zurückgehen, werden sie so erfaßt, als beruhen sie auf unterschiedlichen Laufzeiten, wodurch unterschiedliche Meßergebnisse hervorgerufen werden. Die Erfassung der Zeit Tb beim Auftreten beträchtlich gedämpfter Ultraschall-Impulse nach der Kurve L führt daher zu einem wesentlichen Fehler in der Messung.So although the output signals according to curves H and L are both on Ultrasonic pulses with the same transit time decrease, they are recorded as they are based on different transit times, resulting in different measurement results be evoked. The detection of the time Tb when it occurs is considerably more subdued Ultrasonic pulses according to curve L therefore lead to a significant error in the measurement.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Durchfluß-oder Strömungsmeßeinrichtung der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß sich durch von dem Medium gedämpfte akustische oder optische Impulse eine Fehlmessung bei der Ermittlung des Durchflusses oder der Strömung nicht ergeben kann. The invention is based on the object of a flow or flow measuring device of the type described above so that it is dampened by the medium acoustic or optical impulses an incorrect measurement when determining the flow rate or the current cannot surrender.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß der Zeitdifferenz-Meßeinrichtung eine Überwachungs-Schaltungsanordnung mit mehreren einem mit den weiteren elektrischen Impulsen beaufschlagten Verstärker nachgeordneten Vergleichs-Schaltungsteilen zugeordnet ist, die einerseits den Verstärker und andererseits die Zeitdifferenz-Meßeinrichtung derart steuern, daß nur bei aus den weiteren Impulsen gebildeten Ausgangsimpulsen des Verstärkers mit einer in einem vorgegebenen Bereich liegenden Höhe ein Signal erzeugt wird, das der Zeitdifferenz entspricht.According to the invention, the time difference measuring device is used to achieve this object a monitoring circuit arrangement with several one with the other electrical Impulse-applied amplifier assigned downstream comparison circuit parts is, on the one hand the amplifier and on the other hand the time difference measuring device control in such a way that only output pulses formed from the further pulses of the amplifier with a level lying in a predetermined range is generated which corresponds to the time difference.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in den Figuren 3 und 4 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Uberwachungs-Schaltungsanordnung dargestellt und in Figur 5 ein Diagramm zur Erläuterung seiner Wirkungsweise gezeigt.An exemplary embodiment is shown in FIGS. 3 and 4 to explain the invention of the monitoring circuit arrangement according to the invention and shown in FIG 5 shows a diagram to explain its mode of operation.

Die Zeitdifferenz-Meßeinrichtung 8 nach Figur 3 stimmt in ihrer Wirkungsweise mit der nach Figur 1 überein, setzt also eine Zeitdifferenz zwischen einem ihr zugeführten Signal Z und einem Ausgangssignal V des Verzögerungsgliedes 4 (vgl. Figur 1) beispielsweise in eine Spannung um und gibt diese Spannung an eine Integrierschaltung 28 ab, von der die Frequenzen der Oszillatoren 11 und 12 in der Oszillatoranordnung 1 gesteuert werden. Der Ausgang der Zeitdifferenz-Meßeinrichtung 8 ist mit einer Schalteinrichtung 27 verbunden, die einen Feldeffekt-Transistor enthält. Wenn die Schalteinrichtung 27 eingeschaltet ist, wird das Ausgangssignal der Zeitdifferenz-Meßeinrichtung 8 nicht der Integrierschaltung 28 zugeführt. Wenn die Schalteinrichtung 27 eingeschaltet ist, dann wird der Ausgang der Zeitdifferenz-Meßeinrichtung 8 geerdet. Normalerweise ist die Schalteinrichtung 27 eingeschaltet. Die Schalteinrichtung 27 wird von einem Signal W gesteuert.The time difference measuring device 8 according to FIG. 3 is correct in its mode of operation coincides with that of Figure 1, so sets a time difference between one fed to it Signal Z and an output signal V of the delay element 4 (see FIG. 1), for example into a voltage and outputs this voltage to an integrating circuit 28 from which controls the frequencies of the oscillators 11 and 12 in the oscillator arrangement 1 will. The output of the time difference measuring device 8 is connected to a switching device 27 connected, which contains a field effect transistor. When the switching device 27 is switched on, the output signal of the time difference measuring device 8 not supplied to the integrating circuit 28. When the switching device 27 is switched on is, then the output of the time difference measuring device 8 is grounded. Normally the switching device 27 is switched on. The switching device 27 is of a Signal W controlled.

Ein Verstärker 26 (vgl. Figur 4) verstärkt ein Signal, das er vom Wandler 13 oder 14 (siehe auch Figur 1) erhalten hat. Der Ausgang des Verstärkers 26 ist mit einem Vergleichs-Schaltungsteil 19 verbunden; ein weiterer Vergleichs-Schaltungsteil 20 überwacht die Amplitude des empfangenen Signals und ein zusätzlicher Vergleichs-Schaltungsteil 21 triggert die Zeitdifferenz-Meßeinrichtung 8. Der Vergleichs-Schaltungsteil 19 stellt fest, ob die Ultraschall-Impulse einerAbsorption in der zu messenden Flüssigkeit ausgesetzt sind. Zu diesem Zwecke ist der Vergleichs-Schaltungsteil 19 mit einer Bezugsspannungsquelle der Spannung Ei verbunden; wenn am Eingang des Vergleichs-Schaltungsteils ein Signal H (oder L) ansteht, das die Bezugsspannung Ei übersteigt, wird von dem Vergle-chs-Schaltungsteil 19 ein Signal (nicht) abgegeben. An amplifier 26 (see FIG. 4) amplifies a signal that it receives from Converter 13 or 14 (see also Figure 1) has received. The output of the amplifier 26 is connected to a comparison circuit part 19; another comparison circuit part 20 monitors the amplitude of the received signal and an additional comparison circuit part 21 triggers the time difference measuring device 8. The comparison circuit part 19 determines whether the ultrasonic pulses are absorbed in the liquid to be measured are exposed. For this purpose, the comparison circuit part 19 is provided with a Reference voltage source of voltage Ei connected; if at the input of the comparison circuit part a signal H (or L) is present, which exceeds the reference voltage Ei, is from the Comparative circuit part 19 emits a signal (not).

Der weitere Vergleichs-Schaltungsteil 20 sorgt dafür, daß das Ausgangssignal des Verstärkers 26 unabhängig von der Höhe des von dem Wandler 13 oder 14 empfangenen Signals eine vorbestimmte Höhe aufweist. Zu diesem Zweck ist der weitere Vergleichs-Schaltungsteil 20 mit einer weiteren Bezugsspannungsquelle mit der Spannung E2 verbunden; ist das dem weiteren Vergleichs-Schaltungsteil 20 zugeführte Signal kleiner als die Bezugsspannung E2, dann wird'von dem Vergleichs-Schaltungsteil 20 der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 26 über eine Steuereinrichtung 23 angehoben. Ist das diesem Vergleichs-Schaltungsteil zugeführte Signal höher als die Bezugsspannung E2, dann wird der Verstärktmgsfaktor des Verstärkers 26 mittels der Steuereinrichtung 23 erniedrigt. Das Ausgangssignal der Steuereinrichtung 23 ist mit Y bezeichnet.The further comparison circuit part 20 ensures that the output signal of the amplifier 26 regardless of the level of the received from the transducer 13 or 14 Signal has a predetermined level. The further comparison circuit part is used for this purpose 20 connected to a further reference voltage source with the voltage E2; is this the signal supplied to the further comparison circuit part 20 is smaller than the reference voltage E2, then the gain factor of the amplifier becomes' from the comparison circuit part 20 26 raised via a control device 23. Is that this comparison circuit part applied signal is higher than the reference voltage E2, then the amplification factor of the amplifier 26 is lowered by means of the control device 23. The output signal the control device 23 is denoted by Y.

Ein zusätzlicher Vergleichs-Schaltungsteil 21 ist in Form eines Schmitt-Triggers mit einer Ansprechschwelle E3 ausgeführt. Wenn das Ausgangssignal des Verstärkers 26 entsprechend einem empfangenen Signal H oder L die Ansprechschwelle E3 übersteigt, dann gibt der zusätzliche Vergleichs-Schaltungsteil 21 ein Ausgang signal Z an die Zeitdifferenz-Meßeinrichtung 8 ab. Im dargestellten Beispiel beträgt die Ansprechschwelle El 2,5 Volt, die Ansprechschwelle E2 3 Volt und die Arspxechschwelle E3 1,5 Volt.An additional comparison circuit part 21 is in the form of a Schmitt trigger executed with a response threshold E3. When the output of the amplifier 26 exceeds the response threshold E3 according to a received signal H or L, then the additional comparison circuit part 21 is an output signal Z to the Time difference measuring device 8 from. In the example shown, the response threshold is El 2.5 volts, the response threshold E2 3 volts and the Arspxech threshold E3 1.5 volts.

Eine bistabile Kippstufe 22 ist dem Vergleichs-Schaltbngsteil 19 nachgeordnet und gibt ein Ausgangssignal X ab, wenn ein Ausgangssignal von dem Vergleichs-Schaltungsteil 19 erzeugt wird. A bistable multivibrator 22 is the comparison switching part 19 downstream and emits an output signal X when an output signal from the comparison circuit part 19 is generated.

Die bistabile Kippstufe 22 wird nach jeder Beendigung eines Meßzyklus zurückgesetzt. Das Ausgangssignal X wird einem Eingang eines NAND-Verknüpfungsgliedes 24 zugeführt, dessen anderer Eingang mit der Ausgangsgröße U eines Sampling-Impulsgenerators 25 beaufschlagt ist.The bistable multivibrator 22 is after each termination of a measuring cycle reset. The output signal X becomes an input of a NAND logic element 24, the other input of which with the output variable U of a sampling pulse generator 25 is applied.

Die in den Figuren 3 und 4 dargestellte Uberwachungs-Schaltungs anordnung arbeitet in folgender Weise: Wenn ein Meßzyklus zur Messung der l.aufseit in Vorwärtsrichtung infolge eines Betriebsartsignals A der Betriebsartschalteinrichtung 9 beginnt, wie es im Diagramm nach Figur 5 dargestellt ist, und ein Ultraschall-Impuls G vom Wandler 13 ausgesandt wird, wird ein Ausgangs signal V von dem V-rzögerungsglied 4 nach einer Zeit T' = t + Td abgegeben und der Zeitdifferenz-Meßeiririchtung zugeführt. Dort beginnt die Aufladung eines Kondensators. Nach einer Zeit T1, gerechnet von der Aussendung des Ultraschall-Impulses G, wird ein Impuls von dem Wandler 14 empfangen wld in ein elektrisches Signal umgesetzt. Das elektrische Signal wird über den Verstärker 26 unter anderem dem zusätzlichen Vergleichs-Schaltungsteil 21 als ein Signal H zugeführt und dort erfaßt.The monitoring circuit arrangement shown in Figures 3 and 4 works in the following way: When a measuring cycle to measure the front side in the forward direction as a result of an operating mode signal A of the mode switching device 9 begins how it is shown in the diagram of Figure 5, and an ultrasonic pulse G from the transducer 13 is sent out, an output signal V from the V-delay element 4 after a time T '= t + Td delivered and fed to the time difference measuring device. This is where the charging of a capacitor begins. After a time T1, calculated from When the ultrasonic pulse G is emitted, a pulse is received by the transducer 14 wld converted into an electrical signal. The electrical signal is sent through the amplifier 26, among other things, to the additional comparison circuit part 21 as a signal H supplied and recorded there.

Durch das Ausgangssignal Z des zusätzlichen Vergleichs-Schaltungsteils 21 wird der Ladevorgang des Kondensators der Zeitdifferenz-Meßeinrichtung 8 beendet. Auf diese Weise wird die Zeitdifferenz a T (= T1 - T!) zwischen dem Signal V und dem Signal Z in Form einer Spannung erfaßt. Die Zeitdifferenz-Meßeinrichtung 8 gibt diese Spannung als ein Ausgangssignal K ab.By the output signal Z of the additional comparison circuit part 21, the charging process of the capacitor of the time difference measuring device 8 is ended. In this way, the time difference a T (= T1 - T!) Between the signal V and the signal Z detected in the form of a voltage. The time difference measuring device 8 gives this voltage as an output signal K from.

Da das empfangene Signal H ein Signal darstellt, das nur wenig gedämpft ist und daher eine Höhe aufweist, die oberhalb der Spannung E1 des Vergleichs-Schaltungsteils 19 liegt, wird auch von diesem Schaltungsteil ein Ausgangssignal erzeugt. Das Ausgangssignal steuert die bistabile Kippstufe 22, die daraufhin ein Ausgangssignal X abgibt. Wenn ein Sampling-Impuls U daher von crem Sampling-Impulsgenerator 25 abgegeben wird, dann entsteht ein Ausgangssignal W am Ausgang des NAND-Verknüpfungsgliedes 24 und schaltet die Schalteinrichttung 27 ab. Während der Zeit, in der die Schalteinrichtung 27 abgeschaltet ist, das ist die Zeit, in der einSampling-Impuls U erzeugt wird, kann das Ausgangssignal K der Zeitdifferenz-Meßeinrichtung in die Integrierschaltung 28 gelangen.Since the received signal H represents a signal that is only slightly attenuated is and therefore has a level which is above the voltage E1 of the comparison circuit part 19, an output signal is also generated by this circuit part. The output signal controls the bistable multivibrator 22, which then emits an output signal X. if a sampling pulse U is therefore emitted by the sampling pulse generator 25, then a Output signal W at the output of the NAND logic element 24 and switches off the switching device 27. During the time in which the switching device 27 is switched off, that is the time in which a sampling pulse U is generated, the output signal K of the time difference measuring device can be fed into the integrating circuit 28 arrive.

Ist umgekehrt der Ultraschall-Impuls stark durch die Flüssigkeit gedämpft und wird das Ausgangssignal des Verstärkers 26 durch den Vergleichs-Schaltungsteil 19 als ein Signal L erkannt, dann kann dieses Signal nicht die Bezugsspannung Ei überschreiten, und es wird von der bistabilen Kippstufe 22 ein Ausgangs signal X nicht erzeugt. Daher wird ein Ausgangssignal W ständig von dem NAND-VerknUpfungsglied 24 erzeugt, also auch dann, wenn ein Sampling-Impuls U von dem Sampling-Impulsgenerator 25 -erzeugt wird; die Schalteinrichtung 27 bleibt daher eingeschaltet. Demgemäß kann ein Ausgangssignal K der Zeitdifferenz-Meßeinrichtung 8 nicht zur Integrierschaltung 28 gelangen.Conversely, if the ultrasonic pulse is strongly dampened by the liquid and becomes the output of the amplifier 26 through the comparison circuit part 19 recognized as a signal L, then this signal cannot be the reference voltage Ei exceed, and there is an output signal X from the bistable multivibrator 22 not generated. Therefore, an output signal W is constantly from the NAND gate 24 is generated, also when a sampling pulse U from the sampling pulse generator 25 is generated; the switching device 27 therefore remains switched on. Accordingly an output signal K of the time difference measuring device 8 cannot be sent to the integrating circuit 28 arrive.

Mittels der erfindungsgemäßen Überwachungs-Schaltungsanordnung wird also dafür gesorgt, daß nur solche aus Ultraschall-lmpu5-sen gewonnenentmpulse zur Erfassung der Zeitdifferenz wirksam ausgewertet und zur Steuerung der Frequenz der Oszillatoren benutzt werden, deren Höhe in einem vorgegebenen Bereich liegt.By means of the monitoring circuit arrangement according to the invention, So it has been ensured that only pulses obtained from ultrasound pulses are used Detection of the time difference effectively evaluated and used to control the frequency of the Oscillators are used, the height of which is in a predetermined range.

Dies ist einmal dadurch erreicht, daß von dem weiteren Vergleichs-Schaltungsteil 20 der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 26 im Hinblick auf die Bezugs spannung E2 so eingestellt wird, daß nahezu ncinierte, die Bezugsspannung E2 praktisch nicht überschreitende Ausgangssignale vom Verstärker 26 erzeugt werden. Diese Ausgangssignale werden zum anderen nur dann zur Auswertung herangezogen, wenn sie eine Höhe erreicht haben, die oberhalb der Bezugs spannung El des Vergleichs-Schaltungsteils 19 liegt. Dadurch ist sichergestellt, daß unabhängig von der Dämpfung der Ultraschall-Impulse die Zeitdifferenz-Messung mittels des zusätzlichen Vergleichs-Schaltungsteils 21 wirksam nur dann erfolgt, wenn die auszuwertenden Signale mit ihrer Höhe in einem vorgegebenen Bereich liegen. Fehlmessungen durch unter- schiedlich hohe Impulse sind dann vermieden, weil die vom zusätzlichen Schaltungsteil 21 ausgelöste Zeitdifferenz-Messung anhand nahezu normierter Ausgangssignale erfolgt.This is achieved once that of the further comparison circuit part 20 the gain of the amplifier 26 with respect to the reference voltage E2 is set in such a way that the reference voltage E2 practically does not occur exceeding output signals are generated by the amplifier 26. These output signals On the other hand, they are only used for evaluation when they reach a certain height have the voltage above the reference El of the comparison circuit part 19 is. This ensures that the ultrasonic pulses are independent of the attenuation the time difference measurement by means of the additional comparison circuit part 21 effective only if the signals to be evaluated are combined with their height specified area. Incorrect measurements due to different high pulses are then avoided because those triggered by the additional circuit part 21 Time difference measurement takes place on the basis of almost normalized output signals.

Die beschriebene Überwachungs-Schaltungsanordnung ist so ausgelegt, daß, wenn ein empfangenes Signal klein ist und die Bezugsspannung Ei des Verglichs-Schaltungsteils 19 nicht überschreitet, ein Ausgangssignal. der Zeitdifferenz-Meßeinrichtung 8 (z.B.The monitoring circuit arrangement described is designed in such a way that that when a received signal is small and the reference voltage Ei of the comparison circuit part 19 does not exceed an output signal. the time difference measuring device 8 (e.g.

aufgrund eines empfangenen Signals J.) nicht an eine Oszillator-Anordnung weitergc.leitet wird, wie sie beschrieben worden ist.due to a received signal J.) not to an oscillator arrangement is forwarded as described.

Der Verstärkungsfal-.tor des Verstärkers 26 ist in diesem Falle infolge eines Steuersignals Y des weiteren Vergleichs-Schaltungsteils 20 stark angehoben. Ist ein Ultraschall-Impuls in diesem Falle nur vorübergehend durch störende Substanzen in dem zu messenden Medium absorbiert und daher ein Signal von der Größe L erzeugt, kann es sein, daß in einem nachfolgenden Meßzyklus ein Signal mit dem Verlauf H empfangen wird, der normal sein kann. Da indessen der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 26, wie angenommen, angehoben ist, wiirde das Ausgangssignal des Verstärkers 26 außerordentlich hoch sein, wie es durch die Kurve 11 mit strich-punktierten Linien in Figur 2 angedeutet ist.The gain trap of the amplifier 26 is due in this case a control signal Y of the further comparison circuit part 20 is greatly increased. In this case, an ultrasound impulse is only temporary due to interfering substances absorbed in the medium to be measured and therefore generates a signal of size L, it may be that in a subsequent measuring cycle a signal with the course H which can be normal. Since, however, the gain of the amplifier 26 is raised, as assumed, the output of amplifier 26 would be be extraordinarily high, as indicated by curve 11 with dash-dotted lines is indicated in FIG.

In diesem Falle wurde das Auftreten eines Ultraschall-Impulses zu einem Zeitpunkt Tc erfaßt werden, was ZU einer wesentlichen Fehlmessung wie im Falle der Zeit Tb führen wmrde.In this case, the occurrence of an ultrasonic pulse was increased at a point in time Tc, resulting in a substantial incorrect measurement as in the case of the time Tb would result.

Um eine solche Fehlmessung zu vermeiden, kann ein vierter Vergleichs-Sohaltungsteil mit einer Bezugsspannung E4 (z.B. 4 Volt) vorgesehen sein, der ebenfalls an den Verstärker 26 angeschlossen ist. Wenn das Ausgangssignal des Verstärkers 26 die Bezugsspannung E4 überschreitet, kann das Ausgangssignal der Ze.itdiffcrenz-Meßeinrichtung 8 von der nachgeordneten Oszillator-Anordnung abgetrennt werden, wie dies im Falle eines Signals der Wellenform L geschieht.In order to avoid such an incorrect measurement, a fourth part of the comparison function can be used with a reference voltage E4 (e.g. 4 volts), which is also connected to the Amplifier 26 is connected. When the output of amplifier 26 is the Exceeds reference voltage E4, the output signal of the time difference measuring device 8 can be separated from the downstream oscillator arrangement, as in the case of a waveform L signal happens.

5 Figuren 3 Patentansprüche5 Figures 3 claims

Claims

Claims 1. flow; or flow measuring device with a Time difference measuring device in which the temporal occurrence of from an oscillator arrangement derived electrical impulses and detected by further electrical impulses is made of acoustic or optical, sent diagonally through the flow and pulses derived from the oscillator arrangement are also generated, d a d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t that the time difference measuring device (8) has a Monitoring circuit arrangement with several one with the other electrical Pulses are applied to amplifier (26) downstream comparison switching components (19, to 9, 20, 21) is assigned, the one hand (20) the amplifier (26) and on the other hand (19/20) control the time difference measuring device (8) in such a way that only with output pulses of the amplifier (26) formed from the further pulses generates a signal at a height lying in a predetermined range (E1-E2) which corresponds to the time difference (dT).

2. Circuit arrangement according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that a comparison circuit part (19) with a reference voltage source is connected, the voltage (El) of the lower limit of the specified range (El - E2) corresponds to the fact that at the output of the comparison circuit part (19) one the time difference measuring device (8) downstream switching device (27) connected is that at an output pulse of the amplifier (26) with one above the lower Limit the otherwise blocked output of the time difference measuring device (8) enables a further comparison circuit part (20) with a further Reference voltage source is connected, the voltage (E2) of which corresponds to the upper limit of the predetermined range (E1 - E2) corresponds to that the output of the further comparison circuit part (20) is connected to the amplifier (26), its gain factor as a function on the difference between the height of its output pulses and the tension (E2) the further reference voltage source is changed that an additional comparison circuit part (21) is connected to an additional reference voltage source whose voltage (E3) corresponds to a value below the specified range (E - 2), and an input at the output of the additional comparison circuit part (21) the time difference measuring device (8) is connected.

3. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e k It is noted that the monitoring circuit arrangement has a fourth It contains equal circuit part connected to a fourth reference voltage source is connected, the voltage (E4) of which has a value above the specified range (E1 - E2) corresponds, and an output signal of the time difference measuring device prevents when it receives an impulse with a height exceeding this value will.