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1. WO2020126282 - CORIOLIS-MASSENDURCHFLUß-MEßGERÄT

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

[ DE ]

P A T E N T A N S P R Ü C H E

1. Coriolis-Massendurchfluß-Meßgerät, insb. Coriolis-Massendurchfluß-/Dichte-Meßgerät, zum

Messen eines Massenstroms eines fluiden Meßstoffs - insb. eines Gases, einer Flüssigkeit oder einer Dispersion welches Coriolis-Massendurchfluß-Meßgerät umfaßt:

- einen Meßwandler, der wenigstens ein Vibrationselement, eine Erregeranordnung sowie eine Sensoranordnung aufweist und der eingerichtet ist, den Meßstoff zu führen, nämlich zumindest zeitweise vom Meßstoff durchströmt zu werden;

- sowie eine mit dem Meßwandler, nämlich sowohl mit dessen Erregeranordnung als auch dessen Sensoranordnung elektrisch gekoppelte, insb. mittels wenigstens eines Mikroprozessors gebildete, elektronische Umformerschaltung;

- wobei das wenigstens eine Vibrationselement eingerichtet ist, vom strömenden Meßstoff kontaktiert und währenddessen vibrieren gelassen zu werden;

- wobei die Erregeranordnung eingerichtet ist, dorthin eingespeiste elektrische Leistung in

erzwungene mechanische Schwingungen des Vibrationselements bewirkende mechanische Leistung zu wandeln;

- wobei die Umformerschaltung eingerichtet ist, ein elektrisches Treibersignal (e1 ) zu generieren und damit elektrische Leistung in die Erregeranordnung einzuspeisen, derart, daß das wenigstens eine Vibrationselement (10) zumindest anteilig Nutzschwingungen, nämlich erzwungene mechanische Schwingungen mit wenigstens einer Nutzfrequenz (fi\i), nämlich einer durch das elektrische Treibersignal vorgegebenen, insb. einer Resonanzfrequenz des Meßwandlers entsprechenden, Schwingungsfrequenz ausführt, die geeignet sind, im strömendem Meßstoff vom Massenstrom abhängige Corioliskräfte zu bewirken;

- wobei die Sensoranordnung zum Erfassen mechanischer Schwingungen des wenigstens einen Vibrationselements, insb. dessen Nutzschwingungen, einen elektrodynamischen ersten

Schwingungssensor (51 ) und wenigstens einen, insb. zum ersten Schwingungssensor (51 ) baugleichen, elektrodynamischen zweiten Schwingungssensor (52) aufweist,

-- wobei der erste Schwingungssensor (51 ) eingerichtet ist, Schwingungsbewegungen des

wenigstens einen Vibrationselements an einem ersten Meßpunkt in ein elektrisches erstes Schwingungsmeßsignal der Sensoranordnung zu wandeln, derart, daß nämliches erstes Schwingungsmeßsignal (s1 )

-- sowohl wenigstens eine erste Nutzkomponente (S1 NI ), nämlich eine

Wechselspannungskomponente

mit einer der Nutzfrequenz entsprechenden Frequenz,

und mit einer von der Nutzfrequenz und einem ersten magnetischen Fluß (F1 ), nämlich einem magnetischen Fluß durch den ersten Schwingungssensor (51 ) abhängigen Amplitude (U 1 NI ) als auch wenigstens eine erste Oberschwingungskomponente (S1 N2), nämlich eine

Wechselspannungskomponente

mit einer einem ganzzahligen Vielfachen, insb. nämlich einem Doppelten, der Nutzfrequenz entsprechenden Frequenz

und mit einer vom ersten magnetischen Fluß (F1 ) abhängigen Amplitude (U 1 N2) aufweist, und wobei der zweite Schwingungssensor (52) eingerichtet ist, Schwingungsbewegungen des wenigstens einen Vibrationselements an einem vom ersten Meßpunkt entfernten zweiten Meßpunkt in ein elektrisches zweites Schwingungsmeßsignal (s2) der Sensoranordnung zu wandeln, derart, daß nämliches zweites Schwingungsmeßsignal

-- sowohl wenigstens eine zweite Nutzkomponente (S2NI ), nämlich eine

Wechselspannungskomponente

mit einer der Nutzfrequenz entsprechenden Frequenz

und mit einer von der Nutzfrequenz und einem zweiten magnetischen Fluß (F2), nämlich einem magnetischen Fluß durch den zweiten Schwingungssensor (52) abhängigen

Amplitude (U2NI )

als auch wenigstens eine zweite Oberschwingungskomponente (S2N2), nämlich eine

Wechselspannungskomponente

mit einer einem ganzzahligen Vielfachen, insb. nämlich einem Doppelten, der Nutzfrequenz entsprechenden Frequenz,

und mit einer vom zweiten magnetischen Fluß (F2) abhängigen Amplitude (U2N2) aufweist;

- und wobei die Umformerschaltung eingerichtet ist, die ersten und zweiten

Schwingungsmeßsignale zu empfangen und auszuwerten, nämlich

-- sowohl anhand der ersten und zweiten Schwingungsmeßsignale den Massenstrom

repräsentierende, insb. digitale, Massenstrom-Meßwerte zu ermitteln, insb. nämlich

auszugeben,

-- als auch anhand wenigstens eines der ersten und zweiten Schwingungsmeßsignale

Kennzahlwerte für wenigstens eine Sensoren-Kennzahl (SK1 ), nämlich eine zumindest eine der ersten und zweiten Oberschwingungskomponenten charakterisierende und/oder von der Amplitude zumindest einer der ersten und zweiten Oberschwingungskomponenten abhängige Kennzahl, insb. nämlich einen Spitzenwert der ersten Oberschwingungskomponente und/oder einen Effektivwert der ersten Oberschwingungskomponente und/oder einen Gleichrichtwert der ersten Oberschwingungskomponente und/oder eine Schwingungsbreite der ersten

Oberschwingungskomponente und/oder einen Spitzenwert der zweiten

Oberschwingungskomponente und/oder einen Effektivwert der zweiten

Oberschwingungskomponente und/oder einen Gleichrichtwert der zweiten

Oberschwingungskomponente und/oder eine Schwingungsbreite der zweiten

Oberschwingungskomponente, zu ermitteln, insb. derart, daß die wenigstens eine

Sensoren-Kennzahl einen Klirrfaktor eines der ersten und zweiten Schwingungsmeßsignale oder einen Klirrfaktor einer Summe der ersten und zweiten Schwingungsmeßsignale oder einen Scheitelfaktor eines der ersten und zweiten Schwingungsmeßsignale oder einen Scheitelfaktor einer Summe der ersten und zweiten Schwingungsmeßsignale oder eine gesamte harmonische Verzerrung (THD) eines der ersten und zweiten Schwingungsmeßsignale oder eine gesamte harmonische Verzerrung (THD) einer Summe der ersten und zweiten Schwingungsmeßsignale, zu ermitteln.

2. Coriolis-Massendurchfluß-Meßgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die

Umformerschaltung eingerichtet ist, einen oder mehrere Kennzahlenwerte für die

Sensoren-Kennzahl jeweils mit einem oder mehreren für die Sensoren-Kennzahl, insb. vom

Hersteller des Coriolis-Massendurchfluß-Meßgeräts und/oder bei der Herstellung des

Coriolis-Massendurchfluß-Meßgerät, ermittelten Bezugswerten, insb. einem oder mehreren eine verminderte Funktionstüchtigkeit der Sensoranordnung repräsentierenden Bezugswerten und/oder einem oder mehreren eine Fehlfunktion der Sensoranordnung repräsentierenden Bezugswerten und/oder einem oder mehreren ein nicht mehr intaktes Coriolis-Massendurchfluß-Meßgerät repräsentierenden Bezugswerten und/oder einen auf ein externes Magnetfeld zurückzuführenden Phasenfehler repräsentierenden Bezugswerten, zu vergleichen.

3. Coriolis-Massendurchfluß-Meßgerät nach dem vorherigen Anspruch, wobei die

Umformerschaltung eingerichtet ist, zu ermitteln, ob eine oder mehrere Kennzahlenwerte für die Sensoren-Kennzahl größer als der wenigstens eine Bezugswert für die Sensoren-Kennzahl ist, insb. nämlich falls ein oder mehrere Kennzahlenwerte für die Sensoren-Kennzahl größer als ein oder mehrere eine verminderte Funktionstüchtigkeit der Sensoranordnung repräsentierende Bezugswerte und/oder größer als ein oder mehrere eine Fehlfunktion der Sensoranordnung repräsentierende Bezugswerte ist und/oder größer als ein oder mehrere ein nicht mehr intaktes

Coriolis-Massendurchfluß-Meßgerät repräsentierenden Bezugswerten ist und/oder einen auf ein externes Magnetfeld zurückzuführenden erhöhten Phasenfehler repräsentierenden Bezugswerten, eine dies signalisierende Meldung auszugeben und/oder keine Massenstrom-Meßwerte

auszugeben.

4. Coriolis-Massendurchfluß-Meßgerät nach einem der vorherigen Ansprüche,

- wobei die Umformerschaltung eingerichtet ist, aus dem ersten Schwingungsmeßsignal (s1 ) eine erste Nutzkomponentenfolge, nämlich eine Sequenz von die Amplitude (U 1 NI ) der ersten

Nutzkomponente (S1 N) quantifizierenden digitalen Amplitudenwerten (U 1 NI [m]) generieren;

und/oder

- wobei die Umformerschaltung eingerichtet ist, aus dem zweiten Schwingungsmeßsignal (s2) eine zweite Nutzkomponentenfolge, nämlich eine Sequenz von die Amplitude (U2NI ) der zweiten Nutzkomponente (S2N) quantifizierenden digitalen Amplitudenwerten (U2NI [n]) generieren.

5. Coriolis-Massendurchfluß-Meßgerät nach dem vorherigen Anspruch,

- wobei die Umformerschaltung eingerichtet ist, aus dem ersten Schwingungsmeßsignal (s1 ) eine erste Oberschwingungskomponentenfolge, nämlich eine Sequenz von die Amplitude (U 1 N2) der ersten Oberschwingungskomponente (S1 N2) quantifizierenden digitalen

Amplitudenwerten (Ul N2[k])zu generieren; und/oder

- wobei die Umformerschaltung eingerichtet ist, aus dem zweiten Schwingungsmeßsignal (s2) eine zweite Oberschwingungskomponentenfolge, nämlich eine Sequenz von die Amplitude (U2N2) der zweiten Oberschwingungskomponente (S2N2) quantifizierenden digitalen

Amplitudenwerten (U2N2[I]) ZU generieren.

6. Coriolis-Massendurchfluß-Meßgerät nach dem vorherigen Anspruch, wobei die

Umformerschaltung eingerichtet ist, Kennzahlenwerte für die Sensoren-Kennzahl (SK1 ) unter Verwendung sowohl wenigstens einer der ersten und zweiten Nutzkomponentenfolgen als auch wenigsten einer der ersten und zweiten Oberschwingungskomponentenfolgen zu berechnen.

7. Coriolis-Massendurchfluß-Meßgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die

Umformerschaltung einen nicht-flüchtigen elektronischen Datenspeicher aufweist, der dafür eingerichtet ist, digitale Daten, insb. auch ohne eine angelegte Betriebsspannung, vorzuhalten, insb. nämlich einen oder mehrere vorab ermittelte Bezugswerte für die Sensoren-Kennzahl (SK1 ) zu speichern.

8. Coriolis-Massendurchfluß-Meßgerät nach dem vorherigen Anspruch, wobei im elektronischen Datenspeicher ein oder mehrere, insb. vom Hersteller des Coriolis-Massendurchfluß-Meßgeräts und/oder bei der Herstellung des Coriolis-Massendurchfluß-Meßgeräts und/oder im Betrieb des Coriolis-Massendurchfluß-Meßgeräts vorab ermittelte, Bezugswerte für die Sensoren-Kennzahl, insb. nämlich ein oder mehrere eine verminderte Funktionstüchtigkeit der Sensoranordnung repräsentierende Bezugswerte und/oder nämlich ein oder mehrere eine Fehlfunktion der

Sensoranordnung repräsentierende Bezugswerte und/oder einen auf ein externes Magnetfeld zurückzuführenden erhöhten Phasenfehler repräsentierende Bezugswerten, gespeichert sind.

9. Coriolis-Massendurchfluß-Meßgerät nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Umformerschaltung eingerichtet ist, einen oder mehrere Kennzahlenwerte für die Sensoren-Kennzahl jeweils mit einem oder mehreren im Datenspeicher gespeicherten Bezugswerten für die Sensoren-Kennzahl zu vergleichen.

10. Coriolis-Massendurchfluß-Meßgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die

Umformerschaltung eingerichtet ist, die Massenstrom Meßwerte mit einer Aktualisierungsrate zu ermitteln, die nicht kleiner, insb. nämlich größer, ist als eine Aktualisierungsrate mit der die

Umformerschaltung die Kennzahlenwerte für die Sensoren-Kennzahl ermittelt.

1 1. Coriolis-Massendurchfluß-Meßgerät nach einem der vorherigen Ansprüche,

- wobei die Umformerschaltung eingerichtet ist, einen zumindest die Ermittlung der

Kennzahlenwerte für die erste Sensoren-Kennzahl (SK1 ) initiierenden Start-Befehl zu empfangen und auszuwerten, nämlich einen Eingang des Start-Befehls zu detektieren und daraufhin eine Ermittlung der Kennzahlenwerte für die erste Sensoren-Kennzahl (SK1 ) in Gang zu setzen;

und/oder.

- wobei die Umformerschaltung eingerichtet ist, einen die Ermittlung der Kennzahlenwerte für die erste Sensoren-Kennzahl (SK1 ) zumindest vorübergehend unterbindenden Stop-Befehl zu empfangen und auszuwerten, nämlich einen Eingang des Stop-Befehls zu detektieren und daraufhin eine Ermittlung der Kennzahlenwerte für die erste Sensoren-Kennzahl (SK1 ) zumindest vorübergehend anzuhalten.

12. Coriolis-Massendurchfluß-Meßgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Meß- und Steuerelektronik einen ersten Analog-zu-Digital-Wandler für das erste Schwingungsmeßsignal sowie einen zweiten Analog-zu-Digital-Wandler für das zweite Schwingungsmeßsignal aufweist.

13. Coriolis-Massendurchfluß-Meßgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei jede der ersten und zweiten Nutzkomponenten jeweils einen vom Massenstrom abhängigen Phasenwinkel aufweist.

14. Coriolis-Massendurchfluß-Meßgerät nach dem vorherigen Anspruch, wobei die

Umformerschaltung eingerichtet ist, die Massenstrom-Meßwerte anhand einer Phasendifferenz zwischen den ersten und zweiten Nutzkomponenten, nämlich einer Differenz zwischen dem

Phasenwinkel der ersten Nutzkomponente und dem Phasenwinkel der zweiten Nutzkomponente zu berechnen.

15. Coriolis-Massendurchfluß-Meßgerät nach dem vorherigen Anspruch, wobei die

Umformerschaltung eingerichtet ist, einen oder mehrere Kennzahlenwerte für die

Sensoren-Kennzahl mit wenigstens einem für die Sensoren-Kennzahl ermittelten Bezugswert zu vergleichen, der einen auf ein externes Magnetfeld (H1 ) zurückzuführenden Phasenfehler, nämlich einen vom externen Magnetfeld (H1 ) abhängigen Anteil der Phasendifferenz zwischen den ersten und zweiten Nutzkomponenten repräsentiert.

16. Coriolis-Massendurchfluß-Meßgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der erste Schwingungssensor mittels einer ersten Tauchspule und der zweite Schwingungssensor mittels einer zweiten Tauchspule gebildet ist.

17. Coriolis-Massendurchfluß-Meßgerät nach einem der vorherigen Ansprüche,

- wobei der erste Schwingungssensor einen, insb. unter Bildung des ersten Meßpunkts mechanisch mit dem wenigstens einen Vibrationselement verbundenen, ersten Permanentmagneten sowie eine erste Luftspule aufweist,

-- wobei der erste Permanentmagnet einen den ersten magnetischen Fluß (B1 ) führenden ersten Luftspalt bildet und die erste Luftspule zumindest teilweise innerhalb nämlichen ersten Luftspalts positioniert ist,

und wobei der erste Permanentmagnet und die erste Luftspule eingerichtet sind, durch

Schwingungsbewegungen des wenigstens einen Vibrationselements relativ zueinander bewegt zu werden und eine als erstes Schwingungsmeßsignal dienliche erste Induktionsspannung zu generieren; und

- wobei der zweite Schwingungssensor einen, insb. unter Bildung des zweiten Meßpunkts

mechanisch mit dem wenigstens einen Vibrationselement verbundenen, zweiten

Permanentmagneten sowie eine zweite Luftspule aufweist,

-- wobei der zweite Permanentmagnet einen den zweiten magnetischen Fluß (B2) führenden zweiten Luftspalt bildet und die zweite Luftspule zumindest teilweise innerhalb nämlichen zweiten Luftspalts positioniert ist,

und wobei der zweite Permanentmagnet und die zweite Luftspule eingerichtet sind, durch Schwingungsbewegungen des wenigstens einen Vibrationselements relativ zueinander bewegt zu werden und eine als zweites Schwingungsmeßsignal dienliche zweite Induktionsspannung zu generieren.

18. Meßaufnehmer nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Erregeranordnung zum Anregen von Schwingungen des wenigstens eine Meßrohrs einen, insb. elektrodynamischen und/oder einzigen, Schwingungserreger (41 ) aufweist.

19. Coriolis-Massendurchfluß-Meßgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das wenigstens eine Vibrationselement mittels wenigstens eines, insb. zumindest abschnittsweise geraden und/oder zumindest abschnittsweise kreisbogenförmigen, Rohrs mit einem von einer, insb. metallischen, Rohrwand und einem davon umhüllten Lumen gebildet und dafür eingerichtet ist, von Meßstoff durchströmt und währenddessen vibrieren gelassen zu werden.