WO2009080551A1 - Method for ascertaining damage to a connection line - Google Patents

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WO2009080551A1
WO2009080551A1 PCT/EP2008/067374 EP2008067374W WO2009080551A1 WO 2009080551 A1 WO2009080551 A1 WO 2009080551A1 EP 2008067374 W EP2008067374 W EP 2008067374W WO 2009080551 A1 WO2009080551 A1 WO 2009080551A1
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signal
connecting line
test signal
inner conductor
test
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PCT/EP2008/067374
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Thomas Bier
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Endress+Hauser Flowtec Ag
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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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F25/00—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume
    • G01F25/10—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of flowmeters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/58—Testing of lines, cables or conductors

Definitions

  • the invention relates to a method for determining damage to at least one Kirsieitung and a corresponding device and a magnetic-inductive flow meter, wherein the connecting line consists of at least one inner conductor and at least one outer conductor, wherein an electrical signal is transmitted via the inner conductor.
  • Trunks are used in a variety of areas to operate, monitor and / or activate various devices and devices. Broken leads are not easy to find and are often only discovered by a system failure or other major damage.
  • early and easy connection diagnostics of damage e.g. during a maintenance routine may be desirable. Such a detection is particularly desirable when no visual control of the lines is possible, or the nature of the damage is not visually detectable.
  • Damage to an electrical connection line manifests itself, for example, in a change in the resistance of the connecting line.
  • damage can therefore simply be detected by means of a resistance measuring device which measures the current flow and the voltage drop across the connecting line.
  • damage to unpowered connecting lines is not readily apparent.
  • Previously known methods for detecting damage to current-free connection cables are time and frequency domain reflectometry, as disclosed, for example, in US Pat. No. 7,120,563 B2. These similar methods can be used, for example, for a precise Störttlenortung. For this purpose, electrical signals are given to a connecting line. If there is damage to the connection line, the signals are completely or partially reflected.
  • a comparison of transmitted and reflected signals then gives information about the type and location of the damaged connection line. Disadvantages of these methods are an expensive acquisition due to the cost of the components for detecting the frequencies used (megahertz / gigahertz range) of the signals used and a sometimes difficult automatic detection of the signals.
  • a damaged connection line is detrimental to device safety, and a simple method and a cost-effective device for detecting damage to connection lines is also essential for ensuring accuracy, precision and thus quality.
  • Damage to the connecting line occurs, for example, by a pinch, kink or age-related damage to the insulation of the connecting line.
  • connecting lines are prone to damage due to various influences, such as: atmospheric corrosion, vibration or a poor quality of soldering, etc.
  • Humidity influences such as high humidity can deteriorate the electrical insulation and also lead to corrosion.
  • Atmospheric influences occur, for example, in chemical plants, on oil rigs or in mine shafts in which corrosive liquids or gases escape and damage cables or contacts. Vibrations and vibrations occur, for example, in the vicinity of pumps and compressors; at So locations where devices for measuring a variety of physical sizes are used. These vibrations can not only lead to damage to the connecting cables, but also to bearing and suspension damage of the measuring devices.
  • Magnetic-inductive flowmeters use the principle of electrodynamic induction for volumetric flow measurement: Charge carriers of the medium moved perpendicular to a magnetic field induce a voltage in the medium. The measuring voltage induced between the measuring electrodes is proportional to the flow velocity of the medium averaged over the cross section of the measuring tube and thus to the volume flow. The measuring voltage is usually tapped via the measuring electrode pair, which is normally galvanically or capacitively coupled to the medium.
  • the measurement signal strengths usually lie in the micro or millivolt range, a low-interference transmission of the measurement signals between the measuring electrodes and a control / evaluation unit is required.
  • Flow meters are u.a. via links first to a sense amplifier, e.g. a differential amplifier, guided, from where the Messsignaie made available for further evaluation.
  • the measuring signals may e.g. via coaxial cable to the measuring amplifier.
  • Coaxial cables consist of an inner conductor and an im
  • the measuring signal is conducted via the inner conductor.
  • the outer conductor can be kept at the electrical potential of the inner conductor by so-called umbrella drivers, which essentially consist of an amplifier. Damage to the current-free connection lines between measuring electrodes and a control / evaluation unit in magnetic-inductive flowmeters can not be determined so far, as already mentioned, in contrast to a damage of the current-carrying Mattsieitonne, eg the connecting lines of the coils of the magnet system, not readily.
  • the invention has for its object to propose a method for detecting damage to a connecting line, a corresponding device and a magnetic-inductive flowmeter.
  • the object is achieved in that at least one outer conductor of the connecting line is acted upon by at least one test signal that the signal transmitted via the inner conductor of the signal applied to a test signal connecting line is tapped, and that the tapped signal is compared with at least one reference signal ,
  • test signals are now given. These test signals are transmitted differently depending on the condition and condition of the connecting line by means of electric capacitive
  • the capacitive properties of the connecting line are exploited, resulting from the one Condenser similar construction result.
  • the electrical signal transmitted via the inner conductor can be tapped off and the influence of the test signal sent on the outer conductor can be analyzed for the tapped signal.
  • the strength and shape of the coupling to the tapped signal depend considerably on the state of the connection line in the case of a known condition.
  • damage to the connecting line can be determined and, for example, in the case of a magnetic-inductive flowmeter, the risk of an undetected false flow indicator can be reduced.
  • the test signals can be chosen so that the tapped from the inner conductor signals have the characteristics of flow signals and thus can be evaluated with the usual hardware and software for a magneto-inductive flowmeter.
  • the test signal is varied.
  • the voltage profile and / or the frequency of the test signal it is possible to discriminate different defects due to the coupling of the test signal to the signal picked up by the inner conductor.
  • the test signals own characteristics are used, which in different damage einkoppein different (strong) to the signal of the inner conductor.
  • the test is! essentially ramp-shaped.
  • a ramp-shaped voltage curve of the test signal generates an approximately constant, additive voltage component on the signal of the inner conductor of an undamaged connection line. Damage is due to a deviation of the tapped signal from such Course easily recognizable eg by comparison with the reference signal.
  • the ramped signal may be part of a sawtooth signal or part of a trapezoidal signal, for example.
  • connection line with the Testsigna! in response to a signal influencing the size acted upon.
  • a signal influencing the size acted upon is suitable signals, in particular for comparison with the reference signal.
  • the size influencing the signal is the magnetic field of the magnet system whose polarity is changed periodically. With the polarity of the magnet system, the voltage tapped via measuring electrodes and connection lines also changes periodically. Will now be in a fixed phase relation to the period of outsiders with a Testigna! This facilitates the evaluation of the overlay and the identification of the signal and test signal.
  • a first connecting line is acted on by a first test signal and a second connecting line is acted upon by a second test signal.
  • Comparative purposes can be used.
  • the form of the coupling of the first test signal onto the first connecting line and the form of the coupling of the second test signal onto the second connecting line can already provide information about a damage.
  • the first test signal and the second test signal are substantially the same.
  • a substantially identical test signal also essentially couples equally to the respective inner conductors and thus represents a further feature for determining damage.
  • the second connection line is offset in time to the first connection line with a test signal! applied.
  • the reference signal is a signal recorded after manufacture or during or before the startup of the connection line. By means of such a recorded signal of the connection line, damage resulting in later operation can be detected.
  • the method can be triggered when the electrical signal exceeds or falls below a threshold value.
  • the inventive method Upon receipt of e.g. Measured values outside the tolerance of desired measured values, the inventive method is then triggered and found or excluded damage to the connecting line.
  • the object is achieved according to the invention in that a test signal generator is provided which generates an electrical test signal, and that at least one of the outer conductors of at least one connecting line is electrically connected to the test signal generator.
  • the device according to the invention enables the determination of damage to a connecting line. If the connection line is subjected to a test signal by the test signal generator, damage can be determined by the method according to the invention already presented.
  • the device according to the invention could, for example, be connected to an existing cabling and the electrical power generated by the test signal generator Send test signal via the outer conductor of a connecting line, from where it couples electrically-capacitive to the signal of the êtieiters. Subsequently, the signal transmitted via the inner conductor can be tapped and subjected to an analysis,
  • the outer conductors of a connecting line have a substantially constant distance from the inner conductor of the connecting line. This favors the electrical-capacitive coupling between inner andoccasionfeiter the connecting line. A change in the distance between inner and outer conductor of
  • Connecting line leads to a change in resistance and capacity of the connecting line and the occurrence of unwanted stray capacitances, which complicate an evaluation, but can also be signs of damage.
  • the object is achieved in that a test signal generator is provided which generates an electrical test signal, and that at least one of the outer conductor of at least one connecting line is electrically connected to the test signal generator.
  • the outer conductors of the connecting lines between measuring electrodes and a control / evaluation unit are connected to a test signal generator which gives an electrical test signal.
  • two measuring electrodes are inserted in a measuring tube, but they can also be three, four, or more.
  • the test signals couple to the inner conductor and the signal transmitted there and leave a characteristic signature. A comparison of the signals transmitted via the connection lines allows conclusions to be drawn about damage.
  • the test signal generator is a control unit of the magnetic-inductive flowmeter.
  • the test signals can be with the Coordinate clock of the polarity of the magnetic field of the magnet system.
  • the clock determines the timing of the change in the polarity of the magnetic field, which influences the measured signals transmitted via the connecting lines.
  • the test signals can continue to be generated, for example, in the cycle of the polarity of the control unit.
  • At least one amplifier is provided in order to amplify the test signals sent by the test signal generator.
  • the duration and time of the procedure as well as the number of test signals can in principle be freely selected.
  • the measuring operation can be paused and the last measured value of the magnetic-inductive flowmeter can be output.
  • the magnetic field itself can be turned off, so that no flow-induced measurement signal is produced and thus no separation between the measurement signal and the test signal is necessary.
  • the method according to the invention can alternatively be carried out when the flow rate is below the low flow rate or during the surge suppression time during thrust processes. It is also possible to include the test signals in the measuring mode and retrieve them when the connecting lines are not used to transmit a measurement, for example, during a change in the polarity of the magnet system.
  • 1 shows a cross section through a connecting line
  • 2 shows a schematic representation of a magnetic inductive flowmeter according to the invention
  • Figure 1 shows a cross section through a connecting line 5; in this case, a coaxial cable with an inner conductor 1 and an outer conductor 2.
  • the inner conductor 1 and the outer conductor 2 mounted concentrically around the inner conductor 1 can be seen.
  • the space between inner conductor 1 and outer conductor 2 is filled with a dielectric 3.
  • the outer conductor 2 is surrounded by an Isoiation 4.
  • connection lines 5 with a plurality of inner conductors 1 or outer conductors 2 is possible. Resistance, capacitance and other properties of the coaxial cable that are relevant for signal transmission are described below. determined by the various materials used for production and the cable geometry.
  • Essential for the method according to the invention is the electrical-capacitive transmission of the test signal.
  • Figure 2 shows the schematic representation of a magnetic-inductive flowmeter according to the invention 6.
  • the measuring tube 11 is istfiossen of the medium 12 in the direction of the measuring tube axis 14, wherein the medium 12 is at least slightly electrically capable of conductivity.
  • the measuring tube 11 is lined at least in the area coming into contact with the medium 12 with an electrically non-conductive material. Infoige of the perpendicular to the flow direction aligned magnetic field of diametrically arranged
  • Electromagnets 13 migrate in the medium 12 located charge carriers to the measuring electrodes 10.
  • the voltage building up between the measuring electrodes 10 is proportional to the averaged over the cross section flow velocity of the medium 12 and thus a measure of the volume flow Q.
  • the measuring electrodes 10 are galvanically coupled to the medium 12.
  • a non-contact capacitive coupling of the measuring electrodes 10 to the medium 12 is also conceivable.
  • the measuring electrodes 10 are connected via connecting lines 8, 9 with a control / evaluation unit 7 and a test signal generator 15. Usually, these connection lines consist of coaxial cables.
  • the measuring signal is transmitted via the inner conductor 1 and usually connected to an operational amplifier.
  • the outer conductors 2 are kept at a constant potential by a control / evaluation unit 7 for shielding the inner conductors 1.
  • the outer conductors for the transmission of the test signal to the test signal generator 15 of the magneto-inductive flowmeter 6 are connected. By such a connection, the outer conductor 2 can now be subjected to a test signal.
  • the structure of the connecting line 5, which is similar to a cylindrical capacitor, makes it possible to use typical physical effects, such as, for example, electrical-capacitive coupling. If, for example, the outer conductor 2 of thetician 15 with a straight-rising, ramped
  • the size of the coupling of the test signal to the inner conductor 1 is usually in the micro or millivolt range and can be easily detected and evaluated by the measuring technology in the electromagnetic flowmeter 6.
  • FIG. 3 shows a representation of the substitute shading of the magnetic-inductive flowmeter 6 according to the invention from FIG. 2.
  • a reference point for the measuring signal can thus either via a so-called reference electrode P 1 which is used as well as the measuring electrodes 10 in the wall of the measuring tube 11 and coupled to the medium 11, or done via an electrical Verbändung to the pipes.
  • the reference point for the measuring signal can also be determined from the potentials of the measuring electrodes 10 by, for example, the measuring electronics, without which an additional electrical connection to the pipelines and / or a reference electrode is provided.
  • the inner conductors E1, E2 of the connecting lines 8, 9 are led to the differential amplifier OP.
  • the resistors R1, R2 contain the resistances of the respective measuring electrodes 10 as well as the resistance of the medium 12.
  • the capacitances C1, C2 are the capacitances of the connecting lines 8, 9 including possibly occurring there
  • the measuring signals of the measuring electrodes 10 are transmitted via the inner conductors E1, E2 to the differential amplifier OP.
  • the potential of the outer conductor S1, S2 is controlled for example by the control / evaluation unit 7 of the electromagnetic flowmeter 6.
  • the test signal generator 15 sent electrical Testsigna! is supported by an amplifier V and the connected outer conductor S1, S2 so acted upon
  • the test signal can electrically coupled via C1, C2 to the inner conductors E1, E2.
  • the signals transmitted via the inner conductors E1, E2 are then applied to the differential amplifier OP.
  • the differential voltage D can then be used to determine a damage of the connecting lines 8, 9.
  • FIGS. 4a, 4b and 4c show the idealized voltage curve of a magnetic-inductive flowmeter 6 with two measuring electrodes 10 and two connecting lines 8, 9 during different situations:
  • test signal has a ramp-shaped Course, in Figure 4b a trapezoidal, in Figure 4c), the test signal as well as in Figure 4b) has a trapezoidal shape, but the magnetic field MF is turned off during a test.
  • Gleichfelds induces a voltage in the medium 12 and determines the volume flow Q through the measuring tube 11. Also conceivable is a measurement by means of a mains frequency and / or sinusoidal alternating field. You can see the field clock F, in which the magnetic field MF is cycled periodically.
  • the field clock F in which the magnetic field MF is cycled periodically.
  • the tapped measuring voltages transmitted via the connecting lines E1, E2 have different signs.
  • the measuring voltages of the inner conductors E1, E2 are subtracted from each other by the differential amplifier OP.
  • the difference of the measuring voltages of the inner conductors E1, E2 corresponds to the voltage induced in the medium and is a measure of the volumetric flow Q.
  • the induced measuring voltages are transmitted via the inner conductors E1, E2 of the connecting lines 8, 9 to a differential amplifier OP.
  • connection line 8 is acted upon by a ramp-shaped test signal in synchronism with the field clock F.
  • the test signal couples electrically capacitively from the outer conductor S1 to the inner conductor E1 and leaves there a rectangular signature in the voltage curve.
  • FIGS. 4b) and 4c) can be considered.
  • the connecting line 9 transmits meanwhile an undisturbed measuring signal.
  • the voltage difference D of the differential amplifier is indicated by the Ei ⁇ kopplung changed.
  • the differential amplifier OP indicates a maximum flow of the quantity Q + Ai.
  • the first connecting line 8 to which the test signal was previously given now transmits an undisturbed measuring signal.
  • the ramp-shaped test signal is applied synchronously to the field clock F on the outer conductor S2 of the second connecting line 9 and generates there on the inner conductor E2 a rectangular signature.
  • the voltage difference D of the differential amplifier also indicates an increased maximum transmission Q + A 2 in this case.
  • a comparison of the two flow signals Q + A 1 and 0 + A 2 shows that the test signal on both Mattsieitmaschine 8, 9 has generated an equal deviation of the volume flow Q. This implies undamaged connection lines.
  • the generation of the magnetic field MF during the test phase can be paused in a variant of the method according to the invention (see FIG. 4c)).
  • the flow Q is approximately zero.
  • a direct comparison of Ai and A 2 takes place without superposition of the measurement signal of the flow Q.
  • the comparison of the tapped signals can i.a. by averaging over one or more periods of the field clock F done.
  • the result of the comparison is independent of the measuring voltage picked up by the measuring electrodes 10 and transmitted via the inner conductors E1, E2.
  • the determination of an asymmetry between the couplings of the test signals from the outer conductors S1, S2 to the inner conductors E1 and E2 may be indicative of damage to a
  • the coupling of the test signal to the inner conductor E1 of the connecting line 8 must cause the same deviation in the volume flow Q as the coupling to the inner conductor E2 of the connecting line 9 when the connecting lines 8, 9 are intact.
  • FIGS. 4b) and 4c) are again to be considered in an anaerobic form.
  • the test signal couples electrically capacitively to the inner conductor E1 and leaves a signature in the voltage curve there. This signature is not, as expected in an undamaged connection line 8, rectangular but, for example, also ramped.
  • the second connecting line 9 transmits an undisturbed measuring signal.
  • the signal of the differential amplifier D shows changed accordingly. A volume flow of size Q + Bi is displayed.
  • the first connection line 8, to which the test signal has been coupled in transmits an undisturbed measurement signal and the ramp-shaped test signal is applied to the outer conductor S2 of the previously undisturbed second connection line 9 and generates an approximately rectangular signature there on the inner conductor E2.
  • the signal of the differential amplifier D also shows an increased in this FaN Volume flow Q + B 2 on.
  • a comparison of the signals subtracted by the differential amplifier OP indicates a respectively increased volume flow Q, although the size of the multiplication and its course are different (B1 ⁇ B2). This implies a damaged connection line 8, 9, in which case, for example, a corresponding message can be issued or any other measure necessary for securing can be carried out.

Abstract

A method for ascertaining damage to at least one connection line (5), wherein said connection line (5) comprises at least one inner conductor (1) and at least one outer conductor (2), wherein an electrical signal is transmitted via said inner conductor (1), wherein a test signal is applied to at least one outer conductor (2) of said connection line (5), the signal, which is transmitted via the inner conductor (1) of the connection line (5), to which a test signal is applied, is tapped, and the tapped signal is compared to at least one reference signal. Furthermore, the invention relates to a device for ascertaining damage to connection lines (5) and a magnetic-inductive flow rate meter (6).

Description

Verfahren zur Ermittlung einer Beschädigung an einer Verbindungsleitung und entsprechende Vorrichtung sowie magnetisch-induktives Durchflussmessgerät Method for determining damage to a connecting line and corresponding device and electromagnetic flowmeter
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ermittlung einer Beschädigung an mindestens einer Verbindungsieitung und eine entsprechende Vorrichtung sowie ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät, wobei die Verbindungsleitung aus mindestens einem Innenleiter und mindestens einem Außenleiter besteht, wobei ein elektrisches Signal über den Innenleiter übertragen wird.The invention relates to a method for determining damage to at least one Verbindungsieitung and a corresponding device and a magnetic-inductive flow meter, wherein the connecting line consists of at least one inner conductor and at least one outer conductor, wherein an electrical signal is transmitted via the inner conductor.
Verbindungsleitungen werden in einer Vielzahl von Bereichen verwendet, um verschiedene Geräte und Vorrichtungen zu bedienen, zu überwachen und/oder zu aktivieren. Defekte an Verbindungsleitungen sind nicht leicht zu finden und werden oftmals nur durch einen Systemausfall oder durch einen sonstigen verursachten, größeren Schaden entdeckt.Trunks are used in a variety of areas to operate, monitor and / or activate various devices and devices. Broken leads are not easy to find and are often only discovered by a system failure or other major damage.
Zur Verbesserung der Sicherheit und einer Vielfalt anderer Gründe ist eine frühe und die Verbindungsleätungen schonende Ermittlung einer Beschädigung, die z.B. während einer Wartungsroutine durchgeführt werden kann, wünschenswert. Eine solche Ermittlung ist besonders dann wünschenswert, wenn keine visuelle Kontrolle der Leitungen möglich ist, oder die Art der Beschädigung nicht visuell zu erfassen ist.For the sake of safety and a variety of other reasons, early and easy connection diagnostics of damage, e.g. during a maintenance routine may be desirable. Such a detection is particularly desirable when no visual control of the lines is possible, or the nature of the damage is not visually detectable.
Eine Beschädigung einer elektrischen Verbindungsleitung äußert sich beispielsweise in einer Änderung des Widerstandes der Verbindungsleitung. Bei stromführenden Verbindungsleitungen iässt sich eine Beschädigung deshalb einfach mittels eines Widerstandsmessgerätes, welches den geflossenen Strom und die abgefallene Spannung über die Verbindungsleitung misst, feststellen. Im Gegensatz zu stromführenden Verbindungsleitungen ist eine Beschädigung stromloser Verbindungsleitungen nicht ohne weiteres feststellbar. Bisher bekannte Verfahren zur Ermittlung von Beschädigungen an stromlosen Verbindungskabeln sind die Zeit- und die Frequenzbereichsreflektometrie, wie z.B. in der Patentschrift US 7,120,563 B2 offenbart. Diese sich ähnelnden Verfahren können z.B. zu einer genauen Störquellenortung genutzt werden. Dazu werden elektrische Signale auf eine Verbindungsleitung gegeben. Liegt eine Beschädigung der Verbindungsleitung vor, werden die Signale vollständig oder teilweise reflektiert. Ein Vergleich von gesendeten und reflektierten Signalen gibt dann Aufschluss z.B. über Art und Ort der Beschädigung der Verbindungsleitung. Nachteile dieser Verfahren sind eine teure Anschaffung bedingt durch die Kosten für die Bauteile zur Erfassung der eingesetzten Frequenzen (Megahertz-/Gigahertz-Bereich) der verwendeten Signale und eine zum Teil schwierige automatische Erkennung der Signale.Damage to an electrical connection line manifests itself, for example, in a change in the resistance of the connecting line. With current-carrying connecting lines damage can therefore simply be detected by means of a resistance measuring device which measures the current flow and the voltage drop across the connecting line. In contrast to current-carrying connection lines damage to unpowered connecting lines is not readily apparent. Previously known methods for detecting damage to current-free connection cables are time and frequency domain reflectometry, as disclosed, for example, in US Pat. No. 7,120,563 B2. These similar methods can be used, for example, for a precise Störquellenortung. For this purpose, electrical signals are given to a connecting line. If there is damage to the connection line, the signals are completely or partially reflected. A comparison of transmitted and reflected signals then gives information about the type and location of the damaged connection line. Disadvantages of these methods are an expensive acquisition due to the cost of the components for detecting the frequencies used (megahertz / gigahertz range) of the signals used and a sometimes difficult automatic detection of the signals.
Nicht zuletzt ist eine beschädigte Verbindungsleitung der Gerätesicherheit abträglich und ein einfaches Verfahren und eine kostengünstige Vorrichtung zur Ermittlung von Beschädigungen an Verbindungsleitungen auch für die Sicherung von Genauigkeit, Präzision und somit Qualität unabdingbar.Last but not least, a damaged connection line is detrimental to device safety, and a simple method and a cost-effective device for detecting damage to connection lines is also essential for ensuring accuracy, precision and thus quality.
Eine Beschädigung der Verbindungsleitung tritt beispielsweise durch eine Quetschung, einen Knick oder einen altersbedingten Schaden an der Isolation der Verbindungsleitung auf. Weiterhin sind Verbindungsleitungen anfällig für Beschädigungen aufgrund verschiedenster Einflüsse, als da wären: atmosphärische Korrosion, Vibration oder eine schlechte Qualität einer Lötung etc. Feuchtigkeitseinflüsse wie z.B. eine hohe Luftfeuchtigkeit können die elektrische Isolation verschlechtem und auch zu Korrosion führen. Atmosphärische Einflüsse treten beispielsweise in chemischen Werken, auf Ölbohrinseln oder in Bergwerkschächten auf, in denen ätzende Flüssigkeiten oder Gase austreten und Kabel oder Kontakte beschädigen. Vibrationen und Schwingungen treten z.B. in der Nähe von Pumpen und Kompressoren auf; an Standorten also, an denen Gerätschaften zur Messung verschiedenster physikalischer Größen zum Einsatz kommen. Diese Vibrationen können nicht nur zu einer Beschädigung der Verbindungsleitungen, sondern auch zu Lagerund Aufhängungsschäden der Messgeräte führen.Damage to the connecting line occurs, for example, by a pinch, kink or age-related damage to the insulation of the connecting line. Furthermore, connecting lines are prone to damage due to various influences, such as: atmospheric corrosion, vibration or a poor quality of soldering, etc. Humidity influences such as high humidity can deteriorate the electrical insulation and also lead to corrosion. Atmospheric influences occur, for example, in chemical plants, on oil rigs or in mine shafts in which corrosive liquids or gases escape and damage cables or contacts. Vibrations and vibrations occur, for example, in the vicinity of pumps and compressors; at So locations where devices for measuring a variety of physical sizes are used. These vibrations can not only lead to damage to the connecting cables, but also to bearing and suspension damage of the measuring devices.
Magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte nutzen für die volumetrische Strömungsmessung das Prinzip der elektrodynamischen Induktion aus: Senkrecht zu einem Magnetfeld bewegte Ladungsträger des Mediums induzieren im Medium eine Spannung. Die zwischen den Messelektroden induzierte Messspannung ist proportional zu der über den Querschnitt des Messrohres gemittelten Strömungsgeschwindigkeit des Mediums und somit zum Volumenstrom. Die Messspannung wird üblicherweise über das Messelektrodenpaar abgegriffen, welches normalerweise galvanisch oder kapazitiv mit dem Medium gekoppelt ist.Magnetic-inductive flowmeters use the principle of electrodynamic induction for volumetric flow measurement: Charge carriers of the medium moved perpendicular to a magnetic field induce a voltage in the medium. The measuring voltage induced between the measuring electrodes is proportional to the flow velocity of the medium averaged over the cross section of the measuring tube and thus to the volume flow. The measuring voltage is usually tapped via the measuring electrode pair, which is normally galvanically or capacitively coupled to the medium.
Da die Messsignalstärken üblicherweise im Mikro- oder Millivoltbereich Hegen, ist eine störungsarme Übertragung der Messsignale zwischen den Messelektroden und einer Regel-/Auswerteeinheit erforderlich.Since the measurement signal strengths usually lie in the micro or millivolt range, a low-interference transmission of the measurement signals between the measuring electrodes and a control / evaluation unit is required.
MesssignaSe von Messelektroden eines magnetisch-induktivenMeasuring signal from measuring electrodes of a magnetic-inductive
Durchflussmessgerätes werden u.a. über Verbindungsieitungen zunächst zu einem Messverstärker, z.B. einem Differenzverstärker, geführt, von wo aus die Messsignaie einer weiteren Auswertung zugänglich gemacht werden. Die Messsignale können z.B. über Koaxialkabel zum Messverstärker geführt werden. Koaxialkabel bestehen aus einem Innenleiter und einem imFlow meters are u.a. via links first to a sense amplifier, e.g. a differential amplifier, guided, from where the Messsignaie made available for further evaluation. The measuring signals may e.g. via coaxial cable to the measuring amplifier. Coaxial cables consist of an inner conductor and an im
Wesentlichen in konstantem Abstand um den Innenleiter angebrachten Außenleiter. Das Messsignal wird über den Innenleiter geleitet. Zur Abschirmung des Messsignals kann beispielsweise der Außenleiter durch sog. Schirmtreiber, welche im Wesentlichen aus einem Verstärker bestehen, auf dem elektrischen Potential des Innenleiters gehalten werden. Eine Beschädigung der stromlosen Verbindungsleitungen zwischen Messelektroden und einer Regel-/ Auswerteeinheit bei magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräten kann bislang, wie bereits erwähnt, im Gegensatz zu einer Beschädigung der stromführenden Verbindungsieitungen, z.B. der Verbindungsleitungen der Spulen des Magnetsystems, nicht ohne weiteres ermittelt werden.Essentially at a constant distance around the inner conductor attached outer conductor. The measuring signal is conducted via the inner conductor. For shielding the measurement signal, for example, the outer conductor can be kept at the electrical potential of the inner conductor by so-called umbrella drivers, which essentially consist of an amplifier. Damage to the current-free connection lines between measuring electrodes and a control / evaluation unit in magnetic-inductive flowmeters can not be determined so far, as already mentioned, in contrast to a damage of the current-carrying Verbindungsieitungen, eg the connecting lines of the coils of the magnet system, not readily.
Infolge einer Beschädigung der Verbindungsleitungen zwischen Messelektroden und einer Rege!-/ Auswerteeinheit bei magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräten werden Messspannungen verfälscht. So führt eineAs a result of damage to the connecting lines between measuring electrodes and a control / evaluation unit in magnetic-inductive flowmeters, measuring voltages are distorted. So leads one
Beschädigung bspw, des Innenleiters an bspw. einer setner Lötstellen zu einer falschen Durchflussanzeige und eine Beschädigung des abschirmenden Außenleiters zu einer größeren Störempfindlichkeit des Messsignals.Damage eg, of the inner conductor to, for example, a setner solder joints to a wrong flow indicator and damage to the shielding outer conductor to a greater susceptibility to interference of the measurement signal.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung einer Beschädigung an einer Verbindungsleitung, eine entsprechende Vorrichtung sowie ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät vorzuschlagen.The invention has for its object to propose a method for detecting damage to a connecting line, a corresponding device and a magnetic-inductive flowmeter.
Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens ein Außenleiter der Verbindungsleitung mit mindestens einem Testsignal beaufschlagt wird, dass das über den Innenleiter übertragene Signal der mit einem Testsignal beaufschlagten Verbindungsleitung abgegriffen wird, und dass das abgegriffene Signal mit mindestens einem Referenzsignal verglichen wird.With regard to the method, the object is achieved in that at least one outer conductor of the connecting line is acted upon by at least one test signal that the signal transmitted via the inner conductor of the signal applied to a test signal connecting line is tapped, and that the tapped signal is compared with at least one reference signal ,
Auf den im Stand der Technik zur Abschirmung genutzten Außenleiter einer Verbindungsleitung werden nun elektrische Testsignale gegeben. Diese Testsignale übertragen sich je nach Beschaffenheit und Zustand der Verbindungsleitung unterschiedlich (stark) mittels elektrisch-kapazitiverOn the used in the art for shielding outer conductor of a connecting line electrical test signals are now given. These test signals are transmitted differently depending on the condition and condition of the connecting line by means of electric capacitive
Kopplung vom Außenleiter auf den Innenleiter, Dabei werden die kapazitiven Eigenschaften der Verbindungsleitung ausgenutzt, die sich aus der einem Kondensator ähnlichen Bauweise ergeben. Das über den Innenleiter übertragene elektrische Signal kann abgegriffen und die Einwirkung des auf den Außenleiter geschickten Testsignals auf das abgegriffene Signal analysiert werden. Stärke und Form der Einkopplung auf das abgegriffene Signal hängen bei bekannter Beschaffenheit erheblich vom Zustand der Verbindungsieitung ab. Dadurch kann eine Beschädigung der Verbindungsleitung ermittelt und beispielsweise im Falle eines magnetischinduktiven Durchflussmessgerätes das Risiko einer unentdeckt falschen Durchflussanzeige reduziert werden. Insbesondere können die Testsignale so gewählt werden, dass die von dem Innenleiter abgegriffenen Signale die Charakteristika von Durchflusssignalen aufweisen und somit mit der für ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät üblichen Hard- und Software ausgewertet werden können.Coupling of the outer conductor to the inner conductor, The capacitive properties of the connecting line are exploited, resulting from the one Condenser similar construction result. The electrical signal transmitted via the inner conductor can be tapped off and the influence of the test signal sent on the outer conductor can be analyzed for the tapped signal. The strength and shape of the coupling to the tapped signal depend considerably on the state of the connection line in the case of a known condition. As a result, damage to the connecting line can be determined and, for example, in the case of a magnetic-inductive flowmeter, the risk of an undetected false flow indicator can be reduced. In particular, the test signals can be chosen so that the tapped from the inner conductor signals have the characteristics of flow signals and thus can be evaluated with the usual hardware and software for a magneto-inductive flowmeter.
Größe und Form der Einkoppiung sind u.a. von Typ und Länge derSize and shape of the Einkoppiung are u.a. of type and length of
Verbindungsleitung abhängig, da diese Größen die Werte der Kapazitäten und Widerstände des Systems bestimmen, welche maßgeblich für den Effekt der eiektrisch-kapazitiven Kopplung sind.Connection lines, since these values determine the values of the capacitances and resistances of the system, which are decisive for the effect of the electro-capacitive coupling.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird das Testsignai variiert. Durch eine Variation des Spannungsveriaufs und/oder der Frequenz des Testsignais lassen sich unterschiedliche Defekte aufgrund der Einkopplung des Testsignals auf das vom Innenleiter abgegriffene Signal diskriminieren. Dabei werden den Testsignalen eigene Charakteristika genutzt, die bei unterschiedlichen Beschädigungen unterschiedlich (stark) auf das Signal des Innenleiters einkoppein.According to an advantageous development of the method, the test signal is varied. By varying the voltage profile and / or the frequency of the test signal, it is possible to discriminate different defects due to the coupling of the test signal to the signal picked up by the inner conductor. In this case, the test signals own characteristics are used, which in different damage einkoppein different (strong) to the signal of the inner conductor.
In einer Fortentwicklung ist das Testsigna! im Wesentlichen rampenförmig. Ein rampenförmiger Spannungsverlauf des Testsignais erzeugt auf dem Signal des Innenleiters einer unbeschädigten Verbindungsleitung einen näherungsweise konstanten, additiven Spannungsanteil. Eine Beschädigung ist durch eine Abweichung des abgegriffenen Signals von einem solchen Verlauf z.B. durch Vergleich mit dem Referenzsignal leicht erkennbar. Das Rampenförmige Signal kann z.B. Teil eines Sägezahnsignals oder Teil eines Trapezsignals sein.In a further development, the test is! essentially ramp-shaped. A ramp-shaped voltage curve of the test signal generates an approximately constant, additive voltage component on the signal of the inner conductor of an undamaged connection line. Damage is due to a deviation of the tapped signal from such Course easily recognizable eg by comparison with the reference signal. The ramped signal may be part of a sawtooth signal or part of a trapezoidal signal, for example.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird die Verbindungsleitung mit dem Testsigna! in Abhängigkeit von einer das Signal beeinflussenden Größe beaufschlagt. Durch eine solche Koordination werden besonders zum Vergleich mit dem Referenzsignal geeignete Signale hergestellt. Im Falle des magnetisch-induktiven Messgerätes ist die das Signal beeinflussende Größe das Magnetfeld des Magnetsystems, dessen Polung periodisch geändert wird. Mit der Polung des Magnetsystems ändert sich auch die über Messelektroden und Verbindungsleitungen abgegriffene Spannung periodisch. Wird nun in einer festen Phasenbeziehung zur Periode der Außenseiter mit einem Testsigna! beaufschlagt, erleichtert dies die Auswertung der Überlagerung und die Identifizierung von Signal und Testsigna!.According to a further embodiment, the connection line with the Testsigna! in response to a signal influencing the size acted upon. Such coordination produces suitable signals, in particular for comparison with the reference signal. In the case of the magnetic-inductive measuring device, the size influencing the signal is the magnetic field of the magnet system whose polarity is changed periodically. With the polarity of the magnet system, the voltage tapped via measuring electrodes and connection lines also changes periodically. Will now be in a fixed phase relation to the period of outsiders with a Testigna! This facilitates the evaluation of the overlay and the identification of the signal and test signal.
In einer Variante wird eine erste Verbindungsleitung mit einem ersten Testsignal beaufschlagt und eine zweite Verbindungsleitung mit einem zweiten Testsignal beaufschlagt. Auf diese Art wird ein Referenzsigna! für die jeweils andere Verbindungsäeitung ersteilt, welches dann zuIn a variant, a first connecting line is acted on by a first test signal and a second connecting line is acted upon by a second test signal. In this way, a reference signa! for each other Verbindungseweitung first, which then to
Vergleichszwecken herangezogen werden kann. Die Form der Einkopplung des ersten Testsignals auf die erste Verbindungsleitung und die Form der Einkopplung des zweiten Testsignals auf die zweite Verbindungsleitung kann bereits Aufschluss über eine Beschädigung geben.Comparative purposes can be used. The form of the coupling of the first test signal onto the first connecting line and the form of the coupling of the second test signal onto the second connecting line can already provide information about a damage.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind das erste Testsignal und das zweite Testsignal im Wesentlichen gleich. Ein im Wesentlichen gleiches Testsignal koppelt im Fall einer unbeschädigten Verbindungsleitung im Wesentlichen auch gleich stark auf die jeweiligen Innenleiter ein und stellt damit ein weiteres Merkmal zur Ermittlung einer Beschädigung dar. Gemäß einer günstigen Ausgestaltung wird die zweite Verbindungsleitung zeitlich versetzt zu der ersten Verbindungsleitung mit einem Testsigna! beaufschlagt. Durch solch eine Vorgehensweise steht einer mit einem Testsignal beaufschlagten Verbindungsleitung immer das Signa! einer nicht mit einem Testsignal beaufschlagten Verbindungsleitung zu einem Vergleich zur Verfügung. Dies ist beispielsweise besonders bei symmetrischen oder von einander abhängigen Signalen von Vorteil.According to another embodiment, the first test signal and the second test signal are substantially the same. In the case of an undamaged connecting line, a substantially identical test signal also essentially couples equally to the respective inner conductors and thus represents a further feature for determining damage. According to a favorable embodiment, the second connection line is offset in time to the first connection line with a test signal! applied. By such a procedure, a connecting line which is acted upon by a test signal always has the signal! a connection line not loaded with a test signal for comparison. This is particularly advantageous, for example, in the case of symmetrical or mutually dependent signals.
Gemäß einer weiteren Ausführung ist das Referenzsignal ein nach der Fertigung oder bei bzw. vor der Inbetriebnahme der Verbindungsleitung aufgezeichnetes Signa!. Durch ein solches aufgezeichnetes Signal der Verbindungsleitung lässt sich eine im späteren Betrieb entstandene Beschädigung feststellen.According to a further embodiment, the reference signal is a signal recorded after manufacture or during or before the startup of the connection line. By means of such a recorded signal of the connection line, damage resulting in later operation can be detected.
In einer weiteren Umsetzung löst das über den Innenleiter einerIn another implementation that solves over the inner conductor of a
Verbindungsieitung übertragene elektrische Signal das erfindungsgemäße Verfahren aus. So kann das Verfahren beispielsweise ausgelöst werden, wenn das elektrische Signal einen Schweliwert über- oder unterschreitet. Beim Empfang von z.B. Messwerten außerhalb der Toleranz von Soll-Messwerten wird das erfindungsgemäße Verfahren dann ausgelöst und eine Beschädigung an der Verbindungsleitung festgestellt oder ausgeschlossen.Verbindungsieitung transmitted electrical signal from the inventive method. For example, the method can be triggered when the electrical signal exceeds or falls below a threshold value. Upon receipt of e.g. Measured values outside the tolerance of desired measured values, the inventive method is then triggered and found or excluded damage to the connecting line.
Bezüglich der Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Testsignalgeber vorhanden ist, welcher ein elektrisches Testsignai erzeugt, und dass mindestens einer der Außenleiter mindestens einer Verbindungsleitung mit dem Testsägnalgeber elektrisch verbunden ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht die Ermittlung einer Beschädigung an einer Verbindungsleitung. Wird die Verbindungsieitung vom Testsignalgeber mit einem Testsignal beaufschlagt, kann eine Beschädigung durch das bereits vorgestellte, erfindungsgemäße Verfahren bestimmt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ließe sich z.B. an eine bestehende Verkabelung anschließen und das vom Testsägnalgeber erzeugte elektrische Testsignal über den Außenleiter einer Verbindungsleitung senden, von wo es elektrisch-kapazitiv auf das Signal des Innenieiters einkoppelt. Anschließend kann das über den Innenleiter übertragene Signal abgegriffen und einer Analyse unterzogen werden,With regard to the device, the object is achieved according to the invention in that a test signal generator is provided which generates an electrical test signal, and that at least one of the outer conductors of at least one connecting line is electrically connected to the test signal generator. The device according to the invention enables the determination of damage to a connecting line. If the connection line is subjected to a test signal by the test signal generator, damage can be determined by the method according to the invention already presented. The device according to the invention could, for example, be connected to an existing cabling and the electrical power generated by the test signal generator Send test signal via the outer conductor of a connecting line, from where it couples electrically-capacitive to the signal of the Innenieiters. Subsequently, the signal transmitted via the inner conductor can be tapped and subjected to an analysis,
In einer bevorzugten Ausführung haben die Außenieiter einer Verbindungsleitung einen im Wesentlichen konstanten Abstand zu dem Innenleiter der Verbindungsleitung. Dies begünstigt die elektrisch-kapazitive Kopplung zwischen Innen- und Außenfeiter der Verbindungsleitung. Eine Änderung des Abstandes zwischen Innen- und Außenleiter derIn a preferred embodiment, the outer conductors of a connecting line have a substantially constant distance from the inner conductor of the connecting line. This favors the electrical-capacitive coupling between inner and Außenfeiter the connecting line. A change in the distance between inner and outer conductor of
Verbindungsleitung führt zu einer Änderung von Widerstand und Kapazität der Verbindungsleitung und zum Auftreten von unerwünschten Streu kapazitäten, die eine Auswertung erschweren, die aber auch Anzeichen einer Beschädigung sein können.Connecting line leads to a change in resistance and capacity of the connecting line and the occurrence of unwanted stray capacitances, which complicate an evaluation, but can also be signs of damage.
Bezüglich des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Testsignalgeber vorhanden ist, welcher ein elektrisches Testsignal erzeugt, und dass mindestens einer der Außenleiter mindestens einer Verbindungsleitung mit dem Testsignalgeber elektrisch verbunden ist. Die Außenleiter der Verbindungsleitungen zwischen Messelektroden und einer Regel- /Auswerteeinheit sind mit einem ein elektrisches Testsignal gebenden Testsignalgeber verbunden. Standardmäßig sind zwei Messelektroden in ein Messrohr eingesetzt, es können aber auch drei, vier, oder mehr sein. Die Testsignale koppeln auf den Innenieiter und das dort übertragene Signal ein und hinterlassen eine charakteristische Signatur. Ein Vergleich der über die Verbindungsleitungen übertragenen Signale lässt Rückschlüsse auf eine Beschädigung zu.With respect to the magnetic-inductive flowmeter, the object is achieved in that a test signal generator is provided which generates an electrical test signal, and that at least one of the outer conductor of at least one connecting line is electrically connected to the test signal generator. The outer conductors of the connecting lines between measuring electrodes and a control / evaluation unit are connected to a test signal generator which gives an electrical test signal. By default, two measuring electrodes are inserted in a measuring tube, but they can also be three, four, or more. The test signals couple to the inner conductor and the signal transmitted there and leave a characteristic signature. A comparison of the signals transmitted via the connection lines allows conclusions to be drawn about damage.
In einer günstigen Entwicklung handelt es sich bei dem Testsignalgeber um ein Steuergerät des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes. Durch eine solche immanente Steuerung der Testsignale lassen sich diese mit dem Takt der Polung des Magnetfeldes des Magnetsystems koordinieren. Der Takt legt den Zeitpunkt des Wechsels der Polung des Magnetfeldes fest, das die über die Verbindungsleitungen übertragenen Messsignale beeinflusst. Auch bei ausgeschaltetem Magnetfeld können die Testsignale weiterhin bspw. im Takt der Polung von der Steuereinheit erzeugt werden.In a favorable development, the test signal generator is a control unit of the magnetic-inductive flowmeter. By such immanent control of the test signals can be with the Coordinate clock of the polarity of the magnetic field of the magnet system. The clock determines the timing of the change in the polarity of the magnetic field, which influences the measured signals transmitted via the connecting lines. Even with the magnetic field switched off, the test signals can continue to be generated, for example, in the cycle of the polarity of the control unit.
In einer vorteilhaften Realisierung ist mindestens ein Verstärker vorgesehen, um die vom Testsignalgeber gesendeten Testsignale zu verstärken.In an advantageous implementation, at least one amplifier is provided in order to amplify the test signals sent by the test signal generator.
Dauer und Zeitpunkt des Verfahrens sowie die Anzahl der Testsignale können prinzipiell frei gewählt werden. Während der Dauer des erfindungsgemäßen Verfahrens kann beispielsweise der Messbetrieb pausieren und der zuletzt gemessene Messwert des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes ausgegeben werden. Während des Pausierens des Messbetriebs kann auch das Magnetfeld selbst ausgeschaltet werden, so dass kein durchflussbedingtes Messsignal entsteht und somit auch keine Trennung zwischen Messsignal und Testsignal notwendig ist.The duration and time of the procedure as well as the number of test signals can in principle be freely selected. During the duration of the method according to the invention, for example, the measuring operation can be paused and the last measured value of the magnetic-inductive flowmeter can be output. During the pausing of the measurement operation, the magnetic field itself can be turned off, so that no flow-induced measurement signal is produced and thus no separation between the measurement signal and the test signal is necessary.
Um den Messbetrieb nicht zu unterbrechen, kann das erfindungsgemäße Verfahren alternativ durchgeführt werden, wenn sich der Durchfluss unterhalb der Schleichmenge befindet oder während der Druckstoß-Unterdrückungs-Zeit bei Schubprozessen. Möglich ist es auch, die Testsignale in den Messbetrieb einzufiechten und diese dann abzurufen, wenn die Verbindungsleitungen nicht zur Übertragung einer Messung verwendet werden, beispielsweise während eines Wechsels der Polung des Magnetsystems.In order not to interrupt the measuring operation, the method according to the invention can alternatively be carried out when the flow rate is below the low flow rate or during the surge suppression time during thrust processes. It is also possible to include the test signals in the measuring mode and retrieve them when the connecting lines are not used to transmit a measurement, for example, during a change in the polarity of the magnet system.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:The invention will be explained in more detail with reference to the following drawings. It shows:
Fig.1 : einen Querschnitt durch eine Verbindungsleitung, Fig. 2: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen magnetischinduktiven Durchfiussmessgeräts,1 shows a cross section through a connecting line, 2 shows a schematic representation of a magnetic inductive flowmeter according to the invention,
Fig. 3: eine Darstellung der Ersatzschaltung eines erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchfiussmessgeräts ,3 shows an illustration of the equivalent circuit of a magneto-inductive flowmeter according to the invention,
Fig. 4a), b), c): jeweils ein Diagramm des Feldtakts F1 des Spannungsveriaufs der Außenleiter S1 , S2 und Innenleiter E1 , E2 der Verbindungsleitungen sowie der Spannungsdifferenz D eines Operationsverstärkers des erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchfiussmessgeräts aus Figur 3 während des erfindungsgemäßen Verfahrens. Fig. 4c) zeigt zusätzlich das Magnetfeld MF.4a), b), c): in each case a diagram of the field clock F 1 of Spannungsveriaufs the outer conductor S1, S2 and inner conductor E1, E2 of the connecting lines and the voltage difference D of an operational amplifier of the magnetic-inductive Durchfiussmessgeräts invention of Figure 3 during the invention process. 4c) additionally shows the magnetic field MF.
Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Verbindungsleitung 5; in diesem Fall eines Koaxialkabels mit einem Innenleiter 1 und einem Außenieiter 2. Zu sehen ist der Innenleiter 1 und der konzentrisch um den Innenleiter 1 angebrachte Außenieiter 2. Der Raum zwischen Innenieiter 1 und Außenleiter 2 ist mit einem Dielektrikum 3 gefüllt. Der Außenleiter 2 ist von einer Isoiation 4 umgeben. Denkbar ist die Verwendung von VerbindungsSeitungen 5 mit mehreren Innenleitern 1 bzw. Außenleitern 2. Widerstand, Kapazität und weitere für eine Signaiübertragung relevante Eigenschaften des Koaxialkabels werden u.a. von den verschiedenen zur Herstellung verwendeten Materialien und der Kabelgeometrie bestimmt.Figure 1 shows a cross section through a connecting line 5; in this case, a coaxial cable with an inner conductor 1 and an outer conductor 2. The inner conductor 1 and the outer conductor 2 mounted concentrically around the inner conductor 1 can be seen. The space between inner conductor 1 and outer conductor 2 is filled with a dielectric 3. The outer conductor 2 is surrounded by an Isoiation 4. The use of connection lines 5 with a plurality of inner conductors 1 or outer conductors 2 is possible. Resistance, capacitance and other properties of the coaxial cable that are relevant for signal transmission are described below. determined by the various materials used for production and the cable geometry.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird derIn one embodiment of the method according to the invention is the
Außenleiter 2 mit einem Testsigna! beaufschlagt und das über den Innenleiter 1 übertragene Signa! abgegriffen. Denkbar ist auch den Innenleiter 1 mit einem Testsignal zu beaufschlagen und das über den Außenleiter 2 übertragene Signal abzugreifen. Bei mehrfach vorhandenen Außenleätern 2 kann ein erster Außenleiter mit einem Testsigna! beaufschlagt und das über einen zweiten Außenleiter 2 übertragene Signal abgegriffen werden. Wesentlich für das erfindungsgemäße Verfahren ist die elektrisch-kapazitive Übertragung des Testsignals.Outer conductor 2 with a test signal! acted upon and transmitted via the inner conductor 1 Signa! tapped. It is also conceivable to apply a test signal to the inner conductor 1 and to pick up the signal transmitted via the outer conductor 2. In the case of multiple external conductors 2, a first outer conductor with a test signal! acted upon and tapped via a second outer conductor 2 transmitted signal. Essential for the method according to the invention is the electrical-capacitive transmission of the test signal.
Figur 2 zeigt die schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes 6. Das Messrohr 11 wird von dem Medium 12 in Richtung der Messrohrachse 14 durchfiossen, wobei das Medium 12 zumindest geringfügig elektrisch ieitfähig ist. Das Messrohr 11 ist zumindest in dem mit dem Medium 12 in Kontakt kommenden Bereich mit einem elektrisch nicht leitfähigen Material ausgekleidet. Infoige des senkrecht zur Flussrichtung ausgerichteten Magnetfelds der diametral angeordnetenFigure 2 shows the schematic representation of a magnetic-inductive flowmeter according to the invention 6. The measuring tube 11 is durchfiossen of the medium 12 in the direction of the measuring tube axis 14, wherein the medium 12 is at least slightly electrically capable of conductivity. The measuring tube 11 is lined at least in the area coming into contact with the medium 12 with an electrically non-conductive material. Infoige of the perpendicular to the flow direction aligned magnetic field of diametrically arranged
Elektromagneten 13 wandern in dem Medium 12 befindliche Ladungsträger zu den Messelektroden 10. Die sich zwischen den Messelektroden 10 aufbauende Spannung ist proportional zu der über den Querschnitt gemittelten Strömungsgeschwindigkeit des Mediums 12 und damit ein Maß für den Volumendurchfluss Q.Electromagnets 13 migrate in the medium 12 located charge carriers to the measuring electrodes 10. The voltage building up between the measuring electrodes 10 is proportional to the averaged over the cross section flow velocity of the medium 12 and thus a measure of the volume flow Q.
Im vorliegenden Fall sind die Messelektroden 10 galvanisch an das Medium 12 gekoppelt. Denkbar ist aber auch eine berührungslos kapazitive Kopplung der Messelektroden 10 an das Medium 12.In the present case, the measuring electrodes 10 are galvanically coupled to the medium 12. However, a non-contact capacitive coupling of the measuring electrodes 10 to the medium 12 is also conceivable.
Die Messelektroden 10 sind über Verbindungsleitungen 8, 9 mit einer Regel- /Auswerteeinheit 7 und einem Testsignalgeber 15 verbunden. Für gewöhnlich bestehen diese Verbindungsleitungen aus Koaxialkabeln.The measuring electrodes 10 are connected via connecting lines 8, 9 with a control / evaluation unit 7 and a test signal generator 15. Usually, these connection lines consist of coaxial cables.
Das Messsignal wird über die innenleiter 1 übertragen und üblicherweise an einen Operationsverstärker angeschlossen. Die Außenleiter 2 werden zur Abschirmung der Innenleiter 1 von einer Regel-/Auswerteeinheit 7 auf konstantem Potential gehalten. Erfindungsgemäß werden die Außenleiter zur Übertragung des Testsignals an den Testsignalgeber 15 des magnetisch- induktiven Durchflussmessgeräts 6 angeschlossen. Durch eine solche Verbindung Sässt sich der Außenleiter 2 nun mit einem Testsignal beaufschlagen. Durch den einem Zylinderkondensator ähnlichen Aufbau der Verbindungsleitung 5 lassen sich typische physikalische Effekte wie z.B. eiektrisch-kapazitive Kopplung nutzen. Wird z.B. der Außenleiter 2 vom Testsignaigeber 15 mit einer geradlinig ansteigenden, rampenförmigenThe measuring signal is transmitted via the inner conductor 1 and usually connected to an operational amplifier. The outer conductors 2 are kept at a constant potential by a control / evaluation unit 7 for shielding the inner conductors 1. According to the invention, the outer conductors for the transmission of the test signal to the test signal generator 15 of the magneto-inductive flowmeter 6 are connected. By such a connection, the outer conductor 2 can now be subjected to a test signal. The structure of the connecting line 5, which is similar to a cylindrical capacitor, makes it possible to use typical physical effects, such as, for example, electrical-capacitive coupling. If, for example, the outer conductor 2 of the Prüfignaigeber 15 with a straight-rising, ramped
Spannung beaufschlagt und verhält sich die am Innenleiter anliegende Last im Wesentlichen wie ein ohmscher Widerstand, so wird auf dem Innenleiter 1 ein konstanter Verschiebestrom verursacht, der den „Kondensator" auflädt. Mit dem konstanten Verschiebestrom geht auch eine konstante Spannungsänderung auf dem Innenleiter 1 einher. Dieser Vorgang entspricht der Einkopplung einer Spannung von einem mit einem elektrischen Testsignal beaufschlagten Außenleiter 2 auf den innenleiter 1.If the voltage applied and the voltage applied to the inner conductor is substantially the same as an ohmic resistance, a constant displacement current is caused on the inner conductor 1, charging the "capacitor." The constant displacement current is also accompanied by a constant voltage change on the inner conductor 1. This process corresponds to the coupling of a voltage from a voltage applied to an electrical test signal outer conductor 2 on the inner conductor. 1
Die Größe der Einkopplung des Testsignals auf den Innenleiter 1 liegt für gewöhnlich im Mikro- oder Millivoltbereich und ist von der Messtechnik im magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät 6 ohne weiteres zu erfassen und auszuwerten.The size of the coupling of the test signal to the inner conductor 1 is usually in the micro or millivolt range and can be easily detected and evaluated by the measuring technology in the electromagnetic flowmeter 6.
Figur 3 zeigt eine Darstellung der Ersatzschattung des erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts 6 aus Figur 2, Bei magnetischinduktiven Durchflussmessgeräten 6 ist ein elektrischer Kontakt zwischen der metallischen Rohrleitung und dem durchfließenden Medium 12 vorhanden. Ein Bezugspunkt für das Messsignal kann so entweder über eine sog. Bezugseiektrode P1 die ebenso wie die Messelektroden 10 in die Wandung des Messrohres 11 eingesetzt ist und mit dem Medium 11 koppelt, oder über eine elektrische Verbändung zu den Rohrleitungen geschehen. Der Bezugspunkt für das Messsignal kann auch aus den Potentialen der Messeiektroden 10 durch bspw. die Messeiektronik bestimmt werden, ohne das eine zusätzliche elektrische Verbindung zu den Rohrleitungen und/oder eine Bezugselektrode vorgesehen ist. Die Innenfeiter E1 , E2 der Verbindungsleitungen 8, 9 werden zum Differenzverstärker OP geführt. Die Widerstände R1 , R2 beinhalten die Widerstände der jeweiligen Messelektroden 10 sowie den Widerstand des Mediums 12. Die Kapazitäten C1 , C2 sind die Kapazitäten der Verbindungsleitungen 8, 9 inklusive der dort eventuell auftretendenFIG. 3 shows a representation of the substitute shading of the magnetic-inductive flowmeter 6 according to the invention from FIG. 2. In the case of magnetically inductive flowmeters 6, there is an electrical contact between the metallic piping and the flowing medium 12. A reference point for the measuring signal can thus either via a so-called reference electrode P 1 which is used as well as the measuring electrodes 10 in the wall of the measuring tube 11 and coupled to the medium 11, or done via an electrical Verbändung to the pipes. The reference point for the measuring signal can also be determined from the potentials of the measuring electrodes 10 by, for example, the measuring electronics, without which an additional electrical connection to the pipelines and / or a reference electrode is provided. The inner conductors E1, E2 of the connecting lines 8, 9 are led to the differential amplifier OP. The resistors R1, R2 contain the resistances of the respective measuring electrodes 10 as well as the resistance of the medium 12. The capacitances C1, C2 are the capacitances of the connecting lines 8, 9 including possibly occurring there
Streukapazitäten. Die Messsignale der Messelektroden 10 werden über die Innenleiter E1 , E2 zum Differenzverstärker OP übertragen.Stray capacitances. The measuring signals of the measuring electrodes 10 are transmitted via the inner conductors E1, E2 to the differential amplifier OP.
Das Potential der Außenleiter S1 , S2 wird beispielsweise von der Regel- /Auswerteeinheit 7 des magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts 6 kontrolliert. Das vom Testsignalgeber 15 gesendete elektrische Testsigna! wird von einem Verstärker V unterstützt und die angeschlossenen Außenleiter S1 , S2 damit beaufschlagtThe potential of the outer conductor S1, S2 is controlled for example by the control / evaluation unit 7 of the electromagnetic flowmeter 6. The test signal generator 15 sent electrical Testsigna! is supported by an amplifier V and the connected outer conductor S1, S2 so acted upon
Von den Außenleitern S1 , S2 kann das Testsignal elektrisch kapazitiv über C1 , C2 auf die Innenleiter E1 , E2 einkoppeln. Zur weiteren Auswertung werden die über die Innenleiter E1 , E2 übertragenen Signale dann auf den Differenzverstärker OP gegeben. Die Differenzspannung D kann dann zur Ermittlung einer Beschädigung der Verbindungsleitungen 8, 9 genutzt werden.From the outer conductors S1, S2, the test signal can electrically coupled via C1, C2 to the inner conductors E1, E2. For further evaluation, the signals transmitted via the inner conductors E1, E2 are then applied to the differential amplifier OP. The differential voltage D can then be used to determine a damage of the connecting lines 8, 9.
Figuren 4a, 4b und 4c zeigen den idealisierten Spannungsverlauf eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes 6 mit zwei Messelektroden 10 und zwei Verbindungsleitungen 8, 9 während verschiedener Situationen:FIGS. 4a, 4b and 4c show the idealized voltage curve of a magnetic-inductive flowmeter 6 with two measuring electrodes 10 and two connecting lines 8, 9 during different situations:
- während des normalen Messbetriebs M - während eines Tests mit intakten Verbindungsleitungen A- during normal measuring operation M - during a test with intact connecting leads A
- während eines Tests mit beschädigten Verbindungsieitungen 8during a test with damaged connections 8
Figur 4a) und 4b) zeigen den Feldtakt F des Magnetsystems 13, den Spannungsverlauf einer Verbindungsleitung mit Außenleiter S1 und Innenleiter E1 , einer Verbindungsleitung mit Außenleiter S2 und Innenleiter E2 und die von dem Differenzverstärker OP ausgegebenen Spannungsdifferenz D der Innenieiter E1 , E2. In Figur 4a) hat das Testsignal einen rampenförmigen Verlauf, in Figur 4b einen trapezförmigen, in Figur 4c) hat das Testsignal ebenso wie in Figur 4b) einen trapezförmigen Verlauf, jedoch ist während eines Tests das Magnetfeld MF ausgeschaltet.4a) and 4b) show the field clock F of the magnet system 13, the voltage curve of a connecting line with outer conductor S1 and inner conductor E1, a connecting line with outer conductor S2 and inner conductor E2 and output from the differential amplifier OP voltage difference D of Innenieiter E1, E2. In Figure 4a), the test signal has a ramp-shaped Course, in Figure 4b a trapezoidal, in Figure 4c), the test signal as well as in Figure 4b) has a trapezoidal shape, but the magnetic field MF is turned off during a test.
Während des normalen Messbetriebs M wird mittels eines getaktetenDuring the normal measuring operation M is by means of a clocked
Gleichfelds (Feidtakt F) eine Spannung in dem Medium 12 induziert und der Volumendurchfiuss Q durch das Messrohr 11 bestimmt. Denkbar ist auch eine Messung mittels eines netzfrequenten und/oder sinusförmigen Wechselfelds. Zu sehen ist der Feldtakt F, in dem das Magnetfeld MF periodisch getaktet wird. Bei angelegtem Magnetfeld entstehen an den Messelektroden 10 durch elektrodynamische Induktion dem Volumendurchfiuss Q proportionale Messspannungen. Die über die Verbindungsleitungen E1 , E2 übertragenen abgegriffenen Messspannungen haben unterschiedliche Vorzeichen. Die Messspannungen der Innenleiter E1 , E2 werden vom Differenzverstärker OP voneinander subtrahiert. Die Differenz der Messspannungen der Innenleiter E1 , E2 entspricht der im Medium induzierten Spannung und ist ein Maß für den Volumendurchfiuss Q. Die induzierten Messspannungen werden über die Innenleiter E1 , E2 der Verbindungsleitungen 8, 9, an einen Differenzverstärker OP weitergegeben. Über die Außenleiter S1 , S2 wird keine Information übertragen, sie dienen zu diesem Zeitpunkt nur der Abschirmung sowie der Vermeidung von Leckströmen.Gleichfelds (Feidtakt F) induces a voltage in the medium 12 and determines the volume flow Q through the measuring tube 11. Also conceivable is a measurement by means of a mains frequency and / or sinusoidal alternating field. You can see the field clock F, in which the magnetic field MF is cycled periodically. When a magnetic field is applied to the measuring electrodes 10 by electrodynamic induction the Volumendurchfiuss Q proportional measurement voltages. The tapped measuring voltages transmitted via the connecting lines E1, E2 have different signs. The measuring voltages of the inner conductors E1, E2 are subtracted from each other by the differential amplifier OP. The difference of the measuring voltages of the inner conductors E1, E2 corresponds to the voltage induced in the medium and is a measure of the volumetric flow Q. The induced measuring voltages are transmitted via the inner conductors E1, E2 of the connecting lines 8, 9 to a differential amplifier OP. About the outer conductor S1, S2 no information is transmitted, they are used at this time only the shielding and the prevention of leakage currents.
In Figur 4a) wird während eines Tests mit intakten Verbindungsieitungen A die Verbindungsleitung 8 mit einem rampenförmigen Testsignal synchron zum Feldtakt F beaufschlagt. Das Testsignal koppelt elektrisch kapazitiv vom Außenleiter S1 auf den Innenleiter E1 und hinterlässt dort eine rechteckförmige Signatur im Spannungsverlauf. Analog zu Figur 4a) lassen sich Figur 4b) und 4c) betrachten. Die Verbindungsleitung 9 überträgt währenddessen ein ungestörtes Messsignal. In Figur 4c) beträgt dieses Messsignal aufgrund eines Ausgeschalteten Magnetfeldes MF Null (Q=O). Die Spannungsdifferenz D des Differenzverstärkers zeigt sich durch die Eiπkopplung verändert. Der Differenzverstärker OP zeigt einen maximalen Durchfluss der Größe Q+Ai an.In FIG. 4 a), during a test with intact connection lines A, the connection line 8 is acted upon by a ramp-shaped test signal in synchronism with the field clock F. The test signal couples electrically capacitively from the outer conductor S1 to the inner conductor E1 and leaves there a rectangular signature in the voltage curve. Analogously to FIG. 4a), FIGS. 4b) and 4c) can be considered. The connecting line 9 transmits meanwhile an undisturbed measuring signal. In FIG. 4c), this measurement signal is zero due to a switched-off magnetic field MF (Q = O). The voltage difference D of the differential amplifier is indicated by the Eiπkopplung changed. The differential amplifier OP indicates a maximum flow of the quantity Q + Ai.
im anschließenden zweiten Teil des Verfahrens überträgt die erste Verbindungsleitυng 8, auf die bisher das Testsignai gegeben wurde, nun ein ungestörtes Messsignal. In Figur 4c) beträgt dieses Messsignal aufgrund eines Ausgeschalteten Magnetfeldes MF wiederum Null (Q=O). Das rampenförmige Testsignal wird synchron zum Feldtakt F auf den Außenleiter S2 der zweiten Verbindungsleitung 9 gegeben und erzeugt dort auf dem Innenleiter E2 eine rechteckförmige Signatur. Die Spannungsdifferenz D des Differenzverstärkers zeigt auch in diesem Fall einen vermehrten maximalen DurchfSuss Q+A2 an. Ein Vergleich der beiden Durchflusssignale Q+A1 und 0.+A2 zeigt, dass das Testsignai auf beiden Verbindungsieitungen 8, 9 eine gleich große Abweichung des Volumendurchflusses Q erzeugt hat. Dies impliziert unbeschädigte Verbindungsleitungen.In the subsequent second part of the method, the first connecting line 8, to which the test signal was previously given, now transmits an undisturbed measuring signal. In Figure 4c), this measurement signal is again zero (Q = O) due to a switched-off magnetic field MF. The ramp-shaped test signal is applied synchronously to the field clock F on the outer conductor S2 of the second connecting line 9 and generates there on the inner conductor E2 a rectangular signature. The voltage difference D of the differential amplifier also indicates an increased maximum transmission Q + A 2 in this case. A comparison of the two flow signals Q + A 1 and 0 + A 2 shows that the test signal on both Verbindungsieitungen 8, 9 has generated an equal deviation of the volume flow Q. This implies undamaged connection lines.
Kann nicht von einem konstanten Volumendurchfluss Q ausgegangen werden, so kann in einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens die Erzeugung des Magnetfeldes MF während der Testphase pausiert werden (s. Figur 4c)). Dadurch ist der Durchfluss Q annähernd Null. Somit findet ein direkter Vergleich von Ai und A2 ohne eine Überlagerung des Messsignals des Durchflusses Q statt.If it can not be assumed that the volume flow rate Q is constant, the generation of the magnetic field MF during the test phase can be paused in a variant of the method according to the invention (see FIG. 4c)). As a result, the flow Q is approximately zero. Thus, a direct comparison of Ai and A 2 takes place without superposition of the measurement signal of the flow Q.
Der Vergleich der abgegriffenen Signale kann u.a. durch eine Mittelwertbildung über eine oder mehrere Perioden des Feldtakts F erfolgen. Das Ergebnis des Vergleichs ist unabhängig von der von den Messelektroden 10 abgegriffenen und über die Innenleiter E1 , E2 übertragenen Messspannung. Das Feststellen einer Asymmetrie zwischen den Einkopplungen der Testsignale von den Außenleitern S1 , S2 auf die Innenleiter E1 und E2 kann als Hinweis auf eine Beschädigung einerThe comparison of the tapped signals can i.a. by averaging over one or more periods of the field clock F done. The result of the comparison is independent of the measuring voltage picked up by the measuring electrodes 10 and transmitted via the inner conductors E1, E2. The determination of an asymmetry between the couplings of the test signals from the outer conductors S1, S2 to the inner conductors E1 and E2 may be indicative of damage to a
Verbindungsleitung 5 oder auf eine unsymmetrische Belagsbildung oder Verschmutzung im Messrohr 11 bzw. der Messelektroden 10 interpretiert werden. Das Feststeilen eines Amplitudenwerts der Einkopplung des Testsignals, der von demjenigen eines Referenzsignals (z.B. bei oder nach Produktion bzw. Inbetriebnahme aufgenommen) abweicht, kann als Hinweis auf eine Verschmutzung oder eine geänderte Leitfähigkeit bzw. elektrische Eigenschaft des Mediums 12 interpretiert werden.Connecting line 5 or an unbalanced deposit formation or contamination in the measuring tube 11 and the measuring electrodes 10 interpreted become. The dividing of an amplitude value of the coupling of the test signal, which differs from that of a reference signal (for example, during or after production or startup), can be interpreted as an indication of contamination or a changed conductivity or electrical property of the medium 12.
Die Einkopplung des Testsignals auf den Innenleiter E1 der Verbindungsleitung 8 muss bei intakten, baugSeichen Verbindungsleitungen 8, 9 die gleiche Abweichung im Volumendurchfluss Q verursachen wie die Einkopplung auf den Innenleiter E2 der Verbindungsleitung 9.The coupling of the test signal to the inner conductor E1 of the connecting line 8 must cause the same deviation in the volume flow Q as the coupling to the inner conductor E2 of the connecting line 9 when the connecting lines 8, 9 are intact.
Weitere Einflüsse auf die absolute Größe der Einkopplung A1, A2 sind u.a. der Kabeltyp, die Kabellänge, die Elektrodengröße, das Medium 12 sowie dessen Leitfähigkeit.Other influences on the absolute size of the coupling A 1 , A 2 include the cable type, the cable length, the electrode size, the medium 12 and its conductivity.
Während eines Tests mit beschädigten Verbindungsleitungen B wird in Figur 4a) erneut im ersten Teil des Verfahrens ein rampenförmiges Testsignal synchron zum Feldtakt F über den Außenleiter S1 der ersten Verbindungsieitung 8 gegeben. Figur 4b) und 4c) sind wiederum anaiog zu betrachten. Das Testsignal koppelt elektrisch kapazitiv auf den Innenieiter E1 und hinterlässt dort eine Signatur im Spannungsverlauf. Diese Signatur ist aber nicht, wie bei einer unbeschädigten Verbindungsleitung 8 zu erwarten, rechteckförmig sondern bspw. ebenfalls rampenförmig. Die zweite Verbindungsleitung 9 überträgt ein ungestörtes Messsignal. Das Signal des Differenzverstärkers D zeigt sich dementsprechend verändert. Es wird ein Volumendurchfluss der Größe Q+Bi angezeigt. Im zweiten Teil des Verfahrens überträgt die erste Verbindungsleitung 8, auf die bisher das Testsignal eingekoppeit wurde, ein ungestörtes Messsignal und das rampenförmige Testsignal wird auf den Außenleiter S2 der bisher ungestörten zweiten Verbindungsieitung 9 gegeben und erzeugt dort auf dem Innenfeiter E2 eine näherungsweise rechteckförmige Signatur. Das Signal des Differenzverstärkers D zeigt auch in diesem FaN einen vermehrten Volumendurchfluss Q+B2 an. Ein Vergleich der durch den Differenzverstärker OP subtrahierten Signale zeigt einen jeweils vermehrten Volumendurchffuss Q an, wobei allerdings die Größe der Vermehrung und deren Verlauf unterschiedlich ist (B1≠B2). Dies impliziert eine beschädigte Verbindungsleitung 8, 9, In diesem Fall kann beispielsweise eine entsprechende Meldung ausgegeben oder eine sonstige zur Sicherung erforderliche Maßnahme durchgeführt werden. During a test with damaged connecting lines B, in the first part of the method, a ramp-shaped test signal is given in synchronism with the field clock F via the outer conductor S1 of the first connecting line 8 again in FIG. 4a). FIGS. 4b) and 4c) are again to be considered in an anaerobic form. The test signal couples electrically capacitively to the inner conductor E1 and leaves a signature in the voltage curve there. This signature is not, as expected in an undamaged connection line 8, rectangular but, for example, also ramped. The second connecting line 9 transmits an undisturbed measuring signal. The signal of the differential amplifier D shows changed accordingly. A volume flow of size Q + Bi is displayed. In the second part of the method, the first connection line 8, to which the test signal has been coupled in, transmits an undisturbed measurement signal and the ramp-shaped test signal is applied to the outer conductor S2 of the previously undisturbed second connection line 9 and generates an approximately rectangular signature there on the inner conductor E2. The signal of the differential amplifier D also shows an increased in this FaN Volume flow Q + B 2 on. A comparison of the signals subtracted by the differential amplifier OP indicates a respectively increased volume flow Q, although the size of the multiplication and its course are different (B1 ≠ B2). This implies a damaged connection line 8, 9, in which case, for example, a corresponding message can be issued or any other measure necessary for securing can be carried out.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
A Test mit unbeschädigten VerbindungsleitungenA test with undamaged connecting cables
Ai Einkoppiung auf die erste VerbindungsleitungAi Einkoppiung on the first connection line
A2 Einkoppiung auf die zweite VerbindungsleitungA 2 Einkoppiung on the second connection line
B Test mit beschädigten VerbindungsleitungenB Test with damaged connecting cables
Bi Einkoppiung auf die erste VerbindungsleitungBi Einkoppiung on the first connection line
B2 Einkoppiung auf die zweite VerbindungsleitungB 2 coupling to the second connection line
C1 Kapazität der ersten VerbindungsleitungC1 capacity of the first connection line
C2 Kapazität der zweiten VerbindungsleitungC2 Capacity of the second connection line
D Signal des DifferenzverstärkersD signal of the differential amplifier
E1 Innenleiter der ersten VerbindungsleitungE1 inner conductor of the first connection line
E2 innenleiter der zweiten VerbindungsleitungE2 inner conductor of the second connecting line
F FeldtaktF field clock
MF MagnetfeldMF magnetic field
M MessbetriebM measuring operation
OP DifferenzverstärkerOP differential amplifier
P Erde, BezugselektrodeP earth, reference electrode
Q VolumendurchflussQ volume flow
R1 Widerstand der ersten Elektrode und des MediumsR1 Resistance of the first electrode and the medium
R2 Widerstand der zweiten Elektrode und des MediumsR2 Resistance of the second electrode and the medium
51 Außenieiter der ersten Verbindungsieitung51 outer conductor of the first connecting line
52 Außenleiter der zweiten Verbindungsleitung V Verstärker52 outer conductor of the second connecting line V amplifier
1 Innenleiter1 inner conductor
2 Außenleiter2 outer conductors
3 Dielektrikum3 dielectric
4 Isolation4 isolation
5 Verbindungsleitung5 connection line
6 magnetisch-induktives Durchflussmessgerät6 electromagnetic flowmeter
7 Regel-/Auswerteeinheit7 control / evaluation unit
8 Verbindungsleitung Verbindungsleitung8 connection line connecting line
MesseiektrodeMesseiektrode
Messrohrmeasuring tube
Mediummedium
Magnetsystemmagnet system
MessrohrachseMeasuring tube axis
Testsignalgeber Test signal generator

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Ermittlung einer Beschädigung an mindestens einer VerbindungsJeitung (5), wobei die Verbindungsleitung (5) aus mindestens einem innenleiter (1 ) und mindestens einem Außenleiter (2) besteht, wobei ein elektrisches Signal über den Innenleiter (1 ) übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Außenleiter (2) der Verbindungsleitung (5) mit mindestens einem Testsignal beaufschlagt wird, dass das über den Innenleiter (1 ) übertragene Signal der mit einem Testsignal beaufschlagten Verbindungsleitung (5) abgegriffen wird, und dass das abgegriffene Signal mit mindestens einem Referenzsignal verglichen wird.Method for determining damage to at least one connecting line (5), wherein the connecting line (5) consists of at least one inner conductor (1) and at least one outer conductor (2), an electrical signal being transmitted via the inner conductor (1), characterized in that at least one outer conductor (2) of the connecting line (5) is acted upon by at least one test signal that the over the inner conductor (1) transmitted signal of the acted upon by a test signal connecting line (5) is tapped, and that the tapped signal with at least one reference signal is compared.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Testsignal variiert wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the test signal is varied.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Testsignal im Wesentlichen rampenförmig ist.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the test signal is substantially ramp-shaped.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (5) mit dem Testsignal in Abhängigkeit von einer das Signal beeinflussenden Größe beaufschlagt wird.4. The method of claim 1, 2 or 3, characterized in that the connecting line (5) is acted upon by the test signal in response to a signal influencing the size.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 -4, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzsignal ein nach der Fertigung oder vor der Inbetriebnahme der Verbindungsleitung (5) aufgezeichnetes Signal ist. 5. The method according to any one of claims 1 -4, characterized in that the reference signal is a after the production or before the commissioning of the connecting line (5) recorded signal.
6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Verbindungsleitung (5) mit einem ersten Testsignal beaufschlagt wird, und dass eine zweite Verbindungsleitung (5) mit einem zweiten Testsignal beaufschlagt wird.6. The method according to at least one of claims 1-5, characterized in that a first connecting line (5) is acted upon by a first test signal, and that a second connecting line (5) is acted upon by a second test signal.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Testsignal und das zweite Testsignal im Wesentlichen gleich sind.7. The method according to claim 6, characterized in that the first test signal and the second test signal are substantially equal.
8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Verbindungsleitung (5) zeitlich versetzt zu der ersten Verbindungsleitung (5) mit einem Testsignal beaufschlagt wird.8. The method according to at least one of claims 1-7, characterized in that the second connecting line (5) is offset in time to the first connecting line (5) subjected to a test signal.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 -8, dadurch gekennzeichnet, dass das über den Innenleiter (1 ) einer Verbindungsleitung (5) übertragene elektrische Signal das Verfahren auslöst.9. The method according to any one of claims 1 -8, characterized in that via the inner conductor (1) of a connecting line (5) transmitted electrical signal triggers the process.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Meldung und/oder ein Warnsignal ausgegeben wird.10. The method according to any one of claims 1-9, characterized in that a message and / or a warning signal is output.
11.Vorrichtung zur Ermittlung einer Beschädigung an mindestens einer Verbindungsleitung (5), wobei die Verbindungsleitung (5) aus mindestens einem innenleiter (1 ) zur Übertragung eines elektrischen Signals und mindestens einem Außenleiter (2) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass ein Testsignalgeber vorhanden ist, welcher ein elektrisches Testsignal erzeugt, und dass mindestens einer der Außenleiter (2) mindestens einer11.Vorrichtung for determining damage to at least one connecting line (5), wherein the connecting line (5) consists of at least one inner conductor (1) for transmitting an electrical signal and at least one outer conductor (2), characterized a test signal generator is present, which generates an electrical test signal, and that at least one of the outer conductors (2) has at least one
Verbindungsleitung (5) mit dem Testsignalgeber elektrisch verbunden ist.Connecting line (5) is electrically connected to the test signal generator.
12. Magnetisch-induktives Durchfiussmessgerät (6) mit mindestens einer VerbindungsJeitung (5) zwischen mindestens einer Messelektrode (10) und einer Rege!-/Auswerteeinheit (7), wobei die Verbindungsleitung (5) aus mindestens einem fnnenieiter (1 ) und mindestens einem Außenieiter (2) besteht, wobei der Innenleiter (1 ) ein Messsignal überträgt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Testsignalgeber vorhanden ist, welcher ein elektrisches Testsignal erzeugt, und dass mindestens einer der Außenieiter (2) mindestens einer Verbindungsleitung (5) mit dem Testsignalgeber elektrisch verbunden ist. 12. Magnetisch-inductive Durchfiussmessgerät (6) with at least one VerbindungsJeitung (5) between at least one measuring electrode (10) and a control / evaluation unit (7), wherein the connecting line (5) from at least one fnnenieiter (1) and at least one Außenieiter (2), wherein the inner conductor (1) transmits a measurement signal, characterized in that a test signal generator is present, which generates an electrical test signal, and that at least one of the outer conductor (2) at least one connecting line (5) with the test signal generator electrically connected is.
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