DE3808913C1 - Method and circuit arrangement for processing the measuring signals from flow meters - Google Patents

Method and circuit arrangement for processing the measuring signals from flow meters

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/56—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
    • G01F1/58—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters
    • G01F1/60—Circuits therefor

Abstract

For processing the measuring signals from flow meters having at least two measuring probes (3) by determining a difference voltage, a method is described by means of which a measured value adequate for the measured variable is produced in the case of failure of one measuring circuit. This is achieved by determining and storing the individual measured values of the measuring circuits (5, 6) belonging to the measuring probes (3) and their proportion of the difference voltage and, in the case of failure of a measuring circuit (5, 6), using its stored value to determine the difference voltage. To carry out the method, use is made of a circuit arrangement for processing the measuring signals from flow meters which has at least two measuring probes connected to an analog/digital converter and a microprocessor connected thereto, a change-over switch (7, 8) being arranged between each measuring probe (3) and the analog/digital converter (9) and controlled by the microprocessor (10). The measuring circuits (5, 6) of the measuring probes (3) are respectively connected via an impedance meter (15, 16) to the microprocessor (10) which, in the event of failure of one measuring circuit (5, 6), enters the appertaining stored value into the analog/digital converter (9). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Verarbeitung der Meßsignale von Durchflußmeßgeräten mit wenigstens zwei Meßsonden oder Meßpfaden durch Ermittlung eines Differenz­ werts sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeigne­ te Schaltanordnung.The invention relates to a method for processing the measurement signals from flow meters with at least two Measuring probes or measuring paths by determining a difference value and a suitable for carrying out the method te switching arrangement.

Bei den bekannten magnetisch-induktiven Durchflußmeßgeräten wird eine durch ein Meßrohr strömende, elektrisch leitfähi­ ge Flüssigkeit von einem Magnetfeld durchsetzt, und die nach dem Faraday Gesetz in die Flüssigkeit induzierte Spannung wird in der Regel von zwei in der Wand des Meßrohres ange­ ordneten Meßelektroden abgegriffen. Aus den Meßsignalen der Meßelektroden die der Durchflußmenge proportional sind, wird mittels eines Meßumformers eine Differenzspannung erzeugt, die für Anzeige-, Steuer- und Regelzwecke verwendet wird.In the known electromagnetic flowmeters becomes an electrically conductive flowing through a measuring tube liquid penetrated by a magnetic field, and the after the Faraday law induced voltage in the liquid is usually attached by two in the wall of the measuring tube tapped measuring electrodes. From the measurement signals of the Measuring electrodes which are proportional to the flow rate generates a differential voltage by means of a transmitter, which is used for display, control and regulation purposes.

Aus verschiedenen Gründen kann es zum Ausfall eines Meß­ kreises kommen, weil z. B. eine der Elektroden durch Abla­ gerungen isoliert oder durch Beschädigung einer elektrisch isolierenden Innenauskleidung des Meßrohres mit dem elek­ trisch leitenden Meßrohr kurzgeschlossen wird. Auch durch Zerstörung des Stromleiters oder eines zugeordneten Vor­ verstärkers kann ein Meßkreis ausfallen. Bei Ausfall ei­ nes Meßkreises erhält der Meßumformer daher nur noch den Meßwertanteil des noch funktionsfähigen Meßkreises zur Aus­ wertung. Da aber die Anteile der Meßkreise häufig sehr un­ gleich sind, kann dies zu erheblichen Meßfehlern führen. Durch eine Verdoppelung der Meßwertanteile des noch funk­ tionsfähigen Meßkreises läßt sich ein solcher Meßfehler nicht beseitigen. Solche ungleichen Meßwertanteile werden beispielsweise durch unterschiedliche Strömungsprofile z. B. hinter einem Rohrkrümmer, hinter Einbauten o. dgl. hervor­ gerufen. Weitere Ursachen für unterschiedliche Spannungs­ anteile kann eine fertigungstechnisch bedingte asymmetri­ sche Anordnung der Meßsonden sein. Die Unterschiede zwi­ schen den Spannungsanteilen können in der Praxis erheblich sein und sogar bis zu zehn Prozent betragen.For various reasons, a measurement can fail circle come because z. B. one of the electrodes by Abla wrestled isolated or by damage to an electrical insulating inner lining of the measuring tube with the elec trically conductive measuring tube is short-circuited. Also through Destruction of the conductor or an associated front amplifier can fail a measuring circuit. In case of failure  The measuring circuit therefore only receives the measuring circuit Measured value portion of the still functional measuring circuit for off rating. But since the parts of the measuring circuits are often very un are the same, this can lead to considerable measurement errors. By doubling the measured value components of the still radio such a measurement error do not eliminate. Such unequal proportions of measured values for example by different flow profiles z. B. behind a pipe bend, behind internals or the like called. Other causes of different tension An asymmetry due to manufacturing technology can be used cal arrangement of the measuring probes. The differences between The voltage components can be considerable in practice be up to ten percent.

Ähnliche Schwierigkeiten treten auch bei anderen Verfahren für die Verarbeitung der Meßsignale von Durchflußmeßgerä­ ten auf, die mit wenigstens zwei Meßsonden versehen sind, von denen eine ausfallen kann. Hierzu gehört auch das be­ kannte Verfahren zur Durchflußmessung nach dem Ultraschall- Doppler-Prinzip, bei dem eine Frequenzänderung des Ultra­ schalls ermittelt wird, oder eine zweikanalige Ultraschall- Durchflußmessung mit zwei Meßpfaden.Similar difficulties also arise with other methods for processing the measurement signals from flow meters ten, which are provided with at least two measuring probes, one of which can fail. This also includes the be known method for flow measurement after ultrasonic Doppler principle, in which a frequency change of the Ultra sound is determined, or a two-channel ultrasound Flow measurement with two measuring paths.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art derart auszubilden, daß auch nach Aus­ fall eines Meßkreises ein der Meßgröße adäquater Meßwert geschaffen wird.The invention has for its object a method of Generic type in such a way that even after Aus in the case of a measuring circuit, a measured value adequate for the measured variable is created.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Einzelmeßwerte der zu den Meßsonden gehörenden Meßkreise und deren Anteil an dem Differenzwert ermittelt und gespei­ chert werden, die Funktion der Meßkreise überwacht und bei Ausfall eines Meßkreises dessen gespei­ cherter Wert zur Ermittlung des Differenzwertes verwendet wird. This object is achieved in that the Individual measured values of the measuring circuits belonging to the measuring probes and their share in the difference value is determined and saved be saved, the function of the measuring circuits is monitored and, if a measuring circuit fails, it is saved value used to determine the difference value becomes.  

Durch das neuartige Meßverfahren wird von jedem Meßkreis ein dem jeweiligen Anteil entsprechender Meßwert festge­ halten, der dann im Störfalle abgerufen wird und den Meß­ wert des noch funktionsfähigen Meßkreises anteilmäßig kor­ rigiert. Da die gespeicherten anteiligen Meßwerte beim Be­ trieb des Gerätes ermittelt werden, werden die der Meßgrö­ ße adäquaten Meßwerte vom Strömungsprofil praktisch nicht beeinflußt.Due to the new measuring method of each measuring circuit a measured value corresponding to the respective proportion hold, which is then called up in the event of a fault and the measurement value of the still functional measuring circuit proportionally kor rigged. Since the stored proportional measured values when loading drive of the device can be determined, those of the measur Adequate measured values from the flow profile are practically not influenced.

Die Einzelwerte der Meßkreise können in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen zu verschiedenen Zeitpunkten ermit­ telt werden, nämlich einmalig bei der Inbetriebnahme des Durchflußmeßgerätes, nach der Inbetriebnahme über ein be­ stimmtes, z. B. automatisch gesteuertes Zeitintervall oder aber auch fortlaufend während der vollen Betriebszeit.The individual values of the measuring circuits can depend on the operating conditions at different times be, namely once when commissioning the Flow meter, after commissioning via a be true, e.g. B. automatically controlled time interval or but also continuously during the full operating time.

Das Verfahren läßt sich beispielsweise mit Hilfe einer Schalteranordnung zur Verarbeitung der Meßsignale von Durch­ flußmeßgeräten mit wenigstens zwei an einem Analog/Digi­ talwandler angeschlossenen Meßsonden und einem daran an­ schließenden Mikroprozessor durchführen, wobei zwischen jeder Meßsonde und dem Analog/Digitalwandler ein von ei­ nem Mikroprozessor gesteuerter Wechselschalter angeord­ net ist. Der Funktionszustand der Meßkreise läßt sich in einfacher Weise dadurch überprüfen, daß diese Meßkreise jeweils über einen Impedanzmesser mit dem Mikroprozessor verbunden sind, der bei Ausfall eines Meßkreises den zu­ gehörigen gespeicherten Wert in den Analog/Digitalwandler eingibt.The method can be used, for example, with the aid of a Switch arrangement for processing the measurement signals by flow meters with at least two on one analog / digi transducers connected to one and perform closing microprocessor, with between each measuring probe and the analog / digital converter one from egg A microprocessor controlled changeover switch arranged is not. The functional state of the measuring circuits can be in check in a simple way that these measuring circuits each with an impedance meter with the microprocessor are connected to the in the event of a measuring circuit failure associated stored value in the analog / digital converter enters.

In der Zeichnung ist beispielsweise eine zur Verarbeitung der Meßsignale eines magnetisch-induktiven Durchflußmeß­ gerätes mit zwei Meßelektroden geeignete Schaltanordnung schematisch dargestellt.For example, in the drawing is one for processing the measurement signals of a magnetic-inductive flow meter device with two measuring electrodes suitable switching arrangement shown schematically.

Der Meßwertaufnehmer des magnetisch-induktiven Meßgerätes besteht im wesentlichen aus einem Meßrohr 1 mit zwei Ma­ gnetfeldspulen 2, die von einer Stromquelle 4 versorgt wer­ den und ein das Meßrohr 1 durchsetzendes Magnetfeld erzeu­ gen, sowie aus zwei als Elektroden ausgebildeten Meßson­ den 3. Die den Meßsonden 3 zugehörigen Meßkreise 5, 6 sind über je einen Wechselschalter 7, 8 an einem Analog/Digital­ wandler 9 angeschlossen. Weiterhin ist ein Mikroprozessor 10 vorgesehen, der in Verbindung mit verschiedenen Spei­ chern 12 bis 14 einen Computer 11 bildet. Der Mikroprozes­ sor 10 steuert zunächst die Frequenz des Magnetfeldes und die Wechselschalter 7, 8. Außerdem fragt der Mikroprozessor 10 zwei an die Meßkreise 5 bzw. 6 angeschlossene Impedanz­ messer 15, 16 ab, um die Funktionsfähigkeit dieser Meßkreise zu ermitteln.The transducer of the magnetic-inductive measurement device essentially consists of a measuring tube 1 with two Ma gnetfeldspulen 2, supplied by a power source 4 who gen to and the measurement tube 1 by releasing magnetic field erzeu, and two configured as electrodes Meßson the third The measurement circuits 3, 6 associated with the measuring probes 3 are each connected to an analog / digital converter 9 via a changeover switch 7, 8 . Furthermore, a microprocessor 10 is provided, which forms a computer 11 in connection with various memories 12 to 14 . The microprocessor 10 first controls the frequency of the magnetic field and the changeover switches 7, 8 . In addition, the microprocessor 10 queries two connected to the measuring circuits 5 and 6 impedance meters 15, 16 to determine the operability of these measuring circuits.

In die durch das Meßrohr 1 hindurchströmende Flüssigkeit wird eine Spannung induziert, die an den beiden Meßsonden 3 (Elektroden) abgegriffen wird. Diese Spannungswerte wer­ den über die Meßkreise 5, 6 und die Wechselschalter 7, 8 in den Analog/Digitalwandler 9 eingegeben, der bei normalem Betrieb an seinem Ausgang eine Differenzspannung bildet, die der Strömungsgeschwindigkeit und damit der Durchfluß­ menge der Flüssigkeit proportional ist und die z. B. einem Linienschreiber 17, Zähler 18 o. dgl. zugeführt wird.A voltage is induced in the liquid flowing through the measuring tube 1 and is picked up at the two measuring probes 3 (electrodes). These voltage values who entered the measuring circuits 5, 6 and the changeover switches 7, 8 in the analog / digital converter 9 , which forms a differential voltage at its output during normal operation, which is proportional to the flow rate and thus the flow rate of the liquid and which, for . B. a line recorder 17 , counter 18 or the like.

Zur Ermittlung und Speicherung der häufig ungleichen An­ teile der in den beiden Meßkreisen 5, 6 anstehenden Einzel­ spannungen werden die Meßkreise 5, 6 mittels der vom Mikro­ prozessor 10 gesteuerten Wechselschalter 7, 8 wechselweise ausgeschaltet, so daß nur die Einzelspannung des jeweils anderen Meßkreises in den Analog/Digitalwandler 9 einge­ geben wird. Dieser Wert wird dann in einem Speicher des Computers 11 aufbewahrt. Ebenso wird auch der Einzelspan­ nungswert des anderen Meßkreises ermittelt und in den Com­ puter 11 eingegeben. Fällt nun ein Meßkreis 5 oder 6 aus, so wird dieser Zustand von dem zugehörigen Impedanzmesser 15 oder 16 an den Mikroprozessor 10 gemeldet, der den ad­ äquaten, zuvor gespeicherten Einzelspannungswert abruft und dem Analog/Digitalwandler 9 zur Ermittlung einer Dif­ ferenzspannung aus der Einzelspannung des noch funktions­ fähigen Meßkreises und der zuvor gespeicherten Einzelspan­ nung des anderen Meßkreises zuführt.To determine and save the often unequal parts of the pending individual voltages in the two measuring circuits 5, 6 , the measuring circuits 5, 6 are switched off alternately by means of the changeover switch 7, 8 controlled by the microprocessor 10 , so that only the individual voltage of the other measuring circuit in each case the analog / digital converter 9 will enter. This value is then stored in a memory of the computer 11 . Likewise, the individual voltage value of the other measuring circuit is determined and entered into the computer 11 . If a measuring circuit 5 or 6 fails, this state is reported by the associated impedance meter 15 or 16 to the microprocessor 10 , which calls up the adequate, previously stored individual voltage value and the analog / digital converter 9 to determine a differential voltage from the individual voltage of the still functional measuring circuit and the previously stored single voltage supply of the other measuring circuit.

Durch Vergleich der ermittelten Einzelspannungen der Meß­ kreise 5, 6 miteinander und mit der Differenzspannung kön­ nen auch andere bei einem Betrieb mit nur einem Meßkreis auftretende Störgrößen ermittelt werden, die sich durch rechnerisch ermittelte Kompensationswerte beseitigen las­ sen.By comparing the determined individual voltages of the measuring circuits 5, 6 with one another and with the differential voltage, other disturbances occurring during operation with only one measuring circuit can also be determined, which can be eliminated by means of computationally determined compensation values.

Für Durchflußmeßgeräte mit Ultraschall kann eine ähnliche Verarbeitung und Ermittlung der einzelnen Meßkreisanteile erfolgen.A similar can be used for ultrasonic flowmeters Processing and determination of the individual measuring circuit components respectively.

Claims (2)

1. Verfahren für die Verarbeitung der Meßsignale von Durch­ flußmeßgeräten mit wenigstens zwei Meßsonden oder Meß­ pfaden zur Ermittlung eines Differenzwertes, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Einzelmeßwerte der zu den Meßson­ den (3) gehörenden Meßkreise (5, 6) und deren Anteil an dem Differenzwert ermittelt und gespeichert werden, die Funktion der Meßkreise (5, 6) überwacht und bei Ausfall eines Meßkreises (5, 6) dessen gespeicherter Wert zur Er­ mittlung des Differenzwertes verwendet wird.1. Process for the processing of the measurement signals by flow measuring devices with at least two measuring probes or measuring paths for determining a difference value, characterized in that the individual measured values of the measuring sensors belonging to the measuring sensors ( 3 ) ( 5, 6 ) and their share in the Differential value are determined and stored, the function of the measuring circuits ( 5, 6 ) monitored and in the event of failure of a measuring circuit ( 5, 6 ) whose stored value is used to determine the difference value. 2. Schaltanordnung zur Verarbeitung der Meßsignale von Durchflußmeßgeräten mit wenigstens zwei an einem Ana­ log/Digitalwandler angeschlossenen Meßsonden und einem daran anschließenden Mikroprozessor zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeder Meßsonde (3) und dem Analog/Digitalwand­ ler (9) ein von einem Mikroprozessor (10) gesteuerter Wechselschalter (7, 8) angeordnet ist und die Meßkreise (5, 6) der Meßsonden (3) jeweils über einen Impedanzmes­ ser (15, 16) mit dem Mikroprozessor (10) verbunden sind, der bei Ausfall eines Meßkreises (5, 6) den zugehörigen gespeicherten Wert in den Analog/Digitalwandler (9) eingibt.2. Switching arrangement for processing the measurement signals from flowmeters with at least two measuring probes connected to an analog / digital converter and an adjoining microprocessor for carrying out the method according to claim 1, characterized in that between each measuring probe ( 3 ) and the analog / digital converter ( 9 ) a changeover switch ( 7, 8 ) controlled by a microprocessor ( 10 ) is arranged and the measuring circuits ( 5, 6 ) of the measuring probes ( 3 ) are each connected to the microprocessor ( 10 ) via an impedance meter ( 15, 16 ), who enters the associated stored value in the analog / digital converter ( 9 ) if a measuring circuit ( 5, 6 ) fails.
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