200234. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés Coriolis típusú tömegárammérőnél a tömegárammal arányos jel előállítására
1 HU 200234 A 2 A találmány tárgya eljárás és berendezés Coriolis típusú tömegáramúiéi önéi a tömegárammal arányos jel előállítására. A Coriolis típusú tömegáram mérő berendezések azon az elven működnek, hogy ha egy áramló közeg által átfolyt vezetéket az áramlás irányára keresztirányú kitérítésnek teszünk ki, akkor a vezeték falára mérhető Coriolis erő hat. A Coriolis erő csak az áramló közeg tömegáramától és a vezeték rezgésétől függ, így a mérés független a közeg fizikai tula jdoságaitól, sűrűségétől és sebességétől. A Coriolis erő által a vezetékre gyakorolt hatás az ébredő Coriolis erőnek a vezeték menti integrálásával adódik. A Coriolis erő hatásának a vezeték rezgésétől való különválasztása által lehetővé válik a tömegáram meghatározása. Coriolis típusú tömegáram mérőt ismertettek már a 4 422 338 és a 4 491025 számú US szabadalmi leírásokban, valamint a 31 450 számú US reissue szabadalmi leírásban. Ezek a megoldások lényegében U-alakú mérővezetéket tartalmaznak, amely mérővezeték a végeinél mereven be van fogva oly módon, hogy a befogott részből konzolszerűen nyúlik ki. A mérővezeték hajlított végénél van megrezgetve lényegében az U-alak síkjára merőleges síkban és a Coriolis reakcióerőt az U-alak két szárán elhelyezett rezgésérzékelők mérik. A hivatkozott 4 491025 számú US szabadalmi leírás, valamint a 4 127 028 számú US szabadalmi leírás olyan megoldást mutat, amelyben két azonosan kialakított és egymás mellett elhelyezett U-alakú mérővezeték van. A két mérővezetékben egyforma értékű közegáram folyik és azok egymással ellentétes fázisban vannak rezgetve. Az U-alakú mérővezetékek szárai között elhelyezett rezgésérzékelők a Coriolis erők által keltett eltéréseket kétszeres amplitúdóval érzékelik az ellentétes fázisú rezgetés miatt. Az említett Coriolis típusú tömegáram mérőknél a fellépő Coriolis erők a rezgésérzékelők által érzékelt jelek egymáshoz viszonyított időbeli eltolódását eredményezik. Az ismert berendezésekben az érzékelt jelek közötti időkülönbség mérésével határozzák meg a mérővezetéken ill.mérővezetékeken átfolyó tömegáramot. A tömegáram kellő pontosságú méréséhez azonban az időkülönbséget legalább ilyen pontossággal kell mérni, ami a komparálási hibák miatt nehezen végezhető el. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy a fenti típusú tömegáram mérőknél a tömegárammal arányos jelet nyer' Hűnk a rezgésérzékelők által érzékelt jelek különbségének integrálásával. A találmány szerint legalább egy rezgési periódusra ill. félperiódusra elvégezve az integrálást a tömegárammal arányos értéket kapunk. A találmány tehát egyrészt eljárás Coriolis típusú tömegárammérőnél a tömegárammal arányos jel előállítására, amelynek során az áramló közeg által átjárt legalább egy mérővezetéket a közegáramlás irányára keresztirányban rezgetjük, a rezgést a legalább ey mérővezeték két helyénél érzékelve a rezgés pülanatértékével arányos két villamos jelet állítunk elő és a két villamos jelből a tömegárammal arányos jelet képezünk, és az jellemzi, hogy a tömegárammal arányos jelet a két villamos jel különbségének integrálásával képezzük. Eljárhatunk úgy, hogy a két villamos jel különbségének abszolút értékét a villamos jelek legalább egy periódusára integráljuk. Az is lehetséges, hogy a két villamos jel különbségét a villamos jelek két egymás utáni csúcsértéke közötti félperiódusra integráljuk. Ilyen módon rezgési periódusonként ül. félperiódusonként nyerünk egy-egy a mindenkori tömegárammal arányos jelet. Előnyösen az integrálást úgy végezzük, hogy a két vülamos jelből egymás utáni időközökben mintát veszünk, minden egyes időközre képezzük a mintaértékek közötti különbség, iüetve ennek abszolút értéke és a hozzátartozó időköz időtartamának szorzatát és eme szorzatokat összegezzük. Ha a két villamos jelből egyforma időtartamú időközönként veszünk mintát, akkor az integrálást előnyösen úgy végezhetjük, hogy képezzük a mintaértékek közötti különbségek, iüetve ezek abszolút értékeinek összegét és az összeget szorozzuk egy időköz időtartamával. A találmány szerinti eljárásnál igen előnyösen úgy javíthatjuk a mérés pontosságát, hogy a mintaértékek alapján képezzük mindkét vülamos jel integrálját, és a két integrál érték eltérése esetén legalább az egyik villamos jel mintaértékeit a különbségképzés előtt úgy módosítjuk, hogy a mintaértékek által reprezentált két viüamos jel csúcsértéke egyenlő legyen. A találmány másrészt berendezés Coriolis típusú tömegárammérőnél a tömegárammal arányos jel előáüítására, amely berendezésnek az áramló közeg által átjárt, az áramlás irányára keresztirányban rezgetett legalább egy mérővezeték két helyénél elhelyezett legalább két rezgésérzékelője és ezekhez csatlakoztatott, a rezgésérzékelők által előállított két vülamos jelből a tömegárammal arányos jelet előállító jelfeldolgozó egysége van. A berendezést az jeüemzi, hogy a jelfeldolgozó egységnek a két viüamos jelből vagy a két vülamos jel különbségéből mintát vevő áramköre, a mintaértékeket digitalizáló analóg-digitális átalakítója és a digitális mintaértékek alapján a két vülamos jel különbségének vagy a különbség abszolút értékének integrálját előállító digitális adatfeldolgozás egysége van. A találmány szerinti berendezés kialakítható úgy is, hogy a jelfeldolgozó egységnek a két viüamos jel különbségét képező legalább egy differenciálerősítője, ehhez illetve ezekhez csatlakoztatott feszültség-frekvencia átalakítója és az utóbbihoz kapcsolódó számlálója van. A találmány szerinti megoldás előnye, hogy a tömegárammal arányos jel igen kevéssé érzékeny a környezeti zajokra és viüamos zavarokra, továbbá a mérés során egy rezgési periódusonkét ül. félperiódusonként nyerünk egy, a tömegáram piüanatértékével arányos jelet. A találmányt a továbbiakban a rajzokon szemléltetett előnyös kiviteli alakok alapján ismertetjük, ahol az 1. ábra egy Coriolis típusu tömegárammérő kiviteli alakjának mechanikai elrendezését szemléltető axonometrikus rajz, a 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
