WO2005001395A1 - Method for the operation of a process measuring apparatus - Google Patents

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WO2005001395A1
WO2005001395A1 PCT/EP2004/006510 EP2004006510W WO2005001395A1 WO 2005001395 A1 WO2005001395 A1 WO 2005001395A1 EP 2004006510 W EP2004006510 W EP 2004006510W WO 2005001395 A1 WO2005001395 A1 WO 2005001395A1
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data
value
anomaly
generating
time
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PCT/EP2004/006510
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German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas Budmiger
Saso Jezernik
Original Assignee
Endress + Hauser Flowtec Ag
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Application filed by Endress + Hauser Flowtec Ag filed Critical Endress + Hauser Flowtec Ag
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/56Measuring 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
    • G01F1/58Measuring 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
    • G01F1/60Circuits therefor

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a process measuring device with which at least one physical measured variable, in particular a flow rate, a viscosity or the like, of a medium held in a process container or flowing in a process line is to be measured.
  • the invention relates to a method for operating a magnetic-inductive flow meter, with which the volume flow of an electrically conductive and flowing liquid is to be measured.
  • the process variables to be recorded in each case can be, for example, a volume flow, a mass flow, a density, a viscosity, a fill level or a limit level, a pressure or a temperature or the like, a liquid, powder, vapor or gaseous process Act medium that is carried or held in a corresponding process container, such as a pipeline or a tank.
  • the process measuring device has a corresponding, mostly physical-electrical, measuring sensor, which is inserted into a wall of the container carrying the process medium or in the course of a process line leading the process medium and which is used to generate at least one, in particular electrical, measurement signal that represents the primary detected process variable as precisely as possible.
  • the measuring sensor is also connected to a corresponding measuring device electronics, in particular also a further processing or evaluation of the at least one measuring signal. This usually has an operating circuit driving the measuring sensor and a measuring and evaluation circuit which further processes its measuring signals.
  • Process measuring devices of the type described are usually also connected to one another and / or to corresponding process control computers via a data transmission system connected to the measuring device electronics, where they send the measured value signals e.g. Send via (4 mA to 20 mA) current loop and / or via digital data bus.
  • the data transmission systems used here especially serial, fieldbus systems, e.g. PROFIBUS-PA, FOUNDATION FIELDBUS as well as the corresponding transmission protocols.
  • the transmitted measured value signals can be further processed and e.g. visualized on monitors and / or in
  • Control signals for process actuators e.g. Solenoid valves, electric motors etc., are converted.
  • such process measuring devices further comprise an electronics housing which, e.g. in US-A 63 97 683 or the
  • WO-A 00 36 379 proposed, arranged away from the process measuring device and can only be connected to it via a flexible line, or as also shown, for example, in EP-A 903 651 or EP-A 1 008 836, is arranged directly on the sensor or on a sensor housing which houses the sensor separately.
  • the electronic housing as shown for example in EP-A 984248, US-A 45 94 584, US-A 47 16 770 or US-A 63 52 000, then often also serves to serve some mechanical components of the sensor to record, such as membrane, rod, sleeve or tube-shaped deformation or vibration bodies that deform operationally under mechanical influence, cf. also US-B 63 52 000 mentioned at the beginning.
  • Flow meters with a magnetic-inductive flow sensor are often used to measure electrically conductive fluids.
  • the volume flow of an electrically conductive liquid can be measured with magnetic-inductive flow meters and mapped into a corresponding measured value that flows in a pipeline; by definition, the volume of the liquid flowing through a pipe cross-section per unit of time is measured.
  • Flow transducers of the type described usually each have a non-ferromagnetic measuring tube which is used in the pipeline in a liquid-tight manner, for example by means of flanges or screw connections.
  • the part of the measuring tube that contacts the liquid is generally electrically non-conductive, so that a voltage is not short-circuited which, according to Faraday's law of induction, is caused by a magnetic field passing through the measuring tube Liquid is induced.
  • Metal measuring tubes are therefore usually provided on the inside with an electrically non-conductive layer, for example made of hard rubber, polyfluoroethylene etc., and also generally non-ferromagnetic; in the case of measuring tubes made entirely of a plastic or a ceramic, in particular of aluminum oxide ceramic, the electrically non-conductive layer is not required.
  • the magnetic field is generated by means of two coil arrangements, each of which, in the most common case, is arranged on the imaginary diameter of the measuring tube from the outside.
  • Each coil arrangement usually consists of a coil without a core or a coil with a soft magnetic core. So that the magnetic field generated by the coils is as homogeneous as possible, in the most common and simplest case they are identical to one another and electrically connected in series in the same direction, so that the same excitation current can flow through them during operation. However, it has also already been described to have an exciting current flow through the coils alternately in the same or opposite directions, in order to be able to determine, for example, the viscosity of liquids and / or a degree of turbulence in the flow, cf. see also EP-A1 275 940, EP-A 770 855 or DE-A 4326 991.
  • the above-mentioned excitation current is generated by a
  • Operating electronics generated it is set to a constant current value of e.g. 85 mA regulated, and its current direction is periodically reversed.
  • the reversal of the current direction is achieved in that the coils are located in a so-called T circuit or a so-called H circuit; for current regulation and reversal of direction cf. US-A 44 10 926 or US-A 6031 740.
  • the induced voltage mentioned arises between at least two galvanic measuring electrodes, that is to say wetted by the liquid, or between at least two capacitive measuring electrodes, that is, for example, arranged within the tube wall of the measuring tube, each of the electrodes tapping a potential for itself.
  • the measuring electrodes are diametrically opposed to one another arranged opposite one another so that their common diameter is perpendicular to the direction of the magnetic field and thus perpendicular to the diameter on which the coil arrangements lie.
  • the induced voltage is amplified and processed by means of an evaluation circuit to form a measurement signal that is registered, displayed or in turn processed.
  • Corresponding measuring electronics are also known to the person skilled in the art, for example from EP-A 814 324, EP-A 521 169 or WO-A 01/90702.
  • the absolute value of the potential at the respective electrode is irrelevant for the measurement of the volume flow, but only on the condition that, on the one hand, the potentials are in the modulation range of a differential amplifier following the measuring electrodes, i.e. So that this amplifier must not be overdriven by the potentials, and that on the other hand the frequency of potential changes differs significantly from the frequency of the current direction reversal mentioned.
  • the potential at each electrode is not only dependent on the magnetic field due to the Faraday law - this depends on the geometrical / spatial dimensions of the measuring tube and the properties of the liquid - but also on the Faraday law and as a purely desired use -Measurement signal, as already discussed in EP-A 12 73 892 or also in EP-A 1 273 891, has interference potentials of different origins superimposed, which in turn can make a considerable contribution to the deterioration of the measurement result.
  • a first type of interference potential comes from inductive and / or capacitive interference, which emanate from the coil arrangements and their feed lines and change the electrical charge of the capacitor that exists at the interface between the electrode and the liquid. Because of asymmetries in the specific structure of the flow sensor, especially as regards the wiring to the coil arrangements and the measuring electrodes As a result, the interference potential of one electrode generally deviates from the interference potential of the other electrode.
  • a second type of interference potential originates from particles of a foreign substance or from air bubbles which are carried along by the liquid and which, when they strike an electrode, cause sudden changes in their potential.
  • the decay time of these changes depends on the type of liquid and is usually longer than the rise time of the changes.
  • This - second - effect also leads to a disturbed useful measurement signal.
  • the error caused by this also depends on the potential of the electrode.
  • the second effect is added to the first effect, so that the individual specimens of the flow sensor show very different behavior, which is of course extremely undesirable.
  • a third type of interference potential is caused by deposits on the measuring electrodes, which are deposited there by the liquid.
  • the formation of the deposits depends very much on the speed of the liquid.
  • the differences in the behavior of the individual specimens of the flow transducers can be increased even further by the formation of deposits.
  • EP-A 1 273 892 proposes a method for operating a magnetic induction flow sensor, whereby the occurrence of the mentioned interference potentials, of whatever type, is thereby prevented or at least their effect is significantly reduced by using at least one of the two measuring electrodes by means of the evaluation and operating circuit generated voltage pulses are applied at least temporarily.
  • the application of this method can primarily with single-phase or also with well-mixed multi-phase liquids to a considerable improvement in the measuring accuracy of magnetic-inductive
  • a disadvantage of the above-described measuring method or corresponding flow sensor is that, for example, in the case of multi-phase liquids with a pronounced separation of the individual liquid phases or in mushy-viscous liquids with a rather stochastic, previously practically no longer sensible and therefore hardly calibratable distribution any foreign matter particles or gas bubbles that have been carried along are to be expected. To a corresponding extent, interference potentials of the second type can no longer be removed from the measuring electrodes to a sufficiently safe degree.
  • the invention consists in a method for operating a process measuring device, in particular a magnetic-inductive flow meter, with a measuring tube which is inserted into the course of a line through which a medium, particularly a fluid, flows, which method comprises the following steps comprising:
  • the invention consists in a magnetic-inductive flow meter for a fluid flowing in a line, which comprises: a measuring tube that can be inserted into the line for guiding the fluid,
  • At least two measuring electrodes for tapping potentials which are induced in the fluid flowing through the measuring tube and permeated by the magnetic field, - Means at least temporarily connected to the measuring electrodes for generating at least one measuring signal derived from the tapped potentials and
  • the evaluation and operating circuit detects an anomaly in the measurement signal based on the first data set, which is caused by at least one of the measuring electrodes applied interference, - extracts the detected anomaly from the stored first data set and generates a second data set free of the detected anomaly, and - by means of the second data record freed from the anomaly, generates at least one measured value which represents a physical quantity of the flowing fluid.
  • the second data set also includes digital measurement data originally contained in the first data set.
  • the step of detecting the anomaly comprises the step of determining a first time value based on the first data record, which time value is one Represents the time of onset of an interference voltage corresponding to the interference potential.
  • the step of determining the first time value comprises the steps of comparing the digital data of the first data record with a predeterminable first threshold value and generating a first comparison value which signals that the first threshold value has been exceeded.
  • the step of detecting the anomaly comprises the step of determining a second time value on the basis of the first data record, which time value represents a point in time of the disappearance of the interference voltage.
  • the step of determining the second time value comprises the steps of comparing the digital data of the first data record with a predeterminable second threshold value and generating a second comparison value which signals that the second threshold value has been fallen below.
  • the step of detecting the anomaly comprises the step of determining an amplitude value on the basis of the first data record, which amplitude value represents an amplitude of the measurement signal within the predefinable time interval, in particular the largest amount.
  • the step of detecting the anomaly comprises the step of determining a third time value on the basis of the first data record, which time value represents a time of occurrence of the amplitude of the measurement signal within the predefinable time interval, in particular the largest amount.
  • the step of detecting the anomaly comprises the step of forming a time difference between the first and the second time value for determining a fourth time value representing the duration of the occurrence of the interference voltage.
  • the step of detecting the anomaly comprises the step of comparing the amplitude value with a predefinable, in particular variable third threshold value and generating a third comparison value which signals that the third threshold value has been exceeded.
  • the step of generating the interference-free second data record comprises the step of determining an average value for the voltage induced in the flowing fluid using the measurement signal, in particular already digitized.
  • the step of generating the interference-free second data set comprises the step of determining an average value for the voltage induced in the flowing fluid using digital data of the first data set.
  • the step of generating the interference-free second data record comprises the step of determining an average value for the voltage induced in the flowing fluid using digital data with a time value that is less than the first time value.
  • the step of generating the suppressed second comprises
  • the step of generating the suppressed second data record comprises the step of generating an artificial third data record of digital data approximating the temporal course of the interference voltage, using at least part of the data from the data group representing the anomaly.
  • the step of generating the artificial third data record comprises the step of determining at least one compensation function for at least some of the digital data from the data group representing the anomaly.
  • the step of generating the artificial third data record comprises the step of generating digital data using data values from the data group representing the anomaly and using the determined compensation function.
  • the step of generating the faulty second data record comprises the step of forming a difference between one of the data values from the data group representing the anomaly and one of the data values from the artificial third data record, the two each being Form the difference used data values have mutually corresponding, in particular the same, time values.
  • the step of generating the at least one comprises Compensation function the step of determining at least one coefficient, in particular a time constant, for the compensation function using data values from the data group representing the anomaly.
  • the step of generating the at least one compensation function comprises the step of determining a coefficient, in particular a time constant, for the compensation function using the mean value currently determined for the voltage induced in the flowing fluid.
  • the step of determining the coefficient for the compensation function comprises the steps of forming a first difference between a first data value from the data group representing the anomaly and the mean value currently determined for the voltage induced in the flowing fluid, Forming a second difference between a second data value from the data group representing the anomaly and the mean value currently determined for the voltage induced in the flowing fluid and forming a quotient of the first and the second difference.
  • the step of determining the coefficient for the compensation function comprises the steps of generating a digital coefficient sequence of provisional coefficients for the compensation function and digital, in particular recursive, filtering of the coefficient sequence.
  • the step of generating the third data record comprises the step of determining at least one second compensation function for at least a second part of the digital data from the data group representing the anomaly.
  • the exciter arrangement used comprises a coil arrangement for generating a magnetic field, in particular also penetrating the medium carried in the measuring tube.
  • the sensor arrangement used comprises measuring electrodes arranged on the measuring tube and the method comprises the following further steps:
  • a basic idea of the invention is to detect the highly variable interference potentials in the at least one measurement signal on the basis of anomalies corresponding to the interference potentials, in particular directly and in the time range or rather in the scanning range, which in at least one are provided by the sensor arrangement of the flow sensor
  • Measurement signal or occur in digitally stored data records derived from the measurement signal.
  • the invention is based on the surprising finding that interference potentials of the type described can be distributed in a highly stochastic manner, but the anomalies to be detected mostly have a typical course or a typical form, the detection of which both identifies such interference potentials in the digitally stored data records derived from the measurement signal and also a Clean them up by manipulation, in particular a non-linear digital filtering, which enables digital data affected by the interference potentials, the actual information contained in the measurement signal originally about the physical quantity to be measured being largely retained on the one hand and also for determining the measurement value on the other hand is made available very quickly.
  • FIG. 1a, b show schematically and partly in the form of a block diagram a process measuring device which is suitable for the execution of the method of the invention, here a magnetic-inductive flow meter,
  • FIGS. 1a, 1b schematically shows a time diagram of an excitation current flowing during operation of the process measuring device according to FIGS. 1a, 1b,
  • FIGS. 3a, b schematically show time diagrams of potentials measurable during operation of FIGS. 3a, b process measuring device according to FIGS. 1a, 1b and FIGS. 4a, b, 5a, b
  • FIGS. 1a, 1b schematically show digitally stored curves of measured potentials during operation of the process measuring device according to FIGS. 1a, 1b.
  • FIG. 1 schematically and partly in the form of a block diagram shows a process measuring device which is suitable for the execution of the method of the invention - here designed as a magnetic-inductive flow meter - by means of which measured values for at least one physical quantity of a - Not shown here - pipeline flowing medium, in particular a fluid, can be generated.
  • the flow meter can be used to measure a volume flow and / or a flow rate of an electrically conductive liquid.
  • the flow meter shown here comprises a flow sensor 1 for generating measurement potentials corresponding to the physical quantity to be measured, an operating circuit 2 for detecting the measurement potentials and for generating at least one measurement signal corresponding to the physical quantity, as well as an evaluation circuit 3 which serves the operating circuit 2 and thus also to control the flow sensor 1 and to generate measured values representing the physical quantity using the at least one measurement signal.
  • the operating circuit 2, and possibly also some components of the flow sensor 1, can be accommodated in an electronics housing 10 of the flow meter, for example, as indicated schematically in FIG. 1a.
  • the flow sensor 1 includes a measuring tube 11 which can be inserted in the course of the above-mentioned pipeline and which has a tube wall and through which the fluid to be measured flows in operation in the direction of a measuring axis.
  • an inner part of the measuring tube 11 that contacts the fluid is designed to be electrically non-conductive.
  • Metal measuring tubes are usually provided with an electrically non-conductive layer, e.g. made of hard rubber, polyfluoroethylene etc., and also i.a. non-ferromagnetic; in the case of measuring tubes consisting entirely of a plastic or a ceramic, in particular of aluminum oxide ceramic, the electrically non-conductive layer is not required.
  • FIG Embodiment An excitation arrangement of the flow meter controlled by driver electronics 21 provided in the operating circuit 2 has been shown in FIG Embodiment a first field coil 12 arranged on the measuring tube 11 and a second field coil 13 arranged on the measuring tube 11.
  • the field coils 12, 13 lie on a first diameter of the measuring tube 11.
  • the exciter arrangement is used in operation to generate a magnetic field H passing through the tube wall and the fluid flowing through it. This occurs when one of the field coils 12, 13 connected here in series the driver electronics 21 driven excitation current I is allowed to flow.
  • the excitation current I in particular bipolar, can be rectangular, triangular or sinusoidal, for example.
  • the field coils 12, 13 do not contain a core, that is to say they are so-called air coils.
  • the field coils 12, 13 can, however, as is customary in the case of such coil arrangements, be wound around a core which in general. is soft magnetic, whereby the cores can interact with pole pieces, cf. e.g. US-A 55 40 103.
  • the exciter arrangement which in the exemplary embodiment shown acts as an electromagnetic coil acting on the medium, is designed here, in particular the two field coils 12, 13 are shaped and dimensioned such that the magnetic field H thus generated within the measuring tube 11 at least with respect to a second one perpendicular to the first diameter Diameter is symmetrical, especially rotationally symmetrical.
  • the driver electronics 21 generate a direct current, in particular regulated to a constant amplitude, which is then periodically switched by means of a corresponding switching mechanism configured, for example, in an H or T circuit, and thus to an alternating current with regulated Amplitude is modulated.
  • the excitation current I is allowed to flow through the coil arrangement such that the coils 12, 13, as shown schematically in FIG. 2a, during a first switching phase PH 11 in each case in a first current direction and during a second switching phase PH12 following the first switching phase in one for flow through the opposite direction in the first current direction, cf. for current regulation and polarity reversal, for example, also US-A 44 10 926 or US-A 60 31 740.
  • the second switching phase PH 12 is followed by a third switching phase PH21, during which the excitation current I flows again in the first current direction.
  • the third switching phase is followed by a fourth switching phase PH22, during which the excitation current I flows again in the opposite direction.
  • This is followed by a corresponding switching phase PH31 etc.
  • two of the successive switching phases form a switching period P1, P2, P3, etc.
  • the magnetic field H is also reversed, see FIG. Fig. 2a.
  • a sensor arrangement arranged on the measuring tube or at least in the vicinity thereof is also provided in the measuring sensor.
  • the sensor arrangement has electrodes practically directly attached to the measuring tube.
  • the tube wall of the measuring tube 11 arranged first electrode 14 serves to tap a first potential e induced by the magnetic field H -
  • a second electrode 15 arranged in the same way also serves to tap a second potential e ⁇ 5 induced by the magnetic field.
  • the measuring electrodes 14, 15 lie on the second diameter of the measuring tube 11 perpendicular to the first diameter and to the longitudinal axis of the measuring tube, but they can, for example, also lie on a chord of the measuring tube 11 parallel to the second diameter, cf. see also US-A 56 46 353.
  • the measuring electrodes 14, 15 are shown as galvanic measuring electrodes, that is to say as those which touch the fluid. However, two capacitive ones, that is to say for example arranged inside the tube wall of the measuring tube 11, Measuring electrodes are used. Each of the measuring electrodes 14, 15 taps an electrical potential eu, e- 15 which is induced in the fluid flowing through during operation due to Faraday's law.
  • the measuring electrodes 14, 15 are at least temporarily connected to an inverting or non-inverting input of a differential amplifier 22 during operation.
  • a potential difference of the two potentials e 1 , ice tapped by the measuring electrodes 14, 15 is thus formed, which corresponds to a voltage built up in the fluid flowing through and thus also to the physical quantity to be measured.
  • the potentials e, ice applied to the measuring electrodes 14, 15 are usually approximately in the range from 10 mV to 100 mV.
  • the measurement signal u present in the exemplary embodiment shown output of the differential amplifier 22 is, as shown schematically in FIGS. 1b, supplied to the evaluation circuit 3 provided in the flow meter.
  • the evaluation circuit 3 serves, in particular, to digitize the supplied measurement signal u and to store sections of it in a first data record DS 1 , so that information about the temporal course of a section of the measurement signal u is available in digital form for determining the measured value XM ,
  • the measurement signal u is fed to the evaluation circuit 3, as shown schematically in FIG. 1 a, in the exemplary embodiment shown via a low-pass filter 31 of a predefinable filter order, for example a passive or an active RC filter, and an adjustable cut-off frequency.
  • the low-pass filter 31 serves to limit the measurement signal u in order to avoid aliasing errors and thus to preprocess it accordingly for digitization.
  • the cut-off frequency is set to less than 0.5 times a sampling frequency with which the portion of the measurement signal u that is passed is sampled.
  • the low-pass filter 31 can optionally also be dispensed with.
  • the low-pass filter 31 is coupled to a signal input of an A / D converter (analog-to-digital converter) 32 of the evaluation circuit 3, which serves to convert the measurement signal u supplied via the low-pass filter 31 into a digital measurement signal UD representing it.
  • the A / D converter 32 known to the person skilled in the art, e.g. serial or parallel converting, A / D converters can be used, which can be clocked with the sampling frequency mentioned above.
  • a suitable A / D converter type is e.g. that of a delta-sigma A / D converter ADS 1252 from Texas Instruments Inc. with a resolution of 24 bits and a permissible sampling frequency of less than or equal to 40 kHz, wherein sampling frequencies of less than 10 kHz may be sufficient to implement the method according to the invention.
  • a reference voltage of the A / D converter 32 is to be set accordingly so that an expected minimum signal value input of the converter is at least one bit, especially the highest significant bit (MSB). , of the measurement signal UD.
  • MSB highest significant bit
  • a DC component must be added to the signal present at the output of the low-pass filter 31 in such a way that it acts on the A / D converter 32 practically as a DC signal of variable amplitude.
  • the digital measurement signal u D present on the output side of the A / D converter 32 is loaded segment by segment, for example via an internal data bus, into a volatile data memory 33 of the evaluation circuit 3 and there as a finite scan sequence AF inform representing the measurement signal u of an ensemble of digitally stored measurement data , in particular for a digital flow computer 34 of the evaluation circuit 3.
  • data memories 33 can serve, for example, static and / or dynamic read / write memories.
  • a width for a current scanning window i.e. a time length of the section of the scanning sequence AF to be stored, which currently represents the measurement signal u, can be, for example, in the range of the entire duration of one of the switching periods P1, P2 with which the excitation current I is clocked or also in the range of Duration of one of the switching phases PH11, PH12, PH21, PH22, the clocking with which data is read into the data memory 33 being accordingly essentially in phase with the clocking of the excitation current.
  • Typical cycle times are in conventional memorized using conventional memorized data to obtain a number of 100 to 1000 samples, so in 1000 the stored samples from the sampling sequence AF or the first record would result.
  • the switching phases PH11, PH12, PH21, PH22, PH31 mentioned above are each illustrated in an associated first partial period T111, T121, T211, T221, T311 and the associated second partial period serving as a measuring phase T112, T122, T212, T222, T312 divided, see 2a, 2b and 2c.
  • this is illustrated in an associated first partial period T111, T121, T211, T221, T311 and the associated second partial period serving as a measuring phase T112, T122, T212, T222, T312 divided, see 2a, 2b and 2c.
  • Embodiment of the invention in each case only virtually in the course of the measurement signal u associated with the respectively current second of the partial period durations T112, T122, T212, T222 or T312 in the data memory 33, the evaluation of the measurement data and the generation of the measurement value then in each case during the next Magnetic field build-up phase T121, T211, T221, T311 can take place.
  • the flow computer 34 has, at least temporarily, access to the data memory 33 and the data records stored therein, in particular via data bus, for example via an internal data bus.
  • the flow computer 34 can, for example, as shown schematically in FIG. 1 a, be advantageously implemented by means of a microprocessor 30 and computer programs running in it.
  • the evaluation circuit 3 further comprises a memory manager 35 designed as a separate subcircuit, which communicates with the microprocessor 30, for example via an internal data bus, to manage the data memory 33, in particular the sampling of the digital measurement signal u D and control the generation of the scan sequence AF, and thus relieve the microprocessor 30.
  • the memory manager 35 is preferably implemented in a programmable functional memory, for example a PAL (programmable array logic) or an FPGA (field programmable gate array). If necessary, the memory manager 35 can also be implemented by means of the microprocessor 30 or another microprocessor (not shown here) and corresponding computer programs running therein. By means of the memory manager 35 it is also possible, for example, to implement a mean or median formation, customary for such flowmeters, over a plurality of scanning sequences.
  • FIGS. 3a, 3b also show curves of the potentials e ⁇ 4 , e- ⁇ 5 recorded over approximately 10 seconds, which are temporarily superimposed by interference potentials, with a region of the recorded potential curves ⁇ 4 , ice which is disturbed in the manner described 4a, 4b are shown again in a different time scale; compared 5a, 5b, undisturbed areas of the potential curves e ⁇ , e ⁇ shown in FIGS. 3a and 3b are shown again.
  • an anomaly in the temporal course of the measurement signal u which is at least partially caused by an interference potential, in particular pulse-shaped interference voltage, applied at least to one of the measurement electrodes 14, 15, is detected by the fact that, as shown schematically in FIG. a data group DSA is determined within the stored first data record DSi, which digitally represents the anomaly. Furthermore, the anomaly detected in this way is extracted from the stored first data record DSi in order to generate an interference-free second data record DS 2, the interference-suppressed data record DS 2 finally being used to determine the measured value XM representing the physical quantity of the flowing fluid to be measured.
  • an interference potential in particular pulse-shaped interference voltage
  • the method of the invention is vorg Eye, for generating the interference-free data set DS 2 an average value for the U in flowing fluid induced voltage using a range of the measurement signal u or the already digitized measurement signal UD ZU to determine and keep available in the data memory 33 for further calculations.
  • the determination of the mean value U can be derived from the measurement signal u using the currently stored data record DSi and / or using an earlier point in time using a current switching phase, preferably the immediately preceding switching phase or the preceding switching phase and cached data set.
  • preference is given to using data which do not belong to the data group DSA representing the anomaly and which can therefore be regarded as essentially free of interference.
  • the suppressed second data record DS 2 is generated during operation by means of the evaluation circuit 3 on the basis of at least a portion of the data from the previously located Anomaly representing data group DSA is calculated and possibly also buffered again in data memory 33.
  • the suppressed second data record DS 2 can now be generated in an advantageous manner by first selecting a data value x from the data group DSA representing the anomaly and from the third data record DSK, the two selected data values x corresponding to one another, in particular, have the same time values i, and that a difference between the two currently selected data values x is formed numerically. This is repeated until all data values x from the data group representing the anomaly DSA have been used.
  • At least one compensation function for at least some of the digital data from the data group representing the anomaly, DSA is determined by means of the evaluation circuit 3 during operation, and the artificial data record DSK is determined using the compensation function.
  • the compensating function in particular the coefficient Ti for the compensating function
  • the coefficient Ti for the compensating function one can, for example, use the Gaussian principle of algorithm based on the smallest error squares are programmed into the evaluation circuit 3 and are used by means of the same to the data group DSA currently held in the data memory 33.
  • Voltage pulses is very similar.
  • the interference potentials usually have a relatively steep rising edge followed by an essentially exponentially falling edge.
  • provisional coefficients in particular a sequence of provisional coefficients, are first generated for the compensation function, for example by repeatedly applying the aforementioned calculation rule sequentially to different data pairs from the data group DSA representing the anomaly.
  • the provisional coefficients determined are digitally filtered, for example individually in each case immediately after their calculation or only after the calculation of the entire coefficient sequence. Investigations have shown that, in particular using a recursive digital filter on the coefficient sequence, even with a low filter order, good, in particular robust and also reproducible measurement results can be achieved even with a large spectrum in the resulting interference potentials.
  • the sequence of the provisional coefficients can be determined in accordance with the following instruction:
  • f n - a preliminary coefficient for the compensation function, f n _, calculated in the calculation step currently being carried out.
  • T n an intermediate value previously determined for the current calculation step and ⁇ , (1- ⁇ ) - predetermined filter coefficients for the digital filter, with 0 ⁇ ⁇ 1.
  • the calculation rule is now applied until a predetermined number, for example the amount of data in the data group DSA representing the anomaly, has been subjected to arithmetic loops and / or until a previously selected termination criterion, for example a sufficiently low change between the last calculated preliminary coefficients , are fulfilled.
  • the last calculated coefficient then corresponds to the coefficient T- ⁇ searched for the compensation function.
  • the calculation of the coefficient is carried out using a corresponding coefficient determined in an immediately preceding measuring phase, this older coefficient then, for example, as one current provisional coefficient f n . can serve.
  • the coefficient or coefficients for the compensation function is calculated using the mean value U currently determined for the voltage induced in the flowing fluid.
  • this can e.g. are already numerically implemented when determining the intermediate values for the provisional coefficients based on the following calculation rule:
  • the natural logarithm is also determined numerically from a quotient determined from the first and the second difference, to which a previously formed difference between the time values or indicia h, i 2 of the currently used data values Xu, Xj 2 is then standardized.
  • a first time value t s is determined on the basis of the first data set DSi, which represents a point in time at which the interference voltage is set.
  • the digital data of the first data record DSi can be compared, for example, with a predeterminable first threshold value TH S , which can be changed during operation, and a corresponding first comparison value can be generated which signals that the first threshold value TH S has been exceeded.
  • the digital data of the first data record DSi can be compared, for example, with a predefinable second threshold value TH e , which can be changed during operation, and a corresponding second comparison value can be generated, which signals that the second threshold value TH e is undershot.
  • the aforementioned comparisons actually relate to the magnitude of the measurement signal u. In the event that these comparisons are also to be made taking into account the sign of the measurement signal u, the threshold values TH S , TH e for negative voltages are to be determined vice versa.
  • the threshold values TH S , TH e is determined during operation and adapted to the fluid currently flowing in the measuring tube 11, in particular to a flow measurement value determined for an earlier switching phase.
  • the threshold value TH S or TH e can advantageously be formed using an average value U of the measurement signal u determined in an earlier, especially an immediately preceding or a recent, undisturbed measurement phase. This can be implemented in a particularly simple manner, for example, by increasing the threshold value during operation by a value that corresponds to the maximum increase in the measured value to be expected within the time that has now passed, or by a corresponding percentage.
  • the anomaly is further detected in that at least one amplitude value and an associated third time value are determined on the basis of the first data set DSi, the amplitude value representing an amplitude of the measurement signal within the predefinable time interval, in particular the largest amplitude , Furthermore, it is provided to compare several or all of the data of the first data set DSi or only the amplitude value with a predeterminable third threshold value TH a, which can be changed during operation, in order to detect the anomaly.
  • This threshold value is chosen to be larger than the first threshold value TH S and represents a predetermined minimum amplitude for a voltage surge to be detected as an anomaly.
  • a corresponding third comparison value is generated, the signal exceeding the threshold value TH a.
  • the digital data of the first record DSi for detecting the anomaly to be compared with a predetermined third threshold value TH A and is generated in a corresponding manner, the third comparison value, which signals exceeding the threshold value TH a.
  • a time difference t e - t s is also formed between the previously determined first time value t s representing the onset of the interference voltage and the second time value t e representing the disappearance of the interference voltage to detect the anomaly, which represents the duration of the occurrence of the interference voltage.
  • this fourth time value can in turn be compared with a corresponding fourth threshold value, which represents a predefinable minimum duration for a voltage pulse to be regarded as an anomaly to be eliminated.
  • the mean value U for the voltage induced in the flowing fluid can be calculated using digital measurement data from the data record DSi, to which a time value is assigned which is less than the previously determined first time value t s and / or of digital measurement data of the data set DSi with a time value that is greater than the second time value t e .
  • a further compensation function for at least a second part of the digital data from the data group DSA ZU representing the anomaly, for example a simple rising straight line for the rising edge of the interference voltage pulse, and the data of the to generate artificial data set DSK using this second compensation function.
  • the evaluation circuit 3 can now be used in the usual manner, for example in US Pat. No. 4,382,387, US Pat. No. 4,422,337 or US Pat. No. 4,7 04,908 Flow measured value described, the measured value representing the physical quantity to be measured are calculated accordingly. As already mentioned, the determination of the flow, for example, is based on the
  • Flow index a degree of turbulence of the flow or the like can be used.
  • a corresponding signal amplifier can of course also be provided separately for each of the measuring electrodes 14, 15. Accordingly, for example, the potential difference between the two potentials tapped by the measuring electrodes 14, 15 e- ⁇ 4 , e- ⁇ 5 can also be calculated numerically using two separately digitized measuring signals.
  • Both the evaluation methods required to generate the interference-free data record DS 2 by means of the data record DSi and the evaluation methods required to determine the measured values X M based on the interference-free data record DS 2 can be implemented in the manner known to the person skilled in the art, for example as a computer program running in the microprocessor 30.
  • the program codes required for this can also be easily implemented in an, in particular permanent, writable memory 36 of evaluation stage 3, for example an EPROM, a flash EEPROM or EEPROM, to which the microprocessor 30 reads data during operation.
  • the microprocessor 30 is implemented by means of a digital signal processor, for example of the TMS 320 C 33 type from Texas Instruments, Inc. If necessary, an additional signal processor can also be provided in the control unit 3, for example in addition to the microprocessor 30.
  • the flow meter can, for example, be connected to a fieldbus, not shown, and can thus be connected to a remote control room and to an external power supply that feeds the flow meter, set via an internal supply unit 4.
  • the flow measuring device further comprises a communication unit 5 with corresponding data interfaces 51.
  • the communication unit 5 can also, in particular for visualizing measuring device data and / or for setting the flow measuring device on site to enable having a corresponding display and control unit 52.
  • An advantage of the invention can also be seen in the fact that the determination of the measured values using the current first data record DS- ⁇ , in particular when there is no comparatively sluggish higher-order digital filter for the scanning sequence AF or for the first data record and when there is also no complex spectral analysis of the scanning sequence AF or the first data set in the frequency domain, performed comparatively promptly, even if the data set used is completely or partially disturbed. This can even be achieved for disturbances in the measurement signal u which are present over two or more measurement phases.
  • the method according to the invention has, in addition to a very short computing time compared to digital filters of correspondingly higher order, which are comparable in effect, a much higher selectivity with regard to interference of the type described.

Abstract

Disclosed is a process measuring apparatus comprising a flow sensor that is provided with a measurement tube, an excitation arrangement, a sensor array for generating a measuring signal, and an operation and evaluation circuit. Also disclosed is a method for compensating interference potentials caused particularly by particles of foreign substances or small air bubbles in the liquid that is to be measured. According to said method, an anomaly in the progress of the measuring signal caused at least in part by an electrical, especially pulsed, interference voltage, is detected by identifying a data cluster within the stored first set of data, which digitally represents the anomaly. Additionally, the data that is part of said data cluster is removed from the stored first set of data in order to create an interference-free set of data.

Description

Verfahren zum Betrieb eines Prozeß-Meßgeräts Process for operating a process measuring device
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Prozeß-Meßgeräts, mit dem wenigstens eine physikalische Meßgröße, insb. ein Durchfluß, eine Viskosität oder dergleichen, eines in einem Prozeßbehälter vorgehaltenen oder in einer Prozeßleitung strömenden Mediums zu messen ist. Im besonderen betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines magnetisch-induktiven Durchflussmessers, mit dem der Volumen-Durchfluß einer elektrisch leitenden und strömenden Flüssigkeit zu messen ist.The invention relates to a method for operating a process measuring device with which at least one physical measured variable, in particular a flow rate, a viscosity or the like, of a medium held in a process container or flowing in a process line is to be measured. In particular, the invention relates to a method for operating a magnetic-inductive flow meter, with which the volume flow of an electrically conductive and flowing liquid is to be measured.
In der industriellen Prozeß-Meßtechnik werden, insb. auch im Zusammenhang mit der Automatisierung chemischer oder verfahrenstechnischer Prozesse, zur Erzeugung von Prozeßgrößen analog oder digital repräsentierenden Meßwertsignalen vor Ort, also prozeßnah installierte Prozeß-Meßgeräte, sogenannte Feldmeßgeräte eingesetzt. Beispiele für derartige, dem Fachmann an und für sich bekannte Prozeß-Meßgeräte sind in der EP-A 984 248,In industrial process measurement technology, in particular also in connection with the automation of chemical or process engineering processes, for the generation of process variables analog or digitally representing measured value signals on site, that is to say process measuring devices installed in close proximity to the process, so-called field measuring devices are used. Examples of such process measuring devices which are known per se to the person skilled in the art are described in EP-A 984 248,
EP-A 1 158 289, US-A 38 78 725, US-A 43 08 754, US-A 44 68 971, US-A 45 24 610, US-A 45 74 328, US-A 45 94 584, US-A 46 17 607, US-A 47 16 770, US-A 47 68 384, US-A 48 50 213, US-A 50 52 230, US-A 51 31 279, US-A 52 31 884, US-A 53 59 881 , US-A 53 63 341 , US-A 5469 748, US-A 56 04685, US-A 56 87 100, US-A 57 96 011 , US-A 60 06 609,EP-A 1 158 289, US-A 38 78 725, US-A 43 08 754, US-A 44 68 971, US-A 45 24 610, US-A 45 74 328, US-A 45 94 584, US -A 46 17 607, US-A 47 16 770, US-A 47 68 384, US-A 48 50 213, US-A 50 52 230, US-A 51 31 279, US-A 52 31 884, US- A 53 59 881, US-A 53 63 341, US-A 5469 748, US-A 56 04685, US-A 56 87 100, US-A 57 96 011, US-A 60 06 609,
US-B 62 36 322, US-B 63 52 000, US-B 63 97 683, der WO-A 88 02 476, der WO-A 88 02 853, WO-A 95 16 897, WO-A 00 36 379, WO-A 00 14485, WO-A 01 02816 oder der WO-A 02 086 426 detailiert beschrieben.US-B 62 36 322, US-B 63 52 000, US-B 63 97 683, WO-A 88 02 476, WO-A 88 02 853, WO-A 95 16 897, WO-A 00 36 379 , WO-A 00 14485, WO-A 01 02816 or WO-A 02 086 426.
Bei den jeweils zu erfassenden Prozeßgrößen kann es sich beispielsweise um einen Volumendurchfluß, einen Massedurchfluß, eine Dichte, eine Viskosität, einen Füll- oder einen Grenzstand, einen Druck oder eine Temperatur oder dergleichen, eines flüssigen, pulver-, dampf- oder gasförmigen Prozeß- Mediums handeln, das in einem entsprechenden Prozeß-Behälter, wie z.B. einer Rohrleitung oder einem Tank, geführt bzw. vorgehalten wird.The process variables to be recorded in each case can be, for example, a volume flow, a mass flow, a density, a viscosity, a fill level or a limit level, a pressure or a temperature or the like, a liquid, powder, vapor or gaseous process Act medium that is carried or held in a corresponding process container, such as a pipeline or a tank.
Zum Erfassen der jeweiligen Prozeßgrößen weist das Prozeß-Meßgerät einen entsprechenden, zumeist physikalisch-elektrischen, Meßaufnehmer auf, der in eine Wandung des das Prozeß-Medium jeweils führenden Behälters oder der in den Verlauf einer das Prozeß-Medium jeweils führenden Prozeß-Leitung eingesetzt ist und der dazu dient, wenigstens ein die primär erfaßte Prozeßgröße möglichst genau repräsentierendes, insb. elektrisches, Meßsignal zu erzeugen. Dazu ist der Meßaufnehmer weiters mit einer entsprechenden, insb. auch einer Weiterverarbeitung oder Auswertung des wenigstens einen Meßsignals dienenden, Meßgerät-Elektronik verbunden. Dies weist üblicherweise eine den Messaufnehmer treibende Betriebsschaltung sowie einer dessen Messsignale weiterverarbeitende Meß- und Auswerteschaltung auf.To record the respective process variables, the process measuring device has a corresponding, mostly physical-electrical, measuring sensor, which is inserted into a wall of the container carrying the process medium or in the course of a process line leading the process medium and which is used to generate at least one, in particular electrical, measurement signal that represents the primary detected process variable as precisely as possible. For this purpose, the measuring sensor is also connected to a corresponding measuring device electronics, in particular also a further processing or evaluation of the at least one measuring signal. This usually has an operating circuit driving the measuring sensor and a measuring and evaluation circuit which further processes its measuring signals.
Prozeß-Meßgeräte der beschriebenen Art sind zumeist auch über ein an die Meßgerät-Elektronik angeschlossenes Datenübertragungs-System miteinander und/oder mit entsprechenden Prozeß-Leitrechnern verbunden, wohin sie die Meßwertsignale z.B. via (4 mA bis 20 mA)-Stromschleife und/oder via digitalen Daten-Bus senden. Als Datenübertragungs-Systeme dienen hierbei, insb. serielle, Feldbus-Systeme, wie z.B. PROFIBUS-PA, FOUNDATION FIELDBUS sowie die entsprechenden Übertragungs-Protokolle. Mittels der Prozeß- Leitrechner können die übertragenen Meßwertsignale weiterverarbeitet und als entsprechende Meßergebnisse z.B. auf Monitoren visualisiert und/oder inProcess measuring devices of the type described are usually also connected to one another and / or to corresponding process control computers via a data transmission system connected to the measuring device electronics, where they send the measured value signals e.g. Send via (4 mA to 20 mA) current loop and / or via digital data bus. The data transmission systems used here, especially serial, fieldbus systems, e.g. PROFIBUS-PA, FOUNDATION FIELDBUS as well as the corresponding transmission protocols. Using the process control computer, the transmitted measured value signals can be further processed and e.g. visualized on monitors and / or in
Steuersignale für Prozeß-Stellglieder, wie z.B. Magnet-Ventile, Elektro-Motoren etc., umgewandelt werden.Control signals for process actuators, e.g. Solenoid valves, electric motors etc., are converted.
Zur Aufnahme der Meßgerät-Elektronik umfassen solche Prozeß-Meßgeräte ferner ein Elektronik-Gehäuse, das, wie z.B. in der US-A 63 97 683 oder derTo accommodate the measuring device electronics, such process measuring devices further comprise an electronics housing which, e.g. in US-A 63 97 683 or the
WO-A 00 36 379 vorgeschlagen, vom Prozeß-Meßgerät entfernt angeordnet und mit diesem nur über eine flexible Leitung verbunden sein kann oder das, wie z.B. auch in der EP-A 903 651 oder der EP-A 1 008 836 gezeigt, direkt am Meßaufnehmer oder einem den Meßaufnehmer separat einhausenden Meßaufnehmer-Gehäuse angeordnet ist. Oftmals dient dann das Elektronik- Gehäuse, wie beispielsweise in der EP-A 984248, der US-A 45 94 584, der US-A 47 16 770 oder der US-A 63 52 000 gezeigt, auch dazu, einige mechanische Komponenten des Meßaufnehmers mit aufzunehmen, wie z.B. sich unter mechanischer Einwirkung betriebsmäßig verformende membran-, stab-, hülsen- oder rohrförmige Deformation- oder Vibrationskörper, vgl. hierzu auch die eingangs erwähnte US-B 63 52 000.WO-A 00 36 379 proposed, arranged away from the process measuring device and can only be connected to it via a flexible line, or as also shown, for example, in EP-A 903 651 or EP-A 1 008 836, is arranged directly on the sensor or on a sensor housing which houses the sensor separately. The electronic housing, as shown for example in EP-A 984248, US-A 45 94 584, US-A 47 16 770 or US-A 63 52 000, then often also serves to serve some mechanical components of the sensor to record, such as membrane, rod, sleeve or tube-shaped deformation or vibration bodies that deform operationally under mechanical influence, cf. also US-B 63 52 000 mentioned at the beginning.
Zur Messung von elektrisch leitfähigen Fluids werden oftmals Durchflussmesser mit einem magnetisch-induktiven Durchflussaufnehmer eingesetzt. Im Folgenden wird, falls nötig, der Einfachheit halber nur von Durchflußaufnehmern bzw. Durchflußmessern gesprochen. Mit magnetisch- induktiven Durchflußmessern läßt sich bekanntlich der Volumen-Durchfluß einer elektrisch leitenden Flüssigkeit messen und in ein entsprechendes Meßwert abbilden, die in einer Rohrleitung fließt; es wird also per definitionem das pro Zeiteinheit durch einen Rohrquerschnitt fließende Volumen der Flüssigkeit gemessen. Aufbau und Wirkungsweise magnetisch-induktiver Durchflussmesser sind dem Fachmann an und für sich bekannt und beispielsweise in der DE-A 43 26 991, der EP-A1 275 940, der EP-A 12 73 892, der EP-A 1 273891 , der EP-A 814324, der EP-A 770 855, der EP-A 521 169, der US-A 60 31 740, der US-A 5487310, der US-A 52 10 496, der US-A 44 10 926, der US-A 2002/0117009 oder der WO-A 01/90702 ausführlich und detailiert beschrieben.Flow meters with a magnetic-inductive flow sensor are often used to measure electrically conductive fluids. In the following, if necessary, for the sake of simplicity, we will only speak of flow sensors or flow meters. As is known, the volume flow of an electrically conductive liquid can be measured with magnetic-inductive flow meters and mapped into a corresponding measured value that flows in a pipeline; by definition, the volume of the liquid flowing through a pipe cross-section per unit of time is measured. The structure and mode of operation of magnetic-inductive flowmeters are known per se to a person skilled in the art and are described, for example, in DE-A 43 26 991, EP-A1 275 940, EP-A 12 73 892, EP-A 1 273891, EP -A 814324, EP-A 770 855, EP-A 521 169, US-A 60 31 740, US-A 5487310, US-A 52 10 496, US-A 44 10 926, US -A 2002/0117009 or WO-A 01/90702 described in detail and in detail.
Durchflußaufnehmer der beschriebene Art weisen üblicherweise jeweils ein nicht-ferromagnetisches Messrohr auf, das in die Rohrleitung flüssigkeitsdicht, z.B. mittels Flanschen oder Verschraubungen, eingesetzt wird. Der die Flüssigkeit berührende Teil des Meßrohrs ist i.a. elektrisch nicht-leitend, damit eine Spannung nicht kurzgeschlossen wird, die nach dem Faraday'schen Induktionsgesetz von einem das Meßrohr durchsetzenden Magnetfeld in der Flüssigkeit induziert wird. Metall-Meßrohre sind daher üblicherweise innen mit einer elektrisch nicht-leitenden Schicht, z.B. aus Hartgummi, Polyfluorethylen etc., versehen und auch i.a. nicht-ferromagnetisch; bei vollständig aus einem Kunststoff oder aus einer Keramik, insb. aus Aluminiumoxid-Keramik, bestehenden Meßrohren ist die elektrisch nicht-leitende Schicht demgegenüber nicht erforderlich.Flow transducers of the type described usually each have a non-ferromagnetic measuring tube which is used in the pipeline in a liquid-tight manner, for example by means of flanges or screw connections. The part of the measuring tube that contacts the liquid is generally electrically non-conductive, so that a voltage is not short-circuited which, according to Faraday's law of induction, is caused by a magnetic field passing through the measuring tube Liquid is induced. Metal measuring tubes are therefore usually provided on the inside with an electrically non-conductive layer, for example made of hard rubber, polyfluoroethylene etc., and also generally non-ferromagnetic; in the case of measuring tubes made entirely of a plastic or a ceramic, in particular of aluminum oxide ceramic, the electrically non-conductive layer is not required.
Das Magnetfeld wird mittels zweier Spulenanordnungen erzeugt, von denen im häufigsten Fall jede auf einem gedachten Durchmesser des Meßrohrs von außen an diesem angeordnet ist. Jede Spulenanordnung besteht üblicherweise aus einer Spule ohne Kern oder einer Spule mit einem weichmagnetischen Kern. Damit das von den Spulen erzeugte Magnetfeld möglichst homogen ist, sind sie im häufigsten und einfachsten Fall identisch zueinander und elektrisch gleichsinnig in Serie geschaltet, sodass sie im Betrieb von demselben Erregerstrom durchflössen werden können. Es ist jedoch auch schon beschrieben worden, die Spulen abwechselnd gleich- bzw. gegensinnig von einem Erregerstrom durchfließen zu lassen, um dadurch beispielsweise die Viskosität von Flüssigkeiten und/oder einen Turbulenzgrad der Strömung ermitteln zu können, vgl. hierzu auch die EP-A1 275 940, die EP-A 770 855 oder die DE-A 4326 991. Der vorgenannte Erregerstrom wird von einerThe magnetic field is generated by means of two coil arrangements, each of which, in the most common case, is arranged on the imaginary diameter of the measuring tube from the outside. Each coil arrangement usually consists of a coil without a core or a coil with a soft magnetic core. So that the magnetic field generated by the coils is as homogeneous as possible, in the most common and simplest case they are identical to one another and electrically connected in series in the same direction, so that the same excitation current can flow through them during operation. However, it has also already been described to have an exciting current flow through the coils alternately in the same or opposite directions, in order to be able to determine, for example, the viscosity of liquids and / or a degree of turbulence in the flow, cf. see also EP-A1 275 940, EP-A 770 855 or DE-A 4326 991. The above-mentioned excitation current is generated by a
Betriebs-Elektronik erzeugt; er wird auf einen konstanten Stromwert von z.B. 85 mA geregelt, und seine Stromrichtung wird periodisch umgekehrt. Die Stromrichtungsumkehr wird dadurch erreicht, dass die Spulen in einer sogenannten T-Schaltung oder einer sogenannten H-Schaltung liegen; zur Stromregelung und -richtungsumkehr vgl. die US-A 44 10 926 oder die US-A 6031 740.Operating electronics generated; it is set to a constant current value of e.g. 85 mA regulated, and its current direction is periodically reversed. The reversal of the current direction is achieved in that the coils are located in a so-called T circuit or a so-called H circuit; for current regulation and reversal of direction cf. US-A 44 10 926 or US-A 6031 740.
Die erwähnte induzierte Spannung entsteht zwischen mindestens zwei galvanischen, also von der Flüssigkeit benetzten, oder zwischen mindestens zwei kapazitiven, also z.B. innerhalb der Rohrwand des Meßrohrs angeordneten, Meßelektroden, wobei jede der Elektroden für sich ein Potential abgreift. Im häufigsten Fall sind die Meßelektroden diametral einander gegenüberliegend so angeordnet, dass ihr gemeinsamer Durchmesser senkrecht zur Richtung des Magnetfelds und somit senkrecht zum Durchmesser ist, auf dem die Spulenanordnungen liegen. Die induzierte Spannung wird verstärkt und mittels einer Auswerteschaltung zu einem Messsignal aufbereitet, das registriert, angezeigt oder seinerseits weiterverarbeitet wird. Entsprechende Meß-Elektroniken sind dem Fachmann ebenfalls bekannt, beispielsweise aus der EP-A 814 324, der EP-A 521 169 oder der WO-A 01/90702.The induced voltage mentioned arises between at least two galvanic measuring electrodes, that is to say wetted by the liquid, or between at least two capacitive measuring electrodes, that is, for example, arranged within the tube wall of the measuring tube, each of the electrodes tapping a potential for itself. In the most common case, the measuring electrodes are diametrically opposed to one another arranged opposite one another so that their common diameter is perpendicular to the direction of the magnetic field and thus perpendicular to the diameter on which the coil arrangements lie. The induced voltage is amplified and processed by means of an evaluation circuit to form a measurement signal that is registered, displayed or in turn processed. Corresponding measuring electronics are also known to the person skilled in the art, for example from EP-A 814 324, EP-A 521 169 or WO-A 01/90702.
Im Prinzip ist der Absolutwert des Potentials an der jeweiligen Elektrode für die Messung des Volumen-Durchflusses ohne Bedeutung, allerdings nur unter der Voraussetzung, dass einerseits die Potentiale im Aussteuerbereich eines auf die Meßelektroden folgenden Differenzverstärkers liegen, d.h. also dass dieser Verstärker von den Potentialen nicht übersteuert werden darf, und dass andererseits sich die Frequenz von Potentialänderungen wesentlich von der Frequenz der erwähnten Stromrichtungsumkehr unterscheidet.In principle, the absolute value of the potential at the respective electrode is irrelevant for the measurement of the volume flow, but only on the condition that, on the one hand, the potentials are in the modulation range of a differential amplifier following the measuring electrodes, i.e. So that this amplifier must not be overdriven by the potentials, and that on the other hand the frequency of potential changes differs significantly from the frequency of the current direction reversal mentioned.
Das Potential an jeder Elektrode ist nicht nur vom Magnetfeld aufgrund des Faraday-Gesetzes abhängig - in diese Abhängigkeit gehen die geometrisch/räumlichen Abmessungen des Meßrohrs und die Eigenschaften der Flüssigkeit ein -, sondern diesem auf dem Faraday-Gesetz beruhenden und als möglichst rein erwünschten Nutz-Messsignal sind, wie bereits in der EP-A 12 73 892 oder auch in der EP-A 1 273 891 diskutiert, Störpotentiale verschiedener Genese überlagert, die wiederum in erheblichem Maße zur Verschlechterung des Meßergebnisses beitragen können.The potential at each electrode is not only dependent on the magnetic field due to the Faraday law - this depends on the geometrical / spatial dimensions of the measuring tube and the properties of the liquid - but also on the Faraday law and as a purely desired use -Measurement signal, as already discussed in EP-A 12 73 892 or also in EP-A 1 273 891, has interference potentials of different origins superimposed, which in turn can make a considerable contribution to the deterioration of the measurement result.
Eine erste Art von Störpotentialen stammt von induktiven und/oder kapazitiven Einstreuungen, die von den Spulenanordnungen und deren Zuleitungen ausgehen und die elektrische Ladung desjenigen Kondensators ändern, der an der Grenzschicht zwischen der Elektrode und der Flüssigkeit existiert. Aufgrund von Unsymmetrien im konkreten Aufbau des Durchflußaufnehmers, insb. was die Leitungsführung zu den Spulenanordnungen und den Meßelektroden angeht, weicht i.a. das Störpotential der einen Elektrode vom Störpotential der anderen Elektrode ab.A first type of interference potential comes from inductive and / or capacitive interference, which emanate from the coil arrangements and their feed lines and change the electrical charge of the capacitor that exists at the interface between the electrode and the liquid. Because of asymmetries in the specific structure of the flow sensor, especially as regards the wiring to the coil arrangements and the measuring electrodes As a result, the interference potential of one electrode generally deviates from the interference potential of the other electrode.
Dieser - erste - Effekt kann einerseits zu einer Begrenzung der Dynamik des erwähnten Differenzverstärkers führen. Andererseits unterliegt der Wert der vom Störpotential jeder Elektrode bedingten Störpotentialdifferenz Exemplarstreuungen aufgrund von Fertigungstoleranzen der Durchflußaufnehmer. Auch ist die feststellbare Abhängigkeit der Potentiale der Meßelektroden von der Geschwindigkeit der Flüssigkeit zum Teil auf diesen Effekt zurückzuführen, da bei kleinen Geschwindigkeiten die erwähntenThis - first - effect can on the one hand lead to a limitation of the dynamics of the differential amplifier mentioned. On the other hand, the value of the interference potential difference caused by the interference potential of each electrode is subject to sample variations due to the manufacturing tolerances of the flow sensors. The detectable dependence of the potentials of the measuring electrodes on the speed of the liquid is partly due to this effect, since at low speeds the mentioned
Ladungen an der Grenzschicht zwischen Elektrode und Flüssigkeit von dieser nicht ausgeräumt werden.Charges at the interface between the electrode and the liquid are not cleared by the latter.
Eine zweite Art von Störpotentialen stammt von Partikeln eines Fremdstoffs oder von Luftbläschen, die von der Flüssigkeit mitgeführt werden und die, wenn sie auf eine Elektrode auftreffen, plötzliche Änderungen von deren Potential bewirken. Die Abklingzeit dieser Änderungen ist von der Art der Flüssigkeit abhängig und zumeist auch größer als die Anstiegszeit der Änderungen.A second type of interference potential originates from particles of a foreign substance or from air bubbles which are carried along by the liquid and which, when they strike an electrode, cause sudden changes in their potential. The decay time of these changes depends on the type of liquid and is usually longer than the rise time of the changes.
Auch dieser - zweite - Effekt führt zu einem gestörten Nutz-Messsignal. Der dadurch bedingte Fehler ist zudem vom Potential der Elektrode abhängig. Da dieses aber - wie oben schon erläutert wurde - Exemplarstreuungen aufweist, tritt der zweite Effekt zum ersten Effekt hinzu, sodass die einzelnen Exemplare des Durchflußaufnehmers sehr unterschiedliches Verhalten zeigen, was natürlich äußerst unerwünscht ist.This - second - effect also leads to a disturbed useful measurement signal. The error caused by this also depends on the potential of the electrode. However, since this has - as already explained above - specimen scatter, the second effect is added to the first effect, so that the individual specimens of the flow sensor show very different behavior, which is of course extremely undesirable.
Eine dritte Art von Störpotentialen ist, wie z.B. auch in der US-A 52 10 496 beschrieben, durch Beläge auf den Meßelektroden bedingt, die von der Flüssigkeit dort ablagert werden. Die Bildung der Beläge ist sehr stark von der Geschwindigkeit der Flüssigkeit abhängig. Die Unterschiede im Verhalten der einzelnen Exemplare der Durchflußaufnehmer können durch die Belagsbildung noch weiter vergrößert werden. In der EP-A 1 273 892 ist ein Verfahren zum Betrieb eines magnetischinduktiven Durchflußaufnehmers vorgeschlagen, wobei die Entstehung der erwähnten Störpotentiale, gleich welcher Art, dadurch verhindert oder zumindest deren Wirkung deutlich verringert werden, daß an wenigstens eine der beiden Meßelektroden mittels der Auswerte- und Betriebsschaltung erzeugte Spannungsimpulse zumindest zeitweise angelegt werden. Die Anwendung dieses Verfahrens kann vornehmlich bei ein-phasigen oder auch bei gut durchmischten mehr-phasigen Flüssigkeiten zu einer erheblichen Verbesserung der Meßgenauigkeit von magnetisch-induktivenA third type of interference potential, as also described, for example, in US Pat. No. 5,210,496, is caused by deposits on the measuring electrodes, which are deposited there by the liquid. The formation of the deposits depends very much on the speed of the liquid. The differences in the behavior of the individual specimens of the flow transducers can be increased even further by the formation of deposits. EP-A 1 273 892 proposes a method for operating a magnetic induction flow sensor, whereby the occurrence of the mentioned interference potentials, of whatever type, is thereby prevented or at least their effect is significantly reduced by using at least one of the two measuring electrodes by means of the evaluation and operating circuit generated voltage pulses are applied at least temporarily. The application of this method can primarily with single-phase or also with well-mixed multi-phase liquids to a considerable improvement in the measuring accuracy of magnetic-inductive
Durchflußmessern führen. Darüber hinaus sind beispielsweise in der EP-A 337 292 oder der WO-A 03/004977 Verfahren beschrieben, bei denen die Meßelektroden, insb. durch taktweises Kurzschließen gegen Masse oder durch Anlegen einer harmonischen Wechselspannung, über einen längeren Zeitraum mit einer Ströpotentiale beseitigenden Löschspannung beaufschlagt werden.Flow meters. In addition, methods are described, for example, in EP-A 337 292 or WO-A 03/004977 in which the measuring electrodes, in particular by short-circuiting to ground or by applying a harmonic alternating voltage, over a longer period of time with an extinction voltage which eliminates the potential of the current be charged.
Ein Nachteil des vorbeschriebenen Meßverfahrens bzw. entsprechender Durchflußaufnehmer besteht aber darin, daß beispielsweise bei mehr-phasigen Flüssigkeiten mit ausgeprägter Trennung der einzelnen Flüssigkeitsphasen oder bei breiig-zähen Flüssigkeiten mit einer eher stochastischen, vorab praktisch nicht mehr sinnvoll abschätzbaren und somit auch kaum mehr kalibrierbaren Verteilung der allfällig mitgeführten Fremdstoff-Partikel oder Gasbläschen zu rechnen ist. In entsprechendem Maße können so zumindest Störpotentiale der zweiten Art nicht mehr in ausreichend sicherem Maße von den Meßelektroden entfernt werden.A disadvantage of the above-described measuring method or corresponding flow sensor, however, is that, for example, in the case of multi-phase liquids with a pronounced separation of the individual liquid phases or in mushy-viscous liquids with a rather stochastic, previously practically no longer sensible and therefore hardly calibratable distribution any foreign matter particles or gas bubbles that have been carried along are to be expected. To a corresponding extent, interference potentials of the second type can no longer be removed from the measuring electrodes to a sufficiently safe degree.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dem in die Messsignale von Durchflussmessaufnehmem eingekoppelte Störpotentiale, insb. aber die Störpotentiale der zweiten Art, weitgehend kompensiert werden können und somit ein Meßwert erzeugt werden kann, der weitgehend unabhängig von solchen Störpotentialen, insb. von Störpotentialen der zweiten Art, ist. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung in einem Verfahren zum Betreiben eines Prozeß-Meßgeräts, insb. magnetisch-induktiven Durchflussmessers, mit einem Meßrohr, das in den Verlauf einer von einem, insb. fluiden, Medium durchströmte Leitung eingesetzt ist, welches Verfahren folgende Schritte umfaßt:It is therefore an object of the invention to provide a method with which interference potentials coupled into the measurement signals from flow measuring sensors, in particular the interference potentials of the second type, can be largely compensated for and a measured value can thus be generated which is largely independent of such interference potentials. esp. from interference potentials of the second type. To achieve this object, the invention consists in a method for operating a process measuring device, in particular a magnetic-inductive flow meter, with a measuring tube which is inserted into the course of a line through which a medium, particularly a fluid, flows, which method comprises the following steps comprising:
- Strömenlassen des Mediums durch das Meßrohr,Allowing the medium to flow through the measuring tube,
- Fließenlassen eines elektrischen, insb. bi-polaren, Erregerstroms durch eine Betriebsschaltung des Durchflussmessers zum Treiben einer am Meßrohr angeordneten und auf dieses und/oder das hindurchströmende Medium einwirkenden Erregeranordnung,Allowing an electrical, in particular bi-polar, excitation current to flow through an operating circuit of the flow meter for driving an excitation arrangement arranged on the measuring tube and acting on it and / or the medium flowing through it,
- Erzeugen wenigstens eines mit der physikalischen Meßgröße korrespondierenden elektrischen Meßsignals mittels einer am Messrohr angeordneten Sensoranordnung, - Digitalisieren des Meßsignals oder zumindest eines Anteils desselben zum Erzeugen einer digitalen Abtastfolge, die einen zeitlichen Verlauf des Meßsignals repräsentiert,Generating at least one electrical measurement signal corresponding to the physical measurement variable by means of a sensor arrangement arranged on the measuring tube, digitizing the measurement signal or at least a portion thereof to generate a digital scanning sequence which represents a time course of the measurement signal,
- Speichern wenigstens eines Teils der digitalen Abtastfolge zum Erzeugen eines ersten Datensatzes, der einen zeitlichen Verlauf des Meßsignals innerhalb eines vorgebbaren Zeitintervalls momentan repräsentiert, sowieStoring at least part of the digital scanning sequence for generating a first data record which currently represents a temporal course of the measurement signal within a predefinable time interval, and
- Detektieren einer Anomalie im zeitlichen Verlauf des Meßsignals, die zumindest anteilig von einem im Messsignal enthaltenen, insb. pulsförmigen, Störpotential verursacht ist, durch Detektieren einer Daten-Gruppe innerhalb des gespeicherten ersten Datensatzes, die die Anomalie digital repräsentiert, sowie- Detection of an anomaly in the temporal course of the measurement signal, which is at least partially caused by an interference potential contained in the measurement signal, in particular pulse-shaped, by detecting a data group within the stored first data record, which digitally represents the anomaly, and
- Extrahieren der der Daten-Gruppe zugehörigen Daten aus dem gespeicherten ersten Datensatz zum Erzeugen eines entstörten zweiten Datensatzes und- Extracting the data belonging to the data group from the stored first data record in order to generate an interference-free second data record and
- Ermitteln eines eine physikalische Größe des strömenden Fluids repräsentierenden Meßwerts unter Verwendung des zweiten Datensatzes.- Determining a measured value representing a physical quantity of the flowing fluid using the second data set.
Des weiteren besteht die Erfindung in einem magnetisch-induktiver Durchflußmesser für ein in einer Leitung strömendes Fluid, der umfaßt: - ein in die Leitung einfügbares Meßrohr zum Führen des Fluids,Furthermore, the invention consists in a magnetic-inductive flow meter for a fluid flowing in a line, which comprises: a measuring tube that can be inserted into the line for guiding the fluid,
- eine Auswerte- und Betriebsschaltung,- an evaluation and operating circuit,
- von der Auswerte- und Betriebsschaltung gespeiste Mittel zum Erzeugen eines das Meßrohr durchsetzenden Magnetfelds mit einer am Meßrohr angeordneten und von einem Erregerstrom durchflossenen Spulenanordnung,means fed by the evaluation and operating circuit for generating a magnetic field passing through the measuring tube with a coil arrangement arranged on the measuring tube and through which an excitation current flows,
- wenigstens zwei Meßelektroden zum Abgreifen von Potentialen, die im durch das Meßrohr strömenden und vom Magnetfeld durchsetzten Fluid induziert sind, - zumindest zeitweise mit den Meßelektroden verbundene Mittel zum Erzeugen wenigstens eines von den abgegriffenen Potentialen abgeleiteten Meßsignals sowie- At least two measuring electrodes for tapping potentials which are induced in the fluid flowing through the measuring tube and permeated by the magnetic field, - Means at least temporarily connected to the measuring electrodes for generating at least one measuring signal derived from the tapped potentials and
- Mittel zum Speichern eines digitalisierte Messdaten umfassenden ersten Datensatzes, der einen zeitlichen Verlauf des Meßsignals innerhalb eines vorgebbaren Zeitintervalls momentan repräsentiert,Means for storing a first data record comprising digitized measurement data, which currently represents a temporal course of the measurement signal within a predefinable time interval,
- wobei die Auswerte- und Betriebsschaltung - anhand des ersten Datensatzes eine Anomalie im Meßsignal detektiert, die durch ein wenigstens einer der Meßelektroden angelegtes Störpotential bewirkt ist, - die detektierte Anomalie vom gespeicherten ersten Datensatz extrahiert und einen von der detektierten Anomalie freien zweiten Datensatz erzeugt, und - mittels des von der Anomalie befreiten zweiten Datensatzes wenigstens einen Meßwert erzeugt, der eine physikalische Größe des strömenden Fluids repräsentiert.the evaluation and operating circuit - detects an anomaly in the measurement signal based on the first data set, which is caused by at least one of the measuring electrodes applied interference, - extracts the detected anomaly from the stored first data set and generates a second data set free of the detected anomaly, and - by means of the second data record freed from the anomaly, generates at least one measured value which represents a physical quantity of the flowing fluid.
Nach einer bevorzugten ersten Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung umfasst der zweite Datensatz auch original im ersten Datensatz enthaltene digitale Messdaten.According to a preferred first embodiment of the method of the invention, the second data set also includes digital measurement data originally contained in the first data set.
Nach einer bevorzugten zweiten Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung umfaßt der Schritt des Detektierens der Anomalie den Schritt Ermitteln eines ersten Zeitwertes anhand des ersten Datensatzes, welcher Zeitwert einen Zeitpunkt des Einsetzens einer mit dem Störpotential korrespondierenden Störspannung repräsentiert.According to a preferred second embodiment of the method of the invention, the step of detecting the anomaly comprises the step of determining a first time value based on the first data record, which time value is one Represents the time of onset of an interference voltage corresponding to the interference potential.
Nach einer bevorzugten dritten Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung umfaßt der Schritt des Ermitteins des ersten Zeitwertes die Schritte Vergleichen der digitalen Daten des ersten Datensatzes mit einem vorgebbaren ersten Schwellenwert und Erzeugen eines ersten Vergleichswerts, der ein Überschreiten des ersten Schwellenwerts signalisiert.According to a preferred third embodiment of the method of the invention, the step of determining the first time value comprises the steps of comparing the digital data of the first data record with a predeterminable first threshold value and generating a first comparison value which signals that the first threshold value has been exceeded.
Nach einer bevorzugten vierten Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung umfaßt der Schritt des Detektierens der Anomalie den Schritt Ermitteln eines zweiten Zeitwertes anhand des ersten Datensatzes, welcher Zeitwert einen Zeitpunkt des Verschwindens der Störspannung repräsentiert.According to a preferred fourth embodiment of the method of the invention, the step of detecting the anomaly comprises the step of determining a second time value on the basis of the first data record, which time value represents a point in time of the disappearance of the interference voltage.
Nach einer bevorzugten fünften Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung umfaßt der Schritt des Ermitteins des zweiten Zeitwertes die Schritte Vergleichen der digitalen Daten des ersten Datensatzes mit einem vorgebbaren zweiten Schwellenwert und Erzeugen eines zweiten Vergleichswerts, der ein Unterschreiten des zweiten Schwellenwerts signalisiert.According to a preferred fifth embodiment of the method of the invention, the step of determining the second time value comprises the steps of comparing the digital data of the first data record with a predeterminable second threshold value and generating a second comparison value which signals that the second threshold value has been fallen below.
Nach einer bevorzugten sechsten Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung umfaßt der Schritt des Detektierens der Anomalie den Schritt Ermitteln eines Amplitudenwerts anhand des ersten Datensatzes, welcher Amplitudenwert eine, insb. betragsmäßig größte, Amplitude des Meßsignals innerhalb des vorgebbaren Zeitinteπtalls repräsentiert.According to a preferred sixth embodiment of the method of the invention, the step of detecting the anomaly comprises the step of determining an amplitude value on the basis of the first data record, which amplitude value represents an amplitude of the measurement signal within the predefinable time interval, in particular the largest amount.
Nach einer bevorzugten siebenten Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung umfaßt der Schritt des Detektierens der Anomalie den Schritt Ermitteln eines dritten Zeitwertes anhand des ersten Datensatzes, welcher Zeitwert einen Zeitpunkt des Auftretens der, insb. betragsmäßig größten, Amplitude des Meßsignals innerhalb des vorgebbaren Zeitinteπtalls repräsentiert. Nach einer bevorzugten achten Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung umfaßt der Schritt des Detektierens der Anomalie den Schritt Bilden einer Zeitdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitwert zum Ermitteln eines die Dauer des Auftretens der Störspannung repräsentierenden vierten Zeitwertes.According to a preferred seventh embodiment of the method of the invention, the step of detecting the anomaly comprises the step of determining a third time value on the basis of the first data record, which time value represents a time of occurrence of the amplitude of the measurement signal within the predefinable time interval, in particular the largest amount. According to a preferred eighth embodiment of the method of the invention, the step of detecting the anomaly comprises the step of forming a time difference between the first and the second time value for determining a fourth time value representing the duration of the occurrence of the interference voltage.
Nach einer bevorzugten neunten Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung umfaßt der Schritt des Detektierens der Anomalie den Schritt Vergleichen des Amplitudenwerts mit einem vorgebbaren, insb. im Betrieb veränderlichen, dritten Schwellenwert und Erzeugen eines dritten Vergleichswertes, der ein Überschreiten des dritten Schwellenwerts signalisiert.According to a preferred ninth embodiment of the method of the invention, the step of detecting the anomaly comprises the step of comparing the amplitude value with a predefinable, in particular variable third threshold value and generating a third comparison value which signals that the third threshold value has been exceeded.
Nach einer bevorzugten zehnten Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung umfaßt der Schritt des Erzeugens des entstörten zweiten Datensatzes den Schritt Ermitteln eines Mittelwerts für die im strömenden Fluid induzierte Spannung unter Verwendung des, insb. bereits digitalisierten, Meßsignals.According to a preferred tenth embodiment of the method of the invention, the step of generating the interference-free second data record comprises the step of determining an average value for the voltage induced in the flowing fluid using the measurement signal, in particular already digitized.
Nach einer bevorzugten elften Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung umfaßt der Schritt des Erzeugens des entstörten zweiten Datensatzes den Schritt Ermitteln eines Mittelwerts für die im strömenden Fluid induzierte Spannung unter Verwendung von digitalen Daten des ersten Datensatzes.According to a preferred eleventh embodiment of the method of the invention, the step of generating the interference-free second data set comprises the step of determining an average value for the voltage induced in the flowing fluid using digital data of the first data set.
Nach einer bevorzugten zwölften Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung umfaßt der Schritt des Erzeugens des entstörten zweiten Datensatzes den Schritt Ermitteln eines Mittelwerts für die im strömenden Fluid induzierte Spannung unter Verwendung von digitalen Daten mit einem Zeitwert, der kleiner ist als der erste Zeitwert.According to a preferred twelfth embodiment of the method of the invention, the step of generating the interference-free second data record comprises the step of determining an average value for the voltage induced in the flowing fluid using digital data with a time value that is less than the first time value.
Nach einer bevorzugten dreizehnten Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung umfaßt der Schritt des Erzeugens des entstörten zweitenAccording to a preferred thirteenth embodiment of the method of the invention, the step of generating the suppressed second comprises
Datensatzes den Schritt Ermitteln eines Mittelwerts für die im strömende Fluid induzierten Spannung unter Verwendung von digitalen Daten mit einem Zeitwert, der größer ist als der zweite Zeitwert.Record the step of determining an average for that in the flowing fluid induced voltage using digital data with a time value greater than the second time value.
Nach einer bevorzugten vierzehnten Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung umfaßt der Schritt des Erzeugens des entstörten zweiten Datensatzes den Schritt Erzeugen eines den zeitlichen Verlauf der Störspannung approximierenden künstlichen dritten Datensatzes digitaler Daten unter Verwendung wenigstens eines Teils der Daten aus der die Anomalie repräsentierenden Daten-Gruppe.According to a preferred fourteenth embodiment of the method of the invention, the step of generating the suppressed second data record comprises the step of generating an artificial third data record of digital data approximating the temporal course of the interference voltage, using at least part of the data from the data group representing the anomaly.
Nach einer bevorzugten fünfzehnten Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung umfaßt der Schritt des Erzeugens des künstlichen dritten Datensatzes den Schritt Ermitteln wenigstens einer Ausgleichsfunktion für zumindest einen Teil der digitalen Daten aus der die Anomalie repräsentierenden Daten-Gruppe.According to a preferred fifteenth embodiment of the method of the invention, the step of generating the artificial third data record comprises the step of determining at least one compensation function for at least some of the digital data from the data group representing the anomaly.
Nach einer bevorzugten sechzehnten Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung umfaßt der Schritt des Erzeugens des künstlichen dritten Datensatzes den Schritt Erzeugen digitaler Daten unter Verwendung von Datenwerten aus der die Anomalie repräsentierenden Daten-Gruppe und unter Verwendung der ermittelten Ausgleichsfunktion.According to a preferred sixteenth embodiment of the method of the invention, the step of generating the artificial third data record comprises the step of generating digital data using data values from the data group representing the anomaly and using the determined compensation function.
Nach einer bevorzugten siebzehnten Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung umfaßt der Schritt des Erzeugens des enstörten zweiten Datensatzes den Schritt Bilden einer Differenz zwischen einem der Datenwerte aus der die Anomalie repräsentierenden Daten-Gruppe und einem der Datenwert aus dem künstlichen dritten Datensatz, wobei die beiden jeweils zum Bilden der Differenz verwendeten Datenwerte miteinander korrespondierende, insb. gleiche, Zeitwerte aufweisen.According to a preferred seventeenth embodiment of the method of the invention, the step of generating the faulty second data record comprises the step of forming a difference between one of the data values from the data group representing the anomaly and one of the data values from the artificial third data record, the two each being Form the difference used data values have mutually corresponding, in particular the same, time values.
Nach einer bevorzugten achtzehnten Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung umfaßt der Schritt des Erzeugens der wenigstens einen Ausgleichsfunktion den Schritt Ermitteln wenigstens eines Koeffizienten, insb. einer Zeitkonstante, für die Ausgleichsfunktion unter Verwendung von Datenwerten aus der die Anomalie repräsentierenden Daten-Gruppe.According to a preferred eighteenth embodiment of the method of the invention, the step of generating the at least one comprises Compensation function the step of determining at least one coefficient, in particular a time constant, for the compensation function using data values from the data group representing the anomaly.
Nach einer bevorzugten neunzehnten Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung umfaßt der Schritt des Erzeugens der wenigstens einen Ausgleichsfunktion den Schritt Ermitteln eines Koeffizienten, insb. einer Zeitkonstante, für die Ausgleichsfunktion unter Verwendung des für die im strömenden Fluid induzierten Spannung momentan bestimmten Mittelwertes.According to a preferred nineteenth embodiment of the method of the invention, the step of generating the at least one compensation function comprises the step of determining a coefficient, in particular a time constant, for the compensation function using the mean value currently determined for the voltage induced in the flowing fluid.
Nach einer bevorzugten zwanzigsten Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung umfaßt der Schritt des Ermitteins des Koeffizienten für die Ausgleichsfunktion die Schritte Bilden einer ersten Differenz zwischen einem ersten Datenwert aus der die Anomalie repräsentierenden Daten-Gruppe und dem für die im strömenden Fluid induzierten Spannung momentan bestimmten Mittelwert, Bilden einer zweiten Differenz zwischen einem zweiten Datenwert aus der die Anomalie repräsentierenden Daten-Gruppe und dem für die im strömenden Fluid induzierten Spannung momentan bestimmten Mittelwert und Bilden eines Quotienten der ersten und der zweiten Differenz.According to a preferred twentieth embodiment of the method of the invention, the step of determining the coefficient for the compensation function comprises the steps of forming a first difference between a first data value from the data group representing the anomaly and the mean value currently determined for the voltage induced in the flowing fluid, Forming a second difference between a second data value from the data group representing the anomaly and the mean value currently determined for the voltage induced in the flowing fluid and forming a quotient of the first and the second difference.
Nach einer bevorzugten einundzwanzigsten Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung umfaßt der Schritt des Ermitteins des Koeffizienten für die Ausgleichsfunktion die Schritte Erzeugen einer digitalen Koeffizientenfolge von vorläufigen Koeffizienten für die Ausgleichsfunktion und digitales, insb. rekursives, Filtern der Koeffizientenfolge.According to a preferred twenty-first embodiment of the method of the invention, the step of determining the coefficient for the compensation function comprises the steps of generating a digital coefficient sequence of provisional coefficients for the compensation function and digital, in particular recursive, filtering of the coefficient sequence.
Nach einer bevorzugten zweiundzwanzigsten Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung umfaßt der Schritt des Erzeugens des dritten Datensatzes den Schritt Ermitteln wenigstens einer zweiten Ausgleichsfunktion für zumindest einen zweiten Teil der digitalen Daten aus der die Anomalie repräsentierenden Daten-Gruppe. Nach einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens der Erfindung umfasst die verwendete Erregeranordnung eine Spulenanordnung zum Erzeugen eines, insb. auch das im Messrohr geführten Medium durchsetzenden, Magnetfelds.According to a preferred twenty-second embodiment of the method of the invention, the step of generating the third data record comprises the step of determining at least one second compensation function for at least a second part of the digital data from the data group representing the anomaly. According to a preferred development of the method of the invention, the exciter arrangement used comprises a coil arrangement for generating a magnetic field, in particular also penetrating the medium carried in the measuring tube.
Nach einer Ausgestaltung dieser Weiterbildung der Erfindung umfaßt die verwendete Sensoranordnung am Meßrohr angeordnete Messelektroden und umfaßt das Verfahren folgende weiteren Schritte:According to an embodiment of this development of the invention, the sensor arrangement used comprises measuring electrodes arranged on the measuring tube and the method comprises the following further steps:
- Erzeugen eines auch das Fluid durchsetzenden Magnetfelds mittels der Erregeranordnung, - Induzieren einer Spannung im strömenden Fluid zum Verändern von an Messelektroden angelegten Potentialen sowieGenerating a magnetic field which also penetrates the fluid by means of the exciter arrangement, inducing a voltage in the flowing fluid for changing potentials applied to measuring electrodes and
- Abführen von den Meßelektroden angelegten Potentialen zum Erzeugen des wenigstens einen Meßsignals.- Removal of potentials applied by the measuring electrodes for generating the at least one measuring signal.
Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die in hohem Maße veränderlichen Störpotentiale im wenigstens einen Messsignal anhand von mit den Störpotentialen korrespondierenden Anomalien, insb. direkt und im Zeitbereich oder vielmehr im Abtastbereich, zu detektieren, die im wenigstens einen von der Sensoranordnung des Durchflussaufnehmers geliefertenA basic idea of the invention is to detect the highly variable interference potentials in the at least one measurement signal on the basis of anomalies corresponding to the interference potentials, in particular directly and in the time range or rather in the scanning range, which in at least one are provided by the sensor arrangement of the flow sensor
Meßsignal bzw. in vom Meßsignal abgeleiteteten, digital gespeicherten Daten- Sätzen auftreten. Durch Extraktion der mit den Anomalien korrespondierenden digitalen Daten und ersetzen derselben durch berechnete Daten werden praktisch Datensätze geschaffen, die teilweise aus originalen Messdaten und teilweise aus künstlichen Rechendaten bestehen.Measurement signal or occur in digitally stored data records derived from the measurement signal. By extracting the digital data corresponding to the anomalies and replacing them with calculated data, practically data sets are created, some of which consist of original measurement data and some of which are artificial computing data.
Die Erfindung basiert dabei auf der überraschenden Erkenntnis, daß Störpotentiale der beschriebenen Art zwar in einem in hohen Maße stochastischen verteilt sein können, jedoch die zu detektierenden Anomalien zumeist einen typischen Verlauf bzw. eine typische Form aufweisen, deren Erkennung sowohl eine Identifizierung solcher Störpotentiale in den vom Meßsignal abgeleiteteten, digital gespeicherten Daten-Sätzen als auch ein Bereinigen derselben durch Manipulation, insb. ein nicht-lineares digitales Filtern, der von den Störpotentialen betroffenen digitalen Daten ermöglicht, wobei die eigentliche, im Meßsignal original enthaltene Information über die zu messende physikalische Größe einerseits weitgehend erhalten bleibt und andererseits auch für die Ermittlung des Meßwerts sehr schnell verfügbar gemacht ist.The invention is based on the surprising finding that interference potentials of the type described can be distributed in a highly stochastic manner, but the anomalies to be detected mostly have a typical course or a typical form, the detection of which both identifies such interference potentials in the digitally stored data records derived from the measurement signal and also a Clean them up by manipulation, in particular a non-linear digital filtering, which enables digital data affected by the interference potentials, the actual information contained in the measurement signal originally about the physical quantity to be measured being largely retained on the one hand and also for determining the measurement value on the other hand is made available very quickly.
Das Verfahren der Erfindung und weitere Vorteile werden nun anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Zeitdiagrammen und schematisierten Schaltbildern eines magnetisch-induktiven Durchflußmessers näher erläutert.The method of the invention and further advantages will now be explained in greater detail on the basis of time diagrams and schematic circuit diagrams of a magnetic-inductive flow meter shown in the figures of the drawing.
Fig. 1a, b zeigen schematisch und teilweise in der Form eines Blockschaltbilds einen für den Ablauf des Verfahrens der Erfindung geeignetes - hier magnetisch-induktiver Durchflußmesser ausgebildetes - Prozeß-Meßgerät,1a, b show schematically and partly in the form of a block diagram a process measuring device which is suitable for the execution of the method of the invention, here a magnetic-inductive flow meter,
Fig. 2a zeigt schematisch ein Zeitdiagramm eines im Betrieb des Prozeß- Meßgeräts gemäß Fig. 1a, 1b fließenden Erregerstroms,2a schematically shows a time diagram of an excitation current flowing during operation of the process measuring device according to FIGS. 1a, 1b,
Fig. 2b, c zeigen schematisch Zeitdiagramme von im Betrieb des Fig. 3a, b Prozeß-Meßgeräts gemäß Fig. 1a, 1b meßbaren Potentialen und Fig. 4a, b Fig. 5a, b2b, c schematically show time diagrams of potentials measurable during operation of FIGS. 3a, b process measuring device according to FIGS. 1a, 1b and FIGS. 4a, b, 5a, b
Fig. 6a, b zeigen schematisch im Betrieb des Prozeß-Meßgeräts gemäß Fig. 1a, 1b digital gespeicherte Verläufe von gemessenen Potentialen.6a, b schematically show digitally stored curves of measured potentials during operation of the process measuring device according to FIGS. 1a, 1b.
In Fig. 1 ist schematisch und teilweise in der Form eines Blockschaltbilds ein für den Ablauf des Verfahrens der Erfindung geeignetes - hier als magnetischinduktiver Durchflußmesser ausgebildetes - Prozeß-Meßgerät dargestellt, mittels dem Meßwerte für zumindest eine physikalische Größe eines in einer - hier nicht gezeigten - Rohrleitung strömenden Mediums, insb. eines Fluids, erzeugt werden können. Beispielsweise kann der Durchflußmesser dazu verwendet werden, einen Volumendurchfluß und/oder eine Strömungsgeschwindigkeit einer elektrisch leitenden Flüssigkeit zu messen.1 schematically and partly in the form of a block diagram shows a process measuring device which is suitable for the execution of the method of the invention - here designed as a magnetic-inductive flow meter - by means of which measured values for at least one physical quantity of a - Not shown here - pipeline flowing medium, in particular a fluid, can be generated. For example, the flow meter can be used to measure a volume flow and / or a flow rate of an electrically conductive liquid.
Der hier gezeigte Durchflußaufmesser umfasst einen Durchflußaufnehmer 1 zum Erzeugen von mit der zu messenden physikalischen Größe korrespondierenden Meßpotentialen, eine Betriebsschaltung 2 zum Erfassen der Meßpotentiale und zum Erzeugen wenigstens eines mit der physikalischen Größe korrespondierenden Meßsignals sowie eine Auswerteschaltung 3, die dazu dient die Betriebsschaltung 2 und somit auch den Durchflußaufnehmer 1 anzusteuern sowie unter Verwendung des wenigstens einen Meßsignals die physikalischen Größe repräsentierenden Meßwerte zu erzeugen. Die Betriebsschaltung 2, ggf. auch einige Komponenten des Durchflußaufnehmers 1 können beispielsweise, wie auch in Fig. 1a schematisch angedeutet, in einem Elektronikgehäuse 10 des Durchflußmessers untergebracht sein.The flow meter shown here comprises a flow sensor 1 for generating measurement potentials corresponding to the physical quantity to be measured, an operating circuit 2 for detecting the measurement potentials and for generating at least one measurement signal corresponding to the physical quantity, as well as an evaluation circuit 3 which serves the operating circuit 2 and thus also to control the flow sensor 1 and to generate measured values representing the physical quantity using the at least one measurement signal. The operating circuit 2, and possibly also some components of the flow sensor 1, can be accommodated in an electronics housing 10 of the flow meter, for example, as indicated schematically in FIG. 1a.
Zum Durchflußaufnehmer 1 gehört ein in den Verlauf der erwähnten Rohrleitung einsetzbares Meßrohr 11 , das eine Rohrwand aufweist und durch das im Betrieb in Richtung einer Meßrorhiängsachse das zu messende Fluid strömen gelassen wird.The flow sensor 1 includes a measuring tube 11 which can be inserted in the course of the above-mentioned pipeline and which has a tube wall and through which the fluid to be measured flows in operation in the direction of a measuring axis.
Zur Vermeidung eines Kurzschließens von im Fluid induzierten Spannungen ist ein das Fluid berührendes Innenteil des Meßrohrs 11 elektrisch nicht-leitend ausgeführt. Metall-Meßrohre sind dafür üblicherweise innen mit einer elektrisch nicht-leitenden Schicht, z.B. aus Hartgummi, Polyfluorethylen etc., versehen und auch i.a. nicht-ferromagnetisch; bei vollständig aus einem Kunststoff oder aus einer Keramik, insb. aus Aluminiumoxid-Keramik, bestehenden Meßrohren ist die elektrisch nichtleitende Schicht demgegenüber nicht erforderlich.To avoid short-circuiting of voltages induced in the fluid, an inner part of the measuring tube 11 that contacts the fluid is designed to be electrically non-conductive. Metal measuring tubes are usually provided with an electrically non-conductive layer, e.g. made of hard rubber, polyfluoroethylene etc., and also i.a. non-ferromagnetic; in the case of measuring tubes consisting entirely of a plastic or a ceramic, in particular of aluminum oxide ceramic, the electrically non-conductive layer is not required.
Eine von einer in der Betriebsschaltung 2 vorgesehenen Treiber-Elektronik 21 angesteuerte Erregeranordnung des Durchflußmessers weist im gezeigten Ausführungsbeispiel eine am Meßrohr 11 angeordnete erste Feldspule 12 und eine am Meßrohr 11 angeordnete zweite Feldspule 13 auf. Die Feldspulen 12, 13 liegen auf einem ersten Durchmesser des Meßrohrs 11. Die Erregeranordnung dient im Betrieb der Erzeugung eines die Rohrwand und das hindurchströmende Fluid durchsetzenden Magnetfelds H. Dieses entsteht, wenn in den, hier in Reihe geschalteten, Feldspulen 12, 13 ein von der Treiber- Elektronik 21 getriebener Erregerstrom I fließen gelassen wird. Der, insb. bipolar, Erregerstrom I kann hierbei z.B. rechteck-, dreieck- oder sinus-förmig ausgebildet sein.An excitation arrangement of the flow meter controlled by driver electronics 21 provided in the operating circuit 2 has been shown in FIG Embodiment a first field coil 12 arranged on the measuring tube 11 and a second field coil 13 arranged on the measuring tube 11. The field coils 12, 13 lie on a first diameter of the measuring tube 11. The exciter arrangement is used in operation to generate a magnetic field H passing through the tube wall and the fluid flowing through it. This occurs when one of the field coils 12, 13 connected here in series the driver electronics 21 driven excitation current I is allowed to flow. The excitation current I, in particular bipolar, can be rectangular, triangular or sinusoidal, for example.
In Fig. 1b ist gezeigt, daß die Feldspulen 12, 13 keinen Kern enthalten, also so genannte Luftspulen sind. Die Feldspulen 12, 13 können jedoch auch, wie bei derartigen Spulenanordnungen üblich, um einen Kern gewickelt sein, der i.a. weichmagnetisch ist, wobei die Kerne mit Polschuhen zusammenwirken können, vgl. z.B. die US-A 55 40 103.In Fig. 1b it is shown that the field coils 12, 13 do not contain a core, that is to say they are so-called air coils. The field coils 12, 13 can, however, as is customary in the case of such coil arrangements, be wound around a core which in general. is soft magnetic, whereby the cores can interact with pole pieces, cf. e.g. US-A 55 40 103.
Die im gezeigten Ausführungsbeispiel als elektromagnetisch auf das Medium wirkende Spulenanordnung ausgebildet Erregeranordnung ist hier so ausgeführt, insb. sind die beiden Feldspulen 12, 13 so geformt und dimensioniert, daß das damit erzeugte Magnetfeld H innerhalb des Meßrohrs 11 zumindest bezüglich eines zum ersten Durchmesser senkrechten zweiten Durchmessers symmetrisch, insb. rotationssymmetrisch, ausgebildet ist.The exciter arrangement, which in the exemplary embodiment shown acts as an electromagnetic coil acting on the medium, is designed here, in particular the two field coils 12, 13 are shaped and dimensioned such that the magnetic field H thus generated within the measuring tube 11 at least with respect to a second one perpendicular to the first diameter Diameter is symmetrical, especially rotationally symmetrical.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird mittels der Treiber-Elektronik 21 ein, insb. auf konstante Amplitude geregelter, Gleichstrom erzeugt, der dann mittels eines entsprechenden, beispielsweise in H- oder T-Schaltung konfigurierten, Schaltwerks periodisch umgeschaltet und so zu einem Wechselstrom mit geregelter Amplitude moduliert wird. Infolgedessen wird also der Erregerstrom I so durch die Spulenanordnung fließengelassen, daß die Spulen 12, 13, wie in Fig. 2a schematisch dargestellt, während einer ersten Schaltphase PH 11 jeweils in einer ersten Stromrichtung und während einer auf die erste Schaltphase folgenden zweiten Schaltphase PH12 jeweils in einer zur ersten Stromrichtung umgekehrten Gegenrichtung durchflössen sind, vgl. zu Stromregelung und -umpolung z.B. auch die US-A 44 10 926 oder die US-A 60 31 740.According to one embodiment of the invention, the driver electronics 21 generate a direct current, in particular regulated to a constant amplitude, which is then periodically switched by means of a corresponding switching mechanism configured, for example, in an H or T circuit, and thus to an alternating current with regulated Amplitude is modulated. As a result, the excitation current I is allowed to flow through the coil arrangement such that the coils 12, 13, as shown schematically in FIG. 2a, during a first switching phase PH 11 in each case in a first current direction and during a second switching phase PH12 following the first switching phase in one for flow through the opposite direction in the first current direction, cf. for current regulation and polarity reversal, for example, also US-A 44 10 926 or US-A 60 31 740.
Auf die zweite Schaltphase PH 12 folgt eine dritte Schaltphase PH21, während der der Erregerstrom I wieder in der ersten Stromrichtung fließt. Auf die dritte Schaltphase folgt eine vierte Schaltphase PH22, während der der Erregerstrom I wieder in der Gegenrichtung fließt. Darauf folgt eine entsprechende Schaltphase PH31 u.s.w. Bezüglich der Umkehrung der Richtung des Erregerstroms I bilden jeweils zwei der aufeinanderfolgenden Schaltphasen eine Umschaltperiode P1 , P2, P3 u.s.w. Einhergehend mit der Umpolung des die Spulenanordnung durchfließenden Erregerstroms I, abgesehen von einer allfälligen Schaltphasenverschiebung im wesentlichen synchron dazu wird auch das Magnetfeld H wiederholt umgepolt, vgl. hierzu Fig. 2a.The second switching phase PH 12 is followed by a third switching phase PH21, during which the excitation current I flows again in the first current direction. The third switching phase is followed by a fourth switching phase PH22, during which the excitation current I flows again in the opposite direction. This is followed by a corresponding switching phase PH31 etc. With regard to the reversal of the direction of the excitation current I, two of the successive switching phases form a switching period P1, P2, P3, etc. Along with the polarity reversal of the excitation current I flowing through the coil arrangement, apart from a possible switching phase shift essentially in sync with it, the magnetic field H is also reversed, see FIG. Fig. 2a.
Zum Erzeugen wenigstens eines mit der Meßgröße korrespondierenden elektrischen Messsignals ist ferner eine am Messrohr oder zumindest in dessen Nähe angeordnete Sensoranordnung im Messaufnehmer vorgesehen. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Sensoranordnung praktisch direkt am Messrohr angebrachte Elektroden auf. Eine an einer Innenseite derTo generate at least one electrical measurement signal corresponding to the measured variable, a sensor arrangement arranged on the measuring tube or at least in the vicinity thereof is also provided in the measuring sensor. According to one embodiment of the invention, the sensor arrangement has electrodes practically directly attached to the measuring tube. One on the inside of the
Rohrwand des Meßrohrs 11 angeordnete erste Elektrode 14 dient dabei dem Abgriff eines vom Magnetfeld H induzierten ersten Potentials e - Eine in der gleichen Weise angeordnete zweite Elektrode 15 dient ferner dem Abgriff eines vom Magnetfeld induzierten zweiten Potentials eι5. Die Meßelektroden 14, 15 liegen auf dem zum ersten Durchmesser und zur Meßrohlängsachse senkrechten zweiten Durchmesser des Meßrohrs 11 , sie können aber z.B. auch auf einer zum zweiten Durchmesser parallelen Sehne des Meßrohrs 11 liegen, vgl. hierzu auch die US-A 56 46 353.The tube wall of the measuring tube 11 arranged first electrode 14 serves to tap a first potential e induced by the magnetic field H - A second electrode 15 arranged in the same way also serves to tap a second potential eι 5 induced by the magnetic field. The measuring electrodes 14, 15 lie on the second diameter of the measuring tube 11 perpendicular to the first diameter and to the longitudinal axis of the measuring tube, but they can, for example, also lie on a chord of the measuring tube 11 parallel to the second diameter, cf. see also US-A 56 46 353.
In Fig. 1b sind die Meßelektroden 14, 15 als galvanische Messelektroden gezeigt, also als solche, die das Fluid berühren. Es können jedoch auch zwei kapazitive, also z.B. innerhalb der Rohrwand des Meßrohrs 11 angeordnete, Meßelektroden verwendet werden. Jede der Meßelektroden 14, 15 greift für sich ein elektrisches Potential eu, e-15 ab, das im Betrieb aufgrund des Faraday- Gesetzes im hindurchströmenden Fluid induziert wird.In Fig. 1b, the measuring electrodes 14, 15 are shown as galvanic measuring electrodes, that is to say as those which touch the fluid. However, two capacitive ones, that is to say for example arranged inside the tube wall of the measuring tube 11, Measuring electrodes are used. Each of the measuring electrodes 14, 15 taps an electrical potential eu, e- 15 which is induced in the fluid flowing through during operation due to Faraday's law.
Wie in der Fig. 1 b gezeigt sind die Meßelektroden 14, 15 im Betrieb zumindest zeitweise mit einem invertierenden bzw. nicht-invertierenden Eingang eines Differenzverstärkers 22 verbunden. Somit wird eine als Meßsignal u dienende Potentialdifferenz der beiden von den Meßelektroden 14, 15 abgegriffenen Potentiale e1 , eis gebildet, das mit einer im hindurchströmenden Fluid aufgebauten Spannung und somit auch mit der zu messenden physikalischen Größe korrespondiert. Die an den Meßelektroden 14, 15 anliegenden Potentiale e- , eis liegen üblicherweise etwa im Bereich von 10 mV bis 100 mV.As shown in FIG. 1 b, the measuring electrodes 14, 15 are at least temporarily connected to an inverting or non-inverting input of a differential amplifier 22 during operation. A potential difference of the two potentials e 1 , ice tapped by the measuring electrodes 14, 15 is thus formed, which corresponds to a voltage built up in the fluid flowing through and thus also to the physical quantity to be measured. The potentials e, ice applied to the measuring electrodes 14, 15 are usually approximately in the range from 10 mV to 100 mV.
Das im gezeigten Ausführungsbeispiel ausgangs des Differenzverstärkers 22 anliegende Meßsignal u wird, wie in FigJa, 1b schematisch dargestellt, der im Durchflußmesser vorgesehenen Auswerteschaltung 3 zugeführt. Erfindungsgemäß dient die Auswerteschaltung 3 insb. dazu, das zugeführte Meßsignal u zu digitalisieren und abschnittsweise inform eines ersten Datensatzes DS1 abzuspeichern, so daß zur Ermittlung des Meßwerts XM eine Information über den zeitlichen Verlauf eines Abschnitts des Meßsignals u in digitaler Form zur Verfügung gehalten wird.The measurement signal u present in the exemplary embodiment shown output of the differential amplifier 22 is, as shown schematically in FIGS. 1b, supplied to the evaluation circuit 3 provided in the flow meter. According to the invention, the evaluation circuit 3 serves, in particular, to digitize the supplied measurement signal u and to store sections of it in a first data record DS 1 , so that information about the temporal course of a section of the measurement signal u is available in digital form for determining the measured value XM ,
Zu diesem Zweck ist das Meßsignal u der Auswerteschaltung 3, wie in Fig. 1a schematisch dargestellt, im gezeigten Ausführungsbeispiel über ein Tiefpaßfilter 31 von vorgebbarer Filterordnung, z.B. einem passiven oder einem aktiven RC- Filter, und von einstellbarer Grenzfrequenz zugeführt. Das Tiefpaßfilter 31 dient dazu, das Meßsignal u zur Vermeidung von Aliasing-Fehler bandzubegrenzen und somit für eine Digitalisierung entsprechend vorzuverarbeiten. Die Grenzfrequenz ist gemäß dem bekannten Nyquist-Abtasttheorem dazu auf weniger als das 0,5-fache einer Abtastfrequenz eingestellt, mit der der passierengelassene Anteil des Meßsignals u abgetastet wird. Für den Fall, daß das Meßsignal u bereits in der erforderlichen Weise bandbegrenzt ist, kann ggf. auch auf das Tiefpaßfilter 31 verzichtet werden.For this purpose, the measurement signal u is fed to the evaluation circuit 3, as shown schematically in FIG. 1 a, in the exemplary embodiment shown via a low-pass filter 31 of a predefinable filter order, for example a passive or an active RC filter, and an adjustable cut-off frequency. The low-pass filter 31 serves to limit the measurement signal u in order to avoid aliasing errors and thus to preprocess it accordingly for digitization. According to the known Nyquist sampling theorem, the cut-off frequency is set to less than 0.5 times a sampling frequency with which the portion of the measurement signal u that is passed is sampled. In case that the measurement signal u is already band-limited in the required manner, the low-pass filter 31 can optionally also be dispensed with.
Ausgangsseits ist das Tiefpaßfilter 31 an einen Signaleingang eines A/D- Wandlers (Analog-zu-Digital-Wandler) 32 der Auswerteschaltung 3 gekoppelt, der dazu dient, das via Tiefpaßfilter 31 zugeführte Meßsignal u in ein dieses repräsentierendes, digitales Meßsignal UD umzuwandeln. Als A/D-Wandler 32 können hierzu dem Fachmann bekannte, z.B. seriell- oder parallel-umsetzende, A/D-Wandler verwendet werden, die mit der oben erwähnten Abtastfrequenz getaktet werden können. Ein dafür geeigneter A/D-Wandlertyp ist z.B. der eines Delta-sigma A/D Converters ADS 1252 von Texas Instruments Inc. mit einer Auflösung von 24 Bit und einer zulässigen Abtastfrequenz von kleiner gleich 40 kHz, wobei zur Realiserung des erfindungsgemäßen Verfahrens durchaus Abtastfrequenzen von kleiner 10 kHz ausreichend sein können.On the output side, the low-pass filter 31 is coupled to a signal input of an A / D converter (analog-to-digital converter) 32 of the evaluation circuit 3, which serves to convert the measurement signal u supplied via the low-pass filter 31 into a digital measurement signal UD representing it. For this purpose, the A / D converter 32 known to the person skilled in the art, e.g. serial or parallel converting, A / D converters can be used, which can be clocked with the sampling frequency mentioned above. A suitable A / D converter type is e.g. that of a delta-sigma A / D converter ADS 1252 from Texas Instruments Inc. with a resolution of 24 bits and a permissible sampling frequency of less than or equal to 40 kHz, wherein sampling frequencies of less than 10 kHz may be sufficient to implement the method according to the invention.
Für den Fall, daß der verwendete A/D-Wandler 32, wie z.B. vorgenannter ADS 1252, zum Umformen von ausschließlich positiven Signalwerten vorgesehen ist, ist eine Referenzspannung des A/D-Wandlers 32, entsprechend so einzustellen, daß ein zu erwartender minimaler Signalwert eingangs des Wandlers wenigstens ein Bit, insb. das höchste signifikante Bit (MSB), des Meßsignals UD setzt. Anders gesagt, dem ausgangs des Tiefpaßfilters 31 anliegenden Signal ist ein Gleichanteil so aufzuaddieren, daß es auf den A/D- Wandler 32 praktisch als ein Gleichsignal von veränderlicher Amplitude wirkt.In the event that the A / D converter 32 used, e.g. The aforementioned ADS 1252 is provided for converting only positive signal values, a reference voltage of the A / D converter 32 is to be set accordingly so that an expected minimum signal value input of the converter is at least one bit, especially the highest significant bit (MSB). , of the measurement signal UD. In other words, a DC component must be added to the signal present at the output of the low-pass filter 31 in such a way that it acts on the A / D converter 32 practically as a DC signal of variable amplitude.
Das ausgangsseits des A/D-Wandlers 32 anliegende digitale Meßsignal uD wird, z.B. via internen Datenbus, segmentsweise in einen flüchtigen Datenspeicher 33 der Auswerteschaltung 3 geladen und dort als eine das Meßsignal u momentan repräsentierende endliche Abtastfolge AF inform eines Ensembles von digital gespeicherten Meßdaten, insb. für einen digitalen Durchflußrechner 34 der Auswerteschaltung 3, verfügbar gehalten. AlsThe digital measurement signal u D present on the output side of the A / D converter 32 is loaded segment by segment, for example via an internal data bus, into a volatile data memory 33 of the evaluation circuit 3 and there as a finite scan sequence AF inform representing the measurement signal u of an ensemble of digitally stored measurement data , in particular for a digital flow computer 34 of the evaluation circuit 3. As
Datenspeicher 33 können hierbei z.B. statische und/oder dynamische Schreib- Lese-Speicher dienen. Eine Breite für ein momentanes Abtastfenster, also eine zeitliche Länge des abzuspeichernden, momentan das Meßsignal u repräsentierenden Abschnitts der Abtastfolge AF kann beispielsweise im Bereich der gesamten Dauer einer der Umschaltperioden P1 , P2 liegen, mit der der Erregerstrom I getaktet ist oder auch im Bereich der Dauer einer der Schaltphasen PH11 , PH12, PH21 , PH22, wobei die Taktung, mit der in den Datenspeicher 33 eingelesen wird, dementsprechend auch im wesentlichen phasengleich zur Taktung des Erregerstroms ist. Übliche Taktzeiten liegen bei herkömmlichen Durchflußmesern der beschriebenen Art etwa im Bereich von 10 bis 100 ms, was wiederum bei einer Abtastfrequenz fa A/D-Wandlers 32 von 10 kHz jeweils eine Anzahl von 100 bis 1000 Samples, also 1000 abgespeicherten Abtastwerten von der Abtastfolge AF bzw. den ersten Datensatz ergeben würde.In this case, data memories 33 can serve, for example, static and / or dynamic read / write memories. A width for a current scanning window, i.e. a time length of the section of the scanning sequence AF to be stored, which currently represents the measurement signal u, can be, for example, in the range of the entire duration of one of the switching periods P1, P2 with which the excitation current I is clocked or also in the range of Duration of one of the switching phases PH11, PH12, PH21, PH22, the clocking with which data is read into the data memory 33 being accordingly essentially in phase with the clocking of the excitation current. Typical cycle times are in conventional Durchflußmesern of the type described for example in the range of 10 to 100 ms, which in turn at a sampling frequency f a A / D converter 32 of 10 kHz, respectively, a number of 100 to 1000 samples, so in 1000 the stored samples from the sampling sequence AF or the first record would result.
Falls erforderlich, beispielsweise bedingt durch eine geringere Speicherkapazität des Datenspeichers 33 oder zur vorgelagerten Eliminierung, von feldumkehrbedingten Spannungstransienten, ist es auch möglich, nur ein Anteil des pro Schaltphase erzeugten Meßsignals u, vielmehr des digitalen Meßsignals UD in den Datenspeicher 33 einzulesen. Zur Veranschaulichung sind dazu die oben erwähnten Schaltphasen PH11 , PH12, PH21 , PH22, PH31 jeweils in eine zugehörige, dem Magnetfeldaufbau dienende erste Teil- Periodendauer T111 , T121 , T211 , T221 , T311 und in eine zugehörige, als Meßphase dienende zweite Teil-Periodendauer T112, T122, T212, T222, T312 unterteilt, vgl. die Fig. 2a, 2b und 2c. Vorzugsweise wird bei dieserIf necessary, for example due to a smaller storage capacity of the data memory 33 or for the upstream elimination of field reversal-related voltage transients, it is also possible to read only a portion of the measurement signal u generated per switching phase, rather the digital measurement signal UD into the data memory 33. For this purpose, the switching phases PH11, PH12, PH21, PH22, PH31 mentioned above are each illustrated in an associated first partial period T111, T121, T211, T221, T311 and the associated second partial period serving as a measuring phase T112, T122, T212, T222, T312 divided, see 2a, 2b and 2c. Preferably this
Ausgestaltung der Erfindung jeweils immer nur im zur jeweils aktuellen zweite der Teil-Periodendauern T112, T122, T212, T222 oder T312 zugehörigen Verlauf des Meßsignals u im Datenspeicher 33 virtuell abgebildet, wobei die Auswertung der Meßdaten und die Erzeugung des Meßwerts dann jeweils während der nächsten Magnetfeldaufbauphase T121 , T211 , T221 , T311 erfolgen kann. Zum Erzeugen des Meßwerts XM aus der Abtastfolge AF hat der Durchflußrechner 34, z.B. via internen Datenbus, zumindest temporär einen, insb. Daten lesenden, Zugriff auf den Datenspeicher 33 und die darin abgelegten Datensätze. Der Durchflußrechner 34 kann z.B., wie in Fig. 1a schematisch dargestellt, in vorteilhafter Weise mittels eines Mikroprozessors 30 und in diesem ablaufender Rechenprogramme realisiert sein.Embodiment of the invention in each case only virtually in the course of the measurement signal u associated with the respectively current second of the partial period durations T112, T122, T212, T222 or T312 in the data memory 33, the evaluation of the measurement data and the generation of the measurement value then in each case during the next Magnetic field build-up phase T121, T211, T221, T311 can take place. To generate the measured value XM from the scanning sequence AF, the flow computer 34 has, at least temporarily, access to the data memory 33 and the data records stored therein, in particular via data bus, for example via an internal data bus. The flow computer 34 can, for example, as shown schematically in FIG. 1 a, be advantageously implemented by means of a microprocessor 30 and computer programs running in it.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfaßt die Auswerteschaltung 3 ferner einen als separate Teilschaltung ausgeführten Speichermananger 35, der mit dem Mikroprozessor 30, z.B. via internen Datenbus, kommunizierend dazu dient, den Datenspeicher 33 zu verwalten, insb. das Sampling des digitalen Meßsignals uD und das Erzeugen der Abtastfolge AF zu steuern, und somit den Mikroprozessor 30 zu entlasten. Der Speichermananger 35 ist bevorzugt in einen programmierbaren Funktionsspeicher, z.B. ein PAL (programmable array logic) oder ein FPGA (field programmable gate array), implementiert. Falls erforderlich, kann der Speichermananger 35 aber auch mittels des Mikroprozessors 30 oder eines weiteren, hier nicht gezeigten, Mikroprozessors und entsprechenden, darin ablaufenden Rechenprogrammen realisiert sein. Mittels des Speichermanangers 35 kann z.B. auch eine für derartige Durchflußmeßgeräte übliche Mittelwert- oder Medianbildung über mehrere Abtastfolgen realisiert werden.According to a preferred embodiment of the invention, the evaluation circuit 3 further comprises a memory manager 35 designed as a separate subcircuit, which communicates with the microprocessor 30, for example via an internal data bus, to manage the data memory 33, in particular the sampling of the digital measurement signal u D and control the generation of the scan sequence AF, and thus relieve the microprocessor 30. The memory manager 35 is preferably implemented in a programmable functional memory, for example a PAL (programmable array logic) or an FPGA (field programmable gate array). If necessary, the memory manager 35 can also be implemented by means of the microprocessor 30 or another microprocessor (not shown here) and corresponding computer programs running therein. By means of the memory manager 35 it is also possible, for example, to implement a mean or median formation, customary for such flowmeters, over a plurality of scanning sequences.
Wie bereits mehrfach erwähnt kann das Meßsignal u aufgrund von an den Meßelektroden 14, 15 auftretenden Störpotentialen E112, E122, E222, E312 in erheblichem Maße gestört und somit verfälscht sein, vgl. hierzu auch Fig. 2b, 2c. Zur Veranschaulichung sind ferner in den Fig. 3a, 3b über etwa 10 Sekunden aufgenommene Verläufe der Potentiale eι4, e-ι5 dargestellt, die zeitweise von Störpotentialen überlagert sind, wobei ein in der beschriebenen Weise gestörter Bereich der aufgenommenen Potentialverläufe βι4, eis in den Fig. 4a, 4b nochmals in einem anderen Zeitmaßstab gezeigt sind; im Vergleich dazu sind in den Fig. 5a, 5b praktisch ungestörte Bereiche der in Fig. 3a bzw. 3b gezeigten Potentialverläufe e<ι , e^ nochmals dargestellt.As already mentioned several times, the measurement signal u can be disturbed to a considerable extent due to interference potentials E112, E122, E222, E312 occurring at the measurement electrodes 14, 15, and can therefore be falsified, cf. see also Fig. 2b, 2c. For illustration, FIGS. 3a, 3b also show curves of the potentials eι 4 , e-ι 5 recorded over approximately 10 seconds, which are temporarily superimposed by interference potentials, with a region of the recorded potential curves βι 4 , ice which is disturbed in the manner described 4a, 4b are shown again in a different time scale; compared 5a, 5b, undisturbed areas of the potential curves e <ι, e ^ shown in FIGS. 3a and 3b are shown again.
Untersuchungen der zeitlichen Verläufe solcher Störpotentiale haben ergeben, daß, wie auch den Fig. 3a, 3b ohne weiteres entnehmbar, zwar beispielsweise die Höhe ihrer Amplitude oder die Zeitpunkte ihres Auftretens nicht vorherbestimmbar ist, wohl aber zumindest für eine Vielzahl der Störpotentiale ein typischer Amplitudenverlauf postuliert und im Sinne einer a-priori- Information bei der Auswertung des Meßsignals u und der Ermittlung der Meßwerte berücksichtigt werden kann. Es hat sich nämlich überraschenderweise gezeigt, daß sich die Störpotentiale im zeitlichen Verlauf des Meßsignals u inform von markanten, vorab zumindest qualitativ in ihrer Verlaufsform bestimmbaren Anomalien niederschlagen. Zu dem hat es sich gezeigt, daß diese Anomalien im Betrieb innerhalb der Abtastfolge AF oder vielmehr anhand des daraus abgeleiteten aktuellen Datensatzes DSi vergleichsweise sicher detektiert und auf Kosten eines vergleichsweise sehr geringen Informationsverlust aus dem Datensatz eliminiert werden können.Examinations of the temporal profiles of such interference potentials have shown that, as can also be seen in FIGS. 3a, 3b, the height of their amplitude or the times of their occurrence cannot be predicted, but a typical amplitude profile is postulated for at least a large number of the interference potentials and can be taken into account in the sense of a priori information when evaluating the measurement signal u and determining the measurement values. Surprisingly, it has been shown that the interference potentials in the course of the measurement signal u inform are reflected in distinctive anomalies which can be determined beforehand at least qualitatively in terms of their shape. In addition, it has been shown that these anomalies can be detected relatively reliably during operation within the scanning sequence AF or rather on the basis of the current data record DSi derived therefrom and can be eliminated from the data record at the expense of a comparatively very low loss of information.
Dementsprechend wird beim erfindungsgemäßen Verfahren eine Anomalie im zeitlichen Veriauf des Meßsignals u, die zumindest anteilig von einem wenigstens einer der Meßelektroden 14, 15 angelegten Störpotential, insb. pulsförmige, Störspannung verursacht ist, dadurch detektiert, daß, wie in Fig. 6a schematisch dargestellt, eine Daten-Gruppe DSA innerhalb des gespeicherten ersten Datensatzes DSi ermittelt wird, die die Anomalie digital repräsentiert. Ferner wird zum Erzeugen eines entstörten zweiten Datensatzes DS2 die so detektierte Anomalie aus dem gespeicherten ersten Datensatz DSi extrahiert, wobei der enstörte Datensatz DS2 schließlich zum Ermitteln des die zu messende physikalische Größe des strömenden Fluids repräsentierenden Meßwerts XM verwendet wird.Accordingly, in the method according to the invention, an anomaly in the temporal course of the measurement signal u, which is at least partially caused by an interference potential, in particular pulse-shaped interference voltage, applied at least to one of the measurement electrodes 14, 15, is detected by the fact that, as shown schematically in FIG. a data group DSA is determined within the stored first data record DSi, which digitally represents the anomaly. Furthermore, the anomaly detected in this way is extracted from the stored first data record DSi in order to generate an interference-free second data record DS 2, the interference-suppressed data record DS 2 finally being used to determine the measured value XM representing the physical quantity of the flowing fluid to be measured.
Nach einer Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgsehen, zum Erzeugen des entstörten Datensatzes DS2 einen Mittelwert U für die im strömenden Fluid induzierte Spannung unter Verwendung eines Bereichs des Meßsignals u oder des bereits digitalisierten Meßsignals UD ZU ermitteln und im Datenspeicher 33 für die weiteren Berechnungen verfügbar zu halten. In vorteilhafter Weise kann die Bestimmung des Mittelwerts U unter Verwendung des aktuell gespeicherten Datensatzes DSi und/oder unter Verwendung eines zu einem früheren Zeitpunkt unter Verwendung eines während einer früheren Schaltphase - vorzugsweise der unmittelbar vorangehenden Schaltphase oder der vorangehenden Schaltphase gleicher Stromrichtung - vom Meßsignal u abgeleiteten und zwischengespeicherten Datensatzes erfolgen. Für die Bildung des Mittelwerts U werden dabei vorzugsweise solche Daten verwendet, die nicht zu der die Anomalie repräsentierenden Daten-Gruppe DSA gehören und die somit als im wesentlichen störungsfrei angesehen werden können.According to one embodiment of the method of the invention is vorgsehen, for generating the interference-free data set DS 2 an average value for the U in flowing fluid induced voltage using a range of the measurement signal u or the already digitized measurement signal UD ZU to determine and keep available in the data memory 33 for further calculations. In an advantageous manner, the determination of the mean value U can be derived from the measurement signal u using the currently stored data record DSi and / or using an earlier point in time using a current switching phase, preferably the immediately preceding switching phase or the preceding switching phase and cached data set. For the formation of the mean value U, preference is given to using data which do not belong to the data group DSA representing the anomaly and which can therefore be regarded as essentially free of interference.
Unter Verwendung des Mittelwerts U kann so beispielsweise durch ein einfaches Löschen der einzelnen Daten der die Anomalie repräsentierenden Daten-Gruppe DSA aus dem aktuell gespeicherten Datensatzes DSi und Einsetzen jeweils des aktuellen Mittelwerts U in die "frei gewordenen" Stellen des Datensatzes DSi auf einfache Weise schon eine sehr wirkungsvolle Entstörung des Datensatzes DSi erfolgen. Allerdings kann auf diese Weise bei stark schwankendem Durchfluß auch ein erhebliches Maß an Meßinformation verloren gehen.Using the mean value U, for example, simply by deleting the individual data of the data group DSA representing the anomaly from the currently stored data record DSi and inserting the current mean value U into the "vacant" positions of the data record DSi a very effective interference suppression of the data set DSi. However, a considerable amount of measurement information can also be lost in this way if the flow fluctuates greatly.
Basierend auf der Erkenntnis, daß die meisten Störpotentiale eine qualitativ im wesentlichen vergleichbare Verlaufsform aufweisen und somit in ihrem zeitlichen Verlauf zumindest qualitativ vorab auch bestimmbar oder zumindest gut abschätzbar sind, wird nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens der entstörte zweite Datensatz DS2 , wie auch in Fig. 6b angedeutet, unter Verwendung eines den zeitlichen Verlauf der Störspannung approximierenden dritten Datensatzes DS künstlich erzeugter digitaler Daten gebildet. Diese Daten werden im Betrieb mittels der Auswerteschaltung 3 anhand wenigstens eines Anteils der Daten aus der zuvor georteten, die Anomalie repräsentierenden Daten-Gruppe DSA berechnet und ggf. auch wieder im Datenspeicher 33 zwischengespeichert.Based on the knowledge that most disturbance potentials have a qualitatively essentially comparable form of course and thus can be determined at least qualitatively in advance or at least well estimated in terms of their temporal course, the suppressed second data record DS 2 , as in FIG 6b, using a third data set DS of artificially generated digital data approximating the temporal course of the interference voltage. These data are generated during operation by means of the evaluation circuit 3 on the basis of at least a portion of the data from the previously located Anomaly representing data group DSA is calculated and possibly also buffered again in data memory 33.
Im weiteren kann nunmehr der entstörte zweite Datensatz DS2 in vorteilhafter Weise dadurch erzeugt werden, daß zunächst aus der die Anomalie repräsentierenden Daten-Gruppe DSA und aus dem dritten Datensatzes DSK jeweils ein Datenwert x ausgewählt wird, wobei die beiden ausgewählten Datenwerte x miteinander korrsepondierende, insb. gleiche, Zeitwerte i aufweisen, und daß eine Differenz der beiden momentan ausgewählten Datenwerten x numerisch gebildet wird. Dies wird so oft wiederholt, bis alle Datenwerte x aus der die Anomalie repräsentierenden Daten-Gruppe DSA verwendet worden sind. Auf diese Weise wird praktisch also ein in seiner Verlaufsform, insb. in seiner Höhe und in seiner Dauer, approximiertes Störpotential virtuell vom Meßsignal u abgezogen, wodurch, unter der Annahme, daß die den approximierten Verlauf des Störpotential überragende Spannung im wesentlichen die eigentlich interessierende Meßspannung ist, praktisch lediglich der mit der physikalischen Größe korrespondierende Anteil des Meßsignals im entstörten Datensatz DS2 verbleibt.Furthermore, the suppressed second data record DS 2 can now be generated in an advantageous manner by first selecting a data value x from the data group DSA representing the anomaly and from the third data record DSK, the two selected data values x corresponding to one another, in particular, have the same time values i, and that a difference between the two currently selected data values x is formed numerically. This is repeated until all data values x from the data group representing the anomaly DSA have been used. In this way, an interference potential approximated in its shape, in particular in terms of its height and duration, is virtually subtracted from the measurement signal u, which, assuming that the voltage superior to the approximated shape of the interference potential, essentially the measurement voltage that is actually of interest is, practically only the portion of the measurement signal corresponding to the physical quantity remains in the suppressed data record DS 2 .
Zum Erzeugen des künstlichen Datensatzes DSK wird nach einer Weiterbildung der Erfindung mittels der Auswerteschaltung 3 im Betrieb wenigstens eine Ausgleichsfunktion für zumindest einen Teil der digitalen Daten aus der die Anomalie repräsentierenden Daten-Gruppe DSA ermittelt und unter Verwendung der Ausgleichsfunktions der künstlichen Datensatz DSK ermittelt. Nach einer Ausgestaltung dieser Weiterbildung des Verfahrens der Erfindung ist für die Ermittlung der wenigstens einen Ausgleichsfunktion ferner vorgesehen, wenigstens einen, vorzugsweise aber zwei oder mehr, Koeffizienten Ti für die Ausgleichsfunktion unter Verwendung von Datenwerten x aus der die Anomalie repräsentierenden Daten-Gruppe DSA ZU ermitteln.In order to generate the artificial data record DSK, at least one compensation function for at least some of the digital data from the data group representing the anomaly, DSA, is determined by means of the evaluation circuit 3 during operation, and the artificial data record DSK is determined using the compensation function. According to an embodiment of this development of the method of the invention, for determining the at least one compensation function, provision is also made to determine at least one, but preferably two or more, coefficients Ti for the compensation function using data values x from the data group DSA representing the anomaly ,
Zur Ermittlung der Ausgleichsfunktion, insb. der Koeffizienten Ti für die Ausgleichsfunktion, kann beispielsweise ein auf dem Gaußschen Prinzip der kleinsten Fehlerquadrate beruhender Algorithmus in die Auswerteschaltung 3 einprogrammiert und mittels derselben auf die im Datenspeicher 33 momentan vorgehaltene Daten-Gruppe DSA angewendet werden.To determine the compensating function, in particular the coefficient Ti for the compensating function, one can, for example, use the Gaussian principle of algorithm based on the smallest error squares are programmed into the evaluation circuit 3 and are used by means of the same to the data group DSA currently held in the data memory 33.
Im Vergleich zu der weiter oben genannten Ausgestaltung, bei der lediglich der aktuelle Mittelwert U als Ersatz für die Daten aus der die Anomalie repräsentierenden Date-Gruppe DSA verwendet wird konnte bei Verwendung einer geeigneten Ausgleichsfunktion, insb. bei Verwendung des so erzeugten entstörten Datensatzes DS2 für die Durchflußmessung, zumindest eine Halbierung erreicht und somit eine weitere deutliche Verringerung des Meßfehlers werden.In comparison to the embodiment mentioned above, in which only the current mean U is used as a replacement for the data from the data group DS A representing the anomaly, it was possible to use a suitable compensation function, in particular when using the interference-free data record DS generated in this way 2 for the flow measurement, at least halving and thus a further significant reduction in the measurement error.
Untersuchungen repräsentativer Anwendungsfälle haben ferner gezeigt, daß eine besonders häufig auftretende Verlaufsform von Störpotentialen der beschriebenen Art beispielsweise der von kurzen nadeiförmigerInvestigations of representative applications have also shown that a particularly frequently occurring form of disturbance potentials of the type described, for example that of short needle-shaped ones
Spannungspulsen sehr ähnlich ist. Die Störpotentiale weisen dabei eine zumeist relativ steile Anstiegsflanke auf gefolgt von einer im wesentlichen expotentiell abfallende Flanke. Basierend auf dieser Erkenntnis ist nach einer anderen Ausgestaltung vorgenannter Weiterbildung der Erfindung für die Ermittlung der wenigstens einen Ausgleichsfunktion vorgesehen, wenigstens einen Koeffizienten als eine Zeitkonstante einer expotentiell abfallenden Ausgleichsfunktion, beispielsweise einer abfallenden e-Funktion erster oder höherer Ordnung, zu ermitteln.Voltage pulses is very similar. The interference potentials usually have a relatively steep rising edge followed by an essentially exponentially falling edge. Based on this knowledge, according to another embodiment of the aforementioned development of the invention, for determining the at least one compensation function, provision is made to determine at least one coefficient as a time constant of an exponentially declining compensation function, for example a declining e-function of the first or higher order.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden dafür zunächst vorläufige Koeffizienten, insb. eine Folge von vorläufigen Koeffizienten, für die Ausgleichsfunktion erzeugt, beispielsweise unter wiederholter sequentieller Anwendung der vorgenannten Berechnungsvorschrift auf verschiedene Datenpaare aus der die Anomalie repräsentierenden Daten-Gruppe DSA. Gemäß einer Weiterbildung werden die ermittelten vorläufigen Koeffizienten, beispielsweise einzeln jeweils unmittelbar nach ihrer Berechnung oder erst nach der Berechnung der gesamten Koeffizientenfolge, digital gefiltert. Untersuchungen haben gezeigt, daß insb. unter Verwendung eines rekursiven Digital-Filter auf die Koeffizientenfolge auch bereits mit einer niedrigen Filterordnung gute, insb. robuste und auch bei einem großen Spektrum in den auftertenenden Störpotentialen gut reproduzierbare, Meßergebnisse erzielt werden können. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Folge der vorläufigen Koeffizienten gemäß folgender Bildungsvorschrift ermittelt werden:According to a further embodiment of the invention, provisional coefficients, in particular a sequence of provisional coefficients, are first generated for the compensation function, for example by repeatedly applying the aforementioned calculation rule sequentially to different data pairs from the data group DSA representing the anomaly. According to a further development, the provisional coefficients determined are digitally filtered, for example individually in each case immediately after their calculation or only after the calculation of the entire coefficient sequence. Investigations have shown that, in particular using a recursive digital filter on the coefficient sequence, even with a low filter order, good, in particular robust and also reproducible measurement results can be achieved even with a large spectrum in the resulting interference potentials. According to an advantageous embodiment, the sequence of the provisional coefficients can be determined in accordance with the following instruction:
fn = λ Tn + (l-λ) fn, , (1)f n = λ T n + (l-λ) f n,, (1)
worin fn - ein im momentan ausgeführten Berechnungsschritt berechneter vorläufiger Koeffizient für die Ausgleichsfunktion, fn_. - ein im zuvor ausgeführten Berechnungsschritt berechneter vorläufiger Koeffizient für die Ausgleichsfunktion, Tn - ein für den momentanen Berechnungsschritt vorab ermittelter Zwischenwert und λ, (1-λ) - vorab bestimmte Filterkoeffiziente für das Digital-Filter sind, mit 0 < λ < 1.where f n - a preliminary coefficient for the compensation function, f n _, calculated in the calculation step currently being carried out. - a provisional coefficient for the compensation function calculated in the previously performed calculation step, T n - an intermediate value previously determined for the current calculation step and λ, (1-λ) - predetermined filter coefficients for the digital filter, with 0 <λ <1.
Hierbei ist es sowohl möglich, die vorläufig ermittelten Koeffizienten einzeln abzuspeichern als auch jeweils immer nur den aktuellen und den vorangehenden Koeffizienten im Datenspeicher 33 zu führen. Die Berechnungsvorschrift wird nunmehr solange angewendet bis eine vorgegebene Anzahl, beispielsweise in Höhe der Anzahl an Daten in der die Anomalie repräsentierenden Daten-Gruppe DSA, von Rechenschleifen durchlaufen und/oder bis ein zuvor gewähltes Abbbruchkriterium, beispielsweise eine ausreichend niedrige Änderung zwischen zuletzt berechneten vorläufigen Koeffizienten, erfüllt sind. Der zuletzt berechnet Koeffizient entsprich dann dem für die Ausgleichsfunktion gesuchten Koeffizienten T-ι. Für den Fall, daß ein Störpotenial über einen längeren Zeiraum und so auch über mehrere Meßphasen hinweg an den Meßelektroden ansteht, wird die Berechnung des Koeffizienten unter Verwendung eines entsprechenden, in einer unmittelbar vorangehenden Meßphase ermittelten Koeffizienten durchgeführt, wobei dieser ältere Koeffizient dann beispielsweise als ein aktueller vorläufiger Koeffizient fn.. dienen kann.It is possible to store the provisionally determined coefficients individually as well as to always only keep the current and the previous coefficients in the data memory 33. The calculation rule is now applied until a predetermined number, for example the amount of data in the data group DSA representing the anomaly, has been subjected to arithmetic loops and / or until a previously selected termination criterion, for example a sufficiently low change between the last calculated preliminary coefficients , are fulfilled. The last calculated coefficient then corresponds to the coefficient T-ι searched for the compensation function. In the event that an interference potential is present at the measuring electrodes over a longer period of time and thus also over several measuring phases, the calculation of the coefficient is carried out using a corresponding coefficient determined in an immediately preceding measuring phase, this older coefficient then, for example, as one current provisional coefficient f n . can serve.
Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, zum Erzeugen der wenigstens einen Ausgleichsfunktion den oder die Koeffizienten für die Ausgleichsfunktion unter Verwendung des für die im strömenden Fluid induzierten Spannung momentan bestimmten Mittelwertes U zu berechnen. In vorteilhafter Weise kann dies z.B. bereits bei der Bestimmung der Zwischenwerte für die vorläufigen Koeffizienten basierend auf der folgenden Berechnungsvorschrift numerisch umgesetzt werden:According to a further embodiment of the method of the invention, to generate the at least one compensation function, the coefficient or coefficients for the compensation function is calculated using the mean value U currently determined for the voltage induced in the flowing fluid. Advantageously, this can e.g. are already numerically implemented when determining the intermediate values for the provisional coefficients based on the following calculation rule:
Figure imgf000030_0001
(2)
Figure imgf000030_0001
(2)
worin xιι, Xj2 - ein erster und ein zweiter Datenwert aus der die Anomalie repräsentierenden Daten-Gruppe DSA und , i2 - deren mit dem jeweils zugehörigen Zeitwert korrespondierenden Indizies sind.where xιι, Xj 2 - a first and a second data value from the data group representing the anomaly DS A and, i 2 - are their indicia corresponding to the respectively associated time value.
Gemäß Gl. (2) werden bei dieser Ausgestaltung des Verfahrens eine erste Differenz zwischen einem ersten Datenwert XK aus der die Anomalie repräsentierenden Daten-Gruppe DSA und dem für die im strömenden Fluid induzierten Spannung momentan bestimmten Mittelwert U und eine zweiten Differenz zwischen einem zweiten Datenwert Xj2 aus der die Anomalie repräsentierenden Daten-Gruppe DSA und dem für die im strömenden Fluid induzierten Spannung momentan bestimmten Mittelwert U gebildet. Von einem aus der ersten und der zweiten Differenz ermittelten Quotienten wird ferner der natürliche Logarithmus numerisch ermittelt, auf den dann eine zuvor gebildete Differenz zwischen den Zeitwerten bzw. Indizies h, i2 der momentan verwendeten Datenwerte Xu, Xj2 normiert wird.According to Eq. (2) in this embodiment of the method, a first difference between a first data value XK from the data group representing the anomaly DSA and the mean value U currently determined for the voltage induced in the flowing fluid and a second difference between a second data value Xj 2 the the anomaly representing data group DSA and the mean value U currently determined for the voltage induced in the flowing fluid. The natural logarithm is also determined numerically from a quotient determined from the first and the second difference, to which a previously formed difference between the time values or indicia h, i 2 of the currently used data values Xu, Xj 2 is then standardized.
Zum Detektieren der Anomalie wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung anhand des ersten Datensatzes DSi ein erster Zeitwert ts ermittelt, der einen Zeitpunkt des Einsetzens der Störspannung repräsentiert. Dazu können die digitalen Daten des ersten Datensatzes DSi beipielsweise mit einem vorgebbaren, insb. im Betrieb veränderlichen, ersten Schwellenwert THS verglichen und ein entsprechender erster Vergleichswerts erzeugt werden, der ein Überschreiten des ersten Schwellenwerts THS signalisiert. Der erste Zeitwert ts läßt sich zu ts = is / fa berechnen, worin is der Index des ermittelten Datenwerts, der zuerst den Schwellenwert überschreitet. Ferner wird zum Detektieren der Anomalie anhand des ersten Datensatzes DSi ein zweiter Zeitwert te ermittelt, beispielsweise basierend auf te = ie / fa, der einen Zeitpunkt des Verschwindens der Störspannung repräsentiert. In analoger Weise können die digitalen Daten des ersten Datensatzes DSi beipielsweise mit einem vorgebbaren, insb. im Betrieb veränderlichen, zweiten Schwellenwert THe verglichen und ein entsprechender zweiter Vergleichswerts erzeugt werden, der ein Unterschreiten des zweiten Schwellenwerts THe signalisiert. Es sei an dieser Stelle noch erwähnt, daß sich die vorgenannten Vergleiche eigentlich auf den Betrag des Meßsignals u beziehen. Für den Fall, daß diese Vergleiche auch unter Berücksichtigung des Vorzeichens des Meßsignals u erfolgen sollen, sind die Schwellenwerte THS, THe für negative Spannungen entsprechend umgekehrt festzulegen.To detect the anomaly, according to a further embodiment of the invention, a first time value t s is determined on the basis of the first data set DSi, which represents a point in time at which the interference voltage is set. For this purpose, the digital data of the first data record DSi can be compared, for example, with a predeterminable first threshold value TH S , which can be changed during operation, and a corresponding first comparison value can be generated which signals that the first threshold value TH S has been exceeded. The first time value t s can be calculated as t s = i s / f a , where i s is the index of the determined data value, which first exceeds the threshold value. Furthermore, to detect the anomaly, a second time value t e is determined on the basis of the first data record DSi, for example based on t e = i e / f a , which represents a point in time of the disappearance of the interference voltage. In an analogous manner, the digital data of the first data record DSi can be compared, for example, with a predefinable second threshold value TH e , which can be changed during operation, and a corresponding second comparison value can be generated, which signals that the second threshold value TH e is undershot. It should also be mentioned at this point that the aforementioned comparisons actually relate to the magnitude of the measurement signal u. In the event that these comparisons are also to be made taking into account the sign of the measurement signal u, the threshold values TH S , TH e for negative voltages are to be determined vice versa.
Basierend auf der Annahme, daß sich beispielsweise der Durchfluß zwischen zwei aufeinander folgenden Meßphasen T112 und T122 physikalisch oder technologisch beding nur in einem vergleichsweise geringen Maße ändern kann, wird nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wenigstens einer der Schwellenwerte THS, THe im Betrieb ermittelt und an das momentan im Meßrohr 11 strömende Fluid, insb. an einen für eine früheren Schaltphase ermittelten Durchflußmeßwert, angepaßt. In vorteilhafter Weise kann beispielsweise der Schwellenwert THS oder THe unter Verwendung eines in einer früheren, insb. einer unmittelbar vorangehenden oder einer jüngsten, nicht gestörten, Meßphase ermittelten Mittelwerts U des Meßsignals u gebildet werden. In besonders einfacher Weise kann dies z.B. dadurch realisiert werden, daß der Schwellenwert im Betrieb um einen Wert, der mit der innerhalb der inzwischen verstrichen Zeit maximal zu erwarten Erhöhung des Messwerts korrespondiert, oder um eine entsprechenden prozentualen Anteil erhöht wird.Based on the assumption that, for example, the flow between two successive measurement phases T112 and T122 changes only to a comparatively small extent due to physical or technological reasons can, according to a further embodiment of the invention, at least one of the threshold values TH S , TH e is determined during operation and adapted to the fluid currently flowing in the measuring tube 11, in particular to a flow measurement value determined for an earlier switching phase. For example, the threshold value TH S or TH e can advantageously be formed using an average value U of the measurement signal u determined in an earlier, especially an immediately preceding or a recent, undisturbed measurement phase. This can be implemented in a particularly simple manner, for example, by increasing the threshold value during operation by a value that corresponds to the maximum increase in the measured value to be expected within the time that has now passed, or by a corresponding percentage.
Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung wird die Anomalie ferner dadurch detektiert, daß anhand des ersten Datensatzes DSi wenigstens ein Amplitudenwert und ein zugehöriger dritten Zeitwert ermittelt werden, wobei der Amplitudenwert eine, insb. betragsmäßig größte, Amplitude des Meßsignals innerhalb des vorgebbaren Zeitintervalls repräsentiert. Ferner ist vorgesehen, zum Detektieren der Anomalie mehrere oder sämtliche Daten des ersten Datensatzes DSi oder auch nur den den Amplitudenwert mit einem vorgebbaren, insb. im Betrieb veränderlichen, dritten Schwellenwert THa zu vergleichen. Dieser Schwellenwert ist dabei größer gewählt als der erste Schwellenwert THS und repräsentiert eine vorab bestimmte Mindestamplitude für eine als Anomalie zu detektierende Spannungsüberhöhung. Darüber hinaus wird ein entsprechender dritter Vergleichswert erzeugt, der ein Überschreiten des Schwellenwerts THa signalisiert.According to a further embodiment of the method of the invention, the anomaly is further detected in that at least one amplitude value and an associated third time value are determined on the basis of the first data set DSi, the amplitude value representing an amplitude of the measurement signal within the predefinable time interval, in particular the largest amplitude , Furthermore, it is provided to compare several or all of the data of the first data set DSi or only the amplitude value with a predeterminable third threshold value TH a, which can be changed during operation, in order to detect the anomaly. This threshold value is chosen to be larger than the first threshold value TH S and represents a predetermined minimum amplitude for a voltage surge to be detected as an anomaly. In addition, a corresponding third comparison value is generated, the signal exceeding the threshold value TH a.
Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung werden zum Detektieren der Anomalie die digitalen Daten des ersten Datensatzes DSi mit einem vorgebbaren dritten Schwellenwert THa verglichen und wird in entsprechender Weise der dritte Vergleichswerts erzeugt, der ein Überschreiten des Schwellenwerts THa signalisiert. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird zum Detektieren der Anomalie ferner eine Zeitdifferenz te - ts zwischen dem zuvor ermittelten, das Einsetzen der Störspannung repräsentieren ersten Zeitwert ts, und dem das Verschwinden der Störspannung repräsentieren zweiten Zeitwert te ein vierter Zeitwert gebildet, der die Dauer des Auftretens der Störspannung repräsentiert. Im weiteren kann dieser vierte Zeitwert wiederum mit einem entsprechenden vierten Schwellenwert verglichen werden, der eine vorgebbare Mindestdauer für einen als zu eliminierende Anomalie anzusehenden Spannungspuls repräsentiert.According to another embodiment of the invention, the digital data of the first record DSi for detecting the anomaly to be compared with a predetermined third threshold value TH A and is generated in a corresponding manner, the third comparison value, which signals exceeding the threshold value TH a. According to a further embodiment of the invention, a time difference t e - t s is also formed between the previously determined first time value t s representing the onset of the interference voltage and the second time value t e representing the disappearance of the interference voltage to detect the anomaly, which represents the duration of the occurrence of the interference voltage. Furthermore, this fourth time value can in turn be compared with a corresponding fourth threshold value, which represents a predefinable minimum duration for a voltage pulse to be regarded as an anomaly to be eliminated.
Des weiteren kann bei einem nicht vollständig gestörten ersten Datensatz DSi die Berechnung des Mittelwerts U für die im strömenden Fluid induzierte Spannung unter Verwendung von digitalen Meßdaten des Datensatzes DSi erfolgen, denen ein Zeitwert zugeordnet ist, der kleiner ist als der zuvor bestimmte erste Zeitwert ts und/oder von digitalen Meßdaten des Datensatzes DSi mit einem Zeitwert, der größer ist als der zweite Zeitwert te.Furthermore, in the case of a first data record DSi which is not completely disturbed, the mean value U for the voltage induced in the flowing fluid can be calculated using digital measurement data from the data record DSi, to which a time value is assigned which is less than the previously determined first time value t s and / or of digital measurement data of the data set DSi with a time value that is greater than the second time value t e .
Zudem ist es auch möglich neben der erwähnten einen Ausgleichsfunktion, im Betrieb eine weitere Ausgleichsfunktionen für zumindest einen zweiten Teil der digitalen Daten aus der die Anomalie repräsentierenden Daten-Gruppe DSA ZU ermitteln, beispielsweise eine einfache Anstiegsgerade für die Anstiegsflanke des Störspannungspulses, und die Daten des künstlichen Datensatzes DSK auch unter Verwendung dieser zweiten Ausgleichsfunktion zu erzeugen.In addition to the one compensation function mentioned, it is also possible, during operation, to determine a further compensation function for at least a second part of the digital data from the data group DSA ZU representing the anomaly, for example a simple rising straight line for the rising edge of the interference voltage pulse, and the data of the to generate artificial data set DSK using this second compensation function.
Im Anschluß an die Erzeugung des enstörten Datensatzes DS2 kann nunmehr mittels der Auswerteschaltung 3 in der üblichen Weise, wie z.B. auch in der US- A 43 82 387, der US-A 44 22 337 oder der US-A 47 04 908 für einen Durchflußmeßwert beschrieben, den die zu messenden physikalische Größe entsprechend repräsentierenden Meßwert berechnet werden. Die Ermittlung beispielsweise des Durchflusses basiert, wie bereits erwähnt, auf derFollowing the generation of the faulty data record DS 2 , the evaluation circuit 3 can now be used in the usual manner, for example in US Pat. No. 4,382,387, US Pat. No. 4,422,337 or US Pat. No. 4,7 04,908 Flow measured value described, the measured value representing the physical quantity to be measured are calculated accordingly. As already mentioned, the determination of the flow, for example, is based on the
Auswertung einer vom momentanen Durchfluß abhängigen Amplitudenverlaufs der zwischen den beiden Meßelektroden 14, 15 abgriffenen Spannung, die mittels des im Datenspeicher 33 verfügbar gehaltenen entstörten Datensatzes DS2 nunmehr hochgenau auf herkömmliche Weise bestimmt werden kann. Ebenso kann der aktuelle entstörten Datensatz DS2 bzw. mehrer solcher gespeicherten Datensätze zur Ermittlung weiterer interessierender physikalischer Größen, beispielsweise einer Viskosität des Fluids, einesEvaluation of an amplitude curve of the voltage tapped between the two measuring electrodes 14, 15 which is dependent on the current flow rate can now be determined with high precision in a conventional manner by means of the interference-free data record DS 2 kept available in the data memory 33. Likewise, the current fault-cleared data record DS 2 or a plurality of such stored data records can be used to determine further physical quantities of interest, for example a viscosity of the fluid
Fließindexes, eines Turbulenzgrades der Strömung oder dergleichen verwendet werden.Flow index, a degree of turbulence of the flow or the like can be used.
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß ansteile eines dem Erzeugen eines analogen Differenzsignals dienenden einzigen Differenzverstärkers für die Meßelektroden 14, 15 selbstverständlich auch separat für jede der Meßelektroden 14, 15 ein entsprechender Signalverstärker vorgesehen werden kann. Dementsprechend kann beispielsweise auch Potentialdifferenz der beiden von den Meßelektroden 14, 15 abgegriffenen Potentiale e-ι4, e-ι5 anhand zweier separat digitaliserter Meßsignale und numerisch berechnet werden.At this point, it should be pointed out that, instead of a single differential amplifier for the measuring electrodes 14, 15 which serves to generate an analog difference signal, a corresponding signal amplifier can of course also be provided separately for each of the measuring electrodes 14, 15. Accordingly, for example, the potential difference between the two potentials tapped by the measuring electrodes 14, 15 e-ι 4 , e-ι 5 can also be calculated numerically using two separately digitized measuring signals.
Sowohl die zur Erzeugung des enstörten Datensatzes DS2 mittels des Datensatzes DSi als auch die zur Bestimmung der Meßwerte XM anhand des enstörten Datensatzes DS2 erforderlichen Auswerteverfahren können in der dem Fachmann bekannten Weise z.B. als im Mikroprozessor 30 ablaufendes Rechenprogramm realisiert sein. Die dazu jeweils erforderlichen Programmcodes können ohne weiters in einem, insb. permanent, beschreibbaren Speicher 36 der Auswertstufe 3, z.B. einem EPROM, einem Flash-EEPROM oder EEPROM, implementiert werden, auf den der Mikroprozessor 30 im Betrieb Daten lesend zugreift.Both the evaluation methods required to generate the interference-free data record DS 2 by means of the data record DSi and the evaluation methods required to determine the measured values X M based on the interference-free data record DS 2 can be implemented in the manner known to the person skilled in the art, for example as a computer program running in the microprocessor 30. The program codes required for this can also be easily implemented in an, in particular permanent, writable memory 36 of evaluation stage 3, for example an EPROM, a flash EEPROM or EEPROM, to which the microprocessor 30 reads data during operation.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, den Mikroprozessor 30 mittels eines digitalen Signalprozessors, beispielsweise vom Typ TMS 320 C 33 der Firma Texas Instruments, Inc., zu realisieren. Falls erforderlich, kann in der Steuerungseinheit 3 z.B. neben dem Mikroprozessor 30 auch ein zusätzlicher Signalprozessor vorgesehen sein. Das Durchflußmeßgerät kann z.B. an einen, nichtdargestellten, Feldbus angeschlossen und so mit einer entfernten Meßwarte und mit einer externen Energieversorgung verbunden sein, die eine das Durchflußmeßgerät, über eine interne Versorgungseinheit 4 eingestellt, speist. Zum Senden von Meßgerätedaten, insb. auch des Durchflußmeßwerts, an den Feldbus umfaßt das Durchflußmeßgerät des weiteren eine Kommunikationseinheit 5 mit entsprechenden Datenschnittstellen 51. Ferner kann die Kommunikationseinheit 5 auch, insb. zum Visualisieren von Meßgerätedaten und/oder um ein Einstellen des Durchflußmeßgeräts vor Ort zu ermöglichen, eine entsprechende Anzeige- und Bedieneinheit 52 aufweisen.According to an advantageous embodiment, it is provided that the microprocessor 30 is implemented by means of a digital signal processor, for example of the TMS 320 C 33 type from Texas Instruments, Inc. If necessary, an additional signal processor can also be provided in the control unit 3, for example in addition to the microprocessor 30. The flow meter can, for example, be connected to a fieldbus, not shown, and can thus be connected to a remote control room and to an external power supply that feeds the flow meter, set via an internal supply unit 4. To send measuring device data, in particular also the flow measurement value, to the fieldbus, the flow measuring device further comprises a communication unit 5 with corresponding data interfaces 51. Furthermore, the communication unit 5 can also, in particular for visualizing measuring device data and / or for setting the flow measuring device on site to enable having a corresponding display and control unit 52.
Ein Vorteil der Erfindung ist u.a. auch darin zusehen, daß die Ermittlung der Meßwerte unter Verwendung des aktuellen ersten Datensatzes DS-ι, insb. bei Verzicht auf vergleichsweise träge Digitalfilter höherer Ordnung für die Abtastfolge AF oder für den ersten Datensatz und bei Verzicht auch auf eine aufwendigen Spektralanalyse der Abtastfolge AF oder des ersten Datensätze im Frequenzbereich, vergleichsweise zeitnah erfolgt, auch wenn der verwendet Datensatz ganz oder teilweise gestört ist. Dies kann sogar für Störungen des Meßsignals u erreicht werden, die über zwei oder mehrere Meßphasen anstehen. Zudem weist das erfindungsgemäße Verfahren neben einer sehr niedrigen Rechenzeit gegenüber in der Wirkung vergleichbaren Digitalfiltern von entsprechend höherer Ordnung eine weitaus höherer Trennschärfe bezüglich Störungen der beschriebenen Art auf. Insbesondere lassen sich auch sehr gute Ergebniss für Störpotential der eingangs erwähnten zweiten Art oder bei hochviskosen Flüssigkeiten, wie z.B. Pulpe, erzielen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht auch darin, daß zur Realisierung des Verfahrens sowohl herkömmliche Durchflußaufnehmer als auch herkömmliche Betriebsschaltungen verwendet werden können. Selbst herkömmliche Auswerteschaltungen können bei entsprechender Modifikation der implementierten Software im wesentlichen weiterverwendet werden. Ferner besteht ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, daß es auch für andere als den im Ausführungsbeispiel gezeigten Prozeß-Meßgeräten angewandt werden kann. Beispielsweise ist das Verfahren sehr vorteilhaft auch in mittels Ultraschallsensoren oder mittels betriebsgemäß vibrierenden Messrohren arbeitende Durchflussmesser einsetzbar. An advantage of the invention can also be seen in the fact that the determination of the measured values using the current first data record DS-ι, in particular when there is no comparatively sluggish higher-order digital filter for the scanning sequence AF or for the first data record and when there is also no complex spectral analysis of the scanning sequence AF or the first data set in the frequency domain, performed comparatively promptly, even if the data set used is completely or partially disturbed. This can even be achieved for disturbances in the measurement signal u which are present over two or more measurement phases. In addition, the method according to the invention has, in addition to a very short computing time compared to digital filters of correspondingly higher order, which are comparable in effect, a much higher selectivity with regard to interference of the type described. In particular, very good results can also be achieved for the interference potential of the second type mentioned at the outset or for highly viscous liquids, such as pulp. Another advantage of the invention is that both conventional flow sensors and conventional operating circuits can be used to implement the method. Even conventional evaluation circuits can essentially continue to be used if the implemented software is modified accordingly. Another advantage of the method according to the invention is that it can also be used for process measuring devices other than those shown in the exemplary embodiment can be applied. For example, the method can also be used very advantageously in flowmeters which operate by means of ultrasonic sensors or by means of measuring tubes which vibrate during operation.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Betreiben eines Prozeß-Meßgeräts, insb. magnetischinduktiven Durchflussmessers, mit einem Messrohr (11), das in den Verlauf einer von einem, insb. fluiden, Medium durchströmte Leitung eingesetzt ist, welches Verfahren folgende Schritte umfaß1. A method for operating a process measuring device, in particular a magnetic inductive flow meter, with a measuring tube (11) which is inserted into the course of a line through which an, in particular fluid, medium flows, which method comprises the following steps
- Strömenlassen des Mediums durch das Messrohr (11),- Letting the medium flow through the measuring tube (11),
- Fließenlassen eines elektrischen, insb. bi-polaren, Erregerstroms (I) durch eine Betriebsschaltung (21 ) des Durchflussmessers zum Treiben einer am Meßrohr (11) angeordneten und auf dieses und/oder das hindurchströmende Medium einwirkenden Erregeranordnung (12, 13),Allowing an electrical, in particular bi-polar, excitation current (I) to flow through an operating circuit (21) of the flow meter to drive an excitation arrangement (12, 13) arranged on the measuring tube (11) and acting on it and / or the medium flowing through it,
- Erzeugen wenigstens eines mit der physikalischen Meßgröße korrespondierenden elektrischen Meßsignals (u) mittels einer am Messrohr (11) angeordneten Sensoranordnung (14, 15),Generating at least one electrical measurement signal (u) corresponding to the physical measured variable by means of a sensor arrangement (14, 15) arranged on the measuring tube (11),
- Digitalisieren des Messsignals (u) oder zumindest eines Anteils desselben zum Erzeugen einer digitalen Abtastfolge (AF), die einen zeitlichen Verlauf des Meßsignals (u) repräsentiert,Digitizing the measurement signal (u) or at least a portion thereof to generate a digital scan sequence (AF) which represents a time course of the measurement signal (u),
- Speichern wenigstens eines Teils der digitalen Abtastfolge (AF) zum Erzeugen eines ersten Datensatzes (DSi), der einen zeitlichen Verlauf des Meßsignals (u) innerhalb eines vorgebbaren Zeitintervalls momentan repräsentiert, sowie- Storage of at least part of the digital scanning sequence (AF) for generating a first data record (DSi), which currently represents a temporal course of the measurement signal (u) within a predefinable time interval, and
- Detektieren einer Anomalie im zeitlichen Verlauf des Meßsignals, die zumindest anteilig von einem im Messsignal enthaltenen, insb. pulsförmigen, Störpotential (E222) verursacht ist, durch Detektieren einer Daten-Gruppe (DSA) innerhalb des gespeicherten ersten Datensatzes, (DSi) die die Anomalie digital repräsentiert, sowie- Detecting an anomaly in the course of the measurement signal over time, which is at least partially caused by a pulse-shaped interference potential (E222) contained in the measurement signal, by detecting a data group (DS A ) within the stored first data record (DSi) represents the anomaly digitally, and
- Extrahieren der der Daten-Gruppe (DSA) zugehörigen Daten aus dem gespeicherten ersten Datensatz zum Erzeugen eines entstörten zweiten Datensatzes (DS2) und - Ermitteln eines eine physikalische Größe des strömenden Fluids repräsentierenden Messwerts (XM) unter Verwendung des zweiten Datensatzes (DS2).- Extracting the data belonging to the data group (DS A ) from the stored first data record in order to generate an interference-free second data record (DS 2 ) and - Determining a measured value (XM) representing a physical quantity of the flowing fluid using the second data set (DS 2 ).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der zweite Datensatz (DS2) auch original im ersten Datensatz (DSi) enthaltene digitale Messdaten umfaßt.2. The method according to claim 1, wherein the second data set (DS 2 ) also includes original digital measurement data contained in the first data set (DSi).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schritt des Detektierens der Anomalie den Schritt Ermitteln eines ersten Zeitwertes (ts) anhand des ersten Datensatzes (DSi) umfaßt, welcher Zeitwert (ts) einen Zeitpunkt des Einsetzens einer mit dem Störpotential (E222) korrespondierenden Störspannung repräsentiert.3. The method according to claim 1 or 2, wherein the step of detecting the anomaly comprises the step of determining a first time value (t s ) on the basis of the first data record (DSi), which time value (t s ) represents a point in time at which one with the interference potential ( E222) represents the corresponding interference voltage.
4. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch wobei der Schritt des Ermitteins des ersten Zeitwertes (ts) die Schritte Vergleichen der digitalen Daten des ersten Datensatzes (DSi) mit einem vorgebbaren ersten Schwellenwert (THS) und Erzeugen eines ersten Vergleichswerts umfaßt, der ein Überschreiten des ersten Schwellenwerts (THS) signalisiert.4. The method according to the preceding claim, wherein the step of determining the first time value (t s ) comprises the steps of comparing the digital data of the first data set (DSi) with a predeterminable first threshold value (TH S ) and generating a first comparison value which exceeds of the first threshold (TH S ) signals.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche wobei der Schritt des Detektierens der Anomalie den Schritt Ermitteln eines zweiten Zeitwertes (te) anhand des ersten Datensatzes (DSt) umfaßt, welcher Zeitwert (te) einen Zeitpunkt des Verschwindens der Störspannung repräsentiert.5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the step of detecting the anomaly comprises the step of determining a second time value (t e ) on the basis of the first data record (DS t ), which time value (t e ) represents a point in time of the disappearance of the interference voltage.
6. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch wobei der Schritt des Ermitteins des zweiten Zeitwertes (te) die Schritte Vergleichen der digitalen Daten des ersten Datensatzes (DSi) mit einem vorgebbaren zweiten Schwellenwert (THe) und Erzeugen eines zweiten Vergleichswerts umfaßt, der ein Unterschreiten des zweiten Schwellenwerts (THe)signalisiert.6. The method according to the preceding claim, wherein the step of determining the second time value (t e ) comprises the steps of comparing the digital data of the first data record (DSi) with a predeterminable second threshold value (TH e ) and generating a second comparison value which is less than the value of the second threshold (TH e ) signals.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche wobei der Schritt des Detektierens der Anomalie den Schritt Ermitteln eines Amplitudenwerts anhand des ersten Datensatzes (DSi), welcher Amplitudenwert eine, insb. betragsmäßig größte, Amplitude des Meßsignals (u) innerhalb des vorgebbaren Zeitintervalls repräsentiert.7. The method according to any one of the preceding claims, wherein the step of detecting the anomaly, the step of determining an amplitude value based on of the first data set (DSi), which amplitude value represents an, in particular largest, amplitude of the measurement signal (u) within the predefinable time interval.
8. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch wobei der Schritt des Detektierens der Anomalie den Schritt Ermitteln eines dritten Zeitwertes anhand des ersten Datensatzes umfaßt, welcher Zeitwert einen Zeitpunkt des Auftretens der, insb. betragsmäßig größten, Amplitude des Meßsignals innerhalb des vorgebbaren Zeitintervalls repräsentiert.8. The method according to the preceding claim, wherein the step of detecting the anomaly comprises the step of determining a third time value on the basis of the first data record, which time value represents a time of occurrence of the, in particular largest, amplitude of the measurement signal within the predeterminable time interval.
9. Verfahren nach Anspruch 6 wobei der Schritt des Detektierens der Anomalie die Schritte Vergleichen des Amplitudenwerts mit einem vorgebbaren, insb. im Betrieb veränderlichen, dritten Schwellenwert (THa) und Erzeugen eines dritten Vergleichswertes umfaßt, der ein Überschreiten des dritten Schwellenwerts (THa) signalisiert.9. The method according to claim 6, wherein the step of detecting the anomaly comprises the steps of comparing the amplitude value with a predefinable, in particular variable, third threshold value (TH a ) and generating a third comparison value which exceeds the third threshold value (TH a ) signals.
10. Verfahren nach Anspruch 2 und 4 wobei der Schritt des Detektierens der Anomalie den Schritt Bilden einer Zeitdifferenz (te - ts) zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitwert (ts, te) zum Ermitteln eines die Dauer des Auftretens der Störspannung repräsentierenden vierten Zeitwertes.10. The method according to claim 2 and 4, wherein the step of detecting the anomaly comprises the step of forming a time difference (t e - t s ) between the first and the second time value (t s , t e ) for determining the duration of the occurrence of the interference voltage representing fourth time value.
11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche wobei der Schritt des Erzeugens des entstörten zweiten Datensatzes (DS2) den Schritt Ermitteln eines Mittelwerts (U) für die im strömenden Fluid induzierte Spannung unter Verwendung des, insb. bereits digitalisierten, Meßsignals (u) umfaßt.11. The method according to any one of the preceding claims, wherein the step of generating the interference-free second data set (DS 2 ) comprises the step of determining an average value (U) for the voltage induced in the flowing fluid using the, in particular already digitized, measurement signal (u) ,
12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche wobei der Schritt des Erzeugens des entstörten zweiten Datensatzes (DS2) den Schritt Ermitteln eines Mittelwerts (U) für die im strömenden Fluid induzierte Spannung unter Verwendung von digitalen Daten des ersten Datensatzes (DSi) umfaßt. 12. The method according to any one of the preceding claims, wherein the step of generating the suppressed second data set (DS 2 ) comprises the step of determining an average value (U) for the voltage induced in the flowing fluid using digital data of the first data set (DSi).
13. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche wobei der Schritt des Erzeugens des entstörten zweiten Datensatzes den Schritt Erzeugen eines den zeitlichen Verlauf der Störspannung approximierenden künstlichen dritten Datensatzes (DSK) digitaler Daten unter Verwendung wenigstens eines Teils der Daten aus der die Anomalie repräsentierenden Daten-Gruppe (DSA) umfaßt.13. The method according to any one of the preceding claims, wherein the step of generating the interference-free second data set, the step of generating an artificial third data set (DSK) of digital data approximating the time profile of the interference voltage using at least part of the data from the data group representing the anomaly (DSA).
14. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch wobei der Schritt des Erzeugens des künstlichen dritten Datensatzes (DSK) den Schritt Ermitteln wenigstens einer Ausgleichsfunktion für zumindest einen Teil der digitalen Daten aus der die Anomalie repräsentierenden Daten-Gruppe (DSA).14. The method according to the preceding claim, wherein the step of generating the artificial third data record (DSK) comprises the step of determining at least one compensation function for at least some of the digital data from the data group representing the anomaly (DSA).
15. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13 wobei der Schritt des Erzeugens des künstlichen dritten Datensatzes (DSK) den Schritt Erzeugen digitaler Daten unter Verwendung von Datenwerten aus der die Anomalie repräsentierenden Daten-Gruppe (DSA) und unter Verwendung der ermittelten Ausgleichsfunktion.15. The method according to claim 12 or 13, wherein the step of generating the artificial third data record (DSK) the step of generating digital data using data values from the data group representing the anomaly (DSA) and using the determined compensation function.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14 wobei der Schritt des Erzeugens des zweiten Datensatzes (DS2) den Schritt Bilden einer Differenz zwischen einem der Datenwerte aus der die Anomalie repräsentierenden Daten-Gruppe (DSA) und einem der Datenwert aus dem künstlichen dritten Datensatz (DSK) umfaßt, wobei die beiden jeweils zum Bilden der Differenz verwendeten Datenwerte miteinander korrespondierende, insb. gleiche, Zeitwerte aufweisen.16. The method according to any one of claims 12 to 14, wherein the step of generating the second data set (DS 2 ) the step of forming a difference between one of the data values from the data group representing the anomaly (DSA) and one of the data value from the artificial third Data set (DSK) comprises, the two data values used to form the difference each have corresponding, in particular the same, time values.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15 wobei der Schritt des Erzeugens der wenigstens einen Ausgleichsfunktion den Schritt Ermitteln wenigstens eines Koeffizienten (Ti), insb. einer Zeitkonstante, für die Ausgleichsfunktion unter Verwendung von Datenwerten aus der die Anomalie repräsentierenden Daten-Gruppe (DSA) umfaßt. 17. The method according to claim 13, wherein the step of generating the at least one compensation function comprises the step of determining at least one coefficient (Ti), in particular a time constant, for the compensation function using data values from the data group representing the anomaly ( DSA).
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16 wobei der Schritt des Erzeugens der wenigstens einen Ausgleichsfunktion den Schritt Ermitteln eines Koeffizienten (T-ι), insb. einer Zeitkonstante, für die Ausgleichsfunktion unter Verwendung des für die im strömenden Fluid induzierten Spannung momentan bestimmten Mittelwertes (U) umfaßt.18. The method according to any one of claims 13 to 16, wherein the step of generating the at least one compensation function, the step of determining a coefficient (T-ι), in particular a time constant, for the compensation function using that currently determined for the voltage induced in the flowing fluid Average (U) includes.
19. Verfahren nach vorherigen Anspruch wobei der Schritt des Ermitteins des Koeffizienten (T-i) für die Ausgleichsfunktion die Schritte umfaßt:19. The method according to the preceding claim, wherein the step of determining the coefficient (T-i) for the compensation function comprises the steps:
- Bilden einer ersten Differenz zwischen einem ersten Datenwert aus der die Anomalie repräsentierenden Daten-Gruppe (DSA) und dem für die im strömenden Fluid induzierten Spannung momentan bestimmten Mittelwert (U),Forming a first difference between a first data value from the data group (DSA) representing the anomaly and the mean value (U) currently determined for the voltage induced in the flowing fluid,
- Bilden einer zweiten Differenz zwischen einem zweiten Datenwert aus der die Anomalie repräsentierenden Daten-Gruppe (DSA) und dem für die im strömenden Fluid induzierten Spannung momentan bestimmten Mittelwert (U) und- Forming a second difference between a second data value from the data group representing the anomaly (DSA) and the mean value (U) and currently determined for the voltage induced in the flowing fluid
- Bilden eines Quotienten der ersten und der zweiten Differenz.- Forming a quotient of the first and the second difference.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18 wobei der Schritt des Ermitteins des Koeffizienten für die Ausgleichsfunktion die Schritte umfaßt:20. The method according to any one of claims 12 to 18, wherein the step of determining the coefficient for the compensation function comprises the steps:
- Erzeugen einer digitalen Koeffizientenfolge (Tn) von vorläufigen Koeffizienten für die Ausgleichsfunktion und- Generation of a digital coefficient sequence (T n ) of provisional coefficients for the compensation function and
- digitales, insb. rekursives, Filtern der Koeffizientenfolge (Tn).- digital, especially recursive, filtering of the coefficient sequence (T n ).
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 19 wobei der Schritt des21. The method according to any one of claims 12 to 19 wherein the step of
Erzeugens des dritten Datensatzes (DSK) den Schritt Ermitteln wenigstens einer zweiten Ausgleichsfunktion für zumindest einen zweiten Teil der digitalen Daten aus der die Anomalie repräsentierenden Daten-Gruppe (DSA) umfaßt.Generating the third data record (DSK) comprises the step of determining at least one second compensation function for at least a second part of the digital data from the data group (DSA) representing the anomaly.
22. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die22. The method according to any one of the preceding claims, wherein the
Erregeranordnung (12, 13) eine Spulenanordnung zum Erzeugen eines, insb. auch das im Messrohr geführten Medium durchsetzenden, Magnetfelds (H) umfaßt.Exciter arrangement (12, 13) a coil arrangement for generating a, esp. also includes the magnetic field (H) passing through the medium guided in the measuring tube.
23. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Sensoranordnung (14, 15) am Meßrohr (11) angeordnete Messelektroden umfasst, umfassend folgende weiteren Schritte:23. The method according to the preceding claim, wherein the sensor arrangement (14, 15) comprises measuring electrodes arranged on the measuring tube (11), comprising the following further steps:
- Erzeugen eines auch das im Messrohr (11 ) geführten Medium durchsetzenden Magnetfelds (H) mittels der Erregeranordnung (12, 13),Generating a magnetic field (H) which also penetrates the medium guided in the measuring tube (11) by means of the exciter arrangement (12, 13),
- Induzieren einer Spannung im strömenden Fluid zum Verändern von an Messelektroden angelegten Potentialen (e<ι , e15) sowie- Inducing a voltage in the flowing fluid to change potentials applied to measuring electrodes (e <ι, e 15 ) and
- Abführen von den Meßelektroden angelegten Potentialen (e-ι4j eis) zum Erzeugen des wenigstens einen Messsignals (u).- Removal of potentials applied by the measuring electrodes (e-ι 4j eis) for generating the at least one measuring signal (u).
24. Magnetisch-induktiver, insb. zur Verwirklichung des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 20 geeigneter, Durchflußmesser für ein in einer Leitung strömendes Fluid, der umfaßt:24. Magnetic-inductive, especially suitable for realizing the method according to one of the preceding claims 1 to 20, flow meter for a fluid flowing in a line, which comprises:
- ein in die Leitung einfügbares Meßrohr (11) zum Führen des Fluids,a measuring tube (11) that can be inserted into the line for guiding the fluid,
- eine Auswerte- und Betriebsschaltung (2, 3), - von der Auswerte- und Betriebsschaltung (2, 3)gespeiste Mittel zum Erzeugen eines das Meßrohr (11) durchsetzenden Magnetfelds mit einer am Meßrohr ( 1) angeordneten und von einem Erregerstrom (i) durchflossenen Spulenanordnung (12, 13),- an evaluation and operating circuit (2, 3), - means fed by the evaluation and operating circuit (2, 3) for generating a magnetic field passing through the measuring tube (11) with a arranged on the measuring tube (1) and an excitation current (i ) flowing through the coil arrangement (12, 13),
- wenigstens zwei Meßelektroden (14, 15) zum Abgreifen von Potentialen (e 4, eι5), die im durch das Meßrohr strömenden und vom Magnetfeld durchsetzten Fluid induziert sind,- At least two measuring electrodes (14, 15) for tapping potentials (e 4 , e 5 ), which are induced in the fluid flowing through the measuring tube and penetrated by the magnetic field,
- zumindest zeitweise mit den Meßelektroden (14, 15) verbundene Mittel zum Erzeugen wenigstens eines von den abgegriffenen Potentialen (eι4, eι5) abgeleiteten Meßsignals (u) sowie - Mittel zum Speichern eines ersten Datensatzes (DS ), der einen zeitlichen Verlauf des Meßsignals (u) innerhalb eines vorgebbaren Zeitintervalls momentan repräsentiert, - wobei die Auswerte- und Betriebsschaltung (2, 3) - anhand des ersten Datensatzes (DS ) eine Anomalie im Meßsignal (u) detektiert, die durch ein wenigstens einer der Meßelektroden (14, 15) angelegtes Störpotential bewirkt ist, - die detektierte Anomalie vom gespeicherten ersten Datensatz (DSi) extrahiert und einen von der detektierten Anomalie freien zweiten Datensatz (DS2) erzeugt und - mittels des von der Anomalie befreiten enstörten Datensatzes (DS2) wenigstens einen Meßwert (XM) erzeugt, der eine physikalische Größe des strömenden Fluids repräsentiert. - At least at times connected to the measuring electrodes (14, 15) means for generating at least one of the tapped potentials (eι 4 , eι 5 ) derived measurement signal (u) and - Means for storing a first data record (DS), which shows a time course of the Measurement signal (u) currently represented within a predeterminable time interval, - The evaluation and operating circuit (2, 3) - using the first data set (DS) detects an anomaly in the measurement signal (u), which is caused by at least one of the measuring electrodes (14, 15) applied interference potential, - the detected anomaly extracted from the stored first data record (DSi) and generates a second data record (DS 2 ) free of the detected anomaly and - by means of the interference-free data record (DS 2 ) freed from the anomaly, generates at least one measured value (XM) which is a physical quantity of the flowing Represents fluids.
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