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1. WO2020001876 - VERFAHREN ZUR INBETRIEBNAHME EINES MAGNETISCH-INDUKTIVEN DURCHFLUSSMESSGERÄTES UND EIN MAGNETISCH-INDUKTIVES DURCHFLUSSMESSGERÄT

Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

Verfahren zur Inbetriebnahme eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes und ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät

Magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte werden zur Bestimmung der

Durchflussgeschwindigkeit und des Volumendurchflusses eines Mediums in einem Messrohr eingesetzt. Ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät umfasst eine magnetfelderzeugende Vorrichtung, die ein Magnetfeld B senkrecht zur Messrohrachse erzeugt. Dafür werden üblicherweise einzelne oder mehrere Spulen verwendet. Um ein überwiegend homogenes Magnetfeld zu realisieren, werden zusätzlich Polschuhe so geformt und angebracht, dass die Magnetfeldlinien über den gesamten Rohrquerschnitt im Wesentlichen senkrecht zur Messrohrachse verlaufen. Ein an die Mantelfläche des Mess-rohres angebrachtes Messelektrodenpaar greift eine senkrecht zur Messrohr-achse und zum Magnetfeld anliegende Potentialdifferenz ab, die entsteht, wenn ein leitfähiges Medium bei angelegtem Magnetfeld in Richtung der Messrohrachse fließt. Da die abgegriffene Potentialdifferenz laut Faraday’schem Induktionsgesetz von der

Geschwindigkeit des fließenden Mediums abhängt, kann aus der Potentialdifferenz die Durchfluss-geschwindigkeit und, mit Hinzunahme eines bekannten Rohrquerschnitts, der Volumendurchfluss des Mediums ermittelt werden. Die an den Mess-elektroden anliegende Potentialdifferenz wird im Folgenden auch als Messspannung bezeichnet.

Um auftretende Störeffekte während einer Speisephase zu minimieren, wird

üblicherweise eine Spannung mit wechselnder Polarität an die magnetfeld-erzeugende Vorrichtung bzw. an die Komponenten zur Erzeugung eines Magnetfeldes angelegt. Eine weitere Möglichkeit zur Minimierung von Stör-effekten ist beispielsweise in der Schrift DE 102016124976 A1 offenbart. Aus diesem Dokument geht ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät hervor, das eine Ruhephase zwischen den jeweiligen

Polaritätswechseln aufweist, in der keine elektrische Spannung an die

magnetfelderzeugende Vorrichtung angelegt wird. Die Charakteristik des in der

Ruhephase auftretenden Störeffektes wird gemessen und zur Kompensation der nachfolgenden Störeffekte verwendet. Somit kann der jeweilige Magnetfeld-Endwert der Messphasen frühzeitig angepasst werden. Da der Magnetfeld-Endwert über mehrere Perioden variiert, muss diese Anpassung jedoch für jede Ruhephase und Speisephase neu durchgeführt werden.

EP 0969268 A1 offenbart ein Verfahren zum Regeln des in einer Spulen-anordnung fließenden Spulenstroms, so dass durch ein Anlegen eines Spannungs-Anfangswertes vor dem Spannungs-Endwert, wobei der Spannungs-Anfangswert größer ist als der Spannungs-Endwert, auftretende Wirbelströme kompensiert werden, die die

Anstiegsflanke des Magnetfeldes gegenüber den Spulenstrom verzögern. Dadurch erreicht das Magnetfeld in jeder Halbperiode früher den Magnetfeld-Endwert.

Diesen Ausgestaltungen nachteilig ist aber, dass zwar in einer Halbperiode der

Magnetfeld-Endwert bereits früher erreicht oder ermittelt wird, dieser sich aber weiterhin über mehrere Perioden ändern kann, bis er einen globalen eingeschwungenen Zustand erreicht. Dieses Verhalten kann insbesondere unmittelbar nach der Inbetriebnahme des Durchflussmessgerätes beobachtet werden. Um einen Messfehler von kleiner 0,2% zu erreichen, muss das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät mehrere Tage in Betrieb sein. Dies ist insbesondere für magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte

problematisch, die direkt nach der Inbetriebnahme justiert werden, da der Messfehler dadurch mit in die Justierung eingeht.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Inbetriebnahme eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes bereitzustellen, das die

Einschwingzeit bis zum Erreichen des ein-geschwungenen Zustands reduziert, und ein magnetisch-induktives Durch-flussmessgerät, das dieses Verfahren ausführt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren gemäß dem Anspruch 1 und durch das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät gemäß dem Anspruch 14 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Inbetriebnahme eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes weist Komponenten zur Erzeugung eines Magnetfeldes B auf, wobei an die Komponenten eine elektrische Spannung U zum Erzeugen des

Magnetfeldes B angelegt wird, und mindestens ein Messelektrodenpaar zum Erfassen einer Potentialdifferenz in einem Medium, gekennzeichnet durch, ein Einschwingen der Komponenten während einer Einschwingzeit ta zur Stabilisierung des Magnetfeldes B bis

< D gilt, wobei D kleiner 0,25%, und insbesondere kleiner 0,2% und bevorzugt

kleiner 0,05% ist, wobei Bist einem Magnetfeld-Endwert eines aktuellen Ist-Zustands des Magnetfeldes entspricht, wobei ßsoH dem Magnetfeld-Endwert eines eingeschwungenen Zustands des Magnetfeldes entspricht, in dem für ein beliebiges ß*(t),

< 1/1000 gilt, wobei k eine natürliche Zahl größer/gleich 1000 ist, wobei

während der Einschwingzeit ta ein erster Spannungsverlauf A an die Komponenten zur Erzeugung des Magnetfeldes angelegt wird, wobei nach der Einschwingzeit ta eine Messzeit tm beginnt, wobei während der Messzeit tm ein zweiter Spannungsverlauf M an die Komponenten zur Erzeugung des Magnetfeldes angelegt wird, wobei die

Einschwingzeit ta in N erste Zeitintervalle eingeteilt ist, die jeweils eine erste

Intervalldauer ta i mit i e [1,2, ... , N] andauern, wobei die Messzeit tm in zweite

Zeitintervalle eingeteilt ist, die jeweils eine zweite Intervalldauer tmj mit j M andauern, wobei ein Mittelwert aller ersten Intervalldauern ΐ ~ immer kleiner als ein Mittelwert aller zweiten Intervalldauern ist.

Der Verlauf des Magnetfeldes bzw. der an den Messelektroden anliegenden

Messspannung während einer einzelnen Speisephase ist geprägt von einem

Einschwingen in einen lokalen Endzustand zu Beginn der Speisephase und einem lokalen Endzustand, in dem der Verlauf im Wesentlichen konstant ist. Mit Erreichen des lokalen Endzustands beginnt die Messphase. Während der Messphase ermittelte Messwerte, werden als Endwerte bezeichnet. Zur Bestimmung der

Durchflussgeschwindigkeit oder des Volumendurchflusses wird der Magnetfeld-Endwert und der Messspannung-Endwert der jeweiligen Messphase herangezogen. Mit dem Einschwingen der Komponenten zur Erzeugung eines Magnetfeldes in einen

eingeschwungenen Zustand konvergiert der lokale Endzustand gegen einen globalen Endzustand.

Nach der Inbetriebnahme eines magnetisch-induktiven Durchflussmess-gerätes ändert sich der Magnetfeld-Endwert Bist über mehrere Messzyklen, bis er endlich, zumeist nach Tagen, gegen einen Magnetfeld-Endwert ßsoH eines eingeschwungenen Zustands des Magnetfeldes konvergiert. Dieses Verhalten ist bei batterie- und akkubetriebenen magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräten besonders ausgeprägt. Daher werden magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte typischerweise 30 Minuten vor der

Kalibrierung eingeschaltet, wodurch ein Einschwingen der magnetfeld-erzeugenden Komponenten gewährleistet und die Abweichung des Magnetfeld-Endwertes Bist vom eingeschwungenen Magnetfeld-Endwert ßsoH reduziert wird. Das erfindungsgemäße Verfahren bewirkt eine Reduktion der Wartezeit bis zum Erreichen des

eingeschwungenen Magnetfeldes ßsoH durch eine zusätzliche Einschwingzeit ta , mit einem charakteristischen Spannungs-verlauf A.

Für die Erzeugung der Spannungsverläufe A und/oder M werden vorzugsweise elektronische Bauteile verwendet, die in der Schrift

EP 0969268 A1 offenbart sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unter-ansprüche.

Gemäß einer Ausgestaltung wechselt die angelegte elektrische Spannung U nach jeder ersten Intervalldauer ta i und nach jeder zweiten Intervalldauer tmJ das Vorzeichen.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die erste Intervalldauer ta i kleiner zu wählen als die zweite Intervalldauer tmj. Dadurch wechselt das Magnetfeld die Polung während der Einschwingzeit ta schneller, so dass in kurzer Zeit mehr Energie in die Komponenten zur Erzeugung des Magnetfeldes induziert wird. Dadurch schwingen sich die Komponenten schneller ein und der Magnetfeld-Endwert Bist erreicht früher den eingeschwungenen Magnetfeld-Endwert BsoU.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist der zweite Spannungsverlauf M eine dritte Spannung Um Shot i und/oder eine vierte Spannung Um hold ; auf.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist der erste Spannungsverlauf A eine erste Spannung Ua Shot i und/oder eine zweite Spannung Ua hold i auf.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die erste Intervalldauer tad durch mindestens eine erste Zeit ta Shot i, in der die erste Spannung Ua Shot i angelegt wird, und/oder mindestens eine zweite Zeit ta holdd, in der die zweite Spannung Ua hold angelegt wird, gekennzeichnet.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt einen aus der EP 0969268 A1 bekannten Spannungsverlauf mit einer Ushot und einer Uhold auch vor der Messzeit tm , jedoch mit kürzeren ersten Intervalldauern ta i, anzulegen. Gemäß dieser Ausgestaltung kann der eingeschwungene Zustand bereits früher erreicht werden, wobei die Anpassung der Schaltung nur insoweit erforderlich ist, dass die Länge der Intervalldauern neu festzulegen ist.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung gilt Ua Shot i > Ua hold i und

ta,shot,i — ta,hold,i ·

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung gilt Ua Shot i > Ua Shot i+ 2, insbesondere Ua Shot i >

U a,shot,i+2’ Wobei ta,shot,i — t a,shot,i+2 9^1-

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung besteht das i-te erste Zeitintervall tad der Einschwingzeit ta aus folgenden Merkmalen:

a. Anlegen der ersten Spannung Ua Shot i für die erste Zeit ta Shot i , b. Anlegen der zweiten Spannung Ua hold i für die zweite Zeit ta hoM i , c. Wechseln des Vorzeichens der Spannung.

In einer abgewandelten Form der oben genannten Ausgestaltung wird auf das Anlegen der zweiten Spannung ua Iά für die zweite Zeit ta hold i verzichtet.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Einschwingzeit ta kleiner gleich 2h, und insbesondere kleiner gleich 30min und bevorzugt kleiner gleich 5min.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird eine Durchflussgeschwindigkeit und/oder ein Volumendurchfluss des Mediums anhand der während der Messzeit tm , insbesondere während der vierten Zeit tmdl0ld j und bevorzugt während einer Messphase, in welcher Messphase das Magnetfeld B im Wesentlichen konstant ist, an den Messelektroden anliegenden Potential-differenz ermittelt.

Beim Polaritätswechsel der angelegten Spannung an die Komponenten zur Erzeugung des Magnetfeldes treten Störeffekte auf, die bewirken, dass nach jedem

Polaritätswechsel eine gewisse Zeit abgewartet werden muss, bis das Magnetfeld seinen lokalen Endzustand erreicht. Der Zeitraum, in dem das Magnetfeld eingeschwungen und im Wesentlichen konstant ist, wird als Messphase bezeichnet. Sie ist Teil einer

Speisephase, in der eine Spannung an die magnetfelderzeugenden Komponenten angelegt wird. Das resultierende Magnetfeld der Messphase wird als Magnetfeld-Endwert bezeichnet und dient zur Bestimmung des Volumendurchflusses des Mediums. Die an den Messelektroden während der Messphase anliegende Potentialdifferenz bzw.

Messspannung wird als Messspannungs-Endwert bezeichnet.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die zweite Intervalldauer tmJ durch mindestens eine dritte Zeit tm ShotJ , in der die dritte Spannung Um Shot j angelegt wird, und/oder mindestens eine vierte Zeit tm holdJ , in der die vierte Spannung t/m,hoWj angelegt wird, gekennzeichnet, wobei das y-te zweite Zeitintervall der Messzeit tm aus folgenden Merkmalen besteht:

a. Anlegen der dritten Spannung Um ShotJ für die dritte Zeit tm shotJ, b. Anlegen der vierten Spannung t/m,hoWj für die vierte Zeit tm hold j , c. Wechseln des Vorzeichens der Spannung.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung gilt Ua Shot i > Um ShotJ > Um hold j , insbesondere Um,shot,j ^ Um hold, j

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung nimmt die erste Spannung Ua shot und die dritte Spannung Um shotj einen Wert größer gleich 2V, und insbesondere größer gleich 12V und bevorzugt größer gleich 60V an, wobei die zweite Spannung ua oM ί und die vierte Spannung Um hold einen Wert größer gleich 0,4V annimmt.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist ein Verhältnis tmj/ta i größer 2, insbesondere größer 4 und bevorzugt größer 8.

Ein erfindungsgemäßes magnetisch-induktives Durchflussmessgerät umfasst eine Betriebseinheit, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie das erfindungs-gemäße Verfahren zur Inbetriebnahme eines magnetisch-induktiven Durch-flussmessgerätes ausführt.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 : eine schematische Darstellung eines magnetisch-induktiven

Durchflussmessgerätes nach dem Stand der Technik;

Fig. 2: einen Verlauf des Magnetfeld-Endwertes Bist über einen Zeitraum von fünf Stunden für ein herkömmlich in Betrieb genommenes (gepunktete Verlauf) und ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in Betrieb genommenes (durchgehende Verlauf) magnetisch-induktives Durchfluss-messgerät;

Fig. 3: beispielhafte Spannungsverläufe A und M, für die gelten, dass

Um, hold., j Ua hgid i ,

Fig. 4: beispielhafter Spannungsverlauf A, umfassend eine erste Spannung Ua>shot>i , und Spannungsverlauf M, umfassend eine dritte Spannung Um shotj und eine vierte Spannung

Um, hoid, j wobei Um sjl0t: — Ua shot i gilt,

Fig. 5: beispielhafte Spannungsverläufe A und M, wobei Spannungsverlauf A die erste Spannung Ua Shot i und die zweite Spannung Ua hold i umfasst, und Spannungsverlauf M die dritte Spannung Um ShotJ und die vierte Spannung t/m,hoWj umfasst, mit Ua Shot i = Um,shot,j > Ua hgid i — Um jloidj Und

ta,shot,i tm,shot,j ,

Fig. 6: beispielhafte Spannungsverläufe A und M, wobei Spannungsverlauf A die erste Spannung Ua Shot i und die zweite Spannung Ua hold i umfasst, und Spannungsverlauf M die dritte Spannung Um ShotJ und die vierte Spannung t/m,hoWj umfasst, mit variablen Ua,shot, ta,shot,i und ta ld i , und mit festem Um-shot . Für diesen beispielhaften

Spannungsverlauf gilt fernerhin

Ua,hold,i ~ Um,hold,j’ Und

Fig. 7: beispielhafte Spannungsverläufe A und M, umfassend ein variables Ua shotd , ta,s hot, ta,hoid,i Um,shot und tm-shot über den Verlauf von mehrere erste Zeitintervalle, wobei Ua hoid i — Um hoidj gilt.

Der Aufbau und das Messprinzip eines magnetisch-induktiven Durchfluss-messgerätes ist grundsätzlich bekannt (siehe Fig. 1 ). Durch ein Messrohr (1 ) wird ein Medium geleitet, das eine elektrische Leitfähigkeit aufweist. Eine magnetfelderzeugende Vorrichtung ist bzw. Komponenten zur Erzeugung eines Magnetfeldes (2) sind so angebracht, dass sich die Magnetfeldlinien senkrecht zu einer durch die Messrohrachse definierten

Längsrichtung orientieren. Als magnetfelderzeugende Vorrichtung (2) eignet sich vorzugsweise eine Sattelspule oder ein Polschuh mit aufgesetzter Spule. Bei angelegtem Magnetfeld entsteht im Messrohr (1 ) eine Potentialverteilung, die mit zwei an der Innenwand des Messrohres angebrachten Messelektroden (3) abgegriffen werden kann. In der Regel sind diese diametral angeordnet und bilden eine Elektrodenachse, die senkrecht zu den Magnetfeldlinien und der Längsrichtung verläuft. Anhand der an den Messelektroden anliegenden Messspannung kann, unter Berücksichtigung der magnetischen Flussdichte, die Durchflussgeschwindigkeit und, unter Berücksichtigung der Rohr-querschnittsfläche, der Volumendurchfluss des Mediums bestimmt werden. Dafür wird die ermittelte Messspannung mittels einer Auswerteeinheit ausgewertet. Um das Ableiten der an den Messelektroden anliegenden Messspannung über das Rohr (4) zu verhindern, wird die Innenwand mit einem isolierenden Material, beispielsweise einem Liner (5), verkleidet. Das durch die magnetfelderzeugende Vorrichtung (2) aufgebaute Magnetfeld wird durch einen getakteten Gleichstrom wechselnder Polarität erzeugt. Dies gewährleistet einen stabilen Nullpunkt und macht die Messung im Wesentlichen unempfindlich gegenüber Einflüssen durch Mehrphasenstoffe, Inhomogenitäten in der Flüssigkeit oder geringer Leitfähigkeit. Die an der magnetfelderzeugenden Vorrichtung anliegende Spannung wird über eine Betriebseinheit (6) kontrolliert und angepasst.

Nach der Inbetriebnahme eines magnetisch-induktiven Durchflussmess-gerätes kann der Magnetfeld-Endwert Bist der unterschiedlichen Phasen über mehrere Stunden bzw. mehrere Tage schwanken. Fig. 2 zeigt den relativen Magnetfeld-Endwert Bist (Y-Achse) über den Verlauf von 5 Stunden (X-Achse). Die gestrichelten Daten sind direkt nach Inbetriebnahme des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes und ohne

Einschwingphase aufgenommen. Nach dem Einschalten der magnetfelderzeugenden

Vorrichtung weicht der zu Beginn gemessene Magnetfeld-Endwert bis zu 0,2% von dem nach 5 Stunden ermittelten Magnetfeld-Endwert ab. Dabei ist der globale Endzustand des Magnetfeldes selbst nach 5 Stunden noch nicht erreicht. Die durchgezogene Linie spiegelt die ermittelten Daten eines mit einer zehnminütigen Einschwingphase in Betrieb genommenen magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes wieder. Bereits zu Beginn der Messzeit weicht der resultierende Magnetfeld-Endwert Bist nur noch 0,06% von Magnetfeld-Endwert ßsoH des eingeschwungenen Zustands des Magnetfeldes ab.

Für die Ermittlung des Magnetfeld-Endwertes in Fig. 2 wurde ein Magnetfeld-sensor, in diesem Fall eine temperaturunabhängige Pickup-Sonde, in das Magnetfeldzentrum des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes positioniert und das resultierende Magnetfeld in Abhängigkeit der Zeit gemessen. Die Messungen wurden bei

Raumtemperatur und im Leerzustand des Messrohres durchgeführt.

Fig. 3 stellt beispielhaft die Spannungsverläufe A und M dar, die eine Einschwingzeit ta und eine Messzeit tm andauern. In diesem Fall ist die Einschwingzeit ta in 12 erste Intervalle mit einer jeweiligen Intervalldauer ta i eingeteilt. Sie kann aber auch mehr bzw. weniger als 12 erste Zeitintervalle umfassen. Während des ersten Zeitintervalls wird eine Spannung U , in diesem Fall eine zweite Spannung Ua hoid i , an die magnetfelderzeugende Vorrichtung angelegt, deren Vorzeichen sich zu Beginn jedes neuen ersten Zeitintervalls ändert (siehe gepunkteter Verlauf). Die Dauer jedes ersten Zeitintervals beträgt tad und ist in dieser Ausgestaltung für die gesamte Einschwingzeit ta konstant. Nach der

Einschwingzeit ta beginnt die Messzeit tm (siehe gestrichelter Verlauf), die wiederum in einzelne zweite Zeitintervalle mit einer zweiten Intervalldauer tmJ eingeteilt ist. Während jedes zweiten Zeitintervalls wird eine Spannung U , in diesem Fall die vierte Spannung Um, hoid, j mit wechselndem Vorzeichen angelegt. In Fig. 3 ist die Dauer jedes zweiten Zeitintervalls tmJ über die gesamten Messzeit tm konstant. Dabei gilt erfindungsgemäß, dass die erste Zeitintervalldauer tad kleiner als die zweite Zeitintervalldauer tmj ist. Für beide Spannungsverläufe A und M gelten

Ua,hold,i Umdloidj

Ein Vorteil dieser ersten Ausgestaltung besteht darin, dass der einge-schwungene Zustand der magnetfelderzeugenden Komponenten, durch das Verkürzen der

Intervalldauer während der Einschwingzeit ta , schneller erreicht wird. Außerdem kann für die Erstellung der Spannungsverläufe A und M auf eine herkömmliche elektronische Beschaltung zurückgegriffen werden.

Fig. 4 stellt beispielhaft die Spannungsverläufe A und M dar, die eine Einschwingzeit ta und eine Messzeit tm andauern. In diesem Fall ist die Einschwingzeit ta in 12 erste Zeitintervalle eingeteilt. Sie kann aber auch mehr bzw. weniger erste Zeitintervalle umfassen. Während jedes ersten Zeit-intervals wird eine erste Spannung Ua shot i angelegt (gepunkteter Verlauf). Nach der Einschwingzeit ta beginnt die Messzeit tm , die wiederum in einzelne zweite Zeitintervalle mit einer zweiten Intervalldauer tmJ eingeteilt ist. Diese wiederum teilen sich jeweils in eine dritte Zeit tm shotj , in der eine dritte

Spannung Um shotj angelegt wird, und in eine vierte Zeit tm ldj , in der eine vierte Spannung Um hold angelegt wird, auf (siehe gestrichelter Verlauf). Dabei ist in dieser Ausgestaltung die dritte Zeit tm shotJ kleiner als die vierte Zeit
und gleich der ersten Zeit tafihoU .

In dieser zweiten Ausgestaltung wird auf das Anlegen der zweiten Spannung Ua holdd, während der Einschwingzeit ta , verzichtet.

Fig. 5 stellt beispielhaft weitere Spannungsverläufe A und M dar, die eine Einschwingzeit ta und eine Messzeit tm andauern. In diesem Fall ist die Einschwingzeit ta in 6 erste Zeitintervalle eingeteilt. Sie kann aber auch mehr bzw. weniger erste Zeitintervalle umfassen. Während jedes ersten Zeitintervals wird eine erste Spannung Ua shotd für eine erste Zeit ta Shot i und eine zweite Spannung Ua hold i für eine zweite Zeit ta hold i angelegt (siehe gepunkteter Verlauf). Diese Folge alterniert während der gesamten Einschwingzeit ta . Dabei gilt, dass die erste Spannung Ua shotd immer größer ist, als die zweite Spannung ua,hoid,i - ln diesem Beispiel ist die erste Zeit ta Shot i gleich der zweiten Zeit ta hoW i. Das Vorzeichen ändert sich zu Beginn jedes neuen ersten Zeitintervals. Die erste

Intervalldauer tad ist für die gesamten Einschwingzeit ta konstant. Nach der

Einschwingzeit ta beginnt die Messzeit tm , die wiederum in einzelne zweite Zeitintervalle mit einer zweiten Intervalldauer tmJ eingeteilt ist. Diese wiederum teilen sich jeweils in eine dritte Zeit tm
in der eine dritte Spannung Um shotj angelegt wird, und in eine vierte Zeit tm holdJ , in der eine vierte Spannung t/m,hoWj angelegt wird, auf (siehe gestrichelter Verlauf). Diese Folge alterniert während der gesamten Messzeit tm . Dabei ist in dieser Ausgestaltung die dritte Zeit tm shotj kleiner als die vierte Zeit tm hold j und gleich der ersten Zeit ta shotd . In Fig. 5 ist die Dauer jedes zweiten Zeitintervalls tmj über die gesamten Messzeit tm gleich. Dabei gilt erfindungsgemäß, dass die erste

Intervalldauer tad kleiner ist, als die zweite Intervalldauer tmj . In dieser Ausgestaltung entspricht die erste Spannung Ua Shot i der dritten Spannung Um ShotJ und die zweite Spannung Ua ldd der vierten Spannung Um ld .

Der Vorteil dieser dritten Ausgestaltung ist, dass der Magnetfeld-Endwert Bist den eingeschwungenen Magnetfeld-Endwert Bsoll bereits früher erreicht, als in der ersten Ausgestaltung. Aus EP 0969268 A1 ist ein ähnlicher Spannungs-verlauf bereits bekannt. Dieser wird dort während der Messzeit tm angelegt, daher kann für die dritte

Ausgestaltung auf eine gleichartige bzw. auf die gleiche elektronische Beschaltung zurückgegriffen werden.

Fig. 6 stellt gemäß einer Ausgestaltung weitere Spannungsverläufe A und M dar, die eine Einschwingzeit ta und eine Messzeit tm andauern. In diesem Fall ist die Einschwingzeit ta in 6 erste Zeitintervalle eingeteilt. Sie kann aber auch mehr bzw. weniger erste

Zeitintervalle umfassen. Während jedes ersten Zeitintervals wird eine Spannung Ua shotd und eine zweite Spannung Ua hold i angelegt. Die erste Spannung Ua Shot i ist größer als die zweite Spannung ua oM ί und variert über die gesamte Einschwingzeit ta . Die erste Spannung Ua Shot i wird für eine erste Zeit ta Shot i angelegt, die zweite Spannung Ua hold i direkt nach der ersten Spannung für eine zweite Zeitdauer ta holdd (siehe gepunkteter Verlauf). Beide Zeitdauern ta shotd und ta holdd variieren über die gesamte Einschwingzeit

ta . Das Vorzeichen der angelegten Spannung U ändert sich zu Beginn jedes neuen ersten Zeitintervals. Diese Folge alterniert während der gesamten Einschwingzeit ta .

Nach der Einschwingzeit ta beginnt die Messzeit tm , die wiederum in einzelne zweite Zeitintervalle tmj eingeteilt ist. Diese wiederum teilen sich jeweils in eine dritte Zeit tm shotj , in der eine dritte Spannung Um shotj angelegt wird, und in eine vierte Zeit tm.hoid > in der eine vierte Spannung t/m,hoWj angelegt wird, auf (siehe gestrichelter Verlauf). Diese Folge alterniert während der gesamten Einschwingzeit tm . Dabei ist die dritte Zeit tm shotj immer kleiner als oder gleich die vierte Zeit tm holdj . In dieser

Ausgestaltung ist die zweite Spannung Ua hold i gleich der vierten Spannung t/m,hoWj und die erste Spannung Ua Shot i größer gleich der dritten Spannung Um Shot j . In Fig. 6 ist die Intervalldauer tmj über die gesamten Messzeit tm konstant. Dabei gilt erfindungsgemäß, dass die erste Intervall-dauer tad kleiner ist als die zweite Intervalldauer tmj .

In einer weiteren Form der vierten Ausgestaltung nimmt die erste Spannung Ua shot i mit steigender Periodenzahl ab, bis sie den Wert der dritten Spannung Um shotj annimmt. Die erste Zeitdauer ta Shot i hängt von der ersten Spannung Ua Shot i ab. Die erste Zeitdauer ta,shot,i nimmt mit zunehmender ersten Spannung Ua shot i ab.

Durch Ua shot i > Um shot j , wird während der Einschwingzeit mehr Energie pro Zeiteinheit in die magnetfelderzeugenden Komponenten eingespeisst, als während der Messzeit. Dadurch wird der eingeschwungene Zustand früher erreicht.

Fig. 7 stellt gemäß einer Ausgestaltung weitere Spannungsverläufe A und M dar, die eine Einschwingzeit ta und eine Messzeit tm andauern. In diesem Fall ist die Einschwingzeit ta in 6 erste Zeitintervalle eingeteilt mit einer jeweiligen Intervalldauer ta i . Sie kann aber auch mehr bzw. weniger erste Zeitintervalle umfassen. Während jedes ersten

Zeitintervals wird eine Spannung Ua Shot i und eine zweite Spannung t/m,hoWj angelegt. Die erste Spannung Um ShotJ ist größer als die zweite Spannung t/m,hoWj . Die erste Spannung Ua Shot i wird für eine erste Zeit ta Shot i angelegt, die zweite Spannung Ua hold i direkt nach der ersten Spannung Ua Shot i für eine zweite Zeit ta ldd (siehe gepunkteter Verlauf). Beide Zeitdauern ta shotd und ta holdd variieren über die gesamte Einschwingzeit ta . Das Vorzeichen ändert sich zu Beginn jedes neuen ersten Zeitintervals. Diese Folge alterniert während der gesamten Einschwingzeit ta . Nach der Einschwingzeit ta beginnt die Messzeit tm , die wiederum in einzelne zweite Zeitintervalle eingeteilt ist. Diese wiederum teilen sich jeweils in eine dritte Zeit tm shotj , in der eine dritte Spannung Um,shot,j angelegt wird, und in eine vierte Zeit tm holdj , in der eine vierte Spannung Um hoid, j angelegt wird, auf (siehe gestrichelter Verlauf). Das Vorzeichen ändert sich zu Beginn jedes neuen zweiten Zeitintervals. Diese Folge alterniert während der gesamten

Einschwingzeit tm . Dabei ist die dritte Zeit tm shotj kleiner als die vierte Zeitintervall tm.hoidj · In Fig. 7 variert die zweite Intervalldauer tm j , insbesondere die dritte Zeit tm shotj und die vierte Zeit tm ldj , über die Messzeit tm . Dabei gilt erfindungsgemäß, dass die erste Intervalldauer ta i kleiner ist als die zweite Intervalldauer tmj.

In den obigen Ausgestaltungen sind die zweite Spannung ua oM ί und vierte Spannung Um, hoid, j konstant gewählt. Die Erfindung ist allerdings nicht auf eine konstante zweite Spannung ua oM ί und eine konstante vierte Spannung Um,hold,j beschränkt. Weiterhin muss die erste, zweite, dritte oder vierte Zeit nicht über die gesamte Messzeit bzw.

Einschwingzeit variieren. Beispielsweise kann die Einschwingzeit ta Folgen von

Zeitintervallen umfassen, in denen die erste Spannung Ua shotd mit steigendem

Zeitintervall zunimmt oder abnimmt, und Zeitintervalle, in denen die erste Spannung Ua,shot,i konstant ist.

In den Ausgestaltungen, insbesondere in den Spannungsverläufen A und M in Fig. 3 bis 7, wird von einer Spannung ausgegangen, die über einen gewissen Zeitraum konstant ist. Alle Spannungsverläufe stellen Idealfälle dar, die nur dann gelten, wenn der elektrische Widerstand der Spulen unveränderlich ist, insbesondere temperaturunabhängig. Es ist bekannt, dass sich die Spulen im Betrieb erwärmen, dadurch ändert sich auch der elektrische Widerstand der Spulen. Um ein konstantes Magnetfeld zu realisieren, muss ein konstanter Spulenstrom gewährleistet werden. Dies wird durch Anpassung der anliegenden Spulenspannung bei Widerstandsänderung umgesetzt. Es ist beispielsweise bekannt, dass nach Erwärmen der Spulen auf ~90°C eine Anpassung der angelegten Spulenspannung um bis zu 30% vom Anfangswert erforderlich sein kann.

Bezugszeichenliste

1 Messrohr

2 magnetfelderzeugende Vorrichtung

3 Messelektrode

4 Rohr

5 Liner

6 Betriebseinheit

A erster Spannungsverlauf

M zweiter Spannungsverlauf