Karl Walter Bonfig

Induktive Durchflußmessung mit getastetem Gleichfeld

Sämtliche handelsüblichen und industriell gefertigten Durchflußmesser verwenden derzeit ein sinusförmiges Wechselfeld zur Erregung des Elektromagneten. Auf diese Weise fällt auch das Nutzsignal als Sinusgröße an und kann mit sehr einfachen Mitteln (durch einen Transformator oder einen Kondensator) von der UnsymmetrieGleichspannung getrennt werden. Durch die Geometrie der Anordnung wird jedoch durch Transformatorwirkung eine sinusförmige Störwechselspannung induziert, die bei gutleitenden Flüssigkeiten um 90° gegenüber der Nutzspannung phasenverschoben ist.

Eine Anlage zur induktiven Durchfluβmessung mit getastetem Gleichfeld und Differenzmessung, Teil I

1.3 Die Meßschaltung darf die Nutzspannung nicht belasten. Es muß also die Meßspannung praktisch im Leerlauf abgenommen werden. Deshalb muß der Eingangswiderstand der elektronischen Schaltung um mindestens den Faktor 100 größer sein als der Innenwiderstand der Meßflüssigkeit zwischen den Elektroden. Da dieser je nach Leitfähigkeit der Flüssigkeit oft sehr hohe Werte annehmen kann, die weitere Signalverarbeitung jedoch bei niedrigeren Widerständen erfolgen soll, ist die Hauptaufgabe der ersten Differenzverstärkerstufe die Impedanzwandlung.

Einflüsse auf die Nutzspannung bei der induktiven Durchflußmessung

Wissenschaft und Technik stützen sich bei ihren Erkenntnissen, Aussagen, Entwicklungen und Folgerungen fast immer auf Meßergebnisse, welche ihre Theorien und Konstruktionen bestätigen und beweisbar machen sollen. Der vorliegende Aufsatz behandelt die induktive Durchflußmessung, bei welcher der Momentanwert der Strömungsgeschwindigkeit einer Flüssigkeit bestimmt wird. Gemäß ihrer Definition ist die Geschwindigkeit die zeitliche Änderung des Weges. Es liegt deshalb nahe, die Geschwindigkeit aus einer Weg-Zeit-Messung zu bestimmen. Dieses Verfahren ist vor allem bei bewegten, festen Körpern sehr verbreitet, weil hier die Markierung des einzelnen Körpers und seiner zurückgelegten Strecke keine Schwierigkeiten bereitet.

Die Entwicklung der induktiven Durchflußmessung und ihre theoretischen Grundlagen

Der Gedanke zur induktiven Durchflußmessung entspringt den grundlegenden physikalischen Erkenntnissen, wie sie im 19. Jahrhundert von Faraday und Maxwell formuliert wurden. Faraday führte im Jahre 1832 bereits Versuche durch, die Strömungsgeschwindigkeit der Themse mit Hilfe des Induktionsgesetzes zu messen. Von der Waterloo-Brücke ließ er Metallelektroden in die Themse eintauchen und versuchte, zwischen diesen die elektrische Spannung zu messen, die durch die Bewegung des Wassers relativ zum Erdmagnetfeld hervorgerufen wird. Er hatte damit keinen Erfolg, denn die dabei auftretenden störenden Polarisationsund Unsymmetriespannungen überstiegen um mehrere Größenordnungen sein Nutzsignal.

Passive Fluid-Elemente und Fluidschaltungen

Da der Widerstand als das Verhältnis zwischen Druck und Durchfluß definiert ist, können durch Kapillarleitungen mit festgelegtem Längen/Durchmesserverhältnis lineare Widerstände hergestellt werden. Verschiedene Widerstandswerte erhält man durch Serienoder Parallelschaltung der Einzelwiderstände. Durch Verändern des Durchmessers mit Hilfe einer konischen Nadel ergeben sich lineare variable Widerstände.

Zur Theorie der Modulationsverstärker, Teil I

Die Verstärkung kleiner Gleichspannungen mit direktgekoppelten Verstärkern bereitet sehr große Schwierigkeiten, weil die aktiven Elemente wie Transistoren oder Röhren mit Versorgungsspannungen von mehreren Volt betrieben werden müssen, während die zu messenden Spannungen im MillivoltBereich liegen können. Beide Spannungen überlagern sich und müssen am Ausgang des Verstärkers wieder getrennt werden. Bei der Verwendung von Halbleiterbauelementen wird dies noch durch die starke Temperaturabhängigkeit ihrer Kennwerte erschwert. Eine gute Nullpunktstabilität läßt sich bei gleichstromgekoppelten Verstärkern praktisch nur mehr durch die Anwendung von Differenzschaltungen mit gepaarten Transistoren bzw. Röhren verwirklichen. Durch Thermostatisierung der empfindlichen ersten Stufen ist eine weitere Verbesserung möglich.